專利名稱：稱量秤的模塊化測力元件以及稱量秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分別如權(quán)利要求1和12的前序部分所述的稱量秤的模塊化測力元件以及帶有模塊化測力元件的稱量秤。
稱量秤的測力元件通常配備有一力傳感器，該力傳感器在一側(cè)連接至一用作支座的秤架，在另一側(cè)連接至一稱重托盤架，將被測量的力通過該稱重托盤架引入。力傳感器可以以多種方式構(gòu)造。廣泛使用的傳感器設(shè)計是帶有一作為一核心元件的彈性變形體，或帶有一在大多數(shù)情況下利用由一電流調(diào)節(jié)電磁鐵所產(chǎn)生并通過一杠桿機(jī)構(gòu)起作用的平衡力進(jìn)行力平衡的設(shè)備。
舉例來說，如參考文獻(xiàn)[1]，DE 199 39 633 A1所述以及在參考文獻(xiàn)[2]，EP 0 670 479 A1中稱為“反作用力件”或“受力體”的力傳感器具有一彈性變形體，該彈性變形體將傳感器的一安裝在秤架上的固定部件連接至一力作用部件，對于稱量秤，則是連接至一稱重負(fù)載作用部件。一般來說，力傳感器在位于變形體和用于將該力傳感器連接至該秤架和稱重托盤架的部件之間的過渡部位上具有若干橫向溝槽。該橫向溝槽用于機(jī)械地去耦該變形體，其中，利用傳感器(優(yōu)選的是利用應(yīng)變儀)測量由作用力所引起的變形。
該變形體優(yōu)選為構(gòu)造成一平行四邊形形狀的測量元件，該測量元件具有一類似于平行四邊形的導(dǎo)向構(gòu)件布置(例如參見參考文獻(xiàn)[3]，EP 0511 521 A1)。
代表測量的模擬信號由應(yīng)變儀產(chǎn)生，該應(yīng)變儀優(yōu)選在一橋接電路中彼此相連。通常在一轉(zhuǎn)換電路中對該信號進(jìn)行數(shù)字化，并且隨后對其進(jìn)行更多的處理步驟。例如參考文獻(xiàn)[4]，U.Tietze，Ch.Schenk，Halbleiterschaltungstechnik，第十一版，第一次重印，Springer Verlag，柏林1999，第1242-1243頁中描述了一種帶應(yīng)變儀的橋接電路的基本結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)[6]，EP 0 319 176A中描述了一種稱量秤，其具有一力傳感器、一附著于該力傳感器的轉(zhuǎn)換設(shè)備以及一電路裝置。力傳感器和前述相關(guān)元件一起封閉在一緊湊單元中。電路設(shè)備通過一插塞式連接器與稱重設(shè)備的電子元件通訊。電路設(shè)備包括一用于產(chǎn)生作用于負(fù)載接受體上的力的數(shù)字表示的設(shè)備、一對該數(shù)字表示施加至少一修正因子的設(shè)備以及一用于傳送該數(shù)字表示的輸出的設(shè)備。因此，封閉的力傳感器可以作為一個單元進(jìn)行調(diào)整并安裝在稱重裝置中。然而，該解決方案具有模擬和數(shù)字信號處理元件非常接近力傳感器裝置的缺點。電路的熱消散而引起的溫度效應(yīng)很難處理，這會使溫度補(bǔ)償處理復(fù)雜化。而且，這些力傳感器的制造很昂貴，一旦出現(xiàn)故障，則包括電子部件在內(nèi)的整個單元便不得不進(jìn)行更換。
為支持對數(shù)字化測量信號的進(jìn)一步處理，參考文獻(xiàn)[2]中所述的測量元件具有一存儲補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊，這些補(bǔ)償數(shù)據(jù)對于每個測量元件都是特定的，并用于測量信號的修正。
如參考文獻(xiàn)[5]，專利說明書GB 1 462 808所述，前述修正尤其應(yīng)用于由非線性、滯后現(xiàn)象、溫度和蠕變效應(yīng)所引起的誤差。在工廠制造期間，通過特殊試驗和測量過程確定修正所需的補(bǔ)償數(shù)據(jù)并存儲在存儲模塊中(也參見參考文獻(xiàn)[1])。
