JP2996279B2 - 電子式はかりの温度特性補正方法 - Google Patents
電子式はかりの温度特性補正方法Info
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Description
補正方法に関するものである。
3,図4に示す。図3において、1は、はかりの検出手
段のロードセルであり、その励磁端子2は後述するアナ
ログ回路部Aの電源端子3に接続され、電源が供給さ
れ、また出力端子4はアナログ回路部Aの入力端子5に
接続され、ロードセル1の荷重検出信号aがアナログ回
路部Aに入力され、また励磁端子2はアナログ回路部A
の基準端子6に接続され、ロードセル1の電圧信号bが
アナログ回路部Aに入力されている。
れ、ロードセル1の荷重検出信号aを増幅し、増幅され
た荷重検出信号a’を出力するプリアンプ11と、基準端
子6に接続されロードセル1の電圧信号bを増幅し、基
準電圧信号cを出力する基準アンプ12と、基準アンプ12
に接続され基準電圧信号cを調整し、はかりのムダ目に
相当するムダ目消去信号dを出力するムダ目消去調整回
路13(後述する)と、プリアンプ11とムダ目消去調整回
路13に接続され、荷重検出信号a’よりムダ目消去信号
dを減算し、計量信号eを出力する減算器14と、減算器
14に接続され、計量信号eを調整し、計量信号e’を出
力するゲイン調整回路15(後述する)と、ゲイン調整回
路15と基準アンプ12に接続され、基準電圧信号cに応じ
て計量信号e’をディジタル信号fに変換するアナログ
−ディジタル変換器(以下、A/D変換器と略す)16か
ら構成されている。
ジタル信号fは出力端子17を介してコンピュータ21へ出
力され、コンピュータ21により計量値がディジタル表示
器(図示せず)に表示される。
す。ムダ目消去調整回路13は一般にオペアンプを使用し
た反転増幅回路と呼ばれる回路であり、入力側抵抗Rs
と帰還側抵抗Rf の抵抗値の比により増幅率(ゲイン)
を定めることができる。帰還側抵抗Rf は、粗調整用の
複数の固定抵抗31を直列に接続し、これら各固定抵抗31
にそれぞれ並列にディップ−スイッチ32を接続し、固定
抵抗31にさらに微調整用の可変抵抗33を直列に接続して
構成されている。
り、説明を省略する。但し、微調整用の可変抵抗33は不
要である。上記構成による動作を説明する。
号aは、プリアンプ11により増幅され、減算器14により
荷重検出信号a’からムダ目消去調整回路13により調整
されたムダ目消去信号dが減算されて計量信号eが求め
られ、この出力はゲイン調整回路15で調整され、A/D
変換器16によりディジタル信号fに変換されてコンピュ
ータ21へ入力され、計量値がディジタル表示器に表示さ
れる。
回路13のゲインの調整方法について説明する。 錘を載せない状態でロードセル1に電源を供給する。
整する。すなわち、ゲイン調整回路15の出力信号(計量
信号)e’のレベルを確認しながら、この出力信号e’
のレベルが”0”に一致するように、ムダ目消去調整回
路13のディップ−スイッチ32を投入して粗調整し、続い
て可変抵抗33を可変する。
計量値が零であると認識する。 はかりに、秤量の錘を載せる。 そして次に、ゲイン調整回路15を調整する。すなわ
ち、秤量の錘を載せたときのゲイン調整回路15の出力信
号e’がA/D変換器16の入力信号の上限値以下になる
ように、ゲイン調整回路15の出力信号e’のレベルを確
認しながら、ゲイン調整回路15のディップ−スイッチ32
を投入して調整する。
すると、コンピュータ21はβを秤量であると認識する。
来のゲイン調整回路15とムダ目消去調整回路13のゲイン
を調整しても、アナログ回路部Aでは構成する各部品の
温度特性により零点(上記錘を載せないときのA/D変
換値)、およびスパンβ(ゲイン調整回路15から出力さ
れる秤量の錘に対する計量値)に誤差が生じ、正確な計
量をできないという問題があった。さらに、ゲインを変
更する毎に、零点、およびスパンの温度特性が変化する
という問題があった。また、温度により影響を受けない
ように、アナログ回路部Aの回路を形成するには、たと
えば上記抵抗Rs ,Rf では、その抵抗値が温度により
バラツキの生じない高品質で高価な抵抗を選択する必要
があり、コストがアップするという問題があった。
であり、温度により諸量にバラツキが生じる部品を使用
でき、温度変化の影響を受けずに正確な計量を可能とす
る電子式はかりの温度特性補正方法を提供することを目
的とするものである。
本発明の電子式はかりの温度特性補正方法は、はかりの
検出手段としてロードセルを有し、減算器においてこの
ロードセルの荷重検出信号からムダ目消去調整回路にお
いて調整されたムダ目消去信号を減算し、この減算信号
をゲイン調整回路において調整し、ディジタル信号に変
換してコンピュータへ出力するアナログ回路部を有す電
子式はかりにおける、前記アナログ回路部の温度特性補
正方法であって、前記アナログ回路部に、この回路部の
温度を検出する温度センサを設け、少なくとも2つの所
定温度において、零点に相当する上記荷重検出信号を入
力して前記ムダ目消去調整回路およびゲイン調整回路の
ゲイン毎に、前記ゲイン調整回路の出力信号を零点情報
として記憶し、零点および秤量に相当する上記荷重検出
信号を入力して前記ゲイン調整回路のゲイン毎に、ゲイ
ン調整回路の零点および秤量に相当する出力信号と上記
零点情報との差をスパン情報として記憶し、前記温度セ
ンサにより検出された温度信号を温度情報として記憶
し、前記ムダ目消去調整回路およびゲイン調整回路のゲ
イン毎に、少なくとも2つの前記零点情報と温度情報か
ら零点の温度係数を求め、前記ゲイン調整回路のゲイン
毎に、少なくとも2つの前記スパン情報と温度情報から
スパンの温度係数を求め、実際の計量時に、前記温度セ
ンサにより検出された実温度情報と前記ムダ目消去調整
回路のゲインおよびゲイン調整回路のゲインに応じた零
点の温度係数から零点を補正し、前記実温度情報と前記
ゲイン調整回路のゲインに応じたスパンの温度係数から
スパンを補正することを特徴とするものである。
度係数とスパンの温度係数が求められ、実際の計量時、
選択されたゲインに応じた零点の温度係数とスパンの温
度係数に基づいて、温度センサにより検出された実温度
情報により零点が補正され、またスパンが補正され、よ
って正確な計量値が得られる。よって、アナログ回路部
に、たとえば温度により抵抗値がばらつく抵抗を使用す
ることが可能となり、安価な抵抗が使用でき、アナログ
回路部のコストを低減できる。
明する。なお、従来例の図3の構成と同一の構成には同
一の符号を付して説明を省略する。
た電子式はかりの回路構成図である。図示のように、ア
ナログ回路部A’には、従来のムダ目消去調整回路13に
代えて、後述するコンピュータ41から第1選択入力端子
42を介して、ムダ目消去選択信号gを入力し、アナログ
スイッチ(図示せず)によりゲインを調整し、はかりの
ムダ目に相当するムダ目消去信号dを出力するムダ目消
去調整回路43が設けられ、さらに従来のゲイン調整回路
15に代えて、コンピュータ41から第2選択入力端子44を
介して、ゲイン選択信号hを入力し、アナログスイッチ
(図示せず)によりゲインを調整し、計量信号eを調整
し、計量信号e’を出力するゲイン調整回路45が設けら
れている。
出する温度センサ50が設けられ、温度センサ50の温度検
出信号kをディジタル信号mに変換してコンピュータ41
へ出力端子51を介して出力するA/D変換器52が設けら
れている。
度特性補正方法、ムダ目消去調整回路43およびゲイン調
整回路45のゲイン調整方法、実計量方法を図2のフロー
チャートにしたがって説明する。 〔ステップ−1〕まず、恒温槽にアナログ基板部A’を
入れて、ロードセル1の代わりにダミーセルを接続して
給電し、アナログ基板部A’に仮の荷重検出信号aと電
圧信号bを入力させる。ダミーセルの出力が”0”とな
るように設定する。これにより、ゲイン調整回路45の出
力信号が、すなわち零点の信号e’がA/D変換器16に
おいてディジタル信号fに変換され、コンピュータ41に
入力される。このディジタル信号fには、プリアンプ1
1,基準アンプ12,ムダ目消去調整回路43、減算器14、
およびゲイン調整回路45の構成部品の温度特性が複合し
て現れる。なお、A/D変換器16の零点の温度特性は小
さいので無視できる。 〔ステップ−2〕ゲイン調整回路45にゲイン調整信号h
を出力し、アナログスイッチ(図示せず)によりゲイン
をGG 1に調整する。そして恒温槽の温度を−5℃にセ
ットし、またムダ目消去調整回路43にムダ目消去選択信
号gを出力し、アナログスイッチ(図示せず)によりゲ
インをGM 1に調整する。次に、このときのA/D変換
値(ディジタル信号f)をZ11(−5)としてコンピュ
ータ41に入力して記憶する。続いて、ゲインをGM 2,
GM 3,GM 4と順に選択して、そのときのA/D変換
値をZ12(−5),Z13(−5),Z14(−5)として
コンピュータ41に入力して記憶する。また、温度センサ
50の温度検出信号kのA/D変換値T(−5)を入力し
て記憶する。
G 2,GG 3,GG 4に調整して、その各々のゲインに
対して、ムダ目消去調整回路43のゲインがGM 1,GM
2,GM3,GM 4のときのディジタル信号fをコンピ
ュータ41に入力して記憶する。 〔ステップ−3〕恒温槽の温度を20℃にセットし、ス
テップ−2と同一の動作を繰り返す。 〔ステップ−4〕恒温槽の温度を45℃にセットし、ス
テップ−2と同一の動作を繰り返す。
ムダ目消去選択信号gを出力し、アナログスイッチ(図
示せず)によりゲインをGM 1に調整する。そして、恒
温槽の温度を−5℃にセットし、またゲイン調整回路45
にゲイン選択信号hを出力し、アナログスイッチ(図示
せず)によりゲインをGG 1に調整する。
なるように調整して、このときのディジタル信号fをコ
ンピュータ41にα(=Z11(−5)となる)として入力
し、次にダミーセルの出力を秤量の錘を載せたときと略
等しくなるように調整して、このときのディジタル信号
fをコンピュータ41にβとして入力し、(β−α)を演
算してスパン値G1(−5)としてコンピュータ41に記
憶する。続いて、同様に、ゲインをGG 2,GG 3,G
G 4と順に選択して、それぞれの場合のスパン値を計測
してG2(−5),G3(−5),G4(−5)として
記憶する。また、温度センサ50の温度検出信号kのカウ
ント値T(−5)を入力して記憶する。スパン値G1
(−5),G2(−5),G3(−5),G4(−5)
には、アナログ回路部A’の各部の感度(ゲイン)の温
度特性が複合して現れる。 〔ステップ−6〕恒温槽の温度を20℃にセットし、ス
テップ−5と同一の動作を繰り返す。 〔ステップ−7〕恒温槽の温度を45℃にセットし、ス
テップ−5と同一の動作を繰り返す。
計測値から、ゲイン調整回路45のゲインがGG 1の場合
について、各ゲインGM 1,GM 2,GM 3,GM 4毎
に、20℃未満、以上の零点の温度係数Z11(L),Z
11(H),Z12(L),Z12(H),Z13(L),Z13
(H),Z14(L),Z14(H)を下記の式により演算
して記憶する。
5)}/{T(20)−T(−5)} Z11(H)={Z11(45)−Z11(20)}/{T
(45)−T(20)} Z12(L)={Z12(20)−Z12(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z12(H)={Z12(45)−Z12(20)}/{T
(45)−T(20)} Z13(L)={Z13(20)−Z13(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z13(H)={Z13(45)−Z13(20)}/{T
(45)−T(20)} Z14(L)={Z14(20)−Z14(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z14(H)={Z14(45)−Z14(20)}/{T
(45)−T(20)} 同様に、ゲイン調整回路45のゲインがGG 2,GG 3,
GG 4の場合についても上記表2〜表4に求めた計測値
から、各ゲインGM 1,GM 2,GM 3,GM4毎に、
20℃未満、以上の零点の温度係数Z21(L)〜Z24
(H),Z31(L)〜Z34(H),Z41(L)〜Z44
(H)を下記の式により演算して記憶する。
5)}/{T(20)−T(−5)} Z21(H)={Z21(45)−Z21(20)}/{T
(45)−T(20)} Z22(L)={Z22(20)−Z22(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z22(H)={Z22(45)−Z22(20)}/{T
(45)−T(20)} Z23(L)={Z23(20)−Z23(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z23(H)={Z23(45)−Z23(20)}/{T
(45)−T(20)} Z24(L)={Z24(20)−Z24(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z24(H)={Z24(45)−Z24(20)}/{T
(45)−T(20)} Z31(L)={Z31(20)−Z31(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z31(H)={Z31(45)−Z31(20)}/{T
(45)−T(20)} Z32(L)={Z32(20)−Z32(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z32(H)={Z32(45)−Z32(20)}/{T
(45)−T(20)} Z33(L)={Z33(20)−Z33(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z33(H)={Z33(45)−Z33(20)}/{T
(45)−T(20)} Z34(L)={Z34(20)−Z34(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z34(H)={Z34(45)−Z34(20)}/{T
(45)−T(20)} Z41(L)={Z41(20)−Z41(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z41(H)={Z41(45)−Z41(20)}/{T
