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Dokumentenidentifikation DE3743897C2 11.10.1990
Titel Verfahren und Meßeinrichtung zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen, insbesondere eines unbekannten Gewichts
Anmelder Atoma Gesellschaft für automatische Waagen GmbH, 8264 Waldkraiburg, DE
Erfinder Horn, Klaus, Prof. Dr.-Ing., 3300 Braunschweig, DE
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing.; Kolb, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ritter und Edler von Fischern, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 23.12.1987
DE-Aktenzeichen 3743897
Offenlegungstag 13.07.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.10.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.1990
IPC-Hauptklasse G01G 23/10
IPC-Nebenklasse G01G 3/00   G01L 1/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen, insbesondere eines unbekannten Gewichts, bei dem sich eine Meßfeder unter dem Einfluß der zu bestimmenden Meßgröße elastisch verformt, die mechanische Meßgröße mittels eines Meßaufnehmers in ein proportionales elektrisches Meßsignal umgeformt wird, die bei sprunghafter Änderung der Meßgröße auftretende, schwingungsförmige Verlagerung der bewegten Elemente der Meßeinrichtung durch Beaufschlagen mit parallel zur Richtung der Verlagerung wirkenden, jedoch zur Verlagerungsgeschwindigkeit nicht proportionalen Kräften gedämpft wird, und bei dem die einwirkende Kraft in Abhängigkeit vom Meßsignal gesteuert wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Meßeinrichtung zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen, insbesondere eines unbekannten Gewichts, mit einer Meßfeder, die sich unter dem Einfluß der zu bestimmenden Meßgröße elastisch verformt, mit einem Meßaufnehmer, der die mechanische Meßgröße in ein proportionales elektrisches Meßsignal umformt, mit einer Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der bei sprunghafter Änderung der Meßgröße auftretenden, schwingungsförmigen Verlagerung der bewegten Elemente der Meßeinrichtung, ferner mit wenigstens einem steuerbaren Kraftglied, dessen von der Verlagerungsgeschwindigkeit unabhängige Kraftwirkung an den bewegten Elementen parallel zur Richtung der Verlagerung angreift, und mit einer elektronischen Steuereinheit, die eingangsseitig mit dem Meßaufnehmer verbunden ist und deren Ausgang das Kraftglied in Abhängigkeit des Meßsignals steuert.

Bei derartigen Meßeinrichtungen für die Bestimmung mechanischer Meßgrößen, wie z. B. Kraft, Drehmoment, Druck, Weg, Winkel oder Gewicht, werden elastische Federelemente verwendet, die bei der Messung proportional zur Meßgröße ausgelenkt werden. Diese Auslenkungen lassen sich beispielsweise mittels kapazitiven, induktiven oder Ohmschen Wegaufnehmern in elektrische Meßsignale umformen. Dabei speichert die Meßfeder über den jeweiligen Meßbereich der Meßgröße hinweg eine elastische, d.h. potentielle Energie, in sich auf, welche von der Meßgrößenquelle, also dem Meßobjekt, aufzubringen ist. In aller Regel ist das Meßobjekt selbst körperlicher Natur und ist dementsprechend trägheitsbehaftet; es besitzt also beispielsweise eine schwere Masse, ein Trägheitsmoment oder eine Strömungsträgheit. Die ebenfalls trägheitsbehafteten bewegten Elemente der Meßeinrichtung bilden zusammen mit dem Meßobjekt und den Elastizitäten der Meßfeder ein schwingungsfähiges mechanisches System, das sich je nach dem Dämpfungsgrad dieses Systems nach einer Änderung der Meßgröße erst nach Ausführung eines mehr oder weniger ausgeprägten Einschwingvorgangs auf die neue stationäre Gleichgewichtslage einstellt. Die Periodendauer dieser Einschwingzyklen ist um so größer, je größer die Trägheit der bewegten Elemente und des Meßobjekts und je größer die Nachgiebigkeit der Meßfeder sind. Das Einschwingen der bewegten Elemente auf die dem veränderten Betrag der Meßgröße entsprechende, neue Gleichgewichtslage dauert um so länger, je geringer die natürliche Dämpfung des Systems ist. Hierbei werden unter dem Begriff "Dämpfung" auf die bewegten Elemente einwirkende Kräfte verstanden, die von der Verlagerungsgeschwindigkeit proportional abhängig sind. Überschwingungen über den jeweils neuen Gleichgewichtszustand hinaus treten auf, sofern die Dämpfung einen bestimmten Wert, die sog. kritische Dämpfung, nicht überschreitet. Je stärker das schwingungsfähige System bedämpft ist, desto größer ist auch die Periodendauer der Schwingung, welche von den bewegten Elementen der Meßeinrichtung um die neue Gleichgewichtslage ausgeführt wird. Übersteigt die Dämpfung den Wert der kritischen Dämpfung, treten keinerlei Überschwingungen mehr auf; stattdessen nähert sich das System nur noch langsam asymptotisch der stationären Gleichgewichtslage.

In der meßtechnischen Praxis hat man ein besonderes Interesse daran, daß die Meßeinrichtung möglichst schnell nach einer erfolgten Änderung der Meßgröße einen Meßwert für die Meßgrößenänderung bzw. deren neuen Absolutwert liefert. Es sind verschiedene Methoden bekannt, um in kürzestmöglicher Zeit den gewünschten Meßwert zu erhalten:

Die Meßeinrichtung kann mittels geeigneter mechanischer Dämpfungselemente, also beispielsweise Luft- oder Flüssigkeitsdämpfer, so bedämpft werden, daß sie möglichst in der Nähe der kritischen Dämpfung betrieben wird. Es kann auch ein geringfügiges Überschwingen in Kauf genommen werden. In jedem Fall ergeben sich Einstellzeiten bis zum Erreichen des stationären Gleichgewichtszustands, welche ein Vielfaches der Periodendauer des ungedämpften Systems betragen.

