JPS5828635A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPS5828635A JPS5828635A JP12720481A JP12720481A JPS5828635A JP S5828635 A JPS5828635 A JP S5828635A JP 12720481 A JP12720481 A JP 12720481A JP 12720481 A JP12720481 A JP 12720481A JP S5828635 A JPS5828635 A JP S5828635A
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- Japan
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- pressure
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- sensitive element
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は印加力に対して繊維の接触状態が変化すること
に関連して抵抗値が変化する炭素繊維メなどの導電性繊
維を感圧素子とする圧力センサに関する。
に関連して抵抗値が変化する炭素繊維メなどの導電性繊
維を感圧素子とする圧力センサに関する。
従来より、この種の感圧素子を使用した圧力センサとし
ては、例えば本出願人が特願昭５６−６７２６４号（発
明の名称「圧力センサ」）において提案したものがある
。
ては、例えば本出願人が特願昭５６−６７２６４号（発
明の名称「圧力センサ」）において提案したものがある
。
上記圧力センサは、第１図にその断面図を示すような基
本的構成を有する。
本的構成を有する。
第１図において、１は感圧素子であり一炭素繊維等の導
電性繊維を平板状に配向成形したもので、繊維相互は複
雑にからみあっている。２ａと２ｂは感圧素子１の両面
に接着された電極板である。
電性繊維を平板状に配向成形したもので、繊維相互は複
雑にからみあっている。２ａと２ｂは感圧素子１の両面
に接着された電極板である。
厚み方向への印加圧力に対して感圧素子１は応力を発生
するとともに応力歪を生じ、それに伴って繊維どうしの
接触抵抗と電流経路が変化することにより感圧素子１の
抵抗値が変化する。抵抗値変化は電極板２ａ、２ｂによ
り検出される。
するとともに応力歪を生じ、それに伴って繊維どうしの
接触抵抗と電流経路が変化することにより感圧素子１の
抵抗値が変化する。抵抗値変化は電極板２ａ、２ｂによ
り検出される。
上記第１図の圧力センサは、印加圧力に対してその抵抗
値が第２図のように変化する。
値が第２図のように変化する。
しかしながら、上記の圧力センサは、炭素繊維等の導電
性繊維の機械的特性により、圧力と抵抗値との間の関係
にヒステリレスを有している。
性繊維の機械的特性により、圧力と抵抗値との間の関係
にヒステリレスを有している。
このため、圧力検出の分解能が狭く、用途も限定される
といった欠点があった。
といった欠点があった。
本発明は導電性繊維を使用した圧力センサにおける上記
事情に鑑みてなされたものであって、炭素繊維等の導電
性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の異なる２個
の感圧素子の一方に設けた孔に他方の感圧素子を嵌入し
て同心状に配置するとともにその支持板と加圧板との間
に保持し、これら２個の感圧素子の抵抗値から圧力伝達
部材を通して上記加圧板に加えられる圧力を検出するこ
とにより、特性の異なる２つの感圧素子を差動的に組み
合わせ、圧力と抵抗値との間に存在するヒステリシスを
改善するようにした圧力センサを提供することを目的と
している。
事情に鑑みてなされたものであって、炭素繊維等の導電
性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の異なる２個
の感圧素子の一方に設けた孔に他方の感圧素子を嵌入し
て同心状に配置するとともにその支持板と加圧板との間
に保持し、これら２個の感圧素子の抵抗値から圧力伝達
部材を通して上記加圧板に加えられる圧力を検出するこ
とにより、特性の異なる２つの感圧素子を差動的に組み
合わせ、圧力と抵抗値との間に存在するヒステリシスを
改善するようにした圧力センサを提供することを目的と
している。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第３図！こ詔いて、１１および１２は第１図と同様の感
圧素子で、これら感圧素子１１および１２は、印加圧力
によって繊維どうしの接触状態が変化し、その接触抵抗
および電流経路の変化に関連して抵抗値が変化するよう
に平板状に配向形成された炭素繊維等の導電性繊維から
なり、その印加圧力に対する抵抗値の変化特性は互いに
相異するものを使用する。
圧素子で、これら感圧素子１１および１２は、印加圧力
によって繊維どうしの接触状態が変化し、その接触抵抗
および電流経路の変化に関連して抵抗値が変化するよう
に平板状に配向形成された炭素繊維等の導電性繊維から
なり、その印加圧力に対する抵抗値の変化特性は互いに
相異するものを使用する。
感圧素子１１は円板状の形状を、また、感圧素子１２は
中心部に上記感圧素子１１の径よりもや＼大きな径を有
する孔１３を備えた円環状の形状を夫々有しており、こ
れら感圧素子１１および１２の厚さは等しい。
中心部に上記感圧素子１１の径よりもや＼大きな径を有
する孔１３を備えた円環状の形状を夫々有しており、こ
れら感圧素子１１および１２の厚さは等しい。
感圧素子１１の上面および下面には夫々電極板１１ａお
よびｌｌｂを接着するとともに、感圧素子１２の上面お
よび下面にも夫々電極板１２ａおよび１２ｂを接着して
い石。
よびｌｌｂを接着するとともに、感圧素子１２の上面お
よび下面にも夫々電極板１２ａおよび１２ｂを接着して
い石。
上記感圧素子１１は円環状の感圧素子１２の上記孔１３
に嵌入し、２つの感圧素子１１と１２とを同心状に配置
して加圧板１４とともにケーシング１５内に収容し、該
ケーシング１５の底部の支持板１６と上記加圧板１４と
の間に上記感圧素子°１１と１２を保持している。
に嵌入し、２つの感圧素子１１と１２とを同心状に配置
して加圧板１４とともにケーシング１５内に収容し、該
ケーシング１５の底部の支持板１６と上記加圧板１４と
の間に上記感圧素子°１１と１２を保持している。
上記感圧素子１１および１２の電極板１１ａおよび１２
ａば加圧板１４に、また、電極板１１ｂおよび１２ｂは
ケーシング１５の支持板１６に夫々接着される。
ａば加圧板１４に、また、電極板１１ｂおよび１２ｂは
ケーシング１５の支持板１６に夫々接着される。
上記加圧板１４には、その上面中央部から外部圧力伝達
部材１７をケーシング１５の孔１８を通して出没自在に
突出させる一方、上記加圧板１４と支持板１６との間に
は、圧縮バネ１９を縮装している。
部材１７をケーシング１５の孔１８を通して出没自在に
突出させる一方、上記加圧板１４と支持板１６との間に
は、圧縮バネ１９を縮装している。
上記圧縮バネ１９は、特願昭５６−６７２６４号にも記
載したように、感圧素子１１および１２の導電性繊維が
その機械的特性により生ずるクリープ歪の抑制と、圧力
の測定範囲の拡大を図るためのもので、上記圧縮バネ１
９により支持板１６から離れる向きに付勢される加圧板
１４は、圧力伝達部材１７を通して外部から加えられる
圧力に対して、ケーシング１５内部に設けた段部２０に
当て止めされて動作範囲が制限される。
載したように、感圧素子１１および１２の導電性繊維が
その機械的特性により生ずるクリープ歪の抑制と、圧力
の測定範囲の拡大を図るためのもので、上記圧縮バネ１
９により支持板１６から離れる向きに付勢される加圧板
１４は、圧力伝達部材１７を通して外部から加えられる
圧力に対して、ケーシング１５内部に設けた段部２０に
当て止めされて動作範囲が制限される。
上記圧力センサは、第４図の回路に組み込まれて使用さ
れる。
れる。
第４図において、Ｒ１、Ｒ２は半固定の可変抵抗器、ｋ
０□およびに□２は夫々感圧素子１１および１２を表わ
す抵抗であって、これら可変抵抗器Ｒｔ。
０□およびに□２は夫々感圧素子１１および１２を表わ
す抵抗であって、これら可変抵抗器Ｒｔ。
Ｒ２、抵抗Ｒ□、および’１２は夫々ブリッジの各−辺
をなすように接続される。
をなすように接続される。
即ち、上記感圧素子１１と１２の間の電極板１１ｂと１
２ｂはアースに接続するとともに、感圧素子１１の電極
板１１ａと電源＋■Ｄとの間には可変抵抗器に０を、ま
た、感圧素子１２の電極板１２ａと上記電源＋■Ｄとの
間には可変抵抗器Ｒ２を夫々接続している。
２ｂはアースに接続するとともに、感圧素子１１の電極
板１１ａと電源＋■Ｄとの間には可変抵抗器に０を、ま
た、感圧素子１２の電極板１２ａと上記電源＋■Ｄとの
間には可変抵抗器Ｒ２を夫々接続している。
上記電極板１１ａの電位■□、と電極板１２ａの電位ｖ
１２の電位差（■０、−■、２）は、演算増巾器ＯＡと
抵抗Ｒ３、Ｒ４，Ｒｓおよびに６からなる周知の減算増
巾器により増巾している。
１２の電位差（■０、−■、２）は、演算増巾器ＯＡと
抵抗Ｒ３、Ｒ４，Ｒｓおよびに６からなる周知の減算増
巾器により増巾している。
感圧センサを上記構成とすれば、圧力伝達部材１７のケ
ーシング１５の突出部分に印加された印加力は、回止板
１４を通して感圧素子１１．１２および圧縮バネ１９に
伝達される。
ーシング１５の突出部分に印加された印加力は、回止板
１４を通して感圧素子１１．１２および圧縮バネ１９に
伝達される。
このため、これら感圧素子１１，１２および圧縮バネ１
９は上記の印加力を受けて応力を発生するとともに応力
歪を生ずる。
９は上記の印加力を受けて応力を発生するとともに応力
歪を生ずる。
圧縮バネ２１に生ずる応力歪と感圧素子１１および１２
に生ずる。応力歪は一定で、これら感圧素子１１および
１２に夫々発生した応力の和が圧力伝達部材１７の先端
部に発生する応力となって現れる。
に生ずる。応力歪は一定で、これら感圧素子１１および
１２に夫々発生した応力の和が圧力伝達部材１７の先端
部に発生する応力となって現れる。
感圧素子１１および１２の各々の応力歪は、これら感圧
素子１１および１２の機械的特性により決定され、具体
的には、成牛時の焼成温度や繊維の原料の種類によって
決定される。
素子１１および１２の機械的特性により決定され、具体
的には、成牛時の焼成温度や繊維の原料の種類によって
決定される。
このため、感圧素子１１が加圧されると、その抵抗値は
、第５図に示すように、矢印Ａ０の向きに曲線１１に沿
って変化するのに対し、上記感圧素子１１に印加されて
いる力が除圧されると、感圧素子１１の抵抗値は、矢印
Ａ；の向きに曲線１’Ｈに沿って変化し、加圧時と除圧
時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１１の抵抗値に
Δに□ｌの差が生じる。
、第５図に示すように、矢印Ａ０の向きに曲線１１に沿
って変化するのに対し、上記感圧素子１１に印加されて
いる力が除圧されると、感圧素子１１の抵抗値は、矢印
Ａ；の向きに曲線１’Ｈに沿って変化し、加圧時と除圧
時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１１の抵抗値に
Δに□ｌの差が生じる。
上記と同様に、感圧素子１２が加圧されると、その抵抗
値は、第５図に示すように、矢印Ａ２の向きに曲線１２
に沿って変化のに対し、上記感圧素子１２に印加されて
いる力が除圧されると、感圧素゛子１２の抵抗値は、矢
印Ａ↓の向きに曲線ｅａに沿って変化し、加圧時と除圧
時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１２の抵抗値に
Δに□２の差が生じる。
値は、第５図に示すように、矢印Ａ２の向きに曲線１２
に沿って変化のに対し、上記感圧素子１２に印加されて
いる力が除圧されると、感圧素゛子１２の抵抗値は、矢
印Ａ↓の向きに曲線ｅａに沿って変化し、加圧時と除圧
時では、同一圧力Ｐに対して、感圧素子１２の抵抗値に
Δに□２の差が生じる。
しかしながら、第４図の回路において、可変抵抗器に□
４．Ｒ２により、抵抗に□、およびに１２（感圧素子１
１および１２）を夫々流れる電流Ｉ０および１２を調整
し、印加圧力の全ての範囲でΔＲｕ×１１＝Δに１２×
Ｉ２となるようにすれば、感圧素子１１の電極板１１ａ
の電位■、□と感圧素子１２の電極板１２ａの電位■□
２の電位差（■１１−■□２）の値は、同一の圧力Ｐに
対して、次のように、加圧時と除圧時とで等しくなる。
４．Ｒ２により、抵抗に□、およびに１２（感圧素子１
１および１２）を夫々流れる電流Ｉ０および１２を調整
し、印加圧力の全ての範囲でΔＲｕ×１１＝Δに１２×
Ｉ２となるようにすれば、感圧素子１１の電極板１１ａ
の電位■、□と感圧素子１２の電極板１２ａの電位■□
２の電位差（■１１−■□２）の値は、同一の圧力Ｐに
対して、次のように、加圧時と除圧時とで等しくなる。
即ち、上記圧力Ｐに対して、加圧時には、■１ｌ−ｖ１
２＝Ｒ１１ｘ１１−Ｒ１２ｘ１２となり、除圧時には、 ■１ｌ−ｖ１２”（Ｒ１１＋′Ｒ１１）１１”−（Ｒ１
２＋ΔＲ１２） １２ ＝Ｒｔ ｔ Ｘ Ｉ ｔ−Ｒ１
２Ｘ Ｉ ２となる。
２＝Ｒ１１ｘ１１−Ｒ１２ｘ１２となり、除圧時には、 ■１ｌ−ｖ１２”（Ｒ１１＋′Ｒ１１）１１”−（Ｒ１
２＋ΔＲ１２） １２ ＝Ｒｔ ｔ Ｘ Ｉ ｔ−Ｒ１
２Ｘ Ｉ ２となる。
従って、上記電位差（Ｖ ｔ□−■□２）を増巾した演
算項中器ＯＡの出力Ｖ。は、第６図に示すように、第３
図の圧力センサに加えられる圧力に対して、ヒステリシ
スを殆どなくすことができる。
算項中器ＯＡの出力Ｖ。は、第６図に示すように、第３
図の圧力センサに加えられる圧力に対して、ヒステリシ
スを殆どなくすことができる。
なお、第３図に示す圧力センサは、圧力伝達部材１７に
加えられる力あるいは荷重を測定する場合等に使用され
るが、液体圧もしくは気体圧等を測定する場合には、第
７図に示すように、第３図の圧力センサのケーシング１
５の圧力伝達部材１７の突出端面にスリバチ状の凹部３
１を設け、該凹部３１の開口端面にダイヤフラム３２を
接着するとともに、該ダイヤフラム３２を上記圧力伝達
部材１７の先端面に接着したものを使用することができ
る。
加えられる力あるいは荷重を測定する場合等に使用され
るが、液体圧もしくは気体圧等を測定する場合には、第
７図に示すように、第３図の圧力センサのケーシング１
５の圧力伝達部材１７の突出端面にスリバチ状の凹部３
１を設け、該凹部３１の開口端面にダイヤフラム３２を
接着するとともに、該ダイヤフラム３２を上記圧力伝達
部材１７の先端面に接着したものを使用することができ
る。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨の範囲内で種々の構成とすることができる。
の要旨の範囲内で種々の構成とすることができる。
以上、詳細に説明したことからも明らかなように、本発
明は、導電性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の
異なる２個の感圧素子を支持板と加圧板との間に同心状
に配置するとともに、これら２個の感圧素子を差動的に
組み合せて各感圧素子が有しているヒステリシスを相殺
するようにしたから、圧力センサに加えられる同一の圧
力に対する出力の差は殆どなくなり、ヒステリシスが大
巾に改善され、圧力センサの用途も拡大される。
明は、導電性繊維を平板状に配向形成した互いに特性の
異なる２個の感圧素子を支持板と加圧板との間に同心状
に配置するとともに、これら２個の感圧素子を差動的に
組み合せて各感圧素子が有しているヒステリシスを相殺
するようにしたから、圧力センサに加えられる同一の圧
力に対する出力の差は殆どなくなり、ヒステリシスが大
巾に改善され、圧力センサの用途も拡大される。
第１図は従来の圧力センサの基本的構成を示す断面図、
第２図は第１図の圧力センサの印加力と抵抗値の関係を
示す特性図、第３図は本発明に係る圧力センサの大略の
構造を示す断面図、第４図は第３図の圧力センサに使用
される圧力検出用の回路図、第５図は第３図の圧力セン
サに使用される２つの感圧素子の印加力に対する印加力
と抵抗値との関係を夫々示す特性図、第６図は第４図の
圧力検出用の回路の出力説明図、第７図は第３図の変形
例の断面図である。 １１ 、１２ ・・・感圧素子（ｔｔａ、ｘｌ、ｘ２ａ
。 １２ｂ・・・電極板）、１３・・・孔、１４・・・加圧
板、１５・・・ケーシング、１６・・・支持板、１７・
・・圧力伝達部材、１９・・・圧縮バネ、３１・・・凹
部、３２・・・ダイヤフラム。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人 弁
理士 青白 葆ほか２名第１図 第２図
第２図は第１図の圧力センサの印加力と抵抗値の関係を
示す特性図、第３図は本発明に係る圧力センサの大略の
構造を示す断面図、第４図は第３図の圧力センサに使用
される圧力検出用の回路図、第５図は第３図の圧力セン
サに使用される２つの感圧素子の印加力に対する印加力
と抵抗値との関係を夫々示す特性図、第６図は第４図の
圧力検出用の回路の出力説明図、第７図は第３図の変形
例の断面図である。 １１ 、１２ ・・・感圧素子（ｔｔａ、ｘｌ、ｘ２ａ
。 １２ｂ・・・電極板）、１３・・・孔、１４・・・加圧
板、１５・・・ケーシング、１６・・・支持板、１７・
・・圧力伝達部材、１９・・・圧縮バネ、３１・・・凹
部、３２・・・ダイヤフラム。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人 弁
理士 青白 葆ほか２名第１図 第２図
Claims (1)
- （１）印加圧力によって繊維どうしの接触状態が変化し
、その接触抵抗および電流経路の変化に関連して抵抗値
が変化するように平板状に配向形成された特性の互いに
異なる２個の感圧素子を備え、これら感圧素子の一方に
設けた孔に他方の感圧素子を嵌入して同心状に配置し、
その支持板と外部圧力伝達部材から外部圧力が加えられ
る加圧板との間に２個の上記感圧素子を保持するととも
に、上記支持板と加圧板との間に圧縮バネを縮装し、上
記感圧素子の抵抗値から圧力伝達部材に加えられる圧力
を検出するようにしたことを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12720481A JPS5828635A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12720481A JPS5828635A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5828635A true JPS5828635A (ja) | 1983-02-19 |
| JPS6355013B2 JPS6355013B2 (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=14954286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12720481A Granted JPS5828635A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828635A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01107946U (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-20 | ||
| JP2006204378A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Gifu Univ | カテーテル用圧力センサ |
| JP2021509168A (ja) * | 2017-08-16 | 2021-03-18 | ペラテック ホールドコ リミテッド | 検出力 |
-
1981
- 1981-08-12 JP JP12720481A patent/JPS5828635A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01107946U (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-20 | ||
| JP2006204378A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Gifu Univ | カテーテル用圧力センサ |
| JP4627661B2 (ja) * | 2005-01-25 | 2011-02-09 | 国立大学法人岐阜大学 | カテーテル用圧力センサ |
| JP2021509168A (ja) * | 2017-08-16 | 2021-03-18 | ペラテック ホールドコ リミテッド | 検出力 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6355013B2 (ja) | 1988-11-01 |
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