JPH0674839A

JPH0674839A - 圧力検出回路

Info

Publication number: JPH0674839A
Application number: JP4252194A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yaguchi; 修矢口
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】感圧センサの抵抗値が高過ぎる場合であっても
低過ぎる場合であっても抵抗値異常を確実に検出するこ
とができる圧力検出回路を提供する。【構成】加圧力に応じて抵抗値Ｒ_sが変化する感圧セン
サ１１によって負帰還をかけた第１増幅器１２と、この
第１増幅器１２の出力電圧と基準電圧とを比較すること
により制御信号を出力する第２増幅器１６と、第１増幅
器１２の反転入力端に第１抵抗３０を介して接続され、
制御端に供給される電圧の第１の範囲に応じて電流値が
変化するトランジスタ３１と、このトランジスタ３１と
並列に第１増幅器１２の反転入力端に第２抵抗３２を介
して接続され、制御端に印加される電圧の第２の範囲に
応じて電流値が変化するトランジスタ３３と、トランジ
スタ３１と第１抵抗３０の間の電位と基準電圧，トラン
ジスタ３３と第２抵抗３２の間の電位と基準電圧とをそ
れぞれ比較する電圧コンパレータ２１，２２とを備え
る。

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抵抗値が変化する感圧導電性ゴム
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。このような感圧センサ
に用いられる従来の圧力検出回路としては、図１に示す
ような回路１０がある。図１において、感圧センサ１１
によって負帰還をかけた第１増幅器１２の反転入力端に
は抵抗値Ｒ₀の抵抗１３を介してｎｐｎ形のトランジス
タ１４のコレクタが接続されている。上記トランジスタ
１４のエミッタには−Ｖ_cの電源が接続されている。上
記第１増幅器１２の出力端を反転入力端に接続するとと
もに、基準電圧Ｅ_ref1を非反転入力端に印加した第２増
幅器１６の出力端は、時定数回路１９を介してトランジ
スタ１４のベースに接続されている。上記時定数回路１
９は、抵抗値Ｒ₇の抵抗１７と容量値Ｃ₁の接地コンデ
ンサ１８から構成されている。上記トランジスタ１４の
エミッタ電流の電流値は、上記ベースに供給される電流
に応じて変化する。

【０００３】ところで、感圧センサ１１の主体をなす上
記感圧導電性ゴムの抵抗値Ｒ_sは、加圧のみによって変
化するものではなく、周囲温度の変化や使用年月を重ね
ることによっても変動する他、元々製造時においてある
程度のばらつきがある。これに対処するために、上記圧
力検出回路１０では第２増幅器１６及びトランジスタ１
４等を設けている。第２増幅器１６は自らの反転入力端
に印加される第１増幅器１２の出力電圧Ｅ_out1を、基準
電圧Ｅ_ref1と同じ値に保持する機能がある。例えば周囲
温度の変化によってＲ_sが高くなると、Ｅ_out1は増加し
ようとする傾向を示すが、これを検知した第２増幅器１
６は時定数回路１９を介してトランジスタ１４のベース
電流値を減少させることにより、エミッタ電流値を減少
させる。トランジスタ１４のエミッタ電流値の減少はコ
レクタ電流値、すなわちセンサ電流Ｉ_sの減少を意味す
るので、これによって上記Ｅ_out1の増加傾向は抑制され
る。このようにして、コンデンサ１８の容量値Ｃ₁と抵
抗１７の抵抗値Ｒ₇との積で示される時定数τに基づい
て時定数回路１９が設定する時間を経過した後では、Ｅ
_out1の値はＥ_ref1に等しくなり、以降はこの状態を維持
する。

【０００４】この平衡状態において、ユーザが駆動スイ
ッチ２３を押圧することによってコントローラ２４が動
作状態となりパワーウィンド（図示せず）開閉用のモー
タ２６を駆動させ、パワーウィンドの例えば閉鎖が開始
される。パワーウィンドの閉鎖途中で異物の挟み込みが
あると感圧センサ１１が加圧され、その抵抗値Ｒ_sが急
激に低下するので、第１増幅器１２の出力電圧Ｅ_out1が
急激に降下する。降下したＥ_out1が所定の電圧Ｖ_pを下
回ると、電圧コンパレータ２７はその出力を反転させ
る。これを検知したコントローラ２４は上記モータ２６
を停止させる。したがって、異物を挟み込んだ状態でパ
ワーウィンドがさらに閉鎖しようとすることによってパ
ワーウィンドの駆動機構を破損したり、挟み込まれた異
物を破壊したりすることを防止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
力検出回路１０では感圧センサ１１の断線（Ｒ_s＝∞）
や短絡（Ｒ_s＝０）による抵抗値Ｒ_sの異常を検出する
ことができないため、次のような問題がある。感圧セン
サ１１が断線した場合には、異物の挟み込みがあっても
第１増幅器１２の出力電圧Ｅ_out1は降下しないため、異
物を挟み込んだ状態でパワーウィンドを閉鎖しようとし
てパワーウィンドの駆動機構を破壊すること等が起こり
得る。これを回避するためには、感圧センサ１１が正常
に作動しない状態となっていることをユーザに認識させ
る必要がある。

【０００６】また、圧力検出回路１０では、その構成上
感圧センサ１１の短絡が起きた場合には、上記短絡した
感圧センサ１１の修理又は交換等を行うまで第１増幅器
１２の出力電圧Ｅ_out1は降下した状態を継続する。コン
トローラ２４はこのＥ_out1の降下を異物の挟み込みによ
る降下と区別できず、このためモータ２６の駆動停止を
継続するであろう。この場合、駆動スイッチ２３を押圧
してもモータ２６は駆動しないため、ユーザにはパワー
ウィンドを開閉する方法がなく、感圧センサ１１の修理
等を行うまでパワーウィンドの開閉を行えない。さら
に、開放時に上記短絡が起きれば雨天等に遭遇してもパ
ワーウィンドが開放されたままとなる不都合がある。こ
れを回避するためには、感圧センサ１１の短絡が起きて
いることをコントローラ２４に認識させ、電圧コンパレ
ータ２７の出力に関わりなく駆動スイッチ２３の押圧が
あればモータ２６を駆動させる必要がある。この際、上
記断線の場合と同様な問題を回避するために、感圧セン
サ１１が短絡された状態となっていることをユーザに認
識させることも必要である。上記課題を解決するため
に、本発明は、感圧センサの抵抗値が高過ぎる場合であ
っても低過ぎる場合であっても抵抗値異常を確実に検出
することができる信頼性の高い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増幅器と、この第１増
幅器の出力端に反転入力端を接続するとともに、非反転
入力端には第１の基準電源を接続し、出力端から制御信
号を発生する第２増幅器と、上記第１増幅器の反転入力
端に抵抗を介して接続され、制御端に供給される上記制
御信号に応じて電流値が変化する定電流素子と、第２増
幅器が上記制御信号を変化させてから上記制御端に供給
される制御信号が平衡値に到達するまでの時間を設定す
る時定数回路と、上記抵抗と上記定電流素子との間の接
続点に一方の入力端を接続し、他方の入力端に第２の基
準電源を接続し、出力によって上記感圧センサの抵抗値
の異常を報知するコンパレータとを備え、上記第１増幅
器の出力信号に基づいて圧力検出するように圧力検出回
路を構成してある。

【０００８】また、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増幅器と、この第
１増幅器の出力端に反転入力端を接続するとともに、非
反転入力端には第１の基準電源を接続し、出力端から制
御信号を発生する第２増幅器と、上記第１増幅器の反転
入力端に第１抵抗を介して接続され、制御端に供給され
る上記制御信号の第１の範囲に応じて電流値が変化する
第１の定電流素子と、上記第１増幅器の反転入力端に第
２抵抗を介して接続され、制御端に供給される上記制御
信号の第２の範囲に応じて電流値が変化する第２の定電
流素子と、第２増幅器が上記制御信号を変化させてから
上記第１，第２の定電流素子の各制御端に供給される制
御信号が平衡値に到達するまでの時間を設定する時定数
回路と、上記第１抵抗と第１定電流素子との間の接続点
に一方の入力端を接続し、他方の入力端に基準電源を接
続し、出力によって上記感圧センサの抵抗値の第１の異
常を報知する第１コンパレータと、上記第２抵抗と第２
定電流素子との間の接続点に一方の入力端を接続し、他
方の入力端に基準電源を接続し、出力によって上記感圧
センサの抵抗値の第２の異常を報知する第２コンパレー
タとを備え、上記第１増幅器の出力信号に基づいて圧力
検出するように圧力検出回路を構成することも上記課題
の解決手段として極めて有効である。

【０００９】

【作用】上記請求項１の手段によれば、感圧センサの抵
抗値が通常範囲であって感圧センサが正常に機能する場
合には、例えば周囲温度の低下によって感圧センサの抵
抗値が低下すると、第１増幅器の出力信号が低減傾向を
示す。この低減傾向を第１の基準電源から発生される第
１の基準信号と比較することにより検出した第２増幅器
は、制御信号をハイレベルに変化させる。これにより制
御端に供給される制御信号は増加して行く。そして、上
記制御信号の変化時から時定数回路が設定する時間を経
過すると、第１増幅器の出力信号は上記第１基準信号と
同一値を回復し、定電流素子の制御端に供給される制御
信号が平衡値に到達する。以降はこの平衡状態が維持さ
れる。

【００１０】自動車のパワーウィンド閉鎖中に異物の挟
み込みがあると、感圧センサは急激に加圧されるので、
上記第１増幅器の出力信号は急激に低減する。この低減
傾向は時定数回路が設定する時間を経過するまでは解消
されないため、この低減傾向を検出することにより圧力
検出、すなわち異物の挟み込みを検出することができ
る。

【００１１】短絡、断線等により感圧センサの抵抗値が
異常に低下又は上昇し、センサ機能が保証されない状態
となったことを検出するために、コンパレータが設けら
れている。短絡等により感圧センサの抵抗値が異常に低
下した場合を検出するには、コンパレータの例えば非反
転入力端を抵抗と定電流素子との間の接続点に接続し、
反転入力端には基準電源を接続しておく。基準電源が発
生する例えば基準電圧のレベルを適当に設定しておくこ
とにより、感圧センサの抵抗値が上記通常範囲であると
きには、上記接続点の電位が基準電圧より高い範囲で変
化するように成すことができるので、コンパレータの出
力をハイレベルに維持できる。そして、上記感圧センサ
の抵抗値が異常に低下したときには感圧センサを流れる
センサ電流が異常に増加するため、上記接続点の電位は
上記基準電圧を下回るので、コンパレータの出力はロー
レベルに反転する。これに基づいて、ユーザは感圧セン
サの抵抗値の異常低下を認識することができる。なお、
基準電圧レベルを適当に設定するとともにコンパレータ
の非反転入力端と反転入力端の接続先を交換することに
より、コンパレータの出力を通常はローレベルとし、感
圧センサの抵抗値が異常に低下した場合には、ハイレベ
ルに転じるようにすることもできる。

【００１２】また、断線等により感圧センサの抵抗値が
異常に上昇した場合を検出するには、コンパレータの反
転入力端を上記接続点に接続し、非反転入力端には基準
電源を接続しておく。基準電源のレベルを適当に設定し
ておくことにより、上記接続点の電位が上記基準電源レ
ベル以上になったときにはコンパレータの出力はハイレ
ベルからローレベルに転じる。これに基づいて、ユーザ
は感圧センサの抵抗値の異常上昇を認識することができ
る。なお、基準電源レベルを適当に設定するとともにコ
ンパレータの非反転入力端と反転入力端の接続先を交換
することにより、感圧センサの抵抗値が異常に上昇した
場合には、コンパレータの出力がローレベルからハイレ
ベルに転じるようにすることもできる。また、コンパレ
ータを用いて上記接続点の電流値を基準電流値と比較す
るようにしてもよい。

【００１３】他方、請求項２の手段では、第１，第２抵
抗の抵抗値に基づいて感圧センサの抵抗値の上限、下限
を設定することができる。上限が十分に高く、かつ下限
が十分に低くなるように予め第１，第２抵抗の抵抗値を
選定しておく。この選定によって上記上限と下限の間が
感圧センサの抵抗値の通常範囲となり、上限以上（第１
の異常）または下限以下（第２の異常）が異常範囲とな
る。感圧センサの抵抗値が周囲温度等によって変動する
ことを考慮すると、上限をより高く下限をより低く設定
するほど上記通常範囲が広くなって実用上有利である。

【００１４】通常範囲においては、制御端に供給される
制御信号は例えば第１の範囲の中でのみ変化するものと
する。上記制御信号の第１の範囲においては、第１定電
流素子は電流を流しており、その制御端に供給される制
御信号に応じてその電流値が変化する。上記第１の範囲
では、第２定電流素子の電流値はゼロである。周囲温度
の変化等によって感圧センサの抵抗値が変動してもその
抵抗値が通常範囲であれば、第２増幅器の制御信号が変
化することによって第１定電流素子の電流値が変わり、
これにより第１増幅器の出力は第２増幅器に接続された
基準電源の例えば電圧レベルと同じレベルに保持され
る。したがって、周囲温度の変化等があっても確実に異
物の挟み込みを検出することがきる。

【００１５】第１コンパレータの例えば非反転入力端に
印加する基準電圧を適当に設定しておくことにより、第
１定電流素子と第１抵抗の間の接続点の電位を上記基準
電圧より高い範囲で変化させることができる。これによ
り、通常範囲における第１コンパレータの出力をハイレ
ベルに維持することができる。また、第２定電流素子と
第２抵抗の間の接続点を、第２コンパレータの例えば非
反転入力端に接続し、第２コンパレータの反転入力端に
適当な電位の基準電圧を印加することにより、通常範囲
における第１，第２のコンパレータの出力をともにハイ
レベルとすることができる。なお、第１定電流素子のみ
で上記通常範囲の全域に対処することが困難であれば、
通常範囲内において、第１定電流素子だけでなく第２定
電流素子にも電流を流すようにしてもよい。第１定電流
素子の電流値がほぼ最高値に到達する時点で、制御信号
が第１の範囲を越えて第２の範囲となるように構成して
おくことにより、通常範囲においても第２定電流素子の
電流値が制御信号に応じて変化する。これにより、感圧
センサの抵抗値のより広範囲な変化に対応することがで
きる、これは同時に上記下限を十分に低く設定できるこ
とを意味する。

【００１６】次に、感圧センサの断線等によって感圧セ
ンサの抵抗値が上記上限以上（第１の異常）になると、
第２増幅器は制御信号をローレベルに変化させる。これ
により、第１定電流素子の制御端に供給される制御信号
は減少して行くので、第１定電流素子の電流値は減少し
て行き、時定数回路が設定する時間を経過すると、第１
定電流素子の制御端に供給される制御信号は第１の範囲
内の下限となる。したがって、第１定電流素子の電流値
は最低値（又はゼロ）となり、第１定電流素子と第１抵
抗の間の接続点の電位は最高レベルとなる。このとき、
上記第２定電流素子は電流値ゼロを維持するので、第１
コンパレータの出力はローレベルとなり、第２コンパレ
ータの出力はハイレベルである。

【００１７】また、感圧センサの短絡，過剰加圧等によ
って感圧センサの抵抗値が上記下限以下（第２の異常）
になると、第２増幅器によって上記制御信号がハイレベ
ルに変化され、第１，第２の定電流素子の制御端に供給
される制御信号が増加して行く。そして、時定数回路に
よって設定される時間を経過した後では、第１定電流素
子の制御端に供給される制御信号は上記第１の範囲の上
限となるので、第１定電流素子の電流値が最高値とな
る。このとき、第２定電流素子の制御端に供給される制
御信号も第２の範囲内で最高値となるので、第２定電流
素子の電流値も最高値となる。これにより、上記第１定
電流素子と第１抵抗の間の接続点の電位、及び第２定電
流素子と第２抵抗の間の接続点の電位がともに最低レベ
ルとなるので、第１コンパレータの出力はハイレベルで
あり、第２コンパレータの出力はローレベルとなる。

