JP2017211279A - 加速度センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】故障状態を検知する際に、外部より印加する電圧の高周波成分が、配線パターン間を伝播するということのない、ブリッジ回路からの出力信号が安定した加速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】第1の故障診断電極39および第2の故障診断電極40と錘部29、30における同電位部とを故障診断配線パターン48により電気的に接続するとともに、第2の故障診断電極40と錘部29、30における同電位部との間に抵抗50を設け、故障診断配線パターン48と配線パターン41間の容量成分から形成されるコンデンサと抵抗50とによりローパスフィルターを設ける構成とした。【選択図】図1
Description
本発明は、車両や携帯端末等に用いられる加速度センサに関する。
以下、従来の加速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
図4は従来の加速度センサにおける上面図である。
図4において、1は枠部で、この枠部1は第1の固定部1a、第3の固定部1c、第2の固定部1bおよび第4の固定部1dを連結して環状に取り囲むように設けるとともに、内部に中空領域2を設けている。また、前記枠部1からは、中空領域2に延伸した第1の梁部3、第3の梁部5、第2の梁部4および第4の梁部6を設けている。7は第1の錘部で、この第1の錘部7は第1の梁部3の他端から斜めの方向に延出されている。8は第2の錘部で、この第2の錘部8は前記第3の梁部5の他端から斜めの方向に延出されている。9は第3の錘部で、この第3の錘部9は前記第2の梁部4の他端に接続されている。10は第4の錘部で、この第4の錘部10は前記第4の梁部6の他端に接続されている。そして、第1の梁部3の上面には第1の歪抵抗11を設けており、また第3の梁部5の上面には第3の歪抵抗13を設けており、第2の梁部4の上面には第2の歪抵抗12を設けており、さらに第4の梁部6の上面には第4の歪抵抗14を設けている。そして、前述の第1の歪抵抗11、第3の歪抵抗13、第2の歪抵抗12および第4の歪抵抗14と配線パターン(図示せず)により電気的に接続し、ブリッジ回路を構成している。
そして、従来の加速度センサにおいては、印加される加速度に応じて、第1の錘部7、第2の錘部8、第3の錘部9および第4の錘部10が上下方向に変位し、その変位に応じて、第1の歪抵抗11、第2の歪抵抗12、第3の歪抵抗13および第4の歪抵抗14の抵抗値が変化し、ブリッジ回路からの出力信号により、加速度を検出するものであった。
ここで、加速度センサにおける第1の梁部3、第3の梁部5、第2の梁部4または第4の梁部に、長時間の使用により、クラックが発生すると、第1の歪抵抗11、第2の歪抵抗12、第3の歪抵抗13および第4の歪抵抗14の抵抗値が変化して、正しい加速度の検出ができなくなってしまう。そこで、外部より意図的に加速度センサに電圧を印加して、第1の梁部3、第3の梁部5、第2の梁部4または第4の梁部にクラックが生じているかどうかの故障状態を検知するものであった。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記従来の構成においては、加速度センサの故障状態を検知する際に、外部より意図的に加速度センサに電圧を印加すると、電圧の高周波成分が、配線パターン(図示せず)間を伝播するため、ブリッジ回路からの出力信号が変動してしまうという課題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、故障状態を検知する際に、外部より印加する電圧の高周波成分が、配線パターン(図示せず)間を伝播するといういことのない、ブリッジ回路からの出力信号が安定した加速度センサを提供することを目的とするものである。
本発明の請求項1に記載の発明は、同電位部を設けた錘部と、この錘部と一端を接続されるとともに上面に歪抵抗およびこの歪抵抗と電気的に接続された配線パターンを設けた梁部と、この梁部における他端と接続されるとともに歪抵抗と配線パターンを介して電気的に接続された電源電極、出力電極、GND電極および少なくとも一対の故障診断電極を上面に設けた固定部とを備え、前記故障診断電極と錘部における同電位部とを故障診断配線パターンにより電気的に接続するとともに、少なくとも一つの故障診断電極と錘部における同電位部との間に抵抗を設けたものである。この構成によれば、少なくとも一つの故障診断電極と錘部における同電位部との間に抵抗を設けたため、故障診断配線パターンと配線パターン間の容量成分から形成されるコンデンサと抵抗とによりローパスフィルターとなり、これにより、外部より故障診断電極に印加した電圧の高周波成分がブリッジ回路に入力されることがなくなるから、出力信号が安定するという作用効果を有するものである。
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、前記抵抗を固定部に設けたもので、この構成によれば、抵抗と歪抵抗とが同一面上に設けられているため、抵抗と歪抵抗とを同時に形成することができることとなり、これにより、容易にローパスフィルター用途の抵抗を形成できるという作用効果を有するものである。
