差分测量电路和具有力补偿的秤的制作方法

本发明涉及一种用于具有电磁力补偿的秤的差分测量电路，以及一种具有电磁力补偿的秤。

背景技术：

具有电磁力补偿的秤，其包括具有差分测量电路的控制器装置，属于现有技术并例如在[1]，de10153603a1中公开。在那里描述的和如在此之后图1中示出的秤包括具有气隙的杯形永磁系统109，在所述气隙中布置有线圈。所述线圈连接至可移动测量杆106并传导补偿电流icomp的流动，所述补偿电流icomp的幅度与作用在测量杆106上的力有关。借助光电测量装置111来测量测量杆106的位置，所述光电测量装置111连接至控制器装置10’，所述控制器装置10’响应于输入的测量信号来以这种方式调节补偿电流icomp，使得测量杆106总是保持在恒定的位置处或者在负载改变之后返回至相同位置。

永磁体系统109布置在控制台104中，所述控制台104通过挠性枢轴103a经由平行引导构件103连接到悬挂器101，所述悬挂器101包括用于接收待测量的负载的悬臂式延伸部101a。由负载生成的力的垂直分量从悬挂器101通过连接构件105传递至测量杆106，所述测量杆106借助挠性支点107悬挂在控制台104的部分104b处。

为测量所述测量杆106的位置，光电测量装置111包括两个光电二极管d1、d2，所述两个光电二极管d1、d2与发光二极管d3相对、布置在附接到控制台104的有角支架104a的内侧上。光电二极管d1、d2与发光二极管d3之间的空间被测量杆106的端部106b横切，所述测量杆106的端部106b被配置为挡光板或狭槽孔径叶片并包括孔径狭槽106a，使得由发光二极管d3发射的辐射根据挡光板的位置可穿过孔径狭槽到达光电二极管d1、d2，所述光电二极管d1，d2生成相应的光电流i1和i2作为至控制器装置10’的输入。当测量杆106偏离出其起始位置或原位时，第一光电二极管d1或第二光电二极管d2接收更多的辐射，因此，控制器装置10’接收不等幅度的光电流i1和i2。

控制器装置10’包括差分测量电路1’，所述差分测量电路1’基于两个电流i1和i2生成差分电压uδ，所述差分电压uδ在光电流i1和i2相等的情况下消失。差分电压uδ被引导至在电路路径中下游的接下来的驱动电路2，并使得相应的补偿电流icomp流动经过参考电阻3通过线圈110，由此生成相应于负载的并使测量杆106返回至起始位置的反作用力。由补偿电流icomp在参考电阻3两端生成的电压由转换器模块a/d接收，并转换为呈现在显示器单元dsp上的相应的数字值。

可用于从来自两个光电二极管的两个信号产生差分信号的差分测量电路的另外的示例例如在[2]us3,727,708和[3]de2311676中公开。

参考文献[3]中描述的产生电压信号的无接触位移传感器包括由两个单独的二极管组成的差分光电二极管，所述差分光电二极管被设计用来接收穿过可移动挡光板叶片的狭槽(例如测量杆106的端部106b中的狭槽106a)的光辐射。在此电路布置中，由光电二极管生成的光电流分别被引导至第一和第二运算放大器，所述第一和第二运算放大器产生与光电流成比例的电压并施加至第三运算放大器的输入端子，所述第三运算放大器进而在其输出端子处给出与前两个运算放大器的输出电压的差成比例的并与孔径狭槽的移动距离成比例的差分信号。

为生成差分信号，在[2]和[3]中描述的差分电路需要几个电阻和运算放大器，所述电阻和运算放大器的温度行为和工作行为可能对得到的差分信号具有不利影响，由此可能在具有电磁力补偿的秤中引起测量误差。运算放大器经常具有非期望的偏移电压，就像电阻在存在经常不稳定的环境温度的情况下可能会遭受干扰波动一样。

图2a和图2b中示出的被设计成用来接收由光电二极管d1、d2生成的光电流i1和i2的差分测量电路1’已经在[1]中作为避免[2]和[3]中公开的电路布置的缺点的一种方式被提出。差分测量电路1’生成输出信号uδ，所述输出信号uδ与光电流i1、i2的差成比例并很大程度上独立于环境温度的波动。为实现这一点，连接至两个光电二极管d1、d2和第一运算放大器oaδ的反相输入端的开关sw在两个状态zt1、zt2之间被控制器单元ctrl周期性地拨动。因此，在所述周期的第一阶段t1期间的第一状态zt1下，第一运算放大器oaδ的反相输入端通过第一节点kδ连接至第一光电流i1；在等长的第二阶段t2期间的第二状态zt2下，第一运算放大器oaδ的反相输入端通过第一节点kδ连接至第二光电流i2。第一运算放大器oaδ的生成输出信号uδ的输出端子通过平行于电容cδ的电阻rδ被连接回反相输入端，使得运算放大器oaδ作为时间延迟的比例控制器工作。

第二运算放大器oaσ的连接至第二节点kσ的反相输入端接收从参考电压源u0经过参考电阻r0的参考电流i0，使得在另外的运算放大器oaσ的输出端，总和电压uσ根据在时间周期的第一阶段期间流动的光电流i1、i2与在时间周期的第一和第二阶段期间流动的参考电流i0之间的差来确立其本身，其中，总和电压uσ与参考电流i0和光电流i1、i2的各自的幅度有关。第二运算放大器oaσ(其输出端经过电容cσ连接至反向输入端)用作积分器。通过根据总和电压uσ调节发光二极管d3的工作电压，光电流i1、i2保持恒定。

在根据[1]的相对简单设计的电路布置中，光电流i1、i2被顺序地施加至差分电路1’。因此，确立的是具有相应延迟的差，并且丢失了未被连接在相应的时间阶段中的光电流i1或i2的信息。由用作时间延迟的比例控制器的第一运算放大器oaδ引起了另外的延迟。另外，未限定光电二极管d1、d2的在阴极处的电压，并且所述电压可在开关sw拨动时变化。不能保证电路的对称性，其中，第一光电流i1流过第二运算放大器oaσ的反向输入端的虚地，而第二光电流i2流过在第二光电二极管d2的阳极处的真实接地。

上文描述的这种具有电磁力补偿的秤已经达到高水平的技术成熟度。所应用的技术是简单并高效的。因此，在这种技术中的任何进展只能通过相当大的努力才能实现。

技术实现要素：

因此本发明的目的是提供一种改进的用于具有电磁力补偿的秤的差分测量电路以及一种改进的具有电磁力补偿的秤。

该目的特别是提供一种差分测量电路，其一方面具有简单的设计配置，另一方面快速并可靠地给出精确的输出信号。

所述差分测量电路应独立于开关状态在所有可能的条件下保持稳定的运行行为。单独的部件应在不受转换过程影响的规定的运行参数下工作。本发明的目标是一种抗外部干扰的简单对称电路布置。

在使用光电二极管的情况下，电路应被设计成允许所述光电二极管时刻在理想的运行范围内工作。应优选地避免光电流的可能引起干扰的转换。

应避免在对测量信号的评估中存在信息丢失。

另外，电路应递送出有利地适合于进一步处理的输出信号。

根据本发明的具有电磁力补偿的秤应能够适于各种领域的应用，特别是为改善对出现在不同领域的应用中的干扰的对抗并进一步改善测量结果。

这些任务通过分别具有权利要求1和权力要求12中阐述的特征的用于具有电磁力补偿的秤的差分测量电路以及具有电磁力补偿的秤来解决。在另外的权利要求中描述了本发明的有利实施例。

所述差分测量电路(其被设计成用来在具有电磁力补偿的秤中使用，并且其可接受由光电二极管生成的两个光电流作为输入，并生成与所述光电流的差成比例的输出信号)，包括开关，所述开关在时间周期的两个阶段内可在两个状态之间拨动以便控制通过节点(两个光电流通向所述节点)的电流的流动。

依照本发明，可以这种方式控制开关，使得由电压源或电流源给出的参考电流可在时间阶段内交替地叠加在不停地到达节点处的两个光电流中之一上。所述节点位于积分器的输入端，所述积分器的积分信号可在比较器中与符合前述时间周期的循环重现的斜坡信号进行比较，而在比较器的输出端，可生成以方波形状的比较器信号，所述方波的占空比由积分器信号与斜坡信号的交叉点限定且所述方波可施加到开关的控制输入端。

因此，依照本发明，光电流没有被交替地接通和断开。而是，两个光电流都被不停地使用。因此，指示挡光板的允许光到达两个光电二极管的位置的可用信息可被无中断地使用。

转换动作的结果是，参考电流交替地叠加在两个光电流上。在周期的第一阶段期间，参考电流叠加在第一光电流上，在周期的第二阶段期间，参考电流叠加在第二光电流上。关键的光电流本身并未被切换，而是切换发生在并不关键的参考电流上。这就是避免了干扰并且总是保持电路的对称性的原因。

本发明的差分测量电路具有这样高度的稳定性，使得无需专用的参考电流源来提供参考电流。参考电流可有利地流经连接至电路布置的工作电压的参考电阻。

另外有利的是，光电二极管的电极不被切换。而是，光电二极管的阴极被连接至公共的工作电压，例如稳定的工作电压。可按照惯例地将光电二极管布置在电路中，使得它们工作在它们的工作特性的优选范围内，这可包括偏置电压。

在优选的实施例中，第一光电二极管的第一电极、例如阳极直接连接至节点。不同的是，第二光电二极管的第一电极或阳极经过反相器连接至节点，在所述反相器中，第二光电流被反转。另一方面，两个光电二极管的第二电极连接至公共的电压电势。

在一个光电流被反转之后，两个光电流可简单地在节点处汇集在一起以形成差分电流。反相器布置在相加点(在所述相加点处，参考电流叠加在相应的参考电流上)之后。换言之，反相器作用在参考电流与相应光电流的总和上。

在反相器中，第二光电二极管的第一电极优选地连接至第一运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器的输出端经过第一电阻连接至第一运算放大器的反相输入端，并经过具有相等幅度的第二电阻连接至节点。选取相同电阻所具有的结果是生成了具有相等幅度和相反极性的电流。

两个光电流以及交替地叠加在光电流中之一上的参考电流被引导到的节点位于积分器的输入端，所述积分器在其输出端生成积分器信号。在优选的实施例中，通过所述节点的差分电流被引导至第二运算放大器的反向输入端，所述第二运算放大器被配置为积分器，其输出端经过电容连接至反向输入端，所述电容由差分电流充电或放电。

在比较器中，由积分器产生的积分器信号与循环的斜坡信号进行比较，所述循环的斜坡信号的循环周期相应于前述的等于两个时间阶段的总和的周期。积分器信号优选地连接到工作在较器配置下的第三运算放大器的第一输入端，所述第三运算放大器在其第二输入端接收斜坡信号并在其输出端给出优选矩形形状的比较器信号。

斜坡信号优选地借助第一计数器生成，所述第一计数器在周期的长度内从初始值向上计数到结束值，然后复位。在斜坡发生器中，数字输出信号转换成相应的电压。斜坡信号循环地穿过在其中可找到积分器信号的电压范围。利用斜坡信号，因此可以确定积分器信号在所述电压范围内已经移动到的点。每当达到积分器信号与斜坡信号彼此相交的点，就转换比较器的输出信号。在周期结束时，当斜坡信号复位，比较器的输出信号同样复位。结果是比较器的输出信号为矩形形状的信号，所述矩形形状的信号的占空比与积分器的输出信号有关，因此便与两个光电流的差有关。比较器信号为所谓的脉冲宽度调制(pwm：pulse-widthmodulated)信号。

所述脉冲宽度调制信号连接至开关的控制输入端，使得参考电流按照占空比支配地交替地叠加在第一和第二光电流上。当积分器信号与光电流的差成比例时，在积分器信号与斜坡信号的相交处，就达到了这种占空比：一方面在第一时间阶段期间第一光电流与相加的参考电流总和，与另一方面在第二时间阶段期间第二光电流与相加的参考电流总和彼此完全补偿。在连接至秤的测量杆的挡光板叶片没有任何其他移动的情况下，积分器信号将保持不变。

在根据本发明的具有电磁力补偿的秤中，脉冲宽度调制的比较器信号用来将挡光板叶片返回至起始位置，在所述起始位置处，由例如发光二极管的光源产生的光由两个光电二极管优选地以等量接收。

具有电磁力补偿的秤包括悬臂式延伸部，被测量的力可从该悬臂式延伸部通过连接构件传递到枢转地支撑的测量杆的第一端部，所述测量杆的第二端部一方面持住浸没在磁场中的线圈，另一方面持住挡光板，光从光源通过所述挡光板到达一个布置在另一个之上的光电二极管对。

由光电二极管生成的光电流作为控制量馈送至为控制器装置的一部分的差分测量电路。优选地脉冲宽度调制的比较器信号或相应于光电流的等效模拟控制信号被发送至模拟控制器，或在特定偏好的情况下，数字控制信号被发送至数字控制器。

如上文提到的那样，用于切换光电流的比较器信号的周期的长度优选地用第一计数器进行计数。占空比的目标是50/50，即极性改变发生的点在斜坡的一半处或在比较器信号的周期长度的中间。在占空比的目标状态下，阶段之间的长度差为零，因此两个时间阶段之间的差同样可朝此目标，即朝零调节。

由于系统总是旨在将挡光板和比较器信号返回至目标状态，因此与目标状态的偏差代表控制变量。

为形成数字控制变量，用第二计数器计数在极性改变之后直到已经达到目标值的计步数，或者如果挡光板的位移发生在相反方向上，就计数从目标状态到极性改变发生的计步数。利用第二计数器，可从周期的时间阶段t1、t2之间的差(从差的分数或倍数或以某种其他方式)得出与挡光板的位移成比例的数字测量量。

在本发明的优选实施例中，通常包括比较器元件和控制器元件的优选的数字控制器计算用来将控制变量返回至目标值的数字参考量。在这种情况下可省略比较器元件，这是因为控制变量的目标值或静止值为零且呈现给控制器元件的校正量等于与目标值的差。

优选作为pid控制器运行的控制器元件接收与目标值的差(即关于是否或控制变量偏离了目标多少的信息)作为输入并计算相应于与目标的偏离的且相应于重量变化的数字输出量，所述数字输出量叠加在相应于在重量变化之前所测量的重量的存储的数字参考量上。

在布置在下游的d/a转换器中，更新的数字参考量转换为相应的模拟响应量，由于所述模拟响应量，在驱动器电路中生成相应的补偿电流，并将所述补偿电流发送通过线圈。

由此生成的电磁力抵消了待测量的力，使得测量杆返回至它的起始位置(在所述起始位置，来自光源的光以相等的部分照在两个光电二极管上)。在此位置，与控制目标的偏离已经返回到零。

当搁置在秤上的重量例如变化了百分之一时，挡光板移动，其结果是光电流将存在差别，所述差别通过数字参考量的变化而被补偿。例如，在称量盘上具有1000克的重量时，数字参考量可具有1111101000的二进制值。在偏离1％的情况下，即当重量增加10克时，其结果是产生与控制目标的相应偏离，并且在比例控制器的配置下的控制器计算出1010的数字控制器输出量。在数字参考量中将此数字控制器输出量考虑进来，在重量变化之后，所述数字参考量相应地增加到1111110010。

控制器优选地是其中实现用于控制测量过程的运行程序的计算机。在对数字参考量的计算中，优选地将受控制的测量过程考虑进来。例如，如果预期了百分之一的重量变化，那么数字参考量就已经预先调整了0.5％，即从1111101000调整到1111101101，并在重量改变发生之后设置成它的最终值。

还可以设置可对数字测量量进行滤波的滤波器。也可在预计到即将发生的变化的情况下选取滤波器参数，使得滤波过程将花费更少的时间或者将优化信号形状。

在另外的优选实施例中，控制器被连接到用作测量干扰量的至少一个传感器，在对数字参考量的计算中考虑所述干扰量。为执行此功能，控制器优选地配备有被设计用来解决具体干扰因素的软件程序。

因此，依照本发明的具有电磁力补偿的秤可适于与环境相关联和与测量过程相关联的影响控制器的运行的影响因素，使得可达到可能的最好的测量结果。

附图说明

下文中，将通过参考附图更加详细地解释本发明，其中，

图1示出根据如上文所述的[1]，de10153603a1中公开的现有技术的具有电磁力补偿的秤；

图2a示出如上文所述的图1的秤的差分测量电路1’，其中，开关sw处在差分测量电路1’中仅处理第一光电二极管d1的光电流i1的第一位置处；

图2b示出图2a的差分此类电路1’，其中，开关sw处在差分测量电路1’中仅处理第二光电二极管d2的光电流i2的第二位置处；

图3a示出根据本发明的差分测量电路1，其具有两个光电二极管d1、d2，从所述两个光电二极管d1、d2，一个光电流i1直接流动至节点kδ，一个光电流i2经过反相器inv流动至节点kδ，并且还具有开关sw，所述开关sw在周期的长度内将交替为iref1、iref2的参考电流iref叠加在第一和第二光电流i1、i2上；

图3b示出图3a的差分测量电路1，其中，开关sw处在参考电流iref或在此情况下iref2叠加在第二光电流i2上的位置处；

图4代表在理想运行条件下的图3a的差分测量电路中出现的电流和信号的时间图；和

图5示出根据本发明的具有电磁力补偿的秤，其中，包括图3a的差分测量电路1的控制器单元10接收光电流i1和i2作为输入变量，并生成发送至数字控制器rd的脉冲宽度调制信号spwm。

具体实施方式

已经在本文的开头中描述了图1中示出的具有电磁力补偿的秤以及图2a和图2b中示出的差分测量电路1’。

图3a示出根据本发明的差分测量电路1，其作为控制器单元10的一部分使用在图5的具有电磁力补偿的秤中。

图3a的差分测量电路1包括接收光的两个光电二极管，所述光源自优选为发光二极管的光源d3，并穿过可移动挡光板的开口106a，如已经参照图1描述的那样，所述可移动挡光板布置在枢转地支撑的测量杆106的第二端部106b处。在挡光板的起始位置，光均匀地分布在两个光电二极管d1与d2之间，使得所述两个光电二极管d1和d2通过导体i1、i2发出等幅度的光电流i1和i2。当作用在测量杆106上的力的变化引起挡光板移位时，光电二极管d1、d2接收不等量的光，因此不相等的光电流i1和i2通过导体i1、i2发出。

光电二极管d1和d2的阴极永久地连接至公共的电压电势ub，而不是如图2a的电路配置中的情况那样连接至开关。因此光电二极管d1和d2可在所选工作范围内的稳定条件下工作。光电二极管d1和d2的阴极优选地连接至正电压电势ub，即正向偏置电压或反向偏置电压，使得光电二极管d1和d2在反向偏置模式下工作。第一光电流i1从第一光电二极管d1的阳极直接流到节点kδ。第二光电流i2从第二光电二极管d2的阳极经过反相器inv流到节点kδ。所述反相器inv使第二光电流i2(参考电流iref2可叠加在其上)的极性反转。

在反相器电路中，第二光电流i2被引导至第二运算放大器oainv的反相输入端，所述第二运算放大器oainv的输出端经过第一电阻r1连接至反向输入端，并且经过第二电阻r2连接至节点kδ。第二光电流i2流动经过第一电阻r1，因此在电阻r1的两端存在大小为i2*r1的电压。由于第一以及第二电阻r1、r2都有一端连接至虚地，因此第二电阻r2两端的电压电势与r1两端的相等。由于电阻r1、r2具有相等的幅度但是在相反端连接到地，因此在电阻r2中流动的电流与在电阻r1中流动的电流具有相等的幅度，但是相反的流动方向。因此第二光电流i2以相反极性流动至节点kδ。

在每个周期内被来回拨动一次的开关sw具有的效果是：在开关处在位置zt1的第一时间阶段t1期间，参考电流iref1叠加在第一光电流i1上。在开关处在位置zt2的第二时间阶段t2期间，参考电流iref2叠加在第二光电流i2上。

开关sw(优选地配置为半导体开关)的象征性表示的开关触点经过参考电阻rref连接至参考电压uref。参考电流iref因此由uref/rref的商确定。两点(在所述两点处参考电流iref1、iref2叠加在相应的光电流i1或i2上)都连接至虚地，使得开关sw在两个位置处，rref两端的电压均为uref，两个参考电流iref1、iref2相同并因此可被称为单个参考电流iref。

因为光电流i1和i2之间没有切换，而是参考电流iref被切换，因此运行条件会更加稳定，这开启了以下有利的可能性：使用电路配置的工作电压代替用于参考电压uref的参考电压源。

节点kδ位于积分器int的输入端，特别是位于作为积分器的一部分的第二运算放大器oaint的反向输入端，所述第二运算放大器oaint的输出端经过电容cint连接至节点kδ。因此，在时间阶段t1、t2期间进入节点的相应的差分电流作为积分器电流iint流入电容cint并为电容cint充电或放电。如果电流在节点kδ处互相抵消，那么电容cint的电荷和它的输出信号，即在第二运算放大器oaint的输出端的积分器信号sint保持不变。通过在两个时间阶段t1、t2中交替地添加参考电流iref，在积分器信号sint与斜坡信号sramp彼此相交时，一旦积分器信号sint与挡光板的位移成比例以及与光电流i1、i2的差值成比例，就应达到节点kδ处的电流彼此抵消的状态。因此，积分器信号sint需要被测量并与参考信号进行比较。根据比较结果，需要生成用于开关sw的相应切换信号，使得当积分器信号sint已经达到与挡光板的位移成比例的值时，在节点kδ处的差分电流消失。

为做此比较，积分器信号sint被引导至比较器cmp，特别是被引导至作为比较器的一部分的第三运算放大器oacmp的非反向输入端，斜坡信号sramp施加到第三运算放大器oacmp的反向输入端，所述斜坡信号sramp优选地相应于可被积分器信号sint扫过的电压范围。斜坡信号sramp由斜坡发生器rg生成，所述斜坡发生器rg在其第一输入端接收第一计数器的计数信号。第一计数器z1执行周期性的向上计数，同时斜坡发生器rg生成相应的模拟信号。在每个周期结束之后，第一计数器z1复位并开始新的向上计数。斜坡信号sramp一达到积分器信号的值，比较器(即运算放大器oacmp)就被切换，使得在oacmp的输出端的结果是脉冲宽度调制的比较器信号spwm。

比较器信号spwm然后被引导至开关sw的控制输入端，使得参考电流叠加在相应的光电流i1、i2上的时间阶段t1、t2继续被调整，直到到达节点kδ处的电流之间的差平均为零，并且流入和流出电容cint的电荷彼此抵消。

比较器信号spwm还被用来控制挡光板。这通过第二计数器z2中的从比较器信号spwm导出的数字测量量或位置恢复量来实现。所述第二计数器z2例如计数从极性改变出现直到已经到达挡光板的目标位置的步数，或者如果挡光板的位移发生在相反方向上，那么计数从检测目标位置直到极性改变发生的步数。

第一和第二计数器z1、z2优选为公共计数器模块z的一部分。例如，下文提到的控制器rd用包括几个可选择性地编程的计数器的处理器来实现。

在已经确定数字测量量或位置恢复量smg之后，其从差分测量电路1的输出端被发送到数字控制器rd的输入端。由于数字参考量dfg优选地等于零，因此测量量或位置恢复量smg代表与控制目标的偏离并需要被调节到零，它被发送至控制器元件，所述控制器元件计算相应的数字调节量dsg，用所述调节量dsg使挡光板返回至起始位置。如上文解释的那样，当存在重量变化时，计算先前用于特定重量的调节量dsg的所需变化，以使挡光板返回到起始位置。由控制器rd计算的调节量因此相加到相应于重量的，且在重量改变前测量的存储的调节量上。

图3b示出图3a的差分测量电路1，其中，开关sw处在参考电流iref2或iref叠加在第二光电流i2上的位置处。现在是第二光电流i2和参考电流iref的和被发送到反相器并以反相状态被递送在反相器的输出端。

图4示出出现在图3a的差分测量电路1中的电流和信号的时间图。前两个图中示出的是参考电流iref1、iref2，通过交替地拨动开关sw而使其叠加在第一和第二光电流i1、i2上。第三个图示出积分器电流iint的时间图。第四个图示出积分器信号sint和周期的、锯齿形状的斜坡信号sramp。最后一个图示出矩形形状的并且是脉冲宽度调制的比较器信号scmp。当斜坡信号sramp下降时出现上升沿，当斜坡信号sramp与积分器信号sint的值交叉时出现下降沿。

如图所示出的那样，当出现与控制目标的偏离时，所述偏离通过调节而被校正，并且脉冲宽度调制的比较器信号scmp以及与scmp有关的两个第一信号iref1、iref2朝50/50的占空比调节。因此，积分器信号iint也相应地改变。所述积分器信号sint上升并在斜坡信号sramp的高度的约一半处结束，其结果是脉冲宽度调制的比较器信scmp号返回到50/50的占空比。

图5示出根据本发明的具有电磁力补偿的秤，其中，包括图3a的差分测量电路1的控制器单元10接收作为控制变量的光电流i1和i2并生成脉冲宽度调制信号spwm，所述信号spwm被发送至执行上述任务的数字控制器rd。

在电路配置中，优选地脉冲宽度调制信号spwm而非与控制目标的偏离被传递至控制器rd。因此，扩展的处理器控制的调节单元rd例如如上文所述那样确定与控制目标的偏离，并计算传递到d/a转换器9的数字调节变量dsg。所述d/a转换器9将相应的模拟调节变量asg传递到驱动器电路2，所述驱动器电路2使补偿电流icomp流过补偿线圈110。

在根据本发明的优选实施例中，在图5的控制回路中对信号的处理包括输入信息，所述输入信息可影响测量过程并且不是从挡光板的位移或测量杆106的角偏转直接导出，而是来自于其他信息源。

借助传感器4来检测影响秤的干扰x，并且相应的测量信号mx被发送至控制器rd。为处理这些干扰，软件程序7存储在控制器中，控制器具有用于在控制回路中采取适当对策的指令。

影响调节过程的干扰x也可由测量对象的移动引起。测量对象的这些移动也可由传感器4检测并可通过运行秤中的或中央计算机l中的程序来解决。

优选通过适当地考虑干扰的前述外部影响来控制各个控制参数。如果使用pid控制器，那么p、i和d分量的相应加权因子会被适当地调节。另外，可应用预期控制偏移，通过其来补偿预期的重量变化。

另外，可采用数字滤波器5，或可调节它们各自的滤波器参数用于对在数字控制器rd中处理的信号的滤波。

参考文献

[1]de10153603a1

[2]us3,727,708a

[3]de2311676a

附图标记列表

1根据本发明的差分测量电路

1'根据现有技术的差分测量电路

2驱动器电路

4传感器

5数字滤波器

7，cx软件程序

8，os运行程序

9d/a转换器

10根据本发明的控制器装置

10'根据现有技术的控制器装置

101悬挂器

101a悬臂式延伸部

103平行引导构件

103a挠性枢轴

104控制台

104a有角支架

104b控制台的一部分

105连接构件

106可移动测量杆

106a孔径狭槽

106b第二端部、挡光板

106c第一端部

107挠性枢轴

109永磁系统

110线圈

111光电测量装置

d1第一光电二极管

d2第二光电二极管

d3光源

i0参考电流

i1第一光电流

i2第二光电流

icomp补偿电流

iref1第一参考电流

iref2第二参考电流

iint积分器电流

uσ总和电压

uδ差分电压、比例输出信号

u0参考电压源

uref参考电压

ub电压电势

r0参考电阻

r1第一电阻

r2第二电阻

rδ第一运算放大器的电阻

rref参考电阻

cσ第二运算放大器的电容

cδ第一运算放大器的电容

cint积分器的电容

kσ第二运算放大器的节点

kδ第一运算放大器的节点

zt1周期的第一阶段期间的开关位置

zt2周期的第二阶段期间的开关位置

t1周期的第一阶段

t2周期的第二阶段

sint积分器信号

sramp斜坡信号

spwm脉冲宽度调制的比较器信号

scmp比较器信号

smg测量量或位置恢复量

dmg数字测量量

dsg数字调节变量

dfg数字参考变量

asg模拟调节变量

x干扰

mx测量信号

a/d开关模块

dsp显示器单元

ctrl控制器单元

sw开关

oaσ第二运算放大器

oaδ第一运算放大器

oainv第一运算放大器的反相输入端

oaint第二运算放大器

oacmp第三运算放大器

inv反相器

int积分器

z计数器模块

z1第一计数器

z2第二计数器

cmp比较器

rg斜坡发生器

rd数字控制器

l中央计算机