JPH0979863A - 積分型ａ／ｄ変換器のゼロ点調整方法および電源投入時毎にゼロ点を調整するロードセル式はかり - Google Patents
積分型ａ／ｄ変換器のゼロ点調整方法および電源投入時毎にゼロ点を調整するロードセル式はかりInfo
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- JPH0979863A JPH0979863A JP7258259A JP25825995A JPH0979863A JP H0979863 A JPH0979863 A JP H0979863A JP 7258259 A JP7258259 A JP 7258259A JP 25825995 A JP25825995 A JP 25825995A JP H0979863 A JPH0979863 A JP H0979863A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歪みゲージ式ロードセルはかりのゼロ点調整
を容易にし、電力入力の度にゼロ点を調整する。 【構成】 ゼロ点の調整時に、二重積分型Ａ／Ｄ変換器
の一次積分時間を短縮し、入力可能電圧を大きくし、短
時間でゼロ点調整を自動調整できるようにする。
を容易にし、電力入力の度にゼロ点を調整する。 【構成】 ゼロ点の調整時に、二重積分型Ａ／Ｄ変換器
の一次積分時間を短縮し、入力可能電圧を大きくし、短
時間でゼロ点調整を自動調整できるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】歪みゲージ式ロードセルを使
用したデジタル式重量計に関する。
用したデジタル式重量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】二重積分型Ａ／Ｄ変換器の性能を十分活
用するためには無負荷時の差動増幅器の出力はゼロに近
づける必要があり、ブリッジ回路を構成する各抵抗片の
抵抗値を個々に調整するのが一般的であるが、個々の抵
抗値を調整するには時間も掛かりコスト高の原因となる
ために、一方の入力端子に抵抗を介して出力を分圧し、
無負荷時の出力を実質的にゼロに近づける、オフセット
方式も適用されているが、オフセット値の調整の時も、
通常測定時と同じ積分時間で行っていた。
用するためには無負荷時の差動増幅器の出力はゼロに近
づける必要があり、ブリッジ回路を構成する各抵抗片の
抵抗値を個々に調整するのが一般的であるが、個々の抵
抗値を調整するには時間も掛かりコスト高の原因となる
ために、一方の入力端子に抵抗を介して出力を分圧し、
無負荷時の出力を実質的にゼロに近づける、オフセット
方式も適用されているが、オフセット値の調整の時も、
通常測定時と同じ積分時間で行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】二重積分型Ａ／Ｄ変換
器（以下、二重積分器と称する）は、図１のように構成
されている。測定対象となる入力電圧Ｖx を、ＳＷ１で
Ｒに接続すると、積分器出力Ｖo は次第に下がり、０Ｖ
に達する。すると、コンパレータの出力がＨｉからＬｏ
になり、制御装置は、その時点から一定時間ｔx を計測
する。この期間を入力積分時間と呼ぶことにする。一定
時間ｔx が経過した時点でのＶo の電圧ＶoRは、 ＶoR＝−（Ｖx／Ｒ）×（ｔx／Ｃ） （１） となり、Ｖx に比例する。ｔxが終了したら、ＳＷ１を
ＯＦＦし、ＳＷ２をＯＮする事で、Ｖxと逆の極性をも
つ基準電圧−ＶRをＲに接続する。積分器出力Ｖoは次第
に上がり、再び０Ｖに達する。この期間ｔRを基準積分
時間と呼ぶことにする。ｔRは ｔR＝（Ｖx／ＶR）×ｔx （２） で表され、ＶR、ｔxが一定値であるので、Ｖx に比例し
た値が得られる。ｔR、ｔx は、基準クロックによって
作られる。基準クロックの周期をＴとし、ｔx＝ＮＴ、
ｔR＝ｎＴとすると、上式は、 ｎ＝（Ｖx／ＶR）×Ｎ （３） で表される。
器（以下、二重積分器と称する）は、図１のように構成
されている。測定対象となる入力電圧Ｖx を、ＳＷ１で
Ｒに接続すると、積分器出力Ｖo は次第に下がり、０Ｖ
に達する。すると、コンパレータの出力がＨｉからＬｏ
になり、制御装置は、その時点から一定時間ｔx を計測
する。この期間を入力積分時間と呼ぶことにする。一定
時間ｔx が経過した時点でのＶo の電圧ＶoRは、 ＶoR＝−（Ｖx／Ｒ）×（ｔx／Ｃ） （１） となり、Ｖx に比例する。ｔxが終了したら、ＳＷ１を
ＯＦＦし、ＳＷ２をＯＮする事で、Ｖxと逆の極性をも
つ基準電圧−ＶRをＲに接続する。積分器出力Ｖoは次第
に上がり、再び０Ｖに達する。この期間ｔRを基準積分
時間と呼ぶことにする。ｔRは ｔR＝（Ｖx／ＶR）×ｔx （２） で表され、ＶR、ｔxが一定値であるので、Ｖx に比例し
た値が得られる。ｔR、ｔx は、基準クロックによって
作られる。基準クロックの周期をＴとし、ｔx＝ＮＴ、
ｔR＝ｎＴとすると、上式は、 ｎ＝（Ｖx／ＶR）×Ｎ （３） で表される。
【０００４】一般にロードセル式の秤に於いて、荷重を
電圧に変換して、二重積分器を用いてカウント値に変換
する場合、二重積分器のＡ／Ｄ変換可能な入力電圧範囲
に対して、荷重を変換した電圧の範囲をなるべく大きく
なるように設定している。図１において、Ｖx＜０ の
時、Ｖoの電圧はプラスにしか動かず、０Ｖに達するこ
とがないので、Ａ／Ｄ変換ができない。この状態になる
と、Ｖx＞０ となり、ＳＷ１をＯＮすることでＶo の電
圧が再び０Ｖに達するまで、Ａ／Ｄ変換不能に陥る。ま
た、積分器の出力電圧には、下限値があり、入力積分期
間終了時の積分器出力Ｖはその電圧を下回ることはでき
ない。したがって、Ｖx が十分大きいときは、（１）式
の計算上、ＶoRが積分器の下限値を越えてしまうが、実
際はそうはならず、（１）式が成り立たなくなり、Ａ／
Ｄ変換値は大きく誤差を生じる。したがって、二重積分
器の入力電圧には、下限値Ｖminと上限値Ｖmaxが存在
し、その範囲を超えると、Ｖx に比例したカウント数が
得られない。
電圧に変換して、二重積分器を用いてカウント値に変換
する場合、二重積分器のＡ／Ｄ変換可能な入力電圧範囲
に対して、荷重を変換した電圧の範囲をなるべく大きく
なるように設定している。図１において、Ｖx＜０ の
時、Ｖoの電圧はプラスにしか動かず、０Ｖに達するこ
とがないので、Ａ／Ｄ変換ができない。この状態になる
と、Ｖx＞０ となり、ＳＷ１をＯＮすることでＶo の電
圧が再び０Ｖに達するまで、Ａ／Ｄ変換不能に陥る。ま
た、積分器の出力電圧には、下限値があり、入力積分期
間終了時の積分器出力Ｖはその電圧を下回ることはでき
ない。したがって、Ｖx が十分大きいときは、（１）式
の計算上、ＶoRが積分器の下限値を越えてしまうが、実
際はそうはならず、（１）式が成り立たなくなり、Ａ／
Ｄ変換値は大きく誤差を生じる。したがって、二重積分
器の入力電圧には、下限値Ｖminと上限値Ｖmaxが存在
し、その範囲を超えると、Ｖx に比例したカウント数が
得られない。
【０００５】二重積分器の入力可能電圧がＶmin〜Ｖma
x、その時の変換結果がｎmin〜ｎmaxカウントとした場
合、この二重積分器の誤差がｍカウントとすると、この
二重積分器の精度は、ｍ／（ｎmax−ｎmin）で表され
る。たとえばｎminが０、ｎmaxが１００，０００（以下
積分器はｎmax ＝１００，０００とする）で、ｍが１０
カウントとすると、精度は１／１０，０００ となる。
ここで、荷重を電圧に変換した結果が、無負荷状態で０
Ｖ、秤量負荷状態でＶmax／１０であったとすると、そ
の変換結果はそれぞれ０、ｎmax／１０カウントであ
る。この場合の荷重に対する変換精度は、１０ｍ／ｎma
x となり、上の条件では１／１，０００であり、二重積
分器本来の精度の１／１０になってしまう。したがっ
て、秤量荷重を電圧に変換した時、ＶxがＶmaxになるべ
く近くなるようにする必要がある。つまり、無負荷状態
のＶxをＶxo、秤量負荷状態のＶxをＶxwとすると、Ｖmi
n＜Ｖxo＜Ｖxw＜Ｖmax を満たし、かつ、ＶminとＶx
o、Ｖxw とＶmaxをそれぞれ近い値に設定しなければな
らない。
x、その時の変換結果がｎmin〜ｎmaxカウントとした場
合、この二重積分器の誤差がｍカウントとすると、この
二重積分器の精度は、ｍ／（ｎmax−ｎmin）で表され
る。たとえばｎminが０、ｎmaxが１００，０００（以下
積分器はｎmax ＝１００，０００とする）で、ｍが１０
カウントとすると、精度は１／１０，０００ となる。
ここで、荷重を電圧に変換した結果が、無負荷状態で０
Ｖ、秤量負荷状態でＶmax／１０であったとすると、そ
の変換結果はそれぞれ０、ｎmax／１０カウントであ
る。この場合の荷重に対する変換精度は、１０ｍ／ｎma
x となり、上の条件では１／１，０００であり、二重積
分器本来の精度の１／１０になってしまう。したがっ
て、秤量荷重を電圧に変換した時、ＶxがＶmaxになるべ
く近くなるようにする必要がある。つまり、無負荷状態
のＶxをＶxo、秤量負荷状態のＶxをＶxwとすると、Ｖmi
n＜Ｖxo＜Ｖxw＜Ｖmax を満たし、かつ、ＶminとＶx
o、Ｖxw とＶmaxをそれぞれ近い値に設定しなければな
らない。
【０００６】実際には、Ｖx を直接観測するのではな
く、制御回路を介して、カウント値ｎを表示装置などに
よって観測し、調整する。ｗを荷重、Ａを定数とする
と、Ｖxは Ｖx＝Ａｗ＋Ｖxo で表される。秤量の荷重
をＷとすると、ＶxＷ−Ｖxo＝ＡＷ で、秤のゲインに比
例する値なので、具体的には、無負荷時の電圧、Ｖxoを
調整することになる。以下、これを「０点調整」とす
る。この場合、カウントの数値を見て、どの程度調整す
れば、求める値になるかを判断しながら調整するわけだ
が、Ｖxの値がＶmin以下であったり、Ｖmax 以上である
場合は、正常な値が得られず、その判断が困難となる。
その場合、Ｖmin＜Ｖxo＜Ｖmax になり、正常な値が得
られるまで、任意に調整する試行錯誤が必要になる。こ
のため、０点調整には、時間がかかる。
く、制御回路を介して、カウント値ｎを表示装置などに
よって観測し、調整する。ｗを荷重、Ａを定数とする
と、Ｖxは Ｖx＝Ａｗ＋Ｖxo で表される。秤量の荷重
をＷとすると、ＶxＷ−Ｖxo＝ＡＷ で、秤のゲインに比
例する値なので、具体的には、無負荷時の電圧、Ｖxoを
調整することになる。以下、これを「０点調整」とす
る。この場合、カウントの数値を見て、どの程度調整す
れば、求める値になるかを判断しながら調整するわけだ
が、Ｖxの値がＶmin以下であったり、Ｖmax 以上である
場合は、正常な値が得られず、その判断が困難となる。
その場合、Ｖmin＜Ｖxo＜Ｖmax になり、正常な値が得
られるまで、任意に調整する試行錯誤が必要になる。こ
のため、０点調整には、時間がかかる。
【０００７】二重積分方式は、Ｖxを時間ｔRに変換する
ため、Ｖx が大きい場合は、変換時間も大きくなるた
め、Ｖxo＞Ｖmax である場合は、特に時間がかかりやす
い。特に、この調整を人手によらず、マイコン等で処理
する場合、本来であれば高速に行えるはずであるもの
が、このために調整時間が長くかかってしまう。調整
は、図３のフローチャートようにするが、当初のＶx 値
がＡ／Ｄ変換の限界を超えていると、フィードバックの
回数が増え、マイコンによる自動処理の場合でも、１０
秒以上かかってしまうことがある。
ため、Ｖx が大きい場合は、変換時間も大きくなるた
め、Ｖxo＞Ｖmax である場合は、特に時間がかかりやす
い。特に、この調整を人手によらず、マイコン等で処理
する場合、本来であれば高速に行えるはずであるもの
が、このために調整時間が長くかかってしまう。調整
は、図３のフローチャートようにするが、当初のＶx 値
がＡ／Ｄ変換の限界を超えていると、フィードバックの
回数が増え、マイコンによる自動処理の場合でも、１０
秒以上かかってしまうことがある。
【０００８】手動による調整では、ある程度調整してみ
て、表示が安定するのを待ち、確定した表示値を見てか
ら、さらに調整する、という手順になる。調整している
最中にもＡ／Ｄ変換が進んでいるので、１回の表示周期
の後でないと、確定した値を表示できないからである。
ロードセル単体で、歪みゲージの抵抗値をトリミングす
るなどして、ブリッジの出力を調整し、出力電圧を抑え
ることもなされているが、この方法では、調整にかえっ
て時間がかかり、コストアップになる。
て、表示が安定するのを待ち、確定した表示値を見てか
ら、さらに調整する、という手順になる。調整している
最中にもＡ／Ｄ変換が進んでいるので、１回の表示周期
の後でないと、確定した値を表示できないからである。
ロードセル単体で、歪みゲージの抵抗値をトリミングす
るなどして、ブリッジの出力を調整し、出力電圧を抑え
ることもなされているが、この方法では、調整にかえっ
て時間がかかり、コストアップになる。
【０００９】図２−ａ及び図２−ｂは、実際の０点調整
の回路例であり、図２−ｂは、自動調整の場合の例であ
る。ＲG1、ＲG2、ＲG3、ＲG4 は、ロードセルに貼り付
けられた歪みゲージであり、出力１、出力２は、歪みゲ
ージで構成されたブリッジの出力である。差動増幅器
は、出力１、出力２の差を増幅し、電圧Ｖx として出力
する。電圧Ｖx は、前述のように２重積分型Ａ／Ｄ変換
器と制御装置によって、荷重値に変換され、表示装置に
出力される。図１では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、及び可変抵
抗器ＶＲによって、出力２の出力値を調整し、それによ
って、Ｖx の値を調整する。図２（ｂ）では、抵抗器Ｒ
３、電子ボリュームによって、出力２の出力値を調整す
る。
の回路例であり、図２−ｂは、自動調整の場合の例であ
る。ＲG1、ＲG2、ＲG3、ＲG4 は、ロードセルに貼り付
けられた歪みゲージであり、出力１、出力２は、歪みゲ
ージで構成されたブリッジの出力である。差動増幅器
は、出力１、出力２の差を増幅し、電圧Ｖx として出力
する。電圧Ｖx は、前述のように２重積分型Ａ／Ｄ変換
器と制御装置によって、荷重値に変換され、表示装置に
出力される。図１では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、及び可変抵
抗器ＶＲによって、出力２の出力値を調整し、それによ
って、Ｖx の値を調整する。図２（ｂ）では、抵抗器Ｒ
３、電子ボリュームによって、出力２の出力値を調整す
る。
【００１０】このような調整機構がない場合、無負荷状
態で、歪みゲージの各々の抵抗値がＲG1／ＲG2＝ＲG3／
ＲG4 から外れていれば、出力１と出力２の電圧差が生
じ、差動増幅器の出力電圧Ｖx が０Ｖでない値を持つ。
無負荷状態の作動増幅器の出力電圧Ｖxo、秤量負荷状態
の差動電圧Ｖxwにおいて、秤量を負荷した場合の出力電
圧の増分を、ΔＶw＝Ｖxw−Ｖxo とすると、Ｖxoが、Δ
Ｖw の数倍に及ぶ場合がある。たとえばＶxoに±２倍の
ばらつきがあれば、幅としては４倍、秤量を荷重する
と、さらに＋ΔＶw するから、無負荷での出力電圧を調
整せず、ばらつきを考慮したすべてのＶx においてＡ／
Ｄ変換器の入力電圧範囲に入るように設計するならば、
合計ΔＶw ×５倍の入力電圧範囲を持つ必要がある。つ
まり、Ａ／Ｄ変換の精度が１／５に落ちてしまう。
態で、歪みゲージの各々の抵抗値がＲG1／ＲG2＝ＲG3／
ＲG4 から外れていれば、出力１と出力２の電圧差が生
じ、差動増幅器の出力電圧Ｖx が０Ｖでない値を持つ。
無負荷状態の作動増幅器の出力電圧Ｖxo、秤量負荷状態
の差動電圧Ｖxwにおいて、秤量を負荷した場合の出力電
圧の増分を、ΔＶw＝Ｖxw−Ｖxo とすると、Ｖxoが、Δ
Ｖw の数倍に及ぶ場合がある。たとえばＶxoに±２倍の
ばらつきがあれば、幅としては４倍、秤量を荷重する
と、さらに＋ΔＶw するから、無負荷での出力電圧を調
整せず、ばらつきを考慮したすべてのＶx においてＡ／
Ｄ変換器の入力電圧範囲に入るように設計するならば、
合計ΔＶw ×５倍の入力電圧範囲を持つ必要がある。つ
まり、Ａ／Ｄ変換の精度が１／５に落ちてしまう。
【００１１】一般には、精度を確保するため、Ｖxoを小
さく抑えることを前提とし、ΔＶwは、Ａ／Ｄ変換器の
入力範囲、Ｖmax−Ｖmin に近くなるように、差動増幅
器の増幅率が設計されている。このようにＶxoがΔＶw
の数倍に及ぶ可能性がある場合は、調整前のＶxoの値
は、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲を超え、正常なカウント値
を得られないことが多く、調整に時間がかかっていた。
さく抑えることを前提とし、ΔＶwは、Ａ／Ｄ変換器の
入力範囲、Ｖmax−Ｖmin に近くなるように、差動増幅
器の増幅率が設計されている。このようにＶxoがΔＶw
の数倍に及ぶ可能性がある場合は、調整前のＶxoの値
は、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲を超え、正常なカウント値
を得られないことが多く、調整に時間がかかっていた。
【００１２】たとえば、１回のＡ／Ｄ変換に要する時間
を、カウントが０に近いときが０．２秒、Ａ／Ｄ変換の
入力限界を超えたときを０．５秒、その中間を０．４秒
とし、可変抵抗器で１回調整する時間を１秒とし、表示
の安定を観測するのに必要な時間がＡ／Ｄ変換３回分だ
として、前述のフローチャートを実行すると、 まず、表示をみる。（このとき、上限値を大きく越えているとする） 所要時間０．５秒×３＝１．５秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（ここで、まだわずかに上限値を超えていたとする） 所要時間０．５秒×３＝１．５秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（やっと、Ａ／Ｄ変換範囲に入ったとする） 所要時間０．４秒×３＝１．２秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に近づいたとする）所要時間０．２秒×３＝０．６秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に入ったとする） 所要時間０．２秒×３＝０．６秒 合計で９．４秒となる。自動調整の場合は、調整時間の
分が小さくなるが、それでも、少なくとも５．４秒かか
ることになる。実際は試行錯誤の時間がもっと長くかか
ることが多い。
を、カウントが０に近いときが０．２秒、Ａ／Ｄ変換の
入力限界を超えたときを０．５秒、その中間を０．４秒
とし、可変抵抗器で１回調整する時間を１秒とし、表示
の安定を観測するのに必要な時間がＡ／Ｄ変換３回分だ
として、前述のフローチャートを実行すると、 まず、表示をみる。（このとき、上限値を大きく越えているとする） 所要時間０．５秒×３＝１．５秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（ここで、まだわずかに上限値を超えていたとする） 所要時間０．５秒×３＝１．５秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（やっと、Ａ／Ｄ変換範囲に入ったとする） 所要時間０．４秒×３＝１．２秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に近づいたとする）所要時間０．２秒×３＝０．６秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に入ったとする） 所要時間０．２秒×３＝０．６秒 合計で９．４秒となる。自動調整の場合は、調整時間の
分が小さくなるが、それでも、少なくとも５．４秒かか
ることになる。実際は試行錯誤の時間がもっと長くかか
ることが多い。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、０点調整時に、入力積分時間を、実際の
計測時の入力積分時間ｔxと異なる、十分小さい時間ｔ
x’を用いる。
に、本発明は、０点調整時に、入力積分時間を、実際の
計測時の入力積分時間ｔxと異なる、十分小さい時間ｔ
x’を用いる。
【００１４】
【作用】前述の図１において、積分器出力の下限値をＶ
ominとすると、入力積分時間終了時の積分器出力電圧Ｖ
oRがＶominであるときのＶx の値が、積分器の入力電圧
の上限値Ｖmaxとなる。これは（１）式より Ｖomin ＝−Ｖmax／Ｒ × ｔx／Ｃ （４） で表される。Ｖmaxについて解くと Ｖmax ＝ −Ｖomin／ｔx × ＲＣ （５） で表される。ｔx’の時のＶxの上限値Ｖmax’は Ｖmax’＝ −Ｖomin／ｔx’ × ＲＣ （６） である。 ｔx’＝ｔx／ｋ とすると、（５）、（６）
式より Ｖmax’＝−Ｖomin／ｔx × ＲＣ × ｋ＝Ｖmax × ｋ （７） となる。つまり、入力積分時間ｔx を１／ｋに短縮する
ことにより、入力可能な電圧をｋ倍とする事ができる。
ominとすると、入力積分時間終了時の積分器出力電圧Ｖ
oRがＶominであるときのＶx の値が、積分器の入力電圧
の上限値Ｖmaxとなる。これは（１）式より Ｖomin ＝−Ｖmax／Ｒ × ｔx／Ｃ （４） で表される。Ｖmaxについて解くと Ｖmax ＝ −Ｖomin／ｔx × ＲＣ （５） で表される。ｔx’の時のＶxの上限値Ｖmax’は Ｖmax’＝ −Ｖomin／ｔx’ × ＲＣ （６） である。 ｔx’＝ｔx／ｋ とすると、（５）、（６）
式より Ｖmax’＝−Ｖomin／ｔx × ＲＣ × ｋ＝Ｖmax × ｋ （７） となる。つまり、入力積分時間ｔx を１／ｋに短縮する
ことにより、入力可能な電圧をｋ倍とする事ができる。
【００１５】
実施例１、入力積分時間を計測するカウントＮを、Ｎ／
ｋの値にする。 制御装置には、一般にマイクロコンピ
ュータが使用されるが、実際に計測時に用いられる入力
積分時間を形成するカウントＮと、０点調整時の入力積
分時間を形成する、カウントＮ’＝Ｎ／ｋ を別個に持
つことは可能である。この場合の、Ａ／Ｄ変換結果であ
る、カウントｎ’は（３）式より ｎ’＝Ｖx／ＶR × Ｎ’＝ｎ × １／ｋ となる。つまり、ｎ’は、通常測定時の値の１／ｋにな
る。０点調整時には、カウント数をｋ倍すればよいこと
になる。ただし、カウントの量子化誤差は、ｋ倍にな
る。
ｋの値にする。 制御装置には、一般にマイクロコンピ
ュータが使用されるが、実際に計測時に用いられる入力
積分時間を形成するカウントＮと、０点調整時の入力積
分時間を形成する、カウントＮ’＝Ｎ／ｋ を別個に持
つことは可能である。この場合の、Ａ／Ｄ変換結果であ
る、カウントｎ’は（３）式より ｎ’＝Ｖx／ＶR × Ｎ’＝ｎ × １／ｋ となる。つまり、ｎ’は、通常測定時の値の１／ｋにな
る。０点調整時には、カウント数をｋ倍すればよいこと
になる。ただし、カウントの量子化誤差は、ｋ倍にな
る。
【００１６】０点調整は、ゲイン調整と異なり、高精度
を要求されない。調整の範囲は、秤量を負荷したときの
カウント値の変化に対して、１／１０に入っていれば、
Ａ／Ｄ変換の精度の低下は１割ですむからである。１／
３０００ の秤では、計算上、ｋ＝３００ が可能であ
ることになる。たとえば、ｋ＝１０ としても、前述の
フローチャートを実行すると、Ａ／Ｄ変換の上限値が１
０倍になったので、上限値を超えることはなくなり、正
常なカウント値が得られる。正常なカウント数が得られ
ないため、とりあえず適当に調整してみて、様子を見
て、正常なカウント数に入るまでさらに調整する、とい
う部分がなくなるので、調整は速やかに行うことができ
る。
を要求されない。調整の範囲は、秤量を負荷したときの
カウント値の変化に対して、１／１０に入っていれば、
Ａ／Ｄ変換の精度の低下は１割ですむからである。１／
３０００ の秤では、計算上、ｋ＝３００ が可能であ
ることになる。たとえば、ｋ＝１０ としても、前述の
フローチャートを実行すると、Ａ／Ｄ変換の上限値が１
０倍になったので、上限値を超えることはなくなり、正
常なカウント値が得られる。正常なカウント数が得られ
ないため、とりあえず適当に調整してみて、様子を見
て、正常なカウント数に入るまでさらに調整する、とい
う部分がなくなるので、調整は速やかに行うことができ
る。
【００１７】ＶxがＶmin以下の場合は、Ａ／Ｄ変換不可
能になるが、最初からＶx が大きくずれていても必ず
Ｖx＞Ｖmin となるように、Ｖx を大きくプラスさせて
おくように、０点調整用の抵抗を前もって設定していく
ことは、Ｖx の範囲が１０倍になったため容易である。
