JPH0733138Y2

JPH0733138Y2 - 重量センサー装置

Info

Publication number: JPH0733138Y2
Application number: JP1987191814U
Authority: JP
Inventors: 伸一吉川
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2002-12-17
Also published as: JPH0195630U

Description

【考案の詳細な説明】考案の技術分野本考案は、荷重を電気的な出力の変化として取り出す荷
重センサー装置に関する。

考案の背景この種の重量センサー装置は、種々の電子機器に組み込
まれている。例えば、電子レンジは、加熱むらを防止す
るために、食品をターンテーブルの上に乗せ、マイクロ
波の照射中に、ターンテーブルを一定の速度で回転させ
ながら、その食品を加熱していく。そして、オートクッ
キング方式の電子レンジは、重量センサー装置を備えて
おり、ターンテーブル上の食品の重量を測定し、この重
量および食品の種類から適切な加熱調理のプログラムを
選択し、そのプログラム内容を自動的に実行していく。

従来技術実用新案登録出願人は、圧電素子式または静電容量式の
重量センサーに代わるものとてして、特願昭62−152964
号の発明により、荷重に応じ、センサーコイルとコアと
の相対的な位置関係を変化させ、センサーコイルのイン
ダクタンスの変化から、発振回路の発振周波数を変化さ
せ、この周波数変化から測定対象の重量を測定すること
を既に提案している。

ところが、上記センサー装置が加熱温度の影響を受けや
すい位置に組み込まれるため、重量の測定精度は、その
温度変化の影響を受けて、悪くなる。そこで、温度特性
の調整は、回路内の定数を適切な値に設定するか、また
は温度特性の異なった部品を組み合わせることによって
行っていた。しかし、この調整手段に限界があるため、
測定精度は、充分な程に高まらない。

また、発振回路内では発振周波数の調整しかできないた
め、重量センサー装置の感度調整は、もっぱら機械的な
要素を調整することによって行われている。

考案の目的したがって、本考案の目的は、センサーコイルの温度依
存性を改善し、温度変化による発振周波数の変化を低い
範囲に抑えることである。また、他の目的は、温度特性
の改善とともに、感度特性も簡単に設定できるようにす
ることである。

考案の解決手段上記目的のもとに、本考案は、１つのセンサーコイルの
近くに温度補償用コイルを組み込み、センサーコイルと
温度補償用コイルとを磁気的に結合させるとともに、温
度補償用コイルをセンサーコイルに対して逆のインダク
タンス温度特性をもつように設定している。これによっ
て、発振回路は、簡単な構成で、使用環境の温度変化に
対して影響させず、安定に動作する。また、センサーコ
イルおよび温度補償コイルに対し可変抵抗器が直列に接
続されていると、感度特性が電気的に簡単に調整でき
る。

考案の構成まず、第１図および第２図は、重量センサー１の機械的
な構成を示している。

この重量センサー装置１は、フレーム２の部分に組み込
まれている。すなわち、フレーム２は、上面および一端
の部分で開口しており、他端部内側に固定された支持板
３により上下一対の板ばね４、５を片持ち状態で支持し
ている。そして、一方の板ばね４は、先端部分で、取り
付け具６により、ケーシング７と一体化しており、また
下方の板ばね５は、先端部分で荷重受け板８に固定され
ている。上記ケーシング７は、モータ９を備えており、
その回転を減速ギヤ列10により軸11に伝達する。この軸
11は、ケーシング７の上下の軸受け12に対し回転自在に
支持されており、下端部分で上記荷重受け板８の上に乗
り、また上端部分でフレーム２の上面に架け渡された取
り付け板13の孔14の部分から突出し、ターンテーブル15
を回転可能な状態で保持している。

そして、上記取り付け板13は、下面側で筒状のコイルボ
ビン16によって、１つのセンサーコイル17およびこれの
近傍で温度補償用コイル18を上下に区分しながら保持し
ている。センサーコイル17は、コイルボビン16の中心位
置で磁性体のコア20と磁気的に結合している。すなわ
ち、このコア20は、コイルボビン16の案内孔16aに対し
軸線方向に移動可能な状態で挿入され、下端部分で荷重
受け板８の支点21に接しており、また案内孔16aの内部
のコイルスプリング22によって、支点21に押し当てられ
る方向に軽く付勢されている。

ここで、コイルボビン16は、その下端面で帰路形成用の
環状の磁性部材19を保持している。この結果、コア20
は、この磁性部材19を貫通した状態で、案内孔16aの内
部に臨んでいる。これらのセンサーコイル17およびこれ
の近傍の温度補償用コイル18は、複数のリード線によっ
て発振回路23に接続されている。

次に、第３図は、発振回路23の電気的な構成を示してい
る。

発振回路23は、前記センサーコイル17、温度補償用コイ
ル18の他、コンデンサ26、27および可変抵抗器28、29を
含んでいる。すなわち、センサーコイル17、コンデンサ
26、27および可変抵抗器28は、アース30に対し直列に接
続されており、また温度補償用コイル18は、センサーコ
イル17に対し例えば逆結合の状態で、センサーコイル17
のコンデンサ26側端部とアース30との間で可変抵抗器29
とともに直接に接続されている。ここで、温度補償用コ
イル18は、センサーコイル17に対し逆結合の状態で磁気
的に結合し、かつ逆のインダクタンス温度特性をもつ。
また、コンデンサ26の一端とコンデンサ27の一端との間
にコンデンサ31、反転増幅回路32、可変抵抗器36、およ
び反転増幅回路33、34が直列に接続されるとともに、反
転増幅回路32に対し抵抗器37が並列に接続され、さらに
反転増幅回路33の入力端側の可変抵抗器36の一端とアー
ス30との間に積分用のコンデンサ38が接続されている。
なお、反転増幅回路33の出力端は、反転増幅回路35によ
って発振回路23の出力端子39に接続されている。

考案の作用ターンテーブル15の上に、食品などの計量物40が載置さ
れると、その重量が軸11に対するスラスト方向の荷重と
なって、下方の荷重受け板８に作用するため、上下一対
の板ばね４、５は、共働して荷重に対抗する方向の弾力
を作用させ、釣り合う位置まで変位する。この結果、定
位置のセンサーコイル17に対しコア20が案内孔16aの内
部から抜け出る方向に変位するため、センサーコイル17
のインダクタンスL₁は、相対的に変化する。ここで、セ
ンサーコイル17によって形成される磁束はセンサーコイ
ル17の中心位置で収束し、一方の端部からセンサーコイ
ル17の外側を回って他方の端部に帰ってくるが、コイル
ボビン16のコア20側の端部に帰路形成用の磁性部材19が
設けられているため、磁力線は、その磁性部材19の内部
を通ることによって、コア20の内部を集中的に作用す
る。したがって、コア20の変位は、センサーコイル17の
インダクタンスL₁を大きな範囲で変化させる。このた
め、回路は、インダクタンスL₁の変化に応じて、共振周
波数ｆを変化させる。ここで、共振周波数ｆは、コンデ
ンサ26、27の容量C₁、C₂を用いて、下記の式によって与
えられる。

このようにして、固定的なセンサーコイル17からコア20
が抜け出て、両者の磁気的な結合が浅くなると、共振周
波数ｆは、比例的に高まる方向に変化する。

そして、この波形は、第４図のに示すように、ほぼ正
弦波に近い波形となっている。この正弦波の信号が反転
増幅回路32の入力信号となるため、反転増幅回路32は、
スレショルド電圧を境として出力電圧を反転し、第４図
ののような矩形波信号を発生する。そして、この矩形
波信号は、可変抵抗器36と、コンデンサ38との時定数ｔ
によって、第４図ので示すように、鋸波に変換され、
反転増幅回路33の入力信号となる。反転増幅回路33、3
4、35は、同様に入力側の波形をスレショルド電圧を境
として、出力レベルを反転させるため、第４図のおよ
びのような出力波形を発生し、最終的に出力端子39か
ら矩形波の出力として取り出される。最終的な出力の発
振周波数f₀は、前記共振周波数ｆおよび時定数ｔを用い
て、下記の式により表される。

f₀＝1/〔（1/f）＋ｔ〕さて、この実施例の場合、センサーコイル17のインダク
タンスL₁と温度補償用コイルのインダクタンスL₂とは互
いに逆相となるように、逆結合となっているため、全体
の総合インダクタンスＬは、インダクタンスL₁よりも小
さくなり、相互インダクタンスＭを用いて下記の式によ
り表される。

Ｌ＝L₁−Ｍここで、総合インダクタンスＬは、周囲の温度の影響に
よって当然に変化する。この実施例では、インダクタン
スL₁とインダクタンスL₂を互いに逆相としたので、温度
補償用コイル18をセンサーコイル17に対して、逆のイン
ダクタンス温度特性とするまえにインダクタンスL₁と相
互インダクタンスＭとを同じ方向に変化するように設定
すると、総合インダクタンスＬは、それらの温度変化量
ΔL₁、ΔＭを用いて、下記のように下記表される。

