JPH08297137A - 簡易形加速度センサ - Google Patents
簡易形加速度センサInfo
- Publication number
- JPH08297137A JPH08297137A JP10262995A JP10262995A JPH08297137A JP H08297137 A JPH08297137 A JP H08297137A JP 10262995 A JP10262995 A JP 10262995A JP 10262995 A JP10262995 A JP 10262995A JP H08297137 A JPH08297137 A JP H08297137A
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- Japan
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- acceleration
- flexible substrate
- piezoelectric element
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単な構造で加速度を検出することのできる簡
易形加速度センサを提供する。 【構成】圧電素子により形成されるとともに周端部を固
定された状態で水平状に配置された可撓基板３に、加速
度を作用させるおもり４が取付けられていることを特徴
とする。望ましくは、おもり４が吊り下げ状態に取付け
られるとともに、該おもり４の重心を上下に調節可能と
なされている。
易形加速度センサを提供する。 【構成】圧電素子により形成されるとともに周端部を固
定された状態で水平状に配置された可撓基板３に、加速
度を作用させるおもり４が取付けられていることを特徴
とする。望ましくは、おもり４が吊り下げ状態に取付け
られるとともに、該おもり４の重心を上下に調節可能と
なされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は加速度を検出する加速
度センサに関し、特に簡易形の加速度センサに関する。
度センサに関し、特に簡易形の加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び解決しようとする課題】加速度センサ
として、圧電素子を利用し加速度が作用したときの圧電
素子の出力変化に基いて加速度を検出するものが知られ
ている。
として、圧電素子を利用し加速度が作用したときの圧電
素子の出力変化に基いて加速度を検出するものが知られ
ている。
【０００３】しかしながら、圧電素子を利用した従来の
加速度センサは、加速度の大きさはもとより方向をも検
出するものであったために、構造が極めて複雑であっ
た。例えば、特開平４−１９５６８号には、圧電素子を
利用した加速度センサが開示されている。この加速度セ
ンサは、可撓基板におもりを設けると共に、可撓基板に
共通電極を設け、かつこの共通電極に対向し圧電材料を
挟んで前記おもりの位置に関して点対称に１対の分電極
を複数組設け、おもりに加速度が作用したときの圧電材
料の歪みに基いて共通電極と分電極の間に誘起される電
圧を検知し、加速度の大きさ及び方向を検出するものと
なされている。
加速度センサは、加速度の大きさはもとより方向をも検
出するものであったために、構造が極めて複雑であっ
た。例えば、特開平４−１９５６８号には、圧電素子を
利用した加速度センサが開示されている。この加速度セ
ンサは、可撓基板におもりを設けると共に、可撓基板に
共通電極を設け、かつこの共通電極に対向し圧電材料を
挟んで前記おもりの位置に関して点対称に１対の分電極
を複数組設け、おもりに加速度が作用したときの圧電材
料の歪みに基いて共通電極と分電極の間に誘起される電
圧を検知し、加速度の大きさ及び方向を検出するものと
なされている。
【０００４】このように、圧電素子を利用した従来の加
速度センサは、構造が極めて複雑であることから、加速
度の方向の検出が要求されない用途に対しては、材料
的、コスト的に極めて無駄であった。
速度センサは、構造が極めて複雑であることから、加速
度の方向の検出が要求されない用途に対しては、材料
的、コスト的に極めて無駄であった。
【０００５】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、簡単な構造で加速度を検出す
ることのできる簡易形加速度センサの提供を目的とす
る。
てなされたものであって、簡単な構造で加速度を検出す
ることのできる簡易形加速度センサの提供を目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、圧電素子そのものにより形成された可
撓基板に、加速度を作用させるおもりを取付けたもので
ある。
に、この発明は、圧電素子そのものにより形成された可
撓基板に、加速度を作用させるおもりを取付けたもので
ある。
【０００７】即ち、この発明は、圧電素子により形成さ
れるとともに周端部を固定された状態で水平状に配置さ
れた可撓基板に、加速度を作用させるおもりが取付けら
れていることを特徴とする簡易形加速度センサを要旨と
する。
れるとともに周端部を固定された状態で水平状に配置さ
れた可撓基板に、加速度を作用させるおもりが取付けら
れていることを特徴とする簡易形加速度センサを要旨と
する。
【０００８】また、望ましくは、前記おもりの重心を上
下に調節可能となされているものに構成されるのが良
い。
下に調節可能となされているものに構成されるのが良
い。
【０００９】
【作用】おもりに加速度が作用すると可撓基板に歪を生
じ、この歪に基いて可撓基板を構成する圧電素子に出力
が生じる。
じ、この歪に基いて可撓基板を構成する圧電素子に出力
が生じる。
【００１０】また、おもりの重心を上下に調節可能とな
されている場合には、重心位置の選択によりおもりの水
平方向の加速度に対する振れ角度を任意に設定可能とな
り、可撓基板の歪量を調節し得てセンサの水平感度を調
節することができる。
されている場合には、重心位置の選択によりおもりの水
平方向の加速度に対する振れ角度を任意に設定可能とな
り、可撓基板の歪量を調節し得てセンサの水平感度を調
節することができる。
【００１１】
【実施例】次に、この発明を加速度計に適用した実施例
に基いて説明する。
に基いて説明する。
【００１２】図１〜３において、（１）は水平状の支持
部材であり、この支持部材の上面に円筒型のケーシング
（２）がその下端フランジ（21）を支持部材（１）にボ
ルト止めされた状態で設けられている。
部材であり、この支持部材の上面に円筒型のケーシング
（２）がその下端フランジ（21）を支持部材（１）にボ
ルト止めされた状態で設けられている。
【００１３】前記ケーシング（２）内には、該ケーシン
グ（２）の内周面に突出した上下２枚の挟着片（22）
（22）により周端部を固定された状態で、可撓基板
（３）が水平状態に配置されている。この可撓基板
（３）は圧電材料を２枚の円形電極板で挟んだ圧電素子
からなり、厚さ方向の圧力に応じた電気信号を電極板に
生じるものとなされている。
グ（２）の内周面に突出した上下２枚の挟着片（22）
（22）により周端部を固定された状態で、可撓基板
（３）が水平状態に配置されている。この可撓基板
（３）は圧電材料を２枚の円形電極板で挟んだ圧電素子
からなり、厚さ方向の圧力に応じた電気信号を電極板に
生じるものとなされている。
【００１４】また、可撓基板（３）の下面にはおもり
（４）が取付けられている。このおもり（４）は、可撓
基板（３）の下面中央部にその上端面を接着等の方法で
接合された垂下状の棒状取付部（５）と、軸芯に中空部
を有するリング状のおもり本体（６）とからなる。か
つ、図４に示すように、棒状取付部（５）の外周面には
ねじ（5a）が形成される一方、おもり本体（６）の中空
部内周面には前記ねじ（5a）に螺合し得るねじ（6a）が
形成され、これらねじ（5a）（6a）を螺合させることに
より、おもり本体（６）が棒状取付部（５）に保持され
ている。従って、おもり本体（６）を棒状取付部（５）
に対して回転させることにより、おもり本体（６）を上
下方向に移動可能となされており、これによりおもり
（４）の全体の重心を上下に調節可能となされている。
このように、おもり（４）の重心を上下に調節すること
により、水平方向の加速度に対して棒状取付部（５）の
振れ角度を変えることができ、ひいては可撓基板（３）
と棒状取付部（５）との接合部を介して可撓基板（３）
に付与される歪量を調節でき、可撓基板（３）を構成す
る圧電素子からの出力を調節できる。換言すれば、おも
り（４）の上下方向の重心位置を選択することにより、
センサの水平方向の感度を調節できるものとなされてい
る。
（４）が取付けられている。このおもり（４）は、可撓
基板（３）の下面中央部にその上端面を接着等の方法で
接合された垂下状の棒状取付部（５）と、軸芯に中空部
を有するリング状のおもり本体（６）とからなる。か
つ、図４に示すように、棒状取付部（５）の外周面には
ねじ（5a）が形成される一方、おもり本体（６）の中空
部内周面には前記ねじ（5a）に螺合し得るねじ（6a）が
形成され、これらねじ（5a）（6a）を螺合させることに
より、おもり本体（６）が棒状取付部（５）に保持され
ている。従って、おもり本体（６）を棒状取付部（５）
に対して回転させることにより、おもり本体（６）を上
下方向に移動可能となされており、これによりおもり
（４）の全体の重心を上下に調節可能となされている。
このように、おもり（４）の重心を上下に調節すること
により、水平方向の加速度に対して棒状取付部（５）の
振れ角度を変えることができ、ひいては可撓基板（３）
と棒状取付部（５）との接合部を介して可撓基板（３）
に付与される歪量を調節でき、可撓基板（３）を構成す
る圧電素子からの出力を調節できる。換言すれば、おも
り（４）の上下方向の重心位置を選択することにより、
センサの水平方向の感度を調節できるものとなされてい
る。
【００１５】ところで、加速度の方向にかかわらずその
大きさを正しく把握するためには、水平感度と垂直感度
とを等しく設定しておくことが必要である。前述のよう
なおもり（４）の重心位置の調整により、水平感度が垂
直感度と等しくなるように調整できる場合は問題ない
が、調整できない場合もある。そこで、この実施例で
は、垂直感度を調整するための感度調整部材（７）が設
けられている。
大きさを正しく把握するためには、水平感度と垂直感度
とを等しく設定しておくことが必要である。前述のよう
なおもり（４）の重心位置の調整により、水平感度が垂
直感度と等しくなるように調整できる場合は問題ない
が、調整できない場合もある。そこで、この実施例で
は、垂直感度を調整するための感度調整部材（７）が設
