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DE3002462C2 - Elektrische Waage - Google Patents

Elektrische Waage

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Publication number
DE3002462C2
DE3002462C2 DE3002462A DE3002462A DE3002462C2 DE 3002462 C2 DE3002462 C2 DE 3002462C2 DE 3002462 A DE3002462 A DE 3002462A DE 3002462 A DE3002462 A DE 3002462A DE 3002462 C2 DE3002462 C2 DE 3002462C2
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DE
Germany
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alternating current
coil
current generator
resistor
control
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DE3002462A
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English (en)
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DE3002462A1 (de
Inventor
Lothar 3407 Gleichen Behrend
Erich 3406 Bovenden Knothe
Franz-Josef Ing.(Grad.) Melcher
Jürgen Dipl.-Ing. 3414 Hardegsen Ober
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius AG
Original Assignee
Sartorius AG
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Publication date
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Priority to FR8021355A priority patent/FR2474692A1/fr
Priority to CH774380A priority patent/CH646787A5/de
Priority to GB8035629A priority patent/GB2068125B/en
Priority to JP728781A priority patent/JPS56128427A/ja
Publication of DE3002462A1 publication Critical patent/DE3002462A1/de
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Publication of DE3002462C2 publication Critical patent/DE3002462C2/de
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G01G7/04Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action with means for regulating the current to solenoids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/40Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight
    • G01G19/413Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight using electromechanical or electronic computing means
    • G01G19/414Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight using electromechanical or electronic computing means using electronic computing means only

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit wenigsten einer Spule, die sich im Luftspalt eines ortsfesten Permanentmagnetsystems befindet und über einen Lagensensor und einen Regelverstärker mit einem von der Belastung der waage abhängigen Kompensationsgleichstrom beaufschlagt wird, einem Meßwiderstand, der von demselben Kompensationsgleichstrom durchflossen wird und an dessen beiden Enden ein von der Belastung der Waage abhängiges Signal abgegriffen und einem Analog/Digital-Wandler zugeführt werden kann, und Schaltungsmittlen, die durch die Spule und den Meßwiderstand zusätzlich zum Kompensationsgleichstrom einen Wechselstrom fließen lassen.
  • Eine Waage dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 27 22 093 bekannt geworden. Dort ist vorgeschlagen, durch Schaltungseinheiten abwechselnd einen Strom in positiver und negativer Richtung durch Spule und Meßwiderstand fließen zu lassen, wobei die relative Einschaltdauer der beiden Richtungen belastungsabhängig gesteuert wird. Durch dieses Verfahren wird zwar eine belastungsabhängige Wärmeentwicklung in der Spule und im Meßwiderstand vermieden, die schaltungsmäßige Realisierung ist aber aufwendig, da zwei Spannungsquellen verschiedener Polarität benötigt werden und da die Induktivität der Spule beim Umschalten der Stromrichtung große Spannungsspitzen entstehen läßt.
  • Weiter ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 28 19 451), nahe der Spule ein wärmeabgebendes Element anzuordnen, welches elektrisch so geschaltet ist, daß die Summe der Verlustleistungen in der Spule und im wärmeabgebenden Element mindestens bei Nullund Vollast wenigstens angenähert konstant sind. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch zum einen die veränderliche Verlustleistung im Meßwiderstand gar nicht, so daß dessen Fehlereinfluß voll erhalten bleibt. Zum anderen ist auch bezüglich der Spule die Wirksamkeit nur teilweise gegeben:
    Entweder ist das wärmeabgebende Element außerhalb des Luftspaltes des Permanentmagnetsystems in geringem Abstand zur Spule angeordenet, so daß sich bei wechselnden Lasten ein Wechsel des Ortes der Wärmeerzeugung ergibt. Dies führt jedoch wieder zu wechselnden Temperaturgradienten. Oder das wärmeabgebende Element befindet sich als dünne Schicht innerhalb des Luftspaltes des Permanentmagnetsystems. Dann führt aber gleiche Wärmeerzeugung in der Spule bzw. im wärmeabgebenden Element zu verschiedenen Temperaturerhöhungen, ebenso ist die Erwärmungs- und Abkühlungszeitkonstante verschieden. Auch in diesem Fall ändern sich also die Temperaturverhältnisse mit der Belastung. In einer dritten Alternative kann das wärmeabgebende Element in derselben Größe wie die Spule (und dadurch mit der gleichen spezifischen Wärmeentwicklung) innerhalb des Luftspaltes des Permanentmagnetsystems angeordnet sein. In diesem Fall kann jedoch nur das halbe Luftspaltvolumen für die elektromagnetische Kraftkompensation ausgenutzt werden, so daß bei vorgegebenem Permanentmagnetsystem und bei vorgegebener Tragkraft die Wärmeerzeugung in der Spule doppelt so hoch ist, so daß die thermischen Fehler noch stärker in Erscheinung treten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß die Belastungsunabhängigkeit der Wärmeentwicklung in der Spule und im Meßwiderstand mit einfachen Mitteln erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsmittel einen Wechselstromgenerator mit steuerbarer Amplitude umfassen, dessen Ausgangssignal über einen Kondensator kapazitiv in die Spule eingekoppelt wird und daß eine Regel- oder Stellvorrichtung vorgesehen ist, die die Amplitude des Wechselstromgenerators so steuert, daß die vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom in der Spule und im Meßwiderstand erzeugte Stromwärme wenigstens näherungsweise belastungsunabhängig ist.
  • Die erfindungsgemäße Waage hat damit den Vorteil, daß die Stromwärme unabhängig von der Belastung in gleicher Größe und an gleicher Stelle anfällt, und daß keine Umschaltvorgänge benötigt werden, so daß auch keine Spannungsspitzen an der Spule auftreten können. Außerdem können der Wechselstromgenerator und die Regel- oder Stellvorrichtung leicht nachträglich in bestehende Schaltungen eingebaut werden, da der normalerweise vorhandene analoge Gleichstrom-Regelkreis voll erhalten bleibt.
  • Der Kondensator zum Ankoppeln des Wechselstromgenerators wird zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß er zusammen mit der Spule einen Reihenschwingkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz vorteilhafterweise wenigstens näherungsweise gleich der Frequenz des Wechselstromgenerators ist. Dadurch braucht der Wechselstromgenerator nur eine geringe Spannungsamplitude aufzuweisen, um einen vorgegebenen Wechselstrom einzuspeisen.
  • Eine weitere Verringerung der notwendigen Spannungsamplitude des Wechselstromgenerators ergibt sich, wenn die Spule eine Anzapfung besitzt, und der Wechselstromgenerator über den Kondensator an diese Anzapfung angeschlossen ist. Der Wechselstrom fließt dann in beiden Spulenteilen in entgegengesetzter Richtung, so daß die Induktivität der Spule zumindest weitgehend unwirksam ist.
  • Die Regel- oder Stellvorrichtung umfaßt in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung einen Heizwiderstand und einen Temperaturfühler in engem thermischen Kontakt, beispielsweise in Form eines handelsüblichen fremdgeheizten NTC-Widerstandes. Dabei wird der Heizwiderstand in Reihe mit der Spule und dem Meßwiderstand geschaltet und sowohl vom Kompensationsgleichstrom als auch vom zusätzlichen Wechselstrom durchflossen. Der Temperaturfühler liefert das Eingangssignal einer Regelschaltung, die die Amplitude des Wechselstromgenerators so steuert, daß die im Heizwiderstand umgesetzte Stromwärme und damit auch dessen Ausgangssignal möglichst konstant bleibt. Damit ist automatisch auch die in der Spule und im Meßwiderstand umgesetzte Stromwärme konstant. Dabei ist es besonders vorteilhaft, diese Ausgestaltung der Regeloder Stellvorrichtung mit dem Anschluß des Wechselstromgenerators über den Kondensator an eine Anzapfung der Spule zu kombinieren: Die Anzapfung der Spule kann in diesem Fall als Mittelanzapfung ausgeführt werden und der ohmsche Widerstand des Heizwiderstandes kann so dimensioniert werden, daß er zusammen mit dem Ausgangswiderstand des Regelverstärkers gleich dem ohmschen Widerstand des Meßwiderstandes ist. Dann teilt sich der über den Kondensator eingespeiste zusätzliche Wechselstrom im Verhältnis 1:1 auf die beiden Zweige auf, so daß zum einen die Heizleistung in beiden Zweigen gleich ist und zum anderen die Induktivität der Spule vollkommen unwirksam ist.
  • Besitzt die Waage eine zusätzliche Korrekturspule im Permanentmagnetsystem, die die Rückwirkung der Spule auf das Permanentsystem aufheben soll, so ist es selbstverständlich zweckmäßig, auch diese Korrekturspule in zwei Teile aufzuteilen, die vom Kompensationsgleichstrom in gleicher Richtung und vom zusätzlichen Wechselstrom in entgegengesetzten Richtungen durchflossen werden. Dann ist die Induktivität der Korrekturspule für den zusätzlichen Wechselstrom unwirksam und trotzdem ist auch in der Korrekturspule eine belastungsunabhängige Wärmeerzeugung erreicht.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Regel- oder Stellvorrichtung einen Glühfaden und einen Strahlungssensor, beispielsweise ein Photoelement oder einen Phototransistor. Dabei wird der Glühfaden in Reihe mit der Spule und dem Meßwiderstand geschaltet und sowohl vom Kompensationsgleichstrom, als auch vom zusätzlichen Wechselstrom durchflossen. Die im Glühfaden umgesetzte Stromwärme bestimmt dessen Temperatur und wird durch den Strahlungssensor optisch gemessen. Der Stahlungssensor verändert wieder die Amplitude des Wechselstromgenerators so, daß die im Glühfaden umgesetzte Stromwärme möglichst konstant bleibt. Die Benutzung eines Glühfaden zusammen mit einem Strahlungssensor hat gegenüber der Benutzung eines fremdgeheizten NTC&min;s den Vorteil, daß durch die höhere Temperatur des Glühfadens eine Änderung der Umgebungstemperatur weniger stark durchgreift.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Regel- oder Stellvorrichtung einen Mikroprozessor und einen Digital/Analog-Wandler. Der im allgemeinen bereits in der Waage vorhandene Mikroprozessor erhält vom Analog/Digital-Wandler die Information über die Größe des Kompensationsgleichstromes und errechnet daraus die Belastung der Waage und in dieser Ausgestaltung außerdem die für konstante Stromwärme notwendige Amplitude des Wechselstromgenerators. Dieser Wert wird vom Mikroprozessor als Digitalzahl ausgegeben und in einem nachgeschalteten Digital/ Analog-Wandler in eine analoge Spannung gewandelt, die die Amplitude des Wechselstromgenerators steuert.
  • Damit der überlagerte Wechselstrom die Genauigkeit des Analog/Digital-Wandlers nicht beeinflußt, wird vorteilhafterweise die Frequenz des Wechselstromgenerators so gewählt, daß der zeitliche Ablauf des im Analog/Digital-Wandler stattfindenden Analog/Digital- Wandlungsvorganges in einer konstanten Phasenbeziehung zum Wechselstrom des Wechselstromgenerators steht. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß die Frequenz des Wechselstromgenerators und die Ablaufsteuerung des Analog/Digital-Wandlers aus derselben Zeitbasis hergeleitet werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt
  • Fig. 1 schematisch eine elektronische Waage nach dem Prinzip der elekromagnetischen Kraftkompensation mit zusätzlicher Wechselstromeinspeisung,
  • Fig. 2 eine ähnliche Waage mit einer anderen Form der zusätzlichen Wechselstromeinspeisung,
  • Fig. 3 einen Ausschnitt aus der elektrischen Schaltung in einer ersten Variante,
  • Fig. 4 einen Ausschnitt aus der elektrischen Schaltung einer zweiten Variante und
  • Fig. 5 einen Ausschnitt aus der elektrischen Schaltung in einer dritten Variante.
  • Der mechanische Teil der Waage in Fig. 1 besteht aus einem beweglichen Lastaufnehmer 3, der die Lastschale 7 trägt und über zwei Lenker 5 und 6 in Form einer Parallelführung mit dem ortsfesten Teil 1 der Waage verbunden ist. Als Gelenke dienen jeweils Blattfedern 5 a, 5 b, 6 a, 6 b, an den Enden der Lenker 5 und 6. Der Lastaufnehmer 3 trägt an einem vorstehenden Arm 4 eine Spule 9, die mit dem Feld eines ortsfesten Permanentmagnetsystems 2 in Wechselwirkung steht. Der Lagensensor 11 tastet die Lage des Lastaufnehmers 3 ab und liefert über einen Regelverstärker 12 den zur Kompensation der Belastung notwendigen Strom. Dieser Kompensationsgleichstrom wird über bewegliche Zuleitungen 10 der Spule 9 zugeführt und durchfließt ebenfalls den Meßwiderstand 13. Am Meßwiderstand 13 wird eine stromproportionale Meßspannung abgegriffen, in einem Analog/Digital-Wandler 14 digitalisiert, in einer digitalen Rechenschaltung 15 verarbeitet und in der Digitalanzeige 16 angezeigt.
  • Elektromagnetisch kompensierende Waagen dieser Art sind sowohl vom mechanischen Aufbau als auch von der Elektronik her bekannt, so daß auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet werden kann.
  • Zusätzlich ist nun bei der Waage gemäß der Erfindung ein Wechselstromgenerator 17 vorgesehen, der durch die Spule 9 und den Meßwiderstand 13 einen zusätzlichen Wechselstrom fließen läßt. Die Entkopplung des vom Regelverstärker 12 gelieferten Kompensationsgleichstromes und des vom Wechselstromgenerator 17 eingespeisten Wechselstromes geschieht bei der Waage nach Fig. 1 dadurch, daß der Ausgang des Regelverstärkers als Stromquelle ausgebildet ist und daß der Wechselstromgenerator 17 über einen Kondensator 19 angeschlossen ist. Weiter ist eine Regel- oder Stellvorrichtung 18 vorgesehen, die die Amplitude des vom Wechselstromgenerator 17 gelieferten Wechselstromes bestimmt.
  • Eine andere Form für die kapazitive Einspeisung des zusätzlichen Wechselstromes zeigt Fig. 2. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet. Diese Form unterscheidet sich dadurch, daß die Spule 9 über eine Anzapfung 10 a verfügt, die die Spule in zwei, vorzugsweise gleiche, Teilspulen unterteilt, und daß der Wechselstromgenerator 17 über den Kondensator 19 an diese Anzapfung 10 a angeschlossen ist. Der vom Wechselstromgenerator 17 eingespeiste Wechselstrom teilt sich also in zwei Teilströme auf, wobei der eine Teilstrom über die eine Spulenhälfte 9 a (siehe Fig. 4) und den Meßwiderstand 13 fließt, während der andere Teilstrom über die andere Spulenhälfte 9 b, einen Widerstand 20 und den, in diesem Fall vorzugsweise niederohmigen, Ausgangswiderstand des Regelverstärkers 12 fließt. Haben die beiden Teile der Spule 9 gleiche Windungszahlen und ist der Widerstand 20 zusammen mit dem geringen Ausgangswiderstand des Regelverstärkers 12 so groß wie der Meßwiderstand 13, so sind die beiden Teilwechselströme gleich groß und wirken thermisch wie ein Wechselstrom, der gemäß der Form aus Fig. 1 den Widerstand 20, die ganze Spule 9 und den Meßwiderstand in einer Richtung durchfließt. In Fig. 2 wird jedoch durch den gegensinnigen Stromfluß des zusätzlichen Wechselstromes in den beiden Hälften der Spule 9 deren Induktivität nicht wirksam. Ebenso heben sich die Kräfte des zusätzlichen Wechselstromes in beiden Hälften der Spule 9 gegenseitig auf, so daß keine Schwingungen der beweglichen Teile der Waage angeregt werden. Der Kompensationsgleichstrom wird durch die Anzapfung und den dort über den Kondensator 19 angeschlossenen Wechselstromgenerator nicht beeinflußt.
  • In Fig. 3 sind nun in einer ersten Variante der Wechselstromgenerator 17 und die Regel- oder Stellvorrichtung 18 in Zusammenwirkung mit der übrigen Waage aus Fig. 1 genauer dargestellt. Wesentlicher Bestandteil dieser Variante ist ein Mikroprozessor 15, der über den Analog/ Digital-Wandler 14 das belastungsabhängige Signal vom Meßwiderstand 13 erhält. Dieser Mikroprozessor errechnet daraus die vom Kompensationsgleichstrom, den die Ausgangsstromquelle des Regelverstärkers 12 liefert, in der Spule 9 und im Meßwiderstand 13 verursachte Stromwärme und daraus die notwendige Amplitude des zusätzlichen Wechselstromes. Diesen Zahlenwert gibt der Mikroprozessor 15 an einen Digital/Analog-Wandler 30, der daraus eine Gleichspannung erzeugt. Die zeitliche Steuerung des Analog/ Digital-Wandlers 14 und des Mikroprozessors 15 wird von einem Hochfrequenzgenerator 33 als Zeitbasis mit nachgeschaltetem mehrstufigen Frequenzteiler 34 übernommen. Das Signal einer Teilerstufe dieses Frequenzteilers wird einem Schalttransistor 31 zugeführt, der die Ausgangsspannung des Digital/Analog-Wandlers 30 periodisch unterbricht und so in eine Rechteck-Wechselspannung gleicher Amplitude umformt. Diese Rechteck-Wechselspannung wird in einem Siebglied 32 gesiebt und die Grundschwingung über den Kondensator 19 zwischen dem hochohmigen Ausgang des Regelverstärkers 12 und der Spule 9 eingespeist. Dadurch besteht eine konstante Phasenbeziehung zwischen dem zeitlichen Ablauf des im Analog/Digital-Wandler stattfindenden Analog/Digital-Wandlungsvorganges und dem eingespeisten Wechselstrom. Dieser zusätzliche Wechselstrom durchfließt ebenso wie der Kompensationsgleichstrom die Spule 9 und den Meßwiderstand 13 und sorgt in beiden für eine belastungsunabhängige Wärmeentwicklung.
  • Im Vorstehenden ist vorausgesetzt worden, daß die vom zusätzlichen Wechselstrom im Meßwiderstand 13 erzeugte Wechselspannung den Analog/ Digital-Wandler nicht beeinflußt. Bei konstanter Phasenbeziehung zwischen Wechselstrom und dem Digitalisierungsvorgang im Analog/ Digital-Wandler ist dies beispielsweise bei dem Mehrfach-Rampen-Verfahren gemäß der DE-PS 21 14 141 der Fall. Für Analog/Digital-Wandler, deren Unterdrückungsfaktor für Störwechselspannungen nicht ausreicht, muß zwischen Meßwiderstand und Analog/Digital-Wandler in bekannter Weise ein zusätzlicher Tiefpaß eingeführt werden.
  • In Fig. 4 sind der Wechselstromgenerator 17 und die Regeloder Stellvorrichtung 18 in einer zweiten Variante in Zusammenwirken mit der übrigen Waage aus Fig. 2 genauer dargestellt. Der vom niederohmigen Ausgang (dargestellt als Emitterfolger) des Regelverstärkers 12 gelieferte Kompensationsgleichstrom durchfließt hintereinander einen Heizwiderstand 20, die Spule 9 und den Meßwiderstand 13. Dieser Heizwiderstand 20 steht in engem thermischen Kontakt zu einem NTC-Widerstand 21, der als Temperaturfühler dient. Der NTC-Widerstand 21 bildet zusammen mit den Widerständen 22, 23 und 24 eine Brücke, deren Diagonalspannung über einen rückgekoppelten Differenzverstärker und Integrator 25 die Amplitude eines üblichen Wechselstromgenerators 17 bestimmt. Dieser Wechselstromgenerator 17 ist über den Kondensator 19 an die Anzapfung 10 a der Spule 9 angeschlossen und läßt sowohl durch die eine Spulenhälfte 9 a und den Meßwiderstand 13 als auch durch die andere Spulenhälfte 9 b, den Heizwiderstand 20 und den Ausgangswiderstand des Regelverstärkers 12 einen zusätzlichen Wechselstrom fließen. Die Regel- oder Stellvorrichtung 18 ist so ausgelegt, daß bei einer Temperaturerniedrigung am Heizwiderstand 20 - beispielsweise verursacht durch eine geringere Belastung der Waage und dadurch einen geringen Kompensationsgleichstrom - die Amplitude des Wechselstromgenerators 17 erhöht wird, bis über die vom zusätzlichen Wechselstrom verursachte zusätzliche Stromwärme im Heizwiderstand 20, dessen Temperatur wieder auf den alten Wert, den Sollwert, gestiegen ist. Da, wie oben beschrieben, bei gleicher Windungszahl der beiden Spulenhälften 9 a und 9 b und bei gleichem Widerstandswert für den Meßwiderstand 13 und für die Summe aus Heizwiderstand 20 und Ausgangswiderstand des Regelverstärkers 12, die beiden Teilwechselströme durch den Meßwiderstand und durch den Heizwiderstand gleich groß sind, bedeutet eine Belastungsunabhängigkeit der Stromwärme für den Heizwiderstand 20 auch eine Belastungsunabhängigkeit der Stromwärme in der Spule 9 und im Meßwiderstand 13.
  • Die Solltemperatur des NTC&min;s 21 wird zweckmäßigerweise möglichst hoch gewählt, damit der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die NTC-Temperatur möglichst klein ist verglichen mit dem Einfluß des Heizwiderstandes 20. In bekannter Weise kann ein verbleibender Resteinfluß durch eine geringe Temperaturabhängigkeit eines der anderen Brückenwiderstände 22 bis 24 ausgeglichen werden.
  • In manchen Waagen ist es notwendig, die Rückwirkung des Kompensationsgleichstromes in der Spule 9auf die magnetische Feldstärke des Permanentmagnetsystems 2 durch eine zusätzliche Korrekturspule 29 aufzuheben. Diese Korrekturspule 29 im Permanentmagnetsystem 2 liegt normalerweise in Reihe mit der Spule 9 und wird von demselben Kompensationsgleichstrom durchflossen. In der erfindungsgemäßen Waage ist es nun zweckmäßig, auch diese Korrekturspule 29 in zwei Teile 29 a und 29 b zu teilen und gemäß Fig. 4 so anzuschließen, daß der Kompensationsgleichstrom beide Teile gleichsinnig durchfließt, während der zusätzliche Wechselstrom beide Teile in entgegengesetzten Richtungen durchfließt.
  • In Fig. 5 ist eine dritte Variante 18&min; für die Regel- oder Stellvorrichtung gezeigt, die beispielsweise statt der in Fig. 4 gezeigten Regel- oder Stellvorrichtung 18 eingesetzt werden kann. In dieser Variante ist ein Glühfaden vorgesehen, beispielsweise in Form einer handelsüblichen Glühlampe 26, der sowohl vom Kompensationsgleichstrom als auch vom zusätzlichen Wechselstrom durchflossen wird. Die Temperatur des Glühfadens wird über seine ausgesandte Lichtstrahlung von einem Photoelement 27 gemessen. Der Kurzschlußstrom des Photoelements 27 wird in einem Verstärker 28 in eine Spannung umgeformt und einem Verstärker und Integrator 25 zugeführt, der die Amplitude des nachgeschalteten Wechselstromgenerators 17 so verändert, daß die im Glühfaden umgesetzte Stromwärme möglichst konstant bleibt.
  • Selbstverständlich können die beiden Formen der Wechselstromeinspeisung am Ende der Spule 9 oder an einer Anzapfung 10 a der Spule 9 beliebig mit einer der drei beschriebenen Varianten für die Regel- oder Stellvorrichtung 18 kombiniert werden. Ebenso kann man leicht auch in der Ausführung nach Fig. 4 eine Synchronisation des Wechselstromgenerators 17 durch die Zeitbasis 33 des Analog/Digital-Wandlers 14 einfügen, um eine konstante Phasenbeziehung zwischen dem zeitlichen Ablauf des im Analog/Digital-Wandler stattfindenden Analog/Digital-Wandler stattfindenden Analog/Digital-Wandlungsvorganges und dem zusätzlichen Wechselstrom zu erreichen.
  • Daneben ist es beispielsweise auch möglich, nach dem Einschalten der Netzversorgung der Waage die Amplitude des zusätlichen Wechselstromes unabhängig von der Regel- oder Stellvorrichtung 18 eine Zeitlang auf ihrem Maximalwert zu halten, um möglichst schnell die Betriebstemperatur zu erreichen.

Claims (11)

1. Waage nach dem Prinzip der elekromagneti-schen Kraftkompensation mit
a) wenigstens einer Spule, die sich im Luftspalt eines ortsfesten Permanentmagnetsystems befindet und über einen Lagensensor und einen Regelverstärker mit einem von der Belastung der Waage abhängigen Kompensationsgleichstrom beaufschlagt wird,
b) einem Meßwiderstand, der von demselben Kompensationsgleichstrom durchflossen wird und an dessen beiden Enden ein von der Belastung der Waage abhängiges Signal abgegriffen und einem Analog/Digital-Wandler zugeführt werden kann,
c) und Schaltungsmitteln, die durch die Spule und den Meßwiderstand zusätzlich zum Kompensationsgleichstrom einen Wechselstrom fließenlassen,
dadurch gekennzeichnet,
d) daß die Schaltungsmittel einen Wechselstromgenerator (17) mit steuerbarer Amplitude umfassen, dessen Ausgangssignal über einen Kondensator (19) kapazitiv in die Spule (9) eingekoppelt wird,
e) und daß eine Regel- oder Stellvorrichtung (18) vorgesehen ist, die die Amplitude des Wechselstromgenerators (17) so steuert, daß die vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom in der Spule (9) und im Meßwiderstand (13) erzeugte Stromwärme wenigstens näherungsweise belastungsunabhängig ist.
2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (9) und der Kondensator (19) einen Reihenschwingkreis bilden, dessen Resonanzfrequenz wenigstens näherungsweise gleich der Frequenz des Wechselstromgenerators (17) ist.
3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (17) über den Kondensator (19) an eine Anzapfung der Spule (9) angeschlossen ist.
4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- oder Stellvorrichtung (18) einen Heizwiderstand (20) und einen Temperaturfühler (21) in engem thermischen Kontakt umfaßt, wobei der Heizwiderstand (20) in Reihe mit der Spule (9) und dem Meßwiderstand (13) geschaltet ist und ebenfalls vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom durchflossen wird, und wobei der Temperaturfühler (21) über eine Regelschaltung (22 bis 25) die Amplitude des Wechselstromgenerators (17) so steuert, daß das Ausgangssignal des Temperaturfühlers (21) möglichst konstant bleibt.
5. Waage nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfung der Spule (9) diese in zwei Hälften mit gleicher Windungszahl aufteilt, und daß der Meßwiderstand einerseits und die Reihenschaltung von Heizwiderstand (20) und Ausgangswiderstand des Regelverstärkers (12) andererseits einen etwa gleich großen ohmschen Widerstand aufweisen.
6. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler (21) ein NTC-Widerstand eingesetzt ist.
7. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- oder Stellvorrichtung (18) einen Glühfaden (26) und einen Strahlungssensor (27) umfaßt, wobei der Glühfaden (26) in Reihe mit der Spule (9) und dem Meßwiderstand (13) geschaltet ist und ebenfalls vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom durchflossen wird, und wobei der Strahlungssensor (27) über eine Regelschaltung (28, 25) die Amplitude des Wechselstromgenerators (17) so steuert, daß das Ausgangssignal des Strahlungssensors (27) möglichst konstant bleibt.
8. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- oder Stellvorrichtung (18) einen Mikroprozessor (15) und einen Digital/Analog-Wandler (30) umfaßt, wobei der Mikroprozessor (15) aus dem Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers (14) die notwendige Amplitude des Wechselstromgenerators (17) errechnet und über den Digital/Analog-Wandler (30) als analoge Spannung ausgibt.
9. Waagen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselstromgenerators (17) so gewählt ist, daß der zeitliche Ablauf des im Analog/Digital-Wandler (14) stattfindenden Analog/ Digital-Wandlungsvorganges in einer konstanten Phasenbeziehung zum zusätzlichen Wechselstrom des Wechselstromgenerators (17) steht.
10. Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselstromgenerators (17) und die Ablaufsteuerung des Analog/Digital- Wandlers (14) aus derselben Zeitbasis (33) hergeleitet werden.
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