JPH0245783Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電磁的に補償を行う天秤に関するも
のである。この天秤は、定電流電源の通電時間を
荷重の大きさに応じて調整する比較制御回路を備
えている。この回路は、一定周波数ののこぎり波
電圧と荷重の大きさに応じた制御信号とを比較す
るためのコンパレータを含んでいる。本考案の天
秤は更に、複数の通電時間の間タイミングパルス
の数を数えるための計数回路と、パルスの数を数
えた結果から重さのデイジタル値を求めるための
計算回路とを備えている。この種の天秤は、アメ
リカ特許明細書第3786884号および第3816156号に
記述されている。

この種の天秤を使用する際に問題になる事柄と
して知られているのは、温度の影響である。例え
ば、荷重がかかつているときに補償装置が熱を帯
びることによつて、あるいは、外気温度が変化す
ることによつて、温度の影響が生じる。この問題
と関連して、熱検出部を備え、それによつて定電
流電源を同整することは、既に知られている（ア
メリカ特許明細書第3786678号）。そのほか、温度
の影響を補正するための抵抗ネツトワークを備え
たものもある（ドイツ公開明細書第2400881号）。
更に、固定記憶因子を用いて測定値を修正するよ
うになつているデイジタル表示型の金属弦式天秤
も、既に知られている（ドイツ公告明細書第
2519727号）。その固定記憶因子というのは、必要
な場合には、例えば温度検出部からの信号により
推論される実際の運転条件に合わせて、変えるこ
とができる。

例えば重さと温度のように、必要精度の異なる
２つの量についてアナログ・デイジタル変換を行
うため、２個のアナログ・デイジタル変換器を従
来通りの方法で設けることもできる。しかしそれ
では費用がかさみ、好ましくない。従つて、本考
案は上に述べたような種類の天秤において簡単
に、しかも追加のアナログ・デイジタル変換器を
要しないで、温度補償の結果を自動的にデイジタ
ル表示することを可能ならしめる、という課題の
上に成立したものである。この課題の解決のた
め、本考案は次のことを提案する。第１は、それ
自体は既に知られている方法で温度検出部を天秤
に内蔵させることである。第２は、必要な場合に
はアナログ温度信号を増幅した上で、それを一定
周波数ののこぎり波電圧と比較するためのコンパ
レータを備えることである。第３は、コンパレー
タが応答するまでタイミングパルスの数を数え続
けさせるための計数回路を備えることである。第
４は、パルスの数を数えた結果得られた温度のデ
イジタル値を書き込むための記憶装置を備えるこ
とである。第５は、温度のデイジタル値を重さの
デイジタル値と相殺するための計算回路を備える
ことである。温度信号を斟酌するため、従来型の
マルチプレクサ（データセレクタ）を使用してよ
いことはもちろんである。これは結果として重さ
信号と温度信号を、いわば等価物として斟酌する
ことになるが、そのような斟酌の仕方は必須のも
のではない。

１つの好ましい実施態様においては、温度信号
を１度調べるだけで、複数の通電時間の間に重さ
を求めることができるように設計された計数回路
用の制御回路が設けられている。それでも、重さ
を求める過程が事実上温度の影響を受けない。し
かも、ある重さについてある分解能が与えられて
いるとき、誤差補正のためにはそれよりも低い分
解能で十分だから、なおさら温度信号を１度斟酌
するだけで十分である。

１つのコンパレータを、重さ検出用と温度検出
用に併用することも、原則的には可能である。し
かしそうすれば、回路設計上、著しく費用がかさ
むことになる。従つて、重さ検出用と温度検出用
にそれぞれ専用のコンパレータを備えているよう
な実施態様が好ましい。市場に出まわつている集
積回路には２個のコンパレータを備えたものがあ
るから、そのような実施態様は簡単に実現でき
る。

温度の数値的な斟酌の仕方としては、原則的に
は本考案による方法で十分である。他方、補償装
置用として普通に使用される材料（例えば磁気材
料）の温度係数は、程度に多少の差はあるが、普
通は主として平均値の近くに分散している。この
事実を考慮すると、温度検出部をコンパレータに
接続する以外に、定電流電源にも接続するのが好
都合だと考えられる。このように従来行われてい
た処置を本考案による処置と組み合わせると、次
のような長所が生ずる。すなわち、温度係数の
個々の分散を数値的に斟酌さえすればよいから、
温度検出に関して同じ精度を達成するのに要する
費用が同じである場合に、温度の影響を、純粋に
数値的に補償する場合よりも全体としてより正確
に補償することができる。

計数回路用の制御回路を適当に設計すれば、重
さ信号のタイミングパルスと温度信号のタイミン
グパルスを同じ計数回路で数えることができる。

以下において、図面に基づき、本考案の１つの
好ましい実施例について説明する。

天秤１０は、コイル１２で表わされる電磁補償
装置を備えている。例えば上に述べたアメリカ特
許明細書第3786884号に詳細に記述されているよ
うに、天秤皿１４に荷重がかかると、天秤の機械
部分が理想位置または零位点からずれる。このず
れは発信回路１６の電気信号を発生させる。その
電気信号は制御器１８に供給される。するとコイ
ル信号がコンパレータ２０を作動させる。コンパ
レータ２０では制御電圧が、ランプ波発生器２２
から一定の周波数で送られて来るのこぎり波電圧
（ランプ波）と比較される。後者は、高周波発振
器（タイミングパルス発生器）３０によつて作動
させられる分周器２３によつて、制御される。コ
ンパレータ２０の出力信号は、同期フリツプフロ
ツプ２４を経由してスイツチ２６を制御する。ス
イツチ２６は、定電流電源２８を補償コイル１２
に接続したり、補償コイル１２への電流を遮断し
たりする。電磁補償力が、天秤皿に加えられた荷
重と一致し、天秤の機械部分が理想位置に戻つて
平衡状態が得られるまで、ランプ波によつて定電
流ｉが断続的に流れる。

電流ｉが流れている間だけ、高周波発振器３０
からのタイミングパルスの数が数えられる。その
和から比例因子と補正因子を差し引くことによつ
て、重さのデイジタル値を得る。この目的のた
め、ゲート回路３２が備えられている。この回路
が開いている時間はコンパレータ２０によつて決
定される。重さに比例した数のタイミングパルス
が計数器３４に到達する。計数器３４は、マイク
ロコンピユータ３８の計数記憶部３６の一部を成
す（計数器３４以外の作業用記憶域には、４８，
５０および５２という番号を付けてある）。計数
されたタイミングパルスの和は、当該天秤用に作
られたプログラム（固定記憶装置（ROM）４０
に内蔵）に従つて、中央処理装置（CPU）４２
で、重さのデイジタル値に処理される。そのデイ
ジタル値は、従来通りの方法でデコーダドライバ
ー４４を経て、デイジタル表示器４６に表示され
る。

天秤１０の補償装置１２内部の温度検出部５４
（温度負性抵抗）は、増幅器５６に接続されてい
る。温度が上昇すると、磁気材料の平均温度係数
の性質上、補償装置内部の永久磁石の磁場が弱く
なるが、それにほぼ反比例して定電流が強くなる
ように、温度検出部５４の出力信号が定電流電源
２８に影響を及ぼすので、測定結果に対する温度
の影響を大幅に補償することができる。

ところで従来の構造は本考案により次に通り変
更される。すなわち、第２のコンパレータ５８が
備えられている。この第２のコンパレータは、第
１のコンパレータ２０同様、一定周波数の基準電
圧を、同じランプ波発生器２２から受け取る。温
度検出部５４の信号を増幅した上で、それを、コ
ンパレータ５８の内部でランプ波と継続的に比較
する。ゲート回路３２の手前に、切り替え開閉器
６０が配置されている。この切り替え開閉器はマ
イクロコンピユータ３８によつて制御され、コン
パレータ２０（重さコンパレータ）またはコンパ
レータ５８（温度コンパレータ）をゲート回路３
２の入力端子に接続する。

以下において、例として、重さを求める際の大
体の手順に基づき、動作の態様について説明す
る。

まず、２ミリセカンドの間に268個のランプ波
が発生し、その間に重さが調べられる。そのあと
に間隔波の時期、すなわち、ランプ波発生器２２
の作動周期のうちの１時期として、タイミングパ
ルスの数が数えられない時期が続く。この時期
に、一切り替え開閉器６０が反転する。

一重さ計数パルスの和が、計数器３４から記憶
装置（例えば４８）に引き継がれ、計数器３４が
零位に復帰させられる。

一仮の重さが算出される。その際、例えば工場
検定の際に発見され、マイクロコンピユータ３８
の固定記憶装置４０に書き込まれた因子を、直線
性と感度の改善のため斟酌してもよい。

次のランプ発生時に温度信号が調べられる。す
なわち温度検出部５４の信号に比例する（従つて
補償装置内部の温度に比例する）数のタイミング
パルスが、計数器３４に入る。そのあとに再び開
隔波の時期が続く。その時期に、 一切り替え開閉器６０が再び、重さコンパレー
タ２０の出力端子側に反転する。

一計数器３４に書き込まれた内容が記憶装置
（例えば５０）に引き継がれ、計数器３４が再び
零位に復帰させられる。

このあとに更に、測定値を得るのには役立たな
いランプ波が続いてもよい。その期間中に、例え
ば演算誤差予防検査が行われる。

こうして、重さを調べるため268個のランプ波
で始まるサイクル全体が、繰り返される。

記憶された温度のデイジタル値は、あらかじめ
固定的に設定しておいた補正公式によつて仮の重
さと相殺され、その結果得られる補正ずみの重さ
（真の値）がデコーダドライバー４４を経て、デ
イジタル表示器４６に供給される。

補正因子を斟酌するための公式は公知のものだ
から、ここで詳細に説明する必要はない。

上述のような処置によつて、簡単な方法で、温
度の影響を事実上完全に補償することが可能であ
る。その際、始めに述べたように、デイジタル補
正をアナログ補正（定電流電源２８の影響の補
正）と組み合わせることは多くの場合好都合だ
が、決して不可決のことではない。原則的にはデ
イジタル補正だけでよい。いずれの場合にも、例
えば電位差計などを用いて調整する必要が全くな
くなるので、天秤の製造および運転が少なからず
単純化される。その上、電位差計などを用いて調
整する必要がないという点は、検定を受けること
を義務づけられている天秤にとつては特に重要な
点である。

上述の実施例においては、マイクロコンピユー
タが必要な計算と大部分の制御機能をプログラム
に基づいて遂行することになつている。確かにマ
イクロコンピユータを使用すれば本考案をとりわ
け理想的な形で実施できることは事実ではある
が、決してマイクロコンピユータは不可欠という
わけではない。それ相応に構成された計数回路に
よつても、本考案を容易に実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案の１実施例の主要な構成要素のブ
ロツク線図である。 ２０……コンパレータ、２８……定電流電源、
３４……計数器、３８……マイクロコンピユー
タ、４８……記憶装置、５４……温度検出部、５
８……コンパレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一定周波数ののこぎり波電圧を荷重の大きさ
   に応じた制御信号と比較するためのコンパレー
   タを含み、定電流源の投入時間を荷重の大きさ
   に応じて調整する比較制御回路と、複数の投入
   時間の間にタイミングパルスの数を数えるため
   の計数回路と、パルスの数を数えた結果から重
   さのデイジタル値を求めるための計算回路とを
   備えている、電磁補償回路付天秤において、温
   度検出部５４を天秤に内蔵させ、アナログ温度
   信号を一定周波数ののこぎり波電圧と比較する
   ためのコンパレータ５８を備え、コンパレータ
   ５８が応答するまでタイミングパルスの数を数
   え続けさせるための計数回路３４を備え、パル
   ス数を数えた結果得られた温度のデイジタル値
   を書き込むための記憶装置４８を備え、温度の
   デイジタル値を重さのデイジタル値と相殺する
   ための計算回路３８を備えていることを特徴と
   する電磁補償回路付天秤。 (2) 温度信号を１度調べるだけで複数の通電時間
   の間に重さを求めることができるように設計さ
   れた計数回路３４用の制御回路が設けられてい
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の電磁補償回路付天秤。 (3) 重さ検出用と温度検出用にそれぞれ専用のコ
   ンパレータ２０，５８を備えていることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第(1)項または第
   (2)項記載の電磁補償回路付天秤。 (4) 温度検出部５４をコンパレータ５８に接続す
   る以外に、定電流電源２８にも接続してあるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項
   ないし第(3)項のいずれかに記載の電磁補償回路
   付天秤。 (5) 重さ信号のタイミングパルスと温度信号のタ
   イミングパルスを、同じ計数回路３４で数える
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)
   項ないし第(4)項のいずれかに記載の電磁補償回
   路付天秤。