DE2320391A1 - Vorrichtung zum waegen bewegter lasten - Google Patents

Description

Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
10. April I973

Vorrichtung zum Wägen bewegter Lasten.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wägen bewegter Lasten, deren auf mindestens eine Kraftmeßdose ausgeübte- Kraft einen zeitlich veränderten elektrischen Spannungsverlauf ergibt, mit einem Digitalvoltmeter nach dem Prinzip der Doppel-Integration, bei dem zuerst eine zu messende Spannung und dann eine Referenzspannung umgekehrter Polarität an einen Integrator mit nachgeschaltetem Komparator (Schwellwertschalter) angeschaltet werden und die Rück-Integrationszeit auf den Ausgangswert, gemessen durch die Zahl der Impulse einer konstanten Frequenz, ein Maß für die zu messende Spannung ist.

Die Wägung bewegter Lasten, die beispielsweise an einem Kranhaken pendeln oder über einen als Wägebrücke ausgestalteten Fahrbahnabschnitt gefahren werden, kann so erfolgen, daß während einer konstanten Zeitspanne, die durch die konstante Integrationszeit des Digitalvoltmeters vorgegeben ist, diesem die Ausgangsspannung der Kraftmeßdose zugeführt wird. Die konstante Zeitbasis wird üblicherweise mit Hilfe eines Zählers gebildet, der die Impulse eines Frequenzgenerators bis zu einem bestimmten Zählerstand summiert. Die Ausgangsspannung des Integrators erreicht dann einen bestimmten, von der Ausgangsspannung der Kraftmeßdose abhängigen Wert. Am Ende der Integrations-Zeitspanne wird eine konstante Referenzspannung umgekehrter Polarität auf den Eingang des Integrators geschaltet und der Zähler auf Null gesetzt. Während der Zeit der Entladung eines Kondensators des Integrators summiert der Zähler bis zu einem bestimmten Wert der Ausgangsspannung des Integrators die Impulse des Frequenz-Generators. Der Zählerstand zu diesem Zeitpunkt ist proportional der zu messenden Spannung und stellt bei geeigneter Kalibrierung einen Wert für das zu bestimmende Gewicht dar.

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Eine besondere Schwierigkeit besteht darin," daß die feste Integrationszeit,' die durch das Digitalvoltmeter vorgegeben ist, nidit optimal den Verhältnissen beim Bewegungsablauf der Lasten entspricht. Um eine möglichst genaue Messung zu ermöglichen, ist man bestrebt, einen Mittelwert der sich ändernden Spannung in einer Zeitspanne zu bilden, die hierfür besonders geeignet 1st. Beispielsweise sollte bei einer über eine Wägebrücke fahrenden Last die Integrationszeit einerseits möglichst lang gewählt werden, umeinen repräsentativen Mittelwert zu erhalten, andererseits sollten Zeitabschnitte, in denen mit einem die Mittelwertbildung verfälschenden Spannungsverlauf gerechnet werden muß, mit Sicherheit ausgeschlossen werden, z. B. sollten die beim Auffahren auf eine Wägebrücke auftretenden Spannungsspitzen nicht berücksichtigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wägevorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Gewicht bewegter Lasten mit großer Genauigkeit unter Anpassung der Integrations-Zeit an die Erfordernisse des Bewegungsablaufs der Last bzw." dem Kraftverlauf bestimmt werden kann. .'-·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßzeit veränderlich zwischen zwei durch den Bewegungsablauf der Last bzw. den Kraftverlauf vorgegebenen Zeitpunkten wählbar ist, und eiri der Meßzeit proportionaler Viert gespeichert und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszeit in Abhängigkeit von dem gespeicherten Wert korrigiert wird. Dabei kann die Integrationszeit, d. h. die Meßzeit, in optimaler Weise an den Bewegungsablauf angepaßt werden, da der Meßbeginn und insbesondere das Ende des ■Meßvorgangs so gelegt werden können, daß einerseits eine möglichst große .Meßzeit zur Verfügung steht, daß aber andererseits verfälschende Einflüsse ausgeschlossen,bleiben. Diese Anpassung an die Gegebenheiten des jeweiligen Bewegungsablaufs kann für jeden einzelnen Meßvorgang gesondert erfolgen, ohne daß hierzu Änderungen in der Meßanordnung erforderlieh sind.

Eine besonders hohe Genauigkeit der Messung wird dadurch erreicht/ daß der der Meßzeit proportionale Wert digital in Form einer Impulszahl in einem Speicher gespeichert wird und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszeit· digital in einem Multiplikationsbauelement mit dem Quotienten aus Normalimpulszahl und gespeicherter Impulszahl für die Meßzeit multipliziert wird.

Die digitale Korrektur der Rück-Integrationszeit kann bei einer weiteren Ausbildung unter Zwischenschaltung eines Impulszahländerers, vorzugsweise eines Frequenzteilers erfolgen, der im Verhältnis der Normalimpulszahl zur -gespeicherten Impulszahl für die Meßzeit voreingestellt ist.

Die Kosten des Bauaufwandes sind besonders gering, wenn in Weiterbildung des Erfindungsgedankens der der Meßzeit proportionale Wert analog als Integralwert der Referenzspannung in einem Speicher gespeichert wird und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszeit analog durch den von der Meßzeit abhängigen Integralwert der Referenzspannung und der hierdurch bedingten Steilheit der Rück-Integration korrigiert wird.

Wenn die Wägevorrichtung eine Wägebrücke aufweist, über die die Last fährt, z. B. Güterwagen, werden in Weiterbildung des Erfindungsgedankens Anfang und Ende der Meßzeit zweckmäßigerweise durch zwei von der Last beim Auffahren auf die Wägebrücke und beim Verlassen der Wägebrücke betätigte Schalter bestimmte Dadurch wird unabhängig von der Geschwindigkeit der bewegten Last, jeweils die größte zur Verfügung stehende, aber noch ungestörte Meßzeit ausgenützt.

Zum Wägen pendelnder Lasten, beispielsweise an Kranhaken, werden in noch weiterer erfinderischer Ausgestaltung Anfang und Ende der Meßzeit durch zwei Schwingungsmaxima bzw. -minima bestimmt. Dadurch wird eine Erhöhung der Genauigkeit der Mittelwertbildung

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gegenüber einer konstanten oder beliebig gewählten Meßzeit erreicht. Eine Vorrichtung zur Bestimmung von Anfang und Ende der Meßzeit in Abhängigkeit von zwei Schwingungsmaxima bzw. -minima besteht gemäß einem weiteren Merkmal darin, daß die Grundschwingung der pendelnden Last einem RC-Glied zugeführt, und die zugeführte Spannung und eine durch den Kondensator phasenverschobene einem Komparator zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung bei jedem Maximum und Minimum umkippt und diese Kippspannungen zur Schaltung der Meßzeit des Digitalvoltmeters verwendet werden.

Falls es nicht möglich ist, Schaltkontakte auf der Wägebrücke selbst anzuordnen, durch die die Meßzeit ein- und ausgeschaltet wird, kann dies gemäß einem weiteren Merkmal dadurch erfolgen, daß im doppelten Abstand der Meßstrecke auf der Wägebrücke vor dieser Meßstrecke ein erster Kontakt und im einfachen Abstand vor der Wägestrecke ein zweiter Kontakt angeordnet sind und durch den ersten Kontakt eine konstante Frequenz auf einen Zähler zur Summierung geschaltet und durch den zweiten Zählerstand gespeichert und gleichzeitig die konstante Frequenz zur Subtraktion eingeschaltet und bei Erreichen des Null-Wertes die Meßzeit eingeschaltet und bei Erreichen des negativen Wertes des gespeicherten Zählerstandes die Meßzeit beendet wird.

Weitere Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den schematischen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Wägebrücke,

über die die zu bestimmende Last fährt, mit einer schematischen Darstellung der verwendeten elektrischen Kraftmeßdosen,

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Fig. 2 den Verlauf der Ausgangsspannung der in Figur 1 dargestellten Kraftmeßdosen in Abhängigkeit von der Zeit.

Fig. 3 den Verlauf der Ausgangsspannung einer Kraftmeßdose, die von einer pendelnden Last beaufschlagt wird,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Meßeinrichtung mit einem Digitalvoltmeter zur Bestimmung des Gewichts mittels einer Kraftmeßdose,

Fig. 5 in vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform für eine Start-Stop-Einrichtung in Figur 4,

Fig. 6a, 6b Spannungsverläufe über der Zeit, die sich in der Schaltung gemäß Figur 5 ergeben,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform für das Digitalvoltmeter in Figur 4, wobei die Speicherung des der Meßzeit proportionalen Wertes digital erfolgt,

Fig. 8 ein Diagramm des Spannungsverlaufs bei dem Digitalvoltmeter nach Figur 7*

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Digitalvoltmeters für die Schaltung nach Figur 4, wobei die Speicherung des der Meßzeit proportionalen Wertes analog erfolgt, Fig. 10 ein Diagramm des SpannungsVerlaufs über der Zeit

bei dem Digitalvoltmeter gemäß Figur 9, Fig. 11 die Schaltung einer abgewandelten Ausführungsform

eines erfindungsgemaßen Digitalvoltmeters und Fig. 12 ein Diagramm des Spannungsverlaufs über der Zeit bei einem Digitalvoltmeter gemäß Figur 11.

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Bei der in Figur 1 gezeigten Wägeeinrichtung ist in der Bewegungsbahn einer mit der Geschwindigkeit ν verfahrenen Last 21 eine Wägebrücke 22 angeordnet. Es kann sich beispielsweise um eine Gleiswaage handeln, über die ein zu wiegender Eisenbahnwagen mit annähernd konstanter Geschwindigkeit rollt. Die Wägebrücke 22 stützt sich mit einer Kraft P auf Kraftmeßdosen 27) ab, deren Schaltung in Figur 1 schematisch angedeutet ist. Die der aufgebrachten" Kraft F proportionale Ausgangsspannung Ua der Kraftmeßdosen 2;5 zeigt beispielsweise einen zeitlichen Verlauf, wie er in Figur 2 über der Zeit t dargestellt ist.

Auf der Wägebrücke 22 befinden sich örtlich einstellbare Meldekontakte Ml und M2, die beispielsweise als Kontaktschwellen, Lichtschranken oder dergleichen ausgeführt sein können und ein Signal geben, wenn sie von der Last 21 überfahren werden. Wie man aus Figur 2 erkennt, wird bei dem dargestellten Beispiel davon ausgegangen, daß bei einer begrenzten Geschwindigkeit ν der bewegten Last 21 die Auffahrstöße bei Erreichen des ersten Meldekontaktes Ml abgeklungen sind und der Mittelwert der durch die Bewegung der Last auftretenden Schwingungen dem Gewicht der Last entspricht. Durch Schließen des" Kontaktes Ml wird die Messung eingeleitet und durch Schließen des zweiten Meldekontaktes M2 beendet. Die Auswertung und Anzeige erfolgt durch das Digitalvoltmeter, nachdem die bewegte Last den Meldekontakt M2 freigegeben hat. Damit ist eine optimale Meßzeit gegeben, wie man aus Figur erkennt. . .

Wenn die Anordnung von Melde kontakt en Ml und M2 auf der Wägebrücke 22 nicht möglich ist, so können die Kontakte auch vor der Wägebrücke im Gleis angeordnet werden. Solche vorverlegten Meldekontakte M3 und m4 sind in Figur 1 ebenfalls dargestellt. Mit dem Kontakt M3 könnte dan,n z. B. ein Zähler gestartet werden, de'r Impulse einer konstanten Frequenz aufsummiert. Dieser Zähler wird

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durch den Meldekontakt M4 gestoppt. Der Zählerstand wird gespeichert und entspricht der Geschwindigkeit der Last. Nach Freigabe des .Meldekontaktes M4 zählt der Zähler rückwärts bis der Wert Null erreicht ist. Wenn die Geschwindigkeit ν der bewegten Last konstant bleibt, was für diese verhältnismäßig kurze Strecke bei den meisten Anwendungsfällen vorausgesetzt werden kann, so befindet sich die Last beim Zählerstand Null an der Stelle 21, d. h. auf der Wägebrücke. Zu diesem Zeitpunkt kann der Zähler wieder auf einen Wert gesetzt werden, der dem gespeicherten Zählerstand entspricht. Der Zähler kann aber auch die eintreffenden Impulse weiter aufnehmen bis sein Stand dem negativen Wert des gespeicherten Zählerstandes entspricht. Gleichzeitig mit dem weiteren Summieren der Impulse beginnt die Integration der Meßspannung. Beim Zählerstand Null bzw. beim negativen Wert des gespeicherten Zählerstandes ist der Punkt 31 ,erreicht. Die Integration wird beendet. Die Auswertung erfolgt ebenfalls durch das Digitalvoltmeter.

In Figur 3 ist der Spannungsverlauf am Ausgang der Kraftmeßdose bei einer pendelnden Last, z. B. bei einer Kranwaage dargestellt. Man erkennt die Grundwelle der Schwingungen mit den überlagerten Oberwellen. Um eine besonders gute Mittelwertbildung des Spannungsverlaufs zu erreichen, muß über mehrere vollständige Schwingungen der Grundwelle ein Mittelwert gebildet werden, wobei die Meßspannung durch das Digitalvoltmeter integriert wird. Um über mehrere vollständige Schwingungen zu messen, wird von Maximum zu Maximum oder von Minimum zu Minimum gemessen.

Figur 4 zeigt in stark vereinfachter Darstellung die Schaltung der Meßeinrichtung. Die Kraftmeßdose 23, auf die die Kraft F mit Schwankungen ΔΡ einwirkt, wird durch ein Netzteil 24 versorgt. Der Ausgang der Kraftmeßdose 23 steht mit einer Start-Stop-Einrichtung oder einer Trigger-Einrichtung sowie mit einem von diesen gesteuerten Digitalvoltmeter in Verbindung.

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Figur 5 zeigt das Schaltschema der Trigger-Einrichtung bzw. der Start-Stop-Einrichtung der Blockschaltung nach Figur 4. In der Baueinheit 25, die aus einem Verstärker und einem aktiven Filter besteht, wird das Ausgangssignal der Kraftmeßdose 2j5 verstärkt und gleichzeitig gefiltert. Mit Hilfe dieses Filters, das die Charakteristik eines Tiefpasses hat, werden die Oberwellen ausgefiltert, so daß die Ausgangsspannung Ua der Grundwelle in Figur 5 entspricht. Mittels eines nachgeschalteten RC-Gliedes 26 erhält man an dem Kondensator C des RC-Gliedes eine phasenverschobene Spannung Ub. Der Verlauf von Ua und Ub ist in Figur 6a dargestellt.

Die Spannung Ua wird in einem nachgeschalteten Komparator 27 (Schwellwertschalter) mit der Spannung Ub verglichen. Wenn die Spannung Ub kleiner ist als die Spannung Ua, so liegt am Ausgang des Komparators negative Spannung; wenn die Spannung Ub jedoch größer ist als die Spannung Ua, so liegt am Ausgang des Komparators positive Spannung. Hierdurch ergibt sich der in Figur 6b dargestellte Verlauf für die Komparatorausgangsspannung Uk. Die durch den Verlauf der Spannung Uk bedingten Impulse des Komparators 27 können in dem Frequenzteiler 28 in einem beliebigen Verhältnis untersetzt werden, so daß die positiven oder negativen Flanken der Rechteckkurve als Start- bzw. Stop-Signale für das Digitalvoltmeter verwendet werden können. Dabei bestimmt das Teilverhältnis die Zeit der Mehrfachechwingdauer, über welche das Voltmeter den Mittelwert bildet.

In Figur 7 ist die Schaltung des in Figur 4 gezeigten Digitalvoltmeters in einem Blockschaltbild dargestellt. Über eine wählbare Zeit T wird die zu messende Spannung Um durch einen Schalter S¹I auf den Eingang eines Integrators 1 geschaltet. Der Integrator 1 weist am Eingang einen vorgeschalteten Widerstand Rl auf.. Der

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Integrator 1 besteht aus dem Verstärker Vl und dem parallel angeordneten Kondensator Cl. Nach Ablauf der Zeit T wird im Zeitpunkt 1 (vergl. Fig. 8) eine Referenzspannung Uv mittels des Schalters S*2 auf den Eingang des Integrators 1 geschaltet. Während der Rück-IntegrationszeiJb wird der KondensatorCl entladen und der Zähler A summiert die Impulse des Frequenz-Generators 3. Der Zählerstand ist dann proportional der zu messenden Spannung Um. Der Ausgang des Integrators 1 ist mit dem Eingang eines Komparators 2 (Schwellwertschalter) verbunden, dessen Ausgang mit einer Torschaltung 4 (UND-Element) verbunden ist, die zu den Zählern A und B führt. Die Betätigung der Schalter S¹I und s'2, der Torschaltungen 4, 9 und 10 und des Zählers erfolgt durch eine in Figur 7 nur als Block dargestellte Steuerlogik 5* die von außen den Start-Impuls erhält. Wie angedeutet, sind ein Speicher und gegebenenfalls eine Anzeigevorrichtung nachgeschaltet.

Die Meßanordnung ist für eine Zeitbasis T = konstant kalibriert,

wobei T =* 10 Impulsen des Frequenz-Genera tors 3 entspricht; dabei ist N eine ganze Zahl, z.B. in dem in Figur 8 dargestellten Beispiel ist N = 4.

In Figur 8 ist der Spannungsverlauf für ein Meßbeispiel dargestellt. Dabei ist die normale Meßzeit T durch diejenige Zeit bestimmt, die der Zähler B oder ein in der Steuerlogik 5 angeordneter Zähler benötigt, um 10 000 Impulse der Frequenz des Frequenzgenerators 3 zu zählen. Alle Zähler und Speicher sind bei Beginn der Messung gelöscht.

