JP3502614B2 - 電子計量計 - Google Patents
電子計量計Info
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- JP3502614B2 JP3502614B2 JP2001150071A JP2001150071A JP3502614B2 JP 3502614 B2 JP3502614 B2 JP 3502614B2 JP 2001150071 A JP2001150071 A JP 2001150071A JP 2001150071 A JP2001150071 A JP 2001150071A JP 3502614 B2 JP3502614 B2 JP 3502614B2
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- electronic
- signal
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
- G01G3/1414—Arrangements for correcting or for compensating for unwanted effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/06—Means for damping oscillations, e.g. of weigh beams
- G01G23/10—Means for damping oscillations, e.g. of weigh beams by electric or magnetic means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル信号処理
ユニットを備えた電子計量計であって、デジタル信号処
理ユニットは低域通過特性を有する少なくとも１つのフ
ィルタを含んでおり、該フィルタを用いて計量計の出力
信号から直流成分が求められかつそこから計量結果が導
出される形式のものに関する。
ユニットを備えた電子計量計であって、デジタル信号処
理ユニットは低域通過特性を有する少なくとも１つのフ
ィルタを含んでおり、該フィルタを用いて計量計の出力
信号から直流成分が求められかつそこから計量結果が導
出される形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】この形式の計量計は一般に公知である。
その際ローパスフィルタは、計量計設置場所が振動およ
び震動する際計量計の出力信号に重畳されることになる
交流成分を抑圧するために用いられる。この措置にも拘
わらず、計量計およびその上に載置されている秤の測定
結果は一般に、静止している設置場所での測定の場合よ
り再現するのが著しく困難である。
その際ローパスフィルタは、計量計設置場所が振動およ
び震動する際計量計の出力信号に重畳されることになる
交流成分を抑圧するために用いられる。この措置にも拘
わらず、計量計およびその上に載置されている秤の測定
結果は一般に、静止している設置場所での測定の場合よ
り再現するのが著しく困難である。
【０００３】 静止していない設置場所での計量計およ
び秤の特性を改善するために、例えばＵＳ５７８９７１
３号から、第２の、一定に負荷された計量計を設け、そ
の出力信号から本来の（測定用）計量計に対する補正信
号を導出することが公知である。しかし第２の計量計に
よる機械的および電子的なコストは著しい。
び秤の特性を改善するために、例えばＵＳ５７８９７１
３号から、第２の、一定に負荷された計量計を設け、そ
の出力信号から本来の（測定用）計量計に対する補正信
号を導出することが公知である。しかし第２の計量計に
よる機械的および電子的なコストは著しい。
【０００４】 類似の手法で、ＤＥ４００１６１４Ａ１
から、第２の、一定に負荷されている計量計に代わっ
て、少なくとも１つの加速度検出器を設け、これが測定
結果に影響を及ぼすようにするための補正信号を送出す
ることが公知である。しかし両方の場合とも、補正信号
は位相正しく、（測定用）計量計の信号から減算され
て、ノイズの補正を実現するようにしなければならな
い。しかしこの位相正しい減算は制限された周波数帯で
しか実現されない。この周波数帯の上端部では、位相シ
フトはますます大きくなりかつ測定路と補正路との間は
異なってきて、最も不都合な場合には、信号の減算、す
なわち打ち消しではなくて信号の加算、すなわち増強が
生じる、このことは殊に、補正発生器より加速度検出器
の場合に当てはまる。というのは、加速度検出器の機械
的に完全に別様に構成されたシステムが、計量計とは全
く別の固有周波数を有しているからである。
から、第２の、一定に負荷されている計量計に代わっ
て、少なくとも１つの加速度検出器を設け、これが測定
結果に影響を及ぼすようにするための補正信号を送出す
ることが公知である。しかし両方の場合とも、補正信号
は位相正しく、（測定用）計量計の信号から減算され
て、ノイズの補正を実現するようにしなければならな
い。しかしこの位相正しい減算は制限された周波数帯で
しか実現されない。この周波数帯の上端部では、位相シ
フトはますます大きくなりかつ測定路と補正路との間は
異なってきて、最も不都合な場合には、信号の減算、す
なわち打ち消しではなくて信号の加算、すなわち増強が
生じる、このことは殊に、補正発生器より加速度検出器
の場合に当てはまる。というのは、加速度検出器の機械
的に完全に別様に構成されたシステムが、計量計とは全
く別の固有周波数を有しているからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、震動
に起因する交流成分を除去しただけではなお測定誤差が
残留する事実に注目して、より精確な重量測定を可能に
する電子計量計を提供することである。
に起因する交流成分を除去しただけではなお測定誤差が
残留する事実に注目して、より精確な重量測定を可能に
する電子計量計を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、デジタル信号処理ユニットから付加的に、震動の振
幅に依存している信号が求められかつ該震動の振幅に依
存している信号の大きさに依存して直流成分を変化する
電子構成要素が設けられていることによって解決され
る。
は、デジタル信号処理ユニットから付加的に、震動の振
幅に依存している信号が求められかつ該震動の振幅に依
存している信号の大きさに依存して直流成分を変化する
電子構成要素が設けられていることによって解決され
る。
【０００７】この解決策は発明者の次の認識に基づいて
いる：不安定な設置場所における計量計の比較的不満足
な再現性は計量計の出力信号における交流成分の抑圧が
不十分であるということのみにその原因があるのではな
く、不満足な再現性に大きく関わってくるのはむしろ、
交流成分の振幅および周波数領域次第では、計量計の出
力信号における直流成分も影響を受けるということであ
る。それ故に、計量計の出力信号における交流成分を比
較的強く抑圧するだけでは、計量計の震動特性を十分に
改善することにはならず、付加的に直流成分の本発明の
補正が実施されなければならない。
いる：不安定な設置場所における計量計の比較的不満足
な再現性は計量計の出力信号における交流成分の抑圧が
不十分であるということのみにその原因があるのではな
く、不満足な再現性に大きく関わってくるのはむしろ、
交流成分の振幅および周波数領域次第では、計量計の出
力信号における直流成分も影響を受けるということであ
る。それ故に、計量計の出力信号における交流成分を比
較的強く抑圧するだけでは、計量計の震動特性を十分に
改善することにはならず、付加的に直流成分の本発明の
補正が実施されなければならない。
【０００８】直流成分のこの影響の原因は３つの例に基
づいてよく説明される： ○ 図１に誇張されて示されているように、非線形の特
性曲線を有する計量計では、静止している設置場所で
は、ｍ１の荷重に対して点Ａに相応する出力信号が属す
る。これに対して静止していない設置場所では出力信号
は非線形の特性曲線Ｂ−Ａ−Ｃの極点ＢおよびＣの間で
変動する。その際この出力信号の直流成分は震動の振幅
スペクトルに応じて、点ＡとＤとの間のどこかにある。
従ってこれにより、出力信号中の交流成分を完全に抑圧
した場合にも、特性曲線の非線形性に基づいて直流成分
の変化が生じ、これは本発明の電子成分によって取り消
される。
づいてよく説明される： ○ 図１に誇張されて示されているように、非線形の特
性曲線を有する計量計では、静止している設置場所で
は、ｍ１の荷重に対して点Ａに相応する出力信号が属す
る。これに対して静止していない設置場所では出力信号
は非線形の特性曲線Ｂ−Ａ−Ｃの極点ＢおよびＣの間で
変動する。その際この出力信号の直流成分は震動の振幅
スペクトルに応じて、点ＡとＤとの間のどこかにある。
従ってこれにより、出力信号中の交流成分を完全に抑圧
した場合にも、特性曲線の非線形性に基づいて直流成分
の変化が生じ、これは本発明の電子成分によって取り消
される。
【０００９】○ 図２に略示されているように、電磁的
な力補償の原理に従った計量計では、永久磁石１の磁界
に電流が流れるコイル２が存在している。コイル２を流
れる電流は後置接続されている調整増幅器４によって、
電磁的に発生される力が測定すべき力Ｆと正確に同じで
あるように調整される。この電流の大きさは、測定抵抗
５において取り出されかつ計量計の出力信号として出力
側６において取り出すことができる。磁界Ｂと、電流Ｉ
と、発生される力Ｆとの間の定量的な関係は周知であ
る： Ｆ≒Ｂ・Ｉ その際コイル２は最適な効率を得るために、コイルが永
久磁石１の最大の磁界のあるところに配置されるように
位置決めされている。そこでコイルが土台の振れによっ
て励振されると、コイルは一時的に、磁界最大値の外の
比較的僅かな磁界を有する領域に来る。従ってその場合
時間的な平均において磁界Ｂは式（１）において、コイ
ル２がいつも磁界最大値にある静止している設置場所の
場合よりも僅かである。これにより式（１）に従って、
時間的な平均において同じ力Ｆを発生するために一層大
きな電流Ｉが必要になることになる。従ってこの例にお
いても、振動／震動があると直流成分は変化するので、
ここでも交流成分の抑圧の他に、直流成分も補正され
て、安定した正確な結果が得られるようにしなければな
らない。
な力補償の原理に従った計量計では、永久磁石１の磁界
に電流が流れるコイル２が存在している。コイル２を流
れる電流は後置接続されている調整増幅器４によって、
電磁的に発生される力が測定すべき力Ｆと正確に同じで
あるように調整される。この電流の大きさは、測定抵抗
５において取り出されかつ計量計の出力信号として出力
側６において取り出すことができる。磁界Ｂと、電流Ｉ
と、発生される力Ｆとの間の定量的な関係は周知であ
る： Ｆ≒Ｂ・Ｉ その際コイル２は最適な効率を得るために、コイルが永
久磁石１の最大の磁界のあるところに配置されるように
位置決めされている。そこでコイルが土台の振れによっ
て励振されると、コイルは一時的に、磁界最大値の外の
比較的僅かな磁界を有する領域に来る。従ってその場合
時間的な平均において磁界Ｂは式（１）において、コイ
ル２がいつも磁界最大値にある静止している設置場所の
場合よりも僅かである。これにより式（１）に従って、
時間的な平均において同じ力Ｆを発生するために一層大
きな電流Ｉが必要になることになる。従ってこの例にお
いても、振動／震動があると直流成分は変化するので、
ここでも交流成分の抑圧の他に、直流成分も補正され
て、安定した正確な結果が得られるようにしなければな
らない。
【００１０】○ 図２に従って説明した計量計の場合、
位置指示器３の特性曲線が非対称形に非線形である場
合、図１に基づいて説明したように、震動があると平均
の振動発生位置はずれてくる。平均の振動発生位置がこ
のように変化すると、一方において、第２の例において
説明したように、コイルのある場所での有効磁界が変化
し、他方において天秤皿８およびコイル２に対する平行
ガイド７が多少触れることになる。平行ガイドがばね継
ぎ手によって実現されているならば、垂直方向のばね力
が生じて、このために計量信号中の直流成分が変化する
ことになる。
位置指示器３の特性曲線が非対称形に非線形である場
合、図１に基づいて説明したように、震動があると平均
の振動発生位置はずれてくる。平均の振動発生位置がこ
のように変化すると、一方において、第２の例において
説明したように、コイルのある場所での有効磁界が変化
し、他方において天秤皿８およびコイル２に対する平行
ガイド７が多少触れることになる。平行ガイドがばね継
ぎ手によって実現されているならば、垂直方向のばね力
が生じて、このために計量信号中の直流成分が変化する
ことになる。
【００１１】ここでは詳細に説明しない別の原因のため
に、計量信号中の直流成分が歪みを受ける可能性があ
る。例えば非線形の増幅器または非線形の変換レバー。
勿論挙げたすべての効果は小さく、計量計の分解能が高
い場合に初めて効果がでてくるものである。
に、計量信号中の直流成分が歪みを受ける可能性があ
る。例えば非線形の増幅器または非線形の変換レバー。
勿論挙げたすべての効果は小さく、計量計の分解能が高
い場合に初めて効果がでてくるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】有利な実施の形態は従属請求項に
記載されている。
記載されている。
【００１３】計量計の出力信号中の震動に依存している
交流成分を求めるためのハイパスフィルタの使用および
この交流成分が前以て決められている限界値を上回った
場合の、指示エレメントまたは印刷阻止の制御は秤の構
造学において一般に周知でありかつ例えばＤＥ２３２３
２００号に記載されている。しかし計量計の出力信号に
おける直流成分への関わりは従来技術に従って行われる
のではない。
交流成分を求めるためのハイパスフィルタの使用および
この交流成分が前以て決められている限界値を上回った
場合の、指示エレメントまたは印刷阻止の制御は秤の構
造学において一般に周知でありかつ例えばＤＥ２３２３
２００号に記載されている。しかし計量計の出力信号に
おける直流成分への関わりは従来技術に従って行われる
のではない。
【００１４】
【実施例】次に本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。
る。
【００１５】図１および図２は既に明細書冒頭で説明し
たとおりである。
たとおりである。
【００１６】図３のブロック線図には、出力側１１にロ
ーパスフィルタ１２もハイパスフィルタ１３も接続され
ている計量計１０が示されている。ローパスフィルタ１
２はその出力側に信号ｍを送出する。これは計量計１０
の出力信号中の直流成分に比例しており、従って実質的
に計量計の荷重に比例している。ハイパスフィルタ１３
はその出力側に、計量計１０の出力信号中の交流成分に
比例しており、従って計量計の荷重が一定の場合、計量
計の震動に比例している信号を送出する。この信号は整
流されかつ軽く平滑化され（ブロック１４、ここには１
つのダイオードおよび１つのコンデンサを有する表示で
これを一般にシンボライズしているものだが、ワンウェ
イのピーク検波に制限されるものではない）、従って計
量計１０の出力信号における平均交流成分に比例してい
る。これは一方において従来技術のように、しきい値比
較器１５に供給されかつこれによりしきい値を下回って
いる場合には指示器１６にグラムシンボル「ｇ」が点灯
されるように制御する。他方において、この信号は二乗
ユニット１７を介して計算ユニット１８に供給される。
計算ユニット１８において、補正された出力信号ｍ’が
（補正されていない）入力信号ｍ（ローパスフィルタ１
２から）および二乗ユニット１７からの補正信号ｘ２か
ら例えば次式に従って計算される： ｍ’＝ｍ＋（ａ・ｍ＋ｂ）・ｘ２ （２） 静止した設置場所では、すなわちｘ２＝０の場合、ｍ’
＝ｍになる。静止していない設置場所では、計量計の出
力信号中の直流成分に、交流成分ｘの二乗に比例してい
る被加数が加算される。その際係数ｂは荷重に無関係な
効果を補正し、一方係数ａは、計量計の荷重と共に上昇
する効果を補正する。ａおよびｂの大きさおよびその極
性はその効果が物理的に生じる原因になるものおよび個
々の計量計の特性によって決まってくるものである。明
細書冒頭の例１および図１に示されている非線形の特性
曲線を有する計量計では、ａおよびｂは特性曲線カーブ
の極性および経過によって決まってくる。図１の図示の
例および、特性曲線のカーブが一定である、従ってそれ
は計量計の荷重には無関係であることを前提とすれば、
ａ＝０およびｂはマイナスである。明細書冒頭の例２お
よび図２に示されている電磁的な力補償の原理に従った
計量計、すなわち効果が磁界の落ち込みによって生じる
ものであるという計量計では、ｂ＝０およびａはマイナ
スである。非線形の位置指示器の第３の例の場合、ａも
ｂも零に等しくない。つまり、ａの大きさは磁界の落ち
込みによって決定され、ｂの大きさおよび極性は位置指
示器の非線形性および平行ガイドのばね定数の大きさに
よって決定される。
ーパスフィルタ１２もハイパスフィルタ１３も接続され
ている計量計１０が示されている。ローパスフィルタ１
２はその出力側に信号ｍを送出する。これは計量計１０
の出力信号中の直流成分に比例しており、従って実質的
に計量計の荷重に比例している。ハイパスフィルタ１３
はその出力側に、計量計１０の出力信号中の交流成分に
比例しており、従って計量計の荷重が一定の場合、計量
計の震動に比例している信号を送出する。この信号は整
流されかつ軽く平滑化され（ブロック１４、ここには１
つのダイオードおよび１つのコンデンサを有する表示で
これを一般にシンボライズしているものだが、ワンウェ
イのピーク検波に制限されるものではない）、従って計
量計１０の出力信号における平均交流成分に比例してい
る。これは一方において従来技術のように、しきい値比
較器１５に供給されかつこれによりしきい値を下回って
いる場合には指示器１６にグラムシンボル「ｇ」が点灯
されるように制御する。他方において、この信号は二乗
ユニット１７を介して計算ユニット１８に供給される。
計算ユニット１８において、補正された出力信号ｍ’が
（補正されていない）入力信号ｍ（ローパスフィルタ１
２から）および二乗ユニット１７からの補正信号ｘ２か
ら例えば次式に従って計算される： ｍ’＝ｍ＋（ａ・ｍ＋ｂ）・ｘ２ （２） 静止した設置場所では、すなわちｘ２＝０の場合、ｍ’
＝ｍになる。静止していない設置場所では、計量計の出
力信号中の直流成分に、交流成分ｘの二乗に比例してい
る被加数が加算される。その際係数ｂは荷重に無関係な
効果を補正し、一方係数ａは、計量計の荷重と共に上昇
する効果を補正する。ａおよびｂの大きさおよびその極
性はその効果が物理的に生じる原因になるものおよび個
々の計量計の特性によって決まってくるものである。明
細書冒頭の例１および図１に示されている非線形の特性
曲線を有する計量計では、ａおよびｂは特性曲線カーブ
の極性および経過によって決まってくる。図１の図示の
例および、特性曲線のカーブが一定である、従ってそれ
は計量計の荷重には無関係であることを前提とすれば、
ａ＝０およびｂはマイナスである。明細書冒頭の例２お
よび図２に示されている電磁的な力補償の原理に従った
計量計、すなわち効果が磁界の落ち込みによって生じる
ものであるという計量計では、ｂ＝０およびａはマイナ
スである。非線形の位置指示器の第３の例の場合、ａも
ｂも零に等しくない。つまり、ａの大きさは磁界の落ち
込みによって決定され、ｂの大きさおよび極性は位置指
示器の非線形性および平行ガイドのばね定数の大きさに
よって決定される。
【００１７】補正係数ａおよびｂの大きさはそれぞれの
計量計の構造形式に対して個別の特性に相応して求めら
れかつ確定されなければならない。式（２）および図３
にて示されているｘ２、すなわち二乗される交流成分を
利用するだけというのは一般に当てはまるが、特別な場
合において交流成分の量に対して異なった依存性が生じ
るようにすることもでき、この場合の依存性は別の補正
式によっても同じように補正することができる。
計量計の構造形式に対して個別の特性に相応して求めら
れかつ確定されなければならない。式（２）および図３
にて示されているｘ２、すなわち二乗される交流成分を
利用するだけというのは一般に当てはまるが、特別な場
合において交流成分の量に対して異なった依存性が生じ
るようにすることもでき、この場合の依存性は別の補正
式によっても同じように補正することができる。
【００１８】それから補正された値ｍ’は計算ユニット
１８から指示ユニット１６に送出される。
１８から指示ユニット１６に送出される。
【００１９】これまでの説明においては、例えば風袋考
慮または較正のような、計量計の出力信号によるすべて
のその他の通常の計算過程は省略されたが、勿論これら
は付加的に実施される。
慮または較正のような、計量計の出力信号によるすべて
のその他の通常の計算過程は省略されたが、勿論これら
は付加的に実施される。
【００２０】これまで説明のために個別の挙げられた、
回路の構成要素は通例、マイクロプロセッサの形の唯一
のデジタル信号処理ユニット１９によって実現される。
フィルタ１２および１３も有利には、デジタル信号処理
ユニット１９内にデジタルフィルタとして実現される。
図３において、デジタル信号処理ユニット１９のマイク
ロプロセッサによって実現することができるすべての構
成要素は鎖線によって取り囲まれている。
回路の構成要素は通例、マイクロプロセッサの形の唯一
のデジタル信号処理ユニット１９によって実現される。
フィルタ１２および１３も有利には、デジタル信号処理
ユニット１９内にデジタルフィルタとして実現される。
図３において、デジタル信号処理ユニット１９のマイク
ロプロセッサによって実現することができるすべての構
成要素は鎖線によって取り囲まれている。
【００２１】フィルタ１２および１３がデジタルフィル
タであるとき、計量計の出力信号は勿論デジタルである
かまたは図３において計量計１０の構成部分と見なすべ
きであるＡ／Ｄ変換器によってデジタル化されなければ
ならない。フィルタ１２および１３は（および整流およ
び平滑部１４）は勿論、計量計１０のアナログ信号出力
側に直接接続されているアナログフィルタであってもよ
い。二乗化部１７および計算ユニット１８もアナログで
実現されていてよく、その場合デジタル指示ユニット１
６の前で漸く補正された値ｍ’がデジタル化する必要が
ある。しかし通例今日では少なくとも計算ユニット１８
はデジタル動作するのが当たり前なので、アナログのロ
ーパスフィルタ１２の後ろおよびアナログの平滑化モジ
ュール１４ないし二乗化モジュール１７の後ろにそれぞ
れ、Ａ／Ｄ変換器を組み込む必要があるだけである。
タであるとき、計量計の出力信号は勿論デジタルである
かまたは図３において計量計１０の構成部分と見なすべ
きであるＡ／Ｄ変換器によってデジタル化されなければ
ならない。フィルタ１２および１３は（および整流およ
び平滑部１４）は勿論、計量計１０のアナログ信号出力
側に直接接続されているアナログフィルタであってもよ
い。二乗化部１７および計算ユニット１８もアナログで
実現されていてよく、その場合デジタル指示ユニット１
６の前で漸く補正された値ｍ’がデジタル化する必要が
ある。しかし通例今日では少なくとも計算ユニット１８
はデジタル動作するのが当たり前なので、アナログのロ
ーパスフィルタ１２の後ろおよびアナログの平滑化モジ
ュール１４ないし二乗化モジュール１７の後ろにそれぞ
れ、Ａ／Ｄ変換器を組み込む必要があるだけである。
【００２２】計量計の第２の実施例が図４に示されてい
る。計量計９は一般に公知でかつ既に簡単に説明した、
電磁力補償の原理に従って動作する。コイル２は永久磁
石１のギャップ内に存在している。コイル２を流れる電
流Ｉは位置指示器３および調整増幅器４を用いて、電磁
的に発生される力が、天秤皿８上の計るものとまさに同
じ大きさになるように調整される。その際天秤皿８は皿
支え平行ガイド７によってガイドされる。測定抵抗５
に、荷重に比例した出力電圧が取り出され、デジタル化
され（Ａ／Ｄ変換器２０）かつデジタルローパスフィル
タ２２に供給される。震動に依存している信号は直接位
置指示器３に供給され、コンデンサ２３を介して取り出
される。この信号は整流され、平滑化され（ブロック２
４）かつデジタル化され（Ａ／Ｄ変換器）かつ補正信号
ｘを表す。計算ユニット２８において、式（２）に従っ
た補正が実施され、その際ｘ２の形成は一緒に計算ユニ
ットにおいて行われる。
る。計量計９は一般に公知でかつ既に簡単に説明した、
電磁力補償の原理に従って動作する。コイル２は永久磁
石１のギャップ内に存在している。コイル２を流れる電
流Ｉは位置指示器３および調整増幅器４を用いて、電磁
的に発生される力が、天秤皿８上の計るものとまさに同
じ大きさになるように調整される。その際天秤皿８は皿
支え平行ガイド７によってガイドされる。測定抵抗５
に、荷重に比例した出力電圧が取り出され、デジタル化
され（Ａ／Ｄ変換器２０）かつデジタルローパスフィル
タ２２に供給される。震動に依存している信号は直接位
置指示器３に供給され、コンデンサ２３を介して取り出
される。この信号は整流され、平滑化され（ブロック２
４）かつデジタル化され（Ａ／Ｄ変換器）かつ補正信号
ｘを表す。計算ユニット２８において、式（２）に従っ
た補正が実施され、その際ｘ２の形成は一緒に計算ユニ
ットにおいて行われる。
【００２３】補正された値ｍ’はここでも指示ユニット
２６において指示される。この形態は図３の第１の実施
形態とは実質的に、震動に依存している信号が位置指示
器３によって直接取り出され、計量計の出力信号から導
出されないということによって相異している。これによ
り、調整増幅器４の周波数に依存している影響は回避さ
れかつ震動に依存している信号は、電磁的な力補償の原
理に従った計量計において効果の原因が現れるところで
取り出される：コイル２の位置を検出し、これにより、
コイルの位置の、最大の磁界からの偏差を直接検出する
位置指示器において。例えば所定の周波数においてコイ
ル２に共振の過度の高まりが発生すると、これは位置指
示器によって直接検出されかつ調整増幅器４のＰＩＤ調
整特性によって部分的に抑圧されずかつその場合漸く計
量計の出力信号において検出される。
２６において指示される。この形態は図３の第１の実施
形態とは実質的に、震動に依存している信号が位置指示
器３によって直接取り出され、計量計の出力信号から導
出されないということによって相異している。これによ
り、調整増幅器４の周波数に依存している影響は回避さ
れかつ震動に依存している信号は、電磁的な力補償の原
理に従った計量計において効果の原因が現れるところで
取り出される：コイル２の位置を検出し、これにより、
コイルの位置の、最大の磁界からの偏差を直接検出する
位置指示器において。例えば所定の周波数においてコイ
ル２に共振の過度の高まりが発生すると、これは位置指
示器によって直接検出されかつ調整増幅器４のＰＩＤ調
整特性によって部分的に抑圧されずかつその場合漸く計
量計の出力信号において検出される。
【００２４】図５には計量計の第３の実施形態が示され
ている。ここでもデジタルであることを前提とした計量
計１０の出力信号は、ローパスフィルタ１２および３つ
のバンドパスフィルタ３０，３１および３２に供給され
る。それぞれのバンドパスフィルタは計量計の共振周波
数の１つの同調されておりかつこの周波数領域を計量計
の出力信号からフィルタリングする。それぞれのバンド
パスフィルタに、整流器および平滑化モジュール３４が
後置接続されておりかつ引き続いてそれぞれに二乗ユニ
ット３７が接続されている。それからこれら二乗ユニッ
トの出力信号は、それぞれの周波数領域に関連した震動
に依存している信号である。この信号ｘ ２は続く乗算器
３８において式（２）に従ってそれぞれ係数（ａ・ｍ＋
ｂ）と乗算される。その際係数（ａ・ｍ＋ｂ）は「重み
付け」と示されているメモリおよび乗算電子回路３９に
よって使用可能になっている。図示の３つのバンドパス
フィルタの場合、電子回路３９には３つの係数ａおよび
３つの係数ｂが記憶されている。乗算器３８の結果は加
算器４０において加算されかつこの和は加算器４１にお
いて信号ｍと加算される。従ってこの回路は、図３の回
路と同じに動作するが、３つの異なった周波数領域に対
して別個の補正を実施する、すなわち異なった周波数領
域における計量計の異なった特性を補正することしかで
きない。３つのバンドパスフィルタ、従って３つの周波
数領域の数は勿論例示されているに過ぎない。別のいず
れかの数も可能である。同じように、式（２）はｍ’お
よびｍの結合の例に過ぎない。一般化すれば次式が成り
立つ：
ている。ここでもデジタルであることを前提とした計量
計１０の出力信号は、ローパスフィルタ１２および３つ
のバンドパスフィルタ３０，３１および３２に供給され
る。それぞれのバンドパスフィルタは計量計の共振周波
数の１つの同調されておりかつこの周波数領域を計量計
の出力信号からフィルタリングする。それぞれのバンド
パスフィルタに、整流器および平滑化モジュール３４が
後置接続されておりかつ引き続いてそれぞれに二乗ユニ
ット３７が接続されている。それからこれら二乗ユニッ
トの出力信号は、それぞれの周波数領域に関連した震動
に依存している信号である。この信号ｘ ２は続く乗算器
３８において式（２）に従ってそれぞれ係数（ａ・ｍ＋
ｂ）と乗算される。その際係数（ａ・ｍ＋ｂ）は「重み
付け」と示されているメモリおよび乗算電子回路３９に
よって使用可能になっている。図示の３つのバンドパス
フィルタの場合、電子回路３９には３つの係数ａおよび
３つの係数ｂが記憶されている。乗算器３８の結果は加
算器４０において加算されかつこの和は加算器４１にお
いて信号ｍと加算される。従ってこの回路は、図３の回
路と同じに動作するが、３つの異なった周波数領域に対
して別個の補正を実施する、すなわち異なった周波数領
域における計量計の異なった特性を補正することしかで
きない。３つのバンドパスフィルタ、従って３つの周波
数領域の数は勿論例示されているに過ぎない。別のいず
れかの数も可能である。同じように、式（２）はｍ’お
よびｍの結合の例に過ぎない。一般化すれば次式が成り
立つ：
【００２５】
【数１】
【００２６】ただしｆｉは任意の関数でありインデック
スｉは種々異なった周波数領域に関連している。すなわ
ち図５の例ではｉ＝１…３である。係数ａｉおよびｂｉ
は計量計固有の定数を表している。個々のｘｉに対する
依存性は、数多くの場合において、式（２）に立てられ
ているように、二乗関係になるが、いずれの別の依存性
も可能である。
スｉは種々異なった周波数領域に関連している。すなわ
ち図５の例ではｉ＝１…３である。係数ａｉおよびｂｉ
は計量計固有の定数を表している。個々のｘｉに対する
依存性は、数多くの場合において、式（２）に立てられ
ているように、二乗関係になるが、いずれの別の依存性
も可能である。
【００２７】図６には、本発明の計量計の第４の実施例
が示されている。本来の計量計５０の出力信号はここで
もローパスフィルタ５２に供給されかつ信号ｍを送出す
る。震動に依存している信号は加速度センサ５１から導
出される。加速度センサは計量計５０の底部に固定連結
されている。加速度センサ５１の構成に応じて、出力信
号は直接（加速度センサがその構造形式に基づいていず
れにせよ交番的に変化する加速度しか検出しないと
き）、またはハイパスフィルタ５３を中間介挿して（加
速度センサ５１が直流成分も検出するかまたはその周波
数特性が必要とされる周波数特性とは著しく異なってい
るとき）、整流器および平滑化モジュール５４に供給さ
れる。このようにして得られた補正信号ｘは既に説明し
た方法において計算ユニット５８においてローパスフィ
ルタ５２からの直流成分を変化する。結果ｍ’はここで
も指示ユニット５６に指示される。アナログまたはデジ
タルフィルタおよび補正式に対して別の実施例で述べた
ことは、この実施例においても同じように当てはまる。
が示されている。本来の計量計５０の出力信号はここで
もローパスフィルタ５２に供給されかつ信号ｍを送出す
る。震動に依存している信号は加速度センサ５１から導
出される。加速度センサは計量計５０の底部に固定連結
されている。加速度センサ５１の構成に応じて、出力信
号は直接（加速度センサがその構造形式に基づいていず
れにせよ交番的に変化する加速度しか検出しないと
き）、またはハイパスフィルタ５３を中間介挿して（加
速度センサ５１が直流成分も検出するかまたはその周波
数特性が必要とされる周波数特性とは著しく異なってい
るとき）、整流器および平滑化モジュール５４に供給さ
れる。このようにして得られた補正信号ｘは既に説明し
た方法において計算ユニット５８においてローパスフィ
ルタ５２からの直流成分を変化する。結果ｍ’はここで
も指示ユニット５６に指示される。アナログまたはデジ
タルフィルタおよび補正式に対して別の実施例で述べた
ことは、この実施例においても同じように当てはまる。
【図１】非線形の計量計の特性を示す線図である。
【図２】計量計における電磁力補償の原理を説明するブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図３】計量計の第１の実施例のブロック線図である。
【図４】計量計の第２の実施例のブロック線図である。
【図５】計量計の第３の実施例のブロック線図である。
【図６】計量計の第４の実施例のブロック線図である。
１ 永久磁石、 ２ コイル、 ３ 位置指示器、
９，１０，５０ 計量計、 １２，５２ ローパスフィ
ルタ、 １３，５３ ハイパスフィルタ、 １４，２
４，３４ 整流および平滑化部、 １６，２６，５６
指示器、 １８，５８ 計算ユニット、 １９ デジタ
ル信号処理ユニット、３０〜３２ バンドパスフィル
タ、 ５１ 加速度センサ、 ｘ 震動の振幅に依存し
ている信号、ｍ ローパスフィルタリングされた測定信
号、 ｍ’ 補正された測定信号
９，１０，５０ 計量計、 １２，５２ ローパスフィ
ルタ、 １３，５３ ハイパスフィルタ、 １４，２
４，３４ 整流および平滑化部、 １６，２６，５６
指示器、 １８，５８ 計算ユニット、 １９ デジタ
ル信号処理ユニット、３０〜３２ バンドパスフィル
タ、 ５１ 加速度センサ、 ｘ 震動の振幅に依存し
ている信号、ｍ ローパスフィルタリングされた測定信
号、 ｍ’ 補正された測定信号
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平10−339660（ＪＰ，Ａ)
特公 平７−9379（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平４−47773（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平４−50967（ＪＰ，Ｂ２)
実公 平６−31385（ＪＰ，Ｙ２)
米国特許5062492（ＵＳ，Ａ)
米国特許4039036（ＵＳ，Ａ)
米国特許5347092（ＵＳ，Ａ)
米国特許4817026（ＵＳ，Ａ)
米国特許5780777（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01G 3/,7/,23/
Claims (9)
- 【請求項１】 デジタル信号処理ユニットを備えた電子
計量計であって、該デジタル信号処理ユニットは低域通
過特性を有する少なくとも１つのフィルタを含んでお
り、該フィルタによって計量計の出力信号から直流成分
が取り出され、該直流成分から計量結果が導出される形
式のものにおいて、 前記デジタル信号処理ユニット（１９）により震動の振
幅に依存する信号（ｘ）が整流によって求められ、 該 震動の振幅に依存する信号（ｘ）の大きさに依存して
前記直流成分を補正する電子構成要素（１８，２８，３
８〜４１，５８）が設けられていることを特徴とする電
子計量計。 - 【請求項２】 震動の振幅に依存している信号（ｘ）は
計量計（１０）の出力信号からハイパスフィルタ（１
３）を通して求められる請求項１記載の電子計量計。 - 【請求項３】 電磁的な力補償の原理に従って動作する
電子計量計であって、震動の振幅に依存している信号
（ｘ）は電磁的な力補償の調整回路の位置指示器（３）
の出力信号から導出される請求項１記載の電子計量計。 - 【請求項４】 計量計（５０）は集積された加速度セン
サ（５１）を含んでおりかつ震動の振幅に依存している
信号（ｘ）は加速度センサ（５１）の出力信号から導出
される請求項１記載の電子計量計。 - 【請求項５】 前記直流成分を変化するための電子構成
要素（１８，２８，３８…４１，５８）は非線形の特性
曲線を有している請求項１から４までのいずれか１項記
載の電子計量計。 - 【請求項６】 前記直流成分を変化するための電子構成
要素（１８，２８，３８…４１，５８）は周波数に依存
している特性曲線を有している請求項１から５までのい
ずれか１項記載の電子計量計。 - 【請求項７】 震動の振幅に依存している信号（ｘ）は
複数の周波数領域に分割され（バンドパスフィルタ３０
…３２）かつそれぞれの周波数領域に種々異なった特性
曲線が割り当てられている請求項１から６までのいずれ
か１項記載の電子計量計。 - 【請求項８】 前記特性曲線は付加的に、低域通過特性
を有するフィルタ（１２，２２，５２）の出力信号によ
って影響を受けるようにした請求項５から７までのいず
れか１項記載の電子計量計。 - 【請求項９】 すべてのフィルタ（１２，１３，２２，
３０，３１，３２，５２，５３）はデジタルフィルタで
ありかつデジタル信号処理ユニット（１９）内に実現さ
れておりかつ直流成分を変えるための電子構成要素（１
８，２８，３８…４１，５８）はデジタル信号処理ユニ
ット（１９）内のデジタル構成要素ないしプログラム部
分によって実現されている請求項１から８までのいずれ
か１項記載の電子計量計。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP3502614B2 true JP3502614B2 (ja) | 2004-03-02 |
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ID=7642907
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|---|---|---|---|---|
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| PL1736748T3 (pl) * | 2005-06-21 | 2012-09-28 | Mettler Toledo Gmbh | Sposób przetwarzania wyjściowego sygnału przetwornika pomiarowego, jak również urządzenie do pomiaru siły do wykonywania sposobu |
| DE102006002711C5 (de) * | 2006-01-19 | 2009-11-12 | Wipotec Wiege- Und Positioniersysteme Gmbh | Wägeaufnehmer |
| EP1860410B1 (de) | 2006-05-22 | 2018-11-21 | Mettler-Toledo GmbH | Verfahren zur Verarbeitung des Ausgangssignals eines Messumformers sowie Kraftmessvorrichtung |
| EP1873543B1 (de) * | 2006-07-01 | 2010-09-15 | Integrated Dynamics Engineering GmbH | Magnetfeldkompensationssystem mit erhöhter Bandbreite |
| EP1925919A1 (de) * | 2006-11-24 | 2008-05-28 | Mettler-Toledo AG | Wägezelle |
| FI20070539L (fi) * | 2007-07-09 | 2009-01-10 | Kone Corp | Hissijärjestelmä |
| DE102007040300B4 (de) * | 2007-08-24 | 2013-07-11 | Sartorius Weighing Technology Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Kontrollwägung |
| DE102009024268B4 (de) * | 2009-06-05 | 2015-03-05 | Integrated Dynamics Engineering Gmbh | Magnetfeldkompensation |
| JP5658594B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-01-28 | アンリツ産機システム株式会社 | 計量装置 |
| PL2784454T3 (pl) | 2013-03-28 | 2017-06-30 | Mettler-Toledo Gmbh | Diagnostyka ogniwa obciążnikowego |
| GB201405926D0 (en) * | 2014-04-02 | 2014-05-14 | Metryx Ltd | Semiconductor wafer weighing apparatus and methods |
| DE102017127690B4 (de) | 2017-11-23 | 2023-03-02 | Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Generierung eines Ergebniswertes in einer elektromagnetisch kompensierenden Wägevorrichtung |
| CN117077993B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-26 | 宝信软件(南京)有限公司 | 基于人工智能的车间物料自动称重数据管理系统及方法 |
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Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
| CH544294A (de) * | 1972-06-27 | 1973-11-15 | Mettler Instrumente Ag | Elektrische Waage |
| CH578168A5 (ja) * | 1974-12-06 | 1976-07-30 | Mettler Instrumente Ag | |
| DE3230998C2 (de) * | 1982-08-20 | 1986-10-02 | Mettler-Waagen Gmbh, 6300 Giessen | Wägezelle |
| AU565314B2 (en) * | 1983-12-28 | 1987-09-10 | K.S. Ishida K.K. | Weight sensor |
| SU1165897A1 (ru) * | 1984-01-09 | 1985-07-07 | Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР | Массоизмерительное устройство |
| JPS60134128U (ja) * | 1984-02-16 | 1985-09-06 | 株式会社 石田衡器製作所 | 計量装置 |
| DE3771333D1 (de) * | 1987-05-21 | 1991-08-14 | Schenck Ag Carl | Verfahren zur regelung einer differential-dosierwaage, insbesondere fuer schuettgueter, und differential-dosierwaage zur durchfuehrung des verfahrens. |
| JP3312626B2 (ja) * | 1989-12-01 | 2002-08-12 | 株式会社石田衡器製作所 | ロードセル型重量測定装置 |
| DE4309109A1 (de) * | 1993-03-22 | 1994-09-29 | Schenck Ag Carl | Verfahren zur Störausblendung bei einer Differentialdosierwaage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| EP0756158B1 (en) | 1995-07-26 | 2002-10-02 | ISHIDA CO., Ltd. | Weighing apparatus |
-
2000
- 2000-05-19 DE DE10024986A patent/DE10024986C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-04-23 DE DE50111664T patent/DE50111664D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-23 AT AT01109838T patent/ATE348999T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-04-23 EP EP01109838A patent/EP1156308B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-16 CN CNB011177993A patent/CN1145018C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-18 JP JP2001150071A patent/JP3502614B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-21 US US09/860,556 patent/US6657138B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US4817026A (en) | 1986-05-29 | 1989-03-28 | Yamato Scale Company, Limited | Device and method for filtering weight indicative signal from weighing device |
| US5062492A (en) | 1989-02-18 | 1991-11-05 | Yamato Scale Company, Limited | Electronic weighing scale |
| US5347092A (en) | 1990-01-20 | 1994-09-13 | Robert Bosch Gmbh | Compensation scale for measuring the weight or mass of an object |
| US5780777A (en) | 1994-09-09 | 1998-07-14 | Bizerba Gmbh & Co. Kg | Compensation for hysteresis effects in force transducers |
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