JPH0820910B2 - 圧電素子応用センサ - Google Patents

圧電素子応用センサ

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JPH0820910B2
JPH0820910B2 JP63274836A JP27483688A JPH0820910B2 JP H0820910 B2 JPH0820910 B2 JP H0820910B2 JP 63274836 A JP63274836 A JP 63274836A JP 27483688 A JP27483688 A JP 27483688A JP H0820910 B2 JPH0820910 B2 JP H0820910B2
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浩二 吉野
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電素子の信号検出に関するものである。
従来の技術 従来この種の圧電素子応用センサの信号検出方法とし
て電子レンジの食品の再加熱に応用した例を用いて説明
する。第5図は、電子レンジの本体構成図である。1は
圧電素子、31は加熱室、32はマイクロ波を発生するマグ
ネトロン、33はマグネトロン32を冷却する冷却ファン、
34はターンテーブル、35はターンテーブル駆動モータ、
36は冷却ファンの風を加熱室31へ導く風路、37は食品、
38は食品から発生する蒸気、39は排気路、40は食品37か
ら発生する蒸気を圧電素子1に導く導風路、41は圧電素
子1の信号にもとづいてマグネトロン32、冷却ファン3
3、ターンテーブル駆動モータ35を制御する制御手段で
ありこれらにより電子レンジ15を構成している。
第6図(a)、(b)は、圧電素子1の蒸気検出の動
作原理を示す図である。
チタン酸鉛、ジルコニアを成分とする圧電素子1に強
電界で分極処理を行い強誘電体を構成すると、第6図
(a)に示すように温度T℃の安定状態において空気中
の浮遊電荷42と電気的に中性にあり、電流計43に電流は
流れない。ところが、食品からの熱い沸騰蒸気が圧電素
子1に熱変化ΔT℃を与えると、第6図(b)に示すよ
うに圧電素子1はその急激な温度変化に追随できず電荷
のアンバランスの状態が発生する。したがって電流計43
にはそのアンバランスの生じた分の電流がパルス状に観
測できる。そして沸騰蒸気が、次々に圧電素子1に熱変
化を加えるとこのようなパルス状の電流が次々と観測で
きる。
次にこのパルス状に発生する電流の周波数成分を調べ
てみると、第7図に示すように低周波領域(0から4Hz
帯)で沸騰蒸気発生前Aと沸騰蒸気発生後Bで40dBの信
号レベル変化があることがわかった。
そこで第8図に示すような回路構成で圧電素子1の信
号を検出していた。2は抵抗で圧電素子1の熱変化によ
って生じた電流を電圧に変換するものであり、3はコン
デンサ、4は抵抗でこれらによりハイパスフィルタ及び
圧電素子1に直流が印加されないようになっている。5
は第7図で示したような周波数特性により、4Hz帯まで
の通過特性を有するローパスフィルタ、6は信号を増幅
する増幅器、7はダイオード、12は信号を平滑する平滑
回路、15は機器である電子レンジ、17は平滑後の信号を
比較し、機器15の停止を行う比較手段である。
第9図は、第8図で構成した時の平滑後の信号変化を
示した図である。図中イは熱変化によるパルス状の電
圧、ロはパルス状の電圧を平滑したものを示している。
したがって制御手段41が比較手段17で平滑後の信号レベ
ルが設定レベル18を越えたことを検出すると機器を停止
する構成をとっていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成の場合、第10図にしめ
すように、電子レンジのドアショックなどの振動などが
圧電素子1に加わると圧電効果によっても電圧が発生
し、設定レベル18を越えて沸騰検知と誤検知する課題が
あった。
本発明はかかる従来の課題を解消するもので、圧電素
子を用いて食品からの沸騰蒸気の検出を正確に行う制御
アルゴリズムを提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の圧電素子応用セ
ンサは、蒸気信号の検出に対して圧電素子からの信号レ
ベルを所定のタイミングでサンプリングし検出する検出
手段と、圧電素子の信号レベルがあらかじめ決められた
信号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出
手段と、設定レベル以上の信号をあらかじめ決められた
信号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタの
カウンタ値にもとづいて機器を制御する制御手段で構成
するものである。
作用 上記構成により本発明は、圧電素子によって検出され
る蒸気信号のパルス電圧を判別する作用を有する。
実施例 第1図は、本発明一実施例の回路構成図である。従来
の回路構成図と異なる部分を説明すると、圧電素子1の
信号を平滑せずに抵抗8でパルス状の電圧のまま制御手
段41(本発明では、マイクロコンピュータ)に入力する
ことと、商用電源9をトランス10を介し11の電源同期回
路によって商用電源9に同期したクロックパルスを制御
手段41に入力していることである。13は制御手段41に入
力された圧電素子1の信号レベルを検出する検出手段、
14は圧電素子1の信号レベルがあらかじめ決められた信
号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出手
段、16は前記信号レベル以上の信号をあらかじめ決めら
れた信号幅ごとにカウントするカウンタである。
次に本発明の制御アルゴリズムを実現できる理由を第
2図を用いて説明する。
圧電素子1には、従来の技術のところで説明した電子
レンジのドアショックによる振動19、同一商用電源9の
コンセントプラグに差し込まれた他の機器のプラグの抜
き差しによる誘導のノイズ20、そして真の信号として沸
騰蒸気の熱変化によって生じる信号21がある。これらの
波形図をみると沸騰蒸気の信号のパルス幅は、他のノイ
ズ源のパルス幅に比べて非常に差があることがわかる。
これは、ノイズが高調波成分によるものであり、沸騰
蒸気による熱変化による信号成分は第7図において説明
したように低周波成分の信号であるためにこのパルス幅
の差がでているものである。
そこで、第3図に示す波形図と、第4図の制御フロー
チャート(以下に示すカッコ内の番号は、第4図の制御
に対応)を用いて説明すると、商用電源の波形22に同期
したクロックパルス23から所定のサンプリングタイム24
で圧電素子1の信号レベルを検出手段13で検出する。そ
して、信号幅の検出手段14としては設定レベル18以上の
信号が、サンプリングタイム24ごとに、例えば続けて4
回以上であれば(27、カウンタ16をカウントアップし
(28)、あらかじめ決められたカウント値(例えば10カ
ウント)に等しいことを検出する(29)と機器を停止す
るものである。(30)したがって、第3図の25、26のよ
うにサンプリングタイム24ごとに検出した信号レベルの
うち、設定レベル18以上が4回に満たない高調波ノイズ
は、カウンタ16ではカウントされないのである。
本発明一実施例においては、信号幅検出手段として
は、圧電素子の信号の設定レベル以上のサンプリング数
として検出していたが、設定レベル以上の信号幅そのも
のをタイマーなどで検出してもよく本発明一実施例に限
定されるものではない。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば以下の効果が得
られるものである。
(1) 圧電素子の熱変化によって生ずるパルス的な電
圧の周波数成分が低周波であるので、その信号幅を検出
することによって、従来のアナログ回路のような平滑に
よるノイズ対策に比べ、ノイズであるか真の信号である
かの判別がきわめて優れS/Nの向上が図れ正確な信号検
出が可能となる。
(2) 従来のアナログ回路の平滑方法ではノイズ対策
のためにその時定数を大きくすると機器停止の判別まで
時間がかかるのに対して、パルス幅を検出する方法はそ
のようなことはなく電子レンジなどのような食品の沸騰
検出に対し時間遅れもなく食品の仕上がりのよくするセ
ンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明一実施例の回路構成図、第2図は同圧電
素子に発生する信号波形図、第3図は同回路の各部波形
図、第4図は制御アルゴリズムのフローチャート、第5
図は同電子レンジの本体構成図、第6図は同圧電素子の
動作原理を示す説明図、第7図は同圧電素子の沸騰蒸気
による周波数成分を示す特性図、第8図は従来の回路構
成図、第9図、第10図は同回路の信号波形図である。 1……圧電素子、5……ローパスフィルタ、6……増幅
器、13……検出手段、14……信号幅検出手段、15……機
器、16……カウンタ、18……あらかじめ決められた信号
レベル(設定レベル)、24……サンプリングタイム、41
……制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−113381(JP,A) 特開 昭61−235614(JP,A) 特開 昭61−269890(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電素子と、前記圧電素子の信号を適宜ろ
    波するフィルター、および増幅器と、前記信号の信号レ
    ベルを所定のタイミングでサンプリングし検出する検出
    手段と、前記信号レベルがあらかじめ決められた信号レ
    ベル以上の場合、その信号幅を検出する信号幅検出手段
    と、前記信号レベル以上の信号をあらかじめ決められた
    信号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタ値
    に基づいて機器を制御する制御手段からなる圧電素子応
    用センサ。
JP63274836A 1988-10-31 1988-10-31 圧電素子応用センサ Expired - Lifetime JPH0820910B2 (ja)

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