JP2006184192A - Electronic balance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支点をはさんで平衡ビームに加わる荷重と電磁力とのバランスをとって荷重の測定を行なう電磁力平衡式の電子天びんに関する。 The present invention relates to an electromagnetic force balance type electronic balance that measures a load by balancing a load applied to a balanced beam and an electromagnetic force across a fulcrum.
従来、電子天びんでは測定方式の一つとして電磁力平衡方式が用いられているが、これは永久磁石の磁界中に設けたフォースコイルに流す電流に比例して発生する電磁力と皿上荷重とをバランスさせ、バランス状態での電流に比例するアナログ電圧を1個のAD変換器を用いてディジタル値に変換した後、演算処理を行ない皿上荷重を測定するものである。図6は荷重検出機構101とPID制御部102からなる従来の電磁力平衡方式の電子天びんの構成を示したもので、計量物2によって加えられる皿上荷重Wに対応するコイル電流Iは基準抵抗体103により電圧信号に変換され、この電圧信号はAD変換器104によりディジタル値に変換される。このディジタル値は演算処理部105で演算処理され重量値に変換されるとともに、校正時点での温度からの温度変動に伴う測定値差、すなわち温度誤差に大きく影響する前記荷重検出機構101に使用する永久磁石108の温度係数を温度補正回路107により約+400ppm/℃の温度係数を持たせた基準電圧源106を用いて概略補正を行ない、残りの補正不足分をソフトウエアで補正するようにしている。
Conventionally, in an electronic balance, an electromagnetic force balance method is used as one of the measurement methods. This is because the electromagnetic force generated in proportion to the current flowing in the force coil provided in the magnetic field of the permanent magnet, the load on the pan, The analog voltage proportional to the current in the balanced state is converted into a digital value using a single AD converter, and then an arithmetic process is performed to measure the load on the plate. FIG. 6 shows a configuration of a conventional electromagnetic balance type electronic balance including a load detection mechanism 101 and a PID control unit 102. The coil current I corresponding to the pan load W applied by the
皿上荷重Wに対応するコイル電流Iは、フォースコイルの長さをL、磁束密度をB、比例係数をKとすると下記(1)式の関係をもつ。
I=K・W/(B・L)…(1)
上記のように従来技術は、重量表示値の基となるディジタル変換値は、ただひとつのAD変換器によるものであり、このAD変換器の性能そのものにその電子天びんの性能が大きく左右されていた。
I = K · W / (B · L) (1)
As described above, in the prior art, the digital conversion value that is the basis of the weight display value is based on only one AD converter, and the performance of the electronic balance is greatly influenced by the performance of the AD converter itself. .
従来の電子天びんは上記のように構成されているが、単一のAD変換器を用いる方法では、電子天びんの精度向上を妨げる大きい要因としてAD変換器の安定度不足ということがある。すなわち、AD変換器の主要な性能である、直線性とその温度係数、ゼロドリフトとその温度特性、感度(スパン)の安定度とその温度特性、フラツキなどにより電子天びんの精度向上が妨げられている。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、AD変換器自体の誤差要因の影響を低減した電子天びんを提供することを目的とする。
The conventional electronic balance is configured as described above. However, in the method using a single AD converter, there is a lack of stability of the AD converter as a major factor that hinders improvement in the accuracy of the electronic balance. That is, the main performance of the AD converter, linearity and its temperature coefficient, zero drift and its temperature characteristics, sensitivity (span) stability and its temperature characteristics, fluctuations, etc. hindered the improvement of the accuracy of the electronic balance. Yes.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electronic balance in which the influence of error factors of the AD converter itself is reduced.
