JPS58191942A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は圧力検出装置に関し、例えばダイパー用電子腕
時計等のような小型のダイパー用携帯電子機器に装備す
るのに好適な水圧検出装置や、その他の持ち運び可能な
サイズの測定用機器等に装備するのに適した圧力検出装
置を提供することを目的とするものである。 例えば近年においては、いわゆるスキューバ・ダイビン
グやスキン・ダイビング等の水中ダイピンクか、スボー
　ソどしても広く普及され始めており、ダイパーが通常
携帯しているものの一つとして、ダイパー用腕時計も需
要を伸ばしている。しかし従東のダイパー用腕時計の実
体は、単に時刻表示機能を備えた耐水圧時計にしかすぎ
ず、そのために−Ｅのダイパーは腕時計とは別個に水深
計等を腕に装着しているのが実状である。もちろん水深
計等を内戚したダイパー用腕時計の必要性は従来より聞
かれるところであり、腕時計内に水深計等を装備するこ
とができれば、ダイパーの携帯具の個数も減少されてダ
イパーを煩雑感から解放できることは明らかであるが、
それにもかかわらず水深計を装備した腕時計が実現され
ていないことの最大の理由は、ダイパー用腕時計に内蔵
するのに適した小型かつ低消費エネルギー型の水圧検出
装置がなかったということによる。 本発明は、例えばダイパー用電子腕時計のような小型の
電子機器内に装備することかできる程度に小型かつ低消
費エネルギー型の水圧検出装置や、その他の持ち運び可
能な計測用機器等に装備することが可能な程度に比較的
小型かつ低消費エネルギー型の圧力検出装置を提供する
ものである。 以下、図に従って本発明の詳細についての説明を行なう
。 第１図〜第５図は、本発明の一実施例を示す図で、第１
図は本発明の一実施例による水圧検出装置を備えたダイ
パー用電子腕時計の外観を示す平面図である。すなわち
本実施例の時計は、電子光学的表示装置として液晶表示
装置１を有し、外部操作部材としてはモード選択スイッ
チＳ。および修ＩＦ用スイッチＳ＋　、８２等の押しボ
タン型スイッチを有している。また時計ケース２の前面
側には、ブザー３、水圧検出用素子の収容部４、温度検
出用素子５、発光タイオード６等が取り付けら才

【てお
り、前記液晶表示装置１は、時刻表示部１ａと付加機能
用表示部１ｂとで構成されている。 次に第２図は、前記水圧検出用素子の収容部４の内部構
造を６〈す断面図であり、ケース２の一部には、防水用
パツキン７を介して検出用素子保持部イ：４６か締結さ
れている。該保持部材８は、そのＩＪ’Ｃ部に気密的に
結合された絶縁板８ａを有し、さＣ】に該絶縁板８ａ上
には水圧検出用素子として半導体圧力センサー９が取り
付けられている。なお該ｊ１ニカセンサー９は、絶縁板
８ａに形成された導電パターン８ｂ、８ｃに電気的に接
続されて本、す、該導電パターン８ｂ、８ｃは、気密的
に形成されたスルーオ、−ル部を経由して絶縁板８ａの
下面側にまで達っするように構成されている。また保持
部材８には、ダイヤフラム１０も気密的に固着されてお
り、該ダイヤフラム１０と前記保持部材８とで形成され
た密閉空間１１内には、非導電性の気体または液体が封
入されていて、その圧力が前記圧力センサー９に加えら
れるように構成されている。さらに前記保持部材８の最
外部には、貫通孔１２ａを備えた保護板１２が取り付け
られており、該保護板１２でダイヤフラム１０を保護す
るとともに、ダイビング中には貫通孔１２ａを介して水
圧がダイヤフラム１０に対して加えられるように構成さ
れている。なお１３は回路基板、１４は液晶表示装置支
持部制、１５はコイルバネより成るコネクターで、該コ
ネクター１５は回路基板１３上の所定の配線パターン（
図示しない）と前記導電パターン８ｂ、８ｃの一部とを
電気的に接続する役割を果たしている。 以−ヒのような構成において、水中では水圧がダイヤフ
ラノ、１０に加えられると、その水Ｆトに応じてダイヤ
フラム１０が変位して密閉空間１１内の気体または液体
の圧力、すなわち圧力センサー９に加えられる圧力も変
化し、従って圧力センサー９の電気的抵抗値も変化する
というわけである。 次に第３図は、本実施例の時計の回路構成の概略を示す
