JPH0777466A - 圧電的な力センサ - Google Patents
圧電的な力センサInfo
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- JPH0777466A JPH0777466A JP6169672A JP16967294A JPH0777466A JP H0777466 A JPH0777466 A JP H0777466A JP 6169672 A JP6169672 A JP 6169672A JP 16967294 A JP16967294 A JP 16967294A JP H0777466 A JPH0777466 A JP H0777466A
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- plate
- piezoelectric plate
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- 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
- 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
- G01P15/09—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 by piezoelectric pick-up
- G01P15/0922—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 by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 圧電的なプレート1の上面及び下面にそれぞ
れ電極が設けられており、少なくとも一方の電極4が少
なくとも1つの導体路20を介して電気的にコンタクト
されており、導体路が圧電的なプレート1の破断時に遮
断されるように配置されている。 【効果】 圧電的なプレート1の破断時に導体路が遮断
されて導体路の残留容量が著しく減少し、これにより破
断の検出が信頼性良く達成される。
れ電極が設けられており、少なくとも一方の電極4が少
なくとも1つの導体路20を介して電気的にコンタクト
されており、導体路が圧電的なプレート1の破断時に遮
断されるように配置されている。 【効果】 圧電的なプレート1の破断時に導体路が遮断
されて導体路の残留容量が著しく減少し、これにより破
断の検出が信頼性良く達成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、曲げ負荷される少なく
とも1つの圧電的なプレートが設けられ、その上面及び
下面に電極が配置されている圧電的な力センサに関す
る。
とも1つの圧電的なプレートが設けられ、その上面及び
下面に電極が配置されている圧電的な力センサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】WO88/10431によれば、加速度
センサとして形成された圧電的な力センサが既に公知で
ある。この加速度センサは円形の圧電的なプレートから
成り、このプレートはそれぞれ2つの圧電的なプレート
半部から構成されている。圧電的なプレートはソケット
の中央に支持されており、加速により曲げられる。
センサとして形成された圧電的な力センサが既に公知で
ある。この加速度センサは円形の圧電的なプレートから
成り、このプレートはそれぞれ2つの圧電的なプレート
半部から構成されている。圧電的なプレートはソケット
の中央に支持されており、加速により曲げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、例え
ば力の過負荷により生じる圧電的なプレートの破断を信
頼性良く検出できるようにすることにある。
ば力の過負荷により生じる圧電的なプレートの破断を信
頼性良く検出できるようにすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の構成は、圧電的なプレート上に少なくとも1つの導
体路が配置されており、この導体路を介して少なくとも
一方の電極が電子的にコンタクトされており、かつ、圧
電的なプレートの破断時に導体路が遮断されるように導
体路が配置されていることにある。
明の構成は、圧電的なプレート上に少なくとも1つの導
体路が配置されており、この導体路を介して少なくとも
一方の電極が電子的にコンタクトされており、かつ、圧
電的なプレートの破断時に導体路が遮断されるように導
体路が配置されていることにある。
【0005】請求項2以下に記載の手段によれば、請求
項1に記載の圧電的なプレートの有利な実施態様が得ら
れる。
項1に記載の圧電的なプレートの有利な実施態様が得ら
れる。
【0006】多くの場合、破断は曲げ線に沿って生じる
ため、導体路が曲げ線を少なくとも一度は横切るのが有
利である。さらに、スタート領域は有利には支持領域に
配置される。それというのは、この支持領域における良
好な支持により、外部の結合線との接続が特に良好にお
こなわれるからである。
ため、導体路が曲げ線を少なくとも一度は横切るのが有
利である。さらに、スタート領域は有利には支持領域に
配置される。それというのは、この支持領域における良
好な支持により、外部の結合線との接続が特に良好にお
こなわれるからである。
【0007】特に簡単には、導体路及びスタート領域が
充分小さい限りにおいて、導体路は直接的に圧電的なプ
レートの表面に配置される。誘電率の小さなセラミック
プレートにより、破断の検出が改善される。それという
のは、残留容量が特に小さくなるからである。このこと
によりさらに、圧電的なプレートとセラミックプレート
とが別々に製作でき、従ってそれぞれの部分の製作が特
に簡単となる。圧電的なプレートが方形に形成された場
合、導体路は曲げ線をほぼ90度の角度で横切るのが効
果的である。圧電的なプレートが円形である場合には、
破断の確実な検出を保証するために、円形の曲げ線に接
するそれぞれの接線が導体路と少なくとも1個所で交じ
わっているのが有利である。
充分小さい限りにおいて、導体路は直接的に圧電的なプ
レートの表面に配置される。誘電率の小さなセラミック
プレートにより、破断の検出が改善される。それという
のは、残留容量が特に小さくなるからである。このこと
によりさらに、圧電的なプレートとセラミックプレート
とが別々に製作でき、従ってそれぞれの部分の製作が特
に簡単となる。圧電的なプレートが方形に形成された場
合、導体路は曲げ線をほぼ90度の角度で横切るのが効
果的である。圧電的なプレートが円形である場合には、
破断の確実な検出を保証するために、円形の曲げ線に接
するそれぞれの接線が導体路と少なくとも1個所で交じ
わっているのが有利である。
【0008】
【実施例】図1及び図2には、本発明の第1実施例に基
づく力センサが示されている。図1は図2の − 線に
沿って力センサを断面した図である。2つのプレート半
部2,3から成る圧電的なプレート1はその下面で支持
体7により担体8に固定されている。圧電的なプレート
1の下面には全面的な電極5が取り付けられており、圧
電的なプレート1の上面にはパターン化された電極4が
取り付けられている。電極4の電気的なコンタクトは、
スタート点要するにスタート領域12に固定された結合
線6を介しておこなわれる。結合線6の固定時に支え個
所に力が作用するので、スタート領域12は有利には支
持体7上に配置される。それというのは、この領域が機
械的に特に安定しているからである。スタート領域12
と電極4との電気的な結合は導体路20によりおこなわ
れる。図面簡単のため図2には結合線は図示されていな
い。電極5の電気的な結合は例えば導電的な支持体7
と、担体8に取り付けられた他の導体路によりおこなわ
れる。支持体7の上方に位置する、圧電的なプレート1
の領域をここでは支持領域7という。図示の力センサは
加速度センサとして使用される。担体8の表面に対して
垂直な加速度の発生時に、支持体7により支えられてい
ない運動領域11が支持体8に対して相対的に運動す
る。特に、支持領域9と運動領域11との間に位置する
曲げ線10のところには、著しい機械的な負荷が圧電的
なプレート1に加わる。それゆえ、過剰に大きな機械的
な負荷、例えば著しく大きな加速度が生じると、曲げ線
10に沿って有利に破断が生じる。このような破断によ
り曲げ線10を横切っている導体路20が遮断される。
圧電的なプレート1の容量が導体路20を介して測定さ
れていると、圧電的なプレート1の破断の前と後では値
が著しく異なる。従って、圧電的なプレート1の容量の
測定により、圧電的なプレート1が損傷されているか否
かが決定される。
づく力センサが示されている。図1は図2の − 線に
沿って力センサを断面した図である。2つのプレート半
部2,3から成る圧電的なプレート1はその下面で支持
体7により担体8に固定されている。圧電的なプレート
1の下面には全面的な電極5が取り付けられており、圧
電的なプレート1の上面にはパターン化された電極4が
取り付けられている。電極4の電気的なコンタクトは、
スタート点要するにスタート領域12に固定された結合
線6を介しておこなわれる。結合線6の固定時に支え個
所に力が作用するので、スタート領域12は有利には支
持体7上に配置される。それというのは、この領域が機
械的に特に安定しているからである。スタート領域12
と電極4との電気的な結合は導体路20によりおこなわ
れる。図面簡単のため図2には結合線は図示されていな
い。電極5の電気的な結合は例えば導電的な支持体7
と、担体8に取り付けられた他の導体路によりおこなわ
れる。支持体7の上方に位置する、圧電的なプレート1
の領域をここでは支持領域7という。図示の力センサは
加速度センサとして使用される。担体8の表面に対して
垂直な加速度の発生時に、支持体7により支えられてい
ない運動領域11が支持体8に対して相対的に運動す
る。特に、支持領域9と運動領域11との間に位置する
曲げ線10のところには、著しい機械的な負荷が圧電的
なプレート1に加わる。それゆえ、過剰に大きな機械的
な負荷、例えば著しく大きな加速度が生じると、曲げ線
10に沿って有利に破断が生じる。このような破断によ
り曲げ線10を横切っている導体路20が遮断される。
圧電的なプレート1の容量が導体路20を介して測定さ
れていると、圧電的なプレート1の破断の前と後では値
が著しく異なる。従って、圧電的なプレート1の容量の
測定により、圧電的なプレート1が損傷されているか否
かが決定される。
【0009】圧電的なプレートの両方のプレート半部
2,3は圧電的なポラリゼーションを有しており、その
方向は互いに逆である。両方の圧電的なプレート半部
2,3のこの配置により、圧電的なプレート1のたわみ
が電極4,5における電荷に変換される。このたわみは
加速によって生じるのみならず、圧電的なプレート1へ
の機械的な力の導入のいかなる形態によっても生じる。
これから判るように、圧電的なプレート1の支持及びた
わみの他の多くの形態が可能である。
2,3は圧電的なポラリゼーションを有しており、その
方向は互いに逆である。両方の圧電的なプレート半部
2,3のこの配置により、圧電的なプレート1のたわみ
が電極4,5における電荷に変換される。このたわみは
加速によって生じるのみならず、圧電的なプレート1へ
の機械的な力の導入のいかなる形態によっても生じる。
これから判るように、圧電的なプレート1の支持及びた
わみの他の多くの形態が可能である。
【0010】支持体7及び圧電的なプレート1の他の構
成が図3には横断面図で、図4には平面図で示されてい
る。圧電的なプレート1はこの場合も2つのプレート半
部2,3から構成されており、支持領域9の両側に2つ
の同じ大きさの運動領域11が存在するように、支持体
7上に配置されている。従って、この圧電的な力センサ
は2つの曲げ線10を有している。両方の圧電的なプレ
ート半部2,3の圧電的なポラリゼーションはこの場合
でも互いに逆向きである。圧電的なプレート1の上面及
び下面にはそれぞれ1つの電極4,5が取り付けられて
おり、この両方の電極はこの場合それぞれ圧電的なプレ
ート1の上面及び下面の全面を覆っている。この圧電的
な力センサの機能は、図1及び図2に示した圧電的な力
センサの機能に相応している。担体8の表面に対して垂
直な加速により、両方の運動領域11が担体8に対して
相対的に運動する。圧電的なプレート1のこのたわみに
より電極4,5に電荷が生じ、この電荷の検出が加速度
を表すことになる。それゆえ、加速度の検出のために電
極4,5は電荷の評価のために外部の制御回路に接続さ
れる。下方の電極5のコンタクトはこの場合も例えば導
電的な支持体7によっておこなわれる。下方の電極の電
気的なコンタクトのその他の方式も可能である。上方の
電極4はこの場合も同様に導体路要するに圧電的なプレ
ート1の破断時に曲げ線10に沿って遮断される導体路
20によつてコンタクトされる。導体路20はセラミッ
クプレート13上に取り付けられており、このセラミッ
クプレート13はこの場合も圧電的なプレート1の上面
に取り付けられている。図3の縦断面図から判るよう
に、導体路20はセラミックプレート13の上面からセ
ラミックプレート13の下面への電気的な結合を生じる
ように形成されている。導体路20がセラミックプレー
ト13の下面を完全に覆うと、電極4への特に大面積の
コンタクトが生じるので有利である。セラミックプレー
ト13上へ導体路20を形成させるために、例えば、セ
ラミックプレート13上への厚膜ペーストのスクリーン
印刷が採用される。セラミックプレート13の上面での
導体路20の構成が図4の平面図で示されている。例え
ばこの場合も結合線を固定するスタート領域12を起点
として、両方の曲げ線10を横切るようにセラミックプ
レート13の上面に導体路20が案内されている。この
手段によれば、セラミックプレート13の破断時に圧電
的なプレート1の曲げ線10に沿って、スタート領域1
2から電極4までの電気的な結合が遮断される。
成が図3には横断面図で、図4には平面図で示されてい
る。圧電的なプレート1はこの場合も2つのプレート半
部2,3から構成されており、支持領域9の両側に2つ
の同じ大きさの運動領域11が存在するように、支持体
7上に配置されている。従って、この圧電的な力センサ
は2つの曲げ線10を有している。両方の圧電的なプレ
ート半部2,3の圧電的なポラリゼーションはこの場合
でも互いに逆向きである。圧電的なプレート1の上面及
び下面にはそれぞれ1つの電極4,5が取り付けられて
おり、この両方の電極はこの場合それぞれ圧電的なプレ
ート1の上面及び下面の全面を覆っている。この圧電的
な力センサの機能は、図1及び図2に示した圧電的な力
センサの機能に相応している。担体8の表面に対して垂
直な加速により、両方の運動領域11が担体8に対して
相対的に運動する。圧電的なプレート1のこのたわみに
より電極4,5に電荷が生じ、この電荷の検出が加速度
を表すことになる。それゆえ、加速度の検出のために電
極4,5は電荷の評価のために外部の制御回路に接続さ
れる。下方の電極5のコンタクトはこの場合も例えば導
電的な支持体7によっておこなわれる。下方の電極の電
気的なコンタクトのその他の方式も可能である。上方の
電極4はこの場合も同様に導体路要するに圧電的なプレ
ート1の破断時に曲げ線10に沿って遮断される導体路
20によつてコンタクトされる。導体路20はセラミッ
クプレート13上に取り付けられており、このセラミッ
クプレート13はこの場合も圧電的なプレート1の上面
に取り付けられている。図3の縦断面図から判るよう
に、導体路20はセラミックプレート13の上面からセ
ラミックプレート13の下面への電気的な結合を生じる
ように形成されている。導体路20がセラミックプレー
ト13の下面を完全に覆うと、電極4への特に大面積の
コンタクトが生じるので有利である。セラミックプレー
ト13上へ導体路20を形成させるために、例えば、セ
ラミックプレート13上への厚膜ペーストのスクリーン
印刷が採用される。セラミックプレート13の上面での
導体路20の構成が図4の平面図で示されている。例え
ばこの場合も結合線を固定するスタート領域12を起点
として、両方の曲げ線10を横切るようにセラミックプ
レート13の上面に導体路20が案内されている。この
手段によれば、セラミックプレート13の破断時に圧電
的なプレート1の曲げ線10に沿って、スタート領域1
2から電極4までの電気的な結合が遮断される。
【0011】セラミックプレートの使用により、複数の
利点が得られる。第1に、導体路20と圧電的なプレー
ト1とが別々に製作できる。この場合、極めて大きな面
積の電極4を圧電的なプレート1の上面に使用すること
ができるので特に有利である。その場合、圧電的なプレ
ート1の上面に金属層の構造化をおこなわなければなら
ない。さらに、セラミックプレート13のための材料を
適当に選択することにより、圧電的なプレート1の破断
後の導体路20の残留容量を減少させることができる。
そのことのために、セラミックプレート13の材料とし
て誘電率の小さな材料を使用することができる。圧電的
な材料は一般的には2000程度の極めて大きな誘電率
を有している。さらに、圧電的な材料は誘電率の極めて
大きな温度リスポンス、例えばケルビン当たり1%程度
の温度リスポンスを有している。例えばこの場合に示す
圧電的なプレートが片側でのみ破断した際に、導体路2
0を設けない場合には容量の著しい温度リスポンスに基
づき、圧電的なプレート1が破断されたか否かを決定す
ることができない。しかし、導体路20を設けこの導体
路が遮断されると、導体路20の面が小さいことと、セ
ラミックプレート13の誘電率が小さいこととにより残
留容量が小さくなり、容量の測定により圧電的なプレー
ト1の破断を決定することができる。それゆえ、図1及
び図2に示したように、圧電的なプレート1上に直接的
に導体路20を設けた場合には、圧電的なプレート1の
破断後の残留容量を充分に小さくするために、スタート
領域12及び導体路20の面を可能な限り小さくするこ
とが考慮されなければならない。
利点が得られる。第1に、導体路20と圧電的なプレー
ト1とが別々に製作できる。この場合、極めて大きな面
積の電極4を圧電的なプレート1の上面に使用すること
ができるので特に有利である。その場合、圧電的なプレ
ート1の上面に金属層の構造化をおこなわなければなら
ない。さらに、セラミックプレート13のための材料を
適当に選択することにより、圧電的なプレート1の破断
後の導体路20の残留容量を減少させることができる。
そのことのために、セラミックプレート13の材料とし
て誘電率の小さな材料を使用することができる。圧電的
な材料は一般的には2000程度の極めて大きな誘電率
を有している。さらに、圧電的な材料は誘電率の極めて
大きな温度リスポンス、例えばケルビン当たり1%程度
の温度リスポンスを有している。例えばこの場合に示す
圧電的なプレートが片側でのみ破断した際に、導体路2
0を設けない場合には容量の著しい温度リスポンスに基
づき、圧電的なプレート1が破断されたか否かを決定す
ることができない。しかし、導体路20を設けこの導体
路が遮断されると、導体路20の面が小さいことと、セ
ラミックプレート13の誘電率が小さいこととにより残
留容量が小さくなり、容量の測定により圧電的なプレー
ト1の破断を決定することができる。それゆえ、図1及
び図2に示したように、圧電的なプレート1上に直接的
に導体路20を設けた場合には、圧電的なプレート1の
破断後の残留容量を充分に小さくするために、スタート
領域12及び導体路20の面を可能な限り小さくするこ
とが考慮されなければならない。
【0012】圧電的なプレート1の上面に導体路20を
配置するだけでなく、下方の電極5の構造化により、又
は圧電的なプレート1の下面に適当なセラミックプレー
ト13を設けることにより導体路20を形成することも
可能である。この場合、コンタクトは導電的な支持体7
によりおこなわれず、むしろ支持体7は絶縁性である。
この場合には、支持体7に設けられた別の導体路により
導体路20のコンタクトがおこなわれる。
配置するだけでなく、下方の電極5の構造化により、又
は圧電的なプレート1の下面に適当なセラミックプレー
ト13を設けることにより導体路20を形成することも
可能である。この場合、コンタクトは導電的な支持体7
によりおこなわれず、むしろ支持体7は絶縁性である。
この場合には、支持体7に設けられた別の導体路により
導体路20のコンタクトがおこなわれる。
【0013】セラミックプレート13に設けた導体路2
0が圧電的なプレート1の破断時に信頼性良く破断され
るように、セラミックプレート13は圧電的なプレート
1に固定的に結合される。このような結合は例えば、セ
ラミックプレート13と、圧電的なプレート1の上面の
電極4との間に金属充填された接着剤を使用することに
より達成される。このような接着剤によれば、同時にセ
ラミックプレート13の下面の導体路20と電極4との
間の電気的なコンタクトも良好となる。さらに、セラミ
ックプレート13を充分にぜい性な材料から製作すれ
ば、圧電的なプレート1の破断時にセラミックプレート
13も同様に破断される。
0が圧電的なプレート1の破断時に信頼性良く破断され
るように、セラミックプレート13は圧電的なプレート
1に固定的に結合される。このような結合は例えば、セ
ラミックプレート13と、圧電的なプレート1の上面の
電極4との間に金属充填された接着剤を使用することに
より達成される。このような接着剤によれば、同時にセ
ラミックプレート13の下面の導体路20と電極4との
間の電気的なコンタクトも良好となる。さらに、セラミ
ックプレート13を充分にぜい性な材料から製作すれ
ば、圧電的なプレート1の破断時にセラミックプレート
13も同様に破断される。
【0014】図5には、円形の圧電的なプレート1を備
えた本発明に基づく圧電的な力センサの別の実施例が示
されている。この円形の圧電的なプレート1はその横断
面形状においては図1又は図3に示す圧電的なプレート
と同様に形成されている。円形の圧電的なプレート1の
中心点は、円形の曲げ線10が形成されるように円形の
支持体によって支持されている。この中心点にはスター
ト領域12が位置しており、これを起点として導体路2
0が延びている。この導体路20は曲げ線10を数回横
切っており、最終的には電極4で終わっている。この場
合、導体路20は星形に形成されていて、曲げ線10を
都合9個所で横切っている。導体路20は曲げ線10に
接するあらゆる接線が導体路20と少なくとも1度は交
わるように形成されている。導体路20をこのように形
成した理由は、圧電的なプレート1の破断が大体におい
て、曲げ線10と1点で交わる直線に沿って生じるから
である。それゆえ、このような導体路20の構成によれ
ば、圧電的なプレート1の破断時に導体路20の遮断が
信頼性良く生じる。
えた本発明に基づく圧電的な力センサの別の実施例が示
されている。この円形の圧電的なプレート1はその横断
面形状においては図1又は図3に示す圧電的なプレート
と同様に形成されている。円形の圧電的なプレート1の
中心点は、円形の曲げ線10が形成されるように円形の
支持体によって支持されている。この中心点にはスター
ト領域12が位置しており、これを起点として導体路2
0が延びている。この導体路20は曲げ線10を数回横
切っており、最終的には電極4で終わっている。この場
合、導体路20は星形に形成されていて、曲げ線10を
都合9個所で横切っている。導体路20は曲げ線10に
接するあらゆる接線が導体路20と少なくとも1度は交
わるように形成されている。導体路20をこのように形
成した理由は、圧電的なプレート1の破断が大体におい
て、曲げ線10と1点で交わる直線に沿って生じるから
である。それゆえ、このような導体路20の構成によれ
ば、圧電的なプレート1の破断時に導体路20の遮断が
信頼性良く生じる。
【0015】図6には、圧電的なプレート1の破断を、
これに伴う導体路20の遮断により確認することができ
る手段が略示されている。このことのために、容量計1
4が導体路20を介して圧電的なプレート1の電極4に
結合されている。さらにこの容量計14は圧電的なプレ
ート1の電極5にも結合されている。導体路20により
圧電的なプレート1が直接的に容量計14に結合されて
いる限りでは、この容量計14は圧電的なプレート1の
極めて大きな容量を測定している。導体路20の遮断時
に容量計14は比較的に極めて小さい容量を測定する。
このようにして圧電的なプレート1の正常時と破断時と
を明瞭に差別することができる。
これに伴う導体路20の遮断により確認することができ
る手段が略示されている。このことのために、容量計1
4が導体路20を介して圧電的なプレート1の電極4に
結合されている。さらにこの容量計14は圧電的なプレ
ート1の電極5にも結合されている。導体路20により
圧電的なプレート1が直接的に容量計14に結合されて
いる限りでは、この容量計14は圧電的なプレート1の
極めて大きな容量を測定している。導体路20の遮断時
に容量計14は比較的に極めて小さい容量を測定する。
このようにして圧電的なプレート1の正常時と破断時と
を明瞭に差別することができる。
【0016】図7には本発明のさらに別の実施例の力セ
ンサが示されている。圧電的なプレート1の上面にセラ
ミックプレート13が設けられている。このセラミック
プレート13上には2つのスタート領域と2つの導体路
21が設けられている。両方のスタート領域12は1つ
の支持領域9に位置しており、両方の導体路21は曲げ
線10を横切っている。両方のスタート領域12を介し
て、圧電的なプレート1の上面に配置された電極4がコ
ンタクトされている。導体路21はこの場合も、ピエゾ
プレート要するに圧電的なプレート1の破断時に導体路
21が遮断されるように配置されている。
ンサが示されている。圧電的なプレート1の上面にセラ
ミックプレート13が設けられている。このセラミック
プレート13上には2つのスタート領域と2つの導体路
21が設けられている。両方のスタート領域12は1つ
の支持領域9に位置しており、両方の導体路21は曲げ
線10を横切っている。両方のスタート領域12を介し
て、圧電的なプレート1の上面に配置された電極4がコ
ンタクトされている。導体路21はこの場合も、ピエゾ
プレート要するに圧電的なプレート1の破断時に導体路
21が遮断されるように配置されている。
【0017】図8は、圧電的なプレート1の電極4の両
方の接続部要するにスタート領域12が圧電的な力セン
サの機能テストのために利用されることを略示してい
る。一方のスタート領域12から、一方の導体路21を
介して電気的なテスト信号U1が圧電的なプレート1の
電極4に印加される。その際、圧電的なプレート1の他
方の電極5はアースされる。他方のスタート領域12で
は、テスト信号U1に対する圧電的なプレート1のリア
クションが出力信号U2の形で取り出される。破断によ
りテスト信号の結合分枝が分離されると、センサはもは
やテスト信号に反応せず、圧電的なプレート1の破断が
信頼性良く決定される。
方の接続部要するにスタート領域12が圧電的な力セン
サの機能テストのために利用されることを略示してい
る。一方のスタート領域12から、一方の導体路21を
介して電気的なテスト信号U1が圧電的なプレート1の
電極4に印加される。その際、圧電的なプレート1の他
方の電極5はアースされる。他方のスタート領域12で
は、テスト信号U1に対する圧電的なプレート1のリア
クションが出力信号U2の形で取り出される。破断によ
りテスト信号の結合分枝が分離されると、センサはもは
やテスト信号に反応せず、圧電的なプレート1の破断が
信頼性良く決定される。
【0018】
【発明の効果】本発明の構成によれば、圧電的なプレー
トの破断が信頼性良く検出される。
トの破断が信頼性良く検出される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に基づく片側で支持された
圧電的な力センサの縦断面図である。
圧電的な力センサの縦断面図である。
【図2】図1に示す圧電的な力センサの平面図である。
【図3】本発明の第2実施例に基づき中央で支持された
圧電的な力センサの縦断面図である。
圧電的な力センサの縦断面図である。
【図4】図3に示す圧電的な力センサの平面図である。
【図5】本発明の第3実施例に基づく円形の圧電的なプ
レートを備えた圧電的な力センサの平面図である。
レートを備えた圧電的な力センサの平面図である。
【図6】円形の圧電的なプレート及び導体路の回路図で
ある。
ある。
【図7】本発明の第4実施例に基づく圧電的な力センサ
の平面図である。
の平面図である。
【図8】図7に示す圧電的な力センサの回路図である。
1 圧電的なプレート、 2,3 プレート半部、 4
電極、 5 全面的な電極、 6 結合線、 7 支
持体、 8 担体、9 支持領域、 10曲げ線、 1
1 運動領域、 12 スタート領域、 13 セラミ
ックプレート、 14 容量計、 20,21 導体路
電極、 5 全面的な電極、 6 結合線、 7 支
持体、 8 担体、9 支持領域、 10曲げ線、 1
1 運動領域、 12 スタート領域、 13 セラミ
ックプレート、 14 容量計、 20,21 導体路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボート ツィーゲンバイン ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン リヒ ャルト−シュトラウス−ヴェーク 21 (72)発明者 ベルント マイヘーファー ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン エル ムスタールシュトラーセ 24
Claims (9)
- 【請求項1】 曲げ負荷される少なくとも1つの圧電的
なプレート(1)が設けられ、その上面及び下面に電極
(4,5)が配置されている圧電的な力センサにおい
て、圧電的なプレート(1)上に少なくとも1つの導体
路(20,21)が配置されており、導体路を介して少
なくとも一方の電極(4,5)が電子的にコンタクトさ
れており、かつ、圧電的なプレート(1)の破断時に導
体路(20,21)が遮断されるように導体路(20,
21)が配置されていることを特徴とする圧電的な力セ
ンサ。 - 【請求項2】 圧電的なプレート(1)がそれぞれ少な
くとも1の支持領域(9)と曲げ線(10)と運動領域
(11)とを備えており、支持領域(9)が支持体
(7)により担体(8)に固定されており、運動領域
(11)が力により担体(8)に対して相対的に運動可
能であり、曲げ線(10)が支持領域(9)と運動領域
(11)との間で圧電的なプレート(1)上に位置して
おり、かつ、導体路(20,21)がスタート領域(1
2)から一方の電極(4,5)へ通じており、その際少
なくとも一度は曲げ線(11)を横切っている請求項1
記載の圧電的な力センサ。 - 【請求項3】 導体路(20,21)が直接的に圧電的
なプレート(1)上に取り付けられており、導体路(2
0,21)及びスタート領域(12)の面の合計が、コ
ンタクトされた電極(4,5)の面の少なくとも4分の
1より小さい請求項1又は2項記載の圧電的な力セン
サ。 - 【請求項4】 圧電的なプレート(1)上に、誘電率の
小さなセラミックプレート(13)が取り付けられてお
り、かつ、導体路(20,21)がこのセラミックプレ
ート(13)上に取り付けられている請求項1又は2記
載の圧電的な力センサ。 - 【請求項5】 電極(4,5)が、圧電的なプレート
(1)の上面及び下面の全面を覆っており、かつ、導体
路(20,21)がセラミックプレート(13)の一方
の側からセラミックプレート(13)の他方の側へ通じ
ている請求項4記載の圧電的な力センサ。 - 【請求項6】 圧電的なプレート(1)が方形に形成さ
れており、かつ、導体路(20,21)が、少なくとも
1つの曲げ線(10)をほぼ90度の角度で横切ってい
る請求項1から5までのいずれか1項記載の圧電的な力
センサ。 - 【請求項7】 圧電的なプレート(1)が円形のプレー
トとして形成されており、支持領域(9)がこの円形の
プレートの中心点を中心とする円により形成されてお
り、導体路(20)が、円形の曲げ線(10)を少なく
とも3回横切っており、曲げ線(10)に接するそれぞ
れの接線が導体路(20)と少なくとも1個所で交わっ
ている請求項1から5までのいずれか1項記載の圧電的
な力センサ。 - 【請求項8】 圧電的なプレート(1)が導体路(20)
を介して容量計(14)に結合されており、この容量計
により、導体路(20)の破断時に容量の変化が測定さ
れる請求項1から7までのいずれか1項記載の圧電的な
力センサ。 - 【請求項9】 圧電的なプレート(1)に一方の導体路
(20)を介してテスト信号を印加可能であり、かつ、
他方の導体路(21)を介して、テスト信号に対する圧
電的なプレート(1)のリアクションを検出可能である
請求項1から7までのいずれか1項記載の圧電的な力セ
ンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4324692A DE4324692A1 (de) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Piezoelektrischer Kraftsensor |
| DE4324692.3 | 1993-07-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777466A true JPH0777466A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=6493493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6169672A Pending JPH0777466A (ja) | 1993-07-23 | 1994-07-21 | 圧電的な力センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5499541A (ja) |
| JP (1) | JPH0777466A (ja) |
| DE (1) | DE4324692A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6334219B1 (en) | 1994-09-26 | 2001-12-25 | Adc Telecommunications Inc. | Channel selection for a hybrid fiber coax network |
| WO1997030356A1 (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-21 | Honeywell Inc. | Apparatus for detection of proof mass rupture in an accelerometer |
| US6075198A (en) * | 1997-08-19 | 2000-06-13 | Grant; W. Gerry | Solid body instrument transducer |
| DE19804196A1 (de) * | 1998-02-03 | 1999-08-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Auswertung von Kennwerten piezo-mechanischer Systeme |
| KR100638939B1 (ko) * | 1998-06-25 | 2006-10-25 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 용량성 액추에이터를 제어하기 위한 방법 및 상기 제어 방법 실행 장치 |
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| US6057520A (en) * | 1999-06-30 | 2000-05-02 | Mcnc | Arc resistant high voltage micromachined electrostatic switch |
| US6359374B1 (en) | 1999-11-23 | 2002-03-19 | Mcnc | Miniature electrical relays using a piezoelectric thin film as an actuating element |
| US7021154B2 (en) * | 2002-09-24 | 2006-04-04 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Force sensing element |
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| EP1993856B1 (en) * | 2006-03-14 | 2011-06-01 | Michelin Recherche et Technique S.A. | Piezoelectric triggering mechanism |
| JP4677493B2 (ja) * | 2008-01-22 | 2011-04-27 | キヤノン株式会社 | 圧電振動型力センサ |
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| US9761212B2 (en) | 2015-01-05 | 2017-09-12 | Rare Earth Dynamics, Inc. | Magnetically secured instrument trigger |
| US9875732B2 (en) | 2015-01-05 | 2018-01-23 | Stephen Suitor | Handheld electronic musical percussion instrument |
| US10096309B2 (en) | 2015-01-05 | 2018-10-09 | Rare Earth Dynamics, Inc. | Magnetically secured instrument trigger |
| US11335310B2 (en) | 2018-06-18 | 2022-05-17 | Rare Earth Dynamics, Inc. | Instrument trigger and instrument trigger mounting systems and methods |
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| US3202891A (en) * | 1960-11-30 | 1965-08-24 | Gen Telephone & Elect | Voltage variable capacitor with strontium titanate dielectric |
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-
1993
- 1993-07-23 DE DE4324692A patent/DE4324692A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6169672A patent/JPH0777466A/ja active Pending
- 1994-07-21 US US08/278,667 patent/US5499541A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5499541A (en) | 1996-03-19 |
| DE4324692A1 (de) | 1995-01-26 |
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