PL211322B1 - Method of automatic calibration of scales and the scales with automatic calibration - Google Patents

Description

(11) 211322 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 385433 (51) Int.Cl.(11) 211322 (13) B1 (21) Application number: 385 433 (51) Int.Cl.

G01G 23/01 (2006.01) G01G 3/145 (2006.01)G01G 23/01 (2006.01) G01G 3/145 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 13.06.2008 (54) Sposób automatycznej kalibracji wagi i waga z automatyczną kalibracjąPatent Office of the Republic of Poland (22) Date of application: June 13, 2008 (54) Method of automatic scale calibration and scales with automatic calibration

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 21.12.2009 BUP 26/09 (43) Application was announced: 21/12/2009 BUP 26/09 (73) Uprawniony z patentu: LEWANDOWSKI WITOLD RADWAG WAGI ELEKTRONICZNE, Radom, PL (73) The right holder of the patent: LEWANDOWSKI WITOLD RADWAG ELECTRONIC SCALES, Radom, PL (72) Twórca(y) wynalazku: WITOLD LEWANDOWSKI, Radom, PL (72) Inventor (s): WITOLD LEWANDOWSKI, Radom, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.05.2012 WUP 05/12 (45) The grant of the patent was announced: May 31, 2012 WUP 05/12 (74) Pełnomocnik: (74) Representative: rzecz. pat. Jerzy Lampart item. stalemate. Jerzy Lampart

PL 211 322 B1PL 211 322 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznej kalibracji wagi jednoczujnikowej powszechnego użytku, zwłaszcza wagi przemysłowej oraz budowa wagi z automatyczną kalibracją wewnętrzną.The subject of the invention is a method of automatic calibration of a common use single-sensor balance, especially an industrial balance, and the construction of a balance with automatic internal calibration.

W dziedzinie wag elektronicznych przez lata zarysował się podział na wagi precyzyjne, gdzie zasada ważenia jest oparta na mechanizmie elektromagnetycznym i wagi powszechnego użytku, w tym przemysłowe, o mniejszej dokładności. W grupie wag o mniejszej dokładności znaczną część stanowią wagi tensometryczne. Również i sam system kalibracji wewnętrznej jest w wielu różnych odmianach i modyfikacjach znany i powszechnie stosowany w wagach z mechanizmem elektromagnetycznym. Dla przykładu rozwiązanie takie jest znane z opisu japońskiego wynalazku JP 4 134 222, w którym dla poprawienia prawdopodobień stwa normalnych warunków poprawnej kalibracji przy rozpoczynaniu pomiarów zastosowano kalibrację czułości wykonywaną automatycznie, a także ponawianą po upływie zadanego czasu oraz kiedy dane użyte do kalibracji w czasie operacji kalibracji różnią się w stopniu wykraczającym poza wymaganą. Automatyczna kalibracja jest dokonywana przez załadowanie wewnętrznej wzorcowej masy na mechanizm balansowy za pomocą urządzenia załadowczego i odświeżenie współczynnika kalibracji poprzez pomiar i przekształcenie za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego i porównanie z wcześniej zapamiętaną wzorcową masą wewnętrzną. Sprawdzane jest następnie, czy otrzymana różnica mieści się w dopuszczalnym przedziale lub czy też wykracza poza ustalony przedział. Gdy różnica wykracza poza wcześniej przewidziany limit zapala się lampa ostrzegawcza i równocześnie stoper jest ustawiany na wartość N i odmierzany jest czas do osiągnięcia wartości zero, po czym automatyczna kalibracja jest wykonywana ponownie.In the field of electronic scales, over the years, there has been a division into precision scales, where the weighing principle is based on an electromagnetic mechanism, and common use scales, including industrial ones, with lower accuracy. In the group of scales with lower accuracy, strain gauges constitute a significant part. The internal calibration system itself is known and commonly used in balances with an electromagnetic mechanism in many different variants and modifications. For example, such a solution is known from the description of the Japanese invention JP 4 134 222, in which, to improve the probability of normal conditions of correct calibration, when starting the measurements, sensitivity calibration was performed automatically, and also repeated after the specified time and when the data used for calibration during the operation. calibrations vary beyond what is required. Automatic calibration is performed by loading the internal reference weight onto the balance mechanism using the loading device and refreshing the calibration factor by measuring and converting with an analog-to-digital converter and comparing it with the previously stored reference internal weight. It is then checked whether the resulting difference is within the acceptable range or outside the set range. When the difference exceeds the predetermined limit, the flashing light is turned on and, at the same time, the stopwatch is set to the value N and the time until it reaches zero, the automatic calibration is performed again.

