JPH0718741B2 - 重量検出装置 - Google Patents

重量検出装置

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JPH0718741B2
JPH0718741B2 JP63220968A JP22096888A JPH0718741B2 JP H0718741 B2 JPH0718741 B2 JP H0718741B2 JP 63220968 A JP63220968 A JP 63220968A JP 22096888 A JP22096888 A JP 22096888A JP H0718741 B2 JPH0718741 B2 JP H0718741B2
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JP63220968A
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誠 三原
茂樹 植田
正信 井上
謙三 黄地
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転する秤量台を有し、そこに載置された物
体の重量変化を検出する重量検出装置に関するものであ
る。例えば重量変化を有効に利用するものとして加熱調
理器がある。とりわけ電子レンジにおいては回転載置台
に載せられた食品の、加熱中の重量減少量を測定して調
理の出来具合を判断しようとする試みが古くからなされ
ている。
従来の技術 従来この種の回転載置台を有する重量検出装置は秤量機
構による位置器差(物体の載置位置の差による測定誤
差)が発生するため、秤量台が一回転する間の平均値を
測定したり、回転ごとの同一地点の重量を測定したりし
て位置器差を取り除き重量変化を検出していた。
また重量の変化量を測定する方法としては、測定開始時
点で測定した初期重量との差分量を随時測定するやり方
が一般的である(特開昭60−111404号公報)。
発明が解決しようとする課題 しかし上記のような測定方法による重量は回転載置台が
一回転する間に一個しか獲得できない。ところが電子レ
ンジの場合、回転載置台の回転速度は10〜12秒/回転と
遅く、重量変化の反応も極めて遅くなる。即ち重量変化
が生じても回転載置台が一回転するまで変化量を検出で
きないと言うことになり、測定の俊敏性という点で大き
な欠点となっていた。
また、測定中に外乱が加わり絶対重量に不連続点が生じ
ると初期重量に基づいて重量変化を求める方式では致命
的な誤差が発生する。第2図は秤の分野ではすでに公知
のロバーバル機構を用いた重量検出装置の外観図、第9
図はこの重量検出装置で絶対重量を測定中に衝撃を外部
から加えた時の秤量特性である。約20秒付近で衝撃が加
わり絶対重量に6〜7gの重量増加となっているのがわか
る。しかし、この測定中には重量変化はおこっていない
し、測定中の脈動は回転載置台回転中の位置器差による
もので実際の重量変化とは異なる。このように不連続が
生じると初期重量は全く意味をなさないデータとなって
しまう。
一般に、重量検出装置は被測定物の重量を重量検出用の
センサーに伝達するための機構系を介在するため機構的
な摩擦によるヒステリシスが存在する。これに外部から
衝撃,振動が加わることによって状態が遷移しこのよう
な現象が発生すると考えられる。さらに異常な場合では
あるが測定中の衝撃,振動によって被測定物が移動した
場合にもこのような現象がおこる。従来このような異常
なケースに対してほとんど対応がなされていなかった。
課題を解決するための手段 本発明の重量検出装置は、物体を載置し回転駆動する回
転載置台と、物体の重量を検出する重量検出手段と、回
転載置台一回転当たり所定複数回数nの重量を等間隔で
サンプリングするとともに各測定重量の前回測定重量と
の差分重量を求める差分重量検出手段と差分重量を前n
回にわたり加算平均する差分重量平均化手段と、差分重
量平均化手段からの測定信号を累積加算して物体の重量
変化を測定する重量変化検出手段とを備え、差分重量平
均化手段はその出力信号がある所定範囲を逸脱すれば出
力信号を零とするものである。
作 用 本発明の重量検出装置は、載置台一回転中に物体の重量
をn回一定間隔で測定しかつ、測定開始直後の1回を除
き以降は重量測定ごとに前回測定重量間の差分重量を測
定する。そして測定開始後(n+1)個目の測定からは
過去n回の差分重量を順次加算平均してさらにその結果
を累積加算することによって重量変化を測定している。
これにより(回転周期/n)の時間間隔でしかも位置器差
を取り除いた正確な重量変化を検出できる。また差分重
