JPS6145280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気被測定系測定値
（Messwertgebern）送信器において、特に、
種々な周波数を有する妨害交流電圧
（Stoerwechselspannungen）の形をした妨害信号
（Stoersignal）が能動フイルタにより重畳・抑制
処理される電気機精密微量秤において、直流信号
の条件設定を行うための方法並びに回路構成に関
わる。ドイツ工業規格では用語「精密秤」にはあ
らゆる種類の分析秤並びに微量秤が含まれる。

出力信号内のリプルをできるだけ抑制するため
に能動フイルタを設けた電子秤は、既に知られて
いる。しかしながら、出力線に設けたこの種の能
動フイルタは、ドリフト無しには動作しない。即
ち、その出力変動、特にその出力電圧ないし出力
電流は、周囲条件によつて緩やかな変化を生じる
から、測定結果にも影響を与えて誤りを生ずるこ
とがある（ドイツ特許公開公報第2318252号参
照）。また、低ドリフトの能動フイルタは非常に
精巧で費用が高い。

前述のタイプの電子被測定系測定値送信器、特
に電気機秤用の回路構成もまた既に知られてお
り、そこでは、短い時定数により迅速な過渡現象
を生じさせ、他方長い時定数により精確な測定を
可能にするように、種々のスイツチが出力線に設
けたフイルタに接続され、またはフイルタの代わ
りに接続される。この回路は、ドイツ特許公開公
報第2205778号に開示されており、その第１図に
図示されるように、この公知回路構成は、過渡時
に閉成されて能動フイルタをバイパスするスイツ
チ５を具備する。そして、ノイズ弁別信号が減少
した後に、スイツチ５が再び開放され、能動フイ
ルタが有効に働く。従つて、この回路構成は、動
作時にドリフトの影響を少なからず受けるという
事実の他に、切換操作によつて秤の表示装置のジ
ヤンプを生じさせるという欠点がある。つまり、
このジヤンプが発生すると、例えば表示の第４位
（10゜デケイド）で10デイジツトまでの誤りが生
じ、長い時定数でなければ消滅しないことがあ
る。

更に、測定装置や周期的にデジタル測定値を提
供する計数装置を備えた電気秤も、知られてい
る。この公知の電気秤にはまた、該秤の測定信号
の静止位置を既定の限界値と次のようにして比較
する可調整比較装置を設けてある。つまり、少な
くとも測定周期期間中、測定信号がこれらの限界
値に達しないかあるいは越えない限り、測定値は
デジタル化した値で表示装置に表示されるか又は
該表示装置に送信されるかの何れか一方または、
双方の処理がされる。この場合の回路構成もま
た、動作に際しドリフトを生じると同時に、スイ
ツチ装置のコストが比較的高いという欠点がある
（ドイツ特許公開公報第2323200号参照）。

従つて、本発明の基本的な目的は、測定結果を
ドリフトの影響を受けることなく且つ安い費用の
回路構成で減衰させ、また、発振、振動または切
換操作によつて生ずるどの妨害交流電圧をも最適
方法で濾波する、前記タイプの回路構成を提示す
ることである。

本発明では、この問題を前述のタイプの方法で
解決するために、既定の限界周波数より高い周波
数を有する妨害交流電圧は、信号線と結合してい
る低エネルギーコンデンサを通過し、位相を180
゜ずらされ、更に該信号線へと容量的に再び結合
されている。

更に、本発明の回路構成では、能動フイルタ
は、その入力端子において結合コンデンサを介し
て信号線に直結され、またその出力端子において
帰還コンデンサを介して信号線に結合され、更に
該能動フイルタは、低域フイルタの形状をすると
共にエネルギー増幅器を備えており、該増幅器は
インピーダンス変換器として妨害交流電圧の振幅
に影響を与えることなく該電圧のエネルギーを数
倍まで増幅する働きをする。

本発明では、容量結合を使用した結果、アナロ
グ測定信号の直流値に影響を与えることがなく、
該測定信号から取り出すエネルギーは最小限で済
み、また、能動低域フイルタの通過周波数領域外
では妨害交流電圧はドリフトを全く生ずることな
く効果的に減衰される。また、容量的に結合して
あるため、測定信号が低域フイルタのドリフト運
動によつて影響されることはなくなつている。

増幅器の出力端と入力端との間に帰還結合回路
を接続するのが望ましく、また、出力線の容量性
帰還コンデンサの前後に一定抵抗を接続するのが
よい。これらの抵抗は、前記コンデンサと組合さ
れてそれぞれ容量結合及び帰還を構成しており、
その時定数を決めると共に、結果として能動低域
フイルタ全体の周波数特性をも決める。

この種の低域フイルタは、フイルタの構成素子
の電気的特性による或る遅れを伴うものの、ドリ
フト無しで該回路構成の測定信号の変化に追従す
ることができる。能動低域フイルタの長い時定数
と短い時定数との間の切換えを行なうために、本
発明の別な発展形では、閉成時にサージを生じな
いスイツチにより前記一定抵抗に並列に接続され
る複数の付加的な抵抗を設ける。また、所定の制
御下で発光ダイオードの作用を受けるように配置
された光導電体を信号線内の一定抵抗に並列接続
するのが望ましい。該発光ダイオードは、特定の
遅延時間後連続的に暗くなることができるように
なつているのが望ましい。

斯くして、重量物を所定の位置に置くと、始動
信号が静止式モニタ装置、自動送信ユニツトを介
して、或いは手動式に送信される。この信号によ
つてスイツチが閉じ発光ダイオードが発光して、
次いで光導電体を照らす。スイツチが閉じ、発光
ダイオードが発光すると、抵抗は並列接続とな
り、また低域フイルタは短い時定数へと切換わ
る。秤の過渡時間が経過する直前又は経過するや
否や、発光ダイオードは既定の遅延時間後再びゆ
つくりと暗くなり、次にスイツチが再び開く。そ
の結果、低域フイルタは切換時のサージを生じる
ことなく再び相当に長い時定数へと調整される。

抵抗の並列接続用スイツチは、MOS電界効果
トランジスタで作られた半導体スイツチであるの
が望ましく、また、発光ダイオードかスイツチの
何れか一方または双方のために制御装置を具備さ
せるのが好ましい。

本発明の別の有利な発展形では、振動検知器の
働きをするコンパレータ回路を帰還コンデンサの
前段に而も能動低域フイルタの出力に結合してあ
り、ここからタツプ取りされた低抵抗妨害交流電
圧を振幅モニタ用の可調整振幅設定値を備えたコ
ンパレータに送信するようにしてある。該コンパ
レータの後段には単安定マルチバイブレータを接
続しておくのが望ましく、該マルチバイブレータ
は、妨害信号がコンパレータ内で調整された所望
の振幅を越えた場合にトリガーされるようになつ
ている。

妨害交流電圧の２つの半波は個別の増幅器で増
幅し、次いで整流すると有利である。斯様にし
て、単安定マルチバイブレータによつて、コンパ
レータは、該コンパレータ内の妨害信号
（Sperrsignal）が所定の調整された振幅を越えた
場合常にセツト・バツクされるようになつてい
る。従つて、コンパレータが一定の時間にわたつ
て応答しなかつた場合は、当該被測定系測定値送
信器がその静止状態に達しているか、或いは、当
該被測定系が今や誤りなく表示できるか、または
記憶されている程度に安定していることを示して
いる。

次に本発明を添付図面に示した実施例によつて
詳述する。

第１図は秤１の回路図であつて、該秤１は例え
ば出力線２及び固定抵抗Ｒ_Mを介してアナログ・
デジタル変換機３に接続してある。固定抵抗Ｒ_M
の後段では、妨害交流電圧がコンデンサC₁によ
り出力線２と容量的に結合してあるが、これは出
力線２上の測定信号から最小エネルギーを取出す
ためである。

次に、装置４に於いて、振幅でなく、エネルギ
ーの関係でこの結合妨害交流電圧は数倍に増幅さ
れ、周波数が既定の限界周波数W₀より高い場合
は位相が180゜ずらされ、そして別のコンデンサ
C₂を介して装置４の出力から出力線２に再び結
合、即ち、容量的に結合させてある。このように
して、出力線２の測定信号の妨害交流電圧は装置
４内に設けた低域フイルタの周波数領域外で効果
的に減衰される。妨害交流電圧を容量結合したこ
とによる効果は、出力線２に直結してある周知の
回路構成とは対照的に、直流電圧または直流電流
の変動即ち能動低域フイルタ及び増幅器のドリフ
ト特性が測定回路に全く影響を与えないというこ
とである。

第２図は本発明の望ましい形の回路構成であつ
て、同一または対応する構成素子には第１図と同
じ参照番号を付してある。この回路構成において
も出力線２、即ち測定送信路は同様固定抵抗Ｒ_M
を備えており、該抵抗はまた一定抵抗として例え
ば秤１の感度目盛の際考慮にいれることができる
ものである。コンデンサC₁は妨害交流電圧を容
量結合するように構成してあり、この後段には抵
抗R₁を接続してある。該抵抗R₁の別の側は増幅
器５の１つの入力に接続しており、また該増幅器
５は妨害交流電圧を振幅ではなくエネルギーに関
して増幅する。増幅器５の出力は抵抗R₂及びR₃
並びにコンデンサC₃から成る帰還回路網を介し
て当該増幅器の入力に帰還される。増幅器５の出
力はまたコンデンサC₂を介して抵抗Ｒ_Mの後段に
接続しているが、その目的は、位相が180゜ずれ
た妨害交流電圧を、例えば第１図にあるようにア
ナログ・デジタル変換器３につながる出力線２に
結合することである。

この回路構成では、能動低域フイルタの周波数
特性は２つの時定数C₁R₁及びC₂R_Mによつて決ま
る。

次に、妨害電圧の減衰されるはずの周波数が低
域フイルタの限界周波数W₁、即ち約１乃至２Hz
より大幅に低い場合は、増幅器の出力は負帰還で
あり、他方、該妨害周波数が低域フイルタの限界
周波数W₀より大幅に高い場合は、増幅器の出力
は正帰還である。しかし、これは許可できると考
えられる。なぜなら、これはW₀より高い周波数
の減衰をもたらすだけだからである。増幅器５の
帰還回路網R₂，C₃，R₃は、正帰還動作の場合帰
還ループの増幅が正にならないように抵抗R₁に
対して比例させて選定される。このようにして、
該回路構成の発振傾向は、最適な方法で抑制する
ことができ、従つて非常に短い跳躍応答が得られ
る。

第３図は第２図に示した実例回路に対し更に有
利な発展形を示したものであつて、秤１の過渡期
間中能動低域フイルタが短い時定数に切換わり、
他方、過渡期間が終了すると時定数は元に戻り、
普通の荷重状能下では重量を確実且つ完全に測定
できる。

このような時定数切換えを行なうために発光ダ
イオードD₁から光によつて抵抗値が変る光導電
体Ｒ_Hを固定抵抗体Ｒ_Mと直列に接続し、別の固定
抵抗体Ｒ_M1を光導電体Ｒ_PHと並列に接続する。例
えばMOS電界効果トランジスタで構成された半
導体スイツチ等の図示のスイツチ６を用いて、付
加抵抗R₁₁，R₂₁及びR₃₁を、既に第２図に関連し
て述べた抵抗R₁乃至R₃とそれぞれ並列に接続す
る。更に、制御装置７を設けてあり、そのTR入
力には、例えば重量物が所定の位置に置かれた直
後に静止式モニタ装置、自動送信ユニツト、或い
は手動式によつて始動信号が供給される。制御装
置７の出力は、抵抗R₄乃至R₆、ダイオードD₂、
コンデンサC₃及びトランジスタTrから成る遅延
回路を介して発光ダイオードD₁に接続する。

始動信号がTR入力に印加されるや否や、制御
装置７は、一方ではスイツチ６を閉じ、他方では
遅延回路を介して発光ダイオードD₁に電流を供
給する。すると発光ダイオードD₁は発光し、従
つて、抵抗Ｒ_M1と並列接続している光導電体Ｒ_PH
の抵抗値は減少し、ついには抵抗Ｒ_M1の抵抗値よ
り低くなる。同時にスイツチ６を介して抵抗R₁₁
乃至R₃₁は低域フイルタの対応の抵抗R₁乃至R₃と
並列に接続する。抵抗Ｒ_M1とＲ_PH、R₁とR₁₁、R₂
とR₂₁及びR₃とR₃₁が並列接続すると、低域フイ
ルタは短い時定数に切換り、従つて過渡時間が短
くなる。

秤の既定過渡時間が経過した後、低域フイルタ
がその長い時定数に切換り、即ちより良好な減衰
動作状態になるべきときには、発光ダイオード
D₁は制御装置７によつて次のように制御され
る。つまり、該発光ダイオードは、始動信号によ
つて動作を開始し所定の時間経過後、次第に暗く
なつて行く。従つて、光導電体Ｒ_PHの抵抗値は連
続的に高くなつて行く。光導電体Ｒ_PHの抵抗値が
一旦、並列接続している抵抗Ｒ_M1の抵抗値よりも
大幅に高くなると、能動低域フイルタは再び長い
時定数へと切換り、従つてその減衰動作は最小に
なる。更に、スイツチ６を再びOFFすると、増
幅器５は何ら妨害を受けることなく動作できるよ
うになる。

発光ダイオードD₁が連続的に暗くなり、その
結果光導電体の抵抗値が徐々に高くなつて行く
と、即ち、時定数が次第に大きくなつて行くと、
切換操作を行なつても低域フイルタが切換サージ
の影響を全く受けない時点で、スイツチ６を開く
ことができる。

例えば、第２図に示した回路構成では、跳躍応
答時間は約１Hzの限界周波数で約15秒のステツプ
応答であり、また、第３図の回路構成では、過渡
時間中時定数を切換えることによつて、跳躍応答
時間は表示をずらすこともなく大幅に短縮するこ
とができる。

最後に、第４図ではドリフトを生じることなく
動作する回路構成を図示してあり、該回路はまた
秤１に於けるアナログ振動検知器として能動低域
フイルタと関連させて使用することができる。

該回路構成では、能動低域フイルタの出力は、
第１図及び第２図に図示してあるように、結合コ
ンデンサC₂の一端にある点Ｘから取り出され
る。Ｘ点から取り出された電圧は、測定電圧に重
畳した妨害電圧に比例するから、被測定系測定値
発信器、例えば秤１に対する基準振動と看做すこ
とができる。

Ｘ点から取り出された低抵抗の妨害電圧の半波
は、それぞれ増幅器５′及び５″によつて増幅され
てダイオードD₃及びD₄によつて整流され、これ
により、第４図に示してあるような半波を得るこ
とができる。この増幅並びに整流された妨害電圧
は、コンパレータ８においてこのコンパレータ８
で調整済みの所要振幅と比較される。増幅されか
つ整流された該妨害電圧が所要振幅、結果として
はコンパレータ８の閾値を越えるや否やコンパレ
ータの下段に接続している単安定マルチバイブレ
ータ９はトリガーされ、従つてその遅延時間だけ
遅れることになる。妨害信号がコンパレータ８の
閾値を越えるや否や単安定マルチバイブレータ９
をトリガーしこれに対応するその出力の遅延を生
じさせるこの作動は、タツプ取出し点Ｘの妨害電
圧、即ち、秤１の出力信号に重畳した妨害電圧が
滑らかになつてコンパレータ８の閾値をもはや越
えなくなるまで、繰返される。秤１のような型式
の被測定系測定値送信器では、コンパレータが所
定の一定期間に亘つて応答しなかつた場合は、静
止状態または長期安定状態と考えることができ
る。コンパレータ８による振幅モニタ作業によつ
て、即ち、取り出した妨害電圧の振幅を所定の所
要振幅と比較することによつて、秤１用に、回路
構成費用が比較的易い振動検知器を構成すること
ができた。該検知器の出力STでは、秤が静止状
態または所要の安定状態に達した場合に限り静止
信号が発生するようになつている。該振動検知器
の費用は非常に廉価になつている。何故なら、能
動低域フイルタの出力信号が低抵抗信号であるた
め、インピーダンス変換器が不要になつたからで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路構成の部分概略ブロツク
図である。第２図は本発明の望ましい実施例の回
路図である。第３図は能動低域フイルタの時定数
切換用回路構成を備えた本発明の望ましい実施例
の回路図である。第４図は振動検知器として使用
できる本発明の別の回路構成のブロツク図であ
る。 １…秤、２…出力信号線、３…アナログ・デジ
タル変換器、４…能動フイルタ、５…増幅器、６
…スイツチ、７…制御装置、８…コンパレータ、
９…単安定マルチバイブレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気被測定系測定値送信器、特に電機精密微
   量秤において直流信号の条件設定を行うための回
   路であつて、入力端子が、電気被測定系測定値送
   信器からの信号線２に結合コンデンサC₁を介し
   て接続して妨害交流信号を受け、帰還コンデンサ
   C₂を介して出力端子が当該信号線２に接続され
   て妨害交流信号を180゜位相をずらして戻す能動
   低域通過フイルタを設け、当該送信器における
   種々の周波数を有する妨害交流信号を180゜位相
   をずらして当該信号線に戻し、当該妨害信号を抑
   制することを特徴とする条件設定回路。 ２ 前記能動フイルタが、増幅器５と、当該増幅
   器５の出力端子と入力端子の間に接続した帰還回
   路（R₂，C₃，R₃）とを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の条件設定回路。 ３ 前記信号線２と前記結合コンデンサC₁の一
   端との間及び前記結合コンデンサC₁の他端とエ
   ネルギー増幅器５との間にそれぞれ第１，第２の
   一定抵抗（Ｒ_M，R₁）を接続してあり、また、該
   ２つの抵抗が前記２つのコンデンサC₁，C₂と組
   合わされて容量結合回路及び帰還回路を形成して
   時定数C₁R₁，C₂，Ｒ_Mを決定し、これによつて前
   記能動低域フイルタ全体の周波数特性を決定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の条件設定回路。 ４ 前記能動低域フイルタの長い時定数と短い時
   定数との間の時定数切換えのため、複数の付加抵
   抗R₁₁，R₂₁，R₃₁を、回路閉成切換時にサージを
   発生させることのないスイツチ６を介して前記一
   定抵抗R₁乃至R₃に並列に接続することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１
   項に記載の条件設定回路。 ５ 所定の制御下で発光ダイオードD₁によつて
   動作するように配置された光導電体Ｒ_PHを前記信
   号線２の第１の一定抵抗Ｒ_M1と並列に接続してあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の条件設定回路。 ６ 前記発光ダイオードD₁の駆動回路が所定の
   遅延時間後連続的に暗くなるように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   の条件設定回路。 ７ 前記付加抵抗R₁₁，R₂₁，R₃₁を並列に接続す
   るための前記スイツチ６がMOS電界効果トラン
   ジスタで作られた半導体スイツチであることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項乃至第６項の何れ
   か１項に記載の条件設定回路。 ８ 前記発光ダイオードD₁と前記スイツチ６の
   何れか一方または双方用に制御装置７を設けてあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃至第
   ７項の何れか１項に記載の条件設定回路。 ９ 前記帰還コンデンサC₂と前記能動低域フイ
   ルタの出力端子との接続点Ｘに振動検知器として
   働くコンパレータ回路を結合し、該コンパレータ
   回路はタツプ取りした妨害交流電圧を振幅モニタ
   用可調整振幅設定手段の設定振幅と比較し、所定
   振幅を超えたことの信号を低抵抗出力端子から出
   力することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第８項の何れか１項に記載の条件設定回路。 １０ 前記コンパレータ８の出力端端子に、前記
   妨害交流電圧が調整された所定振幅を越えたこと
   の前記コンパレータ８の出力信号によりトリガー
   される単安定マルチバイブレータ９を接続してあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
   の条件設定回路。 １１ 前記妨害交流電圧を出力する前記接続点Ｘ
   に２個の個別の増幅器５′，５″を接続し、これら
   の増幅器の出力端子それぞれに個別の整流器
   D₃，D₄を接続し、両整流器の出力端子を共通に
   前記コンパレータ８に接続して、半波毎個別に増
   幅し整流することを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項または第１０項に記載の条件設定回路。