JPH0321838A - 力覚センサの温度補償回路 - Google Patents
力覚センサの温度補償回路Info
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- JPH0321838A JPH0321838A JP1156618A JP15661889A JPH0321838A JP H0321838 A JPH0321838 A JP H0321838A JP 1156618 A JP1156618 A JP 1156618A JP 15661889 A JP15661889 A JP 15661889A JP H0321838 A JPH0321838 A JP H0321838A
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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、例えば、ロボット用力覚センサ、マンマシン
インターフエイスとしての三次元入力装置、三次元荷重
測定装置等に利用される力覚センサの温度補償回路に関
する。
インターフエイスとしての三次元入力装置、三次元荷重
測定装置等に利用される力覚センサの温度補償回路に関
する。
従来の技術
まず、従来における力覚センサの全体構成の概略を第1
8図及び第19図に基づいて説明する。
8図及び第19図に基づいて説明する。
起歪体lはその中心部が作用部2とされ、この作用部2
の周囲は支持部3とされている。前記作用部2は、肉厚
の薄いダイヤフラム4からなっており、このダイヤフラ
ム4の中心の下方に向けて力伝達体5が形成されている
。また、前記起歪体1の前記ダイヤフラム4上には単結
晶基板としてのSi基板6が接着固定されており、この
Si基板6の検出面7には各軸方向(X,Y,Z)の力
の成分力を検出する歪検出素子8が形成されている。
の周囲は支持部3とされている。前記作用部2は、肉厚
の薄いダイヤフラム4からなっており、このダイヤフラ
ム4の中心の下方に向けて力伝達体5が形成されている
。また、前記起歪体1の前記ダイヤフラム4上には単結
晶基板としてのSi基板6が接着固定されており、この
Si基板6の検出面7には各軸方向(X,Y,Z)の力
の成分力を検出する歪検出素子8が形成されている。
また,その歪検出素子8の形成された前記検出面7の周
囲の歪不感部9(ハッチング部分)には、温度検出素子
10が形成されている。
囲の歪不感部9(ハッチング部分)には、温度検出素子
10が形成されている。
このように構成された力覚センサにおいて、力伝達体5
に力が作用すると、ダイヤフラム4が変形し、この変形
により単結晶基板6も変形するためこの表面に各軸方向
ごとにブリッジ結線して形成された歪検出素子8に応力
が加わり、その結果、そのブリッジ回路の出力電圧によ
り力の成分力の検出を行っている。
に力が作用すると、ダイヤフラム4が変形し、この変形
により単結晶基板6も変形するためこの表面に各軸方向
ごとにブリッジ結線して形成された歪検出素子8に応力
が加わり、その結果、そのブリッジ回路の出力電圧によ
り力の成分力の検出を行っている。
このようにブリッジ結線された歪検出素子8は個々に温
度特性をもっており、これら歪検出素子8相互間の温度
特性がわずかでも異なってしまうとそれらの抵抗値の変
化によりその差分をブリッジ回路の出力電圧として誤っ
て検出してしまうことになる。そこで、このような温度
変化に対して歪検出素子8の温度特性を補償して常に安
定した出力電圧を得るために、前述したような温度検出
素子1oを設けているわけである。
度特性をもっており、これら歪検出素子8相互間の温度
特性がわずかでも異なってしまうとそれらの抵抗値の変
化によりその差分をブリッジ回路の出力電圧として誤っ
て検出してしまうことになる。そこで、このような温度
変化に対して歪検出素子8の温度特性を補償して常に安
定した出力電圧を得るために、前述したような温度検出
素子1oを設けているわけである。
そこで、今、そのような温度検出素子10を用いた温度
補償回路の例を、特開昭59−1 53 117号に基
づいて説明する。第20図において、Ra.Rbは温度
依存性の大きい温度検出素子であり、RaとR1とR2
との合成抵抗をRαとし、RbとR3とR4との合成抵
抗をRβとすると、R5、R6、Rα、Rβによりブリ
ッジ回路を構成している。このブリッジ回路の接続点P
.Qはオペアンプ11に接続されており、この出力側か
らは出力電圧■αを得ている。従って、抵抗R1〜R4
を適切な値に設定することによって、そのオペアンプ1
1の出力電圧■Ωに、歪検出素子8(第18図参照)を
ブリッジ結線することにより得られた出力電圧Vinに
おける温度特性の傾き及び温度特性の曲がりを打ち消す
ような温度特性を持たせ、これによりオペアンプ12の
出力電圧Voを得ることによって歪検出素子8の温度補
償を行っている。
補償回路の例を、特開昭59−1 53 117号に基
づいて説明する。第20図において、Ra.Rbは温度
依存性の大きい温度検出素子であり、RaとR1とR2
との合成抵抗をRαとし、RbとR3とR4との合成抵
抗をRβとすると、R5、R6、Rα、Rβによりブリ
ッジ回路を構成している。このブリッジ回路の接続点P
.Qはオペアンプ11に接続されており、この出力側か
らは出力電圧■αを得ている。従って、抵抗R1〜R4
を適切な値に設定することによって、そのオペアンプ1
1の出力電圧■Ωに、歪検出素子8(第18図参照)を
ブリッジ結線することにより得られた出力電圧Vinに
おける温度特性の傾き及び温度特性の曲がりを打ち消す
ような温度特性を持たせ、これによりオペアンプ12の
出力電圧Voを得ることによって歪検出素子8の温度補
償を行っている。
発明が解決しようとする課題
上述したような第20図における従来例の場合、R1〜
R4を調整することにより、温度補償用電圧VQの温度
に対する直線成分の傾きと2次曲線の曲率な調整するこ
とによって、歪検出素子8により形成されるブリッジ回
路の零点温度補償に最適な特性を得るようにしている。
R4を調整することにより、温度補償用電圧VQの温度
に対する直線成分の傾きと2次曲線の曲率な調整するこ
とによって、歪検出素子8により形成されるブリッジ回
路の零点温度補償に最適な特性を得るようにしている。
しかし、この場合、温度補償の方法は、拡散抵抗Ra.
Rbの温度に対する抵抗値変化とこれらに固定抵抗R1
〜R4を単に接続しただけなので、狭い範囲でしかVQ
特性の調整を行うことができない。すなわち、R1〜R
4の調整のみで補償電圧VQを作ろうとしていたので、
第l7図に示すような広範囲な零点温度特性には対応す
ることができない。
Rbの温度に対する抵抗値変化とこれらに固定抵抗R1
〜R4を単に接続しただけなので、狭い範囲でしかVQ
特性の調整を行うことができない。すなわち、R1〜R
4の調整のみで補償電圧VQを作ろうとしていたので、
第l7図に示すような広範囲な零点温度特性には対応す
ることができない。
また、第20図に示すような温度補償回路により構成し
た場合、力覚センサにより検出する力の成分力が多成分
であるためその成分力数だけの増幅回路、温度補償回路
が必要となる。例えば、3成分力の力検出を行おうとす
る場合、一成分力に対してRa,Rbの2つの拡散抵抗
が必要なため、合計3X2=6個の温度検出素子が必要
となる。
た場合、力覚センサにより検出する力の成分力が多成分
であるためその成分力数だけの増幅回路、温度補償回路
が必要となる。例えば、3成分力の力検出を行おうとす
る場合、一成分力に対してRa,Rbの2つの拡散抵抗
が必要なため、合計3X2=6個の温度検出素子が必要
となる。
このためSi基板6上に形成する拡散抵抗(歪検出素子
8)の数が増加してチップ自体の小型化を行うことがで
きないという問題が生じる。
8)の数が増加してチップ自体の小型化を行うことがで
きないという問題が生じる。
一方、歪検出素子8をブリッジ結線して出力電圧を得る
際に温度補償を行っている他の例として、特開昭55−
1564号公報に開示されているものがある。これは、
温度変化によるオフセット電圧の変動、出力感度の低下
等により血圧計の指示値が変化しないように温度補償を
行うものである。
際に温度補償を行っている他の例として、特開昭55−
1564号公報に開示されているものがある。これは、
温度変化によるオフセット電圧の変動、出力感度の低下
等により血圧計の指示値が変化しないように温度補償を
行うものである。
第2l図はその構成を示したものであり、ブリッジ接続
された拡散型半導体圧力変換器13に供給する電源を安
定させるためのトランジスタl4、オペアンブl5、定
電圧ダイオード16等からなる安定電流電源部17と、
高入力インピーダンス回路18とオフセット電圧補正回
路19とを組合せてなる安定増幅回路部20を示したも
のである。
された拡散型半導体圧力変換器13に供給する電源を安
定させるためのトランジスタl4、オペアンブl5、定
電圧ダイオード16等からなる安定電流電源部17と、
高入力インピーダンス回路18とオフセット電圧補正回
路19とを組合せてなる安定増幅回路部20を示したも
のである。
この場合、拡散型半導体圧力変換器13のブリッジ回路
内には零点補償用抵抗13aが接続されており、ボテン
ショメータ21によりその零点調整を行っているわけで
あるが、しかし、歪検出用のブリッジ接続された拡散型
半導体圧力変換器13の零点出力が出力スパンより大き
い場合、差動最終段における出力Voが零点出力により
電源電圧まで飽和してしまい、その結果、温度補償を正
確に行うことが困難となる。
内には零点補償用抵抗13aが接続されており、ボテン
ショメータ21によりその零点調整を行っているわけで
あるが、しかし、歪検出用のブリッジ接続された拡散型
半導体圧力変換器13の零点出力が出力スパンより大き
い場合、差動最終段における出力Voが零点出力により
電源電圧まで飽和してしまい、その結果、温度補償を正
確に行うことが困難となる。
課題を解決るための手段
そこで、このような問題点を解決するために、請求項l
記載の発明では、中心部と周辺部とのいずれか一方を支
持部とし他方を作用部とする起歪体を設け、この起歪体
の表面に機械的変形により電気抵抗を変化させる歪検出
素子の形成された単結晶基板が接着固定された力覚セン
サにおいて、前記単結晶基板の歪不感部の表面に、温度
に対して直線的に特性が変化する温度検出素子及び曲線
的に特性が変化する温度検出素子を形成した。
記載の発明では、中心部と周辺部とのいずれか一方を支
持部とし他方を作用部とする起歪体を設け、この起歪体
の表面に機械的変形により電気抵抗を変化させる歪検出
