(57)【要約】【課題】            ひずみ測定装置に、リモートセンシング機能を有するひずみセンサかＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサのいずれかが接続されても、自動的に内部回路の切り換えを行え、設定にかかる時間を短縮すること共に誤入力によるＴＥＤＳの故障を未然に防止する。【解決手段】        ひずみ測定装置に、リモートセンシング機能を有するセンサ本体１１が装置側コネクタ１７に接続されると、第１のコンパレータ２５と第２のコンパレータ２６とＣＰＵ２７の制御により補正スイッチ２３が、ＯＮとされ、読取スイッチ２４がＯＦＦとされて、リモートセンシング機能を有効とする。また、リモートセンシング機能を有せず、ＴＥＤＳ機能を有するセンサ本体１１が、ひずみ測定装置のコネクタ１７に接続されると、補正スイッチ２３がＯＦＦとされ、読取スイッチ２４がＯＮとされて、リモートセンシング機能を無効とし、ＴＥＤＳに記憶された情報を読み取り可能とする。【選択図】          図２
2014215260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、ブリッジ電源と、前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け信号処理を施すひずみアンプと、
を備えるひずみ測定装置において、
情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき制御手段が前記補正スイッチと前記読取スイッチを制御してリモートセンシング機能を有効とし、リモートセンシング機能を有するセンサが取り外されたとき、リモートセンシング機能を無効とするように構成したことを特徴とするひずみ測定装置。
【請求項２】
ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、
ブリッジ電源と、
前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け、前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、
前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け、信号処理を施すひずみアンプと、を備えるひずみ測定装置において、
センサに関する情報が記憶されている情報記憶媒体と、
前記情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
前記補正スイッチおよび前記読取スイッチを制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき、前記補正スイッチをオンとし、前記読取スイッチをオフとして、リモートセンシング機能を有効とし、
リモートセンシング機能を有しないひずみセンサが前記装置側コネクタに接続され、且つ前記情報記憶媒体が前記装置側コネクタの共用端子に接続されたとき、
前記補正スイッチをオフとし、前記読取スイッチをオンとして、リモートセンシング機能を無効とし、前記情報記憶媒体に記憶されたデータを前記読取手段によって前記読取スイッチを介して読出し得るように構成したことを特徴とするひずみ測定装置。
【請求項３】
前記ブリッジ電圧供給手段は、
装置側コネクタの正側ブリッジ電源端子と接続される出力端子を有し、前記ブリッジ電源の正極と接続される正端子を有する第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子と前記第１の演算増幅器の負端子との間に介挿される第１の帰還抵抗と、装置側コネクタの負側ブリッジ電源端子と接続される出力端子を有し、前記ブリッジ電源の負極と接続される正端子を有する第２の演算増幅器と、第２の演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅器の負端子との間に介挿される第２の帰還抵抗とをもってボルテージフォロワ回路を構成してなることを特徴とする請求項１または２に記載のひずみ測定装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記装置側コネクタのシールド端子に接地抵抗を介して接続されると共に、前記正側共用端子と接続される入力ラインを有する第１のコンパレータの出力と、前記第１の演算増幅器の出力端子と接続される入力ラインを有する第２のコンパレータの出力を受けて、前記補正スイッチおよび前記読取スイッチを制御するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のひずみ測定装置。
【請求項５】
前記読取手段は、前記情報記憶媒体が正側共用端子および負側共用端子に接続されたとき、前記制御手段に制御され、前記読取スイッチをオンとし、
前記正側共用端子を読取ラインに連結し、前記負側共用端子を基準電位に接続して前記情報記憶媒体からデータを読取り得るように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のひずみ測定装置。
【請求項６】
