JP3953592B2 - ロードセルのスパン温度補償装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、計量装置の重量センサとして使用する歪ゲージ式ロードセルの出力の、温度変化によるスパン変化を補償するロードセルのスパン温度補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上記歪ゲージ式ロードセルのスパン温度補償装置として、図８に示すように、歪ゲージＧ1 〜Ｇ4 からなるブリッジ回路の正負の各入力電圧端に、それぞれ直列に温度依存性の高い補償抵抗体１、２を挿入したものがある。この補償抵抗体１、２によると、補償抵抗体１、２の温度変化に伴う抵抗値Ｒm の変化によってブリッジ回路に入力する入力電圧を変化させることができ、これによって、ロードセルを構成する起歪体の温度変化に基づくヤング率の変化を相殺してブリッジ回路の出力電圧（荷重電圧）の温度変化に基づくスパン変化を補償することができ、その結果、補償済みの荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）を出力させることができる。
【０００３】
上記従来のスパン温度補償装置によると、スパン変化を補償抵抗体１、２によって補償しているので、スパン変化を高精度に補償しようとすると、その補償精度に応じて高精度の抵抗値、及び温度特性が高精度の補償抵抗体１、２を接続する必要がある。
しかし、高精度の補償抵抗体１、２にもその抵抗値と温度特性にばらつきがあるので、高精度の補償抵抗体１、２を採用しても、スパンの温度補償の高精度化には或る一定の限界がある。そして、高精度の補償抵抗体１、２は高価であるという問題もある。
【０００４】
そこで、スパン変化を上記温度補償装置よりも高精度に補償することができるスパンの温度補償装置が開示されている（特開平８−１６６２９７号参照）。
【０００５】
図９に示す上記従来のスパンの温度補償装置によると、補償抵抗体３により荷重電圧を粗補償しているので、高精度の補償抵抗体を使用する必要がなく経済的である。そして、マイクロコンピュータ６が温度データを使用して粗補償済みの荷重電圧に対して数値計算処理を行うことにより比較的高精度のスパンの温度補償を実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９に示す従来のロードセルのスパン温度補償装置によると、温度によって変化する要素が、起歪体のヤング率、補償抵抗体３の抵抗値ＲN 、及び温度センサ５の感度の３種類があり、起歪体のヤング率は、物理的にひじょうに安定しているので各温度補償装置に設けられているそれぞれの起歪体の間でも一定とみなすことができるので、スパンの温度補償の高精度化の妨げとなっていないが、補償抵抗体３によるブリッジ回路の入力電圧の変化量（ヤング率補償量）と温度センサ５により計測された温度データは、互いに全く別の物理量であり、かつ、温度センサ５の温度特性及び補償抵抗体の抵抗値ＲN の温度特性にばらつきがあるために、互いの関数関係（デジタル補償関数又はデジタル補償係数）を高精度に決定することが困難である。従って、マイクロコンピュータ６は、正確であるとはいえない上記デジタル補償関数又は係数を使用して数値計算処理を行うこととなるので、高精度にスパン変化の温度補償を行うことができないという問題がある。
【０００７】
ただし、荷重を計測する前に、ロードセル４に予め定めた荷重を掛けた状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときのスパン変化を記憶させるというラーニングを行っておくことにより、上記デジタル補償関数又は係数を高精度に決定することができ、これにより、高精度のスパンの温度補償を実現することが可能と考えられる。しかし、この方法には、ロードセル４に予め定めた互いに相違する荷重を異なる温度において正確に負荷すること自体が困難であるという問題がある。
【０００８】
そして、補償抵抗体３と別個に温度センサ５を設ける必要があるので、その温度センサ５により構造が複雑となるし、その温度センサ５の分だけコスト高になるという問題もある。
【０００９】
本発明は、温度センサ５が不要であり、簡単なラーニングによりロードセルの温度補償関数又は係数を求めることができ、高精度にスパンの温度補償を行うことができるロードセルのスパン温度補償装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって細かく補償して、微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒｘ，ｔ／Ｒs, tＳ）
ε＝Ｋ・（Ｐｘ，ｔ−Ｐｚ, tＳ−Ｃ・Ｒｘ，ｔ ）
Ｋ＝〔α・（ｔ２−ｔ１）・Ｐｚ，ｔ１＋Ｐｚ，ｔ２−Ｐｚ,ｔ１〕／〔（Ｐｚ,ｔ２−Ｐｚ,ｔ１）・Ｐｚ,ｔ１〕
として表される。
【００１２】
但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｒｓ，ｔｓはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳにおいて秤量荷重若しくはそれに近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔＳはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳの温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ２−ｔ１）はラーニング時の温度ｔ１とｔ２の温度差（°Ｃ）、Ｐｚ，ｔ１はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ１の温度における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔ２はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ２の温度における上記一定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値であり、上記ｔ１及びｔ２と、Ｐｚ，ｔ１と、Ｐｚ，ｔ２とは、上記ラーニング時に測定されている。
【００１３】
第２の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって、細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝Ｒｘ，ｔ・Ｐｔ
であり、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｔはラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数の上記温度差ｔにおけるデジタル値であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）の温度変化関数であり、上記二次以上の高次のデジタル補償関数は、少なくとも３つの上記温度差における上記二次以上の高次のデジタル補償関数は、一定荷重が上記ロードセルに負荷された状態での少なくとも３つの上記温度差における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力のデジタル値、上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位のデジタル値値に基づいて予め定められている。
【００１４】
第３の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、第１、第２、又は第３の発明において、上記温度電位は、上記ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値であることを特徴とするものである。
【００１６】
第１の発明は、ロードセルと補償抵抗体が一次の温度特性を持つものとしたものである。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号である。この微補償済みデジタル荷重信号は、補償抵抗体によって粗補償された粗補償済み荷重電圧を、温度補償手段によって更に細かくスパン変化の温度補償が行われてこの温度補償手段によって出力される出力信号である。Ｋはラーニング時に決まる固定係数（デジタル補償係数）である。この固定係数Ｋは、ロードセルの異なる各温度において一定荷重が負荷されている時に出力される温度電位Ｐｚ, ｔ１、Ｐｚ, ｔ２の各デジタル値と（ｔ２−ｔ１）とに基づいて求めることができる。
【００１７】
第２の発明は、ロードセルと補償抵抗体が二次以上の高次の温度特性を持つものとしたものである。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号である。温度補償手段は、補償抵抗体によって粗補償された粗補償済み荷重電圧Ｒｘ，ｔにデジタル補償関数Ｐｔを乗算して更に細かくスパンの温度補償を行い微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する。このＰｔは、ラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は一定荷重が負荷されている時における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記一定荷重が負荷されている時における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位の温度変化関数である。
【００１８】
ロードセルの温度変化関数β（ｔ）を温度差ｔに対応する変数値とし、１／（α（ｔ）・β（ｔ））を関数γ（ｔ）の関数値として、このβ（ｔ）とγ（ｔ）の各組合せに対して二次以上の高次の回帰分析を行い、関数γ（ｔ）を所定の高次関数として求める。このγ（ｔ）は、荷重計測時における温度電位β（ｔ）を関数γ（ｔ）に代入してこの関数値γ（ｔ）を計算することができ、Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔによりスパンの温度補償された微補償済みデジタル荷重信号を生成することができる。Ｐｔはγ（ｔ）のアナログ・デジタル変換値である。
【００１９】
このように、デジタル補償関数Ｐｔはラーニング時に、一定荷重が負荷された状態で得られた関数α（ｔ）とβ（ｔ）の積の逆数として求めることができ、そして、このデジタル補償関数Ｐｔの荷重計測時における値は、荷重計測時の温度における風袋荷重が負荷されて、計測荷重が負荷されていない時に出力される温度変化関数β（ｔ）のデジタル値に基づいて生成することができる。
【００２０】
第３の発明によると、ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位とし、この平均温度電位に基づいて粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号を生成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るロードセルのスパン温度補償装置の第１実施形態を各図を参照して説明する。図１は、この実施形態のロードセルのスパン温度補償装置を備えた計量装置の電気回路を示すブロック図である。このロードセルのスパン温度補償装置は、同図に示すように、ロードセルのホイートストンブリッジ回路１１の入力側に補償抵抗体１２を直列接続し、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy の変化が、ロードセルのブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成される荷重に対応するロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）（Ｖp −Ｖm ）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償し、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ２０という。）が構成する温度補償手段が、ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される温度によって変化する出力と入力電源のグランド側との電位差（以下、「温度電位」という。）Ｖp に基づいて上記粗補償済み荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する構成である。
【００２２】
ブリッジ回路１１は、従来公知の起歪体に設けた例えば４つの歪ゲージＧ（Ｇ1 〜Ｇ4 ）からなるものであり、また、補償抵抗体１２は、歪ゲージＧの温度係数よりも十分に大きい温度係数の銅、ニッケル、チタン等で形成され、その抵抗値Ｒy は、ブリッジ回路１１の温度による出力スパン変化を粗補償し得る値に設定されている。例えば、歪ゲージＧの抵抗値Ｒが３５０Ωとすると、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy は約４８Ωとなる。ただし、Ｇ1 〜Ｇ4 の各抵抗値をＲとする。
【００２３】
また、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５の電圧差として生じる粗補償済みの荷重電圧Ｖp −Ｖm は、増幅器１６で増幅され、その出力は、スイッチ回路１８のスイッチＳＷ１を介してＡ／Ｄ変換回路１９に入力し、このデジタル荷重信号は、ＣＰＵ２０に入力してスパン変化を細かく補償する演算処理がなされる。
【００２４】
そして、ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位Ｖp は、増幅器２１とスイッチＳＷ２を介してＣＰＵ２０に入力して上記粗補償済みの荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）のスパン変化を細かく補償する演算処理に使用される。また、スイッチ回路１８のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＣＰＵ２０から出力する切換信号Ｓによってａ接点側とｂ接点側とに切換制御されるように構成されている。つまり、重量を計測する重量計測モードのときは、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＦＦとなり、温度を計測する温度計測モードのときは、ＳＷ１がＯＦＦ、ＳＷ２がＯＮとなる。
【００２５】
そして、ロードセルのスパン変化の温度補償に際しては、補償抵抗体１２がロードセルの温度を検出する温度センサとして使用され、この補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy の変化に基づいて変化する出力端１５に生成する温度電位Ｖp は、増幅器２１、スイッチＳＷ２を介してＣＰＵ２０に入力して処理される。従って、ロードセルのスパン変化の温度補償用として別の感温素子は不要となる。
【００２６】
次に、上記構成のスパンの温度補償装置によるスパン変化の温度補償について説明する。図１に示す計量装置に電源が投入されると、ブリッジ回路１１と補償抵抗体１２には温度に左右されない電源電圧Ｖが印加され、これによってブリッジ回路１１からは、起歪体の歪量に比例する荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）が出力される。そして、ロードセル温度が何らかの原因で次第に上昇すると、起歪体のヤング率の減少によって起歪体の歪量が増加し、その結果、ブリッジ回路１１の負荷をかけた状態の荷重電圧は、ロードセルの温度ｔ（温度ｔは、基準温度ｔ0 に対する温度差である。）の上昇と共に上昇する。即ち、荷重とロードセル出力（Ｖp −Ｖm ）との関係においてロードセルの出力スパンが増加していく。また、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy も温度上昇と共に上昇していく。そして、補償抵抗体１２の抵抗値の上昇によって、ブリッジ回路１１に加えられている電圧Ｅc （図１参照）が減少するので、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）は下降する。Ｖ0 （ｘ，ｔ）のｘは荷重、ｔは基準温度ｔ0 に対する温度差である。
【００２７】
ここで、荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の上昇率と補償抵抗体１２の抵抗値の上昇による荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の下降率とが、略等しくなるように補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy を設定してあるので、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の温度変化に基づくスパン変化を補償抵抗体１２により粗補償することができ、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）を生成することができる。また、ロードセルの温度が下がる場合は、上記と逆の作用によって同様にして温度による荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）のスパン変化を粗補償することができる。従って、ロードセルの出力スパンは、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）において、電気的に粗補償されたものとして出力される。
【００２８】
次に、上記構成のロードセルのスパン温度補償装置において、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）に含まれているスパン変化を更に細かく温度補償を行う温度補償手段について説明する。温度補償手段は、ＣＰＵ２０と記憶部２２に記憶されている図７に示すフローチャートを内容とするプログラムとから構成されている。
温度補償手段は、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される粗補償済みの荷重に対応する電圧（粗補償済み荷重電圧）（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演算によって細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（微補償済みデジタル荷重信号）Ｘを生成する手段である。
として表すことができる。
【００２９】
但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値（以下、「秤量荷重等のデジタル値」という。）、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 （例えば２０°Ｃ）との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル荷重信号）、Ｒs, ts はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔS において秤量荷重（風袋荷重を含む）若しくはそれに近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル荷重信号、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態における上記ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐx,t は荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｐz, tS はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔS の温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体１２を除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ2 −ｔ1 ）はラーニング時の温度ｔ1 とｔ2 の温度差（°Ｃ）、Ｐz, t1 はラーニング時の基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 の温度における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｐz, t2 はラーニング時の基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ2 の温度における上記一定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）である。
【００３０】
次に、温度補償手段が粗補償済み荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する手順を図７に示すフローチャートに従って説明する。
まず、ＣＰＵ２０の制御により、図１に示すスイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態に夫々設定されて、ブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成されるアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）は、増幅器１６、スイッチＳＷ１、Ａ／Ｄ変換回路１９を介してＣＰＵ２０に入力し、この入力した信号はＣＰＵ２０によって演算処理されて重量が算出される。そして、電源投入直後の初期状態の時に入力したブリッジ回路１１のデジタル荷重信号Ｒx,t が秤の零点として記憶される。次に、この計量装置の載台上に被計量物が載置されると、粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t がＣＰＵ２０に入力して、このＣＰＵ２０が粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t を記憶する（Ｓ１００）。このＲx,t は零点重量が差し引かれているものとする。そして、温度計測タイミングであるか否かを判定して、温度計測タイミングであり、ＹＥＳと判定したときは、この被計量物の荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔにおいて被計量物を負荷した時のブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP （ｘ，ｔ）のデジタル温度信号Ｐx,t を、前回の温度計測タイミング時に演算して記憶されているデジタル温度信号を消去して記憶部２２に記憶する（Ｓ１０４）。しかる後に、上記演算により得られた粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t 及びデジタル温度信号Ｐx,t を（１）式に代入して演算を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する（Ｓ１０６）。
【００３１】
ただし、ステップＳ１０２において、温度計測タイミングでなくてＮＯと判定したときは、記憶部２２に記憶されている前回の温度計測タイミング時に演算して得られたデジタル温度信号Ｐx,t と粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t を（１）式に代入して演算を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する。
【００３２】
なお、（１）式の上記但し書きで説明したように、ｔ2 、ｔ1 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 は、ロードセル製作時におけるラーニングの段階で得られ、Ｐs, tS 、Ｐz, tS 、Ｒs, tS は、計量装置の調整時におけるスパン調整時に得られており、秤量荷重等のデジタル値Ｓ、及びＣの各係数も予め得られてそれぞれ記憶部２２に記憶されている既知の値である。
【００３３】
次に、上記ラーニングにおいてｔ1 、ｔ2 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 を求めて（１）式の固定係数Ｋを演算して、このＫを記憶部２２に記憶する手順を図５に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示すプログラムは、図には示さないがラーニング用の別個のマイクロコンピュータと接続する記憶部に記憶されており、このプログラムに従ってラーニング用マイクロコンピュータが処理する。なお、ｔ1 は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔ1 の時の温度は、計量装置の使用温度範囲の下限温度である。ｔ2 は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔ2 の時の温度は、計量装置の使用温度範囲の上限温度である。そして、ラーニングにおいては例えばロードセルの自重のみが負荷されている一定荷重が掛かっている状態でＰz, t1 、Ｐz, t2 の計測が行われる。
【００３４】
まず、図１に示す補償抵抗体１２が接続されているロードセルの温度を温度計（図示せず）で測定して基準温度ｔ0 との温度差がｔ1 となっているか否かを判定し（Ｓ２００）、温度差がｔ1 でありＹＥＳと判定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ1 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t1 を記憶部２２に記憶する（Ｓ２０２）。次に、ロードセルの温度を上昇させて、ロードセルの温度を温度計で測定して基準温度ｔ0 との温度差がｔ2 となっているか否かを判定し（Ｓ２０４）、温度差がｔ2 でありＹＥＳと判定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ2 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t2 を記憶部２２に記憶する（Ｓ２０６）。そして、デジタル温度信号Ｐz, t1 及びＰz, t2 が記憶部２２に記憶されたか否か、即ち、ラーニングが終了したか否かを判定して（Ｓ２０８）、ラーニングが終了しＹＥＳと判定したときは、固定係数Ｋを、
の演算を行って記憶部２２に記憶する（Ｓ２１０）。これでラーニング及び固定係数Ｋの演算を終了する。
なお、αは補償抵抗体１２を除くロードセル１１自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）であり、予め求められて記憶部２２に記憶されている。
また、ステップＳ２００でＮＯと判定したときは、ステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０４でＮＯと判定したときは、ステップＳ２０８に進む。そして、ステップＳ２０８でＮＯと判定したときは、Ｐz, t1 とＰz, t2 の両方が得られるまでラーニングを続ける。
【００３５】
次に、計量装置の秤調整時におけるスパン調整において、Ｒz, tS 、Ｐz, tS 、Ｒs, tS 、Ｐs, tS を求めて記憶部２２に記憶すると共に、（１）式の固定係数Ｃを演算して求めて記憶部２２に記憶する手順を図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ｔS は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔS の時の温度は、スパン調整時の温度である。そして、スパン調整においてはロードセルに風袋荷重が負荷された状態でＲz, tS 、Ｐz, tS が計測され、ロードセルに秤量荷重若しくはそれに近い荷重が負荷された状態でＲs, tS 、Ｐs, tS の計測が行われる。ただし、以下の説明では、ロードセルに秤量荷重を負荷した状態でＲs, tS 、Ｐs, tS の計測を行うこととする。また、図６に示すフローチャートに示す処理は、記憶部２２に記憶されているプログラムに従ってＣＰＵ２０が行う。
【００３６】
