JP2019109217A

JP2019109217A - 状態検出装置

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Publication number: JP2019109217A
Application number: JP2018165301A
Authority: JP
Inventors: 小林　浩; Hiroshi Kobayashi; 浩小林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-09-04
Also published as: JP7103085B2

Abstract

【課題】圧電素子と電源回路との接続を遮断せずに圧電素子の出力を利用した状態検出が可能な状態検出装置を提供する。【解決手段】状態検出装置１は、圧電素子１０と、圧電素子１０の出力電圧が入力されるダイオードブリッジ２０と、ダイオードブリッジ２０の出力電圧が入力され、電源電圧を発生する電源回路３０と、ダイオードブリッジ２０と電源回路３０との間の電流経路に設けられた抵抗Ｒと、抵抗Ｒの両端の電圧を監視する監視手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子を用いた状態検出装置に関する。

下記特許文献１は、圧電素子を用いた生体情報検出装置を開示する。この生体情報検出装置は、生体情報検出手段及び電源供給手段を備え、電源供給手段は、圧電素子から出力される電気エネルギーを蓄えて直流電源電圧を供給し、この直流電源電圧が生体情報検出手段の電源電圧として給電される。ここで、圧電素子の出力インピーダンスは非常に高いことから、低入力インピーダンスの電源供給手段が接続された状態では生体情報の検出ができないため、圧電素子と電源供給手段との接続を周期的に遮断するスイッチ手段を設け、スイッチ手段による遮断期間中に生体情報検出手段が圧電素子からの生体情報信号を離散的に取得する構成としている。

特開２００９−２７３６１１号公報

特許文献１の構成では、圧電素子と電源供給手段との接続を遮断している期間以外の期間は圧電素子の出力を検出に利用できないという課題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、圧電素子と電源回路との接続を遮断せずに圧電素子の出力を利用した状態検出が可能な状態検出装置を提供することにある。

本発明のある態様は、状態検出装置である。この状態検出装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子の出力電圧が入力される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧が入力される電源回路と、
前記整流回路と前記電源回路との間の電流経路に設けられた電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段の出力電圧を監視する監視手段と、を備える。

前記電流電圧変換手段が、前記整流回路の低電圧側出力端子と前記電源回路との間に設けられてもよい。

前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジの低電圧側出力端子と、前記ダイオードブリッジの２つの低電圧側ダイオードの各アノードと、の間にそれぞれ設けられてもよい。

前記電流電圧変換手段の高電圧側端子の電圧をグランドに対して所定値だけシフトする基準電圧発生手段を備えてもよい。

前記電流電圧変換手段が、前記整流回路の高電圧側出力端子と前記電源回路との間に設けられてもよい。

前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジの高電圧側出力端子と、前記ダイオードブリッジの２つの高電圧側ダイオードの各カソードと、の間にそれぞれ設けられてもよい。

前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジ内の電流経路の２箇所に設けられ、前記圧電素子の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を別々に電圧に変換してもよい。

前記電流電圧変換手段は、抵抗であってもよい。

本発明のもう１つの態様は、状態検出装置である。この状態検出装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子の出力電圧が入力されるダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジの出力電圧が入力される電源回路と、
前記圧電素子と前記ダイオードブリッジとの間の電流経路に設けられた電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段の出力電圧を監視する監視手段と、を備える。

前記電流電圧変換手段は、電流センサであってもよい。

前記監視手段は、前記電源回路からの供給電圧又は前記電源回路により充電される二次電池若しくはキャパシタからの供給電圧で動作してもよい。

前記二次電池は、全固体電池であってもよい。

前記電源回路からの供給電圧又は前記電源回路により充電される二次電池からの供給電圧で動作するセンサ及び通信手段を備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、圧電素子と電源回路との接続を遮断せずに圧電素子の出力を利用した状態検出が可能な状態検出装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る状態検出装置１の概略回路図。図１の点Ｐ３、Ｐ４における電圧Ｖ（Ｐ３）、Ｖ（Ｐ４）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフ。本発明の実施の形態２に係る状態検出装置２の概略回路図。図３の点Ｐ４〜Ｐ６における電圧Ｖ（Ｐ４）〜Ｖ（Ｐ６）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフ。本発明の実施の形態３に係る状態検出装置３の概略回路図。図５の点Ｐ４、Ｐ７における電圧Ｖ（Ｐ４）、Ｖ（Ｐ７）、及び点Ｐ７に対する点Ｐ４の電圧Ｖ（Ｐ４）−Ｖ（Ｐ７）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフ。本発明の実施の形態４に係る状態検出装置４の概略回路図。図７の点Ｐ４、Ｐ８、Ｐ９における電圧Ｖ（Ｐ４）、Ｖ（Ｐ８）、Ｖ（Ｐ９）、並びに点Ｐ４に対する点Ｐ８の電圧Ｖ（Ｐ８）−Ｖ（Ｐ４）、及び点Ｐ４に対する点Ｐ９の電圧Ｖ（Ｐ９）−Ｖ（Ｐ４）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフ。本発明の実施の形態５に係る状態検出装置５の概略回路図。本発明の他の実施の形態であり、状態検出装置６を用いた状態検出システムの概略ブロック図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る状態検出装置１の概略回路図である。状態検出装置１は、圧電素子１０と、整流回路としてのダイオードブリッジ２０と、電源回路３０と、電流電圧変換手段としての抵抗（シャント抵抗器）Ｒと、監視手段としてのマイコン（マイクロコントローラ）４０と、を備える。

圧電素子１０は、例えば圧電セラミックスであり、自身の配置先（設置先）である被測定物が振動することで発電する発電機として機能すると共に、被測定物の状態によって自身の出力電圧が変化するセンサとしても機能する。被測定物は、例えば、道路や陸橋の他、摩耗状態や経年劣化の測定が必要なあらゆる物、構造物において使用されるコンクリート、金属、樹脂、ゴム等であり、摩耗状態や経年変化によって振動や歪みの様子が変化する物体である。圧電素子１０により被測定物の振動や歪みを観測することで、被測定物の摩耗状態や経年変化等の状態を検出（推定）することができる。

ダイオードブリッジ２０は、ブリッジ接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４からなり、圧電素子１０の出力電圧が入力され、全波整流後の出力電圧（出力電流）を電源回路３０に供給する。ダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（図１の点Ｐ１）は、圧電素子１０の一端に接続される。ダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（図１の点Ｐ２）は、圧電素子１０の他端に接続される。

低電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ１のアノードは、ダイオードブリッジ２０の低電圧側出力端子（図１の点Ｐ３）に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、ダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）に接続される。高電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ２のアノードは、ダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）に接続される。ダイオードＤ２のカソードは、ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（図１の点Ｐ４）に接続される。

低電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ３のアノードは、ダイオードブリッジ２０の低電圧側出力端子（Ｐ３）に接続される。ダイオードＤ３のカソードは、ダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）に接続される。高電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ４のアノードは、ダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）に接続される。ダイオードＤ４のカソードは、ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）に接続される。

電源回路３０は、ダイオードブリッジ２０の出力電圧が入力され、電源電圧Ｖccを発生する。抵抗Ｒは、ダイオードブリッジ２０と電源回路３０との間の電流経路に設けられる。電源回路３０の一方の入力端子は、ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）に接続される。電源回路３０の他方の入力端子は、抵抗Ｒの一方の端子、及びマイコン４０のＡＤコンバータ（アナログデジタル変換器）４５の基準電圧入力端子に接続される。抵抗Ｒの他方の端子は、ダイオードブリッジ２０の低電圧側出力端子（Ｐ３）、及びＡＤコンバータ４５の測定電圧入力端子に接続される。

電源回路３０は、基準電圧発生手段としての基準電源３５を有し、電源回路３０の他方の入力端子の電圧（抵抗Ｒの高電圧側端子の電圧）は、グランドに対して所定値だけシフト（ここではプラス方向にシフト）される。ＡＤコンバータ４５は、抵抗Ｒの両端の電圧（アナログ値）をデジタル値に変換する。マイコン４０は、ＡＤコンバータ４５によって得られた抵抗Ｒの両端の電圧のデジタル値を監視し蓄積し、被測定物の状態を検出（推定）する。マイコン４０は、電源回路３０から供給される電源電圧Ｖccで動作する。あるいは、マイコン４０は、電源回路３０によって充電される図示しない二次電池又はキャパシタからの供給電圧で動作してもよい。

