JPH0629771B2 - Zero adjustment method for load cell balance - Google Patents
Zero adjustment method for load cell balanceInfo
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- JPH0629771B2 JPH0629771B2 JP58214410A JP21441083A JPH0629771B2 JP H0629771 B2 JPH0629771 B2 JP H0629771B2 JP 58214410 A JP58214410 A JP 58214410A JP 21441083 A JP21441083 A JP 21441083A JP H0629771 B2 JPH0629771 B2 JP H0629771B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、荷重に応じて抵抗値を変化させるロードセル
部分からのアナログ量をデジタル値に変換して測定値と
するようにしたロードセル秤のゼロ点調整方法に関する
ものである。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a zero point adjustment of a load cell balance in which an analog amount from a load cell portion whose resistance value is changed according to a load is converted into a digital value to obtain a measured value. It is about the method.
技術的背景およびその問題点 一般にこの種のロードセル秤においては荷重をデジタル
値として出力させるものであるが、ゼロ点から定格荷重
点までのデジタル値はスパンと称され、従来のものにお
いては、このスパンを調整するとゼロ点まで変化してし
まい、初期状態における調整がきわめて困難なものであ
つた。Technical background and its problems Generally, in this type of load cell balance, the load is output as a digital value, but the digital value from the zero point to the rated load point is called the span, and in the conventional case, this When the span was adjusted, it changed to the zero point, making adjustment in the initial state extremely difficult.
発明の目的 本発明は、スパンの調節をしてもゼロ点が変ることがな
いロードセル秤のゼロ点調整方法を提供することを目的
とする。An object of the present invention is to provide a method for adjusting the zero point of a load cell balance in which the zero point does not change even when the span is adjusted.
発明の概要 本発明は、基準電圧を変えることによりスパンが変化
し、同時にゼロ点も変化してしまうものであるが、ロー
ドセルのブリツジ回路中にブリツジバランス補正用抵抗
を挿入して所定の値に設定すれば、ロードセルの荷重と
出力のデジタル値との関係をゼロ点が中心となる傾斜変
化として変化させることができ、これにより、スパン調
整をしてもゼロ点がずれることがないように構成したも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, the span changes and the zero point changes at the same time by changing the reference voltage. However, a bridge balance correction resistor is inserted in the bridge circuit of the load cell to obtain a predetermined value. If set to, the relationship between the load of the load cell and the digital value of the output can be changed as a slope change centered on the zero point, so that the zero point does not shift even if span adjustment is performed. It is composed.
発明の実施例 まず、電圧VE の電源1が接続されたロードセル2が設
けられ、このロードセル2はブリツジ結合された四個の
ストレインゲージ3と一辺に挿入されたRZ 1 なる一個
のブリツジバランス補正用抵抗としての調整抵抗4とよ
りなる。このロードセル2はS1 ,S2 ,S3 の三個の
スイツチ部よりなるアナログスイツチ5に接続されてい
る。すなわち、+側がスイツチS1 に接続され、一側が
接地されたスイツチS2 に接続されている。そして、前
記ロードセル2の出力電圧はVL である。Embodiment of the Invention First, a load cell 2 to which a power source 1 having a voltage V E is connected is provided, and the load cell 2 includes four strain gauges 3 that are bridge-coupled and one bridge R Z 1 inserted on one side. The adjustment resistor 4 is used as a balance correction resistor. The load cell 2 is connected to an analog switch 5 composed of three switch sections S 1 , S 2 and S 3 . That is, the + side is connected to the switch S 1 and the one side is connected to the grounded switch S 2 . The output voltage of the load cell 2 is V L.
また、前記電源1を共通の電源として基準電圧発生器6
とテスト電圧発生器7とが接続されている。前記基準電
圧発生器6は1,2,3と表示した三個の素子とR1 ,
R2 と表示した四個の抵抗とを有し、出力側には可変抵
抗R5 と抵抗R6 とが直列接続され、これらの接続中点
よりVr なる出力がとられている。そして、前記テスト
電圧発生器7は、4,5,6と表示された三個の素子と
R3 ,R4 と表示された四個の抵抗とを有し、可変抵抗
R9 と抵抗R10とが直列接続されてこれらの接続中点よ
りVA なる出力電圧がとられ、この出力は前記アナログ
スイツチ5のスイツチS3 に接続されている。In addition, the reference voltage generator 6 using the power source 1 as a common power source.
And the test voltage generator 7 are connected. The reference voltage generator 6 has three elements labeled 1, 2, 3 and R 1 ,
And a four resistor, labeled as R 2, a variable resistor R 5 and the resistor R 6 is connected in series, V r becomes output from these connection point is taken on the output side. The test voltage generator 7 has three elements labeled 4, 5, 6 and four resistors labeled R 3 , R 4, and includes a variable resistor R 9 and a resistor R 10. Are connected in series, and an output voltage V A is taken from the midpoint of these connections, and this output is connected to the switch S 3 of the analog switch 5.
さらに、前記基準電圧発生器6にはゼロ点設定電圧発生
器8が接続されている。このゼロ点設定電圧発生器8は
7と表示した素子と可変抵抗R7 と抵抗R8 とよりな
り、VZ なる出力電圧を発生する。Further, a zero point setting voltage generator 8 is connected to the reference voltage generator 6. The zero-point setting voltage generator 8 is composed of an element labeled 7, a variable resistor R 7 and a resistor R 8, and generates an output voltage V Z.
ついで、前記アナログスイツチ5は、ロードセル信号増
幅器9に接続されている。このロードセル信号増幅器9
は8と表示した増幅器を有してこの増幅器の+側に前記
アナログスイツチ5が接続され、−側には利得決定用の
帰還抵抗回路網が接続されている。この帰還抵抗回路網
は、抵抗R11,R12と9と表示した利得1倍の増幅器と
よりなり、この増幅器の+側には前記ゼロ点設定電圧発
生器8の出力側が接続されている。Next, the analog switch 5 is connected to the load cell signal amplifier 9. This load cell signal amplifier 9
Has an amplifier denoted by 8, the analog switch 5 is connected to the + side of this amplifier, and the feedback resistor network for gain determination is connected to the-side. This feedback resistor network is composed of resistors R 11 , R 12 and an amplifier having a gain of 1 and denoted by 9. The output side of the zero-point setting voltage generator 8 is connected to the + side of this amplifier.
しかして、前記ロードセル信号増幅器9の出力電圧はV
O であり、このロードセル信号増幅器9はA/Dコンバ
ータ10に接続されている。このA/Dコンバータ10
は二重積分形のものでコンパレータ機能を有する積分器
11とカウンタ1 12とカウンタ2 13とを内蔵
し、これらのカウンタ1 12、カウンタ2 13には
C なる周波数のパルスを発生するクロツク発振器14
が接続されている。また、このA/Dコンバータ10の
出力側にはマイクロコンピユータシステム15が接続さ
れ、このマイクロコンピユータシステム15には表示部
16、操作キー17が接続されている。また、このマイ
クロコンピユータシステム15にはアナログスイツチコ
ントローラ18が接続され、このアナログスイツチコン
トローラ18は前記アナログスイツチ5のスイツチ
S1 ,S2 ,S3 のそれぞれに接続されている。Therefore, the output voltage of the load cell signal amplifier 9 is V
O , and the load cell signal amplifier 9 is connected to the A / D converter 10. This A / D converter 10
Is a double integral type and has a built-in integrator 11 having a comparator function, a counter 1 12 and a counter 2 13, and these counter 1 12 and counter 2 13 have
Clock oscillator 14 for generating pulses of frequency C
Are connected. Further, a micro computer system 15 is connected to the output side of the A / D converter 10, and a display unit 16 and operation keys 17 are connected to the micro computer system 15. An analog switch controller 18 is connected to the micro computer system 15, and the analog switch controller 18 is connected to each of the switches S 1 , S 2 and S 3 of the analog switch 5.
このような構成において、各部の動作をつぎに説明す
る。まず、テスト電圧発生器7の出力電圧VA は次式に
より示される。The operation of each unit in such a configuration will be described below. First, the output voltage V A of the test voltage generator 7 is expressed by the following equation.
基準電圧発生器6の出力電圧Vr は次式により示され
る。 The output voltage V r of the reference voltage generator 6 is expressed by the following equation.
ゼロ点設定電圧発生器8の出力電圧VZ は次式により示
される。 The output voltage V Z of the zero-point setting voltage generator 8 is expressed by the following equation.
ロードセル2の出力VL は次式により示される。 The output V L of the load cell 2 is expressed by the following equation.
但し、Fn :ロードセルの定格荷重 FX :ロードセルの負荷荷重 K :ロードセルの感度 VLB:ロードセルのブリツジアンバランス ロードセル信号増幅器9の出力VO はアナログスイツチ
5の状態に応じて次の(5),(6),(7)式のように示さ
れる。 However, F n : Rated load of load cell F X : Load load of load cell K: Sensitivity of load cell V LB : Bridge unbalance of load cell Output V O of load cell signal amplifier 9 is the following (depending on the state of analog switch 5). It is shown as in equations (5), (6), and (7).
(スイツチS1 のみがON状態のとき) (スイツチS2 のみがON状態のとき) (スイツチS3 のみがON状態のとき) つぎに、A/Dコンバータ10の積分器11の出力をV
OIとし、積分定数をCI,RIとしたとき、その出力V
OIは次式で示される。(When only switch S 1 is ON) (When only switch S 2 is ON) (When only switch S 3 is on) Next, let the output of the integrator 11 of the A / D converter 10 be V
When OI and the integration constants are C I and R I , the output V
OI is shown by the following equation.
(8)式において、VOI=0となるときにコンパレータが
信号を発して積分器11の動作を停止させる。このとき
の時間がt3 となつている。 In the equation (8), when V OI = 0, the comparator issues a signal to stop the operation of the integrator 11. The time at this time is t 3 .
また、t1 〜t2 を一定値に定められた期間TS とし、
t2 〜t3 を期間TR とすると、VOI=0なる要件を満
すためには次式のようになる。Further, t 1 to t 2 are set to a fixed period T S ,
Letting t 2 to t 3 be the period T R , the following formula is obtained in order to satisfy the requirement of V OI = 0.
(9)式からTR を求めると次式のようになる。 When T R is obtained from the equation (9), the following equation is obtained.
ここで、TS は一定値であるので、TR はA/Dコンバ
ータ10に与えられた入力電圧VO に比例した時間とし
て求められる。このTR の期間内にクロツク発振器14
のクロツクパルスfC をカウントすればデジタル値が求
められる。いま、fC ・TR =NR 、fC ・TS =NS
とすると、(10)式は次式のようにパルス数NR ,NS の
関係で求められる。 Here, since T S is a constant value, T R is obtained as a time proportional to the input voltage V O given to the A / D converter 10. Within this T R period, the clock oscillator 14
A digital value can be obtained by counting the clock pulse f C. Now f C · T R = N R , f C · T S = N S
Then, the equation (10) is obtained from the relationship between the pulse numbers N R and N S as in the following equation.
(11)式に(2)式,(5)式を代入すると、 となり、(12)式にVZ を示す(3)式とVL を示す(4)式
とを代入すると、 ここで、VLB/VE =kはロードセル2を構成するブリ
ツジの水平衡度を示し、ロードセル2の固有値で一定値
をもつている。したがつて、(14)式はロードセルの駆動
電源1の電圧VE に無関係であることを示しており、V
E が変動してもNR は安定であることを示している。す
なわち、VE が変動しても測定値の誤差は出ない。 Substituting equations (2) and (5) into equation (11), Then, by substituting the equation (3) showing V Z and the equation (4) showing V L into the equation (12), Here, V LB / V E = k represents the water equilibrium degree of the bridges forming the load cell 2, and has a constant value which is an eigenvalue of the load cell 2. Therefore, equation (14) shows that it is irrelevant to the voltage V E of the driving power source 1 of the load cell, and V
It shows that N R is stable even if E varies. That is, even if V E varies, no error occurs in the measured value.
また、R12/R11/G3 , VLB/VE =k,R2 /R
1 =G1 , R6 /(R5 +R6 )=r1 ,R8 /(R
7 +R8 )=r2 としたとき、(14)式はつぎのようにな
る。Further, R 12 / R 11 / G 3 , V LB / V E = k, R 2 / R
1 = G 1 , R 6 / (R 5 + R 6 ) = r 1 , R 8 / (R
When 7 + R 8 ) = r 2 , Eq. (14) is as follows.
(16)式を図示すると第2図のようになる。ここで、ゼロ
点Pのデジタル出力をNR (Z)とすると、 となり、秤量点(秤の定格荷重点)のデジタル出力をN
R (Z + F)とすると、 となる。ここで、秤の定格荷重をF(F)とすると、F(F)
=F(Z + F)−F(F)となる。したがつて、 となる。 Fig. 2 shows the equation (16). Here, if the digital output of the zero point P is N R (Z) , And the digital output of the weighing point (the rated load point of the scale) is set to N
R (Z + F) Becomes If the rated load of the balance is F (F) , then F (F)
= F (Z + F) -F (F) . Therefore, Becomes
ここで、r1 =R6 /(R5 +R6 )であるので、秤の
SPANを調整するには、基準電圧発生器6の可変抵抗
R5 を調整してR1 を変化させればよい。Here, since r 1 = R 6 / (R 5 + R 6 ), the SPAN of the scale can be adjusted by adjusting the variable resistor R 5 of the reference voltage generator 6 and changing R 1. .
また、(16)式において、 (Fx/Fn)・K+k=0 なる条件を満すのがゼロ点であるから、 NR=−G3・r2・NS となり、秤のゼロ点を調整するためには、R2 =R8 /
(R7 +R8 )であることから、ゼロ点設定電圧発生器
8の可変抵抗R7 を調整してr2 を変化させればよい。Also, in equation (16), the zero point satisfies the condition (F x / F n ) · K + k = 0, so N R = −G 3 · r 2 · N S To adjust the zero point, R 2 = R 8 /
Since (R 7 + R 8 ), the variable resistor R 7 of the zero-point setting voltage generator 8 may be adjusted to change r 2 .
なお、F(Z)は秤の皿及びそれを支える構造物の荷重で
ある。It should be noted that F (Z) is the load of the scale pan and the structure that supports it.
つぎに、(16)式と第2図に示すものにおいて、A/Dコ
ンバータ10のデジタル出力が+,−の両極性で得られ
るような場合、ゼロ点を設定することができる。これは
(17)式において、NR (Z)=−NR となるようにr2 を
定めればよい。このようにゼロ点を定めた場合にもSP
ANを調整するためにr1 を変化したときゼロ点を決定
するG3 ・r2 ・NS の項にはr1 は含まれていないの
で、ゼロ点の移動は次式の値のみとなり、非常にわずか
な量でSPANの調整が容易である利点がある。まず、
ゼロ点の移動をΔNR (Z)とすると となる。Next, in the equation (16) and the one shown in FIG. 2, the zero point can be set when the digital output of the A / D converter 10 is obtained with both positive and negative polarities. this is
In the equation (17), r 2 may be set so that N R (Z) = −N R. Even when the zero point is set like this, SP
Since r 1 is not included in the term of G 3 · r 2 · N S that determines the zero point when r 1 is changed to adjust AN, the movement of the zero point is only the value of the following equation, It has the advantage that the SPAN is easy to adjust with a very small amount. First,
Let the movement of the zero point be ΔN R (Z) Becomes
(20)式において、(F(Z)/Fn)・K+k=0となるよ
うにロードセル2のブリツジバランスを調整することに
より、ΔNR (Z)=0となり、SPANの調整によるゼ
ロ点の移動をなくせる利点がある。したがつて、第2図
において、P点を中心とする傾斜の直線の設定が可能で
あり、SPANを調整してもP点(ゼロ点)が変ること
がない。このように本回路方式を使用することにより、
A/Dコンバータ10のデジタル出力が両極性で得られ
るとき、秤のSPANを両極性のデジタル出力範囲で得
