JPS5816683B2 - 変位測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流電圧で表わされた計量信号を計量の直
前の基準値（被計量物を計量する前の計量器出力値）と
比較して計量値を演算測定するだめの変位測定装置に関
するものである。

従来、ランダムな計量信号に対する変位測定は自動で行
えるものはなく、計量中でないことを人手によって確認
しながらオフセット補正をし、変位測定を行っていた。

たとえば、はかりによる重量計量を考えると（重量変化
−電圧出力の変位）、被計量物がはかりに載らないとき
のはかり自身の受皿の重量換算電圧を基準値とすると、
さらに被計量物を載せることは、被計量物重量をはかり
の受皿重量に重畳することになる。

このためはかりの受皿重量をキャンセルする目的で手動
による補正（オフセット補正）を行なっていた。

一方、従来からの変位測定装置のブロック図およびタイ
ムチャートを第１図および第２図に示す。

第１図において、１は入力端子で、計量入力信号Ａが印
加される。

２はサンプルホールド回路で、制御端子３を有し、この
制御端子３にサンプルホールド制御入力信号Ｂが印加さ
れる。

４は差動増幅器で、サンプルホールド回路２の出力であ
るサンプルホールド出力信号Ｃと計量入力信号Ａとの差
を増幅し、計量出力信号りとして出力する。

５は指示計器である。

次に第１図の従来の変位測定装置の動作を第２図のタイ
ムチャートを参照して説明する。

計量入力信号Ａば、入力値ｅａｂを有し、これは時間と
ともに温度及び湿度によるオフセット移動のための漂動
によりゆっくりと多小漂動する基準値ｅａに計量値ｅｂ
が重畳されたものである。

なお、基準値と計量値は一般的にはｅａとｅｂで表わし
、特定のもののときは”ａｌｔｅｂｌのように添字を付
して示すことになる。

そして、入力値はｅ、ｌｌｂで表わし、特に必要なとき
はｅａ １ ｂ １のように添字をつけて表わすものと
する。

さて、サンプルホールド回路２は、計量の直前の基準値
ｅａ１をサプルホールド制御入力信号Ｂの入力によって
ホールドし、サンプルホールド出力信号Ｃ（その策はｅ
ａ、）を差動増幅器４の一方の入力端子に供給する。

また、差動増幅器４の他方の入力端子には計量入力信号
Ａ（その値はｅＢｌ ＋ ｅｂｌ”ｅａｂ）が印加され
るので、その差（ｅａｂ ｅａ１＝ｅｂｔ）が増幅さ
れて、計量出力信号りとなり、この計量値ｅｌ）１が変
位量であって、指示計器５に指示される。

このようにサンプルホールド制御入力信号Ｂを計量の直
前に加えれば、計量入力信号Ａの漂動を補正した変位測
定を行うことができる。

ところで、一般の重量選別機における重量測定のように
、被計量物がほぼ一定の速度で進行して計量器で計量さ
れる場合には、被計量物が通過したことを検出する物体
検出器を計量器の前方におき、物体検出器の出力をサン
プルホールド制御入力信号Ｂとして用いれば、計量の直
前の基準値ｅａを自動的にサンプルホールドすることが
できる。

しかし、路面に設置されさまざまな速度で通過する車両
の車軸重量を測定する軸重計などのように、被計量物の
通過を計量の直前に検出する物体検出器を設置すること
が困難であったり、設置しても被計量物の速度が一定で
ないため、サンプルホールド制御入力信号Ｂと計量入力
信号Ａとの間の時間が大きくばらつく場合、計量の直前
の基準値ｅａを自動的にサンプルホールドすることがで
きなかった。

この発明の目的は、このような物体検出器を用いないで
自動オフセット補正を行わせるようにした変位測定装置
を提供することにある。

以下この発明について説明する。

第３図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、１１
は計量信号の入力端子、１２は開閉装置、１３はホール
ド回路で、抵抗器ＲとコンデンサＣ６とからなる。

１４は差動増幅器で、２つの入力の差の電圧を増幅し出
力する。

１５は制御装置で、電圧比較器１６と比較用電源１７と
からなる。

電圧比較器１６は差動増幅器１４の出力電圧が、比較用
電源１７の電圧より太きいときに（＋）の電圧を、小さ
いときに（→の電圧を出力する。

そして前記（＋）の電圧のとき開閉装置１２は開放され
、（→の電圧のときは閉成される。

１８は出力端子である。

次に第３図の実施例の動作を第４図ａ、ｂのタイムチャ
ートを参照して説明する。

第４図ａ、ｂのＡ、Ｇ、Ｈ，Ｊのチャートは第３図の各
部に附したＡ、Ｇ、Ｈ，Ｊの部分の信号を示し、縦軸に
電圧を、横軸に時間をとって特徴的に表わしたものであ
る。

入力端子１１に加わる計量入力信号Ａは第２図のものと
同じであるが、説明の便宜のために計量値の時間を長く
とっである。

今、開閉装置１２が閉じていると、計量入力信号Ａは抵
抗器Ｒを通ってコンデンサＣ６を充電し、その電圧を保
持する。

この場合、ホールド回路１３０時定数は、計量入力信号
Ａ中の基準値ｅａの漂動に対しては十分に応動し、計量
値ｅｂに対しては応動せずに遅延させる定数に選んであ
る。

従って開閉装置１２が閉成されているときには、計量値
ｅｂによってホールド回路１３の出力信号Ｇは第４図ａ
の点線矢印のように上昇しようとする。

こ＼で開閉装置１２が閉成された１Ｘであると出力信号
Ｇは、繰返し入力される計量入力信号Ａによってコンデ
ンサＣ６が充電され、基準値ｅａのベルが計量値ｅｂの
平均値だけ上昇するので、第４図す基準値ｅａのように
なり、差動増幅器１４が正確な出力信号Ｈを出さなくな
る。

この発明においては、計量入力信号Ａに計量値ｅｂが表
われた瞬間にそれが差動増幅器１４の一方の入力端子に
印加されるが、差動増幅器１４の他方の入力端子には計
量入力信号Ａが遅延されて入力されるので、差動増幅器
１４の出力Ｈは（＋）になり、この出力Ｈの値が比較用
電源１７の電圧よりさらに大きくなる払電圧比較器１６
の出力は（＋）になって開閉装置１２を開放する。

このためホールド回路１３の出力信号Ｇは第４図ａの点
線矢印のようには上昇せず、人力値ｅａｂが入力された
瞬間の基準値ｅａをホールドし、差動増幅器１４にそれ
を供給する。

このホールド回路１３は、その負荷インピーダンスを高
くして放電時定数を大きくとり、開閉装置１２が開放し
ている時間にも基準値ｅａを十分に保持できるようにし
である。

したがって、差動増幅器１４の出力信号Ｈによって開閉
装置１２が閉成されたままのときは、出力信号Ｈは第４
図ａの点線矢印のようになろうとするが、計量値ｅｂの
ある間は開閉装置１２は開放されるので実線のようにな
る。

以下にホールド回路の時定数の定め方について述べる。

たとえば、（はかりについて考えることとする。

基準値を、被計量物が載らないときの秤量力と考えると
、この値は、温度、湿度等により影響を受は漂動するが
、この値は通常フルスケール換算で１００ｐＨ［ｌ／’
Ｃ１温度移動は１℃／’ｔｎｉｎが考えられる。

これは、１０−’／’ｍすなわち１．６Ｘ１０−６／ｓ
ｅｃを意味する。

このため、ＣＲの時定数は、上記、１．６ Ｘ １０−
６／ｓｅｃに追従する程度にすれば、温度特性の影響は
、防ぐことができる。

一方２通常の計量物は、０．１ ｓｅｃ以下で秤への載
り移りを行なう。

このため、温度特性を防ぐ程度にしてしまえば、計量値
に対する応動は無視できる程度になる。

このとき電圧比較回路１６が動作するまでの時間を１１
ｔ″’ （ｔ （０，１ｓｅｃ）としてしまえば、応
動による影響は、１．６Ｘ１０−’Ｘｔとなる。

このようにして、この発明の変位測定装置は物体検出器
を用いることなく、しかも計量値ｅｂが表われている瞬
間の計量入力信号Ａの基準値ｅａが、平滑、遅延、保持
されて差動増幅器１４に加えられるため、差動増幅器１
４は計量値ｅｂと基準値ｅａとの差を常に出力する。

上記実施例におけるタイムチャートの第４図ａ中、出力
信号Ｇ、Ｈにおける点線矢印は、作図の都合で図示のよ
うに描いたが、出力信号Ｇの点線矢印は基準値ｅａより
わずかに上昇し、出力信号Ｈの点線矢印は計量値ｅｂの
頂点よシわずかに下降するように選んでもよい。

第５図はこの発明の他の実施例を示すブロック図で、第
３図の実施例の改良に係るものである。

すなわち、第３図の実施例において、ホールド回路１３
がホールドして出力する基準値ｅａは、計量値ｅｂによ
り影響を少なくしであるが真の基準値ｅａかられずかで
はあるが変化した値（電圧比較回路１６が計量値を検出
して開閉装置１２を開放する間に、ホールド回路１３へ
Ｒを通じてＣｏヘチャージされる分だけ真の値から移動
した値）となる。

そのため、第６図ａの計量入力信号Ａのように短い時間
に多数の計量値ｅｂが入る繰返し頻度の高い場合には、
ホールド回路１３の出力信号Ｇは第６図すのように基準
値ｅａから電圧比較回路１６が計量値を検出して開閉装
置１２を開放する間のチャージの分だけ徐々に上昇して
しまう。

また、計量入力信号Ａが第６図ａの場合のように理想的
な矩形波ではなく、なまっていて、しかも繰返し頻度が
高いと第６図ＣのＡのようになり、基準値ｅａまで復帰
しないこともある。

この場合にもホールド回路１３の出力信号Ｇは第６図Ｃ
のように基準値ｅａから電圧比較回路１６が計量値を検
出して開閉装置１２を開放する間のチャージの分だけ徐
々に上昇してゆく。

このような影響をさけるために、計量入力信号Ａの繰返
し頻度が高い状態では、開閉装置１２を開放にしたまま
にしておき、繰返し頻度が低くなった状態で開閉装置１
２を閉成させるようにしたのが第５図の実施例である。

第５図において、第３図と異なるところは制御装置１５
の構成である。

すなわち、第５図では、増幅器１９と、微分回路２０お
よび単安定発振器２１によって制御装置１５が構成され
ている。

この動作を第６図ａのタイムチャートを参照して説明す
る。

増幅器１９は差動増幅器１４の出力信号Ｈを入力して増
幅し、微分回路２０へ送る。

微分回路２０では、出力信号Ｈの立上り、立下りを急峻
にして、その立上り、立下りに対応した第６図ａに示す
正・負のパルスＫを出力し、これを次段の単安定発振器
２１に印加する。

一方、単安定発振器２１は、正パルスの入力で正レベル
になす、負パルスが入力されてからＴ時間後に負レベル
になるが、Ｔ時間までの間に次の正パルスが入力される
とリプリセットされ、再び次の負パルスが入力されてか
らＴ時間後でないと負にならないように構成されている
。

そしてこのＴ時間は入力値ｅａｂが基準値ｅａに戻る時
間より大きく、ホールド回路１３の保持可能時間より小
さくとれば有効である。

以上詳細に説明したように、この発明は差動増幅器の一
方の入力端子に基準値を含んだ計量値である計量人力信
号を加え、他方の入力端子には、前記計量入力信号を遅
延、保持するホールド回路を通して加え、かつ、開閉装
置を制御して前記ホールド回路の出力が基準値のみにな
るようにしたので、差動増幅器の出力として目的とする
変位量を正確に得ることができる。

また、この発明では制御装置によって計量値が消滅した
のち所定時間その消滅が持続するときの与開閉装置を閉
成し、それ以外は開放するようにしたので、計量人力信
号が繰返し頻度の高いものであっても、ホールド回路の
出力である基準値が変化することがなく、正確な測定を
することができる。

かように、この発明によれば物体検出器を用いることな
く、温度変動などによる基準値の漂動の影警を受けるこ
とのない正確な測定を行いうる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変位測定装置の一例を示すブロック図、
第２図は第１図の装置の動作説明のだめのタイムチャー
ト、第３図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第
４図ａ、ｂは第３図の実施例の動作説明のだめのタイム
チャート、第５図はこの発明の他の実施例を示すブロッ
ク図、第６図ａ、ｂ、ｃは第５図の実施例の動作説明の
だめのタイムチャートである。 図中、１１は入力端子、１゛２は開閉装置。 １３はホールド回路、１４は差動増幅器、１５は制御装
置、１６は電圧比較器、１７は比較用電源、１８は出力
端子、１９は増幅器、２０は微分回路、２１は単安定発
振器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被計量物を計量する前の計量器出力値を基準値とし
   、この基準値と、計量時にそれに重畳される計量値に対
   応した変位値とからなる入力信号が一方の入力に供給さ
   れる差動増幅器と；該入力信号を遅延かつ保持させると
   ともに、保持されている入力信号を前記差動増幅器の他
   方の入力に供給するだめのホールド回路と；該入力信号
   を選択的に該ホールド回路に供給するための開閉装置と
   ；該入力信号が前記ホールド回路により遅延されている
   間に該増幅器の出力信号を受領して、前記開閉装置を開
   放制御し、前記入力信号の該基準値のみを前記ホールド
   回路に保持せしめ、もって該増幅器の出力から計量値の
   みを出力するようにした制御装置とを備えてなる変位測
   定装置。 ２ 被計量物を計量する前の計量器出力値を基準値とし
   、この基準値と、計量時にそれに重畳される計量値に対
   応した変位値とからなる入力信号が一方の入力に供給さ
   れる差動増幅器と；該入力信号を遅延かつ保持させると
   ともに、保持されている入力信号を前記差動増幅器の他
   方の入力に供給するだめのホールド回路と；該入力信号
   を選択的に該ホールド回路に供給するだめの開閉装置と
   ；該入力信号が前記ホールド回路により遅延されている
   間に該増幅器の出力信号を受領して、前記開閉装置を開
   放制御し、前記入力信号の該基準値のみを前記ホールド
   回路に保持せしめ、もって該増幅器の出力から計量値の
   みを出力するようにしかつ前記計量値が消滅してのち所
   定時間該計量値の消滅が持続するときのみ開閉装置を閉
   成するだめの時限回路を備えた制御装置を具備してなる
   変位測定装置。