JP3162149B2 - Capacitive sensor - Google Patents

Capacitive sensor

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JP3162149B2
JP3162149B2 JP02548292A JP2548292A JP3162149B2 JP 3162149 B2 JP3162149 B2 JP 3162149B2 JP 02548292 A JP02548292 A JP 02548292A JP 2548292 A JP2548292 A JP 2548292A JP 3162149 B2 JP3162149 B2 JP 3162149B2
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capacitance
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sensor
acceleration
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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加速度、圧力などの物
理量を、可動部材の変位に伴う静電容量の変化として検
出する方式の静電容量式センサに係り、特に、微弱な物
理量の、ほとんど静的な変化から極めて早い変化まで、
高精度に検出できるようにした静電容量式センサの故障
診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type sensor for detecting a physical quantity such as acceleration or pressure as a change in capacitance due to a displacement of a movable member. From almost static changes to extremely fast changes,
The present invention relates to a failure diagnosis device for a capacitance type sensor capable of detecting with high accuracy.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、物理量、例えば加速度、圧力など
の物理量の、微弱で、且つ、ほとんど静的な変化から極
めて早い変化まで、高精度に検出できるようにした静電
容量式センサの必要性が高まっているが、このような静
電容量式センサの従来技術としては、例えば、「Ｓenso
rs and Ａctuators，Ａ21−Ａ23(1990年)，Ｐ297〜30
2」における、“Ｐrecision Ａccelerometers with μg
Ｒesolution”と題した、加速度センサに応用した場合
についての記載を挙げることができる。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a need for a capacitance-type sensor capable of detecting a physical quantity, such as a physical quantity such as acceleration or pressure, from a weak and almost static change to an extremely fast change with high accuracy. However, as a conventional technology of such a capacitance type sensor, for example, “Senso
rs and Actuators, A21-A23 (1990), pp. 297-30
2 "Precision Accelerometers with μg
"Resolution" in the case of application to an acceleration sensor.

【０００３】一方、このような静電容量式センサの用途
の１例として、近年、自動車の安全保護装置の１種であ
るエア−バックの加速度センサが注目されるようになっ
ているが、このときには、極めて高い信頼性が要求さ
れ、従って、常にセンサの機能が正常に保たれているこ
との確認を要する。そこで、特開昭６３−２４１４６７
号、特開平１−１６８５４５号、或いは特開平３−２４
４６７号、さらには実開昭６４−４２４５９号の各公報
では、センサの故障診断に関する技術について開示して
いる。On the other hand, as an example of the use of such a capacitance type sensor, an air-bag acceleration sensor, which is a kind of a vehicle safety protection device, has recently attracted attention. At times, extremely high reliability is required, and thus it is necessary to always confirm that the function of the sensor is normally maintained. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-241467
JP-A-1-168545 or JP-A-3-24
Nos. 467 and 64-42459 disclose techniques relating to sensor failure diagnosis.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、静電
容量式センサについて、その機能維持の確認、つまり故
障診断について特に配慮がされておらず、高信頼性の保
持の点で問題があった。本発明の目的は、静電容量式セ
ンサに故障診断機能の付加を可能にし、これにより静電
容量式センサの信頼性が充分に保たれるようにした、静
電容量式センサの故障診断装置を提供することにある。In the above-mentioned prior art, no consideration is given to confirmation of the function maintenance of the capacitance type sensor, that is, failure diagnosis, and there is a problem in maintaining high reliability. Was. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a failure diagnosis device for a capacitance type sensor, in which a failure diagnosis function can be added to the capacitance type sensor so that the reliability of the capacitance type sensor can be sufficiently maintained. Is to provide.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、検出対象と
なる物理量に応じて変位する可動電極を備え、この可動
電極の変位を、この可動電極に対向して配置した固定電
極との間での静電容量の変化として検出する静電容量検
出手段と、前記検出対象となる物理量の測定可能範囲の
少なくとも最小限の変位を前記可動電極に発生させる静
電気力発生手段とを備えた静電容量式センサにおいて、
前記可動電極と前記固定電極の間に印加されている静電
容量検出用の矩形波電圧に直流電圧を重畳させる手段を
設け、前記静電容量検出手段は、前記可動電極に前記矩
形波電圧によって現われる電圧の波高値に基づいて前記
物理量を検出し、前記可動電極に前記直流電圧が重畳さ
れている期間に前記矩形波電圧によって現われる電圧の
波高値に基づいて、故障診断を行なうようにして達成さ
れる。 同じく、上記目的は、検出対象となる物理量に応
じて変位する可動電極を備え、この可動電極の変位を、
この可動電極に対向して配置した固定電極との間での静
電容量の変化として検出する静電容量検出手段と、前記
検出対象となる物理量の測定可能範囲の少なくとも最小
限の変位を前記可動電極に発生させる静電気力発生手段
とを備え、該静電気力発生手段により前記可動電極に変
位が発生されているとき、前記静電容量検出手段の検出
結果に基づいて故障診断を行なうようにした静電容量式
センサにおいて、前記固定電極が、前記物理量検出用と
前記静電気力発生手段用とに分離して２個設けられ、こ
れら２個の固定電極の間に接地された電極が設けられる
ようにしても達成される。 Means for Solving the Problems The above-mentioned object is to provide an object to be detected.
A movable electrode that is displaced in accordance with the physical quantity
The displacement of the electrode is controlled by a fixed electrode
Capacitance detection that detects as a change in capacitance between
Output means and the measurable range of the physical quantity to be detected.
A static force that generates at least a minimum displacement on the movable electrode
In a capacitance type sensor provided with an electric force generating means,
Electrostatic force applied between the movable electrode and the fixed electrode
A means for superimposing a DC voltage on a rectangular wave voltage for capacitance detection
The capacitance detecting means is provided on the movable electrode.
Based on the peak value of the voltage appearing by the waveform voltage
A physical quantity is detected, and the DC voltage is superimposed on the movable electrode.
Of the voltage appearing by the square wave voltage during the
This is achieved by performing fault diagnosis based on the peak value.
It is. Similarly, the above purpose depends on the physical quantity to be detected.
A movable electrode that is displaced in the
Static electricity between the movable electrode and the fixed electrode
Capacitance detection means for detecting as a change in capacitance;
At least the minimum measurable range of the physical quantity to be detected
Electrostatic force generating means for generating a minimum displacement on the movable electrode
Which is converted into the movable electrode by the electrostatic force generating means.
When a potential is generated, the capacitance detecting means detects
Capacitive type that diagnoses failure based on the result
In the sensor, the fixed electrode is used for detecting the physical quantity.
Two separate parts are provided for the electrostatic force generating means.
A grounded electrode is provided between these two fixed electrodes
This is also achieved in such a way.

