JPH0781906B2

JPH0781906B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JPH0781906B2
Application number: JP62146016A
Authority: JP
Inventors: 孝敏村岡
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS63309823A

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、更に詳しくは、荷重検出デ
ータに含まれているノイズ成分をデジタルフィルタで除
去する方式の電子天びんに関する。

＜従来の技術＞荷重検出部からのアナログ信号を、所定の微小時間ごと
にデジタル変換して採り込み、そのデータに基づいて計
量値を決定する天びんにおいて、従来、採り込んだ時系
列データに含まれているノイズ成分を除去して安定した
計量値を表示するため、その時系列データをデジタルフ
ィルタに通すことは既に知られている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ところで、計量表示値の安定性を重視して、ノイズ除去
効果の大きいデジタルフィルタを用いてデータ処理を行
うと、計量値の表示の応答性が低下するばかりでなく、
ノイズ除去効果を大きくすればするほどデジタルフィル
タ処理の開始時点での初期値の影響度が大きくなること
から、データが安定してその旨が例えば安定インジケー
タ等によって報知されている状態においても、表示値が
１カウントとんでしまうという現象が生じることがあ
る。

また、ノイズ除去効果の大きいデジタルフィルタを使用
した場合、荷重の微小変化に対する表示の追従が遅くな
り、特にはかり取り作業を行う場合にはこのことが問題
となる。この対策として単にノイズ除去効果の小さいデ
ジタルフィルタを使用すると、ショック等の大きなノイ
ズがあった場合に表示が全く読み取れないほどに変動し
てしまうという問題が生ずる。

本発明はこのようなデジタルフィルタを使用した電子天
びんにおける諸問題点を解決すべくなされたもので、そ
の第１の目的は、表示の応答性を低下させることなく、
また、データ安定時において突如表示値が変化すること
なく、しかも、ノイズに対して強い安定した計量値を表
示することのできる電子天びんを提供することにあり、
第２の目的は、荷重の微小変化に対して高速に表示が応
答するとともに、ショック等に対しては表示が大きく変
動することのない電子天びんを提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞第１の発明は、第１図にその基本概念図を示すように、
荷重計量部ａからのデジタル変換データを所定時間ごと
にサンプリングし、そのサンプリングデータX_iに基づい
て計量値Ｗを決定して表示する（換算手段b,表示器ｃ）
天びんにおいて、サンプリングデータX_iを入力とする第
１のデジタルフィルタｄと、その第１のデジタルフィル
タｄの出力Y_iの安定／非安定を判別する第１の安定判別
手段ｅと、サンプリングデータX_iを入力し、かつ、第１
のデジタルフィルタｄよりノイズ除去効果の大きい第２
のデジタルフィルタｆと、その第２のデジタルフィルタ
ｆの出力Z_iの安定／非安定を判別する第２の安定判別手
段ｇを備え、第１のデジタルフィルタｄの出力Y_iが非安
定であるときにはその出力Y_iを計量値Ｗの決定に供する
とともに、その出力Y_iが安定に転じたときにこの出力Y_i
に基づいて算出された初期値を用いて第２のデジタルフ
ィルタｆの作動を開始し、以後その第２のデジタルフィ
ルタｆの出力Z_iを計量値Ｗの決定に供し、かつ、その第
２のデジタルフィルタｆの出力が非安定に転じたときに
第１のデジタルフィルタｄの出力Y_iを計量値Ｗの決定に
供するよう構成したことによって、特徴づけられる。

第２の発明は、第２図にその基本概念図を示すように、
荷重検出部ａからのデジタル変換データX_iを所定時間ご
とにサンプリングし、そのサンプリングデータX_iに基づ
いて計量値Ｗを決定して表示する（換算手段b,表示器
ｃ）天びんにおいて、サンプリングデータX_iを入力する
第１のデジタルフィルタｄと、その第１のデジタルフィ
ルタｄの出力Y_iの安定／非安定を判別する安定判別手段
ｈと、サンプリングデータX_iを入力し、かつ、第１のデ
ジタルフィルタｄよりノイズ除去効果の大きい第２のフ
ィルタｆを備え、安定判別手段ｈによる判別結果が、安
定であるときには第１のデジタルフィルタｄの出力Y
_iを、非安定であるときには第２のデジタルフィルタｆ
の出力Z_iをそれぞれ計量値Ｗの決定に供するよう構成し
たことによって、特徴づけられる。

