JPH02120914A - 圧電素子応用センサ - Google Patents
圧電素子応用センサInfo
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- JPH02120914A JPH02120914A JP63274836A JP27483688A JPH02120914A JP H02120914 A JPH02120914 A JP H02120914A JP 63274836 A JP63274836 A JP 63274836A JP 27483688 A JP27483688 A JP 27483688A JP H02120914 A JPH02120914 A JP H02120914A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
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- G01G19/40—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/003—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using pyroelectric elements
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、圧電素子の信号検出に関するものである。
従来の技術
従来この種の圧電素子応用センサの信号検出方法として
電子レンジの食品の再加熱に応用した例を用いて説明す
る。第５図は、電子レンジの本体構成図である。１は圧
電素子、３１は加熱室、３２はマイクロ波を発生するマ
グネトロン、３３はマグネトロン３２を冷却する冷却フ
ァン、３４はターンテーブル、３５はターンテーブル駆
動モータ、３６は冷却ファンの風を加熱室３１へ導く風
路、３７は食品、３８は食品から発生ずる蒸気、３９は
排気路、４０は食品３７から発生する蒸気を圧電素子１
に導く導風路、４１は圧電素子１の信号にもとづいてマ
グネトロン３２、冷却ファン３３、ターンテーブル駆動
モータ３５を制御する制御手段でありこれらにより電子
レンジ１５を構成している。
電子レンジの食品の再加熱に応用した例を用いて説明す
る。第５図は、電子レンジの本体構成図である。１は圧
電素子、３１は加熱室、３２はマイクロ波を発生するマ
グネトロン、３３はマグネトロン３２を冷却する冷却フ
ァン、３４はターンテーブル、３５はターンテーブル駆
動モータ、３６は冷却ファンの風を加熱室３１へ導く風
路、３７は食品、３８は食品から発生ずる蒸気、３９は
排気路、４０は食品３７から発生する蒸気を圧電素子１
に導く導風路、４１は圧電素子１の信号にもとづいてマ
グネトロン３２、冷却ファン３３、ターンテーブル駆動
モータ３５を制御する制御手段でありこれらにより電子
レンジ１５を構成している。
第６図（ａ）、（ｂ）は、圧電素子１の蒸気検出の動作
原理を示す図である。
原理を示す図である。
チタン酸鉛、ジルコニアを成分とする圧電素子１に強電
界で分極処理を行い強誘電体を構成すると、第６図（ａ
）に示すように温度Ｔ″この安定状態において空気中の
浮遊電荷４２と電気的に中性にあり、電流計４３に電流
は流れない。ところが、食品からの熱い沸騰蒸気が圧電
素子１に熱変化ΔＴ’Ｃを与えると、第６図（ｂ）に示
すように圧電素子１はその急激な温度変化に追随できず
電荷のアンバランスの状態が発生する。したがって電流
計４３にはそのアンバランスの生じた分の電流がパルス
状に観測できる。そして沸騰蒸気が、次々に圧電素子１
に熱変化を加えるとこのようなパルス状の電流が次々と
観測できる。
界で分極処理を行い強誘電体を構成すると、第６図（ａ
）に示すように温度Ｔ″この安定状態において空気中の
浮遊電荷４２と電気的に中性にあり、電流計４３に電流
は流れない。ところが、食品からの熱い沸騰蒸気が圧電
素子１に熱変化ΔＴ’Ｃを与えると、第６図（ｂ）に示
すように圧電素子１はその急激な温度変化に追随できず
電荷のアンバランスの状態が発生する。したがって電流
計４３にはそのアンバランスの生じた分の電流がパルス
状に観測できる。そして沸騰蒸気が、次々に圧電素子１
に熱変化を加えるとこのようなパルス状の電流が次々と
観測できる。
次にこのパルス状に発生する電流の周波数成分を調べて
みると、第７図に示すように低周波領域（０から４市帯
）で沸騰蒸気発生前Ａと沸騰蒸気発生後Ｂで４０ｄＢの
信号レベル変化があることがわかった。
みると、第７図に示すように低周波領域（０から４市帯
）で沸騰蒸気発生前Ａと沸騰蒸気発生後Ｂで４０ｄＢの
信号レベル変化があることがわかった。
そこで第８図に示すような回路構成で圧電素子ｌの信号
を検出していた。２は抵抗で圧電素子１の熱変化によっ
て生じた電流を電圧に変換するものであり、３はコンデ
ンサ、４は抵抗でこれらによりバイパスフィルタ及び圧
電素子１に直流が印カ目されないようになっている。５
は第７図で示したような周波数特性により、４ Ｈｚ帯
までの通過特性をイアするローパスフィルタ、６は信号
を増幅する増幅器、７はダイオード、１２は信号を平滑
する平滑回路、１５は機器である電子レンジ、１７は平
滑後の信号を比較し、機器１５の停止を行う比較手段で
ある。
を検出していた。２は抵抗で圧電素子１の熱変化によっ
て生じた電流を電圧に変換するものであり、３はコンデ
ンサ、４は抵抗でこれらによりバイパスフィルタ及び圧
電素子１に直流が印カ目されないようになっている。５
は第７図で示したような周波数特性により、４ Ｈｚ帯
までの通過特性をイアするローパスフィルタ、６は信号
を増幅する増幅器、７はダイオード、１２は信号を平滑
する平滑回路、１５は機器である電子レンジ、１７は平
滑後の信号を比較し、機器１５の停止を行う比較手段で
ある。
第９図は、第８図で構成した時の平滑後の信号変化を示
した図である。図中イは熱変化によるパルス状の電圧、
口はパルス状の電圧を平滑したものを示している。した
がって制御手段４１が比較手段１７で平滑後の信号レベ
ルが設定レベル１６を越えたことを検出すると機器を停
止する構成をとっていた。
した図である。図中イは熱変化によるパルス状の電圧、
口はパルス状の電圧を平滑したものを示している。した
がって制御手段４１が比較手段１７で平滑後の信号レベ
ルが設定レベル１６を越えたことを検出すると機器を停
止する構成をとっていた。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成の場合、第１０図にしめ
すように、電子レンジのドアションクなどの振動などが
圧電素子１に加わると圧電素子効果によっても電圧が発
生し、設定レベル１６を越えて沸騰検知と誤検知する課
題があった。
すように、電子レンジのドアションクなどの振動などが
圧電素子１に加わると圧電素子効果によっても電圧が発
生し、設定レベル１６を越えて沸騰検知と誤検知する課
題があった。
本発明はかかる従来の課題を解消するもので、圧電素子
を用いて食品からの沸騰蒸気の検出を正確に行う制御ア
ルゴリズムを提供するものである。
を用いて食品からの沸騰蒸気の検出を正確に行う制御ア
ルゴリズムを提供するものである。
課題を解決するだめの手段
上記課題を解決するために、本発明の圧電素子応用セン
サは、蒸気信号の検出に対して圧電素子からの信号レベ
ルを適当なタイミングでサンプリングし検出する検出手
段と、圧電素子の信号レベルがあらかしめ決められた信
号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出手
段と、設定レベル以上の信号をあらかじめ決められた信
号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタのカ
ウンタ値にもとづいて機器を制御する制御手段で構成す
るものである。
サは、蒸気信号の検出に対して圧電素子からの信号レベ
ルを適当なタイミングでサンプリングし検出する検出手
段と、圧電素子の信号レベルがあらかしめ決められた信
号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出手
段と、設定レベル以上の信号をあらかじめ決められた信
号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタのカ
ウンタ値にもとづいて機器を制御する制御手段で構成す
るものである。
作用
上記構成により本発明は、圧電素子によって検出される
蒸気信号のパルス電圧を判別する作用を有する。
蒸気信号のパルス電圧を判別する作用を有する。
実施例
第１図は、本発明一実施例の回路構成間である。
従来の回路構成図と異なる部分を説明すると、圧電素子
１の信号を平滑せずに抵抗８でパルス状の電圧のまま制
′４１０手段４１（本発明では、マイクロコンピュータ
）に人力することと、商用電源９をトランス１０を介し
１１の電源同期回路によって商用電源９に同ｒｕ＋ し
たクロックパルスを制ｊＩ１１手段４１に入力している
ことである。１３は制御手段４１に入力された圧電素子
ｌの信号レベルを検出する検出手段、１４は圧電素子１
の信号レベルがあらかしめ決められた信号レベル以上の
場合その信号幅を検出する信号幅検出手段、１６は前記
信号レベル以上の信号をあらかじめ決められた信号幅ご
とにカウントするカウンタである。
１の信号を平滑せずに抵抗８でパルス状の電圧のまま制
′４１０手段４１（本発明では、マイクロコンピュータ
）に人力することと、商用電源９をトランス１０を介し
１１の電源同期回路によって商用電源９に同ｒｕ＋ し
たクロックパルスを制ｊＩ１１手段４１に入力している
ことである。１３は制御手段４１に入力された圧電素子
ｌの信号レベルを検出する検出手段、１４は圧電素子１
の信号レベルがあらかしめ決められた信号レベル以上の
場合その信号幅を検出する信号幅検出手段、１６は前記
信号レベル以上の信号をあらかじめ決められた信号幅ご
とにカウントするカウンタである。
次に本発明の制御アルゴリズムを実現できる理由を第２
図を用いて説明する。
図を用いて説明する。
圧電素子１には、従来の技術のところで説明した電子レ
ンジのドアションクによる振動１９、同−商用型ａ、９
のコンセントプラグに差し込まれた他の機器のプラグの
抜き差しによる誘導のノイズ２０、そして真の信号とし
て沸騰蒸気の熱変化によって生しる信号２１がある。こ
れらの波形図をみると沸騰蒸気の信号のパルス幅は、他
のノイズ源のバルス幅に比べて非常に差があることがわ
がる。
ンジのドアションクによる振動１９、同−商用型ａ、９
のコンセントプラグに差し込まれた他の機器のプラグの
抜き差しによる誘導のノイズ２０、そして真の信号とし
て沸騰蒸気の熱変化によって生しる信号２１がある。こ
れらの波形図をみると沸騰蒸気の信号のパルス幅は、他
のノイズ源のバルス幅に比べて非常に差があることがわ
がる。
これは、ノイズが高調波成分によるものであり、沸騰蒸
気による熱変化による信号成分は第７１において説明し
たように低周波成分の信号であるためにこのパルス幅の
差がでているものである。
気による熱変化による信号成分は第７１において説明し
たように低周波成分の信号であるためにこのパルス幅の
差がでているものである。
そこで第３図に示す波形図と、第４図の制御フローチャ
ー１−を用いて説明すると、商用電源の波形２２に同量
したクロンクバルス２３から適当なタイミングでサンプ
リングタイム２４で圧電素子１の信号レベルを検出手段
１３で検出しく２５）、信号幅の検出手段１４としては
設定レベル１８以上の信号がサンプリングタイム２４ご
とに、例えば続けて４回以上であれば（２７）カウンタ
１６をカウントしく２８）、あらかじめ決められたカウ
ント値（例えば１０カウント）に等しいことを検出する
（２９）と機器を停止する（３０）ものである。したが
って、２５．２６のようにサンプリングタイム２４ごと
に検出した信号レベルが設定レベル１８以１４回に満た
ないのでカウンタ１６はカランｌ−Ｌないものである。
ー１−を用いて説明すると、商用電源の波形２２に同量
したクロンクバルス２３から適当なタイミングでサンプ
リングタイム２４で圧電素子１の信号レベルを検出手段
１３で検出しく２５）、信号幅の検出手段１４としては
設定レベル１８以上の信号がサンプリングタイム２４ご
とに、例えば続けて４回以上であれば（２７）カウンタ
１６をカウントしく２８）、あらかじめ決められたカウ
ント値（例えば１０カウント）に等しいことを検出する
（２９）と機器を停止する（３０）ものである。したが
って、２５．２６のようにサンプリングタイム２４ごと
に検出した信号レベルが設定レベル１８以１４回に満た
ないのでカウンタ１６はカランｌ−Ｌないものである。
本発明一実施例においては、信号幅検出手段としては、
圧電素子の信号の設定レベル以上のサンプリング数とし
て検出していたが、設定レベル以上の信号幅そのものを
タイマーなどで検出してもよ（本発明一実施例に限定さ
れるものではない。
圧電素子の信号の設定レベル以上のサンプリング数とし
て検出していたが、設定レベル以上の信号幅そのものを
タイマーなどで検出してもよ（本発明一実施例に限定さ
れるものではない。
発明の効果
以上性べてきたように本発明によれば以下の効果が得ら
れるものである。
れるものである。
（１）圧電素子の熱変化によって生ずるパルス的な電圧
の周波数成分が低周波であるので、その信号幅を検出す
ることによって、従来のアナログ回路のような平滑によ
るノイズ対策に比べ、ノイズであるか真の信号であるか
の判別がきわめて優れＳ／Ｎの向上が図れ正確な信号検
出が可能となる。
の周波数成分が低周波であるので、その信号幅を検出す
ることによって、従来のアナログ回路のような平滑によ
るノイズ対策に比べ、ノイズであるか真の信号であるか
の判別がきわめて優れＳ／Ｎの向上が図れ正確な信号検
出が可能となる。
（２）従来のアナログ回路の平滑方法ではノイズ対策の
ためにその時定数を大きくすると機器停止の判別まで時
間がかかるのに対して、パルス幅を検出する方法はその
ようなことはなく電子レンジなどのような食品の沸騰検
出に対し時間遅れもなく食品の仕−Ｌがりのよくするセ
ンサを提供できる。
ためにその時定数を大きくすると機器停止の判別まで時
間がかかるのに対して、パルス幅を検出する方法はその
ようなことはなく電子レンジなどのような食品の沸騰検
出に対し時間遅れもなく食品の仕−Ｌがりのよくするセ
ンサを提供できる。
第１図は本発明一実施例の回路構成図、第２図は同圧電
素子に発生する信号波形図、第３図は同回路の各部波形
図、第４図は制御アルゴリズムのフローチャート、第５
図は同電子レンジの本体構成圓、第６図は同圧電素子の
動作原理を示す説明図、第７図は同圧電素子の沸騰蒸気
による周波数成分を示す特性図、第８図は従来の回路構
成図、第９図、第１０図は同回路の信号波形図である。 １・・・・・・圧電素子、５・・・・・・ローパスフィ
ルタ、６・・・・・・増幅器、１３・・・・・・検出手
段、１４・・・・・・信号幅検出手段、１５・・・・・
・機器、１６・・・・・・カウンタ、１８・・・・・・
あらかじめ決められた信号レベル（設定レベル）、２４
・・・・・・サンプリングタイム、４１・・・・・・制
御手段。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第２図 ５ｏｏｔｍｓｅｔノ 第 第 図 温 ＩＮ、Ｔ”Ｃ 温度 （７＋ ４７ ）Ｃａ１ｋ 弔 図 弔 図 周 波 数 ＣＨｚ〕 第 図 出 萬 １０ズ 出 呵 間 す 鱒 闇 丈
素子に発生する信号波形図、第３図は同回路の各部波形
図、第４図は制御アルゴリズムのフローチャート、第５
図は同電子レンジの本体構成圓、第６図は同圧電素子の
動作原理を示す説明図、第７図は同圧電素子の沸騰蒸気
による周波数成分を示す特性図、第８図は従来の回路構
成図、第９図、第１０図は同回路の信号波形図である。 １・・・・・・圧電素子、５・・・・・・ローパスフィ
ルタ、６・・・・・・増幅器、１３・・・・・・検出手
段、１４・・・・・・信号幅検出手段、１５・・・・・
・機器、１６・・・・・・カウンタ、１８・・・・・・
あらかじめ決められた信号レベル（設定レベル）、２４
・・・・・・サンプリングタイム、４１・・・・・・制
御手段。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第２図 ５ｏｏｔｍｓｅｔノ 第 第 図 温 ＩＮ、Ｔ”Ｃ 温度 （７＋ ４７ ）Ｃａ１ｋ 弔 図 弔 図 周 波 数 ＣＨｚ〕 第 図 出 萬 １０ズ 出 呵 間 す 鱒 闇 丈
Claims (1)
- 圧電素子と、前記圧電素子の信号を適宜ろ波するフィル
ター、および増幅器と、前記信号の信号レベルを適当な
タイミングでサンプリングし検出する検出手段と、前記
信号レベルがあらかじめ決められた信号レベル以上の場
合その信号幅を検出する信号幅検出手段と、前記信号レ
ベル以上の信号をあらかじめ決められた信号幅ごとにカ
ウントするカウンタと、前記カウンタ値にもとづいて機
器を制御する制御手段とからなる圧電素子応用センサ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274836A JPH0820910B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 圧電素子応用センサ |
| CA002001652A CA2001652C (en) | 1988-10-31 | 1989-10-30 | Pyroelectric sensing apparatus |
| EP89120112A EP0367186B1 (en) | 1988-10-31 | 1989-10-30 | Pyroelectric sensing apparatus |
| DE68920550T DE68920550T2 (de) | 1988-10-31 | 1989-10-30 | Pyroelektrischer Fühlerapparat. |
| AU43861/89A AU603304B2 (en) | 1988-10-31 | 1989-10-30 | Pyroelectric sensing apparatus |
| KR1019890015770A KR930006303B1 (ko) | 1988-10-31 | 1989-10-31 | 초전소자 응용센서 |
| US07/429,286 US5051701A (en) | 1988-10-31 | 1989-10-31 | Pyroelectric sensing apparatus substantially independent of noise output caused by mechanical shock or electrical shock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274836A JPH0820910B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 圧電素子応用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02120914A true JPH02120914A (ja) | 1990-05-08 |
| JPH0820910B2 JPH0820910B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17547262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63274836A Expired - Lifetime JPH0820910B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 圧電素子応用センサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5051701A (ja) |
| EP (1) | EP0367186B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0820910B2 (ja) |
| KR (1) | KR930006303B1 (ja) |
| AU (1) | AU603304B2 (ja) |
| CA (1) | CA2001652C (ja) |
| DE (1) | DE68920550T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625319A (en) * | 1994-10-31 | 1997-04-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | FM demodulator for reception of satellite broadcasting |
| CN109442502A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-03-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电磁加热装置功率调整系统、电磁加热装置、调整方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5235148A (en) * | 1989-04-19 | 1993-08-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heating apparatus |
| JP2584053B2 (ja) * | 1989-04-19 | 1997-02-19 | 松下電器産業株式会社 | 自動加熱装置 |
| US5228114A (en) * | 1990-10-30 | 1993-07-13 | Tokyo Electron Sagami Limited | Heat-treating apparatus with batch scheme having improved heat controlling capability |
| DE4111551A1 (de) * | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Schaeffler Waelzlager Kg | Linearfuehrungseinheit |
| EP0939311B1 (en) * | 1998-02-27 | 2011-02-09 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Infrared-rays detector |
| DE10046522C1 (de) * | 2000-09-15 | 2002-08-01 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Erfassen der Betriebstemperatur einer Wicklung |
| WO2013112464A2 (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Connors Robert W | Compact microwave oven |
| US20160238452A1 (en) * | 2014-04-15 | 2016-08-18 | Shuza Binzaid | Pyroelectric reference device for micro-power harvesting and sensor applications |
| CN112564547A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 西安交通大学 | 一种振动拍击接触的废热热释电能量获取装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1066752A (en) * | 1964-04-28 | 1967-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric ceramic compositions |
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