JPS63263422A - ヘルスメ−タ - 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】 ［発明の利用分野Ｊ この発明は手軽に体重の測定を行なえるヘルスメータに
関する。

［解決しようとする問題点１ この種ヘルスメータは、風呂の脱衣場等の限られたスペ
ースに設置されることが多く、従ってできるだけ薄形で
邪魔にならず、しかも掃除等の際には手軽に移動できる
軽量なものが望まれている。

これに対し、近年、改良されて除々に薄形化および軽量
化が計られてきているが、そのほとんどがバネを用いた
機械式のもので、これ以上の大巾な薄形化・軽量化は構
造的に困難になってきている。

［発明の目的１ この発明は、こうした問題点に対処して成され、本体を
軟質弾性体に電極を付設したマット状に形成し、この本
体の電極間における静電容量の変化に応じて重量を検知
し表示する構成として、超薄形で軽便な装置を提供しよ
うとするものである。

［実施例１ 以下、その具体例を図面を基に説明する。

第１図は本発明一実施例の本体の外観図、第２図は同実
施例の同じく本体の断面図である。

本体１は、人が乗り得る広さを有したマット状に形成さ
れ、その断面を第２図に示すように上下に接地用電極２
・２°、その中間に信号を取り出す検出用電極３、そし
て両電極２・３・２゛の間にはそれぞれスペーサ４・４
°が備えられ、互いに接着されている。電極２・２゛・
３は、いずれもアルミ等の金属の薄板から成っており、
前述の通り検出用電極３の上下を接地用電極２・２゛で
シールドして、検出部へのノイズ誘導を防止できる構造
となっている。スペーサ４・４゛は、ゴム等の比較的軟
質な弾性に富んだ絶縁体から成り、特に発泡性樹脂等の
荷重に対する容積変化の大きい材質のものが好ましい。

５は本体１の一隅に具備されるサーミスタで、スペーサ
４・４゛の温度を検出し、スペーサの弾性率の判定に用
いられる。

こうして構成される本体１の上へ人が乗ると、その体重
に応じてスペーサ４・４”が変化し、前記電極２・３・
２゛間の間隔が変動してその静電容量が変化することに
なる。

そこで体重と静電容量との関係を求めてみる。

検出する体重をＷ、スペーサ４・４゛の弾性率をＫ、体
重Ｗがかかったときのスペーサ４・４゛の変位！（圧縮
寸法）をΔｄとすると、 Ｗ＝Ｋ・Δｄとなり、Δｄ＝Ｗ／Ｋを得る。

また、前記電極２・３・２゛間における静電容量をＣ，
誘導率をε、電極の面積をＳ、電極間の距離なｄとする
と、 Ｃ＝２・ｔ−８／ｄ　　となる。

ここで、本体１が無荷重の状態における静電容量を００
、その時の電極間距離をｄ。とじ、それぞれＣ＝Ｃ，＋
ΔＣ（ΔＣは容量の変化量）ｄ＝ｄ、−Δｄ　とすると
、 Ｃ０＋ΔＣ＝２・ε・Ｓ／（ｄｏ−Δｄ）＝２・ε・Ｓ
／（ｄ、−Ｗ／Ｋ）となり、ΔＣ／Ｃ０＝ｄ、／（ｄｏ
−Ｗ／Ｋ）、、、、、、、、、、（１）なる関係が得ら
れる。

従って、静電容量の変化率ΔＣ／Ｃ，を求めることによ
り体重Ｗを導くことができる。

第３図は上記実施例の検出部の回路図、第４図は同回路
における検出電圧Ｖのタイムチャートで、以下この図を
基に本体１の電極における静電容量変化の検出方法を説
明する。

１０はマイクロコンピュータ、１１はスイッチング用の
トランジスタである。トラジスタ１１はマイクロコンピ
ュータ１０の出力ボートよりベース入力を受けて常時導
通状態に保持され、計量時にその導通を断って本体１の
検出用電極３と接地用電極２・２゛の間に抵抗Ｒを介し
て所定の電圧ｖ０を印加する。マイクロコンピュータ１
０では、検出用電極３の端子電圧Ｖをモニタし、トラジ
スタ１１の導通を断ってから、その電圧Ｖがスレッシュ
ホールド電圧Ｖｔｈに達するまでの時間ｔを検出し、こ
の時間りが本体１への荷重時との非荷重時とでどの程度
変化するかを検知し、静電容量の変化を判断する。

すなわち、抵抗Ｒと本体１の静電容量Ｃにおいて与えら
れる充電時定数ＣＲの変化を時間ｔの変化で検出しよう
とするもので、以下にそれぞれの関係を求めてみる。

本体１に荷重がかかっていないときの検出時間をｔｏ、
荷重がかかったときの検出時間をｔ、・静電容量をＣ８
とすると、 Ｖｔｈ＝Ｖｏ（１−ｅｘｐ（ｔｏ／ＣｏＲ））＝　Ｖ　
ｏ（１−ｅｘｐ（−ｔ＋／　Ｃ＋　Ｒ））　　となり、
ｔｏ／　Ｃｏ　”　Ｌ　＋　／　Ｃ＋　　を得る。

よって、Ｃ＋　／　Ｃｏ　＝　ｔ　＋　／　ｔ　ｏ　　
となり、静電容量の変化は検出時間の変化として求めら
れる。

ここで、前記の定義よりＣ，＝Ｃ，＋ΔＣであるから、
これを代入すると、 ΔＣ／　ＣＯ＝：　ｔ　Ｉ　／　ｔ　０　１　　、　、
　、　、　、　、　、　、　、　、　、　、　、　、　
、　、　（２）なる関係が得られる。

従って、前記（１）式・（２）式より体重Ｗを導くと、
Ｗ＝に−ｄｏ（１−ｔｏ／ｋｌ）　　、、、、、、、、
、、、、、、、（３）となり、Ｋ−ｄ、のデータを与え
ておけば、１．およびｔ、を検出することにより、体重
Ｗが得られることになる。

こうした考えの基に構成されたヘルスメータを第５図に
示す。第６図は第５図に示す装置の制御ブロック図であ
る。

２０は検出ユニットで、前記検出部を内蔵し、前記（３
）式を基に算出した体重Ｗを表示器２１へ表示する。こ
の検出ユニット２０は、電線８を介して本体１と接続し
、第５図に示すように、本体１の一側に付設させても良
いし、本体１と離して表示の読み取り易い適宜位置へ設
けるようにしても良い。

表示器２１は、液晶表示器から成り、体重を０．　ＩＫ
ｇの単位で数値表示する。２２はリセットキーで、押す
ことにより表示器２１の表示をＯクリアし、計量可能な
状態とすることができる。

検出ユニット２０内には、この他にＲＯＭ２３が内蔵さ
れ、前記（３）式に基づく体重の算出データを保持して
いる。すなわち、前記に−ｄ、の数値を与えるもので、
このうちスペーサ４・４゛弾性率には温度と共に変化す
るので、温度に応じてのに−ｄ、の数値テーブルが記録
されている。よって、マイクロコンピュータ１０では前
記サーミスタ５において検出した温度をパラメータとし
て適合するに−ｄ０値をこのＲＯＭ２３より読み出し、
体重Ｗを算出する。

以下、この図を基に実施例の動作を説明する。

検出ユニット２０の電源がＯＮされると、まずリセット
キー２２が押されているか否かを確認しく１）、押され
ていればループカウンタＬＣに必要回数ｎ（本例ではｄ
＝８）をセットした後（２）、時間カウンタｔ０を０ク
リアし前記トラジスタ１１をＯＦＦ状態とする（３）、
この後、検出部における検出電圧Ｖをモニタし、スレッ
シュホールド電圧ｖｔｈ以上となるまで（４）、時間カ
ウンタ七〇において所定時間毎に＋１カウントする（５
）。■がｖｔｈ以上に達すると、ｔｏのカウントを停止
すると共にトランジスタ１１をＯＮして本体１の電極間
の放電を行なう（６）。こうして得た時間データｔ０を
メモリＴ０へ加算ストアすると共に、ループカウンタＬ
Ｃを一１カウントした後（７）、このカウンタＬＣが０
になるまで前記ステップ（３）よりくり返しｔｏを測定
しく８）、ＬＣ＝０となるとメモリＴ０の値を前記ルー
プ回数ｎで除してｔｏの平均値を求め、マイクロコンピ
ュータ１０に内蔵するＲＡＭにストアし、更に表示器２
１の表示を０クリアしてステップ（１）ヘリタンする（
９）。

こうして、リセットキー２２が押されると、基準となる
検出時間ｔ０を求め、表示器の表示を０クリアして体重
の測定が可能な状態となる。

一方、ステップ（１）においてリセットキー２２が押さ
れていなければ、時間カウンタｔ１を０クリアしトラン
ジスタ１１をＯＦＦ状態とする（１０）、この後、検出
部における検出電圧Ｖをモニタし、スレッシュホールド
電圧Ｖｔｈ以上となるまで（１１）、カウンタ【、を単
位時間毎に＋１カウントする（１２）、　ＶがＶｔｈ以
上に達すると、ｔｌのカウントを停止すると共に、トラ
ンジスタ１１をＯＮＬで放電を行ない（１３）、こうし
で得られた時間データｔ１を基に、この値と前回および
前々回に得た値との平均値を求めて１＋の値を決定する
（１４）。続いて、サーミスタ５の信号°をモニタして
温度を検出し、その温度データな基に適合するに’ｄｏ
の値をＲＯＭ２３より読み出した後（１５）、前記（３
）式に基づいて体重Ｗを算出して（１６）、表示器２１
へその体重Ｗを表示する（１７）。

こうして、リセットキー２２が押されていない通常時は
、検出時間り、を求め、前記求めた検出時間ｔ。

との比により本体１へかかっている荷重を求めて表示を
行なっている。ステップ（１４）でそれ以前のデータと
の平均値をとるのは、体重測定中に人が動いて計測値が
急激に変動するのを防止し、表示を読み取り易くするた
めの処理で、また計測の開始および終了時には表示値が
漸増・漸減し旧来の秤のイメージを演出する役目も果た
している。

以上のようにこの実施例では、本体１の電極に本体１へ
の荷重量を検知するもので、充電速度の比を求めること
により前記（３）式の如く、体重Ｗをリニアに検出でき
、センサの誘導率や検出部における精度等の影響を受け
ることなく正確な検出ができる。

［発明の効果１ この発明は以上のように構成され、比較的軟質な弾性絶
縁材をスペーサとして電極を上下に対向させ人が乗り得
る広さとした本体と、該本体の電極間の静電容量の変化
に応じて本体上に課された重量を検出する検出部と、該
検出部で検出した重量を表示する表示器とを備えたので
、本体には従来に見られるバネを伴う機構部を必要とし
ないので、きわめて薄形でしかも軽量な装置を製作する
ことができる。また、これに伴い部品点数が大巾に減少
し、また格別な精度を要する部品もないので、製造が容
易で安価に構成できる等の顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の本体部の外観図。 ｔｊＳ２図は同実施例の同じく本体部の断面図。 第３図は実施例の検出部の回路図。 第４図は同検出部における検出電圧のタイムチャート。 第５図は実施例の装置構成を示す外観図。 第６図は実施例の装置の制御系を示すブロック図。 第７図は実施例におけるプログラムの概要を示す７０−
チャート図。 １は本体、２・２゛は接地用電極、３は検出用電極、４
・４゛はスペーサー、１０はマイクロコンピュータ、２
０は検出ユニット、２１は表示器。 特　　許　　出　　願　　人 工ムケー精工株式会社） 第１図 第２図 第３１！ｌ Ｖ＾ 第４図 ■ 第５図 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）比較的軟質な弾性絶縁材をスペーサとして電極を
   上下に対向させ人が乗り得る広さとした本体と、該本体
   の電極間の静電容量の変化に応じて本体への荷重を検出
   する検出部と、該検出部で検出した重量を表示する表示
   器とを備えたことを特徴とするヘルスメータ。
2. （２）前記本体の電極は、信号を取り出す検出用電極を
   中心として、その上下を前記スペーサを介して接地用電
   極でシールドする構造としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のヘルスメータ。
3. （３）前記検出部では、本体の電極間の静電容量の変化
   を、電極間に一定電圧を印加してから電極の端子電圧が
   所定の検出電圧に達するまでの充電速度の変化で検知し
   て、本体への荷重を検出することを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載のヘルスメーター。