図２は、図１の点Ｐ３、Ｐ４における電圧Ｖ（Ｐ３）、Ｖ（Ｐ４）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフである。シミュレーションの前提条件は以下のとおりとした。
・圧電素子１０… 実効値１００μＡで周波数１００Ｈｚの交流電流源
・基準電源３５… １.５Ｖの直流電圧源
・電源回路３０の入力インピーダンス… １ｋΩ
・ＡＤコンバータ４５の入力インピーダンス… １００ｋΩ
・抵抗Ｒの抵抗値… ５ｋΩ

図２より、基準電源３５として１.５Ｖの直流電圧源を使用することで、点Ｐ３の電圧Ｖ（Ｐ３）がマイナスになることを防止できる。もっとも、基準電源３５はグランド（０Ｖ）でもよいが、その場合は後段の処理回路（ＩＣ等）が負電圧に対応している必要がある。低インピーダンスの基準電源３５を境に高電圧側と低電圧側でインピーダンスを変える（分ける）ことができるため、点Ｐ３の電圧の振幅を自由に調整可能である。なお、測定値である点Ｐ３の電圧Ｖ（Ｐ３）は、基準電源３５の電圧に対してマイナス側の振幅が大きくなるが、プラス側の振幅として扱いたい場合は、反転アンプを入れてもよいし、ＡＤコンバータ４５でデジタル化した後にマイコン４０で反転処理してもよい。

本実施の形態によれば、ダイオードブリッジ２０と電源回路３０との間の電流経路に抵抗Ｒを設け、抵抗Ｒの両端の電圧をマイコン４０で監視する構成としたため、圧電素子１０と電源回路３０との接続を遮断せずに圧電素子１０の出力を利用した状態検出が可能となる。したがって、圧電素子１０の出力を状態検出に利用できない期間を減らすことができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る状態検出装置２の概略回路図である。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。状態検出装置２では、電流電圧変換手段は、２つの抵抗（シャント抵抗器）Ｒ１、Ｒ２である。抵抗Ｒ１、Ｒ２の一端は、ダイオードブリッジ２０の低電圧側出力端子（Ｐ３）に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、低電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ１のアノード、及びＡＤコンバータ４５の第１測定電圧入力端子に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、低電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ３のアノード、及びＡＤコンバータ４５の第２測定電圧入力端子に接続される。ダイオードブリッジ２０の低電圧側出力端子（Ｐ３）は、電源回路３０の他方の入力端子、及びＡＤコンバータ４５の基準電圧入力端子に接続される。

図４は、図３の点Ｐ４〜Ｐ６における電圧Ｖ（Ｐ４）〜Ｖ（Ｐ６）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフである。シミュレーションの前提条件は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値をそれぞれ５ｋΩとした他は、図２におけるシミュレーションと同じとした。図４より、基準電源３５の電圧に対するマイナス側の振幅が点Ｐ５と点Ｐ６に交互に現れる。

本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、抵抗Ｒ１、Ｒ２により圧電素子１０の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を別々に検出するため、マイコン４０では圧電素子１０の出力電圧の極性も検出することができる。

本実施の形態の変形例として、抵抗Ｒ１をダイオードＤ１のカソードとダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）との間に設け、抵抗Ｒ２をダイオードＤ３のカソードとダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）との間に設けてもよい。この場合、抵抗Ｒ１の両端の電圧及び抵抗Ｒ２の両端の電圧をそれぞれＡＤコンバータ４５でデジタル値に変換する構成としてもよい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る状態検出装置３の概略回路図である。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。状態検出装置３では、抵抗Ｒは、ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）と電源回路３０の一方の端子との間に設けられる。ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）（抵抗Ｒの一端）が、ＡＤコンバータ４５の測定電圧入力端子に接続される。

図６は、図５の点Ｐ４、Ｐ７における電圧Ｖ（Ｐ４）、Ｖ（Ｐ７）、及び点Ｐ７に対する点Ｐ４の電圧Ｖ（Ｐ４）−Ｖ（Ｐ７）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフである。シミュレーションの前提条件は、基準電源３５をグランドとした他は、図２におけるシミュレーションと同じとした。電源回路３０の入力インピーダンスが無視できるほど低ければ、点Ｐ４の電圧Ｖ（Ｐ４）を測定すればよい。電源回路３０の入力インピーダンスが無視できない場合には、抵抗Ｒの両端の電圧Ｖ（Ｐ７）−Ｖ（Ｐ４）を測定すればよい。この場合、基準電圧入力端子のあるＡＤコンバータ４５であれば、Ｖ（Ｐ７）を基準電圧入力端子に、Ｖ（Ｐ４）を測定電圧入力端子に入力すればよい。基準電圧入力端子のないＡＤコンバータ４５でも、２入力のＡＤコンバータ４５であれば、Ｖ（Ｐ７）とＶ（Ｐ４）の差を測定できる。

本実施の形態では、測定値である点Ｐ４の電圧が基準電源３５（ここではグランド）の電圧に対してプラス側の振幅となって便利である。また、基準電源３５がグランドでよいため、構成が簡易である。本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る状態検出装置４の概略回路図である。以下、実施の形態３との相違点を中心に説明する。状態検出装置４では、電流電圧変換手段は、２つの抵抗（シャント抵抗器）Ｒ１、Ｒ２である。抵抗Ｒ１、Ｒ２の一端は、ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、高電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ２のカソード、及びＡＤコンバータ４５の第１測定電圧入力端子に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、高電圧側ダイオードの一つであるダイオードＤ４のカソード、及びＡＤコンバータ４５の第２測定電圧入力端子に接続される。ダイオードブリッジ２０の高電圧側出力端子（Ｐ４）は、電源回路３０の一方の入力端子に接続される。

図８は、図７の点Ｐ４、Ｐ８、Ｐ９における電圧Ｖ（Ｐ４）、Ｖ（Ｐ８）、Ｖ（Ｐ９）、並びに点Ｐ４に対する点Ｐ８の電圧Ｖ（Ｐ８）−Ｖ（Ｐ４）、及び点Ｐ４に対する点Ｐ９の電圧Ｖ（Ｐ９）−Ｖ（Ｐ４）の時間変化を示すシミュレーションによるグラフである。シミュレーションの前提条件は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値をそれぞれ５ｋΩとした他は、図６におけるシミュレーションと同じとした。図８より、基準電源３５（ここではグランド）の電圧に対するプラス側の振幅が点Ｐ８と点Ｐ９に交互に現れる。電源回路３０の入力インピーダンスが無視できるほど低ければ、点Ｐ８、Ｐ９の電圧Ｖ（Ｐ８）、Ｖ（Ｐ９）を測定すればよい。電源回路３０の入力インピーダンスが無視できない場合には、抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖ（Ｐ８）−Ｖ（Ｐ４）、及び抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖ（Ｐ９）−Ｖ（Ｐ４）を測定すればよい。この場合、基準電圧入力端子のあるＡＤコンバータ４５であれば、Ｖ（Ｐ４）を基準電圧入力端子に、Ｖ（Ｐ８）及びＶ（Ｐ９）を第１及び第２測定電圧入力端子にそれぞれ入力すればよい。基準電圧入力端子のないＡＤコンバータ４５でも、２入力のＡＤコンバータ４５であれば、Ｖ（Ｐ８）とＶ（Ｐ４）の差、及びＶ（Ｐ９）とＶ（Ｐ４）の差を測定できる。

本実施の形態のその他の点は、実施の形態３と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加え、抵抗Ｒ１、Ｒ２により圧電素子１０の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を別々に検出するため、マイコン４０では圧電素子１０の出力電圧の極性も検出することができる。

本実施の形態の変形例として、抵抗Ｒ１をダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）とダイオードＤ２のアノードとの間に設け、抵抗Ｒ２をダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）とダイオードＤ４のアノードとの間に設けてもよい。この場合、抵抗Ｒ１の両端の電圧及び抵抗Ｒ２の両端の電圧をそれぞれＡＤコンバータ４５でデジタル値に変換する構成としてもよい。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５に係る状態検出装置５の概略回路図である。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。状態検出装置５では、電流電圧変換手段は、１つの電流センサ２５である。電流センサ２５は、例えば、ホール素子などの磁気センサ、電流プローブ、あるいはカレントトランスセンサである。電流センサ２５は、圧電素子１０の他端と、ダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（図９の点Ｐ２）と、の間の電流経路に対して設けられ、当該電流経路に流れる電流を電圧に変換する。当該電流経路に流れる電流の方向から圧電素子１０の出力電圧の極性を判別できる。電流センサ２５の出力端子は、ＡＤコンバータ４５の入力端子に接続される。電流センサ２５の出力電圧（アナログ値）は、ＡＤコンバータ４５によってデジタル値に変換される。

本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、電流センサ２５により圧電素子１０の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を検出するため、マイコン４０では圧電素子１０の出力電圧の極性も検出することができる。また、圧電素子１０の出力電圧の極性も検出できる構成でありながら、電流電圧変換手段は１つの電流センサ２５でよく、電流電圧変換手段を２つ設ける必要がない。本実施の形態において、電流センサ２５は、圧電素子１０の一端と、ダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（図９の点Ｐ１）と、の間の電流経路に対して設けられてもよい。

電流センサ２５の出力電圧は、検出対象の電流が流れる経路と絶縁されている。このため、電流センサ２５の出力電圧はフローティング電圧となり、ＡＤコンバータ４５の入力側において基準電圧を任意に設定でき、回路設計が容易で回路構成がシンプルとなる。こうした利点は、電流電圧変換手段を電流センサ２５としたことによるものである。電流電圧変換手段を抵抗とした場合、その抵抗の両端の電圧がいずれも例えば基準電源３５の電圧に対して変化する。一方、ＡＤコンバータ４５の入力の一方は、基準電圧なので一定であることが求められる。このため、電流電圧変換手段を抵抗とした場合には、抵抗の両端の電圧を処理する回路設計、回路構成が複雑になる。そうしたデメリットが許容される場合には、電流センサ２５を抵抗に替えてもよい。

（他の実施の形態）
図１０は、本発明の他の実施の形態であり、状態検出装置６を用いた状態検出システムの概略ブロック図である。状態検出装置６は、前述の各実施の形態における状態検出装置１〜５のいずれかの構成に加え、二次電池５０、通信手段としての通信モジュール６０、及び各種センサ７０を備える。状態検出装置６は、外部空間と隔てられた被測定空間に設けられる。

圧電素子１０、ダイオードブリッジ２０、電源回路３０、及び二次電池５０は、状態検出装置６の電源７を構成する。二次電池５０は、好ましくは全固体電池であり、電源回路３０によって充電され、マイコン４０、通信モジュール６０、及び各種センサ７０に動作電圧を供給する。当該動作電圧は、電源回路３０から供給されてもよい。また、二次電池５０に替えて、キャパシタを設けてもよい。通信モジュール６０は、外部空間に設けられた受信装置１００の通信モジュール１０３と通信するものであって、各種センサ７０による検出結果を通信モジュール１０３に送信する。各種センサ７０は、温度センサ、加速度センサ、圧力センサ、及び歪みセンサ、の少なくともいずれかを含む。また、各種センサ７０は、圧電素子１０の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換手段（前述の実施の形態における抵抗Ｒ又は抵抗Ｒ１、Ｒ２）も含む。

受信装置１００は、表示装置１０１と、制御部としてのマイコン（マイクロコントローラ）１０２と、通信手段としての通信モジュール１０３と、を含む。マイコン１０２は、通信モジュール１０３が状態検出装置６から受信した各種センサ７０による検出結果を、表示装置１０１に表示することができる。

本実施の形態も、前述の実施の形態と同様に、圧電素子１０と電源回路３０との接続を遮断せずに圧電素子１０の出力を利用した状態検出が可能という効果を奏することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態２及び４で説明した抵抗Ｒ１、Ｒ２の配置の更に別の変形例として、抵抗Ｒ１、Ｒ２の一方をダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）と低電圧側出力端子（Ｐ３）との間（ダイオードＤ１のアノード側でもカソード側でもよい）に設け、他方をダイオードブリッジ２０の一方の入力端子（Ｐ１）と高電圧側出力端子（Ｐ４）との間（ダイオードＤ２のアノード側でもカソード側でもよい）に設けてもよい。あるいは、抵抗Ｒ１、Ｒ２の一方をダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）と低電圧側出力端子（Ｐ３）との間（ダイオードＤ３のアノード側でもカソード側でもよい）に設け、他方をダイオードブリッジ２０の他方の入力端子（Ｐ２）と高電圧側出力端子（Ｐ４）との間（ダイオードＤ４のアノード側でもカソード側でもよい）に設けてもよい。すなわち、圧電素子１０の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を別々に検出できる任意の位置に抵抗Ｒ１、Ｒ２を設ければよい。そして、抵抗Ｒ１の両端の電圧及び抵抗Ｒ２の両端の電圧をそれぞれマイコン４０により検出する構成とすれば、圧電素子１０の出力電圧の極性も検出することができる。

実施の形態１〜４の電流電圧変換手段（抵抗Ｒ、Ｒ１、Ｒ２）を、電流センサに替えてもよい。もっとも、実施の形態１〜４の構成では、電流電圧変換手段が抵抗である方が安価で回路構成もシンプルである。

１〜６状態検出装置、７電源、１０圧電素子、２０ダイオードブリッジ（整流回路）、２５電流センサ、３０電源回路、３５基準電源、４０マイコン（マイクロコントローラ）、４５ＡＤコンバータ（アナログデジタル変換器）、５０二次電池、６０通信モジュール、７０各種センサ、１００受信装置、１０１表示装置、１０２マイコン（マイクロコントローラ）、１０３通信モジュール

Claims

圧電素子と、
前記圧電素子の出力電圧が入力される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧が入力される電源回路と、
前記整流回路と前記電源回路との間の電流経路に設けられた電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段の出力電圧を監視する監視手段と、を備える、状態検出装置。
前記電流電圧変換手段が、前記整流回路の低電圧側出力端子と前記電源回路との間に設けられる、請求項１に記載の状態検出装置。
前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジの低電圧側出力端子と、前記ダイオードブリッジの２つの低電圧側ダイオードの各アノードと、の間にそれぞれ設けられる、請求項１に記載の状態検出装置。
前記電流電圧変換手段の高電圧側端子の電圧をグランドに対して所定値だけシフトする基準電圧発生手段を備える、請求項２又は３に記載の状態検出装置。
前記電流電圧変換手段が、前記整流回路の高電圧側出力端子と前記電源回路との間に設けられる、請求項１に記載の状態検出装置。
前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジの高電圧側出力端子と、前記ダイオードブリッジの２つの高電圧側ダイオードの各カソードと、の間にそれぞれ設けられる、請求項１に記載の状態検出装置。
前記整流回路は、ダイオードブリッジであり、
前記電流電圧変換手段は、前記ダイオードブリッジ内の電流経路の２箇所に設けられ、前記圧電素子の出力電圧の極性が互いに異なる各場合の電流を別々に電圧に変換する、請求項１に記載の状態検出装置。
前記電流電圧変換手段は、抵抗である、請求項１から７のいずれか一項に記載の状態検出装置。
圧電素子と、
前記圧電素子の出力電圧が入力されるダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジの出力電圧が入力される電源回路と、
前記圧電素子と前記ダイオードブリッジとの間の電流経路に設けられた電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段の出力電圧を監視する監視手段と、を備える、状態検出装置。
前記電流電圧変換手段は、電流センサである、請求項９に記載の状態検出装置。
前記監視手段は、前記電源回路からの供給電圧又は前記電源回路により充電される二次電池若しくはキャパシタからの供給電圧で動作する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の状態検出装置。
前記二次電池は、全固体電池である、請求項１１に記載の状態検出装置。
前記電源回路からの供給電圧又は前記電源回路により充電される二次電池からの供給電圧で動作するセンサ及び通信手段を備える、請求項１１又は１２に記載の状態検出装置。