DE3218511A1 - TEMPERATURE COMPENSATED MEASURING ARRANGEMENT - Google Patents

TEMPERATURE COMPENSATED MEASURING ARRANGEMENT

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DE3218511A1
DE3218511A1 DE19823218511 DE3218511A DE3218511A1 DE 3218511 A1 DE3218511 A1 DE 3218511A1 DE 19823218511 DE19823218511 DE 19823218511 DE 3218511 A DE3218511 A DE 3218511A DE 3218511 A1 DE3218511 A1 DE 3218511A1
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Description

"* 6 —"* 6 -

Setra Systems, Inc.
Natick, Massachusetts ol7Go, V.St.A.Setra Systems, Inc.
Natick, Mass. Ol7Go, V.St.A.

Temperaturkompensxerte MeßanordnungTemperature compensated measuring arrangement

Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Meßanordnung und insbesondere eine Kraft- und Druck-Meßanordnung .The invention relates to a temperature-compensated measuring arrangement and in particular to a force and pressure measuring arrangement .

Typische herkömmliche Kraft-Meßanordnungen in der Form von Skalen umfassen beispielsweise eine Platte oder eine Waagschale zum Aufnehmen des zu messenden Gewichtes. Die Waagschale ist über einen Kraftwandler mit einem Rahmen oder Gestell gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsformen der bestehenden Fühleranordnungen sind der Wandler und die Waagschale mit dem Rahmen durch Gestänge verbunden, die ein relativ genaues Erfassen des Gewichtes von Gegenständen in der Schale erlauben. Beispielsweise können die Kraftfühler Dehnungsmeßstreifen oder eine bewegliche Spule in einem festen Magnetfeld in Rückkopplungs-Typical conventional force measuring arrangements in the form of scales include, for example, a plate or a weighing pan to hold the weight to be measured. The weighing pan is via a force transducer with a frame or frame coupled. In various embodiments of the existing sensor arrangements, the transducer and the weighing pan is connected to the frame by linkage, which allows a relatively accurate detection of the weight of Allow objects in the shell. For example, the force sensors can be strain gauges or a movable one Coil in a fixed magnetic field in feedback

65-(SET 117)-TE65- (SET 117) -TE

anordnung enthalten.arrangement included.

Während die bestehenden Waaganordnungen ein relativ genaues Maß von Gegenständen in der Waagschale erlauben, weisen sie eine Anzahl von Nachteilen auf. Beispielsweise sind zahlreiche derartige Anordnungen insbesondere empfindlich gegenüber einer aus der Mitte verschobenen Belastung des zu messenden Gegenstandes in der Waagschale. Eine solche aus der Mitte verschobene Belastung kann zu Fehlern aufgrund von Reibungsverlusten in der Anordnung führen. Um diesen Verlusten entgegenzuwirken, benutzen die bestehenden Anordnungen oft verschiedene Ausführungsformen mechanischer Gestänge zur Verringerung derartiger Fehler. Beispielsweise beschreibt die US-PS-4 026 416 eine Biegeanordnung zum Einschränken der Bewegung der Waagschale entlang einer einzigen Fühlerachse. Jedoch sind derartige Anordnungen relativ in ihrem Bewegungsbereich und damit im erlaubten Gewichtsbereich begrenzt.While the existing scale arrangements allow a relatively accurate measure of objects in the scale pan, they have a number of disadvantages. For example, numerous such arrangements are in particular sensitive to an off-center load on the object to be measured in the Weighing pan. Such off-center loading can lead to errors due to frictional losses in the assembly to lead. To counteract these losses, the existing arrangements often use different embodiments mechanical linkage to reduce such errors. For example, U.S. Patent No. 4 026 416 a flexure assembly for restricting movement of the weighing pan along a single probe axis. However, such arrangements are relatively in their range of motion and thus in the permitted weight range limited.

Ein weiterer Nachteil zahlreicher bestehender Anordnungen liegt in der Änderung dieser Anordnungen mit der Temperatur, die auf Temperatureinwirkungen auf den Fühlerwandler und die zugeordnete Schaltung sowie auf einer Temperaturschwankung verschiedener mechanischer Einheiten beruhen kann.Another disadvantage of many existing arrangements lies in the change of these arrangements with the temperature, which on temperature effects on the Sensor transducers and the associated circuitry, as well as on a temperature fluctuation of various mechanical Units can be based.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine sehr genaue und äußerst präzise Waaganordnung zu schaffen, die gegenüber Temperaturschwankungen kompensiert ist; außerdem soll eine Druck-Meßanordnung angegeben werden, die ebenfalls gegenüber Temperaturschwankungen kompensiert ist.It is therefore the object of the invention to create a very precise and extremely precise balance arrangement, which is opposite Temperature fluctuations are compensated; in addition, a pressure measuring arrangement is to be specified, which also is compensated for temperature fluctuations.

