JPS63241430A

JPS63241430A - 電子天びん

Info

Publication number: JPS63241430A
Application number: JP7846987A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawamoto; 河本　晟
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2522294B2

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〉本発明は電子天びんに関する。なお、本発明は、電磁力
平衡型等のいわゆる電子天びんのほか、ロードセル等を
荷重センサとするいわゆる電子はかりにも適用すること
ができる。

〈従来の技術〉一般に、電子天びんは、試料に働く重力の加速度による
力を、電磁力等で平衡させる等によって検出し、その検
出値を質量に換算して表示するが、重力の加速度は地域
によって異なり、従って設置場所を変更するごとに上述
の換算のための係数（以下、スパン係数と称する）を更
新する、いわゆるスパン校正を行う必要がある。また、
天びん自体の経年変化や、使用している天びんパーツの
温度依存性等により、同じ設置場所においても定期的に
あるいは随時にスパン校正を行う必要がある。この点に
おいては電子はかりも同様である。

電子天びんのスパン校正は、一般に、基準となる質量の
分銅を皿上に載せ、そのときの計量値がその分銅質量と
一致するよう、スパン係数を更新することによって行わ
れる。

このようなスパン校正において、軽い質量を基準質量と
して校正を行うと、荷重データの量子化エラーがスパン
係数のエラーに及ぼす影響が大きくなってしまうことか
ら、従来、可及的に重い質量、すなわちその電子天びん
のひょう量もしくはその近傍の質量の校正用分銅を用い
て校正を行っていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉上述した従来のスパン校正法では、ひょう量の小さい電
子天びん等において問題はないものの、大ひょう星の電
子天びんにおいては例えば数十ｋｇ乃至数百ｋｇにも及
ぶ高価な分銅を校正用のために用意しなければならず、
経済的及び作業上の労力的な負担が問題となっている。

また、電子天びんの高機能化に伴い、校正用分銅を内蔵
するものも実用化されているが、大ひょう量の場合には
寸法的にもコスト的にも校正用分銅の内蔵が困難になる
という問題もある。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の構成を第１図に示す基本概念図を参照しつつ説明する
と、本発明は、皿上荷重に応じた電気信号を発生する荷
重検出部ａと、基準電圧源すからの出力信号を基準電圧
信号として荷重検出部ａからの出力をデジタルデータＤ
に変換するデジタル化手段Ｃと、スパン係数を記憶する
メモリｄと、デジタルデータＤをメモリｄ内のスパン係
数を用いて質量値に換算する質量換算手段ｅと、荷重検
出部ａへの基準質量の負荷時におけるデジタルデータＤ
とその基準質量値とからスパン係数を算出してメモリｄ
の内容を更新するスパン係数算出手段ｆを備えた天びん
において、基準電圧源すからの出力信号をチョッピング
することによってパルス化し、そのパルスデューティ比
を変化させることによりその実効電圧を変化させ得る基
準電圧変更手段ｇを設け、スパン係数算出手段ｆによる
スパン係数の算出時には、基準電圧変更手段ｇにより実
効電圧を所定の率に低下させた信号をデジタル化手段Ｃ
の基準電圧信号とするよう構成したことによって、特徴
づけられる。

〈作用〉スパン係数の算出時に、基準電圧値を通常の測定時の例
えば１／１０にすることにより、ひょう量の１７１０の
校正用分銅を用いてスパン係数を算出しても、デジタル
化手段ＣからのデジタルデータＤは、通常の測定時にお
けるひょう量質量負荷時と同等の値となる。従って、荷
重データの量子化エラーが算出されたスパン係数のエラ
ーに及ぼす影響度は、通常の測定時の基準電圧値を用い
てひょう量と等しい質量の校正用分銅を使用してスパン
係数を算出する従来の手法と同等となる。

〈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２図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

荷重検出部１は皿１ａ上の荷重に応じた信号、すなわち
荷重信号を出力し、その信号はＡ−Ｄ変換３２に入力さ
れている。Ａ−Ｄ変換器２は、その荷重信号を基準電圧
信号との比較によりデジタル化する。そのデジタルデー
タＤは演算部３に採り込まれ、スパン係数メモリ４内の
スパン係数を用いて質量値に換算される。換算された質
量値は表示器５に表示される。

