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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- JP
- Japan
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- pressure
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- plate
- sensitive
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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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