JPH0347693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は静電容量式デジタル電子秤におけるド
リフト補正に関する。

（発明が解決しようとする問題点） 重量を機械的な変化量に変換し、この変化量を
静電容量の変化量に変換し、前記重量をデジタル
で表示する静電容量式デジタル秤について、重量
を機械的な変化量に変換する手段であるコイルば
ね、又は板ばね、更にブロツク材を利用した起歪
体等の変換部材は計測中に於ける温度変化により
コイルばね、板ばね、起歪体の、それぞれの弾性
係数が変化してドリフト現象が起こり、このため
に計測中に重量表示が同重量にも係わらず重量表
示が変化し、正確な重量表示ができず高精度の秤
を提供するには困難であつた。

（発明の構成） 本発明は上記欠点を解消するために重量を機械
的に変換せしめる手段、即ち前記したコイルば
ね、板ばね、起歪体等にその弾性計係の温度変化
を補正するための温度補正素子である抵抗体を密
着して固定して設け、この抵抗体を含む抵抗Ｒと
前記機械的な変化量をセンサーＳにて容量変換す
るセンサーＳの容量Csとを時定数の構成要素と
した発振器とし、前記常時態に於けるセンサーＳ
の容量Csとほぼ同容量値のダミーコンデンサー
ＤをセンサーＳと等価的に設け、このセンサーＳ
と、ダミーコンデンサーＤのそれぞれの容量Cs，
Cdを交互に切替えて計測し、これ等の容量Cs，
Cdに対する前記発振器の発振周波数の差を求め
ることによつて計測中における温度変化によるド
リフト現象を補正し、正確な重量表示をする高精
度の静電容量式デジタル電子秤を提供することに
ある。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面、フローチヤー
ト、グラフ、等に従つて具体的に説明する。

１は重量を機械的な変化量に変換する手段の一
つであるブロツク状の起歪体である。

上記起歪体１の一端１ａは基台２に固定され、
他端１ｂには受け皿３が固定され、この受け皿３
上に重量Ｗを荷重することによつて起歪体１を基
台２に対して歪ませ、機械的変位に変換せしめる
ブロツク状の部材である。

Ｓはセンサーである。このセンサーＳは２枚の
導電板にて構成されており、一方の導電板４は絶
縁部材５を介して前記基台２又は起歪体１の一端
１ａに固定され、他方の導電板６は前記一方の導
電板４に平行に相対向するごとく前記同様絶縁部
材７を介して起歪体１の他端１ｂ（受け皿３が固
定されている側）に固定され、前記重量Ｗの荷重
による起歪体１の歪みの変化量を前記それぞれの
導電板４，６の間隙〓間量に変換し、この間隙〓
間に発生する静電容量Csを検知するセンサーＳ
である。

Lpは温度補正用素子である。この温度補正用
素子Lpは本実施例では温度の上昇に従つて抵抗
値が直線的に上昇する正特性の抵抗体であつて前
記起歪体１の一部に埋め込み起歪体の温度を忠実
に感知するために密着させて接着剤等にて固定さ
れている。

上説のセンサーＳ、温度補正用素子Lpは容量
Coと抵抗R0を時定数とするコンパレーター８と
積分器９で構成された発振器１０を構成してい
る。したがつて発振器１０の周波数Ｆは Ｆ＝１／Co×Roで表される。

ところで上式より温度が上昇すると前記発振器
１０の発振周波数Ｆは温度補正用素子Lpの抵抗
値の変化に伴つて低下し、第３図に示すグラフの
如く○イ特性から○ロ特性へと徐々に変化する。又起
歪体１自身は温度の上昇に従つて弾性係数の変化
により同荷重において歪み量が第３図に示すごと
く○ハの位置から○ニの位置へ変化する。

Ｄはダミーコンデンサーである。このダミーコ
ンデンサーＤの容量Cdは前記センサーＳの常時
態（起歪体１に皿３あるいは容器３ａ等を載置し
ていない無荷重の状態）に於けるセンサーＳの容
量Csと同等か又は少なめに設定した、温度特性
の良好な例えばセラミツクコンデンサー等で、前
記発振器１０に接続したセンサーＳに対して等価
的即ちセンサーＳとは単独に回路上に設ける。

１１は電気的な切替スイツチである。この切替
えスイツチ１１は発振器１０に設けた前記センサ
ーＳの容量CsとダミーコンデンサーＤの容量Cd
を交互に切替え、切替えの制御は後説するマイク
ロコンピユータ１２（以下マイコン）のプログラ
ムによつて切替えられる。

１３は直線性補正回路部分で、前記センサーＳ
に発生する浮遊容量等にて発生する非直線要素を
補正する補正部分である。

上説した発振器１０を構成する容量C0（センサ
ーＳの容量Cs、又はダミーコンデンサーＤの容
量Cd）と、抵抗R0（温度補正用素子Lpと抵抗R1）
の発振時定数を構成要素とした発振器１０は直線
性補正回路１３で補正を行ないバツフア回路１４
を介し、次説するマイコン１２のフローチヤート
（第４図）に示すプログラムにて制御され表示部
１５にデジタルで重量を表示する。

上記構成における作用を以下に示すマイコンの
制御順序のフローチヤート（第４図）と第３図の
グラフに従つて説明する。

第１段階として（無荷重時、直線○イの状態）第
１ステツプにおいて電源を印加すると同時に、そ
の時点におけるダミーコンデンサーＤの容量Cd
を読み、このときの発振器１０の発振周波数を
dzとする。次の第２ステツプにて切替えスイツ
チ１１にて切替えられセンサーＳの容量Csを読
み、この時の発振周波数をszとし次の第３ステ
ツプにて前記センサーＳとダミーコンデンサーＤ
に於けるそれぞれの容量Cs，Cdにおける発振周
波数の差を取つて、この時の周波数の差をzとし
て記憶する。続いて次の第４ステツプにて再度ダ
ミーコンデンサーＤの容量Cdを読み、このとき
の発振周波数をdとし、次の第５ステツプにて
更にセンサーＳの容量Cs′を読み、この時の発振
周波数をsとし、第６ステツプにて前記センサー
Ｓの容量Csにおける周波数sと、ダミーコンデ
ンサーＤの容量Cdにおける発振周波数dとの差
を計算し、この差の発振周波数をxとする。こ
こでxは現段階において無荷重時のため前記第
１ステツプ〜第３ステツプまで操作したzと等し
い。

次に第７ステツプにて前記発振周波数xから
前記発振周波数zを差引きこのときの発振周波数
をwとし、この発振周波数wを重量に換算して
第８ステツプにてデジタルで重量表示せしめる。
この第１段階では前説したごとく無荷重時のた
め、発振周波数xと発振周波数zは等しいため
に発振周波数fwは零となりループ１を繰返し表
示部１５には零と表示されつづける。

次に第２段階として重量Ｗの荷重を掛けると起
歪体１がｌだけ歪み（○ハの位置）センサーＳの間
隔〓が変化し発振周波数もこれに伴つて上昇す
る。そこで上記フローチヤートのループ１は繰返
されているために第４ステツプにてダミーコンデ
ンサーＤの容量Cdにおける発振周波数d（ｇ点）
を読み（第１段階で読んだ周波数dと同値）次
の第５ステツプでセンサーＳの容量Cs′における
発振周波数s（荷重時の周波数）ｈ点を読んで、
この荷重時における発振周波数s（ｈ点）から前
記第２段階で操作した発振周波数d（ｇ点）を第
６ステツプで差引きその発振周波数をx（荷重時
の周波数からダミーコンデンサーＤの容量Cdに
おける発振周波数を差引いた周波数）とし、更に
次の第７ステツプにて前記第１段階で操作したz
を差引き真の重量に対する発振周波数wとして
第８ステツプにて前記荷重Ｗに対する重量値をデ
ジタルで表示する。

ここで上記重量を計測中に雰囲気の温度が変化
し起歪体１に与える温度がT1からT2へと上昇し
たと仮定すると、ころために起歪体１の弾性係数
が変化し、同荷重に対して起歪体１の歪み量が多
くなり第３図の○ハの位置から○ニの位置に徐々に変
化する。

ところが起歪体１に密着固定した温度補正用素
子Lpである抵抗体は温度上昇にしたがつて抵抗
値が上昇し、これに伴つて前記発振器１０は容量
C0抵抗R0の時定数により第３図の○イ特性から○ロ
特性え徐々に変化する。

上記変化状態において前記マイコン１２のフロ
ーチヤートにおけるステツプに基づいて説明する
と、第１ステツプから第３ステツプまでの処理は
第一段階で処理した周波数であるために周波数z
はそのまま記憶されている、そこでループ１の処
理により第４ステツプでダミーコンデンサーＤの
容量Cd′（ｅ点）を読み、この時における発振周
波数をd′（ｅ点）とする。つぎに第５ステツプに
てセンサーＳの容量Cs（ｊ点）を読んでこのとき
の発振周波数をs＜（ｊ点）とし、そして次の第
６ステツプにてｊ点における発振周波数s′とｅ
点における発振周波数d′の差をとりこの差の周
波数をx′とし、この差の周波数x′より第７ステ
ツプで前記初期に設定した周波数zを差引きこの
差の発振周波数をw′（重量に相当する発振周波
数）とし、第８ステツプにてこの発振周波数
w′を重量に換算して重量表示する。したがつて
グラフで分るように周波数wと温度変化による
ドリフト時の周波数w′は同一となる。

すなわち上記処理を更に分り易く説明すれば第
１ステツプ〜第３ステツプ間での処理した周波数
zを算出し、温度変化前（T1）のダミーコンデ
ンサーＤにおける容量Cd時による発振周波数d
（ｇ点）と温度変化後（T2）にドリフトが発生し
て変化したダミーコンデンサーＤにおける容量
Cdによる発振周波数d′（ｅ点）を第６ステツプ
でそれぞれの荷重点の発振周波数s（ｈ，ｊ点）
から差引いているためにｅ点とｇ点の原点は同一
点と考えられ、これ等の出発点をｉ点に移動し、
このｉ点より前記○イ、○ロの特性を平行行移動させ
た特性○イ′、○ロ′で、前説した特性○イ、○ロと同
性質
の特性である。したがつてこの移動した特性○イ′
と、○ロとを比較すると第１ステツプ〜第３ステツ
プで処理した周波数z（ｋ点）を温度変化前
（T1）の特性直線○イ′における荷重点の発振周波
数x1（h′点）から差引いた発振周波数w1と、温
度変化後（T2）特性○ロ′における荷重点の発振周
波数x1′（j′点）から差引いた発振周波数w1′は
グラフより明らかに等しくなり、温度によるドリ
フトを補正し、計測中に温度変化があつても常に
同重量値を示し、正確な重量計測ができる。

この様に極めて簡単な構成と処理により、温度
変化による起歪体１の弾性係数が変化したドリフ
ト現象が起きても、逐次上説の様に補正して重量
表示をしているために、正確な重量表示ができる
と共に、高精度の秤を提供でき極めて有効であ
る。尚温度変化は極めて緩慢なためにループ１に
於けるダミーコンデンサーＤの容量Cdを読む
（第４ステツプ）動作は必ずしも毎回行なう必要
はなく例えば数秒に一回でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明における秤の構造における側
面図、ｂはＡ−A′の断面図。第２図は回路構成
図。第３図は本発明における温度に対するドリフ
ト現象による容量１／Cs、及び１／Cdに対する
発振器１０の発振周波数Ｆの特性グラフ。第４図
はマイコン１２のフローチヤート図。 １…起歪体、１０…発振器、１１…切替えスイ
ツチ、Lp…温度補正用素子、Ｓ…センサー、Cs
…センサーＳの容量、Ｄ…ダミーコンデンサー、
Cd…ダミーコンデンサーＤの容量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量を２枚の平行平板の間隔の変位量に変
   え、その平行平板の間隔で定まる静電容量と抵抗
   値を発振時定数の構成要素として含むＲ−Ｃ発振
   器の発振周波数の変化量として重量を計測する静
   電容量式重量計に於て、前記発振器の発振時定数
   の構成要素である抵抗値の少なくとも一部を温度
   係数が正または負特性の抵抗体で構成し、該、温
   度係数が正または負特性の抵抗体を、重量を機械
   的な変位量に変換する弾性体に埋め込み固定し、
   他方無荷重時の平行平板の間隔が定める静電容量
   とほぼ同値の容量のダミーコンデンサーを前記、
   平行平板と等価に配置し、ダミーコンデンサーと
   平行平板とを交互に切り替え発振器に接続し、電
   源入力直後の平行平板による発振周波数（f_sz）
   とダミーコンデンサーによる発振周波数（_dz）
   との差（_z）を演算記憶し、以降は平行平板によ
   る発振周波数（_s）とダミーコンデンサーによる
   発振周波数（_d）との差（_x）から前記電源入力
   直後に記憶した値（_z）を差し引いて荷電値とし
   て表示することを特徴とする静電容量式デジタル
   電子秤。