JP2567597Y2 - 故障検知回路付き圧電センサ - Google Patents
故障検知回路付き圧電センサInfo
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- JP2567597Y2 JP2567597Y2 JP1034592U JP1034592U JP2567597Y2 JP 2567597 Y2 JP2567597 Y2 JP 2567597Y2 JP 1034592 U JP1034592 U JP 1034592U JP 1034592 U JP1034592 U JP 1034592U JP 2567597 Y2 JP2567597 Y2 JP 2567597Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、リード線断線，電極剥
離，電極破断等（以下圧電センサの故障という）を検知
する回路を備えた圧電センサに関する。
離，電極破断等（以下圧電センサの故障という）を検知
する回路を備えた圧電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電センサは、膜状圧電体の両面
に膜状電極を設け、これらの電極にリード線を接続し、
その両面に保護フィルムを添着してなり、これに加えら
れる圧力（微小圧力から比較的高い圧力まで）によって
発生する機械的歪量を電気量として検出し、加圧瞬時の
電気信号を出力する。
に膜状電極を設け、これらの電極にリード線を接続し、
その両面に保護フィルムを添着してなり、これに加えら
れる圧力（微小圧力から比較的高い圧力まで）によって
発生する機械的歪量を電気量として検出し、加圧瞬時の
電気信号を出力する。
【０００３】このような圧電センサは圧力−電気変換素
子として広く利用されており、この圧電センサは通常、
図１に示すように印加圧力を電気信号に変換し、該電気
信号をインピーダンス変換回路１３，ハイパスフィルタ
１４及びローパスフィルタ１５を通して増幅部１６によ
り増幅し、この増幅信号を積分器１７により積分し、こ
の積分電圧Ｅ1 と基準電圧設定器１８の基準電圧Ｅ2 を
コンパレータ１９により比較し、それに相当するディジ
タル出力電圧Ｅ0 ，増幅部１６の出力電圧ＥA0，積分器
間の出力電圧ＥS0等をセンサ検出出力とする信号処理回
路２０を備えている。また、各構成の順序をかえてもよ
い。
子として広く利用されており、この圧電センサは通常、
図１に示すように印加圧力を電気信号に変換し、該電気
信号をインピーダンス変換回路１３，ハイパスフィルタ
１４及びローパスフィルタ１５を通して増幅部１６によ
り増幅し、この増幅信号を積分器１７により積分し、こ
の積分電圧Ｅ1 と基準電圧設定器１８の基準電圧Ｅ2 を
コンパレータ１９により比較し、それに相当するディジ
タル出力電圧Ｅ0 ，増幅部１６の出力電圧ＥA0，積分器
間の出力電圧ＥS0等をセンサ検出出力とする信号処理回
路２０を備えている。また、各構成の順序をかえてもよ
い。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
圧電センサにあっては、リード線断線，電極剥離，電極
破断等の故障が生じた場合、故障を検知できないので、
適切な故障対策を講じることができないため、例えば安
全スイッチ，防犯スイッチ，居眠り検知センサ等に利用
した場合、安全性が損なわれるという課題がある。
圧電センサにあっては、リード線断線，電極剥離，電極
破断等の故障が生じた場合、故障を検知できないので、
適切な故障対策を講じることができないため、例えば安
全スイッチ，防犯スイッチ，居眠り検知センサ等に利用
した場合、安全性が損なわれるという課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本考案圧電センサは、上
記の課題を解決するため、図１に示すように圧電センサ
１を構成する膜状圧電体の両面に設けた膜状電極２，３
間に一定期間毎又は連続的な交流電圧ないしはパルス電
圧ｅ0 を印加し、該圧電センサの故障を交流電流ｉ0 の
変化により検知する故障検知回路１２を備えたことを特
徴とする。
記の課題を解決するため、図１に示すように圧電センサ