在參考文獻(xiàn)[2]公開的模塊化測力元件中，用于存儲補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊與力傳感器固定連接并且與一局部電路裝置在空間上分開，因此四個組件，即應(yīng)變儀橋路、溫度傳感器、受力體和存儲模塊一起形成一模塊化部件。補(bǔ)償數(shù)據(jù)和修正系數(shù)主要取決于同樣永久附著于力傳感器上的溫度傳感器的測量信號。參考文獻(xiàn)[4]第1224-1231頁中描述了溫度測量的適宜元件和方法。
參考文獻(xiàn)[2]中所述模塊化測力元件的存儲模塊通過一扁平撓性帶狀電纜連接至一局部電路裝置，該局部電路裝置與力傳感器熱去耦并且包括一A/D轉(zhuǎn)換器和一處理器。
將前述元件集成在一模塊化部件中的思路將使得采用了這種模塊化部件的稱量秤的維修工作簡單化。一旦發(fā)生故障，這種模塊化測力元件可以從局部電路裝置中分離出來并進(jìn)行更換。同樣，無需重新校準(zhǔn)稱量秤(在很多情況下需要將稱量秤返回到工廠)就可以對局部電路裝置進(jìn)行更換。
但是，將用扁平撓性帶狀電纜連接至局部電路裝置的存儲模塊安裝到力傳感器上會需要一些生產(chǎn)成本。而且，還帶來了在使用期間存儲模塊對力傳感器有熱影響的危險，這在補(bǔ)償過程中是必須要考慮的。
與一模塊化設(shè)計配置有關(guān)的的是希望在將測量元件安裝入稱量秤之后后者已經(jīng)進(jìn)行了最優(yōu)調(diào)整。除了該預(yù)期特性之外，通常還要求提高稱量秤的精度，以降低需要修正的測量誤差以及實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的調(diào)整。
因此本發(fā)明的目的是提供一種稱量秤的改進(jìn)模塊化測力元件，以及提供一種適于安裝這種模塊化測力元件的稱量秤。
特別是，存在一種需求，即提供一種可以低成本制造并可以更精準(zhǔn)地調(diào)整的模塊化測力元件。而且，還存在一種需求，即提供一種可以裝備這種改進(jìn)測力元件的稱量秤。
前述目的可通過分別具有如權(quán)利要求1和12所述特征的模塊化測力元件和稱量秤完成。在其它權(quán)利要求中詳細(xì)給出了本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)。
該模塊化測力元件具有一帶有若干傳感器的力傳感器，該傳感器測量由于力或溫度作用而出現(xiàn)的力傳感器狀態(tài)的變化。此外還提供了一可存儲測量元件的特定補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊。根據(jù)本發(fā)明，包含存儲模塊和至少一用于對模擬傳感器信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換電路的一電路模塊與力傳感器非常接近地機(jī)械耦合，以實現(xiàn)熱耦合效應(yīng)。
如果僅提供一轉(zhuǎn)換電路，其可以用于在未發(fā)生力測量的時間間隔期間對一溫度傳感器的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
優(yōu)選地，電路模塊僅包含那些自身對環(huán)境因素(尤其是溫度以及濕度)敏感的電路元件。其包括那些與模擬信號處理過程相關(guān)的、在功能上與傳感器接近的基本元件。因此，這些元件對于那些對測量信號有影響的環(huán)境因素的依賴性就可與力傳感器的機(jī)械部件對于環(huán)境的依賴性一起得到考慮。同時，所存儲的補(bǔ)償參數(shù)值也將電路元件上的與溫度相關(guān)的影響考慮在內(nèi)?？梢栽O(shè)想將額外的電路部件布置在該模塊上，例如另外的轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字元件，但這里不需要這么做，因為由數(shù)字元件產(chǎn)生的信號不需要補(bǔ)償，而它們的熱消散將是一負(fù)面因素。
根據(jù)本發(fā)明的模塊化測力元件的配置結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點。將存儲模塊置于電路模塊上的布置消除了存儲模塊在力傳感器上的粘附以及從存儲模塊至電路模塊的連接。這種布置還消除了由于存儲模塊的熱消散而引起的力傳感器上的局部溫度效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明可以實現(xiàn)對模塊化測力元件的更精準(zhǔn)調(diào)整，因為a)減小了存儲模塊的干擾因素，例如前述溫度效應(yīng)；b)補(bǔ)償了由對模擬測量信號進(jìn)行處理的電路模塊所引起的測量偏差；c)避免了由應(yīng)變儀測量橋路中電連接的電阻變化所引起的測量變差；以及
d)更加精準(zhǔn)地對修正因子，即力傳感器的有效平均溫度值進(jìn)行測量。
電路模塊和力傳感器之間由于相互非常接近而引起的熱耦合將導(dǎo)致這些部件之間溫度的均勻化，而不會有力傳感器的不希望發(fā)生的局部加熱，因此通過一足以進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膯我粶囟葌鞲衅鞯臏囟妊a(bǔ)償測量不僅可以修正力傳感器上與溫度相關(guān)的測量偏差，而且還可以修正用于處理模擬信號的電路模塊上與溫度相關(guān)的測量偏差。這種創(chuàng)造性的布置還提供了在電路模塊上使用更低成本元件(尤其是具有更高溫度系數(shù)的電阻)的原理上的進(jìn)一步可能性，這樣可以節(jié)省成本。
在將一在工廠中正確調(diào)整過的模塊化測量元件最初地或者更換地安裝入一測量系統(tǒng)、尤其是一稱量秤之后，整個測量系統(tǒng)或稱量秤總是處于最佳調(diào)整狀態(tài)，因為存儲在存儲模塊中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)解決了力傳感器機(jī)械部件的所有缺點，例如蠕變、滯后、非線性等，以及例如溫度、氣壓、濕度等總體上對包括電路模塊在內(nèi)的力傳感器的環(huán)境效應(yīng)。
轉(zhuǎn)換電路優(yōu)選根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第1056頁所述的計算系統(tǒng)運行，其可用一便宜的電路實現(xiàn)。該簡單的電路配置還具有熱消散較低的優(yōu)點。在該優(yōu)選的布置中，轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生可以輸入到一數(shù)字信號處理模塊中的雙級脈沖寬度已調(diào)信號。因此，用于基于計數(shù)的電路的計數(shù)模塊便可以布置在處理模塊中，以使電路模塊上的電路數(shù)量進(jìn)一步減少。
為了避免不希望產(chǎn)生的熱效應(yīng)，數(shù)字信號處理模塊在很大程度上與測量元件熱去耦。因此，與力傳感器耦合的電路模塊不會被很大程度地加熱，從而力傳感器內(nèi)的溫度梯度保持很小。
電路模塊可以具有一帶有導(dǎo)電徑跡的撓性或剛性基底，例如一印刷電路板，通過該基底，電路模塊和力傳感器之間進(jìn)行溫度均勻化。與一電磁場屏蔽層相結(jié)合的最佳熱傳遞優(yōu)選由一金屬元件所確保，該金屬元件至少部分地與電路模塊的基底表面接觸并與力傳感器可松開地連接(例如通過螺紋連接)在一起，而該電路模塊可通過按扣連接器、夾具、螺釘或其它方式與該金屬元件相連。
