JP2699564B2 - Electronic balance - Google Patents
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- JP2699564B2 JP2699564B2 JP19364089A JP19364089A JP2699564B2 JP 2699564 B2 JP2699564 B2 JP 2699564B2 JP 19364089 A JP19364089 A JP 19364089A JP 19364089 A JP19364089 A JP 19364089A JP 2699564 B2 JP2699564 B2 JP 2699564B2
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは電磁力平衡
式の天びんに関する。The present invention relates to an electronic balance, and more particularly, to an electromagnetic force balance type balance.
<従来の技術> 電磁力平衡式の天びんでは、磁界中に設けたフォース
コイルに電流を流すことによって発生する電磁力を被測
定荷重と平衡させ、その平衡状態を得るに要する電流値
から被測定荷重の大きさを求める。<Conventional technology> In an electromagnetic force balance type balance, the electromagnetic force generated by passing a current through a force coil provided in a magnetic field is balanced with the load to be measured, and the current to be measured is obtained from the current value required to obtain the equilibrium state. Find the magnitude of the load.
この種の天びんに関して、本発明者は、迅速でかつ正
確な測定値を得ることを目的として、あらかじめ設定さ
れたデジタル値の1カウントづつステップ状の変化をし
つつ測定すべき荷重値に近い力を発生させる第1の荷重
評価部と、その第1の荷重評価部による力と測定すべき
荷重値との差に平衡する力を発生させる第2の荷重評価
部を設け、この第1と第2の荷重評価部で発生させてい
る力の合計、つまり、第1と第2の荷重評価部により分
担測定された荷重の合計により、測定すべき荷重値の大
きさを求めるようにしたものを提案している(特公昭64
−653号)。With respect to this type of balance, the inventor of the present invention aims to obtain a quick and accurate measurement value by changing the force close to the load value to be measured while changing the preset digital value in steps of 1 count. And a second load evaluator for generating a force that balances the difference between the force of the first load evaluator and the load value to be measured. The sum of the forces generated by the load evaluator 2, that is, the sum of the loads shared and measured by the first and second load evaluators, determines the magnitude of the load value to be measured. We have proposed
−653).
<発明が解決しようとする課題> 上述の提案に基づく方式では、未知質量の測定等のよ
うに、被測定荷重が変動していなければ簡単な構成のも
とに短時間で正確な測定値が得られるものの、試料の重
量変化の測定等のように、被測定荷重が変化する場合、
測定表示値が一時的に大きく変動するという欠点があっ
た。また、この変動の後、第2の荷重評価部が再び安定
するまでの時間が必要であり、応答性の点においても問
題があった。<Problems to be solved by the invention> In the method based on the above proposal, accurate measurement values can be obtained in a short time under a simple configuration unless the load to be measured fluctuates, such as measurement of an unknown mass. Although obtained, but the measured load changes, such as measurement of the weight change of the sample,
There is a disadvantage that the measured display value temporarily fluctuates greatly. In addition, after this change, a time is required until the second load evaluation unit is stabilized again, and there is also a problem in responsiveness.
すなわち、この種の測定方式では、第2の荷重評価部
が受け持つ測定範囲(発生力範囲)をオーバーした時点
で、第1の荷重評価部の発生する力を1ステップ(1カ
ウント)分変化させることになるが、その瞬間に第2の
荷重評価部で受け持つ力を大きく変化させる必要があ
る。That is, in this type of measurement method, the force generated by the first load evaluator is changed by one step (one count) when the measurement range (generated force range) that is covered by the second load evaluator is exceeded. However, at that moment, it is necessary to greatly change the force that the second load evaluator performs.
ここで、第2の荷重評価部がフォースコイルに供給す
る電流の大きさは、天びんの機構内のレバー等の変位を
検出してそれが0となるようにサーボ機構によって制御
されるが、このサーボ系の応答によって第2の荷重評価
部が発生する力の変化速度が支配され、ある程度以上に
速く変化させることはできない。その結果上記した問題
が生じるわけである。Here, the magnitude of the current supplied to the force coil by the second load evaluator is controlled by the servo mechanism so that the displacement of a lever or the like in the mechanism of the balance is detected and becomes zero. The speed of change of the force generated by the second load evaluator is governed by the response of the servo system and cannot be changed more than a certain speed. As a result, the above-mentioned problem occurs.
具体的に説明すると、第1の荷重評価部は例えば1gス
テップで1〜200gの力を発生させ、第2の荷重評価部は
0.1mgの分解能で1gまでの力を発生し、この両者の合計
が測定値を表すものとすると、荷重の変化があれば、1g
ごとに第1の荷重評価部による発生力が急変し、このと
き第2の荷重評価部のサーボ機構内のPID制御部の出力
は、積分動作のために急激には電圧を放出できず、これ
によって第1と第2の荷重評価部の合成力は一時的に過
大もしくは過小となり、表示が変動してしまうわけであ
る。More specifically, the first load evaluator generates, for example, a force of 1 to 200 g in 1 g steps,
Assuming that a force of up to 1 g is generated with a resolution of 0.1 mg, and that the sum of both represents the measured value, if there is a change in the load, 1 g
Each time, the force generated by the first load evaluator suddenly changes. At this time, the output of the PID controller in the servo mechanism of the second load evaluator cannot rapidly release voltage due to the integration operation. As a result, the combined force of the first and second load evaluation units temporarily becomes excessively large or small, and the display fluctuates.
つまり、第5図(a)に示すような荷重の変化があっ
た場合、例えば同図(b)に示すように時刻t1で第1の
荷重評価部が発生する力F1が1ステップ分増加し、時刻
t2で同じくF1が1ステップ分減少したとする。第2の荷
重評価部が発生する力F2は、t1で瞬時にF1の増加分だけ
減少し、t2では瞬時に増加する必要があるが、実際には
第5図(c)に示すように応答遅れが生じ、表示値に対
応する第1と第2の荷重評価部の発生力の和F1+F2は、
同図(d)に示すようにt1およびt2で一時的に大きく変
動し、かつ、真の荷重値を表示するまでの間に所定の時
間が必要である。That is, FIG. 5 when a change in load, such as (a), the example the force F 1 to the first load evaluator at time t 1 as shown in FIG. 3 (b) is generated, one step Increase and time
Similarly F 1 is a decreased one step at t 2. Force F 2 in which the second load evaluation unit is generated is reduced by the increase in the F 1 instantly t 1, it is necessary to increase instantaneously at t 2, actually in FIG. 5 (c) As shown, a response delay occurs, and the sum F 1 + F 2 of the generated forces of the first and second load evaluators corresponding to the display value is:
Temporarily greatly varied t 1 and t 2 as shown in FIG. 2 (d), and requires a predetermined time until displaying the true weight value.
<課題を解決するための手段> 本発明は特公昭64−653号の技術を更に改良して上記
した問題点を解消すべくなされたもので、その構成を実
施例に対応する第1図を参照しつつ説明すると、本発明
では、第2の荷重評価部Bを、PID制御部6と、そのPID
制御器6の出力の大きさに対応するカウント値を得る手
段(例えばパルス幅変調器7、発振器91、カウンタ92)
と、そのカウント値に対応してフォースコイル3に供給
する第2のパルス電流のデューティを決定するデータ処
理部93で構成し、また、そのデータ処理部93は、荷重変
化によりこの第2の荷重評価部Bの評価範囲を越えた場
合には、第1の荷重評価部Aからフォースコイル2に供
給する第1のパルス電流のデューティを1ステップ変化
させると同時に、第2のパルス電流のデューティを第1
のパルス電流のデューティの変化の向きと逆向きに所定
量強制的に変化させるよう構成している。<Means for Solving the Problems> The present invention has been made to solve the above-mentioned problem by further improving the technique of Japanese Patent Publication No. 64-653, and its structure is shown in FIG. Describing with reference to the drawings, in the present invention, the second load evaluator B is provided with a PID controller 6 and its PID controller.
Means for obtaining a count value corresponding to the magnitude of the output of the controller 6 (for example, pulse width modulator 7, oscillator 91, counter 92)
And a data processing unit 93 that determines the duty of the second pulse current to be supplied to the force coil 3 in accordance with the count value. When the evaluation value exceeds the evaluation range of the evaluation unit B, the duty of the first pulse current supplied from the first load evaluation unit A to the force coil 2 is changed by one step, and at the same time, the duty of the second pulse current is changed. First
Is forcibly changed by a predetermined amount in the direction opposite to the direction of change in the duty of the pulse current.
<作用> 第2の荷重評価部Bのサーボ機構は、PID制御器6の
出力を直接第2のパルス電流のデューティに変換してフ
ォースコイル3にフィードバックせず、一旦データ処理
部93に採り込み、第1のパルス電流のステップ状の変化
時にこれに対抗した制的な変化を加える。<Operation> The servo mechanism of the second load evaluator B directly converts the output of the PID controller 6 into the duty of the second pulse current and does not feed it back to the force coil 3, but temporarily incorporates it into the data processor 93. When the first pulse current changes stepwise, a counteracting change is applied.
すなわち、第2の荷重評価部Bの評価範囲を越えたと
きには、第1のパルス電流の1ステップ分の変化と同時
にこれと逆向きに第2のパルス電流に強制的に所定量の
変化が与えられ、これによって、第1のパルス電流によ
る発生電磁力の急激な変化が相殺され、全体としての電
磁力の変化は微小となる。That is, when the value exceeds the evaluation range of the second load evaluator B, a predetermined amount of change is forcibly applied to the second pulse current in the opposite direction simultaneously with the change of the first pulse current for one step. As a result, the sudden change in the electromagnetic force generated by the first pulse current is canceled out, and the change in the electromagnetic force as a whole becomes very small.
<実施例> 第1図は本発明実施例の構成を示すブロック図であ
る。<Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
天びん機構部1は公知の電磁力平衡式の荷重検出メカ
ニズムで、第1と第2のフォースコイル2と3が磁界中
に置かれ、これらで発生する電磁力を皿1a上の荷重と釣
り合わせるための機構である。この釣り合いは、天びん
機構部1内のレバー等の変位を検出する位置センサ4か
らの信号に基づくサーボ系(後述の第2の荷重評価部B
に対応)を構成することによって得られる。The balance mechanism 1 is a well-known electromagnetic force-balanced load detection mechanism, in which first and second force coils 2 and 3 are placed in a magnetic field, and the electromagnetic force generated by these is balanced with the load on the plate 1a. It is a mechanism for. This balance is based on a servo system based on a signal from a position sensor 4 that detects a displacement of a lever or the like in the balance mechanism 1 (a second load evaluator B described later).
).
第1のフォースコイル2は、いわば主コイルであっ
て、通常は測定値が大幅に変動しない限り一定の電磁力
を発生する。The first force coil 2 is a so-called main coil, and usually generates a constant electromagnetic force unless the measured value fluctuates greatly.
第2のフォースコイル3は、いわば副コイルであっ
て、第1のフォースコイル2で発生した電磁力で釣り合
わせきれない分の荷重に釣り合うだけの電磁力を発生す
る。The second force coil 3 is a so-called sub-coil, and generates an electromagnetic force enough to balance a load that cannot be balanced by the electromagnetic force generated by the first force coil 2.
第1と第2のフォースコイル2と3に流れる電流はい
ずれもパルス電流であって、そのパルスデューティを変
化させることによって発生電磁力に変化が与えられる。
第1のフォーカスコイル2には第1の荷重評価部Aか
ら、また、第2のフォースコイル3には第2の荷重評価
部Bからそれぞれ電流が供給される。The current flowing through the first and second force coils 2 and 3 is a pulse current, and the generated electromagnetic force is changed by changing the pulse duty.
A current is supplied to the first focus coil 2 from the first load evaluator A, and a current is supplied to the second force coil 3 from the second load evaluator B.
第1の荷重評価部Aは、定電流発生器13、スイッチ
S1、第1のパルスデューティ変換部11、および第1の荷
重評価値作成部94によって構成されており、第1の荷重
評価値作成部94からのデータに基づいた第1のパルスデ
ューティ変換部11の動作により、定電流発生器13からの
直流電流i1をスイッチS1でチョッピングした第1のパル
ス電流を第1のフォースコイル2に供給する。The first load evaluator A includes a constant current generator 13 and a switch.
S 1 , a first pulse duty conversion unit 11 and a first load evaluation value creation unit 94, and a first pulse duty conversion unit based on data from the first load evaluation value creation unit 94. the operation of the 11, and supplies the first pulse current a direct current i 1 from the constant current generator 13 and chopping switch S 1 to the first force coil 2.
この第1のパルス電流の実効値はあらかじめ第1のパ
ルスデューティ変換部94に設定された大きさのステップ
ごとに変化し、その変化のタイミングは、後述するよう
に第2の荷重評価部Bおよび第2のフォースコイル3に
よる測定値がその測定範囲を越えた瞬間である。The effective value of the first pulse current changes for each step of the magnitude set in advance in the first pulse duty conversion unit 94, and the timing of the change is determined by the second load evaluation unit B and the This is the moment when the value measured by the second force coil 3 exceeds the measurement range.
第2の荷重評価部Bは、位置センサ4、位置信号増幅
器5、PID制御器6、パルス幅変調器7、発振器91、カ
ウンタ92、データ処理部93、第2のパルスデューティ変
換部12、スイッチS2および定電流発生器13によって構成
され、第1のフォースコイル2の発生力と荷重との差に
応じた電磁力を第2のフォースコイル3に発生させて天
びん機構1を平衡させる。The second load evaluator B includes a position sensor 4, a position signal amplifier 5, a PID controller 6, a pulse width modulator 7, an oscillator 91, a counter 92, a data processor 93, a second pulse duty converter 12, and a switch. The balance mechanism 1 is constituted by S 2 and a constant current generator 13, and generates an electromagnetic force corresponding to a difference between a generated force of the first force coil 2 and a load in the second force coil 3 to balance the balance mechanism 1.
すなわち、位置センサ4および位置信号増幅器5によ
る天びん機構1内のレバー等の変位の検出値を、PID制
御器6を介してパルス幅変調器7に導入している。パル
ス幅変調器7は、のこぎり波発生器71とコンパレータ72
によって構成され、PID制御器6の出力の大きさに応じ
た時間幅の方形波信号Gを出力することができる。そし
て、この方形波信号GはANDゲート8に入力される。す
なわち、コンパレータ72は、PID制御器6の出力とのこ
ぎり波を比較して、のこぎり波の立ち上がりからPID出
力をのこぎり波が越えるまでの時間がHとなる方形波信
号Gを出力する。ANDゲート8はこの方形波信号Gをゲ
ート信号として発振器91からのクロックパルスを通過さ
せ、カウンタ92に導く。カウンタ92は上述ののこぎり波
の1周期ごとに計数値をリセットしつつ、入力パルスを
計数してその結果を順次出力する。従って、このカウン
タ92の出力は、PID制御器6の出力の大きさに比例した
ものとなる。That is, the detection value of the displacement of the lever and the like in the balance mechanism 1 by the position sensor 4 and the position signal amplifier 5 is introduced to the pulse width modulator 7 via the PID controller 6. The pulse width modulator 7 includes a sawtooth wave generator 71 and a comparator 72.
And outputs a square wave signal G having a time width according to the magnitude of the output of the PID controller 6. Then, this square wave signal G is input to the AND gate 8. That is, the comparator 72 compares the output of the PID controller 6 with the sawtooth wave, and outputs a square wave signal G in which the time from when the sawtooth wave rises to when the sawtooth wave exceeds the PID output becomes H. The AND gate 8 allows the clock pulse from the oscillator 91 to pass through the square wave signal G as a gate signal and guides the clock pulse to the counter 92. The counter 92 counts the input pulses while resetting the count value for each cycle of the sawtooth wave, and sequentially outputs the result. Therefore, the output of the counter 92 is proportional to the magnitude of the output of the PID controller 6.
カウンタ92による計数結果はデータ処理部93に採り込
まれる。そして、このデータ処理部9は、この計数値に
後述する処理を施すことにより第2のパルスデューティ
変換部12に供給すべきデータを得る。第2のパルスデュ
ーティ変換部12は、データ処理部93から供給されるデー
タに基づいてスイッチS2を駆動し、定電流発生器13から
の直流電流i2をチョッピングして第2のパルス電流を作
り、第2のフォースコイル3に供給するわけである。The result of counting by the counter 92 is taken into the data processing unit 93. Then, the data processing unit 9 obtains data to be supplied to the second pulse duty conversion unit 12 by performing a process described later on the count value. Second pulse duty converting unit 12 drives the switch S 2 on the basis of the data supplied from the data processing unit 93, the second pulse current by chopping the DC current i 2 from the constant current generator 13 And supplies it to the second force coil 3.
このデータ処理部93は、また、第2の荷重評価部Bの
測定範囲を越えたときに第1のパルス電流の実効値を1
ステップ変化させるべく、第1の荷重評価値作成部94に
対する指令を発生する。The data processing unit 93 also sets the effective value of the first pulse current to 1 when the measurement range of the second load evaluation unit B is exceeded.
In order to change the step, a command to the first load evaluation value creating unit 94 is generated.
第1の荷重評価値作成部94およびデータ処理部93から
のデータは、重み付け加算部95によってそれぞれ所定の
重みを付けて合計され、その合計値が荷重測定値として
表示器10に表示される。The data from the first load evaluation value creation unit 94 and the data processing unit 93 are summed with a predetermined weight by the weight addition unit 95, and the total value is displayed on the display 10 as a measured load value.
なお、定電流発生器13からの電流i1とi2は、天びん機
構1内に設けられた温度センサ14の出力によって温度補
償されている。The currents i 1 and i 2 from the constant current generator 13 are temperature compensated by the output of the temperature sensor 14 provided in the balance mechanism 1.
また、上述の発振器91、カウンタ92、データ処理部9
3、第1の荷重評価値作成部94および重み付け加算部95
は、実際にはマイクロコンピュータ9によって構成され
る。Further, the above-described oscillator 91, counter 92, data processing unit 9
3. First load evaluation value creation unit 94 and weighting addition unit 95
Is actually constituted by the microcomputer 9.
第2図はデータ処理部93によるデータ処理の仕方を示
すフローチャートで、以下、この図を参照しつつ作用を
述べる。FIG. 2 is a flowchart showing how data is processed by the data processing section 93. The operation will be described below with reference to FIG.
このフローチャートにおいてフラグf1,f2は、第2の
荷重評価部Bがその測定範囲を越えていない定常状態で
はOFFとなっており、測定範囲を+側に越えたときには
フラグf1が、また、−側に越えたときにはフラグf2がそ
れぞれONとなる。また、第2の荷重評価部Bにおいて
は、カウンタ92からのカウント値CがCL〜CHの範囲を測
定範囲とし、その全範囲、つまりCH−CLをQとして、こ
のQは第1の荷重評価値の1ステップ分と等しい電磁力
を発生するものとする。Flag f 1, f 2 in this flowchart, in a steady state in which the second load evaluation unit B does not exceed the measurement range has become OFF, the flag f 1 when exceeding the measurement range in the + direction, also , - flag f 2 is turned oN respectively when it exceeds the side. In the second load evaluator B, the count value C from the counter 92 is defined as a measurement range in the range of C L to C H , and the whole range, that is, C H -C L is defined as Q, and It is assumed that an electromagnetic force equal to one load evaluation value of one step is generated.
