JPH0552636A - 重量センサ - Google Patents
重量センサInfo
- Publication number
- JPH0552636A JPH0552636A JP24437891A JP24437891A JPH0552636A JP H0552636 A JPH0552636 A JP H0552636A JP 24437891 A JP24437891 A JP 24437891A JP 24437891 A JP24437891 A JP 24437891A JP H0552636 A JPH0552636 A JP H0552636A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- measured
- weight sensor
- weight
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で低コストの重量センサを提供する。
【構成】 基台１１上に支持された第１の圧電素子１２
上に同心上に第２の圧電素子１３を固定し、第２の圧電
素子１３に被測定物１４を搭載する支持台１５を取り付
ける。そして第２の圧電素子１３と駆動回路１６により
加振し、第２の圧電素子１３を介して被測定物１４を加
振するときに生ずる反力を、第１の圧電素子１２の電圧
出力として電圧モニタ回路１７により検知し、この検知
結果により被測定物１４の重量を測定する。
上に同心上に第２の圧電素子１３を固定し、第２の圧電
素子１３に被測定物１４を搭載する支持台１５を取り付
ける。そして第２の圧電素子１３と駆動回路１６により
加振し、第２の圧電素子１３を介して被測定物１４を加
振するときに生ずる反力を、第１の圧電素子１２の電圧
出力として電圧モニタ回路１７により検知し、この検知
結果により被測定物１４の重量を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体の重量を測定する重
量センサに係り、特に圧電素子を用いた重量センサに関
する。
量センサに係り、特に圧電素子を用いた重量センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】物体の重量を測定する従来の重量センサ
としては、例えば図６に示すようにばねのたわみを利用
したものが知られている。この重量センサは、図示しな
い被測定物を支持する支持台１と、一端が装置本体側に
固定され他端が支持台１の下部に連結された複数本のば
ね部材２と、支持台１が受けた荷重で変位したばね部材
２の変位量を測定する検出部３とからなっている。そし
て検出部３は支持台１の下端に固定されたコイル４と、
基台５に固定されコイル４の外周を囲む電磁石６とから
構成される渦電流式のものが多く用いられていた。
としては、例えば図６に示すようにばねのたわみを利用
したものが知られている。この重量センサは、図示しな
い被測定物を支持する支持台１と、一端が装置本体側に
固定され他端が支持台１の下部に連結された複数本のば
ね部材２と、支持台１が受けた荷重で変位したばね部材
２の変位量を測定する検出部３とからなっている。そし
て検出部３は支持台１の下端に固定されたコイル４と、
基台５に固定されコイル４の外周を囲む電磁石６とから
構成される渦電流式のものが多く用いられていた。
【０００３】上記構成の重量センサは、ばね部材２の変
位量が被測定物の荷重に比例することを利用したもので
あり、ばね部材２の変位量はコイル４と電磁石６との相
対位置の変位を、コイル４に誘起される電流値の変動で
検出することにより測定することができる。
位量が被測定物の荷重に比例することを利用したもので
あり、ばね部材２の変位量はコイル４と電磁石６との相
対位置の変位を、コイル４に誘起される電流値の変動で
検出することにより測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の重量センサの構成によると、構
成要素が多いため形状が大きくなったり、製造コストが
高くなるという問題があった。特に家庭用電子レンヂな
どで用いられる重量センサは小型化、低コスト化が要求
されるので、上記構成の重量センサは不適当であった。
ように構成された従来の重量センサの構成によると、構
成要素が多いため形状が大きくなったり、製造コストが
高くなるという問題があった。特に家庭用電子レンヂな
どで用いられる重量センサは小型化、低コスト化が要求
されるので、上記構成の重量センサは不適当であった。
【０００５】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、小型で低コストの重量センサを提供すること
を目的とする。
たもので、小型で低コストの重量センサを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の重量センサは、
基台上に支持された第１の圧電素子と、第１の圧電素子
に同心上に固定された第２の圧電素子と、２個の圧電素
子のうちの一方を駆動して被測定物を周期的に加振する
駆動手段と、被測定物加振時に生じる反力を他方の圧電
素子の電圧出力で検知する検知手段とを具備したことを
特徴とする。
基台上に支持された第１の圧電素子と、第１の圧電素子
に同心上に固定された第２の圧電素子と、２個の圧電素
子のうちの一方を駆動して被測定物を周期的に加振する
駆動手段と、被測定物加振時に生じる反力を他方の圧電
素子の電圧出力で検知する検知手段とを具備したことを
特徴とする。
【０００７】
【作用】上記構成の重量センサにおいては、一方の圧電
素子を駆動手段によって駆動することにより被測定物を
周期的に加振する。そして他方の圧電素子によって被測
定物からの反力を電圧に変換し、この電圧出力を検知手
段によって検知する。この電圧出力によって被測定物の
重量を測定することができる。従って重量センサの構成
から簡単となり、小型化、低コスト化が可能となる。
素子を駆動手段によって駆動することにより被測定物を
周期的に加振する。そして他方の圧電素子によって被測
定物からの反力を電圧に変換し、この電圧出力を検知手
段によって検知する。この電圧出力によって被測定物の
重量を測定することができる。従って重量センサの構成
から簡単となり、小型化、低コスト化が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の重量センサの一実施例を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【０００９】図１及び図２に本発明の一実施例の構成を
示す。図１において、基台１１上には第１の圧電素子１
２が支持されており、第１の圧電素子１２上には同心上
に第２の圧電素子１３が固定されている。また第２の圧
電素子１３上には被測定物１４を搭載する支持台１５が
取り付けられている。また図２に示すように第２の圧電
素子１３には駆動手段である駆動回路１６が接続されて
いて、交流電圧を印加することにより第２の圧電素子１
３とともに支持台１５を所定の周波数で加振するように
なっている。さらに第１の圧電素子１２には第２の圧電
素子１３の加振による被測定物１４の反力を検知する検
知手段である電圧モニタ回路１７が接続されている。
示す。図１において、基台１１上には第１の圧電素子１
２が支持されており、第１の圧電素子１２上には同心上
に第２の圧電素子１３が固定されている。また第２の圧
電素子１３上には被測定物１４を搭載する支持台１５が
取り付けられている。また図２に示すように第２の圧電
素子１３には駆動手段である駆動回路１６が接続されて
いて、交流電圧を印加することにより第２の圧電素子１
３とともに支持台１５を所定の周波数で加振するように
なっている。さらに第１の圧電素子１２には第２の圧電
素子１３の加振による被測定物１４の反力を検知する検
知手段である電圧モニタ回路１７が接続されている。
【００１０】次に本実施例の作用を説明する。圧電素子
は外部から電極に対して直角方向の力を受けると、内部
分極が発生してその結果電圧を生じる素子であり、加速
度センサなどに応用されている。しかし圧電素子を静的
な力、すなわち重量などの検出に用いようとする場合に
は、圧電素子に内部損失が存在するために、安定した電
圧出力が得られない。そしてこの電圧出力特性は圧電素
子に加わる力の周波数に依存することが知られている。
従って小型の圧電素子で重量を検知するためには、力を
交流的に圧電素子に加えることが必要である。
は外部から電極に対して直角方向の力を受けると、内部
分極が発生してその結果電圧を生じる素子であり、加速
度センサなどに応用されている。しかし圧電素子を静的
な力、すなわち重量などの検出に用いようとする場合に
は、圧電素子に内部損失が存在するために、安定した電
圧出力が得られない。そしてこの電圧出力特性は圧電素
子に加わる力の周波数に依存することが知られている。
従って小型の圧電素子で重量を検知するためには、力を
交流的に圧電素子に加えることが必要である。
【００１１】本実施例では第２の圧電素子１３に図３
（ａ）に示すように交流電圧υを印加し、その周波数ω
で支持台１５を加振させる。この結果支持台１５は第２
の圧電素子１３により、図３（ｂ）に示すように変位Ｘ
が与えられる。この変位量Ｘは下記の式（１）であらわ
される。 Ｘ＝（ｘ／２ ）sinωｔ＋ｘ／２……（１） 但しｘは支持台１５の振幅である。
（ａ）に示すように交流電圧υを印加し、その周波数ω
で支持台１５を加振させる。この結果支持台１５は第２
の圧電素子１３により、図３（ｂ）に示すように変位Ｘ
が与えられる。この変位量Ｘは下記の式（１）であらわ
される。 Ｘ＝（ｘ／２ ）sinωｔ＋ｘ／２……（１） 但しｘは支持台１５の振幅である。
【００１２】この状態において重量Ｗの被測定物１４が
搭載された支持台１５の受ける加速度αは下記の式
（２）であらわされる。 α＝−（ｘ／２）ω2sin ωｔ……（２）
搭載された支持台１５の受ける加速度αは下記の式
（２）であらわされる。 α＝−（ｘ／２）ω2sin ωｔ……（２）
【００１３】そしてこの加速度αによって基台１１、す
なわち第１の圧電素子１２に加わる反力Ｆの波形は図３
（ｃ）に示すようになり、その大きさは下記の式（３）
であらわされる。 Ｆ＝（ｗ／ｇ）・α＝（ｗ／ｇ）((−ｘ／２）ω2）・ sinωｔ……（３）
なわち第１の圧電素子１２に加わる反力Ｆの波形は図３
（ｃ）に示すようになり、その大きさは下記の式（３）
であらわされる。 Ｆ＝（ｗ／ｇ）・α＝（ｗ／ｇ）((−ｘ／２）ω2）・ sinωｔ……（３）
【００１４】ここで周波数ω及び振幅ｘを一定とすれ
ば、反力Ｆは重量Ｗの一時函数であらわされる。従って
第１の圧電素子１２に加わる反力Ｆは重量Ｗに比例して
変化し、第１の圧電素子１２から出力する電圧値Ｖｎも
変化するので、その電圧を読み取ることで重量Ｗを測定
することができる。すなわちＶｎはＷに比例することに
なる。
ば、反力Ｆは重量Ｗの一時函数であらわされる。従って
第１の圧電素子１２に加わる反力Ｆは重量Ｗに比例して
変化し、第１の圧電素子１２から出力する電圧値Ｖｎも
変化するので、その電圧を読み取ることで重量Ｗを測定
することができる。すなわちＶｎはＷに比例することに
なる。
【００１５】上記の原理により図１及び図２に示すよう
に構成された重量センサにより、電圧モニタ回路１７に
出力された電圧を測定することで容易に被測定物１４の
重量Ｗを求めることができる。
に構成された重量センサにより、電圧モニタ回路１７に
出力された電圧を測定することで容易に被測定物１４の
重量Ｗを求めることができる。
【００１６】本実施例によれば、重量センサが２個の圧
電素子１２、１３で構成されており、構造が簡単で小型
軽量となりコストを低減することができる。
電素子１２、１３で構成されており、構造が簡単で小型
軽量となりコストを低減することができる。
【００１７】なお、式（３）に示すように振幅ｘを大き
く設定すると検出感度が向上するので、第２の圧電素子
１３としては低電圧で大きな変位を得ることのできる積
層型素子を用いるので好ましい。
く設定すると検出感度が向上するので、第２の圧電素子
１３としては低電圧で大きな変位を得ることのできる積
層型素子を用いるので好ましい。
【００１８】また図４及び図５に示すように、上記のよ
うに構成された重量センサを３個用い、重量センサ２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを１個の基板２２上の３個所に取り
付ければ、各重量センサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに加わ
る荷重が被測定物１４の荷重Ｗの位置によって変化す
る。従って被測定物１４の位置や重量分布を求めること
ができる。
うに構成された重量センサを３個用い、重量センサ２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを１個の基板２２上の３個所に取り
付ければ、各重量センサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに加わ
る荷重が被測定物１４の荷重Ｗの位置によって変化す
る。従って被測定物１４の位置や重量分布を求めること
ができる。
【００１９】なお、上記実施例で示した重量センサの構
成は一例を示したものであり、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で他の構成であってもよい。例えば加振用の第２
の圧電素子１３を第１の圧電素子１２の下にしてもよ
く、また第１の圧電素子１２による電圧検知のタイミン
グは、ある一定の周波数のタイミングで読み取っても、
ピーク値で読み取ってもよい。
成は一例を示したものであり、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で他の構成であってもよい。例えば加振用の第２
の圧電素子１３を第１の圧電素子１２の下にしてもよ
く、また第１の圧電素子１２による電圧検知のタイミン
グは、ある一定の周波数のタイミングで読み取っても、
ピーク値で読み取ってもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の重量セン
サは２個の圧電素子で構成し、１個の圧電素子で被測定
物を加振し、その反力を他の１個の圧電素子から電圧出
力として求めるようにしたので、構成が簡単となり小型
化、軽量化が可能となり、コストの低減を図ることがで
きる。
サは２個の圧電素子で構成し、１個の圧電素子で被測定
物を加振し、その反力を他の１個の圧電素子から電圧出
力として求めるようにしたので、構成が簡単となり小型
化、軽量化が可能となり、コストの低減を図ることがで
きる。
【図１】本発明の重量センサの一実施例の構成を示す説
明図
明図
【図２】図１の機能ブロック図
【図３】本実施例の各部の入出力信号を示す線図
【図４】本発明の他の実施例の構成を示す平面図
【図５】図４の正面図
【図６】従来の重量センサの一例の構成を示す説明図
１１ 基台 １２ 第１の圧電素子 １３ 第２の圧電素子 １４ 被測定物 １６ 駆動回路（駆動手段） １７ 電圧モニタ回路（検知手段） ２１ 圧力センサ
Claims (1)
- 【請求項１】 基台上に支持された第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子に同心上に固定された第２の圧電素
子と、前記２個の圧電素子のうちの一方を駆動して被測
定物を周期的に加振する駆動手段と、前記被測定物加振
時に生じる反力を他方の圧電素子の電圧出力で検知する
検知手段とを具備したことを特徴とする重量センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24437891A JPH0552636A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 重量センサ |
| US07/935,101 US5362929A (en) | 1991-08-29 | 1992-08-27 | Weight sensor device |
| EP92114736A EP0531828A1 (en) | 1991-08-29 | 1992-08-28 | Weight sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24437891A JPH0552636A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 重量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552636A true JPH0552636A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=17117796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24437891A Withdrawn JPH0552636A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 重量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552636A (ja) |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP24437891A patent/JPH0552636A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |