JPH05187909A - 計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風袋引き機能を有するとともに、外部機器接
続用のアナログ出力端子を備えた計測器において、出力
応答時間を短くしてセンサからの検出信号の瞬時変化も
確実にキャッチすることができ、しかも、アナログ出力
端子から出力される検出信号の風袋引きの調整操作の手
間も省けるようにする。 【構成】 アナログ入力端子inとアナログ出力端子out
との間に、２つのアナログ信号入力の差信号を出力する
アナログ演算回路２２が介設され、このアナログ演算回
路２２の一方の入力部にアナログ入力端子inが、他方の
入力部にはＤ／Ａ変換器９がそれぞれ接続される一方、
表示較正手段１４で得られる風袋量の値とＡ／Ｄ変換器
８からの検出信号とに基づいてアナログ演算回路２２の
出力が零になるように調整する調整信号をＤ／Ａ変換器
９に出力する出力調整手段１５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、力、トルク等の物理的
な変化を計測する計測器に係り、特には、風袋引き機能
を有するとともに、外部機器接続用のアナログ出力端子
を備えた計測器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、計測器においては、計測対象物
を取り付けるための治具の重さや、センサの自重の影響
等によって、計測前の段階ですでに計測値が零点から偏
位していることがあるので、計測前の状態において予め
計測値が零を示すように較正する、いわゆる風袋引きが
必要となる。一方、このような計測器では、その計測値
をＸ−Ｙレコーダ等の外部機器に出力してチャート上な
どに記録する場合があるため、外部機器接続用のアナロ
グ出力端子が必要となる。

【０００３】そこで、従来の計測器では、風袋引き機能
を有するとともに、外部機器接続用のアナログ出力端子
を備えたものが提供されている。

【０００４】図５および図６にそのような従来の計測器
の一例を示す。

【０００５】図５は従来の計測器のブロック図であり、
同図において、１は力、トルク等の物理量を検出するセ
ンサ、２は計測器本体である。inはセンサ１からのアナ
ログの検出信号を入力するアナログ入力端子、outはＸ
−Ｙレコーダ等の外部機器の接続用のアナログ出力端
子、４は入力回路で、センサ１の種類に応じてブリッジ
回路や電流／電圧変換回路等により構成される。６はた
とえば増幅回路等からなる出力回路、８は入力回路４か
らのアナログの検出信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換
器、１０はこのＡ／Ｄ変換器８でデジタル化された検出
信号に基づく計測値を表示する液晶等の表示器、１２は
風袋引きの場合に操作される操作部で、たとえばスイッ
チからなる。

【０００６】１４は操作部１２の操作に応じてＡ／Ｄ変
換器８からの検出信号に基づいて風袋量を決定するとと
もに、この風袋量の値に基づいて表示器１０の表示値を
零に較正する表示較正手段で、たとえばＣＰＵで構成さ
れる。１６は風袋引きの際にアナログ出力端子outの出
力電圧が零となるように較正するための出力較正回路で
あって、たとえば抵抗回路で構成される。

【０００７】図５に示す計測器において、センサ１から
のアナログの検出信号Ｖ_Aはアナログ入力端子inおよび
入力回路４を介して出力回路６とＡ／Ｄ変換器８にそれ
ぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換器８でデジタル化された検
出信号Ｖ_Aは、さらに表示較正手段１４に取り込まれ
る。

【０００８】表示較正手段１４は、図７のフローチャー
トに示すように、Ａ／Ｄ変換器８からの検出信号Ｖ_Aを
入力すると(ステップ１)、予め設定された風袋量Ｚ(操
作部１２が操作される前は初期値としてたとえばＺ＝０
に設定されている)との差をとり(ステップ２)、この差
Ｖ(＝Ｖ_A−Ｚ)に換算係数Ｋを掛け算して力、トルク等
の計測値Ｍを算出し(ステップ３)、この値Ｍを表示器１
０に出力する(ステップ４)。