力傳感器的變形體構(gòu)造為例如一平行四邊形測量元件，其帶有若干個布置在變形區(qū)域或變薄部位的應(yīng)變儀。在一優(yōu)選布置中，應(yīng)變儀由至少兩個撓性帶狀連接器連接至電路模塊，在該處它們組成一橋接電路。可以由例如壓阻元件構(gòu)成的應(yīng)變儀連接至若干導(dǎo)線，這些導(dǎo)線優(yōu)選印刷在一撓性帶上，并且其尺寸設(shè)計成使得所有從橋接電路節(jié)點至應(yīng)變儀端點的連接導(dǎo)線具有至少大致相等的電阻值，包括一連接導(dǎo)線由兩個或兩個以上部分組成的情況。因此，連接導(dǎo)線中與溫度相關(guān)的電阻變化會互相補(bǔ)償，以致當(dāng)力傳感器上沒有負(fù)載時，橋接電路即使在操作期間出現(xiàn)溫度變化仍能保持平衡。優(yōu)選地，形成橋接電路連接的導(dǎo)電徑跡還與力傳感器熱耦合，以使得在所有導(dǎo)線線路中由溫度變化而引起的電阻變化都相等。
通向應(yīng)變儀的導(dǎo)線線路的分段可以在連接至電路模塊之前先接入測量橋接電路的一節(jié)點，以便減少電路模塊上所需的接頭數(shù)目。
電路模塊優(yōu)選附著于力傳感器的安裝在秤架的一固定位置上的部件。當(dāng)稱量秤處于使用狀態(tài)時，這將在力傳感器中引起一縱向溫度梯度。作為一確定與力傳感器的動作相關(guān)的溫度的最佳方式，因此將一溫度傳感器布置在一個其溫度可代表測量橋接電路中若干傳感器溫度平均值的位置處是很有利的。在前述變形體為平行四邊形形狀的例子中，溫度傳感器可布置在該平行四邊形的一水平部件的中點處。
下面將參考一力傳感器的示例的附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，該力傳感器帶有一變形體，該變形體構(gòu)造為帶有作為傳感器的若干應(yīng)變儀的平行四邊形測量元件。然而，所示的示例并不是對本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明也可用于其他類型的測力元件。圖中

圖1圖示出了一模塊化測力元件2，其由一帶有傳感器28、29的力傳感器20以及一電路模塊24組成，并且具有與一緊固件3連接的螺紋連接件和一稱重托盤架4；圖2示出了圖1中模塊化測力元件2的一側(cè)視圖；圖3圖示出了圖1中模塊化測力元件2的力傳感器20，其具有分別用于連接緊固件3、稱重托盤架4以及一金屬元件23的螺釘36、46、231，該緊固件3又連接至一秤架5，該金屬元件23用于保持電路模塊24；圖4圖示出了俯視時的測力元件2，其帶有兩個扁平帶狀連接器22T、22B，電路模塊24通過它們連接至傳感器28、29；圖5示出了一優(yōu)選電路模塊24的模塊化結(jié)構(gòu)，該電路模塊通過帶狀連接器22T、22T`、22B與傳感器28、29通訊，并通過另一連接元件500與一處理模塊501通訊；圖6圖示出了轉(zhuǎn)換電路243、244的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換模擬的傳感器信號并布置在電路模塊24上。
圖1和圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一模塊化測力元件2，其分別通過螺釘36和46連接至一稱重托盤架4和一緊固件3，并且其由一帶有傳感器28、29的力傳感器20和一電路模塊24組成，該電路模塊24帶有一用于存儲補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊245以及至少一個用于轉(zhuǎn)換模擬測量信號的電路裝置243、244(也參見圖5)。
在圖3的一優(yōu)選實施例中所示的力傳感器20具有一變形體207，其設(shè)計為一帶有水平部件2071、2072的平行四邊形測量元件(參見圖3，元件20`)，該兩個水平部件以一平行四邊形連桿的方式可樞轉(zhuǎn)地被引導(dǎo)。變形體207將力傳感器20的安裝在秤架上的固定部件206連接至力引入部件，在此情況下為負(fù)載接受部件208。為了去耦變形體207的應(yīng)力場，力傳感器在用于連接至緊固件3和稱重托盤架4的部件208和206的邊界處具有若干橫向溝槽209。在由測量元件形成的虛擬平行四邊形連桿的角部，變形體207具有若干個安裝有應(yīng)變儀28TF、28TB、28BF、28BB的變薄材質(zhì)部位。變薄材質(zhì)部位的最大彎曲變形的位置由垂直于平行四邊形所在平面而延伸的彎曲軸aTF、aTB、aBF、aBB表示。
