(57)【要約】【課題】ロードセルの低コスト化を実現する。【解決手段】ロードセルは荷重に応じて歪量が変化する起歪体とブリッジ回路１００と周辺回路１００Ｐを備える。ブリッジ回路１００は、端子１０２〜１０５と、歪ゲージＧ１〜Ｇ４と、ゼロバランス調整回路２０と、ゼロ点温度補償回路３０と備え、周辺回路１００Ｐはスパン温度補償回路１０を備える。スパン温度補償回路１０にはサーミスタＴＨ１および抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１３が用いられて、起歪体の歪量の温度特性を補償する。さらに、ゼロバランス調整回路２０にはチップ抵抗Ｒ２１が用いられ、ゼロ点温度補償回路３０にはサーミスタＴＨ２およびチップ抵抗Ｒ３１，Ｒ３２が用いられる。【選択図】図１
2008151596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重に応じて歪量が変化する起歪体と、
前記起歪体の歪量の温度特性を補償するスパン温度補償回路と、
前記スパン温度補償回路を介して所定の電圧が供給され、前記起歪体の歪量に応じた電位差を取り出すブリッジ回路とを備え、
前記スパン温度補償回路は、サーミスタと当該サーミスタに並列接続された抵抗体とを、
具備するロードセル。
【請求項２】
荷重に応じて歪量が変化する起歪体とブリッジ回路とを備えたロードセルであって、
前記ブリッジ回路は、
所定の電圧が印加される第１端子および第３端子と、
前記歪量に応じた電位差を取り出す第２端子および第４端子と、
前記起歪体の歪量に応じて抵抗値が各々変化し、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間の各々設けられた第１乃至第４の歪ゲージと、
前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間のうち少なくとも一つに設けられ、所定温度において前記荷重がゼロのときに前記第２端子と前記第４端子とから取り出される電位差をゼロとするようにチップ抵抗を備えたゼロバランス調整回路とを、
具備するロードセル。
【請求項３】
荷重に応じて歪量が変化する起歪体とブリッジ回路とを備えたロードセルであって、
前記ブリッジ回路は、
所定の電圧が印加される第１端子および第３端子と、
前記歪量に応じた電位差を取り出す第２端子および第４端子と、
前記起歪体の歪量に応じて抵抗値が各々変化し、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間の各々設けられた第１乃至第４の歪ゲージと、
前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間のうち少なくとも一つに設けられ、所定温度を中心とする所定の温度範囲において、前記荷重がゼロのときに前記第２端子と前記第４端子とから取り出される電位差をゼロとするように温度特性を補償するためにサーミスタを備えたゼロ点温度補償回路とを、
具備するロードセル。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか1項に記載のロードセルと、
前記ブリッジ回路から取り出す電位差に基づいて質量を示す信号を生成する信号生成部とを、
備える質量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪ゲージの抵抗値の変化に応じた電気信号を出力するロードセルおよび質量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
歪ゲージは、起歪体に対する荷重によって生じる歪量に応じて抵抗値が変化する素子である。この歪ゲージを弾性体（起歪体）に貼り付けることにより、弾性体に作用する力（荷重）を測定するロードセルが広く用いられている。ロードセルは、歪ゲージの抵抗値に応じた電圧を電気信号として出力する。例えば、特許文献１には、図９に示すようなブリッジ回路Ａを有するロードセルが記載されている。図９に示されるように、ブリッジ回路Ａは、４つの端子ａ〜ｄおよび４つの歪ゲージ１〜４を備え、歪ゲージ１〜４は、端子ａと端子ｂとの間、端子ｂと端子ｃとの間、端子ｃと端子ｄとの間、端子ｄと端子ａとの間に各々設けられる。このブリッジ回路Ａは、起歪体に対する荷重がゼロの場合に、端子ｂと端子ｄとから取り出される電位差がゼロとなるように設定されている。
【特許文献１】特開平８−１５９８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、起歪体のヤング率（弾性率）は温度によって変わる。このため、従来から、起歪体の歪量の温度特性を補償するために、白金温度センサなどの抵抗温度センサをブリッジ回路に設けるといったことが行われてきた。ところが、この白金温度センサは、素材として白金を用いているためにその価格は非常に高く、ロードセルの低コスト化の妨げとなっていた。
【０００４】
また、上述したブリッジ回路Ａにおいては、歪ゲージ１〜４の抵抗値がばらつく場合がある。このバラツキを吸収するため、所定の温度において端子ｂと端子ｄとから取り出される電位差がゼロとなるように、ゼロバランス調整回路を設ける場合がある。ゼロバランス調整回路として温度係数が低いコンスタンタン線を用いることが考えられるが、コンスタンタン線は、その組成に起因して、所定の長さに対する抵抗値のバラツキが大きい。このため、コンスタンタン線を用いて補償を行うには、複数回の測定および微調整を繰り返す必要があり、補償工数の増加の要因となっていた。
【０００５】
加えて、ブリッジ回路Ａの歪ゲージ１〜４自体も温度が上昇すると抵抗値が増加するという温度特性を有する。この歪ゲージ１〜４の温度特性を補償するため、ゼロ点温度補償回路をブリッジ回路Ａに設ける場合がある。ゼロ点温度補償回路として銅線を用いることが考えられるが、その場合、上述したコンスタンタン線と同様に、一回の補償工程で補償を完了することができない。また、銅線をハンダ付けする際に銅線の一部が溶解するなど加工誤差の問題もあり、補償を繰り返しても補償が仕切れない場合があった。このため、銅線に替わる抵抗体が求められていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつ、その温度特性が確実に補償されるロードセルおよび質量計を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るロードセルは、荷重に応じて歪量が変化する起歪体と、前記起歪体の歪量の温度特性を補償するスパン温度補償回路と、前記スパン温度補償回路を介して所定の電圧が供給され、前記起歪体の歪量に応じた電位差を取り出すブリッジ回路とを備え、前記スパン温度補償回路は、サーミスタと当該サーミスタに並列接続された抵抗体とを具備する。本発明のロードセルにおいては、スパン温度補償回路にサーミスタを用いる。サーミスタは従来の白金温度センサと比較して安価であるため、ロードセルの低コスト化が実現される。サーミスタは温度に応じて指数的に抵抗値が変化するという特性を有するが、抵抗体をサーミスタに並列に接続することにより、サーミスタと抵抗体との合成抵抗によって所望の温度特性を得ることができる。これにより、起歪体の歪量の温度特性を補正することが可能となる。
【０００７】
本発明の別のロードセルは、荷重に応じて歪量が変化する起歪体とブリッジ回路とを備えたロードセルであって、前記ブリッジ回路は、所定の電圧が印加される第１端子および第３端子と、前記歪量に応じた電位差を取り出す第２端子および第４端子と、前記起歪体の歪量に応じて抵抗値が各々変化し、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間の各々設けられた第１乃至第４の歪ゲージと、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間のうち少なくとも一つに設けられ、所定温度において前記荷重がゼロのときに前記第２端子と前記第４端子とから取り出される電位差をゼロとするようにチップ抵抗を備えたゼロバランス調整回路とを、具備する。チップ抵抗は安価である上に、その抵抗値は既知であり、素材のバラツキが少ない。よって、測定・微調整を繰り返し行わずとも適宜調整された回路上の適正値を有するチップ抵抗を配置するのみで簡単に補償を行うことが可能となる。チップ抵抗としては、カーボン皮膜抵抗器、金属皮膜抵抗器、及び酸化金属皮膜抵抗器などの皮膜抵抗を用いることが好ましい。
【０００８】
本発明の別のロードセルは、荷重に応じて歪量が変化する起歪体とブリッジ回路とを備えたロードセルであって、前記ブリッジ回路は、所定の電圧が印加される第１端子および第３端子と、前記歪量に応じた電位差を取り出す第２端子および第４端子と、前記起歪体の歪量に応じて抵抗値が各々変化し、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間の各々設けられた第１乃至第４の歪ゲージと、前記第１端子と前記第２端子との間、前記第２端子と前記第３端子との間、前記第３端子と前記第４端子との間、および前記第４端子と前記第１端子との間のうち少なくとも一つに設けられ、所定温度を中心とする所定の温度範囲において、前記荷重がゼロのときに前記第２端子と前記第４端子とから取り出される電位差をゼロとするように温度特性を補償するためにサーミスタを備えたゼロ点温度補償回路とを、具備する。本態様によれば、サーミスタによって温度特性を与えることができるので、回路上の抵抗値を適宜調整することにより、測定・微調整を繰り返し行わずとも温度補償が可能となる。よって、簡易、且つ少ない工程数で温度補償を行うことが可能となる。
好ましくは、前記ゼロ点温度補償回路は、前記第１端子と第２端子との間および第３端子と第４端子との間のいずれか一方、および、第２端子と第３端子との間および第４端子と第１端子との間のいずれか一方の各々に設けるとよい。これにより、ブリッジ回路内での平衡が担保されるので、より確実にゼロ点温度補償を行うことが可能となる。
【０００９】
さらに、本発明は上述したロードセルを備えた質量計としても把握される。この質量計は、上述したロードセルと、前記ブリッジ回路から取り出す電位差に基づいて質量を示す信号を生成する信号生成部（例えば、図７に示す４０および５０）とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜Ａ：ブリッジ回路＞
図１に、本発明の一実施形態に係るブリッジ回路１００およびその周辺回路１００Ｐの回路構成を示す。図１に示されるように、ブリッジ回路１００は、端子１０２（第１端子）、端子１０３（第３端子）、端子１０４（第４端子）、端子１０５（第２端子）の４個の端子と、４個の歪ゲージＧ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）とを有する。歪ゲージＧ１は端子１０２と端子１０５との間に設けられ、歪ゲージＧ２は端子１０３と端子１０５との間に設けられる。歪ゲージＧ３は端子１０３と端子１０４との間に設けられ、歪ゲージＧ４は端子１０２と端子１０４との間に設けられる。各歪ゲージＧは、その歪量に応じて抵抗値が各々変化する抵抗体であり、例えば、アルミ、鉄、ステンレスなどの弾力を有する弾性体に貼り付けて使用すると、歪ゲージの抵抗値の変化に基づいて弾性体（以下、「起歪体」という）に対する荷重の量を測定することが可能である。
【００１１】
ブリッジ回路１００の端子１０２には、周辺回路１００Ｐが接続される。周辺回路１００Ｐは、端子１０１と、後述のスパン温度補償回路１０とを備える。本実施形態のブリッジ回路１００および周辺回路１００Ｐは、起歪体に貼り付られて、起歪体に対する荷重を検出するロードセル（例えば、図５）に利用される。
【００１２】
周辺回路１００Ｐの端子１０１には電源電位ＶDDが供給され、ブリッジ回路１００の端子１０３には基準電位ＶSSが供給される。換言すれば、ブリッジ回路１００には、スパン温度補償回路１０を介して所定の電圧が印加される。ブリッジ回路１００は、設計値（理想値）において、起歪体に対する荷重がゼロであるときに、端子１０４および端子１０５の各々から出力される電位が相等しくなるように上述の各歪ゲージＧの各抵抗値が設定されている。
ところが、実際には、起歪体である金属は温度特性を有する。つまり、温度によって歪量が変化する。また、歪ゲージＧの抵抗値も温度特性を有する。具体的には、温度が高いほど抵抗値が高くなるという特性を有する。この起歪体および歪ゲージＧの温度特性を補償するため、ブリッジ回路１００には、上述した要素に加えて、端子１０２と端子１０４との間にはゼロバランス調整回路２０Ａと、端子１０３と端子１０４との間にはゼロバランス調整回路２０Ｂとが設けられるとともに、端子１０２と端子１０５との間にゼロ点温度補償回路３０Ａと、端子１０３と端子１０５との間にゼロ点温度補償回路３０Ｂとが設けられる。また、周辺回路１００Ｐには、端子１０１と１０２との間にスパン温度補償回路１０が設けられる。
以下、スパン温度補償回路１０、ゼロバランス調整回路２０（２０Ａ，２０Ｂ）、およびゼロ点温度補償回路３０（３０Ａ，３０Ｂ）の各々について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示されるように、スパン温度補償回路１０はサーミスタＴＨ１を備える。このサーミスタＴＨ１は負の温度係数を有する温度測定用素子（NTCサーミスタ: Negative Temperature Coefficient Thermistor）であり、その抵抗値は温度により指数的に変化する。サーミスタの抵抗値変化は以下の式により表される。
Ｒａ＝Ｒｂ・ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔａ−１／Ｔｂ）｝
ここで、
Ｒａ：絶対温度Ｔａ（Ｋ）でのゼロ負荷抵抗値（Ω）
Ｒｂ：絶対温度Ｔｂ（Ｋ）でのゼロ負荷抵抗値（Ω）
Ｂ：Ｂ定数（Ｋ）
【００１４】
サーミスタＴＨ１には、チップ抵抗Ｒ１１が並列接続され、さらに、これらサーミスタＴＨ１およびチップ抵抗Ｒ１１にはチップ抵抗Ｒ１２が直列接続される。加えて、サーミスタＴＨ１、チップ抵抗Ｒ１１およびチップ抵抗Ｒ１２の合成抵抗には、チップ抵抗Ｒ１３が並列接続され、さらに、チップ抵抗Ｒ１４が直列接続される。これらのチップ抵抗のうち、チップ抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、およびＲ１４は微調整用の抵抗体として機能する。チップ抵抗としては、カーボン皮膜抵抗器、金属皮膜抵抗器、及び酸化金属皮膜抵抗器などの皮膜抵抗のいずれかを用いることができる。また、いずれのチップ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４も正の温度係数を有する。すなわち、温度が上昇すると抵抗値が増加する。チップ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値は、サーミスタＴＨ１との合成抵抗が、起歪体の温度特性を打ち消すように各々調整される。その詳細を以下に述べる。
【００１５】
図２は、スパン温度補償回路１０の合成抵抗の変化の一例を示すグラフである。サーミスタＴＨ１の抵抗値の変化は単独で用いると指数的であるものの、抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４を並直列接続することで直線的な変化に変換される。また、サーミスタＴＨ１は負の温度係数を有するが、チップ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値と合成することにより、スパン温度補償回路１０が全体として正の温度係数を持つように設定される。本実施形態の起歪体は、温度が上昇すると同一の荷重に対する歪量が増加する（つまり、荷重に対する歪量の変化の傾きが増加する）という温度特性を有する。その結果、ロードセルの出力スパン（最大の出力値）が増加する。このため、起歪体の歪量の増加に応じてスパン温度補償回路１０の抵抗値を増加させることで端子１０２と端子１０３との間に印加される入力電圧を抑制し、これにより、ブリッジ回路１００から出力される電圧の温度特性を補償している。
【００１６】
次に、ゼロバランス調整回路２０（２０Ａ，２０Ｂ）について説明する。各ゼロバランス調整回路２０は、チップ抵抗Ｒ２１（Ｒ２１ａ，Ｒ２１ｂ）を有する。抵抗Ｒ２１は、主として各歪ゲージＧの抵抗値のばらつきを吸収できればよいので、チップ抵抗Ｒ２１（Ｒ２１ａ，Ｒ２１ｂ）の抵抗値は、各歪ゲージＧの抵抗値よりも低い。チップ抵抗としては、例えば、カーボン皮膜抵抗器、金属皮膜抵抗器、及び酸化金属皮膜抵抗器のいずれかを用いることができる。ゼロバランス調整回路２０は、所定温度（本実施形態では、２０℃）において、起歪体に対する荷重がゼロのときに、端子１０４と端子１０５から取り出される電位差をゼロとするための回路である。チップ抵抗は正の温度係数の温度特性を有するが、各温度に対応する抵抗値は既知である。このため、後述するゼロ点温度補償回路３０に感温抵抗を備えることによりチップ抵抗Ｒ２１の温度補償を行わせる構成とすれば、所定の温度におけるゼロバランスの調整が簡易に行えるという利点がある。
【００１７】
次に、ゼロ点温度補償回路３０について説明する。図１に示されるように、各ゼロ点温度補償回路３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、サーミスタＴＨ２（ＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂ）と、各サーミスタＴＨ２に直列に接続された低抵抗のチップ抵抗Ｒ３１（Ｒ３１ａ，Ｒ３１ｂ）と、サーミスタＴＨ２とチップ抵抗Ｒ３１の合成抵抗に並列に接続されたチップ抵抗Ｒ３２（Ｒ３２ａ，Ｒ３２ｂ）とを有する。サーミスタＴＨ２は負の温度係数を有するNTCサーミスタであり、上述のサーミスタＴＨ１と同様の温度特性を有する。これに対し、チップ抵抗Ｒ３１〜Ｒ３２は正の温度係数を有する。チップ抵抗としては、カーボン皮膜抵抗器、金属皮膜抵抗器、及び酸化金属皮膜抵抗器のいずれかを用いることができる。
