DE3007799C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine digital anzeigende Waage, umfassend einen Taktfrequenzgeber und einen von diesem während gewichtsabhängigen Teilen (Meßzeiten) von vor­ gegebenen zeitlichen Intervallen beaufschlagten Zähler (Meßzähler), mit einem Speicher zur Aufnahme der je­ weils Gewichtswerte darstellenden Zählergebnisse, und mit einer Anzeige für die gespeicherten digitalen Ge­ wichtswerte.

Zu den Waagen dieser Gattung gehören insbesondere sol­ che, welche nach dem Prinzip der elektromagnetischen Lastkompensation arbeiten, wobei der Kompensationsstrom einer Konstantstromquelle entnommen und innerhalb vor­ gegebener zeitlicher Intervalle während gewichtsabhän­ giger Zeiten dem Kompensationssystem zugeführt wird und diese gewichtsabhängigen Zeiten (Meßzeiten) durch hochfrequente Taktimpulse ausgezählt werden (US-Patent­ schrift 37 86 884).

Bei modernen Waagen stellt sich häufig das Problem der Funktionsfehlererkennung (FFE), d. h. der Benützer der Waage soll durch optische oder akustische Signale auf den Ausfall oder das Fehlverhalten eines für die Ge­ wichtsermittlung und/oder -anzeige wichtigen Bauteils aufmerksam gemacht werden. Hierzu ist es z. B. bekannt, eine Komponentenverdopplung anzuwenden, d. h. gewisse Bauteile oder Schaltungsgruppen parallel anzuordnen, um das jeweilige (Zwischen- oder End-)Resultat auf zwei Wegen zu erhalten. Stimmen die Ergebnisse dann überein, so haben die entsprechenden Komponenten mit hoher Wahr­ scheinlichkeit richtig funktioniert.

Die vorliegende Erfindung entstand aus der Aufgabe, ei­ ne Schaltung zur FFE für die digitale Gewichtsermitt­ lung bei Waagen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche insbesondere die Funktion der Zähler überprüft. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Einrichtung zum Zählen der Taktimpulse wäh­ rend der Restzeit der vorgegebenen zeitlichen Inter­ valle und eine Einrichtung zum Vergleich der Summe der während der Meßzeit und während der Restzeit gezählten Taktimpulse mit der den ganzen zeitlichen Intervallen entsprechenden Taktimpulssumme. Dabei kann die Zählein­ richtung so ausgebildet sein, daß der Meßzähler, nach Übernahme des Zählerstandes in einen Speicher und Rücksetzen des Zählers auf Null, für die Restzeit als Restzähler arbeitet. Dies geht aber nur so lange, wie die Taktfrequenz einen (mäßig hohen) Grenzwert nicht überschreitet (Übernahme des Zählerstandes und Rück­ setzen müssen zwischen zwei Taktimpulsen geschehen). Um diese Einschränkung zu vermeiden, wid eine Ausbildung bevorzugt, bei der die Zähleinrichtung einen weiteren Zähler umfaßt.

Die Vergleichseinrichtung kann in bekannter Weise aus diskreten Komponenten aufgebaut sein (Komparatorschal­ tung mit Summierwerk). Bevorzugt wird eine Ausführungs­ form, bei der die Vergleichseinrichtung Bestandteil ei­ nes Mikrocomputers ist. Zweckmäßigerweise umfaßt da­ bei der Mikrocomputer einen Festwertspeicher (ROM), in welchem als Vergleichswert die Taktimpulssumme eines ganzen zeitlichen Intervalls gespeichert ist. Eine an­ dere Möglichkeit wäre die, jeweils den Zählerstand ei­ nes Zeitbasiszählers am Ende jedes Intervalls abzuspei­ chern und zum Vergleich heranzuziehen.

Bei der Ausgestaltung der FFE-Schaltung ist es zweck­ mäßig, der Vergleichseinrichtung einen von dieser ge­ steuerten, der Anzeige zugeordneten Signalgeber nach­ zuschalten. Dieser Signalgeber kann zweckmäßigerweise eine Fehlermeldelampe sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen sind

Fig. 1 ein Blockschema der Anordnung,

Fig. 2 und 3 je eine Darstellung von Signal­ folgen, und

Fig. 4 ein Ausschnitt aus einem Flußdiagramm des Mikrocomputers.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird von einer elektromag­ netisch kompensierenden Waage ausgegangen, wie sie aus­ führlich beschrieben ist in den US-Patentschriften 37 86 884 und 38 16 156.

Die Waage gemäß dem Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Eine lastabhängige Auslenkung des Lastaufnehmers der Waage 10 wird abgetastet und als Spannung u einem Regler 12 zugeführt. Die Reglerausgangsspannung U ge­ langt zu einem Pulslängenmodulator (PLM) 14. Ein Takt­ geber 16 liefert Impulse mit einer Frequenz von 2,46 MHz. Diese Impulse beaufschlagen einen Zeitbasiszähler 18, welcher den PLM 14 steuert: Nach jeweils 4096 Takt­ impulsen beginnt ein neues Intervall, nämlich eine neue Rampe 19 (Fig. 2) einer periodischen Sägezahnspannung (Generator 15). Gleichzeitig wird mittels eines elek­ tronischen Schalters 20 eine Konstantstromquelle 22 mit dem Kompensationssystem (Spule 24) der Waage verbunden (Konstantstrom i). Erreicht die Sägezahnspannung der periodischen Rampe 19 den Wert der Regelspannung U, so steuert der PLM 14 den Schalter 20 um: Die Konstant­ stromquelle 22 wird von der Spule 24 getrennt. Jede Rampe 19 bildet ein Intervall, das sich zusammensetzt aus Meßzeit (Strom i ist an das Kompensationssystem angeschaltet) und Restzeit (Strom i ist vom Kompensa­ tionssystem abgeschaltet).

Die Taktfrequenz von 2,46 MHz wird ferner über einen Schalter 25 während der Meßzeit einem Meßzähler 26 und während der Restzeit einem Restzähler 28 zugeführt. Der jeweilige Zählerstand vom Meßzähler 26 gelangt zu einem Zwischenspeicher I (27), derjenige vom Restzähler 28 zu einem Zwischenspeicher II (29).

Ein Mikrocomputer 30 umfaßt in bekannter Weise eine zentrale Arbeitseinheit (CPU) 32, einen Festwertspei­ cher (ROM) 34) sowie einen Speicher 40 (RAM) für varia­ ble Werte (Anzeigespeicher). Von ihm gelangen die Meß­ werte über eine Anzeigesteuerung 42 zur Digitalanzeige 44.

Anhand einiger charakteristischer Signalverläufe (vgl. Fig. 2 und 3) soll der Ablauf der Zyklen verdeut­ licht werden. Der oberste Kurvenzug stellt die periodi­ sche Sägezahnspannung dar, welche die Rampen 19 von je 1,66 ms Länge bildet. Jeweils im Zeitpunkt T beginnt eine neue Rampe 19 mit der Rücksetzung auf die Start­ spannung. Gleichzeitig beginnt eine Zeitspanne von 12,8 µs, entsprechend 32 Taktimpulsen, im folgenden Zwischen­ zeit genannt. Die Zwischenzeit 46 ist vergrößert oben in Fig. 3 dargestellt, zusammen mit einigen signifi­ kanten weiteren Signalen: Während dieser Zeitspanne endet der obenerwähnte Zyklus von 4096 Taktimpulsen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom i an das Kompensations­ system geschaltet (Einschaltflanke 48), und der Schal­ ter 25 schaltet die Taktimpulse vom Restzähler 28 auf den Meßzähler 26. Kurz vorher wird der Stand des Meß­ zählers 26 (Ladeimpuls 50 ) in den Zwischenspeicher I übertragen und der Meßzähler auf Null gsetzt (Impuls 52). Kurz danach wird der Stand des Restzählers 28 in den Zwischenspeicher II übertragen (Ladeimpuls 54) und dann der Restzähler auf Null gesetzt (Impuls 56). Das Übertragen der Zählerstände und nachfolgende Nullset­ zen der Zähler muß so nahe wie möglich beim Rampen­ start erfolgen, damit die Rampe möglichst weitgehend für wechselnde Lastverhältnisse ausgenützt werden kann.

Die unteren Kurvenzüge in Fig. 2 zeigen die periodi­ sche Übernahme der Zählerstände von den Zwischenspei­ chern I und II (27 bzw. 29) in den Mikrocomputer 30: Ladeimpulse 58 bzw. 60, jeweils nach einer Flanke 62 der Signalfolge 64, wobei die Flanke 62 einen Unter­ brechungsbefehl (Interrupt) erzeugt. Dieser löst die Schritte gemäß dem Flußdiagrammteil nach Fig. 4 aus: der Mikrocomputer 30 (CPU 32) kontrolliert jeweils die Übereinstimmung der Summe der Inhalte der Zwischen­ speicher I (27) und II (29) mit dem im ROM 34 gespei­ cherten Festwert von 4096. Tritt ein Fehler auf, der zu einer Abweichung führt, so liefert der Mikrocomputer ein Fehlersignal, das eine Fehlermeldelampe 66 neben der Anzeige 44 aufleuchten läßt. Ergibt dagegen die Kontrolle, daß die genannte Summe dem Sollwert ent­ spricht, so ist damit das richtige Funktionieren von Zeitbasiszähler 18, Meßzähler 26 (und Restzähler 28) sowie Mikrocomputer 30 (CPU 32 und ROM 34) festgestellt.

Vom Zeitbasiszähler 18 werden alle periodisch wieder­ kehrenden Signale abgeleitet.

Die Zwischenspeicher I und II sind nicht prinzipiell erforderlich, jedoch zweckmäßig weil dadurch eine ge­ wisse Unabhängigkeit des Mikrocomputers vom übrigen Di­ gitalteil ermöglicht wird. Ihre Funktion könnte u. U. auch von entsprechenden Speicherteilen (RAM) im Mikro­ computer 30 übernommen werden.

Vorsorglich sei darauf hingewiesen, daß die Zwischen­ zeit 46 einen Teil des vorgegebenen zeitlichen Inter­ valls darstellt; sie beginnt mit dem Zeitpunkt T (Fig. 2) und endet bei T ₀, wenn der Spannungsabfall der Ram­ pe 19 beginnt. Der Zeitpunkt T ₀ liegt 12 Taktimpulse nach dem Vollaufen des Zeitbasiszählers 18.

Gemäß dem Vorgehen, wie es in der erwähnten US-Patent­ schrift 37 86 884 beschrieben ist, wird das anzuzeigen­ de Gewicht aus Einzelzählungen während einer Vielzahl von Rampen 19 totalisiert. Im obigen Beispiel, das von dieser Arbeitsweise ausgeht, wird das Zwischenresultat jeder Einzelzählung mit dem entsprechenden Sollwert (Taktimpulse je Intervall) verglichen. Alternativ könn­ te ein Sollwert gespeichert sein, welcher der Taktim­ pulssumme aller für ein Endresultat ausgewerteten Rampen entspricht, und mit der Summe der Taktimpulse für alle Meßzeiten plus alle Restzeiten innerhalb des ganzen Zyklus verglichen werden. Die beispielsgemäße Variante hat zwei Vorteile: Erstens geringer Speicher­ bedarf in den Zwischenspeichern I und II, zweitens raschere Fehlermeldung. Die zweite Variante dagegen hätte den Vorteil, daß gleichzeitig noch die Summation über alle Rampen (Intervalle) überprüft würde. Natür­ lich wäre es auch möglich, beide Varianten zu kombinie­ ren.

Für die Anwendung der Erfindung spielt es im Prinzip keine Rolle, ob, wie im Ausführungsbeispiel, unter Ver­ wendung von Meß- und Restzählern kleiner Kapazität je­ weils Zwischensummen in den Mikrocomputer übertragen und dort weiter verarbeitet werden oder ob Zähler grö­ ßerer Kapazität verwendet werden, deren Zählerstände erst bei Ablauf der ganzen Integrationszeit über n Intervalle in den Mikrocomputer übertragen werden.

Man könnte auch die Intervalle noch unterteilen, d. h. beispielsweise zweimal je Intervall die Stände von Meß- und Restzähler in den Mikrocomputer geben, sofern die Übernahme der Zählerstände rasch genug erfolgt; man käme dann mit Zählern 26, 28 noch kleinerer Kapa­ zität aus. Ferner wäre es (bei genügend kleiner Taktfre­ quenz bzw. genügend schnellem Mikrocomputer) möglich, direkt in den Mikrocomputer einzuzählen.

Die Erfindung ist auf alle Waagen anwendbar, die das Gewichtsergebnis während lastabhängigen Bruchteilen von vorgegebenen zeitlichen Intervallen durch Abzählen von Taktimpulsen ermitteln.

Claims (5)

1. Digital anzeigende Waage, umfassend einen Taktfre­ quenzgeber und einen von diesem während gewichtsab­ hängigen Teilen (Meßzeiten) von vorgegebenen Inter­ vallen beaufschlagten Zähler (Meßzähler), mit einem Speicher zur Aufnahme der jeweils Gewichtswerte dar­ stellenden Zählergebnisse, und mit einer Anzeige für die gespeicherten digitalen Gewichtswerte, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Zählen der Takt­ impulse während der Restzeit der vorgegebenen zeit­ lichen Intervalle und eine Einrichtung zum Vergleich der Summe der während der Meßzeit und während der Restzeit gezählten Taktimpulse mit der den ganzen zeitlichen Intervallen entsprechenden Taktimpuls­ summe.

2. Digital anzeigende Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung einen wei­ teren Zähler (28) umfaßt.

3. Digital anzeigende Waage nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung Bestandteil eines Mikrocomputers (30) ist.

4. Digital anzeigende Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (30) einen Festwertspeicher (ROM) (34) umfaßt, in welchem als Vergleichswert die Taktimpulssumme eines ganzen zeitlichen Intervalls gespeichert ist.

5. Digital anzeigende Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichs­ einrichtung ein von dieser gesteuerter, der Anzeige zugeordneter Signalgeber (66) nachgeschaltet ist.