JPH04346041A - Piezoelectric load sensor and applied device and circuit thereof - Google Patents
Piezoelectric load sensor and applied device and circuit thereofInfo
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- JPH04346041A JPH04346041A JP14650591A JP14650591A JPH04346041A JP H04346041 A JPH04346041 A JP H04346041A JP 14650591 A JP14650591 A JP 14650591A JP 14650591 A JP14650591 A JP 14650591A JP H04346041 A JPH04346041 A JP H04346041A
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は、圧電式荷重センサと
これを用いた装置および回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric load sensor and a device and circuit using the same.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、この種のセンサとしてはロードセ
ルや歪ゲージを貼り付けて使用するものが多いが、ロー
ドセルは使い勝手に問題があり、またいずれのものもブ
リッジ回路を用いたりしなければならず、測定回路が複
雑で高価になるという問題がある。さらに、歪ゲージは
貼り付け作業に熟練が必要で長期の信頼性を確保するの
が難しいという問題もある。そこで、図１１に示すよう
な圧電式荷重センサが提案されている。同図において、
４１は圧電エレメント、４２は並列コンデンサ、４３は
放電抵抗、４４は電荷−電圧変換回路（図示なし）を持
つアンプである。すなわち、圧電エレメント４１からの
出力をアンプ４４に導くに当たり、圧電エレメント出力
を低減するためのコンデンサ４２が用いられる。これは
、アンプ４４の電源電圧よりも高い電圧を入れるとアン
プが壊れるため、コンデンサ４２を並列に挿入して低電
圧化をはかるものである。また、放電抵抗４２も設けら
れるが、これは無負荷状態で出力をゼロにするために、
圧電エレメント４１の残留電荷を放電させるためのもの
である。[Prior Art] Conventionally, many of these types of sensors have been used with load cells or strain gauges attached, but load cells have problems in usability, and all of them require the use of bridge circuits. First, there is a problem that the measurement circuit is complicated and expensive. Furthermore, there is a problem in that strain gauges require skill to attach and that it is difficult to ensure long-term reliability. Therefore, a piezoelectric load sensor as shown in FIG. 11 has been proposed. In the same figure,
41 is a piezoelectric element, 42 is a parallel capacitor, 43 is a discharge resistor, and 44 is an amplifier having a charge-voltage conversion circuit (not shown). That is, when guiding the output from the piezoelectric element 41 to the amplifier 44, a capacitor 42 is used to reduce the piezoelectric element output. This is because if a voltage higher than the power supply voltage of the amplifier 44 is applied, the amplifier will be damaged, so a capacitor 42 is inserted in parallel to lower the voltage. A discharge resistor 42 is also provided, which is used to set the output to zero in a no-load state.
This is for discharging the residual charge of the piezoelectric element 41.
【０００３】0003
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のも
のは出力を低減するための外部コンデンサが必要になる
だけでなく、放電回路のためアンプ４４の出力波形は図
１１に符号４５を付して示すようにピークを持つものと
なり、その結果、ピークホールド機能を持つ測定器が必
要となり、主として衝撃荷重の測定にしか向かないとい
う問題がある。したがって、この発明の課題は主として
コンデンサや放電抵抗を不要にし、荷重の測定一般に適
用可能な圧電式荷重センサとその応用装置および回路を
提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional device not only requires an external capacitor to reduce the output, but also has a discharge circuit, so the output waveform of the amplifier 44 is As a result, a measuring device with a peak hold function is required, and it is mainly suitable only for measuring impact loads. Therefore, the main object of the present invention is to provide a piezoelectric load sensor and its application device and circuit that can be applied to general load measurement without the need for a capacitor or discharge resistor.
【０００４】0004
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第１の発明では、３枚の圧電エレメントのうち
の１枚と残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるよう
に積層し、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚の
うちのいずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続
することを特徴としている。また、第２の発明では、３
枚の圧電エレメントのうちの１枚と残る２枚の分極方向
が互いに逆向きになるように積層し、かつ前記１枚の圧
電エレメントと残る２枚のうちのいずれかの電荷が互い
に打ち消し合うように接続され、かつ容器内に収容され
てバネおよび受圧片を介して荷重を印加される圧電式荷
重センサにおいて、前記受圧片を段付構造とし、この受
圧片とバネとの空間部に電荷−電圧変換回路を含む増幅
回路を内蔵することを特徴としている。第３の発明では
、３枚の圧電エレメントのうちの１枚と残る２枚の分極
方向が互いに逆向きになるように積層し、かつ前記１枚
の圧電エレメントと残る２枚のうちのいずれかの電荷が
互いに打ち消し合うように接続された圧電式荷重センサ
に対しその電荷放電用のリセットスイッチを設け、荷重
がゼロのときリセット可能にすることを特徴としている
。また、第４の発明では、３枚の圧電エレメントのうち
の１枚と残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるよう
に積層し、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚の
うちのいずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続
された圧電式荷重センサに対しその電荷放電用のリセッ
トスイッチとその出力を検出する検出手段とを設け、前
記圧電式荷重センサの出力がマイナスになったとき前記
リセットスイッチを動作させて自動リセットを可能にす
ることを特徴としている。第５の発明では、３枚の圧電
エレメントのうちの１枚と残る２枚の分極方向が互いに
逆向きになるように積層し、かつ前記１枚の圧電エレメ
ントと残る２枚のうちのいずれかの電荷が互いに打ち消
し合うように接続された圧電式荷重センサと積層形圧電
素子とを容器内に収容し、この積層形圧電素子に駆動負
荷と電圧指令とを与えて駆動することを特徴としている
。さらに、第６の発明では、３枚の圧電エレメントのう
ちの１枚と残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるよ
うに積層し、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚
のうちのいずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接
続された圧電式荷重センサと積層形圧電素子とからなり
、駆動負荷と電圧指令とを与えられて動作するリニアア
クチュエータ回路において、前記圧電式荷重センサにて
駆動負荷を検出しそれに対応する電圧を前記電圧指令に
加えて制御することにより、一定のストロークを確保す
ることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve such problems, in the first invention, one of the three piezoelectric elements and the remaining two are laminated so that the polarization directions are opposite to each other. The piezoelectric element is characterized in that the piezoelectric element is connected so that the electric charges of the one piezoelectric element and one of the remaining two elements cancel each other out. Moreover, in the second invention, 3
The piezoelectric elements are stacked so that the polarization directions of one of the piezoelectric elements and the remaining two are opposite to each other, and the electric charges of the one piezoelectric element and one of the remaining two elements cancel each other out. In a piezoelectric load sensor that is connected to a container, is housed in a container, and applies a load via a spring and a pressure receiving piece, the pressure receiving piece has a stepped structure, and an electric charge is generated in a space between the pressure receiving piece and the spring. It features a built-in amplifier circuit that includes a voltage conversion circuit. In the third invention, one of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and one of the one piezoelectric element and the remaining two The present invention is characterized in that a reset switch for discharging the charge is provided to the piezoelectric load sensor connected so that the charges thereof cancel each other out, so that the load can be reset when the load is zero. Further, in the fourth invention, one of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other. A reset switch for discharging the charge and a detection means for detecting the output thereof are provided for the piezoelectric load sensor connected so that the charges thereof cancel each other, and the output of the piezoelectric load sensor becomes negative. The present invention is characterized in that the reset switch is operated to enable automatic reset. In the fifth invention, one of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and one of the one piezoelectric element and one of the remaining two A piezoelectric load sensor and a laminated piezoelectric element are housed in a container, and the laminated piezoelectric element is driven by applying a driving load and a voltage command to the laminated piezoelectric element. . Furthermore, in the sixth invention, one of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and the remaining two In a linear actuator circuit that is composed of a piezoelectric load sensor and a laminated piezoelectric element that are connected so that charges of either of them cancel each other out, the linear actuator circuit operates in response to a driving load and a voltage command. It is characterized in that a constant stroke is ensured by detecting the drive load and controlling the voltage corresponding to the drive load by adding it to the voltage command.
【０００５】[0005]
【作用】３枚の圧電エレメントの各々の分極方向と結線
に工夫をすることにより、出力を低減し外部コンデンサ
を不要にする。また、荷重やセンサ出力がゼロのときそ
れぞれリセットできるようにして残留電荷による影響を
除去し、精度の高い測定を可能とする。また、別の積層
形圧電素子とともに用いることにより簡単な構造のリニ
アアクチュエータを提供し、さらにはこれを用いて荷重
の如何にかかわらず常に一定のストロークを確保し得る
リニアアクチュエータ回路を提供する。[Operation] By devising the polarization direction and connection of each of the three piezoelectric elements, the output is reduced and an external capacitor is not required. In addition, it is possible to reset each load and sensor output when they are zero, thereby eliminating the influence of residual charge and enabling highly accurate measurement. Furthermore, by using the present invention together with another laminated piezoelectric element, a linear actuator with a simple structure is provided, and furthermore, by using this, a linear actuator circuit that can always ensure a constant stroke regardless of the load is provided.
【０００６】[0006]
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す断面図、図２
はその上面図である。これらの図において、１は圧電式
荷重センサ、２Ａ〜２Ｃは圧電エレメント、３Ａ，３Ｂ
は非発電材、４は積層電極、５は絶縁樹脂、６は金属箔
、７は導電接着材、８は封止樹脂、９は半田部、１０，
１０Ａ〜１０Ｄはリード線、１１は面取り部、１２は電
極接続面をそれぞれ示す。すなわち、この発明による圧
電式荷重センサ１は、３枚の圧電エレメント２Ａ〜２Ｃ
を非発電材３Ａ，３Ｂにより挟み付けて構成され、その
各々は導電性の積層電極４で接合されている。電極層の
端面は交互に溝加工が施されて絶縁樹脂５が充填され、
反対側には金属箔６，導電接着材７および半田部９を介
してリード線１０Ａ〜１０Ｄが接続されている。ここで
、圧電エレメント２Ａ〜２Ｃは互いに分極処理が施され
、ここでは例えば矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示すように圧電エレ
メント２Ａの分極方向に対し、圧電エレメント２Ｂ，２
Ｃの分極方向が逆になるようにしているが、これに限ら
ず或る１枚の圧電エレメントに対し残る２枚の圧電エレ
メントを逆向きとすれば充分である。また、圧電エレメ
ント２Ａ〜２Ｃの厚みをそれぞれｔ１〜ｔ３とするとき
、
ｔ１＝ｔ３，ｔ１≦ｔ２
となるように寸法を決める。これは、図１の圧電エレメ
ント２Ａと２Ｃの発生電荷が互いにキャンセルされるよ
うにリード線を接続すると、その等価回路は図３のよう
になり、圧電エレメント２Ｂの出力が支配的になるので
、その厚みｔ２を厚くすることにより発生電圧を低くす
るためである（発生電圧は厚みに反比例する）。つまり
、圧電エレメントは一種のコンデンサと見做すことがで
きるので、これらの分極の方向と結線を工夫することに
より出力を低減し、コンデンサを不要にするものである
。[Embodiment] Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of this invention, Fig. 2
is a top view thereof. In these figures, 1 is a piezoelectric load sensor, 2A to 2C are piezoelectric elements, 3A, 3B
is a non-power generation material, 4 is a laminated electrode, 5 is an insulating resin, 6 is a metal foil, 7 is a conductive adhesive, 8 is a sealing resin, 9 is a solder part, 10,
10A to 10D are lead wires, 11 is a chamfered portion, and 12 is an electrode connection surface. That is, the piezoelectric load sensor 1 according to the present invention includes three piezoelectric elements 2A to 2C.
are sandwiched between non-power generation materials 3A and 3B, each of which is joined by a conductive laminated electrode 4. The end faces of the electrode layers are alternately grooved and filled with insulating resin 5.
Lead wires 10A to 10D are connected to the opposite side via metal foil 6, conductive adhesive 7, and solder portion 9. Here, the piezoelectric elements 2A to 2C are polarized to each other, and here, for example, as shown by arrows X, Y, and Z, the piezoelectric elements 2B and 2
Although the direction of polarization of C is made to be opposite, the present invention is not limited to this, and it is sufficient to make the remaining two piezoelectric elements opposite to one piezoelectric element. Further, when the thicknesses of the piezoelectric elements 2A to 2C are respectively t1 to t3, the dimensions are determined so that t1=t3 and t1≦t2. This is because if the lead wires are connected so that the charges generated by the piezoelectric elements 2A and 2C in FIG. 1 cancel each other out, the equivalent circuit becomes as shown in FIG. 3, and the output of the piezoelectric element 2B becomes dominant. This is to reduce the generated voltage by increasing the thickness t2 (the generated voltage is inversely proportional to the thickness). In other words, since the piezoelectric element can be regarded as a type of capacitor, by devising the direction of polarization and connection of these elements, the output can be reduced and the capacitor becomes unnecessary.
【０００７】図４に応用回路の実施例を示し、図５に圧
電式荷重センサの特性を示す。図５は、圧電式荷重セン
サの残留電荷をリセットしないで３回の荷重増減を行な
った場合の結果を示し、使用回数が増すにつれてマイナ
スの電荷が蓄積され、出力が徐々にマイナス側に移動す
ることを示している。そこで、図４に示すように圧電式
荷重センサの出力を検出する出力検出器（例えば比較器
）１３を設け、これにより出力がマイナスになったこと
を検出したら、リセットスイッチ１４を閉じることによ
り残留電荷をリセットするようにする。また、圧電式荷
重センサに対する荷重がゼロのときに出力があるのは不
都合なので、このときにもリセットスイッチ１４を閉じ
てリセットできるようにしておくようにする。FIG. 4 shows an example of an applied circuit, and FIG. 5 shows the characteristics of a piezoelectric load sensor. Figure 5 shows the results when the load is increased and decreased three times without resetting the residual charge of the piezoelectric load sensor.As the number of uses increases, negative charges accumulate and the output gradually shifts to the negative side. It is shown that. Therefore, as shown in FIG. 4, an output detector (for example, a comparator) 13 is provided to detect the output of the piezoelectric load sensor, and when it is detected that the output has become negative, the reset switch 14 is closed. Make sure to reset the charge. Furthermore, since it is inconvenient that there is an output when the load on the piezoelectric load sensor is zero, the reset switch 14 is closed to enable reset at this time as well.
【０００８】図６は従来のロードセルと同じく圧電式荷
重センサをケースに内蔵した実施例を示す断面図である
。同図において、１６は球面１７を持つ受圧片、１８は
カバー、１９はフタ、２０はバネ、２１はネジ、２２は
リード線、１は圧電式荷重センサである。これは、圧電
式荷重センサ１に常に圧縮力が発生するようバネ２０で
押さえておき、受圧片１６に外力が作用して圧電式荷重
センサ１が圧縮されたときに発生する電荷を、外部に接
続した電荷−電圧変換回路付きアンプで電圧に変換する
ことにより、荷重を測定可能とするものである。図７は
図６の変形例を示すもので、受圧片１６に段付部２６を
形成してカバー１８との間に空間部を作り、ここに電荷
−電圧変換回路を含むアンプとなるＩＣチップ２４を内
蔵させるようにしたものである。なお、２３はプリント
板、２５は封止樹脂、２７はリード線を示し、その他は
図６と同様である。こうすることにより、電荷−電圧変
換回路を含むアンプを外部に設ける必要をなくし、小型
化を図ることができる。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment in which a piezoelectric load sensor is built into a case like a conventional load cell. In the figure, 16 is a pressure receiving piece having a spherical surface 17, 18 is a cover, 19 is a lid, 20 is a spring, 21 is a screw, 22 is a lead wire, and 1 is a piezoelectric load sensor. This is done by pressing the piezoelectric load sensor 1 with a spring 20 so that a compressive force is always generated, and transferring the electric charge generated when the piezoelectric load sensor 1 is compressed by an external force acting on the pressure receiving piece 16 to the outside. The load can be measured by converting it into voltage using a connected amplifier with a charge-voltage conversion circuit. FIG. 7 shows a modification of FIG. 6, in which a stepped portion 26 is formed on the pressure receiving piece 16 to create a space between it and the cover 18, and an IC chip serving as an amplifier including a charge-voltage conversion circuit is formed in this space. 24 is built-in. Note that 23 is a printed board, 25 is a sealing resin, 27 is a lead wire, and the other parts are the same as those in FIG. By doing so, there is no need to provide an amplifier including a charge-voltage conversion circuit externally, and miniaturization can be achieved.
【０００９】図８にリニアアクチュエータの例を示す。
これは、ケース３０の中に圧電式荷重センサ１の他に積
層形圧電素子３２を収容し、この積層形圧電素子３２に
リード線３３を介して電圧を印加すれば変位が生じるの
で、この変位に応じて発生する電荷を圧電式荷重センサ
１により検出するもので、変位を検出して位置制御等を
行なう場合に用いられる。なお、符号２８は負荷が作用
する可動片、２９はガイド、３１は予圧バネ、３４はリ
ード線を示す。つまり、従来は積層形圧電素子３２をケ
ースに収容して変位を測定する場合、測定のための回路
または装置を外部に設けるようにしていたため構造が複
雑となっていたが、この発明では圧電式荷重センサを用
いることにより、簡単な構造で容易に変位の測定を可能
とするものである。FIG. 8 shows an example of a linear actuator. This is because a laminated piezoelectric element 32 is housed in the case 30 in addition to the piezoelectric load sensor 1, and displacement occurs when a voltage is applied to the laminated piezoelectric element 32 via the lead wire 33. The piezoelectric load sensor 1 detects the electric charge generated in response to the displacement, and is used when detecting displacement and performing position control. The reference numeral 28 indicates a movable piece to which a load is applied, 29 a guide, 31 a preload spring, and 34 a lead wire. In other words, in the past, when measuring displacement by housing the laminated piezoelectric element 32 in a case, the structure was complicated because a circuit or device for measurement was provided outside, but in this invention, the piezoelectric By using a load sensor, displacement can be easily measured with a simple structure.
【００１０】図９にリニアアクチュエータ応用回路の１
例を示す。同図において、３５はコントローラ、３６は
直流電源、３７は可逆チョッパ回路、３８はアンプ、３
９は電荷−電圧変換回路を示す。これは、直流電源３６
から電圧を供給される可逆チョッパ回路３７の出力電圧
をコントローラ３５により制御して、その電圧指令どお
りの変位を得るようにするものである。このとき、可動
片２８を介して作用する負荷がなければ電圧指令どおり
の変位が得られることになるが、負荷がある場合は電圧
指令どおりの変位が得られないことになる。そこで、圧
電式荷重センサ１の電荷を電荷−電圧変換回路３９を介
して検出し、さらにアンプ３８を経て負荷に応じた量の
電圧を電圧指令に加算してやることにより、常に一定の
変位（ストローク）を確保するようにしたものである。FIG. 9 shows one of the linear actuator application circuits.
Give an example. In the figure, 35 is a controller, 36 is a DC power supply, 37 is a reversible chopper circuit, 38 is an amplifier, 3
9 indicates a charge-voltage conversion circuit. This is the DC power supply 36
The controller 35 controls the output voltage of the reversible chopper circuit 37 supplied with voltage from the controller 35 to obtain displacement according to the voltage command. At this time, if there is no load acting through the movable piece 28, the displacement as per the voltage command will be obtained, but if there is a load, the displacement as per the voltage command will not be obtained. Therefore, by detecting the charge of the piezoelectric load sensor 1 via the charge-voltage conversion circuit 39, and then adding an amount of voltage according to the load to the voltage command via the amplifier 38, the displacement (stroke) is always constant. It is designed to ensure that
【００１１】図１０はその動作を説明するための説明図
で、同図（イ）は電圧対変位、同図（ロ）は変位対負荷
、同図（ハ）は負荷対補正電圧、同図（ニ）は負荷対電
圧の関係をそれぞれ示している。すなわち、同図（イ）
の関係からは印加電圧を大きくすれば変位も大きくなる
ことが分かり、同図（ロ）の関係からは負荷が大きくな
れば変位は小さくなることが分かり、同図（ニ）の関係
からは負荷が大きくなれば印加電圧を大きくしなければ
ならないことが分かる。したがって、一定の変位を得る
ための補正電圧は同図（ハ）に補正電圧１として示すよ
うに低負荷のときは小さく、高負荷のときは補正電圧２
として示すように大きくなる。なお、電圧対変位特性は
ヒステリシスを持つので、ここではストロークを増加さ
せる場合のみ使用する、つまり、同図（イ）の実線の部
分のみを使用して破線の部分は使用しないこととする。
また、このときも荷重ゼロで残留電荷を必ず放電して使
用することが必要で、こうすることによってほぼ直線（
リニア）の出力特性を得ることができる。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation, in which (a) shows voltage vs. displacement, (b) shows displacement vs. load, and (c) shows load vs. correction voltage. (d) shows the relationship between load and voltage. In other words, the same figure (a)
From the relationship in the same figure, it can be seen that as the applied voltage increases, the displacement increases.From the relationship in the same figure (b), it can be seen that the displacement decreases as the load increases, and from the relationship in the same figure (d), it can be seen that the displacement increases as the applied voltage increases. It can be seen that if the value increases, the applied voltage must be increased. Therefore, the correction voltage to obtain a constant displacement is small when the load is low, as shown as correction voltage 1 in the same figure (c), and correction voltage 2 is small when the load is high.
It becomes larger as shown in . Note that since the voltage vs. displacement characteristic has hysteresis, it will be used here only when increasing the stroke, that is, only the solid line part in Figure (A) will be used, and the broken line part will not be used. Also, in this case, it is necessary to discharge the residual charge with zero load before use.
linear) output characteristics can be obtained.
【００１２】0012
【発明の効果】この発明によれば、３枚の圧電エレメン
トの各々の分極方向と結線に工夫をすることにより出力
を低減し外部コンデンサを不要にすることができる。ま
た、荷重やセンサ出力がゼロのときリセットするように
したので、残留電荷による影響を除去することができ、
精度の高い測定が可能となる。また、別の積層形圧電素
子とともに用いることにより簡単な構成のリニアアクチ
ュエータを得ることができ、さらにはこれを回路に組み
込むことにより負荷に関係なくストロークを一定にする
制御が可能となる、などの利点が得られる。According to the present invention, by devising the polarization direction and connection of each of the three piezoelectric elements, it is possible to reduce the output and eliminate the need for an external capacitor. In addition, since it is reset when the load or sensor output is zero, the influence of residual electric charge can be removed.
Highly accurate measurement becomes possible. In addition, by using it with another laminated piezoelectric element, a linear actuator with a simple configuration can be obtained, and by incorporating this into a circuit, it is possible to control the stroke to be constant regardless of the load. Benefits can be obtained.
【図１】この発明の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the invention.
【図２】図１の上面図である。FIG. 2 is a top view of FIG. 1;
【図３】図１の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1;
【図４】図１の応用例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an application example of FIG. 1;
【図５】圧電式荷重センサの圧縮荷重と発生電荷の関係
を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between compressive load and generated charge of a piezoelectric load sensor.
【図６】この発明による圧電式荷重センサをケースに内
蔵した実施例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment in which a piezoelectric load sensor according to the present invention is built into a case.
【図７】図６の変形例を示す断面図である。7 is a sectional view showing a modification of FIG. 6. FIG.
【図８】リニアアクチュエータの実施例を示す断面図で
ある。FIG. 8 is a sectional view showing an example of a linear actuator.
【図９】リニアアクチュエータの適用例を示すブロック
図である。FIG. 9 is a block diagram showing an example of application of a linear actuator.
【図１０】図９の動作を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of FIG. 9;
【図１１】圧電式荷重センサの従来例を説明するための
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a conventional example of a piezoelectric load sensor.
１ 圧電式荷重センサ ４ 積層電極 ５ 絶縁樹脂 ６ 金属箔 ７ 導電接着材 ８ 封止樹脂 ９ 半田部 ２Ａ 圧電エレメント ２Ｂ 圧電エレメント ２Ｃ 圧電エレメント ３Ａ 非発電材 ３Ｂ 非発電材 １０ リード線 １１ 面取り部 １２ 電極接続面 １３ 出力検出器 １４ リセットスイッチ １５ アンプ １６ 受圧片 １７ 球面 １８ カバー １９ フタ ２０ バネ ２１ ネジ ２２ リード線 ２３ プリント板 ２４ ＩＣチップ ２５ 封止樹脂 ２６ 段付部 ２７ リード線 ２８ 可動片 ２９ ガイド ３０ ケース ３１ 予圧バネ ３２ 積層形圧電素子 ３３ リード線 ３４ リード線 ３５ コントローラ ３６ 直流電源 ３７ 可逆チョッパ ３８ アンプ ３９ 電荷−電圧変換回路 1 Piezoelectric load sensor 4 Laminated electrode 5 Insulating resin 6 Metal foil 7 Conductive adhesive 8 Sealing resin 9 Solder part 2A piezoelectric element 2B Piezoelectric element 2C piezoelectric element 3A Non-power generation material 3B Non-power generation material 10 Lead wire 11 Chamfered part 12 Electrode connection surface 13 Output detector 14 Reset switch 15 Amplifier 16 Pressure receiving piece 17 Spherical surface 18 Cover 19 Lid 20 Spring 21 Screw 22 Lead wire 23 Printed board 24 IC chip 25 Sealing resin 26 Stepped part 27 Lead wire 28 Movable piece 29 Guide 30 cases 31 Preload spring 32 Laminated piezoelectric element 33 Lead wire 34 Lead wire 35 Controller 36 DC power supply 37 Reversible chopper 38 Amplifier 39 Charge-voltage conversion circuit
Claims (6)
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続すること
を特徴とする圧電式荷重センサ。1. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two A piezoelectric load sensor characterized by connections so that electric charges cancel each other out.
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続され、か
つ容器内に収容されてバネおよび受圧片を介して荷重を
印加される圧電式荷重センサにおいて、前記受圧片を段
付構造とし、この受圧片とバネとの空間部に電荷−電圧
変換回路を含む増幅回路を内蔵したことを特徴とする圧
電式荷重センサ。2. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two In a piezoelectric load sensor that is connected so that electric charges cancel each other out, is housed in a container, and is applied with a load via a spring and a pressure receiving piece, the pressure receiving piece has a stepped structure, and the pressure receiving piece and the spring are connected together. A piezoelectric load sensor characterized by having an amplifier circuit including a charge-voltage conversion circuit built-in in a space.
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続された圧
電式荷重センサに対しその電荷放電用のリセットスイッ
チを設け、荷重がゼロのときリセット可能にしてなるこ
とを特徴とする圧電式荷重センサ用リセット回路。3. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two A reset circuit for a piezoelectric load sensor, characterized in that a reset switch for discharging the charge is provided for the piezoelectric load sensor connected so that the charges cancel each other out, so that the reset switch can be reset when the load is zero.
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続された圧
電式荷重センサに対しその電荷放電用のリセットスイッ
チとその出力を検出する検出手段とを設け、前記圧電式
荷重センサの出力がマイナスになったとき前記リセット
スイッチを動作させて自動リセットを可能にしてなるこ
とを特徴とする圧電式荷重センサ用リセット回路。4. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two A reset switch for discharging the charge and a detection means for detecting the output of the piezoelectric load sensor connected so that the charges cancel each other out are provided, and when the output of the piezoelectric load sensor becomes negative, the reset is performed. A reset circuit for a piezoelectric load sensor, characterized in that automatic reset is possible by operating a switch.
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続された圧
電式荷重センサと積層形圧電素子とを容器内に収容し、
この積層形圧電素子に駆動負荷と電圧指令とを与えて駆
動することを特徴とするリニアアクチュエータ。5. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two A piezoelectric load sensor and a laminated piezoelectric element are housed in a container, and the piezoelectric load sensor and the laminated piezoelectric element are connected so that electric charges cancel each other out.
A linear actuator characterized in that the laminated piezoelectric element is driven by applying a drive load and a voltage command.
残る２枚の分極方向が互いに逆向きになるように積層し
、かつ前記１枚の圧電エレメントと残る２枚のうちのい
ずれかの電荷が互いに打ち消し合うように接続された圧
電式荷重センサと積層形圧電素子とからなり、駆動負荷
と電圧指令とを与えられて動作するリニアアクチュエー
タ回路において、前記圧電式荷重センサにて駆動負荷を
検出しそれに対応する電圧を前記電圧指令に加えて制御
することにより、一定のストロークを確保することを特
徴とするリニアアクチュエータ回路。6. One of the three piezoelectric elements and the remaining two are stacked so that the polarization directions are opposite to each other, and the one piezoelectric element and any of the remaining two In a linear actuator circuit that is composed of a piezoelectric load sensor and a laminated piezoelectric element that are connected so that electric charges cancel each other out, and that operates in response to a driving load and a voltage command, the piezoelectric load sensor controls the driving load. A linear actuator circuit characterized in that a constant stroke is ensured by detecting and controlling a voltage corresponding to the detected voltage by adding it to the voltage command.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14650591A JPH04346041A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Piezoelectric load sensor and applied device and circuit thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14650591A JPH04346041A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Piezoelectric load sensor and applied device and circuit thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04346041A true JPH04346041A (en) | 1992-12-01 |
Family
ID=15409151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14650591A Pending JPH04346041A (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Piezoelectric load sensor and applied device and circuit thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04346041A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7548012B2 (en) * | 2003-09-17 | 2009-06-16 | Kistler Holding, Ag | Multi-layer piezoelectric measuring element, and pressure sensor or force sensor comprising such a measuring element |
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- 1991-05-23 JP JP14650591A patent/JPH04346041A/en active Pending
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|---|---|---|---|
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