DE4408232A1 - Libra with a force measuring system - Google Patents
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- G01G23/015—Testing or calibrating of weighing apparatus by adjusting to the local gravitational acceleration
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Waage mit einem kraftmessenden Meß system zum Bestimmen von Massen, wobei das Meßsystem für die Massen unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung als Gewichts kraft Werte ermittelt und wobei das Meßsystem eine selbsttätige Korrekturvorrichtung zur Berücksichtigung des standortspezifi schen Wertes der Erdbeschleunigung umfaßt, den ermittelten Ge wichtswert korrigiert und als Wägeergebnis zur Anzeige bringt.The invention relates to a balance with a force measuring measuring System for determining masses, wherein the measuring system for the Masses under the influence of gravitational acceleration as weight force values and where the measuring system an automatic Correction device to take into account the site specifici value of gravitational acceleration includes the Ge Corrected by weight and displayed as a weighing result.
Bei kraftmessenden Waagen ist bei der Bestimmung von Massen in Abhängigkeit vom Standort der Waage, d. h. von der jeweiligen geographischen Position der Waage, eine Korrektur des Meßwertes in Form des Gewichtswertes bei der Anzeige der bestimmten Masse erforderlich, da der Wert der Erdbeschleunigung infolge der Ab plattung der Erde und der Zentrifugalkraft einerseits sowie der sich verändernden Höhe, bezogen auf den Meeresspiegel, anderer seits beeinflußt wird. Der durch die örtliche Erdbeschleunigung beeinflußte Meßwert ist für den Benutzer der Waage nicht oder nur schwer nachprüfbar.For force-measuring balances, the determination of masses in Dependence on the location of the balance, d. H. from the respective geographical position of the scale, a correction of the measured value in the form of the weight value when displaying the determined mass required because the value of gravitational acceleration due to the Ab Plattung of the earth and the centrifugal force on the one hand and the changing altitude, related to sea level, other on the other hand is affected. The by the local acceleration of gravity affected measured value is not for the user of the balance or difficult to verify.
Die Korrektheit des Bestimmungsergebnisses für Massen bei kraftmessenden Meßsystemen muß aber unabhängig vom jeweiligen Verwendungsort oder Aufstellungsort der Waage oder der Verbrin gung der Waage an einen anderen Ort in jedem Fall sicherge stellt sein. Dies ergibt sich unter anderem daraus, daß das in den meisten Staaten der Erde installierte und gesetzlich gere gelte Meßwesen und die daraus resultierenden Eichvorschriften für Waagen die Fehlergrenzen für die Masseanzeige der Waage einheitlich vorgeben, innerhalb denen das Ergebnis einer Wägung für eine beliebige Last liegen darf. The correctness of the determination result for masses But force measuring systems must be independent of the respective Place of use or location of the balance or the Verbrin ensure that the balance is moved to another location in any case be present. This results, inter alia, from the fact that the in Most countries of the world installed and legally regulated apply metrology and the resulting calibration regulations For scales, the error limits for the mass display of the balance uniformly pretend within which the result of a weighing may be for any load.
Bislang wurden zur Erfüllung dieser Anforderungen Verfahren eingesetzt, die letztlich auf eine Referenzmassenbestimmung am Aufstellungsort der Waage zurückgehen, wie dies nachfolgend als Stand der Technik kurz beschrieben ist.So far, these requirements have been met to meet these requirements used, which ultimately refers to a reference mass determination on Site of the balance will go back as below State of the art is briefly described.
Zum Ausschluß von Beeinträchtigungen der Meßgenauigkeit durch eine Abweichung der aktuellen Erdbeschleunigung bei der Kali brierung der Waage ist in der DE 29 42 300 A1 eine selbsttätige Nachkalibrierung vorgeschlagen.To exclude adverse effects on the accuracy of a deviation of the current gravitational acceleration in the potash Brierung the balance is in DE 29 42 300 A1 an automatic Recalibration suggested.
Hierfür wird bei jedem Wägevorgang zunächst in einem ersten Schritt der Nullpunktfehler bestimmt und abgespeichert, in ei nem zweiten Schritt die Referenzmasse aufgelegt und von der sich aufgrund der Referenzmasse ergebenden Anzeigespannung die dem Nullpunktfehler entsprechende Anzeigespannung abgezogen, worauf in einem dritten Schritt das Wägegut auf der Waagschale abgelegt und auch von diesem Spannungswert die dem Nullpunkt fehler entsprechende Spannung abgezogen wird.For this, in each weighing process, first in a first Step of zero error determined and stored in egg In a second step, the reference mass is launched and released from the due to the reference mass resulting display voltage the subtracted the zero voltage corresponding display voltage, whereupon, in a third step, the weighing sample is placed on the weighing pan stored and also from this voltage value the zero point error corresponding voltage is subtracted.
Erst dann wird aus den abgespeicherten Spannungsdifferenzen, die sich am Ende des zweiten und dritten Schrittes ergeben, mittels eines Doppelrampenverfahrens (Dual-Slope-Verfahren) der Quotient gebildet und ein korrigiertes Wägeergebnis zur Anzeige gebracht.Only then will the stored voltage differences, which arise at the end of the second and third steps, by means of a double-ramp method of the dual-slope method Quotient formed and a corrected weighing result to display brought.
Dieses Verfahren, das bei jedem einzelnen Wägevorgang selbsttä tig durchgeführt wird, stellt einen gewissen Aufwand dar, der sich z. B. bezüglich des Bauelementebedarfs und des erforderli chen Zeitbedarfs für den Wägevorgang bzw. für die Zeit, für die die Waage nicht verwendet werden kann, niederschlägt.This procedure, which is self-tapping during every single weighing process is done, represents a certain effort, the z. B. with respect to the component requirements and the erforderli time required for the weighing process or for the time for which the balance can not be used, precipitate.
Des weiteren ist aus der EP 0 093 183 B1 bekannt, eine am Auf stellungsort der Waage sich selbst kalibrierende kraftmessende Waage mit einer Vorrichtung zu versehen, mit der nicht nur die Einflüsse der sich ändernden Erdbeschleunigung selbsttätig eliminiert werden können, sondern auch absichtliche Manipulationen bzw. durch Unachtsamkeit des Bedienungspersonals bedingte Fehler bei der Nachkalibrierung zumindest weitgehend vermieden werden können.Furthermore, it is known from EP 0 093 183 B1, one at Auf position of the balance self-calibrating force-measuring To provide a balance with a device that not only the Influences of changing gravitational acceleration automatically can be eliminated, but also intentional Manipulations or by carelessness of the operating personnel conditional errors in the recalibration at least largely can be avoided.
Dabei wird das Ergebnis des Nachkalibrierzyklus einer Plausibi litätsprüfung unterzogen und die Waage nur bei positivem Ergeb nis freigegeben. Durch eine solche Plausibilitätsprüfung wird ein Fehlverhalten bei der Nachkalibrierung oder auch ein Ver such der Manipulation erkennbar.The result of the recalibration cycle becomes a plausibi tested and the balance only if the result is positive released. Through such a plausibility check is a misconduct during the recalibration or a Ver Such as the manipulation recognizable.
Die Waage wird in einem solchen Fall nicht zur Wägung freigege ben. Vielmehr wird die Bedienungsperson auf ihre Unaufmerksam keit hingewiesen oder genötigt, von einer beabsichtigten Mani pulation Abstand zu nehmen.The balance will not release for weighing in such a case ben. Rather, the operator becomes inattentive pointed or forced, from an intended mani pulation.
Die Nachkalibrierung erfolgt auch hier durch Auflegen und Abhe ben einer Referenzmasse. Hier erfolgt dies elektromechanisch und ist dadurch in der Regel mit einem Geräusch verbunden. Die Geräuschentwicklung könnte die Bedienungsperson erkennen lassen, wann der Nachkalibrierzyklus und damit die Möglichkeit der Manipulation durch Auflegen z. B. eines Zusatzgewichtes be steht. Dies wird dadurch versucht zu vermeiden, daß in die Waa ge ein Geräuschgenerator eingebaut ist, der die Antriebsgeräu sche für den Nachkalibrierzyklus akustisch überdeckt.The recalibration is also done here by hanging up and Abhe ben a reference mass. Here, this is done electromechanically and is therefore usually associated with a noise. The Noise could be detected by the operator leave when the recalibration cycle and thus the possibility the manipulation by hanging z. B. an additional weight be stands. This is thereby trying to avoid that in Waa ge a noise generator is installed, the Antriebsgeräu covered acoustically for the recalibration cycle.
Eine weitere Möglichkeit zur Absicherung der Waage gegen Mani pulationen wird durch die Verwendung mehrerer Referenzmassen mit je zugehöriger Auflagemechanik vorgeschlagen.Another way to hedge the scale against Mani Pulations are made by using multiple reference masses proposed with each associated Auflagemechanik.
Es werden dabei die Referenzmassen einzeln und/oder gemeinsam aufgelegt und die festgestellten Lastwerte durch eine Rechner schaltung dahingehend überprüft, in welchem Verhältnis die Lastwerte zueinander stehen. Der Aufwand ist mechanisch und elektronisch bei dieser Lösung jedoch relativ hoch.There are the reference masses individually and / or together applied and the determined load values by a computer To this end, the relationship between the Load values to each other. The effort is mechanical and electronically in this solution, however, relatively high.
Nachteilig bei beiden zuvor beschriebenen Waagen ist, daß eine Kalibriervorrichtung elektromechanischer Art mit Referenzmassen notwendig ist und gegebenenfalls eine Speichereinrichtung, die bei der Erstkalibrierung ermittelte Massewerte mit am Verwen dungsort ermittelten Massewerten vergleicht.A disadvantage of both scales described above is that a Calibration device of electromechanical type with reference masses is necessary and optionally a storage device, the mass values determined during the initial calibration with compares the location determined at the location.
Bei allen bisher zur Korrektur der Erdbeschleunigung bekannten Verfahren ist zur Ermittlung des Korrekturfaktors immer mindes tens eine Referenzmasse mit-einer zugehörigen Auflagemechanik erforderlich. Bei der Verwendung von mehreren Referenzmassen mit je einer zugehörigen Auflagemechanik vervielfältigt sich dieser Aufwand erheblich.For all previously known for the correction of gravitational acceleration Procedure is always minima to determine the correction factor at least one reference mass with-an associated support mechanism required. When using multiple reference masses with a respective support mechanism replicates this effort considerably.
Des weiteren ist nachteilig, daß bei allen bekannten Verfahren entweder die Waage während der Nachkalibrierung nicht im Wäge betrieb arbeiten darf oder, wenn sie sich im Wägebetrieb befin det, eine Differenzwertbildung vorgenommen werden muß, um den Einfluß der auf der Lastaufnahme aufgebrachten Masse zu elimi nieren.Furthermore, it is disadvantageous that in all known methods either the scale is not in the weighing during the recalibration operation or when in weighing mode det, a difference value must be made to the Influence of the mass applied on the load suspension to elimi kidney.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Waage mit einer Korrekturvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der vorbe schriebenen Korrekturvorrichtungen vermeidet und bei der ferner nicht nur die sich ändernde Erdbeschleunigung selbsttätig er mittelt und zur Berechnung eines Korrekturwertes herangezogen wird, sondern die auch unabhängig von Bedienungsvorgängen und Belastungszuständen der Waage selbsttätig arbeitet.Object of the present invention is to provide a balance with a Correction device to create the disadvantages of vorbe avoided correction devices and in the further not only the changing gravitational acceleration he himself averages and used to calculate a correction value is, but also independent of operations and Load conditions of the scale works automatically.
Diese Aufgabe wird bei einer Waage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Korrekturvor richtung eine Satelliten-Signalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von empfangenen Satellitensignalen geographische Posi tionsdaten ermittelt und der Korrekturvorrichtung zur Ermitt lung eines Korrekturfaktors kK für den Erdbeschleunigungswert zur Verfügung stellt, und daß das Meßsystem ein auf der Basis des Korrekturfaktors kK korrigiertes Wägeergebnis zur Anzeige bringt.This object is achieved in a balance of the type described above according to the invention that the Korrekturvor direction comprises a satellite signal receiving circuit which ge based on received satellite signals geographical posi tion data determined and the correction device for Ermitt development of a correction factor k K for the gravitational value provides and that the measuring system displays a weighing result corrected on the basis of the correction factor k K.
Eine erfindungsgemäße Waage mit einer solchen Korrekturvor richtung ist derart realisierbar, daß sie direkt auf die Meß wertverarbeitung wirkt und somit ohne mechanischen Aufwand und damit verschleißfrei sowie ohne die Möglichkeit oder Notwendig keit des Eingreifens von Bedienpersonal arbeitet.A balance according to the invention with such a correction Direction is so realizable that they directly on the Meß value processing works and thus without mechanical effort and so wear-free and without the possibility or necessary the intervention of operating personnel.
