JP3473197B2 - Electronic balance - Google Patents
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁力平衡型の電子
天びんに関し、更に詳しくは、被測定荷重による荷重受
部の変位検出信号をデジタル変換し、そのデジタル変換
データを用いて平衡動作を制御する、いわゆるデジタル
サーボ機構を備えた電子天びんに関する。
【0002】
【従来の技術】電磁力平衡型の電子天びんにおいては、
一般に、被測定荷重による荷重受部のバランス点からの
ずれを変位センサで検出し、その検出結果に応じた電流
を、静磁場内に置かれたフォースコイルに流すことによ
って、被測定荷重に対応した電磁力を発生して荷重受部
のバランス点からのずれを修正するサーボ系を備えてお
り、被測定荷重と発生電磁力とが平衡して荷重受部がバ
ランス点にある状態でフォースコイルに流れる電流の大
きさから、被測定荷重の大きさを求める。
【0003】このような電磁力平衡型の電子天びんにお
けるサーボ系としては、従来、アナログサーボが多用さ
れていたが、変位センサの出力の増幅信号をデジタル変
換して、そのデジタル変換データを用いたデジタル演算
によってフォースコイルに流すべきフィードバック電流
値を決定する、いわゆるデジタルサーボ方式のものも提
案されている(例えば特開平3−65326号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電子天びん
のサーボ系に上述のようなデジタルサーボ方式を採用す
る場合、変換速度が速く、かつ、ビット数の多いA−D
変換器を用いる必要があり、しかも、A−D変換器のゼ
ロ点やスパンがドリフトしたり、あるいはリニアリティ
が変化すると、測定値に影響を及ぼすため、このような
ドリフト等の生じない安定度の高い方式を採用したA−
D変換器が必要となり、これらの全てを満足するA−D
変換器は極めて高価となるという問題がある。
【0005】本発明の目的は、A−D変換器のゼロ点や
スパンのドリフト、あるいはリニアリティが変化して
も、測定値に影響を与えることがなく、もって簡単な方
式の安価なA−D変換器を用いて、高分解能で高精度の
デジタルサーボ方式の電子天びんを提供することにあ
る。
【0006】
【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、図1に例示するように、磁
界中に設けたフォースコイル2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Wと平衡させ、その平衡
状態でフォースコイル2に流れる電流の大きさから被測
定荷重を求める天びんにおいて、被測定荷重Wによる荷
重受部1の変位の検出信号Dをデジタル化するA−D変
換器6と、そのA−D変換器6からのデジタルデータを
用いてフォースコイル2に流すべきフィードバック電流
値を決定するデジタル演算・制御手段7と、そのデジタ
ル演算・制御手段7から供給されるデータに応じた電流
をフォースコイル2に供給する電流供給手段8を備えて
いるとともに、A−D変換器6には、荷重受部1の変位
検出信号Dと、当該変位検出信号Dの基準点信号D0 と
が、あらかじめ設定された周期で選択的に入力され、デ
ジタル演算・制御手段7は、そのA−D変換器6からの
刻々のデジタルデータを用いて、変位検出信号Dのデジ
タル変換データが基準点信号D0 のデジタル変換データ
に一致するよう、フィードバック電流値を決定すること
によって特徴づけられる。
【0007】
【作用】通常のデジタルサーボ方式を採用した電子天び
んにおいては、荷重受部の変位検出信号のデジタル変換
データを用いたPID演算等によって、偏差が0となる
よう、つまり荷重受部の変位検出値が0となるように、
フィードバック電流値を決定する。従って変位検出信号
をデジタル化するA−D変換器に例えばゼロ点ドリフト
が生じた場合、見かけ上偏差が0となるようにサーボ系
が有効に機能しても、実際にはドリフト分の偏差が残っ
た状態で系がバランスしてしまい、バランス点がずれ、
測定値に影響を及ぼす。
【0008】一方、本発明では、A−D変換器6へのア
ナログ入力が、荷重受部1の変位の検出信号Dと、その
変位検出信号の基準点信号D0 に周期的に切り換えら
れ、デジタル演算・制御手段7には変位検出信号Dとそ
の基準点信号D0 のそれぞれのデジタル変換データが供
給される。そして、デジタル演算・制御手段7では、変
位検出信号Dのデジタル変換データが基準点信号D0 の
デジタル変換データと一致するようにフィードバック電
流値を決定する。すなわち、デジタル演算・制御手段7
においては、変位検出信号Dのデジタル変換データが絶
対的に0を表す値となるようにフィードバック電流値の
大きさを制御するのではなく、そのデジタル変換データ
が基準点信号D0 を表す値となるようにフィードバック
電流値の大きさを制御する。
【0009】従って、本発明の構成において、A−D変
換器6に例えばゼロ点ドリフトが生じて、その分だけ変
位検出信号Dのデジタル変換データが変化しても、基準
点信号D0 のデジタル変換データについても、同じA−
D変換器6によってデジタル化されているが故に同じ量
だけ変化しており、これらの両データが一致するように
フィードバック電流値を制御すれば、A−D変換器6の
ドリフト分はキャンセルされ、バランス点のずれや測定
値への影響は生じない。また、変位検出信号Dとその基
準点信号D0 の両デジタル変換データを一致させるよう
に制御が行われる関係上、A−D変換器6のスパンドリ
フトやリニアリティの変化が生じても、系のゲインの増
減に影響を及ぼすものの、バランス点はずれず、従って
測定値が影響を受けることがない。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の全体
構成を示すブロック図で、図2は図1において一点鎖線
で囲んだ部分の具体的回路構成例を示す図である。
【0011】被測定荷重Wが負荷される測定皿1aは、
図中上下方向に変位自在の荷重受部1に支承されてい
る。荷重受部1にはフォースコイル2が装着されてお
り、このフォースコイル2は、永久磁石を主体とする磁
気回路(図示せず)が作る静磁場内に配置されており、
そこに流れるフィードバック電流の大きさに応じた電磁
力を発生して、以下に示すように、被測定荷重Wに抗し
て荷重受部1が所定位置に位置するようにバランスさせ
る。
【0012】荷重受部1の変位は、例えば2つのフォト
センサを用いた変位センサ3によって検出される。変位
センサ3の出力はプリアンプ4で増幅され、変位検出信
号Dとしてスイッチ5を介してA−D変換器6に入力さ
れる。スイッチ5には、プリアンプ4からの変位検出信
号Dのほかに、変位センサ3の基準点に相当する信号D
0 、すなわち、図2の例では変位センサ3を構成する2
つのフォトセンサの中点の電位信号、つまり基本的に0
Vとなる信号D0 が導かれている。そして、このスイッ
チ5はデジタル演算・制御部7からの制御信号によって
一定の周期で切り換えられ、従ってA−D変換器6のア
ナログ入力には、一定の周期で変位検出信号Dと基準点
信号D0 とが交互に入力されることになる。
【0013】A−D変換器6は、一定周期のトリガーパ
ルスPT の入力により、電圧が−V〜+Vの間で変化す
るのこぎり波を発生するのこぎり波発生回路61と、そ
ののこぎり波発生回路61の出力と当該A−D変換器6
へのアナログ入力を比較するコンパレータ62、そのコ
ンパレータ62の出力とクロックパルスPC とを入力と
するANDゲート63、そのANDゲート63を通過し
たクロックパルスPCを計数し、リセットパルスPR の
到来によってその計数値を出力すると同時にリセットす
るカウンタ64によって構成されており、図3に各部の
信号波形を示すタイムチャートを例示するように、のこ
ぎり波の1周期のうち、アナログ入力つまり変位検出信
号Dまたは基準点信号D0 の電圧値がのこぎり波の電圧
値を越えている時間内でのクロックパルス数をカウンタ
64で計数し、その計数値をデジタル変換値として出力
する。このA−D変換器6によれば、アナログ入力が0
Vである状態で、そのデジタル変換出力が1/2フルス
ケール値となる。なお、トリガーパルスPT やリセット
パルスPR 等はデジタル演算・制御部7から供給され
る。また、前記したスイッチ5についても、デジタル演
算・制御部7からの指令によって駆動制御される。
【0014】A−D変換器6のデジタル変換出力、すな
わち変位検出信号Dのデジタル変換データと、基準点信