素子の形成された単結晶基板が接着固定された力覚セン
サにおいて、前記単結晶基板の歪不感部の表面に、温度
に対して直線的に特性が変化する温度検出素子及び曲線
的に特性が変化する温度検出素子を形成した。
請求項2記載の発明では、中心部と周辺部とのいずれか
一方を支持部とし他方を作用部とする起歪体を設け、こ
の起歪体の表面に機械的変形により電気抵抗を変化させ
る歪検出素子の形成された単結晶基板が接着固定された
力覚センサにおいて、前記単結晶基板の歪不感部の表面
に、温度に対して直線的に特性が変化する温度検出素子
及び曲線的に特性が変化する温度検出素子を形成し、こ
れら温度検出素子により検出された電圧をもとにセンサ
出力の温度補償を行うための電圧を発生する温度補償用
電圧発生回路を設け、この温度補償用電圧発生回路によ
り得られた出力電圧をもとにセンサ出力の零点温度補償
を行う零点温度補償回路を設けた。また、力覚センサに
より検出する力の成分力数に応じた数だけ零点温度補償
回路を設けた。
一方を支持部とし他方を作用部とする起歪体を設け、こ
の起歪体の表面に機械的変形により電気抵抗を変化させ
る歪検出素子の形成された単結晶基板が接着固定された
力覚センサにおいて、前記単結晶基板の歪不感部の表面
に、温度に対して直線的に特性が変化する温度検出素子
及び曲線的に特性が変化する温度検出素子を形成し、こ
れら温度検出素子により検出された電圧をもとにセンサ
出力の温度補償を行うための電圧を発生する温度補償用
電圧発生回路を設け、この温度補償用電圧発生回路によ
り得られた出力電圧をもとにセンサ出力の零点温度補償
を行う零点温度補償回路を設けた。また、力覚センサに
より検出する力の成分力数に応じた数だけ零点温度補償
回路を設けた。
作用
請求項l記載の発明では、温度に対して直線的及び曲線
的に特性が変化する温度検出素子をそれぞれ形成したの
で、これら2種類の温度検出素子により得られた温度補
償用電圧を合成して温度補償を行うことにより、広範囲
に渡って特性曲線の補償を行うことができる。
的に特性が変化する温度検出素子をそれぞれ形成したの
で、これら2種類の温度検出素子により得られた温度補
償用電圧を合成して温度補償を行うことにより、広範囲
に渡って特性曲線の補償を行うことができる。
請求項2記載の発明では、温度補償用電圧発生,回路に
より温度補償用電圧を発生させ、この電圧を零点温度補
償回路に送り、この零点温度補償回路によりセンサ出力
の零点温度補償を行うので、使用温度範囲において零点
出力を含まない正確な力の成分力の出力を得ることがで
きる。また、検出する力の戊分力数に応じた数だけ零点
温度補償回路を設けたことにより、多成分力検出用の力
覚センサにおける、その温度補償のための温度検出素子
の個数を増加させることなく正確に検出することができ
る。
より温度補償用電圧を発生させ、この電圧を零点温度補
償回路に送り、この零点温度補償回路によりセンサ出力
の零点温度補償を行うので、使用温度範囲において零点
出力を含まない正確な力の成分力の出力を得ることがで
きる。また、検出する力の戊分力数に応じた数だけ零点
温度補償回路を設けたことにより、多成分力検出用の力
覚センサにおける、その温度補償のための温度検出素子
の個数を増加させることなく正確に検出することができ
る。
実施例
本発明の一実施例を第l図ないし第l6図に基づいて説
明する。なお,力覚センサの全体構成については従来技
術(第18図参照)で説明したのでここでの説明は省略
し、同一部分については同一符号を用いる。
明する。なお,力覚センサの全体構成については従来技
術(第18図参照)で説明したのでここでの説明は省略
し、同一部分については同一符号を用いる。
第1図及び第2図に示すように、単結晶基板としてのS
i基板6の歪不感部9の表面には、温度に対して直線的
に特性が変化する温度検出素子としてのPNダイオード
22、及び、曲線的に特性が変化する温度検出素子とし
ての拡散抵抗23がそれぞれ形成されている。この場合
、PNダイオード22はP型拡散領域を陽極とし、Si
基板6を陰極とするものであり、それらPNダイオード
22、拡散抵抗23にはそれぞれ定電流源24,25が
接続されこれにより駆動される。また、第3図に示すよ
うに、それらPNダイオード22、拡散抵抗23には、
温度補償された出力電圧を発生する温度補償用電圧発生
回路26が接続されている。さらに、第4図に示すよう
に、その温度補償用電圧発生回路26は零点温度補償回
路27に接続されている。この回路27には、零点補償
回路28が設けられており、さらに、第1図の力覚セン
サにおける歪検出素子8をブリッジ結線(第16図参照
)することにより検出された力の一成分力(ここでは、
X軸方向)の出力電圧VXo+、Vxo一が送られる入
力端子29a,29bが設けられている。
i基板6の歪不感部9の表面には、温度に対して直線的
に特性が変化する温度検出素子としてのPNダイオード
22、及び、曲線的に特性が変化する温度検出素子とし
ての拡散抵抗23がそれぞれ形成されている。この場合
、PNダイオード22はP型拡散領域を陽極とし、Si
基板6を陰極とするものであり、それらPNダイオード
22、拡散抵抗23にはそれぞれ定電流源24,25が
接続されこれにより駆動される。また、第3図に示すよ
うに、それらPNダイオード22、拡散抵抗23には、
温度補償された出力電圧を発生する温度補償用電圧発生
回路26が接続されている。さらに、第4図に示すよう
に、その温度補償用電圧発生回路26は零点温度補償回
路27に接続されている。この回路27には、零点補償
回路28が設けられており、さらに、第1図の力覚セン
サにおける歪検出素子8をブリッジ結線(第16図参照
)することにより検出された力の一成分力(ここでは、
X軸方向)の出力電圧VXo+、Vxo一が送られる入
力端子29a,29bが設けられている。
このような構成において、まず、第3図の温度補償用電
圧発生回路26に基づいて説明する。PNダイオード2
2は、その順方向降下電圧Vdが、第7図に示すように
、温度に対して−2.5mV/℃の傾きで直線的に変化
する特性を有している。
圧発生回路26に基づいて説明する。PNダイオード2
2は、その順方向降下電圧Vdが、第7図に示すように
、温度に対して−2.5mV/℃の傾きで直線的に変化
する特性を有している。
また、拡散抵抗23はその電圧降下Vrが、第7図に示
すように、直線と2次曲線とを合成した曲線的に変化す
る特性を有している。そして、PNダイオード22によ
り検出された電圧Vdはアンブ30に入力され、VRI
を可変することにより基準温度(通常、25℃)におけ
る出力電圧(バイアス分)が除去され、その出力電圧V
dtの出力特性が第9図に25℃における出力電圧がO
Vとなるように調整する。さらに,その電圧Vdtをア
ンプ31により反転増幅して第10図に示すような特性
になるように調整する。一方、拡散抵抗23により検出
された電圧Vrはアンブ32に入力され、VR2、VR
3を調整することによりV .rの25℃における出力
電圧(バイアス分)の除去が行われると共に直線成分の
除去をVdtを用いて行い、そのアンブ32の出力電圧
Vrtの出力特性が第11図に示すような曲線状の特性
になるように調整する。さらに、その電圧Vrtをアン
プ33により反転増幅して第12図に示すような特性に
なるように調整する。
すように、直線と2次曲線とを合成した曲線的に変化す
る特性を有している。そして、PNダイオード22によ
り検出された電圧Vdはアンブ30に入力され、VRI
を可変することにより基準温度(通常、25℃)におけ
る出力電圧(バイアス分)が除去され、その出力電圧V
dtの出力特性が第9図に25℃における出力電圧がO
Vとなるように調整する。さらに,その電圧Vdtをア
ンプ31により反転増幅して第10図に示すような特性
になるように調整する。一方、拡散抵抗23により検出
された電圧Vrはアンブ32に入力され、VR2、VR
3を調整することによりV .rの25℃における出力
電圧(バイアス分)の除去が行われると共に直線成分の
除去をVdtを用いて行い、そのアンブ32の出力電圧
Vrtの出力特性が第11図に示すような曲線状の特性
になるように調整する。さらに、その電圧Vrtをアン
プ33により反転増幅して第12図に示すような特性に
なるように調整する。
次に、第4図の零点温度補償回路27について説明する
。上述したようにして作成した±Vdt、±Vrtをこ
の回路27内の可変抵抗VR4、VR5の両側に設けら
れた入力端子にそれぞれ入カする。この時、Vdtは、
VR4を調整することにより、第13図のa = bの
間の温度特性の範囲で自由に設定することができる。ま
た、Vrtも同様にして、VR5を調整することにより
、第■4図のd〜eの間の温度特性の範囲で自由に設定
することができる。そして、VdtとVrtとをアンプ
34により合成することによって、出力電圧VTには、
温度に対して直線の傾きや、2次曲線の曲率を自由に設
定した温度依存性のある電圧を得ることができる。この
具体例として、例えば、第15図に示すように、第13
図の波形Cと第14図の波形fとを合成した曲線を持つ
特性を得ることができる。
。上述したようにして作成した±Vdt、±Vrtをこ
の回路27内の可変抵抗VR4、VR5の両側に設けら
れた入力端子にそれぞれ入カする。この時、Vdtは、
VR4を調整することにより、第13図のa = bの
間の温度特性の範囲で自由に設定することができる。ま
た、Vrtも同様にして、VR5を調整することにより
、第■4図のd〜eの間の温度特性の範囲で自由に設定
することができる。そして、VdtとVrtとをアンプ
34により合成することによって、出力電圧VTには、
温度に対して直線の傾きや、2次曲線の曲率を自由に設
定した温度依存性のある電圧を得ることができる。この
具体例として、例えば、第15図に示すように、第13
図の波形Cと第14図の波形fとを合成した曲線を持つ
特性を得ることができる。
その後、このようにして得られた電圧VTは、零点補償
回路28から得られた基準温度(ここでは、25℃)で
の零点出力補償電圧VOと共にアンプ35の負端子に送
られる。この零点出力補償電圧Voは、このアンプ35
に入力される他に、アンプ36の負端子にも入力される
。また、これらアンプ35.36の正端子には、第1図
に示すような力覚センサの歪検出素子8をブリッジ回路
に構成することにより得られた一成分力(例えば、X軸
方向)の出力電圧(Vxo,、Vxojが入力されてい
る。この場合、アンブ35とアンプ36との間の電圧V
xoは、下記に示すようになる。
回路28から得られた基準温度(ここでは、25℃)で
の零点出力補償電圧VOと共にアンプ35の負端子に送
られる。この零点出力補償電圧Voは、このアンプ35
に入力される他に、アンプ36の負端子にも入力される
。また、これらアンプ35.36の正端子には、第1図
に示すような力覚センサの歪検出素子8をブリッジ回路
に構成することにより得られた一成分力(例えば、X軸
方向)の出力電圧(Vxo,、Vxojが入力されてい
る。この場合、アンブ35とアンプ36との間の電圧V
xoは、下記に示すようになる。
R1
+−(VO −VT) ・・・(1)R.
R,
B=−
R6
Vx(F,T)= Vxo+− Vxo−とおくと、
Vxo = Vx(F, T)A 十B (Vo −V
T) ・・−(1)に変形される。
T) ・・−(1)に変形される。
ただし、T:温度(’C)、F:作用力(g)この時、
Vx (0.25):T=25℃におけるF=Ogの時
の出力電圧Vx (25℃の時の零点出力) =T℃におけるF=Oの時の 出力電圧Vx (T”Cの時の零点出力) Vx (0,T) として、 A・Vx (0. 25) = −BVo ・=
(2)A−Vx(0,T)− A”Vx(0.25)=
BVT =(3)の条件を満たすならば、(1)式
のVxoは25℃においてO■でしかも零点出力の温度
依存性がなくなる。
の出力電圧Vx (25℃の時の零点出力) =T℃におけるF=Oの時の 出力電圧Vx (T”Cの時の零点出力) Vx (0,T) として、 A・Vx (0. 25) = −BVo ・=
(2)A−Vx(0,T)− A”Vx(0.25)=
BVT =(3)の条件を満たすならば、(1)式
のVxoは25℃においてO■でしかも零点出力の温度
依存性がなくなる。
そこで、今、(2)、(3)式を変形して、A
Vo
Vx (0.25) ・= (4)
B
VT = {Vx(0,T)− Vx(0.2
5))− (5)B の条件を満たすように、VOについてはVR6、VTに
ついてはVR4、VR5の値を調節するこどによって、
零点出力の温度依存性の影響をなくすことができる。そ
して、このようにして求められたVxoを次段のアンブ
37に入力することによって、その出力Vxにより力の
一成分力(X軸方向)を求めることができる。
5))− (5)B の条件を満たすように、VOについてはVR6、VTに
ついてはVR4、VR5の値を調節するこどによって、
零点出力の温度依存性の影響をなくすことができる。そ
して、このようにして求められたVxoを次段のアンブ
37に入力することによって、その出力Vxにより力の
一成分力(X軸方向)を求めることができる。
ここで、これまで述べた零点温度補償を行いこれにより
温度補償された力の成分力を求める方法の具体例を従来
例と比較して述べる。今、例えば、A−10,B=1と
し、Fsを定格作用力とすると、 Vx(−Fs、25) 一Vx (Fs、25)=
lomV(定格作用力に対するブリッジ出力のスパン)
Vx (0. 25)=20mV 二二で、出力Vxにおいて必要なスパンを10■、Ao
をアンプ37の増幅度とすると、Vx=10 = l O X I O−’XAXAoより、Ao=1
00だけ必要となる。
温度補償された力の成分力を求める方法の具体例を従来
例と比較して述べる。今、例えば、A−10,B=1と
し、Fsを定格作用力とすると、 Vx(−Fs、25) 一Vx (Fs、25)=
lomV(定格作用力に対するブリッジ出力のスパン)
Vx (0. 25)=20mV 二二で、出力Vxにおいて必要なスパンを10■、Ao
をアンプ37の増幅度とすると、Vx=10 = l O X I O−’XAXAoより、Ao=1
00だけ必要となる。
これにより、アンプ35.36を含む段で零点補正をし
ないとすると、この時のVxは20Vとなる。従来技術
(第21図参照)の回路でこの20■の分を補正するに
は、ボテンショメータ21により生じる電圧Vpを20
Vに調整する必要がある。しかし、通常の場合、演算増
幅器(オペアンプ35等)は±15V用の電源を使用し
ているので、そのような20Vの電圧を得ることはでき
ず、出力Vxは飽和したままの状態になる。
ないとすると、この時のVxは20Vとなる。従来技術
(第21図参照)の回路でこの20■の分を補正するに
は、ボテンショメータ21により生じる電圧Vpを20
Vに調整する必要がある。しかし、通常の場合、演算増
幅器(オペアンプ35等)は±15V用の電源を使用し
ているので、そのような20Vの電圧を得ることはでき
ず、出力Vxは飽和したままの状態になる。
一方、本発明による方法では、(4)式より、1
、(25℃の時の零点出力)
= −0.2 (V) ・・・(6)の値な
満足するようにすればよい。この−〇.2■ならば、通
常の演算増幅器の電源電圧により得ることができる。従
って、これにより出力Vxは飽和せず十分に零点補正を
行うことができる。なお,これまでは零点補正について
述べたが、零点温度特性の補償についても同様にして行
うことができる。
満足するようにすればよい。この−〇.2■ならば、通
常の演算増幅器の電源電圧により得ることができる。従
って、これにより出力Vxは飽和せず十分に零点補正を
行うことができる。なお,これまでは零点補正について
述べたが、零点温度特性の補償についても同様にして行
うことができる。
また、本実施例では、X軸方向の一成分力を検出する場
合について述べたが、この他に、検出する成分力の数が
増加した場合には、第4図における零点温度補償回路2
7をその増加した成分力の数だけ配設するようにすれば
よい。従って、これにより力の成分力を検出する数がい
くつになっても単結晶基板6(第1図参照)の歪不感部
9の表面に形成される温度検出素子22.23の数を増
加させる必要はなく、前述した実施例と同様に2個のま
までよいことになる。
合について述べたが、この他に、検出する成分力の数が
増加した場合には、第4図における零点温度補償回路2
7をその増加した成分力の数だけ配設するようにすれば
よい。従って、これにより力の成分力を検出する数がい
くつになっても単結晶基板6(第1図参照)の歪不感部
9の表面に形成される温度検出素子22.23の数を増
加させる必要はなく、前述した実施例と同様に2個のま
までよいことになる。
次に、上述した実施例における温度補償用電圧発生回路
26、及び、零点温度補償回路27の変形例について述
べる。まず、第5図の温度補償用電圧発生回路26の変
形例について述べる。この回路26は、前述した第3図
のようにVRI〜■R3によりVd及びVrのバイアス
成分や直線成.分を除去して±Vdt、±Vrtを作製
してはいない。そこで、これらのバイアス分は、第4図
の零点温度補償回路27のアンブ34においてVdt.
Vrtを合成した後、零点補償回路28の出力Voによ
り零点出力Vx (0.25)と共に除去される。しか
も、この場合、VTが適切な直線成分の傾斜をもつよう
にVR4、VR5を用いて調整を行うようにする。
26、及び、零点温度補償回路27の変形例について述
べる。まず、第5図の温度補償用電圧発生回路26の変
形例について述べる。この回路26は、前述した第3図
のようにVRI〜■R3によりVd及びVrのバイアス
成分や直線成.分を除去して±Vdt、±Vrtを作製
してはいない。そこで、これらのバイアス分は、第4図
の零点温度補償回路27のアンブ34においてVdt.
Vrtを合成した後、零点補償回路28の出力Voによ
り零点出力Vx (0.25)と共に除去される。しか
も、この場合、VTが適切な直線成分の傾斜をもつよう
にVR4、VR5を用いて調整を行うようにする。
次に、第4図の零点温度補償回路27の変形例について
述べる。これは、V(it、Vrtを合或して出力Vx
oを求める回路の構成を変えたものである。この場合、
Vxoは、(1)式の関係を用いると、 R. + − (Vrt −Vdt) − (7)R, となる。
述べる。これは、V(it、Vrtを合或して出力Vx
oを求める回路の構成を変えたものである。この場合、
Vxoは、(1)式の関係を用いると、 R. + − (Vrt −Vdt) − (7)R, となる。
この(7)式の第2項よりVrtとVdtを合成するこ
とができるため、これにより適切な温度補償を行うこと
ができる。なお、このような回路ではアンプ34.38
でVx (0.25)を補正することはできないが、後
段のアンプ37の部分において零点補償回路28のVo
を入力することによってそのVx (0.25)を補正
を行い、これにより零点補正のされた最適な温度補償を
行うことができる。
とができるため、これにより適切な温度補償を行うこと
ができる。なお、このような回路ではアンプ34.38
でVx (0.25)を補正することはできないが、後
段のアンプ37の部分において零点補償回路28のVo
を入力することによってそのVx (0.25)を補正
を行い、これにより零点補正のされた最適な温度補償を
行うことができる。
発明の効果
請求項1記載の発明は、温度に対して直線的及び曲線的
に特性が変化する温度検出素子をそれぞれ形成したので
、これら2種類の温度検出素子により得られた温度補償
用電圧を合成して温度補償を行うことにより、広範囲に
渡って特性曲線の補償を行うことができるものである。
に特性が変化する温度検出素子をそれぞれ形成したので
、これら2種類の温度検出素子により得られた温度補償
用電圧を合成して温度補償を行うことにより、広範囲に
渡って特性曲線の補償を行うことができるものである。
請求項2記載の発明は、温度補償用電圧発生回路により
温度補償用電圧を発生させ、この温度補償用電圧を零点
温度補償回路に送ることによって、その温度補償用電圧
と零点補償回路とにより零点温度補償を行ったので、零
点補償及び零点温度補償のなされた正確な力の成分力の
検出を行うことができるものである。
温度補償用電圧を発生させ、この温度補償用電圧を零点
温度補償回路に送ることによって、その温度補償用電圧
と零点補償回路とにより零点温度補償を行ったので、零
点補償及び零点温度補償のなされた正確な力の成分力の
検出を行うことができるものである。
また、検出する力の成分力数に応じた数だけ零点温度補
償回路を設ければよいので、多或分力検出用の力覚セン
サにおける温度補償のための温度検出素子の個数を増加
させることなく正確に温度補償を行うことができるもの
である。
償回路を設ければよいので、多或分力検出用の力覚セン
サにおける温度補償のための温度検出素子の個数を増加
させることなく正確に温度補償を行うことができるもの
である。
第1図は本発明の一実施例を示す力覚センサの平面図、
第2図はその温度検出素子部分の配線状態を含めて示す
縦断側面図、第3図は温度補償用電圧発生回路を示す回
路図、第4図は零点温度補償回路を示す回路図、第5図
は第3図の変形例を示す回路図、第6図は第4図の変形
例を示す回路図、第7図はPNダイオードの温度特性曲
線を示す特性図、第8図は拡散抵抗の温度特性曲線を示
す特性図、第9図は第7図の電圧のバイアス電圧を除去
した後の様子を示す特性図、第10図は第9図の電圧を
反転増幅した場合の様子を示す特性図、第11図は第8
図の電圧のバイアス電圧を除去した後の様子を示す特性
図、第12図は第11図の電圧を反転増幅した場合の様
子を示す特性図、第13図は第9図の特性曲線において
調整用抵抗の抵抗値を変化させた場合における各種変形
例を示す特性図、第14図は第11図の特性曲線におい
て抵抗値を変化させた場合における各種変形例を示す特
性図、第l5図は第13図及び第14図における特性曲
線を合成して形成される波形の様子を示す特性図、第1
6図は第1図の単結晶SL基板表面に形成される歪検出
素子をブリッジ結線した場合の等価回路を示す回路図、
第l7図は零点温度特性を示す特性図、第18図は従来
における力覚センサの構成を示す平面図、第19図はそ
の側面図、第20図及び第21図は従来における零点温
度補償の機構を示す回路図である。 1・・・起歪体、2・・作用部、3・・・指示部、6・
・・単結晶基板、8・・・歪検出素子、9・・歪不感部
、22,23・・・温度検出素子、26・・・温度補償
用電圧発生回路、27・・・零点温度補償回路、28・
・・零点補償回路 出 願 人 株式会社 リ コ (ゴー 3 3 図 白 一 ト + 一ト一 ト 1 7E 3 買曽 』 q 図 JJO幽
第2図はその温度検出素子部分の配線状態を含めて示す
縦断側面図、第3図は温度補償用電圧発生回路を示す回
路図、第4図は零点温度補償回路を示す回路図、第5図
は第3図の変形例を示す回路図、第6図は第4図の変形
例を示す回路図、第7図はPNダイオードの温度特性曲
線を示す特性図、第8図は拡散抵抗の温度特性曲線を示
す特性図、第9図は第7図の電圧のバイアス電圧を除去
した後の様子を示す特性図、第10図は第9図の電圧を
反転増幅した場合の様子を示す特性図、第11図は第8
図の電圧のバイアス電圧を除去した後の様子を示す特性
図、第12図は第11図の電圧を反転増幅した場合の様
子を示す特性図、第13図は第9図の特性曲線において
調整用抵抗の抵抗値を変化させた場合における各種変形
例を示す特性図、第14図は第11図の特性曲線におい
て抵抗値を変化させた場合における各種変形例を示す特
性図、第l5図は第13図及び第14図における特性曲
線を合成して形成される波形の様子を示す特性図、第1
6図は第1図の単結晶SL基板表面に形成される歪検出
素子をブリッジ結線した場合の等価回路を示す回路図、
第l7図は零点温度特性を示す特性図、第18図は従来
における力覚センサの構成を示す平面図、第19図はそ
の側面図、第20図及び第21図は従来における零点温
度補償の機構を示す回路図である。 1・・・起歪体、2・・作用部、3・・・指示部、6・
・・単結晶基板、8・・・歪検出素子、9・・歪不感部
、22,23・・・温度検出素子、26・・・温度補償
用電圧発生回路、27・・・零点温度補償回路、28・
・・零点補償回路 出 願 人 株式会社 リ コ (ゴー 3 3 図 白 一 ト + 一ト一 ト 1 7E 3 買曽 』 q 図 JJO幽
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、中心部と周辺部とのいずれか一方を支持部とし他方
を作用部とする起歪体を設け、この起歪体の表面に機械
的変形により電気抵抗を変化させる歪検出素子の形成さ
れた単結晶基板が接着固定された力覚センサにおいて、
前記単結晶基板の歪不感部の表面に、温度に対して直線
的に特性が変化する温度検出素子及び曲線的に特性が変
化する温度検出素子を形成したことを特徴とする力覚セ
ンサの温度補償回路。 2、中心部と周辺部とのいずれか一方を支持部とし他方
を作用部とする起歪体を設け、この起歪体の表面に機械
的変形により電気抵抗を変化させる歪検出素子の形成さ
れた単結晶基板が接着固定された力覚センサにおいて、
前記単結晶基板の歪不感部の表面に、温度に対して直線
的に特性が変化する温度検出素子及び曲線的に特性が変
化する温度検出素子を形成し、これら温度検出素子によ
り検出された電圧をもとにセンサ出力の温度補償を行う
ための電圧を発生する温度補償用電圧発生回路を設け、
この温度補償用電圧発生回路により得られた出力電圧を
もとにセンサ出力の零点温度補償を行う零点温度補償回
路を設けたことを特徴とする力覚センサの温度補償回路
。 3、力覚センサにより検出する力の成分力数に応じた数
だけ零点温度補償回路を設けたことを特徴とする請求項
2記載の力覚センサの温度補償回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156618A JPH0321838A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 力覚センサの温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156618A JPH0321838A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 力覚センサの温度補償回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0321838A true JPH0321838A (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=15631661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1156618A Pending JPH0321838A (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 力覚センサの温度補償回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0321838A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100656087B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2006-12-08 | 주식회사 로템 | 유압 및 공압 펌프용 커플링 결합장치 |
JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP1156618A patent/JPH0321838A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100656087B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2006-12-08 | 주식회사 로템 | 유압 및 공압 펌프용 커플링 결합장치 |
JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
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