JPH0648212B2 - 電子天びん - Google Patents
電子天びんInfo
- Publication number
- JPH0648212B2 JPH0648212B2 JP60262147A JP26214785A JPH0648212B2 JP H0648212 B2 JPH0648212 B2 JP H0648212B2 JP 60262147 A JP60262147 A JP 60262147A JP 26214785 A JP26214785 A JP 26214785A JP H0648212 B2 JPH0648212 B2 JP H0648212B2
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- JP
- Japan
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- series data
- digital filter
- time
- filter means
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は電子天びんに関し、特に、ノイズを含む秤量信
号を時間Ｔごとにサンプリングして得られた時系列デー
タからノイズ成分を除去するためのデータ処理技術に関
する。
号を時間Ｔごとにサンプリングして得られた時系列デー
タからノイズ成分を除去するためのデータ処理技術に関
する。
＜従来技術＞ 電子天びんは、荷重−電気変換部のアナログ出力をＡ／
Ｄ変換器により所定時間Ｔごとに、例えば０．２秒ごと
にサンプリングして数値化しているが、従来はこの数値
データを算術平均処理することによりノイズ成分を減少
させる方式が用いられていた。すなわち、サンプリング
された時系列データを｛Ｘｎ｝（ｎ＝１，２，３，…）
としたとき、平均化処理された時系列データ｛ｎ｝
は、 となる。この時信号Ｘに含まれている周波数(Hz)のノ
イズ ｒｅｉ（ωｔ＋θ１），ω＝２π…(2) は、時系列｛Ｘｎ｝においては となり、Ｎ回平均された｛ｎ｝においては ωＴ＝２ｌπのときは ωＴ≠２ｌπのときは 従ってＮ回の算術平均をとることによって周波数(Hz)
のノイズの振幅は ＝ｌｏのとき、 ≠ｌｏのとき、 ただしｌは整数，０＝１／Ｔ 倍になる。０の整数倍の周波数のノイズは(4)式から
明らかなように、平均化によっても全く減衰せず、０
の整数倍でない周波数のノイズはＮ回の平均化によりそ
の振幅が(5)式のように減衰し、特に のときノイズは完全に減衰して０になる。
Ｄ変換器により所定時間Ｔごとに、例えば０．２秒ごと
にサンプリングして数値化しているが、従来はこの数値
データを算術平均処理することによりノイズ成分を減少
させる方式が用いられていた。すなわち、サンプリング
された時系列データを｛Ｘｎ｝（ｎ＝１，２，３，…）
としたとき、平均化処理された時系列データ｛ｎ｝
は、 となる。この時信号Ｘに含まれている周波数(Hz)のノ
イズ ｒｅｉ（ωｔ＋θ１），ω＝２π…(2) は、時系列｛Ｘｎ｝においては となり、Ｎ回平均された｛ｎ｝においては ωＴ＝２ｌπのときは ωＴ≠２ｌπのときは 従ってＮ回の算術平均をとることによって周波数(Hz)
のノイズの振幅は ＝ｌｏのとき、 ≠ｌｏのとき、 ただしｌは整数，０＝１／Ｔ 倍になる。０の整数倍の周波数のノイズは(4)式から
明らかなように、平均化によっても全く減衰せず、０
の整数倍でない周波数のノイズはＮ回の平均化によりそ
の振幅が(5)式のように減衰し、特に のときノイズは完全に減衰して０になる。
また、減衰量をｄＢ表示すると、 例としてＮ＝２５＝３２の場合、Ｎ回平均によるノイズ
の減衰特性を示すと第６図のようになる。この減衰特性
は周期０の周期関数となるので周波数範囲０〜０の
みを表示している。
の減衰特性を示すと第６図のようになる。この減衰特性
は周期０の周期関数となるので周波数範囲０〜０の
みを表示している。
また、Ｎが大きくなれば包路線で減衰特性を考える方が
実際的であると考えられる。そこで、Ｎ＝３２，６４，
１２８，２５６の場合の減衰特性の包路線を示すと第７
図のようになる。
実際的であると考えられる。そこで、Ｎ＝３２，６４，
１２８，２５６の場合の減衰特性の包路線を示すと第７
図のようになる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 第７図から解ることは、Ｎ回の算術平均処理においてＮ
をある程度大きく採ることによりノイズを減衰させるこ
とができるものの、周波数が０と０の近傍では平均化
の効果がほとんど現れないという問題があり、また、こ
の０と０の近傍を除いてノイズを例えば約４０ｄＢ減
衰させたい場合、Ｎ＝１２８ないしＮ＝２５６と可成り
大きく採らねばならず、そのために大容量のメモリが必
要となるばかりでなく、秤量値がステップ状に変化した
ときに算術平均値がその変化に完全に追随するまでの時
間ＮＴが、大きくなり、秤量値の表示の応答が鈍くなる
という問題点がある。例えばＴ＝０．２秒，Ｎ＝２５６
のときＮＴは５１．２秒となり実用的でない。
をある程度大きく採ることによりノイズを減衰させるこ
とができるものの、周波数が０と０の近傍では平均化
の効果がほとんど現れないという問題があり、また、こ
の０と０の近傍を除いてノイズを例えば約４０ｄＢ減
衰させたい場合、Ｎ＝１２８ないしＮ＝２５６と可成り
大きく採らねばならず、そのために大容量のメモリが必
要となるばかりでなく、秤量値がステップ状に変化した
ときに算術平均値がその変化に完全に追随するまでの時
間ＮＴが、大きくなり、秤量値の表示の応答が鈍くなる
という問題点がある。例えばＴ＝０．２秒，Ｎ＝２５６
のときＮＴは５１．２秒となり実用的でない。
そこで、本発明の目的はデジタルフィルタを複数段用い
ることによりノイズ減衰量が大きくかつ表示の応答が速
い電子天びんを提供することである。
ることによりノイズ減衰量が大きくかつ表示の応答が速
い電子天びんを提供することである。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の電子天びんは、はかり皿上の荷重を電気信号に
変換し、その電気信号を所定時間（Ｔｘ）ごとにサンプ
リングして得られた時系列データ｛Ｘｎ｝を用いて上記
はかり皿上荷重値を決定し、その値を表示する装置にお
いて、それぞれが （ただし、Ｍは正の整数でＭ≧２） の式で表される演算内容のもとに入力時系列データ｛Ｕ
ｎ｝を出力時系列データ｛Ｖｎ｝に変換する少なくとも
第１段および第２段のデジタルフィルタ手段を有し、第
１段のデジタルフィルタ手段は、上記サンプリングによ
り得られた第１次時系列データ｛Ｘｎ｝より、周期（Ｔ
ｙ）が上記所定時間（Ｔｘ）の整数倍である第２次時系
列データ｛Ｙｎ｝を得るデジタルフィルタ手段であっ
て、第２段以降のデジタルフィルタ手段は、前段の時系
列データより、周期が前段の周期の整数倍である第３次
時系列データを得るデジタルフィルタ手段であり、最終
段のデジタルフィルタ手段により得られた時系列データ
を上記はかり皿上の荷重値として表示するよう構成され
ていることによって特徴づけられる。
変換し、その電気信号を所定時間（Ｔｘ）ごとにサンプ
リングして得られた時系列データ｛Ｘｎ｝を用いて上記
はかり皿上荷重値を決定し、その値を表示する装置にお
いて、それぞれが （ただし、Ｍは正の整数でＭ≧２） の式で表される演算内容のもとに入力時系列データ｛Ｕ
ｎ｝を出力時系列データ｛Ｖｎ｝に変換する少なくとも
第１段および第２段のデジタルフィルタ手段を有し、第
１段のデジタルフィルタ手段は、上記サンプリングによ
り得られた第１次時系列データ｛Ｘｎ｝より、周期（Ｔ
ｙ）が上記所定時間（Ｔｘ）の整数倍である第２次時系
列データ｛Ｙｎ｝を得るデジタルフィルタ手段であっ
て、第２段以降のデジタルフィルタ手段は、前段の時系
列データより、周期が前段の周期の整数倍である第３次
時系列データを得るデジタルフィルタ手段であり、最終
段のデジタルフィルタ手段により得られた時系列データ
を上記はかり皿上の荷重値として表示するよう構成され
ていることによって特徴づけられる。
本発明におけるデジタルフィルタ手段は、例えば入力さ
れる時系列データを｛Ｕｎ｝、出力される時系列データ
を｛Ｖｎ｝としたとき、 で表わされる。ここにＭは正の整数である（Ｍ≧２）。
れる時系列データを｛Ｕｎ｝、出力される時系列データ
を｛Ｖｎ｝としたとき、 で表わされる。ここにＭは正の整数である（Ｍ≧２）。
本発明において、時系列データの周期を整数倍すると
き、１倍を含むことは勿論である。
き、１倍を含むことは勿論である。
＜作用＞ 第１図に各時系列データのタイムチャートを示す。所定
時間Ｔｘ，例えば０．２秒ごとにデータがサンプリング
されて第１次時系列データ｛Ｘｎ｝が得られる。この第
１次時系列データ｛Ｘｎ｝に基づいて、第１次デジタル
フィルタ手段の演算、例えば が実行されて第２次時系列データ｛Ｙｎ｝が得られる。
つづいて、第２次デジタルフィルタ手段の演算が実行さ
れる。そしてこのような演算を繰返し最終次のデジタル
フィルタ手段の演算結果である最終次の時系列データが
秤量データとして供される。
時間Ｔｘ，例えば０．２秒ごとにデータがサンプリング
されて第１次時系列データ｛Ｘｎ｝が得られる。この第
１次時系列データ｛Ｘｎ｝に基づいて、第１次デジタル
フィルタ手段の演算、例えば が実行されて第２次時系列データ｛Ｙｎ｝が得られる。
つづいて、第２次デジタルフィルタ手段の演算が実行さ
れる。そしてこのような演算を繰返し最終次のデジタル
フィルタ手段の演算結果である最終次の時系列データが
秤量データとして供される。
＜実施例＞ 第２図は本発明実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。
る。
荷重−電気変換部１は、はかり皿２上の荷重Ｗを電気信
号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３は所定時間Ｔ、例えば
０．２秒ごとにデジタル変換された数値データＸｎを出
力する。この中には荷重Ｗのほかにノイズが含まれてい
る。データ処理部４はＣＰＵ５，ＲＯＭ６，ＲＡＭ７を
備えており、ＲＡＭ７には、時系列データを一時記憶す
るＸレジスタ（Ｘ０〜Ｘ３），Ｙレジスタ（Ｙ０〜
Ｙ12），Ｚレジスタ（Ｚ０〜Ｚ12），Ｗレジスタ（Ｗ０
〜Ｗ12），カウンタＣ１，Ｃ２及びフラグＦＬＧを備え
ている。ＲＯＭ６には後述するようなプログラムが記憶
されている。このプログラムと上記各レジスタにより本
発明のデジタルフィルタが構成されている。
号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３は所定時間Ｔ、例えば
０．２秒ごとにデジタル変換された数値データＸｎを出
力する。この中には荷重Ｗのほかにノイズが含まれてい
る。データ処理部４はＣＰＵ５，ＲＯＭ６，ＲＡＭ７を
備えており、ＲＡＭ７には、時系列データを一時記憶す
るＸレジスタ（Ｘ０〜Ｘ３），Ｙレジスタ（Ｙ０〜
Ｙ12），Ｚレジスタ（Ｚ０〜Ｚ12），Ｗレジスタ（Ｗ０
〜Ｗ12），カウンタＣ１，Ｃ２及びフラグＦＬＧを備え
ている。ＲＯＭ６には後述するようなプログラムが記憶
されている。このプログラムと上記各レジスタにより本
発明のデジタルフィルタが構成されている。
第３図に、本発明実施例のプログラムのフローチャート
を示す。
を示す。
初期設定１１にて、Ｘレジスタ，Ｙレジスタ，Ｚレジス
タ，Ｗレジスタ，カウンタＣ１，Ｃ２及びフラグＦＬＧ
がクリアされる。次にＡ／Ｄ変換器からサンプリングさ
れた第１次時系列信号｛Ｘｎ｝のひとつＸが入力される
と(12)、ＦＬＧが“１”であればＸがＸレジスタの最小
桁Ｘ０に入力される(13)、しかし最初はＦＬＧが“０”
であるからステップ１４へ進み、データＸが各レジスタ
の全桁へ並列に入力される。これはデジタルフィルタの
初期応答を速くするためである。
タ，Ｗレジスタ，カウンタＣ１，Ｃ２及びフラグＦＬＧ
がクリアされる。次にＡ／Ｄ変換器からサンプリングさ
れた第１次時系列信号｛Ｘｎ｝のひとつＸが入力される
と(12)、ＦＬＧが“１”であればＸがＸレジスタの最小
桁Ｘ０に入力される(13)、しかし最初はＦＬＧが“０”
であるからステップ１４へ進み、データＸが各レジスタ
の全桁へ並列に入力される。これはデジタルフィルタの
初期応答を速くするためである。
ステップ１５において第１次デジタルフィルタの演算 が実行される。この演算はサンプリング入力Ｘ０が到来
する毎に実行されて第２次の時系列｛Ｙｎ｝がつくられ
てゆく。次にフラグＦＬＧが“０”のときにはＦＬＧ＝
１にセットしてステップ１７へ進み、ＦＬＧが“１”の
ときにはカウンタＣ１を＋１歩進させてステップ１７へ
進む。このステップ１７にて、Ｃ１≠４ならばステップ
２２へ進み、ここでＹｉ←Ｙｉ-1，Ｘｉ←Ｘｉ-1の置換
を行い次のサンプリング入力を待つ。Ｃ１＝４ならばス
テップ１８へ進み、第２次デジタルフィルタの演算 が実行されるとともにカウンタＣ１がクリアされる。こ
のようにして、第２次時系列｛Ｙｎ｝の４倍の周期で第
３次時系列｛Ｚｎ｝がつくられてゆく。
する毎に実行されて第２次の時系列｛Ｙｎ｝がつくられ
てゆく。次にフラグＦＬＧが“０”のときにはＦＬＧ＝
１にセットしてステップ１７へ進み、ＦＬＧが“１”の
ときにはカウンタＣ１を＋１歩進させてステップ１７へ
進む。このステップ１７にて、Ｃ１≠４ならばステップ
２２へ進み、ここでＹｉ←Ｙｉ-1，Ｘｉ←Ｘｉ-1の置換
を行い次のサンプリング入力を待つ。Ｃ１＝４ならばス
テップ１８へ進み、第２次デジタルフィルタの演算 が実行されるとともにカウンタＣ１がクリアされる。こ
のようにして、第２次時系列｛Ｙｎ｝の４倍の周期で第
３次時系列｛Ｚｎ｝がつくられてゆく。
同様にステップ１９にてＣ２＝４か否かが判断されＣ２
＝４ならばステップ２０へ進み、第３次デジタルフィル
タの演算 が実行されるとともにカウンタＣ２がクリアされる。こ
のようにして、第３次時系列｛Ｚｎ｝の更に４倍の周期
で第４次時系列｛Ｗｎ｝がつくられてゆく。また、ステ
ップ２０からステップ２３へと進んで(10)式で求めたＷ
０が荷重値の表示値として表示器に表示される。
＝４ならばステップ２０へ進み、第３次デジタルフィル
タの演算 が実行されるとともにカウンタＣ２がクリアされる。こ
のようにして、第３次時系列｛Ｚｎ｝の更に４倍の周期
で第４次時系列｛Ｗｎ｝がつくられてゆく。また、ステ
ップ２０からステップ２３へと進んで(10)式で求めたＷ
０が荷重値の表示値として表示器に表示される。
第４図に、(7)式に示す第１次デジタルフィルタの減衰
量（ｄＢ）の周波数特性図を示す。周波数０（直流）と
０では減衰量が０であるが、０／４，０／２，３
０／４の各周波数点において出力が０（減衰量−∞ｄ
Ｂ）となり、この３点の中間に出力の極大点が存在す
る。この極大点における減衰量は約−２３ｄＢである。
量（ｄＢ）の周波数特性図を示す。周波数０（直流）と
０では減衰量が０であるが、０／４，０／２，３
０／４の各周波数点において出力が０（減衰量−∞ｄ
Ｂ）となり、この３点の中間に出力の極大点が存在す
る。この極大点における減衰量は約−２３ｄＢである。
デジタルフィルタの次数を増やすことにより極大点，極
小点の数が増大する。特に、実施例に示したように、第
３次時系列｛Ｚｎ｝の周期が第２次時系列｛Ｙｎ｝の周
期の４倍である場合は、一方の周波数特性の極大点と他
方の周波数特性の極小点とが一致し、同時に一方の周波
数特性の極小点と他方の周波数特性の極大点とが一致す
る。その結果、総合的な周波数特性の出力の極大点が低
く抑えられるとともに、次数の増大により出力の極小点
の個数が増加するから、全体としてすぐれた減衰特性の
ものが得られる。
小点の数が増大する。特に、実施例に示したように、第
３次時系列｛Ｚｎ｝の周期が第２次時系列｛Ｙｎ｝の周
期の４倍である場合は、一方の周波数特性の極大点と他
方の周波数特性の極小点とが一致し、同時に一方の周波
数特性の極小点と他方の周波数特性の極大点とが一致す
る。その結果、総合的な周波数特性の出力の極大点が低
く抑えられるとともに、次数の増大により出力の極小点
の個数が増加するから、全体としてすぐれた減衰特性の
ものが得られる。
第５図（Ａ）に、この実施例、すなわち第１，第２，第
３次のデジタルフィルタを通した場合の減衰量の周波数
特性図を示す。この特性図において注目すべきことは、
第１に、周波数０と０の近傍をのぞく中間帯における
減衰量が−７０ｄＢ前後と非常に大きいことである。第
２に、０／６４ごとに出力が０（減衰量，−∞ｄＢ）
に落ち込む周波数点が存在し、従って、周波数０近傍の
減衰量が従来に比べて格段に大きいことである。
３次のデジタルフィルタを通した場合の減衰量の周波数
特性図を示す。この特性図において注目すべきことは、
第１に、周波数０と０の近傍をのぞく中間帯における
減衰量が−７０ｄＢ前後と非常に大きいことである。第
２に、０／６４ごとに出力が０（減衰量，−∞ｄＢ）
に落ち込む周波数点が存在し、従って、周波数０近傍の
減衰量が従来に比べて格段に大きいことである。
本発明の他の実施例として、第３次デジタルフィルタを
省いて実施することもできる。この場合、第２次デジタ
ルフィルタによる演算結果Ｚ０が表示されるわけである
が、第５図に点線（Ｂ）によりその場合の減衰量の周波
数特性図を併記する。
省いて実施することもできる。この場合、第２次デジタ
ルフィルタによる演算結果Ｚ０が表示されるわけである
が、第５図に点線（Ｂ）によりその場合の減衰量の周波
数特性図を併記する。
更に本発明の変形実施例として、周波数０における減
衰ゼロを解消するため、周波数０で減衰する通常のフ
ィルタと本発明のデジタルフィルタを組合せて実施する
ことができる。
衰ゼロを解消するため、周波数０で減衰する通常のフ
ィルタと本発明のデジタルフィルタを組合せて実施する
ことができる。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、コンピュータのソフトウェアによる簡
単な構成で、秤量データからノイズ成分のみを大きく減
衰させて直流成分を有効に抽出するデータ処理を行うこ
とができる。従って、分単位で変化するゆらぎのような
極低周波ノイズや、風によるノイズなどを有効に除去す
ることができる。
単な構成で、秤量データからノイズ成分のみを大きく減
衰させて直流成分を有効に抽出するデータ処理を行うこ
とができる。従って、分単位で変化するゆらぎのような
極低周波ノイズや、風によるノイズなどを有効に除去す
ることができる。
第１図は本発明の各時系列データの一例を示すタイムチ
ャートである。第２図は本発明実施例の全体構成を示す
ブロック図である。第３図は本発明実施例のプログラム
のフローチャートである。第４図は本発明の第一次デジ
タルフィルタの一例の周波数特性図、第５図は本発明実
施例の周波数特性図である。第６図と第７図は従来例の
周波数特性図である。
ャートである。第２図は本発明実施例の全体構成を示す
ブロック図である。第３図は本発明実施例のプログラム
のフローチャートである。第４図は本発明の第一次デジ
タルフィルタの一例の周波数特性図、第５図は本発明実
施例の周波数特性図である。第６図と第７図は従来例の
周波数特性図である。
Claims (3)
- 【請求項１】はかり皿上の荷重を電気信号に変換し、そ
の電気信号を所定時間（Ｔｘ）ごとにサンプリングして
得られた時系列データ｛Ｘｎ｝を用いて上記はかり皿上
荷重値を決定し、その値を表示する装置において、それ
ぞれが下記の式で表される演算内容のもとに入力時系列
データ｛Ｕｎ｝を出力時系列データ｛Ｖｎ｝に変換する
少なくとも第１段および第２段のデジタルフィルタ手段
を有し、第１段のデジタルフィルタ手段は、上記サンプ
リングにより得られた第１次時系列データ｛Ｘｎ｝よ
り、周期（Ｔｙ）が上記所定時間（Ｔｘ）の整数倍であ
る第２次時系列データ｛Ｙｎ｝を得るデジタルフィルタ
手段であって、第２段以降のデジタルフィルタ手段は、
前段の時系列データより、周期が前段の周期の整数倍で
ある第３次時系列データを得るデジタルフィルタ手段で
あり、最終段のデジタルフィルタ手段により得られた時
系列データを上記はかり皿上の荷重値として表示するよ
う構成されていることを特徴とする電子天びん。 （ただし、Ｍは正の整数でＭ≧２） - 【請求項２】後の時系列データの周期が先の時系列デー
タの周期の４倍であることを特徴とする、特許請求の範
囲第１項記載の電子天びん。 - 【請求項３】上記第１段のデジタルフィルタ手段の演算
が、 であって、かつ、上記第２段以降のデジタルフィルタ手
段の演算が、前段のデジタルフィルタ手段により得られ
た時系列データを｛Ｙｎ｝とし、当該デジタルフィルタ
手段により得られる時系列データを｛Ｚｎ｝としたと
き、 であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
電子天びん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60262147A JPH0648212B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子天びん |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60262147A JPH0648212B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子天びん |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119416A JPS62119416A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0648212B2 true JPH0648212B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17371708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60262147A Expired - Fee Related JPH0648212B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子天びん |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648212B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02226018A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | 車両の輪重測定装置 |
| JP3312626B2 (ja) * | 1989-12-01 | 2002-08-12 | 株式会社石田衡器製作所 | ロードセル型重量測定装置 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60262147A patent/JPH0648212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119416A (ja) | 1987-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |