JPH0483136A - 感圧回路 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用パワーウィンドウ装置などにおける
異物の挟み込みを検出する装置に用いて好適な感圧回路
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、加えられる圧力に応じて抵抗値が変化する感
圧センサの抵抗値の変化を検出することにより圧力を検
出するようにした感圧回路において、感圧センサを第１
の演算増幅器の反転入力端子に接続するとともに、上記
第１の演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に負
帰還抵抗を接続し、さらに上記第１の演算増幅器の非反
転入力端子に充放電電圧を供給する充放電部を接続し、
この充放電部と上記第１の演算増幅器の出力端子とをそ
れぞれ出力端子と反転入力端子とに接続されるとともに
非反転入力端子に基準電圧発生部を接続される第２の演
算増幅器を備えることによって、温度変化・経年変化に
よる感圧センサの抵抗値の変化に対して影響を受けない
ようにしたものである。

〔従来の技術〕

モータ駆動により移動体を移動させるようにした自動車
用パワーウィンドウ装置などでは、窓ガラスなどの移動
体により異物が挟み込まれたときにモータの駆動を停止
させるために、異物の挟み込み検出を行なっている。こ
のような異物の挾み込み検出のために、感圧型導電コム
や感圧型導電塗料を用いた感圧センサによって、異物に
加えられる圧力が検出される。

このような感圧型導電ゴムや感圧型導電塗料を用いた感
圧センサの電気的特性は、加えられる圧力Ｐに対応した
抵抗値をＲ３としたとき、一般に、圧力Ｐが大きくなる
にしたがって抵抗値Ｒ３が減少し、通常、Ｎを正の定数
とすると、 Ｒ，ＣＣＰ　−’−−−−−−−−−−（１）で表わさ
れる。そして、上記（１）式の特性を図に表わすと、圧
力Ｐに対する抵抗値Ｒ５の変化は、第４図に示すような
曲線となる。なお、第４図において、横軸は圧力Ｐであ
り、縦軸は抵抗値Ｒ５である。

この場合、第４図の圧力−抵抗値特性から分かるように
、圧力Ｐが大きくなるにしたがって、抵抗値Ｒ５の変化
率が小さくなる。すなわち、圧力Ｐが大きくなるほど、
挟み込み検出の検出感度が低下してしまう。

この挟み込み検出の検出感度の低下の問題を解決するた
めに、先に発明者は第５図に示す感圧回路を提案した。

第５図において、演算増幅器１の非反転入力端子１ａは
抵抗値Ｒ６の抵抗５を介してアースに接続される。また
、演算増幅器１の出力端子ＩＣと反転入力端子１ｂとの
間に抵抗値Ｒ２の負帰還抵抗２が接続される。そして、
反転入力端子１ｂには、加えられる圧力Ｐに応じて抵抗
値Ｒ８が変化する感圧センサ３の一端が接続される。こ
の感圧センサ３の他端は、所定の基準電圧Ｅ、をアース
との間に発生する基準電圧源４に接続される。なお、７
は出力端子であって、演算増幅器ｌの出力端子ＩＣに接
続される。

第５図に示す感圧回路において、出力端子７から出力さ
れる検出電圧Ｖ。は Ｖｏ＝　−（Ｒｒ　／Ｒ３）　　−ＥＯ−・−−−−−
−−＜ｚ）で表わされる。一方、抵抗値Ｒ８は比例定数
をＫとすると、 Ｒ、＝　Ｋ　−Ｐ−’−−−−−−−−−−・・−・・
−・−（３）で表わすことができ、したがって検出電圧
Ｖ。は、Ｖ、　−一（Ｒｆ　　−Ｅｏ　／Ｋ）−Ｐ’　
　−＝−−−−−（４）となる。ただし、Ｅｏはマイナ
スの電圧である。

したがって、（４）式によれば検出電圧Ｖ。はＰＮに比
例する。

この結果、第５図に示す感圧回路では、圧力Ｐが大きく
なっても、挾み込み検出の検出感度の低下するこ七のな
い検出電圧Ｖ。が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第５図に示す感圧回路は感圧センサの温
度変化・経年変化などについて配慮がされておらず、こ
れらの変化に起因する抵抗値Ｒｓの変化（例えば、一般
にＲ８は温度が上昇すると増大する。）に対して、検出
電圧■。および挟み込み検出の検出感度が変動するとい
う問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑み、感圧センサの温度変化・
経年変化に伴う抵抗値変化に影響されずに安定した挟み
込み検出の検出感度を有する感圧回路を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の感圧回路は、加え
られる圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサと、こ
の感圧センサが反転入力端子に接続されており、上記感
圧センサに加えられる圧力に応じた出力電圧をその出力
端子から出力するための第１の演算増幅器と、上記第１
の演算増幅器の上記反転入力端子と上記出力端子との間
に接続されている負帰還抵抗と、少なくとも第１の基準
電圧を発生する基準電圧発生部と、上記第１の演算増幅
器の出力電圧を反転入力端子に供給され、上記第１の基
準電圧を非反転入力端子に供給されて所定の出力電圧を
出力端子から出力する第２の演算増幅器と、上記第２の
演算増幅器の出力電圧に応じて充放電電圧を発生し、こ
の充放電電圧を上記第１の演算増幅器の非反転入力端子
に供給する充放電部とを備える。

また、好ましくは上記第１の基準電圧とともに第２の基
準電圧を発生する上記基準電圧発生部と、更ムこ上記第
１の演算増幅器の出力電圧と上記第２の基準電圧とを比
較し、異物の挟み込みに応した検出電圧を出力するため
のコンパレータとを備える。

〔実施例］ 以下、本発明の感圧回路の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の感圧回路の一実施例の構成を示す回路
図である。第１図において、演算増幅器１０の出力端子
１０ｃと反転入力端子１０ｂとの間に抵抗値Ｒｆの負帰
還抵抗２が接続される。そして、反転入力端子１０ｂと
アースとの間に、加えられる圧力Ｐに応じて抵抗値Ｒ，
が変化する感圧センサ３が接続される。また、演算増幅
器１０の非反転入力端子１０ａは静電容量Ｃ１のコンデ
ンサ２１を介してアースに接続される。

さらに、非反転入力端子１０ａは抵抗値・Ｒ３の抵抗１
５を介するとともに、抵抗値Ｒ６の抵抗工６とダイオー
ド川９とから成る直列回路を介して演算増幅器２０の出
力端子２０ｃに接続される。

なお、ダイオード１９のアノードが出力端子２０Ｃに接
続される。そして、演算増幅器２０の反転入力端子２０
ｂは、抵抗値Ｒ１の抵抗１１を介して、演算増幅器１０
の出力端子１０ｃに接続される。

一方、一定電圧＋Ｅ、が供給される電源ライン２４とア
ースとの間に、抵抗値Ｒ２の抵抗１２、抵抗値Ｒ３の抵
抗１３および抵抗値Ｒ４の抵抗１４から成る直列回路（
分圧回路）が設けられている。ここで、抵抗１２は電源
ライン２４に接続され、抵抗１４は接地されている。こ
の結果、抵抗１２と抵抗１３との接続点に電圧ｅ２が発
生し、抵抗１３と抵抗１４との接続点に電圧ｅ、が発生
する。

抵抗１３と抵抗１４との接続点は、演算増幅器２０の非
反転入力端子２０ａに接続される。また、抵抗１２と抵
抗１３との接続点は、コンパレータ２２の反転入力端子
２２ｂに接続される。そして、コンパレータ２２の非反
転入力端子２２ａは、抵抗値Ｒ７の抵抗１７を介して演
算増幅器１０の出力端子１０ｃに接続される。なお、コ
ンパレータ２２の出力端子２２ｃは、抵抗値Ｒ８の抵抗
１８を介して、感圧回路の出力端子２７に接続される。

次に、第１図に示す感圧回路の動作について説明する。

まず、定常状態では、演算増幅器２０はイマジナルシコ
ートによって反転入力端子２０ｂの電圧と非反転入力端
子２０ａの電圧とが等しくなるように動作する。このた
め、演算増幅器１０の出力電圧ｅ４は、抵抗１３と抵抗
１４との接続点の電圧ｅ、と等しくなる。即ち、出力電
圧ｅ４は、ｅ　４　＝　ｅ　＋　＝　Ｅ　ｅ　’　Ｒ４
／　（Ｒ２＋　Ｒ３＋　Ｒ４）−・−一−−−−−−−
−−・−（５）で表わされる。

また、演算増幅器１０の増幅率をＧ、とじ、その非反転
入力端子１０ａの電圧をｅ３とすると、ｅａ＝Ｇ＋　・
ｅ３＝　（１＋Ｒｅ／Ｒｓ）’　ｅ３〜−一−−−−−
−−−−・・−（６）になる。したがって、上記（５）
式と（６）式とから、Ｇ　Ｉ　’　ｅ　３　＝ｅ　Ｉ　
　　　　　・−’−’−””　（７）が導びかれる。こ
の（７）式において電圧ｅ、は一定値である。

つまり、感圧センサ３の抵抗値Ｒ，が比較的長い時間を
かけて増大して増幅率Ｇ、が小さくなっても、電圧ｅ３
がそれに対応じて増大する。このために、演算増幅器ｌ
Ｏの出力電圧ｅ４は一定に保たれる。また逆に、抵抗値
Ｒ５が長い時間をかけて減少しても、同様にして電圧ｅ
３がそれに対応じて減少するために、出力電圧ｅ４は一
定に保たれる。

この出力電圧ｅ４はコンパレータ２２の非反転入力端子
２２ａに供給される。また、コンパレータ２２の反転入
力端子２２ｂには電圧ｅ２が供給される。出力電圧ｅ４
は電圧ｅ１に等しく、電圧ｅ２よりも低い電圧であるた
め、コンパレータ２２の出力端子２２ｃにはローレベル
の電圧ｅ、が発生する。即ち、コンパレータ２２は異物
の挟み込みを検出しない。つまり、温度変化・経年変化
などにより感圧センサ３の抵抗値Ｒ５が比較的長い時間
をかけて変動した場合、電圧ｅ３の応答によってｅ４＜
ｅｚの条件が保持されるため、コンパレータ２２は異物
の挟み込みを示す信号を発生しない。

一方、過渡状態では、圧力Ｐによって感圧センサ３の抵
抗値Ｒ５が短時間のうちに減少する方向に変動すると、
コンデンサ２１によって電圧ｅ３の応答が遅れる。この
ため、出力電圧ｅ４は、上記（３）式と（６）式とから
、 ｅａ＝Ｃｘ　’　ｅ３−（１＋Ｒｒ−ｐＨ／Ｋ）　　・
ｅｚ・−（６）′ で表わされ、かつ、ｅ４＞ｅｌの条件を満たすことにな
る。そして、ｅ４＞ｅｚの条件が満たされると、コンパ
レータ２２の出力電圧ｅ５がローレベルからハイレベル
に転し、異物の挟み込みが検出される。

なお、上記（６）′式から圧力Ｐに対する出力電圧ｅ４
の特性が、第２図、第３図のように示される。

第２図は正の定数Ｎが１の場合の特性図であり、第３図
はＮが１より大きい場合の特性図である。

第２図、第３回から分かるように、圧力Ｐが大きくなっ
ても、異物の挟み込み検出の検出感度の低下することの
ない出力電圧ｅ４が得られる。このことは異物の挟み込
み検出の信転性が向上することを意味する。

また、上記実施例においては、コンデンサ２１から演算
増幅器２０への放電時は抵抗１５を通して行なわれるが
、コンデンサ２１への充電は抵抗１５、および抵抗１６
とダイオード１９との直列回路の２つの経路で行なわれ
る。このため、感圧センサ３に加えられた圧力が除去さ
れた際に、電圧ｅ、の上昇は早められる。

なお、上記実施例において、例えば電圧ｅｌ　と電圧ｅ
２との差を調節できるように構成すれば、異物の挟み込
み検出の感度を制御することが可能である。

また、上記実施例において、Ｒｆ／Ｒよを１に比べて充
分に大きく設定すると、感圧センサ３の抵抗値Ｒ，の変
化率に対する電圧ｅ４の変化率はほぼ同じであるため、
感圧センサ３の温度変化・経年変化・製造時のバラツキ
などがあっても回路定数を変更することなく、安定した
挟み込み検出が可能である。

〔発明の効果］ 本発明の感圧回路は、以上説明したように構成されてい
るので、感圧センサの抵抗値の温度変化・経年変化にお
ける長時間にわたる抵抗値変化は検出せずに、上記抵抗
値の短時間での変動を適確に検出することができる。

したがって、感圧センサの温度変化・経年変化に伴う抵
抗値変化に影響されずに安定した挟み込み検出の検出感
度を有する感圧回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感圧回路の一実施例の構成を示す回路
図、第２図および第３図は第１図に示す演算増幅器の出
力電圧ｅ４の特性をそれぞれ示す図、第４図は感圧型導
電ゴムや感圧型導電塗料を用いた感圧センサの一般的な
電気的特性を示す図、第５図は先に発明者が提案した感
圧回路の構成を示す回路図である。 なお図面に用いた符号において、 ２−−−・・−−−−−−−一−−−負帰還抵抗３−−
−−−−−−−一・−感圧センサ１０．２〇−演算増幅
器 １２〜１４−抵抗（基準電圧発生部） １５．１６−抵抗（充放電部） １　’ｌｌ−一・−−−一−−−−−ダイオード（充放
電部）２１−−−−−−−−−−コンデンサ（充放電部
）２２−−−−−−−−−−−−−−コンパレータであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加えられる圧力に応じて抵抗値が変化する感圧セン
   サと、 この感圧センサが反転入力端子に接続されており、上記
   感圧センサに加えられる圧力に応じた出力電圧をその出
   力端子から出力するための第１の演算増幅器と、 上記第１の演算増幅器の上記反転入力端子と上記出力端
   子との間に接続されている負帰還抵抗と、少なくとも第
   １の基準電圧を発生する基準電圧発生部と、 上記第１の演算増幅器の出力電圧を反転入力端子に供給
   され、上記第１の基準電圧を非反転入力端子に供給され
   て所定の出力電圧を出力端子から出力する第２の演算増
   幅器と、 上記第２の演算増幅器の出力電圧に応じて充放電電圧を
   発生し、この充放電電圧を上記第１の演算増幅器の非反
   転入力端子に供給する充放電部とを備えたことを特徴と
   する感圧回路。 ２、請求項１に記載の感圧回路において、 上記第１の基準電圧とともに第２の基準電圧を発生する
   上記基準電圧発生部と、 上記第１の演算増幅器の出力電圧と上記第２の基準電圧
   とを比較し、異物の挟み込みに応じた検出電圧を出力す
   るためのコンパレータと を備えたことを特徴とする感圧回路。