JPH1164123A - Span temperature compensating apparatus for load cell - Google Patents
Span temperature compensating apparatus for load cellInfo
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- JPH1164123A JPH1164123A JP24048897A JP24048897A JPH1164123A JP H1164123 A JPH1164123 A JP H1164123A JP 24048897 A JP24048897 A JP 24048897A JP 24048897 A JP24048897 A JP 24048897A JP H1164123 A JPH1164123 A JP H1164123A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、計量装置の重量
センサとして使用する歪ゲージ式ロードセルの出力の、
温度変化によるスパン変化を補償するロードセルのスパ
ン温度補償装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output of a strain gauge type load cell used as a weight sensor of a weighing device.
The present invention relates to a load cell span temperature compensator for compensating for a span change due to a temperature change.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の上記歪ゲージ式ロードセルのスパ
ン温度補償装置として、図８に示すように、歪ゲージＧ
1 〜Ｇ4 からなるブリッジ回路の正負の各入力電圧端
に、それぞれ直列に温度依存性の高い補償抵抗体１、２
を挿入したものがある。この補償抵抗体１、２による
と、補償抵抗体１、２の温度変化に伴う抵抗値Ｒm の変
化によってブリッジ回路に入力する入力電圧を変化させ
ることができ、これによって、ロードセルを構成する起
歪体の温度変化に基づくヤング率の変化を相殺してブリ
ッジ回路の出力電圧（荷重電圧）の温度変化に基づくス
パン変化を補償することができ、その結果、補償済みの
荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）を出力させることができる。2. Description of the Related Art As a conventional span temperature compensating device for the above-described strain gauge type load cell, as shown in FIG.
1 to each input voltage terminal of the positive and negative bridge circuit composed of ~G 4, high temperature dependency in series compensating resistor 1
Is inserted. According to the compensating resistor 1, an input voltage inputted to the bridge circuit by changes in the resistance value R m with a change in temperature of the compensating resistor 1 can be changed, thereby, causing that constitute the load cell The change in the Young's modulus based on the temperature change in the strain body can be canceled to compensate for the span change based on the temperature change in the output voltage (load voltage) of the bridge circuit. As a result, the compensated load voltage (V p − V m ) can be output.
【０００３】上記従来のスパン温度補償装置によると、
スパン変化を補償抵抗体１、２によって補償しているの
で、スパン変化を高精度に補償しようとすると、その補
償精度に応じて高精度の抵抗値、及び温度特性が高精度
の補償抵抗体１、２を接続する必要がある。しかし、高
精度の補償抵抗体１、２にもその抵抗値と温度特性にば
らつきがあるので、高精度の補償抵抗体１、２を採用し
ても、スパンの温度補償の高精度化には或る一定の限界
がある。そして、高精度の補償抵抗体１、２は高価であ
るという問題もある。According to the conventional span temperature compensator,
Since the span change is compensated by the compensation resistors 1 and 2, if the span change is to be compensated for with high accuracy, the compensation resistor 1 having a highly accurate resistance value and a high temperature characteristic according to the compensation accuracy. , 2 need to be connected. However, the resistance values and temperature characteristics of the high-precision compensating resistors 1 and 2 also vary, so even if the high-precision compensating resistors 1 and 2 are employed, it is not possible to increase the accuracy of span temperature compensation. There are certain limitations. There is also a problem that the high-precision compensation resistors 1 and 2 are expensive.
【０００４】そこで、スパン変化を上記温度補償装置よ
りも高精度に補償することができるスパンの温度補償装
置が開示されている（特開平−１６６２９７号参照）。
このスパンの温度補償装置は、図９に示すように、ブリ
ッジ回路の電源側の一方の端部に直列に温度依存性の高
い補償抵抗体３を挿入して、この補償抵抗体３によって
ロードセル４を構成する起歪体の温度変化に基づくヤン
グ率の変化を粗補償して、ブリッジ回路の荷重電圧のス
パン変化を粗補償することができる。そして、ロードセ
ル４の起歪体の近傍に温度センサ５を設けてあり、この
温度センサ５によりロードセル４の温度を計測し、マイ
クロコンピュータ６がこの計測して得られた温度データ
を使用して上記粗補償済みの荷重電圧に対して数値計算
処理をすることにより更に細かくスパン変化の温度補償
を行う。Therefore, a span temperature compensating device capable of compensating for a change in span with higher accuracy than the temperature compensating device has been disclosed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 166-297).
In the span temperature compensating device, as shown in FIG. 9, a high-temperature-dependent compensating resistor 3 is inserted in series at one end on the power supply side of the bridge circuit, and the load cell 4 is connected by the compensating resistor 3. Can be roughly compensated for a change in the Young's modulus based on a temperature change of the flexure element, and a span change in the load voltage of the bridge circuit can be roughly compensated. A temperature sensor 5 is provided in the vicinity of the strain body of the load cell 4, and the temperature of the load cell 4 is measured by the temperature sensor 5, and the microcomputer 6 uses the temperature data obtained by the measurement to perform the above-described operation. By performing a numerical calculation process on the roughly compensated load voltage, the temperature of the span change is further finely compensated.
【０００５】図９に示す上記従来のスパンの温度補償装
置によると、補償抵抗体３により荷重電圧を粗補償して
いるので、高精度の補償抵抗体を使用する必要がなく経
済的である。そして、マイクロコンピュータ６が温度デ
ータを使用して粗補償済みの荷重電圧に対して数値計算
処理を行うことにより比較的高精度のスパンの温度補償
を実現することができる。According to the conventional span temperature compensating device shown in FIG. 9, since the load voltage is roughly compensated by the compensating resistor 3, there is no need to use a high-precision compensating resistor, which is economical. Then, the microcomputer 6 performs a numerical calculation process on the load voltage that has been roughly compensated using the temperature data, whereby relatively high-accuracy span temperature compensation can be realized.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図９に示す従
来のロードセルのスパン温度補償装置によると、温度に
よって変化する要素が、起歪体のヤング率、補償抵抗体
３の抵抗値ＲN 、及び温度センサ５の感度の３種類があ
り、起歪体のヤング率は、物理的にひじょうに安定して
いるので各温度補償装置に設けられているそれぞれの起
歪体の間でも一定とみなすことができるので、スパンの
温度補償の高精度化の妨げとなっていないが、補償抵抗
体３によるブリッジ回路の入力電圧の変化量（ヤング率
補償量）と温度センサ５により計測された温度データ
は、互いに全く別の物理量であり、かつ、温度センサ５
の温度特性及び補償抵抗体の抵抗値ＲN の温度特性にば
らつきがあるために、互いの関数関係（デジタル補償関
数又はデジタル補償係数）を高精度に決定することが困
難である。従って、マイクロコンピュータ６は、正確で
あるとはいえない上記デジタル補償関数又は係数を使用
して数値計算処理を行うこととなるので、高精度にスパ
ン変化の温度補償を行うことができないという問題があ
る。However, according to the conventional load cell span temperature compensating device shown in FIG. 9, the factors that change with temperature are the Young's modulus of the strain generating element, the resistance value R N of the compensating resistor 3, And the sensitivity of the temperature sensor 5, and the Young's modulus of the flexure element is physically very stable. Therefore, it is assumed that the Young's modulus is constant among the flexure elements provided in each temperature compensator. Although this does not hinder the high accuracy of the temperature compensation of the span, the amount of change in the input voltage of the bridge circuit by the compensation resistor 3 (Young's modulus compensation amount) and the temperature data measured by the temperature sensor 5 are Are completely different physical quantities from each other, and the temperature sensor 5
Because of the variation in the temperature characteristic and the temperature characteristic of the resistance value R N of the compensating resistor, it is difficult to determine mutual function relationship (digital compensation function or digital compensation factor) with high accuracy. Therefore, since the microcomputer 6 performs the numerical calculation process using the digital compensation function or coefficient which is not considered to be accurate, there is a problem that the temperature change of the span change cannot be accurately performed. is there.
【０００７】ただし、荷重を計測する前に、ロードセル
４に予め定めた荷重を掛けた状態で、予め定めた温度だ
け変化させてそのときのスパン変化を記憶させるという
ラーニングを行っておくことにより、上記デジタル補償
関数又は係数を高精度に決定することができ、これによ
り、高精度のスパンの温度補償を実現することが可能と
考えられる。しかし、この方法には、ロードセル４に予
め定めた互いに相違する荷重を異なる温度において正確
に負荷すること自体が困難であるという問題がある。However, before measuring the load, it is necessary to perform a learning operation in which a predetermined load is applied to the load cell 4 and the span is changed by a predetermined temperature and the span change at that time is stored. It is considered that the digital compensation function or coefficient can be determined with high accuracy, and thereby it is possible to realize high-accuracy span temperature compensation. However, this method has a problem that it is difficult to accurately apply predetermined different loads to the load cell 4 at different temperatures.
【０００８】そして、補償抵抗体３と別個に温度センサ
５を設ける必要があるので、その温度センサ５により構
造が複雑となるし、その温度センサ５の分だけコスト高
になるという問題もある。Further, since it is necessary to provide the temperature sensor 5 separately from the compensation resistor 3, the structure becomes complicated by the temperature sensor 5 and the cost is increased by the temperature sensor 5.
【０００９】本発明は、温度センサ５が不要であり、簡
単なラーニングによりロードセルの温度補償関数又は係
数を求めることができ、高精度にスパンの温度補償を行
うことができるロードセルのスパン温度補償装置を提供
することを目的とする。According to the present invention, the temperature sensor 5 is not required, the temperature compensation function or coefficient of the load cell can be obtained by simple learning, and the span temperature compensation device of the load cell can perform span temperature compensation with high accuracy. The purpose is to provide.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るロード
セルのスパン温度補償装置は、起歪体とこの起歪体に設
けられている歪ゲージで構成されたブリッジ回路とを備
えるロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の入力側に
直列接続され温度変化によって抵抗値が変化しこの抵抗
値の変化によって上記ブリッジ回路の両方の出力端に生
成される荷重に対応する上記ロードセルの出力電圧（以
下、「荷重電圧」という。）の温度変化に基づくスパン
変化を粗補償する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の一
方の出力端に生成する温度によって変化する電位（以
下、「温度電位」という。）に基づいて上記ブリッジ回
路の両方の出力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧
に含まれている温度変化に基づくスパン変化を数値計算
で細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル
信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」とい
う。）を生成する温度補償手段と、を具備することを特
徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a load cell span temperature compensating apparatus, comprising: a load cell having a flexure element and a bridge circuit including a strain gauge provided in the flexure element. The output voltage of the load cell (hereinafter referred to as “load”) corresponding to the load generated at both output terminals of the bridge circuit due to a change in resistance due to a temperature change and a change in the resistance value connected in series to the input side of the bridge circuit. Voltage), a compensation resistor that roughly compensates for a span change based on a temperature change, and a potential (hereinafter, referred to as a “temperature potential”) that changes at a temperature generated at one output terminal of the bridge circuit. The span change based on the temperature change included in the coarsely compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit is finely compensated by numerical calculation and finely adjusted. Amortization already digital signal corresponding to the load (hereinafter. Referred to as "fine-compensated digital load signal") is characterized in that it comprises a temperature compensating means for generating.
【００１１】第２の発明に係るロードセルのスパン温度
補償装置は、起歪体とこの起歪体に設けられている歪ゲ
ージで構成されたブリッジ回路とを備えるロードセルに
おいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され温度
変化によって抵抗値が変化しこの抵抗値の変化によって
上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対
応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」
という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する
補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成
される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化
に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演算に
よって細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジ
タル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」とい
う。）を生成する温度補償手段と、を具備することを特
徴とするものである。 Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒx,t ／Ｒs, tS ） ε＝Ｋ・（Ｐx,t −Ｐz, tS −Ｃ・Ｒx,t ） Ｋ＝〔α・（ｔ2 −ｔ1 ）・Ｐz, t1 ＋Ｐz, t2 −Ｐz,
t1 〕／〔（Ｐz, t2 −Ｐz, t1 ）・Ｐz, t1 〕 として表すことができる。A span temperature compensator for a load cell according to a second aspect of the present invention is a load cell comprising a strain body and a bridge circuit formed of a strain gauge provided in the strain body. The output voltage of the load cell (hereinafter referred to as “load voltage”) corresponding to the load generated at both output terminals of the bridge circuit due to the change in resistance due to temperature change,
That. ) And a compensation resistor for roughly compensating for a span change based on a temperature change, and a span change based on a temperature change included in the coarsely compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit. And a temperature compensating means for generating a digital signal corresponding to the finely compensated load (hereinafter, referred to as a “finely compensated digital load signal”) by finely compensating by the calculation represented by It is. X = [S / (1 + ε)] · (Rx, t / Rs, t S) ε = K · (Px, t -Pz, t S -C · Rx, t) K = [α · (t 2 -t 1 ) · Pz, t 1 + Pz, t 2 −Pz,
t 1 ] / [(Pz, t 2 −Pz, t 1 ) · Pz, t 1 ].
【００１２】但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル
荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジ
タル値、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度との温度
差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み
荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル荷
重信号、Ｒs, ts はスパン調整時の温度と基準温度との
温度差がｔS において秤量荷重若しくはそれに近い荷重
を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷重を負
荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧をアナ
ログ・デジタル変換して得たデジタル荷重信号、Ｋはラ
ーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態におけ
る上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度によ
って変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基
づいて決まる固定係数、Ｐx,t は荷重計測時の温度と基
準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の
上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度電位を
アナログ・デジタル変換して得たデジタル温度信号、Ｐ
z, tS はスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔ
S の温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温
度電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル温度
信号、Ｃはスパン調整により求められる固定係数、αは
補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化係数
（／°Ｃ）、（ｔ2 −ｔ1 ）はラーニング時の温度ｔ1
とｔ2 の温度差（°Ｃ）、Ｐz, t1 はラーニング時の基
準温度に対する温度差ｔ1 の温度における上記一定荷重
が負荷された状態の上記温度電位をアナログ・デジタル
変換して得たデジタル温度信号、Ｐz, t2 はラーニング
時の基準温度に対する温度差ｔ2 の温度における上記一
定荷重が負荷された状態での上記温度電位をアナログ・
デジタル変換して得たデジタル温度信号である。Here, X is a digital load signal of the object to be weighed which has been finely compensated, S is a digital value of a weighing load or a load close to the weighing load, and Rx, t is a temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature measured at t. the crude compensated load voltage when a load digital load signal obtained by analog-to-digital converter, Rs, t s is the weighing load or it in temperature difference t S between the temperature and the reference temperature at the time span adjustment Digital load signal obtained by analog-to-digital conversion of the difference voltage between the coarsely compensated load voltage when a close load is applied and the coarsely compensated load voltage when a tare load is applied. K is constant during learning. A fixed coefficient determined based on a potential (hereinafter, referred to as a “temperature potential”) that changes according to a temperature generated at one output terminal of the bridge circuit in a constant load state where a load is applied. Px, t is a digital temperature obtained by analog-to-digital conversion of a temperature potential generated at one output terminal of the bridge circuit when a measured load is applied when the temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature is t. Signal, P
z, t S is the temperature difference between the temperature at span adjustment and the reference temperature, t
Digital temperature signal obtained by analog-to-digital conversion of the above temperature potential when a tare load is applied at the temperature of S , C is a fixed coefficient obtained by span adjustment, α is the output of the load cell itself excluding the compensation resistor Is the temperature change coefficient (/ ° C.), and (t 2 −t 1 ) is the temperature t 1 during learning.
And the temperature difference (° C.) between t 2 and Pz, t 1 were obtained by analog-to-digital conversion of the above-mentioned temperature potential with the above-mentioned constant load applied at the temperature of the temperature difference t 1 with respect to the reference temperature at the time of learning. The digital temperature signal, Pz, t 2, is an analog value of the temperature potential under the above-mentioned constant load at the temperature of the temperature difference t 2 with respect to the reference temperature at the time of learning.
It is a digital temperature signal obtained by digital conversion.
【００１３】第３の発明に係るロードセルのスパン温度
補償装置は、起歪体とこの起歪体に設けられている歪ゲ
ージで構成されたブリッジ回路とを備えるロードセルに
おいて、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され温度
変化によって抵抗値が変化しこの抵抗値の変化によって
上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に対
応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」
という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償する
補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成
される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度変化
に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演算に
よって細かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジ
タル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」とい
う。）を生成する温度補償手段と、を具備することを特
徴とするものである。 Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔ 但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｒ
x,t は荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにお
いて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧を
アナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｔはラ
ーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数
の上記温度差ｔにおけるデジタル値であり１／（α
（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は
補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関
数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成
される温度によって変化する電位（以下、「温度電位」
という。）の温度変化関数である。A span temperature compensator for a load cell according to a third aspect of the present invention is a load cell including a strain generator and a bridge circuit formed of a strain gauge provided in the strain generator, wherein an input side of the bridge circuit is provided. The output voltage of the load cell (hereinafter referred to as “load voltage”) corresponding to the load generated at both output terminals of the bridge circuit due to the change in resistance due to temperature change,
That. ) And a compensation resistor for roughly compensating for a span change based on a temperature change, and a span change based on a temperature change included in the coarsely compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit. And a temperature compensating means for generating a digital signal corresponding to the finely compensated load (hereinafter, referred to as a “finely compensated digital load signal”) by finely compensating by the calculation represented by It is. X = Rx, t Pt where X is the finely compensated digital load signal of the weighing object, R
x, t is a digital value obtained by analog-to-digital conversion of the rough compensated load voltage when the measured load is applied when the temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature is t, and Pt is determined at the time of learning. The digital value of the higher-order or higher-order digital compensation function at the temperature difference t is 1 / (α
(T) · β (t)), where α (t) is a temperature change function of the output of the load cell itself excluding the compensation resistor, and β (t) is generated at one output terminal of the bridge circuit. Potential that changes depending on the temperature (hereinafter, “temperature potential”)
That. ) Is a temperature change function.
【００１４】第４の発明に係るロードセルのスパン温度
補償装置は、第１、第２、又は第３の発明において、上
記温度電位は、上記ブリッジ回路の両方の各出力端に生
成される温度電位の平均値であることを特徴とするもの
である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a load cell span temperature compensator according to the first, second, or third aspect, wherein the temperature potential is a temperature potential generated at both output terminals of the bridge circuit. Is an average value of
【００１５】本発明によると、補償抵抗体は、温度変化
によって抵抗値が変化して、この抵抗値の変化によって
ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重電圧の温
度変化に基づくスパン変化を粗補償することができる。
そして、温度補償手段は、ブリッジ回路の一方の出力端
に生成される温度電位に基づいて上記粗補償済みの荷重
電圧に含まれている温度変化に基づくスパン変化を更に
細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号を生成する
ことができる。According to the present invention, the compensation resistor changes its resistance value due to a temperature change, and the change in the resistance value causes the span change based on the temperature change of the load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit. Coarse compensation can be provided.
The temperature compensator further finely compensates for a span change based on a temperature change included in the coarsely compensated load voltage based on a temperature potential generated at one output terminal of the bridge circuit and finely compensates the change. A digital load signal can be generated.
【００１６】第２の発明は、第１の発明のロードセルと
補償抵抗体が一次の温度特性を持つものとしたものであ
る。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号である。この微
補償済みデジタル荷重信号は、補償抵抗体によって粗補
償された粗補償済み荷重電圧を、温度補償手段によって
更に細かくスパン変化の温度補償が行われてこの温度補
償手段によって出力される出力信号である。Ｋはラーニ
ング時に決まる固定係数（デジタル補償係数）である。
この固定係数Ｋは、ロードセルの異なる各温度において
一定荷重が負荷されている時に出力される温度電位Ｐz,
t1 、Ｐz, t2の各デジタル値と（ｔ2 −ｔ1 ）とに基
づいて求めることができる。According to a second aspect of the present invention, the load cell and the compensating resistor of the first aspect have a primary temperature characteristic. X is the finely compensated digital load signal. This finely compensated digital load signal is an output signal which is obtained by converting the coarsely compensated load voltage roughly compensated by the compensation resistor into a temperature change of the span change more finely by the temperature compensating means and outputted by the temperature compensating means. is there. K is a fixed coefficient (digital compensation coefficient) determined at the time of learning.
This fixed coefficient K is a temperature potential Pz, which is output when a constant load is applied at different temperatures of the load cell.
It can be obtained based on each digital value of t 1 , Pz, t 2 and (t 2 −t 1 ).
【００１７】第３の発明は、第１の発明のロードセルと
補償抵抗体が二次以上の高次の温度特性を持つものとし
たものである。Ｘは、微補償済みデジタル荷重信号であ
る。温度補償手段は、補償抵抗体によって粗補償された
粗補償済み荷重電圧Ｒx,t にデジタル補償関数Ｐｔを乗
算して更に細かくスパンの温度補償を行い微補償済みデ
ジタル荷重信号Ｘを生成する。このＰｔは、ラーニング
時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１
／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α
（ｔ）は一定荷重が負荷されている時における補償抵抗
体を除くロードセル自体の出力の温度変化関数、β
（ｔ）は上記一定荷重が負荷されている時における上記
ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電位の温
度変化関数である。According to a third aspect of the present invention, the load cell and the compensating resistor according to the first aspect of the present invention have a second-order or higher-order temperature characteristic. X is the finely compensated digital load signal. The temperature compensating means multiplies the coarsely compensated load voltage Rx, t roughly compensated by the compensation resistor by the digital compensation function Pt to further finely perform span temperature compensation to generate a finely compensated digital load signal X. This Pt is a second-order or higher-order digital compensation function determined at the time of learning.
/ (Α (t) · β (t)), expressed as a digital value,
(T) is a temperature change function of the output of the load cell itself excluding the compensation resistor when a constant load is applied, β
(T) is a temperature change function of a temperature potential generated at one output terminal of the bridge circuit when the constant load is applied.
【００１８】ロードセルの温度変化関数β（ｔ）を温度
差ｔに対応する変数値とし、１／（α（ｔ）・β
（ｔ））を関数γ（ｔ）の関数値として、このβ（ｔ）
とγ（ｔ）の各組合せに対して二次以上の高次の回帰分
析を行い、関数γ（ｔ）を所定の高次関数として求め
る。このγ（ｔ）は、荷重計測時における温度電位β
（ｔ）を関数γ（ｔ）に代入してこの関数値γ（ｔ）を
計算することができ、Ｘ＝Ｒx,t・Ｐｔによりスパンの
温度補償された微補償済みデジタル荷重信号を生成する
ことができる。Ｐｔはγ（ｔ）のアナログ・デジタル変
換値である。Let the temperature change function β (t) of the load cell be a variable value corresponding to the temperature difference t, and 1 / (α (t) · β
(T)) as the function value of the function γ (t),
A second or higher order regression analysis is performed on each combination of γ (t) and γ (t), and a function γ (t) is obtained as a predetermined higher order function. This γ (t) is the temperature potential β at the time of load measurement.
This function value γ (t) can be calculated by substituting (t) into a function γ (t), and a finely compensated digital load signal in which the temperature of the span is compensated by X = Rx, t · Pt is generated. be able to. Pt is an analog-to-digital conversion value of γ (t).
【００１９】このように、デジタル補償関数Ｐｔはラー
ニング時に、一定荷重が負荷された状態で得られた関数
α（ｔ）とβ（ｔ）の積の逆数として求めることがで
き、そして、このデジタル補償関数Ｐｔの荷重計測時に
おける値は、荷重計測時の温度における風袋荷重が負荷
されて、計測荷重が負荷されていない時に出力される温
度変化関数β（ｔ）のデジタル値に基づいて生成するこ
とができる。As described above, the digital compensation function Pt can be obtained as the reciprocal of the product of the functions α (t) and β (t) obtained when a constant load is applied during learning. The value of the compensation function Pt at the time of load measurement is generated based on the digital value of the temperature change function β (t) output when the tare load at the temperature at the time of load measurement is applied and the measured load is not applied. be able to.
【００２０】第４の発明によると、ブリッジ回路の両方
の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位と
し、この平均温度電位に基づいて粗補償済み荷重電圧に
含まれている温度変化に基づくスパン変化を細かく補償
して微補償済みデジタル荷重信号を生成することができ
る。According to the fourth aspect, the average value of the temperature potentials generated at both the output terminals of the bridge circuit is defined as the temperature potential, and the temperature included in the rough-compensated load voltage is determined based on the average temperature potential. The finely compensated digital load signal can be generated by finely compensating for the span change due to the change.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明に係るロードセルのスパン
温度補償装置の第１実施形態を各図を参照して説明す
る。図１は、この実施形態のロードセルのスパン温度補
償装置を備えた計量装置の電気回路を示すブロック図で
ある。このロードセルのスパン温度補償装置は、同図に
示すように、ロードセルのホイートストンブリッジ回路
１１の入力側に補償抵抗体１２を直列接続し、補償抵抗
体１２の抵抗値Ｒy の変化が、ロードセルのブリッジ回
路１１の出力端１４、１５に生成される荷重に対応する
ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電圧」という。）
（Ｖp −Ｖm ）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償
し、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ２０という。）が
構成する温度補償手段が、ブリッジ回路１１の一方の出
力端１５に生成される温度によって変化する出力と入力
電源のグランド側との電位差（以下、「温度電位」とい
う。）Ｖp に基づいて上記粗補償済み荷重電圧（Ｖp −
Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を細
かく補償して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号
（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を
生成する構成である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a load cell span temperature compensating apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an electric circuit of a weighing device including a load cell span temperature compensating device of this embodiment. In this load cell span temperature compensator, a compensation resistor 12 is connected in series to the input side of a Wheatstone bridge circuit 11 of the load cell, and a change in the resistance value Ry of the compensation resistor 12 changes as shown in FIG. The output voltage of the load cell corresponding to the load generated at the output terminals 14 and 15 of the bridge circuit 11 (hereinafter referred to as “load voltage”).
Temperature compensation means which roughly compensates for a span change based on a temperature change of (V p -V m ) and is constituted by a central processing unit (hereinafter, referred to as a CPU 20) is generated at one output terminal 15 of the bridge circuit 11. that the potential difference between the ground side of the output and input power that varies with temperature (. hereinafter referred to as "temperature potential") the crude compensated load voltage based on V p (V p -
V m ), and a digital signal corresponding to the finely compensated load (hereinafter, referred to as a “finely compensated digital load signal”) is generated by finely compensating for a span change based on a temperature change included in V m ).
【００２２】ブリッジ回路１１は、従来公知の起歪体に
設けた例えば４つの歪ゲージＧ（Ｇ1 〜Ｇ4 ）からなる
ものであり、また、補償抵抗体１２は、歪ゲージＧの温
度係数よりも十分に大きい温度係数の銅、ニッケル、チ
タン等で形成され、その抵抗値Ｒy は、ブリッジ回路１
１の温度による出力スパン変化を粗補償し得る値に設定
されている。例えば、歪ゲージＧの抵抗値Ｒが３５０Ω
とすると、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy は約４８Ωとな
る。ただし、Ｇ1 〜Ｇ4 の各抵抗値をＲとする。The bridge circuit 11 is composed of, for example, four strain gauges G (G 1 to G 4 ) provided on a conventionally known flexure element, and the compensation resistor 12 is provided with a temperature coefficient of the strain gauge G. copper sufficiently large temperature coefficient than nickel is formed of titanium or the like, the resistance value R y, the bridge circuit 1
The value is set to a value capable of roughly compensating the output span change due to the temperature of 1. For example, the resistance value R of the strain gauge G is 350Ω.
Then, the resistance value Ry of the compensation resistor 12 becomes about 48Ω. Here, each resistance value of G 1 to G 4 is R.
【００２３】また、ブリッジ回路１１の両方の出力端１
４、１５の電圧差として生じる粗補償済みの荷重電圧Ｖ
p −Ｖm は、増幅器１６で増幅され、その出力は、スイ
ッチ回路１８のスイッチＳＷ１を介してＡ／Ｄ変換回路
１９に入力し、このデジタル荷重信号は、ＣＰＵ２０に
入力してスパン変化を細かく補償する演算処理がなされ
る。Further, both output terminals 1 of the bridge circuit 11
Coarsely compensated load voltage V generated as a voltage difference between 4 and 15
p -V m is amplified by the amplifier 16, its output is input to the A / D converter circuit 19 via the switch SW1 of the switch circuit 18, the digital load signal, finely span change is input to CPU20 Compensation processing is performed.
【００２４】そして、ブリッジ回路１１の一方の出力端
１５に生成する温度電位Ｖp は、増幅器２１とスイッチ
ＳＷ２を介してＣＰＵ２０に入力して上記粗補償済みの
荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）のスパン変化を細かく補償する
演算処理に使用される。また、スイッチ回路１８のスイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＣＰＵ２０から出力する切換信
号Ｓによってａ接点側とｂ接点側とに切換制御されるよ
うに構成されている。つまり、重量を計測する重量計測
モードのときは、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＦＦとな
り、温度を計測する温度計測モードのときは、ＳＷ１が
ＯＦＦ、ＳＷ２がＯＮとなる。[0024] Then, the temperature potential V p to generate the one output end 15 of the bridge circuit 11, is input to CPU20 through the amplifier 21 and the switch SW2 above crude compensated load voltage (V p -V m) Is used in the arithmetic processing for finely compensating for the change in the span. Further, the switches SW1 and SW2 of the switch circuit 18 are configured to be switched between the contact a side and the contact b side by the switching signal S output from the CPU 20. That is, in the weight measurement mode for measuring weight, SW1 is turned on and SW2 is turned off, and in the temperature measurement mode for measuring temperature, SW1 is turned off and SW2 is turned on.
【００２５】そして、ロードセルのスパン変化の温度補
償に際しては、補償抵抗体１２がロードセルの温度を検
出する温度センサとして使用され、この補償抵抗体１２
の抵抗値Ｒy の変化に基づいて変化する出力端１５に生
成する温度電位Ｖp は、増幅器２１、スイッチＳＷ２を
介してＣＰＵ２０に入力して処理される。従って、ロー
ドセルのスパン変化の温度補償用として別の感温素子は
不要となる。When the temperature of the span change of the load cell is compensated, the compensation resistor 12 is used as a temperature sensor for detecting the temperature of the load cell.
Temperature potential V p to produce at an output node 15 which varies based on the change in the resistance value R y are amplifier 21, it is processed by entering the CPU20 via the switch SW2. Therefore, another temperature sensing element is not required for temperature compensation of the span change of the load cell.
【００２６】次に、上記構成のスパンの温度補償装置に
よるスパン変化の温度補償について説明する。図１に示
す計量装置に電源が投入されると、ブリッジ回路１１と
補償抵抗体１２には温度に左右されない電源電圧Ｖが印
加され、これによってブリッジ回路１１からは、起歪体
の歪量に比例する荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）が出力され
る。そして、ロードセル温度が何らかの原因で次第に上
昇すると、起歪体のヤング率の減少によって起歪体の歪
量が増加し、その結果、ブリッジ回路１１の負荷をかけ
た状態の荷重電圧は、ロードセルの温度ｔ（温度ｔは、
基準温度ｔ0 に対する温度差である。）の上昇と共に上
昇する。即ち、荷重とロードセル出力（Ｖp −Ｖm ）と
の関係においてロードセルの出力スパンが増加してい
く。また、補償抵抗体１２の抵抗値Ｒy も温度上昇と共
に上昇していく。そして、補償抵抗体１２の抵抗値の上
昇によって、ブリッジ回路１１に加えられている電圧Ｅ
c （図１参照）が減少するので、ブリッジ回路１１の荷
重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp−Ｖm ）は下降する。Ｖ
0 （ｘ，ｔ）のｘは荷重、ｔは基準温度ｔ0 に対する温
度差である。Next, a description will be given of the temperature compensation for the span change by the span temperature compensating apparatus having the above-mentioned structure. When power is supplied to the weighing device shown in FIG. 1, a power supply voltage V that is not affected by temperature is applied to the bridge circuit 11 and the compensating resistor 12, so that the bridge circuit 11 reduces the amount of distortion of the flexure element. proportional load voltage (V p -V m) is output. When the load cell temperature gradually rises for some reason, the amount of strain of the flexure element increases due to the decrease in the Young's modulus of the flexure element, and as a result, the load voltage under the load of the bridge circuit 11 increases. Temperature t (temperature t is
Is a temperature difference with respect to a reference temperature t 0. ) Rises. That is, the output span of the load cell increases relative to the load and the load cell output (V p -V m). Further, the resistance value Ry of the compensation resistor 12 also increases as the temperature increases. When the resistance value of the compensation resistor 12 increases, the voltage E applied to the bridge circuit 11 increases.
Since c (see FIG. 1) decreases, the load voltage V 0 (x, t) (= V p −V m ) of the bridge circuit 11 decreases. V
In ( 0, x), x is a load, and t is a temperature difference from the reference temperature t 0 .
【００２７】ここで、荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の上昇率
と補償抵抗体１２の抵抗値の上昇による荷重電圧Ｖ
0 （ｘ，ｔ）の下降率とが、略等しくなるように補償抵
抗体１２の抵抗値Ｒy を設定してあるので、ブリッジ回
路１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）の温度変化に基づくス
パン変化を補償抵抗体１２により粗補償することがで
き、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）を生成するこ
とができる。また、ロードセルの温度が下がる場合は、
上記と逆の作用によって同様にして温度による荷重電圧
Ｖ0 （ｘ，ｔ）のスパン変化を粗補償することができ
る。従って、ロードセルの出力スパンは、ブリッジ回路
１１の荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）において、電気的に粗補
償されたものとして出力される。Here, the rate of increase of the load voltage V 0 (x, t) and the load voltage V
Since the resistance value R y of the compensation resistor 12 is set so that the falling rate of 0 (x, t) becomes substantially equal, the change in the load voltage V 0 (x, t) of the bridge circuit 11 due to the temperature change. The change in the span can be roughly compensated by the compensation resistor 12, and the roughly compensated load voltage V 0 (x, t) can be generated. Also, if the load cell temperature drops,
By the operation reverse to the above, the span change of the load voltage V 0 (x, t) due to the temperature can be roughly compensated in the same manner. Therefore, the output span of the load cell is output as the one roughly electrically compensated for the load voltage V 0 (x, t) of the bridge circuit 11.
【００２８】次に、上記構成のロードセルのスパン温度
補償装置において、粗補償済みの荷重電圧Ｖ0 （ｘ，
ｔ）（＝Ｖp −Ｖm ）に含まれているスパン変化を更に
細かく温度補償を行う温度補償手段について説明する。
温度補償手段は、ＣＰＵ２０と記憶部２２に記憶されて
いる図７に示すフローチャートを内容とするプログラム
とから構成されている。温度補償手段は、ブリッジ回路
１１の両方の出力端１４、１５に生成される粗補償済み
の荷重に対応する電圧（粗補償済み荷重電圧）（Ｖp −
Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン変化を下
記の式により表せられる演算によって細かく補償して微
補償済みの荷重に対応するデジタル信号（微補償済みデ
ジタル荷重信号）Ｘを生成する手段である。 Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒx,t ／Ｒs, tS ） ・・・（１） ε＝Ｋ・（Ｐx,t −Ｐz, tS −Ｃ・Ｒx,t ） Ｋ＝〔α・（ｔ2 −ｔ1 ）・Ｐz, t1 ＋Ｐz, t2 −Ｐz, t1 〕／〔（Ｐz, t 2 −Ｐz, t1 ）・Ｐz, t1 〕 Ｃ＝（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS として表すことができる。Next, the load voltage V 0 (x,
t) (= V p -V m ) temperature compensation means for performing more finely temperature compensate the span change contained in the will be described.
The temperature compensating means is constituted by the CPU 20 and a program stored in the storage unit 22 and having the contents shown in the flowchart of FIG. The temperature compensating means generates a voltage (coarse compensated load voltage) (V p −) corresponding to the coarse compensated load generated at both output terminals 14 and 15 of the bridge circuit 11.
Means for finely compensating for a span change based on a temperature change contained in V m ) by an operation represented by the following equation to generate a digital signal (finely compensated digital load signal) X corresponding to the finely compensated load. It is. X = [S / (1 + ε)] · (Rx, t / Rs, t S) ··· (1) ε = K · (Px, t -Pz, t S -C · Rx, t) K = [α・ (T 2 −t 1 ) · Pz, t 1 + Pz, t 2 −Pz, t 1 ] / [(Pz, t 2 −Pz, t 1 ) · Pz, t 1 ] C = (Ps, t S − pz, t S) / Rs, it can be expressed as t S.
【００２９】但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル
荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近い荷重のデジ
タル値（以下、「秤量荷重等のデジタル値」とい
う。）、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 （例
えば２０°Ｃ）との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷
した時の上記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル
変換して得たデジタル値（デジタル荷重信号）、Ｒs, t
s はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔ
S において秤量荷重（風袋荷重を含む）若しくはそれに
近い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋
荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電
圧をアナログ・デジタル変換して得たデジタル荷重信
号、Ｋはラーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重
状態における上記ブリッジ回路１１の一方の出力端１５
に生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電
位」という。）に基づいて決まる固定係数、Ｐx,t は荷
重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔにおいて
計測荷重を負荷した時の上記ブリッジ回路１１の一方の
出力端１５に生成する温度電位をアナログ・デジタル変
換して得たデジタル値（デジタル温度信号）、Ｐz, tS
はスパン調整時の温度と基準温度ｔ0 との温度差がｔS
の温度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度
電位をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デ
ジタル温度信号）、Ｃはスパン調整により求められる固
定係数、αは補償抵抗体１２を除くロードセル自体の出
力の温度変化係数（／°Ｃ）、（ｔ2 −ｔ1 ）はラーニ
ング時の温度ｔ1 とｔ2 の温度差（°Ｃ）、Ｐz, t1 は
ラーニング時の基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 の温度
における上記一定荷重が負荷された状態の上記温度電位
をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値（デジタ
ル温度信号）、Ｐz, t2 はラーニング時の基準温度ｔ0
に対する温度差ｔ2 の温度における上記一定荷重が負荷
された状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換
して得たデジタル値（デジタル温度信号）である。Here, X is a digital load signal of the object to be weighed which has been finely compensated, S is a digital value of a weighing load or a load close thereto (hereinafter, referred to as "digital value of weighing load, etc."), and Rx, t is a load measurement. Digital value (digital load signal) obtained by converting the rough compensated load voltage from analog to digital when a measured load is applied when the temperature difference between the temperature at the time and the reference temperature t 0 (for example, 20 ° C.) is t. , Rs, t
s is the temperature difference between the temperature at span adjustment and the reference temperature t 0.
In S , analog / digital conversion of the voltage of the difference between the coarsely compensated load voltage when a weighing load (including a tare load) or a load close to it is applied and the coarsely compensated load voltage when a tare load is applied is performed. The digital load signal K obtained by the above is one output terminal 15 of the bridge circuit 11 in a constant load state in which a constant load is applied during learning.
Px, t is a fixed coefficient determined based on an electric potential (hereinafter, referred to as a “temperature electric potential”) that changes according to the temperature generated at the time of load measurement when the temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature t 0 is t. digital values of temperature potential obtained by analog-to-digital converter for generating the one output end 15 of the bridge circuit 11 when the (digital temperature signal), Pz, t S
Is the temperature difference between the temperature at span adjustment and the reference temperature t 0 is t S
A digital value (digital temperature signal) obtained by analog-to-digital conversion of the above-mentioned temperature potential when a tare load is applied at the above temperature, C is a fixed coefficient obtained by span adjustment, and α is excluding the compensation resistor 12. The temperature change coefficient (/ ° C.) of the output of the load cell itself, (t 2 −t 1 ) is the temperature difference (° C.) between the temperatures t 1 and t 2 during learning, and Pz, t 1 is the reference temperature t during learning. digital value of the temperature potential of state in which the predetermined load is applied at a temperature of the temperature difference t 1 obtained by analog-to-digital converter for 0 (digital temperature signal), Pz, t 2 is the reference temperature t 0 of time learning
Is a digital value obtained by the temperature potential in a state in which the fixed load is applied at a temperature of the temperature difference t 2 analog-to-digital conversion for (digital temperature signal).
【００３０】次に、温度補償手段が粗補償済み荷重電圧
（Ｖp −Ｖm ）に含まれている温度変化に基づくスパン
変化を細かく補償して微補償済みデジタル荷重信号Ｘを
生成する手順を図７に示すフローチャートに従って説明
する。まず、ＣＰＵ２０の制御により、図１に示すスイ
ッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態に夫
々設定されて、ブリッジ回路１１の出力端１４、１５に
生成されるアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）（＝Ｖp −
Ｖm ）は、増幅器１６、スイッチＳＷ１、Ａ／Ｄ変換回
路１９を介してＣＰＵ２０に入力し、この入力した信号
はＣＰＵ２０によって演算処理されて重量が算出され
る。そして、電源投入直後の初期状態の時に入力したブ
リッジ回路１１のデジタル荷重信号Ｒx,tが秤の零点と
して記憶される。次に、この計量装置の載台上に被計量
物が載置されると、粗補償済みデジタル荷重信号Ｒx,t
がＣＰＵ２０に入力して、このＣＰＵ２０が粗補償済み
デジタル荷重信号Ｒx,t を記憶する（Ｓ１００）。この
Ｒx,t は零点重量が差し引かれているものとする。そし
て、温度計測タイミングであるか否かを判定して、温度
計測タイミングであり、ＹＥＳと判定したときは、この
被計量物の荷重計測時の温度と基準温度ｔ0 との温度差
がｔにおいて被計量物を負荷した時のブリッジ回路１１
の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP （ｘ，ｔ）
のデジタル温度信号Ｐx,t を、前回の温度計測タイミン
グ時に演算して記憶されているデジタル温度信号を消去
して記憶部２２に記憶する（Ｓ１０４）。しかる後に、
上記演算により得られた粗補償済みデジタル荷重信号Ｒ
x,t 及びデジタル温度信号Ｐx,t を（１）式に代入して
演算を行い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する
（Ｓ１０６）。Next, a procedure for temperature compensating means for generating a coarse compensated load voltage (V p -V m) the span change based on temperature changes are being included in the fine compensation to fine-compensated digital load signal X This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, under the control of the CPU 20, the switch SW1 shown in FIG. 1 is set to ON and the switch SW2 is set to OFF, and the analog load voltage V 0 (x, t) generated at the output terminals 14 and 15 of the bridge circuit 11 is set. ) (= V p −
V m ) is input to the CPU 20 via the amplifier 16, the switch SW1, and the A / D conversion circuit 19, and the input signal is processed by the CPU 20 to calculate the weight. Then, the digital load signal Rx, t of the bridge circuit 11 input in the initial state immediately after the power is turned on is stored as the zero point of the scale. Next, when the object to be weighed is placed on the platform of this weighing device, the digital load signal Rx, t with coarse compensation
Is input to the CPU 20, and the CPU 20 stores the coarsely compensated digital load signal Rx, t (S100). This Rx, t is assumed to have the zero point weight subtracted. Then, it is determined whether or not it is the temperature measurement timing. If it is the temperature measurement timing, and if it is determined as YES, the temperature difference between the temperature at the time of the load measurement of the object to be weighed and the reference temperature t 0 is t. Bridge circuit 11 when an object is loaded
Potential V P (x, t) generated at one output terminal 15
The digital temperature signal Px, t is calculated at the previous temperature measurement timing, and the stored digital temperature signal is deleted and stored in the storage unit 22 (S104). After a while
Roughly compensated digital load signal R obtained by the above calculation
The calculation is performed by substituting x, t and the digital temperature signal Px, t into the equation (1) to generate a finely compensated digital load signal X (S106).
【００３１】ただし、ステップＳ１０２において、温度
計測タイミングでなくてＮＯと判定したときは、記憶部
２２に記憶されている前回の温度計測タイミング時に演
算して得られたデジタル温度信号Ｐx,t と粗補償済みデ
ジタル荷重信号Ｒx,t を（１）式に代入して演算を行
い、微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成する。However, in step S102, when it is determined that the time is not the temperature measurement timing and the determination is NO, the digital temperature signal Px, t calculated at the previous temperature measurement timing stored in the storage unit 22 and the rough temperature is used. The operation is performed by substituting the compensated digital load signal Rx, t into the equation (1) to generate a finely compensated digital load signal X.
【００３２】なお、（１）式の上記但し書きで説明した
ように、ｔ2 、ｔ1 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 は、ロードセ
ル製作時におけるラーニングの段階で得られ、Ｐs,
tS 、Ｐz, tS 、Ｒs, tS は、計量装置の調整時におけ
るスパン調整時に得られており、秤量荷重等のデジタル
値Ｓ、及びＣの各係数も予め得られてそれぞれ記憶部２
２に記憶されている既知の値である。As described in the above proviso to the equation (1), t 2 , t 1 , Pz, t 1 , and Pz, t 2 are obtained at the learning stage when the load cell is manufactured, and Ps,
t s, P z, t s, R s , and t s are obtained at the time of span adjustment at the time of adjustment of the weighing device, and respective coefficients of digital values S and C such as weighing loads are also obtained in advance and stored in the storage unit 2.
2 is a known value stored in.
【００３３】次に、上記ラーニングにおいてｔ1 、
ｔ2 、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 を求めて（１）式の固定係数
Ｋを演算して、このＫを記憶部２２に記憶する手順を図
５に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートに示すプログラムは、図には示さないがラー
ニング用の別個のマイクロコンピュータと接続する記憶
部に記憶されており、このプログラムに従ってラーニン
グ用マイクロコンピュータが処理する。なお、ｔ1 は基
準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差ｔ1の時
の温度は、計量装置の使用温度範囲の下限温度である。
ｔ2 は基準温度ｔ0に対する温度差であり、この温度差
ｔ2 の時の温度は、計量装置の使用温度範囲の上限温度
である。そして、ラーニングにおいては例えばロードセ
ルの自重のみが負荷されている一定荷重が掛かっている
状態でＰz, t1 、Ｐz, t2 の計測が行われる。Next, in the learning, t 1 ,
The procedure for calculating t 2 , Pz, t 1 , Pz, t 2 , calculating the fixed coefficient K in the equation (1), and storing this K in the storage unit 22 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. . The program shown in this flowchart is stored in a storage unit (not shown) connected to a separate microcomputer for learning, and the learning microcomputer processes according to this program. Note that t 1 is a temperature difference from the reference temperature t 0 , and the temperature at the time of the temperature difference t 1 is the lower limit temperature of the operating temperature range of the weighing device.
t 2 is a temperature difference from the reference temperature t 0 , and the temperature at the temperature difference t 2 is the upper limit temperature of the operating temperature range of the weighing device. Then, Pz in the learning state that takes a certain load only the own weight of the load cell is loaded for example, t 1, Pz, the measurement of t 2 is performed.
【００３４】まず、図１に示す補償抵抗体１２が接続さ
れているロードセルの温度を温度計（図示せず）で測定
して基準温度ｔ0 との温度差がｔ1 となっているか否か
を判定し（Ｓ２００）、温度差がｔ1 でありＹＥＳと判
定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路
１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ
1 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t1 を
記憶部２２に記憶する（Ｓ２０２）。次に、ロードセル
の温度を上昇させて、ロードセルの温度を温度計で測定
して基準温度ｔ0 との温度差がｔ2 となっているか否か
を判定し（Ｓ２０４）、温度差がｔ2 でありＹＥＳと判
定したときは、この一定荷重状態におけるブリッジ回路
１１の一方の出力端１５に生成する温度電位ＶP ｚ（ｔ
2 ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信号Ｐz, t2 を
記憶部２２に記憶する（Ｓ２０６）。そして、デジタル
温度信号Ｐz, t1 及びＰz, t2 が記憶部２２に記憶され
たか否か、即ち、ラーニングが終了したか否かを判定し
て（Ｓ２０８）、ラーニングが終了しＹＥＳと判定した
ときは、固定係数Ｋを、 Ｋ＝〔α・（ｔ2 −ｔ1 ）・Ｐz, t1 ＋Ｐz, t2 −Ｐz,
t1 〕／〔（Ｐz, t2 −Ｐz, t1 ）・Ｐz, t1 〕 の演算を行って記憶部２２に記憶する（Ｓ２１０）。こ
れでラーニング及び固定係数Ｋの演算を終了する。な
お、αは補償抵抗体１２を除くロードセル１１自体の出
力の温度変化係数（／°Ｃ）であり、予め求められて記
憶部２２に記憶されている。また、ステップＳ２００で
ＮＯと判定したときは、ステップＳ２０４に進み、ステ
ップＳ２０４でＮＯと判定したときは、ステップＳ２０
８に進む。そして、ステップＳ２０８でＮＯと判定した
ときは、Ｐz, t1 とＰz, t2 の両方が得られるまでラー
ニングを続ける。First, the temperature of the load cell to which the compensation resistor 12 shown in FIG. 1 is connected is measured by a thermometer (not shown) to determine whether or not the temperature difference from the reference temperature t 0 is t 1 . determine (S200), when the temperature difference is determined to YES is t 1, the temperature potential V P z (t for generating the one output end 15 of the bridge circuit 11 in this constant load state
Digital value of 1), i.e., storing the digital temperature signal Pz, the t 1 in the storage unit 22 (S202). Then, raising the temperature of the load cell, the temperature difference between the reference temperature t 0 by measuring the temperature of the load cell at thermometer determines whether a t 2 (S204), the temperature difference t 2 by and YES and when it is judged the temperature potential V P z (t for generating the one output end 15 of the bridge circuit 11 in this constant load state
Digital value of 2), i.e., storing the digital temperature signal Pz, the t 2 in the storage unit 22 (S206). The digital temperature signal Pz, whether t 1 and Pz, t 2 is stored in the storage unit 22, i.e., it is determined whether learning has been completed (S208), the learning is determined to completed YES In this case, the fixed coefficient K is given by K = [α · (t 2 −t 1 ) · Pz, t 1 + Pz, t 2 −Pz,
The calculation of [t 1 ] / [(Pz, t 2 −Pz, t 1 ) · Pz, t 1 ] is performed and stored in the storage unit 22 (S 210). This ends the learning and the calculation of the fixed coefficient K. Here, α is a temperature change coefficient (/ ° C.) of the output of the load cell 11 itself excluding the compensation resistor 12, which is obtained in advance and stored in the storage unit 22. When the determination is NO in step S200, the process proceeds to step S204, and when the determination is NO in step S204, the process proceeds to step S20.
Proceed to 8. Then, when it is judged NO in step S208 continues Pz, t 1 and Pz, learning to both t 2 is obtained.
【００３５】次に、計量装置の秤調整時におけるスパン
調整において、Ｒz, tS 、Ｐz, tS、Ｒs, tS 、Ｐs, t
S を求めて記憶部２２に記憶すると共に、（１）式の固
定係数Ｃを演算して求めて記憶部２２に記憶する手順を
図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、
ｔS は基準温度ｔ0 に対する温度差であり、この温度差
ｔS の時の温度は、スパン調整時の温度である。そし
て、スパン調整においてはロードセルに風袋荷重が負荷
された状態でＲz, tS 、Ｐz, tS が計測され、ロードセ
ルに秤量荷重若しくはそれに近い荷重が負荷された状態
でＲs, tS 、Ｐs,tS の計測が行われる。ただし、以下
の説明では、ロードセルに秤量荷重を負荷した状態でＲ
s, tS 、Ｐs, tS の計測を行うこととする。また、図６
に示すフローチャートに示す処理は、記憶部２２に記憶
されているプログラムに従ってＣＰＵ２０が行う。Next, the span adjustment during scale adjustment of the metering device, Rz, t S, Pz, t S, Rs, t S, Ps, t
A procedure for obtaining S and storing it in the storage unit 22 and calculating the fixed coefficient C of the equation (1) and storing it in the storage unit 22 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In addition,
t S is a temperature difference with respect to the reference temperature t 0 , and the temperature at the time of the temperature difference t S is the temperature at the time of span adjustment. Then, Rz in a state where the tare load is applied to the load cell in the span adjustment, t S, Pz, t S is measured, Rs in the state in which the load close the weighing load or it the load cell is loaded, t S, Ps, Measurement of t S is performed. However, in the following description, it is assumed that R
Measurement of s, t S , Ps, t S is performed. FIG.
Are performed by the CPU 20 in accordance with the program stored in the storage unit 22.
【００３６】まず、図１に示すロードセルに載台の荷重
（特許請求の範囲に記載の風袋荷重は、載台の荷重（ロ
ードセルの自重を含む）を言い、この載台の荷重を風袋
荷重と言う。）のみが負荷されている状態でオペレータ
がこの計量装置に設けられている零調整ボタンを押し、
この零調整ボタンが押されたか否かをＣＰＵ２０が判定
し（Ｓ３００）、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定
したときは、ＣＰＵ２０がこの風袋荷重負荷状態におけ
るブリッジ回路１１の両方の出力端１４、１５に生成さ
れている粗補償済みアナログ荷重電圧Ｖ0 （ｚ，ｔS ）
（＝Ｖp −Ｖm）のデジタル値、即ち、デジタル荷重信
号Ｒz, tS を零荷重として記憶部２２に記憶する（Ｓ３
０２）。更に、この風袋荷重負荷状態におけるブリッジ
回路１１の一方の出力端１５に生成するアナログ温度電
位ＶP ｚ（ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル温度信
号Ｐz, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３０４）。次
に、オペレータがロードセルに秤量荷重を負荷し、スパ
ン調整ボタンを押し、このスパン調整ボタンが押された
か否かをＣＰＵ２０が判定し（Ｓ３０６）、スパン調整
ボタンが押されてＹＥＳと判定したときは、ＣＰＵ２０
がこの秤量荷重負荷状態におけるブリッジ回路１１の両
方の出力端１４、１５に生成される粗補償済みアナログ
荷重電圧Ｖ0 （ｓP ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジ
タル荷重信号ＲｓP ，ｔS を記憶部２２に記憶する（Ｓ
３０８）。更に、この秤量荷重負荷状態におけるブリッ
ジ回路１１の一方の出力端１５に生成されるアナログ温
度電位ＶP （ｓ，ｔS ）のデジタル値、即ち、デジタル
温度信号Ｐs, tS を記憶部２２に記憶する（Ｓ３１
０）。しかる後に、ＣＰＵ２０が（ＲｓP ，ｔS −Ｒz,
tS ）＝Ｒs, tS の演算を行ってＲs, tS を求め（Ｓ３
１２）、更に、（１）式の固定係数Ｃを、 Ｃ＝（Ｐs, tS −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS の式の演算を行うことにより求めて記憶部２２に記憶す
る（Ｓ３１４）。これでスパン調整が終了する。なお、
Ｒs, tS は、スパン調整時の温度と基準温度との温度差
がｔS において秤量荷重を負荷した時の粗補償済み荷重
電圧ＲｓP ,tS と風袋荷重を負荷した時の粗補償済み荷
重電圧Ｒz, tS との差の電圧のデジタル値である。First, the load of the mounting table (the tare load described in the claims) refers to the load of the mounting table (including the own weight of the load cell), and the load of the mounting table is referred to as the tare load. The operator presses the zero adjustment button provided on this weighing device while only the
The CPU 20 determines whether or not the zero adjustment button has been pressed (S300). If the CPU 20 determines that the zero adjustment button has been pressed and determines YES, the CPU 20 determines whether the output terminals 14 of the bridge circuit 11 in this tare load state are loaded. , 15 and the rough-compensated analog load voltage V 0 (z, t S )
Digital value (= V p -V m), i.e., stored in the storage unit 22 the digital load signals Rz, the t S as zero load (S3
02). Furthermore, storing the digital value of the analog temperature voltage V P z (t S) for generating the one output end 15 of the bridge circuit 11 in this tare weight load condition, i.e., the digital temperature signal Pz, the t S in the storage section 22 (S304). Next, when the operator applies a weighing load to the load cell and presses the span adjustment button, the CPU 20 determines whether or not the span adjustment button has been pressed (S306), and the CPU 20 determines that the span adjustment button has been pressed and YES. Is the CPU 20
Is the digital value of the coarsely compensated analog load voltage V 0 (s P , t S ) generated at both output terminals 14 and 15 of the bridge circuit 11 in the weighing load state, that is, the digital load signal Rs P , t S is stored in the storage unit 22 (S
308). Further, the digital value of the analog temperature potential V P (s, t S ) generated at one output terminal 15 of the bridge circuit 11 in the weighing load state, that is, the digital temperature signal Ps, t S is stored in the storage unit 22. Remember (S31
0). Thereafter, the CPU 20 determines that (Rs P , t S −Rz,
t S) = Rs, performs an operation of t S Rs, seek t S (S3
12), further, (1) a fixed coefficient C of formula, C = (Ps, t S -Pz, t S) / Rs, stored in the storage unit 22 determined by performing calculation of the formula t S ( S314). This completes the span adjustment. In addition,
Rs, t S is rough compensated load voltage Rs P when the temperature difference between the temperature and the reference temperature at the time span adjustment is loaded with the weighing load at t S, t S and coarse compensated when loaded with tare weight load voltage Rz, is a digital value of the voltage difference between t S.
【００３７】ただし、ステップＳ３００でＮＯと判定し
たときは、零調整ボタンが押されてＹＥＳと判定と判定
するまでステップＳ３００の判定を繰り返し行い、ステ
ップＳ３０６でＮＯと判定したときは、スパン調整ボタ
ンが押されてＹＥＳと判定するまでステップＳ３０６の
判定を繰り返し行う。そして、ステップＳ３０６におい
て、秤量荷重（Ｓ）を負荷した時の粗補償済み荷重電圧
ＲｓP ,tS を求めたが、秤量荷重の代わりに、秤量荷重
に近い予め定めた所定の荷重を負荷してその時の粗補償
済み荷重電圧を求めてもよい。However, if the determination in step S300 is NO, the determination in step S300 is repeated until the zero adjustment button is pressed and the determination is YES, and if the determination in step S306 is NO, the span adjustment button is pressed. The determination in step S306 is repeatedly performed until is pressed to determine YES. Then, in step S306, the rough compensated load voltage Rs P , t S when the weighing load (S) is applied is obtained. Instead of the weighing load, a predetermined load close to the weighing load is applied. The rough compensated load voltage at that time may be obtained.
【００３８】上記構成のロードセルのスパン温度補償装
置によると、補償抵抗体１２により、温度変化に基づく
ロードセル出力（荷重電圧）のスパン変化を粗補償し
て、この粗補償された荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）をブリッ
ジ回路１１の一方の出力端１５に生成される温度電位Ｖ
P （ｘ，ｔ）に基づいて更に細かくスパンの温度補償を
行い微補償済みデジタル荷重信号Ｘを生成することがで
きる。このように、上記実施形態の温度補償装置では、
図９に示す従来のスパンの温度補償装置に設けられてい
る温度センサ５を使用していないので、温度センサ５に
基づく誤差は全く存在せず、（１）式に示すデジタル補
償係数を正確に求めることができ、これによって、高精
度にロードセルのスパン変化の温度補償を行うことがで
きる。そして、温度センサ５を省略した分だけコストの
低減を図ることもできる。According to the load cell span temperature compensating apparatus having the above-described structure, the compensation resistor 12 roughly compensates for the span change of the load cell output (load voltage) based on the temperature change, and this roughly compensated load voltage V 0 ( x, t) is the temperature potential V generated at one output terminal 15 of the bridge circuit 11.
Based on P (x, t), the temperature of the span can be further finely compensated to generate the finely compensated digital load signal X. Thus, in the temperature compensation device of the above embodiment,
Since the temperature sensor 5 provided in the conventional temperature compensation device of the span shown in FIG. 9 is not used, there is no error based on the temperature sensor 5 and the digital compensation coefficient shown in the equation (1) can be accurately calculated. Thus, the temperature of the span change of the load cell can be accurately compensated. In addition, the cost can be reduced by eliminating the temperature sensor 5.
【００３９】そして、（１）式におけるデジタル補償係
数である固定係数Ｋは、ロードセル製作時におけるラー
ニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基
準温度ｔ0 に対する温度差ｔ1 とｔ2 の２つの温度）に
おける一定の荷重が負荷された状態で演算して得られる
デジタル温度信号Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、（ｔ2 −
ｔ1 ）と、に基づいて求めることができる。このよう
に、ロードセルに互いに相違する荷重を正確に掛ける必
要がなく、一定の荷重を負荷した状態で温度補償係数で
ある固定係数Ｋを求めることができるので、この固定係
数Ｋを正確に求めることができ、従って、スパン変化の
正確な温度補償を行うことができる。The fixed coefficient K, which is a digital compensation coefficient in the equation (1), is set so that, during learning during the production of the load cell, the load cell is subjected to two different temperatures (two temperature differences t 1 and t 2 with respect to the reference temperature t 0 ). Digital temperature signals Pz, t 1 , Pz, t 2 obtained by calculation with a constant load applied at (temperature), and (t 2 −
t 1 ). As described above, it is not necessary to accurately apply different loads to the load cell, and the fixed coefficient K, which is the temperature compensation coefficient, can be obtained in a state where a constant load is applied. Therefore, accurate temperature compensation of span change can be performed.
【００４０】次に、（１）式を導き出す手順を説明し、
これによって（１）式が粗補償済み荷重電圧Ｒｘ・ｔに
含まれている温度変化に基づくスパン変化を正確に補償
して微補償済み荷重電圧Ｘを生成することができること
の証明を行う。まず、ロードセル出力の温度変化係数α
（／°Ｃ）と基準温度ｔ0 に対する温度差ｔ（°Ｃ）の
積α・ｔは、Next, the procedure for deriving equation (1) will be described.
Thus, it is proved that the equation (1) can generate the finely compensated load voltage X by accurately compensating for the span change based on the temperature change included in the rough compensated load voltage Rx · t. First, the temperature change coefficient α of the load cell output
The product α · t of (/ ° C.) and the temperature difference t (° C.) with respect to the reference temperature t 0 is
【００４１】[0041]
【数１】 (Equation 1)
【００４２】の式で表せられる。αはロードセル出力の
温度変化係数であり、起歪体のヤング率Ｅの温度変化に
依存する係数であり、ゲージ抵抗の抵抗温度係数をも含
むものである。βは補償抵抗体１２の温度変化係数（／
°Ｃ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗
値、Ｒは基準温度ｔ0 時の歪ゲージＧの抵抗値、γはデ
ジタル補償係数である。つまり、ロードセル出力の温度
変化に基づくスパン変化α・ｔは、補償抵抗体１２によ
るアナログ補償量Ｒ0 ・β・ｔ／（Ｒ＋Ｒ0 ）とＣＰＵ
２０によるデジタル補償量γ・ｔにより補償することが
できる。そして、ラーニングというのは、夫々のロード
セルに対する固有のγに対応する補償係数を求めて記憶
部２２に記憶することである。上記実施形態では、この
γに対応する補償係数Ｋを求めて、このＫを使用して粗
補償済み荷重電圧Ｒｘ，ｔに含まれている温度変化に基
づくスパン変化を正確に補償して微補償済み荷重電圧Ｘ
を生成する。以下、（１）式を導く説明をする。まず、
γは、Is represented by the following equation. α is the temperature change coefficient of the load cell output, which is a coefficient depending on the temperature change of the Young's modulus E of the flexure element, and includes the resistance temperature coefficient of the gauge resistance. β is the temperature change coefficient of the compensation resistor 12 (/
° C), R 0 is the resistance value of the compensation resistor 12 at the reference temperature t 0 , R is the resistance value of the strain gauge G at the reference temperature t 0 , and γ is the digital compensation coefficient. That is, the span change α · t based on the temperature change of the load cell output is determined by the analog compensation amount R 0 · β · t / (R + R 0 ) by the compensation resistor 12 and the CPU.
20 can be compensated by the digital compensation amount γ · t. The term “learning” refers to obtaining a compensation coefficient corresponding to γ specific to each load cell and storing it in the storage unit 22. In the above-described embodiment, the compensation coefficient K corresponding to the γ is obtained, and the K is used to accurately compensate for the span change based on the temperature change included in the coarsely compensated load voltage Rx, t to perform the fine compensation. Load voltage X
Generate Hereinafter, an explanation will be given to derive the expression (1). First,
γ is
【００４３】[0043]
【数２】 (Equation 2)
【００４４】となる。上式でαは既知の値であるから、
（３）式の第２項を求めればγを求めることができる。
そこで、（３）式の第２項を求める。ここで、図３にお
いて、温度差ｔにおける温度において、無負荷時の正側
出力温度電位ＶP ｚ（ｔ）は下記（４）式で表せられ
る。ただし、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの温
度を単に温度ｔという。Is as follows. Since α is a known value in the above equation,
If the second term of the equation (3) is obtained, γ can be obtained.
Therefore, the second term of the equation (3) is obtained. Here, in FIG. 3, the temperature in the temperature difference t, no-load of the positive-side output temperature voltage V P z (t) is expressed by the following equation (4). However, hereinafter, the temperature of the temperature difference t with respect to the reference temperature t 0 is simply referred to as the temperature t.
【００４５】[0045]
【数３】 (Equation 3)
【００４６】ここで、温度ｔ1 及びｔ2 における無負荷
時の正側出力アナログ温度電位ＶPｚ（ｔ1 ）及びＶP
ｚ（ｔ2 ）の各Ａ／Ｄ変換値をＰz, t1 及びＰz, t2 と
すると、Ｐz, t2 ／Ｐz, t1 は、[0046] Here, the temperature t 1 and the positive-side output analog temperature no load at t 2 the potential V P z (t 1) and V P
Assuming that each A / D converted value of z (t 2 ) is Pz, t 1 and Pz, t 2 , Pz, t 2 / Pz, t 1 is
【００４７】[0047]
【数４】 (Equation 4)
【００４８】となる。（５）式で表せられる比を（４）
式により一次近似すると、Is as follows. The ratio expressed by equation (5) is
First-order approximation by the formula:
【００４９】[0049]
【数５】 (Equation 5)
【００５０】このように、γは、ロードセルの温度変化
係数αと、互いに異なる温度ｔ1 、ｔ2 における無負荷
時の各正側出力アナログ温度電位ＶP ｚ（ｔ）のＡ／Ｄ
変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 と、その温度差（ｔ2 −
ｔ1 ）によって求めることができる。ここで、図１に示
すブリッジ回路１１の出力端１４、１５に生成されるア
ナログ荷重電圧Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖp −Ｖm は、[0050] Thus, gamma is, A / D of the α temperature change coefficient of the load cell, different temperatures t 1, the positive side of the no-load at t 2 the output analog temperature voltage V P z (t)
The converted values Pz, t 1 , Pz, t 2 and their temperature differences (t 2 −
t 1 ). Here, the analog load voltage V 0 (x, t) = V p −V m generated at the output terminals 14 and 15 of the bridge circuit 11 shown in FIG.
【００５１】[0051]
【数６】 (Equation 6)
【００５２】で表せられる。ただし、Ｅ0 は基準温度ｔ
0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ2 ）、Ｒ0 は基準
温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値、ＫG は歪ゲージ
Ｇのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの抵抗値、Ｖはロードセ
ルの入力電圧、σ（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋ
ｇ／ｍｍ2 ）である。次に、（３）式を（９）式に代入
すると、## EQU5 ## Where E 0 is the reference temperature t
Young's modulus of the strain body o'clock 0 (kg / mm 2), R 0 is the resistance value of the reference temperature t 0 o'clock compensating resistor 12, the gauge factor of K G is the strain gauge G, R is the resistance of the strain gage G Value, V is the input voltage of the load cell, and σ (x) is the stress function (k
g / mm 2 ). Next, substituting equation (3) into equation (9) gives
【００５３】[0053]
【数７】 (Equation 7)
【００５４】で表せられる。ここで、任意の温度ｔにお
ける秤量負荷を掛けた時のロードセル出力のアナログ・
デジタル変換値をＲs,t とし、スパン調整時の温度をｔ
S 、温度ｔS で秤量負荷時のロードセル出力のアナログ
・デジタル変換値をＲs, tS とすると、## EQU5 ## Here, the analog output of the load cell when a weighing load is applied at an arbitrary temperature t
The digital conversion value is Rs, t, and the temperature at the time of span adjustment is t.
S, an analog-to-digital conversion value of the load cell output at weighing the load at a temperature t S Rs, When t S,
【００５５】[0055]
【数８】 (Equation 8)
【００５６】の関係が得られる。また、任意の温度ｔに
おける荷重Ｘを掛けた時のロードセル出力のアナログ荷
重電圧をＶ0 （ｘ，ｔ）、そのＡ／Ｄ変化値であるデジ
タル荷重信号をＲx,t とし、秤量荷重若しくはそれに近
い荷重のデジタル値をＳとすると、ロードセル出力は荷
重に対して線形性を持つから、The following relationship is obtained. An analog load voltage of the load cell output when a load X is applied at an arbitrary temperature t is V 0 (x, t), and a digital load signal, which is an A / D change value thereof, is Rx, t. Assuming that the digital value of the near load is S, the load cell output has linearity with respect to the load.
【００５７】[0057]
【数９】 (Equation 9)
【００５８】の関係が得られる。そして、（１１）式を
（１２）式に代入すると、荷重Ｘは、The following relationship is obtained. Then, when the equation (11) is substituted into the equation (12), the load X becomes
【００５９】[0059]
【数１０】 (Equation 10)
【００６０】により求めることができる。また、荷重計
測時の温度ｔは、その時点におけるＶP z(t)のＡ／Ｄ変
換値Ｐz,t から、（６）式と同様に次のようにして求め
ることができる。Can be obtained by The temperature t when the load measurement, A / D conversion value Pz of V P z (t) at that time, from t, can be obtained as follows similarly to the equation (6).
【００６１】[0061]
【数１１】 [Equation 11]
【００６２】更に、スパン調整時の温度ｔS における無
負荷時の正側出力温度電位ＶP ｚ（ｔS ）のＡ／Ｄ変換
値をＰz, tS とすると、任意の温度ｔとスパン調整時の
温度ｔS との差は、（１７）式より、[0062] Further, when the A / D conversion value of the no-load of the positive-side output temperature voltage V P z (t S) at a temperature t S of the time span adjustment Pz, and t S, any temperature t and span adjustment From the equation (17), the difference from the temperature t S at the time is
【００６３】[0063]
【数１２】 (Equation 12)
【００６４】この（１９）式がデジタル補償の一般式で
あるが、現実のデジタル処理において、荷重計測の際
に、ロードセルに風袋荷重が負荷されていない状態での
ＶP z(t)のアナログ・デジタル変換値Ｐz,t を計測して
処理することは困難であるので、荷重計測時の任意の温
度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の正側出力温度電位
ＶP ｘ（ｔ）のＡ／Ｄ変換値のＰx,t と、荷重計測時の
任意の温度ｔにおいて荷重Ｘを負荷した状態の荷重電圧
Ｖ0 （ｘ，ｔ）のＡ／Ｄ変化値のＲx,t と、を使用して
Ｐz,t を求めることとする。即ち、Ｐz,t は、[0064] analogs of it (19) is a general formula of digital compensation in the digital processing of reality during load measuring, V P z in the state in which tare weight on the load cell is not loaded (t) Since it is difficult to measure and process the digital conversion value Pz, t, the A / A of the positive output temperature potential V P x (t) in the state where the load X is applied at an arbitrary temperature t at the time of load measurement. Using the D-converted value Px, t and the A / D change value Rx, t of the load voltage V 0 (x, t) with the load X applied at an arbitrary temperature t during load measurement. Pz, t is determined. That is, Pz, t is
【００６５】[0065]
【数１３】 (Equation 13)
【００６６】となる。ただし、（２０）式のＲx,t
S は、スパン調整時の温度ｔS において荷重Ｘを負荷し
た時のロードセル出力の荷重電圧であるので、このＲx,
t S とＲx,t とは互いに相違する値であるが、（Ｐs, t
S −Ｐz, tS ）／Ｒs, tS が非常に小さいこと（約１／
１０００）、Ｒx,t S 及びＲx,t がＰx,t と比較して比
較的小さいこと、更に、Ｒx,t S とＲx,t の差が極めて
小さいことにより、（２０）式の近似式が成立する。つ
まり、物理的には、歪ゲージＧの歪み量が非常に小さ
く、その温度変化による歪み量の変化量は更に小さいの
で、その温度変化による歪み量の変化量はデジタル温度
電位Ｐx,t の変化量と比較して無視することができるか
らである。このようにして、（２０）式を（１９）式に
代入することにより（１）式が得られる。Is obtained. Where Rx, t in equation (20)
Since S is the load voltage of the load cell output when the load X is applied at the temperature t S at the time of span adjustment, this Rx,
Although t S and Rx, t are different values, (Ps, t
S -Pz, t S) / Rs , t S is very small (about 1 /
1000), Rx, t S and Rx, it t is Px, relatively small compared with t, furthermore, Rx, t S and Rx, by difference t is very small, the approximation formula (20) To establish. That is, physically, the strain amount of the strain gauge G is very small, and the change amount of the strain amount due to the temperature change is further smaller. Therefore, the change amount of the strain amount due to the temperature change is the change of the digital temperature potential Px, t. This is because it can be ignored compared to the amount. In this way, the equation (1) is obtained by substituting the equation (20) into the equation (19).
【００６７】次に、第２実施形態のロードセルのスパン
温度補償装置を備えた計量装置を説明する。第２実施形
態と第１実施形態の計量装置が相違するところは、ロー
ドセルのスパン温度補償装置のスパン補償手段が、第１
実施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が一次の温
度特性を持つものとして（１）式に基づいて微補償済み
デジタル荷重信号Ｘを生成する演算を行ったが、第２実
施形態では、ロードセルと補償抵抗体１２が二次以上の
所定の高次の温度特性を持つものとして微補償済みデジ
タル荷重信号Ｘを生成する演算を行うところである。こ
れ以外は、第１実施形態と同等であり、同等部分の詳細
な説明を省略する。Next, a weighing device having a load cell span temperature compensating device according to a second embodiment will be described. The difference between the weighing device of the second embodiment and the weighing device of the first embodiment is that the span compensating means of the span temperature compensating device of the load cell is different from the first embodiment.
In the embodiment, assuming that the load cell and the compensation resistor 12 have a primary temperature characteristic, the calculation for generating the finely compensated digital load signal X based on the expression (1) is performed. The calculation for generating the finely compensated digital load signal X is performed assuming that the compensation resistor 12 has a predetermined second-order or higher temperature characteristic. Except for this, the second embodiment is the same as the first embodiment, and a detailed description of the same parts will be omitted.
【００６８】即ち、上記（９）式のロードセルの荷重電
圧の一般式Ｖ0 （ｘ，ｔ）は、 Ｖ0 （ｘ，ｔ）＝Ｖk ・σ（ｘ）・α（ｔ）・β（ｔ）・・・・（２１） Ｖk ＝Ｖ・Ｋ・Ｒ／Ｅ0 ・（Ｒ＋Ｒ0 ） として表せられる。ただし、ｔは基準温度ｔ0 に対する
温度差、α（ｔ）は補償抵抗体１２を除くロードセル自
体の出力の温度変化関数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路
の一方の出力端に生成される温度電位の温度変化関数、
Ｅ0 は基準温度ｔ0 時の起歪体のヤング率（ｋｇ／ｍｍ
2 ）、Ｒ0 は基準温度ｔ0 時の補償抵抗体１２の抵抗値
（Ω）、Ｋは歪ゲージＧのゲージ率、Ｒは歪ゲージＧの
抵抗値（Ω）、Ｖはロードセルの電源電圧（Ｖ）、σ
（ｘ）は荷重Ｘに対する応力関数（ｋｇ／ｍｍ2 ）であ
る。That is, the general formula V 0 (x, t) of the load voltage of the load cell in the above equation (9) is given by: V 0 (x, t) = V k · σ (x) · α (t) · β ( t) (21) V k = V · K · R / E 0 · (R + R 0 ) Here, t is a temperature difference from the reference temperature t 0 , α (t) is a temperature change function of the output of the load cell itself excluding the compensation resistor 12, and β (t) is a temperature generated at one output terminal of the bridge circuit. Temperature change function of potential,
E 0 is the Young's modulus of the flexure element at the reference temperature t 0 (kg / mm
2 ), R 0 is the resistance value (Ω) of the compensation resistor 12 at the reference temperature t 0 , K is the gauge factor of the strain gauge G, R is the resistance value of the strain gauge G (Ω), and V is the power supply voltage of the load cell. (V), σ
(X) is a stress function (kg / mm 2 ) for the load X.
【００６９】上記（２１）式では、α（ｔ）・β（ｔ）
が温度変化を生じる要素となる。そこで、補償関数γ
（ｔ）を下記（２２）式で表せられる関数とし、 γ（ｔ）＝１／〔α（ｔ）・β（ｔ）〕 ・・・・（２２） このγ（ｔ）を（２１）式の両辺に掛けると、 Ｖ0 （ｘ，ｔ）・γ（ｔ）＝Ｖk ・σ（ｘ）・α（ｔ）・β（ｔ）・γ（ｔ） ＝Ｖk ・σ（ｘ）・α（ｔ）・β（ｔ）／〔α（ｔ）・β（ｔ）〕 ＝Ｖk ・σ（ｘ） ・・・・（２３） となり、右辺には温度ｔに関する項がなくなるために、
粗補償済み荷重電圧Ｖ0（ｘ，ｔ）を完全に温度補償す
ることができる。ここで、Ｖ0 （ｘ，ｔ）をＡ／Ｄ変換
した粗補償済みデジタル荷重信号をＲx,t とし、γ
（ｔ）をＡ／Ｄ変換したデジタル補償関数をＰｔとし、
微補償済みデジタル荷重信号をＸとすると、微補償済み
デジタル荷重信号Ｘは、 Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔ ・・・・（２４） で表せられる。但し、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準
温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上
記粗補償済み荷重電圧のデジタル値、Ｐｔはラーニング
時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１
／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表せられる。
即ち、（２２）式で表せられるγ（ｔ）を予めラーニン
グによって求めて記憶部２２に記憶しておき、荷重計測
時に得られた粗補償済み荷重電圧Ｒx,t にそのγ（ｔ）
をＣＰＵ２０が乗算することにより微補償済みデジタル
荷重信号Ｘを生成することができる。In the above equation (21), α (t) · β (t)
Is a factor that causes a temperature change. Therefore, the compensation function γ
Let (t) be a function represented by the following equation (22), and γ (t) = 1 / [α (t) · β (t)] (22) V 0 (x, t) · γ (t) = V k · σ (x) · α (t) · β (t) · γ (t) = V k · σ (x) · α (t) · β (t) / [α (t) · β (t)] = V k · σ (x) (23) Since there is no term related to the temperature t on the right side,
The temperature of the roughly compensated load voltage V 0 (x, t) can be completely compensated. Here, a coarsely compensated digital load signal obtained by A / D conversion of V 0 (x, t) is represented by Rx, t, and γ
The digital compensation function obtained by A / D conversion of (t) is Pt,
Assuming that the finely-compensated digital load signal is X, the finely-compensated digital load signal X is represented by the following equation: X = Rx, t · Pt (24) Here, Rx, t is a digital value of the rough compensated load voltage when the measured load is applied when the temperature difference between the temperature at the time of the load measurement and the reference temperature is t, and Pt is a secondary or higher order determined at the time of learning. Digital compensation function and 1
/ (Α (t) · β (t)).
That is, γ (t) expressed by the equation (22) is obtained in advance by learning and stored in the storage unit 22, and the γ (t) is added to the roughly compensated load voltage Rx, t obtained at the time of load measurement.
Is multiplied by the CPU 20 to generate the finely compensated digital load signal X.
【００７０】次に、γ（ｔ）を例えば二次関数として補
償するときは、次のようなラーニングを行えばよい。な
お、以下、基準温度ｔ0 に対する温度差ｔの時の温度を
温度ｔという。まず、少なくとも３点の各温度ｔ1 、ｔ
2 、ｔ3 において、無負荷時の正側出力電圧ＶP z(t)の
各Ａ／Ｄ変換値Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 を求め
る。これらＰz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz, t3 は、関数β
（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値である。そし
て、予め求められているロードセル自体の出力の温度変
化関数α（ｔ）の各温度ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 に対応するデ
ジタル値Ａｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 を求める。これらは、
関数値α（ｔ）の夫々の温度におけるデジタル値であ
る。次に、（２２）式に基づき、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、
Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆
数を計算する。しかる後に、Ｐz, t1 、Ｐz, t2 、Ｐz,
t3 を温度ｔに対応する変数値、Ｐz,t1 、Ｐz, t2 、
Ｐz, t3 とＡｔ1 、Ａｔ2 、Ａｔ3 のそれぞれの積の逆
数をγ（ｔ）に対応する関数値として、それぞれの値の
組合せによる二次の回帰分析を行い、γ（ｔ）を二次関
数として求め、それらの係数値を記憶部２２に記憶す
る。これら回帰分析等の数値計算処理は、ラーニングを
コントロールするコンピュータが行う。そして、実際の
荷重計測時における温度補償では、上記ラーニング時に
記憶したγ（ｔ）に基づき、第１実施形態と同様に、一
定の荷重が負荷された時の正側出力温度電位ＶP z(t)の
Ａ／Ｄ変換値Ｐz,t を温度ｔとして関数γ（ｔ）の値を
求め、前記（２４）式よりそのγ（ｔ）の値とロードセ
ル出力の粗補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔとの積を
温度補償された微補償済みデジタル荷重信号Ｘとして生
成する。Next, when γ (t) is compensated, for example, as a quadratic function, the following learning may be performed. Hereinafter, a temperature at a temperature difference t with respect to the reference temperature t 0 is referred to as a temperature t. First, at least three temperatures t 1 , t
At 2 and t 3 , the respective A / D conversion values Pz, t 1 , Pz, t 2 , and Pz, t 3 of the positive-side output voltage VP z (t) at no load are obtained. These Pz, t 1 , Pz, t 2 , Pz, t 3 are represented by a function β
It is a digital value at each temperature of (t). Then, digital values At 1 , At 2 , and At 3 corresponding to the respective temperatures t 1 , t 2 , and t 3 of the temperature change function α (t) of the output of the load cell itself are obtained in advance. They are,
It is a digital value at each temperature of the function value α (t). Next, based on equation (22), Pz, t 1 , Pz, t 2 ,
Pz, it calculates the respective reciprocal of the product of t 3 and At 1, At 2, At 3 . Thereafter, Pz, t 1 , Pz, t 2 , Pz,
variable value corresponding to t 3 to a temperature t, Pz, t 1, Pz , t 2,
Pz, as t 3 and At 1, At 2, the function value corresponding to each of the reciprocal of the product of At 3 gamma (t), performs secondary regression analysis with a combination of respective values, gamma (t) is The coefficients are obtained as quadratic functions, and those coefficient values are stored in the storage unit 22. These numerical calculation processes such as regression analysis are performed by a computer that controls learning. Then, the actual temperature compensation during load measuring based on the stored at said learning gamma (t), as in the first embodiment, the positive side output temperature at which a constant load is applied potential V P z ( Using the A / D conversion value Pz, t of t) as the temperature t, the value of the function γ (t) is obtained, and the value of γ (t) and the coarsely compensated digital load signal Rx, The product with t is generated as a temperature-compensated finely-compensated digital load signal X.
【００７１】ただし、上記第２実施形態では、γ（ｔ）
を二次関数として求めた例を示したが、上記β（ｔ）と
α（ｔ）の各データを採る温度点を多くすることによ
り、上記と同様の手順で三次以上のＮ次関数のγ（ｔ）
を求めることができ、このＮ次関数のγ（ｔ）により粗
補償済みデジタル荷重信号Ｒｘ，ｔのスパン変化の温度
補償を行う構成とすることができる。However, in the second embodiment, γ (t)
Is shown as a quadratic function, but by increasing the number of temperature points at which the above-mentioned β (t) and α (t) data are taken, the γ of the tertiary or higher order N-order function can be obtained in the same procedure as above. (T)
Γ (t) of the Nth order function can be used to perform temperature compensation for the span change of the digital load signal Rx, t which has been roughly compensated.
【００７２】そして、上記第１実施形態では、スパン補
償手段は、図１に示すブリッジ回路１１の一方の出力端
１５に生成される正側出力温度電位Ｐx,t を（１）式に
代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデジタ
ル荷重信号Ｒｘ，ｔの温度補償を行い、微補償済みデジ
タル荷重信号Ｘを生成する構成としたが、ブリッジ回路
１１の両方の出力端１４、１５に生成される正側出力温
度電位Ｐx,t と負側出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値を
ＣＰＵ２０が演算して求め、この平均温度電位を（１）
式に代入してこの（１）式の演算を行って粗補償済みデ
ジタル荷重信号Ｒｘ、ｔの温度補償を行い、微補償済み
デジタル荷重信号Ｘを生成する構成としてもよい。ま
た、第２実施形態では、正側出力温度電位Ｐx,t と負側
出力温度電位Ｍｘ，ｔとの平均値をＣＰＵ２０が演算し
て求め、この平均温度電位をβ（ｔ）に代入する構成と
してもよい。これにより、荷重計測の際に、ロードセル
に負荷される荷重の違いにより生じる温度電位の誤差を
解消することができる。In the first embodiment, the span compensating means substitutes the positive output temperature potential Px, t generated at one output terminal 15 of the bridge circuit 11 shown in FIG. The calculation of the lever (1) is performed to perform temperature compensation on the coarsely compensated digital load signal Rx, t to generate the finely compensated digital load signal X. However, both output terminals 14 of the bridge circuit 11 are used. , 15, the CPU 20 calculates an average value of the positive output temperature potential Px, t and the negative output temperature potential Mx, t, and calculates this average temperature potential as (1)
The configuration may be such that the digital load signal Rx, t subjected to the coarse compensation is subjected to temperature compensation by performing the calculation of the expression (1) by substituting into the expression, and the digital load signal X finely compensated is generated. In the second embodiment, the CPU 20 calculates an average value of the positive output temperature potential Px, t and the negative output temperature potential Mx, t, and substitutes the average temperature potential for β (t). It may be. Thereby, at the time of load measurement, it is possible to eliminate an error in temperature potential caused by a difference in load applied to the load cell.
【００７３】また、第１及び第２の各実施形態では、図
１に示すようにアナログ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナ
ログ温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路１９によって
デジタル値に変換する構成としたが、これに代えて、図
２に示すように、スイッチ回路１８を省略して、アナロ
グ荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）とアナログ温度電位Ｖp を夫
々専用のＡ／Ｄ変換回路１９、２３によってデジタル値
に変換する構成としてもよい。In each of the first and second embodiments, the analog load voltage (V p −V m ) and the analog temperature potential V p are digitally converted by one A / D conversion circuit 19 as shown in FIG. it is configured to convert a value, instead of this, as shown in FIG. 2, to omit the switch circuit 18, an analog load voltage (V p -V m) and analog temperature voltage V p respectively dedicated a The digital values may be converted by the / D conversion circuits 19 and 23.
【００７４】つまり、第１及び第２実施形態では、スイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２を切り換えることにより荷重電圧
（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp を１台のＡ／Ｄ変換回路
１９でＡ／Ｄ変換することができ、ローコストとなる
が、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変
換するために一定の時間を要するために、荷重電圧（Ｖ
p−Ｖm ）と温度電位Ｖp の計測を同時に行うことがで
きない。その為に、温度変化の速度が非常に速い場合
は、スパン変化の温度補償に若干の時間遅れが生じ、そ
の結果、温度補償に誤差が生じることがある。これに対
して、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１９と２３を
設けた構成とすることにより、荷重電圧（Ｖp−Ｖm ）
と温度電位Ｖp を夫々別個に同時にＡ／Ｄ変換すること
ができ、各Ａ／Ｄ変換して得られたデジタル値を別個に
随時記憶部２２に記憶しておくことができるので、スパ
ン変化の温度補償に時間遅れが全く生じず、その結果、
スパン変化を正確に温度補償することができる。なお、
第１及び第２実施形態では、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と
温度電位Ｖp をＡ／Ｄ変換器１９によりＡ／Ｄ変換した
が、Ａ／Ｄ変換器１９を設けずに、ＣＰＵ２０内に荷重
電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp の両方又はそのいず
れか一方をＡ／Ｄ変換する機能を設けた構成としてもよ
い。[0074] That is, in the first and second embodiments, the switch SW1, SW2 at a load voltage (V p -V m) and temperatures potential V p a single A / D converter circuit 19 by switching the A / D Although it is possible to convert the load voltage (V p −V m ) and the temperature potential V p , a certain period of time is required for A / D conversion.
The measurement of ( p− V m ) and the temperature potential V p cannot be performed simultaneously. Therefore, when the speed of the temperature change is very high, a slight time delay occurs in the temperature compensation of the span change, and as a result, an error may occur in the temperature compensation. On the other hand, as shown in FIG. 2, by providing the configuration in which the A / D conversion circuits 19 and 23 are provided, the load voltage (V p −V m )
Temperature potential V p to be able to respectively separate simultaneous A / D conversion, since the digital values obtained by converting the A / D separately may be stored at any time the storage unit 22, span change There is no time delay in the temperature compensation of
The temperature can be accurately compensated for the span change. In addition,
In the first and second embodiments, the load voltage (V p -V m) the temperature potential V p has been A / D converted by the A / D converter 19, without providing the A / D converter 19, CPU 20 both or either one thereof of the load voltage (V p -V m) and temperatures potential V p may be configured to provide a function of a / D conversion within.
【００７５】更に、図４に示すように、上記第１及び第
２の各実施形態のブリッジ回路１１の電源の接地側に温
度によって抵抗値が変化しない固定抵抗体２６を直列に
挿入してもよい。これにより、ブリッジ回路１１の出力
端１４、１５の電位を、図１の場合と比較して上昇させ
ることができ、荷重電圧（Ｖp −Ｖm ）と温度電位Ｖp
の出力電圧の電位を変更してＡ／Ｄ変換をし易くするこ
とができる。Further, as shown in FIG. 4, a fixed resistor 26 whose resistance value does not change with temperature is inserted in series to the ground side of the power supply of the bridge circuit 11 of each of the first and second embodiments. Good. Thus, the potential at the output terminal 14, 15 of the bridge circuit 11, can be increased as compared with the case of FIG. 1, the load voltage (V p -V m) and temperatures potential V p
A / D conversion can be facilitated by changing the potential of the output voltage.
【００７６】また、第１、第２実施形態のロードセルの
スパン温度補償装置は、例えば電子秤、組合せ秤、重量
チェッカー等に適用することができる。The span temperature compensating device of the load cell according to the first and second embodiments can be applied to, for example, an electronic balance, a combination balance, a weight checker and the like.
【００７７】[0077]
【発明の効果】本発明によると、補償抵抗体により、温
度変化に基づく荷重電圧のスパン変化を粗補償して、こ
の粗補償された荷重電圧をブリッジ回路の一方の出力端
に生成される温度電位に基づいて更に細かくスパンの温
度補償を行い微補償済みデジタル荷重信号を生成する構
成である。つまり、図９に示す従来のスパンの温度補償
装置では、温度センサ５を使用しているので、補償抵抗
体３の抵抗値ＲN の変化によるブリッジ回路の入力電圧
の変化量（ヤング率補償量）と温度センサ５により計測
された温度データとの間の関数関係（デジタル補償関数
又は係数）に誤差が含まれる可能性が高いが、本発明に
よると、温度センサ５を使用していないので、このよう
な誤差は全く存在せず、デジタル補償関数又はデジタル
補償係数を正確に求めることができ、これによって、高
精度にロードセルのスパンの温度補償を行うことができ
る。そして、温度センサ５を省略した分だけコストの低
減を図ることもできる。According to the present invention, the span change of the load voltage based on the temperature change is roughly compensated by the compensation resistor, and the coarsely compensated load voltage is generated at one output terminal of the bridge circuit. In this configuration, the temperature of the span is further finely compensated based on the potential to generate a finely compensated digital load signal. In other words, a temperature compensation device of a conventional span shown in FIG. 9, because it uses a temperature sensor 5, the variation of the input voltage of the bridge circuit due to the change in the resistance value R N of the compensating resistor 3 (Young's modulus compensation amount ) And the temperature data measured by the temperature sensor 5 (digital compensation function or coefficient) are likely to include errors, but according to the present invention, since the temperature sensor 5 is not used, Such an error does not exist at all, and the digital compensation function or the digital compensation coefficient can be accurately obtained, whereby the temperature of the span of the load cell can be accurately compensated. In addition, the cost can be reduced by eliminating the temperature sensor 5.
【００７８】第２の発明によると、固定係数Ｋは、ラー
ニングにおいて、ロードセルを異なる２つの各温度（基
準温度に対する温度差ｔ1 とｔ2 の２つの温度）で一定
の荷重が負荷された状態で出力される温度電位の各デジ
タル値と（ｔ2 −ｔ1 ）とに基づいて求めることができ
るデジタル補償係数である。つまり、図９に示す従来の
スパンの温度補償装置では、荷重を計測する前に、ロー
ドセルに互いに相違する予め定めた荷重を掛けた各状態
で、予め定めた温度だけ変化させてそのときのスパン変
化を記憶させてデジタル補償関数又は係数を求めるとい
うラーニングを行う必要があり、この互いに相違する予
め定めた荷重をロードセルに正確に掛けること自体が困
難であるので、デジタル補償関数又は係数を正確に求め
ることができなかったが、第２の発明によると、ラーニ
ング時に、一定の荷重を負荷した状態で、予め定めた温
度だけ変化させてそのときの温度電位の各デジタル値と
温度差（ｔ2 −ｔ1 ）とに基づいて固定係数Ｋを求める
ことができる。このように、異なる各温度においてロー
ドセルに互いに相違する荷重を掛ける必要がないので、
温度補償係数である固定係数Ｋを正確に求めることがで
き、これにより、スパン変化の正確な温度補償を行うこ
とができる。そして、このラーニング時のロードセルに
掛かる一定の荷重は、ロードセルに何も荷重が掛かって
いない、いわゆる無負荷の状態とするのがよい。According to the second aspect of the present invention, the fixed coefficient K is set so that the load cell is in a state where a constant load is applied at two different temperatures (two temperatures of the temperature difference t 1 and t 2 with respect to the reference temperature) during learning. Is a digital compensation coefficient which can be obtained based on each digital value of the temperature potential output at (t 2 −t 1 ). In other words, in the conventional span temperature compensating device shown in FIG. 9, before measuring the load, the load cell is changed by a predetermined temperature in each state where a different predetermined load is applied to the load cell, and the span at that time is changed. It is necessary to perform learning in which a change is stored and a digital compensation function or coefficient is obtained, and it is difficult to accurately apply the different predetermined loads to the load cell. Although it could not be obtained, according to the second invention, at the time of learning, with a constant load applied, the temperature is changed by a predetermined temperature, and each digital value of the temperature potential and the temperature difference (t 2 −t 1 ) to determine the fixed coefficient K. In this way, it is not necessary to apply different loads to the load cell at different temperatures,
The fixed coefficient K, which is a temperature compensation coefficient, can be accurately obtained, and thereby accurate temperature compensation for a span change can be performed. The constant load applied to the load cell during the learning is preferably set to a state in which no load is applied to the load cell, that is, a so-called no-load state.
【００７９】第３の発明によると、Ｐｔは、ラーニング
時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数であり１
／（α（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α
（ｔ）は一定の荷重が負荷されている一定荷重状態にお
ける補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化
関数、β（ｔ）は上記ロードセルの一定荷重状態におけ
る上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成される温度電
位のデジタル値である。つまり、第２の発明と同様に、
ラーニング時に、ロードセルに一定の荷重が負荷されて
いる一定荷重状態で、予め定めた温度だけ変化させてそ
のときの各温度電位のデジタル値（デジタル温度信号）
と補償抵抗体を除くロードセル自体のデジタル出力値と
に基づいて高次のデジタル補償関数Ｐｔを求めることが
できる。このように、従来のように異なる各温度におい
てロードセルに予め定めた互いに相違する各荷重を正確
に掛ける必要がないので、デジタル補償関数Ｐｔを正確
に求めることができ、スパン変化の正確な温度補償を行
うことができる。According to the third aspect of the present invention, Pt is a second-order or higher-order digital compensation function determined at the time of learning.
/ (Α (t) · β (t)), expressed as a digital value,
(T) is a temperature change function of the output of the load cell itself except for the compensation resistor in a constant load state where a constant load is applied, and β (t) is one output terminal of the bridge circuit in the constant load state of the load cell. Is the digital value of the temperature potential generated at That is, similar to the second invention,
Digital value of each temperature potential (digital temperature signal) at the time of learning by changing a predetermined temperature under a constant load state where a constant load is applied to the load cell during learning
A higher-order digital compensation function Pt can be obtained based on the digital output value of the load cell itself excluding the compensation resistor. As described above, since it is not necessary to accurately apply predetermined different loads to the load cell at different temperatures as in the related art, the digital compensation function Pt can be accurately obtained, and the temperature compensation for the span change can be accurately performed. It can be performed.
【００８０】第４の発明によると、ブリッジ回路の両方
の各出力端に生成される温度電位の平均値を温度電位と
して使用することにより、ロードセルに負荷される荷重
の違いにより生じる温度電位の誤差を解消することがで
きる。According to the fourth aspect, by using the average value of the temperature potentials generated at both output terminals of the bridge circuit as the temperature potential, the error of the temperature potential caused by the difference in the load applied to the load cell is obtained. Can be eliminated.
【図１】この発明の第１実施形態に係るロードセルのス
パン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an electric circuit of a weighing device to which a load cell span temperature compensation device according to a first embodiment of the present invention is applied.
【図２】同発明の他の実施形態に係るロードセルのスパ
ン温度補償装置を適用した計量装置の電気回路を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an electric circuit of a weighing device to which a span temperature compensation device for a load cell according to another embodiment of the present invention is applied.
【図３】同第１実施形態のブリッジ回路のブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram of a bridge circuit according to the first embodiment.
【図４】同発明のブリッジ回路の他の例を示すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing another example of the bridge circuit of the present invention.
【図５】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置の
ラーニングの手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a learning procedure of the span temperature compensator according to the first embodiment.
【図６】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置の
スパン調整の手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of span adjustment of the span temperature compensator according to the first embodiment.
【図７】同第１実施形態に係る同スパン温度補償装置に
より荷重電圧を温度電位に基づいてスパン変化の温度補
償を行う手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for performing temperature compensation of a span change based on the temperature potential of the load voltage by the span temperature compensating apparatus according to the first embodiment.
【図８】従来のロードセルのスパン温度補償装置の一例
を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional load cell span temperature compensation device.
【図９】従来のロードセルのスパン温度補償装置の他の
例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing another example of the conventional load cell span temperature compensator.
１１ ブリッジ回路 １２ 補償抵抗体 Ｇ 歪ゲージ １４、１５ 出力端 ２０ ＣＰＵ Reference Signs List 11 bridge circuit 12 compensation resistor G strain gauge 14, 15 output terminal 20 CPU
Claims (4)
ゲージで構成されたブリッジ回路とを備えるロードセル
において、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され温
度変化によって抵抗値が変化しこの抵抗値の変化によっ
て上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に
対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電
圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償
する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の一方の出力端に
生成する温度によって変化する電位（以下、「温度電
位」という。）に基づいて上記ブリッジ回路の両方の出
力端に生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれてい
る温度変化に基づくスパン変化を数値計算で細かく補償
して微補償済みの荷重に対応するデジタル信号（以下、
「微補償済みデジタル荷重信号」という。）を生成する
温度補償手段と、を具備することを特徴とするロードセ
ルのスパン温度補償装置。1. A load cell comprising a strain body and a bridge circuit formed of a strain gauge provided in the strain body, wherein a resistance value changes due to a temperature change which is connected in series to an input side of the bridge circuit. A compensation resistor for roughly compensating for a span change based on a temperature change of an output voltage of the load cell (hereinafter, referred to as “load voltage”) corresponding to a load generated at both output terminals of the bridge circuit due to the change in the resistance value. The coarse-compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit based on a body and a temperature-dependent potential (hereinafter, referred to as “temperature potential”) generated at one output terminal of the bridge circuit. The digital signal corresponding to the finely compensated load by finely compensating for the span change based on the temperature change contained in
This is referred to as “finely compensated digital load signal”. And a temperature compensating means for generating the load cell span temperature.
ゲージで構成されたブリッジ回路とを備えるロードセル
において、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され温
度変化によって抵抗値が変化しこの抵抗値の変化によっ
て上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に
対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電
圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償
する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に
生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度
変化に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演
算によって細かく補償して微補償済みの荷重に対応する
デジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」
という。）を生成する温度補償手段と、を具備すること
を特徴とするロードセルのスパン温度補償装置。 Ｘ＝〔Ｓ／（１＋ε）〕・（Ｒx,t ／Ｒs, tS ） ε＝Ｋ・（Ｐx,t −Ｐz, tS −Ｃ・Ｒx,t ） Ｋ＝〔α・（ｔ2 −ｔ1 ）・Ｐz, t1 ＋Ｐz, t2 −Ｐz,
t1 〕／〔（Ｐz, t2 −Ｐz, t1 ）・Ｐz, t1 〕 として表すことができる。但し、Ｘは被計量物の微補償
済みデジタル荷重信号、Ｓは秤量荷重若しくはそれに近
い荷重のデジタル値、Ｒx,t は荷重計測時の温度と基準
温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の上
記粗補償済み荷重電圧をアナログ・デジタル変換して得
たデジタル値、Ｒs, ts はスパン調整時の温度と基準温
度との温度差がｔS において秤量荷重若しくはそれに近
い荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧と風袋荷
重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧との差の電圧
をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｋはラ
ーニング時に一定荷重が負荷された一定荷重状態におけ
る上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度によ
って変化する電位（以下、「温度電位」という。）に基
づいて決まる固定係数、Ｐx,t は荷重計測時の温度と基
準温度との温度差がｔにおいて計測荷重を負荷した時の
上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成する温度電位を
アナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐz, tS
はスパン調整時の温度と基準温度との温度差がｔS の温
度において風袋荷重が負荷されている時の上記温度電位
をアナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｃはス
パン調整により求められる固定係数、αは補償抵抗体を
除くロードセル自体の出力の温度変化係数（／°Ｃ）、
（ｔ2 −ｔ1 ）はラーニング時の温度ｔ1 とｔ2 の温度
差（°Ｃ）、Ｐz, t1 はラーニング時の基準温度に対す
る温度差ｔ1 の温度における上記一定荷重が負荷された
状態の上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得た
デジタル値、Ｐz, t2 はラーニング時の基準温度に対す
る温度差ｔ2 の温度における上記一定荷重が負荷された
状態での上記温度電位をアナログ・デジタル変換して得
たデジタル値である。2. A load cell comprising a flexure element and a bridge circuit comprising a strain gauge provided in the flexure element, wherein the resistance value changes due to a temperature change which is connected in series to the input side of the bridge circuit. A compensation resistor for roughly compensating for a span change based on a temperature change of an output voltage of the load cell (hereinafter, referred to as “load voltage”) corresponding to a load generated at both output terminals of the bridge circuit due to the change in the resistance value. The body and the span change based on the temperature change included in the coarsely compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit are finely compensated by finely compensating by a calculation represented by the following equation. Digital signal (hereinafter referred to as "finely compensated digital load signal")
That. And a temperature compensating means for generating the load cell span temperature. X = [S / (1 + ε)] · (Rx, t / Rs, t S) ε = K · (Px, t -Pz, t S -C · Rx, t) K = [α · (t 2 -t 1 ) · Pz, t 1 + Pz, t 2 −Pz,
t 1 ] / [(Pz, t 2 −Pz, t 1 ) · Pz, t 1 ]. Here, X is a digital load signal of the object to be weighed with fine compensation, S is a digital value of the weighing load or a load close to the weighing load, and Rx, t is the load applied when the temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature is t. Rs, t s is a digital value obtained by analog-to-digital conversion of the above coarsely compensated load voltage at the time of performing the above, and the temperature difference between the temperature at the time of span adjustment and the reference temperature is t S at the weighing load or a load close thereto. The digital value obtained by analog-to-digital conversion of the voltage of the difference between the coarsely compensated load voltage at the time of applying the tare load and the coarsely compensated load voltage at the time of applying the tare load, and K is a constant load applied during learning. Px, t is a fixed coefficient determined based on a potential (hereinafter, referred to as a “temperature potential”) that changes according to a temperature generated at one output terminal of the bridge circuit in a constant load state. A digital value obtained by performing an analog-to-digital conversion of a temperature potential generated at one output terminal of the bridge circuit when a measured load is applied when the temperature difference between the temperature and the reference temperature is t, Pz, t S
Is a digital value obtained by analog-to-digital conversion of the above-mentioned temperature potential when a tare load is applied at a temperature of t S between the temperature at the time of span adjustment and the reference temperature, and C is obtained by span adjustment. The fixed coefficient, α is the temperature change coefficient (/ ° C) of the output of the load cell itself excluding the compensation resistor,
(T 2 −t 1 ) is the temperature difference (° C.) between the temperatures t 1 and t 2 during learning, and Pz, t 1 is the constant load applied at the temperature of the temperature difference t 1 with respect to the reference temperature during learning. A digital value obtained by converting the temperature potential in the state from analog to digital, Pz, t 2 is an analog value of the temperature potential in the state where the constant load is applied at the temperature of the temperature difference t 2 with respect to the reference temperature at the time of learning.・ It is a digital value obtained by digital conversion.
ゲージで構成されたブリッジ回路とを備えるロードセル
において、上記ブリッジ回路の入力側に直列接続され温
度変化によって抵抗値が変化しこの抵抗値の変化によっ
て上記ブリッジ回路の両方の出力端に生成される荷重に
対応する上記ロードセルの出力電圧（以下、「荷重電
圧」という。）の温度変化に基づくスパン変化を粗補償
する補償抵抗体と、上記ブリッジ回路の両方の出力端に
生成される上記粗補償済み荷重電圧に含まれている温度
変化に基づくスパン変化を下記の式により表せられる演
算によって細かく補償して微補償済みの荷重に対応する
デジタル信号（以下、「微補償済みデジタル荷重信号」
という。）を生成する温度補償手段と、を具備すること
を特徴とするロードセルのスパン温度補償装置。 Ｘ＝Ｒx,t ・Ｐｔ 但し、Ｘは被計量物の微補償済みデジタル荷重信号、Ｒ
x,t は荷重計測時の温度と基準温度との温度差がｔにお
いて計測荷重を負荷した時の上記粗補償済み荷重電圧を
アナログ・デジタル変換して得たデジタル値、Ｐｔはラ
ーニング時に決まる二次以上の高次のデジタル補償関数
の上記温度差ｔにおけるデジタル値であり１／（α
（ｔ）・β（ｔ））のデジタル値で表され、α（ｔ）は
補償抵抗体を除くロードセル自体の出力の温度変化関
数、β（ｔ）は上記ブリッジ回路の一方の出力端に生成
される温度によって変化する電位（以下、「温度電位」
という。）の温度変化関数である。3. A load cell comprising a flexure element and a bridge circuit composed of a strain gauge provided in the flexure element, wherein a resistance value changes due to a temperature change which is connected in series to an input side of the bridge circuit. A compensation resistor for roughly compensating for a span change based on a temperature change of an output voltage of the load cell (hereinafter, referred to as “load voltage”) corresponding to a load generated at both output terminals of the bridge circuit due to the change in the resistance value. The body and the span change based on the temperature change included in the coarsely compensated load voltage generated at both output terminals of the bridge circuit are finely compensated by finely compensating by a calculation represented by the following equation. Digital signal (hereinafter referred to as "finely compensated digital load signal")
That. And a temperature compensating means for generating the load cell span temperature. X = Rx, t Pt where X is the finely compensated digital load signal of the weighing object, R
x, t is a digital value obtained by analog-to-digital conversion of the rough compensated load voltage when the measured load is applied when the temperature difference between the temperature at the time of load measurement and the reference temperature is t, and Pt is determined at the time of learning. The digital value of the higher-order or higher-order digital compensation function at the temperature difference t is 1 / (α
(T) · β (t)), where α (t) is a temperature change function of the output of the load cell itself excluding the compensation resistor, and β (t) is generated at one output terminal of the bridge circuit. Potential that changes depending on the temperature (hereinafter, “temperature potential”)
That. ) Is a temperature change function.
ルのスパン温度補償装置において、上記温度電位は、上
記ブリッジ回路の両方の各出力端に生成される温度電位
の平均値であることを特徴とするロードセルのスパン温
度補償装置。4. The span temperature compensating device for a load cell according to claim 1, wherein said temperature potential is an average value of temperature potentials generated at both output terminals of said bridge circuit. A span temperature compensator for a load cell.
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