JP2000249717A - 無重力センサ - Google Patents
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- 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
- G01P2015/084—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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路構成が簡単で、かつ入力軸の直交度を必
要としない。 【解決手段】 ｘ軸方向加速度で容量Ｃｘ1 とＣｘ2 が
差動的変化し、クロックにより抵抗素子３５ｘ，３５ｙ
を通じて容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 を充放電させ、そのＣ
ｘ1 ，Ｃｘ2 の電圧波形の排他的論理和を回路３８ｘで
とり、回路３８ｘよりｘ軸加速の有で方形波出力、加速
無で低レベルを出力し、ｙ軸加速、ｚ軸加速についてそ
れぞれ回路３８ｙ，３８ｚから同様の出力を得、回路３
８ｘ，３８ｙ，３８ｚの各出力をＮＯＲ回路４１へ供
給、３軸の何れにも加速度なしで無重力状態を出力す
る。
要としない。 【解決手段】 ｘ軸方向加速度で容量Ｃｘ1 とＣｘ2 が
差動的変化し、クロックにより抵抗素子３５ｘ，３５ｙ
を通じて容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 を充放電させ、そのＣ
ｘ1 ，Ｃｘ2 の電圧波形の排他的論理和を回路３８ｘで
とり、回路３８ｘよりｘ軸加速の有で方形波出力、加速
無で低レベルを出力し、ｙ軸加速、ｚ軸加速についてそ
れぞれ回路３８ｙ，３８ｚから同様の出力を得、回路３
８ｘ，３８ｙ，３８ｚの各出力をＮＯＲ回路４１へ供
給、３軸の何れにも加速度なしで無重力状態を出力す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は無重力状態、例え
ば自由落下状態であるか否かを判定するセンサに関す
る。
ば自由落下状態であるか否かを判定するセンサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１１に従来の無重力センサを示す。セ
ンサ部１１はｘ軸を入力軸とする加速度センサ１１ｘ、
ｙ軸を入力軸とする加速度センサ１１ｙ、ｚ軸を入力軸
とする加速度センサ１１ｚからなり、これら加速度セン
サ１１ｘ，１１ｙ，１１ｚの各加速度検出出力はそれぞ
れＡＤ変換器１２ｘ，１２ｙ，１２ｚでデジタル信号に
変換され、これらデジタル信号は自乗部１３ｘ，１３
ｙ，１３ｚでそれぞれ自乗演算され、これら自乗演算結
果は加算部１４で互いに加算され、その加算結果は開平
部１５で開平演算され、この開平演算結果が０になった
時、無重力状態にあると判定していた。自乗部１３ｘ，
１３ｙ，１３ｚ，加算部１４，開平部１５は一般にＣＰ
Ｕ１６により機能されている。
ンサ部１１はｘ軸を入力軸とする加速度センサ１１ｘ、
ｙ軸を入力軸とする加速度センサ１１ｙ、ｚ軸を入力軸
とする加速度センサ１１ｚからなり、これら加速度セン
サ１１ｘ，１１ｙ，１１ｚの各加速度検出出力はそれぞ
れＡＤ変換器１２ｘ，１２ｙ，１２ｚでデジタル信号に
変換され、これらデジタル信号は自乗部１３ｘ，１３
ｙ，１３ｚでそれぞれ自乗演算され、これら自乗演算結
果は加算部１４で互いに加算され、その加算結果は開平
部１５で開平演算され、この開平演算結果が０になった
時、無重力状態にあると判定していた。自乗部１３ｘ，
１３ｙ，１３ｚ，加算部１４，開平部１５は一般にＣＰ
Ｕ１６により機能されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の無重力センサ
は、前述したように各入力成分の自乗和の平方根を求め
ているため、回路構成が複雑となり、また３つの入力軸
の直交度に対する要求が厳しかった。この発明の目的
は、回路構成が簡単で、３つの入力軸の直交度も必要で
なく、低価格に作ることができる無重力センサを提供す
ることにある。
は、前述したように各入力成分の自乗和の平方根を求め
ているため、回路構成が複雑となり、また３つの入力軸
の直交度に対する要求が厳しかった。この発明の目的
は、回路構成が簡単で、３つの入力軸の直交度も必要で
なく、低価格に作ることができる無重力センサを提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、センサ部は３つの入力軸をもち、各軸に作用した加
速度を静電容量の変化に基づいて検出し、これら各軸ご
との加速度の有無が判定回路で判断され、これら３つの
判定回路の出力が論理回路に入力されて、すべての軸の
加速度がゼロの状態が出力される。
