JPH0652191B2 - Acceleration sensor - Google Patents
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- JPH0652191B2 JPH0652191B2 JP62229043A JP22904387A JPH0652191B2 JP H0652191 B2 JPH0652191 B2 JP H0652191B2 JP 62229043 A JP62229043 A JP 62229043A JP 22904387 A JP22904387 A JP 22904387A JP H0652191 B2 JPH0652191 B2 JP H0652191B2
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等に使用する加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor used for automobiles and the like.
従来の技術 従来、この種の加速度センサは、表裏面に銀電極が焼き
付けられたディスク状の圧電セラミック１と、この圧電
セラミック１の裏面に張り合わされた金属振動板２を有
する振動子により構成され、この振動子は、第２図(a)
に示すように金属振動板２の端部が固定されたり、ま
た、第２図(b)に示すように金属振動板２の中央が固定
されて用いられる。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of acceleration sensor is configured by a vibrator having a disk-shaped piezoelectric ceramic 1 having silver electrodes printed on the front and back surfaces and a metal diaphragm 2 bonded to the back surface of the piezoelectric ceramic 1. , This oscillator is shown in Fig. 2 (a).
The end portion of the metal diaphragm 2 is fixed as shown in FIG. 2 or the center of the metal diaphragm 2 is fixed as shown in FIG.
上記構成において、振動子が固定されている部分に加速
度が発生すると、加速度に応じた撓み、すなわち変位が
圧電セラミック１と金属振動板２により構成される振動
子に生じ、圧電セラミック１の両電極間に電荷が発生す
る。In the above structure, when acceleration is generated in a portion where the vibrator is fixed, a flexure, that is, a displacement according to the acceleration is generated in the vibrator composed of the piezoelectric ceramic 1 and the metal vibrating plate 2, and both electrodes of the piezoelectric ceramic 1 are formed. Electric charge is generated between them.
したがって、圧電セラミック１の表面の電極と金属振動
板２（又は金属振動板２が固定されている導電部）の間
に発生した電荷量の変化をインピーダンス変換し、増
幅、ろ波することにより、加速度に応じた電圧を得るこ
とができる。Therefore, the change in the amount of charge generated between the electrode on the surface of the piezoelectric ceramic 1 and the metal diaphragm 2 (or the conductive portion to which the metal diaphragm 2 is fixed) is impedance-converted, amplified, and filtered, A voltage according to the acceleration can be obtained.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の加速度センサでは、加速度の
みを検出するように構成されているために、正常に動作
しているか否かをチェックすることができないという問
題点がある。Problems to be Solved by the Invention However, since the above-described conventional acceleration sensor is configured to detect only acceleration, there is a problem that it is not possible to check whether or not it is operating normally. .
特に、自動車等に搭載された場合、高い信頼性が要求さ
れ、正常に動作しているか否かを常にチェックすること
が要求されている。In particular, when mounted on an automobile or the like, high reliability is required, and it is always required to check whether or not it is operating normally.
本発明は上記問題点に鑑み、正常に動作しているか否か
を自己チェックすることができる加速度センサを提供す
ることが目的とする。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an acceleration sensor that can self-check whether it is operating normally.
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、圧電セラミッ
クに複数の電極を分割して形成し、分割された電極をそ
れぞれ加速度検出用と発振器のアクチュエータとして用
いるようにしたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention forms a plurality of electrodes on a piezoelectric ceramic by dividing it and uses the divided electrodes as an actuator for acceleration detection and an actuator for an oscillator, respectively. It is the one.
作 用 本発明は上記構成により、検出した加速度と発振器の発
信周波数を比較することにより、正常に動作しているか
否かを自己チェックすることができる。Operation With the above-described configuration, the present invention can self-check whether or not it is operating normally by comparing the detected acceleration with the oscillation frequency of the oscillator.
実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第１
図(a)は、本発明に係る加速度センサの一実施例を示す
概略構成図、第１図(b)は、第１図(a)の加速度センサの
要部側面図である。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the acceleration sensor according to the present invention, and FIG. 1B is a side view of a main part of the acceleration sensor of FIG. 1A.
第１図(a)(b)において、１０は、ディスク状の圧電セラ
ミックであり、圧電セラミック１０の表面には、扇形に
４分割された銀電極１１a、１１b、１１c、１１dが形成
されている。In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 10 is a disk-shaped piezoelectric ceramic, and silver electrodes 11a, 11b, 11c, 11d divided into four fan-shaped areas are formed on the surface of the piezoelectric ceramic 10. .
この銀電極１１a〜１１dは、お互いに直交した線のマス
クを用いて銀を焼き付けることにより形成することがで
きる。The silver electrodes 11a to 11d can be formed by baking silver using masks of lines orthogonal to each other.
１２は、圧電セラミック１０の裏面に張り合わされた金
属振動板であり、圧電セラミック１０とこの金属振動板
１２により加速度センサの振動子を構成する。Reference numeral 12 denotes a metal diaphragm attached to the back surface of the piezoelectric ceramic 10, and the piezoelectric ceramic 10 and the metal diaphragm 12 constitute a vibrator of an acceleration sensor.
この振動子は、金属振動板１２の裏面中央が固定され、
また、圧電セラミック１０の相対向する銀電極１１ａ、
１１ｃの中央近傍が、銀電極１１ａ、１１ｃ間の変位を
インピーダンス変換する変換器１３に接続され、変換器
１３は、銀電極１１ａ、１１ｃ間の変位により加速度に
応じた電圧として出力する増幅器／ろ波器１４に接続さ
れている。In this vibrator, the center of the back surface of the metal diaphragm 12 is fixed,
In addition, the silver electrodes 11a of the piezoelectric ceramic 10 facing each other,
The vicinity of the center of 11c is connected to a converter 13 that impedance-converts the displacement between the silver electrodes 11a and 11c, and the converter 13 outputs an amplifier / filter that outputs a voltage according to the acceleration due to the displacement between the silver electrodes 11a and 11c. It is connected to the wave device 14.
また、圧電セラミック１０の他の相対向する銀電極１１
ｂ、１１ｄの中心近傍は、発振器１５（圧電ブザー）に
接続されている。In addition, other silver electrodes 11 facing each other of the piezoelectric ceramic 10
The vicinity of the centers of b and 11d is connected to the oscillator 15 (piezoelectric buzzer).
尚、金属振動板１２の中央を固定する代わりに、第２図
(a)に示すように金属振動板２の端部を固定するように
してもよく、この場合には、銀電極１１ａ、１１ｂ、１
１ｃ、１１ｄの外周部をインピーダンス変換器１３、発
振器１５に接続することが望ましい。Instead of fixing the center of the metal vibrating plate 12, as shown in FIG.
As shown in (a), the end of the metal diaphragm 2 may be fixed. In this case, the silver electrodes 11a, 11b, 1
It is desirable to connect the outer peripheral portions of 1c and 11d to the impedance converter 13 and the oscillator 15.
次に、上記構成に係る実施例の動作を説明する。Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described.
第１図(a)(b)において、振動子が固定されている部分に
加速度が発生すると、圧電セラミック１０と金属振動板
１２により構成される振動子に加速度を応じた撓み、す
なわち変位が生じ、圧電セラミック１０の銀電極１１
ａ、１１ｃ間及び１１ｂ、１１ｄ間に電荷が発生する。In FIGS. 1 (a) and 1 (b), when acceleration is generated in a portion where the vibrator is fixed, the vibrator composed of the piezoelectric ceramic 10 and the metal vibrating plate 12 is bent, that is, displaced, in accordance with the acceleration. , Silver electrode 11 of piezoelectric ceramic 10
Electric charges are generated between a and 11c and between 11b and 11d.
圧電セラミック１０の銀電極１１ａ、１１ｃ間に発生し
た電荷量の変化は、インピーダンス変換器１３、増幅器
／ろ波器１４により加速度に応じた電圧として得られ
る。The change in the amount of electric charge generated between the silver electrodes 11a and 11c of the piezoelectric ceramic 10 is obtained by the impedance converter 13 and the amplifier / filter 14 as a voltage according to the acceleration.
また、銀電極１１ｂ、１１ｄ間の変位は、加速度に応じ
た周波数の電流として発振器１５に印加され、発振器１
５は加速度に応じた周波数で励起し、したがって、銀電
極１１ｂ、１１ｄ間の圧電セラミック１０は、発振器
（圧電ブザー）１５のアクチュエータとして動作する。Further, the displacement between the silver electrodes 11b and 11d is applied to the oscillator 15 as a current having a frequency according to the acceleration, and the oscillator 1
5 is excited at a frequency according to the acceleration, and therefore the piezoelectric ceramic 10 between the silver electrodes 11b and 11d operates as an actuator of the oscillator (piezoelectric buzzer) 15.
上記実施例によれば、増幅器／ろ波器１４が出力する電
圧と発振器１５の発信周波数とを比較することによりこ
の加速度センサが正常に動作しているか否かを自己チェ
ックすることができる。According to the above embodiment, by comparing the voltage output from the amplifier / filter 14 with the oscillation frequency of the oscillator 15, it is possible to self-check whether the acceleration sensor is operating normally.
また、上記実施例では、ディスク状の圧電セラミック１
０上に４分割して銀電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄを形成するために、電極形成用のマスクを４分割する
だけで形成することができ、また、電極形成後の加工も
不用であるので製造が容易である。Further, in the above embodiment, the disk-shaped piezoelectric ceramic 1
0 divided into four and silver electrodes 11a, 11b, 11c, 11
In order to form d, the mask for electrode formation can be formed only by dividing into four parts, and since the processing after the electrode formation is unnecessary, the manufacturing is easy.
更に、扇形の銀電極１１ａ、１１ｃの中心部間、及び１
１ｂ、１１ｄの中心部間を検出するために、中央部が固
定された振動子の場合、撓みが最も多く発生するディス
ク状の圧電セラミック１０の中央部を検出することがで
き、電気機械結合係数を大きく設定することができるた
めに、加速度センサ、発振器１５のアクチュエータとし
ての感度が良いという効果がある。Furthermore, between the central portions of the fan-shaped silver electrodes 11a and 11c, and
In the case of a vibrator whose central portion is fixed in order to detect between the central portions of 1b and 11d, it is possible to detect the central portion of the disk-shaped piezoelectric ceramic 10 in which the most bending occurs, and the electromechanical coupling coefficient can be detected. Can be set to a large value, so that the sensitivity of the acceleration sensor and the oscillator 15 as an actuator is good.
また、相対向する銀電極１１ａ、１１ｃ間、１１ｂ、１
１ｄ間を接続するために、断線などがなく信頼性が良好
であり、また、ディスク状の振動子全般の振動を検出す
ることができ、発振器１５のアクチュエータとして感度
が良いという効果がある。Further, between the silver electrodes 11a and 11c facing each other, 11b and 1
Since the 1d's are connected, there is no disconnection and the like, the reliability is good, the vibration of the whole disk-shaped vibrator can be detected, and the sensitivity of the actuator of the oscillator 15 is good.
発明の効果 以上説明したように、本発明は、圧電セラミックに複数
の電極を分割して形成し、分割された電極をそれぞれ加
速度検出用と発振器のアクチュエータとして用いるよう
にしたので、検出した加速度と発振器の発振周波数を比
較することにより、正常に動作しているか否かを自己チ
ェックすることができる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, a plurality of electrodes are divided and formed on the piezoelectric ceramic, and the divided electrodes are used as the actuator for acceleration detection and the actuator of the oscillator. By comparing the oscillation frequencies of the oscillators, it is possible to self-check whether the oscillators are operating normally.
第１図(ａ)は、本発明に係る加速度センサの一実施例を
示す概略構成図、第１図(ｂ)は、第１図(ａ)の加速度セ
ンサの要部側面図、第２図(ａ)(ｂ)はそれぞれ、従来例
の加速度センサを示す概略構成図である。 １０……圧電セラミック、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１
１ｄ……銀電極、１２……金属振動板、１３……インピ
ーダンス変換器、１４……増幅器／ろ波器、１５……発
振器。FIG. 1 (a) is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an acceleration sensor according to the present invention, FIG. 1 (b) is a side view of a main portion of the acceleration sensor of FIG. 1 (a), and FIG. (a) And (b) is a schematic block diagram which respectively shows the conventional acceleration sensor. 10 ... Piezoelectric ceramics, 11a, 11b, 11c, 1
1d ... silver electrode, 12 ... metal diaphragm, 13 ... impedance converter, 14 ... amplifier / filter, 15 ... oscillator.
Claims (4)
成し、分割された電極をそれぞれ加速度検出用と発振器
のアクチュエータとして用いることを特徴とする加速度
センサ。1. An acceleration sensor characterized in that a plurality of electrodes are divided and formed on a piezoelectric ceramic, and the divided electrodes are used as an acceleration detecting actuator and an oscillator actuator, respectively.
の面の一方に扇形に形成され、この面において相対向す
る電極を加速度検出用として用い、他の相対向する電極
を発振器のアクチュエータとして用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の加速度センサ。2. The electrodes are formed in a fan shape on one of the surfaces of a disk-shaped piezoelectric ceramic, the electrodes facing each other on this surface are used for acceleration detection, and the other electrodes facing each other are used as actuators of an oscillator. The acceleration sensor according to claim 1, wherein:
れ、圧電セラミックの中央部に形成された電極の部分か
ら圧電セラミックの変位を検出することにより、それぞ
れ加速度検出用と発振器のアクチュエータとして用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の加速度センサ。3. The piezoelectric ceramic has a center fixed, and by detecting displacement of the piezoelectric ceramic from an electrode portion formed in the central portion of the piezoelectric ceramic, the piezoelectric ceramic is used as an actuator for acceleration detection and an actuator for an oscillator, respectively. The acceleration sensor according to claim 1 or 2, which is characterized.
する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
の加速度センサ。4. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode is divided into four parts.
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