JPH0535372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は電磁力自動平衡方式電子天びんにおけ
る感度およびゼロ点の自動温度補償装置に関す
る。

(ロ) 従来技術 電磁力自動平衡方式の電子天びんでは、電磁力
発生機構に使用する磁石の磁束密度が200ppm／
℃ないし500ppm／℃の温度依存性を示す。読取
限度がフルスケールの160万分の１、ないし200万
分の１程度の精密な電子天びんでは、温度１℃当
り400分の１、ないし1000分の１の精度で感度の
補正をする必要がある。

従来の電子天びんの温度補償方法は、天びんの
周囲温度を変化させ、その前後の感度変化を測定
し、温度係数補正回路のスイツチあるいは可変抵
抗器などを手動で調整し、さらに天びんの周囲温
度を変化させ、先の調整作業が正しかつたかどう
かの判定を行い、正しくなかつたときは再度の手
動調整を繰返すという手法であつた。しかも、周
囲温度を変化させ安定した後、さらに数時間経過
してはじめて天びんがその温度に安定するから、
使用温度範囲５℃〜45℃の全域にわたり天びんの
感度の温度係数を精密に調整するには非常な長時
間と労力を必要とした。そのため５℃〜45℃の使
用温度範囲全域にわたり感度温度係数が精密に調
整された電子天びんは非常に高価なものになつて
いた。

(ハ) 発明の目的 本発明の目的は、雰囲気温度が順次変化してい
く環境に置いておくだけで、人手を介することな
く天びんの感度およびゼロ点の温度補償データが
自動的に収集され、測定時にはこの温度補償デー
タによつて計量値の温度補償が行われ、もつて高
精度でしかも安価な電子天びんを提供することに
ある。

(ニ) 発明の構成 本発明の電子天びんの温度補償装置は、皿上荷
重からの出力を演算部で計量値に換算する電子天
びんにおいて、感度較正用内蔵分銅と、指令信号
の発生により内蔵分銅を上記重量変換部に自動的
に加除する分銅加除手段と、雰囲気温度を測定す
るための温度センサと、較正モードと測定モード
のいずれかを選択する選択手段と、その較正モー
ドおよび測定モードのそれぞれに対応するプログ
ラムが書き込まれたプログラム記憶手段と、温度
補償データを記憶するための補償データメモリを
有し、較正モードが選択されている状態では、温
度センサの出力に基づき、雰囲気温度が予め設定
された二点以上の温度に達するごとに、指令信号
を発して内蔵分銅を自動的に加除するとともに、
その各温度と内蔵分銅加重時および除去時におけ
る重量変換部の出力の関係を補償データメモリに
記憶するとともに、測定モードが選択されている
状態では、演算部は、温度センサンの出力と補償
データメモリの内容に基づき、重量変換部の出力
を温度補償して計量値を算出するよう構成されて
いることによつて特徴づけられる。

(ホ) 実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。

重量変換部１は、変位センサ２、アンプ３、
PID制御部４、電流増幅器５、電磁力発生用コイ
ル６により構成されるサーボ機構により皿上に作
用する荷重とバランスする電磁力を発生させ、そ
のときのコイル６の電流を抵抗７により電圧に変
換して重量測定データを得ている。この重量測定
データは切換スイツチ回路８を経てＡ／Ｄ変換器
９の入力端に導入され、デジタル変換された測定
データはマイクロコンピユータ１０に入力され
る。また、重量変換部１はモータ１１により作動
する分銅加除機構１２を内蔵しており、このモー
タ１１はマイクロコンピユータ１０の指令により
制御されている。

一方、重量変換部１の雰囲気温度を測定するた
めの温度センサ１３が設けられてあり、この出力
信号はアンプ１４で増幅されたのち、較正の測温
時にはスイツチ回路８を通つてＡ／Ｄ変換器９の
信号入力端に導入され、天びん使用時には主とし
て切換スイツチ１５を通つてＡ／Ｄ変換器９の基
準信号入力端に導入される。測温時にはＡ／Ｄ変
換器９の基準信号入力端に定電圧源１６の出力電
圧が導入される。

