JPH0766009B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH0766009B2 JPH0766009B2 JP62006628A JP662887A JPH0766009B2 JP H0766009 B2 JPH0766009 B2 JP H0766009B2 JP 62006628 A JP62006628 A JP 62006628A JP 662887 A JP662887 A JP 662887A JP H0766009 B2 JPH0766009 B2 JP H0766009B2
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
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- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
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- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車の自動サスペンションコントロールシ
ステム、衝突、加減速フィーリング量等、加速度の検出
に用いる加速度センサに関する。
ステム、衝突、加減速フィーリング量等、加速度の検出
に用いる加速度センサに関する。
従来の技術 従来、この種の加速度センサはトランスデューサとし
て、圧電ディスク中心固定型の圧電セラミックを用いて
いる。この圧電セラミックの周波数特性は加速度センサ
として使用する0.5Hz〜200Hzではそのインピーダンスが
非常に大きいので、入力インピーダンスの大きい電界効
果トランジスタ（FET）を用いてインピーダンス変換し
ている。以下、上記従来例について図面を参照しながら
説明する。
て、圧電ディスク中心固定型の圧電セラミックを用いて
いる。この圧電セラミックの周波数特性は加速度センサ
として使用する0.5Hz〜200Hzではそのインピーダンスが
非常に大きいので、入力インピーダンスの大きい電界効
果トランジスタ（FET）を用いてインピーダンス変換し
ている。以下、上記従来例について図面を参照しながら
説明する。
第４図において、31は圧電ディスク中心固定型の圧電セ
ラミックよりなるトランスデューサ、32はインピーダン
ス変換のためのFET、33はFET32のラッチアップによる破
壊を防止するための入力抵抗（Ri）である。センサ側か
ら回路本体側へはFET32のドレインのみ送出し、回路本
体側は負荷抵抗（RL）34を接続しこのRL34に電源
（VCC）35を接続し、FET32のドレインからコンデンサ
（ｃ）36で直流分をカットし、出力を取出すようになっ
ている。
ラミックよりなるトランスデューサ、32はインピーダン
ス変換のためのFET、33はFET32のラッチアップによる破
壊を防止するための入力抵抗（Ri）である。センサ側か
ら回路本体側へはFET32のドレインのみ送出し、回路本
体側は負荷抵抗（RL）34を接続しこのRL34に電源
（VCC）35を接続し、FET32のドレインからコンデンサ
（ｃ）36で直流分をカットし、出力を取出すようになっ
ている。
そして、加速度がセンサに加わると、トランスデューサ
31の圧電セラミックが撓み、電荷量が変化する。この電
荷量の変化、すなわち電圧の変化をFET32のゲートに印
加し、FET32でインピーダンス変換し、電圧変化として
取り出すことができる。このとき、Ri33はトランスデュ
ーサ31の圧電セラミックとの間でハイパスフィルタとし
て作用するため、低域まで信号をFET32に充分伝えよう
とすると、その値を大きくする必要がある。ここで、ロ
ーカット周波数fLは次式で表わされる。
31の圧電セラミックが撓み、電荷量が変化する。この電
荷量の変化、すなわち電圧の変化をFET32のゲートに印
加し、FET32でインピーダンス変換し、電圧変化として
取り出すことができる。このとき、Ri33はトランスデュ
ーサ31の圧電セラミックとの間でハイパスフィルタとし
て作用するため、低域まで信号をFET32に充分伝えよう
とすると、その値を大きくする必要がある。ここで、ロ
ーカット周波数fLは次式で表わされる。
そしてRi33の値は通常、Co≒7000PFであるから、fL＝0.
5Hzにする場合にはRi＝50MΩと非常に高抵抗のものを必
要とする。
5Hzにする場合にはRi＝50MΩと非常に高抵抗のものを必
要とする。
第５図に示すものは、バイアス抵抗（Rs）37を用いたも
のであり、その他の構成は第４図と同様である。
のであり、その他の構成は第４図と同様である。
第６図に示すものは、Rs37を用いると共にFET32の入力
抵抗を大きくするため、Ri33をFET32のゲートとソース
の間に接続したものであり、その他の構成は第４図と同
様である。
抵抗を大きくするため、Ri33をFET32のゲートとソース
の間に接続したものであり、その他の構成は第４図と同
様である。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来例のうち、第４図に示す構成では、FE
T32のソースが直接アースされているため、FET32そのも
のの温度特性がそのまま出力に表われる。
T32のソースが直接アースされているため、FET32そのも
のの温度特性がそのまま出力に表われる。
一方、第５図に示す構成では、Rs37の働きによりある程
度、温度変化に対し強いものになる。しかし、Rs37を挿
入すると、それによってFET32による増幅度が低下し、
大きな出力を得ることができなくなる。
度、温度変化に対し強いものになる。しかし、Rs37を挿
入すると、それによってFET32による増幅度が低下し、
大きな出力を得ることができなくなる。
また、第６図に示す構成においても、第５図に示す構成
と同様に温度変化に対し強くなるが、FET32による増幅
度が低下し、大きな出力を得ることができなくなる。
と同様に温度変化に対し強くなるが、FET32による増幅
度が低下し、大きな出力を得ることができなくなる。
本発明は、このような従来例の問題を解決するもので、
温度変化に強く、任意の出力レベルにすることができる
ようにした加速度センサを提供しようとするものであ
る。
温度変化に強く、任意の出力レベルにすることができる
ようにした加速度センサを提供しようとするものであ
る。
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
を用いたトランスデューサと、このトランスデューサの
出力が印加され、入力段に電解効果トランジスタを用い
たインピーダンス変換用の第１のオペアンプと、この第
１のオペアンプの出力が印加され、コンデンサと抵抗と
からなる低域カット回路と、上記第１のオペアンプの入
力端に接続され上記低域カット回路の低域カット周波数
を決定する抵抗と、上記低域カット回路の出力が印加さ
れ、低域通過、増幅機能を有し、入力段に電解効果トラ
ンジスタを用いた第２のオペアンプとを備えたものであ
る。
を用いたトランスデューサと、このトランスデューサの
出力が印加され、入力段に電解効果トランジスタを用い
たインピーダンス変換用の第１のオペアンプと、この第
１のオペアンプの出力が印加され、コンデンサと抵抗と
からなる低域カット回路と、上記第１のオペアンプの入
力端に接続され上記低域カット回路の低域カット周波数
を決定する抵抗と、上記低域カット回路の出力が印加さ
れ、低域通過、増幅機能を有し、入力段に電解効果トラ
ンジスタを用いた第２のオペアンプとを備えたものであ
る。
作用 本発明は、上記のような構成により次のような作用を有
する。すなわち、入力段に電界効果トランジスタを用い
たオペアンプによりインピーダンス変換、ろ波、増幅を
行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大きく
し、出力レベルを大きくすることができる。
する。すなわち、入力段に電界効果トランジスタを用い
たオペアンプによりインピーダンス変換、ろ波、増幅を
行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大きく
し、出力レベルを大きくすることができる。
実 施 例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
まず、本発明の第１実施例について説明する。第１図は
本発明の第１実施例を示す回路図である。
本発明の第１実施例を示す回路図である。
第１図において、１は圧電ディスク中心固定型の圧電セ
ラミックよりなるトランスデューサで、その詳細は第２
図に示すように圧電セラミック21の両側の電極22のう
ち、一方の電極22が金属板23に取付けられ、金属板23の
中央部が支持体24に取付けられ、金属板23、圧電セラミ
ック21がケース25により覆われている。そして支持体24
が被検出物、例えばエンジンのノッキングを検出する場
合にはエンジン26に固定され、エンジン26の振動を支持
体24、金属板23を介して圧電セラミック21に伝え、圧電
セラミック21より上記振動に応じた電気信号を取り出し
得るようになっている。２は入力段が電界効果トランジ
スタ（FET）で構成されたインピーダンス変換用のオペ
アンプで、出力が直接入力端子に帰還するようになっ
ている。３は入力抵抗（Ri）、４はコンデンサ、５は抵
抗で、これらコンデンサ４と抵抗５により低域カット回
路（温度ドリット補償回路）が構成され、オペアンプ２
の出力が印加される。６は低域カット回路からの信号が
印加されるオペアンプで、入力段がFETで構成され、こ
のオペアンプ６は抵抗（Rf）７とコンデンサ（Cf）８よ
りなる帰還回路を有している。９はバイアス抵抗、10は
直流カット用コンデンサ、11と12はバイアス抵抗、13と
14は電源リップル除去用の抵抗とコンデンサである。
ラミックよりなるトランスデューサで、その詳細は第２
図に示すように圧電セラミック21の両側の電極22のう
ち、一方の電極22が金属板23に取付けられ、金属板23の
中央部が支持体24に取付けられ、金属板23、圧電セラミ
ック21がケース25により覆われている。そして支持体24
が被検出物、例えばエンジンのノッキングを検出する場
合にはエンジン26に固定され、エンジン26の振動を支持
体24、金属板23を介して圧電セラミック21に伝え、圧電
セラミック21より上記振動に応じた電気信号を取り出し
得るようになっている。２は入力段が電界効果トランジ
スタ（FET）で構成されたインピーダンス変換用のオペ
アンプで、出力が直接入力端子に帰還するようになっ
ている。３は入力抵抗（Ri）、４はコンデンサ、５は抵
抗で、これらコンデンサ４と抵抗５により低域カット回
路（温度ドリット補償回路）が構成され、オペアンプ２
の出力が印加される。６は低域カット回路からの信号が
印加されるオペアンプで、入力段がFETで構成され、こ
のオペアンプ６は抵抗（Rf）７とコンデンサ（Cf）８よ
りなる帰還回路を有している。９はバイアス抵抗、10は
直流カット用コンデンサ、11と12はバイアス抵抗、13と
14は電源リップル除去用の抵抗とコンデンサである。
次に上記実施例の動作について説明する。
加速度がセンサに加わると、圧電セラミック１が撓み、
これに比例して電荷量が変化する。この電荷量の変化、
すなわち電圧の変化をオペアンプ２に印加する。このオ
ペアンプ２は入力段に電界効果トランジスタ（FET）を
用いているため、バイアス電流を高温においても40pA以
下にすることが可能であり、このとき入力抵抗Ri3は上
記のようにRi＝50MΩであるから、オペアンプ２の直流
出力は0.2Vと小さく、飽和することなくロスはほとんど
発生しない。そしてオペアンプ２は出力を直接、入力
端子に帰還するので、オペアンプ２の入力インピーダン
スは全体として非常に大きいものになり、入力ロスが非
常に小さくなる。すなわち、トランスデューサ１におけ
る圧電セラミックの出力が効率的にオペアンプ２に印加
され、インピーダンス変換されることになる。オペアン
プ２の出力はコンデンサ４、抵抗５よりなる低域カット
回路に印加される。低域カット回路はオペアンプ２にお
いて温度変化に対して出力レベルが変化したとき、それ
をカットする。すなわち、オペアンプ２だけでは温度変
化に対する対策がなされないため、出力側に温度変化に
応じたレベル変動が生ずるので、これを低域カット回路
によりカットする。低域カット回路により温度補償され
た信号はオペアンプ６に印加される。このオペアンプ６
にはRf7とCf8よりなる帰還回路が設けられており、入力
段がFETで構成されているので、Rf7の値を比較的大きく
とり、ゲインを大きくしておくことができる。すなわ
ち、このオペアンプ６でRf7を大きく設定し、大きなゲ
インをもった増幅器として作用させている。従って最終
的に得られる出力は比較的大きなものになる。そしてC
f8は低域通過フィルタとして作用する。すなわち、帰還
回路を構成するCf8、Rf7の合成インピーダンスは周波数
が低いとき大きなインピーダンスに変化し、周波数が高
いとき小さなインピーダンスに変化するので、その帰還
量は周波数が低いとき小さく、周波数が高いとき大きく
なり、低域に対してオペアンプ６のゲインが大きく、高
域に対してオペアンプ６のゲインが小さくなる。
これに比例して電荷量が変化する。この電荷量の変化、
すなわち電圧の変化をオペアンプ２に印加する。このオ
ペアンプ２は入力段に電界効果トランジスタ（FET）を
用いているため、バイアス電流を高温においても40pA以
下にすることが可能であり、このとき入力抵抗Ri3は上
記のようにRi＝50MΩであるから、オペアンプ２の直流
出力は0.2Vと小さく、飽和することなくロスはほとんど
発生しない。そしてオペアンプ２は出力を直接、入力
端子に帰還するので、オペアンプ２の入力インピーダン
スは全体として非常に大きいものになり、入力ロスが非
常に小さくなる。すなわち、トランスデューサ１におけ
る圧電セラミックの出力が効率的にオペアンプ２に印加
され、インピーダンス変換されることになる。オペアン
プ２の出力はコンデンサ４、抵抗５よりなる低域カット
回路に印加される。低域カット回路はオペアンプ２にお
いて温度変化に対して出力レベルが変化したとき、それ
をカットする。すなわち、オペアンプ２だけでは温度変
化に対する対策がなされないため、出力側に温度変化に
応じたレベル変動が生ずるので、これを低域カット回路
によりカットする。低域カット回路により温度補償され
た信号はオペアンプ６に印加される。このオペアンプ６
にはRf7とCf8よりなる帰還回路が設けられており、入力
段がFETで構成されているので、Rf7の値を比較的大きく
とり、ゲインを大きくしておくことができる。すなわ
ち、このオペアンプ６でRf7を大きく設定し、大きなゲ
インをもった増幅器として作用させている。従って最終
的に得られる出力は比較的大きなものになる。そしてC
f8は低域通過フィルタとして作用する。すなわち、帰還
回路を構成するCf8、Rf7の合成インピーダンスは周波数
が低いとき大きなインピーダンスに変化し、周波数が高
いとき小さなインピーダンスに変化するので、その帰還
量は周波数が低いとき小さく、周波数が高いとき大きく
なり、低域に対してオペアンプ６のゲインが大きく、高
域に対してオペアンプ６のゲインが小さくなる。
次に本発明の第２実施例について説明する。第３図は本
発明の第２実施例を示す回路図である。
発明の第２実施例を示す回路図である。
本実施例にあっては、クオッドのFET入力オペアンプを
用いたもので、上記第１実施例と同一部分については同
一符号を付してその説明を省略し、異なる構成について
のみ説明する。第３図において、15はオペアンプ、16、
17は抵抗で、これらオペアンプ15、抵抗16、17により比
較回路（ヒステリシスを付加することも可能）が構成さ
れ、オペアンプ15でオペアンプ６の出力と抵抗16、17に
よって分割された一定の電圧を比較し、オペアンプ６の
出力が上記一定の電圧より大きくなったとき、所定の信
号を出力する。18はバイアスを安定させるためのオペア
ンプ、19、20は電源リップル除去用のコンデンサであ
る。
用いたもので、上記第１実施例と同一部分については同
一符号を付してその説明を省略し、異なる構成について
のみ説明する。第３図において、15はオペアンプ、16、
17は抵抗で、これらオペアンプ15、抵抗16、17により比
較回路（ヒステリシスを付加することも可能）が構成さ
れ、オペアンプ15でオペアンプ６の出力と抵抗16、17に
よって分割された一定の電圧を比較し、オペアンプ６の
出力が上記一定の電圧より大きくなったとき、所定の信
号を出力する。18はバイアスを安定させるためのオペア
ンプ、19、20は電源リップル除去用のコンデンサであ
る。
本実施例によれば、あらかじめ設定された加速度より大
きな加速度がセンサに加わったとき、出力を高くするこ
とができる。
きな加速度がセンサに加わったとき、出力を高くするこ
とができる。
なお、上記第１実施例のオペアンプ２、６、第２実施例
のオペアンプ２、６、15、18はそれぞれ個々に設けても
よく、オペアンプICとして２個、若しくは４個組込まれ
たものを用いることにより回路を容易に得ることができ
る。
のオペアンプ２、６、15、18はそれぞれ個々に設けても
よく、オペアンプICとして２個、若しくは４個組込まれ
たものを用いることにより回路を容易に得ることができ
る。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、圧電セラミックを用
いたトランスデューサの電圧変化を、入力段に電界効果
トランジスタを用いたインピーダンス変換用の第１のオ
ペアンプ印加し、低域カット回路により上記第１のオペ
アンプの入力端に接続される抵抗により規定されるカッ
ト周波数で上記第１のオペアンプの出力レベル変動をカ
ットし、入力段に電界効果トランジスタを用いた第２の
オペアンプに印加してインピーダンス変換、ろ波、増幅
を行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大きく
し、出力レベルを大きくすることができる。
いたトランスデューサの電圧変化を、入力段に電界効果
トランジスタを用いたインピーダンス変換用の第１のオ
ペアンプ印加し、低域カット回路により上記第１のオペ
アンプの入力端に接続される抵抗により規定されるカッ
ト周波数で上記第１のオペアンプの出力レベル変動をカ
ットし、入力段に電界効果トランジスタを用いた第２の
オペアンプに印加してインピーダンス変換、ろ波、増幅
を行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大きく
し、出力レベルを大きくすることができる。
第１図及び第２図は本発明の第１実施例における加速度
センサを示し、第１図は回路図、第２図はトランスデュ
ーサの一部破断正面図、第３図は本発明の第２実施例の
回路図、第４図〜第６図はそれぞれ従来の加速度センサ
を示す回路図である。 １……トランスデューサ、２…オペアンプ、３……入力
抵抗（Ri）、４……コンデンサ、５……抵抗、６……オ
ペアンプ、７……抵抗（Rf）、８……コンデンサ
（Cf）、15……オペアンプ、18……オペアンプ。
センサを示し、第１図は回路図、第２図はトランスデュ
ーサの一部破断正面図、第３図は本発明の第２実施例の
回路図、第４図〜第６図はそれぞれ従来の加速度センサ
を示す回路図である。 １……トランスデューサ、２…オペアンプ、３……入力
抵抗（Ri）、４……コンデンサ、５……抵抗、６……オ
ペアンプ、７……抵抗（Rf）、８……コンデンサ
（Cf）、15……オペアンプ、18……オペアンプ。
Claims (1)
- 【請求項１】圧電セラミックを用いたトランスデューサ
と、このトランスデューサの出力が印加され、入力段に
電界効果トランジスタを用いたインピーダンス変換用の
第１のオペアンプと、この第１のオペアンプの出力が印
加され、コンデンサと抵抗とからなる低減カット回路
と、上記第１のオペアンプの入力端に接続され上記低域
カット回路の低域カット周波数を決定する抵抗と、上記
低域カット回路の出力が印加され、低域通過、増幅機能
を有し、入力段に電界効果トランジスタを用いた第２の
オペアンプとを備えたことを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006628A JPH0766009B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006628A JPH0766009B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63173970A JPS63173970A (ja) | 1988-07-18 |
| JPH0766009B2 true JPH0766009B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=11643623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006628A Expired - Lifetime JPH0766009B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766009B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0452530A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 温度計測方法 |
| US6317114B1 (en) * | 1999-01-29 | 2001-11-13 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for image stabilization in display device |
| JP2002168719A (ja) | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電型圧力センサ用チャージアンプ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237333A (en) * | 1975-09-17 | 1977-03-23 | Nippon Soken Inc | Collision detecting device |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006628A patent/JPH0766009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63173970A (ja) | 1988-07-18 |
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