Zarówno w niniejszym opisie wynalazku, jak i w katalogach firm wagarskich, kalibracja wewnętrzna jest zawsze związana z wagami na mechanizmie elektromagnetycznym, lecz nie z czujnikiem tensometrycznym. Samo rozwiązanie mechanizmów kalibracji znane jest na przykład z publikacji wynalazku EP 1 752 746 pt. „Elektroniczne urządzenie ważące, zawierające urządzenie do kalibracji wagi” lub z amerykańskiego patentu US 7 012 198, gdzie jest sprzężone z szalką. Urządzenia takie charakteryzują się trzema stanami pracy, stanem spoczynku oraz stanem wyłożenia odważnika na uchwyt sprzężony zwykle na sztywno z szalką oraz stanem kładzenia lub odbierania odważnika. Istotną sprawą w takich systemach są problemy mechaniki, zasilania czy testowania.Both in the present description of the invention and in the catalogs of weighing companies, internal calibration is always related to the scales on the electromagnetic mechanism, but not to the strain gauge. The very solution of the calibration mechanisms is known, for example, from the invention publication EP 1 752 746 entitled "Electronic weighing device incorporating a balance calibration device" or from US 7,012,198 where it is coupled to a pan. Such devices are characterized by three operating states, a state of rest and a state of placing the weight on the handle, usually rigidly coupled with the pan, and the state of putting the weight on or receiving it. An important issue in such systems are mechanics, power supply and testing problems.

Procedura kalibracji wewnętrznej jest wywoływana w następujących sytuacjach:The internal calibration procedure is invoked in the following situations:

1. Po każdorazowym prawidłowym uruchomieniu urządzenia.1. Each time the device is properly started up.

2. Po wykryciu zadanej parametrem zmiany temperatury.2. After detecting the temperature change set by the parameter.

3. Po upływie zadanego parametrem czasu.3. After the time set by the parameter has elapsed.

4. Na życzenie operatora.4. Upon the operator's request.

Celem wynalazku jest poprawienie dokładności pomiaru i ergonomiki obsługi wagi przy zmianie parametrów środowiskowych i czynników zewnętrznych powodujących zmianę czułości miernika poprzez wprowadzenie kalibracji wewnętrznej w wagach tensometrycznych.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement and ergonomics of balance operation while changing environmental parameters and external factors that change the sensitivity of the meter by introducing internal calibration in strain gauges.

Sposób automatycznej kalibracji wagi polega na tym, że wyznaczany jest punkt zerowy wagi i wartość odczytana z przetwornika tensometrycznego jest porównana z wartoś cią poprzedniej kalibracji, przy czym, gdy nowa wartość znajduje się w dopuszczalnym przedziale w stosunku do wartości poprzedniej kalibracji to jest tymczasowo zapamiętywana w pamięci ulotnej, w przeciwnym wypadku kalibracja jest przerywana sygnalizacją błędu. Po wyznaczeniu nowej wartości kalibracyjnej punktu zerowego, wewnętrzny mechanizm podwiesza odważniki pod szalkę wagi i rozpoczyna się wyznaczanie współczynnika kalibracyjnego, który jest porównywany ze starym na podobnej zasadzie, jak w punkcie zerowym wagi. Jeżeli pomiar mieści się w akceptowalnym przedziale, następuje podmiana parametrów kalibracji na nowe, a nowo wyznaczona masa startowa i współczynnik kalibracji są przesyłane do pamięci nie ulotnej i procedura kalibracji jest zakańczana, natomiast, gdy współczynnik nie mieści się w zadanym przedziale tolerancji, kalibracja jest przerywana sygnalizacją błędu.The method of automatic balance calibration consists in determining the balance zero point and the value read from the strain gauge transducer is compared with the value of the previous calibration, but when the new value is within the acceptable range in relation to the value of the previous calibration, it is temporarily stored in volatile memory, otherwise the calibration is interrupted by an error signaling. After determining the new calibration value of the zero point, the internal mechanism suspends the weights under the pan and the determination of the calibration coefficient is started, which is compared with the old one in a similar way as in the balance zero point. If the measurement is within the acceptable range, the calibration parameters are replaced with new ones, and the newly determined start mass and calibration coefficient are sent to the non-volatile memory and the calibration procedure is terminated, while when the coefficient is not within the set tolerance range, the calibration is aborted. error signaling.

Sposób według wynalazku pozwala na budowę precyzyjnych wag przy wykorzystaniu belek tensometrycznych. Zastosowanie procedury kalibracji wewnętrznej umożliwiło natychmiastową reakcję układu ważącego na zmianę warunków zewnętrznych. Ponadto, zastosowanie wynalazku likwiduje geograficzne różnice wynikające z charakterystyki przyciągania ziemskiego i nie wymaga przy instalacji nowej wagi w nowym miejscu przeprowadzania kalibracji przez organizacje zewnętrzne, w tym także nie wymaga kalibracji okresowych.The method according to the invention allows for the construction of precise scales with the use of strain gauge beams. The application of the internal calibration procedure enabled the immediate reaction of the weighing system to the change of external conditions. Moreover, the application of the invention eliminates the geographical differences resulting from the characteristics of gravity and does not require calibration by external organizations when installing a new scale in a new location, and also does not require periodic calibration.

PL 211 322 B1PL 211 322 B1

Waga z automatyczną kalibracją czułości zawiera belkę tensometryczną sztywno połączoną z szalką i elektrycznie z przetwornikiem analogowo-cyfrowym, z którego odczyt napię cia z belki przetwarzany jest przez procesor wyposażony w nie ulotną i ulotną pamięć. Procesor połączony jest także z zespoł em silnika wykonawczego, którego odważ niki są okresowo nakł adane na zawieszenie sztywno połączone zarówno z belką tensometryczną, jak i szalką wagi dla wyznaczenia nowego współczynnika kalibracji.The balance with automatic sensitivity calibration includes a strain gauge rigidly connected to the pan and electrically to an analog-to-digital converter, from which the voltage reading from the beam is processed by a processor equipped with non-volatile and volatile memory. The processor is also connected to the actuator motor assembly, the weights of which are periodically placed on the suspension rigidly connected to both the strain gauge beam and the weighing pan to determine a new calibration factor.

Coraz lepsza technologia wykonywania belek tensometrycznych, możliwość ich selekcji pod względem różnych parametrów, a także rozwój algorytmów kompensacyjnych pozwoliły według wynalazku na zbudowanie wagi precyzyjnej przy wykorzystaniu belki tensometrycznej. Jednocześnie, możliwe stało się stosunkowo znaczne obniżenie kosztów produkcji wagi i eksploatacji w relacji do oferowanej dokładności pomiaru.The ever-better technology of manufacturing strain gauge beams, the possibility of their selection in terms of various parameters, as well as the development of compensation algorithms, have allowed, according to the invention, to build a precise balance using a strain gauge beam. At the same time, it became possible to significantly reduce the costs of scale production and operation in relation to the offered measurement accuracy.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje schemat blokowy wagi tensometrycznej z zastosowaniem kalibracji wewnętrznej, fig. 2 - widok wagi w przekroju, fig. 3 przedstawia widok aksonometryczny wagi, a fig. 4 ukazuje algorytm procesu kalibracji.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a strain gauge using internal calibration, Fig. 2 - sectional view of the balance, Fig. 3 shows an axonometric view of the balance, and Fig. 4 shows the algorithm of the calibration process.

Waga z automatyczną kalibracją czułości zawiera belkę tensometryczną 1 sztywno połączoną z szalką 2 i elektrycznie połączoną z przetwornikiem analogowo-cyfrowym 3. Odczyt napięcia z belki 1 przetwarzany jest przez procesor 4 wyposażony w nie ulotną 5 i ulotną pamięć 6. Procesor 4 połączony jest również z zespołem silnika wykonawczego 7, którego odważnik 8 okresowo jest nakładany na zawieszenie 9 sztywno połączone zarówno z belką tensometryczną 1, jak i szalką 2 wagi dla wyznaczenia nowego współczynnika kalibracji.The balance with automatic sensitivity calibration includes a strain gauge beam 1 rigidly connected to the pan 2 and electrically connected to an analog-to-digital converter 3. The voltage reading from the beam 1 is processed by a processor 4 equipped with non-volatile 5 and volatile memory 6. The processor 4 is also connected to an assembly of an executive motor 7, the weight of which 8 is periodically placed on the suspension 9 rigidly connected to both the strain gauge beam 1 and the weighing pan 2 to determine a new calibration factor.

Procedura kalibracji wewnętrznej przebiega w sposób taki, że na początku jest wyznaczany punkt zerowy wagi, masa startowa (A). Wartość odczytana z przetwornika tensometrycznego 1 jest porównana z wartością poprzedniej kalibracji. Jeżeli nowa wartość znajduje się w dopuszczalnym przedziale wokół wartości poprzedniej kalibracji (B), przy tym szalka 2 jest pusta i nie wystąpiła sytuacja awaryjna, to zapamiętywana jest tymczasowo nowa wartość (C) w pamięci RAM 6, w przeciwnym wypadku sygnalizowany jest stan niedozwolony i procedura kalibracji jest przerywana (D). Po wyznaczeniu nowej wartości kalibracyjnej punktu zerowego wewnętrzny mechanizm 7 podwiesza odważniki 8 na zawieszeniu 9 pod szalkę 2 wagi i rozpoczyna się wyznaczanie współczynnika kalibracyjnego (E). Nowy współczynnik jest porównywany ze starym na podobnej zasadzie, jak w punkcie zerowym wagi (F) (sprawdzenie ewentualnego wystąpienia dodatkowego obciążenia na szalce), a następnie, jeżeli pomiar jest w akceptowalnym przedziale, następuje podmiana parametrów kalibracji na nowe (G). Nowo wyznaczona masa startowa i współczynnik kalibracji są przesyłane do pamięci nie ulotnej 5 i procedura kalibracji jest kończona (H). Jeżeli nowy współczynnik nie mieści się w zadanym przedziale tolerancji, jest ona przerywana (]) sygnalizacją błędu. Poprzednie parametry kalibracyjne pozostają bez zmian.The internal calibration procedure is such that the zero point of the balance, the start weight (A), is determined at the beginning. The value read from strain gauge 1 is compared with the value of the previous calibration. If the new value is within the permissible range around the value of the previous calibration (B), and the pan 2 is empty and no emergency situation occurred, then the new value (C) is temporarily stored in RAM 6, otherwise the status is not allowed and the calibration procedure is aborted (D). After determining the new calibration value of the zero point, the internal mechanism 7 suspends the weights 8 on the suspension 9 under the pan 2 of the balance and the determination of the calibration coefficient (E) begins. The new coefficient is compared with the old one in a similar way as in the zero point of the balance (F) (checking for possible additional load on the pan), and then, if the measurement is within the acceptable range, the calibration parameters are replaced with new ones (G). The newly determined take-off weight and the calibration factor are transferred to the non-volatile memory 5 and the calibration procedure is completed (H). If the new factor is not within the set tolerance range, it is interrupted (]) with an error signal. The previous calibration parameters remain unchanged.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób automatycznej kalibracji wagi polegający na porównywaniu wartości zapisanych w pamięci procesora, czyli punktu zerowego wagi, a następnie znaczenia wartości wzorcowej masy wewnętrznej, znamienny tym, że wyznaczany jest punkt zerowy wagi (A) i wartość odczytana z przetwornika tensometrycznego (1) jest porównana z wartością poprzedniej kalibracji (B), przy czym, gdy nowa wartość (C) znajduje się w dopuszczalnym przedziale w stosunku do wartości poprzedniej kalibracji, to jest tymczasowo zapamiętywana w pamięci RAM (6), w przeciwnym wypadku kalibracja jest przerywana (D) sygnalizacją błędu, a po wyznaczeniu nowej wartości kalibracyjnej punktu zerowego (C) wewnętrzny mechanizm (7) podwiesza odważniki (8) pod szalkę wagi (2) na zawieszeniu (9) i rozpoczyna się wyznaczanie współczynnika kalibracyjnego (E), który jest porównywany ze starym (F) na podobnej zasadzie, jak w punkcie zerowym wagi, a następnie jeżeli pomiar mieści się w akceptowalnym przedziale, następuje podmiana parametrów kalibracji na nowe (G), a nowo wyznaczona masa startowa i współczynnik kalibracji są przesyłane do pamięci nie ulotnej (6) i procedura kalibracji jest kończona (H), zaś gdy współczynnik nie mieści się w zadanym przedziale tolerancji, kalibracja jest przerywana (]) sygnalizacją błędu.1. The method of automatic calibration of the balance consisting in comparing the values stored in the processor's memory, i.e. the balance zero point, and then the meaning of the reference internal mass, characterized in that the balance zero point (A) is determined and the value read from the strain gauge (1) is compared with the value of the previous calibration (B), however, when the new value (C) is within the acceptable range in relation to the value of the previous calibration, it is temporarily stored in the RAM memory (6), otherwise the calibration is aborted (D) signaling an error, and after determining a new calibration value of the zero point (C), the internal mechanism (7) suspends the weights (8) under the weighing pan (2) on the suspension (9) and starts determining the calibration coefficient (E), which is compared with the old (F) in a similar way as in the zero point of the balance, and then if the measurement is within the acceptable range, the parameter is changed to new calibration (G), and the newly determined start mass and calibration coefficient are sent to the non-volatile memory (6) and the calibration procedure is finished (H), and when the coefficient is not within the set tolerance range, the calibration is interrupted (] ) error signaling. 2. Waga z automatyczną kalibracją czułości zawierająca przetwornik analogowo-cyfrowy, z którego informacje, wywołane zmianą obciążenia szalki sztywno połączonej z czujnikiem masy są prze42. A balance with automatic sensitivity calibration containing an analog-to-digital converter, the information of which, caused by a load change on the pan rigidly connected to the mass sensor, is PL 211 322 B1 twarzane przez procesor wyposażony w nie ulotną i ulotną pamięć, znamienna tym, że ma belkę tensometryczną (1) sztywno połączoną zarówno z szalką (2), jak i zawieszeniem (9), na które dla wyznaczenia nowego współczynnika kalibracji okresowo są nakładane odważniki (8) przez zespół silnika wykonawczego (7).Produced by a processor equipped with non-volatile and volatile memory, characterized in that it has a strain gauge beam (1) rigidly connected to both the pan (2) and the suspension (9), for which to determine a new calibration coefficient are periodically applied weights (8) by the actuator motor assembly (7).