WO1996008698A1 - Waage mit generator - Google Patents

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WO1996008698A1 PCT/EP1995/003611 EP9503611W WO9608698A1 WO 1996008698 A1 WO1996008698 A1 WO 1996008698A1 EP 9503611 W EP9503611 W EP 9503611W WO 9608698 A1 WO9608698 A1 WO 9608698A1
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Armin Soehnle
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Soehnle Waagen GmbH and Co KG
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    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/007—Integrated arrangements for generating electrical power, e.g. solar cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/44—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing persons

Definitions

  • the present invention relates to a personal scale with an upper part and a lower part between which there is a transducer that undergoes a change when the personal scale is loaded, from which a measurement signal for the weight can be derived, and with an electronic evaluation circuit that determines the weight from the measurement signal and displays on a digital display device, and also with an electrical energy source, through which the evaluation circuit and the display are supplied with electrical energy.
  • Such personal scales are known. As energy sources, they generally need batteries that have to be disposed of according to consumption, i.e. represent an environmental burden.
  • Solar scales have been around for some time, i.e. Scales in which the electrical energy required to operate the electrical circuit and the electronic digital display, which is very low (approx. 27 ⁇ W), is provided by solar cells. So you don't need batteries or a mains connection.
  • a disadvantage of the bathroom scales with solar cells is that the manufacture of the solar cells, in particular for would be sufficient, but the solar cell does not yet provide enough energy.
  • the object on which the present invention is based is to create an electronic personal scale of the type mentioned at the beginning, the energy source of which works with a further reduced environmental impact, i.e. especially without the supply of energy from the outside, for example via the power grid or batteries, and without solar cells.
  • an electrical generator is provided as the electrical energy source, which generates the electrical energy from the mechanical energy that arises from the appearance of a person on the bathroom scale.
  • the generator When you step on the scale, the generator is operated first. The energy generated is sufficient to supply the electrical devices (evaluation device, display device).
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the generator is arranged on the upper part and has an actuating lever which is actuated by a cam which is arranged in a cover plate which is moved toward the upper part of the same when the personal scale is entered.
  • the generator is arranged on the bottom part and a cam is actuated, which is actuated from below from the surface on which the bathroom scale is placed when the bathroom scale is entered. This causes the generator to move relative to a pair of parts (top / top; face / bottom) is actuated, which is not the same as the pair of parts (upper part / lower part) between which the sensor is located. In this way, a force shunt with respect to the transducer, which could affect the measurement result, is avoided.
  • Figure l shows a longitudinal section through a
  • Figure 2 is a view in the direction of arrow II in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a section along the line HiIIII in FIG. 1;
  • Figure 4 shows a circuit arrangement for
  • Figure 1 shows a bathroom scale 1, which has a lower part 2 with an upwardly bent edge 2 ', an upper part 3, a cover plate 4, a transducer 5, an energy generating device 6 and a display device 7.
  • Two long and two short weighing levers 8 and 9 are arranged in the lower part 2, which are movably connected to one another via a hanger 10.
  • the weighing levers 8 and 9 and the hanger 10 are used to introduce force into a pressure plate 11, which transfers the weight to the measured value pickup 5.
  • the sensor 5 is in the embodiment by a capacitor 12th formed, which has two parallel plates 13, 13 'which are arranged in the opening of the transducer 5 in a known manner so that their distance and thus their capacity changes when loading the bathroom scale 1.
  • This capacitor 12 is connected via lines 14 (see FIG.
  • Embodiment three springs 17 are arranged between the upper part 3 and the cover plate 4.
  • the upper part 3 acts on the weighing levers 8, 9 via four supports 17 'arranged in the corners.
  • a cam 18 is attached to the underside of the cover plate 4. It extends through a recess 20 in the upper part 3.
  • the energy generating device 6 is located on the underside of the upper part 3. It is formed by a generator 25, as is known, for example, from battery-free, hand-operated flashlights.
  • the generator 25 is connected via lines 30 (see also FIG.
  • Figure 2 shows the energy generating device 6 from below.
