| 【発明の名称】 |
圧力検出回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 有二
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例する感圧抵抗センサからなる圧力検出回路であって、前記圧力検出回路は、少なくとも前記感圧抵抗センサを同一の圧力検出箇所に２個配設してなり、前記２個の感圧抵抗センサ１，２による検出値を積算せしめ、検出電圧Ｖ２がほぼ一次関数で変化するよう構成したことを特徴とする圧力検出回路。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例する感圧抵抗センサを用いた圧力検出回路にかかわり、特には、検出電圧がほぼ一次関数で変化するようして、圧力値の検出が容易にできるよう構成した圧力検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より感圧抵抗センサを用いた圧力検出回路が各種提案されている。また、これらの圧力検出回路により圧力値を検出する場合、一般的には、１個の感圧抵抗センサが用いられており、この１個の感圧抵抗センサによって検出された抵抗値の変化を直接データとして取り込み、演算処理回路等により補正処理を施して圧力値を求めるよう構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した検出回路で使用されていた感圧抵抗センサの特性を図４に示した。図示する如く、抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例しており、次の式で近似される。
ｇ＝１／Ｒ＝（１／Ｒ0 ）×√Ｆ但し、 Ｒ ： 感圧抵抗値ｇ ： コンダクタンス値Ｒ0 ： 係数Ｆ ： 印加圧力そして、負荷である印加圧力Ｆを段々大きくしていくと、印加圧力Ｆが大きくなるにしたがって、一定の圧力変化に対して感圧抵抗センサにより検出される抵抗値の変化が小さくなっていた。従って、印加圧力Ｆが大きな部分における検出精度は、印加圧力Ｆが小さな部分の検出精度に比べ必然的に悪かった。このため、印加圧力Ｆの大きな部分においても精度良く圧力値を検出するには、演算処理回路を用いた複雑な補正が必要となり、圧力検出回路が高価になるばかりか、補正演算処理に時間を要する難点があった。
【０００４】そこで本発明の目的は、印加する圧力値を増加させた時の抵抗値の変化がたとえ小さくても、簡便な手段により圧力値を精度良く求めることが可能で、安価な圧力検出回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の観点では、本発明は、抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例する感圧抵抗センサからなる圧力検出回路であって、前記圧力検出回路は、少なくとも前記感圧抵抗センサを同一の圧力検出箇所に２個配設してなり、前記２個の感圧抵抗センサ１，２による検出値を積算せしめ、検出電圧がほぼ一次関数で変化するよう構成したことを特徴とする圧力検出回路を提供する。
【０００６】上記観点による圧力検出回路では、抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例する感圧抵抗センサを同一の圧力検出箇所に２個配設し、２個の感圧抵抗センサによる検出値を積算することで、検出電圧をほぼ一次関数で変化させて圧力値の検出を容易にすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態によりさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【０００８】−実施形態−図１は、本発明の実施形態にかかる圧力検出回路の回路図、図２は、感圧抵抗センサの構成を示す説明図で、同図（ａ）は感圧抵抗センサを２個重ねた例、同図（ｂ）は感圧抵抗センサを２個並列にした例を示す簡単な説明図である。図３は、本発明の実施形態にかかる圧力検出回路の特性図である。
【０００９】図において、１，２はそれぞれ感圧抵抗センサであり、図２（ａ）に図示する如く、２個の感圧抵抗センサ１，２を接着材等により重ねて貼り合わせたり、図２（ｂ）に図示する如く、２個の感圧抵抗センサ１，２を接着材等により並列に貼り合わせて構成されている。そして、圧力検出回路は、抵抗値がそれぞれＲｓ１，Ｒｓ２で示される２個の感圧抵抗センサ１，２と、２個のＯＰアンプ３，４と、２個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、２個の固定抵抗器Ｒ１，Ｒ２およびダイオードＤとから構成されている。具体的には、第一のＯＰアンプ３の＋端子には、基準電圧Ｖ１が入力されており、ＯＰアンプ３の出力端子にはトランジスタＴｒ１のベースが接続され、トランジスタＴｒ１には感圧抵抗センサ１がエミッタ抵抗として接続されている。また、感圧抵抗センサ１の両端には、ＯＰアンプ３の制御により基準電圧Ｖ１と同じ電圧が印加される。また、トランジスタＴｒ１のコレクタには、電源電圧ＶＤより固定抵抗器Ｒ１とダイオードＤの直列回路が接続されている。そして、このように接続された固定抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ、トランジスタＴｒ１、感圧抵抗センサ１とは第１の電圧増幅回路を構成している。さらに、トランジスタＴｒ１のコレクタには、トランジスタＴｒ２のベースが接続され、トランジスタＴｒ２には、電源電圧ＶＤより感圧抵抗センサ２がエミッタ抵抗として接続されている。また、トランジスタＴｒ２のコレクタは、固定抵抗器Ｒ２を通して接地されている。そして、このように接続された感圧抵抗センサ２、トランジスタＴｒ２、固定抵抗器Ｒ２とは第２の電圧増幅回路を構成している。なお、トランジスタＴｒ２のコレクタは、第２のＯＰアンプ４の＋端子に接続されており、インピーダンス変換されて検出電圧Ｖ２が出力される。
【００１０】このように構成された圧力検出回路では、第１の電圧増幅回路と第２の電圧増幅回路の増幅率の掛け算により増幅度が決定され検出電圧Ｖ２が出力される。ここで、第１の電圧増幅回路の増幅率は、Ｒ１／Ｒｓ１であり、第２の電圧増幅回路の増幅率は、Ｒ２／Ｒｓ２で表される。従って、この圧力検出回路における検出電圧Ｖ２は、次の計算式（１）により近似的に表される。
Ｖ２＝Ｖ１×（Ｒ１／Ｒｓ１）×（Ｒ２／Ｒｓ２） （１）
また、感圧抵抗センサ１，２の圧力に対する特性は、それぞれ次式（２），（３）により近似される。
１／Ｒs1＝（１／Ｒs10 ）×√Ｆ （２）
１／Ｒs2＝（１／Ｒs20 ）×√Ｆ （３）
但し、Ｒs10,Ｒs20 は係数である。そして、上記（１），（２），（３）式より、検出電圧Ｖ２は、次の一次関数式で近似的に表される。
Ｖ２＝Ｖ１×（Ｒ１／Ｒs10 ）×（Ｒ２／Ｒs20 ）×Ｆまた、実測データによれば、２個の感圧抵抗センサ１，２を用いてなる圧力検出回路による検出電圧Ｖ２は、図３に図示する如く、圧力変化に対してほぼ一次関数で変化するようになった。この結果、検出電圧Ｖ２から圧力変化の検出が容易に行えるようになった。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、抵抗値の変化が印加圧力のほぼマイナス１／２乗に比例する感圧抵抗センサを同一の圧力検出箇所に２個配設し、２個の感圧抵抗センサによる検出値を積算せしめ、検出電圧をほぼ一次関数で変化させる簡便な手段で、圧力値の検出を容易に行うことができた。また、回路構成が簡単で安価な圧力検出回路が得られる。等その実用上の効果は大きなものがある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３４１４
【氏名又は名称】東京特殊電線株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２８日（１９９９．１０．２８） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４６４４（Ｐ２００１−１２４６４４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０６４８０ |
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