JPS6358202A - 荷重検出回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロードセル式電子科等に適用される荷重検出
回路に関する。

（従来技術） 近年、電子回路を用いて計敬する方式の秤が実用化され
ているが、この種の電子回路を用いた計＋、＋装置は、
波計ｊＩＸ物の荷重による歪によって抵抗（ｆｉが変化
する歪ゲージを起歪体に貼付けたロードセルを使用して
いる。そして、該ロードセルから出力されるアナログの
計ｊ１１信号を増幅し、この信号を直接表示装置に表示
せしめるか、またはこの信号を−１１−アナログ−デジ
タル変換器でデジタルイー１に変換後、表示装置に表示
せしめるような構成を右する。

第３図は、起歪体に４枚の歪ゲージＧｃ　、Ｇｔを取付
けた場合の従来の回路構成である。図において、Ｖｅｘ
は励起電圧、Ｒｏは起歪体の温度補償抵抗、ＲＶは差動
増幅ＩＢの非反転端子（＋）に接続される差動増幅用分
圧抵抗、Ｒｆは、反転増幅回路の反転端子（−）に接続
されるフィードバンク抵抗である。いま、起歪体に重量
が加えられたとすると、起歪体に歪が生じ、この歪によ
って生じた抵抗値の変化によるブリッジ回路Ａのアンバ
ランス州がブリッジ回路の出力となる。そして、ブリッ
ジ回路の出力は差動増幅器に入力され、差動増幅器の出
力側より被計量物の重量信号が取り出される。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の荷重検出回路は、起歪体の温度補償抵抗Ｒｏを、
ブリッジ回路の入力側に二個接続しており、また１反転
増幅回路の非反転端子および反転繻子にはそれぞれ精密
抵抗を接続していたため、部品点数が増加し、コストが
高くなると共に、製造工程が複雑になるという問題があ
った。そこで、本発明はこのような従来技術の問題点の
解消を目的として、温度補償抵抗および精密抵抗を一個
にした、荷重検出回路を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、ロードセルの起歪体の所定個所に貼
付けた歪ゲージによりブリッジ回路を形成し、該ブリッ
ジ回路の−・力出力端子と反転増幅回路の反転入力端子
との間に起歪体の温度補償抵抗を直列に接続し、ブリッ
ジ回路の他方の出力端子を反転増幅回路の非反転入力端
子に直接接続し、反転増幅回路の出力側と反転入力端子
との間にフィードバック抵抗を接続したことを特徴とす
る。荷重検出回路が提供される。

（ｆｌ用） 本発明の荷重検出回路は、歪ゲージにより形成されるブ
リッジ回路の−・方の出力端子と反転増幅回路の反転入
力端ｒ−との間に起歪体の温度補償抵抗を直列に接続し
、ブリッジ回路の他方の出力端ｆ・は直接反転増幅回路
の非反転入力端子に接続すると共に、反転増幅回路の出
力側と反転入力端子との間にフィードバンク抵抗を接続
しているので、コストが低減され、製造工程も簡略にな
る。

（実施例） 以ド、図により本発明の一実施例について説明する。第
２図は、従来のものと本発明との違いを明確にするため
に、第３図に示すものの等価回路を想定したもので、反
転増幅回路の非反転入力端７’（＋）には、差！ＩＩ増
幅用の精密抵抗に代えて増幅回路の出力Ｖ。をほぼ零レ
ベルにするためのバイアス抵抗Ｒ１を励起電圧端子Ｖｅ
ｙ、と反転入力端子−（−）との間に挿入している０図
において、Ｒａ、Ｒｂは歪ゲージ、Ｒｏは起歪体の温度
補償抵抗、Ｒ１はフィードバック抵抗とすると、ブリッ
ジ回路の節点の電位をＶｌ　、ｖ２．Ｖ３、出力電位を
Ｖ。に設定して、次の節点方程式が成立する。

