(57)【要約】【課題】圧電ケーブルセンサの断線検知が確実に実施できる挟み込み検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサ１と、前記圧電ケーブルセンサ１の芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路６と、前記圧電ケーブルセンサ１の端部に配置した圧電素子８と、前記圧電素子８を駆動する圧電素子駆動回路９と、前記圧電素子８の駆動、圧電ケーブルセンサ１の信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路７とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子８を駆動して圧電ケーブルセンサ１に圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサ１からの出力電圧に基づいてその異常検知を行うようにした。【選択図】図１
2009264936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいてその異常検知を行うようにした挟み込み検知装置。
【請求項２】
芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、同圧電ケーブルセンサの検知部に圧力が加えられたときの出力電圧を補正するようにした挟み込み検知装置。
【請求項３】
圧電素子を駆動させたときの圧電ケーブルセンサからの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合に、出力補正用のデータとしないことを特徴とする請求項２に記載の挟み込み検知装置。
【請求項４】
複数回圧電素子を駆動させたときの圧電ケーブルセンサからの出力電圧の差が所定の閾値Ｃ以下であった場合に出力補正用データとすることを特徴とする請求項２に記載の挟み込み検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のドア装置などに使用される挟み込み検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の挟み込み検知装置では、圧電ケーブルセンサが使用されており、この圧電ケーブルセンサの芯電極または外電極の断線および短絡を検知することで異常検知を行っていた。
【０００３】
特に、断線検知については、図７に示すように圧電ケーブルセンサ１００の端部に断線検出用の抵抗１０１を接続して、正常時と断線時とでセンサ信号増幅回路１０２への入力レベルが変わるように構成していた。
【０００４】
さらに述べると、圧電ケーブルセンサ１００の検知領域Ａに圧力が加えられた場合、その芯電極と外電極間に電圧を生じ、センサ信号増幅回路１０２を介してその電圧が制御回路１０３に読み込まれる。
【０００５】
一方、異常検知回路１０４は、センサ信号増幅回路１０２への入力レベルが短絡時閾値より低いかまたは断線時閾値より高いことを判定して制御回路１０３へ報知する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、温度特性による出力変動については、図８に示すように、温度センサ１０５を備えて、温度による出力変動に対する補正をかけて使用する例がみられる。
【０００７】
すなわち、圧電ケーブルセンサ１００の検知領域Ａに圧力が加えられると、その芯電極と外電極間に電圧を生じ、センサ信号増幅回路１０２とＡ／Ｄ変換回路１０６を介してその電圧が制御回路１０３へ読み込まれる。
【０００８】
一方、制御回路１０３は時分割処理にてＡ／Ｄ変換回路１０６の入力を温度センサ１０５へ切り換えてその出力を読み込む。
【０００９】
そして、予め圧電ケーブルセンサ１００の出力電圧と温度との関係を制御回路１０３に記憶させておけば、温度センサ１０５の出力に応じて圧電ケーブルセンサ１００の出力電圧を補正することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９４５４９号公報
【特許文献２】特開２００４−８５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、センサ信号増幅回路の入力部の絶縁が低下した場合、圧電ケーブルセンサの検知領域で断線が発生しても断線検知できなかった。
【００１１】
すなわち、圧電ケーブルセンサの電荷発生量はあまり大きくないので、断線検知用の抵抗は１０ＭΩ程度の高抵抗が使用されており、センサ信号増幅回路側の入力電極間の絶縁が１０〜２０ＭΩ以下になると断線検知ができなくなるものであった。絶縁劣化を防止するには、プリント基板を樹脂モールドするなどの防湿対策も必要になる。
【００１２】
また、第９図に示すような圧電ケーブルセンサの温度特性に対して出力電圧レベルを補正して基準とする温度での出力電圧レベルを得ることができるが、圧電ケーブルセンサは第１０図に示すような湿度特性をもっており、湿度によっても出力電圧レベルが変動するので圧電ケーブルセンサの検出レベルがバラツクという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧電ケーブルセンサの断線検知が確実に実施でき、かつ温度や湿度の環境条件に対して出力電圧レベルを補正し、検知レベルのバラツキの少ない挟み込み検知装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の挟み込み検知装置は、芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいてその異常検知を行うようにしたものである。
【００１５】
また、芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、同圧電ケーブルセンサの検知部に圧力が加えられたときの出力電圧を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の挟み込み検知装置によれば、圧電ケーブルセンサの異常検知が確実におこなえ、また、温度や湿度の環境条件に対して出力電圧レベルを補正することによって、検知レベルのバラツキの少ない挟み込み検知装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいてその異常検知を行うようにした。
【００１８】
これにより圧電ケーブルセンサの検知領域の断線および短絡を確実に検知することが出来る。
【００１９】
第２の発明は、芯電極の外周に可撓性圧電体を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極を配置して構成した圧電ケーブルセンサと、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記圧電ケーブルセンサの端部に配置した圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動回路と、前記圧電素子の駆動、圧電ケーブルセンサの信号の読込み、挟み込み検知およびセンサ異常検知を行う制御回路とを備え、所定
の時間間隔で前記圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、同圧電ケーブルセンサの検知部に圧力が加えられたときの出力電圧を補正するようにした。
【００２０】
これにより検知レベルのバラツキを少なくすることができる。
【００２１】
第３の発明は、前記第２の発明において、圧電素子を駆動させたときの圧電ケーブルセンサからの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合に、出力補正用のデータとしないようにした。
【００２２】
これにより圧電素子を駆動して圧電ケーブルセンサに圧力を加えたときに検知領域にも圧力が加えられていた場合や圧電素子が故障して圧電ケーブルセンサに圧力が加えられなかった場合に誤った補正をしてしまう確率を減らすことができる。
【００２３】
第４の発明は、前記第２の発明において、複数回圧電素子を駆動させたときの圧電ケーブルセンサからの出力電圧の差が所定の閾値Ｃ以下であった場合に出力補正用データとするようにした。
【００２４】
これにより圧電素子が圧電ケーブルセンサに圧力を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサの出力電圧を制御回路に読み込んだ値が回路特性等により若干変動しても出力補正が可能になり、かつ閾値Ｃを小さく設定することによって、実使用上、誤った補正を防止することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１，２において、圧電ケーブルセンサ１は、芯電極２の外周に可撓性圧電体３を、さらにこの可撓性圧電体の外周に外電極４を配置して構成したものであり、必要に応じて前記は電気絶縁性の保護層５で被覆されている。
【００２７】
そして、圧電ケーブルセンサ１の検知領域Ａに圧力が加えられると、芯電極２と外電極４間に加速度に比例した電圧を出力する。
【００２８】
前記出力電圧は、センサ信号増幅回路６を介して制御回路７へ読み込まれる。一方、前記圧電ケーブルセンサ１の一端部には圧電素子８が配置してある。
【００２９】
そして、前記制御回路７は所定の時間間隔で圧電素子駆動回路９を介して前記圧電素子８を駆動変形させて圧電ケーブルセンサ１に圧力を加えるようにしている。
【００３０】
前記制御回路７は、このとき発生する圧電ケーブルセンサ１からの出力電圧を読み込み、この出力電圧が所定のレベル以下のとき、圧電ケーブルセンサ１に断線または短絡の異常が発生したと判断して報知するようにしている。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は実施の形態２を示し、図１と同作用をする構成については同一符号を付し、具体的説明は実施の形態１のものを援用する。また、圧電ケーブルセンサの構成は図２と同一でり、やはり具体的説明は実施の形態１のものを援用する。
【００３２】
図３において、所定の時間間隔で圧電素子８を駆動変形させて圧電ケーブルセンサ１に
所定の圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサ１からの出力電圧Ｖ１を制御回路７ａへ読み込む。
【００３３】
基準とする温度及び湿度のもとで所定の圧力が加えられたときの圧電ケーブルセンサ１の出力電圧Ｖ０を予め制御回路７ａに記憶させておき、読み込んだ圧電ケーブルセンサ１の出力電圧Ｖ１が補正用データとして使用可か否かを判断して、使用可であれば以降の補正係数をＶ０／Ｖ１とする。
【００３４】
制御回路７ａは圧電ケーブルセンサ１の検知領域Ａに圧力が加えられたときの出力電圧Ｖ２を読み込み、出力電圧Ｖに補正係数Ｖ０／Ｖ１を乗じた値をもって検知判断を行なう。
【００３５】
これにより、温度や湿度の環境条件によって圧電ケーブルセンサ１の出力電圧が変動しても、検知レベルのバラツキを抑えることができる。
【００３６】
尚、圧電素子８を駆動する時間間隔は一定である必要はない。また、圧電ケーブルセンサ１の出力を制御回路７ａが読み込む周期に比べて温度や湿度の環境条件の変化は極めて緩やかなので、圧電ケーブルセンサ１の検知領域Ａに圧力が加えられたことを検知するのに支障にならない頻度で圧電素子８を駆動すればよい。
【００３７】
図４は所定の時間間隔で圧電素子８を駆動し、その変形によって圧電ケーブルセンサ１に所定の圧力を加え、このとき発生する圧電ケーブルセンサ１からの出力電圧Ｖ１の波形を圧電素子駆動信号とともに示したものである。
【００３８】
圧電素子８のみで圧電ケーブルセンサ１に圧力を加えた場合は、閾値Ａより小さく閾値Ｂより大きい出力電圧が得られるが、圧電素子を駆動したタイミングに圧電ケーブルセンサの検知領域にも圧力が加えられたときは閾値Ａより大きい出力電圧が発生する。
【００３９】
図５は圧電素子８の変形によって圧電ケーブルセンサ１に所定の圧力を加えたとき発生する出力電圧Ｖ１の判定処理のフローチャートを示すものである。
【００４０】
ステップ１で出力電圧Ｖ１が閾値Ａより小さいか判定し、ＹＥＳであればステップ２で出力電圧Ｖ１が閾値Ｂより大きいか判定し、ＹＥＳであればステップ３および４で異常回数および過大レベル回数のカウンタをクリアして、ステップ５で補正係数をＶ０／Ｖ１に更新している。
【００４１】
ここで、Ｖ０は基準とする温度及び湿度のもとで圧電素子８によって所定の圧力が加えられたときの圧電ケーブルセンサ１の出力電圧である。
【００４２】
スッテップ１でＮＯの場合は、ステップ８で過大レベルカウンタを＋１してステップ９で所定の回数を超えたかを判定している。
【００４３】
ステップ２でＮＯの場合は、ステップ６で異常レベルカウンタを＋１してステップ７で所定の回数を超えたかを判定している。
【００４４】
図６は圧電素子８の変形によって圧電ケーブルセンサ１に所定の圧力を加えたとき発生する出力電圧Ｖ１が複数回の駆動にわたって差が所定の閾値Ｃ以下であることを判定する処理のフローチャートを示したものである。
【００４５】
ステップ１０でＮ回の駆動のデータの最大値を抽出し、ステップ１１でＮ回の駆動のデ
ータの最小値を抽出している。
【００４６】
ステップ１２で最大値−最小値の値が閾値Ｃ以下かの判定を行い、ＹＥＳであればステップ１３でＮ回の平均値を算出し、ステップ１４で補正係数をＶ０／平均値に更新している。
【００４７】
ステップ１２の判定でＮＯであれば補正係数の更新を行わないようにしている。
【００４８】
尚、圧電ケーブルセンサ１の出力電圧が閾値Ａより小さく閾値Ｂより大きいことの判定は、本処理の前に実施されているものとする。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる挟み込み検知装置は、圧電ケーブルセンサの端部に圧電素子を配置し、所定の時間間隔で圧電素子を駆動、変形させて圧電ケーブルセンサに圧力を加えたときに発生する出力電圧を検出しているので、圧電ケーブルセンサの異常検知を確実に行うことができ、また、温度や湿度の環境条件に対して出力電圧レベルを補正しすることによって、検知レベルのバラツキを少なくできるものであり、自動車のドア装置など広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における挟み込み検出装置のブロック図
【図２】同挟み込み検出装置に用いられる圧電ケーブルセンサの断面図
【図３】本発明の実施の形態２における挟み込み検出装置のブロック図
【図４】圧電素子の駆動と圧電ケーブルセンサの出力電圧の状態示す説明図
【図５】処理フローチャート
【図６】別の例の処理フローチャート
【図７】従来の挟み込み検出装置のブロック図
【図８】従来の他の加挟み込み検出装置のブロック図
【図９】圧電ケーブルセンサの出力電圧と温度との関係を示すグラフ
【図１０】圧電ケーブルセンサの出力電圧と湿度との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５１】
１  圧電ケーブルセンサ
２  芯電極
３  可撓性圧電体
４  外電極
６  センサ信号増幅回路
７，７a  制御回路
８  圧電素子
９  圧電素子駆動回路
【図１】
2009264936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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