DE3832561A1 - Verfahren zum bestimmen der masse schwerer koerper und schaltungsanordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Masse schwerer Körper.

Das Wiegen schwerer Körper, beispielsweise Stahlträgern oder dgl., macht erhebliche Schwierigkeiten. Übliche Verfahren, bei denen ein elastischer Körper gedehnt und die Dehnung über Meßstreifen erfaßt wird, sind aufwen­ dig und nicht immer ausreichend genau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verein­ fachtes, genaues Verfahren zum Bestimmen der Masse schwerer Körper zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Bewegen des schweren Körpers durch einen aus einem Elektromotor und einer Seilwinde bestehenden Elektrozug oder Hub­ werk, Erfassen des von dem Elektromotor bei Bewegen des schweren Körpers aufgenommenen Wirkleistung, und Ermit­ teln der Masse des schweren Körpers aus der bei Bewegen des schweren Körpers aufgenommenen Leistung.

Dabei wird bevorzugt die von dem Elektromotor bei Anhe­ ben des schweren Körpers aufgenommene Wirkleistung er­ faßt.

Üblicherweise wird der Elektromotor ein Drehstrom- Asynchronmotor sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von dem Elektromotor aufgenommene Wirkleistung durch Messen der Spannung über wenigstens einer der Ankerwindungen, Messen des Stromes durch we­ nigstens eine der Ankerwicklungen und Messen des Phasenwinkels ϕ erfaßt wird.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Masse des schweren Körpers aus dem gemessenen Strom, der gemessenen Span­ nung und dem gemessenen Phasenwinkel ϕ unter Verwen­ dung wenigstens eines zuvor entsprechend beschriebenen Tabellenspeichers ermittelt wird.

Dabei wird weiter vorgeschlagen, daß in den wenigstens einen Tabellenspeicher Sinusfunktionswerte eingelesen sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines zweiten Tabellenspeichers, in den Kennlinienwerte des jeweiligen Elektromotors eingelesen sind.

Bevorzugt ist ein Verfahren, daß gekennzeichnet ist durch Erfassen der jeweiligen Temperatur des Elektromo­ tors und Berücksichtigen der Temperatur bei dem Ermit­ teln der Masse des schweren Körpers aus der von dem Elektromotor aufgenommenen Wirkleistung.

Um die Zuverlässigkeit des Meßergebnisses zu erhöhen wird ein Verfahren vorgeschlagen, daß gekennzeichnet ist durch Ermitteln der von dem Motor aufgenommenen Wirkleistung über mehrere Umläufe des Elektromotors und Ausgeben eines Meßergebnisses bei Stabilisierung der einzeln ermittelten Meßergebnisse.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist gekennzeich­ net durch einen ersten Operationsverstärker zum Messen der Spannung über einer der Ankerwicklungen des Elek­ tromotors, einen zweiten Operationsverstärker zum Mes­ sen des Stromes durch eine der Ankerwicklungen des Elektromotors, einen ersten Fensterkomparator zum Er­ zeugen eines Impulses, dessen Breite der während eines Umlaufs des Motors der Ankerwicklung anliegenden Span­ nung entspricht, einen zweiten Fensterkomparator zum Erzeugen eines Impulses, dessen Breite der während ei­ nes Umlaufs des Elektromotors durch die Ankerwicklung fließenden Stroms entspricht, eine Einrichtung zum Er­ fassen der zeitlichen Differenz der Mitten dieser Im­ pulse, die dem Phasenwinkel entspricht, und eine mit einem Mikroprozessor und wenigstens einem Tabellenspei­ cher versehenen Auswerteschaltung.

Bevorzugt ist eine Ausbildung mit einem Optokoppler zum Übertragen der Ausgangssignale des ersten bzw. des zweiten Fensterkomparators zu der Auswerteschaltung.

Dabei wird weiter vorgeschlagen, daß die Auswerte­ schaltung einen zweiten Tabellenspeicher aufweist.

Bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Auswerteschaltung Mittel zum Berücksichtigen der Tempe­ ratur des Elektromotors aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanord­ nung zur Durchführung des hier vorgeschlag­ enen Verfahrens,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Meßanordnung, und

Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der zur erfas­ senden Größen.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanord­ nung zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus ei­ ner Meßschaltung und einer Auswerteschaltung. Die Meß­ schaltung dient dazu, Signale zu erzeugen, aus denen die von dem Elektromotor jeweils aufgenommene Wirklei­ stung erfaßt werden kann. Diese Signale werden auf eine Mikroprozessoreinheit (MPU) gegeben, der über wenig­ stens einen Tabellenspeicher verfügt. Das Ergebnis wird sodann auf einer Digitalanzeige angegeben.

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten der Schaltungsanordnung. Diese besteht aus einem Operationsverstärker 10, der die Spannung über einer der Ankerwicklungen des Elek­ tromotors mißt, sowie einem zweiten Operationsverstär­ ker, der den Strom durch eine der Ankerwicklungen des Elektromotors mißt. Das Ausgangssignal des ersten Ope­ rationsverstärkers wird auf einen ersten Fensterkompara­ tor 14 gegeben, der einen Impuls erzeugt, dessen Breite der während eines Umlaufs des Motor der Ankerwicklung anliegenden Spannung entspricht. Ein zweiter Fenster­ komparator 16 erzeugt einen Impuls, dessen Breite der während eines Umlaufs des Elektromotors durch dessen Ankerwicklung fließenden Stroms entspricht.

Fig. 3 verdeutlicht, wie die Fensterkomparatoren 14, 16, an denen jeweils eine Sinusschwingung anliegt, Sig­ nale erzeugen, deren Breite der Amplitude der Sinus­ schwingung entspricht. Fig. 3 verdeutlicht weiter, daß der zeitliche Abstand zwischen dem sinusförmigen Ver­ lauf der Spannung und derjenigen des Stromes eine Aus­ sage über den Phasenwinkel ϕ macht.

Diese Signale werden über Optokoppler 22 bzw. 24 an die Auswerteschaltung weitergegeben. Diese Auswerteschal­ tung weist wenigstens einen Tabellenspeicher auf, in den eine Sinustabelle eingelesen ist. ln einem zweiten Tabellenspeicher ist eine Cosinustabelle eingelesen.

Die Ermittlung der Wirkleistung erfolgt anhand folgen­ der Formel:

P = K(1/sin T _u ) (1/sin T _i ) cos ϕ.

Durch einfache Multiplikation der für die jeweiligen Werte aus den Tabellenspeichern ausgelesenen Werte wird somit die Wirkleistung (bzw. ein zu der Wirkleistung im wesentlichen proportionaler Wert) ausgelesen. Dieser Wert entspricht der von dem Elektromotor gehaltenen Last und damit der Masse des zu wiegenden schweren Kör­ pers.

Durch Vorsehung eines weiteren Tabellenspeichers, der die jeweilige Motortemperatur berücksichtigt, kann die Genauigkeit weiter erhöht werden. Es ist zu erwarten, daß die Stabilität dieser Meßvorrichtung so groß ist, daß eine Eichfähigkeit erreicht werden kann.

Die weiter vorgeschlagene Ausgabe des Meßergebnisses nur dann, wenn mehrere nacheinander ermittelte Meßer­ genbisse zumindest im wesentlichen übereinstimmen, ver­ hindert Meßfehler und stellt zum anderen sicher, daß während einer Beschleunigungsphase sich ergebende Meß­ werte nicht ausgegeben werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bestimmen der Masse schwerer Körper, gekennzeichnet durch

• - Bewegen des schweren Körpers durch einen aus einem Elektromotor und einer Seilwinde bestehenden Elektrozug oder Hubwerk,
• - Erfassen des von dem Elektromotor bei Bewegen des schweren Körpers aufgenommenen Wirkleistung, und
• - Ermitteln der Masse des schweren Körpers aus der bei Bewegen des schweren Körpers aufgenommenen Leistung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Elektromotor bei Anheben des schweren Körpers aufgenommene Wirkleistung erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Drehstrom- Asynchronmotor ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Elektromotor aufgenommene Wirkleistung durch Messen der Spannung über wenigstens einer der Ankerwindungen, Messen des Stromes durch wenigstens eine der Ankerwicklungen und Messen des Phasenwinkels ϕ erfaßt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des schweren Kör­ pers aus dem gemessenen Strom, der gemessenen Spannung und dem gemessenen Phasenwinkel ϕ unter Verwendung we­ nigstens eines zuvor entsprechend beschriebenen Tabel­ lenspeichers ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den wenigstens einen Ta­ bellenspeicher Sinusfunktionswerte eingelesen sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und Anspruch 6, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung eines zweiten Tabellen­ speichers, in den Kennlinienwerte des jeweiligen Elek­ tromotors eingelesen sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ge­ kennzeichnet durch Erfassen der jeweiligen Temperatur des Elektromotors und Berücksichtigen der Temperatur bei dem Ermitteln der Masse des schweren Körpers aus der von dem Elektromotor aufgenommenen Wirkleistung.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ermitteln der von dem Motor aufge­ nommenen Wirkleistung über mehrere Umläufe des Elektro­ motors und Ausgeben eines Meßergebnisses bei Stabilisie­ rung der einzeln ermittelten Meßergebnisse.

10. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen ersten Operationsverstärker (10) zum Messen der Spannung über einer der Ankerwicklungen des Elektro­ motors,
• - einen zweiten Operationsverstärker (12) zum Messen des Stromes durch eine der Ankerwicklungen des Elektro­ motors,
• - einen ersten Fensterkomparator (14) zum Erzeugen eines Impulses, dessen Breite der während eines Umlaufs des Motors der Ankerwicklung anliegenden Spannung ent­ spricht,
• - einen zweiten Fensterkomparator (16) zum Erzeugen eines Impulses, dessen Breite der während eines Umlaufs des Elektromotors durch die Ankerwicklung fließenden Stroms entspricht,
• - eine Einrichtung zum Erfassen der zeitlichen Dif­ ferenz der Mitten dieser Impulse, die dem Phasenwinkel ϕ entspricht, und
• - eine mit einem Mikroprozessor (18) und wenigstens einem Tabellenspeicher (20) versehenen Auswerteschal­ tung.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Optokoppler (22, 24) zum Übertragen der Ausgangssignale des ersten bzw. des zwei­ ten Fensterkomparators (14, 16) zu der Auswerteschal­ tung.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ schaltung einen zweiten Tabellenspeicher (24) aufweist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ schaltung Mittel zum Berücksichtigen der Temperatur des Elektromotors aufweist.