ば、センサ部は３つの入力軸をもち、各軸に作用した加
速度を静電容量の変化に基づいて検出し、これら各軸ご
との加速度の有無が判定回路で判断され、これら３つの
判定回路の出力が論理回路に入力されて、すべての軸の
加速度がゼロの状態が出力される。
【０００５】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
けるセンサ部が加速度を静電容量の変化に基づいて検出
するように構成されている代わりに、加速度を抵抗値の
変化に基づいて検出するように構成されている。請求項
３の発明では、請求項１または２の発明において、各判
定部と論理回路との間にしきい値回路が挿入され、所定
時間より短時間の加速度有判断出力が遮断される。
けるセンサ部が加速度を静電容量の変化に基づいて検出
するように構成されている代わりに、加速度を抵抗値の
変化に基づいて検出するように構成されている。請求項
３の発明では、請求項１または２の発明において、各判
定部と論理回路との間にしきい値回路が挿入され、所定
時間より短時間の加速度有判断出力が遮断される。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１，図２に請求項１の発明の実
施例のセンサ部を示す。ダイアフラム部２１とストッパ
部２２とよりなり、これらは図２Ａに示すように互いに
重ね合わされている。ダイアフラム部２１は方形単結晶
シリコン基板に対し、中心部と周辺部を残して薄肉部２
３がシリコン微細加工により形成され、中心部の質量部
２４が弾性体である薄肉部２３により周辺フレーム２５
に支持された構成となっている。
施例のセンサ部を示す。ダイアフラム部２１とストッパ
部２２とよりなり、これらは図２Ａに示すように互いに
重ね合わされている。ダイアフラム部２１は方形単結晶
シリコン基板に対し、中心部と周辺部を残して薄肉部２
３がシリコン微細加工により形成され、中心部の質量部
２４が弾性体である薄肉部２３により周辺フレーム２５
に支持された構成となっている。
【０００７】ストッパ部２２はガラス板などのダイアフ
ラム部２１との対向面に周辺部を残し浅い凹部よりなる
ギャップ部２６が形成され、そのギャップ部２６上にス
パッタリングなどにより、金属膜よりなる５つの電極が
形成されている。即ち、中心部の電極２７ｚを中心にそ
の周辺に４つの電極２７ｘ1 ，２７ｙ1 ，２７ｘ2 ，２
７ｙ2 が等角間隔で配されている。ダイアフラム部２１
とストッパ部２２はその周辺部で接合または接着されて
一体とされている。
ラム部２１との対向面に周辺部を残し浅い凹部よりなる
ギャップ部２６が形成され、そのギャップ部２６上にス
パッタリングなどにより、金属膜よりなる５つの電極が
形成されている。即ち、中心部の電極２７ｚを中心にそ
の周辺に４つの電極２７ｘ1 ，２７ｙ1 ，２７ｘ2 ，２
７ｙ2 が等角間隔で配されている。ダイアフラム部２１
とストッパ部２２はその周辺部で接合または接着されて
一体とされている。
【０００８】この構成において、入力加速度に応じてダ
イアフラム部２１と各電極２７ｘ1，２７ｘ2 ，２７ｙ
1 ，２７ｙ2 ，２７ｚとの間の静電容量が変化する図２
Ｂに示すようにＺ軸方向に加速度が入力されると、ダイ
アフラム部２１の中心部が電極２７ｚに近づき、これら
間の静電容量Ｃz が大きくなる。電極２７ｘ1 ，２７ｘ
2 に対する静電容量も大きくなるが、その変化は同量で
あり、後述するように電極２７ｘ1 ，２７ｘ2 とダイア
フラム部２１との各静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 は差動的に
取り出されるため、両者の静電容量の和は変化しない。
同様に電極２７ｙ1 ，２７ｙ2 とダイアフラム部２１と
の静電容量Ｃｙ1 ，Ｃｙ2 も、両者の和は変化しない。
イアフラム部２１と各電極２７ｘ1，２７ｘ2 ，２７ｙ
1 ，２７ｙ2 ，２７ｚとの間の静電容量が変化する図２
Ｂに示すようにＺ軸方向に加速度が入力されると、ダイ
アフラム部２１の中心部が電極２７ｚに近づき、これら
間の静電容量Ｃz が大きくなる。電極２７ｘ1 ，２７ｘ
2 に対する静電容量も大きくなるが、その変化は同量で
あり、後述するように電極２７ｘ1 ，２７ｘ2 とダイア
フラム部２１との各静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 は差動的に
取り出されるため、両者の静電容量の和は変化しない。
同様に電極２７ｙ1 ，２７ｙ2 とダイアフラム部２１と
の静電容量Ｃｙ1 ，Ｃｙ2 も、両者の和は変化しない。
【０００９】図２Ｃに示すようにｘ軸方向に加速度が入
力されると、質量部２４はその慣性力により重心を通り
ｙ軸を中心としてわずか回動し、ダイアフラム部２１は
電極２７ｘ1 から離れ、電極２７ｘ2 に近づく、よって
ダイアフラム部２１と電極２７ｘ1,２７ｘ2 との各静電
容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 は前者が減少し、後者が増大し、こ
れらが差動的に取り出され、その変化が倍になって検出
される。
力されると、質量部２４はその慣性力により重心を通り
ｙ軸を中心としてわずか回動し、ダイアフラム部２１は
電極２７ｘ1 から離れ、電極２７ｘ2 に近づく、よって
ダイアフラム部２１と電極２７ｘ1,２７ｘ2 との各静電
容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 は前者が減少し、後者が増大し、こ
れらが差動的に取り出され、その変化が倍になって検出
される。
【００１０】入力加速度がｘ軸だが反対向きであれば静
電容量Ｃｘ1 が増大し、Ｃｘ2 が減少し、先の場合と変
化の方向が逆となり、その向きも検出することができ
る。同様にしてｙ軸方向の入力加速度は、ダイアフラム
部２１と電極２７ｙ1 ，２７ｙ 2 との間の静電容量Ｃｙ
1 ，Ｃｙ2 の変化により検出される。このようにセンサ
部により入力加速度は静電容量の変化として検出される
が、各軸ごとの加速度の有無が判定回路により判断され
る。即ち、図３に示すようにｘ軸用判定回路３１ｘ，３
１ｙ，３１ｚが設けられ、判定回路３１ｘは端子３２よ
りのクロックがインバータ３３ｘ，３４ｘへ供給され、
インバータ３３ｘ，３４ｘの出力側はそれぞれ抵抗素子
３５ｘ，３６ｘを通じ、更に、センサ部３７ｘの静電容
量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 を通じて接地され、各抵抗素子３５
ｘ，３６ｘと静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 との接続点は排他
的論理和回路３８ｘの入力側に接続される。抵抗素子３
５ｘ，３６ｘの抵抗値は同一値Ｒとされている。
電容量Ｃｘ1 が増大し、Ｃｘ2 が減少し、先の場合と変
化の方向が逆となり、その向きも検出することができ
る。同様にしてｙ軸方向の入力加速度は、ダイアフラム
部２１と電極２７ｙ1 ，２７ｙ 2 との間の静電容量Ｃｙ
1 ，Ｃｙ2 の変化により検出される。このようにセンサ
部により入力加速度は静電容量の変化として検出される
が、各軸ごとの加速度の有無が判定回路により判断され
る。即ち、図３に示すようにｘ軸用判定回路３１ｘ，３
１ｙ，３１ｚが設けられ、判定回路３１ｘは端子３２よ
りのクロックがインバータ３３ｘ，３４ｘへ供給され、
インバータ３３ｘ，３４ｘの出力側はそれぞれ抵抗素子
３５ｘ，３６ｘを通じ、更に、センサ部３７ｘの静電容
量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 を通じて接地され、各抵抗素子３５
ｘ，３６ｘと静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 との接続点は排他
的論理和回路３８ｘの入力側に接続される。抵抗素子３
５ｘ，３６ｘの抵抗値は同一値Ｒとされている。
【００１１】ｙ軸用判定回路３１ｙ，ｚ軸用判定回路３
１ｚもｘ軸用判定回路３１ｘと同様に構成される。よっ
て同一番号に添字のｘの代わりに、それぞれｙ，ｚを付
けて示す。ただし、ｚ軸用判定回路３１ｚはセンサ部３
７ｚの静電容量はＣｚのみであり、このＣｚの加速度が
印加されていない時の静電容量と同一の容量をもつ静電
容量Ｃｏが他方の静電容量として用いられる。
１ｚもｘ軸用判定回路３１ｘと同様に構成される。よっ
て同一番号に添字のｘの代わりに、それぞれｙ，ｚを付
けて示す。ただし、ｚ軸用判定回路３１ｚはセンサ部３
７ｚの静電容量はＣｚのみであり、このＣｚの加速度が
印加されていない時の静電容量と同一の容量をもつ静電
容量Ｃｏが他方の静電容量として用いられる。
【００１２】ｘ軸用判定回路３１ｘにおいて端子３２に
印加されるクロックが図４Ａに示す場合、これがインバ
ータ３３ｘ，３４ｘで反転されて、抵抗素子３５ｘと静
電容量Ｃｘ1 ，抵抗素子３６ｘと静電容量Ｃｘ2 よりそ
れぞれなる時定数回路に印加され、ｘ軸方向加速度が印
加されない状態では、静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 の各充放
電電圧Ｖｘ1 ，Ｖｘ2 は図４Ｂ，Ｃに示すように変化
し、両電圧変化は全く同一となる。よって排他的論理和
回路３８ｘの出力は図４Ｄに示すように低レベルＬＯの
ままである。
印加されるクロックが図４Ａに示す場合、これがインバ
ータ３３ｘ，３４ｘで反転されて、抵抗素子３５ｘと静
電容量Ｃｘ1 ，抵抗素子３６ｘと静電容量Ｃｘ2 よりそ
れぞれなる時定数回路に印加され、ｘ軸方向加速度が印
加されない状態では、静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 の各充放
電電圧Ｖｘ1 ，Ｖｘ2 は図４Ｂ，Ｃに示すように変化
し、両電圧変化は全く同一となる。よって排他的論理和
回路３８ｘの出力は図４Ｄに示すように低レベルＬＯの
ままである。
【００１３】ｘ軸方向加速度が印加され、静電容量Ｃｘ
1 が増加し、静電容量Ｃｘ2 が減少すると、Ｃｘ1 と抵
抗素子３５ｘの時定数は大となり、その充放電が緩慢と
なり、Ｃｘ2 と抵抗素子３６ｘの時定数は小となり、そ
の充放電が急速になり、例えば図４Ｅ，Ｆに示すように
なり、電圧Ｖｘ1 とＶｘ2 で一方が高レベルＨＩ，他方
が低レベルＬＯと、不一致の部分が生じ、その部分で排
他的論理和回路３８ｘの出力が高レベルＨＩとなり、回
路３８ｘの出力は図４Ｇに示すようになる。つまり、加
速度の入力にもとづく静電容量の変化が矩形波のデュー
ティ比に変換されている。
1 が増加し、静電容量Ｃｘ2 が減少すると、Ｃｘ1 と抵
抗素子３５ｘの時定数は大となり、その充放電が緩慢と
なり、Ｃｘ2 と抵抗素子３６ｘの時定数は小となり、そ
の充放電が急速になり、例えば図４Ｅ，Ｆに示すように
なり、電圧Ｖｘ1 とＶｘ2 で一方が高レベルＨＩ，他方
が低レベルＬＯと、不一致の部分が生じ、その部分で排
他的論理和回路３８ｘの出力が高レベルＨＩとなり、回
路３８ｘの出力は図４Ｇに示すようになる。つまり、加
速度の入力にもとづく静電容量の変化が矩形波のデュー
ティ比に変換されている。
【００１４】このようにｘ軸加速度が入力されれば、排
他的論理和回路３８ｘの出力は高レベルＨＩと低レベル
ＬＯとの間を変化し、ｘ軸加速度が入力されなければ、
排他的論理和回路３８ｘの出力は低レベルＬＯのままで
あり、排他的論理和回路３８ｘの出力の状態により、ｘ
軸加速度の有無を判定することができる。ｙ軸用判定回
路３１ｙも同様にして、ｙ軸加速度の有無が判定され
る。ｚ軸用判定回路３１ｚも静電容量Ｃｏは固定である
が、静電容量Ｃｚが、ｚ軸方向加速度により変化し、こ
の変化により排他的論理和回路３８ｚの出力状態が変化
することが理解され、同様にｚ軸方向加速度の有無を判
定することができる。
他的論理和回路３８ｘの出力は高レベルＨＩと低レベル
ＬＯとの間を変化し、ｘ軸加速度が入力されなければ、
排他的論理和回路３８ｘの出力は低レベルＬＯのままで
あり、排他的論理和回路３８ｘの出力の状態により、ｘ
軸加速度の有無を判定することができる。ｙ軸用判定回
路３１ｙも同様にして、ｙ軸加速度の有無が判定され
る。ｚ軸用判定回路３１ｚも静電容量Ｃｏは固定である
が、静電容量Ｃｚが、ｚ軸方向加速度により変化し、こ
の変化により排他的論理和回路３８ｚの出力状態が変化
することが理解され、同様にｚ軸方向加速度の有無を判
定することができる。
【００１５】判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚの各判定
出力がＮＯＲ（反転論理和）回路よりなる論理回路４１
へ供給され、何れの軸にも加速度が印加されない無重力
状態が検出される。つまり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なく
とも１つにでも加速度が入力されると、それと対応して
判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚの何れかの出力が高レ
ベルＨＩとなり、論理回路４１の出力は低レベルＬＯと
なる。しかし、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の何れにも加速度が入
力されないと判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚは何れも
加速度なしと判定した結果ＬＯを出力し、論理回路４１
の出力は高レベルＨＩとなり、無重力状態が検出され
る。
出力がＮＯＲ（反転論理和）回路よりなる論理回路４１
へ供給され、何れの軸にも加速度が印加されない無重力
状態が検出される。つまり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なく
とも１つにでも加速度が入力されると、それと対応して
判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚの何れかの出力が高レ
ベルＨＩとなり、論理回路４１の出力は低レベルＬＯと
なる。しかし、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の何れにも加速度が入
力されないと判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚは何れも
加速度なしと判定した結果ＬＯを出力し、論理回路４１
の出力は高レベルＨＩとなり、無重力状態が検出され
る。
【００１６】実際の回路では、無重力状態の近傍におい
