JP6942580B2 - Weighing device - Google Patents
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Description
本発明は、計量装置に関し、より詳しくは、電源の1つとして二次電池を使用する電子天秤に関する。 The present invention relates to a weighing device, and more particularly to an electronic balance that uses a secondary battery as one of the power sources.
質量を測定する計量装置は、計量機構の違いにより、計量皿に載置された被計量物の荷重によって起こるビームの変異を電圧により検出し、この変異を打ち消し、ビームを平衡させるための電気量から質量を測定する電磁平衡式、起歪体に貼り付けた歪ゲージの変異により出力される電気量から質量を測定するロードセル式、荷重の変化をコンデンサーの極板のすき間の変化に変えて電子信号として測定する静電容量式等に分類される。 The weighing device that measures the mass detects the variation of the beam caused by the load of the object to be measured placed on the weighing pan by the voltage due to the difference in the measuring mechanism, cancels this variation, and the amount of electricity for balancing the beam. Electromagnetic equilibrium type that measures the mass from, load cell type that measures the mass from the amount of electricity output by the variation of the strain gauge attached to the strain generator, the change in load is changed to the change in the gap of the electrode plate of the capacitor and the electron It is classified into a capacitance type that measures as a signal.
これら計量装置では、計量値が、装置周囲または装置自体の温度変化の影響を受けて変化し、正確な測定を阻害することが知られている。これは、計量機構を構成する部品の温度による線膨張係数の相違によっておこる僅かな変形等に起因する。また、特にマグネットを備える電磁平衡式の場合には、マグネットを構成する材料の温度特性にも起因する。 In these measuring devices, it is known that the measured value changes under the influence of the temperature change around the device or the device itself, which hinders accurate measurement. This is due to slight deformation caused by the difference in the coefficient of linear expansion due to the temperature of the parts constituting the measuring mechanism. Further, particularly in the case of the electromagnetic equilibrium type including a magnet, it is also caused by the temperature characteristics of the material constituting the magnet.
このため、特許文献1に開示された電子天秤などで、温度センサを備え、この温度センサにより測定された温度データに基いて、荷重データを補正することが提案されている。
Therefore, it has been proposed that the electronic balance disclosed in
一方、二次電池の分野では、バッテリの温度と放電容量との間に、図4に示すような相関関係があることが知られている。バッテリ残量は、所定の基準温度(例えば0度)における電圧値と電池残量の相関を参照し、測定された電圧値に対応する基準温度での残量の割合として表示する。 On the other hand, in the field of secondary batteries, it is known that there is a correlation as shown in FIG. 4 between the temperature of the battery and the discharge capacity. The remaining battery level is displayed as the ratio of the remaining battery level at the reference temperature corresponding to the measured voltage value by referring to the correlation between the voltage value at a predetermined reference temperature (for example, 0 degree) and the remaining battery level.
しかし、例えば、基準温度を0℃である場合、残量の表示が50%でも、バッテリの温度が20℃であると、実際の残量は25%を下回り、正確な表示ができない。この結果、ユーザが認識しているよりもずっと早く電源が切れてしまうという問題がある。このため、二次電池ユニットを電源とする電子機器では、特許文献2のように、温度が変化しても正確な残量を表示するために、電池に温度センサを設け、該温度センサにより測定される温度データに基いて電池残量の補正を行い、バッテリ残量を正確に表示することが提案されている。 However, for example, when the reference temperature is 0 ° C., even if the remaining amount is displayed at 50%, when the battery temperature is 20 ° C., the actual remaining amount is less than 25%, and accurate display cannot be performed. As a result, there is a problem that the power is turned off much earlier than the user is aware of. Therefore, in an electronic device using a secondary battery unit as a power source, as in Patent Document 2, a temperature sensor is provided in the battery in order to display an accurate remaining amount even if the temperature changes, and measurement is performed by the temperature sensor. It has been proposed to correct the remaining battery level based on the generated temperature data and accurately display the remaining battery level.
かかる状況の下、計量値の温度補正が可能で、かつバッテリ残量の補正を行うことができる、二次電池を電源とした計量装置の開発が求められていた。 Under such circumstances, there has been a demand for the development of a measuring device using a secondary battery as a power source, which can correct the temperature of the measured value and can correct the remaining battery level.
