(57)【要約】【課題】  高精度での計量を可能としつつ、消費電力を抑える。【解決手段】  印加された荷重に応じて周期が変化する発振信号を発振回路１０が発生する。前記周期の始点よりも後で前記周期の終点の前後の期間である主期間をカウンタ１８によって測定する。前記周期の始点から前記主期間の始点までの第１期間と、前記主期間の終点から前記周期の終点までの第２期間を時間デジタル測定装置２４が測定する。前記主期間と、第１及び第２期間とによって前記周期を測定する。【選択図】        図１
2006322814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加された荷重に応じて長さが変化する時間信号を発生する電気回路と、
前記時間信号の始点よりも後で前記時間信号の終点の前後の期間である主期間を測定する主期間測定手段と、
前記時間信号の始点から前記主期間の始点までの測定期間を時間デジタル変換方式で測定する第１の時間デジタル測定手段と、
前記主期間の終点から前記時間信号の終点までの測定期間を時間デジタル変換方式で測定する第２の時間デジタル測定手段と、
前記主期間測定手段、第１及び第２の時間デジタル測定手段の測定値に基づいて前記時間信号の長さを算出する算出手段とを、
具備する計量器。
【請求項２】
請求項１記載の計量器において、前記主期間測定手段は、
前記時間信号の長さよりも周期が短いクロック信号をカウントするカウント手段からなり、
前記第１及び第２の時間デジタル測定手段は、
前記測定期間中、レベルが第１の状態を維持し、その後に第２の状態に変化する状態変化信号を発生する信号発生手段と、
前記クロック信号の１周期よりも短い遅延時間をそれぞれが持つ複数の段が初段から最終段まで縦続接続され、前記状態変化信号が入力される遅延段と、
前記状態変化信号が第２の状態に変化したとき、前記各段の出力のうち前記最終段に最も近くて第１の状態を維持している段を検出し、この検出された段と前記初段との間の段数と前記遅延時間とに基づいて前記測定期間を演算する演算手段とを、
具備する計量器。
【請求項３】
請求項１記載の計量器において、前記主期間測定手段は、前記時間信号の始点以後、前記時間信号の長さよりも周期が短いクロック信号が最初に特定の方向に変化したときから、前記特定の期間の終点前後において前記クロック信号が前記特定の方向に変化したときまでの前記クロック信号の発生数をカウントするカウント手段である計量器。
【請求項４】
請求項１記載の計量器において、前記電気回路は、前記荷重の変化に応じて静電容量が変化するコンデンサを含む発振回路であって、前記時間信号の長さは、前記発振回路の発振信号の周期である計量器。
【請求項５】
請求項１記載の計量器において、前記電気回路は、前記荷重の変化に応じて静電容量が変化するコンデンサを含む充放電回路であって、前記時間信号の長さは、前記コンデンサへの充電又は放電が予め設定した閾値に到達するまでの時間である計量器。
【請求項６】
請求項１記載の計量器において、前記電気回路は、前記荷重に比例した応力が加えられる振動体を含む発振回路であって、前記時間信号の長さは、前記発振回路の発振信号の周期である計量器。
【請求項７】
負荷荷重の大きさに応じて変位する変位体の変位に応じて長さが変化する時間信号を生成する電気回路と、
前記時間信号の少なくとも一部を時間デジタル変換方式で測定する測定手段と、
この測定手段の測定値に基づいて前記負荷荷重を算出する負荷荷重算出手段とを、
具備し、前記測定手段は、
前記時間信号の少なくと一部を測定中、レベルが第１の状態を維持し、その後に第２の状態に変化する状態変化信号を発生する信号発生手段と、
前記時間信号のよりも小さい周期のクロック信号よりも更に小さい遅延時間をそれぞれが持つ複数の段が初段から最終段まで縦続接続され、前記状態変化信号が入力される遅延段と、
前記状態変化信号が第２の状態に変化したとき、前記各段の出力のうち前記最終段に最も近くて第１の状態を維持している段を検出し、この検出された段と前記初段との間の段数と前記遅延時間とに基づいて前記測定期間を演算する演算手段とを、
具備する計量器。
【請求項８】
