DE3340512C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer zur Erzeugung eines gewichtsab­ hängigen Signals, mit einer digitalen Signalverarbeitungs­ einheit und mit mindestens einem Fühler zur Erfassung von auf den Meßwertaufnehmer einwirkenden Störeinflüssen und mit Schaltungen oder Datenverarbeitungsprogrammen zur Korrektur der aus diesen Störeinflüssen resultierenden Fehler des Meßwertaufnehmers.

Waagen dieser Art sind z. B. aus der DE-OS 32 13 016 be­ kannt. Dort ist vor allem die Korrektur von Temperatur­ fehlern beschrieben. Weiter ist es aus der DE-OS 31 06 534 bekannt, auch Feuchte- und Druckfühler einzusetzen, um ent­ sprechende Feuchte- oder Druckabhängigkeiten des Meßwert­ aufnehmers zu korrigieren. Weiterhin ist es aus der DE-OS 28 39 016 bekannt, einen Mittelwert der Offset-Spannung zu bilden und abzuspeichern.

Nachteilig an diesen bekannten Waagen ist es jedoch, daß immer nur der Momentanwert der jeweiligen Störgröße oder ein einziger Mittelwert für die Korrekturzwecke zur Ver­ fügung steht. Das zeitliche Verhalten des jeweiligen Fühlers muß also dem zeitlichen Verhalten des Meßwert­ aufnehmers angeglichen werden. Bei einem Temperaturfühler beispielsweise muß dies durch einen richtig gewählten Befestigungspunkt, richtig gewählte Wärmekapazität und richtig gewählten Wärmewiderstand zum Befestigungspunkt geschehen. Diese Anpassung des zeitlichen Verhaltens ist jedoch umständlich und auch nur in beschränktem Umfang möglich, besonders da das zeitliche Verhalten des aus vielen verschiedenen Einzelteilen aufgebauten Meßwertauf­ nehmers sich nicht durch eine einfache mathematische Be­ ziehung darstellen läßt. Weiterhin ist diese Anpassung immer nur für eine zu korrigierende Größe - wie z. B. die Empfindlichkeit - optimal durchführbar, da im allgemeinen jede zu korrigierende Größe ein anderes Zeitverhalten zeigt. Bei der Fehlerkorrektur in der digitalen Signalver­ arbeitungseinheit sollen aber möglichst alle Fehler korri­ giert werden, also neben Empfindlichkeitsfehlern z. B. auch Nullpunktfehler und Linearitätsfehler.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine einfachere An­ passung des zeitlichen Verhaltens des Fühlers oder der Fühler an das zeitliche Verhalten des Meßwertaufnehmers möglich ist und daß mit einem Fühler verschiedene Fehler des Meßwertaufnehmers mit verschiedenem Zeitverhalten korrigiert werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß im Rahmen der digitalen Signalverarbeitungseinheit ein Speicherbereich 20 vorhanden ist, dem fortlaufend digitale Daten zugeführt werden und dort für eine vorgegebene Zeit gespeichert wer­ den, wobei diese Daten aus dem jeweiligen Ausgangssignal des Fühlers bzw. der Fühler 24′, 24″, 24‴, 25′, 25″ und gegebenenfalls dem Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers 1 . . . 17 hergeleitet werden, daß die Daten dem Speicher­ bereich 20 mit einer vorgegebenen Folgefrequenz zugeführt werden, wobei diese Folgefrequenzen niedriger ist als die Frequenz, mit der Meßwerte vom Meßwertaufnehmer 1 . . . 17 abgegeben werden, und daß die digitale Signalverarbeitungs­ einheit die aus verschiedenen Zeiten stammenden Daten mit vorgegebenen Gewichtungsfaktoren bewertet und zur Bestim­ mung der Korrekturen, die am Ausgangssignal des Meßwert­ aufnehmers anzubringen sind, benutzt.

Dadurch stehen sowohl die momentanen Daten als auch die Daten der Vergangenheit zur Verfügung und die Anpassung an das Zeitverhalten des Meßwertaufnehmers läßt sich leicht durch entsprechende Wahl der Gewichtungsfaktoren nach­ bilden.

Bei einem schnellen Temperaturfühler beispielsweise und einem langsam reagierenden Meßwertaufnehmer werden die älteren Daten stärker berücksichtigt als die neuesten Daten, während bei einem schnell reagierenden Meßwert­ aufnehmer vor allem die neuesten Daten berücksichtigt werden und die ältesten den Gewichtungsfaktor Null er­ halten. Die Anpassung ist also durch einfaches Ändern der Gewichtungsfaktoren möglich, ohne daß die Art, der Ort oder die Befestigungsweise des Temperaturfühlers geändert werden müßte. - Durch die Wahl einer niedrigeren Folgefrequenz für die Datenzuführung in den Speicherbereich 20 wird der Speicherbedarf nicht zu groß.

Die Organisation dieses Speicherbereichs kann je nach be­ nutzter Hardware für die Elektronik gewählt werden. Vor­ teilhaft ist es z. B., diesen Speicherbereich in Form eines Schieberegisters zu organisieren, wobei beim Einspeichern eines neuen Datensatzes alle bisher eingespeicherten Daten­ sätze um einen Speicherplatz weiterrücken und der letzte Datensatz gelöscht wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich dann, wenn die digitale Signalverarbeitungseinheit durch einen Mikroprozessor realisiert ist; dann kann für den Speicher­ bereich ein Teil des (internen oder externen) RAM's dieses Mikroprozessors benutzt werden. Hierbei ist es auch mög­ lich, jeden Datensatz auf einem festen Speicherplatz zu belassen und jeweils nur den ältesten Datensatz zu löschen und durch den neuen Datensatz zu ersetzen.

Weiter ist es vorteilhaft, den Speicherbereich in minde­ stens zwei Teilbereiche zu unterteilen und die Folgefre­ quenzen, mit denen diesen Teilbereichen neue Daten zuge­ führt werden, verschieden zu wählen. Diese Teilbereiche können einmal für die Daten von verschiedenen Fühlern be­ nutzt werden: Die Signale von sich schnell ändernden und nur kurz nachwirkenden Störeinflüssen werden häufiger ab­ gespeichert und - bei vorgegebener Speicherkapazität - entsprechend schneller wieder gelöscht, während Signale von sich langsam ändernden und lang nachwirkenden Störein­ flüssen seltener abgespeichert werden und dementsprechend für einen längeren Zeitraum zur Auswertung zur Verfügung stehen. Zum anderen können die beiden Teilbereiche auch hintereinander geschaltet sein: Alle Daten werden zuerst dem ersten Teilbereich zugeführt, der damit also die Daten der jüngsten Vergangenheit enthält; dann wird jeweils der Mittelwert der ältesten n Daten des ersten Teilbereiches mit einer um den Faktor n niedrigeren Folgefrequenz in den zweiten Teilbereich übertragen. Der zweite Teilbereich enthält also die Daten der weiter zurückliegenden Ver­ gangenheit mit einer geringeren zeitlichen Auflösung.

Um die lückenlose Abspeicherung der Daten der verschiedenen Störeinflüsse im Speicherbereich auch bei nicht benutzter Waage sicherzustellen, ist es zweckmäßig, eine Stand by- Schaltung vorzusehen und auch während des Stand by-Be­ triebes dem Speicherbereich weiterhin Daten zuzuführen.

Wird eine Waage ohne Stand by-Schaltung wieder eingeschal­ tet oder wird eine Waage mit Stand by-Schaltung von der Versorgungsspannung getrennt und wieder eingeschaltet, so dauert es eine Zeit, bis sich wieder thermisches Gleich­ gewicht eingestellt hat. In dieser Zeit ergibt sich häufig eine Nullpunkts- und Empfindlichkeitsdrift. Um auch diesen Fehler korrigieren zu können, ist in einer weiterführenden Ausgestaltung vorgesehen, daß beim Einschalten der Waage aus den ersten, aus dem jeweiligen Ausgangssignal der Fühler hergeleiteten Daten nach einem fest vorgegebenen Programm weitere Daten berechnet werden, mit denen die weiteren, noch leeren Plätze des Speicherbereiches geladen werden. Der Speicherbereich wird also mit Daten geladen, die nicht aus älteren Meßwerten stammen, sondern gerade so berechnet werden, daß die Einschaltdrift korrigiert wird. Diese Daten werden dann allmählich gelöscht und durch Meß­ daten ersetzt.

Um das unterschiedliche Zeitverhalten verschiedener Fehler, beispielsweise Linearitätsfehler, Nullpunktsfehler oder Empfindlichkeitsfehler, nachbilden zu können, werden vor­ teilhafterweise die Gewichtungsfaktoren, mit denen die digitale Signalverarbeitungseinheit die im Speicherbereich gespeicherten Daten bewertet, für die verschiedenen Korrek­ turen verschieden vorgegeben.

Manche Meßwertaufnehmer zeigen einen Fehler, den man all­ gemein als "Kriechen" bezeichnet. Dabei folgt das Ausgangs­ signal bei einem Lastwechsel diesem zuerst nur teilweise und kriecht erst allmählich auf den stationären Endwert. Auch diesen Fehler kann man durch Abspeichern der jewei­ ligen Lastwerte im Speicherbereich und durch Vergleich der älteren Lastwerte mit dem aktuellen Lastwert korrigieren. Je weiter ein Lastwechsel zurückliegt, desto geringer wird er dabei bewertet. Diese Kriechfehler sind stark tempera­ turabhängig. Vorteilhafterweise werden daher die Gewich­ tungsfaktoren, mit denen die digitale Signalverarbeitungs­ einheit die im Speicherbereich gespeicherten Daten bewer­ tet, zumindest teilweise temperaturabhängig vorgegeben.

Da im allgemeinen die Temperatur die wichtigste Störgröße darstellt, ist es zweckmäßig, daß als Fühler mindestens ein Temperaturfühler vorhanden ist.

Bei einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektro­ magnetischen Kraftkompensation wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung ein Temperaturfühler an der Kompensations­ spule befestigt. Dadurch können die bei wechselnden Lasten durch den entsprechend wechselnden Kompensationsstrom ver­ ursachten Temperaturänderungen sowohl besonders schnell erfaßt werden als auch über die zeitliche Mittelwertbildung der im Speicherbereich gespeicherten Werte in ihren lang­ samen Auswirkungen auf thermisch träge Bauteile berechnet werden.

Als Temperaturfühler wird dabei zweckmäßigerweise ein Schwinger mit temperaturabhängiger Resonanzfrequenz einge­ setzt, da er ein leicht digitalisierbares Ausgangssignal liefert. Beispielsweise ist ein Schwingquarz mit entspre­ chendem Schnittwinkel solch ein Schwinger mit temperatur­ abhängiger Resonanzfrequenz, der sich zusätzlich durch eine sehr gute Langzeitstabilität auszeichnet.

Eine besonders preisgünstige Auswerteschaltung erhält man, wenn man die temperaturabhängige Ausgangsfrequenz des Schwingers durch Teilerstufen, wie sie in kommerziellen Uhren-IC's enthalten sind, auf größenordnungsmäßig 1 Hz herunterteilt und die Dauer zwischen zwei aufeinander­ folgenden Impulsen mittels einer konstanten Referenz­ frequenz auszählt; dieses Zählergebnis ist dann ein digi­ tales Maß für die Temperatur des Schwingers.

Bei einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektro­ magnetischen Kraftkompensation ändert sich die Verlust­ leistung in der Spule in Abhängigkeit vom Kompensations­ strom und damit in Abhängigkeit von der Last, und zwar steigt die Verlustleistung quadratisch mit der Last. Die digitale Signalverarbeitungseinheit kann damit aus dem Lastwert, also dem Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers, die momentane Verlustleistung in der Spule errechnen. Dementsprechend sieht eine weitere zweckmäßige Ausgestal­ tung vor, daß bei einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation die dem Speicher­ bereich zugeführten Daten aus dem Ausgangssignal eines Temperaturfühlers und dem quadrierten Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers hergeleitet werden. Die Temperaturunter­ schiede durch die lastabhängige Verlustleistung in der Spule werden dann aus dem Ausgangssignal des Meßwertauf­ nehmers errechnet, während der Temperaturfühler nur zu­ sätzlich die Grundtemperatur des Meßwertaufnehmers erfaßt. Für beide Temperaturdaten können verschiedene Gewichtungs­ faktoren benutzt werden entsprechend dem unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Einfluß von Schwankungen der Grundtemperatur und von Schwankungen der Verlustleistung in der Spule.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß als Fühler mindestens ein Feuchtefühler vorhanden ist. Eine Feuchte-Korrektur ist z. B. bei Meßwertaufnehmern mit aufge­ klebten Dehnungsmeßstreifen notwendig, da der Kleber im allgemeinen je nach umgebender Feuchte verschieden viel Wasserdampf aufnimmt und seine Eigenschaften dadurch ändert. Auch bei Meßwertaufnehmern nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation kann die Lackiso­ lation der Kompensationsspule verschiedene Mengen Wasser­ dampf aufnehmen und so bei empfindlichen Waagen durch ihr verändertes Eigengewicht den Nullpunkt beeinflussen. Alle Feuchteeinflüsse zeigen eine starke zeitliche Verzögerung, da sich ein neues Wasserdampf-Gleichgewicht nur langsam einstellt. Dadurch wirkt sich die Verfügbarkeit von älteren Meßdaten hier besonders vorteilhaft aus.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren am Beispiel einer Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraft­ kompensation erläutert, ohne daß die Anwendung der Erfindung jedoch auf solche Waagen eingeschränkt ist. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den mechanischen Teil der Waage und ein Blockschaltbild der Elektronik,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einer Störgröße, die daraus abgeleiteten Werte im Speicherbereich und zwei Beispiele für Gewichtungsfaktoren und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Speicherbereichs in einer zweiten Ausführungsform.

Die elektrische Waage in Fig. 1 besteht aus einem gehäuse­ festen Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 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 Über­ setzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stütz­ teil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungs­ hebels 7 greift die Kompensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanent­ magnetsystems 10 erzeugt wird. Die Größe des Kompensations­ stromes wird in bekannter Weise durch den Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagne­ tischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitali­ sierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungs­ einheit 18 übernommen. In der digitalen Signalverarbeitungs­ einheit ist nun ein Speicherbereich 20 vorhanden, der im ge­ zeichneten Beispiel als Schieberegister mit zwanzig Speicher­ plätzen dargestellt ist. Das Schieberegister 20 wird vom übrigen Teil 19 der digitalen Signalverarbeitungseinheit, über die Leitung 21 getaktet und bei jedem Taktimpuls wird ein neuer Datensatz über die Leitungen 22 und 23 übernommen und im ersten (in der Zeichnung linken) Speicherplatz ge­ speichert; gleichzeitig wird der vorher im ersten Speicher­ platz gespeicherte Datensatz in den zweiten Speicherplatz übernommen, der vorher im zweiten Speicherplatz gespeicherte Datensatz wird in den dritten Speicherplatz übernommen usw. bis zum 20. Speicherplatz, dessen vorher gespeicherter Daten­ satz gelöscht wird.

Die dem Eingang des Schieberegisters zugeführten Daten stammen aus Fühlern 24 und 25 und werden in dazugehörigen Signalauf­ bereitungsbausteinen 26 und 27 aufbereitet. Bei analogen Fühlern bestehen diese Signalaufbereitungsbausteine beispiels­ weise aus einem Analog/Digital-Wandler mit Datenspeicher; bei Fühlern mit frequenzanalogem Ausgangssignal, wie z. B. bei den Quarz-Temperaturfühlern, können sie aus einem Zähler bestehen. Oder sie bestehen aus Untersetzerstufen zum Her­ unterteilen der Meßfrequenz auf ca. 1 Hz; diese niedrige Frequenz kann dann durch Auszählen der Periodendauer von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 bestimmt werden. Die dem Eingang des Schieberegisters 20 zugeführten Daten können jedoch auch (über die Leitung 29) von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 19 aus dem Ausgangssignal des Meß­ wertaufnehmers 1 . . . 17 ermittelt werden. Ebenso könnten die Meßdaten der Fühler 24 und 25 über die Signalaufbereitungs­ bausteine 26 und 27 direkt der digitalen Signalverarbeitungs­ einheit 18 zugeführt werden und von dort zum Schieberegister gelangen, ohne daß sich die Funktionsweise ändert. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 hat über die Lei­ tungen 28 Zugriff zu den einzelnen Speicherplätzen des Schieberegisters 20. Sie kann die einzelnen Datensätze übernehmen, mit Gewichtungsfaktoren multiplizieren und aus dem Ergebnis die notwendigen Korrekturen für das Ausgangs­ signal des Meßwertaufnehmers 1 . . . 17 errechnen und das Er­ gebnis in die digitale Anzeige 30 weitergeben.

Der durch diese Schaltung gegebene Funktionsablauf läßt sich anhand der Beispiele in Fig. 2 erläutern. Dort ist nur die Störgröße Temperatur betrachtet, die von einem einzigen Tempe­ raturfühler gemessen wird; weiter sind für das Schieberegister nur zehn Speicherplätze angenommen. Im oberen Teil von Fig. 2 ist als Kurve der angenonmene zeitliche Verlauf der Tempe­ ratur aufgetragen, wobei der Zeitmaßstab von rechts nach links fortschreitet. Die aktuelle Temperatur (Balken X₁) ist im ersten Speicherplatz des Schieberegisters gespeichert; die Temperatur X₂, die vor einer Taktperiode - bei­ spielsweise also vor einer Minute - herrschte, ist im zweiten Speicherplatz gespeichert; die Temperatur X₃, die vor zwei Taktperioden herrschte, ist im dritten Speicher­ platz gespeichert; usw. Der angenommene Kurvenverlauf zeigt also eine Temperaturerhöhung in den letzten zwei Takt­ perioden und eine etwa konstante Temperatur in der Zeit da­ vor.

Soll nun ein thermisch träges System korrigiert werden, beispielsweise in Fig. 1 die Empfindlichkeit, die im wesent­ lichen durch den verhältnismäßig großen und schweren Perma­ nentmagneten 10 bestimmt wird, so wird der obere Satz Gewich­ tungsfaktoren aus Fig. 2 benutzt. Dabei werden die mitt­ leren Speicherplätze stärker gewichtet und die vorderen und hinteren Speicherplätze, also die neuesten und die ältesten Daten, geringer. Damit wirkt sich die in Fig. 2 angenommene Temperaturerhöhung in den letzten zwei Taktperioden erst all­ mählich und zeitverzögert in der Größe der temperaturab­ hängigen Korrektur aus - genauso wie sich das empfindlich­ keitsbestimmende Bauteil, der Magnet, erst allmählich er­ wärmt.

Der untere Satz Gewichtungsfaktoren in Fig. 2 ist für ein ther­ misch schnell reagierendes System gedacht, beispielsweise im Meßwertaufnehmer aus Fig. 1 für den Nullpunkt, der weitgehend von den dünnen Federn 6 und den Lenkern 4 und 5 bestimmt wird. In Fig. 2 ist angenommen, daß der benutzte Temperaturfühler auf eine Temperaturänderung langsamer reagiert als der Meßwert­ aufnehmer. Deshalb wird aus den gespeicherten Temperatur­ fühler-Meßwerten der Vergangenheit auf den zu erwartenden nächsten Meßwert extrapoliert: zu dem neuesten Meßwert X₁ wird ein Wert addiert, der sich zu ¾ aus der Steigung zwischen den beiden letzten Meßwerten (X₁-X₂) und zu ¼ aus der Steigung zwischen den beiden letzten Meßwerten X₂-X₃ ergibt:
X₁ + ¾ (X₁-X₂) + ¼ (X₂-X₃) = ¼ (X₁-2 X₂-X₃)
Der untere Satz Gewichtungsfaktoren in Fig. 2 (ohne Normie­ rungsfaktor angegeben) stellt also eine Vorausschätzung dar, die Temperaturkorrektur wird in der vorausgeschätzten Höhe durchgeführt, wie sie der Temperaturfühler erst in den nächsten (zukünftigen) Taktperioden etwa messen wird. Dies Beispiel soll zeigen, daß durch richtig gewählte Gewichtungsfaktoren in gewissem Umfang auch Fehler des Meßwertaufnehmers korri­ giert werden können, die bei Änderungen der Störgröße schneller auftreten als der benutzte Fühler erkennen kann.

Die beiden Sätze Gewichtungsfaktoren in Fig. 2 sollen beispiel­ haft verschiedene Möglichkeiten der Anpassung des zeitlichen Verhaltens von Fühler und Meßwertaufnehmer zeigen. Andere Zu­ sammenstellungen von Gewichtungsfaktoren sind in großer Viel­ zahl möglich und müssen entsprechend den speziellen Eigen­ schaften von Fühler und Meßwertaufnehmer ermittelt und der digitalen Signalverarbeitungseinheit implementiert werden.

Genauso wie die Festlegung der Gewichtungsfaktoren waagen­ spezifisch erfolgen muß, muß auch die Wahl der Fühler 24 und 25 waagenspezifisch nach den Störgrößen mit größtem Einfluß erfolgen. Die folgenden Beispiele sollen also wieder nur die Bandbreite der Möglichkeiten aufzeigen.

Beispiel 1:

Am Spulenkörper 11 oder in seiner Nähe ist ein Feuchte­ fühler 25′ angebracht, am gehäusefesten Stützteil 1 ist ein Temperaturfühler 24′ angebracht. Aus den Daten des Feuchtefühlers wird der Feuchte-Einfluß der Spulenwindungen korrigiert, aus den Daten des Temperaturfühlers wird der Temperaturfehler des gesamten Meßwertaufnehmers korrigiert. Dabei sind die Gewichtungsfaktoren für den Feuchte-Einfluß temperaturabhängig vorgegeben, um das temperaturabhängige Zeitverhalten der Feuchteaufnahme und um die temperatur­ abhängige Größe der Feuchteaufnahme zu berücksichtigen.

Beispiel 2:

Am Spulenkörper 11 ist ein erster Temperaturfühler 25″ angebracht, am gehäusefesten Stützteil ist ein weiterer Temperaturfühler 24″ angebracht. Der Temperaturfühler 24″ mißt die mittlere Temperatur des Meßwertaufnehmers, der Temperaturfühler 25″ mißt die Temperatur der Spule, die Differenz der beiden Temperaturen ergibt die lastabhängige Übertemperatur der Spule. Aus den abgespeicherten Werten des Temperaturfühlers 24″ wird der Temperaturkoeffizient des gesamten Meßwertaufnehmers korrigiert, aus der Differenz der abgespeicherten Daten der beiden Temperaturfühler wird der Einfluß des sich aus der Übertemperatur der Spule er­ gebenden geänderten Hebelverhältnisse am Hebel 7 und der geänderten Feldstärke des Permanentmagnetsystems 10 korri­ giert.

Beispiel 3:

Es ist nur ein Temperaturfühler 24‴ am gehäusefesten Stütz­ teil 1 vorhanden, dann errechnet die digitale Signalverar­ beitungseinheit 18 die Verlustleistung in der Spule 11 aus dem Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers 1 . . . 17. Die Aus­ wertung erfolgt wie im Beispiel 2.

Beispiel 4:

Bei einem Meßwertaufnehmer aus einem Federkörper mit auf­ geklebten Dehnungsmeßstreifen ist ein Temperaturfühler und ein Feuchtefühler in der Nähe des Federkörpers vorhanden. In das Schieberegister wird neben den Daten dieser beiden Fühler noch das gewichtsabhängige Ausgangssignal des Meß­ wertaufnehmers übernommen. Aus den gespeicherten Temperatur­ werten wird einmal der Temperaturfehler des Meßwertauf­ nehmers (z. B. der Temperaturkoeffizient des Elastizitäts­ moduls) korrigiert, weiter werden die Gewichtungsfaktoren für den Feuchte-Einfluß je nach Temperatur verschieden vorgegeben und zum dritten werden zur Kriechkompensation die Gewichtungsfaktoren der gespeicherten Lastwerte je nach Temperatur verschieden vorgegeben.

Der Speicherbedarf richtet sich nach der Taktfrequenz, mit der die Daten eingeschrieben und weitergeschoben werden und nach der benötigten Zeitspanne, aus der Daten zum Er­ rechnen der Korrekturen benötigt werden. Um den Speicher­ bedarf nicht zu groß werden zu lassen, empfiehlt es sich, nicht für jeden neuen Meßwert vom Meßwertaufnehmer auch einen neuen Wert in den Speicherbereich einzuspeichern. Während die Meßwerte vom Meßwertaufnehmer etwa jede Sekunde neu geliefert werden, reicht es in vielen Fällen, wenn etwa jede Minute ein neuer Wert in den Speicherbereich übernommen wird.

Eine andere Möglichkeit, Speicherplatz zu sparen zeigt Fig. 3 wieder am Beispiel eines Schieberegisters. Hier be­ steht das Schieberegister aus einem ersten Teilbereich 20′ mit 16 Speicherplätzen, in die Daten mit der vorgegebenen Taktfrequenz wie in Fig. 1 eingegeben werden. Der Takt für den zweiten Teilbereich 20″ mit ebenfalls 16 Speicher­ plätzen wird in Fig. 3 durch einen Frequenzteiler 31 um den Faktor 4 heruntergesetzt. In den zweiten Teilbereich wird je­ weils der Mittelwert aus den letzten vier Speicherplätzen des ersten Teilbereiches übertragen (Mittelwertbildner 32). Da dieser Übertrag nur bei jedem vierten Taktimpuls des ersten Teilbereiches erfolgt, wird jeder Wert aus dem ersten Teil­ bereich genau einmal für den Übertrag in den zweiten Teil­ bereich berücksichtigt. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung der Teilbereiche des Schieberegisters erlaubt es, mit 16 + 16 = 32 Speicherplätzen die Daten aus maximal 4 × 16 + 16 = 80 Taktperioden des Taktes aus dem ersten Teilbereich zu spei­ chern. Daß dabei die älteren Daten nur als Mittelwert über vier Taktperioden vorliegen, stört im allgemeinen nicht, da für die weiter zurückliegenden Zeiträume die feine zeitliche Auflösung nicht mehr so wichtig ist.

Diese eben am Beispiel eines Schieberegisters demonstrierte Teilung des Speichers läßt sich sinngemäß auch auf andere Speicherorganisationen übertragen.

Nach dem Einschalten der Waage ist der Speicherbereich zunächst leer und füllt sich erst allmählich mit Daten. Die vorgesehene und im vorhergehenden beschriebene Funktions­ weise ist also noch nicht möglich. Es ist deshalb zweck­ mäßig, die Waage in bekannter Weise mit einer Stand by- Schaltung zu versehen, bei der die wesentlichen Teile der Elektronik eingeschaltet bleiben und nur die Anzeige und andere, einer erhöhten Alterung im eingeschalteten Zustand unterliegende Bauteile abgeschaltet werden. In diesem Fall können auch im Stand by-Betrieb laufend Daten in den Speicher­ bereich übernommen werden und die Meßwertkorrektur ist nach dem vollen Einschalten sofort hundertprozentig gewährleistet.

Ist die Waage doch einmal vollständig von ihrer Versorgungs­ spannung getrennt worden und wird wieder eingeschaltet, so werden zweckmäßigerweise aus den ersten Meßwerten der Fühler weitere Daten berechnet und in die leeren Plätze des Speicher­ bereichs eingespeichert. Diese berechneten Daten können zwar die individuelle Vorgeschichte der Waage vor dem Ein­ schalten nicht wiedergeben, sie können aber so gewählt werden, daß das einschaltbedingte Einlaufen der Waage bei etwa konstanter Temperatur und Feuchte in etwa korrigiert wird.

Claims (15)

1. Elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer zur Er­ zeugung eines gewichtsabhängigen Signals, mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, mit mindestens einem Fühler zur Erfassung von auf den Meßwertaufnehmer einwirkenden Störeinflüssen und mit Schaltungen oder Datenverarbeitungsprogrammen zur Korrektur der aus diesen Störeinflüssen resultierenden Fehler des Meßwert­ aufnehmers, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) ein Speicher­ bereich (20) vorhanden ist, dem fortlaufend digitale Daten zugeführt werden und dort für eine vorgegebene Zeit gespeichert werden, wobei diese Daten aus dem je­ weiligen Ausgangssignal des Fühlers bzw. der Fühler (24′, 24″, 24‴, 25′, 25″) und gegebenenfalls dem Aus­ gangssignal des Meßwertaufnehmers (1 . . . 17) hergeleitet werden, daß die Daten dem Speicherbereich (20) mit einer vorgegebenen Folgefrequenz zugeführt werden, wobei diese Folgefrequenz niedriger ist als die Frequenz, mit der Meßwerte vom Meßwertaufnehmer (1 . . . 17) abgegeben werden, und daß die digitale Signalverarbeitungseinheit die aus ver­ schiedenen Zeiten stammenden Daten mit vorgegebenen Gewichtsfaktoren bewertet und zur Bestimmung der Korrek­ turen, die am Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers anzu­ bringen sind, benutzt.

2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicherbereich (20) in Form eines Schieberegisters organisiert ist.

3. Elektrische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Signalverarbeitungs­ einheit (18) durch einen Mikroprozessor realisiert ist und daß für den Speicherbereich (20) ein Teil des RAM's dieses Mikroprozessors benutzt wird.

4. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbereich (20) in mindestens zwei Teilbereiche (20′, 20″) unterteilt ist, und daß die Folgefrequenzen, mit denen diesen Teilbe­ reichen neue Daten zugeführt werden, verschieden sind.

5. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stand by-Betrieb vorge­ sehen ist und daß während des Stand by-Betriebes dem Speicherbereich (20) weiterhin Daten zugeführt werden.

6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten der Waage aus den ersten, aus dem jeweiligen Ausgangssignal des Fühlers bzw. der Fühler (24′, 24″, 24‴, 25′, 25″) und gegebenenfalls dem Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers (1 . . . 17) hergeleiteten Daten nach einem fest vorge­ gebenen Programm weitere Daten berechnet werden, mit denen die weiteren, noch leeren Plätze des Speicher­ bereichs (20) geladen werden.

7. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren, mit denen die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) die im Speicherbereich (20) gespeicherten Daten bewertet, für die verschiedenen Korrekturen, wie z. B. Linearität, Nullpunkt oder Empfindlichkeit, verschieden vorgegeben sind.

8. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren, mit denen die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) die im Speicherbereich (20) gespeicherten Daten bewertet, zumindest teilweise temperaturabhängig vorgegeben sind.

9. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fühler mindestens ein Temperaturfühler (24′, 24″, 24‴, 25″) vorhanden ist.

10. Elektrische Waage nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation ein Temperaturfühler (25″) an der Kompensationsspule (11) befestigt ist.

11. Elektrische Waage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Temperaturfühler ein Schwinger mit temperaturabhängiger Resonanzfrequenz eingesetzt ist.

12. Elektrische Waage nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schwinger mit temperaturabhängiger Resonanzfrequenz ein Schwingquarz mit entsprechendem Schnittwinkel benutzt wird.

13. Elektrische Waage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die temperaturabhängige Resonanz­ frequenz durch Teilerstufen heruntergeteilt wird, daß die Periodendauer dieser heruntergeteilten Impulsfolge mittels einer wenigstens näherungsweise konstanten Referenzfrequenz ausgezählt wird und daß dieses Zähl­ ergebnis ein digitales Maß für die Temperatur des Schwingers ist.

14. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Meßwertaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompen­ sation die dem Speicherbereich (20) zugeführten Daten aus dem Ausgangssignal eines Temperaturfühlers (24‴) und dem quadrierten Ausgangssignal des Meßwertauf­ nehmers (1 . . . 17) hergeleitet werden.

15. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß als Fühler mindestens ein Feuchtefühler (25′) vorhanden ist.