JP2002013976A - デジタル秤における平均化処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル式秤の計量において、簡単な方法で
一時的な荷重信号の変動を受けにくく、荷重が変化した
時は、その値に早く収束することで表示が安定するよう
にし、表示のちらつきを抑えること。 【解決手段】 今回のサンプリングで得られたカウント
値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを比較
し、検出した荷重信号が安定していると判断された場合
には、過去に記憶されたカウント値を現在のカウント値
に置き換えて、置き換えたカウント値を含む記憶手段に
記憶されている複数のカウント値のうち、最大値と最小
値を除いて平均カウント値を算出し、その平均カウント
値を重量値に換算して表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、秤に被計量物を載
せると、この被計量物の重量に対応した重量信号が出力
され、重量を表示するデジタル式秤におけるサンプリン
グデータの平均化処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にデジタル式の秤は、振動や温度等
の外乱が作用する環境の変化や、あるいはＩＣが元々有
するノイズの発生によって表示が安定せず、ちらつきを
起こすことがある。また、被測定物を受け皿に載せた直
後は、重量センサ自体が振動するため、表示値が安定し
ない。この対策として従来から、検出されたデータのサ
ンプリング時間を延長したり、平均化するデータ数を増
大したり、さらに移動平均法を用いて行うというソフト
ウェアでの処理や、あるいは、ノイズを除去するローパ
スフィルタ回路を設ける等の回路的な処理が行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】デジタル式秤における
従来の積分時間を長くする、平均化するデータ数を増や
すといった処理は、その処理時間が長くかかり、計量し
た被測定物の正確な重量値を表示するまでに時間がかか
るものであった。

【０００４】あるいは、フィルタ回路を設けるといった
方法は、その回路部品の点数増加のため基板面積の問題
があり、これは秤の小型化においては障害となる。

【０００５】また、これらの処理は振動やノイズといっ
た外乱による表示のちらつきの対策であり、単純に平均
化する場合には、受け皿に被測定物が載せられた時か
ら、ある一定値に収束するまで、表示が無荷重時の表示
から段階的に変化し続け、最終的に荷重値の表示となる
ものであった。

【０００６】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たものであり、つまり、デジタル式秤の計量において、
簡単な方法で一時的な荷重信号の変動を受けにくく、荷
重が変化した時は、その値に早く収束することで表示が
安定するようにし、表示のちらつきを抑えることであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のデジタル式秤で
は、荷重に応じた信号を出力する荷重検出手段と、荷重
検出手段により出力されたアナログ信号からデジタル信
号のカウント値に変換するアナログ／デジタル変換手段
と、変換されたカウント値を記憶しておく記憶手段と、
記憶手段に記憶された複数のカウント値から平均値を算
出し、算出された平均値に基づいて荷重値に換算する演
算手段と、換算された荷重値を表示する表示手段とを備
え、前記演算手段は、記憶手段に記憶された複数のカウ
ント値のうち、最大値と最小値を除いて平均値を算出す
る。

【０００８】また本発明のデジタル式秤では、荷重に応
じた信号を出力する荷重検出手段と、荷重検出手段によ
り出力されたアナログ信号からデジタル信号のカウント
値に変換するアナログ／デジタル変換手段と、変換され
たカウント値を記憶しておく記憶手段と、記憶手段に記
憶された複数のカウント値から平均値を算出し、算出さ
れた平均値に基づいて荷重値に換算する演算手段と、換
算された荷重値を表示する表示手段とを備え、前記演算
手段は、今回のサンプリングで得られたカウント値と前
回のサンプリングで得られたカウント値とを比較し、検
出した荷重信号が安定していると判断された場合には、
過去のサンプリングにおいて得られた記憶手段に記憶さ
れている複数のカウント値のうち最低１つを、今回のサ
ンプリングで得られたカウント値に置き換えて、置き換
えたカウント値を含む記憶手段に記憶されている複数の
カウント値から平均値を算出する。

【０００９】また、本発明のデジタル式秤では、荷重に
応じた信号を出力する荷重検出手段と、荷重検出手段に
より出力されたアナログ信号からデジタル信号のカウン
ト値に変換するアナログ／デジタル変換手段と、変換さ
れたカウント値を記憶しておく記憶手段と、記憶手段に
記憶された複数のカウント値から平均値を算出し、算出
された平均値に基づいて荷重値に換算する演算手段と、
換算された荷重値を表示する表示手段とを備え、前記演
算手段は、今回のサンプリングで得られたカウント値と
前回のサンプリングで得られたカウント値とを比較し、
検出した荷重信号が安定していると判断された場合に
は、過去のサンプリングにおいて得られた記憶手段に記
憶されている複数のカウント値のうち最低１つを、今回
のサンプリングで得られたカウント値に置き換えて、置
き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶されている複
数のカウント値のうち、最大値と最小値を除いて平均値
を算出する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のデジタル式秤では、計量
された荷重カウント値の平均化処理において、記憶手段
に記憶された複数のカウント値のうち、最大値と最小値
を除いたカウント値データから平均カウント値を算出
し、その平均カウント値を重量値に換算して表示する。

【００１１】また、今回のサンプリングで得られたカウ
ント値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを
比較し、検出した荷重信号が安定していると判断された
場合には、過去のサンプリングにおいて得られた記憶手
段に記憶されている複数のカウント値のうち最低１つ
を、今回サンプリングで得られたカウント値に置き換え
て、置き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶されて
いる複数のカウント値から平均カウント値を算出し、そ
の平均カウント値を重量値に換算して表示する。

【００１２】また、上記２つの方法を組み合わせて、今
回のサンプリングで得られたカウント値と前回のサンプ
リングで得られたカウント値とを比較し、検出した荷重
信号が安定していると判断された場合には、過去のサン
プリングで得られた記憶手段に記憶されている複数のカ
ウント値のうち最低１つを、今回のサンプリングで得ら
れたカウント値に置き換えて、置き換えたカウント値を
含む記憶手段に記憶されている複数のカウント値のう
ち、最大値と最小値を除いて平均カウント値を算出し、
その平均カウント値を重量値に換算して表示する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の表示安定方法を用いた秤における
外観図であり、秤１は、電源をオンにするオンスイッチ
２Ａ、電源をオフにするオフスイッチ２Ｂ、測定された
重量を表示する表示部３、被測定物を載せる受け皿４に
より構成される。

【００１４】図２は、その電気的接続を示すブロック図
であり、オンスイッチ２Ａ、オフスイッチ２Ｂからなる
入力手段である入力部２、被測定物の重量に応じた信号
を発生する荷重検出手段である重量センサ５、重量セン
サ５からの信号を増幅する増幅部６、増幅部６からの重
量に応じた電気的アナログ信号をデジタル信号のカウン
ト値に変換するアナログ／デジタル変換手段であるアナ
ログ／デジタル変換部７、アナログ／デジタル変換部７
からのカウント信号を複数分保存しておくバッファを含
む記憶手段である記憶部８、記憶部８に記憶されたカウ
ント値から被測定物の重量値に換算する演算手段であ
り、またそれぞれのブロックを制御する制御手段でもあ
る演算制御部９、演算制御部９で演算された被測定物の
重量値を表示する表示手段である表示部３からなる。

【００１５】図３に示すフローチャートを用いて、本発
明の一実施例における秤１の動作の流れについて説明す
る。尚、平均化処理以外の動作は一般的なデジタル式秤
と同様であるので詳しくは説明しない。

【００１６】オンスイッチ２Ａを押すと秤の電源が入
り、メモリ部８のバッファは全て初期化によりクリアさ
れ、計量可能な状態となる（ステップＳ１）。受け皿４
に被測定物を載せると（ステップＳ２）、重量センサ５
から被測定物の重量に応じた信号を出力し（ステップＳ
２）、出力された重量信号は増幅部６であるアンプに入
力され増幅される（ステップＳ３）。増幅された重量ア
ナログ信号は、アナログ／デジタル変換部７でＡ／Ｄ変
換され、デジタル信号であるカウント値に変換される
（ステップＳ４）。変換された重量カウント信号はメモ
リ部８内のカウント値バッファに記憶される（ステップ
Ｓ５）。このカウント値バッファは本実施例では６デー
タブロックからなるものであり、これらの各データブロ
ックに記憶されている過去のサンプリングで算出された
カウント値から平均値を演算制御部９にて算出する（ス
テップＳ６）。この平均値算出の処理については後述す
る。演算制御部９は、その平均カウント値から重量値に
換算して表示部３に表示する（ステップＳ７）。ここ
で、オフスイッチ２Ｂが押されているかを判断し、押さ
れている場合には電源が切れ計量は終了となるが、押さ
れていない場合には、ステップＳ３の荷重センサからの
信号検出に戻り、上述の処理を続けることとなる（ステ
ップＳ８）。

【００１７】ここでステップＳ７のカウント値の平均化
処理について説明する。図４は平均化処理におけるフロ
ーチャートであり、図５はカウント値バッファのシフト
処理を示す模式図である。本実施例では、カウント値バ
ッファとして、６データブロックを使用している。

【００１８】平均化処理においては、最初にカウント値
バッファがシフト処理される。つまり６ブロック目に記
憶されている最も古い重量カウント値Ｗ６はクリアさ
れ、他の重量カウント値はそれぞれ上位ブロックにシフ
トされる。従って、１ブロック目もクリアされることに
なる（ステップＳ１１）。１ブロック目には今回算出さ
れたカウント値が記憶される（ステップＳ１２）。ここ
で現在のカウント値バッファの各データブロックに記憶
されている６データのうち、各カウント値を比較するこ
とで最大値ＷＭａｘを検出し（ステップＳ１３）、同様
に最小値ＷＭｉｎも検出する（ステップＳ１４）。その
後、下記の数式１に基づき、平均カウント値ＷＡｖｅを
算出する（ステップＳ１５）。

【００１９】

【数１】 つまり、６回のサンプリングで得られた各データブロッ
クに記憶されているカウント値のうち、最大値ＷＭａｘ
と最小値ＷＭｉｎを除いた４回分の合計カウント値を４
で除することで、今回のサンプリングにおける平均カウ
ント値ＷＡｖｅ０を算出することとする。

【００２０】この算出された平均カウント値ＷＡｖｅ０
と、前回のサンプリングで算出されたメモリ部８に記憶
されている平均カウント値ＷＡｖｅ１とを比較して、そ
の差が大きいかを判断する（ステップＳ１６）。ここで
ＷＡｖｅの変化量が今回と前回で小さい場合には、測定
値は安定しているとして、その平均カウント値ＷＡｖｅ
０をそのまま今回のサンプリングにおける平均カウント
値ＷＡｖｅ０として、メモリ部８に記憶する（ステップ
Ｓ１７）。

【００２１】ここで、ＷＡｖｅの変化量が今回と前回で
大きい場合には、今回のサンプリングで算出されたカウ
ント値Ｗ０と、前回のサンプリングで算出されたカウン
ト値Ｗ１とを比較し、その差が大きいかを判断する（ス
テップＳ１８）。ここでその差が小さい場合には、３サ
ンプリング前に算出されたカウント値Ｗ３を今回のサン
プリングで算出されたカウント値Ｗ０と同値に変更する
（ステップＳ１９）。これは、今回算出されたカウント
値Ｗ０と、前回算出されたカウント値Ｗ１がほぼ同じで
あるということは、振動やノイズのような一時的な荷重
の変化ではなく、被測定物が載せられた状態、あるい
は、何も載せられていない状態であると考えられ、早く
一定値に収束させるためである。

【００２２】次に変更された後の６サンプリングデータ
の中から、最大値ＷＭａｘを検出し（ステップＳ２
０）、最小値ＷＭｉｎも検出する（ステップＳ２１）。
その後、前述の数式１に基づいて、再度平均カウント値
ＷＡｖｅ０を算出し（ステップＳ２２）、メモリ部８に
記憶する。この値に基づき、ステップＳ７において重量
値に換算され表示される。

【００２３】ここで図６、図７に基づいて、従来の一般
的な平均化処理と、本発明の平均化処理における違いに
ついて説明する。図６の（ａ）は従来の平均化処理を示
すものであり、カウント値バッファとして４ブロックを
用い、下記数式２に示すように、例えば４回分のサンプ
リングデータから平均化することで、そのカウント値を
重量値に変換し表示していた。

【００２４】

【数２】

【００２５】従って、図６の（ａ）に示すように、載置
前に４回のサンプリングデータが全てＡカウントであ
り、そのときの平均カウント値ＷＡｖｅもＡカウントで
あったものが、被測定物を載置された時点で、Ｂカウン
トに変化したとすると、４サンプリング目までは記憶さ
れているカウント値が全てＢにならず、平均カウント値
ＷＡｖｅもＢカウントとはならない。従ってこの場合、
Ａカウントに応じた重量値からＢカウントに応じた重量
値に変化するまで、４回表示が変更することとなる。
尚、実際の秤では、一定のカウント値ＡやＢがサンプリ
ング毎に必ずしも算出されず、その前後のＡ±αカウン
トとして算出されるが、直ぐにその一定値に変化したと
してここでは説明する。

【００２６】一方、図６の（ｂ）は本発明の平均化処理
を示すもので、前述の数式１に基づいて平均カウント値
を算出するもので、カウント値バッファとして６データ
ブロックを用いている。但し、本発明の平均化処理で
も、平均値を算出する際に載置前は６回のサンプリング
データが全てＡカウントであったとすると、そのときの
平均カウント値ＷＡｖｅはＡカウントである。

【００２７】被測定物を載置された時点で、Ｂカウント
に変化したとすると、１サンプリング目のカウント値Ｗ
０はＢとなるが、前述の数式１に基づいて平均カウント
値ＷＡｖｅを算出するため、この値は６ブロック全てに
記憶されている各サンプリングデータのうち、最大値と
して判断され除外される。従って、平均カウント値ＷＡ
ｖｅはＡカウントとなる。

【００２８】２サンプリング目でもカウント値Ｗ０はＢ
となるが、前回のサンプリングにおけるカウント値Ｗ１
と比較して、同カウント値のため荷重信号は安定してい
ると判断されるので、Ｗ３をＢカウントと変更する。こ
れは前述した通り、今回のサンプリングで得られたカウ
ント値Ｗ０と、前回のサンプリングにおけるカウント値
Ｗ１とが近いということは、ＡカウントからＢカウント
への変動は、振動やノイズといった一時的な変動ではな
く、被測定物が載せられたことによる変動であると考え
られる。従って、カウント値バッファに記憶されている
過去のサンプリングにおけるカウント値を、今回のサン
プリングで得られたカウント値に変更することで、平均
カウント値が早くＢカウントに収束するようにするため
である。

【００２９】この状態で、前述の数式１に基づいて平均
カウント値ＷＡｖｅを算出するので最大値のＢカウント
と最小値のＡカウントを除いた、（２Ａ＋２Ｂ）／４が
平均カウント値ＷＡｖｅとなる。

【００３０】３サンプリング目でもカウント値Ｗ０はＢ
となり、前回のサンプリングにおけるカウント値Ｗ１と
比較して、同カウント値のため荷重信号は安定している
と判断されるので、ここでもＷ３をＢカウントと変更す
る。この状態で、前述の数式１に基づいて平均カウント
値ＷＡｖｅを最大値のＢカウントと最小値のＡカウント
を除いて算出すると、４Ｂ／４＝Ｂとなり、表示はＢカ
ウントに応じた重量値となる。つまり３サンプリング目
で、被測定物の重量値を表示することができ、従来、一
般的に用いられてきた単純平均による平均値の算出に比
べて、早く正確な重量値を表示することが可能となる。
尚、実際に平均化に用いられるカウント値は最大値と最
小値を除いた４データ分であり従来の場合と同様のデー
タ数となるため、ここでは６データブロックを用いる場
合で説明した。

【００３１】図７は、振動のような一時的な外乱が加わ
った時の、平均化処理を示す図である。図７（ａ）は従
来の平均化処理の場合であるが、カウント値バッファが
全てＡカウントの時は、平均カウント値ＷＡｖｅもＡカ
ウントとなるが、不安定な信号が出力された場合、１サ
ンプリング目ではカウント値Ｗ０はＡ＋ａカウントとな
り、その時の平均カウント値ＷＡｖｅはＡ＋（ａ／４）
となる。２サンプリング目以降に、Ｗ０がＡカウントに
戻ったとしても、Ａ＋ａカウントがカウント値バッファ
に残されている間、ここでは４サンプリング目までは、
その変動の影響が続くこととなる。

【００３２】一方、図７の（ｂ）は本発明の秤における
平均化処理を用いた場合であるが、不安定な信号が一時
的に検出された時、１サンプリング目のカウント値Ｗ０
はＡ＋ａカウントとなり、１ブロック目に記憶される
が、前述の数式１に基づいてカウント値の平均化処理を
行えば、そのカウント値は最大値または最小値として判
断され平均値はＡカウントとなる。２サンプリング目以
降に、カウント値Ｗ０がＡカウントに戻った時には、カ
ウント値バッファには、その値Ａ＋ａは残るが、本発明
の平均化処理を用いた場合には、前述の通り、そのカウ
ント値は最大値または最小値として判断され、平均カウ
ント値を算出した際には影響を受けず、その後のサンプ
リングにおいても同様である。

【００３３】従って、本発明の平均化処理を用いた秤で
あれば、振動やノイズといった一時的なカウント値の変
動、被測定物の荷重が加わったときの変動のどちらにお
いても、早く安定した表示を行うことが可能である。

【００３４】以上、本発明の一実施例を示したが、本発
明の平均化処理はこの形態に限定することなく、例えば
重量センサや回路素子の性能に合わせて、バッファのブ
ロック数を増やして、平均化するカウント値のサンプリ
ングデータ数を増やしてもよい。

【００３５】また、本実施例では記憶されているサンプ
リングデータのうち最大値、最小値をそれぞれ１データ
づつ除いて平均カウント値を算出する形態を示したが、
大きいデータ複数分と、小さいデータ複数分を除いて平
均カウント値を算出する形態としてもよい。

【００３６】また、本実施例では今回のサンプリングで
得られたカウント値Ｗ０と前回のサンプリングで得られ
たカウント値Ｗ１とを比較し、検出した荷重信号が安定
していると判断された場合には、過去に記憶されたカウ
ント値のうちＷ３を現在のサンプリングで得られたカウ
ント値に置き換えて、平均カウント値を算出する形態を
示したが、変更するカウント値はＷ３に限定することは
なくＷ２やＷ４でもよいし、一度に複数個変更する形態
としてもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の平均化処理を用いたデジタル式
秤であれば、計量された荷重カウント値の平均化処理に
おいて、記憶手段に記憶された複数のカウント値のう
ち、最大値と最小値を除いたカウント値データから平均
カウント値を算出し、その平均カウント値を重量値に換
算して表示するので、振動やノイズといった一時的なカ
ウント値の変動を除去することができ、表示値を安定さ
せることが可能である。

【００３８】また、今回のサンプリングで得られたカウ
ント値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを
比較し、検出した荷重信号が安定していると判断された
場合には、過去のサンプリングにおいて得られた記憶手
段に記憶されている複数のカウント値のうち最低１つ
を、今回のサンプリングで得られたカウント値に置き換
えて、置き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶され
ている複数のカウント値から平均カウント値を算出し、
その平均カウント値を重量値に換算して表示する形態と
すれば、被測定物の荷重が加わったときの変動を早く収
束させることができ、正しい重量値の表示も早く行うこ
とが可能である。

【００３９】また、今回のサンプリングで得られたカウ
ント値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを
比較し、検出した荷重信号が安定していると判断された
場合には、過去にサンプリングにおいて得られた記憶手
段に記憶されている複数のカウント値のうち最低１つ
を、今回のサンプリングで得られたカウント値に置き換
えて、置き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶され
ている複数のカウント値のうち、最大値と最小値を除い
て平均値を算出し、その平均カウント値を重量値に換算
して表示する形態とすれば、振動やノイズといった一時
的なカウント値の変動を除去することができるため、表
示値を安定させることが可能であり、また、被測定物の
荷重が加わったとき及び荷重が減らされたときの変動を
より早く収束させることもできるので、正しい重量値の
表示も更に早く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における秤の外観図である。

【図２】本発明の一実施例における秤の電気的接続を示
すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例における秤の動作の流れを示
すフローチャート。

【図４】本発明の一実施例における秤の平均化処理のフ
ローチャート。

【図５】本発明の一実施例における秤の計量カウントバ
ッファのシフト処理を示す図である。

【図６】本発明の一実施例における秤の計量カウント平
均化処理と従来の秤における計量カウント平均化処理を
説明する図である。

【図７】本発明の一実施例における秤の計量カウント平
均化処理と従来の秤における計量カウント平均化処理を
説明する別の図である。

【符号の説明】

１ 秤 ２ 入力部 ２Ａ オンスイッチ ２Ｂ オフスイッチ ３ 表示部 ４ 受け皿 ５ 重量センサ ６ 増幅部 ７ アナログ／デジタル変換部 ８ メモリ部 ９ 演算制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷重に応じた信号を出力する荷重検出手
   段と、荷重検出手段により出力されたアナログ信号から
   デジタル信号のカウント値に変換するアナログ／デジタ
   ル変換手段と、変換されたカウント値を記憶しておく記
   憶手段と、記憶手段に記憶された複数のカウント値から
   平均値を算出し、算出された平均値に基づいて荷重値に
   換算する演算手段と、換算された荷重値を表示する表示
   手段とを備え、 前記演算手段は、記憶手段に記憶された複数のカウント
   値のうち、最大値と最小値を除いて平均値を算出するこ
   とを特徴とするデジタル式秤。
2. 【請求項２】 荷重に応じた信号を出力する荷重検出手
   段と、荷重検出手段により出力されたアナログ信号から
   デジタル信号のカウント値に変換するアナログ／デジタ
   ル変換手段と、変換されたカウント値を記憶しておく記
   憶手段と、記憶手段に記憶された複数のカウント値から
   平均値を算出し、算出された平均値に基づいて荷重値に
   換算する演算手段と、換算された荷重値を表示する表示
   手段とを備え、 前記演算手段は、今回のサンプリングで得られたカウン
   ト値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを比
   較し、検出した荷重信号が安定していると判断された場
   合には、過去のサンプリングにおいて得られた記憶手段
   に記憶されている複数のカウント値のうち最低１つを、
   今回のサンプリングで得られたカウント値に置き換え
   て、置き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶されて
   いる複数のカウント値から平均値を算出することを特徴
   とするデジタル式秤。
3. 【請求項３】 荷重に応じた信号を出力する荷重検出手
   段と、荷重検出手段により出力されたアナログ信号から
   デジタル信号のカウント値に変換するアナログ／デジタ
   ル変換手段と、変換されたカウント値を記憶しておく記
   憶手段と、記憶手段に記憶された複数のカウント値から
   平均値を算出し、算出された平均値に基づいて荷重値に
   換算する演算手段と、換算された荷重値を表示する表示
   手段とを備え、 前記演算手段は、今回のサンプリングで得られたカウン
   ト値と前回のサンプリングで得られたカウント値とを比
   較し、検出した荷重信号が安定していると判断された場
   合には、過去のサンプリングにおいて得られた記憶手段
   に記憶されている複数のカウント値のうち最低１つを、
   今回のサンプリングで得られたカウント値に置き換え
   て、置き換えたカウント値を含む記憶手段に記憶されて
   いる複数のカウント値のうち、最大値と最小値を除いて
   平均値を算出することを特徴とするデジタル式秤。