１を構成する膜状圧電体の両面に設けた膜状電極２，３
間に一定期間毎又は連続的な交流電圧ないしはパルス電
圧ｅ0 を印加し、該圧電センサの故障を交流電流ｉ0 の
変化により検知する故障検知回路１２を備えたことを特
徴とする。
【０００６】
【作用】膜状電極２，３間に交流電圧ｅ0 が一定期間毎
に印加され、故障が発生すると、膜状電極２，３を流れ
る交流電流ｉ0 が変化し、その変化分が故障検知回路１
２により検知され、故障が直ちに検知されることにな
る。
に印加され、故障が発生すると、膜状電極２，３を流れ
る交流電流ｉ0 が変化し、その変化分が故障検知回路１
２により検知され、故障が直ちに検知されることにな
る。
【０００７】
【実施例】図１は本考案圧電センサの１実施例の構成を
示すブロック図、図２は本考案における信号処理回路と
故障検知回路の切換えを行う切換信号の２例を示す説明
図である。図１において１は圧電センサで、この圧電セ
ンサ１は、膜状圧電体の両面に膜状電極２，３を設け、
これらの電極２，３にリード線を接続し、その両面に保
護フィルムを添着してなり、端子部を除く感圧部の大き
さは、例えば長さ７ｍ，幅１１mmの大きさである。
示すブロック図、図２は本考案における信号処理回路と
故障検知回路の切換えを行う切換信号の２例を示す説明
図である。図１において１は圧電センサで、この圧電セ
ンサ１は、膜状圧電体の両面に膜状電極２，３を設け、
これらの電極２，３にリード線を接続し、その両面に保
護フィルムを添着してなり、端子部を除く感圧部の大き
さは、例えば長さ７ｍ，幅１１mmの大きさである。
【０００８】２０は圧電センサ１としての本来の機能で
ある機械的歪量を電気量として検出する信号処理回路で
ある。信号処理回路２０は、印加圧力を圧電センサ１に
より変換された電気信号をインピーダンス変換回路１
３，ハイパスフィルタ１４及びローパスフィルタ１５を
通して増幅する増幅部１６と、その増幅出力を積分する
積分器１７と、その積分出力Ｅ1 と基準電圧設定器１８
の基準電圧Ｅ2 を比較し、それに相当するディジタル出
力電圧Ｅ0 をセンサ検出出力の１つとするコンパレータ
１９とよりなる。また、各構成の順序をかえてもよい。
ある機械的歪量を電気量として検出する信号処理回路で
ある。信号処理回路２０は、印加圧力を圧電センサ１に
より変換された電気信号をインピーダンス変換回路１
３，ハイパスフィルタ１４及びローパスフィルタ１５を
通して増幅する増幅部１６と、その増幅出力を積分する
積分器１７と、その積分出力Ｅ1 と基準電圧設定器１８
の基準電圧Ｅ2 を比較し、それに相当するディジタル出
力電圧Ｅ0 をセンサ検出出力の１つとするコンパレータ
１９とよりなる。また、各構成の順序をかえてもよい。
【０００９】１２は圧電センサ１の故障を交流電流ｉ0
の変化により検知する故障検知回路である。この故障検
知回路１２は、例えば膜状電極２，３間に交流電圧ｅ0
を印加する交流電源４と、膜状電極２，３を流れる交流
電流ｉ0 を交流電圧ｅに変換する電流−電圧変換器５
と、交流電圧ｅをハイパスフィルタ６，ローパスフィル
タ７を通して増幅する増幅部８と、その増幅電圧ｅを積
分する積分器９と、その積分電圧Ｅと基準電圧設定器１
０の基準電圧Ｅs を比較し、それに相当するディジタル
出力電圧Ｅc を故障検知出力の１つとするコンパレータ
１１とよりなる。また、各構成の順序をかえてもよい。
の変化により検知する故障検知回路である。この故障検
知回路１２は、例えば膜状電極２，３間に交流電圧ｅ0
を印加する交流電源４と、膜状電極２，３を流れる交流
電流ｉ0 を交流電圧ｅに変換する電流−電圧変換器５
と、交流電圧ｅをハイパスフィルタ６，ローパスフィル
タ７を通して増幅する増幅部８と、その増幅電圧ｅを積
分する積分器９と、その積分電圧Ｅと基準電圧設定器１
０の基準電圧Ｅs を比較し、それに相当するディジタル
出力電圧Ｅc を故障検知出力の１つとするコンパレータ
１１とよりなる。また、各構成の順序をかえてもよい。
【００１０】交流電源４としては、周波数ｆ＝０．１Hz
〜１０ｋHz，好ましくは２０Hz〜３ｋHz，電圧ｅ0 ＝３
mV〜５０Ｖ，好ましくは１０mV〜１Ｖの低周波数電源で
ある。図３に示す圧電センサ１の容量の周波数依存性か
ら周波数ｆ＜３ｋHzの交流電源が適していることが判
る。なお、容量Ｃは交流電流ｉ0 に比例する。本実施例
では周波数ｆ＜３ｋHz，電圧ｅ0 ＝１００〜２５０mVの
交流電源を用いている。
〜１０ｋHz，好ましくは２０Hz〜３ｋHz，電圧ｅ0 ＝３
mV〜５０Ｖ，好ましくは１０mV〜１Ｖの低周波数電源で
ある。図３に示す圧電センサ１の容量の周波数依存性か
ら周波数ｆ＜３ｋHzの交流電源が適していることが判
る。なお、容量Ｃは交流電流ｉ0 に比例する。本実施例
では周波数ｆ＜３ｋHz，電圧ｅ0 ＝１００〜２５０mVの
交流電源を用いている。
【００１１】基準電圧設定器１８，１０は、１つの基準
電圧を設定できるものでも複数の基準電圧を設定できる
ものであってもよい。２１，２２は信号処理回路２０と
故障検知回路１２を切り換える切換スイッチで、発振回
路２３の出力Ｈレベルにより切換スイッチ２１が閉，反
転回路２４の出力Ｌレベルにより切換スイッチ２２が開
となり、従って切換スイッチ２１，２２はそれぞれ一定
の期間毎に開閉される。また、発振回路２３の出力レベ
ルにより切換スイッチ２１が閉，反転回路２４の出力Ｈ
レベルにより切換スイッチ２２が開となることも可能で
ある。また、発振回路２３の出力を切換スイッチ２２，
反転回路２４の出力を切換スイッチ２１に接続してもよ
い。
電圧を設定できるものでも複数の基準電圧を設定できる
ものであってもよい。２１，２２は信号処理回路２０と
故障検知回路１２を切り換える切換スイッチで、発振回
路２３の出力Ｈレベルにより切換スイッチ２１が閉，反
転回路２４の出力Ｌレベルにより切換スイッチ２２が開
となり、従って切換スイッチ２１，２２はそれぞれ一定
の期間毎に開閉される。また、発振回路２３の出力レベ
ルにより切換スイッチ２１が閉，反転回路２４の出力Ｈ
レベルにより切換スイッチ２２が開となることも可能で
ある。また、発振回路２３の出力を切換スイッチ２２，
反転回路２４の出力を切換スイッチ２１に接続してもよ
い。
【００１２】図２の（ａ）は発振回路２３の出力波形
（方形波パルス）を示し、ｔ21は故障検知期間, ｔ22は
センサ検出期間で、この場合、故障検知とセンサ検出を
交互に行うことになる。また、ｔ21をセンサ検出期間，
ｔ22を故障検知期間とすることも可能である。又、回路
を図示しないが、図２の（ｂ）に示すように故障検知を
一定期間毎に行い、それ以外の期間毎にセンサ検出を行
うようにしてもよい。またこの場合も同様に故障検知の
一定期間を負論理にしてもよい。
（方形波パルス）を示し、ｔ21は故障検知期間, ｔ22は
センサ検出期間で、この場合、故障検知とセンサ検出を
交互に行うことになる。また、ｔ21をセンサ検出期間，
ｔ22を故障検知期間とすることも可能である。又、回路
を図示しないが、図２の（ｂ）に示すように故障検知を
一定期間毎に行い、それ以外の期間毎にセンサ検出を行
うようにしてもよい。またこの場合も同様に故障検知の
一定期間を負論理にしてもよい。
【００１３】上記構成の本実施例において、図２の
（ａ）に示す故障検知期間ｔ21では、発振回路２３の出
力Ｈレベルにより切換スイッチ２１が閉じ、反転回路２
４の出力はＬレベルとなるので、切換スイッチ２２は開
いている。交流電源４の交流電圧ｅ0 により膜状電極
２，３を通して交流電流ｉ0 が流れる。
（ａ）に示す故障検知期間ｔ21では、発振回路２３の出
力Ｈレベルにより切換スイッチ２１が閉じ、反転回路２
４の出力はＬレベルとなるので、切換スイッチ２２は開
いている。交流電源４の交流電圧ｅ0 により膜状電極
２，３を通して交流電流ｉ0 が流れる。
【００１４】この交流電流ｉ0 は電流−電圧変換器５に
より交流電圧ｅに変換され、この交流電圧ｅがハイパス
フィルタ６，ローパスフィルタ７を通して増幅部８に入
力されて増幅され、その増幅出力ｅが積分器９により積
分される。その積分出力Ｅと基準電圧設定器１０の基準
電圧Ｅs がコンパレータ１１に入力されて比較され、正
常のときはその差電圧は零電圧となって、それに相当す
るディジタル出力電圧Ｅc が出力される。
より交流電圧ｅに変換され、この交流電圧ｅがハイパス
フィルタ６，ローパスフィルタ７を通して増幅部８に入
力されて増幅され、その増幅出力ｅが積分器９により積
分される。その積分出力Ｅと基準電圧設定器１０の基準
電圧Ｅs がコンパレータ１１に入力されて比較され、正
常のときはその差電圧は零電圧となって、それに相当す
るディジタル出力電圧Ｅc が出力される。
【００１５】図２の（ａ）に示す次のセンサ検出期間で
は発振回路２３の出力がＬレベルとなり、切換スイッチ
２１が開き、反転回路２４の出力がＨレベルとなるの
で、切換スイッチ２２が閉じられる。圧電センサ１に圧
力が加わらない時は圧電センサ１の出力は零であり、セ
ンサ検出出力Ｅ0 はそれに相当するディジタル出力電圧
となっている。
は発振回路２３の出力がＬレベルとなり、切換スイッチ
２１が開き、反転回路２４の出力がＨレベルとなるの
で、切換スイッチ２２が閉じられる。圧電センサ１に圧
力が加わらない時は圧電センサ１の出力は零であり、セ
ンサ検出出力Ｅ0 はそれに相当するディジタル出力電圧
となっている。
【００１６】以下、切換スイッチ２１，２２が交互に開
閉され、これによって故障検知回路１２と信号処理回路
２０が圧電センサ１に交互に切換接続される。圧電セン
サ１に圧力が加わると、その圧力に比例した電気信号が
圧電センサ１より出力される。この電気信号は、インピ
ーダンス変換回路１３，ハイパスフィルタ１４及びロー
パスフィルタ１５を通して増幅部１６に入力されて増幅
され、その増幅出力は積分器１７により積分される。そ
の積分出力Ｅ1 と基準電圧設定器１８の基準電圧Ｅ2 と
比較され、それに相当するディジタル出力電圧Ｅ0 がセ
ンサ検出出力の１つとなる。このセンサ検出出力Ｅ0 の
パルス幅により圧力の大きさを知ることができる。ま
た、図３に示した容量特性から、押圧された位置検出も
可能である。
閉され、これによって故障検知回路１２と信号処理回路
２０が圧電センサ１に交互に切換接続される。圧電セン
サ１に圧力が加わると、その圧力に比例した電気信号が
圧電センサ１より出力される。この電気信号は、インピ
ーダンス変換回路１３，ハイパスフィルタ１４及びロー
パスフィルタ１５を通して増幅部１６に入力されて増幅
され、その増幅出力は積分器１７により積分される。そ
の積分出力Ｅ1 と基準電圧設定器１８の基準電圧Ｅ2 と
比較され、それに相当するディジタル出力電圧Ｅ0 がセ
ンサ検出出力の１つとなる。このセンサ検出出力Ｅ0 の
パルス幅により圧力の大きさを知ることができる。ま
た、図３に示した容量特性から、押圧された位置検出も
可能である。
【００１７】又、故障，例えば電極破断が生じると交流
電流ｉ0 が変化し、この変化した交流電流ｉ0 が電流−
電圧変換器５により交流電圧ｅに変換され、この交流電
圧ｅがハイパスフィルタ６及びローパスフィルタ７を通
して増幅部８に入力されて増幅され、その増幅出力ｅが
積分器９により積分される。この積分電圧Ｅと基準電圧
設定器１０の基準電圧Ｅs がコンパレータ１１により比
較され、それに相当するディジタル出力電圧Ｅc が故障
検知出力の１つとなる。
電流ｉ0 が変化し、この変化した交流電流ｉ0 が電流−
電圧変換器５により交流電圧ｅに変換され、この交流電
圧ｅがハイパスフィルタ６及びローパスフィルタ７を通
して増幅部８に入力されて増幅され、その増幅出力ｅが
積分器９により積分される。この積分電圧Ｅと基準電圧
設定器１０の基準電圧Ｅs がコンパレータ１１により比
較され、それに相当するディジタル出力電圧Ｅc が故障
検知出力の１つとなる。
【００１８】これによって故障が直ちに検知され、適切
な故障対策を速やかに講じることができ、例えば安全ス
イッチ，防犯スイッチ，居眠り検知センサ等に利用した
場合、故障検知出力Ｅc による警報回路の作動により安
全性を向上できることになる。
な故障対策を速やかに講じることができ、例えば安全ス
イッチ，防犯スイッチ，居眠り検知センサ等に利用した
場合、故障検知出力Ｅc による警報回路の作動により安
全性を向上できることになる。
【００１９】
【考案の効果】上述のように本考案によれば、膜状圧電
体の両面に設けた膜状電極２，３間に一定期間毎に交流
電圧ｅ0 を印加し、圧電センサの故障を交流電流ｉ0 の
変化により検知する故障検知回路１２を備えたことを特
徴とするので、故障を直ちに検知できるから、適切な故
障対策を速やかに講じることができる。
体の両面に設けた膜状電極２，３間に一定期間毎に交流
電圧ｅ0 を印加し、圧電センサの故障を交流電流ｉ0 の
変化により検知する故障検知回路１２を備えたことを特
徴とするので、故障を直ちに検知できるから、適切な故
障対策を速やかに講じることができる。
【図１】本考案圧電センサの１実施例の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本考案における信号処理回路と故障検知回路の
切換えを行う切換信号の２例を示す説明図である。
切換えを行う切換信号の２例を示す説明図である。
【図３】圧電センサの容量の周波数依存性を示す図であ
る。
る。
１ 圧電センサ ２，３ 膜状電極 ４ 交流電源 ５ 電流−電圧変換器 ９ 積分器 １１ コンパレータ １２ 故障検知回路 ２０ 信号処理回路 ｅ0 交流電圧 ｉ0 交流電流 Ｅ 積分電圧 Ｅs 基準電圧 Ｅc ディジタル出力電圧
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電センサ（１）を構成する膜状圧電体
の両面に設けた膜状電極（２，３）間に一定期間毎又は
連続的な交流電圧ないしはパルス電圧（ｅ0）を印加
し、該圧電センサの故障を交流電流（ｉ0 ）の変化によ
り検知する故障検知回路（１２）を備えた故障検知回路
付き圧電センサ。 - 【請求項２】 故障検知回路（１２）は膜状電極（２，
３）間に交流電圧（ｅ0 ）を印加する交流電源（４）
と，膜状電極（２，３）を流れる交流電流（ｉ 0 ）を交
流電圧（ｅ）に変換する電流−電圧変換器（５）と，該
交流電圧（ｅ）を積分する積分器（９）と，該積分電圧
（Ｅ）と基準電圧（Ｅs ）を比較し、それに相当するデ
ィジタル出力電圧（Ｅc ）を故障検知出力の１つとする
コンパレータ（１１）とよりなることを特徴とする請求
項１の故障検知回路付き圧電センサ。 - 【請求項３】 圧電センサ（１）としての本来の機能で
ある機械的歪量を電気量として検出する信号処理回路
（２０）を備え、該回路（２０）を一定期間毎に作動さ
せ、それ以外の期間毎に膜状電極（２，３）間に交流電
圧（ｅ0 ）を印加して作動させる故障検知回路（１２）
を備えたことを特徴とする請求項１の故障検知回路付き
圧電センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034592U JP2567597Y2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 故障検知回路付き圧電センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034592U JP2567597Y2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 故障検知回路付き圧電センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571740U JPH0571740U (ja) | 1993-09-28 |
| JP2567597Y2 true JP2567597Y2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=11747604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1034592U Expired - Fee Related JP2567597Y2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 故障検知回路付き圧電センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567597Y2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP1034592U patent/JP2567597Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571740U (ja) | 1993-09-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |