JP2005003571A

JP2005003571A - 多点式秤

Info

Publication number: JP2005003571A
Application number: JP2003168823A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Sato; 友紀佐藤
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】複数の荷重センサによりホイートストンブリッジ回路を形成した状態で、各荷重センサのばらつきの影響を補正する多点式秤を提供する。
【解決手段】複数の荷重センサからホイートストンブリッジ回路を構成した多点式秤において、基準出力信号を出力する基準出力手段と、前記ブリッジ回路の入力側と出力側の接続部を切り替える接続切替手段と、前記出力側接続部の一方と前記基準出力手段とを切り替える出力切替手段と、前記接続切替手段と前記出力切替手段とにより切り替えられた、前記各接続部毎の出力信号を検出する出力信号検出手段と、前記各接続部毎に出力信号と理想出力信号とを比較し、補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数に基づき出力を補正する出力補正手段とを有することにより、ブリッジ回路の各出力補正が可能であり、抵抗値やスパンによる荷重センサの層別又は調整作業を省くことができ、生産効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の荷重センサで構成したホイートストンブリッジ回路の出力を補正する多点式秤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、荷重センサを複数個用いて構成した多点式秤、例えば荷重センサを４個用いてホイートストンブリッジ回路を形成した４点式秤においては、各荷重センサに独立した荷重が加わるため、４個ともほぼ同程度の感度を持ったセンサを組み合わせなければ、直線性誤差や偏置誤差が顕著に表れるという問題を抱えていた。そこで、各荷重センサを抵抗値やスパン等により複数段階に層別し、ほぼ同程度の感度の荷重センサを４個組み合わせることによってホイートストンブリッジ回路を構成していた。
【０００３】
また、各荷重センサ個々に出力を調整する調整用回路を組み込むことにより、荷重センサ間のばらつきを補正していた（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−２８２６１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、荷重センサの抵抗値やスパンを１つ１つ測定して層別する作業は手間と時間を要するものであった。また、荷重センサの組合せが揃わなかった場合には在庫として残ってしまい生産効率の低下が懸念されていた。
【０００６】
また、各荷重センサ個々に出力調整をするものに関しては、各荷重センサ毎に１つ１つ調整しなければならず、調整回路の構成も各荷重センサを独立に測定可能としなければならないため煩雑であった。
【０００７】
本発明は上述の従来技術の問題点を解決し、複数の荷重センサによりホイートストンブリッジ回路を形成した状態において、各荷重センサのばらつきの影響を補正する多点式秤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、複数の荷重センサから構成したホイートストンブリッジ回路の出力により重量を計測する多点式秤において、基準出力信号を出力する基準出力手段と、前記ホイートストンブリッジ回路の入力側接続部と出力側接続部とを切り替える接続切替手段と、前記出力側接続部の一方と前記基準出力手段とを切り替える出力切替手段と、前記接続切替手段と前記出力切替手段とにより切り替えられた、前記ホイートストンブリッジ回路の各接続部毎の出力信号を検出する出力信号検出手段と、前記各接続部の出力信号と理想出力信号とを比較し、各接続部毎の補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数に基づいて前記ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する出力補正手段とを有する多点式秤を提供する。
【０００９】
また、前記接続切替手段と出力切替手段とは、マルチプレクサにより一括で切り替える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の多点式秤は、複数の荷重センサから構成したホイートストンブリッジ回路の出力により重量を計測する多点式秤において、基準出力信号を出力する基準出力手段と、前記ホイートストンブリッジ回路の入力側接続部と出力側接続部とを切り替える接続切替手段と、前記出力側接続部の一方と前記基準出力手段とを切り替える出力切替手段と、前記接続切替手段と前記出力切替手段とにより切り替えられた、前記ホイートストンブリッジ回路の各接続部毎の出力信号を検出する出力信号検出手段と、前記各接続部の出力信号と理想出力信号とを比較し、各接続部毎の補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数に基づいて前記ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する出力補正手段とを有することにより、ホイートストンブリッジ回路を構成した状態で各出力の補正が可能であり、抵抗値やスパンによる荷重センサの層別又は調整作業を省くことができ、生産効率を向上させることができる。
【００１１】
また、前記接続切替手段と出力切替手段とは、マルチプレクサにより一括で切り替えることから、ホイートストンブリッジ回路に対する入出力及び基準出力手段の切り替えが瞬時に制御可能であり、煩わしい操作なしに、簡便に出力補正が可能である。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例は、互いに逆の歪特性を示すセンサ部を１対有する荷重センサを４個用いてホイートストンブリッジ回路を形成した４点式秤を例とする。前記ホイートストンブリッジ回路の４つの接続部の各々において、マルチプレクサを用いて電源側と出力側との接続を選択的に切り替えることにより、予め設定してある基準電圧に対する前記各接続部の出力を検出し、それに基づいて各接続部の出力を補正する補正係数を算出し、この補正係数により重量測定時の出力を補正するものである。
【００１３】
本実施例の構成を図１に示す機能構成ブロック図を用いて説明する。多点式秤はホイートストンブリッジ回路を形成する４つの荷重センサＡ、Ｂ、Ｃ及びＤと回路基板１とから構成しており、前記荷重センサＡはホイートストンブリッジ回路の１つの接続部である接続部Ａ１と、互いに逆の歪特性を示すセンサ部Ａ２及びＡ３とからなり、荷重センサＢ、Ｃ及びＤも同様の構成である。
【００１４】
前記回路基板１は、前記ホイートストンブリッジ回路の各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１が、複数の接続を選択的に切り替えるマルチプレクサ２に接続されており、前記マルチプレクサ２は、ホイートストンブリッジ回路に電力を供給する電源３と出力を検出する出力演算部４とに接続され、各々制御部５に接続されている。また、抵抗部Ｍを備え、基準電圧を出力する基準電圧出力部８内の接続部Ｍ１がマルチプレクサ２に接続されており、前記基準電圧を供給する電源９が制御部５に接続して構成している。更に制御部５は、補正係数や荷重値の算出式などを記憶するメモリ部６と、調整及び測定ガイダンスや結果等を表示する表示部７に接続して構成している。
【００１５】
ここでマルチプレクサ２は、各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１に対する電源３及び出力演算部４の接続を切り替え、更に前記接続部各々と基準電圧出力部８の接続部Ｍ１とからの信号を出力演算部４に出力することにより、基準電圧に対する各接続部の出力値を得るものである。
【００１６】
本発明の多点式秤の動作を図２乃至９を用いて詳述する。図２は、本実施例の動作を示すフローチャートであり、図３はマルチプレクサを用いた前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１の出力検出手順を示すサブルーチンである。図４から図８はマルチプレクサにより切り替えられる荷重センサＡ、Ｂ、Ｃ及びＤと基準電圧出力部８との接続状態を示す。図９は重量測定モード時の動作を示すサブルーチンである。
【００１７】
まず図２に示すフローチャートにおいて、本多点式秤の電源をオンすると、ステップＳ１において、制御部５によりマルチプレクサ２を制御し図４に示す初期状態に設定される。すなわち、前記接続部Ａ１及びＣ１を電源３に接続し、Ｂ１及びＤ１を出力演算部４に接続したホイートストンブリッジ回路を構成する。
【００１８】
続くステップＳ２において、電源オン時の操作により、調整モードなのか測定モードなのかが制御部５により判断される。通常の電源オン操作であった場合測定モードであるとみなしＮＯに進み、ステップＳ３において、図９を用いて後述する測定モードによる重量測定がなされる。
【００１９】
また、例えば電源スイッチを長押しして電源オンする等、予め設定してある特殊操作により電源がオンされた場合、調整モードであるとみなしＹＥＳに進み、ステップＳ４以降に示すホイートストンブリッジ回路の各接続部における出力調整がなされる。
【００２０】
ステップＳ４において、前記初期状態のホイートストンブリッジ回路からの無負荷時の出力値が出力演算部４において安定しているかどうか制御部５により判断される。すなわち、出力値の変動幅が予め設定してある許容範囲内にあるかどうか判断され、安定していなければＮＯに進み安定するまで出力値の検出を続け、安定したらＹＥＳに進み、ステップＳ５において、図３を用いて後述するマルチプレクサを用いた前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１毎の出力検出を行う。
【００２１】
ステップＳ６において、無負荷時の前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１における出力値を、各々の零点としてメモリ部６に記憶する。
【００２２】
ステップＳ７において、再び制御部５によりマルチプレクサ２を制御し前記初期状態に設定する。ステップＳ８において予めスパン調整のために設定した荷重（以下、調整荷重と言う）を本多点式秤の中央に載置し、出力演算部４において出力を検出する。前記無負荷時の荷重検出時と同様に、前記調整荷重に対する荷重変動が予め設定された許容範囲内で安定しているかどうか制御部５により判断される。荷重が安定していなければＮＯに進み安定するまで出力の検出を続け、安定したらＹＥＳに進み、ステップＳ９において、再び図３を用いて後述するマルチプレクサを用いた前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１の出力検出を行う。
【００２３】
ステップＳ１０において、調整荷重負荷時の前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１における出力値を、各々の調整荷重値としてメモリ部６に記憶する。
【００２４】
ステップＳ１１において、各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１各々の調整荷重負荷に対する出力の変動量（以下、調整時スパンと言う）を、各々Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ及びＫｄとして出力演算部４において算出する。すなわち、接続部Ａ１において（調整時スパンＫａ）＝（Ａ１の調整荷重値）−（Ａ１の零点）によって表され、各調整時スパンＫｂ、Ｋｃ及びＫｄも同様に算出される。
【００２５】
続くステップＳ１２において、前記各調整時スパンに基づいて、各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１における出力値を各々補正する補正係数Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ及びＳｄを次に示すように出力演算部４において算出し、各々メモリ部６に記憶する。すなわち補正係数の算出は、まず予めホイートストンブリッジ回路が前記初期状態のときの調整時スパンの理想値（以下、理想スパンと言う）を設定しておき、この理想スパンと各調整時スパンとの比から各接続部毎に算出される。すなわち、接続部Ａ１において（補正係数Ｓａ）＝（理想スパン）／（調整時スパンＫａ）によって表され、各補正係数Ｓｂ、Ｓｃ及びＳｄも同様に算出される。
【００２６】
各補正係数のメモリ部６への記憶が終了すると、予め設定してある一定時間後に自動で電源がオフされる。
【００２７】
次に図３を用いて前述のマルチプレクサを用いた前記各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１毎の出力検出を詳述する。前記初期状態において出力が安定したと判断されると、ステップＳ２１において制御部５によりマルチプレクサ２を制御し接続を切り替える。前記初期状態においては出力側の接続部はＢ１及びＤ１であったが、図５に接続状態を示すように接続部Ｄ１を基準電圧出力部Ｍ１に切り替える。これにより、ステップＳ２２において、出力演算部４に基準電圧と接続部Ｂ１からの信号が出力され、基準電圧に対する接続部Ｂ１の出力値が検出される。
【００２８】
次にステップＳ２３において、図６に接続状態を示すように、マルチプレクサ２により接続部Ｂ１を前記基準電圧出力部Ｍ１に切り替え、接続部Ｄ１を出力側に接続する。続くステップＳ２４において、出力演算部４に基準電圧と接続部Ｄ１からの信号が出力され、基準電圧に対する接続部Ｄ１の出力値を検出する。
【００２９】
ステップＳ２５において、ホイートストンブリッジ回路に対する電源３と出力演算部４の接続位置を切り替え、接続部Ｂ１及びＤ１を電源３に、接続部Ａ１及びＣ１を出力演算部４に接続する。更に、前述と同様にして、基準電圧出力部Ｍ１から出力される基準電圧に対し、接続部Ａ１及びＣ１の各出力値を検出する。
【００３０】
すなわち、ステップＳ２６において、図７に接続状態を示すように、マルチプレクサ２により接続部Ｃ１を前記基準電圧出力部Ｍ１に切り替え、接続部Ａ１を出力側に接続することにより、続くステップＳ２７において、出力演算部４に基準電圧と接続部Ａ１からの信号が出力され、基準電圧に対する接続部Ａ１の出力値を検出する。
【００３１】
また、ステップＳ２８において、図８に接続状態を示すように、マルチプレクサ２により接続部Ａ１を前記基準電圧出力部Ｍ１に切り替え、接続部Ｃ１を出力側に接続することにより、続くステップＳ２９において、出力演算部４に基準電圧と接続部Ｃ１からの信号が出力され、基準電圧に対する接続部Ｃ１の出力値を検出する。
【００３２】
各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１の出力の検出が終わると図２のメインフローチャートに戻り、図２において前述したように無負荷時にはステップＳ４において零点の出力として、また調整荷重負荷時にはステップＳ８において調整荷重値として各々メモリ部６に記憶される。
【００３３】
次に図９を用いて重量測定モード時の動作を説明する。ステップＳ５１からステップＳ５８までは、図２のステップＳ４からステップＳ１１で示した調整時の動作と同様であり、ステップＳ５２及びステップＳ５６のマルチプレクサ２による各出力の検出に関しても、図３のサブルーチンを用いて示した動作と同様である。ただし、図９のステップＳ５５における荷重検出は、図２のステップＳ８に示したような、予め重量が設定されてある調整荷重ではないため、予め設定した一定荷重以上の荷重が検出され、且つ値が安定しているかどうかが制御部５において判断される。
【００３４】
ステップＳ５８において、各接続部Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１の各々における荷重負荷に対する出力の変動量（以下、荷重時スパンと言う）を、各々Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ及びＸｄとして出力演算部４において算出する。すなわち接続部Ａ１において（荷重時スパンＸａ）＝（Ａ１の荷重値）−（Ａ１の零点）によって表され、各荷重時スパンＸｂ、Ｘｃ及びＸｄも同様に算出される。
【００３５】
ステップＳ５９において、図２のフローチャートにおいて前述した各接続部の補正係数Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ及びＳｄをメモリ部６より読み込む。続いて以下に示すように、前記各接続部における荷重時スパンを各々の補正係数により補正した補正値（以下、補正スパンと言う）として各々Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃ及びＹｄとして、出力演算部４において算出する。すなわち、接続部Ａ１において（補正スパンＹａ）＝（補正係数Ｓａ）×（荷重時スパンＸａ）より得られ、各補正スパンＹｂ、Ｙｃ及びＹｄも同様に算出される。
【００３６】
ステップＳ６０において、前記各補正スパンに基づいて、荷重による全出力値を補正した補正出力値を出力演算部４において算出する。すなわち（補正出力値）＝（Ｙａ＋Ｙｂ＋Ｙｃ＋Ｙｄ）／４によって、荷重センサのばらつきによらない前記ホイートストンブリッジ回路からの補正された出力が得られ、この補正出力を重量に換算することにより荷重値を算出する。
【００３７】
ステップＳ６１において、この算出結果を表示部７に表示し、予め設定された一定時間後に自動的に電源オフする。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の多点式秤は、複数の荷重センサから構成したホイートストンブリッジ回路の出力により重量を計測する多点式秤において、基準出力信号を出力する基準出力手段と、前記ホイートストンブリッジ回路の入力側接続部と出力側接続部とを切り替える接続切替手段と、前記出力側接続部の一方と前記基準出力手段とを切り替える出力切替手段と、前記接続切替手段と前記出力切替手段とにより切り替えられた、前記ホイートストンブリッジ回路の各接続部毎の出力信号を検出する出力信号検出手段と、前記各接続部の出力信号と理想出力信号とを比較し、各接続部毎の補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数に基づいて前記ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する出力補正手段とを有することにより、ホイートストンブリッジ回路を構成した状態で各出力の補正が可能であり、抵抗値やスパンによる荷重センサの層別又は調整作業を省くことができ、生産効率を向上させることができる。
【００３９】
また、前記接続切替手段と出力切替手段とは、マルチプレクサにより一括で切り替えることから、ホイートストンブリッジ回路に対する入出力及び基準出力手段の切り替えが瞬時に制御可能であり、煩わしい操作なしに、簡便に出力補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の機能構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例の動作を示すメインフローチャートである。
【図３】マルチプレクサを用いた各接続部の出力検出の動作を示すサブルーチンである。
【図４】出力検出時の各荷重センサと基準電圧出力部との接続状態の一例である。
【図５】出力検出時の各荷重センサと基準電圧出力部との接続状態の一例である。
【図６】出力検出時の各荷重センサと基準電圧出力部との接続状態の一例である。
【図７】出力検出時の各荷重センサと基準電圧出力部との接続状態の一例である。
【図８】出力検出時の各荷重センサと基準電圧出力部との接続状態の一例である。
【図９】本発明の実施例の重量測定時の動作を示すサブルーチンである。
【符号の説明】
１回路基板
２マルチプレクサ
３電源
４出力演算部
５制御部
６メモリ部
７表示部
８基準電圧出力部
９電源

Claims

複数の荷重センサから構成したホイートストンブリッジ回路の出力により重量を計測する多点式秤において、
基準出力信号を出力する基準出力手段と、
前記ホイートストンブリッジ回路の入力側接続部と出力側接続部とを切り替える接続切替手段と、
前記出力側接続部の一方と前記基準出力手段とを切り替える出力切替手段と、
前記接続切替手段と前記出力切替手段とにより切り替えられた、前記ホイートストンブリッジ回路の各接続部毎の出力信号を検出する出力信号検出手段と、
前記各接続部の出力信号と理想出力信号とを比較し、各接続部毎の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数に基づいて前記ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する出力補正手段とを有することを特徴とする多点式秤。
前記接続切替手段と出力切替手段とは、マルチプレクサにより一括で切り替えることを特徴とする請求項１記載の多点式秤。