JP2012002540A - Sensor output correction circuit and correction method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain linearity between a curvature given to a curvature sensor using a solid polymer electrolyte and an output voltage from the curvature sensor.SOLUTION: A sensor output correction circuit 100 corrects the output voltage which is output by a sensor 200 having a pair of electrodes and a solid polymer electrolyte layer formed between the electrodes, based on the given curvature. The sensor output correction circuit includes a monitoring circuit 102 for monitoring the variation quantity of the output voltage; a state determination circuit 103 for determining that the sensor is in a static state when the variation quantity is smaller than a prescribed value, and sets a target voltage; and a correction current generation circuit 104 for injecting, to the sensor 200, an amount of electric charges corresponding to a deviation between the output voltage and the target voltage so as to make the output voltage closer to the target voltage, when the static state is determined.

Description

本発明はセンサ出力補正回路及び補正方法に関し、特に固体高分子電解質を用いた曲率センサ用の補正回路及び補正方法に関する。   The present invention relates to a sensor output correction circuit and a correction method, and more particularly to a correction circuit and a correction method for a curvature sensor using a solid polymer electrolyte.

近年、医療介護機器、産業用ロボット、パーソナルロボットなどの分野において、小型で軽量なセンサの必要性が高まっている。また、歪センサ、振動センサとして、複雑な形状の構造物に設置可能な軽量かつ可撓性を有するセンサの必要性が高まっている。   In recent years, in the fields of medical care equipment, industrial robots, personal robots, etc., there is an increasing need for small and lightweight sensors. In addition, as a strain sensor and a vibration sensor, there is an increasing need for a lightweight and flexible sensor that can be installed in a complex-shaped structure.

このような軽量かつ可撓性を有するセンサとして、特許文献1には、固体高分子電解質(SPE:Solid Polymer Electrolyte)、特に、非水系高分子固体電解質を用いた変形センサが開示されている。このセンサは、センサ素子の変形により起電力を生じるものである。また、非水系高分子固体電解質を用いているため、空気中において安定して高い応答感度を有する。   As such a light and flexible sensor, Patent Document 1 discloses a deformation sensor using a solid polymer electrolyte (SPE), particularly a non-aqueous polymer solid electrolyte. This sensor generates an electromotive force by deformation of the sensor element. Moreover, since a non-aqueous polymer solid electrolyte is used, it has high response sensitivity stably in the air.

また、特許文献1に記載の変形センサでは、非特許文献1に記載の通り、可撓性を有するセンサに付与される曲率と、センサからの出力電圧との間に比例関係(線形性)を有することが知られている。そのため、特許文献1に記載の変形センサの具体的用途としては、曲率(曲げ変形)センサが特に有望視されている。この曲率センサは、広範囲の曲率を検出することができる。また、変形を保持した場合、略一定の電圧を発生し続けることができる。さらには、バイアス電圧が不要であるため、低消費電力であるなどの特徴を有している。   Further, in the deformation sensor described in Patent Document 1, as described in Non-Patent Document 1, there is a proportional relationship (linearity) between the curvature imparted to the flexible sensor and the output voltage from the sensor. It is known to have. Therefore, as a specific application of the deformation sensor described in Patent Document 1, a curvature (bending deformation) sensor is particularly promising. This curvature sensor can detect a wide range of curvature. In addition, when the deformation is maintained, a substantially constant voltage can be continuously generated. Furthermore, since a bias voltage is not required, the power consumption is low.

国際公開第2009/096419号パンフレットInternational Publication No. 2009/096419 Pamphlet

大槻、外2名、「固体高分子電解質を用いた曲率センサの特性評価」、第18回MAGDAコンファレンスin東京、電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス講演論文集、2009年、p.165−170Otsuki and two others, “Characteristic Evaluation of Curvature Sensor Using Solid Polymer Electrolyte”, 18th MAGDA Conference in Tokyo, Conference on Electromagnetic Phenomena and Electromagnetic Force, 2009, p. 165-170

図10は、本発明が解決しようとする課題を説明するための模式的グラフである。図10の横軸は時間、縦軸は曲率センサの出力電圧である。一定時間間隔において、同一の曲率を繰り返し付与した場合を示している。図10に示すように、繰り返し回数が増えると、同一の曲率を付与しているにも関わらず、出力電圧が徐々に降下している。即ち、曲率センサに付与される曲率と、曲率センサからの出力電圧との間の線形性が保持されないという問題があった。   FIG. 10 is a schematic graph for explaining the problem to be solved by the present invention. In FIG. 10, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output voltage of the curvature sensor. The case where the same curvature is repeatedly given in the fixed time interval is shown. As shown in FIG. 10, when the number of repetitions increases, the output voltage gradually decreases despite the same curvature being applied. That is, there is a problem that the linearity between the curvature applied to the curvature sensor and the output voltage from the curvature sensor is not maintained.

本発明は上記に鑑みなされたものであり、固体高分子電解質を用いた曲率センサに付与される曲率と曲率センサからの出力電圧との間の線形性を保持するためのセンサ出力補正回路及び補正方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a sensor output correction circuit and correction for maintaining linearity between a curvature applied to a curvature sensor using a solid polymer electrolyte and an output voltage from the curvature sensor. It aims to provide a method.

本発明に係る第1の態様は、
一対の電極と、
前記一対の電極間に形成された固体高分子電解質層と、を備えたセンサが、
付与された曲率に応じて出力する出力電圧を補正する補正回路であって、
前記出力電圧の変化量を監視する監視回路と、
前記変化量が所定の基準値よりも小さい場合、前記センサが静止状態であると判定し、目標電圧を設定する状態判定回路と、
前記静止状態であると判定された場合、前記センサに対し前記出力電圧が前記目標電圧に近づく方向に前記出力電圧と前記目標電圧とのずれに応じた量の電荷を注入する補正電流生成回路と、を備えるセンサ出力補正回路である。
これにより、センサに付与される曲率とセンサからの出力電圧との間の線形性を保持することができる。
A first aspect according to the present invention includes:
A pair of electrodes;
A sensor comprising a solid polymer electrolyte layer formed between the pair of electrodes,
A correction circuit that corrects an output voltage to be output according to a given curvature,
A monitoring circuit for monitoring the amount of change in the output voltage;
When the amount of change is smaller than a predetermined reference value, it is determined that the sensor is in a stationary state, and a state determination circuit that sets a target voltage;
A correction current generating circuit for injecting an amount of electric charge corresponding to a difference between the output voltage and the target voltage in a direction in which the output voltage approaches the target voltage when it is determined that the sensor is in the stationary state; , A sensor output correction circuit.
Thereby, the linearity between the curvature provided to the sensor and the output voltage from the sensor can be maintained.

本発明に係る第2の態様は、前記第1の態様において、
前記状態判定回路は、前記変化量が所定の基準値よりも大きい場合、前記センサが動作状態であると判定し、
前記動作状態であると判定された場合、前記補正電流生成回路は、前記センサに対し前記変化量を緩和する方向に電荷を注入することを特徴とするセンサ出力補正回路である。
これにより、より確実に、センサに付与される曲率とセンサからの出力電圧との間の線形性を保持することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect,
The state determination circuit determines that the sensor is in an operating state when the amount of change is greater than a predetermined reference value.
When it is determined that the sensor is in the operating state, the correction current generation circuit is a sensor output correction circuit that injects electric charges into the sensor in a direction that reduces the amount of change.
Thereby, the linearity between the curvature provided to a sensor and the output voltage from a sensor can be hold | maintained more reliably.

本発明に係る第3の態様は、前記第2の態様において、
前記動作状態であると判定された場合、前記センサに対し注入される前記電荷の量が、前記変化量によらず一定であることを特徴とするセンサ出力補正回路である。
これにより、より迅速に補正することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect,
When it is determined that the sensor is in the operating state, the amount of the electric charge injected into the sensor is constant irrespective of the amount of change.
Thereby, it can correct | amend more rapidly.

本発明に係る第4の態様は、前記第1〜3のいずれかの態様において、
前記静止状態であると判定された場合、前記センサに対し注入される前記電荷の量が、PWM制御されることを特徴とするセンサ出力補正回路である。PWM制御は、具体的な制御方法として好適である。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects,
When it is determined that the sensor is in a stationary state, the amount of the electric charge injected into the sensor is PWM-controlled. PWM control is suitable as a specific control method.

本発明に係る第5の態様は、前記第1〜4のいずれかの態様において、
前記監視回路が積分回路を含むことを特徴とするセンサ出力補正回路である。具体的回路構成として好適である。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects,
A sensor output correction circuit, wherein the monitoring circuit includes an integration circuit. It is suitable as a specific circuit configuration.

本発明に係る第6の態様は、前記第1〜5のいずれかの態様において、
前記監視回路が微分回路を含むことを特徴とするセンサ出力補正回路である。具体的回路構成として好適である。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects,
A sensor output correction circuit, wherein the monitoring circuit includes a differentiation circuit. It is suitable as a specific circuit configuration.

本発明に係る第7の態様は、前記第1〜6のいずれかの態様において、
前記固体高分子電解質層が非水系高分子固体電解質層であることを特徴とするセンサ出力補正回路である。具体的回路構成として好適である。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects,
2. The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein the solid polymer electrolyte layer is a non-aqueous polymer solid electrolyte layer. It is suitable as a specific circuit configuration.

本発明に係る第8の態様は、
一対の電極と、
前記一対の電極間に形成された固体高分子電解質層と、を備えたセンサが、
付与された曲率に応じて出力する出力電圧を補正する補正方法であって、
前記出力電圧の変化量を監視するステップと、
前記変化量が所定の基準値よりも小さい場合、前記センサが静止状態であると判定し、目標電圧を設定するステップと、
前記静止状態であると判定した場合、前記センサに対し前記出力電圧が前記目標電圧に近づく方向に前記出力電圧と前記目標電圧とのずれに応じた量の電荷を注入するステップと、を備えるセンサ出力補正方法である。
これにより、センサに付与される曲率とセンサからの出力電圧との間の線形性を保持することができる。
An eighth aspect according to the present invention is as follows.
A pair of electrodes;
A sensor comprising a solid polymer electrolyte layer formed between the pair of electrodes,
A correction method for correcting an output voltage to be output according to a given curvature,
Monitoring the amount of change in the output voltage;
When the amount of change is smaller than a predetermined reference value, determining that the sensor is stationary and setting a target voltage;
A step of injecting an amount of electric charge corresponding to a difference between the output voltage and the target voltage in a direction in which the output voltage approaches the target voltage when it is determined that the sensor is in a stationary state. This is an output correction method.
Thereby, the linearity between the curvature provided to the sensor and the output voltage from the sensor can be maintained.

本発明に係る第9の態様は、前記第8の態様において、
前記変化量が所定の基準値よりも大きい場合、前記センサが動作状態であると判定するステップと、
前記動作状態であると判定した場合、前記センサに対し前記変化量を緩和する方向に電荷を注入するステップと、を更に備えることを特徴とするセンサ出力補正方法である。
これにより、より確実に、センサに付与される曲率とセンサからの出力電圧との間の線形性を保持することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect,
Determining that the sensor is in an operating state if the amount of change is greater than a predetermined reference value;
And a step of injecting electric charge in a direction to mitigate the amount of change when the sensor is determined to be in the operation state.
Thereby, the linearity between the curvature provided to a sensor and the output voltage from a sensor can be hold | maintained more reliably.

本発明に係る第10の態様は、前記第9の態様において、
前記動作状態であると判定した場合、前記センサに対し注入する前記電荷の量が、前記変化量によらず一定とすることを特徴とするセンサ出力補正方法である。
これにより、より迅速に補正することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect,
In the sensor output correction method, when it is determined that the sensor is in the operation state, the amount of the electric charge injected into the sensor is constant regardless of the amount of change.
Thereby, it can correct | amend more rapidly.

本発明に係る第11の態様は、前記第8〜10のいずれかの態様において、
前記静止状態であると判定した場合、前記センサに対し注入する前記電荷の量を、PWM制御することを特徴とするセンサ出力補正方法である。PWM制御は、具体的な制御方法として好適である。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the eighth to tenth aspects,
In the sensor output correction method, the amount of the electric charge injected into the sensor is subjected to PWM control when it is determined that the sensor is in the stationary state. PWM control is suitable as a specific control method.

本発明に係る第12の態様は、前記第8〜11のいずれかの態様において、
前記固体高分子電解質層が非水系高分子固体電解質層であることを特徴とするセンサ出力補正回路である。特に非水系高分子固体電解質層を用いたセンサの出力電圧の補正方法として好適である。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the eighth to eleventh aspects,
2. The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein the solid polymer electrolyte layer is a non-aqueous polymer solid electrolyte layer. It is particularly suitable as a method for correcting the output voltage of a sensor using a non-aqueous polymer solid electrolyte layer.

本発明によれば、固体高分子電解質を用いた曲率センサに付与される曲率と曲率センサからの出力電圧との間の線形性を保持するためのセンサ出力補正回路及び補正方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a sensor output correction circuit and a correction method for maintaining linearity between a curvature applied to a curvature sensor using a solid polymer electrolyte and an output voltage from the curvature sensor. it can.

実施の形態1に係る補正回路を備えた曲率センサのブロック図である。2 is a block diagram of a curvature sensor including a correction circuit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る補正方法を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a correction method according to the first embodiment. 実施の形態1に係る補正回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the correction circuit according to the first embodiment. 実施例及び比較例に係る曲率センサ200の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the curvature sensor 200 which concerns on an Example and a comparative example. 出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与し続けた場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of continuing providing the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 450 microvolts. 出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与し続けた場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of continuing providing the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 450 microvolts. 出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与した後、この曲げ変形を解除した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of canceling this bending deformation, after giving the amount of bending deformation (curvature) which becomes about 450 microvolts of output voltage. 出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与した後、この曲げ変形を解除した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of canceling this bending deformation, after giving the amount of bending deformation (curvature) which becomes about 450 microvolts of output voltage. 出力電圧が75μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約1秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of giving repeatedly the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 75 microvolts about every 1 second. 出力電圧が75μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約1秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of giving repeatedly the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 75 microvolts about every 1 second. 出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of giving repeatedly the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 250 microvolts about every 2 seconds. 出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage at the time of giving repeatedly the bending deformation amount (curvature) from which an output voltage will be about 250 microvolts about every 2 seconds. 出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に5段階に分割して繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage when the amount of bending deformation (curvature) in which an output voltage becomes about 250 microvolts is divided and given repeatedly in five steps about every 2 seconds. 出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に5段階に分割して繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output voltage when the amount of bending deformation (curvature) in which an output voltage becomes about 250 microvolts is divided and given repeatedly in five steps about every 2 seconds. 本発明が解決しようとする課題を説明するための模式的グラフである。It is a typical graph for explaining a subject which the present invention tends to solve.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

(実施の形態1)
図1を参照して本発明の第1の実施の形態に係る補正回路を備えた曲率センサについて説明する。図1は、実施の形態1に係る補正回路を備えた曲率センサのブロック図である。図1に示す補正回路100は、A/D(アナログ/デジタル)変換回路101、積分回路102、積分結果判定回路103、補正電流生成回路104を備えている。曲率センサ200は、上部電極202a、下部電極202b、SPE層201を備えている。
(Embodiment 1)
A curvature sensor provided with a correction circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a curvature sensor including a correction circuit according to the first embodiment. The correction circuit 100 shown in FIG. 1 includes an A / D (analog / digital) conversion circuit 101, an integration circuit 102, an integration result determination circuit 103, and a correction current generation circuit 104. The curvature sensor 200 includes an upper electrode 202a, a lower electrode 202b, and an SPE layer 201.

図1には、曲率センサ200の模式的断面図が示されている。SPE層201は、非水系高分子固体電解質層である。具体的な非水系高分子固体電解質としては、例えば、特許文献1や特開2007-336790号公報に開示された公知の非水系高分子固体電解質を用いることができる。SPE層201は、上部電極202aと、下部電極202bとに挟持されている。ここで、上部電極202a及び下部電極202bとしては、例えば、特許文献1に開示された公知の炭素電極を用いることができる。そして、この上部電極202a及び下部電極202bの外側表面には、例えば銀ペーストなどの導電材料が塗布されている(不図示)。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the curvature sensor 200. The SPE layer 201 is a non-aqueous polymer solid electrolyte layer. As a specific non-aqueous polymer solid electrolyte, for example, a known non-aqueous polymer solid electrolyte disclosed in Patent Document 1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-336790 can be used. The SPE layer 201 is sandwiched between the upper electrode 202a and the lower electrode 202b. Here, as the upper electrode 202a and the lower electrode 202b, for example, a known carbon electrode disclosed in Patent Document 1 can be used. A conductive material such as silver paste is applied to the outer surfaces of the upper electrode 202a and the lower electrode 202b (not shown).

実際の曲率センサ200は、フィルム状であって、可撓性を有している。このフィルム状の曲率センサ200自体を曲げ変形する、即ち、曲率センサ200に曲率を付与すると、曲率に応じた起電力が発生する。つまり、図1に示すように、曲率センサ200に曲率を付与すると、曲率に応じた起電力Vaが、上部電極202aと下部電極202bとの間に発生する。これまでの曲率センサ200は、曲率に応じた起電力Vaを検出するのみであった。ここで、曲率センサ200をある一方向に曲げた場合の起電力が正の値である場合、その反対方向に曲げた場合の起電力は負の値となる。   The actual curvature sensor 200 has a film shape and is flexible. When this film-like curvature sensor 200 itself is bent and deformed, that is, when a curvature is given to the curvature sensor 200, an electromotive force corresponding to the curvature is generated. That is, as shown in FIG. 1, when a curvature is applied to the curvature sensor 200, an electromotive force Va corresponding to the curvature is generated between the upper electrode 202a and the lower electrode 202b. The conventional curvature sensor 200 only detects an electromotive force Va according to the curvature. Here, when the electromotive force when the curvature sensor 200 is bent in a certain direction is a positive value, the electromotive force when bent in the opposite direction is a negative value.

これに対し、本実施の形態に係る曲率センサ200には、補正回路100が接続されている。上述の通り、図1に示す補正回路100は、A/D変換回路101、積分回路102、積分結果判定回路103、補正電流生成回路104を備えている。A/D変換回路101には、曲率センサ200において発生したアナログ起電力Vaが入力される。   On the other hand, the correction circuit 100 is connected to the curvature sensor 200 according to the present embodiment. As described above, the correction circuit 100 illustrated in FIG. 1 includes the A / D conversion circuit 101, the integration circuit 102, the integration result determination circuit 103, and the correction current generation circuit 104. The analog electromotive force Va generated in the curvature sensor 200 is input to the A / D conversion circuit 101.

A/D変換回路101は、このアナログ起電力Vaをデジタル出力電圧Vdに変換し、出力する。このデジタル出力電圧Vdが測定値としてモニターされる。つまり、このデジタル出力電圧Vdから測定対象である曲率を逆算することができる。   The A / D conversion circuit 101 converts the analog electromotive force Va into a digital output voltage Vd and outputs it. This digital output voltage Vd is monitored as a measured value. That is, the curvature as the measurement target can be calculated backward from the digital output voltage Vd.

他方、A/D変換回路101から出力されたデジタル出力電圧Vdは、積分回路102に入力される。積分回路102は、所定の期間毎にデジタル出力電圧Vdを積分する。そして、積分回路102から出力された積分結果が、積分結果判定回路103に入力される。   On the other hand, the digital output voltage Vd output from the A / D conversion circuit 101 is input to the integration circuit 102. The integrating circuit 102 integrates the digital output voltage Vd every predetermined period. Then, the integration result output from the integration circuit 102 is input to the integration result determination circuit 103.

積分結果判定回路103は、出力電圧の変化量が大きい場合つまり所定の基準値以上の場合、曲率センサ200が動作状態にあると判断する。一方、出力電圧の変化量が小さい場合つまり所定の基準値より小さい場合、曲率センサ200が静止状態にあると判断する。   The integration result determination circuit 103 determines that the curvature sensor 200 is in an operating state when the change amount of the output voltage is large, that is, when the output voltage is greater than or equal to a predetermined reference value. On the other hand, when the change amount of the output voltage is small, that is, smaller than the predetermined reference value, it is determined that the curvature sensor 200 is in a stationary state.

動作状態にあると判断した場合、積分結果判定回路103は、出力電圧の変化を緩和する方向を示す極性信号s1を生成する。この極性信号s1に応じて補正電流生成回路104から出力される補正電流の方向つまり補正電流I1又はI2のいずれかが選択される。また、この場合、積分結果判定回路103は、一定の電荷量を出力するためのパルス幅制御信号s2を生成する。   If it is determined that the operation state is established, the integration result determination circuit 103 generates the polarity signal s1 indicating the direction in which the change in the output voltage is relaxed. The direction of the correction current output from the correction current generation circuit 104, that is, either the correction current I1 or I2 is selected in accordance with the polarity signal s1. In this case, the integration result determination circuit 103 generates a pulse width control signal s2 for outputting a constant charge amount.

