WO2005047831A1 - Elektronische waage - Google Patents

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WO2005047831A1
WO2005047831A1 PCT/EP2004/011033 EP2004011033W WO2005047831A1 WO 2005047831 A1 WO2005047831 A1 WO 2005047831A1 EP 2004011033 W EP2004011033 W EP 2004011033W WO 2005047831 A1 WO2005047831 A1 WO 2005047831A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
correction value
time
scales
balance
switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/011033
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Von Steuben
Michael Müller
Alfred Klauer
Original Assignee
Sartorius Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Ag filed Critical Sartorius Ag
Publication of WO2005047831A1 publication Critical patent/WO2005047831A1/de
Priority to US11/429,206 priority Critical patent/US7361867B2/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/48—Temperature-compensating arrangements

Definitions

  • the invention relates to a scale with an electronic weighing system for generating a weight-dependent signal and with a digital signal processing unit, wherein the digital signal processing unit contains circuit or program parts that record the length of time since the power supply was switched on.
  • Scales of this type are e.g. B. is known from US 4,763,739.
  • the circuit or program parts that record the length of time since the power supply is switched on are used to suppress incorrect weighing results immediately after the power supply is switched on.
  • all mechanical and electronic components of the balance have the temperature of the surroundings of the balance.
  • the electronic components emit heat during the operation of the scale, a certain temperature distribution within the scale gradually sets in after the power supply is switched on, which reaches a stationary final state after a certain time, the warm-up time.
  • the zero point and / or the sensitivity of the balance deviate somewhat from the setpoint, so that with high-resolution balances there is a risk that the values outside the Specifications lie.
  • EP 1 130370 shows, in the example described there, a calculated warm-up time of 28 minutes and a display option of several hours, which makes it clear that the warm-up time can take a considerable amount of time with high-resolution scales.
  • the object of the invention is therefore to drastically reduce the time elapsing after switching on the power supply until full accuracy is achieved in an electronic balance of the type mentioned.
  • the digital signal processing unit contains computing means which correct the weight-dependent signal generated by the weighing system by a correction value depending on the time since switching on, the size of this correction value starting from an initial correction value with increasing time since switching on constant end value converging from the initial correction value converges.
  • the invention therefore does not wait to reach the stationary one
  • Temperature distribution in the balance ensures in advance by means of appropriate correction values that the errors of the balance that are caused by the non-existent temperature equilibrium are corrected. Since the temperature imbalance gradually subsides, the size of the correction is also gradually reduced - expediently to zero - so that the correction is completely eliminated at the end of the thermal compensation process. - The "warm-up time" visible to the user of the balance until the full accuracy of the weighing results is reached is thus significantly shorter than the thermal warm-up time and is only determined by how long it takes to determine the parameters necessary for the correction calculation.
  • the switch-off duration is determined by a clock module.
  • This can be a commercial electronic watch module. Since the accuracy requirements for determining the duration are not very high and it is particularly important to determine shorter switch-off times - while it makes little difference whether the scale was switched off for two hours or four hours - a capacitor that is connected via a resistor is also suitable slowly discharging, as a clock component.
  • the capacitor When the balance is switched on, the capacitor is always charged to a fixed voltage and gradually discharges during the switch-off time. The residual voltage when the power supply is switched on again is a measure of the switch-off time. With modern capacitors, a time constant of z. B. achieve twenty minutes, so that the critical switch-off times of one minute to one hour can be recorded with sufficient accuracy.
  • the switch-off duration is measured indirectly: for this purpose, the balance has a temperature sensor and the rate of change of the temperature immediately after switching on is measured and the initial correction value is then determined. If the scale was only switched off for a very short time, the temperature distribution deviates very little from the stationary temperature distribution and accordingly the temperature of the temperature sensor rises only very slightly after switching on the scale. Conversely, if the balance was switched off for a long time, the temperature distribution deviates significantly from the stationary temperature distribution and has largely adjusted to the ambient temperature; accordingly, the temperature changes significantly more when the scale is switched on. From the rate of change in temperature immediately after Switching on the scale can therefore be concluded that the switch-off time has passed.
  • FIG. 2 shows a block diagram to explain the determination of the switch-off time and the correction for the scale from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a flow chart of the switching-on process for the scale from FIG. 1
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the scale
  • FIG. 5 shows the temperature profile after switching on the power supply for the scale from FIG. 4
  • FIG. 6 shows a block diagram to explain the determination of the switch-off time and the correction for the scale from FIG. 4
  • FIG. 7 shows a flow chart of the switching on process for the scale from FIG. 4
  • FIG. 8 a third embodiment of the scale and
  • the electronic scale in FIG. 1 consists of a support part 1 fixed to the housing, to which a load receiver 2 is fastened in a vertical direction by means of two links 4 and 5 with the articulation points 6.
  • the load receiver 2 carries in its upper part the load pan 3 for receiving the goods to be weighed and transmits the force corresponding to the mass of the goods to be weighed via a coupling element 9 to the shorter lever arm of the translation lever 7.
  • the translation lever 7 is supported on the support part 1 by a cross spring joint 8.
  • the compensation force which is generated by a current-carrying coil 11 in the air gap of a permanent magnet system 10 acts on the longer lever arm of the transmission lever 7.
  • the size of the compensation current is controlled in a known manner by a position sensor 16 and a control amplifier 14 so that there is a balance between the weight of the goods to be weighed and the electromagnetic compensation force.
  • the compensation current generates a measuring voltage at the measuring resistor 15, which is fed to an analog / digital converter 17.
  • the digitized result is taken over by a digital signal processing unit 18 and displayed in the digital display unit 19.
  • the circuit or program parts 20, which record the length of time since the voltage supply was switched on, are only indicated very schematically within the digital signal processing unit 18. For example, they can consist of the clock generator of a microprocessor, which forms the digital signal processing unit 18, in cooperation with a corresponding software design. -
  • the parts of the electronic scale described above and their function are generally known, so that further descriptions and explanations can be omitted here.
  • the digital signal processing unit 18 must calculate a corresponding initial correction value which is dependent on the first weighing signal. From the calculated initial correction value and the predetermined decay function - for example an e-function - the final decay correction function is then calculated, with which all weighing signals are continuously corrected (block 35 in FIGS. 2 and 3).
  • blocks 30 to 34 are run through and processed only once after switching on the power supply. From the initial correction value calculated in this way and the specified decay function, the correction of the weighing signals in block 35 is then carried out continuously. Due to the decay function, the size of the correction gradually drops to a constant value, which is expediently chosen to be zero.
  • the clock module is a radio clock module that is switched on and off together with the scale.
  • other clock components can also be used: If the clock component has a separate, uninterruptible power supply, any normal clock component can be used.
  • the scale can e.g. B. have a modem that can establish a wired or wireless connection to an external timer.
  • an RC link has already been described as a simple replacement for a watch module as a further alternative. - The technical details of these alternative solutions in terms of circuitry and programming can be easily worked out by any person skilled in the art, so there is no need for a drawing and an explanation of the details.
  • the temperature is Temperature of the temperature sensor 41 is higher at the time of switching on (point 45) and rises to the same stationary end value 43 in accordance with the curve 46 shown in dashed lines.
  • the ambient temperature can be different and is not known to the digital signal processing unit, no indication of the switch-off time can be derived from the absolute size of the temperature at the time of switching on.
  • the switch-off duration can be inferred from the rise in temperature immediately after switching on the voltage supply.
  • the maximum temperature rise according to curve 44 results, with a shorter switch-off time, the lower temperature rise results in curve 46, shown in dashed lines, and with a very short switch-off time, the temperature rise after switching on also approaches zero.
  • the temperature rise over time is measured by measuring the temperature at the beginning and at the end of a time window of e.g. B. 30 seconds determined, as indicated in Figure 5 on the curve 44.
  • FIG. 6 The block diagram belonging to this second embodiment to explain the function is shown in FIG. 6, the associated flow chart in FIG. 7.
  • the two representations correspond to FIGS. 2 and 3 and are self-explanatory due to the above explanations.
  • FIG. Parts 1 to 20 again correspond to the first embodiment according to FIG. 1 and are therefore not explained again.