量を過去n回にわたり加算した差分重量平均化手段の出
力は位置器差の影響を取り除いた正確な重量変化率を表
すことになる。したがってこの出力が測定上の重量減少
率ではありえないような異常値を示した場合がすなわち
前述した衝撃,振動等での異常(データの不連続,跳躍
等)ということになる。これを検知して重量変化検出手
段への出力信号を零とすることによって異常時に測定の
マスクをする効果となり重量変化を正確に測定すること
ができる。このような異常を検出する方法として重量検
出手段、あるいは差分重量検出手段の出力をモニターす
る方法もあるが、本例のように載置台回転中の重量、あ
るいは差分重量は位置器差の影響で大きく変動するため
異常と正常を判別することは極めて困難である。そのよ
うな点から測定時の異常を検知する手段として本発明は
非常に有効であることがわかる。
実施例 第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。7は被
測定物である物体、1は物体7を載置するための回転載
置台、2は回転載置台1を回転するためのモーターで電
源周期に同期した同期型モーター、3は回転載置台1、
物体7、モータ2を受け物体7の重量をある所定の物理
量へと交換する重量検出手段、4は重量検出手段3から
の出力を一定インターバルでかつモーター2一回転当た
り3個読み込み、さらに検出した信号を重量へと交換し
てその重量と前回獲得した重量との差分重量を出力する
差分重量検出手段、5は差分重量検出手段4の出力を受
けその信号とさらに過去2回の信号の合計3個の信号を
加算する差分重量平均化手段で、差分重量検出手段4か
ら出力される一定インターバルの信号を過去2回記憶し
ている。6は差分重量平均化手段5から出力される信号
を累積加算する重量変化検出手段である。以上の差分重
量検出手段4、差分重量平均化手段6、重量変化検出手
段6はマイクロコンピューター8によって構成した。第
2図に重量検出手段の要部を示し、重量検出の原理を示
す。12は板バネで、それぞれの板バネは板バネスペーサ
11を挿んで平行に取り付けられている。これは秤の分野
ですでに公知のロバーバル機構と称されるもので板バネ
スペーサ11の一端は本体ベースに固定されたロバーバル
機構固定金具13に取り付けられ固定端となり、他端は自
由端となり上下鉛直方向に移動自在な構成になってい
る。この機構的な機能により回転載置台1の上のどの位
置に物体が載せられても鉛直方向に正確に荷重が伝わ
る。さてここで回転載置台1の上に物体が載せられると
板バネ12の弾性によって物体の重量に応じた変移が生じ
ロバーバル機構の自由端側と固定端側に取り付けられた
板金電極9のギャップが変化し電極間の静電容量が変わ
る。これを検出することによって重量を測定するという
原理である。回路図を第3図に示す。9は板金電極で電
気回路で等価的に表すとコンデンサーとなり10の発振回
路により静電容量に依存して周波数が変化する矩形波信
号に変換されマイクロコンピューター8に出力される。
14は電源同期信号発生回路で商用電源と同一周波数の矩
形波信号をマイクロコンピューター8に出力する。以上
に示した構成によって回転載置台1の回転中の重量変化
の検出方法について説明する。第4図はマイクロコンピ
ューター8内の各信号のタイミングチャートを示す。重
量検出手段3は,,,……というように一定イン
ターバルで信号を獲得し3個で丁度一回転となる。この
タイミング関係の管理については、電源同期信号発生回
路14からのパルス信号を所定回数カウントすることによ
って実現している。このためにはモーター2は電源同期
型モーターとすることが必須である。このようにして獲
得した,,,……の重量は差分重量検出手段4に
よって前回測定した重量との差分のかたちで、′=
−、′=−,……というように順次減算され
る。さらに差分重量平均化手段5によって過去3回の差
分重量検出手段4の出力は″=′+′+′,
″=′+′+′,……というように順次加算さ
れる。さらに重量変化検出手段6によって差分重量平均
化手段5の出力は″,″+″,″+″+″
……というように順次累積加算される。
次にこの信号処理をマイクロコンピューターを用いて行
うときのプログラムのアルゴリズムの一例を第5図のフ
ローチャートに基づいて説明する。測定を開始するとス
テップ15で現在何個目のデータかを記憶するレジスタi
を1に初期設定する。ステップ16で電源同期信号発生回
路14から出力されるパルス信号を監視し立ち下がりを検
出すればステップ17に進み、そうでないときはステップ
16を繰り返す。ステップ17ではこの立ち下がり回数をカ
ウントし、所定回数n1に達した場合ステップ18に進み、
それ以外ではステップ16に戻る。このステップ16,17で
データの取り込みインターバルを正確に決定している。
例えば、回転周期が10秒の電源同期型モーターの場合、
モーターの回転周期に相当する電源同期信号のカウント
数nは n=3×n1=10/(1/60)=600 となり、1回転に3個データをサンプリングする場合の
インターバルに相当する同カウント数n1は、 n1=n/3=600/3=200 となる。
次にステップ18において、検出した重量検出手段6の出
力信号を重量Wに交換する。ステップ19で測定回数iが
1のときはステップ16に戻り次のデータ獲得の同期待ち
となりそれ以外ではステップ20で差分重量DWの計算を、 DW(i−1)=W(i)−W(i−1) として算出する。ここで( )内のiは測定回数を表
し、DW(i−1)であれば測定回数(i−1)回目の差
分重量DWということになる。ステップ21で測定回数iが
3以下では以上の過程を繰り返すべく、ステップ16に戻
り、それ以外ではステップ22で差分重量DWを過去3回に
わたり加算平均し平均化差分重量ADWを、 ADW(i)=DW(i)+DW(i−1)+DW(i−2) として計算する。この計算結果はステップ23で所定異常
レベルl1,l2と比較されl1≧ADW(i)またはl2≦ADW
(i)であればADW(i)=Oとしそれ以外ではステッ
プ25へと進む、ステップ25では重量変化CWを、 CW(i)=CW(i−1)+ADW(i) として計算する。ステップ26で測定回数をインクリメン
トしてステップ27で測定終了でなければステップ16に戻
り処理を繰り返す。このアルゴリズムを用いて実際にモ
ーターを回転させながら重量変化を測定したときの各デ
ータの特性図を第6図,第7図,第8図に示す。第6図
(a)は重量検出手段3の出力を重量へと変換した重量
Wである。モーター1回転当たり3回測定しているた
め、位置器差の影響により測定値は約4gの振れ幅で脈動
している。約20秒経過時点で外部から重量検出装置に衝
撃を加えたため約291gで安定していた測定値が297gに跳
躍して不連続が生じていることがわかる。さらに130秒
付近で再度衝撃を加えたためパルス状のデータの跳躍が
発生しているがここでは安定レベルが変わるというよう
な状態には到っていない。そして280秒付近から重量変
化がおこり最終的に約3g減少する。第6図(b)は差分
重量検出手段4の出力の差分重量DWの特性である。第7
図は差分重量平均化手段5の出力の平均化差分重量ADW
で、過去3回の加算結果すなわち物理的には一回転の平
均値ということになり第6図(b)の回転による脈動を
取り除いた特性となっている。これによって、回転によ
る位置器差の影響を取り除いた重量変化率を瞬時に得る
ことができる。この出力には脈動成分が含まれていない
ため測定値の異常を検知するためには最適の信号という
ことができ容易に正常,異常の判別がつく。すなわち、
重量検出手段,差分重量検出手段の出力を見ると両者と
も脈動が重畳しているため脈動幅と重量の異常レベルと
を判別することは極めて難しい。特に重量物が回転載置
台の端に載置された場合この脈動はさらに大きくなる傾
向にあり判別はさらに困難になる。この異常検知レベル
l1,l2をl1=2.0gそしてl2=−2.0gとすると20秒付近と1
30秒付近の異常は容易に判定できる。この異常を検知し
てADW=0gとした場合の重量検出手段の出力CWは第8図
(b)のようになり衝撃による影響はほとんど現れてい
ない。一方、第8図(a)はADW=0gの処理を施さずそ
のままのADWを累積加算したもので衝撃の影響で不連続
が発生し20〜40秒にかけて20gの重量増加がおこり結
局、重量減少は測定できなかったことになる。ここで、
実際の重量減少が約3g程度であるのに重量変化検出手段
の出力になると約10g程度となっている。これは差分重
量平均化の過程で過去3回の差分重量を加算しているた
めおこる現象であり、実際の重量減少量はその1/3であ
る。なお、異常検知レベルl1,l2は測定する物体の重量
変化率の限界値に対して適当な余裕を設け設定するのが
望ましい。
発明の効果 以上のように本発明の重量検出装置は回転載置台一回転
当たり複数個nの重量を等間隔でサンプリングし各差分
重量を過去n回にわたり加算平均した結果が第1の所定
異常レベル以上のとき、または第2の所定異常レベル以
上のときは測定値の異常とみなしその結果を0として、
さらにその結果を累積加算して重量変化量を検出するも
のであり、 (1) 秤量機構による位置器差の影響を取り除いた微小
重量変化を検出できる。
(2) 秤量機構による位置器差の影響を取り除いた重量
変化を回転周期の1/nの間隔でサンプリングでき測定の
スピードが飛躍的にアップする。
(3) 外部からの衝撃,振動,ノイズ等外乱によるデー
タが急変,跳躍等の異常が生じても微小重量変化を正確
に測定できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例における重量検出装置の構成
図、第2図は重量検出手段の要部側面図、第3図は同要
部回路図、第4図は各出力信号のタイミングチャート、
第5図は信号処理アルゴリズムを示すフローチャート、
第6図(a)は重量検出手段の出力特性図、第6図
(b)は差分重量検出手段の出力特性図、第7図は差分
重量平均化手段の出力特性図、第8図(a)は異常検知
による信号処理をした重量変化検出手段の出力特性図、
第8図(b)はその処理をしない重量変化検出手段の出
力特性図、第9図は衝撃を与えたときの異常秤量特性図
である。 1……回転載置台、2……モーター、3……重量検出手
段、4……差分重量検出手段、5……差分重量平均化手
段、6……重量変化検出手段、8……マイクロコンピュ
ーター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−200020(JP,A) 実開 昭62−14206(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体を載置し回転駆動する回転載置台と、
    物体の重量を検出する重量検出手段と、前記回転載置台
    一回転当たり所定複数回数nの重量を等間隔でサンプリ
    ングするとともに各測定重量の前回測定重量との差分重
    量を求める差分重量検出手段と前記差分重量を前n回に
    わたり加算平均する差分重量平均化手段と、前記差分重
    量平均化手段からの測定信号を累積加算して物体の重量
    変化を測定する重量変化検出手段とを備え、前記差分重
    量平均化手段の出力信号が第1の所定値以下または第2
    の所定値以上の時はその出力信号を零とする重量検出装
    置。
JP63220968A 1988-09-02 1988-09-02 重量検出装置 Expired - Lifetime JPH0718741B2 (ja)

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JP63220968A JPH0718741B2 (ja) 1988-09-02 1988-09-02 重量検出装置

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JP63220968A JPH0718741B2 (ja) 1988-09-02 1988-09-02 重量検出装置

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Publication Number Publication Date
JPH0267930A JPH0267930A (ja) 1990-03-07
JPH0718741B2 true JPH0718741B2 (ja) 1995-03-06

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ID=16759380

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63220968A Expired - Lifetime JPH0718741B2 (ja) 1988-09-02 1988-09-02 重量検出装置

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JP (1) JPH0718741B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014206445A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 トヨタ自動車東日本株式会社 部品供給装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014206445A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 トヨタ自動車東日本株式会社 部品供給装置

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JPH0267930A (ja) 1990-03-07

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