ブロック線図であり、１６は水晶発振回路、１７は分周
回路、１８は時刻系カウンター、１９はカレンダー糸カ
ウンターである。また２０はアラームのセット時刻を記
憶してお（ためのアラームメモリーであり、時刻系カラ
／ター１８の内容とアラームメモリー２０の内容とが一
致したときには、−数構出回路２１から出力される一数
構出侶号Ｃに応じ、ブザー駆動回路２２によってアラー
ム用のブザー６が駆動されるように構成されている。 一方、水圧検出装置２５は、前述の圧力センサー９を検
出用素子として有しており、さらに水圧値を水深値に変
換するための後述の水深演算ブロック３９を含んでいて
、所定の値以上の水深が検出されたときには、発光ダイ
オードブロック２６どブザー駆動回路２２に所定の警告
用信号ａを供給して、前述の発光ダイオード６とブザー
６を駆動するように構成されている。なお２４は、分周
回路１７からの信号に基づいて水圧検出装置２５に供給
するための各クロック信号Ｘｉを形成しているクロック
信号形成回路である。また時刻糸カウンター１８、カレ
ンダー系カウンター１９、アラームメモリー２０からの
各出力および水圧検出装置２５からの水深演算出力すは
、表示制御回路２７による選択制御を経てデコーダ・ド
ライバー回路２８に入力され、前述の液晶表示装置１を
駆動するように構成されている。 一方、前述のモード選択スイッチＳ。は、論理微分回路
２９を介して１ビツト３段構成のり／ダカウンター（ま
たはシフトレジスタ）より成るモード選択回路６０に接
続されており、該モード選択回路６０の状態に応じて、
表示制御回路２７により前述の付加機能用表示部１ｂの
表示を選択的に切換えられるように構成されている。す
なわち本実施例の時計の液晶表示装置１においては、時
刻表示部１ａは常に時刻系カウンター１８の内容に従っ
て現在時刻を表示しているが、付加機能用にある通常モ
ードではカレンダー系カウンター２０の内容に従ってア
ラームの七ノド時刻を、さらにＥＥＥＩの状態にあるタ
イピングモードでは水圧検出装置２５からの水深演算出
力すに従って水深値を、それぞれ選択的に表示するよう
に構成されているわけである。なお３１は前述の修正用
スイッチＳ＋　、８２によって構成される修正用スイッ
チブロックであり、６２はモード選択回路３０の状態と
修正用スイッチブロック６１からの入力に応じて、時刻
糸カウンター１８、カレンダー系カウンター１９、アラ
ームメモリー２０等に修正信号を供給するためのスイッ
チ入力制御回路である。 次に第４図は、水圧検出装置２・５の具体的構成　　　
　′例を示す回路図であり、第５図はクロック信号形成
回路２４より水圧検出装置２５に供給される各クロック
信号１ｉのタイムチャート図である。前述の半導体圧力
センサー９は、加えられる圧力に応じて抵抗値の変化す
る圧力−抵抗変換特性を有する圧力検出用素子の一種で
あるが、本実施例では圧力すなわち抵抗値の変化を最終
的にデジタル値に変換するために、水圧検出装置２５は
前記圧力センサー９を帰還抵抗とするＣ−ＭＯＳリング
発振器６４、プログラマブル・デノくイダー６６、カウ
ンター６７、ラッチ回路６８等を営んで構成されている
。前記Ｃ−ＭＯ８ＩＪング発振器６４は、圧力センサー
９の他にコンデンサー４１、限流抵抗４２、Ｃ−ＭＯＳ
−ＮＡＮＤ回路４６および（゛−ＭＯＳインバータ４４
．４５より構成され、奇数段によるリング発振器にコン
デンサー変調を力）けたタイプとなっており、該発振器
３４の発振周波数ｆは、前記圧力センサー９の抵抗なＲ
ｐ、コンデンサー４１の容量をＣとすると、 ｆ＝１／２．２ＣＲｐ　　で与えられる。 ここで本実施例における水圧検出装置２５の動作につ（
・て説明する。 まずモード選択スイッチＳ。の操作によってモード選択
回路６０をＥＥＥＩの状態とし、夕゛イビングモードを
選択すると、■レベルのダイビングモード選択信号ｄに
よってＡＮＤ回路６６カーーＯＮ状態となる。従って、
この状態ではクロック信号形成回路２４よりサンプリン
グ用のクロックツ（〃スｄ、が入力されてくると、その
〕くルス幅に応じた間に渡ってＮＡＮＤ回路４６がＯＮ
状態となり、Ｃ−Ｍ　ＯＳ　ｌング発振益６４カー発振
動作を行なうことになるが、一方では前記ノ＜ルスグ１
の立上り付近のタイミングで与えられるクロックツ＜ル
スグ、によってプログラマブル・デノ（イダ−３６とカ
ウンター６７はリセットされる。またクロックパルス９
！５２がＡＮＤ回路６５に入力されるために、そのパル
ス幅に応じた間に渡ってＡＮＤ回路６５がＯＮ状態とな
り、この間に渡ってリング発振器３４からの発振出力は
ＡＮＤ回路３５を介して）。 ログラマブル・デノ（イダー６６に入力され、さらに該
デバイダ−６６からの分周出力がカウンター６７Ｃ・こ
入力されることになる。なおプログラマブル・デバイダ
−６６の分周比は、前述の温度検出用素子５を有する温
度検出ブロック４ｏがらの湯度検出結果に基づく分周比
制御信号ｅによって決定されるように構成されているが
、これは前記圧力センサー４０の有する温度特性を補償
するためであり、圧力センサー９として、温度変化によ
って受ける影曽の小さな検出用素子を用いた場合には、
このような構成は不要となる。さらに前記パルス０、　
、ｇ２の立下り付近のタイミングで与えられるラッチタ
イミング制御用のクロックパルスＶ。 がラッチ回路３８のラッチ制御信号人力。Ｊ、、子３８
ａに入力されると、カウンター６７のη１数内答がラッ
チ回路６８にラッテされる。このラッチされた内容は、
圧力センサー９の抵抗値Ｒｐすなわち圧力センサー９に
加えられる圧力に応じて変化するデジタル値であること
は明らかであり、水深演算ブロック６９は、上記のラッ
チされたデジタル値に基づいて水深を演算し、水深演算
出力ｂとして表示制御回路２７に入力する。 この結果、液晶表示装置１の付加機能用表示部１１）に
は水深が表示されることになり、この水深クパルスグ、
が与えられるまでは保持される。また水深演算ブロック
３９で水深値が所定以上の値に至ったことが検出された
ときには、Ｈレベルの警告信号ａが出力されて発光ダイ
オードブロック２６とブザー駆動回路２２に入力され、
発光ダイオ−ドロとブザー３が危険警告の動作を行なう
ことになるが、この警告動作のための警告信号ａも、次
のクロックパルスＶ３が４女られるまでは保持される。 なお水圧検出装置２５が水圧を検出するす／シリング動
作の周期、すなわちＣ−ＭＯ８’Ｊ／グ発振喬６４にザ
／プリング動作を行なわせるためのクロックパルス９１
１　の周期Ｔは、必要に応じて決定してよいが、短がす
ぎる場合には消費電ｒＡｆか増加し、長すぎる場合には
必要なデータを得るのに時間がががりすぎることになる
ために、ダイパー用脚時計の場合で０．５〜１０秒程度
が適当となる。 以１−１前記実施例で説明したように本発明にょ才１ば
、圧力・抵抗変換特性を有する圧力検出用素子を帰還抵
抗として用いたＣ−ＭＯ８’Ｊ／グ発振器を利用して圧
力値をデジタル値に変換するように構成しているために
、低消費電流でかつ小型の圧力検出装置か実現されるこ
とになり、例えば水深計を装備したタ゛イバー用腕時計
等のような水深計付きのダイパー用小型携帯機器を提供
することが可能となる。 なお前述の実施例では、水圧はダイヤフラムと密閉空間
内に封入された液体または気体な介して間接的に圧力検
出用素子に加えられるように構成されて（・るが、第６
図に示されるように水圧が圧力検出用素子に直接加えら
れるように構成することも口Ｊ能である。すなわち第６
図に示される水圧検出用素子の収容部（ただし第６図に
おいて、第２図と同一番号は同一要素を示す）において
は、圧力・抵抗変換特性を有する検出用素子として感圧
４電ゴム９′が用いられており、該感圧導電ゴム９′に
対して水圧か直接的に加えられると、それに応じて該感
圧４電ゴム９′の抵抗値すなわち導電パターン８ｂ′〜
８ｃ′間の抵抗値が変化するように構成されているわけ
である。また水圧以外の圧力を検出する場合でも、上記
と同様に検出用素子に対して直接的に圧力が加えられる
ように構成することも、間接的に圧力が加えられるよう
に構成することも、いずれも可能であることは明らかで
ある。 なお圧力検出用素子として感圧４電ゴムを用いた場合で
も、前述の実施例の場合と同様に、゛感圧導＋（ｉゴム
を帰赳抵抗とするＣ−ＭＯ８ＩＪング発振器の出力に基
づいて、圧力値をデジタル値に変換するように構成すれ
ばよいことは明らかである。 さらに前述の半導体圧力センサーや感圧導電コ゛ムの他
、圧力・抵抗変換特性を有していて比較的小型のサイズ
とすることができる素子なら、本発明における圧力検出
用の素子として利用することが＋４４能である。 また半導体圧力センサーを用いる場合には、いわゆる真
性半導体タイプの動作モードのものを用いるよりも、Ｓ
ｉやＧｅ等の半導体の如く、同一の圧力変化に対する抵
抗変化がより大きなものを用いることが好ましいうなお
上記の８１やＧｅ等の半導体のタイプにおいては、電流
の流れの方向にｈ′一つだ圧力が加えられると、その方
向の原子の格子間隔が圧力に応じて縮まることにより、
移動度の大きな電子が増加し、結局、その方向に加えら
れる圧力に応じて抵抗値が減少していくことになる。 また１モカの変化に対するＣ−ＭＯ８ＩＪング発振器の
発振片仮数の変化がリニアーで７′ｊ−い場合に、最終
的に圧力をデジタル値で得たいときには、例えば第４図
における水深演算ブロック６９内で最初にリニアーな関
係に概略的に補正した値を得てから、水深値に演算する
等の手段を用いることが可能である。 なお本発明は、水圧検出装置の他、気圧、接触圧等、圧
カ一般の検出装置にお（・て適用ｏＪ能である。またＣ
　−Ｍ　ＯＳ　’Ｊング発振器の帰還抵抗値を調節した
い場合には、検出用素子に対して調整用の抵抗を、必要
に応じて直列あるいは並列接続してもよいことは明らか
である。 したかって本発明は、小型の電子機器内に装備する、−
とができる水圧検出装置や、持ち運び可能な計測用機器
等に装備することが可能な圧力検出装置等、小型でしか
も低消費エネルギー型の圧力検出装置を実現するという
多大の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

７）５１図〜第５図は、本発明の一実施例によるダイパ
ー用電子腕時計を示す図で、第１図は時計の外敵、を示
す平面図、第２図はその水圧検出用素子の収容部を示す
断面図、第３図は時計の回路構成を概略的に示すブロッ
ク線図、第４図はその水圧検出装置な示す回路図、第５
図は水圧検出装置のためのクロック信号のタイムチャー
ト図、第６図は、水圧検出用素子の収容部の他の実施例
を示す断面図。 １・・液晶表示装置、　　１ａ・・・時刻表示部、１ｂ
・・・付加憬能用表示部、２・・・ケース、　　４・・
・水　　　　“圧検出用素子の収容部、　５・・・温度
検出用素子、９・・半導体用カセンサー、　　９′・・
・感圧導電ゴム、１６・・・水晶発振回路、　　１７・
・・分周回路、１８・・時刻系カウンター、　　２４・
・・クロック信号形成回路、　２５・・・水圧検出装置
、　２７・・・表示制御回路、　　６０・・・モード選
択回路、　　６４・・・Ｃ−Ｍ　ＯＳリング発振器、　
　６６・・・プログラマブル・テバイダー、　　６７・
・・カウンター、　　６８・・・ラッチ回路、　　６９
・・・水深演算ブロック、　　４０・・・温度検出ブロ
ック。 第１図 ０ 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力を直接的または間接的に検出するための検出
   用素子を有し、該検出用素子による検出結果をデジタル
   値のデータに変換して出力するための変換回路を備えて
   成る圧力検出装置において、前記検出用素子は加えられ
   る圧力に応じて抵抗値の変化する圧力・抵抗変換特性を
   有する素子より構成され、前記変換回路は前記検出用素
   子を帰還抵抗とするＣ−ＭＯ３！ｊング発振器を少なく
   とも含んでいることを特徴とする圧力検出装置。
2. （２）検出用素子が半導体圧力センサーより成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力検出装置。
3. （３）　　検出用素子が感圧導電ゴムより構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力検
   出装置。
4. （４）変換回路は、温度変化によって検出用素子が受け
   る影響を補正するための温度補償手段を含んでいること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力検出装置
   。