CH673155A5

CH673155A5 -

Info

Publication number: CH673155A5
Application number: CH4495/87A
Authority: CH
Inventors: Christian Oldendorf; Christoph Dr Berg; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius Gmbh
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1990-02-15
Also published as: DE3639521A1; US4890246A; JPS63148132A; DE3639521C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage mit einem Messwertaufnehmer, mit einem Temperaturaufnehmer zur Korrektur temperaturabhängiger Fehler des Messwertaufnehmers, mit einem eingebauten Kalibriergewicht, mit einer Vorrichtung, die das Kalibriergewicht in Wirkverbindung mit dem Messwertaufnehmer bringen kann, mit einem Anzeige- und Bedienfeld und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, die einen Speicherbereich zum Abspeichern eines Kalibrierfaktors enthält.

Waagen dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE-OS 3 144 103 beschrieben. Dort ist zwar eine Korrektur von temperaturabhängigen Fehlern nicht erwähnt, diese Korrektur ist jedoch ebenfalls bekannt, z. B. aus der DE-OS 3 213 016 oder der DE-OS 3 340 512.

Unter dem Begriff «Kalibriergewicht» sollen dabei nicht nur Kalibriergewichte verstanden werden, die unmittelbar durch ihre Gewichtskraft auf den Messwertaufnehmer einwirken, sondern auch sogenannte «Kalibrierhebel», bei denen das einseitige Übergewicht eines drehbar gelagerten Systems eine definierte Kraft auf den Messwertaufnehmer ausübt. Solche Kalibrierhebel sind in der schon zitierten DE-OS 3 144103 ebenfalls beschrieben.

Nachteilig an diesen bekannten Ausführungsformen ist, dass die Bedienungsperson keinerlei Anhaltspunkte darüber erhält, wann ein neuer Kalibriervorgang notwendig ist. Die Bedienungsanleitungen können nur allgemeine Angaben machen, können jedoch nicht auf die besonderen Aufstellbedingungen der einzelnen Waage eingehen, so dass im allgemeinen eine Kalibrierung einmal am Tag empfohlen wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, der Bedienungsperson der Waage eine bessere und zutreffendere Information über die möglicherweise seit der letzten Kalibrierung erfolgte Änderung der Waagenempfindlichkeit zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Waage der eingangs genannten Art zusätzlich innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit ein weiterer Speicherbereich vorhanden ist, dass in diesem weiteren Speicherbereich während des Kalibriervorganges das gerade anstehende Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers abgespeichert wird, dass im Anzeige- und Bedienfeld ein Signalelement vorhanden ist und dass in der digitalen Signalverarbeitungseinheit ein Komparator vorhanden ist, der das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers mit dem im weiteren Speicherbereich abgespeicherten Wert vergleicht und der das Signalelement aktiviert, sobald diese Differenz einen vorgegebenen Betrag überschreitet.

Es wird also die Temperatur als Hauptstörgrösse ständig überwacht und falls sich die Temperatur seit dem letzten Kalibriervorgang um mehr als einen gewissen Betrag verändert hat ein Warnsignal ausgegeben und damit die Bedienungsperson zur erneuten Kalibrierung aufgefordert. Dieses Warnsignal kann in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung eine Leuchtdiode sein, die aufleuchtet oder zu blinken anfängt. In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung kann das Warnsignal aus einem Symbol - z. B. einem Gewichtsstück - bestehen, das innerhalb des Anzeigefeldes aktiviert wird (dauernd oder blinkend).

Zusätzlich kann in einer vorteilhaften Weiterbildung die digitale Signalverarbeitungseinheit einen Betriebsstundenzähler enthalten, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird. In einer ersten Ausgestaltung wird dann das Signalelement ebenfalls aktiviert, sobald dieser Betriebsstundenzähler einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Dadurch wird unabhängig von Temperaturänderungen und dem davon abhängigen Signal des Komparators spätestens nach einer fest vorgegebenen Betriebszeit die Bedienungsperson zur Neukalibrierung aufgefordert. In einer anderen

