WO2001044763A1 - Waage - Google Patents

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WO2001044763A1
WO2001044763A1 PCT/EP2000/012679 EP0012679W WO0144763A1 WO 2001044763 A1 WO2001044763 A1 WO 2001044763A1 EP 0012679 W EP0012679 W EP 0012679W WO 0144763 A1 WO0144763 A1 WO 0144763A1
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WO
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light
light source
sensor array
sensor
light beam
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PCT/EP2000/012679
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English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Rösch
Original Assignee
Essentia Anstalt
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Publication date
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Publication of WO2001044763A1 publication Critical patent/WO2001044763A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/44—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing persons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/125—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing wherein the weighing element is an optical member

Definitions

  • the invention relates to a balance with a lower part, an upper part movable relative to the lower part, on which the goods to be weighed is received, and a measuring transducer which converts the movement stroke of the upper part into a weight signal which is given on a weight display.
  • the transmitter generally consists of a purely mechanical device which converts the movement stroke of the upper part into a mechanical or electrical signal in order to operate a mechanical or electrical display.
  • the present invention is intended to create a scale which is simple in construction, is particularly robust and is not susceptible to faults.
  • Transmitter of the scale is designed as an optoelectronic unit, which has a light source and a light-sensitive sensor arrangement.
  • the transmitter has the task of converting the movement stroke of the upper part of the balance into an evaluable signal.
  • the usual components which can act as a light source or as a light-sensitive sensor arrangement, are largely immune to interference.
  • the adjustment and calibration process in the scales according to the invention can be carried out by simply pressing a button. A signal generated by the push of a button is processed in such a way that the positional relationship then prevailing between the light source and the sensor arrangement is interpreted as "zero", all subsequent measurement values being related to this zero point.
  • the light source is usually a light-emitting diode or laser diode, to which an optical waveguide may be connected.
  • the light beam supplied by the light source can also be directed through the air
  • the sensor arrangement consists of a vertical sensor arrangement, for example a linear CCD sensor, which points selectively from one coming from the light source
  • Light beam is exposed, depending on the movement stroke of the upper part.
  • the output of the sensor can then be converted in a simple manner into a display signal corresponding to the weight.
  • the relationship between the stroke of the upper part and the weight is set at the factory programmed by appropriate hardware or software measures of an evaluation electronics.
  • an optical waveguide can run between a stationary light source and the sensor array, the upper part of the scale being coupled to a central point of the optical waveguide. In this way, a lever translation is achieved at the free end of the light guide relative to the sensor array.
  • a horizontally arranged sensor can also be provided, the individual elements of this sensor array being dimmed by an oblique diaphragm relative to a light source depending on the movement stroke of the upper part.
  • a light beam source and a light detector for example one
  • Phototransistor a chopper element, for example a light-dark stripe pattern
  • the upper part of the scale being coupled to either the light source or the chopper element, so that a light beam supplied by the light source is broken down into light pulses by the chopper element depending on the movement stroke of the upper part are then converted by the photo transistor into electrical pulses that can be counted by an electronic counter.
  • the counter reading is then transferred to a display device via a converter.
  • a position-sensitive light detector element in particular a position-sensitive diode, is provided which receives light from a light beam source, the point of impact of the light beam on the position-sensitive diode depending on the movement stroke of the upper part, i.e. either the light beam source or the diode the upper part is coupled, or an optical waveguide is coupled between the light source and the diode to the upper part.
  • a position sensitive diode is known in the prior art. The diode current depends on the point of impact of the light beam.
  • Diode current is therefore an analog signal corresponding to the stroke of the upper part.
  • This analog signal can either be given directly to an analog display device, for example an Amper measuring device, or the analog signal can be converted into digital data with the aid of an analog-digital converter.
