JPH0427828A - 検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は検出装置に関し、たとえば地震発生時に各需
要家へのガスの供給を停止するためにガス・メータに設
置される感震器を含む検出装置に関する。

従来技術とその問題点 日本は地震国であり毎日数多くの有感・無感の地震が起
っている。地震による二次災害を防ぐために、地震発生
時に感震器により地震を検知してガスを自動的に遮断す
るガス・メータが普及しつつある。従来ガス・メータ用
の感震器に内蔵される振動センサとしては水銀スイッチ
式のもの、鋼球とスイッチを組み合わせたものがあった
。、しかしこれら従来の振動センサはその出力がオン／
オフ式のため、加えられた信号が地震によるものか否か
の判定はオン／オフの回数による等、簡単なアルゴリズ
ムしか適用できず２判定率が低い、誤動作率が高いとい
う問題点があった。感震器の振動センサとしてアナログ
出力信号の得られる歪抵抗素子を用いると上記の問題点
を解決できるが。

歪抵抗素子は常時数ｍＡ程度の電流を流す必要があり、
ガス・メータ等に設置される感震器のような電池を電源
とする機器には適用できない。すなわち、電池を電源と
しかつ常時動作状態でなければならない検出装置は、な
によりもまず低消費電力であることが要求される。

発明の目的 この発明は低消費電力である検出装置を提供することを
目的とする。

この発明はまたアナログ・タイプの振動信号に基づく信
号処理が可能な振動検出装置を提供することを目的とす
る。

発明の構成１作用および効果 この発明による検出装置は、センサを含み、かつ常時電
源が供給されており、最初の検知でトリガ信号を出力す
るとともにセンサの検出波形信号を出力する検知および
起動手段、上記検知および起動手段から与えられる検出
波形信号を処理する信号処理手段、および上記検知およ
び起動手段から与えられるトリガ信号に応答して上記信
号処理手段へその動作電源の供給を開始する電源制御手
段を備えていることを特徴とする。

好ましくは、上記信号処理手段は検出波形信号が一定時
間以上にわたって入力しないときおよび所定の条件を満
たしていないとき（たとえば振動が地震によるものでな
いとき）に上記電源制御手段に電源オフ指令を与え、上
記電源制御手段はこの電源オフ指令に応答して上記信号
処理手段への電源供給を遮断する構成とする。

この発明によると、電力を大きく消費する信号処理手段
（マイクロプロセッサおよびその周辺回路など）への電
力の供給は常時は遮断されており、センサを検出しその
解析が必要なときのみ供給される。したがって、常時は
低消費電力にすることが可能な検知および起動手段のみ
を動作状態としておき、必要なときのみ信号処理手段を
動作させるようにしているので全体として低消費電力化
を図ることが可能である。

この発明を振動検出装置に適用した場合には。

センサとしてそれ自体低消費電力の静電容量型センサを
用いることができる。しかもこの振動センサには常時電
力が供給されているから、常時振動の有無を監視するこ
とが可能である。さらに、静電容量型振動センサは感度
、直線性とも良好で。

振動波形を忠実に測定できるので、信号処理手段による
このようなアナログ振動波形信号に基づく振動の解析が
可能となる。

実施例の説明 以下、この発明をガス・メータ用感展器に適用した実施
例について説明する。感震器は加速度センサの一種であ
り、振動が加えられ、その振動が地震によるものである
と判断したときに出力信号を発生する。

第１図は感震器の電気的構成を示すものである。

静電容量型振動センサ１１は発振回路１２の一部を構成
している。発振回路１２には常に動作電源が供給されて
いるので、この回路１２は常時振動（地Ｍ）を監視する
ことができる。発振回路１２をＣ−ＭＯＳで構成するこ
とにより、その消費電力を数μＷ程度とすることが可能
である。

振動センサ１１に振動が加わるとその静電容量か変化し
、これにより発振回路１２の発振状態（発振周波数等）
が変化する。発振回路１２は２つの機能をもっている。

その第１の機能は５発振状態の変化が生じたときに、そ
の最初の時点でトリガ信号を出力することである。たと
えばこの機能は１発振周波数の変化を検出する検波回路
と、検波回路の出力の立上りに応答して第一パルスを発
生する単安定マルチバイブレータ（ワンショット回路）
とにより達成できる。第２の機能は発振状態の変化を振
動波形に変換して振動信号として出力するものである。

この機能もまた検波回路等により実現される。静電容量
型振動センサを含む振動検知回路は、感度、直線性のよ
い振動波形を発生することができる。

発振回路１２から出力されるトリガ信号は電源スィッチ
１４に与えられ、このスイッチ１４をオンとする。これ
により、信号処理回路１３に動作電源の供給が開始され
る。信号処理回路１３はたとえばＣＰＵおよびその周辺
回路（メモリ、インターフェイス）から構成され、常時
は非動作状態にあり、電源スィッチ１４を通して動作電
力が供給されたときに動作を開始し、そのとき入力して
いる振動信号を解析（振動のフーリエ解析等）して、振
動センサ１１に加わっている振動が地震によるものか否
かを判定する。振動が地震によるものと判断した場合は
出力端子に地震検知信号を出す。振動が地震以外の原因
によるものと判断した場合は地震検知信号を出力せず、
一定時間経過後にタイマ出力を発生する。また、振動信
号の入力が停止して一定時間が経過したときにもタイマ
出力を発生する。このタイマ出力は電源スィッチ１４に
与えられ、これにより電源スィッチ１４はオフするので
。

信号処理回路１３への電力の供給が停止する。信号処理
回路１３は再び非動作状態となる。

第２図に示すように、振動が加わり信号処理回路１３が
動作しているときの消費電力は周辺回路を含めて数１０
ｍＷ必要である。これに対して、振動センサ１１を含む
発振回路１２のみが動作状態にあり信号処理回路１３が
非動作状態にあるときには（これをスタンバイ状態とい
う）消費電力は上述のように数μＷ程度に抑えることが
できる。通常のガス・メータの使用環境においては信号
処理回路１３が動作している時間は全体から見ればごく
わずかであり、大半がスタンバイ状態と考えられる。そ
の結果、平均消費電力はスタンバイ状態と同じ程度のレ
ベルとなる。この感震器を１０年間動作させたとしても
その消費電力は０．５ＷＨ程度であり。

電池を電源とするガス・メータ用感震器として使用可能
であることがわかる。

第３図および第４図は静電容量型振動センサ１１の構成
例を示している。

この振動センサ１１は、ガラス基板２０とＳｉウェハ３
０とガラス・カバー４０とから構成されている。

ガラス基板２０の上面には静電容量用電極２１が形成さ
れ、リード線２３に接続されている。Ｓｉウェハ３０は
異方性エツチングにより、振動体３２がその枠体から間
隔を離して形成され、この振動体３２は細い腕３２ａを
介して枠体に結合している。振動体３２の下面にも静電
容量用電極３Ｉが形成され、この電極３１はリード線３
３に接続されている。リード線２３と３３は発振回路１
２に接続される。ガラス・カバー４０は防塵と過度の加
速度に対する振動体３２の破損防止の役割をもつもので
、スペーサ４１を介してＳｉウェハ３０に接合している
。Ｓｉウェハ３０はガラス基板２０に接合されている。

この振動センサに矢印方向（上下方向）の振動／加速度
が加わると振動体３２が矢印方向に変位し、静電容量電
極２１．３１間の距離が変化し、その結果静電容量が変
化する。静電容量Ｃは、電極２１と３１の対向する部分
の面積をＳ、電極間距離をｄ、空気の誘電率をεとする
と。

Ｃ−εｓ　／　ｄ で表わされる。静電容量の変化を検知することで、電極
間距離ｄの変化および振動／加速度を検出することが可
能となる。

この振動センサはＳｉ半導体プロセスを適用して作製で
きるので、その寸法を数ミリ以下とすることができ１機
器の小型化の要求に充分対応できるものとなる。

また、上記実施例ではトリガ信号発生用の静電容量セン
サと解析のための振動信号発生用の静電容量センサを兼
用しているので、装置の小型化がはかれる。もちろん、
これらのセンサを別個のものとすることができるのはい
うまでもない。さらに、トリガ発生用素子としては、加
速度センサのみならず、圧力を検出する素子であっても
よく。

変位を検出してトリガ発生することも可能である。

この発明の実施例として、ガス・メータ用感Ｈ器につい
て述べたが、この発明は圧力検出装置。

流量検出装置等、感震器以外の検出装置群にもそのまま
適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は感震器の電気的構成を示すブロック図、１５１
２図はその消費電力の時間変化の一例を示すグラフであ
る。 第３図および第４図は振動センサの例を示すもので、第
３図は分解斜視図、第４図は断面図である。 １１・・・静電容量型振動センサ。 １２・・・発振回路。 １３・・・信号処理回路。 １４・・・電源スィッチ。 以 上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）センサを含み、かつ常時電源が供給されており、
   最初の検知でトリガ信号を出力するとともにセンサの検
   出波形信号を出力する検知および起動手段、 上記検知および起動手段から与えられる検出波形信号を
   処理する信号処理手段、および 上記検知および起動手段から与えられるトリガ信号に応
   答して上記信号処理手段へその動作電源の供給を開始す
   る電源制御手段、 を備えた検出装置。
2. （２）上記信号処理手段は検出波形信号が一定時間以上
   にわたって入力しないときおよび所定の条件を満たして
   いないときに上記電源制御手段に電源オフ指令を与え、
   上記電源制御手段はこの電源オフ指令に応答して上記信
   号処理手段への電源供給を遮断する請求項（１）に記載
   の検出装置。
3. （３）上記センサが静電容量型振動センサであり、上記
   検出波形信号が検出振動信号であり、地震を含む振動を
   検知する請求項（１）に記載の検出装置。