WO2009077025A1 - Digital weighing device - Google Patents

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WO2009077025A1
WO2009077025A1 PCT/EP2008/008612 EP2008008612W WO2009077025A1 WO 2009077025 A1 WO2009077025 A1 WO 2009077025A1 EP 2008008612 W EP2008008612 W EP 2008008612W WO 2009077025 A1 WO2009077025 A1 WO 2009077025A1
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WO
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signal
pulse
integrator
comparator
weighing device
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/008612
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Oldendorf
Thomas Schink
Original Assignee
Sartorius Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Ag filed Critical Sartorius Ag
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    • 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
    • G01G3/14—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 measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/142—Circuits specially adapted therefor
    • G01G3/147—Circuits specially adapted therefor involving digital counting
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/52—Input signal integrated with linear return to datum

Definitions

  • the invention relates to a digital weighing device, comprising a force transducer which generates an analog sensor signal corresponding to an introduced force, an integrator which transmits the sensor signal as a measurement signal permanently applied to it during operation, and a workspsgel of a sensor temporarily applied to it
  • Integrated reference signal a integrator downstream comparator, the one
  • Integrator output signal with a threshold value and, when the threshold value is reached, each compares a pulse edge of a pulse signal on one
  • Shift control means which, depending on the
  • Pulse signal a switch for temporary application of the
  • Value determination means based on a
  • Such weighing devices are well known. These are weighing devices with a so-called integrating A / D converter for analog / digital conversion of the analog sensor signal.
  • the principle of the integrating A / D converter has long been known in many variants. Examples which may be mentioned here are DE 21 14 141, DE 28 20 601 C2 and DE 100 40 373 A1.
  • the measurement signal is applied to an input of an operational amplifier connected as an integrator.
  • the output of the operational amplifier is connected via a capacitor with its measuring signal input.
  • the supply line for a DC reference signal is also connected to the measuring signal input of the operational amplifier. This reference signal is only temporarily switched to a working level.
  • the capacitor is charged by the amplified in the operational amplifier measurement signal. If, after a predetermined period of time, the working level of the Switched reference signal, the capacitor discharges during a second clock component, whereby the integrator output signal drops.
  • the time of a zero crossing or, more generally, a threshold crossing of the integrator output signal is detected by means of a downstream comparator.
  • the duration of the second clock component ie the period during which the operating level of the reference signal is present at the integrator, is measured by suitable time-measuring means, for example a clocked counter.
  • the measured duration referred to here as the measurement interval, represents a measure of the charging of the capacitor in the first clock component and thus of the level of the measurement signal.
  • the counter value can be used directly as a digital measure of the measurement signal.
  • Adjustment or balancing should be understood here as the general consideration of factors influencing the generation of the weighing value. This includes, for example, the compensation of disturbing influences, such as temperature, material creep, etc., the consideration of individual Device properties, such as manufacturing tolerances and adjusting the device. Particularly important disturbances are often the current temperature of the measuring cells as well as production-related tolerances in the mechanical and / or electronic construction. Depending on the type of the respective adjustment parameter, the
  • Adjustment parameter source therefore, for example, a sensor, such as a temperature sensor, or a memory in which adjustment parameters have been deposited, for example, in the production of his. Also other variants of a sensor, such as a temperature sensor, or a memory in which adjustment parameters have been deposited, for example, in the production of his. Also other variants of a sensor, such as a temperature sensor, or a memory in which adjustment parameters have been deposited, for example, in the production of his. Also other variants of
  • Matching parameter source the special design of which is not relevant to the present invention, are conceivable.
  • the adjustment parameters must be determined from the location of their measurement or deposit, i. from the spatial area of the force transducer or the digitization electronics, are transmitted to the place where the arithmetic comparison of the measured values takes place.
  • wired, radio-link and transponder-based transmission variants are known. However, these are usually associated with additional mechanical and / or electronic effort.
  • adjustment parameter source is connected to the comparator pulse line and feeds the adjustment signal in time after the pulse edge in the comparator pulse line.
  • the basic idea of the present invention is the functional double assignment of an already absolutely necessary signal line. According to the invention, it is provided to use in particular a line which is required only sporadically during the measurement process and at approximately predictable intervals in time for its actual task.
  • a line is the comparator pulse line.
  • it is the primary task of the comparator pulse line to transmit a pulse edge which in each case indicates the time at which the integration of the measurement and the reference signal has ended and the operating level of the reference signal must again be disconnected from the integrator input.
  • the comparator pulse line is essentially unused.
  • the invention now proposes to use this line during the time of its non-use for a second task, namely the transmission of an adjustment parameter value. It may initially be surprising that the transmission of the adjustment parameter value to the switching control means arranged at the end point of the comparator pulse line makes sense. However, those skilled in the art will appreciate that typically the shift control means is used with the balancing means and, as provided in a preferred embodiment, also with the
  • Value determination means and the time determination means are integrated in a microprocessor.
  • the physical line is thus preferably between the comparator output and the microprocessor; only the computational utilization of the different data transmitted on the same physical line within the microprocessor is different.
  • a physical line branch may be provided such that both the switching control means and the balancing means are connected to the comparator pulse line.
  • the adjustment parameter source codes the adjustment parameter value as the length of a digital pulse which starts with the pulse edge.
  • the essential information to be communicated from the comparator to the switch control means is at a time especially coded as the transmission of a pulse edge, where both edge and level triggered electronics may be used. It follows that the time at which the level of the comparator pulse line returns to its initial level is irrelevant to the actual A / D conversion process, as long as this return occurs before the end of the current integration process, so that this point in time can be signaled with a renewed pulse edge (in fact, a return before the end of the
  • Abintegrationsintervalls sufficient; however, its duration depends on the size of the measuring signal and can not be foreseen). It is therefore preferably provided to use the time of the return of the comparator pulse to its output level or the duration of the comparator pulse as a measure of the adjustment parameter to be transmitted. Different variants of absolute or relative codings are conceivable here. It is also possible to compose partial information in successive measuring cycles. Thus, for example, it is possible for the adjustment parameter source to encode the adjustment parameter value as lengths of a plurality of digital pulses which start in successive cycles, each time with the pulse edge. Their summed lengths may represent the adjustment parameter value. Alternatively, the relation of transmitted pulse lengths in successive cycles can also code the adjustment parameter value. For example, in a first cycle, a known, predetermined reference value and in a second cycle the current adjustment parameter value can be transmitted as a fraction of the reference value, wherein the time lengths of the transmitted pulses have the same fractional ratio.
  • the adjustment parameter source comprises a flip-flop, which is provided by the Pulse signal is set, is reset by a triggered by the pulse signal delay element after the expiration of the adjustment parameter value corresponding delay time and feeds the thus modified pulse signal in the comparator pulse line at its output.
  • the term of the adjustment parameter value is to be understood broadly, so that the above-explained variants of the partial value and reference value transmission are also included.
  • a development of the invention therefore provides that the adjustment parameter source in successive cycles balancing signals, which represent values of different adjustment parameters, in the
  • Feeds comparator pulse line For example, in addition to temperature sensor data, a plurality of adjustment parameters representing the manufacturing tolerances of mechanical and tuning tolerances of electronic components, which are stored in a parameter memory, can be successively transmitted in the described manner.
  • a fundamentally arbitrary but strictly observable protocol must be provided here, which enables the correct interpretation of the data transmitted by the adjustment parameter source in the matching means.
  • the present invention develops its advantages in particular in a development in which the force transducer, the integrator, the comparator, the switch and the adjustment parameter source are integrated in a first module, and wherein the shift control means, the time determination means, the value determination means and the adjustment means are integrated in a second, separate module, which is preferably designed as a microprocessor.
  • the second module may be positioned some distance from the first module.
  • the absolutely necessary connection between the first and second module can, as is preferably provided, thereby reduce to a single line pair which electrically connects the modules and which comprises the comparator pulse line and a switching line connecting the switching control means and the switch.
  • These lines, ie the switching control line and the comparator pulse line are digital lines.
  • a digital line is understood here to be a line via which only two levels are included
  • Such lines are particularly resistant to interference, which explains their significant advantage over analog lines, in which the information content of the transmitted signal is in the continuous level profile.
  • the interference resistance of the digital line pairs enables new flexibility in the design of complex weighing devices.
  • a plurality of first modules are mechanically connected to a weighing platform and are connected via a line pair to a second module common to the first modules.
  • the second module is designed as a multi-channel microprocessor
  • the entire digital portion of the weighing processes can be centralized in one Digital module are processed while the analog portions of the weighing and the adjustment parameter acquisition is decentrally positioned in distributed load cells.
  • the connection between the units is purely digital, so that due to the interference resistance of the digital lines a significant, previously unprecedented flexibility in the construction of complex weighing devices is given.
  • Such an arrangement allows the overcoming of problems of so-called digital load cells known in the art.
  • Known digital load cells combine both the analog and the digital component in a module and only transmit a digital measured value to a downstream evaluation unit.
  • the synchronization of several such digital load cells is a significant problem that has so far been insufficiently resolved.
  • the present invention solves the synchronization problem by providing in a preferred development that an output of a switching signal, which causes the application of the working level of the reference signal to the integrator, from the common second module to the first module simultaneously on all the switching lines.
  • the Abintegrationsvorgang is started simultaneously in all load cells, so that the weighing values determined in the second module for all load cells, a common weighing time can be assigned, which is also known to the central evaluation unit.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 a schematic timing diagram for
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
  • a resistor 10 which is connected to the output of a force transducer, not shown in Figure 1, one of the introduced into the force transducer weight force of an object to be weighed corresponding current is introduced into the inverting input of an operational amplifier.
  • the operational amplifier 12 is connected as an integrator, i. its output is via a capacitor 14 to the
  • a comparator 20 Connected downstream of the output of the operational amplifier 12 is a comparator 20, which compares the signal INT supplied by the integrator with a threshold value (here the ground potential) and outputs a pulse edge of a comparator pulse signal KIP to a comparator pulse line 22 when the threshold value is reached.
  • a switching unit 24 the function of which will be explained in more detail below, the comparator pulse signal KIP is modified without influencing the generated pulse edge and as modified
  • Comparator pulse signal KIP 'introduced into a digital module 26 is preferably designed as a microprocessor.
  • the switching control means 28 which control the switch 18, is shown separately.
  • the representation takes place in accordance with the functionality of a clocked flip-flop, although comparable functionality can also be achieved with other components and in particular with integration of the switching control means into the microprocessor.
  • the switching control means 28 In response to the modified comparator pulse signal KIP 'and other control signals originating from other areas of the digital module 26, the switching control means 28, whose Output are connected to a switching line 30, a switching signal AOP, which controls the switch 18.
  • such a digital weighing device is basically known, so that the details of the switch control and the digital value determination need not be carried out in depth here.
  • the preferably used multiple ramp method for digitizing an analog measured value which is preferably used within the scope of the invention, is known in principle to the person skilled in the art.
  • FIG. 2 shows a timing diagram illustrating the integrator signal INT, the comparator pulse signal KIP and the switching signal AOP as bold lines.
  • an integration phase Iup during which the switching signal AOP has an LO level and the switch 18 is open, only the measuring signal is applied to the operational amplifier 12.
  • the integrator signal INT increases accordingly.
  • the integration phase Iup ends and the switching signal AOP has an HI level, so that the switch 18 is closed and the charge accumulated in the capacitor 14 is reduced.
  • the integrator signal INT falls accordingly.
  • the period of time required to lower the integrator signal INT below a predetermined threshold value is representative of the previously integrated charge and thus of the measurement signal.
  • the reaching of the threshold value is signaled by the comparator 20 by outputting a pulse edge of the comparator pulse signal KIP.
  • the duration of this Abintegrations- or measuring interval Im can be detected by means of suitable timing means in the digital module. Note that in Figure 2 illustrated timing Diagrainm represents only a variant of possible controls the A / D conversion. Other variants may benefit from the present invention. It is essential that a time interval representative of the measuring signal can be determined by means of the pulse edge generated by the comparator 20 and the switching signal AOP or a control signal upstream of this.
  • the comparator pulse signal is modified to transmit further information.
  • FIG. 1 shows a temperature sensor 32 which codes a currently measured temperature value appropriately and sets a counter 34 with it.
  • the default value to which the counter 34 is set is representative of the temperature sensed by the sensor 32.
  • the counter 34 starts counting down from the predetermined value and outputs a pulse at its output at the end of the counting-down process.
  • a switching unit 24 implemented as a flip-flop is set by the pulse edge of the comparator pulse signal KIP.
  • the pulse output by the counter 34 at the end of the counting operation resets the flip-flop 24.
  • the output of the flip-flop 24 thus produces a signal KIP ', which shows a pulse which begins with the pulse edge of the signal KIP and whose duration is representative of the temperature value measured by the temperature sensor 32.
  • Comparator pulse signal KIP ' is used in the manner described above by the switching control means 28 for switching the switch 18.
  • the length of the pulse shown in FIG T is suitably decoded in the digital module 26 and used to correct the weighing value otherwise determined in the manner explained above.
  • the weighing value adjustment may involve very different parameters from different sources. Accordingly, the requirements for the timeliness of the various parameter values may be different. So a typical compensation parameter, such as the temperature of a load cell should be constantly updated, while it is often sufficient with Justierparametern to transmit them only once or only occasionally.
  • a corresponding communication between the analog and the digital module must take place. For example, it can be provided that, when the device is switched on, first such values are transmitted which are stored in a memory of a weighing cell or determined in a special, initial adjustment process. Thereafter, the device can switch to the "normal" mode in which continuously updated values are transmitted.
  • the digital module for example, hold the AOP signal at LO level, so that the integrator goes into saturation. This state can be detected in the load cell and interpreted as a request to transmit certain values below.
  • the embodiments shown in the figures and discussed in the specific description represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. These relate in particular to the specific embodiment of the switching unit 24, which need not necessarily be designed as a flip-flop. It is also possible to code the determined adjustment parameter value (ie the temperature value in the described embodiment) differently than over a pulse length.
  • the digital module 26 is a multi-channel microprocessor which is connected to a plurality of load cells, which are each connected to it via a line pair 22/30. A synchronization of such a plurality of load cells can be carried out, for example, via the synchronous output of the switch 18 each closing pulse edge of the switching signal AOP.
  • the device according to the invention can also be extended to additional value transmission mechanisms, such as radio, transponder or wired routes.
  • additional value transmission mechanisms such as radio, transponder or wired routes.
  • modulating of values to be transmitted to eg common supply lines can be mentioned.

Abstract

Disclosed is a digital weighing device comprising: - a force sensor that generates an analog sensor signal corresponding to an introduced force; - an integrator (12, 14) which integrates the sensor signal as a measured signal that is permanently applied to the integrator (12, 14) during operation and an operating level of a reference signal that is temporarily applied thereto; - a comparator (20) which is mounted downstream of the integrator (12, 14), compares an output signal of the integrator with a threshold value, and generates one respective pulse edge of a pulse signal on a comparator pulse line (22) when the threshold value is reached; - switching control means (28) which temporarily trigger a switch (18) in accordance with the pulse signal in order to temporarily apply the operating level of the reference signal to the integrator (12, 14); - value-determining means that determine weighed values representing the sensor signal on the basis of a duration of the intervals during which the operating level of the reference signal is applied to the integrator (12, 14), said duration being detected by time-determining means (34); and - compensating means that compensate the weighed values on the basis of a compensation signal which is generated by a compensation parameter source (24, 32, 34) and represents an encoded value of a compensation parameter. The compensation parameter source (24, 32, 34) is connected to the comparator pulse line (22) and feeds the compensation signal into the comparator pulse line (22) following the pulse edge.

Description

Digitale WägevorrichtungDigital weighing device
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Wägevorrichtung, umfassend einen Kraftaufnehmer, der ein einer eingeleiteten Kraft entsprechendes, analoges Sensorsignal erzeugt, einen Integrator, der das Sensorsignal als bei Betrieb dauerhaft an ihn angelegtes Messsignal sowie einen zeitweise an ihn angelegten Arbeitspsgel einesThe invention relates to a digital weighing device, comprising a force transducer which generates an analog sensor signal corresponding to an introduced force, an integrator which transmits the sensor signal as a measurement signal permanently applied to it during operation, and a workspsgel of a sensor temporarily applied to it
Referenzsignals integriert, einen dem Integrator nachgeschalteten Komparator, der einIntegrated reference signal, a integrator downstream comparator, the one
Integrator-Ausgangssignal mit einem Schwellenwert vergleicht und bei Erreichen des Schwellenwertes jeweils eine Pulsflanke eines Pulssignals auf einerIntegrator output signal with a threshold value and, when the threshold value is reached, each compares a pulse edge of a pulse signal on one
Komparatorpulsleitung erzeugt,Generates comparator pulse line,
Schaltsteuermittel, die in Abhängigkeit von demShift control means which, depending on the
Pulssignal einen Schalter zum zeitweise Anlegen desPulse signal a switch for temporary application of the
Arbeitspegels des Referenzsignals an den Integrator ansteuern,Operating level of the reference signal to the integrator,
Wertbestimmungsmittel, die auf Basis einer vonValue determination means based on a
Zeitbestimmungsmitteln erfassten Dauer derjenigenTime of the recorded duration of those
Intervalle, während derer der Arbeitspegel desIntervals during which the working level of the
-l - Referenzsignals an den Integrator angelegt ist, das Sensorsignal repräsentierende Wägewerte bestimmen, sowie Abgleichmitteln, die auf Basis eines von einer Abgleichparameterquelle erzeugten und einen codierten Wert eines Abgleichparameters repräsentierenden Abgleichsignals die Wägewerte abgleichen.-l - Reference signal to the integrator is applied to determine the sensor signal representing weight values, as well as matching means, which adjust the weighing values on the basis of an adjustment signal generated by a Abgleichparameterquelle and a coded value of a trimming parameter.
Stand der TechnikState of the art
Derartige Wägevorrichtungen sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um Wägevorrichtungen mit einem sogenannten integrierenden A/D-Wandler zur Analog/Digital-Wandlung des analogen Sensorsignals . Das Prinzip des integrierenden A/D- Wandlers ist in vielfältigen Varianten seit Langem bekannt. Beispielhaft seien hier die DE 21 14 141, die DE 28 20 601 C2 sowie die DE 100 40 373 Al genannt. Beim integrierenden A/D- Wandler wird das Messsignal an einen Eingang eines als Integrator beschalteten Operationsverstärkers angelegt. Zur Beschaltung als Integrator wird der Ausgang des Operationsverstärkers über einen Kondensator mit seinem Messsignal-Eingang verbunden. Ebenfalls mit dem Messsignal- Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist die Zuleitung für ein Gleichspannungs-Referenzsignal . Dieses Referenzsignal wird nur zeitweise mit einem Arbeitspegel zugeschaltet. Während der übrigen Zeit liegt es mit einem betragsmäßig niedrigeren Ruhepegel an oder ist vollständig von dem Eingang des Operationsverstärkers getrennt. Während eines ersten Taktanteils eines Messtaktes, in dem der Arbeitspegel des Referenzsignals nicht anliegt, wird der Kondensator durch das im Operationsverstärker verstärkte Messsignal aufgeladen. Wird nach einer vorgegebenen Zeitspanne der Arbeitspegel des Referenzsignals zugeschaltet, entlädt sich der Kondensator während eines zweiten Taktanteils, wodurch das Integrator- Ausgangssignal abfällt. Der Zeitpunkt eines Null-Durchgangs oder allgemeiner eines Schwellenwert-Durchgangs des Integrator-Ausgangssignals wird mittels eines nachgeschalteten Komparators erfasst. Dieser erzeugt dann eine Pulsflanke, die nachgeschaltete Schaltsteuermittel veranlasst, dass der Arbeitspegel des Referenzsignals wieder vom Integrator-Eingang getrennt wird, so dass ein neuer Messtakt mit der Aufladung des Kondensators beginnen kann. Die Dauer des zweiten Taktanteils, d.h. die Zeitspanne, während derer der Arbeitspegel des Referenzsignals am Integrator anliegt, wird mit geeigneten Zeitmessmitteln, beispielsweise einem getakteten Zähler, gemessen. Die gemessene Zeitdauer, hier als Messintervall bezeichnet, stellt ein Maß für die im ersten Taktanteil erfolgte Aufladung des Kondensators und somit für den Pegel des Messsignals dar. Im Fall der Zeitmessung mittels getakteten Zählers kann der Zählerwert unmittelbar als digitales Maß für das Messsignal benutzt werden. Im Hinblick auf die konkrete Ansteuerung des Schalters für das Referenzsignal sind unterschiedliche Varianten bekannt, die zu Zyklen konstanter oder variabler Länge führen. Weiter sind sowohl monopolare als auch bipolare Varianten möglich.Such weighing devices are well known. These are weighing devices with a so-called integrating A / D converter for analog / digital conversion of the analog sensor signal. The principle of the integrating A / D converter has long been known in many variants. Examples which may be mentioned here are DE 21 14 141, DE 28 20 601 C2 and DE 100 40 373 A1. In the integrating A / D converter, the measurement signal is applied to an input of an operational amplifier connected as an integrator. For wiring as an integrator, the output of the operational amplifier is connected via a capacitor with its measuring signal input. Also connected to the measuring signal input of the operational amplifier is the supply line for a DC reference signal. This reference signal is only temporarily switched to a working level. During the remainder of the time, it is at a lower quiescent level or completely disconnected from the input of the operational amplifier. During a first clock component of a measurement clock, in which the operating level of the reference signal is not present, the capacitor is charged by the amplified in the operational amplifier measurement signal. If, after a predetermined period of time, the working level of the Switched reference signal, the capacitor discharges during a second clock component, whereby the integrator output signal drops. The time of a zero crossing or, more generally, a threshold crossing of the integrator output signal is detected by means of a downstream comparator. This then generates a pulse edge, which causes downstream switching control means that the operating level of the reference signal is again disconnected from the integrator input, so that a new measuring clock can start with the charging of the capacitor. The duration of the second clock component, ie the period during which the operating level of the reference signal is present at the integrator, is measured by suitable time-measuring means, for example a clocked counter. The measured duration, referred to here as the measurement interval, represents a measure of the charging of the capacitor in the first clock component and thus of the level of the measurement signal. In the case of time measurement by means of a clocked counter, the counter value can be used directly as a digital measure of the measurement signal. With regard to the specific control of the switch for the reference signal, different variants are known which lead to cycles of constant or variable length. Furthermore, both monopolar and bipolar variants are possible.
Insbesondere bei Präzisionsmessungen ist ein Werteabgleich wichtig. Unter Abgleich bzw. Abgleichen sei hier allgemein die Berücksichtigung von Einflussfaktoren bei der Erzeugung des Wägewertes verstanden. Dies umfasst beispielsweise die Kompensation von Störeinflüssen, wie z.B. Temperatur, Materialkriechen etc., die Berücksichtung von individuellen Vorrichtungseigenschaften, wie z.B. fertigungsbedingte Toleranzen und das Justieren der Vorrichtung. Besonders wichtige Störeinflüsse sind oft die aktuelle Temperatur der Messzellen sowie fertigungsbedingte Toleranzen im mechanischen und/oder elektronischen Aufbau. Je nach Art des zu jeweiligen Abgleichparameters kann dieEspecially with precision measurements, a value comparison is important. Adjustment or balancing should be understood here as the general consideration of factors influencing the generation of the weighing value. This includes, for example, the compensation of disturbing influences, such as temperature, material creep, etc., the consideration of individual Device properties, such as manufacturing tolerances and adjusting the device. Particularly important disturbances are often the current temperature of the measuring cells as well as production-related tolerances in the mechanical and / or electronic construction. Depending on the type of the respective adjustment parameter, the
Abgleichparameterquelle daher beispielsweise ein Sensor, wie etwa ein Temperatursensor, oder ein Speicher, in dem Abgleichparameter beispielsweise bei der Fertigung hinterlegt wurden, sein. Auch andere Varianten derAdjustment parameter source, therefore, for example, a sensor, such as a temperature sensor, or a memory in which adjustment parameters have been deposited, for example, in the production of his. Also other variants of
Abgleichparameterquelle, deren spezielle Ausführung für die vorliegende Erfindung nicht von Belang ist, sind denkbar.Matching parameter source, the special design of which is not relevant to the present invention, are conceivable.
Insbesondere bei dezentralen Systemen mit mehreren Wägezellen und einer zentralen Auswertung der Messergebnisse, müssen die Abgleichparameter von dem Ort ihrer Messung bzw. ihrer Hinterlegung, d.h. aus dem räumlichen Bereich des Kraftaufnehmers oder der Digitalisierungselektronik, zu demjenigen Ort übermittelt werden, wo der rechnerische Abgleich der Messwerte erfolgt. Hierzu sind drahtgebundene, funkstrecken- und transpondergestützte Übermittlungsvarianten bekannt. Diese sind jedoch in der Regel mit zusätzlichem mechanischem und/oder elektronischem Aufwand verbunden.Particularly in the case of decentralized systems with several load cells and a central evaluation of the measurement results, the adjustment parameters must be determined from the location of their measurement or deposit, i. from the spatial area of the force transducer or the digitization electronics, are transmitted to the place where the arithmetic comparison of the measured values takes place. For this purpose, wired, radio-link and transponder-based transmission variants are known. However, these are usually associated with additional mechanical and / or electronic effort.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Übermittlung von Abgleichparametern von der Abgleichparameterquelle zum Ort des rechnerischen Messwertabgleichs zu vereinfachen. Darlegung der ErfindungIt is therefore the object of the present invention to simplify the transmission of adjustment parameters from the adjustment parameter source to the location of the mathematical measurement comparison. Presentation of the invention
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Abgleichparameterquelle mit der Komparatorpulsleitung verbunden ist und das Abgleichsignal zeitlich im Anschluss an die Pulsflanke in die Komparatorpulsleitung einspeist.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the adjustment parameter source is connected to the comparator pulse line and feeds the adjustment signal in time after the pulse edge in the comparator pulse line.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist die funktionelle Doppelbelegung einer ohnehin zwingend erforderlichen Signalleitung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, hierzu insbesondere eine Leitung zu verwenden, die während des Messvorgangs nur sporadisch und in zeitlich in etwa vorhersehbaren Intervallen für ihre eigentliche Aufgabe benötigt wird. Eine solche Leitung ist die Komparatorpulsleitung. Wie oben erläutert, ist es die vornehmliche Aufgabe der Komparatorpulsleitung, eine Pulsflanke zu übermitteln, die jeweils denjenigen Zeitpunkt anzeigt, zu dem die Abintegration des Mess- und des Referenzsignals beendet ist und der Arbeitspegel des Referenzsignals wieder vom Integratoreingang getrennt werden muss. Während des gesamten übrigen Messzyklus, d.h. der AufIntegration des Messsignals und der Abintegration von Mess- und Referenzsignal, ist die Komparatorpulsleitung im Wesentlichen unbenutzt. Die Erfindung sieht nun vor, diese Leitung während der Zeit ihrer Nichtbenutzung für eine zweite Aufgabe, nämlich die Übermittlung eines Abgleichparameterwertes zu verwenden. Es mag zunächst erstaunen, dass die Übermittlung des Abgleichparameterwertes an die am Endpunkt der Komparatorpulsleitung angeordneten Schaltsteuermittel sinnvoll ist. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass typischerweise die Schaltsteuermittel zusammen mit den Abgleichmitteln und, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, auch mit denThe basic idea of the present invention is the functional double assignment of an already absolutely necessary signal line. According to the invention, it is provided to use in particular a line which is required only sporadically during the measurement process and at approximately predictable intervals in time for its actual task. Such a line is the comparator pulse line. As explained above, it is the primary task of the comparator pulse line to transmit a pulse edge which in each case indicates the time at which the integration of the measurement and the reference signal has ended and the operating level of the reference signal must again be disconnected from the integrator input. Throughout the remainder of the measurement cycle, ie, the integration of the measurement signal and the integration of the measurement and reference signals, the comparator pulse line is essentially unused. The invention now proposes to use this line during the time of its non-use for a second task, namely the transmission of an adjustment parameter value. It may initially be surprising that the transmission of the adjustment parameter value to the switching control means arranged at the end point of the comparator pulse line makes sense. However, those skilled in the art will appreciate that typically the shift control means is used with the balancing means and, as provided in a preferred embodiment, also with the
Wertbestimmungsmitteln und den Zeitbestimmungsmitteln in einem Mikroprozessor integriert sind. Die physikalische Leitung verläuft somit bevorzugt zwischen dem Komparatorausgang und dem Mikroprozessor; lediglich die rechnerische Verwertung der unterschiedlichen, auf derselben physikalischen Leitung übertragenen Daten innerhalb des Mikroprozessors ist verschieden. Bei Ausführungsformen, bei denen die Schaltsteuermittel physikalisch von den Abgleichmitteln getrennt sind, kann selbstverständlich ein physikalischer Leitungsabzweig vorgesehen sein, sodass sowohl die Schaltsteuermittel als auch die Abgleichmittel mit der Komparatorpulsleitung verbunden sind.Value determination means and the time determination means are integrated in a microprocessor. The physical line is thus preferably between the comparator output and the microprocessor; only the computational utilization of the different data transmitted on the same physical line within the microprocessor is different. Of course, in embodiments in which the switching control means are physically separate from the balancing means, a physical line branch may be provided such that both the switching control means and the balancing means are connected to the comparator pulse line.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abgleichparameterquelle den Abgleichparameterwert als Länge eines digitalen Pulses codiert, der mit der Pulsflanke startet. Wie oben erläutert, besteht die wesentliche, von dem Komparator zu den Schaltsteuermittein zu übermittelnden Information in einem Zeitpunkt, der insbesondere als die Übermittlung einer Pulsflanke codiert ist, wobei sowohl flanken- wie auch pegelgetriggerte Elektronik Einsatz finden kann. Hieraus folgt, dass der Zeitpunkt, zu dem der Pegel der Komparatorpulsleitung auf sein Ausgangsniveau zurückkehrt, für den eigentlichen A/D-Wandlungsvorgang unerheblich ist, solange diese Rückkehr vor dem Ende des aktuellen AufintegrationsVorgangs erfolgt, sodass dieser Zeitpunkt mit einer erneuten Pulsflanke signalisiert werden kann (genau genommen wäre eine Rückkehr vor Ende desPreferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. It is preferably provided that the adjustment parameter source codes the adjustment parameter value as the length of a digital pulse which starts with the pulse edge. As discussed above, the essential information to be communicated from the comparator to the switch control means is at a time especially coded as the transmission of a pulse edge, where both edge and level triggered electronics may be used. It follows that the time at which the level of the comparator pulse line returns to its initial level is irrelevant to the actual A / D conversion process, as long as this return occurs before the end of the current integration process, so that this point in time can be signaled with a renewed pulse edge (in fact, a return before the end of the
Abintegrationsintervalls ausreichend; dessen Dauer ist aber von der Größe des Messsignals abhängig und kann nicht vorhergesehen werden) . Bevorzugt ist daher vorgesehen, den Zeitpunkt der Rückkehr des Komparatorpulses zu seinem Ausgangspegel bzw. die Dauer des Komparatorpulses als Maß für den zu übermittelnden Abgleichparameter zu verwenden. Hierbei sind unterschiedliche Varianten absoluter oder relativer Codierungen denkbar. Möglich ist auch eine Komposition von Teilinformationen in aufeinander folgenden Messzyklen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Abgleichparameterquelle den Abgleichparameterwert als Längen einer Mehrzahl digitaler Pulse codiert, die in aufeinanderfolgenden Zyklen jeweils mit der Pulsflanke starten. Deren summierte Längen können den Abgleichparameterwert repräsentieren. Alternativ kann auch die Relation übermittelter Pulslängen in aufeinanderfolgenden Zyklen den Abgleichparameterwert codieren. Beispielsweise kann in einem ersten Zyklus ein bekannter, vorgegebener Referenzwert und in einem zweiten Zyklus der aktuelle Abgleichparameterwert als Bruchteil des Referenzwertes übermittelt werden, wobei die zeitlichen Längen der übermittelten Pulse das gleiche Bruchteilverhältnis aufweisen.Abintegrationsintervalls sufficient; however, its duration depends on the size of the measuring signal and can not be foreseen). It is therefore preferably provided to use the time of the return of the comparator pulse to its output level or the duration of the comparator pulse as a measure of the adjustment parameter to be transmitted. Different variants of absolute or relative codings are conceivable here. It is also possible to compose partial information in successive measuring cycles. Thus, for example, it is possible for the adjustment parameter source to encode the adjustment parameter value as lengths of a plurality of digital pulses which start in successive cycles, each time with the pulse edge. Their summed lengths may represent the adjustment parameter value. Alternatively, the relation of transmitted pulse lengths in successive cycles can also code the adjustment parameter value. For example, in a first cycle, a known, predetermined reference value and in a second cycle the current adjustment parameter value can be transmitted as a fraction of the reference value, wherein the time lengths of the transmitted pulses have the same fractional ratio.
