JPH0743625Y2 - 静電容量式荷重センサ - Google Patents
静電容量式荷重センサInfo
- Publication number
- JPH0743625Y2 JPH0743625Y2 JP1987155520U JP15552087U JPH0743625Y2 JP H0743625 Y2 JPH0743625 Y2 JP H0743625Y2 JP 1987155520 U JP1987155520 U JP 1987155520U JP 15552087 U JP15552087 U JP 15552087U JP H0743625 Y2 JPH0743625 Y2 JP H0743625Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- circuit
- insulating substrate
- air condenser
- fixed electrode
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，各種の重量を検出することに使用される静電
容量式荷重センサに関する。
容量式荷重センサに関する。
第３図に従来の静電容量式荷重センサの一例を示す。固
定用フレーム111上に，電極が形成された２枚の絶縁性
基板112と113を上下に対抗させて形成した空気コンデン
サー33と，前記空気コンデンサーの容量の変化を周波数
の変化に処理する回路基板44とを設けられており、前記
空気コンデンサー33の上下電極から出された２本のリー
ド線117,118が回路基板44へ接続されている。ここで第
４図に空気コンデンサー33の構造を示す。第４図（ａ）
はその断面図，（ｂ）は絶縁性基板113の一方の上面図
である。
定用フレーム111上に，電極が形成された２枚の絶縁性
基板112と113を上下に対抗させて形成した空気コンデン
サー33と，前記空気コンデンサーの容量の変化を周波数
の変化に処理する回路基板44とを設けられており、前記
空気コンデンサー33の上下電極から出された２本のリー
ド線117,118が回路基板44へ接続されている。ここで第
４図に空気コンデンサー33の構造を示す。第４図（ａ）
はその断面図，（ｂ）は絶縁性基板113の一方の上面図
である。
絶縁性基板112,113は通常アルミナ基板が用いられ，厚
みは0.5mm〜0.7mm程度で，一方の面に電極114,115がも
うけられており，前記電極パターンは中央部分が円形形
状で外側に向かってリード線とり出し口がもうけられて
いる。上記２枚の絶縁性基板は，互にその電極を対向さ
せる位置にて，しかもリード線とり出し口を第３図に示
すような配置となるようにして，シール部材116によっ
て所定の電極間距離ｄ0に設定され，空気コンデンサー
を形成している。ここで空気コンデンサーの容量はＣ＝
ε，s/dで表わされ（ε：空気の誘電率,s:電極の面積,
d:電極間距離），荷重Ｆが加わる事により空気コンデン
サー33の上側の絶縁性基板112が第４図点線で示すよう
に変形し，電極間距離ｄが減少し，従って容量Ｃが増加
する方向となる。
みは0.5mm〜0.7mm程度で，一方の面に電極114,115がも
うけられており，前記電極パターンは中央部分が円形形
状で外側に向かってリード線とり出し口がもうけられて
いる。上記２枚の絶縁性基板は，互にその電極を対向さ
せる位置にて，しかもリード線とり出し口を第３図に示
すような配置となるようにして，シール部材116によっ
て所定の電極間距離ｄ0に設定され，空気コンデンサー
を形成している。ここで空気コンデンサーの容量はＣ＝
ε，s/dで表わされ（ε：空気の誘電率,s:電極の面積,
d:電極間距離），荷重Ｆが加わる事により空気コンデン
サー33の上側の絶縁性基板112が第４図点線で示すよう
に変形し，電極間距離ｄが減少し，従って容量Ｃが増加
する方向となる。
第５図は回路基板の回路図を示すものである。前段のオ
ペアンプ１によりCRによる積分回路を，後段のオペアン
プ２によりシュミット回路を構成し，出力端子VOntから
矩形波を出力を出している。第６図（ａ）は空気コンデ
ンサーＣと荷重Ｆとの関係を示す特性図，第６図（ｂ）
は出力波形の周期Ｔと荷重Ｆとの関係を示す特性図であ
る。
ペアンプ１によりCRによる積分回路を，後段のオペアン
プ２によりシュミット回路を構成し，出力端子VOntから
矩形波を出力を出している。第６図（ａ）は空気コンデ
ンサーＣと荷重Ｆとの関係を示す特性図，第６図（ｂ）
は出力波形の周期Ｔと荷重Ｆとの関係を示す特性図であ
る。
ここで従来は、第３図のごとく回路基板44が固定用フレ
