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JP2000221084A - Distortion detection device - Google Patents

Distortion detection device

Info

Publication number
JP2000221084A
JP2000221084A JP2584299A JP2584299A JP2000221084A JP 2000221084 A JP2000221084 A JP 2000221084A JP 2584299 A JP2584299 A JP 2584299A JP 2584299 A JP2584299 A JP 2584299A JP 2000221084 A JP2000221084 A JP 2000221084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
temperature
strain
insulating substrate
temperature characteristic
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
Application number
JP2584299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kawai
孝士 川井
Yukio Mizukami
行雄 水上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2584299A priority Critical patent/JP2000221084A/en
Publication of JP2000221084A publication Critical patent/JP2000221084A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Force In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distortion detection device not allowing fluctuation of an output caused by the ambient temperature change to have a stable characteristic. SOLUTION: This distortion detection device is provided with at least two first element parts 24 on a surface of an insulation substrate 22, while the first element part 24 comprises both a first distortion resistance element 25 and a temperature characteristic adjustment resistor 26 connected in series with the first distortion resistance element 25, having a resistance temperature coefficient different from the first distortion resistance element 25. By adjusting a resistance value of the temperature characteristic adjustment resistor 26 in the first element part 24, temperature characteristics of two outputs in a bridge circuit are almost equalized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種産業
機械に使用される重量、力、加速度、微少変位によって
発生する歪を検出する歪検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a strain detector for detecting a strain generated by a weight, a force, an acceleration, and a minute displacement used in an automobile or various industrial machines.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の歪検出装置としては、特
開平8−29273号公報に開示されたものが知られて
いる。
2. Description of the Related Art As a conventional distortion detecting apparatus of this type, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-29273 is known.

【0003】以下、従来の歪検出装置について、図面を
参照しながら説明する。
Hereinafter, a conventional distortion detecting device will be described with reference to the drawings.

【0004】図7は従来の歪検出装置の斜視図、図8は
同歪検出装置の回路図である。
FIG. 7 is a perspective view of a conventional distortion detecting device, and FIG. 8 is a circuit diagram of the distortion detecting device.

【0005】図7,図8において、1は固定台である。
2は絶縁基板で、この絶縁基板2は前記固定台1に一端
が固着されている。3は重り部材で、この重り部材3は
前記絶縁基板2の他端に固着されている。4は歪抵抗素
子で、この歪抵抗素子4は前記絶縁基板2の表面に設け
られるとともに、一端を電源端子5に電気的に接続して
いる。6は第1のバイアス抵抗で、この第1のバイアス
抵抗6は前記絶縁基板2の表面に設けられるとともに、
一端を前記歪抵抗素子4の他端および第1の出力端子7
に電気的に接続し、かつ他端をGND端子8に電気的に
接続している。9は第2のバイアス抵抗で、この第2の
バイアス抵抗9は前記電源端子5に一端を電気的に接続
するとともに、他端を第2の出力端子10に電気的に接
続している。11は第3のバイアス抵抗で、この第3の
バイアス抵抗11は一端を前記第2の出力端子10に電
気的に接続するとともに、他端を前記GND端子8に電
気的に接続している。そして、前記歪抵抗素子4、第1
のバイアス抵抗6、第2のバイアス抵抗9および第3の
バイアス抵抗11によりブリッジ回路を構成している。
In FIGS. 7 and 8, reference numeral 1 denotes a fixed base.
An insulating substrate 2 has one end fixed to the fixed base 1. Reference numeral 3 denotes a weight member, and the weight member 3 is fixed to the other end of the insulating substrate 2. Reference numeral 4 denotes a strain resistance element. The strain resistance element 4 is provided on the surface of the insulating substrate 2 and has one end electrically connected to a power supply terminal 5. Reference numeral 6 denotes a first bias resistor. The first bias resistor 6 is provided on the surface of the insulating substrate 2.
One end is connected to the other end of the strain resistance element 4 and the first output terminal 7.
And the other end is electrically connected to the GND terminal 8. Reference numeral 9 denotes a second bias resistor. The second bias resistor 9 has one end electrically connected to the power supply terminal 5 and the other end electrically connected to the second output terminal 10. Reference numeral 11 denotes a third bias resistor. The third bias resistor 11 has one end electrically connected to the second output terminal 10 and the other end electrically connected to the GND terminal 8. Then, the strain resistance element 4, the first
, The second bias resistor 9 and the third bias resistor 11 constitute a bridge circuit.

【0006】以上のように構成された従来の歪検出装置
について、次にその動作を説明する。
Next, the operation of the conventional distortion detecting device having the above-described configuration will be described.

【0007】重り部材3に例えば加速度等により外力が
作用すると、この外力により、絶縁基板2が変形する。
この場合、絶縁基板2の表面には歪抵抗素子4が設けら
れており、前記絶縁基板2の変形量に比例して歪抵抗素
子4の抵抗値が変化する。そして、前記歪抵抗素子4、
第1のバイアス抵抗6、第2のバイアス抵抗9および第
3のバイアス抵抗11によりブリッジ回路が構成されて
いるため、第1の出力端子7および第2の出力端子10
の電圧差により、前記重り部材3に加わる外力を検出す
るものである。
When an external force acts on the weight member 3 due to, for example, acceleration, the insulating substrate 2 is deformed by the external force.
In this case, the strain resistance element 4 is provided on the surface of the insulating substrate 2, and the resistance value of the strain resistance element 4 changes in proportion to the deformation amount of the insulating substrate 2. And the strain resistance element 4,
Since the first bias resistor 6, the second bias resistor 9, and the third bias resistor 11 form a bridge circuit, the first output terminal 7 and the second output terminal 10
The external force applied to the weight member 3 is detected based on the voltage difference.

【0008】ここで、従来の歪検出装置の周囲の温度が
変化する場合について考えて見ると、従来の歪検出装置
における第1の出力端子7の温度変化による出力変化率
Aは次式
Here, considering the case where the temperature around the conventional strain detecting device changes, the output change rate A due to the temperature change of the first output terminal 7 in the conventional strain detecting device is expressed by the following equation.

【0009】[0009]

【数1】 (Equation 1)

【0010】で表せられる。また、第2の出力端子10
の温度変化による出力変化率Bは次式
## EQU1 ## Also, the second output terminal 10
Output change rate B due to temperature change is

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】で表せられる。## EQU1 ##

【0013】そして、従来の歪検出装置の出力が周囲の
温度変化により変動しないようにするためには、第1の
出力端子7の温度変化による出力変化率Aを第2の出力
端子10の温度変化による出力変化率Bに略等しくする
ことが必要となるものであった。
In order to prevent the output of the conventional strain detecting device from fluctuating due to a change in ambient temperature, the output change rate A due to a change in the temperature of the first output terminal 7 is determined by the temperature of the second output terminal 10. It was necessary to make the output change rate B substantially equal to the change.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、周囲の温度変化により出力が変動
しないようにするためには、第1の出力端子7の温度変
化による出力変化率Aを第2の出力端子10の温度変化
による出力変化率Bに略等しくすることが必要であり、
この場合、歪抵抗素子4、第1のバイアス抵抗6、第2
のバイアス抵抗9および第3のバイアス抵抗11の抵抗
値および温度係数の値を精度良く製造しなければならな
いが、歪抵抗素子4、第1のバイアス抵抗6、第2のバ
イアス抵抗9および第3のバイアス抵抗11の抵抗値お
よび温度係数の値を精度良く製造することは困難である
ため、周囲の温度変化により出力の変動しない歪検出装
置を提供することが困難であるという課題を有してい
た。
However, in the above-described conventional configuration, in order to prevent the output from fluctuating due to a change in ambient temperature, the output change rate A due to a change in the temperature of the first output terminal 7 must be set to the first value. It is necessary to make the output change rate B substantially equal to the output change rate B due to the temperature change of the output terminal 10
In this case, the strain resistance element 4, the first bias resistor 6, the second
Although the resistance value and the temperature coefficient value of the bias resistor 9 and the third bias resistor 11 must be accurately manufactured, the strain resistance element 4, the first bias resistor 6, the second bias resistor 9, and the third It is difficult to manufacture the resistance value and the temperature coefficient value of the bias resistor 11 with high accuracy, and it is difficult to provide a distortion detecting device whose output does not fluctuate due to a change in ambient temperature. Was.

【0015】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、周囲の温度変化により出力が変動するということが
なく、特性の安定した歪検出装置を提供することを目的
とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a distortion detecting device having stable characteristics without an output fluctuating due to a change in ambient temperature.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の歪検出装置は、弾性材料からなる絶縁基板
と、この絶縁基板の表面に設けられ、かつ第1の歪抵抗
素子とこの第1の歪抵抗素子に直列に接続され抵抗温度
係数が前記第1の歪抵抗素子の抵抗温度係数と異なる温
度特性調整抵抗とからなる少なくとも2つの第1の素子
部と、前記絶縁基板の表面に設けられ、かつ前記第1の
素子部に直列に接続された第2の歪抵抗素子からなる多
くとも2つの第2の素子部とを備え、前記少なくとも2
つの第1の素子部および多くとも2つの第2の素子部に
より4つの素子部からなるブリッジ回路を構成するとと
もに、前記第1の素子部における温度特性調整抵抗の抵
抗値を調整することにより前記ブリッジ回路における2
つの出力の温度特性が略等しくなるようにしたもので、
この構成によれば、周囲の温度変化により出力が変動す
るということがなく、特性の安定した歪検出装置を提供
することができるものである。
In order to achieve the above object, a strain detecting apparatus according to the present invention comprises an insulating substrate made of an elastic material, a first strain resistance element provided on the surface of the insulating substrate, and a first strain resistance element. At least two first element portions connected in series to the first strain resistance element and having a temperature characteristic adjustment resistor having a temperature coefficient of resistance different from that of the first strain resistance element; and a surface of the insulating substrate. And at most two second element sections each including a second strain resistance element connected in series to the first element section.
By forming a bridge circuit composed of four element sections by one first element section and at most two second element sections, and adjusting a resistance value of a temperature characteristic adjusting resistor in the first element section, 2 in the bridge circuit
The temperature characteristics of the two outputs are made approximately equal.
According to this configuration, the output does not fluctuate due to a change in ambient temperature, and a distortion detecting device with stable characteristics can be provided.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の表面
に設けられ、かつ第1の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗
素子に直列に接続され抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗
素子の抵抗温度係数と異なる温度特性調整抵抗とからな
る少なくとも2つの第1の素子部と、前記絶縁基板の表
面に設けられ、かつ前記第1の素子部に直列に接続され
た第2の歪抵抗素子からなる多くとも2つの第2の素子
部とを備え、前記少なくとも2つの第1の素子部および
多くとも2つの第2の素子部により4つの素子部からな
るブリッジ回路を構成するとともに、前記第1の素子部
における温度特性調整抵抗の抵抗値を調整することによ
り前記ブリッジ回路における2つの出力の温度特性が略
等しくなるようにしたもので、この構成によれば、絶縁
基板の表面に、第1の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗素
子と直列に接続され抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗素
子の抵抗温度係数と異なる温度特性抵抗とからなる少な
くとも2つの第1の素子部を設けるとともに、前記第1
の素子部における温度特性調整抵抗の抵抗値を調整する
ことによりブリッジ回路における2つの出力の温度特性
が略等しくなるようにしているため、周囲の温度変化が
あっても、前記ブリッジ回路における2つの出力端子の
温度変化による出力変化率が互いに略等しくなるように
することが容易にできるという作用を有するものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention provides an insulating substrate made of an elastic material, a first strain resistance element provided on the surface of the insulating substrate, and a first strain resistance element. At least two first element portions connected in series to the element and including a temperature characteristic adjustment resistor having a temperature coefficient of resistance different from the temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element, and provided on the surface of the insulating substrate; At least two second element sections each including a second strain resistance element connected in series to the first element section, and the at least two first element sections and at most two second element sections. A bridge circuit composed of four element sections is constituted by the element sections, and the temperature characteristics of the two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the first element section. West According to this configuration, on the surface of the insulating substrate, a first distortion resistance element and a resistance temperature coefficient connected in series with the first distortion resistance element are equal to the resistance temperature coefficient of the first distortion resistance element. Providing at least two first element portions each having a different temperature characteristic resistance;
Since the temperature characteristics of the two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the element portion of the above, even if there is a change in the ambient temperature, the two outputs in the bridge circuit are not changed. This has the effect that the output change rates due to the temperature change of the output terminals can be easily made substantially equal to each other.