まず、図１に示すロードセルに載台の荷重（特許請求の範囲に記載の風袋荷重は、載台の荷重（ロードセルの自重を含む）を言い、この載台の荷重を風袋荷重と言う。）のみが負荷されている状態でオペレータがこの計量装置に設けられている零調整ボタンを押し、この零調整ボタンが押されたか否かをＣＰＵ２０が判定し（Ｓ３００）、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定したときは、ＣＰＵ２０がこの風袋荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成されている粗補償済みアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｚ，ｔS ）（＝Ｖp −Ｖm ）のデジタル値、即ち、デジタル荷重信号Ｒz, tS を零荷重として記憶部２２に記憶する（Ｓ３０２）。更に、この風袋荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成するアナログ温度電位ＶP ｚ（ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３０４）。次に、オペレータがロードセルに秤量荷重を負荷し、スパン調整ボタンを押し、このスパン調整ボタンが押されたか否かをＣＰＵ２０が判定し（Ｓ３０６）、スパン調整ボタンが押されてＹＥＳと判定したときは、ＣＰＵ２０がこの秤量荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される粗補償済みアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｓP ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル荷重信号ＲｓP ，ｔS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３０８）。更に、この秤量荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成されるアナログ温度電位ＶP （ｓ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐs, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３１０）。しかる後に、ＣＰＵ２０が（ＲｓP ，ｔS −Ｒz, tS ）＝Ｒs, tS の演算を行ってＲs, tS を求め（Ｓ３１２）、更に、（１）式の固定係数Ｃを、
Ｃ＝（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS
の式の演算を行うことにより求めて記憶部２２に記憶する（Ｓ３１４）。これでスパン調整が終了する。
なお、Ｒs, tS は、スパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔS において秤量荷重を負荷した時の粗補償済み荷重電圧ＲｓP ,tS と風袋荷重を負荷した時の粗補償済み荷重電圧Ｒz, tS との差の電圧のデジタル値である。
【００３７】
ただし、ステップＳ３００でＮＯと判定したときは、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定と判定するまでステップＳ３００の判定を繰り返し行い、ステップＳ３０６でＮＯと判定したときは、スパン調整ボタンが押されてＹＥＳと判定するまでステップＳ３０６の判定を繰り返し行う。
そして、ステップＳ３０６において、秤量荷重（Ｓ）を負荷した時の粗補償済み荷重電圧ＲｓP ,tS を求めたが、秤量荷重の代わりに、秤量荷重に近い予め定めた所定の荷重を負荷してその時の粗補償済み荷重電圧を求めてもよい。
【００３８】
上記構成のロードセルのスパン温度補償装置によると、補償抵抗体１２により、温度変化に基づくロードセル出力（荷重電圧）のスパン変化を粗補償して、この粗補償された荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）をブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される温度電位ＶP （ｘ，ｔ）に基づいて更に細かくスパンの温度補償を行い微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成することができる。このように、上記実施形態の温度補償装置では、図９に示す従来のスパンの温度補償装置に設けられている温度センサ５を使用していないので、温度センサ５に基づく誤差は全く存在せず、（１）式に示すデジタル補償係数を正確に求めることができ、これによって、高精度にロードセルのスパン変化の温度補償を行うことができる。そして、温度センサ５を省略した分だけコストの低減を図ることもできる。
【００３９】
そして、（１）式におけるデジタル補償係数である固定係数Ｋは、ロードセル製作時におけるラーニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 とｔ2 の２つの温度）における一定の荷重が負荷された状態で演算して得られるデジタル温度信号Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、（ｔ2 −ｔ1 ）と、に基づいて求めることができる。このように、ロードセルに互いに相違する荷重を正確に掛ける必要がなく、一定の荷重を負荷した状態で温度補償係数である固定係数Ｋを求めることができるので、この固定係数Ｋを正確に求めることができ、従って、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。
【００４０】
次に、（１）式を導き出す手順を説明し、これによって（１）式が粗補償済み荷重電圧Ｒｘ・ｔに含まれている温度変化に基づくスパン変化を正確に補償して微補償済み荷重電圧Ｘを生成することができることの証明を行う。
まず、ロードセル出力の温度変化係数α（／°Ｃ）と基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ（°Ｃ）の積α・ｔは、
【００４１】
【数１】
【００４２】
の式で表せられる。αはロードセル出力の温度変化係数であり、起歪体のヤング率Ｅの温度変化に依存する係数であり、ゲージ抵抗の抵抗温度係数をも含むものである。βは補償抵抗体１２の温度変化係数（／°Ｃ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値、Ｒは基準温度ｔ0 時の歪ゲージＧの抵抗値、γはデジタル補償係数である。
つまり、ロードセル出力の温度変化に基づくスパン変化α・ｔは、補償抵抗体１２によるアナログ補償量Ｒ0 ・β・ｔ／（Ｒ＋Ｒ0 ）とＣＰＵ２０によるデジタル補償量γ・ｔにより補償することができる。
そして、ラーニングというのは、夫々のロードセルに対する固有のγに対応する補償係数を求めて記憶部２２に記憶することである。上記実施形態では、このγに対応する補償係数Ｋを求めて、このＫを使用して粗補償済み荷重電圧Ｒｘ，ｔに含まれている温度変化に基づくスパン変化を正確に補償して微補償済み荷重電圧Ｘを生成する。以下、（１）式を導く説明をする。まず、γは、
【００４３】
【数２】
【００４４】
となる。上式でαは既知の値であるから、（３）式の第２項を求めればγを求めることができる。
そこで、（３）式の第２項を求める。
ここで、図３において、温度差ｔにおける温度において、無負荷時の正側出力温度電位ＶP ｚ（ｔ）は下記（４）式で表せられる。ただし、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの温度を単に温度ｔという。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ここで、温度ｔ1 及びｔ2 における無負荷時の正側出力アナログ温度電位ＶP ｚ（ｔ1 ）及びＶP ｚ（ｔ2 ）の各Ａ／Ｄ変換値をＰz, t1 及びＰz, t2 とすると、Ｐz, t2 ／Ｐz, t1 は、
【００４７】
【数４】
【００４８】
となる。（５）式で表せられる比を（４）式により一次近似すると、
【００４９】
【数５】
【００５０】
このように、γは、ロードセルの温度変化係数αと、互いに異なる温度ｔ1 、ｔ2 における無負荷時の各正側出力アナログ温度電位ＶP ｚ（ｔ）のＡ／Ｄ変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、その温度差（ｔ2 −ｔ1 ）によって求めることができる。
ここで、図１に示すブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成されるアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖp −Ｖm は、
【００５１】
【数６】
【００５２】
で表せられる。
ただし、Ｅ0 は基準温度ｔ0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ2 ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値、ＫG は歪ゲージＧのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの抵抗値、Ｖはロードセルの入力電圧、σ（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋｇ／ｍｍ2 ）である。
次に、（３）式を（９）式に代入すると、
【００５３】
【数７】
【００５４】
で表せられる。
ここで、任意の温度ｔにおける秤量負荷を掛けた時のロードセル出力のアナログ・デジタル変換値をＲs,t とし、スパン調整時の温度をｔS 、温度ｔS で秤量負荷時のロードセル出力のアナログ・デジタル変換値をＲs, tS とすると、
【００５５】
【数８】
【００５６】
の関係が得られる。また、任意の温度ｔにおける荷重Ｘを掛けた時のロードセル出力のアナログ荷重電圧をＶ0 （ｘ，ｔ）、そのＡ／Ｄ変化値であるデジタル荷重信号をＲx,t とし、秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値をＳとすると、ロードセル出力は荷重に対して線形性を持つから、
【００５７】
【数９】
【００５８】
の関係が得られる。そして、（１１）式を（１２）式に代入すると、荷重Ｘは、
【００５９】
【数１０】
【００６０】
により求めることができる。
また、荷重計測時の温度ｔは、その時点におけるＶP z(t)のＡ／Ｄ変換値Ｐz,t から、（６）式と同様に次のようにして求めることができる。
【００６１】
【数１１】
【００６２】
更に、スパン調整時の温度ｔS における無負荷時の正側出力温度電位ＶP ｚ（ｔS ）のＡ／Ｄ変換値をＰz, tS とすると、任意の温度ｔとスパン調整時の温度ｔS との差は、（１７）式より、
【００６３】
【数１２】
【００６４】
この（１９）式がデジタル補償の一般式であるが、現実のデジタル処理において、荷重計測の際に、ロードセルに風袋荷重が負荷されていない状態でのＶP z(t)のアナログ・デジタル変換値Ｐz,t を計測して処理することは困難であるので、荷重計測時の任意の温度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の正側出力温度電位ＶP ｘ（ｔ）のＡ／Ｄ変換値のＰx,t と、荷重計測時の任意の温度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）のＡ／Ｄ変化値のＲx,t と、を使用してＰz,t を求めることとする。即ち、Ｐz,t は、
【００６５】
【数１３】
【００６６】
となる。ただし、（２０）式のＲx,t S は、スパン調整時の温度ｔS において荷重Ｘを負荷した時のロードセル出力の荷重電圧であるので、このＲx,t S とＲx,t とは互いに相違する値であるが、（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS が非常に小さいこと（約１／１０００）、Ｒx,t S 及びＲx,t がＰx,t と比較して比較的小さいこと、更に、Ｒx,t S とＲx,t の差が極めて小さいことにより、（２０）式の近似式が成立する。つまり、物理的には、歪ゲージＧの歪み量が非常に小さく、その温度変化による歪み量の変化量は更に小さいので、その温度変化による歪み量の変化量はデジタル温度電位Ｐx,t の変化量と比較して無視することができるからである。
このようにして、（２０）式を（１９）式に代入することにより（１）式が得られる。
【００６７】
次に、第２実施形態のロードセルのスパン温度補償装置を備えた計量装置を説明する。第２実施形態と第１実施形態の計量装置が相違するところは、ロードセルのスパン温度補償装置のスパン補償手段が、第１実施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が一次の温度特性を持つものとして（１）式に基づいて微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する演算を行ったが、第２実施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が二次以上の所定の高次の温度特性を持つものとして微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する演算を行うところである。これ以外は、第１実施形態と同等であり、同等部分の詳細な説明を省略する。
【００６８】
即ち、上記（９）式のロードセルの荷重電圧の一般式Ｖ0 （ｘ，ｔ）は、
Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖk ・σ（ｘ）・α（ｔ）・β（ｔ）・・・・（２１）
Ｖk ＝Ｖ・Ｋ・Ｒ／Ｅ0 ・（Ｒ＋Ｒ0 ）
として表せられる。
ただし、ｔは基準温度ｔ0 に対する温度差、α（ｔ）は補償抵抗体１２を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位の温度変化関数、Ｅ0 は基準温度ｔ0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ2 ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値（Ω）、Ｋは歪ゲージＧのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの抵抗値（Ω）、Ｖはロードセルの電源電圧（Ｖ）、σ（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋｇ／ｍｍ2 ）である。
【００６９】
上記（２１）式では、α（ｔ）・β（ｔ）が温度変化を生じる要素となる。そこで、補償関数γ（ｔ）を下記（２２）式で表せられる関数とし、
γ（ｔ）＝１／〔α（ｔ）・β（ｔ）〕 ・・・・（２２）
このγ（ｔ）を（２１）式の両辺に掛けると、
となり、右辺には温度ｔに関する項がなくなるために、粗補償済み荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）を完全に温度補償することができる。
ここで、Ｖ0 （ｘ，ｔ）をＡ／Ｄ変換した粗補償済みデジタル荷重信号をＲx,t とし、γ（ｔ）をＡ／Ｄ変換したデジタル補償関数をＰｔとし、微補償済みデジタル荷重信号をＸとすると、微補償済みデジタル荷重信号Ｘは、
Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔ ・・・・（２４）
で表せられる。
但し、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧のデジタル値、Ｐｔはラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表せられる。
即ち、（２２）式で表せられるγ（ｔ）を予めラーニングによって求めて記憶部２２に記憶しておき、荷重計測時に得られた粗補償済み荷重電圧Ｒx,t にそのγ（ｔ）をＣＰＵ２０が乗算することにより微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成することができる。
【００７０】
次に、γ（ｔ）を例えば二次関数として補償するときは、次のようなラーニングを行えばよい。なお、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの時の温度を温度ｔという。
まず、少なくとも３点の各温度ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 において、無負荷時の正側出力電圧ＶP z(t)の各Ａ／Ｄ変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 を求める。これらＰz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 は、関数β（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値である。
そして、予め求められているロードセル自体の出力の温度変化関数α（ｔ）の各温度ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 に対応するデジタル値Ａｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 を求める。これらは、関数値α（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値である。
次に、（２２）式に基づき、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆数を計算する。
しかる後に、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 を温度ｔに対応する変数値、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆数をγ（ｔ）に対応する関数値として、それぞれの値の組合せによる二次の回帰分析を行い、γ（ｔ）を二次関数として求め、それらの係数値を記憶部２２に記憶する。
これら回帰分析等の数値計算処理は、ラーニングをコントロールするコンピュータが行う。
そして、実際の荷重計測時における温度補償では、上記ラーニング時に記憶したγ（ｔ）に基づき、第１実施形態と同様に、一定の荷重が負荷された時の正側出力温度電位ＶP z(t)のＡ／Ｄ変換値Ｐz,t を温度ｔとして関数γ（ｔ）の値を求め、前記（２４）式よりそのγ（ｔ）の値とロードセル出力の粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔとの積を温度補償された微補償済みデジタル荷重信号Ｘとして生成する。
【００７１】
ただし、上記第２実施形態では、γ（ｔ）を二次関数として求めた例を示したが、上記β（ｔ）とα（ｔ）の各データを採る温度点を多くすることにより、上記と同様の手順で三次以上のＮ次関数のγ（ｔ）を求めることができ、このＮ次関数のγ（ｔ）により粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔのスパン変化の温度補償を行う構成とすることができる。
【００７２】
そして、上記第１実施形態では、スパン補償手段は、図１に示すブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される正側出力温度電位Ｐx,t を（１）式に代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔの温度補償を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する構成としたが、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される正側出力温度電位Ｐx,t と負側出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値をＣＰＵ２０が演算して求め、この平均温度電位を（１）式に代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ、ｔの温度補償を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する構成としてもよい。また、第２実施形態では、正側出力温度電位Ｐx,t と負側出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値をＣＰＵ２０が演算して求め、この平均温度電位をβ（ｔ）に代入する構成としてもよい。
これにより、荷重計測の際に、ロードセルに負荷される荷重の違いにより生じる温度電位の誤差を解消することができる。
【００７３】
また、第１及び第２の各実施形態では、図１に示すようにアナログ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナログ温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路１９によってデジタル値に変換する構成としたが、これに代えて、図２に示すように、スイッチ回路１８を省略して、アナログ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナログ温度電位Ｖp を夫々専用のＡ／Ｄ変換回路１９、２３によってデジタル値に変換する構成としてもよい。
【００７４】
つまり、第１及び第２実施形態では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り換えることにより荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路１９でＡ／Ｄ変換することができ、ローコストとなるが、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変換するために一定の時間を要するために、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の計測を同時に行うことができない。その為に、温度変化の速度が非常に速い場合は、スパン変化の温度補償に若干の時間遅れが生じ、その結果、温度補償に誤差が生じることがある。これに対して、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１９と２３を設けた構成とすることにより、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp を夫々別個に同時にＡ／Ｄ変換することができ、各Ａ／Ｄ変換して得られたデジタル値を別個に随時記憶部２２に記憶しておくことができるので、スパン変化の温度補償に時間遅れが全く生じず、その結果、スパン変化を正確に温度補償することができる。
なお、第１及び第２実施形態では、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変換器１９によりＡ／Ｄ変換したが、Ａ／Ｄ変換器１９を設けずに、ＣＰＵ２０内に荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の両方又はそのいずれか一方をＡ／Ｄ変換する機能を設けた構成としてもよい。
【００７５】
更に、図４に示すように、上記第１及び第２の各実施形態のブリッジ回路１１の電源の接地側に温度によって抵抗値が変化しない固定抵抗体２６を直列に挿入してもよい。これにより、ブリッジ回路１１の出力端１４、１５の電位を、図１の場合と比較して上昇させることができ、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の出力電圧の電位を変更してＡ／Ｄ変換をし易くすることができる。
【００７６】
また、第１、第２実施形態のロードセルのスパン温度補償装置は、例えば電子秤、組合せ秤、重量チェッカー等に適用することができる。
【００７８】
【発明の効果】
第１の発明によると、固定係数Ｋは、ラーニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基準温度に対する温度差ｔ１とｔ２の２つの温度）で一定の荷重が負荷された状態で出力される温度電位の各デジタル値と（ｔ２−ｔ１）とに基づいて求めることができるデジタル補償係数である。つまり、図９に示す従来のスパンの温度補償装置では、荷重を計測する前に、ロードセルに互いに相違する予め定めた荷重を掛けた各状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときのスパン変化を記憶させてデジタル補償関数又は係数を求めるというラーニングを行う必要があり、この互いに相違する予め定めた荷重をロードセルに正確に掛けること自体が困難であるので、デジタル補償関数又は係数を正確に求めることができなかったが、第１の発明によると、ラーニング時に、一定の荷重を負荷した状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときの温度電位の各デジタル値と温度差（ｔ２−ｔ１）とに基づいて固定係数Ｋを求めることができる。このように、異なる各温度においてロードセルに互いに相違する荷重を掛ける必要がないので、温度補償係数である固定係数Ｋを正確に求めることができ、これにより、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。そして、このラーニング時のロードセルに掛かる一定の荷重は、ロードセルに何も荷重が掛かっていない、いわゆる無負荷の状態とするのがよい。
【００７９】
第２の発明によると、Ｐｔは、ラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は一定の荷重が負荷されている一定荷重状態における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ロードセルの一定荷重状態における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位のデジタル値である。つまり、第１の発明と同様に、ラーニング時に、ロードセルに一定の荷重が負荷されている一定荷重状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときの各温度電位のデジタル値（デジタル温度信号）と補償抵抗体を除くロードセル自体のデジタル出力値とに基づいて高次のデジタル補償関数Ｐｔを求めることができる。このように、従来のように異なる各温度においてロードセルに予め定めた互いに相違する各荷重を正確に掛ける必要がないので、デジタル補償関数Ｐｔを正確に求めることができ、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。
【００８０】
第３の発明によると、ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位として使用することにより、ロードセルに負荷される荷重の違いにより生じる温度電位の誤差を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るロードセルのスパン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示すブロック図である。
【図２】同発明の他の実施形態に係るロードセルのスパン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示すブロック図である。
【図３】同第１実施形態のブリッジ回路のブロック図である。
【図４】同発明のブリッジ回路の他の例を示すブロック図である。
【図５】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置のラーニングの手順を示すフローチャートである。
【図６】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置のスパン調整の手順を示すフローチャートである。
【図７】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置により荷重電圧を温度電位に基づいてスパン変化の温度補償を行う手順を示すフローチャートである。
【図８】従来のロードセルのスパン温度補償装置の一例を示すブロック図である。
【図９】従来のロードセルのスパン温度補償装置の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ ブリッジ回路
１２ 補償抵抗体
Ｇ 歪ゲージ
１４、１５ 出力端
２０ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
この発明は、計量装置の重量センサとして使用する歪ゲージ式ロードセルの出力の、温度変化によるスパン変化を補償するロードセルのスパン温度補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上記歪ゲージ式ロードセルのスパン温度補償装置として、図８に示すように、歪ゲージＧ1 〜Ｇ4 からなるブリッジ回路の正負の各入力電圧端に、それぞれ直列に温度依存性の高い補償抵抗体１、２を挿入したものがある。この補償抵抗体１、２によると、補償抵抗体１、２の温度変化に伴う抵抗値Ｒm の変化によってブリッジ回路に入力する入力電圧を変化させることができ、これによって、ロードセルを構成する起歪体の温度変化に基づくヤング率の変化を相殺してブリッジ回路の出力電圧（荷重電圧）の温度変化に基づくスパン変化を補償することができ、その結果、補償済みの荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）を出力させることができる。
【０００３】
上記従来のスパン温度補償装置によると、スパン変化を補償抵抗体１、２によって補償しているので、スパン変化を高精度に補償しようとすると、その補償精度に応じて高精度の抵抗値、及び温度特性が高精度の補償抵抗体１、２を接続する必要がある。
しかし、高精度の補償抵抗体１、２にもその抵抗値と温度特性にばらつきがあるので、高精度の補償抵抗体１、２を採用しても、スパンの温度補償の高精度化には或る一定の限界がある。そして、高精度の補償抵抗体１、２は高価であるという問題もある。
【０００４】
そこで、スパン変化を上記温度補償装置よりも高精度に補償することができるスパンの温度補償装置が開示されている（特開平８−１６６２９７号参照）。
【０００５】
図９に示す上記従来のスパンの温度補償装置によると、補償抵抗体３により荷重電圧を粗補償しているので、高精度の補償抵抗体を使用する必要がなく経済的である。そして、マイクロコンピュータ６が温度データを使用して粗補償済みの荷重電圧に対して数値計算処理を行うことにより比較的高精度のスパンの温度補償を実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９に示す従来のロードセルのスパン温度補償装置によると、温度によって変化する要素が、起歪体のヤング率、補償抵抗体３の抵抗値ＲN 、及び温度センサ５の感度の３種類があり、起歪体のヤング率は、物理的にひじょうに安定しているので各温度補償装置に設けられているそれぞれの起歪体の間でも一定とみなすことができるので、スパンの温度補償の高精度化の妨げとなっていないが、補償抵抗体３によるブリッジ回路の入力電圧の変化量（ヤング率補償量）と温度センサ５により計測された温度データは、互いに全く別の物理量であり、かつ、温度センサ５の温度特性及び補償抵抗体の抵抗値ＲN の温度特性にばらつきがあるために、互いの関数関係（デジタル補償関数又はデジタル補償係数）を高精度に決定することが困難である。従って、マイクロコンピュータ６は、正確であるとはいえない上記デジタル補償関数又は係数を使用して数値計算処理を行うこととなるので、高精度にスパン変化の温度補償を行うことができないという問題がある。
【０００７】
ただし、荷重を計測する前に、ロードセル４に予め定めた荷重を掛けた状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときのスパン変化を記憶させるというラーニングを行っておくことにより、上記デジタル補償関数又は係数を高精度に決定することができ、これにより、高精度のスパンの温度補償を実現することが可能と考えられる。しかし、この方法には、ロードセル４に予め定めた互いに相違する荷重を異なる温度において正確に負荷すること自体が困難であるという問題がある。
【０００８】
そして、補償抵抗体３と別個に温度センサ５を設ける必要があるので、その温度センサ５により構造が複雑となるし、その温度センサ５の分だけコスト高になるという問題もある。
【０００９】
本発明は、温度センサ５が不要であり、簡単なラーニングによりロードセルの温度補償関数又は係数を求めることができ、高精度にスパンの温度補償を行うことができるロードセルのスパン温度補償装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって細かく補償して、微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒｘ，ｔ／Ｒs, tＳ）
ε＝Ｋ・（Ｐｘ，ｔ−Ｐｚ, tＳ−Ｃ・Ｒｘ，ｔ ）
Ｋ＝〔α・（ｔ２−ｔ１）・Ｐｚ，ｔ１＋Ｐｚ，ｔ２−Ｐｚ,ｔ１〕／〔（Ｐｚ,ｔ２−Ｐｚ,ｔ１）・Ｐｚ,ｔ１〕
として表される。
【００１２】
但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｒｓ，ｔｓはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳにおいて秤量荷重若しくはそれに近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔＳはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳの温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ２−ｔ１）はラーニング時の温度ｔ１とｔ２の温度差（°Ｃ）、Ｐｚ，ｔ１はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ１の温度における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔ２はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ２の温度における上記一定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値であり、上記ｔ１及びｔ２と、Ｐｚ，ｔ１と、Ｐｚ，ｔ２とは、上記ラーニング時に測定されている。
【００１３】
第２の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって、細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝Ｒｘ，ｔ・Ｐｔ
であり、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｔはラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数の上記温度差ｔにおけるデジタル値であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）の温度変化関数であり、上記二次以上の高次のデジタル補償関数は、少なくとも３つの上記温度差における上記二次以上の高次のデジタル補償関数は、一定荷重が上記ロードセルに負荷された状態での少なくとも３つの上記温度差における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力のデジタル値、上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位のデジタル値値に基づいて予め定められている。
【００１４】
第３の発明に係るロードセルのスパン温度補償装置は、第１、第２、又は第３の発明において、上記温度電位は、上記ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値であることを特徴とするものである。
【００１６】
第１の発明は、ロードセルと補償抵抗体が一次の温度特性を持つものとしたものである。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号である。この微補償済みデジタル荷重信号は、補償抵抗体によって粗補償された粗補償済み荷重電圧を、温度補償手段によって更に細かくスパン変化の温度補償が行われてこの温度補償手段によって出力される出力信号である。Ｋはラーニング時に決まる固定係数（デジタル補償係数）である。この固定係数Ｋは、ロードセルの異なる各温度において一定荷重が負荷されている時に出力される温度電位Ｐｚ, ｔ１、Ｐｚ, ｔ２の各デジタル値と（ｔ２−ｔ１）とに基づいて求めることができる。
【００１７】
第２の発明は、ロードセルと補償抵抗体が二次以上の高次の温度特性を持つものとしたものである。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号である。温度補償手段は、補償抵抗体によって粗補償された粗補償済み荷重電圧Ｒｘ，ｔにデジタル補償関数Ｐｔを乗算して更に細かくスパンの温度補償を行い微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する。このＰｔは、ラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は一定荷重が負荷されている時における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記一定荷重が負荷されている時における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位の温度変化関数である。
【００１８】
ロードセルの温度変化関数β（ｔ）を温度差ｔに対応する変数値とし、１／（α（ｔ）・β（ｔ））を関数γ（ｔ）の関数値として、このβ（ｔ）とγ（ｔ）の各組合せに対して二次以上の高次の回帰分析を行い、関数γ（ｔ）を所定の高次関数として求める。このγ（ｔ）は、荷重計測時における温度電位β（ｔ）を関数γ（ｔ）に代入してこの関数値γ（ｔ）を計算することができ、Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔによりスパンの温度補償された微補償済みデジタル荷重信号を生成することができる。Ｐｔはγ（ｔ）のアナログ・デジタル変換値である。
【００１９】
このように、デジタル補償関数Ｐｔはラーニング時に、一定荷重が負荷された状態で得られた関数α（ｔ）とβ（ｔ）の積の逆数として求めることができ、そして、このデジタル補償関数Ｐｔの荷重計測時における値は、荷重計測時の温度における風袋荷重が負荷されて、計測荷重が負荷されていない時に出力される温度変化関数β（ｔ）のデジタル値に基づいて生成することができる。
【００２０】
第３の発明によると、ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位とし、この平均温度電位に基づいて粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号を生成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るロードセルのスパン温度補償装置の第１実施形態を各図を参照して説明する。図１は、この実施形態のロードセルのスパン温度補償装置を備えた計量装置の電気回路を示すブロック図である。このロードセルのスパン温度補償装置は、同図に示すように、ロードセルのホイートストンブリッジ回路１１の入力側に補償抵抗体１２を直列接続し、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy の変化が、ロードセルのブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成される荷重に対応するロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）（Ｖp −Ｖm ）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償し、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ２０という。）が構成する温度補償手段が、ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される温度によって変化する出力と入力電源のグランド側との電位差（以下、「温度電位」という。）Ｖp に基づいて上記粗補償済み荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する構成である。
【００２２】
ブリッジ回路１１は、従来公知の起歪体に設けた例えば４つの歪ゲージＧ（Ｇ1 〜Ｇ4 ）からなるものであり、また、補償抵抗体１２は、歪ゲージＧの温度係数よりも十分に大きい温度係数の銅、ニッケル、チタン等で形成され、その抵抗値Ｒy は、ブリッジ回路１１の温度による出力スパン変化を粗補償し得る値に設定されている。例えば、歪ゲージＧの抵抗値Ｒが３５０Ωとすると、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy は約４８Ωとなる。ただし、Ｇ1 〜Ｇ4 の各抵抗値をＲとする。
【００２３】
また、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５の電圧差として生じる粗補償済みの荷重電圧Ｖp −Ｖm は、増幅器１６で増幅され、その出力は、スイッチ回路１８のスイッチＳＷ１を介してＡ／Ｄ変換回路１９に入力し、このデジタル荷重信号は、ＣＰＵ２０に入力してスパン変化を細かく補償する演算処理がなされる。
【００２４】
そして、ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位Ｖp は、増幅器２１とスイッチＳＷ２を介してＣＰＵ２０に入力して上記粗補償済みの荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）のスパン変化を細かく補償する演算処理に使用される。また、スイッチ回路１８のスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＣＰＵ２０から出力する切換信号Ｓによってａ接点側とｂ接点側とに切換制御されるように構成されている。つまり、重量を計測する重量計測モードのときは、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＦＦとなり、温度を計測する温度計測モードのときは、ＳＷ１がＯＦＦ、ＳＷ２がＯＮとなる。
【００２５】
そして、ロードセルのスパン変化の温度補償に際しては、補償抵抗体１２がロードセルの温度を検出する温度センサとして使用され、この補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy の変化に基づいて変化する出力端１５に生成する温度電位Ｖp は、増幅器２１、スイッチＳＷ２を介してＣＰＵ２０に入力して処理される。従って、ロードセルのスパン変化の温度補償用として別の感温素子は不要となる。
【００２６】
次に、上記構成のスパンの温度補償装置によるスパン変化の温度補償について説明する。図１に示す計量装置に電源が投入されると、ブリッジ回路１１と補償抵抗体１２には温度に左右されない電源電圧Ｖが印加され、これによってブリッジ回路１１からは、起歪体の歪量に比例する荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）が出力される。そして、ロードセル温度が何らかの原因で次第に上昇すると、起歪体のヤング率の減少によって起歪体の歪量が増加し、その結果、ブリッジ回路１１の負荷をかけた状態の荷重電圧は、ロードセルの温度ｔ（温度ｔは、基準温度ｔ0 に対する温度差である。）の上昇と共に上昇する。即ち、荷重とロードセル出力（Ｖp −Ｖm ）との関係においてロードセルの出力スパンが増加していく。また、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy も温度上昇と共に上昇していく。そして、補償抵抗体１２の抵抗値の上昇によって、ブリッジ回路１１に加えられている電圧Ｅc （図１参照）が減少するので、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）は下降する。Ｖ0 （ｘ，ｔ）のｘは荷重、ｔは基準温度ｔ0 に対する温度差である。
【００２７】
ここで、荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の上昇率と補償抵抗体１２の抵抗値の上昇による荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の下降率とが、略等しくなるように補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy を設定してあるので、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の温度変化に基づくスパン変化を補償抵抗体１２により粗補償することができ、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）を生成することができる。また、ロードセルの温度が下がる場合は、上記と逆の作用によって同様にして温度による荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）のスパン変化を粗補償することができる。従って、ロードセルの出力スパンは、ブリッジ回路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）において、電気的に粗補償されたものとして出力される。
【００２８】
次に、上記構成のロードセルのスパン温度補償装置において、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）に含まれているスパン変化を更に細かく温度補償を行う温度補償手段について説明する。温度補償手段は、ＣＰＵ２０と記憶部２２に記憶されている図７に示すフローチャートを内容とするプログラムとから構成されている。
温度補償手段は、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される粗補償済みの荷重に対応する電圧（粗補償済み荷重電圧）（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演算によって細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（微補償済みデジタル荷重信号）Ｘを生成する手段である。
【００２９】
但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値（以下、「秤量荷重等のデジタル値」という。）、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 （例えば２０°Ｃ）との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル荷重信号）、Ｒs, ts はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔS において秤量荷重（風袋荷重を含む）若しくはそれに近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル荷重信号、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態における上記ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐx,t は荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｐz, tS はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔS の温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体１２を除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ2 −ｔ1 ）はラーニング時の温度ｔ1 とｔ2 の温度差（°Ｃ）、Ｐz, t1 はラーニング時の基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 の温度における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｐz, t2 はラーニング時の基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ2 の温度における上記一定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタル温度信号）である。
【００３０】
次に、温度補償手段が粗補償済み荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する手順を図７に示すフローチャートに従って説明する。
まず、ＣＰＵ２０の制御により、図１に示すスイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態に夫々設定されて、ブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成されるアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）は、増幅器１６、スイッチＳＷ１、Ａ／Ｄ変換回路１９を介してＣＰＵ２０に入力し、この入力した信号はＣＰＵ２０によって演算処理されて重量が算出される。そして、電源投入直後の初期状態の時に入力したブリッジ回路１１のデジタル荷重信号Ｒx,t が秤の零点として記憶される。次に、この計量装置の載台上に被計量物が載置されると、粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t がＣＰＵ２０に入力して、このＣＰＵ２０が粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t を記憶する（Ｓ１００）。このＲx,t は零点重量が差し引かれているものとする。そして、温度計測タイミングであるか否かを判定して、温度計測タイミングであり、ＹＥＳと判定したときは、この被計量物の荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔにおいて被計量物を負荷した時のブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP （ｘ，ｔ）のデジタル温度信号Ｐx,t を、前回の温度計測タイミング時に演算して記憶されているデジタル温度信号を消去して記憶部２２に記憶する（Ｓ１０４）。しかる後に、上記演算により得られた粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t 及びデジタル温度信号Ｐx,t を（１）式に代入して演算を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する（Ｓ１０６）。
【００３１】
ただし、ステップＳ１０２において、温度計測タイミングでなくてＮＯと判定したときは、記憶部２２に記憶されている前回の温度計測タイミング時に演算して得られたデジタル温度信号Ｐx,t と粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t を（１）式に代入して演算を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する。
【００３２】
なお、（１）式の上記但し書きで説明したように、ｔ2 、ｔ1 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 は、ロードセル製作時におけるラーニングの段階で得られ、Ｐs, tS 、Ｐz, tS 、Ｒs, tS は、計量装置の調整時におけるスパン調整時に得られており、秤量荷重等のデジタル値Ｓ、及びＣの各係数も予め得られてそれぞれ記憶部２２に記憶されている既知の値である。
【００３３】
次に、上記ラーニングにおいてｔ1 、ｔ2 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 を求めて（１）式の固定係数Ｋを演算して、このＫを記憶部２２に記憶する手順を図５に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示すプログラムは、図には示さないがラーニング用の別個のマイクロコンピュータと接続する記憶部に記憶されており、このプログラムに従ってラーニング用マイクロコンピュータが処理する。なお、ｔ1 は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔ1 の時の温度は、計量装置の使用温度範囲の下限温度である。ｔ2 は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔ2 の時の温度は、計量装置の使用温度範囲の上限温度である。そして、ラーニングにおいては例えばロードセルの自重のみが負荷されている一定荷重が掛かっている状態でＰz, t1 、Ｐz, t2 の計測が行われる。
【００３４】
まず、図１に示す補償抵抗体１２が接続されているロードセルの温度を温度計（図示せず）で測定して基準温度ｔ0 との温度差がｔ1 となっているか否かを判定し（Ｓ２００）、温度差がｔ1 でありＹＥＳと判定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ1 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t1 を記憶部２２に記憶する（Ｓ２０２）。次に、ロードセルの温度を上昇させて、ロードセルの温度を温度計で測定して基準温度ｔ0 との温度差がｔ2 となっているか否かを判定し（Ｓ２０４）、温度差がｔ2 でありＹＥＳと判定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ2 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t2 を記憶部２２に記憶する（Ｓ２０６）。そして、デジタル温度信号Ｐz, t1 及びＰz, t2 が記憶部２２に記憶されたか否か、即ち、ラーニングが終了したか否かを判定して（Ｓ２０８）、ラーニングが終了しＹＥＳと判定したときは、固定係数Ｋを、
なお、αは補償抵抗体１２を除くロードセル１１自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）であり、予め求められて記憶部２２に記憶されている。
また、ステップＳ２００でＮＯと判定したときは、ステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０４でＮＯと判定したときは、ステップＳ２０８に進む。そして、ステップＳ２０８でＮＯと判定したときは、Ｐz, t1 とＰz, t2 の両方が得られるまでラーニングを続ける。
【００３５】
次に、計量装置の秤調整時におけるスパン調整において、Ｒz, tS 、Ｐz, tS 、Ｒs, tS 、Ｐs, tS を求めて記憶部２２に記憶すると共に、（１）式の固定係数Ｃを演算して求めて記憶部２２に記憶する手順を図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ｔS は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔS の時の温度は、スパン調整時の温度である。そして、スパン調整においてはロードセルに風袋荷重が負荷された状態でＲz, tS 、Ｐz, tS が計測され、ロードセルに秤量荷重若しくはそれに近い荷重が負荷された状態でＲs, tS 、Ｐs, tS の計測が行われる。ただし、以下の説明では、ロードセルに秤量荷重を負荷した状態でＲs, tS 、Ｐs, tS の計測を行うこととする。また、図６に示すフローチャートに示す処理は、記憶部２２に記憶されているプログラムに従ってＣＰＵ２０が行う。
【００３６】
まず、図１に示すロードセルに載台の荷重（特許請求の範囲に記載の風袋荷重は、載台の荷重（ロードセルの自重を含む）を言い、この載台の荷重を風袋荷重と言う。）のみが負荷されている状態でオペレータがこの計量装置に設けられている零調整ボタンを押し、この零調整ボタンが押されたか否かをＣＰＵ２０が判定し（Ｓ３００）、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定したときは、ＣＰＵ２０がこの風袋荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成されている粗補償済みアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｚ，ｔS ）（＝Ｖp −Ｖm ）のデジタル値、即ち、デジタル荷重信号Ｒz, tS を零荷重として記憶部２２に記憶する（Ｓ３０２）。更に、この風袋荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成するアナログ温度電位ＶP ｚ（ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３０４）。次に、オペレータがロードセルに秤量荷重を負荷し、スパン調整ボタンを押し、このスパン調整ボタンが押されたか否かをＣＰＵ２０が判定し（Ｓ３０６）、スパン調整ボタンが押されてＹＥＳと判定したときは、ＣＰＵ２０がこの秤量荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される粗補償済みアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｓP ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル荷重信号ＲｓP ，ｔS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３０８）。更に、この秤量荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成されるアナログ温度電位ＶP （ｓ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐs, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３１０）。しかる後に、ＣＰＵ２０が（ＲｓP ，ｔS −Ｒz, tS ）＝Ｒs, tS の演算を行ってＲs, tS を求め（Ｓ３１２）、更に、（１）式の固定係数Ｃを、
Ｃ＝（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS
の式の演算を行うことにより求めて記憶部２２に記憶する（Ｓ３１４）。これでスパン調整が終了する。
なお、Ｒs, tS は、スパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔS において秤量荷重を負荷した時の粗補償済み荷重電圧ＲｓP ,tS と風袋荷重を負荷した時の粗補償済み荷重電圧Ｒz, tS との差の電圧のデジタル値である。
【００３７】
ただし、ステップＳ３００でＮＯと判定したときは、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定と判定するまでステップＳ３００の判定を繰り返し行い、ステップＳ３０６でＮＯと判定したときは、スパン調整ボタンが押されてＹＥＳと判定するまでステップＳ３０６の判定を繰り返し行う。
そして、ステップＳ３０６において、秤量荷重（Ｓ）を負荷した時の粗補償済み荷重電圧ＲｓP ,tS を求めたが、秤量荷重の代わりに、秤量荷重に近い予め定めた所定の荷重を負荷してその時の粗補償済み荷重電圧を求めてもよい。
【００３８】
上記構成のロードセルのスパン温度補償装置によると、補償抵抗体１２により、温度変化に基づくロードセル出力（荷重電圧）のスパン変化を粗補償して、この粗補償された荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）をブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される温度電位ＶP （ｘ，ｔ）に基づいて更に細かくスパンの温度補償を行い微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成することができる。このように、上記実施形態の温度補償装置では、図９に示す従来のスパンの温度補償装置に設けられている温度センサ５を使用していないので、温度センサ５に基づく誤差は全く存在せず、（１）式に示すデジタル補償係数を正確に求めることができ、これによって、高精度にロードセルのスパン変化の温度補償を行うことができる。そして、温度センサ５を省略した分だけコストの低減を図ることもできる。
【００３９】
そして、（１）式におけるデジタル補償係数である固定係数Ｋは、ロードセル製作時におけるラーニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 とｔ2 の２つの温度）における一定の荷重が負荷された状態で演算して得られるデジタル温度信号Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、（ｔ2 −ｔ1 ）と、に基づいて求めることができる。このように、ロードセルに互いに相違する荷重を正確に掛ける必要がなく、一定の荷重を負荷した状態で温度補償係数である固定係数Ｋを求めることができるので、この固定係数Ｋを正確に求めることができ、従って、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。
【００４０】
次に、（１）式を導き出す手順を説明し、これによって（１）式が粗補償済み荷重電圧Ｒｘ・ｔに含まれている温度変化に基づくスパン変化を正確に補償して微補償済み荷重電圧Ｘを生成することができることの証明を行う。
まず、ロードセル出力の温度変化係数α（／°Ｃ）と基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ（°Ｃ）の積α・ｔは、
【００４１】
【数１】
の式で表せられる。αはロードセル出力の温度変化係数であり、起歪体のヤング率Ｅの温度変化に依存する係数であり、ゲージ抵抗の抵抗温度係数をも含むものである。βは補償抵抗体１２の温度変化係数（／°Ｃ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値、Ｒは基準温度ｔ0 時の歪ゲージＧの抵抗値、γはデジタル補償係数である。
つまり、ロードセル出力の温度変化に基づくスパン変化α・ｔは、補償抵抗体１２によるアナログ補償量Ｒ0 ・β・ｔ／（Ｒ＋Ｒ0 ）とＣＰＵ２０によるデジタル補償量γ・ｔにより補償することができる。
そして、ラーニングというのは、夫々のロードセルに対する固有のγに対応する補償係数を求めて記憶部２２に記憶することである。上記実施形態では、このγに対応する補償係数Ｋを求めて、このＫを使用して粗補償済み荷重電圧Ｒｘ，ｔに含まれている温度変化に基づくスパン変化を正確に補償して微補償済み荷重電圧Ｘを生成する。以下、（１）式を導く説明をする。まず、γは、
【００４３】
【数２】
となる。上式でαは既知の値であるから、（３）式の第２項を求めればγを求めることができる。
そこで、（３）式の第２項を求める。
ここで、図３において、温度差ｔにおける温度において、無負荷時の正側出力温度電位ＶP ｚ（ｔ）は下記（４）式で表せられる。ただし、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの温度を単に温度ｔという。
【００４５】
【数３】
ここで、温度ｔ1 及びｔ2 における無負荷時の正側出力アナログ温度電位ＶP ｚ（ｔ1 ）及びＶP ｚ（ｔ2 ）の各Ａ／Ｄ変換値をＰz, t1 及びＰz, t2 とすると、Ｐz, t2 ／Ｐz, t1 は、
【００４７】
【数４】
となる。（５）式で表せられる比を（４）式により一次近似すると、
【００４９】
【数５】
このように、γは、ロードセルの温度変化係数αと、互いに異なる温度ｔ1 、ｔ2 における無負荷時の各正側出力アナログ温度電位ＶP ｚ（ｔ）のＡ／Ｄ変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、その温度差（ｔ2 −ｔ1 ）によって求めることができる。
ここで、図１に示すブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成されるアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖp −Ｖm は、
【００５１】
【数６】
で表せられる。
ただし、Ｅ0 は基準温度ｔ0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ2 ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値、ＫG は歪ゲージＧのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの抵抗値、Ｖはロードセルの入力電圧、σ（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋｇ／ｍｍ2 ）である。
次に、（３）式を（９）式に代入すると、
【００５３】
【数７】
で表せられる。
ここで、任意の温度ｔにおける秤量負荷を掛けた時のロードセル出力のアナログ・デジタル変換値をＲs,t とし、スパン調整時の温度をｔS 、温度ｔS で秤量負荷時のロードセル出力のアナログ・デジタル変換値をＲs, tS とすると、
【００５５】
【数８】
の関係が得られる。また、任意の温度ｔにおける荷重Ｘを掛けた時のロードセル出力のアナログ荷重電圧をＶ0 （ｘ，ｔ）、そのＡ／Ｄ変化値であるデジタル荷重信号をＲx,t とし、秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値をＳとすると、ロードセル出力は荷重に対して線形性を持つから、
【００５７】
【数９】
の関係が得られる。そして、（１１）式を（１２）式に代入すると、荷重Ｘは、
【００５９】
【数１０】
により求めることができる。
また、荷重計測時の温度ｔは、その時点におけるＶP z(t)のＡ／Ｄ変換値Ｐz,t から、（６）式と同様に次のようにして求めることができる。
【００６１】
【数１１】
更に、スパン調整時の温度ｔS における無負荷時の正側出力温度電位ＶP ｚ（ｔS ）のＡ／Ｄ変換値をＰz, tS とすると、任意の温度ｔとスパン調整時の温度ｔS との差は、（１７）式より、
【００６３】
【数１２】
この（１９）式がデジタル補償の一般式であるが、現実のデジタル処理において、荷重計測の際に、ロードセルに風袋荷重が負荷されていない状態でのＶP z(t)のアナログ・デジタル変換値Ｐz,t を計測して処理することは困難であるので、荷重計測時の任意の温度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の正側出力温度電位ＶP ｘ（ｔ）のＡ／Ｄ変換値のＰx,t と、荷重計測時の任意の温度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）のＡ／Ｄ変化値のＲx,t と、を使用してＰz,t を求めることとする。即ち、Ｐz,t は、
【００６５】
【数１３】
となる。ただし、（２０）式のＲx,t S は、スパン調整時の温度ｔS において荷重Ｘを負荷した時のロードセル出力の荷重電圧であるので、このＲx,t S とＲx,t とは互いに相違する値であるが、（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS が非常に小さいこと（約１／１０００）、Ｒx,t S 及びＲx,t がＰx,t と比較して比較的小さいこと、更に、Ｒx,t S とＲx,t の差が極めて小さいことにより、（２０）式の近似式が成立する。つまり、物理的には、歪ゲージＧの歪み量が非常に小さく、その温度変化による歪み量の変化量は更に小さいので、その温度変化による歪み量の変化量はデジタル温度電位Ｐx,t の変化量と比較して無視することができるからである。
このようにして、（２０）式を（１９）式に代入することにより（１）式が得られる。
【００６７】
次に、第２実施形態のロードセルのスパン温度補償装置を備えた計量装置を説明する。第２実施形態と第１実施形態の計量装置が相違するところは、ロードセルのスパン温度補償装置のスパン補償手段が、第１実施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が一次の温度特性を持つものとして（１）式に基づいて微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する演算を行ったが、第２実施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が二次以上の所定の高次の温度特性を持つものとして微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する演算を行うところである。これ以外は、第１実施形態と同等であり、同等部分の詳細な説明を省略する。
【００６８】
即ち、上記（９）式のロードセルの荷重電圧の一般式Ｖ0 （ｘ，ｔ）は、
Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖk ・σ（ｘ）・α（ｔ）・β（ｔ）・・・・（２１）
Ｖk ＝Ｖ・Ｋ・Ｒ／Ｅ0 ・（Ｒ＋Ｒ0 ）
として表せられる。
ただし、ｔは基準温度ｔ0 に対する温度差、α（ｔ）は補償抵抗体１２を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位の温度変化関数、Ｅ0 は基準温度ｔ0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ2 ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値（Ω）、Ｋは歪ゲージＧのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの抵抗値（Ω）、Ｖはロードセルの電源電圧（Ｖ）、σ（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋｇ／ｍｍ2 ）である。
【００６９】
上記（２１）式では、α（ｔ）・β（ｔ）が温度変化を生じる要素となる。そこで、補償関数γ（ｔ）を下記（２２）式で表せられる関数とし、
γ（ｔ）＝１／〔α（ｔ）・β（ｔ）〕 ・・・・（２２）
このγ（ｔ）を（２１）式の両辺に掛けると、
ここで、Ｖ0 （ｘ，ｔ）をＡ／Ｄ変換した粗補償済みデジタル荷重信号をＲx,t とし、γ（ｔ）をＡ／Ｄ変換したデジタル補償関数をＰｔとし、微補償済みデジタル荷重信号をＸとすると、微補償済みデジタル荷重信号Ｘは、
Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔ ・・・・（２４）
で表せられる。
但し、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧のデジタル値、Ｐｔはラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表せられる。
即ち、（２２）式で表せられるγ（ｔ）を予めラーニングによって求めて記憶部２２に記憶しておき、荷重計測時に得られた粗補償済み荷重電圧Ｒx,t にそのγ（ｔ）をＣＰＵ２０が乗算することにより微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成することができる。
【００７０】
次に、γ（ｔ）を例えば二次関数として補償するときは、次のようなラーニングを行えばよい。なお、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの時の温度を温度ｔという。
まず、少なくとも３点の各温度ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 において、無負荷時の正側出力電圧ＶP z(t)の各Ａ／Ｄ変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 を求める。これらＰz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 は、関数β（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値である。
そして、予め求められているロードセル自体の出力の温度変化関数α（ｔ）の各温度ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 に対応するデジタル値Ａｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 を求める。これらは、関数値α（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値である。
次に、（２２）式に基づき、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆数を計算する。
しかる後に、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 を温度ｔに対応する変数値、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆数をγ（ｔ）に対応する関数値として、それぞれの値の組合せによる二次の回帰分析を行い、γ（ｔ）を二次関数として求め、それらの係数値を記憶部２２に記憶する。
これら回帰分析等の数値計算処理は、ラーニングをコントロールするコンピュータが行う。
そして、実際の荷重計測時における温度補償では、上記ラーニング時に記憶したγ（ｔ）に基づき、第１実施形態と同様に、一定の荷重が負荷された時の正側出力温度電位ＶP z(t)のＡ／Ｄ変換値Ｐz,t を温度ｔとして関数γ（ｔ）の値を求め、前記（２４）式よりそのγ（ｔ）の値とロードセル出力の粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔとの積を温度補償された微補償済みデジタル荷重信号Ｘとして生成する。
【００７１】
ただし、上記第２実施形態では、γ（ｔ）を二次関数として求めた例を示したが、上記β（ｔ）とα（ｔ）の各データを採る温度点を多くすることにより、上記と同様の手順で三次以上のＮ次関数のγ（ｔ）を求めることができ、このＮ次関数のγ（ｔ）により粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔのスパン変化の温度補償を行う構成とすることができる。
【００７２】
そして、上記第１実施形態では、スパン補償手段は、図１に示すブリッジ回路１１の一方の出力端１５に生成される正側出力温度電位Ｐx,t を（１）式に代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔの温度補償を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する構成としたが、ブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成される正側出力温度電位Ｐx,t と負側出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値をＣＰＵ２０が演算して求め、この平均温度電位を（１）式に代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ、ｔの温度補償を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する構成としてもよい。また、第２実施形態では、正側出力温度電位Ｐx,t と負側出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値をＣＰＵ２０が演算して求め、この平均温度電位をβ（ｔ）に代入する構成としてもよい。
これにより、荷重計測の際に、ロードセルに負荷される荷重の違いにより生じる温度電位の誤差を解消することができる。
【００７３】
また、第１及び第２の各実施形態では、図１に示すようにアナログ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナログ温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路１９によってデジタル値に変換する構成としたが、これに代えて、図２に示すように、スイッチ回路１８を省略して、アナログ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナログ温度電位Ｖp を夫々専用のＡ／Ｄ変換回路１９、２３によってデジタル値に変換する構成としてもよい。
【００７４】
つまり、第１及び第２実施形態では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り換えることにより荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路１９でＡ／Ｄ変換することができ、ローコストとなるが、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変換するために一定の時間を要するために、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の計測を同時に行うことができない。その為に、温度変化の速度が非常に速い場合は、スパン変化の温度補償に若干の時間遅れが生じ、その結果、温度補償に誤差が生じることがある。これに対して、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１９と２３を設けた構成とすることにより、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp を夫々別個に同時にＡ／Ｄ変換することができ、各Ａ／Ｄ変換して得られたデジタル値を別個に随時記憶部２２に記憶しておくことができるので、スパン変化の温度補償に時間遅れが全く生じず、その結果、スパン変化を正確に温度補償することができる。
なお、第１及び第２実施形態では、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変換器１９によりＡ／Ｄ変換したが、Ａ／Ｄ変換器１９を設けずに、ＣＰＵ２０内に荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の両方又はそのいずれか一方をＡ／Ｄ変換する機能を設けた構成としてもよい。
【００７５】
更に、図４に示すように、上記第１及び第２の各実施形態のブリッジ回路１１の電源の接地側に温度によって抵抗値が変化しない固定抵抗体２６を直列に挿入してもよい。これにより、ブリッジ回路１１の出力端１４、１５の電位を、図１の場合と比較して上昇させることができ、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の出力電圧の電位を変更してＡ／Ｄ変換をし易くすることができる。
【００７６】
また、第１、第２実施形態のロードセルのスパン温度補償装置は、例えば電子秤、組合せ秤、重量チェッカー等に適用することができる。
【００７８】
【発明の効果】
第１の発明によると、固定係数Ｋは、ラーニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基準温度に対する温度差ｔ１とｔ２の２つの温度）で一定の荷重が負荷された状態で出力される温度電位の各デジタル値と（ｔ２−ｔ１）とに基づいて求めることができるデジタル補償係数である。つまり、図９に示す従来のスパンの温度補償装置では、荷重を計測する前に、ロードセルに互いに相違する予め定めた荷重を掛けた各状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときのスパン変化を記憶させてデジタル補償関数又は係数を求めるというラーニングを行う必要があり、この互いに相違する予め定めた荷重をロードセルに正確に掛けること自体が困難であるので、デジタル補償関数又は係数を正確に求めることができなかったが、第１の発明によると、ラーニング時に、一定の荷重を負荷した状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときの温度電位の各デジタル値と温度差（ｔ２−ｔ１）とに基づいて固定係数Ｋを求めることができる。このように、異なる各温度においてロードセルに互いに相違する荷重を掛ける必要がないので、温度補償係数である固定係数Ｋを正確に求めることができ、これにより、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。そして、このラーニング時のロードセルに掛かる一定の荷重は、ロードセルに何も荷重が掛かっていない、いわゆる無負荷の状態とするのがよい。
【００７９】
第２の発明によると、Ｐｔは、ラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は一定の荷重が負荷されている一定荷重状態における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ロードセルの一定荷重状態における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位のデジタル値である。つまり、第１の発明と同様に、ラーニング時に、ロードセルに一定の荷重が負荷されている一定荷重状態で、予め定めた温度だけ変化させてそのときの各温度電位のデジタル値（デジタル温度信号）と補償抵抗体を除くロードセル自体のデジタル出力値とに基づいて高次のデジタル補償関数Ｐｔを求めることができる。このように、従来のように異なる各温度においてロードセルに予め定めた互いに相違する各荷重を正確に掛ける必要がないので、デジタル補償関数Ｐｔを正確に求めることができ、スパン変化の正確な温度補償を行うことができる。
【００８０】
第３の発明によると、ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位として使用することにより、ロードセルに負荷される荷重の違いにより生じる温度電位の誤差を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るロードセルのスパン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示すブロック図である。
【図２】同発明の他の実施形態に係るロードセルのスパン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示すブロック図である。
【図３】同第１実施形態のブリッジ回路のブロック図である。
【図４】同発明のブリッジ回路の他の例を示すブロック図である。
【図５】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置のラーニングの手順を示すフローチャートである。
【図６】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置のスパン調整の手順を示すフローチャートである。
【図７】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置により荷重電圧を温度電位に基づいてスパン変化の温度補償を行う手順を示すフローチャートである。
【図８】従来のロードセルのスパン温度補償装置の一例を示すブロック図である。
【図９】従来のロードセルのスパン温度補償装置の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ ブリッジ回路
１２ 補償抵抗体
Ｇ 歪ゲージ
１４、１５ 出力端
２０ ＣＰＵ
Claims (3)
- 起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、
上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、
上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって細かく補償して、微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒｘ，ｔ ／Ｒs, ｔＳ）
ε＝Ｋ・（Ｐｘ，ｔ−Ｐｚ，ｔＳ−Ｃ・Ｒｘ，ｔ）
Ｋ＝〔α・（ｔ２−ｔ１）・Ｐz，ｔ１＋Ｐz, ｔ２−Ｐｚ,ｔ１〕／〔（Ｐｚ，ｔ２−Ｐｚ，ｔ１）・Ｐｚ，ｔ１〕
として表され、
但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジタル値、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｒｓ, ｔｓはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳにおいて秤量荷重若しくはそれに近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態における上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔＳはスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔＳの温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ２−ｔ１）はラーニング時の温度ｔ１とｔ２の温度差（°Ｃ）、Ｐｚ，ｔ１はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ１の温度における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｚ，ｔ２はラーニング時の基準温度に対する温度差ｔ２の温度における上記一定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値であり、
上記ｔ１及びｔ２と、Ｐｚ，ｔ１と、Ｐｚ，ｔ２とは、上記ラーニング時に測定されている
ロードセルのスパン温度補償装置。 - 起歪体と、この起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを、備えるロードセルにおいて、
上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され、温度変化によって抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する補償抵抗体と、
上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を、演算によって、細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する温度補償手段と、を具備し、上記演算は、
Ｘ＝Ｒｘ，ｔ・Ｐｔ
であり、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｒｘ，ｔは荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｔはラーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数の上記温度差ｔにおけるデジタル値であり１／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位（以下、「温度電位」という。）の温度変化関数であり、
上記二次以上の高次のデジタル補償関数は、一定荷重が上記ロードセルに負荷された状態での少なくとも３つの上記温度差における補償抵抗体を除くロードセル自体の出力のデジタル値、上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度によって変化する電位のデジタル値値に基づいて予め定められている
ロードセルのスパン温度補償装置。 - 請求項１又は２に記載のロードセルのスパン温度補償装置において、上記温度電位は、上記ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位の平均値であることを特徴とするロードセルのスパン温度補償装置。
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