Eine andere Möglichkeit der schnellen Meßwertgewinnung besteht darin, daß das elektrische Meßsignal über analoge Filter geschickt wird, deren obere Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz des Einschwingvorgangs liegt, wobei das schwingungsfähige System der Meßeinrichtung selbst entweder überhaupt nicht oder mit zusätzlichen mechanischen Mitteln relativ nur schwach bedämpft ist. Eine nennenswerte Verringerung der Einstellzeiten für die Meßwertgewinnung läßt sich hier jedoch nicht erreichen. Zu besseren Ergebnissen kommt man durch den Einsatz digitaler Filter, welche selektiv nur die Einschwingfrequenzen des mechanischen Systems unterdrücken, ohne jedoch gleichzeitig das übrige Frequenzband zu beschneiden. Bei entsprechendem Aufwand läßt sich so ein hinreichend genauer Meßwert schon nach ungefähr 6 bis 10 Schwingungen um die neue stationäre Gleichgewichtslage erreichen, noch bevor das mechanische System zur Ruhe gekommen ist.

Eine weitere Methode besteht schließlich darin, den zeitlichen Verlauf des vom Meßaufnehmer gelieferten elektrischen Meßsignals in sehr kurzen Zeitabständen abzutasten und in digitale Signalwerte umzusetzen. Bei ausreichender Kenntnis der Systemparameter, insbesondere der Trägheit des Meßobjekts und der Nachgiebigkeit der Meßfeder, ist es dann möglich, den späteren stationären Gleichgewichtszustand zunächst grob zu schätzen. Mit den so erhaltenen Schätzwerten wird dann der zugehörige Einschwingweg berechnet und ständig mit den aktuellen Einschwingwegen verglichen. Anhand dieser Vergleiche kann dann der geschätzte Meßwert immer weiter verbessert werden, bis diese Verbesserungen mit zunehmender Information nur noch so gering sind, daß der geschätzte Wert innerhalb vorgegebener Genauigkeitsgrenzen um den endgültigen tatsächlichen Meßwert liegt. Ein derartiges Schätzverfahren mittels informationsverarbeitender Elektronik setzt immer ausgezeichnete Kenntnisse der Parameter des Meßsystems voraus und erfordert einen hohen Software-Aufwand. In günstigen Fällen läßt sich ein hinreichend genauer Meßwert innerhalb von zwei bis drei Periodendauern eines wenig gedämpften mechanischen Systems erhalten.

Ein Meßverfahren bzw. eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 27 32 052 A1 bekannt. Eine auf eine Lastschale aufgelegte Last verändert die mechanische Spannung einer Meßsaite. Als Maß zur Ermittlung des Gewichts der Last dient hier die der Last proportionale Eigenfrequenz der Meßsaite, die sich mit deren mechanischer Spannung verändert. Ein Frequenzaufnehmer fühlt die Meßfrequenz und damit indirekt die mechanische Spannung der Meßsaite ab, womit ein Maß zur Ermittlung des Gewichts der Last erlangt wird. Mit der Lastschale beweglich ist ein Permanentmagnet angeordnet, der von einer Spule umfaßt wird. Der diese Spule speisende elektrische Strom wird von der Meßfrequenz der Meßsaite abgeleitet, die auch den Störungen beim Einspielen des Meßwerks, insbesondere beim Auflegen der Last auf die Lastschale, unterworfen ist. Die Störfrequenzen überlagern sich mit der Meßfrequenz und werden als modulierte Frequenzen vom Frequenzaufnehmer mit erfaßt; diese werden an einen nachgeschalteten Frequenz- Modulations-Detektor weitergeleitet, welcher die Störfrequenzen in ein analoges Spannungssignal umwandelt und über einen Frequenzfilter an einen Verstärker weiterleitet. Der Frequenzfilter dient der Sperrung unerwünschter Resonanzen im System. Der Verstärker erzeugt nun einen die Spule durchfließenden ausreichenden Strom, der exakt mit den Störfrequenzen an der Meßsaite synchronisiert ist. Sofern und solange das Meßwerk solchen Störungen unterworfen und noch nicht zur Ruhe gelangt ist, wird eine im Gegensinne wirksame Kraft von der Spule auf den mit der Lastschale verbundenen Permanentmagneten ausgeübt. Bei ausreichender Bemessung der verschiedenen Bauteile ist hierdurch eine hohe Dämpfung der Meßeinrichtung erzielbar.

Bei dem in der erwähnten DE 27 32 052 A1 beschriebenen Meßsystem erfolgt die elektrische Ansteuerung der Spule über den Verstärker kontinuierlich. Der Frequenzfilter filtert fortlaufend aus dem Meßsignal einen bestimmten Signalanteil heraus, der dann dem Eingangssignal gegengekoppelt wird. Hier handelt es sich also um eine streng kontinuierlich arbeitende Regelung mit Störgrößenaufschaltung und damit um eine Variation der allgemein bekannten Regeln der Regelungstechnik.

In der Praxis dürfte es außerordentlich problematisch sein, ein elektronisches Netzwerk zu schaffen, das in der Lage ist, effektiv nur die unerwünschten Störungen aus dem Meßsignal herauszufiltern und zeitlich ohne jede Verzögerung exakt mit einer Phasenverschiebung von 180° im Sinne einer Störungskompensation zur Wirkung zu bringen. Jeder noch so kleine Anteil der eigentlichen Meßgröße, der vom Frequenz-Modulations-Detektor mit durchgelassen wird und am Stellglied zur Wirkung kommt, verfälscht den Meßwert fehlerhaft.

Angesichts der geschilderten Nachteile des Standes der Technik ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren sowie eine entsprechend ausgebildete Einrichtung zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen anzugeben, mit denen in deutlich kürzeren Zeiten nach sprunghafter Änderung der Meßgrößen ein genauer Meßwert erhalten werden kann.

Bei der Lösung dieses technischen Problems wird zunächst ausgegangen von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art; gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß eine gesteuerte aktive Dämpfung vorgesehen ist, bei der im ersten Verfahrensschritt der zeitliche Verlauf der Verlagerung der bewegten Elemente im Anschluß an die sprunghafte Änderung der Meßgröße erfaßt wird, anschließend der oder die zur Erstellung der neuen stationären Gleichgewichtslage voraussichtlich erforderlichen Kraftimpulse anhand der erfaßten Meßwerte errechnet werden, in einem darauffolgenden Schritt die bewegten Elemente mit einem oder mehreren Kraftimpulsen der errechneten Zeitdauer und Stärke kurzzeitig beaufschlagt werden, und schließlich die Kraftimpulse beendet werden, sobald die neue Gleichgewichtslage erreicht ist.

Bei der auf die Angabe einer entsprechenden Vorrichtung gerichteten Aufgabe wird ausgegangen von einer Meßeinrichtung der oben angeführten Art und gelöst wird das Problem dadurch, daß die eingangsseitig mit dem Meßaufnehmer und ausgangsseitig mit dem Kraftglied verbundene elektronische Steuereinheit einen Mikrorechner enthält, welcher aus dem Meßsignal Zeitdauer und Betrag der mittels des Kraftglieds auf die bewegten Elemente ausgeübten Kraftimpulse berechnet.

Erfindungsgemäß weist das schwingungsfähige System, bestehend aus Meßobjekt und bewegten Elementen der Meßeinrichtung, so gut wie keine geschwindigkeitsproportionale passive Dämpfung auf. Statt dessen wird eine gesteuerte aktive Dämpfung zum Einsatz gebracht, welche von einer entsprechenden Steuerungselektronik, die einen Mikroprozessor enthält, in Abhängigkeit vom Meßsignal so gesteuert wird, daß über eine oder mehrere kurze Zeitperioden hinweg starke Brems- oder Beschleunigungsimpulse auf die bewegten Systemelemente in bzw. entgegen der Richtung deren momentaner Verlagerung ausgeübt werden. Durch diese kurzzeitigen, exakt dosierten Kraftimpulse schwingt das System in kürzest möglicher Zeit auf eine stabile, d. h. bewegungslose Gleichgewichtslage ein, welche der veränderten Meßgröße entspricht. Sofort nach Erreichen der neuen stationären Gleichgewichtslage werden die kompensierenden Kraftimpulse abgeschaltet, so daß das Meßsystem wieder völlig sich selbst überlassenn wird. Auf diese Weise ist es möglich, in äußerst kurzer Zeit nach einer sprunghaften Änderung der Meßgröße - im günstigsten Fall schon nach weniger als einem Viertel der Periodendauer des ungedämpften Systems - über den Meßaufnehmer einen exakten Meßwert zu erhalten. Eine Verfälschung des Meßergebnisses durch die dämpfenden Kraftimpulse ist vom Prinzip her ausgeschlossen, da diese beim Abgreifen des Meßwerts bereits wieder beendet sind.

Die bis dahin nicht erreichbaren, extrem kurzen Einstellzeiten nach Änderung der Meßgröße prädestinieren die erfindungsgemäße Methode der gesteuerten aktiven Dämpfung insbesondere für den Einsatz bei Wägesystemen, bei denen möglichst schnell hintereinander getrennte Wägungen durchgeführt werden, wie dies beispielsweise bei Kombinations-Wägeautomaten oder Kontrollwaagen der Fall ist. Hier lassen sich wesentlich kürzere Zyklenzeiten als bisher realisieren.

Im einfachsten Falle werden die bewegten Elemente der Meßeinrichtung durch kurzzeitiges Beaufschlagen mit einer bremsenden Kraft bis zum Stillstand in ihrer neuen stationären Gleichgewichtslage abgebremst, wobei Einwirkungsdauer und Stärke dieser Bremskraft in Abhängigkeit des von den Meßaufnehmern gelieferten Meßsignals gesteuert werden. Die Bremskraft ist richtig bemessen, wenn zum Zeitpunkt des Erreichens der neuen Gleichgewichtslage das Produkt aus Bremskraft und Zeitdauer ihres Einwirkens, also dem Bremsimpuls, gleich ist der Differenz, gebildet aus dem Impuls der Schwerkraft und dem Impuls der Meßfeder, welche beide innerhalb des Zeitraums zwischen sprunghafter Änderung der Meßgröße und Erreichen der Gleichgewichtslage auf die bewegten Massen der Meßeinrichtung ausgeübt werden. Es lassen sich Einstellzeiten von nur wenig mehr als einem Viertel der Periodendauer der natürlichen Schwingung des nicht gedämpften Meßsystems erreichen.

Noch kürzere Einstellzeiten lassen sich erzielen, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die bewegten Elemente der Meßeinrichtung während eines ersten Zeitabschnitts zusätzlich zur Wirkung der Schwerkraft beschleunigt und erst anschließend während eines zweiten Zeitabschnitts bis zum Stillstand in ihrer stationären Gleichgewichtslage abgebremst werden. Die gesteuerte Beschleunigung kann bereits im Augenblick der Änderung der Meßgröße beginnen. Dabei sind der Gesamtbeschleunigung des bewegten Systems natürliche Grenzen gesetzt. So darf beispielsweise bei einer Waage die Erdbeschleunigung nicht überschritten werden; anderenfalls würde das auf eine Waagschale aufgelegte Wägegut, dessen unbekanntes Gewicht bestimmt werden soll, von seiner Unterlage abheben, wodurch sich sehr komplexe dynamische Einschwingstörungen ergeben würden. Um die zur Verfügung stehende Zeit bis zum erstmaligen Durchlaufen der Gleichgewichtslage bestmöglich auszunutzen, wird man die Beschleunigungskraft ungefähr in der Mitte des von den bewegten Elementen bis zur Gleichgewichtslage zu durchlaufenden Wegs in eine entgegengesetzt wirkende Bremskraft umkehren. Die Bewegungsenergie des Systems muß zu dem Zeitpunkt vollständig abgebaut sein, in dem die endgültige Gleichgewichtslage, welche von dem Absolutbetrag der zu bestimmenden Meßgröße abhängt, erreicht ist. Die Bemessung der Beschleunigungs- und Bremskräfte sowie deren Einwirkungsdauer haben auch hier wieder nach dem Grundsatz zu erfolgen, daß im Zeitpunkt des Erreichens der Gleichgewichtslage die Summe der Impulse beider Kräfte gleich ist der Differenz aus den Impulsen aus der Schwerkraft und der Rückstellkraft der elastisch verformten Meßfeder. Im Idealfalle lassen sich so Einstellzeiten realisieren, die sogar noch deutlich unter einem Viertel der Periodendauer des ungedämpften Meßsystems liegen.