Ｌ＝（L₁−ΔL₁）−（Ｍ−ΔＭ）＝L₁−Ｍ＋（ΔＭ−ΔL₁）ここで、ΔＭ＝L₁とすれば、温度の影響はなくなる。こ
のような条件は、センサーコイル17および温度補償用コ
イル18の線径や巻数を調整することによって設定でき
る。

なお、温度補償用コイル18のセンサーコイル17への影響
量（相互インダクタンスＭの温度変化量ΔＭ）は、可変
抵抗器29の抵抗値R₂の変化によっても調整できる。第５
図は、温度の変化に対する相互インダクタンスＭの温度
変化量ΔＭをその抵抗値大、中、小との関係で示してい
る。このように、可変抵抗器29によっても温度補償が可
能となる。また、センサーコイル17のインダクタンスL₁
の感度は、可変抵抗器28の抵抗値R₁によって調整でき
る。したがって、重量センサー装置１の感度は、板ばね
４、５のばね係数を変化させなくても、可変抵抗器28に
よって電気的に調整できることになる。

考案の他の実施例上記実施例は、センサーコイル17と温度補償用コイル18
とを逆結合としているが、両者は、第６図のように、同
相とし、正結合としてもよい。なお、この実施例で、可
変抵抗器28は、コンデンサ26側に介在している。

その場合の総合インダクタンスＬは、下記の式により与
えられる。

Ｌ＝L₁＋Ｍここで、総合インダクタンスＬは、温度変化量ΔL₁、Δ
Ｍを考慮すれば、下記のように書き改められる。

Ｌ＝（L₁−ΔL₁）＋（Ｍ＋ΔＭ）＝L₁＋Ｍ＋（ΔＭ−ΔL₁）ここで、インダクタンスL₁とインダクタンスL₂とは互い
に同相であるので、温度補償用コイル18をセンサーコイ
ル17に対して逆のインダクタンス温度特性とするため
に、インダクタンスL₁と総合インダクタンスＭとは、逆
方向に変化するよう設定した。そして、ΔＭ＝ΔL₁とす
れば、前述の場合と同様に、温度の影響はなくなる。こ
こで、ΔＭ＝ΔL₁とする手段として、線径や巻数を変え
ることなく、温度補償用コイル18に可変抵抗器29を直列
に介在させ、温度補償用コイル18に流れる電流を制御し
て、温度変化量ΔＭを変えることによって可能となる。

また、上記いずれの実施例でも、コンデンサ26、27の一
方の端子間にセンサーコイル17が接続されているが、こ
れと、温度補償用コイル18とは、入れ換えた状態で接続
されていてもよい。また温度補償用コイル18にはコア20
と別のコアが固定的に設けられていてもよい。

考案の効果本考案では、１つのセンサーコイルの近くに温度補償用
コイルが設けられており、これがセンサーコイルと磁気
的につまりインダクタンスにより結合しており、しか
も、逆のインダクタンス温度特性のものとして構成され
ていて、発振回路の温度特性が電気的に補償できるた
め、温度変化に対しても重量センサーの測定精度が高め
られる。また、従来のように、回路の係数や部品の温度
特性の組み合わせという複雑な調整手段を用いなくて
も、２のコイルの磁気的な組み合わせにより、電気的な
分野で、同じ単位のインダクタンスどうしの相殺によっ
てコイルのインダクタンスの温度補償が簡単に行えるた
め、温度特性の調整が容易となり、構成も簡素化でき
る。

【図面の簡単な説明】第１図は重量センサー装置の機械的な部分の平面図、第
２図は同装置の一部破断側面図、第３図は電気回路の回
路図、第４図は各部分の波形図、第５図は温度特性のグ
ラフ、第６図は他の実施例の回路図である。１……重量センサー装置、２……フレーム、４、５……
板ばね、８……荷重受け板、９……モータ、11……軸、
16……コイルボビン、17……センサーコイル、18……温
度補償用コイル、19……帰路形成用の磁性部材、20……
コア、21……支点、22……コイルスプリング、23……発
振回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】１つのセンサーコイルおよびコンデンサを
含む発振回路と、荷重によって上記センサーコイルに対
する位置を変位させるコアとを有し、上記センサーコイ
ルのインダクタンスを上記荷重によって変化させるよう
になした重量センサー装置において、上記センサーコイルの近傍に、上記センサーコイルと磁
気結合し、上記センサーコイルに対して逆のインダクタ
ンス温度特性の温度補償用コイルを設けたことを特徴と
する重量センサー装置。