【0018】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の第1の素子部における第1の歪抵抗素子の抵抗値を温
度特性調整抵抗における抵抗値の10倍以上に設定する
とともに、前記第1の歪抵抗素子における抵抗温度係数
の絶対値を前記温度特性調整抵抗における抵抗温度係数
の絶対値の0.1倍以下に設定したもので、この構成に
よれば、第1の素子部における第1の歪抵抗素子の抵抗
値を温度特性調整抵抗における抵抗値の10倍以上に設
定するとともに、前記第1の歪抵抗素子における抵抗温
度係数の絶対値を前記温度特性調整抵抗における抵抗温
度係数の絶対値の0.1倍以下に設定しているため、温
度特性調整抵抗の抵抗値を調整しても第1の素子部の合
成抵抗が変化しにくくなり、これにより、ブリッジ回路
における2つの出力端子の温度変化による出力変化率が
互いに略等しくなるようにしても、第1の素子部の合成
抵抗がほとんど変化しないため、周囲の温度変化により
出力が変動するということはないとともに、測定する外
力が零でかつ初期温度における2つの出力端子の出力電
圧を互いに略等しくできるという作用を有するものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, the resistance value of the first strain resistance element in the first element portion according to the first aspect is set to be at least ten times the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor, The absolute value of the temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element is set to be equal to or less than 0.1 times the absolute value of the temperature coefficient of resistance of the temperature characteristic adjustment resistor. , The resistance value of the first strain resistance element is set to 10 times or more the resistance value of the temperature characteristic adjustment resistance, and the absolute value of the resistance temperature coefficient of the first strain resistance element is set to the resistance temperature of the temperature characteristic adjustment resistance. Since the absolute value of the coefficient is set to 0.1 times or less, even if the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor is adjusted, the combined resistance of the first element portion is hard to change, thereby, One out Even if the output change rates due to the temperature change of the terminals become substantially equal to each other, the combined resistance of the first element portion hardly changes, so that the output does not fluctuate due to a change in the ambient temperature and the external force to be measured is not changed. Is zero and the output voltages of the two output terminals at the initial temperature can be made substantially equal to each other.

【0019】請求項3に記載の発明は、弾性材料からな
る絶縁基板と、この絶縁基板の表面に設けられ、かつ第
1の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗素子に並列に接続さ
れ抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗素子の抵抗温度係数
と異なる温度特性調整抵抗とからなる少なくとも2つの
第1の素子部と、前記絶縁基板の表面に設けられ、かつ
前記第1の素子部に直列に接続された第2の歪抵抗素子
からなる多くとも2つの第2の素子部とを備え、前記少
なくとも2つの第1の素子部および多くとも2つの第2
の素子部により4つの素子部からなるブリッジ回路を構
成するとともに、前記第1の素子部における温度特性調
整抵抗の抵抗値を調整することにより前記ブリッジ回路
における2つの出力の温度特性が略等しくなるようにし
たもので、この構成によれば、絶縁基板の表面に、第1
の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗素子と並列に接続され
抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗素子の抵抗温度係数と
異なる温度特性調整抵抗とからなる少なくとも2つの第
1の素子部を設けるとともに、前記第1の素子部におけ
る温度特性調整抵抗の抵抗値を調整することによりブリ
ッジ回路における2つの出力の温度特性が略等しくなる
ようにしているため、周囲の温度変化があっても、前記
ブリッジ回路における2つの出力端子の温度変化による
出力変化率が互いに略等しくなるようにすることが容易
にできるという作用を有するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an insulating substrate made of an elastic material, provided on a surface of the insulating substrate, connected to the first strain resistance element and connected in parallel to the first strain resistance element. A temperature coefficient adjusting resistor having a temperature coefficient different from a temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element, at least two first element sections provided on a surface of the insulating substrate, and a first element section; At least two second element sections comprising a second strain resistance element connected in series, wherein at least two first element sections and at most two second element sections are provided.
By forming a bridge circuit composed of four element sections by the element section, and adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the first element section, the temperature characteristics of two outputs in the bridge circuit become substantially equal. According to this configuration, the first surface is provided on the surface of the insulating substrate.
And at least two first element sections, which are connected in parallel with the first distortion resistance element and have a temperature characteristic adjustment resistance different from the resistance temperature coefficient of the first distortion resistance element. In addition, since the temperature characteristics of the two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the first element portion, even if there is a change in the ambient temperature, This has the effect that the output change rates due to the temperature change of the two output terminals in the bridge circuit can be easily made substantially equal to each other.