【０００９】ここで、現在、計測前の状態にあるとし
て、この時、表示器１０に表示されている計測値Ｍが零
を示していない場合には、風袋引きを行う必要がある。
そこで、まず、操作部１２を操作すると、表示較正手段
１４は、この操作を判別して(ステップ５)、現在入力さ
れている検出信号Ｖ_Aの値を風袋量Ｚとして設定すると
ともに(ステップ６)、表示器１０の表示を零にする(ス
テップ７)。

【００１０】これにより、表示器１０の表示は零になる
が、このままではアナログ出力端子outの出力は未だ零
に較正されていないので、次に、出力較正回路１６を手
動で操作して出力回路６の出力電圧が零となるように調
整する。これによって風袋引きの調整が完了する。

【００１１】次に、計測を開始すると、センサ１からの
アナログの検出信号Ｖ_Aがアナログ入力端子inおよび入
力回路４を介して出力回路６とＡ／Ｄ変換器８にそれぞ
れ入力される。出力回路６に入力された検出信号は、出
力較正回路１６によって風袋引きされた検出信号がアナ
ログ出力端子outから出力される。また、Ａ／Ｄ変換器
８でデジタル化された検出信号Ｖ_Aは、表示較正手段１
４に取り込まれ、この表示較正手段１４によって、前述
のステップ１〜ステップ５までの処理が行われて風袋引
きされた計測値が表示器１０に表示される。

【００１２】図６は従来の他の計測器のブロック図であ
り、図５に対応する部分には同一の符号を付す。

【００１３】この計測器では、図５の出力較正回路１６
を省略し、その機能を演算処理手段１８に負わせてい
る。すなわち、演算処理手段１８は、表示器１０の風袋
引きと、アナログ出力端子outに接続される外部機器に
対する検出信号の風袋引きとをそれぞれ行うようになっ
ている。また、この演算処理手段１８と出力回路６との
間にＤ／Ａ変換器９が設けられている。

【００１４】図６に示す計測器において、センサ１から
のアナログの検出信号Ｖ_Aはアナログ入力端子inおよび
入力回路４を介してＡ／Ｄ変換器８に入力され、ここで
デジタル化された検出信号Ｖ_Aがさらに演算処理手段１
８に取り込まれる。

【００１５】演算処理手段１８は、図７のフローチャー
トのステップ１〜ステップ５までの処理を同様に行う
が、操作部１２が操作された場合には、現在入力されて
いる検出信号Ｖ_Aの値を風袋量Ｚとして設定し、続い
て、表示器１０の表示を零にするとともに、Ｄ／Ａ変換
器９の出力も零にする。

【００１６】次に、計測を開始すると、演算処理手段１
８は、図７のフローチャートのステップ１〜ステップ５
までの処理を同様に行うとともに、表示器１０に出力す
る風袋引き後の計測値Ｍに対応するデータを同様にＤ／
Ａ変換器９にも出力する。これにより、Ｄ／Ａ変換器９
からは風袋引き後の検出信号が出力され、これが出力回
路６を介してアナログ出力端子outから出力される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
構成の計測器においては、センサ１からのアナログの検
出信号Ｖ_Aがアナログ入力端子in、入力回路４、および
出力回路６を順次介してアナログ出力端子outからその
まま出力されるので、出力応答時間が短く、したがっ
て、アナログ出力端子outに接続されるＸ−Ｙレコーダ
等の外部機器において、検出信号の瞬時変化を確実にキ
ャッチして記録できるなどの利点がある。

【００１８】しかし、風袋引きのためには、出力較正回
路１６を手動により操作して、アナログ出力端子outか
ら出力される検出信号が零になるようにその都度調整す
る必要があり、そのため、調整作業が煩雑になる。

【００１９】一方、図６に示す計測器では、センサ１か
らのアナログの検出信号Ｖ_Aを全て一旦演算処理手段１
８に取り込み、この演算処理手段１８で、表示器１０に
おける風袋引き処理とともに、Ｄ／Ａ変換器９に送出す
る検出信号データの風袋引き処理も同時に行われるの
で、図５の計測器のような、アナログ出力端子outから
出力される検出信号の風袋引きの調整を特に行う必要が
なく、操作が簡便になるという利点がある。

【００２０】しかしながら、図６に示す計測器では、セ
ンサ１からの検出信号を全て演算処理手段１８に取り込
み、この演算処理手段１８おいて、Ｄ／Ａ変換器９に出
力される風袋引きした検出信号データを算出する必要が
あるので、算出に時間がかかり、出力応答時間が長くな
る。このため、アナログ出力端子outに接続される外部
機器において、検出信号の瞬時変化をキャッチすること
ができない場合がある。

【００２１】このように、図５および図６に示した従来
の計測器では、それぞれ一長一短があり、出力応答時間
が短く、かつ、風袋引きの調整操作の手間を省くことが
できるという、両者の長所を兼ね備えた計測器は未だ存
在しなかった。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、風袋引き機能を有する
とともに、外部機器接続用のアナログ出力端子を備えた
計測器において、出力応答時間が短く、しかも、アナロ
グ出力端子から出力される検出信号の風袋引きの調整操
作の手間を省くことができるようにするものである。

【００２３】そのため、本発明では、センサからのアナ
ログの検出信号を入力するアナログ入力端子と、このア
ナログ入力端子からの検出信号を処理した後に外部機器
に出力するためのアナログ出力端子と、アナログ入力端
子からの検出信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、こ
のＡ／Ｄ変換器でデジタル化された検出信号に基づく計
測値を表示する表示器と、風袋引きの場合に操作される
操作部と、この操作部の操作に応じてＡ／Ｄ変換器から
の検出信号に基づいて風袋量を決定するとともに、この
風袋量の値に基づいて表示器の表示値を零に較正する表
示較正手段とを備えた計測器において、次の構成を採
る。

【００２４】すなわち、本発明の計測器では、アナログ
入力端子とアナログ出力端子との間に、２つのアナログ
信号入力の差信号を出力するアナログ演算回路が介設さ
れ、このアナログ演算回路の一方の入力部に前記アナロ
グ入力端子が、他方の入力部にはＤ／Ａ変換器がそれぞ
れ接続される一方、前記表示較正手段で得られる風袋量
の値と、前記Ａ／Ｄ変換器からの検出信号とに基づい
て、前記アナログ演算回路に対して風袋量に対応する風
袋引き信号を前記Ｄ／Ａ変換器に出力する出力調整手段
を備えている。

【００２５】

【作用】上記構成において、センサからのアナログの検
出信号Ｖ_Aはアナログ入力端子を介してアナログ演算回
路に入力され、さらに、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化され
て表示較正手段と出力調整手段とに取り込まれる。表示
較正手段は、操作部が操作されると、これに応じてＡ／
Ｄ変換器からの検出信号に基づいて風袋量を決定すると
ともに、この風袋量の値に基づいて表示器の表示値を零
になるように較正する。続いて、出力調整手段は、表示
較正手段で得られる風袋量の値と、Ａ／Ｄ変換器からの
検出信号とに基づいてアナログ演算回路に対して風袋量
に対応する風袋引き信号を出力するので、それに伴っ
て、アナログ演算回路の出力は零になる。これにより、
風袋引きの調整が自動的に完了される。

【００２６】この風袋引きの調整後に、センサからの検
出信号がアナログ入力端子を介してアナログ演算回路に
入力された場合には、このアナログ演算回路で風袋引き
された検出信号がアナログ出力端子outを介してそのま
ま外部に出力されるので、出力応答時間が短く、アナロ
グ出力端子outに接続される外部機器において、検出信
号の変化を確実にキャッチすることができる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る計測器のブロッ
ク図であり、図５および図６に示した従来例に対応する
部分には、同一の符号を付す。

【００２８】図１において、１はセンサ、２は計測器本
体、inはアナログ入力端子、outはアナログ出力端子、
４は入力回路、６は出力回路、８はＡ／Ｄ変換器、９は
Ｄ／Ａ変換器、１０は表示器、１２は操作部であり、こ
れらの構成は従来例の場合と同様であるから、説明を省
略する。

【００２９】２２は２つのアナログ信号入力の差信号を
出力するアナログ演算回路であって、たとえば、演算増
幅器で構成される。そして、このアナログ演算回路２２
は、入力回路４と出力回路６との間に介設されており、
２つの入力部の内の一方の入力部が入力回路４に、他方
の入力部がＤ／Ａ変換器９にそれぞれ接続されている。
また、このアナログ演算回路２２の出力部は、出力回路
６に接続されている。１３はＣＰＵであり、このＣＰＵ
１３は、表示較正手段１４と出力調整手段１５とを備え
る。

【００３０】表示較正手段１４は、操作部１２の操作に
応じてＡ／Ｄ変換器８からの検出信号に基づいて風袋量
を決定するとともに、この風袋量の値に基づいて表示器
１０の表示値を較正するものであり、また、出力調整手
段１５は、表示較正手段１４で得られる風袋量の値とＡ
／Ｄ変換器８からの検出信号とに基づいて、アナログ演
算回路２２に対して風袋量に対応する風袋引き信号をＤ
／Ａ変換器９に出力するものである。

【００３１】次に、上記構成の計測器の動作を説明す
る。

【００３２】センサ１からのアナログの検出信号Ｖ
_Aは、アナログ入力端子inおよび入力回路４を介してア
ナログ演算回路２２に入力される。アナログ演算回路２
２からは、入力回路４からの検出信号Ｖ_AとＤ／Ａ変換
器９からの風袋引き信号Ｖ_Bとの差をとった検出信号Ｖc
(＝Ｖ_A−Ｖ_B)が出力され、この検出信号Ｖcが出力回路
６を介してアナログ出力端子outとともに、Ａ／Ｄ変換
器８に加わる。そして、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル化さ
れた検出信号Ｖcは、ＣＰＵ１３の表示較正手段１４と
出力調整手段１５に共に取り込まれる。

【００３３】表示較正手段１４は、図２のフローチャー
トに示すように、Ａ／Ｄ変換器８からの検出信号Ｖcを
入力すると(ステップ１)、予め設定された風袋量Ｚ(操
作部１２が操作される前は初期値としてたとえばＺ＝０
に設定されている)との差をとり(ステップ２)、この差
Ｖ(＝Ｖc−Ｚ)に換算係数Ｋを掛け算して力、トルク等
の計測値Ｍを算出し(ステップ３)、この値Ｍを表示器１
０に出力する(ステップ４)。

【００３４】ここで、現在、計測前の状態にあるとし
て、この時、表示器１０に表示された計測値Ｍが零を示
していない場合には、風袋引きを行う必要がある。そこ
で、まず、操作部１２を操作すると、表示較正手段１４
は、この操作を判別して(ステップ５)、現在入力されて
いるデジタルの検出信号Ｖcの値を風袋量Ｚとして設定
するとともに(ステップ６)、表示器１０の表示を零にす
る(ステップ７)。

【００３５】これにより、表示器１０の表示は零になる
が、このままではアナログ出力端子outの出力は未だ零
に較正されていないので、次に、出力調整手段１５が表
示較正手段１４で得られる風袋量の値Ｚに所定の換算係
数αを掛け算して風袋量Ｚに対応する風袋引き信号Ｖ_B
を作成し(ステップ８)、引き続いて、この風袋引き信号
Ｖ_Bが予め設定されたしきい値Ｖ_Bmaxを越えているか否
かを判別する(ステップ９)。風袋引き信号Ｖ_Bがしきい
値Ｖ_Bmaxを越えている場合には、回路的に風袋引きの較
正可能範囲を越えていることになるため、エラー表示を
行う一方(ステップ１０)、しきい値Ｖ_Bmax以下の場合に
は、この風袋引き信号Ｖ_BをＤ／Ａ変換器９に出力し(ス
テップ１１)、ここでアナログ化された風袋引き信号Ｖ_B
がアナログ演算回路２２の他方の入力部に加わる。

