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JP2584057B2 - Heat cooker with weight detection function - Google Patents
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JP2584057B2 - Heat cooker with weight detection function - Google Patents

Heat cooker with weight detection function

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JP2584057B2
JP2584057B2 JP1115331A JP11533189A JP2584057B2 JP 2584057 B2 JP2584057 B2 JP 2584057B2 JP 1115331 A JP1115331 A JP 1115331A JP 11533189 A JP11533189 A JP 11533189A JP 2584057 B2 JP2584057 B2 JP 2584057B2
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capacitance
weight
detection
diaphragm
common electrode
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茂樹 植田
正信 井上
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は加熱中の被加熱物の重量を測定し、その重量
に応じて最適加熱を行う加熱装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating device that measures the weight of an object to be heated during heating and performs optimal heating according to the weight.

<従来の技術> 被加熱物の重量を検出して加熱を自動的に制御する加
熱装置に関しては既に数多くの考案がある。例えば、所
定の間隔を設けて対向し、中央部に検出電極を、その外
周部に基準容量を有する一対のアルミナ焼結体の薄板よ
り形成した静電容量型圧力センサを用い温度特性の影響
を受けない高精度の重量検出装置を実現していることは
既に周知の技術となっている。
<Prior Art> There have already been many ideas on a heating device that automatically controls heating by detecting the weight of an object to be heated. For example, by using a capacitance-type pressure sensor in which a detection electrode is formed at a predetermined interval, a detection electrode is formed at a central portion, and a pair of alumina sintered bodies having a reference capacitance is formed at an outer peripheral portion thereof, and the influence of temperature characteristics is obtained. The realization of a high-precision weight detection device that does not receive the signal is already a well-known technique.

以下第7図をもとに従来例について説明する。基板35
とダイアフラム19とは、アルミナなどの絶縁材料の薄板
で形成され、ある間隔dを保ちながら周囲をシール材20
で封じられる。
Hereinafter, a conventional example will be described with reference to FIG. Substrate 35
And the diaphragm 19 are formed of a thin plate of an insulating material such as alumina, and the periphery thereof is sealed with a sealing material 20 while maintaining a certain distance d.
Sealed in.

基板35とダイアフラム19のそれぞれの対向する表面に
は、中央に重量検出手段たる検出電極21が、周囲には温
度補正手段たる基準電極22が印刷により形成されてい
る。
On the opposing surfaces of the substrate 35 and the diaphragm 19, a detecting electrode 21 as a weight detecting means is formed at the center and a reference electrode 22 as a temperature correcting means is formed around the center by printing.

ダイアフラム19に被加熱物による荷重Pが加われば、
ダイアフラム19は破線に示すようにたわみ、検出電極に
より形成される静電容量Cwは変化する。しかし、検出電
極の周囲に配された基準電極22は支点であるシール材20
に近接しているためたわみにくく、荷重Pによる静電容
量Crの変化は僅かである。このように、静電容量Crと検
出容量Cwは同一材料でしかもごく近接して形成されてい
るため、温度特性はほぼ等しくなる。ここで、CwとCrを
測定し、両者の比をとることによって温度特性はうまく
消去できる。
When a load P due to a heated object is applied to the diaphragm 19,
The diaphragm 19 bends as shown by the broken line, and the capacitance Cw formed by the detection electrode changes. However, the reference electrode 22 arranged around the detection electrode is a fulcrum seal material 20.
, And the change in the capacitance Cr due to the load P is slight. As described above, since the capacitance Cr and the detection capacitance Cw are formed of the same material and in close proximity, the temperature characteristics become substantially equal. Here, the temperature characteristics can be successfully eliminated by measuring Cw and Cr and taking the ratio of both.

いま、センサーに荷重Pが全く加わっていない状態を
想定し、検出電極の面積をSw、基準電極の面積をSr、シ
ール材の厚みによって決定される電極間のギャップを
d、空気の誘電率εとすると、 となる。
Now, assuming that no load P is applied to the sensor at all, the area of the detection electrode is Sw, the area of the reference electrode is Sr, the gap between the electrodes determined by the thickness of the sealing material is d, and the dielectric constant of air ε. Then Becomes

ここでCw/Crの演算を行うと無荷重状態での比即ち、
初期比R0は、 となって電極間ギャップの項は完全に消去され、それぞ
れの電極面積の比で表される。
When calculating Cw / Cr here, the ratio in the no-load state, that is,
The initial ratio R 0 is Thus, the term of the gap between the electrodes is completely eliminated, and is expressed by the ratio of the respective electrode areas.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、この構成においては各電極の印刷位置
のバラツキ、ダイアフラム19と基板35の貼り合わせのバ
ラツキによって対となる電極の相対的位置関係にずれが
生じる。これにより(1)式における電極面積が等価的
に変わることになり初期比R0すなわち秤としての0点が
ばらつくことになる。この静電容量型圧力センサを重量
検出装置として用いる場合にはセンサの感度のバラツキ
を調整するための感度調整手段に加えて、0点のバラツ
キを調整するための0点調整手段を用いて、各センサー
に応じた調整を行う秤量性能を確保しなければならない
という課題があった。
<Problem to be Solved by the Invention> However, in this configuration, the relative positional relationship between the paired electrodes is shifted due to the variation in the printing position of each electrode and the variation in the bonding of the diaphragm 19 and the substrate 35. As a result, the electrode area in the equation (1) changes equivalently, and the initial ratio R 0, that is, the zero point as the balance varies. When this capacitance type pressure sensor is used as a weight detecting device, in addition to the sensitivity adjusting means for adjusting the variation of the sensitivity of the sensor, a zero point adjusting means for adjusting the variation of 0 points is used. There is a problem that it is necessary to secure weighing performance for performing adjustment according to each sensor.

また、基板18,ダイアフラム19がともにアルミナとい
う非常にもろい性質の材料である加熱装置というような
衝撃荷重の頻繁に発生する使用環境では、破壊という課
題は避けられない。またその保護のため種々の機構的あ
るいは構造的な対策も考案されている。(特開昭62−17
4094号公報参照)。
Further, in a use environment in which impact loads frequently occur, such as a heating device in which both the substrate 18 and the diaphragm 19 are made of a material having a very fragile property of alumina, the problem of destruction is inevitable. Various mechanical or structural measures have been devised for the protection. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-17
No. 4094).

その他にも、従来の構成においては基準容量および検
出容量を、それぞれ一対の端子から4本のリード線で外
部の検出回路に引き出す必要があり、作業工数上非常に
面倒であった。そしてリード線のフォーミングの違いに
より浮遊容量も異なってくるため、リード線の本数が多
いということはセンサー容量比の初期比R0のばらつきを
拡大させるというにもつながる。
In addition, in the conventional configuration, it is necessary to draw the reference capacitance and the detection capacitance from a pair of terminals to an external detection circuit with four lead wires, which is very troublesome in terms of man-hours. Since the stray capacitance also differs depending on the forming of the lead wire, the large number of lead wires leads to an increase in the variation in the initial ratio R0 of the sensor capacitance ratio.

そこで本発明は荷重0点における出力のばらつきを少
なく0点調整が不用でかつ衝撃荷重に対して破壊しにく
い重量検出装置を備えた加熱装置を提供するものであ
る。
Accordingly, the present invention provides a heating device provided with a weight detection device that has a small output variation at zero load, does not require zero-point adjustment, and is not easily broken by an impact load.

また第2の目的は、外部容量検出回路へのリード線の
引きだし本数を削減することによって、システムの簡素
化、工数の削減および浮遊容量の影響を抑制することに
ある。
A second object is to simplify the system, reduce man-hours, and suppress the influence of stray capacitance by reducing the number of lead wires to the external capacitance detection circuit.

<課題を解決するための手段> そこで前記第1の目的を達成するために本発明は、被
加熱物を収納する加熱室と、この加熱室に結合される加
熱手段と、被加熱物の重量を検出する荷重検出手段と、
検出した重量に応じて加熱手段への給電を変更する制御
部とを備え、重量検出手段は金属材料からなる共通電極
基板と、アルミナ焼結体の薄板からなるダイアフラム
と、共通電極基板とダイアフラムを両者の外周部にて互
いに結合するシール部と、ダイアフラムの中心部に形成
された検出電極と、検出電極の周囲の実質的にたわまな
い部分に形成された基準電極とからなり、共通電極基板
と検出電極間の検出容量と共通電極基板と基準容量間の
基準容量との比を計測し重量を検出する構成の静電容量
型重量センサを用いるものである。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the first object, the present invention provides a heating chamber for accommodating an object to be heated, heating means coupled to the heating chamber, and a weight of the object to be heated. Load detection means for detecting
A control unit that changes power supply to the heating means according to the detected weight, wherein the weight detection means includes a common electrode substrate made of a metal material, a diaphragm made of a thin plate of alumina sintered body, and a common electrode substrate and the diaphragm. A seal portion that is coupled to each other at the outer peripheral portions thereof, a detection electrode formed at the center of the diaphragm, and a reference electrode formed at a substantially unflexible portion around the detection electrode; An electrostatic capacitance type weight sensor is used which measures the ratio between the detection capacitance between the substrate and the detection electrode and the reference capacitance between the common electrode substrate and the reference capacitance to detect the weight.

また第2の目的を達成するために本発明は共通電極基
板を加熱装置本体の金属シャーシーと同電位の導電部に
接触させ、容量検出回路内のアース電位を同様に加熱装
置本体の金属シャーシーと同電位とし、アース電位と基
準電極間で基準容量を、アース電位と検出電極間で検出
容量をそれぞれ測定する構成としたものである。
Further, in order to achieve the second object, the present invention brings the common electrode substrate into contact with a conductive portion having the same potential as the metal chassis of the heating device main body, and similarly sets the ground potential in the capacitance detection circuit to the metal chassis of the heating device main body. The configuration is such that the reference potential is measured between the ground potential and the reference electrode, and the detection capacitance is measured between the ground potential and the detection electrode.

