CH615507A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Waage, insb. für Handelszwecke, mit einem Auswertungsgerät und einer digitalen Anzeige.

Solche Waagen werden mit einer festen Anzahl von Recheneinheiten gebaut, die immer grösser als die Anzahl der Anzeigeeinheiten sein muss. Das kleinstmögliche Verhältnis ist durch eichamtliche Vorschriften festgelegt. Diese sehen ferner für Waagen, die im Handel verwendet werden, eine sog. Mindestlast vor, unterhalb welcher die Waage zum Wägen von Handelsgütern nicht verwendet werden darf. Da die absolute Auflösung der Waage im ganzen Messbereich konstant ist, ist die relative Auflösung am Anfang des Messbereiches, d.h. unterhalb der Mindestlast, klein und der entstehende relative Fehler gross. Somit können im Handel kleine Mengen, z.B. 50 g, und grössere Mengen, z.B. 30 kg. nicht auf der gleichen, für höhere Gewichte vorgesehenen Waage gewogen werden.

Da aber der Messbereich unterhalb der Mindestlast wesentlich kleiner als der ganze Messbereich ist, ist der absolute Messfehler in diesem Messbereich um Grössenordnungen kleiner als der für die Festlegung der kleinsten Anzeigeeinheit massgebende Gesamtmessfehler. Auch kann die Kennlinie der Waage so gewählt werden, dass dieser Messfehler klein bleibt. Aus diesen Gründen, wie auch aus Platzgründen, insb. bei Verwendung der Waage in einem Laden, wäre es wünschenswert, auch unterhalb der Mindestlast wägen zu dürfen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist die Schaffung einer Waage, die eichamtlich für beide Arten von Wägungen zugelassen wird. Erfindungsgemäss ist dies dadurch möglich, dass sie logische und rechnerische Mittel zur gewichtsabhängigen und gewichtsgesteuerten Wahl des Messbereiches aus mindestens zwei Messbereichen aufweist, wobei die kleinsten diesen Messbereichen zugeordneten Anzeigeeinheiten um mindestens einen Faktor 2 verschieden sind, und dass weitere logische und rechnerische Mittel zur gleichzeitigen gewichtsab-hängigen und gewichtsgesteuerten Wahl der maximal zulässig angezeigten Last vorhanden sind.

Solche Waagen können auch für Differenzmessungen, z.B. als Dosierwaage oder zur Bestimmung von Nettogewichten ab einem Tarawert verwendet werden. Auch in diesem Falle ist natürlich der in Anspruch genommene Messbereich verglichen mit dem Gesamtmessbereich klein und somit auch der relative Messfehler verglichen mit dem Gesamtfehler ebenfalls klein.

Für solche Anwendungen ist vorzugsweise zwischen dem Auswertungsgerät und der Anzeigevorrichtung eine Taravorrichtung vorgesehen, in welcher die Tara mit den gleichen Recheneinheiten wie das zu wägende Gewicht rechnerisch ermittelt 5 wird.

Es versteht sich, dass die Erfindung nur bei Waagen verwirklicht werden kann, bei welcher der systematische Fehler um eine Grössenordnung grösser als der Zufallsfehler ist.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele ,n des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzip-Schema,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Messbereiche,

Fig. 3 eine Ausführung einer logischen Schaltung, und

Fig. 4 ein zweites Prinzip-Schema.

^ Fig. 1 ist das Prinzip-Schema einer erfindungsgemässen Waage. Eine Messvorrichtung 1 ermittelt das Gewicht des Wägegutes in Recheneinheiten m. Unter der Messvorrichtung 1 wird eine entweder direkt digital erfassende, oder eine analog erfassende, aber mit einem Analog-Digital-Wandler versehene 2» Waage verstanden, wobei das Auswertungsgerät Bestandteil der Messvorrichtung 1 ist. Über eine Leitung 2 wird das Wägeresultat einer logischen Schaltung 3 zugeführt, deren Aufbau in Fig. 3 dargestellt ist. Das von der Schaltung 3 verarbeitete Wägeresultat wird über eine Leitung 4 einer Anzeigevorrichtung 5 -5 zugeführt.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte gesamte Messbereich 7 der Waage beginnt mit der Anzeige Null bei leerer Waagschale und endet bei der Maximallast. Anschliessend an die Maximallast folgt ein Bereich 8, in welchem die Waage zwar 111 wägt, eine Anzeige des Resultates aber unterdrückt wird, weil der systematische Fehler der Waage die gesetzlich zulässige Schranke übersteigt. In der Anzeigevorrichtung 5 wird dieser Zustand bei gleichzeitiger Unterdrückung der Resultatanzeige, durch ein besonderes Symbol, beispielsweise den Buchstaben E 35 dargestellt.

Die kleinste Anzeigeeinheit dieses «normal» genannten Betriebszustandes ist mit d bezeichnet. Am unteren Ende des Messbereiches 7 befindet sich ein Messbereich 9, der von der eichamtlich festgelegten Mindestlast begrenzt ist. Die Grösse der Mindestlast steht in einer bestimmten Beziehung zur Anzeigeeinheit d. Bei bekannten digital anzeigenden Waagen für Handelszwecke erfolgt entweder eine Unterdrückung der Anzeige oder eine besondere Kennzeichnung, falls das Gewicht 45 des Wägegutes die Mindestlast unterschreitet. Der schraffiert dargestellte Messbereich 9 ist also bei den bekannten Waagen zum Auswägen von Waren nicht benutzbar. Bei der beschriebenen Waage wird nun in der Schaltung 3 das Wägeresultat daraufhin geprüft, ob die Mindestlast erreicht oder unterschrit-50 ten ist. Das Wägeresultat wird, wie beschrieben, stets in Recheneinheiten m ermittelt. Ist beispielsweise d = 10 m, so wird bei Unterschreiten der Mindestlast von der Schaltung 3 eine weitere, feinere Dekade in der Anzeigevorrichtung 5 freigegeben und das Wägeresultat nun in Anzeigeeinheiten darge-55 stellt, die gleich den Recheneinheiten m sind. Der Messbereich 10 in Fig. 2 zeigt, wie die Darstellung des Wägeresultates, sofern dieses kleiner ist als die Mindestlast, in den Anzeigeeinheiten e erfolgt, die beispielsweise 10 mal kleiner als die Anzeigeeinheiten d sind. Im unteren Teil des Messbereiches 10 ist ein schraf-60 fiert dargestellter Messbereich 11 erkennbar, der nach oben durch eine neue, nun für diesen — «fein» genannten - Betriebszustand geltende Mindestlast begrenzt ist.

Die Leitungen 2,4 sind nicht im elektrotechnischen Sinne als einzelne Drähte zu verstehen, sondern stellen Signalfluss-65 Kanäle dar, die durchaus aus mehreren Drahtverbindungen bestehen. Bei einer Variante zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 erfolgt die Resultatdarstellung in den Einheiten e nicht dann, wenn die Mindestlast des Bereiches «normal» unter

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schritten ist, sondern dann, wenn ein Gewicht einen bestimmten Bruchteil, beispielsweise 1/10 der Maximallast nicht erreicht.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus der Schaltung 3 zusammen mit der Anzeigevorrichtung 5. Auf einer Leitung 21 erfolgt die BCD-seriell dargestellte Übermittlung des Wägeresultates von der — hier nicht gezeichneten - Messvorrichtung 1. Auf einer weiteren Leitung 22 erfolgt die Übermittlung des Taktsignales und auf einer Leitung 23 wird dasjenige Taktsignal übermittelt, das den Beginn einer neuen BCD-Dekade anzeigt. Ein ebenfalls vom Messsystem eingespeiste Tor-Signal wird auf einer Leitung 24 übertragen. Dieses Tor-Signal stellt eine logische EINS während der Dauer der Übermittlung des Wägeresultates dar. Die Leitungen 21, 22,23,24 stellen zusammen — abgesehen von nicht dargestellten Leitungen zur Spannungsdefinition und Stromversorgung - in ihrer Gesamtheit der Leitung 2 von Fig. 1 dar. Die Signale auf den Leitungen 22,23,24 speisen eine Ablaufsteuerung 15, die die Steuer- und Taktsignale für alle im folgenden dargestellten Baugruppen erzeugt. Das Wägeresultat wird an einen Puffer 16 und an drei voreingestellte, als Diskriminatoren wirkende Zähler 17,18,19 und ein RS-Flip-Flop 36 übermittelt, das von der Ablaufsteuerung auf logisch NULL gesetzt wird. Der Zähler 17 stellt fest, ob die Mindestlast des Messbereiches 7 unterschritten oder erreicht wurde (obere Grenze des Bereiches 9 in Fig. 2). Der Zähler 18, mit entsprechend kleinerer Voreinstellung, überwacht das Erreichen der Mindestlast im Messbereich 10 (obere Grenze des Bereiches 11 in Fig. 2). Der Zähler 19, mit einer Voreinstellung, die der zulässigen Maximallast entspricht, spricht auf Überschreiten dieser Maximallast an. Alle drei Zähler 17,18, 19 führen auf ihren Ausgangsleitungen 27,28,29 eine NULL entsprechende Spannung, falls die vorgegebenen Schranken nicht erreicht sind, und eine EINS entsprechende Spannung,

falls diese Schranke erreicht oder überschritten wird. Die Wirkungsweise der Schaltung 3 soll anhand von vier Beispielen erläutert werden :

Das Gewicht des Wägegutes ist grösser als die Mindestlast des Messbereiches 7 :

Der Zähler 17 schaltet die Leitung 27 auf EINS, damit wird ein dreifaches, invertierendes UND-Tor 30 angesteuert, das, wenn sowohl von der Ablaufsteuerung 15 als auch vom Flip-Flop 36 die ergänzenden EINS eintreffen, eine Leitung 41 auf NULL setzt. Das Flip-Flop 36 gibt eine EINS dann ab, wenn auf der Leitung 21 während einer durch das Tor-Signal von der Leitung 24 definierten Übermittlungsperiode überhaupt ein Puls eintrifft. Damit wird die Speisung eines Leuchtsignales 50 mit dem Texte «Mindestlast unterschritten» verhindert. Die Leitung 28 wird vom Zähler 18 ebenfalls auf EINS geschaltet und speist damit ein weiteres invertierendes UND-Tor 31, das mit einer ergänzenden EINS der Ablaufsteuerung 15 eine Leitung 42 auf NULL schaltet. Damit wird die Anzeige der niedersten Dekade der Anzeigevorrichtung 5 unterdrückt. Zugleich aktiviert die Leitung 28 einen Festwertspeicher 32, in dem der Wert 5d gespeichert ist.

Das Wägeresultat ist zugleich im Puffer 16 gespeichert worden und wird nun von der Ablaufsteuerung von dort abgerufen und gelangt in ein Addierwerk 33. Dort werden zum Wägeresultat, das ja in Recheneinheiten m dargestellt ist, die 5d des Festwertspeichers 32 zugefügt. Da die Maximallast nicht erreicht wurde, bleibt die Leitung 29 auf NULL, womit der entsprechende Eingang der Ablaufsteuerung 15 und auch der invertierende Eingang eines UND-Tores 34 gespeist werden. Das UND-Tor 34 ist nun also offen für das um 5d erhöhte Wägeresultat, das über eine Leitung 43 an die Anzeigevorrichtung 5 übertragen wird. Da dort die niederste Dekade jedoch unterdrückt ist, ist die niederste dargestellte Einheit d = 10 m.

Das Gewicht des Wägegutes ist kleiner als die Mindestlast des Messbereiches 7 :

Daher wird wieder die Leitung 27 vom Zähler 17 auf EINS gesetzt, die Leitung 28 bleibt jedoch auf NULL, da die Voreinstellung des Zählers 18 nicht erreicht wird. Die Darstellung des Leuchtsignales 50 wird verhindert, die feinste Dekade der 5 Anzeigevorrichtung 5 jedoch aktiviert. Die Aktivierung des Festwerkspeichers 32 unterbleibt und das Addierwerk 33 gibt den unveränderten Inhalt des Puffers 16 an die Anzeigevorrichtung weiter, da die Maximallast nicht erreicht wurde und das UND-Tor 34 somit offen bleibt. Das Wägeresultat wird also — 1() sofern es wie in diesem Beispiel kleiner ist als die Mindestlast — in den Anzeigeeinheiten e dargestellt, die gleich den Recheneinheiten m sind. Es herrscht der Betriebszustand «fein».

Das Wägeresultat unterschreitet die Mindestlast des Messbereiches 10:

15 Ist dies der Fall, so bleibt auch die Leitung 27 auf NULL, das invertierende UND-Tor 30 wird nicht geöffnet und gibt demzufolge eine EINS ab, die das Leuchtsignal 50 in Betrieb setzt und gleichzeitig die Anzeige von Ziffern in der Anzeigevorrichtung überhaupt unterdrückt.

2o Bei leerer Waagschale ist ebenfalls diese Mindestlast unterschritten. Sowohl der Kunde als auch der Verkäufer muss darüber informiert sein, dass die Waage dann tatsächlich die Last NULL feststellt. Dies wird durch das Flip-Hop 36 ermöglicht. Trifft während einer Übermittlungsperiode auf der Lei-25 tung 21 kein Puls ein, so bleibt das Flip-Flop 36 auf NULL und sperrt so das UND-Tor 30. Damit unterbleibt sowohl die Ansteuerung des Leuchtsignales 50 als auch die Unterdrückung der Anzeige. Auf der Anzeigevorrichtung erscheinen soviele Nullen, als Dekaden vorhanden sind.

3o Das Wägeresultat überschreitet die Maximallast des Messbereiches 10:

Der Zähler 19 spricht an, die Leitung 29 wird auf EINS gesetzt und sie aktiviert, falls von der Ablaufsteuerung 15 eine weitere EINS abgegeben wird, ein UND-Tor 35. Gleichzeitig 35 wird die Leitung 29 aber auch ein Signal 11 an die Ablaufsteuerung abgegeben und den invertierenden Eingang des UND-Tores 34 auf NULL setzen. Der Ausgang des UND-Tores 35 springt auf EINS und aktiviert eine Leitung 44, die das Uberlastsignal E im Anzeigefeld der Anzeigevorrichtung 15 auf-40 leuchten lässt. Das UND-Tor 34 wird gesperrt. Eine Übermittlung des Wägeresultates kann nicht erfolgen.

Die Ablaufsteuerung 15 ermöglicht die Anzeige eines neuen Wägeresultates erst, wenn der Speicher 19 beim Einlesen des nächsten Resultates nicht mehr anspricht. Die Tore 30, 31, 35 45 der Festwertspeicher 32 und das Auslesen des Inhaltes des Puffers 16 werden immer dann von der Ablaufsteuerung 15 aktiviert, wenn der Betriebszustand durch die Schaltung 3 festgestellt worden ist und bevor das nächste Wägeresultat in den Puffer 16 und die Zähler 17,18,19 eingelesen wird.

Die Leitungen 41,42,43,44 bilden in ihrer Gesamtheit die Leitung 4 der Fig. 1.

Eine nicht dargestellte Variante der Waage weist drei Betriebszustände auf: «normal», «fein», und «sehr fein». Die 5S Anzeigeeinheiten der kleinsten Dekaden in diesen Betriebszu-ständen (in der gleichen Reihenfolge) sind dann in Verhältnis 1:10:100 zueinander. Die Schaltung 3, die zu dieser Variante gehört, weist einen weiteren, den Zählern 17,18 entsprechenden Zähler zur Feststellung der Unterschreitung der Mindestlast 60 des Betriebszustandes «sehr fein» auf. Ferner gehört zur Schaltung dieser erweiterten Variante ein weiteres, den invertierenden UND-Toren 30,31 entsprechendes UND-Tor. Die Rundung, bzw. die Addition von 5 Einheiten der jeweils grössten, nicht mehr dargestellten Dekade erfolgt vom gleichen Festwert-ft5 Speicher 32 aus, der von der Ablaufsteuerung 15 in dieser zu rundenden Dekade angesteuert und aktiviert wird. Eine solche Waage, bei welcher die Anzeige nur bei den Betriebszuständen «normal» und «fein» zugelassen wird, entspricht den eichamtli50

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chen Vorschriften über das Verhältnis der Anzeige- zu den Recheneinheiten.

Eine weitere Variante sowohl zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 als auch zur Variante mit drei Betriebszuständen «normal», «fein», «sehr fein» besteht darin, dass die Umschaltkriterien nicht durch das Unterschreiten der jeweiligen Mindestlast gegeben sind, sondern durch das Unterschreiten eines bestimmten Bruchteiles - beispielsweise 1/10 - der Maximallast jedes Bereiches. Die relative Auflösung der Anzeige der Maximallast jedes Betriebszustandes ist dann immer dieselbe.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Es besteht, wie das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 aus der Messvorrichtung 1, der Schaltung 3 und der mit der Schaltung 3 über die Leitung 4 verbundenen Anzeigevorrichtung 5. Zwischen der Messvorrichtung 1 und der Schaltung 3 ist ein Tararechner 51 eingeschaltet, der das Nettogewicht ab einem Tarawert bestimmt. Solche Tararechner sind an sich bekannt. Am Tara-rechner 51 befindet sich eine Taste 52, mit der der Tararechner 51 aktiviert werden kann. Die Wirkungsweise dieses Tararechners 51 wird an Hand folgenden Beispieles erläutert. Auf der zur Messvorrichtung 1 gehörigen Waagschale befindet sich ein Gebinde, in welches eine bestimmte Menge eines Gutes eingewogen werden soll. Das Gewicht dieses Gebindes wird in Recheneinheiten m ermittelt und an den Tararechner 51 und von diesem an die Schaltung 3 abgegeben. Diese ist in Bezug auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unverändert und trifft in Bezug auf die Betriebszustände «normal», «fein» und «sehr fein» die gleichen Entscheidungen. Nun wird die Taste 52 betätigt, wodurch das Wägeresultat - ungeachtet des durch die Schaltung 3 ermittelten Betriebszustandes - in Recheneinheiten m in einen im Tararechner 51 befindlichen Taraspeicher eingelesen wird. Es verbleibt dort bis entweder die Taste 52 erneuert betätigt wird, oder von der Messvorrichtung das Null-Resultat festgestellt und übermittelt wird. Dies ist dann der Fall, wenn das Gebinde samt Inhalt wieder von der Waage entfernt wird.

5 Wird nun das Gebinde beladen, so wird das neue Gesamtgewicht wieder in Recheneinheiten m an den Tararechner 51 übermittelt, der nun die Differenz von neuem Wägeresultat und gespeicherter Tara bildet und diese - immer in Recheneinheiten m - an die Schaltung 3 abgibt. Diese trifft nun mit dem 1(, übermittelten Wägeresultat die gleichen Entscheidungen bezüglich Betriebszustand und zusätzlichen Anzeigen, wie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3.

Bei leerer Waagschale wird, wie erwähnt, das Nullgewicht an den Tararechner 51 übermittelt. Auch dieses wird im Tara-15 Speicher gespeichert und, sofert die Taste 52 im Folgenden nicht betätigt wird, ebenfalls zur Differenzblidung herangezogen. Das bedeutet, dass an die Schaltung 3 das Gesamtgewicht des auf der Waagschale aufliegenden Wägegutes in die Logik 3 eingespeist wird. Die Waage nach Fig. 4 ist besonders als Gattier-2(1 waage geeignet, da das Gewicht des Gebindes und allfälliger bereits gewogener Komponente das Gewicht weiterer zu gattie-render Komponenten um Grössenordnungen übertreffen kann. Der Gebrauch zweier Waagen - eine grobe für Gebinde und Komponente, eine feine für mengenmässig kleine Dosen — kann 25 damit vermieden werden, was besonders im automatischen Betrieb grosse Vorteile bietet.

In allen Ausführungsbeispielen ist vorzugsweise ein Verhältnis von 1:10 für die kleinste jedem Messbereich zugeord-3o nete Anzeigeeinheit gewählt worden. Es würde jedoch genügen wenn dieses Verhältnis mindestens 1:2 betragen würde.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Waage, insb. für Handelszwecke, mit einem Auswertungsgerät und einer digitalen Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie logische und rechnerische Mittel zur gewichtsabhängigen und gewichtsgesteuerten Wahl des Messbereiches aus mindestens zwei Messbereichen aufweist, wobei die kleinsten diesen Messbereichen zugeordneten Anzeigeeinheiten um mindestens einen Faktor 2 verschieden sind, und dass weitere logische und rechnerische Mittel zur gleichzeitigen gewichtsabhängigen und gewichtsgesteuerten Wahl der maximal zulässig angezeigten Last vorhanden sind.

2. Waage nach Patentanpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste Anzeigeeinheit jedes Messbereiches von derjenigen des nächst grösseren Messbereiches um einen Faktor 10 verschieden ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Waage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messbereich auf die Mindestlast des nächst grösseren Messbereiches begrenzt ist.

4. Waage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auswertungsgerät und der Anzeigevorrichtung eine Taravorrichtung vorgesehen ist, in welcher die Tara mit den gleichen Recheneinheiten wie das zu wägende Gewicht rechnerisch ermittelt wird.