(45)−T(20)} Z42(L)={Z42(20)−Z42(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z42(H)={Z42(45)−Z42(20)}/{T
(45)−T(20)} Z43(L)={Z43(20)−Z43(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z43(H)={Z43(45)−Z43(20)}/{T
(45)−T(20)} Z44(L)={Z44(20)−Z44(−5)}/{T
(20)−T(−5)} Z44(H)={Z44(45)−Z44(20)}/{T
(45)−T(20)} 〔ステップ−9〕次に、上記表2に求めた計測値から、
各ゲインGG 1,GG 2,GG 3,GG4毎に、20℃
未満、以上のスパンの温度係数G1(L),G1
(H),G2(L),G2(H),G3(L),G3
(H),G4(L),G4(H)を下記の式により演算
して記憶する。
5)}/{T(20)−T(−5)} G1(H)={G1(45)−G1(20)}/{T
(45)−T(20)} G2(L)={G2(20)−G2(−5)}/{T
(20)−T(−5)} G2(H)={G2(45)−G2(20)}/{T
(45)−T(20)} G3(L)={G3(20)−G3(−5)}/{T
(20)−T(−5)} G3(H)={G3(45)−G3(20)}/{T
(45)−T(20)} G4(L)={G4(20)−G4(−5)}/{T
(20)−T(−5)} G4(H)={G4(45)−G4(20)}/{T
(45)−T(20)} 〔ステップ−10〕次に、アナログ基板部A’を実際の電
子式はかりに組み込み、ロードセル1を接続して給電
し、実際の荷重検出信号aと電圧信号bを入力させる。 〔ステップ−11〕次に、下記の項目を入力する。
M (倍), 13.ゲイン調整回路45が選択可能なゲインGG (倍) 〔ステップ−12〕次に、下記(1)式を満たすゲイン調
整回路45のゲインGG を演算する。
(基準スケールK内)を得るものである。
=120 kgf,N=1,W=50kg,X=2v,S=10
0000,GP =100 倍,K=60000 とすると、 ゲインGG ≦1.20 が求まる。 〔ステップ−13〕上記(1)式を満たす最大のゲイン調
整回路45のゲインGG を選択する。
GG 3=1.96,GG 4=2.74 が選択可能であるとする
と、 ゲインGG 1=1.00 が選択される。 〔ステップ−14〕選択したゲインGG 1のゲイン選択信
号hをゲイン調整回路45へ出力する。このゲイン選択信
号hによりゲイン調整回路45においてゲインが調整され
る。 〔ステップ−15〕さらに、選択したゲインGG による秤
量Wに対するA/D変換器16の変換値を演算して、記憶
する。いま、(1)式の左辺の計算値は”50000 ”とな
り、秤量Wに対するA/D変換値は”50000 ”となる。
したがって、以後コンピュータ41はディジタル信号f
の、増分”50000 ”を秤量(W=50kg)と認識する。
回路45のゲインGG の選択によりコンピュータ41へ出力
する基準スケールK(=60000 )内で最大のA/D変換
値(=50000 )が得られる。 〔ステップ−16〕上記選択されたゲインGG において、
下記(2)式を満たすムダ目調整回路43のゲインGM を
演算する。
(ディジタル信号f)の絶対値が許容値J以内となるよ
うに、ムダ目調整回路43のゲインGM を調整するもので
ある。
g,J=10000 とすると、 0.32≦ゲインGM ≦0.52 が求まる。 〔ステップ−17〕上記(2)式を満たし、かつ(2)式
の左辺が最小となるムダ目調整回路43のゲインGM を選
択する。
GM 3=0.50,GM 4=0.70 が選択可能であるとする
と、 ゲインGM 3=0.50 が選択される。 〔ステップ−18〕選択したゲインGM 3のムダ目消去選
択信号gをムダ目消去調整回路43へ出力する。このムダ
目消去選択信号gによりムダ目消去調整回路43において
ゲインが調整される。 〔ステップ−19〕さらに、選択したゲインGM による零
点のバイアス値を演算して、零点の値として記憶する。
いま、(2)式の左辺の計算値は”絶対値(−8000)”
となり、零点に対するA/D変換値は”−8000”とな
る。したがって、コンピュータ41はディジタル信号fと
して、”−8000”を入力すると、計量値を0kgと認識
する。
8000〜42000 (=−8000+50000 )”を”0〜50kg”
と認識することになる。上記ステップ−16〜19により、
選択されたゲインGG において、錘を載せない状態での
A/D変換値の絶対値が最小となるムダ目調整回路のゲ
インGM が選択される。 〔ステップ−20〕上記選択されたゲイン調整回路45のゲ
インGG とムダ目調整回路43のゲインG M に基づいて、
