JPS6141925A - Crystal oscillation type electronic balance - Google Patents

Crystal oscillation type electronic balance

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JPS6141925A
JPS6141925A JP16352484A JP16352484A JPS6141925A JP S6141925 A JPS6141925 A JP S6141925A JP 16352484 A JP16352484 A JP 16352484A JP 16352484 A JP16352484 A JP 16352484A JP S6141925 A JPS6141925 A JP S6141925A
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Japan
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clock generator
weight sensor
sensor
crystal
oscillation circuit
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JP16352484A
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Kazufumi Naito
和文 内藤
Michito Utsunomiya
宇都宮 道人
Akira Washino
鷲野 晃
Akio Sasaki
昭夫 佐々木
Shigeo Fujita
茂夫 藤田
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DAIWA SHINKU KOGYOSHO KK
Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
DAIWA SHINKU KOGYOSHO KK
Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To improve measurement accuracy by providing electrodes, a clock generator, a counter, a controller, etc., and making the clock generator and weight sensor coincident in temperature characteristics, secular change characteristics, etc., through simple constitution. CONSTITUTION:An electrode 3 for the clock generator 6 and an electrode 2 for the weight sensor 7 are arranged on a single crystal diaphragm 1 to form oscillation circuits respectively. Further, an over-tone generating resistance 13 is connected to the oscillation circuit constituting the sensor 7 and then the oscillation circuit oscillates to generate an odd-multiple higher harmonic, e.g. three-fold higher harmonic. Namely, the generator 6 oscillates to generate a basic harmonic and the sensor 7 oscillates to generate, for example, a three-fold harmonic to increase frequency variation width when the load of a body is placed, thereby improving the sensitivity and resolution of the electronic balance. Therefore, the measurement accuracy is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水晶振動子を重量センナの感圧素子として使
用した 水晶振動式電子秤に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a quartz crystal electronic scale using a quartz crystal oscillator as a pressure sensitive element of a weight sensor.

(、従来技術) 水晶振動子を重11(センサの感圧素子として使用した
秤として1例えば特公昭55−20175号公報には第
3図のような構成のものが提案されている。この例では
、被計量物が受皿上に載置されると、スプリング、受台
、竿体を介して圧力センサに被計量物の重量による圧縮
力が加わり、圧力センサ内に設けられた水晶振動子の共
振周波数が変化する。この共振周波数の変化量を検出す
ることにより、波計−!11.物の正量を検出すること
ができる。
(Prior art) For example, Japanese Patent Publication No. 55-20175 proposes a scale as shown in FIG. When the object to be weighed is placed on the tray, compressive force due to the weight of the object is applied to the pressure sensor via the spring, pedestal, and rod, and the crystal oscillator installed in the pressure sensor is The resonant frequency changes.By detecting the amount of change in this resonant frequency, it is possible to detect the correct amount of the wave meter-!11.object.

ところで、このような水晶振動子の応力感度は周囲温度
に依存するため、温度の影響を除去する試みとして、特
公昭56−18098号公報には0′14図に示すよう
な構成のものが提案されている。
By the way, since the stress sensitivity of such a crystal resonator depends on the ambient temperature, in an attempt to eliminate the influence of temperature, Japanese Patent Publication No. 56-18098 proposed a structure as shown in Fig. 0'14. has been done.

この例では、水晶振動板の応力や歪等の機械力が伝達さ
れる供給点に荷重が印加されると、水晶振動板の応力感
度零の電極イと、応力感度の温度依存性零の電極口に対
応する発振回路41口からそれぞれ共振周波数が得られ
る。この両発振回路の出力を混合器に加え、阿発嫁回路
の差周波数が出力端子に得られ、これにより重量が検出
されるようにしたものである。
In this example, when a load is applied to the supply point of the crystal diaphragm where mechanical forces such as stress and strain are transmitted, electrode A has zero stress sensitivity on the crystal diaphragm, and electrode A has stress sensitivity of zero temperature dependence. Resonant frequencies are obtained from the oscillation circuit 41 ports corresponding to the mouths. The outputs of both oscillation circuits are added to a mixer, and the difference frequency of the oscillator circuit is obtained at the output terminal, thereby allowing the weight to be detected.

(従来技術の問題点) しかしながら、マイクロコンピュータ等を用いるコント
ローラに1重量センサの信号を入力して種々の演算処理
を実行させる電子秤においては、コントローラの中央処
理装置(CPU)を駆動するクロックジェネレータの水
晶振動子と重量センサの水晶機動子とがそれぞれ別個の
ものであったため、両者の温度特性や峰時特性等を一致
させることが難しく、その為周囲温度の変化や経年変化
等によって両者の振動周波数が不調和となり、その結果
計量誤差を生じる問題があった。この問題の解決策とし
て、温度特性の優れた水晶機動子を用いたり、或いは特
性のバラツキのない水晶機動子を用いることが考えられ
るが、この場合はコストが非常に高価なものとなる。
(Problems with the Prior Art) However, in electronic scales that input signals from one weight sensor to a controller using a microcomputer or the like to execute various calculation processes, a clock generator that drives the central processing unit (CPU) of the controller is required. Because the crystal oscillator and the crystal armature of the weight sensor were separate, it was difficult to match the temperature characteristics and peak characteristics of the two, and as a result, changes in the ambient temperature and aging caused the differences between the two. There was a problem in that the vibration frequencies became inharmonious, resulting in measurement errors. As a solution to this problem, it is possible to use a crystal mover with excellent temperature characteristics or a crystal mover with uniform characteristics, but in this case, the cost becomes very high.

また、基準振動周波数が10MHzの水晶振動子を用い
た場合に、所定の応力例えば1Kgを加えた時の周波数
変化幅は、僅かにその0.02%の2KHza度しか変
化しないので、電子秤として使用する時には、感度並び
に分解能が極めて悪いものとなる。即ち、フルスケール
でも1秒間のサンプリングで2000パルスしかカウン
トできず、しかもlパルスは0,5gに相当するので分
解能は極めて悪いものとなるという問題があった。
Furthermore, when using a crystal oscillator with a standard vibration frequency of 10 MHz, when a predetermined stress, for example 1 kg, is applied, the frequency change range is only 0.02%, or 2 KHz degrees, so it cannot be used as an electronic balance. When used, the sensitivity and resolution are extremely poor. That is, even at full scale, only 2,000 pulses can be counted in one second of sampling, and since one pulse corresponds to 0.5 g, the resolution is extremely poor.

(発明の目的) 本発明は、クロックジェネレータと重量センサの両者の
温度特性、経年変化特性等を簡単な構成で一致させて計
量精度の向上を図ると共に1重量センサの感度並びに分
解能を向上させて実用的な水晶振動式電子秤を提供する
ことを目的とする。
(Objective of the Invention) The present invention improves weighing accuracy by matching the temperature characteristics, aging characteristics, etc. of both a clock generator and a weight sensor with a simple configuration, and also improves the sensitivity and resolution of one weight sensor. The purpose is to provide a practical crystal vibration type electronic scale.

(発明の概W) 本発明の水晶偏動式電子秤は、物品の荷重が印加される
位置に配とされる重量センサ用の電極と、外部応力によ
る周波数変化のない位置に配置されるクロックジェネレ
ータ用の電極を共力する単一の水晶振動板、重量センサ
の発振回路を奇数倍調波で発振させるために該発振回路
に接続されるオーバートーン用の抵抗、該発振回路の共
振周波数をカウントするカウンタ、カウンタのカウント
値とクロックジェネレータで発振される基本調波のクロ
ックパルスが入力されるコントローラ、該コントローラ
で演算処理された所定項目が表示される表示部とよりな
ることを特徴とするものである。
(Summary of the Invention W) The crystal biasing type electronic scale of the present invention has an electrode for a weight sensor disposed at a position where the load of an article is applied, and a clock disposed at a position where the frequency does not change due to external stress. A single crystal diaphragm that powers the electrodes for the generator, an overtone resistor connected to the oscillation circuit of the weight sensor to cause it to oscillate at odd harmonics, and a resonant frequency of the oscillation circuit. It is characterized by comprising a counter for counting, a controller to which the count value of the counter and a fundamental harmonic clock pulse oscillated by a clock generator are input, and a display section on which predetermined items calculated by the controller are displayed. It is something.

(実施例) 以下本発明の一実施例について図により説明する。第1
図(&)は本発明の水晶振動板の配置図、第1図(b)
は第1図(&)のA矢視図である。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
Figure (&) is a layout diagram of the crystal diaphragm of the present invention, Figure 1 (b)
is a view taken along arrow A in FIG. 1 (&).

図において、水晶振動板lの異なる位置に二つの電極を
配置する。電極2は、上部支持体4、下部支持体5の間
で、上部支持体上に載置された物品の荷重Wが印加され
る位置に配置されて重量センサとして用いられる。電極
3は、外部応力による周波数変化のない位置に配置され
て、クロックジェネレータの振動子として用いられる。
In the figure, two electrodes are placed at different positions on the crystal diaphragm l. The electrode 2 is disposed between the upper support 4 and the lower support 5 at a position where the load W of the article placed on the upper support is applied, and is used as a weight sensor. The electrode 3 is placed at a position where the frequency does not change due to external stress, and is used as a vibrator of a clock generator.

第2図は本発明の回路図、i@5図は従来例の回路図で
ある。従来は第5図に示したように、重量センサア、ク
ロックジェネレータ6としてそれぞれ別個の水晶振動板
lと1′を設け、これに電極23を配置していた0重量
センサ7の共振周波数は、論理回路8を通してカウンタ
9でカウントされ、カウント値はマイクロコンピュータ
等で構成されるコントローラ10に入力される。コント
ローラioには、クロックジェネレータ6からの出力が
、バッファ12を通してクロックパルスとして入力され
る。コントローラ10からは、論理回路8へのゲート信
号及びカウンタ9へのクリア信嶋又び表示部llへの賃
借等の演算処理した信号が出力される。
FIG. 2 is a circuit diagram of the present invention, and FIG. i@5 is a circuit diagram of a conventional example. Conventionally, as shown in FIG. 5, separate crystal diaphragms 1 and 1' were provided as a weight sensor and a clock generator 6, and electrodes 23 were arranged on these.The resonance frequency of the weight sensor 7 was calculated based on logic. It is counted by a counter 9 through a circuit 8, and the count value is input to a controller 10 composed of a microcomputer or the like. The output from the clock generator 6 is input to the controller io through the buffer 12 as a clock pulse. The controller 10 outputs arithmetic processed signals such as a gate signal to the logic circuit 8, a clear signal to the counter 9, and a signal to the display section 11.

本発明においては、m2図に示すように、単一の水晶振
動板lにクロックジェネレータ6用の電極3と重量セン
サ7用の電極2を配置してそれぞれの発振回路を形成し
ている。
In the present invention, as shown in diagram m2, an electrode 3 for a clock generator 6 and an electrode 2 for a weight sensor 7 are arranged on a single crystal diaphragm l to form respective oscillation circuits.

更に、重量センサを構成する発振回路には、奇数倍調波
1例えば3倍調波で発振させるためのオーバートーン発
生用抵抗13を接続している。
Furthermore, an overtone generating resistor 13 is connected to the oscillation circuit constituting the weight sensor for oscillating at odd harmonics 1, for example, 3rd harmonic.

即ち、クロ7クジエネレータは基本調波で発振させ、重
量センサは例えば3倍調波で発振させることにより、物
品の荷重が加えられた時の周波数変化幅を大きくして、
電子秤の感度並びに分解能を向上させるものである。
In other words, the Kuro7 Kuji generator is made to oscillate at the fundamental harmonic, and the weight sensor is made to oscillate at, for example, the 3rd harmonic, thereby increasing the range of frequency change when the load of the article is applied.
This improves the sensitivity and resolution of electronic scales.

(発明の効果) 以上説明したように1本発明は単一の水晶磯動板の物品
の荷重が印加される位置に重量センサ用の電極を配置し
、外部応力による周波数変化のない位置にクロックジェ
ネレータ用の電極を配置したので、クロ7クジエネレー
タと重量センサの温度的トラッキング特性、経年変化的
トラッキング特性を持たせることができるので、計量精
度の向上を図ることができると共に、長期的に安定した
精度の電子秤が得られる。また、単一の水晶振動板をク
ロックジェネレータと重量センサで共用しているので、
加工精度や素子のバラツキ等を問題にする必要がなく、
水晶振動板のコストが安くなる。
(Effects of the Invention) As explained above, one aspect of the present invention is to arrange the electrode for the weight sensor at the position where the load of the article is applied to the single quartz rock movement plate, and clock the electrode at the position where the frequency does not change due to external stress. By arranging the electrodes for the generator, it is possible to provide temperature tracking characteristics and aging tracking characteristics for the generator and weight sensor, making it possible to improve weighing accuracy and ensure long-term stability. Accurate electronic scales are obtained. In addition, since a single crystal diaphragm is shared by the clock generator and weight sensor,
There is no need to worry about processing accuracy or element variations, etc.
The cost of the crystal diaphragm becomes cheaper.

更に、重量センサの発振回路を奇数倍調波で発振させる
ので、センサの感度並びに分解能を向上させた実用的な
電子秤が得られる。なお、感度。
Furthermore, since the oscillation circuit of the weight sensor is oscillated at odd harmonics, a practical electronic scale with improved sensor sensitivity and resolution can be obtained. In addition, sensitivity.

分解能を従来と同一とする時には、サンプリング時間を
例えば1/3に短縮でき、応答性の良好な実用的な電子
秤が得られるという効果も得られる。
When the resolution is the same as the conventional one, the sampling time can be shortened to one-third, for example, and a practical electronic balance with good responsiveness can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の水晶撤動板の配置図、第2図は本発明
の回路図、153図、第4図は従来例の配置図、第5図
は従来例の回路図である。 1.1′・・・水晶振動板、2,3・・・電極、4・・
・上部支持体、5・・・下部支持体、6・・・クロック
ジェネレータ、7・・・ffE量センサ、8・・・論理
回路、9・・・カウンタ、lO・・・コントローラ、1
1・・・表示部、12・・・バッファ、13・・・オー
バートーン用の抵抗。 第3図 第4図 へ( ム
FIG. 1 is a layout diagram of a crystal retractable plate of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the present invention, FIGS. 153 and 4 are layout diagrams of a conventional example, and FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional example. 1.1'...Crystal diaphragm, 2,3...Electrode, 4...
- Upper support body, 5... Lower support body, 6... Clock generator, 7... ffE amount sensor, 8... Logic circuit, 9... Counter, 1O... Controller, 1
1...Display section, 12...Buffer, 13...Resistance for overtone. Go to Figure 3 and Figure 4 (

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物品の荷重が印加される位置に配置される重量セ
ンサ用の電極と、外部応力による周波数変化のない位置
に配置されるクロックジェネレータ用の電極を共有する
単一の水晶振動板、重量センサの発振回路の共振周波数
をカウントするカウンタ、カウンタのカウント値とクロ
ックジェネレータで発振されるクロックパルスが入力さ
れるコントローラ、該コントローラで演算処理された所
定項目が表示される表示部とよりなることを特徴とする
水晶振動式電子秤。
(1) A single crystal diaphragm that shares the weight sensor electrode located at the position where the load of the article is applied and the clock generator electrode located at the position where the frequency does not change due to external stress, weight Consisting of a counter that counts the resonant frequency of the oscillation circuit of the sensor, a controller to which the count value of the counter and clock pulses oscillated by the clock generator are input, and a display section that displays predetermined items calculated by the controller. A crystal oscillation type electronic scale featuring the following.
(2)重量センサの発振回路に奇数倍調波で発振させる
オーバートーン用の抵抗を接続したことを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載の水晶振動式電子秤。
(2) The crystal vibrating electronic scale according to claim (1), characterized in that an overtone resistor for oscillating at odd harmonics is connected to the oscillation circuit of the weight sensor.
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