JP5907174B2 - 変位検出装置、および変位検出方法 - Google Patents
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Description
101:直流電圧検出器、
102:制御部、
10,10A:圧電センサ、
Co:コンデンサ、
SWo:スイッチ、
OP:オペアンプ、
Ro,R1,R2:抵抗、
VR:可変抵抗、
20:弾性体、
30,31,32:圧電素子、
300,310,320:圧電性シート、
301,302,311,312,321,322:検出用電極、
41,42,41A,42A,41B,42B:外部接続端子
Claims (12)
- 平膜状の圧電体、および該圧電体の対向する二面に形成された検出用電極を備える圧電センサと、前記圧電体の変位によって前記検出用電極に生じる出力電圧を測定する電圧測定手段と、を備えた、変位検出装置であって、
前記圧電センサの二つの前記検出用電極の間を短絡もしくは開放するスイッチと、
該スイッチの短絡もしくは開放を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、記憶電圧、および、一時記憶電圧を記憶する記憶手段を備え、
前記記憶電圧は、前記圧電体の変位量の算出に用いる電圧であり、
前記一時記憶電圧は、前記圧電センサの時定数に基づいて設定された一時記憶用の時間間隔に取得された電圧であり、
前記制御手段は、
前記出力電圧が0[V]であればスリープ状態を維持し、
前記スリープ状態から前記出力電圧が0[V]でなくなることを検出すると、前記一時記憶電圧を初期値に設定し、
前記出力電圧を取得し、該出力電圧と前記一時記憶電圧を比較し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧とが異なれば前記出力電圧を前記一時記憶電圧に設定する制御を前記出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致するまで前記一時記憶用の時間間隔で繰り返し実行し、
前記出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致すると該一時記憶電圧を前記記憶電圧に積算し、
前記一時記憶電圧を前記記憶電圧に積算したときに、所定時間長だけ前記スイッチを開放から短絡にする制御を行う、
変位検出装置。 - 前記圧電センサに並列接続されたコンデンサを備える、請求項1に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体は、少なくとも一軸方向に延伸処理されたポリ乳酸からなる、請求項1又は2に記載の変位検出装置。
- 前記一軸方向は、前記圧電体の変位する方向に対して、略±45°となっている、請求項3に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体における第1の方向の長さは、該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、
前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略±45°となっている、請求項4に記載の変位検出装置。 - 前記一軸方向は、前記圧電体の変位する方向に対して、略0°または略90°となっている、請求項3に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体における第1の方向の長さは、該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、
前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略0°または略90°となっている、請求項6に記載の変位検出装置。 - 前記圧電センサは、前記圧電体と検出用電極との組を二組備えるとともに、各組がそれぞれ両面に取り付けられた板状弾性体を備え、
前記各組の圧電体における第1の方向の長さは、該第1の方向に直交する第2の方向の長さよりも長く、
第1の組の前記圧電体は、第1の方向と前記一軸方向との成す角が略±45°となっており、
第2の組の前記圧電体は、前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略0°または略90°となっており、
前記圧電体と前記検出用電極の組毎に前記電圧測定手段が備えられている、請求項4に記載の変位検出装置。 - 前記板状弾性体は少なくとも表面に導体を備えており、該導体が前記二組の前記板状弾性体側の検出用電極を兼ねている、請求項8に記載の変位検出装置。
- 前記板状弾性体および前記検出用電極は透明な材質で形成されている、請求項8または請求項9に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体は検出用電極を介して積層されている、請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の変位検出装置。
- 圧電センサの出力電圧から前記圧電センサの変位量を検出する変位検出方法であって、
記憶電圧は、前記圧電体の変位量の算出に用いる電圧であり、
一時記憶電圧は、前記圧電センサの時定数に基づいて設定された一時記憶用の時間間隔に取得された電圧であり、
前記記憶電圧を0[V]に設定する工程と、
前記出力電圧が0[V]であると、前記変位量の算出を実行しないスリープ状態を維持する工程と、
0[V]とは異なる電圧を検知すると前記出力電圧の測定を始め、前記一時記憶電圧を初期値に設定する工程と、
前記出力電圧と前記一時記憶電圧を比較し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧とが異なれば該出力電圧を前記一時記憶電圧に設定する制御を前記出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致するまで前記一時記憶用の時間間隔で繰り返し実行し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致すれば、該一時記憶電圧を前記記憶電圧に積算する工程と、
前記記憶電圧から前記変位量を算出する工程と、
前記変位量を算出すると、測定した電圧をリセットする工程と、
を有する、変位検出方法。
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