(57)【要約】【課題】荷重検出部に配置された温度センサにより重量ＡＤ値を適正に温度補正する。【解決手段】信号処理部２において非計量時に温度基準入力８と重量基準入力９とにより、各温度における荷重検出部１と信号処理部２の温度係数を得ておき、荷重測定時には、荷重検出部１から出力された温度Ａ／Ｄ変換値を先ず信号処理部２の温度係数で補正し、かつこの補正した温度Ａ／Ｄ変換値に対応する荷重検出部１の温度係数を選択し、この選択された温度係数により荷重検出部１から出力された重量Ａ／Ｄ変換値を補正して計量値として表示する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
秤量物の荷重のＡ／Ｄ変換値を出力する荷重検出部と、この荷重のＡ／Ｄ変換値から秤量物の荷重を算出する電気部である信号処理部とを有する電子秤において、温度センサが荷重検出部に設けられ、信号処理部には温度の基準入力を行う手段と、重量の基準入力を行う手段とが設けられ、かつ非計量時にこの温度の基準入力と重量の基準入力とにより信号処理部及び荷重検出部の温度補正係数を算出する手段が設けられ、計量時に荷重検出部から出力された重量Ａ／Ｄ変換値を中断することなくこれらの温度補正係数により温度補正するよう構成したこと特徴とする電子秤の温度補正装置。
【請求項２】
秤量物の荷重のＡ／Ｄ変換値を出力する荷重検出部と、この荷重のＡ／Ｄ変換値から秤量物の荷重を算出する電気部である信号処理部とを有する電子秤の温度補正方法において、非計量時に信号処理部の内部出力として温度Ａ／Ｄ変換器に入力される温度基準入力と、同様に信号処理部の内部出力として重量Ａ／Ｄ変換器に入力される重量基準入力とにより各温度毎の荷重検出部の温度係数及び信号処理部の温度係数をそれぞれ算出し、計量時には、温度Ａ／Ｄ変換器に対して荷重検出部の温度センサから温度Ａ／Ｄ変換値を出力するための回路を定期的に切り換えることにより温度基準値を当該温度Ａ／Ｄ変換器に入力し、これにより信号処理部における温度係数によって温度ＡＤ値を補正し、かつこの補正された温度ＡＤ値に対応する荷重検出部の温度係数により連続的に信号処理部に出力された重量ＡＤ値を温度補正することを特徴とする電子秤の温度補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁平衡式或いはロードセル式秤等の電子式秤の温度補正装置及びこの装置を用いた温度補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子式秤は秤量物の荷重を直接受けてこの荷重を電気信号として出力する荷重検出部（機構部）と、この電気信号をデジタル変換して秤量物の荷重を算出する信号処理部（電気部）とを有している。
【０００３】
この構成の電子式秤において、例えば電源投入時に荷重検出部と信号処理部とはそれぞれの発熱量、熱容量の違いにより一定時間異なる温度変化をし、温度の不平衡状態が生じる。一般に、荷重検出部と信号処理部とはそれぞれ異なった温度係数を持つため、この温度不平衡状態は結果的に計量値の誤差要因となってしまう。特に荷重検出部と信号処理部とが分離された構成の秤においてはこの温度の不平衡状態が解消されず、何らかの手段を施さなければ正しい計量値が表示されない虞がある。
【０００４】
【従来の技術】
以上の点に鑑み、正しい計量値を表示すべく従来から各種の方法が実施されている。なお電子式秤において、一般に荷重検出部と信号処理部とではその温度特性の計量値に与える影響は荷重検出部の方が大きい。