<作用> 本発明の加熱装置は、ダイアフラムと対向する基板を
金属材料からなる共通電極基板として構成することによ
って、両電極(基準電極,検出電極)から微小ギャップ
を隔てて見た共通電極基板は実質的に無限に広がる電極
とみなせる。従って、製造時に生じる、検出電極および
基準電極の印刷位置のずれ、ダイアフラムと共通電極基
板の貼り合わせのずれ等で、両電極と共通電極基板の相
対的な位置関係がずれても検出容量,基準容量は全くそ
の影響を受けないことになる。従って両容量の比をもっ
て重量を検出する方式においてはセンサーに荷重が印加
されていない状態での出力値は全く一定の値を示すこと
になり0点のばらつきを調整するような0点調整手段を
設ける必要がなくなる。これによりシステム全体が簡素
化できるとともに調整作業も省略化でき工数は大幅に削
減できる。そして荷重を支えうける側の基板が金属材料
で構成されているため衝撃荷重による基板のわれという
問題は生じなくなる。
<Operation> The heating device of the present invention is configured such that the substrate facing the diaphragm is configured as a common electrode substrate made of a metal material, so that the common electrode substrate viewed from both electrodes (reference electrode and detection electrode) with a small gap therebetween is formed. It can be regarded as an electrode that extends substantially infinitely. Therefore, even if the relative positional relationship between the two electrodes and the common electrode substrate is deviated due to the deviation of the printing position of the detection electrode and the reference electrode, the deviation of the bonding between the diaphragm and the common electrode substrate, and the like, which occur during the manufacturing, the detection capacitance and the reference are not changed. The capacity will not be affected at all. Therefore, in the method of detecting weight based on the ratio of the two capacities, the output value when no load is applied to the sensor shows a completely constant value. There is no need to provide them. As a result, the entire system can be simplified, the adjustment work can be omitted, and the man-hour can be greatly reduced. Since the substrate supporting the load is made of a metal material, the problem of the substrate being damaged by an impact load does not occur.

また共通電極基板が加熱装置本体の金属シャーシーに
接触し、かつ外部の容量検出回路のアース電位も同様に
金属シャーシーの電位となっているため、センサから外
部回路へのリード線の引きだしはダイアフラム側の基準
電極および検出電極からの2本だけですみ、システムの
簡素化が図れる。またリード線の浮遊容量による初期容
量比R0のばらつきも低減できる。
Also, since the common electrode substrate is in contact with the metal chassis of the main body of the heating device, and the ground potential of the external capacitance detection circuit is also the same as the potential of the metal chassis, the lead wire from the sensor to the external circuit is pulled out to the diaphragm side. Only two electrodes from the reference electrode and the detection electrode are required, and the system can be simplified. Further, variation in the initial capacitance ratio R0 due to the stray capacitance of the lead wire can be reduced.

<実施例> 以下、本発明における加熱装置を図面に基づいて説明
する。
<Example> Hereinafter, a heating device in the present invention will be described with reference to the drawings.

第3図は本発明に係わる加熱装置の本体斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view of the main body of the heating device according to the present invention.

本体1の前面には開閉自在に扉体2と、操作パネル3
が設けられている。操作パネル3上には、種々の加熱を
指令するキーボード4と、表示部5とが配置されてい
る。
A door 2 and an operation panel 3 are provided on the front of the main body 1 so as to be openable and closable.
Is provided. A keyboard 4 for instructing various kinds of heating and a display unit 5 are arranged on the operation panel 3.

第4図は本発明に係わる加速装置のシステム構成の一
実施例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the system configuration of the acceleration device according to the present invention.

操作パネル3上のキーボード4から入力された種々の
加熱指令は、制御部6によって解読され表示部5に所定
の表示が行われる。
Various heating commands input from the keyboard 4 on the operation panel 3 are decoded by the control unit 6 and a predetermined display is performed on the display unit 5.

加熱室7内の載置台8上に被加熱物9が載置され、加
熱手段10たるマグネトロンによって加熱される。マグネ
トロン10はドライバ11を介して、制御部6により給電を
制御される。
An object to be heated 9 is placed on a mounting table 8 in a heating chamber 7 and heated by a magnetron as a heating means 10. The power supply of the magnetron 10 is controlled by the control unit 6 via the driver 11.

載置台8は、被加熱物9の加熱ムラの改善を図るた
め、モーター12により加熱時に回転駆動される。そし
て、スラスト方向に自在に動くモーター12の支持回転軸
17の先端には静電容量型重量センサ13が機械的に係合さ
れ被加熱物9及び載置台8の重量が伝達される。
The mounting table 8 is rotated by a motor 12 at the time of heating in order to improve uneven heating of the object 9 to be heated. And, the support rotation axis of the motor 12 which freely moves in the thrust direction.
An electrostatic capacitance type weight sensor 13 is mechanically engaged with the tip of 17 to transmit the weight of the object 9 to be heated and the mounting table 8.

第1図は本発明に係わる静電容量型重量センサ13の構
造図の一実施例である。(a)は断面図、(b)はセン
サの展開図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the structure of the capacitance type weight sensor 13 according to the present invention. (A) is a sectional view, and (b) is a developed view of a sensor.

共通電極基板18は金属材料からなる平板、ダイアフラ
ム19はアルミナ磁器などのセラミック材料からなる平板
の絶縁物である。両者はある間隙dを保ちながら周囲を
シール材20で封じられる。シール材20の材料としてエポ
キシ樹脂系の接着剤、あるいはガラスフリットなどが用
いられる。ダイアフラム19の共通電極基板18との対向面
のほぼ中央部に検出電極21、そして検出電極21の外周の
シール材20に近接する部分に温度検出手段たる基準電極
22が印刷などにより形成されている。
The common electrode substrate 18 is a flat plate made of a metal material, and the diaphragm 19 is a flat plate made of a ceramic material such as alumina porcelain. Both are sealed with a sealing material 20 around the gap d. As a material of the sealing material 20, an epoxy resin adhesive, a glass frit, or the like is used. A detection electrode 21 is provided substantially at the center of the surface of the diaphragm 19 facing the common electrode substrate 18, and a reference electrode serving as a temperature detection means is provided at a portion of the outer periphery of the detection electrode 21 close to the sealing material 20.
22 is formed by printing or the like.

いま、共通電極基板18と検出電極21の間の静電容量を
検出容量15(以降Cw)、共通電極基板18と基準電極22の
間の静電容量を基準容量15(以降Cr)とする。ダイアフ
ラム19は、荷重Pが加われば破線で示すようにたわみ、
検出容量Cwは変化し、シール材20の近傍に配された基準
容量Crはほとんど変化しない。
Assume that the capacitance between the common electrode substrate 18 and the detection electrode 21 is a detection capacitance 15 (hereinafter Cw), and the capacitance between the common electrode substrate 18 and the reference electrode 22 is a reference capacitance 15 (hereinafter Cr). When a load P is applied, the diaphragm 19 bends as shown by a broken line,
The detection capacity Cw changes, and the reference capacity Cr arranged near the sealing material 20 hardly changes.

ここで、基準容量Crは検出容量Cwと同一材料で構成さ
れ、しかもごく近傍に配されているため両者とも温度特
性はほぼ一致していると考えられる。
Here, since the reference capacitance Cr is made of the same material as the detection capacitance Cw, and is arranged very close to each other, it is considered that both have substantially the same temperature characteristics.

この温度特性を消去する方法としてCw/Crというよう
に各容量の比をとる方法がある。
As a method for eliminating this temperature characteristic, there is a method of taking the ratio of each capacitance such as Cw / Cr.

このCw/crをRと定義し、Rの温度特性を計算すると となり、各容量の温度特性の差という形式となり両者が
うまく消去される。
When this Cw / cr is defined as R and the temperature characteristic of R is calculated, ## EQU1 ## and the difference is the form of the temperature characteristic of each capacitor, and both are well erased.

このような構成となっている本実施例では検出電極21
あるいは基準電極22に対向する電極が一枚の平坦な共通
電極基板18で構成されており、かつ電極間ギャップdは
浮遊容量に対して充分大きな値とするため100ミクロン
程度の微小なものとなっている。
In this embodiment having such a configuration, the detection electrode 21
Alternatively, the electrode facing the reference electrode 22 is formed of a single flat common electrode substrate 18, and the gap d between the electrodes is as small as about 100 microns in order to have a sufficiently large value with respect to the stray capacitance. ing.

この微小ギャップを隔てて、基準電極22および検出電
極21から共通電極基板18を見た立体角は360°となり無
限遠に広がる平板とみなせる。このことは基準電極22お
よび、検出電極21の印刷位置のずれあるいはダイアフラ
ム19と共通電極基板18の貼り合わせのずれというような
製造上の作業のバラツキがあろうとも、基準容量14およ
び検出容量15はそれぞれ一定の容量値を示すことにな
る。
The solid angle when viewing the common electrode substrate 18 from the reference electrode 22 and the detection electrode 21 across this minute gap is 360 °, which can be regarded as a flat plate extending to infinity. This means that the reference capacitance 14 and the detection capacitance 15 do not vary even if there is a variation in manufacturing work such as a deviation in the printing position of the reference electrode 22 and the detection electrode 21 or a deviation in the bonding between the diaphragm 19 and the common electrode substrate 18. Indicates a constant capacitance value.

その他にも容量値を決定するパラメーターとして、電
極間のギャップdがあるがこれに関しては荷重が印加さ
れていない状態ではダイアフラム19と共通電極基板18は
平行な位置関係であり各容量の除算を行えば(1)式で
示したように完全に消去できる。
As another parameter for determining the capacitance value, there is a gap d between the electrodes. In this state, when no load is applied, the diaphragm 19 and the common electrode substrate 18 have a parallel positional relationship, and the respective capacitances are divided. For example, it can be completely erased as shown by the equation (1).

第4図に戻り、検出容量15および基準容量14は容量検
出回路16で検出され、マイクロコンピューターで構成さ
れる制御部6で除算処理され容量比Rが計算される。
Returning to FIG. 4, the detection capacitance 15 and the reference capacitance 14 are detected by the capacitance detection circuit 16, and are subjected to division processing by the control unit 6 composed of a microcomputer to calculate the capacitance ratio R.

第5図は本発明の一実施例の静電容量型重量センサの
荷重特性図である。縦軸RはCw/Cr、横軸Wはセンサへ
の印加荷重である。このようにセンサへの印加荷重が0g
の点でのRのバラツキは殆ど生じないため0点における
秤としての調整は不用となる。あとはダイアフラムの厚
みできまる感度バラツキだけを調整すればよいため、シ
ステムが簡素化できるとともに秤量精度にまつわる調整
作業工数も大幅に削減できる。
FIG. 5 is a load characteristic diagram of the capacitance type weight sensor according to one embodiment of the present invention. The vertical axis R is Cw / Cr, and the horizontal axis W is the load applied to the sensor. Thus, the load applied to the sensor is 0 g
Since there is almost no variation in R at the point (1), adjustment as a balance at the point 0 is unnecessary. After that, it is only necessary to adjust the sensitivity variation which is determined by the thickness of the diaphragm, so that the system can be simplified and the man-hours for adjustment work relating to weighing accuracy can be greatly reduced.

次に感度調整の方法の一実施例と、それによって容量
比Rから重量wがどのように計算されるかを述べる。
Next, an embodiment of the method of adjusting the sensitivity and how the weight w is calculated from the volume ratio R by the method will be described.

制御部6では標準的な特性のセンサのW−R特性(仮
に第5図での(a)の曲線とする。) W=aR2+bR+c(a,b,c;定数) ……(2) という2次式で記憶している。もちろん、さらに高次の
式でこの曲線を表してもよい。
W-R characteristics of the sensor of the control unit 6 in a standard characteristic (tentatively called curve of (a) in FIG. 5.) W = aR 2 + bR + c (a, b, c; constant) (2) Is stored as a quadratic expression. Of course, this curve may be represented by a higher-order equation.

そして感度調整は加熱装置の0点である載置台8の荷
重条件で行う。例として(b)のセンサの感度調整につ
いて説明する。まず制御部6は容量比Rbを測定し(2)
式より載置台重量Wp′を算出する。これは、実際の載置
台重量Wpより重く、Wp/Wp′の補正係数を乗じれば感度
補正ができる。すなわち載置台の荷重条件で計算結果が
Wpとなるような感度補正係数を決めてやればよい。この
感度補正係数Wp/wp′は半固定ボリウムあるいは不揮発
性RAM等の記憶媒体を用いて記憶できることは言うまで
もない。
The sensitivity adjustment is performed under the load condition of the mounting table 8, which is the zero point of the heating device. As an example, the sensitivity adjustment of the sensor shown in FIG. First, the control unit 6 measures the capacitance ratio Rb (2)
The mounting table weight Wp 'is calculated from the equation. This is heavier than the actual mounting table weight Wp, and the sensitivity can be corrected by multiplying by the correction coefficient of Wp / Wp '. In other words, the calculation result under the load condition of the mounting table
What is necessary is just to determine the sensitivity correction coefficient which becomes Wp. It goes without saying that the sensitivity correction coefficient Wp / wp 'can be stored using a storage medium such as a semi-fixed volume or a non-volatile RAM.

以降、重量Wは測定した容量比Rから(2)式の関係
で計算した値に、記憶媒体から読み取った感度補正係数
を乗じるというシーケンスで算出できる。
Thereafter, the weight W can be calculated by a sequence of multiplying the value calculated from the measured capacity ratio R by the relationship of the formula (2) by the sensitivity correction coefficient read from the storage medium.

次に第6図を用いてこの静電容量型重量センサの実装
構造の一例を示す。加熱室7の底部にモーター取り付け
金具25がスポット溶接で取り付けられ、そこにビス締め
によりモーター12とセンサ固定金具26が取り付けられて
いる。静電容量型重量センサ13はセンサ固定金具26の上
に載置され、センサ全体を覆い電磁的にシールドする金
属性のセンサカバー29により固定されている。センサカ
バー29はつめ部29−a,29−bをもちセンサ固定金具26に
穿った穴に挿入した後、先端を折り曲げることによって
固定されている。ダイアフラム19のほぼ中央部には荷重
を受け、かつ一定加圧面積でダイアフラム19を加圧する
ようにダイアフラム19との接触面を平面構造とした荷重
伝達部材28が載置されている。荷重伝達部材28はモータ
ー12により回転駆動されスラスト方向に移動自在な支持
回転軸27の下端部直下に配置されている。また荷重伝達
部材28は上部が砲弾状の形状となりセンサカバー29に穿
った穴から上部が突出し、その穴径と突出した部分の直
径とに適当なクリアランスをもたせることにより水平方
向の位置規制をおこない、かつ垂直方向には移動自在な
構成となっている。
Next, an example of a mounting structure of the capacitance type weight sensor will be described with reference to FIG. The motor mounting bracket 25 is mounted on the bottom of the heating chamber 7 by spot welding, and the motor 12 and the sensor mounting bracket 26 are mounted thereon by screwing. The capacitance type weight sensor 13 is mounted on a sensor fixing bracket 26, and is fixed by a metallic sensor cover 29 that covers the entire sensor and electromagnetically shields the sensor. The sensor cover 29 has claws 29-a and 29-b, is inserted into a hole formed in the sensor fixing bracket 26, and is fixed by bending the tip. A load transmitting member 28 having a planar contact surface with the diaphragm 19 is mounted on a substantially central portion of the diaphragm 19 so as to receive a load and press the diaphragm 19 with a constant pressing area. The load transmitting member 28 is disposed just below the lower end of a support rotating shaft 27 that is driven to rotate by the motor 12 and is movable in the thrust direction. In addition, the load transmitting member 28 has a shell-shaped upper portion and the upper portion protrudes from a hole drilled in the sensor cover 29, and has a proper clearance between the hole diameter and the diameter of the protruding portion, thereby performing horizontal position regulation. , And movable vertically.

このような構成によって、被加熱物9および載置台8
の荷重は支持回転軸17、荷重伝達部材28を通じて静電容
量型重量センサ13に伝達されることになる。
With such a configuration, the object to be heated 9 and the mounting table 8
Is transmitted to the capacitance type weight sensor 13 through the support rotating shaft 17 and the load transmitting member 28.

