JPH0510809A

JPH0510809A - 力学量検知器

Info

Publication number: JPH0510809A
Application number: JP15931191A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakai; 和広中井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2632449B2

Abstract

(57)【要約】【目的】温度変化による検出値の誤差をなくす。【構成】ホール素子２，３を２個用意し、一方のホー
ル素子３を本体に固定する。他方のホール素子２は、荷
重により所定量変形するスプリング６に付勢された磁石
１に一定間隔をあけて固定する。両ホール素子２，３の
出力の差をとると、温度変化が相殺される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【図７】図７は同じくその重量センサーの分解図であ
る。

【符号の説明】

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

【特許請求の範囲】

【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。