JP2022141554A - 押圧検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】１０ｇ重以下の微小圧力で動作する押圧検知器であつて 長期間経た後でも 最初の１動作から確実に検知信号を出す。【解決手段】メカ的な接点ではなく 圧電素子１を使用し 圧電素子１の弾性金属板２の反発力による振動と 微小な圧力を吸収する振動吸収板３を 弾性金属板２に重ねて配置する。【選択図】図１

Description

本発明は微小圧力をかける事で ＩＣ入力として十分な電圧を発生する押圧検知器に関する。

この種の検知方法として 電気的接点で検出するタクトスイッチ、マイクロスイッチ等が 公知の事実である。

特開２００１－２１０２０４

小さい押圧力で動作するスイッチ程 接触が不安定になり 接点が錆びたり 変形したりして 長期間機能を維持するのが難しい。（温度、湿度、加速度の影響を受けるので）
特に長期間使わなかった後 最初の動作時に出力が出ない事がある。（手で１度押すと 以後は 正常に動作する）

メカ的な接点ではなく 圧電素子を使用する。
反発力による振動と微小ノイズの様な圧力を吸収する振動吸収板を 弾性金属板に重ねて配置する。
また過剰な圧力で 圧電素子が壊れない様に ストッパーを設ける。

１０ｇ重以下の微小圧力でも動作する。
長期間 経た後でも 最初の１動作から確実に信号を出す。
チャタリングに起因する様な誤動作信号を出さない。
過度な荷重でも素子を壊さない。

図１は本発明の押圧検知器１２の断面図であり、圧電素子１は 弾性金属板２上に接着され、弾性金属板２は 電極を兼用している。６は 圧電素子１の他方の電極である。
図２は ボタン４に押圧が掛かり 弾性金属板２が押し下げられた状態の断面図である。この時 圧電素子１は歪み リード線７に 電圧が出力される。過剰な応力が掛かってもストッパー５（底板）で止まるので 規定以上の押圧はかからず 圧電素子は保護される。
押圧がなくなると 図１に状態に戻り 弾性金属板２は 振動吸収板３に重なる。反動をは 振動吸収板３に吸収されるので 微小な振動や 微小な圧力変動では動かない。
振動吸収板と弾性金属板２の接触面に 柔らかい紙、布等を貼り 振動吸収性を高めても良い。

図３は 本発明の押圧検知器１２を実装した しーそー（自称）装置のコントロールユニットの上面図である。
押圧検知器１２は 電磁石１０の巻き枠２０の上に実装されている。

図４は しーそーのコントロールユニットの回路図である。
マグネット１０が接着された可動部９が降りて来ると 可動部９の下部が 押圧検知ユニット１２のボタン４を押し 検知信号（０．０３秒程）が コントロール基板のタイマーＩＣを動作させ 電磁石１５に ０．５秒程 電流を流す。

電磁石１５は マグネット１０と同じ極性になり 反発して可動部９を押し上げる。押し上げられた可動部９は 数秒の後 落下する。
そして可動部９の下部が 押圧検知器１２のボタン４を押し 可動部９は再度押し上げられ 以後この動作を繰り返す。
この繰り返し動作をする為には 最初の押圧動作で 検知信号を検出できる事が重要である。（１回でも検出できなければ 以後 止まったままになる）

図５は このユニットを搭載したしーそ一装置の外観である。
可動部９は しーそーの様に回転軸１７に固定されており マグネット１０の反対側に重りを付けてある為 降りて来るまでの時間が数秒と長く 又 ボタン４に当たる押圧は可動部９の重量と比べて 非常に小さい。
この構造である為 押圧検知器１２は １０ｇ重以下の小さい押圧で 動作する事が必須である。

しーそー装置の右上の基板は 人検知基板１６である。
このしーそーの装置は 人が近付くと 設定した時間 コントロール基板に電源を供給し 可動部９が 上下動をする。
この 可動部９は 導光体で構成されており 上下動をしている間 可動部はＬＥＤ１１で発光する。
又 人検知基板１６には メロディＩＣも搭載されており 可動部９が上下動をしている間 メロディを流す。

図６は 従来の押圧センサーの構造である。
タクトスイッチ１９のボタン４に 押圧がかかると 出力リード線７間の電圧は 電源電圧（Ｖｃｃ）から０ｖに変化する。
市販のタクトスイッチを動作させるには ５０～３００ｇ以上の押圧が必要である。

この押圧センサーを 図３のコントロール部に使うと 押圧力不足で 動作できない。
そこで押圧力を大きく変換する機構が必要になり 配置の自由度も下がった。
又 上記の問題をクリアーしても 長時間経た後では 動作しない問題が発生した。
これは 長時間の間に 電界、湿度等で絶縁膜ができたと考えている。

図１は 本発明の実施形態１の構成を示す押圧検知器の断面図 図２は 本発明の実施形態１の押圧検知器で 押圧を掛けた状態を示す断面図 図３は 本発明の押圧検知器を実装したしーそー（自称）コントロールユニットの上面図 図４は しーそー（自称）コントロールユニットの回路図 図５は 本発明の押圧検知ユニットを実装したしーそー装置の外観。 図６は 従来の押圧検知器の構造。

１：圧電素子
２：弾性金属板（圧電素子電極兼用）
３：振動吸収板（上面カバー兼用）
４：ボタン
５：底板 （下面カバー兼用）
６：圧電素子電極
７：リード線
８：プリント基板（側面カバー兼用）
９：可動部（導光板）
１０：マグネット
１１：ＬＥＤ
１２：押圧検知器
１３：コントロール部取り付け板
１４：電磁石取り付け板
１５：電磁石
１６：人検知基板
１７：回転軸
１８：巻き枠
１９：タクトスイッチ

Claims (3)

1. バネ性のある金属板 圧電素子 ボタン 振動防止板よりなる 押圧検知器。
2. 振動防止板は バネ性のある金属板に密接する板である請求項１記載の押圧検知器。
3. 振動防止板の表面を 柔らかい振動吸収材とする請求項１記載の押圧検知器。

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