Gleichzeitig werden damit die negativen Begleiterscheinungen der Korrekturvorrichtungen herkömmlicher Art eliminiert, wie z. B. das Vorkommen von Bedienungsfehlern und Manipulationen während der Nachkalibrierung.At the same time, this will be the negative side effects the correction devices conventional type eliminated, such as z. As the occurrence of operating errors and manipulation during the recalibration.
Bevorzugt wird der Satellitensignalempfangsschaltung in die Waage selbst eingebaut oder ein mit der Waage verbundener Em pfängerschaltkreis sein. Vorzugsweise wird hierfür ein soge nannter GPS-Empfänger (Global Positioning System) verwendet, der die Satellitensignale von verschiedenen geostationär an geordneten Satelliten empfängt und zu aktuellen geographischen Positionsdaten umrechnet, aus denen wiederum ein Korrekturwert für die von dem kraftmessenden Meßsystem ermittelte Gewichts kraft abgeleitet werden kann.Preferably, the satellite signal receiving circuit is incorporated in The balance itself installed or an Em connected to the scale be pfängerschaltung. Preferably, this is a soge called GPS receiver (Global Positioning System), the satellite signals from various geostationary ordered satellite and to current geographical Position data converted from which in turn a correction value for the determined by the force measuring system weight force can be derived.
Bevorzugt wird der Korrekturfaktor kK einer Plausibilitäts prüfung unterzogen, d. h. es wird zumindest geprüft, ob der Kor rekturfaktor innerhalb der üblicherweise zu erwartenden Grenzen der Schwankungen der Erdbeschleunigung liegt. Diese maximal zulässigen Korrekturwerte bzw. Grenzwerte für die zulässige Erdbeschleunigung werden unter Berücksichtigung von bestimmten Höhen über Normalnull vorgegeben und in der Korrekturvor richtung abgespeichert.The correction factor k K is preferably subjected to a plausibility check, ie it is at least checked whether the correction factor is within the normally expected limits of the fluctuations of the gravitational acceleration. These maximum permissible correction values or limit values for the permissible gravitational acceleration are given taking into account certain heights above normal zero and stored in the correction device.
Liegt der berechnete Korrekturwert aufgrund der sich anhand von empfangenen Satellitensignalen ermittelten geographischen Posi tionsdaten außerhalb der definierten Grenzwerte, ist also die zu korrigierende Abweichung größer als theoretisch überhaupt möglich, so wird hieraus eine fehlerhafte geographische Posi tionsbestimmung der Satellitenempfangsschaltung erkannt. In ei nem solchen Fall wird die Ermittlung geographischer Positions daten wiederholt, und beim Auftreten von mehreren solcher Fehl ortungen nacheinander wird der Wägebetrieb unterbunden.If the calculated correction value is based on received satellite signals geographic Posi tion data outside the defined limits, is therefore the deviation to be corrected greater than theoretically at all possible, it becomes a faulty geographical posi tion determination of the satellite receiving circuit detected. In egg In such a case, the determination of geographical positions data repeatedly, and on the occurrence of several such failures places successively the weighing operation is suppressed.
Eine weitere Möglichkeit der Plausibilitätsprüfung besteht dar in, mehrere Positionsdatenermittlungen selbsttätig hintereinan der durchzuführen und deren Ergebnisse auf Gleichheit zu über prüfen. Die Wägefunktion wird dann nur bei gefundener Überein stimmung der Daten freigegeben.Another possibility of the plausibility check is in, several position data determinations automatically one after the other to carry out and their results on equality check. The weighing function will only work if found mood of the data released.
Vorzugsweise wird der Korrekturfaktor kK jeweils nach einer In betriebnahme der Waage ermittelt. Somit wird bei einer Waage, die von einer Verkaufsstelle zur nächsten verbracht wird, auto matisch bei der Wiederinbetriebnahme der Waage der Korrektur faktor kK an den neuen geographischen Standort angepaßt.Preferably, the correction factor k K is determined in each case after a commissioning operation of the balance. Thus, in a balance, which is spent from one point of sale to the next, auto matic at the restart of the scale of the correction factor k K adapted to the new geographical location.
Insbesondere bei Waagen, welche netzunabhängig betrieben werden können, empfiehlt es sich, den Korrekturfaktor kK in vorgegebe nen Zeitabständen wiederholt zu ermitteln. Damit kann einer Ma nipulationsmöglichkeit vorgebeugt werden, dergestalt, daß die Waage in einem Bereich geringerer Erdbeschleunigung eingeschal tet und dann an einen Ort mit wesentlich höherer Erdbeschleuni gung zum normalen Wiegebetrieb verbracht wird.Especially for balances that can be operated independently of the mains, it is recommended to repeatedly determine the correction factor k K in given time intervals. Thus, a Ma nipulationsmöglichkeit can be prevented, such that the scale switched in a range of lower acceleration of gravity switched and then moved to a place with much higher Erdbeschleuni supply to the normal weighing operation.
Alternativ kann der Korrekturfaktor kK auch nach einer vorgege benen Anzahl von Wägevorgängen jeweils neu ermittelt werden. Da bei der vorliegenden Erfindung die Ermittlung des Korrekturfak tors nicht davon abhängig ist, ob Wägegut auf der Waage auf liegt oder nicht, kann im Prinzip während jedem Wägevorgang der Korrekturfaktor kK neu bestimmt werden.Alternatively, the correction factor k K can be determined in each case again after a predetermined number of weighing operations. Since, in the present invention, the determination of the correction factor is not dependent on whether the item to be weighed is on the scale or not, the correction factor k K can in principle be determined anew during each weighing operation.
Bei einer besonders preisgünstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß - wie oben bereits kurz angesprochen - die Satellitensignalempfangsschaltung außerhalb der Waage angeord net werden kann, wobei diese dann vorzugsweise lösbar mit der Waage verbindbar ist. Damit reicht eine einzelne Satellitensig nalsempfangsschaltung aus, um einen ganzen Bestand von Waagen nachzukalibrieren, indem jeweils die Satellitensig nalempfangsschaltung an die nachzukalibrierende Waage ange schlossen wird und nach Abschluß des Nachkalibriervorgangs an die nächste zu kalibrierende Waage verbracht wird. Die einzel nen Waagen benötigen dabei nur ein für den Anschluß der Satel litensignalempfangsschaltung vorbereitete Schnittstelle.In a particularly inexpensive embodiment of the invention is provided that - as briefly mentioned above - the Satellite signal reception circuit outside the balance angeord can be net, which then preferably solvable with the Libra is connectable. This is enough for a single satellite nalsempfangsschaltung to a whole inventory of scales recalibrate each by the satellite sign nalempfangsschaltung to the nachkalibrierende balance is closed and after completion of the recalibration process the next scale to be calibrated is spent. The single NEN scales require only one for connecting the satellite litensignalempfangsschaltung prepared interface.
Dabei kann vorgesehen sein, daß eine solche Kalibrierung je weils nur durch den Service des Waagenlieferanten bzw. Herstel lers durchgeführt werden kann, so daß hier ebenfalls Manipula tionsmöglichkeiten ausgeschlossen sind. Die Kalibrierung der Waage wird dann bis zur nächsten Kalibrierungsvornahme in der Waage bzw. deren Korrekturvorrichtung abgespeichert.It can be provided that such a calibration ever because only by the service of the scale supplier or manufacturer lers can be performed, so here also Manipula options are excluded. The calibration of the Libra will then wait until the next calibration Scales or their correction device stored.
Bevorzugt wird bei einer Ausführungsform ein oder mehrere Tei le, insbesondere Gehäuseteile der Waage, wie z. B. die Waagscha le, als Antenne für die Satellitensignalempfangsschaltung ver wendet und elektrisch leitend mit einem Satellitensignaleingang der Empfangsschaltung verbunden.In one embodiment, one or more parts are preferred le, in particular housing parts of the balance, such. B. the Waagscha le, as antenna for the satellite signal receiving circuit ver turns and electrically conductive with a satellite signal input connected to the receiving circuit.
Um eine ausreichende Genauigkeit der geographischen Positions daten zu gewährleisten, werden von der Satellitensignalem pfangsschaltung die Signale von mindestens vier verschiedenen Satelliten empfangen und für die Ermittlung der geographi schen Positionsdaten ausgewertet.To ensure sufficient accuracy of the geographical position data is provided by the satellite signal pfangsschaltung the signals of at least four different Satellites received and for the determination of geographi evaluated position data.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Waagenverbund mit einer Mehrzahl miteinander über Datenübertragungseinrichtungen verbundener Waagen mit jeweils einem separaten, kraftmessenden Meßsystem zum Bestimmen von Massen, wobei die jeweiligen Meß systeme die Massen unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung als Gewichtswerte ermitteln, wobei die Besonderheit des erfindungs gemäßen Waagenverbundes darin liegt, daß die Meßsysteme jeweils eine selbsttätige Korrekturvorrichtung zur Berücksichtigung des standortspezifischen Wertes der Erdbeschleunigung umfassen, ei nen ermittelten Gewichtswert korrigieren und als Wägeergebnis zur Anzeige bringen und daß der Waagenverbund eine zentrale Sa tellitensignalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von em pfangenen Satellitensignalen geographische Positionsdaten er mittelt und den Korrekturvorrichtungen der Waagen des Waagen verbundes für die Korrektur der ermittelten Gewichtswerte zur Verfügung stellt.The invention also relates to a balance composite with a plurality of each other via data transmission devices connected scales, each with a separate, force-measuring Measuring system for determining masses, wherein the respective measuring systems the masses under the influence of gravitational acceleration as Determine weight values, the peculiarity of the invention proper scale composite is that the measuring systems respectively an automatic correction device for the consideration of include site-specific gravity acceleration, ei Correct the determined weight value and as the weighing result bring to the display and that the balance group a central Sa satellite signal receiving circuit comprising which em geopathic satellite data averages and the correction devices of the scales of the balance for the correction of the determined weight values for Provides.
Ausgestaltungen dieser Ausführungsform der Erfindung leiten sich analog von den vorher beschriebenen für das System einer einzelnen Waage mit zugehöriger Satellitensignalempfangsanlage ab.Embodiments of this embodiment of the invention guide analogous to those previously described for the system of single scale with associated satellite signal receiving system from.
Vorzugsweise wird bei dem Waagenverbund die zentrale Satelli tensignalempfangsschaltung in einer der Waagen des Waagenver bundes angeordnet.Preferably, in the balance group, the central satellite Tensignalempfangsschaltung in one of the scales of Waagenver federally arranged.
Die mit der Erfindung insgesamt erzielbaren Vorteile liegen al so insbesondere darin, daß anstelle einer halbautomatischen oder automatischen Kalibriervorrichtung mit Auflagemechanik, die entweder bei unbelasteter Waage oder bei belasteter Waage in Verbindung mit einer eingebauten Differenzwertbildung arbei tet, eine selbsttätige, von der Belastung der Waage und des Eingreifens einer Bedienperson unabhängige geographische Positionsermittlung und Berechnung eines Korrekturfaktors für die Nachkalibrierung ohne Einschränkung der Wiegefunktion erfolgen kann.The total achievable with the invention advantages are al so in particular that instead of a semi-automatic or automatic calibration device with support mechanism, either with unloaded balance or with loaded balance in conjunction with a built-in difference value processing tet, an automatic, from the load of the balance and the Intervention of an operator independent geographical position determination and calculating a correction factor for the Recalibration without limitation of the weighing function can.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß z. B. bei Waagen in mobilen Verkaufsständen oder bei Verbringung von Waagen an einen anderen Verwendungsort der Meßwert, der auf grund der geänderten Erdbeschleunigung beeinträchtigt wäre, au tomatisch z. B. nach dem Einschalten der Waage auf den richtigen Anzeigewert korrigiert wird.Another significant advantage is given by the fact that z. B. for scales in mobile stalls or when shipments of Scales to another place of use of the measured value, the on due to the changed gravitational acceleration would be adversely affected automatically z. B. after switching on the balance on the right Display value is corrected.
Durch die Erfindung ist ferner gewährleistet, daß diese Meß richtigkeit von Waagen, die in den meisten Ländern der Erde dem gesetzlichen Meßwesen unterliegt, in Abhängigkeit von der Erd beschleunigung jederzeit automatisch sichergestellt ist.The invention further ensures that this measurement correctness of scales, which in most countries of the world legal metrology is subject, depending on the earth acceleration is automatically ensured at all times.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß beim Zusammen schalten mehrerer Waagen über Datenschnittstellen zu einem Sys temverbund oder Waagenverbund beispielsweise nur eine einzige Waage mit einem Satellitensignalempfänger, insbesondere einem GPS-Empfänger, ausgerüstet sein muß. Diese Waage kann dann ak tuelle Daten zur Ermittlung von Korrekturwerten oder die ak tuellen Korrekturwerte selbst an die anderen angeschlossenen Waagen liefern.Another advantage is given by the fact that together switching multiple scales via data interfaces to a sys For example, a composite or balance group only a single one Libra with a satellite signal receiver, in particular a GPS receiver, must be equipped. This balance can then ak actual data for determining correction values or the ak actual correction values are connected to the other ones Deliver scales.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel nen:These and other advantages of the invention will become apparent below explained in more detail with reference to the drawing. It show in the single nen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Waage; und Fig. 1 is a block diagram of a balance according to the invention; and
Fig. 2 das Funktionsprinzip der Positionsbestimmung mit tels empfangenen Satellitensignalen. Fig. 2 shows the operating principle of the position determination with means of received satellite signals.
Fig. 1 zeigt eine selbstkorrigierende Waage 1, bei der ein der Masse der Last 2 entsprechender Gewichtswert über die Lastauf nahme 3 im Wägesensor 4 in ein der Last entsprechendes elektri sches Signal umgewandelt wird. Die Elektronik 5 des Wägesensors 4 liefert das Wägeergebnis in digitaler Signalform an den Rech ner 6, der mit einer zentralen Recheneinheit 7 sowie mehreren Speichereinheiten 8 ausgerüstet ist. Fig. 1 shows a self-correcting scale 1 , in which one of the mass of the load 2 corresponding weight value on the Lastauf acquisition 3 in the weighing sensor 4 is converted into a load corresponding to electrical cal signal. The electronics 5 of the weighing sensor 4 delivers the weighing result in digital waveform to the computer 6 , which is equipped with a central processing unit 7 and a plurality of storage units 8 .
Die zentrale Recheneinheit 7 steuert außer der Meßwertverarbei tung auch die Elektronikbaugruppen der Waage 1, wie Anzeigeein heit 9, Druckereinheit 10 sowie Interface- und Schnittstellen einheit 11.The central processing unit 7 controls the Meßwertverarbei device and the electronic components of the scale 1 , as Anzeigeein unit 9 , printer unit 10 and interface and interface unit 11th
Sämtliche Elektronikbaugruppen einschließlich dem später be schriebenen GPS-Empfänger (Global Positioning System) 12 werden von einer Spannungsversorgung 14, die auch aus einer externen Spannungsquelle, wie z. B. Batterie oder Solarzelle, gespeist werden kann, über die Anschlüsse a bis d versorgt.All electronics assemblies including the later be described GPS receiver (Global Positioning System) 12 are powered by a power supply 14 , which also from an external power source such. B. battery or solar cell, can be powered via the terminals A to D.
Der GPS-Empfänger 12 mit Empfangsantenne 3 ist, wie in Fig. 2 ersichtlich, in der Lage, vorhandene Satelliten 16 anzupeilen und aus den empfangenen Daten den Standort der Waage 1 mit ei ner Genauigkeit zwischen 10 und 50 m an jedem Punkt der Erde 17 zu bestimmen. Als GPS wird vorzugsweise das von den Vereinigten Staaten von Amerika betriebene NAVSTAR-GPS verwendet.The GPS receiver 12 with receiving antenna 3 is, as shown in Fig. 2, able to target existing satellite 16 and from the received data, the location of the scale 1 with egg ner accuracy between 10 and 50 m at each point of the earth 17th to determine. The GPS used is preferably the NAVSTAR GPS operated by the United States of America.
Für eine solche und für den vorliegenden Fall bei weitem aus reichende Genauigkeit muß der GPS-Empfänger die Signale von mindestens 4 verschiedenen Satelliten erfassen. For such and for the present case by far reaching accuracy, the GPS receiver must receive the signals from capture at least 4 different satellites.
