JPH0346765B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0346765B2 JPH0346765B2 JP54099536A JP9953679A JPH0346765B2 JP H0346765 B2 JPH0346765 B2 JP H0346765B2 JP 54099536 A JP54099536 A JP 54099536A JP 9953679 A JP9953679 A JP 9953679A JP H0346765 B2 JPH0346765 B2 JP H0346765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- string
- counter
- frequency
- load
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
この発明は、短時間の測定で高精度の測定結果
を得るようにした弦振動式電子天びんに関する。 従来、弦振動式天びんにおいて、荷重に対応す
る弦の張力変化による固有振動数を一定時間計測
して重量を測定する方式は、弦の振動数を数百〜
数千Hzにしかできないために、４桁、５桁の分解
能を得るためには、数秒間の計数が必要となつて
測定時間が長くかかる欠点があつた。 この発明は、上記欠点を解消するためのもので
あつて、弦の振動数を直接計測結果とするのでは
なく、弦の振動数を一定回数まで計数する第１の
カウンタと、弦の振動数に比して充分に大きい振
動数のクロツクパルスを発生する基準クロツク発
生器と、この基準クロツク発生器から出力される
クロツクパルスを前記第１のカウンタの信号によ
りゲートする手段と、ゲートを通過したクロツク
パルスを計数する第２のカウンタとを設けてな
り、弦が一定回数振動するのに要した時間に対応
するクロツクパルスを計数することにより計測結
果を得て、これにより計測時間を可及的に短縮で
き、分解能を飛躍的に向上した弦振動式電子天び
んを提供するものである。 以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。 第１図は従来の弦振動式電子天びんの加振部の
詳細を示す図で、振動弦１は磁性体または小磁石
を付加した弦である。２は検出コイルで、３は加
振コイルである。弦の加振方法は、弦表面にZnO
などの圧電素子材を成層させ、その層に交番電圧
をかけることによつて振動を起させるという方法
をとることもできる。 第２図は、従来の弦振動式電子天びんのブロツ
ク図を示し、荷重による振動弦１の変位を検出コ
イル２でインダクタンスの変化として検出し、位
相補正部５により位相遅れを与え、増幅器６より
加振コイル３に帰還して発振させ、２入力アンド
ゲート７に供給される。アンドゲートのもう一方
の入力には、基準時間幅パルス発生器８より一定
時間幅のパルスが供給される。アンドゲートの出
力信号は重量に比例した弦の振動数の一定時間内
のパルス数としてカウンタ９でカウントされ、ラ
ツチ部１０でラツチされ、風袋差引部１１で演算
処理をほどこされた後、表示部１２で表示され
る。よつて従来例では、振動弦の振動数を数百〜
数千Hzにしかできないために、一定時間内のパル
ス数として計測する場合、精度を高めるには、こ
の時間幅を数秒間とる必要があり、測定時間が長
くかかつていた。 第３図は本発明のブロツク図を示し、第２図と
同じ番号は同一のものを示す。１３は第１のカウ
ンタで、４，５，６の加振ループよりの弦の振動
数をあらかじめ設定したカウント数までカウント
し、このカウント開始から完了までの時間幅のパ
ルスを出力する。１４は基準クロツク発生器で、
弦の振動数よりも充分に大きいクロツクパルス信
号を出力するものである。７は２入力アンドゲー
トで、カウンタ１３の時間幅パルス出力信号と１
４のクロツクパルスを入力し、カウンタ１３の時
間幅パルス出力信号に応じて１４のクロツクパル
ス信号を出力するものである。１５は第２のカウ
ンタで、アンドゲート７の出力パルス信号を計数
し、カウンタ１３で設定したカウント数に達する
時間内のクロツクパルス数を出力するものであ
る。１６は補正演算部と風袋差引部で、負荷状態
と無負荷状態の第２のカウンタ１５よりの出力パ
ルス数の差より秤量値を演算し、風袋引信号によ
り風袋差引を行い、重量を演算するものである。
演算結果は１０のラツチ部でラツチされ、表示部
１１で表示される。第２のカウンタ１５とラツチ
部１０はスタート信号によりその内容がリセツト
される。 第３図の構成において回路の動作例は次の通り
である。仮に、弦の振動数が1000Hzとするなら