請求項７記載の計量器において、前記電気回路は、前記変位体の変位に応じて静電容量が変化するように設けられたコンデンサを含み、前記静電容量の変化に従って前記時間信号の長さが変化する計量器。
【請求項９】
請求項８記載の計量器において、前記電気回路は発振回路であって、前記時間信号の長さは前記発振回路の発振信号の周期である計量器。
【請求項１０】
請求項８記載の計量器において、前記電気回路は、充放電回路であって、前記時間信号の長さが、前記コンデンサへの充電又は放電が予め設定した閾値に到達するまでの時間である計量器。
【請求項１１】
請求項７記載の計量器において、前記電気回路は、前記変位体の変位に応じて応力が加えられる振動体を含む発振回路であって、前記時間信号の長さは、前記発振回路の発振信号の周期である計量器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量器に関し、特に荷重に従って長さが変化する信号を発生する電気回路、例えば発振回路を荷重センサとして使用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような荷重センサを使用した計量器が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された計量器では、荷重に応じて静電容量が変化するコンデンサを組み込んだ発振回路が発振する発振信号の周波数をマイクロコンプロセッサによってカウントし、そのカウントした周波数に基づいて演算処理を行い、荷重を算出し、表示器に算出した荷重を表示するものである。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−１５４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、特許文献１の技術では、発振信号の周波数をカウントするが、そのカウントにはクロック信号を用いる。このクロック信号の周波数は、発振信号の周波数よりも高いものが使用される。例えば、荷重センサに定格の荷重が負荷された場合の発振回路の発振信号の周期が０．５ｍ秒（周波数で２ｋＨｚ）程度の場合には、クロック信号としては２０ＭＨｚ程度のものを使用することがある。この場合、クロック信号の周期は、０．０５μ秒であるので、０．５ｍ秒をカウントすると、そのカウント値は１００００となる。よって、荷重センサに定格荷重を負荷すると、分解能は１／１００００となる。この荷重センサによって精度１／２０００の計量器を作成すると、最小表示量に５カウントを与えることができる。
【０００５】
しかし、一般に発振回路の消費電力は、その発振周波数が高ければ高いほど大きくなり、上述したような２０ＭＨｚのクロック信号を発振するクロック信号発振回路での消費電力が大きくなる。例えば、このような計量器を電池駆動する場合には、大容量のバッテリーが必要になり、計量器の小型化への障害となるか又は電池交換までの時間が短くなり、使用上不便である。さらに、計量器の精度を高めようとすると、さらにクロック信号の発振周波数を高くしなければならず、ますます消費電力が大きくなる。即ち、従来の技術では、精度と消費電力とはトレードオフの関係にあった。
【０００６】
本発明は、高精度での計量を可能としつつ、消費電力を抑えることができる計量器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による計量器は、印加された荷重に応じて長さが変化する時間信号を発生する電気回路を備えている。電気回路としては、後述するように、印加される荷重に応じて静電容量が変化するコンデンサを含むものを使用することができ、例えば発振回路や、上記コンデンサの充放電を繰り返す充放電回路を使用することができる。或いは、印加される荷重に比例して張力または圧縮力のような応力が加えられる振動体、例えば弦、音叉または水晶振動子を含む発振回路を使用することもできる。時間信号としては、例えば発振回路の発振周期（発振周波数）や、充放電回路における充電時間または放電時間を使用することができる。前記時間信号の始点よりも後で前記時間信号の終点の前後の期間である主期間を主期間測定手段が測定する。前記時間信号の始点から前記主期間の始点までの測定期間を時間デジタル変換方式で第１の時間デジタル測定手段が測定する。前記主期間の終点から前記時間信号の終点までの測定期間を時間デジタル変換方式で第２の時間デジタル測定手段が測定する。前記主期間測定手段、第１及び第２の時間デジタル測定手段の測定値に基づいて前記時間信号の長さを算出手段が算出する。
【０００８】
このように構成すると、前記時間信号の始点から前記主期間の始点までの測定期間と、前記主期間の終点から前記時間信号の終点までの測定期間とを、それぞれ時間デジタル変換方式で測定し、これら測定時間と主期間とに基づいて時間信号の長さを測定しているので、主期間の測定を比較的低い周波数のクロック信号を用いて行うことができ、低消費電力とすることができ、しかも上記両測定時間は、時間デジタル変換方式で測定しているので、高精度の測定を行うことができ、時間信号の精度も高めることができる。
【０００９】
前記主期間測定手段は、前記時間信号の長さよりも周期が短いクロック信号をカウントするカウント手段によって構成することができる。この場合、前記第１及び第２の時間デジタル測定手段は、前記測定期間中、レベルが第１の状態を維持し、その後に第２の状態に変化する状態変化信号を発生する信号発生手段と、前記クロック信号の１周期よりも短い遅延時間をそれぞれが持つ複数の段が初段から最終段まで縦続接続され、前記状態変化信号が入力される遅延段と、前記状態変化信号が第２の状態に変化したとき、前記各段の出力のうち前記最終段に最も近くて第１の状態を維持している段を検出し、この検出された段と前記初段との間の段数と前記遅延時間とに基づいて前記測定期間を演算する演算手段とを、具備している。
【００１０】
このように構成すると、測定期間の精度は、遅延段における遅延時間によって定まり、その遅延時間は、クロック信号の周期よりも短いので、測定期間は、高精度に測定することができる。また、これら測定期間と主期間の始点及び終点は、それぞれ連続しているので、測定期間の精度が、結局、時間信号の精度を決定する。上述したように測定期間は高精度に測定されているので、時間信号も高精度に測定されている。また、主期間と上記両測定期間との連続性さえ維持できれば、主期間の測定に使用されているクロック信号の周波数は、低いものを使用することができるので、この計量器を低消費電力とすることができる。
【００１１】
前記主期間測定手段は、前記時間信号の始点以後、前記時間信号の長さよりも周期が短いクロック信号が最初に特定の方向、例えば第１の状態から第２の状態に変化したときから、前記特定の期間の終点前後において前記クロック信号が前記特定の方向に変化したときまでの前記クロック信号の発生数をカウントするカウント手段とすることができる。
【００１２】
このように構成すると、主期間は、時間信号の大部分を占めることになり、第１及び第２の時間デジタル測定手段が測定する測定期間を短くすることができ、第１及び第２の時間デジタル測定手段に使用する必要のある遅延段の段数を少なくすることができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、負荷荷重の大きさに応じて変位する変位体の変位に応じて長さが変化する時間信号を生成する電気回路を有している。この電気回路は、変位体の変位に応じて静電容量が変化するように設けられたコンデンサを含むこともある。このコンデンサを用いた発振回路または充放電回路に前記電気回路をすることができる。或いは、電気回路は、変位体の変位に応じて印加される応力が変化する振動体、例えば弦、音叉または水晶振動子を含む発振回路とすることもできる。前記時間信号の少なくとも一部を時間デジタル変換方式で測定手段が測定する。この測定手段の測定値に基づいて前記負荷荷重を算出する負荷荷重算出手段が設けられている。前記測定手段は、前記時間信号の少なくと一部を測定中、レベルが第１の状態を維持し、その後に第２の状態に変化する状態変化信号を発生する信号発生手段と、前記時間信号のよりも小さい周期のクロック信号よりも更に小さい遅延時間をそれぞれが持つ複数の段が初段から最終段まで縦続接続され、前記状態変化信号が入力される遅延段と、前記状態変化信号が第２の状態に変化したとき、前記各段の出力のうち前記最終段に最も近くて第１の状態を維持している段を検出し、この検出された段と前記初段との間の段数と前記遅延時間とに基づいて前記測定期間を演算する演算手段とを、具備している。
【００１４】
このように構成すると、時間デジタル変換方式を用いて時間信号の少なくとも一部を測定しているので、少なくとも時間信号の一部を高精度で測定することができるし、クロック信号によって測定する時間信号の期間を零にするか一部に限定することができるので、低消費電力で、この計量器を動作させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、高精度に計量することができ、かつ低消費電力の計量器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態の計量器は、図４に示すように、変位体、例えばロバーバル弾性体２を有している。このロバーバル弾性体２は、互いに平行な固定部２ａと荷重負荷部２ｂと、これら固定部２ａ及び荷重負荷部２ｂと垂直で互いに平行な変位部２ｃ、２ｄを有している。固定部２ａは、固定基盤４に固定され、荷重負荷部２ｂには荷重受け皿６が取り付けられている。荷重負荷部２ｂは、可変コンデンサ８の可動電極８ａに結合されている。可変コンデンサ８は固定電極８ｂも有している。固定電極８ｂは、可動電極８ａと同じ面積を持ち、可動電極８ａと平行に位置している。受け皿６に物品が載荷されていない状態で、可動電極８ａと固定電極８ｂとは予め定めた距離Ｄを有し、物品が載荷されて変位部２ｃ、２ｄが例えば下方に変位することにより、可動電極８ａと固定電極８ｂとの距離ｄが変化し、例えば狭くなり、コンデンサ８の静電容量が変化し、例えば、非載荷時の静電容量より大きくなる。
【００１７】
このように物品の載荷によって容量が変化する可変コンデンサ８は、図１に示すように電気回路、例えば発振回路１０の一部を構成している。この発振回路１０は、発振信号を発振する。この発振回路１０では、荷重受け皿６に物品が載荷されていない状態での発振周波数（基準発振周波数ｆ０、基準周期Ｔ０）が例えば０．５ＫＨｚ（２ｍ秒）に設定され、荷重受け皿６に物品が載荷されると、発振周波数が低くなる（発振周期が長くなる）。例えば定格の物品が荷重受け皿６に載荷されると、発振周波数は０．４ＫＨｚに変化する。即ち、発振信号の１周期が時間信号の長さであり、これは載荷された物品の重量に応じて変化する。図２（ａ）に、定格物品が載荷された状態での発振回路１０の発振信号を示す。この発振信号は、第１のレベル、例えばＨレベルを維持し、その後に第２のレベル、例えばＬレベルに変化し、このＨレベルとＬレベルとの期間を１周期として、繰り返すものである。同図（ａ）におけるＴｘは、定格物品が載荷された状態での１周期（２．５ｍ秒）を示す。
【００１８】
この発振回路１０の発振信号は、分周手段、例えば分周器１２に供給され、例えば２分周される。この分周信号を図２（ｂ）に示す。この分周信号は、発振信号がＨレベルに立ち上がった時点（１周期の始点）に、第１のレベル、例えばＨレベルに変化し、１周期が終了した時点（発振信号がＨレベルからＬレベルに変化し、再びＨレベルに立ち上がったとき）、第２のレベル、例えばＬレベルとなる。
【００１９】
また、この計量器は、図１に示すように、クロック信号発生器１４も設けられている。クロック信号発生器１４は、図２（ｃ）に示すように、発振信号の基準周波数よりも高い周波数、例えば４ＭＨｚのクロック信号を発生する。クロック周波数は、上記定格の物品が載荷されたときの発振周波数（０．４ＫＨｚ）の１００００倍である。従って、このクロック信号を用いて、定格物品が載荷されているときの発振信号の周波数を測定すると、分解能は１／１００００となる。
【００２０】
分周器１２からの分周信号とクロック信号とは、ゲート手段、例えばアンドゲート１６を介して計数手段、例えばカウンタ１８の入力端子に供給される。分周信号がＨレベルになった以後に始めてクロック信号が立ち上がると、カウンタ１８のカウント値が初期値０から１となり、その後クロック信号が立ち上がるごとに、カウンタ１８がカウント値を１つずつ増加する。このカウントは、分周信号がＬレベルとなると中止される。即ち、発振信号の１周期の始点以後、最初に発生したクロック信号から、発振信号の１周期の終点の直前に発生したクロック信号までがカウントされる。例えば図２（ｂ）に示す期間Ｔｙ中に発生したクロック信号の数がカウントされる。このカウント値は、例えばＣＰＵによって構成されている演算手段、例えば演算制御部２０に供給される。
【００２１】
分周器１２からの分周信号の立ち上がり、即ち分周信号がＨレベルになった時点（発振信号の１周期の始点）から周期Ｔｙの始点までの期間ｔａと、周期Ｔｙの終点から分周信号の立下り、即ち分周信号がＬレベルに変化する時点（発振信号の１周期の終点）までの期間ｔｃとが測定できれば、ｔａ＋Ｔｙ＋ｔｃの演算によって、発振信号の１周期の期間Ｔｘを求めることができる。分周信号がＨレベルになったときから、その後に始めてクロック信号が立ち上がるまでの期間を測定することによって、期間ｔａを測定することができる。一方、期間ｔｃの測定をいつから開始すればよいか、即ち分周信号がＬレベルに変化する時点（発振信号の１周期の終点）がいつであるか不定であるので、期間ｔｃを直接に測定することは不可能である。そこで、分周信号がたち下がった時点、即ち発振信号の１周期の終点から、その後に初めてクロック信号が立ち上がったときまでの期間ｔｂを測定する。これの始点及び終点は、分周信号の立ち下がり及びクロック信号の立ち上がりによって特定することができる。また、周期Ｔｙの終点は、分周信号が立ち下がる直前にクロック信号が立ち上がった時点であり、この時点から周期ｔｂの終点の時点までの期間は、クロック信号の１周期Ｔｃである。そこで、Ｔｃ−ｔｂの演算を行うことによってｔｃを求めることができる。
【００２２】
これらｔａ、ｔｂの測定を高精度に行うために、時間デジタル変換方式の測定が行われている。即ち、時間ｔａの期間中、第１のレベル、例えばＨレベルを維持する状態変化信号を発生するために、図１に示すようにパルス発生器２０が設けられている。パルス発生器２０は、分周器１２の分周信号が立ち上がったときに出力パルス信号をＨレベルとし、それ以後にクロック信号が立ち上がったときに出力パルス信号を第２のレベル、例えばＬレベルに変化させる（図２（ｄ）参照）ように構成されている。この出力パルス信号は、オアゲート２２を介して測定手段、例えば時間デジタル測定手段、具体的には時間デジタル測定器２４の遅延手段、ゲート段２６の初段に入力されている。
【００２３】
ゲート段２６は、複数のゲート２６ａ、２６ｂ・・・・を縦続接続したもので、１段あたりの伝送遅れ時間が、クロック信号の１周期よりも短い、例えばｔｓピコ秒のものである。そして、この段数は、クロック信号の１周期Tcの長さをｔｓピコ秒で除算した値よりも幾分大きく選択されている。反対にゲート段数がＮのとき、使用されるクロック信号の１周期は、Ｎ・ｔｓよりも少し短い値に選択される。
【００２４】
図３に示すように時間信号ｔａが、初段に入力されると、１段目のゲート２６ａの出力は、ｔｓピコ秒遅れて生じ、２段目の出力は、２ｔｓピコ秒遅れて生じ、以下同様に遅れて生じる。
【００２５】
各ゲート２６ａ、２６ｂ・・・の出力を、各ゲート２６ａ、２６ｂ・・・に対応した記憶段２８ａ、２８ｂ・・・を持つ記憶手段、例えばメモリ２８に入力し、パルス発生器２０からの状態変化信号の立下りに応動して立ち上がり所定時間Ｈレベルを維持する記憶指令信号（図２（ｅ）参照）をパルス信号発生器３０に発生させ、オアゲート３２を介してメモリ２８に供給し、そのときの各ゲートの出力状態を、メモリ２８の対応する段に記憶させる。
【００２６】
ここで、例えば図３に示すように、例えば入力された状態変化信号が立ち下がったときに、最も最終段に近くて、Ｈレベルを維持している段が、ｊ段の出力であるとすると、ｔａは、（ｊ−１）＊ｔｓ（ピコ秒）として、決定される。この演算を行うために、メモリ２８の各段の出力は、演算制御部２０に供給されている。
【００２７】
同様にして期間ｔｂを測定するために、図２（ｅ）に示すように分周信号の立下りに追う動じてＨレベルとなり、それ以後に発生したクロック信号の立ち上がりでＨレベルとなる状態変化信号をパルス発生器３４に発生させ、このパルス信号発生器３４からの状態変化信号の立下りに応動して所定期間Ｈレベルとなる記憶指令信号をパルス信号発生器３６に発生させている。状態変化信号は、オアゲート２２を介してゲート段２６に供給され、記憶指令信号はオアゲート３２を介してメモリ２８に供給されている。このように時間デジタル測定測定器２４が第１及び第２の時間デジタル測定手段として機能する。この時間デジタル測定器２４を使用することによって、ｔａ、ｔｂをｔｓピコ秒の分解能で測定することができる。
【００２８】
上述したように、Ｔｘは、ｔａ＋Ｔｙ＋ｔｃ−ｔｂの演算によって求めることができ、Ｔｙ、ｔｃとｔａ、ｔｂは連続しているので、結局、Ｔｘは、ｔｓピコ秒のという高分解能で測定することができる。１／Ｔ０−１／Ｔｘの演算を演算制御部２０によって行えば、荷重受け皿６に載荷された物品の重量Ｗを算出することができる。例えばｔｓ＝５０ピコ秒とすると、発振周期の変化分０．５ｍ秒（２．５ミリ秒−２．０ミリ秒）を５０ピコ秒の分解能で測定しているので、５００＊１０６／５０＝１０７、即ち１／１０７の分解能で発振周波数の周期を測定することが可能になり、これを重量信号に変換すれば高い分解能で重量値を得ることができる。
【００２９】
第２の実施形態の計量器を図５及び図６に示す。この実施形態の計量器は、図５に示すように、第１の実施形態の計量器において使用したのと同様にロバーバル弾性体に設けた可変コンデンサ８と、固定抵抗器４０とを直列に接続した充放電回路を有している。この充放電回路に直列に充電用スイッチ４２を介して直流電源（図示せず）から一定、例えば＋Ｖの直通電圧が供給されている。ロバーバル弾性体に対して物品が非載荷の状態において固定抵抗器４０の両端間電圧が予め定めた電圧に到達する充電時間Ｔ０と、ロバーバル弾性体に対して物品が載荷された状態において固定抵抗器４０の両端間電圧が上記予め定めた電圧に到達する充電時間Ｔｗとは異なり、例えば充電時間Ｔｗの方が長くなる（図６（ａ）参照）。即ち、これら充電時間Ｔ０、Ｔｗは、荷重に応じて長さが変化する時間信号である。これら両充電時間Ｔｏ、Ｔｗを測定し、その差を求めることによって載荷された物品の重量を測定することができる。なお、充電用スイッチ４０は、演算制御部２０からＨレベルの信号が供給されている期間、閉成される。また、充電された可変コンデンサ８を放電するために、固定抵抗器４０の両端間に放電用スイッチ４４が設けられている。この放電用スイッチ４４も演算制御部２０からＨレベルの信号が供給されている期間、閉成される。
【００３０】
充放電回路の時定数（可変コンデンサ８の容量Ｃと固定抵抗器の抵抗値Ｒとによって定まる）に相当する電圧レベル上記予め定めた電圧ｅｔとして基準電源４６から比較手段、例えばコンパレータ４８に供給し、固定抵抗器４０の両端間電圧をコンパレータ４８に供給する。可変コンデンサ８が放電している状態において測定が開始され、演算制御部２０は図６（ｂ）に示すようにＨレベルの信号を充電用スイッチ４０に供給し、Ｌレベルの信号を放電用スイッチ４４に供給する。これによって、可変コンデンサ８の充電が開始され、固定抵抗器４０の両端間電圧が上昇する。この電圧が予め定めた電圧ｅｔに到達したとき、コンパレータ４８の出力信号がＬレベルからＨレベルに変化し、演算制御部２０は、同図（ｃ）に示すように充電用スイッチ４０にＬレベルの信号を供給し、放電用スイッチ４４にＨレベルの信号を供給する。これによって、コンデンサ８は、放電用スイッチ４４を介して急速に放電する。放電用スイッチ４０の開閉用信号がＨレベルである期間が充電時間を表している。
【００３１】
この放電用スイッチ４０の開閉用の信号とクロック信号発生器１４とのクロック信号が、図１に示したアンドゲート１６に供給され、その出力が図１に示したカウンタ１８に供給され、図２に示したＴｙに相当する時間が計測される。放電用スイッチ４０の開閉用の信号とクロック信号とが入力され、放電用スイッチの開閉用の信号の立ち上がりに応動してＨレベルとなり、それ以後に初めて発生したクロック信号の立ち上がりに応動してＬレベルとなる状態変化信号をパルス信号発生器５０が発生して、図１に示したゲート段２６の初段にオアゲート２２を介して供給されている。この状態変化信号の立下りに応動して、所定時間にわたってＨレベルを維持する記憶指令信号を、パルス発生器５２が発生して、図1に示したオアゲート３２を介してメモリ２６に供給する。同様に、放電用スイッチ４０の開閉用の信号の立下りに応動してＨレベルとなり、それ以後に初めて発生したクロック信号の立ち上がりに応動してＬレベルとなる状態変化信号をパルス発生器５４が発生して、図1に示したゲート段２６の初段にオアゲートを介して供給されている。この状態変化信号の立下りに応動して所定時間にわたってＨレベルを維持する記憶指令信号を、パルス発生器５６が発生して、図1に示したオアゲート３２を介してメモリ２６に供給する。これによって第1の実施の形態におけるｔａ、ｔｂに対応する期間が時間デジタル方式によって測定され、充電時間Ｔ０、Ｔｗが、第1の実施の形態におけるＴｘと同様にして測定される。
【００３２】
例えば可変コンデンサ８の初期荷重のみのときの容量が１７．８６ＰＦであるとすると、第1の実施の形態と同様に定格荷重が印加されたとき、容量は１７．８６ｐＦ＊５／４＝２２．３２５ｐＦとなる。低消費電力で計量器を動作させるために固定抵抗器４０に１Ｍオームを選択すると、Ｔ０は１．７８６＊１０−５秒となり、Ｔｗは２．２３２５＊１０−５秒となり、負荷荷重によって生じる時間差は、４．４６５＊１０−６秒となる。Ｔｏ、Ｔｗをそれぞれ第１の実施の形態と同様に４ＭＨｚのクロック信号を用いて同じ動作を行わせることによって５０ｐ秒の分解能で測定すると、時間差を求める分解能は４．４６５／５＊１０５、即ち約１００，０００カウントの分解能を持って重量値を測定することができる。
【００３３】
上記の両実施形態において、使用されている最高周波数がクロック信号の４ＭＨｚであって、発明が解決する課題で述べた２０ＭＨｚの発振周波数を使用した回路よりも充分に消費電力が少なくなる上に、発振回路や充放電回路に挿入する抵抗値として数１０ｋオーム以上の値が選択可能であるので、計量器の測定回路全体の消費電力を少なくすることができる。また、分解能も上述したように高くすることができる。
【００３４】
上記の両実施の形態では、時間デジタル方式によって時間ｔａ、ｔｂを測定した。しかし、ゲート段２６の段数をかなり多くする必要があるが、周期Ｔｘや充電時間Ｔｗ全体を時間デジタル方式によって測定することもできる。なお、上記の実施の形態では、周期Ｔｘや充電時間Ｔｗの初期及び後期のクロック信号の周期よりも短いわずかな時間ｔａ、ｔｂだけを時間デジタル方式によって測定しているので、ゲート段２６の段数を減少させることができる。上記の実施の形態では、変形体としてロバーバル弾性体を用いたが、荷重の印加によって変位するものであれば種々のものを使用することができ、例えば片持ち梁型の変位体を使用することができる。また、上記の実施の形態では、可変コンデンサ８は荷重の印加によって２つの電極８ａ、８ｂの間隔が狭まるものを使用したが、逆に２つの電極８ａ、８ｂの間隔が広がるものを使用することもできる。上記の実施の形態では、印加された荷重に応じて長さが変化する時間信号を発生する電気回路として、可変コンデンサ８を含む発振回路１０または充放電回路を使用したが、これに限ったものではなく、例えば特開昭５９−１３１１３１号公報に開示されているような荷重に比例した応力、例えば張力を振動体、例えば弦に印加し、この振動体を構成要素の一部とし、与えられた張力の変化に応じて振動周期が変化する発振回路を使用することもできる。なお、振動体としては、弦の他に音叉や水晶振動子を使用することもできるし、また、振動体が張力の他に圧縮力を受けるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の計量器のブロック図である。
【図２】図１の計量器の測定原理の説明図である。
【図３】図１の計量器において使用されている時間デジタル方式の測定原理の説明図である。
【図４】図１の計量器の概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の計量器の要部のブロック図である。
【図６】図４の計量器の測定原理の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
８  可変コンデンサ
１０  発振器
１２  分周器
１４  クロック信号発生器
１８  カウンタ
２４  時間デジタル測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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