JP2001289724A - 圧力センサユニット - Google Patents
圧力センサユニットInfo
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- JP2001289724A JP2001289724A JP2000103866A JP2000103866A JP2001289724A JP 2001289724 A JP2001289724 A JP 2001289724A JP 2000103866 A JP2000103866 A JP 2000103866A JP 2000103866 A JP2000103866 A JP 2000103866A JP 2001289724 A JP2001289724 A JP 2001289724A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】静電容量型圧力センサと静電容量値／電圧値変
換回路や静電容量値／発振周波数変換回路を接続するリ
ード線に起因する分布容量を小さくでき、検出した微少
な静電容量値がリード線に起因する分布容量の影響や外
来ノイズの影響を受け難くい圧力センサユニットを提供
する。 【解決手段】りん青銅板からなる板バネ１と、絶縁基板
５上に形成した導体２部分とを対向させるとともに、複
数のスペーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配
置せしめてなる静電容量型圧力センサ４と、板バネ１に
印加する圧力の大きさを板バネ１と導体２間の静電容量
値の変化として検出するとともに、静電容量値の変化を
電圧または発振周波数に変換出力する静電容量値／電圧
値変換回路７（または静電容量値／発振周波数変換回路
８）と、を具備してなり、静電容量型圧力センサ４の出
力を絶縁基板５上に一体に配設した静電容量値／電圧値
変換回路７（８）に直接入力するよう構成する。
換回路や静電容量値／発振周波数変換回路を接続するリ
ード線に起因する分布容量を小さくでき、検出した微少
な静電容量値がリード線に起因する分布容量の影響や外
来ノイズの影響を受け難くい圧力センサユニットを提供
する。 【解決手段】りん青銅板からなる板バネ１と、絶縁基板
５上に形成した導体２部分とを対向させるとともに、複
数のスペーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配
置せしめてなる静電容量型圧力センサ４と、板バネ１に
印加する圧力の大きさを板バネ１と導体２間の静電容量
値の変化として検出するとともに、静電容量値の変化を
電圧または発振周波数に変換出力する静電容量値／電圧
値変換回路７（または静電容量値／発振周波数変換回路
８）と、を具備してなり、静電容量型圧力センサ４の出
力を絶縁基板５上に一体に配設した静電容量値／電圧値
変換回路７（８）に直接入力するよう構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力センサユニットに
関し、特には静電容量型センサを用いた圧力センサユニ
ットに関するものである。
関し、特には静電容量型センサを用いた圧力センサユニ
ットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧力センサユニットの従来例としては、
例えば、図４に図示する如く、りん青銅等の弾力性金属
板からなる板バネ１と、エポキシガラス等からなる絶縁
基板５上に設けた導体２とを対向させるとともに、スペ
ーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配置せしめ
てなる構成の静電容量型圧力センサ４と、この板バネ１
の表面上に設けた突起６を介して板バネ１に印加される
圧力によって板バネ１が撓り、板バネ１と導体２間のギ
ャップの変化に起因する静電容量値の変化を板バネ１と
導体２それぞれに接続されたリード線１０Ａ，１０Ｂに
よって入力し増幅する、例えば、図２，３に図示する如
き、静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振
周波数変換回路８とから構成されていた。
例えば、図４に図示する如く、りん青銅等の弾力性金属
板からなる板バネ１と、エポキシガラス等からなる絶縁
基板５上に設けた導体２とを対向させるとともに、スペ
ーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配置せしめ
てなる構成の静電容量型圧力センサ４と、この板バネ１
の表面上に設けた突起６を介して板バネ１に印加される
圧力によって板バネ１が撓り、板バネ１と導体２間のギ
ャップの変化に起因する静電容量値の変化を板バネ１と
導体２それぞれに接続されたリード線１０Ａ，１０Ｂに
よって入力し増幅する、例えば、図２，３に図示する如
き、静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振
周波数変換回路８とから構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧力
センサユニットでは、一般に静電容量型圧力センサ４
と、静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振
周波数変換回路８とはリード線１０Ａ，１０Ｂによって
接続されるとともに、それぞれ別々の場所に配置され用
いられる構成であり、静電容量型圧力センサ４の小型化
が可能になって安価な圧力センサユニットが得られる利
点があった。しかしながら、静電容量型圧力センサ４の
小型化が可能でも、小型化により静電容量値が小さくな
る難点があった。また、静電容量型圧力センサ４側と静
電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振周波数
変換回路８側を接続するリード線１０Ａ，１０Ｂはその
配線距離が長くなり易く、リード線１０Ａ，１０Ｂに起
因する分布容量が大きくなるため、検出された静電容量
値がリード線１０Ａ，１０Ｂによる分布容量の影響を受
け易く、検出感度が低下する難点があった。また、この
リード線１０Ａ，１０Ｂの接続部は、高インピーダンス
のため、外来ノイズが重畳しやすくＳ／Ｎ比が悪くなる
可能性もあった。
センサユニットでは、一般に静電容量型圧力センサ４
と、静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振
周波数変換回路８とはリード線１０Ａ，１０Ｂによって
接続されるとともに、それぞれ別々の場所に配置され用
いられる構成であり、静電容量型圧力センサ４の小型化
が可能になって安価な圧力センサユニットが得られる利
点があった。しかしながら、静電容量型圧力センサ４の
小型化が可能でも、小型化により静電容量値が小さくな
る難点があった。また、静電容量型圧力センサ４側と静
電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値／発振周波数
変換回路８側を接続するリード線１０Ａ，１０Ｂはその
配線距離が長くなり易く、リード線１０Ａ，１０Ｂに起
因する分布容量が大きくなるため、検出された静電容量
値がリード線１０Ａ，１０Ｂによる分布容量の影響を受
け易く、検出感度が低下する難点があった。また、この
リード線１０Ａ，１０Ｂの接続部は、高インピーダンス
のため、外来ノイズが重畳しやすくＳ／Ｎ比が悪くなる
可能性もあった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、静電容量型圧力
センサ４と静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値
／発振周波数変換回路８を接続するリード線１０Ａ，１
０Ｂの配線長を短くすることでリード線１０Ａ，１０Ｂ
に起因する分布容量を小さくでき、検出した微少な静電
容量値がリード線１０Ａ，１０Ｂに起因する分布容量の
影響や外来ノイズよりの影響を受け難くい圧力センサユ
ニットを提供することにある。
センサ４と静電容量値／電圧値変換回路７や静電容量値
／発振周波数変換回路８を接続するリード線１０Ａ，１
０Ｂの配線長を短くすることでリード線１０Ａ，１０Ｂ
に起因する分布容量を小さくでき、検出した微少な静電
容量値がリード線１０Ａ，１０Ｂに起因する分布容量の
影響や外来ノイズよりの影響を受け難くい圧力センサユ
ニットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の観点では、本発
明は、りん青銅板からなる板バネ１と、絶縁基板５上に
形成した導体２部分とを対向させるととも、複数のスペ
ーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配置せしめ
てなる静電容量型圧力センサ４と、前記板バネ１に印加
する圧力の大きさを前記板バネ１と導体２間の静電容量
値の変化として検出するとともに、前記静電容量値の変
化を電圧または発振周波数に変換出力する静電容量値／
電圧値変換回路７（または静電容量値／発振周波数変換
回路８）と、を具備してなり、前記静電容量型圧力セン
サ４の出力を前記絶縁基板５上に一体に配設した静電容
量値／電圧値変換回路７（８）に直接入力するよう構成
したことを特徴とする圧力センサユニットを提供する。
明は、りん青銅板からなる板バネ１と、絶縁基板５上に
形成した導体２部分とを対向させるととも、複数のスペ
ーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで配置せしめ
てなる静電容量型圧力センサ４と、前記板バネ１に印加
する圧力の大きさを前記板バネ１と導体２間の静電容量
値の変化として検出するとともに、前記静電容量値の変
化を電圧または発振周波数に変換出力する静電容量値／
電圧値変換回路７（または静電容量値／発振周波数変換
回路８）と、を具備してなり、前記静電容量型圧力セン
サ４の出力を前記絶縁基板５上に一体に配設した静電容
量値／電圧値変換回路７（８）に直接入力するよう構成
したことを特徴とする圧力センサユニットを提供する。
【０００６】上記観点による圧力センサユニットでは、
静電容量型圧力センサ４の出力を前記絶縁基板５上に一
体に設けた静電容量値／電圧値変換回路７（８）に直接
入力するよう構成したので、リード線１０A,10Bの配線
長を短くできるほか、リード線１０A,10Bによる分布容
量を小さくでき、検出した微少な静電容量値がリード線
１０A,10Bの分布容量の影響や外来ノイズの影響を受け
難くい圧力センサユニットを提供することができる。
静電容量型圧力センサ４の出力を前記絶縁基板５上に一
体に設けた静電容量値／電圧値変換回路７（８）に直接
入力するよう構成したので、リード線１０A,10Bの配線
長を短くできるほか、リード線１０A,10Bによる分布容
量を小さくでき、検出した微少な静電容量値がリード線
１０A,10Bの分布容量の影響や外来ノイズの影響を受け
難くい圧力センサユニットを提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
によりさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。
によりさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。
【０００８】−実施形態− 図１は、本発明の実施形態にかかる圧力ユニットの構成
を示す説明図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）
は要部構成を示す断面図である。図において、１はりん
青銅板からなる幅５mm,長さ２０mm,厚さ０．３mmの板バ
ネであり、その中央部付近には圧力印加点となる高さ
０．５mmの突起６が形成されている。５はエポキシガラ
スからなる幅２０mm,長さ２０mm,厚さ０．８mmの絶縁基
板であり、その片面上には所定の銅パターンからなる導
体２が形成されている。また、その銅パターンの上は、
レジスト印刷又は薄い絶縁シートにて被覆されており、
板バネを押した時に板バネと銅パターン間が直接接触し
ない構造になっている。ここで、板バネ１は絶縁基板５
上に形成された導体２と対向するとともに、スペーサー
３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップ０．２mmで接着剤等
により絶縁基板５上に配設され静電容量型圧力センサ４
を形成している。そして、静電容量型圧力センサ４を構
成する板バネ１に印加された圧力は突起６を介して板バ
ネ１と導体２間のギャップを変化させ、このギャップの
変化によって板バネ１と導体２間に形成される静電容量
値の変化が静電容量型圧力センサ４により検出出力され
る。
を示す説明図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）
は要部構成を示す断面図である。図において、１はりん
青銅板からなる幅５mm,長さ２０mm,厚さ０．３mmの板バ
ネであり、その中央部付近には圧力印加点となる高さ
０．５mmの突起６が形成されている。５はエポキシガラ
スからなる幅２０mm,長さ２０mm,厚さ０．８mmの絶縁基
板であり、その片面上には所定の銅パターンからなる導
体２が形成されている。また、その銅パターンの上は、
レジスト印刷又は薄い絶縁シートにて被覆されており、
板バネを押した時に板バネと銅パターン間が直接接触し
ない構造になっている。ここで、板バネ１は絶縁基板５
上に形成された導体２と対向するとともに、スペーサー
３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップ０．２mmで接着剤等
により絶縁基板５上に配設され静電容量型圧力センサ４
を形成している。そして、静電容量型圧力センサ４を構
成する板バネ１に印加された圧力は突起６を介して板バ
ネ１と導体２間のギャップを変化させ、このギャップの
変化によって板バネ１と導体２間に形成される静電容量
値の変化が静電容量型圧力センサ４により検出出力され
る。
【０００９】７，８はそれぞれ静電容量型圧力センサ４
により検出した静電容量値の変化を増幅するとともに変
換出力する集積回路化された静電容量値／電圧値変換回
路，静電容量値／発振周波数変換回路であり、絶縁基板
５上で静電容量型圧力センサ４のリード線１０Ａ，１０
Ｂ（図示せず）と直接導体パターンにより接続されてい
る。
により検出した静電容量値の変化を増幅するとともに変
換出力する集積回路化された静電容量値／電圧値変換回
路，静電容量値／発振周波数変換回路であり、絶縁基板
５上で静電容量型圧力センサ４のリード線１０Ａ，１０
Ｂ（図示せず）と直接導体パターンにより接続されてい
る。
【００１０】このように本発明による圧力センサユニッ
トは、従来は別々に構成され用いられていた静電容量値
圧力センサ４と静電容量値／電圧値変換回路７または静
電容量値／発振周波数変換回路８とを同一の絶縁基板５
上にユニット化した構成である。そして、板バネ１に印
加された圧力で板バネ１が撓り、板バネ１と導体２間に
形成される静電容量が変化すると、この静電容量の変化
は静電容量値圧力センサ４により検出され、絶縁基板５
上に一体に配設された静電容量値／電圧値変換回路７ま
たは静電容量値／発振周波数変換回路８に直接入力され
るとともに増幅されて出力される。
トは、従来は別々に構成され用いられていた静電容量値
圧力センサ４と静電容量値／電圧値変換回路７または静
電容量値／発振周波数変換回路８とを同一の絶縁基板５
上にユニット化した構成である。そして、板バネ１に印
加された圧力で板バネ１が撓り、板バネ１と導体２間に
形成される静電容量が変化すると、この静電容量の変化
は静電容量値圧力センサ４により検出され、絶縁基板５
上に一体に配設された静電容量値／電圧値変換回路７ま
たは静電容量値／発振周波数変換回路８に直接入力され
るとともに増幅されて出力される。
【００１１】具体的には、図２に図示する如き静電容量
値／電圧値変換回路７においては、交流発振信号Ｖ１
は、バッファ１１を経由するとともに入力容量Ｃ１を介
してセンシングアンプ９に入力される。このセンシング
アンプ９では、入力容量Ｃ１と検出容量Ｃｓ（板バネ１
と導体２間で形成される容量値）の比で出力電圧Ｖｏの
ゲインが設定され、静電容量型圧力センサ４で検出した
容量値Csの変化が電圧値に変換出力される。この時の出
力電圧値Ｖｏは、ほぼ次の式で表される。 Ｖｏ＝−Ｖｉ×Ｃ１／Ｃｓ
値／電圧値変換回路７においては、交流発振信号Ｖ１
は、バッファ１１を経由するとともに入力容量Ｃ１を介
してセンシングアンプ９に入力される。このセンシング
アンプ９では、入力容量Ｃ１と検出容量Ｃｓ（板バネ１
と導体２間で形成される容量値）の比で出力電圧Ｖｏの
ゲインが設定され、静電容量型圧力センサ４で検出した
容量値Csの変化が電圧値に変換出力される。この時の出
力電圧値Ｖｏは、ほぼ次の式で表される。 Ｖｏ＝−Ｖｉ×Ｃ１／Ｃｓ
【００１２】図３に図示した静電容量値／発振周波数変
換回路８においては、静電容量型圧力センサ４で検出し
た容量値Ｃｓの変化を発振周波数の変化として出力する
ものである。
換回路８においては、静電容量型圧力センサ４で検出し
た容量値Ｃｓの変化を発振周波数の変化として出力する
ものである。
【００１３】
【発明の効果】このような構成の圧力センサユニットで
は、従来は別々に配設して用いていた静電容量型圧力セ
ンサ４と静電容量値／電圧値変換回路７または静電容量
値／発振周波数変換回路８とを同一基板５上に配設した
ユニット構成なので、従来は必要とした接続用リード線
長さが短くなり、リード線による分布容量が小さくなっ
て、検出された微少な静電容量値がリード線の分布容量
や外部ノイズに起因する分布容量等の影響を受け難くく
なり、検出精度が向上するほか、圧力センサユニットを
任意の場所に配設して利用出来る効果が得られる。
は、従来は別々に配設して用いていた静電容量型圧力セ
ンサ４と静電容量値／電圧値変換回路７または静電容量
値／発振周波数変換回路８とを同一基板５上に配設した
ユニット構成なので、従来は必要とした接続用リード線
長さが短くなり、リード線による分布容量が小さくなっ
て、検出された微少な静電容量値がリード線の分布容量
や外部ノイズに起因する分布容量等の影響を受け難くく
なり、検出精度が向上するほか、圧力センサユニットを
任意の場所に配設して利用出来る効果が得られる。
【図１】本発明の実施形態にかかる圧力ユニットの構成
を示す説明図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）
は要部構成を示す断面図である。
を示す説明図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）
は要部構成を示す断面図である。
【図２】静電容量値／電圧値変換回路の一例を示す回路
構成図である。
構成図である。
【図３】静電容量値／発振周波数変換回路の一例を示す
回路構成図である。
回路構成図である。
【図４】静電容量型圧力センサの構成を示す説明図であ
る。
る。
１ 板バネ ２ 導体 ３Ａ，３Ｂ スペーサー ４ 静電容量型圧力センサ ５ 絶縁基板 ６ 突起 ７ 静電容量値／電圧値変換回路 ８ 静電容量値／発振周波数変換回路 ９ 増幅器 ９Ａ インバータ １０Ａ，１０Ｂ リード線 １１ バッファ Ｃ１ 入力容量 Ｃｓ 検出容量
Claims (1)
- 【請求項１】 りん青銅板からなる板バネ１と、絶縁基
板５上に形成した導体２部分とを対向させるとともに、
複数のスペーサー３Ａ，３Ｂを介して所定のギャップで
配置せしめてなる静電容量型圧力センサ４と、 前記板バネ１に印加する圧力の大きさを前記板バネ１と
導体２間の静電容量値の変化として検出するとともに、
前記静電容量値の変化を電圧または発振周波数に変換出
力する静電容量値／電圧値変換回路７（または静電容量
値／発振周波数変換回路８）と、を具備してなり、 前記静電容量型圧力センサ４の出力を前記絶縁基板５上
に一体に配設した静電容量値／電圧値変換回路７（８）
に直接入力するよう構成したことを特徴とする圧力セン
サユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103866A JP2001289724A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 圧力センサユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103866A JP2001289724A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 圧力センサユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289724A true JP2001289724A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18617499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000103866A Pending JP2001289724A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 圧力センサユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289724A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011134000A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Sony Corp | センサ装置及び情報処理装置 |
| WO2011125725A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 東海ゴム工業株式会社 | 静電容量型センサ装置および静電容量型センサの静電容量計測装置 |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103866A patent/JP2001289724A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011134000A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Sony Corp | センサ装置及び情報処理装置 |
| WO2011125725A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 東海ゴム工業株式会社 | 静電容量型センサ装置および静電容量型センサの静電容量計測装置 |
| JP5326042B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-10-30 | 東海ゴム工業株式会社 | 静電容量型センサ装置および静電容量型センサの静電容量計測装置 |
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