本発明のセンサ電線は、電線の形状をしたセンサである。以下このセンサ電線の実施形態について説明する。
The sensor wire of the present invention is a wire-shaped sensor. An embodiment of this sensor wire will be described below.
[第一実施形態のセンサ電線]
図1(A)は、本発明の第一実施形態のセンサ電線10の構造を示す断面図である。センサ電線10は、中心に設けられた第一の内部導体101と、その外側に設けられた第二の内部導体102と、さらにその外側に設けられた外部シールド導体103を有する。このうち第一の内部導体101と第二の内部導体102との間には第一の絶縁被覆104が設けられている。すなわち、第一の内部導体101は第一の絶縁被覆104で覆われており、これによって第二の内部導体102や外部シールド導体103と絶縁されている。また、第二の内部導体102と外部シールド導体103との間には第二の絶縁被覆105が設けられている。すなわち、第二の内部導体102は第二の絶縁被覆105で覆われており、これによって外部シールド導体103と絶縁されている。さらに外部シールド導体103の外側にはシース130が設けられている。
[Sensor wire of the first embodiment]
FIG. 1(A) is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 10 according to the first embodiment of the present invention. The sensor wire 10 has a first inner conductor 101 provided in the center, a second inner conductor 102 provided outside thereof, and an outer shield conductor 103 provided further outside thereof. A first insulating coating 104 is provided between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 among them. That is, the first inner conductor 101 is covered with a first insulating coating 104 and thereby insulated from the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 . A second insulating coating 105 is provided between the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 . That is, the second inner conductor 102 is covered with the second insulating coating 105 and thereby insulated from the outer shield conductor 103 . Furthermore, a sheath 130 is provided outside the outer shield conductor 103 .
図1(A)では、第一の内部導体101が直交する斜めの線によるハッチングで示されており、第二の内部導体102および外部シールド導体103が水平線によるハッチングで示されている。また、第一の絶縁被覆104が右下がりの線によるハッチングで示されており、第二の絶縁被覆105が左下がりの線によるハッチングで示されている。
In FIG. 1A, the first internal conductor 101 is hatched with orthogonal oblique lines, and the second internal conductor 102 and the external shield conductor 103 are hatched with horizontal lines. The first insulating coating 104 is indicated by hatching with lines sloping to the right, and the second insulating coating 105 is indicated by hatching with lines sloping to the left.
第一の内部導体101は、図1(B)に示すように7本の導体線1000をより合わせたものである。また、図示は省略するが、図1(B)に示す導体線1000も、それぞれがより細い7本の導体線(本実施形態では太さ10μm)をより合わせて構成されている。すなわち、第一の内部導体101は、49本の導体線を2段階に分けてより合わせて構成されたものである。
The first internal conductor 101 is obtained by twisting seven conductor wires 1000 as shown in FIG. 1(B). Although not shown, the conductor wire 1000 shown in FIG. 1B is also formed by twisting seven thinner conductor wires (thickness of 10 μm in this embodiment). That is, the first internal conductor 101 is constructed by twisting 49 conductor wires divided into two stages.
第一の内部導体101の構成については、本実施形態の構成に限られるものではなく、より合わせる段数が異なってもよいし、より合わせる導体線の数が異なってもよく、また、より合わせる導体線の太さが異なってもよい。より合わせる際には、異なる方向に捩じった導体線を組み合わせてもよいし、より合わせる段階に応じて捩じる方向を異ならせてもよい。さらに、1本の導体線で第一の内部導体101を構成してもよい。また、本実施形態ではこれらの導体線は銅製であるが、素材については特に限定されるものではなく、例えばステンレス、タングステン、チタン、マグネシウム、あるいはこれらの合金であってもよく、素材の異なる複数種類の導体線を組み合わせてもよい。
The structure of the first inner conductor 101 is not limited to the structure of this embodiment, and the number of stages to be twisted may be different, the number of conductor lines to be twisted may be different, and the conductors to be twisted may be different. Line thickness may vary. At the time of twisting, conductor wires twisted in different directions may be combined, or the twisting direction may be changed according to the stage of twisting. Furthermore, the first inner conductor 101 may be composed of a single conductor wire. In addition, although these conductor wires are made of copper in this embodiment, the material is not particularly limited, and may be, for example, stainless steel, tungsten, titanium, magnesium, or alloys thereof. A combination of types of conductor lines may be used.
第二の内部導体102および外部シールド導体103は、いずれもアルミフィルムと銅のメッシュの組み合わせで構成されているが、これらの導体についてはこの構成に限定されるものではない。従って例えば、金属製のフィルムや、金属製のメッシュ、さらには金属線をらせん状に巻き付けたもの、またはその組み合わせであってもよい。また、第二の内部導体102および外部シールド導体103の構成や素材は同じである必要はなく、異なっていてもよい。また例えば、外部シールド導体103が、金属製のメッシュの層と、金属箔を付けたPETフィルムの層との二層構造のように、複数の層を有するものであってもよい。
Both the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 are composed of a combination of aluminum film and copper mesh, but these conductors are not limited to this configuration. Therefore, for example, it may be a metal film, a metal mesh, a helically wound metal wire, or a combination thereof. Also, the configurations and materials of the second inner conductor 102 and the outer shield conductor 103 do not need to be the same, and may be different. Also, for example, the outer shield conductor 103 may have a plurality of layers, such as a two-layer structure of a layer of metal mesh and a layer of PET film with a metal foil attached.
第一の絶縁被覆104は、圧電材料であるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムを用いて構成されたものであり、図2に示すように第一の内部導体101に螺旋状に巻き付けられたものである。なお、第一の絶縁被覆104は分極処理が施されたことにより圧電性を有するものである。
The first insulating coating 104 is made of a PVDF (polyvinylidene fluoride) film, which is a piezoelectric material, and is spirally wound around the first inner conductor 101 as shown in FIG. be. It should be noted that the first insulating coating 104 has piezoelectric properties due to the polarization treatment.
なお、図2では、第一の絶縁被覆104を二枚の圧電性フィルムで構成した例が示されているが、圧電性フィルムを用いる場合の数はこれに限定されるものではなく、例えば一枚であってもよいし複数であってもよい。なお、第一の内部導体101に圧電性フィルムを巻き付ける場合には隙間が生じないようにし、第一の内部導体101対してノイズの影響が生じにくくなるようにすることが好ましい。このため本実施形態の第一の絶縁被覆104では、図2に示すように二枚の帯状の圧電性フィルムを180度ずらしながら同じ方向に巻き付けることで、第一の内部導体101を中心にして圧電性フィルムに係る張力を均等にし、フィルムの偏りによって隙間が生じることを防止している。また、図1(A)に示すように第一の内部導体101を導体線1000をより合わせて構成した場合には、第一の内部導体101のより方向と同じ方向に圧電性フィルムを巻き付けてもよいし、逆方向に巻き付けてもよい。この方向によっては、センサ電線10の柔軟性を変えることができる場合がある。
Although FIG. 2 shows an example in which the first insulating coating 104 is composed of two piezoelectric films, the number of piezoelectric films is not limited to this. It may be one or more. When the piezoelectric film is wound around the first internal conductor 101 , it is preferable that no gap is formed so that the first internal conductor 101 is less likely to be affected by noise. For this reason, in the first insulating coating 104 of this embodiment, as shown in FIG. 2, two strip-shaped piezoelectric films are wound in the same direction while being shifted by 180 degrees, so that the first inner conductor 101 is centered. The tension applied to the piezoelectric film is evened out to prevent gaps from being created due to bias in the film. Further, when the first internal conductor 101 is configured by twisting the conductor wire 1000 as shown in FIG. or you can wrap it in the opposite direction. Depending on this direction, the flexibility of the sensor wire 10 may be changed.
なお、本実施形態ではPVDFを用いているが、第一の絶縁被覆104が圧電性を有する材料で構成されていればよく、例えば、トリフルオロエチレン(TrEF)や、PVDFとTrEFの混晶材料や、ポリ乳酸、ポリ尿酸、ポリアミノ酸等の双極子モーメントをもつ高分子材料を用いてもよい。また、第一の絶縁被覆104についてはPVDFフィルムのような圧電材料のフィルムを用いる構成に限られるものではなく、圧電材料を塗布する構成であってもよい。このような方式としては、浸漬(ドブ付け)塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。
Although PVDF is used in this embodiment, the first insulating coating 104 may be made of a piezoelectric material, such as trifluoroethylene (TrEF) or a mixed crystal material of PVDF and TrEF. Alternatively, polymeric materials having a dipole moment such as polylactic acid, polyuric acid, and polyamino acid may be used. Further, the first insulating coating 104 is not limited to a configuration using a piezoelectric material film such as a PVDF film, and may be a configuration in which a piezoelectric material is applied. As such a method, it may be immersion (dripping) coating, spray coating by spraying or the like, impregnation coating, brush coating, or by a coater or the like. It may be applied by a coating device.
第二の絶縁被覆105は、絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)による被覆であり、第一の絶縁被覆104とは異なり圧電性を有しないものである。
The second insulating coating 105 is a coating made of an insulating resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.), and unlike the first insulating coating 104 does not have piezoelectricity.
次に、上記説明したセンサ電線10の使用例について図3を用いて説明する。図3は、図1に示すセンサ電線10を用いたセンサ回路20を示す図である。このセンサ回路20では、第一の内部導体101と第二の内部導体102が差動増幅器150に接続されており、外部シールド導体103がグランドに接続されている。差動増幅器150は、第一の内部導体101と第二の内部導体102との電位差を増幅して出力する。
Next, a usage example of the sensor wire 10 described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a sensor circuit 20 using the sensor wire 10 shown in FIG. In this sensor circuit 20, the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 are connected to the differential amplifier 150, and the external shield conductor 103 is grounded. The differential amplifier 150 amplifies and outputs the potential difference between the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 .
上記のセンサ回路20においてセンサ電線10に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆104が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体101と第二の内部導体102の電位差が変動する。この電位差が差動増幅器150によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路20は、センサ電線10にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。
When an external force is applied to the sensor wire 10 in the sensor circuit 20 described above, the first insulating coating 104 having piezoelectricity is deformed, and the piezoelectric effect causes the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 to form. The potential difference fluctuates. This potential difference is amplified by the differential amplifier 150 and output. That is, the sensor circuit 20 functions as a sensor that outputs a signal based on the external force applied to the sensor wire 10 .
また上記のセンサ回路20においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体101と第二の内部導体102は、グランドに接続された外部シールド導体103によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体103を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体101および第二の内部導体102の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路20では、第一の内部導体101と第二の内部導体102の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。
Further, the sensor circuit 20 is configured to suppress the influence of external noise on the signal based on the external force. First, the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 are surrounded by an external shielding conductor 103 connected to the ground, so that the electric potential is less likely to fluctuate due to external noise. Furthermore, even if external noise passes through the external shield conductor 103, both the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 inside are affected by this noise, and these internal conductors are similarly affected. potential fluctuation occurs. The sensor circuit 20 is configured to amplify the potential difference between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102, thereby canceling out the fluctuation in potential due to the influence of external noise.
上記説明したようにセンサ回路20では、センサ電線10に対して外力が加えられた際に第一の内部導体101および第二の内部導体102の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体101および第二の内部導体102の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。
As described above, in the sensor circuit 20, when an external force is applied to the sensor wire 10, a potential difference occurs between the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102. The potential difference between the inner conductor 101 and the second inner conductor 102 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.
なお、外部シールド導体103の接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路20ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体101と第二の内部導体102との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。
The ground potential may fluctuate depending on how the outer shield conductor 103 is grounded. Since the potential difference is used, it is possible to suppress the influence of variations in the ground potential.
なお、センサ電線10を使用する際には、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103が露出していると、これらが互いに接触して外力に基づく信号が正確に得られなくなる場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103の絶縁を確実にしておくことが好ましい。また、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体101および第二の内部導体102が外部シールド導体103に覆われていない部分があると、そこから外部ノイズの影響を受ける場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体101および第二の内部導体102を確実にシールドしておくことが好ましい。
When using the sensor wire 10, if the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103 are exposed at the end of the side not connected to the circuit, these They may come into contact with each other, making it impossible to obtain an accurate signal based on the external force. Therefore, it is preferable to ensure the insulation of the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103 at the end on the side not connected to the circuit. Also, if there is a portion where the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 are not covered with the outer shield conductor 103 at the end on the side not connected to the circuit, it may be affected by external noise. There is Therefore, it is preferable to reliably shield the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102 at the end portion not connected to the circuit.
図4は、センサ電線10の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。この図では、端部に対して絶縁部材171、173、導体部材172、174、カバー部材175が適用されているが、各段階が理解しやすいよう、図4(A)から(F)までが段階的に示されている。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which an insulating member and a conductor member are applied to the end of the sensor wire 10 that is not connected to the circuit. In this figure, insulating members 171 and 173, conductor members 172 and 174, and a cover member 175 are applied to the ends. step by step.
図4(A)では、第一の内部導体101、第二の内部導体102、外部シールド導体103が露出した端部が示されている。図4(B)には、図4(A)で示す第一の内部導体101ごと第一の絶縁被覆104までが絶縁部材171で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材171が第一の絶縁被覆104まで覆われており、第一の内部導体101を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。
FIG. 4A shows the exposed ends of the first inner conductor 101, the second inner conductor 102, and the outer shield conductor 103. FIG. FIG. 4B shows a state in which the insulating member 171 covers the first inner conductor 101 and the first insulating coating 104 shown in FIG. 4A. In this example, the insulating member 171 covers up to the first insulating coating 104, so that the first inner conductor 101 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.
図4(C)には、図4(B)で示す状態から、絶縁部材171ごと第二の内部導体102までが導体部材172で覆われた様子が示されている。この例では、第二の内部導体102と導体部材172の電位は同じになる。この導体部材172により、第一の内部導体101が外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。
FIG. 4(C) shows a state in which the insulating member 171 and the second internal conductor 102 together with the insulating member 171 are covered with the conductor member 172 from the state shown in FIG. 4(B). In this example, the potentials of the second inner conductor 102 and the conductor member 172 are the same. This conductor member 172 can make the first inner conductor 101 less susceptible to external noise.
図4(D)には、図4(C)で示す状態から、導体部材172ごと第二の絶縁被覆105までが絶縁部材173で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材173が第二の絶縁被覆105まで覆われており、第二の内部導体102を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。
FIG. 4(D) shows a state in which the conductor member 172 and the second insulating coating 105 are covered with the insulating member 173 from the state shown in FIG. 4(C). In this example, the insulating member 173 covers up to the second insulating coating 105, so that the second inner conductor 102 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.
図4(E)には、図4(D)で示す状態から、絶縁部材173ごと外部シールド導体103までが導体部材174で覆われた様子が示されている。この例では、外部シールド導体103と導体部材174の電位は同じになる。この導体部材174により、第一の内部導体101および第二の内部導体102がシールドされ、外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。
FIG. 4(E) shows a state in which the insulation member 173 and the outer shield conductor 103 are covered with the conductor member 174 from the state shown in FIG. 4(D). In this example, the potentials of the outer shield conductor 103 and the conductor member 174 are the same. The conductor member 174 shields the first internal conductor 101 and the second internal conductor 102, making it less susceptible to external noise.
図4(F)には、図4(E)で示す状態から、導体部材174ごとシース130までがカバー部材175(シース130と同様の素材)で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材171、173および導体部材172、174が設けられた端部を保護することができる。なお、このカバー部材175を熱収縮(あるいは熱融着)する素材で構成しておき、端部を覆った状態で加熱することで密着させてもよい。
FIG. 4(F) shows a state in which the conductive member 174 and the sheath 130 together with the conductor member 174 are covered with a cover member 175 (same material as the sheath 130) from the state shown in FIG. 4(E). In this example, the ends provided with insulating members 171, 173 and conductive members 172, 174 can be protected. Alternatively, the cover member 175 may be made of a heat-shrinkable (or heat-sealable) material and heated while covering the end portion so that the cover member 175 is brought into close contact with the member.
なお、上記の例で説明した絶縁部材171、173は、絶縁体の素材(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)であればよい。また、導体部材172、174は導電性の素材(例えば、アルミ、銅、錫、あるいは複数材料による合金、等)であればよい。また、導体部材172、174の形状についても、フィルム状やメッシュ状の他、筒状の棒端子を用いてもよく、その形状が限定されるものではない。
Note that the insulating members 171 and 173 described in the above example may be made of an insulating material (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.). Also, the conductor members 172 and 174 may be made of a conductive material (for example, aluminum, copper, tin, or an alloy of multiple materials, etc.). Also, the shape of the conductor members 172 and 174 is not limited, and may be a film shape, a mesh shape, or a tubular bar terminal.
なお、上記の例で説明した絶縁部材171、173、導体部材172、174、カバー部材175は、カバー部材175だけを用いたり、導体部材172を除いたりする、といったように、全て適用しなくともよい。また、上記の例に限らず、例えば、シース130を除く端部が平面である場合には、このシース130を除く端部を絶縁部材で覆い、その上を外部シールド導体103と接するように導体部材で覆い、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。また、第一の内部導体101、第一の絶縁被覆104、第二の内部導体102、第二の絶縁被覆105までを、外部シールド導体103よりも短く切断し、これらを絶縁した上で外部シールド導体103で包み、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。すなわち、導体同士の絶縁およびシールドをより確実にする構成であればよく、その構成が限定されるものではない。
Note that the insulating members 171 and 173, the conductor members 172 and 174, and the cover member 175 described in the above example may not all be applied, such as using only the cover member 175 or excluding the conductor member 172. good. In addition, not limited to the above example, for example, when the end portion other than the sheath 130 is flat, the end portion other than the sheath 130 is covered with an insulating member, and the conductor is formed so as to contact the outer shield conductor 103 thereon. A configuration of covering with a member and further providing a cover member may be used. In addition, the first inner conductor 101, the first insulating coating 104, the second inner conductor 102, and the second insulating coating 105 are cut shorter than the outer shield conductor 103, and after insulating these, the outer shield A configuration in which the conductor 103 is wrapped and a cover member is further provided may be used. That is, the configuration is not limited as long as the configuration ensures insulation and shielding between conductors.
[第一実施形態の変形例1]
図1で説明したセンサ電線10は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101が一つの構成であったが、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けた構成としてもよい。図5は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を二つ設けたセンサ電線11の構造を示す断面図である。このセンサ電線11では、第一の内部導体101A、101Bによって複数(ここでは二つ)の芯が構成されており、これらの芯のそれぞれから外力に基づく信号が出力される。この断面図において第一の絶縁被覆104A、104Bと第二の内部導体102との間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。さらに、例えば第一の絶縁被覆104A、104Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといったように、外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体101のそれぞれで異なるように構成してもよい。また、第二の内部導体102については図1のセンサ電線10と同様の構成としてもよいし、導電性の素材による介在物を用いた構成としてもよい。
[Modification 1 of the first embodiment]
The sensor wire 10 described in FIG. 1 has a configuration in which the first inner conductor 101 covered with the first insulating coating 104 is one structure, but the first inner conductor covered with the first insulating coating 104 A configuration in which a plurality of 101 are provided may be employed. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 11 provided with two first inner conductors 101 covered with the first insulating coating 104. As shown in FIG. In the sensor wire 11, the first inner conductors 101A and 101B constitute a plurality of (here, two) cores, and each of these cores outputs a signal based on an external force. Although there is a gap between the first insulating coatings 104A, 104B and the second inner conductor 102 in this cross-sectional view, this gap is filled with an inclusion. In providing a plurality of first inner conductors 101 covered with the first insulating coating 104, they may be twisted together in order to suppress the influence of external noise. Furthermore, the first inner conductors 101 are configured to have different potential fluctuations (sensor sensitivities) with respect to external forces, such as by making the thicknesses of the first insulating coatings 104A and 104B different, or by making the materials different. You may Further, the second inner conductor 102 may have the same structure as the sensor wire 10 in FIG. 1, or may have a structure using an interposition made of a conductive material.
図6および図7は、図5に示すセンサ電線11を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図6に示すセンサ回路21では、複数の第一の内部導体101A、101Bの出力を合わせて増幅する構成を採用しており、外力に対する感度を高めることができる。一方図7に示すセンサ回路22では、複数の第一の内部導体101A、101Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成となっている。外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体101A、101Bのそれぞれで異なる場合に図7のセンサ回路22の構成を採用した場合、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。
6 and 7 are diagrams showing an example of a sensor circuit using the sensor wire 11 shown in FIG. The sensor circuit 21 shown in FIG. 6 employs a configuration in which the outputs of the plurality of first internal conductors 101A and 101B are combined and amplified, and sensitivity to external forces can be enhanced. On the other hand, the sensor circuit 22 shown in FIG. 7 is configured to amplify the potential difference between each of the plurality of first internal conductors 101A and 101B and the second internal conductor 102 and output a plurality of signals. When the first inner conductors 101A and 101B have different potential fluctuations (sensor sensitivities) with respect to external forces, and the structure of the sensor circuit 22 shown in FIG. A large dynamic range can be obtained.
[第一実施形態の変形例2]
図5で説明したセンサ電線11は、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101が複数設けられており、これらが一つの第二の内部導体102で一緒に覆われた構成となっているが、この第二の内部導体102が、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101のそれぞれに対して設けられたものであってもよい。図8は、第一の内部導体101を覆う第一の絶縁被覆104、およびさらにその外側を覆う第二の内部導体102の組み合わせを二つ設けたセンサ電線12の構造を示す断面図である。このセンサ電線12では、第一の内部導体101A、101Bによって複数の芯が構成されており、これらの芯のそれぞれから外力に基づく信号が出力される。なお、第一の絶縁被覆104で覆われた第一の内部導体101を複数設けるにあたり、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成とすることや、例えば第一の絶縁被覆104A、104Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといった点については図5のセンサ電線11と同様である。さらに、このセンサ電線12を用いたセンサ回路を構成する際には、図6のセンサ回路21のように複数の第一の内部導体101A、101Bの出力を合わせて、第二の内部導体102(102A、102Bのいずれか、または双方)との電位差を増幅する構成としてもよいし、図7のセンサ回路22のように複数の第一の内部導体101A、101Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102(102A、102Bのいずれか、または双方)との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成としてもよい。
[Modification 2 of the first embodiment]
The sensor wire 11 described in FIG. 5 is provided with a plurality of first inner conductors 101 covered with a first insulating coating 104, and these are covered together with one second inner conductor 102. However, this second internal conductor 102 may be provided for each of the first internal conductors 101 covered with the first insulating coating 104 . FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 12 provided with two combinations of the first insulating coating 104 covering the first inner conductor 101 and the second inner conductor 102 covering the outside thereof. In this sensor electric wire 12, a plurality of cores are formed by the first inner conductors 101A and 101B, and a signal based on an external force is output from each of these cores. In providing a plurality of first inner conductors 101 covered with the first insulating coating 104, these may be twisted to suppress the influence of external noise, or the first insulating coating 104A, It is the same as the sensor wire 11 in FIG. 5 in that the thickness of 104B is made different or the material is made different. Furthermore, when constructing a sensor circuit using this sensor wire 12, outputs of a plurality of first internal conductors 101A and 101B are combined to form a second internal conductor 102 ( 102A, 102B, or both), or as in the sensor circuit 22 of FIG. A configuration may be employed in which a potential difference with conductor 102 (either or both of 102A and 102B) is amplified to output a plurality of signals.
図9は、図8に示すセンサ電線12を用いたセンサ回路の一例を示す図である。センサ電線12では、第一の内部導体101Aと第二の内部導体102Aが一方の芯に属し、第一の内部導体101Bと第二の内部導体102Bがもう一方の芯に属する構成となっている。ここで、これらの芯に設けられた第一の絶縁被覆104A、104Bは、製造の際に厚さにばらつきが生じる場合があり、その結果部位によって外力に応じた電位の変化量が他の部位と比較して異なる場合がある。そこで図9に示すセンサ回路23では、同じ芯に属する内部導体同士の電位差ではなく、異なる芯に属する内部導体同士の電位差を増幅する構成を採用している。具体的には、第一の内部導体101Aと第二の内部導体102Bの電位差と、第一の内部導体101Bと第二の内部導体102Aの電位差をそれぞれ増幅し、さらにこれらの出力間の電位差を増幅する構成を採用している。この構成では、外力に応じた電位の変化量にばらつきが生じても、出力を平均化して安定させることができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a sensor circuit using the sensor wire 12 shown in FIG. In the sensor wire 12, the first inner conductor 101A and the second inner conductor 102A belong to one core, and the first inner conductor 101B and the second inner conductor 102B belong to the other core. . Here, the first insulating coatings 104A and 104B provided on these cores may have variations in thickness during manufacturing, and as a result, the amount of change in potential according to the external force varies depending on the part. may differ compared to Therefore, the sensor circuit 23 shown in FIG. 9 adopts a configuration that amplifies the potential difference between internal conductors belonging to different cores instead of the potential difference between internal conductors belonging to the same core. Specifically, the potential difference between the first internal conductor 101A and the second internal conductor 102B and the potential difference between the first internal conductor 101B and the second internal conductor 102A are amplified, and the potential difference between these outputs is amplified. It adopts an amplifying configuration. With this configuration, even if variations occur in the amount of change in the potential according to the external force, the output can be averaged and stabilized.
[第二実施形態のセンサ電線]
図10(A)は、本発明の第二実施形態のセンサ電線13の構造を示す断面図である。
[Sensor wire of the second embodiment]
FIG. 10(A) is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 13 of the second embodiment of the invention.
センサ電線13は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202を有し、これらを覆う第二の絶縁被覆205と、さらにこの外側に設けられた外部シールド導体203を有する。第一の内部導体201、第二の内部導体202、および外部シールド導体203は互いに絶縁されている。さらに外部シールド導体203の外側にはシース230が設けられている。この断面図においては第一の絶縁被覆204、第二の内部導体202、および第二の絶縁被覆205の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。上記説明した第一実施形態では、第二の内部導体102によって第一の内部導体101とは異なる芯が構成されていないのに対し、この第二実施形態では、第二の内部導体202によって第一の内部導体201とは異なる芯が構成されている点が異なる。また、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202は、図10(B)に示すように外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成となっている。
The sensor wire 13 has a first inner conductor 201 and a second inner conductor 202 covered with a first insulating coating 204, a second insulating coating 205 covering them, and a It has an outer shield conductor 203 . The first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are insulated from each other. Furthermore, a sheath 230 is provided outside the outer shield conductor 203 . Although there is a gap between the first insulating coating 204, the second inner conductor 202, and the second insulating coating 205 in this cross-sectional view, this gap is filled with an inclusion. In the first embodiment described above, the second inner conductor 102 does not form a core different from the first inner conductor 101, whereas in this second embodiment, the second inner conductor 202 forms the second core. The difference is that a core different from the one internal conductor 201 is configured. In addition, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 covered with the first insulating coating 204 are twisted to suppress the influence of external noise as shown in FIG. 10(B). It has become.
図10では、第一の内部導体201および第二の内部導体202が直交する斜めの線によるハッチングで示されており、外部シールド導体203が水平線によるハッチングで示されている。また、第一の絶縁被覆204が右下がりの線によるハッチングで示されており、第二の絶縁被覆205が左下がりの線によるハッチングで示されている。
In FIG. 10, the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are indicated by hatching with orthogonal oblique lines, and the outer shield conductor 203 is indicated by hatching with horizontal lines. The first insulating coating 204 is indicated by hatching with lines sloping to the right, and the second insulating coating 205 is indicated by hatching with lines sloping to the left.
第一の内部導体201および第二の内部導体202は、第一実施形態における第一の内部導体101と同様の構成のものであり、素材については第一実施形態における第一の内部導体101と同様のものを採用することができる。なお、第一の内部導体201および第二の内部導体202の構成や素材は同じである必要はなく、異なるものであってもよい。
The first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 have the same configuration as the first internal conductor 101 in the first embodiment, and are made of the same material as the first internal conductor 101 in the first embodiment. A similar one can be adopted. The configuration and materials of the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 do not need to be the same, and may be different.
外部シールド導体203は、アルミフィルムと銅のメッシュの組み合わせで構成されているが、この構成に限定されるものではない。従って例えば、金属製のフィルムや、金属製のメッシュ、さらには金属線をらせん状に巻き付けたもの、またはその組み合わせであってもよい。また例えば、外部シールド導体203が、金属製のメッシュの層と、金属箔を付けたPETフィルムの層との二層構造のように、複数の層を有するものであってもよい。
The outer shield conductor 203 is composed of a combination of aluminum film and copper mesh, but is not limited to this configuration. Therefore, for example, it may be a metal film, a metal mesh, a helically wound metal wire, or a combination thereof. Also, for example, the outer shield conductor 203 may have multiple layers, such as a two-layer structure of a layer of metal mesh and a layer of PET film coated with metal foil.
第一の絶縁被覆204は、第一実施形態における第一の絶縁被覆104と同様に圧電材料であるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムを用いて構成されたものであり、図2に示す第一実施形態の第一の絶縁被覆104と同様に第一の内部導体201に螺旋状に巻き付けられたものである。この第一の絶縁被覆204は分極処理が施されたことにより圧電性を有するものである。第一の絶縁被覆204の素材や構成については第一実施形態における第一の絶縁被覆104と同様のものを採用することができる。
The first insulating coating 204 is configured using a PVDF (polyvinylidene fluoride) film, which is a piezoelectric material, similarly to the first insulating coating 104 in the first embodiment. It is spirally wound around the first inner conductor 201 in the same manner as the first insulating coating 104 in the form. This first insulating coating 204 has piezoelectric properties due to the polarization treatment. As for the material and configuration of the first insulating coating 204, the same materials as those of the first insulating coating 104 in the first embodiment can be adopted.
第二の絶縁被覆205は、絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)による被覆であり、第一の絶縁被覆204とは異なり圧電性を有しないものである。
The second insulating coating 205 is a coating made of insulating resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.), and unlike the first insulating coating 204 does not have piezoelectricity.
次に、図10に示すセンサ電線13の使用例について図11を用いて説明する。図11は、図10に示すセンサ電線13を用いたセンサ回路24を示す図である。このセンサ回路24では、第一の内部導体201と第二の内部導体202が差動増幅器250に接続されており、外部シールド導体203がグランドに接続されている。差動増幅器250は、第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する。
Next, a usage example of the sensor wire 13 shown in FIG. 10 will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a sensor circuit 24 using the sensor wire 13 shown in FIG. In this sensor circuit 24, the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 are connected to the differential amplifier 250, and the external shield conductor 203 is grounded. The differential amplifier 250 amplifies and outputs the potential difference between the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 .
上記のセンサ回路24においてセンサ電線13に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆204が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体201と第二の内部導体202の間の電位が変動する。この電位差が差動増幅器250によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路24は、センサ電線13にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。
When an external force is applied to the sensor wire 13 in the sensor circuit 24, the first insulating coating 204 having piezoelectricity is deformed, and the piezoelectric effect causes the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 to become deformed. electric potential fluctuates between This potential difference is amplified by the differential amplifier 250 and output. That is, the sensor circuit 24 functions as a sensor that outputs a signal based on the external force applied to the sensor wire 13 .
また上記のセンサ回路24においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体201と第二の内部導体202は、グランドに接続された外部シールド導体203によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体203を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体201および第二の内部導体202の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路24では、第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。
Further, the sensor circuit 24 is configured to suppress the influence of external noise on the signal based on the external force. First, the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 are surrounded by an external shielding conductor 203 connected to the ground, so that their potentials are less likely to fluctuate due to external noise. Furthermore, even if the external noise passes through the external shield conductor 203, both the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 inside are affected by this noise, and the internal conductors are similarly affected. potential fluctuation occurs. The sensor circuit 24 is configured to amplify the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202, thereby canceling out the fluctuation in potential due to the influence of external noise.
上記説明したようにセンサ回路24では、センサ電線13に対して外力が加えられた際に第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。
As described above, in the sensor circuit 24, when an external force is applied to the sensor wire 13, a potential difference is generated between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202. The potential difference between the inner conductor 201 and the second inner conductor 202 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.
なお、外部シールド導体203の接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路24ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。
The ground potential may fluctuate depending on how the outer shield conductor 203 is grounded. Since the potential difference is used, it is possible to suppress the influence of variations in the ground potential.
なお、センサ電線13を使用する際には、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203が露出していると、これらが互いに接触して外力に基づく信号が正確に得られなくなる場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203の絶縁を確実にしておくことが好ましい。また、回路に接続されていない側の端部で第一の内部導体201および第二の内部導体202が外部シールド導体203に覆われていない部分があると、そこから外部ノイズの影響を受ける場合がある。このため、回路に接続されていない側の端部においては、第一の内部導体201および第二の内部導体202を確実にシールドしておくことが好ましい。
When using the sensor wire 13, if the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are exposed at the end of the side not connected to the circuit, these They may come into contact with each other, making it impossible to obtain an accurate signal based on the external force. Therefore, it is preferable to ensure the insulation of the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 at the end on the side not connected to the circuit. Also, if there is a portion where the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 are not covered with the outer shield conductor 203 at the end on the side not connected to the circuit, it may be affected by external noise. There is Therefore, it is preferable to reliably shield the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 at the end on the side not connected to the circuit.
図12は、センサ電線10の端部のうち回路に接続されていない側の端部について、絶縁部材および導体部材を施した一例を示す図である。この図では、端部に対して絶縁部材271、273、導体部材274、カバー部材275が適用されているが、各段階が理解しやすいよう、図12(A)から(E)までが段階的に示されている。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which an insulating member and a conductor member are applied to the end of the sensor wire 10 that is not connected to the circuit. In this figure, the insulating members 271 and 273, the conductor member 274, and the cover member 275 are applied to the ends. shown in
図12(A)では、第一の内部導体201、第二の内部導体202、外部シールド導体203が露出した端部が示されている。図12(B)には、図12(A)で示す第一の内部導体201ごと第一の絶縁被覆204までが絶縁部材271で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材271が第一の絶縁被覆204まで覆われており、第一の内部導体201を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。
FIG. 12A shows the exposed ends of the first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203. FIG. FIG. 12(B) shows a state in which the insulating member 271 covers the first inner conductor 201 shown in FIG. 12(A) together with the first insulating coating 204 . In this example, the insulating member 271 covers up to the first insulating coating 204, so that the first inner conductor 201 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.
図12(C)には、図12(B)で示す状態から、絶縁部材271および第二の内部導体202ごと第二の絶縁被覆205までが絶縁部材273で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材273が第二の絶縁被覆205まで覆われており、第二の内部導体202を露出させずに他の導体から確実に絶縁した状態とすることができる。
FIG. 12(C) shows a state in which the insulating member 271 and the second inner conductor 202 as well as the second insulating covering 205 are covered with the insulating member 273 from the state shown in FIG. 12(B). . In this example, the insulating member 273 covers up to the second insulating coating 205, so that the second inner conductor 202 can be reliably insulated from other conductors without being exposed.
図12(D)には、図12(C)で示す状態から、絶縁部材273ごと外部シールド導体203までが導体部材274で覆われた様子が示されている。この例では、外部シールド導体203と導体部材274の電位は同じになる。この導体部材274により、第一の内部導体201および第二の内部導体202がシールドされ、外部ノイズの影響を受けにくくすることができる。
FIG. 12(D) shows a state in which the insulating member 273 and the outer shield conductor 203 together with the insulating member 273 are covered with the conductor member 274 from the state shown in FIG. 12(C). In this example, the potentials of the outer shield conductor 203 and the conductor member 274 are the same. The conductor member 274 shields the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202, making it less susceptible to external noise.
図12(E)には、図12(D)で示す状態から、導体部材274ごとシース230までがカバー部材275(シース230と同様の素材)で覆われた様子が示されている。この例では、絶縁部材271、273および導体部材274が設けられた端部を保護することができる。なお、このカバー部材275を熱収縮(あるいは熱融着)する素材で構成しておき、端部を覆った状態で加熱することで密着させてもよい。
FIG. 12(E) shows a state in which the conductive member 274 and the sheath 230 together with the conductor member 274 are covered with a cover member 275 (same material as the sheath 230) from the state shown in FIG. 12(D). In this example, the ends provided with insulating members 271, 273 and conductor member 274 can be protected. Alternatively, the cover member 275 may be made of a heat-shrinkable (or heat-sealable) material and heated while covering the end portion so as to adhere to the cover member 275 .
なお、上記の例で説明した絶縁部材271、273は、絶縁体の素材(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)であればよい。また、導体部材274は導電性の素材(例えば、アルミ、銅、錫、あるいは複数材料による合金、等)であればよい。また、導体部材274の形状についても、フィルム状やメッシュ状の他、筒状の棒端子を用いてもよく、その形状が限定されるものではない。
Note that the insulating members 271 and 273 described in the above example may be made of an insulating material (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.). Also, the conductor member 274 may be made of a conductive material (eg, aluminum, copper, tin, or an alloy of multiple materials, etc.). Also, the shape of the conductor member 274 is not limited, and a cylindrical bar terminal may be used in addition to a film shape or a mesh shape.
なお、上記の例で説明した絶縁部材271、273、導体部材274、カバー部材275は、カバー部材275だけを用いたり、導体部材272だけを他の導体から絶縁する絶縁部材を用いたりする、といったように、同じ構成である必要はない。また、上記の例に限らず、例えば、シース230を除く端部が平面状である場合には、このシース230を除く端部を絶縁部材で覆い、その上を外部シールド導体203と接するように導体部材で覆い、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。また、第一の内部導体201、第一の絶縁被覆204、第二の内部導体202、第二の絶縁被覆205までを、外部シールド導体203よりも短く切断し、これらを絶縁した上で外部シールド導体203で包み、さらにカバー部材を設ける、といった構成であってもよい。すなわち、導体同士の絶縁およびシールドをより確実にする構成であればよく、その構成が限定されるものではない。
The insulating members 271 and 273, the conductor member 274, and the cover member 275 described in the above example may be replaced by the cover member 275 alone, or by using an insulation member that insulates only the conductor member 272 from other conductors. so they don't have to be the same configuration. Further, not limited to the above example, for example, when the end portion other than the sheath 230 is planar, the end portion other than the sheath 230 is covered with an insulating member, and the top thereof is in contact with the external shield conductor 203. It may be configured such that it is covered with a conductor member and further provided with a cover member. In addition, the first inner conductor 201, the first insulating coating 204, the second inner conductor 202, and the second insulating coating 205 are cut shorter than the outer shield conductor 203, and after insulating these, the outer shield A configuration in which the conductor 203 is wrapped and a cover member is further provided may be used. That is, the configuration is not limited as long as the configuration ensures insulation and shielding between conductors.
[第二実施形態の変形例1]
図10で説明したセンサ電線13は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の内部導体202を、第二の絶縁被覆205で覆う構成を採用しているが、この構成に限らず、例えば、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と、第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202のそれぞれが設け、さらにこれらの外側を外部シールド導体203で覆う構成としてもよい。図13は、この構成を採用したセンサ電線14の構造を示す断面図である。このセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202を有し、さらにこれらの外側に設けられた外部シールド導体203を有する。第一の内部導体201、第二の内部導体202、および外部シールド導体203は互いに絶縁されている。さらに外部シールド導体203の外側にはシース230が設けられている。なお、図10のセンサ電線13とは、第二の絶縁被覆205が設けられた位置が異なっている。この断面図においては第一の絶縁被覆204、第二の絶縁被覆205、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、図10のセンサ電線13では、外部ノイズの影響を抑えるために第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の内部導体202をより合わせているが、このセンサ電線14では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202をより合わせた構成となっている。
[Modification 1 of the second embodiment]
The sensor wire 13 illustrated in FIG. 10 employs a configuration in which the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 covered with the first insulating coating 204 are covered with the second insulating coating 205. , but not limited to this configuration, for example, a first internal conductor 201 covered with a first insulating coating 204 and a second internal conductor 202 covered with a second insulating coating 205 are provided, and further these may be covered with an external shield conductor 203 . FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 14 employing this configuration. This sensor wire 14 has a first inner conductor 201 covered with a first insulating coating 204 and a second inner conductor 202 covered with a second insulating coating 205, and further provided outside these It has an external shield conductor 203 . The first inner conductor 201, the second inner conductor 202, and the outer shield conductor 203 are insulated from each other. Furthermore, a sheath 230 is provided outside the outer shield conductor 203 . It should be noted that the position where the second insulating coating 205 is provided is different from that of the sensor wire 13 of FIG. Although there is a gap between the first insulating coating 204, the second insulating coating 205, and the outer shield conductor 203 in this cross-sectional view, this gap is filled with an inclusion. In the sensor wire 13 of FIG. 10, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 are twisted together in order to suppress the influence of external noise. The electric wire 14 has a structure in which a first inner conductor 201 covered with a first insulating coating 204 and a second inner conductor 202 covered with a second insulating coating 205 are twisted together.
また、第二の絶縁被覆205は、第一の絶縁被覆204と同じ素材、構成の被覆であって、圧電性を有しないものを採用している。すなわち、第二の絶縁被覆205は、第一の絶縁被覆204とは圧電性の有無が異なるものである。なお、第一の絶縁被覆204と同じ素材に限らず、例えば絶縁体の樹脂(例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、等)のような第一の絶縁被覆204と異なる素材を用いてもよい。
The second insulating coating 205 is made of the same material and structure as the first insulating coating 204 and does not have piezoelectricity. That is, the second insulating coating 205 differs from the first insulating coating 204 in the presence or absence of piezoelectricity. Note that the material is not limited to the same material as the first insulating coating 204, and a material different from that of the first insulating coating 204, such as insulating resin (for example, vinyl chloride, polyethylene, etc.), may be used.
図14は、図13に示すセンサ電線14を用いたセンサ回路25を示す図である。このセンサ回路25は、第二の絶縁被覆205の位置以外は図11に示すセンサ回路24と同じ構成である。上記のセンサ回路25においてセンサ電線14に対して外力が加えられると、圧電性を有する第一の絶縁被覆204が変形し、その圧電効果によって第一の内部導体201の電位が変動する。一方、第二の絶縁被覆205は圧電性を有しないため、第二の内部導体202においては外力に応じた電位の変動が生じない。結果として、センサ電線14に対して外力が加えられると第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差が変動し、この電位差が差動増幅器250によって増幅されて出力される。すなわちセンサ回路25は、センサ電線14にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能を有する。
FIG. 14 shows a sensor circuit 25 using the sensor wire 14 shown in FIG. This sensor circuit 25 has the same configuration as the sensor circuit 24 shown in FIG. 11 except for the position of the second insulating coating 205 . When an external force is applied to the sensor wire 14 in the sensor circuit 25, the piezoelectric first insulating coating 204 is deformed, and the piezoelectric effect causes the potential of the first inner conductor 201 to fluctuate. On the other hand, since the second insulating coating 205 does not have piezoelectricity, the potential of the second internal conductor 202 does not fluctuate according to the external force. As a result, when an external force is applied to the sensor wire 14, the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 fluctuates, and this potential difference is amplified by the differential amplifier 250 and output. That is, the sensor circuit 25 functions as a sensor that outputs a signal based on the external force applied to the sensor wire 14 .
また上記のセンサ回路25においては、外力に基づく信号に対する外部ノイズの影響を抑えるように構成されている。まず、第一の内部導体201と第二の内部導体202は、グランドに接続された外部シールド導体203によって囲まれており、外部ノイズによって電位が変動しにくくなるように構成されている。さらに、外部ノイズが外部シールド導体203を通過してしまっても、内側にある第一の内部導体201および第二の内部導体202の双方がこのノイズによる影響を受け、これらの内部導体同士で同様の電位の変動が生じる。上記センサ回路25では、第一の内部導体201と第二の内部導体202の電位差を増幅することで、外部ノイズの影響による電位の変動分を相殺するように構成されている。なお、外部ノイズの影響による電位の変動分をより効果的に相殺するにあたっては、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の長さや太さ、静電容量(絶縁被覆の誘電率および厚さ)、インピーダンス、シールドのされ具合等、電気的・物理的な条件が揃っていることが好ましい。
Further, the sensor circuit 25 is configured to suppress the influence of external noise on the signal based on the external force. First, the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 are surrounded by an external shielding conductor 203 connected to the ground, so that their potentials are less likely to fluctuate due to external noise. Furthermore, even if the external noise passes through the external shield conductor 203, both the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 inside are affected by this noise, and the internal conductors are similarly affected. potential fluctuation occurs. The sensor circuit 25 amplifies the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202, thereby canceling out the fluctuation in potential due to the influence of external noise. In order to more effectively cancel out the potential fluctuation due to the influence of external noise, the first internal conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second internal conductor 201 covered with the second insulating coating 205 It is preferable that the electrical and physical conditions such as the length and thickness of the internal conductor 202, capacitance (dielectric constant and thickness of the insulating coating), impedance, and degree of shielding are all the same.
上記説明したようにセンサ回路25では、センサ電線14に対して外力が加えられた際に第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差が生じる一方、外部ノイズの影響による第一の内部導体201および第二の内部導体202の電位差についてはこれを抑えることができる。この構成により、外部ノイズの影響を抑えつつ、外力に基づく信号を得ることができる。
As described above, in the sensor circuit 25, when an external force is applied to the sensor wire 14, a potential difference is generated between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202. The potential difference between the inner conductor 201 and the second inner conductor 202 can be suppressed. With this configuration, it is possible to obtain a signal based on an external force while suppressing the influence of external noise.
なお、外部シールド導体203の接地の状況によってはグランド電位が変動する場合があるが、上記説明したセンサ回路25ではグランドとの電位差ではなく第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を用いているため、グランド電位の変動による影響を抑えることができる。
The ground potential may fluctuate depending on how the outer shield conductor 203 is grounded. Since the potential difference is used, it is possible to suppress the influence of variations in the ground potential.
[第二実施形態の変形例2]
図13で説明したセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の双方が、外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間内に収められた構成となっている。しかし、センサ電線の構成はこれに限られるものではなく、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別々の空間内に収められた構成であってもよい。図15に示すセンサ電線15はこのような構成の一例であり、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が、それぞれ別の外部シールド導体203A、203Bに覆われた構成となっている。なお、外部シールド導体203Aおよび第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と、外部シールド導体203Bおよび第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202については、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。
[Modification 2 of the second embodiment]
In the sensor wire 14 described in FIG. 13, both the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are externally shielded. It is configured to be housed in one space partitioned by the conductor 203 . However, the configuration of the sensor wire is not limited to this. , may be housed in separate spaces partitioned by the outer shield conductor 203 respectively. The sensor wire 15 shown in FIG. 15 is an example of such a configuration, and includes a first inner conductor 201 covered with a first insulating coating 204 and a second inner conductor covered with a second insulating coating 205. 202 are covered with separate external shield conductors 203A and 203B, respectively. Regarding the first inner conductor 201 covered with the outer shield conductor 203A and the first insulating coating 204, and the second inner conductor 202 covered with the outer shield conductor 203B and the second insulating coating 205, the outer In order to suppress the influence of noise, they may be twisted together.
図16は、図15に示すセンサ電線15を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図16のセンサ回路26では、二つの外部シールド導体203A、203Bがそれぞれグランドに接続されていること以外は図14に示すセンサ回路25と同じ構成であり、図14に示すセンサ回路25と同様の効果を奏する。なお、図15に示すセンサ電線15では、二つの外部シールド導体203A、203Bが接しているためいずれかをグランドに接続した構成としてもよい。また、二つの外部シールド導体203A、203Bが絶縁された構成としてもよく、この場合には図16に示すようにいずれの外部シールド導体203もグランドに接続した構成とすればよい。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a sensor circuit using the sensor wire 15 shown in FIG. The sensor circuit 26 shown in FIG. 16 has the same configuration as the sensor circuit 25 shown in FIG. Effective. In the sensor wire 15 shown in FIG. 15, since the two outer shield conductors 203A and 203B are in contact with each other, one of them may be grounded. Alternatively, the two outer shield conductors 203A and 203B may be insulated. In this case, both outer shield conductors 203 may be grounded as shown in FIG.
[第二実施形態の変形例3]
図10で説明したセンサ電線13や図13で説明したセンサ電線14は、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201が一つの構成であったが、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を複数設けた構成としてもよい。図17はこのような構成の一例であって、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を二つ設けたセンサ電線16の構造を示す断面図である。このセンサ電線16では、第一の内部導体201A、201Bのそれぞれから外力に基づく信号が出力される。この断面図においては第一の絶縁被覆204A、204B、第二の絶縁被覆205、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。なお、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよく、第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202とより合わせた構成としてもよい。さらに、例えば第一の絶縁被覆204A、204Bの厚さを異ならせる、あるいは素材を異ならせるといったように、外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体201のそれぞれで異なるように構成してもよい。また、図17に示すセンサ電線16では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202がすべて外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間に収められた構成となっているが、図15の例で説明したように、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別の空間に分けて収められた構成であってもよい。
[Modification 3 of Second Embodiment]
The sensor wire 13 explained with reference to FIG. 10 and the sensor wire 14 explained with reference to FIG. A plurality of first internal conductors 201 covered with . FIG. 17 is an example of such a configuration, and is a cross-sectional view showing the structure of the sensor wire 16 provided with two first inner conductors 201 covered with the first insulating coating 204 . In this sensor wire 16, a signal based on an external force is output from each of the first inner conductors 201A and 201B. Although there are gaps between the first insulating coatings 204A and 204B, the second insulating coating 205, and the outer shield conductor 203 in this cross-sectional view, these gaps are filled with inclusions. When providing a plurality of first inner conductors 201 covered with the first insulating coating 204, they may be twisted together in order to suppress the influence of external noise. A configuration in which the second inner conductor 202 and the second inner conductor 202 are separated may also be used. Furthermore, the first inner conductors 201 are configured to have different potential fluctuations (sensor sensitivities) with respect to external forces, such as by making the thicknesses of the first insulating coatings 204A and 204B different, or by making the materials different. You may Further, in the sensor wire 16 shown in FIG. 17, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are all external shield conductors. 203, but as described in the example of FIG. may
図18および図19は、図17に示すセンサ電線16を用いたセンサ回路の一例を示す図である。図18に示すセンサ回路27では、複数の第一の内部導体201A、201Bの出力を合わせて増幅する構成を採用しており、外力に対する感度を高めることができる。一方図19に示すセンサ回路28では、複数の第一の内部導体201A、201Bのそれぞれに対し、第二の内部導体102との電位差を増幅して複数の信号を出力する構成となっている。外力に対する電位の変動(センサ感度)が第一の内部導体201A、201Bのそれぞれで異なる場合に図19のセンサ回路28の構成を採用した場合、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。
18 and 19 are diagrams showing an example of a sensor circuit using the sensor wire 16 shown in FIG. 17. FIG. The sensor circuit 27 shown in FIG. 18 employs a configuration in which the outputs of the plurality of first internal conductors 201A and 201B are combined and amplified, and sensitivity to external forces can be enhanced. On the other hand, the sensor circuit 28 shown in FIG. 19 is configured to amplify the potential difference between the plurality of first internal conductors 201A and 201B and the second internal conductor 102 and output a plurality of signals. When the first inner conductors 201A and 201B have different potential fluctuations (sensor sensitivities) with respect to external forces, and the structure of the sensor circuit 28 shown in FIG. A large dynamic range can be obtained.
[第二実施形態の変形例4]
図13のセンサ電線14の説明において、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201と第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202の長さや太さ、静電容量、インピーダンス、シールドのされ具合等、電気的・物理的な条件が揃っていることが好ましい点について述べたが、このような電気的・物理的な条件を揃えた組を採用する場合、その数は一つに限られるものではなく、複数設けてもよい。この場合、外力に対して生じる第一の内部導体201の電位の変動(センサ感度)が、各組において同じであってもよいし、異なっていてもよい。
[Modification 4 of Second Embodiment]
In the description of the sensor wire 14 in FIG. 13, the length, thickness, static As mentioned above, it is preferable that the electrical and physical conditions such as capacitance, impedance, and shielding are the same. The number is not limited to one, and a plurality may be provided. In this case, the potential variation (sensor sensitivity) of the first inner conductor 201 caused by the external force may be the same or different in each pair.
図20に示すセンサ電線17は、第一の内部導体201と第二の内部導体202の組を二つ設けた例を示す断面図である。この図20では左側と上側にそれぞれ第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201が配置され、右側と下側にそれぞれ第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202が配置されている。二つある第一の内部導体201は、これらを覆う第一の絶縁被覆204の厚さがそれぞれ異なっている。具体的には、図20の左側に位置している第一の絶縁被覆204Aよりも、上側に位置している第一の絶縁被覆204Bの方がより厚くなっている。これにより、上側に位置している第一の内部導体201Bの方が、左側に位置している第一の内部導体201Aよりも、外力に対して生じる電位の変動(センサ感度)が高くなっている。この断面図においては第一の絶縁被覆204A、204B、第二の絶縁被覆205A、205B、および外部シールド導体203の間に隙間があるが、この隙間には介在物が充填されている。
The sensor wire 17 shown in FIG. 20 is a sectional view showing an example in which two sets of the first internal conductor 201 and the second internal conductor 202 are provided. In FIG. 20, first internal conductors 201 covered with first insulating coatings 204 are arranged on the left and upper sides, respectively, and second internal conductors covered with second insulating coatings 205 are arranged on the right and lower sides, respectively. 202 are arranged. The two first internal conductors 201 have different thicknesses of the first insulating coatings 204 covering them. Specifically, the first insulating coating 204B located on the upper side is thicker than the first insulating coating 204A located on the left side of FIG. As a result, the first internal conductor 201B located on the upper side has a higher potential fluctuation (sensor sensitivity) caused by an external force than the first internal conductor 201A located on the left side. there is Although there are gaps between the first insulating coatings 204A and 204B, the second insulating coatings 205A and 205B, and the outer shield conductor 203 in this cross-sectional view, these gaps are filled with inclusions.
なお、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202を複数設けるにあたっては、外部ノイズの影響を抑えるためにこれらをより合わせた構成としてもよい。このとき例えば、後述する第一の組および第二の組のそれぞれをより合わせた後でさらにこれらをより合わせる、といったように、段階的により合わせてもよく、より合わせ方が限定されるものではない。また、図20に示すセンサ電線17では、第一の絶縁被覆204で覆われた第一の内部導体201、および第二の絶縁被覆205で覆われた第二の内部導体202がすべて外部シールド導体203によって仕切られた一つの空間に収められた構成となっているが、図15の例で説明したように、それぞれ外部シールド導体203によって仕切られた別の空間に分けて収められた構成であってもよい。
When providing a plurality of the first internal conductors 201 covered with the first insulating coating 204 and the second internal conductors 202 covered with the second insulating coating 205, these conductors are used in order to suppress the influence of external noise. may be twisted together. At this time, for example, after each of the first set and the second set to be described later are twisted, they may be twisted in stages, and the method of twisting is not limited. do not have. Moreover, in the sensor wire 17 shown in FIG. 20, the first inner conductor 201 covered with the first insulating coating 204 and the second inner conductor 202 covered with the second insulating coating 205 are all external shield conductors. 203, but as described in the example of FIG. may
二つある第二の内部導体202のうち、右側にある第二の内部導体202Aは、左側にある第一の内部導体201Aにおける外部ノイズの影響を相殺するために設けられたものである。第一の内部導体201Aと第二の内部導体202Aは同じ構成のものである。また、第一の絶縁被覆204Aと第二の絶縁被覆205Aは、第一の絶縁被覆204Aが圧電性を有している(分極処理が施されている)のに対し、第二の絶縁被覆205Aは圧電性を有しない(分極処理が施されていない)点が異なるが、その素材や厚さは同じ構成のものである。すなわち、第一の絶縁被覆204Aで覆われた第一の内部導体201Aと、第二の絶縁被覆205Aで覆われた第二の内部導体202Aは、圧電性の有無を除き、電気的・物理的な条件を揃えたものである。なお以下の説明では、これらの第一の絶縁被覆204Aで覆われた第一の内部導体201Aと、第二の絶縁被覆205Aで覆われた第二の内部導体202Aの組を第一の組と称する。
Of the two second internal conductors 202, the second internal conductor 202A on the right side is provided to cancel the influence of external noise on the first internal conductor 201A on the left side. The first internal conductor 201A and the second internal conductor 202A have the same configuration. In addition, the first insulating coating 204A and the second insulating coating 205A have piezoelectricity (polarization treatment is applied) while the first insulating coating 204A has piezoelectricity. differ in that they do not have piezoelectricity (not subjected to polarization treatment), but they have the same material and thickness. That is, the first internal conductor 201A covered with the first insulating coating 204A and the second internal conductor 202A covered with the second insulating coating 205A are electrically and physically conditions are met. In the following description, the set of the first internal conductor 201A covered with the first insulating coating 204A and the second internal conductor 202A covered with the second insulating coating 205A will be referred to as the first group. called.
二つある第二の内部導体202のうち、下側にある第二の内部導体202Bは、上側にある第一の内部導体201Bにおける外部ノイズの影響を相殺するために設けられたものである。第一の内部導体201Bと第二の内部導体202Bは同じ構成のものである。また、第一の絶縁被覆204Bと第二の絶縁被覆205Bは、第一の絶縁被覆204Bが圧電性を有している(分極処理が施されている)のに対し、第二の絶縁被覆205Bは圧電性を有しない(分極処理が施されていない)点が異なるが、その素材や厚さは同じ構成のものである。すなわち、第一の絶縁被覆204Bで覆われた第一の内部導体201Bと、第二の絶縁被覆205Bで覆われた第二の内部導体202Bは、圧電性の有無を除き、電気的・物理的な条件を揃えたものである。なお以下の説明では、これらの第一の絶縁被覆204Bで覆われた第一の内部導体201Bと、第二の絶縁被覆205Bで覆われた第二の内部導体202Bの組を第二の組と称する。
Of the two second internal conductors 202, the lower second internal conductor 202B is provided to cancel out the influence of external noise on the upper first internal conductor 201B. The first inner conductor 201B and the second inner conductor 202B have the same configuration. Further, the first insulating coating 204B and the second insulating coating 205B have piezoelectricity (polarization treatment is applied), whereas the second insulating coating 205B differ in that they do not have piezoelectricity (not subjected to polarization treatment), but they have the same material and thickness. That is, the first internal conductor 201B covered with the first insulating coating 204B and the second internal conductor 202B covered with the second insulating coating 205B are electrically and physically conditions are met. In the following description, the set of the first inner conductor 201B covered with the first insulating coating 204B and the second inner conductor 202B covered with the second insulating coating 205B is referred to as the second set. called.
図21は、図20に示すセンサ電線17を用いたセンサ回路29を示す図である。このセンサ回路29では、第一の組の第一の内部導体201Aおよび第二の内部導体202Aが差動増幅器250に接続され、第二の組の第一の内部導体201Bおよび第二の内部導体202Bが差動増幅器250に接続され、外部シールド導体203がグランドに接続されている。差動増幅器250は、第一の組と第二の組のそれぞれにおいて、第一の内部導体201と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する。このセンサ回路29では、外力に合わせて適切な信号を用いることができ、ダイナミックレンジを大きくとることができる。
FIG. 21 shows a sensor circuit 29 using the sensor wire 17 shown in FIG. In this sensor circuit 29, a first set of first inner conductors 201A and second inner conductors 202A are connected to a differential amplifier 250, and a second set of first inner conductors 201B and second inner conductors are connected. 202B is connected to differential amplifier 250, and external shield conductor 203 is connected to ground. The differential amplifier 250 amplifies and outputs the potential difference between the first inner conductor 201 and the second inner conductor 202 in each of the first set and the second set. This sensor circuit 29 can use an appropriate signal in accordance with the external force, and a large dynamic range can be secured.
[ノイズセンサとしての構成1]
上記説明した第一実施形態と第二実施形態、およびこれらの変形例のセンサ回路20~29は、センサ電線に外力が加えられない状態では、有効に活用することができない。例えば、これらのセンサ回路をベッドや枕に適用して就寝中の患者の状態をモニターする、といった用途を考えた場合、患者がベッドから離れている間はセンサ電線に外力が加えられないため、有効に利用することができない。そこで上記のセンサ回路における差動増幅器への接続を切り替えてノイズセンサとして使用できるようにすることで、利用できる機会を増やすことができる。上記の例では、ベッドに患者が接近した際には外部ノイズが検出されることから、ベッド周辺における動きのデータとして利用することができる。以下、この構成について説明する。
[Configuration 1 as a noise sensor]
The sensor circuits 20 to 29 of the first and second embodiments and their modifications described above cannot be effectively used in a state where no external force is applied to the sensor wires. For example, when considering applications such as applying these sensor circuits to a bed or pillow to monitor the state of a sleeping patient, the sensor wires are not subject to external force while the patient is away from the bed. cannot be used effectively. Therefore, by switching the connection to the differential amplifier in the above sensor circuit so that it can be used as a noise sensor, it is possible to increase the opportunities for use. In the above example, external noise is detected when the patient approaches the bed, so it can be used as movement data around the bed. This configuration will be described below.
上記説明した第一実施形態と第二実施形態、およびこれらの変形例のセンサ回路20~29では、いずれも第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202が差動増幅器150、250に入力され、外部シールド導体103、203がグランドに接続されている(図3、5、6、8、10、12、14、16、17、19)。外部シールド導体103、203は、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202を囲んでおり、これらの導体の中では最も外部ノイズの影響を受ける。そこで、これらのセンサ回路20~29において、差動増幅器150、250への入力のいずれか一方を外部シールド導体103、203に切り替えることで、差動増幅器150、250の出力に外部ノイズを反映させることができ、ノイズセンサとして使用することができる。このとき、差動増幅器150、250へのもう一方の入力についてはそのままであってもよいし、グランドに接続してもよい。
In the sensor circuits 20 to 29 of the first and second embodiments and their modifications described above, the first internal conductors 101, 201 and the second internal conductors 102, 202 are all connected to the differential amplifier 150. , 250 and the outer shield conductors 103, 203 are connected to ground (FIGS. 3, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17, 19). The outer shield conductors 103, 203 surround the first inner conductors 101, 201 and the second inner conductors 102, 202 and are most affected by external noise among these conductors. Therefore, in these sensor circuits 20 to 29, by switching one of the inputs to the differential amplifiers 150 and 250 to the external shield conductors 103 and 203, external noise is reflected in the outputs of the differential amplifiers 150 and 250. can be used as a noise sensor. At this time, the other input to the differential amplifiers 150 and 250 may be left as is or connected to ground.
図22に示すセンサ回路30は上記説明した構成の一例であり、図3に示すセンサ回路20の一部にスイッチ301を加えたものである。このスイッチ301が初期状態である場合(図22に示す状態)では、図3に示すセンサ回路20と同じ構成となっているが、スイッチ301が切り替えられると、第一の内部導体101にかわって外部シールド導体103が差動増幅器150に接続され、ノイズセンサとして使用することができる。
A sensor circuit 30 shown in FIG. 22 is an example of the configuration described above, and is obtained by adding a switch 301 to a part of the sensor circuit 20 shown in FIG. When the switch 301 is in the initial state (the state shown in FIG. 22), it has the same configuration as the sensor circuit 20 shown in FIG. An external shield conductor 103 is connected to a differential amplifier 150 and can be used as a noise sensor.
また、図23に示すセンサ回路31は上記説明した構成の一例であり、図11に示すセンサ回路24の一部にスイッチ301を加えたものである。このスイッチ301が初期状態である場合(図23に示す状態)では、図11に示すセンサ回路24と同じ構成となっているが、スイッチ301が切り替えられると、第一の内部導体201にかわって外部シールド導体203が差動増幅器250に接続され、ノイズセンサとして使用することができる。
A sensor circuit 31 shown in FIG. 23 is an example of the configuration described above, and is obtained by adding a switch 301 to a part of the sensor circuit 24 shown in FIG. When the switch 301 is in the initial state (the state shown in FIG. 23), it has the same configuration as the sensor circuit 24 shown in FIG. An external shield conductor 203 is connected to a differential amplifier 250 and can be used as a noise sensor.
なお、上記図22、21のスイッチ301については、例えばタイマを用いてスイッチ301の状態を切り替えることでセンサ機能が切り替えられるようにしてもよい。また、マイコン等を用いて、所望の条件に応じてスイッチ301が切り替えられるようにしてもよい。
22 and 21, the sensor function may be switched by switching the state of the switch 301 using a timer, for example. Alternatively, a microcomputer or the like may be used to switch the switch 301 according to desired conditions.
[ノイズセンサとしての構成2]
図22のセンサ回路30および図23のセンサ回路31では、センサ電線にかかる外力に基づく信号を出力するセンサとしての機能と、ノイズに起因する信号を出力するセンサとしての機能をスイッチ301を用いて切り替える構成について説明した。このうち前者の機能は、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202の電位差を差動増幅器150、250によって増幅することで実現することができる。また、後者の機能については、第一の内部導体101、201と第二の内部導体102、202のいずれか一方と、外部シールド導体103、203との電位差を差動増幅器150、250によって増幅することで実現することができる。ここで、これらの機能を切り替えずに、双方の機能を有するように構成してもよい。
[Configuration 2 as a noise sensor]
In the sensor circuit 30 of FIG. 22 and the sensor circuit 31 of FIG. 23, the switch 301 is used to perform the sensor function of outputting a signal based on the external force applied to the sensor wire and the sensor function of outputting a signal due to noise. I explained the configuration to switch. The former function can be realized by amplifying the potential difference between the first internal conductors 101 and 201 and the second internal conductors 102 and 202 by the differential amplifiers 150 and 250 . For the latter function, differential amplifiers 150 and 250 amplify the potential difference between either one of the first internal conductors 101 and 201 and the second internal conductors 102 and 202 and the external shield conductors 103 and 203. It can be realized by Here, both functions may be provided without switching between these functions.
図24に示すセンサ回路32は上記説明した構成の一例であり、図3に示すセンサ回路20に対し、外部シールド導体103と第二の内部導体102との電位差を増幅して出力する差動増幅器151を加えたものである。このセンサ回路32では、外力に応じた信号と、ノイズに応じた信号の双方を同時に利用することができる。
A sensor circuit 32 shown in FIG. 24 is an example of the configuration described above, and a differential amplifier that amplifies and outputs the potential difference between the outer shield conductor 103 and the second inner conductor 102 with respect to the sensor circuit 20 shown in FIG. 151 is added. This sensor circuit 32 can simultaneously use both a signal corresponding to an external force and a signal corresponding to noise.
また、図25に示すセンサ回路33は上記説明した構成の一例であり、図11に示すセンサ回路24に対し、外部シールド導体203と第二の内部導体202との電位差を増幅して出力する差動増幅器251を加えたものである。このセンサ回路33では、外力に応じた信号と、ノイズに応じた信号の双方を同時に利用することができる。
Further, the sensor circuit 33 shown in FIG. 25 is an example of the configuration described above, and in contrast to the sensor circuit 24 shown in FIG. A dynamic amplifier 251 is added. This sensor circuit 33 can simultaneously use both a signal corresponding to an external force and a signal corresponding to noise.
例えば、図3に示すセンサ回路20や図11に示すセンサ回路24では、外力に応じた信号が外部ノイズによる影響を受けた場合に、その信号が外力によるものなのか、それとも外部ノイズによるものなのか判断できない場合がある。図24に示すセンサ回路32や図25に示すセンサ回路33では、別途追加した差動増幅器151、251の出力によって外部ノイズの影響の度合いが判別でき、信号が外力に応じたものであるかを判断することができる。
For example, in the sensor circuit 20 shown in FIG. 3 and the sensor circuit 24 shown in FIG. 11, when a signal corresponding to an external force is affected by external noise, it is determined whether the signal is caused by the external force or by the external noise. It may not be possible to determine whether In the sensor circuit 32 shown in FIG. 24 and the sensor circuit 33 shown in FIG. 25, the degree of influence of external noise can be determined by the outputs of separately added differential amplifiers 151 and 251, and whether the signal corresponds to the external force can be determined. can judge.
[その他]
上記説明したセンサ電線およびセンサ回路の構成は一例であり、処理の内容が同じであればよく、その構成について限定されるものではない。例えば、上記のセンサ電線の実施形態では内部導体同士をより合わせることについて説明したが、より合わせる対象が三つ以上ある場合には、例えば三つ編みのように編み込みによってより合わせてもよい。また、センサ電線の導体をメッシュ状に構成する場合、その孔の大きさによっては、内側にノイズが侵入し易くなる問題がある。この場合、その孔の大きさが、問題とするノイズの波長の半分以下となるように構成することで、ノイズが侵入しにくくすることができる。また、上記のセンサ回路の実施形態において、差動増幅器を複数用いずに一の差動増幅器を共有する構成としてもよいし、ノッチフィルタ等を適宜設けてもよい。また、上記のセンサ回路の実施形態では、センサ電線の端部の一方側に差動増幅器を接続する構成について説明したが、センサ電線の両端側ともに同じ差動増幅器に接続する構成としてもよい。
[others]
The configuration of the sensor wire and the sensor circuit described above is an example, and the configuration is not limited as long as the content of the processing is the same. For example, in the embodiment of the sensor wire described above, the inner conductors are twisted together, but if there are three or more objects to be twisted, they may be twisted by weaving, such as braiding. Moreover, when the conductor of the sensor wire is configured in a mesh shape, there is a problem that noise may easily enter inside depending on the size of the hole. In this case, it is possible to make it difficult for noise to enter by configuring the hole so that its size is half or less of the wavelength of the noise in question. In addition, in the embodiment of the sensor circuit described above, a configuration in which one differential amplifier is shared without using a plurality of differential amplifiers may be employed, or a notch filter or the like may be provided as appropriate. In addition, in the embodiment of the sensor circuit described above, a configuration in which a differential amplifier is connected to one end of the sensor wire has been described, but both ends of the sensor wire may be connected to the same differential amplifier.