ては、各軸の判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚの出力に
スパイク状の極めて短い波形が発生する可能性がある。
このようなものが論理回路４１に入力されると、無重力
状態であるが、そうでない状態と誤判定となるおそれが
ある。このような誤判定を除去するには図５に示すよう
に各判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚと論理回路４１と
の間にしきい値回路４２ｘ，４２ｙ，４２ｚをそれぞれ
挿入し、所定時間以下の加速度有判断出力を遮断すれば
よい。つまり、瞬時的加速度有判断出力を遮断する。
ては、各軸の判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚの出力に
スパイク状の極めて短い波形が発生する可能性がある。
このようなものが論理回路４１に入力されると、無重力
状態であるが、そうでない状態と誤判定となるおそれが
ある。このような誤判定を除去するには図５に示すよう
に各判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚと論理回路４１と
の間にしきい値回路４２ｘ，４２ｙ，４２ｚをそれぞれ
挿入し、所定時間以下の加速度有判断出力を遮断すれば
よい。つまり、瞬時的加速度有判断出力を遮断する。
【００１７】しきい値回路４２ｘ，４２ｙ，４２ｚとし
ては、例えば図６に示すように抵抗素子とコンデンサと
よりなる低域通過フィルタを用いることができる。この
低域通過フィルタよりなるしきい値回路４２によれば、
図７Ａに示すように幅の狭い瞬時的な加速度判定出力が
入力された場合は、図７Ｂに示すように、そのピーク値
が後段の論理回路４１のしきい値電圧Ｅthより低くな
り、加速度有判定は遮断される。しかし、図７Ｃに示す
ようにある程度の時間の加速度有判定出力が入力された
場合は、低域通過フィルタ（しきい値回路４２）の出力
は図７Ｄに示すように、そのピークが論理回路４１のし
きい値電圧Ｅthを越え、加速度有判定出力として有意に
処理される。
ては、例えば図６に示すように抵抗素子とコンデンサと
よりなる低域通過フィルタを用いることができる。この
低域通過フィルタよりなるしきい値回路４２によれば、
図７Ａに示すように幅の狭い瞬時的な加速度判定出力が
入力された場合は、図７Ｂに示すように、そのピーク値
が後段の論理回路４１のしきい値電圧Ｅthより低くな
り、加速度有判定は遮断される。しかし、図７Ｃに示す
ようにある程度の時間の加速度有判定出力が入力された
場合は、低域通過フィルタ（しきい値回路４２）の出力
は図７Ｄに示すように、そのピークが論理回路４１のし
きい値電圧Ｅthを越え、加速度有判定出力として有意に
処理される。
【００１８】しきい値回路４２は図８に示すように構成
してもよい。即ち、判定回路３１よりの加速度有無出力
はＡＮＤ回路４４と単安定マルチバイブレータ４５に供
給され、その単安定マルチバイブレータ４５の出力はイ
ンバータ４６を通じてＡＮＤ回路４４の他方の入力へ供
給される。図９Ａに示すように、加速度有出力の幅が狭
いと図９Ｂに示すように単安定マルチバイブレータ４５
の出力パルスで決まる時間ＡＮＤ回路４４が禁止され、
加速度有出力は通過せず、図９Ｃに示すようにしきい値
回路４２の出力には現れない。しかし、図９Ｄに示すよ
うに加速度有出力の幅が単安定マルチバイブレータの出
力パルスの幅より広いと、図９Ｆに示すようにインバー
タ４６の出力により禁止された残りの部分がしきい値回
路４２の出力として現れる。このようにして瞬時的な加
速度有出力は遮断される。
してもよい。即ち、判定回路３１よりの加速度有無出力
はＡＮＤ回路４４と単安定マルチバイブレータ４５に供
給され、その単安定マルチバイブレータ４５の出力はイ
ンバータ４６を通じてＡＮＤ回路４４の他方の入力へ供
給される。図９Ａに示すように、加速度有出力の幅が狭
いと図９Ｂに示すように単安定マルチバイブレータ４５
の出力パルスで決まる時間ＡＮＤ回路４４が禁止され、
加速度有出力は通過せず、図９Ｃに示すようにしきい値
回路４２の出力には現れない。しかし、図９Ｄに示すよ
うに加速度有出力の幅が単安定マルチバイブレータの出
力パルスの幅より広いと、図９Ｆに示すようにインバー
タ４６の出力により禁止された残りの部分がしきい値回
路４２の出力として現れる。このようにして瞬時的な加
速度有出力は遮断される。
【００１９】センサ部３７ｘ，３７ｙも、センサ部３７
ｚと同様に検出静電容量は片側Ｃｘ 1 ，Ｃｙ1 のみでも
よい。更にセンサ部としては加速度により静電容量を変
化させて検出するものに限らず、加速度により抵抗値を
変化させて検出するものを用いてもよい。この場合の判
定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚは図１０に示すように、
図３中の静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 ，Ｃｙ1 ，Ｃｙ2 ，Ｃ
ｚはそれぞれ固定容量Ｃｏとし、抵抗素子３５ｘ，３６
ｘ，３５ｙ，３６ｙ，３５ｚ，３６ｚ，を加速度により
変化する抵抗素子におきかえればよい。
ｚと同様に検出静電容量は片側Ｃｘ 1 ，Ｃｙ1 のみでも
よい。更にセンサ部としては加速度により静電容量を変
化させて検出するものに限らず、加速度により抵抗値を
変化させて検出するものを用いてもよい。この場合の判
定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚは図１０に示すように、
図３中の静電容量Ｃｘ1 ，Ｃｘ2 ，Ｃｙ1 ，Ｃｙ2 ，Ｃ
ｚはそれぞれ固定容量Ｃｏとし、抵抗素子３５ｘ，３６
ｘ，３５ｙ，３６ｙ，３５ｚ，３６ｚ，を加速度により
変化する抵抗素子におきかえればよい。
【００２０】また、センサ部は３軸入力のものに限ら
ず、１軸入力センサを３個用いて一体化したものでもよ
い。
ず、１軸入力センサを３個用いて一体化したものでもよ
い。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば３
つの入力軸のそれぞれについて加速度が入力されると、
判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚで加速度有の出力が生
じ、これらが論理回路に入力され、その何れかでも加速
度有であれば、無重力状態と判定されず、何れの入力軸
からも加速度有でない場合のみ無重力状態と判定するも
のであるため、回路構成が簡単であり、センサ部の３つ
の入力軸は必ずしも直交３軸である必要はなく、これら
の３つの入力軸は一次独立の関係にあればよく、これら
軸の直交度は要求されないため、安価に製造することが
できる。
つの入力軸のそれぞれについて加速度が入力されると、
判定回路３１ｘ，３１ｙ，３１ｚで加速度有の出力が生
じ、これらが論理回路に入力され、その何れかでも加速
度有であれば、無重力状態と判定されず、何れの入力軸
からも加速度有でない場合のみ無重力状態と判定するも
のであるため、回路構成が簡単であり、センサ部の３つ
の入力軸は必ずしも直交３軸である必要はなく、これら
の３つの入力軸は一次独立の関係にあればよく、これら
軸の直交度は要求されないため、安価に製造することが
できる。
【００２２】しかも、クロックの周期内での出力におけ
る波形の有無により無重力状態であるか否かを判定する
ため、デジタル素子へ直接接続することができる。
る波形の有無により無重力状態であるか否かを判定する
ため、デジタル素子へ直接接続することができる。
【図１】請求項１の発明の実施例におけるセンサ部分解
斜視図。
斜視図。
【図２】図１のセンサ部の断面及び動作状態を示す図。
【図３】請求項１の発明の判定回路及び論理回路の例を
示す図。
示す図。
【図４】判定回路の動作を説明するための波形図。
【図５】請求項３の発明の実施例を示す図。
【図６】しきい値回路４２の具体例を示す図。
【図７】図６のしきい値回路の動作を説明するための
図。
図。
【図８】しきい値回路４２の他の具体例を示す図。
【図９】図８のしきい値回路の動作を説明するための
図。
図。
【図１０】請求項２の発明の実施例を示す図。
【図１１】従来の無重力センサを示す図。
Claims (3)
- 【請求項１】 ３つの入力軸を持ち、各軸に作用した加
速度を、静電容量の変化に基づいて検出するセンサ部
と、 センサ部の各軸ごとの加速度の有無を判断する３つの判
定回路と、 これら３つの判定回路の出力が入力され、すべての軸の
加速度がゼロの状態を出力する論理回路と、 を具備する無重力センサ。 - 【請求項２】 ３つの入力軸を持ち、各軸に作用した加
速度を、抵抗値の変化に基づいて検出するセンサ部と、 センサ部の各軸ごとの加速度の有無を判断する３つの判
定回路と、 これら３つの判定回路の出力が入力され、すべての軸の
加速度がゼロの状態を出力する論理回路と、 を具備する無重力センサ。 - 【請求項３】 各判定回路と論理回路との間にそれぞれ
挿入され、所定時間以下の加速度有判断出力を遮断する
しきい値回路を具備することを特徴とする請求項１また
は２記載の無重力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4985199A JP2000249717A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 無重力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4985199A JP2000249717A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 無重力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249717A true JP2000249717A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12842576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4985199A Withdrawn JP2000249717A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 無重力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000249717A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612565A2 (en) | 2004-06-28 | 2006-01-04 | STMicroelectronics S.r.l. | Free-fall detection device and free-fall protection system for a portable electronic apparatus |
| WO2006080225A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Hitachi Metals, Ltd. | 落下検知方法および落下検知装置 |
| JP2007192826A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | St Microelectronics Srl | 自由落下検出器装置及び自由落下検出方法 |
| KR100823862B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2008-04-21 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 낙하 검지 장치 |
| JP2010507074A (ja) * | 2006-10-11 | 2010-03-04 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 自由落下自己試験性能を有するセンサおよびその方法 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP4985199A patent/JP2000249717A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612565A2 (en) | 2004-06-28 | 2006-01-04 | STMicroelectronics S.r.l. | Free-fall detection device and free-fall protection system for a portable electronic apparatus |
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| WO2006080225A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Hitachi Metals, Ltd. | 落下検知方法および落下検知装置 |
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| US7690253B2 (en) | 2005-01-31 | 2010-04-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Fall detecting method and fall detecting device |
| JP4637165B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2011-02-23 | トレックス・セミコンダクター株式会社 | 落下検知方法および落下検知装置 |
| EP1850138A4 (en) * | 2005-01-31 | 2011-05-18 | Hitachi Metals Ltd | METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A FALL |
| KR100823862B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2008-04-21 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 낙하 검지 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |