JPH095147A - 電子天びん - Google Patents

電子天びん

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JPH095147A
JPH095147A JP15760295A JP15760295A JPH095147A JP H095147 A JPH095147 A JP H095147A JP 15760295 A JP15760295 A JP 15760295A JP 15760295 A JP15760295 A JP 15760295A JP H095147 A JPH095147 A JP H095147A
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JP
Japan
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coil
magnetic field
proportional
current
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP15760295A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Yamaguchi
敏之 山口
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP15760295A priority Critical patent/JPH095147A/ja
Publication of JPH095147A publication Critical patent/JPH095147A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁場中のコイルへのフィードバック電流を決
めるPIDもしくはPD演算結果のうちI、またはIと
P、もしくはPを計量値の決定に供し、その決定に供し
た演算結果に基づく電流と、残りの演算結果に基づく電
流とを、磁場中に配置した2つのコイルに分けて流す電
子天びんにおいて、大きな磁気回路を用いることなく正
確な計量値を得ることのできる電子天びんを提供する。 【構成】 計量値の決定に供される電流を流すコイル5
を、磁気回路7が作る磁場中の均一磁場の中心部に置
き、他方のコイル6を、その軸方向上下いずれかまたは
双方に置くことで、S/Nの高い電子天びんでありなが
ら、磁気回路7として小型のものを用いて正確な計量値
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子天びんに関し、より
詳しくは、電磁力平衡型の電子天びんに関する。
【0002】
【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、被測定荷重の負荷により変位するレバー等の可
動部にコイルを固着するとともに、そのコイルを永久磁
石を主体とする磁気回路が作る磁場中に配置し、そこに
電流を流すことによって発生する電磁力を被測定荷重と
対抗させ、両者が釣り合うようにコイルに流れる電流を
制御し、釣り合い状態でのコイル電流から被測定荷重の
大きさを求める。
【0003】コイルに流れる電流は、可動部の変位を変
位検出器によって検出し、その検出結果に応じた電流が
コイルに流れるようにフィードバック制御される。すな
わち、可動部の変位が0を維持するようなサーボ機構に
よって、コイル電流が制御される。ここで、変位検出結
果は、通常、PID(比例・積分・微分)演算された
後、もしくは、PD(比例・微分)演算された後、電流
信号としてコイルにフィードバックされ、各演算の定数
等を適宜に設定することにより、系の応答性と安定性が
確保されるように考慮されている。また、コイルに流れ
た電流は、例えば精密抵抗を通すことによって電圧信号
に変換され、A−D変換器で刻々とデジタル化した後、
マイクロコンピュータによって平均化演算やスパン係数
を乗じる等の演算を施すことで、表示すべき計量値を決
定する。
【0004】ところで、このような電子天びんにおいて
は、被測定荷重の大きさ、つまり計量値は、系がある程
度安定しているときにのみ正確に算出されれば足り、従
って計量値を決定するために必要な信号は、PID演算
機能を持つものにあっては、積分演算結果のみ、または
比例と積分演算結果のみで十分であり、残る比例と微
分、あるいは微分演算結果は必要としない。特に、微分
演算結果は、過渡応答時における系の応答性を向上させ
ることを主たる目的とするものであり、これをもデジタ
ル化して計量値の演算に供することは、計量値のS/N
を向上させるためにはむしろ好ましくない。同じよう
に、PD演算機能を持つものでは、計量値の決定には比