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Ausgestaltung verkleinert der Betriebsstundenzähler mit über dem Schwerpunkt des Kalibriergewichtes liegt, steigender Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung den vor- Weiter ist in Fig. 1 eine Hubvorrichtung für das Kalibriergegebenen Betrag, um den sich das momentane Ausgangs- gewicht angedeutet, die aus einem Stachel 20 besteht, der in signal des Temperaturaufnehmers vom Wert im weiteren einer gehäusefesten Hülse 21 in senkrechter Richtung Speicherbereich unterscheiden muss, um die Aktivierung des s beweglich geführt wird. Die Vorrichtung zum Bewegen des Signalelementes auszulösen. Ist also seit der letzten Kalibrie- Stachels ist nur durch einen Exzenter 28 und einen Elektro-rung nur eine kurze Zeit vergangen, so löst erst eine grosse motor 41 angedeutet. Der Stachel 20 reicht durch ein Loch 27 Temperaturänderung die Aktivierung des Signalelementes im Teil 22 bis in die Bohrung 29 im Kalibriergewicht 13. In aus, während nach längerer Zeit auch kleinere Temperatur- der gezeichneten Stellung, in der das Kalibriergewicht auf Schwankungen zur Aktivierung des Signalelementes aus- io den Zentrierstiften und damit auf dem Übersetzungshebel reichen, bis schliesslich der vorgegebene Betrag bis auf Null 7/12/22 aufliegt, endet der Stachel 20 mit seiner kegelför-verkleinert wird und damit auch bei konstanten Temperatur- migen Spitze dicht unterhalb der kegeligen Fläche 23. Wird Verhältnissen das Signalelement aktiviert wird. nun der Stachel durch den Exzenter 28 angehoben, so kommt In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorge- er mit der kegeligen Fläche 23 in Kontakt, hebt das Kalibriersehen, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit nicht nur is gewicht 13 vom Übersetzungshebel ab und drückt es gegen das Signalelement, sondern direkt auch den Motor der Kali- gehäusefeste Anschläge 39. Dies ist die Normalstellung des briervorrichtung aktiviert und eine Neukalibrierung auslöst. Kalibriergewichtes (Wägestellung), während die in Fig. 1

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schemati- gezeichnete abgesenkte Stellung nur für den Kalibriervor-

schen Figuren beschreiben. Dabei zeigt : gang eingenommen wird. Der Schwerpunkt des Kalibrierge-

20 wichtes 13 lässt sich durch die Schraube 38 geringfügig ver-

Fig. 1 einen Schnitt durch die Waage und ein Blockschalt- schieben, wodurch ein Feinabgleich erreicht werden kann,

bild der zugehörigen Elektronik, Der Exzenter 28 kann entweder von Hand oder aber moto-

Fig. 2 ein Flussdiagramm des Kalibriervorganges und der risch betätigt werden. Letzteres ist in Fig. 1 vorgesehen:

Überwachung des Ausgangssignals des Temperaturaufneh- Nach dem Betätigen der Taste 31 startet die digitale Signal-

mers, 25 Verarbeitungseinheit 18 über die Leitung 36 den Motor 41,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Waage in einer wartet nach dem Aufsetzen des Kalibriergewichtes 13 auf ersten Ausgestaltung und den Übersetzungshebel 7/12/22 die Beruhigung des Mess-

Fig. 4 den Anzeigebereich der Waage in einer zweiten Aus- wertes von der Waage (Stillstand) ab, übernimmt den Wert,

gestaltung. berechnet und speichert den neuen Kalibrierfaktor und lässt

30 den Motor das Kalibriergewicht wieder in die Wägestellung

Die elektrische Waage in Fig. 1 besteht aus einem gehäuse- anheben.

festen Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und mit Die bisher beschriebenen Teile der Waage sind als Stand den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter der Technik bekannt und deshalb in ihrem Aufbau und ihrer

Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 trägt Funktion nur ganz kurz beschrieben.

in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des 35 Weiter weist die elektrische Waage in Fig. 1 innerhalb der Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes ent- digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 einen Speicherbesprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm reich 33 auf, in dem das Ausgangssignal des Temperaturfüh-des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch lers 26 während des Kalibriervorganges abgespeichert wird, ein Kreuzfedergelenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Es wird also beim Kalibrieren nicht nur der neue Kalibrier-Kompensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulen- 40 faktor errechnet und abgespeichert, sondern auch das Tem-körper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet peratursignal zu diesem Zeitpunkt. Weiter ist innerhalb der sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 ein digitaler Kompa-erzeugt die Kompensationskraft. Die Grösse des Kompensa- rator vorhanden, der das jeweilige momentane Ausgangs-tionsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter signal des Temperaturaufnehmers 26 mit dem im Speicherbe-Weise durch den Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 45 reich 33 abgespeicherten Wert - nämlich dem Ausgangsso geregelt, dass Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des signal des Temperaturaufnehmers 26 beim letzten Kalibrier-Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompensa- Vorgang - vergleicht. Überschreitet die Differenz zwischen tionskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am dem momentanen Ausgangssignal des Temperaturaufneh-Messwiderstand 15 eine Messspannung, die einem Analog/ mers 26 und dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte so Wert einen vorgegebenen Betrag - z. B. 5 °K -, so aktiviert Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 die Leuchtdiode 32 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. neben der Taste 31 und weist die Bedienungsperson dadurch Weiter ist ein Temperatursensor 26 vorhanden, der die Tem- darauf hin, dass eine neue Kalibrierung zweckmässig ist. So peratur des Messwertaufnehmers in ein digitales Signal kann die Bedienungsperson die Häufigkeit der Kalibrie-umformt und über die Leitung 28 der digitalen Signalverar- ss rungen waagenindividuell einrichten.

beitungseinheit 18 zuführt. Die digitale Signalverarbeitungs- Eine Waage an einem Aufstellort mit grösseren Temperaeinheit 18 kann dadurch Temperaturfehler des Messwertauf- turschwankungen wird häufiger das Kalibriersignal 32 akti-nehmers korrigieren. vieren und damit eine Kalibrierung anfordern als eine

Der Lastarm des Übersetzungshebels 7 ist über den Befesti- Waage an einem temperaturkonstanten Aufstellort.

gungspunkt des Koppelelementes 9 hinaus verlängert (12) 60 Die eben beschriebene Funktionsweise ist in Fig. 2 als und läuft in einem nach unten abgekröpften Teil 22 aus. Am Flussdiagramm dargestellt. Details und für die Erfindung

Teil 22 sind drei senkrecht stehende Zentrierstifte befestigt, unwesentliche Funktionen sind nicht dargestellt.

von denen in Fig. 1 nur die beiden Zentrierstifte 24 und 25 zu Wird die Kalibriertaste 31 betätigt, so wird ein eventuell in erkennen sind. Diese Zentrierstifte tragen das Kalibrierge- der Anzeige vorhandener Wert tariert und das Auflegen des wicht 13. Das Kalibriergewicht weist eine von unten kom- 65 eingebauten Kalibriergewichtes veranlasst. Weiter wird das mende Bohrung 29 auf, die in einer kegeligen Fläche 23 aus- Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers übernommen läuft. Diese Bohrung geht genau durch den Schwerpunkt des und im Speicher 33 abgespeichert. Nach Abwarten des Still-

Kalibriergewichtes, so dass die kegelige Fläche senkrecht standes des Messwertes vom Wägesystem wird der Messwert

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übernommen und daraus der neue Kalibrierfaktor berechnet und abgespeichert. (Der alte Kalibrierfaktor wird dabei gelöscht.) Anschliessend wird das Kalibriergewicht wieder in die Wägestellung angehoben und die eventuell vorhandene Aktivierung des Zusatzsymbols 32 aufgehoben.

Es folgt dann das normale Wägeprogramm, das auch bei nicht betätigter Kalibriertaste durchlaufen wird: Der Messwert vom Wägesystem wird übernommen, mit dem abgespeicherten Kalibrierfaktor multipliziert und das Ergebnis angezeigt. Dann wird das Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers 26 übernommen und mit dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Wert verglichen. Ist der Unterschied grösser als 5 °C, so wird das Zusatzsymbol 32 aktiviert. Mit der anschliessenden Abfrage der Kalibriertaste 31 beginnt ein neuer Zyklus.

Das Äussere der Waage ist perspektivisch in Fig. 3 dargestellt. Man erkennt die Waagschale 3, das Gehäuse mit dem Unterteil 35 und dem Oberteil 34, die Anzeige 19 des Wägeresultates, die Tarataste 30, die Taste 31 zur Auslösung des Kalibriervorganges und die Leuchtdiode 32 als Signalelement.

In Fig. 4 ist der Anzeigebereich der Waage in einer anderen Ausgestaltung gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 3 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Das Signalelement ist in dieser Ausgestaltung als Anzeigesymbol in das Anzeigefeld 40 integriert und hat die Form eines Gewichtsstückes 37. Das Anzeigefeld 40 ist dabei z. B. eine Fluoreszenz-Anzeige oder ein LCD-Display. Die Funktion ist genauso wie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.

In beiden Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, wenn die Aktivierung des Signalelementes nicht statisch erfolgt, sondern blinkend.

