JP3077357B2 - 電子天びん - Google Patents
電子天びんInfo
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- JP3077357B2 JP3077357B2 JP04042906A JP4290692A JP3077357B2 JP 3077357 B2 JP3077357 B2 JP 3077357B2 JP 04042906 A JP04042906 A JP 04042906A JP 4290692 A JP4290692 A JP 4290692A JP 3077357 B2 JP3077357 B2 JP 3077357B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁力平衡式の電子天び
んに関する。
んに関する。
【０００２】
【従来の技術】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、いわゆる電磁力平衡式の天びんにお
いては、そのフォースコイルへの電流の流し方やその電
流値の測定の仕方等により、以下に示すような方式に分
類することができる。
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、いわゆる電磁力平衡式の天びんにお
いては、そのフォースコイルへの電流の流し方やその電
流値の測定の仕方等により、以下に示すような方式に分
類することができる。
【０００３】（１） １つの帰還ループで、５００〜１
０００Ｈｚのパルス電流のデューティを変えて荷重とバ
ランスさせ、そのときのパルス幅を、そのパルス幅内に
通過するクロックパルスをカウントすることによって測
定する（例えば特開昭５４−４１７７２号）。
０００Ｈｚのパルス電流のデューティを変えて荷重とバ
ランスさせ、そのときのパルス幅を、そのパルス幅内に
通過するクロックパルスをカウントすることによって測
定する（例えば特開昭５４−４１７７２号）。
【０００４】（２） あらかじめ規定したＮ段階のデュ
ーティを選択できるパルス電流を流して荷重と大雑把に
バランスさせ、残りの偏差をサーボ系でバランスさせ
る。電流値の測定は選択されているパルスデューティ値
とサーボの出力値のＡ−Ｄ変換値との重み付け加算によ
る（特公昭６３−６５３号）。
ーティを選択できるパルス電流を流して荷重と大雑把に
バランスさせ、残りの偏差をサーボ系でバランスさせ
る。電流値の測定は選択されているパルスデューティ値
とサーボの出力値のＡ−Ｄ変換値との重み付け加算によ
る（特公昭６３−６５３号）。
【０００５】（３） 全体をＤＣサーボ系によってバラ
ンスさせ、そのときの電流値をＡ−Ｄ変換する。
ンスさせ、そのときの電流値をＡ−Ｄ変換する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来の方式のう
ち、（１）の方式では、分解能と応答性の点で限界があ
る。すなわち、フォースコイルに流すパルス電流の周期
は、天びんメカニズムの固有振動数に起因して、最大２
ｍｓ程度に限定される。これを越えると天びんビームが
大きく振動してしまうわけである。そこでこの２ｍｓの
周期内で変化するパルスの幅を、クロックパルスのカウ
ントによって測定することになるが、３０ＭＨｚのクロ
ックパルスをカウントしたとしても最大６０，０００カ
ウント（１６ビット）としかならず、これが汎用ＩＣを
用いた場合の限界の分解能である。この限界を越えて分
解能を上げるため、例えば特開昭５４−４８２７７号等
が提案されているが、この技術では構成が複雑化すると
ともに、積算を必要とするため原理的に応答性が悪化す
るという欠点がある。
ち、（１）の方式では、分解能と応答性の点で限界があ
る。すなわち、フォースコイルに流すパルス電流の周期
は、天びんメカニズムの固有振動数に起因して、最大２
ｍｓ程度に限定される。これを越えると天びんビームが
大きく振動してしまうわけである。そこでこの２ｍｓの
周期内で変化するパルスの幅を、クロックパルスのカウ
ントによって測定することになるが、３０ＭＨｚのクロ
ックパルスをカウントしたとしても最大６０，０００カ
ウント（１６ビット）としかならず、これが汎用ＩＣを
用いた場合の限界の分解能である。この限界を越えて分
解能を上げるため、例えば特開昭５４−４８２７７号等
が提案されているが、この技術では構成が複雑化すると
ともに、積算を必要とするため原理的に応答性が悪化す
るという欠点がある。
【０００７】また、（２）の方式では、分解能は向上で
きるものの、刻々と変化する重量の測定やはかり取り測
定等においては、サーボ系の測定範囲を越えた瞬間にＮ
段階に規定されているパルスデューティを１ステップ変
化させることになるが、この１ステップは通常天びんの
読み取り限度の数百ないしは数千倍の力に相当している
ことから、この１ステップの変化時においてサーボ系の
応答性にも起因して一時的な力の過補償が生じ、天びん
メカニズムに揺れを生じて計量値が一時的に大きく変動
するという欠点がある。
きるものの、刻々と変化する重量の測定やはかり取り測
定等においては、サーボ系の測定範囲を越えた瞬間にＮ
段階に規定されているパルスデューティを１ステップ変
化させることになるが、この１ステップは通常天びんの
読み取り限度の数百ないしは数千倍の力に相当している
ことから、この１ステップの変化時においてサーボ系の
応答性にも起因して一時的な力の過補償が生じ、天びん
メカニズムに揺れを生じて計量値が一時的に大きく変動
するという欠点がある。
【０００８】更に、（３）の方式では、高精度の電流−
電圧変換用抵抗およびＡ−Ｄ変換器を必要とし、サーボ
系とＡ−Ｄ変換器の双方に高安定度が要求され、分解
能、安定性ともに得にくいという欠点がある。
電圧変換用抵抗およびＡ−Ｄ変換器を必要とし、サーボ
系とＡ−Ｄ変換器の双方に高安定度が要求され、分解
能、安定性ともに得にくいという欠点がある。
【０００９】本発明の目的は、従来の各方式に比して、
高精度の変換用抵抗やＡ−Ｄ変換器を用いることなく、
高分解能で応答性が高く、しかも荷重の変動時における
メカニズムの揺れないしは測定値の変動が生じない電磁
力平衡式の天びんを提供することにある。
高精度の変換用抵抗やＡ−Ｄ変換器を用いることなく、
高分解能で応答性が高く、しかも荷重の変動時における
メカニズムの揺れないしは測定値の変動が生じない電磁
力平衡式の天びんを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電子天びんは、実施例に対応する図１に示
すように、入力データ（PD1, PD2）に基づくデューティ
を持つパルス電流を発生して、それぞれフォースコイル
１３，１４に供給する複数のパルス電流発生手段（パル
スデューティ変換回路７ａ，電子スイッチＳa ，定電流
発生回路２ａ、および、パルスデューティ変換回路７
ｂ，電子スイッチＳb ，定電流発生回路２ｂ）と、フォ
ースコイル１３，１４とは別に設けたバランス点検出用
フォースコイル１６と、荷重による荷重受部１２の変位
検出信号を入力して、当該荷重受部１２がバランス点に
位置するようバランス点検出用フォースコイル１６に電
流を供給するサーボアンプ３と、バランス点検出用フォ
ースコイル１６に流れている電流の大きさを判定する判
定手段（判定回路）４と、この判定手段４による判定結
果に基づき、バランス点検出用フォースコイル１６に流
れる電流が零またはあらかじめ設定された一定の値にな
るよう、複数のパルス電流発生手段が発生すべきパルス
電流の各デューティを決定してそれぞれ所定ビットのデ
ータPD1, PD2として各パルス電流発生手段に供給し、か
つ、このデータに基づいて荷重を演算するデータ処理部
６を備えたことによって特徴付けられる。
め、本発明の電子天びんは、実施例に対応する図１に示
すように、入力データ（PD1, PD2）に基づくデューティ
を持つパルス電流を発生して、それぞれフォースコイル
１３，１４に供給する複数のパルス電流発生手段（パル
スデューティ変換回路７ａ，電子スイッチＳa ，定電流
発生回路２ａ、および、パルスデューティ変換回路７
ｂ，電子スイッチＳb ，定電流発生回路２ｂ）と、フォ
ースコイル１３，１４とは別に設けたバランス点検出用
フォースコイル１６と、荷重による荷重受部１２の変位
検出信号を入力して、当該荷重受部１２がバランス点に
位置するようバランス点検出用フォースコイル１６に電
流を供給するサーボアンプ３と、バランス点検出用フォ
ースコイル１６に流れている電流の大きさを判定する判
定手段（判定回路）４と、この判定手段４による判定結
果に基づき、バランス点検出用フォースコイル１６に流
れる電流が零またはあらかじめ設定された一定の値にな
るよう、複数のパルス電流発生手段が発生すべきパルス
電流の各デューティを決定してそれぞれ所定ビットのデ
ータPD1, PD2として各パルス電流発生手段に供給し、か
つ、このデータに基づいて荷重を演算するデータ処理部
６を備えたことによって特徴付けられる。
【００１１】
【作用】バランス点検出用フォースコイル１６には、荷
