JPS6022797B2 - 物理量分布表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数個の物理量−電気変換器を碁盤目模様の行
列に配置し、物理量の分布を順次検出してゆくための物
理量分布表示装置に関し、特に自動車用座席の座り心地
等を測定する座圧計に関する。

最近の自動車の発達に伴い、その居律性についても種々
検討されるところであるが、居住性を決定する要因の一
つに自動車シート上の座り心地がある。

この座り心地を測定、検討するためには、自動車のシー
トに搭乗者が着座し、自動車が走行状態にあるときに搭
乗者によりシート上に加えられる体圧の分布の動的状況
を適確に把握する必要がある。従来、この種の時々変化
する座圧の動的変化をしかも多点において検出し、かつ
検出した前記座圧の動的変化をリアルタイムでわかり易
いデータとして得る装置としては第１図に示す座圧計が
ある。

該座圧計は自動車等の座席の搭乗者の身体に触れる表面
部に配設した数多くのトランスデューサにより、着座時
に搭乗者の身体より座席表面に加えられる座圧を電気信
号に変換する圧力‐電気変換部Ａと変換された電気信号
を適宜処理する信号処理回路部Ｂとこの処理回路の出力
によって座圧分布の状況を一目でわかるようにＣＲＴ（
ブラウン管）画面上に輝度変調で表示する表示部Ｃとよ
り構成されていて、この座圧計を用いれば座圧分布をリ
アルタイムで直視できるから人間の直観的判断力、ｆｅ
ｅｌｉｎｇなどの対応がつき易く能率的かつ効果的に座
り心地等の研究ができ実用上の効用大である。

ところで、上述した座圧計は特に圧力−電気変換部がト
ランスデューサーを座席のシートクッションおよびシー
トバックの表面に等間隔に碁盤目模様状に配設してしか
もゴムノリ等の接着剤にて固着せしめ、各トランスデュ
ーサのリード線をシートの裏側へ導出集東せしめるとと
もに、相隣る各トランスデューサが互いに並列に結線さ
れるよう電源供給線、信号線の配線が行ってあるので、
一度、測定すべき座席に設置してしまうと取りはずいま
非常に困難となり他の座席の座り心地を測定する場合に
は新たに設置する必要が生じ取り付け、取りはずしが非
常に不便である。

仮りに、上述した圧力−電気変換部を他の座席に容易に
付加できるようにトランスデューサＸおよび電源供給源
Ｙ、信号線Ｚの配線を座席とは別個のネットに構成して
測定すべき座席の上面に設置して座席の座圧分布を測定
しようとしても、該圧力−電気変換部のトランスデュー
サが電源に対し並列に接続されているために各トランス
デューサ間に配設する電源供給線の数は多く、その上各
トランスデューサの出力信号は独立の信号線を介して出
力される関係上、外部に引き出す信号線の数は配置した
トランスデューサの個数に比例して多くなり、測定すべ
き座席上面においては、座席の形状、材質等の違いによ
る座圧分布の差異の他に前記圧力−電気変換部の電源供
給線および信号線の剛性が加わり測定結果に外因として
含まれてしまうことから座席における適確な動的座圧分
布を把握することができない解決困難な課題であった。

本発明者らは上述の課題を克服することを目的とするも
のである。本発明に係る圧力−電気変換網の横整は、製
作が非常に簡単で容易であり、特に電源供艶給源および
信号線の数が極めて少ないから、トランスデューサを碁
盤目模様に多点に配設した結線ワイヤ‐よりなるネット
を測定すべき座席の上面に配置して着座時における動的
な座圧分布を測定する場合には、圧力−電気変換網の剛
性を極めて小さくすることができるので、座席上面のな
めらかさ、柔軟さが余り損なわれなく、その上搭乗者に
異和感を与えることなく本来の座席の特性に近い状態で
測定することができるとともにネットであるためにすぐ
他の測定すべき座席に取付けることができる特色を有す
るものである。

以下本発明につき第２図ないし第９図に基づいて座圧計
の実施例を中心に説明する。

本実施例の座圧計は第２図に示す如く自動車等の座席の
搭乗者の身体に触れる上面に数多〈のトランスデューサ
を配設し、着座時に搭乗者の身体より座席表面に加わる
体圧を電気信号に変換し出力する圧力−電気変換網１と
、該圧力−電気変換網１で変換された電気信号を順次抽
出し処理する信号処理部２と該信号処理部２の出力信号
を表示する表示部３とよりなる。

前記圧力−電気変換網１に碁盤目模様に配設したトラン
スデューサＳは第３図ないし第６図に示すように薄板状
のダイヤフラム５とダイヤフラム５をを支持する基体６
とダイヤフラム５からの電気信号を取り出すリード部７
とダイヤフラム５を保護する保護部８とからなる。

前記薄板状ダイヤフラム５はｎ型シリコンの単結晶より
切り出して形成したもので、その形状は長方形を有する
薄板よりなり、その上下面は平坦である。

この薄板状ダイヤフラム５の上部平面上にはＰ型シリコ
ン層が選択拡散法により所定のパターン形状にて一体的
に形成してある。また、前記薄板状ダイヤフラム５の所
定のパターンに形成せるＰ型シリコン層を形成した面と
反対側の下面には長方形状の凹部を設け、この部分をダ
イヤフラム５の庭歪領域９として形成してある。

すなわち、前記薄板状ダイヤフラム５上の長方形状超歪
領域９の中央には中央歪受感素子１０を形設し、さらに
起歪領域９内の周辺近傍には前記中央歪受感素子１０と
同一形状の外方歪受感素子１１が形設してあって、該歪
受感素子１０，１１および信号伝達部１２は同時に選択
拡散法等にて一体的に連結形成し、各歪受感素子１０，
１１を辺とするハーフブリッジ回路になして、該ブリッ
ジ回路の出力を信号伝達部１２に伝達すべき回路構成に
対応させてある。

さらに前記中央歪受感素子１０および外方歪受感素子１
１の各端末は信号伝達部１２を介して前記起歪領域９
外でアルミニウムを真空葵着法により薄板状ダイヤフラ
ム５の端縁付近に形成した３個の短冊状の電極部１３に
それぞれ接続している。

該薄板状ダイヤフラム５の周緑部を下方の基体６上にシ
リコンゴム１４で支承固着するとともに非固着部分であ
る長方形状超歪領域を圧力によって変形する可榛部に構
成し、該起歪領域上に一体的に形成した歪受感素子１０
，１１が圧力の大きさより歪む起歪領域の歪の大きさに
比例したピェゾ抵抗効果にもとずく電気信号変化を生ず
るようにしてある。

前記した薄板状ダイヤフラム５の裏面に支承固着した下
方の基体６はアルミナセラミツクスにて帯状板体に形成
してあって、該基体６の上面および下面はともに平坦面
で第３図々中左先端はまるく形成し、かつ基体６の上面
中央には該基体６の側面に通ずる通孔１５が形設してあ
って、該基体６の上面中央の通孔１５を前記薄板状ダイ
ヤフラム５の起歪領域９にておおうように該薄板状ダイ
ヤフラム５の長軸を基体６の長軸中心に一致させて固着
係止してある。

前記基体６の表面には保護部８であるセラミック等の絶
縁材料により形成した環状の蓋体１６がその底部を基体
６の表面にそして該蓋体１６の環状中心を前記薄板状ダ
イヤフラム５の超歪領域９とほぼ同Ｄ的に相対向して合
成接着剤にて固着するとともに該蓋体１６の内では前記
薄板状ダイヤフラム５の起歪領域９をおおうアルミ箔等
の遮光膜１７をシリコンゴム等のゴム弾性体１８にて一
体的に形成し、シリコンゴムの一部が蓋体１６の上部関
口部から円弧状に膨出した形状となし、この部分を接触
受圧面としてある。

また、第３図々示中右の後端にはリード部７があって、
該リード部７には３本のりード線１９ａ，１９ｂ，１９
ｃと順万向に接続した２個のダイオード２０．２１が合
成接着剤にて基体６上面に互いに電気絶縁的に固着して
あって、前記薄板状ダイヤフラム５の上面に配した歪受
感素子１０，１１のプラスの入力端子２２およびマイナ
スの入力端子２３と前記２個のダイオード２０，２１が
第７図に図示するハーフブリッジ回路を構成すべく接続
していて、該２個の歪受感素子１０，１１の接続点２４
を出力端子１９ｂとしている。

しかしてリード部７の３本のりード線１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ外方先端部にはコネクターピソ１９ｄ，１９ｅ，
１９ｆが配置してあって、後述する圧力−電気変換網１
の電源供給線および信号線に袋流すべくしてある。ちな
みに、前述したトランスジューサＳは指あるいは固いも
ので押されても破損しないようにｌｋ９以上の外圧にも
耐えるように配慮するとともに、搭乗者が着座した場合
においても搭乗者が異和感を感じない程度に充分に小さ
くて薄くしてあり、しかも該トランスジューサの特性も
そろえてあり、本実施例に用いた該トランスジューサの
大きさは縦１仇廠、横１３肋、高さ２側であって、前記
圧力−電気変換網１には前述したトランスジューサＳを
２の固第８図に示すような接続でプラスの電源供給線２
５とマイナスの電源供給線２６と信号線２７に付加する
とともに前述した圧力−電気変換網１に配線した電源供
鎌舎線２５，２６および信号線２７の表面は電気的絶縁
性を有する合成樹脂にて被覆してあり、しかもどのよう
な曲面にもなじむほどの柔軟性を有する導線であって、
前述したトランスデューサを接続する接続点にはコネク
ターが付加してあって、該コネクターにトランスジユー
サＳのコネクターピン１９ｄ，１９ｅ，１９ｆをかん着
し、該圧力−電気変換網１にトランスデューサを接続す
べ〈してある。

すなわち、前述した圧力−電気変換網１のプラスの電源
供給線２５の電路２７ａには第１行目の５個のトランス
デューサＳ，，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の一方のダイオ
ード２０の陽極１９ａが接続し、プラスの電源供給線の
雷路２８には第２行目の５個のトランスデューサＳ６，
Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ．ｏの一方のダイオード２０の陽
極１９ａが接続してある。

そして、プラスの電源供聯合線の。電路２９には第３行
目の５個のトランスデユーサＳ，．，Ｓ，２，Ｓ，３，
Ｓ，４，Ｓ，５の一方のダイオード２０の陽極１９ａが
接続し、プラスの電源供給線２５の雷路３川こは第４行
目の５個のトランスデューサＳ，６，Ｓ，７，Ｓ，８，
Ｓ，９，Ｓ２ｏの一方のダイオード２０の陽極１９ａが
接続している。またマイナスの電源供聯合線２６の電路
３１には第１列目の４個のトランスデューサＳ，，Ｓ６
，Ｓ，．，Ｓ，６の他方のダイオード２１の陰極１９ｃ
が接続し、マイナス電源供８台線の電路３２には第２列
目の４個のトランデューサＳ，，Ｓ７，Ｓ，２，Ｓ，７
の他方のダイオード２１の陰極１９ｃが接続する。

そして、マイナスの電源供Ｖ給線２６の電機３３には第
３列目の４個のトランスジューサＳ３，Ｓ６，Ｓ，３，
Ｓ，８の他方のダイオード２１の陰極１９ｃが接続し、
マイナスの電源供給線２６の電路３４には第４列目の４
個のトランスデューサＳ４，Ｓ９，Ｓ，４，Ｓ，９の他
方のダイオード２１の陰極１９ｃが接続する。さらにマ
イナスの電源供Ｖ給線２６の竜路３５には第５列目の４
個のトランスデューサミ，Ｓ，。，Ｓ，５，Ｓ２ｏの他
方のダイオード２１の陰極１９ｃが接続する。一方談圧
力−電気変換網１の信号線２７の庵路３６には斜めに配
した４個のトランスジュ−サＳ．，Ｓ７，Ｓ，３，Ｓ≠
，９の出力端子が接続し、信号線２７の電路３７には４
個のトランスデューサＳ２，Ｓ８，Ｓ，４，Ｓ２ｏの出
力端子１９ｂが接続する。

そして信号線２７の雷路３８には４個のトランスデュー
サＳ３，Ｓ９，Ｓ．５，Ｓ，６の出力端子が接続し、信
号線２７の雷路３９には４個のトランスデューサＳ４，
Ｓ，ｏ，Ｓ，．，Ｓ，７の出力端子１９ｂが接続する。
さらに信号線２７の電路４０には４個のトランスジュー
サＳ５，Ｓ６，Ｓ，２，Ｓ，３の出力端子１９ｂを接続
して、信号線２７については４個のトランスデューサを
一組とし一本の信号線にて複数のトランスデューサを共
用させるべくしてある。そして、各トランスデューサの
出力は電源供給線２５，２６からの電圧が各トランスデ
ューサに対し順方向に印加されたときに限り、外部圧力
に比例した電圧信号が信号線２７を介して出力するよう
にしてある。それゆえに例えばトランスデューサＳ，に
加わる圧力を電気信号として検知する場合には該圧力−
電気変換網１のプラスの電源供給線２５の竜路２７ａと
マイナスの電源供給線２６の露路３１に電気信号が供給
されたとき該トランスデューサＳ，の出力信号は信号線
２７の蟹路３６を介して出力し、また、トランスデュー
サＳ２に加わる圧力を電気信号として検知する場合には
、該圧力−電気変換網１のプラスの電源供給線２５の露
路２７ａとマイナスの電源供給線２６の電路３２に電気
信号が供給されたとき該トランスデユーサＳ２の出力債
号は信号線２７の蟹路３７を介して出力するようにして
あって他のトランスデューサについても同様な手法で、
順次各トランスデューサを２つの蟹源供鞍台線２５，２
６により指定すれば指定されたトランスデューサの出力
は指定の信号線を介して出力させることができ、上述し
た電源供給線と各トランスデューサと信号線との関係は
第９図に示すとおりである。

図中、縦軸には各蟹源供給線および信号線を、横軸には
各トランスデューサをとったタイムチャートを示すもの
であって、図中高いレベルは電圧印加および出力の状態
を示し、低いレベルは電圧印加がない場合とか出力のな
い状態を示すものである。

かくして前記圧力−電気変換網１のプラスの電源供給線
２５、マイナスの電源供聯合線２６および信号線２７は
信号処理部２に接続する。

前記信号処理部２は信号を順次抽出する回路で２個の電
源４１，４２と３個の切替スイッチ４３，４４，４５と
入力端子４６と第１，第２，第３の出力端子４７，４８
，４９とよりなる。

すなわち第１の出力端子４７の４つの端子４７ａは第１
の切替スイッチ４３の切替端子４３ａにそれぞれ接続し
、該第１の切替スイッチ４３の共通端子４３ｂは電源４
１のプラス極４１ａに接続している。また第２の出力端
子４８の５つの端子４８ａは第２の切替スイッチ４４の
切替端子４４ａにそれぞれ接続し、該第２の切替スイッ
チ４４の共通端子４４ｂは電源４２のマイナス極４２ａ
に接続していて、前記電源４１と電源４２とは直列に接
続していて、その後続点５０は接地してある。そして、
入力端子４６の５つの端子４６ａは第３の切替スイッチ
４５の切替端子４５ａにそれぞれ接続してあって、該第
３の切替スイッチ４５の共通端子４５ｂは第３の出力端
子４９に接続していて、信号処理部２の第１，第２の出
力端４７，４８および入力端４６は前述した圧力−電気
変換網１のプラスの電源供給線２５およびマイナスの電
源供給線２６に各々接続し、所定の信号を圧力−電気変
換網１に送信するとともに該信号処理部２の出力端子４
９を表示部３に接続し、指定された圧力−電気変換網１
のトランスデューサの信号を表示させるべくしてある。
前記表示部３は入力する信号を表示する直流電圧計５１
で、該直流電圧計５１は入力する直流の電圧をアナログ
表示するとともに該直流電圧計５１の表示は加圧力で刻
示表示した等間隔目盛が付してあり、また目盛範囲を適
時拡大できるしンジ切替スイッチも付加されている便利
な計器であって該直流電圧計５１の入力５１ａは前段の
信号処理部２の出力端４９に接続する。

本実施例の座圧計は前述の構成としたことにより以下の
作用効果を奏する。

実施例のトランスデューサを配置した圧力−電気変換網
１を測定すべき座席の上面に載層し、その上に搭乗者を
座らせると運転中の座席に対する搭乗者の動的な体圧は
該圧力一驚気変換網１の対応部位に配置した各トランス
デューサＳに伝達され、該トランスデューサの起歪領域
では測定すべき搭乗者の体圧に応じて歪が生じ、該歪の
引張力と圧縮力を２個の歪ゲージのピェゾ抵抗効果にも
とずく歪の大きさに比例した電気信号に変換できる状態
となる。

そこで、信号処理部２の第１，第２，第３の切替スイッ
チ４３，４４，４５の作動によって、プラスの電源供聯
合線２５とマイナスの電源供繋舎線２６を介して該圧力
−電気変換絹１に配置した各トランスデューサが順次指
定され、該指定されたトランスデューサの出力信号は指
定された信号線２７を介して、順次表示計３の直流電圧
計５１に入力する。ところで、実施例座圧計の圧力−電
気変換網１に配置したトランスデューサは薄板状ダイヤ
フラム５の起歪領域９を長方形状に形成したことにより
該薄板状ダイヤフラム５に形成した起歪領域９の有効面
積が従来使用されている円形の起歪領域９よりも薄板状
ダイヤフラム５内の面積において、より大きく確保でき
るので起歪領域９は極少でも歪に対する出力感度は極め
てよく応答性もよいためにトランスジューサ全体が超小
型、超薄型に構成でき、したがって、測定面である座席
の複雑な曲率を有する流線形状の曲面でも戦層すること
ができ、その上、搭乗者に異和感を与えることはない。

また、実施例の圧力−電気変換網１においては各トラン
スデユーサＳの入力端子２２，２３に２個のダイオード
２０，２１を順方向に付加接続してあるので、碁盤目模
様の行列に配置した複数個のトランスデューサＳのうち
、指定されたトランスデユーサの出力信号のみを他のト
ランスデューサの出力信号の干渉を受けることなく共用
している信号線２７を介して出力させることができるか
ら、従来の圧力−電気変換網１にみられる如く各トラン
スデューサの出力を独立にする必要はなく信号線２７の
数を従来の数よりも大中に少なくすることができた。

このことは、信号線２７の引出しを談圧力−電気変換網
１の周辺部から均等に行うことができ、従来の圧力−電
気変換網１に見られる如く信号線２７が該圧力−電気変
換網１の周辺部に重複して集中してしまうことはない。

したがって、本実施例の圧力−電気変換網１では頚。定
すべく座席の上面に戦直したとしても該圧力−電気変換
網１の信号線２７の重複による剛性の影響が殆んどなく
なることから、検出時には実際の状態にほぼ近い状態で
座席に対する搭乗者の動的な圧力分布を検知することが
できる。その上、電源供孫台線２５，２６および信号線
２７の総計数が少ないために座席への取付けは非常に簡
単となり、断線とか誤接続というような電気的なトラブ
ルは極力さげることができる。

また、前記圧力−電気変換網１は複数のトランスデュー
サＳを柔軟性を有する電源供給線２５，２６および信号
線２７にて配線したネット状であるので、取付が容易で
持運びが簡単であり測定すべき他の座席の上面に容易に
取りつけることができしかもその座席上面の曲面にも充
分になじませることができる。

さらに前記圧力−電気変換絹１において、トランスデュ
ーサを付加する接続部こコネクターが形設してあるので
、もし、トランスデューサが破損をしたり特性の異なる
ものがあれば容易に交換できる。

しかして、直流電圧計５１に入力する電気信号は加圧力
として指示され、この指示値から碁盤目模様に配置した
各領域区分のシート上に作用している体圧が検知でき、
したがって、測定すべき座席の着座時における動的な座
圧が把握できるのである。

ここで、本実施例の座圧計を用いて自動車の座席の座圧
を検知した実施例の一部を紹介すると第１０図に示すと
おりである。

第１０図は座席表面の各トランスデューサに加わる座圧
を夕／地あたりにて表わしたものであり、この結果から
座圧が大なる所および小なる所が明確に数値で表示する
ことができる。

このように本実施例の座圧計は自動的の座席に対する搭
乗者の体圧が定量的に数値で表現できることから、座圧
を機能的に明確にする場合には非常に便利で有用な装置
である。

ところで、前記実施例の座圧計は、着座時の座圧を定量
的な数値で表現し、座圧区分を機能的に明確にする場合
には非常に便利ではあるが、これは座席の一つの要素を
求めたにすぎない。

すなわち、座席は搭乗者を単に着座させる役割だけでな
く、運転中に生起する外部からのショックを極力吸収す
るとともに長時間着座しても搭乗者に苦痛を与えること
なく快適な運転ができるように搭乗者の体に適度に密着
し、かつ搭乗者を適度の押上力で常に一定の位置に保持
する一つの大きな動態機能を有している。

このことから、着座時の動的な座圧分布を大系的に明確
に把握することができればより信頼性のある座席の評価
が出来るものであり以下説明する第２実施例の座圧計は
この要請にこたえるものである。

第２実施例の座圧計は体圧を検知するトランスデューサ
を１の守１５列の碁盤目模様に配置した圧力−電気変換
網５２と前記圧力−電気変換網５２の信号を自動的に順
次抽出し、処理する信号処理部５３と、前記信号処理部
５３の信号を正確な体圧に相応する信号に変換するとと
もに該信号を座圧分布として表示する表示部５４とより
なり、この座圧計を用いれば座圧分布をリアルタイムで
直視でき、測定データ−の整理図表化などに手間どろこ
ともなく能率的かつ効果的に座り心地等の実験、研究が
でき実用上の効用大である。

以下第２実施例の座圧計を第１１図を用いて説明するが
、第２実施例の座圧計の圧力−電気変換網５２について
は第１２図に示す如く、前述した第１実施例の座圧計の
圧力−亀気変換絹１を設計変更したものにすぎないので
、説明は省略し、信号処理部５３および表示部５４を中
心に説明する。

前記信号処理部５３は前記圧力−電気変換網５２に電気
信号を送信するとともに該圧力−電気変換網５２の出力
を順次処理する回路で、該信号処理部５３のクロツク回
路５５は発振器を内減し、一定の周波数のパルス信号を
発生する回路で、出力端子５５ａはプリセット回路５６
に接続する。

前記プリセット回路５６は入力するパルス信号を計数し
、出力端子より出力するとともに予じめ設定した計数値
に達すると計数および出力を停止する回路で、該回路５
６の出力端子５６ａは第２の駆動カウンター５７と第３
の駆動カウンター５８とパルス波形整形回路５９に接続
する。前記第２の駆動カウンタ−５７は入力するパルス
信号を計数するとともに第１の出力端子５７ａより出力
し、計数値が１５カウントに達したときのみ第２の出力
端子５７ｂおよび第３の出力端子５７ｃより所定のパル
ス信号が出力する回路で、該回路５７の入力端子５７ｄ
は前記プリセツト回路５６の出力端子５６ａに接続し、
第１の出力端子５７ａは電子スイッチ回路６０１こ接続
する。

そして第２の出力様子５７ｂは第１の駆動カウンター６
１に接続し、第３の出力端子５７ｃは第３の駆動カウン
ター５８に接続する。前記第３の駆動カウンター５８は
第１の入力端子５８ａより入力するパルス信号の計数を
第２の入力端子５８ｂより入力する信号に従って一時休
止する回路で、該回路５８の第１の入力端子５８ａは前
記プリセット回路５６の出力端子５６ａに接続し、第２
の入力端子５８ｂは前記第２の駆動カウンター５７の第
３の出力端子５７ｃに接続し、出力端子５８ｃはアナロ
グスイッチ回路６２に接続する。

前記パルス波形整形回路５９は入力するパルス信号を正
確なパルス信号に整形し、出力する回路で、該回路５９
の出力端子５９ａは表示部５４に接続する。

前記電子スイッチ回路６０は第１の入力端子６０ａより
入力するパルス信号に追従して第２の入力端子６０ｂと
１９固の出力端子を有する出力端６０ｃとを順次接続し
て行く回路で、該回路６０の第１の入力端子６０ａは前
記第２の駆動カウンター５７の第１の出力端子５７ａと
接続し、第２の入力端子６０ｂはマイナスの電源６３に
接続する。

そして出力端６０ｃは圧力‐電気変換網５２のマイナス
の電源供給線に各接続する。前記第１の駆動カウンター
６１は入力端子６１ａより入力するパルス信号を計数す
るとともに出力端子６１ｂより出力する回路で該回路６
１の入力端子６１ａは前記第２の駆動カウンター５７の
第２の出力端子５７ｂに接続し、出力端子６１ｂは電子
スイッチ回路６４に接続する。

前記電子スイッチ回路６４は第１の入力端子６４ａより
入力するパルス信号に従って第２の入力端子６４ｂに入
力する信号を１の固の出力端子の出力端６４ｃに順次接
続して行く回路で、該回路６４の第１の入力端子６４ａ
は前記第１の駆動カウンター６１の出力端子６１ｂに接
続し、第２の入力端子６４ｂはプラスの電源６５に接続
する。

そして出力端６４ｃは圧力‐電気変換網５２のプラスの
電源供給線に各接続する。前記アナログ電子スイッチ回
路６２は第１の入力端子６２ａより入力するパルス信号
に応じて１５個の第２の入力端子６２ｂより入力する信
号を出力端子６２ｃに順次出力する回路で、該回路６２
の第１の入力端子６２ａは前記第３の駆動カウンター５
８の出力端子５８ｃに接続し、第２の入力端子６２ｂは
前暦増中器６６の出力端子６６ｂに接続する。

そして出力端子６２ｃはアナログ波形整形回路６７に接
続する。前記前暦増中器６６は入力する信号を増中して
出力する回路で、該回路６６の入力端子６６ａは圧力−
電気変換絹５２の信号線に各接続し、出力端子６６ｂは
前記アナログ電子スイッチ回路６２の第２の入力端６２
ｂに各接続する。

前記アナログ波形整形回路６７は入力する信号を所定の
大きさに増中するとともに積分する回路で、該回路６７
の入力端子６７ａは前記アナログ電子スイッチ回路６２
の出力端子６２ｃに接続し、出力端子６７ｂは表示部５
４に接続する。

前記表示部５４は入力する信号を表示する回路でＡ‐Ｄ
変換器６８と電子計算機６９とデジタルプロツタ−７０
よりなる。前記Ａ−Ｄ変換器６８は第１の入力端子６８
ａに入力する信号にもとずき第２の入力端子６８ｂに入
力する信号をＡ−○変換し出力する回路で、該回路６８
の第１の入力端子６８ａは前記パルス波形整形回路５９
の出力端子５９ａに接続し、第２の入力端子６８ｂは前
記アナログ波形整形回路６７の出力端子６７ｂに接続す
る。

そして出力端子６８ｃは電子計算機６９に接続する。前
記電子計算機６９は入力する信号にあらかじめ設定した
値に対し、加減算をした後順次出力する装置で該計算機
６９の入力端子６９ａは前記Ａ‐Ｄ変換器６８の出力端
子６８ｃに接続し、出力端子６９ｂはデジタルプロッタ
ー７０に接続する。

前記デジタルプロツター７川ま入力する信号を順次印字
作図する装置で、該プロッター７０の入力端子７０ａは
前記電子計算機６９の出力端子６９ｂに接続しているの
である。

しかして、圧力−電気変換網５２を測定すべき座席の上
面に載遣し、その上に搭乗者を着座させて、座席上面に
対する搭乗者の押圧力の動的な圧力分布を検知する場合
には、まず、信号処理部５３のクロック回路５５より出
力したパルス信号はプリセツト回路５６を介して第２の
駆動カウンター５７に入力し、該回路５７で計数される
と同時に電子スイッチ回路６０‘こ出力する。

該電子スイッチ回路６０では入力する信号に従って、電
源６３と該電子スイッチ回路６０の出力端子６０ｃの一
つ、すなわち、圧力−電気変換網５２の図中左端のマイ
ナスの電源供給線から順次接続状態としてゆき、そして
、前記第２の駆動カウンター５７の計数が１５カウント
に達すると該第２の駆動カウンター５７よりパルス信号
が第１の駆動カウンター６１に出力すると同時に前記電
子スイッチ回路６０では電源６３との接続を図中右端よ
り図中左端のマイナスの電源供給線に接続すべくかわる
。前記第１の駆動カウンター６１に入力した信号は該回
路６１の出力端子６１ｂを介して電子スイッチ回路６４
に入力し、この入力信号によって電源６５と該電子スイ
ッチ回路６４の出力端子６４ｃ、すなわち今、接続して
いる圧力−電気変換網５２のプラスの電源供給線を次の
プラスの電源供給線に繰り上げて、前記電源６５より接
続した該電源供給線に供聯合する。

しかして、圧力−電気変換網５２では電源６３と電源６
５の信号を電子スイッチ回路６０，６４により指定され
たプラスの電源供給線およびマイナスの電源供給線によ
り指定されるトランスデューサに供給され、と同時に該
トランスデューサの出力は指定された信号線を介して前
置増中器６６に入力し、ここで信号を所定の大きさに増
中するとともにアナログ電子スイッチ回路６２に出力す
る。

一方、クロック回路５５よりプリセット回路５６を介し
て同時に第３の駆動カウンター５８にも入力し、さらに
該第３の駆動カウンター５８に入力した信号はアナログ
電子スイッチ回路６２に出力するので、したがって、該
アナログ電子スイッチ回路６２においては前記前層増中
器６６を介して入力する信号と、前記第３の駆動カウン
ター５８より入力する信号とは同期的に入力する。

そこで前記第３の駆動カウンター５８の入力信号にもと
ずき、前記前層増中器６６からの出力信号を順次切あえ
て行くと同時にアナログ波形整形回路６７に順次出力す
る。該整形回路６７では入力する信号を所定の大きさに
増中するとともに積分をし、表示部５４に出力する。ま
た、クロツク回路の信号はプリセツト回路５６を介して
同時にパルス波形整形回路５９に入力しているので、該
パルス波形整形回路５９に入力する信号は正常なパルス
波形に整形するとともに表示部５４に出力する。

したがって、表示部５４に入力する信号はパルス波形整
形回路５９からの入力信号と前記アナログ波形整形回路
６７からの入力信号はたがいに同期していて、表示部５
４のＡ−Ｄ変換器６８においては、前記パルス波形整形
回路５９の出力信号にもとずき該Ａ−Ｄ変換器６８のゲ
ートの開閉を行って前記アナログ波形整形回路６７の出
力信号を適時Ａ−Ｄ変換するとともに計算機６９に出力
する。

前記計算機６９においては、予じめ前記した圧力−電気
変換網５２に配置した各トランスヂューサの出力特性お
よび押圧前の出力信号が記憶し設定してあるので、前記
Ａ−Ｄ変換器６８の入力信号を設定値と比較演算した後
デジタルプロッター７川こ順次出力する。

該デジタルプロッタ−７０は入力する信号を印字作図す
るものであり、前記計算機６９からの入力信号を順次印
字作図する。しかして、前記デジタルプロツター７０の
作図は前記圧力−電気変換絹５２に配置した各トランス
デューサの出力を自動的に正確に表示されたものであっ
て、この作図を参照すれば搭乗者の座席への動的な圧力
分布が非常に簡単に検知できるわけである。ここで、本
実施例の座圧計を用いて自動車の座席の座圧分布を検知
した実験例の一部を紹介すると第１３図に示すとおりで
ある。

図中、等高線表示としたが、この等高線の線図の状態を
参照すれば細部にわたる明確な座圧分布が把握すること
ができ、統計的処理、その他の各種検討にも容易に利用
することができる有効な情報を提供してくれるものであ
る。

このように本実施例の座圧計は自動車の座席に対する搭
乗者の動態機能を大系的に把握することができることか
ら、自動車用座席の改良、居住性および安全性の向上な
どに大いに役立ち、その応用においては産業界に貢献す
るところ大である。

本発明は実施例の座圧計にもとずき説明したが、該実施
例に限定されるものではない。例えば前記実施例におい
て、各トランスデューサの電源端子に付加接続した２個
のダイオードはＮＥＣ製の商品名シリコンダイオードＩ
Ｓ９５２を使用したが、このダイオードに限定するもの
ではなく、逆万向耐電圧が使用する電源電圧よりも高い
ものであれば十分その機能を果すものであって、一般に
市販されているダイオードで置換して使用しても十分に
使用できるものである。

また前記実施例において、座席上面の搭乗者の動的な圧
力分布を検知すべく圧力−電気変換網においてトランス
デューサを碁盤目模様に２の固配置した例およびトラン
スデューサを１のＳＩ５列の１５０個を配置した例を示
したが何もこれに限定するものではなく、必要に応じて
トランスジューサの数および圧力−電気変換網の配線を
設計変更することはいうまでもないことである。

さらに、前記実施例においては自動車の座席の座圧およ
び座圧分布を測定した例を示したが何もこれに限定する
ものではなくベッド等の体圧および体圧分布を測定する
ことも可能であることはいうまでもないことである。

またさらに、前記実施例において、自動車における搭乗
者の座席に加わる動的な座圧分布を検知すべく半導体歪
ゲージを内豚したトランスデューサを使用したが、被測
定対象として座席の座圧分布を評価すべ〈トランスデュ
ーサを用いたが何もこれに限定するものではない。

すなわち、ある測定対象表面の光の分布状況を検知した
い場合には前記のトランスジューサの変わりに光電素子
とおきかえて使用することも可能であって、要するに物
理量を検知できる物理量−電気変換器とおきかえて使用
することも可能である。以上要するに、本発明は、一方
のプラス端子と他方のマイナス端子との間に物理量の変
化に対し一方が増加し他方が減少する２個の抵抗素子を
直列に接続し、該２個の抵抗素子の接続点を出力端子と
してｍ行ｎ列に複数個配置した物理量一驚気変換器と、
各行に配置したｎ個の前記物理量−電気変換器のプラス
端子に日頃方向に接続したダイオードを介して接続して
なる線がｍ本からなるプラスの電源供給線と、各列に配
置したｍ個の前記物理量−電気変換器のマイナス端子に
順方向に接続したダイオードを介して接続してなる線が
ｎ本からなるマイナスの電源供孫溝線と、斜め一方向で
前記物理量−電気変換器の個数が同一となるように、前
記物理量−電気変換器の出力端子と信号線とを接続して
なり、かつ該信号線の数は前記ｍ本のプラスの電源供給
線又は前記ｎ本のマイナスの電源供給線のうち、多い方
の電源供孫旨線と同数である物理量−電気変換網と、前
記物理量−電気変換網のｍ本のプラスの電源供給線とｎ
本のマイナスの電源供給線に時分割的に順次電力を供給
するとともに前記物理量−電気変換網の前記信号線より
同期的に順次信号を取り出す信号処理部と、前記信号処
理部の出力端子に接続され、その出力を表示する表示部
とよりなることを特徴とする物理量分布表示装置である
。

さて、本発明装置における物理量−電気変換網を被測定
体の上面に装着すると、被測定体の上面に加わる物理量
は該物理量の加えられる部位に対応する位置に配設して
いる物理量−電気変換器によってそれぞれ各物理量−電
気変換器ごとにそれぞれ物理量に応じた電気信号に変換
される状態となる。

そこで、前記物理量−電気変換網のｍ本のプラスの電源
供給線とｎ本のマイナスの電源供給線に信号処理部より
時分割的に順次電力を供Ｖ給することにより、前記物理
量−電気変換網に配置した各物理量‐電気変換器の物理
量に応じた電気信号は前記信号線を介して同期的に順次
前記信号処理部に取り出され、該信号を処理して表示部
に送信し、該表示部によって表示される。

また、本発明においては、圧力−電気変換素子をハーフ
ブリッジに構成したトランスデューサを碁盤目模様に多
点に配瞳するとともに該トランスジューサの入力端子に
２個のダイオードを順方向に付加接続してなる圧力−電
気変換網に構成すると、各トランスデューサが隣接する
他のトランスデューサの電気的な影響を受けることなく
独立の要素として働かせることができるとともに複数の
トランスヂューサが共通の信号線を使用することができ
ることから、該圧力−電気変換網の電源供給線および信
号線の総計数を極めて少なくすることができる。

しかして、表示部に表示された指示値を目視することに
より被測定体上面の物理量の刻々の変化を即時的に感覚
的、直観的に知ることができる。

したがって、被測定体に対する物理量の分布を機能的に
また動態機能的に大系的に把握することができることか
ら計測技術の分野において貢献するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力−電気変換部の結線図、第２図は本
発明の第１実施例を示す回路図、第３図はトランスデュ
ーサの平面の一部欠載図、第４図はその断面図、第５図
はトランスデューサの穂坂状ダイヤフラムの平面図、第
６図はその断面図、第７図はトランスデューサに配した
２個の歪受感素子と２個のダイオードとの結線図、第８
図は圧力−電気変換網の拡大図、第９図は圧力−電気変
換網の電源供給線および信号線と各トランスデューサと
の関係を示すタイムチャート、第１０図は自動車の座席
の座圧を検知した実験例、第１１図は本発明の第２実施
例を示す回路図、第１２図は第２実施例の圧力−電気変
換網を示す結線図、第１３図は自動車の座席の座圧分布
を検知した実験例。 図中、１・・・・・・圧力−電気変換網、２・・…・信
号処理部、３・・・・・・表示部、Ｓ・・・・・・トラ
ンスデューサ、５・・・・・・薄板状ダイヤフラム、１
７・・・・・・遮光板、２０，２１・・・・・・ダイオ
ード、２５・・・・・・プラスの電源供総合線、２６・
・・・・・マイナスの電源供給線、２７・・・・・・信
号線、２７ａ，２８，２９，３０・・・・・・プラス電
源供給線の露路、３１，３２，３３，３４，３５…・・
・マイナスの電源供給線の亀路、３６，３７，３８，３
９，４０・・・・・・信号線の亀路、４３・・・・・・
第１の切替スイッチ、４４・・・・・・第２の功替スイ
ッチ、４５・…・・第３の切替スイッチ、５２…・・・
庄カー電気変換網、５３・・・・・・信号処理部、５４
・…・・表示部。 第２図 第３図 図 舵 図 船 第ム図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方のプラス端子と他方のマイナス端子との間に物
   理量の変化に対し一方が増加し他方が減少する２個の抵
   抗素子を直列に接続し、該２個の抵抗素子の接続点を出
   力端子としてｍ行ｎ列に複数個配置した物理量−電気変
   換器と、 各行に配置したｎ個の前記物理量−電気変換
   器のプラス端子に順方向に接続したダイオードを介して
   接続してなる線がｍ本からなるプラスの電源供給線と、
   各列に配置したｍ個の前記物理量−電気変換器のマイ
   ナス端子に順方向に接続したダイオードを介して接続し
   てなる線がｎ本からなるマイナスの電源供給線と、 斜
   め一方向で前記物理量−電気変換器の個数が同一となる
   ように、前記物理量−電気変換器の出力端子と信号線と
   を接続してなり、かつ該信号線の数は前記ｍ本のプラス
   の電源供給線又は前記ｎ本のマイナスの電源供給線のう
   ち、多い方の電源供給線と同数である物理量−電気変換
   網と、 該物理量−電気変換網のｍ本のプラスの電源供
   給線とｎ本のマイナスの電源供給線に時分割的に順次電
   力を供給するとともに前記物理量−電気変換網の前記信
   号線より同期的に順次信号を取り出す信号処理部と、
   前記信号処理部の出力端子に接続され、その出力を表示
   する表示部とよりなることを特徴とする物理量分布表示
   装置。