JPH03146828A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばタンク計重装置等に用いられ− る荷重測定装置に関し、より詳しくは、加えられた荷重
を荷重変換器により検出し、その荷重の値をデジタル数
字により表示する荷重測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の荷重測定装置としては、第５図に示す構
成のものが知られている。

同図に示すように、この荷重測定装置は、ひずみゲージ
等を荷重検出素子として用いた荷重変換器１と、荷重変
換器１が出力したアナログ信号を所定の倍率で増幅する
コンディショナ増幅器２と、増幅されたアナログ信号を
、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３と、デジタル
信号として得られた測定値を表示するデジタル表示器８
とから構成されている。

この荷重測定装置における荷重測定は、第６図のように
行われる。

すなわち、最初に荷重を加えない状態で、デジタル表示
器８の表示を確認しながら、ボリューム調整等により、
コンディショナ増幅器２の零点を調整する（ステップ５
０１，５０２）。

次いで、荷重変換器１に、既知の荷重、例えば分銅等を
載せることにより、基準荷重を加える（ステップ５０３
）。このときデジタル表示器８に表示された数値が、基
準荷重の値になるようにコンデイション増幅器２のスパ
ン調整をしてから基準荷重を除く（ステップ５０４〜５
０６）。

表示数値が基準荷重値と一致したところで一応の初期調
整が完了するが、必要により再度、零点調整、スパン調
整を繰り返す（ステップ５０１〜５０７肯定）。

こうして各調整が完了すると、実際に加えられた荷重に
ついての測定を開始する（ステップ５０８）。

これらの調整は、コンディショナ増幅器２における動作
特性が不安定であるため、測定に先立ち随時行われるも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の荷重測定装置における調整では、
アナログ回路からなるコンディショナ増３− 幅器２の設定値がボリューム等により微調整されるため
、操作に熟練を要し、仮に熟練者でも個人差があり、ま
た、完全に調整できるまでには時間がかかる。また、調
整が不完全の場合は、測定誤差を生じてしまう等の使い
勝手上の問題がある。

そこで本発明は、これらの問題点を解消するためになさ
れたものであり、その第１の目的とするところは、使用
開始に先立つ較正が簡単で短時間ですませられ、しかも
個人差が全く生せず正確に較正することができる荷重測
定装置を提供することにある。

また１本発明の第２の目的とするところは、当初、基準
荷重を加えて較正をしておくだけで長期に亘って再較正
の必要のない荷重測定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するために、本発明は、加えられ
た荷重に応じた検出信号を出力する荷重変換器と、出力
された検出信号を所定の倍率で増幅する増幅器と、増幅
された検出信号をデジタル４ 信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、変換されたデジタル信
号を測定荷重値として表示するデジタル表示器と、を具
備する荷重測定装置において、荷重変換器に荷重を加え
ない状態で零点調整処理の開始を指示する零点調整入力
手段と、荷重変換器に基準荷重を加えた状態でその基準
荷重の値を入力する基準荷重値入力手段と、荷重変換器
に基準荷重を加えた状態でＡ／Ｄ変換器から出力される
デジタル信号と、上記基準荷重値入力手段より入力され
た基準荷重値とを比較し、デジタル信号値を正確な表示
値に補正するための補正係数を算出する補正係数算出手
段と、」二記零点調整入力手段からの入力により、無荷
重状態における表示値を零に調整するとともに、上記補
正係数算出手段により算出された補正係数にもとづき、
Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を補正してデ
ジタル表示器へ出力する補正手段とを具備してなること
を特徴とする。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、上
記の荷重測定装置の構成に加えて、上記荷重変換器の定
格出力信号に略準じた、所定の基準入力信号を発生する
基準入力信号発生器と、上記増幅器に入力する信号とし
て、上記荷重変換器の出力信号と上記基準入力発生器の
出力信号のいずれかを選択する切り換えスイッチとを具
備してなることを特徴とする。

〔作　用〕

上述のように構成された荷重測定装置の荷重変換器に荷
重を加えない状態で、Ａ／Ｄ変換器が出力したデジタル
信号にもとづく表示が零点調整入力手段を操作すると、
零となるように零点調整される。

また、荷重変換器に分銅等よりなる基準荷重を加えた状
態で、補正係数算出手段がＡ／Ｄ変換器から出力される
デジタル信号と、基準荷重値と、入力手段より入力され
た基準荷重値とを比較演算して補正係数を求めて補正手
段に出力すると、この補正手段がＡ／Ｄ変換器から出力
されたデジタル信号を補正し、より真値に近い補正値を
デジタル表示器に表示する。

さらには、調整が済んだ後、切り換えスイッチを操作し
て増幅器の入力信号を基準入力信号発生器からの基準入
力信号にすると、デジタル表示器に基準入力信号のレベ
ルに対応した値が表示されるので、その値を随時確認す
ることで、増幅器の増幅率の変動等が監視でき、万一そ
の値が変動した場合には、当初の値になるように増幅率
のみを可変調整すればよい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に説
明する。

第１図は、本発明にかかる荷重測定装置の構成を機能的
に示したブロック図である。

同図において、１は例えば、荷重が印加されるとその荷
重に応じて変形する起歪体にひずみゲージを添着し、そ
のひずみゲージによって荷重に対応した電気信号を得る
ように構成した荷重変換器であり、加えられた荷重に応
じたアナログ信号を出力する。

２は増幅器であり、荷重変換器１が出方したアナログ信
号を所定の倍率で増幅する。

３はＡ／Ｄ変換器であり、増幅されたアナログ信号をデ
ジタル信号に変換する。

４は零点調整入力手段であり、押しボタンスイッチ等か
らなり、荷重変換器１に荷重が加えられていない状態で
、スイッチオンすることにより零点調整処理の開始信号
を発生する。

５は基準荷重値入力手段であり、デジタルスイッチ等か
ら構成され、荷重変換器１に加えられている基準荷重の
値を入力する。

６は補正係数算出手段であり、荷重変換器１に基準荷重
を加えた状態で、Ａ／Ｄ変換器３から得られる基準荷重
の測定値を示すデジタル信号と、入力手段５に入力され
た基準値とを比較して、両者が異なる場合にＡ／Ｄ変換
器３の出力値を基準値と等しくなるように補正するため
の補正係数を算出する（この算出方法については、後に
詳しく説明する）。

７は補正手段であり、零点調整入力手段４から零点調整
処理の開始信号が入力されると零点調整処理を行うとと
もに、補正係数が算出手段６から出力されると以後その
補正係数を保持し、Ａ／Ｄ変換器３より出力されるデジ
タル信号を補正する。

８はデジタル表示器であり、入力された測定荷重値をデ
ジタル表示する。

９は基準入力信号発生器であり、荷重変換器１が出力可
能な範囲に相当する一定レベルの信号例えば、定格荷重
を負荷させたときの出力信号に準じた信号を出力する。

１０は切り換えスイッチであり１通常は、荷重変換器１
の出力を増幅器２へ入力し、指定された場合のみ基準入
力信号発生器９の出力を増幅器２へ入力するよう、入力
信号の切り換えを行う。

第２図は、本発明にかかる荷重測定装置をタンク計重装
置等の重量測定装置に適用した場合の装置構成を示すブ
ロック図である。

同図において、１は荷重変換器であり、ブリッジ電源１
１と検出器１２とからなる。

荷重変換器１は、例えばひずみゲージにより構成したホ
イートストンブリッジからなり、ひずみゲージに加えら
れた荷重に応じて抵抗値が変化することにより、ブリッ
ジ電源１１からブリッジの入力端にブリッジ電源電圧を
受けると、ブリッジの出力端から被測定物の重量に応じ
た電圧レベルの検出信号を発生する。尚、ブリッジ電源
↓１は、一般に検出器上２とは別体で構成されかつ離間
された場所に配設される。

１３は基準入力信号発生器であるところの基準電圧発生
器であり、所定電圧からなるＣＡ１．値を発生する。

１０は外部操作可能な切り換えスイッチであり、荷重変
換器１が出力する検出信号と、基準電圧発生器１−３が
出力するＣＡＬ値信号のいずれかを入力信号として選択
する。

２は増幅器であり、スイッチ１０より入力された検出信
号、またはＣＡ　Ｌ値信号を増幅する。

３はＡ／Ｄ変換器であり、入力されたアナログ電圧をデ
ジタル信号に変換する。

１４は、零点調整入力手段であるところの外部操作可能
な押しボタンスイッチであり、零点調整をする場合に押
下される。

１５は、基準荷重値入力手段であるところのデジタルス
イッチであり、装置の較正を行う場合に実際に荷重変換
器１に載荷する分銅等よりなる基準荷重の数値がセット
される。

２０は、補正係数算出手段および補正手段であるところ
のマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称す
る）であり、データバス、アドレスバス等に接続された
ＣＰＵ２１．ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、インプット・ポ
ート２４、アウトプット・ポート２５より構成され、イ
ンプット・ポート２４に接続されたＡ／Ｄ変換器３、押
しボタンスイッチ１４、デジタルスイッチ１５からの入
力信号にもとづき後述する各種演算処理を行い、その処
理結果をアウトプット・ポート２５に出力する。

表示器８は、アウトプット・ポート２５に接続され、マ
イコン２０から出力された測定値等をデジタル表示する
。

第３図は、上記実施例の処理内容を示すフロー１ チャートであり、以下このフローチャートにもとづいて
、第２図を参照しながら系統的に動作の説明をする。

電源投入等により装置の動作が開始すると、最初に荷重
変換器１に重量が加えられていない無負荷の状態で、押
しボタンスイッチ↓４が押下されることにより零点調整
が行われる（ステップ３０１）。つまり、無負荷状態で
Ａ／Ｄ変換器３から入力された信号値を減算項として記
憶し、以後入力される測定値信号から記憶した減算項を
減算することにより、零点が調整される。

零点調整が終了すると表示器８の表示は、零になる（ス
テップ３０２）。

次いで、荷重変換器上に例えば、荷重変換器１の定格荷
重に相当する分銅を用いて基準重量を加えて、その測定
値を表示器８に表示させる（ステップ３０３，３０４）
。ここで表示される値は、零点調整はされているものの
荷重変換器１毎に多少のバラツキがあるほか、増幅器２
の増幅率も一定でない等の理由により、正確な値を示さ
ない。

２ そこで、デジタルスイッチ１５より、基準荷重の値を入
力し、演算開始スイッチ（図示せず）をオンするとマイ
コン２０の補正係数算出手段６が演算を開始し、測定値
と入力値とを比較し補正係数を算出する（ステップ３０
５，３０６）。

こうして算出された補正係数を用いて測定値が補正され
、正確な値、この場合基準荷重の値が表示される（ステ
ップ３０７）。

次に、切り換えスイッチ１０を切り換えて、基準電圧発
生器］３が出力した、例えば荷重変換器１の定格荷重値
に近い（あるいは準じた）ＣＡＬ値を入力信号として増
幅器２へ入力する（ステップ３０８）。

入力されたＣＡＬ値は、Ａ／Ｄ変換器３でＡ／Ｄ変換さ
れてインプット・ポート２４へ送られた後、マイコン２
０内の補正手段７により表示値に変換され、表示器８に
表示される（ステップ３゜９）。この値は、記録紙等に
記録しておく。

次いで、切り換えスイッチ１０をもとに切り換えて、通
常の測定状態にする（ステップ３１ｏ）。

次いで、基準荷重を荷重変換器１の上より取り除き、再
度、押しボタンスイッチ１４を押下して零点調整をおこ
ない（ステップ３１１，３１２）。

その結果、表示器８には零が表示される（ステップ３１
３）。

ここで再度、基準荷重を荷重変換器ｌに加えてみて、測
定した値が既知の基準荷重値と一致することを確認する
（ステップ３１４〜３１６）。

次いで、基準荷重を荷重変換器１より取り除くことによ
り調整を完了し、実測処理を開始する（ステップ３１７
，３１８）。

以後、実測処理の終了後または実測処理の途中において
、増幅器２の増幅率の変動等を確認しようとすると、再
度切り換えスイッチ１０を切り換えて、基準電圧発生器
１３が出力したＣＡＬ値を入力信号として増幅器２へ入
力する′（ステップ３１９）。

入力されたＣＡＬ値は、上述したようにして、マイコン
２０により測定値に変換され表示器８に表示される（ス
テップ３２０，３２１）。

ここで、表示された荷重に相当する値と、先にステップ
３１９において表示されかつ記録しておいた値とを比較
してみて２両者が異なる場合は、増幅器２の増幅率等が
変動したものと考えられるため、（荷重変換器１の出力
特性および基準電圧発生器１３のＣＡＬ値は、実質上、
変動しないと考えてよいため）表示器８の表示を見なが
ら、増幅器２のゲインコントロール（図示せず）を例え
ば手動または自動的に変えて、当初の表示値に等しくな
るように調整する（ステップ３２２）。これにより、簡
易操作による再較正ができたことになる。

これらの調整処理は、測定開始時や、測定中において、
随時、実行することにより、常に正確な測定値を得るこ
とができる。

第４図は、上記の処理における入力された測定信号と、
表示値との関係を示すグラフである。

図に示すように、実際に荷重変換器１に加えられた荷重
の大きさをＸ軸に、その荷重を測定して得られた値をｙ
軸にすると、荷重測定装置が正確１５− に動作した場合、図中破線で示すように両者の関係式は
、 ｙ＝ｘ　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）となる。

しかしながら、実際には装置を構成する増幅器２等の動
作誤差により、表示される値の式は、ｙ＝　（ｍ’　／
ｍ）ｘ＋ｂ　　　　　　　・・・・・・（２）となる。

そこで、ステップ３０１．３１２における零点調整では
、実荷重がＯの状態での表示荷重すを求めることにより
、零点調整の際の減算項とした。

こうして、実際の測定して得た信号値から減算項すを減
算すると、図中の一点鎖線で示す直線式さらに、ここで
既知の基準荷重量を加えた状態で測定値ｍ′を取り込み
両者の比を算出する。

こうして式（２）に示す直線式の傾き（ｍ′／ｍ）およ
び切片すが判明したことにより、以後のアルゴリズム処
理により、式（２）として得られる測定信号を補正して
式（１）の関係に補正する１に とにより正確な測定値が表示されるようになる。

以上説明したように本実施例によれば、荷重測定の開始
に先立ち、あるいは荷重測定の合間に。

簡単なスイッチ操作のみで測定値の較正が可能となり、
装置内部回路の動作に安定性が乏しい場合でも、正確な
荷重測定を可能にかることができる。

また、−旦較正を終了した後は、較正された正常な状態
が維持されているか否かを、随時、切り換えスイッチ１
０を切り換えてＣＡＬ値を入力することにより表示器８
で確認でき、その表示が当初記録しておいた値と異なる
場合は、ステップ３２２の処理を行うだけの簡単な操作
で常に正確な測定値が得られる状態を維持することがで
きる。

なお、実施例では、第４図に示すようの実荷重が０とｍ
の２つの荷重を用いたが、異なる荷重をさらに多数加え
ることにより、特性の非直線性についても補正可能であ
る。また、零点補正についても必らずしも実荷重をＯに
する必要はなく、Ｏでない異なる荷重を２回加えること
でも、切片すを算出することが可能である。

尚、本発明は、上述しかつ図面に示した実施例のみに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で
種々変形することができる。

例えば、増幅器２の増幅率を一定に保持させるためにオ
ートゲインコントロール回路を付加させてもよい。この
ようにすれば、長期に亘って較正の必要のない荷重測定
装置とすることができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、荷重を
加えない状態での零点調整も含めた測定値較正を基準荷
重の値を入力するだけの簡単な操作により個人誤差もな
く、短時間に行うことができるようにして使い勝手にす
ぐれた荷重測定装置を提供することができる。

また、−旦較正した後も簡単な操作で較正された状態が
正常に保持されているか否かを確認でき、その上、２回
目以降の較正は、基準荷重を加えることなく、増幅器の
増幅率を調整するのみ簡単な操作で行え、常に精度の良
い測定結果が得られる荷重測定装置を提供することがで
きる。

また、本発明は、重量測定装置における較正手段を提供
するものであるが、他の圧力測定装置、変位測定装置等
、ひずみゲージ式変換器を用いた各種測定装置にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明にかかる荷重測定装置の構成を機能的
に示したブロック図、第２図は、本発明を車両等の重量
測定装置に適用した場合の装置構成を示すブロック図、
第３図は、上記実施例の処理内容を示すフローチャート
、第４図は、入力された測定信号と表示値との関係を示
すグラフ、第５図は、従来例を示すブロック図、第６図
は、従来例の動作を示すフローチャートである。 」・・・・・・荷重変換器、 ２・・・・・・増幅器、 ３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、 ４・・・・・零点調整入力手段、 ５・・・・・・基準荷重値入力手段、 ６　・・・・補正係数算出手段、 ７・・・・・・補正手段、 ９− ８・・・・・デジタル表示器、 １０・・・・・・切り換えスイッチ、 １１・・・・・・ブリッジ電源、 １２・・・・・・検出器、 １３・・・・・・基準電圧発生器、 １４・・・・・・押しボタンスイッチ、１５・・・・・
・デジタルスイッチ、 ２０・・・・・・マイクロコンピュータ、２１・・・・
・・ＣＰＵ、 ２２・・・・・・ＲＯＭ、 ２３・・・・・・ＲＡＭ、 ２４・・・・・・インプット・ボート、２５・・・・・
・アウトプット・ボート。 １ ０ ３ 図 特開平３ １４６８２８　（８）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加えられた荷重に応じた検出信号を出力する荷重
   変換器と、 出力された検出信号を所定の倍率で増幅する増幅器と、 増幅された検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
   換器と、 変換されたデジタル信号を測定荷重値として表示するデ
   ジタル表示器と、 を具備する荷重測定装置において、 荷重変換器に荷重を加えない状態で零点調整処理の開始
   を指示する零点調整入力手段と、 荷重変換器に基準荷重を加えた状態でその基準荷重の値
   を入力する基準荷重値入力手段と、荷重変換器に基準荷
   重を加えた状態でＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタル
   信号と、基準荷重値入力手段より入力された基準荷重値
   とを比較し、デジタル信号値を正確な表示値に補正する
   ための補正係数を算出する補正係数算出手段と、 上記零点調整入力手段からの入力により、無荷重状態に
   おける表示値を零に調整するとともに、上記補正係数算
   出手段により算出された補正係数にもとづき、Ａ／Ｄ変
   換器から出力されたデジタル信号を補正してデジタル表
   示器へ出力する補正手段と、 を具備してなることを特徴とする荷重測定装置。
2. （２）請求項１記載の荷重測定装置において、上記荷重
   変換器の定格出力信号に略準じた、所定の基準入力信号
   を発生する基準入力信号発生器と、 上記増幅器に入力する信号として、上記荷重変換器の出
   力信号と上記基準入力信号発生器の出力信号のいずれか
   を選択する切り換えスイッチと、を具備してなることを
   特徴とする荷重測定装置。