ば、第１のカウンタ１３のカウント数100に対し
て0.1秒間、500に対して0.5秒間、1000に対して
１秒間の対応で作動することになり、同じ時間ゲ
ートも開くことになる。第１のカウンタ１３の設
定が、100カウントで、クロツクパルス発生器１
４のクロツクパルスが1MHzなら、アンドゲート
７は0.1秒間開き、第２のカウンタ１５はクロツ
クパルスを105カウントすることになる。これは
従来の方式に比べ同一時間内に数10倍〜数100倍
のデジタル化信号が得られることになり、高精
度、高応答が達成される。 次に荷重とカウント数との関係について説明す
ると、荷重Ｗと弦の振動数との関係は、 但し、ｌ：弦の長さ、ρ：弦の単位当りの質
量、ｇ：重量加速度である。 また、周期Ｔは次の通りである。 Ｔ＝K2／√Ｗ、K2＝１／K1 第１のカウンタのカウント数ｊの期間、クロツ
クパルスcを第２のカウンタでカウントするとす
れば、カウント数Ｎは、 Ｎ＝c×jT＝jK2c／√Ｗ＝K3／√Ｗ……(1) となる。一方、従来方式の一定時間ｔのパルス数
を直接カウントする場合は、 N′＝×ｔ＝K1t√＝K4√ ……(2) となる。 両者の荷重Ｗの変化に対するカウント数Ｎ及び
N′の変化の割合は、上記(1)(2)式の微分であるか
ら、 dN／dW＝−K3／２W-1.5 dN′／dW＝K4／２W-0.5 となる。 これを計算すると、表１のようになり、荷重が
増加するに従つて変化の割合が減少する傾向はこ
の発明の方が大きく、これは荷重の増加に従つて
最少表示の値を粗くする場合、具体的には最初１
とびで、荷重が大きくなるに従つて２とび、５と
び、のように切替わる方式の天びんに適してい
る。
を得るようにした弦振動式電子天びんに関する。 従来、弦振動式天びんにおいて、荷重に対応す
る弦の張力変化による固有振動数を一定時間計測
して重量を測定する方式は、弦の振動数を数百〜
数千Hzにしかできないために、４桁、５桁の分解
能を得るためには、数秒間の計数が必要となつて
測定時間が長くかかる欠点があつた。 この発明は、上記欠点を解消するためのもので
あつて、弦の振動数を直接計測結果とするのでは
なく、弦の振動数を一定回数まで計数する第１の
カウンタと、弦の振動数に比して充分に大きい振
動数のクロツクパルスを発生する基準クロツク発
生器と、この基準クロツク発生器から出力される
クロツクパルスを前記第１のカウンタの信号によ
りゲートする手段と、ゲートを通過したクロツク
パルスを計数する第２のカウンタとを設けてな
り、弦が一定回数振動するのに要した時間に対応
するクロツクパルスを計数することにより計測結
果を得て、これにより計測時間を可及的に短縮で
き、分解能を飛躍的に向上した弦振動式電子天び
んを提供するものである。 以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。 第１図は従来の弦振動式電子天びんの加振部の
詳細を示す図で、振動弦１は磁性体または小磁石
を付加した弦である。２は検出コイルで、３は加
振コイルである。弦の加振方法は、弦表面にZnO
などの圧電素子材を成層させ、その層に交番電圧
をかけることによつて振動を起させるという方法
をとることもできる。 第２図は、従来の弦振動式電子天びんのブロツ
ク図を示し、荷重による振動弦１の変位を検出コ
イル２でインダクタンスの変化として検出し、位
相補正部５により位相遅れを与え、増幅器６より
加振コイル３に帰還して発振させ、２入力アンド
ゲート７に供給される。アンドゲートのもう一方
の入力には、基準時間幅パルス発生器８より一定
時間幅のパルスが供給される。アンドゲートの出
力信号は重量に比例した弦の振動数の一定時間内
のパルス数としてカウンタ９でカウントされ、ラ
ツチ部１０でラツチされ、風袋差引部１１で演算
処理をほどこされた後、表示部１２で表示され
る。よつて従来例では、振動弦の振動数を数百〜
数千Hzにしかできないために、一定時間内のパル
ス数として計測する場合、精度を高めるには、こ
の時間幅を数秒間とる必要があり、測定時間が長
くかかつていた。 第３図は本発明のブロツク図を示し、第２図と
同じ番号は同一のものを示す。１３は第１のカウ
ンタで、４，５，６の加振ループよりの弦の振動
数をあらかじめ設定したカウント数までカウント
し、このカウント開始から完了までの時間幅のパ
ルスを出力する。１４は基準クロツク発生器で、
弦の振動数よりも充分に大きいクロツクパルス信
号を出力するものである。７は２入力アンドゲー
トで、カウンタ１３の時間幅パルス出力信号と１
４のクロツクパルスを入力し、カウンタ１３の時
間幅パルス出力信号に応じて１４のクロツクパル