前記装置側コネクタは、前記正側ブリッジ電源端子と、前記負側ブリッジ電源端子と、正側ブリッジ出力端子と、負側ブリッジ出力端子と、前記シールド端子と、前記正側共用端子と、前記負側共用端子の７ピンコネクタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のひずみ測定装置。
【請求項７】
前記情報記憶媒体は、前記センサの情報が電子化して前記センサ内に格納されたＴＥＤＳ（Transducer Electronic Data Sheet の略称）であることを特徴とする請求項１、２、５のいずれか１項に記載のひずみ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみ測定装置に関し、特に、ひずみゲージで形成されたブリッジ回路よりなるひずみセンサのうち、リモートセンシング機能を有するひずみセンサまたはひずみセンサに関する情報が記憶された情報記憶媒体を有するひずみセンサのいずれに対しても、接続して用いるひずみ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ひずみ測定システムには、物理量を検知し、電気信号に変換するためのひずみゲージで形成されたブリッジ回路よりなるひずみセンサと、そのひずみセンサから出力される電気信号を信号処理するためのひずみアンプ等の計測機器を必要とする。この時、ひずみセンサと計測機器を接続するコネクタには、信頼性および汎用性の観点から、規格に規定されている７ピンコネクタが用いられることが多い。
７ピンコネクタの端子の構成のうち５つは、ひずみセンサへのブリッジ電源印加用、ひずみセンサからのブリッジ出力用、シールド用として用いられる。７ピンコネクタ端子の残りの２つは、リモートセンシング用のブリッジ電圧検出用、またはひずみセンサに関する情報が記憶された、例えばＴＥＤＳ等の情報記憶媒体用に割り当てられている。７ピンコネクタの端子の構成は、規格によって規定されているため、多くのセンサにも採用されている。
ひずみ測定において、高い精度が要求される測定を行うためにリモートセンシング機能を用いることがある。リモートセンシング機能とは、ケーブルの導体抵抗，周囲温度変化などの影響による誤差を補正することでブリッジ電圧を安定化させることができる機能をいう。
【０００３】
７ピンコネクタを用いたリモートセンシング機能を有するひずみセンサを、図６に示す。図６に示すセンサ本体１１は、４枚のひずみゲージ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄで構成されたホイートストンブリッジ回路からなるひずみブリッジ１２を有している。ひずみブリッジ１２のブリッジ回路は、６本のケーブル端子１３で構成され、７ピンコネクタであるセンサ側コネクタ１５に接続されている。センサ側コネクタ端子１５ａおよび１５ｃは、正側および負側ブリッジ電源端子、センサ側コネクタ端子１５ｂおよび１５ｄは、負側および正側ブリッジ出力端子、センサ側コネクタ端子１５ｅは、ケーブルのシールド端子、センサ側コネクタ端子１５ｆおよび１５ｇは、正側および負側共用端子として割り当てられている。センサ側コネクタ端子１５ｅは、シールド線１４と接続されている。
図中、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｆ、３１ｅは、ケーブル抵抗を表し、これらを総称して、ケーブル抵抗３１と称する。
また、近年は、ＴＥＤＳ（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔ）というひずみセンサに関する情報を電子化してひずみセンサ内に持たせた情報記憶媒体を、ＴＥＤＳ対応の計測機器によって読み出すことができる機能が普及している。同機能により手動設定入力なしで適切な測定を行うことができ、校正値の入力にかかる時間の短縮化や誤入力の防止等の利点がある。
【０００４】
次に、７ピンコネクタを用いたＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサを図２に示す。図７に示すセンサ本体１１は、既述の図６に示すリモートセンシング機能を有するセンサ本体１１とケーブル端子１３ａ〜１３ｄについては同じ割り当てとなっているが、ケーブル端子１３ｆ、１３ｇには、ひずみブリッジ１２に接続されておらず、ＴＥＤＳ１６の両端およびセンサ側コネクタ１５ｆ、１５ｇに接続されている。
このように、リモートセンシング機能およびＴＥＤＳ機能には、それぞれに利点があるため両機能に対応したひずみ測定装置が望まれている。
本出願人は、先に、被測定対象のひずみ、変位、加速度、トルク等の物理量あるいは機械量等を測定することと、ＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報の読み出しを可能にすることとを両立させた上で、なお且つ測定器との接続に必要な配線数を従来通りの規定数に維持し、コストを極力低減化することができるセンサ本体およびそのセンサ本体を用いたひずみ測定装置に関する発明について特願２００５−３７３５５９号として出願し、これが特開２００７−１７９１０７号公報（特許文献１）にて公開されている。
【０００５】
