CH678361A5

CH678361A5 -

Info

Publication number: CH678361A5
Application number: CH2608/89A
Authority: CH
Inventors: Franz-Josef Melcher; Dieter Berthel; Guenther Dr Maaz; Christian Oldendorf
Original assignee: Sartorius Gmbh
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1991-08-30
Also published as: GB8916710D0; US4932487A; FR2650668A1; DE3815626A1; FR2650668B1; GB2234356B; GB2234356A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage mit einer Kalibriergewichtsschaltung und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit zur automatischen Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung,

Elektronische Waagen dieser Art sind z.B. aus der DE-OS 3 639 521 bekannt.

Das Ergebnis der automatischen Kalibrierung ist jedoch nur dann zuverlässig, wenn während des Kalibriervorganges keine Manipulation an der Waage erfolgt und auch keine Störung z.B. durch Luftzug eintritt. In der DE-OS 3 714 540 ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Meßresultate der Waage zu überwachen; wird dabei während einer gewissen Zeit keine Laständerung festgestellt, so wird angenommen, daß auch in der folgenden Zeit keine Wägung vorgenommen wird. Diese Annahme ist jedoch sehr unsicher.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Störung der automatischen Kalibrierung mit größerer Sicherheit ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erreicht

Durch den Einbau des Näherungssensors wird die Annäherung einer Bedienungsperson an die Waage bereits frühzeitig erfaßt und der Beginn einer Kalibrierung kann gesperrt werden bzw. eine laufende Kalibrierung kann im allgemeinen abgeschlossen werden, bevor die Bedienungsperson die Waagschale durch Wägegut belastet.

Damit die automatische Kalibrierung nicht in einer kurzen Meßpause begonnen wird, enthält die digitale Signalverarbeitungseinheit vorteilhafterweise Speichereiemente, in denen die Ausgangssignale des Näherungssensors fortlaufend gespeichert und nach einer gewissen Zeit wieder gelöscht werden, und die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung wird auch dann gesperrt, wenn in den Speicherelementen ein Ansprechen des Näherungssensors gespeichert ist.

Hat die Waage eine «stand by»-Schaltstellung, so wird der Näherungssensor in dieser Schaltstellung vorteilhafterweise ausgeschaltet, so daß die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung immer möglich ist. Durch die Wahl der Schaltstellung «stand by» zeigt die Bedienungsperson ja an, daß sie in nächster Zeit keine Wägungen durchzuführen gedenkt.

Bei Waagen mit motorisch bewegbarem Windschutz wird der Näherungssensor vorteilhafterweise auch zum Ansteuern des Windschutzes mitbenutzt. Dazu weist der Näherungssensor zwei Schaltschwellen auf und beim Überschreiten der ersten Schaltschwelle wird die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung gesperrt und beim Überschreiten der zweiten Schaltschwelle -bei stärkerer Annäherung der Bedienungsperson -wird der motorisch bewegbare Windschutz angesteuert.

Versucht die digitale Signalverarbeitungseinheit, die Kalibriergewichtsschaltung anzusteuern, wird jedoch durch das Ausgangssignal des Näherungssensors darin gehindert, so wird vorteilhafterweise ein Symbol im Anzeigebereich angesteuert, damit die Bedienungsperson die Kalibrierung von Hand einleiten kann, falls sie dies für zweckmäßig hält.

Näherungssensoren sind in verschiedenen Aus-führungsformen allgemein bekannt. Für den hier vorliegenden Zweck eignen sich auch Erschütterungssensoren, da die Bewegung der Bedienungsperson immer mit Erschütterungen des Waagenauf-stellortes verbunden ist. Dabei kann das Meßsystem der Waage vorteilhafterweise direkt als Erschütterungssensor benutzt werden, indem der Wechselstromanteil des Meßsignals ausgewertet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Außenansicht der Waage,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Wägesystem der Waage und ein Blockschaltbild der zugehörigen Elektronik und

Fig. 3 eine andere Ausgestaltung der Waage mit einem motorisch bewegbaren Windschutz.

In der perspektivischen Außenansicht der Waage in Fig. 1 erkennt man das Gehäuse mit dem Unterteil 35 und dem Oberteil 34, die Waagschale 3, die Anzeige 19 des Wägeresultates, die Tarataste 30, die Cal-Taste 31 zur manuellen Auslösung des Kalibriervorganges, ein Symbol 32 in Form eines Gewichtsstückes und einen kapazitiven Näherungssensor 45'. Die Funktion der einzelnen Teile wird anschließend im Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher erläutert.

In Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch das Wägesystem der Waage aus Fig. 1 und ein Blockschaltbild der zugehörigen Elektronik dargestellt. Das Gehäuse der Waage und die Spannungsversorgung der Elektronik sind als nicht erfindungswesentlich der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Das Wägesystem besteht aus einem gehäusefesten Systemträger 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 Waagschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Kompensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulenkörper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die Kompensationskraft. Die Größe des Kompensationsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch den Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandier 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signal-

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Verarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. Weiter ist ein Temperatursensor 26 vorhanden, der die Temperatur des Meßwertaufnehmers in ein digitales Signal umformt und über die Leitung 49 der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 zuführt. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 kann dadurch Temperaturfehler des Meßwertaufnehmers korrigieren.

Der Lastarm des Übersetzungshebels 7 ist über den Befestigungspunkt des Koppelelementes 9 hinaus verlängert (12) und läuft in einem nach unten abgekröpften Teil 22 aus. Am Teil 22 sind drei senkrecht stehende Zentrierstifte befestigt, von denen in Fig. 2 nur die beiden Zentrierstifte 24 und 25 zu erkennen sind. Diese Zentrierstifte tragen das Kalibriergewicht 13. Das Kalibriergewicht weist eine von unten kommende Bohrung 29 auf, die in einer kegeligen Fläche 23 ausläuft. Diese Bohrung geht genau durch den Schwerpunkt des Kalibriergewichtes, so daß die kegelige Fläche senkrecht über dem Schwerpunkt des Kalibriergewichtes liegt

Weiter ist in Fig. 2 eine Hubvorrichtung für das Kalibriergewicht angedeutet, die aus einem Stachel 20 besteht, der in einer gehäusefesten Hülse 21 in senkrechter Richtung beweglich geführt wird. Die Vorrichtung zum Bewegen des Stachels ist nur durch einen Exzenter 28 und einen Elektromotor 41 angedeutet. Der Stachel 20 reicht durch ein Loch 27 im Teil 22 bis in die Bohrung 29 im Kalibriergewicht 13. In der gezeichneten Stellung, in der das Kalibriergewicht auf den Zentrierstiften und damit auf dem Übersetzungshebel 7/12/22 aufliegt, endet der Stachel 20 mit seiner kegelförmigen Spitze dicht unterhalb der kegeligen Fläche 23. Wird nun der Stachel durch den Exzenter 28 angehoben, so kommt er mit der kegeligen Fläche 23 in Kontakt, hebt das Kalibriergewicht 13 vom Übersetzungshebel ab und drückt es gegen gehäusefeste Anschläge 39. Dies ist die Normalstellung des Kalibriergewichtes (Wägestellung), während die in Fig. 2 gezeichnete abgesenkte Stellung nur für den Kalibriervorgang eingenommen wird. Der Schwerpunkt des Kalibriergewichtes 13 läßt sich durch die Schraube 38 geringfügig verschieben, wodurch ein Feinabgleich erzeugt werden kann.

Erkennt die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 aufgrund ihres Programmes, daß eine Kalibrierung durchgeführt werden sollte - beispielsweise weil sich die Temperatur am Temperaturfühler 26 seit der letzten Kalibrierung zu stark geändert hat -, so startet sie über die Leitung 36 und 37 (das Tor 42 sei offen) die Ablaufsteuerung 40 der Kalibiervorrichtung. Die Ablaufeteuerung 40 startet den Motor 41, wartet nach dem Aufsetzen des Kalibriergewichtes 13 auf den Übersetzungshebel 7/12/22 ab, bis die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 über die Leitung 46 die Beruhigung des Meßwertes meldet (Stillstand) und läßt den Motor das Kalibriergewicht wieder in die Wägestellung anheben; die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 berechnet und speichert dann den neuen Kalibrierfaktor.

Die bisher beschriebenen Teile der Waage sind als Stand der Technik bekannt und deshalb in ihrem Aufbau und in ihrer Funktion nur ganz kurz beschrieben.

Weiter weist die elektronische Waage in Fig. 2 einen Näherungssensor 45 auf, der über den Inverter 44 das Tor 42 ansteuert. Der Näherungssensor 45 reagiert auf die Annäherung von Personen oder Gegenständen mit einem Ausgangssignal auf der Leitung 47. Verschiedene Bauarten von Näherungssensoren sind allgemein bekannt, z.B. kapazitive Näherungssensoren, Streulicht-Näherungssensoren, Näherungssensoren mit elektromagnetischen Wellen oder Ultraschallwellen, so daß sie hier nicht erläutert werden müssen. In Fig. 1 ist der Näherungssensor als kapazitiver Näherungssensor mit einer Elektrode 45' angedeutet.

Meldet der Näherungssensor 45 keine Person in der Nähe, ist das Signal auf der Leitung 47 Null und der Inverter 44 öffnet mit einer logischen «1» an seinem Ausgang das Tor 42, so daß Kalibrierbefehle von der Leitung 36 zur Leitung 37 durchgelassen werden. Spricht der Näherungssensor 45 jedoch an, so wird das Tor 42 gesperrt und die Ablaufsteuerung 40 kann von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 nicht aktiviert werden. Fordert die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 eine Kalibrierung an, so wird diese also nicht gestartet, statt dessen wird über das Tor 43 und die Leitung 48 das Symbol 32 angesteuert. Dadurch erhält die Bedienungsperson die Information, daß eigentlich eine Kalibrierung zweckmäßig ist. Die Bedienungsperson kann dann, falls sie eine Kalibrierung wünscht, durch Betätigen der Bedienungstaste 31 die Kalibrierung von Hand auslösen oder aber durch Entfernen von der Waage das Ansprechen des Näherungssensors und damit die Kalibriersperre aufheben.

Zur Erläuterung der Funktionsweise sind in Fig. 2 die Tore 42 und 43, der Inverter 44 und die Ablaufsteuerung 40 als diskrete Bauelemente gezeichnet und im vorstehenden beschrieben. Selbstverständlich kann dieser Bereich auch softwaremäßig als Teil der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 realisiert sein, wie es in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindungsidee kann zwischen den Ausgang des Näherungssensors 45 und den Eingang des Inverters 44 in Fig. 2 ein elektrisches Speicherelement zwischengeschaltet werden, das ein positives Ausgangssignal des Näherungssensors 45 eine gewisse Zeit lang speichert und dadurch das Tor 42 auch noch eine gewisse Zeit nach dem letzten Ansprechen des Näherungssensors 45 sperrt. Bei der integrierten Softwarelösung kann die Speicherung z.B. durch einen Speicherbereich 33, der als umlaufendes Schieberegister organisiert ist, realisiert sein.

Besitzt die Waage eine Schaltstellung «stand by», so wird der Näherungssensor 45 in dieser Schaltstellung zweckmäßigerweise ausgeschaltet. Dann ist die Kalibrierung während dieser Schaltstellung immer möglich. Eine Überwachung der Umgebung ist nicht nötig, da die Bedienungsperson ja durch die Wahl der Schaltstellung «stand by» zu erkennen gegeben hat, daß sie keine Wägungen plant

Als Näherungssensor 45 kann auch ein Erschütterungssensor benutzt werden. Dabei kann das Meßsystem der elektronischen Waage direkt als

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Erschütterungssensor mitbenutzt werden: Erschütterungen wirken sich als Wechselspannungsanteil beim Meßsignal aus, das bei konstanter Last eine reine Gleichspannung sein sollte. Dadurch kann die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 auch die Funktion des Näherungssensors 45 in Form eines Erschütterungssensors mit übernehmen, wie in Fig. 2 gepunktelt angedeutet ist.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausgestaltung der elektronischen Waage gezeigt. Die Waage besitzt ein Gehäuseunterteil 51, einen Vorbau 52 für die Anzeige 53 und für Bedienungselemente 58 und einen Windschutz S4...57, der die Waagschale 59 und das darauf befindliche Wägegut vor Luftströmungen schützt. Der Windschutz besteht im einzelnen aus einem Rahmen 57, einer Frontscheibe 54 sowie aus zwei beweglichen Seitentüren 55 und einem beweglichen Deckenelement 56. Durch Verschieben einer der Seitentüren 55 kann der Wägeraum durch einen nicht dargestellten Motor geöffnet werden und die Waagschale 59 beschickt werden. Als Näherungssensor ist in dieser Ausgestaltung ein Ul-traschallsender/-empfänger 50 vorgesehen, der kurze Ultraschallimpulse abstrahlt und anschließend eventuelle Echos aufnimmt. Ein entsprechender Näherungssensor ist auf der anderen Seitenwand der Waage angeordnet. Die Echosignale aufeinanderfolgender Sendeimpulse werden miteinander verglichen und bei signifikanten Unterschieden ein Signal ausgegeben. Zusätzlich kann in dieser Ausgestaltung der Ultraschall-Näherungssensor auch das motorische Öffnen der Seitenscheibe 55 des Windschutzes aktivieren: Treten beim Ul-traschallempfänger besonders starke Echos in einem kurzen zeitlichen Abstand zum Sendeimpuls auf, so bedeutet dies die Annäherung z.B. einer Hand der Bedienungsperson an die entsprechende Seitentür 55 des Windschutzes und der Näherungssensor veranlaßt das Öffnen dieser Seitentür.

Claims

Patentansprüche

1. Elektronische Waage mit einer Kalibriergewichtsschaltung (13/20/28/41/40) und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) zur automatischen Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Näherungssensor (45, 50) in der Waage eingebaut ist und daß das Ausgangssignal des Näherungssensors (45, 50) die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung durch die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) sperrt.

2. Elektronische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) Speicherelemente (33) enthält, in denen die Ausgangssignale des Näherungssensors (45) fortlaufend gespeichert und nach einer gewissen Zeit wieder gelöscht werden, und daß die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung (13/20/28/41/40) auch dann gesperrt wird, wenn in den Speicherelementen (33) ein Ansprechen des Näherungssensors (45) gespeichert ist

3. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einer «stand by»-SchaltsteI!ung, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (45, 50) in der Schaltstellung «stand by» ausgeschaltet ist.

4. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem motorisch bewegbaren Windschutz (55), dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (50) zwei Schaltschwellen aufweist, daß beim Oberschreiten der ersten Schaltschwelle die automatische Ansteuerung der Kalibriergewichtsschaltung (13/20/28/41/40) durch die digitale Signalveraitieitungseinheit (18) gesperrt wird und daß beim Überschreiten der zweiten Schaltschwelle der motorisch bewegbare Windschutz (55) angesteuert wird.

5. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol (32) im Anzeigebereich angesteuert wird, wenn die digitale Signalverarbeitungseinheit (18) die Kalibriergewichtsschaltung (13/20/28/41/40) angesteuert hat und die Ansteuerung durch das Ausgangssignal des Näherungssensors (45, 50) gesperrt wurde.

6. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Näherungssensor (45) ein Erschütterungssensor eingesetzt ist.

7. Elektronische Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem der Waage als Erschütterungssensor benutzt wird, indem der Wechselspannungsanteil des Meßsignals als Erschütterungssignal ausgewertet wird.

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