JPS62231120A - 電子天びん - 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〉 本発明は電磁力自動平衡型の電子天びんに関する。

〈従来の技術〉 電磁力自動平衡型の電子天びんは、一般に、永久磁石に
よる磁界中に置かれたフォースコイルに電流を流して電
磁力を発生させ、この電磁力が荷重と平衡するよう流れ
る電流を制御して、その電流の大きさから荷重の大きさ
を検出する。

従来のこの種の電子天びんでは、荷重の大きさによって
フォースコイルに流れる電流の大きさが変化するため、
フォースコイルの発ｖｊ！量が荷重の大きさによって変
化することにより、これに起因する温度変化によって磁
界の強さが変化して天びんの感度が変化し、正確な測定
ができないという問題がある。

この問題を解決することを目的として、特開昭５６−１
５７８２１号が提案されている。この発明によれば、フ
ォースコイルに流す電流を、０．１秒以下の微小の一定
周期内で切換え、その周期内で、正方向、負方向の電流
の大きさを一定にしてそれぞれの流れる時間比率を変化
させるか、あるいはその周期内で、正方向、負方向の電
流が流れる時間を等しくして、それぞれの電流の大きさ
が変化するよう電流０レベルに対して電流パルスを正又
は負方向にずらすことによって、フォースコイルが発生
する電磁力を制御する。そして、上述の周期における、
正方向電流の大きさとその流れた時間との積から、負方
向電流の大きさとその流れた時間との積を減じた値によ
り、荷重の大きさを計測する。この構成により、フォー
スコイルに周期当りに流れる電流の絶対面積が荷重の大
きさに依らず一定となって、フォースコイルの発熱量が
常に一定に保たれる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上述の特開昭５６−１５７８２１号の発明に
基づく電子天びんにおいて、複数の測定レンジを持たせ
る場合、次のような方式が考えられる。

一つは、フォースコイルに流れる電流の正負ピーク間の
大きさを変化させる方式であり、今一つは、この大きさ
を変えずにフォースコイルの巻数を変化させる方式であ
る。しかし、これらいずれの方式を採用しても、それぞ
れのレンジ内において上述した目的効果を達成し得るも
のの、各レンジ間でのフォースコイル発熱量は相違する
という問題が生じ、精度の高い電子天びんではその感度
に悪影響を及ぼすことになる。

本発明は、特開昭５６−１５７８２１号の発明を補完す
べくなされたーもので、複数のレンジを有する電子天び
んであっても、レンジを変更しても常にフォースコイル
の発熱量を一定に保つことのできる、電子天びんの提供
を目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例図面に対応
する第１図および第２図を参照しつつ説明すると、本発
明は、磁界中に置かれたフォースコイル２に流す電流の
方向を所定の周期で切換える電流方向切換器８を備え、
その電流方向切換器８からの電流によりフォースコイル
に発生する力が荷重に平衡するようその電流を制御する
とともに、この周期中における正方向の電流とその流れ
た時間の積から、負方向の電流とその流れた時間の積を
減じた量により、荷重の大きさを計測する天びんにおい
て、フォースコイル２を複数（ｌＩｉｌ（例えば２ａと
２ｂの２個）設け、その各フォースコイル（２ａと２ｂ
）を互いに切換スイッチ１３を介して直列に接続し、そ
の切換スイッチ１３の作動により各フォースコイル（２
ａ　、　　２　ｂ）　ノミ流方向切換器８に対する互い
の接続方向が変化して、当該天びんのレンジが切換わる
よう構成したことを特徴としている。

く作用〉 磁界中のコイルに流れる電流を、例えば第５図（Ｂ）に
示すように、一定の周期Ｔ内で、互いに等しい正方向ｉ
、負方向−１の電流が流れる時間の割合を変化させるこ
とによって、コイルの発生する電磁力を変化させること
ができ、がっ、コイルの発熱量は等しくなる。第２図に
おいて、フォースコイル２ａおよび２ｂの巻数をそれぞ
れＮ。

