JPS5828634A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS5828634A JPS5828634A JP12720381A JP12720381A JPS5828634A JP S5828634 A JPS5828634 A JP S5828634A JP 12720381 A JP12720381 A JP 12720381A JP 12720381 A JP12720381 A JP 12720381A JP S5828634 A JPS5828634 A JP S5828634A
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- JP
- Japan
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- pressure
- plate
- sensitive elements
- pressure sensor
- elements
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は印加力に対して繊維の接触状態が変化すること
に関連して抵抗値が変化する炭素繊維筈などの導電性繊
維を感圧素子とする圧力センサに関する。
に関連して抵抗値が変化する炭素繊維筈などの導電性繊
維を感圧素子とする圧力センサに関する。
従来よシ、この種の感圧素子を使用した圧力センサとし
ては１例えば本出願人が特願昭５６−６７２６４号（発
明の名称「圧力センサ」）において提案したものがある
。
ては１例えば本出願人が特願昭５６−６７２６４号（発
明の名称「圧力センサ」）において提案したものがある
。
上記圧力センサは、第１図にその断面図を示すような基
本的構成を有する。
本的構成を有する。
第１図において、１は感圧素子であシ、炭素繊維等の導
電性繊維を平板状に配向成形したもので一繊維相互は複
雑にからみあっている。２ａと２ｂは感圧素子１の両面
に接着された電極板である。
電性繊維を平板状に配向成形したもので一繊維相互は複
雑にからみあっている。２ａと２ｂは感圧素子１の両面
に接着された電極板である。
厚み方向への印加圧力に対して感圧素子１は応力を発゛
生ずるとともに応力歪を生じ、それに伴って繊維どうし
の接触抵抗と電流経路が変化することにより感圧素子１
の抵抗値が変化する。抵抗値変化は電極板２ａ、２ｂに
より検出される。
生ずるとともに応力歪を生じ、それに伴って繊維どうし
の接触抵抗と電流経路が変化することにより感圧素子１
の抵抗値が変化する。抵抗値変化は電極板２ａ、２ｂに
より検出される。
上記第１図の圧力センサは、印加圧力に対してその抵抗
値が第２図のように変化する。
値が第２図のように変化する。
しかしながら、上記の圧力センサは、炭素繊維等の導電
性繊維の機械的特性によシ、圧力と抵抗値との間に関係
に、ヒステリシスを有しており、このヒステリシスを除
去するのは困難であった。
性繊維の機械的特性によシ、圧力と抵抗値との間に関係
に、ヒステリシスを有しており、このヒステリシスを除
去するのは困難であった。
本発明は導電性繊維を使用した圧力センサにおけるキ記
事情に鑑みてなされたものであづて、戻素繊維等の導電
性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の異なる２個
の感圧素子を積層してその支持板と加圧板との間に保持
し、これら２個の感圧素子の抵抗値から圧力伝達部材を
通して上記加圧板に加えられる圧力を検出することによ
り、特性の異なる２つの感圧素子を差動的に組み合わせ
、圧力と抵抗値との間に存在するヒステリシスを改善す
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。
事情に鑑みてなされたものであづて、戻素繊維等の導電
性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の異なる２個
の感圧素子を積層してその支持板と加圧板との間に保持
し、これら２個の感圧素子の抵抗値から圧力伝達部材を
通して上記加圧板に加えられる圧力を検出することによ
り、特性の異なる２つの感圧素子を差動的に組み合わせ
、圧力と抵抗値との間に存在するヒステリシスを改善す
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第８図において、１１および１２は第１図と同様の感圧
素子で、これら感圧素子１１および１２は、印加圧力に
よって繊維どうしの接触状態が変化し、その接触抵抗お
よび電流経路の変化に関連して抵抗値が変化するように
平板状に配向形成された戻素繊維等の導電性繊維からな
り、その印加圧力に対する抵抗値の変化特性は互いに相
異するものを使用する。
素子で、これら感圧素子１１および１２は、印加圧力に
よって繊維どうしの接触状態が変化し、その接触抵抗お
よび電流経路の変化に関連して抵抗値が変化するように
平板状に配向形成された戻素繊維等の導電性繊維からな
り、その印加圧力に対する抵抗値の変化特性は互いに相
異するものを使用する。
上記感圧素子１１と１２とは、第４図に示すように、電
極板１８の上面および下面に夫々導電性の接着剤により
接着するとともに、上記電極板１３と対向して、感圧素
子１１の上面には電極板１４を％また、感圧素子１２の