  • Fig. 1 is a schematic cross sectional view of a bathroom scale
  • Fig. 2 is a schematic representation of a transmitter for the in
  • FIG. 3 and 4 each show an alternative embodiment of a transmitter
  • FIG. 5 is a schematic illustration for explaining the leverage effect in the transmitter of Fig. 2;
  • FIG. 6 shows a schematic illustration for a more detailed explanation of the mode of operation of the transmitter according to FIG. 3;
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a sensor arrangement for explaining the evaluation of the output signals of the sensor arrangement
  • FIG. 1 shows a personal scale 2 with a lower part 4 standing on the floor and an upper part 6 which is movable relative thereto and which is supported relative to the lower part 4 by a spring mechanism 8.
  • the upper part 6 is loaded against the force of the springs
  • Housing of the balance 2 are also housed: a battery 10, a path converter 12 with a fixed part 14 and a movable one
  • FIG. 1 shows a first embodiment for the transmitter or displacement converter 12 shown generally in FIG. 1.
  • a light source 24 in the form of a light emitting diode emits a light beam through an optical waveguide in the form of a plastic fiber
  • the movable part 16A of the transmitter shown in FIG. 2 is coupled to a defined point of the optical waveguide 26 via a carrier 3.
  • the movement stroke of the upper part 6 of the scales 2 (cf. FIG. 1) is thus converted into a movement of the free tip of the optical waveguide 26 which is translated due to the leverage effect, so that the light beam emerging from this free end of the optical waveguide reaches a specific point on the CCD Sensor 28 falls.
  • the evaluation electronics 30 determines the point at which the light beam strikes the CCD sensor 28 and converts the corresponding signal into a weight display signal.
  • the movable part 16A shown in FIG. 2 corresponds to the movable part 16 shown generally in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a movable part 16B (corresponding to the movable part 16 shown generally in FIG. 1) as a vertically movable diaphragm with an obliquely running lower edge.
  • a horizontally arranged linear CCD sensor 28 ' is aligned with the movable part 16B on a support 34 such that a more or less depending on the movement stroke of the upper part 6 of the scale less large part of the CCD sensor 28 'is covered by the part 16B.
  • Fig. 4 shows the arrangement shown in Fig. 3 from a perspective rotated by 90 ° in a sectional view.
  • a light source 24 ' emits a light beam in the direction of the horizontal CCD sensor 28'.
  • An evaluation circuit 30 ' carries out an evaluation which takes into account the special features shown in FIGS. 6 and 7.
  • the senor 28 ' has a longitudinal extent H, with its
  • the longitudinal central axis M lies at such a height that, taking into account the inclined underside of the movable part 16B, the maximum movement stroke of the upper part 6 of the scale on the one hand leads to a complete release of the CCD sensor 28 'with respect to the light source 24' and on the other hand completely covers the sensor.
  • the corresponding weight display signal is generated.
  • the individual elements 28a, 28b ... 28f ... of the CCD sensor 28 ' provide not only two-valued signals "ON” and "OFF", but also intermediate signals, namely when the moving part 16B with its slants some elements of the CCD Sensor partially covered.
  • the evaluation electronics connected to the CCD sensor 28 'can take into account that, for example, the element 28B has only 5% light incidence, while the subsequent elements 28C to 28E receive 30%, 60% or 90% light and only then the element that follows 28F receives full light (100%).
  • the evaluation electronics can exactly determine the vertical position of the movable part 16B and generate a correspondingly accurate display signal for the weight on the scale.
  • Fig. 5 shows schematically that achieved by the arrangement according to Fig. 2
  • the carrier 3 of the movable part 16A engages at a point on the optical waveguide 26 which is at a distance W1 from the light source 24 and a distance W2 from the CCD sensor 28.
  • the movement stroke of the optical waveguide 26 at the connection point with the carrier 3 is designated by h.
  • the desired translation effect can be achieved by appropriate selection of the values W1 and W2. With this arrangement, a measurement signal that can be easily evaluated can also be obtained with extremely small strokes of the upper part 6 of the balance 2.
  • the movable part 16C is coupled to the upper part 6 of the balance 2 and carries a light-emitting diode as the light source 24, which transmits the light beam to the phototransistor 44 via a chopper element 42, where the light beam moves when the upper part and thus the part 16C move arrives in the form of impulses.
  • the chopper 42 is, for example, a striped pattern of alternately opaque and transparent fields, so that the moving output beam of the light source 24 is converted into a pulse train when there is a vertical relative movement between the part 16C and the pointer 42.
  • These optical pulses or light pulses are converted by the photo transistor 44 into electrical pulses, which are counted by a counter 46.
  • a converter 48 connected to the counter 46 forms signals from the counter status signals which are suitable for the display 50.
  • the light source 24 can also be stationary, while the chopper 42 is coupled to the upper part 6 of the balance.
  • FIG. 9 represents a special feature in that, in contrast to all the exemplary embodiments described above, it provides an analog measurement signal.
  • a movable part 16D coupled to the upper part 6 of the balance 2 carries a light-emitting diode or laser diode 24 as a light source.
  • the light beam emitted by this light source 24 strikes a position-sensitive photodiode 52.
  • Such photodiodes are known. Depending on the point of impact of the light beam, a more or less strong current flows through the position-sensitive photodiode 52.
  • These position-sensitive photodiodes are usually in Fig. 9 only indicated schematically, equipped with four electrodes, which deliver in pairs a total current and a differential current, which clearly identifies the point of impact on the diode surface. According to FIG.
  • the current through the position-sensitive photodiode 52 corresponds to the movement stroke of the upper part 6 of the balance 2 according to FIG. 1.
  • the current flowing through the photodiode 52 is given by an evaluation circuit 54 as an analog signal to a display, and / or it is given in a digital signal is implemented and can then be evaluated for display and other purposes.
  • the photodiode 52 can also be seen from the moving upper part of the

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Abstract

Eine Waage mit Unterteil und dazu relativ beweglichem Oberteil und einem Meßumformer läßt sich besonders robust und einfach ausgestalten, wenn der Meßumformer erfindungsgemäß als optoelektronische Einheit ausgebildet ist, die eine Lichtquelle und eine lichtempfindliche Sensoranordnung aufweist. In einem speziellen Ausführungsbeispiel besteht die Lichtquelle aus einer Leuchtdiode (24), die über einen Lichtwellenleiter (26) einen Lichtstrahl auf einen vertikal angeordneten CCD-Sensor (28) gibt, an den eine Auswerteeinheit (30) mit nachgeschalteter Anzeige (20) angeschlossen ist. MIt dem Lichtwellenleiter (26) ist das bewegliche Oberteil der Waage gekoppelt. Die Licht-Auftreffstelle auf dem CCD-Sensor entspricht also dem Bewegungshub des Oberteils, mithin dem zu ermittelnden Gewicht.

Description

WAAGE
Die Erfindung betrifft eine Waage mit einem Unterteil, einem relativ zu dem Unterteil beweglichen Oberteil, auf dem das Wägegut aufgenommen wird, und mit einem Meßumformer, der den Bewegungshub des Oberteils in ein Gewichtssignal umsetzt, das auf eine Gewichtsanzeige gegeben wird.
Solche Waagen sind in großen Stückzahlen als sogenannte Haushaltswaagen im Gebrauch. Der Meßumformer besteht in der Regel aus einer rein mechanischen Einrichtung, die den Bewegungshub des Oberteils in ein mechanisches oder elektrisches Signal umsetzt, um eine mechanische oder elektrische Anzeige zu betreiben.
