JPS6385461A

JPS6385461A - 加速度センサの校正方法と加速度センサ

Info

Publication number: JPS6385461A
Application number: JP23222186A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakane; 中根　武司; Akihiro Kobayashi; 聡宏小林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は加速度を検出する加速度センサの校正方法とカ
ンチレバーの変形によって加速度を検出する加速度セン
サに関する。

（従来の技術）最近エツチング等の方法により作成された超小型の加速
度センサが開発されている。これらのセンサは電子部品
と同様に回路カンチレバー」二に実装したり、さらに集
積回路として他の素子と同一カンチレバー上に形成する
ことも可能なものである。

このような超小型の加速度センサとしては、例えば、特
開昭６１−１３９７５８号公報に紹介されたものがある
。

これらのセンサは、製造上のばらつきが少なくなるよう
に設計されているが、やはり多少のばらつきが存在する
。また、加速度センサに経時変化が発生することもある
。ごのため、加速度センサを使用する際には校正が必要
である。

従来、加速度センサを校正する方法としては、加速度セ
ンサに振動を与えたり、加速度センサのカンチレバーに
荷重を加える等の方法が一般的であった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような超小型の加速度センサは電子
部品と同様に回路基板上に実装したり、さらに集積回路
として他の素子と同一基板上に形成されることが多く、
従来のように加速度センサに振動を加える校正方法では
、加速度センサに接続された電子回路に悪影響を与える
という問題点があった。

また、加速度センサが超小型であるため、加速度センサ
のカンチレバーに荷重をかける校正方法は極めて困難で
ある。

そこで、本発明では加速度センサに振動を与えることな
く、容易に加速度センサを校正する方法を紹介すること
を第一の技術的課題とし、さらに本発明では加速度セン
サに振動を与えることなく容易に校正可能な加速度セン
サを構成することを第二の技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）前述した第一の課題を達成するために講じた技術的手段
は、加速度を検出するカンチレバーの自由端に磁性体を
固定し、前記カンチレバーの近傍に所定の磁力を発生さ
せる磁石を配設し、該磁石によって前記カンチレバーに
所定の外力をあたえることにより加速度センサを校正す
ることである。

また、前述した第二の課題を達成するために講じた技術
的手段は、カンナレバーと、該カンチレバーの自由端に
固定された磁性体と、前記カンチレバーの上に固定され
た歪ゲージとを設けたことである。

（作用）前述した本発明の手段によれば、前記磁石により、カン
チレバーの自由端に固定された磁性体に所定の外力を加
えることができる。

したがって、加速度センサに振動を与えることなくカン
チレバーに外力を加え、加速度センサを容易に校正する
ことができる。

（実施例）以下図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

ＡＩ第１図は本発明の加速度センサの第一実施例を描いた断
面図である。

図において、−面間口のハウジング１の内部には、加速
度センサ２が内蔵されている。また、ハウジング１の開
口面にはカバー８が接着されており、ハウジング１とカ
バー８の間は密閉されている。

また、ハウジング１の底面には樹脂性の固定部材４が接
着されている。固定部材１のハウジング１の底面に対向
する面には、カンチレバー３の一端が接着されている。

カンチレバー３は剛性の高い絶縁材料が好ましく、本実
施例では感光性ガラス（例えば、コーニング社の０３１
３等）を使用して製作されている。カンチレバー３の材
料としては、他にも板ばねの表面に絶縁膜を装着したも
のなどが考えられる。

カンチレバー３の表面上には、エツチング加工により形
成された金属抵抗を、ブリッジ回路を構成するように接
続した歪ゲージ５が配設されている。歪ゲージ５はカン
チレバー３の変位により応力が集中する位置に設けられ
る。歪ゲージ５の出力信号は、ゴムブツシュ１０に挿通
されたリード線９によりハウジング１の外部に引き出さ
れ、処理回路５０に接続される。処理回路５０としては
、電源回路、増幅回路、シュミット回路や比較回路とい
ったスイッチング回路、Ａ−Ｄ変換回路などが考えられ
る。

ところで本実施例においては、歪ゲージ５はカンチレバ
ー３の片面のみに装着されているが、特に片面である必
要はな（、歪ゲージ５を両面に装着してもよい。

カンチレバー３の固定部材４が接着されていない側の一
端（自由端）には、非磁性体性の重り６が装着されてい
る。また、重り６のカンチレバー３に装着されていない
面には、磁性体の薄板７が接着材で固定されている。

第５図に処理回路５０の一例を示す。図において、カン
チレバー３上に形成された歪ゲージ５は二つの抵抗体Ｒ
３，Ｒ４から成っている。そして抵抗体Ｒ３，Ｒ４は抵
抗Ｒ１，Ｒ２ともにプリツジ回路を形成している。抵抗
体Ｒ３と抵抗Ｒ１の接続点は、電源十Ｖに接続されてい
る。また、抵抗体Ｒ４と抵抗Ｒ２の接続点は接地されて
いる。

ブリッジ回路の出力信号は、抵抗体Ｒ３と抵抗Ｒ２の接
続点と抵抗体Ｒ４と抵抗Ｒ１の接続点とから取り出され
、差動増幅器ＯＰＩにて増幅される。抵抗体Ｒ３と抵抗
Ｒ２の接続点は差動増幅器ＯＰＩの反転入力端子に、ま
た抵抗体Ｒ４と抵抗Ｒ１の接続点は差動増幅器ＯＰＩの
非反転入力端子に、それぞれ接続される。

差動増幅器ＯＰＩの非反転入力端子には可変抵抗器Ｒ５
が接続されている。可変抵抗器Ｒ５を調整することによ
り、加速度センサ２に加速度が加えられていない時（カ
ンチレバー３に外力が加わっていない時）の差動増幅器
ＯＰＩの出力信号が８周整できる。

また、差動増幅器ＯＰＩの反転入力端子と差動増幅器Ｏ
ＰＩの出力端子の間には可変抵抗器Ｒ６が接続されてい
る。可変抵抗器Ｒ６を調整することにより、加速度セン
サ２に所定の加速度が加えられている時（カンチレバー
３に所定の外力が加えられている時）の差動増幅器ＯＰ
１の出力信号が調整できる。

このような構成の加速度センサ２は、以下のように動作
する。

ハウジング１に加速度が加えられると、重り６の荷重に
よりカンチレバー３にたわみが生じる。

このたわみは、カンチレバー３の表面上に形成された歪
ゲージ５により、加速度に応じた電気抵抗の変化に変換
される。この電気抵抗の変化を処理回路５０で処理して
加速度を検出する。

以下第２図に基づいて加速度センサ２の校正方法を説明
する。

図においてハウジング１の外部には電磁石２１と、直流
電源２２とが用意されている。

加速度センサ２を校正する場合には以下のようにする。

まず、ハウジング１を電磁石２１との相対的な位置関係
が常に一定となるように固定する。この時に可変抵抗Ｒ
５を調整して、加速度センサ２に加速度が加えられてい
ない時（カンチレバー３に外力が加わっていない時）の
差動増幅器ＯＰＩの出力信号を調整する。

次に電磁石２１と直流電源２２を接続して、電磁石２１
に所定の電流を流す。この操作により、重り６の一面に
接着された磁性体の薄板７が電磁石２１によって吸引さ
れ、カンチレバー３はある加速度がハウジング１に加え
られた場合と同じようにたわみを生じる。この時に可変
抵抗Ｒ６を調整して、加速度センサ２に所定の加速度が
加えられている時（カンチレバー３に所定の外力が加え
られている時）の差動増幅器ＯＰＩの出力信号を８周整
する。

以上のような操作を数回繰り返して行うことにより、加
速度センサ２を容易に校正することができる。

第３図は本発明の加速度センサの第二実施例を描いた断
面図である。図において、ハウジング１の内部には、第
１実施例とほぼ同様な構成の加速度センサ２が内蔵され
ている。第二実施例は、重す６と磁性体薄板７を、カン
チレバー３の両面に固定した例である。すなわち、カン
チレバー３の図示左側の一端（自由端）には、重り６と
磁性体薄板７が対向するように固定されている。

また、カバー８の外面には円環状の凸部１１が設けられ
ている。凸部１１は加速度センサ２１の校正を行う時に
、電磁石２Ｉを挿入して電磁石２１の位置決めを行うた
めの案内部材である。電磁石２１が凸部１１の内周部に
、カバー８と当接するまで挿入されることにより、磁性
体薄板７と電磁石２１の相対的な位置関係が常に一定に
保持される。