けられている。
【００１６】即ち、前記可撓基板（３）の上面中央部
に、剛性体からなる円板状の感度調整部材（７）が接合
されている。従って、この感度調整部材（７）の自重に
よる押付け力が可撓基板（３）に付与されるとともに、
感度調節部材（７）との接合範囲においては可撓基板
（３）の撓み変形が抑制されることになる。このため、
感度調整部材（７）の重量や大きさを選択することによ
り、同一の大きさの垂直方向の加速度に対して、可撓基
板（３）における圧電素子の出力の大きさを変化させる
ことができる。つまり、感度調整部材（７）の重量や大
きさを選択することにより垂直感度を調整し、もって垂
直感度と水平感度とを等しくすることができるものとな
されている。
に、剛性体からなる円板状の感度調整部材（７）が接合
されている。従って、この感度調整部材（７）の自重に
よる押付け力が可撓基板（３）に付与されるとともに、
感度調節部材（７）との接合範囲においては可撓基板
（３）の撓み変形が抑制されることになる。このため、
感度調整部材（７）の重量や大きさを選択することによ
り、同一の大きさの垂直方向の加速度に対して、可撓基
板（３）における圧電素子の出力の大きさを変化させる
ことができる。つまり、感度調整部材（７）の重量や大
きさを選択することにより垂直感度を調整し、もって垂
直感度と水平感度とを等しくすることができるものとな
されている。
【００１７】なお、図１において、（10）は可撓基板
（３）を構成する圧電素子の出力を増幅する増幅器、
（11）は加速度の大きさを表示する表示器である。
（３）を構成する圧電素子の出力を増幅する増幅器、
（11）は加速度の大きさを表示する表示器である。
【００１８】次に、図１〜３に示した加速度センサーの
動作を説明する。
動作を説明する。
【００１９】まず、おもり本体（６）を棒状取付部
（５）に対して上下させることにより、おもり（４）の
重心を調節して水平方向の感度調節を行う。調節は、セ
ンサの水平方向の感度と垂直方向の感度とが等しくなる
ように行う。おもり（４）の重心調節のみではセンサの
水平方向の感度と垂直方向の感度とを等しくできない場
合には、可撓基板（３）の上面に感度調整部材（７）を
設け、その重量や大きさを変えることにより垂直感度を
調整し、水平感度と一致させる。このように感度の初期
調整を行った状態でセンサを使用する。
（５）に対して上下させることにより、おもり（４）の
重心を調節して水平方向の感度調節を行う。調節は、セ
ンサの水平方向の感度と垂直方向の感度とが等しくなる
ように行う。おもり（４）の重心調節のみではセンサの
水平方向の感度と垂直方向の感度とを等しくできない場
合には、可撓基板（３）の上面に感度調整部材（７）を
設け、その重量や大きさを変えることにより垂直感度を
調整し、水平感度と一致させる。このように感度の初期
調整を行った状態でセンサを使用する。
【００２０】おもり（４）に図５に矢印で示す方向の水
平加速度が作用すると、おもり（４）は加速度と反対方
向に移動し、棒状取付部（５）は傾斜状態となる。この
ため、同図に示すように、可撓基板（３）は棒状取付部
（５）との接合部近傍において、加速度方向の前側部分
は下方に引っ張られてδ1 だけ下方に歪み、後側は上方
に圧縮されてδ2 だけ上方に歪む。ここで、両者の歪量
δ1 とδ2 とが等しければ可撓基板（３）を構成する圧
電素子から出力は生じないが、実際には圧電素子から出
力を生じる。これは、水平方向の加速度に対する歪量δ
1 とδ2 とが実際上は等しくなく両者に差を生じている
ためと推測される。
平加速度が作用すると、おもり（４）は加速度と反対方
向に移動し、棒状取付部（５）は傾斜状態となる。この
ため、同図に示すように、可撓基板（３）は棒状取付部
（５）との接合部近傍において、加速度方向の前側部分
は下方に引っ張られてδ1 だけ下方に歪み、後側は上方
に圧縮されてδ2 だけ上方に歪む。ここで、両者の歪量
δ1 とδ2 とが等しければ可撓基板（３）を構成する圧
電素子から出力は生じないが、実際には圧電素子から出
力を生じる。これは、水平方向の加速度に対する歪量δ
1 とδ2 とが実際上は等しくなく両者に差を生じている
ためと推測される。
【００２１】可撓基板（３）の圧電素子から生じた出力
は、増幅器（10）により増幅され、その値に応じた加速
度の大きさが表示器（11）に表示される。
は、増幅器（10）により増幅され、その値に応じた加速
度の大きさが表示器（11）に表示される。
【００２２】一方、おもり（４）に垂直方向の加速度が
作用した場合、おもり（４）には上向きあるいは下向き
の力が作用する。このため、可撓基板（３）は棒状取付
部（５）との接合部を介して厚さ方向の圧縮力あるいは
引張力を受け、圧電素子は出力を生じる。この出力は増
幅器（10）により増幅され、その値に応じた加速度の大
きさが表示器（11）に表示される。
作用した場合、おもり（４）には上向きあるいは下向き
の力が作用する。このため、可撓基板（３）は棒状取付
部（５）との接合部を介して厚さ方向の圧縮力あるいは
引張力を受け、圧電素子は出力を生じる。この出力は増
幅器（10）により増幅され、その値に応じた加速度の大
きさが表示器（11）に表示される。
【００２３】以上の実施例では、おもり（４）を可撓基
板（３）の下面に設けたが、可撓基板（３）の上面に上
方突出状態に設けても良い。また、加速度の大きさを表