このように本実施例では共通電極基板18が衝撃強さに
優れた金属材料で形成されているため、被加熱物の載置
台上での落下等、使用上の種々の衝撃荷重に対して共通
電極基板18が破壊するという問題は一切発生しなくなり
機械的に堅牢な構造となる。
As described above, in this embodiment, since the common electrode substrate 18 is formed of a metal material having excellent impact strength, the common electrode substrate 18 is commonly used for various impact loads in use, such as a drop of an object to be heated on a mounting table. The problem that the electrode substrate 18 is broken does not occur at all, and the structure becomes mechanically robust.

さて次に第2図を用いて具体的な回路構成の一例を示
す。制御部6はマイコンにより形成され、キーボード4
はキーマトリクスを形成し、入力端子I0〜I3に接続され
る。表示手段5たる蛍光表示管は、デジット制御信号S0
〜S4と表示データ信号O0〜O7によりダイナミック点灯制
御される。
Next, an example of a specific circuit configuration will be described with reference to FIG. The control unit 6 is formed by a microcomputer, and includes a keyboard 4
Form a key matrix is connected to the input terminal I 0 ~I 3. The fluorescent display tube as the display means 5 receives the digit control signal S 0.
Are dynamic lighting control by to S 4 and the display data signal O 0 ~ O 7.

ドライバ11はリレー29と高圧昇圧部30よりり成り、RL
Y信号によりマグネトロン10への給電を司る。
The driver 11 is composed of a relay 29 and a high voltage booster 30,
Controls power supply to magnetron 10 by Y signal.

容量検出回路16はオペアンプによる無安定マルチバイ
ブレーターからなる単一の発振回路35、スイッチング手
段32とから構成される。スイッチング手段32は検出容量
Cwと基準容量Crとを交互に切り換え、マイコン6の内蔵
カウンターの入力端子Tcに入力する。この切り換えを制
御するのは、切り換えゲート信号E0である。
The capacitance detection circuit 16 includes a single oscillation circuit 35 composed of an astable multivibrator using an operational amplifier, and switching means 32. The switching means 32 has a detection capacity.
Cw and the reference capacitance Cr are alternately switched and input to the input terminal Tc of the built-in counter of the microcomputer 6. To control the switching is switching gate signal E 0.

スイッチング手段32はアナログスイッチによって構成
されているが、これは他の半導体スイッチング手段で
も、またリレーでも実現できる。
The switching means 32 is constituted by an analog switch, but this can be realized by other semiconductor switching means or a relay.

33は電圧変換および波形整形をするレベルシフト回路
であり、必要に応じて適宜付加すればよい。
Reference numeral 33 denotes a level shift circuit that performs voltage conversion and waveform shaping, and may be added as needed.

例えば、アナログスイッチはupc−4066、オペレアン
プはTL082、マイコンはMB−88515で実現できるが、これ
に相当する機能を有するものであれば利用できるのは言
うまでない。ここで用いた発振回路35の発振周期Tはオ
ペアンプの端子の出力の矩形波信号が反転した時点か
ら考え、リード線34によって引き出された容量C(Cwか
Crかはスイッチング手段32によって選択される。)と抵
抗R3との時定数によって端子の電圧が変化し、抵抗R1
とR2の分圧によって決まる端子の電圧と同じになった
時点で再び端子の出力が反転すると考えて計算すると T=2CR3・1n(1+2R1/R2) ……(3) スイッチング手段32で検出容量14側を選択した時の周
波数をFw、基準容量15側を選択した時の周波数をFrとす
ると両周波数はそれぞれ となる。発振回路は同一としているためマイコン6の内
部で測定した周波数からFr/Fwの演算を行うと共通項に
ついては全く消去され Fr/Fw=Cw/Cr となり、目的とする容量比を測定することができる。
For example, an analog switch can be realized by upc-4066, an operational amplifier can be realized by TL082, and a microcomputer can be realized by MB-88515, but it goes without saying that any device having a function corresponding thereto can be used. The oscillation cycle T of the oscillation circuit 35 used here is considered from the time when the rectangular wave signal output from the terminal of the operational amplifier is inverted, and the capacitance C (Cw
Cr is selected by the switching means 32. ) And the voltage of the terminal is changed by the time constant of the resistor R 3, the resistor R 1
And minute when the output again terminal when it becomes equal to the voltage of the determined terminal by pressure is calculated believe inverted T = 2CR 3 · 1n (1 + 2R 1 / R 2) of R 2 ...... (3) switching means 32 If the frequency when the detection capacitor 14 side is selected is Fw and the frequency when the reference capacitor 15 side is selected is Fr, both frequencies are respectively Becomes Since the oscillation circuit is the same, when the calculation of Fr / Fw is performed from the frequency measured inside the microcomputer 6, the common term is completely eliminated and Fr / Fw = Cw / Cr, and the target capacitance ratio can be measured. it can.

本実施例ではセンサ固定金具26の上に、静電容量型重
量センサ13を載置し、共通電極基板18と接触させること
により加熱装置本体の金属シャーシーとの同電位化を図
っている。またこの電位は一般に回路上のアース電位と
なっているため、容量検出回路16ではアース電位と基準
電極間の容量を基準容量Crとして、またアース電位と検
出電極間の容量を検出容量Cwとして測定すればよいた
め、静電容量型重量センサ13からのリード線の引き出し
は2本となり組立の工数が削減できる。またリード線の
数が削減されることにより、センサ容量が受ける浮遊容
量の影響も低減され、無荷重状態での容量比のバラツキ
(荷重0点のバラツキ)の縮小に寄与することになる。
さらには、センサの周囲を取り囲む加熱装置本体の金属
シャーシーが全て共通電極基板18の電位となるため電磁
的なシールド効果も向上する。
In the present embodiment, the capacitance type weight sensor 13 is placed on the sensor fixing bracket 26 and brought into contact with the common electrode substrate 18 so as to make the potential of the heating device main body equal to that of the metal chassis. Since this potential is generally the ground potential on the circuit, the capacitance detection circuit 16 measures the capacitance between the ground potential and the reference electrode as a reference capacitance Cr, and measures the capacitance between the ground potential and the detection electrode as a detection capacitance Cw. Therefore, the number of lead wires drawn from the capacitance type weight sensor 13 is two, and the number of assembling steps can be reduced. Further, by reducing the number of lead wires, the influence of the stray capacitance on the sensor capacitance is also reduced, which contributes to the reduction of the variation of the capacitance ratio in the no-load state (the variation of the zero load point).
Further, since the metal chassis of the heating device body surrounding the sensor is all at the potential of the common electrode substrate 18, the electromagnetic shielding effect is also improved.

<発明の効果> 以上のように請求項(1)の加熱装置においては、以
下の効果がえられる。
<Effects of the Invention> As described above, the following effects can be obtained in the heating device of the first aspect.

(1)ダイアフラムと対向する基板を金属材料からなる
導電性の共通電極基板とすることによって、両電極(基
準電極,検出電極)から微小ギャップを隔てて見た共通
電極基板は実質的に無限に広がる電極とみなせ、共通電
極基板−検出電極間の検出容量ならびに、共通電極基板
−基準電極間の基準容量は、製造時の電極印刷位置のば
らつき、ダイアフラムと共通電極基板の貼り合わせのば
らつきの影響を全く受けず、ほぼ一定の値を示す。従っ
て両容量比をもって重量を検出する方法においてはセン
サに荷重が印加されていない状態での出力値は一定の値
となり0点ばらつきを調整する0点調整手段を設ける必
要がなく、調整工数が大幅に削減できるとともに、シス
テムの簡素化が実現できる。
(1) Since the substrate facing the diaphragm is a conductive common electrode substrate made of a metal material, the common electrode substrate viewed from both electrodes (reference electrode and detection electrode) with a small gap therebetween is substantially infinite. The detection capacity between the common electrode substrate and the detection electrode and the reference capacitance between the common electrode substrate and the reference electrode depend on the variation in electrode printing position during manufacturing and the variation in bonding between the diaphragm and the common electrode substrate. And show a substantially constant value. Therefore, in the method of detecting weight based on the ratio of both capacitances, the output value when no load is applied to the sensor becomes a constant value, and it is not necessary to provide a zero-point adjusting means for adjusting the zero-point variation. And the system can be simplified.

(2)共通電極基板が靱性に優れ応力破壊の生じにくい
金属材料で構成できるため、対衝撃性は向上する。
(2) Since the common electrode substrate can be made of a metal material having excellent toughness and less likely to cause stress breakdown, impact resistance is improved.

また請求項(2)の加熱装置は、 (1)共通電極基板が加熱装置本体の金属シャーシーに
接触し、かつ外部の容量検出回路のアース電位も同様に
金属シャーシーの電位となっているため、センサから容
量検出回路へのリード線の引き出しはダイアフラム側の
基準電極および検出電極からの2本だけですみシステム
の簡素化が図れる。
(1) Since the common electrode substrate is in contact with the metal chassis of the main body of the heating device, and the ground potential of the external capacitance detection circuit is also the same as the potential of the metal chassis. Only two wires need to be drawn from the sensor to the capacitance detection circuit from the reference electrode and the detection electrode on the diaphragm side, and the system can be simplified.

(2)センサの周囲を取り巻く金属シャーシーが全て共
通電極基板の電位と同じになるため電磁的シールド効果
は向上する。
(2) Since the metal chassis surrounding the sensor is all at the same potential as the common electrode substrate, the electromagnetic shielding effect is improved.

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

第1図(a)は本発明の一実施例の重量検出機能付加熱
調理器に係わる静電容量型重量センサの断面図,(b)
は同構成分解図、第2図は同加熱調理器の回路図、第3
図は同加熱調理器の本体斜視図、第4図は同加熱調理器
の構成を示すブロック図、第5図は同加熱調理器に係わ
る静電容量型重量センサの特性図、第6図は同センサの
実装構造図、第7図(a)は従来の加熱装置に係わる静
電容量型重量センサの断面図,(b)は同構成分解図で
ある。 1……加熱装置本体、6……制御部、7……加熱室、8
……載置台、9……被加熱物、10……加熱手段、13……
静電容量型重量センサ、14……基準容量、15……検出容
量、16……容量検出回路、18……共通電極基板、19……
ダイアフラム、20……シール材、21……検出電極、22…
…基準電極。
FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of a capacitive weight sensor relating to a heat cooker with a weight detection function according to one embodiment of the present invention, and (b).
Is an exploded view of the same configuration, FIG. 2 is a circuit diagram of the cooking device, and FIG.
Fig. 4 is a perspective view of the main body of the cooking device, Fig. 4 is a block diagram showing a configuration of the cooking device, Fig. 5 is a characteristic diagram of a capacitance type weight sensor related to the cooking device, and Fig. 6 is a characteristic diagram of the cooking device. FIG. 7A is a sectional view of a capacitance type weight sensor relating to a conventional heating device, and FIG. 7B is an exploded view of the same structure. 1 ... heating device main body, 6 ... control unit, 7 ... heating chamber, 8
...... Mounting table, 9 ... Heated object, 10 ... Heating means, 13 ...
Capacitance type weight sensor, 14 ... Reference capacitance, 15 ... Detection capacitance, 16 ... Capacitance detection circuit, 18 ... Common electrode substrate, 19 ...
Diaphragm, 20 …… Seal material, 21 …… Detection electrode, 22…
... reference electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−68884(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenzo Koji 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-2-68884 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被加熱物を載置する加熱室と、前記加熱室
に結合される加熱手段と、重量を検出する重量検出手段
と、前記重量検出手段の出力データから被加熱物の重量
を計測しその重量に応じて前記加熱手段への給電を変更
する制御部とを備え、前記重量検出手段は、金属材料か
らなる共通電極基板と、アルミナ焼結体の薄板からなり
所定間隔をあけて前記共通電極基板と対向するダイアフ
ラムと前記共通電極基板と前記ダイアフラムを両者の外
周部にて互いに結合するシール部と、前記ダイアフラム
の前記共通電極基板との対向面の中心部に形成された前
記被加熱物の重量を感知する検出電極と、前記検出電極
の周囲で実質的に前記ダイアフラムがたわまない部分に
形成された基準電極とよりなり、前記共通電極基板と前
記検出電極の間の静電容量である検出容量と前記共通電
極基板と前記基準電極との間の静電容量である基準容量
との比を計測して重量を測定する構成とした重量検出機
能付加熱調理器。
1. A heating chamber for placing an object to be heated, a heating means coupled to the heating chamber, a weight detecting means for detecting a weight, and a weight of the object to be heated based on output data of the weight detecting means. A control unit for measuring and changing power supply to the heating means in accordance with the weight thereof, wherein the weight detection means comprises a common electrode substrate made of a metal material and a thin plate of an alumina sintered body, and is spaced apart by a predetermined distance. A diaphragm opposing the common electrode substrate, a seal portion connecting the common electrode substrate and the diaphragm to each other at an outer peripheral portion thereof, and a cover formed at a central portion of a surface of the diaphragm opposing the common electrode substrate. A detection electrode for sensing the weight of the heated object, and a reference electrode formed in a portion where the diaphragm does not bend substantially around the detection electrode, between the common electrode substrate and the detection electrode Weight detection function with cooking device has a configuration for measuring the weight ratio of the reference capacitance is a capacitance is measured between the detected capacitance is the capacitance the common electrode substrate and the reference electrode.
【請求項2】加熱室本体を形成する金属シャーシーと、
被加熱物の重量に感応する静電容量型重量センサと、ア
ース電位が前記金属シャーシーと同電位であり前記静電
容量型重量センサの静電容量を検出する容量検出手段
と、前記容量検出手段の出力データから被加熱物の重量
を計測する制御部とを備え、前記静電容量型重量センサ
は金属材料からなり前記金属シャーシーと接触する共通
電極基板と、アルミナの焼結体の薄板からなり所定間隔
をあけて前記共通電極基板と対向するダイアフラムと、
前記共通電極基板と前記ダイアフラムを両者の外周部に
て互いに結合するシール部と、前記ダイアフラムの前記
共通電極基板との対向面の中心部に形成され前記被加熱
物の重量を感知する検出電極と、前記検出電極の周囲で
実質的に前記ダイアフラムがたわまない部分に形成され
た基準電極とよりなり、前記容量検出手段はアース電位
と前記検出電極の検出容量と前記アース電位と前記基準
電極との基準容量を測定し、前記制御部によって前記基
準容量と前記検出容量との比を計算して重量を求める構
成とした重量検出機能付加熱調理器。
2. A metal chassis forming a heating chamber main body,
A capacitance-type weight sensor responsive to the weight of the object to be heated, capacitance detection means for detecting the capacitance of the capacitance-type weight sensor having the same ground potential as the metal chassis, and the capacitance detection means A controller for measuring the weight of the object to be heated from the output data of the capacitor, wherein the capacitance-type weight sensor is made of a metal material and is in contact with the metal chassis, and is made of a thin plate of a sintered body of alumina. A diaphragm facing the common electrode substrate at a predetermined interval,
A seal portion that couples the common electrode substrate and the diaphragm to each other at an outer peripheral portion thereof, and a detection electrode formed at a central portion of a surface of the diaphragm facing the common electrode substrate and sensing the weight of the object to be heated, And a reference electrode formed substantially in a portion where the diaphragm does not bend around the detection electrode, wherein the capacitance detecting means includes a ground potential, a detection capacitance of the detection electrode, the ground potential, and the reference electrode. And a control unit for calculating a ratio between the reference capacity and the detection capacity to obtain a weight, thereby obtaining a weight detection function-added heat cooker.
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