例演算結果のみを用いれば足りる。
【0005】このようなことから、従来、2つのコイル
を磁場中に二重巻きにして配置し、その一方のコイルに
計量値の決定に供される演算結果に基づく電流信号、つ
まり積分演算結果または比例・積分演算結果、もしく
は、比例演算結果に基づく電流を流し、その電流のみを
電圧信号化〜デジタル化し、計量値の決定に供すべくマ
イクロコンピュータに導入するとともに、他方のコイル
には残る演算結果に基づく電流信号、つまり比例・微分
演算結果または微分演算結果を流すような対策を採るこ
とで、S/Nの高い高精度の電子天びんを得ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電磁力平衡
型の天びんにおいては、コイルは均一磁場中に置かれ、
何らかの原因によって多少移動しようともその均一磁場
領域から外れないようにしなければ、被測定荷重に相当
した信号が得られず、正確な計量値が得られないことは
言うまでもないが、上記のように2つのコイルを二重巻
きにして磁場中に配置する場合、1つのコイルを磁場中
に配置する通常の電子天びんに比して、均一磁場の領域
をコイルの径方向に広くする必要が生じる。ここで、こ
の種の磁場を作る磁気回路は永久磁石およびポールピー
スによって構成されるが、均一磁場の領域を広くするた
めには大きな永久磁石とポールピースが必要となり、コ
ストアップの原因となるばかりでなく、天びんが大型化
していしまうという問題がある。
【0007】本発明の目的は、磁気回路が作る磁場中に
2つのコイルを配置して、比例・積分・微分もしくは比
例・微分演算結果のうち、計量値の決定に供した演算結
果に基づく電流信号と、残りの演算結果に基づく電流信
号とを、これら2つのコイルに個別に流すように構成さ
れた電子天びんにおいて、大きな磁気回路を用いること
なく、正確な計量値を得ることのできる電子天びんを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電子天びんは、被測定荷重によって変位す
る可動部にコイルを固着し、かつ、そのコイルを磁気回
路が作る磁場中に配置するとともに、可動部の変位を変
位検出器によって検出し、その検出信号を比例・積分・
微分演算(もしくは比例・微分演算)した後、電流信号
としてコイルに流すことによって、被測定荷重と電磁力
とを平衡させ、その平衡状態でコイルに流れる電流から
計量値を決定する天びんにおいて、比例・積分・微分演
算(もしくは比例・微分演算)のうち、積分または比例
・積分演算後の信号(もしくは比例演算後の信号)のみ
を計量値の決定に供し、かつ、磁場中に2つのコイル
5,6を設けて、その各コイルに計量値の決定に供する
信号と残りの信号とをそれぞれ別個に流すよう構成する
とともに、計量値の決定に供する信号が流されるコイル
5を、磁気回路7が形成する磁場中における均一磁場の
中心部分に配置し、そのコイル5の軸方向上下いずれか
または双方に、他方のコイル6を配置していることによ
って特徴づけられる(図1参照)。
【0009】ここで、本発明は、変位検出信号を比例・
積分・微分演算するタイプの電子天びんにあっては、積
分演算結果、または、比例および積分演算結果を計量値
の決定に供するもののほか、変位検出信号を比例・微分
演算するタイプの電子天びんにあっては、比例演算結果
を計量値の決定に供するものを含む。
【0010】
【作用】正確な計量値を得るべく均一磁場中に置く必要
があるのは、計量値の決定に供される演算結果に基づく
電流信号が流されるコイル5のみであり、残る演算結果
に基づく電流信号が流されるコイル6は、ある程度不均
一な磁場中に配置しても計量値には影響を及ぼさない。
本発明はこの点に着目してなされたもので、計量値の決
定に供される演算結果に基づく電流信号が流されるコイ
ル5を磁気回路7が作る磁場中の均一磁場の中心部分に
置き、他方のコイル6についてはその上下いずれかもし
くは双方に置くことで、S/Nの高い電子天びんであり
ながら、小型の磁気回路7を用いて正確な計量値を得る
ことが可能となる。
【0011】
【実施例】図1は本発明実施例の機構図と電気回路構成
を示すブロック図とを併記して示す全体構成図である。
【0012】支点1を中心として回動自在のレバー2の
一端部に、被測定荷重Wを負荷するための皿3が設けら
れている。また、レバー2には、支点1を挟んで皿3と
反対側の位置に、支持部材4を介して、共通の鉛直軸を
中心として円筒状に巻回された第1のコイル5と第2の
コイル6が固着されている。ここで、第2のコイル6
は、第1のコイル5の上下に分割された2つのコイル6
a,6bからなり、この2つのコイル6a,6bは導線
6cによって相互に接続されて実質的に1つのコイルを
構成している。そして、これらの第1および第2のコイ
ル5および6は、磁気回路7が形成する磁場中に置かれ
ている。
【0013】磁気回路7は、図示のように同極どうしが
鉛直軸に沿って対向するように配置された2つの永久磁
石71,72と、その間に配置された円柱ないしは円盤
状のポールピース73、およびこれらを囲む筒状のヨー
ク74によって構成されており、ポールピース73の外
周面とヨーク74の内周面との間の円筒状の空隙に静磁
場を形成している。前記した第1および第2のコイル5
および6は、その円筒状の磁場空間M内に、磁場の方向
に直交するように巻回された状態で配置されているが、
磁場空間M内の磁場の強度分布と各コイル5,6(6
a,6b)の位置関係は、図2に示す通りである。すな
わち、磁気回路7が作る磁場は、図2のグラフに示すよ
うに、2つの永久磁石71,72間の中央、換言すれば
ポールピース73の上下方向中央を通る線a−bを中心
とする上下方向所定領域は均一の強度となるが、その均
一磁場領域から上下に遠ざかるほど、磁場強度は低下す
る。第1のコイル5の上下方向位置は線a−bを中心と
しており、均一磁場領域内に全てが収まっている。ま
た、第1のコイル5の上下方向寸法は、均一磁場領域の
上下方向距離よりも短く、従って均一磁場領域は第1の
コイル5の上下にも所定距離ずつ広がっている。一方、
第2のコイル6を構成する上下2つのコイル6aと6b
は、それぞれの一部が均一磁場領域を外れた状態で配置
されている。
【0014】さて、レバー2の皿3の装着端とは反対側
の先端には変位検出器8が配設されており、この変位検
出器8によってレバー2の変位が検出される。変位検出
器8の出力はプリアンプ10で増幅された後、I(積
分)用演算処理アンプ11およびPD(比例・微分)用
演算処理アンプ12に導入されている。I用演算処理ア
ンプ11は、変位検出器10によるレバー2の変位検出
値に積分演算を施した後、その演算結果に応じた大きさ
の電流信号iI を出力し、PD用演算処理アンプ12
は、同じく変位検出器10からの変位検出結果に比例演
算および微分演算を施した後、その演算結果に応じた大
きさの電流信号iPDを出力する。そして、I用演算処理
アンプ11からの出力電流iI は第1のコイル5に流さ
れ、PD用演算処理アンプ12からの出力電流iPDは第
2のコイル6に流される。
【0015】第1のコイル5を流れた電流iI は、抵抗
13によって電圧信号に変換された後、A−D変換器1
4によってデジタル化され、計量値決定用荷重データと
して刻々とマイクロコンピュータ15に取り込まれる。
マイクロコンピュータ15では、このA−D変換器14
からの荷重データを平均化するとともに、スパン係数を
乗じる等の公知の演算によって被測定荷重Wの大きさを
求め、表示器16に計量値として表示する。
【0016】以上の本発明実施例において、皿3に被測
定荷重Wが作用するとレバー2が回動変位し、その変位
量は変位検出器8によって検出されるとともに、その変
位検出結果はI用演算処理アンプ11で積分されて第1
のコイル5に電流信号iI として供給されると同時に、
PD用演算処理アンプ12で比例および微分されて第2
のコイル6に電流信号iPDとして供給され、これらの各
電流が各コイルに流れることによって発生する電磁力が
レバー2に作用し、被測定荷重Wに抗してレバー2を平
衡させる。そして、この間、第1のコイル5に流れる電
流iI の大きさが荷重データとしてマイクロコンピュー
タ15に取り込まれ、計量値が決定される。このとき、
計量値の決定に供される電流iI が流れる第1のコイル
5は、磁気回路7が作る磁場空間M中で均一磁場領域の
中心に配置されているため、レバー2が多少変位しても
この第1のコイル5が均一磁場領域から逸脱することは
なく、また、第2のコイル6に流れる電流iPDは、系が
バランス状態にあるときには0となり、この第2のコイ
ル6に電流iPDが流れることによって発生する、電流i
PDの大きさと磁場との積によって決まる電磁力も0とな
るため、第2のコイル6が均一磁場領域外にあっても、
上記した電流iI に基づいて決定した計量値に誤差が生
じることがない。
【0017】そして、この本発明実施例によれば、磁気
回路7は、第1のコイル5のみが均一磁場領域内に収ま
る程度の磁場を形成すればよいため、2つのコイル5,
6を設けているにも係わらず、全フィードバック電流が
1つのコイルに流される通常の電子天びんの磁気回路と
同等の大きさでよい。
【0018】なお、以上の実施例では、計量値決定に供
されない電流iPDが流される第2のコイル6を上下に2
分割したが、本発明はこれに限定されず、第2のコイル
を分割せず、これを均一磁場領域の中心に置かれた第1
のコイル5の上または下に配置してもよい。
【0019】また、以上の実施例では、変位検出器8に
よる変位検出結果をP(比例)・I(積分)・D(微
