JPS62121327A - Pressure sensor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect pressure continuously with a high accuracy by detecting continuously a pressure variation, setting an output voltage of a Hall element at the time when pressure of a pressure chamber is atmospheric pressure, as an origin, and measuring a variation of the output voltage. CONSTITUTION:When pressure of a pressure chamber 6 is atmospheric pressure, a diaphragm 4 abuts on a pressure chamber cover 2 by a spring 10 for pressing a diaphragm plate 7, and an N pole of a magnet 11 approaches a Hall element 13. When the pressure of the pressure chamber 6 rises, the plate 7 which has been pushed up by the diaphragm 4 moves against elasticity of the spring 10, and a distance between the magnet 11 and the element 13 is separated. Accordingly, a magnetic flux density of the magnet 11 for exerting an influence on the element 13 decreases extremely, and an output voltage of the element 13 becomes high. Therefore, a moving extent of the magnet 11 is set optionally by rigidity of the diaphragm 4 against the pressure of the pressure chamber 6, and a spring constant of the spring 10 for pressing the plate 7, and also, when the magnetic flux density of the magnet 11 and the characteristic of the element 13 are set, the output voltage can be set to a prescribed function relation. In this way, a variation of the pressure is detected continuously, and the pressure can be detected with a high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は圧力センサに関し、　Ｆ詳細には圧力変化に
よって作動するダイヤフラムに設けた磁石に反応するよ
うにホール素子を設は精度に優れ、部品点数を減少させ
て組立てを容易にした圧力センサに関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a pressure sensor, and more specifically, a Hall element is designed to respond to a magnet provided on a diaphragm that is activated by pressure changes, and has excellent accuracy and This invention relates to a pressure sensor that is easy to assemble by reducing the number of points.

（従来の技術とその問題点） この種の圧力センサ、特に洗濯機の水位を圧力に変換し
て、その圧力変化を電気的に検知する圧力センサとして
は、一般にエアトラップの空気圧力の変化をダイヤフラ
ムの機械的変位でとらえ、このダイヤフラムの動きを電
気的接点に関係づけて一定の水位を電気的に検知するも
のが知られている。(Prior art and its problems) This type of pressure sensor, especially a pressure sensor that converts the water level of a washing machine into pressure and electrically detects the change in pressure, generally detects changes in air pressure in an air trap. There is a known system that detects the mechanical displacement of a diaphragm and relates this diaphragm movement to electrical contacts to electrically detect a certain water level.

しかし、このように電気的接点を用いた場合には、圧力
の変化を連続的に検知することができず、また調性部品
の点数が多いため調性のバラツキが大きくなり検出精度
を悪くしている。However, when electrical contacts are used in this way, changes in pressure cannot be detected continuously, and the large number of tonality parts increases the variation in tonality, impairing detection accuracy. ing.

これに代わるものとして、特開昭６０−７０３２５号等
に見られるように発光素子と受光素子の間にダイヤフラ
ムの機械的変位と連動して透光面積が変化する透光シャ
ッタを設け、圧力変化を光の到達量の変化に変換して検
知するものが知られている。As an alternative to this, as seen in Japanese Patent Laid-Open No. 60-70325, etc., a light-transmitting shutter whose light-transmitting area changes in conjunction with the mechanical displacement of the diaphragm is provided between the light-emitting element and the light-receiving element, and the pressure changes. There are known devices that convert and detect changes in the amount of light reaching the light.

しかし、このようにフォトセンサを用いた場合にはダイ
ヤフラムと一体に連動する透光シャッタがケース内で移
動方向に摺動するため、摺動抵抗が加わり、また、透光
シャッタを通過する光の量がダイヤフラムの移動距離に
対して単純な関数関係にならないため、検出精度におい
てまだまだ十分ではない。However, when a photosensor is used in this way, the light-transmitting shutter, which is integrated with the diaphragm, slides in the moving direction within the case, which adds sliding resistance and also reduces the amount of light passing through the light-transmitting shutter. Since the amount does not have a simple functional relationship with the distance traveled by the diaphragm, the detection accuracy is still insufficient.

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、圧力を連続
的に一層精度よく検知できる小型で安価な圧力センサを
提供するものである。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and it is an object of the present invention to provide a small and inexpensive pressure sensor that can continuously detect pressure with higher precision.

（発明の構成） そして、本発明は圧力の変化を機械的変位に変換するダ
イヤフラムと、前記圧力の変化に対する前記ダイヤフラ
ムの機械的変位比率を決定するハネと、前記ダイヤフラ
ムに密着するダイヤフラム板の中心に設けた磁石と、こ
の磁石とダイヤフラムを隔てて同軸上の対応する位置に
該磁石の磁界に反応するホール素子とを備え、このホー
ル素子に入力する磁束密度の変化を連続的に検出する圧
力センサである。(Structure of the Invention) The present invention includes a diaphragm that converts a change in pressure into a mechanical displacement, a spring that determines a ratio of mechanical displacement of the diaphragm to a change in pressure, and a center of a diaphragm plate that is in close contact with the diaphragm. A pressure sensor that continuously detects changes in the magnetic flux density input to the Hall element, which is equipped with a magnet provided in It is a sensor.

（実施例の説明） 以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。(Description of Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

１は円筒状ケースで、段階的に拡径している。1 is a cylindrical case whose diameter is gradually enlarged.

２は圧力室カバーで、気体導入管３が連通している。2 is a pressure chamber cover, with which the gas introduction pipe 3 is communicated.

４はダイヤフラムてゴムの薄膜で形成されており、周縁
部４ａはケース１０周縁部１ａと圧力室カバー２の周縁
部２ａの間で挾持され、巻枠５によって水密状にカシメ
られ、ダイヤフラム４と圧力室カバー２０間に圧力室６
が形成されている。A diaphragm 4 is formed of a thin rubber film, and the peripheral edge 4a is held between the peripheral edge 1a of the case 10 and the peripheral edge 2a of the pressure chamber cover 2, and is swaged by the winding frame 5 in a watertight manner. Pressure chamber 6 between pressure chamber covers 20
is formed.

７はダイヤフラム板で、ダイヤフラム４から突出したダ
イヤプラム板取付突起８、およびケース１内に設けたス
プリング受け９とダイヤフラム板７との間に伸び方向に
付勢させたスプリング１０によってダイヤフラム４を圧
力カバー２の方向へ一定圧力で押圧し圧力室６の圧力を
受けて上下動するダイヤフラム板７の動作比率を決定す
る。7 is a diaphragm plate, and the diaphragm 4 is pressed by a diaphragm plate mounting protrusion 8 protruding from the diaphragm 4, and a spring 10 biased in the direction of extension between the spring receiver 9 provided in the case 1 and the diaphragm plate 7. The operating ratio of the diaphragm plate 7, which is pressed in the direction of the cover 2 with a constant pressure and moves up and down in response to the pressure of the pressure chamber 6, is determined.

１１は磁石で、ダイヤフラム板７の中央に上下方向に磁
極を有するように固定されている。A magnet 11 is fixed to the center of the diaphragm plate 7 so as to have magnetic poles in the vertical direction.

スプリング受け９の外周にはネジが形成され、ケース１
の内側ネジ９ａと螺合し、スプリング１０の荷重を任意
に調整しうる構造となっている。なお、ケース１には通
気口１２が設けられケース１内の圧力を大気圧になるよ
うにしている。A screw is formed on the outer periphery of the spring receiver 9, and the case 1
The spring 10 has a structure in which the load of the spring 10 can be arbitrarily adjusted by screwing it into the inner screw 9a of the spring 10. Incidentally, a vent hole 12 is provided in the case 1 so that the pressure inside the case 1 becomes atmospheric pressure.

圧力室カバー２の下面中央には、ホール素子１３が磁石
１１と対向するように設けられ、ホール素子端子Ｌ３ａ
はプリント基板１４にハンダ付けされ、プリント基板１
４は圧力室カバー２のプリント基板固定突起２ａで固定
されている。プリント基板１４からリード線１５により
電気的出力を得る構造となっている。A Hall element 13 is provided at the center of the lower surface of the pressure chamber cover 2 so as to face the magnet 11, and a Hall element terminal L3a
is soldered to the printed circuit board 14, and the printed circuit board 1
4 is fixed by a printed circuit board fixing protrusion 2a of the pressure chamber cover 2. It has a structure in which electrical output is obtained from a printed circuit board 14 through a lead wire 15.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

まず、圧力室６の圧力が大気圧の場合は第１図のように
、ダイヤフラム４はダイヤフラム板７を押圧するスプリ
ング１０により圧力室カバー２と当接し、磁石１１のＮ
極がホール素子１３に近接している。First, when the pressure in the pressure chamber 6 is atmospheric pressure, as shown in FIG.
The pole is close to the Hall element 13.

圧力室６の圧力が上昇するとダイヤフラム４に押し上げ
られたダイヤフラム板７はスプリング１０の弾力に抗し
て移動し、磁石１１とホール素子１３の距離は離隔する
。したがって、ホール素子１３に影響する磁石１１の磁
束密度は極端に減少し第２図のグラフに示すようにホー
ル素子１３の出力電圧は高くなる。When the pressure in the pressure chamber 6 increases, the diaphragm plate 7 pushed up by the diaphragm 4 moves against the elasticity of the spring 10, and the distance between the magnet 11 and the Hall element 13 increases. Therefore, the magnetic flux density of the magnet 11 that affects the Hall element 13 is extremely reduced, and the output voltage of the Hall element 13 increases as shown in the graph of FIG.

圧力室６の圧力に対するダイヤフラム４の剛性およびダ
イヤフラム板７を押圧するスプリング１０のバネ定数に
より磁石１１の移動量は任意に設定され、さらに磁石１
１の磁束密度とホール素子１３の特性を設定すれば、圧
力とホール素子工３の出力電圧を一定の関数関係にする
ことができる。The amount of movement of the magnet 11 is arbitrarily set depending on the rigidity of the diaphragm 4 with respect to the pressure in the pressure chamber 6 and the spring constant of the spring 10 that presses the diaphragm plate 7.
By setting the magnetic flux density of 1 and the characteristics of the Hall element 13, it is possible to make the pressure and the output voltage of the Hall element 3 have a constant functional relationship.

（発明の効果） この発明はこのように構成されていて、端子接点式の場
合と異なり連続的に圧力変化を検知することができ、ま
た圧力室６の圧力が大気圧のときのホール素子１３の出
力電圧を基点としてマイクロコンピュータ等によって出
力電圧の変化を測定すれば圧力の変化は、磁石１１とホ
ール素子１３の特性および設面距離のバラツキによらず
常に精度の高い圧力の検知が可能となる。(Effects of the Invention) The present invention is configured as described above, and unlike the case of a terminal contact type, it is possible to continuously detect pressure changes, and the Hall element 13 when the pressure in the pressure chamber 6 is atmospheric pressure. If changes in output voltage are measured using a microcomputer or the like based on the output voltage of Become.

さらに、フォトセンサを用いた圧力センサと比較すると
、部品点数が少なくてすむうえに、フォトセンサと異な
りホール素子は外部から取り付けられるので組立てが容
易な上にセンサの取付は位置の微調整も容易である。Furthermore, compared to a pressure sensor that uses a photosensor, it requires fewer parts, and unlike a photosensor, the Hall element is attached from the outside, so assembly is easy, and the sensor installation position can be easily adjusted. It is.

またフォトセンサと透光シャッタの関係に比較して、ホ
ール素子と磁石の関係は両者の距＆■の２乗で影響を受
りるため、関数関係が単純になり１、検出精度に優れ、
特に変化率の大きいところに設定すれば、センシティビ
ティを大きくすることもでき、また透光シャッタの移動
時の摺動抵抗のようなものもないところから一層検出精
度を高めることができ、ホール素子１３の電気出力を増
幅し、磁束密度の増減により出力がＯＮ−ＯＦＦするデ
ジタル出力とすれば第３図に示すように特定の圧力でス
イッチング動作を行わせることができるなどの著効を奏
する。Also, compared to the relationship between a photosensor and a light-transmitting shutter, the relationship between a Hall element and a magnet is affected by the distance between them &■ squared, so the functional relationship is simpler1, and the detection accuracy is excellent.
In particular, if it is set at a location where the rate of change is large, sensitivity can be increased, and detection accuracy can be further improved since there is no sliding resistance when the transparent shutter moves, and the Hall element If the electrical output of 13 is amplified and made into a digital output whose output is turned on and off by increasing or decreasing the magnetic flux density, it will be effective to perform a switching operation at a specific pressure as shown in FIG.

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。Although the present invention has been variously explained above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例を示し、第１図は圧力センナの要
部側面断面図、第２図および第３図は圧力センサの出力
電圧とダイヤフラム板の移動距離との関係を示すグラフ
である。 １・・・ケース、　１ａ・・・周縁部、２・・・圧力室
カバー、　３・・・気体導入管、２ａ・・・プリント基
板固定突起 ４・・・ダイヤフラム、　４ａ・・・周縁部、５・・・
巻枠、　６・・・圧力室、 ７・・・ダイヤフラム板、 ８・・・ダイヤフラム板取付突起、 ９・・・スプリング受け、 １０・・・スプリング、　　１１・・・磁石、１２・・
・通気口、　１３・・・ホール素子、１３ａ・・・ホー
ル素子端子、 １４・・・プリント基板、　　１５・・・リード線。The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a side sectional view of the main part of the pressure sensor, and FIGS. 2 and 3 are graphs showing the relationship between the output voltage of the pressure sensor and the moving distance of the diaphragm plate. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Case, 1a... Peripheral part, 2... Pressure chamber cover, 3... Gas introduction pipe, 2a... Printed circuit board fixing protrusion 4... Diaphragm, 4a... Peripheral part, 5...
Winding frame, 6... Pressure chamber, 7... Diaphragm plate, 8... Diaphragm plate mounting protrusion, 9... Spring receiver, 10... Spring, 11... Magnet, 12...
-Vent hole, 13...Hall element, 13a...Hall element terminal, 14...Printed circuit board, 15...Lead wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １．圧力の変化を機械的変位に変換するダイヤフラムと
、前記圧力の変化に対する前記ダイヤフラムの機械的変
位比率を決定するバネと、前記ダイヤフラムの機械的変
位に追従して変位する磁石と、この磁石の磁界に反応す
るホール素子とを備え、このホール素子に入力する磁束
密度を検出する圧力センサ。1. A diaphragm that converts a change in pressure into a mechanical displacement, a spring that determines a ratio of mechanical displacement of the diaphragm to a change in pressure, a magnet that displaces following the mechanical displacement of the diaphragm, and a magnetic field of this magnet. A pressure sensor that detects the magnetic flux density input to the Hall element.