DE112020003207T5

DE112020003207T5 - Steuerschaltung, Steuervorrichtung und System

Info

Publication number: DE112020003207T5
Application number: DE112020003207.8T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Hayashi; Kazuhiko Saito; Hiroki Hara; Takanori MURASE
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2022-03-17
Also published as: JP7027615B2; WO2021002117A1; JPWO2021002117A1

Abstract

Eine Steuerschaltung beinhaltet: eine Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit, die eine Spannungsausgangsschaltung in solcher Weise steuert, dass eine Spannung, die einem zweiten Steuersignal entspricht, zwischen beiden Anschlüssen eines elektrostatischen Transducers in einem Fall angelegt wird, bei dem ein erstes Steuersignal auf einem ersten Pegel ist, und die Spannungsausgangsschaltung in einem Fall stoppt, bei dem das erste Steuersignal auf einem zweiten Pegel ist; eine Spannungsklemmeneinheit, die eine durch Klammern einer Spannung zwischen den Anschlüssen des elektrostatischen Transducers erfasste Klemmenspannung auf eine erste Schwellenwertspannung oder niedriger ausgibt; eine Steuersignal-Ausgangseinheit, die das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine zweite Schwellenwertspannung ist und das erste Steuersignal auf den ersten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem das zweite Steuersignal höher als eine dritte Schwellenwertspannung ist; und eine Verschweiß-Detektionseinheit, die ein Detektionssignal, das angibt, dass der elektrostatische Transducer verschlissen ist, ausgibt, wenn die Klemmenspannung, die nicht gleich oder höher als eine vierte Schwellenwertspannung wird, erfolgreich eine vorbestimmte Anzahl von Malen erzeugt wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung, eine Steuervorrichtung und ein System.
Hintergrund
Ein eletrostatischer Transducer, der zum Erzeugen von Vibration, Schall oder Druck und Detektieren von Vibration, Schall oder Druck in der Lage ist, ist in Patentliteratur 1 beschrieben.
Übrigens gibt es einen Fall, bei dem ein elektrostatischer Transducer verschleißt. Es ist wünschenswert, dass eine Steuerschaltung, welche den elektrostatischen Transducer steuert, auch den Verschleiß des elektrostatischen Transducers detektieren kann.
Zitateliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2017-183814 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung dient dazu, eine Steuerschaltung, eine Steuervorrichtung und ein System bereitzustellen, die zum Detektieren von Verschleiß eines elektrostatischen Transducers in der Lage sind.
Problemlösung
Eine Steuerschaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die einen elektrostatischen Transducer steuert, der in der Lage ist, Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen, und Vibration, Schall oder Druck zu detektieren, wobei die Steuerschaltung umfasst: eine Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit, die eine Spannungsausgangsschaltung auf solche Weise steuert, dass eine Spannung, die einem zweiten Steuersignal entspricht, an beiden Enden des elektrostatischen Transducers in einem Fall angelegt wird, bei dem ein erstes Steuersignal auf einem ersten Pegel ist, und die Spannungsausgangsschaltung in einem Fall stoppt, bei dem das erste Steuersignal auf einem zweiten Pegel ist; eine Spannungsklemmeneinheit, die eine Klemmenspannung ausgibt, welche durch Klammern einer Spannung zwischen den Anschlüssen des elektrostatischen Transducers zu einer ersten Schwellenwertspannung oder niedriger erfasst wird; eine Steuersignal-Ausgangseinheit, welche das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine zweite Schwellenwertspannung ist, und die das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem das zweite Steuersignal höher als eine dritte Schwellenwertspannung ist; und eine Verschleiß-Detektionseinheit, die ein Verschleiß-Detektionssignal ausgibt, welches angibt, dass der elektrostatische Transducer verschlissen ist, wenn die Klemmenspannung, die nicht gleich oder höher als eine vierte Schwellenwertspannung wird, die höher als die zweite Schwellenwertspannung ist, sukzessive für eine vorbestimmte Anzahl von Malen in einer Periode erzeugt wird, in welcher das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel ist.
In der Steuerschaltung ist das zweite Steuersignal ein Signal, das eine beliebige Wellenform aufweist, von der gewünscht wird, dass sie in einem Fall erzeugt wird, wo Vibration, Schall oder Druck durch den elektrostatischen Transducer erzeugt wird, und ist ein Signal, das eine Dreiecks-Wellenform aufweist, wobei die Amplitude dieses Signals kleiner als die des Signals ist, das die beliebige Wellenform aufweist, in einem Fall, bei dem Vibration, Schall oder Druck durch den elektrostatischen Transducer detektiert wird.
In der Steuerschaltung beinhaltet die Steuersignal-Ausgangseinheit einen ersten Komparator, der die Klemmenspannung mit der zweiten Schwellenwertspannung vergleicht, einen zweiten Komparator, der das zweite Steuersignal mit der dritten Schwellenwertspannung vergleicht; und ein erstes Flip-Flop, das durch ein Ausgangssignal des ersten Komparators gesetzt wird, das durch ein Ausgangssignal des zweiten Komparators rückgesetzt wird, und das ein erstes Steuersignal ausgibt.
In der Steuerschaltung beinhaltet die Steuersignal-Ausgangseinheit weiter eine Maskenschaltung, welche das Ausgangssignal des ersten Komparators in einer vorbestimmten Periode, nachdem sich das erste Steuersignal ändert, maskiert.
In der Steuerschaltung beinhaltet die Verschleiß-Detektionseinheit einen dritten Komparator, der die Klemmenspannung mit der vierten Schwellenwertspannung vergleicht, ein zweites Flip-Flop, das durch ein erstes Timing-Signal gesetzt wird, das ein Timing angibt, zu welchem das erste Steuersignal vom ersten Pegel zum zweiten Pegel wechselt, und rückgesetzt wird durch ODER eines Ausgangssignals des dritten Komparators und eines Inversionssignals des ersten Steuersignals, eine erste UND-Gatterschaltung, die UND eines Nichtinversions-Ausgangssignals des zweiten Flip-Flops, und eines zweiten Timing-Signals, das ein Timing angibt, zu welchem das erste Steuersignal vom zweiten Pegel zum ersten Pegel wechselt, ausgibt, eine zweite UND-Gatterschaltung, die UND eines Inversions-Ausgangssignals des zweiten Flip-Flops und des zweiten Timing-Signals ausgibt, und einen Zähler, der ein Ausgangssignal der ersten UND-Gatterschaltung zählt, der durch das Ausgangssignal der zweiten UND-Gatterschaltung gelöscht wird, und das Verschleiß-Detektionssignal ausgibt, wenn das Ausgangssignal der ersten UND-Gatterschaltung für die vorbestimmte Anzahl von Malen gezählt ist.
In der Steuerschaltung beinhaltet die Verschleiß-Detektionseinheit weiter eine Ein-Schussschaltung, die ein erstes Timing-Signal eines Schusses ausgibt, wenn das erste Steuersignal vom ersten Pegel zum zweiten Pegel wechselt.
In der Steuerschaltung beinhaltet die Spannungsklemmeneinheit einen Transistor, von dem ein Drain mit einem Anschluss einer Hochpotentialseite des elektrostatischen Transducers verbunden ist, zu einem Gatter desselben eine Bias-Spannung zugeführt wird, und von einer Quelle desselben die Klemmenspannung ausgegeben wird.
In der Steuerschaltung wird im Transistor die Bias-Spannung einem Gatter in einem Fall zugeführt, bei dem das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung ist, und wird die Bias-Spannung dem Gatter in einem Fall nicht zugeführt, bei dem das zweite Steuersignal höher als die dritte Schwellenwertspannung ist.
In der Steuerschaltung wird im Transistor die Bias-Spannung dem Gatter in einem Fall zugeführt, bei dem das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als eine fünfte Schwellenwertspannung ist, die höher ist als die dritte Schwellenwertspannung, und wird die Bias-Spannung nicht dem Gatter in einem Fall zugeführt, bei dem das zweite Steuersignal höher als die fünfte Schwellenwertspannung ist.
Die Steuerschaltung, welche weiter eine Spannungsausgangseinheit umfasst, welche die Klemmenspannung in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine sechste Schwellenwertspannung ist, niedriger als die erste Schwellenwertspannung, und das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel ist, und die die sechste Schwellenwertspannung in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung höher als die sechste Schwellenwertspannung ist oder das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel ist.
In der Steuerschaltung gibt die Spannungsausgangseinheit die Klemmenspannung in einem Fall aus, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine siebte Schwellenwertspannung ist, die höher als die zweite Schwellenwertspannung ist, und das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung ist, selbst falls das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel ist.
In der Steuerschaltung ist der elektrostatische Transducer ein elektrostatischer Aktuator oder ein elektrostatisches Druck-Detektionselement.
In der Steuerschaltung ist die Steuerschaltung eine integrierte Halbleiterschaltung.
Eine Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, welche umfasst: die obige Steuerschaltung; und die Spannungsausgangsschaltung.
Ein System gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches umfasst: die obige Steuervorrichtung; eine Signalausgangseinheit, welche das zweite Steuersignal an die Steuerschaltung ausgibt; eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit, die Vibration, Schall oder Druck, der an den elektrostatischen Transducer angelegt wird, auf Basis einer Änderung bei der Klemmenspannung detektiert; und eine Detektionssignal-Empfangseinheit, die das Verschleiß-Detektionssignal empfängt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Eine Steuerschaltung, Steuervorrichtung und ein System eines Aspekts der vorliegenden Erfindung haben einen Effekt, in der Lage zu sein, diesen Verschleiß eines elektrostatischen Transducers zu detektieren.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung eines ersten Vergleichsbeispiels verwendet.
2 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Detektionsprinzips des ersten Vergleichsbeispiels.
3 ist eine Ansicht zum Beschreiben des Detektionsprinzips des ersten Vergleichsbeispiels.
4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung eines zweiten Vergleichsbeispiels verwendet.
5 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils des Systems des zweiten Vergleichsbeispiels illustriert.
6 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils des Systems des zweiten Vergleichsbeispiels illustriert.
7 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils des Systems des zweiten Vergleichsbeispiels illustriert.
8 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils des Systems des zweiten Vergleichsbeispiels illustriert.
9 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, welches eine Steuervorrichtung einer ersten Ausführungsform verwendet.
10 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils des Systems der ersten Ausführungsform illustriert.
11 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform verwendet.
12 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung einer dritten Ausführungsform verwendet.
13 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung einer vierten Ausführungsform verwendet.
14 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung einer fünften Ausführungsform verwendet.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Steuerschaltung, Steuervorrichtung und eines Systems der vorliegenden Erfindung im Detail auf Basis der Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
<Erste Ausführungsform>
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform beschrieben. Jedoch, um es leichter zu machen, die erste Ausführungsform zu verstehen, werden zuerst Vergleichsbeispiele beschrieben.
(Erstes Vergleichsbeispiel)
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels illustriert. Ein System 100 beinhaltet eine Steuervorrichtung 102, einen Mikrocomputer 103, eine Gleichstromversorgung 4, einen elektrostatischen Transducer 5 und einen Kondensator 6. Der elektrostatische Transducer 5 wird durch einen elektrostatischen Transducer exemplifiziert, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Der elektrostatische Transducer 5 kann als ein elektrostatischer Aktuator oder ein elektrostatisches Druck-Detektionselement bezeichnet werden.
Der elektrostatische Transducer 5 wird durch eine Äquivalenzschaltung eines Widerstands 21 und eines Kondensators 22, die in Reihe verbunden sind, und eines Widerstands 23, der parallel zum Kondensator 22 verbunden ist, repräsentiert.
Ein Widerstandswert des Widerstands 21 wird durch etwa 120 Ohm (Ω) bis 360 Ω exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Kapazität des Kondensators 22 wird durch etwa 100 Nanofarad (nF) bis 300 nF exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Ein Widerstandswert des Widerstands 23 wird durch etwa 12 Mega-Ohm (MΩ) exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Wenn eine Hochspannung (wie etwa 410 V) angelegt wird, kann der elektrostatische Transducer 5 Vibration, Schall oder Druck durch eine Änderung bei einer Distanz zwischen beiden Elektroden des Kondensators 22 erzeugen.
Auch kann der elektrostatische Transducer 5 Vibration, Schall oder Druck durch eine Änderung bei der Distanz zwischen den beiden Elektroden des Kondensators 22 detektieren, wenn Vibration, Schall oder Druck angelegt wird.
Der Kondensator 6 ist elektrisch parallel mit dem elektrostatischen Transducer 5 verbunden. Der Kondensator 6 glättet eine an den elektrostatischen Transducer 5 angelegte Spannung.
2 und 3 sind Ansichten zum Beschreiben eines Detektionsprinzips des ersten Vergleichsbeispiels.
Ein Schalter 203 wird ein- und ausgeschaltet, entsprechend einem durch eine Impulserzeugungsschaltung 202 erzeugten Impulssignal.
Der Schalter 203 wird in einem Fall in einen Ein-Zustand gebracht, bei dem das Impulssignal auf hohem Pegel ist. Wenn der Schalter 203 in den Ein-Zustand gebracht wird, wird eine Spannung der Gleichstromversorgung 201 an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt und die elektrische Ladung wird in den Kondensator 22 geladen. Die Spannung der Gleichstromversorgung 201 wird durch 5 V exemplifiziert, was eine vorbestimmte Spannung ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Der Schalter 203 wird in einem Fall in einen Aus-Zustand gebracht, bei dem das Impulssignal auf einem niedrigen Pegel ist. Wenn der Schalter 203 in den Aus-Zustand gebracht wird, wird die in den Kondensator 22 geladene elektrische Ladung durch einen Widerstand 205 entladen. Eine Spannungsdetektions-Schaltung 204 detektiert eine Spannung des elektrostatischen Transducers 5.
Ein Widerstandswert des Widerstands 205 wird durch etwa 2 MΩ exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Bezug nehmend auf 3 wird eine Spannung des elektrostatischen Transducers 5 die gleiche wie die Spannung der Gleichstromversorgung 201, wenn der Schalter 203 in einer Periode ab dem Zeitpunkt t₁₀₀ bis zum Zeitpunkt t₁₀₁ in den Ein-Zustand gebracht wird.
Wenn der Schalter 203 in den Aus-Zustand in einer Periode ab dem Zeitpunkt t₁₀₁ bis Zeitpunkt t₁₀₂ gebracht wird, wird die in den Kondensator 22 geladene elektrische Ladung entladen. Somit wird die Spannung des elektrischen Transducers 5 entsprechend Zeitkonstanten des Widerstands 21, des Kondensators 22, des Widerstands 23 und des Widerstands 205 gesenkt.
Der Schalter 203 ist im Ein-Zustand in einer Periode ab Zeitpunkt t₁₀₃ bis Zeitpunkt t₁₀₄. Hier, wenn Vibration, Schall oder Druck an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird, wird die Distanz zwischen beiden Elektroden des Kondensators 22 kurz und wird die Kapazität des Kondensators 22 groß. Das heißt, dass die Zeitkonstanten des Widerstands 21, des Kondensators 22, des Widerstands 23 und des Widerstands 205 groß werden.
Wenn der Schalter 203 ist einer Periode vom Zeitpunkt t₁₀₁ zum Zeitpunkt t₁₀₅ in den Aus-Zustand gebracht wird, wird die in den Kondensator 22 geladene elektrische Ladung entladen. Zu dieser Zeit werden die Zeitkonstanten des Widerstands 21, des Kondensators 22, des Widerstands 23 und des Widerstands 205 erhöht. Somit wird die Spannung des elektrostatischen Transducers 5 im Vergleich zur Periode ab dem Zeitpunkt t₁₀₁ bis zum Zeitpunkt t₁₀₂ langsam gesenkt. Als Ergebnis kann der elektrostatische Transducer Vibration, Schall oder Druck detektieren.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet die Steuervorrichtung 102 eine Spannungsausgangsschaltung 7 und ein Steuerschaltung 108.
Es wird angenommen, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 ein Flyback-Typ-Wandler ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Spannungsausgangsschaltung 7 kann ein Vorwärtstypwandler oder ein Inverter (Wechselrichter) sein.
Die Steuerschaltung 108 steuert die Spannungsausgangsschaltung 7 unter der Steuerung des Mikrocomputers 103. Unter der Steuerung der Steuerschaltung 108 wandelt die Spannungsausgangsschaltung 7 den elektrischen Strom der Gleichstromversorgung 4 um und legt den umgewandelten elektrischen Strom an den elektrostatischen Transducer 5 an.
Die Spannung der Gleichstromversorgung 4 wird durch 12 Volt exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Eine durch die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 angelegte Spannung wird als eine Spannung angenommen, welche sich zwischen 0 V und 410 V verändert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Eine Wellenform der durch die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrischen statischen Transducer 5 angelegten Spannung ist eine beliebige Wellenform, die gewünscht wird, aus dem elektrostatischen Transducer 5 erzeugt zu werden. Die beliebige Wellenform wird durch eine Sinuswelle oder eine Kompositwelle exemplifiziert, die durch Überlagerung einer Vielzahl von Sinuswellen erhalten wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Die Steuerschaltung 108 betreibt die Spannungsausgangsschaltung 7 in einem Fall, bei dem der elektrostatische Transducer 5 veranlasst wird, Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen.
Die Steuerschaltung 108 stoppt die Spannungsausgangsschaltung 7 in einem Fall, bei dem der elektrostatische Transducer 5 veranlasst wird, Vibration, Schall oder Druck zu detektieren.
Es wird angenommen, dass die Steuerschaltung 108 eine integrierte Treiberschaltung (IC) ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Die Spannungsausgangsschaltung 7 beinhaltet einen Transformator 11, Dioden 12 und 14, N-Kanal-Transistoren 13 und 15, Widerstände 16 und 17, und eine Spannungsteilerschaltung 18.
Die Spannungsteilerschaltung 18 gibt an die Steuerschaltung 108 die unterteilte Spannung S₆, die durch die Teilung der Spannung S₇ des elektrostatischen elektrostatischen Transducers 5 erfasst wird, aus. Die Spannungsteilerschaltung 18 wird durch die Teilung der Spannung des elektrostatischen Transducers 5 in 1/410 exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Im Vergleichsbeispiel ist die Spannungsausgangsschaltung 7 ein Wandler von Flyback-Typ. Somit werden ein Primärwicklungsdraht 11a und ein Sekundärwicklungsdraht 11b des Transformators 11 in entgegengesetzten Polaritäten gewichtet.
Die Spannungsausgangsschaltung 7 ist ein Regenerationstyp, und eine Primärseiten-Schaltung und eine Sekundärseiten-Schaltung sind symmetrisch. Obwohl die Spannungsausgangsschaltung 7 ein Regenerationstyp ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Da die Spannungsausgangsschaltung 7 ein Regenerationstyp ist, kann elektrischer Strom auf einer Seite des elektrostatischen Transducers 5 auf einer Seite der Gleichstromversorgung 4 regeneriert werden. Somit kann ein Stromverlust kontrolliert werden.
Ein Ende des Primärwicklungsdrahts 11a des Transformators 11 ist elektrisch mit einem Anschluss auf einer Hochpotentialseite der Gleichstromversorgung 4 verbunden. Eine Anode der Diode 12 ist elektrisch mit einem Anschluss auf einer Niederpotentialseite der Gleichstromversorgung 4 verbunden. Der Anschluss auf der Niederpotentialseite der Gleichstromversorgung 4 ist elektrisch mit einem Referenzpotential verbunden. Das Referenzpotential wird durch ein Erdungspotential exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Eine Kathode der Diode 12 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Primärwicklungsdrahts 11a des Transformators 11 verbunden. Ein Drain-Source-Pfad des Transistors 13 ist elektrisch parallel zur Diode 12 verbunden. Ein erstes Schaltsignal S₄ wird aus der Steuerschaltung 108 in ein Gatter des Transistors 13 über den Widerstand 16 eingegeben.
Ein Ende der Sekundärwicklungsdrahts 11b des Transformators 11 ist elektrisch mit einem Ende des elektrostatischen Transducers 5 verbunden. Eine Anode der Diode 14 ist elektrisch mit dem anderen Ende des elektrostatischen Transducers 5 verbunden. Das andere Ende des elektrostatischen Transducers 5 ist mit dem Referenzpotential elektrisch verbunden.
Eine Kathode der Diode 14 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Sekundärwicklungsdrahts 11b des Transformators 11 verbunden. Ein Drain-Source-Pfad des Transistors 15 ist elektrisch parallel zur Diode 14 verbunden. Ein zweites Schaltsignal S₅ wird aus der Steuerschaltung 108 in ein Gatter des Transistors 15 über den Widerstand 17 eingegeben.
In einem Fall, bei dem die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 erhöht wird (beispielsweise in einem Fall eines Anstiegs in einer sinusoidalen Weise von 0 V bis 410 V) gibt die Steuerschaltung 108 das erste Schaltsignal S₄ von Impulsbreiten-Modulation (PWM) an das Gatter des Transistors 13 aus und veranlasst den Transistor 13, eine Schaltoperation durchzuführen.
In einer Periode, in welcher der Transistor 13 im Ein-Zustand ist, wird Energie auf einer Seite des Primärwicklungsdrahts 11a des Transformators 11 gespeichert. Die Energie wird aus dem Sekundärwicklungsdraht 11b des Transformators 11 in einer Periode abgegeben, in welcher der Transistor 13 im Aus-Zustand ist. Die aus dem Sekundärwicklungsdraht 11b abgegebene Energie wird durch die Diode 14 gleichgerichtet und in den elektrostatischen Transducer 5 eingegeben.
In einem Fall, bei dem die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 gesenkt wird (beispielsweise in einem Fall eines Sinkens in einer sinusoidalen Weise von 410 V auf 0 V) gibt die Steuerschaltung 108 das zweite Schaltsignal S₅ von PWM an das Gatter des Transistors 15 aus und veranlasst den Transistor 15, eine Schaltoperation durchzuführen.
Energie wird aus dem Primärwicklungsdraht 11a des Transformators 11 in einer Periode abgegeben, in welcher der Transistor im Aus-Zustand ist. Die aus dem Primärwicklungsdraht 11a emittierte Energie wird durch die Diode 12 gleichgerichtet und wird in die Gleichstromversorgung 4 eingegeben.
Die Steuerschaltung 108 beinhaltet eine Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit 30, eine Impulssignal-Ausgangseinheit 140 und eine Spannungsklemmeneinheit 50.
Die Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit 30 beinhaltet eine Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31, einen Fehlerverstärker 32 und Puffer 33 und 34.
Das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₁₀₂ wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 32 aus einer Ausgangsspannungs-Steuersignal-Ausgangsschaltung 122 im Sende/Empfangsabschnitt 103 eingegeben. Das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₁₀₂ wird als eine Spannung angenommen, welche sich zwischen 0 V und 1 V ändert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₁₀₂ ist eine beliebige Wellenform, die aus dem elektrostatischen Transducer 5 zu erzeugen ist. Die beliebige Wellenform wird durch eine Sinuswelle oder eine Kompositwelle exemplifiziert, welche durch Überlagerung einer Vielzahl von Sinuswellen erfasst wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die durch die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 angelegte Spannung S₇ ist eine Spannung, welche durch Multiplizieren des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₁₀₂ mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor erhalten wird.
Die geteilte Spannung S₆ wird aus der Spannungsteilerschaltung 18 in einen invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 32 eingegeben.
Der Fehlerverstärker 32 gibt ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen dem Ausgangsspannungs-Steuersignal S₁₀₂ und der unterteilten Spannung S₆ an die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 aus. Beispielsweise verstärkt der Fehlerverstärker 32 die Differenz zwischen dem Ausgangsspannungs-Steuersignals S₁₀₂ und der unterteilten Spannung S₆ und führt eine Ausgabe derselben an der Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 durch.
Ein Detektionssteuersignal S₁₀₁ wird in die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 aus der Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121 in den Sende/Empfangsabschnitt 103 eingegeben.
Die Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121 gibt ein Detektionssteuersignal S₁₀₁ auf einem niedrigen Pegel (erster Pegel) an die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 in einem Fall aus, bei dem der elektrostatische Transducer 5 veranlasst wird, Vibration, Schall oder Druck auszugeben.
Die Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121 gibt ein Detektionssteuersignal S₁₀₁ auf einem hohen Pegel (zweiter Pegel) an die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 in einem Fall aus, bei dem der elektrostatische Transducer 5 veranlasst wird, Vibration, Schall oder Druck zu detektieren.
In einem Fall, bei dem das Detektionssteuersignal S₁₀₁ auf dem niedrigen Pegel ist, gibt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 das erste Schaltsignal S₄ oder das zweite Schaltsignal S₅ an die Spannungsausgangsschaltung 7 auf Basis des Ausgangssignals des Fehlerverstärkers 32 aus und veranlasst die Spannungsausgangsschaltung 7, zu arbeiten.
Die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 gibt das erste Schaltsignal S₄ von PWM an das Gatter des Transistors 13 über den Puffer 33 und den Widerstand 16 aus. Die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 gibt das zweite Schaltsignal S₅ von PWM an das Gatter des Transistors 15 über den Puffer 34 und den Widerstand 17 aus.
In einem Fall, bei dem das Detektionssteuersignal S₁₀₁ auf hohem Pegel ist, gibt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 das erste Schaltsignal S₄ und das zweite Schaltsignal S₅ an die Spannungsausgangsschaltung 7 aus und stoppt die Spannungsausgangsschaltung 7.
Die Impulssignal-Ausgangseinheit 140 beinhaltet einen Puffer 141. Ein Impulssignal S₁₀₃ wird in den Puffer 141 aus der Impulssignal-Erzeugungsschaltung 123 im Sende/Empfangsabschnitt 103 eingegeben. Es wird angenommen, dass ein niedriger Pegel des Impulssignals S₁₀₃ 0 V beträgt und ein hoher Pegel desselben 5 V beträgt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Der Puffer 141 gibt das Impulssignal S₁₀₃ an ein Ende des elektrostatischen Transducer 5 über eine Diode 9 aus.
Die Diode 9 ist ein Hochspannungstyp (weist beispielsweise einen Druckwiderstand von 410 V oder höher auf). In einem Fall, bei dem die Spannung des elektrostatischen Transducers 5 höher als eine Ausgabespannung des Puffers 141 ist, wird die Diode 9 in einen Aus-Zustand gebracht. Somit ist es möglich, das Anlegen einer Hochspannung an den Puffer 141 zu steuern und der Puffer 141 wird geschützt.
Die Diode 9 kann in der Steuerschaltung 108 vorgesehen sein (Treiber-IC).
Die Spannungsklemmeneinheit 50 beinhaltet eine Gleichstromversorgung 51 und einen N-Kanal-Transistor 52. Ein Anschluss auf einer Niederpotentialseite der Gleichstromversorgung 51 ist elektrisch mit einem Referenzpotential verbunden. Ein Anschluss auf einer Hochpotentialseite der Gleichstromversorgung 51 ist elektrisch mit einem Gatter des Transistors 52 verbunden. Eine Ausgangsspannung der Gleichstromversorgung 51 wird durch 8 V exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Der Transistor 52 ist ein Hochspannungstyp (weist beispielsweise einen Druckwiderstand von 410 V oder höher auf). Ein Gatterquellspannungs-Schwellenwert VTH des Transistors 52 wird durch 3 V exemplifiziert. Dann wird eine Bias-Spannung von 8 V an das Gatter des Transistors 52 angelegt. Somit wird eine Quellspannung des Transistors 52 durch 5 V (= 8 V - 3 V) maximal exemplifiziert.
Ein Maximalwert der Quellspannung des Transistors 52 (wie etwa 5 V) entspricht einer „ersten Schwellenwertspannung“ der vorliegenden Offenbarung.
Die Quellspannung des Transistors 52 ist gleich einer Drain-Spannung in einem Fall, bei dem die Drain-Spannung gleich oder niedriger als 5 V ist. Die Quellspannung des Transistors 52 wird 5 V in einem Fall, bei dem die Drain-Spannung höher als 5 V ist. das heißt, dass der Transistor 52 an eine I/F-Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 in dem Sende/Empfangsabschnitt 103 eine Klemmenspannung S₈ ausgibt, die durch Klammern der Spannung S₇ an einem Ende des elektrostatischen Transducer 5 auf 5 v oder niedriger erhalten wird.
Die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 kann Vibration, Schall oder Druck, die an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt werden, detektieren, auf Basis einer Änderung bei der Klemmenspannung S₈ auf Basis des unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebenen Detektionsprinzips. Beispielsweise, indem die Zeit, bis die Klemmenspannung S8 von 5 V auf eine vorbestimmte Spannung fällt, gemessen wird, kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 eine Zeitkonstante des elektrostatischen Transducers 5 detektieren, das heißt Vibration, Schall oder Druck, die an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt werden.
Mit der obigen Konfiguration kann die Steuervorrichtung 102 einen elektrostatischen Transducer 5 steuern, um Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen und Vibration, Schall oder Druck zu detektieren.
(Zweites Vergleichsbeispiel)
4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung eines zweiten Vergleichsbeispiels verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen ähnlichen Komponenten wie jenen des ersten Vergleichsbeispiels zugewiesen werden und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 300 beinhaltet eine Steuervorrichtung 302 und einen Mikrocomputer 303. Die Steuervorrichtung 302 beinhaltet eine Steuerschaltung 308. Die Steuerschaltung 308 beinhaltet im Vergleich mit einer Steuerschaltung 108 (siehe 1) keine Impulssignal-Ausgangseinheit 140. Auch beinhaltet die Steuerschaltung 308 weiter eine Steuersignal-Ausgangseinheit 60 im Vergleich mit der Steuerschaltung 108.
Der Mikrocomputer 303 beinhaltet keine Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121, keine Ausgangsspannungs-Steuersignal-Ausgangsschaltung 122 und keine Impulssignal-Erzeugungsschaltung 123, im Vergleich mit einem Sende/Empfangsabschnitt 103 (siehe 1). Auch beinhaltet der Mikrocomputer 303 weiter eine Ausgangsspannungs-Steuersignal-Ausgangsschaltung 125 im Vergleich zum Sende/Empfangsabschnitt 103.
Die Steuersignal-Ausgangseinheit 60 beinhaltet ein RS-Flip-Flop 51, einen Komparator 62, eine Gleichstromversorgung 63, eine Maskenschaltung 64, eine NUND (Nicht-Und)-Gatterschaltung 65, einen Komparator 66 und eine Gleichstromversorgung 67.
Das Flip-Flop 61 entspricht einem „ersten Flip-Flop“ der vorliegenden Offenbarung. Der Komparator 66 entspricht einem „ersten Komparator“ der vorliegenden Offenbarung. Der Komparator 62 entspricht einem „zweiten Komparator“ der vorliegenden Offenbarung.
Das Flip-Flop 61 wird in einem Fall gesetzt, bei dem ein Ausgangssignal der NUND-Gatterschaltung 65 auf niedrigem Pegel ist und gibt ein Hochpegel-Detektions-Steuersignal S₁ aus.
Das Flip-Flop 61 wird in einem Fall rückgesetzt, bei dem ein Ausgangssignal des Komparators 62 auf niedrigem Pegel ist und gibt ein Niederpegel-Detektions-Steuersignal S₁ aus.
Das Detektionssteuersignal S1 entspricht einem „ersten Steuersignal“ der vorliegenden Offenbarung.
Die NUND-Gatterschaltung 65 gibt ein Niederpegelsignal an einen invertierenden Setzanschluss des Flip-Flops 61 in einem Fall aus, bei dem ein Ausgangssignal des Komparators 66 auf hohem Pegel ist und ein Ausgangssignal der Maskenschaltung 64 auf einem hohen Pegel ist. Die NUND-Gatterschaltung 65 gibt ein Hochpegelsignal an den invertierenden Setzanschluss des Flip-Flops 61 in anderen Fällen aus.
Eine Klemmenspannung S₈ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 66 eingegeben. Wie früher beschrieben, ändert sich die Klemmenspannung S₈ von 0 V zu 5 V.
Eine Spannung der Gleichstromversorgung 67 wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 66 eingegeben. Die Gleichstromversorgung 67 gibt eine zweite Schwellenwertspannung Vth₂ aus. Die zweite Schwellenwertspannung Vth₂ wird durch 1 V exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Der Komparator 66 gibt ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 65 in einem Fall aus, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die zweite Schwellenwertspannung Vth₂ ist (wie etwa 1 V). Der Komparator 66 gibt ein Niederpegelsignal an den Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 65 in einem Fall aus, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als die zweite Schwellenwertspannung Vth₂ ist.
Die Maskenschaltung 64 gibt ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (logisches Inversionssignal des Hochpegel-Detektions-Steuersignal S₁) an den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 65 aus. Jedoch hält in einer vorbestimmten Periode, nachdem sich das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel ändert, die Maskenschaltung 64 eine Ausgabe der NUND-Gatterschaltung 65 auf einem hohen Pegel, selbst wenn der Komparator 66 einen hohen Pegel ausgibt. Das heißt, dass die Maskenschaltung 64 das Ausgangssignal des Komparators 66 maskiert. Somit kann die Maskenschaltung 64 ein Chattern steuern. Die Maskenschaltung 64 wird durch eine Einschuss-Schaltung exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Ein Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 62 aus der Ausgangsspannungs-Steuersignal-Ausgangsschaltung 125 in einem Mikrocomputer 3 eingegeben.
Das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ ist ein Signal, das sich in einem Bereich von 0 V bis 1 V in einem Fall ändert, bei dem Vibration, Schall oder Druck durch einen elektrostatischen Transducer 5 erzeugt wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ ist eine beliebige Wellenform, die aus dem elektrostatischen Transducer 5 zu erzeugen ist. Die beliebige Wellenform wird durch eine Sinuswelle oder eine Kompositwelle exemplifiziert, die durch Überlagerung von Sinuswellen erhalten wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Auch ist das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ ein Signal, das sich in einer Dreiecks-Wellenform in einem Bereich von 0 V bis 100 mV ändert, in einem Fall, bei dem Vibration oder Schall oder Druck durch den elektrostatischen Transducer 5 detektiert wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ entspricht einem „zweiten Steuersignal“ der vorliegenden Offenbarung.
Eine Spannung der Gleichstromversorgung 63 wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 62 eingegeben. Die Gleichstromversorgung 63 gibt eine dritte Schwellenwertspannung Vth₃ aus. Die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ wird durch 30 mV exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
In einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ ist (wie etwa 30 mV), gibt der Komparator 62 ein Hochpegelsignal an einen invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 61 aus. In dem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ ist, gibt der Komparator 62 ein Niederpegelsignal an einen invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 61 aus.
Zusammengefasst, wenn das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ wird, wird das Flip-Flop 61 rückgesetzt und gibt die Steuersignal-Ausgangseinheit 60 ein Niedrigpegel-Detektions-Steuersignal S₁ aus. Somit steuert die Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit 30 eine Spannungsausgangsschaltung 7 in solcher Weise, dass eine Spannung entsprechend dem Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird.
Während das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ ist, gibt die Steuersignal-Ausgangsschaltung 60 weiter das Niedrigpegel-Detektions-Steuersignal S₁ aus. Als Ergebnis steuert die Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit 30 weiterhin die Spannungsausgangsschaltung 7 auf solche Weise, dass die Spannung entsprechend dem Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird.
Nachfolgend, wenn das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ wird, und die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die zweite Schwellenwertspannung Vth₂ wird, wird das Flip-Flop 61 gesetzt. Somit gibt die Steuersignal-Ausgangseinheit 60 ein Hochpegel-Detektions-Steuersignal S₁ aus. Als Ergebnis stoppt die Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit 30 die Spannungsausgangsschaltung 7.
5 bis 8 sind Ansichten, die Wellenformen von Signalen jedes Teils des Systems des zweiten Vergleichsbeispiels illustrieren.
5 ist eine Ansicht, die eine Wellenform 401 einer Spannung S₇ des elektrostatischen elektrostatischen Transducers 5 illustriert. Eine Periode, in welcher der elektrostatische Transducer 5 Vibration, Schall oder Druck detektiert, wird als eine „Detektionsperiode“ in der vorliegenden Offenbarung bezeichnet. Eine Detektionsperiode 411 ist ab Zeitpunkt t₂₀₀ bis Zeitpunkt t₂₀₁ und eine Detektionsperiode 413 ist ab Zeitpunkt t₂₀₂ bis Zeitpunkt t₂₀₃.
Eine Periode, in welcher der elektrostatische Transducer 5 Vibration, Schall oder Druck erzeugt, wird in der vorliegenden Offenbarung als eine „Erzeugungsperiode“ bezeichnet. Eine Erzeugungsperiode 412 ist ab dem Zeitpunkt t₂₀₁ bis zum Zeitpunkt t₂₀₂ und eine Erzeugungsperiode 414 ist von dem Zeitpunkt t₂₀₃ bis zum Zeitpunkt t₂₀₄.
In den Erzeugungsperioden 412 und 414 ändert sich ein Ausgangssteuersignal S₂ in einer sinusoidalen Weise. In Reaktion darauf legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine sinusoidale Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in den Erzeugungsperioden 412 und 414 an. Beispielsweise legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine sinusoidale Spannung S₇, die sich in einem Bereich etwa 0 V bis 410 V ändert, an den elektrostatischen Transducer 5 in den Erzeugungsperioden 412 und 414 an.
Auch ändert sich in den Detektionsperioden 411 und 413 das Ausgangssteuersignal S₂ in einer Dreieck-Wellenform. In Reaktion legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Dreieckwellenförmige Spannung S₇ mit kleinerer Amplitude als eine Sinuswelle an den elektrostatischen Transducer 5 in den Detektionsperioden 411 und 413 an. Beispielsweise legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Dreiecks-wellenförmige Spannung S₇, die sich in einem Bereich von etwa 1V bis 10V ändert, an den elektrostatischen Transducer 5 in den Detektionsperioden 411 und 413 an.
Wie in 5 illustriert, kann die Detektionsperiode 413 auch in einem Talbereich (Niederspannungsbereich) zwischen der Erzeugungsperiode 412 und der Erzeugungsperiode 414 vorgesehen sein.
6 ist eine Ansicht, welche die Wellenform 401 des Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 illustriert. Spezifisch ist 6 eine vergrößerte Ansicht der Wellenform 401 der Spannung S₇ des elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsperiode.
Eine Periode, in welcher die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsperiode anlegt, wird als eine Detektionsspannungs-Anlegungsperiode in der vorliegenden Offenbarung bezeichnet. Eine Detektionsspannungs-Anlegungsperiode 421 ist vom Zeitpunkt t₂₁₀ zum Zeitpunkt t₂₁₁.
Eine Periode, in welcher die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ nicht an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt und eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 eine Klemmenspannung S₈ in der Detektionsposition erfasst, wird als eine „Detektionserfassungsperiode“ in der vorliegenden Offenbarung detektiert. Eine Detektionserfassungsperiode 422 ist vom Zeitpunkt t₂₁₁ bis zum Zeitpunkt t₂₁₂.
In der Detektionsspannungs-Anlegungsperiode 421 legt in Reaktion auf das Ausgangsspannungssteuersignal S₂ die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 eine dreieckswellenförmige Spannung S₇ an, die bei einem konstanten ersten Gradienten ansteigt und dann bei einem konstanten zweiten Gradienten sinkt. Der erste Gradient und der zweite Gradient können gleich oder unterschiedlich sein.
Ein Spitzenwert der dreieckwellenförmigen Spannung S₇, die durch die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird, ist beispielsweise durch etwa 10 V exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Eine Frequenz der dreieckwellenförmigen Spannung des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂, das heißt eine Frequenz der durch die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 angelegten dreieckwellenförmigen Spannung S₇ ist etwa 1 Kilohertz (kHz), aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Es ist anzumerken, dass eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂ eine Sägezahnwellenform aufweisen kann, die eine Art einer Dreieckwelle ist, die momentan ansteigt und dann bei einem konstanten Gradienten sinkt. Das heißt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Sägezahn-wellenförmige Spannung S₇ an den Elektronenstrahlen elektrostatische Transducer 5 anlegen kann. Jedoch, wenn die Spannungsausgangsschaltung 7 die sägezahnwellenförmige Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt, wird eine große Fluktuation (Überschießen) in der Spannung S₇ des elektrostatischen Transducer 5 nahe einer Spiegel der Sägezahnwelle erzeugt und es kann eine Konvergenz der Fluktuation einige Zeit erfordern. Somit ist vom Standpunkt des Steuerns der Zeit für die Konvergenz der Fluktuation eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂ vorzugsweise dreieckig. Das heißt, es wird bevorzugt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 eine dreieckwellenförmige Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt.
Auch kann eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂ sinusoidal sein. Das heißt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 eine sinusoidale Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegen kann. Wenn jedoch die Spannungsausgangsschaltung 7 die sinusoidale Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt, wird die Berechnung der Kapazität eines Kondensators 22 (später beschrieben) kompliziert. Somit, vom Standpunkt der Vereinfachung der Berechnung der Kapazität des Kondensators 22 ist vorzugsweise eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂ eine Dreieckswellenform, die bei einem konstanten Gradienten sinkt. Das heißt, es wird bevorzugt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 eine dreieckswellenförmige Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt.
7 ist eine Ansicht, welche die Wellenform 401 der Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 illustriert. Spezifisch ist 7 eine vergrößerte Ansicht der Wellenform 401 der Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 in der Nähe der Detektionserfassungsperiode 422.
Wenn Vibration, Schall oder Druck an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird, ändert sich eine Distanz zwischen beiden Elektroden des Kondensators 22 und ändert sich die Kapazität des Kondensators 22. Somit, wenn die Spannungsausgangsschaltung 7 die Anlegung der Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducers 5 zum Zeitpunkt t₂₁₁ beendet, wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 zu einer Spannung entsprechend der Kapazität des Kondensators 22 in der Detektionserfassungsperiode 422. Es ist anzumerken, dass in der Detektionserfassungsperiode 422 die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 mit einem leichten transienten Zustand ansteigt.
In der Detektionserfassungsperiode 422 wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 niedriger als wenn die Kapazität des Kondensators 22 kleiner wird, und wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 höher, wenn die Kapazität des Kondensators 22 größer wird. Das heißt, in einem Fall, bei dem eine Wellenform der Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 eine Wellenform 401a ist, ist die Kapazität des Kondensators 22 kleiner als jene im Fall von Wellenformen 401b und 401c. Auch in einem Fall, bei dem die Wellenform die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 die Wellenform 401c ist, ist die Kapazität des Kondensators 22 größer als jene eines Falls der Wellenform 401a und 401b. Auch in einem Fall, bei dem die Wellenform der Spannung S7 des elektrostatischen Transducers 5 die Wellenform 401b ist, ist die Kapazität des Kondensators 22 zwischen derjenigen eines Falls der Wellenform 401a und derjenigen eines Falls der Wellenform 401c.
8 ist eine Ansicht, die eine Wellenform eines Signals jedes Teils einer Steuerschaltung 8 illustriert. Spezifisch ist 8 eine vergrößerte Ansicht einer Wellenform eines Signals jedes Teils der Steuerschaltung 8 in der Umgebung der Detektionserfassungsperiode 422.
Bezug nehmend auf 8(a) ist eine Wellenform 501 eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂. Das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ sinkt bei einem konstanten zweiten Gradienten, wird in der Detektionserfassungsperiode 422 Null und wird dann bei einem konstanten ersten Gradienten gesteigert.
Bezug nehmend auf 8(f) ist eine Wellenform 506 eine Wellenform des Detektions-Steuersignals S₁. Da das Flip-Flop 61 in den Detektionsspannungs-Anlegungsperioden 421 und 422 rückgesetzt wird, ist das Detektions-Steuersignal S₁ auf einem niedrigen Pegel. Auch, da das Flip-Flop 61 in der Detektionserfassungsperiode 422 gesetzt ist, ist das Detektions-Steuersignal S₁ auf einem hohen Pegel. Somit betreibt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 die Spannungsausgangsschaltung 7 in den Detektionsspannungs-Anlegungsperioden 421 und 422 und stoppt die Spannungsausgangsschaltung 7 in der Detektionserfassungsperiode 422.
Bezug nehmend auf 8(c) ist eine Wellenform 503 eine Wellenform eines zweiten Schaltsignals S₅. Da das Detektions-Steuersignal S₁ in der Detektionsspannungs-Anlegungsperiode 421 auf dem niedrigen Pegel ist, gibt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 das zweite Schaltsignal S₅ on PWM an ein Gatter eines Transistors 15 aus und veranlasst den Transistor 15, eine Schaltoperation durchzuführen. Als Ergebnis senkt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5, wie durch die Wellenform 401 angegeben.
Bezug nehmend auf 8(b), ist eine Wellenform 502 eine Wellenform einer Spannung des Kondensators 22. Die Spannung des Kondensators 22, welche Spannung durch die Wellenform 502 repräsentiert wird, ist höher als eine Anlegespannung (Spannung S₇) der Spannungsausgangsschaltung 7, welche Spannung durch die Wellenform 401 repräsentiert ist. Aufgrund einer Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Kondensators 22 und der Anlegespannung der Spannungsausgangsschaltung 7 fließt Strom aus dem Kondensator 22 zur Spannungsausgangsschaltung 7 über einen Widerstand 21. Das heißt, dass eine elektrische Ladung des Kondensators 22 zur Spannungsausgangsschaltung 7 über den Widerstand 21 extrahiert wird. Der aus dem Kondensator 22 zur Spannungsausgangsschaltung 7 über den Widerstand 21 fließende Strom wird in der vorliegenden Offenbarung als ein „extrahierter Strom“ bezeichnet.
Bezug nehmend auf 8(e) ist eine Wellenform 505 eine Wellenform eines im Widerstand 21 fließenden Stroms. Es wird angenommen, dass eine Flussrichtung der Spannungsausgangsschaltung 7 zum Kondensator 22 positiv ist und eine Flussrichtung vom Kondensator 22 zur Spannungsausgangsschaltung 7 negativ ist.
Eine Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Kondensators 22 und der Anlegespannung der Spannungsausgangsschaltung 7 (Spannung S₇) ist gleich einem Betrag eines Spannungsabfalls im Widerstand 21.
Die nachfolgende Gleichung (1) wird zwischen Kapazität C des Kondensators 22, einem extrahierten Strom I und einer Anlegespannung (Spannung S₇) V der Spannungsausgangsschaltung 7 erfüllt. $I = C \times dV / dt$
Im zweiten Vergleichsbeispiel ist eine Änderungsrate dV/dt der Anlegespannung (Spannung S₇) der Spannungsausgangsschaltung 7 konstant. Somit ist der extrahierte Strom I konstant.
Es ist anzumerken, dass in einem Fall, bei dem eine Wellenform des Ausgangsspannungs-Steuersignals S₂ sinusoidal ist, das heißt in einem Fall, bei dem die Spannungsausgangsschaltung 7 die sinusoidale Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt, ist eine Änderungsrate dV/dt der Spannung S₇ nicht konstant. Somit ist auch der extrahierte Strom I nicht konstant.
Zum Zeitpunkt t₂₁₁, wenn die Anlegespannung (Spannung S₇) der Spannungsausgangsschaltung 7 gleich oder niedriger als die zweite Schwellenwertspannung Vth₂ wird, wie durch die Wellenform 401 angegeben, wird das Flip-Flop 61 gesetzt. Somit, wie durch die Wellenform 506 angegeben, wird das Detektions-Steuersignal S₁ zu hohem Pegel. Als Ergebnis stoppt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 die Spannungsausgangsschaltung 7. Das heißt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannungsausgabe stoppt.
Wenn die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannungsausgabe stoppt, fließt kein Strom im Widerstand 21. Dies eliminiert den Spannungsabfall im Widerstand 21. Somit wird in der Detektionserfassungsperiode 422 die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5, welche Spannung durch die Wellenform 401 repräsentiert ist, im Wesentlichen gleich der Spannung des Kondensators 22.
Die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 erfasst die Spannung S₇ (Klemmenspannung S₈) des elektrostatischen Transducers 5 in der Detektionserfassungsperiode 422 (wie etwa Zeitpunkt t₂₁₂). Eine Spannungsdifferenz zwischen der Spannung S₇ (Klemmenspannung S₈) des elektrostatischen Transducers 5 und der zweiten Schwellenwertspannung Vth₂ entspricht einem Betrag des Spannungsabfalls im Widerstand 21. Die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 kann den extrahierten Strom I durch Dividieren des Betrags von Spannungsabfall im Widerstand 21 durch einen Widerstandswert des Widerstands 21 berechnen. Als Ergebnis sind der extrahierte Strom I und die Änderungsrate dV/dt der Spannung S₇ in der Gleichung (1) bekannt. Somit kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 die Kapazität C des Kondensators 22 berechnen. Als Ergebnis kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 Vibration, Schall oder Druck, die an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt werden, detektieren.
Zum Zeitpunkt t₂₁₂, wenn das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ übersteigt, wie durch die Wellenform 501 angegeben, wird das Flip-Flop 61 rückgesetzt. Somit, wie durch die Wellenform 506 abgegeben, wird das Detektions-Steuersignal S₁ zum niedrigen Pegel. Als Ergebnis betreibt die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 die Spannungsausgangsschaltung 7. Das heißt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 Spannung ausgibt.
Einerseits stoppt in der Detektionserfassungsperiode 422 die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannungsausgabe. Somit wird die Spannung der Spannungsausgangsschaltung 7 nicht eine Spannung entsprechend dem Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂. Somit ist ein Fehlerverstärker 32 außerhalb eines Steuerbereichs (dynamischer Bereich). Obwohl nicht illustriert, sinkt eine Ausgabe des Fehlerverstärkers 32 auf ein niedriges Pegel während der Detektionserfassungsperiode 422, um ein Ausgangsüberschießen beim Schalten von der Detektionserfassungsperiode 422 zur Detektionsspannungs-Anlegeperiode 423 zu verhindern. Als Ergebnis, wie durch die Wellenform 401 angegeben, sinkt die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 zeitweilig. Nachfolgend, mit einem Anstieg beim Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂, legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannung entsprechend dem Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ an den elektrostatischen Transducer 5 an. Eine Wellenform 504 ist eine Wellenform eines ersten Schaltsignals S₄. Als Ergebnis steigt auch die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5.
Ähnlich zur Steuerschaltung 108, kann die Steuerschaltung 308 einen elektrostatischen Transducer 5 steuern, um Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen und Vibration, Schall oder Druck zu detektieren.
Auch wird eine Selbstentladung eines Kondensators 22 in einer Steuervorrichtung 102 verursacht, da ein Detektionsprinzip in 2 und 3 beschrieben ist. Somit erfordert das Entladen des Kondensators 22 Zeit. Es ist anzumerken, dass, wenn ein Widerstandswert eines Widerstands 205 (entsprechend einer Spannungsteilerschaltung 18 in 1) in 2 kleiner gemacht wird, die für die Selbstentladung des Kondensators 22 erforderliche Zeit verkürzt werden kann. Jedoch wird eine Hochspannung von 410 V an den Widerstand 205 bei der Spitze angelegt. Somit, wenn der Widerstandswert des Widerstands 205 kleiner gemacht wird, wird in den Widerstand 205 fließender Strom gesteigert. Das heißt, es besteht eine Möglichkeit, dass der Widerstand 205 beschädigt wird. Somit gibt es eine Grenze bei dem Reduzieren des Widerstandswerts des Widerstands 205. Das heißt, es gibt eine Grenze des Verkürzens der für die Selbstentladung des Kondensators 22 erforderlichen Zeit.
Andererseits legt in der Steuervorrichtung 302 die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannung S₇, die bei einem konstanten Gradienten sinkt, an den elektrostatischen Transducer 5 an und senkt zwangsweise die Spannung des Kondensators 22. das heißt, das die Spannungsausgangsschaltung 7 zwangsweise die elektrische Ladung des Kondensators 22 entlädt. Somit kann die Steuervorrichtung 302 die für das Entladen der Kondensator 22 erforderliche Zeit im Vergleich mit der Steuervorrichtung 102 verkürzen. Als Ergebnis kann die Steuervorrichtung 302 Vibration, Schall oder Druck in einer kurzen Periode im Vergleich mit der Steuervorrichtung 102 detektieren.
Auch kann das System 300 eine Notwendigkeit für eine Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121 und eine Impulssignal-Erzeugungsschaltung 123 im Vergleich mit einem System 100 eliminieren. Als Ergebnis kann das System 300 die Schaltungen des Mikrocomputers 303 steuern und auch die Verdrahtung zwischen dem Mikrocomputer 303 und der Steuerschaltung 308 steuern.
(Erste Ausführungsform)
9 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen den gleichen Komponenten zugewiesen werden wie in des ersten oder zweiten Vergleichsbeispiels und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 1 beinhaltet eine Steuervorrichtung 2. Die Steuervorrichtung 2 beinhaltet eine Steuerschaltung 8. Die Steuerschaltung 8 beinhaltet weiter eine Verschleiß-Detektionseinheit 70 im Vergleich zu einer Steuerschaltung 308.
Der vorliegende Erfinder hat herausgefunden, dass der Widerstandswert eines Widerstands 21 oder 23 kleiner wird, wenn ein elektrostatischer Transducer 5 verschleißt. Wenn beispielsweise der Widerstandswert des Widerstands 21 kleiner wird, wird ein Spannungsabfall im Widerstand 21 kleiner. Wenn eine Potentialdifferenz zwischen einer Ausgangsspannung und einem Kondensator 22 in einer Detektionsspannungs-Anlegungsperiode und einer Detektionserfassungsperiode kleiner wird, wird ein Spannungsanstieg entsprechend einem Betrag von Spannungsabfall im Widerstand 21 in der Detektionserfassungsperiode kleiner. Wenn andererseits der Widerstandswert des Widerstands 23 kleiner wird, wird eine elektrische Ladung des Kondensators 22 durch den Widerstand 23 abgegeben. Somit ist eine Spannung des Kondensators 22 nach Verschleiß des elektrostatischen Transducer 5 niedriger als eine Spannung des Kondensators 22 vor dem Verschleiß des elektrostatischen Transducer 5. Die Verschleiß-Detektionseinheit 70 kann den Verschleiß des elektrostatischen Transducers 5 durch Nutzung dieser Phänomene detektieren.
Die Verschleiß-Detektionseinheit 70 beinhaltet eine Ein-Schuss-Schaltung 71, eine Gleichstromversorgung 72, einen Komparator 73, eine ODER-Gatterschaltung 74, ein RS-Flip-Flop 75, eine NICHT-Gatterschaltung (Inverterschaltung) 76, UND-Gatterschaltungen 77 und 78 und einen Zähler 79.
Der Komparator 73 entspricht einem „dritten Komparator“ der vorliegenden Offenbarung. Das Flip-Flop 75 entspricht einem „zweiten Flip-Flop“ der vorliegenden Offenbarung. Die UND-Gatterschaltung 77 entspricht einer „ersten UND-Gatterschaltung“ der vorliegenden Offenbarung. Die UND-Gatterschaltung 78 entspricht einer „zweiten UND-Gatterschaltung“ der vorliegenden Offenbarung.
Die Ein-Schuss-Schaltung 71 gibt einen Niederpegel-Ein-Schuss-Impuls an einen invertierenden Einstellanschluss des Flip-Flops 75 aus, wenn ein Detektions-Steuersignals S₁ sich von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel ändert (Zeitpunkt des Starts der Detektionserfassungsperiode).
Ein Ausgangssignal der Ein-Schuss-Schaltung 71 entspricht einem „ersten Timing-Signal“ der vorliegenden Offenbarung.
Somit wird das Flip-Flop 75 zum Zeitpunkt des Starts der Detektionserfassungsperiode gesetzt.
Die Gleichstromversorgung 72 gibt eine vierte Schwellenwertspannung Vth₄ höher als eine zweite Schwellenwertspannung Vth₂ aus. Die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ wird durch 1,5 V exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Eine Klemmenspannung S₈ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 73 eingegeben. Die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ (wie etwa 1,5 V) wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 73 eingegeben. In einem Fall, bei dem die Stützöffnungsbereichs 8 gleich oder niedriger als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ ist, gibt der Komparator 73 ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss der ODER-Gatterschaltung 74 aus. In einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ ist, gibt der Komparator 73 ein Niedrigpegelsignal an einen Eingangsanschluss der ODER-Gatterschaltung 74 aus.
Ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (logisches Inversionssignal des Detektions-Steuersignals S₁) wird in den anderen Eingangsanschluss der ODER-Gatterschaltung 74 eingegeben. Die ODER-Gatterschaltung 74 gibt ein Niedrigpegelsignal an einen invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 in einem Fall aus, bei dem ein Ausgangssignal des Komparators 73 auf einem niedrigem Pegel ist, und das logische Inversionssignal des Detektions-Steuersignals S₁ auf einem niedrigen Pegel ist. Die ODER-Gatterschaltung 74 gibt ein Hochpegelsignal an den invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 in anderen Fällen aus.
Somit wird das Flip-Flop 75 zurückgesetzt, wenn die Klemmenspannung S₈ höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der Detektionserfassungsperiode wird. Mit anderen Worten hält das Flip-Flop 75 einen eingestellten Zustand aufrecht, wenn die Klemmenspannung S₈ nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der Detektionserfassungsperiode wird.
Die NICHT-Gatterschaltung 76 invertiert logisch ein Ausgangssignal der Maskenschaltung 64 und führt eine Ausgabe derselben durch. Das heißt, dass die NICHT-Gatterschaltung 76 ein Hochpegelsignal zu einem Zeitpunkt ausgibt, zu welchem die Detektionserfassungsperiode endet, und eine Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 anlegt.
Ein Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 entspricht einem „zweiten Timing-Signal“ der vorliegenden Offenbarung.
Das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 wird in einen Eingangsanschluss der UND-Gatterschaltung 77 eingegeben. Ein Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 wird in den anderen Eingangsanschluss der UND-Gatterschaltung 77 eingegeben.
Somit, wenn die Klemmenspannung S₈ nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in einer unmittelbar vorhergehenden Detektionserfassungsperiode wird, gibt die UND-Gatterschaltung 77 ein Hochpegelsignal an einen Zählanschluss des Zählers 79 zum Zeitpunkt eines Endes der Detektionserfassungsperiode aus.
Das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 wird in einen Eingangsanschluss der UND-Gatterschaltung 78 eingegeben. Ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 wird in den anderen Eingangsanschluss der UND-Gatterschaltung 78 eingegeben.
Somit, wenn die Klemmenspannung S₈ höher wird als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in einer unmittelbar vorhergehenden Detektionserfassungsperiode, gibt die UND-Gatterschaltung 78 ein Hochpegelsignal an einen Rücksetz-(Lösch-)-Anschluss des Zählers 79 zum Zeitpunkt eines Endes der Detektionserfassungsperiode aus.
Der Zähler 79 zählt die Anzahl von Malen, die ein Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 ein Hochpegel wird. Dann, wenn das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 viermal der hohe Pegel wird, bestimmt der Zähler 79, dass der elektrostatische Transducer 5 verschlissen ist und gibt ein Verschleiß-Detektionssignal S₉ an eine UmSchaltsignal-Ausgabeeinheit 31 und eine Kommunikationseinheit 126 aus.
Es ist anzumerken, dass der Zähler 79 die gezählte Anzahl von Malen rücksetzt (löscht), wenn ein Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 ein hoher Pegel wird.
Somit, nur in einem Fall, bei dem es sukzessive vier Detektionserfassungsperioden gibt, in welchen die Klemmenspannung S₈ nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ ist, bestimmt der Zähler 79, dass der elektrostatische Transducer 5 verschlissen ist, und gibt das Verschleiß-Detektionssignal S₉ aus. Andererseits, wenn beispielsweise die Klemmenspannung S₈ höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der vierten Detektionserfassungsperiode wird, obwohl es drei sukzessive Detektionserfassungsperioden gibt, in welchen die Klemmenspannung S₈ nicht höher wird als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄, setzt der Zähler 79 die gezählte Anzahl von Malen „3“ zurück (löscht sie).
Es ist anzumerken, dass angenommen wird, dass der Zähler 79 das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 viermal in der ersten Ausführungsform zählt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Der Zähler 79 kann ein Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 einmal, zweimal, dreimal oder fünfmal oder mehr zählen.
Wenn jedoch angenommen wird, dass der Zähler 79 die kleine Anzahl von Malen (wie etwa einmal) zählt, gibt es den folgenden Vorteil und Nachteil. Der Vorteil ist, dass eine Zeit, in welcher die Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 aus der Spannungsausgangsschaltung 7 angelegt wird, in einem Fall verkürzt werden kann, bei dem der elektrostatische Transducer 5 tatsächlich verschlissen ist. Der Nachteil ist, dass die Möglichkeit besteht, dass der elektrostatische Transducer 5 fehlerhaft als verschlissen angenommen wird, in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ irrtümlich nicht höher wird als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄, während der Detektionserfassungsperiode aufgrund eines Einflusses von Rauschen oder dergleichen.
Wenn andererseits angenommen wird, dass der Zähler 79 eine große Anzahl von Malen (wie etwa zehnmal) zählt, gibt es den folgenden Vorteil und Nachteil. Der Vorteil ist, dass es möglich ist, eine Möglichkeit zu kontrollieren, dass der elektrostatische Transducer 5 fehlerhaft als verschlissen bestimmt wird, in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ unbeabsichtigt nicht höher wird als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄, während der Detektionserfassungsperiode aufgrund eines Einflusses von Rauschen oder dergleichen. Der Nachteil ist, dass eine Zeit, in welcher die Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 angelegt wird, in einem Fall lang wird, bei dem der elektrostatische Transducer 5 tatsächlich verschlissen ist.
Somit wird es bevorzugt, dass die Anzahl von Malen, die der Zähler 79 zählt, unter Berücksichtigung der obigen Vorteile und Nachteile umfassend bestimmt wird. Als Beispiel wird exemplifiziert, dass die Anzahl von Malen, die der Zähler 79 zählt, etwa drei- bis fünfmal ist, und bevorzugterer Weise viermal.
Ein Mikrocomputer 3 beinhaltet weiter die Verschleißdetektionssignal-Empfangseinheit 126, im Vergleich mit einem Mikrocomputer 303. Wenn die Verschleißdetektionssignal-Empfangseinheit 126 ein Verschleiß-Detektionssignal S₉ empfängt, kann ein Warnton erzeugt werden oder kann ein Warnlicht eingeschaltet werden.
Das Verschleiß-Detektionssignal S₉ wird auch in die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 eingegeben. Wenn die Schaltsignal-Ausgabeeinheit 31 das Verschleiß-Detektionssignal S₉ empfängt, wird die Spannungsausgangsschaltung 7 vorzugsweise unabhängig von einem Pegel des Detektions-Steuersignals S₁ gestoppt.
10 ist eine Ansicht, die eine Wellenform des Signals jedes Teils des Systems der ersten Ausführungsform illustriert. In 10 ist eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 631 bis zum Zeitpunkt t₁ und ist eine Detektionserfassungsperiode 632 vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂. Eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 633 ist vom Zeitpunkt t₂ zum Zeitpunkt t₅ und eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 634 ist vom Zeitpunkt t₅ zum Zeitpunkt t₆. Eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 635 ist vom Zeitpunkt t₆ zum Zeitpunkt t₉ und eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 636 ist vom Zeitpunkt t₉ zum Zeitpunkt t₁₁. Eine Detektionsspannung-Anlegeperiode 637 ist ab dem Zeitpunkt t₁₁.
Bezug nehmend auf 10(a) ist eine Wellenform 601 eine Wellenform einer Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5. In der Detektionsspannung-Anlegeperiode 631 legt die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannung S₇, die bei einem konstanten zweiten Gradienten sinkt, an den elektrostatischen Transducer 5 an.
Bezug nehmend auf 10(b) ist eine Wellenform 602 eine Wellenform eines Inversions-Ausgangssignals des Flip-Flops 61 (logisches Inversionssignal des Detektions-Steuersignals S₁). In der Detektionsspannung-Anlegeperiode 631 legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem hohen Pegel ist.
Bezug nehmend auf 10(e) ist eine Wellenform 605 eine Wellenform einer Ausgangsspannung des Komparators 73. Da die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) höher ist als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ bis zum Zeitpunkt t₀, ist ein Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) auf einem niedrigen Pegel. Zum Zeitpunkt t₀, wenn die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) gleich oder niedriger als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ wird, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel.
Bezug nehmend auf 10(f) ist eine Wellenform 606 ein Ausgangssignal der ODER-Gatterschaltung 74. In der Detektionsspannung-Anlegeperiode 631, da das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf hohem Pegel ist, ist das Ausgangssignal der ODER-Gatterschaltung 74 (Wellenform 606) auf einem hohen Pegel.
Zum Zeitpunkt t₁ endet die Detektionsspannung-Anlegeperiode 631 und beginnt die Detektionsspannung-Erfassungsperiode 632.
Wieder bezugnehmend auf 10(a) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 632 an. Somit wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducer 5 (Wellenform 601) eine Spannung des Kondensators 22. In einem Fall, bei dem der elektrostatische Transducer 5 nicht verschlissen ist, wird die Spannung des Kondensators 22 höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄.
Wieder bezugnehmend auf 10(b) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 632 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem niedrigen Pegel ist.
Wieder bezugnehmend auf 10(e), wird zum Zeitpunkt t₁ die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) höher als die vierte Schwellenwertspannung Schwellenwertspannung Vth₄. Somit ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel.
Wieder bezugnehmend auf 10(f), ändert sich zum Zeitpunkt t₁ das Inversionsausgangssignal des Flipflops 61 (Wellenform 602) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel, und ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel. Somit ändert sich das Ausgangssignal der ODER-Gatterschaltung 74 (Wellenform 606) vom hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel.
Bezug nehmend auf 10(d), ist eine Wellenform 604 eine Wellenform eines Ausgangssignals der Ein-Schuss-Schaltung 71. In der Detektions-Erfassungsperiode 632 legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 an. Das heißt, dass sich zum Zeitpunkt t₁ das Detektions-Steuersignal S₁ (logisches Inversionssignal die Wellenform 602) von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel ändert. Somit wird das Ausgangssignal der Ein-Schuss-Sammlung (Wellenform 604) für eine gewisse Periode (wie etwa 100 Nanosekunden (ns)) zu einem niedrigen Pegel.
Bezug nehmend auf 10(g) ist eine Wellenform 607 eine Wellenform eines Nicht-Inversions-Ausgangssignals des Flip-Flops 75. Zum Zeitpunkt t₁ wird ein Niederpegelsignal (Wellenform 604) aus der Ein-Schuss-Schaltung 71 in den invertierenden Einstellanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Jedoch wird ein Niedrigpegelsignal (Wellenform 606) aus der ODER-Gatterschaltung 74 in den invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Somit wird ein Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) auf einem niedrigen Pegel gehalten.
Es ist anzumerken, dass es bei normalen RS-Flip-Flops einen Typ gibt, in welchem ein Einstellsignal und ein Rücksetzsignal daran gehindert werden, gleichzeitig zugewiesen zu werden. Jedoch wird in der ersten Ausführungsform angenommen, dass das Flip-Flop 75 ein Typ ist, in welchem eine Rücksetzung priorisiert wird, in einem Fall, bei dem sowohl ein Setzsignal als auch ein Rücksetzsignal gleichzeitig geltend gemacht werden.
Zum Zeitpunkt t₂ endet die Detektions-Erfassungsperiode 632 und startet eine Detektionsspannungs-Anlegeperiode 633.
Bezug nehmend wieder auf 10(a) legt in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 633 die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 eine Spannung S₇ (Wellenform 601) an, die bei einem konstanten ersten Gradienten steigt und dann bei einem konstanten zweiten Gradienten sinkt.
Wieder bezugnehmend auf 10(b), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 633 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem hohen Pegel ist.
Bezug nehmend auf 10(c) ist eine Wellenform 603 eine Wellenform eines Ausgangssignals der NICHT-Gatterschaltung 76. In der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 633 legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 an. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t₂ das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) sich vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel ändert und ein Ausgangssignal der Maskenschaltung 64 für eine gewisse Periode (wie etwa 2 Mikrosekunden (µs)) ab dem Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ wird. Somit wird das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) ein hoher Pegel für eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs).
Bezug nehmend auf 10(h) ist ein Wellenform 608 eine Wellenform eines Ausgangssignals der UND-Gatterschaltung 77. Zum Zeitpunkt t₂ wird das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) zum hohen Pegel für eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs). Jedoch wird ein Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) auf dem niedrigen Pegel gehalten. Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) auf einem niedrigen Pegel gehalten.
Bezug nehmend auf 10(i) ist eine Wellenform 609 eine Wellenform eines Ausgangssignals der UND-Gatterschaltung 78. Zum Zeitpunkt t₂ wird das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) für eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs) zum hohen Pegel und ist das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (logisches Inversionssignal der Wellenform 607) ein hoher Pegel. Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) für die gewisse Periode (wie etwa 2 µs) ein hoher Pegel.
Somit zählt zum Zeitpunkt t₂ der Zähler 79 nicht (inkrementiert einen Zählwert nicht), da das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) auf dem niedrigen Pegel ist. Gleichzeitig setzt der Zähler 79 den Zählwert zurück (löscht ihn), da das Außensicht der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) auf dem hohen Pegel ist. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „0“.
Wieder Bezug nehmend auf 10(e), ändert sich zum Zeitpunkt t₄, wenn die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) gleich oder niedriger als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ wird, das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel.
Zum Zeitpunkt t₅ endet die Detektionsspannungs-Anlegeperiode 630 und startet die Detektionserfassungsperiode 634.
Bezug nehmend wieder auf 10(a), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 634 an. Somit wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) eine Spannung des Kondensators 22. Die Spannung des Kondensators 22 wird gleich oder niedriger als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in einem Fall, bei dem der elektrostatische Transducer 5 verschlissen ist (oder versehentlich aufgrund eines Einflusses von Rauschen oder dergleichen).
Wieder Bezug nehmend auf 10(b), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 634 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem niedrigen Pegel ist.
Wieder bezugnehmend auf 10(e), ist zum Zeitpunkt t₅ die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) gleich oder niedriger als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄. Somit wird das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) auf dem hohen Pegel gehalten.
Wieder bezugnehmend auf 10(f) ist zum Zeitpunkt t₅ das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) auf dem hohen Pegel, obwohl das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf dem niedrigen Pegel ist. Somit wird das Ausgangssignal der ODER-Gatterschaltung 74 (Wellenform 606) auf hohem Pegel gehalten.
Wieder bezugnehmend auf 10(d) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektions-Erfassungsperiode 632 an. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t₅ das Detektions-Steuersignal S₁ (logisches Inversionssignal der Wellenform 602) sich vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel ändert. Somit wird das Ausgangssignal der Ein-Schuss-Schaltung 71 (Wellenform 604) für eine gewisse Periode (wie etwa 100 ms) zu einem niedrigen Pegel.
Wieder bezugnehmend auf 10(g), wird zum Zeitpunkt t₅ ein Niederpegelsignal (Wellenform 604) aus der Ein-Schuss-Schaltung 71 in den invertierenden Einstellanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Einerseits wird ein Hochpegelsignal (Wellenform 606) aus der ODER-Gatterschaltung 74 in den invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Somit wird der Flip-Flop 75 gesetzt und ändert sich das Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) vom niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel.
Zum Zeitpunkt t₆ endet die Detektionserfassungsperiode 634 und startet die Detektionsspannungsanlegeperiode 635.
Bezug nehmend wieder auf 10(a) legt in der Detektionsspannungsanlegeperiode 635 die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 die Spannung S₇ (Wellenform 601), die bei dem konstanten ersten Gradienten steigt, und dann beim konstanten zweiten Gradienten sinkt, an.
Bezug nehmend wieder auf 10(b) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsspannungsanlegeperiode 635 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem hohen Pegel ist.
Wieder bezugnehmend auf 10(c) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 633 an. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t₆ das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) sich vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel ändert und das Ausgangssignal der Maskenschaltung 64 für eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs) ab dem Zeitpunkt t₆ bis zum Zeitpunkt t₇ auf dem niedrigen Pegel ist. Somit wird das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) zu einem hohen Pegel eine gewisse Periode lang (etwa 2 µs).
Wieder bezugnehmend auf 10(h) wird zum Zeitpunkt t₆ das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) das hohe Pegel für eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs) und wird das Nichtinversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) das hohe Pegel. Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) ein hohes Pegel eine gewisse Periode lang (wie etwa 2 µs).
Wieder bezugnehmend auf 10(i) ist zum Zeitpunkt t₆ ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (logisches Inversionssignal der Wellenform 607) auf einem niedrigen Pegel, obwohl das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) eine gewisse Periode lang das hohe Pegel wird (wie etwa 2 µs). Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) auf einem niedrigen Pegel gehalten.
Somit zählt zum Zeitpunkt t₆ der Zähler 79 (inkrementiert einen Zählwert), da das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) auf dem hohen Pegel ist. Auch setzt der Zähler 79 den Zählwert nicht zurück (löscht ihn nicht), da das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) auf dem niedrigen Pegel ist. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „1“.
Wieder bezugnehmend auf 10(e), zum Zeitpunkt t₈, wenn die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) gleich oder niedriger als die Schwellenwertspannung Vth₄ wird, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel.
Zum Zeitpunkt t₉ endet die Detektionsspannungsanlegeperiode 635 und startet die Detektionserfassungsperiode 636.
Wieder bezugnehmend auf 10(a), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 636 an. In einem Fall, bei dem der elektrostatische Transducer 5 nicht verschlissen ist, wird die Spannung des Kondensators 22 höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄.
Wieder bezugnehmend auf 10(b), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionserfassungsperiode 636 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem niedrigen Pegel ist.
Wieder bezugnehmend auf 10(d), legt die Spannungsausgangsschaltung 7 keine Spannung in der Detektionserfassungsperiode 636 an den elektrostatischen Transducer 5 an. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t₉ das Detektions-Steuersignal S₁ (logisches Inversionssignal der Wellenform 602) sich vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel ändert. Somit wird das Ausgangssignal der Ein-Schuss-Schaltung 71 (Wellenform 604) zu einem niedrigen Pegel eine gewisse Periode lang (wie etwa 100 ns).
Wieder bezugnehmend auf 10(e), wird zum Zeitpunkt t₁₀ die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Wellenform 601) höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄. Somit ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel.
Wieder bezugnehmend auf 10(f), ist zum Zeitpunkt t₁₀ das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf dem niedrigen Pegel und ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 73 (Wellenform 605) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel. Somit ändert sich das Ausgangssignal der ODER-Gatterschaltung 74 (Wellenform 606) vom hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel.
Wieder bezugnehmend auf 10(g) wird zum Zeitpunkt t₉ ein Niedrigpegelsignal (Wellenform 604) aus der Ein-Schuss-Schaltung 71 in den invertierenden Einstellanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Einerseits wird ein Hochpegelsignal (Wellenform 606) aus der ODER-Gatterschaltung 74 in den invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Somit wird das Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) auf dem hohen Pegel gehalten. Als Nächstes wird zum Zeitpunkt t₁₀ ein Hochpegelsignal (Wellenform 604) aus der Ein-Schuss-Schaltung 71 in den invertierenden Einstellanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Andererseits wird ein Niederpegelsignal (Wellenform 606) aus der ODER-Gatterschaltung 74 in den invertierenden Rücksetzanschluss des Flip-Flops 75 eingegeben. Somit ändert sich das Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel.
Zum Zeitpunkt t₁₁ endet die Detektionserfassungsperiode 636 und startet die Detektionsspannungs-Anlegeperiode 637.
Wieder bezugnehmend auf 10(a) legt in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 637 die Spannungsausgangsschaltung 7 an den elektrostatischen Transducer 5 die Spannung S₇ (Wellenform 601) an, die bei dem konstanten ersten Gradienten steigt.
Wieder bezugnehmend auf 10(b) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 637 an. Das heißt, dass das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) auf einem hohen Pegel ist.
Wieder bezugnehmend auf 10(c) legt die Spannungsausgangsschaltung 7 die Spannung S₇ an den elektrostatischen Transducer 5 in der Detektionsspannungs-Anlegeperiode 637 an. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t₁₁ ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (Wellenform 602) sich vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel ändert und das Ausgangssignal der Maskenschaltung 64 eine gewisse Periode (wie etwa 2 Mikrosekunden (µs)) ab dem Zeitpunkt t₁₁ bis zum Zeitpunkt t₁₂ auf dem niedrigen Pegel ist. Somit wird das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) eine gewisse Periode lang zu einem hohen Pegel (wie etwa 2 µs).
Wieder bezugnehmend auf 10(h), wird zum Zeitpunkt t₁₁ das Nicht-Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (Wellenform 607) auf dem niedrigen Pegel gehalten, obwohl das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs)lang das hohe Pegel wird. Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) auf einem niedrigen Pegel gehalten.
Wieder bezugnehmend auf 10(i) wird zum Zeitpunkt t₁₁ das Ausgangssignal der NICHT-Gatterschaltung 76 (Wellenform 603) der hohe Pegel eine gewisse Periode (wie etwa 2 µs) lang, und ist das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 75 (logisches Inversionssignal der Wellenform 607) auf einem hohen Pegel. Somit wird das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) eine gewisse Periode lang (wie etwa 2 µs) ein hoher Pegel.
Somit zählt zum Zeitpunkt t₁₁ der Zähler 79 nicht (inkrementiert einen Zählwert nicht), da das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 77 (Wellenform 608) auf dem niedrigen Pegel ist. Gleichzeitig setzt der Zähler 79 den Zählwert zurück (löscht ihn), da das Ausgangssignal der UND-Gatterschaltung 78 (Wellenform 609) auf dem hohen Pegel ist. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „0“.
Zusammenfassend wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Spannung des Kondensators 22) höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der DetektionsErfassungsperiode 632. Somit zählt zum Zeitpunkt t₂ der Zähler 79 nicht (inkrementiert einen Zählwert nicht) und führt Rücksetzen (Löschen) durch. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „0“.
Auch wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Spannung des Kondensators 22) nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der Detektionserfassungsperiode 634. Somit zählt zum Zeitpunkt t₆ der Zähler 79 (inkrementiert einen Zählwert) und führt kein Rücksetzen (Löschen) durch. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „1“.
Auch wird die Spannung S₇ des elektrostatischen Transducers 5 (Spannung des Kondensators 22) höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ in der Detektionserfassungsperiode 636. Somit zählt zum Zeitpunkt t₁₁ der Zähler 79 nicht (führt keine Inkrementierung des Zählwerts durch) und führt eine Rücksetzung (Löschung) durch. Somit wird der Zählwert des Zählers 79 „0“.
Somit, nur in einem Fall, bei dem es sukzessive vier Erfassungsperioden gibt, in welchen die Klemmenspannung S₈ nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ ist, bestimmt der Zähler 79, dass der elektrostatische Transducer 5 verschlissen ist und gibt das Verschleiß-Detektionssignal S₉ aus. Andererseits setzt beispielsweise der Zähler 79 den Zähler in einem Fall zurück (löscht ihn), bei dem es nicht vier sukzessive Detektionserfassungsperioden gibt, in welchen die Klemmenspannung S₈ nicht höher als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄ wird.
(Zusammenfassung)
Ähnlich zur Steuerschaltung 308 kann die Steuerschaltung 8 einen elektrostatischen Transducer 5 steuern, Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen und Vibration, Schall oder Druck zu detektieren.
Auch legt in der Steuervorrichtung 2 die Spannungsausgangsschaltung 7 eine Spannung S₇, die bei einem konstanten zweiten Gradienten sinkt, an den elektrostatischen Transducer 5 an und senkt die Spannung des Kondensators 22 zwangsweise, ähnlich zur Steuervorrichtung 302. Das heißt, dass die Spannungsausgangsschaltung 7 zwangsweise die elektrische Ladung des Kondensators 22 entlädt. Somit kann die Steuervorrichtung 2 die für das Entladen des Kondensators 22 im Vergleich mit der Steuervorrichtung 102 erforderliche Zeit verkürzen. Als Ergebnis kann die Steuervorrichtung 2 Vibration, Schall oder Druck in einer kurzen Periode detektieren, verglichen mit der Steuervorrichtung 102.
Auch kann das System 1 eine Notwendigkeit für eine Detektions-Steuersignal-Ausgangsschaltung 121 und eine Impulssignal-Erzeugungsschaltung 123 eliminieren, verglichen mit einem System 100. Als Ergebnis kann das System 1 die Schaltungen des Mikrocomputers 3 und auch die Steuerverdrahtung zwischen dem Gehäuse 3 und der Steuerschaltung 8 steuern.
Auch bestimmt die Verschleiß-Detektionseinheit 70, dass der elektrostatische Transducer 5 verschlissen ist und gibt ein Verschleiß-Detektionssignal S₉ in einem Fall aus, bei dem es eine vorbestimmte Anzahl von (wie etwa vier) sukzessiven Detektionserfassungsperioden gibt, in welchen die Klemmenspannung S₈ nicht höher wird als die vierte Schwellenwertspannung Vth₄. Als Ergebnis kann die Steuerschaltung 8 den Verschleiß des elektrostatischen Transducers 5 detektieren.
<Zweite Ausführungsform>
11 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen ähnlichen Komponenten zu jenen der ersten Ausführungsform oder dem ersten und zweiten Vergleichsbeispiel zugewiesen sind, und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 1A beinhaltet eine Steuervorrichtung 2A. Die Steuervorrichtung 2A beinhaltet eine Steuerschaltung 8A. Die Steuerschaltung 8A beinhaltet weiter eine Spannungs-Ausgangseinheit 80, verglichen mit der Steuerschaltung 8.
Die Spannungs-Ausgangseinheit 80 beinhaltet eine Gleichstromversorgung 81, einen Komparator 82, eine NUND-Gatterschaltung 83, eine NICHT-Gatterschaltung (Inverterschaltung) 84 und Transfergatter 85 und 86. Die Gleichstromversorgung 81 gibt eine sechste Schwellenwertspannung Vth₆ aus. Die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ ist eine Spannung (wie etwa 4,5 V) niedriger als die erste Schwellenwertspannung Vth₁ (wie etwa 5 V) .
Die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) wird aus der Gleichstromversorgung 81 am Eingangsanschluss des Transfergatters 85 eingegeben. Eine Klemmenspannung S₈ wird in einen Eingangsanschluss des Transfergatters 86 eingegeben.
Die Klemmenspannung S₈ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 82 eingegeben. Die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 82 eingegeben. In einem Fall, in dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ ist, gibt der Komparator 82 ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 83 aus. In einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher ist als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆, gibt der Komparator 82 ein Niedrigpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 83 aus.
Ein Detektions-Steuersignal S₁ wird in den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 83 eingegeben. Die NUND-Gatterschaltung 83 gibt ein Niederpegelsignal an einen Eingangsanschluss NICHT-Gatterschaltung 84 und einen Steueranschluss des Transfergatters 85 in einem Fall aus, bei dem ein Ausgangssignal des Komparators 82 auf dem hohen Pegel ist und das Detektions-Steuersignals S₁ auf einem hohen Pegel ist. In anderen Fällen gibt die NUND-Gatterschaltung 83 ein Hochpegelsignal an den Eingangsanschluss der NICHT-Gatterschaltung 84 und den Steueranschluss des Transfergatters 85 aus.
Die NICHT-Gatterschaltung 84 invertiert logisch ein Ausgangssignal der NUND-Gatterschaltung 83 und führt eine Ausgabe derselben an einen Steueranschluss des Transfergatters 86 durch.
Zusammenfassend gibt die NUND-Gatterschaltung 83 ein Niedrigpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 85 in einem Fall aus, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ ist (wie etwa 4,5 V), und das Detektions-Steuersignal S₁ auf dem hohen Pegel ist. Das heißt, dass die NUND-Gatterschaltung 83 das Niederpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 85 in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als 4,5 V ist und eine Spannungsausgangsschaltung 7 gestoppt ist. Als Ergebnis wird das Transfergatter 85 in einen Aus-Zustand gebracht. Andererseits gibt die NICHT-Gatterschaltung 84 ein Hochpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 86 aus. Als Ergebnis wird das Transfergatter 86 in einen Ein-Zustand gebracht. Somit gibt das Transfergatter 86 die Klemmenspannung S₈ als eine Ausgangsspannung S₁₀ an eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 aus.
Andererseits gibt die NUND-Gatterschaltung 83 ein Hochpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 85 in einem Fall aus, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) ist oder das Detektions-Steuersignal S₁ auf einem niedrigen Pegel ist. Das heißt, dass die NUND-Gatterschaltung 83 das Hochpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 85 in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als 4,5 V ist oder die Spannungsausgangsschaltung 7 arbeitet. Als Ergebnis wird das Transfergatter 85 in einen Ein-Zustand gebracht. Andererseits gibt die NICHT-Gatterschaltung 84 ein Niedrigpegelsignal an den Steueranschluss des Transfergatters 86 aus. Als Ergebnis wird das Transfergatter 86 in einen Aus-Zustand gebracht. Somit gibt das Transfergatter 85 die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 aus.
Beispielsweise wieder bezugnehmend auf 8 ist in einer Detektionserfassungsperiode 422 ein Detektions-Steuersignal S₁, welches durch eine Wellenform 506 repräsentiert wird, auf dem hohen Pegel und wird die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆. Somit gibt die NUND-Gatterschaltung 83 ein Niedrigpegelsignal aus. Somit gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80 die Klemmenspannung S₈ als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 in einer Detektionserfassungsperiode 322 aus. Andererseits gibt in den Detektionsspannungs-Anlegeperioden 421 und 423 die NUND-Gatterschaltung 83 ein Hochpegelsignal aus, da das durch die Wellenform 506 repräsentierte Detektions-Steuersignal S₁ auf dem niedrigen Pegel ist. Somit gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80 die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 in den Detektionsspannungs-Anlegungsperioden 421 und 423 aus, das heißt in einem Fall, bei dem die Spannungsausgangsschaltung 7 arbeitet.
Somit, in einem Fall, bei dem die Spannungsausgangsschaltung 7 arbeitet, gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80 die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) als die Ausgangsspannung S₁₀ aus. Somit kann unnötige Fluktuation in der Ausgangsspannung S₁₀ gesteuert werden. Als Ergebnis kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 stabil eine Spannung des Kondensators 22 erfassen.
<Dritte Ausführungsform>
12 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung der dritten Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen ähnlichen Komponenten wie jenen der ersten oder zweiten Ausführungsform zugewiesen werden, oder dem ersten oder zweiten Vergleichsbeispiel, und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 1B beinhaltet eine Steuervorrichtung 2B. Die Steuervorrichtung 2B beinhaltet ein Steuerschaltung 8B. Die Steuerschaltung 8B beinhaltet eine Spannungsausgabeeinheit 80B statt einer Spannungs-Ausgabeeinheit 80, verglichen mit einer Steuerschaltung 8A.
Die Spannungs-Ausgabeeinheit 80B beinhaltet weiter eine Gleichstromversorgung 87, einen Komparator 88 und NUND-Gatterschaltungen 89 und 90, verglichen mit der Spannungs-Ausgabeeinheit 80.
Die Gleichstromversorgung 87 gibt eine siebte Schwellenwertspannung Vth₇ höher als eine zweite Schwellenwertspannung Vth₂ (wie etwa 1 V) aus. Die siebte Schwellenwertspannung Vth₇ wird durch 1,5 V exemplifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Eine Klemmenspannung S₈ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 88 eingegeben. Die siebte Schwellenwertspannung Vth₇ (wie etwa 1,5 V) wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 88 eingegeben. In einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die siebte Schwellenwertspannung Vth₇ ist, gibt der Komparator 88 ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 89 aus. In einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als die siebte Schwellenwertspannung Vth₇ ist, gibt der Komparator 88 ein Niedrigpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 89 aus.
Ein Ausgangssignal des Komparators 62 wird in den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 89 eingegeben. Die NUND-Gatterschaltung 89 gibt ein Niederpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 90 in einem Fall aus, bei dem das Ausgangssignal des Komparators 88 auf dem hohen Pegel ist und das Ausgangssignal des Komparators 62 auf einem hohen Pegel ist. Die NUND-Gatterschaltung 89 gibt ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 90 in anderen Fällen aus.
Ein Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 (logisches Inversionssignal des Detektions-Steuersignals S₁) wird in den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 90 eingegeben. Die NUND-Gatterschaltung 90 gibt ein Niederpegelsignal an den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung 83 in einem Fall aus, bei dem das Ausgangssignal der NUND-Gatterschaltung 89 auf dem hohen Pegel ist und das Inversions-Ausgangssignal des Flip-Flops 61 auf dem hohen Pegel ist. Die NUND-Gatterschaltung 90 gibt ein Hochpegelsignal an den anderen Eingangsanschluss der NUND-Gatterschaltung in anderen Fällen aus.
Zusammenfassend, in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ höher als eine sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) ist, gibt die Spannungsausgabeeinheit 80B die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ als eine Ausgangsspannung S₁₀ an eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 aus, unabhängig von anderen Bedingungen. Dann, in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) ist und ein Detektions-Steuersignal S₁ auf einem hohen Pegel ist (der Fall, bei dem eine Spannungsausgangsschaltung 7 gestoppt ist), gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80B die Klemmenspannung S₈ als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 aus.
Weiter, selbst in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als die sechste Schwellenwertspannung Vth₆ (wie etwa 4,5 V) ist und das Detektions-Steuersignal S₁ auf einem niedrigen Pegel ist (der Fall, bei dem die Spannungsausgangsschaltung 7 arbeitet), gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80B die Klemmenspannung S₈ als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 unter den nachfolgenden Bedingungen aus. Das heißt, in einem Fall, bei dem die Klemmenspannung S₈ gleich oder niedriger als eine siebte Schwellenwertspannung Vth₇ (wie etwa 1,5 V) ist und ein Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als eine dritte Schwellenwertspannung Vth₃ (wie etwa 30 mV) ist, gibt die Spannungs-Ausgabeeinheit 80B die Klemmenspannung S₈ als die Ausgangsspannung S₁₀ an die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 aus.
Somit liegt der Zeitpunkt, zu welchem die Spannungs-Ausgabeeinheit 80B die Klemmenspannung S₈ als die Ausgangsspannung S₁₀ ausgibt, früher als derjenige der Spannungs-Ausgabeeinheit 80 der zweiten Ausführungsform. Als Ergebnis kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 das Erfassen einer Spannung eines Kondensators 22 zu einem frühen Zeitpunkt verglichen mit der zweiten Ausführungsform starten. Somit kann die Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 die Ausgangsspannung S₁₀ stabiler erfassen.
<Vierte Ausführungsform>
13 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung der vierten Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen ähnlichen Komponenten wie jenen der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform oder dem ersten oder zweiten Vergleichsbeispiel zugewiesen sind und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 1C beinhaltet eine Steuervorrichtung 2C. Die Steuervorrichtung 2C beinhaltet eine Steuerschaltung 8C. Die Steuerschaltung 8C beinhaltet eine Spannungsklemmeneinheit 50C statt der Spannungsklemmeneinheit 50 im Vergleich mit der Steuerschaltung 8A.
Die Spannungsklemmeneinheit 50C beinhaltet weiter eine NICHT-Gatterschaltung (Inverterschaltung) 53 und Transfergatter 54 und 55, verglichen mit der Spannungsklemmeneinheit 50.
Ein Ausgangssignal eines Komparators 62 wird in einen Eingangsanschluss der NICHT-Gatterschaltung 53 eingegeben. Die NICHT-Gatterschaltung 53 gibt ein Hochpegelsignal an einen Steueranschluss des Transfergatters 54 in einem Fall aus, bei dem das Ausgangssignal des Komparators 62 auf einem niedrigen Pegel ist. Das Ausgangssignal des Komparators 62 wird in einen Steueranschluss des Transfergatters 55 eingegeben.
Ein Referenzpotential (wie etwa das Erdungspotential) wird in einen Eingangsanschluss des Transfergatters 54 eingegeben. Beispielsweise wird 8 V in einen Eingangsanschluss des Transfergatters 55 aus einer Gleichstromversorgung 51 eingegeben.
Zusammenfassend, in einem Fall, bei dem ein Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als eine dritte Schwellenwertspannung Vth₃ (wie etwa 30 mV) ist, wird das Transfergatter 54 in einen Aus-Zustand gebracht und wird das Transfergatter 55 in einen Ein-Zustand gebracht. Als Ergebnis wird eine Bias-Spannung (wie etwa 8 V) an ein Gatter eines Transistors 52 angelegt. Somit wird der Transistor 52 in einen EIN-Zustand gebracht und gibt die Spannungsklemmeneinheit 50C eine Klemmenspannung S₈ aus.
Andererseits, in einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die dritte Schwellenwertspannung Vth₃ ist, wird das Transfergatter 54 in einen Ein-Zustand gebracht und wird das Transfergatter 55 in einen Aus-Zustand gebracht. Als Ergebnis, da das Referenzpotential an das Gatter des Transistors 52 angelegt wird, wird die Bias-Spannung (wie etwa 8 V) nicht daran angelegt. Somit wird der Transistor 52 in einen Aus-Zustand gebracht und gibt die Spannungsklemmeneinheit 50C die Klemmenspannung S₈ nicht aus.
Somit wird der Transistor 52 in den Ein-Zustand in einer Periode gebracht, die eine Detektionserfassungsperiode beinhaltet und wird in den Aus-Zustand in anderen Perioden (Periode, die nicht die Detektionserfassungsperiode beinhaltet) gebracht. Als Ergebnis kann die Spannungsklemmeneinheit 50C den Stromverbrauch des Transistors 52 steuern.
Es ist anzumerken, dass die vierte Ausführungsform und die dritte Ausführungsform kombiniert werden können. Das heißt, dass eine Steuerschaltung 8C eine Spannungsausgabeeinheit 80B statt einer Spannungs-Ausgabeeinheit 80 beinhalten kann.
<Fünfte Ausführungsform>
14 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Systems illustriert, das eine Steuervorrichtung der fünften Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieselben Bezugszeichen ähnlichen Komponenten zu jenen der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform oder dem ersten oder zweiten Vergleichsbeispiel zugewiesen werden und eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
Ein System 1D beinhaltet eine Steuervorrichtung 2D. Die Steuervorrichtung 2D beinhaltet eine Steuerschaltung 8D. Die Steuerschaltung 8D beinhaltet eine Spannungsklemmeneinheit 50D statt eine Spannungsklemmeneinheit 50C, verglichen mit einer Steuerschaltung 8C.
Die Spannungsklemmeneinheit 50D beinhaltet weiter eine Gleichstromversorgung 56 und einen Komparator 57, verglichen mit der Spannungsklemmeneinheit 50C.
Die Gleichstromversorgung 56 gibt eine fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ aus. Die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ wird durch eine Spannung etwas höher als eine dritte Schwellenwertspannung Vth₃ (wie etwa 30 mV) exemplifiziert. Beispielsweise wird die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ durch etwa 35 mV exemplifiziert, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Ein Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ wird in einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 57 eingegeben. Die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ (wie etwa 35 mV) wird in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 57 eingegeben. In einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ ist, gibt der Komparator 57 ein Hochpegelsignal an einen Eingangsanschluss einer NICHT-Gatterschaltung 53 und einen Steueranschluss eines Transfergatters 55 aus. In einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ ist, gibt der Komparator 57 ein Niedrigpegelsignal an den Eingangsanschluss der NICHT-Gatterschaltung 53 und den Steueranschluss des Transfergatters 55 aus.
Zusammenfassend, in einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ gleich oder niedriger als die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ (wie etwa 35 mV) ist, wird ein Transfergatter 54 in einen Aus-Zustand gebracht und wird das Transfergatter 55 in einen Ein-Zustand gebracht. Als Ergebnis wird eine Bias-Spannung (wie etwa 8 V) an ein Gatter eines Transistors 52 angelegt. Somit wird der Transistor 52 in einen Ein-Zustand gebracht und gibt die Spannungsklemmeneinheit 50D eine Klemmenspannung S₈ aus.
Andererseits, in einem Fall, bei dem das Ausgangsspannungs-Steuersignal S₂ höher als die fünfte Schwellenwertspannung Vth₅ ist, wird das Transfergatter 54 in einen Ein-Zustand gebracht und wird das Transfergatter 55 in einen Aus-Zustand gebracht. Als Ergebnis, da das Referenzpotential an das Gatter des Transistors 52 angelegt wird, wird die Bias-Spannung (wie etwa 8 V) nicht daran angelegt. Somit wird der Transistor 52 in einen Aus-Zustand gebracht und gibt die Spannungsklemmeneinheit 50D die Klemmenspannung S₈ nicht aus.
Somit liegt der Zeitpunkt, zu welchem die Spannungsklemmeneinheit 50D das Ausgeben der Klemmenspannung S₈ startet, früher als derjenige der Spannungsklemmeneinheit 50C der vierten Ausführungsform. Auch ist der Zeitpunkt, zu welchem die Spannungsklemmeneinheit 50D das Ausgeben der Klemmenspannung S₈ beendet, später als derjenige der Spannungsklemmeneinheit 50C der vierten Ausführungsform. Als Ergebnis kann die Spannungsklemmeneinheit 50D eine Periode des Ausgebens der Klemmenspannung S₈ erweitern, verglichen mit der vierten Ausführungsform. Somit kann eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit 124 eine Ausgangsspannung S₁₀ stabiler erfassen.
Es ist anzumerken, dass die fünfte Ausführungsform und die dritte Ausführungsform kombiniert werden können. Das heißt, dass eine Steuerschaltung 8D eine Spannungs-Ausgabeeinheit 80B statt einer Spannungs-Ausgabeeinheit 80 beinhalten kann.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, werden diese Ausführungsformen als Beispiele präsentiert und sind nicht intendiert, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken. Diese Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden und verschiedene Arten von Weglassung, Austausch und Modifikationen können gemacht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und Modifikationen derselben sind im Schutzumfang der Erfindung beinhaltet, die in Ansprüchen und deren Äquivalent beschrieben sind, wie auch im Geist und Schutzumfang der Erfindung.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D: System
2, 2A, 2B, 2C, 2D: Steuervorrichtung
3: Mikrocomputer
4, 51, 56, 63, 67, 72, 81, 87: Gleichstromversorgung
5: Elektrostatischer Transducer
6: Kondensator
7: Spannungsausgangsschaltung
8, 8A, 8B, 8C, 8D: Steuerschaltung
30: Spannungsausgabeschaltungs-Steuereinheit
31: Schaltsignal-Ausgabeeinheit
32: Fehlerverstärker
33, 34: Puffer
50, 50C, 50D: Spannungsklemmeneinheit
52: Transistor
53, 76, 84: NICHT-Gatterschaltung
54, 55, 85, 86: Transfergatter
60: Steuersignal-Ausgabeeinheit
61, 75: Flip-Flop
57, 62, 66, 73, 82, 88: Komparator
64: Maskenschaltung
65, 83, 89, 90: NUND-Gatterschaltung
70: Verschleiß-Detektionseinheit
71: Ein-Schuss-Schaltung
74: ODER-Gatterschaltung
77, 78: UND-Gatterschaltung
79: Zähler
80, 80B: Spannungs-Ausgabeeinheit
124: Spannungsänderungs-Detektionseinheit
125: Ausgangsspannungs-Steuersignal-Ausgangsschaltung
126: Verschleißdetektionssignal-Empfangseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017183814 A [0004]

Claims

Steuerschaltung, die einen elektrostatischen Transducer steuert, der in der Lage ist, Vibration, Schall oder Druck zu erzeugen, und Vibration, Schall oder Druck zu detektieren, wobei die Steuerschaltung umfasst: eine Spannungsausgangsschaltungs-Steuereinheit, die eine Spannungsausgangsschaltung auf solche Weise steuert, dass eine Spannung, die einem zweiten Steuersignal entspricht, an beiden Enden des elektrostatischen Transducers in einem Fall angelegt wird, bei dem ein erstes Steuersignal auf einem ersten Pegel ist, und die Spannungsausgangsschaltung in einem Fall stoppt, bei dem das erste Steuersignal auf einem zweiten Pegel ist; eine Spannungsklemmeneinheit, die eine Klemmenspannung ausgibt, welche durch Klammern einer Spannung zwischen den Anschlüssen des elektrostatischen Transducers zu einer ersten Schwellenwertspannung oder niedriger erfasst wird; eine Steuersignal-Ausgangseinheit, welche das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine zweite Schwellenwertspannung ist, und die das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel in einem Fall ausgibt, bei dem das zweite Steuersignal höher als eine dritte Schwellenwertspannung ist; und eine Verschleiß-Detektionseinheit, die ein Verschleiß-Detektionssignal ausgibt, welches angibt, dass der elektrostatische Transducer verschlissen ist, wenn die Klemmenspannung, die nicht gleich oder höher als eine vierte Schwellenwertspannung wird, die höher als die zweite Schwellenwertspannung ist, sukzessive eine vorbestimmte Anzahl von Malen in einer Periode erzeugt wird, in welcher das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Steuersignal ein Signal ist, das eine beliebige Wellenform aufweist, von der gewünscht wird, dass sie in einem Fall erzeugt wird, wo Vibration, Schall oder Druck durch den elektrostatischen Transducer erzeugt wird, und ein Signal ist, das eine Dreiecks-Wellenform aufweist, wobei die Amplitude dieses Signals kleiner als die des Signals ist, das die beliebige Wellenform aufweist, in einem Fall, bei dem Vibration, Schall oder Druck durch den elektrostatischen Transducer detektiert wird.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuersignal-Ausgangseinheit beinhaltet einen ersten Komparator, der die Klemmenspannung mit der zweiten Schwellenwertspannung vergleicht, einen zweiten Komparator, der das zweite Steuersignal mit der dritten Schwellenwertspannung vergleicht; und ein erstes Flip-Flop, das durch ein Ausgangssignal des ersten Komparators gesetzt wird, das durch ein Ausgangssignal des zweiten Komparators rückgesetzt wird, und das das erste Steuersignal ausgibt.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuersignal-Ausgangseinheit weiter beinhaltet eine Maskenschaltung, welche das Ausgangssignal des ersten Komparators in einer vorbestimmten Periode, nachdem sich das erste Steuersignal ändert, maskiert.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 3, wobei die Verschleiß-Detektionseinheit beinhaltet einen dritten Komparator, der die Klemmenspannung mit der vierten Schwellenwertspannung vergleicht, ein zweites Flip-Flop, das durch ein erstes Timing-Signal gesetzt wird, das ein Timing angibt, zu welchem das erste Steuersignal vom ersten Pegel zum zweiten Pegel wechselt, und rückgesetzt wird durch ODER eines Ausgangssignals des dritten Komparators und eines Inversionssignals des ersten Steuersignals, eine erste UND-Gatterschaltung, die UND eines Nichtinversions-Ausgangssignals des zweiten Flip-Flops, und eines zweiten Timing-Signals, das ein Timing angibt, zu welchem das erste Steuersignal vom zweiten Pegel zum ersten Pegel wechselt, ausgibt, eine zweite UND-Gatterschaltung, die UND eines Inversions-Ausgangssignals des zweiten Flip-Flops und des zweiten Timing-Signals ausgibt, und einen Zähler, der ein Ausgangssignal der ersten UND-Gatterschaltung zählt, der durch das Ausgangssignal der zweiten UND-Gatterschaltung gelöscht wird, und das Verschleiß-Detektionssignal ausgibt, wenn das Ausgangssignal der ersten UND-Gatterschaltung für die vorbestimmte Anzahl von Malen gezählt ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 5, wobei die Verschleiß-Detektionseinheit weiter eine Ein-Schussschaltung beinhaltet, die ein erstes Timing-Signal eines Schusses ausgibt, wenn das erste Steuersignal vom ersten Pegel zum zweiten Pegel wechselt.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsklemmeneinheit einen Transistor beinhaltet, von dem ein Drain mit einem Anschluss einer Hochpotentialseite des elektrostatischen Transducers verbunden ist, zu einem Gatter desselben eine Bias-Spannung zugeführt wird, und von einer Quelle desselben die Klemmenspannung ausgegeben wird.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 7, wobei im Transistor die Bias-Spannung einem Gatter in einem Fall zugeführt wird, bei dem das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung ist, und die Bias-Spannung dem Gatter in einem Fall nicht zugeführt wird, bei dem das zweite Steuersignal höher als die dritte Schwellenwertspannung ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 7, wobei im Transistor die Bias-Spannung dem Gatter in einem Fall zugeführt wird, bei dem das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als eine fünfte Schwellenwertspannung ist, die höher ist als die dritte Schwellenwertspannung, und die Bias-Spannung nicht dem Gatter in einem Fall zugeführt wird, bei dem das zweite Steuersignal höher als die fünfte Schwellenwertspannung ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Spannungsausgangseinheit, welche die Klemmenspannung in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine sechste Schwellenwertspannung ist, die niedriger als die erste Schwellenwertspannung ist, und das erste Steuersignal auf dem zweiten Pegel ist, und die die sechste Schwellenwertspannung in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung höher als die sechste Schwellenwertspannung ist oder das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 10, wobei die Spannungsausgangseinheit die Klemmenspannung in einem Fall ausgibt, bei dem die Klemmenspannung gleich oder niedriger als eine siebte Schwellenwertspannung ist, die höher als die zweite Schwellenwertspannung ist, und das zweite Steuersignal gleich oder niedriger als die dritte Schwellenwertspannung ist, selbst falls das erste Steuersignal auf dem ersten Pegel ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der elektrostatische Transducer ein elektrostatischer Aktuator oder ein elektrostatisches Druck-Detektionselement ist.
Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung eine integrierte Halbleiterschaltung ist.
Steuervorrichtung, umfassend: die Steuerschaltung gemäß Anspruch 1; und die Spannungsausgangsschaltung.
System, umfassend: die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 14; eine Signalausgangseinheit, welche das zweite Steuersignal an die Steuerschaltung ausgibt; eine Spannungsänderungs-Detektionseinheit, die Vibration, Schall oder Druck, der an den elektrostatischen Transducer angelegt wird, auf Basis einer Änderung bei der Klemmenspannung detektiert; und eine Detektionssignal-Empfangseinheit, die das Verschleiß-Detektionssignal empfängt.