  • the energy generating device 6 has one
  • Figure 3 shows the arrangement of the weighing levers 8, 9, the pressure plate 11 with the transducer 5, the lines 14 leading from the transducer 5 to the evaluation circuit 15 with the IC modules 15 'on the board 15 ", and the display device 7 in the lower part 2.
  • the long weighing levers 8 are mounted on the edge 2 * of the lower part 2 and on the pressure plate 11, the short weighing levers 9 on the edge of the lower part 2 and with the hanger 10 on the long weighing levers 8.
  • FIG. 4 shows the power supply.
  • the AC voltage generated by the generator 25 is in a
  • Rectifier circuit 28 rectified and thus a capacitor 29 serving as an energy store is charged. It forms the energy source for the evaluation circuit 15 and 3, the digital display device 7.
  • the process is as follows: If the cover plate 4, which is held by the elastic springs 17 in the unloaded state at a certain distance from the upper part 3, as a result of a load when a person steps on the scale, the upper part 3 slides, so that the slanted flank slides 23 of the cam 18 along the actuating lever 22. As a result, the operating lever 22 is pressed into the energy generating device 6. This movement of the actuating lever 22 is converted into a rotary movement by the gear 24 and transmitted to the armature 26 of the generator 25 via the freewheel 24 ′. From the generator 25, the alternating current generated is fed via power lines 27 to the rectifier circuit 28 (see FIG. 4). The capacitor 29 is thus charged.
  • the process itself is as follows: You briefly step on ⁇ tie bathroom scale 1, but do not stop there.
  • the generator 25 is actuated once by this brief load. The electrical energy generated in this way is sufficient to switch on the electronic evaluation circuit 25.
  • the evaluation circuit 15 now "waits” until the measurement signal no longer changes, ie until a steady standstill occurs. If this is the case, then the electronic evaluation circuit 15 sets the digital display device 7 to the value 0 (“000.0”). Then the person who wants to weigh steps on the bathroom scale 1 a second time. Starting from the previously set zero value, the weight is now measured.
  • the generator 25 generates a second brief burst of energy. The energy is sufficient to evaluate the signals and display them for a sufficiently long time.
  • the weighing process is carried out with only one occurrence. You step on the bathroom scale 1, but remain on it until the standstill has settled. The scale shows "000.0". Then you descend from the bathroom scale 1. The evaluation circuit 15 now measures the difference and displays it.
  • the energy generating device 6 is arranged on the lower part 2. It is actuated by a cam, which transmits the kinetic energy of part of the bathroom scale 1 to the actuating lever 22. Such a cam can then be attached to a base plate which is relatively as movable to the lower part as the cover plate 2 to upper part 3 in the embodiment described above. The weighing process proceeds as described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Personenwaage (1) mit einem Oberteil (3) und einem Unterteil (2), zwischen denen sich ein Meßwertaufnehmer (5) befindet, der bei Belastung der Personenwaage (1) eine Veränderung erfährt, aus der ein Meßsignal für das Gewicht ableitbar ist, sowie mit einer elektronischen Auswerteschaltung (15), die aus dem Meßsignal das Gewicht ermittelt und auf einer digitalen Anzeigeeinrichtung (7) zur Anzeige bringt, sowie ferner mit einer elektrischen Energiequelle, durch die die Auswerteschaltung (15) und die Anzeigeeinrichtung (7) mit elektrischer Energie versorgt werden, bei der als elektrische Energiequelle ein elektrischer Generator (25) vorgesehen ist, der die elektrische Energie aus der mechanischen Energie erzeugt, die durch das Auftreten einer Person auf die Personenwaage (1) entsteht.

Description

Waage mit Generator
B E S C H R E I B U N G
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Personenwaage mit einem Oberteil und einem Unterteil zwischen denen sich ein Meßwertaufnehmer befindet, der bei Belastung der Personenwaage eine Veränderung erfährt aus der ein Meßsignal für das Gewicht ableitbar ist, sowie mit einer elektronischen Auswerteschaltung, die aus dem Meßsignal das Gewicht ermittelt und auf einer digitalen Anzeigeeinrichtung zur Anzeige bringt, sowie ferner mit einer elektrischen Energiequelle, durch die die Auswerteschaltung und die Anzeige mit elektrischer Energie versorgt werden.
Derartige Personenwaagen sind bekannt. Als Energiequellen benötigen sie in aller Regel Batterien, die nach Verbrauch entsorgt werden müssen, also eine Umweltbelastung darstellen. Seit einiger Zeit gibt es Solarwaagen, d.h. Waagen, bei denen die zum Betreiben der elektrischen Schaltung und der elektronischen digitalen Anzeige erforderliche elektrische Energie, die recht gering ist (ca. 27 μW), durch Solarzellen bereitgestellt wird. Man braucht also weder Batterien noch einen Netzanschluß.
Nachteilig an den Personenwaagen mit Solarzellen ist, daß zur Herstellung der Solarzellen, insbesondere zur ausreichend wäre, jedoch die Solarzelle noch nicht genügend Energie liefert.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine elektronische Personenwaage der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Energiequelle mit weiterhin verringerter Umweltbelastung arbeitet, d.h. insbesondere ohne Zufuhr von Energie von außen, beispielsweise über das Stromnetz oder Batterien, und ohne Solarzellen auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als elektrische Energiequelle ein elektrischer Generator vorgesehen ist, der die elektrische Energie aus der mechanischen Energie erzeugt, die durch das Auftreten einer Person auf die Personenwaage entsteht.
Beim Betreten der Waage wird also zunächst der Generator betätigt. Die erzeugte Energie reicht zur Versorgung der elektrischen Einrichtungen (Auswerteeinrichtung, Anzeigeeinrichtung) aus.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Generator am Oberteil angeordnet ist und einen Betätigungshebel aufweist, der durch eine Nocke betätigt wird, die in einer Deckplatte angeordnet ist, die beim Betreten der Personenwaage auf das Oberteil derselben hinbewegt wird. Alternativ dazu kann man vorsehen, daß der Generator am Bodenteil angeordnet ist und eine Nocke betätigt wird, die von unter her von der Fläche, auf der die Personenwaage aufgestellt ist, bei Betreten der Personenwaage betätigt wird. Dadurch wird bewirkt, daß der Generator druch die Relativbewegung eines Paares von Teilen (Deckplatte/Oberteil; Aufsteilfläche/Unterteil) betätigt wird, das nicht gleich dem Paar von Teilen (Oberteil/Unterteil) ist, zwischen denen sich der Meßwertaufnehmer befindet. Auf diese Weise wird ein Kraftnebenschluß bezüglich des Meßwertaufnehmers, der das Meßergebnis beeinträchtigen könnte, vermieden.
Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur l einen Längsschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel (entsprechend dem Pfeil I-I in Figur 2);
Figur 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Figur 1;
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie Hi¬ llI in Figur 1; und
Figur 4 eine Schaltkreisanordnung zur
Energieversorgung der Personenwaage von Figur 1.
Figur 1 zeigt eine Personenwaage 1, die ein Unterteil 2 mit nach oben gebogenem Rand 2 ' , ein Oberteil 3, eine Deckplatte 4, einen Meßwertaufnehmer 5, eine Energieerzeugungsvorrichtung 6 und eine Anzeigeeinrichtung 7 aufweist. Im Unterteil 2 sind je zwei lange und zwei kurze Wiegehebel 8 und 9 (siehe Figur 3) angeordnet, die über ein Gehänge 10 beweglich miteinander verbunden sind. Die Wiegehebel 8 und 9 sowie das Gehänge 10 dienen zur Krafteinleitung in eine Druckplatte 11, die das Gewicht auf den Meßwertaufnehraer 5 überträgt. Der Meßwertaufnehmer 5 wird im Ausführungsbeispiel durch einen Kondensator 12 gebildet, der zwei paralelle Platten 13, 13' aufweist, die in der Öffnung des Meßwertaufnehmers 5 in bekannter Weise so angeordnet sind, daß sich ihr Abstand und damit ihre Kapazität beim Belasten der Personenwaage 1 verändert. Dieser Kondensator 12 ist über Leitungen 14 (siehe Figur
3) mit einer Auswerteschaltung 15, die symbolisch durch einen IC-Baustein 15' auf der Platine 15" angedeutet ist, verbunden. Das Meβsignal hängt von der Kapazität des Kondensators 12 ab. Dies ist im einzelnen bekannt und braucht daher nicht weiter ausgeführt werden. Das Meßsignal wird in der Auswerteschaltung 15 ausgewertet und der ermittelte Meßwert mittels der Anzeigeeinrichtung 7 angezeigt. Andere elektrische bzw. elektronische Meßwertaufnehmer, z.B. Dehnmeßstreifen sind auch möglich.
Zwischen Oberteil 3 und Deckplatte 4 sind Ausführungsbeispiel drei Federn 17, angeordnet. Das Oberteil 3 wirkt über vier in den Ecken angeordnete Stützen 17' auf die Wiegehebel 8, 9 ein. Auf der Unterseite der Deckplatte 4 ist eine Nocke 18 angebracht. Sie erstreckt sich durch eine Ausnehmung 20 im Oberteil 3 hindurch. Auf der Unterseite des Oberteils 3 befindet sich die Energieerzeugungsvorrichtung 6. Sie wird durch einen Generator 25 gebildet, wie er beispielsweise aus batterielosen, handbetriebenen Taschenlampen bekannt ist. Der Generator 25 ist über Leitungen 30 (siehe auch Figur
4) mit der Auswerteschaltung 15 verbunden.
Figur 2 zeigt die Energieerzeugungsvorrichtung 6 von unten.
Die Energieerzeugungsvorrichtung 6 weist einen
Betätigungshebel 22, der an einer abgeschrägten Flanke 23 der Nocke 18 anliegt, ein Getriebe 24 mit einem Freilauf
24' zur Umsetzung der Linear- in eine Rotationsbewegung und, wie erwähnt, den Generator 25 zur Umwandlung der mechanischen in elektrische Energie auf.
Figur 3 zeigt die Anordnung der Wiegehebel 8, 9, der Druckplatte 11 mit dem Meßwertaufnehmer 5, der Leitungen 14, die vom Meßwertaufnehmer 5 zur Auswerteschaltung 15 mit den IC-Bausteinen 15' auf der Platine 15" führen, und der Anzeigeeinrichtung 7 im Unterteil 2. Die langen Wiegehebel 8 sind am Rand 2 * des Unterteils 2 und auf der Druckplatte 11 gelagert, die kurzen Wiegehebel 9 am Rand des Unterteils 2 und mit dem Gehänge 10 an den langen Wiegehebeln 8.
Figur 4 zeigt die Stromversorgung. Die vom Generator 25 erzeugte Wechselspannung wird in einer
Gleichrichterschaltung 28 gleichgerichtet und damit ein als Energiespeicher dienender Kondensator 29 geladen. Er bildet die Energiequelle für die Auswerteschaltung 15 und 3 die digitale Anzeigeeinrichtung 7.
Der Ablauf ist folgender: Nähert sich die Deckplatte 4, die durch die elastischen Federn 17 im unbelasteten Zustand in einem gewissen Abstand zum Oberteil 3 gehalten wird, infolge einer Belastung bei Auftreten einer Person auf die Wage dem Oberteil 3, so gleitet der die abgeschrägte Flanke 23 der Nocke 18 am Betätigungshebel 22 entlang. Dadurch wird der Betätigungshebel 22 in die Energieerzeugungsvorrichtung 6 hineingedrückt. Diese Bewegung des Betätigungshebels 22 wird durch das Getriebe 24 in eine Drehbewegung gewandelt und über den Freilauf 24' an den Anker 26 des Generators 25 übertragen. Vom Generator 25 aus wird der erzeugte Wechselstrom über Stromleitungen 27 der Gleichrichterschaltung 28 (siehe Figur 4) zugeführt. Damit wird der Kondensator 29 aufgeladen. Der selbst verläuft wie folgt: Man tritt kurz mit einem Tritt auf ~tie Personenwaage 1, bleibt aber nicht auf ihr stehen. Durch diese kurzzeitige Belastung wird der Generator 25 einmal betätigt. Die dadurch erzeugte elektrische Energie reicht aus, um die elektronische Auswerteschaltung 25 einzuschalten. In bekannter Weise "wartet" die Auswerteschaltung 15 jetzt, bis sich das Meßsignal nicht mehr verändert, d.h. bis ein eingeschwungener Stillstand eintritt. Ist dies der Fall, dann stellt die elektronische Auswerteschaltung 15 die digitale Anzeigeeinrichtung 7 auf den Wert 0 ("000.0"). Dann tritt die Person, die sich wiegen will, ein zweites Mal auf die Personenwaage 1. Ausgehend von dem vorher eingestellten Nullwert wird nun das Gewicht gemessen. Bei diesem zweiten Betreten der Personenwaage 1 erzeugt der Generator 25 einen zweiten kurzfristigen Energiestoß. Die Energie reicht aus, um die Signale auszuwerten und genügend lang zur Anzeige zu bringen.
Man kann auch alternativ vorsehen, daß der Wiegevorgang mit nur einem Auftreten durchgeführt wird. Man tritt dabei auf die Personenwaage 1, bleibt aber auf ihr stehen, bis sich der Stillstand eingeschwungen hat. Dazu zeigt die Waage "000.0" an. Danach steigt man von der Personenwaage 1 herunter. Jetzt mißt die AuswerteSchaltung 15 die Differenz und bringt sie zur Anzeige.
Gemäß einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform ist die Energieerzeugungsvorrichtung 6 am Unterteil 2 angeordnet. Sie wird von einer Nocke betätigt, die die Bewegungsenergie eines Teiles der Personenwaage l an den Betätigungshebel 22 weitergibt. Eine solche Nocke kann dann an einer Bodenplatte angebracht sein, die zum Unterteil relativ so beweglich ist wie die Deckplatte 2 zum Oberteil 3 im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel Der Wiegevorgang verläuft wie oben beschrieben.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Personenwaage (1) mit einem Oberteil (3) und einem Unterteil (2) zwischen denen sich ein Meßwertaufnehmer (5) befindet, der bei Belastung der Personenwaage (1) eine Veränderung erfährt, aus der ein Meßsignal für das Gewicht ableitbar ist, sowie mit einer elektronischen Auswerteschaltung (15), die aus dem Meßsignal das Gewicht ermittelt und auf einer digitalen Anzeigeeinrichtung (7) zur Anzeige bringt, sowie ferner mit einer elektrischen Energiequelle, durch die die Auswerteschaltung (15) und die Anzeigeeinrichtung (7) mit elektrischer Energie versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Energiequelle ein elektrischer Generator (25) vorgesehen ist, der die elektrische Energie aus der mechanischen Energie erzeugt, die durch das Auftreten einer Person auf die Personenwaage (1) entsteht.
2. Personenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (25) am Oberteil (3) angeordnet ist und einen Betätigungshebel (22) aufweist, der durch eine Nocke (18) betätigt wird, die in einer Deckplatte (4) angeordnet ist, die beim Betreten der Personenwaage (1) auf das Oberteil (3) derselben hinbewegt wird.
3. Personenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (25) am Bodenteil (2) angeordnet ist und eine Nocke (18) betätigt wird, die von unten her von der Fläche, auf der die Personenwaage (1) aufgestellt ist. bei Betreten der Personenwaage (1) betätigt wird.
4. Personenwaage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die AusgangsSpannung des Generators (25) in einer Gleichrichterschaltung (28) gleichgerichtet wird und der Gleichstrom auf einen Kondensator (29) abgegeben wird, dessen Ausgang die Auswerteschaltung (15) und die Anzeigeeinrichtung (7) mit elektrischer Energie versorgt.
5. Personenwaage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegevorgang derart mit nur einmaligem Betreten erfolgen kann, daß nach Betreten der Waage und Einschwingen derselben Null angezeigt und erst nach erfolgter Entlastung der Gewichtswert ermittelt und angezeigt wird.
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