Während eines Fertigungsprozesses, insbesondere während eines automatisierten technischen Prozesses, sind genaue und zuver- lässige Mengen-bzw. Gewichtsverhältnisse z. B. beim Mischen eines chemischen Produkts oder bei einer Zusammenstellung ei- nes Baustoffs einzuhalten. Um eine hohe Qualtität derartiger Produkte im Rahmen eines Qualitätssicherungssystems garantie- ren zu können, sind genaue, zuverlässige und hochverfügbare Industriewaagen notwendig. Derartige Waagen können z. B. mit einem Automatisierungssystem in Verbindung stehen, welches z. B. den Füllvorgang bei Erreichen einer vorgegebenen Füll- menge bzw. eines vorgegebenen Gewichts eines bestimmten Stof- fes automatisch beendet. Die Zuverlässigkeit und die Genauig- keit einer Wiegung sind daher von besonders hoher Bedeutung.

Zur Gewichtsmessung sind verschiedene Messverfahren bekannt, wobei im industriellen Bereich vorzugsweise Wägezellen auf Basis von Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden, da diese robust, sehr genau und langlebig sind. Die Dehnungsmessstrei- fen sind dabei z. B. auf einem Biegestab appliziert, welcher sich durch Krafteinwirkung durch das zu messende Gewicht ver- biegt. Diese Verbiegung bewirkt eine proportionale Wider- standsänderung im mäanderförmigen Dehnungsmessstreifen. Die Änderung des Widerstands ist dabei ein Maß für die Verbiegung und somit letztendlich für das zu messende Gewicht selbst.

Allgemein wird ein solcher Sensor auch als resistiver Sensor

bezeichnet, bei welchem die Einwirkung einer physikalischen Größe, wie z. B. eine Kraft, Druck, Licht oder Temperatur etc., mit einer Widerstandsänderung einhergeht.

Wegen ihrer hohen Empfindlichkeit und thermischen Stabilität kommt vorwiegend eine Vollbrückenschaltung mit vier Dehnungs- messstreifen als resistiver Sensor zum Einsatz, wie z. B. die bekannte Wheatstone'sche Brückenschaltung. Als sog. Voll- brücke wird der resistive Sensor zur Erregung zumeist von ei- ner Spannungsquelle mit einer konstanten Spannung von einigen Volt betrieben. Typische Werte für die Stromaufnahme der Brückenschaltung sind dabei z. B. 250mA. Zur weiteren Steige- rung der Genauigkeit können auch mehrere resistive Sensoren parallel geschaltet werden, indem z. B. mehrere davon in einer Reihe oder in einem Feld auf dem o. g. beispielhaften Biege- stab appliziert werden. Durch die Parallelschaltung verviel- fältigt sich entsprechend der von der Spannungsquelle zur Verfügung gestellte Strom.

Ein hoher Durchsetzungsgrad der Fertigungsumgebung mit elekt- rischen und/oder magnetischen Störfeldern aufgrund einer Vielzahl von Steuergeräten und insbesondere motorischer und elektromagnetischer Aktoren etc. führt dazu, dass der Mess- aufnehmer oder die Wägezelle über eine abgeschirmte Zuleitung von der Messauswerteeinheit getrennt sein muss. Vorzugsweise befindet sich diese dann in einem Messraum, welcher besonders gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt ist und in welchem auch alle anderen wichtigen Messauswerteeinheiten für den Fertigungsprozess untergebracht sind. Messaufnehmer und Auswerteeinheit können dabei bis zu 100m auseinander liegen.

Zur Vermeidung messtechnischer Auswirkungen von Spannungsab- fällen über die Zuleitung werden neben den beiden Leitungen zur Erregung der Brückenschaltung bzw. des resistiven Sensors noch vier weitere Leitungen benötigt. Über diese kann die Auswerteeinheit die am Messort und an der Brückenschaltung anliegende Erregerspannung sowie die Messspannung nahezu

leistungslos und folglich verlustlos abgreifen. Diese elekt- rische Anschaltung des resistiven Sensors bzw. der Vollbrücke ist auch unter dem Begriff"6-Leitertechnik"bekannt.

Aufgrund der rauhen Umgebung im industriellen Umfeld kann es vorkommen, dass z. B. einer Versorgungsleitung für die Erre- gung der Vollbrücke oder eine der rückgeführten Leiter zum Abgriff der Erregerspannung bricht. Derartige Brüche konnten mittels einer Schwellwertüberwachung, wie z. B. bei Industrie- waagen der Fa. Siemens unter der Bezeichnung SIWAREX A, SIWAREX M oder SIWAREX U festgestellt werden.

Allerdings ist es mit der zuvor genannten Schwellwertüberwa- chung nicht möglich, z. B. den Ausfall einer von mehreren pa- rallel geschalteten Vollbrücken bzw. resistiven Sensoren zu detektieren. Dies hat nachteilig zur Folge, dass es zu Fehl- messungen und folglich zu fehlerhaften Füllmengen und Gewich- ten eines Stoffes führt. Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn eine Vielzahl von Vollbrücken parallel geschaltet ist.

Fällt einer der resistiven Sensoren aus, so führt dies zu re- lativ geringen Änderungen der Messspannung, wie z. B. im ein- stelligen Prozentbereich. Diese Änderung ist aber aufgrund der hohen Anforderung an die Genauigkeit der o. g. abzuwiegen- den Füllmengen und Stoffe schwerwiegend, da die Auswirkungen des Messfehlers erst nach einem längeren Zeitraum in der Qua- litätssicherung feststellbar sind. Die zwischenzeitlich ge- fertigten Mischungen, Stoffe oder Produkte sind dann un- brauchbar.

Bei einem anderen bekannten Überwachungsverfahren wird ein Prüfwiderstand in der Auswerteelektronik über die Leitungen zum Messaufnehmer parallel geschaltet und die dadurch bewirk- te Messsignaländerung ermittelt. Dies ist z. B. bei der In- dustriewaage der Fa. Siemens unter der Bezeichnung SIWAREX S der Fall. Nachteilig daran ist aber, dass während der Prüfung die Signalerfassung unterbrochen werden muss. Folglich können

keine Messungen für den eigentlichen Fertigungsprozess durch- geführt werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Überwachungseinrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens anzugeben, welche zuverlässig Messstörungen erkennen und anzeigen.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren zur Überwachung einer Messung auf Basis eines resistiven Sensors zur Erfassung mechanischer Größen, insbesondere zur Gewichts- erfassung. Dabei wird ein Soll-Impedanzwert des resistiven Sensors am Messort bei einer Inbetriebnahme oder bei einem beispielhaften zyklischen Kalibriervorgang ermittelt, ein To- leranzwert für eine maximale zulässige Abweichung vom Soll- Impedanzwert vorgegeben, fortlaufend ein Wert für die Impe- danz am Messort des resistiven Sensors ermittelt und dann bei einer unzulässigen Abweichung eines aktuellen Impedanzwerts vom Soll-Impedanzwert eine Fehlermeldung ausgegeben.

Damit ist der große Vorteil verbunden, dass ohne Unterbre- chung der eigentlichen Gewichts-oder Massemessung und somit ohne Einschränkungen auf den o. g. beispielhaften Fertigungs- prozess selbst geringfügige Abweichungen der Impedanz des Messaufnehmers festgestellt werden können. Weicht ein gemes- sener Impedanzwert z. B. um 1% vom Soll-Impedanzwert ab, so erfolgt sofort eine Fehlermeldung, und es können somit unmit- telbar Gegenmaßnahmen in der Fertigung eingeleitet werden. Es ist somit auch der Ausfall eines resistiven Sensors in einer Vielzahl von untereinander parallel und/oder seriell ver- schalteter resistiver Sensoren, wie die eingangs genannte Vollbrücke bzw. Wheatstone sche Brückenschaltung mit Deh- nungsmessstreifen, erkennbar.

Vorzugsweise wird laufend ein aktueller Impedanzwert aus ei- ner am resistiven Sensor anliegenden Erregerspannung und zwar

am Messort, d. h. im Messaufnehmer und direkt am resistiven Sensor, und aus einem zugehörigen Erregerstrom ermittelt.

Es ist auch möglich, einen Impedanzwert in der Weise zu mes- sen, dass nur die am resistiven Sensor anliegende Erreger- spannung ermittelt bzw. gemessen wird. Um letztendlich den Impedanzwert rechnerisch ermitteln zu können, wird ein kon- stanter Strom zur Erregung des resistiven Sensors in diesen eingeprägt. Dies kann z. B. mit einer Präzisionsstromquelle realisiert werden. Da der Wert des konstanten Stroms bekannt ist, kann sofort und ohne weitere Strommessung der Impedanz- wert ermittelt werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das zuvor beschriebene Impedanzmessverfahren die nachteiligen Spannungsabfälle über den Leitungswiderständen in den Zuleitungen keine Auswirkung auf den gemessenen Wert der Impedanz haben. Auch temperatur- bedingte Änderungen der Leitungswiderstände oder auch Ände- rungen von Übergangswiderständen wie z. B. an den Anschluss- kontakten des Messsensors wirken sich vorteilhaft nicht auf den Messwert der Impedanz aus.

In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird ein aktueller Impedanzwert auf Basis eines ratiometrischen Messverfahrens aus Erregerspannung und aus einer zum Erregerstrom korrespon- dierenden Strommessspannung ermittelt. Bei diesem bekannten Messverfahren wird vorteilhaft nur das Verhältnis zweier Messgrößen betrachtet. Im Vergleich zur absoluten Messung von Messgrößen ist dieses Verfahren erheblich genauer.

In einer weiteren Verfahrensvariante wird das gleiche Mess- prinzip auf die aktuell zu messende physikalische Größe, ins- besondere der mechanischen Größe wie Kraft oder Druck, aus einer am resistiven Sensor am Messort anliegenden Messspan- nung und aus der Erregerspannung ermittelt.

Schließlich wird die Kraft als mechanische physikalische Grö- ße, die es zu erfassen gilt, als Gewichtswert bzw. als Masse- wert ausgegeben. Dieser Wert kann im Rahmen des Fertigungs- oder Automatisierungsprozesses weiterverarbeitet werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst mit einer Überwachungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens für einen oder mehrere untereinander parallel verschaltbare resistive Sensoren, welche über eine Zuleitung an die Überwachungseinrichtung anschließbar sind. Die Überwa- chungseinrichtung weist dabei einen A/D-Umsetzer zumindest zur Erfassung einer am Sensor anliegenden Erregerspannung und eines zugehörigen Erregerstroms und eine Steuereinheit auf, welche mit dem A/D-Umsetzer über eine Datenleitung, wie z. B. einen Datenbus, verbunden ist. Die Steuereinheit, wie z. B. ein Mikrocontroller, weist weiterhin erste Mittel auf, welche einen Wert für die Impedanz des resistiven Sensors aus der vom A/D-Umsetzer erfassten Erregerspannung fortlaufend ermit- teln, eine Differenz aus dem aktuell ermittelten Impedanzwert und einem vorgebbaren Soll-Impedanzwert ermitteln, und dann eine Fehlermeldung ausgeben, falls die Differenz einen vor- gebbaren Toleranzwert betragsmäßig übersteigt.

Zur eigentlichen Messwerterfassung im Rahmen eines Ferti- gungs-oder Automatisierungsprozesses erfasst der A/D-Umset- zer weiterhin die am resistiven Sensor anliegende Messspan- nung. Die Steuereinheit verfügt zur datentechnischen Verar- beitung über zweite Mittel, welche das Verhältnis aus Mess- spannung und Erregerspannung ermitteln und dann einen zum Verhältnis proportionalen Gewichts-bzw. Massewert ausgeben.

Bevorzugt ist an die Überwachungseinrichtung als resistiver Sensor eine Wheatstone'schen Brückenschaltung. Der resistive Sensor besteht dabei aus zumindest einem Dehnungsmessstrei- fen.

Wie eingangs beschrieben, sind im industriellen Bereich be- sonders Wägezellen mit Dehnungsmessstreifen vorteilhaft, da diese robust, sehr genau und langlebig sind.

Schließlich können mehrere resistive Sensoren parallel und /oder seriell untereinander verschaltet sein. Die"Verdrah- tung"erfolgt dann im Messaufnehmer selbst. In Summe ent- spricht die ganze Schaltung somit einer einzigen Brücken- schaltung, welche über eine Zuleitung an die Überwachungsein- richtung anschließbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft einsetzbar in einer Industriewaage, insbesondere für die Automatisie- rungs-und Fertigungstechnik, welche eine Wägezelle mit zu- mindest einem resistiven Sensor aufweist, wobei die Wägezelle über eine Zuleitung an eine Überwachungseinrichtung dann an- schließbar ist.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt FIG 1 : einen beispielhaften Aufbau einer Wägezelle mit ap- plizierten Dehnungsmessstreifen auf einem Biege- stab, und FIG 2 : ein beispielhaftes Funktionsschema der erfindungs- gemäßen Überwachungseinrichtung, an welcher ein Messaufnehmer mit einem resistiven Sensor in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung angeschlossen ist.

FIG 1 zeigt einen an sich bekannten beispielhaften Aufbau ei- ner Wägezelle WZ mit applizierten Dehnungsmessstreifen R1-R4, welche flächig auf einem Biegestab BS der Wägezelle WZ appli- ziert sind. Die Applizierung kann z. B. mittels eines Klebers erfolgen. Die Dehnungsmessstreifen R1-R4 sind gemäß dem Bei- spiel in der Figur 1 so angeordnet, dass alle aktiv an der

Bildung eines Messsignals mitwirken können. Dies hat nicht nur Vorteile im Hinblick auf die Empfindlichkeit, sondern auch bezüglich der thermischen Stabilität. Eine gleichmäßige Änderung aller Widerstände durch Temperatureinflüsse lässt das Messsignal unverändert, wenn die vier dargestellten Deh- nungsmessstreifen R1-R4 in einer Vollbrückenschaltung, wie z. B. in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung DMS unterein- ander"verdrahtet"werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die"Verdrahtung"der Dehnungsmessstreifen R1-R4 unter- einander nicht dargestellt. Dies zeigt die korrespondierende Schaltung in der folgenden Figur 2.

FIG 2 zeigt ein beispielhaftes Funktionsschema der erfin- dungsgemäßen Überwachungseinrichtung AE, an welcher ein Mess- aufnehmer SENS mit einem resistiven Sensor DMS in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung angeschlossen ist. Messauf- nehmer SENS und Überwachungseinrichtung AE sind beispielhaft über eine Zuleitung L mit sechs Leitern und über Anschluss- kontakte miteinander verbunden. Im linken Bild der Figur ist das zugehörige elektrische Schaltbild des resistiven Sensors DMS ersichtlich. Die Dehnungsmessstreifen R1-R4 sind folglich als ohmsche Widerstände dargestellt. Des Weiteren sind stell- vertretend für die verteilten Leitungswiderstände in der Zu- leitung L zwei elektrische Schaltsymbole RL strichliiert dar- gestellt. Mit Z ist die Impedanz respektive der ohmsche Wi- derstand des resistiven Sensors DMS bezeichnet, welche sich ergibt, wenn man am Messaufnehmer SENS an einem Messort in den resistiven Sensor DMS"hineinsieht". US stellt das ei- gentliche Ausgangssignal, d. h. die Messspannung dar, welches nachfolgend ausgewertet wird. UD ist die Erregerspannung, die über der Wheatstone'schen Brückenschaltung anliegt.

Die Überwachungseinrichtung AE, dargestellt im rechten Teil der Figur, weist beispielhaft einen zweikanaligen CH1, CH2 Analog/Digitalumsetzer ADC sowie einen Mikrocontroller C auf, welcher eingangsseitig über eine Datenverbindung DV mit dem Analog/Digital-Umsetzer ADC verbunden ist. Die Datenverbin-

dung DV kann auch eine Busverbindung sein. Der eingetragene Pfeil soll im Wesentlichen die Hauptdatenrichtung darstellen.

Ausgangseitig stellt der Mikrocontroller C symbolisch zwei Leitungen zur Ausgabe eines Messwertes für das gemessene Ge- wicht-F* oder für die gemessene Masse sowie zur Ausgabe ei- ner Fehlermeldung FA bei einer Messstörung zur Verfügung. Die Generierung der beiden Signale F*, FA erfolgt über punkt- strichliiert dargestellte erste und zweite Mittel M1, M2 des Mikrocontrollers C. Die Mittel M1, M2 sind beispielsweise Softwareroutinen. Auf der Eingangsseite weist der Analog/Di- gital-Umsetzer ADC einen Eingang für eine Referenzspannung Uref auf. Diese Spannung Uref bildet zugleich, wie eingangs beschrieben, den einen Vergleichsteil beim ratiometrischen Messverfahren und entspricht daher dem Spannungswert der Er- regerspannung UD. Am analogen Eingangskanal CH1 des Analog/ Digital-Umsetzers ADC liegt für die Gewichtskraftermittlung F* die zweite Vergleichsgröße, d. h. die Messspannung US an.

Ferner weist die Überwachungseinrichtung AE zur Erregung des resistiven Sensors DMS eine Konstantspannungsquelle mit einer Spannung UV auf. IV bezeichnet den sich einstellenden Erre- gerstrom IV durch den resistiven Sensor DMS.

Erfindungsgemäß wird zur Messung der Impedanz Z der Erreger- strom IV gemessen. Dies erfolgt im Beispiel der Figur mittels eines niederohmigen Messwiderstands RM, wie z. B. mittels ei- nes Shunts. Die über diesen Widerstand RM abfallende propor- tionale Strommessspannung UM wird über den zweiten Eingangs- kanal CH2 des Analog/Digital-Umsetzers ADC eingelesen und dann im Mikrocontroller C durch das erste Mittel M1 weiter- verarbeitet. Diese ermitteln einen rechnerischen Impedanzwert Z* aus dem Verhältnis der Messspannung US zu der Strommess- spannung UM. Durch Multiplikation mit dem ohmschen Wert des Messwiderstands RM ist die Ermittlung abgeschlossen. Nachfol- gend wird von diesem Wert Z* der Soll-Impedanzwert Zo abgezo- gen. Überschreitet diese Differenz betragsmäßig einen Tole- ranzwert lim, erfolgt sofort die Ausgabe einer Fehlermeldung FA. Der Soll-Impedanzwert Zo sowie der ohmsche Wert für den

Messwiderstand RM können dabei als Konstanten elektronisch im Mikrocontroller C hinterlegt werden.