JP3251081B2 - 計量装置 - Google Patents
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- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
- G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
- G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ロードセルから出力
される荷重信号を信号処理回路で処理することにより、
被計量物の荷重を表示部で表示させるようにした電子式
の計量装置に関するものである。
される荷重信号を信号処理回路で処理することにより、
被計量物の荷重を表示部で表示させるようにした電子式
の計量装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電子式計量装置は、図5の回路構
成のものが一般的である。図5において、30はロード
セルであり、31は上記ロードセル30に電気的に接続
されるメイン配線基板である。ロードセル30は、負荷
された荷重に応じた歪量を生じる起歪体(図示せず)に
4つの歪ゲージ32を取り付け、これら歪ゲージ32を
フレキシブルプリント配線基板(図示せず)の配線に接
続して、フルブリッジ型のブリッジ回路33を構成して
いる。そのフレキシブルプリント配線基板はコネクタ
(図示せず)を介して上記メイン配線基板31に接続さ
れる。上記歪ゲージ32としては、通常、起歪体の熱膨
張温度係数を補償して、起歪体と歪ゲージの熱膨張係数
の差に基づく測定誤差をなくする特性を備えたものが使
用される。
成のものが一般的である。図5において、30はロード
セルであり、31は上記ロードセル30に電気的に接続
されるメイン配線基板である。ロードセル30は、負荷
された荷重に応じた歪量を生じる起歪体(図示せず)に
4つの歪ゲージ32を取り付け、これら歪ゲージ32を
フレキシブルプリント配線基板(図示せず)の配線に接
続して、フルブリッジ型のブリッジ回路33を構成して
いる。そのフレキシブルプリント配線基板はコネクタ
(図示せず)を介して上記メイン配線基板31に接続さ
れる。上記歪ゲージ32としては、通常、起歪体の熱膨
張温度係数を補償して、起歪体と歪ゲージの熱膨張係数
の差に基づく測定誤差をなくする特性を備えたものが使
用される。
【0003】上記ブリッジ回路33の2辺(4辺の場合
もある)には、無負荷時のゼロ点調整を行うための調整
用素子34が接続されている。各調整用素子34は、歪
ゲージ32間の抵抗値のばらつきを調整してブリッジ回
路33の出力を目標レベルでバランスさせるための精密
抵抗体からなるゼロ点調整(オフセット調整)抵抗体3
5と、ブリッジ回路33の温度ドリフトによる目標レベ
ルからのずれを補償するための感温抵抗体からなるゼロ
点温度特性補償抵抗体36とを備えている。また、この
ブリッジ回路33の入力側の接続点a,bにはスパン温
度特性補償抵抗体39が接続されており、これらスパン
温度特性補償抵抗体39を介して直流電源38から入力
電圧が接続点a,bに印加されている。上記スパン温度
特性補償抵抗体39は、起歪体のヤング率が温度上昇と
ともに低下して歪量が増大するために荷重信号のレベル
が高くなるのを補償するもので、感温抵抗体からなる。
もある)には、無負荷時のゼロ点調整を行うための調整
用素子34が接続されている。各調整用素子34は、歪
ゲージ32間の抵抗値のばらつきを調整してブリッジ回
路33の出力を目標レベルでバランスさせるための精密
抵抗体からなるゼロ点調整(オフセット調整)抵抗体3
5と、ブリッジ回路33の温度ドリフトによる目標レベ
ルからのずれを補償するための感温抵抗体からなるゼロ
点温度特性補償抵抗体36とを備えている。また、この
ブリッジ回路33の入力側の接続点a,bにはスパン温
度特性補償抵抗体39が接続されており、これらスパン
温度特性補償抵抗体39を介して直流電源38から入力
電圧が接続点a,bに印加されている。上記スパン温度
特性補償抵抗体39は、起歪体のヤング率が温度上昇と
ともに低下して歪量が増大するために荷重信号のレベル
が高くなるのを補償するもので、感温抵抗体からなる。
【0004】ブリッジ回路33の出力側の接続点c,d
間の電圧は、ロードセル30からの荷重信号としてメイ
ン配線基板31側の信号処理回路40に入力される。こ
の信号処理回路40は、ロードセル30からの荷重信号
を入力して増幅する差動増幅器41と、その増幅された
荷重信号からノイズ成分を除去するアナログフィルタ4
2と、このフィルタを経た荷重信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器43と、ディジタル信号に変換さ
れたA/D変換器43からの荷重信号に基づき、このと
きの被計量物の荷重に相当する計量値を算出し、その計
量値を表示可能な計量信号として表示部に送信するCP
U44とで構成されている。
間の電圧は、ロードセル30からの荷重信号としてメイ
ン配線基板31側の信号処理回路40に入力される。こ
の信号処理回路40は、ロードセル30からの荷重信号
を入力して増幅する差動増幅器41と、その増幅された
荷重信号からノイズ成分を除去するアナログフィルタ4
2と、このフィルタを経た荷重信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器43と、ディジタル信号に変換さ
れたA/D変換器43からの荷重信号に基づき、このと
きの被計量物の荷重に相当する計量値を算出し、その計
量値を表示可能な計量信号として表示部に送信するCP
U44とで構成されている。
【0005】他方、上記直流電源38には、上記信号処
理回路40全体に共通の第1の基準電圧VCOM を生成す
る第1の分圧回路46と、A/D変換器43において入
力信号のレベルを決めるのに用いられる第2の基準電圧
VREF を生成する第2の分圧回路47とが接続されてい
る。
理回路40全体に共通の第1の基準電圧VCOM を生成す
る第1の分圧回路46と、A/D変換器43において入
力信号のレベルを決めるのに用いられる第2の基準電圧
VREF を生成する第2の分圧回路47とが接続されてい
る。
【0006】ところが、図5の構成では、スパン温度特
性補償抵抗体39が相当大きな抵抗温度係数を有するた
めに、つぎのような問題点がある。 1)風が当たるというような雰囲気の影響によってスパ
ン温度特性補償抵抗体39の抵抗値が変化するために、
ブリッジ回路33の出力が不安定になる 2)計量装置の電源をONしたとき、スパン温度特性補
償抵抗体39が自己発熱によって抵抗値の変化を起こす
ので、やはりブリッジ回路33の出力が不安定になる。 3)スパン温度特性補償抵抗体39は、ブリッジ回路3
3全体のスパン温度特性を補償しているのみで、個々の
歪ゲージ32についてスパン温度特性を補償していない
から、起歪体に場所的に不均一な温度分布が発生して、
個々の歪ゲージ32が取り付けられている部分の間に温
度差が生じたとき、荷重信号にスパン誤差が生じる。
性補償抵抗体39が相当大きな抵抗温度係数を有するた
めに、つぎのような問題点がある。 1)風が当たるというような雰囲気の影響によってスパ
ン温度特性補償抵抗体39の抵抗値が変化するために、
ブリッジ回路33の出力が不安定になる 2)計量装置の電源をONしたとき、スパン温度特性補
償抵抗体39が自己発熱によって抵抗値の変化を起こす
ので、やはりブリッジ回路33の出力が不安定になる。 3)スパン温度特性補償抵抗体39は、ブリッジ回路3
3全体のスパン温度特性を補償しているのみで、個々の
歪ゲージ32についてスパン温度特性を補償していない
から、起歪体に場所的に不均一な温度分布が発生して、
個々の歪ゲージ32が取り付けられている部分の間に温
度差が生じたとき、荷重信号にスパン誤差が生じる。
【0007】そこで、本件発明者らは、上記スパン温度
特性補償抵抗体39を省略した図6に示すようなブリッ
ジ回路33Aを検討した。図6において、各歪ゲージ5
2は、スパン温度特性を補償する特性を備えた抵抗体で
ある。すなわち、歪ゲージの出力電圧VOUT は、入力電
圧をVIN、そのゲージの歪をε、ゲージファクタをKと
すると、 VOUT =KεVIN ……(1) と表すことができる。
特性補償抵抗体39を省略した図6に示すようなブリッ
ジ回路33Aを検討した。図6において、各歪ゲージ5
2は、スパン温度特性を補償する特性を備えた抵抗体で
ある。すなわち、歪ゲージの出力電圧VOUT は、入力電
圧をVIN、そのゲージの歪をε、ゲージファクタをKと
すると、 VOUT =KεVIN ……(1) と表すことができる。
【0008】ここで、歪εは温度の上昇に伴う起歪体の
ヤング率Eの低下に起因して増大する。また、一般の歪
ゲージにおいては、上記ゲージファクタKも温度の上昇
に伴って増大する。したがって、入力電圧VINが一定で
あっても、温度の上昇によって歪によって生じる出力電
圧VOUT (スパン)が上昇する。そこで、図5に示した
従来例では、温度の上昇に伴って抵抗値が増大するスパ
ン温度特性補償抵抗体39を用いて、ブリッジ回路33
の接続点a,bに印加される入力電圧VINを、温度の上
昇に伴って低下させることにより、スパンの温度特性を
補償して、出力電圧VOUT を一定に保持していた。
ヤング率Eの低下に起因して増大する。また、一般の歪
ゲージにおいては、上記ゲージファクタKも温度の上昇
に伴って増大する。したがって、入力電圧VINが一定で
あっても、温度の上昇によって歪によって生じる出力電
圧VOUT (スパン)が上昇する。そこで、図5に示した
従来例では、温度の上昇に伴って抵抗値が増大するスパ
ン温度特性補償抵抗体39を用いて、ブリッジ回路33
の接続点a,bに印加される入力電圧VINを、温度の上
昇に伴って低下させることにより、スパンの温度特性を
補償して、出力電圧VOUT を一定に保持していた。
【0009】これに対し、図6の歪ゲージ52は、その
ゲージファクタKが、温度Tの上昇に伴って図7(a)
に示すように低下する特性を備えている。他方、前述の
ように、歪εは、図7(b)に示すように、温度Tの上
昇に伴う起歪体のヤング率Eの低下に起因して増大し、
これが出力電圧VOUT を上昇させようとする。この上昇
分が、上記ゲージファクタKの温度特性によって相殺さ
れる結果、図7(c)に示す一定の入力電圧VINに対し
て、図7(d)に示すように、一定の出力電圧VOUT が
得られる。つまり、歪ゲージ52は、温度による起歪体
のヤング率の変化を相殺する、ヤング率温度係数補償型
である。また、この歪ゲージ52は、通常の特性とし
て、起歪体の熱膨張温度係数を補償する特性も備えてい
る。
ゲージファクタKが、温度Tの上昇に伴って図7(a)
に示すように低下する特性を備えている。他方、前述の
ように、歪εは、図7(b)に示すように、温度Tの上
昇に伴う起歪体のヤング率Eの低下に起因して増大し、
これが出力電圧VOUT を上昇させようとする。この上昇
分が、上記ゲージファクタKの温度特性によって相殺さ
れる結果、図7(c)に示す一定の入力電圧VINに対し
て、図7(d)に示すように、一定の出力電圧VOUT が
得られる。つまり、歪ゲージ52は、温度による起歪体
のヤング率の変化を相殺する、ヤング率温度係数補償型
である。また、この歪ゲージ52は、通常の特性とし
て、起歪体の熱膨張温度係数を補償する特性も備えてい
る。
【0010】このような起歪体のヤング率温度係数およ
び熱膨張温度係数を補償する歪ゲージ52は、例えば、
ニッケル・クロム合金の抵抗体によって形成できる。な
お、図6の回路構成では、第1の基準電圧VCOM と第2
の基準電圧VREF とを、単一の分圧回路48によって生
成している。
び熱膨張温度係数を補償する歪ゲージ52は、例えば、
ニッケル・クロム合金の抵抗体によって形成できる。な
お、図6の回路構成では、第1の基準電圧VCOM と第2
の基準電圧VREF とを、単一の分圧回路48によって生
成している。
【0011】ところが、図6の回路構成でも、歪ゲージ
52および分圧回路48に多数の抵抗体が使用されてい
るので、部品点数が多い。
52および分圧回路48に多数の抵抗体が使用されてい
るので、部品点数が多い。
【0012】そこで、本件発明者らはさらに、図8に示
すハーフブリッジ型のブリッジ回路53を検討した。図
8において、ロードセル30の起歪体(図示せず)にス
パン温度特性補償抵抗体からなる一対の歪ゲージ52が
取り付けられており、これら歪ゲージ52が、メイン配
線基板31側の固定抵抗体54,55および調整用素子
34,34とともに、ブリッジ回路53を構成してい
る。
すハーフブリッジ型のブリッジ回路53を検討した。図
8において、ロードセル30の起歪体(図示せず)にス
パン温度特性補償抵抗体からなる一対の歪ゲージ52が
取り付けられており、これら歪ゲージ52が、メイン配
線基板31側の固定抵抗体54,55および調整用素子
34,34とともに、ブリッジ回路53を構成してい
る。
【0013】ブリッジ回路53の接続点c,d間の電圧
は、ロードセル30からの荷重信号として、メイン配線
基板31側の信号処理回路40に入力される。他方、接
続点cの電圧は、上記信号処理回路40に第1の基準電
圧VCOM として供給される。さらに、メイン配線基板3
1において、直流電源38のプラス極とグランドとの間
に直列接続される分圧抵抗体57,58の接続点fの電
圧が、第2の基準電圧VREF として供給される。
は、ロードセル30からの荷重信号として、メイン配線
基板31側の信号処理回路40に入力される。他方、接
続点cの電圧は、上記信号処理回路40に第1の基準電
圧VCOM として供給される。さらに、メイン配線基板3
1において、直流電源38のプラス極とグランドとの間
に直列接続される分圧抵抗体57,58の接続点fの電
圧が、第2の基準電圧VREF として供給される。
【0014】このハーフブリッジ型のブリッジ回路53
によれば、ブリッジ回路53を構成する固定抵抗体5
4,55を分圧抵抗体に兼用して、これから第1の基準
電圧VCOM を取り出すことができ、それだけ抵抗体の個
数を削減できる利点がある。
によれば、ブリッジ回路53を構成する固定抵抗体5
4,55を分圧抵抗体に兼用して、これから第1の基準
電圧VCOM を取り出すことができ、それだけ抵抗体の個
数を削減できる利点がある。
【0015】また、図5および図6に示したような単一
電源のフルブリッジ型のブリッジ回路を用いると、抵抗
値の低い4個の歪ゲージおよび調整用素子34のみでブ
リッジ回路が構成されるのに対して、図8のハーフブリ
ッジ型のブリッジ回路53の場合には、回路の2辺に接
続される抵抗体54,55,57,58を大きく設定で
きるので、消費電力を低く抑えることができ、バッテリ
駆動用の計量装置に有効である。
電源のフルブリッジ型のブリッジ回路を用いると、抵抗
値の低い4個の歪ゲージおよび調整用素子34のみでブ
リッジ回路が構成されるのに対して、図8のハーフブリ
ッジ型のブリッジ回路53の場合には、回路の2辺に接
続される抵抗体54,55,57,58を大きく設定で
きるので、消費電力を低く抑えることができ、バッテリ
駆動用の計量装置に有効である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記計量装置
では、第1の基準電圧VCOM の生成を兼ねるブリッジ回
路53の固定抵抗体54,55と、第2の基準電圧V
REF を得るための分圧抵抗体57,58とを、ロードセ
ル30とは別のメイン配線基板31にそれぞれ組み込ん
でいるので、高い計量精度を確保するためには、基準電
圧VCOM ,VREF の精度およびロードセル30からの荷
重信号の精度を、トータルとして確保する必要があり、
したがって、精度確保のための調整も、ロードセル30
とメイン配線基板31とを組み合わせた状態で行わなけ
ればならず、したがって、その調整作業が煩雑になると
いう問題点がある。
では、第1の基準電圧VCOM の生成を兼ねるブリッジ回
路53の固定抵抗体54,55と、第2の基準電圧V
REF を得るための分圧抵抗体57,58とを、ロードセ
ル30とは別のメイン配線基板31にそれぞれ組み込ん
でいるので、高い計量精度を確保するためには、基準電
圧VCOM ,VREF の精度およびロードセル30からの荷
重信号の精度を、トータルとして確保する必要があり、
したがって、精度確保のための調整も、ロードセル30
とメイン配線基板31とを組み合わせた状態で行わなけ
ればならず、したがって、その調整作業が煩雑になると
いう問題点がある。
【0017】また、メンテナンス時に例えばロードセル
30を交換する場合には、ロードセル30だけを別個に
調整しても配線基板31側の回路とマッチングが取れな
い。このため、ロードセル30の交換後に改めて全体の
調整を行う必要があり、メンテナンスが容易でないとい
う問題点もある。
30を交換する場合には、ロードセル30だけを別個に
調整しても配線基板31側の回路とマッチングが取れな
い。このため、ロードセル30の交換後に改めて全体の
調整を行う必要があり、メンテナンスが容易でないとい
う問題点もある。
【0018】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、計量精度の調整およびメンテナンスが容易で、しか
も、雰囲気の変化に対しても安定した計量データが得ら
れる電子式の計量装置を提供することを目的としてい
る。
で、計量精度の調整およびメンテナンスが容易で、しか
も、雰囲気の変化に対しても安定した計量データが得ら
れる電子式の計量装置を提供することを目的としてい
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る計量装置は、負荷された荷重に応じ
て荷重信号を出力するロードセルと、このロードセルか
らの荷重信号を処理して荷重を示す計量信号を生成する
信号処理回路とを設け、上記ロードセルを、負荷された
荷重に応じて歪みを生起する起歪体や、その起歪体に固
定された一対の歪ゲージと複数の分圧抵抗体とで形成さ
れるブリッジ回路で構成する。上記ブリッジ回路と上記
信号処理回路とがコネクタを介して接続されている。上
記ブリッジ回路に形成された上記一対の歪ゲージ間の接
続点からは上記荷重信号を取り出し、上記複数の分圧抵
抗体間の接続点からは基準電圧信号を取り出して、それ
ぞれ上記信号処理回路に入力する。また、上記歪ゲージ
として、起歪体の熱膨張温度係数およびヤング率温度係
数を補償する特性を備えた温度補償型抵抗体を用いる。
に、請求項1に係る計量装置は、負荷された荷重に応じ
て荷重信号を出力するロードセルと、このロードセルか
らの荷重信号を処理して荷重を示す計量信号を生成する
信号処理回路とを設け、上記ロードセルを、負荷された
荷重に応じて歪みを生起する起歪体や、その起歪体に固
定された一対の歪ゲージと複数の分圧抵抗体とで形成さ
れるブリッジ回路で構成する。上記ブリッジ回路と上記
信号処理回路とがコネクタを介して接続されている。上
記ブリッジ回路に形成された上記一対の歪ゲージ間の接
続点からは上記荷重信号を取り出し、上記複数の分圧抵
抗体間の接続点からは基準電圧信号を取り出して、それ
ぞれ上記信号処理回路に入力する。また、上記歪ゲージ
として、起歪体の熱膨張温度係数およびヤング率温度係
数を補償する特性を備えた温度補償型抵抗体を用いる。
【0020】また、請求項2に係る計量装置は、ブリッ
ジ回路の出力を調整する調整用素子を、上記歪ゲージま
たは複数の分圧抵抗体に直列に接続したものである。
ジ回路の出力を調整する調整用素子を、上記歪ゲージま
たは複数の分圧抵抗体に直列に接続したものである。
【0021】
【作用】上記請求項1に係る計量装置によれば、ロード
セル側に構成されたブリッジ回路から荷重信号と基準電
圧信号とが取り出され、ロードセルとは別個に設けられ
る信号処理回路に入力される。ロードセル側のブリッジ
回路に組み込まれている分圧抵抗体が基準電圧信号を生
成する抵抗体を兼ねるので、計量精度に大きく影響する
荷重信号と基準電圧信号の精度をブリッジ回路の精度と
して一括して確保することができ、したがって、計量精
度を確保するための調整も、ロードセル側のブリッジ回
路の調整を行うことにより、一度の作業で済ませること
ができる。また、メンテナンス時に例えばロードセルを
交換する場合にも、調整済みのロードセルを交換するだ
けで計量精度を維持でき、交換後には、スパン調整のみ
を行なうだけで、改めて配線基板側の回路も含めた全体
の調整を行う必要がない。
セル側に構成されたブリッジ回路から荷重信号と基準電
圧信号とが取り出され、ロードセルとは別個に設けられ
る信号処理回路に入力される。ロードセル側のブリッジ
回路に組み込まれている分圧抵抗体が基準電圧信号を生
成する抵抗体を兼ねるので、計量精度に大きく影響する
荷重信号と基準電圧信号の精度をブリッジ回路の精度と
して一括して確保することができ、したがって、計量精
度を確保するための調整も、ロードセル側のブリッジ回
路の調整を行うことにより、一度の作業で済ませること
ができる。また、メンテナンス時に例えばロードセルを
交換する場合にも、調整済みのロードセルを交換するだ
けで計量精度を維持でき、交換後には、スパン調整のみ
を行なうだけで、改めて配線基板側の回路も含めた全体
の調整を行う必要がない。
【0022】さらに、歪ゲージ自身が、起歪体のヤング
率温度係数を補償する特性を備えているから、スパン温
度特性補償抵抗体を別途設ける必要がないので、雰囲気
の変化に対しても安定した計量データが得られる。
率温度係数を補償する特性を備えているから、スパン温
度特性補償抵抗体を別途設ける必要がないので、雰囲気
の変化に対しても安定した計量データが得られる。
【0023】また、上記請求項2に係る計量装置によれ
ば、ブリッジ回路において歪ゲージまたは分圧抵抗体と
直列に調整用素子が接続されているので、ブリッジ回路
の零点調整が可能になる。調整用素子は、歪ゲージまた
は分圧抵抗体のいずれかと直列に接続してもよいが、歪
ゲージの製品間の抵抗値のばらつきが大きい場合には、
歪ゲージと直列に調整用素子を接続すると、歪ゲージに
ついて、その抵抗値の調整を行ったり、歪ゲージの抵抗
値の測定結果に基づいた計算によって、ブリッジ毎に調
整用素子を選定するといった面倒な作業が必要になる場
合もある。したがって、この場合には、調整用素子を、
製品間の抵抗値のばらつきが小さい分圧抵抗体に直列に
接続しておくのが好ましい。
ば、ブリッジ回路において歪ゲージまたは分圧抵抗体と
直列に調整用素子が接続されているので、ブリッジ回路
の零点調整が可能になる。調整用素子は、歪ゲージまた
は分圧抵抗体のいずれかと直列に接続してもよいが、歪
ゲージの製品間の抵抗値のばらつきが大きい場合には、
歪ゲージと直列に調整用素子を接続すると、歪ゲージに
ついて、その抵抗値の調整を行ったり、歪ゲージの抵抗
値の測定結果に基づいた計算によって、ブリッジ毎に調
整用素子を選定するといった面倒な作業が必要になる場
合もある。したがって、この場合には、調整用素子を、
製品間の抵抗値のばらつきが小さい分圧抵抗体に直列に
接続しておくのが好ましい。
【0024】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にしたがっ
て説明する。図1は、この発明の計量装置の要部の回路
構成を示す図である。同図において、1は負荷された荷
重に応じて荷重信号を出力するロードセル、2は配線基
板である。この配線基板2には、上記ロードセル1から
の荷重信号を処理して荷重を示す計量信号を生成する信
号処理回路3が組み込まれている。
て説明する。図1は、この発明の計量装置の要部の回路
構成を示す図である。同図において、1は負荷された荷
重に応じて荷重信号を出力するロードセル、2は配線基
板である。この配線基板2には、上記ロードセル1から
の荷重信号を処理して荷重を示す計量信号を生成する信
号処理回路3が組み込まれている。
【0025】上記ロードセル1は、ブリッジ回路4と、
負荷された荷重に応じて歪みを生起する図2の起歪体5
とを有する。この起歪体5には、縦長の2つの長円状の
孔6a,6b間を横長の直線状の孔6cで連通させてな
る貫通孔6が形成され、その左端側が固定剛体部5a、
右端側が可動剛体部5bとされる。この起歪体5におけ
る上記左右の長円状の孔6a,6bに対応するノッチ部
5c,5dには、ブリッジ回路4の一対の歪ゲージ7,
8が固定されている。
負荷された荷重に応じて歪みを生起する図2の起歪体5
とを有する。この起歪体5には、縦長の2つの長円状の
孔6a,6b間を横長の直線状の孔6cで連通させてな
る貫通孔6が形成され、その左端側が固定剛体部5a、
右端側が可動剛体部5bとされる。この起歪体5におけ
る上記左右の長円状の孔6a,6bに対応するノッチ部
5c,5dには、ブリッジ回路4の一対の歪ゲージ7,
8が固定されている。
【0026】また、上記ブリッジ回路4は、フレキシブ
ルプリント配線基板21(図2,図3)に組み込まれ、
そのブリッジ回路4はコネクタ22a,22bを介して
配線基板2側の信号処理回路3に電気的に接続される。
起歪体5上の一対の歪ゲージ7,8は、フレキシブルプ
リント配線基板21の配線に接続される。
ルプリント配線基板21(図2,図3)に組み込まれ、
そのブリッジ回路4はコネクタ22a,22bを介して
配線基板2側の信号処理回路3に電気的に接続される。
起歪体5上の一対の歪ゲージ7,8は、フレキシブルプ
リント配線基板21の配線に接続される。
【0027】起歪体5の固定剛体部5aは計量装置の基
台25に固定され、可動剛体部5bには、図4に鎖線で
示すように被計量物を載せる受け皿9がセットされ、そ
の荷重Fによって起歪体5が図4(a)の状態から図4
(b)のように平行四辺形状に歪むのに応じて、各歪ゲ
ージ7,8に歪みが生じる。これらの歪量に応じて変化
する各歪ゲージ7,8の抵抗値に基づき、上記ブリッジ
回路4から被計量物の荷重に相当する荷重信号が得られ
る。
台25に固定され、可動剛体部5bには、図4に鎖線で
示すように被計量物を載せる受け皿9がセットされ、そ
の荷重Fによって起歪体5が図4(a)の状態から図4
(b)のように平行四辺形状に歪むのに応じて、各歪ゲ
ージ7,8に歪みが生じる。これらの歪量に応じて変化
する各歪ゲージ7,8の抵抗値に基づき、上記ブリッジ
回路4から被計量物の荷重に相当する荷重信号が得られ
る。
【0028】図1の配線基板2側の信号処理回路3は、
ロードセル1からの荷重信号を入力してこれを増幅する
差動増幅器17と、そのアナログ荷重信号から所定のカ
ットオフ周波数以上の高周波数成分、つまりロードセル
1の主として機械的振動に起因する振動成分を除去する
アナログフィルタ18と、このフィルタを経たアナログ
荷重信号をディジタル信号に変換する例えば二重積分型
のA/D変換器19と、そのディジタル信号を演算処理
して表示部に表示すべき計量値に応じた計量信号を生成
するCPU20とを備えている。
ロードセル1からの荷重信号を入力してこれを増幅する
差動増幅器17と、そのアナログ荷重信号から所定のカ
ットオフ周波数以上の高周波数成分、つまりロードセル
1の主として機械的振動に起因する振動成分を除去する
アナログフィルタ18と、このフィルタを経たアナログ
荷重信号をディジタル信号に変換する例えば二重積分型
のA/D変換器19と、そのディジタル信号を演算処理
して表示部に表示すべき計量値に応じた計量信号を生成
するCPU20とを備えている。
【0029】上記ブリッジ回路4は、上記一対の歪ゲー
ジ7,8と、複数の分圧抵抗体10,11,12と、こ
のブリッジ回路4の出力を調整する調整用素子13,1
3とで構成される。すなわち、直流電源14のプラス極
とグランドとの間には、上記一対の歪ゲージ7,8の直
列回路と、上記分圧抵抗体10,11,12および調整
用素子13,13の直列回路とが並列に接続され、一対
の歪ゲージ7,8の接続点Dから上述した荷重信号が、
分圧抵抗体10,11の接続点Cからは第1の基準電圧
信号VCOM が、分圧抵抗体11と分圧抵抗体12との接
続点Eからは第2の基準電圧信号VREF がそれぞれ取り
出される。第1の基準電圧信号VCOM は、上記信号処理
回路3全体に共通の基準電圧であり、第2の基準電圧信
号VREFは、その信号処理回路3におけるA/D変換器
19において入力信号と比較するのに使用される基準電
圧である。
ジ7,8と、複数の分圧抵抗体10,11,12と、こ
のブリッジ回路4の出力を調整する調整用素子13,1
3とで構成される。すなわち、直流電源14のプラス極
とグランドとの間には、上記一対の歪ゲージ7,8の直
列回路と、上記分圧抵抗体10,11,12および調整
用素子13,13の直列回路とが並列に接続され、一対
の歪ゲージ7,8の接続点Dから上述した荷重信号が、
分圧抵抗体10,11の接続点Cからは第1の基準電圧
信号VCOM が、分圧抵抗体11と分圧抵抗体12との接
続点Eからは第2の基準電圧信号VREF がそれぞれ取り
出される。第1の基準電圧信号VCOM は、上記信号処理
回路3全体に共通の基準電圧であり、第2の基準電圧信
号VREFは、その信号処理回路3におけるA/D変換器
19において入力信号と比較するのに使用される基準電
圧である。
【0030】上記一対の歪ゲージ7,8は、前述したニ
ッケル・クロム合金のような抵抗体からなる温度補償型
歪ゲージであり、起歪体5の熱膨張温度係数を補償する
という、計量装置のロードセルに使用される歪ゲージと
しての一般的な特性に加えて、起歪体5のヤング率温度
係数を補償する特性を備えている。
ッケル・クロム合金のような抵抗体からなる温度補償型
歪ゲージであり、起歪体5の熱膨張温度係数を補償する
という、計量装置のロードセルに使用される歪ゲージと
しての一般的な特性に加えて、起歪体5のヤング率温度
係数を補償する特性を備えている。
【0031】上記ブリッジ回路4の2辺に接続された調
整用素子13は、無負荷時におけるロードセル1からの
荷重信号を目標レベルに調整するためのもので、ゼロ点
調整抵抗体15とゼロ点温度特性補償抵抗体16とから
なる。このゼロ点調整抵抗体15は、歪ゲージ7,8間
の抵抗値のばらつきを調整してブリッジ回路4の出力を
目標レベルでバランスさせるための温度係数の小さい精
密抵抗体である。また、ゼロ点温度特性補償抵抗体16
は、ブリッジ回路4の温度ドリフトによる目標レベルか
らのずれを補償するための感温抵抗体である。これら抵
抗体15,16の抵抗値は上記各分圧抵抗体10〜12
に比べて充分小さい値である。
整用素子13は、無負荷時におけるロードセル1からの
荷重信号を目標レベルに調整するためのもので、ゼロ点
調整抵抗体15とゼロ点温度特性補償抵抗体16とから
なる。このゼロ点調整抵抗体15は、歪ゲージ7,8間
の抵抗値のばらつきを調整してブリッジ回路4の出力を
目標レベルでバランスさせるための温度係数の小さい精
密抵抗体である。また、ゼロ点温度特性補償抵抗体16
は、ブリッジ回路4の温度ドリフトによる目標レベルか
らのずれを補償するための感温抵抗体である。これら抵
抗体15,16の抵抗値は上記各分圧抵抗体10〜12
に比べて充分小さい値である。
【0032】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。ロードセル1におけるブリッジ回路4の接続点A,
B間に直流電源14から入力電圧が印加され、接続点
C,D間の電圧が荷重信号として差動増幅器17に入力
される。一対の歪ゲージ7,8は上述したように温度補
償型であるから、その出力である荷重信号は温度の変化
に左右されない。また、無負荷時のロードセル1からの
荷重信号のオフセット量は、温度変化に左右されること
なく、目標レベルとなるように、つまり、接点C,D間
の出力電圧差が規定値となるように、ゼロ点調整抵抗体
15とゼロ点温度特性補償抵抗体16とで調整される。
る。ロードセル1におけるブリッジ回路4の接続点A,
B間に直流電源14から入力電圧が印加され、接続点
C,D間の電圧が荷重信号として差動増幅器17に入力
される。一対の歪ゲージ7,8は上述したように温度補
償型であるから、その出力である荷重信号は温度の変化
に左右されない。また、無負荷時のロードセル1からの
荷重信号のオフセット量は、温度変化に左右されること
なく、目標レベルとなるように、つまり、接点C,D間
の出力電圧差が規定値となるように、ゼロ点調整抵抗体
15とゼロ点温度特性補償抵抗体16とで調整される。
【0033】また、信号処理回路3全体に共通の第1の
基準電圧信号VCOM として、ブリッジ回路4の接続点C
の電圧がロードセル1からメイン配線基板2の信号処理
回路3に入力される。さらに、A/D変換器19で使用
される第2の基準電圧信号VREF として、ブリッジ回路
4の接続点Eの電圧がA/D変換器19に入力される。
第1および第2の基準電圧信号VCOM ,VREF の差分は
分圧抵抗体11の端子間電圧に相当しており、また調整
用素子13の抵抗値に比べて分圧抵抗体10〜12の値
が充分大きく、かつ、分圧抵抗体10,11,12の抵
抗温度係数は極めて小さいことから、仮想グランド電圧
である第1の基準電圧信号VCOM に対して、安定のよい
第2の基準電圧信号VREF を供給することができる。
基準電圧信号VCOM として、ブリッジ回路4の接続点C
の電圧がロードセル1からメイン配線基板2の信号処理
回路3に入力される。さらに、A/D変換器19で使用
される第2の基準電圧信号VREF として、ブリッジ回路
4の接続点Eの電圧がA/D変換器19に入力される。
第1および第2の基準電圧信号VCOM ,VREF の差分は
分圧抵抗体11の端子間電圧に相当しており、また調整
用素子13の抵抗値に比べて分圧抵抗体10〜12の値
が充分大きく、かつ、分圧抵抗体10,11,12の抵
抗温度係数は極めて小さいことから、仮想グランド電圧
である第1の基準電圧信号VCOM に対して、安定のよい
第2の基準電圧信号VREF を供給することができる。
【0034】差動増幅器17に入力されたアナログ荷重
信号はここで増幅され、次段のアナログフィルタ18に
よって高周波成分が除去される。アナログフィルタ18
を通過したアナログ荷重信号はA/D変換器19でディ
ジタル信号に変換され、そのディジタル信号を受けるC
PU20ではそのディジタル信号からこのときの荷重に
応じた計量値が算出され、その算出値を表示部に表示さ
せるための計量信号がCPU20から出力されて表示部
に与えられる。
信号はここで増幅され、次段のアナログフィルタ18に
よって高周波成分が除去される。アナログフィルタ18
を通過したアナログ荷重信号はA/D変換器19でディ
ジタル信号に変換され、そのディジタル信号を受けるC
PU20ではそのディジタル信号からこのときの荷重に
応じた計量値が算出され、その算出値を表示部に表示さ
せるための計量信号がCPU20から出力されて表示部
に与えられる。
【0035】この計量装置では、ロードセル1側のブリ
ッジ回路4を高精度に組むことによって、基準電圧信号
VCOM ,VREF と荷重信号の両方を一括して高精度にす
ることができる。また、計量精度確保のための調整も、
メイン配線基板2側の回路と無関係に、ロードセル1側
の調整を行うだけで済ませることができる。さらに、メ
ンテナンスでロードセル1を交換する場合には、調整済
みのロードセル1を交換するだけで計量精度を維持で
き、交換後にスパン調整以外の調整を行う必要がない。
ッジ回路4を高精度に組むことによって、基準電圧信号
VCOM ,VREF と荷重信号の両方を一括して高精度にす
ることができる。また、計量精度確保のための調整も、
メイン配線基板2側の回路と無関係に、ロードセル1側
の調整を行うだけで済ませることができる。さらに、メ
ンテナンスでロードセル1を交換する場合には、調整済
みのロードセル1を交換するだけで計量精度を維持で
き、交換後にスパン調整以外の調整を行う必要がない。
【0036】また、ブリッジ回路4に分圧抵抗体10,
11,12を接続した構成であるため、つまり、図8の
分圧抵抗体54,55と57,58とを合体させた構成
であるため、抵抗体の数を削減できる。しかも、歪ゲー
ジ自身が、起歪体のヤング率温度係数を補償する特性を
備えているから、一般に抵抗温度係数の大きい感温抵抗
体からなるスパン温度特性補償抵抗体を別途設ける必要
がないので、雰囲気の変化に対しても安定した計量デー
タが得られる。
11,12を接続した構成であるため、つまり、図8の
分圧抵抗体54,55と57,58とを合体させた構成
であるため、抵抗体の数を削減できる。しかも、歪ゲー
ジ自身が、起歪体のヤング率温度係数を補償する特性を
備えているから、一般に抵抗温度係数の大きい感温抵抗
体からなるスパン温度特性補償抵抗体を別途設ける必要
がないので、雰囲気の変化に対しても安定した計量デー
タが得られる。
【0037】さらに、ブリッジ回路4を構成する分圧抵
抗体10,11,12の抵抗値を、歪ゲージ7,8の抵
抗値に依存しないで大きく設定できるので、単一電源を
使用しても消費電力を充分小さく抑えることができ、バ
ッテリ駆動用の計量装置として有効である。
抗体10,11,12の抵抗値を、歪ゲージ7,8の抵
抗値に依存しないで大きく設定できるので、単一電源を
使用しても消費電力を充分小さく抑えることができ、バ
ッテリ駆動用の計量装置として有効である。
【0038】また、歪ゲージの製造時の抵抗値のばらつ
きが大きい場合に、歪ゲージと直列に調整用素子を接続
するには、歪ゲージ7,8の抵抗値を測定し、その測定
値に基づいて所定の計算を行って調整用素子13の抵抗
値を決定し、その抵抗値に近い抵抗値を持つ調整用素子
を選定するといった面倒な作業が必要になる。
きが大きい場合に、歪ゲージと直列に調整用素子を接続
するには、歪ゲージ7,8の抵抗値を測定し、その測定
値に基づいて所定の計算を行って調整用素子13の抵抗
値を決定し、その抵抗値に近い抵抗値を持つ調整用素子
を選定するといった面倒な作業が必要になる。
【0039】これに対し、上記実施例では、ブリッジ回
路4において分圧抵抗体10〜12と直列に調整用素子
が接続されており、この分圧抵抗体10〜12として
は、製品間の抵抗値のばらつきが小さい、いわゆる固定
抵抗を使用できる。したがって、この固定抵抗に合わせ
て一定の抵抗値の調整用素子を決めておけば、他のブリ
ッジ回路4についても同一の調整用素子を使用できる。
他方、歪ゲージとして、抵抗値のばらつきの大きいもの
をそのまま使用できる。したがって、作業性が向上する
とともに、歪ゲージの経時特性の低下が防止される。
路4において分圧抵抗体10〜12と直列に調整用素子
が接続されており、この分圧抵抗体10〜12として
は、製品間の抵抗値のばらつきが小さい、いわゆる固定
抵抗を使用できる。したがって、この固定抵抗に合わせ
て一定の抵抗値の調整用素子を決めておけば、他のブリ
ッジ回路4についても同一の調整用素子を使用できる。
他方、歪ゲージとして、抵抗値のばらつきの大きいもの
をそのまま使用できる。したがって、作業性が向上する
とともに、歪ゲージの経時特性の低下が防止される。
【0040】上記歪ゲージ7,8の抵抗値のばらつきが
小さい場合には、調整用素子の選定にともなう面倒な作
業が不要になるので、図9の実施例に示すように、調整
用素子13,13を歪ゲージ7,8と直列に接続しても
よく、これによって、ブリッジ回路4のゼロ点調整およ
びゼロ点温度特性補償を充分行うことができる。
小さい場合には、調整用素子の選定にともなう面倒な作
業が不要になるので、図9の実施例に示すように、調整
用素子13,13を歪ゲージ7,8と直列に接続しても
よく、これによって、ブリッジ回路4のゼロ点調整およ
びゼロ点温度特性補償を充分行うことができる。
【0041】なお、上記実施例では、ブリッジ回路4の
各辺に歪ゲージ7,8を1つずつ取付けたが、各辺に複
数の歪ゲージを取り付けてもよい。
各辺に歪ゲージ7,8を1つずつ取付けたが、各辺に複
数の歪ゲージを取り付けてもよい。
【0042】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、基準電圧信号とブリッジ回路の出力の精度を別々に
確保する必要がなく、両方の精度を一括して確保すれば
よく、その精度確保のための調整も、ブリッジ回路を調
整するだけで全体の精度調整を一度に完了することがで
きる。さらに、ロードセルを調整するだけで計量装置全
体の精度を決定できることから、メンテナンス時には調
整済みのロードセルを交換するだけで装置の精度を維持
できる。しかも、歪ゲージ自身が、起歪体のヤング率温
度係数を補償する特性を備えているから、スパン温度特
性補償抵抗体を別途設ける必要がないので、雰囲気の変
化に対しても安定した計量データが得られる。
ば、基準電圧信号とブリッジ回路の出力の精度を別々に
確保する必要がなく、両方の精度を一括して確保すれば
よく、その精度確保のための調整も、ブリッジ回路を調
整するだけで全体の精度調整を一度に完了することがで
きる。さらに、ロードセルを調整するだけで計量装置全
体の精度を決定できることから、メンテナンス時には調
整済みのロードセルを交換するだけで装置の精度を維持
できる。しかも、歪ゲージ自身が、起歪体のヤング率温
度係数を補償する特性を備えているから、スパン温度特
性補償抵抗体を別途設ける必要がないので、雰囲気の変
化に対しても安定した計量データが得られる。
【0043】また、請求項2の発明によれば、ブリッジ
回路の零点調整が可能になる。特に、調整用素子を分圧
抵抗体に直列に接続すると、歪ゲージの抵抗値のばらつ
きが大きい場合でも、歪ゲージの抵抗値の測定結果に基
づいた計算によって調整用素子を選定する必要がなくな
り、零点調整の作業が容易になる。
回路の零点調整が可能になる。特に、調整用素子を分圧
抵抗体に直列に接続すると、歪ゲージの抵抗値のばらつ
きが大きい場合でも、歪ゲージの抵抗値の測定結果に基
づいた計算によって調整用素子を選定する必要がなくな
り、零点調整の作業が容易になる。
【図1】この発明の一実施例を示す計量装置の回路図で
ある。
ある。
【図2】その計量装置の起歪体を示す斜視図である。
【図3】その計量装置の回路基板の構成を示す平面図で
ある。
ある。
【図4】その起歪体の動作を示す説明図である。
【図5】従来の計量装置の一例を示す回路図である。
【図6】発明者らによって検討されている計量装置の一
例を示す回路である。
例を示す回路である。
【図7】その計量装置における歪ゲージの温度補償特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図8】発明者らによって検討されている計量装置の他
の例を示す回路である。
の例を示す回路である。
【図9】この発明の他の実施例を示す計量装置の回路図
である。
である。
【符号の説明】 1…ロードセル、2…配線基板、3…信号処理回路、4
…ブリッジ回路、5…起歪体、7,8…歪ゲージ、1
0,11,12…分圧抵抗体、13…調整用素子、V
COM ,VREF …基準電圧信号。
…ブリッジ回路、5…起歪体、7,8…歪ゲージ、1
0,11,12…分圧抵抗体、13…調整用素子、V
COM ,VREF …基準電圧信号。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−44326(JP,A) 特開 平2−253130(JP,A) 特許2683633(JP,B2) 特公 平1−58671(JP,B2) 特公 平7−69232(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 3/14 - 3/147 G01G 3/18 G01B 7/18,7/20 G01L 1/22
Claims (2)
- 【請求項1】 負荷された荷重に応じて荷重信号を出力
するロードセルと、このロードセルからの荷重信号を処
理して荷重を示す計量信号を生成する信号処理回路とを
有する計量装置において、上記ロードセルが、負荷され
た荷重に応じて歪みを生起する起歪体、および、上記起
歪体に固定された一対の歪ゲージと抵抗温度係数の極め
て小さい複数の分圧抵抗体とで形成されたブリッジ回路
を備え、上記ブリッジ回路と上記信号処理回路とがコネ
クタを介して接続され、上記ブリッジ回路に形成された
上記一対の歪ゲージ間の接続点から上記荷重信号が、上
記複数の分圧抵抗体間の接続点から基準電圧信号が、そ
れぞれ取り出されて上記信号処理回路に入力され、上記
歪ゲージは、起歪体の熱膨張温度係数およびヤング率温
度係数を補償する特性を備えた温度補償型抵抗体よりな
ることを特徴とする計量装置。 - 【請求項2】 請求項1において、ブリッジ回路の出力
を調整する調整用素子が、上記歪ゲージまたは複数の分
圧抵抗体に直列に接続されている計量装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35058792A JP3251081B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 計量装置 |
SG1996009103A SG52760A1 (en) | 1992-12-03 | 1993-11-30 | Weighing apparatus |
GB9324595A GB2273164B (en) | 1992-12-03 | 1993-11-30 | Weighing apparatus |
CN93120568A CN1049730C (zh) | 1992-12-03 | 1993-12-02 | 称重装置 |
KR1019930026416A KR100280900B1 (ko) | 1992-12-03 | 1993-12-03 | 계량 장치 |
US08/436,496 US5515737A (en) | 1992-12-03 | 1995-05-08 | Weighing apparatus |
HK12097A HK12097A (en) | 1992-12-03 | 1997-02-05 | Weighing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35058792A JP3251081B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 計量装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06174536A JPH06174536A (ja) | 1994-06-24 |
JP3251081B2 true JP3251081B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18411493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35058792A Expired - Fee Related JP3251081B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 計量装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5515737A (ja) |
JP (1) | JP3251081B2 (ja) |
KR (1) | KR100280900B1 (ja) |
CN (1) | CN1049730C (ja) |
GB (1) | GB2273164B (ja) |
HK (1) | HK12097A (ja) |
SG (1) | SG52760A1 (ja) |
Cited By (5)
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JP2008064497A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Ishida Co Ltd | ロードセルユニット、重量選別機、および電子秤 |
JP2008116393A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Ishida Co Ltd | ロードセルユニット、重量選別機、および秤 |
WO2008093491A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Ntn Corporation | センサ付き車輪用軸受装置 |
JP2008185496A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Ntn Corp | センサ付き車輪用軸受装置 |
Families Citing this family (25)
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---|---|---|---|---|
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GB9426220D0 (en) * | 1994-12-23 | 1995-02-22 | Lucas Ind Plc | Vehicle load measuring systems |
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EP1325293A1 (en) * | 2000-10-05 | 2003-07-09 | Industrial Dataloggers Limited | Strain gauge devices |
US7813973B2 (en) * | 2003-10-10 | 2010-10-12 | Inventrol Llc | Inventory monitoring system |
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