JPS58210534A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力検出装置に関し、例えばダイパー用電子腕
時計等のような小型のダイパー用携帯電子機器に装備す
るのに好適な水圧険出装置や−その他の持ち運びＯＴ能
なサイズの測定用機器等に装備するのに適した圧力検出
装置を提供することを目的とするものである。

例えば近年においては、いわゆるスキューバ・ダイビン
グやスキン・ダイビング等の水中ダイビングが、スポー
ツとしても広く普及され始めており、ダイパーが通常携
帯しているものの一つとして、ダイパー用腕時計も需要
を伸ばしている。しかし従来のダイパー用腕時計の実体
は、単に時該表示機能を備えた耐水圧時計にしかすぎず
、そのために一般のダイパーは腕時計とは別個に水深計
等を腕に装着しているのが実状である。もちろん水深計
等を内蔵したダイパー用宛時計の必要性は従来より聞か
れろところであり、腕時計内に水深計等を装備すること
ができれば、ダイパーの携帯具の個数も減少されてダイ
パーを煩雑感から解放できることは明らかであるが、そ
れにもかかわらず水深計を装備した腕時計が実現されで
いないことの最大（乃理由は、ダイパー用腕時計に内蔵
するのに適した小型かつ低消費エネルギー型の水圧検出
装置がなかったということによる。

本発明は、例えばダイパー用電子椀時計のような小型の
電子機器内に装備することができろ程度に小型かつ低消
費エネルギー型の水圧検出装置や、その他の持ち運び可
能な計測用機器等に装備することが可能な程度に比較的
小型かつ低消費エネルギー型の圧力検出装置を提供する
ものである。

−以下−図に従って本発明の詳細についての説明を行な
う、 ８１図〜第５図は、本発明の一実施例を示す図で、第１
図は本発明の一実施例による水圧検出装置を備えｔこダ
イパー用電子腕時計力外観を示す平面図である。すなわ
ち本実施例の時計は一電子光学的表示装置とし′″’Ｃ
ｍ晶表示装置１を有し一外部操作部材としではモード選
択スイッチＳ。および降圧用スイッチＳ１．８２等の押
しボタン型スイッチを有している。また時計ケース２の
前面側には、ブザ°−６、水圧検出用素子の収容部４、
発光ダイオード６等が取り付けられており、前記液晶表
示装置１は、時刻表示部１ａと付加機能用表示部１ｂと
で構成されている。

次に第２図は、前記水圧検出用素子の収容部４の内部構
造を示す断面図であり−ケース２の一部には、防水用パ
ツキン７を介して検出用素子保持部材８が締□結されて
いる。該保持部材８は、その低部に気密的に結合された
絶縁板８ａを有し、さらに該絶處板８ａ上には水圧検出
用素子として機能するコンデンサー９が取り１寸けられ
ている。

すなわち該コンデンサー９は、絶縁板８ａ上に形成され
た第１の成極９１と、該第１の′鑞＠９１上に配設され
た弾性誘電体部９６と、該誘電体部９６を間に法んで前
記第１の電極９１と対向している第２の電極９２とで構
成され、ざらにこれら　　　１は薄いナイロンノート等
の絶縁性成ｄ合成樹脂／−ト９４によって覆われて汚れ
等から保護されている。なお前記＄１、第２の電極９１
．９２４）一部は、気密的に形成されたスルーホール部
を紅白して絶縁板８ａの下面側にまで達つするように構
成されでいろ。また保持部材８の最外部には、貫通孔１
２ａを備えた保護板１２が取り付けられており、該保護
板１２によって水圧検出用素子であるコンデンサー９を
保護するとともに、ダイビング中には貫通孔１２ａを介
して水がコンデンサー収容空間１０に導入されろことに
より、水圧がコンデンサー９に対して直接的に加えられ
ろように構成されている。

さらに１６は回路基板、１゛４は液晶表示装置支持部材
、１５はコイルバネより成るコネクターで、該コネクタ
ー１５は回路基板１６上の所定の配線パターン（図示し
ない）と前記第１、第２の電極９１．９ｚＬＪ）一部と
を′電気的に接続する役割を果している。

以上のような構成においてへ水圧がコンデンサー９に加
えられろと−その水圧に応じて弾性誘電体部９６が圧縮
されて一部１、第２亀＠９１．９２間の距離も縮められ
ることがら、結局用１、第２の電極９１．９２間の容量
すなわちコンデンサー９の容量も変化するというわけで
ある。

次に第３図は、本実施列の時計の回路構成の概略を示す
ブロック線図であり、１６は水晶発振回路、１７は分周
回路、１８は時刻系カウンター、１９はカレンダー系カ
ウンターである。また２０はアラームのセット時刻を記
憶しておくためのアラームメモリーであり、時刻系カウ
ンター１８の内容とアラームメモリー２０の内容とが一
致したときには、一致検出回路２１から出力される一致
検出信号Ｃに応じ、ブザー、駆動回路２２によってアラ
ーム用のブザー３が、駆動されろように構成されている
。

一方、水圧検出装置２５は、前述のコンデンサ゛−９を
検出用素子として、有、してず６つ、さらに水圧値を水
深埴に変換するためり）後述の水深演算ブロック６９を
含んでいて、所むの血以上の水深が検出されたときには
、発光／゛イ°オードブロツク６とブザー駆動回路２２
に１方定の倉吉用１占゛号ａを共給して、前述の発光ダ
イオード６とブザー６を駆動するように構成されでいる
。な８２４は、分周回路１７からの信号に基づいて水圧
検出装置２５に供給するための各クロック信号Ｃｉを形
成しているクロック信号形成回路である。また時刻系力
クンター１８、カレンダー系カウンター１９、アラーム
メモリー２０からの各出力および水圧検出装置２５から
の水深演算出力すは、表示制御回路ｚ７による選択制御
を経てデコーダ・ドライバー回路２８に入力され一前述
の液晶表示装置１を駆動するように構成されている。

一方、前述のモード選択スイッチＳ。は、論理微分回路
２９を介して１ビツト３段構成υ）リングカウンター（
またはシフトレジスタ）より成るモード選択回路６０に
接続されており、該モード選択回路６０の状態に応じて
、表示制御ｉＫ１回路２７により前述の付刀口機能用表
示部１ｂの表示を選択的に切換えられろように構成され
ている。すなわち本実施例の時計の液晶表示層＃１にお
いては、時刻表示部１ａは常に時刻系カウンター１８の
内容に従って現在時２１１を表示しているか、付加機止
用茨示部１ｂはモード礪択回路６０がｍの状態にある通
常モードでは勺ノングー系カウンター１９（Ｔ＋内ｇに
従ってカレンダーを、またＩ■ｌの状態ニあるアラーム
モードではアラームメモリー２０の内容に従ってアラー
ムのセット時刻を、さらにｍの状態にあるダイビングモ
ードでは水圧検出装置２５からの水深演算出力すに従っ
て水！値を、それぞれ選択的に表示するように構成され
ているわけである。なお３′１は前述の修正用スイッチ
Ｓ、＋　Ｓ２によって構成されろ修正用スイ・チブロノ
クであり、６２・まモート選択回路６０のｒＷと１＄正
用スイツチブロツク６１からの入力に応じて、時刻系カ
ウンター１８−カレンダー系カウンター１９、アラーム
メモリー２０等′Ｌ修正信号を供給するためのスイッチ
入力制御［１１回路である。

次に第４図は、水圧検出３ｉ２５の具体的画成　　　□
例を示す回路図であり、第５図はクロック信号形成回路
Ｚ４より水圧検出装置２５に供給されろ谷クロック信号
ｌｌのタイムチャート図である。前述のコンデンサー９
は、加えられる圧力に応じて各−、ｊｔ（直の変化する
圧力・容量変換特性を有する圧力検出用素子として設け
られたものであるが、本実施例では圧力すなわち容量値
の変化を最終的にデジタル値に変換するために一水圧検
出装置２５ハ前記コンデンサー９をＣＲ型全発振おけろ
充放電容量とするＣ−４ＶｉＯ８ｌＪング発振器６４、
プログラマブル・デバイダ−６６、カウンター６７、う
、子回路３８等を含んで構成されている。

前記Ｃ−Ｍ　ＯＳ　’Ｊソング振６６４は、コンデンサ
ー９の他に帰還抵抗４１、限流抵抗４２、Ｃ−ＭＯＳ　
−ＮＡＮＤ回洛４６およびＣ−ＬＶＩ　ＯＳイノ・く−
−タ４４．４５より構成され一全数段によるリング発振
器にコンデンサー変調をかけたタイプとなっており、該
発振６６４の発振周波数ｆは、前記滞磁抵抗４１の抵抗
をＲ、コンデンサー９ｆ′）容量乞Ｃ１とすると− ｆ＝１／２．２Ｃ，Ｒで与えられろ。

ここで本実施グ１」における水圧検出装置ｚ５の励：乍
について説明する。

まずモード選択スイッチＳ。の操作によってモード選択
回路６０をＬＬＨの状叶とし、ダイビングモードを選択
すると、Ｈレベルのダイビングモード選択信号ｄによっ
てＡＮＤ回路６３がＯＮ状、標となる。従って、この状
態ではクロック信号形成回路２４よりサンプリング用の
クロックパルスｌｌが入力されてくると、そのパルス幅
に応じた間′に渡ってＮＡＮＤ回路４３がＯＮ状態とな
り、Ｃ−■１０　Ｓ　ＩＪング発振器６４が発振動作を
行なうことになるが、一方では前記パルスφ１の立上り
付近のタイミングで与えられるクロックパルス１４によ
ってプログラマブル・デバイダ−６６とカウンター６７
はリセットされろ。またクロックパルス１２がＡＮＤ回
路６５に入力されろためにそのパルス幅に応じた間ｖ？
ｃ渡ってＡＮＤ回路６５がＯＮ状態となり、この間に渡
ってリング発振器６４かもの発振出力はＡＮＤ回路６５
を介してプログラマブル・デバイダ−６６に入力され−
さらに該デバイダ−６６からの分周出力がカウンター６
７に入切されろ二とになる。なおプログラマブル・デバ
イダ−６６の分周比は、零点調整ｒｉ’ｌ　ｎｆｌブロ
ック４０からの分周比制御信号ｅによって決定されろよ
うに構成されているが、これは水圧が加えられない地上
等における水深表示領が零となるように割、卸するため
であり、その具体的構成については本発明とは直接的に
関係がないために、説明を省略するーさらに前記パルス
Ｉ’＋、９’ｔの立下り付近のタイミングで与えられろ
ラッチタイミング制御即用のクロックパルスゲ、がラッ
チ回路６８のラッチ制御信号入力端子３８ａに入力され
ろと、カウンター３７の計数内容が？ノチ回路６８にラ
ッチされろ。このラッチされた内容は、コンデンサー９
の６量１直Ｃ１すなわちコンデンサー９に加えられる圧
力に応じて変化するデジタル直でちることは明らかでｂ
り一水深演算ブロック６９は、上記のラッチされたデジ
タル直に基づいて水深を演算し、水深演算出力ｂとして
表示刊１卸回路２７に入力する。

この結果、、液晶表示装置１の付加機ｉ目粗表示部１ｂ
には水深が表示されろことｂ（なり、この水深の表示値
は欠のラッチタイミング制＋＋ｆｐ用のクロックパルス
望、が与えられるまでは保持される。また水深演算ブロ
ック６９で水深層が所定以上の實に至ったことが検出さ
れたときには−Ｈレベルの簀告信号ａが出力されて発光
ダイオードブロック２６とブザー駆動回路２２に入力さ
れ、発光ダイオード６とブザー６が危険、楡告の動作を
行なうこと・になるが、このｇ告動作のための警告信号
ａも、欠のクロックパルスゲ、が与えられるまでは保持
されろ。なお水圧検出装−２５が水圧を検出するサンプ
リング動作の周期、すなわちＣ’−ＭＯ８ＩＪング発振
器６４にサンプリング動作を行なわせるためのクロック
パルスク、の周期Ｔは、必４ｖｔｃ応じて決定してよい
が、逗がすぎる場合には哨費亀流が増／ＪＯし、長すぎ
ろ場合には必要なデータを得るのにｃＦ間かがかりすぎ
ろことになるために、ダイパー用腕侍計の場合で０．５
〜１０秒程度が適当となる。

次に第６図および第７図は、それぞれ水圧噴出用素子の
収容部の池の実施例を示す断面図である、ただし第６図
および第７図において、第２図と同一番号は同一要素を
示すものである。

第５図においては、水圧検出用素子となるコンデンサー
６９は、導電性の金属薄板より成るダイヤフラム６１の
中央乎、但部に相当する第１の電極６１ａと、絶縁板８
ａ上に形成された第２の電極６２と、第１および第２の
電極６１ａ、６２間の液体あるいは気体の誘電体６６よ
り構成されている。すなわち水圧がダイヤフラム６１に
加えられろと、それに応じてダイヤフラム６１が変位す
るために、絶縁板８ａ上に設けられた固定型の（変位し
ない）第２の電暖６２とダイヤフラム６１の中央部の亀
１の電極６１ａとの間の間隙および前記誘電体６３の密
度が変化し、その結果、コンデンサー６９の容量値が変
化するというわけである、なおダイヤフラム６１の外周
部ｊ・ま、金属製の保持部、ｆオ８の段部に溶接等によ
り気密的にｍ１着されて、ダイヤフラム６１と保持部材
８により密閉空間６５を形成しており、該密閉空間６５
内に上述の誘電体６６が封入されている。

一方、第７図においては、水圧検出用素子となるコンデ
ンサー７９は、いわゆるリードフレーム方式で形成され
た第１の電極７１と第２の電極７２、および該両電極間
の弾性誘電体７６より構成されており、また保持部材８
０段邪知溶接、接着等により気密的に固着されたダイヤ
フラム７４と保持部材８とで形成された密閉空間７５に
は、絶縁性の液体または気体が封入されているーすなわ
ち前述の第２図や第６図の実施例では、水圧検出用素子
であるコンデンサーに水圧が直接に加えられろ構成とな
っているのに対して、本実強例では水圧はコンデンサー
７９に間接的に加えられるように構成されている。従っ
て本実施例では、まず水圧によってダイヤフラム７４が
変位すると、その請来として前記密閉空間７５内の液体
または気体の圧力も変化するために、この圧力の変化に
応じて弾性誘電体７６も圧縮されて、第１、第２の電ｆ
ｌｉ！、７１．７２間の距離も縮められろことから、コ
ンデンサー７９の容量の変化も引き起こされるというわ
けである。なお第６図および第７図の実施例に関しても
、最初に示された実施例の場合と同様に、検出用素子で
あるコンデンサーをＣＲ型発振の充放電容量とするＣ−
ＭＯ８ＩＪング発振器の出力に基づいて、圧力値なデジ
タル値に変換すればよいことは明らかである。

以上に述べたように本発明によれば、圧力・容量変換特
性を有する圧力検出用素子を、ＣＲ型発振における充放
電容量とするＣ−ＭＯ３ＩＪング発振器を利用して、圧
力をデジタル値に変換するように構成しているために、
従来の叩くの複雑で消費電流の大きなブリッジ回路やＡ
／Ｄコンバータ回路等を用いろことな、く、低消費電流
で小型の圧力検出装置が実現されろことになり、例えば
水深計を装備したダイパー用腕時計等のような水深計付
きのダイ；く一用小型携帯機器を提供することも可能と
なる。

なお圧力の変化に対するＣ−ＭＯ８ＩＪング発振器の発
振周波数の変化がリニーアーでない場合に、最終的に圧
力をデジタル値で得たいとぎには、例えば第４区におけ
ろ水深演算ブロック６９内等で最初にリニアーな関係に
概略的に補正した値を得てから、水深値に演算する等の
手段を用いろことが可能である。

また本発明は、水圧検出装置の池、気圧、接触圧等、圧
カ一般の検出装置において適用可能である。またＣ−Ｍ
Ｏ３！Ｊング発振器の充放電容量値を調節したい場合に
は、検出用素子に対して−Ａ整雨のｇ量を、必要に応じ
て直列あるいは並列接続してもよいことは明らかで・あ
る。

さらには本発明の１実施例としてＣ−ＭＯ８！Ｊング発
玉器の構成要素である帰還抵抗も、いわゆる半導体圧力
センサーや感圧導電ゴム等の圧力・抵抗変臭特注を有す
る圧力噴出用素子として、圧力の変化（（応じて充放電
容量と帰還抵抗σ）両方が変化するように構成すること
も可能であり、その場合には、例えば両方の検出特性の
相乗効果により、検出感度や検出端ｊ隻を上げたりする
ことも可能である。

以北のクロ＜本発明は、小型の亀子機器内に装置茄する
ことができろ水圧検出装置や、持ち運びＯＴ能な計測用
機器等に装備することが可能な圧力検出装備等−小型で
しかも低消費エネルギー型の圧力検出装置を実現すると
いう多大の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明の一実施例によるダイパー用
電子腕時計を示す図で、第１図は時計の外観を示す平面
図、第２図はその水圧検出用素子の収容部を示す断面図
、第３図は時計の１司路構成を概略的に示すブロック線
図、第４図はその水圧検出装置を示す回路図、第５図は
水圧検出装置のためのクロック信号のメイムチャート図
、第６図および第７図は、水圧検出用素子の収容部の他
の実施例を示す断面図。、 １−・・・・液晶表示装置　１ａ・・−・・時刻表示部
１ｂ・・・・・・付加機能用表示部　２・・・・・ケー
ス４・・−・・水圧検出用素子の収容部 ９．６ｑ−７ｑ・・・・・コンデンサー１６−・−・−
・水晶発振回路　１７・・・・分周回路１８・・・・・
時刻系カウンター ２４・・・・・・クロック信号形成回路２５−・・・・
・水圧検出装置　２７・・・・表示側倒回路６０・・・
・・・モード選択回路 ３４・・・・・・Ｃ−ＩＶＩＯ’ｓｌＪング発振器３６
・・・・・・プログラマブル・デバイダ−６７・・・カ
ウンター　６８・・・・・ラッチ回路３９・・・・水深
演算ブロック ４０　・・・零点Ａ整制御卸ブロック、６＼１ａ、７１
．９１・・・・第１の電極６２．７２．９２・・・・・
第２の電極７３．９６・・・・・弾性誘電体 特許出願人　ンチズン時計株式会社 第１図 １ｑ 第２図 第３図 第５図 第６１ 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力を直接的または間接的に検出するための検出
   用素子を有し一該検出用素子による検出結果をデジタル
   値のデータに変換して出力するための変換回路を備えて
   成る圧力検出装置において、前記検出用素子は加えられ
   ろ圧力に応じて容量値の変化する圧力・容量変換特性を
   有するコンデンサーより成り、前記変換回路′７マ前記
   検出用素子をＣＲ型全発振おけろ充放電容量とするＣ−
   ＭＯ８’Ｊング発振器を少なくとも含んでいろことを特
   徴とする圧力検出装置。
2. （２）検出用素子が、電極間に弾性を有する誘電体を配
   設して成るコンデンサーであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の圧力検出装置。
3. （３）検出用素子が〜圧力を受けろと変位する第１の電
   極と一該第１の電極と対向する固定型の第２の電極とを
   含むコンデンサーより成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の圧力検出装置。