下面には電極板１５を夫々導電性の接着剤により接着し
ている。
極板１８の上面および下面に夫々導電性の接着剤により
接着するとともに、上記電極板１３と対向して、感圧素
子１１の上面には電極板１４を％また、感圧素子１２の
下面には電極板１５を夫々導電性の接着剤により接着し
ている。
上記のように、電極板１３を間にして積層した感圧素子
１１と１２は、第８図に示すように、加圧板１６ととも
にケーシング１７内に収容し、該ケーシング１７の底部
の支持板１８と上記加圧板１６との間に上記感圧素子１
１と１２を保持している。
１１と１２は、第８図に示すように、加圧板１６ととも
にケーシング１７内に収容し、該ケーシング１７の底部
の支持板１８と上記加圧板１６との間に上記感圧素子１
１と１２を保持している。
上記感圧素子１１の電極板１４は加圧板１６に−また。
上記感圧素子１２の電極板１５はケーシング１７の支持
板１８に夫々接着される。
板１８に夫々接着される。
上記加圧板１６には、その上面中央部から外部圧力伝達
部材１９をケーシング１７の孔２０を通して出没自在に
突出させる一方、上記加圧板１６と支持板１８との間は
、圧縮バネ２１を縮装している。
部材１９をケーシング１７の孔２０を通して出没自在に
突出させる一方、上記加圧板１６と支持板１８との間は
、圧縮バネ２１を縮装している。
上記圧縮バネ２１は、特願昭５６−６７２６４号に本記
載したように、感圧素子１１および１２の導電性繊維が
その機械的特性によシ生ずるクリープ歪の抑制と、圧力
の測定範囲の拡大を図るためのもので、上記圧縮バネ２
１によシ支持板１８から離れるｎきに付勢される加圧板
１６は、圧力伝達部材１９を通して外部から加えられる
圧力に対して、ケーシング１７内部に設けた段部２２に
当て止めされて動作範囲が制限される。
載したように、感圧素子１１および１２の導電性繊維が
その機械的特性によシ生ずるクリープ歪の抑制と、圧力
の測定範囲の拡大を図るためのもので、上記圧縮バネ２
１によシ支持板１８から離れるｎきに付勢される加圧板
１６は、圧力伝達部材１９を通して外部から加えられる
圧力に対して、ケーシング１７内部に設けた段部２２に
当て止めされて動作範囲が制限される。
上記圧力センサは、第５図の回路に組み込まれる。
第５図において、Ｒ１、Ｒ２は半固定の可変抵抗器、Ｒ
１１およびＲ１２は夫々感圧素子１１および１２を表わ
す抵抗であって、これら可変抵抗器ＲトＲ２、抵抗Ｒ１
１およびＲ１２は夫々ブリッジの各−辺をなすように接
続される。
１１およびＲ１２は夫々感圧素子１１および１２を表わ
す抵抗であって、これら可変抵抗器ＲトＲ２、抵抗Ｒ１
１およびＲ１２は夫々ブリッジの各−辺をなすように接
続される。
即ち、上記感圧素子１１と１２の間の電極板１８はアー
スに接続するとともに、感圧素子１１の電極板１４と電
源＋ＶＤ との間には可変抵抗器Ｒ１を、また、感圧素
子１２の電極板１５と上記電源＋ＶＤとの間には可変抵
抗器Ｒ２を夫々接続している。
スに接続するとともに、感圧素子１１の電極板１４と電
源＋ＶＤ との間には可変抵抗器Ｒ１を、また、感圧素
子１２の電極板１５と上記電源＋ＶＤとの間には可変抵
抗器Ｒ２を夫々接続している。
上記電極板１４の電位Ｖｌｌと電極板１５の電位Ｖ１２
’２）電位差（Ｖｌｌ −Ｖ１２ ） ハ、演算増巾器
ＯＡと抵抗ＲＢ 、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６からなる周知
の減算増巾器により増巾している。
’２）電位差（Ｖｌｌ −Ｖ１２ ） ハ、演算増巾器
ＯＡと抵抗ＲＢ 、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６からなる周知
の減算増巾器により増巾している。
感圧センサを上記構成とすれば、圧力伝達部材１９のケ
ーシング１７の突出部分に印加された印加力は、加圧板
１６を通して感圧素子１１．１２および圧縮バネ２１に
伝達される。
ーシング１７の突出部分に印加された印加力は、加圧板
１６を通して感圧素子１１．１２および圧縮バネ２１に
伝達される。
このため、これら感圧素子１１．１２および圧縮バネ２
１は上記の印加力を受けて応力を発生するとともに応力
歪を生ずる。
１は上記の印加力を受けて応力を発生するとともに応力
歪を生ずる。
圧縮バネ２１に生ずる応力歪と感圧素子１１および１２
に生ずる応力歪は同じ大きさで、また、これら感圧素子
１１と１２ゆ積層きれているため。
に生ずる応力歪は同じ大きさで、また、これら感圧素子
１１と１２ゆ積層きれているため。
発生する応力は同じであるが、各々の応力歪は、感圧素
子１１と１２の機械的特性によシ決定される。
子１１と１２の機械的特性によシ決定される。
このため、ｔＳ圧素子１１が加圧されると、その抵抗値
は、第６図に示すように、矢印Ａ１の向きに曲線ｊ１
に沿って変化するのに対し、上記感圧素子１１に印加さ
れている力が除圧されると、感圧素子１１の抵抗値は、
矢印Ａ′１の向きに曲線！１に沿って変化し、加圧時と
除圧時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１１の抵抗
値にΔＲ１１の差が生じる。
は、第６図に示すように、矢印Ａ１の向きに曲線ｊ１
に沿って変化するのに対し、上記感圧素子１１に印加さ
れている力が除圧されると、感圧素子１１の抵抗値は、
矢印Ａ′１の向きに曲線！１に沿って変化し、加圧時と
除圧時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１１の抵抗
値にΔＲ１１の差が生じる。
上記と同様に、感圧素子１２が加圧されると、その抵抗
値は、第６図に示すように、矢印Ａ２の向きに曲線ｊ２
に沿って変化のに対し、上記感圧素子１２に印加され
ている力が除圧されると、感圧素子１２の抵抗値は、矢
印Ａ／の向きに曲線ゼに沿って変化し、加圧時と除圧時
では、同一圧力ＰＫ対して、感圧素子１２の抵抗値にΔ
Ｒ１２の差が生じる。
値は、第６図に示すように、矢印Ａ２の向きに曲線ｊ２
に沿って変化のに対し、上記感圧素子１２に印加され
ている力が除圧されると、感圧素子１２の抵抗値は、矢
印Ａ／の向きに曲線ゼに沿って変化し、加圧時と除圧時
では、同一圧力ＰＫ対して、感圧素子１２の抵抗値にΔ
Ｒ１２の差が生じる。
しかしながら、第５図の回路において、可変抵抗器Ｒ１
、Ｒ２により、抵抗Ｒ１１およびＲ１２（感圧素子１１
および１２］を夫々流れる電流１１ およびＩ２を調整
し、印加圧力の全ての範囲でΔＲ１１×工１＝ΔＲ１２
Ｘ Ｉ２ となる上うにすれば、感圧素子１１の電極板
１４の電位Ｖｌｌと感圧素子１２の電極板１５の電位Ｖ
１２ノを位差（Ｖｌｌ −Ｖ１２ ）の値は、同一の圧
力Ｐに対して１次のように、加圧時と除圧時・とで等し
くなる。
、Ｒ２により、抵抗Ｒ１１およびＲ１２（感圧素子１１
および１２］を夫々流れる電流１１ およびＩ２を調整
し、印加圧力の全ての範囲でΔＲ１１×工１＝ΔＲ１２
Ｘ Ｉ２ となる上うにすれば、感圧素子１１の電極板
１４の電位Ｖｌｌと感圧素子１２の電極板１５の電位Ｖ
１２ノを位差（Ｖｌｌ −Ｖ１２ ）の値は、同一の圧
力Ｐに対して１次のように、加圧時と除圧時・とで等し
くなる。
即ち、上記圧力Ｐに対して、加圧時には。
Ｖｌｌ −Ｖ１２ ＝ Ｒ１１Ｘ ＩＩ −Ｒ１２Ｘ
Ｉ２となり、除圧時には。
Ｉ２となり、除圧時には。
Ｖｌｌ −Ｖ１２ ＝ （Ｒ１１＋ΔＲ１１） ＩＩ
（Ｒ１２＋ΔＲ１２） ｌ２＝Ｒ１１Ｘ ＩＩ −
Ｒ１２ＸＩ２ となる。
（Ｒ１２＋ΔＲ１２） ｌ２＝Ｒ１１Ｘ ＩＩ −
Ｒ１２ＸＩ２ となる。
従って、上記電位差（ｖｔｔ −Ｖ１２ ）を増巾した
演算増巾器ＯＡの出力Ｖ。は、第７図に示すように、第
８図の圧力センサに加えられる圧力に対して、ヒステリ
シスを殆どなくすどとができる。
演算増巾器ＯＡの出力Ｖ。は、第７図に示すように、第
８図の圧力センサに加えられる圧力に対して、ヒステリ
シスを殆どなくすどとができる。
なお、第８図に示す圧力センサは、圧力伝達部
′材１９に加えられる力あるいは荷重を測定す
る場合等に使用されるが、液体圧もしくは気体圧等を測
定する場合には、第８図に示すようＫ、第８図の圧力セ
ンサのケーシング１７の圧力伝達部材１９の突出端面に
メリバチ状の四部８１を設け、該凹部８１の開口端面に
ダイヤフラム８２を接着するとともに、該ダイヤフラム
３２を上記圧力伝達部材１９の先端面に接着したものを
使用することができる。
′材１９に加えられる力あるいは荷重を測定す
る場合等に使用されるが、液体圧もしくは気体圧等を測
定する場合には、第８図に示すようＫ、第８図の圧力セ
ンサのケーシング１７の圧力伝達部材１９の突出端面に
メリバチ状の四部８１を設け、該凹部８１の開口端面に
ダイヤフラム８２を接着するとともに、該ダイヤフラム
３２を上記圧力伝達部材１９の先端面に接着したものを
使用することができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく。
本発明の要旨の範囲内で種々の構成とすることができる
。
。
以上、詳細に説明したことからも明らかなように１本発
明は、導電性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の
異なる２個の感圧素子を差動的に組み合わせて各感圧素
子が有しているヒステリシスを相殺するようにしたから
、圧力センサに加えられる同一の圧力に対する出力の差
は殆どなくなシ、圧カセンサのヒステリシスを大巾に改
善することができる。
明は、導電性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の
異なる２個の感圧素子を差動的に組み合わせて各感圧素
子が有しているヒステリシスを相殺するようにしたから
、圧力センサに加えられる同一の圧力に対する出力の差
は殆どなくなシ、圧カセンサのヒステリシスを大巾に改
善することができる。
第１図は従来の圧力センサの基本的構成を示す断面図、
第２図は第１図の圧力センサの印加力と抵抗値の関係を
示す特性図、第８図は本発明に係る圧力センサの大略の
構造を示す断面図、第４図は第８図の圧力センサに使用
される感圧素子の断面図、第５図は第８図の庁カセンサ
に使用される圧力検出用の回路図、第６図は第３図の圧
力センサに使用される２つの感圧素子の印加力に対する
印加力と抵抗値との関係、を夫々示す特性図、第７図は
第５図の圧力検出用の回路の出力説明図、第８図は第８
図の変形例の断面図である。 １１％１２・・・感圧素子、１８．１４．１５・・・電
極板、１６・・・加圧板、１７・・・ケーシング、１８
・・・支持板、１９・・・圧力伝達部材、８１・・・凹
部、８２・・・ダイヤフラム。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人 弁
理士 青白 葆ほか２名第１図 第２図
第２図は第１図の圧力センサの印加力と抵抗値の関係を
示す特性図、第８図は本発明に係る圧力センサの大略の
構造を示す断面図、第４図は第８図の圧力センサに使用
される感圧素子の断面図、第５図は第８図の庁カセンサ
に使用される圧力検出用の回路図、第６図は第３図の圧
力センサに使用される２つの感圧素子の印加力に対する
印加力と抵抗値との関係、を夫々示す特性図、第７図は
第５図の圧力検出用の回路の出力説明図、第８図は第８
図の変形例の断面図である。 １１％１２・・・感圧素子、１８．１４．１５・・・電
極板、１６・・・加圧板、１７・・・ケーシング、１８
・・・支持板、１９・・・圧力伝達部材、８１・・・凹
部、８２・・・ダイヤフラム。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人 弁
理士 青白 葆ほか２名第１図 第２図
Claims (1)
- （１）印加圧力によって繊維どうしの接触状態が変化し
、その接触抵抗および電流経路の変化に関連して抵抗値
が変化するように平板状に配向形成された炭素繊維等の
導電性繊維からなる特性の互いに異なる２個の感圧素子
を備え、これら感圧素子を積層してその支持板と外部圧
力伝達部材から外部圧力が加えられる加圧板との間に保
持するとともに、上記支持板と加圧板との間に圧縮バネ
を縮装し、上記２個の感圧素子の抵抗値から圧力伝達部
材に加えられる圧力を検出するようにしたことを特徴と
する圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12720381A JPS5828634A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12720381A JPS5828634A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5828634A true JPS5828634A (ja) | 1983-02-19 |
| JPS6355012B2 JPS6355012B2 (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=14954260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12720381A Granted JPS5828634A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828634A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01271799A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 半導体圧力センサ付電子楽器 |
| JPH01271797A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 電子鍵盤吹奏楽器 |
| JPH01271798A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 電子管楽器 |
| JP2009042042A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Tokai Univ | センサモジュールおよび力センサ |
| JP2021004820A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | 接触圧力センサ及び接触圧力測定システム |
-
1981
- 1981-08-12 JP JP12720381A patent/JPS5828634A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01271799A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 半導体圧力センサ付電子楽器 |
| JPH01271797A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 電子鍵盤吹奏楽器 |
| JPH01271798A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-30 | Suzuki Gakki Seisakusho:Kk | 電子管楽器 |
| JP2009042042A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Tokai Univ | センサモジュールおよび力センサ |
| JP2021004820A (ja) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | 接触圧力センサ及び接触圧力測定システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6355012B2 (ja) | 1988-11-01 |
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