JP3138297B2 - 最大電圧測定装置 - Google Patents
最大電圧測定装置Info
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は最大電圧測定装置、特に
光センサや熱センサ、圧力センサ等の電位を発生させる
装置の出力最大電圧を無電源で測定する装置に関する。
光センサや熱センサ、圧力センサ等の電位を発生させる
装置の出力最大電圧を無電源で測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光センサや熱センサ、圧力センサや風力
センサ等は測定すべき光や熱あるいは圧力の量に応じた
電位を発生させるが、これらの電位が所定値以上になっ
たか否かをモニタするためには、例えば図８に示される
ようなコンパレータ１０が用いられる。コンパレータ１
０は通常カレントミラー回路１０ａ及び差動回路１０ｂ
を含んで構成され、非反転入力端子と反転入力端子との
差に応じた電圧が出力として取り出される。そして、非
反転入力端子に光センサや熱センサ等の電位を発生する
装置を接続し、反転入力端子に基準電圧を印加すること
により、光センサや熱センサ等の外部電圧が基準電圧以
上になったか否かがモニタされる。
センサ等は測定すべき光や熱あるいは圧力の量に応じた
電位を発生させるが、これらの電位が所定値以上になっ
たか否かをモニタするためには、例えば図８に示される
ようなコンパレータ１０が用いられる。コンパレータ１
０は通常カレントミラー回路１０ａ及び差動回路１０ｂ
を含んで構成され、非反転入力端子と反転入力端子との
差に応じた電圧が出力として取り出される。そして、非
反転入力端子に光センサや熱センサ等の電位を発生する
装置を接続し、反転入力端子に基準電圧を印加すること
により、光センサや熱センサ等の外部電圧が基準電圧以
上になったか否かがモニタされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コンパレータ等の電圧測定装置は外部から電源１０ｃが
供給されないと動作できない問題があり、また、常時最
大電圧をモニタするためには、コンパレータの出力に更
に外部メモリを接続しなければならない問題があった。
コンパレータ等の電圧測定装置は外部から電源１０ｃが
供給されないと動作できない問題があり、また、常時最
大電圧をモニタするためには、コンパレータの出力に更
に外部メモリを接続しなければならない問題があった。
【０００４】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は無電源かつ不揮発で最
高到達電圧を測定することが可能な最大電圧測定装置を
提供することにある。
なされたものであり、その目的は無電源かつ不揮発で最
高到達電圧を測定することが可能な最大電圧測定装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る最大電圧測定装置は、強誘電体素子
と、この強誘電体素子に所定電圧を印加して最大自発分
極を生じさせるリセット回路と、最大自発分極を有する
前記強誘電体素子に前記所定電圧と逆極性で測定すべき
外部電圧を印加することにより前記強誘電体素子に生じ
た残留分極を測定する分極測定回路とを有することを特
徴とする。また、本発明の最大電圧測定方法は、強誘電
体素子の所定電圧を印加して最大自発分極を生じさせる
ステップと、最大自発分極を有する前記強誘電体素子の
前記所定電圧と逆極性で測定すべき外部電圧を印加する
ステップと、前記外部電圧を印加することで前記強誘電
体素子に生じた残留分極を測定するステップとを有する
ことを特徴とする。
に、本発明に係る最大電圧測定装置は、強誘電体素子
と、この強誘電体素子に所定電圧を印加して最大自発分
極を生じさせるリセット回路と、最大自発分極を有する
前記強誘電体素子に前記所定電圧と逆極性で測定すべき
外部電圧を印加することにより前記強誘電体素子に生じ
た残留分極を測定する分極測定回路とを有することを特
徴とする。また、本発明の最大電圧測定方法は、強誘電
体素子の所定電圧を印加して最大自発分極を生じさせる
ステップと、最大自発分極を有する前記強誘電体素子の
前記所定電圧と逆極性で測定すべき外部電圧を印加する
ステップと、前記外部電圧を印加することで前記強誘電
体素子に生じた残留分極を測定するステップとを有する
ことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の最大電圧測定装置はこのような構成を
有しており、強誘電体素子の自発分極を利用して、最大
電圧を測定するものである。
有しており、強誘電体素子の自発分極を利用して、最大
電圧を測定するものである。
【０００７】周知の如く、強誘電体は永久双極子モーメ
ントに基づく自発分極を有する誘電体のうち、電界を加
えることにより分極方向の反転可能なものであり、強磁
性体のＢ−Ｈ曲線と極めて類似した特性を示すことが知
られている（強誘電体のＰ−Ｅヒステリシスループ）。
ントに基づく自発分極を有する誘電体のうち、電界を加
えることにより分極方向の反転可能なものであり、強磁
性体のＢ−Ｈ曲線と極めて類似した特性を示すことが知
られている（強誘電体のＰ−Ｅヒステリシスループ）。
【０００８】そこで、本発明の最大電圧測定装置では強
誘電体素子を一方向に自発分極させ、この自発分極を外
部電圧により反転させて残留分極を生ぜしめ、この残留
分極が外部電圧に依存することから印加された最大電圧
を測定するものである。
誘電体素子を一方向に自発分極させ、この自発分極を外
部電圧により反転させて残留分極を生ぜしめ、この残留
分極が外部電圧に依存することから印加された最大電圧
を測定するものである。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いながら、本発明に係る最大
電圧測定装置の一実施例を説明する。
電圧測定装置の一実施例を説明する。
【００１０】図１には、本実施例の全体構成図が示され
ている。強誘電体素子２０は、図２に示されるように両
側に配置されたＰｔ電極２０ａ，２０ｃ及びＰＺＴ（ジ
ルコン酸チタン酸鉛）強誘電体２０ｂで構成されてい
る。
ている。強誘電体素子２０は、図２に示されるように両
側に配置されたＰｔ電極２０ａ，２０ｃ及びＰＺＴ（ジ
ルコン酸チタン酸鉛）強誘電体２０ｂで構成されてい
る。
【００１１】また、この強誘電体素子２０を自発分極さ
せるためのリセット回路２２が設けられている。このリ
セット回路２２は直流電源２２ａを有しており、強誘電
体素子２０のＰｔ電極２０ａ，２０ｃを介してＰＺＴ強
誘電体２０ｂに直流電圧を印加して最大自発分極Ｐｒを
生じさせる。なお、直流電源２２ａの電圧はＰＺＴの膜
厚に応じて変化させる必要があるが、本実施例ではＰＺ
Ｔの膜厚を３００ｎｍとし、直流電源２２ａの電圧を５
Ｖとしている。要は最大自発分極を生じさせるに十分な
電界を印加できればよい。
せるためのリセット回路２２が設けられている。このリ
セット回路２２は直流電源２２ａを有しており、強誘電
体素子２０のＰｔ電極２０ａ，２０ｃを介してＰＺＴ強
誘電体２０ｂに直流電圧を印加して最大自発分極Ｐｒを
生じさせる。なお、直流電源２２ａの電圧はＰＺＴの膜
厚に応じて変化させる必要があるが、本実施例ではＰＺ
Ｔの膜厚を３００ｎｍとし、直流電源２２ａの電圧を５
Ｖとしている。要は最大自発分極を生じさせるに十分な
電界を印加できればよい。
【００１２】このように、強誘電体素子２０に最大自発
分極を生じさせた後、測定すべき外部電圧をこの強誘電
体素子２０に逆極性となるように接続し、外部電圧の最
大値を測定する。以下、この最大電圧値算出プロセスを
風力センサからの電圧を測定する場合を例にとり、説明
する。
分極を生じさせた後、測定すべき外部電圧をこの強誘電
体素子２０に逆極性となるように接続し、外部電圧の最
大値を測定する。以下、この最大電圧値算出プロセスを
風力センサからの電圧を測定する場合を例にとり、説明
する。
【００１３】図３には本実施例の測定プロセスのフロー
チャートが示されている。まず、Ｓ１０１にて前述した
リセット回路２２を用いて強誘電体素子２０に最大自発
分極Ｐｒを生じさせる。次に、風力センサから出力され
た電圧をリセット回路２２の極性と逆極性になるように
強誘電体素子２０に接続する。図４には風力センサから
の出力電圧特性の一例が示されており、横軸は時間、縦
軸は出力電圧を表しており、時間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 でそ
れぞれピーク値ｄ，ｅ，ｆを出力する。そして、このよ
うな特性を有する外部電圧が強誘電体素子２０に印加さ
れると、強誘電体素子２０の分極には以下のような変化
が生じる。
チャートが示されている。まず、Ｓ１０１にて前述した
リセット回路２２を用いて強誘電体素子２０に最大自発
分極Ｐｒを生じさせる。次に、風力センサから出力され
た電圧をリセット回路２２の極性と逆極性になるように
強誘電体素子２０に接続する。図４には風力センサから
の出力電圧特性の一例が示されており、横軸は時間、縦
軸は出力電圧を表しており、時間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 でそ
れぞれピーク値ｄ，ｅ，ｆを出力する。そして、このよ
うな特性を有する外部電圧が強誘電体素子２０に印加さ
れると、強誘電体素子２０の分極には以下のような変化
が生じる。
【００１４】図５には強誘電体素子２０のＰ−Ｅヒステ
リシスループが示されている。前述のＳ１０１のリセッ
トプロセスにてリセット回路から直流電圧が印加された
場合、強誘電体素子はまず原点から図中ｃ点に移行し、
リセット回路２２が切り離されると、図中ｃ点から最大
自発分極Ｐｒの点に移行する。そして、この状態から図
４に示される特性の風力センサからの出力電圧が印加さ
れると、まずヒステリシスループ上のｄ点に移行する。
次に、時間が経過してｔ2 になった場合には出力電圧値
はピーク値ｅとなるが、この場合強誘電体素子２０はヒ
ステリシスループの図中ｅ点に移行する。更に時間が経
過してｔ3 となったときには出力電圧はピーク値ｆとな
るが、強誘電体素子２０はヒステリシスループの図中ｆ
に移行する。なお、各ピーク値ｄ，ｅ，ｆを経過した後
は出力電圧値が減少するが、強誘電体素子２０もこの印
加電圧に応じて図中矢印方向にｄからｄ0 、ｅから
ｅ0 、ｆからｆ0 方向に移行する。そして、強誘電体素
子２０に出力電圧値ｆ以上の電圧が印加されないかぎ
り、強誘電体素子２０にはｆ0 の分極が残留し、維持さ
れることになる。従って、この残留分極ｆ0 を分極測定
回路２４で測定することにより、強誘電体素子２０に印
加された最大電圧が測定できることになる（Ｓ１０
４）。
リシスループが示されている。前述のＳ１０１のリセッ
トプロセスにてリセット回路から直流電圧が印加された
場合、強誘電体素子はまず原点から図中ｃ点に移行し、
リセット回路２２が切り離されると、図中ｃ点から最大
自発分極Ｐｒの点に移行する。そして、この状態から図
４に示される特性の風力センサからの出力電圧が印加さ
れると、まずヒステリシスループ上のｄ点に移行する。
次に、時間が経過してｔ2 になった場合には出力電圧値
はピーク値ｅとなるが、この場合強誘電体素子２０はヒ
ステリシスループの図中ｅ点に移行する。更に時間が経
過してｔ3 となったときには出力電圧はピーク値ｆとな
るが、強誘電体素子２０はヒステリシスループの図中ｆ
に移行する。なお、各ピーク値ｄ，ｅ，ｆを経過した後
は出力電圧値が減少するが、強誘電体素子２０もこの印
加電圧に応じて図中矢印方向にｄからｄ0 、ｅから
ｅ0 、ｆからｆ0 方向に移行する。そして、強誘電体素
子２０に出力電圧値ｆ以上の電圧が印加されないかぎ
り、強誘電体素子２０にはｆ0 の分極が残留し、維持さ
れることになる。従って、この残留分極ｆ0 を分極測定
回路２４で測定することにより、強誘電体素子２０に印
加された最大電圧が測定できることになる（Ｓ１０
４）。
【００１５】図６には本実施例における分極測定回路２
４の回路図及び分極測定原理説明図が示されている。分
極測定回路２４は強誘電体素子２０に最大自発分極を生
じさせる直流電源２４ａ（リセット回路２２の直流電源
２２ａと同様の電圧でよい）及び抵抗２４ｂから構成さ
れ、ＢＣ間の電圧ないし電流をモニタすることにより残
留分極が検出される。
４の回路図及び分極測定原理説明図が示されている。分
極測定回路２４は強誘電体素子２０に最大自発分極を生
じさせる直流電源２４ａ（リセット回路２２の直流電源
２２ａと同様の電圧でよい）及び抵抗２４ｂから構成さ
れ、ＢＣ間の電圧ないし電流をモニタすることにより残
留分極が検出される。
【００１６】すなわち、強誘電体素子２０を最大自発分
極させるべくＡＢ間に電圧を印加し、その時のＢＣ間の
電圧変動を測定すると、強誘電体素子２０が分極反転し
てすでに最大自発分極Ｐｒを有している場合には図６
（Ｂ）においてイのような変化となるが、強誘電体素子
の残留分極が例えば図５のｆ0 である場合にはロのよう
な変化を示すことになる。これは強誘電体素子２０がす
でに最大自発分極を有している場合にはＰ−Ｅヒステリ
シスループ上で変化を示し、そうでない場合、すなわち
最大自発分極以外の残留分極を生じている場合にはＰ−
Ｅヒステリシスループに沿わずに変化するからである。
極させるべくＡＢ間に電圧を印加し、その時のＢＣ間の
電圧変動を測定すると、強誘電体素子２０が分極反転し
てすでに最大自発分極Ｐｒを有している場合には図６
（Ｂ）においてイのような変化となるが、強誘電体素子
の残留分極が例えば図５のｆ0 である場合にはロのよう
な変化を示すことになる。これは強誘電体素子２０がす
でに最大自発分極を有している場合にはＰ−Ｅヒステリ
シスループ上で変化を示し、そうでない場合、すなわち
最大自発分極以外の残留分極を生じている場合にはＰ−
Ｅヒステリシスループに沿わずに変化するからである。
【００１７】従って、最大自発分極以外の残留分極が生
じている場合にはロのような電圧（あるいは電流）変化
を示すので、ＡＢ間に２回所定の電圧を印加し、その２
回の電圧（あるいは電流）変化の差（図中斜線部分）を
求めることにより、残留分極の値を測定することができ
る（すでに最大自発分極Ｐｒのときは差は０となり、そ
うでない場合は残留分極に応じた差を示すことにな
る）。
じている場合にはロのような電圧（あるいは電流）変化
を示すので、ＡＢ間に２回所定の電圧を印加し、その２
回の電圧（あるいは電流）変化の差（図中斜線部分）を
求めることにより、残留分極の値を測定することができ
る（すでに最大自発分極Ｐｒのときは差は０となり、そ
うでない場合は残留分極に応じた差を示すことにな
る）。
【００１８】図７には強誘電体素子２０に印加される外
部電界Ｅとそのときの残留分極Ｐとの関係が示されてい
る。外部電圧測定に先立ち、このように外部電界と残留
分極値との関係を測定しておき、分極測定回路２４にて
測定された残留分極値から印加された外部電圧の最大値
を算出することができる。
部電界Ｅとそのときの残留分極Ｐとの関係が示されてい
る。外部電圧測定に先立ち、このように外部電界と残留
分極値との関係を測定しておき、分極測定回路２４にて
測定された残留分極値から印加された外部電圧の最大値
を算出することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る最大
電圧測定装置によれば、光センサや熱センサ等の電位を
発生させる装置と連動させ、無電源で最大電圧を測定す
ることが可能となる。
電圧測定装置によれば、光センサや熱センサ等の電位を
発生させる装置と連動させ、無電源で最大電圧を測定す
ることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】同実施例の強誘電体素子の構成図である。
【図３】同実施例の測定フローチャート図である。
【図４】同実施例の風力センサの出力特性図である。
【図５】同実施例の強誘電体素子のＰ−Ｅヒステリシス
ループ図である。
ループ図である。
【図６】同実施例の分極測定回路の回路図である。
【図７】同実施例の強誘電体素子の外部電界と残留分極
の関係を示すグラフ図である。
の関係を示すグラフ図である。
【図８】従来装置の回路図である。
２０ 強誘電体素子 ２２ リセット回路 ２４ 分極測定回路
Claims (2)
- 【請求項１】 強誘電体素子と、 この強誘電体素子に所定電圧を印加して最大自発分極を
生じさせるリセット回路と、 最大自発分極を有する前記強誘電体素子に前記所定電圧
と逆極性で測定すべき外部電圧を印加することにより前
記強誘電体素子に生じた残留分極を測定する分極測定回
路と、 を有することを特徴とする最大電圧測定装置。 - 【請求項２】 強誘電体素子の所定電圧を印加して最大
自発分極を生じさせるステップと、 最大自発分極を有する前記強誘電体素子の前記所定電圧
と逆極性で測定すべき外部電圧を印加するステップと、 前記外部電圧を印加することで前記強誘電体素子に生じ
た残留分極を測定するステップと、 を有することを特徴とする最大電圧測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03255053A JP3138297B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 最大電圧測定装置 |
| US07/953,809 US5406196A (en) | 1991-10-02 | 1992-09-30 | Maximum voltage detecting apparatus using ferroelectric substance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03255053A JP3138297B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 最大電圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593744A JPH0593744A (ja) | 1993-04-16 |
| JP3138297B2 true JP3138297B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=17273499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03255053A Expired - Fee Related JP3138297B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 最大電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138297B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6564921B1 (en) | 2001-12-11 | 2003-05-20 | Chad Gorczyca | Direction of travel indicator for escalators and moving walkways |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4893559B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2012-03-07 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 電源電圧検出回路 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP03255053A patent/JP3138297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6564921B1 (en) | 2001-12-11 | 2003-05-20 | Chad Gorczyca | Direction of travel indicator for escalators and moving walkways |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0593744A (ja) | 1993-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |