DE8319517U1

DE8319517U1 - Waage mit elektromagnetischer kraftkompensation

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Publication number: DE8319517U1
Application number: DE19838319517U
Authority: DE
Original assignee: METTLER INSTRUMENTE AG 8606 GREIFENSEE CH
Current assignee: METTLER INSTRUMENTE AG 8606 GREIFENSEE CH
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3324402A1; US4489800A; JPS637877Y2; CH658516A5; JPS5931028U; DE3324402C2

Description

Mettler Instrumente AG, 8606 Greifensee/Schweiz

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Liinwebir & Zimmermann

Rosental 71H-Auffl· Waage mit elektromagnetischer Kraftkompensation

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Die Erfindung betrifft eine Waage mit elektromagnetischer Kraftkompensation, bei der im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems eine bewegliche Spule angeordnet ist, die von einem lastabhängigen Kompensationsstrom durchflossen wird, dessen Mass von einer elektrischen Einrichtung bestimmt wird, die ein Korrekturnetzwerk zur Kompensation von Temperatureinflüssen enthält, wobei das Korrekturnetzwerk einen im Innern des Magnetkernes angeordneten Temperaturfühler aufweist. Eine bekannte Waage dieser Art ist in der DE-OS 26 04 437 beschrieben.

Das Korrekturnetzwerk in der elektrischen Einrichtung beeinflusst das Mass des lastabhängigen Kompensationsstromes in der Weise, dass die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Feldstärke des Permanentmagnetsystems weitgehend kompensiert wird.

Für die Bestimmung des Kompensationsstromes durch die Magnetspule massgebliche Schaltungselemente der elektrischen Einrichtung sind jedoch ebenfalls in ihren Eigenschaften mehr oder weniger stark temperaturabhängig. Erschwerend kommt hinzu, dass der Temperaturgang dieser Schaltungselemeilte von demjenigen des Permanentmagnetsystems verschieden ist und ein thermisches Gleichgewicht innerhalb der ganzen Waage nicht in gewünschtem Masse und kurzfristig überhaupt nicht erreichbar ist. Die stcre.iden Folgen der sich durch das unterschiedliche Wärmeverhalten der- Waagenteile ergebenden Temperaturdynamik sind u.a. Instabilität des Nullpunktes und Aenderungen der Empfindlichkeit, insbesondere bei Inbetriebnahme und grossen Laständerungen der¹ Waage.

Es ist zwar bekannt, temperaturempfindliche Schaitungsele^ mente &*£!. dadurch von Temperatureinflüssen fernzuhalten,

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dass sie mittels einer geregelten Heizeinrichtung auf konstanter Temperatur gehalten werden* Massriahmen dieser Art
sind jedoch meist aufwendig und erfordern zusätzliche Energie* Beispielsweise enthalten elektromagnetisch kraftkom-^
pensierende Waagen in der Regel eine Referenzspannungsqüel-^
le mit einer Zener-Diode. In der Praxis verwendet man mit
einer HeIz^ ^uhg ausgerüstete Zeher-Dioden^ um die gewünschte Temperaturkonstanz zu erreichen. Beheizbare Zener-Dioden sind aber um ein Mehrfaches teurer als solche ohne
Heizeinrichtung. Ausserdem schränkt das bei einer Beheizung
erhöhte Wärmeräuschen der Zener-Diode die Anzeigeempfindlichkeit der Waage ein.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Verbesserung der Tempe- ;

raturkörripensation mit weniger aufwendigen Mitteln zu erreichen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass wenigstens ein Teil der für die Bestimmung des i Kompensationsstromes massgeblichen Schaltungselemente der | elektrischen Einrichtung mit temperaturabhängigen Eigenschaf- I

ten ebenfalls im Innern des Magnetkernes angeordnet ist. Auf i diese Weise wird für die betreffenden Schaltungselemente

wenigstens annähernd ein Temperaturgleichlauf bezüglich des ': Permanentmagnetsystems erreicht, so dass im allgemeinen ein

einziger Temperaturfühler für die erförderliche Temperatur- \ ii kompensation ausreicht und auf zusätzliche Kompensations-

massnahmen in der elektrischen Einrichtung verzichtet wer- !

den kann. *

Bei einer Waage, deren elektrische Einrichtung eine Referenzspannungsquelle mit einer Zener-Diode aufweist, ist vornehmlich diese Zener-Diode ein für die Bestimmung des Kompensationsstromes massgebliches Schaltungselement mit tem- f

ι peraturabhängigen Eigenschaften. Eine bevorzugte Ausführungs- 1

I form der Erfindung besteht deshalb in diesem Zusammenhang |

darin, dass die Zener-Diode und der Temperaturfühler in I

einem Hohlraum des Hagnetkernes angeordnet und mit der dung des Hohlraums thermisch verbunden sind* Im gleichen öder einem weiteren Hohlraum können auch noch andere temperäturempfindliche Schaltungselemente Untergebracht werden. 5

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 den mechanischen Teil der Waage und Fig* 2 einen Schaltungsteil der zugehörigen elektrischen Einrichtung.

Die Kraft einer auf den Ausleger 1 aufgelegten Last wirkt auf das Gehänge 2* das über Parallelführungslenker 3 mit der Konsole 4 verbunden ist. Die Koppel 5 überträgt die Normalkomponente der Last auf den Hebel 6, der mit einem Biegelager 7 an einem Teil 8 der Konsole 4 aufgehängt ist. An diesem Hebel 6 wirkt auch die elektromagnetisch erzeugte Gegenkraft. Dazu ist am Hebel 6 eine im Luftspalt eines topfförmigen Permanentmagnetsystems 9 bewegliche Spule 10 angeordnet, die von einem lastabhängigen Strom durchflossen wird. Die Gleichgewichtslage wird von einem optoelektrischen Positionsgeber 11 kontrolliert, der in bekannter Weise eine den Spulenstrom beeinflussende Regeleinrichtung steuert.

Bei einer z.B. aus der US-PS 3 786 884 bekannten Waagenausführung wird der Kompensationsstrom in Form von Impulsen geregelter Länge der Spule 10 zugeführt, wobei die Länge der Impulse mittels hochfrequenter Taktimpulse ausgezählt und aus der Summe der gezählten Taktimpulse die Gewichtsanzeige abgeleitet wird. Für die Erzeugung des Kompensationsstromes ist vornehmlich eine Präzisions-Konstantstromquelle vorgesehen, deren Ausgangsstrom durch eine von der Regeleinrichtung gesteuerte Schalteinrichtung in Stromimpulse konstanter Höhe und variabler Länge umgewandelt wird.

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Eine beispielsweise Schaltungsanordnung· für diesen Teil der elektrischen Einrichtung zeigt Fig. 2. Eine Eerier-Diode 20 dient als Referenzspanriungsqüelle und bestimmt in erster Linie die Spännung über einem Präzisionswiderstand 211 Ein als Spannungsfolger beschälteter Operätions-Verstärkef 22 gewährleistet ein bestimmtes Verhältnis der Spannung über dem Präzisionswiderstand 21 zu derjenigen der Zener-Diode 20. Der Operations-Verstärker 22 steuert über einen FeIdeffektransistor 23 einen Leistungsträrisistor 24 an. Der konstant gehaltene Strom des Leistungstransistors 24 fliesst über eine gesteuerte Schalteinrichtung 25 entweder durch die Kompensationsspuie 10 oder zur Masse. Bei der nur symbolisch angedeuteten Schalteinrichtung 25 handelt es si«ßh vorzugsweise um eine elektronische Schalteinrichtung, deren Ansteuerung im bereits erwähnten Stand der Technik beschrieben ist.

Die Konstantstromquelle enthält ein zur Kompensation von Temperatureinflüssen bestimmtes Korrekturnetzwerk 26 in Form einer Brückenschaltung, welche einen Temperaturfühler 27, z.B. einen temperaturabhängigen Widerstand, und einen Abgleichwiderstand 28 aufweist. Am letzteren lässt sich das Mass der Kompensationswirkung einstellen.

Die Zener-Diode 20 und der Temperaturfühler 27 sind zusaminen in einer zentralen Bohrung 12 des Magnetkernes 13 des Permanentmagnetsystems 9 angeordnet und mit der Wandung der Bohrung thermisch verbunden, z.B. mit Hilfe einer Wärmeleitpaste. Die genannten und eventuell weitere Schaltungselemente sind auf einer Schaltungsplatine 29 befestigt, welche mit einem schmalen Teil in die Bohrung 12 ragt.

Durch den Einbezug der Zener-Diode 20 in die Wärmezone des Permanentmagnetsystems 9 wird erreicht, dass Abweichungen in der Anzeigeempfindlichkeit .. " ' . nach Inbetriebnahme der Waage in. kürzester Zeit

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Bei Waagen mit Analogkompensation, bei denen also ein Komi
I IO pensätiöns-Gleichstrom lastabhängiger Stärke die Magnetspu-^

■ Ie 10 durchfiiesst und der Ström für die Anzeige digitalis

I siert wird, enthält die elektrische Einrichtung ebenfalls

für die Bestimmung des Kompensationsstromes massgebliche ;\ Schaltungselemente mit temperaturabhängigen Eigenschaften.

15 z.B. eine Referenzspannungsquelle im A/D-V/andler. Auch in diesem Fall ist die erfindungsgemässe Lösung in bezug auf die Anordnung der temperaturabhängigen Schaltungselemente anwendbar.

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Claims

R Off Schutzänsprüche

1. Waage mit elektromagnetischer Kraftkompensation, bei der im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems eine bewegliehe Spule angeordnet ist, die von einem lastabhängigen Kompensationsstrom durchflossen wird, dessen Mass von einer elektrischen Einrichtung bestimmt wird, die ein Korrekturnetzwerk zur Kompensation von Temperatureinflüssen enthält, wobei das Korrekturnetzwerk einen im Innern des Magnetkernes angeordneten Temperaturfühler aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der für die Bestimmung des Kompensationsstromes massgeblichen Schaltungselemente der elektrischen Einrichtung mit temperaturabhängigen Eigenschaften ebenfalls im Innern des Magnetkernes angeordnet ist.

2. Waage nach Anspruch 1, deren elektrische Einrichtung zur Bestimmung des Kompensationsstromes eine Referenzspannungsquelle mit einer Zenerdiode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zenerdiode und der Temperaturfühler in einem Hohlraum des Magnetkernes angeordnet und mit der Wandung des Hohlraums thermisch verbunden sind.