JPS644132B2 - - Google Patents
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- JPS644132B2 JPS644132B2 JP5838880A JP5838880A JPS644132B2 JP S644132 B2 JPS644132 B2 JP S644132B2 JP 5838880 A JP5838880 A JP 5838880A JP 5838880 A JP5838880 A JP 5838880A JP S644132 B2 JPS644132 B2 JP S644132B2
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- JP
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- current
- force
- time
- load
- force coil
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- Expired
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
- G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
- G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁力自動平衡式の電子天びんに関す
る。
る。
一般に、電磁力自動平衡式電子天びんは、磁界
中に設けたフオースコイルに通電したとき発生す
る力と荷重をバランスさせ、そのときの電流値を
計測して秤量値を得ている。従来の装置はこの電
流が測定する荷重によつて変化するため、測定重
量に応じてフオースコイルで発生するジユール熱
が変動し、従つて、天びん機構部の温度も変動す
ることになつて、精度の高い電子天びんを得よう
とするときの大きな障害になつていた。
中に設けたフオースコイルに通電したとき発生す
る力と荷重をバランスさせ、そのときの電流値を
計測して秤量値を得ている。従来の装置はこの電
流が測定する荷重によつて変化するため、測定重
量に応じてフオースコイルで発生するジユール熱
が変動し、従つて、天びん機構部の温度も変動す
ることになつて、精度の高い電子天びんを得よう
とするときの大きな障害になつていた。
これの改良手段として、従来、フオースコイル
に加熱用のトランジスタや加熱用コイルを設け、
これにバランス電流と差動的に補正電流を流して
全体としての消費電流を一定に保持する方法が提
案されているが、コイルの構成が煩雑となり、ま
た磁石のギヤツプ増大により効率が低下するなど
の欠点があつた。
に加熱用のトランジスタや加熱用コイルを設け、
これにバランス電流と差動的に補正電流を流して
全体としての消費電流を一定に保持する方法が提
案されているが、コイルの構成が煩雑となり、ま
た磁石のギヤツプ増大により効率が低下するなど
の欠点があつた。
本発明の主たる目的は、測定重量の変化、測定
時、非測定時にかかわらずフオースコイルでの発
生熱量が常に一定に維持される電子天びんを提供
することにある。
時、非測定時にかかわらずフオースコイルでの発
生熱量が常に一定に維持される電子天びんを提供
することにある。
本発明の他の目的は、正負両方向の荷重を測定
することができる電子天びんを提供することにあ
る。
することができる電子天びんを提供することにあ
る。
本発明の電子天びんは、電磁力平衡式天びんに
おいて、所定の周期をもち上記平衡状態に応答し
てデユーテイ比が連続的に変化する方形波を発生
する電圧−時間差変換器と、その電圧−時間差変
換器の出力により上記フオースコイルに供給する
電流の向きを交互に変換える電流変換器と、上記
方形波のＨレベル時間とＬレベル時間の差を求め
て荷重信号値を得る演算手段を有することを特徴
としている。
おいて、所定の周期をもち上記平衡状態に応答し
てデユーテイ比が連続的に変化する方形波を発生
する電圧−時間差変換器と、その電圧−時間差変
換器の出力により上記フオースコイルに供給する
電流の向きを交互に変換える電流変換器と、上記
方形波のＨレベル時間とＬレベル時間の差を求め
て荷重信号値を得る演算手段を有することを特徴
としている。
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図に本発明の一実施例のブロツク図を示
す。図において１はフオースコイルに磁界を与え
