JP2626674B2

JP2626674B2 - スパン調整装置

Info

Publication number: JP2626674B2
Application number: JP59225249A
Authority: JP
Inventors: 和文内藤
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS61104231A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、計量機に既知の荷重をかけ、該計量機の出
力値をアナログ−ディジタル変換器によりディジタル値
に変換し、得られたディジタル値が荷重に応じたディジ
タル値となるように調整するスパン調整装置に関する。

（従来技術）電子秤や組合せ計量装置は、初期調整の際に零点調整
やスパン調整が行われる。

ここで、スパン調整とは、ある既知の荷重を計量機に
載荷すると共に、計量機から得られる重量値（アナログ
値）をディジタル値に変換し、該重量値に応じたディジ
タル値が既知の重量に対応する所定のディジタル値とな
るように調整することである。例えば、100（ｇ）の荷
重に応じたディジタル値が“1000"であるとした場合
に、実際に100（ｇ）の荷重を計量機に載荷して、該計
量機から得られる重量値をディジタル値に変換し、該デ
ィジタル値の出力が、“1010"であるとすれば、ディジ
タル値の出力が1010から1000になるように調整する必要
があり、このような調整をスパン調整と称している。

ところで、従来の電子秤や組合せ計量装置等では、無
載荷時においても計量皿や計量ホッパ等の初期荷重及び
増幅器のオフセット電圧に起因する若干の増幅器出力が
あるので、その出力に対応するディジタル値を零点とし
て記憶している。

しかしながら、このような零点はスパン調整における
スパンの変更に伴なってずれるという問題がある。即
ち、スパンは第５図に示すように、基準分銅載荷時のA/
D変換器の出力値（Ｎ）と、無載荷時のA/D変換器の出力
値（No）との差（Ｎ−No）として与えられるが、スパン
調整において、この基準分銅載荷時のA/D変換器の出力
値を第５図のようにＮからＮ′に変更すると、それに伴
なって無載荷時のA/D変換器の出力値（零点）も、Noか
らNo′へずれてくるのである。このため、スパン調整に
おいては、まず零点（No）を記憶し、次に基準分銅を載
荷して、その時のスパン値（Ｎ−No）を求め、これが目
標とするスパン値（Ns）となるように、例えばA/D変換
器の基準電圧等を変えて、基準分銅載荷時のA/D変換器
の出力値（Ｎ）を（Ｎ′）に変更する。しかしながら、
Ns＝Ｎ′−Noとなる出力値（Ｎ′）を求めても、この時
の零点は第５図のようにNo→No′にずれているので、こ
こでもう一度無載荷時のA/D変換器の出力値（No′）を
求めて、この時の真のスパン値［Ns′＝Ｎ′−No′］を
算出する。従来は、この算出したスパン値（Ns′）が目
標とするスパン値（Ns）と一致するまで上記の操作を繰
り返していた。

（従来技術の問題点）このように、従来のスパン調整は、零点の記憶と、基
準分銅の載荷とを何度も繰り返さなければ正確なスパン
調整が出来ないという問題があった。特に、組合せ計量
装置のように複数の計量機を搭載するものにおいては、
そのスパン調整は大変に煩らわしいものとなっていた。

（発明の目的）本発明は、基準分銅を１回載荷するだけで正確なスパ
ン調整を行なうことができる新たなスパン調整装置を提
供することを目的とする。

（発明の概要）本発明のスパン調整装置は、計量機の出力をディジタ
ル値に変換するA/D変換器と、計量機を無載荷にした時
のA/D変換器の出力値（Nr₀）を記憶する手段と、計量機
に基準分銅を載荷した時のA/D変換器の出力値（Nr₁）を
記憶する手段と、目標とするスパン値（Ns）を記憶する
手段と、これらの出力値（Nr₀）、（Nr₁）とスパン値
（Ns）とから目標とするスパン値（Ns）を与える分銅載
荷時のA/D変換器の出力値（Ni₁）を求める演算手段と、
前記出力値（Ni₁）からスパン値（Ns）を減算して分銅
の無載荷時のA/D変換器の出力値（Ni₀）を求める演算手
段と、基準分銅荷載時のA/D変換器の出力値が前記出力
値（Ni₁）となるようにA/D変換器の基準電圧を制御する
ものである。

（実施例）以下、図により本発明を説明する。第６図は、本発明
の基本原理の説明図である。次に、この図について説明
する。

（１）まず、A/D変換器の基準電圧をその可変範囲の最
小値に設定して、無載荷時のA/D変換器の出力値（Nr₀）
を読み込む。

（２）次に、基準分銅載荷時のA/D変換器の出力値（N
r₁）を読み込む。ここで、目標とするスパン値（Ns）
は、予め記憶されているものとする。

（３）次に、上記３つの定数Nr₀、Nr₁、Nsから、上記の
目標とするスパン値（Ns）を与える分銅載荷時のA/D変
換器の出力値（Ni₁）を、次のようにして求める。

今、上記スパン値（Ns）を与える無載荷時のA/D変換
器の出力値を（Ni₀）とすると、 Ns＝Ni₁−Ni₀ ……（１）が成立する。

また、図において、△AOBと△CODは相似であるので、 Nr₀:Ni₀＝Nr₁:Ni₁ ……（２）となる。

ここで、（１）、（２）式よりNi₀を消去すると、 Ns＝Ni₁［１−（Nr₀/Nr₁）］ ……（３）が得られる。

従って、Nr₀、Nr₁、Nsはそれぞれ既知であるので、目
標とするスパン値（Ns）を与える分銅載荷時のA/D変換
器の出力値（Ni₁）は、上記（３）式より一義的に求め
ることができる。

（４）次に、分銅を載荷したままで、A/D変換器の出力
値、が上記（３）式で求めた値（Ni）となるように、A/
D変換器の基準電圧を調整する。この調整には、D/A変換
器が用いられ、基準電圧をある値に調整した時のA/D変
換器の出力値と、目標とする上記出力値（Ni₁）とを逐
次比較しながら、上記出力値（Ni₁）を与える基準電圧
（D/A変換器の入力ディジタル値）を決定する。

（５）スパン調整が完了すると、記憶した零点の値（Nr
₀）を、（Ni₀）に更新する。Ni₀は、（１）式を変形し
て、 Ni₀＝Ni₁−Ns として求めることができる。また、分銅除去後の無載荷
時のA/D変換器の出力値を読み込んで、これを零点とし
て記憶しても良い。

これで、零点が決定されると共に、スパンも目標とす
る値（Ns）に正確に設定される。さらに、変更後のスパ
ンが正確であるかどうかをチェックしたい時は、分銅除
去後の無載荷時のA/D変換器の出力を再度読み込んで、
その値と算出した零点（Ni₀）とを比較チェックする。

第１図は、本発明を組合せ計量装置に用いた場合の概
略ブロック図である。図において、複数の計量機にそれ
ぞれ設けられたロードセルＡにより検出された重量は、
増幅器Ｂで増幅され、更にフィルタＣを通してマルチプ
レクサＤに入力される。マルチプレクサに入力された各
計量機からの重量は、重量モニタ用マイクロコンピュー
タＫからの切換信号により順次読み出されて、詳細を後
述する零点粗調用減算器E₁の（Ａ）端子に入力される。
一方、零点粗調用D/A変換器F₁には、重量モニタ用マイ
クロコンピュータからのディジタル値の零点補正値が入
力され、これをアナログ値に変換して出力し、レベルシ
フトＧを通して、減算器E₁の（Ｂ）端子に入力する。減
算器E₁からは、（Ａ）−（Ｂ）の信号が取り出されて、
零点微調用減算器E₂の（Ｃ）端子に入力される。零点微
調用D/A変換器F₂もD/A変換器F₁と同様にして出力信号を
形成し、レベルシフトＨを通して減算器E₂の（Ｄ）端子
に信号を入力する。減算器E₂からは、（Ｃ）−（Ｄ）の
信号がサンプルホールド回路I₁、I₂に出力される。この
サンプルホールド回路は、マルチプレクサから順次時系
列的に出力される信号をサンプリングし、ホールドして
A/D変換器Ｊに与えるためのものであり、重量モニタ用
マイクロコンピュータからの信号でスイッチS₁、S₂を交
互にオン、オフすることにより、一方のサンプルホール
ド回路がサンプリング中に、他方のサンプルホールド回
路をホールドさせることにより、サンプリング期間中に
A/D変換器が休止することのないようにして、高速処理
が行なえるようにしている。サンプルホールド回路の出
力信号は、A/D変換器Ｊに入力される。一方、スパン調
整用D/A変換器F₂の出力信号は、基準電圧調整器E₃の
（Ｆ）端子に入力され、（Ｅ）端子に入力される基準電
圧Vrefとで減算されて、（Ｅ）−（Ｆ）の信号がA/D変
換器Ｊに基準電圧として入力される。A/D変換器の出力
信号は重量モニタ用マイクロコンピュータＫに入力され
る。記憶装置RAMには、後述する種々のデータが記憶さ
れ、組合せ演算用マイクロコンピュータＭは、各計量機
からの重量により、所定の組合せ演算を行ない、目標値
に対して最適の組合せとなる計量機を選定する。リモコ
ンボックスＮには、零点調整、スパン調整等のスイッチ
や表示部等が設けられている。また、重量モニタ用マイ
クロコンピュータからは、マルチプレクサ、D/A変換器F
₁〜F₃にそれぞれチップセレクタ用の選択信号が出力さ
れる。

さて、計量機のスパン調整を実行する際には、全計量
機についての零点調整実施が必要となる。第２図は、零
点調整処理の手順を示すフローチャートである。次に、
このフローチャートについて説明する。

（１）計量機を無載荷の状態にして、リモコンボックス
から、零点調整スイッチにより零点調整を要求する。こ
れにより零点調整処理プログラムがスタートする。最初
に零点調整を実施する計量機を指定し（ステップA₁）、
次に、スパン調整用D/A変換器F₃に最大値を出力し、A/D
コンバータの入力基準電圧が最小となるようにして、ス
パンを最大に設定する（ステップA₂）。

（２）重量モニタ用マイクロコンピュータから、マルチ
プレクサに指定計量機に切換える切換信号を出力する
（ステップA₃）。続いて、サンプルホールド回路I₁、I₂
に対して指令信号を出力する（ステップA₄）。

ここで、D/A変換器は、第７図に示すような構成を有
し、このD/A変換器のD/A変換動作は、重量モニタ用マイ
クロコンピュータＫの内部に設けられたレジスタから出
力されるバイナリコードＢ（本実施例では16ビット）を
D/A変換器（F₁、F₂）が受け、この入力バイナリ値に対
応したアナログ電圧をアナログ電圧比較回路（E₁、E₂）
に入力され、入力されたアナログ電圧とD/A変換器
（F₁、F₂）から入力されたアナログ電圧とが比較され、
このアナログ電圧比較回路（E₁、E₂）の出力電圧が零と
なったときのD/A変換器（F₁、F₂）に入力されたバイナ
リコードがロードセルから入力されたアナログ電圧のデ
ジタル値となる。この詳細な動作は以下で説明される。

（３）零点粗調用D/A変換器F₁、零点微調用D/A変換器F₂
の合計ビット数に対応する変数ｊを設定する。この例で
は合計ビット数を16ビットとしている（ステップA₅）。
次に16ビットのバイナリコードＢのうち零点粗調用バイ
アス値を形成する上位８ビットB₁、零点微調用バイアス
値を形成する下位８ビットB₂をそれぞれ０にする（ステ
ップA₆）。

（４）ロードセルから入力されるアナログ電圧を調べる
ために、まず（Ｂ＋2^j-1）を零調用D/A変換器F₁、F₂に
出力する（ステップA₇）。ここにｊは前記変数でこの例
では、16、15、……１の数字を順次代入し、次に、A/D
変換器Ｊの出力Ｎが零となったときの（Ｂ＋2^j-1）を重
量モニタ用マイクロコンピュータに入力して、RAMの所
定エリアに記憶させる（ステップA₈）。

（５）目標とする零点NzとA/D変換器出力Ｎとを比較
し、Nz≧Ｎの条件判定を行ない（ステップA₉）、この条
件が満たされていれば、バイナリーコードＢを、（Ｂ＋
2^j-1）におきかえる（ステップA₁₀）。次に、前記変数
ｊを１減じて（ステップA₁₁）ｊ＝０になるまでステッ
プA₇〜A₁₁の処理を繰返す（ステップA₁₂）。

（６）ｊ＝０になれば、16ビットのバイナリコードＢの
上位８ビットを指定計量機の粗調用バイアス値として記
憶し、下位８ビットをその指定計量機の微調用バイアス
値として記憶し、第６図におけるNr₁を求める（ステッ
プA₁₃）。以上の処理を全計量機について行なったかど
うかを確認し（ステップ₁₄）、全計量機の指定が終って
いなければ、次の計量機を指定し（ステップA₁₅）、ス
テップA₂〜A₁₃の処理を繰返す。

このようにして、全計量機について零点調整を実行し
て、各計量機の零点Nr₀を決定してから、スパン調整を
行なう。このスパン調整には、各計量機に順番に分銅を
載荷して１台１台スパン調整して行くやり方と、全計量
機に分銅を載荷して自動的に順次スパンを調整して行く
やり方とがある。

第３図（ａ）は、前者の処理手順を、また、同図
（ｂ）は後者の処理手順を示すフローチャートである。

（１）各計量機１台１台スパン調整を行なうには、次の
ように処理する。即ち、最初に零調スィッチをオンし
（ステップB₁）、各計量機を順次零点調整する（ステッ
プB₂）すなわち、各計量機について第６図のNr₀を求め
る。次に、最初の計量機に分銅を載荷して、重量モニタ
用マイクロコンピュータをスパン調整モードにセットす
る（ステップB₃）。続いて、当該計量機No.を入力し
て、スパンスイッチをオンする（ステップB₄）。この後
に、指定計量機のスパン調整と零点補正を実行し（ステ
ップB₅）、全計量機について以上の処理を繰返す（ステ
ップB₆、B₇）。

（２）全計量機に対して自動的にスパン調整するには次
のようにする。即ち、最初に零調スイッチをオンして
（ステップC₁）、各計量機を順次零点調整してNr₀を求
めた後（ステップC₂）、全計量機に分銅を載荷し、スパ
ン調整モードにセットする（ステップC₃）。続いて、ス
パンスイッチをオンして（ステップC₄）、各計量機のス
パン調整（Nr₁をNi₁に変更）と零点補正（Nr₀をNi₀に補
正する）を順次実行する（ステップC₅）。」と補正す
る。

第４図は、全計量機を順次スパン調整していく場合の
プログラムフローチャートである。次に、このフローチ
ャートについて説明する。

（１）スパン調整スイッチをオンしてスパン調整プログ
ラムをスタートさせ、計量機番号を指定する（ステップ
D₁）。続いて、第２図において説明した指定計量機の零
点のバイアス値B₁、B₂（ディジタル値）を読出し、零調
用D/A変換器F₁、F₂に出力する（ステップD₂）。

（２）マルチプレクサに指定計量機へ切換える切換信号
を出力する（ステップD₃）。次に、サンプルホールド指
令信号を出力する（ステップD₄）。続いて、D/Aコンバ
ータのビット数に対応する変数ｉを設定する。この例で
は14ビットとする（ステップD₅）。更に、スパン調整用
D/A変換器F₃に出力するスパン用基準値ｕを０にする
（ステップD₆）。これは、正しいスパンを得るために必
要な電圧に相当するディジタル値に相当するものであ
る。

（３）（ｕ＋2^i-1）をスパン調整用D/A変換器F₃に出力
する（ステップD₇）。ここに、ｉは１〜14ビット数に対
応する数字で14、13、……１を順次入力する。次に、A/
D変換器の出力Nxを入力して、RAMの所定エリアに記憶さ
せる（ステップD₈）。続いて、目標とするスパン値（N
s）を与える分銅載荷時のA/D変換器の出力NiとA/D変換
器の出力Nxとを比較し、Ni₁≧Nxの条件判定を行なう
（ステップD₉）。この条件が満足されない場合には、A/
D変換器の前記分数ｉを１減算して（ステップD₁₁）、ｉ
＝０となるまでステップD₇以下の処理を繰返す（ステッ
プD₁₂）。上記条件が満足されれば、スパン用基準値ｕ
を（ｕ＋2^i-1）に更新して、ステップD₁₁の処理に進む
（ステップD₁₀）。

（４）上記変数ｉが０になるまでの処理が終了すれば
（ステップD₁₂）、次に、ステップ用基準値ｕを指定計
量機のスパン用基準値として記憶する（ステップ
D₁₃）。続いて、指定計量機の零点補正を行なう（ステ
ップD₁₄）。これは、無載荷時のA/D変換器の出力値であ
る零点（Nr₀）を、算出した零点（Ni₀）に更新するもの
である。

（５）全計量機についての処理が終了したかどうかを確
認し（ステップD₁₅）、終了していなければ、次の計量
機を指定し（ステップD₁₆）、ステップD₂以下の処理を
繰返す。

以上の処理は、全計量機を順次スパン調整していく例
であるが、各計量機に順番に分銅して載荷して順次スパ
ン調整する場合には、ステップD₁、D₁₅、D₁₆を省略す
る。

尚、以上の実施例では、本発明の組合せ計量装置に適
用した場合について説明したが、電子秤等にも適用する
ことができる。

（発明の効果）以上、本発明によれば、基準分銅を１回載荷するだけ
で正確なスパン調整を行なうことができ、従来のスパン
調整作業が極めて簡単に実行できる。

そして、本発明は、計量機の出力をディジタル値に変
換するA/D変換器と、計量機を無載荷した時のA/D変換器
の出力値（Nr₀）を記憶する手段と、計量機に基準分銅
を載荷した時のA/D変換器の出力値（Nr₁）を記憶する手
段と、目標とするスパン値（Ns）を記憶する手段と、こ
れらの出力値（Nr₀）、（Nr₁）とスパン値（Ns）とから
目標とするスパン値（Ns）を与える分銅載荷時のA/D変
換器の出力値（Ns₁）を求める演算手段と、前記出力値
（Ni₁）からスパン値（Ns）を減算して分銅の無載荷時
のA/D変換器の出力値（Ni₀）を求める演算手段と、基準
分銅載荷時のA/D変換器の出力値が前記出力値（Ni₁）と
なるようにA/D変換器の基準電圧を制御する制御手段と
を備えてなるスパン調整装置という構成要件を具備して
いるために、従来から知られている装置のように、計量
動作の時にいちいち計量値に計数（Ｚ）を掛けるという
ような面倒な演算動作が不要であり、計量時には計量機
から得られる計量信号を正確な計量値として採用するこ
とができ、高速な計量演算動作を迅速に実行できる、と
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組合せ計量装置に適用する場合の概
略のブロック図、第２図〜第４図はフローチャート、第
５図、第６図は説明図、第７図はD/A変換器を説明する
ためのブロック図である。Ａ……ロードセル、Ｂ……増幅器、Ｃ……フィルタ、Ｄ
……マルチプレクサ、E₁〜E₃……減算器、F₁〜F₃……D/
A変換器、Ｇ……レベルシフト、Ｈ……レベルシフト、I
₁、I₂……サンプルホールド回路、Ｊ……A/D変換器、Ｋ
……重量モニタ用マイクロコンピュータ、Ｌ……記憶装
置（RAM）、Ｍ……組合せ演算用マイクロコンピュー
タ、Ｎ……リモコンボックス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】計量機の出力をディジタル値に変換するA/
D変換器と、計量機を無載荷にした時のA/D変換器の出力
値（Nr₀）を記憶する手段と、計量機に基準分銅を載荷
した時のA/D変換器の出力値（Nr₁）を記憶する手段と、
目標とするスパン値（Ns）を記憶する手段と、これらの
出力値（Nr₀）、（Nr₁）とスパン値（Ns）とから目標と
するスパン値（Ns）を与える分銅載荷時のA/D変換器の
出力値（Ni₁）を求める演算手段と、前記出力値（Ni₁）
からスパン値（Ns）を減算して分銅の無載荷時のA/D変
換器の出力値（Ni₀）を求める演算手段と、基準分銅荷
載時のA/D変換器の出力値が前記出力値（Ni₁）となるよ
うにA/D変換器の基準電圧を制御する制御手段とを備え
てなるスパン調整装置。