一方、静止状態にあると判断した場合、積分結果判定回路103は、その静止状態における出力電圧のレンジに対応した設定制御変動幅上下の近い方に目標電圧を設定する。そして、出力電圧の積分結果と目標電圧の積分結果との差の極性つまりその差が正の値か負の値かに応じた極性信号s1を生成する。具体的には、極性信号s1は出力電圧を目標電圧に近づける方向を示す信号である。また、この場合、積分結果判定回路103は、出力電圧の積分結果と目標電圧の積分結果との差の大きさ(絶対値)に応じたパルス幅制御信号s2を生成する。   On the other hand, if it is determined that it is in the stationary state, the integration result determining circuit 103 sets the target voltage closer to the upper and lower setting control fluctuation ranges corresponding to the output voltage range in the stationary state. Then, a polarity signal s1 corresponding to the polarity of the difference between the integration result of the output voltage and the integration result of the target voltage, that is, whether the difference is a positive value or a negative value is generated. Specifically, the polarity signal s1 is a signal indicating the direction in which the output voltage approaches the target voltage. In this case, the integration result determination circuit 103 generates the pulse width control signal s2 corresponding to the magnitude (absolute value) of the difference between the integration result of the output voltage and the integration result of the target voltage.

補正電流生成回路104には、極性信号s1及びパルス幅制御信号s2が入力される。補正電流生成回路104は、極性信号s1に応じて、補正電流I1又はI2のいずれかの補正電流を出力する。例えば、デジタル信号である極性信号s1がHの場合、上部電極202aに供給される補正電流I1が補正電流生成回路104から出力されるとする。ここで、下部電極202bに供給される補正電流I2が補正電流生成回路104から出力されることはない。反対に、極性信号s1がLの場合、上部電極202aに供給される補正電流I1は補正電流生成回路104から出力されず、下部電極202bに供給される補正電流I2のみが補正電流生成回路104から出力される。   The polarity signal s1 and the pulse width control signal s2 are input to the correction current generation circuit 104. The correction current generation circuit 104 outputs one of the correction currents I1 and I2 according to the polarity signal s1. For example, when the polarity signal s1 that is a digital signal is H, the correction current I1 supplied to the upper electrode 202a is output from the correction current generation circuit 104. Here, the correction current I2 supplied to the lower electrode 202b is not output from the correction current generation circuit 104. Conversely, when the polarity signal s1 is L, the correction current I1 supplied to the upper electrode 202a is not output from the correction current generation circuit 104, and only the correction current I2 supplied to the lower electrode 202b is output from the correction current generation circuit 104. Is output.

また、補正電流生成回路104は、パルス幅制御信号s2に応じた時間だけ一定値の補正電流I1又はI2を出力する。即ち、PWM制御により曲率センサ200への注入電荷量が制御される。ここで、積分結果判定回路103により動作状態にあると判断された場合、補正電流生成回路104は、パルス幅制御信号s2に応じて一定時間、一定値の補正電流I1又はI2を出力する。つまり、常に一定量の電荷が曲率センサ200へ注入される。一定量の電荷を、時間依存的に注入することにより、ヒステリシスの少ないまた急峻な変動がない迅速な補正をすることができる。   Further, the correction current generation circuit 104 outputs a correction current I1 or I2 having a constant value for a time corresponding to the pulse width control signal s2. That is, the amount of charge injected into the curvature sensor 200 is controlled by PWM control. Here, when it is determined that the integration result determination circuit 103 is in the operating state, the correction current generation circuit 104 outputs the correction current I1 or I2 having a constant value for a predetermined time according to the pulse width control signal s2. That is, a certain amount of charge is always injected into the curvature sensor 200. By injecting a certain amount of charge in a time-dependent manner, it is possible to make a quick correction with little hysteresis and no steep fluctuation.

一方、積分結果判定回路103により静止状態にあると判断された場合、出力電圧の積分結果と目標電圧の積分結果との差が大きければ、一定値の補正電流I1又はI2が出力される時間が長くなり、曲率センサ200へ注入される電荷量が多くなる。反対に、出力電圧の積分結果と目標電圧の積分結果との差が小さければ、一定値の補正電流I1又はI2が出力される時間も短くなり、曲率センサ200へ注入される電荷量も少なくなる。   On the other hand, if it is determined by the integration result determination circuit 103 that there is a stationary state, if the difference between the integration result of the output voltage and the integration result of the target voltage is large, the time for which the correction current I1 or I2 having a constant value is output As a result, the amount of charge injected into the curvature sensor 200 increases. On the contrary, if the difference between the integration result of the output voltage and the integration result of the target voltage is small, the time during which the correction current I1 or I2 having a constant value is output is shortened, and the amount of charge injected into the curvature sensor 200 is also reduced. .

上述のように、曲率センサ200は、曲率を一定に保持した場合、その曲率に応じた略一定の起電力を出力し続ける。しかしながら、厳密には長時間保持すると、例えば正の起電力の場合、徐々に起電力が減少し、曲率と起電力との線形性が悪化するという問題があった。しかしながら、当該補正電流を曲率センサ200に供給することにより、一定の起電力に保持することができる。従って、曲率と起電力との線形性を保持することができる。   As described above, when the curvature sensor 200 keeps the curvature constant, the curvature sensor 200 continues to output a substantially constant electromotive force according to the curvature. However, strictly speaking, when it is held for a long time, for example, in the case of a positive electromotive force, there is a problem that the electromotive force gradually decreases and the linearity between the curvature and the electromotive force deteriorates. However, by supplying the correction current to the curvature sensor 200, a constant electromotive force can be maintained. Therefore, the linearity between the curvature and the electromotive force can be maintained.

上述の曲率を一定に保持した場合のように、出力電圧の変化量が小さい場合、補正電流生成回路104は、出力電圧の目標電圧からのずれに応じた電荷量を曲率センサ200へ出力する。これに対し、出力電圧の変化量が大きく、所定の基準値を超えるような場合、この電圧変動を緩和するように、出力電圧の変化量によらず一定の電荷を曲率センサ200へ出力する。この場合の一定の注入電荷量は適宜調整の上、決定すればよい。   When the change amount of the output voltage is small as in the case where the curvature is held constant, the correction current generation circuit 104 outputs a charge amount corresponding to the deviation of the output voltage from the target voltage to the curvature sensor 200. On the other hand, when the change amount of the output voltage is large and exceeds a predetermined reference value, a constant charge is output to the curvature sensor 200 regardless of the change amount of the output voltage so as to alleviate this voltage fluctuation. In this case, the fixed injection charge amount may be determined after appropriate adjustment.

出力電圧の変化量が所定の基準値を超えた場合とは、具体的には、例えば、曲げ変形を加えている時や曲げ変形を解除した時である。このような場合、立ち上がりのオーバーシュートや立ち下がりのオーバーシュートが発生する。しかしながら、当該補正電流を曲率センサ200に供給することにより、このようなオーバーシュートを緩和することができる。これにより、さらに高精度に曲率と起電力との線形性を保持することができる。   The case where the change amount of the output voltage exceeds a predetermined reference value is specifically, for example, when bending deformation is applied or when bending deformation is released. In such a case, a rising overshoot or a falling overshoot occurs. However, such overshoot can be reduced by supplying the correction current to the curvature sensor 200. Thereby, the linearity between the curvature and the electromotive force can be maintained with higher accuracy.

また、本実施の形態に係る補正回路100は、曲率センサ200の電極端子に直接接続されるものであって、曲率センサ200自体に何らかの変更を必要とするものではない。そのため、曲率センサ200の有する、薄さ、軽さ、可撓性などの特長が損なわれることがない。また通常考えられる補正方法のように、曲率センサ200において発生した起電力をアルゴニズムに則った数学的な演算処理をして出力する必要がない。そのことにより、出力電圧を補正電荷により制御しながら出力することができるため、リアルタイム性に優れている。さらに、本発明に係る補正方法は、曲率センサ200を構成する固体高分子電解質の特性を踏まえて、これに直接電荷を注入するという極めて独創的な手法である。   Moreover, the correction circuit 100 according to the present embodiment is directly connected to the electrode terminal of the curvature sensor 200 and does not require any change in the curvature sensor 200 itself. Therefore, features such as thinness, lightness, and flexibility of the curvature sensor 200 are not impaired. Further, unlike the normally considered correction method, it is not necessary to output the electromotive force generated in the curvature sensor 200 by performing mathematical arithmetic processing in accordance with the algorithm. As a result, the output voltage can be output while being controlled by the correction charge, which is excellent in real time. Furthermore, the correction method according to the present invention is a very original method in which charges are directly injected into the solid polymer electrolyte that constitutes the curvature sensor 200 based on the characteristics of the solid polymer electrolyte.

次に、図2を用いて本実施の形態に係る補正方法について説明する。図2は、実施の形態1に係る補正方法を説明するためのフローチャートである。図2に示すように、出力電圧の変化量をモニターする(ステップST1)。図1の例では、積分回路102により出力電圧の変化量をモニターする。次に、出力電圧の変化量が基準値以下であるか否かを判定する(ステップST2)。図1の例では、積分結果判定回路103により判定する。   Next, the correction method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart for explaining the correction method according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the amount of change in the output voltage is monitored (step ST1). In the example of FIG. 1, the change amount of the output voltage is monitored by the integration circuit 102. Next, it is determined whether or not the change amount of the output voltage is equal to or less than a reference value (step ST2). In the example of FIG. 1, the integration result determination circuit 103 determines.

ここで、出力電圧の変化量が大きく、基準値以下でなければ(ステップST2NO)、動作状態にあると判断し、出力電圧の変化を緩和する方向に一定量の電荷を曲率センサ200へ注入する(ステップST3)。そして、再度ステップST1へ戻り、出力電圧の変化量を測定する。   Here, if the change amount of the output voltage is not large and not less than the reference value (NO in step ST2), it is determined that the operation state is established, and a certain amount of charge is injected into the curvature sensor 200 in a direction to mitigate the change of the output voltage. (Step ST3). And it returns to step ST1 again and the variation | change_quantity of an output voltage is measured.

一方、出力電圧の変化量が小さく、基準値以下であれば(ステップST2YES)、静止状態にあると判断し、目標電圧を設定すると共に出力電圧と目標電圧とのずれを計算する(ステップST4)。そして、この出力電圧と目標電圧とのずれに応じた量の電荷を、出力電圧が目標電圧に近づく方向に注入する(ステップST5)。そして、再度ステップST1へ戻り、出力電圧の変化量を測定する。   On the other hand, if the amount of change in the output voltage is small and not more than the reference value (YES in step ST2), it is determined that it is in a stationary state, the target voltage is set, and the deviation between the output voltage and the target voltage is calculated (step ST4). . Then, an amount of charge corresponding to the difference between the output voltage and the target voltage is injected in the direction in which the output voltage approaches the target voltage (step ST5). And it returns to step ST1 again and the variation | change_quantity of an output voltage is measured.

次に、図3を用いて図1の補正回路100の動作について説明する。図3は、実施の形態1に係る補正回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図3に示したのは、出力電圧の変化量が小さい場合であって、目標電圧に保持するための補正動作である。図3の最上段は、A/D変換回路101から出力されたデジタル出力電圧Vdを示している。2段目は、積分結果判定回路103から出力される極性信号s1を示している。3段目は、積分結果判定回路103から出力されるパルス幅制御信号s2を示している。最下段は、補正電流生成回路104から出力される補正電流I1又はI2(注入電荷量)を示している。   Next, the operation of the correction circuit 100 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the correction circuit according to the first embodiment. FIG. 3 shows a correction operation for maintaining the target voltage when the change amount of the output voltage is small. The uppermost stage in FIG. 3 shows the digital output voltage Vd output from the A / D conversion circuit 101. The second row shows the polarity signal s1 output from the integration result determination circuit 103. The third row shows the pulse width control signal s2 output from the integration result determination circuit 103. The bottom row shows the correction current I1 or I2 (injected charge amount) output from the correction current generation circuit 104.

図3に示すように、等しいサンプリング時間で出力電圧Vdを積分し、この積分結果に基づいて極性信号s1及びパルス幅制御信号s2が生成される。まず、図3では途中からになっているが、時間T1までのサンプリング時間では、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差は正の値となる。そのため、時間T1においてデジタル信号である極性信号s1はLとなる。また、時間T1においてパルス幅制御信号s2は出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差の大きさ(絶対値)に応じて、幅W1だけHになる。その結果、時間T1においてI2×W1の電荷が曲率センサ200の下部電極202bに供給される。これにより、出力電圧Vdが目標電圧に近づく。   As shown in FIG. 3, the output voltage Vd is integrated at equal sampling times, and a polarity signal s1 and a pulse width control signal s2 are generated based on the integration result. First, as shown in FIG. 3, the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage becomes a positive value during the sampling time up to the time T1. Therefore, the polarity signal s1 that is a digital signal becomes L at time T1. Further, at time T1, the pulse width control signal s2 becomes H by the width W1 according to the magnitude (absolute value) of the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage. As a result, the charge of I2 × W1 is supplied to the lower electrode 202b of the curvature sensor 200 at time T1. As a result, the output voltage Vd approaches the target voltage.

時間T1から時間T2までのサンプリング時間では、出力電圧Vdが目標電圧より常に大きいため、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差は正の値となる。そのため、時間T2においてデジタル信号である極性信号s1はLのままとなる。また、時間T2においてパルス幅制御信号s2は出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差の大きさ(絶対値)に応じて、幅W2だけHになる。その結果、時間T2においてI2×W2の電荷が曲率センサ200の下部電極202bに供給される。これにより、出力電圧Vdが目標電圧に近づく。   In the sampling time from time T1 to time T2, since the output voltage Vd is always larger than the target voltage, the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage is a positive value. Therefore, the polarity signal s1, which is a digital signal, remains L at time T2. Further, at time T2, the pulse width control signal s2 becomes H by the width W2 according to the magnitude (absolute value) of the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage. As a result, the charge of I2 × W2 is supplied to the lower electrode 202b of the curvature sensor 200 at time T2. As a result, the output voltage Vd approaches the target voltage.

時間T2から時間T3までのサンプリング時間では、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧幅の積分結果との差が負にて最小値となる。そのため、時間T3においてデジタル信号である極性信号s1はHに切り換わる。また、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差が0であるため、時間T3においてパルス幅制御信号s2はHにならない。その結果、時間T3では、補正電流I1、I2のいずれも流れない。   In the sampling time from time T2 to time T3, the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage width is negative and has a minimum value. Therefore, the polarity signal s1 which is a digital signal is switched to H at time T3. Further, since the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage is 0, the pulse width control signal s2 does not become H at time T3. As a result, neither of the correction currents I1 and I2 flows at time T3.

時間T3から時間T4までのサンプリング時間では、出力電圧Vdが目標電圧より常に小さいため、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差は負の値となる。そのため、時間T4においてデジタル信号である極性信号s1はHのままとなる。また、時間T4においてパルス幅制御信号s2は出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差の大きさ(絶対値)に応じて、幅W4だけHになる。その結果、時間T4においてI1×W4の電荷が曲率センサ200の上部電極202aに供給される。これにより、出力電圧Vdが目標電圧に近づく。   In the sampling time from time T3 to time T4, since the output voltage Vd is always smaller than the target voltage, the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage is a negative value. Therefore, the polarity signal s1, which is a digital signal, remains H at time T4. Further, at time T4, the pulse width control signal s2 becomes H by the width W4 according to the magnitude (absolute value) of the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage. As a result, the charge of I1 × W4 is supplied to the upper electrode 202a of the curvature sensor 200 at time T4. As a result, the output voltage Vd approaches the target voltage.

時間T4から時間T5までのサンプリング時間では、出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差は正の値となる。そのため、時間T5においてデジタル信号である極性信号s1はHに切り換わる。また、時間T5においてパルス幅制御信号s2は出力電圧Vdの積分結果と目標電圧の積分結果との差の大きさ(絶対値)に応じて、幅W5だけHになる。その結果、時間T4においてI2×W5の電荷が曲率センサ200の下部電極202bに供給される。これにより、出力電圧Vdが目標電圧に近づく。   In the sampling time from time T4 to time T5, the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage is a positive value. Therefore, the polarity signal s1 which is a digital signal is switched to H at time T5. Further, at time T5, the pulse width control signal s2 becomes H by the width W5 according to the magnitude (absolute value) of the difference between the integration result of the output voltage Vd and the integration result of the target voltage. As a result, the charge of I2 × W5 is supplied to the lower electrode 202b of the curvature sensor 200 at time T4. As a result, the output voltage Vd approaches the target voltage.

図3を用いて説明したように、出力電圧の変化量が小さい場合、つまり、積分結果判定回路103により静止状態にあると判断された場合、出力電圧Vdと目標電圧とのずれ量に応じた電荷量を曲率センサ200へ注入することにより、出力電圧Vdが目標電圧に近づくようにフィードバック補正する。   As described with reference to FIG. 3, when the amount of change in the output voltage is small, that is, when it is determined by the integration result determination circuit 103 that the output voltage is in a static state, the amount of deviation between the output voltage Vd and the target voltage is determined. By injecting the charge amount into the curvature sensor 200, feedback correction is performed so that the output voltage Vd approaches the target voltage.

次に、本願に係る具体的な実施例を用いて本発明の効果について説明する。図4は実施例及び比較例に係る曲率センサ200の構造を示す断面図である。曲率センサ200は、縦20mm×横20mm×厚さ0.03〜0.2mmのSPE層201の表裏両面に同一形状の炭素電極202を備えている。更に、2つの炭素電極202の外側表面には、それぞれ銀ペーストが塗布され、導電層203が形成されている。そして、SPE層201、炭素電極202、導電層203は、樹脂製の保護膜204により覆われている。ここで、SPE層201は例えば特許文献1に開示された公知の非水系高分子固体電解質から構成されている。   Next, the effect of the present invention will be described using specific examples according to the present application. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the curvature sensor 200 according to the example and the comparative example. The curvature sensor 200 includes carbon electrodes 202 having the same shape on both front and back surfaces of an SPE layer 201 having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 0.03 to 0.2 mm. Further, silver paste is applied to the outer surfaces of the two carbon electrodes 202 to form a conductive layer 203. The SPE layer 201, the carbon electrode 202, and the conductive layer 203 are covered with a resin protective film 204. Here, the SPE layer 201 is made of, for example, a known non-aqueous polymer solid electrolyte disclosed in Patent Document 1.

導電層203にリード205が接続されることにより、曲率に応じた起電力を測定できる。そして、実施例では補正回路(不図示)からリード205を介して補正電流が曲率センサ200へ供給される。当然のことながら、比較例に係る曲率センサ200は、このような補正回路を備えていない。   By connecting the lead 205 to the conductive layer 203, an electromotive force corresponding to the curvature can be measured. In the embodiment, a correction current is supplied from the correction circuit (not shown) to the curvature sensor 200 via the lead 205. Naturally, the curvature sensor 200 according to the comparative example does not include such a correction circuit.

また、曲率センサ200は、板バネ302に挟持されている。さらに、板バネ302に挟持された曲率センサ200が、ホルダ(固定治具)302に固定されている。ここで、各構成要素の位置関係は、図4に示すようになっている。   Further, the curvature sensor 200 is sandwiched between the leaf springs 302. Further, the curvature sensor 200 sandwiched between the leaf springs 302 is fixed to a holder (fixing jig) 302. Here, the positional relationship of each component is as shown in FIG.

具体的には、20mm×20mmのSPE層201の先端と板バネ302の先端とが一致している。また、SPE層201の中央部までホルダ302に挟まれている。つまり、SPE層201の先端側10mmがホルダ302から突出し、曲げ変形可能な状態となっている。SPE層201の先端から2mmの領域がシェーカー301により押され、図面下側に曲げ変形される。   Specifically, the tip of the 20 mm × 20 mm SPE layer 201 and the tip of the leaf spring 302 coincide. Further, it is sandwiched between holders 302 up to the center of the SPE layer 201. That is, the tip side 10 mm of the SPE layer 201 protrudes from the holder 302 and is in a state where it can be bent and deformed. An area of 2 mm from the tip of the SPE layer 201 is pushed by the shaker 301 and bent downward in the drawing.

ここで、シェーカー301は、図4に矢印にて示した図面上下方向に移動する。シェーカー301が図面下側に移動することにより、SPE層201の先端が押され、曲げ変形する。反対に、シェーカー301が図面上側に移動することにより、SPE層201の曲げ変形が解除される。また、SPE層201の先端から5mmの部位の変位をレーザ変位計により測定した。   Here, the shaker 301 moves in the vertical direction of the drawing indicated by an arrow in FIG. As the shaker 301 moves downward in the drawing, the tip of the SPE layer 201 is pushed and bends and deforms. On the contrary, the bending deformation of the SPE layer 201 is released by moving the shaker 301 upward in the drawing. Further, the displacement at a site 5 mm from the tip of the SPE layer 201 was measured with a laser displacement meter.

図5A、5Bには、出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与し続けた場合の出力電圧の変化を示している。図5A、5Bの横軸は時間(秒)、縦軸は出力電圧(μV)を示している。図5A、5Bにおいて実施例A、比較例Bとして示している。図5Aは短時間での出力電圧変化を示している。図5Aに示すように、実施例Aでは、比較例Bに比べ、立ち上がりのオーバーシュートが抑制されていることが分かる。   5A and 5B show changes in the output voltage when a bending deformation amount (curvature) that gives an output voltage of about 450 μV is continuously applied. 5A and 5B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents output voltage (μV). 5A and 5B show Example A and Comparative Example B. FIG. 5A shows the change in output voltage in a short time. As shown in FIG. 5A, it can be seen that the overshoot at the rise is suppressed in Example A as compared with Comparative Example B.

図5Bは長時間での出力電圧変化を示している。図5Bに示すように、比較例Bでは0〜200秒付近において出力電圧が低下及び再上昇し、1000秒以降において出力電圧が徐々に低下している。これに対し、実施例Aでは、出力電圧が450μV付近で一定に保持されている。   FIG. 5B shows the change in output voltage over a long period of time. As shown in FIG. 5B, in Comparative Example B, the output voltage decreases and rises around 0 to 200 seconds, and the output voltage gradually decreases after 1000 seconds. On the other hand, in Example A, the output voltage is held constant around 450 μV.

次に、図6A、6Bには、出力電圧が450μV程度となる曲げ変形量(曲率)を付与した後、この曲げ変形を解除した場合の出力電圧の変化を示している。図6A、6Bの横軸は時間(秒)、縦軸は出力電圧(μV)を示している。図6A、6Bにおいて実施例A、比較例Bとして示している。図6Aは短時間での出力電圧変化を示している。図6Aに示すように、実施例Aでは、比較例Bに比べ、立ち下がりのオーバーシュートが抑制されていることが分かる。   Next, FIGS. 6A and 6B show changes in the output voltage when the bending deformation (curvature) at which the output voltage is about 450 μV is applied and then the bending deformation is released. 6A and 6B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents output voltage (μV). 6A and 6B, examples A and comparative example B are shown. FIG. 6A shows the output voltage change in a short time. As shown in FIG. 6A, it can be seen that in Example A, compared to Comparative Example B, falling overshoot is suppressed.

図6Bは長時間での出力電圧変化を示している。図6Bに示すように、比較例Bでは0〜500秒付近において出力電圧が0μVから比較的急激に降下し、1000秒以降においても出力電圧が徐々に低下し続け、2000秒において約−100μVとなっている。これに対し、実施例Aでは、出力電圧が0μVで一定に保持されている。   FIG. 6B shows the change in output voltage over a long period of time. As shown in FIG. 6B, in Comparative Example B, the output voltage drops relatively rapidly from 0 μV in the vicinity of 0 to 500 seconds, the output voltage continues to gradually decrease after 1000 seconds, and reaches about −100 μV in 2000 seconds. It has become. In contrast, in Example A, the output voltage is held constant at 0 μV.

次に、図7A、7Bには、出力電圧が75μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約1秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示している。試験は0〜260分行なった。図7A、7Bの横軸は時間(秒)、縦軸は出力電圧(μV)を示している。図7A、7Bにおいて実施例A、比較例Bとして示している。図7Aは試験開始後0〜20分における出力電圧変化を示している。図7Aに示すように、比較例Bでは出力電圧の最大値(及び最小値)が徐々に降下している。これに対し、実施例Aでは、出力電圧の最大値(及び最小値)が一定に保持されている。   Next, FIGS. 7A and 7B show changes in the output voltage when a bending deformation (curvature) at which the output voltage is about 75 μV is repeatedly applied about every 1 second. The test was performed for 0 to 260 minutes. 7A and 7B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents output voltage (μV). 7A and 7B, Example A and Comparative Example B are shown. FIG. 7A shows the change in output voltage from 0 to 20 minutes after the start of the test. As shown in FIG. 7A, in the comparative example B, the maximum value (and the minimum value) of the output voltage gradually decreases. On the other hand, in Example A, the maximum value (and minimum value) of the output voltage is kept constant.

図7Bは試験開始後240〜260分における出力電圧変化を示している。図7Bに示すように、比較例Bでは出力電圧の最大値(及び最小値)がさらに降下している。即ち、比較例Bでは、付与している曲率は同じであるにも関わらず、出力電圧の出力値が繰り返し数の増加と共に大きく低下してしまう。これに対し、実施例Aでは、試験開始後240分を経過した後も、出力電圧の最大値(及び最小値)が試験開始直後とほとんど変化せず、一定に保持されている。   FIG. 7B shows the change in output voltage at 240 to 260 minutes after the start of the test. As shown in FIG. 7B, in the comparative example B, the maximum value (and the minimum value) of the output voltage further decreases. That is, in the comparative example B, although the applied curvature is the same, the output value of the output voltage is greatly reduced as the number of repetitions is increased. On the other hand, in Example A, the maximum value (and minimum value) of the output voltage hardly changes from that immediately after the start of the test and is kept constant even after 240 minutes have elapsed since the start of the test.

次に、図8A、8Bには、出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示している。図8A、8Bの横軸は時間(秒)、縦軸は出力電圧(μV)を示している。図8A、8Bにおいて実施例A、比較例Bとして示している。図8Aは短時間での出力電圧変化を示している。図8Aに示すように、実施例Aでは、比較例Bに比べ、立ち上がり及び立ち下がりのオーバーシュートが抑制されていることが分かる。   Next, FIGS. 8A and 8B show changes in the output voltage when a bending deformation (curvature) at which the output voltage is about 250 μV is repeatedly applied every about 2 seconds. 8A and 8B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents output voltage (μV). 8A and 8B show Example A and Comparative Example B. FIG. 8A shows the change in output voltage in a short time. As shown in FIG. 8A, in Example A, it can be seen that rising and falling overshoots are suppressed as compared to Comparative Example B.

図8Bは長時間での出力電圧変化を示している。図8Bに示すように、比較例Bでは出力電圧が回数毎に徐々に低下している。これに対し、実施例Aでは、出力電圧が250μV付近で一定に保持されている。   FIG. 8B shows the change in output voltage over a long period of time. As shown in FIG. 8B, in the comparative example B, the output voltage gradually decreases with each number of times. On the other hand, in Example A, the output voltage is held constant around 250 μV.

次に、図9A、9Bには、出力電圧が250μV程度となる曲げ変形量(曲率)を約2秒毎に5段階に分割して繰り返し付与した場合の出力電圧の変化を示している。図9A、9Bの横軸は時間(秒)、縦軸は出力電圧(μV)を示している。図9A、9Bにおいて実施例A、比較例Bとして示している。図9Aは短時間での出力電圧変化を示している。図9Aに示すように、実施例Aでは、比較例Bに比べ、立ち上がり及び立ち下がりのオーバーシュートが抑制されていることが分かる。   Next, FIGS. 9A and 9B show changes in the output voltage when the bending deformation amount (curvature) at which the output voltage is about 250 μV is repeatedly given in five steps every about 2 seconds. 9A and 9B, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents output voltage (μV). 9A and 9B, Example A and Comparative Example B are shown. FIG. 9A shows the change in output voltage in a short time. As shown in FIG. 9A, in Example A, it can be seen that rising and falling overshoots are suppressed compared to Comparative Example B.

図9Bは長時間での出力電圧変化を示している。図9Bに示すように、比較例Bでは出力電圧が回数毎に徐々に低下している。また、図9Bの比較例Bから分かるように、5段階に分割して曲げ変形を付与した場合、図9Bの比較例Bのように分割せずに1段階で曲げ変形を付与した場合に比べ、出力電圧の低下が大きくなっている。これに対し、図9Bの実施例Aでは、図9Bの実施例Aと同様に、繰り返し数が増えても出力電圧が250μV付近で一定に保持されている。   FIG. 9B shows the change in output voltage over a long period of time. As shown in FIG. 9B, in the comparative example B, the output voltage gradually decreases for each number of times. Further, as can be seen from Comparative Example B in FIG. 9B, when bending deformation is applied by dividing into five stages, compared to the case where bending deformation is applied in one stage without being divided as in Comparative Example B of FIG. 9B. The decrease in output voltage is large. On the other hand, in the embodiment A of FIG. 9B, as in the embodiment A of FIG. 9B, the output voltage is held constant at around 250 μV even if the number of repetitions is increased.

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、図1の積分回路102に代えて、かなり急峻な変動には微分回路を用いてもよく、さらに、積分回路と微分回路の両方を用いて出力電圧の変化をモニターしてもよい。また、積分回路102、積分結果判定回路103、補正電流生成回路104を2経路備え、出力電圧の変化量が小さい場合の経路と、出力電圧の変化量が大きい場合の経路とを別々としてもよい。   Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention. For example, instead of the integration circuit 102 of FIG. 1, a differentiation circuit may be used for a fairly steep fluctuation, and further, a change in the output voltage may be monitored using both the integration circuit and the differentiation circuit. Further, the integration circuit 102, the integration result determination circuit 103, and the correction current generation circuit 104 are provided in two paths, and the path when the change amount of the output voltage is small and the path when the change amount of the output voltage is large may be separated. .

100 補正回路
101 変換回路
102 積分回路
103 積分結果判定回路
104 補正電流生成回路
200 曲率センサ
201 SPE層
202 炭素電極
202a 上部電極
202b 下部電極
203 導電層
204 保護膜
205 リード
301 シェーカー
302 板バネ
302 ホルダ
100 correction circuit 101 conversion circuit 102 integration circuit 103 integration result determination circuit 104 correction current generation circuit 200 curvature sensor 201 SPE layer 202 carbon electrode 202a upper electrode 202b lower electrode 203 conductive layer 204 protective film 205 lead 301 shaker 302 leaf spring 302 holder

Claims (12)

一対の電極と、
前記一対の電極間に形成された固体高分子電解質層と、を備えたセンサが、
付与された曲率に応じて出力する出力電圧を補正する補正回路であって、
前記出力電圧の変化量を監視する監視回路と、
前記変化量が所定の基準値よりも小さい場合、前記センサが静止状態であると判定し、目標電圧を設定する状態判定回路と、
前記静止状態であると判定された場合、前記センサに対し前記出力電圧が前記目標電圧に近づく方向に前記出力電圧と前記目標電圧とのずれに応じた量の電荷を注入する補正電流生成回路と、を備えるセンサ出力補正回路。
A pair of electrodes;
A sensor comprising a solid polymer electrolyte layer formed between the pair of electrodes,
A correction circuit that corrects an output voltage to be output according to a given curvature,
A monitoring circuit for monitoring the amount of change in the output voltage;
When the amount of change is smaller than a predetermined reference value, it is determined that the sensor is in a stationary state, and a state determination circuit that sets a target voltage;
A correction current generating circuit for injecting an amount of electric charge corresponding to a difference between the output voltage and the target voltage in a direction in which the output voltage approaches the target voltage when it is determined that the sensor is in the stationary state; A sensor output correction circuit.
前記状態判定回路は、前記変化量が所定の基準値よりも大きい場合、前記センサが動作状態であると判定し、
前記動作状態であると判定された場合、前記補正電流生成回路は、前記センサに対し前記変化量を緩和する方向に電荷を注入することを特徴とする請求項1に記載のセンサ出力補正回路。
The state determination circuit determines that the sensor is in an operating state when the amount of change is greater than a predetermined reference value.
2. The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein, when it is determined that the sensor is in the operation state, the correction current generation circuit injects a charge into the sensor in a direction that reduces the amount of change.
前記動作状態であると判定された場合、前記センサに対し注入される前記電荷の量が、前記変化量によらず一定であることを特徴とする請求項2に記載のセンサ出力補正回路。   The sensor output correction circuit according to claim 2, wherein when it is determined that the sensor is in the operating state, the amount of the electric charge injected into the sensor is constant regardless of the amount of change. 前記静止状態であると判定された場合、前記センサに対し注入される前記電荷の量が、PWM制御されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ出力補正回路。   4. The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein when it is determined that the sensor is in a stationary state, the amount of the electric charge injected into the sensor is PWM-controlled. 5. . 前記監視回路が積分回路を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンサ出力補正回路。   The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein the monitoring circuit includes an integration circuit. 前記監視回路が微分回路を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ出力補正回路。   The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein the monitoring circuit includes a differentiation circuit. 前記固体高分子電解質層が非水系高分子固体電解質層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ出力補正回路。   The sensor output correction circuit according to claim 1, wherein the solid polymer electrolyte layer is a non-aqueous polymer solid electrolyte layer. 一対の電極と、
前記一対の電極間に形成された固体高分子電解質層と、を備えたセンサが、
付与された曲率に応じて出力する出力電圧を補正する補正方法であって、
前記出力電圧の変化量を監視するステップと、
前記変化量が所定の基準値よりも小さい場合、前記センサが静止状態であると判定し、目標電圧を設定するステップと、
前記静止状態であると判定した場合、前記センサに対し前記出力電圧が前記目標電圧に近づく方向に前記出力電圧と前記目標電圧とのずれに応じた量の電荷を注入するステップと、を備えるセンサ出力補正方法。
A pair of electrodes;
A sensor comprising a solid polymer electrolyte layer formed between the pair of electrodes,
A correction method for correcting an output voltage to be output according to a given curvature,
Monitoring the amount of change in the output voltage;
When the amount of change is smaller than a predetermined reference value, determining that the sensor is stationary and setting a target voltage;
A step of injecting an amount of electric charge corresponding to a difference between the output voltage and the target voltage in a direction in which the output voltage approaches the target voltage when it is determined that the sensor is in a stationary state. Output correction method.
前記変化量が所定の基準値よりも大きい場合、前記センサが動作状態であると判定するステップと、
前記動作状態であると判定した場合、前記センサに対し前記変化量を緩和する方向に電荷を注入するステップと、を更に備えることを特徴とする請求項8に記載のセンサ出力補正方法。
Determining that the sensor is in an operating state if the amount of change is greater than a predetermined reference value;
The sensor output correction method according to claim 8, further comprising a step of injecting electric charge in a direction that reduces the amount of change when the sensor is determined to be in the operation state.
前記動作状態であると判定した場合、前記センサに対し注入する前記電荷の量を、前記変化量によらず一定とすることを特徴とする請求項9に記載の補正方法。   The correction method according to claim 9, wherein when it is determined that the operation state is established, the amount of the electric charge injected into the sensor is made constant regardless of the amount of change. 前記静止状態であると判定した場合、前記センサに対し注入する前記電荷の量を、PWM制御することを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載のセンサ出力補正方法。   11. The sensor output correction method according to claim 8, wherein when it is determined that the sensor is in a stationary state, the amount of the electric charge injected into the sensor is PWM-controlled. 前記固体高分子電解質層が非水系高分子固体電解質層であることを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載のセンサ出力補正方法。   The sensor output correction method according to claim 8, wherein the solid polymer electrolyte layer is a non-aqueous polymer solid electrolyte layer.
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