JP2632449B2 - 力学量検知器 - Google Patents
力学量検知器Info
- Publication number
- JP2632449B2 JP2632449B2 JP15931191A JP15931191A JP2632449B2 JP 2632449 B2 JP2632449 B2 JP 2632449B2 JP 15931191 A JP15931191 A JP 15931191A JP 15931191 A JP15931191 A JP 15931191A JP 2632449 B2 JP2632449 B2 JP 2632449B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensing element
- magnetic sensing
- magnetic
- physical quantity
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、家電用,産業用を問わ
ず重量,力と言つた力学量を検知するための力学量検知
器に関し、例えば、体重計,電子ばかり,車載量測定
機,ロードセル,その他あらゆる重量,力検出装置とし
て利用でき、特に、長期間温度補正を行えない状況にお
いて使用することができるものである。
ず重量,力と言つた力学量を検知するための力学量検知
器に関し、例えば、体重計,電子ばかり,車載量測定
機,ロードセル,その他あらゆる重量,力検出装置とし
て利用でき、特に、長期間温度補正を行えない状況にお
いて使用することができるものである。
【0002】
【従来の技術】重量あるいは力を検出する装置(以後、
力学量検出器と呼称する)としては、体重計や電子ばか
りに代表される比較的小荷重を対象とした民生用力学量
検出器と、車載量測定機やプレス加工機のような比較的
大きな荷重を対象とした産業用、さらに、ロードセルに
代表される高精度の計測用などがある。
力学量検出器と呼称する)としては、体重計や電子ばか
りに代表される比較的小荷重を対象とした民生用力学量
検出器と、車載量測定機やプレス加工機のような比較的
大きな荷重を対象とした産業用、さらに、ロードセルに
代表される高精度の計測用などがある。
【0003】これらの力学量検出器は、目的に応じて原
点調整や秤量幅の設定を厳密に行う必要がある。また、
使用環境温度も比較的厳密に設定される必要があり、こ
れはそれぞれの力学量検出器の取扱が専門的になること
を意味している。
点調整や秤量幅の設定を厳密に行う必要がある。また、
使用環境温度も比較的厳密に設定される必要があり、こ
れはそれぞれの力学量検出器の取扱が専門的になること
を意味している。
【0004】そして、力学量を電気的信号に変換する手
段としては、歪みゲージを用いるもの、平行電極板の静
電容量を検出するもの、磁性体の磁歪効果を利用したも
の、さらにホール素子やMR素子等の磁気検知素子を用
い磁石の変位を捕らえるもの等、さまざまなものが上げ
られるが、その何れもが程度の差こそあれ温度の変化に
よつて誤差を生じる。
段としては、歪みゲージを用いるもの、平行電極板の静
電容量を検出するもの、磁性体の磁歪効果を利用したも
の、さらにホール素子やMR素子等の磁気検知素子を用
い磁石の変位を捕らえるもの等、さまざまなものが上げ
られるが、その何れもが程度の差こそあれ温度の変化に
よつて誤差を生じる。
【0005】ここで、ホール素子として、GaAs(ガ
リウム・ヒ素)系、InAs(インジウム・ヒ素)系、
InSb(インジウム・アンチモン)系が代表的なもの
である。これらのうち、GaAs系が最も温度安定性が
よいが精度は最も劣る。これに対し、InSb系は温度
安定性は劣るが精度は最もよいとされている。InAs
系はその中間的特性を有している。
リウム・ヒ素)系、InAs(インジウム・ヒ素)系、
InSb(インジウム・アンチモン)系が代表的なもの
である。これらのうち、GaAs系が最も温度安定性が
よいが精度は最も劣る。これに対し、InSb系は温度
安定性は劣るが精度は最もよいとされている。InAs
系はその中間的特性を有している。
【0006】これらのホール素子を用いて、荷重によつ
て変形するスプリングあるいは弾性体に取付けた磁石に
よつて発生する磁界を検知し力学検知器とする場合、ホ
ール素子自身の温度安定性がその力学量検知器の温度安
定性を決定することは言うまでもない。
て変形するスプリングあるいは弾性体に取付けた磁石に
よつて発生する磁界を検知し力学検知器とする場合、ホ
ール素子自身の温度安定性がその力学量検知器の温度安
定性を決定することは言うまでもない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記ホール素子等の磁
気検知素子を用いた力学量検知器の出力特性の温度ドリ
フトは、磁気検知素子自身が温度によつて特性を変化さ
せることに起因している。
気検知素子を用いた力学量検知器の出力特性の温度ドリ
フトは、磁気検知素子自身が温度によつて特性を変化さ
せることに起因している。
【0008】そこで、検出精度を良くするためには、温
度補正を行わなければならない。例えば、歪みゲージ等
はアクテイブゲージとダミーゲージを用いてブリツジを
組むことで温度の影響を相殺することが可能であるが、
ホール素子などは素子そのものの温度安定性に頼らざる
を得ず、原理的に素子自体での温度補正が不可能であ
る。
度補正を行わなければならない。例えば、歪みゲージ等
はアクテイブゲージとダミーゲージを用いてブリツジを
組むことで温度の影響を相殺することが可能であるが、
ホール素子などは素子そのものの温度安定性に頼らざる
を得ず、原理的に素子自体での温度補正が不可能であ
る。
【0009】そのため、力学量検知器に温度変動を補償
するための温度補償回路を取り付けなければならない。
しかし、このような回路を取り付けることにより、力学
量検知器が複雑な構造となり、コストが上昇するといつ
た問題が生じる。
するための温度補償回路を取り付けなければならない。
しかし、このような回路を取り付けることにより、力学
量検知器が複雑な構造となり、コストが上昇するといつ
た問題が生じる。
【0010】本発明は、上記に鑑み、磁気検知素子自身
が持つ温度安定性以上の温度安定性を有する力学量検知
器の提供を目的とする。
が持つ温度安定性以上の温度安定性を有する力学量検知
器の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図1,2の如く、磁界を発生させるための磁石1
に対して相対位置が固定された基準用第一磁気検知素子
2と、負荷荷重により前記磁石1に対して相対位置が変
化する力学量検知用第二磁気検知素子3とを備え、前記
第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子3とは、同一の
温度特性および出力特性を有せしめられ、第一磁気検知
素子2と第二磁気検知素子3との出力の差を求め磁界変
化以外の影響を相殺する補正手段4と、該補正手段4か
らの信号を力学量検知情報として出力する出力手段5と
が設けられたものである。
段は、図1,2の如く、磁界を発生させるための磁石1
に対して相対位置が固定された基準用第一磁気検知素子
2と、負荷荷重により前記磁石1に対して相対位置が変
化する力学量検知用第二磁気検知素子3とを備え、前記
第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子3とは、同一の
温度特性および出力特性を有せしめられ、第一磁気検知
素子2と第二磁気検知素子3との出力の差を求め磁界変
化以外の影響を相殺する補正手段4と、該補正手段4か
らの信号を力学量検知情報として出力する出力手段5と
が設けられたものである。
【0012】
【作用】上記課題解決手段において、第一磁気検知素子
2および第二磁気検知素子3は、同一の温度特性と出力
特性を有しており、両者にかかる温度的影響は常に同じ
になるように配置されており、これにより両者には常に
同一の温度条件が与えられる。
2および第二磁気検知素子3は、同一の温度特性と出力
特性を有しており、両者にかかる温度的影響は常に同じ
になるように配置されており、これにより両者には常に
同一の温度条件が与えられる。
【0013】また、磁界の強度は第一磁気検知素子2に
対しては常に一定であるのに対し、第二磁気検知素子3
に対して磁石1の位置により一義的に定まる磁界強度が
与えられる。
対しては常に一定であるのに対し、第二磁気検知素子3
に対して磁石1の位置により一義的に定まる磁界強度が
与えられる。
【0014】したがつて、両者の出力の差は、温度的な
影響が相殺された純粋な磁界強度の変化分だけとなる。
影響が相殺された純粋な磁界強度の変化分だけとなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の力学量検知器の原理図、図2は
同じくその構成図、図3はその出力特性図、図4は磁気
検知素子を1個用いた力学量検知器の原理図、図5は同
じくその出力特性図、図6は本発明の力学量検知器を適
用した重量センサーの断面図、図7は同じくその分解図
である。
明する。図1は本発明の力学量検知器の原理図、図2は
同じくその構成図、図3はその出力特性図、図4は磁気
検知素子を1個用いた力学量検知器の原理図、図5は同
じくその出力特性図、図6は本発明の力学量検知器を適
用した重量センサーの断面図、図7は同じくその分解図
である。
【0016】本実施例の力学量検知器は、磁気検知素子
にホール素子を用い、磁気検知素子自身の温度による特
性の変化を2つの磁気検知素子を用い、人為的に相殺す
ることで温度特性の向上を図るもので、磁界を発生させ
るための磁石1に対して相対位置が固定された基準用第
一磁気検知素子2と、負荷荷重により前記磁石1に対し
て相対位置が変化する力学量検知用第二磁気検知素子3
とを備え、前記第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子
3とは、同一の温度特性および出力特性を有せしめられ
ている。
にホール素子を用い、磁気検知素子自身の温度による特
性の変化を2つの磁気検知素子を用い、人為的に相殺す
ることで温度特性の向上を図るもので、磁界を発生させ
るための磁石1に対して相対位置が固定された基準用第
一磁気検知素子2と、負荷荷重により前記磁石1に対し
て相対位置が変化する力学量検知用第二磁気検知素子3
とを備え、前記第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子
3とは、同一の温度特性および出力特性を有せしめられ
ている。
【0017】そして、力学量検知器は、マイクロコンピ
ユータを備え、第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子
3との出力の差を増幅して磁界変化以外の影響を相殺す
る補正手段4と、該補正手段4からの信号を力学量検知
情報として出力する出力手段5とが設けられている。
ユータを備え、第一磁気検知素子2と第二磁気検知素子
3との出力の差を増幅して磁界変化以外の影響を相殺す
る補正手段4と、該補正手段4からの信号を力学量検知
情報として出力する出力手段5とが設けられている。
【0018】まず、本実施例の力学量検知器の構成を図
1に基づいて説明すると、前記磁石1は、負荷荷重によ
り位置が一義的に変化するようにスプリング6によつて
付勢された支持体7に取付けられ、該支持体7に前記第
一磁気検知素子2が門形固定材8を介して取付けられ、
第一磁気検知素子2が前記磁石1に対して一定の間隔を
おいて対向している。
1に基づいて説明すると、前記磁石1は、負荷荷重によ
り位置が一義的に変化するようにスプリング6によつて
付勢された支持体7に取付けられ、該支持体7に前記第
一磁気検知素子2が門形固定材8を介して取付けられ、
第一磁気検知素子2が前記磁石1に対して一定の間隔を
おいて対向している。
【0019】前記第二磁気検知素子3は、前記支持体7
とは独立して力学量検知器本体等に固定されており、荷
重により磁石1との相対的距離が一義的に定まる。
とは独立して力学量検知器本体等に固定されており、荷
重により磁石1との相対的距離が一義的に定まる。
【0020】また、第一磁気検知素子2および第二磁気
検知素子3は、同一の温度特性と出力特性を有してお
り、両者にかかる温度的影響は常に同じになるように配
置されており、これにより両者には常に同一の温度条件
が与えられるが、磁界の強度は第一磁気検知素子2に対
しては常に一定であるのに対し、第二磁気検知素子3に
対して磁石1の位置により一義的に定まる磁界強度が与
えられる。したがつて、両者の出力の差は、温度的な影
響が相殺された純粋な磁界強度の変化分だけとなる。
検知素子3は、同一の温度特性と出力特性を有してお
り、両者にかかる温度的影響は常に同じになるように配
置されており、これにより両者には常に同一の温度条件
が与えられるが、磁界の強度は第一磁気検知素子2に対
しては常に一定であるのに対し、第二磁気検知素子3に
対して磁石1の位置により一義的に定まる磁界強度が与
えられる。したがつて、両者の出力の差は、温度的な影
響が相殺された純粋な磁界強度の変化分だけとなる。
【0021】ここで、図3に示すような第一磁気検知素
子2および第二磁気検知素子3の出力特性を有している
とき、温度T1における第一磁気検知素子2と第二磁気
検知素子3との出力差はE1となり、周囲温度がT1か
らT3と変化しても第一磁気検知素子2と第二磁気検知
素子3の相対距離が同一であれば温度に関係なくほぼ同
一の出力が得られる。すなわち、T1における第一磁気
検知素子2と第二磁気検知素子3の出力差E1と温度T
3における両者の出力差E3はほぼ同程度の値となる。
子2および第二磁気検知素子3の出力特性を有している
とき、温度T1における第一磁気検知素子2と第二磁気
検知素子3との出力差はE1となり、周囲温度がT1か
らT3と変化しても第一磁気検知素子2と第二磁気検知
素子3の相対距離が同一であれば温度に関係なくほぼ同
一の出力が得られる。すなわち、T1における第一磁気
検知素子2と第二磁気検知素子3の出力差E1と温度T
3における両者の出力差E3はほぼ同程度の値となる。
【0022】一方、磁気検知素子を1個用いた場合の力
学量検知器を図4に示す。この場合、外力が与えられ、
磁石1がAからBへの位置変化をすることにより、磁気
検知素子(ホール素子)10の出力は一般的に図5に示
すような特性を示す。このとき、周囲温度がT1からT
2,T3と変化するにつれ、出力特性も上又は下へドリ
フトする。例えば、温度T1において原点調整を行い、
秤量範囲の設定を行つた後、温度T2にて測定を行つた
場合、図中のVeで示される値だけ温度による誤差とし
て出力されることになる。
学量検知器を図4に示す。この場合、外力が与えられ、
磁石1がAからBへの位置変化をすることにより、磁気
検知素子(ホール素子)10の出力は一般的に図5に示
すような特性を示す。このとき、周囲温度がT1からT
2,T3と変化するにつれ、出力特性も上又は下へドリ
フトする。例えば、温度T1において原点調整を行い、
秤量範囲の設定を行つた後、温度T2にて測定を行つた
場合、図中のVeで示される値だけ温度による誤差とし
て出力されることになる。
【0023】次に、以上の原理に基づいて作成した重量
センサーを図6,7に示す。図中、11は重量センサー
上部のロツドであり、ねじによつて被検知用機器本体に
取付けられている。12は第二磁気検知素子3としての
アクテイブ磁気検知素子の固定と若干の回路を封入する
上部キヤツプである。13は上部キヤツプ12と下部ス
プリングホルダー14の位置を固定するための固定ナツ
トであり、上部キヤツプ12のめねじ部と下部スプリン
グホルダー14のおねじ部をねじ止めした際に、ゆるみ
を防止するために固定ナツト13をダブルナツトとして
用意したものである。
センサーを図6,7に示す。図中、11は重量センサー
上部のロツドであり、ねじによつて被検知用機器本体に
取付けられている。12は第二磁気検知素子3としての
アクテイブ磁気検知素子の固定と若干の回路を封入する
上部キヤツプである。13は上部キヤツプ12と下部ス
プリングホルダー14の位置を固定するための固定ナツ
トであり、上部キヤツプ12のめねじ部と下部スプリン
グホルダー14のおねじ部をねじ止めした際に、ゆるみ
を防止するために固定ナツト13をダブルナツトとして
用意したものである。
【0024】15はアクテイブ磁気検知素子3を上部キ
ヤツプ12に固定するための固定リングである。また、
第一磁気検知素子2としてのダミー磁気検知素子は、マ
グネツトホルダー16に固定されている。17はスプリ
ング6の種類を種々交換したときの位置合わせ用のスペ
ーサであり、下部スプリングホルダー14に内嵌されて
いる。18はスプリング6に力学的に連動した下部ロツ
ドで、マグネツトホルダー16に取付けられている。そ
して、下部ロツド18の変位によるスプリング16の伸
縮に伴い、ダミー磁気検知素子2と磁石1が位置を変化
させる。
ヤツプ12に固定するための固定リングである。また、
第一磁気検知素子2としてのダミー磁気検知素子は、マ
グネツトホルダー16に固定されている。17はスプリ
ング6の種類を種々交換したときの位置合わせ用のスペ
ーサであり、下部スプリングホルダー14に内嵌されて
いる。18はスプリング6に力学的に連動した下部ロツ
ドで、マグネツトホルダー16に取付けられている。そ
して、下部ロツド18の変位によるスプリング16の伸
縮に伴い、ダミー磁気検知素子2と磁石1が位置を変化
させる。
【0025】実際に使用するときは、上部ロツド11と
下部ロツド18を荷重軸上に置くことで外力が働いた場
合、スプリング6が起歪しそれに伴いマグネツトホルダ
ー16、磁石1、ダミー磁気検知素子2が荷重軸方向に
変位し、磁気の変化がアクテイブ磁気検知素子3の周り
に起こる。このとき、ダミー磁気検知素子2の周辺の磁
界は変化せず、補正手段4によりアクテイブ磁気検知素
子3とダミー磁気検知素子2の出力の差を計算して増幅
し、出力手段5により検知情報として取り出すことによ
り両磁気検知素子にかかる磁界変化以外の外乱は相殺さ
れる。
下部ロツド18を荷重軸上に置くことで外力が働いた場
合、スプリング6が起歪しそれに伴いマグネツトホルダ
ー16、磁石1、ダミー磁気検知素子2が荷重軸方向に
変位し、磁気の変化がアクテイブ磁気検知素子3の周り
に起こる。このとき、ダミー磁気検知素子2の周辺の磁
界は変化せず、補正手段4によりアクテイブ磁気検知素
子3とダミー磁気検知素子2の出力の差を計算して増幅
し、出力手段5により検知情報として取り出すことによ
り両磁気検知素子にかかる磁界変化以外の外乱は相殺さ
れる。
【0026】このように、力学量検知器に負荷される温
度変化は二つの磁気検知素子を設けることで、磁石の変
位に伴う磁界の変化以外の影響を相殺することが可能と
なり、従来磁気検知素子の特性だけに頼つていた外乱に
対する安定性を向上させることが可能となる。このこと
により、磁気検知素子自身が持つ温度安定性以上の温度
安定性が力学量検知器に与えられることになる。
度変化は二つの磁気検知素子を設けることで、磁石の変
位に伴う磁界の変化以外の影響を相殺することが可能と
なり、従来磁気検知素子の特性だけに頼つていた外乱に
対する安定性を向上させることが可能となる。このこと
により、磁気検知素子自身が持つ温度安定性以上の温度
安定性が力学量検知器に与えられることになる。
【0027】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、磁界を発生させるための磁石に対して相対位置
が固定された基準用第一磁気検知素子と、負荷荷重によ
り前記磁石に対して相対位置が変化する力学量検知用第
二磁気検知素子とを備え、前記第一磁気検知素子と第二
磁気検知素子とは、同一の温度特性および出力特性を有
しているので、第一磁気検知素子と第二磁気検知素子と
の出力の差を力学量検知情報として出力すると、磁石の
変位に伴う磁界の変化以外の影響を相殺することが可能
となり、従来磁気検知素子の特性だけに頼つていた外乱
に対する安定性を向上させることが可能となる。
よると、磁界を発生させるための磁石に対して相対位置
が固定された基準用第一磁気検知素子と、負荷荷重によ
り前記磁石に対して相対位置が変化する力学量検知用第
二磁気検知素子とを備え、前記第一磁気検知素子と第二
磁気検知素子とは、同一の温度特性および出力特性を有
しているので、第一磁気検知素子と第二磁気検知素子と
の出力の差を力学量検知情報として出力すると、磁石の
変位に伴う磁界の変化以外の影響を相殺することが可能
となり、従来磁気検知素子の特性だけに頼つていた外乱
に対する安定性を向上させることが可能となる。
【0029】このことにより、磁気検知素子自身が持つ
温度安定性以上の温度安定性が力学量検知器に与えられ
ることになる。
温度安定性以上の温度安定性が力学量検知器に与えられ
ることになる。
【図1】図1は本発明の力学量検知器の原理図である。
【図2】図2は同じくその構成図である。
【図3】図3は同じくその出力特性図である。
【図4】図4は磁気検知素子を1個用いた力学量検知器
の原理図である。
の原理図である。
【図5】図5は磁気検知素子を1個用いた力学量検知器
の出力特性図である。
の出力特性図である。
【図6】図6は本発明の力学量検知器を適用した重量セ
ンサーの断面図である。
ンサーの断面図である。
【図7】図7は同じくその重量センサーの分解図であ
る。
る。
1 磁石 2 第一磁気検知素子 3 第二磁気検知素子 4 補正手段 5 出力手段
Claims (2)
- 【請求項1】 磁界を発生させるための磁石に対して相
対位置が固定された基準用第一磁気検知素子と、負荷荷
重により前記磁石に対して相対位置が変化する力学量検
知用第二磁気検知素子とを備え、前記第一磁気検知素子
と第二磁気検知素子とは、同一の温度特性および出力特
性を有せしめられたことを特徴とする力学量検知器。 - 【請求項2】 請求項1記載の力学量検知器において、
第一磁気検知素子と第二磁気検知素子との出力の差を求
め磁界変化以外の影響を相殺する補正手段と、該補正手
段からの信号を力学量検知情報として出力する出力手段
とが設けられたことを特徴とする力学量検知器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15931191A JP2632449B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 力学量検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15931191A JP2632449B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 力学量検知器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0510809A JPH0510809A (ja) | 1993-01-19 |
JP2632449B2 true JP2632449B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=15691030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15931191A Expired - Lifetime JP2632449B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 力学量検知器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2632449B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4903237B2 (ja) * | 2009-02-26 | 2012-03-28 | 株式会社エルクエスト | 分包機 |
DE112018003995T5 (de) * | 2017-09-06 | 2020-04-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Verschiebungsdetektorvorrichtung |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP15931191A patent/JP2632449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0510809A (ja) | 1993-01-19 |
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