JPS62274224A - デジタル秤 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （ａｌ技術分野 この発明は、物の重さを計量してデジタル表示するデジ
タル秤に関する。

（ｂ）従来技術とその欠点 デジタル秤は、秤自身の持つ固有振動数を打ち消すため
に、荷重検出部の出力を時定数の大きいローパスフィル
タを介してからＡ／Ｄ変換することによりデジタルの測
定値を得ている。ところが、従来のデジタル秤は、Ａ／
Ｄ変換を行い、その測定値をそのまま表示部に出力する
か、あるいは数個の移動平均を行い結果を出力していた
。したがって、被測定物を秤に載せてから表示値が安定
するまで待たなければ正確な計量を行うことができない
ので、測定に時間を要するという欠点を有していた。ま
た、このような従来のデジタル秤は、表示値が安定する
まで過渡状態の無意味なデータを表示することになり、
当初数値が大きく変化してちらつくために表示が見難い
という欠点も併せ持っていた。

（Ｃ）発明の目的 この発明は、このような事情に鑑みなされたものであっ
て、測定値の過渡状態で計量結果を推定することにより
、正確な計量結果を素早く得ることができ、しかも、表
示がちらつくようなことがないデジタル秤を提供するこ
とを目的とする。

（ｄ）発明の構成および効果 この発明のデジタル秤は、荷重検出部の出力をローパス
フィルタを介してＡ／Ｄ変換し測定値として所定時間間
隔ごとに連続的に出力する測定値出力手段と、 測定値出力手段から出力された有限個の測定値に、各測
定値においてあらかじめ設定してある係数を乗算し、か
つ、各測定値ごとのこの乗算結果を積算する演算手段と
、 演算手段が所定回数の測定値の乗算を行い乗算結果の積
算を終了すると、この積算結果を表示部等に出力する計
量結果出力手段と、 からなることを特徴とする。

測定値出力手段における所定時間間隔は、一般には一定
時間間隔であり、この一定時間間隔ごとにＡ／Ｄ変換し
その値を測定値として出力することになる。演算手段は
、上記演算を行うことにより複数の測定値の加重平均を
算出することになる。複数の測定値にそれぞれ計測の重
みを乗じて総和を取り、これをそれらの測定値における
計測の重みの総和で除算すると加重平均が得られる。し
たがって、各測定値に上記係数を乗算しこの乗算結果を
積算することによっても同様に加重平均が得られること
になる。ただし、この係数は便宜上設定したものであり
、特許請求の範囲上で演算手順を規定することを意図す
るものではないので、前述のように各測定値に計測の重
みを乗じて総和を取り最後に計測の重みの総和で除する
ことにより加重平均を得るようにしてもよいのは勿論で
ある。この加重平均が信頼すべき計量結果を与えること
は後述のアナログ系の動特性を数式モデルに表すことに
よって示される。計量結果出力手段からの出力は、７セ
グメントのデジタル表示器等でその値を表示される他、
処理装置に送られて種々のデータ処理を施される場合が
ある。この計量結果出力手段が出力を行った後は、測定
値出方手段から次の測定値が出力される度ごとに所定回
数を１回ずつ更新し、同様の処理を行ってさらに信頼性
のある計量結果を出力させることもできる。

この発明を上記のように構成すると、測定値が過渡状態
の場合にも信頼し得る計量結果を得ることができる。し
たがって、従来のように測定値が整定するまで待つ必要
がないので、計量作業を迅速に行うことができる。また
、表示器等は、過渡状態の値ではなく当初より計量結果
の推定値を表示するので、測定値が整定するまでの間に
もこの数値がほとんど変化することがな（、表示がちら
つくというような煩わしさがなくなる。