此外，所需的用于溫度補(bǔ)償?shù)囊粶囟葌鞲衅?9布置在變形體207的上水平部件2071的中點處。由于圖示的布置的特征在于沿縱向的溫度梯度，因此由傳感器29測得的溫度便表示變形體207內(nèi)的溫度的平均值。基于該平均值，可以更精準(zhǔn)地修正由于溫度變化而引起的測量偏差。
應(yīng)變儀28TF、28TB、28BF和28BB分別通過兩個分開的撓性帶狀連接元件22T、22B(優(yōu)選為帶有印刷導(dǎo)電徑跡的箔帶)連接至電路模塊24。一通過螺釘231連接至力傳感器20的角形金屬元件23將電路模塊保持，以可促進(jìn)電路模塊24與力傳感器20之間的熱交換。為實現(xiàn)該熱交換功能，金屬元件23具有一抵靠電路模塊24放置的平板狀部件232，該電路模塊24例如為一帶有電路元件的電路板。
以下將對兩個撓性帶狀連接器22T、22B的優(yōu)選配置進(jìn)行進(jìn)一步的說明，其中該兩個撓性帶狀連接器分別將電路模塊24連接至位于變形體頂面的成對應(yīng)變儀28TF、28TB以及底面的成對應(yīng)變儀28BF、28BB。
以上已經(jīng)對根據(jù)本發(fā)明的模塊化測力元件2的優(yōu)點進(jìn)行了說明。與參考文獻(xiàn)[2]中提出的解決方案相比，存儲模塊245(參見圖5)可直接置于電路模塊24之上，這便消除了存儲模塊直接附著于力傳感器以及存儲模塊所需的額外電連接部件。如以下的詳細(xì)說明所述，電路模塊24和力傳感器20之間的熱耦合使得可以基于一單獨的溫度測量而對由力傳感器20和電路模塊24引起的混合測量偏差進(jìn)行補(bǔ)償。因此，在工廠中進(jìn)行調(diào)整之后，這種創(chuàng)造性的模塊化測力元件2可以安裝入新生產(chǎn)的稱量秤或者用戶處的已有稱量秤中，以替換有缺陷的測量元件并無需對稱量秤進(jìn)一步調(diào)整。由于由電路模塊24引起的測量偏差包括在補(bǔ)償之中，因此在任何情況下稱量秤都具有最佳精準(zhǔn)度。
圖5示出了電路模塊24的模塊化結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選實施例，該電路模塊24通過接線條241和帶狀連接器22T、22T`、22B連接至應(yīng)變儀28TF、28TB、28BF、28BB和溫度傳感器29，并通過接線條242和另一帶狀連接器500連接至一處理模塊501。該處理模塊反過來連接至一顯示裝置502和一接口模塊503。處理模塊501置于稱量秤的內(nèi)部，并與電路模塊24隔開，以避免這兩個模塊之間的熱耦合。因此，處理模塊501所產(chǎn)生的熱對根據(jù)本發(fā)明的模塊化測力元件2沒有明顯的影響。
電路模塊24包括兩個轉(zhuǎn)換電路243、244。第一轉(zhuǎn)換電路243將應(yīng)變儀橋接電路28TF、28TB、28BF、28BB的模擬信號轉(zhuǎn)換為雙級脈沖寬度已調(diào)信號pwml，而第二轉(zhuǎn)換電路244將溫度傳感器29的模擬信號轉(zhuǎn)換為雙級脈沖寬度已調(diào)信號pwm2，通過帶狀連接器500將信號pwm1、pwm2傳送至處理模塊501，在該處對信號進(jìn)行進(jìn)一步處理。優(yōu)選地，在開啟稱量秤后，可從存儲模塊245中再調(diào)出有用的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，以使得可以對隨后的測量偏差進(jìn)行修正。
圖5還圖示出了撓性帶狀連接器22T、22B的一優(yōu)選實施例，其用于將電路模塊24分別連接至成對應(yīng)變儀28TF、28TB和28BF、28BB，這些成對應(yīng)變儀布置在變形體207的頂面和底面上并在一橋接電路中彼此相連。
優(yōu)選地印刷在一撓性帶狀連接器22T、22B上并分成多個分段281TF、282TF、283TF；281TB、282TB、283TB；…的若干導(dǎo)電徑跡的尺寸被選擇，以使得所有從測量橋接電路的節(jié)點至應(yīng)變儀28TF、28TB、28BF、28BB的終端的連接導(dǎo)線具有至少大致相等的電阻值。
電阻值的相等非常重要，因為與應(yīng)變儀28BF、28BB相比，應(yīng)變儀28TF、28BF距離電路模塊24較遠(yuǎn)并且因此需要較長的連接導(dǎo)線。作為一種避免由于較長長度而引起電阻值增加的補(bǔ)償措施，較長導(dǎo)線優(yōu)選構(gòu)造為具有相應(yīng)較大的橫截面積。因此，橋接電路連接導(dǎo)線的電阻值變化就會相互補(bǔ)償，從而沒有作用力變化時，在操作期間可能出現(xiàn)的任何量級的溫度變化期間，橋接電路的平衡或偏壓仍保持不變。
在圖5所示的電路布局中，每個撓性帶狀連接器22T、22B分別具有一節(jié)點K1、K2，在該處兩個印刷電路軌跡接合成一單個軌道，因此電路模塊24上的連接終端的數(shù)目從八個降低到六個終端241-1、241-2、241-3、241-4、241-5和241-6。作為一種保持電路裝置簡單的方式，采用了兩個完全分離的撓性帶狀連接器22T、22B，其中在該兩個撓性帶狀連接器中的每一個之上，兩個導(dǎo)電徑跡通過分開的連接器終端例如241-2、241-3、241-4、241-5通向電路模塊24，在此它們分別連接入各節(jié)點K3和K4。
圖6圖示出了轉(zhuǎn)換電路243、244的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該兩個轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換模擬傳感器信號，它們布置于電路模塊24之上，并且其工作原理基于一在參考文獻(xiàn)[4]第1056-1062頁中所描述的計算過程。
在每一個轉(zhuǎn)換電路243、244中，各開關(guān)301和401在位置V-和V+之間交替，以使得在一第一時間段期間分別聚積在電容305、405中的電荷與在一第二時間段期間從該電容中釋放的電荷相平衡(電荷平衡過程)。當(dāng)然，電荷的流入量和流出量取決于輸入信號，即被測量的數(shù)量，以使電容305、405充電和放電的各自時間段相應(yīng)地變化。如果電容305、405在一第一時間段期間由輸入信號進(jìn)行充電，那么隨后電容放電的時間段長度就代表該輸入信號大小的度量。因此，所得到的脈沖寬度已調(diào)信號可以傳送至一優(yōu)選地集成在處理模塊501中的計數(shù)電路。
因此，轉(zhuǎn)換電路243和244可以設(shè)計為只有少量的元件。各自的輸入信號分別傳送至運算放大器306、406，這兩個運算放大器分別借助于電容305和405作為一積分器而設(shè)置，并且在該電路中的下游處還設(shè)有比較器309和409。
在第一轉(zhuǎn)換電路243的比較器309中，運算放大器306的輸出信號與一大致呈斜坡形時間曲線的電壓相比較，該電壓借助于一電容307、一電阻308和一周期性開閉的開關(guān)310而產(chǎn)生。因此，在該第一轉(zhuǎn)換電路243中，運算放大器306的輸出信號呈現(xiàn)一與該輸入信號相對應(yīng)的數(shù)值，即與作用在力傳感器20上的力相對應(yīng)。
與第一轉(zhuǎn)換電路243相反，第二轉(zhuǎn)換電路244的比較器409將運算放大器406的輸出信號與一借助于分壓器407、408而形成的恒定電壓相比較。根據(jù)輸入信號的極性，運算放大器406的輸出信號在一第一時間段期間遵循一向上的斜坡函數(shù)，直到其達(dá)到由分壓器407、408設(shè)置的電壓水平，在該電壓水平點處，開關(guān)401進(jìn)行切換，輸出電壓沿著一向下的斜坡返回。因此，該切換時間提供了一種輸入信號大小的度量，因此也為由傳感器29所測量的溫度提供了一度量。第二轉(zhuǎn)換電路的工作原理與參考文獻(xiàn)[4]第1059頁所述的雙斜度方法相似。當(dāng)然，很多不同的方法和電路裝置也可以用于同樣的目的。