号D0 のデジタル変換データは、それぞれデジタル演算
・制御部7に取り込まれ、フォースコイル2に流すべき
フィードバック電流値の大きさの決定に供される。デジ
タル演算・制御部7では、以下に例示する手法によって
フィードバック電流値を決定し、その決定結果を電流供
給部8に供給すると同時に、その刻々のフィードバック
電流値を平均化処理した上で一定の係数(スパン係数)
を乗じる等によって測定値(計量表示値)を決定し、そ
の値を表示器9に表示させる。
【0015】電流供給部8は、デジタル演算・制御部7
から供給されたデータに応じた大きさの電流を発生して
フォースコイル2に流すためのもので、例えばD−A変
換器とその出力電圧を電流に変換する電圧/電流変換回
路を用いたもの、あるいは定電流源とその出力電流をス
イッチングするスイッチング回路を備えるとともに、そ
のスイッチング回路の動作を入力データに応じて制御す
ることによって、一定波高値・一定周期のパルス電流
で、しかもそのデューティを入力データの大きさに応じ
て変化させる、いわゆるパルス幅変調方式を用いたもの
等、公知の回路を採用することができる。なお、この電
流供給部8には、フォースコイル2が置かれる静磁場を
生成するための永久磁石の近傍の温度を測定する温度セ
ンサ10の出力が導入されており、この温度センサ10
の出力によって、永久磁石の温度変化による発生電磁力
の変化を補償すべく、フィードバック電流の大きさが補
正される。
【0016】さて、デジタル演算・制御部7において
は、変位検出信号Dと基準点信号D0のデジタル変換デ
ータがA−D変換器6を通じて交互に入力され、これら
を用いて、変位検出信号Dのデジタル変換データが基準
点信号D0 のデジタル変換データと一致するように、フ
ィードバック電流値を決定する。すなわち、例えば変位
検出値をPID(比例・積分・微分)演算してフィード
バック電流値を決定する場合、単純に変位検出信号Dの
デジタル変換データをパラメータとして演算を行うので
はなく、変位検出信号Dのデジタル変換データと基準点
信号D0 のデジタル変換データの差をパラメータとして
PID演算する。
【0017】ここで、A−D変換器6に基準点信号D0
が入力されている状態においては、デジタル演算・制御
部7にはその時点における変位検出信号Dの情報が供給
されない。そのため、基準点信号D0 のデータを取り込
んでいる状態においては、デジタル演算・制御部7はそ
の直前のフィードバック電流値を継続してフォースコイ
ルに流すべく、電流供給部8にデータを送る。スイッチ
5の切り換えは、A−D変換周期(例えば1ms)ごと
に行ってもよいが、制御の安定が良くなるように、変位
検出信号Dを重点的にA−D変換し、基準点信号D0 は
相対的に少ない頻度でA−D変換するように設定するこ
とが望ましい。
【0018】さて、以上のような本発明の実施の形態に
よると、A−D変換器6にゼロ点のやスパンのドリフト
があったり、リニアリティの変化があっても、サーボ系
は常に変位検出信号Dのデジタル変換値が基準点信号D
0 のデジタル変換値と一致するように機能して荷重受部
1を平衡させるため、デジタル変換データに含まれるド
リフト分等は各デジタル変換データどうしでキャンセル
され、バランス点は常に一定となり、被測定荷重Wの測
定値に誤差が生じることがない。なお、A−D変換器6
のスパンやリニアリティが変化した場合には、系のゲイ
ンが変化するものの、バランス点がずれないが故に測定
値そのものには影響を及ぼさない。
【0019】ここで、以上の実施の形態においては、変
位検出信号Dの基準点信号D0 を、変位センサ3を構成
する2つのフォトセンサの中点から取り出した基本的に
0Vとなる信号としたが、本発明はこれに限定されず、
図4に要部の回路構成図を示すように、電源Vの出力の
1/2の値等を変位センサ3の基準点信号D0 としても
よい。この場合、先に示したのこぎり波方式のA−D変
換器6を用いる場合、のこきり波を0〜+Vの間で変化
するものとする。このことから明らかなように、図5に
示したような1/2Vの基準点信号D0 を採用すれば、
片極性入力のA−D変換器の使用が可能となる。
【0020】また、本発明の構成において、プリアンプ
4を線形アンプとせず、荷重受部1のバランス点に対す
る変位量が小さいほど利得が大きくなるような非線形ア
ンプとし、あるいはプリアンプ4としてゲイン可変のも
のを用いて、変位量が小さいほど高ゲインとなるように
ゲインを切り換えるようにすれば、バランス点近傍にお
いて変位検出信号D、および基準点信号D0 のA−D変
換分解能が相対的に向上する結果、天びんとしての分解
能を向上させることができる。系の安定を得るため、こ
の処理を行う場合には、デジタル演算によりゲインを下
げ、系としてのゲインを一定に保つのがよい。
【0021】更に、図1の例において荷重受部1に対し
てフォースコイル2による電磁力を直接的に作用させた
が、本発明は、支点を中心として回動自在のレバーの一
方の側に測定皿を、他側にフォースコイルを設けて、そ
のレバーの回動変位を変位センサで検出するような天び
ん機構を採用できることは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
荷重受部の変位検出結果をA−D変換器によってデジタ
ル化し、デジタル演算によってフィードバック電流値を
決定するデジタルサーボ方式の電子天びんにおいて、A
−D変換器に対して荷重受部の変位検出信号とその基準
点信号を選択的に入力してデジタル化し、これら両デジ
タル値が一致するようにフィードバック電流値を決定す
るように構成したから、A−D変換器のゼロ点やスパン
のドリフト、あるいはリニアリティが変化しても荷重受
部のバランス点がずれることがなく、正確な測定値を得
ることができる。従って、A−D変換器として、分解能
は高いものの、ゼロ点ドリフトやスパンドリフト等の安
定性に若干の問題のある、のこぎり波とアナログ入力を
比較する簡単方式のものや、片極性入力のA−D変換器
等、安価なA−D変換器をを用いて高精度の電子天びん
を得ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic balance of the electromagnetic force balance type, and more particularly, to a digital conversion of a displacement detection signal of a load receiving portion due to a measured load, and to a digital conversion of the digital signal. The present invention relates to an electronic balance having a so-called digital servo mechanism for controlling an equilibrium operation using digital conversion data. 2. Description of the Related Art In an electromagnetic balance of the electromagnetic force balance type,
In general, the displacement sensor detects the deviation of the load receiving part from the balance point due to the measured load, and the current corresponding to the detection result is applied to the force coil placed in the static magnetic field to respond to the measured load. Equipped with a servo system that corrects the deviation of the load receiving part from the balance point by generating the generated electromagnetic force.The force coil is in a state where the measured load and the generated electromagnetic force are balanced and the load receiving part is at the balance point. The magnitude of the load to be measured is determined from the magnitude of the current flowing through the device. Conventionally, analog servos are often used as a servo system in such an electromagnetic force balance type electronic balance. However, an amplified signal of the output of a displacement sensor is converted into a digital signal, and the digitally converted data is used. A so-called digital servo system that determines a feedback current value to be passed through a force coil by digital calculation has also been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-65326). [0004] By the way, when the above-mentioned digital servo system is adopted for the servo system of the electronic balance, the conversion speed is high and the A-D with a large number of bits is used.
It is necessary to use a converter, and if the zero point or span of the A / D converter drifts or the linearity changes, the measured value is affected. A- which adopted a high method
A D converter is required, and an A-D
There is a problem that the converter becomes extremely expensive. An object of the present invention is to provide a simple and inexpensive A / D converter which does not affect the measured value even if the zero point or span drift or linearity of the A / D converter changes. An object of the present invention is to provide a digital servo type electronic balance with high resolution and high accuracy using a converter. In order to achieve the above object, an electronic balance according to the present invention is generated by applying a current to a force coil 2 provided in a magnetic field, as shown in FIG. In a balance that balances the electromagnetic force to be measured with the load W to be measured and obtains the load to be measured from the magnitude of the current flowing through the force coil 2 in the equilibrium state, the detection signal D of the displacement of the load receiving unit 1 due to the load to be measured W A / D converter 6 to be digitized, digital operation / control means 7 for determining a feedback current value to be supplied to force coil 2 using digital data from A / D converter 6, and digital operation / control A current supply means 8 for supplying a current corresponding to the data supplied from the means 7 to the force coil 2 is provided. The signal D and the reference point signal D 0 of the displacement detection signal D are selectively input at a preset cycle, and the digital operation / control means 7 outputs the digital signal from the A / D converter 6. data using, as the digital conversion data of the displacement detection signal D is coincident with the digital conversion data of the reference point signal D 0, characterized by determining the feedback current value. In an electronic balance employing a normal digital servo system, the deviation becomes zero by PID calculation or the like using digital conversion data of a displacement detection signal of the load receiving portion, that is, the load receiving portion has So that the displacement detection value becomes 0,
Determine the feedback current value. Therefore, for example, when a zero point drift occurs in the AD converter that digitizes the displacement detection signal, even if the servo system effectively functions so that the deviation becomes apparently zero, the deviation of the drift actually becomes larger. The system balances in the remaining state, the balance point shifts,
Affects measured values. On the other hand, in the present invention, the analog input to the A-D converter 6, and the detection signal D of the displacement of the load receiving portion 1, periodically switched to the reference point signal D 0 of the displacement detection signal, Digital conversion data of the displacement detection signal D and its reference point signal D 0 are supplied to the digital operation / control means 7. Then, the digital arithmetic and control unit 7 determines a feedback current value as digital conversion data of the displacement detection signal D coincides with digital conversion data of the reference point signal D 0. That is, the digital operation / control means 7
In the above, instead of controlling the magnitude of the feedback current value so that the digital conversion data of the displacement detection signal D becomes a value that absolutely represents 0, the digital conversion data has a value representing the reference point signal D 0. The magnitude of the feedback current value is controlled so as to be as follows. Therefore, in the configuration of the present invention, even if, for example, a zero point drift occurs in the A / D converter 6 and the digital conversion data of the displacement detection signal D changes by that amount, the digital value of the reference point signal D 0 changes. The same A-
Since they are digitized by the D converter 6, they change by the same amount. If the feedback current value is controlled so that these two data coincide, the drift of the A / D converter 6 is canceled, There is no shift of the balance point and no effect on the measured values. Further, since control is performed so that both the digital conversion data of the displacement detection signal D and its reference point signal D 0 are made to match, even if a span drift or a change in the linearity of the A / D converter 6 occurs, the system of the system is changed. Although it affects the gain increase / decrease, the balance point does not deviate, so that the measured value is not affected. FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a circuit configuration of a portion surrounded by a chain line in FIG. is there. The measuring dish 1a to which the measured load W is applied is
It is supported by a load receiving portion 1 that can be displaced vertically in the drawing. A force coil 2 is mounted on the load receiving portion 1, and the force coil 2 is arranged in a static magnetic field created by a magnetic circuit (not shown) mainly composed of a permanent magnet.
An electromagnetic force corresponding to the magnitude of the feedback current flowing therethrough is generated, and the balance is made so that the load receiving portion 1 is positioned at a predetermined position against the load W to be measured as described below. The displacement of the load receiving portion 1 is detected by a displacement sensor 3 using, for example, two photo sensors. The output of the displacement sensor 3 is amplified by the preamplifier 4 and input to the A / D converter 6 via the switch 5 as a displacement detection signal D. The switch 5 has a signal D corresponding to a reference point of the displacement sensor 3 in addition to the displacement detection signal D from the preamplifier 4.
0 , that is, 2 constituting the displacement sensor 3 in the example of FIG.
Potential signal at the middle point of two photosensors, ie, basically 0
A signal D 0 which is V is led. The switch 5 is switched at a constant cycle by a control signal from the digital operation / control unit 7, and therefore, the analog input of the A / D converter 6 has a displacement detection signal D and a reference point signal D at a constant cycle. 0 will be input alternately. The A / D converter 6 has a sawtooth wave generating circuit 61 for generating a sawtooth wave whose voltage varies between -V and + V in response to the input of a trigger pulse PT having a constant period, and a sawtooth wave generating circuit for the sawtooth wave. 61 and the A / D converter 6
Comparator 62 for comparing the analog input to, an AND gate 63 which receives the output of the comparator 62 and the clock pulse P C, counts the clock pulses P C which has passed through the AND gate 63, the arrival of the reset pulse P R The counter 64 outputs the count value and resets the same at the same time. As shown in a time chart showing the signal waveform of each part in FIG. or voltage value of the reference point signal D 0 is counted by a counter 64 to count clock pulses in a time that exceeds the voltage value of the sawtooth wave, and outputs the counted value as a digital conversion value. According to the AD converter 6, the analog input is 0
In the state of V, the digital conversion output becomes 1/2 full scale value. Incidentally, the trigger pulse P T and the reset pulse P R or the like is supplied from the digital arithmetic and control unit 7. The drive of the switch 5 is also controlled by a command from the digital operation / control unit 7. [0014] Digital conversion output of the A-D converter 6, i.e. the digital conversion data displacement detection signal D, digital conversion data of the reference point signal D 0 are respectively incorporated into the digital computing and control unit 7, the force coil 2 To determine the magnitude of the feedback current value to be supplied to the power supply. The digital operation / control unit 7 determines a feedback current value by a method exemplified below, supplies the determined result to the current supply unit 8, averages the feedback current value every moment, and then sets a constant coefficient. (Span coefficient)
, And the measured value (measurement display value) is determined, and the value is displayed on the display 9. The current supply unit 8 includes a digital operation / control unit 7
For generating a current having a magnitude corresponding to the data supplied from the controller and supplying the current to the force coil 2 using, for example, a DA converter and a voltage / current conversion circuit for converting the output voltage thereof into a current. Or a switching circuit for switching the constant current source and its output current, and by controlling the operation of the switching circuit according to the input data, a pulse current of a constant peak value and a constant cycle, and the duty is input. A known circuit such as one using a so-called pulse width modulation method that changes according to the size of data can be employed. The output of the temperature sensor 10 for measuring the temperature near the permanent magnet for generating a static magnetic field in which the force coil 2 is placed is introduced into the current supply unit 8.
The magnitude of the feedback current is corrected to compensate for a change in the generated electromagnetic force due to a change in the temperature of the permanent magnet. [0016] Now, in the digital computing and control unit 7, the digital conversion data of the displacement detection signal D and the reference point signal D 0 is input alternately through A-D converter 6, using these, the displacement detection signal D as digital conversion data matches the digital conversion data of the reference point signal D 0, to determine the feedback current value. That is, for example, when the feedback current value is determined by calculating the displacement detection value by PID (proportional / integral / derivative), the calculation is not performed simply by using the digital conversion data of the displacement detection signal D as a parameter, but the displacement detection signal D to PID calculation of the difference between the digital conversion data of the digital input data and the reference point signal D 0 as a parameter. Here, the reference point signal D 0 is supplied to the AD converter 6.
