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Die Erfindung betrifft eine Waage
mit einer elektrischen Schaltvorrichtung zur Aus- oder Anwahl einer Funktion der Waage.
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Eine solche Waage ist beispielsweise
als elektrische Personenwaage zum Messen und Anzeigen des Gewichts
einer auf einer Trag- oder Lastplatte der Waage stehenden Person
bekannt. Mittels einer Schaltvorrichtung kann die Waage ein- und
ausgeschaltet werden, so daß der
Bedarf an elektrischer Energie dieser Waage auf den reinen Meß- und Anzeigevorgang
beschränkt
werden kann. Zur Auslösung
des Schaltvorgangs besitzt die Waage einen Kontaktschalter, der
von der Person mit einem Fuß betätigt werden
kann. Dieser Kontaktschalter hat die Nachteile, daß er sowohl
aufwendig zu verkabeln ist als auch von dem Benutzer erfordert,
auf eine exakt definierte Stelle der Waage – nämlich genau den Kontaktschalter – zur Schalterbetätigung zielen
zu müssen.
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Weiterhin ist als Alternative zu
dem Kontaktschalter ein Akustikschalter bekannt, der auf Schwingungen
durch Antippen der Waage reagiert. Von erheblichen Nachteil bei
einem Akustikschalter ist, daß er
nicht nur auf eine beabsichtigte Aktion des Benutzers reagiert,
sondern unkontrolliert und unerwünscht
auch auf Fremdgeräusche.
Außerdem
sind ständig
in Betrieb befindliche Meßsysteme
bekannt, mit Hilfe deren über
Gewichtsänderungen
auf der Tragplatte die Waage aktiviert wird. Solche Meßsysteme
zeichnen sich besonders nachteilig durch eine ständige Stromaufnahme und somit
einen hohen Energiebedarf aus.
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Ferner ist für die Kontaktierung einer Elektrode – beispielsweise
gebildet von einer Indium-Zinn-Oxyd-Beschichtung – auf einer
Glasplatte die Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselementes
bekannt.
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Vorliegender Erfindung liegt daher
die Aufgabe zugrunde, eine Waage der eingangs genannten Art zu schaffen,
die eine einfache Schaltmöglichkeit von
hoher Funktions- und
Betriebssicherheit bei gleichzeitig niedrigen Herstell- und Betriebskosten aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer
Waage der eingangs genannten Art die Schaltvorrichtung eine ein
Schaltsignal abgebende Schaltelektrode zur Überwachung der Umgebungskapazität der Schaltelektrode
und eine mit dieser elektrisch verbundene Auswerteeinheit für das Schaltsignal aufweist
und daß die
Verbindung von Schaltelektrode und Auswerteeinheit mechanisch unterbrochen
und in dem Unterbrechungsbereich mit einer kapazitiven Koppelstelle
versehen ist.
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Die Schaltvorrichtung reagiert allein
auf die Annäherung
von Gegenständen
mit anderen dielektrischen Eigenschaften als sie die stationäre Umgebung
der Schaltelektrode aufweist. Bei einer Personenwaage kann der Gegenstand
beispielsweise ein menschlicher Fuß sein, wobei es für die Funktionsweise
der Schaltvorrichtung unerheblich ist, ob der Fuß bekleidet ist oder nicht.
Bei der erfindungsgemäßen Waage überwacht
die mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbundene Schaltelektrode
die Umgebungskapazität
der Schaltelektrode. Von der elektronischen Auswerteeinheit wird
die Umgebungskapazität
der Schaltelektrode über
die Zeit ausgewertet, und die Auswerteeinheit reagiert bei bestimmten
typischen Änderungen
der Umgebungskapazität
der Schaltelektrode durch ein Signal an nachfolgende Schaltungsteile.
Die mit der elektrischen Schaltvorrichtung erfolgende Aus- oder
Anwahl einer Funktion der Waage kann beispielsweise im Ein- und
gegebenenfalls Ausschalten der Waage bestehen. Sie kann aber beispielsweise
auch in einer Belegung oder einem Abruf von Speichern, die zum Beispiel
personenbezogene Daten oder frühere Meßwerte enthalten,
bestehen. Die erfindungsgemäße Waage
ist besonders bedienungssicher, da ein genaues Treffen des Schalters,
wie es bei einem mechanischen Schalter erforderlich ist, nicht notwendig ist.
Da auf mechanische, bewegliche Bauteile verzichtet werden kann,
ist die erfindungsgemäße Waage
zudem sehr betriebssicher und verschleißunanfällig. Die Schaltvorrichtung
führt außerdem zu
einem niedrigen Energiebedarf, und durch den einfachen Aufbau mit
wenigen Elementen ist die Waage auch in Großserienfertigung kostengünstig herzustellen.
Von großer
Bedeutung insbesondere bei regelmäßig in feuchten Badräumen eingesetzten
Personenwaagen ist die hohe Verschmutzungssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Besonders vorteilhaft ist zudem das Vorsehen eines Unterbrechungsbereichs in
der Verbindung von Schaltelektrode und Auswerteeinheit, wobei die
physische, d. h. mechanische, Unterbrechung mittels einer kapazitiven
Koppelung elektrisch überwunden
wird: Dadurch wird eine sehr betriebssichere und einfach herzustellende
Kontaktierung der Schaltelektrode erreicht; insbesondere kann die
galvanische Verbindung zwischen Auswerteeinheit und Schaltelektrode
auf diese Weise unterbrochen sein, und auf z. B. eine Schraubverbindung zwischen
verschie denen Bauteilen innerhalb der elektrischen Verbindung von
Schaltelektrode und Auswerteeinheit kann verzichtet werden. Erfindungsgemäß wird ohne
zusätzlichen
Teile- und Montageaufwand eine betriebssichere elektrische Kontaktierung
der Schaltelektrode erreicht.
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Der Aufbau der Waage ist besonders
einfach, wenn die Koppelstelle in der Form eines Kondensators, z.
B. eines Plattenkondensators, einerseits die Schaltelektrode oder
ein elektrisch mit der Schaltelektrode verbundenes Bauteil und andererseits
eine mittels einer elektrischen Leitung mit der Auswerteeinheit
verbundene Koppelelektrode aufweist. Auf diese Weise bildet entweder
die Schaltelektrode selbst oder ein mit ihr elektrisch verbundenes
Bauteil, z. B. eine Wägezelle,
an der die Schaltelektrode angeordnet ist, eine der Kondensatorelektroden.
Eine weitere Kondensatorelektrode wird von der Koppelelektrode gebildet.
Dabei läßt sich
die Koppelelektrode ohne großen
Aufwand und günstig herstellen,
wenn gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Koppelelektrode eine
Metallfläche
aufweist. Als kostengünstige
elektrische Leitung kann beispielsweise eine flexible Leiterplatte (auch
unter dem Begriff Folienverbinder bekannt) Verwendung finden.
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Grundsätzlich ist die Art der Lasterfassung der
erfindungsgemäßen Waage
nicht eingeschränkt. Jedoch
wird ein hochpräzises
Meßergebnis
erzielt und die Bauteilanzahl der Waage kostensenkend vermindert,
wenn gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Lasterfassung
eine ein elektrisches Signal abgebende, elektrisch mit einer Auswerteschaltung
für das
Signal kontaktierte und elektrisch mit der Schaltelektrode verbundene Wägezelle
vorgesehen ist Dabei ist es für
eine hohe Meßsicherheit
und für
eine Herstellbarkeit der Waage auch in sehr großen Stückzahlen von besonderem Vorteil,
wenn die Wägezelle
mittels einer flexiblen Leiterplatte mit der Auswerteschaltung kontaktierte Dehnungsmeßstreifen
(DMS) aufweist. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung kann dann die Koppelelektrode mit nur äußerst geringen
Mehrkosten hergestellt werden, wenn die Koppelelektrode ein einziges
Bauteil bildend mit der flexiblen Leiterplatte verbunden ist.
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Die Koppelelektrode könnte in
beliebiger Art in einem Abstand von der Wägezelle angebracht sein, so
daß sie
gemeinsam mit der Wägezelle
einen Kondensator der kapazitiven Koppelstelle bildet. Demgegenüber ist
der Aufbau der Waage vorteilhaft erheblich vereinfacht, wenn die
Koppelelektrode elektrisch isolierend mit der Wäge zelle verbunden ist. Das
kann besonders gut dadurch realisiert werden, daß die Koppelelektrode an die
Wägezelle
angeklebt ist, wobei der Klebstoff ein elektrischer Isolator ist.
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Die Erfindung kann beliebig ausgeführt werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform
anhand der beigefügten
Zeichnung näher
beschrieben. Darin zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Waage
in perspektivischer Ansicht,
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2 eine
Seitenansicht aus Richtung II der Waage nach 1 und
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3 einen
Ausschnitt einer Draufsicht auf die Waage nach 1.
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Die Darstellungen sämtlicher
Figuren sind rein schematisch, und es bezeichnen gleiche Bezugszeichen
sich jeweils entsprechende Elemente. 1 zeigt
eine als Personenwaage ausgebildete Waage 1 mit einer Grundplatte 2 und
einer auch als Lastplatte bezeichneten Tragplatte 4. Sowohl
Grundplatte 2 als auch Tragplatte 4 sind aus Glas
hergestellt. Zwischen Grundplatte 2 und Tragplatte 4 ist eine
Wägezelle 6 angeordnet,
die über
einen Befestigungsteller 8 mit der Grundplatte 2 und
einen Befestigungsteller 10 mit der Tragplatte 4 verbunden
ist. Darüber
hinaus weist die Waage 1 eine Anzeigeeinheit 12 und – zur Auswertung
von mittels der Wägezelle 6 erfaßten Meßwerten
und deren Aufbereitung für
eine Darstellung in der Anzeigeeinheit 12 – eine Auswerteschaltung 14 auf.
Dadurch wird das Gewicht einer auf der Tragplatte 4 lastenden
Masse, insbesondere einer Person, in der Anzeigeeinheit 12 angegeben.
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Der mit der Tragplatte 4 verbundene
Befestigungsteller 10 bildet eine Schaltelektrode 18 eines kapazitiven
Näherungsschalters
einer elektrischen Schaltvorrichtung zur Aus- oder Anwahl einer
Funktion der Waage 1, nämlich
in diesem Fall zum Einschalten der Waage 1. Das Ausschalten
der Waage 1 erfolgt hier automatisch nach einer voreingestellten Zeitverzögerung,
in der üblicherweise
der Wiegevorgang abgeschlossen ist. Die einer Überwachung der Umgebungskapazität dienende
Schaltelektrode 18 ist an eine Auswerteeinheit 20 für ein von
der Schaltelektrode 18 abgegebenes Schaltsignal mittels
einer Verbindung 22 elektrisch angebunden. Dazu ist die Schaltelektrode
außerdem
mit der Wägezelle 6 elektrisch
kontaktiert.
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Eine Seitenansicht aus Richtung II
der Waage 1 aus 1 ist
in 2 dargestellt. Es
ist zu erkennen, daß die
durch eine elektrische Leitung gebildete Verbindung 22 von Schaltelektrode 18 und
Auswerteeinheit 20 in einem Unterbrechungsbereich 24 physisch
getrennt ist. In dem Unterbrechungsbereich 24 weist die
Verbindung 22 eine kapazitive Koppelstelle auf. Diese Koppelstelle
ist als Kondensator aufgebaut, wobei eine Kondensatorelektrode von
der Wägezelle 6 und
die andere Kondensatorelektrode von einer mit der Auswerteeinheit 20 verbundenen Koppelelektrode 26 gebildet
wird. Den Kondensator bildend ist die Koppelelektrode 26 auf
die Wägezelle 6 aufgeklebt.
Dabei bildet der Klebstoff einen elektrischen Isolator.
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Die Wägezelle 6 weist zur
Lasterfassung Dehnungsmeßstreifen 28 auf,
die in Abhängigkeit
einer auf die Tragplatte 4 wirkenden Last ein elektrisches
Signal an die Auswerteschaltung 14 abgeben. Dazu sind die
Dehnungsmeßstreifen 28 der
Wägezelle 6 mit
der Auswerteschaltung 14 mittels einer flexiblen Leiterplatte 30 elektrisch
verbunden.
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Der 3 zu
entnehmende Ausschnitt einer Draufsicht auf die Waage nach 1 verdeutlicht, daß die eine
Metallfläche 32 aufweisende
Koppelelektrode 26 ein einziges Bauteil bildend mit der
flexiblen Leiterplatte 30 verbunden und somit integraler Bestandteil
der flexiblen Leiterplatte 30 ist. Außerdem ist zu erkennen, daß die Wägezelle 6 in
diesem Ausführungsbeispiel
an ihrer Oberseite mit vier Dehnungsmeßstreifen 28 versehen
ist.
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- 1
- Waage
- 2
- Grundplatte
- 4
- Tragplatte
- 6
- Wägezelle
- 8
- Befestigungsteller
- 10
- Befestigungsteller
- 12
- Anzeigeeinheit
- 14
- Auswerteschaltung
- 18
- Schaltelektrode
- 20
- Auswerteeinheit
- 22
- Verbindung
- 24
- Unterbrechungsbereich
- 26
- Koppelelektrode
- 28
- Dehnungsmeßstreifen
- 30
- flexible
Leiterplatte
- 32
- Metallfläche