JPH01102332A - Contact sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、接触センサに関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a contact sensor.
第３図および第４図は従来の接触センサの要部を示す。 3 and 4 show the main parts of a conventional contact sensor.
図において、１０１はカーボン混入形感圧導電性ゴム（
以下、感圧導電性ゴムという）で、厚さが０．５ｍｍの
シート状をしており、格子点（ｉ、ｊ）における垂直方
向コンダクタンスｇｒｊは、格子点（ｉ、ｊ）に作用す
る力をＰＩＪとすると、ｇ ｒｊ＝ ｆ （Ｐ ＋ａ）
の関係を有する。In the figure, 101 is carbon-containing pressure-sensitive conductive rubber (
It is made of pressure-sensitive conductive rubber (hereinafter referred to as pressure-sensitive conductive rubber) and has a sheet shape with a thickness of 0.5 mm, and the vertical conductance grj at the lattice point (i, j) is the force acting on the lattice point (i, j). When is PIJ, g rj= f (P + a)
have the following relationship.
１０２はＦ Ｐ Ｃ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅ
ｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）で、ストライブ状の上側電極Ｕ。102 is FPC (flexible print)
d circuit) and a striped upper electrode U.
ＮＵ、、（電極幅１ｍｍ、電極ピッチ２ｍｍ）を有し、
前記感圧導電性ゴム１０１の上側に設けたものである。NU, (electrode width 1 mm, electrode pitch 2 mm),
It is provided above the pressure-sensitive conductive rubber 101.
１０３はＦＰＣで、ストライブ状の下側型Ｍｉ Ｌ＋〜
Ｌ、（電極幅ｊａｍ、電極ピッチ２ｍｍ）を有し、前記
感圧導電性ゴム１０１の下側に設けたものである。Ｒ１
へＲｎはコンダクタンスがｇｏの抵抗で、それぞれＯ番
目の上側電極Ｕ０と下側電極し１〜Ｌ、との間に設けて
あり、そのコンダクタンスｇ０とあるしきい値加重Ｐ。103 is FPC, striped lower type Mi L+~
L, (electrode width jam, electrode pitch 2 mm), and is provided below the pressure-sensitive conductive rubber 101. R1
Rn is a resistor with conductance go, which is provided between the O-th upper electrode U0 and lower electrodes 1 to L, respectively, and has a conductance g0 and a certain threshold weight P.
の間にｇｏ＝ｒ（ｐｏ）の関係を有するものである。１
０４はアナログスイッチで、前記上側電極に印加する電
圧を＋５ｖとＯｖとに切り換えるものである。There is a relationship of go=r(po) between them. 1
04 is an analog switch that switches the voltage applied to the upper electrode between +5V and Ov.
ＳＨ，〜ＳＨｏはサンプルホールド回路で、０番目の上
側電極に＋５ｖを印加したときの、下側電極の電圧をサ
ンプルホールドするものである。SH, ~SHo are sample and hold circuits that sample and hold the voltage of the lower electrode when +5V is applied to the 0th upper electrode.
Ｃ１〜Ｃｎはコンパレータで、サンプルホールドされた
電圧と、０番目以外の上側電極に＋５■が印加されたと
きの下側電極の電圧とを比較するものである。１０５は
レジスタで、コンパレータＣ！〜Ｃｏでの比較結果を一
時的に記憶するものである。１０６はマイクロプロセッ
サで、前記アナログスイッチを０Ｎ１０ＦＦ制御すると
ともに、前記レジスタ１０５からデータを取り込んでビ
ットパターンを得るものである。C1 to Cn are comparators that compare the sampled and held voltage with the voltage of the lower electrode when +5■ is applied to the upper electrode other than the 0th electrode. 105 is a register, comparator C! ~Co is used to temporarily store the comparison results. A microprocessor 106 controls the analog switch 0N10FF and takes in data from the register 105 to obtain a bit pattern.
次に、第４図に基づき動作を説明する。Next, the operation will be explained based on FIG.
アナログスイッチ１０４により、上側電極ＵｏＮＵｍの
うち、例えば、上側電極Ｕ、に電圧Ｖを、ソノ他の上側
電極Ｕｏ 〜Ｕ ｔ−＋ ｓ Ｕ ＩＩＩ 〜Ｕ、ａに
電圧０を印加する。例えば、上側電極Ｕｏ、Ｕｔに電圧
Ｖを印加すると、ｊ番目の下側電極Ｌｊの出力電圧ｖｊ
０、ｖｊ”は、次式（１）、（２）で表される。The analog switch 104 applies a voltage V to, for example, the upper electrode U of the upper electrodes UoNUm, and applies a voltage 0 to the other upper electrodes Uo~Ut-+sUIII~U,a. For example, when a voltage V is applied to the upper electrodes Uo and Ut, the output voltage vj of the j-th lower electrode Lj
0, vj'' are expressed by the following equations (1) and (2).
Ｖｊ０＝ｇｏ Ｖ／ （ｇｏ＋ΣｇｋＪ）ｖｊＩ−ｇｌ
Ｊｖ／（ｇ０＋Σｇｋｊ）コンダクタンスｇｒｊは下側
電極に並列に接続されるコンダクタンスの和が求まらな
い限り知ることができないが、電圧■ＪＯはコンダクタ
ンスｇ０に、電圧ｖ、ｉはコンダクタンスｇ ｉｊに比
例するから、コンダクタンスｇＩｊとコンダクタンスｇ
０の大小は、出力電圧ｖｊ′と、サンプルホールド回路
ＳＨＪによりサンプルホールドされた出力電圧ｖｊ０と
をコンパレータＣｊにより比較することにより知ること
ができる。また、コンダクタンスｇ、Ｊは加重ＰｉＪの
増加関数であるから、ｖ、’＞ｖＪＯテあれば、Ｐｌｊ
＞Ｐｏである。Vj0=go V/ (go+ΣgkJ)vjI-gl
Jv/(g0+Σgkj) The conductance grj cannot be known unless the sum of the conductances connected in parallel to the lower electrode is found, but the voltage JO is proportional to the conductance g0, and the voltages v and i are proportional to the conductance gij Therefore, conductance gIj and conductance g
The magnitude of 0 can be determined by comparing the output voltage vj' and the output voltage vj0 sampled and held by the sample-and-hold circuit SHJ using a comparator Cj. Also, since the conductances g and J are increasing functions of the weighted PiJ, if v,'>vJOte, then Plj
>Po.
データとしては、
Ｑｉ ＝ （ｑ、、、９１２、・・・・−１ｑ Ｉｎ）
ただし、
の形のビットパターンとして得られる。As data, Qi = (q,,,912,...-1q In)
However, it is obtained as a bit pattern of the form.
従来の接触センサは、感圧導電性ゴム面内の特性が均一
であっても、得られるアナログ電圧が絶対値でないから
、押圧点に加えられた押圧力を検出することができない
という問題点があった。Conventional contact sensors have the problem that even if the characteristics within the surface of the pressure-sensitive conductive rubber are uniform, the obtained analog voltage is not an absolute value, so the pressing force applied to the pressing point cannot be detected. there were.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、押圧点に加えられた押圧力を検出できる接
触センサを得ることを目的とする。This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a contact sensor that can detect a pressing force applied to a pressing point.
この発明に係る接触センサは、押圧点のその直下の標本
点に対する変位を検出する変位検出手段と、標本点と走
査点の間を、変位が検出された場合は導通させ、変位が
検出されない場合は遮断し、前記押圧点からアナログ電
圧を出力する走査手段とを設けたものである。The contact sensor according to the present invention includes a displacement detecting means for detecting displacement of a pressing point with respect to a sample point immediately below it, and conduction between the sample point and the scanning point when displacement is detected, and when no displacement is detected. and scanning means for outputting an analog voltage from the pressing point.
この発明における接触センサは、走査点と標本点の間を
、押圧点のその直下の標本点に対する変位が検出された
場合、導通させ、変位が検出されない場合、遮断し、前
記押圧点からアナログ電圧を出力する。The contact sensor according to the present invention makes conduction between the scanning point and the sample point when a displacement of the pressing point with respect to the sampling point immediately below it is detected, and disconnects it when no displacement is detected, and applies an analog voltage from the pressing point to the sampling point. Output.
第１図および第２図はこの発明の一実施例を示す。図に
おいて、１は基板で、その表面に標本点を格子状に設け
である。２は電極で、基板１の裏側にＸ電極Ｘｉ〜ｘ２
をストライプ状にプリントしたものである。３はダイオ
ード群で、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３、Ｄ２１〜Ｄ２３
により構成され、ダイオードＤｌｌ〜Ｄ１３は前記基板
１の標本点（１，１）、（１，２）、（１，３）に、ダ
イオードＤ２１〜Ｄ２３は標本点（２，１）、（２，２
）、（２，３）に、基板１の主面に対して垂直に貫通さ
せ、各ダイオードのアノードは基板１の表面かられずか
に突出させ、カソードは前記電極２にはんだ付けしであ
る。４は感圧導電性ゴム（変位検出手段）で、前記基板
１の表面を覆うように設けてあり、押圧点のダイオード
Ｄ１１〜Ｄ１３、Ｄ２１〜Ｄ２３のアノード先端、すな
わち標本点に対する変位を検出するものである。押圧点
と標本点との間の抵抗値は、押圧力に比例して小さくな
る。５は電極で、前記感圧導電性ゴム４の表面に、前記
電極２と交差させてＹ電極Ｙ１〜Ｙ３をストライプ状に
設けたものである。６は電極２．５を防護する絶縁性の
カバーである。７は走査手段で、前記ダイオード群３と
スキャン回路８により構成され、インバータＩを介して
、前記ダイオードＤＩｌ〜Ｄ１３、ダイオードＤ２１〜
Ｄ２３のカソード（走査点）にローレベル（Ｌ）の電圧
を、順次、印加し、走査点とその標本点の間を、変位が
検出された場合は導通させ、押圧力が検出されない場合
は遮断するものである。９は分圧回路で、抵抗ｒ、Ｒで
構成され、トランジスタ１０を介して得られる電源電圧
を分圧してハイレベル（）Ｉ）の電圧を得るものである
。１１はＡ／Ｄ変換器で、Ｈの電圧を濃度値最高にとり
、Ｌの電圧を濃度値最低にとり、走査ごとに前記Ｙ電極
Ｙ１〜Ｙ３に現れるアナログ電圧を多値化するものであ
る。１２は画像出力装置で、前記Ａ／Ｄ変換器１１から
得られる多値データに基づき多値画像を表示するもので
ある。1 and 2 show an embodiment of the invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate, on the surface of which sample points are provided in a grid pattern. 2 is an electrode, with X electrodes Xi to x2 on the back side of the substrate 1.
is printed in stripes. 3 is a diode group, diodes D11-D13, D21-D23
The diodes Dll-D13 are located at the sample points (1,1), (1,2), (1,3) of the substrate 1, and the diodes D21-D23 are located at the sample points (2,1), (2, 2
), (2, 3) are passed through perpendicularly to the main surface of the substrate 1, the anode of each diode slightly protrudes from the surface of the substrate 1, and the cathode is soldered to the electrode 2. Reference numeral 4 denotes pressure-sensitive conductive rubber (displacement detection means), which is provided to cover the surface of the substrate 1, and detects displacement with respect to the anode tips of the diodes D11 to D13 and D21 to D23 at the pressing point, that is, the sample point. It is something. The resistance value between the pressing point and the sample point decreases in proportion to the pressing force. Reference numeral 5 denotes electrodes, and Y electrodes Y1 to Y3 are provided in stripes on the surface of the pressure-sensitive conductive rubber 4, intersecting with the electrodes 2. 6 is an insulating cover that protects the electrode 2.5. Reference numeral 7 denotes a scanning means, which is composed of the diode group 3 and the scan circuit 8, and is connected to the diodes DIl to D13 and the diodes D21 to D21 through the inverter I.
A low level (L) voltage is sequentially applied to the cathode (scanning point) of D23, and conduction is established between the scanning point and its sample point when displacement is detected, and shut off when no pressing force is detected. It is something to do. Reference numeral 9 denotes a voltage dividing circuit, which is composed of resistors r and R, and divides the power supply voltage obtained through the transistor 10 to obtain a high level ()I) voltage. Reference numeral 11 denotes an A/D converter, which sets the H voltage to the highest density value and the L voltage to the lowest density value, and multi-values the analog voltage appearing on the Y electrodes Y1 to Y3 for each scan. Reference numeral 12 denotes an image output device that displays a multivalued image based on the multivalued data obtained from the A/D converter 11.
次に、動作を説明する。Next, the operation will be explained.
感圧導電性ゴム４に押圧力が加わると、押圧力が加わっ
た押圧点とその直下の標本点、例えば、標本点（１，１
）、（１，３）、（２，１）、（２，２）、（２，３）
との間の抵抗値が変化する。When a pressing force is applied to the pressure-sensitive conductive rubber 4, the pressing point where the pressing force was applied and the sample point immediately below it, for example, the sample point (1, 1
), (1,3), (2,1), (2,2), (2,3)
The resistance value between the
この状態で、トランジスタ１０を導通させ、Ｙ電８ｉＹ
ｌ〜Ｙ３にＨの電圧を印加する。In this state, the transistor 10 is made conductive and the Y current 8iY
A voltage of H is applied to l to Y3.
まず、スキャン回路８により、インバータＩを介してＸ
電極ｘ１にＬの電圧が印加されると、ダイオードＤｌｌ
、Ｄ１３が導通し、Ｙ電極Ｙ１には、ダイオードＤｌｌ
の順方向電圧と、感圧導電性ゴム４の押圧点とその直下
の標本点（１，１）との間の電圧降下分ＶＤＩＩとを合
計したアナログ電圧Ｖｌｌが、Ｙ電極Ｙ２には、ダイオ
ードＤ１３の順方向電圧と、感圧導電性ゴム４の押圧点
とその直下の標本点（１，３）との間の電圧降下分ＶＤ
１３とを合計したアナログ電圧Ｖ１３が現れる。そして
、Ｙ’Ｆ！ＦｉＹ１に現れた電圧Ｖｌｌ、Ｙ電極Ｙ２に
現われたＨの電圧、Ｙ電極Ｙ１３に現れた７ナログ電圧
Ｖ１３は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器１１によりディジタ
ル値に変換され、得られた多値データに基づき１ライン
目の多値画像が画像出力装置１２に表示される。First, the scan circuit 8 sends X through the inverter I.
When a voltage of L is applied to the electrode x1, the diode Dll
, D13 are conductive, and the Y electrode Y1 has a diode Dll.
The Y electrode Y2 has a diode The forward voltage of D13 and the voltage drop VD between the pressing point of the pressure-sensitive conductive rubber 4 and the sample point (1, 3) directly below it
An analog voltage V13, which is the sum of 13 and 13, appears. And Y'F! The voltage Vll appearing on FiY1, the H voltage appearing on the Y electrode Y2, and the 7 analog voltage V13 appearing on the Y electrode Y13 are each converted into digital values by the A/D converter 11, and the obtained multi-value data Based on this, the first line multi-valued image is displayed on the image output device 12.
ついで、スキャン回路８によりインバータＩを介してＸ
電極ｘ２にＬの電圧が印加されると、ダイオードＤ２１
、Ｄ２２、Ｄ２３が導通する。その結果、Ｙ電極Ｙ１に
は、ダイオード０２１の順方向電圧と、感圧導電性ゴム
４の押圧点とその直下の標本点（２，１）との間の電圧
降下分ＶＤ２１とを合計したアナログ電圧Ｖ２１が現わ
れる。また、Ｙ電極Ｙ２には、ダイオードＤ２２の順方
向電圧と、感圧導電性ゴム４の押圧点とその直下の標本
点（２，２）との間の電圧降下分ＶＤ２２とを合計した
アナログ電圧Ｖ２２が現われる。さらに、Ｙ電極Ｙ３に
は、ダイオードＤ２３の順方向電圧と、感圧導電性ゴム
４の押圧点とその直下の標本点（２，３）との間の電圧
降下分ＶＤ２３とを合計したアナログ電圧Ｖ２３が現わ
れる。Then, the scan circuit 8 sends
When a voltage of L is applied to the electrode x2, the diode D21
, D22, and D23 are electrically connected. As a result, the Y electrode Y1 has an analog voltage that is the sum of the forward voltage of the diode 021 and the voltage drop VD21 between the pressing point of the pressure-sensitive conductive rubber 4 and the sample point (2, 1) immediately below it. Voltage V21 appears. Further, an analog voltage is applied to the Y electrode Y2, which is the sum of the forward voltage of the diode D22 and the voltage drop VD22 between the pressing point of the pressure-sensitive conductive rubber 4 and the sample point (2, 2) directly below it. V22 appears. Further, an analog voltage is applied to the Y electrode Y3, which is the sum of the forward voltage of the diode D23 and the voltage drop VD23 between the pressing point of the pressure-sensitive conductive rubber 4 and the sample point (2, 3) directly below it. V23 appears.
そして、Ｙ電極Ｙ１に現れたアナログ電圧Ｖ２１、Ｙ電
極Ｙ２に現われたアナログ電圧Ｖ２２、Ｙ電極Ｙ１３に
現れたアナログ電圧Ｖ２３は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器
１１によりディジタル値に変換され、得られた多値デー
タに基づき２ライン目の多値画像が画像出力装置１２に
表示される。 なお、この実施例では、説明を簡単にす
るため、６個の標本点を有する場合を例に説明したが、
標本点の数は制限がない。Then, the analog voltage V21 appearing at the Y electrode Y1, the analog voltage V22 appearing at the Y electrode Y2, and the analog voltage V23 appearing at the Y electrode Y13 are respectively converted into digital values by the A/D converter 11 and obtained. A second line multi-value image is displayed on the image output device 12 based on the multi-value data. In addition, in this example, in order to simplify the explanation, the case where there are six sample points was explained as an example.
There is no limit to the number of sample points.
また、標本点の密度を高くするほど、画像出力装置１１
により得られる画像の鯖細度が増加する。Moreover, the higher the density of sample points, the more the image output device 11
This increases the fineness of the image obtained.
以上説明したように、この発明によれば、走査点と標本
点の間を、押圧点のその直下の標本点に対する変位が検
出された場合、導通させ、変位が検出されない場合、遮
断し、前記押圧点からアナログ電圧を出力する構成にし
たので、押圧力を検出できる接触センサを得ることがで
きるという効果がある。As explained above, according to the present invention, conduction is established between a scanning point and a sample point when a displacement of a pressing point with respect to a sample point immediately below it is detected, and is interrupted when no displacement is detected. Since the configuration is such that an analog voltage is output from the pressing point, it is possible to obtain a contact sensor that can detect pressing force.
第１図および第２図はこの発明の一実施例を示す図で、
第１図は要部回路図、第２図は断面図である。第３図は
従来の接触センサを示すブロック図、第４図は動作説明
図である。
図において、３はダイオード群、４は感圧導電性ゴム、
Ｙ１〜Ｙ３はＹ電極、８はスキャン回路である。FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing one embodiment of this invention,
FIG. 1 is a circuit diagram of the main part, and FIG. 2 is a sectional view. FIG. 3 is a block diagram showing a conventional contact sensor, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram. In the figure, 3 is a diode group, 4 is a pressure-sensitive conductive rubber,
Y1 to Y3 are Y electrodes, and 8 is a scan circuit.
Claims (1)
検出手段と、標本点と走査点の間を、変位が検出された
場合は導通させ、変位が検出されない場合は遮断し、前
記押圧点からアナログ電圧を出力する走査手段とを備え
たことを特徴とする接触センサ。Displacement detecting means for detecting displacement of a pressing point with respect to a sample point directly below the pressing point, and conduction between the sampling point and the scanning point when displacement is detected, and disconnected when displacement is not detected; A contact sensor characterized by comprising: scanning means for outputting an analog voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25960987A JPH01102332A (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Contact sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25960987A JPH01102332A (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Contact sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102332A true JPH01102332A (en) | 1989-04-20 |
Family
ID=17336464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25960987A Pending JPH01102332A (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Contact sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01102332A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100331A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Measuring device for load distribution |
| JPS5879126A (en) * | 1981-11-05 | 1983-05-12 | Nissan Motor Co Ltd | Pressure sensitive sensor |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP25960987A patent/JPH01102332A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100331A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Measuring device for load distribution |
| JPS5879126A (en) * | 1981-11-05 | 1983-05-12 | Nissan Motor Co Ltd | Pressure sensitive sensor |
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