DE29912867U1 - Analytical balance with additional sensor for environmental parameters - Google Patents
Analytical balance with additional sensor for environmental parametersInfo
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Description
Sartorius AG SW 9810Sartorius AG SW 9810
Weender Landstraße 94-108 Kö/klWeender Landstraße 94-108 Kö/kl
D-37075 GöttingenD-37075 Goettingen
Analysenwaage mit zusätzlichem Meßwertaufnehmer für UmgebungsparameterAnalytical balance with additional sensor for environmental parameters
Beschreibung:Description:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Analysenwaage mit einer Waagschale, mit einem diese Waagschale allseitig umschließenden Windschutz, der eine feststehende Rückwand aufweist und der durch das Verschieben mindestens einer Seitenscheibe geöffnet bzw. geschlossen werden kann, mit einem Wägeaufnehmer, mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, mit einer Anzeigeeinheit für die Anzeige des Wägeergebnisses und mit mindestens einem Meßwertaufnehmer für Klimaparameter wie Temperatur, Luftfeuchte und/oder Luftdruck.The invention relates to an analytical balance with a weighing pan, with a draft shield which surrounds this weighing pan on all sides and has a fixed rear wall and which can be opened or closed by moving at least one side window, with a weighing sensor, with a digital signal processing unit, with a display unit for displaying the weighing result and with at least one measuring sensor for climatic parameters such as temperature, humidity and/or air pressure.
Analysenwaagen mit Windschutz sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE-PS 39 19 870 beschrieben. Der Einbau mindestens eines Meßwertaufnehmers für Umgebungsparameter - meist eines Temperaturfühlers - in eine Waage ist ebenfalls allgemein bekannt und beispielsweise in der GB-PS 1 495 278 beschrieben. Dieser zusätzliche Meßwertaufnehmer dient im Falle eines Temperaturaufnehmers dazu, die temperaturabhängigen Fehler der Waage innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit zu korrigieren und das angezeigte Wägeergebnis temperaturunabhängig zu machen. Diese Fehlerkorrektur bezieht sich jedoch immer nur auf Fehler der Waage, während Veränderungen des Wägegutes aufgrund von Temperatur-, Feuchte- und Luftdruckänderungen naturgemäß nicht korrigiert werden können.Analytical balances with a draft shield are well known and are described, for example, in DE-PS 39 19 870. The installation of at least one sensor for environmental parameters - usually a temperature sensor - in a balance is also well known and is described, for example, in GB-PS 1 495 278. In the case of a temperature sensor, this additional sensor is used to correct the temperature-dependent errors of the balance within the digital signal processing unit and to make the displayed weighing result independent of temperature. However, this error correction always only refers to errors in the balance, while changes in the weighed goods due to changes in temperature, humidity and air pressure cannot naturally be corrected.
Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Analysenwaage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Bediener der Waage in die Lage versetzt wird, eventuelle Besonderheiten seines Wägegutes bezüglich Klimaparameter zu berücksichtigen.The object of the invention is to further develop an analytical balance of the type mentioned at the beginning in such a way that the operator of the balance is able to take into account possible special features of the goods to be weighed with regard to climatic parameters.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine weitere Anzeigeeinheit für das Ergebnis dieses/dieser Meßwertaufnehmer(s) für Klimaparameter vorhanden ist und daß diese weitere Anzeigeeinheit an der feststehenden Rückwand des Windschutzes angeordnet ist.According to the invention, this is achieved in that a further display unit is provided for the result of this/these measuring sensor(s) for climate parameters and that this further display unit is arranged on the fixed rear wall of the wind shield.
Durch die Anzeige der Klimaparameter kann der Bediener der Waage z.B. erkennen, ob bei einer hohen Luftfeuchtigkeit und bei hygroskopischem Wägegut eventuelle Korrekturen am Wägeergebnis notwendig sind; oder ob bei geringer Luftfeuchtigkeit und elektrisch nicht leitendem Wägegut eventuell besondere Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen notwendig sind. Durch die Plazierung der Anzeigeeinheit an der Rückwand des Windschutzes wird eine deutliche Trennung dieser Anzeigeeinheit für die Klimaparameter von der Anzeigeeinheit für die Wägeergebnisse erreicht und eine Verwechslung ausgeschlossen.The display of the climate parameters allows the operator of the scale to see, for example, whether corrections to the weighing result are necessary in the case of high humidity and hygroscopic weighing goods; or whether special precautions against electrostatic charges are necessary in the case of low humidity and electrically non-conductive weighing goods. By placing the display unit on the rear wall of the draft shield, a clear separation of this display unit for the climate parameters from the display unit for the weighing results is achieved and confusion is ruled out.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below with reference to the schematic figures.
Fig. 1 eine Analysenwaage mit Anzeige eines Klimaparameters in perspektivischer Ansicht,Fig. 1 an analytical balance with display of a climate parameter in perspective view,
Fig. 2 die Anzeige von drei Klimaparametern einschließlich Trendanzeige undFig. 2 the display of three climate parameters including trend display and
Fig. 3 die Anzeige von drei Klimaparametern einschließlich erweiterter Trendanzeige
und einschließlich Anzeige der Uhrzeit.Fig. 3 the display of three climate parameters including extended trend display
and including display of the time.
In der perspektivischen Darstellung in Fig. 1 erkennt man die Analysenwaage mit dem Gehäuseunterteil 1, der Waagschale 2 und dem Windschutz 3...7.The perspective view in Fig. 1 shows the analytical balance with the housing base 1, the weighing pan 2 and the draft shield 3...7.
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Die beiden Seitenscheiben 3 und 4 sowie die obere Scheibe 5 sind dabei beweglich und können zum Beschicken der Waage geöffnet bzw. zum Wägen wieder geschlossen werden. Die Frontscheibe 6 ist feststehend und besteht aus einem durchsichtigen Material wie z.B. Glas oder Kunststoff. Im allgemeinen bestehen auch die Scheiben 3...5 aus durchsichtigem Material. Die Rückwand 7 ist ebenfalls feststehend, im allgemeinen jedoch undurchsichtig. Der Windschutz 3...7 umschließt die Waagschale 2 und den Raum für das Wägegut allseitig und verhindert, daß Luftströmungen auf die Waagschale und das Wägegut wirken können und dadurch das Wägeergebnis beeinflussen können. Weiter erkennt man in Fig. 1 die Anzeige 8 für das Wägeergebnis und Tasten 9 zum Bedienen der Waage.The two side panes 3 and 4 and the upper pane 5 are movable and can be opened to load the scale or closed again for weighing. The front pane 6 is fixed and is made of a transparent material such as glass or plastic. The panes 3...5 are generally also made of transparent material. The rear panel 7 is also fixed, but is generally opaque. The draft shield 3...7 encloses the weighing pan 2 and the area for the weighing goods on all sides and prevents air currents from acting on the weighing pan and the weighing goods and thereby influencing the weighing result. Fig. 1 also shows the display 8 for the weighing result and buttons 9 for operating the scale.
Die im vorstehenden beschriebenen Teile der Waage sind allgemein bekannt und daher nur stichwortartig beschrieben.The parts of the scale described above are generally known and are therefore only briefly described.
Die erfindungsgemäße Waage weist nun zusätzlich einen Meßwertaufnehmer auf, z.B. einen Druckaufnehmer für den Luftdruck, der sich an beliebiger Stelle innerhalb der Waage befindet. Das Meßergebnis dieses Luftdruckaufnehmers wird in einer Anzeigeeinheit 10 angezeigt, die sich in einem Ausschnitt der feststehenden Rückwand 7 befindet. Die Anzeigeeinheit 10 ist vorzugsweise eine LCD-Anzeige, die praktisch keine Wärme erzeugt und damit zu keiner Temperaturerhöhung der Luft im Wägeraum führt.The scale according to the invention now also has a measurement sensor, e.g. a pressure sensor for the air pressure, which can be located anywhere within the scale. The measurement result of this air pressure sensor is displayed in a display unit 10, which is located in a cutout of the fixed rear wall 7. The display unit 10 is preferably an LCD display, which generates practically no heat and thus does not lead to an increase in the temperature of the air in the weighing chamber.
Durch die Plazierung der Anzeigeeinheit 10 an der Rückwand 7 des Windschutzes wird eine klare und deutliche Trennung dieser Anzeigeeinheit 10 für den Luftdruck von der Anzeigeeinheit 8 für das Wägeergebnis erreicht und eine Verwechslung ausgeschlossen. Die Plazierung an der Rückseite des Wägeraumes signalisiert weiterhin, daß der Luftdruck ein Klimaparameter ist, der auf das Wägegut einwirkt und dessen Auftrieb verändert. Diese Anzeige fällt also jedesmal beim Beschicken der Waage ins Auge und der Bediener wird daran erinnert, daß er bei kritischen Messungen die Veränderung des Luftdruckes berücksichtigen muß. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn relativ geringe Substanzmengen in Behältern mit relativ hohem Materialvolumen (also großem Auftrieb)By placing the display unit 10 on the rear wall 7 of the draft shield, a clear and distinct separation of this display unit 10 for the air pressure from the display unit 8 for the weighing result is achieved and confusion is ruled out. The placement at the rear of the weighing chamber also signals that the air pressure is a climate parameter that affects the weighing object and changes its buoyancy. This display therefore catches the eye every time the scale is loaded and the operator is reminded that he must take the change in air pressure into account when carrying out critical measurements. This is the case, for example, when relatively small amounts of substance are weighed in containers with a relatively high volume of material (i.e. high buoyancy).
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durch Differenzwägung gegenüber dem leeren Behälter ermittelt werden und zwischen den beiden Messungen eine relativ lange Zeitspanne vergeht, in der sich der Luftdruck ändern kann. - Da sich die Klimadaten im allgemeinen relativ langsam ändern, ist es demgegenüber kein wesentlicher Nachteil, daß die Anzeigeeinheit 10 an der Rückwand 7 bei sperrigem Wägegut während der Wägung verdeckt ist.by differential weighing compared to the empty container and a relatively long period of time passes between the two measurements during which the air pressure can change. - Since the climatic data generally change relatively slowly, it is not a significant disadvantage that the display unit 10 on the rear wall 7 is covered during weighing when the goods to be weighed are bulky.
Die im vorstehenden für den Luftdruck als Klimaparameter angegebenen Gründe, weshalb der Benutzer einer Analysenwaage über seine aktuelle Größe informiert sein sollte, gilt in gleicher Weise für die Temperatur und für die Luftfeuchte. In vielen Meßvorschriften, beispielsweise für die Dichtebestimmung, ist eine bestimmte Temperatur als Referenztemperatur vorgeschrieben. Abweichungen von dieser Referenztemperatur müssen dann durch entsprechende Korrekturen berücksichtigt werden. - Die Luftfeuchte bestimmt ganz wesentlich die Dicke - und damit die Masse - der Feuchteschicht auf der Oberfläche des Wägegutes. Deutliche Feuchteunterschiede bei zwei Wägungen führen daher bei unverändertem Wägegut zu verschiedenen Wägeergebnissen. Auf die Sonderfälle des hygroskopischen Wägegutes und der elektrostatischen Aufladung wurde schon eingangs hingewiesen.The reasons given above for air pressure as a climate parameter, why the user of an analytical balance should be informed of his current size, apply equally to temperature and humidity. In many measurement specifications, for example for density determination, a certain temperature is prescribed as a reference temperature. Deviations from this reference temperature must then be taken into account by making appropriate corrections. - The humidity determines the thickness - and thus the mass - of the moisture layer on the surface of the weighing object to a large extent. Clear differences in moisture in two weighings therefore lead to different weighing results when the weighing object remains unchanged. The special cases of hygroscopic weighing objects and electrostatic charging were already mentioned at the beginning.
Die Größe der an der Rückwand 7 zur Verfügung stehenden Fläche erlaubt es, mehrere Klimaparameter gleichzeitig anzuzeigen. Dies ist in einer ersten Ausgestaltung in Fig. 2 gezeigt. Die dargestellte Anzeigeeinheit 10' kann die drei Klimagrößen Temperatur T, Luftdruck &rgr; und relative Feuchte r.F. gleichzeitig anzeigen. Die zugehörigen Meßwertaufnehmer für die Temperatur und für die relative Luftfeuchte sind innerhalb des Wägeraumes angebracht, da sich bei der Temperatur und bei der relativen Luftfeuchte räumliche Gradienten ausbilden können und der Meßwert im Wägeraum derjenige ist, der das Wägegut beeinflußt.The size of the area available on the rear wall 7 allows several climate parameters to be displayed simultaneously. This is shown in a first embodiment in Fig. 2. The display unit 10' shown can display the three climate variables temperature T, air pressure ρ and relative humidity r.H. simultaneously. The associated sensors for temperature and relative humidity are installed inside the weighing chamber, since spatial gradients can develop in temperature and relative humidity and the measured value in the weighing chamber is the one that influences the weighing material.
Demgegenüber kann der Aufnehmer für den Luftdruck an beliebiger Stelle in der Waage untergebracht sein, da sich beim Luftdruck kein merklicher räumlicher Gradient aufbauen kann. Neben der Anzeige der aktuellen Werte der einzelnenIn contrast, the air pressure sensor can be placed anywhere in the scale, since no noticeable spatial gradient can build up in the air pressure. In addition to displaying the current values of the individual
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Klimagrößen ist in Fig. 2 zusätzlich eine Trendanzeige vorgesehen, die je durch einen Pfeil 11', 11" und II1" realisiert ist. Der Pfeil 11' ist kurz und zeigt nach oben, die Temperatur ist also in letzter Zeit geringfügig gestiegen. In entsprechender Weise zeigt der Pfeil 11" an, daß der Luftdruck etwas gefallen ist. Der längere Pfeil 11"' zeigt, daß die relative Luftfeuchte in letzter Zeit deutlich gesunken ist.In addition to the climate variables, Fig. 2 also provides a trend indicator, which is realized by an arrow 11', 11" and II 1 ". The arrow 11' is short and points upwards, so the temperature has recently risen slightly. In a corresponding way, the arrow 11" shows that the air pressure has fallen slightly. The longer arrow 11"' shows that the relative humidity has recently fallen significantly.
Statt der gleichzeitigen Anzeige aller drei Klimaparameter gemäß Fig. 2 ist es selbstverständlich auch möglich, in der Ausführung gemäß Fig. 1 mit einer Anzeige nacheinander imWechsel zwei oder drei Klimaparameter anzuzeigen.Instead of the simultaneous display of all three climate parameters according to Fig. 2, it is of course also possible in the embodiment according to Fig. 1 to display two or three climate parameters one after the other in one display.
In Fig. 3 ist eine Anzeigeeinheit 10" gezeigt, die neben den aktuellen Werten der Temperatur, des Luftdrucks und der Luftfeuchte in der untersten Zeile 14 noch die Uhrzeit anzeigt und außerdem eine gegenüber Fig. 2 verbesserte Trendanzeige 12 aufweist: In Form von senkrechten Strichen sind die Werte der jeweiligen Klimaparameter vor 5 Stunden (Strich ganz links), vor 4 Stunden (zweiter Strich von links), vor 3 Stunden, vor 2 Stunden, vor 1 Stunde und der Augenblickswert (Strich ganz rechts) dargestellt. Die daneben stehende digitale Angabe des Augenblickswertes gibt eine Skalierung der graphischen Darstellung der Vergangenheitswerte. - Man erkennt also, daß die Temperatur vor 3 Stunden ein Minimum hatte und seit der Zeit steigt, daß der Luftdruck seit 5 Stunden kontinuierlich fällt und daß die Luftfeuchte vor 3 bis 4 Stunden ein Maximum hatte und seither fällt.Fig. 3 shows a display unit 10" which, in addition to the current values of temperature, air pressure and humidity, also shows the time in the bottom line 14 and also has a trend display 12 which is improved compared to Fig. 2: The values of the respective climate parameters 5 hours ago (line on the far left), 4 hours ago (second line from the left), 3 hours ago, 2 hours ago, 1 hour ago and the current value (line on the far right) are shown in the form of vertical lines. The digital indication of the current value next to it provides a scaling of the graphical representation of the past values. - It can therefore be seen that the temperature was at a minimum 3 hours ago and has been rising since then, that the air pressure has been falling continuously for 5 hours and that the humidity was at a maximum 3 to 4 hours ago and has been falling since then.
Aus dieser Trendanzeige erkennt der Benutzer also auf einen Blick die Klimaparameter der letzten Stunden. Beispielsweise erkennt er starke Temperaturänderungen in den letzten Stunden, die im allgemeinen auch zu starken räumlichen Temperaturgradienten in der Waagenmechanik und damit zu ungenauen Wägungen führen. Kritische Wägungen kann er in diesen Fällen auf einen späteren Zeitpunkt verlegen. - Oder er erkennt starke Änderungen der Luftfeuchte und kann daraus schließen, daß die Feuchtebelegung der Oberfläche seines Wägegutes sicher noch nicht ihren stabilen Endwert erreicht hat. - Oder er erkennt starke Luftdruckänderungen und muß deshalb bei Wägungen mit starkem Einfluß der Auftriebskorrektur vorsichtig sein.From this trend display, the user can see the climate parameters of the last few hours at a glance. For example, he can see strong temperature changes in the last few hours, which generally also lead to strong spatial temperature gradients in the balance mechanism and thus to inaccurate weighings. In these cases, he can postpone critical weighings to a later time. - Or he can see strong changes in the air humidity and can conclude from this that the moisture coverage on the surface of the weighing object has certainly not yet reached its stable final value. - Or he can see strong changes in air pressure and must therefore be careful when weighing with a strong influence of the buoyancy correction.
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Weiterhin ist in Fig. 3 gezeigt, daß durch einen Pfeil 13 mit der Beschriftung CAL der Zeitpunkt der letzten Kalibrierung/Justierung der Waage angezeigt wird, falls dieser höchstens 5 Stunden zurückliegt. Der Pfeil 13 wandert also nach einer Kalibrierung/Justierung allmählich nach links (beispielsweise in 1/2-Stunden Schritten) und bleibt 5,5 Stunden nach der letzten Kalibrierung/Justierung etwas links von den senkrechten Strichen der Trendanzeige 12 stehen. Der Benutzer erkennt dadurch, ob die Kalibrierung/Justierung der Waage unter (einigermaßen) stabilen Umweltbedingungen stattgefunden hat und ob die aktuellen Umweltbedingungen noch in etwa mit den Umweltbedingungen zum Zeitpunkt der Kalibrierung/Justierung übereinstimmen.Furthermore, Fig. 3 shows that an arrow 13 labeled CAL indicates the time of the last calibration/adjustment of the scale, provided that this was no more than 5 hours ago. After a calibration/adjustment, the arrow 13 gradually moves to the left (for example in 1/2 hour increments) and stops slightly to the left of the vertical lines of the trend display 12 5.5 hours after the last calibration/adjustment. This allows the user to see whether the calibration/adjustment of the scale took place under (somewhat) stable environmental conditions and whether the current environmental conditions still roughly correspond to the environmental conditions at the time of calibration/adjustment.
Die Realisierung der eben beschriebenen Trendanzeige 12 durch entsprechende Speicherelemente in der digitalen Signalverarbeitungseinheit und die Umwandlung in eine analoge Darstellung kann jeder Fachmann leicht entwerfen, so daß Einzelheiten hier nicht erläutert werden müssen. Ebenso ist es jedem Fachmann leicht möglich, eine Skalenbeschriftung für die analoge Balkenanzeig zu ergänzen, falls eine feste Skalierung (z. B. 3 0C bzw. 50 mbar bzw. 10 % r.F. für die volle Strichlänge) für die Einsatzbedingungen der Waage nicht ausreicht. Die Skalierung für die einzelnen Klimaparameter können dann z.B. per Menü vorgegeben werden oder entsprechend den Änderungen in den letzten 5 Stunden automatisch von der digitalen Signalverarbeitungseinheit gewählt werden. - Die Uhrzeit in der letzten Zeile 14 der Anzeige 10" kann vorteilhafterweise von einem Funkuhr-Baustein gesteuert werden, so daß alle manuellen Zeiteinstellungen einschließlich der Umstellung Sommer-AVinterzeit entfallen.Any expert can easily design the implementation of the trend display 12 described above using appropriate storage elements in the digital signal processing unit and the conversion to an analogue display, so that details do not need to be explained here. It is also easy for any expert to add scale labels for the analogue bar display if a fixed scale (e.g. 3 0 C or 50 mbar or 10 % RH for the full line length) is not sufficient for the conditions in which the scale is used. The scale for the individual climatic parameters can then be specified via the menu, for example, or automatically selected by the digital signal processing unit according to the changes in the last 5 hours. - The time in the last line 14 of the display 10" can advantageously be controlled by a radio clock module, so that all manual time settings, including the changeover from summer to AV time, are no longer necessary.
Meßwertaufnehmer für Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck sind allgemein bekannt, ebenso die zugehörigen elektronischen Auswerteschaltungen zur Erzielung einer digitalen Ergebnisdarstellung, so daß sie hier nicht im einzelnen beschrieben werden müssen. Die eingebauten Meßwertaufnehmer können entweder nur für die Anzeige der Klimadaten in der Anzeige 10, 10' oder 10" genutzt werden oder zusätzlich auch zur Korrektur von Waagenfehlern innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit, wie es in der schon zitierten GB-PS I 495 278 beschrieben ist.Sensors for temperature, humidity and air pressure are generally known, as are the associated electronic evaluation circuits for achieving a digital display of results, so that they do not need to be described in detail here. The built-in sensors can either be used only for displaying the climate data in the 10, 10' or 10" display or additionally for correcting scale errors within the digital signal processing unit, as described in the already cited GB-PS I 495 278.
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