零点の温度係数とスパンの温度係数を選択する。
1、ムダ目調整回路43のゲインGMとしてGM 3が選択
されているので、零点の温度係数としてZ13(L),Z
13(H)が選択され、スパンの温度係数としてG1
(L),G1(H)が選択される。 〔ステップ−21〕上記選択された零点の温度係数と入力
した現在のアナログ回路部A’の温度t℃のA/D変換
値T(t)から、錘を載せない状態で測定された零点Z
1(t)を下記の式により補正する。補正後の零点の計
量値をZ(t)とする。
(t)} T(t)≧T(20)の場合、 Z(t)=Z1(t)−Z13(H)・{T(t)−T
(20)} 〔ステップ−22〕上記選択されたスパンの温度係数と入
力した現在のアナログ回路部A’の温度t℃のA/D変
換値T(t)から、スパン計量値G1(t){=計量値
(A/D変換器16のディジタル信号f)−Z1(t)}
を下記の式により補正する。補正後の計量値をG(t)
とする。
(t)} T(t)≧T(20)の場合、 G(t)=G1(t)−G1(H)・{T(t)−T
(20)} 〔ステップ−23〕実際の計量値Q(kg)を下記式によ
り演算する。
ログ回路部A’の温度により零点が補正され、またスパ
ンが補正されることによって、より正確な計量値Qを得
ることができる。したがって、アナログ回路部A’を構
成する部品に、温度により諸量がばらつく部品を使用す
ることが可能となり、安価な部品を使用でき、コストを
低減することができる。さらにゲイン調整回路45のゲイ
ンGG およびムダ目調整回路43のゲインGM が変更にな
っても、ゲインに応じた温度係数が選択されることによ
り、ゲイン変更による誤差を回避でき、正確な計量値Q
を得ることができる。
零点の温度係数とスパンの温度係数が求められ、実際の
計量時、これら零点の温度係数とスパンの温度係数に基
づいて、温度センサにより検出された実温度情報により
零点が補正され、またスパンが補正されることによって
正確な計量値を得ることができる。したがって、アナロ
グ回路部を構成する部品に、温度により諸量がばらつく
部品を使用することが可能となり、安価な部品を使用で
き、コストを低減することができる。さらに回路のゲイ
ンが変更になっても、ゲインに応じた温度係数が選択さ
れることにより、ゲイン変更による誤差を回避でき、正
確な計量値を得ることができる。
かりの回路構成図である。
路構成図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 はかりの検出手段としてロードセルを有
し、減算器においてこのロードセルの荷重検出信号から
ムダ目消去調整回路において調整されたムダ目消去信号
を減算し、この減算信号をゲイン調整回路において調整
し、ディジタル信号に変換してコンピュータへ出力する
アナログ回路部を有す電子式はかりにおける、前記アナ
ログ回路部の温度特性補正方法であって、 前記アナログ回路部に、この回路部の温度を検出する温
度センサを設け、 少なくとも2つの所定温度において、零点に相当する上
記荷重検出信号を入力して前記ムダ目消去調整回路およ
びゲイン調整回路のゲイン毎に、前記ゲイン調整回路の
出力信号を零点情報として記憶し、零点および秤量に相
当する上記荷重検出信号を入力して前記ゲイン調整回路
のゲイン毎に、ゲイン調整回路の零点および秤量に相当
する出力信号と上記零点情報との差をスパン情報として
記憶し、前記温度センサにより検出された温度信号を温
度情報として記憶し、 前記ムダ目消去調整回路のゲイン毎およびゲイン調整回
路のゲイン毎に、少なくとも2つの前記零点情報と温度
情報から零点の温度係数を求め、前記ゲイン調整回路の
ゲイン毎に、少なくとも2つの前記スパン情報と温度情
報からスパンの温度係数を求め、 実際の計量時に、前記温度センサにより検出された実温
度情報と前記ムダ目消去調整回路のゲインおよびゲイン
調整回路のゲインに応じた零点の温度係数から零点を補
正し、前記実温度情報と前記ゲイン調整回路のゲインに
応じたスパンの温度係数からスパンを補正することを特
徴とする電子式はかりの温度特性補正方法。
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---|---|---|---|---|
JP5403793B2 (ja) * | 2009-04-21 | 2014-01-29 | 株式会社タニタ | 重量測定装置 |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP6278201A patent/JP2996279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH08136336A (ja) | 1996-05-31 |
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