JP3130625B2 - 電圧昇圧回路を内蔵したロードセル - Google Patents

電圧昇圧回路を内蔵したロードセル

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JP3130625B2 JP04026163A JP2616392A JP3130625B2 JP 3130625 B2 JP3130625 B2 JP 3130625B2 JP 04026163 A JP04026163 A JP 04026163A JP 2616392 A JP2616392 A JP 2616392A JP 3130625 B2 JP3130625 B2 JP 3130625B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気抵抗線式歪ゲー
ジ又は半導体歪ゲージ等を用いたロードセルに、励磁電
圧の昇圧回路を内蔵することにより、高出力を得るロー
ドセルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ロードセルは、ストレインゲージ
を弾性体に貼り付けて、該弾性体に力を加えると、スト
レインゲージを貼り付けた部分が歪むように製作されて
いるためストレインゲージの電気抵抗が変化する。一定
の励磁電圧を印加しておくと加えた力に比例した出力電
圧が得られるものである。そこで、通常の場合、図6に
示すように、通常ロードセル60には、処理装置64と
して、通常ロードセル60を励磁する通常励磁回路6
3、通常ロードセル60の後段にあるA/D変換器6
1、及び表示等をする計測データ出力部62が備えられ
ている。この場合、現在通常、励磁電圧が10Vであっ
て、最大出力電圧が20mVというものが普通になって
いる。又、最大でも15Vの励磁電圧を加えて、30m
V位までの出力のものが大半である。
【0003】このように、最大荷重を加えた時にロード
セルからは、20mV又は30mVの出力が得られるよ
うになっている。ロードセルの後段には、図5、図6に
示したように、A/D変換器が接続され、表示装置を加
えて荷重をデジタル表示するようになっているが、その
表示の1度目当たりの電圧が、即ちロードセルの出力電
圧が大きければ大きいほど表示のちらつきが少なくなり
安定な表示となる。結果として高い分解能の表示が得ら
れる。1度目当たりの出力電圧が高いと外部ノイズにも
強いといえる。このため、高い励磁電圧を加え、それに
耐える高い抵抗値をもつストレインゲージを採用し、実
質的には、ストレインゲージの発熱量等は通常のロード
セルと何ら変わらないようにすることが行われている。
しかし、先にも述べた普通のロードセルは励磁電圧が1
0Vであるが、高い分解能を必要とする場合には高い出
力電圧を得るように設計されているため、励磁電圧が例
えば30Vということも多々ある。一方、励磁電圧の供
給源は、A/D変換器や表示装置等が納められている処
理装置から供給されている場合が多い。その場合、図5
に示すように、高出力ロードセル50には、処理装置5
4として、高出力ロードセル50を励磁する高出力励磁
回路53、高出力ロードセル50の後段にあるA/D変
換器51、及び表示等をする計測データ出力部52が備
えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、励磁電圧の異
なるロードセルに対しては図5、6に示すようにその励
磁電圧に応じた上記の処理装置を選択するか、又は、図
7に示すように処理装置70に高出力励磁回路71と通
常励磁回路72とを切り替える回路73を付加しておか
ねばならないということがしばしばあった。又、既設の
製品において、高出力のロードセルに改造するような場
合などは電源装置も交換しなければならなかった。そし
て、励磁電圧を間違えてロードセルに加えると本来の性
能が出せないばかりか、場合によってはロードセルの性
能劣化を引き起こす可能性があるという課題があった。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、通常の励磁電圧回路を有する処理装置に対して
もその処理装置で処理できる電圧昇圧回路を内蔵したロ
ードセルを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、計測データ出
力部、A/D変換器及び通常のロードセル用に予め定め
られた値の励磁電圧を発生する通常の励磁回路を備えた
処理装置とは別個に形成され、この処理装置に接続され
て使用されるロードセルであって、上記処理装置の励磁
回路より供給される励磁電圧が、上記ロードセルにそれ
ぞれ内蔵されたDC−DCコンバータとシリーズレギュ
レータとによって構成された励磁電圧昇圧回路によっ
て、上記予め定められた電圧よりも高い電圧に昇圧さ
れ、上記ロードセルに印加されることにより高い出力電
圧を得るようにしたことを特徴とするものである。
【0007】又、本発明は、A/D変換器を有する処理
装置内の励磁回路から励磁電圧を印加して出力電圧を得
るロードセルにおいて、前記ロードセル本体に励磁電圧
昇圧回路を内蔵し、前記励磁電圧昇圧回路からの出力電
圧の一部を前記A/D変換器にリファレンス電圧として
与えるものである。
【0008】
【作用】本発明では、処理装置内の励磁回路から通常の
ロードセル用の励磁電圧を、ロードセルが内蔵する励磁
電圧昇圧回路に送り、励磁電圧昇圧回路では、DC−D
Cコンバータとシリーズレギュレータとによって高い電
圧に昇圧し、この昇圧した励磁電圧をロードセルに供給
している。
【0009】又、本発明では、通常励磁回路から励磁電
圧を励磁電圧昇圧回路に送り、励磁電圧回路では、送ら
れてきた励磁電圧を昇圧し、昇圧した励磁電圧を高出力
ロードセルに印加する。又、励磁電圧昇圧回路からの出
力電圧の一部をA/D変換器にリファレンス電圧として
与える。
【0010】
【実施例】本発明の第1実施例を図面を参照しながら説
明する。図1は、本発明の第1実施例のブロック図であ
る。図1において、1は高出力ロードセル、2は励磁電
圧昇圧回路である。又、処理装置8の内部には、A/D
変換器3、計測データ出力部4、通常励磁回路5、可変
抵抗器6が存在する。
【0011】図1において、通常励磁回路5から励磁電
圧を励磁電圧昇圧回路2に送る。励磁電圧昇圧回路2で
は、送られてきた励磁電圧を昇圧し、昇圧した励磁電圧
を高出力ロードセル1に印加する。すると、高出力の信
号が高出力ロードセル1からA/D変換器3に入力す
る。その場合、可変抵抗器6によりA/D変換器3のリ
ファレンス電圧Vref を調整する。この調整により正確
なA/D変換が行われる。それにより、計測データ出力
部4が、表示をしたり、印字をしたりする。
【0012】図2は、本発明の第1実施例の励磁電圧昇
圧回路の1例を示す回路図である。図2において、10
は、昇圧型のDC/DCコンバータ、11は、トランジ
スタTR1とオペアンプOP1とオペアンプOP1の出
力をダイナミックレンジのセンター付近にもってくるシ
フタの機能を果たすツェナーダイオードZD1等を用い
たシリーズレギュレータである。
【0013】図2において、一定の電圧V1は、処理装
置8の励磁回路から与えられる入力電圧であり、電圧V
3は、ロードセルに加えられる高い励磁電圧としての出
力である。DC/DCコンバータ10は、昇圧型と呼ば
れるもので、V1より大きいV2となる電圧を出力させ
ている。DC/DCコンバータ10は、ややもすると安
定性に欠けるので、精度が要求される場合には、このD
C/DCコンバータ10の後にシリーズレギュレータ1
1を設けて、電圧V2の安定化を図る。この場合のシリ
ーズレギュレータ11の出力電圧V3は、次式で与えら
れる。 V3=V1・(R1+R2)/R1 この式より、抵抗R1とR2として、温度係数の小さい
安定な抵抗、例えば金属皮膜抵抗等を使って、R1とR
2の比を決めている。それによって、V1の安定性に追
従したV3なる所望の高い出力電圧V3を得ることがで
きる。
【0014】図3は、処理装置8の励磁回路から与えら
れる入力電圧V1が可変の場合の回路図である。図3に
おいて、DC/DCコンバータ10は、V1の可変範囲
の最大値より大きな一定の出力電圧V2が作られる様に
内部で制御されているものを使用する。又、シリーズレ
ギュレータ12では、出力電圧V2から抵抗R3とツェ
ナーダイオードZD2を接続して、定電圧V4を発生さ
せオペアンプOP1の+入力端子に入力させておく。こ
の場合のシリーズレギュレータ12の出力電圧V3は、
次式で与えられる。 V3=V4・(R1+R2)/R1 この式より、図2の場合と同様に、抵抗R1とR2とし
て温度係数の小さい安定な抵抗を使ってR1とR2の比
を決めてやれば、V4は一定であるのでV1が可変とな
っても一定の高出力電圧V3を得ることができる。
【0015】ロードセルの励磁として、精度的に見てD
C/DCコンバータの出力の安定性で充分であるなら
ば、シリーズレギュレータの回路は不要である。又、D
C/DCコンバータの出力の長期安定性が無くても、こ
の出力を処理装置内のA/D変換器のリファレンス電圧
として与えるような方法(リモートセンシング)を採用
すると、シリーズレギュレータの回路をなくすことがで
きる。
【0016】そこで、次に、本発明の第2実施例を図面
を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2実施例
のブロック図である。図4において、40は高出力ロー
ドセル、41は励磁電圧昇圧回路である。処理装置46
内には、A/D変換器42、計測データ出力部43、通
常励磁回路44、可変抵抗器45が存在する。
【0017】図4において、ロードセル40に加えられ
る荷重をW、昇圧された励磁電圧をV3とすると、ロー
ドセル40の出力V1はV3とWに比例するので V1=K1・V3・W ・・・・・(1) となる。A/D変換器42のデジタル出力DOは、リフ
ァレンス電圧をVrefとするとViとVrefの比に
比例するので、 DO=K2・V1/Vref ・・・・・(2) となる。Vrefを変えることにより、A/D変換器4
2のゲイン調整を行うことができる。Vrefは、可変
抵抗器45を用いてV3を分圧して作られるので、この
分圧比をK3とすると、 Vref=K3・V3 ・・・・・(3) となる。(1)式、(3)式を(2)式に代入すると、 DO=K2・K1・W/K3 となり、A/D変換器42の出力は、ロードセル40の
励磁電圧V3とは無関係になる。従って、ロードセル4
0の励磁電圧の長期安定性がなくてもシステム全体の精
度が保証できることになる。
【0018】
【発明の効果】本発明では、ロードセル側に励磁電圧昇
圧回路を設けているので、ロードセル後段に接続される
処理装置には1種類の通常の励磁電圧回路のみを用意し
ておけばよい。よって、処理装置は、高出力ロードセル
と共に使用する場合でも、通常のロードセルと共に使用
する場合でも、同一のものを使用でき、処理装置の共通
化が図れる。又、汎用的で大量に使用される処理装置に
高出力ロードセルと共に使用するための余分の回路が無
く、高出力ロードセルと共に使用するために必要な回路
はロードセル側に用意されているので、電圧の異なる励
磁電圧の切り替え回路を処理装置に設ける場合に比べて
コスト的に有利であるといえる。更に、処理装置には、
電圧の異なる励磁電圧の切り替え回路が無いので、励磁
電圧の切り替えを間違えるようなこともなくロードセル
本来の性能に損傷を与えることがない。ロードセルの性
能劣化を引き起こすということもなく、既設のロードセ
ルに代えて高い出力電圧を得るロードセルに変更する場
合などにおいては、従来のように別の励磁用電源を準備
する必要もなく置換が容易であるなどの効果を奏する。
また、励磁電圧昇圧回路からの出力電圧の一部を処理装
置のA/D変換器のリファレンス電圧として与えると、
ロードセルの昇圧された励磁電圧に長期的な安定性が無
くても、システム全体の精度を保証できる
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例のブロック図である。
【図2】同実施例の励磁電圧昇圧回路の1例を示す回路
図である。
【図3】同実施例の処理装置の励磁回路から与えられる
入力電圧が可変の場合の励磁電圧昇圧回路図である。
【図4】本発明の第2実施例のブロック図である。
【図5】従来の高出力ロードセルのブロック図である。
【図6】従来の通常のロードセルのブロック図である。
【図7】従来の処理装置内に励磁回路の切り替え回路を
有するブロック図である。
【符号の説明】
1 高出力ロードセル 2 励磁電圧昇圧回路 3 A/D変換器 4 計測データ出力部 5 通常励磁回路 6 可変抵抗器 8 処理装置 10 DC/DCコンバータ 11 シリーズレギュレータ 12 シリーズレギュレータ 40 高出力ロードセル 41 励磁電圧昇圧回路 42 A/D変換器 43 計測データ出力部 44 通常励磁回路 45 可変抵抗器 46 処理装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測データ出力部、A/D変換器及び通
    常のロードセル用に予め定められた値の励磁電圧を発生
    する励磁回路を備えた処理装置とは別個に形成され、こ
    の処理装置に接続されて使用される高出力ロードセルで
    あって、 上記処理装置の励磁回路より供給される励磁電圧が、上
    記高出力ロードセルにそれぞれ内蔵されたDC−DCコ
    ンバータとシリーズレギュレータとによって構成された
    励磁電圧昇圧回路によって、上記予め定められた電圧よ
    りも高い電圧に昇圧され、上記ロードセルに印加される
    ことにより高い出力電圧を得るようにしたことを特徴と
    する電圧昇圧回路を内蔵したロードセル
  2. 【請求項2】 A/D変換器を有する処理装置内の励磁
    回路から励磁電圧を印加して出力電圧を得るロードセル
    において、前記ロードセルに励磁電圧昇圧回路を内蔵
    し、前記励磁電圧昇圧回路からの出力電圧の一部を前記
    A/D変換器にリファレンス電圧として与えることを特
    徴とする電圧昇圧回路を内蔵したロードセル。
  3. 【請求項3】 前記励磁電圧昇圧回路は、DC/DCコ
    ンバータを具備することを特徴とする請求項2記載の電
    圧昇圧回路を内蔵したロードセル。
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