JPS6120822A - 振動式電子秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水晶振動子２弾性表面波素子１弦。

音叉等を重量センサとして利用した振動式電子秤に関す
る。

（従来技術） 重量センサとしてロードセルを用いる方式の電子秤は、
アナログ回路が必要となり高価な上に消費電力も概して
大きいので、水晶振動子１弾性波表面素子、音叉２弦等
を重量センサとして利用した振動式の電子秤が開発され
ている。例えば；水晶振動子を用いたものは、第１図に
概略のブロック図で示すような構成となっている。計量
皿等に物品が載置された時と無載置の時では、振動子１
の動作により発振回路で得られる発振周波数が変化する
。それぞれの発振周波数は論理回路３を通してカウンタ
４に入力されてカウントされ、カウント値がマイクロコ
ンピュータ等で構成されるコントローラ５に入力される
。コントローラ５は、荷重を加えた時の周波数変化幅を
算出し、これを重量に換算して表示部７に表、示する。

入力部６はテンキー、ファンクションキー等で構成され
、コントローラに種々の情報を入力する。コントローラ
からは論理回路へのゲート信号及びカウンタへのクリア
信号を出力する。

（従来技術の問題点） このような電子秤においては、カウレタでカウントされ
る測定周波数はかなり高く、例えば水晶振動子を用いた
ものではサンプリング期間を短縮してもメガヘルツのオ
ーダであるので、周波数カウンタとしては、少なくとも
２２ビツト以上の７ペイナリカウンタを用いなければな
らず、そのためカウンタが大型化し、実装面積も広くな
るという問題があった。

（゛発明の目的） 本発明は、キロヘルツオーダの小容量カウンタで、メガ
ヘルツオーダの発振周波数が測定でき、周波数カウンタ
を小形にかつ低コストにすることができる振動式電子秤
を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明の振動式電子秤′は、重量に応じて発振周波数が
変化するようにした重量センサ、該重量センサの発振−
周波数をカウントするカウンタ、カウンタのカウント値
が入力されるコントローラを具備するものにおいて、カ
ウンタ容量を少なくとも秤量相当の周波数変化幅を検出
できる容量にするものである。

（実施例） 以下図により本発明の一実施例を水晶振動子を用いた場
合を例として説明する。第２図は、本発明の電子秤の演
算処理原理を説明する説明図である。

本発明は、例えば水晶振動子に荷重を加えた時の周波数
変化幅は、基準（発振）周波数に対して極めて僅少であ
るという事実（例えば、基準周波数が１０ＭＨｚの水晶
振動子に１Ｋｇの荷重を加えても、その６．０２％の２
ＫＨｚ程度しか変化しない）と、キロヘルツオーダの周
波数しかカウントできない小容量カウンタでもオーバフ
ローを繰す返すことにより、メガヘルツオーダの周波数
をカウントできるという技術を用いることを基本とする
ものである。

今、仮りに ■無載荷時の発振周波数が１０ＭＨｚ＋ＩＫＨｚ■載荷
時の発振周波数が１０ＭＨｚ＋２ＫＨｚ■■、■の内周
波数を１２ビツトのカウンタ（最大カウント数は４０９
５）を用いて１秒間サンプリングしたとすると、 （ａ）無載荷時におけるカウンタの最終値は、次式１式
％ ２４４１回＋２６６４カウント＠Φ争−（１）（但し、
２４４１回はオーバーフロー回数）より２６６４カウン
トとなる。

（ｂ）載荷時にお番するカウンタの最終値は、次式１式
％ （但し、２４４１回はオーバーフロー回数）より３６６
４カウントとなる。

（ｃ）従って、求める周波数変化幅は ＝１０００２０００−１０００１０００＝　　（４０９
６×２４４１＋３６６４）−（４０９６Ｘ２４４１＋２
６６４）＝ｌＯ００カウント中　・　・　・　（３） となる。

以上の演算処理から明らかなように、カウンタのオーバ
ーフロー回数は、（３）の演算により相殺されるので、
カウンタが少なくとも周波数の変化幅をカウントできる
容量を備えていれば、（１）、（２）のオーバーフロー
回数を計数しなくても、カウンタの最終値のみを検出す
ることによって、荷重に比例した周波数変化幅の算出が
可能になる。

これを、第２図に基づいて説明する。

［エ　コ　−　（ａ） 無載荷時のカウンタの最終値がＡで、載荷時のカウンタ
の最終値がＢであると、その時の周波数変化幅Ｘは Ｘ＝Ｂ−Ａ　　　　　　　　　　・・ψ・　（４）で求
めることができる。

［Ｉ］−（ｂ） Ｂ＜Ａの場合には、周波数変化＃ｉｘはＸ＝Ｂ＋　（４
０９６−Ａ）　　′　・・・・　（５）で求めることが
できる。

但し、１２ビツトのカウンタ（最大カウント数は４０９
５）を用いる時は、周波数変化幅の最大値は、４０９５
以下でなければならない。

以上は、負領域（マイナス表示）を考慮しない場合であ
ったが、これを考慮するときには、第２図［ＩＩ］〜［
ＶＩ］のように行なう。この場合、秤量相当の周波数変
化幅を４０００カウントとすると、カウンタとしては約
２倍の８０００力ウント程度が計数できるもの、即ち、
１３ビツト（最大カウント数は８１９１）のカウンタを
用いる。

そして、 ［ＪＴ　］　まずカカランの使用領域を■〜■の４葡城
に分ける。これは、負重量のカウント領域を２０００、
オーバースケールのカウント領域を２０００、秤量相当
のカウント領域を２０００Ｘ２カウントにするものであ
る。

［ｍ］風袋引き後の無載荷時とみなせる時の基準とすべ
きカウンタの最終値Ａが■の領域にあり。

載荷時又は風袋除去時のように変化後のカウンタの最終
値Ｂが （ａ）Ｂ＜Ａならば、 Ｘ＝　（Ａ−Ｂ）　　　　　　　　・書拳・　（６）を
−表示する。

（ｂ）Ｂ＞ＡのときでＢが■領域ならば、Ｘ＝　（Ａ＋
　（８１９２−Ｂ））・・・・　（７）を−表示する。

（ｃ）Ｂ＞ＡのときでＢが■以外の領域ならば、Ｘ＝　
　　（Ｂ−Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・　・　　・　　争　　（８）を十表示する。

［ｒＶ］無載荷載荷時なせる時のカウンタの最終値Ａが
■の領域にあり変【ヒ後のカウンタの最終値Ｂが。

（ａ）Ｂ＜Ａならば、 Ｘ＝　（Ａ−Ｂ） を−表示する。

（ｂ）Ｂ＞Ａならば、 Ｘ＝　（Ｂ−Ａ） を十表示する。

［Ｖ］無無荷荷時みなせる時のカウンタの最終値Ａが■
の領域にあり、変化後のカウンタの最終値Ｂが、 （ａ）Ｂ＜Ａの時で、Ｂが■の領域ならばＸ＝　（Ｂ＋
　（８１９２−Ａ）） を十表示する。

（ｂ）Ｂ＜Ａの場合でＢが■以外の領域であればＸに（
Ａ　−Ｂ） を−表示する。

（Ｃ）Ｂ＞Ａならば Ｘ＝Ｂ−Ａ を十表示する。

［ＶＴ］無載荷載荷時なせる時のカウンタの最終値Ａが
■の領域にあり、変化後のカウンタの最終値Ｂが （ａ）Ｂ＜Ａの時で、Ｂが■、■の領域であればＸ＝　
（Ｂ＋　（８１９２−Ａ）） を十表示する。

（ｂ）Ｂ＜Ａの時で、Ｂが■の領域であれば、Ｘ＝、（
Ａ　−Ｂ） を−表示する。

（ｃ）Ｂ＞Ａならば Ｘ＝　（Ｂ−Ａ） を十表示する。

以上のように処理することにより、風袋引きを行なった
場合の風袋量のマイナス表示が可能となる。

次に、本発明の構成について説明する。本発明において
は、第１図のブロック図において破線で囲んだ設定部８
を追加して配置するものである。

更に、入力部のファンクションキーとして、風袋引きキ
ー、零キー等が設けられる。

設定部８は、例えば１０ビツトのディツプスインチで構
成し、１カウント当りの重量（係数）を設定する。例え
ば２Ｋｇの荷重を加えた時の周波数変化幅が４０００カ
ウントであったとすると、設定部では（２０００）／（
４０００）＝Ｏ１５ｇ／カウントの係数をディップスイ
ッチで設定する。設定された係数と、第２図で説明した
各場合の周波数変化幅を乗算して重量値を求める。この
設定部は、秤量の切替や、スパンの調整にも使用できる
。

即ち、４Ｋｇの荷重を加えた時の周波数変化幅が４００
０カウントとなるセンサを使用する時には、設定値を０
５５ｇ／カウントから、４０００／４０００＝１ｇ／カ
ウントに変更する。また、重力加速度の違いによってス
パンが２ｇ減少する時は、２００２／４０００＝　０１
５００５ｇ／カウントを設定する。

第３図は、本発明の処理手順を示すフローチャート、第
４図はキー処理のフローチャートである。次に、このフ
ローチャートについて説明する。

（１）メインプログラムをスタートさせ、係数を設定部
よりコントローラに入力して記憶させる（ステップＰＩ
）。次に、コントローラよりカウンタにクリア信号を送
りカウンタをクリアしくステップＰ２）、論理回路にゲ
ート信号を送ってカウンタをスタートさせ、発振周波数
のカウントを開始する。

（２）同時にタイマをスタートさせ（ステップＰ４）、
一定時間経過後火ステップＰ５）、ゲート信号をオフと
して（ステップＰ６）カウンタの作動を停止する。

（３）カウント値（Ｃ）をコントローラに入力し、これ
を零点レジスタ（ＺＲ）と、計数レジスタ（ＣＲ）に記
憶させる（ステップＰ７）。

（４）再びカウンタクリア（ステ７７１日）、ゲート信
号オン（ステップＰ９）、タイマスタート（ステップＰ
１ｏ）の処理を繰返し、−・定時間経過をチェックする
（ステップｐＨ）。タイマ作動中には、第４図のような
キー処理を行なう（ステラ７’Ｐ１２）・このステップ
ｐＨ・ステップＰ１２のループ処理は一定時間となるよ
うに設定されている。

（５）ステップＰＬ２−のキー処理は次のように行なう
。

キーオンを確認しくステップＳ１）、キーオンのときに
は、風袋引きキーオンをチェックする（ステップＳ２）
。風袋引きキーがオンでないときには他のキー処理を実
行する（ステップＳ４）。

風袋引きキーがオンのときには、計数レジスタ（ＣＲ）
の内容を零点レジスタ（ＺＲ）に記憶させる（ステップ
Ｓ３）。ノーオペレーション（ステップＳ５　、Ｓ６　
、Ｓ７）は各ループの処理時間が一定となるように設定
されている。

（６）ステップＦｉｌにおいて設定時間の経過が確認さ
れると、ゲート信号がオフとなり（ステップＰｘｇ）、
カウンタによる発振周波数のカウントは停止し、次に、
カウント値（Ｃ）をコントローラに入力し、これを計数
レジスタ（ＣＲ）に記憶させる。

（７）重量値ＷをＷ＝係数Ｘ　（ＣＲの内容−ＺＨの内
容）により演算して求め（ステップＰ１５）、求めた重
量値を表示部に表示しくステップＰ１６）、係数を設定
部より入力記憶しくステップＰ１７）ステ７７１日のカ
ウンタクリアに戻る。

（発明の効果） 以上説明したように：本発明の振動式電子秤は、発振回
路とデジタル回路のみなので回路が簡単になりコストも
減少する。また、消費電力を少なくすることができるの
で、バッテリータイプの電子秤として使用できる。更に
、キロヘルツオーダの小容量のカウンタでメガヘルツオ
ーダの発振周波数を測定できるので、周波数カウンタを
小形かつ低コストに構成できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

８１図は本発明の概略のブロック図、第２図は本発明の
振動式電子秤の演算処理の原理についての説明図、第３
図、第４図はフローチャートである。 １・・・振動子、２・・・発振回路、３・・・論理回路
、４・・・カウンタ、５・・・コントローラ、６・・・
入力部。 ７・・・表示部、８・・・設定部。 特許出願人　株式会社　石田衡器製作所代　　理　　入
　　弁理士　　　辻　　　　　　　　實（外１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量に応じて発振周波数が変化する重量センサ、
   該重量センサの発振周波数をカウントするカウンタ、カ
   ウンタのカウント値が入力されるコントローラを具備す
   るものにおいて、カウンタ容量を、少なくとも秤量相当
   の周波数変化幅を検出できる容量にしたことを特徴とす
   る振動式電子秤。
2. （２）基準とすべきカウント値と、変化後のカウント値
   との大小から正又は負の重量を検出するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の振動式電
   子秤。
3. （３）１カウント当りの重量に相当する係数をコントロ
   ーラに入力する設定部を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の振動式電子秤。