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電子秤(クッキングスケール)の仕組み

小売店や家庭用の秤(はかり)といえば、昔はバネの弾性や回転モーメントを利用した上皿秤でした。 ところが、スーパーのレジが機械式から電子式に変わったように秤も写真のような電子式に変わりました。
TANITAの家庭用クッキングスケールKD-176
(写真はTANITAの家庭用クッキングスケールKD-176)

電子式になっての利点は、空容器の重さを自動的に引いてくれることでしょう。 たとえば、ステンレスボールに小麦粉500グラムを取りたいときには、先ず、空のボールを秤に載せてから「0」を指示させ、 次に秤の指示値が500グラムになるまで小麦粉をボールに入れれば済みます。 従来の秤では、ステンレスボールの重さ+500グラムを計算して憶えておかなければなりませんでした。

さて、電子式の秤の原理はどうなっているのでしょうか。
上写真のクッキングスケールの上皿(重量を知りたい物を載せる部分)をとってみました。
家庭用電子式クッキングスケールの内部
左の円い物が上皿の裏側で、重さ(力)の大きさを電気変化にする重要なパーツはこの部分に付いていました。 右は本体で、電池ケース、液晶ディスプレー、スイッチと、入力出力部分を含めたワンチップマイコンが入っていると思われます。 右側はプログラム次第で何にでもなる汎用回路でしょう。
家庭用電子式クッキングスケールの重さを電気変化に変える部分
力を電気に変える部分は上写真の孔が開いた四角のアルミ棒と、上下に付いている物です。
模式図で表すと下図になります。
重さを電気変化に変える部分の模式図
金属棒の一端(図では右側)を支え、他端に力を加えると金属棒は下方向に曲がります。 このとき、金属棒の上側は伸び、金属棒の下側は圧縮されますから、金属棒の上側と下側に「歪ゲージ(変形すると電気抵抗値が通常の抵抗体より大きく変化するもの)を貼っておけば、 金属棒の曲がる度合いが電気抵抗の変化となって計測できます。 金属棒の曲がり具合は作用する力の大きさ(重量計では重さ)と相関していますから、電気抵抗値から重さが判ることになります。
金属棒に孔を開けているのは、重さの範囲を調整するためでしょう。少しの力でも曲がるように孔を開けておけば軽い物でも量れます。
電子式の重量計は機械部分は極めて簡単な構造ですが、落としたりして強い衝撃が加わったり、定格を超える重い物を量ったりしたときには故障することがあります。 これは、金属棒に貼ってある歪ゲージが剥がれたり、歪ゲージ内で断線することがあるからです。





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