Diese Aufgabe wird bei einer temperaturkompensiertenThis task is compensated for with a temperature

Meßanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 5 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.Measuring arrangement according to the preamble of claim 1 or 5 according to the invention by the in its characterizing Part specified features solved.

Die Erfindung sieht also eine temperaturkompensierte Meßanordnung vor. In einer Ausführungsform, die zum Wiegen eines Gegenstandes auf einer Kraft-Eingangseinheit geeignet ist, hat die Anordnung eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Kalibrierfunktion W(F,T) mitThe invention therefore provides a temperature-compensated measuring arrangement. In one embodiment related to the Weighing an object on a force input unit is suitable, the arrangement has a storage device to save a calibration function W (F, T) with

m
W(F,T) Σ a. (T)F m
W (F, T) Σ a. (T) F.

i=1 x i = 1 x

wobei F eine Funktion der Eingangskraft (d. h. des Ge wichtes eines Gegenstandes) ist und T die Temperatur der Anordnung darstellt, währendwhere F is a function of input force (i.e. the weight of an object) and T is temperature the arrangement represents while

m n
a. (T) = Σ Σ Κ. .Τ·3"mn
a. (T) = Σ Σ Κ. .Τ · 3 "

-ϊ =1 -i = 1 -J-ϊ = 1 -i = 1 -J

gilt und K.. Konstanten sind. Die Anordnung hat weiterhin einen Generator zum Erzeugen eines Fühlersignals Fw, das die Eingangskraft bei der Temperatur der Anordnung darstellt, und einen Temperatursignalgenerator zum Erzeugen eines Temperatursignals FT, das die Temperatur der Anordnung darstellt. In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen diese beiden Generatoren Oszillatoren, in denen sich die Frequenz mit der einwirkenden Kraft bzw. Temperatur ändert. In dieser Ausführungsform stellen die Signale F„ und F die jeweiligen Frequenzen dieser Oszillatoren dar.holds and K .. are constants. The arrangement furthermore has a generator for generating a sensor signal F w which represents the input force at the temperature of the arrangement, and a temperature signal generator for generating a temperature signal F T which represents the temperature of the arrangement. In one embodiment of the invention, these two generators comprise oscillators in which the frequency changes with the force or temperature acting. In this embodiment, the signals F 1 and F represent the respective frequencies of these oscillators.

Ein Kraftsignalgenerator spricht auf die Signale P„ und F-, und die gespeicherte Kalibrier funktion W (F, T) an, um das Kalibriersignal für Werte von F=F und T = F- auszuwerten.A force signal generator responds to the signals P "and F-, and the stored calibration function W (F, T) to evaluate the calibration signal for values of F = F and T = F-.

Mit diesem Aufbau liefert die Anordnung ein Ausgangssignal, d. h. das Kraftsignal, das die Eingangskraft, d. h. das Gewicht des Gegenstandes in der Schale, darstellt.With this construction, the arrangement provides an output signal, i. H. the force signal representing the input force, d. H. the weight of the item in the shell, represents.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung hat die Anordnung eine Vorrichtung zum Erzeugen der Kalibrierfunktion W(F,T). Der Kalibriergenerator umfaßt eine Einrichtung zum Erzeugen einer Folge von Fühlersignalen abhängig von der Einwirkung einer Folge von m vorbestimmten Gewichten auf die Waagschale, während die Anordnung auf jeder von η verschiedenen Temperaturen T1, T_, ... bzw. T ist. Der Kalibriergenerator hat weiterhin eine Einrichtung zum Auflösen der Kalibrierfunktion W(F,T) nach a.(T) und zum Erzeugen von Koeffizientensignalen, die a.(T) für jede der η Temperaturen darstellen. Die Kalibrierung wird für Werte von i = 1, 2, ..., m aufgelöst, wobei F gleich jeweils einem der bei der zugeordneten Temperatur erzeugten Fühlersignale und W(F,T) gleich den jeweiligen, den Fühlersignalen zugeordneten Gewichten sind.According to another aspect of the invention, the arrangement has a device for generating the calibration function W (F, T). The calibration generator comprises a device for generating a sequence of sensor signals depending on the action of a sequence of m predetermined weights on the weighing pan, while the arrangement is at each of temperatures T 1 , T_,... And T, which are different from η. The calibration generator also has a device for resolving the calibration function W (F, T) for a. (T) and for generating coefficient signals which represent a. (T) for each of the η temperatures. The calibration is resolved for values of i = 1, 2, ..., m, where F is equal to one of the sensor signals generated at the assigned temperature and W (F, T) is equal to the respective weights assigned to the sensor signals.

