JPH068746B2

JPH068746B2 - 重量検出装置

Info

Publication number: JPH068746B2
Application number: JP61171265A
Authority: JP
Inventors: 和穂坂本; 誠三原; 修治伊藤; 謙三黄地
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS6327720A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、物の重さを検出する秤や、物の重量を検出し
て重量情報を有効利用する機器例えば食品重量を検出し
て加熱出力を制御する調理器等に使用される重量検出装
置に関するものである。

従来の技術従来の例えば第７図に示す重量検出装置では、重量を静
電容量の変化に変換するセンサ１の容量変化を発振周波
数に変換する発振回路２とこの発振回路２の出力を電圧
レベル調整手段６を介して重量算出手段としてのマイク
ロコンピュータ５に入力されている。そしてマイクロコ
ンピュータ５には発振回路２の周波数をカウンタ５−１
により計数し、その周波数を基に演算部５−３により重
量Ｗ_Ｉを計算して重量を検出する。演算部５−３には周
波数より重量を計算する関数が記憶されている。又、
発振回路２には、所定重量（０ｇ）での基点となる発振
周波数の調整および重量変化に対応して周波数の変化量
すなわち傾きの調整の２つの調整を行なうボリウム
Ｖ_R2，Ｖ_R3が設けられている。

発明が解決しようとする問題点ところが、このような重量検出装置においては、基点周
波数の調整および傾き調整を２つのボリウムＶ_R2とＶ_R3
で行なっており、これら２つの調整と２つのボリウムは
それぞれ独立した関係ではなくたがいに相関し合った複
雑な関係になっている。たとえば基点周波数をＶ_R2によ
って調整する。そしてその状態で傾きをＶ_R3で調整する
と先に調整した基点周波数はずれてしまう。この様に全
く独立した関係でなくたがいに影響し合っている。すな
わちＶ_R2は基点周波数も傾きも変える事が出来ると同様
にＶ_R3も基点周波数も傾きも変える事が出来る。従って
要望する基点周波数で要望する傾きに調整するためのＶ
_R2とＶ_R3の調整動作は非常に複雑となる。

第８図は前に説明した従来の重量検出装置の基点周波数
および傾きの調整を示す特性図である。第８図(a)は重
量検出装置が未調整の場合の物の重さＷと重量検出装置
の検出重量Ｗ_Ｉの関係を示すもので、個々の重量検出装
置のバラツキによってＩ〜IIIまでの特性を示す。この
第８図(a)のＩ〜IIIの特性のものをＶ_R2，Ｖ_R3によって
同図(b)のようにＩ〜IIIを同じ特性に調整する。この調
整方法は同図(c)，(d)，(e)に示す特性を求めて調整す
る。同図(c)は基点周波数すなわち重量では０点を調整
する場合の特性を示すもので２つのボリウムＶ_R2および
Ｖ_R3の分割比をそれぞれとするとある重量検出装置においてはＳ₈₉が大きくなれ
ば、同一の基点周波数に合わすためにはＳ₄₅を小さくす
る。又、同図(d)は傾きを調整する場合の特性を示すも
ので、要望する傾きとして物の重さＷと検出重量Ｗ_Ｉの
変化量が１：１で変化する事が必要である。従ってΔＷ
_I／ΔＷ＝１．０にするにはＳ₈₉が大きくなればＳ₄₅が
小さくなる。以上の様に基点周波数の調整特性(c)およ
び傾き調整特性(d)とＳ₈₉とＳ₄₅の関係を同図(e)に示
す。同図(e)において、両方の調整特性を示す曲線の交
点が、両方の要望する特性すなわち基点周波数と傾きを
同時に満たす点であり、Ｓ₈₉，Ｓ₄₅をこの値に調整する
ことにより要望する重量検出装置ができる。

以上の様に基点周波数と傾きを調整するのに２つのボリ
ウムＶ_R2，Ｖ_R3によって行なうわけであるが、これら２
つのボリウムは互いに独立した調整機能を有しておら
ず、調整方法が大変困難である。実際に生産する場合は
第８図の(c)および(d)の特性を測定し、それから同図
(e)を求めて、Ｖ_R2，Ｖ_R3を調整する必要がある。又、
同図(c)，(d)を測定するためには重量検出装置に荷重を
載置および取り去る動作を何回もくり返す必要がある。

従って調整が複雑でかつ長時間を必要とするので、大量
生産にとって非常に困難であるという問題があった。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであ
り、基点周波数の調整および傾きの調整を簡単にし、生
産性を向上することを目的とする。

問題点を解決するための手段上記目的を達するため、本発明の重量検出装置は、発振
回路には基点周波数の調整用ボリウムのみを設け、傾き
調整は発振回路とは切りはなす構成とする。すなわち、
基点周波数は発振回路に組み込まれたボリウムにより調
整する。そして独立した回路によって傾きに相当する情
報として電圧信号を傾き調整信号として発生する構成と
する。そして、発振回路の周波数より未補正重量を計算
し、傾き調整信号の電圧をＡ−Ｄ変換して取り込み、そ
の電圧レベルから未舗装重量を補正して正しい重量を検
出する構成である。

作用本発明の重量検出装置は、基点周波数の調整と傾き調整
が全く独立している。すなわち傾きボリウムの値を変え
ても、基点周波数は変化しない。従って、調整の手順と
しては、まず０ｇ荷重で基点周波数を調整し、次に所定
重量を載せて傾きを調整することにより、非常に簡単に
調整が完了する。すなわち荷重の載置，取り去り動作は
１回だけで済み、生産性が良く大量生産を容易にすると
いう効果を有するものである。

実施例以下本発明の一実施例について図面に基づき説明する。

第１図に、本発明の一実施例として重量検出装置の回路
構成を示す。１はセンサであり重量によって静電容量が
変化する。２はそのセンサ１の静電容量の変化を発振周
波数に変換する発振回路であり、基点周波数の調整手段
３としてのボリウムＶ_R1が発振回路２に組み込まれてい
る。発振回路２の出力は、電圧レベル調整手段６を介し
て重量算出手段としてのマイクロコンピュータ５に入力
されている。又、感度指示手段４は、センサ１の感度に
相関した電圧が設定でき、この電圧はマイクロコンピュ
ータ５に入力されている。マイクロコンピュータ５には
発振回路２の発振周波数を所定時間（１秒）カウントす
るカウンタ５−１を内蔵し、そのカウントした周波数Ｆ
より演算部５−３により未補正重量Ｗ_I′を計算する。
演算部５−３には周波数ＦとＷ_I′の関数_１が記憶さ
れている。又、マイクロコンピュータ５には感度指示手
段４の電圧をＡ−Ｄ変換してレベルＬとして入力する。
そしてこのレベルＬより演算部５−３により補正定数Ｋ
を計算する。演算部５−３にはレベルＬと補正定数Ｋの
関数_２が記憶されている。演算部５−３では以上２つ
の計算結果、すなわち未補正重量Ｗ_I′と補正定数Ｋが
得られる。そして、Ｗ_I′とＫを掛け合わせた数値、す
なわちＷ_I＝Ｋ×Ｗ_I′より求めるＷ_Ｉが補正された重量
である。この補正された重量Ｗ_Ｉを検出重量とする。

以上の様に第１図に示す構成では基点周波数の調整と傾
きの調整が全く独立しており、調整工数が少なくて済み
生産性が向上する。

第２図はセンサ１の一実施例を示すもので皿７で測定物
を載せると皿支持金具８やこの皿支持金具８に取り付け
られた平行固定スペーサ１０に荷重が掛かる。この荷重
は２枚の板バネ１１を介して本体支持金具９やこれに取
り付けられた平行固定スペーサ１０に掛かる。従って測
定物を載せると荷重により板バネ１１が変形し、皿支持
金具８に取り付けられた部分が下げ変位する。そして皿
支持金具８と本体支持金具９にそれぞれ取り付けられた
２枚の板金電極１２の間隔が大きくなり、静電容量は小
さくなる。そして板金電極間の静電容量の変化を検出す
るわけである。

さてこの様な構成で、大量生産を行なった場合、２枚の
板金電極間の距離は各装置によって一定せず、バラツ
ク。従ってその時の静電容量Ｃ_０もバラツク。この静電
容量Ｃ_０のバラツキによって基点発振周波数がバラツ
ク。これを調整するのが基点周波数調整手段である。

また、所定重量を皿７に載せた場合の変位量は板バネの
弾性定数によって異なる。板バネの弾性定数は板厚によ
って影響され、この板厚はバラツク。従って所定重量時
の変位量がバラツキ、板金電極間の静電容量の変化ΔＣ
も装置によってバラツク。この静電容量の変化ΔＣのバ
ラツキによって発振回路の発振周波数の変化Δもバラ
ツク。このΔは感度に相当し、これを重量計算した後
に補正するのが感度指示手段である。

第３図はセンサ１のもう１つの実施例であり同図(a)に
その分解斜視図を示す。弾性を有する絶縁体例えばセラ
ミック等より成る２枚の平板１３をスペーサ１５を介し
て一定時間で貼り合わせ、各平板１３の対向面に電極１
４をそれぞれ印刷したものであり、この平板１３の一方
に加圧部材１６を介して加圧する。同図(b)はその断面
図であり、矢印の様に荷重を掛けた場合、加圧部材１６
を介して上側の平板１３に掛かり、上側の平板１３が下
方へ変形する。そして２枚の平板１３に印刷された電極
間の距離が小さくなり、電極間の静電容量は大きくな
る。この場合も同様に基準となる荷重時の静電容量Ｃ_０
は、スペーサ１５の厚さによってバラツキが生じ、この
バラツキを調整するのが基点周波数調整手段である。

また所定荷重をかけた場合の上側の平板１３の変形量は
平板１３の弾性定数によって異なる。平板１３の弾性定
数は板厚や材質によって影響され、これはバラツク。従
って所定荷重時の変形量がバラツキ、電極間の静電容量
の変化ΔＣも装置によってバラツキ、発振周波数の変化
Δもバラツク。これを重量計算した後補正するのが感
度指示手段である。

第４図は、第３図で説明しらセンサ１の特性図であり、
第４図(a)は荷重Ｗに対する静電容量Ｃの変化を示して
いる。荷重０ｇではＣ_０であり、１kgの荷重に対し、Δ
Ｃだけ大きくなってＣ₀+ΔＣとなっている。このΔＣを
検出する。同図(b)はこの静電容量Ｃの変化と発振周波
数の変化を示したものである。荷重０ｇでの発振周波数
は荷重を掛けることによりΔ∫だけ小さくなる。このΔ
を検出して重量に換算する。

第５図は、第１図で示した発振回路２の出力波形を示
す。第５図(a)は発振回路２のＢ点、同図(b)は発振回路
２のＡ点のオペアンプＯＰ_２，ＯＰ_１の出力波形を示
す。オペアンプＯＰ_２は積分回路を構成しており出力波
形は同図(a)の様に三角波となり、オペアンプＯＰ_１は
ヒステリシス特性を有するオンパレータで出力波形は同
図(b)の様な方形波である。この２つの回路を互いにフ
ィードバックして使用している。又、Ｖ_R1の分割比が大きくなれば発振周波数は大きくなり、Ｓ₄₅が、小さ
くなれば、発振周波数は小さくなる。従ってＶ_R1で基点
周波数の調整が可能となる。

第６図は、本発明の重量検出装置の特性調整を示す図で
ある。同図(a)は全く調整されていない時の物の重量Ｗ
と未補正重量Ｗ_I′の特性図である。Ｉ，II，IIIの各重
量検出装置のＷ＝０kgでのＷ_I′は０ｇではない。従っ
てまず基点周波数調整手段としてのボリウムＶ_R1によっ
て０ｇとなる基点周波数に調整する。この調整後の特性
を同図(b)に調整する。同図(b)では、Ｉ，II，IIIとも
Ｗ＝０，Ｗ₁′＝０の点を通る。しかし、傾きがそれぞ
れ異なっている。特性ＩのものぱＷ＝１kgに対しＷ_Ｉ′
＝１．５kgとなって大きく変化する。しかし、特性III
のものはＷ＝１kgに対しＷ_I′＝０．５kgとなって小さ
な変化しか生じない。これをＷ＝１kgに対して１kgと検
出するためには特性Ｉのものは1/1.5を、特性IIIのもの
は1/0.5＝２をＷ₁′に乗ずる事により実現できる。すな
わち、各装置には、各傾きに対応した補正定数Ｋを感度
指示手段により設定する事である。こうすることにより
検出重量Ｗ_ＩはＷ＝１kgに対しＷ_I＝1kgとなり正しい検
出ができる。補正定数Ｋは感度指示手段４によって入力
される電圧により設定する事ができる。又、レベルとＫ
の関係式は演算部５−３に記憶されている。

以上の様に実際の大量生産の工程では、まずＷ＝０kgで
基点周波数をボリウムＶ_R1によって調整し、その後Ｗ＝
１kgを掛けて、Ｗ_I＝1kgとなる様に感度指示手段４とし
てのボリウムＶ_R4を調整する。これにより調整は完了す
る。

従って調整の手間もかからず又、荷従および取り去る動
作は１図で済むので生産性は高い。

発明の効果以上のように本発明の重量検出装置によれば次の効果を
得ることができる。

(1)基点周波数の調整と傾いの調整が独立しているため
調整の手順が簡単である。

(2)調整時間が短いため生産性が高く、大量生産が可能
である。

(3)調整が簡単で、時間が短いため工数、コストがかか
らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である重量検出装置の回路構
成図、第２図，第３図はそれぞれ同重量を静電容量の変
化に変換するセンサの構造図、第４図は第３図に示すセ
ンサの重量に対する静電容量の特性図と静電容量に対す
る発振周波数の特性図、第５図は発振回路の出力波形
図、第６図は同重量検出装置の特性調整を示す特性図、
第７図は重量の重量検出装置の回路構成図、第８図は同
重量検出装置の特設調整を示す特性図である。１……センサ、２……発振回路、３……基点周波数調整
手段、４……感度指示手段、５……マイクロコンピュー
タ（重量算出手段）、５−１……カウンタ、５−２……
Ａ−Ｄ変換入力、５−３……演算部、６……電圧レベル
調整手段、７……皿、８……皿支持金具、９……本体支
持金具、１０……平行固定スペーサ、１１……板バネ、
１２……板金電極、１３……平板、１４……電極、１５
……スペーサ、１６……加圧部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黄地謙三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭56−46430（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量を静電容量の変化に変換するセンサ
と、前記センサの静電容量に対応して発振する発振回路
と、前記発振回路の基点となる重量の時の周波数を調整
する周波数調整手段と、前記周波数調整手段により調整
された後所定重量が載っている時の基点に対する周波数
の変化に対応して前記センサの感度情報として電圧で指
示する感度指示手段と、前記発振回路の周波数の取り込
みおよび前記感度指示手段の電圧レベルをＡ−Ｄ変換し
て入力し重量に換算する重量算出手段とを備え、前記重
量算出手段は取り込んだ前記発振回路の周波数から未補
正重量を計算するとともに前記感度指示手段よりＡ−Ｄ
変換して入力したレベルを基にした定数により前記未補
正重量を補正した値を重量として検出する構成とした重
量検出装置。