JPH0219686Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は車輌のエンジン油圧、燃料残量、水温
等の状態をバイメタルを用いた検出部により検出
して出力される出力信号を表示計器への信号に変
換する検出信号変換回路に関するものである。

従来、バイメタルを用いた検出部により車輌の
エンジン油圧、燃料残量等の状態を検出して指示
計器へ出力信号を送るものとしては実公昭54−
18，198号に開示されているものがある。この検
出部を添付図面第１図を用いて簡単に説明する
と、１はエンジンの潤滑油系につながれた取付管
であり、２はの取付管１により導かれたエンジン
の油圧によつて作用される薄い隣青銅板等でつく
られたダイヤフラムである。このダイヤフラム２
に接してポイントアーム３が設けてあり、その先
端には接点４が設けられ、この接点４はポイント
アーム３、取付管１を介してアースされている。
５はバイメタルであつてヒートワイヤ６を巻かれ
ており、このバイメタル５の先端には上記接点４
と接するように接点７が設けられ、以上の各要素
から検出部が構成される。なおヒートワイヤ６の
一端はこの接点７に接続され他端は抵抗８を通し
てバツテリーからの電圧供給を受けるよう接続さ
れており、抵抗８の負端側から出力電圧を取り出
すようにしている。

いま、油圧が一定であれば接点４と接点７が接
触しているときにはヒートワイヤ６に通電してバ
イメタル５が湾曲し、この湾曲によつて接点４と
接点７が開放されてヒートワイヤ６への通電が止
まりバイメタル５が復元して再び接点４と接点７
が接触するという動作を繰り返すから、検出部の
出力電圧は矩形波となる。

また、バツテリーから供給される電圧は他の電
装品との関係で変動することが多いが、バイメタ
ル５の湾曲はバイメタル５自身に加えられる熱量
に比例し、この熱量はヒートワイヤ６に流れる実
効電流値の２乗、言い換えればヒートワイヤ６に
印加される実効電圧値の２乗に比例する。従つて
バイメタル５はヒートワイヤ６に印加される電圧
が変動してもエンジン油圧が一定であれば一定の
実効電圧がヒートワイヤ６に印加されたときに接
点４と接点７が開放されるよう湾曲するから、こ
の検出部の出力電圧は実効電圧を一定とする矩形
波で表され、この検出部はバツテリーの供給電圧
の変動によらず、エンジン油圧を出力電圧の実効
値として検出するものであるといえる。

ところで近年、液晶や螢光表示管等に代表され
る表示素子を用いた表示計器が好評で主流となり
つつあるが、本考案は上記バイメタルを用いた検
出部の出力信号DV₀に供給電圧V₀を乗じて、実
効電圧に比例した出力が得られるようにし、かつ
この値に１対１対応する直流電圧値に変換し、表
示計器を駆動するに適したすなわち表示計器をリ
ニアに反応させることのできる信号を得ようとす
るものである。

以下、実施例に基づき本考案を詳述する。

第２図は本考案の一実施例を示すもので、本考
案をエンジン油圧計に適用したものである。

図中、Ａは検出部であり、第１図にて説明した
と同様の構成で、符号も同一要素には同一符号を
付し、これらの説明は省略する。

８は一端をヒートワイヤ６に接続された抵抗で
あり、この抵抗８の他端はイグニシヨンスイツチ
の負端に接続されている。また、この抵抗８のヒ
ートワイヤ６側はヒートワイヤ６とは別にヒート
ワイヤ６の有する抵抗値に比べて充分に大きな抵
抗値を有する抵抗９、及び抵抗１０を通して正入
力端と負入力端の印加電圧の大小関係によつてそ
の出力端とアースとを短絡・開放する比較器１１
の正入力端に接続されており、抵抗９と抵抗１０
との間には一端をアースされたコンデンサ１２の
他端が接続され、抵抗９とこのコンデンサ１２に
より第一の平滑回路Ｂを構成している。

１３はバツテリーから定電圧回路を通した定電
圧供給端子であり、この定電圧供給端子１３は抵
抗１４を通して上記比較器１１の負入力端に接続
され、また抵抗１４の負端は一端がアースされた
コンデンサ１５の他端及び抵抗１６に接続されて
おり、抵抗１６の他端はNPN型トランジスタ１
７のコレクタに接続されている。このトランジス
タ１７のエミツタはアースされ、ベースにはクロ
ツクパルス発生回路１８の出力端が接続されてお
り、これらコンデンサ１５、抵抗１６、トランジ
スタ１７、クロツクパルス発生回路１８により三
角波発生回路Ｃを構成している。比較器１１の出
力端は抵抗１９を介して上記抵抗８の正端に接続
されるとともに抵抗２０を通してこの検出電圧変
換回路の出力端子２１に接続されている。また、
抵抗２０と出力端子２１との間にはコンデンサ２
２の一端が接続されこのコンデンサ２２の他端は
アースされており、抵抗２０とこのコンデンサ２
２により第二の平滑回路Ｅを構成している。ま
た、比較器１１、抵抗１９により構成される回路
部分を比較回路Ｆとする。

なお、出力端子２１は例えばマイコンからなる
処理回路２３に接続され、この処理回路２３に接
続される駆動回路２４によつて表示器２５を駆動
するようにしている。

以上が本実施例の構成であり、以下に動作を説
明する。

まず検出部Ａについて説明する。

検出部Ａは供給電圧（V₀とおく）によつてヒ
ートワイヤ６が加熱してバイメタル５を湾曲さ
せ、接点４，７の開閉によつて矩形波を出力する
ものであることは前にも述べたが、この検出部Ａ
の出力電圧は供給電圧V₀の多少の不安定な変化
に対しても、電圧V₀が安定状態で出力されるべ
き矩形波の実効値と同等の値を常に補正して出力
するよう構成された回路である。したがつて検出
部Ａはバイメタル５の開閉によつて生ずるデユー
テイ比（Ｄとおく）で表される油圧の情報に供給
電圧V₀を乗じた出力電圧DV₀を出力する。

次に検出部Ａからの出力電圧は抵抗９、コンデ
ンサ１２で構成される第一の平滑回路Ｂにより平
滑される。コンデンサ１２の正端側に生ずる直流
電圧の大きさ（V₁とする）はバツテリーの供給
電圧V₀と検出部Ａからの出力電圧の矩形波のデ
ユーテイ比Ｄとの積DV₀に比例する。

即ち、 V₁∝DV₀ なる関係式が成立する。

従つて比較回路Ｆの一入力端である比較器１１
の正入力端にはDV₀に比例した電圧が印加される
ことになる。

次に、コンデンサ１５は定電圧供給端子１３か
ら抵抗１４を通して充電され、クロツクパルス発
生器１８からのクロツクパルスによるトランジス
タ１７のONによつて抵抗１６、トランジスタ１
７のコレクタ、エミツタを通して放電される。従
つてこのコンデンサ１５両端にかかる電圧はコン
デンサを充放電したときの典型的な略三角波とな
り、この三角波で表されるコンデンサ１５の正端
の電圧が比較回路Ｆの他の入力端である比較器１
１の負入力端に印加される。ここでこの場合、比
較回路Ｆは比較器１１の負入力端に印加される電
圧が正入力端に印加される電圧以上になると、こ
の比較回路Ｆの出力端をアースするものである。
上記コンデンサ１５正端の電圧がトランジスタ１
７にクロツクパルスが入つてONすることにより
放電した後、再び充電を始めてからこの充電電圧
が比較器１１の正入力端に印加されている電圧と
等しくなるまでの時間Ｔは上記比較器１１の正入
力端に印加されている電圧によつて決まるもので
あり、コンデンサ１５正端の充電時の電圧波形が
直線であるとすれば時間Ｔは比較器１１の正入力
端に印加される電圧に比例し、従つて上記バツテ
リーの供給電圧V₀と検出部Ａの出力電圧波形の
デユーテイ比Ｄとの積に比例するから Ｔ∝DV₀ なる関係式が成立する。

ここで、クロツクパルス発生回路１８から出力
されるクロツクパルスの周期は、コンデンサ１５
正端の電圧が比較器１１の正入力端子に印加され
る電圧と等しくなるまでの時間Ｔよりも大きいこ
とが必要である。

比較回路Ｆの出力電圧は比較器１１の負入力端
に入力されるコンデンサ１５正端の三角波の一周
期のうち、この出力端がアースされない時間には
抵抗１９を通してバツテリーから供給される電圧
となり、アースされると零電位となるから矩形波
で表される。また、上記三角波発生回路の出力は
一定の電源電圧１３の下では常に同じ形状の三角
波で表される電圧を出力するから比較器１１の出
力端がアースされない時間は上記コンデンサ１５
正端電圧が充電を始めてから比較器１１の正入力
端に入力される電圧と等しくなるまでの時間Ｔに
等しい。すなわちこの時間Ｔは、第１の平滑回路
Ｂと常に一定電圧を出力する三角波発生回路Ｃと
の電圧比較を行つているものであるので変化する
平滑回路Ｂの出力電圧によつて決められるが、そ
れは検出部Ａが出力する出力電圧DV₀に比例した
ものである。したがつて比較器１１の出力電圧の
デユーテイ比も検出部Ａの出力電圧DV₀に比例し
て出力される。

さらに比較器１１の出力端は供給電圧V₀に接
続されているので、比較器１１がオンしている間
の比較回路Ｆの出力電圧は供給電圧V₀であり、
すなわち比較回路Ｆからは時間Ｔ×供給電圧V₀
の出力電圧（V₂とおく）が出力されることにな
る。ここで時間ＴはDV₀に比例したものであるか
ら結局比較回路Ｆの出力電圧V₂は V₂∝DV₀ ² が成立する。

すなわちV₂はｋを定数とおくと V₂＝kDV₀ ² とすることができる。

第２の平滑回路Ｅは比較回路Ｆの出力電圧V₂
を積分する回路であり、 ∫^t ₀V₂dtすなわち∫^t ₀kDV₀ ²dt を生成し、この第２の平滑回路Ｅによつて積分さ
れた値を表示器２５の駆動用信号として処理回路
２３、駆動回路２４へ出力する。

したがつて上記説明した各回路は、供給電圧
V₀の２乗に対応する電圧を比較回路Ｆの出力と
して取り出し、さらに第２の平滑回路Ｅによつて
その出力を積分するので、一般に言われている供
給電圧Ｖに対する実効値Veを求める式 の∫^t ₀V₂dtに相当するものとして ∫^t ₀kDV₀ ²dtを生成したものである。

すなわち上記回路を構成することで、処理回路
２３に出力される電圧は、供給電圧の実効値に対
応した値が出力されることになり、またこの実効
値の２乗に一対一対応した、表示器２５を検出部
Ａの検出値にリニアに反応させることのできる直
流電圧信号を得ることができる。

なお抵抗８と１９は説明を簡単にするため省い
たが、それぞれ供給電圧の分圧抵抗として用いら
れ平滑回路Ｂ、比較回路Ｆの入出力信号を調整す
る。また発熱によるヒートワイヤ６の有する抵抗
値の変動はわずかなものであり無視できる。ま
た、比較器１１の負入力端に印加される三角波電
圧の立ち上がりのほぼ直線で近似できる部分でこ
の負入力端に印加される電圧が正入力端に印加さ
れる電圧と等しくなるよう抵抗９、抵抗１０、抵
抗１４の抵抗値、コンデンサ１５の容量、定電圧
供給電源１３の端子電圧等により設定すれば、後
段の処理回路２３において上記三角波の立ち上が
りのほぼ直線で近似できる部分を直線として処理
することができ、より簡単な処理動作をする処理
回路で済むという利点がある。また、上記実施例
では、比較器１１はその正負入力端に印加される
電圧の大小関係によりこの比較器１１の出力端と
アースとを短絡・開放するものとしたが、第３図
に示すように、比較器１１の出力端にNPN型ト
ランジスタ２６のベースを接続し、このトランジ
スタ２６のコレクタに上記抵抗１９及び抵抗２０
を接続して比較回路Ｆの出力とし、このトランジ
スタ２６のエミツタをアースした構成として、比
較器１１はその正負入力端子にそれぞれ印加され
る電圧の大小関係によつてその出力を反転するも
のとしても、上記実施例と同様の効果を得ること
ができ、この比較器１１の入力に対する出力電圧
のHIGH、LOWの選び方によつて第一の平滑回
路Ｂ、三角波発生回路Ｃのどちらかを正入力端に
接続するかが決定される。また、このトランジス
タ２６はPNP型であつても検出部からの信号に
１対１で対応する信号を出力することは同様であ
る。

さらに、上記実施例においては本考案をエンジ
ン油圧計に適用した例について示したが、この他
同様にバイメタルを用いた水温計、燃料残量計等
にも本考案を適用できる。

以上述べたように、供給電圧V₀を、被測定事
象の状態の変化及び供給電圧V₀の変動によつて
変化するバイメタルの湾曲、復元動作に伴う接点
の開閉によつて決定されるデユーテイ比Ｄに乗じ
て出力電圧DV₀を得る検出部と、この検出部の出
力信号DV₀を平滑する第１の平滑回路と、所定の
三角波形で表される電圧を発生する三角波発生回
路と、第１の平滑回路と三角波発生回路との出力
電圧を比較する比較器を含み、この比較器の第１
平滑回路の出力DV₀に比例した出力に供給電圧
V₀を乗じてDV₀ ²に比例した電圧を出力する比較
回路と、比較回路の出力を積分する第２の平滑回
路とを有することを特徴とする検出信号変換回路
を用いたことにより、被測定対象の状態に応じた
実効値の２乗に対応した電圧を表示計器への出力
信号として取り入れることができるので、表示計
器は検出部の検出結果にリニアに反応させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバイメタルを用いた検出部の一例を示
す図、第２図は本考案の一実施例を示す図、第３
図は第２図の実施例に示した以外の比較回路の構
成を示す図である。 Ａ：検出部、Ｂ：第１の平滑回路、Ｃ：三角波
発生回路、Ｅ：第２の平滑回路、Ｆ：比較回路、
８，９，１０，１４，１６，１９，２０：抵抗、
１１，１１：比較器、１２，１５，２２：コンデ
ンサ、１３：定電圧供給端子、１７，２６：トラ
ンジスタ、１８：クロツクパルス発生回路、２
１：出力端子、２３：処理回路、２４：駆動回
路、２５：表示器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 供給電圧V₀を、被測定事象の状態の変化及び
   供給電圧V₀の変動によつて変化するバイメタル
   の湾曲、復元動作に伴う接点の開閉によつて決定
   されるデユーテイ比Ｄに乗じて出力電圧DV₀を得
   る検出部と、この検出部の出力信号DV₀を平滑す
   る第１の平滑回路と、所定の三角波形で表される
   電圧を発生する三角波発生回路と、第１の平滑回
   路と三角波発生回路との出力電圧を比較する比較
   器を含み、この比較器の第１平滑回路の出力DV₀
   に比例した出力に供給電圧V₀を乗じてDV₀ ²に比
   例した電圧を出力する比較回路と、比較回路の出
   力を積分する第２の平滑回路とを有することを特
   徴とする検出信号変換回路。