next up previous contents index
Next: 発色式感圧センサ Up: 感圧センサ Previous: 感圧センサ   目次   索引

接点式感圧センサ

感圧センサは 家電のリモコンやパソコンのキーボードに使われている メンブレンスイッチ(MBSW)の応用である。 導電性インクで回路や接点を形成した PET(Polyethylene Terephtalate), PEN(Polyethylene Naphthalete)などのフィルム製の 電極シートを 電極スペーサを挟んでサンドウィッチにした構造になっている。 図3.68のように、 スイッチと異なり、 カーボンと感圧電極の積層にして 面にかかる圧力に比例してアナログ的に 電気抵抗値が変化が変化する構造にしている。 このシートの厚みは、0.1$\sim$0.4mm ほどの厚みになっている。 最大荷重範囲は基材のフィルムの強度に依存し、100N 以下となる。 この感圧特性は、 針などの接地面積の非常に小さな物体からかかる力を感知することはできないが 数mm$^2$の面積にかかる力の感知は高感度である。

図 3.67: 接点式感圧センサ
\includegraphics[scale=0.8]{Figs/surface-pres}
3.68にはスイッチも示した。 また、 $\phi$0.6mm 銅線を中心に持ち 0.5mm 厚の樹脂と圧電セラミックス粉体を混合した 圧電体を銅線の周りに付け、 その外側を銅製シートで覆った 直径2.5mmほどの細い圧電ケーブルを用いたセンサである。 この圧電ケーブルはケーブルを振ったり、押さえたり曲げたりすると 0.001G から 100G という広い加速度の範囲で 電圧を発生する。 このケーブルをすだれ状に配置したり、螺旋状に巻いて面を構成して 感圧センサとする。 床面の人体を検出したり、寝返りなどをモニタする用途、 フロントパネルに配置したタッチセンサ、 転倒チェックなどに利用できる。 極めて高感度であるので、 わずかな揺らぎでの信号から目的の信号を抽出するために 波形分析が必要となる。

これらのセンサは 粘弾性特性をもつため(力)-(抵抗値)特性にヒシテリシスを示すことが多く、 一定加重のものでもクリープ現象を持つ、また、 再現性に対する精度も低い。また、温度依存性もあり、 しかし、 安価で、極めて取り扱いが容易であるため、 スイッチだけではなく、 多く応用されている。このスイッチの交流インピーダンスについては不明である。

福井工業技術センターでは、接点式圧力センサ 10$\times$10mm の要素を 32$\times$32 マトリックス配置した圧力分布をリアルタイムに検出するシートを 開発している。この感圧素子はシリコンゴムとカーボン微粒粉末を混合し 乾燥させたものを用いている。この原理に基づいた いくつかの特許や考案がある。



Ken Kishimoto 2014-06-02