JPH09311083A - ロードセルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル - Google Patents
ロードセルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセルInfo
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- JPH09311083A JPH09311083A JP15315596A JP15315596A JPH09311083A JP H09311083 A JPH09311083 A JP H09311083A JP 15315596 A JP15315596 A JP 15315596A JP 15315596 A JP15315596 A JP 15315596A JP H09311083 A JPH09311083 A JP H09311083A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直線化補償するための半導体ゲージを起歪部
に貼着するスペースが存在しないために直線化補償する
ことができなかったロードセルの直線化補償ができるよ
うにすること。 【解決手段】 起歪体に設けられている歪ゲージＲA 〜
ＲB で構成されたブリッジ回路１と、このブリッジ回路
１の出力端７、８から出力される起歪体に印加された荷
重と対応する非直線性の荷重信号の出力範囲が複数の出
力範囲に分割されており、これら複数の各出力範囲ごと
に対応して設けられ、対応する出力範囲内の荷重信号が
入力したときにこの非直線性の荷重信号を直線化補償し
て補償済み直線性荷重信号を出力する複数の補償演算回
路３、４と、を具備する。
に貼着するスペースが存在しないために直線化補償する
ことができなかったロードセルの直線化補償ができるよ
うにすること。 【解決手段】 起歪体に設けられている歪ゲージＲA 〜
ＲB で構成されたブリッジ回路１と、このブリッジ回路
１の出力端７、８から出力される起歪体に印加された荷
重と対応する非直線性の荷重信号の出力範囲が複数の出
力範囲に分割されており、これら複数の各出力範囲ごと
に対応して設けられ、対応する出力範囲内の荷重信号が
入力したときにこの非直線性の荷重信号を直線化補償し
て補償済み直線性荷重信号を出力する複数の補償演算回
路３、４と、を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、歪ゲージが設け
られているロードセルから出力される非直線性荷重信号
を補償して直線性荷重信号を出力させるロードセルの直
線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセルに関す
る。
られているロードセルから出力される非直線性荷重信号
を補償して直線性荷重信号を出力させるロードセルの直
線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のロードセルは、一般に４枚の歪ゲ
ージによりホイートストンブリッジ回路が構成され、こ
のホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を印加
し、このホイートストンブリッジ回路の出力端から印加
荷重に対応した荷重信号を得るようになっている。図４
（ａ）は、そのようなロードセルに設けられているホイ
ートストンブリッジ回路の回路構成を示す図である。
ージによりホイートストンブリッジ回路が構成され、こ
のホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を印加
し、このホイートストンブリッジ回路の出力端から印加
荷重に対応した荷重信号を得るようになっている。図４
（ａ）は、そのようなロードセルに設けられているホイ
ートストンブリッジ回路の回路構成を示す図である。
【０００３】図４（ａ）において、ＲA 〜ＲD は、歪ゲ
ージであり、この４枚の歪ゲージＲA 〜ＲD によってホ
イートストンブリッジ回路が構成されており、歪ゲージ
ＲAとＲB 及びＲC とＲD の両接続点にはブリッジ電源
ＢＶからブリッジ電圧ｅi が印加されており、また、歪
ゲージＲB とＲC 及び歪ゲージＲA とＲD の両接続点か
らは出力電圧ｅ0 が出力されるようになっている。
ージであり、この４枚の歪ゲージＲA 〜ＲD によってホ
イートストンブリッジ回路が構成されており、歪ゲージ
ＲAとＲB 及びＲC とＲD の両接続点にはブリッジ電源
ＢＶからブリッジ電圧ｅi が印加されており、また、歪
ゲージＲB とＲC 及び歪ゲージＲA とＲD の両接続点か
らは出力電圧ｅ0 が出力されるようになっている。
【０００４】ところが、このような歪ゲージにより構成
されたホイートストンブリッジ回路を有するロードセル
は、図５に示すように荷重変換特性が非直線性を有して
いる。この荷重変換特性の非直線性の原因として、起歪
体の機械加工精度、歪ゲージ貼り付け位置のずれや、ポ
アソン比による歪ゲージ感度の差、圧縮又は引っ張り応
力による断面形状の変形等がある。そこで、高精度のロ
ードセルを製作する場合、図４（ｂ）に示すように荷重
変換特性の非直線性を補償するためにブリッジ電圧供給
路に半導体ゲージＳＧを直列に回路挿入する方法が試み
られている。この半導体ゲージＳＧは、起歪部であって
歪ゲージＲA 〜ＲD が貼着された箇所の近傍に貼着され
る（特公平７−６２６２７号公報参照）。
されたホイートストンブリッジ回路を有するロードセル
は、図５に示すように荷重変換特性が非直線性を有して
いる。この荷重変換特性の非直線性の原因として、起歪
体の機械加工精度、歪ゲージ貼り付け位置のずれや、ポ
アソン比による歪ゲージ感度の差、圧縮又は引っ張り応
力による断面形状の変形等がある。そこで、高精度のロ
ードセルを製作する場合、図４（ｂ）に示すように荷重
変換特性の非直線性を補償するためにブリッジ電圧供給
路に半導体ゲージＳＧを直列に回路挿入する方法が試み
られている。この半導体ゲージＳＧは、起歪部であって
歪ゲージＲA 〜ＲD が貼着された箇所の近傍に貼着され
る（特公平７−６２６２７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４（ｂ）に
示す半導体ゲージＳＧによって荷重変換特性の非直線性
を補償する方法では、起歪部に半導体ゲージＳＧを貼着
するスペースが存在しない小型のロードセルには適用で
きないという問題がある。そして、歪検出用の歪ゲージ
ＲA 〜ＲD が生じる歪量と同一の歪量を生じるように、
歪ゲージＲA 〜ＲD と同一の箇所に半導体ゲージＳＧを
貼着する必要があるが、同一箇所に貼着することができ
ないような特殊なロードセルには適用できない。
示す半導体ゲージＳＧによって荷重変換特性の非直線性
を補償する方法では、起歪部に半導体ゲージＳＧを貼着
するスペースが存在しない小型のロードセルには適用で
きないという問題がある。そして、歪検出用の歪ゲージ
ＲA 〜ＲD が生じる歪量と同一の歪量を生じるように、
歪ゲージＲA 〜ＲD と同一の箇所に半導体ゲージＳＧを
貼着する必要があるが、同一箇所に貼着することができ
ないような特殊なロードセルには適用できない。
【０００６】また、荷重変換特性の直線性を高精度に補
償する場合には、直線化補償特性の異なる多くの種類の
半導体ゲージＳＧを準備しておき、それらの中から最適
なものを厳しく選別する必要があるが、そのために多数
の半導体ゲージＳＧを在庫しておかなければならない
し、最適なものを選別する手間が掛かるという問題があ
る。更に、直線化補償特性を変更するために、起歪体に
貼着されている半導体ゲージＳＧを別の補償特性を有す
る半導体ゲージＳＧに貼り替える場合、その貼り替えの
ための手間が掛かるという問題がある。そして、起歪体
を分解及び組み立てのできないケース等に収容する必要
がある場合は、半導体ゲージＳＧを貼り替えるために起
歪体を収容するケース等を解体する必要があるが、その
場合、ケース等を新たに製作し直す必要があり、その費
用と手間が掛かるという問題がある。
償する場合には、直線化補償特性の異なる多くの種類の
半導体ゲージＳＧを準備しておき、それらの中から最適
なものを厳しく選別する必要があるが、そのために多数
の半導体ゲージＳＧを在庫しておかなければならない
し、最適なものを選別する手間が掛かるという問題があ
る。更に、直線化補償特性を変更するために、起歪体に
貼着されている半導体ゲージＳＧを別の補償特性を有す
る半導体ゲージＳＧに貼り替える場合、その貼り替えの
ための手間が掛かるという問題がある。そして、起歪体
を分解及び組み立てのできないケース等に収容する必要
がある場合は、半導体ゲージＳＧを貼り替えるために起
歪体を収容するケース等を解体する必要があるが、その
場合、ケース等を新たに製作し直す必要があり、その費
用と手間が掛かるという問題がある。
【０００７】そして、半導体ゲージＳＧは、感度が高く
抵抗値が小さいので、荷重変換特性の直線化補償を行う
ゲージとしては優れているが、温度特性が悪いという問
題がある。つまり、温度変化が原因して荷重変換特性の
直線性を高精度に補償することができないという問題が
ある。
抵抗値が小さいので、荷重変換特性の直線化補償を行う
ゲージとしては優れているが、温度特性が悪いという問
題がある。つまり、温度変化が原因して荷重変換特性の
直線性を高精度に補償することができないという問題が
ある。
【０００８】本発明は、上記問題点を解決するロードセ
ルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル
を提供することを目的とする。
ルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明のロードセル
の直線化補償方法は、起歪体に設けられている歪ゲージ
で構成されたブリッジ回路の出力端から出力される上記
起歪体に印加された荷重と対応する非直線性の荷重信号
の出力範囲が複数の出力範囲に分割されており、これら
複数の各出力範囲ごとに対応して設けられている各補償
演算回路に上記荷重信号が入力したときに、その荷重信
号が属する上記出力範囲と対応する上記補償演算回路が
上記非直線性の荷重信号を直線化補償して補償済み直線
性荷重信号を出力することを特徴とするものである。
の直線化補償方法は、起歪体に設けられている歪ゲージ
で構成されたブリッジ回路の出力端から出力される上記
起歪体に印加された荷重と対応する非直線性の荷重信号
の出力範囲が複数の出力範囲に分割されており、これら
複数の各出力範囲ごとに対応して設けられている各補償
演算回路に上記荷重信号が入力したときに、その荷重信
号が属する上記出力範囲と対応する上記補償演算回路が
上記非直線性の荷重信号を直線化補償して補償済み直線
性荷重信号を出力することを特徴とするものである。
【００１０】第２の発明の直線化補償機能付きロードセ
ルは、起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブ
リッジ回路と、このブリッジ回路の出力端から出力され
る上記起歪体に印加された荷重と対応する非直線性の荷
重信号の出力範囲が複数の出力範囲に分割されており、
これら複数の各出力範囲ごとに対応して設けられ、対応
する上記出力範囲内の上記荷重信号が入力したときにこ
の非直線性の荷重信号を直線化補償して補償済み直線性
荷重信号を出力する複数の補償演算回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
ルは、起歪体に設けられている歪ゲージで構成されたブ
リッジ回路と、このブリッジ回路の出力端から出力され
る上記起歪体に印加された荷重と対応する非直線性の荷
重信号の出力範囲が複数の出力範囲に分割されており、
これら複数の各出力範囲ごとに対応して設けられ、対応
する上記出力範囲内の上記荷重信号が入力したときにこ
の非直線性の荷重信号を直線化補償して補償済み直線性
荷重信号を出力する複数の補償演算回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
【００１１】第３の発明の直線化補償機能付きロードセ
ルは、第２の発明において、上記複数の各補償演算回路
が出力するそれぞれの補償済み荷重信号は、対応する出
力範囲内での最大荷重信号及び最小荷重信号が上記荷重
と上記荷重信号の関係を表す基準直線上、又はその近傍
に位置する曲線であることを特徴とするものである。
ルは、第２の発明において、上記複数の各補償演算回路
が出力するそれぞれの補償済み荷重信号は、対応する出
力範囲内での最大荷重信号及び最小荷重信号が上記荷重
と上記荷重信号の関係を表す基準直線上、又はその近傍
に位置する曲線であることを特徴とするものである。
【００１２】第４の発明の直線化補償機能付きロードセ
ルは、第２又は第３の発明において、上記複数の補償演
算回路をプリント基板に設けたことを特徴とするもので
ある。
ルは、第２又は第３の発明において、上記複数の補償演
算回路をプリント基板に設けたことを特徴とするもので
ある。
【００１３】第５の発明の直線化補償機能付きロードセ
ルは、第２、第３、又は第４の発明において、上記ブリ
ッジ回路の出力端から出力される非直線性荷重信号、又
は上記各補償演算回路から出力される直線性荷重信号、
を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とするものであ
る。
ルは、第２、第３、又は第４の発明において、上記ブリ
ッジ回路の出力端から出力される非直線性荷重信号、又
は上記各補償演算回路から出力される直線性荷重信号、
を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とするものであ
る。
【００１４】第６の発明の直線化補償機能付きロードセ
ルは、第２、第３、第４、又は第５の発明において、上
記複数の補償演算回路は、温度変化によって抵抗値の変
化が比較的小さい抵抗器が使用されていることを特徴と
するものである。
ルは、第２、第３、第４、又は第５の発明において、上
記複数の補償演算回路は、温度変化によって抵抗値の変
化が比較的小さい抵抗器が使用されていることを特徴と
するものである。
【００１５】第１乃至第６の各発明によると、起歪体に
荷重が印加された際に、ブリッジ回路の出力端から出力
されるその荷重と対応する非直線性の荷重信号を補償演
算回路により直線化補償して、この補償演算回路がその
荷重と対応する直線性荷重信号を出力する。詳しくは、
ブリッジ回路の出力端から出力される荷重信号の出力範
囲が複数の出力範囲に分割されており、荷重信号がその
荷重信号と対応する補償演算回路に入力したときに、そ
の補償演算回路がその入力した非直線性の荷重信号を直
線化補償して補償済み直線性荷重信号を出力する。
荷重が印加された際に、ブリッジ回路の出力端から出力
されるその荷重と対応する非直線性の荷重信号を補償演
算回路により直線化補償して、この補償演算回路がその
荷重と対応する直線性荷重信号を出力する。詳しくは、
ブリッジ回路の出力端から出力される荷重信号の出力範
囲が複数の出力範囲に分割されており、荷重信号がその
荷重信号と対応する補償演算回路に入力したときに、そ
の補償演算回路がその入力した非直線性の荷重信号を直
線化補償して補償済み直線性荷重信号を出力する。
【００１６】第５の発明によると、増幅器は、ブリッジ
回路の出力端から出力される非直線性荷重信号、又は各
補償演算回路から出力される直線性荷重信号、を増幅し
ており、各補償演算回路から出力されるその増幅された
荷重信号を中間配線部を介して指示計等に送信すること
ができる。
回路の出力端から出力される非直線性荷重信号、又は各
補償演算回路から出力される直線性荷重信号、を増幅し
ており、各補償演算回路から出力されるその増幅された
荷重信号を中間配線部を介して指示計等に送信すること
ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係るロードセルの直線化
補償方法及び直線化補償機能付きロードセルの一実施形
態を各図を参照して説明する。図１はその直線化補償方
法を使用する直線化補償機能付きロードセルの回路図、
図２（ａ）は同ロードセルの正面図、図３は直線化補償
前、及び直線化補償後の荷重信号を示す図である。各図
に示す１はホイートストンブリッジ回路、２は切換回
路、３、４は補償演算回路である。ホイートストンブリ
ッジ回路１は、図１に示す４枚の歪ゲージＲA 〜ＲD に
より構成されており、これら歪ゲージＲA 〜ＲD は、図
２（ａ）に示す起歪体５の起歪部６に貼着されている。
そして、歪ゲージＲA とＲB 及びＲC とＲD の両接続点
にはブリッジ電源ＢＶからブリッジ電圧ｅi が印加され
ており、また、歪ゲージＲB とＲC 及び歪ゲージＲA と
ＲD の両接続点の出力端子７、８からは出力電圧ｅ0 が
出力されるようになっている。この出力端子７、８は、
差動増幅回路９を構成するオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の
各非反転入力端子にそれぞれ接続されている。
補償方法及び直線化補償機能付きロードセルの一実施形
態を各図を参照して説明する。図１はその直線化補償方
法を使用する直線化補償機能付きロードセルの回路図、
図２（ａ）は同ロードセルの正面図、図３は直線化補償
前、及び直線化補償後の荷重信号を示す図である。各図
に示す１はホイートストンブリッジ回路、２は切換回
路、３、４は補償演算回路である。ホイートストンブリ
ッジ回路１は、図１に示す４枚の歪ゲージＲA 〜ＲD に
より構成されており、これら歪ゲージＲA 〜ＲD は、図
２（ａ）に示す起歪体５の起歪部６に貼着されている。
そして、歪ゲージＲA とＲB 及びＲC とＲD の両接続点
にはブリッジ電源ＢＶからブリッジ電圧ｅi が印加され
ており、また、歪ゲージＲB とＲC 及び歪ゲージＲA と
ＲD の両接続点の出力端子７、８からは出力電圧ｅ0 が
出力されるようになっている。この出力端子７、８は、
差動増幅回路９を構成するオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の
各非反転入力端子にそれぞれ接続されている。
【００１８】差動増幅回路９は、一般に知られているイ
ンスツルメンテーション形の増幅回路で、３つのオペア
ンプＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３と、これらの各入出力端子
に接続された７つの抵抗器Ｒ1 乃至Ｒ7 とによって構成
されている。即ち、各オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の反転
入力端子は、抵抗器Ｒ1 を介して互いに接続されている
と共に、それぞれが抵抗器Ｒ2 、Ｒ3 を介して各々の出
力端子に接続されている。更に、オペアンプＯＰ１、Ｏ
Ｐ２の各出力端子は、それぞれ抵抗器Ｒ4 、Ｒ5 を介し
てオペアンプＯＰ３の反転入力端子、及び非反転入力端
子に接続されている。そして、オペアンプＯＰ３の非反
転入力端子は、抵抗器Ｒ7 を介して接地され、その反転
入力端子は、抵抗器Ｒ6 を介してこのオペアンプＯＰ３
の出力端子に接続されている。オペアンプＯＰ３の出力
端子は、差動増幅回路９の出力端子１０となる。この差
動増幅回路９の増幅率は、抵抗器Ｒ1 乃至Ｒ7 の抵抗値
によって決定される。
ンスツルメンテーション形の増幅回路で、３つのオペア
ンプＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３と、これらの各入出力端子
に接続された７つの抵抗器Ｒ1 乃至Ｒ7 とによって構成
されている。即ち、各オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の反転
入力端子は、抵抗器Ｒ1 を介して互いに接続されている
と共に、それぞれが抵抗器Ｒ2 、Ｒ3 を介して各々の出
力端子に接続されている。更に、オペアンプＯＰ１、Ｏ
Ｐ２の各出力端子は、それぞれ抵抗器Ｒ4 、Ｒ5 を介し
てオペアンプＯＰ３の反転入力端子、及び非反転入力端
子に接続されている。そして、オペアンプＯＰ３の非反
転入力端子は、抵抗器Ｒ7 を介して接地され、その反転
入力端子は、抵抗器Ｒ6 を介してこのオペアンプＯＰ３
の出力端子に接続されている。オペアンプＯＰ３の出力
端子は、差動増幅回路９の出力端子１０となる。この差
動増幅回路９の増幅率は、抵抗器Ｒ1 乃至Ｒ7 の抵抗値
によって決定される。
【００１９】この差動増幅回路９により増幅されたブリ
ッジ回路１の出力荷重信号ＶK は、後述する切換回路
２、低出力用補償演算回路３及び高出力用補償演算回路
４にそれぞれ供給されて、この低出力用補償演算回路
３、又は高出力用補償演算回路４から出力される荷重信
号は、マルチプレクサ１５及び中間配線を介して指示計
（図示せず）に供給される。つまり、この差動増幅回路
９は、ブリッジ回路１の出力端子７、８から出力される
約２０ｍｖ（１０〜３０ｍｖ）の荷重信号を約２ボルト
に増幅しているので、低出力用補償演算回路３等により
出力される直線化補償済み荷重信号も約２ボルト程度で
あり、これによって中間配線で電圧低下やノイズの影響
があっても指示計に正確な荷重を指示させることができ
る。この差動増幅回路９は、中間配線で電圧低下等があ
っても指示計に正確な荷重を指示させることができる増
幅率のものを採用すべきである。例えば、中間配線に供
給される荷重信号の電圧が約１ボルト以上となるものを
採用すると良い。
ッジ回路１の出力荷重信号ＶK は、後述する切換回路
２、低出力用補償演算回路３及び高出力用補償演算回路
４にそれぞれ供給されて、この低出力用補償演算回路
３、又は高出力用補償演算回路４から出力される荷重信
号は、マルチプレクサ１５及び中間配線を介して指示計
（図示せず）に供給される。つまり、この差動増幅回路
９は、ブリッジ回路１の出力端子７、８から出力される
約２０ｍｖ（１０〜３０ｍｖ）の荷重信号を約２ボルト
に増幅しているので、低出力用補償演算回路３等により
出力される直線化補償済み荷重信号も約２ボルト程度で
あり、これによって中間配線で電圧低下やノイズの影響
があっても指示計に正確な荷重を指示させることができ
る。この差動増幅回路９は、中間配線で電圧低下等があ
っても指示計に正確な荷重を指示させることができる増
幅率のものを採用すべきである。例えば、中間配線に供
給される荷重信号の電圧が約１ボルト以上となるものを
採用すると良い。
【００２０】切換回路２は、オペアンプＯＰ４を備える
比較回路（コンパレータ）１２と、スイッチングトラン
ジスタ１３を用いた反転回路（インバータ）１４とによ
って構成されており、この切換回路２に供給された荷重
信号（差動増幅回路９の出力信号）ＶK は、まず、オペ
アンプＯＰ４の反転入力端子に入力される。このオペア
ンプＯＰ４は、入力された荷重信号ＶK と、非反転入力
端子に抵抗器Ｒ8 を介して与えられている基準電圧ＶTH
とを比較するもので、荷重信号ＶK の絶対値が基準電圧
ＶTH（定格電圧Ｖ2 の１／２の電圧）を越えるときに、
ハイレベル（Ｈレベル）信号を出力し、荷重信号ＶK が
基準電圧ＶTH以下のときに、ローレベル（Ｌレベル）信
号を出力するよう構成されている。なお、上記基準電圧
ＶTHは、可変抵抗器ＶＲ1 により調整可能とされてい
る。また、上記比較動作にヒステリシス特性を持たせる
ために、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子と出力端子
とは、抵抗器Ｒ9 を介して接続されており、これにより
正帰還が掛けられている。そして、この比較回路１２の
出力は、反転回路１４に供給されると共に、例えばマル
チプレクサ１５により形成された切換回路の切換制御信
号入力端子ＣＮＴ１にも供給される。
比較回路（コンパレータ）１２と、スイッチングトラン
ジスタ１３を用いた反転回路（インバータ）１４とによ
って構成されており、この切換回路２に供給された荷重
信号（差動増幅回路９の出力信号）ＶK は、まず、オペ
アンプＯＰ４の反転入力端子に入力される。このオペア
ンプＯＰ４は、入力された荷重信号ＶK と、非反転入力
端子に抵抗器Ｒ8 を介して与えられている基準電圧ＶTH
とを比較するもので、荷重信号ＶK の絶対値が基準電圧
ＶTH（定格電圧Ｖ2 の１／２の電圧）を越えるときに、
ハイレベル（Ｈレベル）信号を出力し、荷重信号ＶK が
基準電圧ＶTH以下のときに、ローレベル（Ｌレベル）信
号を出力するよう構成されている。なお、上記基準電圧
ＶTHは、可変抵抗器ＶＲ1 により調整可能とされてい
る。また、上記比較動作にヒステリシス特性を持たせる
ために、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子と出力端子
とは、抵抗器Ｒ9 を介して接続されており、これにより
正帰還が掛けられている。そして、この比較回路１２の
出力は、反転回路１４に供給されると共に、例えばマル
チプレクサ１５により形成された切換回路の切換制御信
号入力端子ＣＮＴ１にも供給される。
【００２１】反転回路１４は、比較回路１２の出力を反
転させた信号を出力するものである。つまり、比較回路
１２の出力がローレベル（Ｌレベル）のときにハイレベ
ル（Ｈレベル）の信号を出力し、比較回路１２の出力が
ハイレベル（Ｈレベル）のときにローレベル（Ｌレベ
ル）の信号を出力するものであり、この反転回路１４の
出力はマルチプレクサ１５の切換制御信号入力端子ＣＮ
Ｔ２に供給される。なお、同図における抵抗器Ｒ10、Ｒ
11は、比較回路１２の出力をスイッチングトランジスタ
１３のスイッチング動作に適した所定の電圧レベルにま
で引き下げるための分圧抵抗器で、抵抗器Ｒ12は、スイ
ッチングトランジスタ１３の負荷抵抗である。
転させた信号を出力するものである。つまり、比較回路
１２の出力がローレベル（Ｌレベル）のときにハイレベ
ル（Ｈレベル）の信号を出力し、比較回路１２の出力が
ハイレベル（Ｈレベル）のときにローレベル（Ｌレベ
ル）の信号を出力するものであり、この反転回路１４の
出力はマルチプレクサ１５の切換制御信号入力端子ＣＮ
Ｔ２に供給される。なお、同図における抵抗器Ｒ10、Ｒ
11は、比較回路１２の出力をスイッチングトランジスタ
１３のスイッチング動作に適した所定の電圧レベルにま
で引き下げるための分圧抵抗器で、抵抗器Ｒ12は、スイ
ッチングトランジスタ１３の負荷抵抗である。
【００２２】低出力用補償演算回路３は、オペアンプＯ
Ｐ５を用いた反転増幅回路により構成されている。この
オペアンプＯＰ５の反転入力端子には、差動増幅回路９
から出力される荷重信号ＶK が抵抗器Ｒ13を介して入力
し、このオペアンプＯＰ５の反転入力端子と出力端子と
の間に設けられた可変抵抗器ＶＲ2 により荷重信号ＶK
が必要なレベルにまで増幅され（詳しくは抵抗器Ｒ13と
可変抵抗器ＶＲ2 との抵抗値の比率に応じた増幅率で増
幅され）、マルチプレクサ１５の入力端子Ａに入力され
る。なお、オペアンプＯＰ５の非反転入力端子と接地間
に設けられた抵抗器Ｒ14は、バイアス電流補償用の抵抗
器である。
Ｐ５を用いた反転増幅回路により構成されている。この
オペアンプＯＰ５の反転入力端子には、差動増幅回路９
から出力される荷重信号ＶK が抵抗器Ｒ13を介して入力
し、このオペアンプＯＰ５の反転入力端子と出力端子と
の間に設けられた可変抵抗器ＶＲ2 により荷重信号ＶK
が必要なレベルにまで増幅され（詳しくは抵抗器Ｒ13と
可変抵抗器ＶＲ2 との抵抗値の比率に応じた増幅率で増
幅され）、マルチプレクサ１５の入力端子Ａに入力され
る。なお、オペアンプＯＰ５の非反転入力端子と接地間
に設けられた抵抗器Ｒ14は、バイアス電流補償用の抵抗
器である。
【００２３】高出力用補償演算回路４は、オペアンプＯ
Ｐ６を用いた減算回路１６、オペアンプＯＰ７を用いた
可変増幅回路１７、オペアンプＯＰ８を用いた加算回路
１８によって構成されており、この高出力用補償演算回
路４に供給された出力端子１０の荷重信号ＶK は、抵抗
器Ｒ１５を介してまず減算回路１６のオペアンプＯＰ６
の非反転入力端子に入力される。このオペアンプＯＰ６
の非反転入力端子には、抵抗器Ｒ１６を介して減算電圧
Ｖd も与えられており、オペアンプＯＰ６は、出力端子
１０の荷重信号から減算電圧Ｖd を差し引いた電圧を出
力し、これを可変増幅回路１７に供給する。なお、減算
電圧Ｖd は、可変抵抗器ＶＲ3 により調整可能とされて
いる。
Ｐ６を用いた減算回路１６、オペアンプＯＰ７を用いた
可変増幅回路１７、オペアンプＯＰ８を用いた加算回路
１８によって構成されており、この高出力用補償演算回
路４に供給された出力端子１０の荷重信号ＶK は、抵抗
器Ｒ１５を介してまず減算回路１６のオペアンプＯＰ６
の非反転入力端子に入力される。このオペアンプＯＰ６
の非反転入力端子には、抵抗器Ｒ１６を介して減算電圧
Ｖd も与えられており、オペアンプＯＰ６は、出力端子
１０の荷重信号から減算電圧Ｖd を差し引いた電圧を出
力し、これを可変増幅回路１７に供給する。なお、減算
電圧Ｖd は、可変抵抗器ＶＲ3 により調整可能とされて
いる。
【００２４】可変増幅回路１７は、これを構成する抵抗
器Ｒ１７を介して減算回路１６からの出力をオペアンプ
ＯＰ７の反転入力端子に入力し、この入力をこのオペア
ンプＯＰ７の反転入力端子と出力端子との間に設けられ
ている可変抵抗器ＶＲ4 により必要なレベルにまで増幅
（詳しくは抵抗器Ｒ１７と可変抵抗器ＶＲ4 との抵抗値
の比率に応じた増幅率で増幅）した後、加算回路１８に
供給する。なお、オペアンプＯＰ７の非反転入力端子と
接地間に設けられた抵抗器Ｒ18は、バイアス電流補償用
の抵抗器である。
器Ｒ１７を介して減算回路１６からの出力をオペアンプ
ＯＰ７の反転入力端子に入力し、この入力をこのオペア
ンプＯＰ７の反転入力端子と出力端子との間に設けられ
ている可変抵抗器ＶＲ4 により必要なレベルにまで増幅
（詳しくは抵抗器Ｒ１７と可変抵抗器ＶＲ4 との抵抗値
の比率に応じた増幅率で増幅）した後、加算回路１８に
供給する。なお、オペアンプＯＰ７の非反転入力端子と
接地間に設けられた抵抗器Ｒ18は、バイアス電流補償用
の抵抗器である。
【００２５】加算回路１８は、これを構成する抵抗器Ｒ
19を介して可変増幅回路１７からの出力をオペアンプＯ
Ｐ８の非反転入力端子に入力する。このオペアンプＯＰ
８の非反転入力端子には、抵抗器Ｒ20を介して加算電圧
Ｖa も与えられており、オペアンプＯＰ８は、可変増幅
回路１７からの出力に加算電圧Ｖa を加算した電圧を出
力し、これをマルチプレクサ１５の入力端子Ｂに入力す
る。なお、上記加算電圧Ｖa は、可変抵抗器ＶＲ5 によ
り調整可能とされている。
19を介して可変増幅回路１７からの出力をオペアンプＯ
Ｐ８の非反転入力端子に入力する。このオペアンプＯＰ
８の非反転入力端子には、抵抗器Ｒ20を介して加算電圧
Ｖa も与えられており、オペアンプＯＰ８は、可変増幅
回路１７からの出力に加算電圧Ｖa を加算した電圧を出
力し、これをマルチプレクサ１５の入力端子Ｂに入力す
る。なお、上記加算電圧Ｖa は、可変抵抗器ＶＲ5 によ
り調整可能とされている。
【００２６】マルチプレクサ１５は、低出力用補償演算
回路３及び高出力用補償演算回路４からそれぞれ入力さ
れた信号のうちの一方を出力するもので、どちらを出力
させるかについては、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１、
ＣＮＴ２に入力された信号のレベルに応じて切り換え
る。ここでは、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１にローレ
ベルの信号が供給されたときに（ＣＮＴ２にハイレベル
の信号が供給されたときに）低出力用補償演算回路３か
らの信号を出力させ、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１に
ハイレベルの信号が供給されたときに（ＣＮＴ２にロー
レベルの信号が供給されたときに）高出力用補償演算回
路４からの信号を出力させるように構成されている。即
ち、上記回路構成によれば、ロードセルに掛かる荷重Ｗ
の出力の絶対値が小さいときには、この荷重信号ＶK を
低出力用補償演算回路３で増幅した荷重信号ＶK1がマル
チプレクサ１５から出力され、被計量物の重量が重くロ
ードセルの出力の絶対値が大きいときには、この荷重信
号ＶK を高出力補償演算回路４で増幅した荷重信号ＶK4
がマルチプレクサ１５から出力される。
回路３及び高出力用補償演算回路４からそれぞれ入力さ
れた信号のうちの一方を出力するもので、どちらを出力
させるかについては、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１、
ＣＮＴ２に入力された信号のレベルに応じて切り換え
る。ここでは、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１にローレ
ベルの信号が供給されたときに（ＣＮＴ２にハイレベル
の信号が供給されたときに）低出力用補償演算回路３か
らの信号を出力させ、切換制御信号入力端子ＣＮＴ１に
ハイレベルの信号が供給されたときに（ＣＮＴ２にロー
レベルの信号が供給されたときに）高出力用補償演算回
路４からの信号を出力させるように構成されている。即
ち、上記回路構成によれば、ロードセルに掛かる荷重Ｗ
の出力の絶対値が小さいときには、この荷重信号ＶK を
低出力用補償演算回路３で増幅した荷重信号ＶK1がマル
チプレクサ１５から出力され、被計量物の重量が重くロ
ードセルの出力の絶対値が大きいときには、この荷重信
号ＶK を高出力補償演算回路４で増幅した荷重信号ＶK4
がマルチプレクサ１５から出力される。
【００２７】なお、図１に示す差動増幅回路９、切換回
路２、低出力用補償演算回路３、高出力用補償演算回路
４、及びマルチプレクサ１５に使用されている各抵抗器
には、半導体ゲージを使用する必要がなく、温度特性の
比較的良好な抵抗器（半導体ゲージ以外の抵抗器）であ
り、このような抵抗器を使用したことにより温度変化に
よっては直線化補償特性が殆ど変化しない、即ち温度変
化による出力誤差が比較的小さい直線化補償機能付きロ
ードセルを提供することができる。
路２、低出力用補償演算回路３、高出力用補償演算回路
４、及びマルチプレクサ１５に使用されている各抵抗器
には、半導体ゲージを使用する必要がなく、温度特性の
比較的良好な抵抗器（半導体ゲージ以外の抵抗器）であ
り、このような抵抗器を使用したことにより温度変化に
よっては直線化補償特性が殆ど変化しない、即ち温度変
化による出力誤差が比較的小さい直線化補償機能付きロ
ードセルを提供することができる。
【００２８】次に、低出力用補償演算回路３と高出力用
補償演算回路４の調整手順を説明する。図３に示すＡＤ
は、ロードセルに加えられた荷重Ｗと出力端子１０の荷
重信号ＶK （差動増幅回路９により増幅されたブリッジ
回路１の出力荷重信号ＶK ）の関係を示す荷重変換特性
曲線、ＢＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ１（低出力用補償
演算回路３の出力端子）の荷重信号ＶK1の関係を示す荷
重変換特性曲線、ＣＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ３（可
変増幅回路１７の出力端子）の荷重信号ＶK3の関係を示
す荷重変換特性曲線、ＥＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ４
（加算回路１８の出力端子）の荷重信号ＶK4の関係を示
す荷重変換特性曲線である。
補償演算回路４の調整手順を説明する。図３に示すＡＤ
は、ロードセルに加えられた荷重Ｗと出力端子１０の荷
重信号ＶK （差動増幅回路９により増幅されたブリッジ
回路１の出力荷重信号ＶK ）の関係を示す荷重変換特性
曲線、ＢＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ１（低出力用補償
演算回路３の出力端子）の荷重信号ＶK1の関係を示す荷
重変換特性曲線、ＣＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ３（可
変増幅回路１７の出力端子）の荷重信号ＶK3の関係を示
す荷重変換特性曲線、ＥＤは、荷重Ｗと出力端子ＣＨ４
（加算回路１８の出力端子）の荷重信号ＶK4の関係を示
す荷重変換特性曲線である。
【００２９】まず、このロードセルの定格荷重がＷ2 と
したときに、荷重Ｗ2 ／２をロードセルに掛けた状態
で、低出力用補償演算回路３の出力荷重信号ＶK1がマル
チプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れるように、オペ
アンプＯＰ４のスレショルド電圧の調整をおこなう。こ
の調整は、可変抵抗器ＶＲ1 によって行う。この調整に
より、ロードセルにＷ2 ／２以下の荷重が掛かったとき
には、その荷重信号ＶK（出力端子１０に現れる荷重信
号）が低出力用補償演算回路３により直線化補償されて
マルチプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れ、ロードセ
ルにＷ2 ／２を越える荷重が掛かったときには、その荷
重信号ＶK が高出力用補償演算回路４により直線化補償
されてマルチプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れる。
したときに、荷重Ｗ2 ／２をロードセルに掛けた状態
で、低出力用補償演算回路３の出力荷重信号ＶK1がマル
チプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れるように、オペ
アンプＯＰ４のスレショルド電圧の調整をおこなう。こ
の調整は、可変抵抗器ＶＲ1 によって行う。この調整に
より、ロードセルにＷ2 ／２以下の荷重が掛かったとき
には、その荷重信号ＶK（出力端子１０に現れる荷重信
号）が低出力用補償演算回路３により直線化補償されて
マルチプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れ、ロードセ
ルにＷ2 ／２を越える荷重が掛かったときには、その荷
重信号ＶK が高出力用補償演算回路４により直線化補償
されてマルチプレクサ１５の出力電圧Ｖとして現れる。
【００３０】ロードセルへの外乱により、差動増幅回路
９の出力荷重信号ＶK が変化して、マルチプレクサ１５
の切換制御信号入力端子ＣＮＴ１、２に入力する切替え
信号がチャタリングを起こさないように、抵抗器Ｒ９に
よりヒステリシス機能を持たせている。このヒステリシ
スの幅は、抵抗器Ｒ９の抵抗値により変化させることが
できる。
９の出力荷重信号ＶK が変化して、マルチプレクサ１５
の切換制御信号入力端子ＣＮＴ１、２に入力する切替え
信号がチャタリングを起こさないように、抵抗器Ｒ９に
よりヒステリシス機能を持たせている。このヒステリシ
スの幅は、抵抗器Ｒ９の抵抗値により変化させることが
できる。
【００３１】次に、定格荷重Ｗ2 がロードセルに掛かっ
たときの出力電圧Ｖ＝Ｖ2 とすると、ロードセルにＷ2
／２の荷重を掛けた状態で、低出力用補償演算回路３の
出力端子ＣＨ１の出力荷重信号ＶK1の電圧がＶ2 ／２と
なるように、可変抵抗器ＶＲ2 を調整してオペアンプＯ
Ｐ５による増幅率を設定する。この調整により、低出力
用補償演算回路３の調整を終了する。このように調整さ
れた低出力用補償演算回路３によると、ロードセルにＷ
2 ／２以下の荷重が掛かったときに、図３に示す非直線
性の荷重変換特性曲線ＡＤを直線化補償を行って荷重変
換特性曲線ＢＤで示す補償済み直線性荷重信号ＶK1を出
力することができる。
たときの出力電圧Ｖ＝Ｖ2 とすると、ロードセルにＷ2
／２の荷重を掛けた状態で、低出力用補償演算回路３の
出力端子ＣＨ１の出力荷重信号ＶK1の電圧がＶ2 ／２と
なるように、可変抵抗器ＶＲ2 を調整してオペアンプＯ
Ｐ５による増幅率を設定する。この調整により、低出力
用補償演算回路３の調整を終了する。このように調整さ
れた低出力用補償演算回路３によると、ロードセルにＷ
2 ／２以下の荷重が掛かったときに、図３に示す非直線
性の荷重変換特性曲線ＡＤを直線化補償を行って荷重変
換特性曲線ＢＤで示す補償済み直線性荷重信号ＶK1を出
力することができる。
【００３２】次に、ロードセルにＷ2 ／２の荷重を掛け
た状態で、減算回路１６の出力端子ＣＨ２の出力荷重信
号ＶK2の電圧が０となるように、可変抵抗器ＶＲ3 を調
整してオペアンプＯＰ６による減算電圧を設定する。
た状態で、減算回路１６の出力端子ＣＨ２の出力荷重信
号ＶK2の電圧が０となるように、可変抵抗器ＶＲ3 を調
整してオペアンプＯＰ６による減算電圧を設定する。
【００３３】更に、ロードセルに定格荷重Ｗ2 を掛けた
状態で、可変増幅回路１７の出力端子ＣＨ３の出力荷重
信号ＶK3の電圧がＶ2 ／２となるように、可変抵抗器Ｖ
Ｒ4を調整してオペアンプＯＰ７による増幅率を設定す
る。この調整によって、ロードセルにＷ2 ／２を越える
荷重が掛かったときに、図３に示す荷重変換特性曲線Ａ
Ｄを荷重変換特性曲線ＣＤで示す荷重信号ＶK3を出力す
ることができる。
状態で、可変増幅回路１７の出力端子ＣＨ３の出力荷重
信号ＶK3の電圧がＶ2 ／２となるように、可変抵抗器Ｖ
Ｒ4を調整してオペアンプＯＰ７による増幅率を設定す
る。この調整によって、ロードセルにＷ2 ／２を越える
荷重が掛かったときに、図３に示す荷重変換特性曲線Ａ
Ｄを荷重変換特性曲線ＣＤで示す荷重信号ＶK3を出力す
ることができる。
【００３４】次に、ロードセルに定格荷重Ｗ2 を掛けた
状態で、加算回路１８の出力端子ＣＨ４の出力荷重信号
ＶK4の電圧が定格電圧Ｖ2 となるように、可変抵抗器Ｖ
Ｒ5を調整してオペアンプＯＰ８による加算電圧を設定
する。この調整によって、図３に示す荷重変換特性曲線
ＣＤを荷重変換特性曲線ＥＤで示す荷重信号ＶK4を出力
することができる。
状態で、加算回路１８の出力端子ＣＨ４の出力荷重信号
ＶK4の電圧が定格電圧Ｖ2 となるように、可変抵抗器Ｖ
Ｒ5を調整してオペアンプＯＰ８による加算電圧を設定
する。この調整によって、図３に示す荷重変換特性曲線
ＣＤを荷重変換特性曲線ＥＤで示す荷重信号ＶK4を出力
することができる。
【００３５】このように調整された高出力用補償演算回
路４によると、ロードセルにＷ2 ／２を越える荷重が掛
かったときに、図３に示す非直線性の荷重変換特性曲線
ＡＤを直線化補償を行って荷重変換特性曲線ＥＤで示す
補償済み直線性荷重信号ＶK4を出力することができる。
これによって、低出力用補償演算回路３及び高出力用補
償演算回路４が出力するそれぞれの補償済み荷重信号Ｖ
K1、ＶK4は、図３に示すように対応する各出力範囲（０
以上Ｖ2 ／２以下）、（Ｖ2 ／２を越えてＶ2以下）内
での最大荷重信号及び最小荷重信号（０、Ｖ2 ／２、Ｖ
2 ）が荷重Ｗと荷重信号（出力電圧Ｖ）の関係を表す基
準直線ＦＤ上に位置させることができる。
路４によると、ロードセルにＷ2 ／２を越える荷重が掛
かったときに、図３に示す非直線性の荷重変換特性曲線
ＡＤを直線化補償を行って荷重変換特性曲線ＥＤで示す
補償済み直線性荷重信号ＶK4を出力することができる。
これによって、低出力用補償演算回路３及び高出力用補
償演算回路４が出力するそれぞれの補償済み荷重信号Ｖ
K1、ＶK4は、図３に示すように対応する各出力範囲（０
以上Ｖ2 ／２以下）、（Ｖ2 ／２を越えてＶ2以下）内
での最大荷重信号及び最小荷重信号（０、Ｖ2 ／２、Ｖ
2 ）が荷重Ｗと荷重信号（出力電圧Ｖ）の関係を表す基
準直線ＦＤ上に位置させることができる。
【００３６】次に、上記直線化補償方法を使用するロー
ドセル、即ち直線化補償機能付きロードセルによる直線
性の改善の程度について説明する。今、図１に示す出力
端子１０に現れる補償前の非直線性荷重信号ＶK が図３
に示す荷重変換特性曲線ＡＤで表される。そして、この
曲線が ＶK ＝ａＷ2 ＋ｂＷ ・・・・（１） の二次曲線の式で表すことができる。ただし、ＶK は出
力端子１０の出力電圧、Ｗは荷重、ａ、ｂは係数とす
る。ここで、定格荷重が２ｔ（トン）、出力電圧ＶK の
定格出力電圧が２ボルトとする。なお、ホイートストン
ブリッジ回路１の出力端７、８の定格出力電圧は２０ｍ
ｖとし、差動増幅回路９の増幅率を１００倍とする。そ
して、式（１）の曲線と基準直線ＦＤとの隔たりが最大
である荷重１ｔでの直線性出力誤差Ｇが０．２％とする
と、式（１）は、 ＶK ＝−０．０４Ｗ2 ＋１０．０８Ｗ ・・・・（２） で表すことができる。なお、直線性出力誤差Ｇは、 Ｇ＝（ΔＶL ／Ｖ2 ）×１００（％） ・・・・（３） で計算される。ただし、ΔＶL は、図３に示すように出
力電圧ＶK と基準直線ＦＤとの差の最大値であり、Ｖ2
は定格出力電圧である。
ドセル、即ち直線化補償機能付きロードセルによる直線
性の改善の程度について説明する。今、図１に示す出力
端子１０に現れる補償前の非直線性荷重信号ＶK が図３
に示す荷重変換特性曲線ＡＤで表される。そして、この
曲線が ＶK ＝ａＷ2 ＋ｂＷ ・・・・（１） の二次曲線の式で表すことができる。ただし、ＶK は出
力端子１０の出力電圧、Ｗは荷重、ａ、ｂは係数とす
る。ここで、定格荷重が２ｔ（トン）、出力電圧ＶK の
定格出力電圧が２ボルトとする。なお、ホイートストン
ブリッジ回路１の出力端７、８の定格出力電圧は２０ｍ
ｖとし、差動増幅回路９の増幅率を１００倍とする。そ
して、式（１）の曲線と基準直線ＦＤとの隔たりが最大
である荷重１ｔでの直線性出力誤差Ｇが０．２％とする
と、式（１）は、 ＶK ＝−０．０４Ｗ2 ＋１０．０８Ｗ ・・・・（２） で表すことができる。なお、直線性出力誤差Ｇは、 Ｇ＝（ΔＶL ／Ｖ2 ）×１００（％） ・・・・（３） で計算される。ただし、ΔＶL は、図３に示すように出
力電圧ＶK と基準直線ＦＤとの差の最大値であり、Ｖ2
は定格出力電圧である。
【００３７】次に、本発明の低出力用補償演算回路３及
び高出力用補償演算回路４により、非直線性荷重信号Ｖ
K を直線化補償すると、図３に示す荷重変換特性曲線Ｂ
Ｄ、ＥＤで表される荷重信号ＶK1、ＶK4となる。荷重変
換特性曲線ＢＤは、二次曲線であり、 ＶK1＝（１０×１０．０４）×（−０．０４Ｗ2 ＋１０．０８Ｗ） ・・・・（４） で表すことができる。この曲線ＢＤと基準直線ＦＤとの
差が最大となる荷重は、０．５ｔ（トン）のときであ
り、この荷重Ｗ＝０．５ｔのときの荷重信号ＶK1は約
０．５０１ボルトである。従って、直線性出力誤差Ｇ
は、 Ｇ＝（０．５０１−０．５）／２＝０．０５％ ・・・・（５） となり、補償前の直線性出力誤差Ｇが０．２％であるの
で、約１／４に縮小することができる。なお、荷重変換
特性曲線ＥＤは、曲線ＢＤと同様に直線性出力誤差Ｇが
０．０５％であり、補償前の約１／４に縮小することが
できる。その詳細な説明は省略する。
び高出力用補償演算回路４により、非直線性荷重信号Ｖ
K を直線化補償すると、図３に示す荷重変換特性曲線Ｂ
Ｄ、ＥＤで表される荷重信号ＶK1、ＶK4となる。荷重変
換特性曲線ＢＤは、二次曲線であり、 ＶK1＝（１０×１０．０４）×（−０．０４Ｗ2 ＋１０．０８Ｗ） ・・・・（４） で表すことができる。この曲線ＢＤと基準直線ＦＤとの
差が最大となる荷重は、０．５ｔ（トン）のときであ
り、この荷重Ｗ＝０．５ｔのときの荷重信号ＶK1は約
０．５０１ボルトである。従って、直線性出力誤差Ｇ
は、 Ｇ＝（０．５０１−０．５）／２＝０．０５％ ・・・・（５） となり、補償前の直線性出力誤差Ｇが０．２％であるの
で、約１／４に縮小することができる。なお、荷重変換
特性曲線ＥＤは、曲線ＢＤと同様に直線性出力誤差Ｇが
０．０５％であり、補償前の約１／４に縮小することが
できる。その詳細な説明は省略する。
【００３８】ただし、図３では、荷重変換特性曲線Ａ
Ｄ、ＢＤ、ＥＤを上に凸の二次曲線として説明したが、
下に凸の二次曲線である場合でも同様の効果が得られ、
その詳細な説明を省略する。
Ｄ、ＢＤ、ＥＤを上に凸の二次曲線として説明したが、
下に凸の二次曲線である場合でも同様の効果が得られ、
その詳細な説明を省略する。
【００３９】そして、上記実施形態では、荷重Ｗ＝０、
Ｗ2 ／２、Ｗ2 の３点を基準直線ＦＤ上に一致させる補
償方法としたが、これ以外に、例えば荷重Ｗ＝０、Ｗ2
／３、２Ｗ2 ／３、Ｗ2 の４点を基準直線ＦＤ上に一致
させる補償方法、又は荷重Ｗ＝０、Ｗ2 ／４、Ｗ2 ／
２、３Ｗ2 ／４、Ｗ2 の５点等の４点以上の複数点を基
準直線ＦＤ上に一致させる補償方法等を採用することが
できる。例えば４点を基準直線ＦＤ上に一致させる補償
方法を採用する場合は、出力端子１０の定格出力電圧Ｖ
2 を３つの出力範囲（０〜Ｖ2 ／３、Ｖ2 ／３〜２Ｖ2
／３、２Ｖ2 ／３〜Ｖ2 ）に分割し、これら複数の各出
力範囲ごとに対応して低出力用補償演算回路、中出力用
補償演算回路、及び高出力用補償演算回路を設け、切換
回路が出力端子１０の出力荷重信号ＶK が上記３つの出
力範囲のうちのどの出力範囲に該当するかを判定し、該
当する出力範囲と対応する補償演算回路に出力荷重信号
ＶKを送信する構成とすればよい。ただし、０、Ｖ2 ／
３、２Ｖ2 ／３、Ｖ2 の４点を基準直線ＦＤ上に一致さ
せてある。５点以上の複数点を基準直線ＦＤ上に一致さ
せる補償方法も同様に補償演算回路（減算回路、可変増
幅回路、加算回路からなる回路）を１回路ずつ増やせば
よい。
Ｗ2 ／２、Ｗ2 の３点を基準直線ＦＤ上に一致させる補
償方法としたが、これ以外に、例えば荷重Ｗ＝０、Ｗ2
／３、２Ｗ2 ／３、Ｗ2 の４点を基準直線ＦＤ上に一致
させる補償方法、又は荷重Ｗ＝０、Ｗ2 ／４、Ｗ2 ／
２、３Ｗ2 ／４、Ｗ2 の５点等の４点以上の複数点を基
準直線ＦＤ上に一致させる補償方法等を採用することが
できる。例えば４点を基準直線ＦＤ上に一致させる補償
方法を採用する場合は、出力端子１０の定格出力電圧Ｖ
2 を３つの出力範囲（０〜Ｖ2 ／３、Ｖ2 ／３〜２Ｖ2
／３、２Ｖ2 ／３〜Ｖ2 ）に分割し、これら複数の各出
力範囲ごとに対応して低出力用補償演算回路、中出力用
補償演算回路、及び高出力用補償演算回路を設け、切換
回路が出力端子１０の出力荷重信号ＶK が上記３つの出
力範囲のうちのどの出力範囲に該当するかを判定し、該
当する出力範囲と対応する補償演算回路に出力荷重信号
ＶKを送信する構成とすればよい。ただし、０、Ｖ2 ／
３、２Ｖ2 ／３、Ｖ2 の４点を基準直線ＦＤ上に一致さ
せてある。５点以上の複数点を基準直線ＦＤ上に一致さ
せる補償方法も同様に補償演算回路（減算回路、可変増
幅回路、加算回路からなる回路）を１回路ずつ増やせば
よい。
【００４０】また、上記実施形態では、低出力用補償演
算回路３、及び高出力用補償演算回路４の動作の確実性
を高めるために、図１に示すように、ホイートストンブ
リッジ回路１の出力端子７、８から出力される出力電圧
ｅ0 を差動増幅回路９によって増幅し、しかる後に低出
力用補償演算回路３、又は高出力用補償演算回路４によ
って直線化補償を行う構成としたが、ホイートストンブ
リッジ回路１の出力端子７、８から出力される出力電圧
ｅ0 を低出力用補償演算回路３、又は高出力用補償演算
回路４によって直線化補償を行い、しかる後にこの直線
化補償された荷重信号を増幅回路によって増幅する構成
としてもよい。
算回路３、及び高出力用補償演算回路４の動作の確実性
を高めるために、図１に示すように、ホイートストンブ
リッジ回路１の出力端子７、８から出力される出力電圧
ｅ0 を差動増幅回路９によって増幅し、しかる後に低出
力用補償演算回路３、又は高出力用補償演算回路４によ
って直線化補償を行う構成としたが、ホイートストンブ
リッジ回路１の出力端子７、８から出力される出力電圧
ｅ0 を低出力用補償演算回路３、又は高出力用補償演算
回路４によって直線化補償を行い、しかる後にこの直線
化補償された荷重信号を増幅回路によって増幅する構成
としてもよい。
【００４１】次に、直線化補償回路の取り付け例を図２
を参照して説明する。直線化補償回路は、図１に示す差
動増幅回路９、切換回路２、低出力用補償演算回路３、
高出力用補償演算回路４、及びマルチプレクサ１５を含
む回路であり、これら各回路はプリント基板１９上に実
装されている。図２（ａ）は、上記実施形態のロバーバ
ル型ロードセルの側面に直線化補償回路が実装されてい
るプリント基板１９をネジ止めして取り付けた例を示
す。図２（ｂ）は、ケース２０内に設けた起歪体２１に
プリント基板１９をネジ止めして取り付けた例を示す。
起歪体２１は、圧縮型、引っ張り型、圧縮及び引っ張り
共用型等のいずれの型式のものでも取り付けることがで
きる。図２（ｃ）は、圧膜型起歪体２２の内部にプリン
ト基板１９をネジ止めして取り付けた例を示す。このよ
うに、起歪体２２がケースとしての機能を有するものに
も取り付けることができる。
を参照して説明する。直線化補償回路は、図１に示す差
動増幅回路９、切換回路２、低出力用補償演算回路３、
高出力用補償演算回路４、及びマルチプレクサ１５を含
む回路であり、これら各回路はプリント基板１９上に実
装されている。図２（ａ）は、上記実施形態のロバーバ
ル型ロードセルの側面に直線化補償回路が実装されてい
るプリント基板１９をネジ止めして取り付けた例を示
