DE2239995B2

DE2239995B2 - Elektronischer Massen- und Kraftmesser

Info

Publication number: DE2239995B2
Application number: DE2239995A
Authority: DE
Inventors: Mario Zuerich Gallo; Domenic Uster Melcher
Original assignee: Wirth Gallo & Co Zuerich (schweiz)
Current assignee: Wirth Gallo & Co Zuerich (schweiz)
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1974-08-15
Also published as: SE385502B; FR2184688B1; CA950485A; DD99223A5; IT967353B; US3885427A; FR2184688A1; NL7211325A; CH538678A; DE2239995A1; DE2239995C3

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Massen- und Kraftmesser mit einem Auswertegerät und einer Anzeigevorrichtung, bei welchem die zu messende Größe mittelbar und in entgegengesetztem Sinne auf die Spannung zweier durch elektronische Mittel zu Querschwingungen angeregter, vorgespannter Saiten einwirkt und bei dem das Auswertegerät zur Berechnung der in der Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Größe ein die Frequenzänderungen auswertendes Gerät ist.

Massen- oder Kraftmesser dieser Gattung sind z. B. aus den schweizerischen Patentschriften 447 653 und 492 961 und aus der USA.-Patentschrift 3 423 999 bekannt.

Die Arbeitsweise dieser bekannten Meßvorrichtungen läßt sich durch die Formel

ausdrücken, wobei F₁ die Frequenz der von der Meßgröße her zusätzlich belasteten SaUeS₁, F₂ die Frequenz der entlasteten Saite S₂, R das Ergebnis der Wägung und C₁, C₂ je eine ganzzahlige Konstante bedeuten; R wird nur dann eine ganze Zahl, wenn

J '^Cl So

eine ganze Zahl ist.

Da das Auswertegerät auf digitaler Basis arbeitet, können aber nur ganze Zahlen ermittelt, verarbeitet und angezeigt werden. Das Ergebnis R der Wägung wird deshalb in allen Fällen, in welchen es auf Grund des Wertes der Last nicht ganzzahlig wird, auf- oder abgerundet angezeigt. Ist d die feinste Zahlenstufe der Anzeige (Anzeigegenauigkeit), so wird die angezeigte Zahl immer als R ± d/2 zu interpretieren sein. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Massen- oder Kraftmesser genau auf Null justiert ist. Ist dies nicht der Fall, sondern ist die Nulljustierung auf d/2 genau, so werden die Ungenauigkeiten des Nullbereiches und des Resultates bei den bekannten Bauarten kombiniert zu R ± rf.

Ein Massen- und Kraftmesser der bekannten Art, in dessen Auswertegerät die zu ermittelnde Größe mittels des Frequenzverliältiiisses F_xIF, in Zahlenstufen d errechnet und als Resultat R in gleichen Zahlenstufen d angezeigt wird, weist somit offensichtlich eine kleinere Genauigkeit der digitalen Ergebnisangabe auf, als auf Grand der Anzeigegenauigkeit d erwartet wird, da die durch das Auswertegerät bedingte Steuerung der Abrundung bereits von der Ordnung d ist Um eine genauere Anzeige des Ergebnisses zu erreichen, dergestalt, daß sich sowohl der Nullpunkt des Messers als auch das Meßresultat R innerhalb eines Bruchteiles einer Anzeigestufe d festlegen ließen, müßte das Auswertegerät mit Zahlenstufen kleiner als d arbeiten. Zum Beispiel müßten die Konstanten C₁ und C₂ und damit die Meßzeit stark vergrößert werden, um die genügende Anzahl ganzer Perioden der Frequenz F₁ während einer gegebenen Anzahl ganzer Perioden der Frequenz F₂ zu erhalten, oder mindestens eine der beiden Meßsaiten müßte auf einer mehrfach größeren Frequenz schwingen, was beim jetzigen Stand der Techniic nur schwer durchführbar wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ohne daß die Meßzeit ungebührend verlängert wird, so daß die Ungenauigkeit der Nulljustierung zusammen mit der des Ergebnisses R auf einen Bruchteil einer Anzeigestufe d reduziert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt gemäß der Erfindung darin, daß vor dem Auswertegerät ein die Schwingungsfrequenz der bei Belastung die höhere Frequenz aufweisenden Saite vervielfachender, phasenstarrer Vervielfacher angeordnet ist.

Dank der einseitigen Frequenzvervielfachung mittels des Vervielfachers gelingt es, auf einfache Weise und mit einer kleinen Zahl von Schaltelementen das Auflösungsvermögen von Massen- oder Kraftmessern der geschilderten Art erheblich zu steigern, ohne daß zur Erzielung kurzer- Meß- und Wägezeiten am mechanischen Aufbau des Messers irgendwelche Änderungen vorgenommen werden müssen. Das Auflösungsvermögen und die Justierbarkeit der Null können durch diese Frequenzvervielfachung mit Bezug auf d so fein gemacht werden, daß die kombinierte Unsicherheit der Null und der Massen- oder Kraftmessung die Größe der feinsten Zahlenstufe d der digitalen Anzeige nie überschreitet, ohne dabei eine längere Meßzeit bei sonst gleichen Eigenschaften der Anlage zu bedingen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 ist ein Schema einer Waage und

F i g. 2 ein Blockschaltbild ihres Auswertegerätes.

Nach F i g. 1 weist die Waage ein Gestell 1 und eine Lastschale 2 auf. Diese ist mittels zweier Lenker 3, 4 am Gestell 1 parallel geführt. An einem Arm S des Gestells 1 sind zwei querschwingende Saiten 6 a, 6 b V-förmig angebracht. Ihre unteren Enden sind an einem Körper 7 befestigt. Eine Masse 8 ist an einem Arm 9 des Gestells 1 mittels Lenker 10 parallel geführt, sie ist mit dem Körper 7 verbunden und dient somit als Vorspannmasse für die Saiten 6 a, 60. Die Lastschale 2 ist mittels eines verzweigten Drahtzuges 11 sowohl mit dem Arm 5 als auch mit dem Körper 7 verbunden. Durch diese bekannte Anordnung werden die Saiten 6 a, 6 b von einer dem Gewicht der zu messenden Masse der Last 12 proportionalen Kraft belastet. Am Gestell I sind weiter zwei Erreger- und Abnehmerköpfe 13,14 angebracht,

3 ( 4

die mit einem Auswertegerät 15 verbunden sind. In über eine Leitung 22 mit den beiden Zählern 19, 20

diesem werden in bekannter Weise die Frequenzen verbunden.

der vom Gewicht der Vorspannmasse 8 in gleichem Die Ausgänge der beiden Zähler sind über eine

Ausmaße vorbelasteten und über den Drahtzug 11 Ruhekontrolle 24 mit der Ablaufsteuerung 25 ver-

■nd den Körper 7 zusätzlich vom Gewicht der zu 5 bunden.

ermittelnden Masse der Last 12 in unterschiedlichem Diese Ruhekontrolle 24 läßt Anzeigen nur dann

Ausmaße belasteten Saiten 6a, 6b verglichen. Bei zu, wenn die Last 12 »ruhig« ist, d.h., wenn der

dem gezeichneten Ausführungsbeispiel wird die Saite Vergleich zweier nacheinander folgender Wägungen

ta von der Last 12 zusätzlich belastet, während die eine Differenz mit einem absoluten Betrag kleiner

Saite 6b dank der Ausbildung des Drahtzuges 11 ent- io als 0,1 d ergibt. Im Zäb'er 17 wird eine vorbestimmte,

lastet wird. Aus dem Vergleich der sich daraus er- feste Anzahl von Perioden der Frequenz F₂ gezählt

gebenden unterschiedlichen Frequenzen der Schwin- Diese vorbestimmte Anzahl von Perioden bestimmt

gungen der Saiten 6 a, 6 b wird in an sich bekannter die Meßzeit, während welcher die ganzen Perioden

Weise die Größe der Masse der Last 12 ermittelt und der vervielfachten Frequenz F₁ in den Zählern 19,20

in der Anzeigevorrichtung 16 angezeigt. 15 gezählt werden. Die Ablaufsteuerung 25 erzeugt alle

Die Frequenz F₂ wird vom Abnehmerkopf 14 für die Abwicklung der Messungen notwendigen

einem ersten Zähler 17 zugeleitet (Fig. 2), die Fre- Signale für die anderen Elemente des Auswerte-

quenz F₁ vom Abnehmerkopf 13 dagegen einem gerätes.

phasenstarren Vervielfacher 18, über welchen sie Würde die Frequenz F₁ unter Umgehung des Ver-

»ervielfacht in einen Gewichtszähler 19 und einen 20 vielfachers 18 direkt dem Gewichtszähler 19 und dem

Hilfszähler 20 gelangt. Über eine Leitung 21 ist der Hilfszähler 20 zugeleitet, so würde die angestrebte

Ausgang des Gewichtszählers 19 mit dem Eingang Genauigkeit der Anlage eine viel zu lange Meßzeit

einer Schaltung 23 verbunden, die der selbsttätigen erfordern. Dank dem Vervielfacher 18 kann die Meß-

Justierung des Nullbereiches der Waage dient. Als zeit kurz gehalten und die gewünschte Genauigkeit

Nullbereich wird im allgemeinen der Bereich definiert, 25 erreicht werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel

für welchen die Waage Massen zwischen 0,Od und hat der Vervielfacher 18 einen Multiplikations-

0,9 rf ermittelt. Der Ausgang der Schaltung 23 ist faktor 160.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Elektronischer Massen- und Kraftmesser mit einem Auswertegerät und einer Anzeigevorrichtung, bei welchem die zu messende Größe mittelbar und in entgegengesetzem Sinne auf die Spannung zweier durch elektronische Mittel zu Querschwingungen angeregter, vorgespannter Saiten einwirkt und bei dem das Auswertegerät zur Berechnung der in der Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Größe ein die Frequenzänderung auswertendes Gerät ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auswertegerät (15) ein die Schwingungsfrequenz der bei Belastung die höhere Frequenz aufweisenden Saite (6 a) vervielfachender, phaseüstarrer Vervielfacher (18) angegeordnet ist.