【０００６】[0006]

【作用】静電気力発生手段を働かせると、静電容量セン
サが正常なら、その可動部材が変位し、この結果、静電
容量が変化に対応して変化する筈である。そこで、この
手段を働かせている状態でセンサの検出出力に現われる
静電容量の変化調べ、それが所望の変化を示すか否かを
調べてやることにより、センサの機能が正常に保たれて
いることの確認ができ、静電容量式センサの故障診断が
可能になる。When the electrostatic force generating means is operated, if the capacitance sensor is normal, the movable member is displaced, and as a result, the capacitance should change according to the change. So this
Checking that the function of the sensor is maintained normally by checking the change in capacitance that appears in the detection output of the sensor while the means is operating, and checking whether it shows the desired change And the failure diagnosis of the capacitance type sensor becomes possible.

【０００７】[0007]

【実施例】以下、本発明による静電容量式センサの故障
診断装置について、図示の実施例により詳細に説明す
る。図１は本発明の第１の実施例で、この実施例は、静
電容量式センサを加速度センサに適用した場合のもの
で、図において、１は発振器、２は反転器、３は駆動回
路、４は駆動回路、５は昇圧回路、６はセンサ部、そし
て７は容量検出器(静電容量検出回路)である。なお、静
電容量式加速度センサ全体を８で表わす。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a failure diagnosis apparatus for a capacitance type sensor according to the present invention. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a capacitance type sensor is applied to an acceleration sensor. In the figure, 1 is an oscillator, 2 is an inverter, and 3 is a drive circuit. 4 is a drive circuit, 5 is a booster circuit, 6 is a sensor unit, and 7 is a capacitance detector (capacitance detection circuit). Note that the entire capacitance type acceleration sensor is denoted by 8.

【０００８】まず、静電容量式加速度センサとしての検
出原理について説明する。センサ部６は、ビ−ム６０に
よって片持ち梁状に支持され、重錘の機能を持った可動
電極６１と、この可動電極６１に対向する２個の固定電
極６２、６３とで構成されている。なお、６４、６５
は、例えばガラスなどの絶縁物からなる上板と下板であ
る。First, the principle of detection as a capacitance type acceleration sensor will be described. The sensor section 6 is composed of a movable electrode 61 supported in a cantilever shape by a beam 60 and having a weight function, and two fixed electrodes 62 and 63 facing the movable electrode 61. I have. Note that 64, 65
Are upper and lower plates made of an insulating material such as glass.

【０００９】いま、センサ部６に、図で上下方向の加速
度が加えられたとすると、可動電極６１の質量と加速度
の積に比例した慣性力が、この可動電極６１に働き、こ
れを上下方向に移動(変位)させる。また、この可動電極
６３の変位に比例して、ビ−ム６０の弾性により可動電
極６１に抗力が働き、可動電極６１を元の位置(中性点)
に戻すように働く。従って、可動電極６１は、このとき
加えられた加速度に応じた変位(慣性力と抗力がバラン
スする変位)を示す。Assuming that a vertical acceleration is applied to the sensor unit 6 in the figure, an inertial force proportional to the product of the mass and the acceleration of the movable electrode 61 acts on the movable electrode 61, and the inertial force acts on the movable electrode 61 in the vertical direction. Move (displace). In addition, a drag acts on the movable electrode 61 by the elasticity of the beam 60 in proportion to the displacement of the movable electrode 63, and the movable electrode 61 is moved to its original position (neutral point).
Work to return to. Therefore, the movable electrode 61 shows a displacement (displacement in which inertial force and drag are balanced) according to the acceleration applied at this time.

【００１０】一方、こうして可動電極６１が変位する
と、可動電極６１と固定電極６２の間のギャップが変化
するため、可動電極６１と固定電極６２の間の静電容量
Ｃ1が変化する。また、同様に、可動電極６１と固定電
極６３の間の静電容量Ｃ2も変化する。つまり、検出部
６に働く加速度に応じて、可動電極６１と固定電極６２
間の静電容量Ｃ1と、可動電極６１と固定電極６３間の
静電容量Ｃ2が、それぞれ加えられた加速度に応じて、
図２に示すように変化することになる。そこで、この静
電容量の変化を容量検出器７で検出することにより、加
速度を検出することができるのである。On the other hand, when the movable electrode 61 is displaced in this way, the gap between the movable electrode 61 and the fixed electrode 62 changes, so that the capacitance C 1 between the movable electrode 61 and the fixed electrode 62 changes. Similarly, the capacitance C 2 between the movable electrode 61 and the fixed electrode 63 also changes. That is, the movable electrode 61 and the fixed electrode 62
The capacitance C 1 between the movable electrode 61 and the capacitance C 2 between the fixed electrode 63 is determined according to the applied acceleration.
It will change as shown in FIG. Therefore, the acceleration can be detected by detecting the change in the capacitance with the capacitance detector 7.

【００１１】次に、駆動回路３、４の動作について説明
する。駆動回路３、４は、図３に示すように、３種類の
動作モ−ドを有している。すなわち、第１は加速度を検
出する通常モ−ド、第２は可動電極６１に上方向の静電
気力を働かせ、診断を行う診断(上)モ−ド、第３は可動
電極６１に下方向の静電気力を働かせ、診断を行う診断
(下)モ−ドである。Next, the operation of the driving circuits 3 and 4 will be described. The drive circuits 3 and 4 have three operation modes as shown in FIG. That is, the first is a normal mode for detecting acceleration, the second is a diagnostic (up) mode in which an upward electrostatic force is applied to the movable electrode 61 to perform diagnosis, and the third is a downward mode for the movable electrode 61. Diagnosis that uses electrostatic force to perform diagnosis
(Lower) mode.

【００１２】まず、通常モ−ドは、図３に示すように、
信号ＣＨＥＣＨ１及び信号ＣＨＥＣＨ２が共にＨ(ハイ
レベル)のときであり、発振器１の出力信号φに応じ
て、駆動回路３、４の出力Ｖ1、Ｖ2が交互に０Ｖと５Ｖ
に変化する状態である。なお、この０Ｖ、或いは５Ｖと
いう電圧は可動電極６１に作用する静電気力が十分小さ
くなるように選んである。First, in the normal mode, as shown in FIG.
This is when both the signal CHECH1 and the signal CHECH2 are at H (high level), and the outputs V 1 and V 2 of the driving circuits 3 and 4 are alternately set to 0 V and 5 V according to the output signal φ of the oscillator 1.
State. The voltage of 0 V or 5 V is selected so that the electrostatic force acting on the movable electrode 61 is sufficiently small.

【００１３】次に、診断(上)モ−ドは、信号ＣＨＥＣＨ
１がＬ(ロ−レベル)で、信号ＣＨＥＣＨ２がＨ(ハイレ
ベル)のときであり、信号φに応じて、駆動回路３の出
力Ｖ1が交互に２５Ｖと３０Ｖに変化し、駆動回路４の
出力Ｖ2は交互に０Ｖと５Ｖに変化する状態であり、従
って、この診断(上)モ−ドは、可動電極６１と固定電極
６２の間に２５Ｖ、或いは３０Ｖの比較的高い電圧を印
加し、可動電極６１に上方向の静電気力を働かせ、セン
サの上方向の加速度に対する動作の診断を行うモ−ドと
なる。Next, in the diagnostic (upper) mode, the signal CHECH
1 L - In (B level), the signal CHECH2 is the time when the H (high level) in response to the signal phi, the output V 1 of the driving circuit 3 is changed to 25V and 30V alternately driving circuit 4 the output V 2 is a state change to 0V and 5V are alternately and thus, the diagnosis (top) mode - de is applied between the movable electrode 61 25V between the fixed electrode 62, or a relatively high voltage of 30V In this mode, an upward electrostatic force is applied to the movable electrode 61 to diagnose the operation with respect to the upward acceleration of the sensor.

【００１４】また、診断(下)モ−ドは、信号ＣＨＥＣＨ
１がＨ(ハイレベル)で、信号ＣＨＥＣＨ２がＬ(ロ−レ
ベル)のときであり、信号φに応じて、駆動回路３の出
力Ｖ1が交互に０Ｖと５Ｖに変化し、駆動回路４の出力
Ｖ2は交互に２５Ｖと３０Ｖに変化する状態であり、従
って、この診断(下)モ−ドは、可動電極６１と固定電極
６３の間に２５Ｖ、或いは３０Ｖという比較的高い電圧
を印加し、可動電極６１に下方向の静電気力を働かせ、
センサの下方向の加速度に対する動作の診断を行うモ−
ドとなる。ここで、駆動回路３、４に必要な２５Ｖ、或
いは３０Ｖの電圧については、昇圧回路５で作られるよ
うに構成してある。The diagnostic (lower) mode is based on the signal CHECH.
1 is the H (high level), the signal CHECH2 is L - is when the (B-level), in response to the signal phi, the output V 1 of the driving circuit 3 is changed to 0V and 5V are alternately, the drive circuit 4 the output V 2 is a state that changes 25V and 30V alternately, therefore, this diagnosis (lower) mode - de is applied between the movable electrode 61 25V between the fixed electrode 63, or a relatively high voltage of 30V , By applying a downward electrostatic force to the movable electrode 61,
A mode for diagnosing the operation for the downward acceleration of the sensor
And Here, the voltage of 25 V or 30 V required for the drive circuits 3 and 4 is configured to be generated by the booster circuit 5.

【００１５】次に、容量検出器７について説明する。図
４は、この容量検出器７の詳細を示したもので、演算増
幅器７２と、これの帰還系に静電容量ＣFとトランジス
タ７１を設け、リセット付き積分器とした回路と、サン
プルホ−ルド回路７３、それに可変ゲインアンプ７４に
より構成されている。そして、演算増幅器７２の反転入
力には、センサ部６の可動電極６１が接続されている。
なお、ここでは、センサ部６は静電容量Ｃ1、Ｃ2で表わ
している。Next, the capacitance detector 7 will be described. FIG. 4 shows the details of the capacitance detector 7. The operational amplifier 72, a circuit provided with an electrostatic capacitance CF and a transistor 71 in a feedback system thereof, an integrator with reset, and a sample amplifier And a variable gain amplifier 74. The movable electrode 61 of the sensor unit 6 is connected to the inverting input of the operational amplifier 72.
Here, the sensor unit 6 is represented by capacitances C 1 and C 2 .

【００１６】次に、図５のタイミングチャ−トにより、
この容量検出器７の動作について説明する。まず、発振
器１の矩形波の信号φに対して、高電圧Ｖ1は同位相で
立ち上がり、高電圧Ｖ2は逆位相で立ち上がる。そし
て、信号φRは、信号φに対して図示の位相関係で同期
して発生するようになっている。いま、信号φRが現わ
れると、トランジスタ７１がオンにされ、静電容量ＣF
の電荷が放電される。そして、その後の信号φの立ち下
がり時点で、固定電極６２に印加される高電圧Ｖ1は立
ち上がり、固定電極６３に印加されていた高電圧Ｖ2は
立ち下がる。Next, according to the timing chart of FIG.
The operation of the capacitance detector 7 will be described. First, the high voltage V 1 rises in the same phase and the high voltage V 2 rises in the opposite phase with respect to the rectangular wave signal φ of the oscillator 1. The signal φ R is generated in synchronization with the signal φ in the illustrated phase relationship. Now, when the signal phi R appears, the transistor 71 is turned on, the electrostatic capacitance C F
Is discharged. Then, at the subsequent falling of the signal φ, the high voltage V 1 applied to the fixed electrode 62 rises, and the high voltage V 2 applied to the fixed electrode 63 falls.

【００１７】そこで、この時点で静電容量Ｃ1は充電さ
れ、他方、静電容量Ｃ2は放電されるから、静電容量ＣF
にはＶP(Ｃ2−Ｃ1)なる電荷が移動する。ここで、ＶPは
矩形波となって印加される高電圧Ｖ1、Ｖ2の振幅であ
る。従って、演算増幅器７２の出力ＶOは、次の(1)式で
表される。 ＶO＝ＶP／ＣF・(Ｃ1−Ｃ2) …… ……(1) そこで、この電圧ＶOをサンプルホ−ルド回路７３によ
りサンプリングすることにより、静電容量Ｃ2、Ｃ1の差
分(Ｃ2−Ｃ1)を検出することができる。[0017] Therefore, the capacitance C 1 at this point is charged, the other, since the capacitance C 2 is discharged, the electrostatic capacitance C F
VP (C 2 -C 1 ) is transferred to the IGBT. Here, V P is the amplitude of the high voltages V 1 and V 2 applied as a rectangular wave. Therefore, the output V O of the operational amplifier 72 is expressed by the following equation (1). V O = V P / C F (C 1 -C 2 ) (1) Therefore, by sampling this voltage V O by the sample hold circuit 73, the capacitances C 2 and C 1 are obtained. (C 2 −C 1 ) can be detected.

【００１８】ここで、(1)式からも明らかなように、容
量検出器７による静電容量の検出感度は、固定電極６
２、６３に印加される電圧Ｖ1、Ｖ2の振幅ＶPと、帰還
容量ＣFによってだけ決まり、Ｖ1、Ｖ2の直流電圧成分
には依存しないことが判る。このため、センサ部６の診
断を行うために、高電圧Ｖ1、Ｖ2の直流成分を変化させ
ても、この容量検出器７による静電容量の検出動作は影
響を受けない。Here, as is apparent from the equation (1), the detection sensitivity of the capacitance by the capacitance detector 7 is the same as that of the fixed electrode 6.
An amplitude V P of the voltage V 1, V 2 applied to 2,63, determined only by the feedback capacitor C F, the DC voltage component of V 1, V 2 seen to be independent. Therefore, even if the DC components of the high voltages V 1 and V 2 are changed in order to diagnose the sensor unit 6, the operation of detecting the capacitance by the capacitance detector 7 is not affected.

【００１９】ここで、可変ゲインアンプ７４は、診断時
に容量検出器７のゲインを大きくするために使用され、
これにより、診断時でのＳ／Ｎ比の充分な向上を図るこ
とができる。Here, the variable gain amplifier 74 is used to increase the gain of the capacitance detector 7 during diagnosis.
Thereby, it is possible to sufficiently improve the S / N ratio at the time of diagnosis.

【００２０】次に、図１の実施例による加速度センサを
使用した、静電容量式センサの故障診断装置の一実施例
について、さらに具体的に説明する。この実施例は、図
６に示すように、加速度センサ８とマイコン(マイクロ
コンピュータ)Ｍとで構成され、加速度センサ８は、図
１に示した実施例と同じものであり、これにマイコン９
を組合せることにより、診断機能、校正機能、加速度出
力機能が得られるようにしたものである。Next, an embodiment of a failure diagnosis apparatus for a capacitance type sensor using the acceleration sensor according to the embodiment of FIG. 1 will be described more specifically. As shown in FIG. 6, this embodiment includes an acceleration sensor 8 and a microcomputer (microcomputer) M. The acceleration sensor 8 is the same as the embodiment shown in FIG.
Are combined to provide a diagnostic function, a calibration function, and an acceleration output function.

【００２１】次に、図７のフローチャートと、図８の波
形図により、診断時の動作について説明する。既に、図
３で説明したように、この実施例では、通常モードと、
診断(上)モ−ド、診断(下)モ−ドの３種のモードで動作
する。このため、マイコン９は、所定の条件が満足した
とき、又は所定の時間周期で図７のフローチャートに従
った処理を実行するように構成されている。Next, the operation at the time of diagnosis will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. As already described with reference to FIG. 3, in this embodiment, the normal mode and
It operates in three modes, diagnostic (upper) mode and diagnostic (lower) mode. Therefore, the microcomputer 9 is configured to execute the processing according to the flowchart of FIG. 7 when a predetermined condition is satisfied or at a predetermined time period.

【００２２】そこで、この図７の診断処理フローチャー
トの実行に入ると、このときは、通常モ−ドに、すなわ
ち、信号ＣＨＥＣＨ１と信号ＣＨＥＣＨ２の双方はＨ
(ハイレベル)になっている。そして、この通常モ−ドで
は、加速度センサ８からは、そのセンサ部６に働く加速
度に応じた出力が得られているから、この出力を所定の
回数ｎ回読み込み(ステップ１、２)、これらの出力か
ら、その平均値ＶA1を求める(ステップ３)。なお、この
図７では、ステップをＳで表記してある。すなわち、ス
テップ１は、Ｓ１となっている。ここでｎ回の平均化処
理を行うのは、加速度センサ８の出力の直流成分を抽出
するためである。Therefore, when the execution of the diagnosis processing flowchart of FIG. 7 is started, the normal mode is set at this time, that is, both the signal CHECH1 and the signal CHECH2 are set to H level.
(High level). In the normal mode, an output corresponding to the acceleration acting on the sensor section 6 is obtained from the acceleration sensor 8, and the output is read n times a predetermined number of times (steps 1 and 2). The average value V A1 is obtained from the output (step 3). In FIG. 7, steps are denoted by S. That is, step 1 is S1. The reason why the averaging process is performed n times is to extract the DC component of the output of the acceleration sensor 8.

【００２３】次に、信号ＣＨＥＣＨ１をＬ(ロ−レベル)
にして診断(上)モ−ドにし(ステップ４)、加速度センサ
８の出力を所定の回数ｎ回読み込み(ステップ５、６)、
出力の平均値ＶA2を求める(ステップ７)。この診断(上)
モ−ドでは、加速度センサ８の出力には、センサ部６に
働く加速度に応じた出力に、固定電極６２に印加される
電圧Ｖ1(２５Ｖ及び３０Ｖの電圧)による静電気力によ
って等価的に発生する加速度(静電気力を可動電極６１
の質量で除した量)が加わった出力が得られており、従
って、平均値ＶA2 は、これらの平均値となる。Next, the signal CHECH1 is set to L (low level).
Into the diagnosis (up) mode (step 4), and read the output of the acceleration sensor 8 a predetermined number of times n (steps 5 and 6).
An average value VA2 of the output is obtained (step 7). This diagnosis (above)
In the mode, the output of the acceleration sensor 8 is equivalently generated by the electrostatic force generated by the voltage V 1 (25 V and 30 V) applied to the fixed electrode 62 to the output corresponding to the acceleration acting on the sensor unit 6. Acceleration (electrostatic force is applied to the movable electrode 61)
Is added to the output, and the average value V A2 is the average value of these outputs.

