JPH06308146A - 加速度センサ及びエアバッグシステム - Google Patents
加速度センサ及びエアバッグシステムInfo
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- JPH06308146A JPH06308146A JP5102920A JP10292093A JPH06308146A JP H06308146 A JPH06308146 A JP H06308146A JP 5102920 A JP5102920 A JP 5102920A JP 10292093 A JP10292093 A JP 10292093A JP H06308146 A JPH06308146 A JP H06308146A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- 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
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路故障による誤動作を防止できる加速度セ
ンサ及びその応用システムを提供する。 【構成】 加速度が加わるとこれに応じた物理的効果量
（例えば静電容量）を発生する加速度感知素子１の次の
段に、交番信号を発生する交番信号動作回路（静電容量
−周波数変換回路で例えばリング発振器２０，２０Ａよ
り成る）１５を接続する。加速度感知素子１はリング発
振器２０，２０Ａの構成要素となり、該加速度感知素子
の物理的効果量Ｃ１，Ｃ２が交番信号の周波数特性を決
定するよう設定し、この交番信号を基に加速度を検出す
る。Ｃ１だけを周波数変換して加速度を求めてもよく、
また、Ｃ１，Ｃ２を周波数変換に代えて直接パルス幅変
換し、その差を求めたり、Ｃ１だけを直接パルス幅変換
してもよい。
ンサ及びその応用システムを提供する。 【構成】 加速度が加わるとこれに応じた物理的効果量
（例えば静電容量）を発生する加速度感知素子１の次の
段に、交番信号を発生する交番信号動作回路（静電容量
−周波数変換回路で例えばリング発振器２０，２０Ａよ
り成る）１５を接続する。加速度感知素子１はリング発
振器２０，２０Ａの構成要素となり、該加速度感知素子
の物理的効果量Ｃ１，Ｃ２が交番信号の周波数特性を決
定するよう設定し、この交番信号を基に加速度を検出す
る。Ｃ１だけを周波数変換して加速度を求めてもよく、
また、Ｃ１，Ｃ２を周波数変換に代えて直接パルス幅変
換し、その差を求めたり、Ｃ１だけを直接パルス幅変換
してもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の運動制御に用い
る加速度センサ及びこれを用いたエアバッグシステムに
関する。
る加速度センサ及びこれを用いたエアバッグシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】加速度センサは、例えば、自動車等に搭
載してエアバッグシステム、サスペンション制御システ
ム、四輪トルク制御システム等の運動を制御するセンサ
として使用されている。
載してエアバッグシステム、サスペンション制御システ
ム、四輪トルク制御システム等の運動を制御するセンサ
として使用されている。
【０００３】加速度センサとしては、圧力形、抵抗歪
形、静電容量形等各種の方式が提案、開発されている。
いずれの加速度センサもその出力形態は、加速度の検出
部（センサではゲージ部と呼ばれることが多い）にて加
速度に対応する物理的効果量（静電容量，ピエゾ抵抗効
果等）をアナログ電圧に変換して出力するものが最も多
く、その他、一度アナログ電圧に変換した後、パルス幅
変調を行って出力する方式が提案されている。
形、静電容量形等各種の方式が提案、開発されている。
いずれの加速度センサもその出力形態は、加速度の検出
部（センサではゲージ部と呼ばれることが多い）にて加
速度に対応する物理的効果量（静電容量，ピエゾ抵抗効
果等）をアナログ電圧に変換して出力するものが最も多
く、その他、一度アナログ電圧に変換した後、パルス幅
変調を行って出力する方式が提案されている。
【０００４】この種のセンサは、例えば、静電容量形の
ものとしては、特開平１−２５３６５７号、特開平２−
１１０３８３号、特開平２−１１８４５６号、特開平３
−２５５３７０号、特開平４−２４０５６９号公報等に
開示され、抵抗歪形のものとしては、特開平２−１１６
７５５号、特開平２−３０７０６４号公報等に開示され
たものがある。
ものとしては、特開平１−２５３６５７号、特開平２−
１１０３８３号、特開平２−１１８４５６号、特開平３
−２５５３７０号、特開平４−２４０５６９号公報等に
開示され、抵抗歪形のものとしては、特開平２−１１６
７５５号、特開平２−３０７０６４号公報等に開示され
たものがある。
【０００５】図２に従来形の静電容量形加速度センサの
代表的構成を示す。図２において加速度感知素子（以
下、ゲージ部と称する）１は加速度Ｇを検出し、この信
号を静電容量検出用の電子回路（ΔＣ検出器）２に与
え、さらに保持回路３及び調整回路４（通常ゼロ点のバ
イアス補正と入出力比の感度の補正をする）にて信号を
処理することで加速度Ｇに比例した出力電圧Ｖｏを端子
１３に得る。
代表的構成を示す。図２において加速度感知素子（以
下、ゲージ部と称する）１は加速度Ｇを検出し、この信
号を静電容量検出用の電子回路（ΔＣ検出器）２に与
え、さらに保持回路３及び調整回路４（通常ゼロ点のバ
イアス補正と入出力比の感度の補正をする）にて信号を
処理することで加速度Ｇに比例した出力電圧Ｖｏを端子
１３に得る。
【０００６】ゲージ部１は、加速度に応じて変位する可
動電極（質量部或いは重錘とも呼ばれる）５の両面に固
定電極６と７がそれぞれ微小間隙を介して対向配置さ
れ、可動電極５はビームによって（図には表示していな
い）支持されている。
動電極（質量部或いは重錘とも呼ばれる）５の両面に固
定電極６と７がそれぞれ微小間隙を介して対向配置さ
れ、可動電極５はビームによって（図には表示していな
い）支持されている。
【０００７】固定電極６，７と可動電極５とは平面的に
向き合っているため、この間には静電容量（電気容量）
Ｃ１、Ｃ２が存在し、この値はΔＣ検出器２を構成する
オペアンプ１０の入力の一端に与えられる。
向き合っているため、この間には静電容量（電気容量）
Ｃ１、Ｃ２が存在し、この値はΔＣ検出器２を構成する
オペアンプ１０の入力の一端に与えられる。
【０００８】加速度Ｇがゲージ部１に加わると、可動電
極５が加速度に基づく慣性力のため移動する（図では上
下に移動する）。このため、両電極間の距離が変化し、
静電容量Ｃ１、Ｃ２が変わる。ΔＣ検出器２は、パルス
電圧発生器８，９及び電荷積分用コンデンサ１１、電荷
放電用スイッチ１２によってＣ１−Ｃ２の差（ΔＣ)を
検出するよう動作するので（本動作は本発明とは直接相
関がないので詳細は省略する）、ΔＣに比例したアナロ
グ電圧をアンプ１０より出力させることができる。この
電圧は前記検出動作の影響をうけているので、時間的に
は常に一定とはなっていない。このため保持回路３によ
って電圧を保持することで時間的に一定の電圧とし、加
速度Ｇに比例したアナログ電圧を得る。
極５が加速度に基づく慣性力のため移動する（図では上
下に移動する）。このため、両電極間の距離が変化し、
静電容量Ｃ１、Ｃ２が変わる。ΔＣ検出器２は、パルス
電圧発生器８，９及び電荷積分用コンデンサ１１、電荷
放電用スイッチ１２によってＣ１−Ｃ２の差（ΔＣ)を
検出するよう動作するので（本動作は本発明とは直接相
関がないので詳細は省略する）、ΔＣに比例したアナロ
グ電圧をアンプ１０より出力させることができる。この
電圧は前記検出動作の影響をうけているので、時間的に
は常に一定とはなっていない。このため保持回路３によ
って電圧を保持することで時間的に一定の電圧とし、加
速度Ｇに比例したアナログ電圧を得る。
【０００９】図３は図２の加速度センサにおける出力特
性であり、ゲージ部１に加わる加速度Ｇに対する出力電
圧ＶOを表したものである。通常、出力特性は加速度Ｇ
に対して直線となるように設計することが多く、この加
速度センサを、例えば、車両衝突保安のためのエアバッ
グシステムに用いる場合は、加速度が−４０Ｇから＋４
０Ｇ（Ｇは地球の重力加速度であり9.8ｍ／ｓ2を意味す
る）に対して直線となるように設計してある。
性であり、ゲージ部１に加わる加速度Ｇに対する出力電
圧ＶOを表したものである。通常、出力特性は加速度Ｇ
に対して直線となるように設計することが多く、この加
速度センサを、例えば、車両衝突保安のためのエアバッ
グシステムに用いる場合は、加速度が−４０Ｇから＋４
０Ｇ（Ｇは地球の重力加速度であり9.8ｍ／ｓ2を意味す
る）に対して直線となるように設計してある。
【００１０】すなわち、本センサは加速度が−４０Ｇか
ら＋４０Ｇの間で使用し、そのときのセンサ出力電圧Ｖ
Oは０．５Ｖから４．５Ｖとなる。
ら＋４０Ｇの間で使用し、そのときのセンサ出力電圧Ｖ
Oは０．５Ｖから４．５Ｖとなる。
【００１１】加速度が加わらないとき（０Ｇのとき）は
Ｖｏは２．５Ｖであり、衝突の場合のように車が急停車
したときは加速度がプラス(＋)の大きさとなり、その出
力Ｖｏは２．５Ｖから４．５Ｖに向かって変化する。即
ち出力Ｖｏを制御装置等で監視しておき４．５Ｖに近い
値が比較的長く続いた場合は衝突と判断し、エアバッグ
等の保安装置を作動させて、乗員を保護する。
Ｖｏは２．５Ｖであり、衝突の場合のように車が急停車
したときは加速度がプラス(＋)の大きさとなり、その出
力Ｖｏは２．５Ｖから４．５Ｖに向かって変化する。即
ち出力Ｖｏを制御装置等で監視しておき４．５Ｖに近い
値が比較的長く続いた場合は衝突と判断し、エアバッグ
等の保安装置を作動させて、乗員を保護する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示す
センサのように、加速度検出部にアナログ出力を行う電
子回路を用いた場合には、特にアナログ回路は、その構
成上、短絡等が生じると出力側が電源電圧にへばりつく
ことが多い。従って、センサの回路が故障して、出力Ｖ
ｏが電源電圧（例えば４．５Ｖ）付近に固定されると、
これが制御目標の電圧（エアバッグシステムの場合に
は、衝突時に発生する電圧レベル）に近似するため、誤
動作を起こして、エアバッグ等の保安装置を作動させて
しまうおそれがあった。車が走行中このような誤動作が
発生すると、安全の確保ができなくなる場合がある。そ
して、このような回路故障があった場合、従来は、セン
サ自体が正常に働いての衝突検出なのか、あるいはセン
サ自体の故障による誤検出なのかどうかの判定が困難で
あった。
センサのように、加速度検出部にアナログ出力を行う電
子回路を用いた場合には、特にアナログ回路は、その構
成上、短絡等が生じると出力側が電源電圧にへばりつく
ことが多い。従って、センサの回路が故障して、出力Ｖ
ｏが電源電圧（例えば４．５Ｖ）付近に固定されると、
これが制御目標の電圧（エアバッグシステムの場合に
は、衝突時に発生する電圧レベル）に近似するため、誤
動作を起こして、エアバッグ等の保安装置を作動させて
しまうおそれがあった。車が走行中このような誤動作が
発生すると、安全の確保ができなくなる場合がある。そ
して、このような回路故障があった場合、従来は、セン
サ自体が正常に働いての衝突検出なのか、あるいはセン
サ自体の故障による誤検出なのかどうかの判定が困難で
あった。
【００１３】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、加速度センサに故障が生じても、誤って衝突と判
断しないセンサ方式を提案するものである。
的は、加速度センサに故障が生じても、誤って衝突と判
断しないセンサ方式を提案するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、基本的には、本発明は、加速度を感知する検出部を
有し、該検出部において加速度が加わったことに因る物
理的効果量から交番信号変換を行い、この交番信号をも
って加速度に対応させるよう設定した。
に、基本的には、本発明は、加速度を感知する検出部を
有し、該検出部において加速度が加わったことに因る物
理的効果量から交番信号変換を行い、この交番信号をも
って加速度に対応させるよう設定した。
【００１５】すなわち、前記加速度を感知する検出部と
して、加速度が加わるとこれに応じた物理的効果量を発
生する加速度感知素子と、交番信号を発生する交番信号
動作回路とを備え、前記加速度感知素子を前記交番信号
動作回路の構成要素にして該加速度感知素子の物理的効
果量が前記交番信号の特性を決定するよう設定し、この
交番信号を基に加速度を検出する回路構成として成る。
して、加速度が加わるとこれに応じた物理的効果量を発
生する加速度感知素子と、交番信号を発生する交番信号
動作回路とを備え、前記加速度感知素子を前記交番信号
動作回路の構成要素にして該加速度感知素子の物理的効
果量が前記交番信号の特性を決定するよう設定し、この
交番信号を基に加速度を検出する回路構成として成る。
【００１６】なお、上記加速度感知素子としては、静電
容量形やピエゾ抵抗効果形のものが好適なものとしてあ
り、交番信号は、加速度の物理的効果量（例えば静電容
量，ピエゾ抵抗）に対応して周波数を変化させたり、パ
ルス幅を変化させる方式がある。
容量形やピエゾ抵抗効果形のものが好適なものとしてあ
り、交番信号は、加速度の物理的効果量（例えば静電容
量，ピエゾ抵抗）に対応して周波数を変化させたり、パ
ルス幅を変化させる方式がある。
【００１７】
【作用】上記構成よりなれば、センサの動作として加速
度が加わった場合、この加速度の物理的効果量の変化を
従来形で採用したアナログ電圧ではなく直接に交番電圧
（パルスあるいは正弦波状の交互に変化する信号電圧）
に変換し、この交番信号を基に加速度を検出する。
度が加わった場合、この加速度の物理的効果量の変化を
従来形で採用したアナログ電圧ではなく直接に交番電圧
（パルスあるいは正弦波状の交互に変化する信号電圧）
に変換し、この交番信号を基に加速度を検出する。
【００１８】図４に発明の基本原理を説明するための回
路構成を示す。
路構成を示す。
【００１９】図４においては、一例として、加速度感知
素子１として静電容量形のものを用い（ここでは、可動
電極５の両面にそれぞれ固定電極６，７を対向配置した
ものを用いる）、可動電極５の変位に応じて変化する静
電容量Ｃ１，Ｃ２は、静電容量−周波数変換器（以下Ｃ
−Ｆ変換器と呼ぶ）１５に与えられる。
素子１として静電容量形のものを用い（ここでは、可動
電極５の両面にそれぞれ固定電極６，７を対向配置した
ものを用いる）、可動電極５の変位に応じて変化する静
電容量Ｃ１，Ｃ２は、静電容量−周波数変換器（以下Ｃ
−Ｆ変換器と呼ぶ）１５に与えられる。
【００２０】このＣ−Ｆ変換器１５は、交番信号を発生
する交番動作回路より成り、加速度感知素子１のＣ１，
Ｃ２が該交番動作回路の構成要素になるようにして、加
速度感知素子１と共に検出部Ａを構成し、Ｃ１，Ｃ２の
変化により交番信号が変化し（ここでは、一例として容
量差Ｃ１−Ｃ２に比例した周波数をもつ交番電圧に変換
するが、その他、パルス幅が変わるよう交番電圧を変換
する等が考えられる）、この交番電圧は、周波数調整回
路１６に加えられ、ここでゼロ点のバイアス補正と入出
力比の感度の補正を行った後（この補正は交番電圧のま
ま行う）出力電圧Ｖpとして端子１３に出力される。
する交番動作回路より成り、加速度感知素子１のＣ１，
Ｃ２が該交番動作回路の構成要素になるようにして、加
速度感知素子１と共に検出部Ａを構成し、Ｃ１，Ｃ２の
変化により交番信号が変化し（ここでは、一例として容
量差Ｃ１−Ｃ２に比例した周波数をもつ交番電圧に変換
するが、その他、パルス幅が変わるよう交番電圧を変換
する等が考えられる）、この交番電圧は、周波数調整回
路１６に加えられ、ここでゼロ点のバイアス補正と入出
力比の感度の補正を行った後（この補正は交番電圧のま
ま行う）出力電圧Ｖpとして端子１３に出力される。
【００２１】図５は容量差Ｃ１−Ｃ２に対する交番出力
Ｖpの波形を示したもので、容量差Ｃ１−Ｃ２が、ある
時刻ｔ1で変化し、大きくなった場合の波形である。時
刻ｔ1以前は電圧Ｖpの周波数（パルス密度）はＣ１−Ｃ
２の値に相当する周波数ｆ0となっており時刻ｔ1以降は
Ｃ１−Ｃ２の値が大きくなるのでその周波数は高くなり
ｆ1となる。
Ｖpの波形を示したもので、容量差Ｃ１−Ｃ２が、ある
時刻ｔ1で変化し、大きくなった場合の波形である。時
刻ｔ1以前は電圧Ｖpの周波数（パルス密度）はＣ１−Ｃ
２の値に相当する周波数ｆ0となっており時刻ｔ1以降は
Ｃ１−Ｃ２の値が大きくなるのでその周波数は高くなり
ｆ1となる。
【００２２】つまり、図４の回路例では、静電容量Ｃ１
−Ｃ２の値に対応して周波数ｆを変化させる構成として
いる。衝突時は容量差Ｃ１−Ｃ２の値が大きくなるので
周波数ｆはそれに対応した高い周波数となる。
−Ｃ２の値に対応して周波数ｆを変化させる構成として
いる。衝突時は容量差Ｃ１−Ｃ２の値が大きくなるので
周波数ｆはそれに対応した高い周波数となる。
【００２３】加速度センサに接続される制御装置（図４
では省略してある）では電圧Ｖpを入力としてその周波
数ｆを基に加速度ひいては制御対象の状態を検出して、
目的の制御を行う。
では省略してある）では電圧Ｖpを入力としてその周波
数ｆを基に加速度ひいては制御対象の状態を検出して、
目的の制御を行う。
【００２４】このような回路構成とすることにより、例
えセンサを構成する加速度感知素子１、Ｃ−Ｆ変換器１
５、補正回路１６等が故障しても、例えばエアバッグシ
ステムの衝突に相当する交番周波数ｆcが発生すること
はなく、センサの故障のため保安装置が動作してしまう
ことはなくなる。
えセンサを構成する加速度感知素子１、Ｃ−Ｆ変換器１
５、補正回路１６等が故障しても、例えばエアバッグシ
ステムの衝突に相当する交番周波数ｆcが発生すること
はなく、センサの故障のため保安装置が動作してしまう
ことはなくなる。
【００２５】これはパルス発生を基本とする交番動作回
路においては、回路に短絡，開成等の故障が発生した場
合は、パルスの発生が停止するという回路の性質を巧み
に利用している。
路においては、回路に短絡，開成等の故障が発生した場
合は、パルスの発生が停止するという回路の性質を巧み
に利用している。
【００２６】すなわち本発明は、従来ような加速度の感
知信号をアナログ電圧に変換しないで直接交番信号に変
換し、且つこの交番信号を基に加速度を検出するので、
回路故障が生じた場合には、交番信号出力を自ずと停止
或いは大幅に低下することで正常な交番信号出力態様と
明らかに異なるため、加速度センサを用いた制御システ
ムの誤動作を防止することができる（図４の回路例で
は、回路に故障が生じた場合は、パルス停止或いはパル
スの周波数が大幅に低下するので、この信号によってエ
アバッグシステムが衝突の誤判断をすることはない。高
い周波数ｆｃが発生したときのみ保安装置を作動させる
が、回路故障時は高い周波数を発生することはないの
で、この誤作動は防止できるわけである）。
知信号をアナログ電圧に変換しないで直接交番信号に変
換し、且つこの交番信号を基に加速度を検出するので、
回路故障が生じた場合には、交番信号出力を自ずと停止
或いは大幅に低下することで正常な交番信号出力態様と
明らかに異なるため、加速度センサを用いた制御システ
ムの誤動作を防止することができる（図４の回路例で
は、回路に故障が生じた場合は、パルス停止或いはパル
スの周波数が大幅に低下するので、この信号によってエ
アバッグシステムが衝突の誤判断をすることはない。高
い周波数ｆｃが発生したときのみ保安装置を作動させる
が、回路故障時は高い周波数を発生することはないの
で、この誤作動は防止できるわけである）。
【００２７】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。
【００２８】図１は本発明の第１実施例に係り、図６は
その動作波形を示す説明図である。
その動作波形を示す説明図である。
【００２９】図１において、加速度センサの検出部Ａ
は、加速度感知素子（以下、ゲージ部と称する）１、Ｃ
−Ｆ変換器１５になるリング発振器（交番信号動作回
路）２０，２０Ａ、バッファ用のＮＯＴ素子２４，２
９、カウンタ２５，３０、パルス幅変調器（ＰＷＭ）３
１、パルス幅補正器１６により構成される。
は、加速度感知素子（以下、ゲージ部と称する）１、Ｃ
−Ｆ変換器１５になるリング発振器（交番信号動作回
路）２０，２０Ａ、バッファ用のＮＯＴ素子２４，２
９、カウンタ２５，３０、パルス幅変調器（ＰＷＭ）３
１、パルス幅補正器１６により構成される。
【００３０】ゲージ部１は、可動電極５と、該可動電極
５の両面にそれぞれ微小空隙を介して対向配置した固定
電極６，７より成る静電容量形で、その可動電極５は電
気的に接地され、固定電極６はリング発振器２０の最初
のＮＯＴ素子２１の入力側に接続されている。
５の両面にそれぞれ微小空隙を介して対向配置した固定
電極６，７より成る静電容量形で、その可動電極５は電
気的に接地され、固定電極６はリング発振器２０の最初
のＮＯＴ素子２１の入力側に接続されている。
【００３１】リング発振器２０はＮＯＴ素子２１，２
２，２３によって構成され、各ＮＯＴ素子の動作（スイ
ッチング）速度と入，出力端子の静電容量及びゲージ部
１の静電容量Ｃ１等の値によって決まる周波数で発振す
る。すなわち、ゲージ部１の可動電極５と一方の固定電
極６間の静電容量（加速度が加わったことによる物理的
効果量）Ｃ１をリング発振器２０の構成要素にしてリン
グ発振器２０の発振周波数特性を決定するようにしてい
る。図７はこの特性を示したもので前記のリング発振器
２０の等価静電容量をＣとすれば、その発振周波数ｆは
Ｃに比例する形となる。ゲージ部１の容量Ｃ１はＣに加
わる形となるので、Ｃ１の変化に対しｆの変化は直線と
なる。それ故ｆの大きさより、Ｃ１の値を知ることがで
きる。
２，２３によって構成され、各ＮＯＴ素子の動作（スイ
ッチング）速度と入，出力端子の静電容量及びゲージ部
１の静電容量Ｃ１等の値によって決まる周波数で発振す
る。すなわち、ゲージ部１の可動電極５と一方の固定電
極６間の静電容量（加速度が加わったことによる物理的
効果量）Ｃ１をリング発振器２０の構成要素にしてリン
グ発振器２０の発振周波数特性を決定するようにしてい
る。図７はこの特性を示したもので前記のリング発振器
２０の等価静電容量をＣとすれば、その発振周波数ｆは
Ｃに比例する形となる。ゲージ部１の容量Ｃ１はＣに加
わる形となるので、Ｃ１の変化に対しｆの変化は直線と
なる。それ故ｆの大きさより、Ｃ１の値を知ることがで
きる。
【００３２】リング発振器２０の交番出力電圧はバッフ
ァ用のＮＯＴ素子２４に与えられ、この出力電圧は図
６ののようにパルスとなって計数器２５に与えられ、
ここでのように分周される（この場合は１段の分周器
の例で示してあるが、分周器の段数は、何段でもよい。パ
ルスの周波数を一定とした場合はカウンタの段数を多
くして、その分だけの発振周波数を高くした方がセン
サの動作速度は上がる）。パルスの持続時間Ｔs1は容
量Ｃ１に比例した値となる。
ァ用のＮＯＴ素子２４に与えられ、この出力電圧は図
６ののようにパルスとなって計数器２５に与えられ、
ここでのように分周される（この場合は１段の分周器
の例で示してあるが、分周器の段数は、何段でもよい。パ
ルスの周波数を一定とした場合はカウンタの段数を多
くして、その分だけの発振周波数を高くした方がセン
サの動作速度は上がる）。パルスの持続時間Ｔs1は容
量Ｃ１に比例した値となる。
【００３３】ほぼ同様な動作はＮＯＴ素子２６〜２８で
構成されるリング発振器２０Ａでも行われる。このリン
グ発振器２０Ａの最初のＮＯＴ素子２６の入力側にゲー
ジ部１の固定電極７が接続され、パルス波形からが
得られ、上記Ｃ１側と同様にして、可動電極５と他方の
固定電極７間の静電容量Ｃ２に比例した交番電圧のパル
ス電圧が得られる（の持続時間Ｔs2がＣ２に比例し
ている）。
構成されるリング発振器２０Ａでも行われる。このリン
グ発振器２０Ａの最初のＮＯＴ素子２６の入力側にゲー
ジ部１の固定電極７が接続され、パルス波形からが
得られ、上記Ｃ１側と同様にして、可動電極５と他方の
固定電極７間の静電容量Ｃ２に比例した交番電圧のパル
ス電圧が得られる（の持続時間Ｔs2がＣ２に比例し
ている）。
【００３４】ＰＷＭ３１は波形とより、図６中の
のパルス幅を作る動作をしており、パルス幅（持続時
間）Ｔs1、Ｔs2のパルス、より持続時間Ｔs2−Ｔs1
のパルスを作り出している。
のパルス幅を作る動作をしており、パルス幅（持続時
間）Ｔs1、Ｔs2のパルス、より持続時間Ｔs2−Ｔs1
のパルスを作り出している。
【００３５】上記，の交番信号は、パルス幅補正器
１６によりゼロ点バイアス及び感度を補正して交番電圧
として出力する。補正された後の持続時間Ｔs2−Ｔs1を
端子１３より制御装置において読み込むことで容量差Ｃ
１−Ｃ２がわかる。つまり、加速度感知素子１に加速度
が作用して、Ｃ１，Ｃ２が変化し（ここでは、可動電極
５が固定電極６側に移動する方向に加速度が作用してい
るものとする。図８以降の他の実施例でも同様とす
る）、Ｔs2−Ｔs1の値が所定の判定値より大きくなった
（持続時間が長い）場合は、所定の制御動作を行うパル
ス幅に達したもの（エアバッグシステムの場合は衝突と
判断する判定値）と判定される。
１６によりゼロ点バイアス及び感度を補正して交番電圧
として出力する。補正された後の持続時間Ｔs2−Ｔs1を
端子１３より制御装置において読み込むことで容量差Ｃ
１−Ｃ２がわかる。つまり、加速度感知素子１に加速度
が作用して、Ｃ１，Ｃ２が変化し（ここでは、可動電極
５が固定電極６側に移動する方向に加速度が作用してい
るものとする。図８以降の他の実施例でも同様とす
る）、Ｔs2−Ｔs1の値が所定の判定値より大きくなった
（持続時間が長い）場合は、所定の制御動作を行うパル
ス幅に達したもの（エアバッグシステムの場合は衝突と
判断する判定値）と判定される。
【００３６】本実施例によれば、センサの動作として加
速度が加わった場合、静電容量差Ｃ１，Ｃ２をアナログ
電圧に変換することなく、リング発振器２０，２０Ａで
直接交番信号の周波数ｆ10，ｆ20に変換し、これを基に
加速度を求める（周波数ｆ10，ｆ20を基にＴｓ2−Ｔｓ1
のパルス幅変換して加速度を求めている)が、この方式
によれば、パルス発生を基本とする交番動作回路２０，
２０Ａ，２５，３０，３１等においては、回路に短絡,
開成等の故障が発生した場合は、パルスの発生が停止す
るか或いはパルス周波数が大幅に低下する性質を有する
ので、高い周波数が発生したときのみ所定の制御動作を
行うようにしておけば、回路故障時の誤動作を防止する
ことができる。
速度が加わった場合、静電容量差Ｃ１，Ｃ２をアナログ
電圧に変換することなく、リング発振器２０，２０Ａで
直接交番信号の周波数ｆ10，ｆ20に変換し、これを基に
加速度を求める（周波数ｆ10，ｆ20を基にＴｓ2−Ｔｓ1
のパルス幅変換して加速度を求めている)が、この方式
によれば、パルス発生を基本とする交番動作回路２０，
２０Ａ，２５，３０，３１等においては、回路に短絡,
開成等の故障が発生した場合は、パルスの発生が停止す
るか或いはパルス周波数が大幅に低下する性質を有する
ので、高い周波数が発生したときのみ所定の制御動作を
行うようにしておけば、回路故障時の誤動作を防止する
ことができる。
【００３７】図８は本発明の第２実施例に係る加速度セ
ンサの構成図ある。
ンサの構成図ある。
【００３８】ゲージ部１、リング発振器２０，２０Ａ等
は図１の実施例とほぼ同一であり図６のパルス、が
発生する。パルスはパルスと共に周波数引算器３６
に加えられ、ここで、の周波数ｆ10との周波数ｆ20
との周波数の差ｆ10−ｆ20をもつパルスＡが端子３７
に出力される。
は図１の実施例とほぼ同一であり図６のパルス、が
発生する。パルスはパルスと共に周波数引算器３６
に加えられ、ここで、の周波数ｆ10との周波数ｆ20
との周波数の差ｆ10−ｆ20をもつパルスＡが端子３７
に出力される。
【００３９】この実施例では、第１実施例同様の効果を
得るほかに、端子３７にＣ１−Ｃ２の値に比例した周波
数でパルスＡができるので、入力インターフェイスと
してカウンタ機能をもつマイコンで構成される制御装置
では直接に接続できるメリットがある。
得るほかに、端子３７にＣ１−Ｃ２の値に比例した周波
数でパルスＡができるので、入力インターフェイスと
してカウンタ機能をもつマイコンで構成される制御装置
では直接に接続できるメリットがある。
【００４０】また、周波数引算回路３６はＮＯＴ素子２
１で代表される論理回路で容易に実現できるためセンサ
の回路規模を小さくでき、ゲージ部１を含め１枚の半導
体基板によってセンサ全体を構成でき、いわゆる１チッ
プ形のインテリジェントセンサを作ることができる。
１で代表される論理回路で容易に実現できるためセンサ
の回路規模を小さくでき、ゲージ部１を含め１枚の半導
体基板によってセンサ全体を構成でき、いわゆる１チッ
プ形のインテリジェントセンサを作ることができる。
【００４１】図９に本発明の第３実施例に係る加速度セ
ンサを示す。この例では今までと異なりゲージ部１の固
定電極６は１個であり、静電容量Ｃ１をリング発振器２
０の構成要素として、このＣ１そのものの値により直接
リング発振器２０の回路周波数特性を決定するようにし
て、パルス（交番電圧）に変換し、ＮＯＴ素子２４，端
子５０を介して出力している。この実施例では、第１，
第２実施例のような静電容量差Ｃ１，Ｃ２をパルスに変
換しているのではなく、Ｃ１を直接変換しているので、
差の動作による誤作動の危険率を小さくすることができ
る。つまり、誤作動率の低いセンサ形態とすることが可
能となる。
ンサを示す。この例では今までと異なりゲージ部１の固
定電極６は１個であり、静電容量Ｃ１をリング発振器２
０の構成要素として、このＣ１そのものの値により直接
リング発振器２０の回路周波数特性を決定するようにし
て、パルス（交番電圧）に変換し、ＮＯＴ素子２４，端
子５０を介して出力している。この実施例では、第１，
第２実施例のような静電容量差Ｃ１，Ｃ２をパルスに変
換しているのではなく、Ｃ１を直接変換しているので、
差の動作による誤作動の危険率を小さくすることができ
る。つまり、誤作動率の低いセンサ形態とすることが可
能となる。
【００４２】図１０に本発明の第４実施例に係る加速度
センサを示す。この場合も第３実施例同様に加速度に対
応した静電容量Ｃ１をリング発振器２０でＣ−Ｆ変換
し、ＮＯＴ素子２４を介して出力されるパルス（交番信
号）を加速度検出信号としている。また、パルスを
バッファ素子５５を介してゲージ１の固定電極７に帰し
ており、固定電極７と可動電極５との間の静電気力を利
用して、慣性力と静電気力をバランスさせており、いわ
ゆるサーボ形の加速度センサとなっている。
センサを示す。この場合も第３実施例同様に加速度に対
応した静電容量Ｃ１をリング発振器２０でＣ−Ｆ変換
し、ＮＯＴ素子２４を介して出力されるパルス（交番信
号）を加速度検出信号としている。また、パルスを
バッファ素子５５を介してゲージ１の固定電極７に帰し
ており、固定電極７と可動電極５との間の静電気力を利
用して、慣性力と静電気力をバランスさせており、いわ
ゆるサーボ形の加速度センサとなっている。
【００４３】つまり慣性力によってＣ１が増加すると、
パルスの周波数は増加する方向になるが、そのバッフ
ァ出力の平均直流電圧値は大きくなり（のパルス幅
を一定とすれば、周波数が大きくなる程その平均直流電
圧値は大きくなる）、前記慣性力と静電気力がつり合う
ようになる。このようにセンサ方式をサーボ形とするこ
とで、誤作動率をさらに低くすることが可能となる。こ
れはサーボ形とすることで、センサの正常動作条件をさ
らに厳しくできるからである（一般に正常に動作する面
から考えるとサーボ形の方がオープン形に比し、条件が
厳しいことが多い）。
パルスの周波数は増加する方向になるが、そのバッフ
ァ出力の平均直流電圧値は大きくなり（のパルス幅
を一定とすれば、周波数が大きくなる程その平均直流電
圧値は大きくなる）、前記慣性力と静電気力がつり合う
ようになる。このようにセンサ方式をサーボ形とするこ
とで、誤作動率をさらに低くすることが可能となる。こ
れはサーボ形とすることで、センサの正常動作条件をさ
らに厳しくできるからである（一般に正常に動作する面
から考えるとサーボ形の方がオープン形に比し、条件が
厳しいことが多い）。
【００４４】図１１に本発明の第５実施例に係る加速度
センサを示す。本例はピエゾ抵抗式の加速度センサに適
用した場合で、加速度感知素子１となる圧力歪形抵抗５
６，５７は通常、差動形として作られることが多く（ど
のように作られるかは本案の主旨と外れるので、こでは
詳細に述べないが）、抵抗５６が増えた分だけ抵抗５７
が減る動作となる。この圧力形歪抵抗５６，５７は、加
速度に応答して変位する質量部（重錘）を支持する部材
（図示省略）に設けられる。リング発振器２０，２１の
発振周波数は、対応の抵抗５６，５７の値によっても決
まるので、その周波数は加速度の値によって変わる。そ
れ故、端子３７の信号Ａの出力の周波数より加速度を
知ることができる。
センサを示す。本例はピエゾ抵抗式の加速度センサに適
用した場合で、加速度感知素子１となる圧力歪形抵抗５
６，５７は通常、差動形として作られることが多く（ど
のように作られるかは本案の主旨と外れるので、こでは
詳細に述べないが）、抵抗５６が増えた分だけ抵抗５７
が減る動作となる。この圧力形歪抵抗５６，５７は、加
速度に応答して変位する質量部（重錘）を支持する部材
（図示省略）に設けられる。リング発振器２０，２１の
発振周波数は、対応の抵抗５６，５７の値によっても決
まるので、その周波数は加速度の値によって変わる。そ
れ故、端子３７の信号Ａの出力の周波数より加速度を
知ることができる。
【００４５】本実施例では、図８の実施例同様に各リン
グ発振器２０，２０Ａで得られた交番信号の周波数
の差を周波数引算器３６で求めてパルスＡを出力す
る。本実施例によれば、ピエゾ抵抗５６，５７をゲージ
部１の中に組み込むことができるので、抵抗，重り部を
含めて、センサ検出部の一体化を図ることができる。
グ発振器２０，２０Ａで得られた交番信号の周波数
の差を周波数引算器３６で求めてパルスＡを出力す
る。本実施例によれば、ピエゾ抵抗５６，５７をゲージ
部１の中に組み込むことができるので、抵抗，重り部を
含めて、センサ検出部の一体化を図ることができる。
【００４６】図１２に本発明の第６実施例に係る加速度
センサを示す。本実施例はゲージ部１からの静電容量Ｃ
１から交番信号としてパルス幅の出力を直接得る方式を
示す。ゲージ部１の電極５，６には定電流源９１が接続
されており、この出力電流で電極５，６間の静電容量を
充電するので、の波形は時刻ｔ1〜ｔ2で示すように直
線状に上昇する。コンパレータ９３はこの信号と電圧
Ｅ（９２）とを比較し、の電圧値がＥを超えた時刻ｔ
2で、その出力を反転させる。はワンショット回路
９５を介してトランジスタ９４に加えられているので、
時刻ｔ2以降トランジスタ９４はオン状態となり、電極
５，６間をショートし、その電荷を放電させるので、
の電圧は０（Ｖ）となる。
センサを示す。本実施例はゲージ部１からの静電容量Ｃ
１から交番信号としてパルス幅の出力を直接得る方式を
示す。ゲージ部１の電極５，６には定電流源９１が接続
されており、この出力電流で電極５，６間の静電容量を
充電するので、の波形は時刻ｔ1〜ｔ2で示すように直
線状に上昇する。コンパレータ９３はこの信号と電圧
Ｅ（９２）とを比較し、の電圧値がＥを超えた時刻ｔ
2で、その出力を反転させる。はワンショット回路
９５を介してトランジスタ９４に加えられているので、
時刻ｔ2以降トランジスタ９４はオン状態となり、電極
５，６間をショートし、その電荷を放電させるので、
の電圧は０（Ｖ）となる。
【００４７】時刻ｔ3でトランジスタ９４がオンからオ
フになると、ｔ1以降と同様に回路が動作する。もし、
ここで、加速度の大きさが大きくなると、電極５，６は
近づくので、その静電容量は大きくなり、の立上り時
間は時刻ｔ1〜ｔ2に比較して大きくなる（Ｃが大きいほ
どゆっくり立上がる）。つまり、持続時間（パルス幅）
Ｔ１，Ｔ２は加速度の関数となり、Ｔ１，Ｔ２の値を端
子５０よりマイコンで読み込むことで加速度の値を知る
ことができる。
フになると、ｔ1以降と同様に回路が動作する。もし、
ここで、加速度の大きさが大きくなると、電極５，６は
近づくので、その静電容量は大きくなり、の立上り時
間は時刻ｔ1〜ｔ2に比較して大きくなる（Ｃが大きいほ
どゆっくり立上がる）。つまり、持続時間（パルス幅）
Ｔ１，Ｔ２は加速度の関数となり、Ｔ１，Ｔ２の値を端
子５０よりマイコンで読み込むことで加速度の値を知る
ことができる。
【００４８】本実施例では回路構成が比較的簡単になる
特長をもつ。
特長をもつ。
【００４９】図１３に本発明の第７実施例に係る加速度
センサを示す。本例は上記各実施例の交番動作形センサ
の診断についても配慮したものであり、ゲージ部１の可
動電極５に外部よりスイッチ４０によって電圧源４１を
つなぎリング発振器２０の発振周波数を変えることで、
センサ全体の診断を行う。つまり、スイッチ４０が側
のときは通常の動作を行い、Ｃ１あるいはＣ２相当の発
振周波数のパルス電圧を発生するが、スイッチが側
のときはこの電圧源４１の電圧が可動電極５とセンサの
電気回路系のグランドに接続されるので、電極５、６間
に電圧源４１の電圧にほぼ等しい電圧が加わる（ＮＯＴ
素子２１，２４等の電圧は電圧源４１Ａのように与えら
れる）。通常電圧源４１の電圧値は４１Ａの電圧値５Ｖ
より高く選ぶので、電極５、６間には５Ｖ以上の電圧が
加わり、両電極はこの電圧の静電気力によってお互いに
近づき、その距離が近づくよう故意的に変化させる。こ
のため容量Ｃ１は大きくなり、パルスの発振周波数は
高くなる。即ち、ゲージに電圧を印加することによって
の周波数が変われば、センサ全体は正常に動作してい
ると判断することができ、特別複雑な構成としなくて
も、センサを装着状態のまま診断を行う（いわゆる活性
的自己診断）ことができ、実動作に近い状態で診断を行
い得る。
センサを示す。本例は上記各実施例の交番動作形センサ
の診断についても配慮したものであり、ゲージ部１の可
動電極５に外部よりスイッチ４０によって電圧源４１を
つなぎリング発振器２０の発振周波数を変えることで、
センサ全体の診断を行う。つまり、スイッチ４０が側
のときは通常の動作を行い、Ｃ１あるいはＣ２相当の発
振周波数のパルス電圧を発生するが、スイッチが側
のときはこの電圧源４１の電圧が可動電極５とセンサの
電気回路系のグランドに接続されるので、電極５、６間
に電圧源４１の電圧にほぼ等しい電圧が加わる（ＮＯＴ
素子２１，２４等の電圧は電圧源４１Ａのように与えら
れる）。通常電圧源４１の電圧値は４１Ａの電圧値５Ｖ
より高く選ぶので、電極５、６間には５Ｖ以上の電圧が
加わり、両電極はこの電圧の静電気力によってお互いに
近づき、その距離が近づくよう故意的に変化させる。こ
のため容量Ｃ１は大きくなり、パルスの発振周波数は
高くなる。即ち、ゲージに電圧を印加することによって
の周波数が変われば、センサ全体は正常に動作してい
ると判断することができ、特別複雑な構成としなくて
も、センサを装着状態のまま診断を行う（いわゆる活性
的自己診断）ことができ、実動作に近い状態で診断を行
い得る。
【００５０】なお、上記センサの診断はピエゾ抵抗効果
形の加速度センサにも応用できる。
形の加速度センサにも応用できる。
【００５１】この場合には、ピエゾ抵抗効果形の加速度
感知素子を構成する要素のうち加速度に応答して変位す
る質量部をセンサ診断時に可動電極となるよう設定し
て、該質量部に診断用の固定電極を対向配置し、この質
量部・固定電極に外部より電圧を印加して静電気力を与
え、この静電気力により質量部支持部に歪抵抗を故意に
発生させて交番信号を生じさせればよい。
感知素子を構成する要素のうち加速度に応答して変位す
る質量部をセンサ診断時に可動電極となるよう設定し
て、該質量部に診断用の固定電極を対向配置し、この質
量部・固定電極に外部より電圧を印加して静電気力を与
え、この静電気力により質量部支持部に歪抵抗を故意に
発生させて交番信号を生じさせればよい。
【００５２】図１４はエアバッグシステムの一般的な構
成例を示す図である。エアバッグシステムはエアバッグ
制御装置６０、伝火用装置（スクイブ）７４、エアバッ
グ９１等より構成される。エアバッグシステムは車両が
衝突の際に発生する車両の加速度（端子６１に加速度が
加わる）をセンサ６５で捕らえ、この出力信号を演算装
置（マイコン）７１に導き、ここにおいて信号処理、判
断を行い、その結果を出力回路９０を介して伝火用装置
７４に出力する。伝火用装置７４は、通常は火薬の中に
ヒータが埋め込んであり、火がつくと爆発し、チッ素ガ
スをエアバッグ９１に送り込むようになっている。通
常、制御装置の信頼性を向上するため、電源バックアッ
プ回路６２と診断回路６３とを制御装置の中に持ってい
る。
成例を示す図である。エアバッグシステムはエアバッグ
制御装置６０、伝火用装置（スクイブ）７４、エアバッ
グ９１等より構成される。エアバッグシステムは車両が
衝突の際に発生する車両の加速度（端子６１に加速度が
加わる）をセンサ６５で捕らえ、この出力信号を演算装
置（マイコン）７１に導き、ここにおいて信号処理、判
断を行い、その結果を出力回路９０を介して伝火用装置
７４に出力する。伝火用装置７４は、通常は火薬の中に
ヒータが埋め込んであり、火がつくと爆発し、チッ素ガ
スをエアバッグ９１に送り込むようになっている。通
常、制御装置の信頼性を向上するため、電源バックアッ
プ回路６２と診断回路６３とを制御装置の中に持ってい
る。
【００５３】図１５に本発明の第８実施例に係るエアバ
ッグシステムの構成を示す。センサ６５はこれまで説明
の交番電圧形のセンサであり、その出力は演算装置７１
に与えられる。非衝突時の演算装置７１の出力電圧、
は停止状態に有りパルスは発生しない。衝突時は、
ともパルスが発生し、パルスはレベルシフト回路７
２（演算装置７１と出力回路９０の電源電圧の大きさが
異なるため、回路７２でのレベルシフトが必要となる）
を介してトランジスタ７３をオン状態とする。
ッグシステムの構成を示す。センサ６５はこれまで説明
の交番電圧形のセンサであり、その出力は演算装置７１
に与えられる。非衝突時の演算装置７１の出力電圧、
は停止状態に有りパルスは発生しない。衝突時は、
ともパルスが発生し、パルスはレベルシフト回路７
２（演算装置７１と出力回路９０の電源電圧の大きさが
異なるため、回路７２でのレベルシフトが必要となる）
を介してトランジスタ７３をオン状態とする。
【００５４】パルスが発生するとこのパルスはコンデ
ンサ７５、抵抗７６、ダイオード７７によって整流さ
れ、次々とその電圧がコンデンサ７９に蓄積されるの
で、トランジスタ８０はオン状態となり、前記トランジ
スタ７３のオン状態と重なり、伝火用装置７４のヒータ
を駆動して火薬に着火する。
ンサ７５、抵抗７６、ダイオード７７によって整流さ
れ、次々とその電圧がコンデンサ７９に蓄積されるの
で、トランジスタ８０はオン状態となり、前記トランジ
スタ７３のオン状態と重なり、伝火用装置７４のヒータ
を駆動して火薬に着火する。
【００５５】つまり、パルスを交番動作としているの
で、この交番動作によるパルスが発生（連続に発生して
はじめてトランジスタ８０がオン）しない限りはエアバ
ッグは展開しない。つまり信号、共交番動作形のパ
ルスとなっておりセンサ及びエアバッグ制御装置の故障
がこのようなパルス発生を惹起しない限りは故障によっ
て誤って、バッグを動作させてしまうことはない。
で、この交番動作によるパルスが発生（連続に発生して
はじめてトランジスタ８０がオン）しない限りはエアバ
ッグは展開しない。つまり信号、共交番動作形のパ
ルスとなっておりセンサ及びエアバッグ制御装置の故障
がこのようなパルス発生を惹起しない限りは故障によっ
て誤って、バッグを動作させてしまうことはない。
【００５６】また、センサ６５及び制御部７０は故障発
生時はその発生パルスを停止させることがほとんどであ
るので、パルスの発生状況を監視しておけば、システム
の診断をパルスが停止したとの観点において容易に行う
ことができる特長がある。
生時はその発生パルスを停止させることがほとんどであ
るので、パルスの発生状況を監視しておけば、システム
の診断をパルスが停止したとの観点において容易に行う
ことができる特長がある。
【００５７】なお、上記各実施例の交番形加速度センサ
は、ゲージ部の加速度に対応の物理的効果量をアナログ
電圧変換を介さずに直接、周波数変換或いはパルス幅変
換しているが、そのほか、パルス振幅変調（ＰＡＭ）変
換することも可能である。
は、ゲージ部の加速度に対応の物理的効果量をアナログ
電圧変換を介さずに直接、周波数変換或いはパルス幅変
換しているが、そのほか、パルス振幅変調（ＰＡＭ）変
換することも可能である。
【００５８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、加速度セ
ンサとして加速度の物理的効果量を直接的に交番信号に
変換して出力する交番形センサを構成することで、セン
サ内の回路故障によって生じるセンサ出力が加速度検出
信号と異なる態様となり、その結果、保安装置等の誤動
作を引き起こすことがないシステムを構築できる。
ンサとして加速度の物理的効果量を直接的に交番信号に
変換して出力する交番形センサを構成することで、セン
サ内の回路故障によって生じるセンサ出力が加速度検出
信号と異なる態様となり、その結果、保安装置等の誤動
作を引き起こすことがないシステムを構築できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る加速度センサの回路
構成を示す図
構成を示す図
【図２】従来の加速度センサの代表的構成を示す図
【図３】従来の加速度センサの出力特性を示す図
【図４】本発明の基本構成の一例を示す図
【図５】図４の基本構成における代表的動作波形を示す
図
図
【図６】図１の実施例における代表的動作波形を示す図
【図７】上記実施例に用いるリング発振器の周波数特性
を示す図
を示す図
【図８】本発明の第２実施例に係る加速度センサの回路
構成を示す図
構成を示す図
【図９】本発明の第３実施例に係る加速度センサの回路
構成を示す図
構成を示す図
【図１０】本発明の第４実施例に係る加速度センサの回
路構成を示す図
路構成を示す図
【図１１】本発明の第５実施例に係る加速度センサの回
路構成を示す図
路構成を示す図
【図１２】本発明の第６実施例に係る加速度センサの回
路構成を示す図
路構成を示す図
【図１３】本発明の第７実施例に係る加速度センサの回
路構成を示す図
路構成を示す図
【図１４】エアバッグシステムの一般的な構成概要を示
す図
す図
【図１５】本発明の８実施例に係るエアバッグシステム
を示す図
を示す図
Ａ…検出部、１…加速度感知素子（ゲージ部）、５…可
動電極、６,７…固定電極、１５…静電容量−周波数変
換回路、１６…補正回路、２０，２０Ａ…リング発振器
（交番形動作回路）、２５…計数器、３１…パルス幅変
調器、６５…交番形加速度センサ、７０…エアバッグ制
御部、９１…エアバッグ
動電極、６,７…固定電極、１５…静電容量−周波数変
換回路、１６…補正回路、２０，２０Ａ…リング発振器
（交番形動作回路）、２５…計数器、３１…パルス幅変
調器、６５…交番形加速度センサ、７０…エアバッグ制
御部、９１…エアバッグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹山 隆生 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 半沢 恵二 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 小笠原 雄二 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 栗田 正弘 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 菅原 早人 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 鈴木 清光 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 加速度を感知する検出部を有し、該検出
部において加速度が加わったことに因る物理的効果量か
ら交番信号変換を行い、この交番信号をもって加速度に
対応させるよう設定して成ることを特徴とする加速度セ
ンサ。 - 【請求項２】 加速度が加わるとこれに応じた物理的効
果量を発生する加速度感知素子と、交番信号を発生する
交番信号動作回路とを備え、前記加速度感知素子を前記
交番信号動作回路の構成要素にして該加速度感知素子の
物理的効果量が前記交番信号の特性を決定するよう設定
し、この交番信号を基に加速度を検出する回路構成とし
て成ることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記加
速度の物理的効果量は静電容量或いはピエゾ抵抗効果で
あることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
において、前記交番信号は、前記加速度の物理的効果量
に対応して周波数が変化することを特徴とする加速度セ
ンサ。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
において、前記交番信号は、周波数が一定のパルス信号
で前記加速度の物理的効果量に対応してパルス幅が変化
することを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
において、前記加速度の物理的効果量は静電容量で、こ
の静電容量形の加速度感知素子を、可動電極と、該可動
電極の両面にそれぞれ対向配置された固定電極とで構成
して、前記可動電極と一方の固定電極間の静電容量及び
前記可動電極と他方の固定電極間の静電容量を交番動作
回路を用いてそれぞれ交番信号に変換し、これらの各静
電容量に基づく交番信号の差から加速度を求めるよう設
定して成ることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
において、前記加速度の物理的効果量は静電容量で、こ
の静電容量形の加速度感知素子を構成する可動電極及び
固定電極に外部より電圧を印加して静電気力を与え、こ
の静電気力により固定電極・可動電極間の距離を故意に
変化させることで静電容量ひいては交番信号を生じさせ
ることでセンサの故障診断を行う手段を備えていること
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
において、前記加速度の物理的効果量はピエゾ抵抗効果
で、このピエゾ抵抗効果形の加速度感知素子を構成する
要素のうち加速度に応答して変位する質量部をセンサ診
断時に可動電極となるよう設定して、該質量部に診断用
の固定電極を対向配置し、この質量部・固定電極に外部
より電圧を印加して静電気力を与え、この静電気力によ
り質量部支持部に歪抵抗を故意に発生させて交番信号を
生じさせることでセンサの故障診断を行う手段を備えて
いることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項９】 加速度センサにより車両衝突を感知して
エアバッグを起動させるエアバッグシステムにおいて、
前記加速度センサは、請求項１ないし請求項７のいずれ
か１項における交番信号を出力するセンサで、この交番
信号が車両衝突の信号レベルになると、前記エアバッグ
を起動させることを特徴とするエアバッグシステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102920A JP2999088B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | エアバッグシステム |
| DE4414952A DE4414952C2 (de) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | Beschleunigungsmesser u.a. zur Verwendung in einem Airbagsystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102920A JP2999088B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | エアバッグシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308146A true JPH06308146A (ja) | 1994-11-04 |
| JP2999088B2 JP2999088B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=14340299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5102920A Expired - Lifetime JP2999088B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | エアバッグシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2999088B2 (ja) |
| DE (1) | DE4414952C2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000127889A (ja) * | 1998-10-28 | 2000-05-09 | Kansei Corp | 乗員保護装置 |
| JP2008527348A (ja) * | 2005-01-07 | 2008-07-24 | リットン システムズ インコーポレイテッド | 誤差を緩和するための力平衡計器システムおよび方法 |
| JP2010185721A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 静電容量型加速度センサの検査方法及びその検査装置 |
| JP2019502910A (ja) * | 2015-12-15 | 2019-01-31 | パナソニック株式会社 | 加速度計センス経路自己試験 |
| CN114594753A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-06-07 | 青岛中瑞汽车服务有限公司 | 判断车载mems电容式g-sensor失效后复位的方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19644324A1 (de) * | 1996-10-24 | 1998-04-30 | Autoliv Dev | Auslösevorrichtung |
| DE10007422C2 (de) * | 2000-02-18 | 2001-12-06 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen einer Sensoreneinrichtung, insbesondere einer in einem Fahrzeuginsassen-Schutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensoreinrichtung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672899B2 (ja) * | 1988-04-01 | 1994-09-14 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
| EP0368446B1 (en) * | 1988-09-23 | 1993-11-10 | Automotive Systems Laboratory Inc. | Self-calibrating accelerometer |
| JPH02110382A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-23 | Motohiro Gotanda | ガス流検知装置 |
| JP2683920B2 (ja) * | 1988-10-28 | 1997-12-03 | 東プレ株式会社 | 加速度センサ |
| JPH0664085B2 (ja) * | 1989-05-23 | 1994-08-22 | 日本電装株式会社 | 半導体式加速度検出装置 |
| DE3919191C2 (de) * | 1989-06-13 | 1999-12-09 | Mannesmann Vdo Ag | Auswerteschaltung |
| JPH03210478A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-13 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサ |
| JP2946776B2 (ja) * | 1991-01-24 | 1999-09-06 | 豊田工機株式会社 | 容量型加速度センサ |
| DE4107366C1 (ja) * | 1991-03-08 | 1992-04-23 | Leica Heerbrugg Ag, Heerbrugg, Ch |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5102920A patent/JP2999088B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-28 DE DE4414952A patent/DE4414952C2/de not_active Revoked
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000127889A (ja) * | 1998-10-28 | 2000-05-09 | Kansei Corp | 乗員保護装置 |
| JP2008527348A (ja) * | 2005-01-07 | 2008-07-24 | リットン システムズ インコーポレイテッド | 誤差を緩和するための力平衡計器システムおよび方法 |
| JP2010185721A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 静電容量型加速度センサの検査方法及びその検査装置 |
| JP2019502910A (ja) * | 2015-12-15 | 2019-01-31 | パナソニック株式会社 | 加速度計センス経路自己試験 |
| CN114594753A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-06-07 | 青岛中瑞汽车服务有限公司 | 判断车载mems电容式g-sensor失效后复位的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4414952C2 (de) | 1998-05-07 |
| JP2999088B2 (ja) | 2000-01-17 |
| DE4414952A1 (de) | 1994-11-03 |
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