JPH06347496A - Electric charge detecting circuit - Google Patents

Electric charge detecting circuit

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JPH06347496A
JPH06347496A JP16612393A JP16612393A JPH06347496A JP H06347496 A JPH06347496 A JP H06347496A JP 16612393 A JP16612393 A JP 16612393A JP 16612393 A JP16612393 A JP 16612393A JP H06347496 A JPH06347496 A JP H06347496A
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JP
Japan
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piezoelectric element
charge
transistor
operational amplifier
detection circuit
Prior art date
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Application number
JP16612393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiyun Tahoda
保 田 純 多
Muneharu Yamashita
下 宗 治 山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an electric charge detecting circuit which is of a low cost, and can measure the output charge of a piezoelectric element accurately by suppressing a drift. CONSTITUTION:A piezoelectric element 12 is connected to the nonreversing input end of an operational amplifier 14. The nonreversing input end of the operational amplifier 14 is earthed through a transistor 16. A resistance 18 is connected to the base of the transistor 16, and a signal to control the transistor 16 is input through the resistance 18. The base of the transistor 16 is earthed through a resistance 20. Resistances 22 and 24 are connected to the reversing input end of the operational amplifier 14. When the charge of the piezoelectric element 12 is measured, a voltage is not applied to the base of the transistor 16 so as to make the transistor 16 in a noncontinuety condition. When the voltage of the piezoelectric element 12 is not measured, the voltage is applied to the base of the transistor 16 so as to make the transistor 16 in the continuety condition.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電荷検出回路に関し、
特にたとえば圧電素子を用いて車のタイヤ輪荷重の測定
をするためのタイヤ輪荷重測定装置などに用いられる電
荷検出回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge detection circuit,
In particular, the present invention relates to a charge detection circuit used in a tire wheel load measuring device or the like for measuring a vehicle tire wheel load using a piezoelectric element, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3はこの発明の背景となる従来の電荷
検出回路の一例を示す回路図である。この電荷検出回路
1は圧電素子2を含む。圧電素子2の一端は接地され、
圧電素子2の他端はオペアンプ3の非反転入力端に接続
される。この圧電素子2の両端間には、リーク抵抗4が
接続される。オペアンプ3の反転入力端と出力端との間
には、抵抗5が接続される。さらに、オペアンプ3の反
転入力端は、抵抗6を介して接地される。図3に示す電
荷検出回路1では、圧電素子2に荷重がかかると、圧電
素子2に電荷が発生する。この電荷による電圧がオペア
ンプ3で増幅され、オペアンプ3の出力端から荷重に比
例した電圧が出力される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional charge detection circuit which is the background of the present invention. The charge detection circuit 1 includes a piezoelectric element 2. One end of the piezoelectric element 2 is grounded,
The other end of the piezoelectric element 2 is connected to the non-inverting input end of the operational amplifier 3. A leak resistance 4 is connected between both ends of the piezoelectric element 2. A resistor 5 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 3. Further, the inverting input terminal of the operational amplifier 3 is grounded via the resistor 6. In the charge detection circuit 1 shown in FIG. 3, when a load is applied to the piezoelectric element 2, electric charge is generated in the piezoelectric element 2. The voltage due to this charge is amplified by the operational amplifier 3, and a voltage proportional to the weight is output from the output terminal of the operational amplifier 3.

【0003】図4はこの発明の背景となる他の例を示す
回路図である。この電荷検出回路1では、オペアンプ3
の非反転入力端が接地され、反転入力端には圧電素子2
が接続される。さらに、オペアンプ3の反転入力端と出
力端との間には、コンデンサ7とリーク抵抗4との並列
回路が接続される。図4に示す電荷検出回路1では、圧
電素子2に発生した電荷はコンデンサ7にチャージされ
る。したがって、コンデンサ7の電圧をオペアンプ3で
増幅することによって、オペアンプ3の出力端から荷重
に比例した電圧が出力される。これらの電荷検出回路1
に使用されるリーク抵抗4は、外部の温度変化によって
圧電素子2に発生する焦電気効果による電荷やオペアン
プ3のリーク電流を放出するためのものである。このリ
ーク抵抗4があることによって、不要な電荷やリーク電
流によるオペアンプ出力のドリフトを防ぐことができ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of the background of the present invention. In this charge detection circuit 1, the operational amplifier 3
Is connected to the non-inverting input terminal of the
Are connected. Further, a parallel circuit of the capacitor 7 and the leak resistor 4 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 3. In the charge detection circuit 1 shown in FIG. 4, the charge generated in the piezoelectric element 2 is charged in the capacitor 7. Therefore, by amplifying the voltage of the capacitor 7 by the operational amplifier 3, a voltage proportional to the weight is output from the output terminal of the operational amplifier 3. These charge detection circuits 1
The leak resistance 4 used for is for discharging the electric charge and the leak current of the operational amplifier 3 due to the pyroelectric effect generated in the piezoelectric element 2 due to the change of the external temperature. The presence of the leak resistance 4 can prevent drift of the operational amplifier output due to unnecessary charges and leak current.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す電荷検出回路では、リーク抵抗の抵抗値と圧電素子
の容量値とで、その周波数特性が決まってしまう。ま
た、図4に示す電荷検出回路では、リーク抵抗の抵抗値
とコンデンサの容量値とで、その周波数特性が決まって
しまう。さらに、圧電素子の出力電荷は非常に小さく、
また出力インピーダンスが非常に大きいため、リーク抵
抗の選定の幅が狭くなり、設計の自由度が低くなる。し
かも、リーク電流の小さいオペアンプを使用しなければ
ならず、高価なオペアンプが必要となる。
However, in the charge detection circuit shown in FIG. 3, the frequency characteristic is determined by the resistance value of the leak resistance and the capacitance value of the piezoelectric element. In the charge detection circuit shown in FIG. 4, the frequency characteristic is determined by the resistance value of the leak resistance and the capacitance value of the capacitor. Furthermore, the output charge of the piezoelectric element is very small,
Moreover, since the output impedance is very large, the range of selection of the leak resistance is narrowed, and the degree of freedom in design is reduced. Moreover, an operational amplifier with a small leak current must be used, and an expensive operational amplifier is required.

【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
価で、かつドリフトを抑えて正確に圧電素子の出力電荷
を測定することができる電荷検出回路を提供することで
ある。
Therefore, a main object of the present invention is to provide a charge detection circuit which is inexpensive and which can suppress the drift and accurately measure the output charge of the piezoelectric element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、圧電素子
と、圧電素子に接続される増幅器と、圧電素子と増幅器
との間に接続され、圧電素子と増幅器との間の電荷を放
出するためのスッチング素子とを含み、スイッチング素
子は、圧電素子の電荷検出時には非導通状態となり、圧
電素子の電荷を検出しないときには導通状態となる、電
荷検出回路である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a piezoelectric element, an amplifier connected to the piezoelectric element, and a piezoelectric element connected between the piezoelectric element and the amplifier are provided to discharge electric charge between the piezoelectric element and the amplifier. The switching element is a charge detection circuit including a switching element and a non-conductive state when the charge of the piezoelectric element is detected, and a conductive state when the charge of the piezoelectric element is not detected.

【0007】[0007]

【作用】圧電素子の電荷を測定するとき、スイッチング
素子は非導通状態となり、圧電素子の電荷を測定しない
とき、スイッチング素子は導通状態となる。スイッチン
グ素子が導通状態のとき、回路中の不要な電荷が放出さ
れる。
When the electric charge of the piezoelectric element is measured, the switching element is in a non-conductive state, and when the electric charge of the piezoelectric element is not measured, the switching element is in a conductive state. When the switching element is in the conductive state, unnecessary electric charges in the circuit are discharged.

【0008】[0008]

【発明の効果】この発明によれば、圧電素子の電荷を測
定しないとき、回路中の不要な電荷が放出されるので、
このような不要な電荷によるオペアンプ出力のドリフト
を防ぐことができる。しかも、圧電素子の電荷を測定す
るときにはスイッチング素子が非導通状態となるため、
圧電素子に発生した必要な電荷が放出されず、正確に荷
重に比例したオペアンプ出力電圧を得ることができる。
また、この発明の電荷検出回路では、リーク抵抗が使用
されていないため、リーク抵抗と他の素子の容量とによ
って周波数特性が限定されず、また回路設計の自由度が
高い。
According to the present invention, unnecessary charges in the circuit are discharged when the charge of the piezoelectric element is not measured.
It is possible to prevent drift of the operational amplifier output due to such unnecessary charges. Moreover, since the switching element is in a non-conducting state when measuring the charge of the piezoelectric element,
The necessary charge generated in the piezoelectric element is not released, and the operational amplifier output voltage that is proportional to the load can be obtained accurately.
Further, in the charge detection circuit of the present invention, since the leak resistance is not used, the frequency characteristic is not limited by the leak resistance and the capacitance of other elements, and the degree of freedom in circuit design is high.

【0009】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
The above-mentioned objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments with reference to the drawings.

【0010】[0010]

【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。この電荷検出回路10は圧電素子12を含む。圧電
素子12の一端は接地され、他端は増幅器としてのオペ
アンプ14の非反転入力端に接続される。さらに、オペ
アンプ14の非反転入力端には、トランジスタ16のコ
レクタが接続され、このトランジスタ16のエミッタは
接地される。トランジスタ16のベースには、抵抗18
を介して測定開始信号が入力される。さらに、トランジ
スタ16のペースは、別の抵抗20を介して接地され
る。オペアンプ14の反転入力端と出力端との間には、
抵抗22が接続される。さらに、オペアンプ14の反転
入力端は、抵抗24を介して接地される。
1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The charge detection circuit 10 includes a piezoelectric element 12. One end of the piezoelectric element 12 is grounded, and the other end is connected to a non-inverting input end of an operational amplifier 14 as an amplifier. Further, the collector of the transistor 16 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14, and the emitter of the transistor 16 is grounded. A resistor 18 is provided at the base of the transistor 16.
A measurement start signal is input via. Further, the pace of transistor 16 is grounded via another resistor 20. Between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14,
The resistor 22 is connected. Further, the inverting input terminal of the operational amplifier 14 is grounded via the resistor 24.

【0011】この電荷検出回路10は、たとえばタイヤ
輪荷重測定装置などに使用される。タイヤ輪荷重測定装
置は、車のタイヤが圧電素子上を通過するときに、圧電
素子に発生する電荷を読み取って、その荷重分布を測定
するための装置である。この電荷検出回路10では、圧
電素子12の電荷を測定しないとき、トランジスタ16
のベースに電圧が印加される。したがって、トランジス
タ16は導通状態となり、焦電気効果による圧電素子1
2の電荷やオペアンプ14のリーク電流などが回路内か
ら放出される。
The charge detection circuit 10 is used, for example, in a tire wheel load measuring device. The tire wheel load measuring device is a device for reading an electric charge generated in a piezoelectric element when a vehicle tire passes over the piezoelectric element and measuring a load distribution thereof. In the charge detection circuit 10, when the charge of the piezoelectric element 12 is not measured, the transistor 16
A voltage is applied to the base of the. Therefore, the transistor 16 becomes conductive, and the piezoelectric element 1 due to the pyroelectric effect is generated.
A charge of 2 and a leak current of the operational amplifier 14 are discharged from the circuit.

【0012】圧電素子12の電荷を測定するとき、トラ
ンジスタ16のベースには電圧が印加されず、トランジ
スタ16は非導通状態となる。したがって、圧電素子1
2に発生した電荷による圧電素子12両端間の電圧は、
オペアンプ14によって増幅され、オペアンプ14の出
力端からは荷重に比例した電圧出力を得ることができ
る。なお、トランジスタ16のベースに入力される信号
は、テープスイッチやレーザなどを用いて、圧電素子1
2にタイヤが近づいたことを検出してつくり出せばよ
い。
When measuring the electric charge of the piezoelectric element 12, no voltage is applied to the base of the transistor 16 and the transistor 16 becomes non-conductive. Therefore, the piezoelectric element 1
The voltage across the piezoelectric element 12 due to the electric charge generated in 2 is
It is amplified by the operational amplifier 14, and a voltage output proportional to the load can be obtained from the output terminal of the operational amplifier 14. The signal input to the base of the transistor 16 uses a tape switch, a laser, or the like to output the signal from the piezoelectric element 1.
It should be created by detecting that the tire is approaching 2.

【0013】このように、圧電素子12の電荷を測定し
ないときには、不要な電荷がトランジスタ16を介して
放出されるので、圧電素子12の電荷測定時に、不要な
電荷による出力電圧のドリフトが抑えられる。しかも、
圧電素子12の電荷測定時にはトランジスタ16は非導
通状態となるため、圧電素子12の電荷が漏れることな
く、圧電素子12両端間の電圧が正確に増幅される。さ
らに、この電荷検出回路10には従来の回路のようにリ
ーク抵抗が使用されていないため、リーク抵抗と圧電素
子12とによって周波数特性が限定されず、また回路設
計の自由度が高い。
As described above, when the electric charge of the piezoelectric element 12 is not measured, the unnecessary electric charge is released through the transistor 16. Therefore, when the electric charge of the piezoelectric element 12 is measured, the drift of the output voltage due to the unnecessary electric charge is suppressed. . Moreover,
Since the transistor 16 is in a non-conducting state when the charge of the piezoelectric element 12 is measured, the voltage across the piezoelectric element 12 is accurately amplified without the charge of the piezoelectric element 12 leaking. Further, unlike the conventional circuit, a leak resistance is not used in the charge detection circuit 10, so that the frequency characteristic is not limited by the leak resistance and the piezoelectric element 12, and the degree of freedom in circuit design is high.

