JPH09113384A - 圧力検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力センサの異物挟み込み検出感度を向上さ
せ、圧力センサの加圧時の逆の応答にも対応する。 【解決手段】抵抗値が加圧力によって変化する圧力セン
サ１１を含む第１分圧回路１２が接地、反転入力端及び
出力端間に接続された第１増幅器１３と、両端が第１増
幅器の出力端及び基準電源に接続された第２分圧回路１
５と、この第２分圧回路の中点が非反転入力端に接続さ
れ、出力端が前記第１増幅器の非反転入力端に接続され
た第２増幅器１９と、この第２増幅器の出力端及び反転
入力端及び接地間に接続された第３分圧回路２０とを備
える。また、第１増幅器の出力端は、ウインドウコンパ
レータ３０の各入力端に接続され、更にローパスフィル
タ３１を経由して各他の入力端に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用パワーウ
ィンドウ等の電動開閉装置における異物挟み込み検出用
圧力検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧力の累乗に反比例して連続的に抵抗
値が変化する特性を持つ圧力センサ用の圧力検出回路
は、特願平２−１９８２２４号の「感圧回路」に開示さ
れている。

【０００３】この感圧回路は、加圧力に応じて抵抗値が
変化する圧力センサと、圧力センサが反転入力端及び接
地間に、帰還抵抗が反転入力端及び出力端間に各々接続
された第１の増幅器と、第１の増幅器の出力電圧が反転
入力端に、基準電圧が非反転入力端に各々供給されて、
第１の増幅器の出力電圧が基準電圧と等しくなるように
出力端が充放電部を経由して第１の増幅器の非反転入力
端に接続された第２の増幅器と、第１の増幅器の出力電
圧と第２の基準電圧とを比較して、異物の挟み込みを検
出する比較器とを備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の感圧回路を
圧力センサと組合わせて自動車用パワーウインドウにお
ける異物挟み込み検知装置に応用した場合において、圧
力センサは、抵抗値をＲｓとすると、図１に示すような
Ｆ−Ｒ特性を有している。従って、外部から加圧されな
い状態における抵抗値Ｒｓの初期値が極端に低下してい
る時には、Ｒｆが帰還抵抗の値であると、（１＋Ｒｆ／
Ｒｓ）で決定される第１の増幅器の増幅率Ｇが大きくな
り、出力端の電圧が定常に基準電圧に等しくなるように
別の増幅器で製されているので、非反転入力端の電圧が
自動的に低くなる。

【０００５】この結果、実際の圧力センサにおいては、
初期抵抗値が極めて小さいときは感圧感度が低下してし
まうことになる。即ち、加圧力（Ｆ）の変化に対する出
力電圧の変化率が少ない。

【０００６】圧力センサの初期抵抗値が大幅に下がる理
由としては次の場合がある。第１に、圧力センサに接続
されるコネクタに流れる電流がノイズの影響を受けない
ように、圧力センサと並列に所望値の固定抵抗を接続し
て圧力センサの見かけのインピーダンスを下げる。ま
た、微弱電流を確実に流すためにはコネクタの接触部を
金メッキ処理する必要があるので、コストアップは避け
られない。

【０００７】圧力センサは、通常図２に示すように自動
車側部のサイドドアの窓枠の内側に一部露出して埋設さ
れている。従って、窓枠のＵ、Ｗ、Ｙ点では圧力センサ
が急激に曲げられるため、この点での抵抗値が局部的に
減少してしまう。このとき、圧力センサの等価回路は第
１の場合とほぼ同じになる。

【０００８】圧力センサは、車載されるため、環境温度
の影響を大きく受け、気温が低下するほどセンサの初期
抵抗値は低下する。

【０００９】本発明は前述の問題に鑑み、圧力センサの
初期抵抗値が極端に低下しても感圧感度に大きな変化を
生じない、信頼性の高い圧力検出回路を提供することこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による圧力検出回
路は、抵抗値が加圧力によって変化する圧力センサを含
む第１分圧回路が接地、反転入力端及び出力端間に接続
された第１増幅器と、両端が前記第１増幅器の出力端及
び基準電源に接続された第２分圧回路と、この第２分圧
回路の中点が非反転入力端に接続され、出力端が前記第
１増幅器の非反転入力端に接続された第２増幅器と、こ
の第２増幅器の出力端及び反転入力端及び接地間に接続
された第３分圧回路とを備えている。