（（ＶＩ　　　　Ｖ２）　　／Ｒａ）　　＋　　（（Ｖ
ｔ　　−Ｖ　５　）／Ｒｂ）＝Ｏ・・・（１） （（ＶＩ　　　Ｖ５　）／Ｒａ）＋　（（Ｖｔ　−Ｖ２
　）／Ｒｂ）＋　　（（ＶＩ　　　Ｖｏ）／Ｒ＋　　）
＋　　（（Ｖｔ−Ｖｅｘ）／Ｒｔ　　）＝　Ｏ−（２）
（（Ｖ２　−ＶＩ　　）／Ｒａ）＋　　（（Ｖ２　−Ｖ
ｔ　　）／Ｒｈ）　　＋　　（（Ｖ２　−ＶＢｘ）　／
Ｒｏ　）　　＝　０・・・（３）７ （（Ｖｇ　　’％’＋　）／Ｒａ）＋　（（Ｖ、ｓ　　
ＶＩ　）／Ｒｂ）　＋　（ｖ３／Ｒｏ）＝０　　　　　
・・・（４）（１）〜（４）式より、ｖｏは Ｖｏ　＝　［Ｒ＋　　（Ｒｂ−Ｒａ）／　（Ｒｏ　　（
Ｒａ＋Ｒｈ）＋ＲａＲｂ）］　　ＸＶｅｘ＋　　（（Ｒ
ｈ　−Ｒａ）／（Ｒａ＋Ｒｈ））ＸＶｅｘ　　　　・−
・　（５）ここで、 Ｒａ＝Ｒ＋ΔＲ・・・　（６） Ｒｂ＝Ｒ−ΔＲ・・・　（７） Ｒ＋ｌ　　＝Ｒｏ　　ｏ　　（１＋　αｍｔ）　　　　
　　　　−（８）イ１１シ、αｍは感温抵抗の温度係数
、ｔは温度、Ｒ１１１１は温度補償抵抗のＯ″Ｃにおけ
る基準抵抗値Ｑ＝　（２Ｒｏ　ｏ　／　（Ｒ＋２Ｒ，）
　。））Ｘｃｘｍ・・・（９） とすると、Ｖｏは、 Ｖｏ　＝　　　［（Ｒ＋　／　（Ｒ／２））Ｘ　（（２
Ｒ＋＋　Ｒ＋　２　Ｒｏ　ｏ　）　　／　２　Ｒ１ｉ　
　］　　Ｘ　　（ΔＲ／（Ｒ＋２１（＋＋　ｏ　））Ｘ
　［１（２Ｒ＋　／　（２Ｒ１＋Ｒ＋２Ｒｏｏ）ｌｘ　
　α　ｔ　コ　ｘＶｅｘ　　　　　　　　−（１０）と
なり、反転増幅回路の増幅度Ａ１は。

Ａ＋　＝　　［（Ｒ＋　／　（Ｒ／２））Ｘ　（（２Ｒ
＋＋　Ｒ”　２　Ｒｏ　ｏ　）　／　２　Ｒ＋　）　］
＝　（２Ｒ１＋Ｒ＋２Ｒ，。）／Ｒ ・・・（１１） 次に、増幅率温度係数α１は、 α＋　＝　　（２Ｒ＋　／　（２Ｒ＋　＋Ｒ＋２Ｒｏｏ
））×α・・・（１２） 起歪体ヤング率温度係数を特徴とする特許ΔＲ＝ΔＲｏ
　（１＋α。ｔ）　　　　　・　（１３）これより、出
力電位Ｖ。は Ｖｏ＝［Ａ＋ｉΔＲＯ／　（Ｒ＋２ＲＯｏ　）　）　　
ＥＸ　（１＋αＡ　　ｔ）Ｖｅｘ　　　　　　　　＋＋
＋　（１４）イＩＩ　Ｌ、αＡ　＝α０＋αｌ ロードセルと増幅回路の温度係数が０になる条件は、 αＡ＝α０＋α１ ＝α。−（２Ｒ＋　／　（２Ｒ＋　十Ｒ＋２ＲＯＯ））
Ｘ（２ＲＯＯ／（Ｒ ＋２ＲＯＯ））Ｘ６ｍ ＝Ｏ・・・（１５） したがって、 α。＝　（２Ｒ＋　　／　　（２Ｒｔ　　＋Ｒ＋２Ｒｏ
　ｏ　）ＩＸ　　（２Ｒｏ　０　／　（Ｒ＋２Ｒｏ　ｏ
　）ｌ　　ｘａｍ・・・（１６） これより、Ｒ’Ｇ　Ｏを求めると。

Ｒｏ　ｏ　＝　’；　（−１＋　（ａｍ／α。））　Ｘ
Ｒ１−（ｌ／２）Ｒ−子（ｌ−（αｍ／α。）２×とな
る。

第１図は、本発明の荷重検出回路の回路図であり、感温
抵抗Ｒ６をブリッジ回路の出力側に接続したものである
。この実施例においても、励起電圧端子ｖｅＸと増幅回
路の反転入力端子（−）との間に、バイアス抵抗Ｒ，を
挿入している０次に、この回路図について説明する。

節点方程式は次のようにして求められる。

（（ｖＩ　　Ｖｅ　ｘ）／Ｒａｌ　＋（ｖ＋　／Ｒｈ）
二〇　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１８）［
（ＶＩ　　　　Ｖ２）　　／ＲＯ）　　＋　　（（ＶＩ
　　−Ｖｏ　　）／Ｒ＋　＋　（ＶＩ−Ｖａｘ）／Ｒ＋
　）＝Ｏ・・・（１９）（（Ｖ２−Ｖｔ　）／Ｒｏ　ｌ
　＋　（Ｖｚ／Ｒａ）＋（（Ｖ２−Ｖｅｘ）／Ｒｂ）　
＝Ｏ−＝　（２０）これより、出力電位Ｖ。は。

Ｖｏ　＝　　　［Ｒ＋　　（Ｒａ−Ｒｂ）／　（（Ｒａ
＋Ｒｂ）ＲＯ＋ＲａＲｂ）］ＸＶｅｘ＋　＋　（Ｒｈ−
Ｒａ）／（Ｒａ＋Ｒｂ）ｌＸＶｅｘ　　−（２１）ここ
で、（６）、（７）を代入し、（２１）を変形すると、 Ｖｏ　　＝　　［（Ｒ＋　　／　　（Ｒ／２））Ｘ　　
（（２Ｒｔ＋Ｒ＋２Ｒｏ　）／２Ｒ＋　　）Ｘ　　［Δ
Ｒ／　　（Ｒ＋２Ｒｏ　　））］　　ＸＶｅ　ｘ　　　
　　　　　　　−（２２）また、（８）、（９）式を代
入して（２２）式を変形すると、 Ｖｎ　＝　　　［（Ｒ＋　／　（Ｒ／２））Ｘ　（（２
Ｒｔ＋Ｒ＋２ＲＯＱ　）／２Ｒ，）　ｌ　Ｘ　（ΔＲ／
Ｒ＋２Ｒｏｏ）Ｘ　［１−（２Ｒ＋　／　（２Ｒｔ　＋
Ｒ＋２Ｒｏ　　ｏ））Ｘａｔ］　　ｘｖｅＸ　　　　　
＋＋＋　　（２３）となり、（１０）式と等しくなる。

したがって、感温抵抗Ｒ６をブリッジ回路の出力側に１
個のみ設けた場合にも、ブリッジ回路の入力側に２個の
感温抵抗Ｒ８を設けた場合と同様の特性が得られること
がわかる。この場合の増幅率Ａ１、ロードセルと増幅回
路の温度係数がＯとなるためのロードセルの温度係数α
Ｏの条件、感温抵抗Ｒ６の基準抵抗Ｒ６０は、第２図の
例と同様にそれぞれ（１１）式、（１６）式、（１７）
式で表わされる。

（発明の効果） 以１−説明したように、本発明によれば、起歪体に歪ゲ
ージを取付けてブリッジ回路を形成する、荷重検出回路
において、起歪体の温度補償用抵抗および、ブリッジ回
路の出力側に設けられる反転増幅回路に接続される精密
抵抗の個数を低減するので、コストが低減され、製造工
程も簡略化されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１因は本発明の回路図、第２図は第３図に示すものと
実質的に等価な本発明の詳細な説明する回路図、第３図
は従来例の回路図である。 Ａ・・・ブリッジ回路、Ｂ・・・反転増幅回路、Ｒｏ・
・・温度補償抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロードセルの起歪体の所定個所に貼付けた歪ゲージによ
   りブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路の一方出力端
   子と反転増幅回路の反転入力端子との間に起歪体の温度
   補償抵抗を直列に接続し、ブリッジ回路の他方の出力端
   子を反転増幅回路の非反転入力端子に直接接続し、反転
   増幅回路の出力側と非反転入力端子との間にフィードバ
   ック抵抗を接続したことを特徴とする、荷重検出回路。