JPS63309823A - 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〉 本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは、荷重検出デ
ータに含まれているノイズ成分をデジタルフィルタで除
去する方式の電子天びんに関する。

〈従来の技術〉 荷重検出部からのアナログ信号を、所定の微小時間ごと
にデジタル変換して採り込み、そのデータに基づいて計
量値を決定する天びんにおいて、従来、採り込んだ時系
列データに含まれているノイズ成分を除去して安定した
計量値を表示するため、その時系列データをデジタルフ
ィルタに通すことは既に知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、計量表示値の安定性を重視して、ノイズ除去
効果の大きいデジタルフィルタを用いてデータ処理を行
うと、計量値の表示の応答性が低下するばかりでなく、
ノイズ除去効果を大きくすればするほどデジタルフィル
タ処理の開始時点での初期値の影響度が大きくなること
から、データが安定してその旨が例えば安定インジケー
タ等によって報知されている状態においても、表示値が
１カウントとんでしまうという現象が生じることがある
。

また、ノイズ除去効果の大きいデジタルフィルタを使用
した場合、荷重の微小変化に対する表示の追従が遅くな
り、特にはかり取り作業を行う場合にはこのことが問題
となる。この対策として単にノイズ除去効果の小さいデ
ジタルフィルタを使用すると、ショック等の大きなノイ
ズがあった場合に表示が全く読み取れないほどに変動し
てしまうという問題が生ずる。

本発明はこのようなデジタルフィルタを使用した電子天
びんにおける諸問題点を解決すべくなされたもので、そ
の第１の目的は、表示の応答性を低下させることなく、
また、データ安定時において突如表示値が変化すること
なく、しかも、ノイズに対して強い安定した計量値を表
示することのできる電子天びんを提供することにあり、
第２の目的は、荷重の微小変化に対して高速に表示が応
答するとともに、ショック等に対しては表示が大きく変
動することのない電子天びんを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 第１の発明は、第１図にその基本概念図を示すように、
荷重計量部ａからのデジタル変換データ＝５− を所定時間ごとにサンプリングし、そのサンプリングデ
ータＸ、に基づいて計量値Ｗを決定して表示する（換算
手段す９表示器Ｃ）天びんにおいて、サンプリングデー
タＸ直を入力とする第１のデジタルフィルタｄと、その
第１のデジタルフィルタｄの出力Ｙ８の安定／非安定を
判別する第１の安定判別手段ｅと、サンプリングデータ
Ｘ、を入力し、かつ、第１のデジタルフィルタｄよりノ
イズ除去効果の大きい第２のデジタルフィルタｆと、そ
の第２のデジタルフィルタｆの出力Ｚ、の安定／非安定
を判別する第２の安定判別手段ｇを備え、第１のデジタ
ルフィルタｄの出力Ｙ、が非安定であるときにはその出
力Ｙ、を計量値Ｗの決定に供するとともに、その出力Ｙ
□が安定に転じたときにこの出力Ｙ、に基づいて算出さ
れた初期値を用いて第２のデジタルフィルタｆの作動を
開始し、以後その第２のデジタルフィルタｆの出力Ｚ、
を計量値Ｗの決定に供し、かつ、その第２のデジタルフ
ィルタｆの出力が非安定に転じたときに第１のデジタル
フィルタｄの出力Ｙｉを計量値Ｗの決６一 定に供するよう構成したことによって、特徴づけられる
。

第２の発明は、第２図にその基本概念図を示ｔように、
荷重検出部ａからのデジタル変換データＸ、を所定時間
ごとにサンプリングし、そのサンプリングデータＸｉに
基づいて計量値Ｗを決定して表示する（換算手段す２表
示器Ｃ）天びんにおいて、サンプリングデータＸｉを入
力する第１のデジタルフィルタｄと、その第１のデジタ
ルフィルタｄの出力Ｙ□の安定／非安定を判別する安定
判別手段りと、サンプリングデータＸ、を入力し、かつ
、第１のデジタルフィルタｄよりノイズ除去効果の大き
い第２のフィルタｆを備え、安定判別手段りによる判別
結果が、安定であるときには第１のデジタルフィルタｄ
の出力Ｙ１を、非安定であるときには第２のデジタルフ
ィルタｆの出力Ｚ、をそれぞれ計量値Ｗの決定に供する
よう構成したことによって、特徴づけられる。

く作用〉 第１の発明において、第１もしくは第２の安定判別手段
ｅもしくはｇの判別結果に基づき、荷重変動時には比較
的ノイズ除去効果が小さく応答性の高い第１のデジタル
フィルタｄの出力Ｙｉに基づいた計量値が表示され、荷
重が安定すると比較的ノイズ除去効果が大きく応答性の
低い第２のデジタルフィルタｆの出力Ｚ、に基づいた計
量値が表示される。また、ノイズ除去効果の大きい第２
のデジタルフィルタｆの初期値は、第１のデジタルフィ
ルタｄの出力Ｙ１が安定したときにその出力Ｙ１から算
出され、安定時における表示値が安定前のデータに影響
を及ぼされることがない。