す。図２（ｂ）は、ケース２０内に設けた起歪体２１に
プリント基板１９をネジ止めして取り付けた例を示す。
起歪体２１は、圧縮型、引っ張り型、圧縮及び引っ張り
共用型等のいずれの型式のものでも取り付けることがで
きる。図２（ｃ）は、圧膜型起歪体２２の内部にプリン
ト基板１９をネジ止めして取り付けた例を示す。このよ
うに、起歪体２２がケースとしての機能を有するものに
も取り付けることができる。
【００４２】そして、図には示さないが、起歪体を分解
及び組み立てのできないケース等の内部に収容する必要
がある場合には、このプリント基板１９をその分解不能
なケース等の外部に取り付けることができるし、ケース
から引き離して別のケース内に取り付けることもでき
る。
及び組み立てのできないケース等の内部に収容する必要
がある場合には、このプリント基板１９をその分解不能
なケース等の外部に取り付けることができるし、ケース
から引き離して別のケース内に取り付けることもでき
る。
【００４３】そして、直線化補償回路をプリント基板１
９上に実装したが、フレキシブルサーキットボード上に
実装し、このフレキシブルサーキットボードを図２に示
すように取り付けてもよい。
９上に実装したが、フレキシブルサーキットボード上に
実装し、このフレキシブルサーキットボードを図２に示
すように取り付けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】第１乃至第６の各発明は、ブリッジ回路
の出力端から出力される荷重信号の出力範囲を複数の出
力範囲に分割して、これら複数の各出力範囲に対応させ
て複数の各補償演算回路を割り当ててあり、各補償演算
回路はこれら割り当てられた出力範囲内の非直線性の荷
重信号が入力したときに、この入力した荷重信号を荷重
と荷重信号の関係を表す基準直線に沿うように直線化補
償して補償済み荷重信号を出力する構成である。従っ
て、各補償演算回路より出力される補償済み直線性荷重
信号と基準直線との間の最大誤差は、ブリッジ回路の出
力端から出力される非直線性荷重信号と基準直線との間
の最大誤差よりも小さくすることができるという効果が
ある。
の出力端から出力される荷重信号の出力範囲を複数の出
力範囲に分割して、これら複数の各出力範囲に対応させ
て複数の各補償演算回路を割り当ててあり、各補償演算
回路はこれら割り当てられた出力範囲内の非直線性の荷
重信号が入力したときに、この入力した荷重信号を荷重
と荷重信号の関係を表す基準直線に沿うように直線化補
償して補償済み荷重信号を出力する構成である。従っ
て、各補償演算回路より出力される補償済み直線性荷重
信号と基準直線との間の最大誤差は、ブリッジ回路の出
力端から出力される非直線性荷重信号と基準直線との間
の最大誤差よりも小さくすることができるという効果が
ある。
【００４５】また、各発明によると、各補償演算回路
を、図４（ｂ）に示す従来の半導体ゲージＳＧを使用し
て補償する方法のように歪が生じる起歪部に貼着する必
要がないので、小型のロードセルにも適用することがで
きるという効果がある。そして、このように各補償演算
回路を起歪部に貼着する必要がないので、従来では半導
体ゲージＳＧをブリッジ回路の歪検出用歪ゲージＲA 〜
ＲD と同一の箇所に貼着することができないという理由
で直線化補償することができなかった特殊なロードセル
にも適用して直線化補償することができるという効果が
ある。
を、図４（ｂ）に示す従来の半導体ゲージＳＧを使用し
て補償する方法のように歪が生じる起歪部に貼着する必
要がないので、小型のロードセルにも適用することがで
きるという効果がある。そして、このように各補償演算
回路を起歪部に貼着する必要がないので、従来では半導
体ゲージＳＧをブリッジ回路の歪検出用歪ゲージＲA 〜
ＲD と同一の箇所に貼着することができないという理由
で直線化補償することができなかった特殊なロードセル
にも適用して直線化補償することができるという効果が
ある。
【００４６】また、補償演算回路は、例えば内部に可変
抵抗器を設けてこの可変抵抗器を調整することにより直
線化補償特性を連続的に変更することができるので、従
来のように直線化補償特性の異なる多くの種類の半導体
ゲージＳＧを準備する必要がなく、従って、最適な半導
体ゲージＳＧを選別する手間と費用を削減することがで
きるという効果がある。更に、従来では、直線化補償特
性を変更するために起歪体に貼着されている半導体ゲー
ジＳＧを別の補償特性を有する半導体ゲージに変更する
場合は、半導体ゲージを貼り替える必要があるが、本発
明の補償演算回路では、例えば上記のように内部に設け
た可変抵抗器を調整して直線化補償特性を変更すること
ができるので、直線化補償特性の変更を容易に行うこと
ができるし、別の補償演算回路に取り替える場合でも起
歪体に貼着されていないので、容易に取り替えることが
できる。
抵抗器を設けてこの可変抵抗器を調整することにより直
線化補償特性を連続的に変更することができるので、従
来のように直線化補償特性の異なる多くの種類の半導体
ゲージＳＧを準備する必要がなく、従って、最適な半導
体ゲージＳＧを選別する手間と費用を削減することがで
きるという効果がある。更に、従来では、直線化補償特
性を変更するために起歪体に貼着されている半導体ゲー
ジＳＧを別の補償特性を有する半導体ゲージに変更する
場合は、半導体ゲージを貼り替える必要があるが、本発
明の補償演算回路では、例えば上記のように内部に設け
た可変抵抗器を調整して直線化補償特性を変更すること
ができるので、直線化補償特性の変更を容易に行うこと
ができるし、別の補償演算回路に取り替える場合でも起
歪体に貼着されていないので、容易に取り替えることが
できる。
【００４７】そして、補償演算回路は、起歪体から引き
離して設けることができるので、起歪体を分解及び組み
立てのできないケース等の内部に収容する必要がある場
合に、この補償演算回路をその分解不能なケース等の外
部に取り付けることができ、これによって、補償演算回
路の調整、交換を手間と費用を掛けずに容易に行うこと
ができる。
離して設けることができるので、起歪体を分解及び組み
立てのできないケース等の内部に収容する必要がある場
合に、この補償演算回路をその分解不能なケース等の外
部に取り付けることができ、これによって、補償演算回
路の調整、交換を手間と費用を掛けずに容易に行うこと
ができる。
【００４８】また、各発明によると、従来のようにブリ
ッジ回路の励磁側に半導体ゲージＳＧや調整用並列抵抗
を接続しないでよいから、その分、ブリッジ電圧ｅi が
降下せず、比較的高い出力電圧ｅ0 が得られる。つま
り、従来では、ブリッジ電圧ｅi の降下分を補うために
起歪部の歪を大きくする必要があり、これにより起歪体
の疲労寿命が短縮するし、破壊安全率も低下するが、本
発明によると、起歪部の歪を大きくする必要がないの
で、起歪体の疲労寿命が短縮しないし、破壊安全率も低
下しない。
ッジ回路の励磁側に半導体ゲージＳＧや調整用並列抵抗
を接続しないでよいから、その分、ブリッジ電圧ｅi が
降下せず、比較的高い出力電圧ｅ0 が得られる。つま
り、従来では、ブリッジ電圧ｅi の降下分を補うために
起歪部の歪を大きくする必要があり、これにより起歪体
の疲労寿命が短縮するし、破壊安全率も低下するが、本
発明によると、起歪部の歪を大きくする必要がないの
で、起歪体の疲労寿命が短縮しないし、破壊安全率も低
下しない。
【００４９】第３の発明によると、複数の各補償演算回
路より出力されるそれぞれの補償済み荷重信号は、対応
する出力範囲内での最大荷重信号及び最小荷重信号が荷
重と荷重信号の関係を表す基準直線上、又はその近傍に
位置する曲線としたので、各補償演算回路の出力荷重信
号が基準直線上に沿うようにする調整が容易であり、各
補償演算回路より出力される補償済み荷重信号と基準直
線との間の誤差を比較的小さくすることができるという
効果がある。
路より出力されるそれぞれの補償済み荷重信号は、対応
する出力範囲内での最大荷重信号及び最小荷重信号が荷
重と荷重信号の関係を表す基準直線上、又はその近傍に
位置する曲線としたので、各補償演算回路の出力荷重信
号が基準直線上に沿うようにする調整が容易であり、各
補償演算回路より出力される補償済み荷重信号と基準直
線との間の誤差を比較的小さくすることができるという
効果がある。
【００５０】第４の発明によると、補償演算回路をプリ
ント基板上に設けた構成としたことにより、この補償演
算回路の取付け場所の選択の範囲を拡げることができ
る。例えば、ロードセルのケースに取り付けたり、起歪
体に直接取り付けることもできる。
ント基板上に設けた構成としたことにより、この補償演
算回路の取付け場所の選択の範囲を拡げることができ
る。例えば、ロードセルのケースに取り付けたり、起歪
体に直接取り付けることもできる。
【００５１】第５の発明によると、ブリッジ回路の出力
端から出力される荷重信号、又は各補償演算回路から出
力される荷重信号を増幅器により増幅して出力する構成
であるので、この増幅した荷重信号を中間配線部を介し
て指示計に送信することができる。これにより、ロード
セルと指示計との中間配線部において荷重信号の電圧低
下やノイズの影響があっても指示誤差を少なくすること
ができるという効果がある。つまり、ブリッジ回路の出
力端から出力される荷重信号の電圧は、通常１０〜３０
ｍｖであるので、この電圧ではロードセルと指示計との
間の中間配線部分での電圧低下やノイズの影響により誤
計量することがあった。そこで、本発明は、このような
誤計量を防止することができるようにした。
端から出力される荷重信号、又は各補償演算回路から出
力される荷重信号を増幅器により増幅して出力する構成
であるので、この増幅した荷重信号を中間配線部を介し
て指示計に送信することができる。これにより、ロード
セルと指示計との中間配線部において荷重信号の電圧低
下やノイズの影響があっても指示誤差を少なくすること
ができるという効果がある。つまり、ブリッジ回路の出
力端から出力される荷重信号の電圧は、通常１０〜３０
ｍｖであるので、この電圧ではロードセルと指示計との
間の中間配線部分での電圧低下やノイズの影響により誤
計量することがあった。そこで、本発明は、このような
誤計量を防止することができるようにした。
【００５２】第６の発明によると、直線化補償を行うた
めに、従来のように半導体ゲージＳＧを使用する必要が
なく、補償演算回路に温度特性の優れた抵抗器を使用す
ることができるので、温度変化の影響を受けることが少
ない補償演算回路を提供することができる。即ち、温度
変化があっても正確に荷重を測定することができる。
めに、従来のように半導体ゲージＳＧを使用する必要が
なく、補償演算回路に温度特性の優れた抵抗器を使用す
ることができるので、温度変化の影響を受けることが少
ない補償演算回路を提供することができる。即ち、温度
変化があっても正確に荷重を測定することができる。
【図１】この発明の一実施形態に係る直線化補償機能付
きロードセルの回路図である。
きロードセルの回路図である。
【図２】（ａ）は同実施形態の直線化補償機能付きロー
ドセルの外観正面図、（ｂ）は同発明の他の実施形態に
係る直線化補償機能付きロードセルの縦断面図、（ｃ）
は同発明の更に他の実施形態に係る直線化補償機能付き
ロードセルの縦断面図である。
ドセルの外観正面図、（ｂ）は同発明の他の実施形態に
係る直線化補償機能付きロードセルの縦断面図、（ｃ）
は同発明の更に他の実施形態に係る直線化補償機能付き
ロードセルの縦断面図である。
【図３】直線化補償前の荷重信号を表す荷重変換特性曲
線、及び同実施形態の補償演算回路により直線化補償し
た直線性荷重信号を表す荷重変換特性曲線を示す図であ
る。
線、及び同実施形態の補償演算回路により直線化補償し
た直線性荷重信号を表す荷重変換特性曲線を示す図であ
る。
【図４】（ａ）は従来のロードセルに貼着された歪ゲー
ジで構成されるホイートストンブリッジ回路を示す図、
（ｂ）は（ａ）に示すホイートストンブリッジ回路に直
線化補償用の半導体ゲージを回路挿入した図である。
ジで構成されるホイートストンブリッジ回路を示す図、
（ｂ）は（ａ）に示すホイートストンブリッジ回路に直
線化補償用の半導体ゲージを回路挿入した図である。
【図５】図４（ａ）に示すホイートストンブリッジ回路
の出力端に現れる直線化補償前の荷重信号を表す荷重変
換特性曲線である。
の出力端に現れる直線化補償前の荷重信号を表す荷重変
換特性曲線である。
１ ホイートストンブリッジ回路 ２ 切換回路 ３ 低出力用補償演算回路 ４ 高出力用補償演算回路部 ５ 起歪体 ９ 差動増幅回路 １９ プリント基板
Claims (6)
- 【請求項１】 起歪体に設けられている歪ゲージで構成
されたブリッジ回路の出力端から出力される上記起歪体
に印加された荷重と対応する非直線性の荷重信号の出力
範囲が複数の出力範囲に分割されており、これら複数の
各出力範囲ごとに対応して設けられている各補償演算回
路に上記荷重信号が入力したときに、その荷重信号が属
する上記出力範囲と対応する上記補償演算回路が上記非
直線性の荷重信号を直線化補償して補償済み直線性荷重
信号を出力することを特徴とするロードセルの直線化補
償方法。 - 【請求項２】 起歪体に設けられている歪ゲージで構成
されたブリッジ回路と、このブリッジ回路の出力端から
出力される上記起歪体に印加された荷重と対応する非直
線性の荷重信号の出力範囲が複数の出力範囲に分割され
ており、これら複数の各出力範囲ごとに対応して設けら
れ、対応する上記出力範囲内の上記荷重信号が入力した
ときにこの非直線性の荷重信号を直線化補償して補償済
み直線性荷重信号を出力する複数の補償演算回路と、を
具備することを特徴とする直線化補償機能付きロードセ
ル。 - 【請求項３】 請求項２に記載の直線化補償機能付きロ
ードセルにおいて、上記複数の各補償演算回路が出力す
るそれぞれの補償済み荷重信号は、対応する出力範囲内
での最大荷重信号及び最小荷重信号が上記荷重と上記荷
重信号の関係を表す基準直線上、又はその近傍に位置す
る曲線であることを特徴とする直線化補償機能付きロー
ドセル。 - 【請求項４】 請求項２又は３に記載の直線化補償機能
付きロードセルにおいて、上記複数の補償演算回路をプ
リント基板に設けたことを特徴とする直線化補償機能付
きロードセル。 - 【請求項５】 請求項２、３、又は４に記載の直線化補
償機能付きロードセルにおいて、上記ブリッジ回路の出
力端から出力される非直線性荷重信号、又は上記各補償
演算回路から出力される直線性荷重信号、を増幅する増
幅回路を設けたことを特徴とする直線化補償機能付きロ
ードセル。 - 【請求項６】 請求項２、３、４、又は５に記載の直線
化補償機能付きロードセルにおいて、上記複数の補償演
算回路は、温度変化によって抵抗値の変化が比較的小さ
い抵抗器が使用されていることを特徴とする直線化補償
機能付きロードセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15315596A JPH09311083A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | ロードセルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15315596A JPH09311083A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | ロードセルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311083A true JPH09311083A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15556238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15315596A Withdrawn JPH09311083A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | ロードセルの直線化補償方法及び直線化補償機能付きロードセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09311083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195895A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Yamato Scale Co Ltd | ロードセル |
| JP2013516611A (ja) * | 2009-12-31 | 2013-05-13 | クレーン ニュークリア，インコーポレイテッド | 構成部品内の歪みの測定装置 |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP15315596A patent/JPH09311083A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195895A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Yamato Scale Co Ltd | ロードセル |
| JP2013516611A (ja) * | 2009-12-31 | 2013-05-13 | クレーン ニュークリア，インコーポレイテッド | 構成部品内の歪みの測定装置 |
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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: 20030805 |