JPS633227A - 電子天びん - 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〉 本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは、電磁力平衡
方式の電子天びんに関する。

〈従来の技術〉。

電磁力平衡式の電子天びんでは、磁界中にフォースコイ
ルを設けて、このフォースコイルに電流を流して皿上の
荷重と平衡する電磁力を発生させる。そして、この平衡
させるに要した電流を、基準抵抗Ｒによって電圧信号に
変換し、その電圧信号をＡ−Ｄ変換して荷重データを得
て、この荷重データの平均化処理等によって計量値を決
定して表示する。

荷ｉＷと電流ｉとは比例関係にあり、基準抵抗Ｒにおけ
る消費電力Ｐは、 Ｐ＝　１２Ｒ＝ＪＷ２Ｒ−−−（１） である。ここで、Ｊは磁界の強さやフォースコイルの巻
数等によって決まる定数である。すなわち、荷重Ｗの２
乗に比例して消費電力が増加する。基準抵抗はこの電流
によって自己加熱され、消費電力の大きさに応じてその
温度が上昇する。基準抵抗の温度上昇は、その抵抗値の
変化をきたし、計量誤差発生の原因となる。

従来、この対策として、温度係数が極めて小さく、かつ
、熱容量および放熱容量の大きなものを基準抵抗として
用いていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 特に高精度の天びんでは、基準抵抗値のわずかな変化で
も計量誤差となってあられれるため、高価な薄膜抵抗を
用い、しかも、ひょう量の大きな天びんでは数個の抵抗
をシリースあるいはパラレルに接続して、１個当りの発
熱量を極力抑制しなければならない。このことは電子天
びんのコストアップの要因となっているばかりでなく、
精度上のネックにもなっている。

本発明の目的は、上述のような高価な薄膜抵抗を用いず
とも、温度係数がある程度大きく、また熱容量等が小さ
い抵抗を用いても、精度的に問題とならない電子天びん
を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、第１図に示す基本
概念図を参照しつつ、以下に説明する。

磁界中のフォースコイルＬに電流ｌを流して皿ａ上の荷
重と平衡する電磁力を発生させ、この電流ｉを基準抵抗
Ｒによって電圧信号に変換し、その電圧信号をＡ−Ｄ変
換器すでデジタル化して荷重データを得る。この荷重デ
ータを用いて、計量値決定手段Ｃによって計量値を決定
し、表示する。

このような電子天びんにおいて、本発明は、皿ａに所定
荷重を作用させたときの荷重データの経時的変化に係る
情報を記↑、資する記憶手段ｄと、皿ａへの荷重作用後
の経過時間を計測する計時手段ｅと、その計時手段ｅに
よる計時結果と記憶手段ｄの内容から計量値の補正を行
う補正演算手段ｆを備えたことによって特徴づけられる
。

く作用〉 皿ａ上に荷重Ｗを載せた状態を保持すると、基準抵抗Ｒ
は＋１１式で示す電力Ｐによって昇温するが、これによ
ってＡ−Ｄ変換器すがらの荷重データは変化する。この
変化は基準抵抗Ｒの温度係数等によって異るものとなる
。電子天びん個々について、その出荷時等に荷重Ｗの作
用による荷重データの経時的変化に係る情報を記ｊＱ手
段ｄに格納しておけば、実際の測定時に、その情報と荷
重負荷後の経過時間とから、基準抵抗Ｒの昇温による抵
抗値の変化に伴う荷重データの誤差を、補正することが
できる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第２図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

平衡機構１内には磁界中で可動のフォースコイルＬが設
けられており、このフォースコイルＬには皿１ａが係合
されている。皿ｌａ上に荷重を載せたときの平衡機構１
の変位検出信号は電流供給回路２に送られ、この変位が
零となるような電磁力を発生すべく、電流供給回路２か
らフォースコイルＬに電流ｉが供給される。

この電流ｉは基準抵抗Ｒによって電圧信号に変換され、
Ａ−Ｄ変換器３に入力される。Ａ−Ｄ変換器３によって
デジタル化された信号は、荷重データとして刻々とマイ
クロコンピュータ４に採り込まれる。

マイクロコンピュータ４は、ＣＰＵ４１．ＲＯＭ４２、
ＲＡＭ４．３．不揮発性ＲＡＭ４４および入出力ポート
４５等からなり、ＲＯＭ４２には後述する測定用プログ
ラムと調整用プログラムが書き込まれている。また、Ａ
−Ｄ変換器３からのデジタル荷重データはＲＡ　Ｍ　４
３内に格納される。不揮発性ＲＡＭ４４は、後述する調
整用プログラムの実行時のＡ−Ｄ変換器３からの荷重デ
ータを格納するためのものである。入出力ポート４５に
は、上述した測定用プログラムと調整用プログラムのい
ずれを実行するかを選択するためのモード切換器５が接
続されている。また、マイクロコンピュータ４には、計
量値をデジタル表示するための表示器６が接続されてい
る。

次に各部の動作および作用を説明する。モード切換器５
によって調整モードを選択すると、調整用プログラムが
実行される。このプログラムにおいては、当該天びんの
ひょう９値の分銅を皿ｌａ上に載せると、その荷重デー
タＷを、あらかじめ設定された所定の周期、もしくはＡ
−Ｄ変換ごとに不揮発性ＲＡＭ４４内に格納してゆく。

このデータの格納は、あらかじめ実験的に荷重データの
変化が収まるまでの時間を求めておき、その時間が経過
するまで、例えば数分間にわたって継続される。このと
き、基準抵抗Ｒが正の温度係数を有しておれば、荷重デ
ータは第３図に太線で示すような変化を呈し、やがて飽
和して定常値を示す。

すなわち、皿ｌａ上に分銅を載せた当初のデータＱＱか
ら、時間経過とともにその値が漸増し、やがて飽和して
定常値を示す。負の温度係数を有する場合には、同図に
破線で示すような変化となる。

正負および変化量は製品によってばらつきがあり、上述
した不揮発性ＲＡＭ４４への荷重データの格納により、
個々の電子天びんについてのＱＯからの経時的変化量δ
Ｘと、最大変化量δｍｘを調査し、記憶したことになる
。

荷重を皿ｌａ上から降ろした場合には、放熱によって基
準抵抗Ｒの温度が低下し、この場合、荷重データは当初
のＱＯ値に回復しだす。この放熱による冷却時の荷重デ
ータの変化は、負荷時のデータ変化特性から実験式によ
って求めることができる。すなわち、放熱特性は同一の
製品については殆んど同一であって、個々の基準抵抗Ｒ
の温度係数の違いは、変化量δ′Ｘの大きさのみに関係
し、変化曲線の形については差がなく、設計時等におい
て実験によって求めておくことができる。

従って、この放熱特性に係る情報は、調整モードにおい
て、例えば放熱後所定時間経過時の一点または複数点に
ついて荷重データを採り込むことによって知ることがで
きる。

通常の測定時には測定モードが選択され、測定用フログ
ラムが実行される。このプログラムニオいては、Ａ−Ｄ
変換器３の出力Ｗは次のように補正され、表示値りが決
定される。第３図に示すように、試料を皿ｌａ上に載せ
た後、安定平衡状態に入った当初のＡ−Ｄ変換器３の出
力をＷＱとすると、を時間後に採取された荷重データＷ
は、Ｄ＝Ｗ−δｔ　　　　−・−（２） ただし、 によって経時的誤差δｔが補正される。ここで、δＸは
、試料載置後データＷを得るまでの経過時間ｔに対応す
る、ＱＯからの変化量である。

なお安定平衡状態の検出はＡ−Ｄ変換器３の出力が規定
回数、ある変動幅以内に入ったことなどにより検出する
。

次に、試料が降ろされて充分時間が経過して基準抵抗Ｒ
が完全に元の温度に戻った場合は、第３図に一薫鎖線で
示すように、当初の加熱特性と全く同じ特性のもとにデ
ータが変化するから上述と同様の補正で良い。しかし、
試料が降ろされてから次に試料が載せられるまでの時間
が少ないと、第３図に二点鎖線で示すように前回の加熱
による影響が残っている。この場合、試料が降ろされて
からの経過時間ｔから放熱特性に基づく誤差量を抽出し
、加熱特性においてその誤差量と等しい点を探し出し、
以後、その点から加熱特性曲線に沿って誤差が変化する
ものとして同様な補正をおこなえば良い。

なお、以上の実施例では、加熱特性の調査に当って、Ａ
−Ｄ変換器３の出力を所定周期で全て格納する例を示し
たが、これに替えて、あらかじめデータが変化するパタ
ーンを近似式で求めておき、その式内の係数のみを製品
ごとに測定して記憶するよう構成することもでき、この
場合、メモリ容量を大幅に減することができる。

この近似式は例えば、 δｔ＝ｋ（１−ｅ　　　）　　　−−−（４）で与えら
れる。ここでに、ｐはそれぞれ係数であって、ｋは、ひ
ょう量荷重を載せて充分な時間が経過した後のＡ−Ｄ変
換器３の出力から前述したδｍｘを求め、 ｋ＝δｍｘ　　　　　　　　・−（５）として得られ、
またｐは、上述のようにして求めたδｍｘの１／２の大
きさの誤差が生じるまでの経過時間ｔｈを求めて、 として得られる。実際の電子天びんについてこれらの係
数を求めて（４）式に当てはめると、δｔを修正カウン
ト量、ｔを秒として、 −ｏ、ｏ１７ｔ δｔ−５，３（１−ｅ　　　　）　　・−（７）が得ら
れ、実測データによく一致することが確められた。

以上のような係数の算出は、電子天びんに内蔵するマイ
クロコンピュータで行ってもよいし、あるいは入出力ポ
ートによって接続し得る外部計算機によって求めて、電
子天びんのメモリに格納してもよいことは勿８余である
。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、皿に所定荷重を
作用させたときの荷重データの経時的変化に係る情報を
あらかじめ記憶しておき、実測時における荷重データを
、負荷後の経過時間と上述の記憶内容とによって補正し
て計量値を得ているので、基準抵抗Ｒの自己加熱による
荷重データの誤差が除去されることになり、従来のよう
に高価な薄膜抵抗等を用いず、比較的熱容量が小さく、
かつ、温度係数がある程度大きい抵抗を用いても、高精
度の天びんが得られることになり、コストダウンに寄与
するところ大である。また、従来と同等の性能の抵抗を
基準抵抗として用い、かつ、本発明を適用した場合には
、精度が更に向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の構成を示すブロック図、第３図は本発明の作
用説明図である。 ｌ・−平衡機構 １ａ・−皿 ２・・−電流供給回路 ３−Ａ　−Ｄ変換器 ４−マイクロコンピュータ ４４−不揮発性メモリ ５−モード切換器 Ｌ−・〜フォースコイル Ｒ・−・基準抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁界中のフォースコイルに電流を流して皿上の荷
   重と平衡する電磁力を発生させるとともに、上記電流を
   基準抵抗によって電圧信号に変換し、その電圧信号をＡ
   −Ｄ変換して荷重データを得て、この荷重データから計
   量値を決定して表示する天びんにおいて、上記皿に所定
   荷重を作用させたときの上記荷重データの経時的変化に
   係る情報を記憶する記憶手段と、上記皿への荷重作用後
   の経過時間を計測する計時手段と、その計時手段による
   計時結果と上記記憶手段の内容から上記計量値の補正を
   行う補正演算手段を備えたことを特徴とする電子天びん
   。
2. （２）上記記憶手段に、上記皿に所定荷重を作用させた
   直後から所定周期で上記荷重データを順次格納させる、
   調整用プログラムを備えたことを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項記載の電子天びん。
3. （３）上記記憶手段に記憶されている荷重データの経時
   的変化に係る情報が、時間をパラメータとする荷重デー
   タのあらかじめ設定された形の関数であって、当該天び
   んの調整時にその関数の係数が決定されるとともに、実
   測時には上記関数の演算により計量値の補正が行われる
   よう構成したことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の電子天びん。
4. （４）上記記憶手段に、上記情報に加えて、上記皿から
   所定荷重を除去した後、次に所定荷重を載せるまでの経
   過時間に関する上記荷重データの経時的変化に係る情報
   が併せて記憶されており、これら両情報に基づいて計量
   値の補正が行われるよう構成したことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の電子天
   びん。