Auch bei Verwendung einer elektrischen Schaltung zum Umsetzen des mechanischen Gewichtsignals in ein elektrisches Signal zwecks Anzeige auf beispielsweise eine LCD-Anzeigevorrichtung ist der Vorgang des Meßumformens aufwendig, was sich unter anderem in dem stets erforderlichen Abgleich- und Eichvorgang äußert. Außer den rein mechanischen und elektromechamschen Vorrichtungen gibt es Waagen mit kapazitivem Meßaufnehmer. Allerdings sind diese Meßaufnehmer bezüglich elektromagnetischer Störungen ziemlich empfindlich.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Waage geschaffen werden, die einfach aufgebaut ist, sich durch besondere Robustheit auszeichnet und störunanfällig ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der
Meßumformer der Waage als optoelektronische Einheit ausgebildet ist, die eine Lichtquelle und eine lichtempfindliche Sensoranordnung aufweist.
Durch die optoelektronische Einheit lassen sich die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile elegant beheben. Der Meßumformer hat die Aufgabe, den Bewegungshub des Oberteils der Waage in ein auswertbares Signal umzusetzen. Die üblichen Bauelemente, die als Lichtquelle bzw. als lichtempfindliche Sensoranordnung fungieren können, sind gegen Störeinflüsse weitestgehend immun. In aller Regel kann der Abgleich- und Eichvorgang bei den erfindungsgemäßen Waagen durch einfachen Knopfdruck erfolgen. Ein durch Knopfdruck erzeugtes Signal wird dahingehend verarbeitet, daß die dann herrschende Lagebeziehung zwischen Lichtquelle und Sensoranordnung als "Null" interpretiert wird, wobei sämtliche nachfolgenden Meßwerte auf diesen Nullpunkt bezogen werden.
Bei der Lichtquelle handelt es sich in der Regel um eine Leuchtdiode oder Laserdiode, an die gegebenenfalls ein Lichtwellenleiter angeschlossen ist. Je nach Ausführungsform kann der von der Lichtquelle gelieferte Lichtstrahl aber auch durch die Luft auf die
Sensoranordnung gelangen.
In einer speziellen Ausführungsform besteht die Sensoranordnung aus einer vertikalen Sensoranordnung, beispielsweise einem linearen CCD- Sensor, der punktuell von einem von der Lichtquelle kommenden
Lichtstrahlbündel belichtet wird, abhängig von dem Bewegungshub des Oberteils. Der Ausgang des Sensors läßt sich dann in einfacher Weise in ein dem Gewicht entsprechendes Anzeigesignal umsetzen. Die Beziehung zwischen Bewegungshub des Oberteils und Gewicht wird werkseitig durch entsprechende Hardware- oder Softwaremaßnahmen einer Auswerteelektronik einprogrammiert. In einer speziellen Ausführungsform kann zwischen einer ortsfesten Lichtquelle und dem Sensor-Array ein Lichtwellenleiter verlaufen, wobei an einer mittleren Stelle des Lichtwellenleiters das Oberteil der Waage angekoppelt ist. Auf diese Weise wird eine Hebelübersetzung am freien Ende des Lichtleiters gegenüber dem Sensor-Array erreicht.
Man kann auch einen horizontal angeordneten Sensor vorsehen, wobei die einzelnen Elemente dieses Sensor-Arrays durch eine schräge Blende gegenüber einer Lichtquelle abhängig vom Bewegungshub des Oberteils abgeblendet werden.
in einer weiteren Ausbildung der Erfindung befindet sich zwischen einer Lichtstrahlquelle und einem Lichtdetektor, beispielsweise einem
Fototransistor, ein Zerhackerelement, beispielsweise ein Hell-Dunkel- Streifenmuster, wobei das Oberteil der Waage mit entweder der Lichtquelle oder dem Zerhackerelement gekoppelt ist, so daß ein von der Lichtquelle gelieferter Lichtstrahl von dem Zerhackerelement abhängig vom Bewegungshub des Oberteils in Lichtimpulse zerlegt wird, die von dem Fototransistor dann in elektrische Impulse umgesetzt werden, die sich von einem elektronischen Zähler zählen lassen. Der Zählerstand wird dann über einen Umsetzer auf eine Anzeigevorrichtung gegeben.
Die oben angesprochenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung sind ausschließlich digitaler Natur. Die digitale Datenverarbeitung der Gewichtssignale eröffnet ein umfangreiches Feld für spezielle Auswertungen der Gewichtssignale, beispielsweise einen tages- oder wochenweisen Vergleich mit älteren Gewichtsdaten und dergleichen. In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein positionsempfindliches Lichtdetektorelement, insbesondere eine positionsempfindliche Diode vorgesehen ist, die Licht von einer Lichtstrahlquelle empfängt, wobei die Auftreffstelle des Lichtstrahls auf der positionsempfindlichen Diode von dem Bewegungshub des Oberteils abhängt, also entweder die Lichtstrahlquelle oder die Diode mit dem Oberteil gekoppelt ist, oder ein Lichtwellenleiter zwischen Lichtquelle und Diode mit dem Oberteil gekoppelt ist. Eine solche positionsempfindliche Diode ist im Stand der Technik bekannt. Der Diodenstrom hängt ab von der Auftreffstelle des Lichtstrahls. Der
Diodenstrom ist folglich ein analoges Signal entsprechend dem Bewegungshub des Oberteils. Dieses Analogsignal kann entweder direkt auf ein Analog-Anzeigegerät gegeben werden, beispielsweise ein Amper- Meßgerät, oder man kann das Analogsignal mit Hilfe eines Analog- Digital-Wandlers in digitale Daten umsetzen.
Man kann auch beide Arten der Anzeige mittels Analogsignal einerseits und digitalem Signal andererseits gemeinsam an der Waage vorsehen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Quer Schnittansicht einer Personenwaage;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Meßumformers für die in
Fig. 1 gezeigte Waage,
Fig. 3 und 4 jeweils eine alternative Ausführungsform eines Meßumformers; Fig. 5 eine schematische Darstellung zum Erläutern der Hebelwirkung bei dem Meßumformer nach Fig. 2;
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur näheren Erläuterung der Arbeitsweise des Meßumformers nach Fig. 3;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung zum Erläutern der Auswertung der Ausgangssignale der Sensoranordnung;
Fig. 8 und 9 jeweils eine alternative Ausfuhrungsform eines Meßumformers.
Fig. 1 zeigt eine Personenwaage 2 mit einem auf dem Boden stehenden Unterteil 4 und einem dazu relativ beweglichen Oberteil 6, das gegenüber dem Unterteil 4 über einen Federmechanismus 8 abgestützt ist. Das Oberteil 6 wird bei Belastung gegen die Kraft der Federn in
Pfeilrichtung bewegt. In dem durch Unterteil und Oberteil gebildeten
Gehäuse der Waage 2 sind außerdem untergebracht: eine Batterie 10, ein Wegumformer 12 mit einem ortsfesten Teil 14 und einem beweglichen
Teil 16, ein Fenster 18, eine LCD-Anzeige 20 und Leitungen 22, die von dem Wegumformer 12 zu der LCD-Anzeige 20 führen. Nicht dargestellt ist eine elektronische Schaltung, die das durch den optoelektronischen Wegumformer 12 gelieferte Signal in ein Anzeigesignal für die LCD-Anzeige 20 umsetzt. Solche Schaltungen sind für den Fachmann mühelos zu realisieren, nachdem dieser die vorliegende Erfindungsbeschreibung studiert hat. Fig. 1 zeigt eine erste Ausfuhrungsform für den in Fig. 1 allgemein dargestellten Meßumformer oder Wegumformer 12.
Gemäß Fig. 2 gibt eine als Leuchtdiode ausgebildete Lichtquelle 24 einen Lichtstrahl durch einen als Kunststoffaser ausgebildeten Lichtwellenleiter
26 auf einen vertikal angeordneten linearen CCD-Sensor 28, dessen Ausgang an eine Auswerteelektronik 30 angeschlossen ist, die ein Signal an die LCD-Anzeige 20 liefert.
Das bewegliche Teil 16A des in Fig. 2 gezeigten Meßumformers ist über einen Träger 3 an einem definierten Punkt des Lichtwellenleiters 26 angekoppelt. Der Bewegungshub des Oberteils 6 der Waage 2 (vgl. Fig. 1) wird somit umgesetzt in eine auf Grund der Hebelwirkung übersetzte Bewegung der freien Spitze des Lichtwellenleiters 26, so daß der aus diesem freien Ende des Lichtwellenleiters austretende Lichtstrahl auf eine bestimmte Stelle des CCD-Sensors 28 fällt. Die Auswerteelektronik 30 ermittelt die Stelle, an der der Lichtstrahl auf dem CCD-Sensor 28 auftrifft und wandelt das entsprechende Signal in ein Gewichts- Anzeigesignal um. Der in Fig. 2 gezeigte bewegliche Teil 16A entspricht dem in Fig. 1 allgemein dargestellten beweglichen Teil 16.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß. Fig. 3 ist ein bewegliches Teil 16B (entsprechend dem in Fig. 1 allgemein dargestellten beweglichen Teil 16) als vertikal bewegliche Blende mit einer schräg verlaufenden Unterkante ausgebildet.
Ein horizontal angeordneter linearer CCD-Sensor 28' ist derart fluchtend mit dem beweglichen Teil 16B auf einem Träger 34 angeordnet, daß abhängig vom Bewegungshub des Oberteils 6 der Waage ein mehr oder weniger großer Teil des CCD-Sensors 28' von dem Teil 16B verdeckt wird.
Fig. 4 zeigt die in Fig. 3 dargestellte Anordnung aus einer um 90° gedrehten Perspektive in geschnittener Darstellung. Das bewegliche Teil
16B ist mit dem Oberteil 6 der Waage nicht direkt, sondern über ein Biegeglied 40 gekoppelt, welches von dem Oberteil an der mit einem Pfeil bezeichneten Stelle beaufschlagt wird. Das dem beweglichen Teil 16B abgewandte Ende des Biegeglieds 40 wird von einer Stütze 38 gehaltert. Eine Lichtquelle 24' gibt einen Lichtstrahl in Richtung des horizontalen CCD-Sensors 28'. Eine Auswerteschaltung 30' nimmt eine Auswertung vor, die die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Besonderheiten berücksichtigt.
Nach Fig. 6 hat der Sensor 28' eine Längserstreckung H, wobei seine
Längsmittelachse M auf einer solchen Höhe liegt, daß unter Berücksichtigung der schrägen Unterseite des beweglichen Teils 16B der maximale Bewegungshub des Oberteils 6 der Waage einerseits zu einer vollständigen Freigabe des CCD-Sensors 28' gegenüber der Lichtquelle 24' führt, andererseits den Sensor vollständig verdeckt.
Abhängig davon, wieviel Einzelelemente 28a, 28b, 28c .... des CCD- Sensors 2' Licht empfangen bzw. kein Licht empfangen, erfolgt die entsprechende Erzeugung eines Gewichtsanzeigesignals.
Wie in Fig. 7 näher dargestellt ist, liefern die einzelnen Elemente 28a, 28b ... 28f ... des CCD-Sensors 28' nicht nur zweiwertige Signale "EIN" und "AUS", sondern auch Zwischensignale, wenn nämlich das bewegliche Teil 16B mit seiner Schrägen einige Elemente des CCD- Sensors teilweise bedeckt. So z.B. kann die an den CCD-Sensor 28' angeschlossene Auswerteelektronik berücksichtigen, daß z.B. das Element 28B nur 5 % Lichteinfall aufweist, während die anschließenden Elemente 28C bis 28E 30 %, 60 % bzw. 90 % Licht empfangen und erst das dann anschließende Element 28F das volle Licht (100 %) empfängt.
Auf diese Weise kann die Auswerteleektronik die Vertikalstellung des beweglichen Teils 16B exakt ermitteln und ein entsprechend genaues Anzeigesignal für das Gewicht auf der Waage erzeugen.
Fig. 5 zeigt schematisch die durch die Anordnung nach Fig. 2 erreichte
Hebelwirkung. Der Träger 3 des beweglichen Teils 16A greift an einer Stelle des Lichtwellenleiters 26 an, die von der Lichtquelle 24 einen Abstand Wl und von dem CCD-Sensor 28 einen Abstand W2 hat. Mit h ist der Bewegungshub des Lichtwellenleiters 26 an der Verbindungsstelle mit dem Träger 3 bezeichnet. Mit "H" ist der nutzbare Bereich des vertikal angeordneten linearen CCD-Sensors 28 bezeichnet. Dabei ergibt sich gemäß Fig. 5 die Beziehung h/H = Wl/W.
Durch entsprechende Wahl der Werte Wl und W2 läßt sich der gewünschte Übersetzungseffekt erreichen. Man kann also bei dieser Anordnung auch bei äußerst geringen Hüben des Oberteils 6 der Waage 2 ein gut auswertbares Meßsignal gewinnen.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform wird kein CCD-Sensor verwendet, sondern ein lichtempfindlicher Detektor, hier in Form eines Fototransistors 44. Das bewegliche Teil 16C gemäß Fig. 8 ist mit dem Oberteil 6 der Waage 2 gekoppelt und trägt eine Leuchtdiode als Lichtquelle 24, die über ein Zerhackerelement 42 den Lichtstrahl auf den Fototransistor 44 sendet, wo der Lichtstrahl bei Bewegung des Oberteils und damit des Teils 16C in Form von Impulsen ankommt. Der Zerhacker 42 ist z.B. ein Streifenmuster aus abwechselnd opaken und transparenten Feldern, so daß der bewegte Ausgangsstrahl der Lichtquelle 24 bei einer vertikalen Relativbewegung zwischen dem Teil 16C und dem Zeiger 42 in eine Impulsfolge umgewandelt wird. Diese optischen Impulse oder Lichtimpulse werden von dem Fototransistor 44 in elektrische Impulse umgesetzt, die von einem Zähler 46 gezählt werden. Ein an den Zähler 46 angeschlossener Umsetzer 48 bildet aus den Zählerstand-Signalen Signale, die für die Anzeige 50 geeignet sind.
Man erkennt, daß anstelle des beweglichen Teils 16C nach Fig. 8 und des ortsfesten Zerhackers 42 auch die Lichtquelle 24 ortsfest sein kann, während der Zerhacker 42 mit dem Oberteil 6 der Waage gekoppelt ist.
Die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform der Erfindung stellt insofern eine Besonderheit dar, als sie im Gegensatz zu sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ein analoges Meßsignal liefert.
Ein mit dem Oberteil 6 der Waage 2 gekoppeltes bewegliches Teil 16D trägt eine Leuchtdiode oder Laserdiode 24 als Lichtquelle. Der von dieser Lichtquelle 24 abgegebene Lichtstrahl trifft auf eine positionsempfindliche Fotodiode 52. Solche Fotodioden sind bekannt. Abhängig von der Auftreffstelle des Lichtstrahls fließt durch die positionsempfindliche Fotodiode 52 ein mehr oder weniger starker Strom. Üblicherweise sind diese positionsempfindlichen Fotodioden, in Fig. 9 nur schematisch angedeutet, mit vier Elektroden ausgestattet, die paarweise einen Summenstrom und einen Differenzstrom liefern, der die Auftreffstelle auf der Diodenoberfläche eindeutig kennzeichnet. Gemäß Fig. 9 entspricht der Strom durch die positionsempfindliche Fotodiode 52 dem Bewegungshub des Oberteils 6 der Waage 2 nach Fig. 1. Der durch die Fotodiode 52 fließende Strom wird von einer Auswerteschaltung 54 als Analogsignal auf eine Anzeige gegeben, und/oder er wird in ein digitales Signal umgesetzt und kann dann für eine Anzeige und für andere Zwecke ausgewertet werden. Ersichtlich kann bei ortsfester Lichtquelle 24 auch die Fotodiode 52 von dem bewegten Oberteil der
Waage bewegt werden.
Sämtliche für die oben erläuterten Ausführungsbeispiele benötigten Bauelemente sind handelsübliche Bauelemente, die der Fachmann in der Weise verwenden kann, daß die oben beschriebenen Funktionen im
Rahmen der Erfindung erzielt werden.

Claims

ANSPRUCHE
1. Waage, mit einem Unterteil, einem relativ zu dem Unterteil beweglichen Oberteil, auf dem das Wägegut aufgenommen wird, und mit einem Meßumformer, der den Bewegungshub des Oberteils in ein Gewichtssignal umsetzt, das auf eine Gewichtsanzeige gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer als optoelektronische Einheit ausgebildet ist, die eine Lichtquelle und eine lichtempfindliche Sensoranordnung aufweist.
2. Waage nach Anspruch 1, mit' einem linearen vertikalen Sensore- Array, insbesondere CCD-Array, das punktuell von einem von der
Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahlbündel belichtet wird, welches abhängig von dem Bewegungshub des Oberteils entlang dem Sensor- Array bewegt wird.
3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lichtstrahlbündel von einer ortsfesten Lichtquelle über einen Lichtwellenleiter auf das Sensor-Array gelenkt wird, wobei der Lichtwellenleiter mechanisch mit dem Oberteil gekoppelt ist.
4. Waage nach Anspruch 1, bei der die Sensoranordnung ein lineares
Sensor-Array, insbesondere CCD-Array, in horizontaler Lage ist, wobei zwischen der Lichtquelle und dem Sensor eine Blende liegt, die abhängig vom Bewegunghub des Oberteils einen vorbestimmten Teil des Sensor-Arrays abdeckt.
5. Waage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem linearen Sensor-Array und dem Oberteil eine Übersetzungseinrichtung zum Umsetzen des Bewegungshubs des Oberteils vorhanden ist, so daß das Verhältnis eines gegebenen Hubs des Oberteils zu der Länge des linearen Sensor-Arrays kleiner als
"1" ist.
6. Waage nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3, bei der das Oberteil mit dem Lichtwellenleiter an einer Stelle gekoppelt ist, die einen definierten Abstand (W2) von dem Sensor-Array aufweist.
7. Waage nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Blende eine Schräge aufweist, wobei zwischen der Schrägen und der Längsachse des Sensor-Arrays ein Winkel eingeschlossen wird, der kleiner als 10° ist, insbesondere 0,5, ..., 3° beträgt.
8. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer eine Lichtstrahlquelle (24), ein lichtempfindliches Detektorelement, z.B. einen Fototransistor, mit daran angeschlossenem Zähler und ein Zerhackerelement (42) aufweist, wobei der Bewegungshub des Oberteils dadurch von dem Zerhackerelement in zählbare Impulse umgesetzt wird, das die Lichtquelle relativ zu dem Zerhackerelement (42) durch das Oberteil bewegt wird.
9. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer eine Lichtstrahlquelle (24) und eine positionsempfindliche Diode aufweist, wobei der von der Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl auf eine Stelle der Diode auftrifft, die von der Stellung des Oberteils abhängt.
PCT/EP2000/012679 1999-12-13 2000-12-13 Waage WO2001044763A1 (de)

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DE1999159968 DE19959968A1 (de) 1999-12-13 1999-12-13 Waage
DE19959968.8 1999-12-13

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WO2001044763A1 true WO2001044763A1 (de) 2001-06-21

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