JPWO2013061984A1 - 変位検出装置、および変位検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
101:直流電圧検出器、
102:制御部、
10,10A:圧電センサ、
Co:コンデンサ、
SWo:スイッチ、
OP:オペアンプ、
Ro,R1,R2:抵抗、
VR:可変抵抗、
20:弾性体、
30,31,32:圧電素子、
300,310,320:圧電性シート、
301,302,311,312,321,322:検出用電極、
41,42,41A,42A,41B,42B:外部接続端子
Claims (14)
- 平膜状の圧電体、および該圧電体の対向する二面に形成された検出用電極を備える圧電センサと、前記圧電体の変位によって前記検出用電極に生じる電圧を測定する電圧測定手段と、を備えた、変位検出装置であって、
前記圧電センサの二つの前記検出用電極の間を短絡もしくは開放するスイッチと、
該スイッチの短絡もしくは開放を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記電圧測定手段が測定する前記圧電センサの出力電圧を取得しながら、
前記圧電体の変位による前記圧電センサの出力電圧を検出するために前記スイッチを開放し、前記圧電体の変位による前記圧電センサの出力電圧を検出した直後に所定時間長だけ前記スイッチを短絡する制御を繰り返し、
前記短絡直前の出力電圧の変化量の積算値に基づいて変位量を算出する、変位検出装置。 - 前記制御手段は、
前記変位量の算出に用いる記憶電圧を記憶する記憶手段を備え、
出力電圧の初期値から順に前記変化量を積算することで前記記憶手段に記憶された前記記憶電圧を更新していく、請求項1に記載の変位検出装置。 - 前記制御手段は、
前記記憶電圧が初期値のまま所定時間継続することを検出すると、前記変位量の算出を実行しない待機状態に遷移し、
前記電圧測定手段で初期値とは異なる電圧を検知すると、一時記憶電圧を初期値に設定するとともに出力電圧を検出し、
前記圧電センサの電荷放出時定数に基づく一時記憶用の時間で前記出力電圧を検出しながら該出力電圧と前記一時記憶電圧を比較し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧とが異なれば該出力電圧で前記一時記憶電圧を更新し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致すれば、該出力電圧を前記記憶電圧とする、請求項2に記載の変位検出装置。 - 前記圧電センサに並列接続されたコンデンサを備える、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の変位検出装置。
- 前記圧電体は、少なくとも一軸方向に延伸処理されたポリ乳酸からなる、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の変位検出装置。
- 前記一軸方向は、前記圧電体の変位する方向に対して、略±45°となっている、請求項5に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体における第1方向の長さは、該第1の長さに直交する第2の方向の長さよりも長く、
前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略±45°となっている、請求項6に記載の変位検出装置。 - 前記圧電体における第1方向の長さは、該第1の長さに直交する第2の方向の長さよりも長く、
前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略0°または略90°となっている、請求項6に記載の変位検出装置。 - 前記圧電センサは、前記圧電体と検出用電極との組を二組備えるとともに、各組がそれぞれ両面に取り付けられた板状弾性体を備え、
前記各組の圧電体における第1方向の長さは、該第1の長さに直交する第2の方向の長さよりも長く、
第1の組の前記圧電体は、第1の方向と前記一軸方向との成す角が略±45°となっており、
第2の組の前記圧電体は、前記第1の方向と前記一軸方向との成す角は、略0°または略90°となっており、
前記圧電体と前記検出用電極の組毎に前記電圧測定手段が備えられている、請求項6に記載の変位検出装置。 - 前記板状弾性体は少なくとも表面に導体を備えており、該導体が前記二組の前記板状弾性体側の検出用電極を兼ねている、請求項9に記載の変位検出装置。
- 前記板状弾性体および前記検出用電極は透明な材質で形成されている、請求項8または請求項10に記載の変位検出装置。
- 前記圧電体は検出用電極を介して積層されている、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の変位検出装置。
- 前記圧電センサの出力電圧から前記圧電センサの変位量を検出する変位検出方法であって、
変位算出用の記憶電圧を基準電圧に設定する工程と、
前記圧電センサの出力電圧を所定間隔で測定して測定電圧を得る工程と、
前記測定電圧と前記基準電圧との差分である変位電圧を算出する工程と、
該変位電圧を算出した直後に該測定電圧を前記基準電圧にリセットする工程と、
前記基準電圧に前記変位電圧を順次積算しながら前記記憶電圧として更新記憶する工程と、
前記記憶電圧から前記変位量を算出する工程と、を有する、変位検出方法。 - 前記記憶電圧が前記基準電圧のまま所定時間継続することを検出すると、前記変位量の算出を実行しない待機状態に遷移する工程と、
前記基準電圧とは異なる電圧を検知すると、一時記憶電圧を初期値に設定する工程と、
前記圧電センサの電荷放出時定数に基づく一時記憶用の時間で前記出力電圧を検出しながら該出力電圧と前記一時記憶電圧を比較し、前記出力電圧と前記一時記憶電圧とが異なれば該出力電圧で前記一時記憶電圧を更新し、前出力電圧と前記一時記憶電圧が略一致すれば、該出力電圧を前記記憶電圧とする工程と、を有する請求項13に記載の変位検出方法。
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