第４図は本発明の加速度センサの第三実施例を描いた断
面図である。図において、ハウジング１の内部には、第
１実施例とほぼ同様な構成の加速度センサ２が内蔵され
ている。第三実施例は、ハウジング１の底面に校正用の
電磁石２１を固定した例である。すなわち、カンチレバ
ー３の図示左側の一端（自由端）に固定された磁性体薄
板７の近傍には電磁石２１が固定されている。

電磁石２１は、ハウジング１の壁面に固定された端子１
２に接続されている。この端子１２にハウジング１の外
部から直流電源を接続することにより、加速度センサ２
を校正する。本実施例においては、加速度センサ２と電
磁石２１が共にハウジングｌの底面に接続されているの
で、磁性体薄板７と電磁石２１の相対的な位置関係が常
に一定に保持される。

また、第三実施例においては、校正用の電磁２１がハウ
ジングの内部に内蔵されているので、校正が必要となっ
た時には何時でも電磁石２１に通電して校正を行うこと
ができる。すなわち、歪ゲージ５に接続されたリード線
９と、電磁石２１に接続された端子１２を共に一つの処
理回路に接続することにより、加速度の測定の前に自動
的に校正を行ったり、所定回数の加速度測定を行う毎に
自動的に校正を行うことができる。

このように、第三実施例においては、加速度センサ２の
経時変化を自動的に補正した、高精度の測定を行うこと
ができる。

以上に述べたように、本発明の第一、第二、第三実施例
では、加速度センサに実際の加速度を与えることなくカ
ンチレバー３を変形させ、加速度センサ２のばらつきを
高精度で校正することができる。

また、異なる複数の加速度に関して校正を行う必要があ
る場合にも、電磁石２１に流す電流値を変化させるのみ
で、容易に校正を行うことができる。

さらに、本発明の第一、第三実施例では、重り６の表面
に磁性体の薄板７が接着によって固定された例を紹介し
たが、特にこれに限定する意図はなく、たとえば、重り
６の表面に磁性体の薄膜を蒸着してもよい。また、重り
６を磁性体で構成してもよい。重り６を磁性体で構成す
れば、加速度センサ２の構造を簡略化することができる
。

また、本発明の第一、第二、第三実施例では、加速度セ
ンサ２の校正を電磁石２１によって行う方法を紹介した
が、特に電磁石２１に限定する意図はない。すなわち、
既知の磁力を有した永久磁石を用いても、電磁石２１と
同様に加速度センサ２を校正することができる。

また、本発明の実施例の校正方法によれば、既存の加速
度センサについても、磁性体を貼着して校正を行うこと
ができることは言うまでもない。

（発明の効果〕本発明は、加速度を検出するカンチレバーの自由端に磁
性体を固定し、前記カンチレバーの近傍に所定の磁力を
発生させる磁石を配設し、該磁石によって前記カンチレ
バーに所定の外力をあたえることにより加速度センサを
校正する加速度センサの校正方法である。

さらに本発明は、カンチレバーと、該カンチレバーの自
由端に固定された磁性体と、前記カンチレバーの上に固
定された歪ゲージとを有することを特徴とした加速度セ
ンサである。

したがって、加速度センサには振動を与えることなく、
容易に校正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加速度センサの第一実施例を描いた断
面図である。第２図は本発明の加速度センサを校正する方法を描いた
概略図である。第３図は本発明の加速度センサの第二実施例を描いた断
面図である。第４図は本発明の加速度センサの第三実施例を描いた断
面図である。第５図は本発明の加速度センサに接続される処理回路の
一例を描いた回路図である。 ■・・・ハウジング２・・・加速度センサ３・・・カンチレバー４・・・固定部材５・・・歪ゲージ６・　・　・重り７・・・磁性体薄板８・・・カバー９・・・リード線１０・・・ゴムブツシュ１１・・・凸部ｌ２・・・端子２１・・・電磁石２２・・・直流電源５０・・・処理回路Ｒ１，Ｒ２・・・抵抗Ｒ３，Ｒ４・・・抵抗体Ｒ５，Ｒ６・・・可変抵抗器ＯＰＩ・・・・・差動増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　加速度を検出するカンチレバーの自由端に磁性
体を固定し、前記カンチレバーの近傍に所定の磁力を発生させる磁石
を配設し、該磁石によつて前記カンチレバーに所定の外力をあたえ
ることにより加速度センサを校正する加速度センサの校
正方法。
（２）　カンチレバーと、該カンチレバーの自由端に固定された磁性体と、前記カ
ンチレバーの上に固定された歪ゲージとを有することを
特徴とした加速度センサ。