Als eine bevorzugte Realisierung der oben erläuterten Erfindung auf Bauteilebene ist vorgesehen, dass die Abgleichparameterquelle einen Flipflop umfasst, der von dem Pulssignal gesetzt wird, von einem durch das Pulssignal getriggerten Verzögerungsglied nach Ablauf einer dem Abgleichparameterwert entsprechenden Verzögerungszeit rückgesetzt wird und der an seinem Ausgang das so modifizierte Pulssignal in die Komparatorpulsleitung einspeist. In diesem Zusammenhang ist der Begriff des Abgleichparameterwertes weit zu verstehen, sodass die oben erläuterten Varianten der Teilwert- und Referenzwertübermittlung mit umfasst sind.As a preferred realization of the above-explained invention at the component level, it is provided that the adjustment parameter source comprises a flip-flop, which is provided by the Pulse signal is set, is reset by a triggered by the pulse signal delay element after the expiration of the adjustment parameter value corresponding delay time and feeds the thus modified pulse signal in the comparator pulse line at its output. In this context, the term of the adjustment parameter value is to be understood broadly, so that the above-explained variants of the partial value and reference value transmission are also included.
Bei vielen Präzisionswaagen werden mehrere, unterschiedliche Abgleichparameter zur Korrektur der Wägewerte verwendet . Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass die Abgleichparameterquelle in aufeinanderfolgenden Zyklen Abgleichsignale, welche Werte unterschiedlicher Abgleichparameter repräsentieren, in dieMany precision balances use several different adjustment parameters to correct the weight values. A development of the invention therefore provides that the adjustment parameter source in successive cycles balancing signals, which represent values of different adjustment parameters, in the
Komparatorpulsleitung einspeist. So können beispielsweise neben Temperatursensordaten nacheinander mehrere, die Fertigungstoleranzen mechanischer und Abstimmungstoleranzen elektronischer Bauteile repräsentierende Abgleichparameter, die in einem Parameterspeicher hinterlegt sind, in der geschilderten Weise übermittelt werden. Der Fachmann wird erkennen, dass hier ein grundsätzlich beliebiges, jedoch strikt einzuhaltendes Protokoll vorgegeben sein muss, welches die korrekte Interpretation der von der Abgleichparameterquelle übermittelten Daten in den Abgleichmitteln ermöglicht.Feeds comparator pulse line. For example, in addition to temperature sensor data, a plurality of adjustment parameters representing the manufacturing tolerances of mechanical and tuning tolerances of electronic components, which are stored in a parameter memory, can be successively transmitted in the described manner. The person skilled in the art will recognize that a fundamentally arbitrary but strictly observable protocol must be provided here, which enables the correct interpretation of the data transmitted by the adjustment parameter source in the matching means.
Die vorliegende Erfindung entfaltet ihre Vorteile insbesondere bei einer Weiterbildung, bei der der Kraftaufnehmer, der Integrator, der Komparator, der Schalter und die Abgleichparameterquelle in einem ersten Modul integriert sind und bei der die Schaltsteuermittel, die Zeitbestimmungsmittel, die Wertbestimmungsmittel und die Abgleichmittel in einem zweiten, separaten Modul integriert sind, welches vorzugsweise als ein Mikroprozessor ausgebildet ist . Das zweite Modul kann in einiger Entfernung von dem ersten Modul positioniert sein. Die zwingend erforderliche Verbindung zwischen erstem und zweitem Modul lässt sich, wie bevorzugt vorgesehen, dabei auf ein einzelnes Leitungspaar reduzieren, welches die Module elektrisch verbindet und welches die Komparatorpulsleitung und eine die Schaltsteuermittel und den Schalter verbindende Schaltleitung umfasst. Diese Leitungen, d.h. die Schaltsteuerleitung und die Komparatorpulsleitung sind digitale Leitungen. Unter einer digitalen Leitung wird hier eine Leitung verstanden, über die ein lediglich zwei Pegel umfassendesThe present invention develops its advantages in particular in a development in which the force transducer, the integrator, the comparator, the switch and the adjustment parameter source are integrated in a first module, and wherein the shift control means, the time determination means, the value determination means and the adjustment means are integrated in a second, separate module, which is preferably designed as a microprocessor. The second module may be positioned some distance from the first module. The absolutely necessary connection between the first and second module can, as is preferably provided, thereby reduce to a single line pair which electrically connects the modules and which comprises the comparator pulse line and a switching line connecting the switching control means and the switch. These lines, ie the switching control line and the comparator pulse line are digital lines. A digital line is understood here to be a line via which only two levels are included
Informationssignal übermittelt wird. Derartige Leitungen sind besonders störungsresistent , was ihren wesentlichen Vorteil gegenüber analogen Leitungen begründet, bei denen der Informationsgehalt des übermittelten Signals im kontinuierlichen Pegelverlauf liegt.Information signal is transmitted. Such lines are particularly resistant to interference, which explains their significant advantage over analog lines, in which the information content of the transmitted signal is in the continuous level profile.
Die Störungsresistenz der digitalen Leitungspaare ermöglicht eine neue Flexibilität bei der Gestaltung komplexer Wägevorrichtungen. So ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine Mehrzahl erster Module mechanisch mit einer Wägeplattform verbunden und über jeweils ein Leitungspaar mit einem den ersten Modulen gemeinsamen zweiten Modul verbunden sind. Insbesondere bei Ausführung des zweiten Moduls als mehrkanaliger Mikroprozessor kann der gesamte digitale Anteil der Wagevorgänge zentral in einem Digitalmodul abgearbeitet werden, während die analogen Anteile der Wägung und der Abgleichparametererfassung dezentral in verteilten Wägezellen positioniert ist. Die Verbindung zwischen den Einheiten ist jedoch rein digital, sodass aufgrund der Störungsresistenz der Digitalleitungen eine erhebliche, zuvor nicht da gewesene Flexibilität beim Aufbau komplexer Wägevorrichtungen gegeben ist.The interference resistance of the digital line pairs enables new flexibility in the design of complex weighing devices. Thus, in a development of the invention, it is provided that a plurality of first modules are mechanically connected to a weighing platform and are connected via a line pair to a second module common to the first modules. Particularly when the second module is designed as a multi-channel microprocessor, the entire digital portion of the weighing processes can be centralized in one Digital module are processed while the analog portions of the weighing and the adjustment parameter acquisition is decentrally positioned in distributed load cells. However, the connection between the units is purely digital, so that due to the interference resistance of the digital lines a significant, previously unprecedented flexibility in the construction of complex weighing devices is given.
Insbesondere erlaubt eine derartige Anordnung die Überwindung von Problemen so genannter digitaler Wägezellen, die der Stand der Technik kennt. Bekannte digitale Wägezellen vereinen nämlich sowohl den Analog- wie auch den Digitalanteil in einem Modul und übermitteln lediglich einen digitalen Messwert an eine nachgeschaltete Auswertungseinheit. Hierbei ist insbesondere die Synchronisierung mehrerer solcher digitaler Wägezellen ein wesentliches Problem, dass bislang nur unzureichend gelöst ist. Die vorliegende Erfindung löst das Synchronisierungsproblem, indem bei einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen ist, dass eine Ausgabe eines Schaltsignals, welches das Anlegen des Arbeitspegels des Referenzsignals an den Integrator veranlasst, von dem gemeinsamen zweiten Modul an die ersten Module gleichzeitig auf allen Schaltleitungen erfolgt. Damit wird der Abintegrationsvorgang in allen Wägezellen simultan gestartet, so dass den im zweiten Modul ermittelten Wägewerten für alle Wägezellen ein gemeinsamer Wägezeitpunkt zugeordnet werden kann, der zudem der zentralen Auswertungseinheit bekannt ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen, speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen:In particular, such an arrangement allows the overcoming of problems of so-called digital load cells known in the art. Known digital load cells combine both the analog and the digital component in a module and only transmit a digital measured value to a downstream evaluation unit. In particular, the synchronization of several such digital load cells is a significant problem that has so far been insufficiently resolved. The present invention solves the synchronization problem by providing in a preferred development that an output of a switching signal, which causes the application of the working level of the reference signal to the integrator, from the common second module to the first module simultaneously on all the switching lines. Thus, the Abintegrationsvorgang is started simultaneously in all load cells, so that the weighing values determined in the second module for all load cells, a common weighing time can be assigned, which is also known to the central evaluation unit. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following, specific description and the drawings:
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.Further details of the invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are illustrated by way of example.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Figur 1 : Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;Figure 1 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of the invention;
Figur 2 : ein schematisches Timing-Diagramm zurFigure 2: a schematic timing diagram for
Illustration der Funktion der vorliegenden Erfindung.Illustration of the function of the present invention.
Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDescription of preferred embodiments
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Über einen Widerstand 10, der mit dem Ausgang eines in Figur 1 nicht dargestellten Kraftaufnehmers verbunden ist, wird ein der in den Kraftaufnehmer eingeleiteten Gewichtskraft eines zu wiegenden Objektes entsprechender Strom in den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers eingeleitet. Der Operationsverstärker 12 ist als ein Integrator geschaltet, d.h. sein Ausgang ist über einen Kondensator 14 zu demFigure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. Via a resistor 10, which is connected to the output of a force transducer, not shown in Figure 1, one of the introduced into the force transducer weight force of an object to be weighed corresponding current is introduced into the inverting input of an operational amplifier. The operational amplifier 12 is connected as an integrator, i. its output is via a capacitor 14 to the
- li - invertierenden Eingang rückgekoppelt. Dieser ist zusätzlich über einen Widerstand 16 und einen Schalter 18 mit einer nicht näher dargestellten Referenzspannungsquelle verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Verbindung mittels des Schalters 18 zwischen einem schwebendem Zustand und einem mit einem Referenzpotential verbundenen Zustand schaltbar. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Schalter 18 auch zwischen zwei unterschiedlichen Pegeln eines Referenzsignals hin und herschalten. Dem Ausgang des Operationsverstärkers 12 nachgeschaltet ist ein Komparator 20, der das von dem Integrator gelieferte Signal INT mit einem Schwellenwert (hier dem Massepotential) vergleicht und bei Erreichen des Schwellenwertes eine Pulsflanke eines Komparatorpulssignals KIP auf eine Komparatorpulsleitung 22 ausgibt. Mittels einer Schalteinheit 24, deren Funktion weiter unten näher erläutert wird, wird das Komparatorpulssignal KIP ohne Beeinflussung der erzeugten Pulsflanke modifiziert und als modifiziertes- li - fed back inverting input. This is additionally connected via a resistor 16 and a switch 18 to a reference voltage source, not shown. In the illustrated embodiment, the connection is switchable by means of the switch 18 between a floating state and a state connected to a reference potential. In alternative embodiments, the switch 18 may also toggle between two different levels of a reference signal. Connected downstream of the output of the operational amplifier 12 is a comparator 20, which compares the signal INT supplied by the integrator with a threshold value (here the ground potential) and outputs a pulse edge of a comparator pulse signal KIP to a comparator pulse line 22 when the threshold value is reached. By means of a switching unit 24, the function of which will be explained in more detail below, the comparator pulse signal KIP is modified without influencing the generated pulse edge and as modified
Komparatorpulssignal KIP' in ein Digitalmodul 26 eingeleitet. Das Digitalmodul 26 ist vorzugsweise als ein Mikroprozessor ausgebildet. In der Darstellung von Figur 1 ist eine der in dem Mikroprozessor realisierten Funktionalitäten, nämlich die Schaltsteuermittel 28, die den Schalter 18 ansteuern, separat dargestellt. Die Darstellung erfolgt gemäß der Funktionalität eines getakteten Flipflops, wobei eine vergleichbare Funktionalität jedoch auch mit anderen Bauteilen und insbesondere bei Integration der Schaltsteuermittel in den Mikroprozessor erreicht werden kann. In Abhängigkeit von dem modifizierten Komparatorpulssignal KIP' und weiteren aus anderen Bereichen des Digitalmoduls 26 stammenden Steuersignalen erzeugen die Schaltsteuermittel 28, deren Ausgang mit einer Schaltleitung 30 verbunden sind, ein Schaltsignal AOP, welches den Schalter 18 ansteuert. Mit Ausnahme der Schalteinheit 24 ist eine derartige, digitale Wägevorrichtung grundsätzlich bekannt, sodass die Einzelheiten der Schalteransteuerung und der Digitalwertermittlung hier nicht vertieft ausgeführt werden müssen. Insbesondere das bevorzugt angewandte Mehrfachrampenverfahren zur Digitalisierung eines analogen Messwertes, das vorzugsweise im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.Comparator pulse signal KIP 'introduced into a digital module 26. The digital module 26 is preferably designed as a microprocessor. In the illustration of FIG. 1, one of the functionalities realized in the microprocessor, namely the switching control means 28, which control the switch 18, is shown separately. The representation takes place in accordance with the functionality of a clocked flip-flop, although comparable functionality can also be achieved with other components and in particular with integration of the switching control means into the microprocessor. In response to the modified comparator pulse signal KIP 'and other control signals originating from other areas of the digital module 26, the switching control means 28, whose Output are connected to a switching line 30, a switching signal AOP, which controls the switch 18. With the exception of the switching unit 24, such a digital weighing device is basically known, so that the details of the switch control and the digital value determination need not be carried out in depth here. In particular, the preferably used multiple ramp method for digitizing an analog measured value, which is preferably used within the scope of the invention, is known in principle to the person skilled in the art.
Figur 2 zeigt ein Timing-Diagramm, welches das Integratorsignal INT, das Komparatorpulssignal KIP und das Schaltsignal AOP als fette Linien darstellt. Während einer Aufintegrationsphase Iup, während derer das Schaltsignal AOP einen LO-Pegel aufweist und der Schalter 18 geöffnet ist, liegt nur das Messsignal an dem Operationsverstärker 12 an. Das Integratorsignal INT erhöht sich entsprechend. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit endet die Aufintegrationsphase Iup und das Schaltsignal AOP weist einen HI-Pegel auf, sodass der Schalter 18 geschlossen wird und die im Kondensator 14 akkumulierte Ladung abgebaut wird. Das Integratorsignal INT fällt entsprechend. Die Zeitspanne, die erforderlich ist, um das Integratorsignal INT unter einen vorgegebenen Schwellenwert zu senken, ist repräsentativ für die zuvor aufintegrierte Ladung und somit für das Messsignal. Das Erreichen des Schwellenwertes wird von dem Komparator 20 durch Ausgabe einer Pulsflanke des Komparatorpulssignals KIP signalisiert. Die Dauer dieses Abintegrations- oder Messintervalls Im kann mittels geeigneter Zeitmessmittel in dem Digitalmodul erfasst werden. Man beachte, dass das in Figur 2 dargestellte Timing-Diagrainm nur eine Variante möglicher Ansteuerungen der A/D-Wandlung darstellt. Andere Varianten können von der vorliegenden Erfindung profitieren. Wesentlich ist, dass ein für das Messsignal repräsentatives Zeitintervall mittels der von dem Komparator 20 erzeugten Pulsflanke und dem Schaltsignal AOP bzw. einem diesem vorgelagerten Steuersignal ermittelt werden kann.Figure 2 shows a timing diagram illustrating the integrator signal INT, the comparator pulse signal KIP and the switching signal AOP as bold lines. During an integration phase Iup, during which the switching signal AOP has an LO level and the switch 18 is open, only the measuring signal is applied to the operational amplifier 12. The integrator signal INT increases accordingly. After a predetermined time, the integration phase Iup ends and the switching signal AOP has an HI level, so that the switch 18 is closed and the charge accumulated in the capacitor 14 is reduced. The integrator signal INT falls accordingly. The period of time required to lower the integrator signal INT below a predetermined threshold value is representative of the previously integrated charge and thus of the measurement signal. The reaching of the threshold value is signaled by the comparator 20 by outputting a pulse edge of the comparator pulse signal KIP. The duration of this Abintegrations- or measuring interval Im can be detected by means of suitable timing means in the digital module. Note that in Figure 2 illustrated timing Diagrainm represents only a variant of possible controls the A / D conversion. Other variants may benefit from the present invention. It is essential that a time interval representative of the measuring signal can be determined by means of the pulse edge generated by the comparator 20 and the switching signal AOP or a control signal upstream of this.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Komparatorpulssignal zur Übertragung weiterer Information modifiziert. Beispielhaft ist in Figur 1 ein Temperatursensor 32 dargestellt, der einen aktuell gemessenen Temperaturwert geeignet codiert und mit diesem einem Zähler 34 setzt. Der Vorgabewert, auf den der Zähler 34 gesetzt wird, ist repräsentativ für die von dem Sensor 32 gemessene Temperatur. Getriggert durch die von dem Komparator 20 erzeugte Pulsflanke des KomparatorpulsSignals KIP beginnt der Zähler 34 von dem vorgegebenen Wert herabzuzählen und gibt am Ende des Herabzählvorgangs an seinem Ausgang einen Puls aus. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine als Flipflop ausgeführte Schalteinheit 24 durch die Pulsflanke des Komparatorpulssignals KIP gesetzt. Der von dem Zähler 34 am Ende des Zählvorgangs ausgegebene Puls setzt den Flipflop 24 zurück. Am Ausgang des Flipflops 24 entsteht somit ein Signal KIP', welches einen Puls zeigt, der mit der Pulsflanke des Signals KIP beginnt und dessen Dauer repräsentativ für den von dem Temperatursensor 32 gemessenen Temperaturwert ist. Die Pulsflanke des so modifiziertenAccording to a preferred embodiment of the present invention, the comparator pulse signal is modified to transmit further information. By way of example, FIG. 1 shows a temperature sensor 32 which codes a currently measured temperature value appropriately and sets a counter 34 with it. The default value to which the counter 34 is set is representative of the temperature sensed by the sensor 32. Triggered by the pulse edge of the comparator pulse signal KIP generated by the comparator 20, the counter 34 starts counting down from the predetermined value and outputs a pulse at its output at the end of the counting-down process. In the illustrated embodiment, a switching unit 24 implemented as a flip-flop is set by the pulse edge of the comparator pulse signal KIP. The pulse output by the counter 34 at the end of the counting operation resets the flip-flop 24. The output of the flip-flop 24 thus produces a signal KIP ', which shows a pulse which begins with the pulse edge of the signal KIP and whose duration is representative of the temperature value measured by the temperature sensor 32. The pulse edge of the so modified
Komparatorpulssignals KIP' wird in der oben beschriebenen Weise von den Schaltsteuermitteln 28 zur Schaltung des Schalters 18 verwendet. Die Länge des Pulses, die in Figur 2 mit T gekennzeichnet ist, wird in dem Digitalmodul 26 geeignet decodiert und zur Korrektur des ansonsten in der oben erläuterten Weise ermittelten Wägewertes verwendet.Comparator pulse signal KIP 'is used in the manner described above by the switching control means 28 for switching the switch 18. The length of the pulse shown in FIG T is suitably decoded in the digital module 26 and used to correct the weighing value otherwise determined in the manner explained above.
Wie bereits erwähnt, kann der Wägewertabgleich ganz unterschiedliche Parameter aus unterschiedlichen Quellen betreffen. Entsprechend können auch die Anforderungen nach der Aktualität der verschiedenen Parameterwerte unterschiedlich sein. So sollte ein typischer Kompensationsparameter, wie z.B. die Temperatur einer Wägezelle ständig aktualisiert werden, während es bei Justierparametern oft ausreicht, sie nur einmal oder nur gelegentlich zu übermitteln. Um hier differenzieren zu können, muss eine entsprechende Kommunikation zwischen dem analogen und dem digitalen Modul stattfinden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass beim Einschalten der Vorrichtung zunächst solche Werte übermittelt werden, die in einem Speicher einer Wägezelle hinterlegt oder in einem speziellen, anfänglichen Justiervorgang ermittelt werden. Danach kann die Vorrichtung in den "Normal" -Betrieb umschalten, in dem laufend aktualisierte Werte übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, sporadisch zu von dem Digitalmodul vorgegebenen Zeiten bestimmte Werte zu übermitteln. Hierzu kann das Digitalmodul z.B. das AOP-Signal auf LO-Pegel halten, sodass der Integrator in Sättigung geht. Dieser Zustand kann in der Wägezelle detektiert und als Aufforderung, nachfolgend bestimmte Werte zu übertragen interpretiert werden. Natürlich stellen die in Figuren gezeigten und in der speziellen Beschreibung diskutierten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Diese betreffen insbesondere die konkrete Ausführung der Schalteinheit 24, die nicht zwingend als ein Flipflop ausgebildet sein muss. Auch ist es möglich, den ermittelten Abgleichparameterwert (d.h. den Temperaturwert bei der beschriebenen Ausführungsform) anders als über eine Pulslänge zu codieren. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Digitalmodul 26 ein mehrkanaliger Mikroprozessor ist, der mit einer Mehrzahl von Wägezellen verbunden ist, die jeweils über ein Leitungspaar 22/30 mit ihm verbunden sind. Eine Synchronisierung einer solchen Mehrzahl von Wägezellen kann beispielsweise über die synchrone Ausgabe der den Schalter 18 jeweils schließenden Pulsflanke des Schaltsignals AOP erfolgen. Schließlich sei angemerkt, dass die Trennung zwischen analogen und digitalen Modulen, gemäß den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 10 auch bei Wägevorrichtungen ohne erfindungsgemäße Komparationsmittel bzw. ohne erfindungsgemäße Übermittlung von Komparationsparameterwerten realisierbar ist.As already mentioned, the weighing value adjustment may involve very different parameters from different sources. Accordingly, the requirements for the timeliness of the various parameter values may be different. So a typical compensation parameter, such as the temperature of a load cell should be constantly updated, while it is often sufficient with Justierparametern to transmit them only once or only occasionally. In order to be able to differentiate here, a corresponding communication between the analog and the digital module must take place. For example, it can be provided that, when the device is switched on, first such values are transmitted which are stored in a memory of a weighing cell or determined in a special, initial adjustment process. Thereafter, the device can switch to the "normal" mode in which continuously updated values are transmitted. Alternatively or additionally, it is also conceivable to transmit certain values sporadically at times specified by the digital module. For this purpose, the digital module, for example, hold the AOP signal at LO level, so that the integrator goes into saturation. This state can be detected in the load cell and interpreted as a request to transmit certain values below. Of course, the embodiments shown in the figures and discussed in the specific description represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. These relate in particular to the specific embodiment of the switching unit 24, which need not necessarily be designed as a flip-flop. It is also possible to code the determined adjustment parameter value (ie the temperature value in the described embodiment) differently than over a pulse length. In a development of the invention, it may furthermore be provided that the digital module 26 is a multi-channel microprocessor which is connected to a plurality of load cells, which are each connected to it via a line pair 22/30. A synchronization of such a plurality of load cells can be carried out, for example, via the synchronous output of the switch 18 each closing pulse edge of the switching signal AOP. Finally, it should be noted that the separation between analog and digital modules, according to the features of claims 6 to 10 can also be realized in weighing devices without inventive comparator means or without transmission of comparative parameter values according to the invention.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch um zusätzliche Wertübertragungsmechanismen, wie funk-, transponder- oder drahtgebundene Strecken erweitert werden. Beispielhaft kann das Aufmodulieren von zu übermittelnden Werten auf z.B. gemeinsame Versorgungsleitungen genannt werden . BezugszeichenlisteOf course, the device according to the invention can also be extended to additional value transmission mechanisms, such as radio, transponder or wired routes. By way of example, the modulating of values to be transmitted to eg common supply lines can be mentioned. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Widerstand10 resistance
12 Operationsverstärker12 operational amplifiers
14 Kondensator14 capacitor
16 Widerstand16 resistance
18 Schalter18 switches
20 Komparator20 comparator
22 Komparatorpulsleitung22 comparator pulse line
24 Schalteinheit/Flipflop24 switching unit / flip-flop
26 Digitalmodul26 digital module
28 Schaltsteuermittel/Flipflop28 switching control means / flip-flop
30 Schaltleitung30 switching line
32 Temperatursensor32 temperature sensor
34 Zähler34 counters
INT IntegratorsignalINT integrator signal
KIP KomparatorpulssignalKIP comparator pulse signal
KIP' modifiziertes KomparatorpulsleitungKIP 'modified comparator pulse line
AOP SchaltsignalAOP switching signal
Iup AufintegrationsphaseIup integration phase
Im Messintervall In the measuring interval

Claims

Patentansprüche claims
1. Digitale Wägevorrichtung, umfassend einen Kraftaufnehmer, der ein einer eingeleiteten Kraft entsprechendes, analoges Sensorsignal erzeugt, einen Integrator (12, 14), der das Sensorsignal als bei Betrieb dauerhaft an ihn angelegtes Messsignal sowie einen zeitweise an ihn angelegten Arbeitspegel eines Referenzsignals integriert, einen dem Integrator (12, 14) nachgeschalteten Komparator (20) , der ein Integrator-Ausgangssignal mit einem Schwellenwert vergleicht und bei Erreichen des Schwellenwertes jeweils eine Pulsflanke eines Pulssignals auf einer Komparatorpulsleitung (22) erzeugt,1. A digital weighing device comprising a force transducer that generates an analog sensor signal corresponding to an applied force, an integrator (12, 14) integrating the sensor signal as a measurement signal permanently applied to it during operation and a working level of a reference signal applied thereto at times; a comparator (20) connected downstream of the integrator (12, 14), which compares an integrator output signal with a threshold value and generates a pulse edge of a pulse signal on a comparator pulse line (22) when the threshold value is reached,
Schaltsteuermittel (28), die in Abhängigkeit von dem Pulssignal einen Schalter (18) zum zeitweise Anlegen des Arbeitspegels des Referenzsignals an den Integrator (12, 14) ansteuern,Switching control means (28) which, in response to the pulse signal, actuate a switch (18) for temporarily applying the working level of the reference signal to the integrator (12, 14),
Wertbestimmungsmittel, die auf Basis einer von Zeitbestimmungsmitteln (34) erfassten Dauer derjenigen Intervalle, während derer der Arbeitspegel des Referenzsignals an den Integrator (12, 14) angelegt ist, das Sensorsignal repräsentierende Wägewerte bestimmen, sowieValue determining means determining, on the basis of a duration of those intervals, during which the operating level of the reference signal is applied to the integrator (12, 14), time periods (34), weighing values representing the sensor signal;
Abgleichmitteln, die auf Basis eines von einer Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) erzeugten und einen codierten Wert eines Abgleichparameters repräsentierenden Abgleichsignals die Wägewerte abgleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) mit der Komparatorpulsleitung (22) verbunden ist und das Abgleichsignal zeitlich im Anschluss an die Pulsflanke in die Komparatorpulsleitung (22) einspeist.Matching means based on a value generated by a match parameter source (24, 32, 34) and a coded value of a match parameter matching balancing signal to the weighing values, characterized in that the balancing parameter source (24, 32, 34) is connected to the comparator pulse line (22) and feeds the balancing signal into the comparator pulse line (22) in time following the pulse edge.
2. Wägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) den Abgleichparameterwert als Länge eines digitalen Pulses codiert, der mit der Pulsflanke startet.2. Weighing device according to claim 1, characterized in that the adjustment parameter source (24, 32, 34) encodes the adjustment parameter value as the length of a digital pulse which starts with the pulse edge.
3. Wägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) den Abgleichparameterwert als Längen einer Mehrzahl digitaler Pulse codiert, die in aufeinander folgenden Zyklen jeweils mit der Pulsflanke starten.3. A weighing device according to claim 1, characterized in that the adjustment parameter source (24, 32, 34) encodes the adjustment parameter value as lengths of a plurality of digital pulses which start in consecutive cycles respectively with the pulse edge.
4. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichparameterquelle einen Flipflop (24) umfasst, der von dem Pulssignal gesetzt wird, von einem durch das Pulssignal getriggerten Verzögerungsglied (34) nach Ablauf einer dem Abgleichparameterwert entsprechenden Verzögerungszeit rückgesetzt wird und der an seinem Ausgang das so modifizierte Pulssignal in die Komparatorpulsleitung (22) einspeist. 4. Weighing device according to one of claims 2 to 3, characterized in that the adjustment parameter source comprises a flip-flop (24), which is set by the pulse signal, is reset by a pulse signal triggered by the delay element (34) after the expiration of the adjustment parameter value corresponding delay time and which at its output feeds the thus modified pulse signal into the comparator pulse line (22).
5. Wägevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) in aufeinander folgenden Zyklen Abgleichsignale, welche Werte unterschiedlicher Abgleichparameter repräsentieren, in die Komparatorpulsleitung (22) einspeist.5. Weighing device according to one of the preceding claims, characterized in that the balancing parameter source (24, 32, 34) feeds balancing signals, which represent values of different balancing parameters, into the comparator pulse line (22) in successive cycles.
6. Wägevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftaufnehmer, der Integrator (12, 14), der Komparator (20) , der Schalter (18) und die Abgleichparameterquelle (24, 32, 34) in einem ersten Modul integriert sind und dass die Schaltsteuermittel (28) , die Zeitbestimmungsmittel, die6. Weighing device according to one of the preceding claims, characterized in that the force transducer, the integrator (12, 14), the comparator (20), the switch (18) and the adjustment parameter source (24, 32, 34) integrated in a first module and that the shift control means (28), the time determining means, the
Wertbestimmungsmittel und die Abgleichmittel in einem zweiten, separaten Modul 126} integriert sind.Value determination means and the matching means are integrated in a second, separate module 126}.
7. Wägevorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul (26) als ein Mikroprozessor ausgebildet ist.7. Weighing device according to claim 6, characterized in that the second module (26) is designed as a microprocessor.
8. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul und das zweite Modul (20) steuertechnisch nur über ein Leitungspaar (22, 30) verbunden sind, welches die Komparatorpulsleitung (22) und eine die Schaltsteuermittel (28) und den Schalter (18) verbindende Schaltleitung (30) umfasst. 8. Weighing device according to one of claims 6 to 7, characterized in that the first module and the second module (20) tax technology only via a pair of wires (22, 30) are connected, which the comparator pulse line (22) and a switching control means (28 ) and the switch (18) connecting the switching line (30).
9. Wägevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl erster Module mechanisch mit einer Wägeplattform verbunden und über jeweils ein Leitungspaar (22, 36) mit einem den ersten Modulen gemeinsamen zweiten Modul (26) verbunden sind.9. Weighing device according to claim 8, characterized in that a plurality of first modules are mechanically connected to a weighing platform and connected in each case via a line pair (22, 36) with a first module common to the second module (26).
10. Wägereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabe eines Schaltsignals, welches das Anlegen des Arbeitspegels des Referenzsignals an den Integrator (12, 14) veranlasst, von dem gemeinsamen zweiten Modul (26) an die ersten Module gleichzeitig auf allen Schaltleitungen (30) erfolgt. 10. A weighing device according to claim 9, characterized in that an output of a switching signal, which causes the application of the working level of the reference signal to the integrator (12, 14) from the common second module (26) to the first modules simultaneously on all switching lines ( 30).
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