Das GPS-Signal wird zur Zeit auf der Frequenz 1,575 MHz gesen det und enthält alle Informationen, die der Empfänger benötigt, um das System zu betreiben. Außer den Uhr- und Zeitdaten werden von den Satelliten auch Systemdaten übertragen, die zur Zeit ca. alle 12,5 Minuten wiederholt werden.The GPS signal is currently being transmitted on the frequency 1.575 MHz and contains all the information the recipient needs, to operate the system. Beyond the clock and time data from the satellites also transmit system data currently be repeated approximately every 12.5 minutes.
Dies erklärt auch, warum ein GPS-Empfänger, der in einem völlig neuen Gebiet eingeschaltet wird, 12,5 Minuten braucht, um die Position erstmalig zu berechnen.This also explains why a GPS receiver operating in a completely new area is turned on, takes 12.5 minutes to the Position for the first time to calculate.
Diese Zeit kann jedoch verkürzt werden durch eine Schätzung der Nutzerposition, beispielsweise der Position des letzten Ge brauchs des GPS-Empfängers.This time can however be shortened by an estimate of the User position, for example the position of the last Ge needed the GPS receiver.
Aus der sich ergebenden neuen Position werden dann schrittweise Näherungslösungen berechnet bis zur Bestimmung der Standortge nauigkeit. Somit ergibt sich eine Wiederholbarkeit der Korrek turdaten von 4 bis 5 Minuten im günstigsten und von ca. 13 Mi nuten im ungünstigsten Falle.The resulting new position will then be gradual Approximate solutions calculated until the determination of the location accuracy. This results in a repeatability of Korrek dates of 4 to 5 minutes in the cheapest and of about 13 Mi in the worst case.
Die in Abhängigkeit der geographischen Breite und der Höhe über NN berechneten Positionsdaten des GPS-Empfängers 12 werden an den Rechner 6 übertragen, der die für diesen Ort vorhandene Erdbeschleunigung g nach folgender Gleichung berechnet:The position data of the GPS receiver 12 calculated as a function of the latitude and the altitude above sea level are transmitted to the computer 6 , which calculates the gravitational acceleration g present for this location according to the following equation:
gBE = g₀ - Korrekturfaktor×Höheg BE = g₀ - correction factor × height
dabei gilt für g₀:where g₀:
g₀=9,78049[1+0,005288·sin² (Breite) - 0,000006·sin²(2·Breite)]g₀ = 9.78049 [1 + 0.005288 × sin² (width) - 0.000006 × sin² (2 × width)]
Die Abhängigkeit des Korrekturfaktors vom Breitengrad wird über eine Parabel berechnet, die durch die drei folgenden Punkte festgelegt wird:The dependence of the correction factor on latitude is about a parabola is calculated by the following three points is determined:
Der bei der Erstkalibrierung der Waage berücksichtigte Wert der Erdbeschleunigung gEK (in der Regel der Erdbeschleunigungswert des Herstellungsortes), der in der Speichereinheit 8 unverlier bar abgelegt ist, wird durch den Wert der berechneten Erd beschleunigung gBE dividiert zu einem KorrekturwertThe value of the gravitational acceleration g EK (usually the gravitational acceleration value of the place of manufacture) taken into account in the initial calibration of the balance, which is stored in the storage unit 8 in an unambiguous manner, is divided by the value of the calculated earth acceleration g BE into a correction value
Der Korrekturwert kK wird in der zentralen Recheneinheit 7 als Multiplikationsfaktor der in Abhängigkeit von der örtlichen Erdbeschleunigung ermittelten Gewichtskraft FG zur korrekten Bestimmung der Masse m verwendet, nach der GleichungThe correction value k K is used in the central processing unit 7 as a multiplication factor of the weight force F G determined as a function of the local gravitational acceleration for the correct determination of the mass m, according to the equation
m = FG·kK m = F G · k K
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht an die Nutzung eines bestimmten Satellitensystems gebunden, sondern kann so ausgelegt werden, daß Satellitensignale von verschiede nen Satellitensystemen empfangen und ausgewertet werden können. So ist beispielsweise vorstellbar, neben dem amerikanischen NAVSTAR-GPS auch das russische GLONASS-GPS gleichzeitig oder alternativ zu nutzen.Of course, the present invention is not the Use of a particular satellite system bound but can be designed so that satellite signals of different NEN satellite systems can be received and evaluated. For example, it is conceivable, in addition to the American NAVSTAR GPS also the Russian GLONASS GPS at the same time or alternative to use.
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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