JPH05264372A - 圧力検出回路 - Google Patents

圧力検出回路

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JPH05264372A
JPH05264372A JP4093342A JP9334292A JPH05264372A JP H05264372 A JPH05264372 A JP H05264372A JP 4093342 A JP4093342 A JP 4093342A JP 9334292 A JP9334292 A JP 9334292A JP H05264372 A JPH05264372 A JP H05264372A
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JP
Japan
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pressure
amplifier
resistance value
voltage
input terminal
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Pending
Application number
JP4093342A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Yaguchi
修 矢口
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】安定かつ確実な圧力検出回路を提供し、異物挟
み込み検出の信頼性を向上させる。 【構成】加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサ1
1によって負帰還をかけた第1演算増幅器10と、この
第1演算増幅器10の反転入力端にコレクタを接続さ
れ、エミッタ・ベース間の順方向電圧(制御電圧)に応
じてコレクタ・エミッタ間の抵抗値RQ が変化するトラ
ンジスタ14と、上記第1演算増幅器10の出力端を反
転入力端に接続するとともに基準電圧源17を非反転入
力端に接続しており、時定数回路21を介して上記トラ
ンジスタ14のベースに制御電圧を印加する第2演算増
幅器16とを設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗値可変型の感圧導
電性ゴムを用いた感圧センサのための圧力検出回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用のパワーウィンドの自動開閉装
置には、異物の挟み込みを防止するために平板状の感圧
センサが用いられている。この感圧センサは、例えば加
圧することによって電気抵抗値が変化する平板状の感圧
導電性ゴムを、所定形状の一対の電極で挟み込み、その
上からカバーで被覆した構成を有している。
【0003】上記感圧導電性ゴムは次式に示すように圧
力Pに応じてその抵抗値Rs が著しく変化するものであ
る。 Rs ∝P-N (Nは正の定数)
【0004】例えば、圧力が作用していない状態で抵抗
値108 Ω・cmのゴムシートに約40gの圧力を加える
と、抵抗値102 Ω・cm以下程度になるものも製作され
ている。
【0005】このような感圧導電性ゴムに上記電極を介
して電圧を印加しておき、その電圧変化を監視する圧力
検出回路を設けることによって圧力変化を電気的に検知
することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感圧導
電性ゴムの抵抗値Rs は圧力のみによって変化するもの
ではなく、図3に示すように、周囲の温度Tによっても
変動する。例えば、車内温度が3℃から40℃まで変化
するとゴムの抵抗値は2.2KΩから4.6KΩまで変
動する。また、図2に示すように、センサ内部を流れる
センサ電流Is の変化によっても抵抗値が変動するか
ら、回路構成によってはIs の変化による抵抗値変動を
加圧力があったものとして検出してしまうことも考えら
れる。
【0007】また、製造時の感圧導電性ゴムの抵抗値が
使用年月を重ねる間に変動する現象が知られており、こ
れに対しても対策が必要である。さらに、製造時におけ
る感圧導電性ゴムの抵抗値のバラツキも大きい。
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
に、異物挟み込み検出の信頼性が高い圧力検出回路を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を達成するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧セ
ンサによって負帰還をかけた第1の増幅器と、この第1
増幅器の反転入力端に接続され、制御電圧に応じて抵抗
値が変化する可変抵抗器と、上記第1増幅器の出力端を
反転入力端に接続するとともに基準電圧源を非反転入力
端に接続しており、時定数回路を介して上記可変抵抗器
に制御電圧を印加する第2増幅器とを設けて圧力検出回
路を構成するようにしてある。
【0010】
【作用】上記によれば、定常状態では第1増幅器の出力
電圧は基準電圧と同じ値となる。例えば周囲温度の低下
によって感圧導電性ゴムの抵抗値が低下した場合、第1
増幅器の増幅率が低下して出力電圧が基準電圧より降下
する。これを検出した第2増幅器が出力端から電荷を出
力することにより、時定数回路の電位が変化して行く。