ーム111に対して外付け構造となっているため、以下に
述べる事情からリード線117及び118を短くできない。即
ち、回路基板44を固定用フレーム111に対して外付けす
る構造であると、回路基板44の固定用フレーム111上へ
の組立位置が荷重センサ毎にばらつき、このような組立
のばらつきを吸収するために、どうしてもリード線117
及び118の寸法を確保する必要があり、リード線117及び
118を短くできない。さらに、第３図のごとく回路基板4
4を固定用フレーム111に対して取付け工具や治具を用い
て外付けする構造であると、回路基板44を固定用フレー
ム111上に組立る際に使用する取付け工具や治具の関係
から、回路基板44を空気コンデンサー33に接近させて配
置することには限度があり、回路基板44と空気コンデン
サー33との間隔はある程度長くならざるを得ない。この
ため、リード線117及び118の寸法も長くならざるを得
ず、リード線117及び118を短くできない。このようにリ
ード線117及び118の寸法が長いと、リード線117及び118
による浮遊容量が大きくなり、この浮遊容量の変動も生
じ易く、従って出力周波数が変動し易いという問題点が
ある。また、リード線117及び118の寸法が長いと、リー
ド線117及び118を介して外来ノイズ等が侵入しやすく該
動作等が起りやすいという欠点があった。又全体として
空気コンデンサー33と回路基板44を合わせた大きさが大
きくなりやすいという欠点をもつ。更に空気コンデンサ
ー部分33の荷重Ｆを受けて変位を起すダイアフラグムは
絶縁性基板112であり，アルミナ基板等のセラミックス
材のため機械的な衝撃に弱く，又ヤング率の温度特性は
数10ppm程度あり，空気コンデンサーとしての温度特性
が悪いという欠点もあった。
ーム111に対して外付け構造となっているため、以下に
述べる事情からリード線117及び118を短くできない。即
ち、回路基板44を固定用フレーム111に対して外付けす
る構造であると、回路基板44の固定用フレーム111上へ
の組立位置が荷重センサ毎にばらつき、このような組立
のばらつきを吸収するために、どうしてもリード線117
及び118の寸法を確保する必要があり、リード線117及び
118を短くできない。さらに、第３図のごとく回路基板4
4を固定用フレーム111に対して取付け工具や治具を用い
て外付けする構造であると、回路基板44を固定用フレー
ム111上に組立る際に使用する取付け工具や治具の関係
から、回路基板44を空気コンデンサー33に接近させて配
置することには限度があり、回路基板44と空気コンデン
サー33との間隔はある程度長くならざるを得ない。この
ため、リード線117及び118の寸法も長くならざるを得
ず、リード線117及び118を短くできない。このようにリ
ード線117及び118の寸法が長いと、リード線117及び118
による浮遊容量が大きくなり、この浮遊容量の変動も生
じ易く、従って出力周波数が変動し易いという問題点が
ある。また、リード線117及び118の寸法が長いと、リー
ド線117及び118を介して外来ノイズ等が侵入しやすく該
動作等が起りやすいという欠点があった。又全体として
空気コンデンサー33と回路基板44を合わせた大きさが大
きくなりやすいという欠点をもつ。更に空気コンデンサ
ー部分33の荷重Ｆを受けて変位を起すダイアフラグムは
絶縁性基板112であり，アルミナ基板等のセラミックス
材のため機械的な衝撃に弱く，又ヤング率の温度特性は
数10ppm程度あり，空気コンデンサーとしての温度特性
が悪いという欠点もあった。
本考案は，機械的な強度及び温度特性がすぐれた出力変
動の少ない外乱ノイズ等の影響を受けない，小型化され
た静電容量式荷重センサを提供することを目的とする。
動の少ない外乱ノイズ等の影響を受けない，小型化され
た静電容量式荷重センサを提供することを目的とする。
［考案の構成］ 本考案によれば、絶縁性基板の面上の第１の領域に、厚
膜印刷による固定電極、この固定電極の外側に印刷され
たシール部材、及びこのシール部材に被せられた恒弾性
合金よりなる可動電極板が設けられて空気コンデンサー
を形成し、一方前記絶縁性基板の同一面上の第２の領域
には、前記空気コンデンサーの容量変化を電気的出力に
変換する処理回路の配線パターンが印刷により形成され
て、前記空気コンデンサーの固定電極、可動電極の両電
極が電気的に前記配線パターンと接続されていることを
特徴とする静電容量式荷重センサが得られる。
膜印刷による固定電極、この固定電極の外側に印刷され
たシール部材、及びこのシール部材に被せられた恒弾性
合金よりなる可動電極板が設けられて空気コンデンサー
を形成し、一方前記絶縁性基板の同一面上の第２の領域
には、前記空気コンデンサーの容量変化を電気的出力に
変換する処理回路の配線パターンが印刷により形成され
て、前記空気コンデンサーの固定電極、可動電極の両電
極が電気的に前記配線パターンと接続されていることを
特徴とする静電容量式荷重センサが得られる。
［作用］ 荷重の大きさＦによる間隙の差異を静電容量に変換し荷
重を測定する。
重を測定する。
第１図に本考案の一実施例を示す。絶縁性基板１の同一
面側に固定電極３及び処理回路パターン22′が印刷され
ている。固定電極３の外側には，シール部材４（主とし
てガラスを用いる）がリング形状にて印刷されており，
その上に恒弾性合金による可動電極板２が抵抗されて，
空気コンデンサー11が構成されている。絶縁性基板１は
通常アルミナ基板が用いられ空気コンデンサーを構成す
る部分のシール部材と固定電極３の間には貫通孔５がも
うけられており，空気コンデンサー11内部の空気を高温
時に外部へ流出させ，内部空気の熱膨張の影響を軽減さ
せている。固定電極３は，導体パターン31によって回路
パターン22′と最短距離にて接続されており，可動電極
２はその端部から短いジャンパー線33が出され，一方の
導体パターン32に接続されている。
面側に固定電極３及び処理回路パターン22′が印刷され
ている。固定電極３の外側には，シール部材４（主とし
てガラスを用いる）がリング形状にて印刷されており，
その上に恒弾性合金による可動電極板２が抵抗されて，
空気コンデンサー11が構成されている。絶縁性基板１は
通常アルミナ基板が用いられ空気コンデンサーを構成す
る部分のシール部材と固定電極３の間には貫通孔５がも
うけられており，空気コンデンサー11内部の空気を高温
時に外部へ流出させ，内部空気の熱膨張の影響を軽減さ
せている。固定電極３は，導体パターン31によって回路
パターン22′と最短距離にて接続されており，可動電極
２はその端部から短いジャンパー線33が出され，一方の
導体パターン32に接続されている。
回路配線パターン22′上には，オペアンプ，印刷抵抗，
チップ抵抗等の如き所定の部品が搭載されて回路部22が
形成されている。（回路図は第５図の場合と同様であ
る。） 本考案では、従来の第３図のように回路基板44を固定用
フレーム111に対して外付けする構造をとらず、空気コ
ンデンサー11と回路部22とは絶縁性基板１の同一面に形
成する構造とすることにより、空気コンデンサー11と回
路部22との接続関係は、従来の第３図のリード線117及
び118の寸法より明らかに短縮される。空気コンデンサ
ー11と回路部22との接続部の寸法が短くなると、空気コ
ンデンサー11と回路部22との接続部による浮遊容量が小
さくなり、この浮遊容量の変動も生じ難く、従って出力
周波数の変動が生じ難くなる。又、空気コンデンサー11
と回路部22との接続部の寸法が短いと、空気コンデンサ
ー11と回路部22との接続部に介入して進入する外乱ノイ
ズに対しても，本考案の方が有利である。又全体の形状
についても本考案は空気コンデンサー11と回路部22を同
一絶縁性基板１の上に形成するため，従来，別々に構成
していたものに比べ明らかに小型化されており，また製
造工程上においても固定電極３と配線パターン22′とを
同時に印刷可能であり，又同時に焼成処理が可能であ
り，従来別々に行なっていた工程を合理化できる。
チップ抵抗等の如き所定の部品が搭載されて回路部22が
形成されている。（回路図は第５図の場合と同様であ
る。） 本考案では、従来の第３図のように回路基板44を固定用
フレーム111に対して外付けする構造をとらず、空気コ
ンデンサー11と回路部22とは絶縁性基板１の同一面に形
成する構造とすることにより、空気コンデンサー11と回
路部22との接続関係は、従来の第３図のリード線117及
び118の寸法より明らかに短縮される。空気コンデンサ
ー11と回路部22との接続部の寸法が短くなると、空気コ
ンデンサー11と回路部22との接続部による浮遊容量が小
さくなり、この浮遊容量の変動も生じ難く、従って出力
周波数の変動が生じ難くなる。又、空気コンデンサー11
と回路部22との接続部の寸法が短いと、空気コンデンサ
ー11と回路部22との接続部に介入して進入する外乱ノイ
ズに対しても，本考案の方が有利である。又全体の形状
についても本考案は空気コンデンサー11と回路部22を同
一絶縁性基板１の上に形成するため，従来，別々に構成
していたものに比べ明らかに小型化されており，また製
造工程上においても固定電極３と配線パターン22′とを
同時に印刷可能であり，又同時に焼成処理が可能であ
り，従来別々に行なっていた工程を合理化できる。
又従来は荷重に対して変形するダイヤフラムとして，絶
縁性基板（アルミナ基板等）を用いていたが，本考案は
恒弾性合金よりなる可動電極２を用いている。恒弾性合
金は，そのヤング率の温度特性は，再適熱処理条件（60
0〜650℃）にて最も改善され温度係数は数ppm/℃程度と
なり，明らかに従来使用していたアルミナ基板のヤング
率の温度係数数10ppm/℃より１ケタ以上改善される。
又，機械的衝撃に対する強度，ワレ等についても金属で
ある恒弾性合金の方がすぐれている。
縁性基板（アルミナ基板等）を用いていたが，本考案は
恒弾性合金よりなる可動電極２を用いている。恒弾性合
金は，そのヤング率の温度特性は，再適熱処理条件（60
0〜650℃）にて最も改善され温度係数は数ppm/℃程度と
なり，明らかに従来使用していたアルミナ基板のヤング
率の温度係数数10ppm/℃より１ケタ以上改善される。
又，機械的衝撃に対する強度，ワレ等についても金属で
ある恒弾性合金の方がすぐれている。
従って本考案による空気コンデンサー部分11は，従来よ
りもグイヤフラム部分の機械的衝撃に対する強度が改善
され，又容量の温度特性も改善されている。
りもグイヤフラム部分の機械的衝撃に対する強度が改善
され，又容量の温度特性も改善されている。
〔考案の効果〕 以上本考案によれば，従来よりも小型化された，出力変
動が少なく，しかも機械的な衝撃，温度特性のすぐれた
静電容量式荷重センサを提供することができる。
動が少なく，しかも機械的な衝撃，温度特性のすぐれた
静電容量式荷重センサを提供することができる。
第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図はその
断面図、第３図は従来の例を示す斜視図、第４図は第３
図の空気コンデンサー部分の構造図、第５図は処理回路
の回路図、第６図は第５図の特性を示す図である。 １……絶縁性基板、２……可動電極板、３……固定電
極、４……シール部材、５……貫通孔、６……リード端
子、11……空気コンデンサー、22……回路部分、22′…
…回路パターン、31,32……導体パターン、33……ジャ
ンパー線、33……空気コンデンサー、44……回路基板、
111……固定用フレーム、112,113……絶縁性基板、114,
115……電極、116……シール部材、117,118……リード
線。
断面図、第３図は従来の例を示す斜視図、第４図は第３
図の空気コンデンサー部分の構造図、第５図は処理回路
の回路図、第６図は第５図の特性を示す図である。 １……絶縁性基板、２……可動電極板、３……固定電
極、４……シール部材、５……貫通孔、６……リード端
子、11……空気コンデンサー、22……回路部分、22′…
…回路パターン、31,32……導体パターン、33……ジャ
ンパー線、33……空気コンデンサー、44……回路基板、
111……固定用フレーム、112,113……絶縁性基板、114,
115……電極、116……シール部材、117,118……リード
線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−78228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−55732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−31032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105436（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板の面上の第１の領域に、厚膜印
刷による固定電極、この固定電極の外側に印刷されたシ
ール部材、及びこのシール部材に被せられた恒弾性合金
よりなる可動電極板が設けられて空気コンデンサーを形
成し、一方前記絶縁性基板の同一面上の第２の領域に
は、前記空気コンデンサーの容量変化を電気的出力に変
換する処理回路の配線パターンが印刷により形成され
て、前記空気コンデンサーの固定電極、可動電極の両電
極が電気的に前記配線パターンと接続されていることを
特徴とする静電容量式荷重センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987155520U JPH0743625Y2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 静電容量式荷重センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987155520U JPH0743625Y2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 静電容量式荷重センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0159838U JPH0159838U (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0743625Y2 true JPH0743625Y2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=31433220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987155520U Expired - Lifetime JPH0743625Y2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 静電容量式荷重センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743625Y2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02236858A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 | Hitachi Ltd | 蓋装置 |
| JPH081400B2 (ja) * | 1989-04-24 | 1996-01-10 | 松下電器産業株式会社 | 重量センサ素子 |
| JPH089528Y2 (ja) * | 1990-04-19 | 1996-03-21 | シャープ株式会社 | 高周波加熱装置 |
| JP2532669Y2 (ja) * | 1990-10-31 | 1997-04-16 | シャープ株式会社 | 加熱調理器用重量検出装置 |
| JP2819995B2 (ja) * | 1993-07-08 | 1998-11-05 | 松下電器産業株式会社 | 静電容量型重量センサ素子およびその製造法 |
| JP3451362B2 (ja) * | 1994-01-19 | 2003-09-29 | ニッタ株式会社 | 静電容量式センサー |
| JPH07280683A (ja) * | 1994-04-07 | 1995-10-27 | Nitta Ind Corp | 圧力センサー |
| JPH11211586A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-08-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体装置 |
| EP1447737A4 (en) * | 2001-07-27 | 2006-08-16 | Elantech Devices Corp | INPUT DEVICE AND METHOD FOR THEIR MANUFACTURE |
| JP2007315921A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Omron Corp | 静電容量式センサ |
| JP6812953B2 (ja) * | 2017-11-15 | 2021-01-13 | オムロン株式会社 | 静電容量式圧力センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4295376A (en) * | 1978-12-01 | 1981-10-20 | Besco Industries, Inc. | Force responsive transducer |
| DE2938205A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-04-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kapazitiver druckgeber und auswerteeinrichtung hierfuer |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP1987155520U patent/JPH0743625Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0159838U (ja) | 1989-04-14 |
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