JPS5817407B2 - 零調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子式はかりやその他の計測器等に用いられる
電子式サーボ系を用いた零調装置に関する。

一般に、工業用の計測器、例えば荷重計ではロードセル
等をセンサーとして用いる電子式のものが広く用いられ
ている。

このような荷重計では被測定物の荷重が零であっても、
例えば被測定物受部の重量等により、センサーから一定
の検出出力が生じており、荷重が本来零であるにもかか
わらず、指示部にはある一定の値が指示される。

そこで、この指示値を本来の荷重零に合わせる零調装置
が必要となる。

ところで、この種の測定器には、従来サーボアンプ、サ
ーボモータ、ポテンショメータを用いた機械式サーボ系
が用いられていたが、近年これらに代って比較器、アッ
プダウンカウンタ、デジタル−アナログ変換器（以下Ｄ
／Ａ変換器という）から構成される電子式サーボ系が用
いられるようになってきた。

電子式サーボ系の特徴は、機構部のないことなどから、
機械式に比べ信頼性などについてはすぐれている。

しかし、零調回路として用いた場合、制御対象が所定の
範囲を越えて零調不能になると、カウンタを用いている
ため、動作中、対象出力に振動を起こさせ、動作停止時
点で目的の位置から離れた所で停止する可能性がある。

このことはこの装置を用いたシステムにとっては、機械
式のサーボ系を用いたものに比べ悪影響を与える可能性
が多くなる。

第１図は電子式サーボ系要素２を用いた従来の零調装置
の構成を示すブロック図である。

第１図において、１は増幅器で、図示しないセンサーに
よる検出電圧Ｖ ｉ ｎを入力し、これを増幅して出力
Ｖｏｕｔを生じる。

この出力Ｖｏｕｔは図示しない指示部、例えば電圧計等
にカロえられる。

２は零調装置の主体となる電子式サーボ系要素で、以下
の各要素からなる。

すなわち、３は比較器で、前記増幅器１の出力を、制御
対象とする信号ｅ＋として入力し、これを基準値ｅ−と
比較し、その大小関係を判定する。

なお基準値ｅ−の入力端子はグランド（零点）に接続し
ている。

５はアップダウンカウンタで、上記比較器３からの判定
信号によりカウント方向が制御される。

すなわち、比較器３からの判定信号がｅ ＋ ＞ ｅ−
であればアップ方向にカウントし、ｅ＋＜ｅ−であれば
ダウン方向にカウントする。

４はクロックパルス発生器で、外部から加えられる零調
指／Ｓ＞Ａにより動作してクロックパルスＣを発生し、
これをアップダウンカウンタ５に加える。

６はＩ）／Ａ変換器で、アップブランカランク５の出力
Ｄｏｕｔを入力し、アナログ出力ｅ。

を生じる。このアナログ出力ｅ。は増幅器１への反転入
力となる。

上記サーボ系要素２の入出力関係は第２図のようになる
。

ａは比較器３の入力電圧ｅ＋、ｅ−がｅ ＋ ＞ ｅ−
の場合のＤ／Ａ変換器６のアナログ出力電圧ｅ。

の波形、Ｉ〕はｅ ＋ ＜ ｅ−の場合のときの同様な
波形である。

これらはいずれもアップダウンカウンタ５に、クロック
パルス発生器４からクロックパルスＣを加えたとき発生
する。

クロックパルスＣは零調指４＞Ａにより発生及び停止を
制御できる。

よって零調指ＧＡによりクロックパルスＣを発生させる
（以下この状態を零調中という）古、比較入力電圧ｅ＋
、即ち増幅器１の出力電圧。

Ｖｏｕｔは、ｅ−即ち零点へ近づくように動作し、零調
が行なわれる。

零調が完了したら零調指／Ｓ＞Ａを切りクロックパルス
Ｃを停止させる（以下この状態を定常状態という）。

今、零調の対象である出力電圧Ｖｏｕｔが出力型。

圧ｅ。

の範囲で零にてきない（例えば常にＶｏｕ ｔ＞ｅ−）
の状態であるとする。

このとき零調を行うと、出力ｅ。

は第２図ａのように振動をする。その結果出力Ｖｏｕｔ
も方向は逆になるが同様ζこ振動をする。

また定常状態にしたとき、出力ｅ。はと。この位置で保
持されるかは不定なので、Ｖｏｕｔは必ずしも零に近い
方で定常状態になるとは限らない。

またこれらの装置は対象が所定の範囲を越え、零調が不
能になったことを外部に出力する必要がある。

一般にこれらはアナログ出力を比較器などにより検出を
行うことが可能であるが回路的に複雑になる。

本発明は以上のような欠点を除去して、零調動作を行っ
たときに零調不能か否かを比較器を用いない簡単な回路
で検出し、かつ零調不能時の振動を防止し、さらに零調
動作を止めたときに対象出力を零に近い方向で止めるこ
とのできる零調装置を得ることを目的とする。

以Ｆ本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例を示した図で、第１図のサーボ
系要素２の構成は同様に用い、アップダウンカウンタ５
の桁上げ又は桁下げ出力（以下キャリー出力という）Ｂ
を、クロックパルス発生器４を動作させるための条件回
路、例えばＡＮＴ）回路８の一方の人力とする。

零調指／Ｓ＞Ａは、上記ＡＮＤ回路８の他方の人力とし
てカロえる。

零調指４＞Ａは、単安定マルチバイブレーク等によるリ
セットパルス発生回路７に刃口えられ、その出力はアッ
プダウンカウンタ５のロード端子りに加える。

第３図において説明−トアツプダウンカウンク５は４ビ
ツトとし最小ビット（ＬＳＢ）から最大ピッｌ−（ＭＳ
Ｂ ）のカウンタ出力をＡ。

、Ｂｏ、Ｃｏ、Ｄ。とする。

クロックパルス発生器４の制御人力Ｓは、Ｆルベルでク
ロックパルスを発生する。

また零調指４？ ＡはＨレベルで動作するものとする。

今、出力Ｖｏｕ ｔが出力ｅ。

の値によらずＶｏｕｔ ＞ｅ−の状態で零調不能になっ
たと仮定する。

第４図のタイムチャートのように零調指４＞Ａによりリ
セットパルスＲ８でアップダウンカウンタ５がリセット
される。

このため、アップダウンカウンタ５からキャリー出力Ｂ
は生じず（Ｈレベルとなる）、ＡＮＤ回路８からクロッ
クパルス発生器４に制御人力Ｓが加わり、クロックパル
ス発生器４はクロックパルスＣをアップダウンカウンタ
５に与える。

アップダウンカウンタ５は、このクロックパルスＣを受
け、Ａ／Ｄ変換器６の出力ｅ。

を増力口させる方向、すなわち、アップカウントの方向
で追従をはじめる。

そしてアップダウンカウンタ５の出力Ｄｏｕ ｔがオー
バフローになる直前にキャリー出力Ｂが出る。

すなわち、キャリー出力ＢはＬレベになりＡＮＤ回路８
の出力ＳはＬレベルになってクロックパルスＣは停止す
る。

従って、このキャリー出力Ｂはクロックパルス発生器４
の停止信号として働く。

よって次の零調指令が行なわれるまでは、この状態でホ
ールドされる。

なお、カウンタによってはアップダウンの方向にてキャ
リーの論理が変わる場合があるのでこの様な状態で使用
するときは、コンパレーク３の出力をクロックパルスＣ
でラッチする回路、例えばデータフリップフロップを用
いることが必要である。

第３図からもわかるようにこのキャリー出力Ｂは零調不
能の状態指示にも使用できる。

また、図示のように、零調指令の開始時、カウンタをデ
ィジタル値の中間値、すなわち、最大ビットのみ１で他
は０にロードすれば、最大零調時間を従来の半分にする
ことができる。

第５図は零調不能指示用としてフリップフロップ１０を
別に設けた例である。

すなわち、アップダウンカウンタ５のキャリー出力の端
子を、ノット回路９を介してフリップフロップ１０のセ
ラ１へ端子Ｓに接続し、また同リセット端子Ｈには、リ
セットパルス発生回路７の出力端子を接続する。

さらに、同フリップフロップ１０のリセット倶１出力端
子Ｑは、Ａ、 Ｎ Ｉ）回路Ｂ０）一方の入力端子に接
続する。

この場合、特に第３図のようにキャリー出力を、直接ク
ロックパルスＣを停止させるためのＡ−Ｎ Ｉ）回路８
の入力としていないので、アップダウンカウンタ５のリ
セットが不要になる。

すなわち、一般に、零調不能になった場合は、増幅器１
の入力電圧Ｖｉｎを変えてもう一度零調指４＞ 、Ａを
発して零調を行うことが行われているが、第３図の回路
では、キャリー出力Ｂによるクロックパルス停止Ｆ信号
を解除するためにアップダウンカウンタ５のリセットが
必要となる。

しかし、第５図の回路では、零調指４？Ａにより、リセ
ットパルスＩ（Ｓでフリップフロップ１０をリセットシ
、その出力Ｂ’（Ｈレベル）にてＡ、 Ｎ Ｄ回路８を
導通させるので、アップダウンカウンタ５をリセットす
る必要はない。

各作用は、前述と同様であるが零調指令の開始時、上述
のように、リセットパルスＲ８によりフ。

リップフロップ１０をリセットし、クロックパルス停止
信号を解除してクロックパルス発生器４を動作可能にな
るようにしている。

また零調不能時は、アップダウンカウンタ５の出力Ｄｏ
ｕｔがオーバフローになる直前にキャリー出力ＢがＬレ
ベルになるので、これによりフリップフロップ１０をセ
ットし、そのときＬレベルになる出力Ｂてクロックパル
スＣを停■ト、させる。

すなわち、Ｌレベルになる出力Ｂ′がクロックパルス停
止信号として働く。

なお、いずれの場合も零調可能なときは、アップダウン
カウンタ５はオーバフロー（ダウンカウントが越える場
合も含む）が生じないのでキャリーも発生しない。

本発明は以上の説明のようにアナロク回路にて比較器等
複雑な回路を用いずに零調不能の検出ができ、また零調
不能時にも振動が生じず、しかも出力は零に近い方ヘク
ランプされるので、この装置を用いたシステムにとって
悪影響を与える可能性が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子式サーボ系を用いた零調装置のフ狛
ツク図、第２図はサーボ要素と制御対象の出力を示した
説明図、第３図は本発明による零調装置の一実施例を示
すブロック図、第４図は本発明を説明するためのクイム
チヤード、第５図は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。 １・・・・・・増幅器、２・・・・・・サーボ系要素、
３・・・・・・比較器、４・・・・・・クロック発生回
路、５・・・・・・アップダウンカウンタ、６・・・・
・・Ｄ／Ａ変換器、７・・・・・・リセットパルス発生
回路、８・・・・・・条件回路、９・・・・・・ＮＯＴ
回路、１０・・・・・・フリップフロップ、Ｖｏｕ ｔ
・・・・・・増幅器出力電圧、ｅ＋、ｅ−・・・・・・
比較器入力端子、ｅ□・・・・・・Ｊ）／Ａ変換器出力
電圧、Ａ・・・・・・零調指令、Ｂ、 Ｂ・・・・・・
キャリー及び零調不能出力、Ｃ・・・・・・クロックパ
ルス、Ｒ，Ｓ・・・・・・リセットパルス、ＤｏｕｔＡ
ｏ、Ｂｏ、Ｃｏ、Ｄｏ・・・・・・カウンタ出力、Ｄｉ
ｎ・・・・・・カウンタプリセット人力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比較器により制御対象とする信号ｅ＋と基準信号ｅ
   −を比較し、その大小関係によりアップダウンカウンタ
   の計数方向を定め、このアップダウンカウンタの出力を
   ディジタル−アナログ変換器に加え、そのアナログ出力
   を零調を行う制御対象に加えて電子式サーボ系を構成し
   た零調装置において、前記アップダウンカウンタにクロ
   ックパルスを与えるクロックパルス発生器と、零調指令
   が入力された場合前記アップダウンカウンタから桁上げ
   または桁下げ出力が生じていないことを条件にクロック
   パルス発生器を作動させかつアップダウンカウンタから
   桁上げまたは桁下げ出力が生じたことによりクロックパ
   ルス発生器を停止させる条件回路と、零調指令の入力に
   伴い前記桁上げまたは桁下げ出力に基づく上記条件回路
   へのクロックパルス発生器停止信号を解除するリセット
   パルス発生回路とを備えたことを特徴とする零調装置。