本発明の加速度センサは、同電位部を設けた錘部と、この錘部と一端を接続されるとともに上面に歪抵抗およびこの歪抵抗と電気的に接続された配線パターンを設けた梁部と、この梁部における他端と接続されるとともに歪抵抗と配線パターンを介して電気的に接続された電源電極、出力電極、GND電極および少なくとも一対の故障診断電極を上面に設けた固定部とを備え、前記故障診断電極と錘部における同電位部とを故障診断配線パターンにより電気的に接続するとともに、少なくとも一つの故障診断電極と錘部における同電位部との間に抵抗を設けたものである。この構成によれば、少なくとも一つの故障診断電極と錘部における同電位部との間に抵抗を設けたため、故障診断配線パターンと配線パターン間の容量成分から形成されるコンデンサと抵抗とによりローパスフィルターとなり、これにより、外部より故障診断電極に印加した電圧の高周波成分がブリッジ回路に入力されることがなくなるから、出力信号が安定した加速度センサを提供することができるという効果を有するものである。
以下、本発明の一実施の形態における加速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施の形態における加速度センサの上面図、図2は同加速度センサに
おける故障診断の回路図、図3は同加速度センサにおける検出回路の模式図である。
おける故障診断の回路図、図3は同加速度センサにおける検出回路の模式図である。
図1〜図3において、20は枠部で、この枠部20は第1の固定部21a、第2の固定部21b、第3の固定部21cおよび第4の固定部21dを連結して環状に取り囲むように設けるとともに、内部に中空領域22を設けている。また、前記枠部20からは、中空領域22に延伸した2つの第1の梁部23、2つの第3の梁部25、2つの第2の梁部24および2つの第4の梁部26を設けている。
27は第1の錘部で、この第1の錘部27は前記第1の梁部23の他端に接続されている。28は第2の錘部で、この第2の錘部28は前記第2の梁部24の他端に接続されている。29は第3の錘部で、この第3の錘部29は前記第3の梁部25の他端に接続されている。30は第4の錘部で、この第4の錘部30は前記第4の梁部26の他端に接続されている。そして、2つの第1の梁部23の上面には第1の歪抵抗31を設けており、また2つの第3の梁部25の上面には第3の歪抵抗33を設けており、2つの第2の梁部24の上面には第2の歪抵抗32を設けており、さらに2つの第4の梁部26の上面には第4の歪抵抗34を設けている。
また、第1の錘部27と第2の錘部28とが対向し、第3の錘部29と第4の錘部30とを対向させるとともに、各々の第1の錘部27、第2の錘部28、第3の錘部29および第4の錘部30には同電位部(図示せず)を設けている。
そしてまた、第1の固定部21aおよび第2の固定部21bの各々には、電圧を印加する電源電極35、第1の出力電極36、第2の出力電極37およびGNDに接地するGND電極38を設けており、前述の第1の歪抵抗31、第3の歪抵抗33、第2の歪抵抗32および第4の歪抵抗34と配線パターン41により電気的に接続し、ブリッジ回路を構成している。
さらに、前記第1の固定部21aおよび第2の固定部21bの各々には故障診断用の電圧を印加する第1の故障診断電極39と、一対の第2の故障診断電極40とを設けている。
そして、図2に示すように、増幅器42により増幅された故障診断用の入力電圧は第1の故障診断電極39を介して、コンパレータからなる比較器43の非反転端子44に入力される。同様に、第1の故障診断電極39からの入力信号は故障診断配線パターン48、同電位部(図示せず)を第3の固定部21cおよび第4の固定部21dに設けた抵抗50を介して第2の故障診断電極40および比較器43における反転端子45に接続されている。
図3は加速度の検出方法を説明するための回路例を示した図である。図3(a)は第1の歪抵抗31、第2の歪抵抗32、第3の歪抵抗33および第4の歪抵抗34として、第1の歪抵抗31として歪抵抗R2、R4を形成し、第2の歪抵抗32として歪抵抗R1、R3を形成し、第3の歪抵抗33として歪抵抗R5、R7を形成し、第4の歪抵抗34として歪抵抗R6、R8を形成している。また、枠部20の上に検出部38として歪抵抗R9、R10を形成している。
図3(b)はX軸方向の加速度を検出する場合の回路例である。図3(b)に示す如く、R1、R2、R3、R4をブリッジ接続し、対向する一対の接続点VddとGNDとの間に電圧を印加し、他の一対の接続点Vx1とVx2との間の電圧を検出することにより、X軸方向の加速度を検出することができる。
図3(c)はY軸方向の加速度を検出する場合の回路例である。図3(c)に示す如く、R5、R6、R7、R8をブリッジ接続し、対向する一対の接続点VddとGNDとの間に電圧を印加し、他の一対の接続点Vy1とVy2との間の電圧を検出することにより、Y軸方向の加速度を検出することができる。
図3(d)はZ軸方向の加速度を検出する場合の回路例である。図3(d)に示す如く、R5、R10、R8、R9をブリッジ接続し、対向する一対の接続点VddとGNDとの間に電圧を印加し、他の一対の接続点Vz1とVz2との間の電圧を検出することにより、Z軸方向の加速度を検出することができる。
ここで、加速度センサに過大な加速度が繰り返し加わることにより、第1の錘部27、第2の錘部28、第3の錘部29および第4の錘部30の変位量が大きくなることが繰り返され、第1の梁部23、第2の梁部24、第3の梁部25および第4の梁部26が疲労し、クラックが発生する場合を考える。
本発明の一実施の形態における加速度センサにおいては、図2に示すように、正常な使用状態においては、第1の故障診断電極39および第2の故障診断電極40の双方がGNDに接地されることになる。したがって、比較器43における非反転端子44および反転端子45の電圧は零Vになり、比較器43からは零Vの出力信号が出力される。一方、第1の梁部23、第2の梁部24、第3の梁部25および第4の梁部26のうちのいずれか一つにクラックが発生し、故障診断配線パターン48がオープンになると、比較器43における非反転端子44に12.5Vが入力される。そうすると、反転端子45はGNDに接地され、比較器43からは12.5Vの出力信号が出力される。
そして、本発明の一実施の形態における加速度センサにおいては、第1の故障診断電極39と第3の錘部29および第4の錘部30とにおける同電位部との間に抵抗50を設けたため、故障診断配線パターン48と配線パターン41間の容量成分から形成されるコンデンサと抵抗50とによりローパスフィルターとなる。これにより、外部より第1の故障診断電極39に印加した電圧の高周波成分がブリッジ回路に入力されることがなくなるから、出力信号が安定するという作用効果を有するものである。
本発明の加速度センサは、故障状態を検知する際に、外部より印加する電圧の高周波成分が、配線パターン間を伝播するといういことのない、ブリッジ回路からの出力信号が安定した加速度センサを提供することを目的とするもので、車両や携帯端末等に用いられる加速度センサとして有用である。
21a、21b 固定部
23、24、25、26 梁部
27、28、29、30 錘部
31、32、33、34 歪抵抗
35 電源電極
36、37 出力電極
38 GND電極
39 第1の故障診断電極
40 第2の故障診断電極
41 配線パターン
48 故障診断配線パターン
50 抵抗
23、24、25、26 梁部
27、28、29、30 錘部
31、32、33、34 歪抵抗
35 電源電極
36、37 出力電極
38 GND電極
39 第1の故障診断電極
40 第2の故障診断電極
41 配線パターン
48 故障診断配線パターン
50 抵抗
Claims (2)
- 同電位部を設けた錘部と、この錘部と一端を接続されるとともに上面に歪抵抗およびこの歪抵抗と電気的に接続された配線パターンを設けた梁部と、この梁部における他端と接続されるとともに歪抵抗と配線パターンを介して電気的に接続された電源電極、出力電極、GND電極および少なくとも一対の故障診断電極を上面に設けた固定部とを備え、前記故障診断電極と錘部における同電位部とを故障診断配線パターンにより電気的に接続するとともに、少なくとも一つの故障診断電極と錘部における同電位部との間に抵抗を設けた加速度センサ。
- 前記抵抗を固定部に設けた請求項1記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016104748A JP2017211279A (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016104748A JP2017211279A (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 加速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017211279A true JP2017211279A (ja) | 2017-11-30 |
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ID=60475488
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JP2016104748A Pending JP2017211279A (ja) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | 加速度センサ |
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JP (1) | JP2017211279A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110371921A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-25 | 西安交通大学 | 一种面内双轴压阻加速度传感器芯片及其制备方法 |
-
2016
- 2016-05-26 JP JP2016104748A patent/JP2017211279A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110371921A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-25 | 西安交通大学 | 一种面内双轴压阻加速度传感器芯片及其制备方法 |
CN110371921B (zh) * | 2019-07-17 | 2022-04-05 | 西安交通大学 | 一种面内双轴压阻加速度传感器芯片及其制备方法 |
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