Bei der Anwendung der Erfindung in der Praxis kann die exakte zeitliche und betragsmäßige Steuerung der Brems- bzw. Beschleunigungskräfte auf Schwierigkeiten stoßen. Außerdem wird in der Praxis der Fall der sprunghaften, gleichzeitig jedoch impulsfreien Änderung der Meßgröße nur sehr selten gegeben sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden deshalb die bewegten Elemente der Meßeinrichtung zunächst wiederum während eines ersten Zeitabschnitts bis zum Stillstand, allerdings außerhalb ihrer stationären Gleichgewichtslage, abgebremst, anschließend während eines zweiten Zeitabschnitts entgegen der momentanen Verlagerung beschleunigt und zuletzt während eines dritten Zeitabschnitts bis zum Stillstand in ihrer endgültigen stationären Gleichgewichtslage abgebremst werden. Legt man die erste Bremsphase so, daß die bewegten Elemente die sich später einstellende Gleichgewichtslage durchlaufen, noch bevor sie bis zum Stillstand abgebremst sind, so ermöglicht dies die Erkennung der Gleichgewichtslage bereits während der ersten Halbperiode des Einschwingvorgangs. Zweckmäßigerweise erfolgt die Detektion der Gleichgewichtslage mittels einer Erfassung der momentanen Beschleunigung der bewegten Elemente, welche unabhängig von der Vorgeschichte der Meßwertänderung im Zeitpunkt des Durchlaufens der späteren Gleichgewichtslage den Wert Null annimmt. Da man darüber hinaus die zum gleichen Zeitpunkt herrschende Geschwindigkeit der bewegten Elemente durch Differentiation des vom Meßaufnehmer gelieferten Meßsignals, welches ja ein Wegsignal ist, bestimmen kann, lassen sich die zur Steuerung der einwirkenden Kräfte notwendigen Parameter direkt im Anschluß an das erstmalige Durchlaufen der neuen Gleichgewichtslage sehr exakt festlegen. Nach dem Ablauf des ersten Zeitabschnitts sind die bewegten Elemente der Meßeinrichtung zwar bis zum Stillstand abgebremst; das System ist jedoch bereits über die Gleichgewichtslage hinausgeschwungen. Erfindungsgemäß wirkt deshalb die während des ersten Zeitabschnitts bremsende Kraft unverändert weiter und unterstützt jetzt als Beschleunigungskraft die Verlagerung der bewegten Elemente in umgekehrter Richtung auf die Gleichgewichtslage zu. Rechtzeitig vor Erreichen dieser Gleichgewichtslage wird die auf die bewegten Elemente einwirkende Kraft noch einmal in eine Bremskraft umgesteuert, um ein zweites Überschwingen über den Gleichgewichtszustand hinaus zu verhindern. Am Ende dieses dritten Zeitabschnitts kommt dann bei richtiger Dimensionierung der Kraftimpulse das System exakt in der Gleichgewichtslage, welcher der geänderten Meßgröße entspricht, zur Ruhe. Bei dem hier besonders interessierenden Anwendungsfall einer Waage erfolgt die Beschleunigung während des zweiten Zeitabschnitts in zur Schwerkraft entgegengesetzten Richtung, so daß hier Beschleunigungen ausgeübt werden können, welche mindestens den Wert der Endbeschleunigung erreichen und daher wesentlich wirkungsvoller sind. Die auf diese Weise erreichbaren Einstellzeiten sind etwas länger und liegen zwischen einem Viertel und drei Vierteln der Periodendauer der natürlichen Schwingung des ungedämpften Meßsystems. Dieses Verfahren hat aber dafür den großen Vorteil, von der Art der Meßgrößenänderung weitgehend unabhängig zu sein und es zu gestatten, die Brems- und Beschleunigungsimpulse sehr viel exakter dosieren zu können.

Es wird eine Ausführung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung bevorzugt, bei der das steuerbare Kraftglied berührungslos auf die bewegten Elemente einwirkt. Vorteilhaft ist das Kraftglied elektrisch steuerbar. Beispiele hierfür sind elektromagnetische oder elektrostatische Kraftglieder. Besonders bevorzugt wird ein Kraftglied, welches eine stromdurchflossene Spule und einen in diese eintauchenden Magnetkern umfaßt. Eines dieser beiden Bauteile ist starr mit den bewegten Elementen der Meßeinrichtung zu verbinden, während das andere Bauteil ortsfest angebracht sein muß. Die Kraftwirkung, welche von einem derartigen elektromechanischen Kraftglied ausgeübt wird, läßt sich mittels Steuerung des durch die Spule fließenden Stroms besonders leicht und exakt dosieren.

Denkbar sind jedoch auch Kraftglieder, welche ihre Kraftwirkung berührend auf die bewegten Elemente übertragen, sofern die Bewegungswiderstände geschwindigkeitsunabhängig steuerbar sind. Für Sonderfälle können auch geschwindigkeitsproportionale Dämpfungsflüssigkeiten zum Einsatz gelagen, sofern sich deren Viskosität innerhalb sehr kurzer Zeiträume, vorzugsweise auf elektrischem oder magnetischem Wege, in weiten Grenzen variieren läßt, wie dies beispielsweise bei Magnetpulversuspensionen der Fall ist.

Sofern nur Bremskräfte auf die bewegten Elemente der Meßeinrichtung ausgeübt werden sollen, genügt das Vorsehen eines einzigen Kraftglieds. Soll das bewegte System darüber hinaus zusätzlich mit Beschleunigungskräften beaufschlagt werden, so ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ein zweites Kraftglied vorzusehen. Denkbar sind allerdings auch umsteuerbare Kraftglieder, die sowohl Beschleunigungskräfte als auch Bremskräfte zeitlich hintereinander aufbringen können.

Zur Detektion des ersten Durchlaufens der späteren Gleichgewichtslage muß, wie bei der Erläuterung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens erwähnt, die momentane Beschleunigung der bewegten Elemente erfaßt werden. Hierzu ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Meßeinrichtung ein Beschleunigungsaufnehmer vorzusehen, dessen elektrischer Ausgang an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist. Aufgrund der zusätzlichen Auswertung des von einem solchen Beschleunigungsaufnehmer abgegebenen Signals können die Brems- bzw. Beschleunigungskräfte, welche von den Kraftgliedern auf die bewegten Elemente ausgeübt werden, besonders exakt gesteuert werden.

Vorzugsweise enthält die elektronische Steuereinheit einen Mikrorechner, welcher aus dem laufend vom Meßwertaufnehmer abgegebenen Meßsignal und gegebenenfalls dem Signal des Beschleunigungsaufnehmers jeweils Zeitdauer und Betrag der auf das bewegte Systems aufgebrachten Brems- bzw. Beschleunigungskräfte errechnet.

Die Erfindung und die ihr zugrundeliegenden Gesetzmäßigkeiten und Erkenntnisse werden nachstehend anhand des Anwendungsbeispiels einer Federwaage unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a eine herkömmliche elektromechanische Federwaage mit passiver mechanischer Dämpfung, in unbelastetem Zustand, schematisch;

Fig. 1b die Federwaage von Fig. 1a, mit aufgelegtem unbekanntem Gewicht;

Fig. 2a das Einschwingverhalten einer Federwaage ohne Dämpfung;

Fig. 2b das Einschwingverhalten der Federwaage gemäß Fig. 1a bei schwacher Dämpfung;

Fig. 2c das Einschwingverhalten der Federwaage gemäß Fig. 1a bei annähernd kritischer Dämpfung;

Fig. 3a eine Federwaage gemäß der Erfindung mit zwei elektrisch steuerbaren Kraftgliedern und einem zusätzlichen Beschleunigungsaufnehmer, in unbelastetem Zustand, schematisch;

Fig. 3b die Federwaage von Fig. 3a mit aufgelegtem unbekanntem Gewicht;

Fig. 4a-4d gesteuertes Einschwingen und dabei wirkende Kräfte bei einer Federwaage gemäß Fig. 3a mit nur einem Kraftglied;

Fig. 5a-5d gesteuertes Einschwingen und dabei wirkende Kräfte bei einer Federwaage gemäß Fig. 3a mit zwei Kraftgliedern;

Fig. 6a, 6b gesteuertes Einschwingen und dabei wirkende Kräfte bei der Federwaage gemäß Fig. 3a mit zwei Kraftgliedern und zusätzlich vorgesehenem Beschleunigungsaufnehmer;

Fig. 7a, 7b gesteuertes Rückstellen der Federwaage gemäß Fig. 3a.

In Fig. 1a ist der Aufbau einer herkömmlichen einfachen elektromechanischen Federwaage dargestellt. Diese weist eine Meßfeder 1 auf, welche mit ihrem oberen Ende ortsfest aufgehängt ist. Am unteren Ende der Meßfeder 1 ist eine Lastschale 2 befestigt, auf welche ein unbekanntes Gewicht 3 aufgelagert werden kann. Eine in Fallrichtung angeordnete Kolbenstange 4 ist mit der Unterseite der Lastschale 2 starr verbunden. An ihrem unteren Ende trägt die Kolbenstange 4 einen Kolben 5, der in einen mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Zylinder 6 eintaucht. Fig. 1 zeigt die Federwaage in Ruhelage, also ohne aufgelegtes Meßobjekt. Eine am unteren Ende der Meßfeder angebrachte Skala 7 zeigt folglich das Gewicht "Null" an. Als Meßaufnehmer, welcher ein dem zu bestimmenden unbekannten Gewicht proportionales elektrisches Meßsignal abgibt, dient hier ein induktiver Wegaufnehmer 8, im wesentlichen gebildet von zwei in Brücke geschalteten und von Wechselstrom durchflossenen Spulen 9 und 10, einem Spulenkern 11 und einem den magnetischen Fluß schließenden Magneten 12, welcher an der Kolbenstange 4 befestigt ist.

Fig. 1b zeigt nun die Federwaage nach Auflegen des unbekannten Gewichts 3 auf die Lastschale 2. Unter der Wirkung der Masse m des zu bestimmenden Gewichts 3 hat sich die Meßfeder 1 elastisch gedehnt; die Skala 7 zeigt einen momentanen Meßwert von 3 kg an. Die Lastschale 2 hat sich um die Auslenkung S(t) nach unten verlagert. Das vom induktiven Wegaufnehmer 8 an seinem Ausgang abgegebene Meßsignal hat sich von U&sub0; auf den Wert Um geändert, welcher dem gemessenen Gewicht von 3 kg entspricht. Lastschale 2, Kolbenstange 4 mit Kolben 5 und Magnet 12 bilden als bewegte Elemente der Federwaage, zusammen mit dem aufgelegten Gewicht 3 und der elastisch verformten Meßfeder 1, ein schwingungsfähiges System. Bei plötzlicher Belastung der Lastschale 2 mit dem Gewicht 3 wird dieses System zu einer Schwingung in vertikaler Richtung angeregt, welche allmählich abklingt, bis sich die neue Gleichgewichtslage eingestellt hat. Infolge der Arbeit, welche der Kolben 5 innerhalb des flüssigkeitsgefüllten Zylinders 6 verrichtet, wird diese Schwingung geschwindigkeitsproportional gedämpft.

In dem Weg-Zeit-Diagramm von Fig. 2a ist der Einschwingvorgang einer Federwaage mit völlig ungedämpftem Meßsystem dargestellt. S0 (t) gibt den zeitlichen Verlauf der Auslenkung der bewegten Elemente der Meßeinrichtung an; mit gestrichelter Linie ist der zeitliche Verlauf der Gleichgewichtslage A(t) eingetragen. Das unbelastete System befindet sich in seiner Ruhelage A&sub0; (vgl. Fig.1a, 1b). Nach dem Auflegen des Gewichts m auf die Lastschale 2 verlagert sich diese unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten. Zum Zeitpunkt t1 wird die neue, dem Gewicht m entsprechende Gleichgewichtslage Am erreicht. Aufgrund der Bewegungsenergie der bewegten Elemente der Federwaage verlagern sich diese jedoch über die spätere Gleichgewichtslage Am hinaus und führen eine ungedämpfte sinusförmige Schwingung aus, deren Mittelwert mit der Gleichgewichtslage Am identisch ist. Die Periodendauer dieser Schwingung ist T&sub0;.

Fig. 2b verdeutlicht den Einfluß einer relativ schwachen, geschwindigkeitsproportionalen Reibungsdämpfung, wie sie bei der Federwaage gemäß Fig. 1a, 1b mittels des in den flüssigkeitsgefüllten Zylinder 6 eintauchenden Kolbens 5 verwirklicht ist. Die Schwingung der bewegten Elemente des Meßsystems um die neue Gleichgewichtslage Am klingt allmählich ab und die Auslenkung S&min;0 (t) erreicht nach einigen Periodendauern T&min;&sub0; die neue Gleichgewichtslage Am. Bei diesem schwach gedämpften System ist die Periodendauer T&min;&sub0; deutlich größer als die Periodendauer T&sub0; des völlig unbedämpften Systems (vgl. Fig. 2a). Da der zeitliche Verlauf des vom Wegaufnehmer 8 (vgl. Fig. 1a, 1b) abgegebenen Meßsignals Um proportional der Auslenkung S&min;0 (t) ist, erhält man erst nach Verstreichen einiger Periodendauern T&min;&sub0; einen hinreichend genauen Meßwert für das zu bestimmende Gewicht 3.

Das Diagramm von Fig. 2c verdeutlicht das Einschwingverhalten einer Federwaage, deren Meßsystem mit einer annähernd kritischen Dämpfung versehen ist. Die Auslenkung S&min;&min;0 (t) nähert sich hier nur asymptotisch und nach sehr langer Einstellzeit dem stationären Gleichgewichtszustand Am.

In den Fig. 3a und 3b ist nun eine Federwaage dargestellt, welche in ihrem prinzipiellen Aufbau der Federwaage gemäß Fig. 1a, 1b entspricht; anstelle der Dämpfung mittels viskoser Flüssigkeit ist hier jedoch ein elektronisch steuerbares, aktives Dämpfungssystem vorgesehen. Am unteren Ende der mit der Lastschale 2 starr verbundenen Kolbenstange 4 sind zwei elektrisch steuerbare Kraftglieder 13 und 14 angeordnet, welche jeweils aus einer stromdurchflossenen Spule 15 bzw. 16 und einen koaxial um die Kolbenstange 4 angeordneten Magnetkern 17 aus weichmagnetischem Material, beispielsweise Ferrit, bestehen. Zur Steuerung der Kraftglieder 13, 14 ist eine Steuereinheit 18 vorgesehen, welche einen Mikrorechner 19 enthält. Mit ihrem Eingang ist diese Steuereinheit 18 mit dem Ausgang des induktiven Wegaufnehmers 8 verbunden, während ausgangsseitig die Spulen 15 und 16 jeweils getrennt voneinander angeschlossen sind. Der Verstärkung der von der Steuereinheit 18 abgegebenen Steuersignale dienen zwei Leistungsverstärker 20 und 21, welche den zum Betrieb der Spulen 15, 16 benötigten Erregerstrom liefern. Auf der Kolbenstange 4 sitzt ferner ein Beschleunigungsaufnehmer 22, der ebenfalls an die Steuereinheit 18 angeschlossen ist. In Abhängigkeit des Meßsignals Um sowie des vom Beschleunigungsaufnehmer 22 laufend abgegebenen Beschleunigungssignals errechnet der Mikrorechner 19 die für eine wirksame aktive Dämpfung der schwingungsförmigen Verlagerung der bewegten Systemelemente erforderlichen Parameter für die Erregung der Spulen 15 und 16. Je nach Ansteuerung der Spulen 15 bzw. 16 über die Leistungsverstärker 20, 21 wird der Magnetkern 17 - und damit alle bewegten Systemelemente - in vertikaler Richtung beschleunigt oder abgebremst. Dabei überträgt das Kraftglied 14 ausschließlich Kräfte in Richtung der Erdanziehung und das Kraftglied 13 nur Kräfte entgegengesetzt der Erdanziehung auf den Magnetkern 17 bzw. die damit verbundene Kolbenstange 4. Bei einer vereinfachten Ausführung umfaßt das aktive Dämpfungssystem nur ein einziges Kraftglied 13, welches ausschließlich Kräfte entgegen der Erdanziehung auszuüben vermag.

In Fig. 4a ist der zeitliche Verlauf der Auslenkung S1(t) der Lastschale 2 einer Federwaage gemäß Fig. 3a, 3b nach Auflegen eines Gewichts 3 auf die Lastschale 2 dargestellt, wobei in diesem Falle angenommen ist, daß nur ein einziges Kraftglied 13, welches Kräfte entgegengesetzt zur Erdanziehung auszuüben vermag, vorhanden ist.

In Fig. 4b ist der von der Schwerkraft zwischen Auflegen des Gewichts 3 zum Zeitpunkt t&sub0; und dem Zeitpunkt ts des Erreichens der stationären Gleichgewichtslage Am auf die bewegten Elemente der Federwaage ausgeübte Impuls Ps eingetragen. Aus Fig. 4c ist der zwischen t&sub0; und ts von der Meßfeder 1 auf die bewegten Massen ausgeübte Impuls Pn zu entnehmen. Der in Fig. 4d eingetragene Bremsimpuls Pb verdeutlicht die vom Kraftglied 13 (vgl. Fig. 3a, 3b) auf die Kolbenstange 4 mit Lastschale 2 und aufgelegtem Gewicht 3 ausgeübte Kraftwirkung.

Auf die bis dahin in ihrer Ruhelage A&sub0; befindliche Lastschale 2 wird das zu messende Gewicht 3 mit der Masse m zum Zeitpunkt t&sub0; impulsfrei aufgelegt. Aufgrund der Wirkung der Schwerkraft Fs beginnt sich die Lastschale 2 nach unten zu verlagern, wobei die von der Meßfeder ausgeübte Kraft Fn dieser Verlagerung zunehmend entgegenwirkt. Würde das System unbedämpft betrieben werden, so würde sich ein zeitlicher Verlauf der Auslenkung S0(t) gemäß der im Diagramm von Fig. 4a strichtpunktiert eingezeichneten Linie ergeben. Der tatsächliche Verlauf des Einschwingvorgangs, also die Augenblickswerte der Auslenkung S1(t) der Lastschale 2 werden vom Wegaufnehmer 8 laufend erfaßt und stehen in Form des Meßsignals Um der elektronischen Steuereinheit 18 zur Verfügung. Unter Berücksichtigung des Meßsignals Um und anhand eines abgespeicherten Programms errechnet der in der Steuereinheit 18 enthaltene Mikrorechner 19 Zeitdauer und Stärke des Erregerstroms, welcher der Spule 15 des Kraftglieds 13 zugeführt wird. Zum Einschaltzeitpunkt tu beginnt somit das Kraftglied 13, eine Bremskraft auf die bewegten Massen auszuüben, welche die Auslenkung S1(t) noch vor erstmaligem Durchlaufen der neuen Gleichgewichtslage Am vollständig abbremst, so daß das System zum Zeitpunkt ts zur Ruhe kommt. Die von t&sub0; bis ts dauernde Einstellzeit der Federwaage beträgt somit nur unwesentlich mehr als ein Viertel der Periodendauer T&sub0; des ungedämpften Systems. Ab dem Zeitpunkt ts liefert der Wegaufnehmer 8 einen exakten Meßwert für die Masse m des zu bestimmenden Gewichts 3.

Für die Bemessung des Bremsimpulses Pb gilt der formelmäßige Zusammenhang:

Pb = Ps - Pn

Sind gemäß den Fig. 3a, 3b zwei Kraftglieder 13 und. 14 vorgesehen, von denen eines entgegen und das andere in Richtung der Erdanziehung wirkt, so läßt sich durch gesteuerte Erregung der beiden zugehörigen, stromdurchflossenen Spulen 15 bzw. 16 das im Diagramm von Fig. 5a dargestellte Einstellverhalten realisieren. Den Fig. 5b und 5c lassen sich wiederum die von der Schwerkraft Fs und der Kraft Fn der Meßfeder 1 auf die bewegten Massen der Federwaage ausgeübten Impulse Ps bzw. Pn entnehmen.

Gesteuert von der Steuereinheit 18 wird die Spule 16 des zusätzlichen Kraftglieds 14 bereits zum Zeitpunkt t&sub0;, also unmittelbar nach Auflegen des Gewichts 3 auf die Lastschale 2, erregt, wodurch die bewegten Massen mit dem in Fig. 5d eingetragenen Beschleunigungsimpuls Pa beaufschlagt werden. Die Auslenkung S2(t) der Lastschale 2 vollzieht sich also nicht nur unter der Wirkung der Schwerkraft Fs, sondern wird zusätzlich von der Beschleunigungskraft Fa unterstützt. Zum Umsteuerzeitpunkt tu wird der Erregerstrom durch die Spule 16 abgeschaltet und stattdessen die Spule 15 des Kraftglieds 13 erregt, wodurch eine starke Bremskraft Fb entgegen der Erdanziehung und damit hier auch entgegen der momentanen Verlagerungsrichtung auf die bewegten Massen ausgeübt wird. Bereits zum Zeitpunkt ts, also noch vor dem theoretischen erstmaligen Durchlaufen der neuen Gleichgewichtslage Am des völlig ungedämpft betriebenen Systems, ist der Einstellvorgang abgeschlossen; die momentane Auslenkung S2(t) der bewegungslosen Lastschale 2 stimmt mit der Gleichgewichtslage Am überein. Die hierzu benötigte Einstellzeit beträgt deutlich weniger als ein Viertel der Periodendauer T&sub0; der ungedämpften Schwingung.

Für die Bemessung der Beschleunigungs- und Bremsimpulse gilt:

Pa + Pb = Ps - Pn

Die Fig. 6a und 6b geben eine weitere Alternative des aktiv gesteuerten Einschwingens einer Federwaage an, welches trotz des sich ergebenden, etwas späteren Einstellzeitpunkts ts in der Praxis Vorteile hat. Mittels des zusätzlich auf der Kolbenstange 4 angeordneten Beschleunigungsaufnehmers 22 (vgl. Fig. 3a, 3b) wird das erstmalige Durchlaufen der Gleichgewichtslage Am detektiert. Die zu diesem Zeitpunkt t1 herrschende Momentangeschwindigkeit, mit der sich die Lastschale 2 nach unten verlagert, läßt sich durch Differentiation des vom Wegaufnehmer 8 gelieferten Meßsignals Um bestimmen. Anhand der jetzt vorliegenden Informationen kann der Mikrorechner 19 die erforderlichen Brems- bzw. Beschleunigungskräfte Fb, Fa sehr exakt festlegen. Während der Zeit zwischen t&sub1; und tm wird die Spule 15 des Kraftglieds 13 erregt, wobei in tm die Geschwindigkeit der bewegten Elemente vollständig abgebaut ist, ohne daß die Lastschale 2 allerdings die vorgesehene Gleichgewichtslage Am erreicht hätte. Zwischen tm und tu übt deshalb das entgegen der Erdanziehung weiterhin noch wirkende Kraftglied 13 jetzt eine Beschleunigungskraft Fa aus, welche gleichsinnig wie die Rückstellkraft der über ihre Gleichgewichtslage hinaus überdehnten Feder am bewegten System angreift. Rechtzeitig vor Erreichen der Gleichgewichtslage Am werden zum Zeitpunkt tu die Kraftglieder 13, 14 umgeschaltet, d.h. die Spule 16 des in Richtung der Erdanziehung wirkenden Kraftglieds 14 erregt, so daß in dieser Bewegungsphase die Bewegung abgebremst wird. Im Zeitpunkt ts ist das System bewegungslos und nimmt die Lastschale 2 die dem Gewicht 3 entsprechende neue Gleichgewichtslage Am ein. Die erreichbaren Einstellzeiten liegen hier zwischen einem Viertel und drei Vierteln der Periodendauer T&sub0; der ungedämpften Schwingung. Dafür ist aber diese Art der Einstellung weitgehend unabhängig von der Art der Auflage des Gewichts 3 auf die Lastschale 2 und gestattet eine außerordentlich zielgerechte und exakte Bemessung der Brems- und Beschleunigungsimpulse Pb, Pa. Dies gilt insbesondere auch für den allgemeinen Betriebsfall einer mit einem Anfangsimpuls behafteten Lastauflage.

In den Fig. 7a und 7b ist dargestellt, wie die Federwaage gemäß den Fig. 3a, 3b innerhalb extrem kurzer Zeit nach Abnehmen des gemessenen Gewichts 3 von der Lastschale 2 in seine Ruhelage zurückgestellt werden kann. Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t&sub0; das bis dahin auf der Lastschale 2 stationär lastende Gewicht 3 schlagartig abgenommen wird. Die Federkraft der auseinandergezogenen Meßfeder 1 beschleunigt daraufhin augenblicklich die Lastschale 2 in Richtung ihrer Ruhelage A&sub0;. Hierbei wird sie von einem Bremsimpuls Pa unterstützt, welcher vom Kraftglied 13 entgegengesetzt zur Erdanziehung auf die Kolbenstange 4 übertragen wird. Im Zeitpunkt tu wird auf das andere Kraftglied 14 umgesteuert, welches bis zum Zeitpunkt ts einen Bremsimpuls Pb erzeugt. Bereits lange vor dem natürlichen Erreichen der Ruhelage A&sub0; beim ungedämpften System erreicht die Lastschale 2 so im Zeitpunkt ts ihre Ruhelage A&sub0;.

Verzeichnis der Bezugszeichen und Symbole:

1 Meßfeder

2 Lastschale

3 Unbekanntes Gewicht

4 Kolbenstange

5 Kolben

6 Zylinder

7 Skala

8 Wegaufnehmer

9, 10 Spulen (von 8)

11 Spulenkern

12 Magnet

13 Kraftglied (entgegen der Erdanziehung)

14 Kraftglied (in Richtung der Erdanziehung)

15 Spule (von 13)

16 Spule (von 14)

17 Magnetkern (von 13, 14)

18 Steuereinheit

19 Mikrorechner (in 18)

20 Leistungsverstärker (für 15)

21 Leistungsverstärker (für 16)

22 Beschleunigungsaufnehmer

S0(t), S&min;0(t), S&min;&min;(t) Auslenkung

S1(t), S2(t), S3(t), SR(t) Auslenkung

A(t) Gleichgewichtslage

A&sub0; Ruhelage

Am neue Gleichgewichtslage

Um Meßsignal

Ua Beschleunigungssignal

T&sub0;, T&min;&sub0;, T&min;&min;&sub0; Periodendauer

t&sub0; Zeitpunkt (Gewichtsauflage)

t&sub1;, t&sub2; Zeitpunkt (Durchlaufen der Gleichgewichtslage)

tu Zeitpunkt (Ein- bzw. Umschalten)

ts Einstellzeitpunkt

tm Zeitpunkt (S3(t) = 0)

Fs Schwerkraft

Fn Federkraft

Fb Bremskraft

Fa Beschleunigungskraft

Ps Impuls der Schwerkraft

Pn Impuls der Federkraft

Pb, Pb 1, Pb 2 Bremsimpuls

Pa Beschleunigungsimpuls


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen, insbesondere eines unbekannten Gewichts, umfaßend die Schritte:
    1. - Elastisches Verformen einer Meßfeder unter dem Einfluß der zu bestimmenden Meßgröße;
    2. - Umformen der mechanischen Meßgröße in ein proportionales elektrisches Meßsignal mittels eines Meßaufnehmers;
    3. - Dämpfung der bei sprunghafter Änderung der Meßgröße auftretenden, schwingungsförmigen Verlagerung der bewegten Elemente der Meßeinrichtung durch Beaufschlagen mit parallel zur Richtung der Verlagerung wirkenden, jedoch zur Verlagerungsgeschwindigkeit nicht proportionalen Kräften;
    4. - Steuerung der einwirkenden Kraft in Abhängigkeit vom Meßsignal,
  2. gekennzeichnet durch eine gesteuerte aktive Dämpfung, umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte:
    1. a) Erfassung des zeitlichen Verlaufs der Verlagerung der bewegten Elemente im Anschluß an die sprunghafte Änderung der Meßgröße;
    2. b) Errechnung der zur Einstellung der neuen stationären Gleichgewichtslage voraussichtlich erforderlichen Kraftimpulse anhand der erfaßten Meßwerte;
    3. c) kurzzeitiges Beaufschlagen der bewegten Elemente mit einem oder mehreren Kraftimpulsenn der errechneten Zeitdauer und Stärke;
    4. d) Beendigung der Kraftimpulse, sobald die neue Gleichgewichtslage erreicht ist.
  3. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Elemente der Meßeinrichtung bis zum Stillstand in ihrer stationären Gleichgewichtslage abgebremst werden.
  4. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Elemente der Meßeinrichtung während eines ersten Zeitabschnitts beschleunigt und anschließend während eines zweiten Zeitabschnitts bis zum Stillstand in ihrer stationären Gleichgewichtslage abgebremst werden.
  5. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Elemente der Meßeinrichtung während eines ersten Zeitabschnitt außerhalb ihrer stationären Gleichgewichtslage bis zum Stillstand abgebremst werden, anschließend während eines zweiten Zeitabschnitts entgegen der momentanen Verlagerung beschleunigt und zuletzt während eines dritten Zeitabschnitts bis zum Stillstand in ihrer stationären Gleichgewichtslage abgebremst werden.
  6. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane Beschleunigung der bewegten Elemente erfaßt und bei der Steuerung berücksichtigt wird.
  7. 6. Meßeinrichtung zur Bestimmung mechanischer Meßgrößen, insbesondere eines unbekannten Gewichts, mit
    1. - einer Meßfeder, die sich unter dem Einfluß der zu bestimmenden Meßgröße elastisch verformt;
    2. - einem Meßaufnehmer, der die mechanische Meßgröße in ein proportionales elektrisches Meßsignal umformt;
    3. - einer Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der bei sprunghafter Änderung der Meßgröße auftretenden, schwingungsförmigen Verlagerung der bewegten Elemente der Meßeinrichtung,
    4. - wenigstens einem steuerbaren Kraftglied, dessen von der Verlagerungsgeschwindigkeit unabhängige Kraftwirkung an den bewegten Elementen parallel zur Richtung der Verlagerung angreift;
    5. - einer elektronischen Steuereinheit, die eingangsseitig mit dem Meßaufnehmer verbunden ist und deren Ausgang das Kraftglied in Abhängigkeit des Meßsignals steuert;
  8. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (19) einen Mikrorechner (19) enthält, welcher aus dem Meßsignal Zeitdauer und Betrag der mittels des Kraftglieds (13, 14) auf die bewegten Elemente ausgeübten Kraftimpulse berechnet.
  9. 7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der momentanen Beschleunigung der bewegten Elemente ein Beschleunigungsaufnehmer (22) vorgesehen ist, dessen elektrischer Ausgang an die Steuereinheit (18) angeschlossen ist.
  10. 8. Meßeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftglied (13, 14) berührungslos auf die bewegten Elemente einwirkt.
  11. 9. Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftglied (13, 14) elektrisch steuerbar ist.
  12. 10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftglied (13, 14) eine stromdurchflossene Spule (15, 16) und einen in diese eintauchenden Magnetkern (17) umfaßt.
  13. 11. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kraftglieder (13, 14) vorgesehen sind, von denen das erste (13) Beschleunigungskräfte und das zweite (14) Bremskräfte auf die bewegten Elemente überträgt.






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