センサ本体および接続機器
【課題】測定精度や汎用性を損なうことなく、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方が搭載されたセンサ本体を提供する。
【解決手段】センサ本体は、測定対象の物理量に応じた電気信号を出力するセンサ回路１６と、センサ本体に関する情報を記憶するＴＥＤＳ１８と、ＴＥＤＳ１８に接続されたセンサ情報ライン３２と、センサ回路１６に印加される駆動電圧の変動量を示す信号を出力するリモートセンスライン３４と、切替スイッチ４２，４４を介してセンサ情報ライン３２またはリモートセンスライン３４に切替接続されるＦ端子およびＧ端子を備えている。コントロール部２０は、駆動電圧が印加されている間だけ、リモートセンスライン３４とＦ端子およびＧ端子が接続されるように切替スイッチ４２，４４の駆動を制御する。
【解決手段】センサ本体は、測定対象の物理量に応じた電気信号を出力するセンサ回路１６と、センサ本体に関する情報を記憶するＴＥＤＳ１８と、ＴＥＤＳ１８に接続されたセンサ情報ライン３２と、センサ回路１６に印加される駆動電圧の変動量を示す信号を出力するリモートセンスライン３４と、切替スイッチ４２，４４を介してセンサ情報ライン３２またはリモートセンスライン３４に切替接続されるＦ端子およびＧ端子を備えている。コントロール部２０は、駆動電圧が印加されている間だけ、リモートセンスライン３４とＦ端子およびＧ端子が接続されるように切替スイッチ４２，４４の駆動を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体、および、当該センサ本体に接続される接続機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、重量を測定する重量測定システムや、加速度を測定する加速度測定システムなど、様々な物理量を測定する測定システムが知られている。こうした測定システムでは、対象となる物理量を電気信号に変換するセンサ本体と、当該センサ本体から出力される電気信号に所定の信号処理等を施す接続機器（例えばアンプや指示計など）と、を備えている。通常、センサ本体と接続機器とは、コネクタを介して接続される。このコネクタの形式としては、汎用性を考慮して、規格で規定されたコネクタ形式である７ピンコネクタ形式が用いられることが多い。
【０００３】
ところで、こうしたセンサシステムでは、近年、ＴＥＤＳ（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄａｔｅ Ｓｈｅｅｔ）機能やリモートセンス機能の搭載が望まれている。ＴＥＤＳは、校正情報をはじめとするセンサ本体固有の情報を記憶した電子データシートの略である。このＴＥＤＳを各センサ本体に搭載することで、当該センサ本体に必要な校正量などを確実、かつ、正確に接続機器側に出力することができ、より信頼性の高い測定が可能となる。また、リモートセンス機能は、センサ本体に印加される駆動電圧の変動量を測定する機能である。このリモートセンス機能を設けることにより、接続ケーブルの電気抵抗による電圧降下や温度変化などの外乱に起因する駆動電圧の変動、ひいては、こうした外乱等に起因する測定値の誤差を補正することができ、測定精度の更なる向上が図れる。このようにＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能は、それぞれ、利点を有しているため、現在、両機能を搭載した測定システムが強く望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、既述したとおり、現在、多くの測定システムでは、規格で規定された７ピンコネクタを介してセンサ本体と接続機器とを接続している関係上、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することは困難であった。すなわち、７ピンコネクタに設けられた７つの端子のうち、５つは、センサ本体への駆動電圧印加や、センサ本体からの検出信号の出力、および、シールドなどに用いられており、その他の機能に用いることができる空き端子は二つしか確保できない。しかし、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能を実現するためには、それぞれ、二つの端子を必要としており、両機能を搭載するためには合計四つの空き端子が必要となる。つまり、７ピンコネクタを用いた場合、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載するには端子の数が足りないという問題があった。
【０００６】
かかる問題を避けるために、９ピンコネクタなどを用いることも考えられるが、現在、市場に流通している測定システムに関係する機器の多くは、７ピンコネクタに対応して構成されており、９ピンコネクタを用いた場合には汎用性が損なわれるという問題がある。また、特許文献１では、歪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（検出信号）と、情報記憶媒体（ＴＥＤＳ）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ことで、端子の数不足を補う技術が開示されている。しかし、この場合、検出信号の出力信号線上にスイッチを設ける必要があり、当該スイッチのＯＮ抵抗による検出信号の精度低下を招くおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、測定精度や汎用性を損なうことなく、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方が搭載されたセンサ本体および当該センサ本体に接続される接続機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ本体は、測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体であって、前記測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を検出信号として出力するセンサ回路と、当該センサ本体に関する情報をセンサ情報として記憶する記憶媒体と、前記記憶媒体に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号をセンサ情報信号として出力するためのセンサ情報ラインと、前記センサ回路に印加される駆動電圧の変動量を示す信号をリモートセンス信号として出力するためのリモートセンスラインと、前記接続機器に接続されるセンサ側コネクタ部であって、１以上の共用端子を備えたセンサ側コネクタ部と、各共用端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する共用端子の接続先をセンサ情報ラインまたはリモートセンスラインに択一的に切り替える切替スイッチと、前記物理量の非測定時にはセンサ情報ラインを、前記物理量の測定時にはリモートセンスラインを、それぞれ、共用端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
好適な態様では、前記制御手段は、前記センサ回路への駆動電圧の印加の有無に基づいて前記物理量の測定状態を判断する。他の好適な態様では、前記センサ側コネクタ部は、予め規格で規定されるとともに、７つの端子を備えた７ピンコネクタであり、前記７つの端子は、前記センサ回路への駆動電圧の印加を受け付ける二つの端子と、検出信号を外部に出力する二つの端子と、共用端子として機能する二つの端子と、これら六つの端子をシールドする端子と、を備える。
【００１０】
他の本発明である接続機器は、上述したセンサ本体に電力供給するとともに、当該センサ本体から出力される検出信号に対して規定の信号処理を施す接続機器であって、前記記憶媒体からセンサ情報を読み出す読出手段と、前記リモートセンス信号に基づいて検出信号の補正を行う補正手段と、前記センサ側コネクタ部に対応する接続機器側コネクタ部であって、センサ本体の共用端子に接続される対応端子を備えた接続機器側コネクタ部と、各対応端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する対応端子の接続先を読取手段または補正手段に択一的に切り替える切替スイッチと、前記物理量の非測定時には読出手段を、前記物理量の測定時には補正手段を、それぞれ、対応端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一つの端子に、リモートセンスラインまたはセンサ情報ライン（読出手段または補正手段）が択一的に接続されるため、端子の数を増やすことなく、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である重量測定システムの概略構成図である。この重量測定システムは、ロードセルであるセンサ本体１０と、当該センサ本体１０に接続された接続機器５０と、に大別される。ロードセルであるセンサ本体１０は、重量を感知するとともに当該感知した重量に応じた電気信号を検出信号として出力する。このセンサ本体１０からは信号ケーブル１２が引き出されており、当該信号ケーブル１２の先端にはセンサ側コネクタ部１４（例えば、プラグ）が設けられている。
【００１３】
接続機器５０は、センサ本体１０に駆動電圧を供給するとともに、当該センサ本体１０から出力された検出信号に対して規定の信号処理（例えば増幅処理や校正処理など）を施すもので、例えば、ひずみアンプやデジタル指示計などが該当する。この接続機器５０には、センサ本体１０に設けられたセンサ側コネクタ部１４に対応する接続機器側コネクタ部５４（例えばレセプタクル）が設けられており、このセンサ側・接続機器側コネクタ部１４，５４を介してセンサ本体１０と接続機器５０とが接続されるようになっている。
【００１４】
ここで、本実施形態では、このセンサ側・接続機器側コネクタ部１４，５４として、規格で規定されている７ピンコネクタ（プラグ、ジャック、レセプタクル等）を採用している。かかる規格で規定されたコネクタを採用した場合、センサ本体１０や接続機器５０の汎用性を向上させることができる一方で、取り扱う信号種類が限定されるという問題がある。すなわち、７ピンコネクタの場合は、入出力端子の数が７つに限定されているため、従来、７種類以上の信号を取り扱うことが困難であった。そして、その結果、従来の測定システムでは、後述するＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することが困難であった。本実施形態の重量測定システムは、かかる問題を解決するために、一つの端子で二種類の信号を入出力できるようにしている。以下、この重量測定システムについて詳説する。
【００１５】
はじめに、図２を参照してセンサ本体１０の構成について詳説する。図２は、本実施形態で用いるセンサ本体１０の構成図である。このセンサ本体１０は、センサ回路１６、ＴＥＤＳ１８、センサ側コネクタ部１４、および、複数の信号ラインなどを備えている。
【００１６】
センサ回路１６は、実際に重量を感知するとともに、当該感知した重量に応じた電気信号を検知信号として出力する回路である。このセンサ回路１６は、ホイートストンブリッジ回路になるように四つのひずみゲージ２２ａ〜２２ｄを互いに接続することで構成される。より具体的には、第一ひずみゲージ２２ａの一端に第二ひずみゲージ２２ｂの一端が接続されている。同様に、第二ひずみゲージ２２ｂの他端には第三ひずみゲージ２２ｃの一端が、第三ひずみゲージ２２ｃの他端には第四ひずみゲージ２２ｄの一端が、第四ひずみゲージ２２ｄの他端には第一ひずみゲージ２２ａの他端が、それぞれ接続されている。そして、第一ひずみゲージ２２ａと第二ひずみゲージ２２ｂとの接続点、および、第三ひずみゲージ２２ｃと第四ひずみゲージ２２ｄとの接続点が、それぞれ、正の出力端２４ｐ、および、負の出力端２４ｍ（以下、正負を区別しない場合は添字ｐ，ｍを省略する。他部材も同じ）となる。センサ回路１６で得られた検知信号は、この正負の出力端２４ｐ，２４ｍから出力される。また、第二ひずみゲージ２２ｂと第三ひずみゲージ２２ｃとの接続点、および、第四ひずみゲージ２２ｄと第一ひずみゲージ２２ａとの接続点は、それぞれ、正負の入力端２６ｐ，２６ｍとなる。接続機器５０から印加された駆動電圧は、この正負の入力端２６ｐ，２６ｍを介してセンサ回路１６に入力される。
【００１７】
ＴＥＤＳ１８（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）は、センサ本体１０に関する情報であるセンサ情報を記憶する記憶媒体として機能するもので、内部に読み書き可能なメモリを有した電子データシートである。このＴＥＤＳ１８に記憶されるセンサ情報としては、例えば、センサ本体１０の識別情報やメーカ名、センサ本体１０が扱う物理量種類、定格容量、定格出力、入力抵抗、推奨印加電圧、校正値などが含まれる。センサ本体１０を用いて測定を行う場合、接続機器５０は、予め、ＴＥＤＳ１８から、このセンサ情報を読み出し、当該情報に基づいて初期設定を行うようになっている。そして、このようにＴＥＤＳ１８を用いることにより、校正値や定格容量などの数値を手動入力する場合に比して、初期設定にかかる手間や誤入力の問題を低減することができる。
【００１８】
センサ側コネクタ部１４は、接続機器５０（ひずみアンプ）と接続される部位で、規定の規格に従った構成となっている。具体的には、このコネクタ部１４は、７つの端子、すなわち、Ａ端子〜Ｇ端子を備えた７ピンコネクタ形式となっている。
【００１９】
Ａ端子およびＣ端子は、接続機器５０からセンサ回路１６の駆動電圧が印加される端子であり、それぞれ、正負の電力ライン２８ｐ，２８ｍを介して、センサ回路１６の正負の入力端２６ｐ、２６ｍに接続されている。
【００２０】
また、Ｂ端子およびＤ端子は、検出信号を接続機器５０に出力する端子で、それぞれ、正負の検出信号ライン３０ｐ，３０ｍを介して、センサ回路１６の正負の出力端２４ｐ，２４ｍに接続されている。さらに、Ｅ端子は、接地端子として機能するもので、各信号ラインをシールドするシールド線４６に接続されている。なお、ここまでで説明したＡ〜Ｅ端子は、センサ本体１０の最低限の機能を発揮するために必須な端子であり、これらＡ〜Ｅ端子を他の用途に用いることは困難であるといえる。
【００２１】
Ｆ端子およびＧ端子は、センサ情報ライン３２およびリモートセンスライン３４のうちいずれか一方が択一的に接続される共用端子として機能する端子である。センサ情報ライン３２は、ＴＥＤＳ１８に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号、センサ情報信号を出力するための信号ラインで、プラス信号ライン３２ｐおよびコモン信号ライン３２ｃの二本（以下、プラス信号ラインとコモン信号ラインとを区別しない場合は「センサ情報ライン３２」という）からなる。このうちプラス信号ライン３２ｐは、第一切替スイッチ４２を介してＦ端子に、コモン信号ライン３２ｃは第二切替スイッチ４４を介してＧ端子にそれぞれ接続されている。
【００２２】
また、リモートセンスライン３４は、センサ回路１６に印加される駆動電圧の変動を示すリモートセンス信号を出力する信号ラインである。すなわち、センサ回路１６に印加される駆動電圧の値は、ケーブル長の変動や温度変化に起因して微妙に変動することが知られている。かかる駆動電圧の変動は、検出値の変動を招き、測定値の精度低下の原因となる。そこで、本実施形態では、リモートセンスライン３４を介して駆動電圧の変動量を接続機器５０に通知し、接続機器５０において、この駆動電圧の変動を補償するようなリモートセンス機能を搭載している。正のリモートセンスライン３４ｐの一端は正の電力ライン２８ｐに、負のリモートセンスライン３４ｍの一端は負の電力ライン２８ｍに、それぞれ接続されている。また、正のリモートセンスライン３４ｍの他端は第一切替スイッチ４２を介してＦ端子に、負のリモートセンスライン３４ｍの他端は第二切替スイッチ４４を介してＧ端子に、それぞれ接続されている。
【００２３】
第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４は、互いに連動して駆動するスイッチで、コントロール部２０により駆動制御される。この二つの切替スイッチ４２，４４は、例えば、二極双投のリレーなどで実現することができる。コントロール部２０は、センサ回路１６への駆動電圧の印加状況に応じて、この二つの切替スイッチを切り替える。
【００２４】
具体的には、コントロール部２０は、センサ回路１６に駆動電圧が印加されている期間中は、各切替スイッチ４２，４４をリモートセンスライン側接点であるｒ接点がＯＮとなるように切り替え、リモートセンスライン３４とＦ端子およびＧ端子とを接続させる。これにより、Ｆ端子およびＧ端子からリモートセンス信号が出力されることになる。一方、センサ回路１６に駆動電圧が印加されていない期間中、コントロール部２０は、各切替スイッチ４２，４４をセンサ情報ライン側接点であるｔ接点側がＯＮとなるように切り替え、センサ情報ライン３２とＦ端子およびＧ端子とを接続させる。この場合には、Ｆ端子およびＧ端子からはセンサ情報信号が出力されることになる。なお、切替スイッチ４２，４４の切り替えは、印加された駆動電圧を利用して行われる。また、このスイッチの切り替えで消費する電力は、リモートセンス機能により補正される。
【００２５】
ここで、「センサ回路１６に駆動電圧が印加されている期間」とは、センサ回路１６による重量検知、すなわち、重量の測定が行われている期間を意味する。したがって、Ｇ端子およびＦ端子は、いずれも、重量測定時にはリモートセンス信号の出力端子として機能し、重量の非測定時にはセンサ情報信号の出力端子として機能するともいえる。そして、このように、一つの端子に二種類の機能を割り当てることにより、端子の数を増やすことなく取り扱う信号種類を増加させることができる。そして、結果として、ＴＥＤＳ機能とリモートセンス機能の両方を搭載することができる。
【００２６】
ところで、複数種類ある信号のうち、センサ情報信号およびリモートセンス信号で、出力端子を共有させたのは、センサ情報信号およびリモートセンス信号であれば、その出力タイミングが干渉しないためである。すなわち、既述したとおり、センサ情報信号は、センサ本体１０の識別情報や校正値などといったセンサ本体１０固有の情報を示す信号であり、測定開始前に接続機器５０に出力され、当該接続機器５０の初期設定などに利用される信号である。換言すれば、センサ情報信号は、測定開始前にのみ出力されればよい信号であると言える。一方、リモートセンス信号は、測定中における駆動電圧の変動、ひいては、当該駆動電圧変動に起因する検出値の誤差を補償するための信号である。換言すれば、リモートセンス信号は、測定中にのみ出力されればよい信号であると言える。つまり、リモートセンス信号の出力が要求される測定中にはセンサ情報信号の出力は要求されず、センサ情報信号の出力が要求される測定前にはリモートセンス信号の出力は要求されない。換言すれば、リモート信号およびセンサ情報信号の出力タイミングが干渉する恐れがないといえる。そのため、一つの出力端子で、リモートセンス信号およびセンサ情報信号の両方を出力するようにしても、信号同士の干渉の恐れがなく、極めて簡易な制御で二種類の信号を出力することができる。
【００２７】
また、センサ情報信号とリモートセンス信号の出力端子を共通化させる構成とすれば、検出精度を向上できるという利点もある。すなわち、出力タイミングの干渉を避けるためだけであれば、例えば特許文献１記載の技術のように、センサ情報信号および検出信号の出力端子を共用させる構成とすることも考えられる。しかし、この場合には、検出信号ライン上に、切替スイッチを設けることになる。ここで、検出信号の電圧値は、通常、ｍＶオーダーの非常に小さい値であることが多い。かかる低レベルの検出信号ライン上に切替スイッチを設けた場合、スイッチのＯＮ抵抗が顕著に影響し、検出信号の誤差を助長する恐れがある。
【００２８】
一方、本実施形態のように、センサ情報信号およびリモートセンス信号の出力端子を共用させる構成とした場合には、切替スイッチ４２，４４はリモートセンスライン３４上に設けることになる。そして、これにより、特許文献１記載の技術に潜在していた検出信号に対するスイッチのＯＮ抵抗の影響という問題を排除でき、検出精度を向上できる。また、リモートセンスライン３４上に流れる信号は、通常、Ｖオーダー（印加電圧相当）の信号であり、検出信号に比して十分に大きな値をとる。そのため、リモートセンスライン３４上にスイッチ４２，４４を設けたとしても、ＯＮ抵抗による影響を相対的に小さくすることができる。
【００２９】
次に、接続機器５０の構成について図３を参照して説明する。なお、接続機器５０のうち、センサ本体１０との接続に直接、関与しない部分、例えば、アンプ回路や表示部、ユーザインターフェースなどの構成は、公知の従来技術を利用できるため、ここでの説明は省略する。以下では、接続機器５０のうちセンサ本体１０の接続に関与する部分の構成を中心に説明する。
【００３０】
接続機器５０のコネクタ部５４には、センサ本体１０のＡ〜Ｇ端子に対応するａ〜ｇ端子が設けられている。このうち、ｆ端子およびｇ端子は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６に接続されている。この第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６のｒ接点は、ひずみアンプ５６内に設けられた補正回路に接続されている。補正回路は、リモートセンス信号に基づいて、印加電圧の変動に起因する検出信号の誤差を補正する回路である。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６のｔ接点は、ＣＰＵ６２に接続されている。このＣＰＵ６２は、接続機器５０全体の駆動を制御する制御手段として機能するとともに、ＴＥＤＳ１８からセンサ情報を読み出す読出手段としても機能する。
【００３１】
ａ端子は、第五切替スイッチ６７に接続されており、第五切替スイッチ６７のｒ接点はひずみアンプ５６内に設けられた電源回路（図示せず）に接続されており、ｔ接点には信号ラインは接続されていない。センサ本体１０に駆動電圧を供給する期間、換言すれば、センサ本体１０による重量測定を実行する期間、第５切替スイッチ６７はｒ接点ＯＮとなる。ここで、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７は、互いに連動して駆動する。換言すれば、第五切替スイッチ６７がｒ接点ＯＮとなる重量測定期間中は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｒ接点ＯＮとなっており、ｆ端子およびｇ端子に補正回路が接続されることになる。逆に、第五切替スイッチ６７がｔ接点ＯＮとなる非測定期間中は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｔ接点ＯＮとなっており、ｆ端子およびｇ端子には読出手段として機能するＣＰＵ６２が接続されることになる。つまり、接続機器５０においても、センサ本体１０と同様に、駆動電圧の印加状況に応じて、ｆ端子およびｇ端子の接続先が切り替えられるようになっている。
【００３２】
コントロール部６０は、ＣＰＵ６２からの指示に応じて第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７を駆動制御する。ＣＰＵ６２は、既述したとおり、接続機器５０全体の駆動を制御するとともに、ＴＥＤＳ１８からセンサ情報を読み出す読出手段としても機能する。そして、このＣＰＵ６２は、ＴＥＤＳ１８から読み出したセンサ情報に基づいて、センサ本体１０の種類識別を行ったり、検出値の校正処理をしたりする。また、このＣＰＵ６２は、ユーザインターフェース（図示せず）を介して入力されるユーザからの指示に従って、コントロール部６０の駆動も制御する。
【００３３】
次に、このように構成された測定システムによる重量測定の流れについて説明する。重量測定を行う場合には、予め、センサ本体１０と接続機器５０とを接続するとともに、センサ本体１０を測定位置にセットしておく。
【００３４】
この状態で、ユーザから測定開始が指示されたとする。この場合、接続機器５０のＣＰＵ６２は、まず、センサ情報の取得を実行する。具体的には、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７をｔ接点ＯＮとなるようにコントロール部６０に指示を出力する。第５切替スイッチ６７がｔ接点ＯＮとなると、センサ本体１０への電力供給が停止することになる。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６がｔ接点ＯＮとなることで、ｆ端子およびｇ端子は、読出手段として機能するＣＰＵ６２に接続されることになる。センサ本体１０においては、駆動電圧が供給されていないため、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４はｔ接点ＯＮとなる。その結果、Ｆ端子およびＧ端子はセンサ情報ラインを３２介してＴＥＤＳ１８に接続されることになる。つまり、接続機器５０のＣＰＵ６２（読出手段）とセンサ本体１０のＴＥＤＳ１８とが、Ｆ端子とｆ端子およびＧ端子とｇ端子を介して接続されることになる。ＣＰＵ６２は、この状態でＴＥＤＳ１８にアクセスし、ＴＥＤＳ１８に記録されているセンサ情報を読み取る。そして、読み取ったセンサ情報に基づいて接続機器５０の初期設定、例えば、校正値や定格容量の設定などを行う。なお、この時点において、センサ本体１０のセンサ回路１６は駆動しておらず、重量の測定は開始されていない。したがって、この時点において、リモートセンス機能は不要であり、リモートセンスライン３４が、端子に接続されていなくても問題ない。
【００３５】
センサ情報の読み取りが完了すれば、続いて、ＣＰＵ６２は、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７の接点切替を指示する。この指示により、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７は、いずれも、ｒ接点ＯＮとなる。第五切替スイッチ６７がｒ接点ＯＮとなることで、電源回路とａ端子とが接続されることになる。そして、このａ端子およびｃ端子を介して、センサ本体１０に駆動電圧が供給される。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｒ接点ＯＮとなるため、ＣＰＵ６２に代わって補正回路がｆ端子およびｇ端子に接続されることになる。
【００３６】
接続機器５０からの駆動電圧供給によりセンサ回路１６が駆動することになり、重量の測定が開始される。また、この供給電圧により、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４の接点切替が実行され、ｒ接点ＯＮとなる。第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４がｒ接点ＯＮとなることで、リモートセンスライン３４がＦ端子およびＧ端子に接続される。そして、リモートセンスライン３４に流れるリモートセンス信号がＦ端子とｆ端子およびＧ端子とｇ端子を介して接続機器５０のひずみアンプ５６内に設けられた補正回路に出力されることになる。補正回路は、入力されたリモートセンス信号に応じて、検出信号の補正を行う。なお、この時点において、センサ情報は既に取得済みであるため、センサ情報ライン３２が、端子に接続されていなくても問題ない。
【００３７】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、センサ情報信号およびリモートセンス信号の入出力端子を共通化しているため、端子の数を増やすことなくＴＥＤＳ機能とリモートセンス機能の両方を搭載することができる。その結果、汎用性を損なうことなく、信頼性の高い物理量測定が可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態のセンサ本体１０は、規格で規定された形式のコネクタ部１４を有しているため、市場に流通している汎用的な接続機器にも接続することができる。すなわち、従来、多用されている接続機器の多くは、電力供給ライン上にスイッチは設けられておらず、接続されたセンサ本体に対して駆動電圧を常時出力するようになっている。かかる接続機器に接続された場合、本実施形態のセンサ本体１０は、常時、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４がｒ接点ＯＮとなったリモートセンス機能付きのセンサ本体１０として機能することになる。つまり、本実施形態のセンサ本体１０は、他の接続機器にも接続することができ、高い汎用性を有している。同様に、本実施形態の接続機器５０も、市場に流通している汎用的なセンサ本体が接続可能であり、高い汎用性を有しているといえる。
【００３９】
また、上述した説明では、センサ本体１０の一例として、重量の測定に好適なロードセルを例示したが、測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を出力するものであれば、他のセンサ、例えば、加速度センサや圧力センサなどをセンサ本体１０として用いてもよい。また、上述した説明では、センサ本体１０を直接、接続機器５０に接続しているが、両者の間にアダプタを介在させてもよい。すなわち、接続機器の中には、センサ本体１０のコネクタ部とは異なるコネクタ部、例えば、９ピン形式のコネクタ部や先バラ形式のコネクタ部を有したものもある。かかる接続機器に接続する場合には、センサ本体１０と接続機器との間にアダプタを介在させることが望ましい。この場合には、アダプタの内部に、経路切替用の切替スイッチを搭載することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態である測定システムの概略構成図である。
【図２】センサ本体の構成図である。
【図３】接続機器の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ センサ本体、１２ 信号ケーブル、１４ センサ側コネクタ部、１６ センサ回路、２０ コントロール部、２２ ひずみゲージ、２８ 電力ライン、３０ 検出信号ライン、３２ センサ情報ライン、３４ リモートセンスライン、４２ 第一切替スイッチ、４４ 第二切替スイッチ、４６ シールド線、５０ 接続機器、５４ 接続機器側コネクタ部、５６ ひずみアンプ、６０ コントロール部、６４ 第三切替スイッチ、６６ 第四切替スイッチ、６７ 第五切替スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体、および、当該センサ本体に接続される接続機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、重量を測定する重量測定システムや、加速度を測定する加速度測定システムなど、様々な物理量を測定する測定システムが知られている。こうした測定システムでは、対象となる物理量を電気信号に変換するセンサ本体と、当該センサ本体から出力される電気信号に所定の信号処理等を施す接続機器（例えばアンプや指示計など）と、を備えている。通常、センサ本体と接続機器とは、コネクタを介して接続される。このコネクタの形式としては、汎用性を考慮して、規格で規定されたコネクタ形式である７ピンコネクタ形式が用いられることが多い。
【０００３】
ところで、こうしたセンサシステムでは、近年、ＴＥＤＳ（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄａｔｅ Ｓｈｅｅｔ）機能やリモートセンス機能の搭載が望まれている。ＴＥＤＳは、校正情報をはじめとするセンサ本体固有の情報を記憶した電子データシートの略である。このＴＥＤＳを各センサ本体に搭載することで、当該センサ本体に必要な校正量などを確実、かつ、正確に接続機器側に出力することができ、より信頼性の高い測定が可能となる。また、リモートセンス機能は、センサ本体に印加される駆動電圧の変動量を測定する機能である。このリモートセンス機能を設けることにより、接続ケーブルの電気抵抗による電圧降下や温度変化などの外乱に起因する駆動電圧の変動、ひいては、こうした外乱等に起因する測定値の誤差を補正することができ、測定精度の更なる向上が図れる。このようにＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能は、それぞれ、利点を有しているため、現在、両機能を搭載した測定システムが強く望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、既述したとおり、現在、多くの測定システムでは、規格で規定された７ピンコネクタを介してセンサ本体と接続機器とを接続している関係上、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することは困難であった。すなわち、７ピンコネクタに設けられた７つの端子のうち、５つは、センサ本体への駆動電圧印加や、センサ本体からの検出信号の出力、および、シールドなどに用いられており、その他の機能に用いることができる空き端子は二つしか確保できない。しかし、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能を実現するためには、それぞれ、二つの端子を必要としており、両機能を搭載するためには合計四つの空き端子が必要となる。つまり、７ピンコネクタを用いた場合、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載するには端子の数が足りないという問題があった。
【０００６】
かかる問題を避けるために、９ピンコネクタなどを用いることも考えられるが、現在、市場に流通している測定システムに関係する機器の多くは、７ピンコネクタに対応して構成されており、９ピンコネクタを用いた場合には汎用性が損なわれるという問題がある。また、特許文献１では、歪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（検出信号）と、情報記憶媒体（ＴＥＤＳ）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ことで、端子の数不足を補う技術が開示されている。しかし、この場合、検出信号の出力信号線上にスイッチを設ける必要があり、当該スイッチのＯＮ抵抗による検出信号の精度低下を招くおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、測定精度や汎用性を損なうことなく、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方が搭載されたセンサ本体および当該センサ本体に接続される接続機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ本体は、測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体であって、前記測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を検出信号として出力するセンサ回路と、当該センサ本体に関する情報をセンサ情報として記憶する記憶媒体と、前記記憶媒体に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号をセンサ情報信号として出力するためのセンサ情報ラインと、前記センサ回路に印加される駆動電圧の変動量を示す信号をリモートセンス信号として出力するためのリモートセンスラインと、前記接続機器に接続されるセンサ側コネクタ部であって、１以上の共用端子を備えたセンサ側コネクタ部と、各共用端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する共用端子の接続先をセンサ情報ラインまたはリモートセンスラインに択一的に切り替える切替スイッチと、前記物理量の非測定時にはセンサ情報ラインを、前記物理量の測定時にはリモートセンスラインを、それぞれ、共用端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
好適な態様では、前記制御手段は、前記センサ回路への駆動電圧の印加の有無に基づいて前記物理量の測定状態を判断する。他の好適な態様では、前記センサ側コネクタ部は、予め規格で規定されるとともに、７つの端子を備えた７ピンコネクタであり、前記７つの端子は、前記センサ回路への駆動電圧の印加を受け付ける二つの端子と、検出信号を外部に出力する二つの端子と、共用端子として機能する二つの端子と、これら六つの端子をシールドする端子と、を備える。
【００１０】
他の本発明である接続機器は、上述したセンサ本体に電力供給するとともに、当該センサ本体から出力される検出信号に対して規定の信号処理を施す接続機器であって、前記記憶媒体からセンサ情報を読み出す読出手段と、前記リモートセンス信号に基づいて検出信号の補正を行う補正手段と、前記センサ側コネクタ部に対応する接続機器側コネクタ部であって、センサ本体の共用端子に接続される対応端子を備えた接続機器側コネクタ部と、各対応端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する対応端子の接続先を読取手段または補正手段に択一的に切り替える切替スイッチと、前記物理量の非測定時には読出手段を、前記物理量の測定時には補正手段を、それぞれ、対応端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一つの端子に、リモートセンスラインまたはセンサ情報ライン（読出手段または補正手段）が択一的に接続されるため、端子の数を増やすことなく、ＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である重量測定システムの概略構成図である。この重量測定システムは、ロードセルであるセンサ本体１０と、当該センサ本体１０に接続された接続機器５０と、に大別される。ロードセルであるセンサ本体１０は、重量を感知するとともに当該感知した重量に応じた電気信号を検出信号として出力する。このセンサ本体１０からは信号ケーブル１２が引き出されており、当該信号ケーブル１２の先端にはセンサ側コネクタ部１４（例えば、プラグ）が設けられている。
【００１３】
接続機器５０は、センサ本体１０に駆動電圧を供給するとともに、当該センサ本体１０から出力された検出信号に対して規定の信号処理（例えば増幅処理や校正処理など）を施すもので、例えば、ひずみアンプやデジタル指示計などが該当する。この接続機器５０には、センサ本体１０に設けられたセンサ側コネクタ部１４に対応する接続機器側コネクタ部５４（例えばレセプタクル）が設けられており、このセンサ側・接続機器側コネクタ部１４，５４を介してセンサ本体１０と接続機器５０とが接続されるようになっている。
【００１４】
ここで、本実施形態では、このセンサ側・接続機器側コネクタ部１４，５４として、規格で規定されている７ピンコネクタ（プラグ、ジャック、レセプタクル等）を採用している。かかる規格で規定されたコネクタを採用した場合、センサ本体１０や接続機器５０の汎用性を向上させることができる一方で、取り扱う信号種類が限定されるという問題がある。すなわち、７ピンコネクタの場合は、入出力端子の数が７つに限定されているため、従来、７種類以上の信号を取り扱うことが困難であった。そして、その結果、従来の測定システムでは、後述するＴＥＤＳ機能およびリモートセンス機能の両方を搭載することが困難であった。本実施形態の重量測定システムは、かかる問題を解決するために、一つの端子で二種類の信号を入出力できるようにしている。以下、この重量測定システムについて詳説する。
【００１５】
はじめに、図２を参照してセンサ本体１０の構成について詳説する。図２は、本実施形態で用いるセンサ本体１０の構成図である。このセンサ本体１０は、センサ回路１６、ＴＥＤＳ１８、センサ側コネクタ部１４、および、複数の信号ラインなどを備えている。
【００１６】
センサ回路１６は、実際に重量を感知するとともに、当該感知した重量に応じた電気信号を検知信号として出力する回路である。このセンサ回路１６は、ホイートストンブリッジ回路になるように四つのひずみゲージ２２ａ〜２２ｄを互いに接続することで構成される。より具体的には、第一ひずみゲージ２２ａの一端に第二ひずみゲージ２２ｂの一端が接続されている。同様に、第二ひずみゲージ２２ｂの他端には第三ひずみゲージ２２ｃの一端が、第三ひずみゲージ２２ｃの他端には第四ひずみゲージ２２ｄの一端が、第四ひずみゲージ２２ｄの他端には第一ひずみゲージ２２ａの他端が、それぞれ接続されている。そして、第一ひずみゲージ２２ａと第二ひずみゲージ２２ｂとの接続点、および、第三ひずみゲージ２２ｃと第四ひずみゲージ２２ｄとの接続点が、それぞれ、正の出力端２４ｐ、および、負の出力端２４ｍ（以下、正負を区別しない場合は添字ｐ，ｍを省略する。他部材も同じ）となる。センサ回路１６で得られた検知信号は、この正負の出力端２４ｐ，２４ｍから出力される。また、第二ひずみゲージ２２ｂと第三ひずみゲージ２２ｃとの接続点、および、第四ひずみゲージ２２ｄと第一ひずみゲージ２２ａとの接続点は、それぞれ、正負の入力端２６ｐ，２６ｍとなる。接続機器５０から印加された駆動電圧は、この正負の入力端２６ｐ，２６ｍを介してセンサ回路１６に入力される。
【００１７】
ＴＥＤＳ１８（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）は、センサ本体１０に関する情報であるセンサ情報を記憶する記憶媒体として機能するもので、内部に読み書き可能なメモリを有した電子データシートである。このＴＥＤＳ１８に記憶されるセンサ情報としては、例えば、センサ本体１０の識別情報やメーカ名、センサ本体１０が扱う物理量種類、定格容量、定格出力、入力抵抗、推奨印加電圧、校正値などが含まれる。センサ本体１０を用いて測定を行う場合、接続機器５０は、予め、ＴＥＤＳ１８から、このセンサ情報を読み出し、当該情報に基づいて初期設定を行うようになっている。そして、このようにＴＥＤＳ１８を用いることにより、校正値や定格容量などの数値を手動入力する場合に比して、初期設定にかかる手間や誤入力の問題を低減することができる。
【００１８】
センサ側コネクタ部１４は、接続機器５０（ひずみアンプ）と接続される部位で、規定の規格に従った構成となっている。具体的には、このコネクタ部１４は、７つの端子、すなわち、Ａ端子〜Ｇ端子を備えた７ピンコネクタ形式となっている。
【００１９】
Ａ端子およびＣ端子は、接続機器５０からセンサ回路１６の駆動電圧が印加される端子であり、それぞれ、正負の電力ライン２８ｐ，２８ｍを介して、センサ回路１６の正負の入力端２６ｐ、２６ｍに接続されている。
【００２０】
また、Ｂ端子およびＤ端子は、検出信号を接続機器５０に出力する端子で、それぞれ、正負の検出信号ライン３０ｐ，３０ｍを介して、センサ回路１６の正負の出力端２４ｐ，２４ｍに接続されている。さらに、Ｅ端子は、接地端子として機能するもので、各信号ラインをシールドするシールド線４６に接続されている。なお、ここまでで説明したＡ〜Ｅ端子は、センサ本体１０の最低限の機能を発揮するために必須な端子であり、これらＡ〜Ｅ端子を他の用途に用いることは困難であるといえる。
【００２１】
Ｆ端子およびＧ端子は、センサ情報ライン３２およびリモートセンスライン３４のうちいずれか一方が択一的に接続される共用端子として機能する端子である。センサ情報ライン３２は、ＴＥＤＳ１８に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号、センサ情報信号を出力するための信号ラインで、プラス信号ライン３２ｐおよびコモン信号ライン３２ｃの二本（以下、プラス信号ラインとコモン信号ラインとを区別しない場合は「センサ情報ライン３２」という）からなる。このうちプラス信号ライン３２ｐは、第一切替スイッチ４２を介してＦ端子に、コモン信号ライン３２ｃは第二切替スイッチ４４を介してＧ端子にそれぞれ接続されている。
【００２２】
また、リモートセンスライン３４は、センサ回路１６に印加される駆動電圧の変動を示すリモートセンス信号を出力する信号ラインである。すなわち、センサ回路１６に印加される駆動電圧の値は、ケーブル長の変動や温度変化に起因して微妙に変動することが知られている。かかる駆動電圧の変動は、検出値の変動を招き、測定値の精度低下の原因となる。そこで、本実施形態では、リモートセンスライン３４を介して駆動電圧の変動量を接続機器５０に通知し、接続機器５０において、この駆動電圧の変動を補償するようなリモートセンス機能を搭載している。正のリモートセンスライン３４ｐの一端は正の電力ライン２８ｐに、負のリモートセンスライン３４ｍの一端は負の電力ライン２８ｍに、それぞれ接続されている。また、正のリモートセンスライン３４ｍの他端は第一切替スイッチ４２を介してＦ端子に、負のリモートセンスライン３４ｍの他端は第二切替スイッチ４４を介してＧ端子に、それぞれ接続されている。
【００２３】
第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４は、互いに連動して駆動するスイッチで、コントロール部２０により駆動制御される。この二つの切替スイッチ４２，４４は、例えば、二極双投のリレーなどで実現することができる。コントロール部２０は、センサ回路１６への駆動電圧の印加状況に応じて、この二つの切替スイッチを切り替える。
【００２４】
具体的には、コントロール部２０は、センサ回路１６に駆動電圧が印加されている期間中は、各切替スイッチ４２，４４をリモートセンスライン側接点であるｒ接点がＯＮとなるように切り替え、リモートセンスライン３４とＦ端子およびＧ端子とを接続させる。これにより、Ｆ端子およびＧ端子からリモートセンス信号が出力されることになる。一方、センサ回路１６に駆動電圧が印加されていない期間中、コントロール部２０は、各切替スイッチ４２，４４をセンサ情報ライン側接点であるｔ接点側がＯＮとなるように切り替え、センサ情報ライン３２とＦ端子およびＧ端子とを接続させる。この場合には、Ｆ端子およびＧ端子からはセンサ情報信号が出力されることになる。なお、切替スイッチ４２，４４の切り替えは、印加された駆動電圧を利用して行われる。また、このスイッチの切り替えで消費する電力は、リモートセンス機能により補正される。
【００２５】
ここで、「センサ回路１６に駆動電圧が印加されている期間」とは、センサ回路１６による重量検知、すなわち、重量の測定が行われている期間を意味する。したがって、Ｇ端子およびＦ端子は、いずれも、重量測定時にはリモートセンス信号の出力端子として機能し、重量の非測定時にはセンサ情報信号の出力端子として機能するともいえる。そして、このように、一つの端子に二種類の機能を割り当てることにより、端子の数を増やすことなく取り扱う信号種類を増加させることができる。そして、結果として、ＴＥＤＳ機能とリモートセンス機能の両方を搭載することができる。
【００２６】
ところで、複数種類ある信号のうち、センサ情報信号およびリモートセンス信号で、出力端子を共有させたのは、センサ情報信号およびリモートセンス信号であれば、その出力タイミングが干渉しないためである。すなわち、既述したとおり、センサ情報信号は、センサ本体１０の識別情報や校正値などといったセンサ本体１０固有の情報を示す信号であり、測定開始前に接続機器５０に出力され、当該接続機器５０の初期設定などに利用される信号である。換言すれば、センサ情報信号は、測定開始前にのみ出力されればよい信号であると言える。一方、リモートセンス信号は、測定中における駆動電圧の変動、ひいては、当該駆動電圧変動に起因する検出値の誤差を補償するための信号である。換言すれば、リモートセンス信号は、測定中にのみ出力されればよい信号であると言える。つまり、リモートセンス信号の出力が要求される測定中にはセンサ情報信号の出力は要求されず、センサ情報信号の出力が要求される測定前にはリモートセンス信号の出力は要求されない。換言すれば、リモート信号およびセンサ情報信号の出力タイミングが干渉する恐れがないといえる。そのため、一つの出力端子で、リモートセンス信号およびセンサ情報信号の両方を出力するようにしても、信号同士の干渉の恐れがなく、極めて簡易な制御で二種類の信号を出力することができる。
【００２７】
また、センサ情報信号とリモートセンス信号の出力端子を共通化させる構成とすれば、検出精度を向上できるという利点もある。すなわち、出力タイミングの干渉を避けるためだけであれば、例えば特許文献１記載の技術のように、センサ情報信号および検出信号の出力端子を共用させる構成とすることも考えられる。しかし、この場合には、検出信号ライン上に、切替スイッチを設けることになる。ここで、検出信号の電圧値は、通常、ｍＶオーダーの非常に小さい値であることが多い。かかる低レベルの検出信号ライン上に切替スイッチを設けた場合、スイッチのＯＮ抵抗が顕著に影響し、検出信号の誤差を助長する恐れがある。
【００２８】
一方、本実施形態のように、センサ情報信号およびリモートセンス信号の出力端子を共用させる構成とした場合には、切替スイッチ４２，４４はリモートセンスライン３４上に設けることになる。そして、これにより、特許文献１記載の技術に潜在していた検出信号に対するスイッチのＯＮ抵抗の影響という問題を排除でき、検出精度を向上できる。また、リモートセンスライン３４上に流れる信号は、通常、Ｖオーダー（印加電圧相当）の信号であり、検出信号に比して十分に大きな値をとる。そのため、リモートセンスライン３４上にスイッチ４２，４４を設けたとしても、ＯＮ抵抗による影響を相対的に小さくすることができる。
【００２９】
次に、接続機器５０の構成について図３を参照して説明する。なお、接続機器５０のうち、センサ本体１０との接続に直接、関与しない部分、例えば、アンプ回路や表示部、ユーザインターフェースなどの構成は、公知の従来技術を利用できるため、ここでの説明は省略する。以下では、接続機器５０のうちセンサ本体１０の接続に関与する部分の構成を中心に説明する。
【００３０】
接続機器５０のコネクタ部５４には、センサ本体１０のＡ〜Ｇ端子に対応するａ〜ｇ端子が設けられている。このうち、ｆ端子およびｇ端子は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６に接続されている。この第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６のｒ接点は、ひずみアンプ５６内に設けられた補正回路に接続されている。補正回路は、リモートセンス信号に基づいて、印加電圧の変動に起因する検出信号の誤差を補正する回路である。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６のｔ接点は、ＣＰＵ６２に接続されている。このＣＰＵ６２は、接続機器５０全体の駆動を制御する制御手段として機能するとともに、ＴＥＤＳ１８からセンサ情報を読み出す読出手段としても機能する。
【００３１】
ａ端子は、第五切替スイッチ６７に接続されており、第五切替スイッチ６７のｒ接点はひずみアンプ５６内に設けられた電源回路（図示せず）に接続されており、ｔ接点には信号ラインは接続されていない。センサ本体１０に駆動電圧を供給する期間、換言すれば、センサ本体１０による重量測定を実行する期間、第５切替スイッチ６７はｒ接点ＯＮとなる。ここで、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７は、互いに連動して駆動する。換言すれば、第五切替スイッチ６７がｒ接点ＯＮとなる重量測定期間中は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｒ接点ＯＮとなっており、ｆ端子およびｇ端子に補正回路が接続されることになる。逆に、第五切替スイッチ６７がｔ接点ＯＮとなる非測定期間中は、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｔ接点ＯＮとなっており、ｆ端子およびｇ端子には読出手段として機能するＣＰＵ６２が接続されることになる。つまり、接続機器５０においても、センサ本体１０と同様に、駆動電圧の印加状況に応じて、ｆ端子およびｇ端子の接続先が切り替えられるようになっている。
【００３２】
コントロール部６０は、ＣＰＵ６２からの指示に応じて第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７を駆動制御する。ＣＰＵ６２は、既述したとおり、接続機器５０全体の駆動を制御するとともに、ＴＥＤＳ１８からセンサ情報を読み出す読出手段としても機能する。そして、このＣＰＵ６２は、ＴＥＤＳ１８から読み出したセンサ情報に基づいて、センサ本体１０の種類識別を行ったり、検出値の校正処理をしたりする。また、このＣＰＵ６２は、ユーザインターフェース（図示せず）を介して入力されるユーザからの指示に従って、コントロール部６０の駆動も制御する。
【００３３】
次に、このように構成された測定システムによる重量測定の流れについて説明する。重量測定を行う場合には、予め、センサ本体１０と接続機器５０とを接続するとともに、センサ本体１０を測定位置にセットしておく。
【００３４】
この状態で、ユーザから測定開始が指示されたとする。この場合、接続機器５０のＣＰＵ６２は、まず、センサ情報の取得を実行する。具体的には、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７をｔ接点ＯＮとなるようにコントロール部６０に指示を出力する。第５切替スイッチ６７がｔ接点ＯＮとなると、センサ本体１０への電力供給が停止することになる。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６がｔ接点ＯＮとなることで、ｆ端子およびｇ端子は、読出手段として機能するＣＰＵ６２に接続されることになる。センサ本体１０においては、駆動電圧が供給されていないため、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４はｔ接点ＯＮとなる。その結果、Ｆ端子およびＧ端子はセンサ情報ラインを３２介してＴＥＤＳ１８に接続されることになる。つまり、接続機器５０のＣＰＵ６２（読出手段）とセンサ本体１０のＴＥＤＳ１８とが、Ｆ端子とｆ端子およびＧ端子とｇ端子を介して接続されることになる。ＣＰＵ６２は、この状態でＴＥＤＳ１８にアクセスし、ＴＥＤＳ１８に記録されているセンサ情報を読み取る。そして、読み取ったセンサ情報に基づいて接続機器５０の初期設定、例えば、校正値や定格容量の設定などを行う。なお、この時点において、センサ本体１０のセンサ回路１６は駆動しておらず、重量の測定は開始されていない。したがって、この時点において、リモートセンス機能は不要であり、リモートセンスライン３４が、端子に接続されていなくても問題ない。
【００３５】
センサ情報の読み取りが完了すれば、続いて、ＣＰＵ６２は、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７の接点切替を指示する。この指示により、第三〜第五切替スイッチ６４，６６，６７は、いずれも、ｒ接点ＯＮとなる。第五切替スイッチ６７がｒ接点ＯＮとなることで、電源回路とａ端子とが接続されることになる。そして、このａ端子およびｃ端子を介して、センサ本体１０に駆動電圧が供給される。また、第三切替スイッチ６４および第四切替スイッチ６６もｒ接点ＯＮとなるため、ＣＰＵ６２に代わって補正回路がｆ端子およびｇ端子に接続されることになる。
【００３６】
接続機器５０からの駆動電圧供給によりセンサ回路１６が駆動することになり、重量の測定が開始される。また、この供給電圧により、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４の接点切替が実行され、ｒ接点ＯＮとなる。第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４がｒ接点ＯＮとなることで、リモートセンスライン３４がＦ端子およびＧ端子に接続される。そして、リモートセンスライン３４に流れるリモートセンス信号がＦ端子とｆ端子およびＧ端子とｇ端子を介して接続機器５０のひずみアンプ５６内に設けられた補正回路に出力されることになる。補正回路は、入力されたリモートセンス信号に応じて、検出信号の補正を行う。なお、この時点において、センサ情報は既に取得済みであるため、センサ情報ライン３２が、端子に接続されていなくても問題ない。
【００３７】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、センサ情報信号およびリモートセンス信号の入出力端子を共通化しているため、端子の数を増やすことなくＴＥＤＳ機能とリモートセンス機能の両方を搭載することができる。その結果、汎用性を損なうことなく、信頼性の高い物理量測定が可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態のセンサ本体１０は、規格で規定された形式のコネクタ部１４を有しているため、市場に流通している汎用的な接続機器にも接続することができる。すなわち、従来、多用されている接続機器の多くは、電力供給ライン上にスイッチは設けられておらず、接続されたセンサ本体に対して駆動電圧を常時出力するようになっている。かかる接続機器に接続された場合、本実施形態のセンサ本体１０は、常時、第一切替スイッチ４２および第二切替スイッチ４４がｒ接点ＯＮとなったリモートセンス機能付きのセンサ本体１０として機能することになる。つまり、本実施形態のセンサ本体１０は、他の接続機器にも接続することができ、高い汎用性を有している。同様に、本実施形態の接続機器５０も、市場に流通している汎用的なセンサ本体が接続可能であり、高い汎用性を有しているといえる。
【００３９】
また、上述した説明では、センサ本体１０の一例として、重量の測定に好適なロードセルを例示したが、測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を出力するものであれば、他のセンサ、例えば、加速度センサや圧力センサなどをセンサ本体１０として用いてもよい。また、上述した説明では、センサ本体１０を直接、接続機器５０に接続しているが、両者の間にアダプタを介在させてもよい。すなわち、接続機器の中には、センサ本体１０のコネクタ部とは異なるコネクタ部、例えば、９ピン形式のコネクタ部や先バラ形式のコネクタ部を有したものもある。かかる接続機器に接続する場合には、センサ本体１０と接続機器との間にアダプタを介在させることが望ましい。この場合には、アダプタの内部に、経路切替用の切替スイッチを搭載することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態である測定システムの概略構成図である。
【図２】センサ本体の構成図である。
【図３】接続機器の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ センサ本体、１２ 信号ケーブル、１４ センサ側コネクタ部、１６ センサ回路、２０ コントロール部、２２ ひずみゲージ、２８ 電力ライン、３０ 検出信号ライン、３２ センサ情報ライン、３４ リモートセンスライン、４２ 第一切替スイッチ、４４ 第二切替スイッチ、４６ シールド線、５０ 接続機器、５４ 接続機器側コネクタ部、５６ ひずみアンプ、６０ コントロール部、６４ 第三切替スイッチ、６６ 第四切替スイッチ、６７ 第五切替スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体であって、
前記測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を検出信号として出力するセンサ回路と、
当該センサ本体に関する情報をセンサ情報として記憶する記憶媒体と、
前記記憶媒体に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号をセンサ情報信号として出力するためのセンサ情報ラインと、
前記センサ回路に印加される駆動電圧の変動量を示す信号をリモートセンス信号として出力するためのリモートセンスラインと、
前記接続機器に接続されるセンサ側コネクタ部であって、１以上の共用端子を備えたセンサ側コネクタ部と、
各共用端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する共用端子の接続先をセンサ情報ラインまたはリモートセンスラインに択一的に切り替える切替スイッチと、
前記物理量の非測定時にはセンサ情報ラインを、前記物理量の測定時にはリモートセンスラインを、それぞれ、共用端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするセンサ本体。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ本体であって、
前記制御手段は、前記センサ回路への駆動電圧の印加の有無に基づいて前記物理量の測定状態を判断することを特徴とするセンサ本体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサ本体であって、
前記センサ側コネクタ部は、予め規格で規定されるとともに、７つの端子を備えた７ピンコネクタであり、
前記７つの端子は、前記センサ回路への駆動電圧の印加を受け付ける二つの端子と、検出信号を外部に出力する二つの端子と、共用端子として機能する二つの端子と、これら六つの端子をシールドする端子と、を備える、
ことを特徴とするセンサ本体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ本体に電力供給するとともに、当該センサ本体から出力される検出信号に対して規定の信号処理を施す接続機器であって、
前記記憶媒体からセンサ情報を読み出す読出手段と、
前記リモートセンス信号に基づいて検出信号の補正を行う補正手段と、
前記センサ側コネクタ部に対応する接続機器側コネクタ部であって、センサ本体の共用端子に接続される対応端子を備えた接続機器側コネクタ部と、
各対応端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する対応端子の接続先を読取手段または補正手段に択一的に切り替える切替スイッチと、
前記物理量の非測定時には読出手段を、前記物理量の測定時には補正手段を、それぞれ、対応端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする接続機器。
【請求項１】
測定対象の物理量に応じた電気信号をコネクタ部に接続された接続機器に出力するセンサ本体であって、
前記測定対象の物理量を感知するとともに当該感知した物理量に応じた電気信号を検出信号として出力するセンサ回路と、
当該センサ本体に関する情報をセンサ情報として記憶する記憶媒体と、
前記記憶媒体に記憶されたセンサ情報に応じた電気信号をセンサ情報信号として出力するためのセンサ情報ラインと、
前記センサ回路に印加される駆動電圧の変動量を示す信号をリモートセンス信号として出力するためのリモートセンスラインと、
前記接続機器に接続されるセンサ側コネクタ部であって、１以上の共用端子を備えたセンサ側コネクタ部と、
各共用端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する共用端子の接続先をセンサ情報ラインまたはリモートセンスラインに択一的に切り替える切替スイッチと、
前記物理量の非測定時にはセンサ情報ラインを、前記物理量の測定時にはリモートセンスラインを、それぞれ、共用端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするセンサ本体。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ本体であって、
前記制御手段は、前記センサ回路への駆動電圧の印加の有無に基づいて前記物理量の測定状態を判断することを特徴とするセンサ本体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサ本体であって、
前記センサ側コネクタ部は、予め規格で規定されるとともに、７つの端子を備えた７ピンコネクタであり、
前記７つの端子は、前記センサ回路への駆動電圧の印加を受け付ける二つの端子と、検出信号を外部に出力する二つの端子と、共用端子として機能する二つの端子と、これら六つの端子をシールドする端子と、を備える、
ことを特徴とするセンサ本体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ本体に電力供給するとともに、当該センサ本体から出力される検出信号に対して規定の信号処理を施す接続機器であって、
前記記憶媒体からセンサ情報を読み出す読出手段と、
前記リモートセンス信号に基づいて検出信号の補正を行う補正手段と、
前記センサ側コネクタ部に対応する接続機器側コネクタ部であって、センサ本体の共用端子に接続される対応端子を備えた接続機器側コネクタ部と、
各対応端子ごとに設けられた切替スイッチであって、対応する対応端子の接続先を読取手段または補正手段に択一的に切り替える切替スイッチと、
前記物理量の非測定時には読出手段を、前記物理量の測定時には補正手段を、それぞれ、対応端子に接続するべく前記切替スイッチの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする接続機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１０２５１９（Ｐ２０１０−１０２５１９Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３５６７（Ｐ２００８−２７３５６７）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００３６７６）ティアック株式会社 (339)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００３６７６）ティアック株式会社 (339)
【Ｆターム（参考）】
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