JPH03175317A - センサ用アンプの自動校正方法 - 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、微少出力のセンサ、センサ用アンプ及び演算
出力回路を備えたアナログ入力式計量、計測システムに
おいて、センサ用アンプの基板のみを交換する場合に用
いられるセンサ用アンプの遠隔自動校正方法に関する。

〔従来の技術〕

ロードセル等の測定量を電圧に変換するセンサを用い、
計量タンク又は計量秤に収容した粉体、粒体、液体等を
計量して、供給制御するシステムでは、ロードセルの出
力が微少であるので、この出力をセンサ用アンプで増幅
している、そしてこの増幅出力をＡ／Ｄコンバータを通
した後にデジタル演算を行い、所定の制御データを得て
いる。このようなシステムでセンサ用アンプが故障した
場合には、センサ用アンプ基板を交換すると同時に、新
旧アンプの特性の相異に合わせて校正を行う必要がある
。

従来は、この校正を次のように行っていた。

最も一般的な方式は、新しく入れ替えたセンサ用アンプ
に基づき、システム全体を校正する方法である。これは
計量タンク又は計量秤を空にした状態及び所定重量の原
器を積み込んだ状態について、夫々静荷重テストを行い
、各種調整ボリウム等の調整を行って、零点調整及びス
パン調整を行うものである。

またセンサ用アンプのみを校正する方法として、予め正
常時の旧センサ用アンプについて基準入力電圧に対する
出力特性を測定して記録しておき、新しいセンサ用アン
プについて基準入力電圧に対する出力特性を、センサ用
アンプ基板の調整ボリウム等により校正して、記録して
おいた旧センサ用アンプの特性と一致させる方法である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の校正方法は、いずれも専門の技術者が計量シ
ステムの設置現場に行って作業をする必要があり、操作
も煩雑であった。そして、この間のシステムの停止に伴
う損害が大きくなるおそれもあった。

この操作の煩雑さは、初めに述べたシステム全体を校正
する方法については、−旦計量タンク又は計量秤を空に
し原器を積み込む必要があること、及び不安定要素を持
つボリウムを調整することにある。またセンサ用アンプ
を直接に校正する方法については、旧センサ用アンプの
特性を記録管理すること、精度の高い基準電圧とその測
定器を用意すること、及び不安定要素を持つポリウムを
調整することにある。

そこで、本発明は、故障時に専門の技術者が設置現場に
行って校正作業する必要をなくし、故障したセンサ用ア
ンプ基板を現場のオペレータ等が新しいセンサ用アンプ
基板と交換するだけで、その校正を自動的且つ迅速に行
って、計量システムの運転再開を早急に行うことができ
るセンサ用アンプの自動校正方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

測定量を電圧に変換するセンサと、センサ用アンプの零
点調整器ならびにゲイン調整器を備え、所定の比較電圧
及びこれのｌ／ｎ電圧を発生する比較電圧発生部、基板
のアース電位出力端子、及び通常測定／アンプゲイン測
定の切換スイッチを備え、切換スイッチにより通常測定
時には零点調整器をセンサ用アンプに接続してセンサ出
力をアンプに入力し、アンプゲイン測定時にはアンプの
零点調整回路をセンサ用アンプから切り離して比較電圧
発生部の１　／　ｎ電圧をセンサ用アンプに入力するア
ンプ基板と、最初に取付けたアンプ基板のセンサ用アン
プ自身のゲインＧｏ及びアンプ出力値に対する校正値に
の記憶部、アンプ出力のＡ／Ｄコンバータ、及び演算部
を含む演算出力回路とを備え、通常測定時にはアンプ出
力のＡ／Ｄ変換値を校正値にに基づき校正して測定値を
算出するようにしたセンサ用アンプ装置において、アン
プ基板の交換時にアンプ基板の各調整器を旧基板と略同
一の位置に合わせ、新基板のゲインＧ１をて以後の測定
を新校正値に゛によって行うことを特徴とするセンサ用
アンプの自動校正方法。

〔作用〕

上記構成において、交換されたアンプ基板（以下新基板
という）は、各調整器を旧基板と略同一位置に合わせる
ことにより旧基板のゲインＧｏと近似したゲインＧ１と
なる。さらにこの新基板のゲインＧ１を実際に求めるこ
とによし０ れ、以後の測定量算出を演算出力回路が新校正値に゛を
用いて行えば、Ｇｏと６１の微少なずれが自動的に解消
されることになる。

〔実施例〕

第１図（ａｌ　（ｂ）　（Ｃ）は、本発明の一実施例で
あるロードセルを用いた計量装置の全体構成を示し、（
１）は計量物の重量を電圧に変換するセンサ、（２）は
センサ用アンプを組込んだアンプ基板、（３）はアンプ
出力から計量値を算出する演算出力回路である。

以下、各構成部分について詳しく説明する。

センサ（１）はストレインゲージをブリッジ接続したロ
ードセルである。

アンプ基板（２）において、（４）は差動増幅器よりな
るセンサ用アンプで、センサ（１）の出力電圧を所定の
ゲインＧで増幅して出力する。このセンサ用アンプ（４
）にはロータリーＤＩＰスイッチ等よりなる２個のゲイ
ン調整器（５）（５）が付設されており、センサ用アン
プ（４）のゲインＧを５％単位で増減することができる
。（６）は比較電圧発生部で、外回転サーメット・トリ
マ形の可変抵抗器（６ａ）が基準電圧ＶＢを分圧するこ
とにより出力する比較電圧Ｖｒｅｆと、さらにこれを精
密分割抵抗（６ｂ）（６ｃ）が１／ｎ（例えば１１５０
０　）に分圧した１／ｎ電圧を出力する。（７）は粗調
整を行うセンサの零点調整回路で、複数の並列抵抗（７
ａ）・・・とＤＩＰスイッチ（７ｂ）・・・により構成
されセンサ（１）に接続されて大きな風袋重量を設定す
る。（８）は微調整を行うアンプの零点調整回路で、可
変抵抗器（８ａ）によりセンサ用アンプ（４）の出力電
圧をシフト（平行移動）させる、（９）・・・は通常測
定とアンプゲイン測定を切換える４回路の切換スイッチ
で、例えばＣＭＯＳアナログスイッチが使用される。こ
の切換スイッチ（９）・・・は、その駆動回路（１０）
の出力電圧がアース電位になるとき、４回路の接続を常
閉接点（ｉ！Ａ丸）から常開接点（白丸）に−斉に切換
える。駆動回路（１０）はコントロール入力端子（１１
）からハイレベル電圧が入力されると、出力電圧をアー
ス電位に落とす。この切換えは内蔵された手動スイッチ
（１０ａ）を導通させることによっても行える。（１２
）は比較出力端子、（１３）は基板のアース電位出力端
子、（１４）はアンプ出力端子、（１５）は電源入力端
子である。

演算出力回路（３）において、（１６）はＡ／Ｄコンバ
ータ、（１７）はＡ／Ｄコンバータ（１６）への入力を
アース電位出力、アンプ出力、比較電圧出力に切換える
演算用切換スイッチ、（１８）は所定の動作プログラム
が組み込まれた演算部であるＣＰＵ、（１９）は初期ゲ
インＧＯ１現在ゲインＧｌのメモリ、（２０）は初期校
正値にのメモリ、（２１）は重量０に対するＡ／Ｄ変換
値のメモリである。

本発明の校正方法を説明するに先立って、上記計量装置
の使用開始の手順及び通常の動作について説明する。こ
れらはＣＰＵ（１８）の管理の下に行われる。

最初にゼロ点調整及びスパン調整を所定重量の原器を用
いて行う。まず計量タンク又は計量皿を空にした重量０
の状態でアンプ出力をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換変
換値Ｘ型量０に対するＡ／Ｄ変換値のメモリ（２１）に
記憶させる、次にフルスケール（最大秤量Ｍ）分の重量
の原器を計量タンク又は計量Ｉに積み込み、このときの
アンプ出力をＡ／Ｄ変換し、この値ｘＦを得る。そして
、初期校正値に＝Ｍ／（Ｘｒ−Ｘｏ　）を算出し、初期
校正値メモリ　（２０）に記憶させる。上記校正値算出
は、センサ用アンプ（４）のゲインが不適当で、アンプ
出力が適当なレベルでないとき、ゲイン調整器（５）（
５）によってゲインを適宜に調整した後に行う。

次に後述するアンプ基板（２）の交換時の校正に備えて
、センサ用アンプ（４）の初期ゲインＧｏを測定してお
く、これはＣＰＵ（１８）によりハイレベルのコントロ
ール出力をアンプ基板（２）に送り、切換スイッチ（９
）・・・の各回路を常開接点（白丸）が閉の状態にして
行う。

ＣＰＵ（１８）により演算用切換スイッチ（１７）を切
換えて、Ａ／Ｄコンバータ（１６）にアンプ基板のアー
ス電位、アンプ出力、比較電圧出力を順に人力し、夫々
のＡ／Ｄ変換値を得る。なおこのとき比較電圧出力又は
アンプ出力が略定格となるように比較電圧発生部（６）
の外回転す−メフトトリマ型の可変抵抗器（６ａ）を調
整しておく。上記Ａ／Ｄ変換値から、センサ用アンプ（
４）の初期ゲインＧｏは、 として求められる。ここでアース電位のＡ／Ｄ変換値で
減算するのは０点補正するためであり、乗数のｎは比較
電圧発生回路の分割比（例えば５００）である。

なお上記演算は複数回行い、その移動平均値を求める値
とする。このゲインＧｏは初期ゲインＧｏのメモリ（１
９）に記憶保持される。

以上のようにして準備作業を終了すれば実際の計量作業
に移る。ＣＰＵ（１８）からのコントロール出力をハイ
レベルにし、切換スイッチ（９）を図示した常閉接点（
黒丸）の接続状態とする。そして計量タンク又は計量皿
に収納された計量物に応じてセンサ用アンプ（４）が出
力するアンプ出力のＡ／Ｄ変換値Ｘ１に対し、前記校正
値Ｋ及び重量０のＡ／Ｄ変換変換値Ｘ用いて、測定値Ｓ
＝Ｋ　（Ｘｌ−ＸＯ）をＣＰＵ（１８）で演算し、出力
する。この演算式は、渕−Ｘｏ）Ｋより導かれるもので
ある。上記計量中に、計量物が容器等とともに載せられ
る場合には、粗調及び微調の零点調整回路（７）（８）
を操作して、風袋重量調整を行う。

次に本発明の主な内容であるセンサ用アンプ交換時の校
正方法を、第２図に示すフローチャートについて説明す
る。

まず、センサ用アンプ（４）が故障した場合は、この計
量システムを操作しているオペレータが予備のアンプ基
板（２ａ）　　（以下新基板という）を取出し、■新基
板（２ａ）の２個のゲイン調整器（５）（５）と零点調
整回路（７）（８）を、故障したアンプ基板（２）（以
下旧基板という）と略同位置に合わせる。

■また新基板（２ａ）の比較電圧発生部（６）の可変抵
抗（６ａ）の摺動子位置を、旧基板（２）と略同じ位置
に合わせる。

■次に計量システムの電源を切り、旧基板（２）を新基
板（２ａ）と交換し再度電源を投入する。

■次に計量システムの制御コンソール及びＣＲＴモニタ
により校正モードにし、故障した基板のアンプ番号を指
定する。このアンプ番号の指定は、−台の計量システム
が複数のロードセルを持ち、夫々にアンプ基板（２）を
−枚ずつ接続しているため、特定する必要があるからで
ある。

０次に、新基板のセンサアンプ（４）のゲインＧ】を初
回の場合と同様に測定する。まず指定されたアンプ基板
（２ａ）にＣＰＵ（１Ｂ）からコントロール信号を出力
じ、４回路の切換スイッチ（９）を常開接点（白丸）測
に接続する。

これによってアンプの零点調整回路（８）はセンサアン
プ（４）から切り離され、比較電圧出力は演算出力回路
（３）に出力され、センサアンプ（４）に１　／　ｎ電
圧が入力されるようになる。

０次にＣＰＵ（１８）は演算用切換スイッチ（１７）に
切換信号を送って指定されたアンプ基板（２ａ）のアン
プ出力、比較電圧出力、基板のアース電位ヲ、順にＡ／
Ｄコンバータ（１６）に入力し、夫々をＡ／Ｄ変換する
。そして各Ａ／Ｄ変換値から新基板（２）のセンサ用ア
ンプ（４）のゲインＧ１を次式に基づき算出する。

なお、 このＧ１ の算出も前記Ｇ。

の算出と同 様に複数回行って、その移動平均値を求める値とする。

このようにして求めた新基板のセンサ用アンプのゲイン
Ｇ１とメモリ　（１０）に記憶されていた初期ゲインＧ
ＯとをＣＲＴモニタに表示する。

■ここで計量システムのオペレータは、両ゲインＧ　Ｏ
％　Ｇ　Ｈの差が５％以上であるか否かをチエツクする
。

５％以上の誤差があれば新基板（２）の利得調整器（５
）（５）の設定は不適当であるので、■に戻って再設定
を行い、センサ用アンプのゲインＧ１を再び求める。

■誤差が５％未満であれば、記憶スイッチをＯＮＬ、新
しいゲインＧ１をメモリ　（１９）に記憶させる。

■このゲインＧ五によってＣＰＵ（１８）は新より求め
、これをＣＲＴモニタに表示するとともに、以後の校正
値として記憶する。

［相］この表示を見たオペレータは、コンソールを操作
して校正モードを解除する。

■ＣＰＵ（１８）は、このモード変更に伴いコントロー
ル信号をＯＦＦとし、センサ基板（２）の切換スイッチ
（９）を正規の状態、すなわち常閉接点（黒丸）に接続
された状態とする。

■以後の計量は新たな校正値に゛に基づいて行われる。

すなわち、アンプ出力のＡ／Ｄ変換値がＸｌのとき、測
定量は −Ｘｏ　）　ＸＫ’であり、この値ｍ′ｌＪ＜ｃ　Ｐ　
Ｕ　（１８）から出力される。

このように、以後の計測は新校正値に゛に基づき行い、
新基板のゲインＧ１の旧基板のゲインＧｏに対する微少
なずれは演算出力回路により自動補正される。

なお、本発明は上述したようなロードセルの出力をアン
プで増幅する場合に限らず、測定量を電気信号に変換し
た後にアンプ基板で増幅して演算処理するすべての測定
機器に実施できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、新基板の各種スイッチ等の調整を旧基
板のものと合わせるだけで、新校正値に°が演算出力回
路が自動的に算出する。このため測定システムのオペレ
ータだけで新基板に対する校正ができることになる。し
たがって専門の技術者が現地に行って複雑な校正作業を
する必要がな（、測定システムの運転を計量容器に内容
物を入れたままで、短時間で再開でき、運転効率及びメ
インテナンスを大幅に改善できる。特にセンサ用アンプ
を遠隔分散配置した時に遠隔校正が出来、校正作業が一
人で出来る等の特徴を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ　（ｂｌ　（ｃ）は本発明の校正方法を実
施する計量システムの要部を示す回路図で、その（ａ）
はセンサ、その山）はアンプ基板、その（Ｃ）は演算出
力回路を夫々示す。第２図シよ本発明の校正方法の手順
を示すフローチャートである。 （１）　−センサ、　　　（２）−アンプ基板、（３）
　−演算出力回路、 （４）−・−センサ用アンプ、 （５）−・−・ゲイン調整器、 （６）−・・−・比較電圧発生部、 （７）（８）・−零点調整回路、 （９）　−切換スイッチ、 （１６）−・−Ａ／Ｄ変換器、 （１７）・・−演算用切換スイッチ、 （１Ｂ）−ＣＰ　ＩＪ　。 （１９）　−ゲインＧｏ、Ｇ１のメモリ、（２０）〜−
−−−初期校正値にのメモリ、（２１）−・−電位のＡ
／Ｄ変換値ＸＯのメモリ。 特　許　出　廓　人　　竹本電機計器株式会社代　　　
　理　　　　人　　　江　　原　　省　　吾第１フ（し
） 第１２ （０−） 第１図 （０） 第 り ■ し−一一一一□ ■ 口　４　ＡＰ　ｌ−一タ棒イ生 −−３でニー＝７ｍ１輔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定量を電圧に変換するセンサと、 センサ用アンプの零点調整器ならびにゲイン調整器を備
   え、所定の比較電圧及びこれの１／ｎ電圧を発生する比
   較電圧発生部、基板のアース電位出力端子、及び通常測
   定／アンプゲイン測定の切換スイッチを備え、切換スイ
   ッチにより通常測定時には零点調整器をセンサ用アンプ
   に接続してセンサ出力をアンプに入力し、アンプゲイン
   測定時にはアンプの零点調整回路をセンサ用アンプから
   切り離して比較電圧発生部の１／ｎ電圧をセンサ用アン
   プに入力するアンプ基板と、 最初に取付けたアンプ基板のセンサ用アンプ自身のゲイ
   ンＧ＿０及びアンプ出力値に対する校正値にの記憶部、
   アンプ出力のＡ／Ｄコンバータ、及び演算部を含む演算
   出力回路とを備え、通常測定時にはアンプ出力のＡ／Ｄ
   変換値を校正値にに基づき校正して測定値を算出するよ
   うにしたセンサ用アンプ装置において、 アンプ基板の交換時にアンプ基板の各調整器を旧基板と
   略同一の位置に合わせ、新基板のゲインＧ＿１を求め、
   新校正値Ｋ’をＫ’＝Ｋ（Ｇ＿１／Ｇ＿０）より算出し
   て以後の測定を新校正値Ｋ’によって行うことを特徴と
   するセンサ用アンプの自動校正方法。