【０００５】
例えば電磁平衡式の電子秤において、秤量物の計測荷重のＡ／Ｄ変換されたデジタル値（以下「重量ＡＤ変換値」とする）は荷重検出部では約＋３００ｐｐｍ  ／℃、信号処理部では約−５ｐｐｍ  ／℃の温度係数を持っているものがある。このため第１の方法として、温度係数の大きい荷重検出部に温度センサを設け、この温度センサの出力により信号処理部の温度係数誤差を含めて温度補正する方法が提案されている（特開平１１−３７８２７号）。即ちこの方法は、上記の重量ＡＤ変換値で考えると、〔（＋３００ｐｐｍ  ／℃）＋（−５ｐｐｍ  ／℃）〕により、＋２９５ｐｐｍ  ／℃で補正を行うことを意味する。
【０００６】
図５及び図６は上記の方法の実施状態を具体的に示している。
荷重検出部１の荷重センサ４には温度センサ３が配置され、非計量時の温度Ａ／Ｄ変換値Ｄｔが信号処理部２の温度Ａ／Ｄ変換器５に出力され、例えば上記の数値で示される荷重検出部１の温度係数を算出する（図６のＳＢ１）。これは、非計量時に温度を１０℃（低温）と３０℃（高温）とに変化させて、温度Ａ／Ｄ変換値や重量Ａ／Ｄ変換値の値の変化から算出できる。次に計量時は温度Ａ／Ｄ変換を行い（ＳＢ２）、荷重センサ４及び重量Ａ／Ｄ変換器６を経て出力された計量時の重量Ａ／Ｄ変換値Ｄｗを演算処理部７において温度補正し（ＳＢ３、ＳＢ４）計量値として表示する（ＳＢ５）。
【０００７】
しかし、この方法は荷重検出部と信号処理部とが上記の数値（＋３００ｐｐｍ  ／℃），−５ｐｐｍ  ／℃）で変化するとの予測を前提とするものであって実際の変化とは乖離する可能性があり、余り精密な補正とは言いがたい。例えば荷重検出部の温度変化と信号処理部の温度変化が同一とならず、温度の不平衡状態となってしまう場合は、補正誤差が出てしまう。このような点を考慮して荷重検出部と信号処理部の両方に温度センサを設置して、それぞれの温度変化を実測し、この実測値に基づいて荷重検出部と信号処理部とを個別に温度補正する方法も提案されているが、この方法によれば性能は改善されるものの、当然のことながら装置のコストアップにつながることになる。
【０００８】
次に、信号処理部を構成する電気（電子）部品を温度係数が非常に小さいものとすることにより、信号処理部全体の温度係数を小さくし、荷重検出部と信号処理部との温度不平衡状態による誤差を小さくする方法が提案されている。しかし、この方法は信号処理部の構成のコストアップを招き、しかも信号処理部の温度係数を小さくできてもゼロとすることはできないため、この方法のみでは性能改善には限界がある。
【０００９】
また、温度係数の大きい荷重検出部に対して信号処理部を一体化させて両者を熱的に結合させる方法（実開平５−２３０５７号）も提案されているが、この方法は荷重検出部の機構の構成に物理的制約を与えることになり、また、場合によっては両者の結合によってより高い熱量を発生させ、荷重検出部及び信号処理部のみでなく、他の部品にも悪影響を与える可能性もある。
【００１０】
更に、重量ＡＤのＡ／Ｄ変換部にダミーの基準重量ＡＤを一定時間毎に入力し、重量Ａ／Ｄ変換器の温度係数を求め、これによってＡ／Ｄ変換器自身の温度補正をして正しい重量ＡＤ値を求める方法がある。この方法は補正方法としては高精度のものとなるが、連続的な出力を要求される荷重検出部からの重量ＡＤのサンプリングを途切れさせることになり、後段でのデジタルフィルター等の処理において問題が生じる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の各従来方法の問題点を解決すべく構成されたものであって、温度センサは荷重検出部に対して配置し、かつ温度データは荷重検出部の重量データのような厳密なリアルタイム性或いは連続性を要求されないこと、および荷重検出部はもともと熱容量が大きく温度変化が僅かであるのに対して、信号処理部は熱容量が小さくしかも比較的大きな容量の電力が消費されるため温度変化が大きいことを前提として構成されたものある。
【００１２】
即ち、本発明は上記知見に基づき構成されたものであって、温度センサは荷重検出部に配置され、かつ信号処理部には温度基準入力（ダミー入力）を行う手段と重量基準入力（ダミー入力）を行う手段とが設けられ、重量Ａ／Ｄ変換器および温度Ａ／Ｄ変換器により、秤の非計量時に低温時と高温時（例えば１０℃と３０℃）の電気的な基準入力のＡ／Ｄ変換データを取得するステップと、計量中には信号処理部の温度Ａ／Ｄ変換器の入力を適宜切り換えて前記基準入力の温度Ａ／Ｄ変換データを取得するステップと、取得した温度Ａ／Ｄ変換データにより計量時の重量Ａ／Ｄ値を補正するステップとを有する電子秤の温度補正方法であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施例を説明する前に図３及び図４を用いて本発明の前提となる技術的事項を説明する。
電磁平衡式の電子秤において、機構部である荷重検出部は前述のとおり例えば約＋３００ｐｐｍ  ／℃、電気部である信号処理部では約−５ｐｐｍ  ／℃の温度係数を持っている。
【００１４】
荷重検出部は熱容量が大きいため電源投入時から３０分経過しても殆ど温度上昇はせず、例えば荷重検出部と信号処理部とが分離されている装置では温度上昇は３０分経過しても１℃以下である。
これに対して信号処理部は前記の理由により電源投入時から３０分経過後、約１０℃温度上昇する。
【００１５】
また、秤量２００．０００ｇの電磁平衡式秤の信号処理部における重量Ａ／Ｄ値及び温度Ａ／Ｄ値は図３のように変化することを発明者等は確認している。この変化は荷重検出部からの信号入力を遮断し、ダミーの基準電気入力をすることによりこの特性を確認することができる。
【００１６】
即ち図３において、秤量２００．０００ｇの電磁平衡式秤では、信号処理部のみ温度が１０℃から３０℃に変化するとき、当該信号処理部の重量ＡＤ値は２００．０００ｇから１９９．９８０ｇに変化する。即ち秤量２００．０００ｇにて、１ｄ＝０．００１ｇであるとき、信号処理部における重量ＡＤ値は−５ｐｐｍ  ／℃の変化を示すことになる。
【００１７】
また、温度ＡＤ値は１０００００ｄ（１０℃）から９９９６０ｄ（３０℃）に、−２０ｐｐｍ  ／℃の変化を示す。
【００１８】
つまり電源投入時から３０分経過後、信号処理部のみが約１０℃温度上昇する秤量２００．０００ｇの上記電磁平衡式秤を例に説明すると、
２００．０００ｇ  ×（−５ｐｐｍ  ／℃）×１０℃／３０分＝Ａ
Ａ＝−０．０１０ｇ／３０＝（−１０カウント／３０分）となり、この２００．０００ｇ  の電磁平衡式秤では電源投入後３０分で重量ＡＤ値自体が−１０カウント変化する。
【００１９】
従来の温度補正ではこの信号処理部での特性が考慮されないで温度補正をしていたため、電源投入から温度変化が無くなるまでの時間Ｔ１  は正確な温度補正が行われないことになる（図４）。
本発明は、上記の点に鑑み、温度センサの設置個数を増やすことなく然も電源投入等により信号処理部の温度変化が大きいときでも温度変化が生じた時点から正確に重量ＡＤ値を補正することが可能な温度補正装置および温度補正方法である。
【００２０】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に説明する。
図１は本発明にかかる方法を実施するための信号処理部２の回路構成を示している。この構成において図５に示す回路構成と異なる点は温度センサ３から出力された温度ＡＤに対して、ダミー信号として基準温度ＡＤを入力する温度基準入力部８と、荷重センサから出力された重量ＡＤに対してダミー信号として基準重量ＡＤを入力する温度基準入力部９とが設けられている点にある。
【００２１】
本発明にかかる方法は、計量動作に入る前に電子秤において準備する工程（非計量時）と、秤量物を実際に計量する動作中（計量時）に実施する工程の二つからなる。
図２に示すフロー図も併用して説明すると、先ず準備工程は、電子秤を低温時（例えば１０℃）と高温時（例えば３０℃）にて、重量ＡＤ変換値および温度ＡＤ変換値を取得する。このとき温度Ａ／Ｄ変換器５及び重量Ａ／Ｄ変換器６により、電気的な基準入力のＡ／Ｄ変換データをも取得する。なお、計量動作に入る前においては、ダミー信号として温度ＡＤはもとより、実際の計量時にはデータの連続性の点から問題がある重量ＡＤを準備工程で出力することは当然何ら問題ない。
【００２２】
図１において非計量時の各温度（例えば１０℃と３０℃）、温度基準入力部８から温度基準入力（ダミー温度ＡＤ）を、また重量基準入力部９から重量基準入力（ダミー重量ＡＤ）を入力することにより得られた各温度でのＡ／Ｄ変換データに基づいて、信号処理部２の温度係数を算出する（図２のＳＡ１、ＳＡ２）。温度Ａ／Ｄ変換部と重量Ａ／Ｄ変換部とから成る信号処理部２のそれぞれの温度係数を基にして荷重検出部１の温度補正係数を算出（ＳＡ３）して、準備工程が完了する。
【００２３】
以下の式はこの前記補正をより具体的示したものである。
先ず信号処理部の温度補正は以下の式となる（例では低温側に値をそろえて補正を行っている。）
ＤｔＨ´＝ＤｔＨ−（ＡＤｔＨ−ＡＤｔＬ）
ＤｗＨ´＝ＤｗＨ−（ＡＤｗＨ−ＡＤｗＬ）
ＤｔＨ´：温度補正された高温時の温度Ａ／Ｄ変換値
ＤｗＨ´：温度補正された高温時の重量Ａ／Ｄ変換値
【００２４】
なお、後述する各式に用いる記号の意味は以下のとおりである。
Ｄｔ    ：計量時の温度Ａ／Ｄ変換値
Ｄｗ    ：計量時の重量Ａ／Ｄ変換値
ＤｔＬ  ：低温時の温度Ａ／Ｄ変換値
ＤｔＨ  ：高温時の温度Ａ／Ｄ変換値
ＤｗＬ  ：低温時の重量Ａ／Ｄ変換値
ＤｗＨ  ：高温時の重量Ａ／Ｄ変換値
ＡＤｔ  ：計量時の基準値の温度Ａ／Ｄ変換値
ＡＤｔＬ：低温時の基準値の温度Ａ／Ｄ変換値
ＡＤｔＨ：高温時の基準値の温度Ａ／Ｄ変換値
ＡＤｗＬ：低温時の基準値の重量Ａ／Ｄ変換値
ＡＤｗＨ：高温時の基準値の重量Ａ／Ｄ変換値
【００２５】
次に計量中の温度補正の工程は以下のとおりである。
計量中、温度センサ３から温度Ａ／Ｄ変換器５に対して計量時の温度Ａ／Ｄ変換値（Ｄｔ）を出力する回路を定期的に切り換えて、温度基準入力の温度Ａ／Ｄ変換データを取得する（ＳＡ４）。
【００２６】
取得した温度Ａ／Ｄ変換値（ＳＡ５）から信号処理部２における温度Ａ／Ｄ変換部が有する温度係数による誤差の温度補正を行い（ＳＡ６）、Ｄｔ´を得る。次に重量Ａ／Ｄ変換値Ｄｗを取得する（ＳＡ７）。これら温度補正された重量Ａ／Ｄ変換値及び温度Ａ／Ｄ変換値により、信号処理部２における重量Ａ／Ｄ変換部自身が有する温度係数による誤差の温度補正を行い、Ｄｗ´を得る（ＳＡ８）。荷重検出部２の荷重センサ４から出力された計量時の重量Ａ／Ｄ変換値Ｄｔは温度補正されたデータＤｔ´、Ｄｗ´により補正され（ＳＡ９）、計量値Ｄｗ´´として表示される（ＳＡ１０）。
【００２７】
上記工程を式で示せば以下のとおりである。
（計量データの信号処理部２における温度補正）
Ｄｔ´＝Ｄｔ−（ＡＤｔ−ＡＤｔＬ）
Ｄｗ´＝Ｄｗ−（ＡＤｗＨ−ＡＤｗＬ）×Ｙ１
〔ここで、Ｙ１＝（ＡＤｔ−ＡＤｔＬ）／（ＡＤｔＨ−ＡＤｔＬ）〕
Ｄｔ´：温度補正された計量時の温度Ａ／Ｄ変換値（温度Ａ／Ｄ変換器自身が有する温度係数の補正）
Ｄｗ´：温度補正された計量時の重量Ａ／Ｄ変換値（重量Ａ／Ｄ変換器自身が有する温度係数の補正）
【００２８】
（荷重計量データの温度補正）
Ｄｗ´´＝Ｄｗ´−（Ｄｔ´−ＤｔＬ）×Ｙ２
〔ここで、Ｙ２＝（ＤｗＨ´−ＤｗＬ）／（ＤｔＨ´−ＤｔＬ）〕
Ｄｗ´´：計量値として表示される値
【００２９】
以上の工程の説明からも明らかなように、計量時に使用する基準値入力は図１に示す温度基準入力のみであり、荷重センサ４から重量Ａ／Ｄ変換器６に計量時の重量Ａ／Ｄ変換値Ｄｗに出力する回路は常時閉とされ、荷重センサ４から重量Ａ／Ｄ変換器６に出力される荷重データが途切れないように構成される。
【００３０】
以上、電子式として電磁平衡式の電子秤を例にスパン値の温度補正について説明したが、本発明はゼロ点の温度補正にも有効である。電子式秤のうちロードセル式秤ではゼロ点が温度により変動し易いので、ロードセル式秤に対してはゼロ点の温度補正を行うのに特に有効である。
【００３１】
【発明の効果】
電子秤の電源投入時等、荷重検出部と信号処理部との温度不平衡状態においても、荷重センサから出力されるデータの連続性を損なうことなく荷重の計測値を適正に温度補正することが可能となる。
【００３２】
また、温度補正は基本的に単純なソフトウェアで対処するためプログラム容量に対する制約は比較的小さいので、温度係数の小さな電気部品を用いたり、多数の温度センサを設置する等の必要がなく、装置の製造コストを低く抑えることが可能である。
【００３３】
更に、図４に示されるように従来技術では適正な補正が行われるまでに一定の時間がかかったが、本発明では予め算出していおいた各温度における荷重検出部と信号処理部の温度特性により直ちに適正な温度補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度補正装置が設けられた荷重検出部と信号処理部のブロック図である。
【図２】本発明の方法の実施状態を示すフロー図である。
【図３】信号処理部（電気部）における重量ＡＤ値及び温度ＡＤ値の変化を示すグラフである。
【図４】従来の温度補正と時間との関係を示すグラフである。
【図５】従来の温度補正方法を示す荷重検出部と信号処理部のブロック図である。
【図６】図５に示す温度補正方法のフロー図である。
【符号の説明】
１  荷重検出部
２  信号処理部（電気部）
３  温度センサ
４  荷重センサ
５  温度Ａ／Ｄ変換器
６  重量Ａ／Ｄ変換器
７  演算処理部
８  温度基準入力部
９  重量基準入力部
【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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