重受部１２の変位信号を用いたサーボアンプ３を含むサ
ーボ系の作用により、荷重受部１２がバランス点に位置
するような大きさの電流が流れる。このバランス点検出
用フォースコイル１６に流れる電流の大きさに基づき、
各パルス電流発生手段からフォースコイル１３，１４に
供給されるパルス電流の各ューティが決定される。そし
て、これらのパルス電流のデューティから、荷重の大き
さが決定される。
重受部１２の変位信号を用いたサーボアンプ３を含むサ
ーボ系の作用により、荷重受部１２がバランス点に位置
するような大きさの電流が流れる。このバランス点検出
用フォースコイル１６に流れる電流の大きさに基づき、
各パルス電流発生手段からフォースコイル１３，１４に
供給されるパルス電流の各ューティが決定される。そし
て、これらのパルス電流のデューティから、荷重の大き
さが決定される。
【００１２】すなわち、バランス点検出用フォースコイ
ル１６、サーボアンプ３等からなるサーボ系は、従来の
（３）あるいは（２）の方式のように、その出力（電
流）を電圧変換して荷重の大きさを決定するためのデー
タとして用いられず、フォースコイル１３，１４に流さ
れるパルス電流の各デューティを決定、つまり増減する
ためのデータとして専ら用いられ、高精度の電圧変換用
抵抗やＡ−Ｄ変換器等を用いる必要がなく、極端には零
点が安定していれば足りる。また、同様な理由により、
このサーボ系が分担する荷重の大きさは、各パルス電流
のデューティを大きくすべきか小さくすべきかが判れば
足り、パルス電流の増減時に従来の（２）の方式のよう
に天びんメカニズムに揺れを生じることがない。
ル１６、サーボアンプ３等からなるサーボ系は、従来の
（３）あるいは（２）の方式のように、その出力（電
流）を電圧変換して荷重の大きさを決定するためのデー
タとして用いられず、フォースコイル１３，１４に流さ
れるパルス電流の各デューティを決定、つまり増減する
ためのデータとして専ら用いられ、高精度の電圧変換用
抵抗やＡ−Ｄ変換器等を用いる必要がなく、極端には零
点が安定していれば足りる。また、同様な理由により、
このサーボ系が分担する荷重の大きさは、各パルス電流
のデューティを大きくすべきか小さくすべきかが判れば
足り、パルス電流の増減時に従来の（２）の方式のよう
に天びんメカニズムに揺れを生じることがない。
【００１３】そして、フォースコイル１３，１４に流れ
るパルス電流のデューティは、従来の（１）の方式のよ
うに荷重受部１２の変位検出信号に基づいて単純に所定
ビットのパルスデューティデータを作るのではなく、デ
ータ処理部６において例えば上位および下位ビットに分
け、それぞれを個別に設けられた複数のパルス電流発生
手段に供給することにより、荷重受部１２の位置は実質
的に上位および下位ビットのそれぞれに対応する電磁力
の合計で補償され、各パルス電流発生手段において従来
の（１）の方式の説明で述べたような分解能の限界があ
っても、全体としての分解能はこれらを合計したものと
なり、パルス電流発生手段の数とパルスデューティデー
タの分割数を増やしていくことにより、分解能の向上に
限界はなくなる。
るパルス電流のデューティは、従来の（１）の方式のよ
うに荷重受部１２の変位検出信号に基づいて単純に所定
ビットのパルスデューティデータを作るのではなく、デ
ータ処理部６において例えば上位および下位ビットに分
け、それぞれを個別に設けられた複数のパルス電流発生
手段に供給することにより、荷重受部１２の位置は実質
的に上位および下位ビットのそれぞれに対応する電磁力
の合計で補償され、各パルス電流発生手段において従来
の（１）の方式の説明で述べたような分解能の限界があ
っても、全体としての分解能はこれらを合計したものと
なり、パルス電流発生手段の数とパルスデューティデー
タの分割数を増やしていくことにより、分解能の向上に
限界はなくなる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明実施例の構成を示すブロック図
である。天びん機構部１は公知の電磁力平衡式の荷重検
出メカニズムであるが、磁界中には後述するパルス電流
が流される第１と第２のフォースコイル１３と１４と、
直流電流が流されるバランス点検出用フォースコイル１
６が置かれている。そして、これらの各コイルに流れる
電流が作る電磁力を、皿１１に係合する荷重受部１２に
作用させ、皿１１の荷重Ｗと釣り合わせる。この釣り合
いは、以下に詳述するように、皿１１上の荷重による荷
重受部１２の変位を変位センサ１５で検出し、その出力