マイクロコンピユータ１０は、Ｉ／Ｐポート１
７、キーボード１８、RAM１９、ROM２０、
不揮発性RAM２１、表示器２２、及びCPU２３
から構成されている。表示器２２にはCPUでデ
ータ処理された測定値等が表示され、ROM２０
には制御用プログラム等が記憶され、不揮発性
RAM２１には較正時に各温度で測定された、内
蔵分銅の加重時と除去時の重量測定データ、及び
それらデータから算出された温度係数値又は温度
特性を示す関数などが記憶されている。Ａ／Ｄ変
換器９の入力信号端子及び基準信号端子に設けら
れている切換スイツチ８，１５はCPUの指令に
より制御される。

次に作用を説明する。

較正時には、電子天びん全体が恒温槽内等、雰
囲気温度を変化しうる場所に設置され、自動又は
手動により、例えば５℃から45℃の範囲の所定温
度、例えば５℃、15℃、25℃、35℃、45℃に順次
調整される。キーボード１８から較正モードが指
示されていると、温度センサ１３による測温値が
上記した所定の温度になると、モータ１１が作動
して内蔵分銅を自動的に加除し、そのときの重量
測定値が不揮発性RAM２１に記憶される。温度
測定時にはＡ／Ｄ変換器９の入力端にアンプ１４
の出力が導入され、基準信号入力端に定電圧源１
６の出力が印加される。重量測定時にはＡ／Ｄ変
換器９の入力端に抵抗７の端子電圧が導入され、
基準信号入力端にアンプ１４の出力が導入され
る。

このようにして各温度ごとの内蔵分銅を除去し
たゼロ点のデータと、内蔵分銅を加重したデータ
が不揮発性RAM２１に蓄積される。CPU２３は
これらのデータに基いて、温度係数（全温度範囲
にわたつて一定）、又は温度特性を示す関数（温
度の２次項以上の高次の項を含む）を算出し、こ
れを不揮発性RAM２１に書込んでもよい。

較正作業が終ると、キーボード１８により測定
モードに切換えられる。このモードにおいては、
定期的又は一定温度変化時に、温度センサ１３に
よる雰囲気温度が測定され、それに従い、その温
度におけるゼロ点及び感度の補正値がCPUによ
り求められる。

天びん皿上に被測定物が載せられると、Ａ／Ｄ
変換器９及びCPU２３にてその温度における補
正処理が施こされたのち、測定値が表示器２２に
表示される。

第２図に本発明の他の実施例を示す。上記実施
例と同一部分には、同一参照番号を付して表わ
し、以下、相違する部分について説明する。

粗平衡設定部２４は第２の電磁コイル２５を駆
動して予め定められた電磁力を発生させる装置で
ある。例えば、ひよう量200ｇ、読取限度0.1mgと
いう200万分の１の分解機能をもつ電子天びんの
場合、±200mg以下を第１の電磁コイル６とそれを
制御するサーボ機能により発生させ、それ以上の
荷重をこの第２の電磁力コイル２５で発生させて
いる。感度の温度係数補正部２６は演算増幅器を
用いた増幅回路であつて、抵抗R₁，R₂，R₃，R₄
のいくつかをスイツチS₁，S₂，S₃のオンオフによ
り選択して所望のゲインが得られるように構成さ
れている。これらスイツチS₁〜S₃はCPUの指令
により開閉制御される。マイクロコンピユータ１
０内の不揮発性RAM２１は、較正モードにおけ
る各測定温度ごとにスイツチS₁〜S₃のオンオフ状
態に対応するＡ／Ｄ変換器出データを記憶してお
り、従つて全温度範囲についての温度特性試験が
終了したときスイツチS₁〜S₃のどの組合わせが感
度の温度係数の最良を与えているかを知ることが
できる。また同時に不揮発性RAM２１はスイツ
チS₁〜S₃の最良の組合せ状態においてもなお残存
する誤差を記憶しており、これに基いて、測定モ
ードにおいて重量値データを補正することができ
る。

このような構成において、前述の実施例と同様
に、較正モードにおいて設定温度ごとに内蔵分銅
の加除が実行されて分銅加重時と分銅除去時の重
量データが測定、記憶されるが、このときCPU
の指令によりスイツチS₁〜S₃のオンオフの各組合
わせが実行され各組合せごとの重量データが不揮
発性RAM２１に記憶される。このようにして、
すべての設定温度についての較正試験が終つたの
ち、CPUによりスイツチS₁〜S₃の最良の組合わ
せが決定され、残余の微小な誤差は前述の実施例
と同様にＡ／Ｄ変換器９及びCPUの補正演算等
により行われる。

一般に、ひよう量に対して読取限度の大きい
（160万分の１ないし200万分の１）電子天びんで
は、感度の温度係数を正確に調整する必要がある
にもかかわらず、それに使用するＡ／Ｄ変換器は
ひよう量に対して読取限度が比較的小さい天びん
に採用されているものと同程度もしくは少し分解
機能が高い程度のことが多く、温度と感度の関係
をＡ／Ｄ変換器のみで補正することが困難であ
る。この第２図に示した実施例によれば、粗い温
度補償を補正部２６のゲイン選定で行い、更に高
度な（微細な）補償をＡ／Ｄ変換器９とCPUに
行わせているので、分解能の比較的低いＡ／Ｄ変
換器を備えた電子天びんであつても、高精度の温
度補償を行うことができる。

本発明の更に他の実施例として補正部２６の切
換スイツチの段数を増やすことによりＡ／Ｄ変換
器を利用しないで高度な温度補償を行うことが可
能となる。

なお、本発明の測定データを記憶するメモリは
不揮発性RAMに限定されるものではなく、揮発
性のメモリを使用し電池でバツクアツプしてもよ
く、また、EpROMに記憶させる方法を採用する
等、変形して実施できることはもちろんである。

(ヘ) 効果 本発明によれば、雰囲気温度が変化する場所に
電子天びんを設置しておくだけで、人手を介する
ことなく、感度およびゼロ点の温度係数を調整す
るためのデータが自動的に収集され、通常の測定
時にはその収集されたデータを用いて演算によつ
て計量値の温度補償が行われるから、温度係数の
調整作業における省力化が達成されると同時に、
人為的な調整ミスを無くすることができ、その結
果、高精度でしかも安価な電子天びんが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は本発明他の実施例を示すブロツク図であ
る。 １……重量変換部、９……Ａ／Ｄ変換器、１０
……マイクロコンピユータ、１１……分銅加除用
モータ、１２……分銅加除機構、１３……温度セ
ンサ、２１……不揮発性RAM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 皿上荷重に対応する電気信号を出力する重量
   変換部と、その重量変換部の出力を用いて計量値
   を算出する演算部を備えた電子天びんにおいて、
   感度較正用内蔵分銅と、指令信号の発生により上
   記内蔵分銅を上記重量変換部に自動的に加除する
   分銅加除手段と、雰囲気温度を測定するための温
   度センサと、較正モードと測定モードのいずれか
   を選択する選択手段と、上記較正モードおよび測
   定モードのそれぞれに対応するプログラムが書き
   込まれたプログラム記憶手段と、温度補償データ
   を記憶するための補償データメモリを有し、較正
   モードが選択されている状態では、上記温度セン
   サの出力に基づき、雰囲気温度が予め設定された
   二点以上の温度に達するごとに、指令信号を発し
   て上記内蔵分銅を自動的に加除するとともに、そ
   の各温度と内蔵分銅加重時および除去時における
   上記重量変換部の出力の関係を上記補償データメ
   モリに記憶するとともに、測定モードが選択され
   ている状態では、上記演算部は、上記温度センサ
   の出力と上記補償データメモリの内容に基づき、
   上記重量変換部の出力を温度補償して計量値を算
   出するよう構成されていることを特徴とする電子
   天びんの温度補償装置。 ２ 上記演算部と重量変換部との間に設けられて
   いるＡ−Ｄ変換器の入力点に切換えスイツチ回路
   を設け、上記重量変換部からの重量測定データと
   上記温度センサからの温度測定データを当該Ａ−
   Ｄ変換器に切換えて入力するよう構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載電子天びん
   の温度補償装置。 ３ 上記温度センサとＡ−Ｄ変換器の基準信号入
   力点との間に、利得が選択的に切換えられる増幅
   回路を設け、上記較正モードにおける各温度での
   測定ごとに上記利得を切換えて上記内蔵分銅加重
   時および除去時における重量測定データを上記較
   正データメモリに記憶させ、その測定データに基
   づいて測定モードにおける上記増幅回路の利得を
   自動的に選択するよう構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の電子天びんの
   温度補償装置。