WO2024111149A1 - 荷重センサおよび荷重検出装置 - Google Patents

荷重センサおよび荷重検出装置 Download PDF

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WO2024111149A1
WO2024111149A1 PCT/JP2023/024095 JP2023024095W WO2024111149A1 WO 2024111149 A1 WO2024111149 A1 WO 2024111149A1 JP 2023024095 W JP2023024095 W JP 2023024095W WO 2024111149 A1 WO2024111149 A1 WO 2024111149A1
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WO
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load sensor
electrode
load
identification information
voltage
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/024095
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光隆 山口
博之 古屋
敬史 濱野
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a load sensor and a load detection device that detects a load based on capacitance.
  • Load sensors are widely used in fields such as industrial equipment, robots, and vehicles.
  • computer-based control technology and improvements in design
  • electronic devices that make use of a variety of free-form surfaces, such as humanoid robots and automobile interior parts. Accordingly, there is a demand to attach high-performance load sensors to each free-form surface.
  • Patent Document 1 describes a load detection device that includes a load sensor in which multiple sensor parts are arranged in a matrix in a measurement area, and a control unit that controls the load sensor to measure the load.
  • the control unit detects the capacitance of the sensor part based on the voltage change when a voltage is selectively applied to the sensor part to be measured, and measures the load applied to the sensor part from the detected capacitance.
  • the load detection range can be significantly expanded.
  • any of the load sensors are misplaced or misconnected, or if an operational error occurs, it is extremely difficult to identify which load sensor is the target.
  • the present invention aims to provide a load sensor and a load detection device that can easily identify the load sensor.
  • the first aspect of the present invention relates to a load sensor.
  • the load sensor according to this aspect includes a resistor array having at least one first electrode, at least one second electrode arranged to cross the first electrode, a dielectric interposed between the first electrode and the second electrode, and a plurality of resistors connected in series, with both ends of the series connection being connected to a power supply line and a ground line on the detection circuit side, respectively, and a connection portion that connects either one of the connection points of both ends of the resistor array and adjacent resistors to the first electrode.
  • the point is set at a position corresponding to the identification information of the load sensor.
  • the identification information of the load sensor can be obtained by detecting the voltage that appears on the first electrode when a power supply voltage is applied to the resistor array on the detection circuit side. This makes it easy to identify the load sensor.
  • the second aspect of the present invention relates to a load detection device.
  • the load detection device includes the load sensor according to the first aspect and the detection circuit.
  • the load detection device includes the load sensor according to the first aspect, and therefore can achieve the same effects as the first aspect.
  • the present invention provides a load sensor and a load detection device that can easily identify the load sensor.
  • Fig. 1(a) is a perspective view showing a base member and a conductive elastic body provided on an upper surface of the base member according to the embodiment 1.
  • Fig. 1(b) is a perspective view showing a state in which a conductor wire is provided on the structure of Fig. 1(a) according to the embodiment 1.
  • Fig. 2(a) is a perspective view showing a state in which a thread is provided on the structure of Fig. 1(b) according to embodiment 1.
  • Fig. 2(b) is a perspective view showing a state in which a sheet-like member is provided on the structure of Fig. 2(a) according to embodiment 1.
  • 3A and 3B are diagrams each showing a schematic cross section of the load sensor according to the first embodiment.
  • Fig. 1(a) is a perspective view showing a base member and a conductive elastic body provided on an upper surface of the base member according to the embodiment 1.
  • Fig. 1(b) is a perspective view showing a state in which a conduct
  • FIG. 4A is a plan view showing a schematic internal configuration of the load sensor according to the embodiment 1.
  • Fig. 4B is a plan view of the load sensor according to the embodiment 1.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the detection circuit and the load sensor according to the first embodiment.
  • Fig. 6A is a diagram illustrating a configuration of a resistor array according to the first embodiment
  • Fig. 6B is a diagram illustrating an example of a connection form of each wiring to the resistor array according to the first embodiment.
  • 7A to 7C are diagrams showing an example of a method for assigning numbers to a resistor array based on the connection topology of switch elements to five connection terminals of the resistor array according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state of the detection circuit in the identification information read mode according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state of the detection circuit in the capacitance measurement mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the load detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of management information held in an operation terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing control when reading out identification information according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a process when an error occurs according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing the configuration of a detection circuit and a load sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing a state of the detection circuit in the identification information read mode according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a state of the detection circuit in the capacitance measurement mode according to the second embodiment.
  • the load detection device can be applied to management systems that perform processing according to the applied load.
  • management systems include inventory management systems, driver monitoring systems, coaching management systems, security management systems, and nursing/childcare management systems.
  • a load sensor installed on the inventory shelf detects the load of the products stacked on it, and detects the type and number of products on the inventory shelf. This allows for efficient product management and labor savings in stores, factories, warehouses, etc.
  • a load sensor installed inside the refrigerator detects the load of food inside the refrigerator, and detects the type, number, and amount of food inside the refrigerator. This makes it possible to automatically suggest menus using the foods inside the refrigerator.
  • a load sensor installed in the steering device monitors the load distribution of the driver on the steering device (e.g., grip force, grip position, pedal force).
  • a load sensor installed in the vehicle seat monitors the load distribution of the driver on the vehicle seat while seated (e.g., center of gravity position). This makes it possible to provide feedback on the driver's driving state (drowsiness, psychological state, etc.).
  • a load sensor installed on the bottom of the shoe monitors the load distribution on the sole of the foot. This makes it possible to correct or guide the walking or running state to an appropriate state.
  • a load sensor installed on the floor detects the load distribution as a person passes through, and detects the person's weight, stride length, passing speed, and shoe sole pattern. This makes it possible to identify the person who has passed through by comparing this detected information with data.
  • load sensors installed on the bedding and toilet seat monitor the load distribution of the human body relative to the bedding and toilet seat. This makes it possible to estimate what actions the person is about to take in relation to the position of the bedding or toilet seat, and to prevent falls or tripping.
  • the load detection device of the following embodiment is applied to, for example, a management system such as that described above.
  • the load detection device of the following embodiment includes a load sensor for detecting a load, a detection circuit combined with the load sensor, and a control circuit for controlling the detection circuit.
  • the load sensor of the following embodiment is a capacitance type load sensor. Such a load sensor may also be called a "capacitive pressure sensor element,” a “capacitive pressure detection sensor element,” a “pressure sensitive switch element,” etc. Note that the following embodiment is one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment in any way.
  • each drawing is indicated with X, Y, and Z axes which are perpendicular to each other.
  • the Z-axis direction is the height direction of the load sensor 10.
  • FIG. 1(a) is a perspective view that shows a base member 11 and a conductive elastic body 12 that is placed on the upper surface (the surface on the positive side of the Z axis) of the base member 11.
  • the base member 11 is an elastic, insulating, flat-plate member.
  • the base member 11 has a rectangular shape in a plan view.
  • the thickness of the base member 11 is constant.
  • the thickness of the base member 11 is, for example, 0.01 mm to 2 mm. When the thickness of the base member 11 is small, the base member 11 is sometimes called a sheet member or a film member.
  • the base member 11 is made of a non-conductive resin material or a non-conductive rubber material.
  • the resin material used for the base member 11 is, for example, at least one resin material selected from the group consisting of styrene-based resins, silicone-based resins (such as polydimethylpolysiloxane (PDMS)), acrylic-based resins, rotaxane-based resins, and urethane-based resins.
  • styrene-based resins silicone-based resins (such as polydimethylpolysiloxane (PDMS)), acrylic-based resins, rotaxane-based resins, and urethane-based resins.
  • the rubber material used for the base member 11 is, for example, at least one rubber material selected from the group consisting of silicone rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, polyisobutylene, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, fluororubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, and natural rubber.
  • the conductive elastic bodies 12 are disposed on the upper surface (the surface on the positive side of the Z axis) of the base member 11.
  • three conductive elastic bodies 12 are disposed on the upper surface of the base member 11.
  • the conductive elastic bodies 12 are elastic and conductive members. Each conductive elastic body 12 has a long strip shape in the Y axis direction.
  • the three conductive elastic bodies 12 are disposed side by side at a predetermined interval in the X axis direction.
  • a wire W1 electrically connected to the conductive elastic body 12 is disposed at the end of each conductive elastic body 12 on the negative side of the Y axis.
  • the wire W1 extends in the negative direction of the Y axis, and is then bent in the negative direction of the X axis, extending to the vicinity of the end of the base member 11 on the negative side of the X axis.
  • the conductive elastic body 12 is formed on the upper surface of the base member 11 by a printing method such as screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, and gravure offset printing. These printing methods make it possible to form the conductive elastic body 12 on the upper surface of the base member 11 with a thickness of about 0.001 mm to 0.5 mm.
  • the conductive elastomer 12 is composed of a resin material with conductive filler dispersed therein, or a rubber material with conductive filler dispersed therein.
  • the resin material used for the conductive elastic body 12 is the same as the resin material used for the base member 11 described above, and is at least one resin material selected from the group consisting of, for example, styrene-based resins, silicone-based resins (polydimethylpolysiloxane (e.g., PDMS), etc.), acrylic-based resins, rotaxane-based resins, and urethane-based resins.
  • the rubber material used for the conductive elastomer 12 is the same as the rubber material used for the base member 11 described above, and is at least one type of rubber material selected from the group consisting of silicone rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, polyisobutylene, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, fluororubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, and natural rubber.
  • silicone rubber isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, polyisobutylene, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, fluororubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, and natural rubber.
  • the conductive filler used in the conductive elastomer 12 is at least one material selected from the group consisting of metal materials such as Au (gold), Ag (silver), Cu (copper), C (carbon), ZnO (zinc oxide), In 2 O 3 (indium (III) oxide), and SnO 2 (tin (IV) oxide), conductive polymer materials such as PEDOT:PSS (i.e., a composite of poly 3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonate (PSS)), and conductive fibers such as metal-coated organic fibers and metal wires (in a fibrous state).
  • metal materials such as Au (gold), Ag (silver), Cu (copper), C (carbon), ZnO (zinc oxide), In 2 O 3 (indium (III) oxide), and SnO 2 (tin (IV) oxide
  • conductive polymer materials such as PEDOT:PSS (i.e., a composite of poly 3,4-ethylenedi
  • FIG. 1(b) is a schematic perspective view showing the state in which a conductor wire 13 is installed in the structure of FIG. 1(a).
  • the conductor wires 13 have a linear shape and are arranged overlapping on the upper surface of the conductive elastic body 12 shown in FIG. 1(a). In this embodiment, three conductor wires 13 are arranged overlapping on the upper surfaces of the three conductive elastic bodies 12. The three conductor wires 13 are arranged side by side at a predetermined interval along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the conductive elastic body 12 so as to intersect with the conductive elastic body 12. Each conductor wire 13 is arranged extending in the X-axis direction so as to straddle the three conductive elastic bodies 12.
  • the conductor wire 13 is, for example, a coated copper wire.
  • the conductor wire 13 is composed of a linear conductive member and a dielectric formed on the surface of the conductive member. The configuration of the conductor wire 13 will be described later with reference to Figures 3(a) and (b).
  • FIG. 2(a) is a schematic perspective view showing the state in which thread 14 is installed in the structure of FIG. 1(b).
  • each conductor wire 13 is connected to the base member 11 by threads 14 so as to be movable in the longitudinal direction (X-axis direction) of the conductor wire 13.
  • 12 threads 14 connect the conductor wires 13 to the base member 11 at positions other than the positions where the conductive elastic body 12 and the conductor wires 13 overlap.
  • the threads 14 are made of chemical fibers, natural fibers, or a mixture of these fibers.
  • FIG. 2(b) is a perspective view that shows a schematic diagram of the structure in FIG. 2(a) with a base member 15 installed.
  • the base member 15 is placed from above (the positive side of the Z axis) of the structure shown in FIG. 2(a).
  • the base member 15 is an insulating member.
  • the base member 15 is, for example, at least one resin material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyimide, etc.
  • the base member 15 may be made of the same material as the base member 11.
  • the base member 15 has a flat plate shape parallel to the XY plane. In a plan view, the base member 15 has a rectangular shape, and its width in the X-axis direction is narrower than that of the base member 11. The width of the base member 15 in the Y-axis direction is the same as that of the base member 11. The thickness of the base member 15 in the Z-axis direction is, for example, 0.01 mm to 2 mm.
  • the four outer edges of the base member 15 are connected to the four outer edges of the base member 11 with a silicone rubber adhesive, thread, or the like. This fixes the base member 15 to the base member 11. Furthermore, a circuit board 16 is placed from above on the end of the base member 11 on the negative side of the X-axis, and the conductor wires 13 that protrude in the positive and negative directions of the X-axis are cut off. In this way, the load sensor 10 is completed. The load sensor 10 is used in a state in which it is turned over from the state shown in FIG. 2(b).
  • Figures 3(a) and 3(b) are schematic diagrams showing a cross section of the load sensor 10 when the load sensor 10 is cut at the center position in the X-axis direction of the conductive elastic body 12 along a plane parallel to the Y-Z plane.
  • Figure 3(a) shows the state when no load is applied
  • Figure 3(b) shows the state when a load is applied.
  • the conductor wire 13 is composed of a conductive member 13a and a dielectric 13b formed on the conductive member 13a.
  • the conductive member 13a is a linear member having electrical conductivity.
  • the dielectric 13b covers the surface of the conductive member 13a.
  • the conductive member 13a is composed of, for example, copper.
  • the diameter of the conductive member 13a is, for example, about 60 ⁇ m.
  • the dielectric 13b has electrical insulation properties and is made of, for example, a resin material, a ceramic material, a metal oxide material, etc.
  • the dielectric 13b may be at least one resin material selected from the group consisting of polypropylene resin, polyester resin (for example, polyethylene terephthalate resin), polyimide resin, polyphenylene sulfide resin, polyvinyl formal resin, polyurethane resin, polyamideimide resin, polyamide resin, etc., or at least one metal oxide material selected from the group consisting of Al2O3 , Ta2O5 , etc.
  • FIG. 4(a) is a plan view that shows a schematic diagram of the internal configuration of the load sensor 10. For convenience, the thread 14 and the base member 15 are omitted from FIG. 4(a).
  • element parts A11, A12, A13, A21, A22, A23, A31, A32, and A33 whose capacitance changes depending on the load are formed at the positions where three conductive elastic bodies 12 and three conductor wires 13 intersect.
  • Each element part includes a conductive elastic body 12 and a conductor wire 13 near the intersection of the conductive elastic body 12 and the conductor wire 13.
  • the conductor wire 13 constitutes one pole of the capacitance (e.g., an anode), and the conductive elastic body 12 constitutes the other pole of the capacitance (e.g., a cathode). That is, the conductive member 13a (see Figures 3(a) and (b)) in the conductor wire 13 constitutes one electrode of the load sensor 10 (capacitive load sensor), the conductive elastic body 12 constitutes the other electrode of the load sensor 10 (capacitive load sensor), and the dielectric 13b (see Figures 3(a) and (b)) included in the conductor wire 13 corresponds to the dielectric that determines the capacitance in the load sensor 10 (capacitive load sensor).
  • the conductor wire 13 When a load is applied to each element in the Z-axis direction, the conductor wire 13 is enveloped by the conductive elastic body 12. This changes the contact area between the conductor wire 13 and the conductive elastic body 12, and the electrostatic capacitance between the conductor wire 13 and the conductive elastic body 12 changes.
  • the end of the conductor wire 13 and the end of the wiring W1 installed on the conductive elastic body 12 are connected to the detection circuit 20, which will be described later, via the circuit board 16.
  • the load applied to element part A11 can be calculated by detecting the capacitance between the conductive elastic body 12 on the most negative side of the X-axis and the conductor wire 13 on the most positive side of the Y-axis.
  • the load applied to the other element parts can be calculated by detecting the capacitance between the conductive elastic body 12 and the conductor wire 13 that intersect in the other element parts.
  • a wiring pattern is formed on the surface of the circuit board 16 on the negative side of the Z axis.
  • Three conductor wires 13 (conductive member 13a) and three wires W1 are soldered to corresponding terminal areas on this wiring pattern.
  • a connector (not shown) is arranged on the circuit board 16, and the wiring pattern is connected to this connector.
  • the three conductor wires 13 (conductive member 13a) and three wires W1 are connected to corresponding terminals of the connector via the wiring pattern of the circuit board 16.
  • the connector is connected to the detection circuit 20, which will be described later, via a cable. In this way, the three conductor wires 13 (conductive member 13a) and three wires W1 are connected to the detection circuit 20.
  • a resistor array 111 and a switch element 112 which will be described later, are mounted on the circuit board 16.
  • a wiring pattern for connecting the resistor array 111 and the switch element 112 to corresponding terminals of the connector is further arranged on the circuit board 16. As a result, the resistor array 111 and the switch element 112 are connected to the detection circuit 20.
  • FIG. 4(b) is a plan view showing the configuration of the load sensor 10.
  • FIG. 4(b) shows the load sensor 10 turned upside down.
  • the top surface of the base member 11, which is the load detection surface is shown in FIG. 4(b).
  • a label 16a and a storage medium 16b are affixed to an area on the top surface of the base member 11 that corresponds to the circuit board 16.
  • Identification information of the load sensor 10 is printed on the label 16a, and the identification information of the load sensor 10 is readably stored in the storage medium 16b.
  • the storage medium 16b is, for example, a barcode or a QR code (registered trademark).
  • the storage medium 16b may also be another readable medium, such as an RFID tag.
  • the identification information is, for example, the manufacturing serial number of the load sensor 10.
  • a number indicating the manufacturing serial number of the load sensor 10 is written on the label 16a, and this serial number is stored in the storage medium 16b.
  • the user can ascertain the identification information of the load sensor 10 from the notation on the label 16a. Furthermore, the user can manage the identification information for each load sensor 10 by reading the identification information from the storage medium 16b with a mobile terminal, a barcode reader, or the like.
  • the identification information is also held by a resistor array mounted on the circuit board 16.
  • the method of holding the identification information by the resistor array and the method of reading it will be described later with reference to Figures 6(a) to 9.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the detection circuit 20 and the load sensor 10. For convenience, in FIG. 5, only the conductor wire 13 (conductive member 13a, dielectric 13b) and conductive elastic body 12 are shown as the configuration of the load detection area of the load sensor 10, and the conductive elastic body 12 is shown linearly.
  • the detection circuit 20 includes a switch 211, a resistor 212, an equipotential generator 213, switches 214 and 215, a resistor 216, an output terminal 217, a first switching unit 218, and a second switching unit 219 as components for measuring the capacitance of the load sensor 10.
  • the detection circuit 20 is a circuit for detecting the capacitance of the load sensor 10 at the intersection of the conductor wire 13 and the conductive elastic body 12.
  • One terminal of the switch 211 is connected to the power supply line L10 of the power supply voltage Vcc, and the other terminal of the switch 211 is connected to the resistor 212.
  • the resistor 212 is disposed between the switch 211 and the multiple conductor lines 13. The downstream terminal of the resistor 212 is connected to the supply line L11.
  • the supply line L11 is connected to the first switching unit 218, the equipotential generating unit 213, the resistor 216, and the output terminal 217.
  • the output terminal of the equipotential generating unit 213 is connected to the supply line L12.
  • the equipotential generating unit 213 is an operational amplifier, and the output terminal and the negative input terminal are connected to each other.
  • the equipotential generating unit 213 generates an inhibition voltage that is equipotential to the potential of the supply line L11 (the potential downstream of the resistor 212).
  • the supply line L12 is connected to the equipotential generating unit 213, the first switching unit 218, and the second switching unit 219.
  • the switch 214 is an electric element including a resistance component interposed between the supply line L12 and the ground line L13.
  • the switching function of the switch 214 is shown as the switch unit 214a
  • the resistance component of the switch 214 is shown as the resistance unit 214b.
  • the switch 215 is inserted between the supply line L11 and the ground line L13.
  • the switch 215 is set to the on state, the supply line L11 is connected to the ground line L13 via the resistor 216.
  • the output terminal 217 is connected to the AD converter 40 (see FIG. 10) described later.
  • the first switching unit 218 selectively supplies either the supply line L11 for supplying the potential downstream of the resistor 212 or the supply line L12 for supplying the inhibition voltage to the conductor line 13.
  • the first switching unit 218 has three multiplexers 218a.
  • the output terminals of the three multiplexers 218a are connected to the three conductor lines 13 (conductive members 13a) in a one-to-one relationship.
  • Each multiplexer 218a has two input terminals.
  • a supply line L11 is connected to one input terminal, and a voltage is applied to this input terminal from the power supply line L10 via the supply line L11 and resistor 212.
  • the other input terminal of the multiplexer 218a is connected to a supply line L12, and an inhibition voltage is applied to this input terminal from the equipotential generator 213 via the supply line L12.
  • the second switching unit 219 selectively connects either the supply line L12 for supplying the inhibition voltage or the ground line L13 connected to ground to the conductive elastic body 12.
  • the second switching unit 219 has three multiplexers 219a.
  • the output terminals of the three multiplexers 219a are connected to the three conductive elastic bodies 12 in a one-to-one relationship.
  • Each multiplexer 219a is provided with two input terminals.
  • a supply line L12 is connected to one of the input terminals, and an inhibition voltage is applied to this input terminal from the equipotential generator 213 via the supply line L12.
  • the other input terminal of the multiplexer 219a is connected to the ground line L13.
  • switch 211 The switching of switch 211, switch section 214a, switch 215, multiplexers 218a, 219a and switch 221 is controlled by control circuit 30, as described below.
  • the detection circuit 20 includes a switch 221 and a resistor 222 as components for reading out the identification information of the load sensor 10.
  • the wiring L14 between the switch 221 and the resistor 222 is connected to one terminal of each of the three resistor arrays 111.
  • the resistors 222 are each connected to three switch elements 112. When the switch 221 is closed, the power supply voltage Vcc of the power supply line L10 is applied to one terminal of each of the three resistor arrays 111 and the three switch elements 112.
  • each resistor array 111 is configured by connecting multiple resistors in series.
  • the resistor array 111 is configured by connecting four resistors in series. The resistance values of these four resistors are the same.
  • the three resistor arrays 111 have the same configuration.
  • the three switch elements 112 are arranged corresponding to the three resistor arrays 111 and the three conductor lines 13, respectively.
  • the switch elements 112 are inserted into the wiring that connects the corresponding resistor arrays 111 and the corresponding conductor lines 13 (conductive members 13a), and switch between connecting and disconnecting these resistor arrays 111 and the conductor lines 13.
  • each switch element 112 When the power supply voltage Vcc is applied via the resistor 222, each switch element 112 operates to connect the resistor array 111 and the conductor line 13. That is, when the power supply voltage Vcc is applied via the resistor 222, the switch element 112 switches from a non-conductive state (open state) to a conductive state (closed state).
  • the switch elements 112 are, for example, composed of switching transistors.
  • the power supply voltage Vcc is applied to the base terminal of the switching transistor constituting each switch element 112 via resistor 222.
  • the switch elements 112 may be other types of switch elements that switch from a non-conductive state (open state) to a conductive state (closed state) by application of the power supply voltage Vcc, such as an electromagnetic switch element.
  • Each resistor array 111 has one terminal connected to the wiring L14 between the switch 221 and resistor 222 on the detection circuit 20 side, and the other terminal connected to the ground line L13. These connections are made via the wiring pattern and connector of the circuit board 16 and the cable connected to the connector, as described above.
  • One terminal T1 of the three switch elements 112 is connected to the terminal areas on the circuit board 16 to which the three conductor wires 13 (conductive members 13a) are respectively soldered via the wiring pattern of the circuit board 16. Therefore, when the conductor wires 13 are soldered to these terminal areas, the conductor wires 13 and one terminal T1 of the switch element 112 are connected.
  • each switch element 112 is connected to either end of the corresponding resistor array 111 or to one of the connection points of adjacent resistors.
  • FIG. 6(a) is a diagram showing a schematic configuration of the resistor array 111.
  • the resistor array 111 includes four resistors 111a, five connection terminals 111b, a power supply connection terminal 111c, and a ground connection terminal 111d.
  • the five connection terminals 111b are terminals that are connected to terminal T2 of the switch element 112.
  • the five connection terminals 111b are connected to both ends of the resistor array 111 and to any of the connection positions of adjacent resistors 111a.
  • the power supply connection terminal 111c is a terminal to which a wire that is connected between the switch 221 and resistor 222 in FIG. 5 is connected.
  • the ground connection terminal 111d is a terminal to which a wire that is connected to the ground line L13 is connected.
  • the power connection terminal 111c is connected by solder to a wiring pattern on the circuit board 16 that is connected to the wiring L14 between the switch 221 and the resistor 222 in FIG. 5.
  • the ground connection terminal 111d is connected by solder to a wiring pattern on the circuit board 16 that is connected to the ground line L13 in FIG. 5.
  • the terminal of the switch element 112 on the resistor array 111 side is connected to one of the five connection terminals 111b by wire bonding or the like on the circuit board 16.
  • the connection method is not limited to wire bonding and may be another method.
  • Figures 7(a) to (c) are diagrams showing an example of a method for assigning numbers to resistor array 111 based on the connection form of terminal T2 of switch element 112 to five connection terminals 111b.
  • a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by four resistors appears at the five connection terminals 111b. That is, in this case, a voltage of the same magnitude as the power supply voltage Vcc appears at the first connection terminal 111b from the top, and voltages of (3/4) ⁇ Vcc, (2/4) ⁇ Vcc, (1/4) ⁇ Vcc, and 0V appear at the second, third, fourth, and fifth connection terminals 111b from the top, respectively.
  • the magnitude of the voltage applied from the resistor array 111 to the conductor line 13 via the switch element 112 varies between Vcc, (3/4) ⁇ Vcc, (2/4) ⁇ Vcc, (1/4) ⁇ Vcc, and 0V. Therefore, by detecting this voltage, it is possible to detect which of the five connection terminals 111b the switch element 112 is connected to, i.e., the number assigned by the connection form between the resistor array 111 and the terminal T2 of the switch element 112.
  • three sets of resistor arrays 111 and switch elements 112 are arranged on the circuit board 16. As described above, five numbers from 0 to 4 can be expressed by one set of resistor array 111 and switch element 112. Therefore, these three sets of resistor arrays 111 and switch elements 112 can express three-digit numbers in quinary notation, which are the cube of five. Therefore, by setting the connection position between each set of resistor arrays 111 and terminal T2 of switch element 112 to a position corresponding to the identification information of the load sensor 10 (for example, the manufacturing serial number), it is possible to cause these three sets of resistor arrays 111 and switch elements 112 to hold the identification information of the load sensor 10.
  • the identification information of the load sensor 10 for example, the manufacturing serial number
  • resistors 111a included in one resistor array 111 it is possible to increase the number of types of numbers that can be assigned to each digit. This makes it possible to further increase the types of identification information that can be expressed by three resistor arrays 111.
  • three conductor wires 13 are arranged in the load sensor 10, so the number of resistor arrays 111 arranged is also three.
  • four or more conductor wires 13 are arranged in the load sensor 10, four or more sets of resistor arrays 111 and switch elements 112 can be arranged in the load sensor 10. This makes it possible to increase the number of digits that can be expressed by these sets, and further increase the types of identification information that can be expressed by these sets.
  • the method of assigning numbers is not limited to the method shown in Figures 7(a) to (c).
  • 0 when terminal T2 of switch element 112 is connected to the first connection terminal 111b from the bottom, 0 may be assigned, and when terminal T2 of switch element 112 is connected to the second, third, fourth, and fifth connection terminals 111b from the bottom, 1, 2, 3, and 4 may be assigned, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram showing the state of the detection circuit 20 when reading the identification information (identification information read mode). For convenience, wiring and resistance related to reading the identification information are shown in bold lines in FIG. 8.
  • switches 211, 214, and 215 are opened, and switch 221 is closed.
  • switch 211 is closed, the power supply voltage Vcc is supplied to each of the three resistor arrays 111.
  • the power supply voltage Vcc is applied to each of the three switch elements 112 via resistor 222. As a result, all three switch elements 112 are switched to a conductive state.
  • an inhibiting voltage of the same potential as the supply line L11 is applied from the equipotential generator 213 to the three conductive elastic bodies 12 that intersect with the topmost conductor line 13, and so the element sections A11 to A13 are disabled in terms of the circuit.
  • the voltage from the topmost resistor array 111 is properly reflected in the output terminal 217. Therefore, by detecting the voltage of the output terminal 217 using the control circuit 30 described below, a number assigned according to the connection configuration between the topmost resistor array 111 and the topmost switch element 112 is obtained.
  • the top-stage multiplexer 218a of the first switching unit 218 is switched to the supply line L12 side, and the middle-stage multiplexer 218a is switched to the supply line L11 side.
  • the voltage applied to the middle-stage conductor line 13 via the middle-stage resistor array 111 and the middle-stage switch element 112 is supplied to the output terminal 217 via the supply line L11. Therefore, by detecting the voltage of the output terminal 217 using the control circuit 30 described below, a number assigned according to the connection configuration between the middle-stage resistor array 111 and the middle-stage switch element 112 is obtained.
  • the middle multiplexer 218a of the first switching unit 218 is switched to the supply line L12 side, and the bottom multiplexer 218a is switched to the supply line L11 side.
  • the voltage applied to the bottom conductor line 13 via the bottom resistor array 111 and the bottom switch element 112 is supplied to the output terminal 217 via the supply line L11. Therefore, by detecting the voltage of the output terminal 217 using a control circuit described below, a number assigned according to the connection configuration between the bottom resistor array 111 and the bottom switch element 112 is obtained.
  • the three multiplexers 218a included in the first switching portion 218 and the three multiplexers 219a included in the second switching portion 219 are set to the state shown in FIG. 5. That is, the uppermost multiplexer 218a connected to the conductor wire 13 (conductive member 13a) constituting one electrode of element portion A11 is connected to the supply line L11, and the leftmost multiplexer 219a connected to the conductive elastic body 12 constituting the other electrode of element portion A11 is connected to the ground line L13.
  • the switches 211, 221, 214, and 215 are set to the open state as shown in FIG. 5.
  • the three switch elements 112 are non-conductive.
  • switch 211 is closed for a fixed period of time.
  • the capacitance of element A11 has a value that corresponds to the load applied to element A11. Therefore, the voltage value of output terminal 217 a fixed period of time after switch 211 is closed will be a value that corresponds to the load applied to element A11. From this voltage value, the load that corresponds to the capacitance of element A11 is calculated.
  • the switch 221 and the switch element 112 are open, so the three resistor arrays 111 are disconnected from the detection circuit 20 (floating state). Therefore, the three resistor arrays 111 do not affect the voltage of the output terminal 217. Therefore, the capacitance and load of the element part A11 can be properly calculated from the voltage of the output terminal 217.
  • switch 211 is opened and switches 214 and 215 are closed. This causes the charge stored in element A11 to be discharged to ground via resistor 216 and switch 215. Furthermore, if charge has been stored in other element parts, the charge in these element parts is discharged to ground via switch 214.
  • switches 211, 214 and 215 are opened. Control then shifts to a process of detecting the load on element unit A12, which is adjacent to element unit A11 on the right.
  • the middle multiplexer 219a of the three multiplexers 219a included in the second switching unit 219 is connected to the ground line L13, and the remaining two multiplexers 219a are connected to the supply line L12.
  • the states of the three multiplexers 218a included in the first switching unit 218 are maintained as is.
  • switch 211 is closed for a fixed period of time, and power supply voltage Vcc is applied to element A12. Then, as described above, the load of element A12 is calculated from the voltage value of output terminal 217. Thereafter, switches 214 and 215 are closed, and discharging is performed, as described above.
  • the first switching unit 218 and the second switching unit 219 are controlled to apply the voltage Vcc to the element part being detected, and the load of the element part being detected is calculated from the voltage value of the output terminal 217. Then, when the load detection has been performed for all element parts, the same control is performed again from element part A11, and the load detection of each element part in the next routine is performed.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the load detection device 1.
  • the load detection device 1 includes the load sensor 10 and detection circuit 20 described above, a control circuit 30, and an AD converter 40.
  • the control circuit 30 includes a calculation processing circuit such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and controls each part according to a predetermined program.
  • the control circuit 30 also controls the detection circuit 20 as described above to calculate the load of each element part of the load sensor 10.
  • the control circuit 30 also controls the detection circuit 20 as described above to obtain identification information of the load sensor 10. Furthermore, the control circuit 30 appropriately transmits various information including the load detection results to the operation terminal 2.
  • the AD converter 40 converts the voltage output from the output terminal 217 in FIG. 5 into digital data and outputs it to the control circuit 30.
  • the operation terminal 2 is, for example, a personal computer.
  • the operation terminal 2 is used to display information supplied from the control circuit 30 and to input information to the control circuit 30.
  • An application program for load detection using the load detection device 1 is installed in the operation terminal 2. By starting this application program, it becomes possible to display information related to load detection and input information.
  • the operation terminal 2 is not limited to a personal computer, and may be a dedicated terminal.
  • one load detection device 1 is connected to the operation terminal 2, but multiple load detection devices 1 can be connected to the operation terminal 2.
  • the operation terminal 2 is used for inputting and outputting information to each of the connected load detection devices 1.
  • These load detection devices 1 and operation terminals 2 constitute a load detection system.
  • the operation terminal 2 communicates with the management server 3 via an external communication network.
  • the management server 3 stores management information of the load sensor 10 in association with identification information of the load sensor 10 (for example, a manufacturing serial number).
  • the management server 3 is managed and operated, for example, by the manufacturer of the load sensor 10.
  • an administrator of the manufacturer stores characteristic data based on individual differences of the load sensor 10 in the management server 3 in association with the above-mentioned identification information assigned to the load sensor 10.
  • This characteristic data includes data for correcting parameter values when calculating the capacitance and load from the voltage output from the output terminal 217 in Figure 9. This data is set for each element part of the load sensor 10.
  • control circuit 30 When the control circuit 30 acquires the identification information of the load sensor 10 by the control described with reference to FIG. 8, it outputs the acquired identification information to the operation terminal 2. In response to this, the operation terminal 2 accesses the management server 3 and acquires characteristic data corresponding to the identification information from the management server 3. The acquisition of the characteristic data may be performed using the identification information read from the storage medium 16b in FIG. 4(b).
  • the operation terminal 2 stores the characteristic data acquired from the management server 3 in its own memory in association with the identification information, as shown in FIG. 11.
  • multiple load detection devices 1 are connected to the operation terminal 2, and the characteristic data of the load sensor 10 included in each load detection device 1 is stored in association with the identification information of the load sensor 10.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the control when reading identification information.
  • the control circuit 30 executes the identification information read process described with reference to FIG. 8 (S102).
  • the read mode is set upon receiving an instruction to read the identification information from the operation terminal 2.
  • the operation terminal 2 transmits an instruction to read the identification information to each load detection device 1 in response to starting up the load detection system shown in FIG. 10.
  • the control circuit 30 of each load detection device 1 sets the control mode to the identification information read mode.
  • control circuit 30 checks whether the read identification information is registered in the operation terminal 2 (S103).
  • control circuit 30 transmits the read identification information to the operation terminal 2 and checks whether the identification information is registered.
  • the operation terminal 2 determines whether the received identification information is included in the management information of FIG. 11. If the received identification information is included in the management information, the operation terminal 2 transmits to the control circuit 30 a notification indicating that registration has been performed and the characteristic data associated with the identification information.
  • the operation terminal 2 first accesses the management server 3 and performs a process of acquiring characteristic data corresponding to the identification information from the management server 3.
  • the control circuit 30 transmits to the control circuit 30 a notification indicating that registration has been made along with the received characteristic data.
  • the control circuit 30 associates the received characteristic data with the identification information and stores it in its own memory.
  • a notification indicating that the identification information has not been registered is transmitted to the control circuit 30.
  • control circuit 30 When the control circuit 30 receives a notification from the operation terminal 2 indicating that the identification information has been registered, the control circuit 30 judges YES in step S103, initializes the parameter values for calculating the capacitance and load of each element unit using the characteristic data received together with the notification (S104), and transitions to the load measurement mode (S105). This causes the control circuit 30 to end the processing of FIG. 12.
  • the control circuit 30 determines NO in step S103, sets an incompatible flag indicating that characteristic data has not been registered for the load sensor 10 (S106), and stops the measurement of the load using the load sensor 10 (S107). In this case, a notification indicating that there is an error in the load sensor 10 is displayed on the operation terminal 2 together with the identification information. This causes the control circuit 30 to end the processing of FIG. 12.
  • Figure 13 is a flowchart showing the processing when an error occurs.
  • control circuit 30 extracts the identification information of the load sensor 10 from its own memory (S202).
  • step S201 it is determined that an error has occurred if, for example, a short circuit between the conductor wire 13 and the conductive elastic body 12, or a break in the conductor wire or wiring prevents a proper voltage from being output from the output terminal 217 when measuring the capacitance of a specified element portion.
  • step S202 the identification information read out in step S102 of FIG. 12 is extracted from the memory unit. That is, when transitioning to the measurement mode in step S105, the control circuit 30 stores the identification information read out in step S102 in its own memory unit. In step S202, this identification information is extracted from the memory unit.
  • the control circuit 30 sends the extracted identification information along with a notification indicating that an error has occurred to the operation terminal 2 (S203), and stops the load measurement process (S204). This causes the control circuit 30 to end the process of FIG. 13.
  • the operation terminal 2 When the operation terminal 2 receives the error notification in step S203, it displays an error notification screen on its display unit, including the identification information and error message received together with the error notification. At this time, the operation terminal 2 may also output an alert sound or a voice message from its speaker, indicating that an error has occurred.
  • the user will know that an error has occurred in one of the load detection devices 1 by referring to the error notification screen displayed on the display unit.
  • the user can identify the load sensor 10 in which the error has occurred among the load sensors 10 in use by comparing the identification information of the load sensors 10 contained in the error notification screen with the identification information on the labels 16a (see FIG. 4(b)) attached to each load sensor 10 in use. This allows the user to smoothly take subsequent measures, such as replacing the load sensor 10 in which the error has occurred with a new load sensor 10.
  • the load sensor 10 comprises at least one conductive member 13a (first electrode), at least one conductive elastic body 12 (second electrode) arranged to cross the conductive member 13a (first electrode), a dielectric 13b interposed between the conductive member 13a (first electrode) and the conductive elastic body 12 (second electrode), a resistor array 111 having a plurality of resistors 111a connected in series and both ends of the series connection being connected to the power supply line L10 and ground line L13 on the detection circuit 20 side, respectively, and a switch element 112 (connection portion) and a wiring pattern (connection portion) of the circuit board 16 that connect either one of the connection points (connection terminals 111b) at both ends of the resistor array 111 and the connection positions of adjacent resistors 111a to the conductive member 13a (first electrode).
  • the point of the resistor array 111 to which the switch element 112 is connected is set at a position corresponding to the identification information
  • a switch element 112 is provided that switches between connecting and disconnecting the connection position (point) of the resistor array 111 and the conductor wire 13 (conductive member 13a: first electrode).
  • the resistor array 111 can be disconnected from the conductor wire 13 (conductive member 13a: first electrode). Therefore, when measuring the capacitance of the element portion, it is possible to appropriately prevent the resistor array 111 from affecting the voltage output from the output terminal 217.
  • the detection circuit 20 includes a switch 221 that switches between connection and disconnection between the wiring L14 connected to both the resistor array 111 and the switch element 112 and the power supply line L10.
  • the switch 221 When the switch 221 is closed, the power supply line L10 is connected to the wiring L14 and the power supply voltage Vcc is applied, and the switch element 112 operates to connect the connection position (point) of the resistor array 111 and the conductor wire 13 (conductive member 13a: first electrode).
  • the switch element 112 can be set to a conductive state simply by applying the power supply voltage Vcc to the switch element 112 from the detection circuit 20, without providing a configuration for switching the switch element 112 on the load sensor 10 side. This simplifies the configuration of the load sensor 10.
  • the load sensor 10 has multiple conductive members 13a (first electrodes), and each conductive member 13a (first electrode) has a set of a resistor array 111 and a switch element 112 (connection portion).
  • each conductive member 13a (first electrode) has a set of a resistor array 111 and a switch element 112 (connection portion).
  • the load sensor 10 has multiple conductive elastic bodies 12 (second electrodes), and the intersection positions of multiple first electrodes and multiple second electrodes are arranged in a matrix.
  • the number of intersection positions (element parts) can be increased, making it possible to measure the distribution of load over a wider range.
  • a marking (label 16a) indicating identification information is provided on the surface of the load sensor 10. This allows the user to smoothly and accurately determine where the load sensor 10 corresponding to the identification information read from the resistor array 111 is located by referring to this marking (label 16a). Therefore, when an error occurs, for example, the user can smoothly identify the load sensor 10 in which the error occurred, and can smoothly proceed with replacement work of that load sensor 10, etc.
  • a storage medium 16b capable of reading identification information is attached to the surface of the load sensor 10. This allows the user to manage the identification information for each load sensor 10 by reading the identification information from the storage medium 16b with a mobile terminal, barcode reader, or the like, as described above. For example, the user can manage the placement layout of the load sensors 10, and easily check for placement errors or omissions of each load sensor 10.
  • the detection circuit 20 applies the power supply voltage Vcc to the conductive member 13a (first electrode) and outputs to the output terminal 217 the voltage of the conductive member 13a (first electrode) that changes according to the capacitance at the intersection of the conductive member 13a (first electrode) and the conductive elastic body 12 (second electrode). Also, as described with reference to FIG. 8, in the identification information reading mode, the detection circuit 20 applies the power supply voltage Vcc to the resistor array 111 and outputs to the output terminal 217 the voltage that appears at the connection position (point) of the switch element 112 to the resistor array 111 via the conductive member 13a (first electrode). This allows the output terminal 217 to be used both for measuring the capacitance and for reading the identification information. This allows the detection circuit 20 to be simplified.
  • the load detection device 1 includes a control circuit 30 that detects the capacitance at the intersection between the conductive member 13a (first electrode) and the conductive elastic body 12 (second electrode) from the voltage output from the output terminal 217 in the capacitance measurement mode, and obtains the identification information of the load sensor 10 from the voltage output from the output terminal 217 in the identification information read mode. This makes it possible to obtain the load at the intersection (element portion) and the identification information of the load sensor 10 from the voltage output from the common output terminal 217.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing the configurations of a detection circuit 20 and a load sensor 10 according to the second embodiment.
  • FIG. 14 illustrates only the conductor wire 13 and the conductive elastic body 12 as the configuration of the load detection area of the load sensor 10, and the conductive elastic body 12 is illustrated as a line.
  • the switch element 112 and resistor 222 are omitted in FIG. 14.
  • the three resistor arrays 111 are directly connected to the three conductor lines 13 (conductive members 13a) by wiring L15, L16, and L17. This connection is made on the circuit board 16.
  • a third switching unit 223 and a multiplexer 224 are added to the detection circuit 20 side.
  • the other configurations are the same as those in FIG. 5.
  • the resistor array 111 holds identification information (e.g., a manufacturing serial number) of the load sensor 10 depending on which of the five connection terminals 111b in FIG. 7(a) the wiring L15, L16, and L17 are connected to.
  • identification information e.g., a manufacturing serial number
  • FIG. 15 is a diagram showing the state of the detection circuit 20 when reading the identification information (identification information read mode). For convenience, wiring and resistance related to reading the identification information are shown in bold lines in FIG. 15.
  • switches 211, 214, and 215 are opened. Additionally, multiplexer 224 is connected to ground line L13. In this state, switch 211 is closed, and power supply voltage Vcc is supplied to each of the three resistor arrays 111. As a result, a voltage according to the connection form of wiring L15 to L17 to resistor array 111, i.e., to which of the five connection terminals 111b in FIG. 6(a) wiring L15 to L17 is connected, is applied to the corresponding conductor line 13 (conductive member 13a).
  • the voltage applied to the conductor wire 13 from the middle resistor array 111 is supplied to the output terminal 217 via the supply line L11.
  • the control circuit 30 By detecting the voltage at the output terminal 217 at this time with the control circuit 30, a number assigned according to the connection configuration between the middle resistor array 111 and the wiring L16 is obtained.
  • the voltage applied to the conductor wire 13 from the lower resistor array 111 is supplied to the output terminal 217 via the supply line L11.
  • the voltage at the output terminal 217 at this time is detected by the control circuit 30, and a number assigned according to the connection configuration between the lower resistor array 111 and the wiring L17 is obtained.
  • FIG. 16 is a diagram showing the state of the detection circuit 20 when measuring capacitance (capacitance measurement mode).
  • the element portion A11 is the object of measurement.
  • wiring and resistance related to capacitance measurement are shown in bold lines in FIG. 16.
  • the three multiplexers 218a included in the first switching unit 218 and the three multiplexers 219a included in the second switching unit 219 are set to the state shown in FIG. 5. That is, the uppermost multiplexer 218a connected to the conductor wire 13 (conductive member 13a) constituting one electrode of the element unit A11 is connected to the supply line L11, and the leftmost multiplexer 219a connected to the conductive elastic body 12 constituting the other electrode of the element unit A11 is connected to the ground line L13.
  • the switches 211, 221, 214, and 215 are set to the open state as shown in FIG. 5.
  • the multiplexer 224 is connected to the supply line L12.
  • switch 211 is closed for a fixed period of time.
  • the capacitance of element A11 has a value corresponding to the load applied to element A11. Therefore, the voltage value of output terminal 217 a fixed period of time after switch 211 is closed has a value corresponding to the load applied to element A11.
  • the above-mentioned control circuit 30 calculates the load corresponding to the capacitance of element A11 from this voltage value.
  • the multiplexer 224 is connected to the supply line L12, the same potential as the supply line L11 is applied to both ends of the topmost resistor array 111. Therefore, the topmost resistor array 111 is disabled. Also, since the middle and bottom switches 223a of the third switching unit 223 are closed, the same potential as the supply line L11 is applied to the connection positions and both ends of the middle and bottommost resistor arrays 111. Therefore, the middle and bottommost resistor arrays 111 are also disabled.
  • switch 211 When the measurement of the capacitance for element part A11 is completed, as in the first embodiment above, switch 211 is opened and switches 214 and 215 are closed to discharge. Thereafter, for the other element parts, first switching part 218, second switching part 219 and third switching part 223 are similarly controlled to apply power supply voltage Vcc to the element part being detected, and the load of the element part being detected is calculated from the voltage value of output terminal 217. Then, when the load detection has been performed for all element parts, similar control is performed again from element part A11, and the load detection of each element part in the next routine is performed.
  • the second embodiment can also achieve the same effects as the first embodiment.
  • connection terminal 111b (point) of the resistor array 111 and the conductor wire 13 (conductive member 13a: first electrode) are directly connected by the wiring L15 to L17, so the switch element 112 can be omitted compared to the configuration of embodiment 1. This makes it possible to further simplify the configuration of the load sensor 10.
  • the detection circuit 20 is connected to the load sensor 10 so that the conductive member 13a is the positive electrode of the element portion and the conductive elastic body 12 is the negative electrode of the element portion, but the detection circuit 20 may be connected to the load sensor 10 so that the conductive member 13a is the negative electrode of the element portion and the conductive elastic body 12 is the positive electrode of the element portion.
  • the conductive elastic body 12 corresponds to the "first electrode” recited in the claims
  • the conductive member 13a corresponds to the "second electrode” recited in the claims.
  • both the label 16a and the storage medium 16b are arranged on the surface of the load sensor 10, but either one may be omitted.
  • the method of marking the surface of the load sensor 10 with identification information is not limited to the method of attaching a label 16a to the surface of the load sensor 10 as in the above-mentioned embodiments 1 and 2.
  • the identification information may be printed directly on the surface of the load sensor 10, or the identification information may be written by hand on the surface of the load sensor 10.
  • the method of measuring the capacitance of each element part is not limited to the method described in the first and second embodiments.
  • the voltage output from the output terminal 217 during the period from when a voltage is applied to the element part until the voltage stabilizes may be integrated to calculate the amount of charge accumulated in the element part, and the capacitance of the element part may be calculated from the calculated amount of charge.
  • the element parts do not necessarily have to be arranged in a matrix, and for example, the element parts may be arranged in only one row by crossing a plurality of conductor wires 13 and one conductive elastic body 12. Furthermore, the number of element parts does not necessarily have to be multiple, and there may be only one. In this case, the number of types of identification information can be increased by increasing the number of resistors in the resistor array 111.
  • resistor arrays 111 it is not necessary to arrange resistor arrays 111 in correspondence with all conductor lines 13 (conductive members 13a). For example, when a large number of conductor lines 13 (conductive members 13a) are arranged, resistor arrays 111 may be arranged in correspondence with the number of conductor lines 13 (conductive members 13a) required to realize the number of types of identification information required.
  • one conductor line 13 is assigned to one element portion, but multiple conductor lines 13 may be assigned to one element portion.
  • two conductor lines 13 may be arranged side by side in the Y-axis direction in the region of element portions A11 to A13, and two conductor lines 13 may be arranged side by side in the Y-axis direction in the region of element portions A21 to A23 and the region of element portions A31 to A33.
  • the two conductor lines 13 arranged in the region of element portions A11 to A13, the region of element portions A21 to A23, and the region of element portions A31 to A33 are connected at their ends on the positive side of the X-axis, or are connected to each other in the circuit board 16 or the detection circuit 20.
  • the change in the contact area between the dielectric 13b and the conductive elastic body 12 with respect to the load increases, and the detection sensitivity of the load can be improved.
  • the detection circuit 20 may be configured to connect the multiple conductor lines 13 assigned to one element unit to each other and connect them to the output terminal 217 when measuring the capacitance, and to individually connect the multiple conductor lines 13 assigned to one element unit to the output terminal 217 when reading the identification information. This allows the capacitance of each element unit to be measured and the identification information of each resistor array 111 to be read smoothly.
  • the configuration of the detection circuit 20 is not limited to the configuration shown in FIG. 5 or FIG. 14. As long as it is possible to measure the capacitance of the element portion and to obtain the identification information held in the resistor array 111, the configuration of the detection circuit 20 can be changed as appropriate.
  • the first switching unit 218 and the second switching unit 219 are configured by multiplexers 218a and 219a, but the first switching unit 218 and the second switching unit 219 may be configured by a switching circuit other than a multiplexer.
  • control performed by the control circuit 30 is not limited to the control shown in Figures 12 and 13 in the first embodiment above, but can be modified as appropriate.
  • the voltage applied to the power supply connection terminal 111c of the resistor array 111 may be different from the voltage applied to the conductor line 13 via the supply line L11.
  • the conductor wire 13 is made of a coated copper wire, but it may be made of a linear conductive member made of a material other than copper and a dielectric that coats the conductive member.
  • the conductive member may be made of a twisted wire.
  • the conductor wire 13 extends in a straight line, but the conductor wire 13 may meander in the Y-axis direction.
  • the conductive elastic body 12 is provided only on the surface of the base member 11 on the positive side of the Z axis, but a conductive elastic body may also be provided on the surface of the base member 15 on the negative side of the Z axis.
  • the conductive elastic body on the base member 15 side is configured similarly to the conductive elastic body 12 on the base member 11 side, and is arranged so as to overlap the conductive elastic body 12 with the conductor wire 13 in between in a plan view.
  • the wiring drawn out from the conductive elastic body on the base member 15 side is connected to the wiring W1 drawn out from the conductive elastic body 12 that faces it in the Z axis direction.
  • the dielectric 13b is formed on the conductive member 13a so as to cover the outer periphery of the conductive member 13a, but instead, the dielectric 13b may be formed on the upper surface of the conductive elastic body 12.
  • the conductive member 13a sinks into the conductive elastic body 12 and the dielectric 13b so as to be enveloped by the conductive elastic body 12, and the contact area between the conductive member 13a and the conductive elastic body 12 changes.
  • the load applied to the element portion can be detected, similar to the above embodiment.
  • the element portion is formed by intersecting the conductive elastic body 12 and the conductor wire 13, but the configuration of the element portion is not limited to this.
  • the element portion may be formed by a configuration in which a semi-spherical conductive elastic body and a flat electrode sandwich a dielectric.
  • the dielectric may be formed on the surface of the electrode facing the conductive elastic body, or on the surface of the semi-spherical conductive elastic body.
  • a load sensor comprising:
  • the identification information when a power supply voltage is applied to the resistor array via the power supply line, a voltage corresponding to the position of the point, i.e., the identification information, appears on the first electrode. Therefore, by using the detection circuit to detect the voltage that appears on the first electrode when a power supply voltage is applied to the resistor array, the identification information of the load sensor can be obtained. This makes it easy to identify the load sensor.
  • connection unit includes a switch element that switches between connection and disconnection between the point and the first electrode.
  • a load sensor comprising:
  • the resistor array can be separated from the first electrode by opening the switch element when measuring the capacitance of the element section. This makes it possible to appropriately prevent the resistor array from affecting the voltage output from the output terminal when measuring the capacitance of the element section.
  • the detection circuit has a configuration for switching between connection and disconnection between a wiring connected to both the resistor array and the switch element and the power supply line, the switch element operates to connect the point and the first electrode when the power supply line is connected to the wiring and a power supply voltage is applied thereto;
  • a load sensor comprising:
  • the switch element can be set to a conductive state simply by applying a power supply voltage to the switch element from the detection circuit side, without the load sensor having to be provided with a configuration for switching the switch element. This simplifies the load sensor configuration.
  • a load sensor comprising:
  • This technology makes it possible to eliminate the need for a switch element, thus simplifying the structure of the load sensor.
  • a load sensor comprising:
  • This technology allows multiple combinations of resistor arrays and switch elements to be arranged, increasing the number of combinations of identification information. This increases the number of types of identification information that can be set.
  • a load sensor comprising:
  • This technology makes it possible to increase the number of intersection points and measure the load distribution over a wider range.
  • the load sensor has a marking indicating the identification information on a surface thereof.
  • a load sensor comprising:
  • the user can refer to this notation to smoothly and accurately determine where the load sensor corresponding to the identification information read from the resistor array is located. Therefore, for example, when an error occurs, the user can smoothly identify the load sensor in which the error occurred, and can smoothly proceed with the replacement work of that load sensor.
  • a storage medium capable of reading the identification information is attached to a surface of the load sensor.
  • a load sensor comprising:
  • the user can manage the identification information for each load sensor by reading the identification information from the storage medium with a reading device.
  • the user can manage the layout of the load sensors, and easily check for placement errors or omissions in each load sensor.
  • a load sensor according to any one of the first to eighth aspects of the present invention.
  • the detection circuit A load detection device comprising:
  • This technology includes a load sensor according to any one of technologies 1 to 8, and therefore can achieve the same effects as technologies 1 to 8.
  • the detection circuit includes: In a capacitance measurement mode, a power supply voltage is applied to the first electrode, and a voltage of the first electrode that changes according to a capacitance at an intersection between the first electrode and the second electrode is output to an output terminal; In an identification information reading mode, a power supply voltage is applied to the resistor array, and a voltage appearing at the point is output to the output terminal via the first electrode.
  • a load detection device comprising:
  • the output terminal can be used both to measure capacitance and to read out identification information, thus simplifying the detection circuit.
  • a load detection device comprising:
  • the load at the intersection position and the identification information of the load sensor can be obtained from the voltage output from the common output terminal.
  • Load detection device 10
  • Load sensor 12
  • Conductive elastic body (second electrode) 13a
  • Conductive member (first electrode) 13b
  • Dielectric 16a Label (notation) 16b
  • Storage medium 20
  • Detection circuit 30 Control circuit 111 Resistor array 111a Resistor 217 Output terminal 112 Switch element (connection portion) L10 Power supply line L13 Ground line L15 to L17 Wiring (connection)

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Abstract

荷重センサ（１０）は、少なくとも１つの導電部材（１３ａ）（第１電極）と、導電部材（１３ａ）（第１電極）に交差して配置された少なくとも１つの導電弾性体（１２）（第２電極）と、導電部材（１３ａ）（第１電極）と導電弾性体（１２）（第２電極）との間に介在する誘電体（１３ｂ）と、直列接続された複数の抵抗を有し、直列接続の両端が、それぞれ、検出回路（２０）側の電源供給ライン（Ｌ１０）およびグランドライン（Ｌ１３）に接続される抵抗アレイ（１１１）と、抵抗アレイ（１１１）の両端および隣り合う抵抗の接続位置のうち何れか１つのポイントを導電部材（１３ａ）（第１電極）に接続するスイッチ素子（１１２）（接続部）と、を備える。ここで、前記ポイントは、当該荷重センサ（１０）の識別情報に対応する位置に設定されている。

Description

荷重センサおよび荷重検出装置
　本発明は、静電容量に基づいて荷重を検出する荷重センサおよび荷重検出装置に関する。
　荷重センサは、産業機器、ロボットおよび車両などの分野において、幅広く利用されている。近年、コンピュータによる制御技術の発展および意匠性の向上とともに、人型のロボットおよび自動車の内装品等のような自由曲面を多彩に使用した電子機器の開発が進んでいる。それに合わせて、各自由曲面に高性能な荷重センサを装着することが求められている。
　以下の特許文献１には、計測領域に複数のセンサ部がマトリクス状に並んで配置された荷重センサと、荷重センサを制御して荷重を計測する制御部とを備えた荷重検出装置が記載されている。制御部は、測定対象のセンサ部に選択的に電圧を印加したときの電圧変化に基づいて、当該センサ部の静電容量を検出し、検出した静電容量から当該センサ部に付与されている荷重を計測する。
特願２０２１－２１１２７２号公報
　上記構成の荷重センサを多数並べて配置することで、荷重の検出範囲を顕著に広げることができる。しかしながら、このような使用形態において、何れかの荷重センサに配置誤りや結線ミスが生じ、あるいは、動作エラーが生じると、どの荷重センサがその対象であるかを特定するのが極めて困難である。
　かかる課題に鑑み、本発明は、荷重センサの特定を簡易に行うことが可能な荷重センサおよび荷重検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は、荷重センサに関する。この態様に係る荷重センサは、少なくとも１つの第１電極と、前記第１電極に交差して配置された少なくとも１つの第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する誘電体と、直列接続された複数の抵抗を有し、前記直列接続の両端が、それぞれ、検出回路側の電源供給ラインおよびグランドラインに接続される抵抗アレイと、前記抵抗アレイの前記両端および隣り合う前記抵抗の接続位置のうち何れか１つのポイントを前記第１電極に接続する接続部と、を備える。ここで、前記ポイントは、当該荷重センサの識別情報に対応する位置に設定されている。
　本態様に係る荷重センサによれば、電源供給ラインを介して抵抗アレイに電源電圧が印加されると、ポイントの位置、すなわち識別情報に応じた電圧が第１電極に現れる。このため、抵抗アレイに電源電圧を印加したときに第１電極に現れる電圧を検出回路側で検出することにより、荷重センサの識別情報を取得できる。よって、当該荷重センサの特定を簡易に行うことができる。
　本発明の第２の態様は、荷重検出装置に関する。この態様に係る荷重検出装置は、第１の態様に係る荷重センサと、前記検出回路と、を備える。
　第２の態様に係る荷重検出装置によれば、第１の態様に係る荷重センサを含むため、第１の態様と同様の効果が奏され得る。
　以上のとおり、本発明によれば、荷重センサの特定を簡易に行うことが可能な荷重センサおよび荷重検出装置を提供できる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１（ａ）は、実施形態１に係る、ベース部材と、ベース部材の上面に設置された導電弾性体とを模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る、図１（ａ）の構造体に導体線が設置された状態を模式的に示す斜視図である。 図２（ａ）は、実施形態１に係る、図１（ｂ）の構造体に糸が設置された状態を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、実施形態１に係る、図２（ａ）の構造体にシート状部材が設置された状態を模式的に示す斜視図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る、荷重センサの断面を模式的に示す図である。 図４（ａ）は、実施形態１に係る、荷重センサの内部の構成を模式的に示す平面図である。図４（ｂ）は、実施形態１に係る、荷重センサの平面図である。 図５は、実施形態１に係る、検出回路および荷重センサの構成を示す回路図である。 図６（ａ）は、実施形態１に係る、抵抗アレイの構成を模式的に示す図である。図６（ｂ）は、実施形態１に係る、抵抗アレイに対する各配線の接続形態の一例を模式的に示す図である。 図７（ａ）～（ｃ）は、実施形態１に係る、抵抗アレイの５つの接続端子に対するスイッチ素子の接続形態によって抵抗アレイに数字を割り当てる方法の一例を示す図である。 図８は、実施形態１に係る、識別情報読み出しモードにおける検出回路の状態を示す図である。 図９は、実施形態１に係る、静電容量計測モードにおける検出回路の状態を示す図である。 図１０は、実施形態１に係る、荷重検出装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、実施形態１に係る、操作端末に保持される管理情報の構成を示す図である。 図１２は、実施形態１に係る、識別情報の読み出し時における制御を示すフローチャートである。 図１３は、実施形態１に係る、エラー発生時における処理を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態２に係る、検出回路および荷重センサの構成を示す回路図である。 図１５は、実施形態２に係る、識別情報読み出しモードにおける検出回路の状態を示す図である。 図１６は、実施形態２に係る、静電容量計測モードにおける検出回路の状態を示す図である。
　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
　本発明に係る荷重検出装置は、付与された荷重に応じて処理を行う管理システム等に適用可能である。管理システムとしては、たとえば、在庫管理システム、ドライバーモニタリングシステム、コーチング管理システム、セキュリティー管理システム、介護・育児管理システムなどが挙げられる。
　在庫管理システムでは、たとえば、在庫棚に設けられた荷重センサにより、積載された商品の荷重が検出され、在庫棚に存在する商品の種類と商品の数とが検出される。これにより、店舗、工場、倉庫などにおいて、効率よく商品を管理できるとともに省人化を実現できる。また、冷蔵庫内に設けられた荷重センサにより、冷蔵庫内の食品の荷重が検出され、冷蔵庫内の食品の種類と食品の数や量とが検出される。これにより、冷蔵庫内の食品を用いた献立を自動的に提案できる。
　ドライバーモニタリングシステムでは、たとえば、操舵装置に設けられた荷重センサにより、ドライバーの操舵装置に対する荷重分布（たとえば、把持力、把持位置、踏力）がモニタリングされる。また、車載シートに設けられた荷重センサにより、着座状態におけるドライバーの車載シートに対する荷重分布（たとえば、重心位置）がモニタリングされる。これにより、ドライバーの運転状態（眠気や心理状態など）をフィードバックすることができる。
　コーチング管理システムでは、たとえば、シューズの底に設けられた荷重センサにより、足裏の荷重分布がモニタリングされる。これにより、適正な歩行状態や走行状態へ矯正または誘導することができる。
　セキュリティー管理システムでは、たとえば、床に設けられた荷重センサにより、人が通過する際に、荷重分布が検出され、体重、歩幅、通過速度および靴底パターンなどが検出される。これにより、これらの検出情報をデータと照合することにより、通過した人物を特定することが可能となる。
　介護・育児管理システムでは、たとえば、寝具や便座に設けられた荷重センサにより、人体の寝具および便座に対する荷重分布がモニタリングされる。これにより、寝具や便座の位置において、人がどのような行動を取ろうとしているかを推定し、転倒や転落を防止することができる。
　以下の実施形態の荷重検出装置は、たとえば、上記のような管理システムに適用される。以下の実施形態の荷重検出装置は、荷重を検出するための荷重センサと、荷重センサに組合わせられた検出回路と、検出回路を制御する制御回路と、を備える。以下の実施形態の荷重センサは、静電容量型荷重センサである。このような荷重センサは、「静電容量型感圧センサ素子」、「容量性圧力検出センサ素子」、「感圧スイッチ素子」などと称される場合もある。なお、以下の実施形態は、本発明の一実施形態であって、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。
　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、荷重センサ１０の高さ方向である。
　＜実施形態１＞
　図１（ａ）～図４（ｂ）を参照して、荷重センサ１０について説明する。
　図１（ａ）は、ベース部材１１と、ベース部材１１の上面（Ｚ軸正側の面）に設置された導電弾性体１２とを模式的に示す斜視図である。
　ベース部材１１は、弾性を有する絶縁性の平板状の部材である。ベース部材１１は、平面視において矩形の形状を有する。ベース部材１１の厚みは一定である。ベース部材１１の厚みは、たとえば、０．０１ｍｍ～２ｍｍである。ベース部材１１の厚みが小さい場合、ベース部材１１は、シート部材またはフィルム部材と呼ばれることもある。ベース部材１１は、非導電性の樹脂材料または非導電性のゴム材料から構成される。
　ベース部材１１に用いられる樹脂材料は、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（たとえば、ポリジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。ベース部材１１に用いられるゴム材料は、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。
　導電弾性体１２は、ベース部材１１の上面（Ｚ軸正側の面）に配置される。図１（ａ）では、ベース部材１１の上面に、３つの導電弾性体１２が配置されている。導電弾性体１２は、弾性を有する導電性の部材である。各導電弾性体１２は、Ｙ軸方向に長い帯状の形状を有する。３つの導電弾性体１２は、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んで配置されている。各導電弾性体１２のＹ軸負側の端部に、導電弾性体１２に対して電気的に接続された配線Ｗ１が設置される。配線Ｗ１は、Ｙ軸負方向に延びた後、Ｘ軸負方向に折り曲げられて、ベース部材１１のＸ軸負側の端部付近まで延びている。
　導電弾性体１２は、ベース部材１１の上面に、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、およびグラビアオフセット印刷などの印刷工法により形成される。これらの印刷工法によれば、ベース部材１１の上面に０．００１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の厚みで導電弾性体１２を形成することが可能となる。
　導電弾性体１２は、樹脂材料とその中に分散した導電性フィラー、またはゴム材料とその中に分散した導電性フィラーから構成される。
　導電弾性体１２に用いられる樹脂材料は、上述したベース部材１１に用いられる樹脂材料と同様、たとえば、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂（ポリジメチルポリシロキサン（たとえば、ＰＤＭＳ）など）、アクリル系樹脂、ロタキサン系樹脂、およびウレタン系樹脂等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。
　導電弾性体１２に用いられるゴム材料は、上述したベース部材１１に用いられるゴム材料と同様、たとえば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、および天然ゴム等からなる群から選択される少なくとも１種のゴム材料である。
　導電弾性体１２に用いられる導電性フィラーは、たとえば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｃ（カーボン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム（III））、およびＳｎＯ２（酸化スズ（IV））等の金属材料や、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ３，４－エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）からなる複合物）等の導電性高分子材料や、金属コート有機物繊維、金属線（繊維状態）等の導電性繊維からなる群から選択される少なくとも１種の材料である。
　図１（ｂ）は、図１（ａ）の構造体に導体線１３が設置された状態を模式的に示す斜視図である。
　導体線１３は、線形状を有し、図１（ａ）に示した導電弾性体１２の上面に重ねて配置されている。本実施形態では、３つの導体線１３が３つの導電弾性体１２の上面に重ねて配置されている。３つの導体線１３は、導電弾性体１２に交差するように、導電弾性体１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔をあけて並んで配置されている。各導体線１３は、３つの導電弾性体１２に跨がるよう、Ｘ軸方向に延びて配置されている。
　導体線１３は、たとえば、被覆付き銅線である。導体線１３は、線状の導電部材と、当該導電部材の表面に形成された誘電体とからなる。導体線１３の構成については、追って図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
　図２（ａ）は、図１（ｂ）の構造体に糸１４が設置された状態を模式的に示す斜視図である。
　図１（ｂ）のように導体線１３が配置された後、各導体線１３は、導体線１３の長手方向（Ｘ軸方向）に移動可能に、糸１４によりベース部材１１に接続される。図２（ａ）に示す例では、１２個の糸１４が、導電弾性体１２と導体線１３とが重なる位置以外の位置において、導体線１３をベース部材１１に接続している。糸１４は、化学繊維、天然繊維、またはそれらの混合繊維などにより構成される。
　図２（ｂ）は、図２（ａ）の構造体にベース部材１５が設置された状態を模式的に示す斜視図である。
　図２（ａ）に示した構造体の上方（Ｚ軸正側）から、ベース部材１５が設置される。ベース部材１５は、絶縁性の部材である。ベース部材１５は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、およびポリイミド等からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料である。ベース部材１５は、ベース部材１１と同じ材料からなっていてもよい。
　ベース部材１５は、Ｘ－Ｙ平面に平行な平板形状を有する。平面視において、ベース部材１５は、矩形の形状であり、Ｘ軸方向の幅がベース部材１１よりも狭い。Ｙ軸方向におけるベース部材１５の幅は、ベース部材１１と同じである。ベース部材１５のＺ軸方向の厚みは、たとえば、０．０１ｍｍ～２ｍｍである。
　ベース部材１５の外周四辺がベース部材１１の外周四辺に対して、シリコーンゴム系接着剤や糸などで接続される。これにより、ベース部材１１にベース部材１５が固定される。さらに、ベース部材１１のＸ軸負側の端部に、上方から回路基板１６が設置され、Ｘ軸正負方向にはみ出した導体線１３が切除される。こうして、荷重センサ１０が完成する。荷重センサ１０は、図２（ｂ）の状態から表裏反転された状態で使用される。
　図３（ａ）および図３（ｂ）は、荷重センサ１０を導電弾性体１２のＸ軸方向の中央位置でＹ－Ｚ平面に平行な面で切断したときの荷重センサ１０の断面を模式的に示す図である。図３（ａ）は、荷重が加えられていない状態を示し、図３（ｂ）は、荷重が加えられている状態を示している。
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、導体線１３は、導電部材１３ａと、導電部材１３ａに形成された誘電体１３ｂと、により構成される。導電部材１３ａは、導電性を有する線状の部材である。誘電体１３ｂは、導電部材１３ａの表面を被覆している。導電部材１３ａは、たとえば、銅により構成されている。導電部材１３ａの直径は、たとえば、約６０μｍである。
　誘電体１３ｂは、電気絶縁性を有し、たとえば、樹脂材料、セラミック材料、金属酸化物材料などにより構成される。誘電体１３ｂは、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂（たとえば、ポリエチレンテレフテレート樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などからなる群から選択される少なくとも１種の樹脂材料でもよく、Ａｌ２Ｏ３およびＴａ２Ｏ５などからなる群から選択される少なくとも１種の金属酸化物材料でもよい。
　図３（ａ）に示すように、荷重が加えられていない場合、導電弾性体１２と導体線１３との間にかかる力、および、ベース部材１５と導体線１３との間にかかる力は、ほぼゼロである。この状態から、図３（ｂ）に示すように、ベース部材１１のＺ軸負側の面に荷重が加えられると、導体線１３によって導電弾性体１２およびベース部材１１が変形する。
　図３（ｂ）に示すように、導体線１３は、荷重の付与により、導電弾性体１２に包まれるように導電弾性体１２に近付けられる。これに伴い、導体線１３と導電弾性体１２との接触面積が増加する。これにより、導電部材１３ａと導電弾性体１２との間の静電容量が変化する。導電部材１３ａと導電弾性体１２との間の静電容量が検出されることにより、この領域に付与された荷重が取得される。
　図４（ａ）は、荷重センサ１０の内部の構成を模式的に示す平面図である。図４（ａ）では、便宜上、糸１４およびベース部材１５の図示が省略されている。
　図４（ａ）に示すように、３つの導電弾性体１２と３つの導体線１３とが交わる位置に、荷重に応じて静電容量が変化する素子部Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３が形成される。各素子部は、導電弾性体１２と導体線１３との交点近傍の導電弾性体１２および導体線１３を含んでいる。
　各素子部において、導体線１３は、静電容量の一方の極（たとえば陽極）を構成し、導電弾性体１２は、静電容量の他方の極（たとえば陰極）を構成する。すなわち、導体線１３内の導電部材１３ａ（図３（ａ）、（ｂ）参照）は、荷重センサ１０（静電容量型荷重センサ）の一方の電極を構成し、導電弾性体１２は、荷重センサ１０（静電容量型荷重センサ）の他方の電極を構成し、導体線１３に含まれる誘電体１３ｂ（図３（ａ）、（ｂ）参照）は、荷重センサ１０（静電容量型荷重センサ）において静電容量を規定する誘電体に対応する。
　各素子部に対してＺ軸方向に荷重が加わると、導体線１３が導電弾性体１２に包み込まれる。これにより、導体線１３と導電弾性体１２との接触面積が変化し、当該導体線１３と当該導電弾性体１２との間の静電容量が変化する。導体線１３の端部および導電弾性体１２に設置された配線Ｗ１の端部は、回路基板１６を介して、後述の検出回路２０に接続される。
　素子部Ａ１１に対して荷重が加えられると、素子部Ａ１１において、誘電体１３ｂを介して、導体線１３の導電部材１３ａと導電弾性体１２との接触面積が増加する。この場合、最もＸ軸負側の導電弾性体１２と最もＹ軸正側の導体線１３との間の静電容量を検出することにより、素子部Ａ１１において加えられた荷重を算出することができる。同様に、他の素子部においても、当該他の素子部において交わる導電弾性体１２と導体線１３との間の静電容量を検出することにより、当該他の素子部に付与された荷重を算出することができる。
　回路基板１６のＺ軸負側の面には、配線パターンが形成されている。この配線パターン上の対応する端子領域に、３つの導体線１３（導電部材１３ａ）および３つの配線Ｗ１がそれぞれ半田付けされる。回路基板１６には、コネクタ（図示せず）が配置され、このコネクタに配線パターンが接続される。これにより、３つの導体線１３（導電部材１３ａ）および３つの配線Ｗ１が、回路基板１６の配線パターンを介して、コネクタの対応する端子に接続される。コネクタは、ケーブルを介して、後述の検出回路２０に接続される。こうして、３つの導体線１３（導電部材１３ａ）および３つの配線Ｗ１が、検出回路２０に接続される。
　さらに、回路基板１６には、後述の抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２が実装されている。これら抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２をコネクタの対応する端子に接続するための配線パターンが、さらに、回路基板１６に配置されている。これにより、抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２は、検出回路２０に接続される。
　図４（ｂ）は、荷重センサ１０の構成を示す平面図である。
　図４（ｂ）には、荷重センサ１０を表裏反転させた状態が示されている。すなわち、荷重の検出面であるベース部材１１の上面が、図４（ｂ）に示されている。
　図４（ｂ）に示すように、ベース部材１１上面の回路基板１６に対応する領域には、ラベル１６ａと記憶媒体１６ｂとが貼付されている。ラベル１６ａには、荷重センサ１０の識別情報が印字され、記憶媒体１６ｂには荷重センサ１０の識別情報が読み出し可能に保持されている。記憶媒体１６ｂは、たとえば、バーコードや、ＱＲコード（登録商標）である。記憶媒体１６ｂが、ＲＦＩＤタグ等の他の読み出し可能な他の媒体であってもよい。
　識別情報は、たとえば、荷重センサ１０の製造シリアルナンバーである。この場合、ラベル１６ａには、当該荷重センサ１０の製造シリアルナンバーを示す数字が表記され、記憶媒体１６ｂには、このシリアルナンバーが保持される。使用者は、ラベル１６ａの表記から、当該荷重センサ１０の識別情報を把握できる。また、使用者は、携帯端末やバーコードリーダ等で記憶媒体１６ｂから識別情報を読み取ることで、荷重センサ１０ごとの識別情報を管理できる。
　なお、本実施形態では、後述のように、これらの識別情報が、回路基板１６に実装された抵抗アレイによっても保持されている。抵抗アレイによる識別情報の保持方法およびその読み出し方法は、追って、図６（ａ）～図９を参照して説明する。
　図５は、検出回路２０および荷重センサ１０の構成を示す回路図である。図５では、便宜上、荷重センサ１０の荷重検出領域の構成として、導体線１３（導電部材１３ａ、誘電体１３ｂ）と導電弾性体１２のみが図示され、導電弾性体１２は、線状に図示されている。
　検出回路２０は、荷重センサ１０の静電容量を計測するための構成として、スイッチ２１１と、抵抗２１２と、等電位生成部２１３と、スイッチ２１４、２１５と、抵抗２１６と、出力端子２１７と、第１切替部２１８と、第２切替部２１９とを備える。検出回路２０は、荷重センサ１０に対し、導体線１３と導電弾性体１２との交差位置における静電容量を検出するための回路である。
　スイッチ２１１の一方の端子は、電源電圧Ｖｃｃの電源供給ラインＬ１０に接続されており、スイッチ２１１の他方の端子は、抵抗２１２に接続されている。抵抗２１２は、スイッチ２１１と複数の導体線１３との間に配置されている。抵抗２１２の下流側端子には、供給ラインＬ１１が接続されている。
　供給ラインＬ１１は、第１切替部２１８、等電位生成部２１３、抵抗２１６および出力端子２１７に接続されている。等電位生成部２１３の出力側端子は、供給ラインＬ１２に接続されている。等電位生成部２１３は、オペアンプであり、出力側端子と入力側のマイナス端子とが互いに接続されている。等電位生成部２１３は、供給ラインＬ１１の電位（抵抗２１２の下流側の電位）と等電位の抑止電圧を生成する。
　供給ラインＬ１２は、等電位生成部２１３、第１切替部２１８および第２切替部２１９に接続されている。スイッチ２１４は、供給ラインＬ１２とグランドラインＬ１３との間に介挿された抵抗成分を含む電気素子である。図５では、便宜上、スイッチ２１４の切り替え機能がスイッチ部２１４ａとして示され、スイッチ２１４の抵抗成分が抵抗部２１４ｂとして図示されている。スイッチ部２１４ａがオン状態に設定されると、抵抗部２１４ｂを介して供給ラインＬ１２がグランドラインＬ１３に接続される。
　スイッチ２１５は、供給ラインＬ１１とグランドラインＬ１３との間に介挿されている。スイッチ２１５がオン状態に設定されると、抵抗２１６を介して供給ラインＬ１１がグランドラインＬ１３に接続される。出力端子２１７は、後述するＡＤコンバータ４０（図１０参照）に接続されている。
　第１切替部２１８は、抵抗２１２の下流側の電位を供給するための供給ラインＬ１１および抑止電圧を供給するための供給ラインＬ１２の何れか一方を選択的に導体線１３に供給する。
　具体的には、第１切替部２１８は、３つのマルチプレクサ２１８ａを備えている。３つのマルチプレクサ２１８ａの出力側端子は、それぞれ、３つの導体線１３（導電部材１３ａ）に一対一で接続されている。各マルチプレクサ２１８ａの入力側端子は２つ設けられている。一方の入力側端子に供給ラインＬ１１が接続されており、この入力側端子に、供給ラインＬ１１および抵抗２１２を介して、電源供給ラインＬ１０から電圧が印加される。マルチプレクサ２１８ａの他方の入力側端子は、供給ラインＬ１２に接続されており、この入力側端子に、供給ラインＬ１２を介して、等電位生成部２１３から抑止電圧が印加される。
　第２切替部２１９は、抑止電圧を供給するための供給ラインＬ１２およびグランドに繋がるグランドラインＬ１３の何れか一方を選択的に導電弾性体１２に接続する。
　具体的には、第２切替部２１９は、３つのマルチプレクサ２１９ａを備えている。３つのマルチプレクサ２１９ａの出力側端子は、それぞれ、３つの導電弾性体１２に一対一で接続されている。各マルチプレクサ２１９ａの入力側端子は２つ設けられている。一方の入力側端子に供給ラインＬ１２が接続されており、この入力側端子に、供給ラインＬ１２を介して、等電位生成部２１３から抑止電圧が印加される。マルチプレクサ２１９ａの他方の入力側端子は、グランドラインＬ１３に接続されている。
　スイッチ２１１、スイッチ部２１４ａ、スイッチ２１５、マルチプレクサ２１８ａ、２１９ａおよびスイッチ２２１の切り替えは、後述のように、制御回路３０により制御される。
　検出回路２０は、荷重センサ１０の識別情報を読み出すための構成として、スイッチ２２１と、抵抗２２２とを備えている。スイッチ２２１と抵抗２２２との間の配線Ｌ１４は、３つの抵抗アレイ１１１の一方の端子に接続されている。抵抗２２２は、３つのスイッチ素子１１２にそれぞれ接続されている。スイッチ２２１が閉じられると、電源供給ラインＬ１０の電源電圧Ｖｃｃが、３つの抵抗アレイ１１１の一方の端子と、３つのスイッチ素子１１２とにそれぞれ印加される。
　図２（ｂ）に示した回路基板１６には、図５に示すように、３つの抵抗アレイ１１１と、３つのスイッチ素子１１２とが実装されている。各々の抵抗アレイ１１１は、複数の抵抗が直列接続されて構成される。ここでは、４つの抵抗が直列接続されて抵抗アレイ１１１が構成されている。これら４つの抵抗の抵抗値は同じである。また、３つの抵抗アレイ１１１は、同じ構成である。
　３つのスイッチ素子１１２は、それぞれ、３つの抵抗アレイ１１１および３つの導体線１３に対応して配置されている。スイッチ素子１１２は、対応する抵抗アレイ１１１と対応する導体線１３（導電部材１３ａ）とを接続する配線に介挿され、これら抵抗アレイ１１１と導体線１３とを接続および非接続に切り替える。
　各々のスイッチ素子１１２は、抵抗２２２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されると、抵抗アレイ１１１と導体線１３とを接続するよう動作する。すなわち、スイッチ素子１１２は、抵抗２２２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されることにより、非導通状態（開放状態）から導通状態（閉塞状態）に切り替わる。
　スイッチ素子１１２は、たとえば、スイッチングトランジスタにより構成される。この場合、各々のスイッチ素子１１２を構成するスイッチングトランジスタのベース端子に、抵抗２２２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加される。スイッチ素子１１２は、電磁式のスイッチ素子等、電源電圧Ｖｃｃの印加により非導通状態（開放状態）から導通状態（閉塞状態）に切り替わる他の方式のスイッチ素子であってもよい。
　各々の抵抗アレイ１１１は、一方の端子が、検出回路２０側のスイッチ２２１と抵抗２２２との間の配線Ｌ１４に接続され、他方の端子は、グランドラインＬ１３に接続される。これらの接続は、上記のように、回路基板１６の配線パターンおよびコネクタと、コネクタに接続されたケーブルを介して行われる。
　３つのスイッチ素子１１２の一方の端子Ｔ１は、回路基板１６の配線パターンを介して、３つの導体線１３（導電部材１３ａ）がそれぞれ半田付けされる回路基板１６上の端子領域に接続されている。したがって、これら端子領域に導体線１３が半田付けされると、導体線１３と、スイッチ素子１１２の一方の端子Ｔ１とが接続される。
　各々のスイッチ素子１１２の他方の端子Ｔ２は、対応する抵抗アレイ１１１の両端および隣り合う抵抗の接続位置のうち何れか１つのポイントに接続される。
　図６（ａ）は、抵抗アレイ１１１の構成を模式的に示す図である。
　抵抗アレイ１１１は、４つの抵抗１１１ａと、５つの接続端子１１１ｂと、電源接続端子１１１ｃと、グランド接続端子１１１ｄとを備えている。５つの接続端子１１１ｂは、スイッチ素子１１２の端子Ｔ２に接続される端子である。５つの接続端子１１１ｂは、抵抗アレイ１１１の両端および隣り合う抵抗１１１ａの接続位置の何れかのポイントに繋がっている。電源接続端子１１１ｃは、図５のスイッチ２２１と抵抗２２２との間に繋がる配線が接続される端子である。グランド接続端子１１１ｄは、グランドラインＬ１３に繋がる配線が接続される端子である。
　図６（ｂ）に示すように、電源接続端子１１１ｃは、図５のスイッチ２２１と抵抗２２２との間の配線Ｌ１４へと繋がる回路基板１６上の配線パターンに、半田で接続される。また、グランド接続端子１１１ｄは、図５のグランドラインＬ１３へと繋がる回路基板１６上の配線パターンに、半田で接続される。また、５つの接続端子１１１ｂの何れか１つに、スイッチ素子１１２の抵抗アレイ１１１側の端子が、回路基板１６においてワイヤーボンディング等により接続される。接続方法は、ワイヤーボンディングに限らず、他の方法であってもよい。
　図７（ａ）～（ｃ）は、５つの接続端子１１１ｂに対するスイッチ素子１１２の端子Ｔ２の接続形態によって抵抗アレイ１１１に数字を割り当てる方法の一例を示す図である。
　ここでは、５つの接続端子１１１ｂのうち、上から１番目の接続端子１１１ｂにスイッチ素子１１２が接続された場合に０が割り当てられ、上から２番目、３番目、４番目、５番目の接続端子１１１ｂにスイッチ素子１１２が接続された場合に、それぞれ、１、２、３、４が割り当てられる。したがって、１つの抵抗アレイ１１１に対して０～４の５つの数字が割り当てられる。
　ここで、電源接続端子１１１ｃおよびグランド接続端子１１１ｄが、それぞれ、電源供給ラインＬ１０およびグランドラインＬ１３に接続された場合、５つの接続端子１１１ｂには、電源電圧Ｖｃｃを４つの抵抗で分圧した電圧が現れる。すなわち、この場合、上から１番目の接続端子１１１ｂには電源電圧Ｖｃｃと同じ大きさの電圧が生じ、上から２番目、３番目、４番目、５番目の接続端子１１１ｂには、それぞれ、（３／４）・Ｖｃｃ、（２／４）・Ｖｃｃ、（１／４）・Ｖｃｃおよび０Ｖの電圧が現れる。
　したがって、５つの接続端子１１１ｂの何れにスイッチ素子１１２の端子Ｔ２を接続するかに応じて、スイッチ素子１１２を介して抵抗アレイ１１１から導体線１３に印加される電圧の大きさが、Ｖｃｃ、（３／４）・Ｖｃｃ、（２／４）・Ｖｃｃ、（１／４）・Ｖｃｃ、０Ｖの間で変化する。よって、この電圧を検出することで、５つの接続端子１１１ｂのうち何れにスイッチ素子１１２が接続されているのか、すなわち、抵抗アレイ１１１とスイッチ素子１１２の端子Ｔ２との接続形態により割り当てられた数字を検出できる。
　図５に戻って、回路基板１６には、抵抗アレイ１１１とスイッチ素子１１２の組が３つ配置されている。上記のように、１つの抵抗アレイ１１１とスイッチ素子１１２との組によって、０～４の５つの数字を表現できる。したがって、これら３組の抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２によって、５進数３桁の、５の３乗の種類の数を表現できる。よって、これら各組の抵抗アレイ１１１とスイッチ素子１１２の端子Ｔ２との接続位置を荷重センサ１０の識別情報（たとえば、製造シリアルナンバー）に応じた位置に設定することにより、これら３組の抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２に、当該荷重センサ１０の識別情報を保持させることができる。
　なお、１つの抵抗アレイ１１１に含まれる抵抗１１１ａの数を増やすことで、各桁に割り当てられ得る数字の種類を増やすことができる。これにより、３つの抵抗アレイ１１１で表現可能な識別情報の種類をさらに増やすことができる。また、図５の構成では、荷重センサ１０に３つの導体線１３が配置されたため、抵抗アレイ１１１の配置数も３つであったが、荷重センサ１０に４つ以上の導体線１３が配置されれば、４つ以上の抵抗アレイ１１１とスイッチ素子１１２との組を、荷重センサ１０に配置できる。これにより、これらの組で表現可能な桁数を増やすことができ、これらの組で表現可能な識別情報の種類をさらに増やすことができる。
　なお、数字の割り当て方法は、図７（ａ）～（ｃ）に示した方法に限られるものではない。たとえば、図７（ａ）～（ｃ）の例において、下から１番目の接続端子１１１ｂにスイッチ素子１１２の端子Ｔ２が接続された場合に０が割り当てられ、下から２番目、３番目、４番目、５番目の接続端子１１１ｂにスイッチ素子１１２の端子Ｔ２が接続された場合に、それぞれ、１、２、３、４が割り当てられてもよい。
　次に、識別情報の読み出し時における検出回路２０の制御について説明する。
　図８は、識別情報の読み出し時（識別情報読み出しモード）における検出回路２０の状態を示す図である。図８では、便宜上、識別情報読み出しに関連する配線および抵抗が太線で示されている。
　識別情報の読み出し時には、スイッチ２１１、２１４、２１５が開放され、スイッチ２２１が閉じられる。スイッチ２１１が閉じられることにより、電源電圧Ｖｃｃが３つの抵抗アレイ１１１にそれぞれ供給される。また、抵抗２２２を介して電源電圧Ｖｃｃが３つのスイッチ素子１１２にそれぞれ印加される。これにより、３つのスイッチ素子１１２は、何れも、導通状態に切り替わる。
　こうして、３つのスイッチ素子１１２が導通状態に切り替わると、抵抗アレイ１１１に対する各々のスイッチ素子１１２の端子Ｔ２の接続形態、すなわち、図６（ａ）の５つの接続端子１１１ｂの何れに端子Ｔ２が接続されているかに応じた電圧が、各々のスイッチ素子１１２を介して対応する導体線１３に印加される。
　ここで、図８の状態では、第１切替部２１８の３つのマルチプレクサ２１８ａのうち最上段のマルチプレクサ２１８ａのみが供給ラインＬ１１に接続されている。このため、最上段の抵抗アレイ１１１および最上段のスイッチ素子１１２を介して最上段の導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。
　このとき、最上段の導体線１３に交差する３つの導電弾性体１２には、等電位生成部２１３から、供給ラインＬ１１と同電位の抑止電圧が印加されているため、素子部Ａ１１～Ａ１３は回路的に無効化される。このため、出力端子２１７には、最上段の抵抗アレイ１１１からの電圧が適正に反映される。したがって、後述の制御回路３０により、出力端子２１７の電圧を検出することで、最上段の抵抗アレイ１１１と最上段のスイッチ素子１１２との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　続いて、第１切替部２１８の最上段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１２側に切り替えられ、中段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１１側に切り替えられる。これにより、中段の抵抗アレイ１１１および中段のスイッチ素子１１２を介して中段の導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。したがって、後述の制御回路３０により、出力端子２１７の電圧を検出することで、中段の抵抗アレイ１１１と中段のスイッチ素子１１２との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　続いて、第１切替部２１８の中段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１２側に切り替えられ、最下段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１１側に切り替えられる。これにより、最下段の抵抗アレイ１１１および最下段のスイッチ素子１１２を介して最下段の導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。したがって、後述の制御回路により、出力端子２１７の電圧を検出することで、最下段の抵抗アレイ１１１と最下段のスイッチ素子１１２との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　こうして取得した３つの数字から、当該荷重センサ１０に対応付けられた３桁の識別情報が取得される。これにより、識別情報の取得動作が終了する。
　次に、荷重検出時における検出回路２０の制御について説明する。
　たとえば、図５の構成において、素子部Ａ１１の荷重を検出する場合、第１切替部２１８に含まれる３つのマルチプレクサ２１８ａおよび第２切替部２１９に含まれる３つのマルチプレクサ２１９ａは、図５の状態に設定される。すなわち、素子部Ａ１１の一方の電極を構成する導体線１３（導電部材１３ａ）に接続された最上段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１１に接続され、素子部Ａ１１の他方の電極を構成する導電弾性体１２に接続された最左段のマルチプレクサ２１９ａがグランドラインＬ１３に接続される。また、スイッチ２１１、２２１、２１４、２１５は、図５のように開放状態に設定される。３つのスイッチ素子１１２は、非導通となる。
　この状態から、図９に示すように、スイッチ２１１が一定期間だけ閉じられる。これにより、素子部Ａ１１に電源電圧Ｖｃｃが印加され、素子部Ａ１１の蓄電に応じて出力端子２１７の電圧が、素子部Ａ１１の静電容量と抵抗２１２とで規定される時定数によって増加する。素子部Ａ１１の静電容量は、上記のように、素子部Ａ１１に付与されている荷重に応じた値となっている。したがって、スイッチ２１１を閉じてから所定期間経過後の出力端子２１７の電圧値は、素子部Ａ１１に付与されている荷重に応じた値となる。この電圧値により、素子部Ａ１１の静電容量に応じた荷重が算出される。
　なお、図９の状態では、スイッチ２２１およびスイッチ素子１１２が開放されているため、３つの抵抗アレイ１１１は、検出回路２０から切り離された状態（フロート状態）にある。したがって、３つの抵抗アレイ１１１が、出力端子２１７の電圧に影響することはない。よって、出力端子２１７の電圧から、素子部Ａ１１の静電容量および荷重を適正に算出できる。
　こうして、スイッチ２１１が一定期間だけ閉じられた後、スイッチ２１１が開放され、スイッチ２１４、２１５が閉じられる。これにより素子部Ａ１１に蓄積された電荷が、抵抗２１６およびスイッチ２１５を介してグランドに放電される。また、他の素子部に電荷が蓄積されていれば、これら素子部の電荷がスイッチ２１４を介してグランドに放電される。
　こうして、放電が行われた後、スイッチ２１１とともに、スイッチ２１４、２１５が開放される。そして、素子部Ａ１１の右隣の素子部Ａ１２に対する荷重検出を行う工程へと制御が移行する。この工程では、この素子部Ａ１２に電圧を印加するために、第２切替部２１９に含まれる３つのマルチプレクサ２１９ａのうち、真ん中のマルチプレクサ２１９ａがグランドラインＬ１３に接続され、残り２つのマルチプレクサ２１９ａは、供給ラインＬ１２に接続される。第１切替部２１８に含まれる３つのマルチプレクサ２１８ａの状態はそのまま維持される。
　この状態で、スイッチ２１１が一定期間だけ閉じられて、素子部Ａ１２に電源電圧Ｖｃｃが印加される。そして、上記と同様、出力端子２１７の電圧値からこの素子部Ａ１２の荷重が算出される。その後、上記と同様、スイッチ２１４、２１５が閉じられて放電が行われる。
　その他の素子部についても、第１切替部２１８および第２切替部２１９が制御されて検出対象の素子部に電圧Ｖｃｃが印加され、出力端子２１７の電圧値から、検出対象の素子部の荷重が算出される。そして、全ての素子部について荷重の検出が行われると、再び、素子部Ａ１１から同様の制御が行われ、次のルーチンにおける各素子部の荷重検出が行われる。
　図１０は、荷重検出装置１の構成を示すブロック図である。
　荷重検出装置１は、上述の荷重センサ１０および検出回路２０と、制御回路３０と、ＡＤコンバータ４０とを備えている。
　制御回路３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路とメモリとを備え、所定のプログラムに従って各部を制御する。また、制御回路３０は、上記のように検出回路２０を制御して、荷重センサ１０の各素子部の荷重を算出する。また、制御回路３０は、上記のように検出回路２０を制御して、荷重センサ１０の識別情報を取得する。さらに、制御回路３０は、荷重の検出結果を含む各種情報を、操作端末２に適宜送信する。
　ＡＤコンバータ４０は、図５の出力端子２１７から出力される電圧をデジタルデータに変換して、制御回路３０に出力する。
　操作端末２は、たとえば、パーソナルコンピュータである。操作端末２は、制御回路３０から供給される情報の表示や、制御回路３０に対する情報の入力に用いられる。操作端末２には、荷重検出装置１を用いた荷重検出のためのアプリケーションプログラムがインストールされる。このアプリケーションプログラムを起動することで、荷重検出に関する情報の表示や情報の入力が可能となる。操作端末２は、パーソナルコンピュータに限らず、専用端末であってもよい。
　なお、図１０では、１つの荷重検出装置１が操作端末２に接続されているが、複数の荷重検出装置１が操作端末２に接続され得る。この場合、操作端末２は、接続された各々の荷重検出装置１に対する情報の入出力に用いられる。これらの荷重検出装置１と操作端末２とによって荷重検出システムが構成される。
　操作端末２は、外部通信網を介して、管理サーバ３と通信を行う。管理サーバ３には、荷重センサ１０の管理情報が荷重センサ１０の識別情報（たとえば、製造シリアルナンバー）に対応付けて記憶されている。管理サーバ３は、たとえば、荷重センサ１０の製造メーカにより管理および運営される。製造メーカの管理者は、たとえば、荷重センサ１０の個体差に基づく特性データを、荷重センサ１０に割り当てた上述の識別情報に対応付けて、管理サーバ３に記憶させる。この特性データには、図９の出力端子２１７から出力される電圧から静電容量および荷重を算出する際のパラメータ値を補正するためのデータが含まれている。このデータは、当該荷重センサ１０の素子部ごとに設定されている。
　制御回路３０は、図８を参照して説明した制御により荷重センサ１０の識別情報を取得すると、取得した識別情報を操作端末２に出力する。これに応じて、操作端末２は、管理サーバ３にアクセスし、当該識別情報に対応する特性データを管理サーバ３から取得する。特性データの取得は、図４（ｂ）の記憶媒体１６ｂから読み出した識別情報を用いて行われてもよい。
　操作端末２は、管理サーバ３から取得した特性データを、図１１に示すように、識別情報に対応付けて自身の記憶部に記憶させる。図１１の例では、複数の荷重検出装置１が操作端末２に接続されており、各々の荷重検出装置１に含まれる荷重センサ１０の特性データが、当該荷重センサ１０の識別情報に対応付けられて記憶されている。
　図１２は、識別情報の読み出し時における制御を示すフローチャートである。
　制御回路３０は、制御モードが識別情報の読み出しモードに設定されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、図８を参照して説明した識別情報の読み出し処理を実行する（Ｓ１０２）。読み出しモードの設定は、操作端末２から識別情報の読み出し指示を受けたことにより行われる。操作端末２は、たとえば、図１０に示した荷重検出システムが起動されることに応じて、識別情報の読み出し指示を各荷重検出装置１に送信する。これにより、各荷重検出装置１の制御回路３０は、制御モードを識別情報の読み出しモードに設定する。
　次に、制御回路３０は、読み出した識別情報が操作端末２に登録されているか否かを確認する（Ｓ１０３）。ここで、制御回路３０は、読み出した識別情報を操作端末２に送信して、当該識別情報の登録の有無を確認する。
　操作端末２は、受信した識別情報が図１１の管理情報に含まれているか否かを判定する。操作端末２は、受信した識別情報が管理情報に含まれている場合、登録がなされていることを示す通知と、当該識別情報に対応付けられている特性データを制御回路３０に送信する。
　他方、受信した識別情報が管理情報に含まれていない場合、操作端末２は、一旦、管理サーバ３にアクセスして、当該識別情報に対応する特性データを管理サーバ３から取得する処理を行う。これに対し、管理サーバ３から特性データを受信すると、制御回路３０は、受信した特性データとともに、登録がなされていることを示す通知を制御回路３０に送信する。このとき、制御回路３０は、受信した特性データを当該識別情報に対応付けて、自身の記憶部に記憶させる。他方、管理サーバ３から、当該識別情報に対応する特性データを受信できなかった場合、当該識別情報は登録されていないことを示す通知を、制御回路３０に送信する。
　操作端末２から識別情報が登録されていることを示す通知を受信すると、制御回路３０は、ステップＳ１０３の判定をＹＥＳとして、当該通知とともに受信した特性データで、各素子部の静電容量および荷重を算出する際のパラメータ値を初期設定し（Ｓ１０４）、荷重の計測モードへと移行する（Ｓ１０５）。これにより、制御回路３０は、図１２の処理を終了する。
　他方、操作端末２から識別情報が登録されていないことを示す通知を受信すると、制御回路３０は、ステップＳ１０３の判定をＮＯとして、当該荷重センサ１０には特性データが登録されていないことを示す未対応フラグをセットし（Ｓ１０６）、当該荷重センサ１０を用いた荷重の計測を停止させる（Ｓ１０７）。この場合、操作端末２には、当該荷重センサ１０にエラーがあることを示す通知がその識別情報とともに表示される。これにより、制御回路３０は、図１２の処理を終了する。
　図１３は、エラー発生時における処理を示すフローチャートである。
　制御回路３０は、荷重センサ１０にエラーが発生した場合（Ｓ２０１）、自身の記憶部から荷重センサ１０の識別情報を抽出する（Ｓ２０２）。
　ここで、ステップＳ２０１では、たとえば、導体線１３と導電弾性体１２との短絡や、導体線または配線の断線によって、所定の素子部に対する静電容量の計測時に、出力端子２１７から適正に電圧が出力されなかった場合に、エラーが発生したと判定される。また、ステップＳ２０２では、図１２のステップＳ１０２において読み出した識別情報が記憶部から抽出される。すなわち、制御回路３０は、ステップＳ１０５で計測モードへと移行する際に、ステップＳ１０２で読み出した識別情報を自身の記憶部に記憶させる。ステップＳ２０２では、この識別情報が記憶部から抽出される。
　制御回路３０は、抽出した識別情報とともに、エラーが生じたことを示す通知を、操作端末２に送信し（Ｓ２０３）、荷重の計測処理を停止させる（Ｓ２０４）。これにより、制御回路３０は、図１３の処理を終了する。
　操作端末２は、ステップＳ２０３においてエラー通知を受信すると、このエラー通知とともに受信した識別情報とエラーメッセージとを含むエラー報知画面を、自身の表示部に表示させる。このとき、操作端末２は、さらに、エラーが生じたことを示すアラート音やメッセージ音声を、自身のスピーカから出力させてもよい。
　使用者は、表示部に表示されたエラー報知画面を参照することにより、何れかの荷重検出装置１にエラーが生じたことを把握する。このとき、使用者は、エラー報知画面に含まれる荷重センサ１０の識別情報と、使用中の各々の荷重センサ１０に付されたラベル１６ａ（図４（ｂ）参照）の識別情報とを対照することで、使用中の荷重センサ１０の中からエラーが生じた荷重センサ１０を特定できる。これにより、使用者は、エラーが生じた荷重センサ１０を新たな荷重センサ１０に交換する等、その後の対応を円滑に進めることができる。
　＜実施形態１の効果＞
　本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
　図１（ａ）～図４（ｂ）、図５、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、荷重センサ１０は、少なくとも１つの導電部材１３ａ（第１電極）と、導電部材１３ａ（第１電極）に交差して配置された少なくとも１つの導電弾性体１２（第２電極）と、導電部材１３ａ（第１電極）と導電弾性体１２（第２電極）との間に介在する誘電体１３ｂと、直列接続された複数の抵抗１１１ａを有し、直列接続の両端が、それぞれ、検出回路２０側の電源供給ラインＬ１０およびグランドラインＬ１３に接続される抵抗アレイ１１１と、抵抗アレイ１１１の両端および隣り合う抵抗１１１ａの接続位置のうち何れか１つのポイント（接続端子１１１ｂ）を導電部材１３ａ（第１電極）に接続するスイッチ素子１１２（接続部）および回路基板１６の配線パターン（接続部）と、を備える。ここで、スイッチ素子１１２が接続される抵抗アレイ１１１の上記ポイントは、当該荷重センサ１０の識別情報に対応する位置に設定されている。
　この構成によれば、図８を参照して説明したように、電源供給ラインＬ１０を介して抵抗アレイ１１１に電源電圧Ｖｃｃが印加されると、ポイントの位置、すなわち識別情報に応じた電圧が導電部材１３ａ（第１電極）に現れる。このため、抵抗アレイ１１１に電源電圧Ｖｃｃを印加したときに導電部材１３ａ（第１電極）に現れる電圧を検出回路２０側で検出することにより、荷重センサ１０の識別情報を取得できる。よって、当該荷重センサ１０の特定を簡易に行うことができる。
　図５に示したように、抵抗アレイ１１１の接続位置（ポイント）と導体線１３（導電部材１３ａ：第１電極）とを接続および非接続に切り替えるスイッチ素子１１２が配置されている。これにより、図９に示すように、素子部の静電容量を計測する際にスイッチ素子１１２を開放させることで、抵抗アレイ１１１を導体線１３（導電部材１３ａ：第１電極）から切り離すことができる。よって、素子部の静電容量の計測において、出力端子２１７から出力される電圧に抵抗アレイ１１１の影響が生じることは適切に防ぐことができる。
　図５に示したように、検出回路２０は、抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２の両方に繋がる配線Ｌ１４と電源供給ラインＬ１０とを接続および非接続に切り替えるスイッチ２２１を備え、スイッチ素子１１２は、スイッチ２２１が閉じられることにより、配線Ｌ１４に電源供給ラインＬ１０が接続されて電源電圧Ｖｃｃが印加されると、抵抗アレイ１１１の接続位置（ポイント）と導体線１３（導電部材１３ａ：第１電極）とを接続するよう動作する。この構成によれば、スイッチ素子１１２を切り替えるための構成を荷重センサ１０側に設けずとも、検出回路２０側からスイッチ素子１１２に電源電圧Ｖｃｃを印加するだけで、スイッチ素子１１２を導通状態に設定できる。よって、荷重センサ１０の構成を簡素にできる。
　図１（ａ）～図４（ｂ）、図５に示したように、荷重センサ１０は、導電部材１３ａ（第１電極）を複数備え、抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２（接続部）の組を導電部材１３ａ（第１電極）ごとに備えている。このように、抵抗アレイ１１１およびスイッチ素子１１２の組を複数備えることにより、識別情報の桁数（数の組合せ）を増やすことができる。よって、設定可能な識別情報の種類を増やすことができる。
　図１（ａ）～図４（ｂ）に示したように、荷重センサ１０は、導電弾性体１２（第２電極）を複数備え、複数の前記第１電極と複数の前記第２電極との交差位置がマトリクス状に配置される。この構成によれば、交差位置（素子部）の数を増やすことができ、より広い範囲において荷重の分布を計測できる。
　図４（ｂ）に示したように、荷重センサ１０の表面に、識別情報を示す表記（ラベル１６ａ）が付されている。これにより、使用者は、この表記（ラベル１６ａ）を参照することで、抵抗アレイ１１１から読み取った識別情報に対応する荷重センサ１０がどこにあるかを円滑かつ的確に把握できる。よって、使用者は、たとえば、エラー発生時に、エラーが生じた荷重センサ１０を円滑に特定でき、当該荷重センサ１０の交換作業等を円滑に進めることができる。
　図４（ｂ）に示したように、荷重センサ１０の表面に、識別情報を読み取り可能な記憶媒体１６ｂが付されている。これにより、使用者は、上記のように、携帯端末やバーコードリーダ等で記憶媒体１６ｂから識別情報を読み取ることで、荷重センサ１０ごとの識別情報を管理できる。たとえば、使用者は、荷重センサ１０の配置レイアウトを管理でき、各々の荷重センサ１０の配置ミスや配置漏れ等を円滑に確認できる。
　図９を参照して説明したように、検出回路２０は、静電容量計測モードにおいて、電源電圧Ｖｃｃを導電部材１３ａ（第１電極）に印加して、導電部材１３ａ（第１電極）と導電弾性体１２（第２電極）との交差位置の静電容量に応じて変化する導電部材１３ａ（第１電極）の電圧を出力端子２１７に出力する。また、図８を参照して説明したように、検出回路２０は、識別情報読出モードにおいて、電源電圧Ｖｃｃを抵抗アレイ１１１に印加して、抵抗アレイ１１１に対するスイッチ素子１１２の接続位置（ポイント）に現れる電圧を、導電部材１３ａ（第１電極）を介して出力端子２１７に出力する。これにより、出力端子２１７を、静電容量の計測と識別情報の読み出しに共用できる。よって、検出回路２０の簡素化を図ることができる。
　図１０に示したように、荷重検出装置１は、静電容量計測モードにおいて、出力端子２１７から出力される電圧から、導電部材１３ａ（第１電極）と導電弾性体１２（第２電極）との交差位置の静電容量を検出し、識別情報読出モードにおいて、出力端子２１７から出力される電圧から、荷重センサ１０の識別情報を取得する、制御回路３０を備える。これにより、共通の出力端子２１７から出力される電圧から、交差位置（素子部）の荷重と荷重センサ１０の識別情報とを、それぞれ取得できる。
　＜実施形態２＞
　図１４は、実施形態２に係る、検出回路２０および荷重センサ１０の構成を示す回路図である。
　図５と同様、図１４では、便宜上、荷重センサ１０の荷重検出領域の構成として、導体線１３と導電弾性体１２のみが図示され、導電弾性体１２は、線状に図示されている。
　図５に比べて、図１４では、スイッチ素子１１２および抵抗２２２が省略されている。３つの抵抗アレイ１１１は、配線Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７により３つの導体線１３（導電部材１３ａ）に直接接続されている。この接続は、回路基板１６において行われる。また、検出回路２０側には、第３切替部２２３およびマルチプレクサ２２４が追加されている。その他の構成は、図５の構成と同様である。
　図１４の構成においても、図５の場合と同様、図７（ａ）の５つの接続端子１１１ｂの何れに配線Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７が接続されるかによって、抵抗アレイ１１１に、当該荷重センサ１０の識別情報（たとえば、製造シリアルナンバー）が保持される。
　図１５は、識別情報の読み出し時（識別情報読み出しモード）における検出回路２０の状態を示す図である。図１５では、便宜上、識別情報読み出しに関連する配線および抵抗が太線で示されている。
　識別情報の読み出し時には、スイッチ２１１、２１４、２１５が開放される。また、マルチプレクサ２２４は、グランドラインＬ１３側に接続される。この状態で、スイッチ２１１が閉じられることにより、電源電圧Ｖｃｃが３つの抵抗アレイ１１１にそれぞれ供給される。これにより、抵抗アレイ１１１に対する配線Ｌ１５～Ｌ１７の接続形態、すなわち、図６（ａ）の５つの接続端子１１１ｂの何れに配線Ｌ１５～Ｌ１７が接続されているかに応じた電圧が、対応する導体線１３（導電部材１３ａ）に印加される。
　ここで、図１５の状態では、第１切替部２１８の３つのマルチプレクサ２１８ａのうち最上段のマルチプレクサ２１８ａのみが供給ラインＬ１１に接続されている。このため、最上段の抵抗アレイ１１１から最上段の導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。
　このとき、最上段の導体線１３に交差する３つの導電弾性体１２には、等電位生成部２１３から、供給ラインＬ１１と同電位の抑止電圧が印加されているため、素子部Ａ１１～Ａ１３は回路的に無効化される。このため、出力端子２１７には、最上段の抵抗アレイ１１１からの電圧が適正に反映される。したがって、上述の制御回路３０により、出力端子２１７の電圧を検出することで、最上段の抵抗アレイ１１１と配線Ｌ１５との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　図１５の状態から、中段の導体線１３のみが供給ラインＬ１１に接続されるよう第１切替部２１８を設定することにより、中段の抵抗アレイ１１１から導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。このときの出力端子２１７の電圧を制御回路３０により検出することで、中段の抵抗アレイ１１１と配線Ｌ１６との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　また、図１５の状態から、下段の導体線１３のみが供給ラインＬ１１に接続されるよう第１切替部２１８を設定することにより、下段の抵抗アレイ１１１から導体線１３に印加された電圧が、供給ラインＬ１１を介して出力端子２１７に供給される。このときの出力端子２１７の電圧を制御回路３０により検出することで、下段の抵抗アレイ１１１と配線Ｌ１７との接続形態により割り当てられた数字が取得される。
　こうして取得した３つの数字から、当該荷重センサ１０に対応付けられた３桁の識別情報が取得される。これにより、識別情報の取得動作が終了する。
　図１６は、静電容量の計測時（静電容量計測モード）における検出回路２０の状態を示す図である。ここでは、素子部Ａ１１が計測対象である。図１６では、便宜上、静電容量の計測に関連する配線および抵抗が太線で示されている。
　図１６に示すように、第１切替部２１８に含まれる３つのマルチプレクサ２１８ａおよび第２切替部２１９に含まれる３つのマルチプレクサ２１９ａは、図５の状態に設定される。すなわち、素子部Ａ１１の一方の電極を構成する導体線１３（導電部材１３ａ）に接続された最上段のマルチプレクサ２１８ａが供給ラインＬ１１に接続され、素子部Ａ１１の他方の電極を構成する導電弾性体１２に接続された最左段のマルチプレクサ２１９ａがグランドラインＬ１３に接続される。また、スイッチ２１１、２２１、２１４、２１５は、図５のように開放状態に設定される。
　また、第３切替部２２３は、最上段のスイッチ２２３ａのみが開放され、残り２つのスイッチ２２３ａは閉じられる。また、マルチプレクサ２２４は、供給ラインＬ１２に接続される。
　この状態において、スイッチ２１１が一定期間だけ閉じられる。これにより、素子部Ａ１１に電源電圧Ｖｃｃが印加され、素子部Ａ１１の蓄電に応じて出力端子２１７の電圧が、素子部Ａ１１の静電容量と抵抗２１２とで規定される時定数によって増加する。素子部Ａ１１の静電容量は、上記のように、素子部Ａ１１に付与されている荷重に応じた値となっている。したがって、スイッチ２１１を閉じてから所定期間経過後の出力端子２１７の電圧値は、素子部Ａ１１に付与されている荷重に応じた値となる。上述の制御回路３０は、この電圧値により、素子部Ａ１１の静電容量に応じた荷重を算出する。
　なお、図１６の状態では、マルチプレクサ２２４が供給ラインＬ１２に接続されているため、最上段の抵抗アレイ１１１の両端には、供給ラインＬ１１と同じ電位がそれぞれ印加される。このため、最上段の抵抗アレイ１１１は、無効化される。また、第３切替部２２３の中段および最下段のスイッチ２２３ａが閉じられているため、中段および最下段の抵抗アレイ１１１の接続位置および両端には、供給ラインＬ１１と同じ電位がそれぞれ印加される。このため、中段および最下段の抵抗アレイ１１１も、無効化される。
　このように、３つの抵抗アレイ１１１は全て無効化されるため、これら３つの抵抗アレイ１１１が、出力端子２１７の電圧に影響することはない。よって、出力端子２１７の電圧から、素子部Ａ１１の静電容量および荷重を適正に算出できる。
　素子部Ａ１１に対する静電容量の計測が終了すると、上記実施形態１と同様、スイッチ２１１が開放されるとともに、スイッチ２１４、２１５が閉じられて、放電が行われる。その後、その他の素子部についても、第１切替部２１８、第２切替部２１９および第３切替部２２３が同様に制御されて検出対象の素子部に電源電圧Ｖｃｃが印加され、出力端子２１７の電圧値から、検出対象の素子部の荷重が算出される。そして、全ての素子部について荷重の検出が行われると、再び、素子部Ａ１１から同様の制御が行われ、次のルーチンにおける各素子部の荷重検出が行われる。
　図１２および図１３の処理は、実施形態２の構成においても、同様に行われ得る。
　＜実施形態２の効果＞
　実施形態２によっても、実施形態１と同様の効果が奏され得る。
　また、実施形態２の構成では、抵抗アレイ１１１の接続端子１１１ｂ（ポイント）と導体線１３（導電部材１３ａ：第１電極）とが配線Ｌ１５～Ｌ１７によって直接接続されるため、実施形態１の構成に比べて、スイッチ素子１１２を省略できる。よって、荷重センサ１０の構成をより簡素にすることができる。
　＜変更例＞
　上記実施形態では、導電部材１３ａが素子部の正極となり導電弾性体１２が素子部の負極となるように、検出回路２０が荷重センサ１０に接続されたが、導電部材１３ａが素子部の負極となり導電弾性体１２が素子部の正極となるように、検出回路２０が荷重センサ１０に接続されてもよい。この場合、導電弾性体１２が特許請求の範囲に記載の「第１電極」に対応し、導電部材１３ａが特許請求の範囲に記載の「第２電極」に対応することになる。
　また、上記実施形態では、図４（ｂ）に示すように、ラベル１６ａと記憶媒体１６ｂの両方が荷重センサ１０の表面に配置されたが、何れか一方が省略されてもよい。但し、使用者が、視覚により各荷重センサ１０の識別情報を簡易に把握でき、且つ、把握した識別情報と、抵抗アレイ１１１から取得された識別情報とを円滑に対比できるようにするためには、少なくとも、ラベル１６ａ等による識別情報の表記が配置されていることが好ましい。
　また、荷重センサ１０の表面に識別情報を示す表記を付す方法は、上記実施形態１、２のように、ラベル１６ａを荷重センサ１０の表面に貼付する方法に限られない。たとえば、荷重センサ１０の表面に直接、識別情報が印字されてもよく、あるいは、荷重センサ１０の表面に、手書きで識別情報が記入されてもよい。
　また、各素子部の静電容量を計測する方法は、上記実施形態１、２に記載の方法に限られるものではない。たとえば、素子部に電圧を印加してからこの電圧が安定するまでの期間に出力端子２１７から出力される電圧を積算して、素子部に蓄積された電荷量を算出し、算出した電荷量から、素子部の静電容量が算出されてもよい。
　また、素子部は、必ずしもマトリクス状に配置されていなくてもよく、たとえば、複数の導体線１３と１つの導電弾性体１２とを交差させて、素子部が１列のみに並んだ構成であってもよい。また、素子部は、必ずしも複数でなくてもよく、１つのみであってもよい。この場合、抵抗アレイ１１１の抵抗の数を増やすことで、識別情報の種類を増加させることができる。
　また、必ずしも、全ての導体線１３（導電部材１３ａ）に対応付けて、抵抗アレイ１１１を配置しなくてもよい。たとえば、導体線１３（導電部材１３ａ）が多数配置される場合は、そのうち、要求される識別情報の種類数を実現するのに必要な数の導体線１３（導電部材１３ａ）に抵抗アレイ１１１を対応付けれてもよい。
　また、上記実施形態１、２では、１つの素子部に１つの導体線１３が割り当てられたが、１つの素子部に複数の導体線１３が割り当てられてもよい。たとえば、図４（ａ）の構成において、素子部Ａ１１～Ａ１３の領域に対し、２本の導体線１３がＹ軸方向に並んで配置されてもよく、素子部Ａ２１～Ａ２３の領域および素子部Ａ３１～Ａ３３の領域にも、それぞれ、２本の導体線１３がＹ軸方向に並んで配置されてもよい。この場合、素子部Ａ１１～Ａ１３の領域、素子部Ａ２１～Ａ２３の領域および素子部Ａ３１～Ａ３３の領域にそれぞれ配置された２本の導体線１３は、Ｘ軸正側の端部が接続され、あるいは、回路基板１６内または検出回路２０内において互いに接続される。このように、１つの素子部に複数の導体線１３が割り当てられると、荷重に対する誘電体１３ｂと導電弾性体１２との接触面積の変化が大きくなるため、荷重の検出感度を高めることができる。
　なお、このように１つの素子部に複数の導体線１３が割り当てられると、配置される導体線１３の総数が増加するため、配置可能な抵抗アレイ１１１の数も増加する。よって、荷重センサ１０の識別情報の桁数を増やすことができ、識別情報の種類を増やすことができる。この場合、検出回路２０は、静電容量計測時には、１つの素子部に割り当てられた複数の導体線１３を互いに接続して出力端子２１７に接続し、識別情報読み出し時には、１つの素子部に割り当てられた複数の導体線１３を個別に出力端子２１７に接続するよう構成されればよい。これにより、各素子部の静電容量の計測と、各抵抗アレイ１１１の識別情報の読み出しとを円滑に行うことができる。
　また、検出回路２０の構成は、図５または図１４に示した構成に限られるものではない。素子部の静電容量を計測でき、且つ、抵抗アレイ１１１に保持された識別情報を取得可能な限りにおいて、検出回路２０の構成は、適宜変更され得る。
　また、上記実施形態１、２では、第１切替部２１８および第２切替部２１９がマルチプレクサ２１８ａ、２１９ａによって構成されたが、第１切替部２１８および第２切替部２１９がマルチプレクサ以外の切替回路により構成されてもよい。
　また、制御回路３０が行う制御は、上記実施形態１に示した図１２、１３の制御に制限されるものではなく、適宜変更され得る。
　また、抵抗アレイ１１１の電源接続端子１１１ｃに印加される電圧と、供給ラインＬ１１を介して導体線１３に印加される電圧とが異なっていてもよい。
　また、上記実施形態では、導体線１３は、被覆付き銅線により構成されたが、これに限らず、銅以外の物質からなる線状の導電部材と、当該導電部材を被覆する誘電体とにより構成されてもよい。また、導電部材が撚り線によって構成されてもよい。また、上記実施形態では、導体線１３が直線状に延びていたが、導体線１３がＹ軸方向に蛇行していてもよい。
　また、上記実施形態では、ベース部材１１のＺ軸正側の面にのみ導電弾性体１２が設けられたが、ベース部材１５のＺ軸負側の面にも導電弾性体が設けられてもよい。この場合、ベース部材１５側の導電弾性体は、ベース部材１１側の導電弾性体１２と同様に構成され、平面視において導体線１３を挟んで導電弾性体１２に重なるように配置される。そして、ベース部材１５側の導電弾性体から引き出された配線は、Ｚ軸方向に対向する導電弾性体１２から引き出された配線Ｗ１と接続される。このように、導体線１３に対して上下に導電弾性体が設けられると、素子部における静電容量の変化が上下の導電弾性体に対応してほぼ２倍となるため、素子部にかかる荷重の検出感度を高めることができる。
　また、上記実施形態では、導電部材１３ａの外周を被覆するように導電部材１３ａに対して誘電体１３ｂが形成されたが、これに代えて、誘電体１３ｂが、導電弾性体１２の上面に形成されてもよい。この場合、荷重の付与に応じて、導電部材１３ａが導電弾性体１２および誘電体１３ｂに対して包まれるように沈み込み、導電部材１３ａと導電弾性体１２との間の接触面積が変化する。これにより、上記実施形態と同様、素子部に付与された荷重を検出することができる。
　また、上記実施形態では、導電弾性体１２と導体線１３とが交差することにより素子部が構成されたが、素子部の構成はこれに限られるものではない。たとえば、半球状の導電弾性体と平板状の電極とが誘電体を挟む構成により、素子部が構成されてもよい。この場合、誘電体は、導電弾性体に対向する電極の表面に形成されてもよく、半球状の導電弾性体の表面に形成されてもよい。
　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　（付記）
　以上の実施形態の記載により、下記の技術が開示される。
　（技術１）
　少なくとも１つの第１電極と、
　前記第１電極に交差して配置された少なくとも１つの第２電極と、
　前記第１電極と前記第２電極との間に介在する誘電体と、
　直列接続された複数の抵抗を有し、前記直列接続の両端が、それぞれ、検出回路側の電源供給ラインおよびグランドラインに接続される抵抗アレイと、
　前記抵抗アレイの前記両端および隣り合う前記抵抗の接続位置のうち何れか１つのポイントを前記第１電極に接続する接続部と、を備え、
　前記ポイントは、当該荷重センサの識別情報に対応する位置に設定されている、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、電源供給ラインを介して抵抗アレイに電源電圧が印加されると、ポイントの位置、すなわち識別情報に応じた電圧が第１電極に現れる。このため、抵抗アレイに電源電圧を印加したときに第１電極に現れる電圧を検出回路側で検出することにより、荷重センサの識別情報を取得できる。よって、当該荷重センサの特定を簡易に行うことができる。
　（技術２）
　技術１に記載の荷重センサにおいて、
　前記接続部は、前記ポイントと前記第１電極とを接続および非接続に切り替えるスイッチ素子を備える、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、素子部の静電容量を計測する際にスイッチ素子を開放させることで、抵抗アレイを第１電極から切り離すことができる。よって、素子部の静電容量の計測において、出力端子から出力される電圧に抵抗アレイの影響が生じることは適切に防ぐことができる。
　（技術３）
　技術２に記載の荷重センサにおいて、
　前記検出回路は、前記抵抗アレイおよび前記スイッチ素子の両方に繋がる配線と前記電源供給ラインとを接続および非接続に切り替える構成を備え、
　前記スイッチ素子は、前記配線に前記電源供給ラインが接続されて電源電圧が印加されると、前記ポイントと前記第１電極とを接続するよう動作する、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、スイッチ素子を切り替えるための構成を荷重センサ側に設けずとも、検出回路側からスイッチ素子に電源電圧を印加するだけで、スイッチ素子を導通状態に設定できる。よって、荷重センサの構成を簡素にできる。
　（技術４）
　技術１に記載の荷重センサにおいて、
　前記接続部は、前記ポイントと前記第１電極とを直接接続する配線である、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、スイッチ素子を省略できる。よって、荷重センサの構成をより簡素にすることができる。
　（技術５）
　技術１ないし４の何れか１つに記載の荷重センサにおいて、
　前記第１電極を複数備え、
　前記抵抗アレイおよび前記接続部の組を前記第１電極ごとに備える、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、抵抗アレイおよびスイッチ素子の組が複数配置できるため、識別情報の数の組合せを増やすことができる。よって、設定可能な識別情報の種類を増やすことができる。
　（技術６）
　技術５に記載の荷重センサにおいて、
　前記第２電極を複数備え、
　複数の前記第１電極と複数の前記第２電極との交差位置がマトリクス状に配置される、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、交差位置の数を増やすことができ、より広い範囲において荷重の分布を計測できる。
　（技術７）
　技術１ないし６の何れか１つに記載の荷重センサにおいて、
　当該荷重センサの表面に、前記識別情報を示す表記が付されている、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、使用者は、この表記を参照することで、抵抗アレイから読み取った識別情報に対応する荷重センサがどこにあるかを円滑かつ的確に把握できる。よって、使用者は、たとえば、エラー発生時に、エラーが生じた荷重センサを円滑に特定でき、当該荷重センサの交換作業等を円滑に進めることができる。
　（技術８）
　技術１ないし７の何れか１つに記載の荷重センサにおいて、
　当該荷重センサの表面に、前記識別情報を読み取り可能な記憶媒体が付されている、
ことを特徴とする荷重センサ。
　この技術によれば、使用者は、読み取り装置で記憶媒体から識別情報を読み取ることで、荷重センサごとの識別情報を管理できる。たとえば、使用者は、荷重センサの配置レイアウトを管理でき、各々の荷重センサの配置ミスや配置漏れ等を円滑に確認できる。
　（技術９）
　技術１ないし８の何れか１つに記載の荷重センサと、
　前記検出回路と、を備える、
ことを特徴とする荷重検出装置。
　この技術によれば、技術１ないし８の何れかに係る荷重センサを含むため、技術１ないし８と同様の効果が奏され得る。
　（技術１０）
　技術９に記載の荷重検出装置において、
　前記検出回路は、
　　静電容量計測モードにおいて、電源電圧を前記第１電極に印加して、前記第１電極と前記第２電極との交差位置の静電容量に応じて変化する前記第１電極の電圧を出力端子に出力し、
　　識別情報読出モードにおいて、電源電圧を前記抵抗アレイに印加して、前記ポイントに現れる電圧を、前記第１電極を介して前記出力端子に出力する、
ことを特徴とする荷重検出装置。
　この技術によれば、出力端子を、静電容量の計測と識別情報の読み出しに共用できる。よって、検出回路の簡素化を図ることができる。
　（技術１１）
　技術１０に記載の荷重検出装置において、
　前記静電容量計測モードにおいて、前記出力端子から出力される電圧から、前記交差位置の静電容量を検出し、
　前記識別情報読出モードにおいて、前記出力端子から出力される電圧から、前記識別情報を取得する、制御回路を備える、
ことを特徴とする荷重検出装置。
　この技術によれば、共通の出力端子から出力される電圧から、交差位置の荷重と荷重センサの識別情報とを、それぞれ取得できる。
　１　荷重検出装置
　１０　荷重センサ
　１２　導電弾性体（第２電極）
　１３ａ　導電部材（第１電極）
　１３ｂ　誘電体
　１６ａ　ラベル（表記）
　１６ｂ　記憶媒体
　２０　検出回路
　３０　制御回路
　１１１　抵抗アレイ
　１１１ａ　抵抗
　２１７　出力端子
　１１２　スイッチ素子（接続部）
　Ｌ１０　電源供給ライン
　Ｌ１３　グランドライン
　Ｌ１５～Ｌ１７　配線（接続部）

Claims (11)

  1. 　少なくとも１つの第１電極と、
    　前記第１電極に交差して配置された少なくとも１つの第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に介在する誘電体と、
    　直列接続された複数の抵抗を有し、前記直列接続の両端が、それぞれ、検出回路側の電源供給ラインおよびグランドラインに接続される抵抗アレイと、
    　前記抵抗アレイの前記両端および隣り合う前記抵抗の接続位置のうち何れか１つのポイントを前記第１電極に接続する接続部と、を備え、
    　前記ポイントは、当該荷重センサの識別情報に対応する位置に設定されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  2. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　前記接続部は、前記ポイントと前記第１電極とを接続および非接続に切り替えるスイッチ素子を備える、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  3. 　請求項２に記載の荷重センサにおいて、
    　前記検出回路は、前記抵抗アレイおよび前記スイッチ素子の両方に繋がる配線と前記電源供給ラインとを接続および非接続に切り替える構成を備え、
    　前記スイッチ素子は、前記配線に前記電源供給ラインが接続されて電源電圧が印加されると、前記ポイントと前記第１電極とを接続するよう動作する、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  4. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　前記接続部は、前記ポイントと前記第１電極とを直接接続する配線である、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  5. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　前記第１電極を複数備え、
    　前記抵抗アレイおよび前記接続部の組を前記第１電極ごとに備える、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  6. 　請求項５に記載の荷重センサにおいて、
    　前記第２電極を複数備え、
    　複数の前記第１電極と複数の前記第２電極との交差位置がマトリクス状に配置される、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  7. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　当該荷重センサの表面に、前記識別情報を示す表記が付されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  8. 　請求項１に記載の荷重センサにおいて、
    　当該荷重センサの表面に、前記識別情報を読み取り可能な記憶媒体が付されている、
    ことを特徴とする荷重センサ。
     
  9. 　請求項１ないし８の何れか一項に記載の荷重センサと、
    　前記検出回路と、を備える、
    ことを特徴とする荷重検出装置。
     
  10. 　請求項９に記載の荷重検出装置において、
    　前記検出回路は、
    　　静電容量計測モードにおいて、電源電圧を前記第１電極に印加して、前記第１電極と前記第２電極との交差位置の静電容量に応じて変化する前記第１電極の電圧を出力端子に出力し、
    　　識別情報読出モードにおいて、電源電圧を前記抵抗アレイに印加して、前記ポイントに現れる電圧を、前記第１電極を介して前記出力端子に出力する、
    ことを特徴とする荷重検出装置。
     
  11. 　請求項１０に記載の荷重検出装置において、
    　前記静電容量計測モードにおいて、前記出力端子から出力される電圧から、前記交差位置の静電容量を検出し、
    　前記識別情報読出モードにおいて、前記出力端子から出力される電圧から、前記識別情報を取得する、制御回路を備える、
    ことを特徴とする荷重検出装置。
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