をサーボアンプ３で増幅してバランス点検出用フォース
コイル１６に流し、更にその大きさに応じて各フォース
コイル１３，１４に流れるパルス電流のデューティを制
御することによって得られる。
である。天びん機構部１は公知の電磁力平衡式の荷重検
出メカニズムであるが、磁界中には後述するパルス電流
が流される第１と第２のフォースコイル１３と１４と、
直流電流が流されるバランス点検出用フォースコイル１
６が置かれている。そして、これらの各コイルに流れる
電流が作る電磁力を、皿１１に係合する荷重受部１２に
作用させ、皿１１の荷重Ｗと釣り合わせる。この釣り合
いは、以下に詳述するように、皿１１上の荷重による荷
重受部１２の変位を変位センサ１５で検出し、その出力
をサーボアンプ３で増幅してバランス点検出用フォース
コイル１６に流し、更にその大きさに応じて各フォース
コイル１３，１４に流れるパルス電流のデューティを制
御することによって得られる。
【００１５】変位センサ１５の出力はサーボアンプ３に
入力され、ここで増幅されて直流電流信号に変換された
後にバランス点検出用フォースコイル１６に流される。
すなわち、このサーボ系は、荷重受部１２が所定のバラ
ンス点に位置するようにバランス点検出用フォースコイ
ル１６に流す電流をフィードバック制御する。
入力され、ここで増幅されて直流電流信号に変換された
後にバランス点検出用フォースコイル１６に流される。
すなわち、このサーボ系は、荷重受部１２が所定のバラ
ンス点に位置するようにバランス点検出用フォースコイ
ル１６に流す電流をフィードバック制御する。
【００１６】このバランス点検出用フォースコイル１６
に流れる電流は、抵抗器５によって電圧信号に変換さ
れ、判定回路４に供給される。この判定回路４は、図２
にその具体的回路構成を示すように、例えば複数の第１
ないし第３のコンパレータ４１ａ・・４１ｃと、低分解能
のＡ−Ｄ変換器４２によって構成されており、入力信号
の大きさに応じた出力を発生する。すなわち、この図２
に示す例では、第１ないし第３のコンパレータ４１ａ・・
４１ｃにはそれぞれ個別の基準電圧が設定されており、
第１、第２、第３の順で基準電圧が低くなる。また、Ａ
−Ｄ変換器４２はその最下位ビットの大きさは第３のコ
ンパレータ４１ｃの基準電圧よりも更に低い電圧値に相
当している。そして、このＡ−Ｄ変換器４２のビット数
は、少なくとも第３のコンパレータ４１ｃの基準電圧を
カバーできる程度でよく、極端な例では数ビットあれば
足りる。このような構成の判定回路４により、バランス
点検出用フォースコイル１６に流れる電流の大きさが判
定される。
に流れる電流は、抵抗器５によって電圧信号に変換さ
れ、判定回路４に供給される。この判定回路４は、図２
にその具体的回路構成を示すように、例えば複数の第１
ないし第３のコンパレータ４１ａ・・４１ｃと、低分解能
のＡ−Ｄ変換器４２によって構成されており、入力信号
の大きさに応じた出力を発生する。すなわち、この図２
に示す例では、第１ないし第３のコンパレータ４１ａ・・
４１ｃにはそれぞれ個別の基準電圧が設定されており、
第１、第２、第３の順で基準電圧が低くなる。また、Ａ
−Ｄ変換器４２はその最下位ビットの大きさは第３のコ
ンパレータ４１ｃの基準電圧よりも更に低い電圧値に相
当している。そして、このＡ−Ｄ変換器４２のビット数
は、少なくとも第３のコンパレータ４１ｃの基準電圧を
カバーできる程度でよく、極端な例では数ビットあれば
足りる。このような構成の判定回路４により、バランス
点検出用フォースコイル１６に流れる電流の大きさが判
定される。
【００１７】この判定回路４の出力はデータ処理部６に
採り込まれる。データ処理部６は実際にはマイクロコン
ピュータによって構成されており、判定回路４の出力に
応じて上位パルスデューティデータPD1 および下位パル
スデューティデータPD2 を作り、それぞれを第１および
第２のパルスデューティ変換回路７ａおよび７ｂに供給
する。このPD1 およびPD2 は、例えばそれぞれ１２ビッ
トおよび１３ビットである。
採り込まれる。データ処理部６は実際にはマイクロコン
ピュータによって構成されており、判定回路４の出力に
応じて上位パルスデューティデータPD1 および下位パル
スデューティデータPD2 を作り、それぞれを第１および
第２のパルスデューティ変換回路７ａおよび７ｂに供給
する。このPD1 およびPD2 は、例えばそれぞれ１２ビッ
トおよび１３ビットである。
【００１８】第１および第２のパルスデューティ変換回
路７ａおよび７ｂは、それぞれ入力されたデジタルデー
タPD1 およびPD2 に応じて、一定周期でＨ，Ｌの比率が
変化するデューティ信号を出力する。この第１および第
２のパルスデューティ変換回路７ａおよび７ｂからのデ
ューティ信号は、それぞれ第１および第２の電子スイッ
チＳa およびＳb をＯＮ・ＯＦＦする。
路７ａおよび７ｂは、それぞれ入力されたデジタルデー
タPD1 およびPD2 に応じて、一定周期でＨ，Ｌの比率が
変化するデューティ信号を出力する。この第１および第
２のパルスデューティ変換回路７ａおよび７ｂからのデ
ューティ信号は、それぞれ第１および第２の電子スイッ
チＳa およびＳb をＯＮ・ＯＦＦする。
【００１９】第１の電子スイッチＳa は第１のフォース
コイル１３に接続された第１の定電流発生回路２ａから
の直流電流ｉ1 をチョッピングし、第２の電子スイッチ
Ｓbは第２のフォースコイル１４に接続された第２の定
電流発生回路２ｂからの直流電流ｉ2 をチョッピングす
る。これにより、第１のフォースコイル１３にはパルス
デューティデータPD1 に応じたデューティで波高がｉ1
のパルス電流が流れ、第２のフォースコイル１４にはパ
ルスデューティデータPD2 に応じたデューティで波高が
ｉ2 のパルス電流が流れることになる。
コイル１３に接続された第１の定電流発生回路２ａから
の直流電流ｉ1 をチョッピングし、第２の電子スイッチ
Ｓbは第２のフォースコイル１４に接続された第２の定
電流発生回路２ｂからの直流電流ｉ2 をチョッピングす
る。これにより、第１のフォースコイル１３にはパルス
デューティデータPD1 に応じたデューティで波高がｉ1
のパルス電流が流れ、第２のフォースコイル１４にはパ
ルスデューティデータPD2 に応じたデューティで波高が
ｉ2 のパルス電流が流れることになる。
【００２０】この２つのパルス電流は、それぞれの波高
値と第１、第２のフォースコイル１３、１４の巻き数に
基づき、それぞれのデューティに応じた電磁力を発生す
る。なお、第１と第２の定電流発生回路２ａと２ｂは、
天びん機構部１内に設けられた温度センサ１７の出力に
よって温度補償されている。
値と第１、第２のフォースコイル１３、１４の巻き数に
基づき、それぞれのデューティに応じた電磁力を発生す
る。なお、第１と第２の定電流発生回路２ａと２ｂは、
天びん機構部１内に設けられた温度センサ１７の出力に
よって温度補償されている。
【００２１】ここで、上位と下位のパルスデューティデ
ータPD1 およびPD2 と、これらに基づく第１と第２のフ
ォースコイル１３と１４の発生電磁力の関係は、基本的
には下位のパルスデューティデータPD2 の１３ビット全
てが“０”から“１”になったときに第２のフォースコ
イル１４で発生する力が、上位パルスデューティデータ
PD1 の最下位ビットが“０”から“１”になったときに
第１のフォースコイル１３が発生する力と等しくなるよ
うに校正しておく。ただし、相互に余裕を持たせてオー
バーラップさせることを拒まない。
ータPD1 およびPD2 と、これらに基づく第１と第２のフ
ォースコイル１３と１４の発生電磁力の関係は、基本的
には下位のパルスデューティデータPD2 の１３ビット全
てが“０”から“１”になったときに第２のフォースコ
イル１４で発生する力が、上位パルスデューティデータ
PD1 の最下位ビットが“０”から“１”になったときに
第１のフォースコイル１３が発生する力と等しくなるよ
うに校正しておく。ただし、相互に余裕を持たせてオー
バーラップさせることを拒まない。
【００２２】データ処理部６には、計量値を表示するた
めの表示器８と、測定条件等を設定するためのキースイ
ッチ９が接続されている。データ処理部６では、判定回
路４からの出力に基づき、バランス点検出用フォースコ
イル１６に流れている電流が大きい場合にはパルスデュ
ーティデータを大きく変化させ、小さい場合には小さく
変化させるが、最も小さく変化させるのは下位パルスデ
ューティデータPD2 の１ビットであり、また、このよう
な変化の向きはバランス点検出用フォースコイル１６に
流れている電流の向きに応じたものである。このパルス
デューティデータPD1 およびPD2 を作るに当たっては、
判定回路４からの信号に応じて単純にデータを変化させ
るのではなく、荷重変化によるものなのか、あるいは振
動等の外乱によるものなのか等の判定を行ったり、更に
は、キースイッチ９により設定されている測定条件、例
えばはかり取り測定、質量値の経時的変化の観測、単一
試料の質量の繰り返し測定等、測定の種類や必要測定精
度等に応じた適宜の演算によりデータを決定し、また、
このようにして得られた刻々の上位および下位のパルス