Für den dargestellten Fall, daß die Integration bereits beim Zählerstand 8 000 abgebrochen wird bzw. abgebrochen werden soll, erfolgt eine Speicherung dieser Ziffer in einem Zähler B. Nach Starten der Steuerlogik 5 wurde das Signal b an das UND-Element 9 angeschaltet, so daß jeder Impuls des Frequenz-Generators 3

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über die Torschaltung Λ und das UND-Element 9 dem Zähler B züge-■ führt wird. Durch das Stop-Signal, das von Hand oder automatisch bei Erreichen einer voreinstellbaren Impulszahl oder in Abhängigkeit vom Verlauf der zu messenden Spannung gegeben wird, wird das Signal b von dem UND-Element 9 abgeschaltet und das Signal a' an das UND-Element 10 angeschaltet, so daß die Impulse des Frequenz-Generators 3 jetzt über die Torschaltung 4 und das UND-Element 10 -dem Zähler A zugeführt werden." Gleichzeitig wird von der Steuerlogik: 5 der Schalter S¹I geöffnet und damit die zu messende Spannung Um abgeschaltet und der Schalter S2 geschlossen und damit die Referenzspannung Uv angeschaltet. Da die Referenzspannung Uv umgekehrte Polarität wie die zu messende Spannung Um besitzt, erfolgt jetzt eine Rück-Integration und die Kondensatorspannung des Kondensators Cl nimmt ab. Der Zähler A summiert die Impulse des Prequenz-Gebers 3 während der Entladung des Kondensators Cl. Sobald^ die Spannung Ua den Wert Null oder einen anderen Ausgangswert erreicht hat, kippt der Komparator 2 und an seinem Ausgang verschwindet die Ausgangsspannung, so daß diese auch von der Torschaltung 4 abgeschaltet wird, und diese weitere Impulse nicht mehr durchlassen kann. Der Zählerstand des Zählers A muß mit dem Quotienten 10 000 : Zählerstand B multipliziert werden, um den im kalibrierten Maßstab erwarteten Wert zu erhalten.

Die Korrektur erfolgt somit dadurch, daß der Zählerstand A dividiert wird durch den.um N Kommastellen nach rechts verschobenen Wert in Zähler B. Als Dividierbaustein 13 wird ein üblicher Digital-IC verwendet. Der errechnete Wert wird mit Takt 1 über das UND-Glied 12 in den Speicher 7 übernommen und zur Anzeige 8 gebracht, beispielsweise mittels Nixie-Röhren.

Mit der Meßanordnung gemäß Figur 9 wird ebenfalls bei unterschiedlicher Dauer der Meßzeit eine genaue Anzeige in der kalibrierten physikalischen Einheit gewährleistet. Ein der Integrations-Dauer

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proportionaler Wert wird bei dieser Ausführungsform nioht digital, sondern mit Hilfe eines analogen Speichers, z. B. eines Integrators gespeichert. Zu Beginn der Meßzeit wird ein Schalter S*5 geschlossen und ein Sehalter S*5 geöffnet, durch den der Kondensator C2 entladen wurde. Ein Schalter S*4 schaltet gleichzeitig die zu messende Spannung Um auf den Eingang des Integrators 1. Durch den. Schalter S*5 wird die Referenzspannung Uv an den Integrator 11, bestehend aus dem Verstärker V2 und dem Kondensator C2, angeschaltet. Damit ist die Ausgangsspannung Ui des Integrators 11 proportional der Meßzeit. Am Ende der Meßphase öffnet der Schalter S*3 und der Schalter S'4 wird auf den Ausgang des Referenzspannungs-Integrators 11 umgeschaltet, so daß der Kondensator Cl des Integrators 1 in Abhängigkeit von der Integrationsspannung Ui entladen wird. Es ist ohne weiteres verständlich, daß bei einer großen Meßzeit T auch eine hohe Integrationssparinung Ui vorhanden ist, so daß eine schnellere Rück-Integration des Integrators Cl erfolgt. Der Schalter -S*5 wird erst nach abgeschlossener Messung geschlossen, um eine Entladung des parallel zum Verstärker V2 liegenden Kondensators C2 zu erreichen.

Die Ausgangsspannung Us des Integrators -1 wird dem Komparator 2 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang einer Torschaltung verbunden ist, die zum Zähler 6 führt. Ein Frequenz-Generator 3 steht ebenfalls mit einem Eingang der Torschaltung 4 in Verbindung. Auch hier sind dem Zähler 6 ein Speicher 7 und eine Anzeigeeinrichtung 8 nachgeschaltet. Die Steuerung der Schalter der Torschaltung 4 und des Zählers 6 erfolgt durch eine Steuerlogik f>, die die Start- und Stop-Signale erhält.

-Die Spannungsverläufe Ua am Ausgang des Meßspannungsintegrators sind im Diagramm in Figur 10 über der Zeit t dargestellt. In ihrer Wirkung gleicht die Meßanordnung gemäß Figur 9 weitgehend der Anordnung gemäß Figur 7· An dem AusfUhrungsbeispiel erkennt man, daß der Faktor Zeit digital oder analog erfaßt werden kann. Die zu erreichende Genauigkeit ist bei der digitalen Ausführung gemäß Figur 7 größer, während die Kosten für den Bauaufwand bei der Ausführungsform nach Figur 9 günstiger sind.

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Die in Figur 11 im Blockschaltbild gezeigte Meßanordnung unterscheidet sich ebenfalls von den bekannten Digitalvoltmetern dadurch, daß die Meßzeit .veränderbar ist. In der Ruhepause werden die Speicher und Zähler auf Null gestellt. Die Meßanordnung ist kalibriert für eine bestimmte Meßzeit T, die z. B. durch 10 Impulse einer konstanten Frequenz, z. B. der Frequenz fo bestimmt wird. Die Meßzeit kann durch Start- und Stop-Signale oder durch einen einstellbaren Zähler in bestimmten Grenzen beliebig gewählt werden.

Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen, wie in Figur versehen.

Wie bereits bei Figur 7 erwähnt, zählt Zähler 6 oder ein in der Steuerlogik 5 angeordneter Zähler die Impulse und gibt bei Erreichen von 10 Impulsen ein Signal zur Beendigung der Meßzeit. Ist eine geringere oder größere Impuls-Zahl zur Anpassung der Meßzeit an das Verhalten der Meßspannung erforderlich, so wird hierdurch oder durch das Stop-Signal die Meßzeit beendet. Während der Meßzeit werden die Signale Sl und Sig b gegeben. Durch das Signal Sl wird die Meßspannung Um über den Schalter s'l an den Integrator 1, bestehend aus dem Verstärker Vl und dem Kondensator Cl, unter Zwischenschaltung des Widerstands Rl angeschaltet. Weiter wird durch Signal Sig b Spannung an das UND-Element 14 geschaltet, so daß die von dem Frequenz-Teiler 15 - der die Impulse des Frequenz-Generators 3 mit der Frequenz fo in Impulse der Frequenz fo/A umwandelt, wobei A eine vorher bestimmte Zahl, z. B. 100 ist - ausgesandten Impulse durchgelassen und über das ODER-Element l6 dem UND-Element 4 zugeführt werden. Da von der Steuerlogik 5 und dem Komparator 2 ebenfalls Spannung an das UND-Element 4 gelegt wird, werden die Impulse dem Zähler 6 zugeführt, der diese summiert.

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Bei Beendigung der Meßzeit werden die Signale Sl und Sig b in der Steuerlogik 5 abgeschaltet und zunächst das Signal Sig c angeschaltet. Durch Abschalten des Signals Sl wird die Meßspannung'Um von dem Integrator 1 abgeschaltet und durch Abschalten des Signals Sig b wird Spannung, von dem UND-Element 14 abgeschaltet, so daß weitere Impulse von dem Frequenzteiler 15 nicht mehr zu dem Zähler 6 durchgelassen werden. Durch das Signal Sig c wird das UND-Element 17 durchlässig, so daß der Zählerstand des .Zählers in den Speicher 18 übernommen wird. Nach der Übernahme wird das Signal Sig c abgeschaltet und der Zähler 6 über die zur Steuerlogik: führenden Leitungen auf Null gestellt* Nunmehr wird mittels Signal S2 der Schalter Sc! geschlossen und die Referenzspannung Uv an den Integrator 1 angeschaltet, während gleichzeitig über Signal Sig a Spannung an das UND-Element 20 geschaltet wird, so daß die von dem Frequenz-Teiler 19 ausgesandten Impulse über das UND-Element 20, das ODER-Element 16 und das UND-Element 4 dem Zähler 6 zugeführt werden. Der Frequenz-Teiler 19 ist als elektronischer Zähler ausgebildet, dessen Endzahl durch den Speicher 18 markiert werden kann. Wenn ζ. B. die Zahl 80 markiert .ist, so wird bei Erreichen dieser Zahl ein Impuls ausgesandt und der Zähler auf Null zurückgestellt, so daß bei jedem 80sten Impuls des Frequenz-Generators 3 ein Impuls ausgesandt wird. An dieser Stelle sei erwähnt, daß der Frequenz-Teiler 15 ähnlich aufgebaut sein kann, allerdings mit dem Unterschied, daß die Endzahl fest eingestellt ist.

Sobald während der Rück-Integrationszeit der Ausgangswert, z. B. der Wert Null erreicht wird, kippt der Komparator 2 und schaltet Spannung von dem UND-Element 4 ab, so daß weitere Impulse nicht mehr zu dem Zähler 6 durchgelassen werden. Die Signale S2 und Sig a werden abgeschaltet und Signal Sig d angeschaltet. Durch Anschalten des Signals Sig d wird über das UND-Element 31 der Zählerstand des Zählers 6 auf den Speicher 7 übertragen und von der Anzeigevorrichtung 8 angezeigt. Die Wirkungsweise der in Figur 11 dargestellten Anordnung sei anhand des in Figur 12 dargestellten Diagramms erläutert. Alle Zähler und Speicher sind jeweils.zu Beginn einer Messung gelöscht.

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Es sei angenommen, daß bei einer normalen Meßzeit von 10 000 Im-. pulsen durch Integration der Meßspannung Um die Integrations-Spannung Ua erreicht wird. In dem Frequenz-Teiler 15 wird die Frequenz" fo des Frequenz-Generators 3 im Verhältnis 1 : 100 untersetzt, so daß von 10 000 von dem Frequenz-Generator 3 ausgesandten Impulse nur 100 den Zähler 6 erreichen und von diesem auf dem Speicher 18 übertragen werden. Nach Abschalten der Meßspannung Um -und Anschalten der Referenzspannung Uv wird zurückintegriert. Nach 4 500 Impulsen sei der Wert "Null" oder ein anderer Ausgangswert wieder erreicht und der Komparator kippt um. Von dem Frequenz-Teiler 19 werden, da in diesem von dem Speicher. 18 die Zahl 100 markiert wurde, nur 4-5 Impulse dem Zähler 6 zugeleitet. Die Zahl 45 ist der Meßspannung Um direkt proportional und wird auf den Speicher J übertragen und von der Anzeigeeinrichtung 8 angezeigt. Wird jetzt während einer kürzeren Meßzeit von 8 000 Impulsen ge-^ messen, so wird nur die Integrationsspannung Ua' erreicht. In dem Zähler 6 ist die Zahl 80 summiert und wird ,auf den Speicher l8 übertragen und markiert in dem Frequenz-Teiler 15 die Zahl 80, bei der jeweils ein Impuls ausgesandt und der Ringzähler auf Null zurückgestellt werden soll. Während der Rückintegration wird jetzt also bei jedem ÖOsten Eingangsimpuls ein Impuls ausgesandt. Da die jetzige Integrationsspannung Ua' kleiner als die Integrationsspannung Ua ist, werden während der Rückintegrationszeit weniger Impulse und zwar 3 600 dem Frequenz-Teiler 19 zugeführt, da aber bei jedem 80sten Eingangsimpuls ein Impuls ausgesandt wird, werden insgesamt 45 Impulse dem Zähler 6 zugeleitet. Es wird also in dem Zähler 6 dieselbe Impulszahl gezählt, wie bei einer normalen Meßzeit.

Wenn die Meßzeit bei einer anderen Messung 18 000 Impulse beträgt, also wesentlich länger ist· als die normale Meßzeit, so werden l80 Impulse von dem Zähler, 6 summiert und auf den Speicher 18 über-

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tragen. Von dem Frequenz-Teiler 19 wird dann nur bei jedem l8Osten Eingangsimpuls ein Impuls ausgesandt. Nach 18 000· Impulsen wird die Integrations-Spannung Ua¹¹ erreicht. Während der Rück-Integrationszeit werden 8 100 Impulse dem Frequenz-Teiler I9 zugeführt. Da nur bei jedem iSOsten Impuls ein Impuls weitergegeben wird, werden von dem Frequenz-Teiler I9 dem Zähler 6 8 100 : I80 = 45 Impulse zugeführt, so daß auch jetzt wieder derselbe Wert wie bei der normalen Meßzeit erreicht wird.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann statt der in Figur 11 dargestellten Frequenz-Teller I5 und I9 zur Bildung des Quotienten aus der Meßzeit und der Rück-Integrationszelt auch ein anderes Bauelement verwendet werden.

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Claims (1)

1. 3-135

   Patente n Sprüche ;

   Vorrichtung zum.Wägen bewegter Lasten, deren auf mindestens eine Kraftmeßdose ausgeübte Kraft einen zeitlich veränderten elektrischen Spannungsverlauf ergibt, mit einem Digitalvoltmeter nach dem Prinzip der Doppelintegration, bei dem zuerst eine zu messende Spannung und dann eine Referenzspannung umgekehrter Polarität an einem Integrator mit nachgeschaltenem Komparator (Schwellwertschalter) angeschaltet werden und die Rück-Integrationszeit auf den Ausgangswert, gemessen durch die Zahl der Impulse einer konstanten Frequenz, ein Maß für die zu messende Spannung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzeit veränderlich zwischen zwei durch den Bewegungsablauf der Last bzw. den Kraftverlauf vorgegebenen Zeitpunkten wählbar ist und ein der Meßzeit proportionaler Wert gespeichert und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszeit in Abhängigkeit von dem gespeicherten Wert korrigiert wird.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Meßzeit proportionale digitale Wert in Form einer Impulszahl in einem Speicher (Zähler B) gespeichert wird und die als Meßwert (Zähler A) dienende Rückintegrationszeit digital in einem Multiplikationsbauelement (13) mit dem Quotienten aus Normalimpulszahl und gespeicherte Impulszahl (Zähler B) für die Meßzeit multipliziert wird. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Meßzeit proportionale Wert analog als Integralwert der Referenzspannung in einem Speicher (integrator 11, Kondensator C2) gespeichert wird und die als Meßwert dienende Rück-Integrationszeit analog durch den von der Meßzeit abhängigen Integralwert der Referenzspannung und der hierdurch bedingten Steilheit der Rück-Integration korrigiert wird.

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   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Wägebrücke (22), über die die Last (21) fährt, dadurch gekennzeichnet, daß Anfang und Ende der Meßzeit durch von der Last beim Auffahren auf die Wägebrücke und bei Verlassen der Wägebrücke betätigte Schalter (Ml und M2) bestimmt werden.'

   5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Wägen pendelnder Lasten, dadurch gekennzeichnet, daß Anfang und Ende der Meßzeit durch zwei Schwingnngsmaxima bzw. -minima bestimmt werden.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Meßzeit proportionale Wert digital in Form einer Impulszahl in einem Speicher (Zähler B, Speicher 18) gespeichert wird und die als Meßwert dienende Rück--Integrationszeit digital unter Zwischenschaltung eines Impulszahländerers, der im Verhältnis der Normalimpulszahl zur gespeicherten Impulszahl für die Meßzeit voreingestellt' ist, korrigiert wird.

   '(. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszahländerer als Frequenz-Teiler ausgebildet ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Meßzeit proportionale Impulszahl durch Zwischenschaltung eines Frequenz-Teilers (15) mit einem festen Teilerfaktor von einem Zähler (6) erfaßt und in Abhängigkeit von dem Zählerstand über einen Speicher (18) in einem zweiten Frequenz-Teiler (19), über den die Impulse während der Rück-Integrationszeit dem Zähler (6) zugeführt werden, die Impulszahl markiert wird, bei der ein Impuls weitergegeben wird.

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   9· Vorrichtung nach Anspruch ⁷J, dadurch gekenn-• zeichnet, dass als Frequenz-Teiler Ringzähler verwendet werden, deren Endzahl durch eine feste Einstellung oder über einen Speicher markierbar ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschwingung der Pendellast einem RC-Glied zugeführt wird, und die zugeführte Spannung (la) und eine durch den Kondensator (C) phasenverschobene Spannung (Ub) einem Komparator (27) zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung bei jedem Maximum und Minimum umkippt und diese Kippspannungen zur Schaltung der Meßzeit des Digitalvoltmeters verwendet werden.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im doppelten Abstand der,Meßstrecke auf der Wägebrücke vor der Meßstrecke ein erster Kontakt (Mj5) und im einfachen Abstand der Meßstrecke vor der Meßstrecke ein zweiter Kontakt (M*t) angeordnet sind und durch den ersten Kontakt eine konstante Frequenz auf einen Zähler zur Summierung geschaltet und durch den zweiten Kontakt der Zählerstand gespeichert und gleichzeitig die konstante Frequenz zur Subtraktion eingeschaltet wird und bei Erreichen des Νμΐΐ-Wertes die Meßzeit eingeschaltet und bei Erreichen des negativen Wertes des gespeicherten Zählerstandes die Meßzeit beendet wird.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn der Meßzeit der Zähler auf den gespeicherten Zählerstand eingestellt und durch die eintreffenden Impulse auf Null zurückgezählt wird und bei Erreichen des Wertes Null die Meßzeit beendet wird. ■-■■'·

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