分)演算して、そのうちのI(積分)結果のみを計量値
の決定に供したが、PID各演算結果のうち、PとIの
演算結果を計量値の決定に供するように構成することも
でき、この場合、均一磁場領域の中央に置かれる第1の
コイル5にPとIの演算結果に基づく電流信号を流せば
よい。
【0020】更に、本発明は、変位検出器8による変位
検出結果に対し、P(比例)およびD(微分)演算を施
してフィードバック電流を形成する方式の電子天びんに
も適用可能であり、この場合、P演算結果に応じた電流
を第1のコイル5に流すと同時に計量値の決定に供すれ
ばよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気回路が作る磁場中のコイルにフィードバック電流を
流して系を平衡させ、その平衡させるに要する電流の大
きさから計量値を決定するサーボ機構を備えた電子天び
んにおいて、フィードバック電流を決定する変位検出値
のPID演算結果、もしくは、PD演算結果のうち、I
またはPとI、もしくは、Pの演算結果に基づく電流の
みを計量値の決定に供するとともに、磁場中に2種のコ
イルを設けて、その一方を、磁気回路が作る磁場中の均
一磁場の中央部分に配置し、他方をその上下いずれかあ
るいは双方に配置して、均一磁場の中央部分に配置され
たコイルに計量値の決定に供した電流を、他方のコイル
に残りの電流を流すように構成したから、磁場中に2種
のコイルを設けて一方に計量値決定に供する電流を流す
ことで、高いS/Nの高精度の電子天びんを得ながら、
1つのコイルを用いた通常の電子天びんと同等の磁気回
路を用いることができ、コイルを二重巻きにする場合に
比してコストの低減と小型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の機構図と電気回路構成を示すブ
ロック図とを併記して示す全体構成図
【図2】その第1のコイル5と第2のコイルの磁場空間
M中での位置の説明図
【符号の説明】
1 支点 2 レバー 3 皿 5 第1のコイル 6 第2のコイル 7 磁気回路 71,72 永久磁石 73 ポールピース 74 ヨーク 8 変位検出器 11 I(積分)用演算処理アンプ 12 PD(比例・微分)用演算処理アンプ 13 抵抗 14 A−D変換器 15 マイクロコンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定荷重によって変位する可動部にコ
    イルを固着し、かつ、そのコイルを磁気回路が作る磁場
    中に配置するとともに、上記可動部の変位を変位検出器
    によって検出し、その検出信号を比例・積分・微分演
    算、もしくは、比例・微分演算した後、電流信号として
    上記コイルに流すことによって、被測定荷重と電磁力と
    を平衡させ、その平衡状態でコイルに流れる電流から計
    量値を決定する天びんにおいて、上記比例・積分・微分
    演算、もしくは、比例・微分演算のうち、積分または比
    例・積分演算後の信号、もしくは、比例演算後の信号の
    みを上記計量値の決定に供し、かつ、上記磁場中に2つ
    のコイルを設けて、その各コイルに上記計量値の決定に
    供する信号と残りの信号とをそれぞれ別個に流すよう構
    成するとともに、計量値の決定に供する信号が流される
    コイルを、上記磁気回路が形成する磁場中における均一
    磁場の中心部分に配置し、そのコイルの軸方向上下いず
    れかまたは双方に、他方のコイルを配置していることを
    特徴とする電子天びん。
JP15760295A 1995-06-23 1995-06-23 電子天びん Pending JPH095147A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7227089B2 (en) 2004-01-19 2007-06-05 Shimadzu Corporation Electric balance with synthetic PID control signal
US10494572B2 (en) 2013-04-04 2019-12-03 Achim Methling Joesef Ranftl GbR Method for the degrading of synthetic polymers and device for carrying out said method

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CN100365396C (zh) * 2004-01-19 2008-01-30 株式会社岛津制作所 电子天平
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