第２の発明において、安定判別手段りの判別結果により
、データが安定しているときには比較的ノイズ除去効果
が小さく応答性の高い第１のデジタルフィルタｄの出力
Ｙ、に基づいた計量値が表示され、微小荷重変動に対し
て敏感に表示が追従し、ショック等が作用すると比較的
ノイズ除去効果が大きく応答性の低い第２のデジタルフ
ィルタｆの出力Ｚ、に基づいた計量値が表示される。

〈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３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１１上の荷重に対応する電気信号を出
力する。その出力はＡ−Ｄ変換器２に入力され、所定の
微小時間ごとにデジタル変換されてデータ処理部３に採
り込まれる。

データ処理部３はＣＰＵ３１．ＲＯＭ３２゜ＲＡＭ３３
等からなるマイクロコンピュータによって構成されてい
る。ＲＯＭ３２には、後述するプログラムが書き込まれ
ており、ＲＡＭ３３には、Ａ−Ｄ変換器２からの時系列
データを記憶するＸレジスタ（Ｘ　ｏ””　Ｘ　３）　
、後述する第１のデジタルフィルタ処理後の時系列デー
タを記憶するＹレジスタ（ｙｏ〜Ｙ＋ｓ）、後述する第
２のデジタル処理後の時系列データを記憶するＺレジス
タ（２０〜Ｚ１５）、カウンタＣおよびフラグＳとして
のエリアが設定されている。

こめデータ処理部３には、計量値をデジタル表示するた
めの表示器４と、後述するモードを選択するためのキー
スイッチ５が接続されている。表示器４には、データが
安定している旨を報知するための安定インジケータ４１
が付設されている。

第４図はＲＯＭ３２に書き込まれたプログラムを示すフ
ローチャートで、この図を参照しつつ以下に作用を述べ
る。

ここで、各時系列データにおいて添字。が付されている
ものが最も新しいデータを表わし、以下、＋１−１＋１
１−２・・・の順に古くなってゆくものとし、最新のデ
ータが得られるごとに既に得ているデータが順次シフト
されてゆくものとする。

さて、キースイッチ５により、通常測定モードもしくは
はかり取りモードを選択することができる。

通常測定モードは未知重量の試料の測定時に選択され、
はかり取りモードは液体や粉体等の試料を目標重量だけ
はかり取る作業を行うときに選択される。

通常測定モードにおいては、荷重のデジタル変換データ
Ｘ７を採取するごとに、まず、その時系列データ（Ｘア
）を、ノイズ除去効果は小さいけれども応答性の良い第
１のデジタルフィルタで処理し、時系列（Ｙ、、）を得
る（ＡＩ＞。この第１のデジタルフィルタ処理は次の（
１）式を演算することにより実行される。

この処理を行うごとにカウンタＣを１カウントづつアッ
プさせてゆき、Ｃが１６以上になったら、最新の１６個
のデータ（Ｙ、、　Ｙ、１−１．　　・・・。

Ｙ−−＋ｓ）の変動幅、すなわち最大値と最小値の差、
を求め、その変動幅が４以下であるか否かを判別する（
Ａ２）。この変動幅が４を越えている場合には、データ
が変動中であると判断して、第１のデジタルフィルタで
処理された最新のデータＹ７にスパン係数を乗じる等に
よって、計量値Ｗを求め（Ａ：ｌ）　、表示器４に表示
する（Ａ４）。カウンタＣの値が１６に達していない間
、つまり時系列（Ｙア）のデータ個数が１６未満である
場合も同様である。

ステップＡ２においてＹ７〜Ｙ１１−１５の変動幅が４
以下に収まると、応答性は良くないがノイズ除去効果の
大きい第２のデジタルフィルタ処理を開始するが（Ａ？
）　、その前にフラグＳを立て、カウンタＣを１６にセ
ットする（Ａ、）。同時に第１のデジタルフィルタ処理
結果に基づいて、第２のデジタルフィルタ処理における
初期値を決定する（Ａ６）。

第２のデジタルフィルタ処理は次の（２）式で示される
。

（２）式において初期値を決定するということは、Ｚ　
ＩＩ−ＩＩ　Ｚｌｌ−２１２ｎ−３の値を決定するとい
うことで、具体的には第１のデジタルフィルタで処理さ
れた時系列（Ｙ、、）の最新１６個のデータＹ、、〜Ｙ
、、−，，，の平均値Ｙ。、つまり、 をＺ　ｎ−１＋　Ｚｎ−Ｚ＋　Ｚｆｉ−３それぞれに代
入することである。

第２のデジタルフィルタ処理を行うごとに、カウンタＣ
を１カウントづつアップし、Ｃが３２以上、すなわちＺ
ｌが１６個以上になると、その最新の１６個のデータ（
Ｚｎ、　　Ｚｇ−＋＋　ＨＨＨＺ、、−＋ｓ）の変動幅
を求め、その変動幅が２以下であるか、２を越え８以下
であるか、あるいは８を越えているか否かを判別する（
Ａ８．Ａ９）。データＺ、が１６個未満もしくは変動幅
が２を越え８以下である場合には、第２のデジタルフィ
ルタ処理で処理された最新のデータＺ７に基づいて計量
値Ｗを求め（ＡＩＯ）　、表示器４に表示する（Ａ４）
。

Ｚゎ〜Ｚｎ−ｌ５の変動幅が２以下に収まると、データ
は極めて安定したと判断し、これら１６個のデータのを
平均値Ｚ、つまり、 を求め、この値Ｚを計量値Ｗに換算しくＡｌ１）、表示
器４に表示すると同時に、安定インジケータ４１を点灯
する（ＡＩ□）。

また、ＺＩＩ”ｒ＋−Ｉ５の変動幅が８以上になれば、
データは変動し始めたと判断し、フラグＳを倒し、カウ
ンタＣをＯにリセットして（ＡＩ３）、以後、第１のデ
ジタルフィルタの処理結果に基づく計量値Ｗの表示に戻
る（ＡＩ４）。

はかり取りモードが選択されている場合は、前述したＣ
１１式および（２）式で示される第１および第２のデジ
タルフィルタ処理を並列に実行する（Ｂ１゜Ｂ２）。そ
して、第１のデジタルフィルタで処理された最新の８個
のデータ（Ｙ　−、Ｙ　−Ｉ、・・・Ｙ、、−７）の変
動幅が４以下であるか否かを判別する（Ｂ２）。

このモードにおける特徴は、はかり取り作業においてわ
ずかな量の試料の追加による荷重の微小変動に対して表
示値をすばやく応答させ、かつ、ショック等に対しては
大きなノイズ除去効果を持たせることである。

そこで、ステップＢ、において変動幅が４を越えている
と判別したときに限り、つまり大きなデータ変動が認め
られる場合にのみ、ノイズ除去効果の大きい第２のデジ
タルフィルタで処理されたデータＺ、、に基づいて計量
値Ｗを決定しくＢ４）、表示器４に表示する（Ｂ５）。

ステップＢ３において変動幅が４以下である場合には、
応答性の良い第１のデジタルフィルタ処理によって得ら
れたデータに基づく計量値が表示される。この場合、変
動幅が更に２以下に収まっていないか否かを判別する（
Ｂ６）。わずかな試料追加等による荷重の微小変動があ
る場合は、このステップＢ６からＢ７へと進み、第１の
デジタルフィルタで処理された最新のデータＹ７に基づ
いて計量値Ｗを決定し、表示を高速に応答させる（Ｂ５
）。試料追加を止めて静置した場合には、ステップＢ６
からステップＢｌｌへと進み、第１のデジタルフィルタ
処理された最新の８個のデータの平均値Ｙ、つまり、 を求め、その値Ｙを計量値Ｗに換算し、表示器４に表示
するとともに安定インジケータ４１を点灯する（Ｂ、）
。

なお、第１および第２のデジタルフィルタ処理は、以上
の実施例のように（１）、　（２）式に限定されること
はなく、また、はかり取りモードにおいて並列に設ける
第１．第２のデジタルフィルタは、それぞれを多段直列
のデジタルフィルタによって構成することができる。

また、各安定判別においては、判別基準および判定に供
するデータ個数について任意に設定することができると
ともに、判定に供するデータは必らずしも連続である必
要はなく、１個とび、３個とび等のデータを用いること
ができる。更に、データが安定していない場合の表示値
を複数個のデータの平均値に基づいて決定することも可
能である。

更に、サンプリングデータＸＩに先にスパン係数等を乗
じることも可能であることは云うまでもない。

また、モード選択スイッチ５は、専用のものを設けるほ
か、既設の風袋キー等をあらかじめ設定された特定の操
作をすることによって、モードの選択を行うよう構成す
ることもでき、更にまた、第３図に示す通常測定モード
およびはかり取りモードのいずれか一方のみを有する電
子天びんであってもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、第１の発明によれば、応答性の良
好な第１のデジタルフィルタの処理結果の安定判断を行
い、安定していない間はその第１のデジタルフィルタに
よる処理結果に基づく高応答の計量値を表示し、安定に
転じたときには、ノイズ除去効果の大きい第２のデジタ
ルフィルタによる処理を開始するとともに、その初期値
を第１のデジタルフィルタによって処理されたデータに
基づいて決定し、以後、この第２のデジタルフィルタに
よって処理されたデータに基づく安定したー１７＝ 計量値を表示し、更に、この第２のデジタルフィルタの
処理結果の安定判別を行い、その判別結果が非安定とな
ると、再び第１のデジタルフィルタによって処理された
データに基づく計量値を表示するから、応答性を犠牲に
しないで安定した計量表示値を得ることができる。しか
も、第２のデジタルフィルタの初期値が、第１のデジタ
ルフィルタの処理結果が安定したときにその処理結果に
基づいて決定されるので、従来のように、ノイズ除去効
果を大きくしたが故に、安定時において初期値の影響に
よって突如表示値が変化するという問題も生じない。

また、第２の発明によれば、応答性の良い第１のデジタ
ルフィルタと、ノイズ除去効果の大きい第２のデジタル
フィルタとを並列に機能させ、第１のデジタルフィルタ
で処理されたデータが安定しているときにはその第１の
デジタルフィルタで処理されたデータに基づく計量値を
表示するとともに、安定していないときに限り第２のデ
ジタルフィルタで処理されたデータに基づく計量値を表
示するから、はかり取り作業において、わずかな量の試
料を追加したことによって微小な荷重変動が生じた場合
に、表示値がこれにすばやく応答してその作業性を害う
ことがない。しかも、ショック等が作用したときには、
第２のデジタルフィルタのバックアップにより、表示値
が大きく変動せず、見かけ上はショックに強く、なおか
つ、微小荷重変動に対して高応答の電子天びんが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の構成を示す基本概念図、第２図は
第２の発明の構成を示す基本概念図、第３図は第１およ
び第２の発明の実施例の構成を示すブロック図、 第４図はそのＲＯＭ３２に書き込まれたプログラムを示
すフローチャートである。 １・・・荷重検出部 １１・・・皿 ２・・・Ａ−Ｄ変換器 ３・・・データ処理部 ３１・・・ＣＰＵ ３２　・　・　・　ＲＯＭ ３３　・　・　・　ＲＡＭ ４・・・表示器 ４１・・・安定インジケータ ５・・・キースイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷重検出部からのデジタル変換データを所定時間
   ごとにサンプリングし、そのサンプリングデータに基づ
   いて計量値を決定して表示する天びんにおいて、上記サ
   ンプリングデータを入力する第１のデジタルフィルタと
   、その第１のデジタルフィルタの出力の安定／非安定を
   判別する第１の安定判別手段と、上記サンプリングデー
   タを入力し、かつ、上記第１のデジタルフィルタよりノ
   イズ除去効果の大きい第２のデジタルフィルタと、その
   第２のデジタルフィルタの出力の安定／非安定を判別す
   る第２の安定判別手段を備え、上記第１のデジタルフィ
   ルタの出力が非安定であるときにはその出力を上記計量
   値の決定に供するとともに、安定に転じたときにその出
   力に基づいて算出された初期値を用いて上記第２のデジ
   タルフィルタの作動を開始し、以後その第２のデジタル
   フィルタの出力を上記計量値の決定に供し、かつ、その
   第２のデジタルフィルタの出力が非安定に転じたときに
   上記第１のフィルタの出力を上記計量値の決定に供する
   よう構成したことを特徴とする電子天びん。
2. （２）荷重検出部からのデジタル変換データを所定時間
   ごとにサンプリングし、そのサンプリングデータに基づ
   いて計量値を決定して表示する天びんにおいて、上記サ
   ンプリングデータを入力する第１のデジタルフィルタと
   、その第１のデジタルフィルタの出力の安定／非安定を
   判別する安定判別手段と、上記サンプリングデータを入
   力し、かつ、上記第１のデジタルフィルタよりノイズ除
   去効果の大きい第２のデジタルフィルタを備え、上記安
   定判別手段による判別結果が、安定であるときには上記
   第１のデジタルフィルタの出力を、非安定であるときに
   は上記第２のデジタルフィルタの出力をそれぞれ上記計
   量値の決定に供するよう構成したことを特徴とする電子
   天びん。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の電子天びんにおいて
   、上記判別結果が安定時には上記第１のデジタルフィル
   タの出力を、非安定時には上記第２のデジタルフィルタ
   の出力をそれぞれ上記計量値の決定に供するのは、あら
   かじめ設定された指令が与えられたときに限るよう構成
   したことを特徴とする電子天びん。
4. （４）特許請求の範囲第２項または第３項記載の電子天
   びんにおいて、上記安定判別手段よりも安定と判定すべ
   き許容範囲が狭い第２の安定判別手段を備え、上記第１
   のデジタルフィルタに基づく計量値が表示されている状
   態で上記第２の安定判別手段の判別結果が安定であると
   きに限り、データが安定している旨の報知を行うよう構
   成したことを特徴とする電子天びん。