JPS6032127B2 - 電磁天びん - Google Patents
電磁天びんInfo
- Publication number
- JPS6032127B2 JPS6032127B2 JP17001580A JP17001580A JPS6032127B2 JP S6032127 B2 JPS6032127 B2 JP S6032127B2 JP 17001580 A JP17001580 A JP 17001580A JP 17001580 A JP17001580 A JP 17001580A JP S6032127 B2 JPS6032127 B2 JP S6032127B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force coil
- controller
- balance
- force
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G1/00—Weighing apparatus involving the use of a counterweight or other counterbalancing mass
- G01G1/18—Balances involving the use of a pivoted beam, i.e. beam balances
- G01G1/26—Balances involving the use of a pivoted beam, i.e. beam balances with associated counterweight or set of counterweights
- G01G1/28—Balances involving the use of a pivoted beam, i.e. beam balances with associated counterweight or set of counterweights involving means for automatically lifting counterweights corresponding to the load
- G01G1/29—Balances involving the use of a pivoted beam, i.e. beam balances with associated counterweight or set of counterweights involving means for automatically lifting counterweights corresponding to the load with electrical or electromechanical control means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁力平衡式の電子天びんに関する。
従釆の電磁力平衡式の電子夫びんは、第１図に示すよう
に、機構部ビーム１の変位を変位センサ２によって検出
し、ピリァンプ３，ＰＩＤ型増幅器４、パワーアンプ５
からならるＰｍ制御型調節計の出力によりフオースコィ
ル６に通電して電磁力を発生させて荷重Ｗと平衡させ、
常にビーム１を平衡位置に制御するサーボ系を構成し、
このときのフオースコィル６の電流ｉを抵抗ｒにより出
力電圧に変換して天びん出力を得ている。このような構
成をブロック線図で表わせば第２図に示すように、比例
要素Ｐ、積分要素１及び微分要素○をもつ調節計に対し
てフオースコィルによるフィードバック回路が形成され
たＰＩＤ形サーボ系として表わすことができる。比例、
積分、微分の各要素は外乱に対して偏差ができるだけ小
さく、しかも早く収れんするように設計されるが、反面
、外乱が入ると、外乱による偏差を自動的に補正する作
用が働き、主として微分動作Ｄによって偏差を修正する
方向に出力が発出してそれがフィードバックされる。従
って、夫びん出力は外乱を修正するフィードバック量を
も測定していることとなりＬ外乱により指示のフラッキ
を生ずる欠点となる。第３図は、第１図のサーボ系に外
乱が入ったとき出力にどのような影響があらわれるかを
、正弦波形の外乱について例示したもので、出力波形は
比例Ｐ、積分１及び微分Ｄを加算合成したものであり、
特に微分動作が出力のフラッキに大きな影響を与えてい
ることが鱗る。このような欠点は、電子夫びんの分解能
が高くなるに従い、わずかな振動「風、又は電気的雑音
等の外乱に対しても敏感になるため、高感度電子天びん
の製作に当ってきわめて重要な問題である。
に、機構部ビーム１の変位を変位センサ２によって検出
し、ピリァンプ３，ＰＩＤ型増幅器４、パワーアンプ５
からならるＰｍ制御型調節計の出力によりフオースコィ
ル６に通電して電磁力を発生させて荷重Ｗと平衡させ、
常にビーム１を平衡位置に制御するサーボ系を構成し、
このときのフオースコィル６の電流ｉを抵抗ｒにより出
力電圧に変換して天びん出力を得ている。このような構
成をブロック線図で表わせば第２図に示すように、比例
要素Ｐ、積分要素１及び微分要素○をもつ調節計に対し
てフオースコィルによるフィードバック回路が形成され
たＰＩＤ形サーボ系として表わすことができる。比例、
積分、微分の各要素は外乱に対して偏差ができるだけ小
さく、しかも早く収れんするように設計されるが、反面
、外乱が入ると、外乱による偏差を自動的に補正する作
用が働き、主として微分動作Ｄによって偏差を修正する
方向に出力が発出してそれがフィードバックされる。従
って、夫びん出力は外乱を修正するフィードバック量を
も測定していることとなりＬ外乱により指示のフラッキ
を生ずる欠点となる。第３図は、第１図のサーボ系に外
乱が入ったとき出力にどのような影響があらわれるかを
、正弦波形の外乱について例示したもので、出力波形は
比例Ｐ、積分１及び微分Ｄを加算合成したものであり、
特に微分動作が出力のフラッキに大きな影響を与えてい
ることが鱗る。このような欠点は、電子夫びんの分解能
が高くなるに従い、わずかな振動「風、又は電気的雑音
等の外乱に対しても敏感になるため、高感度電子天びん
の製作に当ってきわめて重要な問題である。
本発明の目的は、入力に対する応答性を低下させること
なく外乱に対する天びん出力への影響を低減させて指示
の安定度を増大させた電磁夫びんを提供することにある
。
なく外乱に対する天びん出力への影響を低減させて指示
の安定度を増大させた電磁夫びんを提供することにある
。
本発明の電磁夫びんは、フオースコィルを第１のフオー
スコィルと第２のフオースコィルに分割構成し、上軌第
１のフオースコィルに係る第１の調節計は微分要素を含
まない要素で構成し、上記第２のフオースコィルに係る
第２の調節計は微分要素を含む要素で構成し、上記第１
のフオースコィル回路から夫びん出力を得るよう横成し
たことを特徴としている。
スコィルと第２のフオースコィルに分割構成し、上軌第
１のフオースコィルに係る第１の調節計は微分要素を含
まない要素で構成し、上記第２のフオースコィルに係る
第２の調節計は微分要素を含む要素で構成し、上記第１
のフオースコィル回路から夫びん出力を得るよう横成し
たことを特徴としている。
また本発明の電磁天びんは、上記の構成において、入力
信号が小さいときはゲインが小さく入力信号が大きくな
るとゲインが増大するゲイン自動可能回路を上記第１の
調節計に縦続接続したことを特徴としている。
信号が小さいときはゲインが小さく入力信号が大きくな
るとゲインが増大するゲイン自動可能回路を上記第１の
調節計に縦続接続したことを特徴としている。
以下、本発明の実施例を説明する。
第４図に本発明実施例の構成図を示し、第５図及び第６
図にブロック線図を示す。
図にブロック線図を示す。
第４図に示す実施例を、第１図の従来例と相違する点に
ついて説明するフオースコィル６が第１のフオースコィ
ル６１と第２のフオースコィル６２に分割構成され、変
位センサ２の出力信号はプリアンプ３で増幅されたのち
第１のフオースコィルに係る第１の調節計４１への入力
回路７１と第２のフオースコィルに係る第２の調節計４
２への入力回路７２に分岐され、それぞれパワーアンプ
５１又は５２を経て第１又は第２のフオースコィル６１
又は６２に通電され、第１のフオースコィル６１の回路
の電流値だけが夫ぴん出力として取り出される。
ついて説明するフオースコィル６が第１のフオースコィ
ル６１と第２のフオースコィル６２に分割構成され、変
位センサ２の出力信号はプリアンプ３で増幅されたのち
第１のフオースコィルに係る第１の調節計４１への入力
回路７１と第２のフオースコィルに係る第２の調節計４
２への入力回路７２に分岐され、それぞれパワーアンプ
５１又は５２を経て第１又は第２のフオースコィル６１
又は６２に通電され、第１のフオースコィル６１の回路
の電流値だけが夫ぴん出力として取り出される。
また、第１の調節計４１の入力段には後述するゲイン自
動可変回路８が縦続接続されている。このゲイン自動可
変回路８は必須の構成要素ではない。本発明は、第４図
及び第５図に示すように、第１の調節計４１を比例要素
Ｐと積分要素１で構成し、第２の調節計４２を微分要素
○のみで構成する第１の態様と、第６図に示すように、
第１の調節計４１を積分要素１のみで構成し、第２の調
節計４２を比例要素Ｐと微分要素Ｄで構成する第２の態
様とがある。
動可変回路８が縦続接続されている。このゲイン自動可
変回路８は必須の構成要素ではない。本発明は、第４図
及び第５図に示すように、第１の調節計４１を比例要素
Ｐと積分要素１で構成し、第２の調節計４２を微分要素
○のみで構成する第１の態様と、第６図に示すように、
第１の調節計４１を積分要素１のみで構成し、第２の調
節計４２を比例要素Ｐと微分要素Ｄで構成する第２の態
様とがある。
いずれの態様においても、第１の調節計４１は微分要素
を全く含まず、従って夫びん出力には微分動作の影響が
あらわれず、しかも第２の調節計４２には必ず微分要素
が含まれているので夫びんは微分動作による制御を受け
ることができる。このように、第１のフオースコイル６
１は荷重と平衡する電磁力を維続的に発生させるための
ものであり、第２のフオースコィル６２は入力変化に対
する応答性を高めるとともに外乱に対してダンピング作
用をなす制御用コイルであって、外乱のない荷重平衡状
態における電流値は零になる。第７図に、本発明のゲイ
ン自動可変回路８の具体回路例を示す。
を全く含まず、従って夫びん出力には微分動作の影響が
あらわれず、しかも第２の調節計４２には必ず微分要素
が含まれているので夫びんは微分動作による制御を受け
ることができる。このように、第１のフオースコイル６
１は荷重と平衡する電磁力を維続的に発生させるための
ものであり、第２のフオースコィル６２は入力変化に対
する応答性を高めるとともに外乱に対してダンピング作
用をなす制御用コイルであって、外乱のない荷重平衡状
態における電流値は零になる。第７図に、本発明のゲイ
ン自動可変回路８の具体回路例を示す。
入力端子８１と出力端子８２の間にバリスタ８３と抵抗
Ｒ２の並列回路が接続され、出力端子８２と接地端子８
４間に抵抗Ｒ，が接続されている。バリスタ８３の特性
はクランプ電圧ｅよりも小さい電圧が印加されていると
きは抵抗Ｒ２に比べて充分大きい抵抗値を示し、クラン
プ電圧ｅよりも大きい電圧が印加されているときは抵抗
Ｒ２に比べて充分小さい抵抗値を示す。また、クランプ
電圧ｅは夫びんの通常の秤量範囲における入力電圧より
も低い電圧に選ばれる。このようなゲイン自動可変回路
８のゲイン特性を第８図に示す。入力電圧Ｖ，がクラン
プ電圧ｅよりも小さいときの出力電圧Ｖｏは、Ｖ。＝；
章三Ｖ．となり、入力電圧ｙ，がクランプ電圧ｅよりも
大きいときはゲインが近似的に１となるから出力電圧Ｖ
ｏは、Ｖｏ＝ＶＩ−ｅ となる。
Ｒ２の並列回路が接続され、出力端子８２と接地端子８
４間に抵抗Ｒ，が接続されている。バリスタ８３の特性
はクランプ電圧ｅよりも小さい電圧が印加されていると
きは抵抗Ｒ２に比べて充分大きい抵抗値を示し、クラン
プ電圧ｅよりも大きい電圧が印加されているときは抵抗
Ｒ２に比べて充分小さい抵抗値を示す。また、クランプ
電圧ｅは夫びんの通常の秤量範囲における入力電圧より
も低い電圧に選ばれる。このようなゲイン自動可変回路
８のゲイン特性を第８図に示す。入力電圧Ｖ，がクラン
プ電圧ｅよりも小さいときの出力電圧Ｖｏは、Ｖ。＝；
章三Ｖ．となり、入力電圧ｙ，がクランプ電圧ｅよりも
大きいときはゲインが近似的に１となるから出力電圧Ｖ
ｏは、Ｖｏ＝ＶＩ−ｅ となる。
従って、ゲインは入力電圧により自動的に変化し、入力
電圧が小さいときはゲインが小さく入力電圧が大きくな
るとゲインが増大する。このことは、外乱に対して出力
変化が４・さし、が、測定すべき荷重が作用したときに
はゲインが大きくなって速やかにフィードバックがかな
り従釆と変らない応答性をもつて自動平衡し、さらに平
衡に達したのちは第１の調節計４１の入力は零になるの
でゲインは再び小さくなり荷重が加わった状態でも安定
度が良くなるこのような理由でこのゲイン自動可変回路
を挿入することにより、応答性をほとんど損なうことな
く指示の安定度を更に増大させることができる。第９図
に、荷重が０からＷに変化し荷重０の状態のとき及び荷
重Ｗの状態のときにそれぞれ第３図に例示したものと同
じ正弦波形の外乱が入ったとき、第１の調節計４１がＰ
＋１（比例＋積分）の場合と、１（積分）の場合の出力
波形を図示する。
電圧が小さいときはゲインが小さく入力電圧が大きくな
るとゲインが増大する。このことは、外乱に対して出力
変化が４・さし、が、測定すべき荷重が作用したときに
はゲインが大きくなって速やかにフィードバックがかな
り従釆と変らない応答性をもつて自動平衡し、さらに平
衡に達したのちは第１の調節計４１の入力は零になるの
でゲインは再び小さくなり荷重が加わった状態でも安定
度が良くなるこのような理由でこのゲイン自動可変回路
を挿入することにより、応答性をほとんど損なうことな
く指示の安定度を更に増大させることができる。第９図
に、荷重が０からＷに変化し荷重０の状態のとき及び荷
重Ｗの状態のときにそれぞれ第３図に例示したものと同
じ正弦波形の外乱が入ったとき、第１の調節計４１がＰ
＋１（比例＋積分）の場合と、１（積分）の場合の出力
波形を図示する。
図において実線はゲイン自動可変回路８を設けない場合
を示し、点線はゲイン自動可変回路８を設けた場合を示
している。本発明の安定度は実施例により異なるがいず
れの実施例においても従来例よりもよく、最も安定度の
よいのは第６図に示す実施例であり、ついで第６図に示
す実施例からゲイン自動可変回路８を省いたもの、次に
、第５図に示す実施例、次に、第５図に示す実施例から
ゲイン自動可変回路８を省いたものの順序になる。
を示し、点線はゲイン自動可変回路８を設けた場合を示
している。本発明の安定度は実施例により異なるがいず
れの実施例においても従来例よりもよく、最も安定度の
よいのは第６図に示す実施例であり、ついで第６図に示
す実施例からゲイン自動可変回路８を省いたもの、次に
、第５図に示す実施例、次に、第５図に示す実施例から
ゲイン自動可変回路８を省いたものの順序になる。
また本発明の応答性は、おおむね安定度の順序とは逆で
あって、第６図の実施例よりも第５図の実施例の方が応
答性がよく、ゲイン自動可変回路８を設けない方がこれ
を設けた場合より応答性のよくなる場合があり、第５図
の実施例からゲイン自動可変回路８を省いたものは従来
例と同等の応答性を示す。
あって、第６図の実施例よりも第５図の実施例の方が応
答性がよく、ゲイン自動可変回路８を設けない方がこれ
を設けた場合より応答性のよくなる場合があり、第５図
の実施例からゲイン自動可変回路８を省いたものは従来
例と同等の応答性を示す。
上述したように、本発明によれば電子天びんの応答性を
ほとんど損うことなく外乱に対する影響を軽減して指示
の安定度が増大する。
ほとんど損うことなく外乱に対する影響を軽減して指示
の安定度が増大する。
また、外乱に対して従来採用されていたフィルタ回路や
デー夕の平均化処理は応答性を著しく損う欠点があった
が、本発明によればこれらに比べて格段に応答性がよい
。本発明は、前述した直流方式の電磁力平衡形夫びんに
限らず、オンオフ制御方式の電磁力平衡形天びん、すな
わち、フオースコィルに供給する電流を夫びん機構が追
従し得ない周期、例えば０．１秒以下の周期でパルス的
に流しパルス幅或いはパルス数をコントロールして荷重
とつり合わせそのときのパルス幅又はパルス数を求めて
荷重の大きさを得るよう構成した電磁力平衡夫びんにも
同様に実施することができる。
デー夕の平均化処理は応答性を著しく損う欠点があった
が、本発明によればこれらに比べて格段に応答性がよい
。本発明は、前述した直流方式の電磁力平衡形夫びんに
限らず、オンオフ制御方式の電磁力平衡形天びん、すな
わち、フオースコィルに供給する電流を夫びん機構が追
従し得ない周期、例えば０．１秒以下の周期でパルス的
に流しパルス幅或いはパルス数をコントロールして荷重
とつり合わせそのときのパルス幅又はパルス数を求めて
荷重の大きさを得るよう構成した電磁力平衡夫びんにも
同様に実施することができる。
このような方式の電子夫ぴんでは原理的にアナログフィ
ルタ回路を設けてノイズ成分を除去することが不可能で
あるから、本発明を実施した場合、特に著しい効果が得
られる。また本発明の応用例として、積分要素のみによ
り第１の調節計を構成し、微分要素のみにより第２の調
節計を構成して第１及び第２のフオースコィルを制御し
、さらに第３のフオースコィルと比例要素のみにより構
成された第３の調節計を設け、この第３の調節計の出力
により第３のフオースコィルを制御するよう構成するこ
ともできる。
ルタ回路を設けてノイズ成分を除去することが不可能で
あるから、本発明を実施した場合、特に著しい効果が得
られる。また本発明の応用例として、積分要素のみによ
り第１の調節計を構成し、微分要素のみにより第２の調
節計を構成して第１及び第２のフオースコィルを制御し
、さらに第３のフオースコィルと比例要素のみにより構
成された第３の調節計を設け、この第３の調節計の出力
により第３のフオースコィルを制御するよう構成するこ
ともできる。
第１図は従来例を示す構成図ト第２図は第１図のブロッ
ク線図、第３図は第１図の作用説明図である。 第４図は本発明実施例の構成図、第５図及び第６図は本
発明実施例のブロック線図、第７図は本発明におけるゲ
イン自動可変回路８の実施例を示す回路図、第８図は第
７図の特性図、第９図は本発明実施例の作用説明図であ
る。４１・・・第１の調節計、４２・・・第２の調節計
、６１…第１のフオースコィル、６２…第２のフオース
コィル、８・・・ゲイン自動可変回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図
ク線図、第３図は第１図の作用説明図である。 第４図は本発明実施例の構成図、第５図及び第６図は本
発明実施例のブロック線図、第７図は本発明におけるゲ
イン自動可変回路８の実施例を示す回路図、第８図は第
７図の特性図、第９図は本発明実施例の作用説明図であ
る。４１・・・第１の調節計、４２・・・第２の調節計
、６１…第１のフオースコィル、６２…第２のフオース
コィル、８・・・ゲイン自動可変回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁界中に設けたフオースコイルに発生する力と荷重
とが平衡した状態におけるフオースコイルの電流値を測
定して荷重の大きさを求める電磁力平衡式天びんにおい
て、上記フオースコイルを第１のフオースコイルと第２
のフオースコイルに分割構成し、上記第１のフオースコ
イルに係る第１の調節計は微分要素を含まない要素で構
成し、上記第２のフオースコイルに係る第２の調節計は
微分要素を含む要素で構成し、上記第１のフオースコイ
ル回路から天びん出力を得るよう構成したことを特徴と
する電磁天びん。 ２ 磁界中に設けたフオースコイルに発生する力と荷重
とが平衡した状態におけるフオースコイルの電流値を測
定して荷重の大きさを求める電磁力平衡式天びんにおい
て、上記フオースコイルを第１のフオースコイルと第２
のフオースコイルに分割構成し、上記第１のフオースコ
イルに係る第１の調節計は微分要素を含まない要素で構
成し、上記第２のフオースコイルに係る第２の調節計は
微分要素を含む要素で構成し、入力信号が小さいときは
ゲインが小さく入力信号が大きくなるとゲインが増大す
るゲイン自動可変回路を上記第１の調節計に縦続接続し
、上記第１のフオースコイル回路から天びん出力を得る
よう構成したことを特徴とする電磁天びん。 ３ 比例要素と積分要素により上記第１の調節計を構成
し、微分要素により上記第２の調節計を構成した特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の電磁天びん。 ４ 積分要素により上記第１の調節計を構成し、比例要
素と微分要素により上記第２の調節計を構成した特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の電磁天びん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17001580A JPS6032127B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 電磁天びん |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17001580A JPS6032127B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 電磁天びん |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5793214A JPS5793214A (en) | 1982-06-10 |
| JPS6032127B2 true JPS6032127B2 (ja) | 1985-07-26 |
Family
ID=15897008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17001580A Expired JPS6032127B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 電磁天びん |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032127B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH675158A5 (ja) * | 1988-06-14 | 1990-08-31 | Mettler Toledo Ag | |
| JP2604040B2 (ja) * | 1989-11-29 | 1997-04-23 | 株式会社島津製作所 | 自動平衡式測定器 |
| KR100494655B1 (ko) * | 2002-10-14 | 2005-06-13 | 한국표준과학연구원 | 이중코일 구조의 힘 보상장치 |
| JP5616820B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2014-10-29 | アンリツ産機システム株式会社 | 計量装置 |
| JP5624496B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2014-11-12 | アンリツ産機システム株式会社 | 計量装置 |
-
1980
- 1980-12-01 JP JP17001580A patent/JPS6032127B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5793214A (en) | 1982-06-10 |
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