JP6200172B2 - 外力検出装置 - Google Patents
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Description
更にまた磁石の性能を測定する場合なども外力の測定例として挙げることができる。このような測定を行うにあたって、できるだけ簡素な構造でありかつ高精度に測定することが要求されている。
これら特許文献1、2に記載された技術は、本発明とは原理が異なる。
支持部に支持された可撓性の感知片と、
前記感知片の一面側に形成された第1の可動電極と、
前記第1の可動電極に対向し、当該第1の可動電極との間に第1の可変容量を形成する第1の固定電極と、
前記感知片の他面側に形成された第2の可動電極と、
前記第2の可動電極に対向し、当該第2の可動電極との間に第2の可変容量を形成する第2の固定電極と、
前記第1の可動電極及び第1の固定電極の一方を、第1の充電用接点、第1の放電用接点及び第1の測定用接点のいずれかに選択的に切替え接続するための第1のスイッチ部と、
前記第2の可動電極及び第2の固定電極の一方を、第2の充電用接点、第2の放電用接点及び第2の測定用接点のいずれかに選択的に切替え接続するための第2のスイッチ部と、
測定すべき外力が前記感知片に加わる前に、前記第1の充電用接点及び第2の充電用接点に直流電圧を供給して第1の可変容量及び第2の可変容量を充電するための電圧供給部と、
前記第1の測定用接点及び第2の測定用接点の各々に接続され、前記第1の可変容量及び第2の可変容量の各充電電圧の差分を取り出す電圧差取り出し部と、
この電圧差取り出し部にて取り出された差分電圧が制御電圧として入力される電圧制御発振器と、
前記感知片に加わる外力の大きさ及び外力が加わる方向と、前記感知片に外力が加わっていない時に前記電圧制御発振器から出力される出力周波数f0と前記感知片に外力が加わった時に前記電圧制御発振器から出力される出力周波数f1との差分の絶対値及び当該差分の正負の符号と、の関係を示すデータを記憶する記憶部と、
測定すべき外力が前記感知片に加わっていないときに、前記第1のスイッチ部及び第2のスイッチ部を夫々第1の充電用接点及び第2の充電用接点に切り替えた状態で、前記第1の充電用接点及び第2の充電用接点に互に異なる直流電圧を供給して第1の可変容量及び第2の可変容量を充電し、前記電圧制御発振器の出力周波数f0を取得すると共に、
測定すべき外力が前記感知片に加わっているときに、前記第1のスイッチ部及び第2のスイッチ部を夫々第1の測定用接点及び第2の測定用接点に切り替えた状態で、前記電圧制御発振器の出力周波数f1を取得し、f0とf1との差分の結果と、前記記憶部に記憶されているデータと、から外力を読み出して表示部に表示するデータ処理部と、を備え、
前記第1の可動電極及び第1の固定電極の他方、前記第2の可動電極及び第2の固定電極の他方、第1の放電用接点及び第2の放電用接点は、接地されていることを特徴とする。
従って、第1の固定電極12と第1の可動電極11との間に電圧V1を印加すると、第1の可変容量13には、当該第1の可変容量13の容量値C1に対応する電荷Q1(Q1=C1×V1)が蓄積される。また、第2の固定電極22と第2の可動電極21との間に電圧V2を印加すると、同様に第2の可変容量23についても、当該第2の可変容量23の容量値C2に対応する電荷Q2(Q2=C2×V2)が蓄積される。そして、本発明では、以下に説明するように、これら可変容量13、23に蓄積される電荷Q1、Q2を利用して、外力を測定できるように構成されている。初めに、このように外力を測定する装置構成に先立って、外力を測定する原理について説明する。
このような構成では、水晶片2に外力が加わると、当該水晶片2の中央部が上方側あるいは下方側に窪み、従って既述の各例と同様に外力が測定される。
2 水晶片
11 第1の可動電極
12 第1の固定電極
21 第2の可動電極
22 第2の固定電極
32 電源部
33 電圧制御発振器
34 差動アンプ
35 周波数測定部
Claims (1)
- 支持部に支持された可撓性の感知片と、
前記感知片の一面側に形成された第1の可動電極と、
前記第1の可動電極に対向し、当該第1の可動電極との間に第1の可変容量を形成する第1の固定電極と、
前記感知片の他面側に形成された第2の可動電極と、
前記第2の可動電極に対向し、当該第2の可動電極との間に第2の可変容量を形成する第2の固定電極と、
前記第1の可動電極及び第1の固定電極の一方を、第1の充電用接点、第1の放電用接点及び第1の測定用接点のいずれかに選択的に切替え接続するための第1のスイッチ部と、
前記第2の可動電極及び第2の固定電極の一方を、第2の充電用接点、第2の放電用接点及び第2の測定用接点のいずれかに選択的に切替え接続するための第2のスイッチ部と、
測定すべき外力が前記感知片に加わる前に、前記第1の充電用接点及び第2の充電用接点に直流電圧を供給して第1の可変容量及び第2の可変容量を充電するための電圧供給部と、
前記第1の測定用接点及び第2の測定用接点の各々に接続され、前記第1の可変容量及び第2の可変容量の各充電電圧の差分を取り出す電圧差取り出し部と、
この電圧差取り出し部にて取り出された差分電圧が制御電圧として入力される電圧制御発振器と、
前記感知片に加わる外力の大きさ及び外力が加わる方向と、前記感知片に外力が加わっていない時に前記電圧制御発振器から出力される出力周波数f0と前記感知片に外力が加わった時に前記電圧制御発振器から出力される出力周波数f1との差分の絶対値及び当該差分の正負の符号と、の関係を示すデータを記憶する記憶部と、
測定すべき外力が前記感知片に加わっていないときに、前記第1のスイッチ部及び第2のスイッチ部を夫々第1の充電用接点及び第2の充電用接点に切り替えた状態で、前記第1の充電用接点及び第2の充電用接点に互に異なる直流電圧を供給して第1の可変容量及び第2の可変容量を充電し、前記電圧制御発振器の出力周波数f0を取得すると共に、
測定すべき外力が前記感知片に加わっているときに、前記第1のスイッチ部及び第2のスイッチ部を夫々第1の測定用接点及び第2の測定用接点に切り替えた状態で、前記電圧制御発振器の出力周波数f1を取得し、f0とf1との差分の結果と、前記記憶部に記憶されているデータと、から外力を読み出して表示部に表示するデータ処理部と、を備え、
前記第1の可動電極及び第1の固定電極の他方、前記第2の可動電極及び第2の固定電極の他方、第1の放電用接点及び第2の放電用接点は、接地されていることを特徴とする外力検出装置。
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