JP2530733B2 - 電子式秤量器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子式秤量器に関するものである。

（従来の技術） 電子式秤量器は、歪ゲージ式や静電容量式の荷重検出
手段からの出力電圧を、V/F変換器でその電圧に応じた
周波数のパルス信号に変換し、さらにマイクロコンピュ
ータ等の演算処理装置でこのパルス信号の周波数を計測
して荷重を求め、この荷重値を表示装置で表示するよう
になっている。

前記V/F変換器から出力されるパルス信号の周波数の
計測は、従来、一定時間のパルス数を直接計数する方法
と、パルスの波長を計測してこの波長から周波数を求め
る方法がある。通常、秤量器の表示装置では、長くとも
0.5秒に１回は表示を改める必要があるため、この計測
は0.2秒以内に完了する必要がある。

（発明が解決しようとする課題） 要求精度が0.1gで、1500gまで秤量可能な家庭用の小
型秤量器に前者の方法を採用する場合、0.2秒間で1500/
0.1＝15000のパルスを計測しなければならないため、V/
F変換器の出力周波数は最低でも15000/0.2＝75KHzが必
要である。実際には、秤量0gであってもV/F変換器の出
力は0Hzではないため、これを仮に25KHzとすると、最大
25KHz＋7.5KHz＝100KHzの周波数のパルス出力を信号を
出力できなければならない。このように、V/F変換器の
出力パルス信号の周波数が高くなるほど、V/F変換器の
前段の増幅回路での増幅度を大きくしなければならない
が、増幅回路のゼロドリフトが大きく影響するため、ゼ
ロドリフトの非常に小さい増幅回路を設ける必要があ
り、高価になるという問題がある。また、V/F変換器の
発振回路も周波数が高くなるほど、入力信号電圧と出力
周波数との間の直線性が得られにくくなるという問題が
ある。

一方、パルス信号の波長からその周波数を求める後者
の方法を採用する場合、通常4MHzのクロックを４分周し
た1MHzの信号で計測すると最少単位計測時間は１μｓと
なるので、前記精度を確保するには、波長τは最低1500
/0.1×１μｓ＝15msとなり、67Hzという低周波出力とし
なければならない。これでは、容量が大きく、しかも漏
れ電流の少ないキャパシタを採用しなければならず、高
価になるという問題が生じる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、安価
な数KHzのV/F変換器を使用して精度よく秤量することが
できる電子式秤量器を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、被秤量物の荷重
に応じた直流電圧を出力する荷重検出手段と、該荷重検
出手段からの出力電圧をこれに応じた周波数のパルス信
号に変換するV/F変換器と、該V/F変換器からのパルス信
号の所定個数のパルスの時間間隔を計測し、この計測時
間の逆数から当該パルス信号の周波数を求めて荷重を算
定し、これを表示する演算処理装置とを備えたものであ
る。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を添付図面に従って説明す
る。

第１図は、本発明に係る電子式秤量器の回路図を示
し、図において、１は電源となる電池、２は図示しない
秤量器本体の弾性起歪体に貼着された４個の歪ゲージで
ブリッジ回路を構成した荷重検出手段、３は前記荷重検
出手段２の出力電圧を増幅する増幅回路、４は前記増幅
回路３で増幅された直流電流を周波数に変換するV/F変
換回路で、前記増幅回路３とともにV/F変換器５を構成
する。６は演算処理装置を構成するマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンという。）、７は2KHzの原発振器、
８は電源スイッチ、９は荷重値を表示する表示装置であ
る。

電池１は、トランジスタＱを介して荷重検出手段２、
増幅回路３、V/F変換回路４及びマイコン６に電流を供
給するようになっている。

前記V/F変換器５は、荷重0gで5kHz、荷重1500gで6.5K
Hz、その間は直線的に変化する周波数のパルス信号を出
力するようになっている。

前記マイコン６は、原発振器７からの2MHzのクロック
信号を分周回路10で４分周した基本信号をカウントする
内部カウンタ11と、V/F変換器５からのパルス信号の立
ち上がりを検出するイベントカウンタ12とを備え、内蔵
されたプログラムに従ってV/F変換器５からのパルス信
号の周波数を求め、荷重を算定してその荷重値を表示装
置９に出力するようになっている。

すなわち、第２図に示すように、通電時にステップS1
01でゼロ点を調節した後、ステップS102でイベントカウ
ンタ12をセットし、ステップS103で計測開始時期である
６個目のパルスを検出すれば、ステップS104で内部カウ
ンタ11をセットする。そして、ステップS105で計測終了
時期である1000個目のパルスを検出すれば、ステップS1
06で内部カウンタ11のカウント値ｎを取り込み、ステッ
プS107でこれを周波数ｎに換算した後、ステップS108で
荷重ｗを算出して、ステップ109でその荷重値を出力
し、ステップS102に戻って以上のステップを繰り返すよ
うになっている。

V/F変換器５から出力されるパルス信号は、前記のよ
うに、荷重0gで5KHz、1500gで6.5KHzであるから、その
周期はそれぞれ200μｓ、154μｓであり、パルス1000個
分の時間間隔は荷重0gで200ms、荷重1500gで約154msで
ある。このパルス1000個分の時間間隔は、その間に、原
発振器７からの2MHzのクロックを４分周した500KHz（周
期２μｓ）の基本信号を内部カウンタ11を増加すること
により計数する。この計数値ｎは荷重0gで1000、荷重15
00gで76923となる。この計数値ｎを下記式により周波
数に変換すると、荷重0gで80000、荷重1500gで104000で
ある。

ｍ＝８×10⁹/n … 従って、未知の被秤量物の荷重は、下記式で算出す
ることができる。

ｗ＝（ｍ−80000）×1500/2400 … 従って、この秤量器の精度は単位当たり0.0625とな
り、要求精度0.1gを満足する。

また、計数値ｎに基本信号１の誤差が生じて、例えば
荷重0gでｎ＝100001あるいは99999等となった場合、ｍ
＝79999あるいは80000となる。同様に、荷重1500gでｎ
＝76922あるいは76924等となった場合、ｍ＝104001ある
いは103998となる。従って、換算周波数ｍは荷重0g付近
で最大１、荷重1500g付近では最大２の誤差を生じる
が、これはそれぞれ0.0625g、0.125gに相当し、計測単
位と同程度の実用上十分な精度である。

以上の構成からなる電子式秤量器では、電源スイッチ
８をオンすると、トランジスタＱがオンして荷重検出手
段2,V/F変換器５及びマイコン６が作動し始め、マイコ
ン６によりトランジスタＱがオン状態に保持されるとと
もに、電源オン時の検出重量の絶対値が「0g」とされ、
ゼロ点調節が行なわれる。

次に、図示しない起歪体に取り付けられた秤量皿に被
秤量物を載置すると、起歪体が変位して歪ゲージが歪
み、ブリッジ回路の平衡が崩れる結果、被秤量物の重量
に応じた微少電圧が発生する。この微少電圧はV/F変換
器５の増幅回路３で増幅され、V/F変換回路４で5KHz〜
6.5KHzの間の周波数パルス信号に変換される。そして、
マイコン６によりV/F変換器５からの1000個分のパルス
の時間間隔が計数され、これに基づいて周波数m,荷重ｗ
が求められ、この荷重値が表示装置９に出力される。こ
れにより、表示装置９には被秤量物の荷重値が表示され
る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、V/
F変換器からのパルス信号の所定個数分のパルスの時間
間隔を計測することによって当該パルス信号の周波数を
求めるものであるから、数KHzの出力のV/F変換器を使用
することができ、安価であるうえ、ほぼ計測単位と同様
の精度が得られるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子式秤量器の回路図、第２図は
マイクロコンピュータのフローチャートである。 ２……荷重検出手段、５……V/F変換器、 ６……演算処理装置、９……表示装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被秤量物の荷重に応じた直流電圧を出力す
   る荷重検出手段と、該荷重検出手段からの出力電圧をこ
   れに応じた周波数のパルス信号に変換するV/F変換器
   と、該V/F変換器からのパルス信号の所定個数のパルス
   の時間間隔を計測し、この計測時間の逆数から当該パル
   ス信号の周波数を求めて荷重を算定し、これを表示する
   演算処理装置とを備えたことを特徴とする電子式秤量
   器。