（ｅ）実施例 ■　実施例の全体構成 第１図はこの考案の実施例であるデジタル秤のブロック
図である。

この実施例のデジタル秤は、ロードセル１．直ａ　増幅
２”ｒ　２　、　　ローパスフィルタ３．Ａ／Ｄコンバ
ータ４．マイクロコンピュータ５および表示器６とで構
成される。ロードセル１は、秤の受皿７に被測定物８を
載せたときにその荷重により抵抗値を変化させるストレ
ーンゲージ式の荷重検出器である。直流増幅器２は、ロ
ードセル１の抵抗値変化を電流に変換し増幅する増幅器
である。このロードセル１および直流増幅器２、特許請
求の範囲の荷重検出部を構成する。ローパスフィルタ３
は、直流増幅器２の出力のうち低周波成分のみを通過さ
せるためのフィルタであり、秤の持つ機械的な固有振動
数を打ち消すために用いられる。このローパスフィルタ
３は、時定数が大きいのでその出力が整定するまでに長
時間を要することになる。Ａ／Ｄコンバータ４は、ロー
パスフィルタ３の出力を所定時間間隔で区切ってＡ／Ｄ
変換するコンバータである。このロードセル１〜Ａ／Ｄ
コンバータ４が、特許請求の範囲の測定値出力手段を構
成する。マイクロコンピュータ５は、Ａ／Ｄコンバータ
４から送られて来る測定（ｉαを入力し、演算手段を施
して、その結果を所定回数の測定値の加重平均として出
力するものである。このマイクロコンピュータ５は、特
許請求の範囲の演算手段と計量結果出力手段とを構成す
る。表示器６は、マイクロコンピュータ５の出力をデコ
ードし７セグメントの表示部でデシマル表示するもので
あり、測定者が目視できるように枠本体の表側に取り付
けられる。

■　演算内容 次に、マイクロコンピュータ５の演算内容を説明する。

ｉ　動特性の数式モデル まず、アナログ系の動特性を離散時間の数式モデルで表
す。ロードセル１〜ローパスフイルタ３の信号の流れを
ブロック図で表すと第２図に示すようになる。これを数
式で表すと次のようになるｙ（ｋ＞＋ａｒｙＣｋ−１）
＋０６．−−＋ａ、、ｙ（ｋ−ｎ）＝ｂ、Ｆ’＋ｅ（ｋ
＞　　　（１）となる。ただし、 ｅ（ｋ）　＝＝ｖ（ｋ）＋ａ＋ｖ（ｋ−１）＋１．−０
．　＋ａｎｖ（ｋ−ｎ）である。ここで、Ｆ′は被測定
物の真の重量、ｙ（ｋ）は測定値つまりＡ／Ｄ変換器の
データ、Ｖ（ｋ）は雑音、ａ　ｉ　　（ｉ＝１．　２．
・・・０．　　ｎ）　。

ｂｏはアナログ系の動特性を表す係数である。

ｉｉ　−１動特性を用いた重量測定１ 雑音が無視できる場合、つまりｅ　（ｋ）”＝Ｏと表せ
るとき、重量Ｆは Ｆ＝（ｙ（ｋ）＋ａｔｙ（ｋ−１）＋、、−，＋ａｎｙ
（ｋ−ｎ））／ｂ、　　（２）で求まる。

１１−２　動特性を用いた重量測定２ 雑音が無視できない場合、ｅ　（ｋ）による影響を最小
にするように最小二乗法を用いる。

今、ベクトルを、 と定義する。ただし、 Ｎ　：　測定回数（Ｎ２：ｎ＋１） である。

すると、前記（１１式から、 ｙ　＝　Ｚ−Ｆ　＋　ｅ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（３）が得られる。この評価関数は、 Ｊ＝ｅ”　Ｑｅ ＝（ｙ−Ｚ−Ｆ）’Ｑ（ｙ−Ｚ−Ｆ）　　　（４１とな
る。ただし、Ｑは圧定な重み行列である。

ここで、（４）弐のｊを最小にするＦを求めるとＦ＝　
（Ｚ’　ＱＺ）−’Ｚ”　Ｑ　７　　　　　　　（５）
となる。このことは、Ｊを最小にするＦが、測定値ｙの
加重平均であることを示す。

すなわち、１ｉ−１，１ｉ−２どちらの場合も、測定値
が過渡状態であっても、加重平均を取れば、被測定物の
真の重量Ｆ′についての信頼すべき推定値Ｆを得ること
ができることが分かる。

ｉｉｉ　　加重平均のアルゴリズム 上記結果からマイクロコンピュータ５は、Ｎ回の測定値
の加重平均を算出すればよいことが分かる。したがって
、この加重平均を算出するための了りゴリズムを求める
。

重み行列Ｑを簡単のために対角行列、 Ｑ＝ｄｉａｇ　（ｑｔ　ｌ　ｑｚ　Ｉ　・・＋　ｌ　ｑ
Ｎ−ａ＋＋　）（ただし、ｑｔ＞０） とすると、前記（５）弐の加重平均Ｆは、となる。さら
に、この（６）式に、 ｙ　ｒ　＝　　ｙ　（ｎ＋ｉ）＋ａ＋ｙ（ｎ＋１−１）
＋・・・＋ａ、％ｙ（ｉ）の関係式を代入すると、 Ｆ＝αｒ　ｙ（１）＋αｚｙ（２）十・・・　＋αＮ　
）’　（Ｎ）　（７）となり、これによって被測定物の
真の重量Ｆ′を推定することができる。ただし、α□は
次のようになる。

Ｎ≧２ｎの場合 Ｎ≦２ｎの場合 １ｖ　　フローチャート 上記（７）式より得たマイクロコンピュータ５の処理内
容のアルゴリズムを第３図のフローチャートで示す。

まずステップｎｌ（以下「ステップｎｉｌを単にｒｎ　
ｉＪという。）において、Ａ／Ｄ変換器のデータが読み
込まれ、ａｄｄａｔａとして適当なバッファに入れられ
る。次にｎ＝でｙ（１）〜ｙ（Ｎ）の演算用レジスタに
ｙ　　（２）　〜ａｄｄａ　ｔａが転送される。続いて
、ｎ３で上記（７）式に基づいて重量計算が行われる。

この動作がＡ／Ｄ変換値を１個取り込む毎に行われ、毎
回Ｆの値が表示器に出力されていく。

■　実施例と従来例との比較 測定値ｙと時間ｔとの関係が第４図に示すような曲線を
描くアナログ処理系を有する秤について、この発明を実
施した場合と従来例との比較を行う。

従来例では、測定値ｙ　（ｉ）について、Ｙ−に−ｙ（
ｉ）　　　　　　（Ｋ　：定数）の演算を行って、Ｙを
表示部に出力している。このため、測定値ｙ（２０）を
用いても、特性曲線がまだ充分に整定していないために
正確な計量結果を得ることができない。ところが、実施
例では、ｎ＝２．Ｎ＝４とすると、ｙ（４）までの測定
を行うだけで信頼し得る被測定物の重量Ｆを推定するこ
とができる。すなわち、計測時間が従来の１１５になる
。

したがって、この実施例は、被測定物の計量を素早く行
うことができる。また、表示部の表示も当初から安定し
ているのでちらつくことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるデジタル秤のブロック
図、第２図は同デジタル秤のアナログ系におけるブロッ
ク図、第３図は同デジタル秤のマイクロコンピュータに
おける演算処理内容を示すフローチャート、第４図は同
デジタル秤のアナログ系における動特性を示す図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷重検出部の出力をローパスフィルタを介してＡ
   ／Ｄ変換し測定値として所定時間間隔ごとに連続的に出
   力する測定値出力手段と、 測定値出力手段から出力された有限個の測定値に、各測
   定値においてあらかじめ設定してある係数を乗算し、か
   つ、各測定値ごとのこの乗算結果を積算する演算手段と
   、 演算手段が所定回数の測定値の乗算を行い乗算結果の積
   算を終了すると、この積算結果を表示部等に出力する計
   量結果出力手段と、 からなることを特徴とするデジタル秤。