ス信号を出力するものである。１５は第２のカウ
ンタで、アンドゲート７の出力パルス信号を計数
し、カウンタ１３で設定したカウント数に達する
時間内のクロツクパルス数を出力するものであ
る。１６は補正演算部と風袋差引部で、負荷状態
と無負荷状態の第２のカウンタ１５よりの出力パ
ルス数の差より秤量値を演算し、風袋引信号によ
り風袋差引を行い、重量を演算するものである。
演算結果は１０のラツチ部でラツチされ、表示部
１１で表示される。第２のカウンタ１５とラツチ
部１０はスタート信号によりその内容がリセツト
される。 第３図の構成において回路の動作例は次の通り
である。仮に、弦の振動数が1000Hzとするなら
ば、第１のカウンタ１３のカウント数100に対し
て0.1秒間、500に対して0.5秒間、1000に対して
１秒間の対応で作動することになり、同じ時間ゲ
ートも開くことになる。第１のカウンタ１３の設
定が、100カウントで、クロツクパルス発生器１
４のクロツクパルスが1MHzなら、アンドゲート
７は0.1秒間開き、第２のカウンタ１５はクロツ
クパルスを105カウントすることになる。これは
従来の方式に比べ同一時間内に数10倍〜数100倍
のデジタル化信号が得られることになり、高精
度、高応答が達成される。 次に荷重とカウント数との関係について説明す
ると、荷重Ｗと弦の振動数との関係は、 但し、ｌ：弦の長さ、ρ：弦の単位当りの質
量、ｇ：重量加速度である。 また、周期Ｔは次の通りである。 Ｔ＝K2／√Ｗ、K2＝１／K1 第１のカウンタのカウント数ｊの期間、クロツ
クパルスcを第２のカウンタでカウントするとす
れば、カウント数Ｎは、 Ｎ＝c×jT＝jK2c／√Ｗ＝K3／√Ｗ……(1) となる。一方、従来方式の一定時間ｔのパルス数
を直接カウントする場合は、 N′＝×ｔ＝K1t√＝K4√ ……(2) となる。 両者の荷重Ｗの変化に対するカウント数Ｎ及び
N′の変化の割合は、上記(1)(2)式の微分であるか
ら、 dN／dW＝−K3／２W-1.5 dN′／dW＝K4／２W-0.5 となる。 これを計算すると、表１のようになり、荷重が
増加するに従つて変化の割合が減少する傾向はこ
の発明の方が大きく、これは荷重の増加に従つて
最少表示の値を粗くする場合、具体的には最初１
とびで、荷重が大きくなるに従つて２とび、５と
び、のように切替わる方式の天びんに適してい
る。
【表】
すなわち、この発明では、Ｗが1.0〜1.5までを
０〜500ｇとして0.1ｇとび、Ｗが1.5〜2.0までを
500〜1000ｇとして0.2ｇとび、Ｗが2.0〜3.0まで
を1000〜2000ｇとして0.5ｇとび、の如く構成す
れば、全秤量域にわたり常に1/4000〜1/5000の分
解能が得られ、かつ、その表示も、0.1ｇとび
（500ｇまで）、0.2ｇとび（1000ｇまで）、0.5ｇと
び（2000ｇまで）の規則正しい連続数で表示する
ことが可能となり、天びんとして好都合である。 これに対して従来形では、荷重の増加に従つて
カウント数が変化（減少）する割合が小さいの
で、換言すれば、変化するカウント数の絶対数が
少ないので、１とび、２とび、５とび、のような
最小表示値を変えていくためには、全体として振
動数（クロツク周波数）を大きくしなければなら
ない。 なお、上記表１におけるW1.0は、弦を振動さ
せるために予め与えられる負荷である予荷重の値
を示し、従つて、例えば、予荷重1.0＝１Kgとす
ると、天びんで実際に計測される荷重（実荷重）
は、このとき０ｇとなり、W1.5のとき500ｇ、
W2.0のとき1000ｇ、W3.0のとき2000ｇとなる。
この関係を図示すると第４図のようになる。 荷重の大きさに対応して感度が変ることによる
直線性の曲りの補正及び１とび、２とび、５とび
の表示切替えの判定は、補正演算風袋差引部１６
で行われる。 また、前述の補正演算及び風袋差引を説明する
と、下記の式となる。 Ｗ＝（Ｗ＋Ｔ）−Ｔ ＝Ｐ／（NW+T）2−Ｐ／（NT）2 または Ｗ＝Ｐ×（NW+T−NT）（NW+T＋NT） ／（NW+T）2×（NT）2 両式において、Ｔは（サラやその周辺を含めた
初期重量）＋（風袋）、Ｗは測定物重量、NTはＴに
対する第２のカウンタの出力、NW+TはＷ＋Ｔに
対する第２のカウンタの出力、Ｐは弦寸法や第１
のカウンタのカウント定数によつて定まる定数と
する。 上述の実施例は上ザラ形電子天びんの説明であ
るが、下サラ形にも利用できる。また、精度があ
まり必要でない場合にはデツドウエイトを重くし
ておくことにより補正演算なしでも使用すること
が可能であり、システムはマイコン化することに
よつて簡単に構成することも可能である。さら
に、荷重が差動的に働くように構成した２本の弦
を用い、その振動数の差を振動出力として、以後
前述の如く構成したものも可能である。 以上説明したように本発明によると、従来の直
接計数方式よりも短時間で高精度な計測が可能に
なるばかりでなく、測定時間を同じにとれば、本
発明ではデジタル化の回数が多くとれるため、そ
の平均値を表示させることができ、精度の優れた
ものができる。また、弦の振動数が低くても良い
ので、弦の強度、耐久性が優れたものにできる。 さらに、荷重が小さいときほど分解能が高く、
大きくなるに従つて分解能が低下するので、レン
ジの切替えを行うことなく広い範囲の計測に適し
た天びんが得られる一方、荷重の増加に従つて最
少表示値を１とび、２とび、５とび、のように粗
くすると、全秤量域にわたりほぼ一定の分解能が
得られ、かつ、その表示も、従来形のものに比
べ、小さいクロツク周波数で、例えば0.1ｇとび、
0.2ｇとび、0.5ｇとびの規制正しい連続数で表示
することが可能となり、天びんとして好都合であ
るという効果を有する。
０〜500ｇとして0.1ｇとび、Ｗが1.5〜2.0までを
500〜1000ｇとして0.2ｇとび、Ｗが2.0〜3.0まで
を1000〜2000ｇとして0.5ｇとび、の如く構成す
れば、全秤量域にわたり常に1/4000〜1/5000の分
解能が得られ、かつ、その表示も、0.1ｇとび
（500ｇまで）、0.2ｇとび（1000ｇまで）、0.5ｇと
び（2000ｇまで）の規則正しい連続数で表示する
ことが可能となり、天びんとして好都合である。 これに対して従来形では、荷重の増加に従つて
カウント数が変化（減少）する割合が小さいの
で、換言すれば、変化するカウント数の絶対数が
少ないので、１とび、２とび、５とび、のような
最小表示値を変えていくためには、全体として振
動数（クロツク周波数）を大きくしなければなら
ない。 なお、上記表１におけるW1.0は、弦を振動さ
せるために予め与えられる負荷である予荷重の値
を示し、従つて、例えば、予荷重1.0＝１Kgとす
ると、天びんで実際に計測される荷重（実荷重）
は、このとき０ｇとなり、W1.5のとき500ｇ、
W2.0のとき1000ｇ、W3.0のとき2000ｇとなる。
この関係を図示すると第４図のようになる。 荷重の大きさに対応して感度が変ることによる
直線性の曲りの補正及び１とび、２とび、５とび
の表示切替えの判定は、補正演算風袋差引部１６
で行われる。 また、前述の補正演算及び風袋差引を説明する
と、下記の式となる。 Ｗ＝（Ｗ＋Ｔ）−Ｔ ＝Ｐ／（NW+T）2−Ｐ／（NT）2 または Ｗ＝Ｐ×（NW+T−NT）（NW+T＋NT） ／（NW+T）2×（NT）2 両式において、Ｔは（サラやその周辺を含めた
初期重量）＋（風袋）、Ｗは測定物重量、NTはＴに
対する第２のカウンタの出力、NW+TはＷ＋Ｔに
対する第２のカウンタの出力、Ｐは弦寸法や第１
のカウンタのカウント定数によつて定まる定数と
する。 上述の実施例は上ザラ形電子天びんの説明であ
るが、下サラ形にも利用できる。また、精度があ
まり必要でない場合にはデツドウエイトを重くし
ておくことにより補正演算なしでも使用すること
が可能であり、システムはマイコン化することに
よつて簡単に構成することも可能である。さら
に、荷重が差動的に働くように構成した２本の弦
を用い、その振動数の差を振動出力として、以後
前述の如く構成したものも可能である。 以上説明したように本発明によると、従来の直
接計数方式よりも短時間で高精度な計測が可能に
なるばかりでなく、測定時間を同じにとれば、本
発明ではデジタル化の回数が多くとれるため、そ
の平均値を表示させることができ、精度の優れた
ものができる。また、弦の振動数が低くても良い
ので、弦の強度、耐久性が優れたものにできる。 さらに、荷重が小さいときほど分解能が高く、
大きくなるに従つて分解能が低下するので、レン
ジの切替えを行うことなく広い範囲の計測に適し
た天びんが得られる一方、荷重の増加に従つて最
少表示値を１とび、２とび、５とび、のように粗
くすると、全秤量域にわたりほぼ一定の分解能が
得られ、かつ、その表示も、従来形のものに比
べ、小さいクロツク周波数で、例えば0.1ｇとび、
0.2ｇとび、0.5ｇとびの規制正しい連続数で表示
することが可能となり、天びんとして好都合であ
るという効果を有する。
第１図は加振部の詳細を示す図、第２図は従来
の電子天びんのブロツク図、第３図は本発明の実
施例である電子天びんのブロツク図、第４図は予
荷重と実荷重の関係を示す線図である。 １……振動板、２……検出コイル、３……加振
コイル、４……加振部、５……位相補正部、６…
…増幅器、７……２入力アンドゲート、８……基
準時間幅パルス発生器、９……カウンタ、１０…
…ラツチ部、１１……風袋差引部、１２……表示
部、１３……第１のカウンタ、１４……基準クロ
ツク発生器、１５……第２のカウンタ、１６……
補正演算部と風袋差引部。
の電子天びんのブロツク図、第３図は本発明の実
施例である電子天びんのブロツク図、第４図は予
荷重と実荷重の関係を示す線図である。 １……振動板、２……検出コイル、３……加振
コイル、４……加振部、５……位相補正部、６…
…増幅器、７……２入力アンドゲート、８……基
準時間幅パルス発生器、９……カウンタ、１０…
…ラツチ部、１１……風袋差引部、１２……表示
部、１３……第１のカウンタ、１４……基準クロ
ツク発生器、１５……第２のカウンタ、１６……
補正演算部と風袋差引部。
Claims (1)
- １ 弦の張力変化による固有振動数の変化によつ
て重量を測定する弦振動式電子天びんにおいて、
弦の振動数を一定回数まで計数する第１のカウン
タと、弦の振動数に比して充分に大きい振動数の
クロツクパルスを発生する基準クロツク発生器
と、この基準クロツク発生器から出力されるクロ
ツクパルスを前記第１のカウンタの信号によりゲ
ートする手段と、ゲートを通過したクロツクパル
スを計数する第２のカウンタとを設けてなり、弦
が一定回数振動するのに要した時間に対応するク
ロツクパルスを計数することにより計測結果を得
るようにしたことを特徴とする弦振動式電子天び
ん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9953679A JPS5624526A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Electronic balance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9953679A JPS5624526A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Electronic balance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5624526A JPS5624526A (en) | 1981-03-09 |
| JPH0346765B2 true JPH0346765B2 (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=14249918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9953679A Granted JPS5624526A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Electronic balance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5624526A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58160742A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波加熱装置 |
| JPS5997438U (ja) * | 1982-12-20 | 1984-07-02 | 大和製衡株式会社 | 秤 |
| JPS61165431U (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-14 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5160574A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Sokotaino sokudosokuteisochi |
| JPS522558A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Nec Corp | Electric weight conversion device |
-
1979
- 1979-08-03 JP JP9953679A patent/JPS5624526A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5624526A (en) | 1981-03-09 |
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