JPH0133766B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0133766B2 JPH0133766B2 JP9731980A JP9731980A JPH0133766B2 JP H0133766 B2 JPH0133766 B2 JP H0133766B2 JP 9731980 A JP9731980 A JP 9731980A JP 9731980 A JP9731980 A JP 9731980A JP H0133766 B2 JPH0133766 B2 JP H0133766B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 101150006573 PAN1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁力自動平衡式の電子天びんに関す
る。
る。
一般に、電磁力自動平衛式電子天びんは、磁界
中に設けたフオースコイルに通電したとき発生す
る力と荷重をバランスさせ、そのときの電流値を
計測して秤量値を得ている。従来の装置はこの電
流値が測定する荷重によつて変化するため、測定
重量に応じてフオースコイルで発生するジユール
熱が変動し、従つて、天びん機構部の温度も変動
することになつて、精度の高い電子天びんを得よ
うとするときの大きな障害になつていた。
中に設けたフオースコイルに通電したとき発生す
る力と荷重をバランスさせ、そのときの電流値を
計測して秤量値を得ている。従来の装置はこの電
流値が測定する荷重によつて変化するため、測定
重量に応じてフオースコイルで発生するジユール
熱が変動し、従つて、天びん機構部の温度も変動
することになつて、精度の高い電子天びんを得よ
うとするときの大きな障害になつていた。
これに対し本発明らは、測定重量の変化、測定
時又は非測定時にかかわらずフオースコイルでの
発生熱量が常に一定に維持される電子天びんとし
て、荷重と平衡する電磁力を発生させるフオース
コイルの供給電流の向きを電流切換器により0.1
秒以下の周期で交互に切換え、上記周期中におけ
る正方向の電流と時間の積から負方向の電流と時
間の積を減じた量を算出して荷重の大きさを求め
る方式をすでに提案している。
時又は非測定時にかかわらずフオースコイルでの
発生熱量が常に一定に維持される電子天びんとし
て、荷重と平衡する電磁力を発生させるフオース
コイルの供給電流の向きを電流切換器により0.1
秒以下の周期で交互に切換え、上記周期中におけ
る正方向の電流と時間の積から負方向の電流と時
間の積を減じた量を算出して荷重の大きさを求め
る方式をすでに提案している。
この方式によれば、第４図に示すように、荷重
０のときは正電流の供給量（＋Ｉ×t1）と負電流
の供給量（−Ｉ×t2）が相等しく、平均電流は０
であつてフオースコイルに何らの力も生じない。
荷重が正のときは正電流の供給時間t1が負電流の
供給時間t2よりも長くなるから、平均して正の電
流が供給され、これと反対に荷重が負のときはt1
がt2よりも短くなり平均して負の電流が供給され
る。ところが、周期Ｔにおける正負両電流の供給
量は、斜線で示すように荷重の変動に関係なく常
に一定値に維持されており、従つて発生するジユ
ール熱も荷重により変動しないものとなる。
０のときは正電流の供給量（＋Ｉ×t1）と負電流
の供給量（−Ｉ×t2）が相等しく、平均電流は０
であつてフオースコイルに何らの力も生じない。
荷重が正のときは正電流の供給時間t1が負電流の
供給時間t2よりも長くなるから、平均して正の電
流が供給され、これと反対に荷重が負のときはt1
がt2よりも短くなり平均して負の電流が供給され
る。ところが、周期Ｔにおける正負両電流の供給
量は、斜線で示すように荷重の変動に関係なく常
に一定値に維持されており、従つて発生するジユ
ール熱も荷重により変動しないものとなる。
本発明はこのような新規な方式の電子天びんに
関連してなされたものであつて、フオースコイル
での発生熱量が荷重の大小に関係なく一定に維持
され、しかも構成が簡単で測定精度の高い電子天
びんの提供を目的としている。
関連してなされたものであつて、フオースコイル
での発生熱量が荷重の大小に関係なく一定に維持
され、しかも構成が簡単で測定精度の高い電子天
びんの提供を目的としている。
第１図に本発明実施例の全体構成のブロツク図
を示し、第２図に第１図のパルス幅制御器５のブ
