JP2005127950A

JP2005127950A - 圧力スイッチ／センサ装置

Info

Publication number: JP2005127950A
Application number: JP2003365864A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kunioka; 健治国岡; Takahiro Kurokawa; 隆浩黒川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】圧力が加えられる作用点がどこであっても確実に感応してスイッチングまたは変化量を表示でき、また、種々の要因による圧力変化を確実に検出してスイッチングまたは変化量を表示でき、しかも簡単な構造で廉価に製造販売できる圧力スイッチ／センサ装置を提供する。
【解決手段】外的および／または内的要因によって圧力に変化が生じたとき、閉鎖空間の圧力感知部材はその内部圧力が上昇し、これにより生じる圧力センサからの出力の変化を比較器により検出し、演算処理機で所定のスイッチングまたは変化量の表示を行わせる。所定時間内の平均値を基準値とすることは、なんらかの原因によって極めて短時間の変化を生じたときに誤作動が生じるのを回避する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力変化を感知することによってスイッチングまたはその変化量の表示を行うための圧力スイッチ／センサ装置に関する。

圧力変化を感知することによってスイッチングする装置としては、踏み板を浮遊状態に保持し、その下にマイクロスイッチを配置した自動ドア開閉用の踏み板スイッチ装置がある。この装置は、踏み板の下に設置されたマイクロスイッチが雨や埃等の影響を直接受けるために動作が不安定になり易く、また、マイクロスイッチ自体が感度調整機能を備えていないために踏み板に加えられる圧力の大きさや位置によっては踏み板が所要量の移動を行わず、マイクロスイッチが作動しない等の欠点を有しているものであり、それ故に最近の自動ドアでは採用されなくなっているのが実情である。

一方、圧力変化を感知してその変化量を表示する装置としては、踏み板に可変抵抗器を連結した構造の電子式体重計がある。この体重計は、踏み板の移動量によって抵抗値を変化させ、その変化量を重量に換算表示するため、簡単な構造であり、廉価に製造販売することができるという利点を有している反面、可変抵抗器の精度にバラツキがあるとか、立ち位置によって可変抵抗器の変化量が異なる等の理由により、精度的に劣るものとの認識の下で利用されているのが実情である。
http://info.tactnet.co.jp/copal/j/product/info.html

本発明は、圧力が加えられる作用点がどこであっても確実に感応してスイッチングまたは変化量の表示を行うことができ、また、種々の要因による圧力変化を確実に検出してスイッチングまたは変化量の表示を行うことができ、しかも簡単な構造で廉価に製造販売できる圧力スイッチ／センサ装置を提供しようとするものである。

本発明による圧力スイッチ／センサ装置は、圧力変化を電気信号に変換するための少なくとも１対の圧力センサと、各圧力センサの圧力検出口に装着される中空の弾性変形可能な圧力感知部材と、圧力センサからの電気信号の差を検出するための比較器と、比較器からの出力信号に基づいてスイッチングまたは変化量表示を行わせるための信号を出力する演算処理器とから構成される。圧力感知部材の一方はその内部が閉鎖された空間であり、他方の圧力感知部材の内部空間は外部に連通されており、検出すべき圧力変化は、本質的に、閉鎖空間を有する圧力感知部材に印加され、閉鎖空間を有する圧力感知部材の内部空間は気体または液体からなる流体により充満される。

外的および／または内的要因によって圧力に変化が生じたとき、閉鎖空間の圧力感知部材はその内部圧力が上昇する一方、開放空間の圧力感知部材の内部圧力には変化が生じない。これにより生じる各圧力センサからの出力の差を比較器により検出し、演算処理機で所定の作動を行わせる。ここにおいて、内部圧力に変化を生じさせる要因としては、圧力感知部材に直接的に加えられる圧力変化のほかに、周囲の温度変化、気圧変化、液圧変化等を挙げることができる。

本発明による圧力スイッチ／センサ装置はまた、圧力変化を電気信号に変換するための少なくとも１つの圧力センサと、圧力センサの圧力検出口に装着される中空の弾性変形可能な圧力感知部材と、圧力センサからの電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号に基づいてスイッチングまたは変化量表示を行わせるための信号を出力する演算処理器とから構成することもできる。この場合、圧力感知部材の内部は気体または液体からなる流体により充満された閉鎖空間である。また、演算処理器は計測前の所定時間にＡ／Ｄ変換器から送られてくるデジタル信号の値の平均値を常時計算して基準点とし、該基準点に対する変化量を演算するのが好ましい。

前述の適用形態で述べたのと同様に、外的および／または内的要因によって圧力に変化が生じたとき、閉鎖空間の圧力感知部材はその内部圧力が上昇し、これにより生じる圧力センサからの出力の変化を比較器により検出し、演算処理機で所定の作動を行わせる。所定時間内の平均値を基準値とすることは、なんらかの原因によって極めて短時間の変化を生じたときに誤作動が生じるのを回避する。

本発明によれる圧力スイッチ／センサ装置は、管状部材の閉鎖空間内の圧力変化を検出してスイッチングまたは変化量の表示を行うため、圧力変化を生ずる作用点が管状部材のどの位置であっても確実に検出することができる。また、管状部材の閉鎖空間内の流体の圧力を検知することによりスイッチングまたは変化量表示を行うため、外部からの要因のみならず、流体自体の直接的な圧力変化、例えば、温度変化や気圧変化等によって流体が膨張または収縮することによる圧力変化をも検出することができる。このことは、圧力変化を温度や気圧等の値に換算してスイッチングまたは表示できることを意味している。一方、構造的な観点から見ると、物理的な変化を検出するための機械的な稼働部分は管状部材のみであるため、廉価に製造販売することができるだけでなく、この管状部材の材質選定、取付作業を適切に行うことにより、高精度のスイッチングまたは変化量表示を行うことができる。さらに、その用途としては、従来技術において述べたような、自動ドア用踏み板式スイッチや体重計（重量計）のほかに、温度計や液量計等にも利用できる。

本発明の実施例による圧力スイッチ／センサ装置について、以下、説明する。

本発明の実施例による圧力スイッチ／センサ装置は、図１に示すように、圧力変化を電気信号に変換するための少なくとも１対の圧力センサ１０Ａおよび１０Ｂと、各圧力センサ１０Ａ、１０Ｂの圧力検出口１１にそれぞれ装着される中空の弾性変形可能な圧力感知部材２０Ａおよび２０Ｂと、圧力センサ１０Ａおよび１０Ｂからの電気信号の差を検出するための比較器３０と、比較器３０からの出力信号に基づいてスイッチングまたは変化量表示を行わせるための信号を出力する演算処理器４０とから構成される。

圧力センサ１０Ａおよび１０Ｂには、例えば、日本電産コパル電子株式会社製Ｐ‐２０００型圧力センサ等のような慣用の圧力センサが用いられる。また、比較器３０には慣用の差動増幅器が用いられ、演算処理器４０もまた本装置の用途に応じて選定された慣用のオペアンプ等が用いられる。

圧力感知部材の一方（２０Ａ）はその内部が閉鎖された空間であり、他方の圧力感知部材（２０Ｂ）の内部空間は外部に連通されている。検出すべき圧力変化は、本質的に、閉鎖空間を有する圧力感知部材に印加するように構成される。圧力感知部材２０Ａの閉鎖された内部空間は気体または液体からなる流体により充満されている。これに対し、圧力感知部材２０Ｂの開放された内部空間は、基本的に、圧力感知部材２０Ａの閉鎖空間に充満された流体と同じ流体により充満されるが、例えば、本装置を液量計として適用する場合、同一流体であると両圧力感知部材２０Ａおよび２０Ｂの内部空間の圧力に差が生じないため、異なった流体となるよう構成するのが好ましい。

圧力感知部材２０Ａおよび２０Ｂの形状は、パイプ状、袋状あるいはその他の適当な中空体形状に形成することができるが、弾性変形によってその内部空間の流体圧力が変化したとき、圧力センサにその変化を伝えることができるよう形成される。圧力感知部材２０Ａおよび２０Ｂ（本質的にはその内部空間）の寸法的な関係は、特に限定するものではないが、後述する比較器３０における圧力センサの出力の比較をより簡単にするために、実質的に同一の寸法関係となるように形成するのが好ましい。

上述の如く構成される本発明の圧力スイッチ／センサ装置は、閉鎖された内部空間の圧力感知部材２０Ａが感知すべき圧力変化の影響を受ける一方、開放された内部空間の圧力感知部材２０Ｂは圧力変化の影響を受けない。このため、外的および／または内的要因によって圧力感知部材が受ける圧力に変化が生じたとき、閉鎖空間の圧力感知部材２０Ａはその内部圧力が上昇する一方、開放空間の圧力感知部材２０Ｂの内部圧力には変化が生じない。これにより生じる各圧力センサ１０Ａ、１０Ｂからの出力の差は比較器３０によって検出され、検出された出力差信号は演算処理機４０によって演算処理され、所定の目的のための作動信号に変換される。ここにおいて、内部圧力に変化を生じさせる要因としては、圧力感知部材に直接的に加えられる圧力変化のほかに、周囲の温度変化、気圧変化、液圧変化等を挙げることができる。

演算処理機４０での演算処理は、本装置の使用目的が圧力スイッチである場合、所定の値の圧力変化に対応する出力値が送られてきたか否かを判別することにより行われ、重量計や液量計等のような変化量の表示に用いられる場合、目的の変化量に換算することにより行われる。このとき、開放空間側の圧力センサ１０Ｂからの出力はその圧力感知部材２０Ｂが閉鎖空間側の圧力感知部材２０Ａと実質的に同一条件下に置かれることにより基準値またはゼロ点として機能することになる。至当の如く、演算処理器４０からの出力は、圧力スイッチの場合、所定のスイッチング回路（図示なし）に送られ、変化量の表示の場合、表示器（図示なし）に送られて変化量を表示する。

図２は本発明の別の実施例による圧力スイッチ／センサ装置を示す図である。本実施例における装置は、前記実施例において用いられている開放空間側の圧力スイッチ１０Ｂおよび圧力感知部材２０Ｂを備えていない点、比較器３０の代わりにＡ／Ｄ変換器５０を備えている点並びに演算処理器４０がデジタル演算処理を行う点を除き、前記実施例と同様に構成される。

本実施例の装置では、前記実施例において開放空間側の圧力スイッチ１０Ｂが担当していた基準点は、閉鎖空間の圧力感知部材２０Ｂを備えた圧力センサ１０Ａの出力値を、作動時点より所定時間前、例えば、１０秒前から計測し、その平均値を基準点として設定することにより処理される。すなわち、過去の出力値を所定時間分だけ常に保存し、圧力変動が生じたとき、そのときの過去分の出力平均値を基準値として処理することになる。これは、実際の使用条件下では、温度や気圧等の周囲環境条件の変化によって圧力感知部材２０Ａの閉鎖空間内の圧力が変化しているため、圧力センサ１０Ａの出力値は一定の値ではないことに対する解決策であり、これにより、局部的な微細な変動による誤作動の発生を回避する。

本発明の装置は、上述したように、基本的に、圧力検出部材の閉鎖空間内の圧力変化量を検出して作動するものであるため、このような変化を発生させるような適用形態であればとせのような形態にも適用でき、また、圧力変化によって作動するスイッチとしても、圧力変化量またはそれを発生させる要因の変化量を表示するための測定装置としても利用できる。

本発明の実施例による圧力スイッチ／センサ装置のブロック図である。本発明の別の実施例による圧力スイッチ／センサ装置のブロック図である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ圧力センサ１１圧力検出口
２０Ａ，２０Ｂ圧力感知部材３０比較器
４０演算処理器５０Ａ／Ｄ変換器

Claims

圧力変化を電気信号に変換するための少なくとも１対の圧力センサと、
各圧力センサの圧力検出口に装着される中空の弾性変形可能な圧力感知部材と、
圧力センサからの電気信号の差を検出するための比較器と、
比較器からの出力信号に基づいてスイッチングまたは変化量表示を行わせるための信号を出力する演算処理器と
から構成され、
前記圧力感知部材の一方はその内部が閉鎖された空間であり、他方の圧力感知部材の内部空間は外部に連通されており、検出すべき圧力変化は本質的に前記閉鎖空間を有する圧力感知部材に印加され、閉鎖空間を有する圧力感知部材の内部空間は気体または液体からなる流体により充満され、
圧力スイッチ／センサ装置。
圧力変化を電気信号に変換するための少なくとも１つの圧力センサと、
圧力センサの圧力検出口に装着される中空の弾性変形可能な圧力感知部材と、
圧力センサからの電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号に基づいてスイッチングまたは変化量表示を行わせるための信号を出力する演算処理器と
から構成され、
前記圧力感知部材の内部は気体または液体からなる流体により充満された閉鎖空間である、
圧力スイッチ／センサ装置。
前記演算処理器は計測前の一定時間にＡ／Ｄ変換器から送られてくるデジタル信号の値の平均値を常時計算して基準点とし、該基準点に対する変化量を演算する、請求項２に記載の圧力スイッチ／センサ装置。