しかし、温度補正可能な計量装置で、二次電池を電源として使用し、そのバッテリ残量の表示を正確に行おうとすると、温度センサおよびその周辺回路を、計量値補正用とバッテリ残量補正用との2個用いることが必要である。この結果、構成が複雑になり、部品点数の増加により高コスト化し、装置のアップサイジングにつながるという問題がある。 However, when a temperature-correctable weighing device uses a secondary battery as a power source and attempts to accurately display the remaining battery level, the temperature sensor and its peripheral circuits are used for weighing value correction and battery level compensation. It is necessary to use two of them. As a result, there is a problem that the configuration becomes complicated, the cost increases due to the increase in the number of parts, and the device is upsizing.
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、温度センサの数を増やさずに、計量値の温度補正およびバッテリ残量の温度補正を正確に行うことができる計量装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a measuring device capable of accurately performing temperature correction of a measured value and temperature correction of a remaining battery level without increasing the number of temperature sensors. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明に係る1つの態様の計量装置は、被測定物の質量を検出する質量検出部と、前記質量検出部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部により得られた温度データに基いて、前記質量検出部により得られる荷重データを補正することにより、計量データを生成する演算処理部と、電源の1つとして用いられる内蔵型の二次電池とを備え、前記演算処理部が、前記温度データに基いて、前記二次電池の残量を補正することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the measuring device of one embodiment according to the present invention includes a mass detection unit that detects the mass of the object to be measured, a temperature detection unit that detects the temperature of the mass detection unit, and the temperature detection unit. An arithmetic processing unit that generates measurement data by correcting the load data obtained by the mass detection unit based on the temperature data obtained by the unit, and a built-in secondary battery used as one of the power supplies. The calculation processing unit corrects the remaining amount of the secondary battery based on the temperature data.
上記態様において、前記質量検出部と前記二次電池とが熱結合されていることも好ましい。 In the above aspect, it is also preferable that the mass detection unit and the secondary battery are thermally coupled.
また、上記態様において、前記熱結合が、金属板を介して達成されることも好ましい。 Further, in the above aspect, it is also preferable that the thermal coupling is achieved via the metal plate.
また、上記態様に前記計量装置が、質量検出部にマグネットを備える電磁平衡式電子天秤であり、前記温度検出部の温度センサが、前記マグネットに取り付けられていることも好ましい。 Further, it is also preferable that the weighing device is an electromagnetic equilibrium type electronic balance having a magnet in the mass detection unit in the above aspect, and the temperature sensor of the temperature detection unit is attached to the magnet.
なお、本明細書において、熱結合とは、2以上の部材において、熱的にほぼおなじ影響を受けるようにすることを言う。 In addition, in this specification, thermal coupling means that two or more members are thermally affected in the same manner.
上記態様によれば、温度センサの数を増やさずに、計量値の温度補正およびバッテリ残量の温度補正を正確に行うことが可能な計量装置を提供することができる。この結果、部品点数の増加による高コスト化および装置のアップサイジングを防ぐことが可能となる。 According to the above aspect, it is possible to provide a weighing device capable of accurately performing temperature correction of the measured value and temperature correction of the remaining battery level without increasing the number of temperature sensors. As a result, it is possible to prevent cost increase and device upsizing due to an increase in the number of parts.
