DE69306634T2

DE69306634T2 - Kompensierte elektronische Waagen und Thermogravimeter

Info

Publication number: DE69306634T2
Application number: DE69306634T
Authority: DE
Inventors: Mitsumasa Uchiike
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: EP0564158B1; JPH05281014A; JP2518123B2; EP0564158A2; EP0564158A3; DE69306634D1; US5493078A

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Waagen und insbesondere elektronische Waagen, die einen Photodetektor oder Lichtaufnehmer zum Erfassen des ausgeglichenen Zustandes (oder des nicht ausgeglichenen Zustandes) der Waage verwenden. Die Erfindung betrifft auch Thermoanalysatoren.
Eine elektronische Waage wird dazu benutzt, eine sehr kleine Änderung in der Masse (oder dem Gewicht) eines Gegenstandes zu erfassen, und ist insbesondere für eine Thermoanalyse einer Probe zweckmäßig, bei der eine Änderung in der Masse der Probe fortlaufend erfaßt wird, während diese erwärmt (oder abgekühlt) wird. Eine derartige elektronische Waage wird im folgenden anhand von Fig. 1 der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Eine Probenschale 9 und eine Rückkopplungsspule 7 sind von einem Balken 4 gehalten, der von einer dazwischen angeordneten Stütze 8 gehalten oder getragen ist, wobei eine Verschluß 3 an einem Ende des Balkens 4 befestigt ist. Im Abstand vom Balken 4 sind ein Lichtgeber 2 und ein Lichtaufnehmer 1 einander gegenüber mit dem dazwischen befindlichen Verschluß 3 angeordnet. Der Lichtaufnehmer 1 besteht aus zwei lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12, die längs der Bewegungsrichtung des Verschlusses 3 (im Fall von Fig. 1 vertikal) ausgerichtet sind. Wenn sich die Masse einer Probe 15 auf der Probenschale 9 ändert, schwenkt der Balken 4 und bewegt sich der Verschluß 3 (und sein Schatten 13 am Lichtaufnehmer 1) vertikal. Das ändert die von den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 empfangenen Lichtanteile, so daß sich der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der beiden lichtempfindlichen Bereiche 11 und 12 ändert.
Ein Magnet ist um die Rückkopplungsspule 7 angeordnet, so daß diese Bauteile magnetisch reagieren. Die Position der Rückkopplungsspule 7 kann dadurch geändert werden, daß der elektrische Strom geändert wird, der der Rückkopplungsspule 7 zugeführt wird, und ein Steuerteil 5 steuert den Strom so, daß sich der Unterschied in den Ausgangssignalen der beiden lichtempfindlichen Bereiche 11 und 12 nicht ändert (das heißt, daß der Balken 4 stabil ist). Die Masse der Probe 15 kann daher dadurch gemessen werden, daß der Strom erfaßt wird, der durch die Rückkopplungsspule 7 fließt.
Bei einer bereits vorgeschlagenen elektronischen Waage wird das Schwenken des Balkens 4 über eine Ungleichgewichtserfassungsschaltung erfaßt, die in Fig. 5 der zugehörigen Zeichnung dargestellt und im Steuerteil 5 vorgesehen ist. In dem Schaltbild von Fig. 5 entsprechen die Photodioden D11 und D12 den lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 jeweils. Der Strom I1, der durch die Photodiode D11 fließt, gibt die Lichtmenge wieder, die vom lichtempfindlichen Bereich 11 empfangen wird, und der Strom I2, der durch die Photodiode D12 fließt, gibt die Lichtmenge wieder, die vom lichtempfindlichen Bereich 12 empfangen wird. Eine Subtrahierschaltung aus einem Operationsverstärker OP3 und drei Widerständen R11, R12 und R2 erzeugt eine Spannung Vdt3, die dem Unterschied zwischen den Strömen I1 und I2 entspricht. Der Strom zur Rückkopplungsspule 7 wird durch eine weitere Schaltung im Steuerteil 5 so gesteuert, daß die Spannung Vdt3 konstant ist.
Ein Problem bei der oben beschriebenen elektronischen Waage besteht darin, daß in den Ausgangssignalen des Lichtaufnehmers 1 und auch im Unterschied der Ausgangssignale infolge einer Anderung der Umgebungstemperatur oder aufgrund anderer Faktoren eine Drift auftritt. In diesem Fall erzeugt die Ungleichgewichtserfassungsschaltung (Fig. 5) des Steuerteils 5 ein fehlerhaftes Signal, selbst wenn der Balken 4 nicht schwenkt, und ändert der Steuerteil 5 den Strom zur Rückkopplungsspule 7, was wiederum den Balken 4 schwenkt, so daß eine falsche Masse gemessen wird.
Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung wird eine elektronische Waage geschaffen, die
einen Balken, der von einer Stütze getragen ist, und eine Probe an einem Arm des Balkens halten kann,
ein Gegengewicht, das einen sich bewegenden Teil, der vom anderen Arm des Balkens gehalten ist, und einen festen Teil einschließt, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,
einen Verschluß, der am Balken befestigt ist,
einen Lichtgeber,
einen Lichtaufnehmer, der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber gegenüberliegt, und der zwei lichtempfindliche Bereiche aufweist, die entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusses auf einen Teil jedes der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt,
einen Steuerteil zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche und zum Senden eines Steuersignals an das Gegengewicht derart, daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe wiedergibt, und
eine Korrektureinrichtung zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche und zum Korrigieren des Unterschiedes der beiden Ausgangssignale nach Maßgabe der Summe der beiden Ausgangssignale umfaßt.
Die Summe der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche bleibt unverändert, selbst wenn sich der Balken bewegt. Die Summe enthält jedoch dieselbe Drift, wie sie in den beiden Ausgangssignalen und somit im Unterschied der beiden Ausgangssignale enthalten ist. Durch eine passende Kombination des Ausgangssignals der Korrektureinrichtung (Summe) mit dem Unterschied kann somit der Einfluß der Drift unterdrückt werden, so daß die Masse der Probe richtig gemessen wird.
Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung wird eine elektronische Waage geschaffen, die
einen Balken, der von einer Stütze getragen ist und an einem Arm des Balkens eine Probe halten kann,
ein Gegengewicht, das einen sich bewegenden Teil, der durch den anderen Arm des Balkens gehalten ist, und einen festen Teil einschließt, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,
einen Verschluß, der am Balken befestigt ist,
einen Lichtgeber,
einen Lichtaufnehmer, der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber gegenüberliegt, und der drei lichtempfindliche Bereiche enthält, von denen zwei entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusse auf einen Teil jedes der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt, und von denen der dritte außerhalb des Schattens angeordnet ist,
einen Steuerteil zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche und zum Senden eines Steuersignals zum Gegengewicht, derart, daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe wiedergibt, und
eine Korrektureinrichtung zum Aufnehmen eines Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches und zum Korrigieren des Steuersignals nach Maßgabe des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches umfaßt.
Bei einer Waage nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wird das Ausgangssignal des dritten lichtempfindlichen Bereiches ähnlich wie die Summe der beiden Ausgangssignale in einer Waage gemäß des ersten Aspektes der Erfindung behandelt.
Elektronische Waagen nach Maßgabe der Erfindung sind insbesondere (aber nicht ausschließlich) bei Thermoanalysatoren anwendbar, wie es im folgenden beschrieben wird.
Gemäß eines dritten und vierten Aspektes der Erfindung werden Thermoanalysatoren geschaffen, wie sie in den Ansprüchen 5 und 7 jeweils angegeben sind.
Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines erläuternden und nicht beschränkenden Beispiels unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 in einem Diagramm den Aufbau einer elektronischen Waage gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt,
Fig. 2 das Schaltbild einer Ungleichgewichtserfassungsschaltung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 3 in einem Diagramm den Aufbau eines Thermoanalysators gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt,
Fig. 4 das Schaltbild einer Ungleichgewichtserfassungsschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt und
Fig. 5 das Schaltbild einer bereits vorgeschlagenen Ungleichgewichtserfassungsschaltung zeigt.
Im folgenden wird eine elektronische Waage gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.
Der Grundaufbau der elektronischen Waage des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in Fig. 1 dargestellt und wurde oben beschrieben. Die Ungleichgewichtserfassungsschaltung des Steuerteils 5 bei diesem Ausführungsbeispiel ist so ausgebildet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und unterscheidet sich von dem bisherigen Vorschlag gemäß Fig. 5 dadurch, daß sie eine Addierschaltung 20 und eine zweite Subtrahierschaltung 30 sowie eine erste Subtrahierschaltung 10 enthält, die der Subtrahierschaltung (OP3 usw.) entspricht, die in dem bereits vorgeschlagenen Steuerteil verwandt wird.
In dem Schaltbild von Fig. 2 entsprechen zwei Photodioden D11 und D12 den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 des Lichtaufnehmers 1. Wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, entspricht der Strom I11, der durch die erste Photodiode D11 fließt, der Lichtmenge, die vom ersten lichtempfindlichen Bereich 11 empfangen wird, und entspricht der Strom 12, der durch die zweite Photodiode D12 fließt, der Lichtmenge, die durch den zweiten lichtempfindlichen Bereich 12 empfangen wird. Der Strom I11 fließt durch einen Widerstand R11 zur Masse, wodurch eine Spannung V1, die proportional zur Stärke des Stromes I1 ist, erzeugt wird, die über einen Spannungsfolger, der einen Operationsverstärker OP1 verwendet, an die erste Subtrahierschaltung 10 und die Addierschaltung 20 gelegt wird. In ähnlicher Weise wird eine Spannung V2, die proportional zum Strom I2 ist, durch einen Widerstand R12 und einen Operationsverstärker OP2 erzeugt und an die erste Subtrahierschaltung 10 und die Addierschaltung 20 gelegt.
Die erste Subtrahierschaltung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendet einen Operationsverstärker OP10 und vier Widerstände R11, R12, R13 und R14 und erzeugt eine Spannung Va, die dem Unterschied der beiden Eingangsspannungen V1 und V2 entspricht. Die Addierschaltung 20 verwendet einen Operationsverstärker OP20 und zwei Widerstände R21 und R22 und erzeugt eine Spannung Vb, die der Summe der beiden Eingangsspannungen V1 und V2 entspricht. Die beiden Spannungen Va und Vb liegen an der zweiten Subtrahierschaltung 30, die einen Operationsverstärker OP30 und vier Widerstände R31, R32, R33 und R34 enthält. Die zweite Subtrahierschaltung 30 erzeugt eine Spannung Vdt1, die einem linearen Polynom der beiden Eingangsspannungen Va und Vb (konkret dem Unterschied der Eingangsspannung Va multipliziert mit einer gegebenen Konstanten und der anderen Eingangsspannung Vb) entspricht. Die Ausgangsspannung Vdt1 der zweiten Subtrahierschaltung 30 gibt bei diesem Ausführungsbeispiel die wahre Bewegung des Balkens der elektronischen Waage wieder, wobei der Einfluß der Drift im Ausgangssignal des Lichtaufnehmers 1 unterdrückt ist, und wird dazu benutzt, die Rückkopplungsspule 7 zu steuern.
Es sei nun angenommen, daß die Spannungen V1 und V2, die den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 entsprechen, thermische Drifte
V1 = Vo1 + c1 ΔT
V2 = Vo2 + c2 ΔT
haben, wobei
Vo1: Spannung V1 bei einer Bezugstemperatur,
Vo2: Spannung V2 bei der Bezugstemperatur,
c1: Wärmekoeffizient der Spannung V1 (Maß an Änderung in V1 infolge einer Änderung in der Temperatur um eine Einheit),
c2: Wärmekoeffizient der Spannung V2 (Maß an Änderung in V2 infolge einer Änderung in der Temperatur um eine Einheit) und
ΔT:Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Bezugstemperatur sind.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Lichtmenge, die vom ersten lichtempfindlichen Bereich 11 empfangen, und die, die vom zweiten lichtempfindlichen Bereich 12 empfangen wird, komplementär, das heißt
Vol = Vc1 + a L
Vo2 = Vc2 - a L,
wobei
Vc1: Spannung V1 bei der Bezugstemperatur, wenn sich der Balken 4 der Waage in einer bestimmten Position (ausgerichteter Zustand) befindet,
Vc2: Spannung V2 bei der Bezugstemperatur, wenn sich der Balken 4 in der bestimmten Position (ausgeglichener Zustand) befindet,
a: Änderung in der Spannung V1 oder V2, wenn sich der Balken 4 um eine Längeneinheit bewegt, und
L: Versetzung des Schattens 13 des Verschlusses 3 aus der bestimmten Position (ausgeglichener Zustand) sind.
Wenn die vier Widerstände R11, R12, R13 und R14 der ersten Subtrahierschaltung 10 so gewählt sind, daß
R11 = R12 = R13 = R14,
dann beträgt die Ausgangsspannung Va
Va = V2 - V1
= Vo2 - Vol + (c2 - c1) ΔT
= Vo2 - Vc1 - 2 a L + (c2 - c1) ΔT ... (1)
Wenn die beiden Widerstände R21 und R22 der Addierschaltung 20 so festgelegt sind, daß
R21 = R22,
dann beträgt die Ausgangsspannung Vb
Vb = (Vi + V2)/2
= (Vo1 + Vo2)/2 + (c1 + c2) ΔT/2
= (Vc1 + Vc2)/2 + (c1 + c2) ΔT/2 . . (2)
Die Gleichung (2) zeigt, daß die Ausgangsspannung Vb der Addierschaltung 20 unabhänigig von der Position des Schattens 13 (das heißt unabhängig von irgendeinem Schwenken des Balkens 4) ist und nur von der Temperatur abhängt.
Wenn die beiden Widerstände R32 und R34 der zweiten Subtrahierschaltung 30 so gewählt sind, daß
R32 = R34,
dann beträgt die Ausgangsspannung Vdt1
Vdt1 = {2 R33/(R31 + R33)} Va - Vb.
Wenn k als
k = 2 R33/(R31 + R33) . . . (3)
eingeführt wird, dann beträgt die Spannung Vdt1
Vdt1 = k Va - Vb
= (k - 1/2) Vc2 - (k + 1/2) Vc1 - 2 k a L
+ {(k - 1/2) c2 - (k + 1/2) c1} ΔT . . . (4)
Wenn die Werte der Widerstände R31 und R33 der zweiten Subtrahierschaltung 30 so gewählt sind, daß
(k - 1/2) c2 - (k + 1/2) c1 = 0
oder
k = (1/2) (c1 + c2)/(c2 - c1) . . . (5),
dann wird Gleichung (4) zu
Vdt1 = (k - 1/2) Vc2 - (k + 1/2) Vc1 - 2 k a L,
was zeigt, daß die Spannung Vdt1 (die die Ausgangsspannung der Ungleichgewichtserfassungsschaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist) sich nicht ändert, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, und nur der Position des Schattens 13 (das heißt der Schwenkbewegung des Balkens 4) entspricht.
Bei der Bestimmung der Werte der Widerstände R31 und R33 kann der Wert (c1 + c2)/(c2 - c1) in der Gleichung (5) durch die folgenden Schritte erhalten werden. Zunächst werden nach einer Stabilisierung des Balkens 4 und einer Anderung der Umgebungstemperatur die Spannungen Va und Vb der Subtrahierschaltung 10 und der Addierschaltung 20 gemessen. Dann werden die Werte (c2 - c1) und (c1 + c2) dadurch berechnet, daß die Werte von Va und Vb in die Gleichungen (1) und (2) eingesetzt werden. Die Werte der Widerstände R31 und R33 werden unter Verwendung der Gleichungen (5) und (3) bestimmt.
Ein Thermoanalysator, der ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Waage der vorliegenden Erfindung verwendet, wird nun als zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem Thermoanalysator des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in Fig. 3 dargestellt ist, wird eine zu analysierende Probe 41 auf eine Probenschale 39 und eine Heizung 42 gegeben, die um die Probe 41 herum angeordnet ist. Ein Thermosensor 43 (beispielsweise ein Thermoelement) ist in der Nähe der Probe 41 angeordnet, und das Signal vom Thermosensor 43 liegt an einer Heizungssteuerschaltung 45, die in einem Steuerteil 55 vorgesehen ist.
Der Steuerteil 55 enthält neben der Heizungssteuerschaltung eine Massenerfassungsschaltung 44 und eine Analysierschaltung 46, und ein Aufzeichnungsgerät 47 ist mit der Analysierschaltung 46 verbunden. Die Analysierschaltung 46 führt eine Thermoanalyse der Probe 41 dadurch durch, daß ein vorgegebenes Heizprogramm der Heizungssteuerung 45 gegeben wird und ein Signal, das die Masse der Probe 41 wiedergibt, von der Massenerfassungsschaltung 44 empfangen und ein Signal dem Aufzeichnungsgerät 47 zugeführt wird, an dem eine Thermoanalysekurve aufgezeichnet wird.
In der elektronischen Waage des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Lichtaufnehmer 50 einen dritten lichtempfindlichen Bereich 51 neben den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 auf und ist eine Ungleichgewichtserfassungsschaltung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, in der Massenerfassungsschaltung 44 enthalten. Der Lichtaufnehmer 50 befindet sich an einer Position, an der der Schatten 13 des Verschlusses 3 nicht auf den dritten lichtempfindlichen Bereich 51 im Bereich der normalen Schwenkbewegung des Balkens 4 wandert.
In dem Schaltbild der Ungleichgewichtserfassungsschaltung in Fig. 4 entsprechen die Photodioden D11 und D12 den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 und entspricht eine dritte Photodiode D51 dem dritten lichtempfindlichen Bereich 51. Die Ströme I1 und I2, die durch die Photodioden D11 und D12 fließen, werden ähnlich wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel von einer ersten Subtrahierschaltung 60 verarbeitet, die eine Spannung Vd erzeugt, die dem Unterschied in den Lichtmengen entspricht, die von den beiden lichtempfindlichen Bereichen 11 und 12 empfangen werden. Der Strom I51, der durch die dritte Photodiode D51 fließt, wird durch einen Widerstand R51 und einen Operationsverstärker OP70 (ein Spannungsfolger) in eine entsprechende Spannung Ve umgewandelt. Die Spannungen Vd und Ve liegen an einer zweiten Subtrahierschaltung 80. Die zweite Subtrahierschaltung 80 erzeugt eine Spannung Vdt2 mit einem linearen Polynom der beiden Eingangsspannungen Vd und Ve, um den Einfluß der Wärmedrift in Vd zu unterdrücken.
In diesem Fall sei angenommen, daß die Ausgangsspannung Ve des dritten lichtempfindlichen Bereiches 51 eine Wärmedrift von
Ve = Vc3 + c3 ΔT ... (6)
hat, wobei
Vc3: Spannung Ve bei der Bezugstemperatur,
c3: Wärmekoeffizient der Spannung Ve (das Maß an Änderung in Ve infolge einer Änderung in der Temperatur um eine Einheit) sind.
Wie es oben beschrieben wurde, wird der dritte lichtempfindliche Bereich 51 niemals vom Schatten 13 des Verschlusses 3 überdeckt, und ist die Ausgangsspannung Ve nur der Wärmedrift unterworfen, und zwar unabhängig von irgendeiner Schwenkbewegung des Balkens 4. Durch eine geeignete Festlegung der Werte der Widerstände R11, R12 und R2 der ersten Subtrahierschaltung 60 wird die Ausgangsspannung Vd ähnlich wie in Gleichung (1) gleich:
Vd = Vc22 - Vc12 - 2 a2 L + (c22 - c12) ΔT . . . (7),
wobei
Vc12: Spannung, die dem Strom I1 bei der Bezugstemperatur entspricht, wenn sich der Balken 4 in der bestimmten Position (ausgerichteter Zustand) befindet,
Vc22: Spannung, die dem Strom 12 bei der Bezugstemperatur entspricht, wenn sich der Balken 4 in der bestimmten Position (ausgerichteter Zustand) befindet,
a2: Änderung in der Spannung, die einer Änderung im Strom I1 oder I2 entspricht, wenn sich der Balken 4 um eine Längeneinheit bewegt.
Die zweite Subtrahierschaltung 80 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält vier Widerstände R81, R82, R83 und R84. Durch die Festlegung R82 = R84 und die Einführung von k2 als
k2 = 2 R83/(R81 + R83) . . . (8)
wird die Ausgangsspannung Vdt2 der zweiten Subtrahierschaltung 80 gleich
Vdt2 = k2 Vd - Ve
= k2 (Vc22 - Vc12) - Vc3 - 2 k2 a2 L
+ {k2 (c22 - c12) - c3} ΔT.
Durch die Festlegung der Werte der Widerstände R81 und R83 derart, daß
k2 (c22 - c12) - c3 = 0
oder
k2 = c3/(c22 - c12) . . . (9),
wird die Ausgangsspannung Vdt2 somit gleich
Vdt2 = k2 (Vc22 - Vc12) - Vc3 - 2 k2 a2 L,
was zeigt, daß Vdt2 nicht durch die Änderung in der Umgebungstemperatur beeinflußt wird und nur der Position des Schattens 13 (das heißt der Schwenkbewegung des Balkens 4) entspricht. Bei der Bestimmung der Werte der Widerstände R81 und R83 kann der Wert von c3/(c22 - c12) in Gleichung (9) in ähnlicher Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel erhalten werden. Das heißt, daß zunächst die Ausgangsspannungen Vd und Ve der ersten Subtrahierschaltung 60 und des Operationsverstärkers OP70 gemessen werden, wobei der Balken 4 stabilisiert wird und die Umgebungstemperatur geändert wird. Dann werden die Werte von c3 und (c2 - c1) dadurch berechnet, daß die Werte von Vd und Ve in die Gleichungen (9) und (8) eingesetzt werden.
Bei dem obigen Thermoanalysator des zweiten Ausführungsbeispiels kann die Heizung 42 durch eine Kühlung ersetzt sein, um die Tieftemperaturcharakteristik der Probe zu erfassen.

Claims

1. Elektronische Waage mit

einem Balken (4), der von einer Stütze (8) getragen ist und eine Probe (15) an einem Arm des Balkens halten kann, einem Gegengewicht (6, 7), das einen sich bewegenden Teil (7), der vom anderen Arm des Balkens (4) gehalten ist, und einen festen Teil (6) einschließt, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,

einem Verschluß (3), der am Balken befestigt ist,

einem Lichtgeber (2),

einem Lichtaufnehmer (1), der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber (2) gegenüberliegt, und der zwei lichtempfindliche Bereiche (11, 12) aufweist, die entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses (3) so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusses auf einen Teil jedes der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt,

einem Steuerteil (5) zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) und zum Senden eines Steuersignals an das Gegengewicht (6, 7), derart, daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe (15) wiedergibt, und

einer Korrektureinrichtung zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) und zum Korrigieren des Unterschiedes der beiden Ausgangssignale nach Maßgabe der Summe der beiden Ausgangssignale.

2. Elektronische Waage nach Anspruch 1, bei der der Steuerteil (5) eine erste Subtrahierschaltung (10) zum Erzeugen eines weiteren Signals umfaßt, das dem Unterschied der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11/D11, 12/D12) entspricht, und

die Korrektureinrichtung eine Addierschaltung (20) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das der Summe der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche entspricht, und eine zweite Subtrahierschaltung (30) zum Erzeugen eines Signals umfaßt, das einem linearen Polynom des Ausgangssignals der ersten Subtrahierschaltung (10) und des Ausgangssignals der Addierschaltung (20) entspricht.

3. Elektronische Waage mit

einem Balken (4), der von einer Stütze (8) getragen ist und an einem Arm des Balkens eine Probe (41) halten kann,

einem Gegengewicht (6, 7), das einen sich bewegenden Teil (6), der durch den anderen Arm des Balkens (4) gehalten ist, und einen festen Teil (7) einschließt, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,

einem Verschluß (3), der am Balken befestigt ist,

einem Lichtgeber (2),

einem Lichtaufnehmer (50), der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber (2) gegenüberliegt, und der drei lichtempfindliche Bereiche (11, 12, 51) enthält, von denen zwei (11, 12) entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses (3) so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusses auf einen Teil jedes der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt, und von denen der dritte (51) außerhalb des Schattens angeordnet ist,

einem Steuerteil (55) zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) und zum Aussenden eines Steuersignals zum Gegengewicht (6, 7), derart, daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe wiedergibt, und

einer Korrektureinrichtung zum Aufnehmen des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches (51) und zum Korrigieren des Steuersignals nach Maßgabe des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches.

4. Elektronische Waage nach Anspruch 3, bei der der Steuerteil (55) eine erste Substrahierschaltung (60) zum Erzeugen eines Ausgangssignals umfaßt, das dem Unterschied der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11/D11, 12/D12) entspricht, und die Korrektureinrichtung eine zweite Substrahierschaltung (80) zum Erzeugen eines Signals umfaßt, das einem linearen Polynom des Ausgangssignals der ersten Substrahierschaltung (60) und des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches (51/D51) entspricht.

5. Thermoanalysator mit

einer Heizung und/oder Kühlung (42), die so angeordnet ist, daß sie die Probe (41) erwärmt und/oder kühlt,

einem Gegengewicht (6, 7), das einen sich bewegenden Teil (6), der von dem anderen Arm des Balkens (4) gehalten ist, und einen festen Teil (7) einschließt, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,

einem Verschluß (3), der am Balken befestigt ist,

einem Lichtgeber (2),

einem Lichtaufnehmer (1), der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber (2) gegenüberliegt, und der zwei lichtempfindliche Bereiche (11, 12) enthält, die entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses (3) so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusses auf einen Teil jedes der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt,

einem Steuerteil (55) zum Steuern der Erwärmung und/- oder Abkühlung durch die Heizung und/oder Kühlung (42) und zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) sowie zum Aussenden eines Steuersignals an das Gegengewicht (6, 7), derart, daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe (41) wiedergibt, und

einer Korrektureinrichtung zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) und zum Korrigieren des Steuersignals nach Maßgabe der Summe der beiden Ausgangssignale.

6. Thermoanalysator nach Anspruch 5, bei dem

der Steuerteil (55) eine erste Subtrahierschaltung (10) zum Erzeugen eines Ausgangssignals umfaßt, das dem Unterschied der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11/D11, 12/D12) entspricht, und

7. Thermoanalysator mit

einem Balken (4), der von einer Stütze (8) getragen ist und eine Probe (41) an einem Arm des Balkens halten kann,

einem Gegengewicht, das einen sich bewegenden Teil (6), der vom anderen Arm des Balkens (4) gehalten ist, und einen festen Teil (7) enthält, der unabhängig vom Balken angeordnet ist, um elektromagnetisch eine Kraft auf den Balken auszuüben,

einem Verschluß (3), der am Balken befestigt ist,

einem Lichtgeber (2),

einem Lichtaufnehmer (51), der so angeordnet ist, daß er dem Lichtgeber (2) gegenüberliegt, und der drei lichtempfindliche Bereiche (11, 12, 51) enthält, von denen zwei (11, 12) entlang der Bewegungsrichtung des Verschlusses (3) so ausgerichtet sind, daß der Schatten des Verschlusses auf einen Teil von jedem der beiden lichtempfindlichen Bereiche fällt, wobei der dritte (51) außerhalb des Schattens angeordnet ist,

einem Steuerteil (55) zum Steuern der Erwärmung und/- oder Kühlung durch die Heizung und/oder Kühlung (42) und zum Aufnehmen der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11, 12) und zum Aussenden eines Steuersignals zum Gegengewicht (6, 7), so daß der Unterschied der beiden Ausgangssignale konstant ist, wobei das Steuersignal die Masse der Probe (41) wiedergibt, und

einer Korrektureinrichtung zum Aufnehmen des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches (51) und zum Korrigieren des Steuersignals nach Maßgabe des Ausgangssignais des dritten lichtempfindlichen Bereiches.

8. Thermoanalysator nach Anspruch 7, bei dem

der Steuerteil (55) eine erste Subtrahierschaltung (60) zum Erzeugen eines Ausgangssignals umfaßt, das dem Unterschied der Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Bereiche (11/D11, 12/D12) entspricht, und

die Korrektureinrichtung eine zweite Subtrahierschaltung (80) zum Erzeugen eines Signals umfaßt, das einem linearen Polynom des Ausgangssignals der ersten Subtrahierschaltung (60) und des Ausgangssignals des dritten lichtempfindlichen Bereiches (51/D51) entspricht.