JP6166224B2 - Sensor circuit - Google Patents
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Description
本発明は、温度、湿度、光強度（照度）、振動等の物理量を検出し、電気信号に変換するセンサ回路に関する。 The present invention relates to a sensor circuit that detects physical quantities such as temperature, humidity, light intensity (illuminance), and vibration and converts them into electrical signals.
一般的に、センサから出力される電気信号は、センサ回路で増幅、変換、フィルタリング等の処理を施された後、マイコンへ入力される。センサ回路へ接続されるセンサの種類が様々である場合、センサから出力される電気信号も、そのセンサ特性に対応して、電圧、電流、抵抗、容量等、様々である。そのため、センサ毎にカスタマイズしたセンサ回路を用意して、マイコンが受け取れるように、センサから出力される電気信号毎に増幅、変換、フィルタリング等の処理を行う必要がある。 Generally, an electrical signal output from a sensor is subjected to processing such as amplification, conversion, and filtering by a sensor circuit, and then input to a microcomputer. When there are various types of sensors connected to the sensor circuit, the electrical signals output from the sensors also vary in voltage, current, resistance, capacitance, etc., corresponding to the sensor characteristics. Therefore, it is necessary to prepare a sensor circuit customized for each sensor and perform processing such as amplification, conversion, and filtering for each electrical signal output from the sensor so that the microcomputer can receive the circuit.
上記の従来技術では、センサ毎の電気信号に対応した多種多様なセンサ回路を予め実装しておく必要があるため、回路規模が増大し、センサ回路の小型化、低コスト化が困難であった。 In the above prior art, since it is necessary to mount a wide variety of sensor circuits corresponding to the electrical signals for each sensor in advance, the circuit scale increases, making it difficult to reduce the size and cost of the sensor circuit. .
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
上記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、センサ回路であって、物理量をひずみ量に変換する物理量変換手段と、前記物理量変換手段のひずみ量を抵抗値に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の抵抗値の変化を検出する抵抗値検出回路とを備え、前記物理量変換手段と前記信号変換手段とが一体化され、前記物理量変換手段の膨張又は収縮の変化が前記信号変換手段に直接伝わり、一体化された前記物理量変換手段と前記信号変換手段の一方端側を固定手段により固定するとともに、他方端側にばね及び錘を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the invention according to the first aspect is a sensor circuit, a physical quantity conversion means for converting a physical quantity into a strain quantity, and a signal conversion means for converting the strain quantity of the physical quantity conversion means into a resistance value. And a resistance value detection circuit for detecting a change in the resistance value of the signal conversion means , wherein the physical quantity conversion means and the signal conversion means are integrated, and the change in expansion or contraction of the physical quantity conversion means is the signal. The gist is that one end side of the physical quantity conversion unit and the signal conversion unit which are directly transmitted to the conversion unit is fixed by a fixing unit, and a spring and a weight are provided on the other end side .
第２の態様に係る発明は、第１の態様に係る発明において、振動による抵抗成分をハイパスフィルタで取り出し、温度、湿度、又は光強度による抵抗成分をローパスフィルタで取り出すことを要旨とする。 The gist of the invention according to the second aspect is that, in the invention according to the first aspect, a resistance component due to vibration is extracted by a high-pass filter, and a resistance component due to temperature, humidity, or light intensity is extracted by a low-pass filter.
第３の態様に係る発明は、第１又は第２に係る発明において、前記信号変換手段が、等価回路が可変抵抗であることを要旨とする。 The gist of the third aspect of the invention is that, in the first or second aspect of the invention, the signal conversion means has an equivalent circuit of a variable resistor.
第４の態様に係る発明は、第３の態様に係る発明において、前記信号変換手段が、ホイートストンブリッジを構成する１つ又は２つの可変抵抗であることを要旨とする。 The invention according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to the third aspect, the signal conversion means is one or two variable resistors constituting a Wheatstone bridge.
本発明によれば、様々な物理量を抵抗値に変換し、その抵抗値の変化を一つの抵抗値検出回路で処理することができる。そのため、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。 According to the present invention, various physical quantities can be converted into resistance values, and changes in the resistance values can be processed by a single resistance value detection circuit. Therefore, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。この図に示すように、等価回路が可変抵抗である信号変換手段１２を設け、その信号変換手段１２の前段に物理量変換手段１１を設けている。温度、湿度、光強度等の異なる物理量を物理量変換手段１１でひずみ量（信号変換手段１２が解釈できる２次物理量）に変換し、信号変換手段１２で抵抗値に変換した後、抵抗検出用のブリッジ回路で電気信号に変換する。物理量変換手段１１としては、例えば、金属板、吸水性樹脂、感光性樹脂が用いられる。信号変換手段１２としては、例えば、ひずみゲージが用いられる。ひずみゲージは、ひずみゲージにおけるひずみ量を抵抗値変化へ変換する素子である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the first embodiment. As shown in this figure, a signal conversion means 12 whose equivalent circuit is a variable resistor is provided, and a physical quantity conversion means 11 is provided in front of the signal conversion means 12. Different physical quantities such as temperature, humidity, and light intensity are converted into strain quantities (secondary physical quantities that can be interpreted by the signal conversion means 12) by the physical quantity conversion means 11, converted into resistance values by the signal conversion means 12, and then used for resistance detection. It is converted into an electrical signal by a bridge circuit. As the physical quantity conversion means 11, for example, a metal plate, a water absorbent resin, or a photosensitive resin is used. As the signal conversion means 12, for example, a strain gauge is used. The strain gauge is an element that converts a strain amount in the strain gauge into a resistance value change.
具体的には、図１に示すように、等価回路が可変抵抗Ｒ１で示せる信号変換手段１２と抵抗Ｒ２〜Ｒ４でホイートストンブリッジを構成している。電圧源２０により既知のブリッジ電圧Ｅを印加し、ブリッジ回路で抵抗値を検出する。ブリッジ回路からの出力信号ｅ０は、アンプ３０で所定の増幅率で増幅された後、マイコンへ出力され、マイコンでデジタル値に変換される。信号変換手段１２の抵抗値変化量は、抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒとすれば、式１に従って求めることができる。式１中のΔＲは抵抗値変化である。 Specifically, as shown in FIG. 1, a Wheatstone bridge is constituted by the signal converting means 12 and the resistors R2 to R4 whose equivalent circuit can be represented by a variable resistor R1. A known bridge voltage E is applied by the voltage source 20, and the resistance value is detected by the bridge circuit. The output signal e0 from the bridge circuit is amplified by the amplifier 30 at a predetermined amplification factor, then output to the microcomputer, and converted into a digital value by the microcomputer. The amount of change in the resistance value of the signal conversion means 12 can be obtained according to Equation 1 if the resistance R1 = R2 = R3 = R4 = R. ΔR in Equation 1 is a change in resistance value.
図３は、各材料の線膨張率を示す図である。物理量変換手段１１としては亜鉛板を用いてもよい。亜鉛には、温度が上昇すると膨張する性質があり、その膨張特性は、図３の線膨張率に依存する。すなわち、温度変化が発生すると、亜鉛板が膨張し、その膨張とともにひずみゲージがひずむ。これにより、ひずみ量が抵抗値変化に変換され、この抵抗値変化を検出することにより温度変化を検知することができる。例えば、ｔ℃のときの長さＬｔは、初期値をＬ０、線膨張率をαとすると、Ｌｔ＝Ｌ０（１＋αｔ）となり、ｔ＝４ｅ０Ａ／Ｅαから温度変化を検知することができる。物理量変換手段１１の材料は亜鉛に限定されるものではなく、図３の線膨張率に応じて、アルミ、真鍮、銅、ステンレス鋼、鉄等のその他の金属を適宜選択することが可能である。 FIG. 3 is a diagram showing the linear expansion coefficient of each material. As the physical quantity conversion means 11, a zinc plate may be used. Zinc has a property of expanding when the temperature rises, and its expansion characteristic depends on the linear expansion coefficient of FIG. That is, when a temperature change occurs, the zinc plate expands and the strain gauge is distorted with the expansion. Thereby, the amount of strain is converted into a change in resistance value, and a change in temperature can be detected by detecting this change in resistance value. For example, when the initial value is L0 and the linear expansion coefficient is α, the length Lt at t ° C. becomes Lt = L0 (1 + αt), and a temperature change can be detected from t = 4e0A / Eα. The material of the physical quantity conversion means 11 is not limited to zinc, and other metals such as aluminum, brass, copper, stainless steel, and iron can be appropriately selected according to the linear expansion coefficient in FIG. .
図４は、吸水性樹脂の相対湿度と膨張率の関係を示す図である。物理量変換手段１１としては吸水性樹脂板を用いてもよい。吸水性樹脂には、相対湿度が上昇すると膨張する性質があり、その膨張特性は、図４に示すような関係を持っている（膨張率＝４ｅ０Ｂ／Ｅ，Ｂ：係数）。すなわち、湿度変化が発生すると、吸水性樹脂が膨張し、その膨張とともにひずみゲージがひずむ。これにより、ひずみ量が抵抗値変化に変換され、この抵抗値変化を検出することにより湿度変化を検知することができる。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative humidity and the expansion coefficient of the water absorbent resin. A water absorbent resin plate may be used as the physical quantity conversion means 11. The water-absorbent resin has a property of expanding when the relative humidity increases, and the expansion characteristic has a relationship as shown in FIG. 4 (expansion coefficient = 4e0B / E, B: coefficient). That is, when a humidity change occurs, the water absorbent resin expands, and the strain gauge is distorted with the expansion. Thereby, the amount of strain is converted into a change in resistance value, and a change in humidity can be detected by detecting this change in resistance value.
図５は、光硬化樹脂の硬化収縮率の変化を示す図である。物理量変換手段１１としては光硬化樹脂板を用いてもよい。光硬化樹脂には、光を照射すると収縮する性質があり、その収縮特性は、図５に示すような経時変化を持っている（収縮率＝４ｅ０Ｃ／Ｅ，Ｃ：係数）。すなわち、光照射があると、光硬化性樹脂が収縮し、その収縮とともにひずみゲージがひずむ。これにより、ひずみ量が抵抗値変化に変換され、この抵抗値変化を検出することにより光の存在を検知することができる。 FIG. 5 is a diagram showing a change in the curing shrinkage rate of the photocurable resin. A photo-curing resin plate may be used as the physical quantity conversion means 11. The photo-curing resin has a property of shrinking when irradiated with light, and the shrinkage characteristic has a change with time as shown in FIG. 5 (shrinkage rate = 4e0C / E, C: coefficient). That is, when light is irradiated, the photocurable resin contracts, and the strain gauge is distorted with the contraction. Thereby, the amount of strain is converted into a change in resistance value, and the presence of light can be detected by detecting this change in resistance value.
なお、物理量変換手段１１は、表面積が大きくなるように表面にエンボス加工を施したり、ハニカム構造にしたりするのが望ましい。これにより、熱伝達、吸水反応、光硬化反応が促進されるため、温度、湿度、光に対する応答速度が向上する。 Note that it is desirable that the physical quantity conversion means 11 is embossed on the surface or has a honeycomb structure so as to increase the surface area. Thereby, since heat transfer, a water absorption reaction, and a photocuring reaction are accelerated | stimulated, the response speed with respect to temperature, humidity, and light improves.
同種の物理量変換手段１１であっても、特性の異なるものを使えば、同じ物理量に対して様々な感度、精度のセンサを実現することができる。また、当該センサ回路を複数個集積化すれば、更に感度、精度調整の幅を広げることができる。更に、同じ物理量変換手段１１であっても、信号変換手段１２の種類を変えることで、様々な感度、精度のセンサを実現することができる。センサネットワーク用のセンサは、必ずしも高い精度を必要としないため、本実施の形態におけるセンサ回路を適用可能である。 Even if the physical quantity conversion means 11 of the same kind are used, sensors having various sensitivities and precisions for the same physical quantity can be realized by using different physical quantity conversion means 11. If a plurality of sensor circuits are integrated, the range of sensitivity and accuracy adjustment can be further expanded. Furthermore, even with the same physical quantity conversion means 11, various sensitivity and accuracy sensors can be realized by changing the type of the signal conversion means 12. Since a sensor for a sensor network does not necessarily require high accuracy, the sensor circuit in this embodiment can be applied.
以上のように、第１の実施の形態によれば、様々な物理量を抵抗値に変換し、その抵抗値の変化を一つの抵抗値検出回路で処理することができる。そのため、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態を第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
As described above, according to the first embodiment, various physical quantities can be converted into resistance values, and changes in the resistance values can be processed by a single resistance value detection circuit. Therefore, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
<Second Embodiment>
In the following, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
図６は、第２の実施の形態におけるセンサ部１０の構成を示す図である。この図に示すように、第２の実施の形態では、振動をひずみ量に変換する機構として、固定手段１３、ばね１４、錘１５を備えている。具体的には、一体化された物理量変換手段１１と信号変換手段１２の一方端側を固定手段１３により固定するとともに、他方端側にばね１４及び錘１５を備えている。ばね１４の振動が大きくなるように、ばね１４の直上に錘１５を配置するのが望ましい。矢印方向（図面中の上下方向）にばね１４が振動すると、信号変換手段１２であるひずみゲージがひずむ。これにより、ひずみ量が抵抗値変化に変換され、この抵抗値変化を検出することにより振動を検知することができる。同時に、物理量変換手段１１からひずみゲージ経由で生じた抵抗成分も出力信号ｅ０に重畳される。一般に、振動が短周期変化であり、温度、湿度、光が長周期変化であることを利用すれば、以下のように、これらの信号を分離可能である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the sensor unit 10 according to the second embodiment. As shown in this figure, in the second embodiment, a fixing means 13, a spring 14, and a weight 15 are provided as a mechanism for converting vibration into a strain amount. Specifically, one end side of the integrated physical quantity conversion unit 11 and signal conversion unit 12 is fixed by the fixing unit 13, and a spring 14 and a weight 15 are provided on the other end side. It is desirable to dispose the weight 15 immediately above the spring 14 so that the vibration of the spring 14 is increased. When the spring 14 vibrates in the direction of the arrow (vertical direction in the drawing), the strain gauge as the signal conversion means 12 is distorted. Thereby, the amount of strain is converted into a change in resistance value, and vibration can be detected by detecting this change in resistance value. At the same time, the resistance component generated from the physical quantity converter 11 via the strain gauge is also superimposed on the output signal e0. In general, by utilizing the fact that vibration is a short-period change and temperature, humidity, and light are long-period changes, these signals can be separated as follows.
図７は、第２の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。このセンサ回路は、図６に示されるセンサ部１０を備えているものとする。アンプ３０の後段には、低周波成分をカットオフするハイパスフィルタ４１と、高周波成分をカットするローパスフィルタ４２が設けられている。この場合、図７に示すように、振動による抵抗成分は、ハイパスフィルタ４１で低周波成分をカットオフすることで取り出すことができる。一方、物理量変換手段１１による抵抗成分（すなわち、温度、湿度、又は光強度による抵抗成分）は、ローパスフィルタ４２で高周波成分をカットすることで取り出すことができる。これにより、２種類のセンシングを同時に実施することができる。また、マイコンに取り込んだデジタル値をデジタルフィルタ処理してもよいし、フーリエ変換を行い、各周波数成分を解析してもよい。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the second embodiment. This sensor circuit is assumed to include the sensor unit 10 shown in FIG. A high-pass filter 41 that cuts off low-frequency components and a low-pass filter 42 that cuts high-frequency components are provided at the subsequent stage of the amplifier 30. In this case, as shown in FIG. 7, the resistance component due to vibration can be extracted by cutting off the low-frequency component with the high-pass filter 41. On the other hand, the resistance component by the physical quantity conversion means 11 (that is, the resistance component by temperature, humidity, or light intensity) can be taken out by cutting the high frequency component by the low-pass filter 42. Thereby, two types of sensing can be implemented simultaneously. Moreover, the digital value taken into the microcomputer may be subjected to digital filter processing, or Fourier transform may be performed to analyze each frequency component.
以上のように、第２の実施の形態によれば、温度、湿度、又は光強度だけでなく振動も一つの抵抗値検出回路で処理することができる。そのため、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態を第１又は第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
As described above, according to the second embodiment, not only temperature, humidity, or light intensity but also vibration can be processed by one resistance value detection circuit. Therefore, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on differences from the first or second embodiment.
図８は、第３の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。この図に示すように、第３の実施の形態では、等価回路が可変抵抗Ｒ１，Ｒ３で示せる２つの信号変換手段１２をホイートストンブリッジにおいて対向するように配置している。これら信号変換手段１２の前段には、第１の実施の形態と同様の物理量変換手段１１を設けている。この場合、抵抗値変化は、式２で算出することができる。式２中のΔＲ１〜ΔＲ４は抵抗値変化である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the third embodiment. As shown in this figure, in the third embodiment, two signal conversion means 12 whose equivalent circuits can be represented by variable resistors R1 and R3 are arranged to face each other in the Wheatstone bridge. The physical quantity conversion unit 11 similar to that in the first embodiment is provided in the preceding stage of these signal conversion units 12. In this case, the resistance value change can be calculated by Equation 2. ΔR1 to ΔR4 in Equation 2 are resistance value changes.
もちろん、第２の実施の形態におけるセンサ部１０をホイートストンブリッジにおいて対向するように配置してもよい。この場合、第２の実施の形態に比べて感度を上げることが可能であることは言うまでもない。
＜第４の実施の形態＞
以下、第４の実施の形態を第１〜第３の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
Of course, you may arrange | position the sensor part 10 in 2nd Embodiment so that it may oppose in a Wheatstone bridge. In this case, it is needless to say that the sensitivity can be increased as compared with the second embodiment.
<Fourth embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on differences from the first to third embodiments.
図９は、第４の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。第４の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに電圧検出回路を用いる。具体的には、図９に示すように、信号変換手段１２の両端の電圧値を検出し、電流源５０からの入力電流値で除することで可変抵抗Ｒ１の抵抗値を算出し、その抵抗値から、上記と同様にして温度、湿度、光を検出する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a voltage detection circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Specifically, as shown in FIG. 9, the resistance value of the variable resistor R1 is calculated by detecting the voltage value at both ends of the signal converting means 12 and dividing the detected value by the input current value from the current source 50. From the values, temperature, humidity, and light are detected in the same manner as described above.
以上のように、第４の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに電圧検出回路を用いる。この場合でも、第１の実施の形態等と同様、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。
＜第５の実施の形態＞
以下、第５の実施の形態を第１〜第４の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
As described above, in the fourth embodiment, a voltage detection circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Even in this case, as in the first embodiment, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
<Fifth embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described focusing on differences from the first to fourth embodiments.
図１０は、第５の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。第５の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに抵抗分圧回路を用いる。具体的には、図１０に示すように、信号変換手段１２の両端の電圧値をｅ０検出し、Ｒ１＝ｅ０（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｖｄｄの式に従い可変抵抗Ｒ１の抵抗値を算出し、その抵抗値から、上記と同様にして温度、湿度、光を検出する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a resistance voltage dividing circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Specifically, as shown in FIG. 10, the voltage value at both ends of the signal conversion means 12 is detected by e0, the resistance value of the variable resistor R1 is calculated according to the equation R1 = e0 (R1 + R2) / Vdd, and the resistance value From the above, temperature, humidity, and light are detected in the same manner as described above.
以上のように、第５の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに抵抗分圧回路を用いる。この場合でも、第１の実施の形態等と同様、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。
＜第６の実施の形態＞
以下、第６の実施の形態を第１〜第５の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
As described above, in the fifth embodiment, a resistance voltage dividing circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Even in this case, as in the first embodiment, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described focusing on differences from the first to fifth embodiments.
図１１は、第６の実施の形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。第６の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに電流検出回路を用いる。具体的には、図１１に示すように、可変抵抗Ｒ１に流れる電流を電流検出回路６０で検出し、電圧源２０により印加した電圧をこの電流値で除することで可変抵抗Ｒ１の抵抗値を算出し、その抵抗値から、上記と同様にして温度、湿度、光を検出する。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, a current detection circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Specifically, as shown in FIG. 11, the current flowing through the variable resistor R1 is detected by the current detection circuit 60, and the voltage applied by the voltage source 20 is divided by this current value, thereby reducing the resistance value of the variable resistor R1. The temperature, humidity, and light are detected from the calculated resistance value in the same manner as described above.
以上のように、第６の実施の形態では、ホイートストンブリッジの代わりに電流検出回路を用いる。この場合でも、第１の実施の形態等と同様、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。 As described above, in the sixth embodiment, a current detection circuit is used instead of the Wheatstone bridge. Even in this case, as in the first embodiment, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、多種多様な物理量を１つのセンサ回路で検出することができるため、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。 As described above, according to the embodiment of the present invention, since a variety of physical quantities can be detected by one sensor circuit, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale. Is possible.
すなわち、本発明の実施の形態におけるセンサ回路は、物理量をひずみ量に変換する物理量変換手段１１と、物理量変換手段１１のひずみ量を抵抗値に変換する信号変換手段１２と、信号変換手段１２の抵抗値の変化を検出する抵抗値検出回路（例えば、ホイートストンブリッジ、電圧検出回路、抵抗分圧回路、電流検出回路）とを備える。これにより、様々な物理量を抵抗値に変換し、その抵抗値の変化を一つの抵抗値検出回路で処理することができる。そのため、回路規模を削減した小型で低コストのセンサ回路を提供することが可能である。 That is, the sensor circuit in the embodiment of the present invention includes a physical quantity conversion unit 11 that converts a physical quantity into a strain amount, a signal conversion unit 12 that converts a strain quantity of the physical quantity conversion unit 11 into a resistance value, and a signal conversion unit 12. A resistance value detection circuit (for example, a Wheatstone bridge, a voltage detection circuit, a resistance voltage dividing circuit, and a current detection circuit) that detects a change in the resistance value. Thereby, various physical quantities can be converted into resistance values, and changes in the resistance values can be processed by a single resistance value detection circuit. Therefore, it is possible to provide a small and low-cost sensor circuit with a reduced circuit scale.
また、物理量変換手段１１と信号変換手段１２とが一体化され、物理量変換手段１１の膨張又は収縮の変化が信号変換手段１２に直接伝わるようにしてもよい。これにより、信号変換手段１２の上に物理量変換手段１１を積層化する等の簡易な方法で、物理量変換手段１１の膨張又は収縮の変化を信号変換手段１２に直接伝えることが可能である。 Alternatively, the physical quantity conversion unit 11 and the signal conversion unit 12 may be integrated so that a change in expansion or contraction of the physical quantity conversion unit 11 is directly transmitted to the signal conversion unit 12. Thereby, it is possible to directly transmit the change in expansion or contraction of the physical quantity conversion unit 11 to the signal conversion unit 12 by a simple method such as stacking the physical quantity conversion unit 11 on the signal conversion unit 12.
また、一体化された物理量変換手段１１と信号変換手段１２の一方端側を固定手段１３により固定するとともに、他方端側にばね１４及び錘１５を備えてもよい。これにより、物理量変換手段１１の振動を精度よくひずみ量に変換することが可能である。 In addition, one end side of the integrated physical quantity conversion unit 11 and signal conversion unit 12 may be fixed by the fixing unit 13, and a spring 14 and a weight 15 may be provided on the other end side. Thereby, it is possible to convert the vibration of the physical quantity converting means 11 into a strain amount with high accuracy.
また、振動による抵抗成分をハイパスフィルタ４１で取り出し、温度、湿度、又は光強度による抵抗成分をローパスフィルタ４２で取り出してもよい。これにより、温度、湿度、又は光強度だけでなく振動も一つの抵抗値検出回路で処理することが可能である。 Alternatively, the resistance component due to vibration may be extracted by the high-pass filter 41, and the resistance component due to temperature, humidity, or light intensity may be extracted by the low-pass filter 42. Thereby, not only temperature, humidity, or light intensity but also vibration can be processed by one resistance value detection circuit.
また、信号変換手段１２は、等価回路が可変抵抗であってもよい。例えば、信号変換手段１２としてひずみゲージを用いれば、ひずみゲージにおけるひずみ量を容易に抵抗値変化へ変換することが可能である。 Further, the signal conversion means 12 may be an equivalent circuit with a variable resistor. For example, if a strain gauge is used as the signal converting means 12, the strain amount in the strain gauge can be easily converted into a change in resistance value.
また、信号変換手段１２は、ホイートストンブリッジを構成する１つ又は２つの可変抵抗であってもよい。これにより、精度のよい抵抗値検出回路を容易に実現することが可能である。 Further, the signal converting means 12 may be one or two variable resistors that constitute a Wheatstone bridge. Thereby, it is possible to easily realize an accurate resistance value detection circuit.
以上のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are illustrative and do not limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. As described above, the present invention includes various embodiments that are not described herein.
１１…物理量変換手段
１２…信号変換手段
１３…固定手段
１４…ばね
１５…錘
４１…ハイパスフィルタ
４２…ローパスフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Physical quantity conversion means 12 ... Signal conversion means 13 ... Fixing means 14 ... Spring 15 ... Weight 41 ... High pass filter 42 ... Low pass filter
Claims (4)
前記物理量変換手段のひずみ量を抵抗値に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段の抵抗値の変化を検出する抵抗値検出回路と
を備え、
前記物理量変換手段と前記信号変換手段とが一体化され、前記物理量変換手段の膨張又は収縮の変化が前記信号変換手段に直接伝わり、
一体化された前記物理量変換手段と前記信号変換手段の一方端側を固定手段により固定するとともに、他方端側にばね及び錘を備える
ことを特徴とするセンサ回路。 A physical quantity converting means for converting a physical quantity into a strain quantity;
Signal conversion means for converting the strain amount of the physical quantity conversion means into a resistance value;
A resistance value detection circuit for detecting a change in the resistance value of the signal conversion means ,
The physical quantity conversion means and the signal conversion means are integrated, and a change in expansion or contraction of the physical quantity conversion means is directly transmitted to the signal conversion means,
One end side of the integrated physical quantity converting means and the signal converting means is fixed by a fixing means, and a spring and a weight are provided on the other end side.
A sensor circuit characterized by that.
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