＜作用＞第１の発明において、第１もしくは第２の安定判別手段
ｅもしくはｇの判別結果に基づき、荷重変動時には比較
的ノイズ除去効果が小さく応答性の高い第１のデジタル
フィルタｄの出力Y_iに基づいた計量値が表示され、荷重
が安定すると比較的ノイズ除去効果が大きく応答性の低
い第２のデジタルフィルタｆの出力Z_iに基づいた計量値
が表示される。また、ノイズ除去効果の大きい第２のデ
ジタルフィルタｆの初期値は、第１のデジタルフィルタ
ｄの出力Y_iが安定したときにその出力Y_iから算出され、
安定時における表示値が安定前のデータに影響を及ぼさ
れることがない。

第２の発明において、安定判別手段ｈの判別結果によ
り、データが安定しているときには比較的ノイズ除去効
果が小さく応答性の高い第１のデジタルフィルタｄの出
力Y_iに基づいた計量値が表示され、微小荷重変動に対し
て敏感に表示が追従し、ショック等が作用すると比較的
ノイズ除去効果が大きく応答性の低い第２のデジタルフ
ィルタｆの出力Z_iに基づいた計量値が表示される。

＜実施例＞本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第３図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

荷重検出部１は皿11上の荷重に対応する電気信号を出力
する。その出力はＡ−Ｄ変換器２に入力され、所定の微
小時間ごとにデジタル変換されてデータ処理部３に採り
込まれる。

データ処理部３はCPU31,ROM32,RAM33等からなるマイク
ロコンピュータによって構成されている。ROM32には、
後述するプログラムが書き込まれており、RAM33には、
Ａ−Ｄ変換器２からの時系列データを記憶するＸレジス
タ（X₀〜X₃）、後述する第１のデジタルフィルタ処理後
の時系列データを記憶するＹレジスタ（Y₀〜Y₁₅）、後
述する第２のデジタル処理後の時系列データを記憶する
Ｚレジスタ（Z₀〜Z₁₅）、カウンタＣおよびフラグＳと
してのエリアが設定されている。

このデータ処理部３には、計量値をデジタル表示するた
めの表示器４と、後述するモードを選択するためのキー
スイッチ５が接続されている。表示器４には、データが
安定している旨を報知するための安定インジケータ41が
付設されている。

第４図はROM32に書き込まれたプログラムを示すフロー
チャートで、この図を参照しつつ以下に作用を述べる。

ここで、各時系列データにおいて添字_ｎが付されている
ものが最も新しいデータを表わし、以下、_n-1,_n-2・・
・の順に古くなってゆくものとし、最新のデータが得ら
れるごとに既に得ているデータが順次シフトされてゆく
ものとする。

さて、キースイッチ５により、通常測定モードもしくは
はかり取りモードを選択することができる。

通常測定モードは未知重量の試料の測定時に選択され、
はかり取りモードは液体や粉体等の試料を目標重量だけ
はかり取る作業を行うときに選択される。

通常測定モードにおいては、荷重のデジタル変換データ
X_nを採取するごとに、まず、その時系列データ｛X_n｝
を、ノイズ除去効果は小さいけれども応答性の良い第１
のデジタルフィルタで処理し、時系列｛Y_n｝を得る
（A₁）。この第１のデジタルフィルタ処理は次の（１）
式を演算することにより実行される。

この処理を行うごとにカウンタＣを１カウントづつアッ
プさせてゆき、Ｃが16以上になったら、最新の16個のデ
ータ（Y_n,Y_n-1,・・・,Y_n-15）の変動幅、すなわち最大
値と最小値の差、を求め、その変動幅が４以下であるか
否かを判別する（A₂）。この変動幅が４を越えている場
合には、データが変動中であると判断して、第１のデジ
タルフィルタで処理された最新のデータY_nにスパン係数
を乗じる等によって、計量値Ｗを求め（A₃）、表示器４
に表示する（A₄）。カウンタＣの値が16に達していない
間、つまり時系列｛Y_n｝のデータ個数が16未満である場
合も同様である。

ステップA₂においてY_n〜Y_n-15の変動幅が４以下に収ま
ると、応答性は良くないがノイズ除去効果の大きい第２
のデジタルフィルタ処理を開始するが（A₇）、その前に
フラグＳを立て、カウンタＣを16にセットする（A₅）。
同時に第１のデジタルフィルタ処理結果に基づいて、第
２のデジタルフィルタ処理における初期値を決定する
（A₆）。

第２のデジタルフィルタ処理は次の（２）式で示され
る。

（２）式において初期値を決定するということは、
Z_n-1,Z_n-2,Z_n-3の値を決定するということで、具体的に
は第１のデジタルフィルタで処理された時系列｛Y_n｝の
最新16個のデータY_n〜Y_n-15の平均値_ｎ、つまり、をZ_n-1,Z_n-2,Z_n-3それぞれに代入することである。

第２のデジタルフィルタ処理を行うごとに、カウンタＣ
を１カウントづつアップし、Ｃが32以上、すなわちZ_iが
16個以上になると、その最新の16個のデータ（Z_n,Z_n-1,
・・・Z_n-15）の変動幅を求め、その変動幅が２以下で
あるか、２を越え８以下であるか、あるいは８を越えて
いるか否かを判別する（A₈,A₉）。データZ_iが16個未満
もしくは変動幅が２を越え８以下である場合には、第２
のデジタルフィルタ処理で処理された最新のデータZ_nに
基づいて計量値Ｗを求め（A₁₀）、表示器４に表示する
（A₄）。

Z_n〜Z_n-15の変動幅が２以下に収まると、データは極め
て安定したと判断し、これら16個のデータのを平均値
、つまり、を求め、この値を計算値Ｗに換算し（A₁₁）、表示器
４に表示すると同時に、安定インジケータ41を点灯する
（A₁₂）。

また、Z_n〜Z_n-15の変動幅が８以上になれば、データは
変動し始めたと判断し、フラグＳを倒し、カウンタＣを
０にリセットして（A₁₃）、以後、第１のデジタルフィ
ルタの処理結果に基づく計量値Ｗの表示に戻る
（A₁₄）。

はかり取りモードが選択されている場合は、前述した
（１）式および（２）式で示される第１および第２のデ
ジタルフィルタ処理を並列に実行する（B₁,B₂）。そし
て、第１のデジタルフィルタで処理された最新の８個の
データ（Y_n〜Y_n-1,・・・Y_n-7）の変動幅が４以下であ
るか否かを判別する（B₂）。

このモードにおける特徴は、はかり取り作業においてわ
ずかな量の試料の追加による荷重の微小変動に対して表
示値をすばやく応答させ、かつ、ショック等に対しては
大きなノイズ除去効果を持たせることである。

そこで、ステップB₃において変動幅が４を越えていると
判別したときに限り、つまり大きなデータ変動が認めら
れる場合にのみ、ノイズ除去効果の大きい第２のデジタ
ルフィルタで処理されたデータZ_nに基づいて計量値Ｗを
決定し（B₄）、表示器４に表示する（B₅）。

ステップB₃において変動幅が４以下である場合には、応
答性の良い第１のデジタルフィルタ処理によって得られ
たデータに基づく計量値が表示される。この場合、変動
幅が更に２以下に収まっていないか否かを判別する
（B₆）。わずかな試料追加等による荷重の微小変動があ
る場合は、このステップB₆からB₇へと進み、第１のデジ
タルフィルタで処理された最新のデータY_nに基づいて計
量値Ｗを決定し、表示を高速に応答させる（B₅）。試料
追加を止めて静置した場合には、ステップB₆からステッ
プB₈へと進み、第１のデジタルフィルタ処理された最新
の８個のデータの平均値、つまり、を求め、その値を計量値Ｗに換算し、表示器４に表示
するとともに安定インジケータ41を点灯する（B₉）。

なお、第１および第２のデジタルフィルタ処理は、以上
の実施例のように（１），（２）式に限定されることは
なく、また、はかり取りモードにおいて並列に設ける第
1,第２のデジタルフィルタは、それぞれを多段直列のデ
ジタルフィルタによって構成することができる。

また、各安定判別においては、判別基準および判定に供
するデータ個数について任意に設定することができると
ともに、判定に供するデータは必らずしも連続である必
要はなく、１個とび,3個とび等のデータを用いることが
できる。更に、データが安定していない場合の表示値を
複数個のデータの平均値に基づいて決定することも可能
である。

更に、サンプリングデータX_iに先にスパン係数等を乗じ
ることも可能であることは云うまでもない。

また、モード選択スイッチ５は、専用のものを設けるほ
か、既設の風袋キー等をあらかじめ設定された特定の操
作をすることによって、モードの選択を行うよう構成す
ることもでき、更にまた、第３図に示す通常測定モード
およびはかり取りモードのいずれか一方のみを有する電
子天びんであってもよい。

＜発明の効果＞以上説明したように、第１の発明によれば、応答性の良
好な第１のデジタルフィルタの処理結果の安定判断を行
い、安定していない間はその第１のデジタルフィルタに
よる処理結果に基づく高応答の計量値を表示し、安定に
転じたときには、ノイズ除去効果の大きい第２のデイジ
タルフィルタによる処理を開始するとともに、その初期
値を第１のデジタルフィルタによって処理されたデータ
に基づいて決定し、以後、この第２のデジタルフィルタ
によって処理されたデータに基づく安定した計量値を表
示し、更に、この第２のデジタルフィルタの処理結果の
安定判別を行い、その判別結果が非安定となると、再び
第１のデジタルフィルタによって処理されたデータに基
づく計量値を表示するから、応答性を犠牲にしないで安
定した計量表示値を得ることができる。しかも、第２の
デジタルフィルタの初期値が、第１のデジタルフィルタ
の処理結果が安定したときにその処理結果に基づいて決
定されるので、従来のように、ノイズ除去効果を大きく
したが故に、安定時において初期値の影響によって突如
表示値が変化するという問題も生じない。

また、第２の発明によれば、応答性の良い第１のデジタ
ルフィルタと、ノイズ除去効果の大きい第２のデジタル
フィルタとを並列に機能させ、第１のデジタルフィルタ
で処理されたデータが安定しているときにはその第１の
デジタルフィルタで処理されたデータに基づく計量値を
表示するとともに、安定していないときに限り第２のデ
ジタルフィルタで処理されたデータに基づく計量値を表
示するから、はかり取り作業において、わずかな量の試
料を追加したことによって微小な荷重変動が生じた場合
に、表示値がこれにすばやく応答してその作業性を害う
ことがない。しかも、ショック等が作用したときには、
第２のデジタルフィルタのバックアップにより、表示値
が大きく変動せず、見かけ上はショックに強く、なおか
つ、微小荷重変動に対して高応答の電子天びんが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の構成を示す基本概念図、第２図は第２の発明の構成を示す基本概念図、第３図は第１および第２の発明の実施例の構成を示すブ
ロック図、第４図はそのROM32に書き込まれたプログラムを示すフ
ローチャートである。１……荷重検出部 11……皿２……Ａ−Ｄ変換器３……データ処理部 31……CPU 32……ROM 33……RAM ４……表示器 41……安定インジケータ５……キースイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷重検出部からのデジタル変換データを所
定時間ごとにサンプリングし、そのサンプリングデータ
に基づいて計量値を決定して表示する天びんにおいて、
上記サンプリングデータを入力する第１のデジタルフィ
ルタと、その第１のデジタルフィルタの出力の安定／非
安定を判別する第１の安定判別手段と、上記サンプリン
グデータを入力し、かつ、上記第１のデジタルフィルタ
よりノイズ除去効果の大きい第２のデジタルフィルタ
と、その第２のデジタルフィルタの出力の安定／非安定
を判別する第２の安定判別手段を備え、上記第１のデジ
タルフィルタの出力が非安定であるときにはその出力を
上記計量値の決定に供するとともに、安定に転じたとき
にその出力に基づいて算出された初期値を用いて上記第
２のデジタルフィルタの作動を開始し、以後その第２の
デジタルフィルタの出力を上記計量値の決定に供し、か
つ、その第２のデジタルフィルタの出力が非安定に転じ
たときに上記第１のフィルタの出力を上記計量値の決定
に供するよう構成したことを特徴とする電子天びん。
【請求項２】荷重検出部からのデジタル変換データを所
定時間ごとにサンプリングし、そのサンプリングデータ
に基づいて計量値を決定して表示する天びんにおいて、
上記サンプリングデータを入力する第１のデジタルフィ
ルタと、その第１のデジタルフィルタの出力の安定／非
安定を判別する安定判別手段と、上記サンプリングデー
タを入力し、かつ、上記第１のデジタルフィルタよりノ
イズ除去効果の大きい第２のデジタルフィルタを備え、
上記安定判別手段による判別結果が、安定であるときに
は上記第１のデジタルフィルタの出力を、非安定である
ときには上記第２のデジタルフィルタの出力をそれぞれ
上記計量値の決定に供するよう構成したことを特徴とす
る電子天びん。
【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の電子天びんに
おいて、上記判別結果が安定時には上記第１のデジタル
フィルタの出力を、非安定時には上記第２のデジタルフ
ィルタの出力をそれぞれ上記計量値の決定に供するの
は、あらかじめ設定された指令が与えられたときに限る
よう構成したことを特徴とする電子天びん。
【請求項４】特許請求の範囲第２項または第３項記載の
電子天びんにおいて、上記安定判別手段よりも安定と判
定すべき許容範囲が狭い第２の安定判別手段を備え、上
記第１のデジタルフィルタに基づく計量値が表示されて
いる状態で上記第２の安定判別手段の判別結果が安定で
あるときに限り、データが安定している旨の報知を行う
よう構成したことを特徴とする電子天びん。