およびＮ２としたとき、切換スイッチ１３を実線のよう
に倒すと、これら両フォースコイル２ａと２ｂの巻数が
加算される向きで電流方向切換器８に接続されることに
なり、フォースコイル全体としてＮ、＋Ｎ２の巻数を持
つことになる。切換スイッチ１３を二点鎖線のように倒
すと、フォースコイル２ｂの電流方向切換器８に対する
接続の向きが反転し、フォースコイル全体としては実質
的にＮ１−Ｎ２の巻数を持つ場合と等価な電磁力を発生
することになる。従って、測定レンジは、この切換スイ
ッチ８の作動によって、流す電流の大きさを変えること
なく、 Ｎｌ　＋Ｎ２ に変化させることができる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図で、第２
図はそのフォースコイル２ａ、２ｂと電流方向切換器８
、および切換スイッチ１３の接続図である。

永久磁石を主体として構成される磁気回路１によって作
られる磁界中に、２個のフォースコイル２ａと２ｂが置
かれている。これらのフォースコイル２ａ、　　２ｂは
同じ巻枠に支持され、図示しない計量皿に連通ずるビー
ムに固着される。計量皿上の荷重はフォースコイル２ａ
、２ｂを変位させ、この変位は変位センサ３で検出され
る。変位センサ３の出力は増幅器４．　Ｐ、１．Ｄ制御
器５を経て電圧一時間差変換回路６へ入力されている。

電圧一時間差変換回路６は、入力電圧をＥ、出力方形波
のＨレベル時間をｔｌ、Ｌレベル時間をｔ２としたとき
、Ａを比例定数とすると、（ｔｌ−ｔ２）−ＡＥ の関係にある方形波出力を得る回路で、後述するような
回路構成を有している。

この電圧一時間差変換回路６の出力信号は、電流方向切
換器８．シュミットトリガ回路９およびアップダウンカ
ウンタ１１に供給される。

電流方向切換器８は、スイッチングトランジスタ等によ
る無接点スイッチング回路によって構成されており、定
電流源７とフォースコイル２ａ。

２ｂ間に介在して、電圧一時間差変換回路６からのパル
ス信号の立上がり時にＥ側に通電し、立下り時にはＦ側
に通電するよう構成されている。

シュミットトリガ回路９は、電圧一時間差変換回路６か
らのパルス信号の立上がりを検出し、その検出出力をリ
セット信号としてアップダウンカウンタ１１に供給する
。アップダウンカウンタ１１は、クロック発振器１０か
らのクロックパルスを、電圧一時間差変換回路６からの
パルス信号がＨレベル時に加算し、Ｌレベル時には減算
して、シュミットトリガ回路９からのリセット信号が到
来するごとにそのカウント値を表示器１２に表示する。

前述した電圧一時間差変換回路６は、例えば第３図に示
すように、鋸歯状波発生器６１とコンパレータ６２によ
って構成され、第４図に示すように、コンパレータ６２
は周期Ｔの鋸歯状波ｅｓとＰＩＤ制御器５からの出力信
号ｅｐを比較し、ｅｓ＜ｅｐ（７）ときにＨレベル、１
９ｓ＞ｅｐ（７）ときにＬレベルとなるようなパルス信
号を出力する。

従って、このパルス信号は、Ｈレベルの時間ｔ１とＬレ
ベルの時間ｔ２との差（ｔｔ−ｔ２）が入力信号ｅｐの
大きさに比例することになる。

以上の構成により、電圧一時間差変換回路６の出力信号
は、第５図（Ａ）に示すように、荷重の大きさによって
Ｈレベル、Ｌレベルの各時間ｔｌ。

ｔ２の差が変化し、これにより、電流方向切換器８から
フォースコイル２ａ、２ｂに供給される電流波形は、Ｅ
側に通電する場合を正としたとき、第５図（Ｂ）に示す
通りとなる。これにより、磁界中のコイルの巻数が一定
とすると、Ｋを定数として、 Ｆ＝　（ｔ　１−ｔ２）ｉ−に なる平均値としての力Ｆが発生する。この方Ｆは、変位
センサ３による、コイルの変位量に応じて制御されるか
ら、計量皿上の荷重に比例した値となる。

さて、フォースコイル２ａと２ｂは、切換スイッチ１３
によって電流方向切換器８に第２図に示すように接続さ
れている。すなわち、フォースコイル２ａおよび２ｂの
端子をそれぞれＡとＢ、およびＣとＤとすると、切換ス
イッチ１３を実線側に倒した第１の状態では、電流方向
切換器８の端子Ｅ、　Ｆに対して、Ｅ　−Ａ　−Ｂ　−
Ｃ−Ｄ　−Ｆと接続され、また、二点鎖線側に倒した第
２の状態では、Ｂ　−Ａ　−Ｂ　−Ｄ　−Ｃ−Ｆと接続
されて、先の第１の状態に比べてフォースコイル２ｂの
接続方向が逆転する。

フォースコイル２ａと２ｂの巻数をそれぞれＮ１とＮ２
とすれば、これらが同方向に接続されている第１の状態
では、全体としてＮｌ　＋Ｎ２の巻数を持つことになり
、また逆方向に接続されている第２の状態では、互いの
電磁力が打消す方向に作用する結果、全体としてＮ１−
Ｎ２の巻数を持つことと等価となる。その結果、同一の
電流を流しても、発生する電磁力は第１の状態を１とす
れば、第２の状態では（Ｎｌ　−Ｎ２　）／　（Ｎｌ　
＋Ｎ２　）となって、例えばＮ１およびＮ２をそれぞれ
２０ターンおよび１０ターンとして、１０ターン当りの
測定最大荷重を５０ｇとすると、第１の状態では測定レ
ンジが１５０ｇ、第２の状態では同様に５０ｇとなる。

なお、この切換スイッチ１３の状態に連動して、表示器
１２において入力数値を倍率に応じて乗算または除算す
ることによって、表示値を各レンジに合致させることが
できる。

フォースコイル２ａの抵抗をＲ１、同じ＜２ｂの抵抗を
Ｒ２としたとき、第５図（Ｂ）に示すような電流が流さ
れる結果、荷重の大きさ、およびレンジのいかんに拘ら
ず、その発生熱量は、１２Ｒ１ｔ１＋１２Ｒ１ｔ２　＋
１２Ｒ２ｔｌ　＋１２Ｒ２Ｌ２　＝ｉ２　（Ｒ１＋Ｒ２
）Ｔに比例することになり、常に一定に保たれる。

なお、以上の実施例では、２個のフォースコイルを備え
た場合について説明したが、３個以上のフォースコイル
を設けることもでき、その接続方向を種々に変更するこ
とによって、例えば３個のフォースコイルではレンジを
４段階に変化させることができる。

また、フォースコイルに流す電流は、上述の実施例の通
り制御する以外に、正負両方向のピーク間電流値を一定
にして、０レベルに対していずれかの方向にずらすよう
制御することもできる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、フォースコイル
を複数個設けて、そのフォースコイルを切換スイッチに
よって互いの接続方向が可変となるよう直列に接続して
この切換スイッチの作動によって測定レンジを可変とし
、これらに、所定の周期で向きが切換ねる電流を流して
荷重と平衡する電磁力を発生させるよう構成したので、
荷重を変化させても、更にレンジを変化させても、フォ
ースコイルにおける発熱量が常に一定となるので、温度
変化による磁界の強さの変化に起因する感度変化が発生
せず、常に安定した電子天びんを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図、第２図
はそのフォースコイル２ａ、２ｂと電流方向切換器８お
よび切換スイッチ１３の接続図、第３図はその電圧一時
間差変換回路６の構成例を示す図、第４図はその出力信
号の説明図、第５図は本発明実施例のフォースコイル２
ａ、２ｂに流れる電流の説明図である。 １−・磁気回路 ２ａ、２ｂ・−フォースコイル ３−・−変位センサ ６・−電圧一時間差変換回路 ７・・一定電流源 ８−電流方向切換器 １３・−切換スイッチ 特許出願人　　　　株式会社島津製作所代　理　人　　
　　弁理士　西１）新 第１図 第２図 １−　　、、： 一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁界中に置かれたフォースコイルに流す電流の方向を所
   定の周期で切換える電流方向切換器を備え、その電流方
   向切換器からの電流により上記フォースコイルに発生す
   る力が荷重に平衡するようその電流を制御するとともに
   、上記周期中における正方向の電流とその流れた時間の
   積から、負方向の電流とその流れた時間の積を減じた量
   により、荷重の大きさを計測する天びんにおいて、上記
   フォースコイルを複数個設け、その各フォースコイルを
   互いに切換スイッチを介して直列に接続し、その切換ス
   イッチの作動により上記各フォースコイルの上記電流方
   向切換器に対する互いの接続方向が変化して、当該天び
   んのレンジが切換わるよう構成したことを特徴とする電
   子天びん。