JPS61209332A - 歪センサ− - Google Patents
歪センサ−Info
- Publication number
- JPS61209332A JPS61209332A JP4988285A JP4988285A JPS61209332A JP S61209332 A JPS61209332 A JP S61209332A JP 4988285 A JP4988285 A JP 4988285A JP 4988285 A JP4988285 A JP 4988285A JP S61209332 A JPS61209332 A JP S61209332A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- temperature
- output voltage
- resistance element
- strain sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロードセルに用いられる歪センサーに関する
。
。
従来の技術
従来、ロードセルにはストレンゲージ貼付式のものがあ
る。その回路構成を第９図に示す、これは、ストレンゲ
ージ抵抗体Ｒ８をブリッジ接続してなるストレンゲージ
回路１の入力側に正の抵抗温度係数を有する適当な抵抗
値のスパン抵抗Ｒｓを設けているものである。この場合
の出力電圧ＶＯの温度特性は第１０図に示すような上に
凸な温度特性となり、平坦なものではない、そこで、実
際には、第１１図に示すように、スパン抵抗Ｒ８に並列
に適当な抵抗値を有してその抵抗温度係数が平坦なシャ
ント抵抗ＲＸを接続することにより、出力電圧ｖＯの温
度特性を第１２図に示すように平坦化しているものであ
る。
る。その回路構成を第９図に示す、これは、ストレンゲ
ージ抵抗体Ｒ８をブリッジ接続してなるストレンゲージ
回路１の入力側に正の抵抗温度係数を有する適当な抵抗
値のスパン抵抗Ｒｓを設けているものである。この場合
の出力電圧ＶＯの温度特性は第１０図に示すような上に
凸な温度特性となり、平坦なものではない、そこで、実
際には、第１１図に示すように、スパン抵抗Ｒ８に並列
に適当な抵抗値を有してその抵抗温度係数が平坦なシャ
ント抵抗ＲＸを接続することにより、出力電圧ｖＯの温
度特性を第１２図に示すように平坦化しているものであ
る。
一方、ロードセルには薄膜技術を採用し、ビーム体の表
面上に直接絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にストレンゲ
ージを蒸着法、スパッタリング法等により成膜し、これ
を所定のパターンにパターン化してなる薄膜ストレンゲ
ージ式のものもある。
面上に直接絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にストレンゲ
ージを蒸着法、スパッタリング法等により成膜し、これ
を所定のパターンにパターン化してなる薄膜ストレンゲ
ージ式のものもある。
この場合、回路構成は第９図と同じであるが、その出力
電圧Ｖｏの温度特性は第１３図に示すような特性のもの
となる。
電圧Ｖｏの温度特性は第１３図に示すような特性のもの
となる。
発明が解決しようとする問題点
この第１３図に示す特性によれば、下向きに凸の温度特
性であり、ストレンゲージ貼付方式におけるようなシャ
ント抵抗Ｒｘを付加する第１１図方式では、出力電圧の
温度特性を平坦化することができない、このように平坦
化されないまま使用すると、高精度化に対応できないも
のとなる。
性であり、ストレンゲージ貼付方式におけるようなシャ
ント抵抗Ｒｘを付加する第１１図方式では、出力電圧の
温度特性を平坦化することができない、このように平坦
化されないまま使用すると、高精度化に対応できないも
のとなる。
しかして１本発明は、薄膜ストレンゲージ方式のものに
おいて、出力電圧の温度特性を平坦化す、ることかでき
、高精度化を図ることができる歪センサーを得ることを
目的とする。
おいて、出力電圧の温度特性を平坦化す、ることかでき
、高精度化を図ることができる歪センサーを得ることを
目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、ビーム体２の表面上に直接絶縁膜３を形成し
、この絶縁膜３上に薄膜ストレンゲージ回路４を形成す
るとともに、ビーム体２に一体的に取付けた出力電圧増
幅回路５を備えた歪センサーにおいて、出力電圧増幅回
路５に設けられた利得決定用抵抗素子Ｒｂをその抵抗温
度特性の非直線性により出力電圧■０の温度特性の非直
線性を補正する温度補償用抵抗素子とした構成を採用す
るものである。
、この絶縁膜３上に薄膜ストレンゲージ回路４を形成す
るとともに、ビーム体２に一体的に取付けた出力電圧増
幅回路５を備えた歪センサーにおいて、出力電圧増幅回
路５に設けられた利得決定用抵抗素子Ｒｂをその抵抗温
度特性の非直線性により出力電圧■０の温度特性の非直
線性を補正する温度補償用抵抗素子とした構成を採用す
るものである。
作用
薄膜ストレンゲージ方式の場合、出力電圧Ｖ。
の温度特性は下向きに凸の特性を有するが、利得決定用
抵抗素子Ｒｂに上向きの抵抗温度係蔽特性を持たせ（れ
を温度補償用抵抗素子とすることにより、出力電圧Ｖｏ
の温度特性を相殺的に補正して平坦化することができる
ものである。
抵抗素子Ｒｂに上向きの抵抗温度係蔽特性を持たせ（れ
を温度補償用抵抗素子とすることにより、出力電圧Ｖｏ
の温度特性を相殺的に補正して平坦化することができる
ものである。
実施例
本発明の第一の実施例を第１図ないし第６図に基づいて
説明する。まず、第２図に示すようにジュラルミン等に
より矩形状に形成されたビーム体２（孔により形成され
る薄肉変形部等についての説明は省略する）の表面上に
絶縁膜３がポリイミド樹脂等により直接形成されている
。この絶縁膜３上に蒸着法やスパッタリング法によりス
トレンゲージ抵抗体薄膜、スパン抵抗薄膜及びリードパ
ターン層を順次積層形成後、フォトエツチングプロセス
により所定のパターンにパターン化することにより、ス
トレンゲージ抵抗体Ｒｅによるブリッジ回路（薄膜スト
レンゲージ回路４）やスパン抵抗Ｒｓ、リード端子Ｖ
ｅ ”ＨＶ ｅ−ＨＶ ｏ ”ｔ ＶＯ′″が形成され
る。ここで、リード端子Ｖｅ”。
説明する。まず、第２図に示すようにジュラルミン等に
より矩形状に形成されたビーム体２（孔により形成され
る薄肉変形部等についての説明は省略する）の表面上に
絶縁膜３がポリイミド樹脂等により直接形成されている
。この絶縁膜３上に蒸着法やスパッタリング法によりス
トレンゲージ抵抗体薄膜、スパン抵抗薄膜及びリードパ
ターン層を順次積層形成後、フォトエツチングプロセス
により所定のパターンにパターン化することにより、ス
トレンゲージ抵抗体Ｒｅによるブリッジ回路（薄膜スト
レンゲージ回路４）やスパン抵抗Ｒｓ、リード端子Ｖ
ｅ ”ＨＶ ｅ−ＨＶ ｏ ”ｔ ＶＯ′″が形成され
る。ここで、リード端子Ｖｅ”。
ｖｅ−は薄膜ストレンゲージ回路４に対する入力端子で
、リード端子Ｖｏ”、Ｖｏ−は出力電圧増幅回路５に対
する出力端子である。なお、ストレンゲージ抵抗体層は
ＮｉＣｒ、スパン抵抗はＴｉ、リード層はＣｕにより形
成するのが好ましい。
、リード端子Ｖｏ”、Ｖｏ−は出力電圧増幅回路５に対
する出力端子である。なお、ストレンゲージ抵抗体層は
ＮｉＣｒ、スパン抵抗はＴｉ、リード層はＣｕにより形
成するのが好ましい。
このように薄膜ストレンゲージ回路４が形成されたビー
ム体２には第３図に示すように、出力電圧増幅回路５を
有する回路基板６が一体的に取付けられている・。
ム体２には第３図に示すように、出力電圧増幅回路５を
有する回路基板６が一体的に取付けられている・。
このようなロードセルの回路構成を第１図に示す、薄膜
ストレンゲージ回路４はブリッジ回路構成となっており
、この出力電圧は増幅回路５に入力されている。ここで
、増幅回路５には利得決定用抵抗素子Ｒａ、Ｒｂが接続
されており、増幅回路５の出力電圧Ｖｏの利得Ｇは、 Ｇ ：＝ １ ＋（Ｒｂ／ Ｒａ） により決定される。例えば、Ｒａ＝１００Ω、Ｒｂ ＝
、２５にΩの場合、利得Ｇ＝＝２５１であり、出力電圧
Ｖｏは２５１倍に増幅される。
ストレンゲージ回路４はブリッジ回路構成となっており
、この出力電圧は増幅回路５に入力されている。ここで
、増幅回路５には利得決定用抵抗素子Ｒａ、Ｒｂが接続
されており、増幅回路５の出力電圧Ｖｏの利得Ｇは、 Ｇ ：＝ １ ＋（Ｒｂ／ Ｒａ） により決定される。例えば、Ｒａ＝１００Ω、Ｒｂ ＝
、２５にΩの場合、利得Ｇ＝＝２５１であり、出力電圧
Ｖｏは２５１倍に増幅される。
このように構成された薄膜歪センサーの場合、第４図に
示すような出力電圧の温度特性が生じやすい。これは、
第１３図に示したものと同一である。しかして、本実施
例では、このような出力電圧ｖＯの温度特性を利得決定
用抵抗素子Ｒｈの抵抗温度特性に非直線性を持たせるこ
とにより利得決定用抵抗素子Ｒｂを温度補償用抵抗素子
として用い、相殺的に補正して平坦化するものである。
示すような出力電圧の温度特性が生じやすい。これは、
第１３図に示したものと同一である。しかして、本実施
例では、このような出力電圧ｖＯの温度特性を利得決定
用抵抗素子Ｒｈの抵抗温度特性に非直線性を持たせるこ
とにより利得決定用抵抗素子Ｒｂを温度補償用抵抗素子
として用い、相殺的に補正して平坦化するものである。
つまり、利得決定用抵抗素子Ｒｂとしては、第５図に示
すように第４図の出力電圧ｖＯの温度特性とは逆の上向
きに凸の抵抗温度係数特性のものを使用することにより
、互いに補償し合うこととなり、出力電圧Ｖｏの温度特
性は第６図に示すように補正されて平坦化される。ここ
で、第５図に示すような抵抗温度係数のものとしては、
マンガニン抵抗を用いることができる。
すように第４図の出力電圧ｖＯの温度特性とは逆の上向
きに凸の抵抗温度係数特性のものを使用することにより
、互いに補償し合うこととなり、出力電圧Ｖｏの温度特
性は第６図に示すように補正されて平坦化される。ここ
で、第５図に示すような抵抗温度係数のものとしては、
マンガニン抵抗を用いることができる。
つづいて１本発明の第二の実施例を第７図及び第８図に
より説明する。前記実施例のように、マンガニン抵抗の
如き単一の抵抗素子では、任意の抵抗温度係数曲線を得
るのが難しい場合がある。
より説明する。前記実施例のように、マンガニン抵抗の
如き単一の抵抗素子では、任意の抵抗温度係数曲線を得
るのが難しい場合がある。
そこで、この第二の実施例では、利得決定用抵抗素子Ｒ
ｂを複数の抵抗素子Ｒｂ１． Ｒｂ２を並列接続したも
のとする。より具体的には、抵抗素子Ｒｂ１は正の抵抗
温度係数を有するものとし、抵抗素子Ｒｂは負の抵抗温
度係数を有するものとして、各々の抵抗素子Ｒｂｉ、
Ｒｂ、の抵抗値の大きさ及び正負の抵抗温度係数の大き
さを適切に設定することにより、両者の合成された抵抗
温度係数としては第８図に示すような任意の特性のもの
を得ることができ、これに基づき出力電圧の温度特性を
補正して平坦化するものである。ここに、例えば、抵抗
素子Ｒｂ１としては２５℃における抵抗値が１５８にΩ
で抵抗温度係数が＋２０００ｐｐｍ／℃、抵抗素子Ｒｂ
、としては２５℃における抵抗値が３５にΩで抵抗温度
係数が−４００ｐｐｍ／ ’Ｃのものが用いられる。
ｂを複数の抵抗素子Ｒｂ１． Ｒｂ２を並列接続したも
のとする。より具体的には、抵抗素子Ｒｂ１は正の抵抗
温度係数を有するものとし、抵抗素子Ｒｂは負の抵抗温
度係数を有するものとして、各々の抵抗素子Ｒｂｉ、
Ｒｂ、の抵抗値の大きさ及び正負の抵抗温度係数の大き
さを適切に設定することにより、両者の合成された抵抗
温度係数としては第８図に示すような任意の特性のもの
を得ることができ、これに基づき出力電圧の温度特性を
補正して平坦化するものである。ここに、例えば、抵抗
素子Ｒｂ１としては２５℃における抵抗値が１５８にΩ
で抵抗温度係数が＋２０００ｐｐｍ／℃、抵抗素子Ｒｂ
、としては２５℃における抵抗値が３５にΩで抵抗温度
係数が−４００ｐｐｍ／ ’Ｃのものが用いられる。
ところで、このような正負の抵抗温度係数特性を有する
抵抗素子Ｒｂ□、Ｒｂ２が離れていたり、熱的に結合゛
していない場合には、各々正負の大きな抵抗温度係数を
有するため、合成抵抗がふらつき、出力電圧が不安定に
なるおそれがある。そこで、本実施例では、これらの正
負の抵抗素子Ｒｂ１．Ｒｂ２を近接配置させて抵抗対と
して一体化しこれを樹脂でモールドすることにより熱的
に結合させることにより、恰も両抵抗素子Ｒｂよ、Ｒｂ
２が一個の抵抗温度係数の小さな素子として振る舞うよ
うにして、ふらつきを小さくシ、出力電圧を安定化させ
るものである。
抵抗素子Ｒｂ□、Ｒｂ２が離れていたり、熱的に結合゛
していない場合には、各々正負の大きな抵抗温度係数を
有するため、合成抵抗がふらつき、出力電圧が不安定に
なるおそれがある。そこで、本実施例では、これらの正
負の抵抗素子Ｒｂ１．Ｒｂ２を近接配置させて抵抗対と
して一体化しこれを樹脂でモールドすることにより熱的
に結合させることにより、恰も両抵抗素子Ｒｂよ、Ｒｂ
２が一個の抵抗温度係数の小さな素子として振る舞うよ
うにして、ふらつきを小さくシ、出力電圧を安定化させ
るものである。
発明の効果
本発明は、上述のように出力電圧増幅回路の利得決定用
抵抗素子をその温度特性の非直線性により出力電圧の温
度特性を補正する温度補償用抵抗素子としたので、薄膜
ストレンゲージ方式のものにおける出力電圧の温度特性
を平坦化して高精度化を図ることができ、この際、温度
補償用抵抗素子となる利得決定用抵抗素子を複数の抵抗
素子の組合せ、特に正と負の抵抗温度係数を有する抵抗
素子の並列組合せにより、より適切な補正を行なうこと
ができ、かつ、これらの正負の抵抗温度係数の抵抗素子
を近接し熱的に結合させることにより、熱的に安定な抵
抗素子対とし、安定した補正を行なうことができるもの
である。
抵抗素子をその温度特性の非直線性により出力電圧の温
度特性を補正する温度補償用抵抗素子としたので、薄膜
ストレンゲージ方式のものにおける出力電圧の温度特性
を平坦化して高精度化を図ることができ、この際、温度
補償用抵抗素子となる利得決定用抵抗素子を複数の抵抗
素子の組合せ、特に正と負の抵抗温度係数を有する抵抗
素子の並列組合せにより、より適切な補正を行なうこと
ができ、かつ、これらの正負の抵抗温度係数の抵抗素子
を近接し熱的に結合させることにより、熱的に安定な抵
抗素子対とし、安定した補正を行なうことができるもの
である。
第１図は本発明の第一の実施例を示す回路図、第２図は
斜視図、第３図は回路基板を取付けた斜視図、第４図は
補正前の出力電圧の温度特性図。 第５図は利得決定用抵抗素子の抵抗温度係数特性図、第
６図は補正後の出力電圧の温度特性図、第７図は本発明
の第二の実施例を示す回路図、第８図は利得決定用抵抗
素子の合成された抵抗温度係数特性図、第９図は貼付方
式の従来例の回路図、第１０図はその出力電圧の温度特
性図、第１１図はシャント抵抗を付加した回路図、第１
２図はその出力電圧の温度特性図、第１３図は薄膜スト
レンゲージ方式の従来例の出力電圧の温度特性図である
。 ２・・・ビーム体、３・・・絶縁膜、４・・・薄膜スト
レンゲージ回路、５・・・出力電圧増幅回路、ｖＯ・・
・出力電圧、Ｒｂ・・・利得決定用抵抗素子（温度補償
用抵抗素子）、Ｒｂ１・・・正の抵抗素子、Ｒｂ、・・
・負の抵抗素子 Ｊｓ、３図 、ｙ−３はワ
斜視図、第３図は回路基板を取付けた斜視図、第４図は
補正前の出力電圧の温度特性図。 第５図は利得決定用抵抗素子の抵抗温度係数特性図、第
６図は補正後の出力電圧の温度特性図、第７図は本発明
の第二の実施例を示す回路図、第８図は利得決定用抵抗
素子の合成された抵抗温度係数特性図、第９図は貼付方
式の従来例の回路図、第１０図はその出力電圧の温度特
性図、第１１図はシャント抵抗を付加した回路図、第１
２図はその出力電圧の温度特性図、第１３図は薄膜スト
レンゲージ方式の従来例の出力電圧の温度特性図である
。 ２・・・ビーム体、３・・・絶縁膜、４・・・薄膜スト
レンゲージ回路、５・・・出力電圧増幅回路、ｖＯ・・
・出力電圧、Ｒｂ・・・利得決定用抵抗素子（温度補償
用抵抗素子）、Ｒｂ１・・・正の抵抗素子、Ｒｂ、・・
・負の抵抗素子 Ｊｓ、３図 、ｙ−３はワ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ビーム体の表面上に直接絶縁膜を形成し、この絶縁
膜上に薄膜ストレンゲージ回路を形成するとともに、前
記ビーム体に一体的に取付けた出力電圧増幅回路を備え
た歪センサーにおいて、前記出力電圧増幅回路に設けら
れた利得決定用抵抗素子をその抵抗温度特性の非直線性
により前記出力電圧の温度特性の非直線性を補正する温
度補償用抵抗素子としたことを特徴とする歪センサー。 ２、利得決定用抵抗素子が、複数の抵抗素子の組合せか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の歪
センサー。 ３、複数の抵抗素子が、各々の抵抗素子の正負の抵抗温
度係数の大きさ及び抵抗値の大きさに基づき合成された
温度特性の非直線性により補正するように設定された正
の抵抗温度係数を有する抵抗素子と負の抵抗温度係数を
有する抵抗素子とを並列接続してなることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の歪センサー。 ４、正の抵抗温度特性を有する抵抗素子と負の抵抗温度
係数を有する抵抗素子とを近接配置するとともに樹脂で
モールドして熱的に結合させて設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の歪センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4988285A JPS61209332A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 歪センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4988285A JPS61209332A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 歪センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61209332A true JPS61209332A (ja) | 1986-09-17 |
Family
ID=12843408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4988285A Pending JPS61209332A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 歪センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61209332A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6391521A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Ishida Scales Mfg Co Ltd | ロ−ドセル式電子秤の荷重検出回路 |
| JPH0171633U (ja) * | 1987-10-31 | 1989-05-12 | ||
| JPH0195630U (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-23 | ||
| EP0573808A3 (ja) * | 1992-06-11 | 1994-01-19 | Hofmann Werkstatt Technik | |
| WO1995031701A1 (de) * | 1994-05-17 | 1995-11-23 | Michael Altwein | Dehnungsmessstreifen-messanordnung, verwendung derselben und modulationsverstärker für derartige messanordnungen |
| US6252395B1 (en) | 1998-02-04 | 2001-06-26 | Denso Corporation | Temperature-compensating amplification circuit and a position detecting apparatus using such amplification circuit |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP4988285A patent/JPS61209332A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6391521A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Ishida Scales Mfg Co Ltd | ロ−ドセル式電子秤の荷重検出回路 |
| JPH0171633U (ja) * | 1987-10-31 | 1989-05-12 | ||
| JPH0195630U (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-23 | ||
| EP0573808A3 (ja) * | 1992-06-11 | 1994-01-19 | Hofmann Werkstatt Technik | |
| WO1995031701A1 (de) * | 1994-05-17 | 1995-11-23 | Michael Altwein | Dehnungsmessstreifen-messanordnung, verwendung derselben und modulationsverstärker für derartige messanordnungen |
| US6252395B1 (en) | 1998-02-04 | 2001-06-26 | Denso Corporation | Temperature-compensating amplification circuit and a position detecting apparatus using such amplification circuit |
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