JP6490039B2 - ひずみゲージ - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、小型化および対称性を達成したひずみゲージを提供することを目的とする。
本発明のひずみゲージは、
互いに直列に接続された少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)と、
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)のうち、隣接する2つのグリッド抵抗(R1、R2;R2、R3;R3、R4)からなる直列回路に対して並列に接続された少なくとも3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)と、
を備え、
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、抵抗値が互いに異なることを特徴とする。
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、前記グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされ、山側または谷側において折り返し部が形成され、
前記少なくとも3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)の各々は、山側における隣接する折り返し部間および谷側における隣接する折り返し部間に接続されていることが好ましい。
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、線幅が均一で、長さが互いに異なることが好ましい。
図1は、本発明の第1実施形態に係るひずみゲージの回路図を示す。
図1の回路図10に示すように、ひずみゲージは、互いに直列に接続された4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)と、3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)と、を備えている。トリム抵抗RAは、隣接する2つのグリッド抵抗(R1、R2)からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗RBは、隣接する2つのグリッド抵抗(R2、R3)からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗RCは、隣接する2つのグリッド抵抗(R3、R4)からなる直列回路に対して並列に接続されている。
4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は互いに抵抗値が異なる。
また、3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)も、互いに抵抗値が異なり、さらに、4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)の抵抗値とも異なってもよい。
3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図10の合成抵抗を調整することができる。3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を以下に示すように8通りに調整することができる。
(1)3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)のいずれも切断しない
(2)1つのトリム抵抗RAを切断する
(3)1つのトリム抵抗RBを切断する
(4)1つのトリム抵抗RCを切断する
(5)2つのトリム抵抗(RA、RB)を切断する
(6)2つのトリム抵抗(RA、RC)を切断する
(7)2つのトリム抵抗(RB、RC)を切断する
(8)3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)を切断する
ひずみゲージ100は、可撓性を有する絶縁体の樹脂材からなるフィルム状部材(図示せず)と、フィルム状部材にパターニングされた金属箔からなる抵抗体と、を備える。抵抗体は、2つの端子部Tと、各端子部Tから延在し、一定のグリッド長でジグザグ形状に折り返してパターニングされた抵抗部分Rと、2つの抵抗部分Rに接続された、図1の回路図10に対応する抵抗部分R10と、を備える。交点x1から交点x2までのグリッド抵抗R1と、交点x2から交点x3までのグリッド抵抗R2と、交点x3から交点x4までのグリッド抵抗R3と、交点x4から交点x5までのグリッド抵抗R4と、は直列に接続され、グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされている。抵抗部分R10は、山側または谷側において折り返し部が形成されている。具体的には、交点x1において、山側でグリッド抵抗R1の折り返し部が形成され、交点x2において、谷側でグリッド抵抗(R1、R2)の折り返し部が形成され、交点x3において、山側でグリッド抵抗(R2、R3)の折り返し部が形成され、交点x4において、谷側でグリッド抵抗(R3、R4)の折り返し部が形成され、交点x5において、山側でグリッド抵抗R4の折り返し部が形成されている。抵抗部分R10の長さ(すなわち抵抗値)は、R1>R2>R3>R4の関係になっている。
交点x1において、山側でグリッド抵抗R1の折り返し部が形成され、交点x3において、山側でグリッド抵抗(R2、R3)の折り返し部が形成されており、山側における隣接する折り返し部、すなわち、交点(x1、x3)間にトリム抵抗RAが接続されている。
交点x2において、谷側でグリッド抵抗(R1、R2)の折り返し部が形成され、交点x4において、谷側でグリッド抵抗(R3、R4)の折り返し部が形成されており、谷側における隣接する折り返し部、すなわち、交点(x2、x4)間にトリム抵抗RBが接続されている。
交点x3において、山側でグリッド抵抗(R2、R3)の折り返し部が形成され、交点x5において、山側でグリッド抵抗R4の折り返し部が形成されており、山側における隣接する折り返し部、すなわち、交点(x3、x5)間にトリム抵抗RCが接続されている。
抵抗部分R10は、山側のトリム抵抗(RA、RC)と谷側のトリム抵抗RBとの間にグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)が配置された、いわゆる入れ子構造を有する。
また、抵抗部分R10は、ひずみゲージ100の幅方向(図中横方向)および長手方向(図中縦方向)の略中央に形成され、トリム抵抗(RA、RB、RC)が山側および谷側に設けられているため、ひずみゲージの対称性を達成するという有利な効果も生ずる。
図3(a)の回路において、(R2、R3、RB)をΔ−Y変換により(R5、R6、R7)に変換し、図3(b)の電気的等価回路を導く。
R5=R2・RB/(R2+R3+RB)
R6=R2・R3/(R2+R3+RB)
R7=RB・R3/(R2+R3+RB)
次に、図3(b)の回路から(R1+R5)および(R7+R4)をそれぞれ合成し、図3(c)の電気的等価回路を導く。
R8=R1+R5
R9=R7+R4
次に、図3(c)の回路において、(RA、R6、R8)をΔ−Y変換により(R10、R11、R12)に変換し、図3(d)の電気的等価回路を導く。
R10=RA・R8/(RA+R6+R8)
R11=RA・R6/(RA+R6+R8)
R12=R6・R8/(RA+R6+R8)
次に、図3(d)の回路から(R11+RC)および(R9+R12)をそれぞれ合成し、図3(e)の電気的等価回路を導く。
R13=R11+RC
R14=R9+R12
すると、x1〜x5間の合成抵抗Rは以下のとおりになる。
R=R10+R13・R14/(R13+R14)
第2実施形態では、抵抗部分R20にグリッド抵抗R5およびトリム抵抗RDが追加されている以外は第1実施形態と同一である。
図4(a)に示すように、トリム抵抗RDは、隣接する2つのグリッド抵抗(R4、R5)からなる直列回路に対して並列に接続されている。
図4(b)に示すように、交点x5から交点x6までにグリッド抵抗R5が形成され、交点(x4、x6)間にトリム抵抗RDが接続されている。
第2実施形態では、4つのトリム抵抗(RA、RB、RC、RD)をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図20の合成抵抗を調整することができる。4つのトリム抵抗(RA、RB、RC、RD)のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を16通りに調整することができる。
第3実施形態では、抵抗部分R30にグリッド抵抗(R5、R6)およびトリム抵抗(RD、RE)が追加されている以外は第1実施形態と同一である。
図5(a)に示すように、トリム抵抗RDは、隣接する2つのグリッド抵抗(R4、R5)からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗REは、隣接する2つのグリッド抵抗(R5、R6)からなる直列回路に対して並列に接続されている。
図5(b)に示すように、交点x5から交点x6までにグリッド抵抗R5が形成され、交点(x4、x6)間にトリム抵抗RDが接続され、交点x6から交点x7までにグリッド抵抗R6が形成され、交点(x5、x7)間にトリム抵抗REが接続されている。
第3実施形態では、5つのトリム抵抗(RA、RB、RC、RD、RE)をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図30の合成抵抗を調整することができる。5つのトリム抵抗(RA、RB、RC、RD、RE)のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を31通りに調整することができる。
上述した第1〜3実施形態では、トリム抵抗(RA、RC、RE)は、山側における隣接する折り返し部間に接続され、グリッド長を越えて上側に延在し、トリム抵抗(RB、RD)は、谷側における隣接する折り返し部間に接続され、グリッド長を越えて下側に延在していたが、第4実施形態では、トリム抵抗(RA、RB、RC、RD、RE)は、グリッド長の内部に配置されている。
上述した第1〜3実施形態では、抵抗部分(R10、R20、R30)のグリッド抵抗は、図中左側が大きく、R1>R2>R3>R4>R5>R6の関係になっていたが、第4実施形態では、抵抗部分R40の抵抗値は、R2>R3>R6>R4>R5>R1の関係になっている。このように、グリッド抵抗は、互いに抵抗値が異なればよく、大きさ順に並べる必要はない。
なお、上述した第1〜4実施形態では、グリッド抵抗の線幅は均一で、長さを変えることにより抵抗値が調整されていたが、幅を変えることにより抵抗値が調整されてもよい。ただし、検査基準の観点から、グリッド抵抗の線幅を均一にする方が好ましい。
RA、RB、RC、RD、RE トリム抵抗
R、R10、R20、R30 抵抗部分
T 端子部
x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7 交点
10、20、30 回路図
100、200、300、400 ひずみゲージ
Claims (3)
- 互いに直列に接続された少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)と、
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)のうち、隣接する2つのグリッド抵抗(R1、R2;R2、R3;R3、R4)からなる直列回路に対して並列に接続された少なくとも3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)と、
を備え、
前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、抵抗値が互いに異なることを特徴とする、
ひずみゲージ。 - 前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、前記グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされ、山側または谷側において折り返し部が形成され、
前記少なくとも3つのトリム抵抗(RA、RB、RC)の各々は、山側における隣接する折り返し部間および谷側における隣接する折り返し部間に接続されている、
請求項1に記載のひずみゲージ。 - 前記少なくとも4つのグリッド抵抗(R1、R2、R3、R4)は、線幅が均一で、長さが互いに異なる、
請求項1または2に記載のひずみゲージ。
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