デューティデータPD1 およびPD2 を平均化し、あるいは
温度センサ１７からの温度データに基づいて温度補正等
を行った後に、表示器８に表示すべき計量値を算出す
る。
めの表示器８と、測定条件等を設定するためのキースイ
ッチ９が接続されている。データ処理部６では、判定回
路４からの出力に基づき、バランス点検出用フォースコ
イル１６に流れている電流が大きい場合にはパルスデュ
ーティデータを大きく変化させ、小さい場合には小さく
変化させるが、最も小さく変化させるのは下位パルスデ
ューティデータPD2 の１ビットであり、また、このよう
な変化の向きはバランス点検出用フォースコイル１６に
流れている電流の向きに応じたものである。このパルス
デューティデータPD1 およびPD2 を作るに当たっては、
判定回路４からの信号に応じて単純にデータを変化させ
るのではなく、荷重変化によるものなのか、あるいは振
動等の外乱によるものなのか等の判定を行ったり、更に
は、キースイッチ９により設定されている測定条件、例
えばはかり取り測定、質量値の経時的変化の観測、単一
試料の質量の繰り返し測定等、測定の種類や必要測定精
度等に応じた適宜の演算によりデータを決定し、また、
このようにして得られた刻々の上位および下位のパルス
デューティデータPD1 およびPD2 を平均化し、あるいは
温度センサ１７からの温度データに基づいて温度補正等
を行った後に、表示器８に表示すべき計量値を算出す
る。
【００２３】以上の構成において、バランス状態におい
て皿１１上の荷重が変化すると荷重受部１２が変位しよ
うとするが、この変位は変位センサ１５によって検出さ
れ、バランス点検出用フォースコイル１６に流れる電流
が変化する。この電流の変化は判定回路４で捕らえら
れ、その大きさに応じて上位および下位のデータPD1 と
PD2 とからなるパルスデューティデータ変化し、バラン
ス点検出用フォースコイル１６に流れる電流が零ないし
はあらかじは設定された値となるよう、第１および第２
のフォースコイル１３および１４に流れるパルス電流の
デューティ、ひいてはこの第１と第２のフォースコイル
１３と１４に流れる電流に基づく電磁力が変化する。そ
してこの変化は、計量値の変化として表示器８の表示値
の変化として表されることになる。
て皿１１上の荷重が変化すると荷重受部１２が変位しよ
うとするが、この変位は変位センサ１５によって検出さ
れ、バランス点検出用フォースコイル１６に流れる電流
が変化する。この電流の変化は判定回路４で捕らえら
れ、その大きさに応じて上位および下位のデータPD1 と
PD2 とからなるパルスデューティデータ変化し、バラン
ス点検出用フォースコイル１６に流れる電流が零ないし
はあらかじは設定された値となるよう、第１および第２
のフォースコイル１３および１４に流れるパルス電流の
デューティ、ひいてはこの第１と第２のフォースコイル
１３と１４に流れる電流に基づく電磁力が変化する。そ
してこの変化は、計量値の変化として表示器８の表示値
の変化として表されることになる。
【００２４】ここで特に注目すべき点は、バランス点検
出用フォースコイル１６に流れる電流の大きさは、計量
値を決定するためのデータとしては用いられず、第１と
第２のフォースコイル１３と１４に流れるパルス電流の
デューティを変化させるデータとして用いられる点であ
り、従って判定回路４に用いられるＡ−Ｄ変換器４２の
分解能は低くてもよく、単に零点の安定度さえあれば足
りることになる。
出用フォースコイル１６に流れる電流の大きさは、計量
値を決定するためのデータとしては用いられず、第１と
第２のフォースコイル１３と１４に流れるパルス電流の
デューティを変化させるデータとして用いられる点であ
り、従って判定回路４に用いられるＡ−Ｄ変換器４２の
分解能は低くてもよく、単に零点の安定度さえあれば足
りることになる。
【００２５】また、例えばはかり取り測定時等におい
て、皿１１上の荷重が徐々に変化しているような場合に
おいても、バランス点検出用フォースコイル１６は天び
ん機構部１のバランスを定常的に受け持っているのでは
なく、バランスの変化時においてのみバランスに関与す
るとともに、その変化の程度が大きいのか小さいのかを
判定するだけであるから、前記したサーボ系とパルス電
流のデューティのＮ段階の変化を併用した（２）の方式
のように、パルスデューティ変化時に過補償が生じるこ
とがない。
て、皿１１上の荷重が徐々に変化しているような場合に
おいても、バランス点検出用フォースコイル１６は天び
ん機構部１のバランスを定常的に受け持っているのでは
なく、バランスの変化時においてのみバランスに関与す
るとともに、その変化の程度が大きいのか小さいのかを
判定するだけであるから、前記したサーボ系とパルス電
流のデューティのＮ段階の変化を併用した（２）の方式
のように、パルスデューティ変化時に過補償が生じるこ
とがない。
【００２６】なお、以上の実施例においては、２種のパ
ルス電流を作って２つのフォースコイル１３，１４に個
別に流すようにしているが、２種のパルス電流を１つの
フォースコイルに重畳させて流し得ることは勿論であ
り、パルス電流は２種に分けることに限らず、任意の複
数に分けてフォースコイルに供給するように構成し得る
ことは言うまでもなく、同一の分解能を持つパルス電流
発生手段であれば、その数を増やすほど天びんの分解能
は向上する。
ルス電流を作って２つのフォースコイル１３，１４に個
別に流すようにしているが、２種のパルス電流を１つの
フォースコイルに重畳させて流し得ることは勿論であ
り、パルス電流は２種に分けることに限らず、任意の複
数に分けてフォースコイルに供給するように構成し得る
ことは言うまでもなく、同一の分解能を持つパルス電流
発生手段であれば、その数を増やすほど天びんの分解能
は向上する。
【００２７】また、判定回路４としては、図２に例示す
るように複数のコンパレータと１つの低分解能のＡ−Ｄ
変換器を用いる場合のほか、これらをまとめてある程度
分解能の高い１個のＡ−Ｄ変換器、ただし精度はあまり
必要でばない、に代えることができる。あるいは、判定
回路４を図２に例示したものより多くのコンパレータの
みによって構成することもできる。
るように複数のコンパレータと１つの低分解能のＡ−Ｄ
変換器を用いる場合のほか、これらをまとめてある程度
分解能の高い１個のＡ−Ｄ変換器、ただし精度はあまり
必要でばない、に代えることができる。あるいは、判定
回路４を図２に例示したものより多くのコンパレータの
みによって構成することもできる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
荷重と対抗するバランス用のパルス電流を流すフォース
コイルとは別にバランス点検出用フォースコイルを設
け、このバランス点検出用フォースコイルには、荷重受
部の変位検出信号をサーボアンプで増幅して得られる直
流信号を流し、このバランス点検出用フォースコイルに
流れる電流の大きさの判定結果に基づいてフォースコイ
ルに流すべきパルス電流のデューティを変化させるとと
もに、このパルス電流は、上記した判定結果に基づいて
データ処理部において例えば上位および下位に分割され
た複数のパルスデューティデータに従う複数のパルス電
流発生手段によって作られるから、パルス電流発生手段
の数とデューティデータの分割数を増やすことで分解能
の向上に限界がなくなり、前記した従来の（１）の方式
に比して有利となり、しかも特開昭５４−４８２７７号
等のように積算を行わないので応答速度も速い。また、
本発明では、直流サーボ系は定常的にバランス力を発生
してそこに流れる電流を計量値の算出に用いないから、
高分解能で高精度のＡ−Ｄ変換器や電圧変換用抵抗器等
が不要であり、従来の（２）ないし（３）の方式に比し
て安定性の点でも有利となる。更には、従来の（２）の
方式のように荷重が徐々に変化しているときにある時点
でメカニズムや計量値が大きく変動するという不具合も
生じない。
荷重と対抗するバランス用のパルス電流を流すフォース
コイルとは別にバランス点検出用フォースコイルを設
け、このバランス点検出用フォースコイルには、荷重受
部の変位検出信号をサーボアンプで増幅して得られる直
流信号を流し、このバランス点検出用フォースコイルに
流れる電流の大きさの判定結果に基づいてフォースコイ
ルに流すべきパルス電流のデューティを変化させるとと
もに、このパルス電流は、上記した判定結果に基づいて
データ処理部において例えば上位および下位に分割され
た複数のパルスデューティデータに従う複数のパルス電
流発生手段によって作られるから、パルス電流発生手段
の数とデューティデータの分割数を増やすことで分解能
の向上に限界がなくなり、前記した従来の（１）の方式
に比して有利となり、しかも特開昭５４−４８２７７号
等のように積算を行わないので応答速度も速い。また、
本発明では、直流サーボ系は定常的にバランス力を発生
してそこに流れる電流を計量値の算出に用いないから、
高分解能で高精度のＡ−Ｄ変換器や電圧変換用抵抗器等
が不要であり、従来の（２）ないし（３）の方式に比し
て安定性の点でも有利となる。更には、従来の（２）の
方式のように荷重が徐々に変化しているときにある時点
でメカニズムや計量値が大きく変動するという不具合も
生じない。
【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図
【図２】その判定回路４の具体的回路構成例を示すブロ
ック図
ック図
１ 天びん機構部 １１ 皿 １２ 荷重受部 １３ 第１のフォースコイル １４ 第２のフォースコイル １５ 変位センサ １６ バランス点検出用フォースコイル ２ａ 第１の定電流発生回路 ２ｂ 第２の定電流発生回路 ３ サーボアンプ ４ 判定回路 ６ データ処理部 ７ａ 第１のパルスデューティ変換回路 ７ｂ 第２のパルスデューティ変換回路 ８ 表示器 Ｓa 第１の電子スイッチ Ｓb 第２の電子スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01G 7/04 G01L 1/08 G01G 23/37
Claims (1)
- 【請求項１】 磁界中に設けたフォースコイルに発生す
る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、
入力データに基づくデューティのパルス電流を発生して
上記フォースコイルに供給する複数のパルス電流発生手
段と、上記フォースコイルとは別に設けたバランス点検
出用フォースコイルと、荷重による荷重受部の変位検出
信号を入力して、当該荷重受部がバランス点に位置する
よう上記バランス点検出用フォースコイルに電流を供給
するサーボアンプと、上記バランス点検出用フォースコ
イルに流れている電流の大きさを判定する判定手段と、
この判定手段による判定結果に基づき、上記バランス点
検出用フォースコイルに流れる電流が零またはあらかじ
め設定された一定の値になるよう、上記複数のパルス電
流発生手段が発生すべきパルス電流の各デューティを決
定してそれぞれ所定ビットのデータとして上記各パルス
電流発生手段に供給し、かつ、このデータに基づいて荷
重を演算するデータ処理部を備えたことを特徴とする電
子天びん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04042906A JP3077357B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 電子天びん |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04042906A JP3077357B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 電子天びん |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05240684A JPH05240684A (ja) | 1993-09-17 |
| JP3077357B2 true JP3077357B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=12649078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04042906A Expired - Fee Related JP3077357B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 電子天びん |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077357B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107928658B (zh) * | 2017-11-22 | 2024-06-18 | 芯海科技（深圳）股份有限公司 | 一种心率测量人体秤及心率测量方法 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP04042906A patent/JP3077357B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05240684A (ja) | 1993-09-17 |
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Legal Events
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