  • the design of the scales according to FIG. 8 now has both a temperature sensor 41 in the vicinity of the electronics and a temperature sensor 51 far from all heat-generating components.
  • this temperature sensor 51 is drawn on the support part 1, the thermal is well connected to the - not shown - housing of the scale. If the balance is switched off for a long time, both temperature sensors 41 and 51 are at ambient temperature.
  • the temperature profile of the temperature sensors after switching on the voltage supply is shown in FIG. 9.
  • the solid curve 52 applies to the temperature sensor 41, the dotted curve 53 applies to the temperature sensor 51.
  • the temperature difference ⁇ l between the two temperature sensors immediately after switching on is practically zero.

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Abstract

Für eine Waage mit einem elektronischen Wägesystem zur Erzeugung eines gewichtsabhängigen Signals und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit (18), wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit Schaltungs- oder Programmteile enthält, die die Zeitdauer seit dem Einschalten der Spannungsversorgung erfassen, soll die Zeit vom Einschalten der Spannungsversorgung bis zum Erreichen der vollen Genauigkeit der Waage drastisch reduziert werden. Dazu enthält die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) Rechenmittel (34, 35), die das vom Wägesystem erzeugte gewichtsabhängige Signal in Anhängigkeit von der Zeitdauer seit dem Einschalten um einen Korrekturwert korrigieren, wobei die Grösse dieses Korrekturwertes ausgehend von einem Anfangskorrekturwert mit wachsender Zeitdauer seit dem Einschalten auf einen konstanten, vom Anfangskorrekturwert verschiedenen Endwert konvergiert.

Description

Elektronische Waage
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit einem elektronischen Wägesystem zur Erzeugung eines gewichtsabhängigen Signals und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit Schaltungs- oder Programmteile enthält, die die Zeitdauer seit dem Einschalten der Spannungsversorgung erfassen.
Waagen dieser Art sind z. B. aus der US 4 763 739 bekannt. Die Schaltungs- oder Programmteile, die die Zeitdauer seit dem Einschalten der Spannungsversorgung erfassen, dienen dazu, falsche Wägeergebnisse unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung zu unterdrücken. Bis zum Einschalten der Spannungsversorgung haben alle mechanischen und elektronischen Bauteile der Waage die Temperatur der Umgebung der Waage. Da die elektronischen Bauteile beim Betrieb der Waage jedoch Wärme abgeben, stellt sich nach dem Einschalten der Spannungsversorgung allmählich eine gewisse Temperaturverteilung innerhalb der Waage ein, die nach einer bestimmten Zeit, der Aufwärmzeit, einen stationären Endzustand erreicht. Während dieser Aufwärmzeit weichen der Nullpunkt und/oder die Empfindlichkeit der Waage etwas vom Sollwert ab, sodass bei hochauflösenden Waagen die Gefahr besteht, dass die Werte außerhalb der Spezifikationen liegen. Deshalb ist es üblich, die Anzeige der Waage während der Aufwärmzeit zu unterdrücken. In der US 4 763 739 ist für die Aufwärmzeit eine feste Zeitdauer vorgesehen. Diese feste Zeitdauer für die Aufwärmzeit muss natürlich der maximalen Aufwärmzeit entsprechen. War die Waage vor dem Einschalten der Spannungsversorgung nur kurze Zeit ausgeschaltet, wird der stationäre Endzustand der Temperaturverteilung jedoch deutlich schneller wieder erreicht. Um dieses zu berücksichtigen , ist es aus der EP 1 130370 bekannt, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit Rechenmittel enthält, die aus dem Signal eines Temperaturfühlers die notwendige Aufwärmzeit errechnen und in der Waagenanzeige anzeigen. Damit wird die Waage nur nach einer langen Ausschaltzeit für die maximale Aufwärmzeit gesperrt, während bei kürzeren Ausschaltzeiten die Aufwärmzeit ebenfalls verkürzt wird. Die EP 1 130370 zeigt übrigens im dort beschriebenen Beispiel eine errechnete Aufwärmzeit von 28 Minuten und eine Anzeigemöglichkeit von mehreren Stunden, wodurch klar wird, dass die Aufwärmzeit bei hochauflösenden Waagen eine beträchtliche Zeitdauer erreichen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer elektronischen Waage der eingangs genannten Art die nach dem Einschalten der Spannungsversorgung bis zum Erreichen der vollen Genauigkeit verstreichende Zeitdauer drastisch zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit Rechenmittel enthält, die das vom Wägesystem erzeugte gewichtsabhängige Signal in Abhängigkeit von der Zeitdauer seit dem Einschalten um einen Korrekturwert korrigieren, wobei die Größe dieses Korrekturwertes ausgehend von einem Anfangskorrekturwert mit wachsender Zeitdauer seit dem Einschalten auf einen konstanten, vom Anfangskorrekturwert verschiedenen Endwert konvergiert.
Die Erfindung wartet also nicht das Erreichen der stationären
Temperaturverteilung in der Waage ab, sondern sorgt schon vorher durch entsprechende Korrekturwerte dafür, dass die Fehler der Waage, die durch das nicht vorhandene Temperaturgleichgewicht verursacht werden, korrigiert werden. Da das Temperaturungleichgewicht sich allmählich abbaut, wird auch die Größe der Korrektur allmählich zurückgeführt - zweckmäßigerweise auf null - , sodass zum Ende des thermischen Ausgleichsvorganges die Korrektur ganz wegfällt. - Die für den Benutzer der Waage sichtbare „Aufwärmzeit" bis zum Erreichen der vollen Genauigkeit der Wägeergebnisse ist damit wesentlich kürzer als die thermische Aufwärmzeit und wird nur dadurch bestimmt, wie lange es dauert, die für die Korrekturrechnung notwendigen Parameter zu ermitteln.
Die Größe des Anfangskorrekturwertes ist natürlich davon abhängig, wie lange die Waage vor dem Einschalten ausgeschaltet war. Die Bestimmung der Ausschaltdauer erfolgt in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung durch einen Uhrenbaustein. Dies kann ein kommerzieller elektronischer Uhrenbaustein sein. Da die Genauigkeitsanforderungen an die Zeitdauerbestimmung nicht sehr hoch sind und es insbesondere auf die Bestimmung kürzerer Ausschaltzeiten ankommt - während es kaum einen Unterschied macht, ob die Waage nun zwei Stunden oder vier Stunden ausgeschaltet war - eignet sich auch ein Kondensator, der sich über einen Widerstand langsam entlädt, als Uhrenbaustein. Der Kondensator wird bei eingeschalteter Waage immer auf eine feste Spannung aufgeladen und entlädt sich während der Ausschaltzeit allmählich. Die Restspannung beim Wiedereinschalten der Spannungsversorgung ist dann ein Maß für die Ausschaltdauer. Mit modernen Kondensatoren lässt sich leicht eine Zeitkonstante von z. B. zwanzig Minuten erzielen, sodass die kritischen Ausschaltzeitdauern von einer Minute bis zu einer Stunde genügend genau erfasst werden können.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Messung der Ausschaltdauer indirekt: Die Waage weist dazu einen Temperaturfühler auf und die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur unmittelbar nach dem Einschalten wird gemessen und danach der Anfangskorrekturwert festgelegt. War die Waage nur sehr kurze Zeit ausgeschaltet, so weicht die Temperaturverteilung nur sehr wenig von der stationären Temperaturverteilung ab und dementsprechend steigt die Temperatur des Temperaturfühlers nach dem Einschalten der Waage nur sehr geringfügig. War umgekehrt die Waage längere Zeit ausgeschaltet, so weicht die Temperaturverteilung deutlich von der stationären Temperaturverteilung ab und hat sich weitgehend an die Umgebungstemperatur angeglichen; dementsprechend ändert sich die Temperatur nach dem Einschalten der Waage deutlich stärker. Aus der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur unmittelbar nach dem Einschalten der Waage kann also auf die Ausschaltdauer geschlossen werden. Diese indirekte Zeitmessung ist natürlich für kleine Ausschaltzeiten am genauesten und wird für größere Ausschaltzeiten immer ungenauer. Dies stört jedoch nicht, da die Größe der notwendigen Korrektur für das Wägesignal sich bei größeren Ausschaltzeiten praktisch nicht mehr ändert. - In ähnlicher Weise kann die Ausschaltdauer indirekt auch durch Auswertung der Temperaturdifferenz von zwei Temperaturfühlern in der Waage erfolgen: Befindet sich der eine Temperaturfühler in der Nähe der wärmeerzeugenden Bauelemente, so erreicht er im stationären Zustand eine bestimmte Übertemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur; befindet sich der andere Temperaturfühler weit ab von den wärmeerzeugenden Bauelementen, so verharrt dieser fast auf Umgebungstemperatur. Beim Ausschalten der Waage sinkt die Übertemperatur des ersten Fühlers allmählich und erreicht nach längerer Zeit den Wert null. Aus der Temperaturdifferenzdifferenz der beiden Temperaturfühler beim Einschalten der Spannungsversorgung kann also ebenfalls auf die Ausschaltdauer geschlossen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt: Figur 1 eine erste Ausgestaltung der Waage,
Figur 2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung der Ausschaltzeit und der Korrektur für die Waage aus Figur 1, Figur 3 ein Ablaufdiagramm des Einschaltvorganges für die Waage aus Figur 1, Figur 4 eine zweite Ausgestaltung der Waage,
Figur 5 den Temperaturverlauf nach dem Einschalten der Spannungsversorgung für die Waage aus Figur 4, Figur 6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung der Ausschaltzeit und der Korrektur für die Waage aus Figur 4, Figur 7 ein Ablaufdiagramm des Einschaltvorganges für die Waage aus Figur 4 Figur 8 eine dritte Ausgestaltung der Waage und
Figur 9 den Temperaturverlauf nach dem Einschalten der Spannungsversorgung für die Waage aus Figur 8 Die elektronische Waage in Figur 1 besteht aus einem gehäusefesten 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 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 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 greift die Kompensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 erzeugt wird. Die Größe des Kompensationsstromes wird in bekannter Weise durch einen Lagensensor 16 und einen Regelverstärker 14 so geregelt, dass Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Messwiderstand 15 eine Messspannung, die einem Analog/Digital- Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der digitalen Anzeigeeinheit 19 angezeigt. Die Schaltungs- oder Programmteile 20, die die Zeitdauer seit dem Einschalten der Spannungsversorgung erfassen, sind innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 nur ganz schematisch angedeutet. Sie können beispielsweise aus dem Taktgeber eines Mikroprozessors, der die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 bildet, bestehen im Zusammenwirken mit einer entsprechenden Softwaregestaltung. - Die im Vorstehenden beschriebenen Teile der elektronischen Waage und deren Funktion sind allgemein bekannt, sodass auf nähere Beschreibungen und Erläuterungen hier verzichtet werden kann.
Die erfindungsgemäße Waage in Figur 1 weist nun zusätzlich einen Uhrenbaustein 21 auf, mit dessen Hilfe die Zeitdauer bestimmt wird, die die Waage vor dem Einschalten ausgeschaltet war. Einzelheiten ergeben sich aus dem Blockdiagramm in Figur 2 und dem Ablaufdiagramm des Einschaltvorganges in Figur 3. Der Uhrenbaustein kann z. B. ein bekannter Funkuhrenbaustein sein, der laufend die aktuelle Uhrzeit empfängt und an die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 meldet. Die digitale Signalverarbeitungseinheit speichert diese Uhrzeit laufend in einem nichtflüchtigen Speicherbereich 22. Wird die Wage nun ausgeschaltet, bleibt die letzte Uhrzeit im Speicherbereich 22 gespeichert. Beim Wiedereinschalten der Spannungsversorgung vergleicht die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 im Rahmen der Einschaltroutine die im Speicherbereich 22 abgespeicherte Uhrzeit (Block 30 in Figur 3) mit der ersten vom Funkuhrenbaustem kommenden Uhrzeit (Block 31 in Figur 3) und errechnet die Differenz der beiden Uhrzeiten und damit die Zeitdauer, die die Waage ausgeschaltet war (Block 32 in Figur 2 und 3). Aus dieser Zeitdauer errechnet dann die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 aufgrund von vorgegebenen Formeln den Anfangskorrekturwert (Block 34 in Figur 2 und 3).
Dabei ist im Beispiel der Figur 2 und 3 vorgesehen, dass der Anfangskorrekturwert nicht nur von der Ausschaltzeitdauer abhängt, sondern auch vom ersten Wägesignal (Block 33). Dies ist bei Waagen, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeiten und Federgelenke aufweisen, - wie in Figur 1 dargestellt - sinnvoll: Diese Waagen haben eine vom Lagensensor 16 vorgegebene Solleinschwinglage. Aus der Größe und dem Vorzeichen des ersten Wägesignales kann dann bestimmt werden, wie weit und in welcher Richtung die beweglichen Teile der Waage (Übersetzungshebel 7 und Lenker 4 und 5) vor dem Einschwingen in die Solleinschwinglage ausgelenkt waren. Von dieser Auslenkung hängt die Größe und das Vorzeichen des anfänglichen Kriechens der Gelenkstellen 6 und Kreuzfedergelenk 8 ab. Soll dieses Kriechen mitkorrigiert werden, so muss die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 einen vom ersten Wägesignal abhängigen entsprechenden Anfangskorrekturwert berechnen. Aus dem berechneten Anfangskorrekturwert und der vorgegebenen Abklingfunktion — beispielsweise einer e-Funktion - wird dann die endgültige abklingende Korrekturfunktion errechnet, mit der alle Wägesignale laufend korrigiert werden (Block 35 in Figur 2 und 3).
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Blöcke 30 bis 34 nur einmalig nach dem Einschalten der Spannungsversorgung durchlaufen und abgearbeitet werden. Aus dem so errechneten Anfangskorrekturwert und der vorgegebenen Abklingfunktion wird die Korrektur der Wägesignale im Block 35 dann aber laufend durchgeführt. Aufgrund der Abklingfunktion fällt dabei die Größe der Korrektur allmählich auf einen konstanten Wert ab, den man zweckmäßigerweise zu null wählt.
Wenn im Vorstehenden von Anfangskorrekturwert und Abklingfunktion die Rede war, so kann sowohl der Anfangskorrekturwert aus mehreren Bestandteilen bestehen als auch die Abklingfunktion mehrere Zeitkonstanten enthalten. Mathematisch dargestellt ist also bei e-Funktionen als Abklingfunktion die Korrekturfunktion ein Ausdruck der Form tf(f) = ∑ Kn -el hn (1)
mit Ki, K2, ... , KN als Anfangskorrekturwert und ti, t2, ... ,t^ als Abklingzeitkonstanten. Ist das Verhalten nach dem Einschalten z. B. durch das thermische Aufwärmen und durch das Kriechen der Federelemente 6 und 8 bestimmt, so würde man mit zwei Werten Ki und K2 als Anfangskorrekturwerte und zwei Zeitkonstanten ti und t2 eine genügend genaue Korrektur erreichen. Wirkt sich der thermische Einfluss (Kj und tj) auf den Nullpunkt der Waage und auf ihre Empfindlichkeit aus, so würde Kj natürlich einen Anteil für den Nullpunkt und einen Anteil für die Empfindlichkeit aufweisen. Da sich das Federkriechen (K und t2) im allgemeinen nur auf den Nullpunkt auswirkt , würde K nur einen Anteil für den Nullpunkt enthalten. - Sind weitere Effekte nach dem Einschalten der Spannungsversorgung zu korrigieren oder ist das Zeitverhalten komplizierter, so werden natürlich mehr Glieder in Gleichung (1) oder andere Abklingfunktionen benötigt.
In dem gezeichneten und beschriebenen Beispiel ist der Uhrenbaustein ein Funkuhrenbaustein, der zusammen mit der Waage ein- und ausgeschaltet wird. Es können jedoch auch andere Uhrenbausteine benutzt werden: Wenn der Uhrenbaustein eine gesonderte, unterbrechungsfreie Spannungsversorgung besitzt, kann jeder normale Uhrenbaustein eingesetzt werden. Als weitere Alternative kann die Waage z. B. ein Modem aufweisen, das eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung zu einem externen Zeitgeber herstellen kann. In der Beschreibungseinleitung wurde als weitere Alternative schon ein RC-Glied als einfacher Ersatz für einen Uhrenbaustein beschrieben. - Die schaltungstechnischen bzw. programmtechnischen Einzelheiten dieser Alternativlösungen kann jeder Fachmann leicht ausarbeiten, eine zeichnerische Darstellung und eine Erläuterung der Einzelheiten erübrigt sich also.
Eine zweite Ausgestaltung der Waage ist in Figur 4 dargestellt. Die Teile 1 bis 20 entsprechen der ersten Ausgestaltung gemäß Figur 1 und werden daher nicht noch mal erläutert. Die Ausgestaltung der Waage gemäß Figur 4 weist nun einen Temperaturfühler 41 in der Nähe der Elektronik (A/D-Wandler 17 und digitale Signalverarbeitungseinheit 18) auf. Dieser Temperaturfühler dient zur indirekten Bestimmung der Ausschaltzeitdauer. Seine Funktionsweise sei anhand der Figur 5 erläutert: War die Waage lange ausgeschaltet, so ist die Temperatur des Temperaturfühlers 41 gleich der Umgebungstemperatur (Punkt 42). Wird die Waage zum Zeitpunkt t=0 eingeschaltet, so steigt die Temperatur des Temperaturfühlers 41 entsprechend der gezeichneten Kurve 44 an und erreicht schließlich den stationären Endwert 43. - Ist die Waage bei gleicher Umgebungstemperatur jedoch vor dem Einschalten nur kurz ausgeschaltet gewesen, so ist die Temperatur des Temperaturfühlers 41 zum Einschaltzeitpunkt höher (Punkt 45) und steigt gemäß der gestrichelt eingezeichneten Kurve 46 auf den gleichen stationären Endwert 43 an. - Da die Umgebungstemperatur verschieden hoch sein kann und der digitalen Signalverarbeitungseinheit nicht bekannt ist, kann aus der absoluten Größe der Temperatur zum Einschaltzeitpunkt kein Hinweis auf die Ausschaltdauer abgeleitet werden. Aber aus dem zeitlichen Anstieg der Temperatur unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung kann auf die Ausschaltdauer geschlossen werden. Bei langer Ausschaltdauer ergibt sich der maximale Temperaturanstieg gemäß der Kurve 44, bei kürzerer Ausschaltdauer ergibt sich der geringere Temperaturanstieg der gestrichelt gezeichneten Kurve 46 und bei sehr kurzer Ausschaltdauer nähert sich auch der Temperaturanstieg nach dem Einschalten dem Wert null. Der zeitliche Temperaturanstieg wird durch Messung der Temperatur am Anfang und am Ende eines Zeitfensters von z. B. 30 Sekunden bestimmt, wie es in Figur 5 an der Kurve 44 angedeutet ist.
Das zu dieser zweiten Ausgestaltung gehörende Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktion ist in Figur 6 dargestellt, das dazugehörige Ablaufdiagramm in Figur 7. Die beiden Darstellungen entsprechen den Figuren 2 und 3 und sind aufgrund der vorstehenden Ausführungen selbsterläuternd.
In Figur 8 ist eine dritte Ausgestaltung der Waage gezeigt. Die Teile 1 bis 20 entsprechen wieder der ersten Ausgestaltung gemäß Figur 1 und werden daher nicht noch mal erläutert. Die Ausgestaltung der Waage gemäß Figur 8 weist nun sowohl einen Temperaturfühler 41 in der Nähe der Elektronik auf, als auch einen Temperaturfühler 51 weit ab von allen wärmeerzeugenden Bauelementen. In Figur 8 ist dieser Temperaturfühler 51 am Stützteil 1 gezeichnet, das thermisch gut leitend mit dem - nicht gezeichneten - Gehäuse der Waage verbunden ist. Ist die Waage längere Zeit ausgeschaltet, so befinden sich beide Temperaturfühler 41 und 51 auf Umgebungstemperatur. Der Temperaturverlauf der Temperaturfühler nach dem Einschalten der Spannungsversorgung ist in Figur 9 dargestellt. Die durchgezogen gezeichnete Kurve 52 gilt für den Temperaturfühler 41, die gepunktet gezeichnete Kurve 53 gilt für den Temperaturfühler 51. Der Temperaturunterschied Δl zwischen den beiden Temperaturfühlern unmittelbar nach dem Einschalten ist also praktisch null. War die Waage vor dem Einschalten jedoch nur kurze Zeit ausgeschaltet, so startet die gestrichelt gezeichnete Temperaturkurve 54 des Temperaturfühlers 41 bei einer höheren Temperatur (Punkt 55) und erreicht natürlich denselben Endwert wie die Kurve 52. Beim Temperaturfühler 51 ist der Kurvenverlauf in den beiden Fällen praktisch gleich, sodass in Figur 9 kein Unterschied erkennbar ist. Die Temperaturdifferenz Δ2 zwischen den beiden Temperaturfühlern ist in diesem Fall also deutlich größer. - Aus der Größe der Temperaturdifferenz Δ zwischen den beiden Temperaturfühlern 41 und 51 unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung kann also auf die Ausschaltdauer geschlossen werden. Aus der so ermittelten Ausschaltdauer wird dann in der schon beschriebenen Weise der Anfangskorrekturwert errechnet und daraus dann die abklingende Korrekturfunktion zur Korrektur der Wägesignale.
Die Erfindung ist im Vorstehenden anhand einer Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation beschrieben worden, ihre Anwendung ist jedoch nicht auf diesen Waagentyp beschränkt. Auch Waagen mit Dehnungsmessstreifen z. B. zeigen nach dem Einschalten der Spannungsversorgung eine Aufwärmphase, die erfindungsgemäß korrigiert werden kann.

Claims

Ansprüche:
1. Waage mit einem elektronischen Wägesystem zur Erzeugung eines gewichtsabhängigen Signals und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit Schaltungs- oder Programmteile enthält, die die Zeitdauer seit dem Einschalten der Spannungsversorgung erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) Rechenmittel (34, 35) enthält, die das vom Wägesystem erzeugte gewichtsabhängige Signal in Anhängigkeit von der Zeitdauer seit dem Einschalten um einen Korrekturwert korrigieren, wobei die Größe dieses Korrekturwertes ausgehend vom einem Anfangskorrekturwert mit wachsender Zeitdauer seit dem Einschalten auf einen konstanten, vom Anfangskorrekturwert verschiedenen Endwert konvergiert.
2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Endwert null ist.
3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert gemäß einer Exponentialfunktion (e-Funktion) auf null abfällt.
4. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage einen Uhrenbaustein (21) aufweist, der es gestattet, die Zeitdauer zu bestimmen, die die Waage vor dem Einschalten ausgeschaltet war, und dass der Anfangskorrekturwert in Abhängigkeit von dieser Zeitdauer gewählt ist.
5. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Uhrenbaustein (21) ein Funkuhrenbaustein ist.
6. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Uhrenbaustein eine gesonderte Spannungsversorgung besitzt.
7. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator, der sich über einen Widerstand langsam entlädt, als Uhrenbaustein eingesetzt ist.
8. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung zu einem externen Zeitgeber aufweist.
9. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage mindestens einen Temperaturfühler (41) aufweist und dass der Anfangskorrekturwert in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals dieses Temperaturfühlers (41) unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung gewählt ist.
10. Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals des Temperaturfühlers (41) aus zwei Messungen mit vorgegebenem zeitlichen Abstand bestimmt ist, wobei die erste Messung unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung erfolgt.
11. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage mindestens zwei Temperaturfühler (41, 51) an verschiedenen Stellen aufweist und dass der Anfangskorrekturwert in Abhängigkeit von der Differenz der Ausgangssignale dieser beiden Temperaturfühler (41, 51) unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung gewählt ist.
12. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert sowohl einen Anteil für den Nullpunkt als auch einen Anteil für die Empfindlichkeit enthält.
13. Waage nach einem der Ansprüche 4, 8, 9 oder 11 mit einem Wägesystem nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangskorrekturwert zusätzlich in Abhängigkeit von der Größe des gewichtsabhängigen Signals unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung gewählt ist.
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