【００１８】なお、感圧センサの抵抗値の上限，下限の
設定は、第１コンパレータに印加される基準電圧（又は
基準電流）と、第２コンパレータに印加される基準電圧
（又基準電流）を選定することによっても行うことがで
きる。また、第１コンパレータの２つの入力端の接続先
を入れ換えることにより、第１コンパレータの出力を上
記通常範囲においてローレベルとし上記異常範囲におい
てはハイレベルに転じるようにすることもできる。これ
は第２コンパレータについても同様である。以下、本発
明の実施例について図面を参照しながら説明する。ただ
し、図１に示す部品と対応するものには同一の符号が付
してある。

【００１９】

【実施例】

〔第１実施例〕図２において、感圧センサ１１，第１増
幅器１２，第２増幅器１６，時定数回路１９，トランジ
スタ１４，コントローラ２４等の構成及び作用は図１の
従来例と同様であるので、その説明を省略する。上記ト
ランジスタ１４と抵抗１３の間の接続点Ｐに反転入力端
を接続した電圧コンパレータ４６の非反転入力端には基
準電圧−Ｅ_ref2が印加されている。また、上記点Ｐに非
反転入力端を接続した電圧コンパレータ４７の反転入力
端には基準電圧−Ｅ_ref3が印加されている。

【００２０】第１増幅器１２の反転入力端の電位は第１
増幅器１２によってほぼゼロボルトに維持されているの
で、上記点Ｐの電位Ｅ_pは、Ｅ_p＝−Ｉ_sＲ₀＝−Ｅ_ref1Ｒ₀／Ｒ_s 〔Ｖ〕・・・(1) となる。したがって、Ｒ_s＝−Ｅ_ref1Ｒ₀／Ｅ_p 〔Ω〕・・・・・・・・・(2) が成立する。

【００２１】式(2) において、Ｅ_ref1Ｒ₀は定数なの
で、抵抗値Ｒ_sはＥ_pに基づいて一義的に求めることが
できる。したがって、電位Ｅ_pの値を電圧コンパレータ
４６，４７を用いて基準電圧−Ｅ_ref2，−Ｅ_ref3と比較
することにより、感圧センサ１１の短絡によるＲ_s＝０
〔Ω〕、又は断線によるＲ_s＝∞〔Ω〕というＲ_sの異
常抵抗値を検出することができる。

【００２２】以下、上記のような構成からなる本実施例
の作用について説明する。上記基準電圧−Ｅ_ref2の値は
抵抗値Ｒ_sの上限を設定するために、予めゼロボルトよ
り低レベルであって、かつ十分に高い値に選定される。
また、上記基準電圧−Ｅ_ref3の値は抵抗値Ｒ_sの下限を
設定するために、予め少なくとも−Ｖ_cより高レベルで
あって、かつ十分に低い値に設定される。ただし、この
値はトランジスタ１４のコレクタ電流の最大値を考慮し
て設定される必要がある。

【００２３】抵抗値Ｒ_sが通常範囲にある場合、点Ｐの
電位Ｅ_pは少なくとも−Ｅ_ref3より高いレベルであって
少なくとも−Ｅ_ref2より低いレベルである。したがっ
て、Ｒ_sの通常範囲では電圧コンパレータ４６，４７の
出力電圧Ｅ_out4，Ｅ_out5はともにハイレベルを維持す
る。この範囲では感圧センサ１１は正常に機能し、圧力
検出回路４５も出力電圧Ｅ_out1に基づいて正確に異物の
挟み込みを検出することができる。

【００２４】感圧センサ１１の断線等によって抵抗値Ｒ
_sが異常に上昇し、電位Ｅ_pが基準電圧−Ｅ_ref2より高
くなると、電圧コンパレータ４６は反転入力端の電位が
非反転入力端の電位より高くなったことを検出して出力
Ｅ_out4をローレベルに転じる。このとき電圧コンパレー
タ４７の出力Ｅ_out5はハイレベルを維持する。この場
合、駆動スイッチ２３を押圧すれば、パワーウィンドは
開閉できるが、出力電圧Ｅ_out1は異物の挟み込みがあっ
ても上昇したままなので、例えば警告ランプ（図示せ
ず）を点灯することによって感圧センサ１１の異常をユ
ーザに報知するとよい。

【００２５】逆に、感圧センサ１１の短絡等によって抵
抗値Ｒ_sが異常に下降し、電位Ｅ_pが基準電圧−Ｅ_ref3
より低くなると、電圧コンパレータ４７は非反転入力端
の電位が反転入力端の電位より低下したことを検出して
出力Ｅ_out5をローレベルに転じる。このとき電圧コンパ
レータ４６の出力Ｅ_out4はハイレベルを維持する。コン
トローラ２４は、上記Ｅ_out5のローレベル出力を検出す
ることによって電圧コンパレータ２７の出力を無効化
し、電圧コンパレータ２７の出力に関わらず駆動スイッ
チ２３の押圧があればモータ２６を駆動させてパワーウ
ィンドの開閉を行う。これにより、短絡した感圧センサ
１１の修理等が行われるまでパワーウィンドの開閉を行
うことができないという問題点を解消するものである。
上記電圧コンパレータ２７の出力を無効化した際に、併
せて警告ランプの点灯も行うことにより、感圧センサ１
１の異常をユーザに報知することができる。

【００２６】抵抗値Ｒ_sの変化範囲が十分に小さい感圧
導電性ゴムを用いた場合には、本実施例によっても感圧
センサ１１の抵抗値Ｒ_sが異常に上昇した場合はもちろ
ん、異常に低下した場合でも検出することができる。

【００２７】ところが上記−Ｖ_cには一定の制約があ
り、一般的にはＶ_cとしてオペアンプの電源電圧と同じ
１５〔Ｖ〕程度の値が用いられる。このため、上記第１
実施例では、感圧センサ１１が断線等によって抵抗値Ｒ
_sが異常に上昇したことを検出する場合には問題はない
が、短絡等によってＲ_sが異常に低下したことを検出す
る場合に問題がある。それはＲ_sが例えば周囲温度の低
下によって例えば半分まで低下（実際にこの程度の変化
は十分に起こり得る）すると、出力電圧Ｅ_out1をＥ_ref1
と同一レベルに保持するために、Ｉ_sが倍増し、これに
より電位Ｅ_pの値は二倍になる。この時点でセンサ電流
Ｉ_sが、トランジスタ１４のコレクタ電流の最高値にま
で到達している場合において、上記時点から周囲温度が
低下してＲ_sがさらに低下するとする。トランジスタ１
４は上記時点よりＩ_sを増加することができないので、
先ず第１増幅器１２の出力電圧Ｅ_out1をＥ_ref1と同一レ
ベルに保持する機能が失われる。また、上記の下限を十
分に低く設定した場合の感圧センサ１１の短絡を検出す
るためには、さらにＩ_sが増加する必要があるが、当然
このようなＩ_sの増加は不可能である。この点を改善し
たのが次の第２実施例である。

【００２８】〔第２実施例〕上記第１実施例では、例え
ば上記(1) 式において、Ｒ₀＝１〔ｋΩ〕，Ｅ_ref1＝１
〔Ｖ〕とし、Ｒ_s＝１００〔Ω〕を代入すると、Ｅ_p＝−１・１０００／１００＝−１０〔Ｖ〕となり、

【００２９】また、Ｒ_s＝５００〔ｋΩ〕を代入する
と、Ｅ_p＝−１・１０００／５０００００＝−２〔ｍＶ〕となる。この２つの数値から分かるように、感圧センサ
１１の抵抗値Ｒ_sが高くなるほど電位Ｅ_pの変化率が小
さくなる。したがって、Ｅ_pを電圧コンパレータで比較
する場合、Ｒ_sが大きくなるほどＲ_sの変化に対する圧
力検出回路１０の抵抗値分解能が低下してしまい、Ｒ_s
が高過ぎる場合の抵抗値異常検出の信頼性が低い。ま
た、感圧センサ１１に対して同じ圧力が加わった場合の
電位Ｅ_pの変化率が変動すると、電圧コンパレータに印
加する上記基準電圧の値の選定が困難になる。上記異常
抵抗値の検出が確実に行われないと、感圧センサが正常
に機能しない状態になっていることをユーザが認識する
ことができず、異物の挟み込みがあってもパワーウィン
ドがさらに閉鎖しようとして、パワーウィンドの駆動機
構を破損したり、挟み込まれた異物を破壊したりする。

【００３０】他方、上記Ｅ_pの変化率を高めるために、
電圧Ｖ_cを大きくすることが考えられる。電圧Ｖ_cが大
きくなるほど−Ｖ_cが低くなり、上記Ｅ_pの値がゼロボ
ルトから遠ざかり、これに応じて電位Ｅ_pの変化率も大
きくなるからである。しかしながら、Ｖ_cを無闇に大き
くするとトランジスタ１４を破壊したり消費電力が膨大
になる等の不都合が生じる他、上述したように１５
〔Ｖ〕程度の値を採用するのが何かと好都合であるとい
う事情もある。このように、Ｖ_cの値には一定の制約が
あり、Ｒ_sの変動に十分対応することができない。した
がって、感圧センサ１１の断線はもちろん、短絡や過剰
加圧等によってＲ_sが異常な値になったことをも高い信
頼性にて検出するための改良を施したのが以下に説明す
る第２実施例である。

【００３１】図３において、感圧センサ１１によって負
帰還をかけた第１増幅器１２の反転入力端には、抵抗値
Ｒ₁の第１抵抗３０を介してトランジスタ３１のコレク
タが接続されている。また、これらと並列に抵抗値Ｒ₂
の第２抵抗３２を介してトランジスタ３３のコレクタが
接続されている。上記Ｒ₁とＲ₂にはＲ₁＞Ｒ₂の関係
がある。第１増幅器１２の非反転入力端は接地され、第
１増幅器１２の出力端は第２増幅器１６の反転入力端に
接続されている。第２増幅器１６の非反転入力端には基
準電圧Ｅ_ref1が印加されている。第２増幅器１６の出力
端に接続された抵抗値Ｒ₇の抵抗１７と容量値Ｃ₁のコ
ンデンサによって時定数回路１９が構成されている。第
２増幅器１６の出力に応じて抵抗１７とコンデンサ１８
との接続点Ｐ₃の電位Ｖ₃が上下に変化する。

【００３２】上記トランジスタ３１，３３のエミッタに
は−２Ｅ_ref1の電圧源３４が接続され、これらのベース
にはそれぞれ抵抗値Ｒ₄の抵抗３６と抵抗値Ｒ₆の抵抗
３７を介して上記電圧源３４が接続されている。上記Ｒ
₄とＲ₆の間には、Ｒ₄＞Ｒ₆の関係があってよい。ま
た、トランジスタ３１，３３の各ベースには、それぞれ
抵抗値Ｒ₃，Ｒ₅の抵抗３８，３９が接続されており、
上記Ｒ₄＞Ｒ₆の条件下では上記抵抗値Ｒ₃，Ｒ₅には
Ｒ₃≦Ｒ₅の関係があってよい。このため、上記接続点
Ｐ₃の電位Ｖ₃が上昇して行くと、先ずトランジスタ３
１にベース電流が流れ始め、このベース電流値は上記Ｖ
₃の上昇によって増加して行く。また、このベース電流
値の増加によってコレクタ電流（センサ電流Ｉ_s）も増
加して行く。そして、上記トランジスタ３１のコレクタ
電流値が例えばＩ_cmaxの近傍の所定値に到達するまで上
記Ｖ₃が上昇すると、トランジスタ３３にもベース電流
が流れるように上記Ｒ₃，Ｒ₄，Ｒ₅，Ｒ₆の値を設定
する。このあとさらに上記Ｖ₃を上昇すると、トランジ
スタ３３の電流値も増加して行く。なお、上記Ｒ₄がＲ
₆より十分に大きい抵抗値を有していれば、上記Ｒ₃と
Ｒ₅に必ずしもＲ₃≦Ｒ₅の関係があることを要しな
い。ただし、少なくとも、Ｒ₄Ｒ₅＞Ｒ₃Ｒ₆の関係が
成立することが必要である。

【００３３】バイポーラトランジスタ３１，３３は、周
知のようにコレクタ−ベース間に印加される電圧を変え
ても入力特性（指数関数曲線）が殆ど変化せず、また、
エミッタ−ベース間に印加される電圧を変えることによ
りエミッタ電流の値を変えることができるので、本発明
に用いられる定電流素子として好適である。電圧コンパ
レータ２１の反転入力端は上記トランジスタ３１のコレ
クタと第１抵抗３０の間の接続点Ｐ₁に接続され、非反
転入力端には基準電圧−Ｅ_ref1が印加されている。ま
た、電圧コンパレータ２２の非反転入力端は上記トラン
ジスタ３３のコレクタと第２抵抗３２の間の接続点Ｐ₂
に接続され、反転入力端には上記基準電圧−Ｅ_ref1が印
加されている。

【００３４】以下、上記のような構成からなる本実施例
の圧力検出回路４０の作用について説明する。圧力検出
回路４０の製造工程において、上記第１，第２抵抗３
０，３２の抵抗値Ｒ₁，Ｒ₂が設定される。このとき、
第１抵抗３０の抵抗値Ｒ₁〔Ω〕が感圧センサ１１の抵
抗値Ｒ_sの上限となり、Ｒ₂‖（Ｒ₁／２）〔Ω〕がＲ
_sの下限となる。したがって、上限と下限の間の範囲が
感圧センサ１１が正常に機能する範囲、すなわち抵抗値
Ｒ_sの通常範囲となる。圧力検出回路４０の使用時にお
いて、電源スイッチ（図示せず）を投入すると、コンデ
ンサ１８が充電され、点Ｐ₃の電位Ｖ₃は上昇して行
く。そして、上記電位Ｖ₃が所定レベルに到達するとＶ
₃の上昇は停止される。このときトランジスタ３１には
所定値のベース電流が流れるので、上記センサ電流Ｉ_s
も流れている。

【００３５】この平衡状態において、周囲温度が上昇し
た場合には、感圧センサ１１の抵抗値Ｒ_sが上昇し、第
１増幅器１２の出力電圧Ｅ_out1が基準電圧Ｅ_ref1より上
昇する傾向を示す。これを検出した第２増幅器１６の出
力はローレベルに切り換わるため、上記Ｖ₃は降下し、
トランジスタ３１のベース電流値は減少して行く。この
ため、センサ電流Ｉ_sも減少して行き出力電圧Ｅ_out1は
降下して行く。そして、第２増幅器１６の出力がローレ
ベルに切り換わった時点から時定数回路１９が設定する
時間を経過すると、上記出力電圧Ｅ_out1はＥ_ref1と同一
レベルを回復するので、上記Ｖ₃の降下は停止してベー
ス電流値は平衡値に到達する。以降はこの平衡状態を維
持する。

【００３６】逆に、平衡状態において、周囲温度が低下
した場合には、抵抗値Ｒ_sは低下し、上記Ｅ_out1はＥ
_ref1より降下する傾向を示す。これを検出した第２増幅
器１６の出力はハイレベルに切り換わる。これにより、
上記Ｖ₃は上昇するので、トランジスタ３１のベース電
流値は増加して行く。このため、センサ電流Ｉ_sも増加
して行き出力電圧Ｅ_out1は上昇して行く。そして、時定
数回路１９が設定する時間を経過すると、上記出力電圧
Ｅ_out1はＥ_ref1と同一レベルを回復するので、上記Ｖ₃
の上昇は停止してベース電流値は平衡値に到達する。以
降はこの平衡状態を維持する。これら一連の動作は、使
用年月を重ねることによって発生するＲ_sの変化に対応
する場合や、製造時点で存在するＲ_sのばらつきの影響
を解消する場合においても同様に行われる。

【００３７】この平衡状態において、パワーウィンドの
閉鎖時に異物の挟み込みがあると感圧センサ１１の抵抗
値Ｒ_sが急激に低下するから、出力電圧Ｅ_out1も上記Ｅ
_ref1と同一レベルから急激に低下する。これを検出する
ことによってパワーウィンドの動作を停止すること等は
図１に示した従来例と同様である。この間、抵抗値Ｒ _s
は上記通常範囲であって、点Ｐ₁の電位Ｅ_P1は−Ｅ_ref1
より低く、点Ｐ₂の電位Ｅ_P2は−Ｅ_ref1より高い範囲で
あるため、電圧コンパレータ２１，２２の出力電圧Ｅ
_out2，Ｅ_out3はともにハイレベルを維持する。

【００３８】感圧センサ１１の断線等によって抵抗値Ｒ
_sが、上記の上限以上の値となった場合には、第１増幅
器１２の出力Ｅ_out1は急激に、かつ著しく上昇するの
で、第２増幅器１６はローレベル出力を継続して、トラ
ンジスタ３１の電流値をゼロにする。これにより、Ｒ_s
が上限以上となった原因が断線ではない場合であっても
センサ電流Ｉ_sは流れなくなり、点Ｐ₁の電位Ｅ_P1はゼ
ロボルト近くまで上昇され、−Ｅ_ref1を上回るので、電
圧コンパレータ２１の出力Ｅ_out2はハイレベルからロー
レベルに転じる。このときトランジスタ３３は電流値ゼ
ロを維持しているので、点Ｐ₂の電位Ｅ_P2は−Ｅ_ref1を
上回った状態を保ち、電圧コンパレータ２２の出力Ｅ
_out3はハイレベルを維持する。この場合、上記Ｅ_out1は
上昇したままなので、電圧コンパレータ２１の上記ロー
レベル出力は継続される。

【００３９】他方、感圧センサ１１の短絡，過剰加圧等
によって抵抗値Ｒ_sが上記の下限以下の値になった場合
には、第１増幅器１２の出力Ｅ_out1は急激に、かつ著し
く下降するので、第２増幅器１６はハイレベル出力を継
続して、トランジスタ３１の電流値を最高値にまで上昇
させる。さらに、第２増幅器１６はハイレベル出力を継
続して、これまで電流値ゼロを維持してきたトランジス
タ３３にもベース電流を流すことによりコレクタ電流を
流し、その電流値を最高値にまで増加させる。これによ
り、上記点Ｐ₁，Ｐ₂の電位Ｅ_P1，Ｅ_P2はそれぞれ最低
レベルにまで下降される。この最低レベルは、何方も少
なくとも基準電圧−Ｅ_ref1より低いので、電圧コンパレ
ータ２１の出力Ｅ_out2はハイレベルを維持し、電圧コン
パレータ２２の出力Ｅ_out3はハイレベルからローレベル
に転じる。

【００４０】この第２実施例においては、トランジスタ
３３を設けたことにより、センサ電流Ｉ_sが増加して点
Ｐ₁の電位Ｅ_P1が最低レベルにまで下降したあとでもト
ランジスタ３３のコレクタ電流値を増加することによ
り、さらなるセンサ電流Ｉ_sの増加に対応することがで
きる。したがって、上記第１実施例が対応できる限界以
上に低い抵抗値Ｒ_sに対応することが可能となる。すな
わち、第１実施例以上に低いＲ_sにおいても上記平衡状
態を維持することができるとともに、Ｒ_sの上記下限を
十分に低く設定することができる。また、周囲温度の変
化によるＲ_sの変動範囲が大きいために、通常範囲にお
いてトランジスタ３１の電流値が最高値に達してしまう
場合には、その時点でトランジスタ３３が電流を流し始
めるようにするとよい。これにより、感圧センサの抵抗
値の一層の低下に対応することができる。

【００４１】また、この第２実施例においてトランジス
タ３１，３３の他に、トランジスタ３３に電流が流れ始
める上記電位Ｖ₃よりも高いＶ₃でなければ電流値がゼ
ロ以上とならないように抵抗を接続した第３のトランジ
スタ、及び第３のトランジスタよりさらに高いＶ₃でな
ければ電流値がゼロ以上とならないように抵抗を接続し
た第４のトランジスタをトランジスタ３１，３３に対し
て並列に接続するようにしてもよい。これにより、さら
にＩ_sを増加させることができ、より低い抵抗値Ｒ_sに
対応することが可能になるので、十分に大きな通常範囲
を設定することができ、極めて実用的である。

【００４２】なお、上記第２実施例では抵抗３６，３
７，３８，３９を用いるようにしたが、要するに上記Ｖ
₃の上昇によって２つのトランジスタが順次に電流値を
ゼロ以上に増加して行くことができればよいので、抵抗
３６〜３９等の数及び構成はどのようなものであっても
よい。また、上記トランジスタ３１，３３として、各電
流値がゼロ以上となるエミッタ−ベース間電圧の値に十
分に大きな差がある別な型名のトランジスタを用いる場
合には、上記抵抗３６〜３９は不必要となる。なお、上
記第１，第２の実施例においてはトランジスタ１４，３
１，３３としてバイポーラトランジスタを用いたがＦＥ
Ｔ等のユニポーラトランジスタを用いることもできる。

【００４３】上記電圧コンパレータ２１，２２の出力端
には排他的論理和回路の入力端を接続して、２つの出力
Ｅ_out2，Ｅ_out3の何れかがハイレベルであって他方がロ
ーレベルであるときには、感圧センサ１１が異常である
ことを警告ランプにて表示するとよい。また、必要なら
ばＲ_sが上限以上となったものか下限以下となったもの
かも表示して異常の種類を明示するようにしてもよい。
なお、コンパレータで比較する対象は電圧だけでなく電
流を用いてもよい。さらに、第２実施例の電圧コンパレ
ータ２１，２２の各２つの入力端の接続先を入れ換える
ことにより通常範囲では両方の電圧コンパレータ２１，
２２の出力がローレベルであって、異常な場合にのみ何
方かの出力がハイレベルに転じるようにすることもでき
る。また、第２実施例では電圧コンパレータ２１，２２
に印加する基準電圧としてともに−Ｅ_ref1を用いたの
で、第１実施例よりも基準電圧源の数を減らすことがで
きる。しかし、必ずしも２つの電圧コンパレータ２１，
２２の基準電圧が同一である必要はなく、また基準電圧
の値が−Ｅ_ref1である必要もない。この基準電圧の値を
変更することによっても抵抗値Ｒ_sの上記上限，下限を
設定することができる。

【００４４】さらに、図３に示す第１増幅器１２の反転
入力端に接続された入力回路４１を図４のような構成と
することもできる。図４の入力回路５０でも、上記Ｖ₃
が上昇することによってトランジスタ３１，３３の順番
で電流値がゼロ以上となって増加して行く点で上記第２
実施例と同様である。

【００４５】

【発明の効果】以上に詳説したように、請求項１記載の
発明によれば、抵抗と定電流素子との間の電気信号をコ
ンパレータで比較するようにしたので、感圧センサの抵
抗値の異常を検出することが可能となる。

【００４６】また、請求項２記載の発明では、第１増幅
器の反転入力端に互いに並列な第１，第２定電流素子を
接続するようにしたので、第１，第２抵抗の抵抗値及び
／又は第１，第２コンパレータに印加する基準電圧（又
は電流）レベルに基づいて感圧センサの抵抗値の上限，
下限を簡単に設定することができる。したがって、感圧
センサの抵抗値が上限以上になった場合だけでなく下限
以下になった場合でも確実に抵抗値異常を検出すること
ができる。さらに、上記制御信号の第１の範囲に応じて
電流値が変化する第１定電流素子と、上記制御信号の第
２の範囲に応じて電流値が変化する第２定電流素子とを
設けたことにより、第１定電流素子の最高電流値を越え
る値まで感圧センサを流れるセンサ電流が増加した場合
でも、第２定電流素子を用いて増加したセンサ電流を流
すことができる。したがって、感圧センサの抵抗値が一
層低下した場合に対応することができる。

【００４７】これにより、感圧センサの抵抗値の上記下
限を十分低い値に設定することができるとともに、周囲
温度の変化等による抵抗値の大きな低下にも十分に対応
して上記平衡状態を維持することができる。したがっ
て、感圧センサの抵抗値の上記通常範囲を十分に広範囲
に設定することができるので、極めて実用的である。ま
た、感圧センサの異常にユーザが気付かないままパワー
ウィンドを駆動してパワーウィンドの駆動機構を破損し
たり、挟み込まれた異物が破壊したりすることを確実に
防止することができるとともに、圧力検出回路の動作の
信頼性を向上することができる。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の圧力検出回路を示す概略図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る圧力検出回路を示す
回路図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る圧力検出回路を示す
回路図である。

【図４】第２実施例中の入力回路４１の変形例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１１感圧センサ１２第１増幅器１６第２増幅器２１第１（電圧）コンパレータ２２第２（電圧）コンパレータ３０第１抵抗３１トランジスタ（第１定電流素子）３２第２抵抗３３トランジスタ（第２定電流素子）４０圧力検出回路４５圧力検出回路４６（電圧）コンパレータ４７（電圧）コンパレータＲ_s （感圧センサの可変）抵抗値Ｅ_ref1 基準電圧 −Ｅ_ref1 基準電圧 −Ｅ_ref2 基準電圧 −Ｅ_ref3 基準電圧

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
サによって負帰還をかけた第１増幅器と、この第１増幅器の出力端に反転入力端を接続するととも
に、非反転入力端には第１の基準電源を接続し、出力端
から制御信号を発生する第２増幅器と、上記第１増幅器の反転入力端に抵抗を介して接続され、
制御端に供給される上記制御信号に応じて電流値が変化
する定電流素子と、第２増幅器が上記制御信号を変化させてから上記制御端
に供給される制御信号が平衡値に到達するまでの時間を
設定する時定数回路と、上記抵抗と上記定電流素子との間の接続点に一方の入力
端を接続し、他方の入力端に第２の基準電源を接続し、
出力によって上記感圧センサの抵抗値の異常を報知する
コンパレータとを備え、上記第１増幅器の出力信号に基づいて圧力検出すること
を特徴とする圧力検出回路。
【請求項２】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増幅器と、この第１増幅器の出力端に反転入力端を接続するととも
に、非反転入力端には第１の基準電源を接続し、出力端
から制御信号を発生する第２増幅器と、上記第１増幅器の反転入力端に第１抵抗を介して接続さ
れ、制御端に供給される上記制御信号の第１の範囲に応
じて電流値が変化する第１の定電流素子と、上記第１増幅器の反転入力端に第２抵抗を介して接続さ
れ、制御端に供給される上記制御信号の第２の範囲に応
じて電流値が変化する第２の定電流素子と、第２増幅器が上記制御信号を変化させてから上記第１，
第２の定電流素子の各制御端に供給される制御信号が平
衡値に到達するまでの時間を設定する時定数回路と、上記第１抵抗と第１定電流素子との間の接続点に一方の
入力端を接続し、他方の入力端に基準電源を接続し、出
力によって上記感圧センサの抵抗値の第１の異常を報知
する第１コンパレータと、上記第２抵抗と第２定電流素子との間の接続点に一方の
入力端を接続し、他方の入力端に基準電源を接続し、出
力によって上記感圧センサの抵抗値の第２の異常を報知
する第２コンパレータとを備え、上記第１増幅器の出力信号に基づいて圧力検出すること
を特徴とする圧力検出回路。