JPH01267424A - 重量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は重量センサに関するものであり、特にその調整
方法に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の重量センサ、特に電子レンジなどに用い
られる重量センサは、第８図に示す構成である。第８図
は重量センサの一部破断斜視図であり、１はアルミナ・
ダイアフラムをもつ静電容量型重量検知素子、２は回転
台を支える回転軸３に加えられる荷重−を重量検知素子
１に正確に伝達するためのロバ−パル機構を示す。重量
検知素子部分の断面図を第９図に示す。回転軸３に荷重
が加えられると、回転軸３はバネホールダ４を押圧し、
バネ５を介して、荷重点６に荷重を集中させる。荷重点
６は重量検知素子１のアルミナ・ダイアフラム７を屈曲
させる。その結果、重量検知素子１のアルミナ・ダイア
フラム７およびアルミナ基板８に設けられた電極間の静
電容量が変化する。

この静電容量の変化を第１０図に示すようなＣＲ発振器
などのＣ−Ｆ変換回路を用いす発振周波数の変化として
取り出していた。第１０図は、オペアンプ９，１０を用
いたＣＲ発振回路図を示す。

１１の可変容量は重量検知素子の静電容量を、Ｒは抵抗
を、ＶＲは可変抵抗を、Ｔ「は出力段のトランジスタを
それぞれ示す。この回路の出力、発振周波数をマイコン
が検知し、重量値を得ていた。

第１１図に重量センサの荷重−一発振周波数（ｆ）特性
を示す。同図において、点ｚ（ｆｚ、ｗｚ）は重量セン
サが無荷重の場合、点ｐ（ｆｐ、ｗｐ）は重量センサの
回転軸３に回転皿（秤量台〕が負荷された場合（ｗｐ　
＝　１．７　ｋｇ　）、点ｋ（ｆｋ、ｗｋ）は回転皿上
に荷重１．５　ｋｇ　（ｗｋ＝ｗｐ＋Ｌ５ｋｇ＝３．２
ｋｇ）を印加した場合の結果である。

上記の３点（点２、点ｐ、点ｋ）より、荷重−一発振周
波数（ｆ）変換曲線、２次曲線１２を求め、発振周波数
（ｆ）より荷重−を演算し、重量値を得ていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながらと記のような構成では、２次曲線１２を求
めるため、無荷重状態（点ｚ）、回転皿負荷状態（点ｐ
）さらに荷重１．５　ｋｇ印加状態（点ｋ）の３点のデ
ータが必要であった。

電子レンジなどの重量センサの場合、点１１点ｐは製造
工程の一部の状態であるが、点には製造工程にない状態
であるため、即ち荷重を印加し、さらにその荷重をデー
タ収集後取り除く必要があり、非常に繁雑であった。

本発明は従来の課題を解消するもので、製造工程との２
点（点１１点ｐ）から荷重変換２次曲線１２を得、工程
の簡略化を達成することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の重量センサは、２点（点χおよび点ｐ）のデー
タから、あらかじめ決められた方法により荷重（−一発
振周波数（ｆ）変換２次曲線を演算する機能を備えたも
のである。

作　　用 本発明は、上記の機能を有するため、製造工程上の２点
、無荷重状態の点２および回転皿負荷状態の点ｐ、のデ
ータから荷重−一発振周波数（り変換２次曲線を求めら
れるため、第３のデータ点ｋが不用となり、工程の簡略
化が得られるものである。

実施例 以下本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。

第１図は本発明の詳細な説明するための重量センサの荷
重−一発振周波数（ｆ）特性である。点２（ＶＶｚ　、
　ｆ　ｚ　）　、点ｐ　（ｗｐ、　ｆｐ）は従来の無荷
重状態および回転皿負荷状態を示す。同図における＊印
は実測値を、２次曲線１３は２点”ｒ９より得られた荷
重−一発振周波数（ｆ）変換曲線を示す。

一般に、荷重をｗ１発振周波数をｆとすると、変換２次
式は　　ｗ＝　ａ　（ｆ−ｂ　）２＋　ｃ　　−（１）
で表わされる。式（１）において、ａ、ｂ、ｃは未知の
３つの定数である。従来は、点χ、点９１点にの３点の
データにより、最小自乗近似などの方法により、未知の
３つの定数ａ、ｂ、ｃを決めていた。尚、未知の定数Ｃ
は、Ｗの最大値ＷＭを、定数すはその時の周波数ｆＭを
示す。定数ａは、２次曲線（放物線）の急峻さの程度を
示す。

本発明においては、２点（点２および点ｐ）のデータと
未知の定数ｃ（ｗの最大値ＷＭ）および定数ｂ（その時
の周波数ｆｙｙｌ）との間に強い相関があり、その相関
を用い、あらかじめ決められた方法により、定数す、ｃ
を推定する。第２，３図に、２点、点２および点ｐと、
定数すおよび定数Ｃの相関を示す。

第２図は、定数ｂ（最大値ＷＭなるときの周波数ｆＭ）
と２点（点２および点ｐ）との相関を示を示し、縦軸は
定数ｆｙｙｌを示す。同図の黒丸は実験値を示し、実線
１４は経験式を示す。実線１４の経験式は、次式（２）
で示される。

３ｗｋｇ 尚’　ｌ　ｆ　〔ｋＨｚ　〕は点ｐ１点２間の傾き、ｍ
ｆ。

ｎｙは第２図より得られる定数を示し、本実施例におい
てはｍｙ　＝−１３５、ｎｇ　＝−６０，１５であった
。

第３図は、定数Ｃ（最大値ｗｌｙｌ）と２点（点２およ
び点ｐ）との相関を示す。第２図と同様に横ＷＭを示す
。同図の黒丸は実験値を示し、実線１５は経験式を示す
。実線の経験式は、次式（３）で示される。

尚、ｌ二〔２Ｌ〕は点ｐ、点７間の傾き、”Ｗ　ｒΔず
　ｋＨｚ ｎＷは第２図より得られる定数を示し、本実施例におい
てはｍＷ”−４，６，ｎｗ＝−８，１５であつた。

以とのように、第２図、第３図で得られる経験式、式（
２）、式（３）を用いて、２つの定数す、ｃが得られる
。得られた２つの定数をそれぞれ、Ｍ／。

Ｗ　Ｍ’とすると、変換２次式（１）は、以下のように
示される。

ｗ＝　　ａ　　Ｘ　　（ｆ　　−ｆ　Ｍ　）２＋　ＷＭ
’　　　　　　　　　−（４）上式（４）において、点
ｐ（秤量台を負荷した状態、実荷重の零点）を必ず通る
ようにするため、式（４）に（ｖｖｐ　、　ｆ　ｐ　）
を代入し、未知の定数ａを求める、即ち　ｗｐ＝ｓＸ（
ｆｐ　　ｆｒｖｒ）　　＋ＷＭ’　　　　−（５）以上
のようにして、未知の３つの定数ａ、ｂ。

Ｃが実測データ点χ、点ｐの２点から得られたことにな
る。

このようにして得られた、荷重（−一発振周波数（ｆ）
変換２次曲線は、荷重範囲０〜４．７ｋｇ（秤量台との
実荷重；０〜３Ｊ月こおいて、±２．５％以内で実測荷
重と一致した。第４．５．６図に結果を示す。これらは
それぞれ実荷重（秤量台上の荷重）　１．０　、２．０
　、３．０　ｋｇの場合の試料５０台に対する結果であ
り、横軸に試料番号を示す。

以上の結果は、電子レンジなどに用いられる場合の実用
との誤差規準±５％を充分満足しており、実調理に応用
しても実用上何ら問題はない。

第７図に具体的な回路構成を示す。ＶＲＩは無荷重時の
重量検知素子１の出力値を設定するため第１の可変抵抗
を、ＶＲ２は秤量台を負荷したときの重量検知素子１の
出力値を設定するための第２の可変抵抗を示す。それぞ
れの設定値は、マルチ・プレクサ１６およびＡ／Ｄ変換
器１゛７を介してマイコン１８に入力され、重量変換２
次式がマイコン１８の中で演算され、求められる。この
ときＲＯＭ１９内に収納されている式（２）、式（３）
の定数ｒｎｆ、ｎｆおよび”　Ｗ　ｒ　’　Ｗがマイコ
ン１８に読み込まれる。重量検知素子１の出力もＣ−Ｆ
変換回路２０を介してマイコン１８に入力される。この
結果、マイコン１８は重量値を出力する。

次に、荷重−一発振周波数（ｆ）変換式が３次式で近似
される場合について簡単に説明する。３次式の場合、変
換式の傾き−が次式（７）のように２次Δｆ 式で近似されると仮定する。

ΔＷ ＋−：：　ａ　ｘ　（ｔ−ｂ　）２＋ｃ　　　　　−（
７）Δｆ 従って、３次変換式は次式（８）のようになり、い＝’
Ｘ　ａ　Ｘ　（ｆ−ｂ　）３＋。ｆ　＋　ｄ　　　、（
８）未知の４つの定数（”　ｒ　ｂｒ　’　ｒ　’　）
で示されることになる。２次式の場合と同様、２点、点
２および点ｐ、と定数す、ｃの相関より、経験式を得、
まず定数す、ｃ、即ちｆＭ’ｔ　ＷＭ’を決める。

次に、仮想点（２点ｚＩｐの中点）における傾き（７）
式が、２点ｚｒｐの傾きと一致すると仮定し、第３の定
数ａを求める。即ち、 以上のようにして、未知の３点の定数１．ｂ。

Ｃを決め、更に変換式（８）が、点ρ（秤量台を負荷し
た状態）を通ることより、第４の定数ｄを求める。

以上説明したように、２点、点χおよび点ｐ１から３次
変換式の４つの定数”＋　ｂｒ　ｃｒ　’）が得られた
Ｃとになる。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明は、２点（点２
および点ｐ）のデータからあらかじめ決められた方式に
より、荷重変換２次式が得られ、工程が非常に簡略化さ
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の周波数−荷重変換特性図、第２図、第
３図は本発明の相関図、第４図〜第６図は誤差を示すた
めの特性図、第７図は本発明の一実施例の要部溝成図、
第８図は重量センサの一部破断外観図、第９図は同要部
断面図、゛第１０図はＣ−Ｆ変換回路図、第１１図は従
来の周波数−荷重変換特性図である。 １・・・・・・重量検知素子、２・・・・・・ロバ−パ
ル機構、３・・・・・・回転軸。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名土Ｍ
　　（Ｋｍ）　　　　　　　　　　　囚荷皇Ｗ（にＶ 第３図 −０５０−ρ４５−θ和−〇。３５−１３．３０、Ｓ１
通Ｎ０ 第５図 第６図 ５ｅｒＮＬｒｈ／Ｖ５ 第７図 ん　　　ｔａ 第８図 １１−−一皇量秋知漂丑Φ静電容量 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無荷重時の重量センサの出力値を設定した第１の設定値
   と、物体を載置するための秤量台を負荷した時の重量セ
   ンサの出力値を設定した第２の設定値とから、重量変換
   式を演算し、前記重量変換式により重量値を表示してな
   る重量センサ。