JPS6355014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は流体圧力を電気信号に変換する圧力セ
ンサーに関し、特に、流体圧を可動体で受けて可
動体の変位を電気信号に変換するタイプの圧力セ
ンサーに関する。 この種の従来のものの１つに、流体圧を受ける
ダイアフラム、このダイアフラムを流体圧に抗す
る方向に付勢するコイルスプリング、およびダイ
アフラムにスライダーが連結されたポテンシヨメ
ータを備えるものがある。これにおいては流体圧
に応じてダイアフラムが移動し、ダイアフラムの
移動量に対応したアナログ電圧がポテンシヨメー
タより得られる。この圧力センサーにおいては、
ポテンシヨメータの薄膜抵抗の耐摩耗性が高くし
かもスライダーポジシヨンに対する出力電圧レベ
ルが安定していることが望まれており、更には、
可動体とスライダーの連結機構におけるガタが少
なく、しかも振動や衝撃に対しても、スライダー
と薄膜抵抗との接触が十分に安定していることが
望まれている。 しかしながら、ポテンシヨメータにおけるスラ
イダーと薄膜抵抗との接続は圧接であるため、摩
耗、振動等により、流体圧に対していずれは不安
定な出力電圧を生ずるようになる。 本発明の第１の目的は、機械的変位を電気信号
に変換する機械−電気変換系に機械的な接触機構
を有しない、非接触変換手段を備える圧力センサ
ーを提供することである。 本発明の第２の目的は、耐振動、耐衝撃性が高
い堅牢な圧力センサーを提供することである。 本発明の第３の目的は、圧力検出信号の電気処
理が比較的に簡単な圧力センサーを提供すること
である。 本発明の第４の目的は、最近目覚しい進歩をと
げたマイクロコンピユータなどのLSIにて、比較
的に単純な読取ロジツクで圧力データを読み取り
得る圧力センサーを提供することである。 本発明によれば、ケーシングの内空間は可動体
で、その圧力が測定される流体が供給される第１
の空間と、所定圧力（通常は大気）の流体（通常
は空気）が封入もしくは通流する第２の空間に区
分され、一方の空間に電気コイルが巻回された軟
磁性体が配置され、この軟磁性体の近傍に位置す
る関係に永久磁石が配置され移動体に固着され
る。１つ又はそれ以上の実施例においては、第１
の空間に、可動体を第２の空間を縮める方向に押
すばね手段が収納され、第２の空間に電気コイル
が巻回された軟磁性体が配置され、可動体の、第
２の空間の内方に突出する棒状伸張部の先端部に
永久磁石が固着される。他の１つ又はそれ以上の
実施例においては、第２の空間に、電気コイルが
巻回された軟磁性体と、可動体を第１の空間を縮
める方向に押すばね手段が配置され、可動体の、
第２の空間の内方に突出する棒状伸張部の先端部
に永久磁石が固着される。軟磁性体の横断面面積
は磁気飽和を生じやすいように小面積とされ、電
気コイルの巻回数は比較的に低い印加電圧すなわ
ち比較的に低い通電電流レベルで軟磁性体が磁気
飽和するに十分に多い巻回数とされ、永久磁石
は、その予定移動範囲内において軟磁性体に、そ
の移動量に対応した強度の磁界を与える程度の小
形のものとされる。 軟磁性体に巻回したコイルに電圧を印加し、電
圧印加始点より、軟磁性体が磁気飽和するまでの
時間をＴとすると、概略では、 Ｔ＝Ｎ／Ｅ・（φ_n−φ_x） …(1) となる。但し、Ｅ：電気コイル印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 φ_n：最大磁束（≒飽和磁束） φ_x：外部磁界による磁束 である。そこで、永久磁石の移動によりφ_xが変
化するとＴが変化する。すなわち、流体圧に応じ
て永久磁石が変位し、これに対応して軟磁性体に
加わる外部磁束φ_xが変化し、コイルに電圧を印
加してからコイル電流が所定レベルになるまでの
時間Ｔが変化する。それ故本発明の圧力センサー
には、Ｔを計測しそれを電圧レベル、デジタルコ
ード等の電気信号で表わす電気回路又は半導体電
子装置を接続する。本発明の好ましい実施例にお
いては、軟磁性体をアモーフアス
（amorphous：非晶質）磁性体とする。アモーフ
アス磁性体は、液相金属を急冷して作らざるを得
ないため薄板であり、しかも磁気的には強磁性で
あつて透磁率および飽和磁束密度が大きく保持力
が小さく、機械的には波断強さがきわめて高く、
弾力性および復元性に優れる。このようなアモー
フアス磁性体の特性は、本発明の圧力センサーに
きわめて好都合であり、これを用いると電気的に
はＴの計測において信号処理が簡単かつ高精度と
なるというメリツトがあり、機械的には製造が簡
単になり、耐振、耐衝撃性が向上する。 本発明の他の目的および特徴は、図面を参照し
た以下の実施例説明において明確にする。 第１図（Fig.１）に示す実施例において圧力セ
ンサー１は、例えば車輌上エンジンのインテーク
マニホールド負圧が導入される入口２を有する第
１の樹脂製ボデイ３およびボデイ３に超音波溶着
された第２の樹脂製ボデイ４を有する。第１およ
び第２のボデイ３，４間にダイアフラム６の外周
が挾着されており、このダイアフラム６の中心の
平面部に、該ダイアフラム６を貫通する永久磁石
ホルダ７が固着されている。これらのダイアフラ
ム６およびホルダ７で第１および第２のボデイ
３，４内の空間が、入口２に連通する第１の内空
間８と大気圧に連通する第２の内空間９に２区分
されている。ホルダ７は第１の内空間８内に配置
された圧縮コイルスプリング１０の圧撥力で常時
第２の内空間９を縮める方向（右方）に強制さ
れ、これにより第１の内空間８が大気圧にあると
きには、ホルダ７の背面に形成されている突状鉤
１１が第１ボデイ３に螺合されているねじ１２の
脚部フランジ１３に当接している（Fig.１）。な
お、ねじ１２はその回動操作に応じてダイアフラ
ム６に近付く方向に、もしくはダイアフラム６よ
り離れる方向に移動する。すなわち、ホルダ７の
右方向移動がある点でねじ１２で拘止され、その
拘止点はねじ１２の回動操作で調整される。ホル
ダ７の表面側の棒状突出杆の先端部には永久磁石
１４が固着されている。ホルダ７はその裏側の突
出リング部１６が第１ボデイ３の突出リング部１
７に挿入されており、その突出リング部１７でホ
ルダ７がその軸方向に移動自在に案内されてい
る。第２の内空間に軟磁性体１８が永久磁石１４
と平行にして配置されており、軟磁性体１８の一
端はねじ１９でボデイ４に固着され、他端はボデ
イ４の突部２０で支持されている。軟磁性体１８
はボビン２１を貫通しており、このボビン２１に
電気コイル２２が巻回されている。コイル２２の
両端はそれぞれターミナル２３および２４を介し
てリード２５および２６に接続されている。入口
２から第１の内空間８に所定直以上の負圧が加わ
ると、ダイアフラム６およびホルダ７がスプリン
グ１０の反撥力に抗して第１の内空間を縮める方
向（左方）に移動し、永久磁石１４がしたがつて
軟磁性体１８と平行に、その軸方向に沿つて左方
に移動する。永久磁石１４はこの移動位置は電気
処理回路もしくは論理処理電子装置で検出され
る。 Fig.２は１つの電気処理回路１００を示す。回
路１００の定電圧電源端子１０１には一定レベル
の直流電圧（たとえば＋5V）が印加される。入
力端子１０２には、たとえば５〜25KHzの電圧パ
ルスが印加され、該電圧パルスのプラス電圧区間
にNPNトランジスタ１０３が導通し、アースレ
ベルの間NPNトランジスタ１０３は非導通とな
る。PNPトランジスタ１０４はトランジスタ１
０３がオンの間オンとなり、オフの間オフとな
る。したがつて電気コイル２２には、入力端子１
０２に印加される電圧パルスのプラスレベル区間
に定電圧（V_cc）が印加され、アースレベル区間
には電圧は加わらない。コイル２２に流れる電流
に比例した電圧が抵抗１０５に現われ、この電圧
が抵抗１０６とキヤパシタ１０７でなる積分回路
で積分され、積分電圧が出力端１０８に現われ
る。Fig.２ｂはFig.２ａに示す回路の入、出力電
圧波形を示す。入力電圧INがプラスレベルに立
上つてから、抵抗１０５の電圧があるレベル以上
に立上るまでの時間t_dおよび抵抗１０５の電圧ａ
の積分電圧V_xは磁石１４の位置に対応する。 Fig.３ａは他の１つの電気処理回路１２０を示
す。入力電圧INがプラスレベルの間NPNトラン
ジスタ１０３がオンであつてPNPトランジスタ
１０４はオンであつてコイル２２には電圧が印加
される。入力電圧INがアースレベルの間トラン
ジスタ１０３がオフであり、PNPトランジスタ
１０４がオフである。 コイル電流は定電流接続とした接合形Ｎチヤン
ネルFET１およびFET２に流れ、FET１および
FET２で一定レベル電流値に制御される。FET
２を流れる電流のレベルは可変抵抗１２２で設定
される。 FET１およびFET２に接続されたコイル端子
の電圧は、反転増幅器IN１およびIN２で増幅お
よび波形成形される。Fig.３ｂはFig.３ａに示す
回路の入、出力電圧波形を示す。回路１２０の出
力OUTは、入力パルスINよりもt_dだけ遅れて立
上る電圧パルスであり、このt_dが磁石１４の位置
に対応する。t_dはFig.４に示す計数回路１４０で
デジタルコードで表わされる。回路１４０におい
て、入力電圧INの立上りでフリツプフロツプＦ
１がセツトされてそのＱ出力が高レベル「１」と
なり、アンドゲートＡ１がゲート開（オン）とな
つてクロツクパルス発振器１４１の発生パルスが
カウンタ１４２のカウントパルス入力端CKに印
加される。出力パルスOUTとＦ１のＱ出力がア
ンドゲートＡ２に印加され、出力パルスOUTが
立上るとアンドゲートＡ２が高レベル「１」に立
上り、その立上り点でフリツプフロツプＦ１がリ
セツトされそのＱ出力が低レベル「０」となる。
これによりアンドゲートＡ１がゲート閉（オフ）
となり、カウンタ１４２へのクロツクパルスは遮
断される。アンドゲートＡ２の出力が「１」にな
つたとき、ラツチ１４３にカウンタ１４２のカウ
ントコードが取り込まれる。フリツプフロツプＦ
１がリセツトされ、ラツチ１４３にカウントコー
ドが取り込まれた後に、アンドゲートＡ３がクロ
ツクパルスを出力し、カウンタ１４２をクリアす
る。ラツチ１４３の出力コードはt_dの間のクロツ
クパルス発生個数を示し、このコードがt_dを示す
ことになる。 Fig.５に示す電子処理ユニツト１６０は、１チ
ツプマイクロコンピユータ（大規模集積半導体装
置）１６１、増幅器１６２、定電流制御用の接合
形ＮチヤンネルFET１、抵抗１６３、キヤパシ
タ１６４、増幅器１６５およびクロツクパルス発
振器１６６で構成する。抵抗１６３とキヤパシタ
１６４は、入、出力パルス周波数よりも高い周波
数の電圧振動を吸収するフイルタを構成してい
る。マイクロコンピユータ１６１はクロツクパル
スを基本に5KHz〜30KHzの範囲内の一定周波数
のパルスを形成しこれを増幅器１６２に与える。
一方、マイクロコンピユータ１６１はＮチヤンネ
ルFET１とコイル２２の一端との接続点の電圧
（増幅器１６５の出力電圧）を監視し、それ自身
が出力したパルスの立上り点から増幅器１６５の
出力電圧の立上り点まで（t_d）の間クロツクパル
スをカウントし、t_dを示すコードを出力する
（DATA OUT）。 以上のように、Fig.１に示す圧力センサー１に
は、各種の電気処理回路および論理処理電子装置
を接続して、圧力センサー１の永久磁石１４の位
置に対応した電気信号を得ることができる。次に
Fig.１に示す圧力センサー１および前述の電気処
理回路１００，１２０，１４０又は論理処理装置
１６０で流体負圧に応じた電気信号が得られるこ
とを説明する。まず、圧力センサー１の、ダイア
フラム６、ホルダ７およびスプリング１０で入口
２の流体負圧が永久磁石１４のポジシヨンに変換
される。そこで次に永久磁石１４のポジシヨンが
電気信号に変換される点を、Fig.６ｂ〜６ｄに示
す実験データを参照して説明する。発明者は、
Fig.６ａに示す如く、軟磁性体１８を固定しそれ
に対して永久磁石１４を平行に維持し、軟磁性体
１８の中央を通りその長軸に直交する軸をＸ−Ｘ
線とし（したがつてＹ−ＹはＸ−Ｘに直交）、永
久磁石１４の中央がＸ−Ｘ線上にある点をＹ−Ｙ
軸原点として永久磁石１４のＹ−Ｙ方向移動量ｙ
に対するV_xおよびt_dを測定した。形状おおよび配
置位置を示す寸法ａ〜ｆ、および軟磁性体の材質
等と測定データの対応関数を次のテーブル１の
CaseNo.１〜３に示す。

【表】 CaseNo.１の場合にはFig.６ｂに示すデータよ
り、Ｙ−Ｙ軸方向−５mmより＋９mmまで、あるい
は−６mmより−20mmまで、好ましくは−３mmより
＋７mmまで、あるいは−８mmより−18mmまで、Ｙ
−Ｙ軸方向の磁石移動量ｙに対して精度が高い電
圧V_yが得られることが分かる。CaseNo.２の場合
は、CaseNo.１の場合よりも更に広い範囲におい
て、磁石移動量ｙに対して精度が高い電圧V_yが
得られる。CaseNo.３の場合には、直線性が高い
範囲は比較的に狭いが、ｙに関して各所に分布し
ている。したがつて、Fig.１に示す圧力センサー
１においては、磁石位置ｙに対する電圧V_yのリ
ニアリテイが高い範囲に磁石１４の動作範囲を定
める。 Fig.７に示す本発明の圧力センサー１では、ホ
ルダ７の移動方向Ｘ−Ｘに直交する向きＹ−Ｙ方
向に永久磁石１４の長軸を揃えて該永久磁石１４
にホルダ７に固着し、永久磁石１４の長手軸に平
行に軟磁性体１８を配置している。第２のボデイ
４には第３のボデイ２７が、ねじ１９および２８
で固着されており、軟磁性体１８の両端共に、第
２のボデイ４と第３のボデイ２７で挾まれてい
る。この圧力センサーでは、ホルダ７の移動に応
じて、永久磁石１４が軟磁性体１８に対してFig.
６ａ図のＸ−Ｘ軸方向に沿つて移動することにな
る。このように永久磁石１４を移動させる態様に
おける実験データをFig.８ａ〜８ｆに示し、各デ
ータ（Fig.８ａ〜８ｆ）と形状、寸法および配置
関係等の相関はテーブル１のCaseNo.４〜９に示
す。Fig.８ａ〜８ｆのデータより、このように永
久磁石１４をＸ−Ｘ方向に駆動する態様では、永
久磁石１４の移動量ｘに対する電圧V_xもしくは
遅れ時間t_dのリニアリテイが高い範囲（ｘ）は狭
い。しかしながら、狭い範囲で変化量が大きいの
で、その狭い範囲に永久磁石１４の移動範囲を設
定する。 Fig.９に示す本発明の圧力センサー１では、
Fig.７に示す圧力センサーと同様に、入口２の流
体負圧に応じて永久磁石１４をＸ−Ｘ方向に移動
させて、軟磁性体１８に接近、もしくはそれより
離れさせるようにしているが、永久磁石１４を間
に置いて軟磁性体１８と対向する関係にもう１個
の軟磁性体２９が配置されている。軟磁性体２９
は電気コイル３１を巻回したコイルボビン３０を
貫通している。 Fig.１０ａに示す電気処理回路１８０は、Fig.
９に示す圧力センサー１における永久磁石１４の
位置に対応したアナログ電圧V_xを生ずる。回路
１８０において、入力電圧パルスINのプラスレ
ベルの間NPNトランジスタ１０３がオン、アー
スレベルの間１０３がオフとなる。トランジスタ
１０３のコレクタ電圧は、２個の反転増幅器IN
３およびIN４を通して増幅および波形整形され
てNPNトランジスタ１２１のベースに印加され
る。それ故入力電圧パルスINのプラスレベルの
間トランジスタ１０３がオン、１２１がオフで
PNPトランジスタ１０４がオフ、アースレベル
の間トランジスタ１０３がオフ、１２１がオンで
トランジスタ１０４がオンとなる。つまりコイル
２２には、Fig.３ａの回路１２０の動作と同様な
動作でパルス状に電圧が印加され、抵抗１０５
に、永久磁石１４の軟磁性体１８からの距離x₁に
対応した、入力電圧パルス（IN）の立下りから
t_d1遅れて立上る電圧パルスが現われる。もう一
方の電気コイル３１にはPNPトランジスタ１８
１を介して定電圧が印加される。このトランジス
タ１８１は、入力電圧パルスINがプラスレベル
の間、トランジスタ１０３がオンで反転増幅器
IN５の出力がプラスレベルでNPNトランジスタ
１８２がオンであるため、オンであり、トランジ
スタ１８１は入力電圧パルスINがアースレベル
の間オフである。これにより、第２の電気コイル
３１には、第１の電気コイル２２に電圧が印加さ
れていない間に一定電圧が印加され、コイル２２
に電圧が印加されている間には電圧は印加されな
い。つまり入力電圧パルスINに応じて、第１お
よび第２のコイル２２，３１には交互に一定電圧
が印加される。第２の電気コイル３１には抵抗１
８３が接続されており、この抵抗に、永久磁石１
４の軟磁性体２９よりの距離x₂に対応した、入力
電圧パルスINの立上りからt_d2遅れて立上る電圧
パルスが現われる。抵抗１０５の電圧V_x1はキヤ
パシタ１８４の一方の電極に、また抵抗１８３の
電圧V_x2はキヤパシタ１８４の他方の電極に印加
される。永久磁石１４と第１および第２の軟磁性
体１８および２９との距離がそれぞれx₁およびx₂
であり、x₁＋x₂＝Ｋ（定数）であるので、また、
V_x1∝x₁およびV_x2∝x₂であるので、キヤパシタ
１８４の両端間の電位差はx₁−x₂に対応する。キ
ヤパシタ１８４と抵抗１８５で積分回路が構成さ
れているので、キヤパシタ１８４の電圧はx₁−x₂
に対応する。ここでx₂＝Ｋ−x₁であるから、x₁−
x₂＝2x₁＋Ｋで、キヤパシタ１８４の電圧は2x₁に
対応する。つまり、第１の軟磁性体１８を基点に
とつた永久磁石１４の移動量x₁の２倍に対応する
アナログ電圧が得られる。キヤパシタ１８４の両
端は、差動増幅設定とした演算処理器１８６に印
加される。増幅器１８６のアナログ出力V_xは、
したがつて2x₁に対応する。Fig.１０ｂに示す電
気処理回路２００は、２つの回路１２０のそれぞ
れで入力パルスの立上りよりt_d1およびt_d2遅れた
パルスが得られ、これらは２個の計数回路１４０
のそれぞれに印加され、t_d1およびt_d2を示すコー
ドS18およびS29に変換され、引算器２０１に印
加される。引算器２０１はS18とS29を用いてt_d1
−t_d2の減算をして、t_d1−t_d2つまり2x₁を表わすデ
ジタルコードS_x＝S18−S29を出力する。Fig.１
０ｃに示す論理処理電子装置２２０では、１チツ
プマイクロコンピユータ２２１が、まず、電気コ
イル２２に接続された回路１２０に１パルスを与
えて、その立上りから時間カウントを開始して
t_d1カウントデータS18を作成して保持し、次に電
気コイル３１に接続された回路１２０に１パルス
を与えてその立上りから時間カウントを開始して
t_d2カウントデータS29を作成して、t_d1−t_d2を演
算してそれを示すコードS_x＝S18−S29を出力し、
測定指令信号が与えられている間、これを継続す
る。 本発明者は、Fig.１１ａに示す如く、軟磁性体
１８および２９を互に平行にして固定しそれらの
間に永久磁石１４を配置して磁石１４を軟磁性体
１８および１９に平行にし、かつそれらの中央を
通りそれらの長軸に直交する軸をＸ−Ｘ軸として
永久磁石１４の中央をＸ−Ｘ軸に合わせて、磁石
１４が軟磁性体１８，１９の中間にあるとき、そ
れはＸ−Ｘ軸原点（ｘ＝０）にあるとして、永久
磁石１４のＸ−Ｘ方向の移動量ｘに対するV_xを
測定した。形状および配置位置を示す寸法ａ〜
ｆ、および軟磁性体の材質等と測定データの対応
関係を次のテーブル２に示す。

【表】 軟磁性体１８と２９の距離ｆが短かいときに
は、Fig.１１ｂおよび１１ｃに示すように、−10
mm＜ｘ＜10mmの範囲でｘに対して直線性が高いｘ
対V_x特性が得られる。軟磁性体１８と２９の距
離ｆが長いときには、Fig.１１ｄに示す如くＳ−
Ｎモードで−９mm＜ｘ＜９mmの範囲で直線性が比
較的に良いが、直線性が良い範囲はｆが短かいと
きよりも狭く、直線性もｆが短かいときよりも悪
い。またFig.１１ｅに示す如く、Ｎ−Ｎモードで
は原点（ｘ＝０）付近で直線性が非常に悪く、む
しろ原点（ｘ＝０）より一方の軟磁性体に近付い
た範囲で直線性が良くなり、CaseNo.４〜９の特
性に近付く。これは永久磁石１４が原点付近にあ
るときにそれが軟磁性体１８，２９に及ぼす磁界
が弱いためである。それ故、軟磁性体１８と２９
の距離ｆのみならず永久磁石１４の形状およびそ
の発生磁界の強さによつてもｘ−V_x特性が変わ
るので、ｘ−V_x特性は比較的に容易に所望のも
のに選定しうる。 上述の実施例はいずれも流体負圧を検出する構
成としているが、本発明は流体正圧を測定する形
にも実施しうる。Fig.１２は、Fig.１に示す負圧
センサーを、正圧センサーに変更した構成を示
す。これにおいては、第２の内空間９に、裁頭円
錐形であつてリング脚部３４ａと、それに連続し
舌片状に分岐したスプリングアーム３４ｂを一体
に形成した板ばね３４が配置され、そのリング脚
部３４ａが第２ボデイ４に固定されている。板ば
ね３４のスプリングアーム３４ｂの先端はホルダ
７に当接し、ホルダ７を左方に押している。入口
２にはその圧力が検出されるべき正圧流体が供給
される。Fig.１３はFig.７に示す負圧センサーを
正圧センサーに変更した構成を示す。これにおい
ても、板ばね３４が第２の内空間９に配置されて
おり、ホルダ７を左方に押している。Fig.１４は
Fig.９に示す負圧センサーを正圧センサーに変更
した構成を示す。これにおいては、圧縮コイルス
プリング３５が第２の内空間９に配置されてお
り、ホルダ７を左方に押している。 また前述の実施例および変形例のいずれにおい
ても、軟磁性体１８および２９は、透磁率が高
く、弾性が高く、変形しにくいアモーフアス磁性
体を数枚重ねたものであるが、本発明によれば軟
磁性体１８および２９としては、他の磁性体を用
いうる。Fig.１５に他の磁性体と、アモーフアス
磁性体のｘ−V_x測定データを示す。これらは、
軟磁性体と永久磁石をFig.６ａに示す態様に配置
し、永久磁石をＸ−Ｘ方向に移動させて得たもの
であり、各軟磁性体の形状、配置等は、テーブル
１のCaseNo.14〜19に示す。Fig.１５のカーブＡ１
〜Ｃ２を見れば、いずれの軟磁性体でも、少なく
とも６mmの範囲（たとえばＡ１ではｘ＝10mmから
ｘ＝16mmまで、Ｂ１ではｘ＝８mmからｘ＝14mmま
で）でｘ−V_xカーブは高い直線性を示し、いず
れも本発明の圧力センサーに用いうる。耐振性や
耐変形性を高く要求される用途においては、アモ
ーフアス磁性体を用いるのが好ましい。また、前
述の実施例としては、可動体をダイアフラムとホ
ルダの組合せ体としているが、ピストンのみもし
くはピストンとホルダの組合せ体としてもよい。 以上数例の実施例および実験データを参照した
説明から理解されるように、本発明の圧力センサ
ーは摺動接点を有せず、流体圧に対応した可動体
の変位を電気コイルの入力パルスと電気コイルの
通電電流パルスの時間差t_dに変換し、t_dをアナロ
グ電圧もしくは時間カウントコードで得る電気的
処理で圧力検出信号が得られるので、耐振動性が
高く、しかも機械的な摩耗等の劣化が少ない。可
動体とトランスデユーサとの間に連結機構が無い
ので、ガタなどを生ぜず、安定して圧力検出をお
こなう。特筆すべきは、センサーに接続される電
気処理回路の構成が簡単であり、特に、１チツプ
マイクロコンピユータなどの大規模半導体装置
で、圧力検出用パルスを作成し、そのパルスと電
気コイルの通電電流検出パルスの時間差をデジタ
ルコードで簡単に得ることができるということで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Fig.１）は本発明の一実施例圧力セン
サー１の縦断面図；第２ａ図（Fig.２ａ）はFig.
１に示す圧力センサー１に接続され、検出圧に対
応したレベルのアナログ電圧を生ずる電気処理回
路１００を示す回路図；第２ｂ図（Fig.２ｂ）は
Fig.２ａに示す電気処理回路１００の入、出力信
号を示す波形図；第３ａ図（Fig.３ａ）はFig.１
に示す圧力センサー１に接続され、検出圧に対応
した時間差のパルスを生ずる電気回路１２０を示
す回路図；第３ｂ図（Fig.３ｂ）はFig.３ａに示
す電気処理回路１２０の入、出力信号を示す波形
図；第４図（Fig.４）はFig.３ａに示す電気処理
回路１２０の入、出力パルス時間差t_dをデジタル
コードに変換する計数回路１４０を示すブロツク
図；第５図（Fig.５）はFig.１に示す圧力センサ
ー１に接続され、１チツプマイクロコンピユータ
で圧力センサー１の電気コイル２２に印加するパ
ルス電圧に対する電気コイル２２に流れる電流の
立上りの遅れ時間を計数する電子処理ユニツト１
６０を示すブロツク図；第６ａ図（Fig.６ａ）は
軟磁性体１８に対する永久磁石１４の位置に対応
したパルス時間差t_dを実験で求めたときの、軟磁
性体１８と永久磁石１４の相対位置関係を示す斜
視図；第６ｂ図（Fig.６ｂ）はFig.６ａに示す配
置関係で永久磁石１４をＹ−Ｙ方向に移動させ、
電気コイル２２にはFig.２ａに示す電気処理回路
１００を接続して、長さ10mmの永久磁石１４のＹ
−Ｙ方向の移動量ｙに対する時間差t_d表示電圧V_y
を測定したデータを示すグラフ、−電気コイル２
２に印加するパルス電圧は、Fig.６ａにおいて軟
磁性体１８の上端をＳ極に磁化するとされた−；
第６ｃ図（Fig.６ｃ）はFig.６ｂに対応するｙ−
V_y測定カーブであり、長さ30mmの永久磁石を用
いた測定データを示す；第６ｄ図（Fig.６ｄ）は
Fig.６ｂに対応するｙ−V_y測定カーブであり、
長さ30mmの永久磁石を用いた測定データを示す、
−電気コイル２２に印加するパルス電圧は、Fig.
６ａにおいて軟磁性体１８の上端をＮ極に磁化す
る極性とされた−；第７図（Fig.７）は本発明の
他の１つの圧力センサーの縦断面図；第８ａ図
（Fig.８ａ）はFig.６ａに示す配置関係で永久磁
石１４をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイル２２
にはFig.２ａに示す電気処理回路１００を接続し
て、長さ10mmの永久磁石１４のＸ−Ｘ方向の移動
量ｘに対する時間差表示電圧V_xを測定したデー
タを示すグラフ、−電気コイル２２に印加するパ
ルス電圧は、Fig.６ａにおいて軟磁性体１８の上
端をＳ極に磁化する極性とされた−；第８ｂ図
（Fig.８ｂ）はFig.６ａに示す配置関係で永久磁
石１４をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイル２２
にはFig.３ａに示す電気処理回路１２０を接続
し、その入、出力パルス波形をシンクロスコープ
で観測し両者の時間差t_dを測定して得られたデー
タを示すグラフ、−電気コイル２２に印加するパ
ルス電圧は、Fig.６ａにおいて軟磁性体１８の上
端をＳ極に磁化する極性とされた−；第８ｃ図
（Fig.８ｃ）はFig.８ａに対応するｘ−V_x測定カ
ーブであり、電気コイル２２に印加するパルス電
圧は、Fig.６ａにおいて軟磁性体１８の上端をＮ
極に磁化する極性とされた；第８ｄ図（Fig.８
ｄ）はFig.８ｂに対応するｘ−t_d測定カーブであ
り、電気コイル２２に印加するパルス電圧は、
Fig.６ａにおいて軟磁性体１８の上端をＮ極に磁
化する極性とされた；第８ｅ図（Fig.８ｅ）は
Fig.８ａに対応するｘ−V_x測定カーブであり、
長さ30mmの永久磁石が用いられた；第８ｆ図
（Fig.８ｆ）はFig.８ｂに対応するｘ−t_d測定カー
ブであり、長さ30mmの永久磁石が用いられた；第
９図（Fig.９）は本発明の更に他の１つの圧力セ
ンサーの縦断面図；第１０ａ図（Fig.１０ａ）は
Fig.９に示す圧力センサー１に接続され、検出圧
に対応したレベルのアナログ電圧を生ずる電気処
理回路１８０を示す回路図；第１０ｂ図（Fig.１
０ｂ）はFig.９に示す圧力センサー１に接続さ
れ、検出圧に対応したデジタルコードを生ずる電
気処理回路２００の構成を示すブロツク図；第１
０ｃ図（Fig.１０ｃ）はFig.９に示す圧力センサ
ー１に接続され、検出圧に対応したデジタルコー
ドを生ずる論理処理電子装置２２０の構成を示す
ブロツク図；第１１ａ図（Fig.１１ａ）は軟磁性
体１８，２９に対する永久磁石１４の位置に対応
した各電気コイル２２，３１の遅れ時間の差を実
験で求めたときの、軟磁性体１８，２９と永久磁
石１４の相対位置関係を示す斜視図；第１１ｂ図
（Fig.１１ｂ）はFig.１１ａに示す配置関係で永
久磁石１４をＸ−Ｘ方向に移動させ電気コイル２
２，３１間距離を35mmとし、コイル２２，３１に
はFig.１０に示す電気処理回路１８０を接続し
て、長さ30mmの永久磁石１４のＸ−Ｘ方向の移動
量ｘに対する時間差t_d表示電圧V_xを測定したデー
タを示すグラフ、−電気コイル２２，３１に印加
するパルス電圧は、Fig.１１ａにおいて軟磁性体
１８，２９の上端をＳ極に磁化する極性とされた
−；第１１ｃ図（Fig.１１ｃ）はFig.１１ｃに対
応するｘ−V_x測定カーブであり、電気コイル２
２，３１に印加するパルス電圧はFig.１１ａにお
いて軟磁性体１８，２９の上端をＮ極に磁化する
極性とされた−；第１１ｄ図（Fig.１１ｄ）は
Fig.１１ｂに対応するｘ−V_x測定カーブであり、
コイル２２，３１間距離は50mmとした；第１１ｅ
図（Fig.１１ｅ）はFig.１１ｃに対応するｘ−V_x
測定カーブであり、コイル２２，３１間距離は50
mmとした；第１２図（Fig.１２）は本発明の他の
１つの圧力センサーの縦断面図、この実施例は
Fig.１に示す圧力センサーを正圧検出タイプに変
形したもの；第１３図（Fig.１３）は本発明の他
の１つの圧力センサーの縦断面図、この実施例は
Fig.７に示す圧力センサーを正圧検出タイプに変
形したもの；第１４図（Fig.１４）は本発明の他
の１つの圧力センサーの縦断面図、この実施例は
Fig.９に示す圧力センサーを正圧検出タイプに変
形したもの；および第１５図（Fig.１５）は各種
軟磁性体の、Fig.６ａに示す配列におけるＸ−Ｘ
方向の永久磁石変位量ｘと、Fig.２ａに示す電気
処理回路１００を用いたV_x測定値の相関を示す
グラフである。 １：圧力センサー、２：流体入口、３：第１の
ボデイ、４：第２のボデイ、６：ダイアフラム、
７：ホルダ、８：第１の内空間、９：第２の内空
間、１０：コイルスプリング、１１：突状鉤、１
２：ねじ、１３：フランジ、１４：永久磁石、１
６，１７：突状リング部、１８：軟磁性体、１
９：ねじ、２０：突部、２１：ボビン、２２：電
気コイル、２３，２４：ターミナル、２５，２
６：リード、２７：第３のボデイ、２８：ねじ、
２９：軟磁性体、３０：コイルボビン、３１：電
気コイル、３２，３３：リード、３４：板ばね、
３４ａ：リング脚部、３４ｂ：スプリングアー
ム、３５：コイルスプリング、１００：電気処理
回路、１０１：定電圧電源端子、１０２：入力端
子、１０３：NPNトランジスタ、１０４：PNP
トランジスタ、１０５，１０６：抵抗、１０７：
キヤパシタ、１０８：出力端子、１２０：電気処
理回路、１２１：NPNトランジスタ、１２２：
可変抵抗、FET１，FET２：接合型Ｎチヤンネ
ル電界効果型トランジスタ、IN１，IN２：反転
増幅器、１４０：計数回路、１４１：クロツクパ
ルス発振器、１４２：カウンタ、１４３：ラツ
チ、Ｆ１：フリツプフロツプ、Ａ１〜Ａ３：アン
ドゲート、１６０：電子処理ユニツト、１６１：
１チツプマイクロコンピユータ、１６２：増幅
器、１６３：抵抗、１６４：キヤパシタ、１６
５：増幅器、１６６：クロツクパルス発振器、１
８０：電気処理回路、IN３〜IN５：反転増幅
器、１８１：PNPトランジスタ、１８２：NPN
トランジスタ、１８３：抵抗、１８４：キヤパシ
タ、１８５：抵抗、１８６：演算増幅器、２０
０：電気処理回路、２０１：引算器、２２０：論
理処理電子装置、２２１：１チツプマイクロコン
ピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングの内部を第１と第２の空間に区分
   する可動体； 第１の空間に連通する流体ポート； 可動体を第１の空間を縮める方向と第２の空間
   を縮める方向の、一方の方向に付勢するばね手
   段； 可動体に結合された永久磁石； 永久磁石の移動範囲の近傍に配置された軟磁性
   体コア手段； 軟磁性体コア手段に巻回された電気コイル手
   段； 及び 該電気コイル手段に接続され、電気コイル手段
   に電圧を印加し、電気コイル手段への電圧の印加
   開始から、前記軟磁性体コア手段が磁気飽和する
   までの時間に応じた信号を出力する検出手段； を備える圧力センサー。 ２ 可動体はダイアフラムとそれに固着されたホ
   ルダで構成され、ホルダに永久磁石が固着された
   前記特許請求の範囲第１項記載の圧力センサー。 ３ ばね手段は第１の空間に配置された圧縮コイ
   ルスプリングである前記特許請求の範囲第１項記
   載の圧力センサー。 ４ ばね手段は第２の空間に配置された板ばねで
   ある前記特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ
   ー。 ５ ばね手段は第２の空間に配置された圧縮コイ
   ルスプリングである前記特許請求の範囲第１項記
   載の圧力センサー。 ６ 軟磁性体コア手段は、アモーフアス磁性体で
   ある前記特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ
   ー。 ７ 永久磁石はその長手軸方向に磁化しているも
   のであつて、可動体に、可動体の移動方向に長手
   軸を置いて固着されており、軟磁性体コア手段は
   その長手軸を可動体の移動方向に平行とされてい
   る前記特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ
   ー。 ８ 永久磁石はその長手軸方向に磁化しているも
   のであつて、可動体に、可動体の移動方向と直交
   する方向に長手軸を置いて固着されており、軟磁
   性体コア手段はその長手軸を可動体の移動方向と
   直角にされている前記特許請求の範囲第１項記載
   の圧力センサー。 ９ 永久磁石はその長手軸方向に磁化しているも
   のであつて、可動体に、可動体の移動方向と直交
   する方向に長手軸を置いて固着されており、軟磁
   性体コア手段は、永久磁石を間に置いて互に対向
   する２個の軟磁性体コアであり、電気コイル手段
   は２個の軟磁性体コアのそれぞれに巻回された２
   個の電気コイルである前記特許請求の範囲第１項
   記載の圧力センサー。 １０ 前記検出手段は、定電圧を発生する定電圧
   発生手段と、その両端の電気的接続を遮断及び結
   合するスイツチング手段と、電流検出手段を備
   え、前記電気コイル手段とスイツチング手段と電
   流検出手段は前記定電圧発生手段のプラス端子と
   マイナス端子の間に直列に接続されており、前記
   検出手段は、前記スイツチング手段を電気的に結
   合してから前記電流検出手段の検出する電流が所
   定値以上になるまでの時間を前記軟磁性体コア手
   段が磁気飽和するまでの時間として出力する、前
   記特許請求の範囲第１項記載の圧力センサー。