JP2017181320A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第一の電極と第二の電極の対向方向への入力に際して、圧力検出部に生じる電気的な変化に基づいて圧力を検出する圧力センサに関するものである。 The present invention relates to a pressure sensor that detects a pressure based on an electrical change that occurs in a pressure detector when an input in the opposing direction of a first electrode and a second electrode.
従来から、入力の有無や作用する圧力の大きさなどを検出する圧力センサが知られており、例えば特開２００４−１５７００６号公報（特許文献１）などに開示されている。特許文献１の圧力センサは、印加側端子とレシーブ側端子を弾性体を挟んで対向させた圧力検出部を備えており、それら端子の対向方向の入力時に圧力検出部に生じる抵抗値の変化などの電気的な変化に基づいて、圧力が検出されるようになっている。 Conventionally, a pressure sensor that detects the presence or absence of an input, the magnitude of an applied pressure, and the like is known, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-157006 (Patent Document 1). The pressure sensor of Patent Document 1 includes a pressure detection unit in which an application-side terminal and a receive-side terminal are opposed to each other with an elastic body interposed therebetween, and a change in resistance value generated in the pressure detection unit when input in the opposing direction of the terminals is performed. The pressure is detected based on the electrical change.
ところで、所定の領域に作用する圧力の分布などを検出するために、複数の圧力検出部を二次元的に配して感圧領域を形成する場合もある。これにより、各圧力検出部の検出結果に基づいて所定の感圧領域における作用圧力の大きさの分布などを計測することができる。 By the way, in order to detect the distribution of pressure acting on a predetermined region, a pressure sensitive region may be formed by two-dimensionally arranging a plurality of pressure detection units. Thereby, based on the detection result of each pressure detection part, the distribution of the magnitude | size of the working pressure in a predetermined pressure sensitive area | region, etc. can be measured.
しかしながら、特許文献１の図５などからも理解されるように、感圧領域は一つの領域であって、複数の領域で圧力分布を計測する場合には、複数の圧力センサを準備する必要がある。そして、圧力センサごとに設けられる複数の検出回路によって得られる各検出値に基づいて圧力を各別に算出する必要があり、検出回路や演算装置が複数必要になるという不具合があると共に、演算処理の複雑化も問題になるおそれがあった。 However, as can be understood from FIG. 5 of Patent Document 1, the pressure-sensitive area is one area, and when pressure distribution is measured in a plurality of areas, it is necessary to prepare a plurality of pressure sensors. is there. And it is necessary to calculate the pressure separately based on each detection value obtained by a plurality of detection circuits provided for each pressure sensor, and there is a problem that a plurality of detection circuits and arithmetic devices are required. Complexity could also be a problem.
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、複数の感圧領域による複数箇所での圧力検出が、簡単な構造および処理によって実現可能とされる、新規な構造の圧力センサを提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above-described circumstances, and the problem to be solved is that a pressure detection at a plurality of locations by a plurality of pressure sensitive regions can be realized by a simple structure and processing. It is to provide a pressure sensor having a simple structure.
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。 Hereinafter, the aspect of this invention made | formed in order to solve such a subject is described. In addition, the component employ | adopted in each aspect as described below is employable by arbitrary combinations as much as possible.
すなわち、本発明の第一の態様は、弾性体層の両面に第一の電極と第二の電極が重ね合わされており、該第一の電極と該第二の電極の交差対向部分には該第一の電極と該第二の電極の対向方向への入力によって電気的な変化を生じる圧力検出部がそれぞれ形成されていると共に、複数の圧力検出部を備える感圧領域が形成されている圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方に直列的に接続されていると共に、それら複数の感圧領域の前記圧力検出部に生じる電気的な変化量を何れも検出する検出回路が設けられていることを、特徴とする。 That is, according to the first aspect of the present invention, the first electrode and the second electrode are overlapped on both surfaces of the elastic layer, and the first electrode and the second electrode are disposed at the cross-opposing portion. Pressures in which pressure detectors that cause an electrical change due to input in the opposing direction of the first electrode and the second electrode are formed, and pressure-sensitive regions including a plurality of pressure detectors are formed In the sensor, any one of the first electrode and the second electrode constituting the pressure sensitive region is one of the first electrode and the second electrode constituting the other pressure sensitive region. A detection circuit is provided that is connected in series to one side and that detects any amount of electrical change that occurs in the pressure detection unit of the plurality of pressure-sensitive regions.
このような第一の態様に従う構造とされた圧力センサによれば、複数の感圧領域を備えていることによって、一つの圧力センサによって相互に離れた複数箇所の圧力を検出することができる。 According to the pressure sensor having the structure according to the first aspect as described above, it is possible to detect a plurality of pressures separated from each other by one pressure sensor by including a plurality of pressure sensitive regions.
しかも、感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方が、他の感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方に対して、直列的に接続されていることから、物理的に離隔して配される複数の感圧領域に作用する圧力の検出を、１つの感圧領域に作用する圧力の検出と同様に処理することが可能となる。それ故、複数の感圧領域に作用する圧力の検出処理を共通の検出回路によって実行可能となって、構造の簡素化が図られるとともに演算などの検出処理が簡略化される。 In addition, either the first electrode or the second electrode constituting the pressure-sensitive region is in series with either the first electrode or the second electrode constituting the other pressure-sensitive region. It is possible to process the detection of the pressure acting on a plurality of pressure sensitive areas that are physically separated from each other in the same manner as the detection of the pressure acting on one pressure sensitive area. Become. Therefore, the detection process of the pressure acting on the plurality of pressure sensitive areas can be executed by the common detection circuit, the structure can be simplified and the detection process such as calculation can be simplified.
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、該第一の電極および該第二の電極と該接続ラインが相互に異なる材料で形成されているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the first aspect, any one of the first electrode and the second electrode constituting the pressure sensitive region, and the other pressure sensitive. Any one of the first electrode and the second electrode constituting the region is connected in series by a connection line, and the first electrode, the second electrode, and the connection line are mutually connected Are made of different materials.
第二の態様によれば、第一，第二の電極に対する要求性能と、接続ラインに対する要求性能を、それぞれ高度に実現することができる。 According to the 2nd aspect, the required performance with respect to the 1st, 2nd electrode and the required performance with respect to a connection line are each highly realizable.
本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を外れた部分に屈曲部が設けられているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the first or second aspect, a bent portion is provided at a portion outside the pressure sensitive region.
第三の態様によれば、圧力センサが感圧領域を外れた部分で折れる或いは曲がることにより、圧力センサの屈曲が検出精度に及ぼす影響が低減される。 According to the third aspect, the influence of the bending of the pressure sensor on the detection accuracy is reduced by bending or bending the pressure sensor at a portion outside the pressure sensitive region.
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、複数の前記感圧領域を備える感圧シートがそれら感圧領域を外れた部分でベース部材に位置決めされているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to third aspects, the pressure-sensitive sheet including a plurality of the pressure-sensitive regions is based on a portion outside the pressure-sensitive regions. It is positioned on the member.
第四の態様によれば、複数の感圧領域が単一の感圧シートに設けられていることにより、それら複数の感圧領域を一体的に取り扱うことができると共に、それら複数の感圧領域の配置が容易になる。しかも、感圧シートが複数の感圧領域を外れた部分でベース部材に対して位置決めされることにより、検出精度に対する位置決め構造の影響が低減されて、良好な検出精度を得ることができる。 According to the fourth aspect, by providing a plurality of pressure-sensitive regions on a single pressure-sensitive sheet, the plurality of pressure-sensitive regions can be handled integrally and the plurality of pressure-sensitive regions. Is easy to arrange. In addition, since the pressure-sensitive sheet is positioned with respect to the base member at portions outside the plurality of pressure-sensitive regions, the influence of the positioning structure on the detection accuracy is reduced, and good detection accuracy can be obtained.
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、複数の前記感圧領域に同時に作用する圧力が共通の前記検出回路によって検出されるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to fourth aspects, pressures that simultaneously act on a plurality of the pressure sensitive regions are detected by the common detection circuit. It is.
第五の態様によれば、複数の感圧領域に同時に作用する圧力を共通の検出回路で検出することにより、検出処理の高速化などが図られる。 According to the fifth aspect, it is possible to increase the speed of the detection process by detecting the pressures simultaneously acting on the plurality of pressure sensitive areas with the common detection circuit.
本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか１つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方と、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、接続ラインによって直列的に接続されていると共に、該接続ラインが該第一の電極および該第二の電極よりも狭幅とされているものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the pressure sensor according to any one of the first to fifth aspects, any one of the first electrode and the second electrode constituting the pressure sensitive region. And either one of the first electrode and the second electrode constituting the other pressure-sensitive region is connected in series by a connection line, and the connection line is connected to the first electrode and The width is narrower than that of the second electrode.
第六の態様によれば、感圧領域を外れた電極間の接続部分が狭幅の接続ラインで構成されていることにより、接続ラインが圧力検出部において検出される電気的な変化に影響し難く、感圧領域における圧力の検出精度の向上が図られる。 According to the sixth aspect, since the connecting portion between the electrodes outside the pressure sensitive region is constituted by a narrow connecting line, the connecting line affects the electrical change detected in the pressure detecting unit. It is difficult to improve the pressure detection accuracy in the pressure sensitive region.
本発明によれば、複数の感圧領域が設けられていることによって、物理的に離隔した複数箇所の圧力を１つの圧力センサによって検出することが可能となる。更に、感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方が、他の感圧領域を構成する第一の電極と第二の電極の何れか一方に対して、直列的に接続されていることから、複数の感圧領域に作用する圧力の検出を共通の検出回路によって１つの感圧領域に作用する圧力の検出と同様に処理することが可能となる。 According to the present invention, by providing a plurality of pressure sensitive regions, it is possible to detect a plurality of physically separated pressures with a single pressure sensor. Further, either the first electrode or the second electrode constituting the pressure sensitive region is in series with either the first electrode or the second electrode constituting the other pressure sensitive region. Therefore, the detection of the pressure acting on the plurality of pressure sensitive areas can be processed in the same manner as the detection of the pressure acting on one pressure sensitive area by the common detection circuit.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１には、本発明の第一の実施形態としての圧力センサ１０が示されている。圧力センサ１０は、感圧シート１２にセンサコントローラ１４が接続された構造を有している。以下の説明において、原則として、上下方向とは図１中の紙面直交方向を、前後方向とは図１中の上下方向を、左右方向とは図１中の左右方向を、それぞれ言う。 FIG. 1 shows a pressure sensor 10 as a first embodiment of the present invention. The pressure sensor 10 has a structure in which a sensor controller 14 is connected to a pressure sensitive sheet 12. In the following description, in principle, the vertical direction refers to the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, the front-rear direction refers to the vertical direction in FIG. 1, and the left-right direction refers to the horizontal direction in FIG.
より詳細には、感圧シート１２は、左右に離れて設けられる第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂを備えており、図２に示すように、弾性体層としての誘電体層１８の一方の面に第一のエラストマシート２０が重ね合わされると共に、誘電体層１８の他方の面に第二のエラストマシート２２が重ね合わされた構造を、有している。 More specifically, the pressure-sensitive sheet 12 includes a first pressure-sensitive region 16a and a second pressure-sensitive region 16b that are provided apart from each other on the left and right sides. As shown in FIG. The first elastomer sheet 20 is superposed on one surface of the body layer 18, and the second elastomer sheet 22 is superposed on the other surface of the dielectric layer 18.
誘電体層１８は、弾性材料であるゴムや樹脂などの電気絶縁性エラストマで形成されて、板状乃至はシート状とされており、弾性的に伸縮変形可能とされて、特に厚さ方向で容易に弾性変形可能とされている。なお、誘電体層１８の形成材料としては、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル−ポリ塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸共重合体などが、好適に採用される。更に、誘電体層１８は発泡体であっても良く、必要な誘電率と柔軟性が確保されれば、その発泡体は、必ずしも独立気泡によって均質な相を呈するものに限定されず、例えば連続気泡が形成されるなどして不均一な相を呈していても良い。また、誘電体層１８の厚さや形成材料などは、後述する圧力検出部３８において求められる比誘電率や柔軟性に応じて適宜に設定される。 The dielectric layer 18 is formed of an electrically insulating elastomer such as rubber or resin, which is an elastic material, and has a plate shape or a sheet shape. The dielectric layer 18 is elastically deformable, and particularly in the thickness direction. It can be easily elastically deformed. Examples of the material for forming the dielectric layer 18 include silicone rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, urethane rubber, polyethylene resin, polypropylene resin, A polyurethane resin, a polystyrene resin, a polyvinyl chloride-polyvinylidene chloride copolymer, an ethylene-acetic acid copolymer, and the like are suitably employed. Furthermore, the dielectric layer 18 may be a foam, and the foam is not necessarily limited to one that exhibits a homogeneous phase by closed cells as long as necessary dielectric constant and flexibility are ensured. An inhomogeneous phase may be exhibited due to the formation of bubbles. Further, the thickness, the forming material, and the like of the dielectric layer 18 are appropriately set according to the relative dielectric constant and flexibility required in the pressure detection unit 38 to be described later.
第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２は、互いに略同じ材料および形状で形成されており、ゴム弾性体や高分子エラストマで形成された電気絶縁性のシートであって、本実施形態では平面視で略矩形とされている。さらに、エラストマシート２０，２２には、周上の一辺において外周へ突出する一組の接続片２４，２６が並んで設けられている。なお、エラストマシート２０，２２の形成材料は、特に限定されるものはないが、たとえばシリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエステル樹脂、ポリエーテルウレタン樹脂、ポリカーボネートウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、変性セルロース類などが、好適に採用される。また、図中のエラストマシート２０，２２は、後述する第一，第二の電極２８，３０や第一，第二の配線３４，３６、接続ライン３２などの理解を容易とするために透明とされているが、不透明でも良い。 The first elastomer sheet 20 and the second elastomer sheet 22 are formed of substantially the same material and shape as each other, and are electrically insulating sheets formed of a rubber elastic body or a polymer elastomer. In the plan view, it is substantially rectangular. Further, the elastomer sheets 20 and 22 are provided with a pair of connection pieces 24 and 26 that protrude to the outer periphery on one side of the periphery. The material for forming the elastomer sheets 20 and 22 is not particularly limited. For example, silicone rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, natural rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic Rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, urethane rubber, polyester resin, polyether urethane resin, polycarbonate urethane resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, phenol resin, acrylic resin, polyamideimide resin, Polyamide resins, nitrocellulose, modified celluloses and the like are preferably employed. In addition, the elastomer sheets 20 and 22 in the figure are transparent to facilitate understanding of first and second electrodes 28 and 30 described later, first and second wirings 34 and 36, connection lines 32, and the like. However, it may be opaque.
また、第一のエラストマシート２０の下面には、第一の電極２８が形成されている。第一の電極２８は、導電性の金属や導電性フィラーを混合したゴム及びエラストマなどの導電性高分子材料で形成されており、本実施形態では、第一の電極２８の形成材料として、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体にカーボンフィラーを混合して分散させたものが採用されている。また、第一の電極２８は、前後へ直線的に延びる薄肉帯状とされており、３２本の第一の電極２８が左右に等間隔で並んで配置されている。 A first electrode 28 is formed on the lower surface of the first elastomer sheet 20. The first electrode 28 is formed of a conductive polymer material such as rubber and elastomer mixed with a conductive metal or a conductive filler. In this embodiment, the first electrode 28 is formed of epoxy as a material for forming the first electrode 28. A material obtained by mixing and dispersing a carbon filler in a synthetic resin medium such as a resin is employed. The first electrode 28 has a thin strip shape extending linearly in the front-rear direction, and 32 first electrodes 28 are arranged side by side at equal intervals.