Der Kalibriergenerator hat außerdem eine Einrichtung zum Auflösen von a. (T) nach K.. und zum Erzeugen von Signalen, die K.. für jeden Wert i darstellen. Die Funktion a.(T) wird für j=1,2, ..., η aufgelöst, wobei a .(T) gleich dem jeweiligen Koeffizientensignal der den Temperaturen T1, T2, ..., 1" zugeordneten Koeffizientensignale und T gleich den jeweiligen, diesen Koeffizien- The calibration generator also has a device for resolving a. (T) to K .. and to generate signals representing K .. for each value i. The function a. (T) is resolved for j = 1,2, ..., η, where a. (T) is equal to the respective coefficient signal of the coefficient signals and assigned to the temperatures T 1 , T 2, ..., 1 " T equals the respective, these coefficients

tensignalen zugeordneten Temperaturen sind.temperatures associated with the signals.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Einrichtungen zum Auflösen von W(F,T) und a.(T) ein programmierter Digital-Rechner. In einer bevorzugten Ausführungsform gilt m = 4 und η = 3.In one embodiment of the invention, the Equipment for resolving W (F, T) and a. (T) a programmed digital calculator. In a preferred Embodiment m = 4 and η = 3.

In einer zur Druckmessung angepaßten Ausführungsform der Erfindung kann der Fühlersignalgenerator ein Signal FM erzeugen, das einen Eingangsdruck darstellt. Die Kalibrierfunktion ist die gleiche Funktion von F und T, wobei F eine Funktion des Eingangsdruckes ist.In an embodiment of the invention adapted for pressure measurement, the sensor signal generator can generate a signal F M which represents an input pressure. The calibration function is the same function of F and T, where F is a function of the inlet pressure.

Die vorliegende Erfindung ist in der Kraftmeßform auch als ein Beschleunigungswandler vorteilhaft, bei dem also die Eingangskraft die auf die Kraft-Eingangseinheit einwirkende Trägheitskraft ist.The present invention is also advantageous in force measurement form as an acceleration transducer in which so the input force is the inertial force acting on the force input unit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische Ausführungsform1 shows a schematic embodiment

einer Waaganordnung nach der Erfindung ,a weighing arrangement according to the invention,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Prozessors der Anordnung von Fig. 1, undFig. 2 is a block diagram of the processor of the arrangement of Fig. 1, and

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Druck-Meßanordnung nach der Erfindung.Fig. 3 is a block diagram of a pressure measuring arrangement according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Waaganordnung 210 nach der Erfindung. Die Anordnung umfaßt eine Kraft-Eingangseinheit in der Form einer Waag-1 shows a schematic representation of a weighing arrangement 210 according to the invention. The arrangement includes a force input unit in the form of a balance

schale 212 und einen zugeordneten Trägerbalken 214, der für eine Bewegung entlang einer Bezugsachse 216 gestaltet ist. Der Balken 214 ist mittels einer mechanischen Dämpfungseinrichtung 218 mit einer Bezugseinheit (oder einem Gehäuse) 220 gekoppelt, die bezüglich der Achse 216 festgelegt ist. Die Schale 212 und deren Trägerbalken 214 sind mit einer Ankereinheit 226 über ein Gestänge 160 für parallele Bewegung gekoppelt. Die Ankereinheit 226 ist über ein Gestänge 110 für parallele Bewegung mit der Trägereinheit 220 gekoppelt. Ein Kraftwandler 10 liegt zwischen der Ankereinheit 226 und der Trägereinheit 220. Der Wandler 10 ist über eine Leitung 10a mit einem Positionsfühler 244 verbunden. Der Positionsfühler 244 liefert seinerseits ein Ausgangssignal auf einer Leitung 244a, das die Bewegung eines Elementes des Kraftwandlers 10 darstellt, die auf eine Verschiebung der Schale 212 infolge eines zu messenden Gewichtes in dieser Schale zurückgeht.shell 212 and an associated support beam 214 configured for movement along a reference axis 216 is. The beam 214 is connected to a reference unit (or a housing) 220, which is fixed with respect to the axis 216. The shell 212 and its support beams 214 are connected to an anchor unit 226 via a linkage 160 coupled for parallel movement. The anchor unit 226 is via a linkage 110 for parallel movement coupled to the carrier unit 220. A force transducer 10 lies between the anchor unit 226 and the carrier unit 220. The transducer 10 is connected to a position sensor 244 via a line 10a. The position sensor 244 in turn provides an output signal on a line 244a, which represents the movement of an element of the force transducer 10, which is based on a displacement of the shell 212 decreases as a result of a weight to be measured in this bowl.

Ein Prozessor 250 spricht auf das Signal in der Leitung 244a an, um ein Ausgangssignal an eine Leitung 25Oa abzugeben. Das letztere Signal stellt das Gewicht des Gegenstandes auf der Waagschale 212 dar.A processor 250 responds to the signal on the line 244a to provide an output on line 250a. The latter signal represents the weight of the item on the weighing pan 212.

