JP2021173680A - Sensor circuit - Google Patents

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昌良 大村
Masayoshi Omura
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Abstract

To provide a sensor circuit which is hardly affected by external noise.SOLUTION: Provided is a sensor circuit 20 comprising a sensor wire 10 and a differential amplifier 150. The sensor wire 10 includes a first internal conductor 101 covered with a piezoelectric material, a second internal conductor 102 provided on the outside of the piezoelectric material, and an external shield conductor 103 enclosing the first and second internal conductors 101, 102, with insulators arranged between the first and second internal conductors 101, 102 and the external shield conductor 103. The first and second internal conductors 101, 102 are connected to respectively different input terminals of the differential amplifier 150, with a potential difference between these input terminals outputted after being amplified. The impedance between the external shield conductor 103 and the ground is lower than the impedance between the second internal conductor 102 and the ground.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、圧電性の素材を用いたセンサ回路に関する。 The present invention relates to a sensor circuit using a piezoelectric material.

従来、圧電性素材を用いたセンサ電線が知られている(例えば、特許文献1等参照)。このセンサ電線は、力による変形が生じると、内部導体と外部導体との間に電圧が誘起される。この特性を利用して触覚センサや振動センサ等に利用することができる。 Conventionally, a sensor electric wire using a piezoelectric material is known (see, for example, Patent Document 1 and the like). When the sensor wire is deformed by a force, a voltage is induced between the inner conductor and the outer conductor. This characteristic can be used for a tactile sensor, a vibration sensor, or the like.

特開2008−151638号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-151638

特許文献1のセンサ電線は、外部ノイズの影響を受けやすいため、センサとしての信頼性が低下する場合がある。 Since the sensor electric wire of Patent Document 1 is easily affected by external noise, the reliability of the sensor may decrease.

本発明は上記事情に鑑み、外部ノイズの影響を受けにくいセンサ回路を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a sensor circuit that is not easily affected by external noise.

上記目的を解決する本発明の第一の態様のセンサ回路は、
センサ電線と、
第一の差動増幅器と、を備えたセンサ回路であって、
前記センサ電線は、
圧電材料で覆われた第一の内部導体と、
前記圧電材料の外側に設けられた第二の内部導体と、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体を囲む外部シールド導体と、を有し、
前記第一の内部導体、前記第二の内部導体、および前記外部シールド導体の間には絶縁体が配置されたものであり、
前記第一の差動増幅器は、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体がそれぞれ異なる入力端に接続され、これらの入力端の電位差を増幅して出力するものであり、
前記外部シールド導体とグランドの間のインピーダンスが、前記第二の内部導体とグランドの間のインピーダンスよりも低い、
ことを特徴とする。
The sensor circuit according to the first aspect of the present invention that solves the above object is
With sensor wires
A sensor circuit with a first differential amplifier.
The sensor wire is
With the first inner conductor covered with piezoelectric material,
A second inner conductor provided on the outside of the piezoelectric material,
It has the first inner conductor and the outer shield conductor surrounding the second inner conductor.
An insulator is arranged between the first inner conductor, the second inner conductor, and the outer shield conductor.
The first differential amplifier
The first inner conductor and the second inner conductor are connected to different input ends, and the potential difference between these input ends is amplified and output.
The impedance between the outer shield conductor and the ground is lower than the impedance between the second inner conductor and the ground.
It is characterized by that.

このセンサ回路によれば、外部シールド導体によって内側へのノイズの侵入を防ぐとともに、差動増幅器によって第一の内部導体と第二の内部導体の電位差を増幅して出力することで外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に応じた電圧が出力されるセンサとして使用することができる。 According to this sensor circuit, the external shield conductor prevents noise from entering inside, and the differential amplifier amplifies the potential difference between the first internal conductor and the second internal conductor and outputs it, thereby affecting the effect of external noise. It can be used as a sensor that outputs a voltage according to an external force while suppressing the noise.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第一の差動増幅器の入力端のいずれか一方が前記外部シールド導体に接続された状態に切り替える切替回路を有するものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
It may have a switching circuit which switches to a state where either one of the input ends of the first differential amplifier is connected to the external shield conductor.

このセンサ回路によれば、センサ電線に外力が加えられない状態においてセンサ回路を有効に活用することができる場合がある。 According to this sensor circuit, the sensor circuit may be effectively utilized in a state where no external force is applied to the sensor electric wire.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体のいずれか一方と前記外部シールド導体がそれぞれ異なる入力端に接続され、これらの入力端の電位差を増幅して出力する第二の差動増幅器と、を備えたものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
With a second differential amplifier in which either one of the first inner conductor and the second inner conductor and the outer shield conductor are connected to different input ends, and the potential difference between these input ends is amplified and output. , May be provided.

このセンサ回路によれば、第二の差動増幅器の出力によって外部ノイズの影響の度合いが判別でき、第一の差動増幅器からの信号が外力に応じたものであるかを判断することができる。 According to this sensor circuit, the degree of influence of external noise can be determined by the output of the second differential amplifier, and it can be determined whether the signal from the first differential amplifier corresponds to an external force. ..

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第二の内部導体が、前記圧電材料の外周を覆うものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
The second inner conductor may cover the outer periphery of the piezoelectric material.

なお、例えば第二の内部導体がメッシュ状である場合のように、圧電材料を覆う第二の内部導体に隙間があってもよい。すなわちここでいう覆うとは、圧電材料の外周面を完全に覆うものに限らず、その範囲内に隙間があってもよい。 In addition, there may be a gap in the second inner conductor covering the piezoelectric material, for example, when the second inner conductor has a mesh shape. That is, the term "covering" as used herein is not limited to completely covering the outer peripheral surface of the piezoelectric material, and there may be a gap within the range.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第二の内部導体が、前記第一の内部導体とは異なる芯を構成するものであり、
前記第一の内部導体と前記第二の内部導体がより合わされた状態になっているものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
The second inner conductor constitutes a core different from that of the first inner conductor.
The first inner conductor and the second inner conductor may be in a twisted state.

このセンサ回路によれば、外部ノイズによって生じる第一の内部導体と第二の内部導体の電位の変動を抑え、外力による誘起電圧を検出する際の外部ノイズの影響を抑えることができる。 According to this sensor circuit, it is possible to suppress the fluctuation of the potentials of the first inner conductor and the second inner conductor caused by the external noise, and to suppress the influence of the external noise when detecting the induced voltage due to the external force.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第一の内部導体を複数備え、
前記第一の内部導体のうちの一つが、他の一つと前記圧電材料が異なる、または前記圧電材料の厚さが異なるものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
With a plurality of the first internal conductors
One of the first internal conductors may have a different piezoelectric material from the other, or may have a different thickness of the piezoelectric material.

このセンサ回路によれば、外力による誘起電圧をより大きくしたり、ダイナミックレンジを大きくしたりすることができる。 According to this sensor circuit, the induced voltage due to an external force can be made larger and the dynamic range can be made larger.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記センサ電線が、外周を覆うシースが設けられたものであり、
前記センサ電線の一方の端部において、前記第一の内部導体および前記第二の内部導体の端部の外側が、前記外部シールド導体または前記外部シールド導体と同じ電位の導体に囲まれた状態となっており、
さらに前記一方の端部が、前記シースの端部までをカバー部材で覆われたものであってもよい。
In addition, the sensor circuit described above is
The sensor wire is provided with a sheath that covers the outer circumference.
At one end of the sensor wire, the outside of the end of the first inner conductor and the second inner conductor is surrounded by the outer shield conductor or a conductor having the same potential as the outer shield conductor. It has become
Further, one end of the sheath may be covered with a cover member up to the end of the sheath.

このセンサ回路によれば、外部との接続に用いられない側の端部においてノイズの影響を受けにくくすることができる。 According to this sensor circuit, it is possible to make it less susceptible to noise at the end portion on the side that is not used for connection with the outside.

上記目的を解決する本発明の第二の態様のセンサ回路は、
センサ電線と、
前記センサ電線と接続された非圧電性電線と、
第一の差動増幅器と、を備えたセンサ回路であって、
前記センサ電線は、
圧電材料で覆われた第一の内部導体と、
前記圧電材料の外側に設けられた第二の内部導体と、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体を囲む第一の外部シールド導体と、を有し、
前記第一の内部導体、前記第二の内部導体、および前記第一の外部シールド導体の間には絶縁体が配置されたものであり、
前記非圧電性電線は、
第三の内部導体と、
前記第三の内部導体を覆う絶縁体の外側に設けられた第四の内部導体と、
前記第三の内部導体および前記第四の内部導体を囲む第二の外部シールド導体と、を有し、
前記第三の内部導体、前記第四の内部導体、および前記第二の外部シールド導体の間には絶縁体が配置されたものであり、
前記第一の内部導体は、前記第三の内部導体と接続され、
前記第二の内部導体は、前記第四の内部導体と接続され、
前記第一の外部シールド導体は、前記第二の外部シールド導体と接続され、
前記第一の差動増幅器は、
前記第三の内部導体および前記第四の内部導体がそれぞれ異なる入力端に接続され、これらの入力端の電位差を増幅して出力するものである、
ことを特徴とする。
The sensor circuit of the second aspect of the present invention that solves the above object is
With sensor wires
The non-piezoelectric wire connected to the sensor wire and
A sensor circuit with a first differential amplifier.
The sensor wire is
With the first inner conductor covered with piezoelectric material,
A second inner conductor provided on the outside of the piezoelectric material,
It has a first inner conductor and a first outer shield conductor that surrounds the second inner conductor.
An insulator is arranged between the first inner conductor, the second inner conductor, and the first outer shield conductor.
The non-piezoelectric wire is
With the third inner conductor,
A fourth inner conductor provided outside the insulator covering the third inner conductor,
It has a third inner conductor and a second outer shield conductor that surrounds the fourth inner conductor.
An insulator is arranged between the third inner conductor, the fourth inner conductor, and the second outer shield conductor.
The first inner conductor is connected to the third inner conductor,
The second inner conductor is connected to the fourth inner conductor,
The first outer shield conductor is connected to the second outer shield conductor.
The first differential amplifier
The third inner conductor and the fourth inner conductor are connected to different input ends, and the potential difference between these input ends is amplified and output.
It is characterized by that.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記センサ電線と前記非圧電性電線との接続部分において、前記第一の内部導体と前記第三の内部導体との接続部分である第一の接続部分と、前記第二の内部導体と前記第四の内部導体との接続部分である第二の接続部分と、前記第一の外部シールド導体と前記第二の外部シールド導体との接続部分である第三の接続部分が、互いに絶縁された状態となっている、
ことを特徴とする。
In addition, the sensor circuit described above is
In the connection portion between the sensor electric wire and the non-piezoelectric electric wire, the first connection portion which is the connection portion between the first inner conductor and the third inner conductor, the second inner conductor and the first A state in which the second connection portion, which is the connection portion with the four inner conductors, and the third connection portion, which is the connection portion between the first outer shield conductor and the second outer shield conductor, are insulated from each other. ,
It is characterized by that.

また、上記記載のセンサ回路は、
前記第三の接続部分が、前記第一の接続部分および前記第二の接続部分を囲んだ状態となっている、
ことを特徴とする。
In addition, the sensor circuit described above is
The third connecting portion surrounds the first connecting portion and the second connecting portion.
It is characterized by that.

本発明によれば、外部ノイズの影響を受けにくいセンサ回路を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sensor circuit that is not easily affected by external noise.

(A)は、本発明の第一実施形態のセンサ電線10の構造を示す断面図であり、(B)は、センサ電線10の第一の内部導体101の構造を示す断面図である。(A) is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 10 of the first embodiment of the present invention, and (B) is a cross-sectional view showing the structure of the first internal conductor 101 of the sensor electric wire 10. 第一の絶縁被覆104の巻き付け方の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the winding method of the 1st insulation coating 104. 図1に示すセンサ電線10を用いたセンサ回路20を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 20 using the sensor electric wire 10 shown in FIG. センサ電線10の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。It is a figure which shows an example which provided the insulating member and the conductor member with respect to the end | end of the sensor electric wire 10 which is not connected to a circuit. 第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を二つ設けたセンサ電線11の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sensor electric wire 11 provided with two first inner conductors 101 covered with the first insulation coating 104. 図5に示すセンサ電線11を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 11 shown in FIG. 図5に示すセンサ電線11を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 11 shown in FIG. 第一の内部導体101を覆う第一の絶縁被覆104、およびさらにその外側を覆う第二の内部導体102の組み合わせを二つ設けたセンサ電線12の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sensor electric wire 12 which provided two combinations of the 1st insulation coating 104 which covers the 1st inner conductor 101, and 2nd inner conductor 102 which further covers the outer side thereof. 図8に示すセンサ電線12を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 12 shown in FIG. (A)は、本発明の第二実施形態のセンサ電線13の構造を示す断面図であり、(B)は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202をより合わせた状態を示す図である。(A) is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 13 of the second embodiment of the present invention, and (B) is the first inner conductor 201 and the second inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204. It is a figure which shows the state which twisted the inner conductor 202. 図10に示すセンサ電線13を用いたセンサ回路24を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 24 using the sensor electric wire 13 shown in FIG. センサ電線13の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。It is a figure which shows an example which provided the insulating member and the conductor member with respect to the end | end of the sensor electric wire 13 which is not connected to a circuit. 第二実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 2nd Embodiment. 図13に示すセンサ電線14を用いたセンサ回路25を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 25 using the sensor electric wire 14 shown in FIG. 第二実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 2nd Embodiment. 図15に示すセンサ電線15を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 15 shown in FIG. 第二実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 2nd Embodiment. 図17に示すセンサ電線16を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 16 shown in FIG. 図17に示すセンサ電線16を用いたセンサ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor circuit using the sensor electric wire 16 shown in FIG. 第二実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 2nd Embodiment. 図20に示すセンサ電線17を用いたセンサ回路29を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 29 using the sensor electric wire 17 shown in FIG. 図3に示すセンサ回路20の一部にスイッチ301を加えたセンサ回路30を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 30 which added the switch 301 to a part of the sensor circuit 20 shown in FIG. 図11に示すセンサ回路24の一部にスイッチ301を加えたセンサ回路31を示す図である。It is a figure which shows the sensor circuit 31 which added the switch 301 to a part of the sensor circuit 24 shown in FIG. 図3に示すセンサ回路20に対し、外部シールド導体103と第二の内部導体102との電位差を増幅して出力する差動増幅器151を加えたセンサ回路32を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a sensor circuit 32 in which a differential amplifier 151 that amplifies and outputs a potential difference between the outer shield conductor 103 and the second inner conductor 102 is added to the sensor circuit 20 shown in FIG. 図11に示すセンサ回路24に対し、外部シールド導体203と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する差動増幅器251を加えたセンサ回路33を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a sensor circuit 33 in which a differential amplifier 251 that amplifies and outputs a potential difference between the outer shield conductor 203 and the second inner conductor 202 is added to the sensor circuit 24 shown in FIG.

