JPS6388407A - 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〉 本発明は複数の測定レンジを有する、いわゆるマルチレ
ンジ式の電子天びんに関する。

〈従来の技術〉 電磁力平衡型の電子天びんにおいては、一般に、荷重と
平衡する電磁力を発生するに要したフォースコイル電流
を、抵抗によって電圧に変換し、その電圧のデジタル化
データから荷重の大きさを決定して計量値を表示する。

このような電子天びんにおいてマルチレンジを実現する
ためには、従来、第４図に示すような構成を採るのが一
般的である。

すなわち、フォースコイル４１と永久磁石４２等からな
る電磁力発生装置による電磁力を、皿４３上の荷重と平
衡させるべく、変位検出器４４の出力信号を増幅器４５
を介してＰＩＤ制御部４６に入力して位相補正した後、
その信号に応じた電流をフォースコイル４１に流す。こ
のとき、フォースコイル４１に流れる電流の大きさは皿
４３上の荷重と比例したものとなるから、この電流を、
複数の測定レンジそれぞれに対応してレンジ切換スイッ
チ４７により選択自在の出力抵抗Ｒ，−Ｒ３に流して電
圧に変換し、ノイズ除去用のローパスフィルタ４８を通
してＡ−Ｄ変換器４９によりデジタル化して、演算部５
０で荷重値に換算して表示器５１に表示する。ここで、
演算部５０においては、レンジ切換スイッチ４８の選択
状況に応じて、レンジ比率に対応する係数をデータに乗
じ、荷重値に変換する。

なお、天びん全体としての温度係数を零に調整するため
に、Ａ−Ｄ変換器４９の基準電圧入力信号を発生する基
準電圧発生回路５２は、例えば第５図に示すように構成
され、永久磁石４２の温度係数と等しい温度係数を作る
べく、ツェナーダイオード５３の電圧を、温度センサ例
えばダイオードの順方向電圧の温度による降下を利用し
て、温度によって変化させ、永久磁石４２の温度係数に
対応して変化する電圧Ｅｔを作ってＡ−Ｄ変換器４９０
基準電圧として供給する。この電圧Ｅ、の変化率の調整
は、可変抵抗５５により、通常、現物合わせで行われる
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 以上のような従来の電子天びんにおいては、出力抵抗Ｒ
ｌ”’　Ｒｓとして極力温度係数の小さい抵抗が用いら
れるが、多少の相異があり、ある測定レンジで天びん全
体としての温度係数を零に調整しても、他の測定レンジ
では必ずしも零にならないという問題があり、特に高精
度の天びんではその影響は大きい。

そのため、従来、例えば第５図に示すような調整手段を
、各レンジごとに設ける等の必要が生ずる。

なお、従来、大レンジの零近傍を拡大して表示し、小レ
ンジとする方式の電子天びんがあるが、Ｓ／Ｈの点で不
利である。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、マルチレンジ式
の電子天びんにおいて、任意の一つのレンジで温度係数
を調整すれば、他のレンジは個別に調整することなくそ
の温度係数が零となり、また、同時に一つのレンジでス
パン校正を行えば、他のレンジについてもスパン校正が
なされるような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、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、荷重と平衡
する電磁力を発生するフォースコイル１および永久磁石
を備えた電磁力平衡部と、フォースコイル１への供給電
流を制御する電流制御部（例えば変位センサ２、増幅器
３、ＰＩＤ制御部４）と、この供給電流の大きさに基づ
く信号をデジタル化するデジタル化手段（例えばＡ−Ｄ
変換器６）と、そのデジタル化された信号から荷重の大
きさを決定する演算手段（演算部７）を備えた天びんに
おいて、複数の測定レンジを選択的に切換えるためのレ
ンジ切換手段（切換スイッチ１４ａ、１４ｂ）と、基準
電圧発生源１０と、その基準電圧発生源１０からの出力
電圧をレンジ切換手段（１４ａ、１４ｂ）により選択さ
れた測定レンジに応じたパルス幅を有するパルス列に変
換する基準電圧パルス化手段（例えばスイッチ素子１１
、パルス成形器１２、発振器１３）と、このパルス列を
入力するローパスフィルタ９を備え、ローパスフィルタ
９の出力をデジタル化手段６の基準電圧入力信号とした
ことによって、特徴づけられる。

く作用〉 皿上の荷重に比例した、フォースコイル１に流れる電流
は、出力抵抗Ｒによって電圧に変換されてＡ−Ｄ変換器
６に導かれるが、このＡ−Ｄ変換器６において、基準電
圧入力信号の大きさが選択された測定レンジに応じて変
化され、これによって演算部７に供給されるデジタルデ
ータが測定レンジに応じた値となる。従って、唯一の出
力抵抗Ｒを用いて測定レンジの複数化が可能となり、任
意レンジにおいて天びん全体の温度係数を零に調整する
ことにより、他レンジでの調整は全く不要となる。

同様に、唯一の出力抵抗Ｒによりフォースコイル１に流
れる電流を電圧に変換するから、任意レンジでスパン校
正を行えば、他レンジでの校正が不要となる。

〈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１図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

なお、この実施例においては、電磁力発生装置、皿およ
び変位センサの構成は第４図に示すものと同様であって
、第１図において要部でないものは省略する。

フォースコイル１に流れる電流は、変位センサ２の出力
を増幅器３を介してＰＩＤ制御部４に入力して得られる
信号に基づいて決定される。この電流は出力抵抗Ｒによ
って電圧信号に変換され、ノイズ除去用のローパスフィ
ルタ５を経てＡ−Ｄ変換器６に入力される。

Ａ−Ｄ変換器６の出力は演算部７に採り込まれ、ここで
荷重値に換算されて表示器８に計量値として表示される
。

Ａ−Ｄ変換器６に供給される基準電圧信号は、基準電圧
発生源１０からの直流電圧信号をスイッチ素子１１の０
Ｎ１０ＦＦによってパルス化し、そのパルス信号をロー
パスフィルタ９で再び直流化して得ている。スイッチ素
子１１の開閉タイミングは、パルス成形器１２からの出
力信号によって決定される。そのパルス成形器１２は、
タイミング信号発生器１３からの一定周期のタイミング
信号から、切換スイッチ１４ａの選択状況に応じたデユ
ーティ比の方形波信号を出力する回路で、従ってローパ
スフィルタ９には、切換スイッチ１４ａの選択状況に応
じたパルスデューティ比を有する、一定周期、かつ、基
準電圧発生源１０の出力電圧に等しい波高を有するパル
ス信号が入力されることになる。この切換スイッチ１４
ａは、演算部７の係数を変化させるスイッチ１４ｂと連
動しており、これらによって測定レンジ切換手段を形成
している。すなわち、切換スイッチ１４ａ　（１４ｂ）
を切換えることによって、Ａ−Ｄ変換器６には各測定レ
ンジに応じた比率で変化する基準電圧が供給され、同時
に、演算部７にはその比率に応じた係数が与えられる。

なお、基準電圧発生源１０は、第５図に示すような従来
と同等の回路が充てられる。

以上の本発明実施例によると、各測定レンジ相互の比率
、つまりレンジ比率は、ローパスフィルタ９に入力され
るパルス信号のデユティ比と、演算部７で使用する係数
よって決定され、すなわち純デジタル系によって決定さ
れ、更に出力抵抗Ｒは各測定レンジで共通の唯一個を用
いているから、この出力抵抗Ｒと電磁力発生装置の永久
磁石の温度係数に基づいて、例えば第５図に示す基準電
圧発生回路中の可変抵抗５５によって、天びん全体とし
ての温度係数が零となるよう任意のレンジで調整すれば
、測定レンジを切換えてもその調整がずれることがない
。

同様な理由により、任意の測定レンジにおいてスパン校
正を施せば、他のレンジにおいても自動的に校正される
ことになる。

第２図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

この実施例は、パルス幅変調方式の電磁力平衡型天びん
に本発明を通用した例を示しており、第２図においては
、同一構成部材は第１図と同一の符号を付してその説明
を省略する。

この方式では、基本的に、一定の電流をパルス幅変調器
２１により荷重に応じたパルスデューティ比のもとにフ
ォースコイル１に流すことによって、電磁力を荷重につ
り合わせ、このときのパルスデューティ比を、このパル
スがＨレベル時におけるクロック発振器２２からのクロ
ックパルス数をカウンタ２３で計数することによって計
測し、荷重データとして演算部７に供給する方式である
。

この方式の電子天びんでは、従来、定電流回路２４に基
準電圧発生源１０からの基準電圧を供給して、抵抗Ｒ等
によってこの電圧に応じた電流を発生しており、この方
式においてマルチレンジを達成するには、従来は抵抗Ｒ
を複数個設けて、これを切換えるとともに演算部７にお
ける係数を切換えており、第４図に示した方式の従来の
電子天ぴんと同様な問題があった。

さて、この方式の電子天びんに本発明を適用する場合、
第２図に示すように、マルチレンジであっても唯一個の
抵抗Ｒを用いる。そして、基準電圧発生源１０からの基
準電圧信号を、第１図の実施例と同様、パルス成形器１
２、スイッチ素子１１により、切換スイッチ１４ａの切
換によってデユーティ比が可変のパルス信号に変換し、
その信号を再びローパスフィルタ９によって直流化して
、その直流電圧信号を定電流回路２４の基準電圧信号と
して供給する。つまり、定電流回路２４の抵抗Ｒを変え
ずに、基準電圧信号をパルス化してそのデユーティ比を
変化させるという、純デジタル系に基づく回路によって
変化させており、第１図の実施例と同様な作用効果を得
る。

第３図は本発明の更に他の実施例の要部構成を示すブロ
ック図である。この実施例は、２つの測定レンジを有す
る電子天びんに本発明を適用したもので、基準電圧発生
源１０からの出力電圧信号は、切換スイッチ１４ａの選
択状況に応じて、直接、あるいは、パルス成形器１２に
より開閉されるスイッチ素子１１およびローパスフィル
タ９を介して、Ａ−Ｄ変換器９もしくは定電流回路２４
に導かれる。すなわち、基準電圧信号はある一定のデユ
ーティ比を有するパルス信号に変換され、再びローパス
フィルタ９で直流化されて、元の電圧に対して一定の比
率の電圧値に変換され、この変換後または元の電圧のい
ずれかが切換スイッチ１４ａによって選択的にＡ−Ｄ変
換器９もしくは定電流回路２４に供給されるわけである
。従って、この場合、パルス成形器１２の出力パルスデ
ューティ比は１種類でよく、回路が簡素化され、また、
レンジ切換えに伴うローパスフィルタ９０時間遅れも防
止できるというメリットがある。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、電磁力平衡型の
電子天びんをマルチレンジ化するに当り、フォースコイ
ルに流れる電流の大きさをデジタル化する手段の基準電
圧信号として、基準電圧発生源からの出力電圧を選択さ
れた測定レンジに応じたデユーティ比を有するパルス信
号に一旦変換した後に、ローパスフィルタで再び直流化
した信号を供給して、従来のようにレンジ数に応じた数
の抵抗を用いることなく、純デジタル系でマルチレンジ
を達成できるよう構成したので、任意の、例えば大レン
ジで天びん全体としての温度係数が零となるよう、つま
り永久磁石および唯一の抵抗の温度係数に応じた調整を
行えば、他のレンジでの調整は不要となる。同様な理由
により、１つのレンジ、例えば小レンジでスパン校正を
行えば、他の大レンジでもスパン校正が行われたことに
なる。

これは、大ひょう量の電子天びんにおいて大質量で高価
なスパン校正用の分銅を使用する必要がないということ
であって、その効果は大きい。

また、純デジタル系でレンジ比率が決定されることから
、耐久性および信頬性が向上することになる。

更に、従来の大レンジの零近傍を拡大して小レンジとす
る電子天びんに比した場合、Ｓ／Ｎが高くなるという効
果がある。

【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
は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図・ 第３図は本発明の更に他の実施例の要部構成を示すブロ
ック図、 第４図は従来の電子天びんの構成を示すブロック図、 第５図はその基準電圧発生源５２の詳細を示す回路構成
図である。 １・・−フォースコイル ２−・・・変位センサ ４−Ｐ　Ｉ　Ｄ制御部 ６−・Ａ−Ｄ変換器 ７・−・演算部 ９−・ローパスフィルタ １０・−基準電圧発生源 １１・−・スイッチ素子 １２−・−パルス成形器 １４ａ、１４ｂ＝−一切換スイッチ Ｒ−出力抵抗 ２１−パルス幅変調器 ２３−カウンタ ２４−・一定電流回路 特許出願人　　　　　　株式会社島津製作所代　理　人
　　　　　　弁理士　西１）新築１図 第３図 第４図 Ｒλ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷重と平衡する電磁力を発生するフォースコイル
   および磁石を備えた電磁力平衡部と、上記フォースコイ
   ルへの供給電流を制御する電流制御部と、上記供給電流
   の大きさに基づく信号をデジタル化するデジタル化手段
   と、そのデジタル化された信号から上記荷重の大きさを
   決定する演算手段を備えた天びんにおいて、複数の測定
   レンジを選択的に切換えるためのレンジ切換手段と、基
   準電圧発生源と、その基準電圧発生源からの出力電圧を
   上記レンジ切換手段により選択された測定レンジに応じ
   たパルス幅を有するパルス列に変換する基準電圧パルス
   化手段と、上記パルス列を入力するローパスフィルタと
   を備え、そのローパスフィルタの出力を上記デジタル化
   手段の基準入力信号としたことを特徴とする、電子天び
   ん。
2. （２）上記測定レンジが２レンジの天びんにおいて、上
   記基準電圧パルス化手段によるパルス列のパルス幅を一
   定とするとともに、このパルス列の上記ローパスフィル
   タ通過後の信号もしくは上記基準電圧信号そのものを上
   記デジタル化手段の基準入力信号と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。