【0020】以下、本発明の一実施の形態における歪検
出装置について、図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a distortion detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明の一実施の形態における歪検
出装置の斜視図、図2は同歪検出装置の回路図である。
FIG. 1 is a perspective view of a distortion detecting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the distortion detecting device.

【0022】図1,図2において、21は樹脂製あるい
は金属製の一対の固定台である。22は弾性材料からな
る絶縁基板で、この絶縁基板22は前記一対の固定台2
1を裏面の両端部に固着している。またこの絶縁基板2
2は例えばステンレス等のベース基材(図示せず)の上
面に絶縁ガラス層(図示せず)を設けることにより構成
されているものである。23は重り部材で、この重り部
材23は前記絶縁基板22の裏面の略中央から外方へ突
出するように設けられている。24は一対の第1の素子
部で、この一対の第1の素子部24はそれぞれ前記絶縁
基板22の表面に設けられ、かつ第1の歪抵抗素子25
と、この第1の歪抵抗素子25に回路パターン22aに
より直列に接続され抵抗温度係数が第1の歪抵抗素子2
5と異なる温度特性調整抵抗26とにより構成されてい
る。そして、前記第1の素子部24における温度特性調
整抵抗26の一端は電源端子27に電気的に接続してい
る。そしてまた、前記第1の素子部24における第1の
歪抵抗素子25は、一端を前記温度特性調整抵抗26の
他端に電気的に接続するとともに、他端を一対の出力端
子28に電気的に接続している。さらに、前記第1の素
子部24における第1の歪抵抗素子25の抵抗値を温度
特性調整抵抗26における抵抗値の10倍以上に設定す
るとともに、第1の歪抵抗素子25における抵抗温度係
数の絶対値を前記温度特性調整抵抗26における抵抗温
度係数の絶対値の0.1倍以下に設定している。29は
一対の第2の素子部で、この一対の第2の素子部29は
それぞれ前記絶縁基板22の表面に設けられ、かつ前記
第1の素子部24における第1の歪抵抗素子25の他端
に直列に接続された第2の歪抵抗素子30により構成さ
れており、この第2の歪抵抗素子30は一端を前記一対
の出力端子28に電気的に接続するとともに他端をGN
D端子31に電気的に接続している。そして、前記第1
の素子部24および第2の素子部29により4つの素子
部からなるブリッジ回路を構成している。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 21 denotes a pair of fixing bases made of resin or metal. Reference numeral 22 denotes an insulating substrate made of an elastic material.
1 are fixed to both ends of the back surface. Also, this insulating substrate 2
Numeral 2 is constituted by providing an insulating glass layer (not shown) on the upper surface of a base material (not shown) such as stainless steel. Reference numeral 23 denotes a weight member, which is provided so as to protrude outward from substantially the center of the back surface of the insulating substrate 22. Reference numeral 24 denotes a pair of first element parts, each of which is provided on the surface of the insulating substrate 22 and has a first strain resistance element 25.
Connected to the first strain resistance element 25 in series by the circuit pattern 22a and having a temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element 2
5 and a temperature characteristic adjusting resistor 26 which is different from that of FIG. One end of the temperature characteristic adjusting resistor 26 in the first element section 24 is electrically connected to a power terminal 27. The first strain resistance element 25 in the first element section 24 has one end electrically connected to the other end of the temperature characteristic adjustment resistor 26 and the other end electrically connected to a pair of output terminals 28. Connected to Further, the resistance value of the first strain resistance element 25 in the first element section 24 is set to be 10 times or more the resistance value of the temperature characteristic adjustment resistance 26, and the resistance temperature coefficient of the first strain resistance element 25 is reduced. The absolute value is set to be equal to or less than 0.1 times the absolute value of the temperature coefficient of resistance of the temperature characteristic adjusting resistor 26. Reference numeral 29 denotes a pair of second element sections. The pair of second element sections 29 are provided on the surface of the insulating substrate 22, respectively, and the other of the first strain resistance elements 25 in the first element section 24. The second distortion resistance element 30 has one end electrically connected to the pair of output terminals 28 and the other end connected to GN.
It is electrically connected to the D terminal 31. And the first
The element section 24 and the second element section 29 constitute a bridge circuit composed of four element sections.

【0023】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における歪検出装置について、次にその組立方法を
説明する。
Next, a method of assembling the distortion detecting apparatus according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

【0024】まず、予め準備された金属ベース基材(図
示せず)にガラスペースト(図示せず)を印刷した後、
約850℃で約45分間焼成し、絶縁基板22を形成す
る。
First, after printing a glass paste (not shown) on a metal base material (not shown) prepared in advance,
Baking is performed at about 850 ° C. for about 45 minutes to form the insulating substrate 22.

【0025】次に、前記絶縁基板22の表面に位置して
メタルグレーズ系のカーボンのペーストを印刷し、約8
50℃で約45分間焼成し、前記絶縁基板22に第1の
歪抵抗素子25と温度特性調整抵抗26とからなる第1
の素子部24と、第2の歪抵抗素子30からなる第2の
素子部29を形成する。
Next, a metal glaze-based carbon paste is printed on the surface of the insulating
After baking at 50 ° C. for about 45 minutes, a first strain resistance element 25 and a temperature characteristic adjustment resistance 26 are formed on the insulating substrate 22.
Is formed, and a second element section 29 including the second strain resistance element 30 is formed.

【0026】次に、前記絶縁基板22の表面に位置して
銀のペーストを印刷し、約850℃で約45分間焼成
し、前記絶縁基板22における第1の素子部24の第1
の歪抵抗素子25および温度特性調整抵抗26と、第2
の素子部29における第2の歪抵抗素子30とが電気的
に接続されるように、前記絶縁基板22に電源端子2
7、一対の出力端子28、GND端子31および回路パ
ターン22aを形成する。
Next, a silver paste is printed on the surface of the insulating substrate 22 and baked at about 850 ° C. for about 45 minutes.
The resistance element 25 and the temperature characteristic adjustment resistance 26
The power supply terminal 2 is connected to the insulating substrate 22 so as to be electrically connected to the second strain resistance element 30 in the element portion 29 of FIG.
7. A pair of output terminals 28, a GND terminal 31, and a circuit pattern 22a are formed.

【0027】次に、前記絶縁基板22の裏面の両端部に
一対の固定台21を固着した後、絶縁基板22における
裏面の略中央から外方へ突出するように重り部材23を
固着する。
Next, after fixing a pair of fixing bases 21 to both ends of the back surface of the insulating substrate 22, a weight member 23 is fixed so as to protrude outward from substantially the center of the back surface of the insulating substrate 22.

【0028】最後に、前記電源端子27を電源(図示せ
ず)に接続し電圧を印加するとともに、GND端子31
を接地した状態において、絶縁基板22の周囲温度を変
動させて、前記一対の出力端子28の温度変化による出
力変化率が互いに略等しくなるように、前記温度特性調
整抵抗26をトリミングする。
Finally, the power supply terminal 27 is connected to a power supply (not shown) to apply a voltage,
The temperature characteristic adjusting resistor 26 is trimmed so that the ambient temperature of the insulating substrate 22 is varied and the output change rates due to the temperature change of the pair of output terminals 28 are substantially equal to each other.

【0029】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における歪検出装置について、次にその動作を説明
する。
Next, the operation of the distortion detecting apparatus having the above-described configuration according to the embodiment of the present invention will be described.

【0030】重り部材23に例えば加速度等により外力
が作用すると、この外力により、絶縁基板22が変形す
る。この場合、絶縁基板22の表面には一対の第1の歪
抵抗素子25および一対の第2の歪抵抗素子30が設け
られているため、前記絶縁基板22の変形量に比例して
一対の第1の歪抵抗素子25および一対の第2の歪抵抗
素子30の抵抗値が変化する。そして、一対の第1の歪
抵抗素子25および一対の第2の歪抵抗素子30により
ブリッジ回路が構成されているため、前記一対の出力端
子28の電圧差により、前記重り部材23に加わる外力
を検出するものである。
When an external force acts on the weight member 23 due to, for example, acceleration or the like, the external force deforms the insulating substrate 22. In this case, since a pair of first strain resistance elements 25 and a pair of second strain resistance elements 30 are provided on the surface of the insulating substrate 22, the pair of first strain resistance elements 25 and the pair of second strain resistance elements 30 are proportional to the amount of deformation of the insulating substrate 22. The resistance values of one strain resistance element 25 and a pair of second strain resistance elements 30 change. Since a bridge circuit is formed by the pair of first strain resistance elements 25 and the pair of second strain resistance elements 30, an external force applied to the weight member 23 is generated by a voltage difference between the pair of output terminals 28. It is to detect.

【0031】ここで、本発明の一実施の形態における歪
検出装置の周囲の温度が劣化する場合について考えて見
ると、歪検出装置における一対の出力端子28のうちの
一方の出力端子28の温度変化による出力電圧の出力変
化率Aは次式
Here, considering the case where the temperature around the distortion detecting device in one embodiment of the present invention deteriorates, the temperature of one output terminal 28 of the pair of output terminals 28 in the distortion detecting device is considered. The output change rate A of the output voltage due to the change is

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】で表せられる。また、歪検出装置における
一対の出力端子28のうちの他方の出力端子28の温度
変化による出力電圧の出力変化率Bは次式
## EQU2 ## Further, the output change rate B of the output voltage due to the temperature change of the other output terminal 28 of the pair of output terminals 28 in the distortion detecting device is expressed by the following equation.

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】で表せられる。## EQU2 ##

【0036】そして、本発明の一実施の形態における歪
検出装置の出力が周囲の温度変化により変動しないよう
にするためには、歪検出装置における一対の出力端子2
8のうちの一方の出力端子28の温度変化による出力電
圧の出力変化率Aを、歪検出装置における一対の出力端
子28のうちの他方の出力端子28の温度変化による出
力電圧の出力変化率Bに略等しくすることが必要であ
る。ここで、歪検出装置における一対の出力端子28の
うちの一方の出力端子28の温度変化による出力電圧の
出力変化率Aを一対の温度特性調整抵抗26における一
方の温度特性調整抵抗26の抵抗値Reで微分すると、
次式
In order to prevent the output of the distortion detecting device according to the embodiment of the present invention from fluctuating due to a change in ambient temperature, a pair of output terminals 2 in the distortion detecting device are used.
8, the output change rate A of the output voltage due to the temperature change of one output terminal 28 is determined by the output change rate B of the output voltage due to the temperature change of the other output terminal 28 of the pair of output terminals 28 in the strain detecting device. Needs to be approximately equal to Here, the output change rate A of the output voltage due to the temperature change of one output terminal 28 of the pair of output terminals 28 in the strain detection device is determined by the resistance value of one temperature characteristic adjustment resistor 26 in the pair of temperature characteristic adjustment resistors 26. Differentiating with Re,
Next formula

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【0038】で表せられる。## EQU2 ##

【0039】また、歪検出装置における一対の出力端子
28のうちの他方の出力端子28の温度変化による出力
電圧の出力変化率Bを一対の温度特性調整抵抗26にお
ける他方の温度特性調整抵抗26の抵抗値Rfで微分す
ると、次式
Further, the output change rate B of the output voltage due to the temperature change of the other output terminal 28 of the pair of output terminals 28 in the distortion detecting device is determined by comparing the other temperature characteristic adjustment resistor 26 with the pair of temperature characteristic adjustment resistors 26. Differentiation by the resistance value Rf gives the following equation:

【0040】[0040]

【数6】 (Equation 6)

【0041】で表せられる。すなわち、(数5)および
(数6)より、一対の温度特性調整抵抗26における一
方および他方の温度特性調整抵抗26の抵抗値Reおよ
びRfを変化させることにより、出力変化率Aおよび出
力変化率Bを容易に変化させることができるものであ
る。このように本発明の一実施の形態においては、絶縁
基板22の表面に、第1の歪抵抗素子25とこの第1の
歪抵抗素子25と直列に接続され抵抗温度係数が前記歪
抵抗素子25の抵抗温度係数と異なる温度特性調整抵抗
26とからなる少なくとも2つの第1の素子部24を設
けるとともに、前記第1の素子部24における温度特性
調整抵抗26の抵抗値を調整することによりブリッジ回
路における2つの出力の温度特性が略等しくなるように
しているため、周囲の温度変化があっても、前記ブリッ
ジ回路における一対の出力端子28の温度変化による出
力変化率が互いに略等しくなるようにすることが容易に
できるものである。
## EQU4 ## That is, according to (Equation 5) and (Equation 6), by changing the resistance values Re and Rf of one and the other temperature characteristic adjustment resistors 26 in the pair of temperature characteristic adjustment resistors 26, the output change rate A and the output change rate are obtained. B can be easily changed. As described above, in one embodiment of the present invention, on the surface of the insulating substrate 22, the first strain resistance element 25 is connected in series with the first strain resistance element 25, and the temperature coefficient of resistance thereof is set to And a temperature characteristic adjusting resistor 26 having a resistance temperature coefficient different from that of the first element portion 24, and adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor 26 in the first element portion 24 to form a bridge circuit. , The temperature characteristics of the two outputs are made substantially equal, so that even if there is a change in the ambient temperature, the output change rates due to the temperature change of the pair of output terminals 28 in the bridge circuit are made substantially equal to each other. It can be easily done.

【0042】ここで、第1の素子部24における温度特
性調整抵抗26の抵抗値を50%変化させるとともに、
第1の歪抵抗素子25の抵抗値を変化させる場合を考え
て見ると、本発明の一実施の形態における歪検出装置に
おける第1の歪抵抗素子25および温度特性調整抵抗2
6の抵抗値を変化させたときの出力端子28の出力の変
化量は図3に示すように、第1の歪抵抗素子25の抵抗
値Rb,Rdを温度特性調整抵抗26の抵抗値Re,R
fの10倍以上に設定することにより、出力端子28に
おける出力電圧の変化率を1%以下にすることができる
ものである。さらに、通常、ブリッジ回路における各第
1の歪抵抗素子25および第2の歪抵抗素子30の抵抗
温度係数のバラツキによる変化量は最大10%であり、
裏を返せば、出力端子28における温度特性を最低でも
10%調整する必要があるため、図4に示すように、第
1の歪抵抗素子25における抵抗温度係数の絶対値β、
ζを温度特性調整抵抗26における抵抗温度係数絶対値
ε、δの0.1倍以下に設定しているものである。すな
わち、第1の素子部24における第1の歪抵抗素子25
の抵抗値を温度特性調整抵抗26における抵抗値の10
倍以上に設定するとともに、前記第1の歪抵抗素子25
における抵抗温度係数の絶対値を前記温度特性調整抵抗
26における抵抗温度係数の絶対値の0.1倍以下に設
定することにより、温度特性調整抵抗26の抵抗値を調
整しても第1の素子部24の合成抵抗が変化しにくくな
り、これにより、ブリッジ回路における一対の出力端子
28の温度変化による出力変化率が互いに略等しくなる
ようにしても、第1の素子部24の合成抵抗がほとんど
変化しないため、周囲の温度変化により出力が変動する
ということはないとともに、測定する外力が零でかつ初
期温度における一対の出力端子28の出力電圧を互いに
略等しくできるという効果を有するものである。
Here, while changing the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor 26 in the first element section 24 by 50%,
Considering the case where the resistance value of the first distortion resistance element 25 is changed, the first distortion resistance element 25 and the temperature characteristic adjustment resistance 2 in the distortion detection device according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the amount of change in the output of the output terminal 28 when the resistance value of the resistor 6 is changed is represented by the resistance values Rb and Rd of the first strain resistance element 25 and the resistance values Re and R
By setting it to be at least 10 times f, the rate of change of the output voltage at the output terminal 28 can be made 1% or less. Further, normally, the variation due to the variation in the temperature coefficient of resistance of each of the first strain resistance element 25 and the second strain resistance element 30 in the bridge circuit is 10% at the maximum,
In other words, since it is necessary to adjust the temperature characteristic at the output terminal 28 by at least 10%, the absolute value β of the temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element 25, as shown in FIG.
is set to be 0.1 times or less of the absolute value of the temperature coefficient of resistance ε, δ in the temperature characteristic adjusting resistor 26. That is, the first strain resistance element 25 in the first element section 24
Of the resistance of the temperature characteristic adjusting resistor 26 to 10
And the first strain resistance element 25
By setting the absolute value of the temperature coefficient of resistance of the temperature characteristic adjusting resistor 26 to 0.1 times or less of the absolute value of the temperature coefficient of resistance of the temperature characteristic adjusting resistor 26, even if the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor 26 is adjusted, This makes it difficult for the combined resistance of the first element unit 24 to change even when the output change rates due to temperature changes of the pair of output terminals 28 in the bridge circuit are substantially equal to each other. Since the output does not change, the output does not fluctuate due to a change in ambient temperature, and the external force to be measured is zero, and the output voltages of the pair of output terminals 28 at the initial temperature can be made substantially equal to each other.

【0043】なお、上記本発明の一実施の形態における
歪検出装置においては、温度特性調整抵抗26を第1の
歪抵抗素子25に直列に接続する構成としたが、図5お
よび図6に示すように、温度特性調整抵抗26aを第1
の歪抵抗素子25aに並列に接続しても、本発明の一実
施の形態と同様の作用効果を有するものである。
In the distortion detecting device according to the embodiment of the present invention, the temperature characteristic adjusting resistor 26 is connected in series to the first distortion resistance element 25, as shown in FIGS. 5 and 6. As described above, the temperature characteristic adjusting resistor 26a is connected to the first
Even when connected in parallel to the distortion resistance element 25a, the same operation and effect as in the embodiment of the present invention can be obtained.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明の歪検出装置は、弾
性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の表面に設け
られ、かつ第1の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗素子に
直列に接続され抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗素子の
抵抗温度係数と異なる温度特性調整抵抗とからなる少な
くとも2つの第1の素子部と、前記絶縁基板の表面に設
けられ、かつ前記第1の素子部に直列に接続された第2
の歪抵抗素子からなる多くとも2つの第2の素子部とを
備え、前記少なくとも2つの第1の素子部および多くと
も2つの第2の素子部により4つの素子部からなるブリ
ッジ回路を構成するとともに、前記第1の素子部におけ
る温度特性調整抵抗の抵抗値を調整することにより前記
ブリッジ回路における2つの出力の温度特性が略等しく
なるようにしたもので、この構成によれば、絶縁基板の
表面に、第1の歪抵抗素子とこの第1の歪抵抗素子と直
列に接続され抵抗温度係数が前記第1の歪抵抗素子の抵
抗温度係数と異なる温度特性調整抵抗とからなる少なく
とも2つの第1の素子部を設けるとともに、前記第1の
素子部における温度特性調整抵抗の抵抗値を調整するこ
とによりブリッジ回路における2つの出力の温度特性が
略等しくなるようにしているため、周囲の温度変化があ
っても、前記ブリッジ回路における2つの出力端子の温
度変化による出力変化率が互いに略等しくなるようにす
ることが容易にでき、その結果、特性の安定した歪検出
装置を提供することができるというすぐれた効果を有す
るものである。
As described above, the strain detecting apparatus according to the present invention comprises an insulating substrate made of an elastic material, a first strain resistance element provided on the surface of the insulating substrate, and a first strain resistance element. At least two first element portions connected in series and having a temperature characteristic adjustment resistor having a temperature coefficient of resistance different from the temperature coefficient of resistance of the first strain resistance element, and provided on a surface of the insulating substrate; The second element connected in series to the first element section
And at most two second element sections composed of the above-described strain resistance elements, and the at least two first element sections and at most two second element sections constitute a bridge circuit composed of four element sections. In addition, the temperature characteristics of the two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the first element portion. According to this configuration, the insulating substrate On the surface, at least two first resistance elements each including a first distortion resistance element and a temperature characteristic adjusting resistor connected in series with the first distortion resistance element and having a temperature coefficient of resistance different from that of the first distortion resistance element. By providing one element unit and adjusting the resistance value of the temperature characteristic adjusting resistor in the first element unit, the temperature characteristics of the two outputs in the bridge circuit become substantially equal. Therefore, even if there is a change in the ambient temperature, it is easy to make the output change rates due to the temperature change of the two output terminals in the bridge circuit substantially equal to each other, and as a result, the characteristics are stable. This has an excellent effect that a distortion detecting device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜
視図
FIG. 1 is a perspective view of a distortion detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同歪検出装置の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of the distortion detector.

【図3】同歪検出装置の出力電圧の変化率を示す図FIG. 3 is a diagram showing a change rate of an output voltage of the distortion detection device.

【図4】同歪検出装置の抵抗温度係数調整量を示す図FIG. 4 is a diagram showing a resistance temperature coefficient adjustment amount of the strain detection device.

【図5】本発明の他の実施の形態における歪検出装置の
斜視図
FIG. 5 is a perspective view of a distortion detection device according to another embodiment of the present invention.

【図6】同歪検出装置の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of the distortion detector.

【図7】従来の歪検出装置の斜視図FIG. 7 is a perspective view of a conventional strain detection device.

【図8】同歪検出装置の回路図FIG. 8 is a circuit diagram of the distortion detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22 絶縁基板 24 第1の素子部 25,25a 第1の歪抵抗素子 26,26a 温度特性調整抵抗 29 第2の素子部 30 第2の歪抵抗素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Insulating substrate 24 1st element part 25, 25a 1st distortion resistance element 26, 26a Temperature characteristic adjustment resistance 29 2nd element part 30 2nd distortion resistance element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁
基板の表面に設けられ、かつ第1の歪抵抗素子とこの第
1の歪抵抗素子に直列に接続され抵抗温度係数が前記第
1の歪抵抗素子の抵抗温度係数と異なる温度特性調整抵
抗とからなる少なくとも2つの第1の素子部と、前記絶
縁基板の表面に設けられ、かつ前記第1の素子部に直列
に接続された第2の歪抵抗素子からなる多くとも2つの
第2の素子部とを備え、前記少なくとも2つの第1の素
子部および多くとも2つの第2の素子部により4つの素
子部からなるブリッジ回路を構成するとともに、前記第
1の素子部における温度特性調整抵抗の抵抗値を調整す
ることにより前記ブリッジ回路における2つの出力の温
度特性が略等しくなるようにした歪検出装置。
An insulating substrate made of an elastic material; a first strain-resisting element provided on a surface of the insulating substrate and connected in series to the first strain-resisting element; At least two first element sections each including a temperature characteristic adjustment resistor different from the resistance temperature coefficient of the strain resistance element, and a second element section provided on the surface of the insulating substrate and connected in series to the first element section; And at most two second element sections composed of the above-described strain resistance elements, and the at least two first element sections and at most two second element sections constitute a bridge circuit composed of four element sections. In addition, a distortion detection device in which the temperature characteristics of two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting a resistance value of a temperature characteristic adjustment resistor in the first element portion.
【請求項2】 第1の素子部における第1の歪抵抗素子
の抵抗値を温度特性調整抵抗における抵抗値の10倍以
上に設定するとともに、前記第1の歪抵抗素子における
抵抗温度係数の絶対値を前記温度特性調整抵抗における
抵抗温度係数の絶対値の0.1倍以下に設定した請求項
1記載の歪検出装置。
2. The resistance value of the first strain resistance element in the first element portion is set to be 10 times or more the resistance value of the temperature characteristic adjustment resistance, and the absolute temperature coefficient of the resistance of the first strain resistance element is absolute. 2. The strain detecting device according to claim 1, wherein the value is set to be equal to or less than 0.1 times an absolute value of a resistance temperature coefficient of the temperature characteristic adjusting resistor.
【請求項3】 弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁
基板の表面に設けられ、かつ第1の歪抵抗素子とこの第
1の歪抵抗素子に並列に接続され抵抗温度係数が前記第
1の歪抵抗素子の抵抗温度係数と異なる温度特性調整抵
抗とからなる少なくとも2つの第1の素子部と、前記絶
縁基板の表面に設けられ、かつ前記第1の素子部に直列
に接続された第2の歪抵抗素子からなる多くとも2つの
第2の素子部とを備え、前記少なくとも2つの第1の素
子部および多くとも2つの第2の素子部により4つの素
子部からなるブリッジ回路を構成するとともに、前記第
1の素子部における温度特性調整抵抗の抵抗値を調整す
ることにより前記ブリッジ回路における2つの出力の温
度特性が略等しくなるようにした歪検出装置。
3. An insulating substrate made of an elastic material, provided on a surface of the insulating substrate, and connected to a first strain resistance element and the first strain resistance element in parallel with each other. At least two first element sections each including a temperature characteristic adjustment resistor different from the resistance temperature coefficient of the strain resistance element, and a second element section provided on the surface of the insulating substrate and connected in series to the first element section; And at most two second element sections composed of the above-described strain resistance elements, and the at least two first element sections and at most two second element sections constitute a bridge circuit composed of four element sections. In addition, a distortion detection device in which the temperature characteristics of two outputs in the bridge circuit are made substantially equal by adjusting a resistance value of a temperature characteristic adjustment resistor in the first element portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083820A (en) * 2001-09-13 2003-03-19 Nippon Soken Inc Bearing pressure sensor
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