JPS5829856B2 - 電磁荷重補償型秤量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁荷重補償型秤量装置に関する。

アメリガ特許Ａ３７８６８８４は荷重受に作用する力の
電磁補償手段をそなえ、該手段用の補償電流パルスが定
電流源から供給される電気秤について開示している。

位置発信器からの信号は制御器を通った後、比較器に制
御信号として送られパルス巾が決められる。

デジタルの計量結果を送るために、複数個のパルスの間
に生ずる高周波数のタイムマークがカウントされる。

比較器からの出力信号は同期回路で次のタイムマークと
の同期をとり、電流パルスを終らせる。

また該荷重受、位置発信器、制御器、比較器は機械−電
気制御回路の構成部品である。

この秤では、デジタル化されるのはアナログの計量結果
全体ではないが、その代わりデジタル化は制御回路内で
行なわれる。

パルスの持続時間とタイムマークの数との関係を明確に
するには、制御信号と比較信号の一致に応じて補償電流
がオフになる前に次のタイムマークを待つ６要がある。

この小さい時間差のために誤差が生じ、この誤差を比較
的動作のおそい機械−電気式制御回路により補正しなけ
ればならない。

この補正には複数のパルスすなわちランプ（ｒａｍｐｓ
）が必要で、′°正確な１′平均値を中心とする周期
的な変動として表わされる。

この変動の大きさはタイムマークの数で２桁にもなるこ
とがある。

このいわゆるデジタル化誤差は表示の分解能がタイムマ
ークの周波数に比較して小さい限りはそれほど重要でな
いが、分解能が大きい場合には表示のふらつきとして現
われてくる。

これは各場合において一定の積分時間（各秤量結果につ
いて計数される電流パルスの数）と関連する。

さらにこの誤差は表示はふらつかないが、たとえば較正
の関係で表示されない十進位にある程度安定性を持たせ
た場合には特に目立ってくる。

タイムマークの周波数を適当に選ぶことによってデジタ
ル化誤差をできるだけ小さく保つことは理論的には可能
である。

しかしこれを実際に行うにはいくつかの相当な問題があ
る。

たとえばメガヘルツのレンジ内でタイムマークの周波数
をふやすと、コストが急激に高くなる。

さらにタイミングパルス繰返数が高すぎる場合、デジタ
ル評価装置および制御装置に最新の部品（たとえばコン
ピュータ部品やマイクロプロセッサ）を用いると問題が
生じる。

もう１つの可能性、すなわちデジタル化誤差が目立たな
くなるように積分時間を長くする方法は、計量時間を短
くするという必要性と矛盾する。

本発明は、荷重受けに加わる力の電磁補償手段と、定電
流源から該補償手段へ補償電流パルスを供給するスイッ
チ手段と、荷重受けの位置を示す信号を発生する位置発
信器と、該信号に応じて制御電圧を生ずる制御器と、該
制御信号に応答して該補償電流パルスの持続時間を決め
る比較器と、高周波数のタイムマークの発生源と、スイ
ッチ手段が補償電流パルスを供給する間タイムマークを
カウントして計量結果を求める計数手段と、該比較器が
該パルスの終了を判定した後出る次のタイムマークと該
各パルスの終了とを同期させる同期回路とから成る電磁
荷重補償型秤量装置において、該同期回路により制御さ
れ、制御電圧に重畳される誤差電圧を該比較器の入力に
加える積分器から成る制御ループを備えたことを特徴と
する電磁荷重補償型秤量装置である。

荷重受と並列に設けられ、そのため該機械−電気式制御
回路内でより速やかに応答する制御ループを用いること
により、タイムマークの周波数あるいは積分時間を増や
すことなく上述のデジタル化誤差を大巾に減少させるこ
とができる。

い＼かえれば機械的慣性が十分に排除されるため、定常
状態において（すなわち秤がつり合っている時）デジタ
ル化誤差はいわば短絡原理により速かに打ち消すことが
できる。

該制御ループは、制御器と比較器の間に接続され該制御
信号を構成する制御電圧を連続的に受は取る積分器と、
一定の基準電圧を該積分器に周期的に供給する手段とで
構成してもよい。

この場合、基準電圧は補償電流と同期して加えるのが適
当である。

第１図と第２図について説明すれば、公知の電気秤１０
は荷重受１４に作用する力を電磁補償するための電磁補
償手段（補償コイル１２で表わしている）を備えている
。

荷重受１４の位置が発信回路１６で走査および処理され
、発生した信号がＰＩＤ制御器１８で制御電圧１９に変
換される。

パルス幅変調器（ＰＬＭ）２０において、該制御電圧が
循環ランプすなわちのこぎり状電圧２１と比較される。

これらの電圧の一致をとって（第２図の点Ｋ）発生した
信号が同期装置２２に送られる。

発振器またはタイムマーク発信器２４により発生された
一連のタイムマークあるいはパルスにおける次のタイム
マーク２３が来ると、同期装置２２から出力信号が出て
電流スイッチ２６を開き、それによって定電流源２８が
コイル１２から遮断される。

次のランプ（ｒａｍｐ）すなわちのこぎり状電圧２１が
出るとスイッチ２６は再び閉じる。

デジタル制御／評価回路３０は電流源２８がオンになっ
ている間、すなわち電流パルス２９の幅の間だけタイム
マーク２３の計数を行う。

第２図参照。

次に本発明の実施例を第３図と第４図において説明する
。

この実施例においては第１図に示した公知の制御回路に
第３図に示す内部制御ループ（第１図に点線で示した）
を加えており、該制御ループはゲート回路３２、積分器
３４、電圧インバータ３６から成る。

ゲート回路３２はＰＬＭ２０から一致信号互を受は取り
、その後時間△ｔ（第２図）が経過した後、同期装置２
２から出力信号旦を受は取る。

時間△ｔ（第３図および第４図でｔ′で示す）の長さが
１つのランプ内でのデジタル化誤差を示す。

時間Ｌ′の間に積分器３４における第１コンデンサは定
電流によって充電される。

。時間Ｌ′が終ると、電位りに達し、これが第２コンデ
ンサに移されて次の時間間隔Ｌ′が終るまで第２コンデ
ンサに蓄えられる。

一方策１のコンデンサは次のパルス２５が始まると（ラ
ンプスタート）一定の基準電位まで再放電される。

第２コンデンサの電圧工はインバータ３６へ加えられ、
該インバータから誤差電圧−Ｌとして分圧器３８．４０
に送られ、またＰＬＭ２０の入力で制御信号に重畳され
る。

第４図は時間関係を示している。

周期±が始まるとタイムマークすなわちパルス２３の立
上りでランプ２１がスタートし、スイッチ２６が閉じ、
評価回路３０（第１図および前述のアメリガ特許／１６
３７８６８８４参照）においてタイムマークの計数が始
まる。

同時にゲート回路３２が始動する。補正された制御電圧
１９′とランプ２１が一致すると同時にＰＬＭ２０から
の出力信号ａが同期装置２２だけでなくゲート回路３２
にも送られる。

さらに次のタイムマーク２３の立上りでスイッチ２６が
開き、ゲート回路３２に同期装置２２からの信号旦が入
る。

時間ｆ／（ハルス見とパルスｂの間隔）の間に誤差電圧
工が生じ、これが符号を反転した後、−りとして制御電
圧１９に重畳される。

第４図からよく判るように、時間誤差間隔Ｌ′および誤
差電圧−りが段々増加していくがパルスの持続時間が十
分短かくなると入ってくるタイムマークの数が１つ減り
、そのため時間誤差間隔Ｌ′および誤差電圧−Ｌが急に
減少する。

このようにして△ｔの大きさに関係なしにデジタル化誤
差が調整されタイムマーク１つ以下におさえられる。

したがって積分時間およびタイムマークの周波数には関
係なしに表示の最大変動はタイムマーク１つとなる。

この値は十進法あるいはタイムマークとのその他の関係
において得ることもできる。

本発明の第２の実施例を第５図および第６図と関連して
以下に説明する。

この実施例では制御ループはスイッチ４２と積分器４４
から成り、該積分器４４は抵抗３８’、４０’、コンデ
ンサ４６、増幅器４８とから成る。

スイッチ４２はスイッチ２６と同期して開閉される。

もつとも秤の構成に応じてスイッチの作動関係を変えて
もよい。

たとえば一方のスイッチが開の時に他方を閉とし一方の
スイッチに一定のスイッチングおくれを与えてもよい。

スイッチ４２により積分器４４には制御電圧と極性が反
対の基準電圧■が間欠的に加えられる。

制御電圧１９（平衡している場合は一定）が基準電圧■
に重畳されるため、積分器４４の出力、したがってＰＬ
Ｍ２０の出力からは不規則なデルタ電圧１９′（第６図
）が出る。

第６図でよく判るように、タイムマーク２３の立上りで
１つのランプ２１が始まると両方のスイッチ２６゜４２
が閉じ、コイル１２への補償電流と基準電圧■から積分
器４４への電流が流れ、ダウンスロープ積分（ｄｏｗｎ
５ｌｏｐｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｌｏｎ ）が行わ
れる。

基準電圧の大きさく等しい大きさの抵抗３８’、４０’
に対して）は制御電圧の最大値より犬でなければならな
い。

−数点Ｋにおいて電圧１９′がランプ２１と交わる。

電圧１９′は次のタイムマークの立上りまでさらに減少
する。

次のタイムマークの立上りで同期回路２２によりスイッ
チ２６．４２が同時に開き、積分器の入力には次のラン
プ２１が始まるまで制御電圧１９だけが入る。

第６図はランプ２１の始点とランプごとに変化する一致
点にとの間隔２５の長さと、誤差が２つのタイムマーク
間の差より大きくなるとパルス幅２９′が急に変化する
様子を示している。

第３図と第４図に示した実施例と同様にこの実施例でも
デジタル化誤差はタイムマーク１つまで減少する。

第２．４．６図はいずれも実際の大きさに合せて表わし
たものではないことを理解されたい。

特にタイムマーク２３は作動状態を判りやすくするため
に拡大して示している。

実際には１つのランプ２１に対するタイムマークの数は
はるかに多い。

たとえばランプの持続時間工が２ｍｓで周波数が２ＭＨ
ｚの場合、タイムマークの数は１０００になることもあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の秤の関連部分のブロック図、第２図は第
１図に関連してタイミング関係を示す略図、第３図は本
発明の第１の実施例を示すブロック図、第４図は第３図
に関するタイムチャート、第５図は本発明の第２の実施
例を示すブロック図、第６図は第５図に関するタイムチ
ャートである０１２・・・電磁補償手段、１４・・・荷
重受、１８・・・制御器、２０・・・比較器、２２・・
・同期回路、２４・・・タイムマーク発信器、２８・・
・定電流源、３０・・・計数手段、３４．４４・・・積
分器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 荷重受けに加わる力の電磁補償手段と、定電流源か
   ら該補償手段へ補償電流パルスを供給するスイッチ手段
   と、荷重受の位置を示す信号を発生する位置発信器と、
   該信号に応じて制御電圧を生ずる制御器と、該制御信号
   に応答して該補償電流パルスの持続時間を決める比較器
   と、高周波数のタイムマークの発生源と、スイッチ手段
   が補償電流パルスを供給する間タイムマークをカウント
   シて計量結果を求める計数手段と、該比較器が該パルス
   の終了を判定した後出る次のタイムマークと該各パルス
   の終了とを同期させる同期回路とから成る電磁荷重補償
   型秤量装置において、該同期回路により制御され、制御
   電圧に重畳される誤差電圧を該比較器の入力に加える積
   分器から成る制御ループを備えたことを特徴とする電磁
   荷重補償型秤量装置。 ２ 該制御ループは該制御器と比較器との間に接続され
   、制御電圧を連続的に受は取るように接続された積分器
   と、一定の基準電圧を該積分器に定期的に供給する手段
   とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の電磁荷重補償型秤量装置。 ３ 該手段は基準電圧を補償電流と同期してオンオフす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の電磁
   荷重補償型秤量装置。