(57)【要約】【課題】ゼロ調整要求後に速やかに、かつ正確にオフセット値を用いてゼロ調整を実行できる計測器を提供する。【解決手段】検出部１０と、検出部１０の出力値をＬＣＤ表示器２４に出力するとともに、利用者からのゼロ調整要求に応じて出力値をゼロ調整処理する制御回路２２を備える。制御回路２２は、電源オンにより出力値の一定期間毎の移動平均を繰り返し算出し、算出された移動平均をオフセット値としてＳＤＲＡＭ２２１に記憶する。ゼロ調整要求があると、制御回路２２は、ＳＤＲＡＭ２２１に記憶された最新のオフセット値を読み出し、出力値から減算することでゼロ調整処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出手段と、
利用者が操作する操作手段と、
前記検出手段の出力値を表示器に出力するとともに、前記操作手段からのゼロ調整要求に応じて前記出力値をゼロ調整処理する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
電源オンにより前記出力値の一定期間毎の移動平均を繰り返し算出する算出部と、
算出された移動平均をオフセット値として記憶する記憶部と、
前記操作手段からの前記ゼロ調整要求に応じて前記記憶部に記憶された最新のオフセット値を読み出し、前記出力値から減算することで前記ゼロ調整処理する減算部と、
を備える計測器。
【請求項２】
前記一定期間は、数百ｍ秒である
請求項１に記載の計測器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ゼロ調整処理後の前記表示器の表示がゼロでない場合に、前記ゼロ調整処理を繰り返し実行する
請求項１に記載の計測器。
【請求項４】
前記検出手段はロードセルである
請求項１〜３のいずれかに記載の計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測器に関し、特にそのゼロ調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測器あるいは指示計におけるゼロ調整は、入力値と指示計ゼロ表示にずれがある場合に、当該ずれ分を減算して現在の入力値をゼロ表示にする機能であり、通常、被測定物の測定に先立って実行される。
【０００３】
ゼロ調整は、外乱の多い環境でも、あるいは感度の高い測定でも、ゼロ調整要求を受けた後に出来るだけ短時間に、かつ正確にずれ分（オフセット値）を測定してゼロ表示させる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ゼロアジャスト時、現在設定されている測定処理機能が実効値測定機能である場合には、増幅器のドリフト量を実効値にて検出することを課題とし、増幅器のドリフト量を算出し、それに基づいてゼロアジャストを行なうにあたって、現在設定されている測定処理機能が実効値測定機能かもしくはそれ以外の測定機能かに応じて、増幅器のドリフト量を実効値検出とするか、加算平均値検出とすることにより、ゼロアジャストを行う波形記録計が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、周囲温度の急激な変化等の過渡状態においても、ゼロ点ドリフトを有効に補正して正しい測定を行う電子天びんを提供することを課題とし、第１入力手段からの指令により荷重センサのデータを採り込み、計時手段の出力に基づいて当該データのゼロ点ドリフトを時間関数として記憶する記憶手段と、第２入力手段からの指令の発生時点から、計時手段の出力と記憶手段の内容から荷重データのゼロ点ドリフト値を刻々と予測して演算手段に供給するドリフト補正値算出手段を設けることが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、増幅回路のオートバランス調整において、増幅器等から生じるノイズの影響をなくして正確且つ迅速な調整を実行すると共に、キャリブレイション動作やゼロトラッキング動作をソフトウェアの追加だけで容易に実行させることが可能な装置を提供することを課題とし、 増幅器に対して積分形Ａ／Ｄ変換回路とマイコン回路とＤ／Ａ変換器からなる制御ループを構成し、積分形Ａ／Ｄ変換回路でノイズの影響を除去した出力電圧データをマイコン回路に取込み、マイコン回路で増幅器の出力をゼロにする制御電圧データを作成してＤ／Ａ変換器へ出力させること、マイコン回路のＲＯＭにキャリブレイションモードやゼロトラッキングモードでの制御プログラムを設け、ソフトウェアにより同モードでの制御を実行させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３０４１２２号公報
【特許文献２】特開平５−３３２８１６号公報
【特許文献３】実開平５−５５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ゼロ調整は、利用者からのゼロ調整要求を受け付けてから入力値を数ｍｓｅｃサンプリングし、その平均値をオフセット値として入力値から減算することで実行することができるが、ノイズの多い環境や指示計の感度を高く設定した場合等では、指示計の値がふらつくことになる。この状態で数ｍｓｅｃサンプリングしただけでは正確なオフセット値を算出することは困難である。
【０００９】
他方で、サンプリング時間を数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃ程度に増大させることでオフセット値を正確に算出し得るが、利用者にとってはゼロ調整要求後すぐにゼロ調整処理が完了して被測定物の測定を開始できるものと予想しているところ、この予想に反してゼロ調整処理が長引くのでは利用者の要求を満足できず、製品価値が減損してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、ゼロ調整要求後に速やかに、かつ正確にオフセット値を用いてゼロ調整を実行できる計測器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、検出手段と、利用者が操作する操作手段と、前記検出手段の出力値を表示器に出力するとともに、前記操作手段からのゼロ調整要求に応じて前記出力値をゼロ調整処理する制御手段とを備え、前記制御手段は、電源オンにより前記出力値の一定期間毎の移動平均を繰り返し算出する算出部と、算出された移動平均をオフセット値として記憶する記憶部と、前記操作手段からの前記ゼロ調整要求に応じて前記記憶部に記憶された最新のオフセット値を読み出し、前記出力値から減算することで前記ゼロ調整処理する減算部と  を備える計測器である。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、前記一定期間は、数百ｍ秒である。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、前記制御手段は、前記ゼロ調整処理後の前記表示器の表示がゼロでない場合に、前記ゼロ調整処理を繰り返し実行する。
【００１４】
本発明のさらに他の実施形態では、前記検出手段はロードセルである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ゼロ調整要求後に速やかに、かつ正確にオフセット値を用いてゼロ調整を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の構成ブロック図である。
【図２】実施形態の処理フローチャートである。
【図３】実施形態の処理の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について、計測器として指示計を例にとり説明する。
【００１８】
構成  図１は、実施形態における指示計の構成ブロック図を示す。指示計は、検出部１０と、歪アンプ１２と、ゲイン調整回路１４と、フィルタ回路１６と、ブリッジ電源１８と、Ａ／Ｄ変換回路２０と、制御回路２２と、ＬＣＤ表示器２４を備える。なお、指示計には、これら以外にも電源スイッチや利用者が操作する各種操作スイッチが設けられる。電源スイッチのオンにより各部に動作電力が供給される。各種操作スイッチには、利用者がゼロ調整を要求するためのスイッチが含まれる。
【００１９】
検出部１０は、例えば、ひずみゲージ式ロードセルであって、検出手段として機能し、被測定物の荷重を測定するための複数の歪みゲージを備える。例えば、検出部１０は、外筒部と内筒部を備え、外筒部と内筒部は、複数例えば３個のブリッジで連結される。ブリッジは、金属例えばアルミで一体に形成される。内筒部に荷重が印加されると、各ブリッジは弾性によって荷重量に応じて撓む。１個のブリッジに２個の歪みゲージを取り付けることで、３個のブリッジの上面には、全部で６個の歪みゲージが取り付けられる。同様に、下面にも歪みゲージが取り付けられる。歪みゲージは、薄い絶縁体上に金属の抵抗体（金属箔）をジグザグ状に取り付けたものであり、ブリッジが荷重によって撓むと、これと一緒に変形して、荷重量に応じて抵抗値が変化する。例えば、歪みゲージは、測定レベルが０〜２００Ｎである。歪みゲージは、荷重をかけたときの歪み極性が同じになる歪みゲージ３枚を直列に結線することによって４つの結線歪みゲージを形成し、各結線歪みゲージは、ホイートストンブリッジ回路を形成する。 ホイートストンブリッジ回路の対向する２つの接続点は、ブリッジ電源１８に接続される。また、他の２つの接続点は、歪アンプ１２に接続される。なお、検出部１０の詳細については、例えば特開２０１２−２２５７３８号公報に記載されている。
【００２０】
歪アンプ１２は、検出部１０からの出力信号を増幅してゲイン調整回路１４に出力する。
【００２１】
ゲイン調整回路１４およびフィルタ回路１６は、それぞれ検出部１０の出力のゲインを調整し、所定のフィルタ処理を行ってＡ／Ｄ変換回路２０に出力する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換回路２０は、入力された信号をデジタル信号に変換し、測定データとして制御回路２２に出力する。
【００２３】
制御回路２２は、制御手段として機能し、Ａ／Ｄ変換回路２０からのデジタル信号を処理する回路で、ＣＰＵ２２０、ＳＤＲＡＭ２２１、ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ２２２、及びインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２２３を備える。
【００２４】
ＣＰＵ２２０は、算出部、及び減算部として機能し、ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ２２２に記憶された処理プログラムをＳＤＲＡＭ２２１に展開して、展開された処理プログラムに従い、デジタル信号を処理して検出部１０の測定値として荷重値を算出し、ＬＣＤ表示器２４に表示する。また、ＣＰＵ２２０は、利用者からの各種操作信号をＩ／Ｆ２２３を介して受信し、操作信号に応じた処理を実行する。操作信号には、ゼロ調整要求が含まれる。ＣＰＵ２２０は、指示計の本体の電源がオンされたときに、ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ２２２に記憶された処理プログラムをＳＤＲＡＭ２２１に展開し、ゼロ調整のための所定のループ処理を実行してゼロ調整用のオフセット値を順次算出する。ＣＰＵ２２０は、算出したオフセット値を記憶部としてのＳＤＲＡＭ２２１に記憶する。
【００２５】
その後、任意のタイミングで利用者が指示計本体のゼロ調整スイッチを操作する等してゼロ調整要求を行うと、当該ゼロ調整要求信号がＩ／Ｆ２２３を介して入力され、ＣＰＵ２２０は、このゼロ調整要求信号に応じてＳＤＲＡＭ２２１に記憶されているオフセット値を読み出してゼロ調整処理を実行する。通常、利用者は、電源オンの後、被測定物の測定に先立ってゼロ調整スイッチを操作してゼロ調整を要求する。なお、ゼロ調整要求のためのゼロ調整要求信号は、外部接点信号による外部入力信号でもよい。
【００２６】
次に、制御回路２２におけるゼロ調整処理について説明する。
【００２７】
ゼロ調整処理
図２は、実施形態におけるゼロ調整処理のフローチャートを示す。
【００２８】
図２（ａ）は、指示計本体の電源オンと同時にＣＰＵ２２０により実行されるループ処理である。この処理は、利用者からのゼロ調整要求の有無によらずに常に実行される。
【００２９】
ＣＰＵ２２０は、指示計本体の電源がオンされると、Ａ／Ｄ変換回路２０からのデジタル信号を入力し、一定期間毎に、具体的には数百ｍｓｅｃ毎に移動平均化処理を実行してオフセット値を算出する（Ｓ１０１）。被測定物が印加されていない状態での検出部１０の出力値には外乱ノイズが含まれており、当該外乱ノイズの移動平均値が算出される。
【００３０】
例えば、ある時刻ｔ１から時刻（ｔ１＋２００ｍｓｅｃ）の間でデジタル信号の平均値を算出してオフセット値ＯＦＦ１とし、時刻（ｔ１＋２００ｍｓｅｃ）から時刻（ｔ１＋４００ｍｓｅｃ）の間でデジタル信号の平均値を算出してオフセット値ＯＦＦ２とし、時刻（ｔ１＋４００ｍｓｅｃ）から時刻（ｔ１＋６００ｍｓｅｃ）の間でデジタル信号の平均値を算出してオフセット値ＯＦＦ３とする、・・・等である。
【００３１】
順次算出されたオフセット値ＯＦＦ１、ＯＦＦ２、ＯＦＦ３、・・・は、順次ＳＤＲＡＭ２２１に記憶される。なお、ＳＤＲＡＭ２２１に記憶する際には、重ね書きして記憶してもよく、重ね書きせずに異なる領域に記憶してもよい。
【００３２】
図２（ｂ）は、ゼロ調整の処理フローチャートである。
【００３３】
ＣＰＵ２２０は、利用者からのゼロ調整要求があるか否かを判定する（Ｓ２０１）。Ｉ／Ｆ２２３を介してゼロ調整要求が入力されると、Ｓ２０１でＹＥＳと判定され、ＣＰＵ２２０は、ＳＤＲＡＭ２２１にアクセスし、ＳＤＲＡＭ２２１に記憶されている最新のオフセット値を読み出し、現在の入力値から読み出したオフセット値を減算することでゼロ調整処理を実行する。例えば、最新のオフセット値がＯＦＦ３であるとすると、
現在の入力値（検出部１０の出力値）−ＯＦＦ３
によりゼロ調整処理する。ＣＰＵ２２０は、ゼロ調整後の入力値をＬＣＤ表示器２４に表示する（Ｓ２０２）。
【００３４】
次に、ＣＰＵ２２０は、ＬＣＤ表示器２４の表示がゼロになっているか否かを判定する（Ｓ２０３）。ゼロになっていればゼロ調整処理は終了する。ゼロになっていなければ、Ｓ２０２の処理を繰り返す。すなわち、ＳＤＲＡＭ２２１にアクセスし、ＳＤＲＡＭ２２１に記憶されている直前のオフセット値を読み出し、現在の入力値から読み出したオフセット値を減算することでゼロ調整処理を実行する。図２（ａ）の処理は常に実行されており、ＳＤＲＡＭ２２１には常に最新かつ２００ｍｓｅｃ単位で平均化されたオフセット値が記憶されているから、前回読み出したオフセット値と今回読み出したオフセット値は変わり得る。Ｓ２０３の処理を繰り返した結果、ＬＣＤ表示器２４の表示がゼロになればゼロ調整処理は終了する。
【００３５】
Ｓ２０２の処理の繰り返し回数に上限を設け、上限回数に達した場合にゼロ調整処理を終了してもよい。
【００３６】
図２（ａ）のループ処理は、ゼロ調整処理が終了した後も継続し、指示計本体の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。
【００３７】
その後、ＣＰＵ２２０は、検出部１０からの出力値に対し、ゼロ調整処理の際に用いたオフセット値を減算することで指示値としてＬＣＤ表示器２４に表示する。
【００３８】
図３は、本実施形態の処理を模式的に示す。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換回路２０でデジタル値に変換された入力信号は、時系列入力データ１００としてＣＰＵ２２０に供給される。
【００４０】
ＣＰＵ２２０は、時系列入力データ１００を一定期間毎、例えば２００ｍｓｅｃ毎に移動平均を算出し、平均値ＯＦＦ１、ＯＦＦ２、ＯＦＦ３、・・・を順次算出する。ＣＰＵ２２０は、算出したＯＦＦ１、ＯＦＦ２、ＯＦＦ３を順次ＳＤＲＡＭ２２１に記憶していく。
【００４１】
他方、ＣＰＵ２２０は、ゼロ調整要求の待機状態にあり、ゼロ調整要求が入力されると、そのときにＳＤＲＡＭ２２１に記憶されている最新の平均値（例えばＯＦＦ３）をオフセット値として読み出し、現在の入力値からオフセット値ＯＦＦ３を減算し、入力値−ＯＦＦ３をＬＣＤ表示器２４に出力する。
【００４２】
利用者からのゼロ調整要求を受け付けてから入力値を数ｍｓｅｃ単位でサンプリングし、その平均値をオフセット値として入力値から減算する構成では、ノイズの多い環境や指示計の感度を高く設定したときにＬＣＤ表示器２４の値がふらつくことになる。
【００４３】
これに対し、実施形態では、数ｍｓｅｃ単位ではなく、より長い数百ｍｓｅｃ単位でサンプリングするので、たとえノイズの多い環境や指示計の感度を高く設定したときでもより正確なオフセット値が算出される。
【００４４】
さらに、実施形態では、利用者からのゼロ調整要求を受け付けてからサンプリングしてオフセット値を算出するのではなく、本体の電源をオンしたタイミングで自動的に入力値を移動平均してオフセット値を算出しておき、利用者からのゼロ調整要求を受け付けたときに、既に算出されている最新のオフセット値をＳＤＲＡＭ２２１から読み出して入力値から減算するので、ゼロ調整処理に要する時間が極めて短時間に抑制される。理論上、実施形態では、ゼロ調整要求を受け付けてからＳＤＲＡＭ２２１からオフセット値を読み出し、減算処理を行う時間でゼロ調整処理が実行され、サンプリング時間及び平均値演算時間が削除される。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
【００４６】
＜変形例１＞
実施形態において、電源がオンされてから図２（ａ）に示すループ処理が実行されている間、ＣＰＵ２２０は、ＬＣＤ表示器２４の表示を通常とは異なる表示としてもよい。例えば、ＬＣＤ表示器２４に表示される値を点滅表示とする等である。利用者は、この表示を視認することで、ゼロ調整が未だ実行されていないことを認識し得るとともに、オフセット値が既に算出され、ゼロ調整の準備が整っていることを認識し得る。
【００４７】
＜変形例２＞
実施形態において、移動平均のサンプリング時間は固定とする他、可変としてもよい。可変とする場合は、さらに自動あるいは手動で変更し得る。自動で変更する場合、例えば指示計の感度設定に応じ、感度が高いほどサンプリング時間を増大させる。手動で変更する場合、利用者が適宜、サンプリング時間を増減調整できることが望ましい。但し、サンプリング時間の下限値を設定しておくのが望ましい。
【００４８】
＜変形例３＞
実施形態では、ロードセルを例示したが、他の検出手段、例えば加速度センサや熱電対等にも同様に適用し得る。また、実施形態の計測器は、センサからの信号をデジタル処理して計測デジタル値としてＬＣＤ表示器２４に表示するデジタル指示計として機能し得る。このようなデジタル指示計は、感度を自動的に校正する機能を備えていてもよく、高感度に自動校正された場合に実施形態のゼロ調整は特に有効である。
【００４９】
＜変形例４＞
実施形態において、ＣＰＵ２２０は、本体の電源オンにより時系列入力値の一定期間毎の移動平均を算出しているが、電源オン後の一定時間経過後に移動平均を算出してもよい。すなわち、必ずしも電源オンの直後に移動平均演算を開始しなくてもよい。要するに、電源オンをトリガとし、利用者がゼロ調整要求を行う前のタイミングにおいて移動平均演算をバックグラウンドで実行し、オフセット値を算出してメモリに記憶しておけばよい。
【００５０】
＜変形例５＞
実施形態において、図２（ａ）に示すループ処理により、常に算出されている移動平均値を利用して、温度変化等に起因するゆっくりとした入力値のドリフト（ずれ量）を常にキャンセルするドリフトキャンセル処理（ゼロトラッキング処理）を実行してもよい。すなわち、移動平均値を利用することで、入力値のゼロドリフトを検出し、自動的にゼロ調整してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  検出部、１２  歪アンプ、１４  ゲイン調整回路、１６  フィルタ回路、１８  ブリッジ電源、２０  Ａ／Ｄ変換回路、２２  制御回路、２４  ＬＣＤ表示器。
【図１】
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【図２】
2019045181.tif 000004
【図３】
2019045181.tif 000005