JPH06103233B2 - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
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- JPH06103233B2 JPH06103233B2 JP63081869A JP8186988A JPH06103233B2 JP H06103233 B2 JPH06103233 B2 JP H06103233B2 JP 63081869 A JP63081869 A JP 63081869A JP 8186988 A JP8186988 A JP 8186988A JP H06103233 B2 JPH06103233 B2 JP H06103233B2
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
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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、圧電型圧力センサ、特に、マトリクス状に配
置された複数個のセンサ素子により接触圧力分布を検出
する圧電型圧力センサに関する。
置された複数個のセンサ素子により接触圧力分布を検出
する圧電型圧力センサに関する。
［従来の技術］ 圧電素子をマトリクス状に配置して接触圧力分布を検出
する圧電型圧力分布センサの構成として、たとえば特開
昭62−297735号には、第５図に示すような構成が示され
ている。
する圧電型圧力分布センサの構成として、たとえば特開
昭62−297735号には、第５図に示すような構成が示され
ている。
第５図では、圧電素子2a,2b,…が５行５列のマトリクス
状に配置されている。圧電素子2a,2b,…の一方の電極に
は、行ごとに接続線A1，A2，…が接続されている。ま
た、圧電素子2a,2b,…の他方の電極には、列ごとに接続
線B1，B2，…が電気的に接続されている この第５図の構成によれば、各行あるいは各列ごとに１
本の配線が必要となるだけであるので、リード線の数を
減らし、後段の切換回路の簡略化を図ることができるよ
うになる。
状に配置されている。圧電素子2a,2b,…の一方の電極に
は、行ごとに接続線A1，A2，…が接続されている。ま
た、圧電素子2a,2b,…の他方の電極には、列ごとに接続
線B1，B2，…が電気的に接続されている この第５図の構成によれば、各行あるいは各列ごとに１
本の配線が必要となるだけであるので、リード線の数を
減らし、後段の切換回路の簡略化を図ることができるよ
うになる。
［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の圧電型圧力分布センサでは、たとえば圧電素
子2aにおける圧力を測定する場合には、圧電素子2aに生
じた歪に基づく電位差を、接続線A1と接続線B1との間で
測定する。
子2aにおける圧力を測定する場合には、圧電素子2aに生
じた歪に基づく電位差を、接続線A1と接続線B1との間で
測定する。
ところがこの構成では、たとえば、接続線A1−圧電素子
2b−接続線B2−圧電素子2c−接続線A2−圧電素子2d−接
続線B1のような閉回路も同時に形成されている。したが
って、圧電素子2aにおける電位差を測定する場合に、他
の閉回路を形成する素子2b,2c,2dなどが測定結果に影響
を及ぼすことになる。
2b−接続線B2−圧電素子2c−接続線A2−圧電素子2d−接
続線B1のような閉回路も同時に形成されている。したが
って、圧電素子2aにおける電位差を測定する場合に、他
の閉回路を形成する素子2b,2c,2dなどが測定結果に影響
を及ぼすことになる。
このため、前記従来の構成では、測定しようとする圧電
素子以外の圧電素子が干渉することになり、正確な圧力
を検出することができない。
素子以外の圧電素子が干渉することになり、正確な圧力
を検出することができない。
本発明の目的は、リード線の数を増やすことなくかつ後
段の切換回路を複雑化することなく、測定しようする圧
電素子以外の圧電素子の干渉を防止し、正確に圧力を検
出することのできる圧電型圧力センサを提供することに
ある。
段の切換回路を複雑化することなく、測定しようする圧
電素子以外の圧電素子の干渉を防止し、正確に圧力を検
出することのできる圧電型圧力センサを提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る圧電型圧力センサは、マトリクス状に配置
された複数個のセンサ素子により、接触圧力分布を検出
する圧電型圧力センサである。そして、本発明では、各
センサ素子は、圧電素子と圧電素子に接続されたスイッ
チング手段とをそれぞれ有している。さらに、本発明に
係る圧電型圧力センサは、マトリクス状の行・列方向の
うちの一方向に延びる、スイッチング手段を切換えるた
めの複数本の制御線と、行・列方向のうちの他方向に延
び、圧電素子への接続がスイッチング手段により切換え
られる複数本の読取線と、読取線に接続され、対応の圧
電素子に蓄積された電荷量を検出するための積分回路と
を含んでいる。
された複数個のセンサ素子により、接触圧力分布を検出
する圧電型圧力センサである。そして、本発明では、各
センサ素子は、圧電素子と圧電素子に接続されたスイッ
チング手段とをそれぞれ有している。さらに、本発明に
係る圧電型圧力センサは、マトリクス状の行・列方向の
うちの一方向に延びる、スイッチング手段を切換えるた
めの複数本の制御線と、行・列方向のうちの他方向に延
び、圧電素子への接続がスイッチング手段により切換え
られる複数本の読取線と、読取線に接続され、対応の圧
電素子に蓄積された電荷量を検出するための積分回路と
を含んでいる。
［作用］ マトリクス状に配置された複数個のセンサ素子中の或る
センサ素子における接触圧力を検出する場合には、その
センサ素子のスイッチング手段を切換えるための制御線
を用いて、そのセンサ素子の圧電素子に対し対応する読
取線を接続状態とする。積分回路は、加圧により圧電素
子に蓄積されていた電荷量をその読取線を通して検出す
る。
センサ素子における接触圧力を検出する場合には、その
センサ素子のスイッチング手段を切換えるための制御線
を用いて、そのセンサ素子の圧電素子に対し対応する読
取線を接続状態とする。積分回路は、加圧により圧電素
子に蓄積されていた電荷量をその読取線を通して検出す
る。
その検出動作において、他のセンサ素子におけるスイッ
チング手段を切断状態としておけば、他のセンサ素子の
圧電素子が圧力測定に干渉することはない。したがっ
て、マトリクス状に配置された各センサ素子において、
それぞれ正確に圧力が検出できるようになる。
チング手段を切断状態としておけば、他のセンサ素子の
圧電素子が圧力測定に干渉することはない。したがっ
て、マトリクス状に配置された各センサ素子において、
それぞれ正確に圧力が検出できるようになる。
制御線および読取線を順次切換えることにより、任意の
圧電素子における圧力を、他の圧電素子の干渉を受ける
ことなく次々と測定することができる。これによって、
各圧電素子における圧力を順次検出し、正確な圧力分布
を知ることができる。
圧電素子における圧力を、他の圧電素子の干渉を受ける
ことなく次々と測定することができる。これによって、
各圧電素子における圧力を順次検出し、正確な圧力分布
を知ることができる。
一方、外部接続のための配線の数は、行・列方向に配置
された制御線と読取線とに対応する数が必要とされるだ
けであるので、前記第５図の従来例と同様にリード線の
数は少なくて済み、後段の切換回路を簡略化することが
できる。
された制御線と読取線とに対応する数が必要とされるだ
けであるので、前記第５図の従来例と同様にリード線の
数は少なくて済み、後段の切換回路を簡略化することが
できる。
［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例の構成を示す斜視概略図で
ある。ここでは、圧電型圧力センサ10は、５行５列のマ
トリクス状に配置されたセンサ素子11a,11b,11c,…を有
している。
ある。ここでは、圧電型圧力センサ10は、５行５列のマ
トリクス状に配置されたセンサ素子11a,11b,11c,…を有
している。
第２図に示すように、各センサ素子11a,11b,…はそれぞ
れ、圧電素子12と、電界効果トランジスタ13と、コンデ
ンサ14とを有している。また、マトリクス状に配置され
た各センサ素子11a,11b,…の配置に沿って、各行方向
に、それぞれ制御線C1，C2，…が配設されている。ま
た、各列方向には、読取線R1，R2，…が配設されてい
る。さらに、各列方向には、アース15に接続される２条
ずつの配線16,17が配設されている。
れ、圧電素子12と、電界効果トランジスタ13と、コンデ
ンサ14とを有している。また、マトリクス状に配置され
た各センサ素子11a,11b,…の配置に沿って、各行方向
に、それぞれ制御線C1，C2，…が配設されている。ま
た、各列方向には、読取線R1，R2，…が配設されてい
る。さらに、各列方向には、アース15に接続される２条
ずつの配線16,17が配設されている。
第３図に、１つのセンサ素子11の等価回路を示す。第３
図において、電界効果トランジスタ13のゲート電極は、
制御線Ｃに接続されている。また、トランジスタ13のソ
ースあるいはドレイン電極の一方は、読取線Ｒに接続さ
れている。ソースあるいはドレイン電極の他方は、圧電
素子12の下端面に形成された電極18に接続されている。
圧電素子12の上端面に形成された電極19は、アース15に
連続する配線17に接続されている。また、圧電素子12の
下端面の電極18とアース15に連続する配線16との間に
は、コンデンサ14が接続されている。すなわち、このコ
ンデンサ14は圧電素子12に対し並列に接続されているこ
とになる。なお、圧電素子12としては、圧電セラミック
スや圧電性単結晶などの剛性の高い圧電材料よりなる素
子が使用される。
図において、電界効果トランジスタ13のゲート電極は、
制御線Ｃに接続されている。また、トランジスタ13のソ
ースあるいはドレイン電極の一方は、読取線Ｒに接続さ
れている。ソースあるいはドレイン電極の他方は、圧電
素子12の下端面に形成された電極18に接続されている。
圧電素子12の上端面に形成された電極19は、アース15に
連続する配線17に接続されている。また、圧電素子12の
下端面の電極18とアース15に連続する配線16との間に
は、コンデンサ14が接続されている。すなわち、このコ
ンデンサ14は圧電素子12に対し並列に接続されているこ
とになる。なお、圧電素子12としては、圧電セラミック
スや圧電性単結晶などの剛性の高い圧電材料よりなる素
子が使用される。
上述の圧電型圧力センサ10は、たとえば第４図に示すよ
うな圧力分布検出装置に組込まれる。
うな圧力分布検出装置に組込まれる。
第４図において、圧電型圧力センサ10の制御線C1，C2，
…は、制御線切換回路21に接続されている。また、読取
線R1，R2，…は、読取線切換回路22に接続されている。
読取線切換回路は積分回路23に接続され、積分回路23は
ピークホールド回路24に接続されている。ピークホール
ド回路24は、A/Dコンバータ25を介してデータ処理装置2
6に接続されている。さらに、第４図の検出装置は、マ
トリクス制御回路27を備えている。マトリクス制御回路
27は、制御線切換回路21、読取線切換回路22を制御する
とともに、ピークホールド回路24に所定タイミングでリ
セット信号を送り、さらにデータ処理装置26に素子切換
情報信号を送るようになっている。また、データ処理装
置26は、A/Dコンバータ25を制御するための制御信号をA
/Dコンバータ25に送るようになっている。
…は、制御線切換回路21に接続されている。また、読取
線R1，R2，…は、読取線切換回路22に接続されている。
読取線切換回路は積分回路23に接続され、積分回路23は
ピークホールド回路24に接続されている。ピークホール
ド回路24は、A/Dコンバータ25を介してデータ処理装置2
6に接続されている。さらに、第４図の検出装置は、マ
トリクス制御回路27を備えている。マトリクス制御回路
27は、制御線切換回路21、読取線切換回路22を制御する
とともに、ピークホールド回路24に所定タイミングでリ
セット信号を送り、さらにデータ処理装置26に素子切換
情報信号を送るようになっている。また、データ処理装
置26は、A/Dコンバータ25を制御するための制御信号をA
/Dコンバータ25に送るようになっている。
次に、第４図の圧力分布検出装置に組込まれた圧電型圧
力センサの作動を説明する。
力センサの作動を説明する。
マトリクス制御回路27により、制御線切換回路21を通し
て、まず制御線C1に接続されているトランジスタ13を導
通状態にする。このとき他の制御線C2，C3，…は、非導
通状態にある。これにより、制御線C1に対応する行のセ
ンサ素子の情報が、読取線R1，R2，…を通して読取可能
な状態となる。
て、まず制御線C1に接続されているトランジスタ13を導
通状態にする。このとき他の制御線C2，C3，…は、非導
通状態にある。これにより、制御線C1に対応する行のセ
ンサ素子の情報が、読取線R1，R2，…を通して読取可能
な状態となる。
この状態において、読取線切換回路22を通して、まず読
取線R1のみを積分回路23に接続する。このとき、残りの
読取線R2，R3，…は、回路的に開放状態になっているた
め、対応するセンサ素子内の情報は保持されている。
取線R1のみを積分回路23に接続する。このとき、残りの
読取線R2，R3，…は、回路的に開放状態になっているた
め、対応するセンサ素子内の情報は保持されている。
読取線R1を積分回路23に接続すると、対応する圧電素子
に加圧により蓄積された電荷が、積分回路23側に放電さ
れる。この電荷を積分回路23において時間的に積分すれ
ば、対応するセンサ素子が加圧されることにより蓄積し
ていた電荷量が測定できることになる。これは、後段の
ピークホールド回路24、A/Dコンバータ25を通じてデー
タ処理装置26に入力される。
に加圧により蓄積された電荷が、積分回路23側に放電さ
れる。この電荷を積分回路23において時間的に積分すれ
ば、対応するセンサ素子が加圧されることにより蓄積し
ていた電荷量が測定できることになる。これは、後段の
ピークホールド回路24、A/Dコンバータ25を通じてデー
タ処理装置26に入力される。
以後、読取線R2、R3、…と読取線の切換を行ない、すべ
ての読取線からの検出を終えると、次に制御線C2のみを
導通状態とする。これによって、上述の動作と同様に、
制御線C2に対応する行に配置された各センサ素子の情報
を読取線R1，R2，…から読取り、その情報をデータ処理
装置に蓄積する。
ての読取線からの検出を終えると、次に制御線C2のみを
導通状態とする。これによって、上述の動作と同様に、
制御線C2に対応する行に配置された各センサ素子の情報
を読取線R1，R2，…から読取り、その情報をデータ処理
装置に蓄積する。
すなわち、上述の圧力分布検出装置では、各圧電素子12
に上方から未知物体が当接されると、その物体の加圧力
により、対応する圧電素子12において圧電効果が生じ、
制御線C1，C2，…と読取線R1，R2，…とを順次切換える
ことにより、各センサ素子における圧力を検出すること
ができる。したがって、圧電型圧力センサ10の上に接触
している未知物体に基づく圧力分布を知ることができ
る。
に上方から未知物体が当接されると、その物体の加圧力
により、対応する圧電素子12において圧電効果が生じ、
制御線C1，C2，…と読取線R1，R2，…とを順次切換える
ことにより、各センサ素子における圧力を検出すること
ができる。したがって、圧電型圧力センサ10の上に接触
している未知物体に基づく圧力分布を知ることができ
る。
なお、制御線および読取線の切換順序は、上述のような
順序に制限されることはなく、任意な順序で行なうこと
ができる。また、読取線の数がそれほど多くない場合に
は、積分回路やピークホールド回路を各読取線ごとに設
ける構成としてもよい。
順序に制限されることはなく、任意な順序で行なうこと
ができる。また、読取線の数がそれほど多くない場合に
は、積分回路やピークホールド回路を各読取線ごとに設
ける構成としてもよい。
［発明の効果］ 本発明に係る圧電型圧力センサによれば、上述のような
制御線と積分回路に接続される読取線とを設け、各セン
サ素子に圧電素子とスイッチング手段とをそれぞれ設け
たことから、圧力測定を行なおうとする素子以外の圧電
素子の干渉を防止することができるようになり、正確な
圧力分布を検出することができるようになる。しかも、
リード線の数は、第５図に示す従来例と同様に減少させ
ることができるので、後段の切換回路などの簡略化を図
ることができるようになる。
制御線と積分回路に接続される読取線とを設け、各セン
サ素子に圧電素子とスイッチング手段とをそれぞれ設け
たことから、圧力測定を行なおうとする素子以外の圧電
素子の干渉を防止することができるようになり、正確な
圧力分布を検出することができるようになる。しかも、
リード線の数は、第５図に示す従来例と同様に減少させ
ることができるので、後段の切換回路などの簡略化を図
ることができるようになる。
第１図は、本発明に係る一実施例の斜視概略図である。
第２図は、その実施例の斜視部分図である。第３図は、
センサ素子の等価回路図である。第４図は、その実施例
に係る圧電型圧力センサを圧力分布検出装置に組込んだ
場合を示すブロック図である。第５図は、従来例の第１
図に相当する図である。 10は圧電型圧力センサ、11はセンサ素子、12は圧電素
子、13は電界効果トランジスタ、Ｃは制御線、Ｒは読取
線である。
第２図は、その実施例の斜視部分図である。第３図は、
センサ素子の等価回路図である。第４図は、その実施例
に係る圧電型圧力センサを圧力分布検出装置に組込んだ
場合を示すブロック図である。第５図は、従来例の第１
図に相当する図である。 10は圧電型圧力センサ、11はセンサ素子、12は圧電素
子、13は電界効果トランジスタ、Ｃは制御線、Ｒは読取
線である。
Claims (1)
- 【請求項１】マトリクス状に配置された複数個のセンサ
素子により、接触圧力分布を検出する圧電型圧力センサ
であって、 前記各センサ素子は、圧電素子と圧電素子に接続された
スイッチング手段とをそれぞれ有し、さらに、 前記マトリクスの行・列方向のうちの一方向に延びる、
前記スイッチング手段を切換えるための複数本の制御線
と、 前記行・列方向のうちの他方向に延び、前記圧電素子へ
の接続が前記スイッチング手段により切換えられる複数
本の読取線と、 前記読取線に接続され、対応の前記圧電素子に蓄積され
た電荷量を検出するための積分回路とを含む 圧電型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081869A JPH06103233B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081869A JPH06103233B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 圧電型圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253624A JPH01253624A (ja) | 1989-10-09 |
| JPH06103233B2 true JPH06103233B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=13758473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63081869A Expired - Lifetime JPH06103233B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103233B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60138533D1 (de) * | 2000-03-23 | 2009-06-10 | Cross Match Technologies Inc | Piezoelektrisches biometrisches identifikationsgerät und dessen anwendung |
| JP6660425B2 (ja) * | 2018-07-20 | 2020-03-11 | ミネベアミツミ株式会社 | 姿勢制御装置 |
| JP7110255B2 (ja) * | 2020-02-07 | 2022-08-01 | ミネベアミツミ株式会社 | 姿勢制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758233B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1995-06-21 | 工業技術院長 | 圧力分布センサ |
| JPH0697194B2 (ja) * | 1986-06-16 | 1994-11-30 | 株式会社村田製作所 | 圧電型圧力分布センサ |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP63081869A patent/JPH06103233B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01253624A (ja) | 1989-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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