JPH0628751Y2 - 長尺膜状圧電素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は電気カーペットのフットスイッチ等の圧力−電
気変換素子として使用できる長尺膜状圧電素子に関す
る。

〔従来の技術とその課題〕 従来の膜状圧電素子は、圧電体の両面に膜状電極を設
け、これらの膜状電極の表面にこれらを被い密閉するフ
ィルムを接着し、各膜状電極に接続したリード線をフィ
ルムより引き出した構成になっており、これに圧力を印
加すると、両電極間よりリード線を介して感圧信号が得
られるが、当該信号中にノイズが混入し、信号の的確な
検出が困難になるという課題があった。

〔考案の概要〕

本考案素子は上記の課題を解決するため、第１図示のよ
うに可撓性の長尺膜状圧電体１の一面に、信号検出側膜
状電極２と補償用膜状電極３を並べて設け、当該圧電体
１の他面にアース側膜状電極４を設け、これらの膜状電
極２〜４の表面にこれらを被い密閉する保護膜５を接合
せしめ、信号検出側膜状電極２とアース側膜状電極４と
の間及び補償用膜状電極３とアース側膜状電極４との間
の圧電性能に差をつけてなる構成としたものである。

このような構成とすることにより本考案素子９に圧力が
加わると、信号検出側膜状電極２とアース側膜状電極４
との間及び補償用膜状電極３とアース側膜状電極４の間
の圧電性能に差があるので、アース側膜状電極４に対し
信号検出側膜状電極２より得られる検出信号S₁から補償
用膜状電極３より得られる補償信号S₂を減算することに
より、検出信号S₁中に含まれているノイズが補償信号S₂
により打ち消され感圧信号Ｓのみが得られることにな
る。

〔考案の具体的説明〕

以下図面によって本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案素子の一実施例の構成を示す斜視図で、
１は可撓性を有するポリ弗化ビニリデン、２弗化エチレ
ン−３弗化エチレン共重合体あるいは圧電性セラミック
スを含有するポリマー複合圧電材等の高分子系よりなる
長尺膜状圧電体、２，３はそれぞれこの圧電体１の一面
にアルミ等を真空蒸着すること等により並べて設けられ
た信号検出側膜状電極及び補償用膜状電極、４は圧電体
１の他面にアルミ等を真空蒸着すること等により設けら
たアース側膜状電極である。アース側膜状電極４は使用
時に接地される。

これらの膜状電極２〜４の表面にはこれらを被い密閉す
るポリエステルフィルム等の保護膜５がホットメルト，
ポリエステル系またはポリウレタン系の接着剤により接
着されている。信号検出側，補償用，アース側膜状電極
２〜４にはそれぞれ信号検出側，補償用，アース側リー
ド線６〜８が接続され、保護膜４より引き出されてい
る。保護膜５は全体を包み込むように設けてもよい。

信号検出側膜状電極２とアース側膜状電極４との間及び
補償用膜状電極３とアース側膜状電極４との間にそれぞ
れ直流電界を印加して分極し、エレクトレット化した
後、補償用膜状電極３とアース側膜状電極４との間に逆
方向に直流電界を印加して分極を解消して各電極２，４
間及び３，４間の圧電性能に差をつける。

このようにして得られ本考案素子９に圧力が加わると、
信号検出側膜状電極２とアース側膜状電極４との間及び
補償用膜状電極３とアース側膜状電極４の間の圧電性能
に差があるので、アース側膜状電極４に対し信号検出側
膜状電極２より得られる検出信号S₁から補償用膜状電極
３より得られる補償信号S₂を減算することにより、検出
信号S₁中に含まれているノイズが補償信号S₂により打ち
消され感圧信号Ｓのみが得られることになる。

第２図は本考案素子の信号処理回路の一例を示す図であ
る。第２図において10は本考案素子９側の入力インピー
ダンスと、出力側のインピーダンスの整合を図るインピ
ーダンス変換回路で、Rg₁,Rg₂はゲート抵抗、Rs₁,Rs₂は
ソース抵抗，Q₁,Q₂は電子スイッチ，例えばインピーダ
ンス変換用電界効果トランジスタである。11は減算回路
で、C₁,C₂は直流阻止用コンデンサ、R₁〜R₄は帰還抵
抗、Q₃は演算増幅器、Vcc,−Vccは作動電圧である。

さて、信号検出側膜状電極２での電圧をS₁，補償用膜状
電極３での電圧をS₂とすると、静電誘導で電圧が発生し
た場合、減算回路11の出力電圧Ｓは となる。但しR₁＝R₃，R₂＝R₄，S₁＝S₂より Ｓ＝０ボルト となり減算回路11の帰還抵抗R₁〜R₄の値を適当な値に選
定することにより減算回路11の出力を実用上問題となら
ないレベルにできる。

本考案素子９に圧力が加わると、信号検出側膜状電極２
とアース側膜状電極４との間及び補償用膜状電極３とア
ース側膜状電極４との間にそれぞれ電気信号が発生し、
これらの信号によって電界効果トランジスタQ₁，Q₂がオ
ンになり、ソース抵抗Rs₁,Rs₂にそれぞれ検出信号（電
圧）S₁及び補償信号（電圧）S₂が発生する。これらの信
号S₁，S₂は減算回路11の演算増幅器Q₃に印加されて減算
される。

即ち、 但しR₁＝R₃，R₂＝R₄により減算され、S₁＞S₂あるいはS₁
＜S₂に応じた感圧レベルの信号Ｓが得られる。従って静
電誘導による信号を消去し、感圧信号Ｓのみを得ること
ができる。

また、信号検出側膜状電極２とアース側膜状電極４の間
あるいは補償用膜状電極３はアース側膜状電極４の間の
圧電体１の部分を分極せずに圧電性能を０とすること
や、当該電極２，４間と３，４間の圧電体１の部分を互
いに逆方向に分極しても上記と同様の効果が得られるも
のである。

上述のように本考案によれば、信号検出側膜状電極２と
アース側膜状電極４との間及び補償用膜状電極３とアー
ス側膜状電極４との間の圧電性能に差があるので、アー
ス側膜状電極４に対し、信号検出側膜状電極２より得ら
れる検出信号S₁から，補償用膜状電極３より得られる補
償信号S₂を減算することにより検出信号S₁中に含まれて
いるノイズが補償信号S₂により打ち消され、感圧信号Ｓ
のみを得ることができ、S/N比を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案素子の一実施例の構成を示す斜視図、第
２図は本考案素子の信号処理回路の一例を示す図であ
る。 １……長尺膜状圧電体、２……信号検出側膜状電極、３
……補償用膜状電極、４……アース側膜状電極、５……
保護膜、９……本考案素子、10……インピーダンス変換
回路、11……減算回路、S₁……検出信号、S₂……補償信
号、Ｓ……感圧信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性の長尺膜状圧電体１の一面に、信号
   検出側膜状電極２と補償用膜状電極３を並べて設け、当
   該圧電体１の他面にアース側膜状電極４を設け、これら
   の膜状電極２〜４の表面にこれらを被い密閉する保護膜
   ５を接合せしめ、信号検出側膜状電極２とアース側膜状
   電極４との間及び補償用膜状電極３とアース側膜状電極
   ４との間の圧電性能に差をつけてなる長尺膜状圧電素
   子。