この特許文献１は、より詳細には、センサ本体としては、ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、前記ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的にまたは近傍に配設されたセンサ本体であって、
前記ひずみセンサから出力される被測定対象物理量に応じたアナログ信号と、前記情報記憶媒体が記憶している情報に応じて出力されるデジタル信号とを、共通の２つの出力端子に選択的に出力させるモード切換回路と、
前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を供給するための２つの入力端子と、
前記ホイートストンブリシッジ回路の出力端と前記情報記憶媒体の出力端とが共通に接続される前記２つの出力端子を備えたものである。
【０００６】
そして、特許文献１のひずみ測定装置としては、
上記センサ本体を用いるひずみ測定装置であって、前記入力端子にブリッジ電圧を供給するブリッジ電源と、
前記入力端子と前記ブリッジ電源との間に介挿される入力スイッチと、
前記ブリッジ回路の出力の差分を検出する１対の差分アンプと、
前記差分アンプと前記出力端子との間に介挿される出力スイッチと、
正側の前記出力端子に選択的に接地電位よりも低い負電位を供給する負電位供給スイッチと、
前記情報記憶媒体に記憶されている情報を読み取る読取手段と、
前記読取手段と前記出力端子の正側との間に介挿される読取スイッチと、
前記出力端子の負側を選択的に接地する接地スイッチとを、
有してなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７９１０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に係るひずみ測定装置は、センサ本体とひずみ測定装置との接続に必要な配線数（芯数）を増加させることなく、被測定対象物理量や機械量を測定することと、ＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報の読み取りとを、可能とし、特に、規定の配線数（通常は７本）のままで、リモートセンシング機能を有するひずみセンサをそのまま使用した状態でＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報を読み書きすることを可能となすものである。
しかしながら、上記特許文献１に係るひずみ測定装置は、ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的または近傍に配設されたセンサ本体を用いたひずみ測定装置であって、リモートセンシング機能を持ったひずみセンサまたはリモートセンシング機能を持たないひずみセンサのいずれかがひずみ測定装置に接続されても、その違いを判別することはできない。
また、上述したような情報記憶媒体が組み込まれた専用のひずみセンサ以外のひずみセンサには、適用することができない、という不都合がある。
【０００９】
即ち、上述した専用のひずみセンサ以外のひずみセンサを用いる場合には、図６または図７に示すリモートセンシング機能またはＴＥＤＳ機能を有するセンサは、センサ側コネクタの正側共用端子１７ｆおよび負側共用端子１７ｇに接続することとなる。
そのため、現行の両機能に対応したひずみ測定装置では、各機能に対応するためにひずみ測定装置内部の回路の切り換えを必要とする。このとき、センサが有する機能に合わせるため、前もって択一的に機能を選択する必要があるので、機能の設定に手間がかかる。また、ひずみ測定装置において、リモートセンシング機能の設定時に誤ってＴＥＤＳ機能を有するセンサを接続することによるＴＥＤＳの故障の恐れもある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、ひずみセンサとひずみ測定装置との接続に必要な配線数（芯数）を増加させることなく、規格に規定されたコネクタを用いることができ、また、入力に接続されるひずみセンサがリモートセンシング機能を有するか否かを常時検知し、自動的にリモートセンシング機能の有効または無効への切り換えを可能とするひずみ測定装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的とするところは、ひずみセンサとひずみ測定装置との接続に必要な配線数（芯数）を増加させることなく、規格に規定されたコネクタを用いることができ、入力に接続されるひずみセンサがリモートセンシング機能と情報記憶媒体からの情報読み出し機能とを有するものであるか否かを判別し、自動的にリモートセンシング機能の有効または無効への切り換えを可能とすると共に情報記憶媒体を有するひずみセンサが入力に接続されたときは自動的にリモートセンシング機能を無効とし情報記憶媒体からのデータの読み出しを可能とするひずみ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のひずみ測定装置は、上述した第１の目的を達成するために、ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、ブリッジ電源と、前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け信号処理を施すひずみアンプと、