Is input, the digital arithmetic and control unit 7 is not supplied with information on the displacement detection signal D at that time. Therefore, in a state where the data of the reference point signal D 0 is taken in, the digital operation / control unit 7 sends the data to the current supply unit 8 so as to continuously supply the feedback current value immediately before that to the force coil. The switching of the switch 5 may be performed every AD conversion cycle (for example, 1 ms). However, the displacement detection signal D is mainly AD-converted to improve the stability of the control, and the reference point signal D It is desirable that 0 is set so as to perform A-D conversion at relatively low frequency. According to the above-described embodiment of the present invention, even if the A / D converter 6 has a zero point, a drift of a span, or a change in linearity, the servo system always detects displacement. The digital conversion value of the signal D is the reference point signal D
In order to balance the load receiving unit 1 by functioning to match the digital conversion value of 0, the drift amount and the like included in the digital conversion data are canceled by each digital conversion data, the balance point is always constant, and the measured point is measured. No error occurs in the measured value of the load W. The A / D converter 6
When the span or linearity of the system changes, the gain of the system changes, but since the balance point does not shift, the measured value itself is not affected. Here, in the above embodiment, the reference point signal D 0 of the displacement detection signal D is set to a signal which is basically 0 V and is taken out from the middle point of the two photo sensors constituting the displacement sensor 3. However, the present invention is not limited to this,
As shown the circuit diagram of a main part in FIG. 4, a half of the value and the output of the power supply V may be used as the reference point signal D 0 of the displacement sensor 3. In this case, when using the above-mentioned sawtooth-wave A / D converter 6, it is assumed that the sawtooth wave changes between 0 and + V. As apparent from this, by employing the reference point signal D 0 of a 1 / 2V as shown in FIG. 5,
It becomes possible to use an AD converter having a unipolar input. In the configuration of the present invention, the preamplifier 4 is not a linear amplifier, but a non-linear amplifier in which the gain increases as the amount of displacement of the load receiver 1 with respect to the balance point decreases, or the preamplifier 4 has a variable gain. Is used to switch the gain so that the smaller the amount of displacement becomes, the higher the gain becomes, the A / D conversion resolution of the displacement detection signal D and the reference point signal D 0 is relatively improved near the balance point. As a result, the resolution of the balance can be improved. In order to obtain the stability of the system, when performing this processing, it is preferable to lower the gain by digital operation and keep the gain of the system constant. Further, the electromagnetic force of the force coil 2 is directly applied to the load receiving portion 1 in the example of FIG. 1, but the present invention is applied to one side of the lever which is rotatable about a fulcrum. It goes without saying that a balance mechanism can be employed in which a force coil is provided on the other side of the measuring dish and the rotational displacement of the lever is detected by a displacement sensor. As described above, according to the present invention,
In a digital servo type electronic balance in which the displacement detection result of the load receiving portion is digitized by an AD converter and the feedback current value is determined by digital operation, A
