JPH0348449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子秤を構成する回路素子の温度ド
リフトを補償する電子秤の温度ドリフト補償回路
に関する。

周知のようにデジタル表示方式の電子秤はロー
ドセルが出力する重量電気信号（アナログ信号）
を増幅した後、デジタル信号に変換して重量表示
を行うものであるが、その構成要素としてオペレ
ーシヨンアンプ（以下オペアンプと略称する）等
の能動素子が多数使用されている。

ところで、一般にオペアンプには温度ドリフト
があるので、電子秤においてこの温度ドリフトに
よる表示誤差を避けるためには、従来ドリフトの
少ない高価なオペアンプを用いなければならなか
つた。また、ドリフトの少ないオペアンプを用い
たとしても、回路構成が複雑になれば温度ドリフ
トの影響が大となる実情があつた。

この発明は上述した事情に鑑み、安価なオペア
ンプを用いた場合でも、また、複雑な回路構成を
とつた場合でも、温度ドリフトによる表示誤差を
除去し得る電子秤における温度ドリフト補償回路
を提供するもので、重量検出素子の出力信号に基
づいて荷重に対応する重量信号を出力するオペア
ンプ等から構成される重量検出回路と、前記重量
検出素子に所定の電圧を印加して前記重量検出回
路により荷重を計量する計量モードと前記重量検
出素子に前記所定の電圧を印加せずに前記重量検
出回路のオフセツト電圧を検出するオフセツト検
出モードとを切換える切換手段と、前記オフセツ
ト検出モードのときの前記重量検出回路の出力信
号をサンプルホールドするサンプルホールド手段
とを設け、前記計量モードのときに前記サンプル
ホールド手段の出力信号を前記重量検出回路に負
帰還するようにしたものである。

以下図面を参照しこの発明の実施例について説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図である。

この図において１は基準電圧Vsを発生する基
準電圧発生部であり、この基準電圧VsはＡ／Ｄ
変換器１２に供給されるとともに、アナログスイ
ツチS_1a，S_2aを各々介して電圧変換部２，３に供
給される。電圧変換部２は基準電圧Vsを電圧V_s1
に変換するもので、この電圧V_s1はブリツジ構成
されたロードセル６の一方の電源入力端子に印加
される。また、ロードセル６の他方の電源入力端
子には負電圧発生部４から電圧−V_s1が印加され
る。電圧変換部３は基準電圧V_sを電圧V_s3に変換
するもので、この電圧V_s3は零点調整回路５に供
給される。零点調整回路５は電圧V_s3を電圧V_ajに
変換するものである。また、上述した電圧変換部
２，３の入力端子は各々アナログスイツチS_1b，
S_2bを介して接地される。

ここで、零点調整回路５の具体的構成を第２図
に示す。この図に示すように零点調整回路５は、
スイツチS₅〜S₈のオン−オフ状態の組合わせによ
つて利得が設定される可変利得増幅器Ａとスイツ
チS₉〜S₁₁のオン−オフ状態の組合わせによつて
利得が設定される可変利得増幅器Ｂとで構成され
ている。そして、出力電圧V_ajはスイツチS₅〜S₁₁
を適宜選択することによつて所望の値にきめ細く
設定される。また、スイツチS₁₂を切換えると、
出力電圧V_ajの極性が切換わるよう構成されてい
る。このように、零点調整回路５を設けたのは以
下の理由による。ロードセル６は、そのブリツジ
構成要素の不揃いや秤皿の重量等のために、無負
荷時においても電圧V_wを出力してしまう。そこ
で、これを補償するために電圧V_wから電圧V_ajを
減算するためである。

次に、第１図に示す７は混合回路であり、ロー
ドセル６の出力電圧V_wからオフセツト電圧保持
回路９の出力電圧V_fおよび零点調整５の出力電
圧V_ajを減算し、この減算結果を増幅する回路で
ある。混合回路７の出力信号は増幅器８で増幅さ
れる。この増幅器８の出力端子はアナログスイツ
チS_3aを介して重量信号保持回路１０の入力端子
に接続され、また、アナログスイツチS_3bを介し
てオフセツト電圧保持回路９の入力端子に接続さ
れる。上述したアナログスイツチS_1a〜S_3a、S_1b
〜S_3bは、アナログスイツチS_1a〜S_3aがオン状態
の時アナログスイツチS_1b〜S_3bがオフ状態、アナ
ログスイツチS_1a〜S_3aがオフ状態の時アナログス
イツチS_1b〜S_3bがオン状態となるよう構成されて
いる。

