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Dokumentenidentifikation DE3340421C2 27.09.1990
Titel Elektrische Waage
Anmelder Sartorius GmbH, 3400 Göttingen, DE
Erfinder Knothe, Erich, Ing.(grad.), 3406 Bovenden, DE;
Melcher, Franz Josef, Ing.(grad.), 3414 Hardegsen, DE;
Oldendorf, Christian, Ing.(grad.), 3400 Göttingen, DE
DE-Anmeldedatum 09.11.1983
DE-Aktenzeichen 3340421
Offenlegungstag 15.05.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.09.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.1990
IPC-Hauptklasse G01G 23/37
IPC-Nebenklasse G01G 23/16   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, einer digitalen Signalverarbeitungseinheit und einer digitalen Anzeige für die Wägeergebnisse.

Waagen dieser Art sind allgemein bekannt. Zur Anpassung an verschiedene Genauigkeitsanforderungen der Benutzer ist es z. B. bekannt, Waagen mit zwei Wägebereichen auszustatten. Die beiden Wägebereiche unterscheiden sich in der Höchstlast und in der kleinsten aufgelösten Gewichtseinheit beispielsweise jeweils um den Faktor 10. Weiter sind Waagen bekannt, bei denen durch Verändern der Integrationszeit die kleinste aufgelöste Gewichtseinheit um eine Stelle verändert werden kann.

Diese bekannten Anpassungsmöglichkeiten sind zum einen sehr grob und beschränkt, und zum anderen - bei Zweibereichswaagen - mit der Höchstlast gekoppelt. Meist erfordern sie auch ein manuelles Umschalten. Daher werden viele Wägungen mit einer gar nicht benötigten zu hohen Genauigkeit durchgeführt, wodurch sich die Wägezeit unnötig verlängert. Diese Anpassung an die Genauigkeit ist nicht zu verwechseln mit einer Einstellbarkeit der Empfindlichkeit einer Waage nach einer vorgegebenen Formel, wie sie durch die DE-OS 31 06 564 bekanntgeworden ist, oder nach der US-PS 37 09 309. Letztere beschreibt eine elektronische Waage mit umschaltbarem kleinsten Ziffernschritt. Die Umschaltung erfolgt hierbei jedoch mittels Lötbrücken oder Schalter in der Schaltung und wird nicht von der Last auf der Waage gesteuert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Waage der oben angegebenen Art so weiterzubilden, daß sie sich besser an verschiedene Genauigkeitsforderungen im Sinne von Fehlergrenze, Standardabweichung, Unsicherheit anpassen läßt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Schalteinrichtungen vorhanden sind, mit denen die relative Genauigkeit, mit der das Wägeergebnis ermittelt werden soll, vom Benutzer vorgegeben werden kann.

Der Benutzer der Waage stellt also einmal die gewünschte relative Wägegenauigkeit ein und die Waage paßt sich dann automatisch an. Diese Anpassung kann z. B. bei der Zahl der angezeigten Stellen, bei der Schrittweise in der jeweils letzten Stelle, bei der Auswahl der Integrationszeit, bei der Filterung der Meßwerte in der digitalen Signalverarbeitungseinheit, bei der Häufigkeit der Meßwertübernahme in der Anzeige und/oder im Zeitpunkt der Ausgabe des Stillstandssignals bzw. des Meßwertfreigabesignals erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Waage mit einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Waage,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Meßwertaufnehmer und ein Blockschaltbild der Elektronik und

Fig. 3 das Anzeige- und Bedienungsfeld der Waage in einer zweiten Ausführungsform.

Die elektrische Waage in Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 28, einer Waagschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und einer Anzeige 19 für das Wägeergebnis. Zum Tarieren der Waage ist eine Tarataste 20 vorgesehen. Weiter ist ein Schiebeschalter 21 mit einer bezifferten Skala 22 zu erkennen, an dem durch Verschieben des Knebels 30 die relative Genauigkeit, mit der das Wägeergebnis ermittelt werde soll, vorgegeben werden kann.

Die Funktionsweise dieser elektrischen Waage ergibt sich aus Fig. 2. Dort ist ein Stützteil 1 zu erkennen, das am nicht gezeichneten Gehäuse befestigt ist. An diesem Stützteil 1 ist über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt. Der Lastaufnehmer 2 trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 mit den Dünnstellen 12 und 13 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 greift die Kompensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 erzeugt wird. Die Größe des Kompensationsstromes wird in bekannter Weise durch den Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18, beispielsweise einem Mikroprozessor, übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. Weiter ist die Tarataste 20 zu erkennen und der Schiebeschalter 21 zur Vorgabe der gewünschten relativen Genauigkeit des Wägeergebnisses. Die Tarataste 20 und der Schiebeschalter 21 sind direkt an die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 angeschlossen, wo die vom Analog/Digital-Wandler 17 kommenden digitalen Wägedaten entsprechend verarbeitet werden.

Ist beispielsweise mittels des Schiebeschalters 21 eine hohe relative Genauigkeit vorgegeben, so wählt die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 einen Filteralgorithmus aus, der eine große Störunterdrückung gewährleistet (und daher entsprechend langsam auf Lastwechsel reagiert), sie paßt die Häufigkeit, mit der Meßwerte in die Anzeige 19 überschrieben werden, diesem Filteralgorithmus an und sie vergleicht in bekannter Weise aufeinanderfolgende Meßwerte auf Gleichheit. Bei diesem Vergleich berücksichtigt die digitale Signalverarbeitungseinheit ebenfalls die durch die Einstellung des Schiebeschalters 21 gewünschte Genauigkeit: beträgt die Nettolast, also die Laständerung auf der Waagschale seit dem letzten Tarieren, beispielsweise 150 g und ist eine relative Genauigkeit von 10-5 vorgegeben, so dürfen aufeinanderfolgende Meßwerte sich höchstens um 1,5 mg voneinander unterscheiden, damit die digitale Signalverarbeitungseinheit das Stillstandssignal abgibt. Dieses Stillstandssignal läßt z. B. in der Anzeige das Symbol "g" (29) aufleuchten und es gibt gleichzeitig am Datenausgang (Leitungen 23) die anstehenden digitalen Wägedaten frei. Ebenso kann die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 die Zahl der in der Anzeige 19 erscheinenden Stellen und/oder die Schrittweite in der jeweils letzten Stelle der vorgegebenen relativen Genauigkeit und der aktuellen Nettolast anpassen.

Ist für einen anderen Anwendungsfall beispielsweise eine geringe Genauigkeit von 10-2 eingestellt, so wählt die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 einen sehr viel schnelleren Filteralgorithmus aus, gibt häufiger einen neuen Meßwert in die Anzeige 19 und verringert die Zahl der angezeigten Stellen. Bei der Überprüfung auf Stillstand kann schon bei einer entsprechend größeren Abweichung zwischen aufeinanderfolgenden Meßwerten das Stillstandssignal und das Meßwertfreigabesignal ausgegeben werden, so daß diese (ungenauere) Wägung nur eine sehr viel kürzere Zeit benötigt.

Die Vorgabe der relativen Genauigkeit ist für die meisten Wägeaufgaben sinnvoller als die Vorgabe der absoluten Genauigkeit. Soll z. B. eine Mischung nach einem vorgegebenen Mischungsverhältnis hergestellt werden, so reicht es, wenn die schweren Komponenten mit derselben relativen Genauigkeit ermittelt werden wie die leichten Komponenten. Soll z. B. auf einer Waage mit 1 kg Höchstlast und 1 mg Auflösung eine Mischung hergestellt werden, für die eine maximale Abweichung vom Soll-Mischungsverhältnis von 10-3 erlaubt ist, wobei die schwerste Komponente 500 g betragen möge und die leichteste Komponente 1 g, so muß bei Vorgabe einer absoluten Wägegenauigkeit sich diese nach der leichtesten Komponente von 1 g richten und also 1 mg betragen; alle Komponenten müssen dann auf 1 mg genau bestimmt werden, was entsprechend lange dauert. Bei Vorgabe der relativen Genauigkeit von 10-3 ermittelt die Waage aber nur diese leichteste Komponente auf 1 mg genau, während z. B. die schwerste Komponente mit ihren 500 g nur auf 0,5 g genau ermittelt wird, was zu wesentlich kürzeren Wägezeiten führt.

Wird im Beispiel der Herstellung einer Mischung nach der Einwaage einer schweren Komponente tariert, um anschließend eine weitere, eventuell leichtere Komponente einzuwiegen, so muß der Tariergang natürlich wieder auf die volle Stellenzahl der Waage genau durchgeführt werden, um anschließend auch eine leichte Komponente mit der erforderlichen relativen Genauigkeit bestimmen zu können. Dies führt jedoch praktisch zu keiner Zeitverzögerung, da nach dem Ende der ersten Einwaage der Wechsel zur zweiten Komponente sowieso eine gewisse Zeit benötigt.

Eine andere Ausführungsform des Anzeige- und Bedienungsfeldes ist in Fig. 3 dargestellt. Dort sind zur Vorgabe der gewünschten relativen Genauigkeit Tasten 24 und 25 vorgesehen, mit denen die gewünschte relative Genauigkeit verkleinert bzw. vergrößert werden kann. Die gerade eingestellte relative Genauigkeit ist durch das Aufleuchten einer der Leuchtdioden 26 optisch sichtbar gemacht. Durch Drücken der Taste 25 wird der eingestellte Wert jeweils um eine Stelle nach rechts verschoben und der Leuchtpunkt wandert um eine Stelle nach rechts; durch Drücken der Taste 24 erfolgt der Vorgang in der anderen Richtung. Weiter ist in Fig. 3 - ebenso wie in den Fig. 1 und 2 - eine Signallampe 27 erkennbar, die aufleuchtet, falls die sich aus der vorgegebenen relativen Genauigkeit und der kleinsten auflösbaren Gewichtseinheit der Waage ergebende Mindestlast unterschritten wird. Bei der Anzeige Null der Waage wird dies Signal zweckmäßigerweise unterdrückt, da es hier keine Bedeutung hat.

In einer weiteren, nicht gezeichneten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein Tastenfeld - wie es beispielsweise in der DE-OS 29 22 875 beschrieben ist - zur Vorgabe der relativen Genauigkeit vorhanden ist. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise die vorgegebene relative Genauigkeit durch Leuchtdioden wie in Fig. 3 angezeigt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß über eine der Datenleitungen 23 (in Fig. 2) von einem übergeordneten EDV- System die relative Genauigkeit vorgegeben wird. In diesem Fall wird ebenfalls die vorgegebene relative Genauigkeit zweckmäßigerweise durch Leuchtdioden wie in Fig. 3 der Bedienungsperson angezeigt.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, einer digitalen Signalverarbeitungseinheit und einer digitalen Anzeige für die Wägeergebnisse, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinrichtungen (21, 24, 25) vorhanden sind, mit denen die relative Genauigkeit, mit der das Wägeergebnis ermittelt werden soll, vom Benutzer vorgegeben werden kann.
  2. 2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigeeinrichtungen (22, 26) vorhanden sind, die die vom Benutzer vorgegebene relative Genauigkeit optisch sichtbar machen.
  3. 3. Elektrische Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (26) als Anzeigeeinrichtungen vorhanden sind.
  4. 4. Elektrische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schiebeschalter (21) mit einer bezifferten Skala (22) als Schalt- und Anzeigeeinrichtung vorhanden ist.
  5. 5. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtung zwei Tasten (24, 25) vorhanden sind, mit denen die vorgegebene relative Genauigkeit vergrößert bzw. verkleinert werden kann.
  6. 6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastenfeld zur Vorgabe der relativen Genauigkeit vorhanden ist.
  7. 7. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß je nach vorgegebener Genauigkeit verschiedene Filter in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) benutzt werden.
  8. 8. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Lastwechsel bei Erreichen der vorgegebenen relativen Genauigkeit ein Stillstandssignal bzw. ein Meßwertfreigabesignal von der Waage abgegeben wird.
  9. 9. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signallampe (27) vorhanden ist, die aufleuchtet, falls die sich aus der vorgegebenen relativen Genauigkeit und der kleinsten auflösbaren Gewichtseinheit ergebende Mindestlast unterschritten wird.






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