以下、本発明に係る計量装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図3に記載した「前」「後」の方向は、説明の便宜上、電子天秤1の使用状態で設置したときの方向を示したものであり、発明を限定するものではない。
Hereinafter, embodiments of the weighing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The "front" and "rear" directions shown in FIG. 3 indicate the directions when the
図1は、実施の形態に係る計量装置の一例である電子天秤1の外観斜視図である。電子天秤1の本体は、外観上、装置ケース3で形成されている。装置ケース3は、上ケース3a、および下ケース3bの上下嵌合構造により構成され、その内部に計量機構10を格納している。上ケース3aの上面には、皿軸(図示せず)を介して計量機構10に接続される、被計量物を載置するための計量皿4が露出している。
FIG. 1 is an external perspective view of an
図2は、電子天秤1の計量機構10の構成ブロック図である。図2に示すように、電子天秤1は、質量検出部11と、温度検出部12と、操作部13と、表示部14と、記憶部15と、二次電池16と、電圧検出部18と、演算処理部19とを備える。
FIG. 2 is a block diagram of the
質量検出部11は、後述する図3に示すように、主として、フレーム、上下ビーム及び浮き枠により構成されたロバーバル機構21と、ビームの変異を補正するように補償電流を出力する電磁石(図示せず)およびヨーク22内に固定されたマグネット23(永久磁石)を備える電磁部24と、計量値校正用の内蔵分銅25と内蔵分銅25を制御する回路を搭載した内蔵分銅制御ボード27とを備える。
As shown in FIG. 3 described later, the
温度検出部12は、質量検出部11の温度を温度センサ26(図3)により検出し、検出した温度データを演算処理部19に出力する。温度センサ26としては、サーミスタ、熱電対等を用いた種々の温度センサ26を使用することができるが、トランジスタを用いると、価格の面で有利である。トランジスタの場合、温度は、温度センサ26の電圧降下として検出され、演算処理部19で温度に換算される。
The
操作部13は、ユーザによる電子天秤1の電源のオンオフおよび種々の設定操作などのためのキースイッチである。図1では、上ケース3aの前方に配置されている。
The
表示部14は、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置であり、上ケース3aの前方に配置されている(図1)。表示部14は、後述する演算処理部19により得られる測定データおよび電池残量表示、その他設定に必要な表示等を表示する。
The
なお、操作部13と、表示部14とを一体的に構成して、タッチパネル式の操作部13として設けてもよい。
The
記憶部15は、例えば、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリであり、演算処理部19で用いられる種々のデータを記憶する。例えば、記憶部15には、内蔵分銅25(図3)に対応する質量値(基準質量値)等が記憶されている。また、記憶部15には、荷重データの補正および二次電池16の残量の補正に用いられる温度特性に関するデータ等が記憶されている。
The storage unit 15 is, for example, a rewritable non-volatile memory such as a flash memory, and stores various data used in the
二次電池16は、電子天秤1の電源として使用される、外部電源17により充電可能な蓄電池ユニットであり、例えば、ニッケル水素電池やリチウム電池等である。二次電池16は電子天秤1に内蔵されて使用されるが、電子天秤1は、二次電池16に加えて、外部電源17として交流電源を用いるように構成されていてもよい。
The
電圧検出部18は、二次電池16の電圧を検出し、検出した電圧を演算処理部19に出力する。
The
演算処理部19は、所謂CPU(中央集積装置)である。演算処理部19は、温度検出部から入力された電圧値、および予め記憶部15に記憶させた、温度センサ26および計量機構10の温度特性に基いて、温度データを計算する。また、演算処理部19は、質量検出部11から入力された荷重データを、前記温度データに基いて補正し、計量データを生成し、数値として表示部14に表示するように出力する。また、演算処理部19は、電圧検出部18から入力された二次電池16の電圧データを、前記温度データに基いて補正し、バッテリ残量に換算して、表示部に表示するように出力する。
The
次に、電子天秤1における質量検出部11、温度センサ26、および二次電池16の配置について説明する。図3は、下ケース3bを外した状態で、電子天秤1の本体を装置ケース3の底面から見た図である。
Next, the arrangement of the
本体の中央部には、ロバーバル機構21が配置されている。電磁部24は、ロバーバル機構21の後方に配置され、ロバーバル機構21の側方には、内蔵分銅25が配置されている。電磁部24の底面側にはヨーク22がネジ止めにより取り付けられている。温度センサ26は、マグネット23に直接または、ヨーク22を介して間接に取り付けられている。
A
ロバーバル機構21、電磁部24、内蔵分銅25、および内蔵分銅制御ボード27は、底面に向かって開口する容器状の金属ケース28に収納された状態で、電子天秤1の上ケース3aにネジ止め等の適宜の手段により取り付けられている。金属ケース28の材質は、鉄等熱伝導率の高い金属が好ましく、アルミニウムであると好ましい。
The
金属ケース28の外側壁28aは、質量検出部11のロバーバル機構21、電磁部24、内蔵分銅25、および内蔵分銅制御ボード27等のそれぞれと、各部材の少なくとも1辺が近接するように構成されている。このように構成することにより、各部材の温度が金属壁を介して伝達しあい、質量検出部11の温度が均一化することができる。
The
また、マグネット23は、質量検出部11の機構部品において、その温度係数(約−300ppm/℃)の計量値に与える影響がもっとも大きい。このため、マグネット23の温度を代表的に、質量検出部11全体の温度と近似するものとみなして取り扱うことができる。なお、マグネット23の材質としては、特に限定されないが、サマリウムコバルトであると好ましい。
Further, the
一方、二次電池16は、金属ケース28の外側壁に近接するように配置されている。この結果、質量検出部11に取り付けられた温度センサ26、と二次電池16とは、金属ケース28の外側壁28aを介して熱結合されることになる。
On the other hand, the
二次電池16の熱容量は、マグネット23の熱容量と近似しているため、二次電池16とマグネット23とは、天秤内および外部の温度変化に対して熱的に似た挙動を示す。上記のように二次電池16と、質量検出部11とを熱結合すると、温度センサ26で検出した温度を二次電池16の温度とみなすことが可能になる。
Since the heat capacity of the
上記の構成によれば、質量検出部11に取り付けた温度検出部12で得られた温度データに基いて二次電池16の残量も補正することにより、簡単な構成で、計量データの温度補正およびバッテリ残量の温度補正が可能な計量装置を提供することができる。
According to the above configuration, the remaining amount of the
また、質量検出部11と二次電池16とを熱結合される位置に配置すると、温度検出部12で検出される温度と、二次電池16の温度とを良好に近似させることができる。この結果、温度検出部12の温度データを用いて二次電池16の残量補正をより正確に行うことができる。
Further, when the
また、質量検出部11と二次電池16を金属板(金属ケースの外側壁)28aという簡易な構造で熱結合している。このように、熱結合が単に、金属の外側壁、すなわち金属板を介して近接するように配置するだけで達成されるため、そのための特別な工程を必要とすることもない。
Further, the
上記に例示したような温度センサ26は温度の絶対値を測定するものではなく、例えば、抵抗値を測定してそれを温度として換算する。また、トランジスタのような温度センサ26は個別の特性を有する。そのため、電子天秤1の出荷前作業として、複数の温度(例えば10℃と30℃)で、質量検出部11の温度特性を求め、それをテーブル等にして記憶部15に記憶させ、そのデータに基いて、荷重データの補正を行うように設定している。質量検出部11に配置する温度センサ26に加えて、二次電池16のバッテリ残量補正用に別途温度センサを備える場合には、同様の作業を該温度センサについても行うことになる。上記の態様によれば、そのように追加の作業を行う必要もなく、工程を簡略化することができる。
The
上記実施の形態においては、電磁平衡式電子天秤を例示して説明したが、本発明はロードセル式、静電容量式等他の計量機構についても同様に適用できる。 In the above embodiment, the electromagnetic equilibrium type electronic balance has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to other measuring mechanisms such as a load cell type and a capacitance type.
1 電子天秤(計量装置)
11 質量検出部
12 温度検出部
19 演算処理部
16 二次電池
23 マグネット
26 温度センサ
28a 金属ケースの外側壁(金属板)
1 Electronic balance (weighing device)
11
Claims (4)
前記質量検出部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により得られた温度データに基いて、前記質量検出部により得られる荷重データを補正することにより、計量データを生成する演算処理部と、
電源の1つとして用いられる内蔵型の二次電池とを備え、
前記演算処理部が、前記温度データに基いて、前記二次電池の残量を補正し、
前記質量検出部と前記二次電池とが熱結合されており、
前記熱結合が、金属板を介して達成されていることを特徴とする計量装置。 A mass detector that detects the mass of the object to be measured,
A temperature detection unit that detects the temperature of the mass detection unit, and
An arithmetic processing unit that generates measurement data by correcting the load data obtained by the mass detection unit based on the temperature data obtained by the temperature detection unit.
Equipped with a built-in secondary battery used as one of the power sources
The arithmetic processing unit corrects the remaining amount of the secondary battery based on the temperature data .
The mass detection unit and the secondary battery are thermally coupled to each other.
A weighing device, characterized in that the thermal coupling is achieved via a metal plate .
前記温度検出部の温度センサが、前記マグネットに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の計量装置。 The metering device, an electromagnetic balance type electronic balance comprising a magnet on the mass detection unit,
The measuring device according to claim 1 , wherein the temperature sensor of the temperature detecting unit is attached to the magnet.
前記二次電池は、前記金属ケースの外側壁に近接するように配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の計量装置。 The mass detection unit is housed in a container-shaped metal case made of the metal plate.
The weighing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary battery is arranged so as to be close to the outer wall of the metal case .
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