久久一区二区免费播放,国产在线欧美日韩一区二区,国产综合色在线视频,精品伊人久久久香线蕉,精品视频麻豆网站,玖玖国产,国内精品久久久久影,在线观看精品视频一区二区三区,午夜久久影院,国产精品一区久久

載荷傳感器的制造方法
【專利摘要】載荷傳感器具備振動器、設(shè)置于振動器的驅(qū)動電極、向驅(qū)動電極供給使振動器振動的驅(qū)動電壓的驅(qū)動電路、輸出與振動器的振動相應(yīng)的電流的檢測電極、及將從檢測電極輸出的電流變換為電壓的IV變換器。驅(qū)動電路具有輸出驅(qū)動電壓的運算放大器、及與該運算放大器連接的電阻，具有小的內(nèi)部電阻。IV變換器具有輸入電流且被虛擬接地的反相輸入端子，并構(gòu)成負(fù)反饋電路。在該載荷傳感器中，即便周圍的溫度變動，輸出信號的精度也是穩(wěn)定的。
【專利說明】載荷傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對被施加的載荷進(jìn)行檢測的載荷傳感器（load sensor)。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖13是測量周圍氣壓的現(xiàn)有的傳感器501的立體圖。傳感器501具備水晶所構(gòu) 成的振動器1、收納振動器1的容器2、設(shè)置于容器2的內(nèi)側(cè)的電極圖案3、與振動器1電連 接且向外部輸出振蕩輸出信號的導(dǎo)線5。電極圖案3通過導(dǎo)電膏4而與振動器1電連接。
[0003] 圖14是傳感器501的電路框圖，表不從振動器1取出振蕩輸出信號的電路。傳感 器501具備振蕩電路6、與振蕩電路6連接的門電路（gate) 12、及與門電路12連接的計數(shù) 器13。圖13所示的導(dǎo)線5與振蕩電路6電連接，由此振動器1與振蕩電路6電連接。
[0004] 圖15是振蕩電路6的電路圖。振動器1經(jīng)由一對電容器7而與地面（ground) 8電 連接，由此被接地。電阻9及考畢茲振蕩逆變器（Colpitts oscillation inverter) 10與 振動器1并聯(lián)地連接，均經(jīng)由一對電容器7而與地面8連接，由此被接地。波形整形用逆變 器11對從考畢茲振蕩逆變器10輸出的輸出信號進(jìn)行波形整形而輸出。
[0005] 接著對現(xiàn)有的傳感器501的動作進(jìn)行說明。圖16表示振動器1的振動頻率。圖 16中，縱軸表示振動器1周圍的氣壓、縱軸表示振動頻率的變動。若氣壓變化，則如圖16所 示,振動器1的振動頻率發(fā)生變化。如此一來，振蕩電路6以該振動頻率發(fā)生振蕩，從波形 整形用逆變器11向圖14所示的門電路12輸出振蕩信號。門電路12從關(guān)閉的狀態(tài)起打開 給定時間而使振蕩信號通過。由計數(shù)器13對已通過的振蕩信號的波峰的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)，探 測振動器1的振動頻率，由此測量傳感器501周圍的氣壓。
[0006] 另外，類似于傳感器501的現(xiàn)有的傳感器例如在專利文獻(xiàn)1中有所記載。
[0007] 現(xiàn)有的傳感器501中，若當(dāng)周圍的溫度變化時振動器1的電容變動，則來自傳感器 501的輸出信號的精度劣化。
[0008] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 JP特開昭57-136130號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 載荷傳感器具備振動器、設(shè)置于振動器的驅(qū)動電極、向驅(qū)動電極供給使振動器振 動的驅(qū)動電壓的驅(qū)動電路、輸出與振動器的振動相應(yīng)的電流的檢測電極、及將從檢測電極 輸出的電流變換為電壓的IV變換器。驅(qū)動電路具有輸出驅(qū)動電壓的運算放大器、及與該運 算放大器連接的電阻，具有小的內(nèi)部電阻。IV變換器具有輸入電流且被虛擬接地的反相輸 入端子，并構(gòu)成負(fù)反饋電路。
[0012] 在該載荷傳感器中，即便周圍的溫度變動，輸出信號的精度也是穩(wěn)定的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是實施方式中的載荷傳感器的側(cè)剖視圖。
[0014] 圖2A是實施方式中的載荷傳感器中的變形檢測部件的俯視圖。
[0015] 圖2B是圖2A所示的變形檢測部件的線2B-2B上的剖視圖。
[0016] 圖3是實施方式中的載荷傳感器中的處理電路的一部分的電路圖。
[0017] 圖4是表示實施方式中的載荷傳感器的處理電路中的運算放大器的內(nèi)部電阻與 相位的變動量的關(guān)系的圖。
[0018] 圖5是表示實施方式中的載荷傳感器的信號的波形的圖。
[0019] 圖6是表示將實施方式中的載荷傳感器安裝于自行車的狀態(tài)的示意圖。
[0020] 圖7是圖6所示的載荷傳感器的放大圖。
[0021] 圖8是表示實施方式中的載荷傳感器中的振動器的頻率的圖。
[0022] 圖9是實施方式中的載荷傳感器中的處理電路的電路圖。
[0023] 圖10是表示比較例的傳感器的振動頻率的變動的圖。
[0024] 圖11是表不實施方式中的輸出信號的振動頻率伴隨于載荷傳感器的振動器的電 容變動的變動的圖。
[0025] 圖12是實施方式中的載荷傳感器中的其他處理電路的電路圖。
[0026] 圖13是現(xiàn)有的傳感器的立體圖。
[0027] 圖14是現(xiàn)有的傳感器的電路框圖。
[0028] 圖15是現(xiàn)有的傳感器的振蕩電路的電路圖。
[0029] 圖16是表示現(xiàn)有的傳感器的振動器的振動頻率的圖。

【具體實施方式】
[0030] 圖1是實施方式中的載荷傳感器1001的側(cè)剖視圖。滾動軸承21能旋轉(zhuǎn)地支撐以 旋轉(zhuǎn)軸21a為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的軸，具有以旋轉(zhuǎn)軸21a為中心的圓筒形狀。在具有圓筒形狀 的應(yīng)力傳遞部件22的內(nèi)側(cè)安裝滾動軸承21。遍及滾動軸承21的整周，在以旋轉(zhuǎn)軸21a為 中心的徑向方向配設(shè)應(yīng)力傳遞部件22。應(yīng)力傳遞部件22的內(nèi)側(cè)設(shè)置3個支撐部22a。3個 支撐部22a在應(yīng)力傳遞部件22的內(nèi)側(cè)支撐滾動軸承21。再有，在應(yīng)力傳遞部件22的外周 側(cè)設(shè)置有階差形狀的2個抵接部23。在應(yīng)力傳遞部件22的外側(cè)面設(shè)置有直線狀的變形部 24。變形檢測部件（distortion detector) 25被粘貼于應(yīng)力傳遞部件22中的變形部24。
[0031] 圖2A是變形檢測部件25的俯視圖。變形檢測部件25沿與圖1所示的旋轉(zhuǎn)軸21a 成直角的長邊方向D25延伸。變形檢測部件25由兩端固支梁（fixed-fixed beam)所構(gòu)成的 振動器26、27與處理電路28構(gòu)成。處理電路28由集成電路（1C)構(gòu)成。振動器26具有沿 著長邊方向D25延伸的兩端固支梁的形狀。振動器27具有沿著與長邊方向D25成直角的 方向D26延伸的兩端固支梁形狀。處理電路28使振動器26、27雙方進(jìn)行振動驅(qū)動并對輸 出信號進(jìn)行處理。在振動器26、27雙方設(shè)置有驅(qū)動電極29及檢測電極30。振動器26的驅(qū) 動電極29、檢測電極30、振動器27中的驅(qū)動電極29、檢測電極30和處理電路28通過由Au 構(gòu)成的布線圖案而被電連接。
[0032] 圖2B是圖2A所示的變形檢測部件25的線2B-2B上的剖視圖。驅(qū)動電極29由設(shè) 置于振動器26(27)上的導(dǎo)電材料所構(gòu)成的下部電極層129、設(shè)置于下部電極層129上的壓 電材料所構(gòu)成的壓電層229、和設(shè)置于壓電層229上的導(dǎo)電材料所構(gòu)成的上部電極層329而 構(gòu)成。同樣，檢測電極30由設(shè)置于振動器26(27)上的導(dǎo)電材料所構(gòu)成的下部電極層130、 設(shè)置在下部電極層130上的壓電材料所構(gòu)成的壓電層230、及設(shè)置于壓電層230上的導(dǎo)電材 料所構(gòu)成的上部電極層330而構(gòu)成。實施方式中，下部電極層130由Pt組成，壓電層230 由PZT組成，上部電極層330由Au構(gòu)成。驅(qū)動電極29及檢測電極30具有形成于下部電極 層130與上部電極層330之間的靜電電容。
[0033] 圖3是載荷傳感器1001的處理電路28的一部分的電路圖。處理電路28具有IV 變換器31、放大器33、36、驅(qū)動源切換器34、振蕩電路35、比較儀37和驅(qū)動電路38。IV變 換器31將從檢測電極30輸出的電荷所構(gòu)成的電流變換為電壓。IV變換器31具有運算放 大器，該運算放大器具有反相輸入端子32、同相輸入端子32a和輸出端子32c。IV變換器 31的同相輸入端子32a與基準(zhǔn)電位連接而被接地，由此反相輸入端子32被虛擬接地。放大 器33將從IV變換器31輸出的輸出信號放大。振蕩電路35輸出頻率為200kHz的信號，在 實施方式中由CR振蕩電路構(gòu)成。來自放大器33的輸出信號被輸入驅(qū)動源切換器34。驅(qū)動 源切換器34在來自放大器33的輸出信號的頻率不足200kHz的情況下從振蕩電路35將輸 出信號輸入放大器36中。另一方面，在來自放大器33的輸出信號的頻率為200kHz以上的 情況下將來自放大器33的輸出信號輸入放大器36。由此，在到振動器26、27以它們的固有 頻率進(jìn)行振動為止的期間內(nèi)可以根據(jù)比較儀37的輸出使后級的電路執(zhí)行動作，可以縮短 載荷傳感器1001的啟動時間。放大器36將所輸入的信號放大后作為輸出信號輸出。來自 放大器36的輸出信號被輸出至比較儀37。比較儀37將來自放大器36的輸出信號和預(yù)先 確定的閾值進(jìn)行比較，將來自放大器36的輸出信號成形為矩形波形后進(jìn)行輸出。來自放大 器36的輸出信號被輸入至驅(qū)動電路38。驅(qū)動電路38將使振動器26、27振動的驅(qū)動電壓向 驅(qū)動電極29供給。驅(qū)動電路38基于從檢測電極30輸出的輸出信號來生成驅(qū)動電壓。驅(qū) 動電路38由運算放大器39與電阻40構(gòu)成。運算放大器39的內(nèi)部電阻R1根據(jù)驅(qū)動信號 (驅(qū)動電壓）的角頻率ω (rad/sec)、所容許的相位差Φ (度）和振動器26或振動器27的 驅(qū)動電極29的電容C(F)而滿足式1。
[0034] R1 彡-(1/ ω C) X tan ( Φ X ( π /180))...(式 1)
[0035] 圖4表示載荷傳感器1001的運算放大器39的內(nèi)部電阻R1和相位的變動量的關(guān) 系。實施方式的載荷傳感器1001中，在將振動器26、振動器27的驅(qū)動電極29的電容為 400pF且驅(qū)動頻率為200kHz時所檢測的頻率的容許相位差Φ設(shè)為1. 35度時的、運算放大 器39的內(nèi)部電阻R1，如圖4所示設(shè)定為小至47 Ω以下的值。
[0036] 以下說明所容許的相位差Φ的計算方法。設(shè)振動器26(27)的諧振頻率fr為 200kHz、諧振銳度Q為600、施加滿量程變形時的頻率變動量df為1000Hz。再有，設(shè)使用用 途所要求的給定容許誤差率Er為0. 5 %。
[0037] 基于上述條件，在振動器26 (27)的振動的振幅的諧振特性中根據(jù)下式來求取半 幅值（half bandwidth) hf。
[0038] Q = fr/hf
[0039] hf = fr/Q = 200X10V600 = 333 (Hz)
[0040] 由于在半幅值hf中，相位從45度到-45度為止變化90度，故根據(jù)下式來求取諧 振頻率fr附近的相位斜率dp。
[0041] dp = hf/90 = 333/90 = 3. 7 (Hz/ 度）
[0042] 圖2A所示的實施方式中的變形檢測部件25中，施加外力時作為振動器26的諧振 頻率的固有頻率fa的變動是支配性的，作為振動器27的諧振頻率的固有頻率fb幾乎沒有 變動。因而，以后僅以固有頻率fa的變動量進(jìn)行說明。
[0043] 根據(jù)下式求取基于容許誤差率Er計算的容許頻率誤差Ef。
[0044] Er = Ef/df
[0045] 0. 5(% ) = Ef/1000
[0046] Ef = 1000X0. 5%= 5 (Hz)
[0047] 所容許的相位差Φ是根據(jù)下式來求取的。
[0048] Φ = Ef/dp
[0049] = 5 (Hz) /3. 7 (Hz/ 度）h 1. 35 (度）
[0050] 來自驅(qū)動電路38的輸出信號被輸入至設(shè)置于振動器26、27的驅(qū)動電極29,使振動 器26、27進(jìn)行振動驅(qū)動。支撐部件42設(shè)置于應(yīng)力傳遞部件22的外周側(cè)、并且具有向內(nèi)側(cè) 突出的凸部44。凸部44和應(yīng)力傳遞部件22中的抵接部23抵接。
[0051] 關(guān)于實施方式中的載荷傳感器1001，接著對其制造方法進(jìn)行說明。
[0052] 首先，通過對由Si構(gòu)成的半導(dǎo)體基板進(jìn)行蝕刻來形成振動器26、27。
[0053] 接著，在半導(dǎo)體基板的上表面蒸鍍由Au構(gòu)成的布線圖案后，在振動器26、27的設(shè) 置驅(qū)動電極29及檢測電極30的地方蒸鍍Pt來形成下部電極層129、130。
[0054] 接著，在下部電極層129U30的上表面蒸鍍PZT來形成壓電層229、230。然后，在 壓電層229、230的上表面蒸鍍Au來形成上部電極層329、330,在振動器26、27的上表面形 成驅(qū)動電極29及檢測電極30。
[0055] 接著，載置處理電路28,并將處理電路28與振動器26、27雙方的驅(qū)動電極29及檢 測電極30電連接，形成變形檢測部件25。
[0056] 接著，將變形檢測部件25粘貼至應(yīng)力傳遞部件22中的變形部24后，使?jié)L動軸承 21嵌合于應(yīng)力傳遞部件22的內(nèi)側(cè)，以使應(yīng)力傳遞部件22中的支撐部22a和滾動軸承21的 外周側(cè)抵接、。
[0057] 最后，按照應(yīng)力傳遞部件22中的抵接部23和支撐部件42中的凸部44相互抵接 的方式，將應(yīng)力傳遞部件22收納于支撐部件42的內(nèi)側(cè)。
[0058] 關(guān)于實施方式中的載荷傳感器1001，接著對其動作進(jìn)行說明。圖5表示載荷傳感 器1001各部的信號的波形。圖6是表示將載荷傳感器1001安裝到帶電動馬達(dá)的自行車 1002的狀態(tài)的示意圖。圖7是圖6所示的載荷傳感器1001的放大圖。自行車1002中，并 列地設(shè)置有基于人力的驅(qū)動系統(tǒng)和基于電動馬達(dá)的驅(qū)動系統(tǒng)。電動馬達(dá)的驅(qū)動力與基于人 力的驅(qū)動力的變化對應(yīng)地被控制。
[0059] 振蕩電路35將頻率200kHz的正弦波形的信號S35向驅(qū)動源切換器34輸出。通 過驅(qū)動源切換器34的切換，信號S35作為輸出信號S34而被從驅(qū)動源切換器34輸出。而 且，該輸出信號被由比較儀構(gòu)成的放大器36放大，并且與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較后被變 換為矩形波的輸出信號S36。而且，來自放大器36的輸出信號S36被運算放大器39限制振 幅，作為矩形波的驅(qū)動信號（驅(qū)動電壓）S39被輸入至振動器26、振動器27中的驅(qū)動電極 29。如此一來，振動器26以固有頻率fa進(jìn)行弦振動而振動器27以固有頻率fb進(jìn)行弦振 動。該狀態(tài)下，若通過處理電路28對來自振動器26中的檢測電極30的輸出信號S30進(jìn)行 處理，則頻率fa被檢測，同樣地從第2振動器27中的檢測電極30檢測頻率fb。
[0060] 如圖6所示，若人踩踏自行車的踏板，則在通過該踩踏而在鏈條46上產(chǎn)生了張力 的狀態(tài)下，如圖7所示旋轉(zhuǎn)軸45旋轉(zhuǎn)。通過該旋轉(zhuǎn)，從旋轉(zhuǎn)軸45向滾動軸承21作用滾動軸 承21朝向后輪側(cè)移動的力。該力經(jīng)由支撐部22a而從滾動軸承21向應(yīng)力傳遞部件22作 用，施力使應(yīng)力傳遞部件22朝向后輪側(cè)。而且，反力從支撐部件42的凸部44向應(yīng)力傳遞 部件22的抵接部23作用，該反力被傳遞至應(yīng)力傳遞部件22中的變形部24,長邊方向D25 的壓縮載荷作用于變形部24。
[0061] 圖8表示振動器26、27的固有頻率fa、fb。如圖8所示，若向變形檢測部件25施加 長邊方向D25的壓縮載荷，則變形檢測部件25產(chǎn)生方向D26的拉伸載荷（tensile load)。 艮P，若長邊方向D25的壓縮載荷作用于變形檢測部件25,則振動器26的固有頻率fa減少 而振動器27的固有頻率fb增加。來自振動器26、27雙方的檢測電極30的輸出信號被輸 入至處理電路28中的IV變換器31的反相輸入端子32。由于IV變換器31中的反相輸入 端子32被虛擬接地，故反相輸入端子32的電位V32如圖5所示是恒定的。而且，如圖5所 示，IV變換器31將從振動器26、27雙方的檢測電極30輸出的電荷產(chǎn)生的電流變換為電壓， 并輸出與振動器26、27的頻率相應(yīng)的輸出信號S31。放大器33使來自IV變換器31的輸出 信號S31反相的同時進(jìn)行放大，如圖5所不將輸出信號S33輸出。在來自放大器33的輸出 信號S33的頻率為200kHz以上的情況下，來自放大器33的輸出信號S33被放大器36進(jìn)一 步放大后，由比較儀37變換為圖5所示的矩形波后作為輸出信號S37輸出。即，能將由矩 形波構(gòu)成的輸出信號S37作為頻率的變化量而得到，可以檢測踏力。
[0062] 雖然圖3所示的處理電路28與振動器26、27中的一個驅(qū)動電極29及檢測電極30 連接，但在載荷傳感器tool中與振動器26、27雙方的驅(qū)動電極29及檢測電極30連接。以 下詳述處理電路28。
[0063] 圖9是載荷傳感器tOOl中的處理電路28的電路圖。圖9中，對與圖3所示的處 理電路28相同的部分賦予相同的參照號碼。處理電路28中，運算放大器39與IV變換器 31分別和振動器26的驅(qū)動電極29與檢測電極30連接。圖9所示的處理電路28還具備 與圖3所示的驅(qū)動電路38、IV變換器31、驅(qū)動源切換器34、振蕩電路35、放大器33、36及 比較儀37分別同樣地執(zhí)行動作的驅(qū)動電路138、IV變換器131、驅(qū)動源切換器134、振蕩電 路135、放大器133U36及比較儀137。驅(qū)動電路138具有與驅(qū)動電路38的運算放大器39 及電阻40同樣地執(zhí)行動作的運算放大器139及電阻140。運算放大器139具有與運算放 大器39的內(nèi)部電阻R1同樣的內(nèi)部電阻R101。驅(qū)動電路138與IV變換器131分別和振動 器27的驅(qū)動電極29與檢測電極30連接。圖9所示的處理電路28還具備頻率計數(shù)器51、 151、乘法器52、152、153和減法器53。
[0064] 對具有圖9所示的處理電路28的載荷傳感器1001的動作進(jìn)行說明。振動器26、 27為了防止這些振動的干擾而具有相互不同的固有頻率。如圖8所示，若向振動器26、27 施加變形，則它們的固有頻率fa、fb發(fā)生變化，通過對該頻率fa、fb的變化進(jìn)行測量來檢測 變形。
[0065] 圖2B所示的檢測電極30的壓電層230將振動器26、27的機(jī)械振動變換成電荷后 作為電流輸出。處理電路28探測該電流，主要具有進(jìn)行將基于該電荷的電流變換為電壓的 IV變換的功能、用于滿足振動器26、27的振蕩條件的放大的功能、和為了在容許振幅內(nèi)驅(qū) 動振動器26、27而對驅(qū)動電壓進(jìn)行限制的功能。
[0066] 因為構(gòu)成壓電層229、230的壓電材料也是電介質(zhì)，所以在驅(qū)動電極29的下部電極 層129與上部電極層329之間生成電容、在檢測電極30的下部電極層130與上部電極層 330之間生成電容。由于這些電容使得驅(qū)動頻率產(chǎn)生以下所說明的誤差。電介質(zhì)具有其介 電常數(shù)根據(jù)溫度而變化的溫度特性，因此電容根據(jù)溫度而變化，驅(qū)動頻率也伴隨于電容的 變化而變化，成為誤差。
[0067] 載荷傳感器1001中，設(shè)置于振動器26 (27)的檢測電極30的上部電極層330和IV 變換器31 (131)的反相輸入端子32 (132)連接，下部電極層130和基準(zhǔn)電位Vref連接。作 為運算放大器的IV變換器31 (131)的同相輸入端子32a(132a)和基準(zhǔn)電位Vref連接，因 而IV變換器31(131)的反相輸入端子32(132)被虛擬接地至基準(zhǔn)電位Vref。由此，可以將 振動器26、27的檢測電極30的下部電極層130與上部電極層330之間的電位差設(shè)為零，抑 制電流向壓電層230所形成的電容的流入，可以抑制基于因變形而產(chǎn)生的電荷的電流從檢 測電極30流出時的電容所引起的驅(qū)動頻率的變動。
[0068] 再有，構(gòu)成驅(qū)動電路38、138的運算放大器39、139的內(nèi)部電阻Rl、R101即輸出阻 抗、和設(shè)置于振動器26、27的驅(qū)動電極29的電容構(gòu)成低通濾波器。通過降低運算放大器39、 139的內(nèi)部電阻Rl、R101即輸出阻抗，從而可以使得由驅(qū)動電極29的電容與驅(qū)動電路38、 138的輸出阻抗生成的低通濾波器的相位在振動器26、27的固有頻率附近不變動。由此，可 抑制施加了驅(qū)動電壓時的電容引起的驅(qū)動頻率的變動。
[0069] 處理電路28中，從比較儀37、137輸出具有與振動器26、27的振動相同的頻率的 矩形波。頻率計數(shù)器51、151測量從比較儀37、137輸出的矩形波的頻率即振動器26、27的 振動的頻率fa、fb，來作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出。被施加給振動器26、27的變形與頻率fa、fb的 平方成比例。振動器26、27的固有頻率不同，因此振動器26、27的靈敏度即變形的每單位 大小的固有頻率fa、fb的平方值相互不同。利用振動器26、27的靈敏度之比K，乘法器52、 152、153與減法器53計算下式2所示的差分Id。
[0070] Id = fa2_KX fb2...(式 2)
[0071] 式2所示的差分Id相對于振動器26、27產(chǎn)生相同量的變形的熱膨脹等的要因而 言理想來說不發(fā)生變動。針對應(yīng)檢測的外力引起的變形，振動器26、27被設(shè)置在振動器26、 27的頻率變動量的極性相反的地方。因而，不會產(chǎn)生上述的抵消效果，可以檢測變形。
[0072] 在作為圖13?圖15所示的比較例的現(xiàn)有的傳感器501中，通過考畢茲振蕩所構(gòu) 成的電壓探測方式來構(gòu)成振蕩電路6,因此若傳感器501周圍的溫度變化，則振動器1的電 容發(fā)生變動。圖10表示比較例的傳感器501的相對于振動器1的電容變動的振動頻率變 動。如圖10所示，若振動器1的電容變動，則振動頻率變動，因此來自傳感器501的輸出信 號的精度劣化。
[0073] 圖11表示實施方式中的載荷傳感器1001的振動器26、27的電容變動所伴隨的 輸出信號的振動頻率變動。實施方式的載荷傳感器1001中，將驅(qū)動電路38的內(nèi)部電阻R1 減小，因此即便驅(qū)動電極29的電容因周圍的溫度的變化而變動，也可以減小基于內(nèi)部電阻 R1(R101)與驅(qū)動電極29的電容的驅(qū)動電壓和來自IV變換器31 (131)的電流的相位差。 進(jìn)而，因為IV變換器31(131)的反相輸入端子32(132)被虛擬接地，所以來自IV變換器 31 (131)的電流不會對流經(jīng)設(shè)置于振動器26、27的檢測電極30的電容分量的電流造成影 響。由此，如圖11所示，振動器26、27的驅(qū)動電極29或檢測電極30的電容不會對振動器 26、27的固有頻率造成影響。因而，即便周圍的溫度發(fā)生變動而使振動器26、27的驅(qū)動電極 29或檢測電極30的電容變化，輸出信號的頻率也不會變動，精度穩(wěn)定。
[0074] 圖12是載荷傳感器1001中的其他處理電路28a的電路圖。圖12中對與圖9所 示的處理電路28相同的部分賦予相同的參照號碼。處理電路28a還具有對放大器33、133 輸出的信號的相位進(jìn)行調(diào)整的相位調(diào)整器80、180。驅(qū)動電極29、129與檢測電極30、130如 前所述具有電容。通過這些電容，基于從檢測電極30、130輸出的信號而生成的驅(qū)動信號相 對于振動器26、27的機(jī)械振動分別產(chǎn)生相位差。在圖3或圖9所示的處理電路28中，由于 這些相位差使振動器26、27有效地振動有時變得困難。
[0075] 圖12的處理電路28a中，相位調(diào)整器80、180使放大器33、133輸出的輸出信號移 相，對這些信號的相位進(jìn)行調(diào)整后輸出。驅(qū)動電路38、138基于相位調(diào)整器80、180輸出的 輸出信號來生成驅(qū)動信號，分別供給至振動器26、27的驅(qū)動電極29。由此，可以使振動器 26、27高效地振動。
[0076] -工業(yè)可用性-
[0077] 本發(fā)明的載荷傳感器具有可提供即使周圍的溫度變動、輸出信號的精度也不會劣 化的特性提高了的載荷傳感器的效果，尤其是在帶電動馬達(dá)的自行車所使用的載荷傳感器 中是有用的。
[0078] -符號說明-
[0079] 26 振動器
[0080] 27 振動器
[0081] 29 驅(qū)動電極
[0082] 30 檢測電極
[0083] 31 IV 變換器
[0084] 32 反相輸入端子
[0085] 38 驅(qū)動電路
[0086] 39 運算放大器
[0087] 40 電阻
[0088] R1 內(nèi)部電阻
【權(quán)利要求】
1. 一種載荷傳感器，具備： 振動器； 被設(shè)置于所述振動器的驅(qū)動電極； 向所述驅(qū)動電極供給使所述振動器振動的驅(qū)動電壓的驅(qū)動電路； 輸出與所述振動器的振動相應(yīng)的電流的檢測電極；以及 將從所述檢測電極輸出的所述電流變換為電壓并將輸出信號輸出的IV變換器， 所述驅(qū)動電路具有輸出所述驅(qū)動電壓的運算放大器， 所述驅(qū)動電路基于所述輸出信號來生成所述驅(qū)動電壓， 所述運算放大器的內(nèi)部電阻R1 ( Ω )、所述驅(qū)動電壓的角頻率ω (rad/sec)、所容許的 相位差Φ (度）和所述驅(qū)動電極的電容C (F)滿足下式： R1 彡-(1/ ω C) X tan ( Φ X ( π /180))。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的載荷傳感器，其中， 所述IV變換器具有輸入所述電流且被虛擬接地的反相輸入端子來構(gòu)成負(fù)反饋電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的載荷傳感器，其中， 還具備對所述輸出信號的相位進(jìn)行調(diào)整后將信號輸出的相位調(diào)整器， 所述驅(qū)動電路基于從所述相位調(diào)整器輸出的所述信號來生成所述驅(qū)動電壓。
【文檔編號】G01L5/00GK104160255SQ201380012747
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月7日
【發(fā)明者】藤田孔明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社