Ａ−Ｄ変換器２に供給される基準電圧信号の電正値は、
以下に示すような回路によって、スパン校正時には通常
の測定時に比して例えば１／１０に変更される。

すなわち、基準電圧源６は、荷重検出部１内に設けられ
た温度センサ７の出力に基づいて、この荷重検出部１の
温度変化によるスパン変化が補償された直流電圧信号を
出力する。そして、この基準電圧源６の出力端子とＡ−
Ｄ変換器２の基準電圧入力端子との間に電子スイッチ８
とローパスフィルタ９が介在している。電子スイッチ８
はパルス成形器１０からのパルス信号によってＯＮ・Ｏ
ＦＦ駆動され、通常の測定時には例えばＯＮ状態を保ち
、これによってＡ−Ｄ変換器２には基準電圧ｔＸ６から
の直流電圧信号を第３図（ａｌに示すようにでデユーテ
ィ比１００％でローパスフィルタ９を介してＡ−Ｄ変換
器２に供給するとともに、スパン校正時には、第３図（
ｂ）に示すように、クロック発振器１１からのクロック
パルスに基づいてデユーティ比１０％のちとに直流電圧
信号をチョッピングしてパルス化し、ローパスフィルタ
９で平滑化してＡ−Ｄ変換器２に供給するよう構成され
ている。従って、Ａ−Ｄ変換器２０基準電圧信号の電圧
値は、スパン校正時には通常の測定時の電圧値■１の１
７１０の電圧値ｖ２となる。

次に作用を述べる。この電子天びんのひょう量が例えば
３００　ｇであるとき、校正用分銅は質量３０．０００
　ｇのものが使用される。また、スパン係数算出時にお
ける基準質量値Ｊは３００．００　ｇとされる。

そして、基準電圧信号の電圧値を■２とした状態で上述
の校正用分銅を皿１ａ上に載せると、Ａ−Ｄ変換器２か
らのデジタル値はフルスケール値、つまり、測定時にお
けるひょう量相当値Ｐ、換言すれば基準電圧信号の電圧
値を■１のままで３００．００　ｇの校正用分銅を載せ
た場合と等しい値Ｐとなる。

この値Ｐと基準質量値Ｊとからスパン係数Ｋを、Ｋ＝Ｊ
／Ｐにより算出してスパン係数メモリ４の内容を更新すれば
、基準電圧信号の電圧値をＶｌ、に戻した測定時におけ
るデジタルデータＤは、Ｗ＝ＫＤによってＷｆｆｉ値Ｗに換算することができる。あるい
は、スパン係数Ｋを、Ｋ＝Ｊ／Ｐとして、質量値Ｗを、Ｗ＝Ｄ／Ｋによって求めてもよい。

ここで、ひょう量の１７１０の質量を用いてスパン係Ｂ
Ｋを算出する場合、従来の電子天びんでは、Ａ−Ｄ変換
器２からのデジタル値がひょう看負荷時の１７１０にな
って、これに基づいて算出されたスパン係数には、ひょ
う量質量を用いてスパン係数を算出した場合に比して、
デジタル化１カウン１−分のエラーのスパン係数のエラ
ーへの影啓が１０倍となるのに対し、本発明実施例では
、測定時にひょう最質量を負荷した場合と等しいデジタ
ル値が得られる結果、上述の彩りはひょう狙質量を用い
て算出されたスパン係数と同等のものとなる。

なお、以上の実施例では、測定時において電子スイッチ
８をＯＮの状態に保ったが、測定時にも電子スイッチ８
を駆動してデユーティ比の大きいパルス信号を形成する
よう構成することもでき、また、測定時とスパン校正時
におけるＡ−Ｄ変換器２の基準電圧値の比率は１ｏ：１
のほか、任意の比率を用い得ることは勿論であって、測
定時とスパン校正時におけるデユーティ比と、校正用基
準質量値（Ｊ）と実際の校正用分銅の質量値とは、次の
関係を有しておればよい。

測定時のデユーティ比　　校正用基準質量値校正時のデ
ユーティ比　　校正用分銅質量値また、八−り変換器２
の基ｔｐ電圧値は、以上のように２種類に限定されず、
３種類以上とすることができ、この場合、２以上の質量
を有する校正用分銅のうち任意のものを用いてスパン校
正を行うことができる。更に、この基（坊主正値の変更
によって測定レンジを変更するよう構成することもでき
る。すなわち、基準電圧値を例えば１／１ｏにしたとき
、演算部３において、質量換算時に１／１ｏの係数を掛
けて計量値を求めればよい。この場合、任意のレンジで
スパン校正を行うことにより、他の全てのレンジにおい
てもそのレンジと同等の精度のもとにスパン校正がなさ
れたことになる。

更に、本発明は電磁力平衡型の電子天びんはもとより、
ロードセル等を荷重センサとする、いわゆる電子はかり
にも適用し得ることは云うまでもなく、また、電磁力平
衡型の電子天びんにおいて、以上の実施例のように荷重
検出部１からの出力信号をＡ−Ｄ変換器２でデジタル化
する方式のもののほか、電磁力平衡機構のフォースコイ
ルにパルス状の電流を流して、そのデユーティ比を変化
させることによって平衡動作を行わせ、平衡時における
パルスデューティ比をクロックカウンタ等で測定するこ
とによってデジタルデータＤを得る、いわゆるパルス幅
変調方式のものにも適用できる。

この場合、基準電圧値とは、パルス電流の振幅値を決定
する電圧値であって、スパン校正時に先の例と同様にそ
の値を１７１０等に低下させればよい。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、荷重データのデ
ジタル化のための基準電圧値を、基準電圧源からの出力
電圧信号のデユーティ比変化により変化させ得るよう構
成して、スパン校正時には通常の測定時よりも小さい基
準電圧値を選択し得るよう構成したから、電子天びんの
ひょう量よりも大幅に軽いａｐｔによってスパン校正を
行っても、量子化エラーやデジタル変換部のリニアリテ
ィエラーを考慮することなく、ひょう量質量によって校
正した場合と同等の精度のスパン係数を得ることができ
る。その結果、大ひょう量の電子天びんでも小さな分銅
を用いて正確なスパン校正を行うことができるとともに
、校正用分銅を内蔵する場合には寸法的およびコスト的
な効果が大きい。また、同様な理由により、様々なひょ
う量の電子天びんを保有していても、１種類もしくはわ
ずかの種類の分銅によって全ての電子天びんを校正する
ことができる。

更に、マルチレンジの電子天びんに本発明を応用した場
合、任意のルンジにおいて校正を行えば他の全レンジの
校正を行う必要がなくなり、合理的である。すなわち、
従来のマルチレンジの電子天びんでは、例えばフォース
コイルに流れる電流を精密抵抗で電圧値に変換するに当
ってその精密抵抗を切換えることによってレンジを変更
し、あるいは基準電圧信号の大きさを精密抵抗の切換え
によって変化させてレンジを変更しているが、精密抵抗
でもわずかな温度変化や経年変化があり、高感度側のレ
ンジを選択して小分銅でスパン校正を行っても、他の測
定レンジでは信頼性が得られなかった。本発明では、パ
ルスデューティ比の変化により基準電圧信号の実効電圧
を変化させているので、例え温度変化等によってクロッ
ク発振周波数が変化したとしても、デユーティ比として
は一定であるから実効電圧値は変化せず、１つのレンジ
においてスパン校正を行うことによって他のレンジにお
いても同様に信頼性の高い校正ができるわけである。

また、本発明と、特開昭５９−９３３６０号や特開昭５
９−９３３６１号において提案されている、荷重検出部
の出力曲線を記憶してその傾きの補正によりスパン校正
を行う技術とを組み合わせることにより、より正確な校
正を行うことができ、ひいてはより小さいｆ量の分銅を
校正用に供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の構成を示すブロック図、第３図はその作用説
明図である。１・・・荷重検出部１ａ・・・皿２・・・Ａ−Ｄ変換器３・・・演算部４・・・スパン係数メモリ６・・・基準電圧源８・・・電子スイッチ９・・・ローパスフィルタ１０・・・パルス成形器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）皿上荷重に応じた電気信号を発生する荷重検出部
と、基準電圧源からの出力信号を基準電圧信号として上
記荷重検出部からの出力をデジタルデータに変換するデ
ジタル化手段と、スパン係数を記憶するメモリと、上記
デジタルデータを上記メモリ内のスパン係数を用いて質
量値に換算する質量換算手段と、上記荷重検出部への基
準質量の負荷時における上記デジタルデータとその基準
質量値とからスパン係数を算出して上記メモリの内容を
更新するスパン係数算出手段を備えた天びんにおいて、
上記基準電圧源からの出力信号をチョッピングすること
によってパルス化し、そのパルスデューティ比を変化さ
せることによりその実効電圧を変化させ得る基準電圧変
更手段を設け、上記スパン係数算出手段によるスパン係
数の算出時には、上記基準電圧変更手段により実効電圧
を所定の率に低下させた信号を上記デジタル化手段の基
準電圧信号とするよう構成したことを特徴とする電子天
びん。
（２）複数の測定レンジを有し、そのレンジ切換えを上
記基準電圧変更手段による実効電圧の変更によって行う
よう構成するとともに、特定の測定レンジにおいて上記
スパン係数を更新することによって他の全測定レンジの
スパン係数が更新されるよう構成したことを特徴とする
、特許請求の範囲第１項記載の電子天びん。
（３）上記基準質量を有する校正用分銅を内蔵したこと
を特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載
の電子天びん。