Die bisher beschriebene Aktivierung des Signalelementes bei grösseren Temperaturänderungen kann ergänzt werden durch die Aktivierung nach einer gewissen Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung. Dazu ist in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 ein Betriebsstundenzähler 42 vorhanden, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird und der bei Erreichen einer vorgegebenen Betriebszeit - z. B. 1000 Stunden - das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert. Dadurch wird auch bei konstanter Umgebungstemperatur der Waage nach einer vorgegebenen Zeit das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert und die Bedienungsperson zu einer Neukalibrierung aufgefordert.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung beeinflusst der Stand des Betriebsstundenzählers 42 den vorgegebenen Betrag, um den sich das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers vom Wert im weiteren Speicherbereich 33 unterscheiden muss, um die Aktivierung des Signal-5 dementes 32 bzw. 37 auszulösen; eine steigende Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung führt dabei zu einer Senkung des vorgegebenen Betrages. Zum Beispiel könnte dieser vorgegebene Betrag, in °K ausgedrückt, gleich der Differenz 10 -1/100 sein (t = Betriebszeit in Stunden seit der letzten io Kalibrierung). Unmittelbar nach einer Kalibrierung müsste dann das Signal des Temperaturaufnehmers 26 um 10 °K vom gespeicherten Temperatursignal im Speicher 33 abweichen, um die Aktivierung des Signalelementes 32 bzw. 37 auszulösen. Nach 500 Stunden würde das Signalelement 15 32 bzw. 37 bereits aktiviert, wenn das Signal des Temperaturaufnehmers 26 um mehr als 5 °K vom gespeicherten Wert im Speicher 33 abweicht. Und nach 1000 Stunden würde das Signalelement 32 bzw. 37 auch bei konstanter Temperatur aktiviert. Dieser genannte Zusammenhang zwischen 20 Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung und der Temperaturgrenze ist selbstverständlich nur ein Beispiel, je nach den speziellen Eigenschaften eines Waagentypes sind verschiedene, evtl. auch nichtlineare Verknüpfungen angebracht.

Sind in der Waage ausser dem Temperatursensor auch Sen-25 soren für andere physikalische Grössen vorhanden, so können selbstverständlich auch diese physikalischen Grössen in gleicher Weise überwacht werden. Ist z. B. ein Feuchtesensor in der Waage vorhanden, so kann das Signalelement 32 bzw. 37 bei Überschreiten einer gewissen Feuch-30 teänderung seit dem letzten Kalibriervorgang aktiviert werden; oder falls ein Niveausensor in der Waage vorhanden ist, kann das Signalelement 32 bzw. 37 bei Überschreiten einer gewissen Änderung des Aufstellniveaus seit dem letzten Kalibrier Vorgang aktiviert werden; usw..

35 Weiter ist es auch möglich, dass die digitale Signal verarbeitungseinheit 18 nicht nur das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert, sondern direkt auch über die Leitung 36 den Motor 41 der Kalibriervorrichtung aktiviert und eine Neukalibrierung auslöst. Selbstverständlich ist es dazu z. B. nötig, die Waage 40 auf die Last Null und auf Stillstand zu überwachen, ehe eine Kalibrierung eingeleitet wird. Diese zweckmässige Gestaltung der Software der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 kann jeder Fachmann leicht durchführen, weshalb hier keine detailierte Beschreibung notwendig ist.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

673155 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrische Waage

- mit einem Messwertaufnehmer,

- mit einem Temperaturaufnehmer zur Korrektur temperaturabhängiger Fehler des Messwertaufnehmers,

- mit einem eingebauten Kalibriergewicht,

- mit einer Vorrichtung, die das Kalibriergewicht in Wirkverbindung mit dem Messwertaufnehmer bringen kann,

- mit einem Anzeige-und Bedienfeld

- und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, die einen Speicherbereich zum Abspeichern eines Kalibrierfaktors enthält, dadurch gekennzeichnet,

- dass innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) ein weiterer Speicherbereich (33) vorhanden ist,

- dass in diesem weiteren Speicherbereich (33) während des Kalibriervorganges das gerade anstehende Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) abgespeichert wird,

- dass im Anzeige- und Bedienfeld ein Signalelement (32, 37) vorhanden ist

- und dass in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) ein Komparator vorhanden ist, der das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) mit dem im weiteren Speicherbereich (33) abgespeicherten Wert vergleicht und der das Signalelement (32,37) aktiviert, sobald diese Differenz einen vorgegebenen Betrag überschreitet.

2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalelement durch eine Leuchtdiode (32) gebildet wird.

3. Elektrische Waage nach Anspruch I mit einem LCD-Anzeigefeld, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalelement durch ein Symbol (37) innerhalb des Anzeigefeldes (40) gebildet wird.

4. Elektrische Waage nach Anspruch 1 mit einem Fluoreszenz-Anzeigefeld, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalelement durch ein Symbol (37) innerhalb des Anzeigefeldes (40) gebildet wird.

5. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Symbol (37) ein Gewichtsstück darstellt.

6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalelement (32,37) bei Aktivierung blinkt.

7. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) zusätzlich ein Betriebsstundenzähler (42) vorhanden ist, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird.

8. Elektrische Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) das Signalelement (32,37) ebenfalls aktiviert, sobald der Betriebsstundenzähler (42) einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

9. Elektrische Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit wachsendem Stand des Betriebsstundenzählers (42) der vorgegebene Betrag, um den sich das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) vom Wert im weiteren Speicherbereich (33) unterscheiden muss, um die Aktivierung des Signalelementes (32,37) auszulösen, verkleinert wird.

10. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) zusammen mit dem Signalelement (32,37) auch den Motor (41) der Kalibriervorrichtung aktiviert.