JPS5833128A - 電子天びん - Google Patents
電子天びんInfo
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- JPS5833128A JPS5833128A JP13171081A JP13171081A JPS5833128A JP S5833128 A JPS5833128 A JP S5833128A JP 13171081 A JP13171081 A JP 13171081A JP 13171081 A JP13171081 A JP 13171081A JP S5833128 A JPS5833128 A JP S5833128A
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- voltage
- current
- electromagnetic force
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
- G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
- G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
- G01G23/3707—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting using a microprocessor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cookers (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電子天びんに関する。
従来の電磁力平衡式の電子天びんでは、荷重と平衡する
電磁力を発生するフィードバックコイルに電流を流し、
その電流を出力電圧に変換して天びん出力を得ている。
電磁力を発生するフィードバックコイルに電流を流し、
その電流を出力電圧に変換して天びん出力を得ている。
そこで、精壌を高めるためには、この電流値をより高精
度に読み取るＡ／Ｄ変換器が必要となって、安価に、か
つ簡単に構成することができなかった。また、出力抵抗
の発熱。
度に読み取るＡ／Ｄ変換器が必要となって、安価に、か
つ簡単に構成することができなかった。また、出力抵抗
の発熱。
温度変化が天びん精度に影響を与えていた。さらに、フ
ィードバックコイルの発熱があると、電磁力の作用する
ビームに伸縮を起こし、精度の向上の妨げになっていた
。
ィードバックコイルの発熱があると、電磁力の作用する
ビームに伸縮を起こし、精度の向上の妨げになっていた
。
この発明の目的は、上述の点に鑑み、安価に、かつ簡単
な構成によって高精度なＡ／Ｄ変換出力が得られる電子
天びんを提供することにある。
な構成によって高精度なＡ／Ｄ変換出力が得られる電子
天びんを提供することにある。
この発明の電子天びんは、要約すれば、荷重に対応した
電磁力を発生する第１のフィードバックコイルによる電
磁力を打ち消す方向に電磁力を発生する第２のフィード
バックコイルを設け、上記第１のフィードバックコイル
と上記第２のフィードバックコイルに流れる電流の和を
検出する出力抵抗の両端電圧と基準電圧との差が零にな
るように、その差に対応した電圧に比例したパルス幅を
もち、波高値が所定の荷重に対応して設定されたパルス
電流を上記第２のフィードバックコイルに供給するよう
構成され、上記パルス幅を測定することにより、はかり
皿に作用する荷重が測定されることを特徴としている。
電磁力を発生する第１のフィードバックコイルによる電
磁力を打ち消す方向に電磁力を発生する第２のフィード
バックコイルを設け、上記第１のフィードバックコイル
と上記第２のフィードバックコイルに流れる電流の和を
検出する出力抵抗の両端電圧と基準電圧との差が零にな
るように、その差に対応した電圧に比例したパルス幅を
もち、波高値が所定の荷重に対応して設定されたパルス
電流を上記第２のフィードバックコイルに供給するよう
構成され、上記パルス幅を測定することにより、はかり
皿に作用する荷重が測定されることを特徴としている。
以下、この発明を実施例の図面に従い説明する。
第１図にこの実施例の構成図を示す。位置検出器１は、
はかり皿８に荷重９が作用したとき天びん機構部２６の