ロツク図を示す。
を示し、第２図に第１図のパルス幅制御器５のブ
ロツク図を示す。
第１図において、１は秤量皿、２は天びん機構
部、３は天びんの傾きを検出する位置検出器、４
はPID制御制御器、５はパルス幅制御器、６は正
負定電流発生器、７はアツプダウンカウンタ、８
はタイムクロツク信号発生器、９は演算器、１０
は表示器、１２はフオースコイル、１３は定電流
源I0はは帰還パルス電流、I1は正方向定電流、I2
は負方向定電流である。
部、３は天びんの傾きを検出する位置検出器、４
はPID制御制御器、５はパルス幅制御器、６は正
負定電流発生器、７はアツプダウンカウンタ、８
はタイムクロツク信号発生器、９は演算器、１０
は表示器、１２はフオースコイル、１３は定電流
源I0はは帰還パルス電流、I1は正方向定電流、I2
は負方向定電流である。
また、第２図において、２０は制御信号入力抵
抗、２１はダイナミツククロツク入力抵抗、２２
は帰還パルス入力抵抗、２３はアンプ、２４は積
分コンデンサ、２５はコンパレータ、２６は正負
定電流切換スイツチ、２７はダイナミツククロツ
クデユテイ制御器、２８は正負パルス発生器、S1
はダイナミツククロツク信号、S2は制御信号、S3
は帰還パルス信号、S4は積分出力信号である。
抗、２１はダイナミツククロツク入力抵抗、２２
は帰還パルス入力抵抗、２３はアンプ、２４は積
分コンデンサ、２５はコンパレータ、２６は正負
定電流切換スイツチ、２７はダイナミツククロツ
クデユテイ制御器、２８は正負パルス発生器、S1
はダイナミツククロツク信号、S2は制御信号、S3
は帰還パルス信号、S4は積分出力信号である。
上記したアンプ２３、積分コンデンサ２４及び
入力抵抗２０，２１，２２が積分器３０を構成し
ている。
入力抵抗２０，２１，２２が積分器３０を構成し
ている。
次にこの実施例の作用を、第３図の波形図を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
図ａは、天びんの傾きを表わす制御信号S2と、
基本方形波であるダイナミツククロツク信号S1を
重畳して示した波形図である。図ｂは、フオース
コイルに供給される電流I0と立上り時刻、立下り
時刻が同一の帰還パルス信号S3を示した波形図で
ある。図ｃは積分器３０の出力信号S4の波形図で
ある。図ｄはコンパレータ２５の出力波形K1，
K2を示す図であつて、これはアツプダウンカウ
ンタ７の制御入力信号と同じものである。また、
図の右側の列は正荷重の場合を例示し、左側の列
は負荷重の場合を例示している。
基本方形波であるダイナミツククロツク信号S1を
重畳して示した波形図である。図ｂは、フオース
コイルに供給される電流I0と立上り時刻、立下り
時刻が同一の帰還パルス信号S3を示した波形図で
ある。図ｃは積分器３０の出力信号S4の波形図で
ある。図ｄはコンパレータ２５の出力波形K1，
K2を示す図であつて、これはアツプダウンカウ
ンタ７の制御入力信号と同じものである。また、
図の右側の列は正荷重の場合を例示し、左側の列
は負荷重の場合を例示している。
図から明らかなように、ダイナミツククロツク
信号S1は所定の周期Ｔと所定のデユテイ比、実施
例においてはデユテイ比１／２で、正負両方向と
も同一波高値をもつ信号である。帰還パルス信号
S3はフオースコイル１２に供給される帰還パルス
電流I0の一部を取り出したもので電流I0と同一の
立上り時刻、立下り時刻をもち正負両方向にある
波高値をもつ信号である。また、周期Ｔは、これ
が長すぎると振動が生じ、反対に短かすぎると各
部の応答速度が問題になるため、0.1秒乃至0.1ｍ
秒の範囲が実用的であり、１ｍ秒（周波数1kHz）
程度が最も好ましい。
信号S1は所定の周期Ｔと所定のデユテイ比、実施
例においてはデユテイ比１／２で、正負両方向と
も同一波高値をもつ信号である。帰還パルス信号
S3はフオースコイル１２に供給される帰還パルス
電流I0の一部を取り出したもので電流I0と同一の
立上り時刻、立下り時刻をもち正負両方向にある
波高値をもつ信号である。また、周期Ｔは、これ
が長すぎると振動が生じ、反対に短かすぎると各
部の応答速度が問題になるため、0.1秒乃至0.1ｍ
秒の範囲が実用的であり、１ｍ秒（周波数1kHz）
程度が最も好ましい。
天びんの皿１に試料が載ると、天びん２の傾き
は位置検出器３により検出され、その検出信号は
制御器４によつてPID制御信号に変換され、その
PID制御信号３０はパルス幅制御器５に送られ
る。パルス幅制御器５内において、アンプ２３、
積分コンデンサ２４、制御信号入力抵抗２０、帰
還パルス信号入力抵抗２２、ダイナミツククロツ
ク信号入力抵抗２１が積分器として動作し、積分
器出力S4のレベルを判定するコンパレータ２５に
より正負の切換えが制御されるフオースコイルへ
の供給電流すなわち帰還パルスI0の一部を帰還パ
ルス信号S3として積分器３０へ帰還させるサーボ
系を構成している。このようなサーボ系を構成す
ることにより、積分出力信号S4はｃ図に示すよう
に、ダイナミツククロツク信号S1の立上りよりも
時間Tb遅れて０ボルトとなり、S1の立下りより
も時間Td遅れて０ボルトとなる。また、積分出
力信号S4がプラス側から０ボルトになつてからダ
イナミツククロツク信号S1が立上るまでの時間を
Ta、S4がマイナス側から０ボルトとなつてから
信号S1が立下るまでの時間をTcとすれば、第３
図のａ，ｂ，ｃ図から明らかなように、 (-S1+S2+S3)Ta＋(S1+S2+S3)Tb＝０ (S1+S2-S3)Tc＋(-S1+S2-S3)Td＝０ Ta＋Td＝Tb＋Tc が成り立つ。上の３式から ∴S2＝S3・T2−T1／Ｔ の関係式が得られる。この帰還パルス信号S3はフ
オースコイル１２に供給する帰還パルス電流I0と
比例しているので、（T2−T1）およびＴを知るこ
とによつて荷重を求めることができる。この
（T2−T1）は、タイムクロツク発生器８のクロツ
ク信号CLをアツプダウンカウンタ７がアツプ側
とダウン側に交互に取換えて計数することにより
計測され、この計数値により演算器９が荷重値を
算出し、表示器１０により表示される。
は位置検出器３により検出され、その検出信号は
制御器４によつてPID制御信号に変換され、その
PID制御信号３０はパルス幅制御器５に送られ
る。パルス幅制御器５内において、アンプ２３、
積分コンデンサ２４、制御信号入力抵抗２０、帰
還パルス信号入力抵抗２２、ダイナミツククロツ
ク信号入力抵抗２１が積分器として動作し、積分
器出力S4のレベルを判定するコンパレータ２５に
より正負の切換えが制御されるフオースコイルへ
の供給電流すなわち帰還パルスI0の一部を帰還パ
ルス信号S3として積分器３０へ帰還させるサーボ
系を構成している。このようなサーボ系を構成す
ることにより、積分出力信号S4はｃ図に示すよう
に、ダイナミツククロツク信号S1の立上りよりも
時間Tb遅れて０ボルトとなり、S1の立下りより
も時間Td遅れて０ボルトとなる。また、積分出
力信号S4がプラス側から０ボルトになつてからダ
イナミツククロツク信号S1が立上るまでの時間を
Ta、S4がマイナス側から０ボルトとなつてから
信号S1が立下るまでの時間をTcとすれば、第３
図のａ，ｂ，ｃ図から明らかなように、 (-S1+S2+S3)Ta＋(S1+S2+S3)Tb＝０ (S1+S2-S3)Tc＋(-S1+S2-S3)Td＝０ Ta＋Td＝Tb＋Tc が成り立つ。上の３式から ∴S2＝S3・T2−T1／Ｔ の関係式が得られる。この帰還パルス信号S3はフ
オースコイル１２に供給する帰還パルス電流I0と
比例しているので、（T2−T1）およびＴを知るこ
とによつて荷重を求めることができる。この
（T2−T1）は、タイムクロツク発生器８のクロツ
ク信号CLをアツプダウンカウンタ７がアツプ側
とダウン側に交互に取換えて計数することにより
計測され、この計数値により演算器９が荷重値を
算出し、表示器１０により表示される。
本発明によれば、フオースコイルで発生する熱
量が一定であるため、通電後一定時間を経過して
熱平衡状態に達した後は、測定する荷重が変つて
もゼロ点ドリフト、感度変化その他の特性変化が
なく高精度の電子天びんを得ることができる。ま
た、正負両方向の荷重を測定することができる。
さらに本発明によれば、従来の電子天びんが備え
ていたようなＡ／Ｄ変換器を必要とせず、パルス
幅をカウンタがデジタル計測するだけであるから
構成が簡単になる。また、重量測定とＡ／Ｄ変換
機構とを単一のサーボ系に組み入れる巧みな構成
により測定精度が向上する。
量が一定であるため、通電後一定時間を経過して
熱平衡状態に達した後は、測定する荷重が変つて
もゼロ点ドリフト、感度変化その他の特性変化が
なく高精度の電子天びんを得ることができる。ま
た、正負両方向の荷重を測定することができる。
さらに本発明によれば、従来の電子天びんが備え
ていたようなＡ／Ｄ変換器を必要とせず、パルス
幅をカウンタがデジタル計測するだけであるから
構成が簡単になる。また、重量測定とＡ／Ｄ変換
機構とを単一のサーボ系に組み入れる巧みな構成
により測定精度が向上する。
第１図は本発明実施例の全体構成を示すブロツ
ク図、第２図は第１図のパルス幅制御器５の内部
構成を示すブロツク図、第３図及び第４図は上記
実施例の作用を説明する波形図である。 １……荷重皿、２……天びん、３……位置検出
器、４……制御器、５……パルス幅制御器、６…
…正負定電流発生器、７……アツプダウンタ、８
……タイムクロツク発生器、９……演算器、１０
……表示器、１２……フオースコイル、２５……
コンパレータ、２６……正負定電流切換スイツ
チ、３０……積分器。
ク図、第２図は第１図のパルス幅制御器５の内部
構成を示すブロツク図、第３図及び第４図は上記
実施例の作用を説明する波形図である。 １……荷重皿、２……天びん、３……位置検出
器、４……制御器、５……パルス幅制御器、６…
…正負定電流発生器、７……アツプダウンタ、８
……タイムクロツク発生器、９……演算器、１０
……表示器、１２……フオースコイル、２５……
コンパレータ、２６……正負定電流切換スイツ
チ、３０……積分器。
Claims (1)
- １ 荷重と平衡する電磁力を発生させるフオース
コイルの供給電流の向きを電流切換器により0.1
秒以下の周期で交互に切換え、上記周期中におけ
る正方向の電流と時間の積から負方向の電流と時
間の積を減じた量を算出して荷重の大きさを求め
る方式の電子天びんにおいて、上記フオースコイ
ルの供給電流に比例した帰還パルス信号、天びん
の傾きをあらわす制御信号、及び所定の周期と所
定のデユテイ比をもつダイナミツククロツク信号
が入力される積分器と、その積分器の出力レベル
の大小を所定の電圧レベルを基準に判別するコン
パレータを設け、このコンパレータの出力信号に
従い上記電流切換器を制御することを特徴とする
電子天びん。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9731980A JPS5722519A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Electronic balance |
| US06/258,512 US4372406A (en) | 1980-04-30 | 1981-04-28 | Electronic balance |
| EP81301905A EP0039249B1 (en) | 1980-04-30 | 1981-04-30 | An electronic balance |
| DE8181301905T DE3172963D1 (en) | 1980-04-30 | 1981-04-30 | An electronic balance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9731980A JPS5722519A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Electronic balance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5722519A JPS5722519A (en) | 1982-02-05 |
| JPH0133766B2 true JPH0133766B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=14189158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9731980A Granted JPS5722519A (en) | 1980-04-30 | 1980-07-15 | Electronic balance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5722519A (ja) |
-
1980
- 1980-07-15 JP JP9731980A patent/JPS5722519A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5722519A (en) | 1982-02-05 |
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