るマグネツト、２はフオースコイル、３はフオー
スコイルの変位を検出する変位センサ、４は変位
センサの出力を増幅する増幅器、５はPID制御
器、６は電圧−時間差変換器、７は定電流源、８
は電流方向切替器、９はシユミツトトリガ回路、
１０はクロツク発振器、１１はアツプダウンカウ
ンタ、１２は表示器である。電圧−時間差変換器
６は入力電圧をＥ、出力方形波のＨレベル時間を
t1、Ｌレベル時間をt2とするとき、（t1−t2）＝AE
（ただしＡは比例定数）の関係にある方形波出力
を得る回路であつて、その周期はほぼ一定になつ
ている。このような電圧−時間差変換器６は、例
えば第６図に示すように、鋸歯状波発生器６１と
コンパレータ６２により実現することができる。
即ち、第７図に波形図で示すように、コンパレー
タ６２は周期Ｔの鋸歯状波esとPID制御器５の出
力信号epを比較し、es＜epのときＨレベルを出力
し、es＞epのときＬレベルを出力するから、Ｈレ
ベルの時間t1とＬレベルの時間t2の差（t1−t2）
は入力信号epに比例することになる。電流方向切
替器８はスイツチングトランジスタ等による無接
点スイツチング回路により構成され電圧−時間差
変換器６の方形波出力の立上り時に図示の＋側に
通電し方形波出力の立下り時に一側に通電するよ
う構成されている。方形波の周期Ｔは、長すぎる
と振動を生じ、反対に短かすぎると測定精度や関
連部分の応答速度が問題になるため、0.1秒乃至
0.1ｍ秒程度が実用的である。
す。図において１はフオースコイルに磁界を与え
るマグネツト、２はフオースコイル、３はフオー
スコイルの変位を検出する変位センサ、４は変位
センサの出力を増幅する増幅器、５はPID制御
器、６は電圧−時間差変換器、７は定電流源、８
は電流方向切替器、９はシユミツトトリガ回路、
１０はクロツク発振器、１１はアツプダウンカウ
ンタ、１２は表示器である。電圧−時間差変換器
６は入力電圧をＥ、出力方形波のＨレベル時間を
t1、Ｌレベル時間をt2とするとき、（t1−t2）＝AE
（ただしＡは比例定数）の関係にある方形波出力
を得る回路であつて、その周期はほぼ一定になつ
ている。このような電圧−時間差変換器６は、例
えば第６図に示すように、鋸歯状波発生器６１と
コンパレータ６２により実現することができる。
即ち、第７図に波形図で示すように、コンパレー
タ６２は周期Ｔの鋸歯状波esとPID制御器５の出
力信号epを比較し、es＜epのときＨレベルを出力
し、es＞epのときＬレベルを出力するから、Ｈレ
ベルの時間t1とＬレベルの時間t2の差（t1−t2）
は入力信号epに比例することになる。電流方向切
替器８はスイツチングトランジスタ等による無接
点スイツチング回路により構成され電圧−時間差
変換器６の方形波出力の立上り時に図示の＋側に
通電し方形波出力の立下り時に一側に通電するよ
う構成されている。方形波の周期Ｔは、長すぎる
と振動を生じ、反対に短かすぎると測定精度や関
連部分の応答速度が問題になるため、0.1秒乃至
0.1ｍ秒程度が実用的である。
次に作用を説明する。荷重によるフオースコイ
ルの変位は変位センサ３で検出され、増幅後PID
制御器５を経て電圧−時間差変換器６へ入力され
る。電圧−時間差変換器６の出力は第２図Ａに示
すように、荷重が正のときは立上りから立下り迄
の時間t1よりも立下りから立上り迄の時間t2の方
が短く、荷重が零のときはt1とt2が相等しく、荷
重が負のときはt1よりもt2が長くなり、両者の和
（t1＋t2）はほぼ一定である。従つて、定電流源
７からフオースコイル２に供給される電流波形
は、第２図Ｂに示すように、荷重が正のときは時
間t1の間流れる正の電流ｉと時間t2の間流れる負
の電流−ｉとが交互に繰返され平均して正の電流
が供給されることになる。同様に荷重が零のとき
にも正の電流ｉの負の電流−ｉとが交互に繰返さ
れるがt1＝t2であるため平均電流は零となりフオ
ースコイルに何らの力も生じない。反対に荷重が
負のときは正の電流の通電時間t1よりも負の電流
の通電時間t2が長くなるから平均して負の電流が
供給されることになる。アツプダウンカウンタ１
１は時間t1の間クロツクをアツプ側に計数し、時
間t2の間はダウン側に計数するから、（t1−t2）に
比例した計数値が得られこの値が表示器に表示さ
れる。
ルの変位は変位センサ３で検出され、増幅後PID
制御器５を経て電圧−時間差変換器６へ入力され
る。電圧−時間差変換器６の出力は第２図Ａに示
すように、荷重が正のときは立上りから立下り迄
の時間t1よりも立下りから立上り迄の時間t2の方
が短く、荷重が零のときはt1とt2が相等しく、荷
重が負のときはt1よりもt2が長くなり、両者の和
（t1＋t2）はほぼ一定である。従つて、定電流源
７からフオースコイル２に供給される電流波形
は、第２図Ｂに示すように、荷重が正のときは時
間t1の間流れる正の電流ｉと時間t2の間流れる負
の電流−ｉとが交互に繰返され平均して正の電流
が供給されることになる。同様に荷重が零のとき
にも正の電流ｉの負の電流−ｉとが交互に繰返さ
れるがt1＝t2であるため平均電流は零となりフオ
ースコイルに何らの力も生じない。反対に荷重が
負のときは正の電流の通電時間t1よりも負の電流
の通電時間t2が長くなるから平均して負の電流が
供給されることになる。アツプダウンカウンタ１
１は時間t1の間クロツクをアツプ側に計数し、時
間t2の間はダウン側に計数するから、（t1−t2）に
比例した計数値が得られこの値が表示器に表示さ
れる。
本発明において、一般に、フオースコイルに発
生する力は電流ｉに比例し、従つて正負両方向の
力を交互に発生するが、その平均値としての力Ｆ
は、 Ｆ＝t1iK−t2iK／Ｔ ＝（t1−t2）iK／Ｔ ……(1) ここにＫはマグネツト及びフオースコイルの構造
によつて定まる定数である。
生する力は電流ｉに比例し、従つて正負両方向の
力を交互に発生するが、その平均値としての力Ｆ
は、 Ｆ＝t1iK−t2iK／Ｔ ＝（t1−t2）iK／Ｔ ……(1) ここにＫはマグネツト及びフオースコイルの構造
によつて定まる定数である。
上式はまた次のように変形することができ、
Ｆ＝t1iK−（Ｔ−t1）iK／Ｔ
＝（2t1−Ｔ）iK／Ｔ ……(2)
さらに時間t2を一定値におけば
Ｆ＝t1−Ｃ／t1＋ＣiK ……(3)
ただし、Ｃ＝t2＝一定
となる。上記(1)(2)(3)式から明らかなように、フオ
ースコイルに発生する力の平均値Ｆは時間t1と時
間t2の差に比例し、周期Ｔを一定する場合は時間
2t1に比例し、また時間t2を一定とすれれば時間t1
に比例することになる。
ースコイルに発生する力の平均値Ｆは時間t1と時
間t2の差に比例し、周期Ｔを一定する場合は時間
2t1に比例し、また時間t2を一定とすれれば時間t1
に比例することになる。
また、フオースコイルが１周期Ｔの間に消費す
る熱量Ｐは、フオースコイルの抵抗をＲとおい
て、 Ｐ＝（i2Rt1＋i2Rt2） ＝i2RT ……(4) となつて、荷重の有無大小にかかわらず常に一定
であり、熱量Ｐの値は連続的にフオースコイルに
電流ｉを流す場合に等しい。従つて、通電後一定
時間たつて熱平衡状態に達すれば、温度変化に伴
うビームの伸縮や対流の変化などができなくな
り、極めて安定な電子天びんを得ることができ
る。
る熱量Ｐは、フオースコイルの抵抗をＲとおい
て、 Ｐ＝（i2Rt1＋i2Rt2） ＝i2RT ……(4) となつて、荷重の有無大小にかかわらず常に一定
であり、熱量Ｐの値は連続的にフオースコイルに
電流ｉを流す場合に等しい。従つて、通電後一定
時間たつて熱平衡状態に達すれば、温度変化に伴
うビームの伸縮や対流の変化などができなくな
り、極めて安定な電子天びんを得ることができ
る。
本発明によれば、フオースコイルで発生する熱
量が一定であるため、通電後一定時間を経て熱平
衡状態に達した後は、測定する荷重が変つてもゼ
ロ点ドリフト、感度変化その他の特性変化がなく
高精度の電子天びんを得ることができる。また、
正負両方向の荷重を測定することができるので、
ビームとバランスウエイトによりマイナス側に荷
重を加えておけば同じ測定装置で２倍の秤量域を
得ることができる。
量が一定であるため、通電後一定時間を経て熱平
衡状態に達した後は、測定する荷重が変つてもゼ
ロ点ドリフト、感度変化その他の特性変化がなく
高精度の電子天びんを得ることができる。また、
正負両方向の荷重を測定することができるので、
ビームとバランスウエイトによりマイナス側に荷
重を加えておけば同じ測定装置で２倍の秤量域を
得ることができる。
第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図はその作用説明図である。 １……磁気回路、２……フオースコイル、３…
…変位センサ、６……電圧−時間差変換器、７…
…定電流源、８……電流方向切替器、１０……ク
ロツク発振器、１１……アツプダウンカウンタ、
１２……表示器。
２図はその作用説明図である。 １……磁気回路、２……フオースコイル、３…
…変位センサ、６……電圧−時間差変換器、７…
…定電流源、８……電流方向切替器、１０……ク
ロツク発振器、１１……アツプダウンカウンタ、
１２……表示器。
Claims (1)
- １ 磁界中に設けたフオースコイルに発生する力
と荷重が平衡した状態のフオースコイルの電流値
を測定して荷重の大きさを得る電磁力平衡式天び
んにおいて、所定の周期をもち上記平衡状態に応
答してデユーテイ比が連続的に変化する方形波を
発生する電圧−時間差変換器と、その電圧−時間
差変換器の出力により上記フオースコイルに供給
する電流の向きを交互に切換える電流切換器と、
上記方形波のＨレベル時間とＬレベル時間の差を
求めて荷重信号値を得る演算手段を有することを
特徴とする電子天びん。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5838880A JPS56157821A (en) | 1980-04-30 | 1980-04-30 | Electronic balance |
| US06/258,512 US4372406A (en) | 1980-04-30 | 1981-04-28 | Electronic balance |
| EP81301905A EP0039249B1 (en) | 1980-04-30 | 1981-04-30 | An electronic balance |
| DE8181301905T DE3172963D1 (en) | 1980-04-30 | 1981-04-30 | An electronic balance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5838880A JPS56157821A (en) | 1980-04-30 | 1980-04-30 | Electronic balance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56157821A JPS56157821A (en) | 1981-12-05 |
| JPS644132B2 true JPS644132B2 (ja) | 1989-01-24 |
Family
ID=13082951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5838880A Granted JPS56157821A (en) | 1980-04-30 | 1980-04-30 | Electronic balance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56157821A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0337973U (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-12 | ||
| JPH0344446U (ja) * | 1989-09-09 | 1991-04-25 | ||
| JPH0431537U (ja) * | 1990-07-05 | 1992-03-13 | ||
| JP2010271314A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Mettler-Toledo Ag | 制御された、および／または調節された力測定デバイス |
-
1980
- 1980-04-30 JP JP5838880A patent/JPS56157821A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0337973U (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-12 | ||
| JPH0344446U (ja) * | 1989-09-09 | 1991-04-25 | ||
| JPH0431537U (ja) * | 1990-07-05 | 1992-03-13 | ||
| JP2010271314A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Mettler-Toledo Ag | 制御された、および／または調節された力測定デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56157821A (en) | 1981-12-05 |
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