さらに、第一のエラストマシート２０には、第一の感圧領域１６ａを構成する第一の電極２８ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第一の電極２８ｂが形成されている。本実施形態では、１６本の第一の電極２８ａと１６本の第一の電極２８ｂが、それら第一の電極２８の幅方向である左右方向で所定の距離を隔てて配置されている。なお、左右に離れて隣り合う第一の電極２８ｂと第一の電極２８ａの距離は、左右に隣り合う第一の電極２８ｂ，２８ｂ間の距離および第一の電極２８ａ，２８ａ間の距離よりも大きくされている。 Further, the first elastomer sheet 20 is formed with a first electrode 28a constituting the first pressure sensitive region 16a and a first electrode 28b constituting the second pressure sensitive region 16b. In the present embodiment, the 16 first electrodes 28 a and the 16 first electrodes 28 b are arranged at a predetermined distance in the left-right direction that is the width direction of the first electrodes 28. Note that the distance between the first electrode 28b and the first electrode 28a adjacent to each other in the left-right direction is larger than the distance between the first electrodes 28b and 28b adjacent to the left and right and the distance between the first electrodes 28a and 28a. It has been enlarged.
また、第二のエラストマシート２２の上面には、第二の電極３０が形成されている。第二の電極３０は、第一の電極２８と同様の材料で形成されて、左右へ直線的に延びる薄肉帯状とされており、３２本の第二の電極３０が前後に等間隔で並んで配置されている。なお、第一，第二の電極２８，３０の形成材料として、好適には、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体にカーボンフィラーを混合して分散させたものが採用される。また、後述する第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２の重ね合わせ状態において、第一の電極２８と第二の電極３０は、互いに傾斜するように延びており、本実施形態では互いに略直交する方向へ延びている。なお、第一の電極２８と第二の電極３０は、互いに略同じ幅で形成されている。 A second electrode 30 is formed on the upper surface of the second elastomer sheet 22. The second electrode 30 is formed of the same material as that of the first electrode 28 and has a thin strip shape extending linearly to the left and right. The 32 second electrodes 30 are arranged at equal intervals in the front and rear direction. Has been placed. As a material for forming the first and second electrodes 28 and 30, a material obtained by mixing and dispersing a carbon filler in a synthetic resin medium such as an epoxy resin is preferably used. Further, in a superposed state of a first elastomer sheet 20 and a second elastomer sheet 22 which will be described later, the first electrode 28 and the second electrode 30 extend so as to incline each other. It extends in a substantially orthogonal direction. The first electrode 28 and the second electrode 30 are formed with substantially the same width.
さらに、第二のエラストマシート２２には、第一の感圧領域１６ａを構成する第二の電極３０ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第二の電極３０ｂが形成されている。本実施形態では、第二の電極３０が第一の電極２８よりも短く形成されており、３２本の第二の電極３０ａと３２本の第二の電極３０ｂが、それら第二の電極３０の長さ方向である左右方向で所定の距離を隔てて配置されている。 Further, the second elastomer sheet 22 is formed with a second electrode 30a constituting the first pressure sensitive region 16a and a second electrode 30b constituting the second pressure sensitive region 16b. In the present embodiment, the second electrode 30 is formed shorter than the first electrode 28, and the 32 second electrodes 30 a and the 32 second electrodes 30 b are formed of the second electrodes 30. They are arranged at a predetermined distance in the left-right direction, which is the length direction.
更にまた、第二のエラストマシート２２には、第二の電極３０ａの右端と第二の電極３０ｂの左端とを繋ぐ接続ライン３２が形成されている。接続ライン３２は、左右方向へ直線的に延びて所定の前後間隔で３２本が形成されて、長さ方向で離れて並んだ第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂの間にそれぞれ配置されることにより、それら第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂが接続ライン３２によって直列的に接続されている。更に、接続ライン３２は、第二の電極３０ａ，３０ｂよりも幅が小さくされている。更にまた、接続ライン３２は、第一，第二の電極２８，３０とは異なる材料で形成されており、好適には第二の電極３０よりも電気抵抗率が小さい材料で形成されて、例えば、エポキシ樹脂などの合成樹脂媒体に銀などの導電性フィラーを混合した導電性高分子材料によって第二のエラストマシート２２の上面に印刷される。尤も、接続ライン３２は、第一，第二の電極２８，３０と同じ材料で形成することも可能であり、これによって、接続ライン３２を第一，第二の電極２８，３０と一体で容易に形成することができる。 Furthermore, the second elastomer sheet 22 is formed with a connection line 32 that connects the right end of the second electrode 30a and the left end of the second electrode 30b. The connection lines 32 extend linearly in the left-right direction and are formed at a predetermined longitudinal interval, and are arranged between the second electrode 30a and the second electrode 30b that are arranged apart from each other in the length direction. Thus, the second electrode 30 a and the second electrode 30 b are connected in series by the connection line 32. Furthermore, the connection line 32 has a smaller width than the second electrodes 30a and 30b. Furthermore, the connection line 32 is formed of a material different from that of the first and second electrodes 28 and 30, and is preferably formed of a material having an electrical resistivity lower than that of the second electrode 30, for example, On the upper surface of the second elastomer sheet 22, a conductive polymer material obtained by mixing a conductive filler such as silver in a synthetic resin medium such as an epoxy resin is used. However, the connection line 32 can also be formed of the same material as the first and second electrodes 28 and 30, whereby the connection line 32 can be easily integrated with the first and second electrodes 28 and 30. Can be formed.
また、第一のエラストマシート２０が第一の電極２８の形成領域よりも外側まで広がっており、第一のエラストマシート２０における第一の電極２８の形成領域よりも外側には、第一の配線３４が形成されている。第一の配線３４は、第一の電極２８よりも狭幅とされて、各第一の電極２８の上端から接続片２４まで延びており、例えば導電性高分子材料によって第一のエラストマシート２０の下面に印刷されて形成されている。また、第一の配線３４は、第一の電極２８よりも狭幅とされており、各第一の電極２８に接続される３２本の第一の配線３４が相互に独立して並列的に形成されている。 The first elastomer sheet 20 extends to the outside of the region where the first electrode 28 is formed, and the first wiring is formed outside the region where the first electrode 28 is formed in the first elastomer sheet 20. 34 is formed. The first wiring 34 is narrower than the first electrode 28 and extends from the upper end of each first electrode 28 to the connection piece 24. For example, the first elastomer sheet 20 is made of a conductive polymer material. It is printed and formed on the lower surface. The first wiring 34 is narrower than the first electrode 28, and the 32 first wirings 34 connected to the first electrodes 28 are independent of each other in parallel. Is formed.
さらに、第二のエラストマシート２２が第二の電極３０の形成領域よりも外側まで広がっており、第二のエラストマシート２２における第二の電極３０の形成領域よりも外側には、第二の配線３６が形成されている。第二の配線３６は、第二の電極３０よりも狭幅とされて、各第二の電極３０ａの左端から接続片２６まで延びており、例えば導電性高分子材料によって第二のエラストマシート２２の上面に印刷されて形成されている。また、第二の配線３６は、第二の電極３０よりも狭幅とされており、各第二の電極３０に接続される３２本の第二の配線３６が相互に独立して並列的に形成されている。 Further, the second elastomer sheet 22 extends to the outside of the formation area of the second electrode 30, and the second wiring is formed outside the formation area of the second electrode 30 in the second elastomer sheet 22. 36 is formed. The second wiring 36 is narrower than the second electrode 30 and extends from the left end of each second electrode 30a to the connection piece 26. For example, the second elastomer sheet 22 is made of a conductive polymer material. It is formed by printing on the upper surface. The second wiring 36 is narrower than the second electrode 30, and the 32 second wirings 36 connected to each second electrode 30 are independent of each other in parallel. Is formed.
