JPH0545242A

JPH0545242A - 圧力検出回路

Info

Publication number: JPH0545242A
Application number: JP3228390A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yaguchi; 修矢口
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1991-08-13
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】パワーウインド装置などで使用される圧力検出
回路において、安定かつ正確な圧力検出を保証し、異物
挟み込み検出の信頼性を向上させる。【構成】第１増幅器１は、反転入力端と出力端との間
に、加圧力Ｐに応じて抵抗値Ｒsが変化する感圧センサ
２が接続され、反転入力端１ａが接地抵抗３を介して接
地され、出力端が出力端子５と、第２増幅器６の反転入
力端とに接続される。この第２増幅器６は、非反転入力
端に、一定の基準電圧Ｅrefを発生する基準電圧源７が
接続され、出力端６ｃが時定数回路８を介して第１増幅
器１の非反転入力端に接続される。この時定数回路８
は、第２増幅器６の出力端と第１増幅器１の非反転入力
端との間に接続された抵抗９と、第１増幅器１の非反転
入力端に接続された接地コンデンサ１０とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のパワーウイン
ド装置などの自動開閉装置に用いて好適な圧力検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ駆動により移動体を移動させるよ
うにした自動開閉装置（例えば、自動車のパワーウイン
ド装置）では、窓ガラスなどの移動体の閉動の際に異物
が挟み込まれた時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っている。このような異物の挟
み込み検出のために、感圧型導電ゴ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。

【０００３】このような圧力検出用として使用される感
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、加圧力Ｐに対応した抵抗値をＲｓとした
時、一般には圧力Ｐが大きくなるに従って抵抗値Ｒｓが
減少し、通常、Ｋ、Ｎを各々正の定数とすると、Ｒｓ∝ＫＰ^-N …………………………（１）で表される。この加圧力Ｐと感圧センサの抵抗値Ｒｓと
の間に上記（１）式で表される一定の関係があることに
基づいて、この種の感圧センサを用いる従来の圧力検出
回路では、感圧センサの抵抗値Ｒｓの値に応じた電圧を
圧力検出信号として出力するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、感圧センサ
の抵抗値は、製品間で製造上の誤差によるバラツキがあ
るだけでなく、１つの感圧センサにおいても周囲温度に
よって変化し、更には経時的にも変化する。従って、上
記（１）式についてみれば、Ｋ、Ｐの値がばらついたり
変化したりする。

【０００５】また、普通の抵抗においては、一定電圧を
印加した状態下で抵抗値と電流値とが直線的な反比例関
係になるが、感圧センサにおいては、たとえば図３に示
すように非線形的・非定型的な電流−抵抗値特性になる
ので、電流が変動するとその影響で抵抗値も変動し（乱
れ）、実際の抵抗値変化を電気的に正確に検出するのが
難しいという問題がある。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解消して、安
定かつ正確な圧力検出を保証し、異物挟み込み検出の信
頼性を向上させることのできる圧力検出回路を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧力検出回路は、加圧力に応じて抵抗値が
変化する感圧センサを反転入力端と出力端との間に接続
し、抵抗を上記反転入力端に接続した第１の増幅器と、
この第１の増幅器の出力端を反転入力端に接続し、基準
電圧源を非反転入力端に接続した第２の増幅器と、この
第２の増幅器の出力端と上記第１の増幅器の非反転入力
端との間に接続した時定数回路とを備えて、上記感圧セ
ンサに加えられる圧力に応じた検出信号を上記第１の増
幅器の出力端より得る構成とした。

【０００８】

【作用】かかる構成によれば、感圧センサに圧力が加え
られない間、第１の増幅器の出力電圧は感圧センサの抵
抗値の大きさに関係なく基準電圧に等しい。感圧センサ
に圧力が加えられた場合には、感圧センサの抵抗値が急
激に変化即ち減少し、第１の増幅器の増幅率が急激に減
少する。この時点では、第１の増幅器は、非反転入力端
の電圧がコンデンサによって一定に保持されると見なさ
れるので、出力電圧が感圧センサの抵抗変化に対応して
下降する。このように、感圧センサに圧力が加えられ
と、第１の増幅器の出力電圧が基準値から変化するの
で、その電圧変化を圧力検出信号とすることができる。

【０００９】また、感圧センサの加圧時に、その抵抗値
が短時間のうちに変化しても、時定数回路の遅延作用に
より、第１の増幅器は、非反転入力端の電圧がまだそれ
までの定常値に維持され、従って反転入力端の電圧も同
一の定常値に維持されるように出力電圧が変化するの
で、反転入力端に接続された接地抵抗には定電流が流
れ、出力端と反転入力端との間に接続された感圧センサ
にも定電流が流れる。これにより、圧力検出時に感圧セ
ンサの抵抗値は定電流の下で安定に変化して、出力電圧
の振れを大きくさせる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の圧力検出回路の一実施例を図
面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の圧力検出
回路の一実施例の構成を示す回路図である。図２は、こ
の実施例による圧力検出動作を説明するための電圧波形
図である。

【００１１】図１において、第１の増幅器１は、反転入
力端と出力端との間に、加圧力Ｐに応じて抵抗値Ｒｓが
変化する感圧センサ２が接続され、この反転入力端が接
地抵抗３を介して接地される。この第１の増幅器１の出
力端は、本発明による圧力検出回路の出力端子５と、第
２の増幅器６の反転入力端に接続されている。この第２
の増幅器６の非反転入力端には、一定の基準電圧Ｅref
を発生する基準電圧源７が接続されている。

【００１２】第２の増幅器６の出力端は、時定数回路８
を介して第１の増幅器１の非反転入力端に接続されてい
る。この時定数回路８は、第２の増幅器６の出力端と第
１の増幅器１の非反転入力端との間に接続された抵抗９
と、第１の増幅器１の非反転入力端に接続された接地コ
ンデンサ１０とからなる。

【００１３】第１の増幅器１において、感圧センサ２の
抵抗値をＲｓ、接地抵抗３の抵抗値をＲｉ、非反転入力
端に入力される電圧をＥｉとすると、出力端の出力電圧
Ｅｏは、次の式で表される。Ｅｏ＝Ｅｉ×〔（Ｒｓ＋Ｒｉ）／Ｒｉ〕 ………………………（２）

【００１４】一方、第２の増幅器６は、感圧センサ２の
抵抗値を減少させて、反転入力端に印加される電圧を基
準電圧Ｅrefより強制的に上昇させた場合に、出力端の
電圧が定常値から下降して、抵抗９を経由してコンデン
サ１０を放電させる。第１の増幅器１は、非反転入力端
の平衡電圧が下降することにより、出力端の出力電圧Ｅ
ｏを下降させ、最終的に出力電圧をＥrefに収束させ
る。このことは、定常状態では、感圧センサ２の加圧或
は未加圧時の抵抗値がどのような値であっても、第１の
増幅器１の出力電圧Ｅｏが基準電圧Ｅrefに等しくなる
ように、第２の増幅器６の出力電圧が自動的に調整さ
れ、従って所定時間遅れて第１の増幅器１の入力電圧も
自動的に調整されることを意味している。

【００１５】また、第２の増幅器６は、非反転入力端に
基準電圧源７から一定の基準電圧Ｅrefが供給されてい
るので、定常状態で、反転入力端に印加される第１の増
幅器１の出力電圧Ｅｏが基準電圧Ｅrefに等しい値にな
る。そうすると、定常状態では、第１の増幅器１の非反
転入力端に得られる電圧Ｅｉは、Ｅｉ＝Ｅref×Ｒｉ／（Ｒｓ＋Ｒｉ） ………………………（３）となる。

【００１６】次に、図２につき本実施例における圧力検
出動作を説明する。図２において、時刻ｔ₁に感圧セン
サ２に圧力が加え始められ、それによって感圧センサ２
の抵抗値Ｒｓが減少する方向に急激に変化した場合に
は、第１の増幅器１においては、非反転入力端の入力電
圧Ｅｉが時定数回路８の作用によりそれまでの定常値に
保持されているので、時刻ｔ₁以前まで定常値Ｅrefに
保たれていた出力電圧Ｅｏが、感圧センサ２に加えられ
る圧力の増大即ち感圧センサ２の抵抗値Ｒｓの減少につ
れて低下し始める。

【００１７】第１の増幅器１の出力電圧Ｅｏが低下する
と、第２の増幅器６においては、反転入力端の電圧Ｅｏ
が非反転入力端の基準電圧Ｅrefより低くなるので、出
力端からの電圧が高くなる。これにより、第１の増幅器
１の非反転入力端の入力電圧Ｅｉは、時定数回路８の時
定数τに応じた速度で緩やかに上昇する。ここで、コン
デンサ１０の容量値をＣ、抵抗９の抵抗値をＲとする
と、時定数τの値はＣ・Ｒである。

【００１８】こうして、時定数回路８におけるコンデン
サ１０の電圧上昇、つまり第１の増幅器１の入力電圧Ｅ
ｉの上昇が感圧センサ２の抵抗値Ｒｓの飽和状態（加圧
力の飽和状態）に追い付くと（図２において時刻
ｔ₃）、第１の増幅器１は、出力電圧Ｅｏが一転して上
昇し始め、やがて基準電圧Ｅrefと等しい定常値まで戻
る。

【００１９】もっとも、本圧力検出回路を自動車のパワ
ーウインドのような自動開閉装置に適用した場合は、出
力電圧Ｅｏが設定値Ｅsまで下がった時点（図２におい
て時刻ｔ2）で、所定の制御回路により、モータ駆動が
いったん停止され、次いで移動体を開動させるモータ駆
動が行われることにより、異物の挟み込み、つまり感圧
センサ２に対する加圧は比較的早めに解除されるので、
出力電圧Ｅｏは図２の点線Ａで示すような時間特性とな
る。

【００２０】このように、本実施例の圧力検出回路にお
いては、感圧センサ２の抵抗値Ｒｓの大きさに関係な
く、即ち抵抗値Ｒｓにバラツキがあっても、或は周囲温
度によりまたは経時的に抵抗値Ｒｓの大きさが変化して
も、感圧センサ２に圧力が加わらない定常状態では、第
１の増幅器１の出力電圧Ｅｏが基準電圧Ｅrefに等しい
値に保持される。これに対して、異物の挟み込みなどに
よって感圧センサ２に圧力が加えられると、出力電圧Ｅ
ｏが基準電圧Ｅrefから変化し、この電圧変化から圧力
を検出することができる。従って、感圧センサ２の抵抗
値Ｒｓに製造上のバラツキや温度変化または経時変化が
生じても、その影響を受けることのない一定な圧力検出
信号が得られ、ひいては、信頼性の高い異物挟み込み検
出が行われる。

【００２１】更に、本実施例の圧力検出回路において
は、感圧センサ２を第１の増幅器１の反転入力端及び出
力端間に接続しているので、感圧センサ２を定電流で動
作させることができる。即ち、加圧によって感圧センサ
２の抵抗値Ｒｓが短期間に減少しても、時定数回路８の
遅延作用により第１の増幅器１の入力電圧Ｅｉは、まだ
それまでの値［Ｅｉ］に保たれているので、イマジナリ
ショートの関係から反転入力端の電圧もその値［Ｅｉ］
に保たれている。従って、接地抵抗３には、Ｉｉ＝［Ｅｉ］／Ｒi ………………………（４）で表される定電流Ｉｉが流れる。そうすると、増幅器１
の入力インピーダンスが十分大きいため感圧センサ２を
流れる電流Ｉｓは接地抵抗３を流れる電流Ｉｉとほぼ等
しいから、電流Ｉｓも上記（４）式の電流値と等しい定
電流値で流れ続ける。

【００２２】このように、本実施例の圧力検出回路で
は、圧力検出時に、感圧センサ２が定電流Ｉｓの下で動
作するので、実際の抵抗値変化に応じた精度の高い圧力
検出信号が得られる。なお、本実施例の圧力検出回路
は、不平衡型を示したが、図１に示す回路を２個組み合
わせて平衡型を構成してもよい。この場合、接地抵抗
３、基準電圧源７及びコンデンサ１０は、不平衡型の場
合の接地端がもう１つの組の第１の増幅器の反転入力
端、第２の増幅器の非反転入力端及び第１の増幅器の非
反転入力端に各々接続される。また、２組の第１の増幅
器の出力端からは、外来ノイズに強い平衡型の出力電圧
が得られる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の圧力検出回路は、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に製造
上のバラツキや温度変化または経時変化が生じても、そ
の影響を受けることのない安定な圧力検出信号を得るこ
とができる。また、感圧センサの抵抗値が変化してもそ
こに流れる電流を変動させないようにしたので、正確な
圧力検出信号が得られる。従って、異物挟み込みの信頼
性を向上させることができる。

【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の構成を示す
回路図である。

【図２】図１に示す回路の圧力検出動作を示す信号波形
図である。

【図３】定電圧の下で感圧センサに流れる電流と感圧セ
ンサの抵抗値との電流−抵抗値特性を示す図である。

【符号の説明】

１第１の増幅器２感圧センサ３接地抵抗６第２の増幅器７基準電圧源８時定数回路９抵抗１０コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧セン
サを反転入力端と出力端との間に接続し、抵抗を上記反
転入力端に接続した第１の増幅器と、この第１の増幅器の出力端を反転入力端に接続し、基準
電圧源を非反転入力端に接続した第２の増幅器と、この第２の増幅器の出力端と上記第１の増幅器の非反転
入力端との間に接続した時定数回路とを備えて、上記感圧センサに加えられる圧力に応じた検出信号を上
記第１の増幅器の出力端より得るようにしたことを特徴
とする圧力検出回路。