JPH0316609B2 - - Google Patents
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- JPH0316609B2 JPH0316609B2 JP13171081A JP13171081A JPH0316609B2 JP H0316609 B2 JPH0316609 B2 JP H0316609B2 JP 13171081 A JP13171081 A JP 13171081A JP 13171081 A JP13171081 A JP 13171081A JP H0316609 B2 JPH0316609 B2 JP H0316609B2
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- Japan
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- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
- G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
- G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
- G01G23/3707—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting using a microprocessor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cookers (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電子天びんに関する。
従来の電磁力平衡式の電子天びんでは、荷重と
平衡する電磁力を発生するフイードバツクコイル
に電流を流し、その電流を出力電圧に変換して天
びん出力を得ている。そこで、精度を高めるため
には、この電流値をより高精度に読み取るＡ／Ｄ
変換器が必要となつて、安価に、かつ簡単に構成
することができなかつた。また、出力抵抗の発
熱、温度変化が天びん精度に影響を与えていた。
さらに、フイードバツクコイルの発熱があると、
電磁力の作用するビームに伸縮を起こし、精度の
向上の妨げになつていた。
平衡する電磁力を発生するフイードバツクコイル
に電流を流し、その電流を出力電圧に変換して天
びん出力を得ている。そこで、精度を高めるため
には、この電流値をより高精度に読み取るＡ／Ｄ
変換器が必要となつて、安価に、かつ簡単に構成
することができなかつた。また、出力抵抗の発
熱、温度変化が天びん精度に影響を与えていた。
さらに、フイードバツクコイルの発熱があると、
電磁力の作用するビームに伸縮を起こし、精度の
向上の妨げになつていた。
この発明の目的は、上述の点に鑑み、安価に、
かつ簡単な構成によつて高精度なＡ／Ｄ変換出力
が得られる電子天びんを提供することにある。
かつ簡単な構成によつて高精度なＡ／Ｄ変換出力
が得られる電子天びんを提供することにある。
この発明の電子天びんは、要約すれば、荷重に
対応した電磁力を発生する第１のフイードバツク
コイルによる電磁力を打ち消す方向に電磁力を発
生する第２のフイードバツクコイルを設け、上記
第１のフイードバツクコイルと上記第２のフイー
ドバツクコイルに流れる電流の和を検出する出力
抵抗の両端電圧と基準電圧との差が零になるよう
に、その差に対応した電圧に比例したパルス幅を
もち、波高値が所定の荷重に対応して設定された
パルス電流を上記第２のフイードバツクコイルに
供給するよう構成され、上記パルス幅を測定する
ことにより、はかり皿に作用する荷重が測定され
ることを特徴としている。
対応した電磁力を発生する第１のフイードバツク
コイルによる電磁力を打ち消す方向に電磁力を発
生する第２のフイードバツクコイルを設け、上記
第１のフイードバツクコイルと上記第２のフイー
ドバツクコイルに流れる電流の和を検出する出力
抵抗の両端電圧と基準電圧との差が零になるよう
に、その差に対応した電圧に比例したパルス幅を
もち、波高値が所定の荷重に対応して設定された
パルス電流を上記第２のフイードバツクコイルに
供給するよう構成され、上記パルス幅を測定する
ことにより、はかり皿に作用する荷重が測定され
ることを特徴としている。
以下、この発明を実施例の図面に従い説明す
る。
る。
第１図はこの実施例の構成図を示す。位置検出
器１は、はかり皿８に荷重９が作用したとき天び
ん機構部２３のビーム２４の変位を検出する変位
センサなどからなり、その出力は増幅器２および
PID（比例＋積分＋微分）制御器３に導入される。
PID制御器３は、ビーム２２を元の位置（荷重９
が与えられる前の状態）に復元させるために電磁
力発生機構７内の第１のフイードバツクコイル
（FBC）５に電圧−電流変換器４を介して供給す
るフイードバツク電流IFを制御するためのもので
ある。電磁力発生機構７は、ビーム２４に作用す
る電磁力を発生する第１のFBC５と、この第１
のFBC５による電磁力を打ち消す方向に働らく
電磁力を発生する第２のFC６からなる。第１と
第２のFBC５，６の出力線は差動増幅器１２の
（＋）の入力側に接続され、接続点Ｄにおいて出
力抵抗１０（その抵抗値をＲとする）に接続され
ている。差動増幅器１２の（−）の入力側には基
準電圧Erが与えられている。この基準電圧Erの
値はこの天びんに与えられる最大荷重に対して決
められる。差動増幅器１２の出力は、基準電圧
Erと出力抵抗１０の両端電圧ERとの差に比例し
た電圧となり、この出力電圧は位相調整回路１３
に入力される。比較器１４、ノコギリ波発生回路
１５および電圧−電流変換器１９によつて電圧−
パルス幅変換器が構成されている。位相調整回路
１３によつて雑音成分が除かれた差動増幅器１２
の出力は比較器１４の（＋）の入力側に導入さ
れ、（−）の入力側には、ノコギリ波発生回路１
５が出力するノコギリ波電圧Ｂが入力されてい
る。比較器１４において、電圧Ａがノコギリ波電
圧Ｂより大きいか否か比較され、Ａ≧Ｂのときの
時間幅をもつパルス電圧信号C′が電圧−電流変換
器１９およびカウンター１８に導入されている。
ノコギリ波電圧Ｂは、ノコギリ波発生回路１５か
ら一定の周期Ｔごとに連続して発生され、この周
期Ｔは基準発振器１７が発するクロツク信号をノ
コギリ波制御回路１６に導入して設定される。ノ
コギリ波制御回路１６はノコギリ波の発生スター
ト、リセツトなどの制御を行なう回路である。カ
ウンター１８は基準発振器１７からのクロツク信
号をカウント入力とし、パルス信号C′のパルス幅
を通過するクロツク信号を計数するもので、その
値を演算器２０に出力する。電圧−電流変換器１
９において、パルス信号C′が直流成分IPをもつパ
ルス電流Ｃに変換され第２のFBC６に供給され
る。
器１は、はかり皿８に荷重９が作用したとき天び
ん機構部２３のビーム２４の変位を検出する変位
センサなどからなり、その出力は増幅器２および
PID（比例＋積分＋微分）制御器３に導入される。
PID制御器３は、ビーム２２を元の位置（荷重９
が与えられる前の状態）に復元させるために電磁
力発生機構７内の第１のフイードバツクコイル
（FBC）５に電圧−電流変換器４を介して供給す
るフイードバツク電流IFを制御するためのもので
ある。電磁力発生機構７は、ビーム２４に作用す
る電磁力を発生する第１のFBC５と、この第１
のFBC５による電磁力を打ち消す方向に働らく
電磁力を発生する第２のFC６からなる。第１と
第２のFBC５，６の出力線は差動増幅器１２の
（＋）の入力側に接続され、接続点Ｄにおいて出
力抵抗１０（その抵抗値をＲとする）に接続され
ている。差動増幅器１２の（−）の入力側には基
準電圧Erが与えられている。この基準電圧Erの
値はこの天びんに与えられる最大荷重に対して決
められる。差動増幅器１２の出力は、基準電圧
Erと出力抵抗１０の両端電圧ERとの差に比例し
た電圧となり、この出力電圧は位相調整回路１３
に入力される。比較器１４、ノコギリ波発生回路
１５および電圧−電流変換器１９によつて電圧−
パルス幅変換器が構成されている。位相調整回路
１３によつて雑音成分が除かれた差動増幅器１２
の出力は比較器１４の（＋）の入力側に導入さ
れ、（−）の入力側には、ノコギリ波発生回路１
５が出力するノコギリ波電圧Ｂが入力されてい
る。比較器１４において、電圧Ａがノコギリ波電
圧Ｂより大きいか否か比較され、Ａ≧Ｂのときの
時間幅をもつパルス電圧信号C′が電圧−電流変換
器１９およびカウンター１８に導入されている。
ノコギリ波電圧Ｂは、ノコギリ波発生回路１５か
ら一定の周期Ｔごとに連続して発生され、この周
期Ｔは基準発振器１７が発するクロツク信号をノ
コギリ波制御回路１６に導入して設定される。ノ
コギリ波制御回路１６はノコギリ波の発生スター
ト、リセツトなどの制御を行なう回路である。カ
ウンター１８は基準発振器１７からのクロツク信
号をカウント入力とし、パルス信号C′のパルス幅
を通過するクロツク信号を計数するもので、その
値を演算器２０に出力する。電圧−電流変換器１
９において、パルス信号C′が直流成分IPをもつパ
ルス電流Ｃに変換され第２のFBC６に供給され
る。
第２図にこのIPの出力波形図を示す。パルス幅
Ｔはこのはかりの固有周波数より高く、通常50ｍ
ｓ以下である。IPは一周期内でパルス電流Ｃのパ
ルス幅ｔに対しIr×ｔ／Ｔと表わせる。なお、波
高値Irは所定の荷重に対して予め設定されてい
る。出力抵抗１０と第２のFBC６の間に接続さ
れたローパスフイルタ２２は、低リークコンデン
サーからなり、第２のFBC６から出力抵抗１０
に流れる電流IPの高周波成分を除去するためのも
のである。演算器２０は、カウンター１８の出力
を導入して統計的処理を行ない、はかり皿８に与
えられた荷重を算出し、その値を表示装置２１に
出力する。
Ｔはこのはかりの固有周波数より高く、通常50ｍ
ｓ以下である。IPは一周期内でパルス電流Ｃのパ
ルス幅ｔに対しIr×ｔ／Ｔと表わせる。なお、波
高値Irは所定の荷重に対して予め設定されてい
る。出力抵抗１０と第２のFBC６の間に接続さ
れたローパスフイルタ２２は、低リークコンデン
サーからなり、第２のFBC６から出力抵抗１０
に流れる電流IPの高周波成分を除去するためのも
のである。演算器２０は、カウンター１８の出力
を導入して統計的処理を行ない、はかり皿８に与
えられた荷重を算出し、その値を表示装置２１に
出力する。
以上の構成において、はかり皿８に与えられた
荷重量は、以下の述べるようにパルス電流Ｃのパ
ルス幅を測定することにより求められる。
荷重量は、以下の述べるようにパルス電流Ｃのパ
ルス幅を測定することにより求められる。
はかり皿８に載せられる試料の未知重量をWX、
第１のFBC５に流れる電流をIF、第１のFBC５に
よつて発生する電磁力をWF、第２のFBC６によ
つて発生する電磁力をWPとし、比例定数をKF，
KPとすると、下式がなりたつ。
第１のFBC５に流れる電流をIF、第１のFBC５に
よつて発生する電磁力をWF、第２のFBC６によ
つて発生する電磁力をWPとし、比例定数をKF，
KPとすると、下式がなりたつ。
WX＝WF−WP＝IFKF−IPKP ……(1)
一方、出力抵抗１０の両端電圧ERは基準電圧
Erに等しくなるよう制御されているとき、下式
がなりたつ。
Erに等しくなるよう制御されているとき、下式
がなりたつ。
Er＝ER＝Ｒ（IF＋IP） ……(2)
(1)、(2)式から
WX＝ERKF／Ｒ−IP（KF＋KP）
となり、ERKF／Ｒ、（KF＋KP）は未知重量WXに
対して定数であるから、それぞれをK1，K2とお
くと、次のように表わせる。
対して定数であるから、それぞれをK1，K2とお
くと、次のように表わせる。
WX＝K1−IPK2 ……(3)
この(3)式からわかるように、未知重量WXはIP
のみに比例している。一方、IPはパルス電流Ｃの
直流成分であるから、そのパルス幅（第２図のt1
またはt2）を測定することにより未知重量が求め
られる。また、パルス幅はカウンター１８によつ
て計数されるが、基準発振器１７からのクロツク
信号の間隔を縮め、測定精度を簡単に向上させる
ことができる。
のみに比例している。一方、IPはパルス電流Ｃの
直流成分であるから、そのパルス幅（第２図のt1
またはt2）を測定することにより未知重量が求め
られる。また、パルス幅はカウンター１８によつ
て計数されるが、基準発振器１７からのクロツク
信号の間隔を縮め、測定精度を簡単に向上させる
ことができる。
次に、出力抵抗１０に生ずる発熱について説明
する。Er＝ERがなりたつよう制御されていると
き、出力抵抗１０にはつねに一定電圧Erが印加
されていることになり、消費される電力は、
Er2／Ｒで一定である。従つて、はかり皿８に作
用する荷重が変化しても、抵抗Ｒの発熱量はつね
に一定である。従つて出力抵抗１０に生ずる発熱
は測定精度に影響しない。
する。Er＝ERがなりたつよう制御されていると
き、出力抵抗１０にはつねに一定電圧Erが印加
されていることになり、消費される電力は、
Er2／Ｒで一定である。従つて、はかり皿８に作
用する荷重が変化しても、抵抗Ｒの発熱量はつね
に一定である。従つて出力抵抗１０に生ずる発熱
は測定精度に影響しない。
次に、第１のFBC５と第２のFBC６の単位電
流当りの発生電磁力を便宜上同一であるとして、
すなわち、それらの電気抵抗値R0は同じである
として、第１と第２のFBCの発熱量の変化につ
いて説明する。第１のFBC５と第２のFBC６が
消費する電力PFは、下式で表わせる。
流当りの発生電磁力を便宜上同一であるとして、
すなわち、それらの電気抵抗値R0は同じである
として、第１と第２のFBCの発熱量の変化につ
いて説明する。第１のFBC５と第２のFBC６が
消費する電力PFは、下式で表わせる。
PF＝IF 2R0＋IP 2R0 ……(4)
未知重量WXが零のとき（WX＝０）、すなわち
はかり皿に荷重がないときは、 IF＝IP＝IFmax／２ であるから消費される電力は(4)式から 1/2IF 2maxR0 に等しい。ここでIFmaxは、はかりに与えられる
最大荷重Wmaxに対して第１のFBC５に流れる
電流である。未知重量WXが最大荷重Wmaxのと
き、(3)からIP＝０であるから消費される電力はIF
2maxR0である。一方、第１のFBC５のみの従来
の場合を考えると、未知重量WXのとき第１の
FBC５に流れる電流ISに対して、消費される電力
はIS 2R0である。この場合、最大荷重Wmaxのと
きに流れる電流ISはIFmax（IP＝０）に等しいか
ら、消費される電力はIF 2maxR0である。また、
荷重が与えられていないときには電流ISが流れな
いから消費電力は零である。以上のように、従来
の第１のFBC５のみの場合においては、荷重が
零から最大まで変化したとき、消費電力が零から
IF 2maxR0まで増大するのに対し、この実施例に
おいては、1/2IF 2maxR0からIF 2maxR0に変わり、
その変化量が抑制されている。すなわち、この実
施例では荷重がない状態においても最大荷重時の
半分の電力が予熱過程として消費され、発熱の変
化が抑制される。これにより、ビーム２２の伸縮
などが減少し測定精度の向上に寄与する。
はかり皿に荷重がないときは、 IF＝IP＝IFmax／２ であるから消費される電力は(4)式から 1/2IF 2maxR0 に等しい。ここでIFmaxは、はかりに与えられる
最大荷重Wmaxに対して第１のFBC５に流れる
電流である。未知重量WXが最大荷重Wmaxのと
き、(3)からIP＝０であるから消費される電力はIF
2maxR0である。一方、第１のFBC５のみの従来
の場合を考えると、未知重量WXのとき第１の
FBC５に流れる電流ISに対して、消費される電力
はIS 2R0である。この場合、最大荷重Wmaxのと
きに流れる電流ISはIFmax（IP＝０）に等しいか
ら、消費される電力はIF 2maxR0である。また、
荷重が与えられていないときには電流ISが流れな
いから消費電力は零である。以上のように、従来
の第１のFBC５のみの場合においては、荷重が
零から最大まで変化したとき、消費電力が零から
IF 2maxR0まで増大するのに対し、この実施例に
おいては、1/2IF 2maxR0からIF 2maxR0に変わり、
その変化量が抑制されている。すなわち、この実
施例では荷重がない状態においても最大荷重時の
半分の電力が予熱過程として消費され、発熱の変
化が抑制される。これにより、ビーム２２の伸縮
などが減少し測定精度の向上に寄与する。
以上のように、この発明によれば、はかり皿に
与えられる荷重の変化に対し、出力抵抗による発
熱量が一定であり、フイードバツクコイルに生ず
る発熱量の変化が抑制されるから、高精度なＡ／
Ｄ変換出力が得られ、また構成が簡単に、かつ安
価である高精度な電子天びんを得ることができ
る。
与えられる荷重の変化に対し、出力抵抗による発
熱量が一定であり、フイードバツクコイルに生ず
る発熱量の変化が抑制されるから、高精度なＡ／
Ｄ変換出力が得られ、また構成が簡単に、かつ安
価である高精度な電子天びんを得ることができ
る。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２
図はこの実施例の作用を説明する出力波形図であ
る。 １……位置検出器、２……増幅器、３……PID
制御器、４……電圧−電流変換器、５……第１の
フイードバツクコイル、６……第２のフイードバ
ツクコイル、７……電磁力発生機構、８……はか
り皿、９……荷重、１０……出力抵抗、１１……
基準電圧、１２……差動増幅器、１３……位相調
整回路、１４……比較器、１５……ノコギリ波発
生回路、１６……ノコギリ波制御回路、１７……
基準発振器、１８……カウンター、１９……電圧
−電流変換器、２０……演算器、２１……表示
器、２２……ローパスフイルター、２３……天び
ん機構部、２４……ビーム。
図はこの実施例の作用を説明する出力波形図であ
る。 １……位置検出器、２……増幅器、３……PID
制御器、４……電圧−電流変換器、５……第１の
フイードバツクコイル、６……第２のフイードバ
ツクコイル、７……電磁力発生機構、８……はか
り皿、９……荷重、１０……出力抵抗、１１……
基準電圧、１２……差動増幅器、１３……位相調
整回路、１４……比較器、１５……ノコギリ波発
生回路、１６……ノコギリ波制御回路、１７……
基準発振器、１８……カウンター、１９……電圧
−電流変換器、２０……演算器、２１……表示
器、２２……ローパスフイルター、２３……天び
ん機構部、２４……ビーム。
Claims (1)
- １ はかり皿に作用する荷重によつて変異するビ
ームと、このビームの変異を検出するビーム位置
検出器と、上記ビームに上記荷重に抗する向きの
電磁力を作用させるための電流が流されるフイー
ドバツクコイルと、上記ビーム位置検出器の出力
を導入してその変位検出値が零となるように上記
フイードバツクコイルに流すべき電流の大きさを
制御する制御手段を備えた天びんにおいて、上記
フイードバツクコイル（第１のフイードバツクコ
イル）による発生電磁力を打ち消す向きの電磁力
を発生するための電流が流される第２のフイード
バツクコイルと、上記第１のフイードバツクコイ
ルと上記第２のフイードバツクコイルに流れる電
流が導入される出力抵抗と、この出力抵抗の両端
電圧と基準電圧を比較しその差に対応した電圧を
出力する比較手段と、上記比較手段の出力に比例
したパルス幅をもち、波高値が所定の荷重に対応
して設定されたパルス電流を発生するパルス電流
発生手段と、上記パルス電流のパルス幅を通過す
るクロツク信号を計数する計数手段を有し、上記
第１のフイードバツクコイルに電流が流れたと
き、上記比較手段の出力が零となるように上記第
２のフイードバツクコイルに上記パルス電流が供
給され、かつ、上記計数手段による計数値から上
記はかり皿上の荷重が求められるよう構成されて
いることを特徴とする電子天びん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13171081A JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13171081A JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5833128A JPS5833128A (ja) | 1983-02-26 |
| JPH0316609B2 true JPH0316609B2 (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=15064381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13171081A Granted JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833128A (ja) |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP13171081A patent/JPS5833128A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5833128A (ja) | 1983-02-26 |
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