なお、第一の配線３４および第二の配線３６の形成材料としては、第一，第二の電極２８，３０よりも電気抵抗率の小さい導電性高分子材料が望ましく、例えばエポキシ樹脂などの合成樹脂媒体に銀などの導電性フィラーを混合したものが採用される。また、第一の配線３４および第二の配線３６は、各複数の第一，第二の電極２８，３０に接続される複数が並列的に形成されているが、図中では一体として図示されており、見易さのために図１，２では薄墨色に着色して示した。 As a material for forming the first wiring 34 and the second wiring 36, a conductive polymer material having an electric resistivity lower than that of the first and second electrodes 28 and 30 is desirable. What mixed the conductive fillers, such as silver, with the resin medium is employ | adopted. In addition, the first wiring 34 and the second wiring 36 are formed in parallel in a plurality connected to the plurality of first and second electrodes 28 and 30, but are illustrated as one body in the drawing. For ease of viewing, FIGS.
かくの如き構造とされた第一のエラストマシート２０と第二のエラストマシート２２が、誘電体層１８の上下各一方側から重ね合わされている。これにより、図３に示すように、第一のエラストマシート２０の第一の電極２８と第二のエラストマシート２２の第二の電極３０とが、誘電体層１８を挟んで互いに対向するように交差して配置されている。そして、第一の電極２８と第二の電極３０の誘電体層１８を介した交差対向部分においてコンデンサが構成されており、かかるコンデンサによって圧力検出部３８が構成されている。 The first elastomer sheet 20 and the second elastomer sheet 22 having such a structure are overlapped from the upper and lower sides of the dielectric layer 18. Thus, as shown in FIG. 3, the first electrode 28 of the first elastomer sheet 20 and the second electrode 30 of the second elastomer sheet 22 are opposed to each other with the dielectric layer 18 in between. It is arranged crossing. And the capacitor | condenser is comprised in the crossing opposing part via the dielectric material layer 18 of the 1st electrode 28 and the 2nd electrode 30, and the pressure detection part 38 is comprised by this capacitor | condenser.
これら第一，第二の電極２８，３０の交差部分（圧力検出部３８）では、誘電体層１８とエラストマシート２０，２２の積層方向（上下方向）へ圧力が加わると、誘電体層１８が変形して第一，第二の電極２８，３０間の距離が短くなって、入力を受けた圧力検出部３８の静電容量が変化する。それ故、電気的な制御装置からなるセンサコントローラ１４を用いて、各圧力検出部３８における静電容量の変化を検知することで、各圧力検出部３８に及ぼされた圧力を検出することが可能とされており、複数の圧力検出部３８が配された領域が入力される圧力を検出する感圧領域１６とされている。要するに、感圧シート１２は、第一，第二の電極２８，３０の各交差部分（圧力検出部３８）が静電容量型の圧力検出素子（セル）として機能して、各圧力検出素子の検出結果に基づいて感圧領域１６の圧力分布を検出する静電容量型のセンサとされている。 When pressure is applied in the stacking direction (vertical direction) of the dielectric layer 18 and the elastomer sheets 20 and 22 at the intersecting portion (pressure detection unit 38) of the first and second electrodes 28 and 30, the dielectric layer 18 As a result of the deformation, the distance between the first and second electrodes 28 and 30 is shortened, and the capacitance of the pressure detector 38 that receives the input changes. Therefore, it is possible to detect the pressure exerted on each pressure detection unit 38 by detecting a change in capacitance in each pressure detection unit 38 using the sensor controller 14 including an electrical control device. The area in which the plurality of pressure detection units 38 are arranged is the pressure-sensitive area 16 for detecting the input pressure. In short, in the pressure sensitive sheet 12, each intersection (pressure detection unit 38) of the first and second electrodes 28 and 30 functions as a capacitance type pressure detection element (cell), and each pressure detection element 12 The capacitance type sensor detects the pressure distribution in the pressure sensitive region 16 based on the detection result.
また、本実施形態の感圧シート１２は、第一の電極２８ａと第二の電極３０ａの交差対向部分に形成される圧力検出部３８を有する第一の感圧領域１６ａと、第一の電極２８ｂと第二の電極３０ｂの交差対向部分に形成される圧力検出部３８を有する第二の感圧領域１６ｂとを備えている。第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂは左右に所定の距離を隔てて設けられており、それら第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂの間には接続ライン３２が配設された非検出領域４０が設けられている。なお、第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂは、それぞれ５１２個の圧力検出部３８が左右１６列×前後３２列で二次元的に配置されている。 In addition, the pressure-sensitive sheet 12 of the present embodiment includes a first pressure-sensitive region 16a having a pressure detection unit 38 formed at a crossing facing portion of the first electrode 28a and the second electrode 30a, and the first electrode. 28b and a second pressure sensitive region 16b having a pressure detecting portion 38 formed at the crossing and opposing portion of the second electrode 30b. The first pressure-sensitive region 16a and the second pressure-sensitive region 16b are provided at a predetermined distance on the left and right, and the first pressure-sensitive region 16a and the second pressure-sensitive region 16b are connected to each other. A non-detection region 40 in which the line 32 is disposed is provided. In the first pressure-sensitive region 16a and the second pressure-sensitive region 16b, 512 pressure detectors 38 are two-dimensionally arranged in 16 rows on the left and 32 rows on the front and back.
また、第一の配線３４がセンサコントローラ１４の第一のコネクタ４２に着脱可能に接続されていると共に、第二の配線３６がセンサコントローラ１４の第二のコネクタ４４に着脱可能に接続されており、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂを備えた感圧シート１２がセンサコントローラ１４に対して着脱可能に接続されている。 The first wiring 34 is detachably connected to the first connector 42 of the sensor controller 14, and the second wiring 36 is detachably connected to the second connector 44 of the sensor controller 14. The pressure-sensitive sheet 12 having left and right pressure-sensitive regions 16 a and 16 b is detachably connected to the sensor controller 14.
センサコントローラ１４は、例えば、図１に示すように、電源装置としての作動電圧給電用の電源回路４６と、静電容量検知用の検出回路４８とを、備えている。電源回路４６は、第一，第二の配線３４，３６で接続された３２本の第一の電極２８ａ．２８ｂと３２本の第二の電極３０ａに対する給電を選択的に行うようになっている。そして、電源回路４６は、中央演算装置（ＣＰＵ）５０による制御下で、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂにおいてコンデンサを構成する１０２４箇所の各交差部分（圧力検出部３８）に対して、計測用電圧として周期的な波形電圧を走査的に印加する。 For example, as shown in FIG. 1, the sensor controller 14 includes a power supply circuit 46 for supplying operating voltage as a power supply device and a detection circuit 48 for detecting capacitance. The power circuit 46 includes 32 first electrodes 28a... 32 connected by the first and second wirings 34 and 36. Power is selectively supplied to 28b and 32 second electrodes 30a. Then, the power supply circuit 46 performs measurement for each of the 1024 intersections (pressure detectors 38) constituting the capacitors in the left and right pressure sensitive regions 16a and 16b under the control of the central processing unit (CPU) 50. A periodic waveform voltage is applied as a voltage in a scanning manner.
かかる電圧作用下で検出される各圧力検出部３８の静電容量の検出信号が、順次に検出回路４８で検出され、その検出値がＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）５２に記憶される。なお、検出回路４８による静電容量の検出は、例えば電流値から求められるインピーダンスを用いて静電容量値を求めることによって行われる。 The detection signal of the electrostatic capacitance of each pressure detection unit 38 detected under such voltage action is sequentially detected by the detection circuit 48, and the detected value is stored in a RAM (Random Access Memory) 52. Note that the detection of the capacitance by the detection circuit 48 is performed, for example, by obtaining the capacitance value using the impedance obtained from the current value.
また、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）５４には、第一，第二の電極２８，３０の交差部分で構成されたコンデンサの特性データが記憶されており、この特性データに基づいて、ＣＰＵ５０により、配線抵抗の影響を排除して求められた静電容量の検出値から第一，第二の電極２８，３０の交差部分に及ぼされた外力である圧迫力が求められる。なお、図１では、電源回路４６，検出回路４８，ＣＰＵ５０，ＲＡＭ５２，ＲＯＭ５４を備えるセンサコントローラ１４を簡略に図示した。 A ROM (read only memory) 54 stores characteristic data of a capacitor formed by the intersection of the first and second electrodes 28 and 30, and the CPU 50 performs wiring based on this characteristic data. A compression force, which is an external force exerted on the intersection of the first and second electrodes 28 and 30, is obtained from the detected capacitance value obtained by eliminating the influence of the resistance. In FIG. 1, the sensor controller 14 including the power supply circuit 46, the detection circuit 48, the CPU 50, the RAM 52, and the ROM 54 is illustrated in a simplified manner.