【００１８】
また、サーミスタＴＨ２と直列に接続されるチップ抵抗Ｒ３１は、サーミスタＴＨ２に流れる電流を制御する機能を有する。チップ抵抗Ｒ３２の抵抗値を固定として、チップ抵抗Ｒ３１の抵抗値を大きくするとサーミスタＴＨ２に流れる電流が減少する一方、この抵抗値を小さくするとサーミスタＴＨ２に流れる電流が増加する。また、チップ抵抗Ｒ３１は、サーミスタＴＨ２に流れる電流を制限して微調整する機能を有する。チップ抵抗Ｒ３１の抵抗値を大きくするとサーミスタＴＨ２に流れる電流が増加し、チップ抵抗Ｒ３１の抵抗値を小さくするとサーミスタＴＨ２に流れる電流が減少する。すなわち、チップ抵抗Ｒ３１があると、サーミスタＴＨ２に流れる電流は制限される。また、チップ抵抗Ｒ３１およびサーミスタＴＨ２の抵抗値は、歪ゲージＧ１〜Ｇ４の温度特性を補償できればよいので、それらの抵抗値はごく小さいものでよい。
【００１９】
図３に、ゼロ点温度補償回路３０の合成抵抗の変化の一例を示す。図３から理解されるように、ゼロ点温度補償回路３０は全体として負の温度係数を有する感温抵抗体として機能し、これにより、歪ゲージＧ１〜Ｇ４の温度特性を補償するとともに、上述のゼロバランス調整回路２０内の各チップ抵抗Ｒ２１の温度特性を補償する。詳細には、歪ゲージＧおよびチップ抵抗Ｒ２１の各温度特性は正の温度係数を有するから、ゼロ点温度補償回路３０が全体として負の温度係数を有するようにゼロ点温度補償回路３０のサーミスタおよび各チップ抵抗の抵抗値を調整することにより、ゼロ点温度補償回路３０の温度特性を打ち消すことが可能である。結果として、温度が変化した場合にも、起歪体が無荷重の状態において、端子１０２と端子１０５間、端子１０５と端子１０３間、端子１０３と端子１０４間、端子１０４と端子１０２間を結ぶブリッジ回路を平衡状態に保つことが可能となる。換言すれば、ゼロ点温度補償回路３０は、所定温度（例えば、２０℃）を中心とする所定の温度範囲において、起歪体に対する荷重がゼロのときに、端子１０４と端子１０５から取り出される電位差をゼロとするための回路である。
【００２０】
図４に、本実施形態の比較例としてのブリッジ回路Ｂおよびその周辺回路ＢＰを示す。図４に示されるように、この比較例の周辺回路ＢＰは、スパン温度補償回路１０の替わりにスパン温度補償回路Ｂ１を備え、ブリッジ回路Ｂは、ゼロバランス調整回路２０の替わりにゼロバランス調整回路Ｂ２（Ｂ２ａ，Ｂ２ｂ）を備え、ゼロ点温度補償回路３０の替わりにゼロ点温度補償回路Ｂ３（Ｂ３ａ，Ｂ３ｂ）を備える。ブリッジ回路Ｂおよび周辺回路ＢＰは、これらの点を除いて、上述したブリッジ回路１００および周辺回路１００Ｐと同様の構成を有する。このため、同一の構成要素については、同一の符号を用い、その説明は省略する。
【００２１】
図４に示されるように、この周辺回路ＢＰにおいて、スパン温度補償回路Ｂ１は、白金温度センサＢ１１と、この白金温度センサＢ１１に並列に接続された２つの抵抗体Ｂ１２，Ｂ１３を有する。ブリッジ回路Ｂにおいては、各ゼロバランス調整回路Ｂ２にはコンスタンタン線（銅ニッケル合金線）から成る抵抗体Ｂ２１（Ｂ２１ａ，Ｂ２１ｂ）が備えられ、各ゼロ点温度調整部Ｂ３には銅線から成る抵抗体Ｂ３１（Ｂ３１ａ，Ｂ３１ｂ）が備えられる。
【００２２】
ところで、周辺回路ＢＰのスパン温度補償回路Ｂ１に用いられる白金温度センサＢ１１は、素材に白金線を使用しているため高価である。これに対し、本実施形態の周辺回路１００Ｐでは、スパン温度補償回路１０に用いる感温抵抗体として、安価なサーミスタＴＨ１を使用する。そして、上述したように、サーミスタの指数的な温度特性を直線的な変化に変換するとともに、サーミスタの負の温度係数を正の温度係数に変化させるように（すなわち、スパン温度補償回路１０における合成抵抗の温度特性が起歪体の温度特性を打ち消すように）、サーミスタＴＨ１に並直列に接続された抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値を調整する。このように、本実施形態の周辺回路１００Ｐを備えたロードセルによれば、安価なサーミスタを用いても確実に起歪体の温度特性を補償することができるので、白金温度センサを使用する場合と比較して、スパン温度補償回路の機能を損なうことなく、装置の低コスト化が実現可能となる。
【００２３】
また、ブリッジ回路Ｂのゼロバランス調整回路Ｂ２には、抵抗体Ｂ２１としてコンスタンタン線が用いられている。コンスタンタン線は温度係数が低い（つまり、温度が変化しても抵抗値がほぼ一定である）ため、その温度特性は所定の温度におけるゼロバランスを調整するのに適しているということができる。しかしながら、コンスタンタン線は、一般的に、その組成に起因して、所定の長さに対する抵抗値のバラツキが大きい。このため、コンスタンタン線を用いて補償を行う際には、特性を測定し適用値を計算して相当分の長さの線を挿入しても、一回の補償で完全に補償することができず、複数回の測定および微調整を繰り返す必要があった。結果として、補償工数の増加の要因となっていた。これに対し、本実施形態のゼロバランス調整回路２０では、コンスタンタン線の代わりに、その抵抗値が既知であるチップ抵抗Ｒ２１を用いる構成としている。これにより、測定および微調整を繰り返して行う必要がなく補償を行うことができ、作業工数が削減される。結果として、製造が簡易となり、装置の低コスト化も実現される。
【００２４】
加えて、ブリッジ回路Ｂのゼロ点温度補償回路Ｂ３には、抵抗体Ｂ３１として銅線が用いられている。しかしながら、銅線を用いた補償に際しては、上述したコンスタンタン線と同様に、一回の補償工程で補償を完了することができない。具体的には、銅線を用いた補償においては、まず、ブリッジ回路Ｂの温度特性、つまり、温度負荷（高温領域および低温領域）における特性を測定し、その結果に応じて補償値を決定し、必要分の銅線を挿入する。そして、再度温度負荷を行い、ブリッジ回路Ｂの特性を確認する。しかしながら、銅線をハンダ付けする際に銅線の一部が溶解するなど加工誤差の問題もあり、測定と確認を繰り返しても補償が仕切れない場合があった。これに対し、本実施形態のゼロ点温度補償回路３０では、感温抵抗としてサーミスタＴＨ２を用いてゼロ点温度補償を行っている。そして、このサーミスタＴＨ２に既知の抵抗値を有するチップ抵抗Ｒ３１およびＲ３２を並直列に接続する。このため、銅線を用いた場合に必要とされていた調整が不要となり、補償工数が低減される。
【００２５】
したがって、本実施形態のブリッジ回路１００では、ゼロバランス調整回路２０にチップ抵抗を用いるとともに、ゼロ点温度補償回路３０にサーミスタとチップ抵抗を用いるから、回路上の適正値をシミュレーションすることにより、補償工程は一回で完了することが可能となる。特に、チップ抵抗としてコストが安く、且つ、温度特性および抵抗値が既知である皮膜抵抗を用いることが好ましい。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態のブリッジ回路１００によれば、電圧が入力される端子１０２側に周辺回路１００Ｐを設け、この周辺回路１００Ｐにおいて安価なサーミスタをスパン温度補償に用いるため、コストの低減が可能となる。さらには、サーミスタとチップ抵抗を用いてゼロ点温度補償およびゼロバランス調整を行うため、シミュレーションにより適正値を選ぶことで補償工程は一回で完了する。よって、本実施形態のブリッジ回路１００を備えたロードセルによれば、高精度なロードセルをより低いコストで、簡易に製造することが可能となる。
【００２７】
＜Ｂ：ロードセル＞
図５は、ブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰを備えたロードセル２００を示す斜視図であり、図６は、フレキシブル基板４００の表面に配設されたブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰの各素子の配置を示す平面図である。図５に示されるように、ロードセル２００は、起歪体３００とブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰとを備える。図５および図６から理解されるように、ブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰはフレキシブル基板４００の表面に配設され、フレキシブル基板４００はＶ線およびＶ’線に沿って各々折り曲げられて、起歪体３００の表面に貼り付けられる。詳細には、図６に示されるように、フレキシブル基板４００は、Ｖ線とＶ’線とに挟まれた領域である領域４００Ｃと、Ｖ線よりも図中左側の領域である領域４００Ｌと、Ｖ’線よりも図中右側の領域である領域４００Ｒとに区分される。図５に示されるように、フレキシブル基板４００は、その領域４００Ｌが起歪体３００の図中上面部に貼り付けられ、領域４００Ｒが起歪体３００の図中下面部に貼り付けられ、領域４００Ｃが起歪体３００の図中背面部に貼り付けられる。起歪体３００は金属などの弾性体であり、矢印Ａ方向からの荷重に対して変形する性質を有する。このロードセル２００は、起歪体３００に貼り付けられた歪ゲージにより、起歪体３００に対する上記荷重の量を検出可能である。
【００２８】
図７は、ブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰを含むロードセル２００の電気的構成を示す回路図である。図７に示されるように、ロードセル２００は、ブリッジ回路１００Ａと、周辺回路１００ＡＰと、ブリッジ回路１００Ａから入力される電気信号を増幅して出力するオペアンプ４０と、オペアンプ４０から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ５０と、を備える。Ａ／Ｄコンバータ５０から出力されたデジタル信号は、このロードセル２００を備える装置（例えば、質量計）の制御部に供給されて、所定の処理が施された後に、表示装置（例えば、質量計のディスプレイ）などの周辺機器で利用される（図示略）。
なお、図５〜図７において、上述したブリッジ回路１００と同様の構成要素について同一の参照符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００２９】
図７に示されるように、ブリッジ回路１００Ａは、その周辺回路１００ＡＰのスパン温度補償回路１０ＡがサーミスタＴＨ１とサーミスタＴＨ１に並列接続された１個のチップ抵抗Ｒ１１のみを有する点を除いて上述したブリッジ回路１００および周辺回路１００Ｐと同様の構成を有する。スパン温度補償回路１０Ａでは、サーミスタＴＨ１およびチップ抵抗Ｒ１１を用いることのみで、周辺回路１００Ｐのスパン温度補償回路１０と同様の補償を行うことができるように、サーミスタＴＨ１およびチップ抵抗Ｒ１１の特性および抵抗値が適宜設定されている。すなわち、上述のスパン温度補償回路１０において、チップ抵抗Ｒ１３の抵抗値は∞（無限大）、チップ抵抗Ｒ１２およびＲ１４の抵抗値はゼロとすれば、スパン温度補償回路１０Ａは、サーミスタＴＨ１およびチップ抵抗Ｒ１１のみとなる。
【００３０】
図６に示されるように、各端子１０１，１０３，１０４，１０５、各歪ゲージＧ１〜Ｇ４、およびスパン温度補償回路１０Ａ、ゼロバランス調整回路２０Ａ，２０Ｂ、ゼロ点温度補償回路３０Ａ，３０Ｂの各素子は、フレキシブル基板４００の表面に配設される。詳細には、各端子１０１，１０３，１０４，１０５は領域４００Ｃに配置され、歪ゲージＧ１およびＧ４、ならびにスパン温度補償回路１０Ａ、ゼロバランス調整回路２０Ａおよびゼロ点温度補償回路３０Ａは、領域４００Ｒに配置される。歪ゲージＧ２およびＧ３、ならびにゼロバランス調整回路２０Ｂおよびゼロ点温度補償回路３０Ｂは、領域４００Ｌに配置される。また、領域４００Ｌの領域６０は、領域４００Ｒのスパン温度補償回路１０Ａに相当する部分であるが、当該領域６０にはランドを短絡するためのジャンパー線が設けられる。
【００３１】
上述したように、領域４００Ｌは起歪体３００の上面部に貼り付けられ、領域４００Ｒは起歪体３００の下面部に貼り付けられるから、Ｌ方向からの荷重により起歪体３００が変形すると、起歪体３００の上面部および下面部に貼り付けられた歪ゲージＧ１〜Ｇ４により起歪体３００に対する荷重（歪量）が検出される。
【００３２】
以上説明したブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰによれば、上述したブリッジ回路１００および周辺回路１００Ｐと同様の効果が得られる。よって、ブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰを備えたロードセル２００によっても、同様の効果が得られる。
【００３３】
＜Ｃ：変形例＞
（１）上述した実施形態では、ゼロ点温度補償回路３０としてサーミスタＴＨ２および抵抗体Ｒ３１およびＲ３２とを用いる態様について説明したが、替わりに、図８に示すように、銅線を抵抗体として用いる態様としてもよい。この態様によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
（２）上述した実施形態では、ＶDDが印加される端子１０１とブリッジ回路１００，１００Ａとの間にスパン温度補償回路１０，１０Ａを含む周辺回路１００Ｐ，１００ＡＰを設ける構成について説明したが、ＶSSと端子１０３との間にスパン温度補償回路１０，１０Ａを含む周辺回路１００Ｐ，１００ＡＰを設ける構成としてもよい。この構成によっても同様の効果が得られる。
（３）上述した実施形態では、ゼロバランス調整回路２０は、端子１０２と端子１０４との間にゼロバランス調整回路２０Ａが設けられ、端子１０３と端子１０４との間にゼロバランス調整回路２０Ｂが設けられる態様としていたが、ゼロバランス調整回路２０Ａあるいはゼロバランス調整回路２０Ｂのいずれか一方のみを設ける態様としてもよい。同様に、歪ゲージＧ１〜Ｇ４およびゼロバランス調整回路のチップ抵抗Ｒ２１（Ｒ２１ａおよび／またはＲ２１ｂ）の温度特性を１つのゼロ点温度補償回路３０で補償可能な場合には、ゼロ点温度補償回路３０Ａあるいはゼロ点温度補償回路３０Ｂのいずれか一方を設ける態様としてもよい。
（４）上述した実施形態では、ゼロバランス調整回路２０をブリッジ回路１００，１００Ａの右側に設け、ゼロ点温度補償回路３０を左側に設ける態様を図示したが（図１および図７）、ゼロバランス調整回路２０およびゼロ点温度補償回路３０は、左右いずれの側に設ける構成としてもよい。よって、例えば、左側にゼロバランス調整回路２０とゼロ点温度補償回路３０の両方を設ける態様としてもよい。
すなわち、ゼロバランス調整回路２０およびゼロ点温度補償回路３０は、端子１０２と端子１０４との間、端子１０４と端子１０３との間、端子１０３と端子１０５との間のうち、少なくとも一つに設ければよい。
（５）上述した実施形態では、スパン温度補償回路１０とゼロバランス調整回路２０とゼロ点温度補償回路３０の全てを用いて起歪体およびブリッジ回路の温度補償とゼロバランス調整を行う態様について説明したが、スパン温度補償回路１０だけ、ゼロバランス調整回路２０だけ、あるいはゼロ点温度補償回路３０だけを適宜備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るブリッジ回路１００および周辺回路１００Ｐの構成を示す回路図である。
【図２】スパン温度補償回路の合成抵抗の温度特性を示すグラフである。
【図３】ゼロ点温度補償回路の合成抵抗の温度特性を示すグラフである。
【図４】比較例としてのブリッジ回路Ｂおよび周辺回路ＢＰの構成を示す回路図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るロードセル２００の外観を示す斜視図である。
【図６】ロードセル２００に用いられるブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰの各素子の配置を示す平面図である。
【図７】ブリッジ回路１００Ａおよび周辺回路１００ＡＰの構成を示す回路図である。
【図８】変形例に係るスパン温度補償回路の構成を示す回路図である。
【図９】従来のブリッジ回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１０Ａ…スパン温度補償回路、２０（２０Ａ，２０Ｂ）…ゼロバランス調整回路、３０（３０Ａ，３０Ｂ）…ゼロ点温度補償回路、４０…オペアンプ、５０…Ａ／Ｄコンバータ、１００，１００Ａ…ブリッジ回路、１００Ｐ，１００ＡＰ…周辺回路、１０１〜１０５…端子、２００…ロードセル、３００…起歪体、４００…フレキシブル基板、Ｇ１〜Ｇ４…歪ゲージ、ＴＨ１，ＴＨ２ａ，ＴＨ２ｂ…サーミスタ、Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１ａ，Ｒ２１ｂ，Ｒ３１ａ，Ｒ３１ｂ，Ｒ３２ａ，Ｒ３２ｂ…チップ抵抗。
【図１】
2008151596.tif 000003
【図２】
2008151596.tif 000004
【図３】
2008151596.tif 000005
【図４】
2008151596.tif 000006
【図５】
2008151596.tif 000007
【図６】
2008151596.tif 000008
【図７】
2008151596.tif 000009
【図８】
2008151596.tif 000010
【図９】
2008151596.tif 000011