【００３６】したがって、アナログ演算回路２２から
は、上述したように、入力回路４からの検出信号Ｖ_Aと
Ｄ／Ａ変換器９からの風袋引き信号Ｖ_Bとの差をとった
検出信号Ｖc(＝Ｖ_A−Ｖ_B)が出力され、この検出信号Ｖc
が再び、出力回路６およびＡ／Ｄ変換器８を介して出力
調整手段１５に取り込まれるので(ステップ１２)、出力
調整手段１５は、この検出信号Ｖcが零か否かを判別す
る(ステップ１３)。検出信号Ｖcが零でない場合には、
風袋引き調整が未完了であると判断して、ステップ１４
〜ステップ１９に示すように、所定の刻み幅Δでもって
風袋引き信号Ｖ_Bを増加減して、アナログ演算回路２２
の出力Ｖcが零になるように順次フィードバック制御を
行う。そして、アナログ演算回路２２の出力が零になれ
ば、袋引きの調整が完了する。なお、風袋引き信号Ｖ_B
を増加減してもアナログ演算回路２２の出力が零になら
ない場合には、エラー表示となる(ステップ２０)。

【００３７】このように、操作部１２を一度操作するだ
けで、表示器１０の風袋引きと、アナログ出力端子out
から出力される検出信号Ｖcの風袋引き調整とが自動的
に行われる。

【００３８】次に、この風袋引きの調整後に計測を開始
すると、センサ１からのアナログの検出信号がアナログ
入力端子inおよび入力回路４を介してアナログ演算回路
２２の一方の入力部に入力される。このとき、アナログ
演算回路２２の他方の入力部には、出力調整手段１５か
らの風袋引き信号Ｖ_BがＤ／Ａ変換器９を介して入力さ
れているので、アナログ演算回路２２からは、風袋引き
された検出信号Ｖc(＝Ｖ_A−Ｖ_B)が出力され、この検出
信号が出力回路６およびアナログ出力端子outを介して
そのまま外部に出力される。したがって、この場合に
は、センサ１からのアナログの検出信号Ｖ_Aは、ＣＰＵ
１３に取り込まれることなく、アナログ信号のままでア
ナログ出力端子outから出力されるため、出力応答時間
が短く、アナログ出力端子outに接続される外部機器に
おいて、検出信号の変化を確実にキャッチすることがで
きる。

【００３９】一方、アナログ演算回路２２から出力され
る検出信号Ｖcは、出力回路６、Ａ／Ｄ変換器８を介し
て表示較正手段１４に取り込まれるので、この表示較正
手段１４によって、前述のステップ１〜ステップ５まで
の処理が行われて風袋引きされた計測値が表示器１０に
表示される。

【００４０】図３は本発明の計測器の変形例を示すブロ
ック図である。

【００４１】この実施例の特徴は、操作部１２の操作に
応じて、アナログ演算回路２２の一方の入力部に加わる
検出信号Ｖ_Aと、このアナログ演算回路２２の出力部側
の出力回路６からの検出信号Ｖcとを択一的に選択して
Ａ／Ｄ変換器８に入力するための入力選択回路２６を備
える点にあり、その他の構成は、図１に示す実施例と同
様である。

【００４２】図１の構成においては、Ａ／Ｄ変換器８の
手前にアナログ演算回路２２と出力回路６とが存在する
ために、計測時において、これらの回路２２，６が時間
経過とともにドリフトを生じると、これに伴い、表示較
正手段１４で算出される計測値Ｍもドリフトし、正確な
計測値Ｍが表示されなくなる恐れがある。

【００４３】そこで、図３の構成の計測器では、図４の
フローチャートに示すように、通常の計測状態では、入
力選択回路２６によって、アナログ演算回路２２の手前
の入力回路４からの検出信号Ｖ_Aを選択し、Ａ／Ｄ変換
器８でデジタル化された検出信号Ｖ_AをＣＰＵ１３の表
示較正手段１４に取り込み(ステップ１)、この検出信号
Ｖ_Aに基づいて計測値Ｍを算出して表示器１０に表示す
る一方、風袋引きの操作部１２が操作されると、現在入
力されているデジタルの検出信号Ｖ_Aの値を風袋量Ｚと
して設定するとともに、入力選択回路２６を切り換えて
出力回路６からの検出信号Ｖcを選択し、Ａ／Ｄ変換器
８でデジタル化された検出信号ＶcをＣＰＵ１３に取り
込んで(ステップ１２)、風袋引き処理を実行するように
している。

【００４４】次に、この風袋引の調整後に計測を開始す
ると、再び入力選択回路２６が切り換えられて前述の通
常の計測状態が行なわれ、周期的に力、トルク等の計測
値Ｍを算出して表示器１０に表示される。

【００４５】このように、入力選択回路２６の作用によ
って、Ｖ_AとＶcの各検出信号を選択して利用すれば、表
示される計測値は、Ｄ／Ａ変換器９、アナログ演算回路
２２及び出力回路６のドリフトの影響をなくすことがで
きる。

【００４６】図３の構成の計測器において、他の処理動
作は、基本的に図１の計測器の処理動作(図２のフロー
チャートに示す)と同じであるため、詳細な説明は省略
する。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、出力応答時間が短いの
で、センサからの検出信号の瞬時変化も確実にキャッチ
することができ、しかも、アナログ出力端子から出力さ
れる検出信号の風袋引きの調整操作の手間を省くことが
できるため、極めて便利である。

【００４８】特に、入力選択回路を設けた場合には、表
示器に表示される計測値のドリフトの影響を軽減するこ
とができるため、一層有効なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る計測器のブロック図であ
る。

【図２】図１の計測器の動作説明に供するフローチャー
トである。

【図３】本発明の計測器の変形例を示すブロック図であ
る。

【図４】図３の計測器の動作説明に供するフローチャー
トである。

【図５】従来の計測器のブロック図である。

【図６】従来の他の計測器のブロック図である。

【図７】図５および図６の計測器の表示較正動作の説明
に供するフローチャートである。

【符号の説明】

１…センサ、２…計測器本体、in…アナログ入力端子、
out…アナログ出力端子、８…Ａ／Ｄ変換器、９…Ｄ／
Ａ変換器、１０…表示器、１２…操作部、１３…ＣＰ
Ｕ、１４…表示較正手段、１５…出力調整手段、２６…
入力選択回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサからのアナログの検出信号を入力
   するアナログ入力端子と、このアナログ入力端子からの
   前記検出信号を処理した後に外部機器に出力するための
   アナログ出力端子と、前記アナログ入力端子からの検出
   信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換
   器でデジタル化された検出信号に基づく計測値を表示す
   る表示器と、風袋引きの場合に操作される操作部と、こ
   の操作部の操作に応じて前記Ａ／Ｄ変換器からの検出信
   号に基づいて風袋量を決定するとともに、この風袋量の
   値に基づいて前記表示器の表示値を較正する表示較正手
   段とを備えた計測器において、 前記アナログ入力端子とアナログ出力端子との間に、２
   つのアナログ信号入力の差信号を出力するアナログ演算
   回路が介設され、このアナログ演算回路の一方の入力部
   に前記アナログ入力端子が、他方の入力部にはＤ／Ａ変
   換器がそれぞれ接続される一方、 前記表示較正手段で得られる風袋量の値と、前記Ａ／Ｄ
   変換器からの検出信号とに基づいて、前記アナログ演算
   回路に対して風袋量に応じた風袋引き信号を前記Ｄ／Ａ
   変換器に出力する出力調整手段を備えることを特徴とす
   る計測器。
2. 【請求項２】 前記操作部の操作に応じて、前記アナロ
   グ演算回路の一方の入力部に加わる検出信号と、このア
   ナログ演算回路の出力部からの検出信号とを択一的に選
   択して前記Ａ／Ｄ変換器に与える入力選択回路を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の計測器。