如圖6所示，轉(zhuǎn)換電路243、244具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而使得電路模塊24上的元件對于力傳感器20的熱消散效應(yīng)相對較小。
根據(jù)一種將如圖1所示的創(chuàng)造性模塊化測力元件2安裝在一稱量秤上的優(yōu)選方式，力傳感器20的安裝在秤架上的固定部件206由若干個螺釘36連接至一帶有若干翼部38的U形輪廓緊固件3上。緊固件3的若干翼部38具有用于若干螺釘32的通孔31，這些螺釘32用于將緊固件3安裝在支架構(gòu)件51上，這些支架構(gòu)件51為此設(shè)置于秤架5上并配備有若干個螺紋嵌件。支架構(gòu)件51優(yōu)選由絕緣材料制成，以使測力元件2與秤架5以及布置在秤架中的其它模塊(例如處理模塊501)不會熱耦合。
稱重托盤的帶有錐形底架41的稱重托盤架4由螺釘46連接至力傳感器20的力作用部件或負(fù)載接受部件206。
此外，如圖2所示，連接至緊固件3的螺栓33穿過位于稱重托盤架4的側(cè)部43的一孔44。螺栓33配備有兩個螺母34、35，該兩個螺母是可調(diào)的，以限定稱重托盤架4、特別是其側(cè)部43在上下方向上的移動范圍，從而防止由于模塊化測量元件上的拉力或推力所引起的過載。
參考文獻(xiàn)目錄[1]德國公開專利申請DE 199 39 633 A1[2]歐洲專利申請EP 0 670 479 A1[3]歐洲專利申請EP 0 511 521 A1[4]U.Tietze，Ch.Schenk，Halbleiterschaltungstechnik，第十一版，第一次重印，Springer Verlag，柏林1999[5]英國專利說明書GB 1 462 808[6]歐洲專利申請EP 0 319 176 A權(quán)利要求
1.一種模塊化測力元件(2)，尤其是用于稱量秤的模塊化測力元件，其包括一配備有傳感器(28，29)的力傳感器(20)，該傳感器(28，29)用于測量力傳感器(20)中由于力或溫度而引起的狀態(tài)變化，并且還包括一用于存儲與該模塊化測力元件(2)有關(guān)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊(245)，其特征在于，一電路模塊(24)與該力傳感器(20)機(jī)械和熱耦合，其中所述電路模塊(24)包括該存儲模塊(245)、至少一個用于轉(zhuǎn)換由傳感器所傳送的模擬信號的轉(zhuǎn)換電路(243，244)、以及一連接器終端裝置(242)，通過該連接器終端裝置(242)，該存儲模塊(245)和該轉(zhuǎn)換電路(243，244)可分離地與一處理模塊(501)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，除了存儲模塊之外，該電路模塊基本上僅包括與模擬信號處理活動相關(guān)的電路元件，該處理活動在功能上與傳感器接近。
3.如權(quán)利要求1或2所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，提供有兩個用于產(chǎn)生數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換電路(243，244)，該數(shù)字信號可由對應(yīng)于該模擬信號的脈沖寬度已調(diào)信號pwm1、pwm2所組成，該模擬信號由分別表示力傳感器(20)的作用力和溫度的兩個傳感器(28，29)所傳送。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，該電路模塊(24)可通過另一個帶狀連接器(500)連接至一處理模塊(501)，其中后者在空間上與測力元件(2)分開，以在該處理模塊(501)和測力元件(2)之間提供良好的熱去耦，所述處理模塊(501)用于從存儲模塊(245)中讀出補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并對至少一個轉(zhuǎn)換電路(243、244)所傳送的數(shù)字信號進(jìn)行所需處理。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，該電路模塊(24)包括一帶有導(dǎo)電徑跡的撓性或剛性基底，其可以呈印刷電路板的形式。
6.如權(quán)利要求5所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，提供一至少與電路模塊(24)的基底表面接觸并可松開地連接至力傳感器的金屬元件(23)，其中該電路模塊(24)設(shè)計為與該金屬元件(23)相連。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，該力傳感器(20)包括一變形體(207)，該變形體可構(gòu)造成一平行四邊形測量元件，其具有帶有至少一個、優(yōu)選為四個傳感器的彈性變形材質(zhì)部位，該傳感器構(gòu)造成應(yīng)變儀(28TF，28TB，28BF，28BB)，并通過至少一個撓性帶狀連接(22T，22B)連接至電路模塊(24)，在此這些傳感器連接起來，從而形成一測量電路，優(yōu)選為一測量橋接電路。
8.如權(quán)利要求7所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，通向傳感器(28TF，28TB，28BF，28BB)并優(yōu)選為印刷在一撓性帶或箔料上的該撓性帶狀連接器(22T，22B)的導(dǎo)電徑跡的尺寸設(shè)定成使得所有通向應(yīng)變儀(28TF，28TB，28BF，28BB)終端的接線具有至少大致相等的電阻值，包括接線由兩個或兩個以上的分段(281TF，282TF，283TF；281TB，282TB，283TB；…)組成的情況。
9.如權(quán)利要求7或8所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，傳感器(28TF，28TB，28BF，28BB)通過至少兩個在路線上分開的撓性帶狀連接器(22T，22B)連接至電路模塊(24)。
10.如權(quán)利要求7或8所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，通向傳感器(28TF，28TB，28BF，28BB)的導(dǎo)電徑跡具有部分分段(281TF，281TB，281BF，281BB)，這些分段由兩個或兩個以上傳感器(28TF，28TB，28BF，28BB)所共用，以減少電路模塊(24)上的連接器終端(241-1，241-2，…)的數(shù)目。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的模塊化測力元件(2)，其特征在于，一溫度探測傳感器(29)布置于表示測量橋接電路的平均溫度的溫度水平的位置處。
12.一種帶有如權(quán)利要求1至10之一所述的模塊化測力元件(2)的稱量秤(1)。
全文摘要
公開了一種模塊化測力元件，其包括一配備有傳感器的力傳感器(20)，通過傳感器，由力或溫度而引起的力傳感器(20)的狀態(tài)變化可以被測量。該創(chuàng)造性的測力元件還包括一用于存儲與該模塊化測力元件有關(guān)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲模塊。包括有該存儲模塊和至少一個轉(zhuǎn)換電路裝置的一電路模塊(24)與該力傳感器(20)機(jī)械和熱耦合。所述轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換由傳感器所傳送的模擬信號。
文檔編號G01G3/14GK1643349SQ03806520
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者西里爾·布赫, 烏爾斯·洛爾, 瓊-莫里斯·特倫巴赫 申請人:梅特勒-托萊多有限公司