DE3340421A1 - Elektrische waage - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, einer digitalen Signalverarbeitungseinheit
und einer digitalen Anzeige für die Wägeergebnisse.
Waagen dieser Art sind allgemein bekannt. Zur Anpassung an verschiedene Genauigkeitsanforderungen der Benutzer 1st es
z.B. bekannt, Waagen mit zwei Wägebereichen auszustatten. Die beiden Wägebereiche unterscheiden sich in der Höchstlast
und in der kleinsten aufgelösten Gewichtseinheit beispielsweise jeweils um den Paktor 10. Vielter sind Waagen bekannt,
bei denen durch Verändern der Integrationszeit die kleinste aufgelöste Gewichtseinheit um eine Stelle verändert werden
kann.
Diese bekannten Anpassungsmöglichkeiten sind zum einen sehr grob und beschränkt, und zum anderen - bei Zweibereichswaagen
- mit der Höchstlast gekoppelt. Meist erfordern sie auch ein manuelles Umschalten. Daher werden viele Wägungen
mit einer gar nicht benötigten zu hohen Genauigkeit durchgeführt, wodurch sich die Wägezeit unnötig verlängert.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Waage der oben angegebenen
Art so weiterzubilden, daß sie sich besser an verschiedene Genauigkeitsanforderungen anpassen läßt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Einstellmittel vorhanden sind, mit denen die relative Genauigkeit,
mit der das Wägeergebnis ermittelt werden soll, vom Benutzer vorgegeben werden kann.
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Der Benutzer der Waage stellt also einmal die gewünschte
relative Wägegenauigkeit ein und die Waage paßt sich dann automatisch an. Diese Anpassung kann z.B. bei der Zahl der
angezeigten Stellen, bei der Schrittweite in der jeweils letzten Stelle, bei der Auswahl der Integrationszeit, bei
der Filterung der Meßwerte in der digitalen Signalverarbeitungseinheit, bei der Häufigkeit der Meßwertübernahme in
der Anzeige und/oder im Zeitpunkt der Ausgabe des Stillstandssignals bzw. des Meßwertfreigabesignals erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Waage mit
einem Meßwertaufnehmer nach den Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation beschrieben. Dabei zeigt:
Pig. 1 eine perspektivische Ansicht der Waage,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Meßwertaufnehmer und ein
Blockschaltbild der Elektronik und
Fig. 3 das Anzeige- und Bedienungsfeld der Waage in einer zweiten Ausführungsform.
Die elektrisch Waage in Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 28, einer" Waagschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und einer Anzeige
19 für das Wägeergebnis. Zum Tarieren der Waage ist eine Tarataste 20 vorgesehen. Weiter ist ein Schiebeschalter
21 mit einer bezifferten Skala-22 zu erkennen, an den durch Verschieben des Knebels 30 die relative Genauigkeit,
mit der das Wägeergebnis ermittelt werden soll, vorgegeben werden kann.
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Die Punktionsweise dieser elektrischen Waage ergibt sich aus Pig. 2. Dort ist ein Stützteil 1 zu erkennen, das am
nicht gezeichneten Gehäuse befestigt ist. An diesen Stutzteil 1 ist über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen
ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt. Der Lastaufnehmer 2 trägt in seinem oberen Teil
die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein
Koppelelement 9 mit den Dünnstellen 12 und 13 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Der Obersetzungshebel
7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 an Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Ubersetzungshebels
7 greift die Kompensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanentmagnetsystem^
10 erzeugt wird. Die Größe des Kompensationsstromes wird in bekannter V/eise durch den Lagensensor 16
und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgev.'icht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetischen
Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am iTeßwiderstand 15 eine Meßspannung, die
einem Analog/Dlgital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit
18, beispielsweise einem Mikroprozessor, übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. Weiter
ist die Tarataste 20 zu erkennen und der Schiebeschalter zur Vorgabe der gewünschten relativen Genauigkeit des Wägeergebnisses.
Die Tarataste 20 und der Schiebeschalter 21 sind direkt an die digitale Signalverarbeitungseinheit 18
angeschlossen, wo die vom Analog/Digital-Wandler 17 kommenden digitalen Wägedaten entsprechend verarbeitet werden.
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Ist beispielsweise mittels des Schiebeschalters 21 eine hohe relative Genauigkeit vorgegeben, so wählt die digitale
Signalverarbeitungseinheit 18 einen Filteralgorithmus aus, der eine große Störunterdrückung gewährleistet (und
daher entsprechend langsam auf Lastwechsel reagiert), sie paßt die Häufigkeit, mit der Meßwerte in die Anzeige 19
überschrieben werden, diesem Filteralgorithmus an und sie vergleicht in bekannter V/eise aufeinanderfolgende Meßwerte
auf Gleichheit. Bei diesem Vergleich berücksichtigt die digitale Signalverarbeitungseinheit ebenfalls die durch
die Einstellung des Schiebeschalters 21 gewünschte Genauigkeit: beträgt die Nettolast, also die Laständerung auf der
Waagschale seit dem letzten Tarieren, beispielsweise 150 g und ist eine relative Genauigkeit von 10~->
vorgegeben, so dürfen aufeinanderfolgende '!eßwerte sich höchstens un
1,5 mg voneinander unterscheiden, damit die digitale Signalverarbeitungseinheit das Stillstandssignal abgibt. Dieses
Stillstandssignal läßt z.B. in der Anzeige das Symbol "g"
(29) aufleuchten und es gibt gleichzeitig am Datenausgang (Leitungen 23) die anstehenden digitalen Wägedaten frei.
Ebenso kann die digitale Signalverarbeitungseinheit Ib die
Zahl der in der Anzeige 19 erscheinenden Stellen und/oder die Schrittweite in der jeweils letzten Stelle der vorgegebenen
relativen Genauigkeit und der aktuellen Nettolast anpassen.
Ist für einen anderen Anwendungsfall beispielsweise eine
geringe Genauigkeit von 10~2 eingestellt, so wählt die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 einen sehr viel
schnelleren Filteralgorithmus aus, gibt häufiger einen neuen Meßwert in die Anzeige 19 und verringert die Zahl der angezeigten
Stellen. Bei der Überprüfung auf Stillstand kann
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schon bei einer entsprechend größeren Abweichung zwischen aufeinanderfolgenden Meßwerten das Stillstandssignal und
das Meßwertfreigabesignal ausgegeben werden, so daß diese
(ungenauere) Wägung nur eine sehr viel kürzere Zeit benötigt.
Die Vorgabe der relativen Genauigkeit ist für die meisten Wägeaufgaben sinnvoller als die Vorgabe der absoluten
Genauigkeit. Soll z.B. eine Mischung nach einem vorgegebenen Mischungsverhältnis hergestellt werden, so reicht
es, wenn die schweren Komponenten mit derselben relativen Genauigkeit ermittelt werden wie die leichten Komponenten.
Soll z.B. auf einer Waage mit 1 kg Höchstlast und 1 ng Auflösung eine Mischung hergestellt werden, für die eine
maximale Abweichung vom Soll-Mischungsverhältnis von 10"^
erlaubt ist, wobei die schwerste Komponente 500 g betragen möge und die leichteste Komponente 1 g, so muß bei Vorgabe
einer absoluten Wägegenauigkeit sich diese nach der leichtesten Komponente von 1 g richten und also 1 mg betragen;
alle Komponenten müssen dann auf 1 mg genau bestimmt werden, was entsprechend lange dauert. Bei Vorgabe der relativen
Genauigkeit von 10 "~3 ermittelt die Waage aber nur diese
leichteste Komponente auf 1 mg genau, während z.B. die schwerste Komponente mit ihren 500 g nur auf 0,5 g genau
ermittelt wird, was zu wesentlich kürzeren Wägezeiten führt.
Wird im Beispiel der Herstellung einer Mischung nach der Einwaage einer schweren Komponente tariert, um anschließend
eine weitere, eventuell leichtere Komponente einzuwiegen, so muß der Tariergang natürlich wieder auf die volle Stellenzahl
der Waage genau durchgeführt werden, um anschließend auch eine
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leichte Komponente mit der erforderlichen relativen Genauigkeit bestimmen zu können. Dies führt jedoch praktisch zu
keiner Zeitverzögerung, da nach dem Ende der ersten Einwaage der Wechsel zur zweiten Komponente sowieso eine gewisse
Zeit benötigt.
Eine andere Ausführungsform des Anzeige- und Bedienungsfeldes ist in Pig. 3 dargestellt. Dort sind zur Vorgabe der
gewünschten relativen Genauigkeit Tasten 24 und 25 vorgesehen, mit denen die gewünschte relative Genauigkeit verkleinert
bzw. vergrößert werden kann. Die gerade eingestellte relative Genauigkeit ist durch das Aufleuchten
einer der Leuchtdioden 26 optisch sichtbar gemacht. Durch Drücken der Taste 25 wird der eingestellte Wert jeweils um
eine Stelle nach rechts verschoben und der Leuchtpunkt wandert um eine Stelle nach rechts; durch Drücken der
Taste 24 erfolgt der Vorgang in der anderen Richtung. Weiter ist in Fig. 3 - ebenso wie in den Fig. 1 und 2 eine
Signallampe 27 erkennbar, die aufleuchtet, falls die sich aus der vorgegebenen relativen Genauigkeit und der
kleinsten auflösbaren Gewichtseinheit der Waage ergebende Mindestlast unterschritten wird. Bei der Anzeige Null der
Waage wird dies Signal zweckmäßigerweise unterdrückt, da es hier keine Bedeutung hat.
In einer weiteren, nicht gezeichneten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein Tastenfeld - wie es beispielsweise
in der DE-OS 29 22 875 beschrieben ist - zur Vorgabe der relativen Genauigkeit vorhanden ist. In diesem Fall wird
zweckmäßigerweise die vorgegebene relative Genauigkeit durch Leuchtdioden wie in Fig. 3 angezeigt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, daß über eine der Datenleitungen 23 (in Fig. 2) von einem übergeordneten EDV-System
die relative Genauigkeit vorgegeben wird. In diesem Fall wird ebenfalls die vorgegebene relative Genauigkeit
zweckmäßigerweise durch Leuchtdioden wie in Fig. 3 der Bedienungsperson angezeigt.
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Claims (9)
- Sartorlus GmbH Akte SW 8304Weender Landstraße 94-108 Kö/klD-3400 GöttinnenElektrische WaageAnsprüche:IJ Elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, einer digitalen Signalverarbeitungseinheit und einer digitalen Anzeige für die Wägeergebnisse, dadurch gekennzeichnet, daß Einstellmittel (21,24,25) vorhanden sind, mit denen die relative Genauigkeit, mit der das V/ägeergebnis ermittelt werden soll, vom Benutzer vorgegeben werden kann.
- 2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigemittel (21,22,26) vorhanden sind, die die vom Benutzer vorgegebene relative Genauigkeit optisch sichtbar machen.
- 3· Elektrische Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (26) als Anzeigemittel vorhanden sind.
- 4. Elektrische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schiebeschalter (21) als Einstell- und Anzeigemittel vorhanden ist.
- 5· Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellmittel zwei Tasten (24,25) vorhanden sind, mit denen die vorgegebene relative Genauigkeit vergrößert bzw. verkleinert werden kann.
- 6. Elektrische Waage nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastenfeld zur Vorgabe der relativen Genauigkeit vorhanden ist.
- 7· Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß je nach vorgegebener Genauigkeit verschiedene Filter in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) benutzt werden.
- 8. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Lastwechsel bei Erreichen der vorgegebenen relativen Genauigkeit ein Still-Standssignal bzw. ein Meßwertfreigabesignal von der Waage abgegeben wird.
- 9. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signallampe (27) vorhanden ist, die aufleuchtet, falls die sich aus der vorgegebenen relativen Genauigkeit und der kleinsten auflösbaren Gewichtseinheit ergebende Mindestlast unterschritten wird.SW 8304
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