JPH07120498A - 静電容量式加速度センサの特性調整方法 - Google Patents
静電容量式加速度センサの特性調整方法Info
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- JPH07120498A JPH07120498A JP5266040A JP26604093A JPH07120498A JP H07120498 A JPH07120498 A JP H07120498A JP 5266040 A JP5266040 A JP 5266040A JP 26604093 A JP26604093 A JP 26604093A JP H07120498 A JPH07120498 A JP H07120498A
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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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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—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
- 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
- G01P2015/0825—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 for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—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 for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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Abstract
(57)【要約】
【目的】加速度に対する出力特性の直線性の大きさがば
らついても、このばらつきを所定内に納め、センサの歩
留りを向上させることを目的とする。 【構成】加速度に対する出力特性の直線性の大きさがば
らついても、ばらつきが小さいものは、直線性の補正を
行わず、ばらつきが大きいものは、直線性の補正を行う
ようにした。 【効果】最終的な直線性のばらつきを所定内に納めるこ
とができ、加速度センサの歩留りを向上させる効果があ
る。
らついても、このばらつきを所定内に納め、センサの歩
留りを向上させることを目的とする。 【構成】加速度に対する出力特性の直線性の大きさがば
らついても、ばらつきが小さいものは、直線性の補正を
行わず、ばらつきが大きいものは、直線性の補正を行う
ようにした。 【効果】最終的な直線性のばらつきを所定内に納めるこ
とができ、加速度センサの歩留りを向上させる効果があ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝突を検出
し、エアバッグを開いて搭乗者の身体を保護するエアバ
ッグシステムに係り、特に、自動車の衝突を検出する静
電容量式加速度センサに好適な特性調整方法に関する。
し、エアバッグを開いて搭乗者の身体を保護するエアバ
ッグシステムに係り、特に、自動車の衝突を検出する静
電容量式加速度センサに好適な特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エアバッグシステムのキーセ
ンサである種々の加速度センサが知られている。
ンサである種々の加速度センサが知られている。
【０００３】例えば、センサの構造や特性に関しては、
特開平1−152369 号公報等がある。このセンサは、加速
度に対する出力特性の関係において、あるレベルの直線
性を有する。また、出力段に非線形補償回路（直線性補
償回路）を有する。
特開平1−152369 号公報等がある。このセンサは、加速
度に対する出力特性の関係において、あるレベルの直線
性を有する。また、出力段に非線形補償回路（直線性補
償回路）を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のエアバッグシス
テムのキーセンサである加速度センサは、一般的に、加
速度に対する出力特性の直線性の関係を改善するため
に、直線性補償回路を有する。また、加速度センサは製
造上において、特に検出部構造にばらつきを有し、加速
度に対する出力特性の直線性の大きさもばらつく（直線
性の大きいものもあれば、小さいものもある）。しか
し、直線性補償回路にて一律に直線性を改善するため、
元々直線性の小さいものは、逆に悪くなり（大きくな
り）、センサの歩留りを悪くすると言う課題があった。
テムのキーセンサである加速度センサは、一般的に、加
