(57)【要約】【課題】電気石と呼ばれている鉱石を使った装飾品が、外力・摩擦・接触などの大きさに応じて発生する電圧を表示することを特徴とする装置。【解決手段】装飾品からの発生電圧を検出する手段として、棒状の電極または突起電極を複数個配列することにより、装飾品に電極を加工することなく、微小な外力、接触・摩擦において電圧が検出できる。微弱の検出電圧に混入した雑音はフィルタ回路や差動増幅回路により雑音を除去した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の検出電極を設け、電極間の電圧を検出する電圧検出手段を有し、電気石からの電圧を検出できるように構成したことを特徴とする電気石発生電圧検出装置。
【請求項２】
突起した検出電極を設け、電極間の電圧を検出する電圧検出手段を有し、電気石からの電圧を検出できるように構成したことを特徴とする電気石発生電圧検出装置。
【請求項３】
電気石を使った装飾品のネックレースを、電極上で接触・摩擦・外力により発生した電圧を検出できることを特徴とした、請求項１と請求項２に記載した電気石発生電圧検出装置。
【請求項４】
電気石を使った装飾品のブレスレットを、電極上で接触・摩擦・外力により発生した電圧を検出できることを特徴とした、請求項１と請求項２に記載した電気石発生電圧検出装置。
【請求項５】
電気石を使った単体の装飾品を、電極上で接触・摩擦・外力により発生した電圧を検出できることを特徴とした、請求項１と請求項２に記載した電気石発生電圧検出装置。
【請求項６】
電気石が挿入された、枕やシーツを、電極上で接触・摩擦・外力により発生した電圧を検出できることを特徴とした、請求項１と請求項２に記載した電気石発生電圧検出装置。
【請求項７】
基準電圧電極と検出電極で構成することを特徴とする請求項１と請求項２に記載した電気石発生電圧検出装置。
【請求項８】
雑音除去の目的で請求項７の検出電極は、差動増幅回路の反転入力端と非反転入力端に接続することを特徴とする電気石発生電圧検出装置。
【請求項９】
雑音が重畳した検出電圧をフィルタ回路で除去することを特徴する電気石発生電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、装飾品に加工された電気石と呼ばれる鉱石から発生する電荷を電極で電圧として検出し、これを表示する装置に関する。【０００２】  鉱石に直接外力が作用したとき、または鉱石同士が接触あるいは摩擦する際に発生する電荷を、複数の電極により電圧として検出し、発生電圧を表示する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】  水晶は単結晶の圧電体で、結晶にひずみまたは応力を与えると、圧電体表面に電気分極による電荷が発生するこの現象を圧電直接効果といい、逆に結晶に電界を与えたときひずみまたは応力が生ずる現象を圧電逆効果という。この二つの効果を総称して圧電現象という。［非特許文献１］
単結晶圧電材の代表的な結晶である水晶の場合には、図１の点線で示すように切り出した薄板状の水晶に、Ｘ方向に力を加えると薄板の両面に加えた力に比例する電荷が発生し、またＹ方向に力を加えても薄板の両面に力に比例する電荷が発生する。そして力の方向が逆になると、電荷の符号も逆になる。
図２に示すように、実際には水晶の薄板の両面に金属を蒸着あるいは焼き付けて電極面として、二つの電極間に発生する電圧Ｅは電極間静電容量Ｃのとき、発生電圧Ｅと電荷Ｑの関係は次式となる。［非特許文献２］
発生電圧Ｅ＝Ｑ／Ｃ
以後、発生電荷Ｑ＝発生電圧Ｅとする。
【非特許文献１】実吉純一著「超音波技術便覧」日刊工業新聞社出版  １９６０年
【非特許文献２】古川英一著「振動および衝撃測定」誠文堂新光社  １９６０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、トルマリンや水晶など電気石とよばれる鉱石のネックレースやブレスレットおよび指輪など装飾品から発生する電圧を、装飾品に直接電極加工を施さないで、表示できることを特徴とする装置に関するものである。
たとえば、水晶の圧電効果を知るには、水晶表面を対向する電極で挟み電極間に発生する電圧を、あるいは水晶表面の２か所に金属を蒸着してこの金属を電極にして電極間の電圧を取り出している。【０００５】電気石は圧電効果を有する鉱物グループの呼び名で、摩擦やひずみまたは応力などが加わると鉱物から電圧が発生する。電気石は指輪およびネックレースやブレスレットに宝石として沢山使われている。しかし、電気石から発生する電圧を直接見ることはできない。【０００６】  研磨加工された丸珠が電気石であるか否かを調べる必要があるとき、丸珠表面に金属を蒸着加工できない。そのほか電気石を装入した枕やシーツを摩擦や、力を加えたときの圧電効果を可視化することは困難である。【０００７】  たとえば、ネックレースやブレスレットおよび丸珠などの装飾品に電極を設け、外力を加えたとき瞬時に発生する電圧は、オシロスコープにより観察ができるが、専門的な知識がないとオシロスコープ上の画面から、発生電圧を読み取ることは容易ではない。【０００８】  宝石のネックレースやブレスレットの表面に、金属を蒸着あるいは焼き付けて電極面を付加できない。またシーツや枕などに装入した沢山の粒状の表面に、電極面の加工を加えることは不可能である。【０００９】本発明は、装飾品のネックレースやブレスレットおよび水晶の大きな丸珠が外力を受けた時や、装飾品同士が接触・摩擦などで発生する電圧や、電気石を装入した枕やシーツに外力が動いたとき発生する電圧の大きさを表示したいとき、複数の発光ダイオードが電圧の大きさに比例して、順次に点灯表示する装置を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】  上記目的を達成するために、本発明の鉱石発生電圧検出装置は、３本の棒状検出電極（図３）を固定設置した。そのほか複数個の突起電極を配置した検出部（図４）で構成している。当該電極上を電気石の装飾品が接触したとき、電気石の装飾品から発生した電荷を発生電圧として取り出すものである。【００１０】  上記棒状検出電極や複数の突起を持った電極では、電気石が複数個で構成されているネックレースやブレスレットにおいて、電極上を接触移動中の任意位置においても、発生電圧が取得できる効果がある。勿論、水晶の丸珠の単体などでも発生電圧が取得できる。【００１１】３本の棒状検出電極のうち中央の電極（図３）が回路上は、接地電位であり左右（図３）の電極間の電位差を取り出す目的で設けている。【００１２】  シーツや枕に電気石が装入されていて、これらに外力や摩擦による発生電圧が検出できるように、複数個の突起電極を配置した図（４）に示す検出部構造としている。なお、基板を金属板で構成したときは絶縁した突起電極と金属板と同電位の接地電極に分かれる。【００１３】左右の棒状検出電極は差動増幅回路図５のそれぞれの入力端に接続されているので、ノイズの同相成分除去の働きをする。
【発明の効果】
【００１４】  本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。【００１５】  装飾品や鉱石の圧電効果で発生する電圧が、棒状検出電極や突起電極に触れるだけで得られる。【００１６】  突起電極を利用すると、シーツや枕など表面積の大きい検出体にも有効である。【００１７】  発生電圧の電圧が、発光ダイオードでも可視化できるので、装飾品および鉱石の販売促進効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。【００１９】図３は棒状電極の検出部を示す、直径２ｍｍ、全長２５０ｍｍのステンレス材丸棒が３本を等間隔に平行配列し、これを検出電極とした。中心部の電極を基準電圧として接地してあり、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２電極の検出電圧の基準電圧点とした。【００２０】図４は突起電極の検出部を示す、２００×２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム平板上に、Ｍ３サイズのねじを等間隔で配列した検出電極（５×５）の例を示す。図中のＯＵＴ１およびＯＵＴ２は垂直に直列に接続した。ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を除く全ての電極は基準電圧として接地し、ＯＵＴ１およびＯＵＴ２の検出電圧の基準電圧とした。【００２１】図５は、検出部からの出力電圧ＯＵＴ１およびＯＵＴ２の電圧は微弱である。検出部からそれぞれの電圧は図５のＩＮ１とＩＮ２の入力端子に接続した。Ａ１，Ａ２は前置増幅器である。Ａ３の増幅回路は、入力ＩＮ１と入力ＩＮ２の含まれる同相の雑音を除去（同相成分除去比）する目的で用いている。【００２２】図５の増幅回路の出力電圧は、アナログ・デジタル変換後マイクロコンピュータで演算処理をし、結果を表示した。
【産業上の利用可能性】
【００２３】電気石と呼ばれる水晶や宝石名のトルマリンで作られた装飾品から発生する電圧の検出は、鉱石を電極上で僅かに動かすと、発生電圧が得られるので、圧電効果の無いガラス等と識別できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  単結晶圧電体の図である。
【図２】  圧電体の電極の図である。
【図３】  棒状電極の電極を配置した検出部の図である。
【図４】  平面に配列した突起電極（５×５）の検出部図である。
【図５】  検出回路図を示す。
【符号の簡単な説明】
１  圧電体
２  水晶の薄板
３  電極面
４  出力端
５  検出電極２
６  基準電極
７  検出電極１
８  基準電極
９  検出電極１
１０  検出電極２
１１  前置増幅器
１２  前置増幅器
１３  差動増幅器
１４  フィルタ
１５  出力端子
１６  マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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