示する加速度計を例示したが、加速度センサを感震器等
として用い、出力が一定値を超えた場合に電源等を遮断
するものとしても良い。
板（３）の下面に設けたが、可撓基板（３）の上面に上
方突出状態に設けても良い。また、加速度の大きさを表
示する加速度計を例示したが、加速度センサを感震器等
として用い、出力が一定値を超えた場合に電源等を遮断
するものとしても良い。
【００２４】
【発明の効果】この発明は、上述の次第で、圧電素子に
より形成されかつ周端部を固定した可撓基板に、加速度
を作用させるためのおもりを取付けるだけの極めて簡単
な構成で、加速度を検出することができ、実用的な価値
は極めて大きい。
より形成されかつ周端部を固定した可撓基板に、加速度
を作用させるためのおもりを取付けるだけの極めて簡単
な構成で、加速度を検出することができ、実用的な価値
は極めて大きい。
【００２５】また、前記おもりの重心を上下に調節可能
となされている場合には、重心位置の選択によりおもり
の水平方向の加速度に対する振れ角度を任意に調節する
ことができ、ひいては可撓基板の歪量を調節し得てセン
サの水平感度を調節することができる。このため、水平
感度と垂直感度の差を解消ないしは縮小でき、各方向の
加速度に対して差のない出力を得ることができ、高精度
な加速度検出を行うことができる。
となされている場合には、重心位置の選択によりおもり
の水平方向の加速度に対する振れ角度を任意に調節する
ことができ、ひいては可撓基板の歪量を調節し得てセン
サの水平感度を調節することができる。このため、水平
感度と垂直感度の差を解消ないしは縮小でき、各方向の
加速度に対して差のない出力を得ることができ、高精度
な加速度検出を行うことができる。
【図１】この発明の一実施例に係る加速度センサの概略
構成を示すもので、支持部材及びケーシングを断面にて
示す正面一部断面図である。
構成を示すもので、支持部材及びケーシングを断面にて
示す正面一部断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII −III 線断面図である。
【図４】おもりの要部拡大断面図である。
【図５】水平方向の加速度が作用したときの可撓基板の
歪状態を概略的に示す断面図である。
歪状態を概略的に示す断面図である。
３…可撓基板 ４…おもり
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電素子により形成されるとともに周端
部を固定された状態で水平状に配置された可撓基板に、
加速度を作用させるおもりが取付けられていることを特
徴とする簡易形加速度センサ。 - 【請求項２】 前記おもりの重心を上下に調節可能とな
されている請求項１に記載の簡易形加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262995A JPH08297137A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 簡易形加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262995A JPH08297137A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 簡易形加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297137A true JPH08297137A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14332537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262995A Pending JPH08297137A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 簡易形加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297137A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102792169A (zh) * | 2010-03-18 | 2012-11-21 | 罗伯特·博世有限公司 | 压阻微机械传感器器件以及相应的测量方法 |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP10262995A patent/JPH08297137A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102792169A (zh) * | 2010-03-18 | 2012-11-21 | 罗伯特·博世有限公司 | 压阻微机械传感器器件以及相应的测量方法 |
| US9110090B2 (en) | 2010-03-18 | 2015-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Piezoresistive micromechanical sensor component and corresponding measuring method |
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