本発明のセンサ電線は、電線の形状をしたセンサである。以下このセンサ電線の実施形態について説明する。 The sensor electric wire of the present invention is a sensor in the shape of an electric wire. Hereinafter, embodiments of this sensor electric wire will be described.

[第一実施形態のセンサ電線]
図1(A)は、本発明の第一実施形態のセンサ電線10の構造を示す断面図である。センサ電線10は、中心に設けられた第一の内部導体101と、その外側に設けられた第二の内部導体102と、さらにその外側に設けられた外部シールド導体103を有する。このうち第一の内部導体101と第二の内部導体102との間には第一の絶縁被覆104が設けられている。すなわち、第一の内部導体101は第一の絶縁被覆104で覆われており、これによって第二の内部導体102や外部シールド導体103と絶縁されている。また、第二の内部導体102と外部シールド導体103との間には第二の絶縁被覆105が設けられている。すなわち、第二の内部導体102は第二の絶縁被覆105で覆われており、これによって外部シールド導体103と絶縁されている。さらに外部シールド導体103の外側にはシース130が設けられている。
[Sensor wire of the first embodiment]
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 10 according to the first embodiment of the present invention. The sensor electric wire 10 has a first inner conductor 101 provided in the center, a second inner conductor 102 provided on the outside thereof, and an outer shield conductor 103 provided on the outer side thereof. Of these, a first insulating coating 104 is provided between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102. That is, the first inner conductor 101 is covered with the first insulating coating 104, which is insulated from the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103. Further, a second insulating coating 105 is provided between the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103. That is, the second inner conductor 102 is covered with the second insulating coating 105, which is insulated from the outer shield conductor 103. Further, a sheath 130 is provided on the outside of the outer shield conductor 103.

図1(A)では、第一の内部導体101が直交する斜めの線によるハッチングで示されており、第二の内部導体102および外部シールド導体103が水平線によるハッチングで示されている。また、第一の絶縁被覆104が右下がりの線によるハッチングで示されており、第二の絶縁被覆105が左下がりの線によるハッチングで示されている。 In FIG. 1A, the first inner conductor 101 is shown by hatching by diagonal lines orthogonal to each other, and the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 are shown by hatching by horizontal lines. Further, the first insulating coating 104 is indicated by hatching by a downward-sloping line, and the second insulating coating 105 is indicated by hatching by a downward-sloping line.

第一の内部導体101は、図1(B)に示すように7本の導体線1000をより合わせたものである。また、図示は省略するが、図1(B)に示す導体線1000も、それぞれがより細い7本の導体線(本実施形態では太さ10μm)をより合わせて構成されている。すなわち、第一の内部導体101は、49本の導体線を2段階に分けてより合わせて構成されたものである。 The first inner conductor 101 is made by twisting seven conductor wires 1000 as shown in FIG. 1 (B). Although not shown, the conductor wire 1000 shown in FIG. 1B is also composed of seven thinner conductor wires (thickness 10 μm in the present embodiment) twisted together. That is, the first inner conductor 101 is formed by twisting 49 conductor wires in two stages.

第一の内部導体101の構成については、本実施形態の構成に限られるものではなく、より合わせる段数が異なってもよいし、より合わせる導体線の数が異なってもよく、また、より合わせる導体線の太さが異なってもよい。より合わせる際には、異なる方向に捩じった導体線を組み合わせてもよいし、より合わせる段階に応じて捩じる方向を異ならせてもよい。さらに、1本の導体線で第一の内部導体101を構成してもよい。また、本実施形態ではこれらの導体線は銅製であるが、素材については特に限定されるものではなく、例えばステンレス、タングステン、チタン、マグネシウム、あるいはこれらの合金であってもよく、素材の異なる複数種類の導体線を組み合わせてもよい。 The configuration of the first internal conductor 101 is not limited to the configuration of the present embodiment, and the number of stages to be twisted may be different, the number of conductor wires to be twisted may be different, and the conductor to be twisted may be different. The line thickness may be different. When twisting, conductor wires twisted in different directions may be combined, or the twisting direction may be different depending on the twisting step. Further, one conductor wire may form the first inner conductor 101. Further, in the present embodiment, these conductor wires are made of copper, but the material is not particularly limited, and for example, stainless steel, tungsten, titanium, magnesium, or an alloy thereof may be used, and a plurality of different materials may be used. You may combine different types of conductor wires.

第二の内部導体102および外部シールド導体103は、いずれもアルミフィルムと銅のメッシュの組み合わせで構成されているが、これらの導体についてはこの構成に限定されるものではない。従って例えば、金属製のフィルムや、金属製のメッシュ、さらには金属線を螺旋状に巻き付けたもの、またはその組み合わせであってもよい。また、第二の内部導体102および外部シールド導体103の構成や素材は同じである必要はなく、異なっていてもよい。また例えば、外部シールド導体103が、金属製のメッシュの層と、金属箔を付けたPETフィルムの層との二層構造のように、複数の層を有するものであってもよい。 The second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 are both made of a combination of an aluminum film and a copper mesh, but these conductors are not limited to this structure. Therefore, for example, a metal film, a metal mesh, a metal wire wound spirally, or a combination thereof may be used. Further, the configurations and materials of the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 do not have to be the same, but may be different. Further, for example, the outer shield conductor 103 may have a plurality of layers, such as a two-layer structure of a metal mesh layer and a PET film layer to which a metal foil is attached.

第一の絶縁被覆104は、圧電材料であるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムを用いて構成されたものであり、図2に示すように第一の内部導体101に螺旋状に巻き付けられたものである。なお、第一の絶縁被覆104は分極処理が施されたことにより圧電性を有するものである。 The first insulating coating 104 is formed by using a PVDF (polyvinylidene fluoride) film which is a piezoelectric material, and is spirally wound around the first inner conductor 101 as shown in FIG. be. The first insulating coating 104 has piezoelectricity due to the polarization treatment.

なお、図2では、第一の絶縁被覆104を二枚の圧電性フィルムで構成した例が示されているが、圧電性フィルムを用いる場合の数はこれに限定されるものではなく、例えば一枚であってもよいし複数であってもよい。なお、第一の内部導体101に圧電性フィルムを巻き付ける場合には隙間が生じないようにし、第一の内部導体101対してノイズの影響が生じにくくなるようにすることが好ましい。このため本実施形態の第一の絶縁被覆104では、図2に示すように二枚の帯状の圧電性フィルムを180度ずらしながら同じ方向に巻き付けることで、第一の内部導体101を中心にして圧電性フィルムに係る張力を均等にし、フィルムの偏りによって隙間が生じることを防止している。また、図1(A)に示すように第一の内部導体101を導体線1000をより合わせて構成した場合には、第一の内部導体101のより方向と同じ方向に圧電性フィルムを巻き付けてもよいし、逆方向に巻き付けてもよい。この方向によっては、センサ電線10の柔軟性を変えることができる場合がある。 Note that FIG. 2 shows an example in which the first insulating coating 104 is composed of two piezoelectric films, but the number of cases where the piezoelectric film is used is not limited to this, and for example, one. It may be a sheet or a plurality. When the piezoelectric film is wound around the first inner conductor 101, it is preferable that no gap is formed so that the influence of noise on the first inner conductor 101 is less likely to occur. Therefore, in the first insulating coating 104 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, by winding the two strip-shaped piezoelectric films in the same direction while shifting them by 180 degrees, the first inner conductor 101 is centered. The tension of the piezoelectric film is made even, and gaps are prevented from being generated due to the bias of the film. Further, as shown in FIG. 1A, when the first inner conductor 101 is configured by twisting the conductor wires 1000, the piezoelectric film is wound in the same direction as the twisting direction of the first inner conductor 101. It may be wound in the opposite direction. Depending on this direction, the flexibility of the sensor wire 10 may be changed.

なお、本実施形態ではPVDFを用いているが、第一の絶縁被覆104が圧電性を有する材料で構成されていればよく、例えば、トリフルオロエチレン(TrEF)や、PVDFとTrEFの混晶材料や、ポリ乳酸、ポリ尿酸、ポリアミノ酸等の双極子モーメントをもつ高分子材料を用いてもよい。また、第一の絶縁被覆104についてはPVDFフィルムのような圧電材料のフィルムを用いる構成に限られるものではなく、圧電材料を塗布する構成であってもよい。このような方式としては、浸漬(ドブ付け)塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。 Although PVDF is used in this embodiment, the first insulating coating 104 may be made of a material having piezoelectricity. For example, trifluoroethylene (TrEF) or a mixed crystal material of PVDF and TrEF. Alternatively, a polymer material having a dipole moment such as polylactic acid, polyuric acid, and polyamino acid may be used. Further, the first insulating coating 104 is not limited to a configuration in which a film of a piezoelectric material such as a PVDF film is used, and may be a configuration in which a piezoelectric material is applied. As such a method, it may be a dipping (ditching) coating, a spray coating by a spray or the like, an impregnation coating, a brush coating, or a coater or the like. It may be coated by a coating device.

第二の絶縁被覆105は、絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)による被覆であり、第一の絶縁被覆104とは異なり圧電性を有しないものである。 The second insulating coating 105 is a coating of an insulator resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.), and unlike the first insulating coating 104, it does not have piezoelectricity.

次に、上記説明したセンサ電線10の使用例について図3を用いて説明する。図3は、図1に示すセンサ電線10を用いたセンサ回路20を示す図である。このセンサ回路20では、第一の内部導体101と第二の内部導体102が差動増幅器150に接続されており、外部シールド導体103がグランドに接続されている。差動増幅器150は、第一の内部導体101と第二の内部導体102との電位差を増幅して出力する。 Next, a usage example of the sensor electric wire 10 described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a sensor circuit 20 using the sensor electric wire 10 shown in FIG. In the sensor circuit 20, the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 are connected to the differential amplifier 150, and the outer shield conductor 103 is connected to the ground. The differential amplifier 150 amplifies and outputs the potential difference between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102.

上記のセンサ回路20においてセンサ電線10に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆104が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体101と第二の内部導体102の電位差が変動する。この電位差が差動増幅器150によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路20は、センサ電線10にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。なお、センサ電線10については、計測対象領域に貼り付ける、固定部材で固定する、一部が振動しやすいように浮かせた状態で固定する、といったように、様々な設置方法が可能であり、設置の方法が特に限定されるものではない。 When an external force is applied to the sensor wire 10 in the sensor circuit 20, the first insulating coating 104 having piezoelectricity is deformed, and the piezoelectric effect causes the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 to be deformed. The potential difference fluctuates. This potential difference is amplified by the differential amplifier 150 and output. That is, the sensor circuit 20 has a function as a sensor that outputs a signal based on an external force applied to the sensor electric wire 10. The sensor wire 10 can be installed in various ways, such as attaching it to the measurement target area, fixing it with a fixing member, or fixing it in a floating state so that a part of it easily vibrates. The method is not particularly limited.

また上記のセンサ回路20においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体101と第二の内部導体102は、グランドに接続された外部シールド導体103によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体103を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体101および第二の内部導体102の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路20では、第一の内部導体101と第二の内部導体102の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。 Further, the sensor circuit 20 is configured to suppress the influence of external noise on a signal based on an external force. First, the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 are surrounded by an outer shield conductor 103 connected to the ground, and are configured so that the potential is less likely to fluctuate due to external noise. Further, even if the external noise passes through the external shield conductor 103, both the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 inside are affected by this noise, and these inner conductors are similarly affected by the noise. The potential of is fluctuated. The sensor circuit 20 is configured to cancel the potential fluctuation due to the influence of external noise by amplifying the potential difference between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102.

上記説明したようにセンサ回路20では、センサ電線10に対して外力が加えられた際に第一の内部導体101および第二の内部導体102の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体101および第二の内部導体102の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。 As described above, in the sensor circuit 20, when an external force is applied to the sensor electric wire 10, a potential difference between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 is generated, while the first due to the influence of external noise. The potential difference between the inner conductor 101 and the second inner conductor 102 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.

なお、接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路20ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体101と第二の内部導体102との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。 Although the ground potential may fluctuate depending on the grounding condition, the sensor circuit 20 described above uses the potential difference between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 instead of the potential difference with the ground. Therefore, the influence of fluctuations in the ground potential can be suppressed.

センサ電線10では、外部シールド導体103と第二の内部導体102は第二の絶縁被覆105によって絶縁されているが、この構成はコンデンサとみなすことができる。また図3では、外部シールド導体103をグランドに接続した一例を示したが、実際の回路では、外部シールド導体103とグランドの間の配線によるインピーダンスが存在する。これらのみなしコンデンサの容量、インピーダンスの大きさ、外部ノイズの周波数によっては、外部ノイズによって外部シールド導体103に電位変動が生じた場合にこれをグランドで吸収しきれず、第二の内部導体102側に外部ノイズの影響が及ぶ可能性がある。このため、例えば、外部シールド導体103とグランドの間にバイパスコンデンサを設ける、といったように外部シールド導体103とグランドの間のインピーダンスをできるだけ低くすることが好ましい。図3では省略しているが、第二の内部導体102は差動増幅器150経由でグランドに接続されており、外部シールド導体103とグランドの間のインピーダンスについては、この第二の内部導体102とグランドの間のインピーダンスよりも低くすることが好ましい。また、上記のバイパスコンデンサについては可変コンデンサを用いてもよい。この場合、センサ電線10による検出対象の周波数に合わせてインピーダンスをより低く調整することができる。 In the sensor electric wire 10, the outer shield conductor 103 and the second inner conductor 102 are insulated by the second insulating coating 105, and this configuration can be regarded as a capacitor. Further, in FIG. 3, an example in which the external shield conductor 103 is connected to the ground is shown, but in an actual circuit, there is an impedance due to the wiring between the external shield conductor 103 and the ground. Depending on the capacity of these deemed capacitors, the magnitude of impedance, and the frequency of external noise, if the potential fluctuation occurs in the external shield conductor 103 due to external noise, it cannot be completely absorbed by the ground, and the second internal conductor 102 side. It may be affected by external noise. Therefore, it is preferable to make the impedance between the external shield conductor 103 and the ground as low as possible, for example, by providing a bypass capacitor between the external shield conductor 103 and the ground. Although omitted in FIG. 3, the second inner conductor 102 is connected to the ground via the differential amplifier 150, and the impedance between the outer shield conductor 103 and the ground is the same as that of the second inner conductor 102. It is preferably lower than the impedance between the grounds. Further, a variable capacitor may be used for the above bypass capacitor. In this case, the impedance can be adjusted lower according to the frequency to be detected by the sensor electric wire 10.

上記のセンサ電線10を設置する際には、計測対象領域と出力側の回路までの間に計測対象外の領域がある場合がある。この場合、計測対象領域から計測対象外領域を経由して出力側の回路(例えば、図3の差動増幅器150)まで一本のセンサ電線10を設置することが可能である。このように設置した場合には、一本のセンサ電線10を、計測対象領域おいてはセンサとして、計測対象外領域では単なる信号配線として用いることができる。 When installing the sensor electric wire 10, there may be a region not to be measured between the measurement target region and the output side circuit. In this case, it is possible to install one sensor electric wire 10 from the measurement target region to the output side circuit (for example, the differential amplifier 150 in FIG. 3) via the measurement target region. When installed in this way, one sensor electric wire 10 can be used as a sensor in the measurement target area and as a mere signal wiring in the non-measurement target area.

しかし、計測対象外領域において地面の震動や機械の動作による振動等があると、これらによるノイズ信号が計測対象領域における信号に重畳してしまう。こうしたノイズ信号の影響を無くす場合には、計測対象外領域ではセンサ電線10を設置せずに圧電性を有しない電線(非圧電性電線)を使用してもよい。この場合の非圧電性電線の構成としては、センサ電線10の導体部分について相互の絶縁状態を維持したまま延長できる構成であればよく、さらに外部シールド導体の延長部分が他の導体部分を囲む構成となっていればよい。またセンサ電線10と非圧電性電線の接続部分においても、各導体部分の接続部分について相互の絶縁状態を維持するとともに、外部シールド導体との接続部分が他の接続部分を囲む構成となっていればよい。なお、このような電線の一例として、センサ電線10と同様の多層構造で、且つ圧電性のない絶縁被覆を用いた電線を用いてもよい。また、センサ電線10や非圧電性電線を使用するにあたり、計測対象領域と計測対象外領域との境界で使用する電線を使い分ける必要はなく、例えば、計測対象外領域にある非圧電性電線が計測対象領域に入り込んでいる、といったように、非圧電性電線が計測対象外領域だけでなく計測対象領域にも設置されるようにしてもよい。この場合、計測対象領域にセンサ電線10と非圧電性電線との接続部分が設けられることになる。なお、この構成では、センサ電線10の設置箇所が計測対象外領域のノイズ源から遠ざかることになるため、ノイズの影響を受けにくくすることができる。 However, if there is vibration of the ground or vibration due to the operation of the machine in the region not to be measured, the noise signal due to these will be superimposed on the signal in the region to be measured. In order to eliminate the influence of such a noise signal, an electric wire having no piezoelectricity (non-piezoelectric electric wire) may be used without installing the sensor electric wire 10 in the region not to be measured. In this case, the non-piezoelectric wire may be configured so that the conductor portion of the sensor wire 10 can be extended while maintaining mutual insulation, and the extension portion of the external shield conductor surrounds the other conductor portion. It should be. Further, also in the connection portion between the sensor electric wire 10 and the non-piezoelectric electric wire, the connection portion of each conductor portion should be maintained in a mutually insulated state, and the connection portion with the external shield conductor should surround the other connection portion. Just do it. As an example of such an electric wire, an electric wire having a multilayer structure similar to that of the sensor electric wire 10 and using an insulating coating having no piezoelectricity may be used. Further, when using the sensor electric wire 10 or the non-piezoelectric electric wire, it is not necessary to properly use the electric wire used at the boundary between the measurement target area and the non-measurement target area. For example, the non-piezoelectric wire in the non-measurement target area is measured. The non-piezoelectric wire may be installed not only in the non-measurement target area but also in the measurement target area, such as entering the target area. In this case, the connection portion between the sensor electric wire 10 and the non-piezoelectric electric wire is provided in the measurement target area. In this configuration, since the installation location of the sensor electric wire 10 is moved away from the noise source in the region not to be measured, it is possible to make it less susceptible to noise.

以下、非圧電性電線として、センサ電線10と同様の多層構造で、且つ圧電性のない絶縁被覆を用いた構成の一例について説明する。この非圧電性電線は、センサ電線10と同様に導体と絶縁体の多層構造となっており、具体的には内側から順に、第一の内部導体101に対応する第一層、第一の絶縁被覆104に対応する第二層、第二の内部導体102に対応する第三層、第二の絶縁被覆105に対応する第四層、外部シールド導体103に対応する第五層、が設けられている。なお、これらの各層においてはセンサ電線10と同様の構成を採用することができるが、第二層が圧電性を有していない点でセンサ電線10と異なっている。なお、第二層については、第二の絶縁被覆105と同様の構成を採用することができる。 Hereinafter, an example of a configuration in which the non-piezoelectric wire has a multilayer structure similar to that of the sensor wire 10 and uses an insulating coating having no piezoelectricity will be described. Like the sensor wire 10, this non-piezoelectric wire has a multi-layer structure of a conductor and an insulator. Specifically, the first layer and the first insulation corresponding to the first inner conductor 101 are sequentially arranged from the inside. A second layer corresponding to the coating 104, a third layer corresponding to the second inner conductor 102, a fourth layer corresponding to the second insulating coating 105, and a fifth layer corresponding to the outer shield conductor 103 are provided. There is. Although each of these layers can adopt the same configuration as the sensor electric wire 10, it differs from the sensor electric wire 10 in that the second layer does not have piezoelectricity. As for the second layer, the same configuration as that of the second insulating coating 105 can be adopted.

上記の多層構造の非圧電性電線のうち、第一層、第三層、第五層は導体である。このうち、第一層については第一の内部導体101の太さ以上の太さであることが好ましい。また、第三層については第二の内部導体102の厚さ以上の厚さであることが好ましく、第五層については外部シールド導体103の厚さ以上の厚さであることが好ましい。例えば、接続されるセンサ電線10に対し、対応する部分の太さ(あるいは厚さ)が1倍〜5倍の範囲であることが好ましく、1.2倍〜3.5倍の範囲であることがより好ましい。これらの導体があまり細い(薄い)と抵抗値が高くなるため、高精度で高速な計測のためには好ましくなく、また非圧電性電線が太くなると曲げにくく(固く)なるために、計測対象領域まで配線する際の自由度が低下してしまうことから、上記の範囲内であることが好ましい。特に、第一層は1.5倍〜2.5倍の太さが、第三層、第五層については2倍〜3倍の厚さであることが好ましい。 Among the non-piezoelectric wires having a multi-layer structure, the first layer, the third layer, and the fifth layer are conductors. Of these, the thickness of the first layer is preferably greater than or equal to the thickness of the first inner conductor 101. Further, the thickness of the third layer is preferably equal to or greater than the thickness of the second inner conductor 102, and the thickness of the fifth layer is preferably equal to or greater than the thickness of the outer shield conductor 103. For example, the thickness (or thickness) of the corresponding portion of the sensor wire 10 to be connected is preferably in the range of 1 to 5 times, and 1.2 times to 3.5 times. Is more preferable. If these conductors are too thin (thin), the resistance value will be high, which is not preferable for high-precision and high-speed measurement, and if the non-piezoelectric wire is thick, it will be difficult to bend (hard), so the measurement target area. It is preferably within the above range because the degree of freedom in wiring up to is reduced. In particular, the thickness of the first layer is preferably 1.5 to 2.5 times, and that of the third and fifth layers is preferably 2 to 3 times.

上記の多層構造の非圧電性電線のうち、第二層、第四層は絶縁体である。このうち、第二層については第一の絶縁被覆104の厚さ以上の厚さであることが好ましく、第四層については第二の絶縁被覆105の厚さ以上の厚さであることが好ましい。例えば、接続されるセンサ電線10に対し、対応する部分の厚さが1倍〜5倍の範囲であることが好ましく、1.2倍〜3倍の範囲であることがより好ましい。これらの絶縁体があまり薄いと寄生容量が高くなるため、高精度で高速な計測のためには好ましくなく、また非圧電性電線を太くしすぎると曲げにくく(固く)なるために、計測対象領域まで配線する際の自由度が低下してしまうことから、上記の範囲内であることが好ましい。特に、第二層、第四層のそれぞれは1.5倍〜2.5倍の厚さであることが好ましい。 Among the non-piezoelectric wires having a multi-layer structure, the second layer and the fourth layer are insulators. Of these, the second layer is preferably thicker than the thickness of the first insulating coating 104, and the fourth layer is preferably thicker than the thickness of the second insulating coating 105. .. For example, the thickness of the corresponding portion of the sensor electric wire 10 to be connected is preferably in the range of 1 to 5 times, more preferably 1.2 times to 3 times. If these insulators are too thin, the parasitic capacitance will be high, which is not preferable for high-precision and high-speed measurement, and if the non-piezoelectric wire is made too thick, it will be difficult to bend (hard), so the measurement target area. It is preferably within the above range because the degree of freedom in wiring up to is reduced. In particular, each of the second layer and the fourth layer is preferably 1.5 to 2.5 times thicker.

センサ電線10と、これに対応する構造の非圧電性電線とを接続するにあたっては、センサ電線10の各層の導通状態および絶縁状態が維持されるように、これと対応する非圧電性電線の層を接続すればよいが、このとき、これらの電線の各層に対応し、かつ各層と同じ材料を用いた構造で接続することが好ましい。但し、絶縁膜はシリコン樹脂やポリイミド樹脂、カプトン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂やウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂など、絶縁性を有する樹脂を用いても良い。また導電体としては、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、チタンなど、ハンダ(有鉛ハンダ、無鉛ハンダ)などの金属化合物を用いても良い、
電線を接続する際の構造としては、テープ状のものを下層(内側)から順次巻き付けながら上層(外側)を徐々に巻き付けて接続していくのが製造上簡便である。他に、ボンドのように塗布する方法であったり、メッキ法でも、蒸着法、あるは圧着端子のように押し潰して接続しても良い。最も好ましいのは、導体はハンダ付けや銀ろう付け、アーク法による熱接続法などが、低抵抗で接続部の信頼性も高いので好ましい。また絶縁膜は、片面もしくは両面に糊状の粘着部を有する絶縁テープ(テープ部の材料は前述の高分子樹脂)を巻き付ける方法が簡便で絶縁性も高く、加工後に水分等の腐食液体侵入を防止できるため信頼性も良好である。なお、センサ電線10の外部シールド導体103と非圧電性電線の第五層を接続する際には、これらの接続部分が他の接続部分を覆った状態となっており、接続構造全体でシールド状態が維持されていることが好ましい。
When connecting the sensor wire 10 and the non-piezoelectric wire having a structure corresponding to the sensor wire 10, the layer of the corresponding non-piezoelectric wire is maintained so that the conduction state and the insulation state of each layer of the sensor wire 10 are maintained. At this time, it is preferable to connect the electric wires in a structure corresponding to each layer and using the same material as each layer. However, as the insulating film, a resin having an insulating property such as a silicon resin, a polyimide resin, a capton resin, a fluororesin, an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, an epoxy resin, or a styrene resin may be used. Further, as the conductor, a metal compound such as solder (leaded solder, unleaded solder) such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, and titanium may be used.
As for the structure for connecting the electric wires, it is convenient in manufacturing to gradually wind the upper layer (outside) while sequentially winding the tape-shaped one from the lower layer (inside). Alternatively, it may be applied like a bond, plated, vapor-deposited, or crushed and connected like a crimp terminal. Most preferably, the conductor is soldered, silver brazed, a thermal connection method by an arc method, or the like because of low resistance and high reliability of the connection portion. In addition, the insulating film has a simple method of wrapping an insulating tape (the material of the tape part is the above-mentioned polymer resin) having a paste-like adhesive portion on one or both sides, and has high insulating properties, so that corrosive liquids such as moisture can enter after processing. Since it can be prevented, reliability is also good. When connecting the external shield conductor 103 of the sensor electric wire 10 and the fifth layer of the non-piezoelectric electric wire, these connecting portions cover the other connecting portions, and the entire connection structure is shielded. Is preferably maintained.

なお、センサ電線10を使用する際には、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103が露出していると、これらが互いに接触して外力に基づく信号が正確に得られなくなる場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103の絶縁を確実にしておくことが好ましい。また、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体101および第二の内部導体102が外部シールド導体103に覆われていない部分があると、そこから外部ノイズの影響を受ける場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体101および第二の内部導体102を確実にシールドしておくことが好ましい。 When the sensor electric wire 10 is used, if the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103 are exposed at the end on the side not connected to the circuit, these are exposed. In some cases, they come into contact with each other and a signal based on an external force cannot be obtained accurately. Therefore, it is preferable to ensure the insulation of the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103 at the end portion on the side not connected to the circuit. Further, if there is a portion where the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 are not covered by the outer shield conductor 103 at the end on the side not connected to the circuit, the external noise may affect the portion. There is. Therefore, it is preferable to securely shield the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 at the end portion on the side not connected to the circuit.

図4は、センサ電線10の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。この図では、端部に対して絶縁部材171、173、導体部材172、174、カバー部材175が適用されているが、各段階が理解しやすいよう、図4(A)から(F)までが段階的に示されている。 FIG. 4 is a diagram showing an example in which an insulating member and a conductor member are applied to the end of the sensor wire 10 on the side not connected to the circuit. In this figure, insulating members 171 and 173, conductor members 172, 174, and cover member 175 are applied to the ends, but FIGS. 4 (A) to 4 (F) are shown so that each stage can be easily understood. It is shown in stages.

図4(A)では、第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103が露出した端部が示されている。図4(B)には、図4(A)で示す第一の内部導体101ごと第一の絶縁被覆104までが絶縁部材171で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材171が第一の絶縁被覆104まで覆われており、第一の内部導体101を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。 FIG. 4A shows the exposed ends of the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103. FIG. 4B shows a state in which the first inner conductor 101 and the first insulating coating 104 shown in FIG. 4A are covered with the insulating member 171. In this example, the insulating member 171 is covered up to the first insulating coating 104, and the first internal conductor 101 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.

図4(C)には、図4(B)で示す状態から、絶縁部材171ごと第二の内部導体102までが導体部材172で覆われた様子が示されている。この例では、第二の内部導体102と導体部材172の電位は同じになる。この導体部材172により、第一の内部導体101が外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。 FIG. 4C shows a state in which the insulating member 171 and the second inner conductor 102 are covered with the conductor member 172 from the state shown in FIG. 4B. In this example, the potentials of the second inner conductor 102 and the conductor member 172 are the same. With this conductor member 172, the first internal conductor 101 can be made less susceptible to external noise.

図4(D)には、図4(C)で示す状態から、導体部材172ごと第二の絶縁被覆105までが絶縁部材173で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材173が第二の絶縁被覆105まで覆われており、第二の内部導体102を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。 FIG. 4D shows a state in which the conductor member 172 and the second insulating coating 105 are covered with the insulating member 173 from the state shown in FIG. 4C. In this example, the insulating member 173 is covered up to the second insulating coating 105, and the second inner conductor 102 can be surely insulated from other conductors without being exposed.

図4(E)には、図4(D)で示す状態から、絶縁部材173ごと外部シールド導体103までが導体部材174で覆われた様子が示されている。この例では、外部シールド導体103と導体部材174の電位は同じになる。この導体部材174により、第一の内部導体101および第二の内部導体102がシールドされ、外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。 FIG. 4 (E) shows a state in which the insulating member 173 and the outer shield conductor 103 are covered with the conductor member 174 from the state shown in FIG. 4 (D). In this example, the potentials of the outer shield conductor 103 and the conductor member 174 are the same. The conductor member 174 shields the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 so that they are less susceptible to external noise.

図4(F)には、図4(E)で示す状態から、導体部材174ごとシース130までがカバー部材175(シース130と同様の素材)で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材171、173および導体部材172、174が設けられた端部を保護することができる。なお、このカバー部材175を熱収縮(あるいは熱融着)する素材で構成しておき、端部を覆った状態で加熱することで密着させてもよい。 FIG. 4 (F) shows a state in which the conductor member 174 and the sheath 130 are covered with the cover member 175 (the same material as the sheath 130) from the state shown in FIG. 4 (E). In this example, the ends provided with the insulating members 171 and 173 and the conductor members 172 and 174 can be protected. The cover member 175 may be made of a material that heat-shrinks (or heat-seals), and may be brought into close contact with the cover member by heating while covering the end portion.

なお、上記の例で説明した絶縁部材171、173は、絶縁体の素材(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)であればよい。また、導体部材172、174は導電性の素材(例えば、アルミ、銅、錫、あるいは複数材料による合金、等)であればよい。また、導体部材172、174の形状についても、フィルム状やメッシュ状の他、筒状の棒端子を用いてもよく、その形状が限定されるものではない。 The insulating members 171 and 173 described in the above example may be made of an insulating material (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.). Further, the conductor members 172 and 174 may be made of a conductive material (for example, aluminum, copper, tin, or an alloy made of a plurality of materials). Further, as for the shape of the conductor members 172 and 174, a cylindrical rod terminal may be used in addition to a film shape or a mesh shape, and the shape is not limited.

なお、上記の例で説明した絶縁部材171、173、導体部材172、174、カバー部材175は、カバー部材175だけを用いたり、導体部材172を除いたりする、といったように、全て適用しなくともよい。また、上記の例に限らず、例えば、シース130を除く端部が平面である場合には、このシース130を除く端部を絶縁部材で覆い、その上を外部シールド導体103と接するように導体部材で覆い、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。また、第一の内部導体101、第一の絶縁被覆104、第二の内部導体102、第二の絶縁被覆105までを、外部シールド導体103よりも短く切断し、これらを絶縁した上で外部シールド導体103で包み、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。すなわち、導体同士の絶縁およびシールドをより確実にする構成であればよく、その構成が限定されるものではない。 It should be noted that the insulating members 171 and 173, the conductor members 172, 174, and the cover member 175 described in the above example do not have to be all applied, such as using only the cover member 175 or excluding the conductor member 172. good. Further, not limited to the above example, for example, when the end portion excluding the sheath 130 is flat, the end portion excluding the sheath 130 is covered with an insulating member, and a conductor is provided so as to be in contact with the outer shield conductor 103. It may be configured such that it is covered with a member and a cover member is further provided. Further, the first inner conductor 101, the first insulating coating 104, the second inner conductor 102, and the second insulating coating 105 are cut shorter than the outer shield conductor 103, and these are insulated and then the outer shield is used. It may be configured such that it is wrapped with a conductor 103 and a cover member is further provided. That is, any configuration is sufficient as long as the insulation and shielding between the conductors are more reliable, and the configuration is not limited.

[第一実施形態の変形例1]
図1で説明したセンサ電線10は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101が一つの構成であったが、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けた構成としてもよい。図5は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を二つ設けたセンサ電線11の構造を示す断面図である。このセンサ電線11では、第一の内部導体101A、101Bによって複数(ここでは二つ)の芯が構成されており、これらの芯のそれぞれから外力に基づく信号が出力される。この断面図において第一の絶縁被覆104A、104Bと第二の内部導体102との間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。さらに、例えば第一の絶縁被覆104A、104Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといったように、外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体101のそれぞれで異なるように構成してもよい。また、第二の内部導体102については図1のセンサ電線10と同様の構成としてもよいし、導電性の素材による介在物を用いた構成としてもよい。
[Modification 1 of the first embodiment]
The sensor electric wire 10 described with reference to FIG. 1 has a configuration in which the first inner conductor 101 covered with the first insulating coating 104 is one, but the first inner conductor covered with the first insulating coating 104 is formed. A plurality of 101 may be provided. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 11 provided with two first internal conductors 101 covered with the first insulating coating 104. In the sensor electric wire 11, a plurality of (here, two) cores are formed by the first internal conductors 101A and 101B, and a signal based on an external force is output from each of these cores. In this cross-sectional view, there is a gap between the first insulating coatings 104A and 104B and the second inner conductor 102, and the gap is filled with inclusions. When a plurality of first internal conductors 101 covered with the first insulating coating 104 are provided, they may be twisted together in order to suppress the influence of external noise. Further, for example, the thicknesses of the first insulating coatings 104A and 104B are made different, or the materials are made different, so that the fluctuation of the potential (sensor sensitivity) with respect to the external force is different for each of the first inner conductors 101. You may. Further, the second inner conductor 102 may have the same configuration as the sensor electric wire 10 of FIG. 1, or may have a configuration using inclusions made of a conductive material.

図6および図7は、図5に示すセンサ電線11を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図6に示すセンサ回路21では、複数の第一の内部導体101A、101Bの出力を合わせて増幅する構成を採用しており、外力に対する感度を高めることができる。一方図7に示すセンサ回路22では、複数の第一の内部導体101A、101Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成となっている。外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体101A、101Bのそれぞれで異なる場合に図7のセンサ回路22の構成を採用した場合、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。 6 and 7 are diagrams showing an example of a sensor circuit using the sensor electric wire 11 shown in FIG. The sensor circuit 21 shown in FIG. 6 employs a configuration in which the outputs of the plurality of first internal conductors 101A and 101B are combined and amplified, so that the sensitivity to an external force can be increased. On the other hand, the sensor circuit 22 shown in FIG. 7 has a configuration in which the potential difference between the plurality of first inner conductors 101A and 101B and the second inner conductor 102 is amplified and a plurality of signals are output. When the configuration of the sensor circuit 22 of FIG. 7 is adopted when the fluctuation of the potential with respect to the external force (sensor sensitivity) is different for each of the first internal conductors 101A and 101B, an appropriate signal can be used according to the external force. The dynamic range can be increased.

[第一実施形態の変形例2]
図5で説明したセンサ電線11は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101が複数設けられており、これらが一つの第二の内部導体102で一緒に覆われた構成となっているが、この第二の内部導体102が、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101のそれぞれに対して設けられたものであってもよい。図8は、第一の内部導体101を覆う第一の絶縁被覆104、およびさらにその外側を覆う第二の内部導体102の組み合わせを二つ設けたセンサ電線12の構造を示す断面図である。このセンサ電線12では、第一の内部導体101A、101Bによって複数の芯が構成されており、これらの芯のそれぞれから外力に基づく信号が出力される。なお、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けるにあたり、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成とすることや、例えば第一の絶縁被覆104A、104Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといった点については図5のセンサ電線11と同様である。さらに、このセンサ電線12を用いたセンサ回路を構成する際には、図6のセンサ回路21のように複数の第一の内部導体101A、101Bの出力を合わせて、第二の内部導体102(102A、102Bのいずれか、または双方)との電位差を増幅する構成としてもよいし、図7のセンサ回路22のように複数の第一の内部導体101A、101Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102(102A、102Bのいずれか、または双方)との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成としてもよい。
[Modification 2 of the first embodiment]
The sensor electric wire 11 described with reference to FIG. 5 is provided with a plurality of first inner conductors 101 covered with a first insulating coating 104, and these are covered together with one second inner conductor 102. However, the second inner conductor 102 may be provided for each of the first inner conductors 101 covered with the first insulating coating 104. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a sensor electric wire 12 provided with two combinations of a first insulating coating 104 covering the first inner conductor 101 and a second inner conductor 102 further covering the outside thereof. In the sensor electric wire 12, a plurality of cores are formed by the first internal conductors 101A and 101B, and a signal based on an external force is output from each of these cores. When a plurality of first internal conductors 101 covered with the first insulating coating 104 are provided, they may be twisted together in order to suppress the influence of external noise. For example, the first insulating coating 104A, It is the same as the sensor electric wire 11 of FIG. 5 in that the thickness of 104B is made different or the material is made different. Further, when constructing a sensor circuit using the sensor electric wire 12, the outputs of the plurality of first internal conductors 101A and 101B are combined as shown in the sensor circuit 21 of FIG. 6, and the second internal conductor 102 ( It may be configured to amplify the potential difference with either or both of 102A and 102B), or as shown in the sensor circuit 22 of FIG. A configuration may be configured in which a potential difference with the conductor 102 (either or both of 102A and 102B) is amplified to output a plurality of signals.

図9は、図8に示すセンサ電線12を用いたセンサ回路の一例を示す図である。センサ電線12では、第一の内部導体101Aと第二の内部導体102Aが一方の芯に属し、第一の内部導体101Bと第二の内部導体102Bがもう一方の芯に属する構成となっている。ここで、これらの芯に設けられた第一の絶縁被覆104A、104Bは、製造の際に厚さにばらつきが生じる場合があり、その結果部位によって外力に応じた電位の変化量が他の部位と比較して異なる場合がある。そこで図9に示すセンサ回路23では、同じ芯に属する内部導体同士の電位差ではなく、異なる芯に属する内部導体同士の電位差を増幅する構成を採用している。具体的には、第一の内部導体101Aと第二の内部導体102Bの電位差と、第一の内部導体101Bと第二の内部導体102Aの電位差をそれぞれ増幅し、さらにこれらの出力間の電位差を増幅する構成を採用している。この構成では、外力に応じた電位の変化量にばらつきが生じても、出力を平均化して安定させることができる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a sensor circuit using the sensor electric wire 12 shown in FIG. In the sensor electric wire 12, the first inner conductor 101A and the second inner conductor 102A belong to one core, and the first inner conductor 101B and the second inner conductor 102B belong to the other core. .. Here, the thicknesses of the first insulating coatings 104A and 104B provided on these cores may vary during manufacturing, and as a result, the amount of change in potential according to the external force varies depending on the site. May differ compared to. Therefore, the sensor circuit 23 shown in FIG. 9 employs a configuration that amplifies the potential difference between the internal conductors belonging to different cores, not the potential difference between the internal conductors belonging to the same core. Specifically, the potential difference between the first inner conductor 101A and the second inner conductor 102B and the potential difference between the first inner conductor 101B and the second inner conductor 102A are amplified, and the potential difference between these outputs is further amplified. The configuration to amplify is adopted. In this configuration, the output can be averaged and stabilized even if the amount of change in the potential according to the external force varies.

[第二実施形態のセンサ電線]
図10(A)は、本発明の第二実施形態のセンサ電線13の構造を示す断面図である。
[Sensor wire of the second embodiment]
FIG. 10A is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 13 according to the second embodiment of the present invention.

センサ電線13は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202を有し、これらを覆う第二の絶縁被覆205と、さらにこの外側に設けられた外部シールド導体203を有する。第一の内部導体201、第二の内部導体202、および外部シールド導体203は互いに絶縁されている。さらに外部シールド導体203の外側にはシース230が設けられている。この断面図においては第一の絶縁被覆204、第二の内部導体202、および第二の絶縁被覆205の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。上記説明した第一実施形態では、第二の内部導体102によって第一の内部導体101とは異なる芯が構成されていないのに対し、この第二実施形態では、第二の内部導体202によって第一の内部導体201とは異なる芯が構成されている点が異なる。また、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202は、図10(B)に示すように外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成となっている。 The sensor electric wire 13 has a first inner conductor 201 and a second inner conductor 202 covered with a first insulating coating 204, a second insulating coating 205 covering these, and further provided on the outer side thereof. It has an outer shield conductor 203. The first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are insulated from each other. Further, a sheath 230 is provided on the outside of the outer shield conductor 203. In this cross-sectional view, there is a gap between the first insulating coating 204, the second inner conductor 202, and the second insulating coating 205, and the gap is filled with inclusions. In the first embodiment described above, the second inner conductor 102 does not form a core different from that of the first inner conductor 101, whereas in the second embodiment, the second inner conductor 202 is used to form a core different from that of the first inner conductor 101. The difference is that a core different from that of one inner conductor 201 is formed. Further, as shown in FIG. 10B, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 covered with the first insulating coating 204 are twisted together in order to suppress the influence of external noise. It has become.

図10では、第一の内部導体201および第二の内部導体202が直交する斜めの線によるハッチングで示されており、外部シールド導体203が水平線によるハッチングで示されている。また、第一の絶縁被覆204が右下がりの線によるハッチングで示されており、第二の絶縁被覆205が左下がりの線によるハッチングで示されている。 In FIG. 10, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are shown by hatching by orthogonal diagonal lines, and the outer shield conductor 203 is shown by hatching by horizontal lines. Further, the first insulating coating 204 is indicated by hatching by a downward-sloping line, and the second insulating coating 205 is indicated by hatching by a downward-sloping line.

第一の内部導体201および第二の内部導体202は、第一実施形態における第一の内部導体101と同様の構成のものであり、素材については第一実施形態における第一の内部導体101と同様のものを採用することができる。なお、第一の内部導体201および第二の内部導体202の構成や素材は同じである必要はなく、異なるものであってもよい。 The first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 have the same configuration as the first inner conductor 101 in the first embodiment, and the materials are the same as the first inner conductor 101 in the first embodiment. Similar ones can be adopted. The configurations and materials of the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 do not have to be the same, but may be different.

外部シールド導体203は、アルミフィルムと銅のメッシュの組み合わせで構成されているが、この構成に限定されるものではない。従って例えば、金属製のフィルムや、金属製のメッシュ、さらには金属線を螺旋状に巻き付けたもの、またはその組み合わせであってもよい。また例えば、外部シールド導体203が、金属製のメッシュの層と、金属箔を付けたPETフィルムの層との二層構造のように、複数の層を有するものであってもよい。 The outer shield conductor 203 is composed of a combination of an aluminum film and a copper mesh, but is not limited to this configuration. Therefore, for example, a metal film, a metal mesh, a metal wire wound spirally, or a combination thereof may be used. Further, for example, the outer shield conductor 203 may have a plurality of layers, such as a two-layer structure of a metal mesh layer and a PET film layer to which a metal foil is attached.

第一の絶縁被覆204は、第一実施形態における第一の絶縁被覆104と同様に圧電材料であるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムを用いて構成されたものであり、図2に示す第一実施形態の第一の絶縁被覆104と同様に第一の内部導体201に螺旋状に巻き付けられたものである。この第一の絶縁被覆204は分極処理が施されたことにより圧電性を有するものである。第一の絶縁被覆204の素材や構成については第一実施形態における第一の絶縁被覆104と同様のものを採用することができる。 The first insulating coating 204 is constructed by using a PVDF (polyvinylidene fluoride) film which is a piezoelectric material like the first insulating coating 104 in the first embodiment, and is the first embodiment shown in FIG. Similar to the first insulating coating 104 of the form, it is spirally wound around the first inner conductor 201. The first insulating coating 204 has piezoelectricity due to the polarization treatment. As for the material and composition of the first insulating coating 204, the same materials and configurations as those of the first insulating coating 104 in the first embodiment can be adopted.

第二の絶縁被覆205は、絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)による被覆であり、第一の絶縁被覆204とは異なり圧電性を有しないものである。 The second insulating coating 205 is a coating of an insulator resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.), and unlike the first insulating coating 204, it does not have piezoelectricity.

次に、図10に示すセンサ電線13の使用例について図11を用いて説明する。図11は、図10に示すセンサ電線13を用いたセンサ回路24を示す図である。このセンサ回路24では、第一の内部導体201と第二の内部導体202が差動増幅器250に接続されており、外部シールド導体203がグランドに接続されている。差動増幅器250は、第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する。 Next, a usage example of the sensor electric wire 13 shown in FIG. 10 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram showing a sensor circuit 24 using the sensor electric wire 13 shown in FIG. In the sensor circuit 24, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are connected to the differential amplifier 250, and the outer shield conductor 203 is connected to the ground. The differential amplifier 250 amplifies and outputs the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202.

上記のセンサ回路24においてセンサ電線13に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆204が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体201と第二の内部導体202の間の電位が変動する。この電位差が差動増幅器250によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路24は、センサ電線13にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。なお、センサ電線13については、計測対象領域に貼り付ける、固定部材で固定する、一部が振動しやすいように浮かせた状態で固定する、といったように、様々な設置方法が可能であり、設置の方法が特に限定されるものではない。 When an external force is applied to the sensor electric wire 13 in the sensor circuit 24, the first insulating coating 204 having piezoelectricity is deformed, and the piezoelectric effect causes the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 to be deformed. The potential between them fluctuates. This potential difference is amplified by the differential amplifier 250 and output. That is, the sensor circuit 24 has a function as a sensor that outputs a signal based on an external force applied to the sensor electric wire 13. The sensor wire 13 can be installed in various ways, such as attaching it to the measurement target area, fixing it with a fixing member, or fixing it in a floating state so that a part of it easily vibrates. The method is not particularly limited.

また上記のセンサ回路24においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体201と第二の内部導体202は、グランドに接続された外部シールド導体203によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体203を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体201および第二の内部導体202の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路24では、第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。 Further, the sensor circuit 24 is configured to suppress the influence of external noise on a signal based on an external force. First, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are surrounded by an outer shield conductor 203 connected to the ground, and are configured so that the potential is less likely to fluctuate due to external noise. Further, even if the external noise passes through the external shield conductor 203, both the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 inside are affected by this noise, and these inner conductors are similarly affected by the noise. The potential of is fluctuated. The sensor circuit 24 is configured to cancel the potential fluctuation due to the influence of external noise by amplifying the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202.

上記説明したようにセンサ回路24では、センサ電線13に対して外力が加えられた際に第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。 As described above, in the sensor circuit 24, when an external force is applied to the sensor electric wire 13, a potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 is generated, while the first due to the influence of external noise. The potential difference between the inner conductor 201 and the second inner conductor 202 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.

なお、接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路24ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。 Although the ground potential may fluctuate depending on the grounding condition, the sensor circuit 24 described above uses the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 instead of the potential difference with the ground. Therefore, the influence of fluctuations in the ground potential can be suppressed.

センサ電線13では、外部シールド導体203と第二の内部導体202は第二の絶縁被覆205によって絶縁されているが、この構成はコンデンサとみなすことができる。また図3では、外部シールド導体203をグランドに接続した一例を示したが、実際の回路では、外部シールド導体203とグランドの間の配線によるインピーダンスが存在する。これらのみなしコンデンサの容量、インピーダンスの大きさ、外部ノイズの周波数によっては、外部ノイズによって外部シールド導体203に電位変動が生じた場合にこれをグランドで吸収しきれず、第二の内部導体202側に外部ノイズの影響が及ぶ可能性がある。このため、例えば、外部シールド導体203とグランドの間にバイパスコンデンサを設ける、といったように外部シールド導体203とグランドの間のインピーダンスをできるだけ低くすることが好ましい。図11では省略しているが、第二の内部導体202は差動増幅器250経由でグランドに接続されており、外部シールド導体203とグランドの間のインピーダンスについては、この第二の内部導体202とグランドの間のインピーダンスよりも低くすることが好ましい。また、上記のバイパスコンデンサについては可変コンデンサを用いてもよい。この場合、センサ電線13による検出対象の周波数に合わせてインピーダンスをより低く調整することができる。 In the sensor electric wire 13, the outer shield conductor 203 and the second inner conductor 202 are insulated by the second insulation coating 205, and this configuration can be regarded as a capacitor. Further, in FIG. 3, an example in which the external shield conductor 203 is connected to the ground is shown, but in an actual circuit, there is an impedance due to the wiring between the external shield conductor 203 and the ground. Depending on the capacity of these deemed capacitors, the magnitude of impedance, and the frequency of external noise, if the potential fluctuation occurs in the external shield conductor 203 due to external noise, it cannot be completely absorbed by the ground, and the second internal conductor 202 side. It may be affected by external noise. Therefore, it is preferable to make the impedance between the external shield conductor 203 and the ground as low as possible, for example, by providing a bypass capacitor between the external shield conductor 203 and the ground. Although omitted in FIG. 11, the second inner conductor 202 is connected to the ground via the differential amplifier 250, and the impedance between the outer shield conductor 203 and the ground is the same as that of the second inner conductor 202. It is preferably lower than the impedance between the grounds. Further, a variable capacitor may be used for the above bypass capacitor. In this case, the impedance can be adjusted lower according to the frequency to be detected by the sensor electric wire 13.

上記のセンサ電線13を設置する際には、計測対象領域と出力側の回路までの間に計測対象外の領域がある場合がある。この場合、計測対象領域から計測対象外領域を経由して出力側の回路(例えば、図11の差動増幅器250)まで一本のセンサ電線13を設置することが可能である。このように設置した場合には、一本のセンサ電線13を、計測対象領域おいてはセンサとして、計測対象外領域では単なる信号配線として用いることができる。 When the above sensor electric wire 13 is installed, there may be a region not to be measured between the measurement target region and the output side circuit. In this case, it is possible to install one sensor electric wire 13 from the measurement target region to the output side circuit (for example, the differential amplifier 250 in FIG. 11) via the measurement target region. When installed in this way, one sensor electric wire 13 can be used as a sensor in the measurement target area and as a mere signal wiring in the non-measurement target area.

しかし、計測対象外領域において地面の震動や機械の動作による振動等があると、これらによるノイズ信号が計測対象領域における信号に重畳してしまう。こうしたノイズ信号の影響を無くす場合には、計測対象外領域ではセンサ電線13を設置せずに圧電性を有しない電線(非圧電性電線)を使用してもよい。この場合の非圧電性電線の構成としては、センサ電線13の導体部分について相互の絶縁状態を維持したまま延長できる構成であればよく、さらに外部シールド導体の延長部分が他の導体部分を囲む構成となっていればよい。またセンサ電線13と非圧電性電線の接続部分においても、各導体部分の接続部分について相互の絶縁状態を維持するとともに、外部シールド導体との接続部分が他の接続部分を囲む構成となっていればよい。なお、このような電線の一例として、センサ電線13と同様の多層構造で、且つ圧電性のない絶縁被覆を用いた電線を用いてもよい。また、センサ電線13や非圧電性電線を使用するにあたり、計測対象領域と計測対象外領域との境界で使用する電線を使い分ける必要はなく、例えば、計測対象外領域にある非圧電性電線が計測対象領域に入り込んでいる、といったように、非圧電性電線が計測対象外領域だけでなく計測対象領域にも設置されるようにしてもよい。この場合、計測対象領域にセンサ電線13と非圧電性電線との接続部分が設けられることになる。なお、この構成では、センサ電線13の設置箇所が計測対象外領域のノイズ源から遠ざかることになるため、ノイズの影響を受けにくくすることができる。 However, if there is vibration of the ground or vibration due to the operation of the machine in the region not to be measured, the noise signal due to these will be superimposed on the signal in the region to be measured. In order to eliminate the influence of such a noise signal, an electric wire having no piezoelectricity (non-piezoelectric electric wire) may be used without installing the sensor electric wire 13 in the region not to be measured. In this case, the non-piezoelectric wire may be configured so that the conductor portion of the sensor wire 13 can be extended while maintaining mutual insulation, and the extension portion of the external shield conductor surrounds the other conductor portion. It should be. Further, also in the connection portion between the sensor electric wire 13 and the non-piezoelectric electric wire, the connection portion of each conductor portion should be maintained in a mutually insulated state, and the connection portion with the external shield conductor should surround the other connection portion. Just do it. As an example of such an electric wire, an electric wire having a multi-layer structure similar to that of the sensor electric wire 13 and using an insulating coating having no piezoelectricity may be used. Further, when using the sensor electric wire 13 or the non-piezoelectric electric wire, it is not necessary to properly use the electric wire used at the boundary between the measurement target area and the non-measurement target area. For example, the non-piezoelectric wire in the non-measurement target area is measured. The non-piezoelectric wire may be installed not only in the non-measurement target area but also in the measurement target area, such as entering the target area. In this case, the connection portion between the sensor electric wire 13 and the non-piezoelectric electric wire is provided in the measurement target area. In this configuration, since the installation location of the sensor electric wire 13 is moved away from the noise source in the region not to be measured, it is possible to make it less susceptible to noise.

以下、非圧電性電線として、センサ電線13と同様の多層構造で、且つ圧電性のない絶縁被覆を用いた構成の一例について説明する。この非圧電性電線は、センサ電線13と同様に導体と絶縁体の多層構造となっており、具体的には内側から順に、第一の内部導体201に対応する第一層、第一の絶縁被覆204に対応する第二層、第二の内部導体202に対応する第三層(第二層までの芯と撚り合わせられる別芯)、第二の絶縁被覆205に対応する第四層、外部シールド導体203に対応する第五層、が設けられている。なお、これらの各層においてはセンサ電線13と同様の構成を採用することができるが、第二層が圧電性を有していない点でセンサ電線13と異なっている。なお、第二層については、第二の絶縁被覆205と同様の構成を採用することができる。 Hereinafter, an example of a configuration in which the non-piezoelectric wire has a multilayer structure similar to that of the sensor wire 13 and uses an insulating coating having no piezoelectricity will be described. Like the sensor electric wire 13, this non-piezoelectric electric wire has a multi-layer structure of a conductor and an insulator. Specifically, in order from the inside, the first layer and the first insulation corresponding to the first inner conductor 201. The second layer corresponding to the coating 204, the third layer corresponding to the second inner conductor 202 (separate core twisted with the core up to the second layer), the fourth layer corresponding to the second insulating coating 205, and the outside. A fifth layer, which corresponds to the shield conductor 203, is provided. Although each of these layers can adopt the same configuration as the sensor electric wire 13, it differs from the sensor electric wire 13 in that the second layer does not have piezoelectricity. As for the second layer, the same configuration as that of the second insulating coating 205 can be adopted.

上記の多層構造の非圧電性電線のうち、第一層、第三層、第五層は導体である。このうち、第一層については第一の内部導体201の太さ以上の太さであることが好ましい。また、第三層については第二の内部導体202の太さ以上の太さであることが好ましく、第五層については外部シールド導体203の厚さ以上の厚さであることが好ましい。例えば、接続されるセンサ電線13に対し、対応する部分の太さ(あるいは厚さ)が1倍〜5倍の範囲であることが好ましく、1.2倍〜3.5倍の範囲であることがより好ましい。これらの導体があまり細い(薄い)と抵抗値が高くなるため、高精度で高速な計測のためには好ましくなく、また非圧電性電線が太くなると曲げにくく(固く)なるために、計測対象領域まで配線する際の自由度が低下してしまうことから、上記の範囲内であることが好ましい。特に、第一層、第三層は1.5倍〜2.5倍の太さが、第五層については2倍〜3倍の厚さであることが好ましい。 Among the non-piezoelectric wires having a multi-layer structure, the first layer, the third layer, and the fifth layer are conductors. Of these, the thickness of the first layer is preferably greater than or equal to the thickness of the first inner conductor 201. The third layer is preferably thicker than the thickness of the second inner conductor 202, and the fifth layer is preferably thicker than the thickness of the outer shield conductor 203. For example, the thickness (or thickness) of the corresponding portion of the sensor wire 13 to be connected is preferably in the range of 1 to 5 times, and 1.2 times to 3.5 times. Is more preferable. If these conductors are too thin (thin), the resistance value will be high, which is not preferable for high-precision and high-speed measurement, and if the non-piezoelectric wire is thick, it will be difficult to bend (hard), so the measurement target area. It is preferably within the above range because the degree of freedom in wiring up to is reduced. In particular, it is preferable that the first layer and the third layer are 1.5 to 2.5 times thicker, and the fifth layer is 2 to 3 times thicker.

上記の多層構造の非圧電性電線のうち、第二層、第四層は絶縁体である。このうち、第二層については第一の絶縁被覆204の厚さ以上の厚さであることが好ましく、第四層については第二の絶縁被覆205の厚さ以上の厚さであることが好ましい。例えば、接続されるセンサ電線13に対し、対応する部分の厚さが1倍〜5倍の範囲であることが好ましく、1.2倍〜3倍の範囲であることがより好ましい。これらの絶縁体があまり薄いと寄生容量が高くなるため、高精度で高速な計測のためには好ましくなく、また非圧電性電線を太くしすぎると曲げにくく(固く)なるために、計測対象領域まで配線する際の自由度が低下してしまうことから、上記の範囲内であることが好ましい。特に、第二層、第四層のそれぞれは1.5倍〜2.5倍の厚さであることが好ましい。 Among the non-piezoelectric wires having a multi-layer structure, the second layer and the fourth layer are insulators. Of these, the second layer preferably has a thickness equal to or greater than the thickness of the first insulating coating 204, and the fourth layer preferably has a thickness equal to or greater than the thickness of the second insulating coating 205. .. For example, the thickness of the corresponding portion of the sensor wire 13 to be connected is preferably in the range of 1 to 5 times, more preferably 1.2 times to 3 times. If these insulators are too thin, the parasitic capacitance will be high, which is not preferable for high-precision and high-speed measurement, and if the non-piezoelectric wire is made too thick, it will be difficult to bend (hard), so the measurement target area. It is preferably within the above range because the degree of freedom in wiring up to is reduced. In particular, each of the second layer and the fourth layer is preferably 1.5 to 2.5 times thicker.

センサ電線13と、これに対応する構造の非圧電性電線とを接続するにあたっては、センサ電線13の各層の導通状態および絶縁状態が維持されるように、これと対応する非圧電性電線の層を接続すればよいが、このとき、これらの電線の各層に対応し、かつ各層と同じ材料を用いた構造で接続することが好ましい。但し、絶縁膜はシリコン樹脂やポリイミド樹脂、カプトン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂やウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂など、絶縁性を有する樹脂を用いても良い。また導電体としては、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、チタンなど、ハンダ(有鉛ハンダ、無鉛ハンダ)などの金属化合物を用いても良い、
電線を接続する際の構造としては、テープ状のものを下層(内側)から順次巻き付けながら上層(外側)を徐々に巻き付けて接続していくのが製造上簡便である。他に、ボンドのように塗布する方法であったり、メッキ法でも、蒸着法、あるは圧着端子のように押し潰して接続しても良い。最も好ましいのは、導体はハンダ付けや銀ろう付け、アーク法による熱接続法などが、低抵抗で接続部の信頼性も高いので好ましい。また絶縁膜は、片面もしくは両面に糊状の粘着部を有する絶縁テープ(テープ部の材料は前述の高分子樹脂)を巻き付ける方法が簡便で絶縁性も高く、加工後に水分等の腐食液体侵入を防止できるため信頼性も良好である。なお、センサ電線13の外部シールド導体203と非圧電性電線の第五層を接続する際には、これらの接続部分が他の接続部分を覆った状態となっており、接続構造全体でシールド状態が維持されていることが好ましい。せ
なお、センサ電線13を使用する際には、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203が露出していると、これらが互いに接触して外力に基づく信号が正確に得られなくなる場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203の絶縁を確実にしておくことが好ましい。また、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体201および第二の内部導体202が外部シールド導体203に覆われていない部分があると、そこから外部ノイズの影響を受ける場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体201および第二の内部導体202を確実にシールドしておくことが好ましい。
When connecting the sensor wire 13 and the non-piezoelectric wire having a structure corresponding to the sensor wire 13, the layer of the corresponding non-piezoelectric wire is maintained so that the conduction state and the insulation state of each layer of the sensor wire 13 are maintained. However, at this time, it is preferable to connect the electric wires in a structure corresponding to each layer and using the same material as each layer. However, as the insulating film, a resin having an insulating property such as a silicon resin, a polyimide resin, a capton resin, a fluororesin, an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, an epoxy resin, or a styrene resin may be used. Further, as the conductor, a metal compound such as solder (leaded solder, unleaded solder) such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, and titanium may be used.
As for the structure for connecting the electric wires, it is convenient in manufacturing to gradually wind the upper layer (outside) while sequentially winding the tape-shaped one from the lower layer (inside). Alternatively, it may be applied like a bond, plated, vapor-deposited, or crushed and connected like a crimp terminal. Most preferably, the conductor is soldered, silver brazed, a thermal connection method by an arc method, or the like because of low resistance and high reliability of the connection portion. In addition, the insulating film has a simple method of wrapping an insulating tape (the material of the tape part is the above-mentioned polymer resin) having a paste-like adhesive portion on one or both sides, and has high insulating properties, and prevents corrosive liquids such as moisture from entering after processing. Since it can be prevented, reliability is also good. When connecting the external shield conductor 203 of the sensor electric wire 13 and the fifth layer of the non-piezoelectric electric wire, these connecting portions cover the other connecting portions, and the entire connection structure is shielded. Is preferably maintained. When the sensor electric wire 13 is used, if the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are exposed at the end on the side not connected to the circuit, these are May come into contact with each other and the signal based on the external force may not be obtained accurately. Therefore, it is preferable to ensure the insulation of the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 at the end portion on the side not connected to the circuit. Further, if there is a portion where the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are not covered by the outer shield conductor 203 at the end on the side not connected to the circuit, the external noise may affect the portion. There is. Therefore, it is preferable to securely shield the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 at the end portion on the side not connected to the circuit.

図12は、センサ電線10の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。この図では、端部に対して絶縁部材271、273、導体部材274、カバー部材275が適用されているが、各段階が理解しやすいよう、図12(A)から(E)までが段階的に示されている。 FIG. 12 is a diagram showing an example in which an insulating member and a conductor member are applied to the end of the sensor wire 10 on the side not connected to the circuit. In this figure, the insulating members 271 and 273, the conductor member 274, and the cover member 275 are applied to the ends, but FIGS. 12A to 12E are stepwise so that each step can be easily understood. It is shown in.

図12(A)では、第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203が露出した端部が示されている。図12(B)には、図12(A)で示す第一の内部導体201ごと第一の絶縁被覆204までが絶縁部材271で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材271が第一の絶縁被覆204まで覆われており、第一の内部導体201を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。 FIG. 12A shows the exposed ends of the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203. FIG. 12B shows a state in which the first inner conductor 201 and the first insulating coating 204 shown in FIG. 12A are covered with the insulating member 271. In this example, the insulating member 271 is covered up to the first insulating coating 204, and the first internal conductor 201 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.

図12(C)には、図12(B)で示す状態から、絶縁部材271および第二の内部導体202ごと第二の絶縁被覆205までが絶縁部材273で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材273が第二の絶縁被覆205まで覆われており、第二の内部導体202を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。 FIG. 12C shows a state in which the insulating member 271 and the second inner conductor 202 and the second insulating coating 205 are covered with the insulating member 273 from the state shown in FIG. 12B. .. In this example, the insulating member 273 is covered up to the second insulating coating 205, and the second inner conductor 202 can be surely insulated from other conductors without being exposed.

図12(D)には、図12(C)で示す状態から、絶縁部材273ごと外部シールド導体203までが導体部材274で覆われた様子が示されている。この例では、外部シールド導体203と導体部材274の電位は同じになる。この導体部材274により、第一の内部導体201および第二の内部導体202がシールドされ、外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。 FIG. 12 (D) shows a state in which the insulating member 273 and the outer shield conductor 203 are covered with the conductor member 274 from the state shown in FIG. 12 (C). In this example, the potentials of the outer shield conductor 203 and the conductor member 274 are the same. The conductor member 274 shields the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 so that they are less susceptible to external noise.

図12(E)には、図12(D)で示す状態から、導体部材274ごとシース230までがカバー部材275(シース230と同様の素材)で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材271、273および導体部材274が設けられた端部を保護することができる。なお、このカバー部材275を熱収縮(あるいは熱融着)する素材で構成しておき、端部を覆った状態で加熱することで密着させてもよい。 FIG. 12 (E) shows a state in which the conductor member 274 and the sheath 230 are covered with the cover member 275 (the same material as the sheath 230) from the state shown in FIG. 12 (D). In this example, the ends provided with the insulating members 271, 273 and the conductor member 274 can be protected. The cover member 275 may be made of a material that heat-shrinks (or heat-seals), and may be brought into close contact by heating while covering the end portion.

なお、上記の例で説明した絶縁部材271、273は、絶縁体の素材(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)であればよい。また、導体部材274は導電性の素材(例えば、アルミ、銅、錫、あるいは複数材料による合金、等)であればよい。また、導体部材274の形状についても、フィルム状やメッシュ状の他、筒状の棒端子を用いてもよく、その形状が限定されるものではない。 The insulating members 271 and 273 described in the above example may be made of an insulating material (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.). Further, the conductor member 274 may be made of a conductive material (for example, aluminum, copper, tin, or an alloy made of a plurality of materials). Further, as for the shape of the conductor member 274, a cylindrical rod terminal may be used in addition to a film shape or a mesh shape, and the shape is not limited.

なお、上記の例で説明した絶縁部材271、273、導体部材274、カバー部材275は、カバー部材275だけを用いたり、導体部材272だけを他の導体から絶縁する絶縁部材を用いたりする、といったように、同じ構成である必要はない。また、上記の例に限らず、例えば、シース230を除く端部が平面状である場合には、このシース230を除く端部を絶縁部材で覆い、その上を外部シールド導体203と接するように導体部材で覆い、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。また、第一の内部導体201、第一の絶縁被覆204、第二の内部導体202、第二の絶縁被覆205までを、外部シールド導体203よりも短く切断し、これらを絶縁した上で外部シールド導体203で包み、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。すなわち、導体同士の絶縁およびシールドをより確実にする構成であればよく、その構成が限定されるものではない。 The insulating members 271, 273, the conductor member 274, and the cover member 275 described in the above example may use only the cover member 275 or an insulating member that insulates only the conductor member 272 from other conductors. As such, it does not have to have the same configuration. Further, not limited to the above example, for example, when the end portion excluding the sheath 230 is flat, the end portion excluding the sheath 230 is covered with an insulating member so that the end portion excluding the sheath 230 is in contact with the external shield conductor 203. The configuration may be such that it is covered with a conductor member and a cover member is further provided. Further, the first inner conductor 201, the first insulating coating 204, the second inner conductor 202, and the second insulating coating 205 are cut shorter than the outer shield conductor 203, and these are insulated and then the outer shield is used. The configuration may be such that the conductor 203 is wrapped and a cover member is further provided. That is, any configuration is sufficient as long as the insulation and shielding between the conductors are more reliable, and the configuration is not limited.

[第二実施形態の変形例1]
図10で説明したセンサ電線13は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202を、第二の絶縁被覆205で覆う構成を採用しているが、この構成に限らず、例えば、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と、第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202のそれぞれが設け、さらにこれらの外側を外部シールド導体203で覆う構成としてもよい。図13は、この構成を採用したセンサ電線14の構造を示す断面図である。このセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202を有し、さらにこれらの外側に設けられた外部シールド導体203を有する。第一の内部導体201、第二の内部導体202、および外部シールド導体203は互いに絶縁されている。さらに外部シールド導体203の外側にはシース230が設けられている。なお、図10のセンサ電線13とは、第二の絶縁被覆205が設けられた位置が異なっている。この断面図においては第一の絶縁被覆204、第二の絶縁被覆205、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、図10のセンサ電線13では、外部ノイズの影響を抑えるために第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の内部導体202をより合わせているが、このセンサ電線14では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202をより合わせた構成となっている。
[Modification 1 of the second embodiment]
The sensor electric wire 13 described with reference to FIG. 10 adopts a configuration in which the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 covered with the first insulating coating 204 are covered with the second insulating coating 205. , Not limited to this configuration, for example, each of the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 is provided, and these are further provided. The outside of the wire may be covered with the outer shield conductor 203. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor electric wire 14 adopting this configuration. The sensor wire 14 has a first inner conductor 201 covered with a first insulating coating 204 and a second inner conductor 202 covered with a second insulating coating 205, and is further provided outside these. It has an external shield conductor 203. The first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are insulated from each other. Further, a sheath 230 is provided on the outside of the outer shield conductor 203. The position where the second insulating coating 205 is provided is different from that of the sensor electric wire 13 in FIG. In this cross-sectional view, there is a gap between the first insulating coating 204, the second insulating coating 205, and the outer shield conductor 203, and the gap is filled with inclusions. In the sensor electric wire 13 of FIG. 10, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 covered with the first insulating coating 204 are twisted together in order to suppress the influence of external noise. The electric wire 14 has a configuration in which the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are twisted together.

また、第二の絶縁被覆205は、第一の絶縁被覆204と同じ素材、構成の被覆であって、圧電性を有しないものを採用している。すなわち、第二の絶縁被覆205は、第一の絶縁被覆204とは圧電性の有無が異なるものである。なお、第一の絶縁被覆204と同じ素材に限らず、例えば絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)のような第一の絶縁被覆204と異なる素材を用いてもよい。 Further, the second insulating coating 205 adopts a coating having the same material and composition as the first insulating coating 204 and does not have piezoelectricity. That is, the second insulating coating 205 is different from the first insulating coating 204 in the presence or absence of piezoelectricity. The material is not limited to the same material as the first insulating coating 204, and a material different from the first insulating coating 204 such as an insulator resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.) may be used.

図14は、図13に示すセンサ電線14を用いたセンサ回路25を示す図である。このセンサ回路25は、第二の絶縁被覆205の位置以外は図11に示すセンサ回路24と同じ構成である。上記のセンサ回路25においてセンサ電線14に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆204が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体201の電位が変動する。一方、第二の絶縁被覆205は圧電性を有しないため、第二の内部導体202においては外力に応じた電位の変動が生じない。結果として、センサ電線14に対して外力が加えられると第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差が変動し、この電位差が差動増幅器250によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路25は、センサ電線14にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。 FIG. 14 is a diagram showing a sensor circuit 25 using the sensor electric wire 14 shown in FIG. The sensor circuit 25 has the same configuration as the sensor circuit 24 shown in FIG. 11 except for the position of the second insulating coating 205. When an external force is applied to the sensor electric wire 14 in the sensor circuit 25, the first insulating coating 204 having piezoelectricity is deformed, and the potential of the first inner conductor 201 fluctuates due to the piezoelectric effect. On the other hand, since the second insulating coating 205 does not have piezoelectricity, the potential of the second inner conductor 202 does not fluctuate according to the external force. As a result, when an external force is applied to the sensor electric wire 14, the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 fluctuates, and this potential difference is amplified and output by the differential amplifier 250. That is, the sensor circuit 25 has a function as a sensor that outputs a signal based on an external force applied to the sensor electric wire 14.

また上記のセンサ回路25においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体201と第二の内部導体202は、グランドに接続された外部シールド導体203によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体203を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体201および第二の内部導体202の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路25では、第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。なお、外部ノイズの影響による電位の変動分をより効果的に相殺するにあたっては、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の長さや太さ、静電容量(絶縁被覆の誘電率および厚さ)、インピーダンス、シールドのされ具合等、電気的・物理的な条件が揃っていることが好ましい。 Further, the sensor circuit 25 is configured to suppress the influence of external noise on a signal based on an external force. First, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are surrounded by an outer shield conductor 203 connected to the ground, and are configured so that the potential is less likely to fluctuate due to external noise. Further, even if the external noise passes through the external shield conductor 203, both the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 inside are affected by this noise, and these inner conductors are similarly affected by the noise. The potential of is fluctuated. The sensor circuit 25 is configured to cancel the potential fluctuation due to the influence of external noise by amplifying the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202. In order to more effectively offset the fluctuation of the potential due to the influence of external noise, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 201 covered with the second insulating coating 205 are used. It is preferable that the electrical and physical conditions such as the length and thickness of the inner conductor 202, the capacitance (dielectric constant and thickness of the insulating coating), the impedance, and the degree of shielding are met.

上記説明したようにセンサ回路25では、センサ電線14に対して外力が加えられた際に第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。 As described above, in the sensor circuit 25, when an external force is applied to the sensor electric wire 14, a potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 is generated, while the first due to the influence of external noise. The potential difference between the inner conductor 201 and the second inner conductor 202 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.

なお、外部シールド導体203の接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路25ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。 The ground potential may fluctuate depending on the grounding condition of the outer shield conductor 203, but in the sensor circuit 25 described above, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are used instead of the potential difference from the ground. Since the potential difference is used, the influence of fluctuations in the ground potential can be suppressed.

[第二実施形態の変形例2]
図13で説明したセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の双方が、外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間内に収められた構成となっている。しかし、センサ電線の構成はこれに限られるものではなく、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別々の空間内に収められた構成であってもよい。図15に示すセンサ電線15はこのような構成の一例であり、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が、それぞれ別の外部シールド導体203A、203Bに覆われた構成となっている。なお、外部シールド導体203Aおよび第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と、外部シールド導体203Bおよび第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202については、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。
[Modification 2 of the second embodiment]
In the sensor wire 14 described with reference to FIG. 13, both the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are externally shielded. It is configured to be housed in one space partitioned by the conductor 203. However, the configuration of the sensor electric wire is not limited to this, and the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are included. , Each may be housed in a separate space partitioned by the outer shield conductor 203. The sensor wire 15 shown in FIG. 15 is an example of such a configuration, and the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor covered with the second insulating coating 205. 202 is configured to be covered with different external shield conductors 203A and 203B, respectively. The outer shield conductor 203A and the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the outer shield conductor 203B and the second insulating coating 205 are external. In order to suppress the influence of noise, these may be twisted together.

図16は、図15に示すセンサ電線15を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図16のセンサ回路26では、二つの外部シールド導体203A、203Bがそれぞれグランドに接続されていること以外は図14に示すセンサ回路25と同じ構成であり、図14に示すセンサ回路25と同様の効果を奏する。なお、図15に示すセンサ電線15では、二つの外部シールド導体203A、203Bが接しているためいずれかをグランドに接続した構成としてもよい。また、二つの外部シールド導体203A、203Bが絶縁された構成としてもよく、この場合には図16に示すようにいずれの外部シールド導体203もグランドに接続した構成とすればよい。 FIG. 16 is a diagram showing an example of a sensor circuit using the sensor electric wire 15 shown in FIG. The sensor circuit 26 of FIG. 16 has the same configuration as the sensor circuit 25 shown in FIG. 14 except that the two external shield conductors 203A and 203B are connected to the ground, respectively, and is the same as the sensor circuit 25 shown in FIG. It works. In the sensor electric wire 15 shown in FIG. 15, since the two external shield conductors 203A and 203B are in contact with each other, one of the two external shield conductors 203A and 203B may be connected to the ground. Further, the two external shield conductors 203A and 203B may be insulated, and in this case, as shown in FIG. 16, any of the external shield conductors 203 may be connected to the ground.

[第二実施形態の変形例3]
図10で説明したセンサ電線13や図13で説明したセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201が一つの構成であったが、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を複数設けた構成としてもよい。図17はこのような構成の一例であって、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を二つ設けたセンサ電線16の構造を示す断面図である。このセンサ電線16では、第一の内部導体201A、201Bのそれぞれから外力に基づく信号が出力される。この断面図においては第一の絶縁被覆204A、204B、第二の絶縁被覆205、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよく、第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202とより合わせた構成としてもよい。さらに、例えば第一の絶縁被覆204A、204Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといったように、外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体201のそれぞれで異なるように構成してもよい。また、図17に示すセンサ電線16では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202がすべて外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間に収められた構成となっているが、図15の例で説明したように、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別の空間に分けて収められた構成であってもよい。
[Modification 3 of the second embodiment]
The sensor electric wire 13 described with reference to FIG. 10 and the sensor electric wire 14 described with reference to FIG. 13 have a configuration in which the first internal conductor 201 covered with the first insulating coating 204 is one, but the first insulating coating 204 A plurality of first inner conductors 201 covered with may be provided. FIG. 17 is an example of such a configuration, and is a cross-sectional view showing the structure of a sensor electric wire 16 provided with two first internal conductors 201 covered with a first insulating coating 204. In the sensor electric wire 16, signals based on external forces are output from the first internal conductors 201A and 201B, respectively. In this cross-sectional view, there is a gap between the first insulating coatings 204A and 204B, the second insulating coating 205, and the outer shield conductor 203, and the gaps are filled with inclusions. When a plurality of first internal conductors 201 covered with the first insulating coating 204 are provided, they may be twisted together in order to suppress the influence of external noise, and covered with the second insulating coating 205. It may be configured by twisting with the second inner conductor 202. Further, for example, the thicknesses of the first insulating coatings 204A and 204B are made different, or the materials are made different, so that the fluctuation of the potential (sensor sensitivity) with respect to the external force is different for each of the first inner conductors 201. You may. Further, in the sensor electric wire 16 shown in FIG. 17, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are all external shield conductors. The configuration is contained in one space partitioned by 203, but as described in the example of FIG. 15, the configuration is divided into different spaces partitioned by the external shield conductor 203. You may.

図18および図19は、図17に示すセンサ電線16を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図18に示すセンサ回路27では、複数の第一の内部導体201A、201Bの出力を合わせて増幅する構成を採用しており、外力に対する感度を高めることができる。一方図19に示すセンサ回路28では、複数の第一の内部導体201A、201Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成となっている。外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体201A、201Bのそれぞれで異なる場合に図19のセンサ回路28の構成を採用した場合、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。 18 and 19 are diagrams showing an example of a sensor circuit using the sensor electric wire 16 shown in FIG. The sensor circuit 27 shown in FIG. 18 employs a configuration in which the outputs of the plurality of first internal conductors 201A and 201B are combined and amplified, so that the sensitivity to an external force can be increased. On the other hand, the sensor circuit 28 shown in FIG. 19 has a configuration in which the potential difference between the plurality of first inner conductors 201A and 201B and the second inner conductor 102 is amplified and a plurality of signals are output. When the configuration of the sensor circuit 28 of FIG. 19 is adopted when the fluctuation of the potential with respect to the external force (sensor sensitivity) is different for each of the first internal conductors 201A and 201B, an appropriate signal can be used according to the external force. The dynamic range can be increased.

[第二実施形態の変形例4]
図13のセンサ電線14の説明において、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の長さや太さ、静電容量、インピーダンス、シールドのされ具合等、電気的・物理的な条件が揃っていることが好ましい点について述べたが、このような電気的・物理的な条件を揃えた組を採用する場合、その数は一つに限られるものではなく、複数設けてもよい。この場合、外力に対して生じる第一の内部導体201の電位の変動(センサ感度)が、各組において同じであってもよいし、異なっていてもよい。
[Modification 4 of the second embodiment]
In the description of the sensor electric wire 14 of FIG. 13, the length, thickness, and static of the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205. I mentioned that it is preferable that the electrical and physical conditions such as capacitance, impedance, and degree of shielding are met. However, when adopting a set that meets such electrical and physical conditions, The number is not limited to one, and a plurality of them may be provided. In this case, the fluctuation (sensor sensitivity) of the potential of the first internal conductor 201 generated with respect to the external force may be the same or different in each set.

図20に示すセンサ電線17は、第一の内部導体201と第二の内部導体202の組を二つ設けた例を示す断面図である。この図20では左側と上側にそれぞれ第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201が配置され、右側と下側にそれぞれ第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が配置されている。二つある第一の内部導体201は、これらを覆う第一の絶縁被覆204の厚さがそれぞれ異なっている。具体的には、図20の左側に位置している第一の絶縁被覆204Aよりも、上側に位置している第一の絶縁被覆204Bの方がより厚くなっている。これにより、上側に位置している第一の内部導体201Bの方が、左側に位置している第一の内部導体201Aよりも、外力に対して生じる電位の変動(センサ感度)が高くなっている。この断面図においては第一の絶縁被覆204A、204B、第二の絶縁被覆205A、205B、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。 The sensor electric wire 17 shown in FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example in which two sets of a first inner conductor 201 and a second inner conductor 202 are provided. In FIG. 20, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 is arranged on the left side and the upper side, respectively, and the second inner conductor covered with the second insulating coating 205 is arranged on the right side and the lower side, respectively. 202 is arranged. The two first inner conductors 201 have different thicknesses of the first insulating coating 204 covering them. Specifically, the first insulating coating 204B located on the upper side is thicker than the first insulating coating 204A located on the left side of FIG. 20. As a result, the first inner conductor 201B located on the upper side has a higher potential fluctuation (sensor sensitivity) with respect to the external force than the first inner conductor 201A located on the left side. There is. In this cross-sectional view, there is a gap between the first insulating coatings 204A and 204B, the second insulating coatings 205A and 205B, and the outer shield conductor 203, and the gaps are filled with inclusions.

なお、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。このとき例えば、後述する第一の組および第二の組のそれぞれをより合わせた後でさらにこれらをより合わせる、といったように、段階的により合わせてもよく、より合わせ方が限定されるものではない。また、図20に示すセンサ電線17では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202がすべて外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間に収められた構成となっているが、図15の例で説明したように、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別の空間に分けて収められた構成であってもよい。 When a plurality of first inner conductors 201 covered with the first insulating coating 204 and a plurality of second inner conductors 202 covered with the second insulating coating 205 are provided, these are used in order to suppress the influence of external noise. May be twisted together. At this time, for example, the first set and the second set, which will be described later, may be twisted and then twisted, and the twisting method may be limited. No. Further, in the sensor electric wire 17 shown in FIG. 20, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are all external shield conductors. The configuration is contained in one space partitioned by 203, but as described in the example of FIG. 15, the configuration is divided into different spaces partitioned by the external shield conductor 203. You may.

二つある第二の内部導体202のうち、右側にある第二の内部導体202Aは、左側にある第一の内部導体201Aにおける外部ノイズの影響を相殺するために設けられたものである。第一の内部導体201Aと第二の内部導体202Aは同じ構成のものである。また、第一の絶縁被覆204Aと第二の絶縁被覆205Aは、第一の絶縁被覆204Aが圧電性を有している(分極処理が施されている)のに対し、第二の絶縁被覆205Aは圧電性を有しない(分極処理が施されていない)点が異なるが、その素材や厚さは同じ構成のものである。すなわち、第一の絶縁被覆204Aで覆われた第一の内部導体201Aと、第二の絶縁被覆205Aで覆われた第二の内部導体202Aは、圧電性の有無を除き、電気的・物理的な条件を揃えたものである。なお以下の説明では、これらの第一の絶縁被覆204Aで覆われた第一の内部導体201Aと、第二の絶縁被覆205Aで覆われた第二の内部導体202Aの組を第一の組と称する。 Of the two second inner conductors 202, the second inner conductor 202A on the right side is provided to cancel the influence of external noise on the first inner conductor 201A on the left side. The first inner conductor 201A and the second inner conductor 202A have the same configuration. Further, in the first insulating coating 204A and the second insulating coating 205A, the first insulating coating 204A has piezoelectricity (polarization treatment is applied), whereas the second insulating coating 205A is provided. Is different in that it does not have piezoelectricity (it is not polarized), but its material and thickness are the same. That is, the first inner conductor 201A covered with the first insulating coating 204A and the second inner conductor 202A covered with the second insulating coating 205A are electrically and physically, except for the presence or absence of piezoelectricity. It is a set of various conditions. In the following description, the set of the first inner conductor 201A covered with the first insulating coating 204A and the second inner conductor 202A covered with the second insulating coating 205A is referred to as the first set. Refer to.

二つある第二の内部導体202のうち、下側にある第二の内部導体202Bは、上側にある第一の内部導体201Bにおける外部ノイズの影響を相殺するために設けられたものである。第一の内部導体201Bと第二の内部導体202Bは同じ構成のものである。また、第一の絶縁被覆204Bと第二の絶縁被覆205Bは、第一の絶縁被覆204Bが圧電性を有している(分極処理が施されている)のに対し、第二の絶縁被覆205Bは圧電性を有しない(分極処理が施されていない)点が異なるが、その素材や厚さは同じ構成のものである。すなわち、第一の絶縁被覆204Bで覆われた第一の内部導体201Bと、第二の絶縁被覆205Bで覆われた第二の内部導体202Bは、圧電性の有無を除き、電気的・物理的な条件を揃えたものである。なお以下の説明では、これらの第一の絶縁被覆204Bで覆われた第一の内部導体201Bと、第二の絶縁被覆205Bで覆われた第二の内部導体202Bの組を第二の組と称する。 Of the two second inner conductors 202, the second inner conductor 202B on the lower side is provided to cancel the influence of external noise on the first inner conductor 201B on the upper side. The first inner conductor 201B and the second inner conductor 202B have the same configuration. Further, in the first insulating coating 204B and the second insulating coating 205B, the first insulating coating 204B has piezoelectricity (polarization treatment is applied), whereas the second insulating coating 205B is provided. Is different in that it does not have piezoelectricity (it is not polarized), but its material and thickness are the same. That is, the first inner conductor 201B covered with the first insulating coating 204B and the second inner conductor 202B covered with the second insulating coating 205B are electrically and physically, except for the presence or absence of piezoelectricity. It is a set of various conditions. In the following description, the set of the first inner conductor 201B covered with the first insulating coating 204B and the second inner conductor 202B covered with the second insulating coating 205B is referred to as the second set. Refer to.

図21は、図20に示すセンサ電線17を用いたセンサ回路29を示す図である。このセンサ回路29では、第一の組の第一の内部導体201Aおよび第二の内部導体202Aが差動増幅器250に接続され、第二の組の第一の内部導体201Bおよび第二の内部導体202Bが差動増幅器250に接続され、外部シールド導体203がグランドに接続されている。差動増幅器250は、第一の組と第二の組のそれぞれにおいて、第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する。このセンサ回路29では、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。 FIG. 21 is a diagram showing a sensor circuit 29 using the sensor electric wire 17 shown in FIG. 20. In this sensor circuit 29, the first set of first inner conductors 201A and the second inner conductor 202A are connected to the differential amplifier 250, and the second set of first inner conductors 201B and second inner conductors 201B and second inner conductors. 202B is connected to the differential amplifier 250 and the external shield conductor 203 is connected to ground. The differential amplifier 250 amplifies and outputs the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 in each of the first set and the second set. In this sensor circuit 29, an appropriate signal can be used according to an external force, and a large dynamic range can be obtained.

[ノイズセンサとしての構成1]
上記説明した第一実施形態と第二実施形態、およびこれらの変形例のセンサ回路20〜29は、センサ電線に外力が加えられない状態では、有効に活用することができない。例えば、これらのセンサ回路をベッドや枕に適用して就寝中の患者の状態をモニターする、といった用途を考えた場合、患者がベッドから離れている間はセンサ電線に外力が加えられないため、有効に利用することができない。そこで上記のセンサ回路における差動増幅器への接続を切り替えてノイズセンサとして使用できるようにすることで、利用できる機会を増やすことができる。上記の例では、ベッドに患者が接近した際には外部ノイズが検出されることから、ベッド周辺における動きのデータとして利用することができる。以下、この構成について説明する。
[Configuration 1 as a noise sensor]
The first embodiment and the second embodiment described above, and the sensor circuits 20 to 29 of these modified examples cannot be effectively utilized in a state where an external force is not applied to the sensor electric wire. For example, when considering applications such as applying these sensor circuits to a bed or pillow to monitor the condition of a sleeping patient, external force is not applied to the sensor wire while the patient is away from the bed. It cannot be used effectively. Therefore, by switching the connection to the differential amplifier in the above sensor circuit so that it can be used as a noise sensor, the chances of its use can be increased. In the above example, since external noise is detected when the patient approaches the bed, it can be used as data of movement around the bed. This configuration will be described below.

上記説明した第一実施形態と第二実施形態、およびこれらの変形例のセンサ回路20〜29では、いずれも第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202が差動増幅器150、250に入力され、外部シールド導体103、203がグランドに接続されている(図3、5、6、8、10、12、14、16、17、19)。外部シールド導体103、203は、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202を囲んでおり、これらの導体の中では最も外部ノイズの影響を受ける。そこで、これらのセンサ回路20〜29において、差動増幅器150、250への入力のいずれか一方を外部シールド導体103、203に切り替えることで、差動増幅器150、250の出力に外部ノイズを反映させることができ、ノイズセンサとして使用することができる。このとき、差動増幅器150、250へのもう一方の入力についてはそのままであってもよいし、グランドに接続してもよい。 In the first embodiment and the second embodiment described above, and the sensor circuits 20 to 29 of these modifications, the first internal conductors 101 and 201 and the second internal conductors 102 and 202 are differential amplifiers 150. , 250, and the outer shield conductors 103, 203 are connected to the ground (FIGS. 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17, 19). The outer shield conductors 103 and 203 surround the first inner conductors 101 and 201 and the second inner conductors 102 and 202, and are most affected by external noise among these conductors. Therefore, in these sensor circuits 20 to 29, by switching one of the inputs to the differential amplifiers 150 and 250 to the external shield conductors 103 and 203, the external noise is reflected in the outputs of the differential amplifiers 150 and 250. It can be used as a noise sensor. At this time, the other input to the differential amplifiers 150 and 250 may be left as it is or may be connected to the ground.

図22に示すセンサ回路30は上記説明した構成の一例であり、図3に示すセンサ回路20の一部にスイッチ301を加えたものである。このスイッチ301が初期状態である場合(図22に示す状態)では、図3に示すセンサ回路20と同じ構成となっているが、スイッチ301が切り替えられると、第一の内部導体101にかわって外部シールド導体103が差動増幅器150に接続され、ノイズセンサとして使用することができる。 The sensor circuit 30 shown in FIG. 22 is an example of the configuration described above, and is obtained by adding a switch 301 to a part of the sensor circuit 20 shown in FIG. When the switch 301 is in the initial state (the state shown in FIG. 22), it has the same configuration as the sensor circuit 20 shown in FIG. 3, but when the switch 301 is switched, it replaces the first internal conductor 101. The external shield conductor 103 is connected to the differential amplifier 150 and can be used as a noise sensor.

また、図23に示すセンサ回路31は上記説明した構成の一例であり、図11に示すセンサ回路24の一部にスイッチ301を加えたものである。このスイッチ301が初期状態である場合(図23に示す状態)では、図11に示すセンサ回路24と同じ構成となっているが、スイッチ301が切り替えられると、第一の内部導体201にかわって外部シールド導体203が差動増幅器250に接続され、ノイズセンサとして使用することができる。 Further, the sensor circuit 31 shown in FIG. 23 is an example of the configuration described above, and the switch 301 is added to a part of the sensor circuit 24 shown in FIG. When the switch 301 is in the initial state (the state shown in FIG. 23), it has the same configuration as the sensor circuit 24 shown in FIG. 11, but when the switch 301 is switched, it replaces the first internal conductor 201. The external shield conductor 203 is connected to the differential amplifier 250 and can be used as a noise sensor.

なお、上記図22、21のスイッチ301については、例えばタイマを用いてスイッチ301の状態を切り替えることでセンサ機能が切り替えられるようにしてもよい。また、マイコン等を用いて、所望の条件に応じてスイッチ301が切り替えられるようにしてもよい。 Regarding the switch 301 of FIGS. 22 and 21, the sensor function may be switched by switching the state of the switch 301 using, for example, a timer. Further, the switch 301 may be switched according to a desired condition by using a microcomputer or the like.

[ノイズセンサとしての構成2]
図22のセンサ回路30および図23のセンサ回路31では、センサ電線にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能と、ノイズに起因する信号を出力するセンサとしての機能をスイッチ301を用いて切り替える構成について説明した。このうち前者の機能は、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202の電位差を差動増幅器150、250によって増幅することで実現することができる。また、後者の機能については、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202のいずれか一方と、外部シールド導体103、203との電位差を差動増幅器150、250によって増幅することで実現することができる。ここで、これらの機能を切り替えずに、双方の機能を有するように構成してもよい。
[Configuration 2 as a noise sensor]
In the sensor circuit 30 of FIG. 22 and the sensor circuit 31 of FIG. 23, the switch 301 is used to perform a function as a sensor that outputs a signal based on an external force applied to the sensor electric wire and a function as a sensor that outputs a signal caused by noise. The switching configuration was explained. Of these, the former function can be realized by amplifying the potential difference between the first inner conductors 101 and 201 and the second inner conductors 102 and 202 by the differential amplifiers 150 and 250. Regarding the latter function, the potential difference between the first inner conductors 101, 201 and the second inner conductors 102, 202 and the outer shield conductors 103, 203 is amplified by the differential amplifiers 150, 250. It can be realized by. Here, it may be configured to have both functions without switching these functions.

図24に示すセンサ回路32は上記説明した構成の一例であり、図3に示すセンサ回路20に対し、外部シールド導体103と第二の内部導体102との電位差を増幅して出力する差動増幅器151を加えたものである。このセンサ回路32では、外力に応じた信号と、ノイズに応じた信号の双方を同時に利用することができる。 The sensor circuit 32 shown in FIG. 24 is an example of the configuration described above, and is a differential amplifier that amplifies and outputs the potential difference between the outer shield conductor 103 and the second inner conductor 102 with respect to the sensor circuit 20 shown in FIG. 151 is added. In this sensor circuit 32, both a signal corresponding to an external force and a signal corresponding to noise can be used at the same time.

また、図25に示すセンサ回路33は上記説明した構成の一例であり、図11に示すセンサ回路24に対し、外部シールド導体203と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する差動増幅器251を加えたものである。このセンサ回路33では、外力に応じた信号と、ノイズに応じた信号の双方を同時に利用することができる。 Further, the sensor circuit 33 shown in FIG. 25 is an example of the configuration described above, and is a difference in which the potential difference between the outer shield conductor 203 and the second inner conductor 202 is amplified and output with respect to the sensor circuit 24 shown in FIG. The dynamic amplifier 251 is added. In this sensor circuit 33, both a signal corresponding to an external force and a signal corresponding to noise can be used at the same time.

例えば、図3に示すセンサ回路20や図11に示すセンサ回路24では、外力に応じた信号が外部ノイズによる影響を受けた場合に、その信号が外力によるものなのか、それとも外部ノイズによるものなのか判断できない場合がある。図24に示すセンサ回路32や図25に示すセンサ回路33では、別途追加した差動増幅器151、251の出力によって外部ノイズの影響の度合いが判別でき、信号が外力に応じたものであるかを判断することができる。 For example, in the sensor circuit 20 shown in FIG. 3 and the sensor circuit 24 shown in FIG. 11, when a signal corresponding to an external force is affected by external noise, is the signal due to external force or is due to external noise? It may not be possible to judge. In the sensor circuit 32 shown in FIG. 24 and the sensor circuit 33 shown in FIG. 25, the degree of influence of external noise can be determined by the outputs of the differential amplifiers 151 and 251 added separately, and whether the signal corresponds to the external force can be determined. You can judge.

[その他]
上記説明したセンサ電線およびセンサ回路の構成は一例であり、処理の内容が同じであればよく、その構成について限定されるものではない。例えば、上記のセンサ電線の実施形態では内部導体同士をより合わせることについて説明したが、より合わせる対象が三つ以上ある場合には、例えば三つ編みのように編み込みによってより合わせてもよい。また、センサ電線の導体をメッシュ状に構成する場合、その孔の大きさによっては、内側にノイズが侵入し易くなる問題がある。この場合、その孔の大きさが、問題とするノイズの波長の半分以下となるように構成することで、ノイズが侵入しにくくすることができる。また、上記のセンサ回路の実施形態において、差動増幅器を複数用いずに一の差動増幅器を共有する構成としてもよいし、ノッチフィルタ等を適宜設けてもよい。また、上記のセンサ回路の実施形態では、センサ電線の端部の一方側に差動増幅器を接続する構成について説明したが、センサ電線の両端側ともに同じ差動増幅器に接続する構成としてもよい。
[others]
The configurations of the sensor electric wire and the sensor circuit described above are examples, and the processing contents may be the same, and the configuration is not limited. For example, in the above-described embodiment of the sensor electric wire, twisting of the internal conductors has been described, but when there are three or more objects to be twisted, they may be twisted by braiding, for example, as in a braid. Further, when the conductor of the sensor electric wire is formed in a mesh shape, there is a problem that noise easily enters inside depending on the size of the hole. In this case, by configuring the hole size to be half or less of the wavelength of the noise in question, it is possible to prevent noise from entering. Further, in the embodiment of the sensor circuit described above, one differential amplifier may be shared without using a plurality of differential amplifiers, or a notch filter or the like may be appropriately provided. Further, in the above-described embodiment of the sensor circuit, the configuration in which the differential amplifier is connected to one side of the end of the sensor wire has been described, but both ends of the sensor wire may be connected to the same differential amplifier.

また、各実施形態で説明したセンサ電線と同様の構造を採用した非圧電性電線およびその接続構造については、各変形例に適用することができ、変形例のセンサ電線の構成と同様の構成の非圧電性電線を用いることができる。 Further, the non-piezoelectric electric wire and its connection structure adopting the same structure as the sensor electric wire described in each embodiment can be applied to each modified example, and have the same configuration as the sensor electric wire of the modified example. Non-piezoelectric wires can be used.

10、11、12、13、14、15、16、17 センサ電線
101、201 第一の内部導体
102、202 第二の内部導体
103、203 外部シールド導体
104、204 第一の絶縁被覆
105、205 第二の絶縁被覆
130、230 シース
171、173、271、273 絶縁部材
172、174、274 導電部材
175、275 カバー部材
20、21、22、23、24、25、26、27、28、29 センサ回路
30、31、32、33 センサ回路
150、151、250、251 差動増幅器
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Sensor wire 101, 201 First inner conductor 102, 202 Second inner conductor 103, 203 External shield conductor 104, 204 First insulation coating 105, 205 Second Insulation Coating 130, 230 Sheath 171, 173, 271, 273 Insulation Member 172, 174, 274 Conductive Member 175, 275 Cover Member 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 Sensors Circuit 30, 31, 32, 33 Sensor circuit 150, 151, 250, 251 Differential amplifier

Claims (7)

センサ電線と、
第一の差動増幅器と、を備えたセンサ回路であって、
前記センサ電線は、
圧電材料で覆われた第一の内部導体と、
前記圧電材料の外側に設けられた第二の内部導体と、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体を囲む外部シールド導体と、を有し、
前記第一の内部導体、前記第二の内部導体、および前記外部シールド導体の間には絶縁体が配置されたものであり、
前記第一の差動増幅器は、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体がそれぞれ異なる入力端に接続され、これらの入力端の電位差を増幅して出力するものであり、
前記外部シールド導体とグランドの間のインピーダンスが、前記第二の内部導体とグランドの間のインピーダンスよりも低い、
ことを特徴とするセンサ回路。
With sensor wires
A sensor circuit with a first differential amplifier.
The sensor wire is
With the first inner conductor covered with piezoelectric material,
A second inner conductor provided on the outside of the piezoelectric material,
It has the first inner conductor and the outer shield conductor surrounding the second inner conductor.
An insulator is arranged between the first inner conductor, the second inner conductor, and the outer shield conductor.
The first differential amplifier
The first inner conductor and the second inner conductor are connected to different input ends, and the potential difference between these input ends is amplified and output.
The impedance between the outer shield conductor and the ground is lower than the impedance between the second inner conductor and the ground.
A sensor circuit characterized by that.
請求項1に記載のセンサ回路であって、
前記第一の差動増幅器の入力端のいずれか一方が前記外部シールド導体に接続された状態に切り替える切替回路を有する、
ことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to claim 1.
It has a switching circuit that switches to a state in which one of the input ends of the first differential amplifier is connected to the external shield conductor.
A sensor circuit characterized by that.
請求項1に記載のセンサ回路であって、
前記第一の内部導体および前記第二の内部導体のいずれか一方と前記外部シールド導体がそれぞれ異なる入力端に接続され、これらの入力端の電位差を増幅して出力する第二の差動増幅器と、
を備えたことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to claim 1.
With a second differential amplifier in which either one of the first inner conductor and the second inner conductor and the outer shield conductor are connected to different input ends, and the potential difference between these input ends is amplified and output. ,
A sensor circuit characterized by being equipped with.
請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサ回路であって、
前記第二の内部導体は、前記圧電材料の外周を覆うものである、
ことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to any one of claims 1 to 3.
The second inner conductor covers the outer circumference of the piezoelectric material.
A sensor circuit characterized by that.
請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサ回路であって、
前記第二の内部導体は、前記第一の内部導体とは異なる芯を構成するものであり、
前記第一の内部導体と前記第二の内部導体がより合わされた状態になっている、
ことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to any one of claims 1 to 3.
The second inner conductor constitutes a core different from that of the first inner conductor.
The first inner conductor and the second inner conductor are twisted together.
A sensor circuit characterized by that.
請求項1から5のいずれか一項に記載のセンサ回路であって、
前記第一の内部導体を複数備え、
前記第一の内部導体のうちの一つが、他の一つと前記圧電材料が異なる、または前記圧電材料の厚さが異なるものである、
ことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to any one of claims 1 to 5.
With a plurality of the first internal conductors
One of the first internal conductors has a different piezoelectric material from the other, or has a different thickness of the piezoelectric material.
A sensor circuit characterized by that.
請求項1から6のいずれか一項に記載のセンサ回路であって、
前記センサ電線は、外周を覆うシースが設けられたものであり、
前記センサ電線の一方の端部において、前記第一の内部導体および前記第二の内部導体の端部の外側が、前記外部シールド導体または前記外部シールド導体と同じ電位の導体に囲まれた状態となっており、
さらに前記一方の端部は、前記シースの端部までをカバー部材で覆われたものである、
ことを特徴とするセンサ回路。
The sensor circuit according to any one of claims 1 to 6.
The sensor electric wire is provided with a sheath that covers the outer circumference.
At one end of the sensor wire, the outside of the end of the first inner conductor and the second inner conductor is surrounded by the outer shield conductor or a conductor having the same potential as the outer shield conductor. It has become
Further, one end of the sheath is covered with a cover member up to the end of the sheath.
A sensor circuit characterized by that.
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