Since the displacement detection signal of the load receiving unit and the reference point signal thereof are selectively input to the D-converter and digitized, and the feedback current value is determined so that these two digital values match, Even if the zero point or span drift of the AD converter or the linearity changes, the balance point of the load receiving portion does not shift, and an accurate measurement value can be obtained. Therefore, the A / D converter has a high resolution, but has some problems in stability such as zero point drift and span drift. The A / D converter has a simple method of comparing a sawtooth wave and an analog input, and an A / D converter having a unipolar input. A highly accurate electronic balance can be obtained using an inexpensive AD converter such as a -D converter.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック
図
【図2】図1において一点鎖線で囲んだ部分の具体的な
構成例を示す回路図
【図3】図2の各部の信号波形の例を示すタイムチャー
ト
【図4】本発明の他の実施の形態の要部構成を示す回路
図
【符号の説明】
1 荷重受部
2 フォースコイル
3 変位センサ
4 プリアンプ
5 スイッチ
6 A−D変換器
7 デジタル演算・制御部
8 電流供給部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a portion surrounded by a dashed line in FIG. FIG. 4 is a timing chart showing an example of signal waveforms at various parts in FIG. 2; FIG. 4 is a circuit diagram showing a main part of another embodiment of the present invention; Preamplifier 5 Switch 6 A / D converter 7 Digital operation / control unit 8 Current supply unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−40906(JP,A) 特開 昭49−66157(JP,A) 実開 昭62−193528(JP,U) 実開 昭57−75531(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 7/04 G01G 23/36 G01G 23/37 G01D 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-55-40906 (JP, A) JP-A-49-66157 (JP, A) Fully open 1987-193528 (JP, U) Really open 1979 75531 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01G 7/04 G01G 23/36 G01G 23/37 G01D 3/00
Claims (1)
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、その平衡状態でフォースコイルに流れる電流の大き
さから被測定荷重を求める天びんにおいて、被測定荷重
による荷重受部の変位の検出信号をデジタル化するA−
D変換器と、そのA−D変換器からのデジタルデータを
用いて上記フォースコイルに流すべきフィードバック電
流値を決定するデジタル演算手段と、そのデジタル演算
手段から供給されるデータに応じた電流を上記フォース
コイルに供給する電流供給手段を備えているとともに、
上記A−D変換器には、上記荷重受部の変位検出信号
と、当該変位検出信号の基準点信号とが、あらかじめ設
定された周期で選択的に入力され、上記デジタル演算手
段は、そのA−D変換器からの刻々のデジタルデータを
用いて、上記変位検出信号のデジタル変換データが上記
変位検出信号の基準点信号のデジタル変換データに一致
するよう、フィードバック電流値を決定することを特徴
とする電子天びん。(57) [Claims 1] The magnitude of the current flowing through the force coil in a state where the electromagnetic force generated by flowing the current through the force coil provided in the magnetic field is balanced with the load to be measured. In a balance for obtaining a measured load from the above, the detection signal of the displacement of the load receiving portion due to the measured load is digitized.
A digital converter for determining a feedback current value to be passed through the force coil using digital data from the A / D converter; and a current corresponding to data supplied from the digital arithmetic unit. With current supply means for supplying to the force coil,
A displacement detection signal of the load receiving section and a reference point signal of the displacement detection signal are selectively input to the A / D converter at a preset cycle. A feedback current value is determined so that digitally converted data of the displacement detection signal coincides with digitally converted data of a reference point signal of the displacement detection signal, by using digital data from the D converter. Electronic balance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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JPH0943033A JPH0943033A (en) | 1997-02-14 |
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