従って、第一，第二の電極２８，３０の交差部分で構成された１０２４箇所の圧力検出部３８における静電容量をそれぞれスキャンすることにより、各圧力検出部３８に作用する圧力が各別に検出可能とされていると共に、全体として二次元的な圧力分布が検出可能とされている。 Therefore, the pressure acting on each pressure detection unit 38 is detected separately by scanning the capacitance at 1024 pressure detection units 38 formed by the intersections of the first and second electrodes 28 and 30. It is possible to detect a two-dimensional pressure distribution as a whole.
ここにおいて、第一の感圧領域１６ａを構成する第二の電極３０ａと、第二の感圧領域１６ｂを構成する第二の電極３０ｂが、物理的に離れた位置に配置されていると共に、接続ライン３２によって電気的に直列接続されている。それ故、例えば、第二の電極３０ａに検出電圧が印加されることによって、接続ライン３２で直列的に接続された第二の電極３０ｂにも同じ検出電圧が印加されると共に、第二の感圧領域１６ｂの圧力検出部３８で検出される静電容量検出値が、第二の電極３０ａおよび接続ライン３２を介してセンサコントローラ１４の検出回路４８に検出される。従って、圧力センサ１０では、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂにおける各圧力検出部３８の検出信号を、共通の検出回路４８（センサコントローラ１４）によって検出することができる。 Here, the second electrode 30a constituting the first pressure-sensitive region 16a and the second electrode 30b constituting the second pressure-sensitive region 16b are disposed at physically separated positions, The connection lines 32 are electrically connected in series. Therefore, for example, when the detection voltage is applied to the second electrode 30a, the same detection voltage is applied to the second electrode 30b connected in series by the connection line 32, and the second sensitivity is also applied. The capacitance detection value detected by the pressure detection unit 38 in the pressure region 16b is detected by the detection circuit 48 of the sensor controller 14 via the second electrode 30a and the connection line 32. Therefore, in the pressure sensor 10, the detection signal of each pressure detection unit 38 in the left and right pressure sensitive regions 16a and 16b can be detected by the common detection circuit 48 (sensor controller 14).
このような構造とされた圧力センサ１０によれば、左右に離隔して配置された第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂによって、物理的に離れた二箇所に作用する圧力を１つの圧力センサ１０で検出することができる。 According to the pressure sensor 10 having such a structure, the pressure acting on two physically separated places by the first pressure-sensitive region 16a and the second pressure-sensitive region 16b that are spaced apart from each other on the left and right. Can be detected by one pressure sensor 10.
さらに、左右方向に離れて位置する第一の感圧領域１６ａの第二の電極３０ａと第二の感圧領域１６ｂの第二の電極３０ｂが、接続ライン３２によって直列的に接続されている。これにより、第二の電極３０ａを含んで構成される第一の感圧領域１６ａと第二の電極３０ｂを含んで構成される第二の感圧領域１６ｂにおいて、静電容量を検出するセンサコントローラ１４の検出回路４８を共通化することができて、構造や演算処理の簡略化が図られる。要するに、圧力センサ１０では、第二の電極３０ａ，３０ｂが接続ライン３２で直列的に接続されていることによって、物理的に離れて設けられた２つの感圧領域１６ａ，１６ｂを電気的な検出および演算処理において１つの領域として一体的に扱うことが可能とされており、１つの感圧領域だけを備える圧力センサと同様の検出回路４８を備えるセンサコントローラ１４によって圧力を検出することができる。 Further, the second electrode 30 a of the first pressure-sensitive region 16 a and the second electrode 30 b of the second pressure-sensitive region 16 b that are located apart in the left-right direction are connected in series by a connection line 32. Thereby, the sensor controller that detects the capacitance in the first pressure-sensitive region 16a including the second electrode 30a and the second pressure-sensitive region 16b including the second electrode 30b. The fourteen detection circuits 48 can be shared, and the structure and arithmetic processing can be simplified. In short, in the pressure sensor 10, the second electrodes 30 a and 30 b are connected in series by the connection line 32, so that the two pressure sensitive regions 16 a and 16 b that are physically separated are electrically detected. In the arithmetic processing, it is possible to integrally handle as one area, and the pressure can be detected by the sensor controller 14 including the detection circuit 48 similar to the pressure sensor including only one pressure-sensitive area.
更にまた、本実施形態では、第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂに同時に圧力が作用する場合にも、それら感圧領域１６ａ，１６ｂに同時に作用する圧力を共通のセンサコントローラ１４によって検出することで、演算処理の高速化などが実現され得る。 Furthermore, in the present embodiment, even when pressure acts simultaneously on the first pressure-sensitive region 16a and the second pressure-sensitive region 16b, the pressure acting on the pressure-sensitive regions 16a and 16b is used as a common sensor controller. By performing detection by 14, it is possible to realize high-speed arithmetic processing.
また、接続ライン３２が第二の電極３０よりも狭幅とされて、上下方向視の面積が小さくされていることにより、接続ライン３２がコンデンサを構成することなどによる検出時のノイズが低減されて、検出精度の向上が図られる。更に、接続ライン３２の形成材料が第二の電極３０よりも電気抵抗率の小さい材料とされていることにより、第二の電極３０よりも狭幅で小さな断面積を有する接続ライン３２が、静電容量の検出に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。 Further, since the connection line 32 is narrower than the second electrode 30 and the area in the vertical direction is reduced, noise at the time of detection due to the connection line 32 constituting a capacitor is reduced. Thus, the detection accuracy is improved. Further, since the material for forming the connection line 32 is a material having a lower electrical resistivity than that of the second electrode 30, the connection line 32 having a narrower and smaller cross-sectional area than the second electrode 30 can be formed in a static manner. It can prevent adversely affecting the detection of electric capacity.
ところで、圧力センサ１０は、例えば、図３に示すような座圧検出装置５６に適用することができる。即ち、座圧検出装置５６は、袋状のカバー５８に圧力センサ１０が収容された構造を有している。なお、図３では、分かり易さのために、圧力センサ１０が透視状態で図示されている。 By the way, the pressure sensor 10 can be applied to, for example, a seat pressure detecting device 56 as shown in FIG. That is, the seat pressure detection device 56 has a structure in which the pressure sensor 10 is accommodated in a bag-like cover 58. In FIG. 3, the pressure sensor 10 is shown in a transparent state for easy understanding.
より詳細には、カバー５８は、合成樹脂のフィルムや繊維からなる布などで形成されており、袋状とされて内部に空間を有している。そして、カバー５８の内部空間に圧力センサ１０の感圧シート１２を収容することにより、座圧検出装置５６が構成される。 More specifically, the cover 58 is formed of a synthetic resin film, a cloth made of fibers, or the like, and has a bag shape and has a space inside. The seat pressure detecting device 56 is configured by housing the pressure sensitive sheet 12 of the pressure sensor 10 in the internal space of the cover 58.
この座圧検出装置５６は、使用者が第一の感圧領域１６ａと第二の感圧領域１６ｂ上に座ることにより、臀部に作用する圧力や、正座時に左右の脚に作用する圧力などを検出することができる。しかも、臀部の圧力や左右の脚に作用する圧力を検出する際に、左右中間部分には圧力が作用し難いことから、座圧検出装置５６では、不要な部分での圧力検出を回避することで検出処理の高速化などが図られている。 The seat pressure detecting device 56 is configured to apply pressure acting on the buttocks or pressure acting on the left and right legs when sitting on the first pressure sensitive area 16a and the second pressure sensitive area 16b. Can be detected. In addition, when detecting the pressure of the buttocks and the pressure acting on the left and right legs, it is difficult for the pressure to act on the middle part of the left and right. Therefore, the seat pressure detecting device 56 avoids detecting pressure at an unnecessary part. Therefore, the detection process is speeded up.
さらに、左右の感圧領域１６ａ，１６ｂに同時に作用する圧力が、共通の検出回路４８を備えるセンサコントローラ１４によって検出されることから、同時に作用する圧力の検出処理の簡略化や高速化が図られ得る。 Further, since the pressure acting simultaneously on the left and right pressure sensitive regions 16a and 16b is detected by the sensor controller 14 having the common detection circuit 48, the detection process of pressure acting simultaneously can be simplified and speeded up. obtain.
なお、センサコントローラ１４には、外部出力端子（ＵＳＢ）や無線通信装置などを設けることにより、図示しないコンピュータやタブレットなどの外部機器に有線または無線で接続して、検出結果を外部機器に出力することができるようにしても良い。 The sensor controller 14 is provided with an external output terminal (USB), a wireless communication device, or the like, so that the sensor controller 14 is connected to an external device such as a computer or a tablet (not shown) by wire or wirelessly and outputs a detection result to the external device. You may be able to do that.
図４には、本発明の第二の実施形態としての圧力センサ８０が示されている。この圧力センサ８０は、第一の感圧領域８２ａと第二の感圧領域８２ｂと第三の感圧領域８２ｃと第四の感圧領域８２ｄとを備えている。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一であると把握される部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。 FIG. 4 shows a pressure sensor 80 as a second embodiment of the present invention. The pressure sensor 80 includes a first pressure sensitive area 82a, a second pressure sensitive area 82b, a third pressure sensitive area 82c, and a fourth pressure sensitive area 82d. In the following description, members and parts that are grasped to be substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted.
感圧領域８２は、等間隔で並列に配置された１６本の第一の電極８４ａと、等間隔で並列に配置された１６本の第二の電極８６ｂとを備えており、それら第一の電極８４ａと第二の電極８６ｂが、互いに略直交する方向へ延びて、誘電体層１８を挟んで交差対向している。なお、第一の電極８４ａが図４中の上下に延びていると共に、第二の電極８６ｂが図４中の左右に延びている。 The pressure-sensitive region 82 includes sixteen first electrodes 84a arranged in parallel at equal intervals and sixteen second electrodes 86b arranged in parallel at equal intervals. The electrode 84a and the second electrode 86b extend in a direction substantially orthogonal to each other and are opposed to each other with the dielectric layer 18 in between. The first electrode 84a extends vertically in FIG. 4, and the second electrode 86b extends right and left in FIG.
そして、第一の感圧領域８２ａの第一の電極８４ａの一端がセンサコントローラ１４に対して第一の配線８８で接続されていると共に、第一の感圧領域８２ａの第二の電極８６ａの一端がセンサコントローラ１４に対して第二の配線９０で接続されている。 One end of the first electrode 84a in the first pressure-sensitive region 82a is connected to the sensor controller 14 by the first wiring 88, and the second electrode 86a in the first pressure-sensitive region 82a is connected. One end is connected to the sensor controller 14 by a second wiring 90.
また、第二の感圧領域８２ｂの第一の電極８４ｂの一端が、センサコントローラ１４に対して第三の配線９２で接続されていると共に、第二の感圧領域８２ｂの第二の電極８６ｂの一端が、第一の感圧領域８２ａの第二の電極８６ａの他端に対して第一の接続ライン９４で接続されている。なお、第三の配線９２の長さ方向の中間部分は、フラットケーブルなどで構成されて、プリント配線以外の構造とされている。 One end of the first electrode 84b in the second pressure-sensitive region 82b is connected to the sensor controller 14 by a third wiring 92, and the second electrode 86b in the second pressure-sensitive region 82b. Is connected to the other end of the second electrode 86a of the first pressure-sensitive region 82a by a first connection line 94. In addition, the intermediate part of the length direction of the 3rd wiring 92 is comprised by the flat cable etc., and is set as structures other than a printed wiring.
また、第三の感圧領域８２ｃの第一の電極８４ｃの一端が、第一の感圧領域８２ａの第一の電極８４ａの他端に対して第二の接続ライン９６で接続されていると共に、第三の感圧領域８２ｃの第二の電極８６ｃの一端がセンサコントローラ１４に対して第四の配線９８で接続されている。 In addition, one end of the first electrode 84c in the third pressure-sensitive region 82c is connected to the other end of the first electrode 84a in the first pressure-sensitive region 82a by the second connection line 96. One end of the second electrode 86 c in the third pressure sensitive region 82 c is connected to the sensor controller 14 by a fourth wiring 98.
また、第四の感圧領域８２ｄの第一の電極８４ｄの一端が、第二の感圧領域８２ｂの第一の電極８４ｂの他端に対して第三の接続ライン１００で接続されていると共に、第四の感圧領域８２ｄの第二の電極８６ｄの一端が、第三の感圧領域８２ｃの第二の電極８６ｃの他端に対して第四の接続ライン１０２で接続されている。 One end of the first electrode 84d in the fourth pressure sensitive region 82d is connected to the other end of the first electrode 84b in the second pressure sensitive region 82b by the third connection line 100. One end of the second electrode 86d in the fourth pressure sensitive region 82d is connected to the other end of the second electrode 86c in the third pressure sensitive region 82c through the fourth connection line 102.
要するに、第一の電極８４ａと第一の電極８４ｃが、第二の接続ライン９６によって相互に直列的に接続されて、第一の配線８８によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第一の電極８４ｂと第一の電極８４ｄが、第三の接続ライン１００によって相互に直列的に接続されて、第三の配線９２によってセンサコントローラ１４に接続されている。 In short, the first electrode 84a and the first electrode 84c are connected to each other in series by the second connection line 96 and connected to the sensor controller 14 by the first wiring 88, and the first The electrode 84 b and the first electrode 84 d are connected to each other in series by the third connection line 100 and are connected to the sensor controller 14 by the third wiring 92.
さらに、第二の電極８６ａと第二の電極８６ｂが、第一の接続ライン９４によって相互に直列的に接続されて、第二の配線９０によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第二の電極８６ｃと第二の電極８６ｄが、第四の接続ライン１０２によって相互に直列的に接続されて、第四の配線９８によってセンサコントローラ１４に接続されている。 Furthermore, the second electrode 86a and the second electrode 86b are connected in series with each other by the first connection line 94, and are connected to the sensor controller 14 by the second wiring 90, and the second The electrode 86 c and the second electrode 86 d are connected to each other in series by the fourth connection line 102, and are connected to the sensor controller 14 by the fourth wiring 98.
このような本実施形態に従う構造とされた圧力センサ８０によれば、４つの感圧領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄによって、相互に離れた４箇所の圧力分布を検出することができる。しかも、感圧領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄの第一の電極８４および第二の電極８６が、第一〜第四の接続ライン９４，９６，１００，１０２で直列的に繋がれていることにより、センサコントローラ１４における図示しない検出回路や演算装置を共通化することができて、センサコントローラ１４の構造や処理の簡略化が図られる。 According to the pressure sensor 80 having the structure according to the present embodiment as described above, four pressure distributions separated from each other can be detected by the four pressure-sensitive regions 82a, 82b, 82c, and 82d. In addition, the first electrode 84 and the second electrode 86 of the pressure sensitive regions 82a, 82b, 82c, and 82d are connected in series by first to fourth connection lines 94, 96, 100, and 102. Thus, a detection circuit and a calculation device (not shown) in the sensor controller 14 can be shared, and the structure and processing of the sensor controller 14 can be simplified.
なお、複数の感圧領域８２は、必ずしも同一の感圧体に設けられていなくても良く、図４に示すように、各感圧領域８２をそれぞれ独立したシート状に形成することもできる。 The plurality of pressure-sensitive regions 82 do not necessarily have to be provided in the same pressure-sensitive body, and each pressure-sensitive region 82 can be formed in an independent sheet shape as shown in FIG.
図５には、本発明の第三の実施形態としての圧力センサ１１０を備える椅子１１２が示されている。この椅子１１２は、人が腰掛ける座板部１１４と、座板部１１４に腰掛けた人が上体（背中など）をもたせかける背もたれ部１１６を備えており、それら座板部１１４と背もたれ部１１６によって本実施形態のベース部材が構成されている。 The chair 112 provided with the pressure sensor 110 as 3rd embodiment of this invention is shown by FIG. The chair 112 includes a seat plate portion 114 on which a person sits, and a backrest portion 116 on which a person sitting on the seat plate portion 114 places an upper body (such as a back). The seat plate portion 114 and the backrest portion 116 The base member of this embodiment is configured.
また、椅子１１２は、座板部１１４の上面と背もたれ部１１６の前面の圧力が、圧力センサ１１０によって検出可能とされている。即ち、圧力センサ１１０の感圧シート１１８が座板部１１４の上面と背もたれ部１１６の前面を覆うように設けられている。 In the chair 112, the pressure sensor 110 can detect the pressure on the upper surface of the seat plate portion 114 and the front surface of the backrest portion 116. That is, the pressure sensitive sheet 118 of the pressure sensor 110 is provided so as to cover the upper surface of the seat plate portion 114 and the front surface of the backrest portion 116.
感圧シート１１８は、座板部１１４上に配置される第一の感圧領域１２０ａと、背もたれ部１１６の前面に配置される第二の感圧領域１２０ｂとを、備えている。第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂは、第二の実施形態と同様に、各１６本の第一の電極８４および第二の電極８６が誘電体層１８を挟んで交差対向してなる圧力検出部３８の複数を有している。 The pressure-sensitive sheet 118 includes a first pressure-sensitive region 120 a disposed on the seat plate portion 114 and a second pressure-sensitive region 120 b disposed on the front surface of the backrest portion 116. As in the second embodiment, each of the first and second pressure sensitive regions 120a and 120b has 16 first electrodes 84 and second electrodes 86 crossing each other with the dielectric layer 18 in between. A plurality of pressure detection units 38 are provided.
さらに、第一の感圧領域１２０ａの第一の電極８４ａの一端が、第一の配線１２２によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第一の感圧領域１２０ａの第二の電極８６ａの一端が、第二の配線１２４によってセンサコントローラ１４に接続されている。 Furthermore, one end of the first electrode 84a in the first pressure-sensitive region 120a is connected to the sensor controller 14 by the first wiring 122, and one end of the second electrode 86a in the first pressure-sensitive region 120a. Is connected to the sensor controller 14 by the second wiring 124.
更にまた、第二の感圧領域１２０ｂの第一の電極８４ｂの一端が、第一の配線１２２によってセンサコントローラ１４に接続されていると共に、第二の感圧領域１２０ｂの第二の電極８６ｂの一端が、第一の感圧領域１２０ａの第二の電極８６ａの他端に対して、接続ライン１２８で直列的に接続されている。この接続ライン１２８は、１６本が並列的に設けられており、座板部１１４と背もたれ部１１６の接続部分に設けられて、長さ方向の中間部分が屈曲している。要するに、感圧シート１１８が座板部１１４と背もたれ部１１６の接続部分に屈曲部１３０を備えていると共に、屈曲部１３０が感圧シート１１８の第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂを外れた位置に配されている。なお、本実施形態では、接続ライン１２８が屈曲せしめられることから、接続ライン１２８を第一，第二の電極８４，８６とは異なる耐屈曲性に優れた材料で形成しても良い。 Furthermore, one end of the first electrode 84b in the second pressure-sensitive region 120b is connected to the sensor controller 14 by the first wiring 122, and the second electrode 86b in the second pressure-sensitive region 120b is connected. One end is connected in series with a connection line 128 to the other end of the second electrode 86a of the first pressure-sensitive region 120a. Sixteen connecting lines 128 are provided in parallel, and are provided at the connecting portion between the seat plate portion 114 and the backrest portion 116, and the intermediate portion in the length direction is bent. In short, the pressure-sensitive sheet 118 includes a bent portion 130 at a connection portion between the seat plate portion 114 and the backrest portion 116, and the bent portion 130 defines the first and second pressure-sensitive regions 120 a and 120 b of the pressure-sensitive sheet 118. It is arranged at a position that is off. In the present embodiment, since the connection line 128 is bent, the connection line 128 may be formed of a material having excellent bending resistance different from that of the first and second electrodes 84 and 86.
そして、感圧シート１１８における第一の感圧領域１２０ａの形成部分が、座板部１１４の上面に重ね合わされていると共に、感圧シート１１８における第二の感圧領域１２０ｂの形成部分が、座板部１１４の上面に対して傾斜して広がる背もたれ部１１６の前面に重ね合わされている。 And the formation part of the 1st pressure sensitive area | region 120a in the pressure sensitive sheet 118 is overlaid on the upper surface of the seat board part 114, and the formation part of the 2nd pressure sensitive area | region 120b in the pressure sensitive sheet 118 is seated. It is superimposed on the front surface of the backrest portion 116 that is inclined and spreads with respect to the upper surface of the plate portion 114.
また、感圧シート１１８は、第一，第二の感圧領域１２０ａ，１２０ｂを外れた領域において、固定部材１３２によって座板部１１４および背もたれ部１１６に固定されて、感圧シート１１８が座板部１１４および背もたれ部１１６に対して位置決めされている。固定部材１３２は、特に限定されるものではないが、例えばピンやねじ、接着剤、面ファスナなどが採用可能である。この固定部材１３２は、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂの間に接続ライン１２８の配設領域が設けられていることから、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂの周囲をそれぞれ全周に亘って囲むように配することができて、感圧シート１１８の座板部１１４および背もたれ部１１６に対する強固な固定が、圧力の検出性能に対する影響を抑えながら実現可能とされている。 Further, the pressure sensitive sheet 118 is fixed to the seat plate portion 114 and the backrest portion 116 by the fixing member 132 in a region outside the first and second pressure sensitive regions 120a and 120b. Positioned relative to the portion 114 and the back portion 116. Although the fixing member 132 is not specifically limited, For example, a pin, a screw, an adhesive, a surface fastener, or the like can be employed. Since the fixing member 132 is provided with the connection line 128 between the first pressure-sensitive area 120a and the second pressure-sensitive area 120b, the first pressure-sensitive area 120a and the second pressure-sensitive area 120b are provided. The pressure-sensitive region 120b can be arranged so as to surround the entire circumference, and the firm fixation of the pressure-sensitive sheet 118 to the seat plate portion 114 and the backrest portion 116 suppresses the influence on the pressure detection performance. However, it can be realized.
このような本実施形態に従う構造とされた椅子１１２によれば、座板部１１４に作用する圧力が第一の感圧領域１２０ａによって検出されると共に、背もたれ部１１６に作用する圧力が第二の感圧領域１２０ｂによって検出されるようになっており、同一平面上にはない相互に傾斜した２面に作用する圧力を１つの圧力センサ１１０によって検出することができる。しかも、第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂは、第二の電極８６ａ，８６ｂが接続ライン１２８によって直列的に接続されていることから、電気的な圧力検出処理において第一の感圧領域１２０ａと第二の感圧領域１２０ｂを一体的に取り扱うことができて、検出回路を含むセンサコントローラ１４の共通化による構造の簡素化や処理の簡略化などが実現される。 According to the chair 112 having such a structure according to the present embodiment, the pressure acting on the seat plate portion 114 is detected by the first pressure-sensitive region 120a, and the pressure acting on the backrest portion 116 is the second pressure. The pressure is detected by the pressure-sensitive region 120b, and the pressure acting on two mutually inclined surfaces that are not on the same plane can be detected by one pressure sensor 110. In addition, the first pressure-sensitive region 120a and the second pressure-sensitive region 120b have the second electrodes 86a and 86b connected in series by the connection line 128, so that the first pressure-sensitive region 120a and the second pressure-sensitive region 120b are electrically connected to each other. The pressure-sensitive region 120a and the second pressure-sensitive region 120b can be handled integrally, and the simplification of the structure, the simplification of processing, and the like are realized by sharing the sensor controller 14 including the detection circuit.
なお、椅子１１２は、座板部１１４と背もたれ部１１６の相対的な傾斜角度が一定とされていても良いが、例えば、座板部１１４に対する背もたれ部１１６の傾斜角度が可変とされたリクライニング機能付きのものであっても良い。その場合には、座板部１１４と背もたれ部１１６の傾斜角度の変化に伴う感圧シート１１８の屈伸が、感圧領域１２０を外れた接続ライン１２８の形成部分で生じることから、角度の変化による検出結果への影響が低減され得る。また、感圧シート１１８は屈曲部１３０で曲がっていても良く、屈曲部１３０は折れ線をなすように折れ曲がっているものだけでなく、折れ線をもたずに滑らかに湾曲しているものを含む。 The chair 112 may have a constant inclination angle between the seat plate portion 114 and the backrest portion 116. For example, a reclining function in which the inclination angle of the backrest portion 116 with respect to the seat plate portion 114 is variable. It may be attached. In that case, the bending and stretching of the pressure-sensitive sheet 118 accompanying the change in the inclination angle of the seat plate portion 114 and the backrest portion 116 occurs in the formation portion of the connection line 128 outside the pressure-sensitive region 120. The influence on the detection result can be reduced. Further, the pressure-sensitive sheet 118 may be bent at the bent portion 130, and the bent portion 130 includes not only a bent line so as to form a broken line but also a smoothly curved line having no bent line.
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記第一の実施形態では、長さ方向で離れて配置された第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂを接続する接続ライン３２がそれら第二の電極３０ａ，３０ｂよりも狭幅とされているが、例えば、第二の電極３０ａと第二の電極３０ｂがそれら第二の電極３０ａ，３０ｂと同じ幅の接続ラインで接続されていても良い。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited by the specific description. For example, in the first embodiment, the connection line 32 that connects the second electrode 30a and the second electrode 30b that are spaced apart in the length direction has a narrower width than the second electrodes 30a and 30b. However, for example, the second electrode 30a and the second electrode 30b may be connected by a connection line having the same width as the second electrodes 30a and 30b.
また、感圧領域１６の数や配置、形状などは、圧力を検出すべき領域などに応じて適宜に変更され得る。更に、感圧領域１６が備える圧力検出部３８の数や配置、形状などは、要求される検出精度などに応じて適宜に変更可能である。 Further, the number, arrangement, shape, and the like of the pressure sensitive regions 16 can be changed as appropriate according to the region where pressure is to be detected. Furthermore, the number, arrangement, shape, and the like of the pressure detection units 38 included in the pressure sensitive region 16 can be appropriately changed according to the required detection accuracy.
さらに、前記実施形態では２つの感圧領域が直列的に接続されているが、３つ以上の感圧領域が直列的に接続されていても良い。更に、直列的に接続される感圧領域の形状は互いに異なっていても良く、例えば感圧領域を構成する電極の長さや幅、数などが複数の感圧領域で相互に異なっていても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, two pressure sensitive regions are connected in series, but three or more pressure sensitive regions may be connected in series. Further, the shape of the pressure-sensitive regions connected in series may be different from each other. For example, the length, width, number, etc. of the electrodes constituting the pressure-sensitive region may be different from each other in the plurality of pressure-sensitive regions. .
前記実施形態では、圧力センサの適用対象として、座圧検出装置５６や椅子１１２を例示したが、本発明に係る圧力センサの適用対象はこれらに限定されるものではない。具体的には、例えば、使用者の足裏の圧力を検出する足圧検出装置に圧力センサを適用しても良いし、圧力センサを建物の床に配設して床の特定の場所にだけ感圧領域を設けたり、圧力センサを階段に配設して階段の上面にだけ感圧領域を設けたりすることもできる。 In the said embodiment, although the seat pressure detection apparatus 56 and the chair 112 were illustrated as an application object of a pressure sensor, the application object of the pressure sensor which concerns on this invention is not limited to these. Specifically, for example, a pressure sensor may be applied to a foot pressure detection device that detects the pressure of the user's sole, or the pressure sensor is disposed on a floor of a building and only at a specific location on the floor. It is also possible to provide a pressure-sensitive region, or to provide a pressure-sensitive region only on the top surface of the staircase by arranging a pressure sensor on the staircase.
また、前記実施形態では、圧力センサとして静電容量型センサが例示されており、圧力検出部がコンデンサで構成されて、圧力検出部に対する圧力の作用による電気的な変化として静電容量の変化が例示されているが、圧力センサとしては他の検出方式を採用したものも採用可能である。具体的には、例えば、ゴム材料に導電性フィラーを混合した導電性ゴムによって弾性部を形成して、荷重の入力時に弾性部が弾性変形して弾性部の電気抵抗が変化することに基づいて圧力を検出する、抵抗型の圧力センサを採用することもできる。このような抵抗型の圧力センサにおいて、圧力検出部が圧力の作用によって生じる電気的な変化が、電気抵抗値の変化であることは、言うまでもない。 Further, in the embodiment, a capacitance type sensor is exemplified as the pressure sensor, the pressure detection unit is configured by a capacitor, and the change in capacitance is caused as an electrical change due to the action of pressure on the pressure detection unit. Although illustrated, a pressure sensor using another detection method can be used. Specifically, for example, based on the fact that the elastic portion is formed of conductive rubber in which a conductive filler is mixed with a rubber material, and the elastic portion is elastically deformed when a load is input and the electric resistance of the elastic portion changes. It is also possible to employ a resistance type pressure sensor that detects pressure. In such a resistance type pressure sensor, it goes without saying that the electrical change caused by the pressure of the pressure detector is a change in the electrical resistance value.
１０，８０，１１０：圧力センサ、１２，１１８：感圧シート、１４：センサコントローラ、１６，８２，１２０：感圧領域、１８：誘電体層（弾性体層）、２８，８４：第一の電極、３０，８６：第二の電極、３２，１２８：接続ライン、３８：圧力検出部、４８：検出回路、５６：座圧検出装置、６０：ベース部材、９４：第一の接続ライン（接続ライン）、９６：第二の接続ライン（接続ライン）、１００：第三の接続ライン（接続ライン）、１０２：第四の接続ライン（接続ライン）、１１２：椅子、１１４：座板部（ベース部材）、１１６：背もたれ部（ベース部材）、１３０：屈曲部 10, 80, 110: Pressure sensor, 12, 118: Pressure sensitive sheet, 14: Sensor controller, 16, 82, 120: Pressure sensitive region, 18: Dielectric layer (elastic layer), 28, 84: First Electrode, 30, 86: Second electrode, 32, 128: Connection line, 38: Pressure detection unit, 48: Detection circuit, 56: Seat pressure detection device, 60: Base member, 94: First connection line (connection Line), 96: second connection line (connection line), 100: third connection line (connection line), 102: fourth connection line (connection line), 112: chair, 114: seat plate (base) Member), 116: backrest (base member), 130: bent portion
Claims (6)
前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方が、他の前記感圧領域を構成する前記第一の電極と前記第二の電極の何れか一方に直列的に接続されていると共に、それら複数の感圧領域の前記圧力検出部に生じる電気的な変化量を何れも検出する検出回路が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 The first electrode and the second electrode are superposed on both surfaces of the elastic layer, and the first electrode and the second electrode In the pressure sensor in which the pressure detection part that generates an electrical change by the input in the opposite direction is formed, and the pressure sensitive region including a plurality of pressure detection parts is formed,
Any one of the first electrode and the second electrode constituting the pressure sensitive region is connected in series with any one of the first electrode and the second electrode constituting the other pressure sensitive region. And a detection circuit that detects any amount of electrical change that occurs in the pressure detection unit of the plurality of pressure-sensitive regions.
該第一の電極および該第二の電極と該接続ラインが相互に異なる材料で形成されている請求項１に記載の圧力センサ。 Any one of the first electrode and the second electrode constituting the pressure sensitive region, and any one of the first electrode and the second electrode constituting the other pressure sensitive region, Connected in series by a connection line,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the first electrode, the second electrode, and the connection line are formed of different materials.
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