【0014】図2はこの発明の他の実施例を示す回路図
である。この電荷検出回路10では、オペアンプ14の
非反転入力端が接地されている。このオペアンプ14の
反転入力端には、圧電素子12が接続される。さらに、
オペアンプ14の反転入力端と出力端との間には、コン
デンサ26とFET28との並列回路が接続される。こ
の場合、FET28のソースとドレインとが、それぞれ
オペアンプ14の反転入力端と出力端とに接続され、F
ET28のゲートには測定開始信号が入力される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. In this charge detection circuit 10, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14 is grounded. The piezoelectric element 12 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 14. further,
A parallel circuit of the capacitor 26 and the FET 28 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14. In this case, the source and drain of the FET 28 are connected to the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14, respectively, and F
A measurement start signal is input to the gate of ET28.

【0015】この電荷検出回路10においても、圧電素
子12の電荷を検出しないときにはFET28が導通状
態とされ、圧電素子12の電荷検出時にはFET28が
非導通状態とされる。この電荷検出回路10では、コン
デンサ26に圧電素子12の電荷がチャージされ、コン
デンサ26の電圧がオペアンプ14で増幅される。この
電荷検出回路10も、図1に示す電荷検出回路と同様
に、圧電素子12の電荷を測定しないときに不要な電荷
が放出される。そして、圧電素子12の電荷を測定する
ときには、圧電素子12に発生した電荷によるコンデン
サ26の電圧を正確に増幅することができる。したがっ
て、ドリフトがなく、正確な荷重測定を行うことができ
る。しかも、この電荷検出回路10でもリーク抵抗を使
用していないため、周波数特性が限定されず、また回路
設計の自由度が高い。
Also in the charge detection circuit 10, the FET 28 is made conductive when the charge of the piezoelectric element 12 is not detected, and the FET 28 is made non-conductive when the charge of the piezoelectric element 12 is detected. In the charge detection circuit 10, the capacitor 26 is charged with the charge of the piezoelectric element 12, and the voltage of the capacitor 26 is amplified by the operational amplifier 14. Like the charge detection circuit shown in FIG. 1, the charge detection circuit 10 also releases unnecessary charges when the charge of the piezoelectric element 12 is not measured. Then, when the charge of the piezoelectric element 12 is measured, the voltage of the capacitor 26 due to the charge generated in the piezoelectric element 12 can be accurately amplified. Therefore, there is no drift and accurate load measurement can be performed. Moreover, since the charge detection circuit 10 also does not use the leak resistance, the frequency characteristic is not limited, and the degree of freedom in circuit design is high.

【0016】なお、上述の各実施例では、スイッチング
素子としてトランジスタやFETを用いたが、スイッチ
ング素子としてはこれらに限定されることなく、他のス
イッチング素子を使用することができる。また、この発
明の電荷検出回路では、不要な電荷が完全に除去される
ため、高価なオペアンプを使う必要がなく、安価に電荷
検出回路をつくることができる。
Although the transistors and FETs are used as the switching elements in the above embodiments, the switching elements are not limited to these, and other switching elements can be used. Further, in the charge detection circuit of the present invention, since unnecessary charges are completely removed, it is not necessary to use an expensive operational amplifier, and the charge detection circuit can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図3】この発明の背景となる従来の電荷検出回路の一
例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional charge detection circuit which is the background of the present invention.

【図4】この発明の背景となる従来の電荷検出回路の他
の例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of a conventional charge detection circuit which is the background of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電荷検出回路 12 圧電素子 14 オペアンプ 16 トランジスタ 28 FET 10 Charge Detection Circuit 12 Piezoelectric Element 14 Operational Amplifier 16 Transistor 28 FET

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子、 前記圧電素子に接続される増幅器、および前記圧電素子
と前記増幅器との間に接続され、前記圧電素子と前記増
幅器との間の電荷を放出するためのスッチング素子を含
み、 前記スイッチング素子は、前記圧電素子の電荷検出時に
は非導通状態となり、前記圧電素子の電荷を検出しない
ときには導通状態となる、電荷検出回路。
1. A piezoelectric element, an amplifier connected to the piezoelectric element, and a switching element connected between the piezoelectric element and the amplifier for discharging a charge between the piezoelectric element and the amplifier. A charge detection circuit comprising: the switching element being in a non-conducting state when the electric charge of the piezoelectric element is detected, and being in a conducting state when the electric charge of the piezoelectric element is not detected.
JP16612393A 1993-06-11 1993-06-11 Electric charge detecting circuit Pending JPH06347496A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019121937A (en) * 2018-01-09 2019-07-22 株式会社村田製作所 Electric charge detection circuit and piezoelectric microphone

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019121937A (en) * 2018-01-09 2019-07-22 株式会社村田製作所 Electric charge detection circuit and piezoelectric microphone

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