JPS61294318A - 自己診断回路 - 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、電子秤や組合せ計量装置等のアンプ回路系の
不良を自己診断できるようにした、自己診断回路に関す
る。

（従来技術） 電子秤や組合せ計量？を置等の計量装置の故障には種々
のものがあるが、特にアンプ回路系の故障は外部からは
判断がつかないために、許容範囲を超す計量誤差が生じ
ていても、それに気付かずにそのまま使用してしまう危
険がある。

そこで１本出願人は、高精度で計量装置のアンプ回路系
の不良を自己診断できる回路の発明を、特願昭６０−５
５４２号において提案した。

第７図は、このような自己診断回路の原理を説明する回
路図でｉる０図において、ロードセルのブリッジ１の出
力端は演算増幅器２の正負再入力端２ａ、２ｂにそれぞ
れ接続され、また演算＃１幅器での負入力端２ｂと出力
端２ｃとの間にはフィードバック抵抗Ｒｆが接続され、
さらに演算増幅器２の正入力端２ａとアースとの間には
、上記フィードバック抵抗Ｒｆと同じ値の分圧抵抗Ｒｄ
が接続されて、演算増幅器２とブリッジ１とで差動増幅
回路が形成される。

バイアス抵抗Ｒは、スイッチｓｗとフィードバック抵抗
Ｒｆとの間に接続され、スイッチｓｗが閉じられると、
ブリッジｌの出力電流とバイアス抵抗Ｒを流れる電流が
フィードバック抵抗Ｒｆに流れ、演算増幅器は加算増幅
器、として作用する。また、演算増幅器の出力側には１
図示しないちらつき防止用のローパスフィルタと、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、種
々の演算処理を行なうマイクロコンピュータ等が接続さ
れる。

このような回路の自己診断（セルフチェック）は、バイ
アス抵抗Ｒに流れる電流（例えば、基準分銅を載荷した
時のロードセルの出力に相当する電流）を、無載荷時の
ロードセルの出力に加え、その時のＡ／Ｄ変換器の出力
値から、アンプ回路系（プリアンプからＡ／Ｄ変換器の
入力端までの回路系）の不良を判断している。

ところが、図のようにブリッジ回路の入力側に感温抵抗
（Ｒｍｔ　　、１ｍ２）が挿入されているものにおいて
は、その温度による抵抗値変化によって、ロードセルの
両出力端の電位（Ｖ）が゛変化する。このため、上記バ
イアス電圧（Ｖｂｌａｓ）の変化により、セルフチェッ
クの際に流れるバイアス抵抗Ｈの電流が変化し、これが
誤差となって現われる。即ち、 ｖｅｘ＝ｖｂ　ｔ　ａｓ＋Ｖ　　　　　　　−・−■こ
こに、Ｖｅｘは直流電圧で一定値、Ｖｂｆａ５、Ｖはい
ずれも変化する。

そこで、前記発明では、温度によって変化するロードセ
ルの出力端の電位のドリフト量を検出し、この検出量で
セルフチェックの際に初段増幅器に加えられる電流（基
準分銅相当の電流）が一定になるように補正している。

第８図は、このような自己診断回路の一例を示す回路図
である０図に示すように、ブリッジ回路の出力側に、初
段増幅器２１．増幅器２２、抵抗１’ｌｏｔ〜Ｒ０３等
よりなる補正回路２ｏとドリフト量検出回路３とを接続
する。

いま、補正回路の抵抗Ｒ６１〜Ｒｏ５をドリフトａ検出
回路の回路定数に応じて考えることができるものとする
と、この回路は次のように作用する。なおＲｏ　Ｉ＝Ｒ
ｏ２＝Ｒｏｓとする。

（１）ドリフト量検出回路３は、Ａ端子、Ｂ端子から入
力したそれぞれの電圧からロードセルの出力端電圧のド
リフト量（Ａ　−Ｂ）を検出し、これにＡ端子から入力
したロードセルの出力電圧を加えて、（Ａ＋（Ａ−Ｂ）
）として出力する。但し、この出力信号の値は、ドリフ
ト量検出回路の回路定数に応じて変えることができるも
のである。

一方、補正回路２゜においては、Ｃ端子からの入力電圧
（Ｃ）と、ドリフト量検出回路からの入力電圧（Ａ＋　
（Ａ−Ｂ））とに基づいて電流加算が行なわれ、その結
果１次のような出力電圧Ｖ。

ｕｔが得られる。

−（（Ｃ−Ｖｏ　）＋　（Ａ＋　（Ａ−Ｂ）−Ｖｏ）〕
・・・■ （２）通常状態では、ＳＷ、はオフ、ＳＷ２はオンとな
っており、ドリフト量検出回路のＡ端子、Ｂ端子にはそ
れぞれロードセルの出力端の電圧Ｖ。が入力される。従
って、ドリフト量検出回路からは、 Ａ＋　　（Ａ−Ｂ）　　＝Ｖｏ　＋　　（Ｖｏ　−Ｖｏ
　）＝ＶＯ・・・■ の電圧が出力され、一方、補正回路のＣ端子にもロード
セルの出力端の電圧ｖｏが入力される。この結果、補正
回路による加算出力は、次のように表わされる。

−（（Ｃ−Ｖｏ　）＋　（Ａ＋　（Ａ’−Ｂ）　−ｖｏ
）） ＝　（ｖｏ−ｖｏ）＋　（ＶＱ　＋　（ＶＯ−ｖｏ）−
Ｖｏ）＝Ｏ・・・■ 従って、通常状態においては、ロードセルの出力は、ド
リフト量検出回路や補正回路等の影響を受けずに、初段
増幅器に入力される。

（３）セルフチェックを行うときには、ｓｗｌをオン、
ＳＷ２をオフに切換える。これによってドリフト量検出
回路のＡ端子にはＶ。の電圧が、Ｂ端子には例えばｌ　
／　２　Ｖ　ｅ　ｘの電圧（任意の電圧値で良い）が、
それぞれ入力される。その結果、Ａ＋　（Ａ−Ｂ）＝Ｖ
ｏ　＋　（Ｖｏ−Ｖｅｘ／２）＝２Ｖｏ−Ｖｅｘ／２・
・・■ の電圧が、ドリフト量検出回路から出力される。

一方、補正回路のＣ端子には、（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
）Ｖｅｘの電圧が入力され、ているので、補正回路によ
る加算出力は、 −（（Ｃ−Ｖｏ　）＋　（Ａ＋　（Ａ−Ｂ）−ＶＯ））
　］ ＝−（（Ｒ２／　（Ｒｔ　＋Ｒ２）　）Ｖｅｘ−Ｖ。）
　＋　（２Ｖ　６−　Ｖ　ｅ　ｘ　／　２−　Ｖ　６１
”−（Ｒ２／　（Ｒｔ　＋Ｒ２） −（１／２））　Ｖｅｘ・・・■ となる。

このように、セルフチェックを行なうときにはロードセ
ルの出力端電圧Ｖ。の影響のない０式の一定電圧を、初
段増幅器から出力させることができるので、この電圧を
、基準分銅載荷時のロードセルの出力（再出力端の電位
差）に相当するように設定しておけば、温度の影響を受
けない、精密かつ正確なセルフチェックを行なうことが
できる。

第９図は、従来の自己診断回路の他の例の回路図である
。この例においては、第８図の抵抗Ｒ８１、ＲＯ２Ｔ　
ＲＯ５のかわりに、共通の抵抗Ｒ８を接続し、ドリフト
量検出回路には、増幅器２３と２４を２段縦統して接続
している。

（従来技術の問題点） このような従来の自己診断回路においては、温度による
誤差を少なくするために、第９図の■印で囲った部分の
抵抗として、絶対温度特性め優れた超精密抵抗を多数使
用する必要があり、このため、コストが高くなるという
問題があった。

（発明の目的） 本発明は、上記のような従来技術の問題点の解消を目的
とし、自己診断回路は、相対温度特性の優れた抵抗ネッ
トワークで回路抵抗を構成して、コストを引き下げた自
己診断回路を提供するものである。

（発明の概要） 本発明の自己診断回路は、荷重に比例した電気信号を増
幅する演算回路と、計量モードと自己診断モードとの切
換用スイッチと、計量モードにおいては上記荷重に比例
した信号を出力し、自己診断モードにおいては、上記荷
重に比例した信号に一定のスパン相当電圧を加えた信号
を出力する差動増幅回路とを備え、該差動増幅回路の出
力を上記演算回路に入力して、該差動増幅回路の出力と
上記荷重に比例した信号との差を出力するように構成し
たことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図により本発明の一実施例について説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。この実
施例では、差動増幅回路２ｏを、基準電圧発生用の演算
増幅器２２　＋　２！５　＋　２４と、第１段目の加算
回路２１　′とにより構成する。そして、加算回路２１
′に接続される三つの抵抗Ｒｙと、演算増幅器２４　（
反転回路）に接続される二つの抵抗ＲＹ並びに基準電圧
発生用の二つの抵抗ＲＶは、各々同一のパッケージに配
置される、相対的温度特性の良好な抵抗ネットワークを
使用する。又は、全体を、同一パッケージに配置した相
対温度特性の良好な抵抗ネットワークを使用する。

また、演算回路２！に接続される抵抗Ｒｘｌ　　。

ＲＸ２には、絶対温度特性の良好な超精密抵抗を用いて
、温度変動に対するスパン及び自己診断の精度を改善し
ている。なお、演算増幅器２２に接続される基準抵抗Ｒ
ｒｉ　、Ｒｔ２は、計を装置の種類や計量精度に応じて
任意に選定されるものであり、その抵抗値も、相対温度
特性の良好なものを用いる。

第２図は、第１の実施例の回路を、計量モードで用いる
場合の回路図で、ロードセルに接続されるＩＮの信号線
に接続されるスイッチＳＷ２をオン、アース側に接続さ
れるスイッチＳＷ１をオフにする。すると、ロードセル
の出力電圧（ＶＯ）は、演算増幅器２２　＊　２５．２
４と、加算回路２１　′、演算回路２１の非反転入力端
子にそれぞれ加えられ、これにより各演算増幅器２２．
２５　　＋２４、加算回路２１　′、演算回路２１のそ
れぞれの出力電圧は、第２図に示すようにそれぞれｖ。

となる、但し、Ｒｘｌ　＝Ｒｘ２とした場合の値である
、このように、演算回路２１の出力は、差動増幅回路２
ｏの影響を受けないロードセルの出力電圧ｖｏそのもの
の値となる。尚、この場合のスイッチｓｗ、、ｓｗ２は
、半導体スイッチを用いることもできるが５マニユアル
スイツチを用いてもよい。

第３図は、計量装置の自己診断モードにおける回路図で
、計量モードの場合とは反対に、スイッチＳＷ２をオフ
、スイッチＳＷ１をオンにする。

すると、演算増幅器２２の非反転入力端子電圧は、舌Ｖ
ｓｘ−ｖ１、（但シ、’Ｖ’　ｔ　（ｆ　Ｘ　ハフ相当
電圧（４−Ｒ仏−）Ｖε×　である）演算増幅器２Ｒｒ
ｆ中ＲＩＭ ３の非反転入力端子電圧は、４１／ｓに、演算増幅器２
４、加算回路２１　′、演算回路２１のそれぞれの非反
転入力端子電圧は、それぞれｖｏとなるの一二 で、演算増幅器２４の出力電圧は、Ｖｏ　　　２Ｖｔｙ
、演算増幅器２２の出力電圧は、４Ｖｗ　−Ｖｌとなる
。したがって、加算回路２１　′では。

−Ｅ（＜２Ｌ’ＥＸ−Ｖｌ）−’Ｌ／６　？＋　１（％
−ｉ　ｔ／ａｙ）−１１０）］−？／Ｉ＋”１４の演算
が行われ、その出力電圧（Ｙｔ＋Ｖｏ）が抵抗Ｒｘ２を
介して演算回路２１の反転入力端子に印加され、更に演
算回路２１においては、（（ν１呻Ｖｏ　）　−’ＺＱ
＋　）　”　Ｖｌ　　　但しｌ’？ｙ１ｓＲｘ２の場合
の演算が行われて、ロードセルの出力Ｖ。とは無関係な
一定電圧Ｙ１　（スパン相当電圧）が演算回路２！から
出力される。

第４図は１本発明の第２の実施例の回路図である１、こ
の場合には、演算増幅器２３の構成が第１の実施例とは
相違している。

第５図は、第２の実施例の計量モードにおける回路図で
、第２図の場合と同様に、スイッチｓｗ２をオン、スイ
ッチＳＷ！をオフにしている。また、この時の各部の電
圧は、図示の通りである。

（但し、Ｒｘ１−Ｒｘ２の場合） 第６図は、第２の実施例の自己診断モードにおける回路
図で、この場合にも第３図の例と同様に、スイッチＳＷ
２をオフ、スイッチｓｗｌをオンにしている。また、こ
の時の各部の電圧は、図示の通りである。（但し、Ｒｘ
１　＝Ｒｘ２の場合） なお１以上の各実施例において、演算増幅器２１　　　
＃　２２１２！５　＋　２４は、それぞれ市販のローコ
ストの演算増幅器を使用し、抵抗ネットワークの回路抵
抗Ｒｙと共に一体化された回路素子として構成すること
ができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、自己診断回路を差動増
幅回路で構成したので、回路を構成する抵抗は相対温度
特性の良好なもので良く、したがって、従来の自己診断
回路よりもコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１の実施例の回路図、第４
図〜第６図は本発明の第２の実施例の回路図、第７図は
原理を説明する回路図、第８図。 第９図は従来例の回路図である。 ｌ・・・ロードセル、２ｏ・・・差動増幅回路、２１・
・・演算回路。 特許出願人　　株式会社　石田衡器製作所代　　理　　
人　　　弁理士　　　辻　　　　　　　　實坏 Ｉと 本４ 〉 第７図 第８図 手続補正歯（自発） 昭和６０年　９月　４日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、本件の表示 昭和６０年　特許願　第１３５４３７号２、発明の名称 自己診断回路 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４シ　　　？＋　　吟声り　　イ士 代表者　　　石　１）隆　− ４、代理人 住　所　〒１０１東京都千代田区神田小川町３−１４６
、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄、「発明の詳細な説明
」の欄 ７、補正の内容 次の通り （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第８頁〜第９頁の（発明の概要）を次のよ
うに補正する。 「本発明の自己診断回路は、荷重に比例した電気信号を
増幅する演算回路と、計量モードと自己診断モードとの
切換用スイッチと、計量モードにおいては上記演算回路
の非反転入力端子電圧（基準電圧）と等しい信号を出力
し、自己診断モードにおいては、上記基準電圧に一定の
スパン相当電圧を加えた信号を出力する差動増幅回路と
を備え、該差動増幅回路の出力を上記演算回路に入力し
て、該差動増幅回路の出力と上記基準電圧との差を出力
するように構成したことを特徴とするものである。」 （３）明細書第１０頁１３行の「アース」を「分圧抵抗
」と補正する。 （４）明細書第１０頁第１８行〜第１１頁３行の「加算
回路２１　′・・・となる、」を次のように補正する。 「加算回路２′のそれぞれの出力電圧は、各演算増幅器
を理想演算増幅器と考えた場合第２図に示すようにそれ
ぞれＴ。となる、したがって、ＲＸＩ　＝Ｒｘ２とした
場合の演算回路２１の出力は、差動増幅回路２ｏの影響
を受けない荷重１こ比例した出力電圧ＹｏＵｔそのもの
となる。」（５）明細書第１２頁第１行〜６行の「抵抗
Ｒｘ２・・・出力される。」を次のように補正する。 「抵抗Ｒｘ２を介して演算回路２１の反転入力端子に印
加される。したがって演算回路２１においては、ロード
セルの荷重に比例した信号Ｖｏｖｔを考慮に入れて、 Ｖｏｖｔ＋　（（Ｙ　１　＋　ｖｏ）　−Ｙｇ　）　＝
　ｖｌ　＋　Ｖｏｖｔ（但し、ＲＸＬ　＝Ｒｘｚ）の演
算が行われて、荷重に比例した出力′Ｖ″ｔｐｕｔとは
無関係な一定電圧ｖ１（スパン相当電圧）が演算回路２
１で加算されて出力される。」 ２、特許請求の範囲 （１）荷重に比例した電気信号を増幅する演算回路と、
計量モードと自己診断モードとの切換用スイッチと、計
量モードにおいては、島上記■口　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　しい信号を出力し、自己診断モ
ードにおいては、上記ＩＬ！！ＩＥに一定のスパン相当
電圧を加えた信号を出力する差動増幅回路とを備え、該
差動増幅回路の出力を上記演算回路に入力して、該差動
増幅回路の出力と、上記Ｌ！１１との差を出力するよう
に構成したことを特徴とする自己診断回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷重に比例した電気信号を増幅する演算回路と、
   計量モードと自己診断モードとの切換用スイッチと、計
   量モードにおいては、上記荷重に比例した信号を出力し
   、自己診断モードにおいては、上記荷重に比例した信号
   に一定のスパン相当電圧を加えた信号を出力する差動増
   幅回路とを備え、該差動増幅回路の出力を上記演算回路
   に入力して、該差動増幅回路の出力と、上記荷重に比例
   した信号との差を出力するように構成したことを特徴と
   する自己診断回路。