【００１１】また、本発明の別の態様によれば、前記第
１増幅器の出力端はウインドウコンパレータの各入力端
に接続され、更にローパスフィルタを経由して各他の入
力端に接続されることを特徴とする。

【００１２】また、前記ウインドウコンパレータは、出
力端がオア接続された第１及び第２比較器を含み、前記
第１増幅器の出力端は、第４分圧回路を経て前記第１比
較器の反転入力端に接続され、また第５分圧回路を経て
前記第２比較器の非反転入力端に接続され、更にローパ
スフィルタを経て前記第１比較器の非反転入力端及び前
記第２比較器の反転入力端に接続される。前記分圧回路
は、定電流素子或いは定電圧素子を含む。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図３において、圧力検出回路１０は、抵抗値が加圧力に
よって変化する圧力センサ１１を含む第１分圧回路１２
が接地、反転入力端及び出力端間に接続された第１増幅
器１３を備える。この第１増幅器１３の反転入力端及び
出力端間には、帰還抵抗１４が接続されているが、定電
流素子或いは定電圧素子と置換することができる。

【００１４】また、第１増幅器１３の出力端には、第２
分圧回路１５を経由して基準電源１６が接続され、基準
電源１６の別の端が接地される。この第２分圧回路１５
は、所定の分圧比を有する直列接続された抵抗１７及び
１８を備え、その中点が第２増幅器１９の非反転入力端
に接続される。

【００１５】この第２増幅器１９は、出力端が第１増幅
器１３の非反転入力端に接続され、第３分圧回路２０に
よって決定される増幅率を持っている。従って、第３分
圧回路２０は、直列接続された抵抗２１及び２２を含
み、両端が第２増幅器１９の出力端及び接地に各々接続
され、中点がその反転入力端に接続される。

【００１６】一方、第１増幅器１３の出力端は、各浮遊
基準端が所定の時定数を有するウインドウコンパレータ
３０の各入力端に接続されている。各浮遊基準端即ち他
の入力端がローパスフィルタ３１を経由して前段の出力
端に接続されている。

【００１７】このウインドウコンパレータ３０は、出力
端がオア接続されて、プルアップ抵抗３２にも接続され
た例えばオープンコレクタを各々有する第１及び第２比
較器３３及び３４を含んでいる。従って、第１増幅器１
３の出力端は、第４分圧回路３５を経て第１比較器３３
の反転入力端に接続され、また第５分圧回路３６を経て
第２比較器３４の非反転入力端に接続される。

【００１８】更に、第１増幅器１３即ち前段の出力端
は、ローパスフィルタ３１即ち抵抗３７を経て第１比較
器３３の非反転入力端及び第２比較器３４の反転入力端
に接続される。これら比較器の入力端の接続点及び接地
間にはローパスフィルタ３１のコンデンサ３８が接続さ
れる。

【００１９】まず、第４分圧回路３５は、直列接続され
た抵抗４１及び４２を備え、抵抗４１が正電圧ライン及
び第１比較器３３の反転入力端間に、抵抗４２が第１比
較器３３の反転入力端及び前段の出力端間に接続されて
いる。抵抗４２は、ウインドコンパレータの上限値を設
定するもので、例えばダイオード等の定電圧素子と置換
することができる。

【００２０】また、第５分圧回路３６は、直列接続され
た抵抗４３及び４４を備え、抵抗４３が前段の出力端及
び第２比較器３４の非反転入力端間に、抵抗４４が第２
比較器３４の非反転入力端及び接地間に接続されてい
る。抵抗４３も、ウインドコンパレータの下限値を設定
するもので、例えばダイオード等の定電圧素子と置換す
ることができる。

【００２１】更に、ローパスフィルタ３１は、通常一次
以上のローパスフィルタが用いられ、環境の温度変化に
対する圧力センサ１１の抵抗値の変化に応答しないよう
に時定数が設定される。この時定数のカットオフ周波数
が例えば０．１Ｈｚ以下に設定される。

【００２２】これら増幅器には、通常ロジック回路に供
給される例えば５ボルトの単一電源で動作するデュアル
型ＯＰアンプが用いられ、また比較器には、デュアル型
ＩＣが用いられ、この５ボルトがプルアップ抵抗３２に
も供給される。また、抵抗４２及び４２は、例えば０．
６５ボルトの順方向電圧降下を持つ汎用ダイオード或は
それ以下の順方向電圧降下を持つショットキダイオード
と置換されてもよい。

