JP2003156508A

JP2003156508A - 加速度センサ

Info

Publication number: JP2003156508A
Application number: JP2001358297A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakamura; 義夫中村
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化及び低コスト化を図ることができるよ
うにする。【構成】加速度センサＡは携帯者の歩数を計数する歩
数計に使用されているもので、加速度の大きさを検知す
るディスク状の圧電セラミック振動板１０と、圧電セラ
ミック振動板１０が縦向きに取り付けられており且つ圧
電セラミック振動板１０の信号出力を処理し、歩数計数
結果を液晶表示パネル２０にデジタル表示するための回
路３０が実装された基板２０とを備えた基本構成となっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は例えば歩数計のよう
な運動系測定器等に使用される加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の歩数計には加速度センサとして図
５に示すような圧電素子が用いられていることが多い。
図中１０１は圧電セラミック板、１０２はクッション
材、１０３は振動板、１０４はリード線である。

【０００３】圧電セラミック板１０１に取り付けられた
振動板１０２に外力が作用すると、クッション材１０
２、１０２に挟まれた圧電セラミック板１０１が歪み、
このとき発生する起電力をリード線１０４を通じて出力
するようになっている。このような圧電素子については
同素子の出力信号を処理する回路が実装された基板上に
取り付けられるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による場合、圧電素子が細長い形状であり基板実装
部品に比べて大きいことから、大きな基板が必要不可欠
となり、全体の小型化を図ることが困難という問題があ
る。また、圧電セラミック板１０１に振動板１０２を貼
り付ける加工を慎重にしないと、加速度センサとしての
性能にバラツキが生じることから、圧電素子の部品コス
トだけでなく加工コストも高くなっており、全体の低コ
スト化を図ることが困難という問題もある。

【０００５】本発明は上記背景の下で創作されたもので
あり、その目的とするところは、小型化及び低コスト化
を図ることが可能な加速度センサを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る加速度セン
サは、加速度の大きさを検知するディスク状の圧電セラ
ミック振動板と、前記圧電セラミック振動板が略垂直方
向に取り付けられており且つ少なくとも当該圧電セラミ
ック振動板の検知結果を処理する回路が実装された基板
とを備えた構成となっている。

【０００７】より好ましくは、前記圧電セラミック振動
板は、その両面が遮光性及び断熱性に優れた素材からな
る薄板で覆うようにすることが望ましい。また、前記基
板は、その面上に前記圧電セラミック振動板の直径程度
の長さを有した長穴が形成されており、当該長穴の周辺
には、当該圧電セラミック振動板の出力の一方を前記回
路に電気接続するとともに当該圧電振動板を前記長穴に
挿入された状態で支持するための端子を設けるようにす
ることが望ましい。

【０００８】更に、互いに異なるｎ個の方向の加速度の
大きさを各々検知するために、前記基板にｎ個の前記圧
電セラミック振動板を当該方向に向けて各々配設するよ
うにすることが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は加速度センサの一部省略斜
視図、図２は同加速度センサを内蔵した歩数計の分解斜
視図、図３は同歩数計のブロック図、図４は加速度セン
サの変形例を説明するための模式図である。

【００１０】ここに掲げる加速度センサＡは携帯者の歩
数を計数する歩数計に使用されているもので、図１に示
すように加速度の大きさを検知するディスク状の圧電セ
ラミック振動板１０と、圧電セラミック振動板１０が縦
向きに取り付けられており且つ圧電セラミック振動板１
０の信号出力を処理し、歩数計数結果を液晶表示パネル
２０にデジタル表示するための回路３０（図１中省略）
が実装された基板２０とを備えた基本構成となってい
る。このような加速度センサＡは図２に示すように歩数
計の液晶表示パネル２０とともに上ケース５０及び下ケ
ース６０に収納されている。

【００１１】圧電セラミック振動板１０については電子
ブザー等に汎用されている安価な市販品を用いている。
これは、厚み方向に分極された圧電セラミック薄板と薄
い真鍮板とを貼り付けた構造となっている。即ち、外部
から衝撃が加えられると、圧電セラミック薄板が歪み、
歪みの程度に比例した起電力が生じ、これを加速度の大
きさの検知結果として出力するようになっている。

【００１２】圧電セラミック振動板１０の両面は図１に
示すように遮光性及び断熱性に優れた素材からなる薄板
１１で覆われている。ここでは薄板１１については発泡
ウレタンを用いており、圧電セラミック振動板１０の両
面に貼り付けている。このような薄板１１が必要になる
のは、圧電セラミック振動板１０の出力レベルは微小で
あり、これを高ゲインアンプ３１（図２中参照）で増幅
していることから、圧電セラミック振動板１０の周りの
光輝度や温度等が僅かに変化しても、これが大きなノイ
ズとして現われ、これを防止するためである。

【００１３】基板２０の面上には圧電セラミック振動板
１０の直径程度の長さを有した長穴２１（ここでは切り
欠き）が形成されている。長穴２１の周辺には、圧電セ
ラミック振動板１０の出力の一方を回路３０に電気接続
するとともに圧電セラミック振動板１０を長穴２１に挿
入した状態で支持するための端子２２が設けられてい
る。

【００１４】端子２２は長尺状の金属板を折り曲げて作
成したものであり、先端部については半田付けや溶接等
により圧電セラミック振動板１０の外面に接続されてい
る一方、後端部については基板２０の面上に形成された
パターン配線に半田付けで接続されている。このような
端子２２により圧電セラミック振動板１０が長穴２１に
挿入された状態で上から吊り下げる形で固定されてい
る。

【００１５】なお、圧電セラミック振動板１０の出力の
他方と回路３０との電気接続についてはリード線２３が
用いられている。リード線２３の端部と圧電セラミック
振動板１０の面上とは半田付けをしているが、この際、
薄板１１が邪魔になることから、その一部を切り欠いて
いる。この点は端子２２の先端部と圧電セラミック振動
板１０の外面との間の半田付け等についても同様であ
る。

【００１６】基板２０に実装された回路３０は図３に示
す通りとなっている。即ち、圧電セラミック振動板１０
から出力された信号を高ゲインアンプ３１により増幅し
た後、１チップマイコン３２に導いてＡ／Ｄ変換を行
う。そして、１チップマイコン３２において加速度の変
化に基づいて携帯者の歩数を計数し、当該計数結果をデ
ジタルで表示するための信号に変換し、これを液晶表示
パネル２０に出力するようになっている。

【００１７】以上のように構成された加速度センサＡに
よる場合、ディスク状の圧電セラミック振動板１０を用
い、これを基板２０の長穴２１に挿入して縦向きに取り
付けるようにしたので、基板２０の寸法が従来に比べて
小さくなっており、これに伴って小型化を図ることが可
能になった。

【００１８】また、端子２２を用いて圧電セラミック振
動板１０を基板２０に固定した時点で、圧電セラミック
振動板１０の出力の一方と回路３０との電気接続も完了
することから、組立作業が簡単になる。しかも圧電セラ
ミック振動板１０として市販品のものを用い、圧電セラ
ミック振動板１０の両面に薄板１１で覆うようにしたの
で、特別の調整作業を行わなくても、性能にバラツキが
生じることもない。そのため、圧電セラミック振動板１
０として電子ブザー等に汎用されている安価な市販品を
用いた点も含めて、従来に比べて大幅な低コスト化を図
ることが可能になった。

【００１９】このように加速度センサＡの小型化及び低
コストを実現できたので、これに共って歩数計の小型化
及び低コストを図ることが可能になった。

【００２０】上記した加速度センサＡについては次のよ
うに設計変更してもかまわない。例えば、図４に示すよ
うに基板２０の２辺に長穴２１、２１を形成し、これに
２つの圧電セラミック振動板１０、１０を上記と同様に
取り付けるようにしても良い。この場合、圧電セラミッ
ク振動板１０、１０はその向きが互いに直交しているこ
とから、上下方向の加速度の大きさと水平方向の加速度
の大きさを検知することができ、この点で高性能化を図
ることが可能になる。また、圧電セラミック振動板１０
の出力の他方と回路３０との電気接続をリード線２３を
用いず、端子２２と同様な端子を用いて行うようにして
も良い。

【００２１】なお、本発明に係る加速度センサは上記の
ような歩数計だけの適用に止まらず、ショックセンサや
振動スイッチ等にも当然に適用可能である。

【００２２】圧電セラミック振動板についてはディスク
状のものである限り、どのような種類のものを用いても
かまわない。また、圧電セラミック振動板の基板への取
り付けについても、縦向きの方向に取り付ける限り、そ
の方法は限定されず、基板に長穴を形成することなく、
基板上に立てて取り付ける形態であってもかまわない。
また、加速度センサの適用対象によっては、互いに異な
るｎ個の方向の加速度の大きさを各々検知するために、
基板にｎ個の圧電セラミック振動板を当該方向に向けて
各々配設するようにしても良い。例えば、自動車の衝突
安全システムにおいて、前後方向に加えて斜め方向から
の衝突を瞬時に検知してエアバックを作動させる場合、
複数の加速度センサを用いることが必要になることがあ
り、このようなシステムに適用することが可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上、本発明に係る加速度センサによる
場合、ディスク状の圧電セラミック振動板を用い、これ
が基板に縦向きに取り付けられた構成となっているの
で、基板の寸法を従来に比べて小さくすることができ、
これに伴って小型化を図ることが可能になる。また、デ
ィスク状の圧電セラミック振動板については電子ブザー
等の市販品を利用することが可能であるので、この点で
低コスト化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であっ
て、加速度センサの一部省略斜視図である。

【図２】同加速度センサを内蔵した歩数計の分解斜視図
である。

【図３】同歩数計のブロック図である。

【図４】加速度センサの変形例を説明するための模式図
である。

【図５】従来の加速度センサを説明するための図であっ
て（Ａ）は圧電素子の正面図、（Ｂ）はその側面図であ
る。

【符号の説明】Ａ加速度センサ１０圧電セラミック振動板１１薄板２０基板２１長穴２２端子３０回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度の大きさを検知するディスク状の
圧電セラミック振動板と、前記圧電セラミック振動板が
縦向きに取り付けられており且つ当該圧電セラミック振
動板の出力信号を処理する回路が実装された基板とを具
備したことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記圧電セラミック振動板は、その両面が遮光性及び断
熱性に優れた素材からなる薄板で覆われていることを特
徴とする加速度センサ。
【請求項３】請求項１又は２記載の加速度センサにお
いて、前記基板は、その面上に前記圧電セラミック振動
板の直径程度の長さを有した長穴が形成されており、当
該長穴の周辺には、当該圧電セラミック振動板の出力の
一方を前記回路に電気接続するとともに当該圧電セラミ
ック振動板を前記長穴に挿入された状態で支持するため
の端子が設けられていることを特徴とする加速度セン
サ。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の加速度センサ
において、互いに異なるｎ個の方向の加速度の大きさを
各々検知するために、前記基板にｎ個の前記圧電セラミ
ック振動板が当該方向に向けて各々配設されていること
を特徴とする加速度センサ。