を備えるひずみ測定装置において、
情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき制御手段が前記補正スイッチと前記読取スイッチを制御してリモートセンシング機能を有効とし、リモートセンシング機能を有するセンサが取り外されたとき、リモートセンシング機能を無効とするように構成したことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に記載のひずみ測定装置は、上述した第２の目的を達成するために、ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、
ブリッジ電源と、
前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け、前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、
前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け、信号処理を施すひずみアンプと、を備えるひずみ測定装置において、
センサに関する情報が記憶されている情報記憶媒体と、
前記情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
前記補正スイッチおよび前記読取スイッチを制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき、前記補正スイッチをオンとし、前記読取スイッチをオフとして、リモートセンシング機能を有効とし、
リモートセンシング機能を有しないひずみセンサが前記装置側コネクタに接続され、且つ前記情報記憶媒体が前記装置側コネクタの共用端子に接続されたとき、
前記補正スイッチをオフとし、前記読取スイッチをオンとして、リモートセンシング機能を無効とし、前記情報記憶媒体に記憶されたデータを前記読取手段によって前記読取スイッチを介して読出し得るように構成したことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３に記載のひずみ測定装置は、前記ブリッジ電圧供給手段は、
装置側コネクタの正側ブリッジ電源端子と接続される出力端子を有し、前記ブリッジ電源の正極と接続される正端子を有する第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子と前記第１の演算増幅器の負端子との間に介挿される第１の帰還抵抗と、装置側コネクタの負側ブリッジ電源端子と接続される出力端子を有し、前記ブリッジ電源の負極と接続される正端子を有する第２の演算増幅器と、第２の演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅器の負端子との間に介挿される第２の帰還抵抗とをもってボルテージフォロワ回路を構成したことを特徴としている。
また、請求項４に記載のひずみ測定装置は、前記制御手段は、前記装置側コネクタのシールド端子に接地抵抗を介して接続されると共に、前記正側共用端子と接続される入力ラインを有する第１のコンパレータの出力と、前記第１の演算増幅器の出力端子と接続される入力ラインを有する第２のコンパレータの出力を受けて、前記補正スイッチおよび前記読取スイッチを制御するように構成したことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５に記載のひずみ測定装置は、前記読取手段は、前記情報記憶媒体が正側共用端子および負側共用端子に接続されたとき、前記制御手段に制御され、前記読取スイッチをオンとし、
前記正側共用端子を読取ラインに連結し、前記負側共用端子を基準電位に接続して前記情報記憶媒体からデータを読取り得るように構成したことを特徴としている。
また、請求項６に記載のひずみ測定装置は、前記装置側コネクタは、前記正側ブリッジ電源端子と、前記負側ブリッジ電源端子と、正側ブリッジ出力端子と、負側ブリッジ出力端子と、前記シールド端子と、前記正側共用端子と、前記負側共用端子の７ピンコネクタであることを特徴としている。
また、請求項７に記載のひずみ測定装置は、前記情報記憶媒体は、前記センサの情報が電子化して前記センサ内に格納されたＴＥＤＳ（Transducer Electronic Data Sheet の略称）であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、ブリッジ電源と、前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け信号処理を施すひずみアンプと、
を備えるひずみ測定装置において、
情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき制御手段が前記補正スイッチと前記読取スイッチを制御してリモートセンシング機能を有効とし、リモートセンシング機能を有するセンサが取り外されたとき、リモートセンシング機能を無効とするように構成したので、ひずみセンサとひずみ測定装置との接続に必要な配線数を増加させず、信頼性および汎用性の高い、規格に規定されている所定ピン数のコネクタを用いることができ、また、入力に接続されるひずみセンサがリモートセンシング機能を有するひずみセンサが接続されたときリモートセンシング機能を有効とし、内部回路の切換が自動的に行われることにより、入力に接続されるひずみセンサの機能に応じた手動による機能の選択を必要とせず、設定にかかる手間を短縮し、誤操作を排除することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、ひずみブリッジのセンサ側コネクタに接続するための装置側コネクタと、
ブリッジ電源と、
前記ブリッジ電源からブリッジ電圧の供給を受け、前記装置側コネクタのブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給するためのブリッジ電圧供給手段と、
前記ひずみブリッジで検出されたブリッジ出力を前記装置側コネクタのブリッジ出力端子を介して受け、信号処理を施すひずみアンプと、を備えるひずみ測定装置において、
センサに関する情報が記憶されている情報記憶媒体と、
前記情報記憶媒体からデータを読み取るための読取手段と、前記読取手段と前記装置側コネクタの共用端子との間に介挿される読取スイッチと、前記ブリッジ電圧供給手段と前記共用端子との間に介挿される補正スイッチと、
前記補正スイッチおよび前記読取スイッチを制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが前記装置側コネクタに接続されたとき、前記補正スイッチをオンとし、前記読取スイッチをオフとして、リモートセンシング機能を有効とし、
リモートセンシング機能を有しないひずみセンサが前記装置側コネクタに接続され、且つ前記情報記憶媒体が前記装置側コネクタの共用端子に接続されたとき、
前記補正スイッチをオフとし、前記読取スイッチをオンとして、リモートセンシング機能を無効とし、前記情報記憶媒体に記憶されたデータを前記読取手段によって前記読取スイッチを介して読出し得るように構成したので、ひずみセンサとひずみ測定装置との接続に必要な配線数を増加させず、信頼性および汎用性の高い規格に規定されている所定ピン数のコネクタを用いることができ、また、入力に接続されるひずみセンサがリモートセンシング機能を有するかまたは情報記憶媒体を有するものであるか否かを判別し、自動的にリモートセンシング機能の有効または無効への切り換えを可能とすると共に、情報記憶媒体を有するひずみセンサが入力に接続されたときは自動的にリモートセンシング機能を無効とした上で、情報記憶媒体からのデータ読み出しを可能として、手動による機能の選択を不要として手間を省くと共に誤入力による情報記憶媒体の故障を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るひずみ測定装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す第１の実施の形態に係るひずみ測定装置に図６に示すリモートセンシング機能を有するひずみセンサが接続された状態の第２の実施の形態のひずみ測定システムの構成を示す回路図である。
【図３】図１に示す第１の実施の形態に係るひずみ測定装置に図７に示すＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサが接続された状態の第３の実施の形態のひずみ測定システムの構成を示す回路図である。
【図４】リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、本発明に係るひずみ測定装置に接続された場合と取り外された場合における切り換え動作を示すフローチャートである。
【図５】ＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサが、本発明に係るひずみ測定装置に接続された場合と取り外された場合における切り換え動作を示すフローチャートである。
【図６】リモートセンシング機能を有するひずみセンサの回路構成を示す回路図である。
【図７】ＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサの回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のひずみ測定装置およびひずみ測定システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るひずみ測定装置の回路構成を示す回路図である。
図２は、図１に示す第１の実施の形態に係るひずみ測定装置に、図６に示すリモートセンシング機能を有するひずみセンサが接続された状態における第２の実施の形態に係るひずみ測定システムの回路構成を示す回路図であり、図３は、図１に示す本発明の第１の実施の形態に係るひずみ測定装置に、図７に示すＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサが接続された第３の実施の形態に係るひずみ測定システムに係る回路構成を示す回路図である。
先ず、図１を用いて本発明第１の実施の形態に係るひずみ測定装置の構成について説明する。
図１に示す装置側コネクタ１７は、ひずみ測定装置の７ピンコネクタで、図中の１７ａ〜１７ｇは、装置側コネクタ端子である。より具体的には、装置側コネクタ端子１７ａおよび１７ｃは、正側ブリッジ電源端子および負側ブリッジ電源端子である。装置側コネクタ端子１７ｂおよび１７ｄは、負側ブリッジ出力端子および正側ブリッジ出力端子である。
【００１９】
装置側コネクタ端子１７ｅは、シールド端子である。装置側コネクタ端子１７ｆおよび１７ｇは、リモートセンシング機能に用いる電圧検出用端子またはＴＥＤＳ機能に用いる読取用端子であって、両機能に用いられる正側共用端子および負側共用端子である。第１の演算増幅器２１は、第１の帰還抵抗１８とによりボルテージフォロワを構成し、装置側コネクタ端子１７ａに、ブリッジ電源としての電圧源２８と同じ電圧を印加する。第２の演算増幅器２２は、第２の帰還抵抗１９とによりボルテージフォロワを構成し、装置側コネクタ端子１７ｃに、電圧源２８のマイナス電圧を印加する。このように、ブリッジ電源端子にブリッジ電圧を供給する構成部分を、ブリッジ電圧供給手段と称する。装置側コネクタ端子１７ｂおよび１７ｄは、ひずみセンサからの負側ブリッジ出力信号および正側ブリッジ出力信号を検出する。検出された出力信号は、ひずみアンプ３２で信号処理される。装置側コネクタ端子１７ｅは、基準電位２９に接地されている。装置側コネクタ端子１７ｆおよび１７ｇは、リモートセンシング機能およびＴＥＤＳ機能に用いられる正側共用端子および負側共用端子である。ＣＰＵ２７は、５本の信号ライン２７ａ〜２７ｅを有している。第１のコンパレータ２５および第２のコンパレータ２６は、それぞれ入力ライン２５ａおよび２６ａを有し、装置側コネクタ端子１７ｆおよび１７ａと接続される。第１のコンパレータ２５は、入力ライン２５ａの電圧が第１の所定の電圧以上となることを検知した時に動作する。第１のコンパレータ２５が動作する時、第１のコンパレータ２５は、ＣＰＵ２７に対し、信号ライン２７ｂを介してリモートセンシング機能を有効とするように命令する。
【００２０】
この命令を受けたＣＰＵ２７は、信号ライン２７ａから補正スイッチ２３をＯＮにするように制御する。第２のコンパレータ２６は、入力ライン２６ａの電圧が第２の所定の電圧以上となることを検知した時に動作する。第２のコンパレータ２６が動作する時、第２のコンパレータ２６は、ＣＰＵ２７に対し信号ライン２７ｃを介してリモートセンシング機能を無効とするように命令する。この命令を受けたＣＰＵ２７は、信号ライン２７ａを介して補正スイッチ２３をＯＦＦにするように制御する。つまり、ＣＰＵ２７は、第１のコンパレータ２５が動作した時、リモートセンシング機能を有効とし、第２のコンパレータ２６が動作した時、リモートセンシング機能を無効とするように信号ライン２７ａを介して補正スイッチ２３の制御を行う。ここで、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが装置側コネクタ１７ｆおよび１７ｇに接続されたとき、補正スイッチ２３をＯＮとしてリモートセンシング機能を有効とし、当該ひずみセンサが取り外されたとき、リモートセンシング機能を無効とする構成部分を制御手段と称することとする。この状態において、ＴＥＤＳの読取手段が実行された時、ＣＰＵ２７は、信号ライン２７ｄから読取スイッチ２４をＯＮにするように制御する。このとき、ＣＰＵ２７は、信号ライン２７ｅからＴＥＤＳドライバ３０および読取スイッチ２４の切換端子２４ａを介して装置側コネクタ端子（正側の共用端子）１７ｆにアクセスする。
【００２１】
装置側コネクタ（正側共用端子）１７ｆおよび装置側コネクタ（負側共用端子）１７ｇにＴＥＤＳ１６が接続されている場合は、内部に記憶された例えば、メーカ名、センサの書類、型式、シリアル番号、校正値などのうちのいずれかのデータを読み取る。ただし、ＣＰＵ２７は、ひずみ測定装置においてリモートセンシング機能を有効としている時、読取手段を実行しても、読取スイッチ２４をＯＮしないように制御している。つまり、ＣＰＵ２７は、補正スイッチ２３をＯＮに制御している時、読取スイッチ２４をＯＮに制御することはない。補正スイッチ２３および読取スイッチ２４は、共に双極単投タイプのスイッチで、それぞれ接点２３ａと２３ｂおよび接点２４ａと２４ｂの２接点を有し、同時にＯＮ、またはＯＦＦとなる。
図２は、本発明に係る第１の実施の形態に係るひずみ測定装置にリモートセンシング機能を有するセンサが接続された時の構成を示す第２の実施の形態に係るひずみ測定システムに係る回路図である。図６に示すセンサ側コネクタ１５と図１に示す装置側コネクタ１７が接続された状態を示し、図中の３１ａ〜３１ｄおよび３１ｆ、３１ｇは、ひずみセンサ（センサ本体１１）とひずみ測定装置を接続するケーブル抵抗を示す。ここで、ケーブル抵抗３１ａ〜３１ｄおよび３１ｆ、３１ｇを総称して、ケーブル抵抗３１と称する。
【００２２】
第１のコンパレータ２５の入力ライン２５ａは、接地抵抗２０を介して基準電位２９と接続されている。リモートセンシング機能を有するセンサ（図６参照）が接続される時、ケーブル抵抗３１ａおよび３１ｆを介して第１の演算増幅器２１の出力端子２１ａおよびコンパレータ２５の入力ライン２５ａと接続される。この時、第１のコンパレータ２５は、入力ライン２５ａを介して第１の所定の電圧Ｖ１以上の電圧を検知し、ＣＰＵ２７の信号ライン２７ｂにリモートセンシング機能を有効とするように命令する。この命令を受けて制御手段としてのＣＰＵ２７は、信号ライン２７ａを介して補正スイッチ２３をＯＮにするように制御する。第１の演算増幅器２１は、補正スイッチ２３の接点２３ａがＯＮとなるため、第１の演算増幅器２１の負端子２１ｂとセンサ側ケーブル端子１３ｆが接続される。同様に、第２の演算増幅器２２は、補正スイッチ２３の接点２３ｂがＯＮとなるため、第２の演算増幅器２２の負端子２２ｂとセンサ側ケーブル端子１３ｇが接続される。この時、第１の演算増幅器２１および第２の演算増幅器２２は、新たにボルテージフォロワを構成し、ひずみブリッジ１２への印加電圧として、ケーブル抵抗３１ａおよび３１ｃの影響を補正し、電圧源２８と同じ電圧をひずみブリッジ１２の負側入力端および正側入力端にそれぞれ供給する。
【００２３】
次に、リモートセンシング機能を有するセンサが取り外された時の実施の形態を説明する。本発明によるひずみ測定装置において、リモートセンシング機能を有効とする時にリモートセンシング機能を有するセンサが取り外されると、図２に示す回路構成となる。この時、リモートセンシング機能が有効となっているため、補正スイッチ２３は、ＯＮのままとなっている。そのため、第１の演算増幅器２１は、第１の帰還抵抗１８、接地抵抗２０とで非反転増幅回路を構成する。第１の帰還抵抗１８の抵抗値をＲ１８、接地抵抗２０の抵抗値をＲ２０とすると、第１の演算増幅器２１の出力電圧２１ａは、電圧源２８の（Ｒ１８＋Ｒ２０）／Ｒ２０倍に上昇する。この時、第２のコンパレータ２６は、入力ライン２６ａを介して第２の所定の電圧Ｖ２以上の電圧を検知して、ＣＰＵ２７の信号ライン２７ｃにリモートセンシング機能を無効とするように命令する。この命令を受けてＣＰＵ２７は、信号ライン２７ａから補正スイッチ２３をＯＦＦにするように制御する。
以上から、本発明によるひずみ測定装置は、リモートセンシング機能を有するセンサが接続された時、リモートセンシング機能を有効とし、その後、リモートセンシング機能を有するセンサが取り外された時、リモートセンシング機能を無効とするように自動的に切り換わるように動作する。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るひずみ測定装置に図７に示すＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサが接続された時の第３の実施の形態に係るひずみ測定システムの回路構成を示す回路図である。第１のコンパレータ２５の入力ライン２５ａは、装置側コネクタ１７ｆ、センサ側コネクタ１５ｆを介してＴＥＤＳ１６と接続されるが、接地抵抗２０が基準電位２９と接続されているため、基準電位２９と同電位になる。この時、第１のコンパレータ２５の入力ライン２５ａに第１の所定の電圧以上の電圧が生じないため、第１のコンパレータ２５は動作しない。この時、ＣＰＵ２７は、補正スイッチ２３をＯＦＦに制御したままであるため、リモートセンシング機能は無効である。この状態で、ＴＥＤＳ１６の読取手段が実行された場合、ＣＰＵ２７は、信号ライン２７ｄから制御信号を出力して読取スイッチ２４をＯＮにするように制御する。その後、ＣＰＵ２７は、読み取りライン２７ｅからＴＥＤＳドライバ３０を介してＴＥＤＳ１６にアクセスし、内部に記憶されたデータを読み取る。読取が完了したら、ＣＰＵ２７は、信号ライン２７ｄから制御信号を出力して、読取スイッチ２４をＯＦＦにするように制御する。つまり、読取スイッチ２４は、読取手段によるデータの読取りを開始してから完了するまでの間だけＯＮとなるようにＣＰＵ２７によって制御される。
【００２５】
図４は、本発明に係るひずみ測定装置におけるリモートセンシング切り換え制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１の処理の開始時点では、リモートセンシング機能を有するひずみセンサは、ひずみ測定装置に接続されていない状態とする。この状態では、ＣＰＵ２７が補正スイッチ２３をＯＦＦに制御した状態にある（ステップＳ２）。ここで、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが接続されない間は、第１のコンパレータ２５の入力ライン２５ａの電圧が第１の所定電圧に到らないため、ステップＳ３をＮＯに分岐し、ステップＳ２に戻り、その状態を継続する。
ひずみ測定装置に、上記リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、接続されると、第１のコンパレータ２５の入力ライン２５ａの電圧が、第１の所定電圧Ｖ１以上となるので、ステップＳ３においてＹＥＳに分岐しステップＳ４に進む。ステップＳ４において、ＣＰＵ２７が補正スイッチ２３をオンとし、リモートセンシング機能が開始され、測定動作が実行される。その後ステップＳ５へと移行する。
ステップＳ５において、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、接続されているか否か監視する。リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、ひずみ測定装置から取り外されない限り、ＮＯに分岐しステップＳ４へ戻り、同じ動作を継続する。
【００２６】
リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、ひずみ測定装置から取り外された場合には、ステップＳ５において、第２のコンパレータ２６の入力ライン２６ａの電圧が第２の所定電圧Ｖ２以上となるため、ＹＥＳに分岐し、最初のステップＳ２に戻り、ＣＰＵ２７が補正スイッチ２３をＯＦＦに制御し、再び、リモートセンシング機能を持つひずみセンサが接続されるまで、ステップＳ２のままで待機することとなる。
次に、図５を参照にして、本発明に係るひずみ測定装置にＴＥＤＳが接続された場合および取り外された場合の制御動作をフローチャートに基づき、説明する。
処理の開始時点のステップＳ１１では、リモートセンシング機能を有するひずみセンサであるか、ＴＥＤＳ機能を有するひずみセンサであるのか不明の状態とする。
ステップＳ１２に進むと、ＣＰＵ２７が補正スイッチ２３をＯＦＦに制御しているか否かを判断し、補正スイッチ２３がＯＮとされている場合は、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが、ひずみ測定装置に接続されているものと判断して、処理を終了する（ステップＳ１６）。
【００２７】
ＣＰＵ２７が、補正スイッチ２３をＯＦＦに制御している場合には、ステップＳ１３に進み、ＣＰＵ２７によって読取スイッチ２４がＯＮに制御され、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、ＣＰＵ２７がＴＥＤＳドライバ３０を介してＴＥＤＳ１６にアクセスして、各種データを読み取る。
データの読み取り動作を終了した場合（ステップＳ１５）、ＣＰＵ２７が読取スイッチ２４をＯＦＦに制御し、処理を終了する（ステップＳ１６）。
上述したように、本発明第１の実施の形態に係る実施の形態に示されるひずみ測定装置によれば、７ピンコネクタを入力コネクタ（装置側コネクタ）とするひずみ測定装置において、リモートセンシング機能を有するひずみセンサが接続されたか否かを常時検知し，接続されたと判断した場合、リモートセンシング機能を有効とする。また、ひずみセンサが取り外された時およびリモートセンシング機能を有しないセンサが接続された時、リモートセンシング機能を無効とする。この時、リモートセンシング機能の有効または無効に応じて内部回路の切り換えが自動的に行われる。内部回路の切り換えが自動的に行われることにより、装置側コネクタに接続されたセンサの機能に応じた手動による機能の選択を必要としないため、設定にかかる時間を短縮することができ、さらには誤設定を未然に防止することができる。また、ＴＥＤＳ機能を有するセンサが接続されるとき、リモートセンシング機能が有効とならないように制御されているため、誤入力によるＴＥＤＳの故障の恐れを回避できる。
【００２８】
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することができる。
即ち、上述した実施の形態では、ひずみセンサとして説明したが、ひずみゲージを用いたひずみゲージ式変換器、例えば、変位変換器、圧力変換器、加速度変換器、トルク変換器、傾斜計、土圧計、等にも適用することができ、また、ひずみゲージを直接、被測定対象個所に接着して、その個所のひずみを検出する場合にも適用可能である。
また、情報記憶媒体として、ＴＥＤＳを用いた例を示したが、内部に読み書き可能なメモリを持ち、センサ自体とその使用に係わる必要な情報を記憶することができ、負電位を供給することで、情報を読み取れるものであれば、その名称の如何に関わらず、使用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１１    センサ本体
１２、１２ａ〜１２ｄ    ひずみブリッジ
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ    ケーブル端子
１４    シールド線
１５    センサ側コネクタ
１６    ＴＥＤＳ
１７    装置側コネクタ
１７ａ    正側ブリッジ電源端子
１７ｂ    負側ブリッジ出力端子
１７ｃ    負側ブリッジ電源端子
１７ｄ    正側ブリッジ出力端子
１７ｅ    シールド端子
１７ｆ    正側共用端子
１７ｇ    負側共用端子
１８    第１の帰還抵抗
１９    第２の帰還抵抗
２０    接地抵抗
２１    第１の演算増幅器
２２    第２の演算増幅器
２３    補正スイッチ
２３ａ，２３ｂ    接点
２４    読取スイッチ
２４ａ，２４ｂ    接点
２５    第１のコンパレータ
２６    第２のコンパレータ
２７    ＣＰＵ
２８    （ブリッジ電源）電圧源
２９    基準電位
３０    ＴＥＤＳドライバ
３１    ケーブル抵抗
３２    ひずみアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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