【００２４】続いて、信号ＣＨＥＣＨ１をＨ(ハイレベ
ル)に、信号ＣＨＥＣＨ２をＬ(ロ−レベル)にして診断
(下)モ−ドにし(ステップ８)、加速度センサ８の出力を
所定の回数ｎ回読み込み(ステップ９、１０)、出力の平
均値ＶA3を求める(ステップ１１)。この診断(下)モ−ド
では、加速度センサ８の出力には固定電極６３に印加さ
れる電圧Ｖ2(２５Ｖ及び３０Ｖの電圧)による静電気力
によって等価的に発生する加速度を、センサ部６に働く
加速度から引いた出力が得られている。Subsequently, the signal CHECH1 is set to H (high level) and the signal CHECH2 is set to L (low level) for diagnosis.
(Lower) mode - Donishi (Step 8), the predetermined number n of times reading the output of the acceleration sensor 8 (step 9), the average value V A3 of the output (step 11). In this diagnosis (lower) mode, the acceleration sensor 8 outputs the acceleration equivalently generated by the electrostatic force generated by the voltage V 2 (25 V and 30 V) applied to the fixed electrode 63 to the sensor unit 6. The output subtracted from the working acceleration is obtained.

【００２５】そこで、通常モ−ドと診断(上)モ−ドで得
られた加速度センサの出力の平均値の差(ＶA2−ＶA1)、
及び通常モ−ドと診断(下)モ−ドで得られた加速度セン
サの出力の平均値の差(ＶA3−ＶA1)を求め、これらの少
なくとも一方が、所定の値から外れていれば故障と判断
し(ステップ１３、１４)、故障信号を出力するのである
(ステップ１５)。[0025] Therefore, usually mode - de and diagnostics (upper) mode - the difference between the average value of the output of the acceleration sensor obtained in de (V A2 -V A1),
And the difference (V A3 -V A1 ) between the average values of the outputs of the acceleration sensor obtained in the normal mode and the diagnosis (lower) mode is determined. If at least one of these values is out of the predetermined value, It is determined that a failure has occurred (steps 13 and 14), and a failure signal is output.
(Step 15).

【００２６】従って、このときの動作シーケンスは図８
に示すように、 通常モード→診断(上)モ−ド→診断(下)モ−ド→通常モ
−ド となり、再び、この図７の処理が開始されるまでは、通
常モ−ドによる加速度検出動作に戻っていることにな
る。そして、この動作シーケンスにおける各部の状態と
電圧波形は、図８のタイミングチャートに示すようにな
っていることになる。Accordingly, the operation sequence at this time is shown in FIG.
As shown in the figure, the normal mode → diagnosis (up) mode → diagnosis (lower) mode → normal mode, and the acceleration in the normal mode until the processing of FIG. 7 is started again. This means that the operation has returned to the detection operation. Then, the state and voltage waveform of each part in this operation sequence are as shown in the timing chart of FIG.

【００２７】次に、校正機能について説明する。校正は
前述の診断動作で得られた各モ−ドでの加速度センサの
出力の平均値の差を用いて行う。なぜなら各診断モ−ド
での出力の変化は所定の加速度に対する出力の変化と等
しくなるからである。Next, the calibration function will be described. Calibration is performed using the difference between the average values of the outputs of the acceleration sensor in each mode obtained in the above-described diagnostic operation. This is because the change in output in each diagnostic mode is equal to the change in output for a given acceleration.

【００２８】次に、この実施例における加速度出力機能
について説明する。第９図は、この実施例における加速
度出力処理のフロ−チャ−トを示したもので、まず、加
速度センサの出力を読み込む(ステップ２０)。そして、
診断(上)モ−ドか否かを判断し(ステップ２１)、診断
(上)モ−ドであれば、加速度センサの出力の読み値に所
定の値を減算する(ステップ２２)。続いて、同様に診断
(下)モ−ドか否かを判断し(ステップ２３)、診断(下)モ
−ドであれば、加速度センサの出力の読み値に所定の値
を加算する(ステップ２４)。そして出力処理を終わるの
である。Next, the acceleration output function in this embodiment will be described. FIG. 9 shows a flowchart of the acceleration output processing in this embodiment. First, the output of the acceleration sensor is read (step 20). And
It is determined whether or not it is in the diagnosis (upper) mode (step 21).
In the (upper) mode, a predetermined value is subtracted from the read value of the output of the acceleration sensor (step 22). Then, similarly diagnose
It is determined whether or not the mode is (lower) mode (step 23). If the mode is diagnosis (lower) mode, a predetermined value is added to the read value of the output of the acceleration sensor (step 24). Then, the output process ends.

【００２９】このとき、診断中における各部の出力は、
図１０に示すようになっている。従って、この実施例に
よれば、仮に診断モ−ドにあったときでも、加速度を検
出し、その検出値を出力することができる。At this time, the output of each unit during the diagnosis is
It is as shown in FIG. Therefore, according to this embodiment, even if the vehicle is in the diagnostic mode, it is possible to detect the acceleration and output the detected value.

【００３０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図１１は本発明による静電容量式センサを圧力セ
ンサに適用した場合の一実施例で、図において、９はセ
ンサ部を表わし、このセンサ部９は、ガラス基板９１
と、このガラス基板９１に蒸着された固定電極９２と、
シリコンダイアフラム９３とで構成されている。そし
て、シリコンダイアフラム９３に圧力が働くと、このシ
リコンダイアフラム９３と固定電極９２のギャップが変
化し、シリコンダイアフラム９３と固定電極９２間の静
電容量が変化する。そこで、この静電容量の変化を容量
検出器７で検出することにより、圧力を検出するように
なっている。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows an embodiment in which the capacitance type sensor according to the present invention is applied to a pressure sensor. In the drawing, reference numeral 9 denotes a sensor unit, and this sensor unit 9 is a glass substrate 91.
And a fixed electrode 92 deposited on the glass substrate 91;
And a silicon diaphragm 93. When pressure acts on the silicon diaphragm 93, the gap between the silicon diaphragm 93 and the fixed electrode 92 changes, and the capacitance between the silicon diaphragm 93 and the fixed electrode 92 changes. Therefore, the pressure is detected by detecting the change in the capacitance with the capacitance detector 7.

【００３１】そして、この実施例でも、発振器１と、駆
動回路１０、それに昇圧回路５を持ち、これにより、以
下に説明するように、診断機能を有している。図１２
は、診断時での各部の波形を示したもので、まず、通常
モ−ドにおいては、固定電極９２に印加される電圧Ｖ3
としては、静電容量を検出するためのパルス電圧だけと
なっている。従って、このとき、圧力センサの出力に
は、図示のように、圧力に応じた出力が得られている。Also, in this embodiment, the oscillator 1, the drive circuit 10, and the booster circuit 5 are provided, thereby having a diagnostic function as described below. FIG.
Shows the waveform of each part at the time of diagnosis. First, in the normal mode, the voltage V 3 applied to the fixed electrode 92 is shown.
Is only a pulse voltage for detecting the capacitance. Therefore, at this time, an output corresponding to the pressure is obtained as the output of the pressure sensor as illustrated.

【００３２】次に、診断モ−ドでは、図示のように、固
定電極９２に印加される電圧Ｖ3として、静電容量を検
出するためのパルス電圧と、このパルス電圧の空き時間
に振幅の大きなパルス電圧を重畳して印加し、この振幅
の大きなパルス電圧により、固定電極９２とシリコンダ
イアフラム９３の間に静電気力を発生させ、等価的に圧
力が働いた状態を作り出す。Next, the diagnostic mode - In de, as shown, as the voltage V 3 applied to the fixed electrode 92, and the pulse voltage for detecting the electrostatic capacitance, the amplitude in the free time of the pulse voltage A large pulse voltage is superimposed and applied, and the pulse voltage having the large amplitude generates an electrostatic force between the fixed electrode 92 and the silicon diaphragm 93 to create a state where pressure is equivalently applied.

【００３３】このことにより、センサの出力には、圧力
に応じた出力に、静電気力による圧力相当の出力が加算
されて現われるから、この出力の変化を基にして、第１
の実施例と同様に診断を行うことができる。As a result, an output corresponding to the pressure and an output corresponding to the pressure due to the electrostatic force appear in the output of the sensor, and the first output is obtained based on the change in the output.
Diagnosis can be performed in the same manner as in the embodiment.

【００３４】次に、本発明の第３の実施例について、図
１３により説明する。この図１３の実施例は、歪ゲ−ジ
式加速度センサに本発明を適用したもので、センサ部６
は、ビ−ム６０によって支持され重錘の機能を持っよう
にされた可動電極６１と、この可動電極６１に対向する
２個の固定電極６２、６３で構成されている。なお、こ
れらは、図１の実施例と同じであり、従って、６４、６
５は、例えばガラスなどの絶縁物からなる上板と下板で
ある。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 13, the present invention is applied to a strain gauge type acceleration sensor.
Is composed of a movable electrode 61 supported by a beam 60 and having the function of a weight, and two fixed electrodes 62 and 63 facing the movable electrode 61. These are the same as the embodiment of FIG.
Reference numeral 5 denotes an upper plate and a lower plate made of an insulating material such as glass.

【００３５】この図１３において、１４Ａと１４Ｂは歪
ゲージで、ビ−ム６０の上面と下面(図において)にそれ
ぞれ貼り付けてある。従って、センサ部６に上下方向の
加速度(図において)が働くと、可動電極６１が上下方向
に変位する。そして、この可動電極６１の変位によりビ
−ム６０に応力が働き、歪ゲ−ジ１４Ａ、１４Ｂの抵抗
値が変化する。そこで、歪ゲ−ジ１４Ａ、１４Ｂの抵抗
値の変化を抵抗検出器１５で検出することにより加速度
を検出することができる。In FIG. 13, reference numerals 14A and 14B denote strain gauges, which are attached to the upper surface and the lower surface (in the figure) of the beam 60, respectively. Therefore, when a vertical acceleration (in the figure) acts on the sensor section 6, the movable electrode 61 is displaced in the vertical direction. Then, a stress acts on the beam 60 due to the displacement of the movable electrode 61, and the resistance value of the strain gauges 14A and 14B changes. Therefore, the acceleration can be detected by detecting a change in the resistance value of the strain gauges 14A and 14B with the resistance detector 15.

【００３６】一方、この実施例では、電源１１と、スイ
ッチ１２、１３を設けてあり、従って、これにより、電
源１２からの高電圧(数１０ボルト)を、スイッチ１２、
１３の切り換えにより、固定電極６２と固定電極６３に
交互に印加することにより可動電極６１に静電気力を働
かせ、検出すべき加速度とは独立に、強制的に上下に変
位させることにより、第１の実施例と同様にして診断を
行うことができる。On the other hand, in this embodiment, the power supply 11 and the switches 12 and 13 are provided, so that a high voltage (several tens of volts) from the power supply 12
By switching 13, the electrostatic force is applied to the movable electrode 61 by alternately applying the fixed electrode 62 and the fixed electrode 63, and the movable electrode 61 is forcibly displaced up and down independently of the acceleration to be detected. Diagnosis can be performed in the same manner as in the embodiment.

【００３７】次に、本発明の第４の実施例について、図
１４により説明する。この図１４の実施例は、本発明を
容量式加速度センサに適用したもので、センサ部６は、
ビ−ム６０によって支持され、重錘の機能を持つように
された可動電極６１と、この可動電極６１に対向する固
定電極６３とで構成され、これら可動電極６１と固定電
極６３との間に現われる静電容量を、発振器１と容量検
出器７により測定して加速度を検出するようになってい
る。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 14, the present invention is applied to a capacitive acceleration sensor.
It comprises a movable electrode 61 supported by a beam 60 and having a function of a weight, and a fixed electrode 63 opposed to the movable electrode 61, between the movable electrode 61 and the fixed electrode 63. The appearing capacitance is measured by the oscillator 1 and the capacitance detector 7 to detect the acceleration.

【００３８】すなわち、センサ部６に、図において上下
方向の加速度が働くと、可動電極６１は上下方向に変位
し、この結果、可動電極６１と固定電極６３の間の静電
容量が変化するから、この静電容量の変化を発振器１と
容量検出器７により検出することで、加速度を検出する
ことができるのである。That is, when acceleration in the vertical direction in the figure acts on the sensor section 6, the movable electrode 61 is displaced in the vertical direction, and as a result, the capacitance between the movable electrode 61 and the fixed electrode 63 changes. The acceleration can be detected by detecting the change in the capacitance by the oscillator 1 and the capacitance detector 7.

【００３９】また、この実施例では、電源１１の電圧を
スイッチ１２を介して固定電極６２に印加することによ
り、可動電極６１と固定電極６２の間に静電気力を働か
せることができ、これにより、検出すべき加速度とは独
立に、可動電極６１を変位させ、第１の実施例の場合と
同様に、診断を行うことができる。Also, in this embodiment, by applying the voltage of the power supply 11 to the fixed electrode 62 via the switch 12, an electrostatic force can be exerted between the movable electrode 61 and the fixed electrode 62. The movable electrode 61 is displaced independently of the acceleration to be detected, and the diagnosis can be performed as in the first embodiment.

【００４０】そして、この実施例においては、固定電極
６２と固定電極６３の間に、さらに第３の固定電極６６
が設置してあり、これによる静電しゃへい効果により固
定電極６２と固定電極６３との間での静電結合が防止さ
れ、診断中での加速度の検出を、充分な精度のもとで行
うことができる。In this embodiment, a third fixed electrode 66 is further provided between the fixed electrodes 62 and 63.
Is installed, the electrostatic shielding effect prevents electrostatic coupling between the fixed electrode 62 and the fixed electrode 63, and the detection of acceleration during diagnosis is performed with sufficient accuracy. Can be.

【００４１】次に、本発明の第５の実施例について、図
１５により説明する。この図１５の実施例は、本発明を
容量式加速度センサに適用したもので、センサ部１７
は、ビ−ム１７４よって支持され、重錘の機能を持つよ
うにされた可動電極１７１と、この可動電極１７１に対
向して設置した固定電極１７２と、可動電極１７１に配
置されたアルミ配線１７３と、それに永久磁石１７５と
で構成されている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 15, the present invention is applied to a capacitive acceleration sensor.
Is a movable electrode 171 supported by the beam 174 and having a function of a weight, a fixed electrode 172 disposed opposite to the movable electrode 171, and an aluminum wiring 173 disposed on the movable electrode 171. And a permanent magnet 175.

【００４２】センサ部１７に上下方向(図において)の加
速度が働くと、可動電極１７１は上下方向に変位し、こ
れにより可動電極１７１と固定電極１７２の間の静電容
量が変化する。そこで、この静電容量の変化を発振器１
と容量検出器７により検出することで加速度を検出する
ことができる。When an acceleration in the vertical direction (in the figure) acts on the sensor unit 17, the movable electrode 171 is displaced in the vertical direction, whereby the capacitance between the movable electrode 171 and the fixed electrode 172 changes. Therefore, the change in the capacitance is determined by the oscillator 1
The acceleration can be detected by detecting the acceleration and the capacitance detector 7.

【００４３】アルミ配線１７３は、可動電極１７１の上
側の面(図において)に、図１６に示すように、Ｕ字形に
形成されており、診断時には、このアルミ配線１７３に
電源１８から所定値の電流が供給されるようになってい
る。アルミ配線１７３に電流が流されると、永久磁石１
７５による磁界により、可動電極１７１に上下方向(図
において)の電磁力が発生され、これにより、検出すべ
き加速度とは独立に、可動電極１７１を変位させること
ができ、従って、これにより、第１の実施例の場合と同
様に診断を行うことができる。The aluminum wiring 173 is formed in a U-shape as shown in FIG. 16 on the upper surface (in the figure) of the movable electrode 171. At the time of diagnosis, a predetermined value is supplied from the power supply 18 to the aluminum wiring 173. An electric current is supplied. When a current flows through the aluminum wiring 173, the permanent magnet 1
The magnetic field by 75 generates an electromagnetic force in the vertical direction (in the figure) on the movable electrode 171, which allows the movable electrode 171 to be displaced independently of the acceleration to be detected. Diagnosis can be performed as in the case of the first embodiment.

【００４４】次に、本発明の第６の実施例について、図
１７により説明する。この実施例も、本発明を容量式加
速度センサに適用したもので、図において、１９は圧電
素子で、この圧電素子１９は、図示してない電源装置か
ら交流電圧が印加されると、その厚み方向(図の上下方
向)に変位を生じるように構成されている。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is also applied to a capacitive acceleration sensor. In the figure, reference numeral 19 denotes a piezoelectric element, and when an AC voltage is applied from a power supply device (not shown), the piezoelectric element 19 has a thickness. It is configured to generate a displacement in the direction (vertical direction in the figure).

【００４５】そして、この圧電素子１９の上面に容量式
加速度センサのセンサ部６が接着配置されており、圧電
素子１９の振動によりセンサ部６を振動させ、検出すべ
き加速度とは独立に加速度を働かせることができるよう
に構成してある。従って、圧電素子１９は、センサ部６
に対する加振手段として機能し、必要に応じて、圧電素
子１９に交流電圧を印加してやることにより、第１の実
施例の場合と同様に診断を行うことができる。The sensor section 6 of the capacitive acceleration sensor is adhered and disposed on the upper surface of the piezoelectric element 19, and the sensor section 6 is vibrated by the vibration of the piezoelectric element 19, and the acceleration is independent of the acceleration to be detected. It is configured so that it can work. Therefore, the piezoelectric element 19 is
It functions as a vibrating means for, and by applying an AC voltage to the piezoelectric element 19 as necessary, it is possible to make a diagnosis in the same manner as in the first embodiment.

【００４６】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、静電容量式センサの故
障診断を、必要なとき、常に確実に行うことができるか
ら、静電容量式センサを使ったシステムの信頼性を、充
分に向上させることができる。According to the present invention, the failure diagnosis of the capacitance type sensor can always be performed reliably when necessary, so that the reliability of the system using the capacitance type sensor can be sufficiently improved. Can be improved.

【００４７】また、本発明によれば、静電容量式センサ
としての検出動作中でも診断が可能なので、診断時期に
ついての制限が無く、診断の頻度を多くすることができ
るので、さらに信頼性を高めることができる。Further, according to the present invention, diagnosis can be performed even during a detection operation as a capacitance type sensor, so that there is no restriction on the timing of diagnosis and the frequency of diagnosis can be increased, thereby further improving reliability. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による静電容量式センサの故障診断装置
における静電容量式センサの第１の実施例を示す構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a capacitance type sensor in a capacitance type sensor failure diagnosis apparatus according to the present invention.

【図２】第１の実施例における加速度に対する可動電極
と固定電極間の静電容量の変化を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change in capacitance between a movable electrode and a fixed electrode with respect to acceleration in the first embodiment.

【図３】第１の実施例における動作モ−ドの説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation mode in the first embodiment.

【図４】第１の実施例における容量検出器の一実施例を
示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a capacitance detector according to the first embodiment.

【図５】容量検出器の動作説明用のタイミングチャ−ト
である。FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the capacitance detector.

【図６】本発明による静電容量式センサの故障診断装置
の一実施例を示すブロック構成図である。FIG. 6 is a block diagram showing one embodiment of a failure diagnosis device for a capacitance type sensor according to the present invention.

【図７】本発明の一実施例における診断処理を示すフロ
−チャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a diagnosis process according to an embodiment of the present invention.

【図８】本発明の一実施例における診断時の各部の波形
を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing waveforms of respective units at the time of diagnosis according to an embodiment of the present invention.

【図９】本発明の一実施例における加速度出力処理を示
すのフロ−チャ−トである。FIG. 9 is a flowchart showing acceleration output processing in one embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の一実施例における診断処理中での各
部の出力の状態を示すタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart showing an output state of each unit during a diagnosis process according to one embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第２の実施例を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図１２】第２の実施例における通常モードと診断モー
ドでの各部の波形を示すタイミングチャートである。FIG. 12 is a timing chart showing waveforms of respective units in a normal mode and a diagnostic mode in the second embodiment.

【図１３】本発明の第３の実施例を示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第４の実施例を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第５の実施例を示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図１６】第５の実施例における可動電極の構造を示す
斜視図である。FIG. 16 is a perspective view illustrating a structure of a movable electrode according to a fifth embodiment.

【図１７】本発明の第６の実施例を示す構成図である。FIG. 17 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 発振器 ２ 反転器 ３ 駆動回路 ４ 駆動回路 ５ 昇圧回路 ６ センサ部 ７ 容量検出器 ８ 加速度センサ Ｍ マイコン １０ 駆動回路 １１ 電源 １２ スイッチ １３ スイッチ １５ 抵抗検出器 １７ センサ部 １８ 電源 １９ 圧電素子 ６０ ビーム ６１ 可動電極 ６２、６３ 固定電極 ６４ 上板 ６５ 下板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator 2 Inverter 3 Drive circuit 4 Drive circuit 5 Booster circuit 6 Sensor part 7 Capacitance detector 8 Acceleration sensor M Microcomputer 10 Drive circuit 11 Power supply 12 Switch 13 Switch 15 Resistance detector 17 Sensor part 18 Power supply 19 Piezoelectric element 60 Beam 61 Movable electrode 62, 63 Fixed electrode 64 Upper plate 65 Lower plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土谷 茂樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平４−148833（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−94168（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−94169（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−123270（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−45377（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119060（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−200038（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/12 - 15/125 G01P 21/00 G01L 1/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeki Tsuchiya 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (56) References JP-A-4-148833 (JP, A) JP-A-3-3 94168 (JP, A) JP-A-3-94169 (JP, A) JP-A-3-123270 (JP, A) JP-A-5-45377 (JP, A) JP-A-5-119060 (JP, A) Japanese Utility Model Application Hei 3-200038 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01P 15/12-15/125 G01P 21/00 G01L 1/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 検出対象となる物理量に応じて変位する
可動電極を備え、この可動電極の変位を、この可動電極
に対向して配置した固定電極との間での静電容量の変化
として検出する静電容量検出手段と、前記検出対象とな
る物理量の測定可能範囲の少なくとも最小限の変位を前
記可動電極に発生させる静電気力発生手段とを備えた静
電容量式センサにおいて、前記可動電極と前記固定電極の間に印加されている静電
容量検出用の矩形波電圧に直流電圧を重畳させる手段を
設け、 前記静電容量検出手段は、前記可動電極に前記矩形波電
圧によって現われる電圧の波高値に基づいて前記物理量
を検出し、前記可動電極に前記直流電圧が重畳されてい
る期間に前記矩形波電圧によって現われる電圧の波高値
に基づいて、故障診断を行なうように構成したことを特
徴とする静電容量式センサ 。A movable electrode that is displaced in accordance with a physical quantity to be detected, and detects a displacement of the movable electrode as a change in capacitance between the movable electrode and a fixed electrode disposed opposite to the movable electrode. Capacitance detecting means, and the detection target
Before the minimum displacement of the measurable range of the physical quantity
In a capacitance type sensor provided with an electrostatic force generating means for generating the movable electrode, an electrostatic force applied between the movable electrode and the fixed electrode is provided.
A means for superimposing a DC voltage on a rectangular wave voltage for capacitance detection
Wherein the capacitance detecting means is provided on the movable electrode.
The physical quantity based on the peak value of the voltage that appears due to the pressure
Is detected, and the DC voltage is superimposed on the movable electrode.
Peak value of the voltage appearing by the square-wave voltage during a certain period
It is configured to perform failure diagnosis based on
Capacitive sensor . 【請求項２】 検出対象となる物理量に応じて変位する
可動電極を備え、この可動電極の変位を、この可動電極
に対向して配置した固定電極との間での静電容量の変化
として検出する静電容量検出手段と、前記検出対象とな
る物理量の測定可能範囲の少なくとも最小限の変位を前
記可動電極に発生させる静電気力発生手段とを備え、該
静電気力発生手段により前記可動電極に変位が発生され
ているとき、前記静電容量検出手段の検出結果に基づい
て故障診断を行なうようにした静電容量式センサにおい
て、前記固定電極が、前記物理量検出用と前記静電気力発生
手段用とに分離して２個設けられ、これら２個の固定電
極の間に接地された電極が設けられていることを特徴と
する静電容量式センサ 。And a movable electrode which is displaced in accordance with a physical quantity to be detected, and detects a displacement of the movable electrode as a change in capacitance between the movable electrode and a fixed electrode disposed opposite to the movable electrode. Capacitance detecting means, and the detection target
Before the minimum displacement of the measurable range of the physical quantity
And an electrostatic force generating means for generating the movable electrode.
The movable electrode is displaced by the electrostatic force generating means.
Is detected, based on the detection result of the capacitance detecting means.
In the electrostatic capacity sensor, the fixed electrode is used for detecting the physical quantity and generating the electrostatic force.
And two for fixed means.
Characterized in that a grounded electrode is provided between the poles
Capacitive sensor .
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