JPS5830176Y2 - マルチレンジ計測器のゼロ点自動補正式レンジ切換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電子天びんなどのように複数の測定レンジを
有する計測器においてそのレンジの切換えに際しゼロ点
を調整する手動操作を自動化したマルチレンジ計測器の
レンジ切換装置の改良に関するものである。

１各種の物理、化学的現象の測定においてその試料
対象によって広い範囲の概略値を測定したり、狭い範囲
を拡大して精密に測定したりすることがしばしば生じる
。

これに対応し、計測器をマルチレンジ式にし、たとえば
２レンジ、４レンジまたは５レンジの測定レンジ切換装
置を設け、使用の便を図っている。

このばあいゼロ点を基点としてレンジを切換えるのが通
例で、そのときは特に不都合は生じない。

しかし、たとえば天びんの場合天びんのさらに風袋が有
り、基点がゼロからズしている（ベース分出力がある）
ばあい、そのままレンジを切換えるとベース分出力もそ
のレンジ比率たとえば×１０とか×１／２とかで拡大ま
たは縮少され指示値に加算されるので、指示値にレンジ
係数を掛けてひよう量値を出しても、真のひよう量値が
求められない欠点か゛ある。

この考案は上記のような欠点を解消してマルチレンジ式
計測器の測定レンジ切換えに際に、その都度ゼロ点修正
の手間を省き、被測定量に無関係のベース分（たとえば
天びんの風袋量）のあるままで測定レンジを切換えても
自動的にゼロ点のズレが補正ができ測定の迅速化を図る
について公知のアナログ式補正方法に比し信頼性の高い
ディジタル方式によるものである。

すなわち複数の測定レンジを有する計測器において、そ
の計測量に対応するアナログ信号を出力する検出部が、
計測量によらずに出力する偏差信号をディジタル信号に
変換して記憶する回路と、上記複数の測定レンジ切換え
において行う上記検出部のアナログ信号をディジタル信
号に変換し、レンジに応じた比率によって縮小または拡
大する演算過程において、この検出部のディジタル信号
から上記偏差のディジタル信号を常にレンジに応じた同
一比率で減算する減算回路とからなり、この減算したデ
ィジタル信号を表示するようにしたマルチレンジ計測器
のゼロ点自動補正式レンジ切換装置にかかるものである
。

以下図面によってこの考案の一実施例装置を電子天びん
を例として詳説する。

第１図は従来の測定レンジ切換装置のブロック図、第２
図はこの考案の一実施例装置のブロック図であり、第１
図、第２図において同一符号のブロックおよび信号は同
じものとする。

１は天びんのさらにのせた試料質量Ｗを入力とし、アナ
ログ電圧信号Ａ１を出力とする電子天びんの電磁力平衡
式の質量検出部、２は分圧器で上記出力Ａ１を３のレン
ジ設定器のレンジ信号Ｒによって分圧するもので、測定
レンジがたとえば５レンジ式で、ＸＩ、 ×２． ×５
． ＸＩＯ，Ｘ１００であれば上記Ａ１を１／１．１／
２．１１５．１／１０．１／１００シたアナログ分圧信
号Ａ２を出力する。

４はＡ／Ｄ変換器で人力定格０〜１■に設定されており
、その出力Ｄ１は、たとえばＢＣＤコードで゛上記０〜
１■を０〜０．０００１〜１．００００の５桁のテ゛イ
ジタル信号に変換する。

５のゲート回路は６のベース消去指令部の指令信号Ｃが
その制御端子５Ｃに指令されたときのみその入力信号り
、すなわち試料を天びんから降したときのベース分入力
による４のＡ／Ｄ変換器出力信号を出力し、指令信号Ｃ
が発せられないときはゲートを閉じる機能を有する論理
積回路である。

レジスタ７Ａは上記入力信号り、を記憶し、そのまま減
算部８へ出力する。

減算部８でその端子８Ａの入力から端子８Ｂの人力を減
算し、その結果をＤ２として表示部９に出力する。

表示部９にはレンジ設定器３のレンジ信号Ｒが入力され
ており、表示値の小数点を移動させる。

以上が第１図に示した従来の装置の構成でありこの考案
のものとの対比のためにその作動をベース分入力（風袋
質量など）の無いばあいと有るばあいについて述べる。

ベース分入力ＷＴの無いばあいの１の入力をＷとし、測
定レンジを×１０と設定したときＷは標準測定範囲（た
とえば０〜２０ｇ）の１０倍まで可能で、したがって１
の出力Ａ１はＯ〜１０Ｖとなるが分圧器２で１／１０に
分圧され４の定格０〜１■となり前述のように５桁のテ
゛イジタル信号Ｄ１がブロック８の８Ａに入力する。

一方試料をおろした状態で６の指令Ｃを送り、レジスタ
７Ａに４の出力を記憶させるがそのＤｌが零であるので
Ｄ□。

ＤＴ＝ Ｄ１＝ Ｄ２として５桁の表示をし、ブロック
３のレンジ信号Ｒによって小数点を１桁右へ移動させる
。

このようにベース分人力Ｗ□が無いばあいは試料をのせ
たままでレンジをどのように切換えても７Ａの記憶値は
常に零であり２の分圧比が変るだけで常に真値を表示し
うるものである。

つぎにベース分人力Ｗ、を含む試料質量Ｗ′のばあい、
レンジを×１（Ｏ〜２０ ｇとする）とし、ベース分人
力Ｗ１が今仮りに１０ ｇとすると２の分圧は１／１で
゛その出力Ａ２は０．５■であり、この試料をのせない
状態で６のベース消去指令Ｃを送ると４の出力Ｄ□が０
．５０００として７Ａに記憶され、減算部８の８Ｂに人
力されるが同時に４の出力Ｄ１は８の８Ａにも入力する
。

これで８の出力はｏ 、ｏｏｏｏとなりベース分人力Ｗ
□が消去され９の表示はＷ′からＷ’ｒを差引き真の試
料質量を表示するのである。

このように測定レンジを切換えないばあいは問題がない
が、上記の試料を天びんから降してレンジを×１から×
２に切換えたとする。

この操作によって２の分圧比が１／２となり、上記１０
ｇのベース分力ＷＴに対する４の入力Ａ’２は、上記
の１／２すなわち０．２５Ｖとなり、４の出力Ｄ１は０
．２５００で８の８Ａに入力する。

一方レジスタフＡに記憶されているＤ□は上記のままの
０．５０００であり、これが８の８Ｂに入力され、０．
２５００−０．５０００ ＝ −０，２５００の減算結
果がＤ２となって９に入力し、ここでＲのレンジ信号が
×２であるので９の表示は−０、５０００となり試料の
のせない状態で零であるはずの表示がマイナス表示とな
り、このまま試料をのせると誤差が入ることとなる。

そのため従来の装置ではここで再び６のベース消去指令
を行い上記Ａ／Ｄ変換器４の出力０．２５００を７Ａに
記憶し直しをさせ８の減算部出力Ｄ２を零とし９の表示
値が０゜００００となるのを確認したのち試料を計量し
なければならない。

このように従来の装置はベース消去操作をレンジを切換
える毎にいちいち行う手間だけでなく、ひよう量値が変
化する試料を計測中にそのレンジ測定範囲をオーバして
レンジを切換えたときは上記ベース消去操作ができない
のでその測定値は誤差を含んだものとなる欠点もある。

以上が第１図に示す従来の測定レンジ切換装置の構成と
作動およびその欠点である。

この考案にかかる測定レンジ切換装置は第２図にその一
実施例を示し、１〜９までは第１図のブロックと同一機
能のブロックである。

第１図と異なるブロックは７Ｂの加算レジスタで、これ
は入力するテ゛−夕を加算して記憶するレジスタ、１０
の乗算部はレンジ設定器３のレンジ信号Ｒによってその
入力Ｄ１をＸＩ、 ×２． ×５． Ｘ１０． Ｘ１０
０などの倍率に乗算するもの、１１の除算部は上記の逆
でその入力を１／１．１／２．１１５．１／１０．１／
１００の除算するものである。

まずベース分人力Ｗ、がなく７Ｂのレジスタの記憶も零
のばあいの作動を述べる。

今レンジ設定をＸＩＯとすると第１図と同様たとえば２
００ｇの試料質量Ｗに対し４のＡ／Ｄ変換器人力Ａ２は
定格１〜１■となり、その出力Ｄ工は５桁のテ゛イジタ
ル信号となるまでは同一機能であるが１０の乗算部で×
１０の倍率がかかった６桁の信号Ｄ３となって減算部８
の８Ｂ端子に入力する。

一方８の８Ｂ端子の入力信号は天びんに試料をのせない
状態でのベース分力Ｗ。

に対応するディジタル信号Ｄ３を記憶した７Ｂの出力で
あり、このばあい上記したようにベース分人力Ｗ□が零
であり、また７Ｂの記憶も零であるから８Ｂの入力もむ
ろん零である。

故に８の減算結果は上記Ｄ３そのまま出力Ｄ４となり除
算部１１に入力する。

除算部１１はＤ４を１／１０に除算して６桁の信号を５
桁にもどしＤ５として表示部９にて表示する。

この際レンジ信号Ｒによって小数点を１桁右へ移行させ
、たとえばレンジ比１００００ （ひよう量にして２０
００００ ｇ）と表示する。

このようにベース分入力のないときの作動は各レンジと
も同様であるので以下説明は省略し、ベース分人力Ｗ１
の有る場合のベース消去機能およびレンジ切換操作時の
作動について説明する。

今７Ｂのレジスタの記憶は零とし、レンジ設定が×１（
０〜２０ ｇとする）でベース分入力ＷＴが１０ｇで゛
あったとすれば４の出力り、は前述同様０゜５０００で
あり１０の倍率は×１であるから、ＤＴ’も０゜５００
０．８Ｂが零で゛あるので′８の出力Ｄ□″も０゜５０
００１１の除算も１／１で゛あり、その出力Ｄ 、／／
／も０゜５０００で表示部９でベース分ＷＴは２０ｇＸ
０゜５０００＝１０．０００ ｇと表示される。

ここで６のベース消去信号Ｃを送るとＤｌｒｔは５のゲ
ート回路を通り７Ｂに記憶され、同時に８の８Ｂに入力
され８０減算部で相殺されて出力Ｄ４は零となり、９で
ベース消去を表示する。

その後に天びんに試料をのせると１の入力はＷ＋Ｗ□＝
Ｗ′となるが、前述の作動で８の８Ａの入力Ｄ３に対し
８Ｂの入力り。

″が減算され９の表示はｗ’＋ｗ□−Ｗで上記ベース分
が消去された真の表示をする。

ここまでの機能は従来のものと同じであるが、つぎに試
料を天びんから降しレンジを×２に切換えたとすれば、
上記１０ ｇの風袋量はＡ１で０．５でありＡ２で０．
２５となるが１０の乗算部で２倍されＤＴ’はもとの０
．５０００となり８の減算部で８Ｂの人力と等しくなり
、９の表示はｏ、ｏｏｏｏで完全にベース消去される。

これが従来のものに対し、この考案の装置の特徴であり
、この考案の要点である。

このことは更にレンジを×５にしてＡ２が０．１となっ
ても１０の出力かもとの０．５０００にもどり、９の表
示はｏ 、 ｏｏｏｏとなり、レンジを×１０にじても
表示はｏｏ 、ｏｏｏと小数点が移動するだけで零表示
に変りない。

このように一度ベース分を消去する操作を行えば、その
後レンジをどのように切換えてもゼロ点が自動的に補正
されるもので、前述した変化する試料を計測中に×１で
レンジオーバして×２に切換えてもその計測値は真値を
示すことになり、ひよう量計測が迅速化される。

以上がこの考案の測定レンジ切換装置の一実施例の構成
と作動であるが、第２図の構成においては×２と×５の
レンジのばあい９の表示はひよう量入力を１／２・１１
５に分圧しそれを×２・×５し、更に１／２・１１５し
たものであり、使用者がその表示値にレンジ倍数を掛け
なければならない。

この不便を除くために１１の除算部は１／１．１／１０
．１／１００だけに働かせ×２． ×５のレンジでは除
算しないことで表示は２飛び、５飛びそのまま読取るこ
とができるようにする。

または１１を設けないで表示桁数がレンジに応じて増減
し、小数点移動をやめるように構成することもこの考案
のはんちゆうに入るものである。

なお説明は４のＡ／Ｄ変換器を用いるシステムで行った
が、第３図に示すような直接ディジタル信号りを発生す
るシステムもこの考案の別の実施例としても考えられる
。

１２はレンジ倍率切換リング３によって光線Ｌ（ひよう
量に比例したもの）を透過させる孔１３の大きさを切換
える。

１４はフォトセンサで先の強さに応じて発生パルスの周
波数が変化するもの、Ｐはその発生パルス信号でこの信
号をゲートと基準時間設定器およびカウンタで光りの強
さに応じたテ゛イジタル信号りを得るシステムであり１
０の乗算部以降およびＲの矢印以下は第２図と同一で゛
ある。

この考案は以上のように構成されているので、電子天び
んに限定されず各種のマルチレンジ式計測器の測定レン
ジ切換に際し、その都度ゼロ点にもどすいわゆるベース
分消去操作を公知のアナログ方式に比して信頼性の高い
ディジタル方式によって自動補正する機能を有し、使用
に当り最初に一回ベース分消去操作をするだけで計測中
のレンジオーバなどを含め自在にレンジ切換えができ、
常に正確な計測が迅速に行うことのできる便宜な装置を
提供しえたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマルチレンジ計測器（例として電子天び
ん）の測定レンジ切換装置のブロック図第２図はこの考
案の一実施例装置のブロック図、第３図はこの考案の別
の実施例装置の第２図のものと異なる部分のブロック図
である。 Ｗ・・・・・・ベース分（風袋など）のない試料質量ｇ
、Ｗ′・・・・・・ベース分を含む試料質量ｇ 、 Ａ
１・・・・・・アナログ電圧信号■、Ａ２・・・・・
・レンジによって分圧されたアナログ信号■、Ｒ・・・
・・・設定測定レンジによるレンジ信号、Ｄｌ・・・・
・・上記Ａ２に対応するディジタル信号、Ｄｌ・・・・
・・ベース分のディジタル信号、Ｃ・・・・・・ベース
消去指令信号、Ｄ２・・・・・・表示信号、Ｄ３・・・
・・・乗算されたディジタル信号、Ｄ４・・・・・・ベ
ース分を減算したディジタル信号、Ｄ５・・・・・・表
示信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の測定レンジを有する計測器において、その計測量
   に対応するアナログ信号を出力する検出部が、計測量に
   よらずに出力する偏差信号をテ゛イジタル信号に変換し
   て記憶する回路と、上記複数の測定レンジ切換え（ごお
   いて行う上記検出部のアナログ検出信号をテ゛イジタル
   信号に変換し、レンジに応じた比率によって縮小または
   拡大する演算過程において、この検出部のディジタル信
   号から上記偏差のディジタル信号を常にレンジに応じた
   同一比率で減算する減算回路とからなり、この減算した
   テ゛イジタル信号を表示するようにしたマルチレンジ計
   測器のゼロ点自動補正式レンジ切換装置。