また、オフセツト電圧保持回路９、重量信号保
持回路１０は各々アナログスイツチS_3b，S_3aがオ
ンのとき各々に供給されている電圧の値をサンプ
リングし、S_3b，S_3aがオフのときホールドモード
となる回路である。次に、Ａ／Ｄ変換器１２はロ
ーパスフイルタ回路１１を介して供給される重量
信号保持回路１０の出力信号（アナログ信号）を
基準電圧V_sを基準にしてデジタル信号に変換す
るものである。１３は演算処理回路であり、Ａ／
Ｄ変換器１２の出力信号に基づき各種演算処理を
する他、図示せぬ表示装置へ表示信号を供給する
回路である。上述した構成のうち電圧変換部２，
３、負電圧発生部４、零点調整回路５、混合回路
７および増幅器８とで重量検出回路が構成されて
いる。なお、重量検出回路が荷重に対応する信号
を出力することは上述した構成から容易に知るこ
とができよう。

次に、上述した構成によるこの実施例の動作を
第１図，第３図を参照して説明する。なお、第３
図ａ，ｂは各々ロードセル６に供給される正電
源，負電源の波形を示す波形図である。また、こ
の実施例には計量モードとオフセツト検出モード
との２つの動作モードがあり、第３図に示す区間
T₁はアナログスイツチS_1a，S_2aがオン状態にある
計量モード区間（重量検出素子駆動区間）であ
り、区間T₂はアナログスイツチS_1b，S_2bがオン状
態にあるオフセツト検出モード区間（重量検出素
子非駆動区間）である。この区間T₁，T₂は同じ
区間幅を持ち、例えばT₁＝T₂＝0.125ms程度に設
定される。

さて、計量モード区間である区間T₁において、
アナログスイツチS_1aがオン状態になると、ロー
ドセル６には第３図ａ，ｂに示すように正電圧
V_s1および負電圧−V_s1が印加される。したがつ
て、秤皿（図示略）に荷重を載置すると、ロード
セル６の出力電圧V_wは同図ｃに示すように荷重
に対応した電圧になる。一方、オフセツト電圧保
持回路９の出力電圧V_fは初期状態において不定
であるが、以下の動作には影響がないのでここで
は説明のために０とする。したがつて、増幅器８
の出力信号は荷重の重量に対応する電圧となる。
そして、この電圧が区間T₁の後半の区間SP₁にお
いて重量信号保持回路１０によりサンプリングさ
れる。次いで、この電圧がローパスフイルタ回路
１１を介してＡ／Ｄ変換器１２に供給され、デジ
タル信号に変換される。そして、このデジタル信
号に基づき演算処理部１３が演算処理をした後、
表示装置へ表示信号を出力する。この結果荷重の
重量が表示装置に表示される。

次に、オフセツト検出モード区間である区間
T₂においてアナログスイツチS_1b，S_2bがオン状態
になると、電圧変換器２，３の入力端子が接地さ
れる。これにより、増幅器８の出力電圧は、電圧
変換部２，３、負電圧発生部４、零点調整回路
５、混合回路７、および増幅器８のオフセツト電
圧の総計に対応する電圧となる。そして、この電
圧が区間T₂の後半の区間SP₂において、オフセツ
ト電圧保持回路９によりサンプリングされる。

以後上述した区間T₁，T₂の動作がくり返され
るが、計量モードにおいてオフセツト電圧保持回
路９から出力される電圧V_fは一つ前の区間（オ
フセツト検出モード）においてサンプリングされ
たオフセツト電圧に対応する値となり、また、演
算処理回路１３に供給されるデジタル信号は
（V_w−V_f−V_aj）に対応するから、表示装置での
表示結果は温度ドリフトによる影響を受けないこ
とが解る。なお、V_fは負の場合もあり、この場
合は混合回路７において結果的に加算が行なわれ
る。

ここで、この実施例におけるロードセル６の出
力電圧V_wに対する重量信号保持回路１０の出力
電圧の変化の様子を第４図に示す。この図に示す
ように電圧V_wが荷重に対応する電圧値になると、
重量信号保持回路１０が計量モード毎にサンプリ
ング動作を行い、過渡期間ｅの後に定常期間ｆに
おいて安定する。そして、時刻t₂において荷重が
変化すると、図に示すように過渡期間ｇの後に安
定する。

なお、この実施例においては計量モード→オフ
セツト検出モードなる順序で動作を行なつたが、
これをオフセツト検出モード→計量モードなる順
序で動作を行うようにしてもよい。このようにす
ると第１回目のオフセツト検出モードにおいて、
オフセツト電圧保持回路９にOVがホールドされ
るから、すぐ次の計量モードから直ちに荷重に対
応する表示を行うことができる。

また、この実施例におけるアナログスイツチ
S_1a〜S_3a，S_1b〜S_3bのオン−オフを切換えるオン
−オフ信号（切換手段）として演算処理回路１３
からの制御信号を用いてもよく、また、マルチバ
イブレータ回路を別個に設けこの回路の出力信号
を用いてもよく、さらに、外部から手動スイツチ
によつてオン−オフ信号を与えるよう構成しても
よい。

また、この実施例においては基準電圧V_sを電
圧変換部２，３とＡ／Ｄ変換器１２とに共通に使
用しているので、基準電圧V_sの温度ドリフト分
も除去することができる。このことを以下に示
す。Ａ／Ｄ変換器１２の出力信号（カウント値）
をns₁₁とするとns₁₁は次式で示される。

ns₁₁＝｛k.V_s（１＋α_t）＋E_D（１＋β_t）｝ｎ
／V_s（１＋α_t）＝kV_s／V_sｎ＋E_D（１＋β_t）／V_s（１
＋α_t）ｎ…(1) 但し、E_D：増幅器８の出力電圧 α：V_sの温度係数 α：E_Dの温度計数 ｋ：定数 ｎ：Ａ／Ｄ変換器１２の基準カウント値 この(1)式の右辺第２項の温度ドリフト成分は前
述した説明から明らかなようにオフセツト電圧保
持回路９の動作により除去され、また、右辺第１
項は約分するとｋ・ｎという定数になり、V_sの
温度ドリフト分が除去されることが解る。したが
つて、この実施例においては基準電圧発生部１に
温度特性のよい高価なものを使用しなくてもよい
という利点が得られる。

以上説明したようにこの発明によれば重量検出
素子の出力信号に基づいて荷重に対応する重量信
号を出力するオペアンプ等から構成される重量検
出回路と、前記重量検出素子に所定の電圧を印加
して前記重量検出回路により荷重を計量する計量
モードと前記重量検出素子に前記所定の電圧を印
加せずに前記重量検出回路のオフセツト電圧を検
出するオフセツト検出モードとを切換える切換手
段と、前記オフセツト検出モードのときの前記重
量検出回路の出力信号をサンプルホールドするサ
ンプルホールド手段とを設け、前記計量モードの
ときに前記サンプルホールド手段の出力信号を前
記重量検出回路に負帰還するようにしたので、温
度ドリフトによる表示誤差を避けることができ
る。また、構成要素として温度ドリフトの少ない
高価なオペアンプを用いる必要がないという利点
が得られる。さらにまた、零点補償回路等の回路
構成を複雑にしても温度ドリフトの影響なく正確
な重量測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第２図は零点調整回路５の具体的構成を
示す回路図、第３図ａ〜ｃは各々第１図に示す回
路各部の波形を示す波形図、第４図ａは電圧V_w
の変化を示す波形図、第４図ｂは電圧V_wの変化
に対応する重量信号保持回路１０の出力電圧の変
化を示す波形図である。 ２，３…電圧変換部（重量検出回路）、４…負
電圧発生部（重量検出回路）、５…零点調整回路
（重量検出回路）、７…混合回路（重量検出回路）、
８…増幅器（重量検出回路）、９…オフセツト電
圧保持回路（サンプルホールド手段）、S_1a，S_1b
…アナログスイツチ（切換手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子秤において、 重量検出素子の出力信号に基づいて荷重に対応
   する重量信号を出力するオペアンプ等から構成さ
   れる重量検出回路と、 前記重量検出素子に所定の電圧を印加して前記
   重量検出回路により荷重を計量する計量モードと
   前記重量検出素子と前記所定の電圧を印加せずに
   前記重量検出回路のオフセツト電圧を検出するオ
   フセツト検出モードとを切換える切換手段と、 前記オフセツト検出モードのときの前記重量検
   出回路の出力信号をサンプルホールドするサンプ
   ルホールド手段と を設け、前記計量モードのときに前記サンプルホ
   ールド手段の出力信号を前記重量検出回路に負帰
   還することを特徴とする電子秤の温度ドリフト補
   償回路。