JPS62162927A - ロ−ドセル秤におけるスパン、零点、調整装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発１！Ｉ］は重量を抵抗体のロードセルにて検出し、
この検出量を重量に＄４Ｇ１シ１重最表示するロードセ
ル秤の、スパン、零点、調整装置に関する。

［従来技術］ 従来技術としては特開昭６０−１０５９２４に示めされ
ているごとく、ブリッジの構成がストレンゲージを４枚
使用し、この４枚のストレンゲージがブリッジのそれぞ
れの一辺を成し起歪体に張付けられ更に、スパン、零調
のための基準電圧回路部を、基準電圧発生器、零点電圧
発生器、テスＩ・電圧部、と前記ブリッジとは別に電源
より独立して設けられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はブリッジ構成をハーフブリッジ、即ちストレン
ゲージを１枚か又は２枚使用し、このゲージをブリッジ
の、１枚使用の時には１辺に、２枚使用の時には２辺に
設けて構成し、このブリッジの一辺から基準電圧、零点
電圧を取出し、スパンと零点を極めて簡単な回路構成に
て調整可能にすると共に、高価なゲージの使用枚数を少
なくし、調整が簡単で、安価なロードセル秤を提供する
ことにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 起歪体と、ブリッジで構成したロードセルの前記起歪体
に、１枚か又は２枚のストレンゲージを張付け、このス
トレンゲージを辺（１枚ゲージ使用の時には１辺、２枚
ゲージ使用の時には２辺）として前記ブリッジを構成し
このストレンゲージの他の辺より基準電圧、及び零点設
定電圧を取出し、この出力端子をアナログスイッチ、及
び零点電圧発生器へ接続する。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面、グラフを使用して詳細に
説明する。

まず電圧ＶＯの電源１が接続されたロードセル２が設け
られ、このロードセル２は起歪体（図示せず）と抵抗体
である抵抗！８Ｒ１，Ｒ２とストレンゲージＲ（１１，
Ｒｃ＋２で構成されこの起歪体には２枚のス１〜レンゲ
ージＲ（１１，Ｒ（１２（１枚でもよい）が張付けられ
たストレンゲージ３　（Ｒ（Ｊｌ、　ＲＯ２）と、Ｒ１
，Ｒ２なるブリッジの２辺としての抵抗器４（Ｒ１，Ｒ
２）と、更に一辺に挿入されたＲＺｌなる一個のブリッ
ジバランス補正抵抗としての調整抵抗５（Ｒｚｌ）とブ
リッジ抵抗器４の一辺に挿入されたスパン設定電圧を発
生するための可変抵抗Ｒ３なるスパン調整抵抗６　（Ｒ
３）よりなる４辺のブリッジ構成をしている。このロー
ドセル２は＄１、Ｓ２、Ｓ３の三個のスイッチ部よりな
るアナログスイッチ７に接続されている。即ち＋側がス
イッチＳ１に接続され、−側が８３に接続されているそ
して前記ロードセル２の出力電圧は■１である。

スパン設定電圧を発生Ｊるためのスパン調整抵抗６とＲ
２の中点（他の辺の抵抗体）はスイッチＳ２に接続され
ていると共に、後説する零点発生電圧器９に接続されて
いる。ついで前記アナログスイッチ７はロードセル信号
増幅器８に接続されている。

このロードセル信号増幅８はイと表示した利１０１の増
幅器を有し、この増幅器の＋側に前記アナログスイッチ
７が接続されている。そして増幅器の出力は帰環抵抗回
路網に接続されている。この帰環抵抗回路網は抵抗Ｒｅ
、Ｒ７と口と表示した増幅器よりなる。又前記スパン調
整抵抗６は零点発生電圧器９に接続され、その出力は増
幅器口の＋側に接続されている。

しかして、前記ロードセル信号増幅ｉ！ｉ８の出力電圧
はｖＯであり、このロードセル信号増幅器８はＡ／Ｄコ
ンバーター１０に接続されている。このＡ／Ｄコンバー
ター１０は二重積分形のものでコンバーレータ−機能を
有づる積分器１１とカウンター△（１２）とカウンター
Ｂ（１３）とを内（藏し、これらのカウンターＡ　（１
２）　、カウンターＢ（１３）には「Ｃなる周波数のパ
ルスを発生するクロック発振器１４が接続されている。

又このＡ／Ｄコンバーター１０の出力にはマイクロコン
ピュータ−システム１５が接続され、このマイクロコン
ピュータ−システム１５には表示部１６が接続されてい
る。

更にこのマイクロコンピュータ−システム１５にはアナ
ログスイッチコントローラー１７が接続され、このアナ
ログコン１〜ローラー１７は前記アナログスイッチ７の
Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３、にそれぞれ接続されている。

このような構成において以下各部の動作を説明すると共
にこの発明の詳細な説明する。

まずスパン調整器６の出力電圧、スパン設定電圧ｖｒは
次どのようになる。

Ｖｒ＝（Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３））−Ｖｃ−・・零
設定電圧ＶＺ＝（（Ｒ４／（Ｒ４＋−Ｒ５））−■「 ＝　（−Ｒ４／　（Ｒ４＋１１５　）　’）・（Ｒ３／
　（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３））−Ｖｅ−−−−・・（２）ロ
ードセル２の出力電圧Ｖｌは次式より示される。

Ｖｌ　＝　Ｆｘ　／Ｆｎ　−Ｋ−Ｖｅ　＋ＶＩｓ−−−
　（３）但し　Ｆｎ：ロードセルの定格荷重 Ｆ×　：ロードセルの負荷荷重 に：０−ドセルの感度 ＶＩＳ：ロードセルのブリッジアンバランスロードセル
信号増幅器８の出力ｖＯはアナログスイッチ７の状態に
応じて（４）、＜５）、（６）式のように示される。

スイッチＳ１のみＯＮのとき ＶＯ１＝　（−Ｒ７／Ｒ６）　−（Ｖｌ　−Ｖｚ　）−
（４）ス、イッチＳ２のみＯＮのとき ＶＯ２＝　（−Ｒ７／Ｒ６）　・（Ｖｒ　−Ｖｚ　）−
（５）スイッチＳ３のみＯＮのとき ｖ０３＝　（−Ｒ７／Ｉｉ　）　・（Ｖｚ　−Ｖｚ　）
　＝Ｏ−・・・・・（６） （但し、スイッチＳ３のみＯＮの時の状態はＡ／Ｄコン
バーター１０に基準電圧を記憶させておくためのもので
ある。） つぎにＡ／Ｄコンバーター１０の積分器１１の出力電圧
をＶＯｉとし積分定数を０１、Ｒ１とした（７）式にお
いてＶＯｉ＝Ｏとなるときにコンパレーターが信号を発
して積分器１１の動作を停止させる。この時の時間が１
３となっている。又ｔ２〜ｔ３の期間はアナログスイッ
チ７がスイッチＳ２のみＯＮの状態であり、さらに口〜
ｔ２　　の期間はアナログスイッチ７のスイッチＳ７の
みＯＮの状態である。又ｔ１〜ｔ２　　を一定値に定め
られた期間ＴＳとし、ｔ２〜ｔ３ノ期間をＴｒとすると
、ｖＯｉ＝Ｑなる要件を満たすためには（４）、（５）
式より次ぎのようになる。

（−１／Ｃｉ　　−Ｒｉ　）・ＶＯｌ・Ｔｓ　＋　（１
／Ｃｉ　　−Ｒｉ　）ＶＯ２−Ｔｒ　＝Ｏ−（８）（８
）式より７ｒを求めると次式のようになる。

Ｔｒ　＝　（ＶＯ１／ＶＯ２）　・Ｔｓ−（９’）ここ
でＴＳは一定値であるので、ＴｒはＡ／Ｄコンバーター
１０に与えられた入力電圧■Ｏｉに比例した時間として
求められる。このＴｒの期間内にクロック発振器１４の
クロックパルス「Ｃをカウントすればデジタル値が求め
られる。いまｆｃ＊１”ｒ−Ｎｒ　、　ｆｃ−ＴＳ　＝
ＮＳとすると、（９）式は次式のようにパルス数Ｎｒ、
ＮＳの関係式で求められる。

Ｎｒ　　＝　　（ＶＯＩ／ＶＯ２）　　・Ｎｓ　　・・
−−−−−−−（１０）（１０〉式に（４）、（５）式
を代入すると（９）式は次式のようになる。

Ｎｒ　−（Ｖｌ　−Ｖｚ　）　／Ｖｒ　−Ｖｚ　）　・
Ｎｓ　・−−−−・１１式に（１ン、（２ン、（３）、
式を代入するとつぎのようになる。以下途中の計算を省
略しているが結局Ｎｒ　＝　（（Ｆｘ　／Ｆｎ　）　・
Ｋ＋　（Ｖｌｓ５　／　（Ｒ４＋Ｒ５）　　　（Ｒ４＋
Ｒ５）　／’Ｒ５１）・Ｎｓ・・・・・・（１２） ここでＶＩＳ／ＶＱ＝にはロードセル２を構成するブリ
ッジの不平衡度を示し、ロードセル２の固有値で一定１
直を持っている。従って（１２）式はロードセルの駆動
電源１の電圧ＶＣに無関係であることを示しており、ｖ
ｅが変動してもＮｒは安定であることを示している。す
なわちＶｅが変動しても、測定値の誤差はでない。

又Ｒ３／　（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）　＝Ｇ１Ｒ５／　（Ｒ
４＋Ｒ５）　＝Ｇ２ Ｖｌｓ／Ｖｅ＝にとしたとき、（１２）式は次ざのよう
になる。

）　・Ｎｓ　−（（１−（１／Ｇ２　）　）　・Ｎｓ　
・・・・−・（１３）式を図示すると第２図のようにな
る。ここで零点Ｐのデジタル出力をｆ’Ｊｒｚとすると
Ｇ２　）−（１−１／Ｇ２　））　・Ｎｓ・＜１４＞と
なり、秤聞点（秤の定格荷重点）のデジタル出力をＮｒ
　　ｚ＋ｆとすると （Ｇ１　−’Ｇ２　）　−（１−１／Ｇ２　）　）　・
Ｎｓ　−旧−・（１５）となる。ここで秤の定格荷重を
Ｆ「とすると、Ｆｆ　＝Ｆ　ｚ＋ｆ　−Ｆｚ　、！：な
る。従ッテスパンは ５ＰＡＮ＝Ｎｒ　　ｚ＋ｆ　−Ｊｌｒ　ｚ　＝・・・・
・・（１６） となる。

ここでＧ１　＝Ｒ３／　（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）であるの
で、秤のスパンを調整するには可変抵抗、Ｒ３を変化さ
せればよい。

又〈１３）式において（Ｆｘ　／Ｆｎ　）　−に＋ｋ　
−〇になる条件を満たすのが零点であるから、Ｎｒ　＝
−＜１−１／Ｇ２　）　・Ｎｓとなり、秤の零点調整を
するためにはＧ２　＝Ｒ５／　（Ｒ４→−Ｒ５）である
ことから、零点発生器電圧器９の可変抵抗Ｒ４を調整し
てＧ２を変化させればよい。

尚Ｆｚは秤の皿及びそれを支える構造物の荷重である。

つぎに（１３）式と第２図に示すものにおいてＡ／Ｄコ
ンバーター１０のデジタル出力が＋、−の両極性でいら
れる場合、宿点を設定できる。これは（１４）式に３３
いてＮｒｚ＝−ＮｒとなるようにＧ２を定めればよい。

このように零点を定める場合にも、スパンを調整するた
めにはＧ１を変化さＶたとき零点を決定する（１−１／
Ｇ２）・ＮＳの項には、（３１は含まれないので、零点
の移動は次式の値のみとなり、非常に僅かな量でスパン
の調整が容易である利点がある。

まず零点の移動をΔＮｒＺとすると ΔＮｒｚ＝（（Ｆｚ／Ｆｎ）−に＋に／（ΔＧ１・Ｇ２
））・Ｎｓ・・・・・・（１７）となる。

（１７）式において（Ｆｚ　／Ｆｎ　）　−に＋に＝０
となるように、ロードセル２のブリッジバランスを調整
することにより、ΔＮｒ　ｚ　＝０となり、スパンの調
整による零点の移動をなくせる利点がある。従って、第
２図において、Ｐ点（零点）を中心とする傾斜の直線の
設定が可能であり、スパンを調整してもＰ点が変ること
はない。

［効果］ 以上のべたごどく本発明は前説したハーフブリッジにお
いて零点電圧発生器、基準電圧であるスパン設定電圧を
ブリッジ回路内より設け、このブリッジ回路内にブリッ
ジバランス補正用抵抗を挿入し、この抵抗を所定の値に
設定しすることにより、ロードセルの荷重と出力のデジ
タル値との関係を零点を変化させずに傾き（スパン）を
調整でき、極めて簡単な回路構成にて調整が可能である
と共に、安価にでき生産性向上につながり極めて有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の回路図、第２図は荷
重とスパンの関係を示すグラフ、２・・・ロードセル（
ブリ“ツジ）　、３　（ＲＩ３１．　Ｒ＋１２）・・・
ストレインゲージ、４　（Ｒ１，Ｒ２）・・・抵抗器、
５（Ｒｚｌ）・・・ブリッジバランス補正抵抗、６ＧＲ
３）・・・スパン調整抵抗、８１，８２，８３．・・・
アナログスイッチ、９・・・零点発生電圧器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量を、四辺の抵抗体と起歪体で構成したロードセルに
   て検出し、この検出量を重量に換算し、重量表示する秤
   において、前記ロードセルの起歪体に、前記四辺の抵抗
   体で構成したブリッジのうちの一辺、又は二辺を前記起
   歪体に張付けたストレンゲージとし、他の辺の抵抗体よ
   り基準電圧、及び零点設定電圧を取出し、この端子をア
   ナログスイッチＳ２及び零点発生電圧器へ接続したたこ
   とを特徴としたロードセル秤におけるスパン、零点、調
   整装置。