ビーム２４の変位を検出する変位センサなどからなり、
その出力は増幅器２およびＰＩＤ（比例＋檀分十微分）
制御器６に導入される。ＰＩＤ制御器３は、ビーム２２
を元の位置（荷重９が与えられる前の状態）に復元させ
るために電磁力発生機構７内の第１のフィードバックコ
イル（ＦＢＣ）５に電圧−電流変換器４を介して供給す
るフィードバック電流Ｉ、を制御するためのものである
。電磁力発生機構７は、ビーム２４に作用する電磁力を
発生する第１のＦＢＣ５と、この第１のＦＢＣ５による
電磁力を打ち消す方向に働らく電磁力を発生する第２の
ＦＢＣ６からなる。第１と第２のＦＢＣ５，６の出力線
は差動増幅器１２の…の入力側に接続され、接続点りに
おいて出力抵抗１０（その抵抗値をＲとする）に接続さ
れている。差動増幅器１２のＨの入力側には基準電圧Ｉ
ｔが与えられている。この基準電圧Ｂｒの値＆すの天び
んに与えられる最大荷重に対して決められる。差動増幅
器１２の出力は、基準電圧Ｅｆと出力抵抗１０の両端電
圧ＢＲとの差に比例した電圧を位相調整回路１６に出力
する。比較器１４、ノコギリ波発生回路１５および電圧
−電流変換器１９によって電圧−パルス幅変換器が構成
されている。位相調整回路１３によって雑音成分が除か
れた差動増幅器１２の出力は比較器１４の（ト）の入力
側に導入され、（ハ）の入力側には、ノコギリ波発生回
路１５が出力するノコギリ波電圧Ｂが入力されている。
はかり皿８に荷重９が作用したとき天びん機構部２６の
ビーム２４の変位を検出する変位センサなどからなり、
その出力は増幅器２およびＰＩＤ（比例＋檀分十微分）
制御器６に導入される。ＰＩＤ制御器３は、ビーム２２
を元の位置（荷重９が与えられる前の状態）に復元させ
るために電磁力発生機構７内の第１のフィードバックコ
イル（ＦＢＣ）５に電圧−電流変換器４を介して供給す
るフィードバック電流Ｉ、を制御するためのものである
。電磁力発生機構７は、ビーム２４に作用する電磁力を
発生する第１のＦＢＣ５と、この第１のＦＢＣ５による
電磁力を打ち消す方向に働らく電磁力を発生する第２の
ＦＢＣ６からなる。第１と第２のＦＢＣ５，６の出力線
は差動増幅器１２の…の入力側に接続され、接続点りに
おいて出力抵抗１０（その抵抗値をＲとする）に接続さ
れている。差動増幅器１２のＨの入力側には基準電圧Ｉ
ｔが与えられている。この基準電圧Ｂｒの値＆すの天び
んに与えられる最大荷重に対して決められる。差動増幅
器１２の出力は、基準電圧Ｅｆと出力抵抗１０の両端電
圧ＢＲとの差に比例した電圧を位相調整回路１６に出力
する。比較器１４、ノコギリ波発生回路１５および電圧
−電流変換器１９によって電圧−パルス幅変換器が構成
されている。位相調整回路１３によって雑音成分が除か
れた差動増幅器１２の出力は比較器１４の（ト）の入力
側に導入され、（ハ）の入力側には、ノコギリ波発生回
路１５が出力するノコギリ波電圧Ｂが入力されている。
比較器１４において、電圧Ａがノコギリ波電圧Ｂより大
きいか否か比較され、Ａ２Ｂのときの時間幅をもつパル
ス電流が電圧−電流変換器１９およびカウンター１８に
導入されている。ノコギリ波電圧Ｂは、ノコギリ波発生
回路１５から一定の周期゛Ｔごとに連続して発生され、
この周ＩＩＴは基準発振器１７が発するクロック信号を
ノコギリ波制御回路１６に導入して設定される。ノコギ
リ波制御回路１６はノコギリ波の発生スタート、リセッ
トなどの制御を行なう回路である。カウンター１８は基
準発振器１７からのクロック信号に従い、パルス電流Ｃ
のパルス幅を計数するものであり、その値を演算器２０
に出力する。電圧−電流変換器１９において、パルス信
号Ｃ／が直流成分ＩＰを吃つノイルスミ流Ｃに変換され
第２のＦＢＣ６に供給される。
きいか否か比較され、Ａ２Ｂのときの時間幅をもつパル
ス電流が電圧−電流変換器１９およびカウンター１８に
導入されている。ノコギリ波電圧Ｂは、ノコギリ波発生
回路１５から一定の周期゛Ｔごとに連続して発生され、
この周ＩＩＴは基準発振器１７が発するクロック信号を
ノコギリ波制御回路１６に導入して設定される。ノコギ
リ波制御回路１６はノコギリ波の発生スタート、リセッ
トなどの制御を行なう回路である。カウンター１８は基
準発振器１７からのクロック信号に従い、パルス電流Ｃ
のパルス幅を計数するものであり、その値を演算器２０
に出力する。電圧−電流変換器１９において、パルス信
号Ｃ／が直流成分ＩＰを吃つノイルスミ流Ｃに変換され
第２のＦＢＣ６に供給される。
第２図にこのＩ、の出力波形図を示す。パルス幅Ｔはこ
のはかりの固有周波数より高く、通常５０ｍ８以下であ
る。ＩＰは一周期内でパルス電流Ｃのパルス幅ｔに対し
ＩｆＸｔ／Ｔと表わせる。なお、波高値■ｒは所定の荷
重に対して予め設定されている。出力抵抗１０と第２の
ＩＦＢＯ６の間に接続されたローパスフィルタ２２は、
低リークコンデンサーからなり、第２のＦＢＣ！６から
出力抵抗１０に流れる電流Ｉ、の高周波成分を除去する
ためのものである。演算器２０は、カウンター１８の出
力を導入して統計的処理を行ない、はかり皿８に与えら
れた荷重を算出し、その値を表示装置２１に出力する。
のはかりの固有周波数より高く、通常５０ｍ８以下であ
る。ＩＰは一周期内でパルス電流Ｃのパルス幅ｔに対し
ＩｆＸｔ／Ｔと表わせる。なお、波高値■ｒは所定の荷
重に対して予め設定されている。出力抵抗１０と第２の
ＩＦＢＯ６の間に接続されたローパスフィルタ２２は、
低リークコンデンサーからなり、第２のＦＢＣ！６から
出力抵抗１０に流れる電流Ｉ、の高周波成分を除去する
ためのものである。演算器２０は、カウンター１８の出
力を導入して統計的処理を行ない、はかり皿８に与えら
れた荷重を算出し、その値を表示装置２１に出力する。
以上の構成において、はかり皿８に与えられた荷車量は
、以下に述べるようにパルス電流Ｃのパルス幅を測定す
ることにより求められる。
、以下に述べるようにパルス電流Ｃのパルス幅を測定す
ることにより求められる。
はかり皿８に載せられる試料の未知重量をＷ髪。
第１のＦＢＣ５に流れる電流をＩＰ％第１のＩＦＢＣ５
によって発生する電磁力をＷＦ、第２のＦＢＣ６によっ
て発生する電磁力をＷ、とし、比例定数をにア、ＫＰ
とすると、下式がなりたつ。
によって発生する電磁力をＷＦ、第２のＦＢＣ６によっ
て発生する電磁力をＷ、とし、比例定数をにア、ＫＰ
とすると、下式がなりたつ。
ｗｘ＝ｗ、−ｗ、＝ ＩＦＫＦ −ＩＰＫｐ ・−・
・（１）一方、出力抵抗１０の両端電圧ＥＲは基準電圧
Ｅｒ に等しくなるよう制御されているとき、下式％式
％ （２） （１） 、 （２）式から Ｗｘ＝ＥＲＫ、／Ｒ−ＩＰ （Ｋ、＋ＫＰ）となり、Ｅ
ＲＫ、／Ｒ、（ＫＦ＋ＫＰ）は未知車量Ｗｘに対して定
数であるから、それぞれをＫｔ ＋ Ｋｔとおくと、次
のように表わせる。
・（１）一方、出力抵抗１０の両端電圧ＥＲは基準電圧
Ｅｒ に等しくなるよう制御されているとき、下式％式
％ （２） （１） 、 （２）式から Ｗｘ＝ＥＲＫ、／Ｒ−ＩＰ （Ｋ、＋ＫＰ）となり、Ｅ
ＲＫ、／Ｒ、（ＫＦ＋ＫＰ）は未知車量Ｗｘに対して定
数であるから、それぞれをＫｔ ＋ Ｋｔとおくと、次
のように表わせる。
Ｗｘ＝に１−■ＰＫ！・・・・・・・・・（３）この（
３）式かられかるように、未知重置Ｗｘは工。
３）式かられかるように、未知重置Ｗｘは工。
のみに比：倒している。一方、ＩＰはパルス電流Ｃの直
流成分であるから、そのパルス幅（第２図の１、または
ｈ ）を測定することにより未知重量が求められる。ま
た、パルス幅はカウンター１８によって計数されるが、
基準発振器１７からのクロック信号の間隔を縮め、測定
精度を簡単に向上させることができる。
流成分であるから、そのパルス幅（第２図の１、または
ｈ ）を測定することにより未知重量が求められる。ま
た、パルス幅はカウンター１８によって計数されるが、
基準発振器１７からのクロック信号の間隔を縮め、測定
精度を簡単に向上させることができる。
次に、出力抵抗１０に生ずる発熱について説明する。Ｂ
ｆ＝ＢＲがなりたつよう制御されているどき、出力抵抗
１０にはつねに一定電圧ｐｒが印加されていることにな
り、消費される電力は、Ｅｒ” ／ Ｒで一定である。
ｆ＝ＢＲがなりたつよう制御されているどき、出力抵抗
１０にはつねに一定電圧ｐｒが印加されていることにな
り、消費される電力は、Ｅｒ” ／ Ｒで一定である。
従って、はかり皿８に作用する荷重が変化しても、抵抗
Ｒの発熱量はつねに一定である。従って出力抵抗１０に
生ずる発熱は測定精度に影看しない。
Ｒの発熱量はつねに一定である。従って出力抵抗１０に
生ずる発熱は測定精度に影看しない。
次に、第１のＦＢＯ５と第２のＦＢＯ６の単位電流当り
の発生電磁力を便宜上同一であるとして、すなわち、そ
れらの電気抵抗値（Ｒｅ）は同じであるとして、第１と
第２のＦＢＯの発熱蓋の変化について説明する。第１の
ＦＢＯ５と第２のＦＢＯ６が消費する電力Ｐ、は、下式
で表わせる。
の発生電磁力を便宜上同一であるとして、すなわち、そ
れらの電気抵抗値（Ｒｅ）は同じであるとして、第１と
第２のＦＢＯの発熱蓋の変化について説明する。第１の
ＦＢＯ５と第２のＦＢＯ６が消費する電力Ｐ、は、下式
で表わせる。
Ｐｐ ＝ ＩＰ” Ｒ１１＋ Ｉｐ Ｒａ ・・・
・・・・・・（４）未知重量Ｗｘが零のとき（ｗｘ＝Ｏ
Ｘすなわちはかり皿に荷重がないときは、 Ｉｐ ＝ Ｉｐ ＝ Ｉｐｍａｘ／２ であるから消費される電力は（４）式から２ 、 Ｉ Ｆ ｍａ Ｘ Ｒ６ に等しい。ここでＩ、 ｍａｗは、はかりに与えられる
最大荷重ＷｍａＸに対して第１のＦＢＯ５に流れる電流
である。未知重量Ｗｘが最大荷重ＷｆｆｌａＸのとき、
（３）から■、＝０ であるから消費される電力４１
Ｉ 、ｚ ｍａＸ Ｒｏである。一方、第１のＦＢＧ！
５のみの従来の場合を考えると、未知重置Ｗｘの・とき
第１のＦＢＯ５に流れる電流Ｉｓに対して、消費される
電力はｌ５Ｒｏである。この場合、最大荷重ＷｔｎａＸ
のときに流れる電流ＩＳ ＋ｉ Ｉｐｍａｘ（Ｉ？
’＝０） に等しいから、消費される電力はＩ、”
ｍａｘ Ｒｏ である。また、荷重が与えられていな
いときには電流■ｓが流れないから消費電力は零である
。以上のように、従来の第１のＦＢＯ５のみの場合にお
いては、荷重が零から最大まで変化したとき、消費電力
が零から工、”ｍａｘＲｏまで増大するのに対し、この
実施例においては、２ −Ｉ、 ｍａｘＲ４からＩＦｍａＸｌ’Ｌ６ に変わ
り、その変化量が抑制されている。すなわち、この実施
例では荷重がない状態においても最大荷重時の半分の電
力が予熱過程として消費され、発熱の変化が抑制される
。これにより、ビーム２２の伸縮などが減少し測定精度
の向上に寄与する。
・・・・・・（４）未知重量Ｗｘが零のとき（ｗｘ＝Ｏ
Ｘすなわちはかり皿に荷重がないときは、 Ｉｐ ＝ Ｉｐ ＝ Ｉｐｍａｘ／２ であるから消費される電力は（４）式から２ 、 Ｉ Ｆ ｍａ Ｘ Ｒ６ に等しい。ここでＩ、 ｍａｗは、はかりに与えられる
最大荷重ＷｍａＸに対して第１のＦＢＯ５に流れる電流
である。未知重量Ｗｘが最大荷重ＷｆｆｌａＸのとき、
（３）から■、＝０ であるから消費される電力４１
Ｉ 、ｚ ｍａＸ Ｒｏである。一方、第１のＦＢＧ！
５のみの従来の場合を考えると、未知重置Ｗｘの・とき
第１のＦＢＯ５に流れる電流Ｉｓに対して、消費される
電力はｌ５Ｒｏである。この場合、最大荷重ＷｔｎａＸ
のときに流れる電流ＩＳ ＋ｉ Ｉｐｍａｘ（Ｉ？
’＝０） に等しいから、消費される電力はＩ、”
ｍａｘ Ｒｏ である。また、荷重が与えられていな
いときには電流■ｓが流れないから消費電力は零である
。以上のように、従来の第１のＦＢＯ５のみの場合にお
いては、荷重が零から最大まで変化したとき、消費電力
が零から工、”ｍａｘＲｏまで増大するのに対し、この
実施例においては、２ −Ｉ、 ｍａｘＲ４からＩＦｍａＸｌ’Ｌ６ に変わ
り、その変化量が抑制されている。すなわち、この実施
例では荷重がない状態においても最大荷重時の半分の電
力が予熱過程として消費され、発熱の変化が抑制される
。これにより、ビーム２２の伸縮などが減少し測定精度
の向上に寄与する。
以上のように、この発明によれば、はかり皿に与えられ
る荷重の変化に対し、出力抵抗による発熱量が一定であ
り、フィードバックコイルに生ずる発熱量の変化が抑制
されるから、高精度なＡ／Ｄ変換出力が得られ、また構
成が簡単に、かつ安価である高精度な電子天びんを得る
ことができる。
る荷重の変化に対し、出力抵抗による発熱量が一定であ
り、フィードバックコイルに生ずる発熱量の変化が抑制
されるから、高精度なＡ／Ｄ変換出力が得られ、また構
成が簡単に、かつ安価である高精度な電子天びんを得る
ことができる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はこの
実施例の作用を説明する出力波形図であるＯ １・・・・・・位置検出器、 ２・・・・・・増幅器、 ３・・・・・・ＰＩＤ制御器、 ４・・・・・・電圧−電流変換器、 ５・・・・・・第１のフィードバックコイル、６・・・
・・・第２のフィードバックコイル、７・・・・・・電
磁力発生機構、 ８・・・・−・はかり皿、 ９・・・・・・荷重、 １０・・・・・・出力抵抗、 １１・・・・・・基準電圧、 １２・・・・・・差動増幅器、 １３・・・・・・位相調整回路、 １４・・・・・・比較器、 １５・・・・・・ノコギリ波発生回路、１６・・・・・
・ノコギリ波制御回路、１７・・・・・・基準発振器、 １８・・・・・・カウンター、 １９・・・・−・電圧−電流変換器、 ２０・・・・−・演算器、 ２１・・・・・・表示器、 ２２・・・・・・ローパスフィルター、２３・・・・・
・天びん機構部、 ２４・・・・・・ビーム。 特許出願人 株式会社 高滓 製作 所代 理 人
弁理士 西 １） 新 。
実施例の作用を説明する出力波形図であるＯ １・・・・・・位置検出器、 ２・・・・・・増幅器、 ３・・・・・・ＰＩＤ制御器、 ４・・・・・・電圧−電流変換器、 ５・・・・・・第１のフィードバックコイル、６・・・
・・・第２のフィードバックコイル、７・・・・・・電
磁力発生機構、 ８・・・・−・はかり皿、 ９・・・・・・荷重、 １０・・・・・・出力抵抗、 １１・・・・・・基準電圧、 １２・・・・・・差動増幅器、 １３・・・・・・位相調整回路、 １４・・・・・・比較器、 １５・・・・・・ノコギリ波発生回路、１６・・・・・
・ノコギリ波制御回路、１７・・・・・・基準発振器、 １８・・・・・・カウンター、 １９・・・・−・電圧−電流変換器、 ２０・・・・−・演算器、 ２１・・・・・・表示器、 ２２・・・・・・ローパスフィルター、２３・・・・・
・天びん機構部、 ２４・・・・・・ビーム。 特許出願人 株式会社 高滓 製作 所代 理 人
弁理士 西 １） 新 。
Claims (1)
- はかり皿に作用する荷重によって変位するビームと、こ
のビームの変位を検出するビーム位置検出器と、このビ
ーム位置検出器の出力を導入し、上記ビームを所定の位
置に復元するよう制御する制御手段と、この制御手段の
出力によって上記荷重に対応した電磁力を発生する第１
のフィードバックフィルからなる電磁力発生機構とを備
えた装置において、上記第１のフィードバックコイルに
よる電磁力を打ち消す方向の電磁力を発生する第２のフ
ィードバックコイルと、上記第１のフィードバックコイ
ルと上記第２のフィードバフクコイルに流れる電流が導
入される出力抵抗と、この出力抵抗の両端電圧と基準電
圧を比較しその差に対応した電圧を出力する比較手段と
、上記比較手段の出力に比例したパルス幅をもち、波高
値が所定の荷重に対応して設定されたパルス電流を発生
するパルス電流発生手段と、上記パルス電流のパルス幅
を計数する手段とを有し、上記第１のフィードバックフ
ィルに電流が流れたとき、上記比較手段の出力が零にな
るように上記第２のフィードバックコイルに上記パルス
電流が供給されるよう構成された電子天びん。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13171081A JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13171081A JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5833128A true JPS5833128A (ja) | 1983-02-26 |
| JPH0316609B2 JPH0316609B2 (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=15064381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13171081A Granted JPS5833128A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 電子天びん |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833128A (ja) |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP13171081A patent/JPS5833128A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0316609B2 (ja) | 1991-03-06 |
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