これにより制御電圧が変化し、この電圧変化に応じて可
変抵抗器の抵抗値が低下して、感圧センサ及び可変抵抗
器を流れる電流が増大する。これにより、第1増幅器の
出力電圧が上昇して行く。第1増幅器の出力電圧が基準
電圧と同じ値になると、第2増幅器は電荷の出力を停止
するから、制御電圧が一定となり可変抵抗器の抵抗値も
その値に保持される。したがって、第1増幅器の出力電
圧は基準電圧と同じ値に保持される。
【0011】上記のようにして、定常状態における第1
増幅器の出力電圧が感圧センサの抵抗値に関わらず一定
値に保持されるから、例えば一定の比較電圧を印加した
簡単な電圧コンパレータ,AND回路等を付加すること
によって、温度変化前と同様に、確実な圧力検出が行わ
れる。経時的な変化や感圧センサ個々のバラツキ等で負
帰還内の感圧センサの抵抗値が変動した場合にも同様の
動作が行われて第1増幅器の出力電圧が保持される。
【0012】以下、本発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。
【0013】
【実施例】図1において、第1の演算増幅器10は、加
圧力Pに応じて抵抗値Rs が変化する感圧センサ11に
よって負帰還がかけられている。また第1演算増幅器1
0は、反転入力端に抵抗値R1 の抵抗12を介してトラ
ンジスタ14のコレクタを接続し、非反転入力端は接地
している。可変抵抗器として用いるトランジスタ14
は、エミッタに−Vの電圧を印加されており、ベース電
圧に応じてコレクタ・エミッタ間の抵抗値RQ を変化さ
せる。なお、上記抵抗12は感圧センサ11が短絡した
場合に、第1演算増幅器10及びトランジスタ14を保
護するために設けてある。
【0014】第2演算増幅器16は、出力電圧Eout1
上記第1演算増幅器10の出力端を反転入力端に接続し
ており、非反転入力端には基準電圧Eref を印加する電
圧源17が接続されている。上記両入力電圧のコンパレ
ータとして機能する第2演算増幅器16は、第1演算増
幅器10の出力電圧Eout1がEref より低い場合にはハ
イレベル出力を発生し、Eout1がEref より高い場合に
はローレベル出力を発生する。第2演算増幅器16の出
力端には、抵抗値R2 の抵抗18と、容量C1のコンデ
ンサ19からなる時定数回路21を介して上記トランジ
スタ14のベースが接続されている。時定数回路21は
例えば10分程度の時定数τ(=C・R2 )を有する。
【0015】ここで、上記第1演算増幅器10の出力電
圧をEout1とすると、定常状態では、 Eout1=Eref ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) Eout1=−Vc ・〔−Rs /(R1 +RQ )〕・・・・(2)
【0016】この(1)、(2)式より、 R1 +RQ =Vc ・Rs /Eref ・・・・・・・・・・(3)
【0017】次に加圧力Pを受けることによって変動し
た感圧センサ11の抵抗値をrs とし、そのときのE
out1をeout1と書くと、 eout1/Eout1=rs /Rs
【0018】したがって、 eout1=Eout1・rs /Rs ・・・・・・・・・・・・(4)
【0019】上式(4)は、抵抗値Rs 変動後のEout1
はRs の変動後の値に比例した値をとることを示す。
【0020】第1演算増幅器10の出力端に接続された
電圧コンパレータ22は、予め定められた一定の電圧V
p を印加されており、Vp とEout1を比較して、Eout1
が低い場合には、圧力検出を示すハイレベル信号を出力
し、Eout1が高い場合にはローレベル信号を出力する。
駆動スイッチ24は押圧されることによりコントローラ
23に駆動信号を送出し、押圧解除されると駆動信号の
送出を停止する。コントローラ23は駆動信号の供給が
あるとモータ26を駆動させてパワーウィンドの開閉を
行うが、駆動信号供給時に電圧コンパレータ22からハ
イレベル信号を供給されるとモータ26を停止する。な
お、駆動信号の供給が無い時に電圧コンパレータ22か
らハイレベル信号が供給されてもコントローラ23は、
このハイレベル信号を無効化する。なお、上記設定電圧
p の値は、感圧導電性ゴムの感圧感度等を考慮して決
定されたしきい値分だけEout1(=Eref )より低く設
定するとよい。
【0021】以下、例えば周囲温度Tの穏やかな低下に
よって感圧センサ11の抵抗値Rsが低下した場合につ
いて、上記構成の作用を説明する。
【0022】周囲温度Tが低下したことによってRs
低下すると、第1演算増幅器10の増幅率が低下して平
衡状態にある出力電圧Eout1が降下する。これにより電
圧コンパレータ22はEout1がVp より低下したことを
検出してハイレベル信号を発生するが、駆動スイッチ2
4の押圧がないため、コントローラ23はこのハイレベ
ル信号を無効化する。一方、第2演算増幅器16はE
out1が基準電圧Eref より低下したことを検出すること
によりハイレベル出力を発生して電荷を出力する。この
電荷は抵抗18を通ってコンデンサ19に充電されて行
き、コンデンサ19の電極間の電圧を上昇させるから、
トランジスタ14のエミッタ・ベース間の順方向電圧が
上昇する。これにより、コレクタ・エミッタ間の抵抗値
Q が低下して行き、エミッタから流出するエミッタ電
流Ie (≒Is )、及びコレクタへ流入するセンサ電流
s が増加する。センサ電流Is の増加によって第1演
算増幅器10の出力電圧Eout1が上昇して行く。
【0023】時定数τに比べて十分な時間の経過後に、
第2演算増幅器16は、出力電圧Eout1が基準電圧E
ref と同電位に到達したことを検出する。これを検出し
た時点で第2演算増幅器16の出力はローレベルとな
り、電荷の出力を停止する。これにより、エミッタ・ベ
ース間の順方向電圧の上昇も停止するから、センサ電流
s の増加が停止する。以後は周囲温度Tが変動しない
限りこの定常状態を維持する。
【0024】定常状態において、駆動スイッチ24を押
圧してパワーウィンドを閉鎖している際に異物の挟み込
みによる急激な圧力上昇があると、感圧センサ11の抵
抗値Rs は急激に減少する。これによって出力電圧E
out1がVc より低下したことを電圧コンパレータ22が
検出してハイレベル信号を発生する。これを受けたコン
トローラ23は駆動信号の供給があることを確認してモ
ータ26の駆動を停止する。
【0025】上記では抵抗値Rs が低下した場合につい
て説明したが、例えば周囲温度Tの上昇によって抵抗値
s が上昇した場合には、両入力電圧を比較することに
よって第2演算増幅器16はローレベル出力を発生す
る。これにより、コンデンサ19には電荷の供給が停止
される。コンデンサ19はベース電流を流すために常に
電荷を供給しているから、第2演算増幅器16からの電
荷供給が停止されるとその電極間の電圧が低下して行
く。これにより、エミッタ・ベース間の順方向電圧が低
下し、トランジスタ14の抵抗値RQ が上昇してエミッ
タ電流Ie とともにIs を減少させる。このようにし
て、Eout1がEref まで減少して行き定常状態が回復さ
れる。
【0026】なお、異物の挟み込みからモータ26停止
までの動作は時定数τに比べて十分に短い時間内に行わ
れることは当然である。また、感圧導電性ゴムはその抵
抗値がいかなる値であっても、同じ加圧力に対する抵抗
値変化率は等しいので、周囲温度Tの値に関わらず同じ
感度で加圧力Pを検出することができる。
【0027】また、加圧直後のセンサ電流Is は、 Is ≒Vc /(R1 +RQ ) の定電流で駆動されるため、図2に示すようなIs によ
る抵抗値変動を生じることなく、正確に加圧力Pによる
抵抗値変化分のみを捉えることができる。
【0028】周知のように、演算増幅器の出力インピー
ダンスは殆ど0であるから、センサ電流Is が変化する
ことによっては、出力電圧Eout1は変化しない。しかし
ながら通常、演算増幅器の許容出力電流は10〜20m
A程度であるから、抵抗値Rs の変動によるIs の変化
はこの範囲内に設定することが必要である。また、設定
する時定数τの値によってある程度短時間の周囲温度変
化にも対応することができる。
【0029】また、感圧センサ製造時の抵抗値のバラツ
キにも同様にして対応することができるから、同様な回
路構成をバラツキのある個々の感圧センサに用いても感
圧感度を低下させることがなく簡便で実用的である。
【0030】なお、上記実施例では、第1,第2増幅器
として演算増幅器、いわゆるOPアンプを用いたが他の
種類の増幅器であっても、各演算増幅器と実質的に同等
な機能を果たすものであれば用いることができる。ま
た、可変抵抗器としてトランジスタを用いたが、例えば
FET等本発明の回路内で無接点の可変抵抗器として機
能するものであればいかなる素子あるいは回路であって
も適用できる。
【0031】
【発明の効果】上記のように構成された本発明による圧
力検出回路では、感圧センサの抵抗値に製造上のバラツ
キや周囲温度の変化あるいは経時的な変化が発生して
も、それに妨げられることなく、安定した感度で確実に
感圧センサへの加圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧力検出回路の一実施例を示す回路図
である。
【図2】本発明の一実施例に係る感圧導電性ゴムの電流
・抵抗値特性の概略図である。
【図3】本発明の一実施例に係る感圧導電性ゴムの温度
・抵抗値特性の概略図である。
【符号の説明】
10 第1演算増幅器 11 感圧センサ 14 トランジスタ 16 第2演算増幅器 17 電圧源 18 抵抗 19 コンデンサ 21 時定数回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧セン
    サによって負帰還をかけた第1の増幅器と、 この第1増幅器の反転入力端に接続され、制御電圧に応
    じて抵抗値が変化する可変抵抗器と、 上記第1増幅器の出力端を反転入力端に接続するととも
    に基準電圧源を非反転入力端に接続しており、時定数回
    路を介して上記可変抵抗器に制御電圧を印加する第2増
    幅器とを設けるようにしたことを特徴とする圧力検出回
    路。
JP4093342A 1992-03-19 1992-03-19 圧力検出回路 Pending JPH05264372A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0585024A2 (en) * 1992-08-27 1994-03-02 Kabushiki Kaisha Riken Pressure detector circuit
JP2003500712A (ja) * 1999-05-17 2003-01-07 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド カラー映像処理方法

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