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、皿上荷重を検出する荷重検出機構と、該荷重検出機構により検出された荷重検出信号をA/D変換するAD変換器と、該AD変換器のディジタル出力信号を重量値に変換して表示する表示部を備えた電子天びんにおいて、アナログ入力端子と基準電圧入力端子をそれぞれ共通に接続した複数個のAD変換器と、該AD変換器に基準電圧を入力する基準電圧源と、内部温度を測定する温度センサと、温度変化により生じる測定誤差を概略補正するために前記温度センサの温度検出信号に基づいて前記基準電圧源の出力電圧を変える温度補正回路と、残余の前記測定誤差を精密補正するために前記温度センサの温度検出信号に基づいて補正する演算処理手段と、前記複数個のAD変換器の出力の平均値または合計値を演算する演算処理手段とを備えたものである。
さらに本発明は、3個以上のAD変換器と、該AD変換器に校正用の基準電圧を入力する基準電圧源と、前記AD変換器に入力する荷重検出信号と校正用基準電圧を一定時間毎に切替える切替手段と、前記校正用基準電圧の入力時における前記複数個のAD変換器の出力誤差を算出・補正・記憶する補正手段と、前記出力誤差が規定値よりも大きいAD変換器を除外し、残りのAD変換器だけを用いるAD変換器選択手段を備えたものである。
In order to achieve the above object, an electronic balance according to the present invention includes a load detection mechanism that detects a load on a pan, an AD converter that A / D converts a load detection signal detected by the load detection mechanism, and the AD balance. In an electronic balance having a display unit for converting and displaying a digital output signal of a converter into a weight value, a plurality of AD converters each having an analog input terminal and a reference voltage input terminal connected in common, and the AD converter A reference voltage source for inputting a reference voltage to a temperature sensor, a temperature sensor for measuring an internal temperature, and an output voltage of the reference voltage source based on a temperature detection signal of the temperature sensor to roughly correct a measurement error caused by a temperature change. A temperature correction circuit to be changed, arithmetic processing means for correcting based on a temperature detection signal of the temperature sensor in order to precisely correct the remaining measurement error, and outputs of the plurality of AD converters It is obtained by an arithmetic processing means for calculating an average value or sum.
Further, the present invention provides three or more AD converters, a reference voltage source for inputting a reference voltage for calibration to the AD converter, a load detection signal input to the AD converter and a reference voltage for calibration for a predetermined time. Switching means for switching each time, correction means for calculating, correcting, and storing output errors of the plurality of AD converters when the calibration reference voltage is input, and an AD converter having the output error larger than a specified value The AD converter selection means which excludes and uses only the remaining AD converter is provided.
本発明の電子天びんは、複数のAD変換器を使用してその入力側を共通にし、各ディジタル出力を平均化して荷重を算出するので、個々のAD変換器の直線性、ゼロドリフト、感度(スパン)やそれらの温度特性、フラツキなどが平均化され、性能誤差や安定度が向上する。
また、AD変換器の校正用の基準電圧源を内蔵してAD変換器を校正することにより、出力誤差やその変動の大きいAD変換器を選別して演算対象から除去し、残りのAD変換器のディジタル出力を平均化して荷重を算出するので、突発的な誤差発生を除去することができる。
Since the electronic balance of the present invention uses a plurality of AD converters to share the input side and averages each digital output to calculate the load, the linearity, zero drift, sensitivity ( Span) and their temperature characteristics and fluctuations are averaged, improving performance error and stability.
Also, by calibrating the AD converter with a built-in reference voltage source for calibration of the AD converter, an AD converter with a large output error and its variation is selected and removed from the operation target, and the remaining AD converter Since the digital output is averaged to calculate the load, sudden error generation can be eliminated.
以下、実施例により本発明の電子天びんを詳細に説明する。図1は、実施例による電子天びんの構成を示すもので、計量皿1に載置された計量物2の荷重、すなわち皿上荷重Wに対応した電流を得るための荷重検出機構3と前記電流を演算処理して前記計量物2の重量値を表示するための表示部4から構成されている。
Hereinafter, the electronic balance of the present invention will be described in detail by way of examples. FIG. 1 shows a configuration of an electronic balance according to an embodiment. A
前記荷重検出機構3は、図1に示すように一定間隔を開けて薄肉部51を形成した2本の梁部材52、53を上下平行にして、それぞれの一端側を可動柱54の上下位置に連結するとともに他端側をそれぞれ固定してロバーバル機構を形成し、皿上荷重Wを垂直方向に伝達する荷重伝達機構部5と、支点61で支承され、一端側を連結部材62を介して前記可動柱54に連結するとともに他端側にフォースコイル63を吊設した平衡ビーム64と、前記フォースコイル63に電磁力を発生させる磁界を供給する永久磁石65を内設した磁場発生器66と、前記平衡ビーム64の上下方向の変位に比例した電気信号を検出する位置検出センサ67と、前記フォースコイル63にバランスさせるためのコイル電流Iを供給するためのPID制御部68からなる荷重平衡機構部6から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
前記表示部4は、前記フォースコイル63と直列に接続された基準抵抗体41と、この基準抵抗体41にコイル電流Iが流れることにより生じる電圧信号をディジタル値に変換するAD変換器42、43、44と、これらのAD変換器42、43、44からのディジタル出力を平均化する演算機能と、平均化されたデータに換算係数を乗じて計量物2の重量値を算出する演算処理プログラムを記憶するメモリやCPUで構成される演算処理部45と、前記AD変換器42、43、44に接続する基準電圧源46と、この基準電圧源46に前記磁場発生器66の永久磁石65に固設してその温度を電気信号に変換する温度センサ47と、前記基準電圧源46に前記永久磁石65の温度特性を補正するための温度特性を有する温度補正回路48と、前記演算処理部45での重量値データを表示する表示器49から構成されている。
The
前記AD変換器42、43、44には、例えば図2に示すような積分器42a、比較器42b、フリップフロップ42c、1ビットのDA変換器42dからなる高精度のΣΔAD変換器が使用される。フリップフロップ42cの出力レベルL、Hに対応するDA変換器42dの出力電圧を+Vref、−Vref、入力電圧をVinとすると前記AD変換器42の出力データDATA1は(数1)式で示される。
上記(数2)式のDATA1、DATA2、DATA3は、それぞれのAD変換器に使用されている例えばOPアンプのオフセット電圧など、電子部品の特性のバラツキにより時間的に異なる変動が生じるが、平均化することによりAD変換器としての主要な性能、すなわち直線性とその温度係数、ゼロドリフトとその温度特性、感度(スパン)の安定度とその温度係数、フラツキなどの不安定さが平均化され精度及び安定度が向上する。 DATA1, DATA2, and DATA3 in the above equation (2) vary with time due to variations in the characteristics of electronic components such as the offset voltage of the OP amplifier used in each AD converter. As a result, the main performance as an AD converter, that is, linearity and its temperature coefficient, zero drift and its temperature characteristics, sensitivity (span) stability and its temperature coefficient, instability such as fluctuations are averaged and accuracy And stability is improved.
また、図3は他の実施例による電子天びんの構成を示したもので、図1に示した部品と同じものには同一符号を用いている。本電子天びんは図1の電子天びんにおけるAD変換器42、43、44に校正用の基準電圧を入力することができる基準電圧源7と前記演算処理部45からの制御信号によって測定側と校正側との切替えを行なう切替器8を備えるようにしたものである。前記基準電圧源7は、前記AD変換器42、43、44の例えば入力レンジ0%、50%、100%に相当する基準電圧が発生できるように内部に前記演算処理部45により制御される切替スイッチ71を備えている。
FIG. 3 shows the configuration of an electronic balance according to another embodiment. The same components as those shown in FIG. The electronic balance has a
図4、図5は上記電子天びんの測定手順を示すフローチャート図である。図1、図3および図4、図5を参照しながら本電子天びんの測定方法を以下に説明する。先ず電源を投入してスタートさせると、切替器8が測定側(a点側)に切り替わり、皿上荷重WがAD変換器42、43、44により各ディジタル値に変換される(ST1〜4)。この各ディジタル値は予め校正されているそれぞれの補正演算式に基づき演算処理されDATA1、2、3として演算処理部45に読み込まれる(ST5)。そして、このDATA1、2、3はこれらの平均値であるDATA4に変換される(ST6)。次に、このDATA4は重量換算式に基づき重量データに変換され(ST7)、表示器49に表示される(ST8)。この表示するまでの演算処理回数が例えば5回を越えると、前記AD変換器42、43、44の校正(図5参照)が実行される(ST9)。
4 and 5 are flowcharts showing the measurement procedure of the electronic balance. The method for measuring the present electronic balance will be described below with reference to FIGS. 1, 3, 4, and 5. First, when the power is turned on and started, the
上記校正がスタートすると先ず切替器8が校正側(b点側)に切り替わり(ST10)、基準電圧源7から測定レンジ0%、50%、100%に相当する基準電圧が、順次AD変換器42、43、44に印加されA/D変換される(ST11〜13)。各データはそれぞれの基準ディジタル値と比較されその誤差が算出される(ST14)。前記ST5(図5)において用いる補正演算式が修正されるとともにST1(図5)に戻ると同時に前記切替器8が測定側(a点側)に切り替わる(ST16)。また、校正中に前記AD変換器42、43、44の変換誤差が規定値より大である場合は、そのAD変換器を除外する処理を行ない(ST17)、残された2台の正常なAD変換器のみを使って平均化処理を行なう。このようにAD変換器に、ある基準電圧を入力できる機能を有し、それによってAD変換器のディジタル変換値に大きな差があるかを検証することができ、差の大きなAD変換器は差別化し、使用せず、残りのAD変換器を使用することにより、突発的な誤差を発生するAD変換器の性能の影響を低減できる。
When the calibration is started, the
本発明の電子天びんは、詳記した実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、AD変換器として2重積分型や逐次比較型など他の方式のものを使用することや連続測定回数を変更したり、AD変換器を3個以上使用することも可能である。 The electronic balance of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described in detail. For example, an AD converter using another method such as a double integral type or a successive approximation type or the number of continuous measurements can be used. It is also possible to change or use three or more AD converters.
本発明は、支点をはさんで平衡ビームに加わる荷重と電磁力とのバランスをとって荷重の測定を行なう電磁力平衡式の電子天びんに用いられる。 The present invention is used for an electromagnetic force balance type electronic balance that measures a load by balancing a load applied to a balanced beam and an electromagnetic force across a fulcrum.
1 計量皿
2 計量物
3、101 荷重検出機構
4 表示部
5 荷重伝達機構部
6 荷重平衡機構部
7、46、106 基準電圧源
8 切替器
41、103 基準抵抗体
42、43、44、104 AD変換器
42a 積分器
42b 比較器
42c フリップフロップ
42d DA変換器
45、105 演算処理部
47 温度センサ
48 温度補正回路
49 表示器
51 薄肉部
52、53 梁部材
54 可動柱
61 支点
62 連結部材
63 フォースコイル
64 平衡ビーム
65、108 永久磁石
66 磁場発生器
67 位置検出センサ
68、102 PID制御部
71 切替スイッチ
107 温度補正回路
I コイル電流
W 皿上荷重
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008064750A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Mettler-Toledo Ag | Force measuring device and measurement standard |
JP2010091325A (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Ishida Co Ltd | Load cell unit and weight inspecting apparatus |
JP2010206567A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Yaskawa Electric Corp | Ad converter, current detector using ad converter, and digital servo controller using current detector |
JP2011188236A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Yaskawa Electric Corp | A/d conversion device, current detector using the same, and digital servo controller using current detector |
CN102768060A (en) * | 2012-08-14 | 2012-11-07 | 昆山大百科实验室设备工程有限公司 | Multifunctional high-accuracy electronic balance |
CN104359535A (en) * | 2014-11-13 | 2015-02-18 | 常熟市佳衡天平仪器有限公司 | Portable electronic scale |
JP2016151461A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 大和製衡株式会社 | Weighting device |
WO2018046557A1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | Technische Universität Ilmenau | Apparatus and method for automatic calibration of the deflection of the pan of a balance having electromagnetic force compensation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07120299A (en) * | 1993-08-30 | 1995-05-12 | Shimadzu Corp | Electromagnetic balance or force measuring instrument |
JPH07312551A (en) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Hitachi Ltd | A/d conversion method, a/d converter and digital arithmetic processing unit |
JP2000013235A (en) * | 1998-06-24 | 2000-01-14 | Kenwood Corp | A/d converter and d/a converter |
JP2002217728A (en) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Analog/digital conversion circuit |
JP2003273733A (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Mitsubishi Electric Corp | A/d conversion circuit |
-
2004
- 2004-12-28 JP JP2004379982A patent/JP2006184192A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07120299A (en) * | 1993-08-30 | 1995-05-12 | Shimadzu Corp | Electromagnetic balance or force measuring instrument |
JPH07312551A (en) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Hitachi Ltd | A/d conversion method, a/d converter and digital arithmetic processing unit |
JP2000013235A (en) * | 1998-06-24 | 2000-01-14 | Kenwood Corp | A/d converter and d/a converter |
JP2002217728A (en) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Analog/digital conversion circuit |
JP2003273733A (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Mitsubishi Electric Corp | A/d conversion circuit |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008064750A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Mettler-Toledo Ag | Force measuring device and measurement standard |
JP2014066719A (en) * | 2006-09-05 | 2014-04-17 | Mettler-Toledo Ag | Force-measuring device and reference unit |
JP2010091325A (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Ishida Co Ltd | Load cell unit and weight inspecting apparatus |
JP2010206567A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Yaskawa Electric Corp | Ad converter, current detector using ad converter, and digital servo controller using current detector |
JP2011188236A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Yaskawa Electric Corp | A/d conversion device, current detector using the same, and digital servo controller using current detector |
CN102768060A (en) * | 2012-08-14 | 2012-11-07 | 昆山大百科实验室设备工程有限公司 | Multifunctional high-accuracy electronic balance |
CN102768060B (en) * | 2012-08-14 | 2014-05-28 | 昆山大百科实验室设备工程有限公司 | Multifunctional high-accuracy electronic balance |
CN104359535A (en) * | 2014-11-13 | 2015-02-18 | 常熟市佳衡天平仪器有限公司 | Portable electronic scale |
JP2016151461A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 大和製衡株式会社 | Weighting device |
WO2018046557A1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | Technische Universität Ilmenau | Apparatus and method for automatic calibration of the deflection of the pan of a balance having electromagnetic force compensation |
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