JPS5829861B2 - ロ−ドセル秤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗歪みゲージを用いたロードセル秤に関す
るものである。

一般に、抵抗歪みゲージを用いたロードセル秤は第１図
に示すような構成からなるものである。

即ち、１はビームで、このビーム１の一端上面には外力
を印加するための受圧部２が形成され、他端の基部３は
枠本体（図示せず）に固定されている。

捷た、このビーム１の側面には二つの楕円孔を連通した
形の異形孔４を形成することにより、上側に二個下側に
二個歪部５，６，７．８が形成されている。

これらの歪部５，６，７．８の外面には抵抗歪みゲージ
９が固定されている。

これらの抵抗歪みゲージ９は、ブリッジ回路を形成しつ
つ端子板１０を介して抵抗ブロック１１に接続されてい
るものである。

しかして、被測定物の重みが受圧部２に印加されるとビ
ーム１が撓み、その圧力に応じてブリッジ回路からデジ
タリードアウド（図示せず）に電気信号が発せられて重
量測定がなされるものである。

ここで、従来においては前記歪部５，６，７゜８に対応
する抵抗歪みゲージ９として抵抗Ｒａ。

Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄからなる基本ブリッジ回路（第２図）
に感度補正の為の抵抗Ｒｓ、感度の温度補正の為の抵抗
Ｒｓｔ、ゼロバランス補正の為の抵抗ＲＺ、ゼロバラン
スの温度補正の為の抵抗Ｒｚｒを付加したブリッジ回路
（第３図）を設けているものである。

そして、入力を■（一定）、出力をＶｏとすると となる。

ここで、従来は（１）式で示される無荷重時（すなわち
Ｗ＝０）のとき出力Ｖ ｏ ＝ Ｏとするために（１）
式の右辺を零とし、各辺の抵抗をＲａ ＝ Ｒｂ ＝
Ｒｃ ＝ Ｒ，ｄとしているものである。

このように設定された抵抗からなるブリッジ回路に卦い
て、荷重Ｗを加えると各抵抗はＪＲだけ抵抗値が増減す
るので、荷重Ｗにかける各辺の抵抗値をそれぞれ” Ａ
ｔ ＲＢ ｔ ＲＯｔ ＲＤとすると、ＲＡ＝Ｒ，Ｄ
＝Ｒａ＋ＡＲｓＲＢ＝Ｒｃ＝Ｒａ−ＡＲとなる。

このときの入力■と出力Ｖｏとの関係は、となる。

ここで、ＡＲは加えられた荷重Ｗに比例しＪＲ，＝ｋＷ
（ｋ ：定数）の関係にあるので（２式となり、荷重Ｗ
を横軸にとり縦軸に出力Ｖｏをとると第４図に示すよう
な原点を通る直線となる。

ここで、ロードセル秤の電気的表示を行なうには直接電
圧計へ接続するかＡＤ変換器を用いる等の手段によるわ
けであるが、第４図によると無荷重時Ｗ＝ｏに釦いて出
力Ｖｏ＝Ｏとして原点を通るものであるので被測定物を
測定するとき、荷重受は部の初荷重分が出力Ｖｏとして
始めから表示され被測定物の重量に加算されてし渣い、
被測定物のみの荷重を直接表示することはできず、初荷
重分を減算するなどして被測定物の荷重を算出している
ものであり、出力機構が複雑化している。

渣た、このロードセル秤の出力を増幅器で増幅するにし
ても初荷重分の電圧があるために入力電圧範囲が制限さ
れて増幅器を有効に利用できないものである。

この発明は、このような点に鑑みなされたもので、ロー
ドセル秤の出力を電圧計ｌたばＡＤ変換器で表示させた
時に、被測定物のみの荷重を直接表示し、渣た、増幅器
の入力電圧範囲を有効に利用できるロードセル秤を得る
ことを目的とするものである。

この発明は、各辺等しい抵抗値Ｒ１で設定されたゲージ
抵抗からなるブリッジが荷重受は部の初荷重Ｗ、により
平衡するよう前記ゲージ抵抗のいずれか一つに抵抗値４
ＪＲ，（但し、ＡＲｌは前記初荷重Ｗ１によるゲージ抵
抗の抵抗変化量）の外部抵抗を付加するか筐たばそのゲ
ージ抵抗自身の抵抗値をＲ０上４ＪＲ１に設定したこと
を特徴とするものである。

したがって、荷重受は部の初荷重によりブリッジが平衡
するようブリッジのゲージ抵抗のいずれか一つに抵抗値
４ＪＲ１の外部抵抗を付加するか筐たはゲージ抵抗自身
の抵抗値をＲ７上４ＪＲ，、に設定することにより、被
測定物のみの荷重を簡単な回路により直接表示でき、ま
た、増幅器の入力電圧範囲を有効に利用できるように構
成したものである。

この発明の一実施例を第５図ないし第６図に基いて説明
する。

第５図に示すブリッジ回路は第３図で示したブリッジ回
路と同様にブリッジ各辺にゲージ抵抗Ｒａ 、Ｒｂ 、
Ｒｃ 、Ｒｄを有する。

また、Ｒｚｒは無荷重の時の出力電圧の温度補正の為の
抵抗であり、Ｒｚは無荷重の時の出力電圧を一定の初バ
イアス電圧にする為の抵抗である。

しかして、ブリッジ回路は第１図に示すようなロードセ
ル秤に接続されているものとする。

このようなブリッジ回路において、１ず各ゲージ抵抗Ｒ
ａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄを等しい抵抗値Ｒ１に設定し、ゲ
ージ抵抗Ｒ，ｂには未知抵抗ｒを外部抵抗として付加す
るものとする。

そして、荷重Ｗにネ・ける各辺の抵抗値をそれぞれＲＡ
、ＲＢ。

Ｒ，Ｃ、Ｒ，Ｄとすると荷重Ｗにより各ゲージ抵抗の抵
抗値はＡＲだけ増減して、 となり、 この時の入力■と出力Ｖｏとの関係は となる。

ここで、荷重受は部の初荷重Ｗ１ を加えたとき（す
なわち、ゲージ抵抗の抵抗値変化ＡＲ＝、（Ｒ１）
出力ＶＯ＝Ｏなるようにすると（３）式は、となる。

なお、ゲージ抵抗Ｒｃだけにｒ＝４ＪＲ１の外部抵抗を
付加してもよい。

したがって、各ゲージ抵抗の抵抗値を等しい抵抗値Ｒ１
に設定し、いずれか一つのゲージ抵抗にはｒ＝４ＪＲ１
の外部抵抗を付加すれば、初荷重Ｗ１による出力Ｖｏを
零にできる。

この場合、各辺の無荷重時の抵抗 Ｒａ ＝Ｒ，ｃ ＝Ｒｄ ＝Ｒ０、Ｒ，ｂ＝Ｒ１＋４ａ
ｌより となり、 この（６）式により初バイアス電圧が決定される。

また、 荷重Ｗのとき（３）式は となり、第６図に示す（Ｗｌ、Ｏ）を通る直線となるが
、ここで、被測定物のみの荷重をＷｘとすると となり、被測定物のみの荷重Ｗｘに対応する出力Ｖｏを
直接表示できるものである。

したがって、この被測定物だけの荷重Ｗｘによる出力Ｖ
ｏを電圧計重たばＡＤ変換器で表示するだけで測定でき
るので初荷重の減算等の補正機構を出力側に設ける必要
がなく簡単なものにできる。

筐た、ロードセル秤の出力を増幅器で増減すを場合、入
力電圧範囲を有効に利用できるものである。

なお、前記実施例にふ・いては各ゲージ抵抗を等しい抵
抗Ｒ１に設定し、ゲージ抵抗Ｒｂ（−！たはＲ，ｃ）だ
けに外部抵抗４，１１を付加した場合を説明したが、各
ゲージ抵抗はそのま１の抵抗値とし、対応するゲージ抵
抗Ｒｂ、Ｒｃにそれぞれ２ＪＲ１の外部抵抗を付加して
もよい。

すなわち、この場合に荷重Ｗが加わると となり、前述の（７）式と同様のものとなる。

つぎに、前述した外部抵抗をゲージ抵抗自身の抵抗に含
める場合について説明する。

１ず、各ゲージ抵抗の抵抗値を Ｒａ＝Ｒｃ＝Ｒａ’＝Ｒ１、Ｒｂ−（Ｒ１＋ｒ′）（但
し、ｒ′は未知抵抗分）とすると、荷重Ｗに卦ける各ゲ
ージの抵抗値Ａ Ａ ｔ ＲＢ ｔ ＲＯ＋ ＲＤは となり、 この時の入力■と出力Ｖｏとの関係は となる。

ここで、初荷重Ｗ１になようとすると、（８）式は により出力Ｖ ｏ ＝ ０ よって未知抵抗分子′ は ｒ’：４ 、ｈＲｌ（１０） （’、”Ｒ１＞＞、（Ｒ１，ｒ’＞＞ｌ ｒ’ ）））
となる。

なお、ゲージ抵抗ＲｃだけをＲｃ＝（Ｒ１＋４ ＪＲ，
１）としてもよい。

また、ゲージ抵抗Ｒｂ 、Ｒｃいずれも抵抗値を変化さ
せないときはゲージ抵抗Ｒａ 、Ｒｄについていずれか
一つだけゲージ抵抗の抵抗値をＲａ＝Ｒｔ ４ＪＲ１
（＝Ｒｄ）に減少させて作ってもよい。

このように、ゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ 、Ｒｄのい
ずれか一つのゲージ抵抗自身の抵抗値をＲ１±４．ＪＲ
，。

に設定しても、外部抵抗４ＪＲ，を付加させた場合と同
じような直線（第６図）が得られるものである。

な訟、各ゲージ抵抗の抵抗値をＲａ＝Ｒｄ＝Ｒｔ 。

Ｒｂ＝ａａ＝（Ｆ、、＋２ＪＲ１）あるいはＲ，ａ ＝
Ｒｄ＝（Ｒ，−２ＪＲ１）、Ｒｂ＝Ｒｄ＝Ｒ１と設定し
てもよいものであり、この場合には荷重Ｗが加わると前
述したＣ７１式となる。

この発明は、上述したように荷重受は部の初荷量により
ブリッジが平衡するようブリッジのゲージ抵抗のいずれ
か一つに抵抗値４ＡＲ１の外部抵抗を付加するかまたは
ゲージ抵抗自身の抵抗値をＲ１上４ＪＲ，１に設定した
ので、被測定物のみの荷重を簡単な出力機構で直接表示
することができ、また、増幅器でロードセル秤の出力を
増幅する場合でも入力電圧範囲を有効に利用できる等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はロードセル秤の斜視図、第２図は従来例を示す
基本ブリッジ回路図、第３図はそのブリッジ回路図、第
４図はその特性グラフ、第５図はこの発明の一実施例を
示すブリッジ回路図、第６図はその特性を示すグラフで
ある。 Ｒａ 、 Ｒ，ｂ 、 Ｒｃ 、 Ｒｄ・−−−ゲージ
抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各辺等しい抵抗値用で設定された←ジ抵抗からなる
   ブリッジが荷重受は部の初荷重Ｗ１により平衡するよう
   前記ゲージ抵抗のいずれか一つに抵抗値４ＡＲ０（但し
   、ＪＲｌは前記初荷重Ｗ、によるゲージ抵抗の抵抗変化
   量）の外部抵抗を付加するかまたはそのゲージ抵抗自身
   の抵抗値を Ｒ０±４ＪＲ１に設定したことを特徴とするロードセル
   秤。