Die Elemente in der Einheit 210 können in der Weise aufgebaut sein, wie dies in der auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden US-Patentanmeldung vom gleichen Tag beschrieben ist.The elements in the unit 210 can be constructed in the manner described in US Pat referring U.S. patent application dated the same day.

Fig. 2 zeigt den Prozessor 250 der Anordnung 210 in einem Blockschaltbild. Der Prozessor 250 umfaßt einen ersten (oder Gewichts-)Oszillator, der ein Signal auf einer Leitung 244a erzeugt, das eine Frequenz hat, die die erfaßte Kraft darstellt, die durch ein Gewicht auf der Schale 212 einwirkt. Der Gewichtsoszillator umfaßt den2 shows the processor 250 of the arrangement 210 in a block diagram. The processor 250 includes one first (or weight) oscillator generating a signal on line 244a having a frequency equal to represents sensed force exerted on shell 212 by a weight. The weight oscillator includes the

Kraftwandler 10 und den Positionsfühler 244. Das Signal auf der Leitung 244a ist mit einem Zähler 260 gekoppelt, der ein Digital-Zählerstandsignal F„ auf einer Leitung 26Oa (F..) liefert, das die Frequenz des Signales auf der Leitung 244a darstellt.Force transducer 10 and position sensor 244. The signal on line 244a is coupled to a counter 260, which supplies a digital counter reading signal F "on a line 26Oa (F ..) which indicates the frequency of the signal of line 244a.

Ein Temperaturfühler 264 liefert ein Oszillatorsignal auf einer Leitung 264a, wobei die Frequenz des Signales auf dieser Leitung die Temperatur der Anordnung 210 darstellt. Das Signal auf der Leitung 264a ist mit einem Zähler 266 gekoppelt, der Digital-Zählerstandsignale (F1-J auf einer Leitung 266a erzeugt, die die Frequenz des Signales auf der Leitung 264a angeben. Die Leitungen 26Oa und 266a führen zu einem Mikroprozessor 270.A temperature sensor 264 supplies an oscillator signal on a line 264a, the frequency of the signal on this line representing the temperature of the arrangement 210. The signal on line 264a is coupled to a counter 266 which generates digital counter reading signals (F 1 -J on line 266a that indicate the frequency of the signal on line 264a. Lines 26Oa and 266a lead to a microprocessor 270.

Der Mikroprozessor 270 umfaßt einen zugeordneten Speicher mit direktem Zugriff (RAM) 272 und einen Festwertspeicher (ROM) 274 und ein Eingabe/Ausgabe-Tastenfeld 276. Der Mikroprozessor 270 liefert auch ein Ausgangssignal auf einer Leitung 25Oa, das zum Ansteuern einer herkömmlichen Anzeige geeignet ist. Ein Zeitgeber-Netzwerk 280 gibt Zeitsteuersignale an die Blöcke im Prozessor 250 ab.The microprocessor 270 includes an associated direct access memory (RAM) 272 and read only memory (ROM) 274 and an input / output keypad 276. The microprocessor 270 also provides an output signal on a line 250a which is suitable for driving a conventional display. A timer network 280 outputs timing signals to the blocks in processor 250.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung kann der Mikroprozessor vom Typ 38P7O/O2 der Firma Mostek sein, während der Festwertspeicher 274 der Typ HM462532 der Firma Hitachi und der Speicher 272 mit direktem Zugriff der Typ 2055 der Firma NCR ist.In one embodiment of the invention, the Microprocessor of the type 38P7O / O2 from Mostek, while the read-only memory 274 of the type HM462532 from the company Hitachi and the memory 272 with direct access is the type 2055 from NCR.

Im Betrieb werden die Signale auf der Leitung 244a und der Leitung 264a durch Frequenzen gekennzeichnet, die das Gewicht eines Gegenstandes auf einer Schale bzw. die Temperatur der Anordnung 210 darstellen. Die Zähler 260 und 266 werden durch das Zeitsteuernetzwerk 280 gesteuert, um als Fensterzähler zu wirken, die Digital-ZählerständeIn operation, the signals on line 244a and line 264a are characterized by frequencies that represent the weight of an object on a tray or the temperature of the arrangement 210. The counters 260 and 266 are controlled by timing network 280 to act as window counters, the digital counts

erzeugen, welche die Frequenzen der Signale auf der Leitung 244a und 264a (F und F) darstellen.which represent the frequencies of the signals on lines 244a and 264a (F and F).

Im allgemeinen speichert der Speicher 272 Daten, die eine Kalibrierfunktion W(F,T) darstellen.In general, the memory 272 stores data representing a calibration function W (F, T).

Die Kalibrierfunktion W(F,T) wird definiert durch:The calibration function W (F, T) is defined by:

m i-1 W(F,T) Σ a. (T)F1 ', m i-1 W (F, T) Σ a. (T) F 1 ',

wobei F das Gewicht eines Gegenstandes darstellt und T die Temperatur der Waaganordnung 210 angibt. Dabei gilt:where F is the weight of an object and T is the temperature of the scale assembly 210. The following applies:

m η ... a. (T) = Σ Σ KT11 ', 1 13 m η ... a. (T) = Σ Σ KT 11 ', 1 13

wobei K.. Konstanten sind.where K .. are constants.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gilt m=4 und n=3. Im allgemeinen können die Werte von F und F^ verwendet werden, um die Kalibrierfunktion auszuwerten, so daß ein Wert geliefert wird, der das Gewicht eines Gegenstandes auf der Schale 212 angibt. In the present exemplary embodiment, m = 4 and n = 3. In general, the values of F and F ^ can be used to evaluate the calibration function so that a value is provided which indicates the weight of an object on the tray 212.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann auch in einer Kalibrierbetriebsart verwendet werden, um die Kalibrierfunktion zu erzeugen und die Daten, die diese Funktion darstellen, in einem Speicher 272 zu speichern. Zur Durchführung dieser Kalibrierung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Folge von vier bekannten Gewich-The present exemplary embodiment can also be used in a calibration mode in order to perform the calibration function and to store the data representing this function in a memory 272. To the Carrying out this calibration with the present exemplary embodiment, a sequence of four known weights

ten auf die Schale 212 bei jeder von drei Temperaturen gegeben. In anderen Ausführungsbeispielen können verschiedene Zahlen von Gewichten und Temperaturen benutzt werden.ten placed on tray 212 at each of three temperatures. In other embodiments, various Numbers of weights and temperatures are used.

Der Prozessor 250 erzeugt dann einen Satz von vier simultanen Gleichungen aufgrund von W(F,T), wobei diese Funktion gleich jedem Gewicht gesetzt wird und der erfaßte Wert für F für jedes Gewicht für F eingesetzt wird. Der Prozessor 250 löst diese vier simultanen Gleichungen, um Signale zu erzeugen, die a1, ausgewertet bei den Temperaturen T1, T2 und T_, a2, ausgewertet bei den Temperaturen Tw T2 und T3, a3, ausgewertet bei den Temperaturen Tw T2 und T3 und a4, ausgewertet bei den Temperaturen Tw T2 und T3 darstellen.Processor 250 then generates a set of four simultaneous equations based on W (F, T), setting this function equal to each weight and substituting the sensed value for F for each weight for F. The processor 250 solves these four simultaneous equations to generate signals that a 1 , evaluated at temperatures T 1 , T 2 and T_, a 2 , evaluated at temperatures Tw T 2 and T 3 , a 3 , evaluated at the Represent temperatures Tw T 2 and T 3 and a 4 evaluated at the temperatures Tw T 2 and T 3 .

Der Prozessor 250 benutzt dann diese sich ergebenden Werte für a., um die Funktion a.(T) für K.. zu lösen. Im allgemeinen werden die drei Werte für a.. (d. h. bei den Temperaturen Tw T2 und T3) gleich den drei Werten von a.. (d. h. bei den drei verschiedenen Temperaturen Tw T2 und T3) gesetzt und für die Werte von K11, K12 und K13 aufgelöst. The processor 250 then uses these resulting values for a. To solve the function a. (T) for K .... In general, the three values for a .. (ie at the temperatures Tw T 2 and T 3 ) are set equal to the three values of a .. (ie at the three different temperatures Tw T 2 and T 3 ) and for the values of K 11 , K 12 and K 13 dissolved.

In ähnlicher Weise werden die Werte von a~ bei den drei Temperaturen verwendet, um K21, K22 und K23 zu bestimmen, und die Werte für a- werden benutzt, um K-w K32 und K33 festzulegen; die Werte von a. dienen zur Ermittlung von K.1, K40 und K._.Similarly, the values of a ~ at the three temperatures are used to determine K 21 , K 22 and K 23 , and the values for a- are used to determine Kw K 32 and K 33 ; the values of a. are used to determine K. 1 , K 40 and K._.

Im folgenden wird die Bestimmung dieser Werte für K. . und der Kalibrierfunktion W(F,T) näher beschrieben. Daten, die diese Werte angeben, sind im Speicher 272 mit direktem Zugriff gespeichert.The determination of these values for K.. and the calibration function W (F, T) are described in more detail. Data indicative of these values is stored in memory 272 with direct access.

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Im folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung näher beschrieben.The operation of the arrangement according to the invention is described in more detail below.

In einer allgemeinen Kalibrierbetriebsart bestimmt der Prozessor 250 eine "Kalibrierfläche" für die Waaganordnung 210, wobei ein Gewichtswert (W) eine Funktion der Frequenz (F) des Oszillators des Fühlers 244 für einwirkende Gewichte und die Temperatur (T) der Anordnung 210 ist. Diese funktionelle Beziehung W(F,T), die die Kalibrierfläche für die Anordnung 210 beschreibt, wird als Kalibrierfunktion bezeichnet. Eine Folge von Bezugsgewichten wird auf die Waagschale 212 bei jeder Temperatur von einer Anzahl von Temperaturen gebracht. Abhängig von dem Auflegen der Gewichte auf die Schale 212 wird die Kraft auf der Schale vom Gewicht zum KraftwandlerIn a general calibration mode, processor 250 determines a "calibration area" for the scale assembly 210, where a weight value (W) is a function of the frequency (F) of the oscillator of the sensor 244 for acting Weights and the temperature (T) of the assembly 210. This functional relationship W (F, T) which the Describing the calibration surface for the arrangement 210 is referred to as the calibration function. A series of reference weights is placed on the weighing pan 212 at each temperature brought by a number of temperatures. Depending on how the weights are placed on the shell 212 the force on the shell from the weight to the force transducer

10 übertragen, wobei die Gestänge 160 und 110 die Einwirkung der um die Achse 216 einwirkenden Momente (die auf einer von der Mitte verschobenen Belastung des Gewichtes beruhen können) möglichst klein machen. Die auf den Wandler 10 einwirkenden Kräfte verursachen Relativbewegungen der leitenden Flächen des Wandlers, was zu einer Kapazitätsänderung führt. Diese Kapazitätsänderungen verursachen entsprechende Änderungen der Ausgangsfrequenz des Oszillators auf der Leitung 244a. Der Prozessor verwendet dann diese Werte in der oben beschriebenen Weise, um vollständig W(F,T) festzulegen, und er speichert Daten, die-diese Funktion darstellen, im Speicher 272 mit direktem Zugriff.10 transferred, the linkage 160 and 110 acting of the moments acting around the axis 216 (those on a load on the weight shifted from the center) should be made as small as possible. The one on the converter 10 acting forces cause relative movements of the conductive surfaces of the transducer, which leads to a change in capacitance leads. These changes in capacitance cause corresponding changes in the output frequency of the oscillator on line 244a. The processor then uses these values in the manner described above to complete W (F, T) set, and it stores data that-this Represent function in memory 272 with direct access.

In der Gewichts-Meßbetriebsart verwendet abhängig vom Auflegen des zu messenden Gewichtes auf die Schale 212 der Prozessor 250 diese Signale (auf der Leitung 244a) zusammen mit dem Signal vom Temperaturoszillator 264 (auf der Leitung 264a), um den Wert der Kalibrierfunktion W(F,T)Used in the weight measuring mode depending on the placing of the weight to be measured on the pan 212 processor 250 uses these signals (on line 244a) along with the signal from temperature oscillator 264 (on of line 264a) to determine the value of the calibration function W (F, T)

bei den entsprechenden Werten für F und T zu ermitteln. Dieser Wert von W(F,T) wird in ein Signal umgesetzt, das das Gewicht auf der Schale 212 bei der gegenwärtigen Temperatur der Anordnung 210 darstellt.with the corresponding values for F and T. This value of W (F, T) is converted into a signal that the weight on the tray 212 at the current temperature of arrangement 210.

Fig.3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Druckmeßanordnung 278 mit einem Druckfühler 280 und einem Prozessor 250. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Druckfühler 280 ein Oszillator, der einen kapazitiven Druckwandler (beispielsweise das Modell 270, hergestellt von der Firma Setra Systems, Inc., mit deformierbarer Membran) für das Fühlerelement aufweist. Im allgemeinen arbeitet der Fühler 280 in der anhand der Fig. 1 erläuterten Weise, wobei allerdings dieser Fühler 280 ein Oszillatorsignal erzeugt, das durch eine Frequenz gekennzeichnet ist, die eine Funktion des Eingangsdruckes darstellt.3 shows a pressure measuring arrangement in a block diagram 278 with a pressure sensor 280 and a processor 250. In the preferred embodiment is the pressure sensor 280 is an oscillator that uses a capacitive pressure transducer (for example, the model 270) from Setra Systems, Inc., with a deformable membrane) for the sensor element. In general the sensor 280 operates in the manner explained with reference to FIG. 1, although this sensor 280 generates an oscillator signal characterized by a frequency which is a function of the input pressure represents.

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Claims (8)

BEETZ & PARTNER Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 Telefon (0 89) 22 72 01 - 22 72 44 - 29 5910 Telex S22 048 - Telegramm Allpat München 65-33.695P Patentanwälte 3 21851 European Patent Attorneys Dipl.-Ing. R. BEETZ sen. Dr.-Ing. R. BEETZ jun. Dr.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT 11981 17. Mai 1982 Ansprüche — sBEETZ & PARTNER Steinsdorfstr. 10 · D-8000 Munich 22 Telephone (0 89) 22 72 01 - 22 72 44 - 29 5910 Telex S22 048 - Telegram Allpat Munich 65-33.695P Patentanwälte 3 21851 European Patent Attorneys Dipl.-Ing. R. BEETZ sen. Dr.-Ing. R. BEETZ jun. Dr.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT 11981 May 17, 1982 Claims - s 1.(Temperaturkompensierte Kraft-Meßanordnung zum Erfassen einer Kraft auf eine Kraft-Eingangseinheit,1. (Temperature-compensated force measuring arrangement for recording a force on a force input unit, gekennzeichnet durchmarked by A) eine Speichereinrichtung (274) zum Speichern einer Kalibrierfunktion W(F,T) mitA) a memory device (274) for storing a calibration function W (F, T) with W(F,T) = Σ ai(T)F1"1 ,W (F, T) = Σ a i (T) F 1 " 1 , wobei F eine Temperatur der Eingangskraft ist,where F is a temperature of the input force, T die Temperatur der Anordnung darstellt undT represents the temperature of the arrangement and a.(T) = 1 a. (T) = 1 κ. 3 κ. 3 gilt, wobei K.. Konstanten sind,holds, where K .. are constants, B) eine Generatoreinrichtung (260) zum Erzeugen eines Fühlersignales F , das die Eingangskraft bei der Temperatur der Anordnung darstellt,B) a generator device (260) for generating a Sensor signal F, which represents the input force at the temperature of the arrangement, C) eine weitere Generatoreinrichtung (266) zum Erzeugen eines Temperatursignales FT, das die Temperatur derC) a further generator device (266) for generating a temperature signal F T which is the temperature of the 65-(SET 117)-TE65- (SET 117) -TE Anordnung darstellt, undArrangement represents, and D) eine Generatoreinrichtung zum Erzeugen, eines Kraftsignales für den Gegenstand aus der gespeicherten Kalibrierfunktion einschließlich einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten von W(F,T) mit F=F w und T=F .D) a generator device for generating a force signal for the object from the stored calibration function including an evaluation device for evaluating W (F, T) with F = F w and T = F. 2. Kraft-Meßanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch2. Force measuring arrangement according to claim 1, marked by eine Kalibriereinrichtung zum Erzeugen der Kalibrierfunktion W(F,T), wobei die Kalibriereinrichtung aufweist: a calibration device for generating the calibration function W (F, T), the calibration device having: A) Eine Fühlersignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen einer Folge von Fühlersignalen abhängig von der Einwirkung einer Folge von m vorbestimmten Kräften auf eine Schale (212), wobei die Anordnung bei jeder von η Temperaturen T1, T2, ..., Tn ist,A) A sensor signal generator device for generating a sequence of sensor signals depending on the action of a sequence of m predetermined forces on a shell (212), the arrangement being T 1 , T 2 , ..., T n at each of η temperatures , B) eine Auflöseeinrichtung zum Auflösen der Kalibrierfunktion für a.(T) und zum Erzeugen von Koeffizientensignalen, die a.(T) für jede der η Temperaturen darstellen, mit i=1, 2, ..., m, wobei F jeweils gleich einem der bei der zugeordneten Temperatur erzeugten Fühlersignale und W(F,T) gleich den jeweiligen, den Fühlersignalen zugeordneten Kräften ist, undB) a resolving device for resolving the calibration function for a. (T) and for generating coefficient signals, which represent a. (T) for each of the η temperatures, with i = 1, 2, ..., m, where F in each case equal to one of the sensor signals generated at the assigned temperature and W (F, T) equal to the respective, is the forces assigned to the sensor signals, and C) eine Auflöseeinrichtung zum Auflösen von a.(T) für K.. und zum Erzeugen von Signalen, die K.. für jeden Wert i darstellen,C) a resolver for resolving a. (T) for K .. and generating signals representing K .. for each Represent value i, mit j=1, 2, ..., η und wobei a.(T) gleich einem der , den Temperaturen T., T2/ .·., T zugeordneten Koeffizientensignale und T gleich den jeweiligen, den Koeffizientensignalen zugeordneten Temperaturen ist.with j = 1, 2, ..., η and where a. (T) is equal to one of the coefficient signals assigned to the temperatures T., T 2 /. ·., T and T is equal to the respective temperatures assigned to the coefficient signals. 3. Kraft-Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß m=4 und n=3 vorliegen.3. force measuring arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that m = 4 and n = 3 are present. 4. Kraft-Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlersignal-Generatoreinrichtung einen ersten Oszillator aufweist, wobei Fw die Frequenz dieses ersten Oszillators darstellt, und daß die Temperatursignal-Generatoreinrichtung einen zweiten Oszillator aufweist, wobei FT die Frequenz dieses zweiten Oszillators darstellt.4. Force measuring arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor signal generator device has a first oscillator, where F w represents the frequency of this first oscillator, and that the temperature signal generator device has a second oscillator, where F T is the frequency represents this second oscillator. 5. Temperaturkompensierte Druck-Meßanordnung zum Messen eines Eingangsdruckes,5. Temperature-compensated pressure measuring arrangement for measuring an inlet pressure, gekennzeichnet durchmarked by A) eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Kalibrierfunktion W(F,T) mitA) a memory device for storing a calibration function W (F, T) with m W(F,T) Σ a, (T)F m W (F, T) Σ a, (T) F wobei F eine Funktion des Eingangsdruckes ist undwhere F is a function of the inlet pressure and T die Temperatur der Anordnung darstellt und mitT represents the temperature of the arrangement and with m η a. (T) = Σ Σ Κ, .T-3 ',. 1 1J m η a. (T) = Σ Σ Κ, .T- 3 ',. 1 1Y wobei K.. Konstanten sind,where K .. are constants, B) eine Fühlersignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Fühlersignales Fw, das den Eingangsdruck bei der Temperatur der Anordnung darstellt,B) a sensor signal generator device for generating a sensor signal F w , which represents the inlet pressure at the temperature of the arrangement, C) eine Temperatursignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Temperatursignales F , das die Temperatur der Anordnung darstellt, undC) a temperature signal generator device for generating a temperature signal F, which the temperature represents the arrangement, and D) eine Drucksignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Drucksignales für den Gegenstand aus der gespeicherten Kalibrierfunktion einschließlich einer Auswertungseinrichtung zum Auswerten von W(F,T) mit F=FW und T=FT.D) a pressure signal generator device for generating a pressure signal for the object from the stored calibration function including an evaluation device for evaluating W (F, T) with F = F W and T = F T. 6. Druck-Meßanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch6. Pressure measuring arrangement according to claim 5, characterized by eine Kalibriereinrichtung zum Erzeugen der Kalibrierfunktion W(F,T), wobei die Kalibriereinrichtung aufweist: a calibration device for generating the calibration function W (F, T), the calibration device having: A) Eine Generatoreinrichtung zum Erzeugen einer Folge von Fühlersignalen abhängig von der Einwirkung einer Folge von m vorbestimmten Drücken auf die Schale (212), wobei die Anordnung bei jeder von η Temperaturen ι' ο ' · · · / ·*■r. ist,A) A generator device for generating a sequence of sensor signals depending on the action of a sequence of m predetermined pressures on the shell (212), the arrangement at each of η temperatures ι 'ο' · · · / · * ■ r. is, B) eine Einrichtung zum Auflösen der Kalibrierfunktion für a.(T) und zum Erzeugen von Koeffizientensignalen, die a. (T) für jede der η Temperaturen darstellen, mit i=1, 2, ..., m, wobei F gleich einem der bei der zugeordneten Temperatur erzeugten Fühlersignale und W(F,T) gleich den jeweiligen, den Fühlersignalen zugeordneten Drücken ist, undB) a device for resolving the calibration function for a. (T) and for generating coefficient signals, the a. (T) represent for each of the η temperatures, with i = 1, 2, ..., m, where F is equal to one of the assigned temperature generated sensor signals and W (F, T) equal to the respective, assigned to the sensor signals Press is, and C) eine Einrichtung zum Auflösen von a.(T) für K.. und zum Erzeuge
darstellen,C) a device for resolving a. (T) for K .. and for generating
represent, zum Erzeugen von Signalen, die K.. für jeden Wert ifor generating signals that K .. for each value i mit j = 1, 2, ..., n, wobei a. (T) gleich einem jeweiligen der den Temperaturen T1, T2, ..., T zugeordnetenwith j = 1, 2, ..., n, where a. (T) equal to a respective one of the temperatures T 1 , T 2 , ..., T assigned Koeffizientensignalen und T gleich den jeweiligen, den Koeffizientensignalen zugeordneten Temperaturen ist.Coefficient signals and T equal to the respective temperatures assigned to the coefficient signals is. 7. Druck-Meßanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,7. Pressure measuring arrangement according to claim 5 or 6, characterized, daß m=4 und n=3 vorliegen.that m = 4 and n = 3 exist. 8. Druck-Meßanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,8. Pressure measuring arrangement according to claim 5 or 6, characterized, daß die Fühlersignal-Generatoreinrichtung einen ersten Oszillator aufweist, wobei F die Frequenz des ersten Oszillators darstellt, und daß die Temperatursignal-Generatoreinrichtung einen zweiten Oszillator aufweist, wobei FT die Frequenz des zweiten Oszillators darstellt.that the sensor signal generator device has a first oscillator, where F represents the frequency of the first oscillator, and that the temperature signal generator device has a second oscillator, where F T represents the frequency of the second oscillator.
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