速度に対する出力特性の直線性の関係を改善するため
に、直線性補償回路を有する。また、加速度センサは製
造上において、特に検出部構造にばらつきを有し、加速
度に対する出力特性の直線性の大きさもばらつく（直線
性の大きいものもあれば、小さいものもある）。しか
し、直線性補償回路にて一律に直線性を改善するため、
元々直線性の小さいものは、逆に悪くなり（大きくな
り）、センサの歩留りを悪くすると言う課題があった。
【０００５】本発明の目的は、加速度に対する出力特性
の直線性の大きさがばらついても、このばらつきを所定
内に納め、センサの歩留りを向上することにある。
の直線性の大きさがばらついても、このばらつきを所定
内に納め、センサの歩留りを向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の関係
で、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性と、第
一の直線性の所定値とを比較し、前記所定の加速度に対
する出力電圧特性の直線性が、第一の直線性の所定値以
下の時は、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性
の補正を行わず、前記所定の加速度に対する出力電圧特
性の直線性が、第一の直線性の所定値を越えたときは、
所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行
うようにしたものである。
に、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の関係
で、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性と、第
一の直線性の所定値とを比較し、前記所定の加速度に対
する出力電圧特性の直線性が、第一の直線性の所定値以
下の時は、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性
の補正を行わず、前記所定の加速度に対する出力電圧特
性の直線性が、第一の直線性の所定値を越えたときは、
所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行
うようにしたものである。
【０００７】また、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性の関係で、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性と、第二の直線性の所定値とを比較し、前記所
定の加速度に対する静電容量特性の直線性が、第二の直
線性の所定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電
圧特性の直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対
する静電容量特性の直線性が、第二の直線性の所定値を
越えたときは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直
線性の補正を行うようにしたものである。
の直線性の関係で、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性と、第二の直線性の所定値とを比較し、前記所
定の加速度に対する静電容量特性の直線性が、第二の直
線性の所定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電
圧特性の直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対
する静電容量特性の直線性が、第二の直線性の所定値を
越えたときは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直
線性の補正を行うようにしたものである。
【０００８】
【作用】所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の
関係で、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性
と、第一の直線性の所定値とを比較し、前記所定の加速
度に対する出力電圧特性の直線性が、第一の直線性の所
定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電圧特性の
直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対する出力
電圧特性の直線性が、第一の直線性の所定値を越えたと
きは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補
正を行うようにした。
関係で、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性
と、第一の直線性の所定値とを比較し、前記所定の加速
度に対する出力電圧特性の直線性が、第一の直線性の所
定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電圧特性の
直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対する出力
電圧特性の直線性が、第一の直線性の所定値を越えたと
きは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補
正を行うようにした。
【０００９】また、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性の関係で、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性と、第二の直線性の所定値とを比較し、前記所
定の加速度に対する静電容量特性の直線性が、第二の直
線性の所定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電
圧特性の直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対
する静電容量特性の直線性が、第二の直線性の所定値を
越えたときは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直
線性の補正を行うようにしたそれによって、たとえ加速
度センサの、特に検出部の構造が製造上ばらついて、加
速度に対する出力特性の直線性の大きさがばらついて
も、ばらつきが小さいものは、直線性の補正を行わず、
ばらつきが大きいものは、直線性の補正を行うようにし
て、最終的な直線性のばらつきを所定内に納めることが
でき、加速度センサの歩留りを向上することが可能であ
る。
の直線性の関係で、所定の加速度に対する静電容量特性
の直線性と、第二の直線性の所定値とを比較し、前記所
定の加速度に対する静電容量特性の直線性が、第二の直
線性の所定値以下の時は、所定の加速度に対する出力電
圧特性の直線性の補正を行わず、前記所定の加速度に対
する静電容量特性の直線性が、第二の直線性の所定値を
越えたときは、所定の加速度に対する出力電圧特性の直
線性の補正を行うようにしたそれによって、たとえ加速
度センサの、特に検出部の構造が製造上ばらついて、加
速度に対する出力特性の直線性の大きさがばらついて
も、ばらつきが小さいものは、直線性の補正を行わず、
ばらつきが大きいものは、直線性の補正を行うようにし
て、最終的な直線性のばらつきを所定内に納めることが
でき、加速度センサの歩留りを向上することが可能であ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明に係る加速度センサを含む全体
構成図である。
明する。図１は、本発明に係る加速度センサを含む全体
構成図である。
【００１１】半導体容量式加速度センサ１は加速度検出
部２，容量検出部３，増幅部４，制御部５より構成され
る。
部２，容量検出部３，増幅部４，制御部５より構成され
る。
【００１２】加速度検出部２は、ガラス，シリコン，ガ
ラスの三層サンドイッチ構造よりなる。中央のシリコン
層６には重錘の機能を有する可動電極７と、これを支持
するシリコンカンチレバー８が、シリコンを両面からエ
ッチングして一体形成される。このシリコンカンチレバ
ー８は単数、または、複数で構成される。
ラスの三層サンドイッチ構造よりなる。中央のシリコン
層６には重錘の機能を有する可動電極７と、これを支持
するシリコンカンチレバー８が、シリコンを両面からエ
ッチングして一体形成される。このシリコンカンチレバ
ー８は単数、または、複数で構成される。
【００１３】一方、両側のガラス層９，１０には、可動
電極７に対向して上下に一対の固定電極１１，１２を配
置している。固定電極１１，１２は、アルミニウム等の
金属材よりなり、それぞれ、ガラス層９，１０に蒸着そ
の他適宜の方法により形成される。
電極７に対向して上下に一対の固定電極１１，１２を配
置している。固定電極１１，１２は、アルミニウム等の
金属材よりなり、それぞれ、ガラス層９，１０に蒸着そ
の他適宜の方法により形成される。
【００１４】そして、このような加速度検出部２を構成
する場合には、ガラス層９，１０に設けた固定電極１
１，１２と可動電極７とを位置合わせして、ガラス層
９，１０にシリコン層６を介して平行配置し、ガラス層
９，１０の各々とシリコン層６を陽極接合する。このよ
うにして、可動電極７を介在させた状態で、固定電極１
１，１２が対向配置されるが、可動電極７と各固定電極
１１，１２間には初期ギャップｄｏが確保される。
する場合には、ガラス層９，１０に設けた固定電極１
１，１２と可動電極７とを位置合わせして、ガラス層
９，１０にシリコン層６を介して平行配置し、ガラス層
９，１０の各々とシリコン層６を陽極接合する。このよ
うにして、可動電極７を介在させた状態で、固定電極１
１，１２が対向配置されるが、可動電極７と各固定電極
１１，１２間には初期ギャップｄｏが確保される。
【００１５】この可動電極７、及び固定電極１１，１２
は、容量検出部３と電気的に接続されている。図示しな
い車両に加わる加速度の大きさと方向に応じて、図示の
例では上下方向に加速度が加わると、可動電極７は慣性
力によって加速度と逆方向に移動する。例えば、可動電
極７が下側に移動したとすると、可動電極７と固定電極
１１間の静電容量Ｃ１は小さくなり、反対の可動電極７
と固定電極１２間の静電容量Ｃ２は大きくなる。
は、容量検出部３と電気的に接続されている。図示しな
い車両に加わる加速度の大きさと方向に応じて、図示の
例では上下方向に加速度が加わると、可動電極７は慣性
力によって加速度と逆方向に移動する。例えば、可動電
極７が下側に移動したとすると、可動電極７と固定電極
１１間の静電容量Ｃ１は小さくなり、反対の可動電極７
と固定電極１２間の静電容量Ｃ２は大きくなる。
【００１６】図２は可動電極７の変位に対する静電容量
Ｃ１，Ｃ２及びＣ１とＣ２の差分ΔＣの関係を示す特性
図である。横軸に可動電極７の変位Ｘを示し、初期ギャ
ップｄｏを保持する中立点を零とし、正方向の変位は可
動電極７が固定電極１１側に移動した状態を、負方向の
変位は可動電極７が固定電極１２側に移動した状態を表
す。
Ｃ１，Ｃ２及びＣ１とＣ２の差分ΔＣの関係を示す特性
図である。横軸に可動電極７の変位Ｘを示し、初期ギャ
ップｄｏを保持する中立点を零とし、正方向の変位は可
動電極７が固定電極１１側に移動した状態を、負方向の
変位は可動電極７が固定電極１２側に移動した状態を表
す。
【００１７】この図２からも明らかなように可動電極７
が固定電極１１側に移動する程、静電容量Ｃ１が大きく
なり、逆に固定電極１２側に移動する程、静電容量Ｃ２
が大きくなる。また、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分ΔＣも
これに対して、中立点を零とし、それぞれ正方向，負方
向に大きくなる。つまり、Ｃ１，Ｃ２，ΔＣのいずれか
一つを検出することにより可動電極７の変位、言い替え
れば、加速度を知ることができる。但し、このＣ１，Ｃ
２，ΔＣのいずれも非線形特性（非直線性）を有する。
が固定電極１１側に移動する程、静電容量Ｃ１が大きく
なり、逆に固定電極１２側に移動する程、静電容量Ｃ２
が大きくなる。また、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分ΔＣも
これに対して、中立点を零とし、それぞれ正方向，負方
向に大きくなる。つまり、Ｃ１，Ｃ２，ΔＣのいずれか
一つを検出することにより可動電極７の変位、言い替え
れば、加速度を知ることができる。但し、このＣ１，Ｃ
２，ΔＣのいずれも非線形特性（非直線性）を有する。
【００１８】加速度検出部２の構造、特に可動電極７と
各固定電極１１，１２間の初期ギャップｄｏ、可動電極
７の質量，可動電極７の面積のばらつきにより、この非
線形特性の大きさ（直線性の大きさ）は、ばらつく。こ
の初期ギャップｄｏ，可動電極７の質量，可動電極７の
面積は製造上ばらつきを有する。
各固定電極１１，１２間の初期ギャップｄｏ、可動電極
７の質量，可動電極７の面積のばらつきにより、この非
線形特性の大きさ（直線性の大きさ）は、ばらつく。こ
の初期ギャップｄｏ，可動電極７の質量，可動電極７の
面積は製造上ばらつきを有する。
【００１９】次に、容量検出部３の動作について図３，
図４に基づき説明する。図３は容量検出部３の詳細回
路、図４は容量検出部３の動作を示すタイムチャートで
ある。図４中、（イ）〜（ホ）はそれぞれの動作を示す
動作波形である。これらの波形は制御部５で制御され
る。
図４に基づき説明する。図３は容量検出部３の詳細回
路、図４は容量検出部３の動作を示すタイムチャートで
ある。図４中、（イ）〜（ホ）はそれぞれの動作を示す
動作波形である。これらの波形は制御部５で制御され
る。
【００２０】スイッチ１５は通常オン状態（φＲ）にあ
り、容量Ｃｆであるコンデンサ１６を放電させ、演算増
幅器１７の出力ＶｃをＶＲ１にする。固定電極１１に印
加する第一の矩形波Ｖ１の立ち上がり、固定電極１２に
印加する第二の矩形波Ｖ２の立ち下がりにほぼ同期して
スイッチ１５がオフ状態になる。すると、Ｃ１は充電さ
れＣ２は放電される。この時、Ｃ１からＣｆに移動する
電荷Ｑ１（充放電時に流れる電流により電荷が移動する
ように見える）、及びＣ２からＣｆに移動する電荷Ｑ２
は次式のようになる。
り、容量Ｃｆであるコンデンサ１６を放電させ、演算増
幅器１７の出力ＶｃをＶＲ１にする。固定電極１１に印
加する第一の矩形波Ｖ１の立ち上がり、固定電極１２に
印加する第二の矩形波Ｖ２の立ち下がりにほぼ同期して
スイッチ１５がオフ状態になる。すると、Ｃ１は充電さ
れＣ２は放電される。この時、Ｃ１からＣｆに移動する
電荷Ｑ１（充放電時に流れる電流により電荷が移動する
ように見える）、及びＣ２からＣｆに移動する電荷Ｑ２
