JPH03183963A - 加速度計 - Google Patents

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】 ＬＬ上夏丑旦１１ 本発明は、その静電容量が加速度の変化と共に変動する
コンデンサの静電容量を測定することにより加速度を測
定する加速度計に関するものである。

従来技術、および発明が解決しようとする課題従来技術
の容量性加速度計は−・般に、慣性ビ−ムと空気減衰と
を利用している。代表的な従来技術の加速度計の例が、
特許第３，３３９，４１９号、第３，７０９．０／１２
号、第３．０８９．３４３号、第３，１３２，５２１号
、第３，２４０゜０７３号、第３　、２９２　、０５９
月、第３，２６７．７４０号、第４，３３３，０２９号
Ｊ３よび同第３，９８８，６２０＠に示されている。こ
の従来技術の容量性加速度計は概して複雑であり、結果
として高い製造経費を生じさせた。従って、より安価な
方法で生成できる容量性加速度ｇ１を技術が追究してい
ることは明らかである。

課題を解決するための手段 本発明によれば、上、述の如き従来技術に固有の諸問題
を最小限度にさせる容罪牲加速度が稈られる。

約言すれば、容量性変換器のプレートと、そこへの配線
接続との両者として共通のプリント配線板もしくは基板
を用いる容顔性加速度センサが得られる。このセンサは
、単一コンデンサと、固定基準コンデンサとを利用して
いる。この吐ン勺は低い「ｑ」加速度を測定すべく設計
されているが、更に高い「ｇ−１を測定するよう、容易
に修正することかできる。加速度の入力にｊ：リコンデ
ンサのプレートが動かされて、静電容量の変化を牛じさ
せる。このセンサは、電圧信号への静電客船出力を正確
に変換させる電子信号調整器を利用している。プリント
配Ｉ！根上には変換器ど電子装置とが並べられて、完全
なセンサ・パッケージを構成している。その結果が、正
確な直流性能を特徴とする低「ｇ１加速度ヒンザである
。

本発明の第一・実施例において（よ、プリント配線板（
ＰＷＢ）上の固定電極と、導電性の弾性部材により支持
材へ固定された可動加速度応答１１１Ｍとがコンデンサ
に含まれ、支持材は、コンデンサ電極間を通過する漂遊
電荷を最小限度にするため、保護リングにより固定Ｎ極
から隔Ｗｉされたプリト配線板（ＰＷＢ’）上の導電性
領域へ結合されている。

本発明の第二実施例によれば、可動コンデンサ電極がそ
の中央領域で１対の導電性部材に支えられ、その一つが
、シール用スベーυにより可動電極から隔置された基板
士の引計１領域へ結合されでいる。固定コンデンザ電＄
４ｉ　１．Ｌｌ、ト記基板上または、シール用スペーナ
により可ｌｌ１ＩＩ電極から隔置され月つその上に固定
、」ンデンザ電極を有する可動電極の反別側の別個の基
板」−の伺れかに配設される。

可動コンテン１ノ電極番よ、その中央または工、ツジで
固定することができる。可動電極またはｙＭＩＪディス
クは、スタンピングおよび／または写真１ツヂングによ
って１戒でき、ぞれにより、複数のニレメンＩ・が以前
に必要とされた単一エレメントが御られる。

笈匙監並圭旦直１ 先ず第１図および第２図について説明する。図は、本発
明により電子回路装置１４を有する金属化されたプリン
ト配線板（ＰＷＢ）１．Ｌの容量性変換器１３を示して
いる。プリント配線板（ＰＷＢ）は、セラミック、エポ
キシ、またはその他の、−膜内にプリント配線板（ＰＷ
Ｂ）が作られる周知の材料で形成することができる。プ
リント配線板１上の金属被膜は変換器の固定コンデンサ
ー・プレー１へとして作用する。

プリン１〜配線板（ＰＷＢ）士の、望ましくは銅の金属
被膜には、一般に発振器へ接続された信号源リング２と
、電子回路装置１４へ接続された信号源リング内の検出
領域３と、検出領域を囲む保護リング４とが包含されて
いる。検出領域３はビーム質量支持構造体へ接続された
信号源リング２かうの交流信号を補そくし、そこへ集版
された電荷はコンデンサの瞬間的な静電容量を表示する
。

保護領域４により、電圧の変動する、信月源リング２か
ら検出領域３に至る表面電流が最小限度となる。信月源
リング２上に予備成形スペーサ５が載せられ、それによ
ってばね／質量エレメント６との電気的接触が得られる
。スペーサ５は、例えばエポキシのような電気導体であ
っても良く、あるいはそれが、それを横切って電気導体
を配設した絶縁体であっても良い。ばね／質量エレメン
ト６は、導電性朝料から成る支持リング７と、このシス
テムのばねとして作用する導電性ビーム８と、所与の加
速度の下にたわんで検出領域３と相対的な静電容焔変化
を生じさせる導電性質量９とで構成される。ビーム８は
支持リング７と導電性質量９とへ固定される。支持リン
グ７ど導電性質量９とは概ね同じ厚さであり、また概ね
同じ平面内に位置している。このばね／買置エレメント
６は、低応力誘起結合方法（はんだ、ろうイ１（プ、エ
ポキシもしくはその他の接着剤、スポット溶接またはレ
ーリ゛溶接〉により、甲たん面」二のユニツ１〜どして
組み立てられる。ばね／質触■レメント６の平たん度は
ビームの振動に影響されない。第二予備成形導電性エポ
キシ・スペーサ１０が支持リング７上に置かれ、そこか
ら両面金属化プリント配線板１１の部分をあけている。

このプリント配線板（ＰＷＢ）の部分は随意選択的なも
ので、プリント配線板の他方の側を包有する全基平面の
一部をなすことにより漂遊静電容量から遮へいするのに
役立つ。プリント配線板（ＰＷＢ）はまた、電子回路機
構１４をそのＬに包有し、そこへコンデンサは結合され
ている。上述のＩリントｌｉｉ！線板（ＰＷＢ）は、そ
の一方の面上に電子回路機構を、またその別の、即ち反
対側の面上に変換器を備えるように修正することができ
る、。

上述の如きシステムは、プリント配線板１、スペーサ５
，１０．板１１、および支持リング７の膨張の温度係数
が整合した場合、−次的には温度効果をほとんど示さな
い。単一ビーム８が用いられるという事実により、導電
性質量９は全ての方向へ移動でさ、それにより、ビー１
＼ヤ質昂が残余の構成諸要素と温度を整合される必要性
が最小限度にされる。

また上述の装置によれば、導電性質量９の過剰な垂直移
動を防止する、上部および下部回路板部分１．１１によ
る停止させることによる過負荷に対する防護も得られる
。回路板と相対的に動く円形の平たんな質量により、ス
クィーズ・フィルム制動が得られる。質量と過負荷停止
装置との間の間隔はなるべくなら、静電ｓ量とＩＩＩＩ
Ｊ動とにおいて可成りの初期静電容量の変化を遠戚する
ため、０、１２７＃ｌ＃＋　（０，００５ｉｎ）以下が
望ましい。

ビームおよび／または質量の寸法は、検出される加速度
のレベルと所望の周波数範囲とを変化させるために修ｉ
Ｅ　することができる。にり以上のＩ　ｇを望む場合に
番よ、センナのわずかな修正で、種々の静電容晟モード
を管ることもできる。このセンサは単一プリント配線板
に包有され、自動化された機械＠顕で相み立てることが
でき、プリント配線板（ＰＷＢ）十のパッド１２に沿・
ンた簡単なエツジカード接続の備えとなるものである。

環境上の防護のため、全組立体を総合成形することもで
きる。

作動中、信弓源リング２は、スペーサ５おＪ：び支持リ
ング７を介して１１電性質量９ならびに電子回路＠焔１
４へ結合される。検出領域３もまた電子回路装置１４へ
結合される。従って、導電性質量９が加速度おＪ：σそ
の変化によって移動するにつれ、質量と検出領域５との
間の容儀性結合が変化し、その結果として検出領域上の
電荷の変化を生じ、この変化が電子回路装置により検出
されて加速度に関連する読出しが得られる。

ここで第３図および第４図について説明する。

図は本発明による第二実施例を示している。この装置に
は、加速度計システムのＭ＠質垣おＪ、びばねとして作
用する薄い、支持されたダイアフラムまたは震動ディス
ク２１が含まれる。導電性１ボキシ接着剤の支持材２２
．２２’　が、ガラスのスペーサと共にダイアフラム２
１へ電気的に結合され、ダイアフラムの両側へ配設され
てコンテンツ゛の機能を制御する。上に金属被膜〈図示
せず〉を備えた上部セラミック・プレート２３が機械的
停止装置ならびに固定コンデンサ・プレートとして作用
する。下部セラミック・プレート２４もまた機械的停止
装４として作用する。たわみ性ダイアフラム２１と結合
された両プレート２３．２４がこのシステムの１ｌＪａ
比を決定する。制動は、運動するダイアフラム２１とプ
レート２３．２４との間の粘性空気流によって得られる
（スクィーズ・フィルムＲＩＩ動〉。この装置のシール
は、プレート２３．２４の外周の回りの不導性エポキシ
接着剤０ ２５により達成される。電子回路装置（図示ｔ！　？１
’　）は、信号源（コンデンサ・プレート〉、検出（ダ
イアフラム）、および保護（漂遊表面電流からの検出を
防護する）の各リングへ接続される。コンデンサへの接
続は、プレート２３上の金属被膜への、且つまた支持材
２２もしく【よ２２′の−・方へ結合されたプレート２
３もしくは２４＋の導体への接触により行われる。

この装置によれば、この統合された電子回路装置による
わずかな漂遊静電容量が可能となり、機械的停止装駅と
して作用するプレー１−による顕名な過負荷防護が得ら
れる。ダイアフラムの＃ｉ勺法は、検出される加速度の
レベルと所望の周波数範囲とに融通性を加えるように変
化させることができる。

震動ディスク２１は、第３図および第４図に示す如く中
央に固定し、または第１図Ｊ５よび第２図に示す如くエ
ツジに固定し得ることを銘記すべきである。震動ディス
ク２１はまた、第１図および第２図のビーム／質量／支
持劇に取って代わるこ１ とができる。第５ａ図および第５ｂ図は、震動ディスク
を固定する別の７構戒の例示である。第３図、第４図、
第５ａ図および第５ｂ図に示す形式の震動ディスクは、
スタンピングおよび／または写真エツチングによって生
成でき、それにｊ：す、複数のニレメン１〜が以前に必
要とされた単一エレメントが４ｑられる。

ここで第６ａ図、第６ｂ図おＪ：び第６Ｃ図について説
明する。図は単一ユニットまたは多数のものとしての、
上述の第１図および第２図の実施例の質量とビームと支
持構造体との製作方法を示している。質量および支持＠
造林は、相互連結タブを備えた焼結粉末金属部品として
作ることができる。次いでこの部品は、質量ど支持材と
がほぼ同じく等しい厚さでありｄつ両側にほぼ平行また
（よ共面の表面がな【プればならないので、続いて両側
を研削すれば良い。次いでビームを低応力誘引プロセス
、例えばレーザ溶接、ろう付け、もしくはリフローはん
だ何けを介して取り付番プることができ、次いで相互連
結タブをレーザ切断にｊ：り分離２ することができる。

本発明を、その特定の好適な実施例に関連して説明した
が、数多くの変更Ｊ＞よび修訂゛が当業者には直ちに明
白となろう。従って、全てのこの種変更および修正を包
含するよう、従来技術に鑑み、添付フレイムを極力広範
囲に解釈でるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリン１〜配線板を備えた加速度
変換器の分解図、 第２図番よ組み豆てられた第１図の変ｉＩｋ器の断面図
、 第３図は本発明の第二実施例による加速度変換器の分解
図、 第４図は組み立てられた第３図の変換器の断面図、 第５ａ図および第５ｂ図は震動ディスクならびにディス
ク構成を固定する別の構成の例示、第６ａ図、第６ｂ図
および第６Ｃ図は賀１１／支持材を結果として生じ且つ
一括もしくは多数組立手順で作られるビーム／質量／支
持体の製作方法３ を示づ側面図、平面図および断面図である。 １：基板 ５：スベーナ ６：電極部材 ８：弾性部材 ９：硬質部材、硬質部分 １０：スベーナ装置 １１：第二基板 １４：電子回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速度計にして、 （ａ）予定の金属化された導電性パターンを有する基板
   と、 （ｂ）前記導電性パターンから隔置された固定および可
   動部分を有する電極部材と、 （ｃ）前記基板上に配設され且つ前記導電性パターンと
   前記電極部材とに結合された電子回路とを含む加速度計
   。
2. （２）請求項１に記載された加速度計において、前記金
   属化パターンがコンデンサ・プレートを含み、前記電極
   部材と前記コンデンサ・プレートとがほぼ平たんで互い
   に平行であるようにした加速度計。
3. （３）請求項２に記載された加速度計にして、前記電極
   部材の中央領域と前記基板上の前記導電性パターンの一
   部分とに固定された導電性部材を包含する加速度計。
4. （４）請求項２に記載された加速度計において、前記電
   極部材が中央の硬質部分を包含し、更に前記硬質部分に
   固定された導電性の弾性部材を包含するようにした加速
   度計。
5. （５）請求項４に記載された加速度計にして、前記弾性
   部材と、前記硬質部材を前記金属化パターンから隔置す
   る前記金属化パターンの一部分とに結合された導電性ス
   ペーサを包含する加速度計。
6. （６）請求項５に記載された加速度計にして、前記電極
   部材から隔置された第二基板と、前記第二基板を前記電
   極部材から分離させるスペーサ装置とを包含する加速度
   計。