【００２３】図４は、図３に示す圧力検出回路の前段部
分の動作を説明するための概略回路図である。この場
合、非反転入力端に印加される電圧が固定されている。
まず、第１増幅器１３の反転入力端及び接地間に配置さ
れる圧力センサ１１の抵抗値をＲｓとし、帰還抵抗１４
のそれをＲｆとし、非反転入力端に直接接続された基準
電源２５の基準電圧をｅ１とし、第１増幅器１３の出力
端の出力電圧をｅ２とする。

【００２４】図４の回路において、第１増幅器１３の反
転入力端及び接地間に圧力センサ（Ｒｓ）を配置する
と、第１増幅器１３の出力電圧ｅ２は、 ｅ２＝ｅ１・（１＋Ｒｆ／Ｒｓ） である。但し、ｅ１は第１増幅器１３の非反転入力端の
電圧である。

【００２５】実際、対象としている圧力センサ（Ｒｓ）
を図４の回路で駆動した場合には、図５に示すように加
圧力（Ｆ）の値によって感圧特性が変化し、実線（ａ）
のようにＦが大きくなるほどｅ２の変化率が低下する。
また、ｅ２の値に対応してｅ１の値を適当に増加させた
場合には、点線（ｂ）のようにＦの増加に対するｅ２の
変化率はＦの値に拘らずほぼ一定となる特性に近づける
ことができる。

【００２６】図４の回路において、Ｒｓと並列に固定抵
抗Ｒｉを接続した場合には、Ｒｉに流れる電流ｉがＲｆ
を通過する分だけｅ２が上昇するが、図５の（ｂ）のよ
うな特性の場合Ｒｓの感圧感度に変化が生じることは全
くない。即ち、従来の技術で記述した３つの場合でも感
圧感度がＲｓによる電流変化がそのままｅ２の変化とし
て現れるので変化することはない。

【００２７】図３に示す本発明の実施例の動作を説明す
る。まず、第１増幅器１３の動作は、非反転入力端に印
加される基準電圧が出力端に対応して上下動する点を除
いて、前述の説明と同様である。第２増幅器１９は第１
増幅器１３の非反転入力端の電圧ｅ１を基準電圧（Ｅｒ
ｅｆ）の他に、第１増幅器１３の出力電圧ｅ２の増加分
を加えられるような加算回路を構成している。このと
き、抵抗１７、１８、２２及び２１の抵抗値を各々Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とし、第２増幅器１９の非反転
入力端の電圧値をｅ６とすると、

【００２８】ｅ２＝ｅ１・（１＋Ｒｆ／Ｒｓ） ｅ１＝ｅ６・（１＋Ｒ４／Ｒ３） ｅ６＝（ｅ２−Ｅｒｅｆ）・Ｒ２・（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｅ
ｒｅｆの関係がある。仮に、Ｒ１＝Ｒ２であればｅ６＝
（ｅ２＋Ｅｒｅｆ）／２である。

【００２９】このような構成にすると、図４における基
準電圧を固定した場合に比較して、Ｒｓの抵抗値減少に
対するｅ２の変化率が更に増大し、図５−（ｂ）の特性
に近づくように補正することが可能になる。

【００３０】また、圧力センサがウェザーストリップの
内部に封入されている機構のパワーウインドウ安全装置
では、気温が低下するとウェザーストリップが若干硬化
するため、異物検知感度は事実上低下する。しかしなが
ら、感圧特性を図５−（ｅ）のように変更すると異物検
知感度を補正することができる。また、圧力センサは温
度センサとしても利用することができる。

【００３１】圧力センサの抵抗値は加圧されると減少す
るが、希に、加圧されたとき感圧素子が粗になるために
抵抗値が瞬間的に逆に増加することがある。従って、こ
の変化でも異物が検知できるように、第１増幅器１３の
後段にウインドゥコンパレータ回路を配置し、圧力検出
応答特性を改善している。

【００３２】図３に示すウインドゥコンパレータにおい
て、第１比較器３３の反転入力端の電圧をｅ３、非反転
入力端の電圧をｅ４、第２比較器３４の非反転入力端の
電圧をｅ５とすると、定常状態ではｅ４＝ｅ２、ｅ３＞
ｅ４、ｅ４＞ｅ５であり、比較器３３及び３４の出力は
ともにＨレベルである

【００３３】加圧時に抵抗値Ｒｓが急激に減少した時に
は、ｅ４がローパスフィルタ３７による時定数の作用で
急上昇しないが、ｅ３・ｅ５がｅ２の変化に即座に追従
して上昇する。この結果、ｅ３＞ｅ４の条件が満たされ
ると第１比較器３３の出力はＬレベルに転じて、異物挟
み込み信号を出力する。

【００３４】希ではあるが、加圧時に、抵抗値Ｒｓが瞬
間的に増大した場合には、ｅ４＞ｅ５となることにより
第２比較器３４の出力がＬレベルに転じて、異物挟み込
み信号を出力する。従って、圧力センサによる圧力検出
の応答性が改善される。

【００３５】図３において圧力センサ及び帰還抵抗を交
互に置換することができるが、この場合、圧力センサの
Ｆ−Ｒ特性上、圧力検出回路の特性が図５−（ａ）より
複雑な回路補正をする必要が生じる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明しように、本発明による圧力検
出回路は、圧力センサのインピーダンスを調整するため
に圧力センサと並列に固定抵抗を接続しても圧力検出感
度の変化が殆ど生じない。例えば、自動車の後部ドアに
圧力センサを配設した場合のように、折り曲げ角度が小
さくなり（第３図参照）初期抵抗値が低くなっても感圧
感度の変化が殆どない。

【００３７】また、ウインドウコンパレータを用いたた
め、圧力センサの逆の応答特性にも対応することができ
る。更に、気温の低下に伴うウェザーストリップの硬化
に対しても、圧力センサの抵抗値減少を捉えて感度補正
を行うことができるため、信頼性の高い異物挟み込み検
知装置を備えたパワーウインドゥ安全装置を構築でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】抵抗変化型圧力センサの加圧力（Ｆ）−抵抗値
（Ｒ）特性例である。

【図２】自動車の後部ドア枠に圧力センサを取り付けた
一部破談概略図である。

【図３】本発明の圧力検出回路の一実施例を示す回路図
である。

【図４】固定基準電圧を有する増幅器を用いた圧力検出
回路の原理図である。

【図５】図４における加圧力（Ｆ）−出力電圧（ｅ２）
特性図である。

【符号の説明】

１１ 圧力センサ １２ 第１分圧回路 １３ 第１増幅器 １４ 帰還抵抗 １５ 第２分圧回路 １６ 基準電源 １９ 第２増幅器 ２０ 第３分圧回路 ３０ ウインドウコンパレータ ３１ ローパスフィルタ ３３ 第１比較器 ３４ 第２比較器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抵抗値が加圧力によって変化する圧力セン
   サを含む第１分圧回路が接地並び反転入力端及び出力端
   間に接続された第１増幅器と、 両端が前記第１増幅器の出力端及び基準電源に接続され
   た第２分圧回路と、 この第２分圧回路の中点が非反転入力端に接続され、出
   力端が前記第１増幅器の非反転入力端に接続された第２
   増幅器と、 この第２増幅器の出力端及び反転入力端並び接地間に接
   続された第３分圧回路とを備えた圧力検出回路。
2. 【請求項２】前記第１増幅器の出力端は、ウインドウコ
   ンパレータの各入力端に接続され、更にローパスフィル
   タを経由して各他の入力端に接続されることを特徴とす
   る請求項１に記載の圧力検出回路。
3. 【請求項３】前記ウインドウコンパレータは、出力端が
   オア接続された第１及び第２比較器を含み、前記第１増
   幅器の出力端は、第４分圧回路を経て前記第１比較器の
   反転入力端に接続され、また第５分圧回路を経て前記第
   ２比較器の非反転入力端に接続され、更にローパスフィ
   ルタを経て前記第１比較器の非反転入力端及び前記第２
   比較器の反転入力端に接続されることを特徴とする請求
   項２に記載の圧力検出回路。
4. 【請求項４】前記分圧回路は、定電流素子を含む請求項
   ３に記載の圧力検出回路。
5. 【請求項５】前記分圧回路は、定電圧素子を含む請求項
   ３に記載の圧力検出回路。