また、基準積分時間ｔR’ も、ｎが１／１０になるた
め、１／１０になる。つまり、１回のＡ／Ｄ変換に要す
る時間も、１／１０になり、さらに高速になる。前述の
フローチャートを実行すると、 まず、表示をみる。（このとき、上限値を越えていることはない） 所要時間０．０４秒×３＝０．１２秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に近づいたとする） 所要時間０．０２秒×３＝０．０６秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に入ったとする） 所要時間０．０２秒×３＝０．０６秒 合計で、２．２４秒になり、調整時間が大きく短縮され
たことが解る。自動調整の場合は、調整時間の部分が小
さくなり、０．２４秒と極めて高速になる。
能になるが、最初からＶx が大きくずれていても必ず
Ｖx＞Ｖmin となるように、Ｖx を大きくプラスさせて
おくように、０点調整用の抵抗を前もって設定していく
ことは、Ｖx の範囲が１０倍になったため容易である。
また、基準積分時間ｔR’ も、ｎが１／１０になるた
め、１／１０になる。つまり、１回のＡ／Ｄ変換に要す
る時間も、１／１０になり、さらに高速になる。前述の
フローチャートを実行すると、 まず、表示をみる。（このとき、上限値を越えていることはない） 所要時間０．０４秒×３＝０．１２秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に近づいたとする） 所要時間０．０２秒×３＝０．０６秒 可変抵抗器で調整する。 所要時間 １秒 表示をみる。（調整範囲に入ったとする） 所要時間０．０２秒×３＝０．０６秒 合計で、２．２４秒になり、調整時間が大きく短縮され
たことが解る。自動調整の場合は、調整時間の部分が小
さくなり、０．２４秒と極めて高速になる。
【００１８】実施例２、制御装置の基準クロックを、０
点調整時に変更する。基準発振周波数を生成する発振器
を、分周期に接続し、１／ｋの発振周波数を出力させ、
基準発振周波数と、分周期から出力される１／ｋの発振
周波数を、制御信号によって、選択的に二重積分の基準
クロックとして使用するための切換器を備える。本実施
例の回路図を図４に示す。分周期から出力される周波数
の周期をＴとする。周期＝１／周波数 であるから、基
準発振周波数の周期Ｔ’は、Ｔ／ｋとなる。通常の計測
時には、分周期から出力される周期ＴによりＡ／Ｄ変換
を行い、０点調整時には基準発信の周期Ｔ’＝Ｔ／ｋ
を使用する。
点調整時に変更する。基準発振周波数を生成する発振器
を、分周期に接続し、１／ｋの発振周波数を出力させ、
基準発振周波数と、分周期から出力される１／ｋの発振
周波数を、制御信号によって、選択的に二重積分の基準
クロックとして使用するための切換器を備える。本実施
例の回路図を図４に示す。分周期から出力される周波数
の周期をＴとする。周期＝１／周波数 であるから、基
準発振周波数の周期Ｔ’は、Ｔ／ｋとなる。通常の計測
時には、分周期から出力される周期ＴによりＡ／Ｄ変換
を行い、０点調整時には基準発信の周期Ｔ’＝Ｔ／ｋ
を使用する。
【００１９】入力積分時間のカウントＮ を変えずに、
基準クロックの周期をＴ’＝Ｔ／ｋにすることにより、
入力積分時間ｔx’は ｔx’＝Ｎ×Ｔ’＝Ｎ×Ｔ／ｋ＝ｔx／ｋ となり、入力積分時間を１／ｋに短縮することができ
る。したがって、第１の実施例と同様に、二重積分器の
入力電圧の上限値は、ｋ倍になる。（３）式より、測定
結果のカウント数ｎは、基準クロックの周期Ｔに依存し
ないので、通常の計測時の値と同じ結果が得られる。制
御装置にマイクロコンピュータを使用する場合、上記の
分周期、切換器を内蔵しているものが多く、それを利用
すれば、コストアップなしに、この実施例を実現するこ
とができる。
基準クロックの周期をＴ’＝Ｔ／ｋにすることにより、
入力積分時間ｔx’は ｔx’＝Ｎ×Ｔ’＝Ｎ×Ｔ／ｋ＝ｔx／ｋ となり、入力積分時間を１／ｋに短縮することができ
る。したがって、第１の実施例と同様に、二重積分器の
入力電圧の上限値は、ｋ倍になる。（３）式より、測定
結果のカウント数ｎは、基準クロックの周期Ｔに依存し
ないので、通常の計測時の値と同じ結果が得られる。制
御装置にマイクロコンピュータを使用する場合、上記の
分周期、切換器を内蔵しているものが多く、それを利用
すれば、コストアップなしに、この実施例を実現するこ
とができる。
【００２０】実施例３、０点調整時の入力積分時間を、
通常の計測時の１／ｋにしたｔx’と、通常計測時のｔx
の２種類を、適時切り換えて使用する。第１の実施例
で、得られる結果の分解能が１／ｋに低下したように、
入力積分時間を１／ｋに短縮すると、Ａ／Ｄ変換器の精
度が低下することが多い。前述のように、０点調整の精
度は、あまり要求されないので、通常は問題ないが、Ａ
／Ｄ変換器の精度の低下が０点調整の要求精度を越える
ことが予想される場合は、まず、粗調整として入力積分
時間ｔx’＝ｔx／ｋ で調整し、０点が要求される範囲
に入ったとみなされたとき、入力積分時間を、ｔx に切
り換えて、確認、または微調整をすることで、精度の良
い調整が可能になる。
通常の計測時の１／ｋにしたｔx’と、通常計測時のｔx
の２種類を、適時切り換えて使用する。第１の実施例
で、得られる結果の分解能が１／ｋに低下したように、
入力積分時間を１／ｋに短縮すると、Ａ／Ｄ変換器の精
度が低下することが多い。前述のように、０点調整の精
度は、あまり要求されないので、通常は問題ないが、Ａ
／Ｄ変換器の精度の低下が０点調整の要求精度を越える
ことが予想される場合は、まず、粗調整として入力積分
時間ｔx’＝ｔx／ｋ で調整し、０点が要求される範囲
に入ったとみなされたとき、入力積分時間を、ｔx に切
り換えて、確認、または微調整をすることで、精度の良
い調整が可能になる。
【００２１】実施例４、０点調整時に、実施例１と２を
併用して、２種類の入力積分時間を使用する。例とし
て、まず粗調整として、Ａ／Ｄ変換器の分解能が、０点
調整の要求精度以下となるほど短い入力積分時間を使用
して調整する。入力積分時間のカウントをＮ’＝Ｎ／
ｋ’とし、さらに基準クロックを、Ｔ’＝Ｔ／ｋとした
入力積分時間ｔx'' は、ｔx／ｋｋ’となるのでこれを
使用することができる。調整により、０点のカウントが
一定範囲に入ったら、入力積分時間のカウント数をＮに
戻し、基準クロックはＴ’＝Ｔ／ｋ のままとした入力
積分時間ｔx’＝ｔx／ｋ を用いて、微調整を行う。そ
の次に、入力積分時間のカウント数をＮ、基準クロック
をＴに戻した、通常測定時の時間ｔx にして、確認を行
う。このようにすれば、要求精度以下になるほど短い入
力積分時間が使用できるため、時間のかかる粗調整部分
が高速化でき、精度良く調整することができる。
併用して、２種類の入力積分時間を使用する。例とし
て、まず粗調整として、Ａ／Ｄ変換器の分解能が、０点
調整の要求精度以下となるほど短い入力積分時間を使用
して調整する。入力積分時間のカウントをＮ’＝Ｎ／
ｋ’とし、さらに基準クロックを、Ｔ’＝Ｔ／ｋとした
入力積分時間ｔx'' は、ｔx／ｋｋ’となるのでこれを
使用することができる。調整により、０点のカウントが
一定範囲に入ったら、入力積分時間のカウント数をＮに
戻し、基準クロックはＴ’＝Ｔ／ｋ のままとした入力
積分時間ｔx’＝ｔx／ｋ を用いて、微調整を行う。そ
の次に、入力積分時間のカウント数をＮ、基準クロック
をＴに戻した、通常測定時の時間ｔx にして、確認を行
う。このようにすれば、要求精度以下になるほど短い入
力積分時間が使用できるため、時間のかかる粗調整部分
が高速化でき、精度良く調整することができる。
【００２１】
【発明の効果】この手法は、入力電圧範囲を広げる効果
がある点と、１回のＡ／Ｄ変換時間を、調整時に短縮す
るため、高速に０点調整が可能になる点の、２つの効果
があるが、後者については、２重積分型Ａ／Ｄ変換器が
入力信号を時間に変換して出力するＶ−Ｔ変換型のＡ／
Ｄ変換器であるから可能となることがわかる。つまり、
１回のＡ／Ｄ変換時間を短縮可能であるような、他のＶ
−Ｔ型Ａ／Ｄ変換器、たとえば電荷平衡式Ａ／Ｄ変換器
においても有効であることは、明白である。
がある点と、１回のＡ／Ｄ変換時間を、調整時に短縮す
るため、高速に０点調整が可能になる点の、２つの効果
があるが、後者については、２重積分型Ａ／Ｄ変換器が
入力信号を時間に変換して出力するＶ−Ｔ変換型のＡ／
Ｄ変換器であるから可能となることがわかる。つまり、
１回のＡ／Ｄ変換時間を短縮可能であるような、他のＶ
−Ｔ型Ａ／Ｄ変換器、たとえば電荷平衡式Ａ／Ｄ変換器
においても有効であることは、明白である。
【００２２】入力積分時間を短くすると入力電圧が低く
なり、積分器の出力限界を越えることが無くなるとも
に、バラツキを考慮して最初の入力が逆極性に成ること
が無いところまで抵抗を持たせることが出来るので、最
初の測定で調整の度合いが判断でき、調整回数は格段に
少なくなる。更に、積分時間が短い分、調整時間は短く
なり、極めて短時間で調整できる。また、短い時間で調
整できるので、図２（ｂ）のように、電子ボリュウムを
持つ物は、電源入力時毎にゼロ点調整を行うことが可能
になり、このことは、調整されたオフセット値を保存し
ておくための装置が不要となる。
なり、積分器の出力限界を越えることが無くなるとも
に、バラツキを考慮して最初の入力が逆極性に成ること
が無いところまで抵抗を持たせることが出来るので、最
初の測定で調整の度合いが判断でき、調整回数は格段に
少なくなる。更に、積分時間が短い分、調整時間は短く
なり、極めて短時間で調整できる。また、短い時間で調
整できるので、図２（ｂ）のように、電子ボリュウムを
持つ物は、電源入力時毎にゼロ点調整を行うことが可能
になり、このことは、調整されたオフセット値を保存し
ておくための装置が不要となる。
【図１】（ａ）二重積分型Ａ／Ｄ変換器の構成 （ｂ）二重積分型Ａ／Ｄ変換器の電圧値
【図２】（ａ）手調整によるゼロ点調整回路の実施例 （ｂ）請求項２に使用される自動調整式ゼロ点調整回路
の実施例
の実施例
【図３】ゼロ点調整のフローチャート
【図４】積分時間変更の実施例
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｍ 1/10 Ｈ０３Ｍ 1/52 1/52 Ｇ０１Ｂ 7/18 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 ロードセルに貼り付けた歪みゲージによ
りブリッジ回路を構成し、そのブリッジ回路の出力を電
圧として取り出し、二重積分型Ａ／Ｄ変換器によってデ
ジタル値に変換する秤に於いて、オフセット値を調整す
る際に、二重積分型Ａ／Ｄ変換器の入力積分時間を短縮
することを特徴とする調整方法。 - 【請求項２】 ロードセルに貼り付けた歪みゲージによ
りブリッジ回路を構成し、そのブリッジ回路の出力を電
圧として取り出し、二重積分型Ａ／Ｄ変換器によってデ
ジタル値に変換する秤に於いて、電源投入時毎に、二重
積分型Ａ／Ｄ変換器の入力積分時間を短縮してオフセッ
ト値を調整することを特徴とするロードセル式はかり。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25825995A JP3722525B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 二重積分型ａ／ｄ変換器を含むロードセル式秤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25825995A JP3722525B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 二重積分型ａ／ｄ変換器を含むロードセル式秤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979863A true JPH0979863A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3722525B2 JP3722525B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=17317753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25825995A Expired - Fee Related JP3722525B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 二重積分型ａ／ｄ変換器を含むロードセル式秤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722525B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087119A (zh) * | 2010-03-18 | 2011-06-08 | 上海海事大学 | 电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法 |
| US11099662B2 (en) | 2019-05-24 | 2021-08-24 | Seiko Epson Corporation | Pointing element, display system, and method of controlling pointing element |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP25825995A patent/JP3722525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087119A (zh) * | 2010-03-18 | 2011-06-08 | 上海海事大学 | 电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法 |
| US11099662B2 (en) | 2019-05-24 | 2021-08-24 | Seiko Epson Corporation | Pointing element, display system, and method of controlling pointing element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3722525B2 (ja) | 2005-11-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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