[发明专利]电子秤

说明书

本发明涉及一种电子秤，该电子秤中要被称量的重量被由电磁力转换装置产生的力所平衡。

这样的电子秤主要由自平衡伺服系统（selfequilibrating    servomechanism）构成，主要包括测重托盘，托盘位移检测器，用于测量测重托盘的位移，PID（比例积分微分）控制系统和电磁力转换装置，该装置的活动线圈部件与测重托盘机械连接。PID控制系统包括一个PID运算电路，该电路通过对与托盘位移检测器的输出瞬态值成比例的比例信号（F），与该输出值的时间积分值成比例的积分信号（I）及与该输出值的微分值成比例的微分值（D）进行计算与求和输出PID控制信号。除以上基本结构外，还具有一个托盘限位器当秤放上重物时，用于将测重托盘的位移机械地限制在限定的区间，如果没有该限位器，由于秤的形变所产生的弹性后效应，测重托盘的较大位移会使秤产生错误的测量结果。

但是，对测重托盘的活动范围的限制导致这样的缺点，当称量重物时，需要较长时间，秤才能进入平衡状态。当测重托盘的位移受到托盘限位器的限制时，不管放在测重托盘上的重量有多大，托盘位移检测器的输出都保持托盘限位器所限定的值。相应地，因为PID运算电路运算的输入信号比测重托盘自由移动以迎合放在托盘上的重物时所预期的要小对电磁力转换装置来说，就需要较长的时间产生补偿放在托盘上的较重的重物的力消除这种缺点原则上可以用下述方法：只有当测重托盘持续处于托盘限位器之上时增加PID运算电路的增益。但是，伴之而来的缺点是秤经常会引起振荡和无规律的摆动。

本发明目的在于消除带有托盘限位器的传统电子秤的上述缺点。并提供一种消除由于对测重托盘的活动范围的强行限制而产生的缺点的经改进的电子秤。

本发明的另一个目的在于构造这样一种改进的电子秤，它并不需要增加秤的内部的PID运算电路的增益。

为了达到上述目的，本发明电子秤除也包含PID运算电路和托盘限位器外，还包括用于检测测重托盘是否与托盘限位器保持接触的装置，及这样一个装置，只有当测重托盘与托盘限位器保持接触时用于增加至少积分项系数与由上述PID电路执行的数学运算中所包含的积分项相乘。

根据本发明，即使一个重的重物使得测重托盘被压下到限位器，测量过程也能平稳地进行而无需增加反应时间，并且在平衡过程中也不会产生附加的摆动。

下面将参照附图对本发明进一步详细说明。

图1显示了本发明一个实施例结构的方框图;

图2显示了本发明另一个实施例结构的方框图;

图3显示了描绘图1图2中实施例的主要功能的部分流程图;

图4显示了本发明实施例的平衡过程;以及

图5显示了具有不是象本发明那样设计的PID控制系统的电子秤的衡量过程。

参见图1，图1以方框图描绘本发明的一个实施例的基本结构，电磁力转换装置1（其公知的结构仅以可动作用力线圈13符号地表示出）具有一个与测重托盘11机械相连的可动作用力线圈13，并由PID运算电路4经过电流放大器5向其提供PID控制电流，测重托盘11的位移由托盘位移检测器2检测，并由托盘限位器12限定在一个限定的区域。托盘位移检测器2的输出信号由放大器3放大，然后同时送到PID运算电路4及电平比较器6，通过它，反映托盘位移的信号与设置在电平比较器6内部的标准信号源提供的标准信号比较。电平比较器6的输出输入到PID运算电路4以后面叙述的方式调整其运算。提供给作用力线圈13的PID控制电流在输出电阻7上转变成相应的电压。该电压经滤波器8转送至模/数转换器9进行数字化以便在数字显示装置10显示出重量测量值。在这样的基本结构中，当测重托盘11被压到由托盘限位器12限制的可能的最低位置时，设置在电平比较器内的标准信号源输出一个略微低于前置放大器3的输出电压的值。于是，如果测重托盘11被压到上述的最低位置，电平比较器6输出一个信号加于PID运算电路4。该信号作用于PID运算电路4并增加积分项系数，与包含在由PID运算电路4执行的数学运算中的积分项相乘。

利用上述结构的实施例，如果放在托盘11上的重物很轻能保证托盘11的位移的托盘限位器12限制的区间内，因为前置放大器3的输出电压比设置在电平比较器6内的标准信号源提供的标准电压低，PID运算电路4正常运算。比例，积分及微分项被其各自的预定的固定系数所乘。