るようにして秤の分解能をSPANの調整を困難とする
ことなく高めることができる。In formula (20), by adjusting the bridge balance of the load cell 2 so that (F (Z) / F n ) · K + k = 0, ΔN R (Z) = 0 and the zero point by SPAN adjustment There is an advantage that can be eliminated. Therefore, in FIG. 2, it is possible to set a straight line with an inclination centering on the point P, and the point P (zero point) does not change even if SPAN is adjusted. By using this circuit method in this way,
When the digital output of the A / D converter 10 is obtained in both polarities, the SPAN of the scale can be obtained in the digital output range of both polarities so that the resolution of the scale can be increased without making SPAN adjustment difficult.
しかして、(11)式に(2)式と(7)式とを代入したときの
デジタル出力をNR (A)とすると、 となり、(21)式に(1)式を代入すると次のようになる。Then, when the digital output when the expressions (2) and (7) are substituted into the expression (11) is N R (A) , Then, substituting equation (1) into equation (21) yields the following.
但し、R4 /R3 =G2 ,R10/R9 +R10)=r3 と
する。 However, the R 4 / R 3 = G 2 , R 10 / R 9 + R 10) = r 3.
(23)式はVE に無関係となつているので、VE の変動に
対して安定なNR を得ることができるものである。Since the equation (23) is independent of V E , it is possible to obtain a stable N R with respect to the variation of V E.
さらに、(23)式は次式のように表わすことができる。Further, the equation (23) can be expressed as the following equation.
この(24)式において、−G3 ・r2 ・NSはゼロ点であ
るから、アナログ部のテストを行なうには、(24)式の第
1項が(19)式に等しくなるようにr3 を調整すればよ
い。 In this equation (24), −G 3 · r 2 · N S is the zero point, so to test the analog part, make the first term of equation (24) equal to equation (19). r 3 may be adjusted.
つぎに、(11)式に(2) 式と(6)式とを代入したときのデ
ジタル出力をNR (O)とすると、 となり、(27)式は(17)式において(F(Z)/Fn)・K+
k=0のとき、NR (Z)と一致する。 Next, letting N R (O) be the digital output when equations (2) and (6) are substituted into equation (11), Therefore, equation (27) is (F (Z) / F n ) K + in equation (17)
When k = 0, it matches N R (Z) .
ロードセル2において、(F(Z)/Fn)・K+k=0に
なるようにロードセル2のプリツジバランスを調整して
おけば、NR (O)と=NR (Z)となる。これを行なうため
に、RZ1なる調整抵抗4が用いられる。If the load balance of the load cell 2 is adjusted so that (F (Z) / F n ) · K + k = 0 in the load cell 2, N R (O) and = N R (Z) . To do this, an adjusting resistor 4, R Z1 , is used.
しかして、通常は秤の動作は、アナログスイツチ5のス
イツチS1 がONするようにマイクロコンピユータシス
テム15より指示されてロードセル2の信号がロードセ
ル信号増幅器9に入力されている。このときの秤のSP
ANは(19)式で示される。Therefore, normally, the operation of the balance is instructed by the microcomputer system 15 so that the switch S 1 of the analog switch 5 is turned on, and the signal of the load cell 2 is input to the load cell signal amplifier 9. SP of scale at this time
AN is expressed by equation (19).
アナログ部の動作テストはこのSPANが規定の値にな
つているか否かをテストすればよい。したがつて、アナ
ログ部の動作テストを行なうには、第1番目のスイツチ
S2 をONして(27)式で示されるNR (O)をマイクロコ
ンピユータ15にメモリーする。次にスイツチS3 をO
Nして(23)式で示されるNR (A)をマイクロコンピユー
タシステムにメモリーする。The operation test of the analog section may be performed by testing whether or not this SPAN has reached a specified value. Therefore, in order to test the operation of the analog section, the first switch S 2 is turned on and N R (O) represented by the equation (27 ) is stored in the microcomputer 15. Then switch S 3 to O
Then, N R (A) represented by equation (23) is stored in the microcomputer system.
したがつて、SPANを求めるには、 SPAN=NR (A)−NR(28) の式によりマイクロコンピユータシステムが演算を行な
い、その結果が規定値を満足しているか否かを判定して
満足していなければエラー表示を行ない秤を使用できな
い状態にセツトする。このような動作は使用時に適当な
周期をもつて自動的に行なわれる。Therefore, in order to obtain SPAN, the micro computer system calculates according to the formula SPAN = N R (A) −N R (28), and it is determined whether or not the result satisfies the specified value. If not satisfied, an error is displayed and the scale is set to a state where it cannot be used. Such an operation is automatically performed at an appropriate cycle at the time of use.
発明の効果 本発明は、ロードセルのブリツジ回路内にブリツジバラ
ンス補正用抵抗を挿入し、この抵抗値を所定の値に設定
することにより、ロードセルの荷重と出力のデジタル値
との関係をゼロ点が中心となる傾斜変化として変化させ
ることができ、これにより、スパン調整をしてもゼロ点
がずれることがないものである。Advantageous Effects of Invention The present invention inserts a bridge balance correction resistor in the bridge circuit of a load cell and sets the resistance value to a predetermined value, so that the relationship between the load of the load cell and the digital value of the output is zero point. Can be changed as a tilt change whose center is, so that the zero point does not shift even if span adjustment is performed.
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図はブロツ
ク図、第2図は荷重とデジタル値との関係を示すグラフ
である。 2……ロードセル、4……調整抵抗(ブリツジバランス
補正用抵抗)The drawings show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram and FIG. 2 is a graph showing the relationship between load and digital value. 2 ... Load cell, 4 ... Adjustment resistor (Bridge balance correction resistor)
Claims (1)
後にA/Dコンバータでデジタル信号に変換して重量デ
ータを得るようにしたものにおいて、前記ロードセルの
ブリツジ回路にブリツジバランス補正用抵抗を接続し、
前記ロードセルに印加される皿及びそれを支持する構造
物による無負荷時の重量によつて発生するロードセル出
力を、無負荷時荷重と定格荷重との比に前記ロードセル
の感度を乗算した値が前記ロードセルに固有な前記ブリ
ツジ回路の不平衡度に一致するように前記ブリツジバラ
ンス補正用抵抗を調整して、零に調整することにより秤
のスパン調整を行なつたときにゼロ点が変化しないよう
にしたことを特徴とするロードセル秤のゼロ点調整方
法。1. A load-cell output is amplified by an analog section and then converted into a digital signal by an A / D converter to obtain weight data. In this case, a bridge-balance correction resistor is connected to a bridge circuit of the load cell. Then
The load cell output generated by the load applied to the load cell and the weight of the structure supporting the load cell at the time of no load, the value obtained by multiplying the ratio of the load at no load and the rated load by the sensitivity of the load cell is Adjust the bridge balance correction resistance so as to match the unbalance degree of the bridge circuit specific to the load cell, and adjust it to zero so that the zero point does not change when the span adjustment of the balance is performed. A zero point adjusting method for a load cell balance, characterized in that
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP58214410A JPH0629771B2 (en) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | Zero adjustment method for load cell balance |
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1983
- 1983-11-15 JP JP58214410A patent/JPH0629771B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60105924A (en) | 1985-06-11 |
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