は次式のようになる。
【００２１】
【数１】 Ｑ１＝Ｃ１＊ＶＲ１ …（数１）
【００２２】
【数２】 Ｑ２＝−Ｃ２＊ＶＲ１ …（数２） ここで、ＶＲ１は第一の矩形波Ｖ１，第二の矩形波Ｖ２
の振幅値である。また、容量Ｃｆに蓄えられる電荷Ｑｆ
は、Ｑ１，Ｑ２の和になるから次式となる。
の振幅値である。また、容量Ｃｆに蓄えられる電荷Ｑｆ
は、Ｑ１，Ｑ２の和になるから次式となる。
【００２３】
【数３】 Ｑｆ＝Ｑ１＋Ｑ２ …（数３） さらに、容量Ｃｆの両端の電圧Ｖｆ、演算増幅器１７の
出力Ｖｃは次式となる。
出力Ｖｃは次式となる。
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】この電圧Ｖｃを、サンプルホールド回路１
８のスイッチ１９を一定時間オン（φＳ）にし、コンデ
ンサ２０に充電し、演算増幅器１７の出力Ｖｃをサンプ
リングすることにより、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分ΔＣ
を電圧Ｖｓとして検出する。このことにより、加速度検
出部２に作用する加速度を電気的に検出することができ
る。さらに、電圧Ｖｓを増幅部４に入力し所定の電圧値
Ｖｏに調整する。
８のスイッチ１９を一定時間オン（φＳ）にし、コンデ
ンサ２０に充電し、演算増幅器１７の出力Ｖｃをサンプ
リングすることにより、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分ΔＣ
を電圧Ｖｓとして検出する。このことにより、加速度検
出部２に作用する加速度を電気的に検出することができ
る。さらに、電圧Ｖｓを増幅部４に入力し所定の電圧値
Ｖｏに調整する。
【００２７】この時、スイッチ１３をオンすれば直線性
補償回路１４が働き、所定の電圧値Ｖｏの直線性を改善
できる。また、スイッチ１３をオフすれば直線性補償回
路１４が切り離され、直線性の改善を行わない。ここ
で、スイッチ１３はセンサの外部へ取り出された端子Ｔ
１を制御することでオン，オフする。本実施例の場合、
端子Ｔ１がオープン状態（何も接続しない状態）で、ス
イッチ１３はオン、端子Ｔ１をグランド（アース）レベ
ルへ接続すれば、スイッチ１３はオフする。
補償回路１４が働き、所定の電圧値Ｖｏの直線性を改善
できる。また、スイッチ１３をオフすれば直線性補償回
路１４が切り離され、直線性の改善を行わない。ここ
で、スイッチ１３はセンサの外部へ取り出された端子Ｔ
１を制御することでオン，オフする。本実施例の場合、
端子Ｔ１がオープン状態（何も接続しない状態）で、ス
イッチ１３はオン、端子Ｔ１をグランド（アース）レベ
ルへ接続すれば、スイッチ１３はオフする。
【００２８】なお、このような構成にすることにより、
加速度検出部２は、高加速度（例えば、±５０Ｇ：１Ｇ
＝９.８ｍ／ｓ２)を、高周波（例えば、２ｋＨｚ）まで
検出できる。また、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分を検出す
ることから、加速度に比例し、温度特性に優れた出力電
圧Ｖｏを得ることができる。
加速度検出部２は、高加速度（例えば、±５０Ｇ：１Ｇ
＝９.８ｍ／ｓ２)を、高周波（例えば、２ｋＨｚ）まで
検出できる。また、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分を検出す
ることから、加速度に比例し、温度特性に優れた出力電
圧Ｖｏを得ることができる。
【００２９】つまり、自動車の衝突によって生じる急激
な衝突加速度を検出することで自動車の衝突を検出でき
る。
な衝突加速度を検出することで自動車の衝突を検出でき
る。
【００３０】次に、半導体容量式加速度センサ１の自己
診断動作について図１，図５，図６を基に説明する。図
５は自己診断電圧Ｖｄを加速度検出部２へ印加した状態
を示す。図６は加速度Ｇと自己診断電圧Ｖｄの関係を示
す特性図である。
診断動作について図１，図５，図６を基に説明する。図
５は自己診断電圧Ｖｄを加速度検出部２へ印加した状態
を示す。図６は加速度Ｇと自己診断電圧Ｖｄの関係を示
す特性図である。
【００３１】加速度検出部２の可動電極７と固定電極１
２間へある自己診断電圧Ｖｄ１を印加すると、静電気力
により可動電極７は移動する。これは、加速度検出部２
へ加速度Ｇ１が加わった状態に等しくなる。また、自己
診断電圧Ｖｄ１を可動電極７と固定電極１１間へ印加す
れば、前述の加速度Ｇ１をプラスの加速度とすれば、マ
イナスの加速度−Ｇ１が加わった状態に等しくなること
は言うまでもない。
２間へある自己診断電圧Ｖｄ１を印加すると、静電気力
により可動電極７は移動する。これは、加速度検出部２
へ加速度Ｇ１が加わった状態に等しくなる。また、自己
診断電圧Ｖｄ１を可動電極７と固定電極１１間へ印加す
れば、前述の加速度Ｇ１をプラスの加速度とすれば、マ
イナスの加速度−Ｇ１が加わった状態に等しくなること
は言うまでもない。
【００３２】つまり、可動電極７と固定電極１２間と可
動電極７と固定電極１１間へ交互に自己診断電圧Ｖｄを
印加し、半導体容量式加速度センサ１の出力電圧Ｖｏを
モニターすることにより正負の加速度に対し自己診断を
することが可能となる。
動電極７と固定電極１１間へ交互に自己診断電圧Ｖｄを
印加し、半導体容量式加速度センサ１の出力電圧Ｖｏを
モニターすることにより正負の加速度に対し自己診断を
することが可能となる。
【００３３】一方、半導体容量式加速度センサ１の、通
常の加速度検出を検出するモードと自己診断モードの切
り替えは、図１に示すように、制御信号Ｓ１で与えられ
る。例えば、制御信号Ｓ１がローレベルの時は、スイッ
チＳＷ１をオンし、可動電極７と固定電極１１，１２間
へ交互に自己診断電圧Ｖｄを印加（自己診断電圧Ｖｄ
は、可動電極７が十分応答する低周波の矩形波信号の振
幅値）し、自己診断モードにする。制御信号Ｓ１がハイ
レベルの時は、スイッチＳＷ１をオフし、比較的高周波
の矩形波信号を固定電極１１，１２に印加し、通常の加
速度検出を検出するモードにする。
常の加速度検出を検出するモードと自己診断モードの切
り替えは、図１に示すように、制御信号Ｓ１で与えられ
る。例えば、制御信号Ｓ１がローレベルの時は、スイッ
チＳＷ１をオンし、可動電極７と固定電極１１，１２間
へ交互に自己診断電圧Ｖｄを印加（自己診断電圧Ｖｄ
は、可動電極７が十分応答する低周波の矩形波信号の振
幅値）し、自己診断モードにする。制御信号Ｓ１がハイ
レベルの時は、スイッチＳＷ１をオフし、比較的高周波
の矩形波信号を固定電極１１，１２に印加し、通常の加
速度検出を検出するモードにする。
【００３４】これらの動作から、加速度検出部２に直接
加速度を加えなくても、静電気力により強制的に可動電
極に変位を与え、等価的な加速度印加状態を得ることが
できる。よって、等価的な加速度とセンサの出力特性の
関係がもとまる。
加速度を加えなくても、静電気力により強制的に可動電
極に変位を与え、等価的な加速度印加状態を得ることが
できる。よって、等価的な加速度とセンサの出力特性の
関係がもとまる。
【００３５】さらに、半導体容量式加速度センサ１は、
電源供給用の電源Ｖｃｃ，出力電圧Ｖｏ，回路のグラン
ドＧＮＤ，制御信号Ｓ１用のそれぞれの端子を備える。
電源供給用の電源Ｖｃｃ，出力電圧Ｖｏ，回路のグラン
ドＧＮＤ，制御信号Ｓ１用のそれぞれの端子を備える。
【００３６】次に、図１により、本発明のコントロール
部２９について説明する。
部２９について説明する。
【００３７】コントロール部２９はコンピュータ（以下
ＣＰＵと略す）２１，プログラムが記憶されているＲＯ
Ｍ（Read Only Memoly）２２，データ等を記憶するＲＡ
Ｍ（Randam Access Memoly）２３，デジタル入出力回路
２４，Ａ／Ｄ変換回路２５とアドレス・データバスライ
ン２６その他適宜な回路（図示せず）よりなる。
ＣＰＵと略す）２１，プログラムが記憶されているＲＯ
Ｍ（Read Only Memoly）２２，データ等を記憶するＲＡ
Ｍ（Randam Access Memoly）２３，デジタル入出力回路
２４，Ａ／Ｄ変換回路２５とアドレス・データバスライ
ン２６その他適宜な回路（図示せず）よりなる。
【００３８】ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３，デ
ジタル入出力回路２４，Ａ／Ｄ変換回路２５，アドレス
・データバスライン２６は、一般的に、シングルチップ
マイクロコンピュータＭＣＵ（Microcomputer Unit）に
集積される。また、これらの代わりに、パーソナルコン
ピュータを用いてもかまわない。
ジタル入出力回路２４，Ａ／Ｄ変換回路２５，アドレス
・データバスライン２６は、一般的に、シングルチップ
マイクロコンピュータＭＣＵ（Microcomputer Unit）に
集積される。また、これらの代わりに、パーソナルコン
ピュータを用いてもかまわない。
【００３９】遠心機や加心機など（図示せず）より発生
する加速度信号３０と出力電圧ＶｏはＡ／Ｄ変換回路２
５に入力される。半導体容量式加速度センサ１は遠心機
や加心機などに装着し、加速度に対応した出力電圧Ｖｏ
を発生する。そして、コントロール部２９により直線性
等の演算を行う。
する加速度信号３０と出力電圧ＶｏはＡ／Ｄ変換回路２
５に入力される。半導体容量式加速度センサ１は遠心機
や加心機などに装着し、加速度に対応した出力電圧Ｖｏ
を発生する。そして、コントロール部２９により直線性
等の演算を行う。
【００４０】次に、本発明の一実施例である演算処理等
のフローチャートについて説明する。加速度Ｇと半導体
容量式加速度センサ１の出力電圧Ｖｏを入力しＲＡＭへ
格納する３１。加速度と出力電圧の関係から直線性を演
算し、直線性の最大値Ｅｒを算出する３２。直線性の最
大値Ｅｒと所定値を比較する３３。直線性の最大値Ｅｒ
が所定値より大きければ、端子Ｔ１をグランドへ接続し
直線性の補正を行う３４。
のフローチャートについて説明する。加速度Ｇと半導体
容量式加速度センサ１の出力電圧Ｖｏを入力しＲＡＭへ
格納する３１。加速度と出力電圧の関係から直線性を演
算し、直線性の最大値Ｅｒを算出する３２。直線性の最
大値Ｅｒと所定値を比較する３３。直線性の最大値Ｅｒ
が所定値より大きければ、端子Ｔ１をグランドへ接続し
直線性の補正を行う３４。
【００４１】さらに、静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分ΔＣに
対応した電圧Ｖｓと加速度の関係を利用しても同様な結
果が得られる。
対応した電圧Ｖｓと加速度の関係を利用しても同様な結
果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、たとえ加速度センサ
の、特に検出部の構造が製造上ばらついて、加速度に対
する出力特性の直線性の大きさがばらついても、ばらつ
きが小さいものは、直線性の補正を行わず、ばらつきが
大きいものは、直線性の補正を行うようにして、最終的
な直線性のばらつきを所定内に納めることができ、加速
度センサの歩留りを向上できる効果が可能である。
の、特に検出部の構造が製造上ばらついて、加速度に対
する出力特性の直線性の大きさがばらついても、ばらつ
きが小さいものは、直線性の補正を行わず、ばらつきが
大きいものは、直線性の補正を行うようにして、最終的
な直線性のばらつきを所定内に納めることができ、加速
度センサの歩留りを向上できる効果が可能である。
【図１】本発明の加速度センサを含む全体構成図であ
る。
る。
【図２】可動電極７の変位に対する静電容量Ｃ１，Ｃ２
及びＣ１とＣ２の差分ΔＣの関係を示す特性図である。
及びＣ１とＣ２の差分ΔＣの関係を示す特性図である。
【図３】容量検出部３の詳細回路である。
【図４】容量検出部３の動作を示すタイムチャートであ
る。
る。
【図５】自己診断電圧Ｖｄを加速度検出部２へ印加した
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図６】加速度Ｇと自己診断電圧Ｖｄの関係を示す特性
図である。
図である。
１…半導体容量式加速度センサ、２…加速度検出部、３
…容量検出部、４…増幅部、５…制御部、７…可動電
極、８…シリコンカンチレバー、１１，１２…固定電
極、１３…スイッチ、１４…直線性補償回路、２１…Ｃ
ＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…デジタル入
出力回路、２５…Ａ／Ｄ変換回路、２９…コントロール
部、Ｔ１…端子、Ｖｃｃ…電源、Ｖｏ…出力電圧、Ｖｄ
…自己診断電圧、Ｓ１…制御信号、３１，３２，３３，
３４…フローチャート。
…容量検出部、４…増幅部、５…制御部、７…可動電
極、８…シリコンカンチレバー、１１，１２…固定電
極、１３…スイッチ、１４…直線性補償回路、２１…Ｃ
ＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…デジタル入
出力回路、２５…Ａ／Ｄ変換回路、２９…コントロール
部、Ｔ１…端子、Ｖｃｃ…電源、Ｖｏ…出力電圧、Ｖｄ
…自己診断電圧、Ｓ１…制御信号、３１，３２，３３，
３４…フローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲沢 照美 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 松倉 哲夫 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 浅野 保弘 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
Claims (4)
- 【請求項１】加速度に応答して位置が変位する可動電
極、及びこの可動電極に対向して配置される一個以上の
固定電極を有し、前記位置の変位を静電容量の変化とし
てとらえ、この静電容量の変化から加速度を検出する静
電容量式加速度センサの特性調整方法において、所定の
加速度に対する出力電圧特性の直線性の関係で、所定の
加速度に対する出力電圧特性の直線性と、第一の直線性
の所定値とを比較し、前記所定の加速度に対する出力電
圧特性の直線性が、第一の直線性の所定値以下の時は、
所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行
わず、前記所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性
が、第一の直線性の所定値を越えたときは、所定の加速
度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行うようにし
たことを特徴とする静電容量式加速度センサの特性調整
方法。 - 【請求項２】加速度に応答して位置が変位する可動電
極、及びこの可動電極に対向して配置される一個以上の
固定電極を有し、前記位置の変位を静電容量の変化とし
てとらえ、この静電容量の変化から加速度を検出する静
電容量式加速度センサの特性調整方法において、所定の
加速度に対する静電容量特性の直線性の関係で、所定の
加速度に対する静電容量特性の直線性と、第二の直線性
の所定値とを比較し、前記所定の加速度に対する静電容
量特性の直線性が、第二の直線性の所定値以下の時は、
所定の加速度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行
わず、前記所定の加速度に対する静電容量特性の直線性
が、第二の直線性の所定値を越えたときは、所定の加速
度に対する出力電圧特性の直線性の補正を行うようにし
たことを特徴とする静電容量式加速度センサの特性調整
方法。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の所定の加速度の
内、加速度とは単位時間に速度の増加、または、減少す
る割合であることを特徴とする静電容量式加速度センサ
の特性調整方法。 - 【請求項４】請求項１又は２に記載の所定の加速度の
内、加速度とは強制的に可動電極に変位を与え、等価的
な加速度であることを特徴とする静電容量式加速度セン
サの特性調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266040A JPH07120498A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 静電容量式加速度センサの特性調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266040A JPH07120498A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 静電容量式加速度センサの特性調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120498A true JPH07120498A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17425562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5266040A Pending JPH07120498A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 静電容量式加速度センサの特性調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120498A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014163076A1 (ja) | 2013-04-02 | 2014-10-09 | 富士電機株式会社 | 静電容量型センサ、及び非線形出力の補正方法 |
| US11079403B2 (en) | 2018-04-20 | 2021-08-03 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor module, clinometer, and structure monitoring device |
| JP2023508922A (ja) * | 2019-12-20 | 2023-03-06 | サフラン エレクトロニクス アンド ディフェンス | 条件付き静電容量検出を伴う振り子式加速度計センサ |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5266040A patent/JPH07120498A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014163076A1 (ja) | 2013-04-02 | 2014-10-09 | 富士電機株式会社 | 静電容量型センサ、及び非線形出力の補正方法 |
| US11079403B2 (en) | 2018-04-20 | 2021-08-03 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor module, clinometer, and structure monitoring device |
| US11733262B2 (en) | 2018-04-20 | 2023-08-22 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor module, clinometer, and structure monitoring device |
| JP2023508922A (ja) * | 2019-12-20 | 2023-03-06 | サフラン エレクトロニクス アンド ディフェンス | 条件付き静電容量検出を伴う振り子式加速度計センサ |
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