さて、カウント値Cを採り込んだ後(ST1)、フラグf
1およびf2がともにOFFの状態においては、このカウント
値Cに基づいて第2の荷重評価部Bの測定範囲を越えて
いるかどうかを判定し(ST2,ST3,ST4,ST5)、越えてい
ない場合にはCの値をそのまま第2のパルス電流のデュ
ーティを決定するデータPおよび計量値を算出するため
の第2の荷重評価値Dとして(ST6)、第2のパルスデ
ューティ変換部12および重み付け加算部95にそれぞれ供
給する(ST7)。Now, after taking in the count value C (ST1), the flag f
In 1 and f 2 are both OFF state, to determine whether exceeds a second measurement range of the load evaluation unit B on the basis of the count value C (ST2, ST3, ST4, ST5), does not exceed In this case, the value of C is used as it is as the data P for determining the duty of the second pulse current and the second load evaluation value D for calculating the weighing value (ST6). Each is supplied to the addition section 95 (ST7).
第2の荷重評価部Bの測定範囲を+側に越えたときに
はフラグf1を立て(ST4,ST8)、第1の荷重評価値を1
ステップアップする(ST9a)と同時に、第2のパルスデ
ューティを決定するデータPを、カウント値Cの値に拘
らず、 P=CL+0.1Q …(1) として第2のパルスデューティ変換部12に供給するとと
もに、第2の荷重評価値Dとして、 D=CL …(2) を重み付け加算部95に供給する(ST9b,ST7)。When exceeding the measurement range of the second load evaluation unit B in the + direction is a flag f 1 (ST4, ST8), the first load evaluation value 1
Step up (ST9a) at the same time, the data P to determine a second pulse duty, regardless of the value of the count value C, P = C L + 0.1Q ... (1) as the second pulse duty converting unit 12 and supplies to the supply as the second load evaluation value D, D = C L ... (2) to the weighted addition unit 95 (ST9b, ST7).
また、−側ならフラグf2を立て(ST5,ST10)、第1の
荷重評価値を1ステップダウンする(ST11a)と同時
に、データPを、 P=CH−0.1Q …(3) とし、また、Dを、 D=CH …(4) としてそれぞれ第2のパルスデューティ変換部12および
重み付け加算部95に供給する(ST11b,ST7)。Also, - erected side if flag f 2 (ST5, ST10), the first load evaluation value at the same time as one step down (ST11a), the data P, and P = C H -0.1Q ... (3 ), Also, D is supplied to the second pulse duty conversion unit 12 and the weighting addition unit 95 as D = C H (4) (ST11b, ST7).
すなわち、この実施例においては、第1の荷重評価値
が1ステップアップもしくはダウンすると同時に、第2
のパルスデューティは、その1ステップに相当する電磁
力の90%の電磁力を発生する量だけ強制的に逆向きに変
化させられるわけである。That is, in this embodiment, the first load evaluation value increases or decreases by one step, and
Is forcibly changed in the opposite direction by an amount that generates an electromagnetic force of 90% of the electromagnetic force corresponding to one step.
そして、このような第1の荷重評価値のステップ状の
変化があった後は、+側であったときにはST2からST12
へと進み、最新のカウント値Cとその直前のカウント値
C0との差|C−C0|をあらかじめ設定された規定値αと比
較し、差|C−C0|が規定値α内に収まるまではデータP
は、 P=CL+(C−CL)×0.1 …(5) データDは、 D=CL …(6) とされ、第2のパルスデューティ変換部12と重み付け加
算部95に供給される(ST13,ST7)。Then, after such a step-like change in the first load evaluation value, when the first load evaluation value is on the + side, the change from ST2 to ST12 is performed.
To the latest count value C and the count value immediately before
The difference between the C 0 | C-C 0 | compared to a preset specified value alpha, the difference | C-C 0 | data P until falls within the specified value alpha
P = C L + (C−C L ) × 0.1 (5) Data D is given by D = C L (6), and is supplied to the second pulse duty conversion unit 12 and the weighting addition unit 95. (ST13, ST7).
また、−側であったときにはST3からST15へと進み、
同様にして最新のカウント値Cとその直前のカウント値
C0との差|C−C0|を規定値αと比較し、差|C−C0|が規定
値α内に収まるまでは、 P=CH−(CH−C)×0.1 …(7) D=CH …(8) として第2のパルスデューティ変換部12と重み付け加算
部95に供給される(ST16,ST7)。On the negative side, go from ST3 to ST15,
Similarly, the latest count value C and the count value immediately before it
The difference between the C 0 | C-C 0 | is compared with a specified value alpha, the difference | C-C 0 | until falls within the specified value alpha is, P = C H - (C H -C) × 0.1 ... (7) D = C H (8) is supplied to the second pulse duty conversion unit 12 and the weight addition unit 95 (ST16, ST7).
そして、ST12もしくはST15で差|C−C0|がα内に収ま
っていれば、フラグf1もしくはf2を倒し(ST14もしくは
ST17)、ST6へと進んで定常の状態に戻る。Then, ST12 or ST15 the difference | C-C 0 | if fall is the alpha, beat flag f 1 or f 2 (ST14 or
ST17), proceed to ST6 to return to a steady state.
第3図は、前記した第5図(a)および(b)に示し
たように時刻t1で第1の荷重評価値F1が1ステップ分増
加し、t2では1ステップ分減少した場合を例にとって示
す、本発明実施例の作用説明図である。FIG. 3 shows a case where the first load evaluation value F 1 increases by one step at time t 1 and decreases by one step at t 2 as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the embodiment of the present invention, which is taken as an example.
第2の荷重評価部Bが発生する電磁力F2は、第3図
(a)に示すように、t1まではPID制御器6に対応する
カウント値Cそのものに基づいて第2のパルス電流のデ
ューティを決定することによって定まり、実質的にサー
ボ制御の状態にあって、同図に実線で示すPID制御器6
の出力通り、被測定荷重と第1の荷重評価部Aの発生力
との差に等しいものとなるが、t1においてはPID制御器
6の出力に関係なく、同図に白点で示すように第1の荷
重評価値が1ステップ増加すると同時にその90%に相当
する逆向きの電磁力が発生するように変化が与えられ
る。そして、PID制御器6の出力の変化がある一定の範
囲α内に収まるまでは、PID制御器6の出力に漸近する
ように変化する。Electromagnetic force F 2 in which the second load evaluation unit B is generated, as shown in FIG. 3 (a), up to t 1 is based on the count value C itself corresponding to the PID controller 6 second pulse current Is determined by determining the duty of the PID controller 6 which is substantially in a servo control state and is indicated by a solid line in FIG.
Is equal to the difference between the load to be measured and the force generated by the first load evaluator A, but at t 1 irrespective of the output of the PID controller 6, Then, the first load evaluation value is increased by one step, and at the same time, a change is made so that a reverse electromagnetic force corresponding to 90% of the first load evaluation value is generated. Until the change in the output of the PID controller 6 falls within a certain range α, the output changes so as to approach the output of the PID controller 6.
PID制御器6の出力の変化が収まるt1′以降は、再び
本来のサーボ制御の状態となり、時刻t2では同様に第1
の荷重評価値の1ステップの減少と同時にその90%に相
当する逆向きの電磁力が発生するように強制的な変化が
与えられ、PID制御器6の出力の変化が収まるt2′まで
それに漸近するように変化していく。なお、この間、計
量表示値を算出するためのデータDは、過渡状態である
t1〜t1およびt2〜t2を除いてF2と等しくなり、t1〜t1お
よびt2〜t2では図に黒点で示す通りとなる。After t 1 ′, at which the change of the output of the PID controller 6 stops, the original servo control state is resumed. At time t 2 , the first servo control is similarly performed.
At the same time as the reduction of the load evaluation value by one step, a forcible change is applied so that the reverse electromagnetic force corresponding to 90% of the load evaluation value is generated, and until t 2 ′ at which the change in the output of the PID controller 6 stops. It changes asymptotically. During this time, the data D for calculating the measurement display value is in a transient state.
equal becomes F 2 except t 1 ~t 1 and t 2 ~t 2, is as shown by black dots in FIG At t 1 ~t 1 and t 2 ~t 2.
これにより、第1と第2の荷重評価部AとBが発生す
る電磁力F1とF2の合計値は第3図(b)に示すように、
従来のように大きく変動することがない。Thus, as the total value of the electromagnetic force F 1 and F 2 the first and second load evaluating unit A and B generated are shown in FIG. 3 (b),
There is no large fluctuation as in the conventional case.
なお、データPとDについては、前記した各式にそれ
ぞれ共通の係数を乗じてもよいことは拒まない。Note that it is not refused that the data P and D may be multiplied by a common coefficient to each of the above expressions.
また、表示値を算出するためのデータDについては、
必ずしも以上の実施例のように過渡状態において一定値
を保持する必要はなく、他の適当な方法によって決定す
ることができ、例えばデータPと同じ値を取るよう構成
してもよい。For data D for calculating a display value,
It is not always necessary to hold a constant value in a transient state as in the above embodiment, but it can be determined by another appropriate method. For example, it may be configured to take the same value as the data P.
更に、第1の荷重評価値の1ステップの変化時におい
て第2の荷重評価部Bが強制的に変化させる電磁力の大
きさは、上述の実施例のように第1の荷重評価値の変化
量の90%に限定されないことは勿論で、任意の率とする
ことができる。ただし、100%にするとPID制御器6の出
力が定常状態に復帰することが困難となり、好ましくな
い。Further, when the first load evaluation value changes by one step, the magnitude of the electromagnetic force forcibly changed by the second load evaluation unit B is determined by the change in the first load evaluation value as in the above-described embodiment. It is needless to say that it is not limited to 90% of the amount, but can be any ratio. However, if it is set to 100%, it becomes difficult for the output of the PID controller 6 to return to a steady state, which is not preferable.
ところで、上述の実施例では、最新のカウント値Cと
その直前のカウント値C0との差|C−C0|がα内に収まる
までの過渡状態が継続する時間t1〜t1およびt2〜t2は、
PID制御器6の応答性に委ねられることになるが、本発
明者がすでに提案している特願平1−82295号の技術と
本発明を併用することにより、この過渡状態の間隔を短
くすることができる。Incidentally, in the above-described embodiment, the most recent difference in the count value C and the count value C 0 of the immediately preceding | C-C 0 | time transient state until falls within α continues t 1 ~t 1 and t 2 ~t 2 is,
Although it depends on the responsiveness of the PID controller 6, the interval between the transient states can be shortened by using the technique of Japanese Patent Application No. 1-82295 already proposed by the inventor and the present invention in combination. be able to.
すなわち、第4図に示すように、PID調節器6内の積
分回路6aの入力端に、第1のスイッチ21を介して吐出形
定電流回路22を、また、第2のスイッチ23を介して吸込
形定電流回路24を接続する。そして、第1および第2の
スイッチ21および23は、それぞれデータ処理部93からの
指令信号によってON・OFFされるように構成し、第1の
スイッチ21は第1の荷重評価値が1ステップ増加する瞬
間に、また、第2のスイッチ23は同じく第1の荷重評価
値が1ステップ減少する瞬間に、それぞれ一定時間だけ
閉じるようにする。That is, as shown in FIG. 4, a discharge type constant current circuit 22 via a first switch 21 and an input terminal of an integrating circuit 6a in the PID controller 6 and via a second switch 23. Connect the suction type constant current circuit 24. The first and second switches 21 and 23 are configured to be turned ON / OFF by a command signal from the data processing unit 93, respectively, and the first switch 21 increases the first load evaluation value by one step. The second switch 23 closes for a certain time at the moment when the first load evaluation value decreases by one step at the same time.
この第1または第2のスイッチ21または23の閉成によ
って、積分回路6aには規定の電気量が注入または排出さ
れることになるが、その電気量は、第1のフォースコイ
ル2に流れる電流の1ステップ分の変化による力F1の増
加もしくは減少分だけ、第2のフォースコイル3が発生
する力F2が減少もしくは増加するような電流がこの第2
のフォースコイル3に流れるように設定する。By closing the first or second switch 21 or 23, a prescribed amount of electricity is injected or discharged into the integration circuit 6a. The amount of electricity is determined by the current flowing through the first force coil 2. 1 increase or decrease by a force F 1 in step worth of change, current as the force F 2 to the second force coil 3 is generated is reduced or increased by this second
Is set to flow through the force coil 3.
これにより、PID制御器6の出力は、第1の荷重評価
値のステップ状の変化に際して、速やかに所期の安定状
態に戻り、前記した差|C−C0|がα内に収まるまでの過
渡状態が継続する時間t1〜t1およびt2〜t2は極めて短く
なる。As a result, the output of the PID controller 6 quickly returns to the expected stable state when the first load evaluation value changes stepwise, until the difference | C−C 0 | falls within α. time t 1 ~t 1 and t 2 ~t 2 transient state continues is very short.
なお、フォースコイルは必ずしも2個必要ではなく、
1個のフォースコイルに第1と第2のパルス電流を重畳
して流してもよい。Note that two force coils are not necessarily required,
The first and second pulse currents may be superimposed and flow in one force coil.
また、フォースコイルの数に拘らず、ON・OFF電流の
代えて、正負に交番する電流を流してもよく、この場
合、フォースコイルでの発熱量を一定にできるという効
果が期待できる。Also, regardless of the number of force coils, a current that alternates between positive and negative may be supplied instead of the ON / OFF current. In this case, an effect that the amount of heat generated by the force coil can be made constant can be expected.
<発明の効果> 以上説明したように、本発明によれば、第2の荷重評
価部Bの評価範囲を越えたときに、第1のパルス電流の
1ステップ分の変化と同時にこれと逆向きに第2のパル
ス電流に強制的に所定量の変化を与えるので、重量変化
測定や規定量のはかり取り作業において、従来のように
PID制御器の応答に起因した電磁力の“あばれ”がなく
なると同時に、応答生が向上し、スムーズな測定が可能
となる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, when the evaluation value exceeds the evaluation range of the second load evaluator B, the first pulse current is changed by one step at the same time and in the opposite direction. The second pulse current is forcibly changed by a predetermined amount, so that the weight change measurement and the weighing operation of the specified amount are performed in the same manner as in the related art.
At the same time, the "fluctuation" of the electromagnetic force caused by the response of the PID controller is eliminated, and the response is improved, enabling smooth measurement.
また、外乱によりPID出力が変動した場合でも、デー
タ処理部で平均化してから第2の電流のパルスデューテ
ィを決定するので、バランス状態の安定化にも効果があ
る。Further, even when the PID output fluctuates due to disturbance, the pulse duty of the second current is determined after averaging in the data processing unit, which is also effective in stabilizing the balance state.
第1図は本発明実施例の構成を示すブロック図、第2図
はそのデータ処理部93によるデータ処理の仕方を示すフ
ローチャート、第3図は本発明実施例の作用説明図、第
4図は本発明の他の実施例の要部構成図、第5図は従来
の第1,第2の荷重評価部を有する電子天びんの作用説明
図である。 1……天びん機構部 2……第1のフォースコイル 3……第2のフォースコイル 4……位置センサ 6……PID制御器 7……パルス幅変調器 8……ANDゲート 9……マイクロコンピュータ 91……発振器 92……カウンタ 93……データ処理部 94……第1の荷重評価値作成部 95……重み付け加算部 10……表示器 11……第1のパルスデューティ変換部 12……第2のパルスデューティ変換部 13……定電流発生器 A……第1の荷重評価部 B……第2の荷重評価部 S1……スイッチ S2……スイッチFIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing how data is processed by the data processing section 93, FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a view for explaining the operation of an electronic balance having first and second conventional load evaluation sections according to another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... balance mechanism part 2 ... 1st force coil 3 ... 2nd force coil 4 ... position sensor 6 ... PID controller 7 ... pulse width modulator 8 ... AND gate 9 ... microcomputer 91 ... Oscillator 92 ... Counter 93 ... Data processing unit 94 ... First load evaluation value creation unit 95 ... Weighting addition unit 10 ... Display unit 11 ... First pulse duty conversion unit 12 ... 2 pulse duty converter 13: constant current generator A: first load evaluator B: second load evaluator S 1 ... switch S 2 ... switch
Claims (1)
力を荷重と平衡させ、その状態でフォースコイルに流れ
る電流値から荷重の大きさを求める天びんにおいて、あ
らかじめ設定されたデジタル値に対応した電気量の第1
のパルス電流を上記フォースコイルに供給して所定の力
を発生させる第1の荷重評価部と、サーボ機構により上
記第1の荷重評価部による力で残った不平衡荷重を平衡
させるべく上記フォースコイルに第2のパルス電流を供
給する第2の荷重評価部を備え、上記第1と第2のパル
ス電流の双方の電気量の合計から荷重を決定するよう構
成するとともに、上記第2の荷重評価部は、PID制御器
と、そのPID制御器の出力の大きさに対応するカウント
値を得る手段と、そのカウント値に対応して上記第2の
パルス電流のデューティを決定するデータ処理部を含
み、かつ、そのデータ処理部は、荷重変化により上記第
2の荷重評価部の評価範囲を越えた場合には、上記第1
のパルス電流のデューティを1ステップ変化させると同
時に、上記第2のパルス電流のデューティを第1のパル
ス電流のデューティの変化の向きと逆向きに所定量強制
的に変化させるよう構成したことを特徴とする、電子天
びん。1. A balance that balances a force generated in a force coil provided in a magnetic field with a load, and obtains a magnitude of the load from a current value flowing through the force coil in that state. First of quantity of electricity
A first load evaluator for supplying a pulse current to the force coil to generate a predetermined force, and the force coil for balancing an unbalanced load remaining by the force of the first load evaluator by a servo mechanism. And a second load estimator for supplying a second pulse current to the first and second pulse currents so as to determine the load from the sum of the quantities of both the first and second pulse currents. The unit includes a PID controller, means for obtaining a count value corresponding to the magnitude of the output of the PID controller, and a data processing unit for determining the duty of the second pulse current in accordance with the count value. If the data processing unit exceeds the evaluation range of the second load evaluation unit due to a load change, the data processing unit
And the duty of the second pulse current is forcibly changed by a predetermined amount in a direction opposite to the direction of the change in the duty of the first pulse current. And an electronic balance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19364089A JP2699564B2 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Electronic balance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19364089A JP2699564B2 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Electronic balance |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0357923A JPH0357923A (en) | 1991-03-13 |
JP2699564B2 true JP2699564B2 (en) | 1998-01-19 |
Family
ID=16311305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19364089A Expired - Lifetime JP2699564B2 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Electronic balance |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2699564B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010271314A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Mettler-Toledo Ag | Controlled and/or regulated force-measuring device |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP19364089A patent/JP2699564B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010271314A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Mettler-Toledo Ag | Controlled and/or regulated force-measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0357923A (en) | 1991-03-13 |
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