JPH08201419A - Acceleration sensor mounting structure - Google Patents

Acceleration sensor mounting structure

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JPH08201419A
JPH08201419A JP7008393A JP839395A JPH08201419A JP H08201419 A JPH08201419 A JP H08201419A JP 7008393 A JP7008393 A JP 7008393A JP 839395 A JP839395 A JP 839395A JP H08201419 A JPH08201419 A JP H08201419A
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JP
Japan
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axis
acceleration
sensors
sensor
acceleration sensor
Prior art date
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JP7008393A
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Japanese (ja)
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Jiyun Tahoda
純 多保田
Toshihiko Unami
俊彦 宇波
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to US08/571,139 priority patent/US5763982A/en
Priority to SG1995002111A priority patent/SG42805A1/en
Priority to SG1997002192A priority patent/SG68620A1/en
Priority to KR1019950048888A priority patent/KR100226161B1/en
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Abstract

PURPOSE: To enable acceleration sensors to detect the total acceleration applied to the sensors in orthogonal three-axis dimensions with nearly equal sensitivity by mounting both acceleration detecting elements so that the directions of their maximum sensitivity can be inclined by a specific angle toward the z-axis from the y- or x-axis. CONSTITUTION: Each acceleration sensor A and B is mounting on a sensor mounting surface 3 by positioning and fixing the external surface of a case lid 8 constituting an insulating case 2 nd the signal electrode 4 of each bimorph element 1 is connected to each wiring pattern formed on the surface 3 by soldering, etc., through an external electrode formed on the case 2. In other words, the directions P of the maximum sensitivity of the elements 1 incorporated in the sensors A and B are inclined upward by 40-50 deg. toward the z-axis from the y- or x-axis. First and second comparator circuits compare the detecting signals of the sensors A and B with preset thresholds and output comparator signals to a logic circuit. The logic circuit outputs the comparator signals to the outside after performing OR logic processing on the signals.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、衝撃検出用として使用
される加速度センサの取付構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting structure for an acceleration sensor used for shock detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】加速度センサのうちには両端固定型のバ
イモルフ素子を加速度検出素子として構成されたものが
あり、図4で簡略化して示すように、この加速度センサ
は、バイモルフ素子1と、これを位置決めして収納する
絶縁ケース2とを具備したうえで配線基板などのセンサ
取付面3上に取り付けて固定されるようになっている。
2. Description of the Related Art Among acceleration sensors, there is one in which a bimorph element having fixed ends is used as an acceleration detecting element. As shown in a simplified form in FIG. 4, this acceleration sensor includes a bimorph element 1 and a bimorph element 1. And an insulating case 2 for locating and accommodating the sensor, and then mounting and fixing the sensor on a sensor mounting surface 3 such as a wiring board.

【0003】そして、ここでのバイモルフ素子1は、矩
形平板形状とされたうえで表裏面上に信号電極4及び中
間電極5のそれぞれが形成された2枚の圧電性セラミッ
クス板6を重ね合わせて一体化したものであり、中間電
極5を介して対面接合された圧電性セラミックス板6の
各々は、自らの厚み方向に沿いつつ他方側の圧電性セラ
ミックス板6におけるのとは逆向きに分極処理されてい
る。なお、図中の破線矢印は、これらの分極方向を示し
ている。また、この際における信号電極4のそれぞれ
は、圧電性セラミックス板6各々の長手方向に沿って形
成されたうえで互いに異なる一端部まで引き出されてい
る。
The bimorph element 1 here has a rectangular flat plate shape, and two piezoelectric ceramic plates 6 each having a signal electrode 4 and an intermediate electrode 5 formed on the front and back surfaces are superposed on each other. Each of the piezoelectric ceramic plates 6 that are integrated and face-bonded via the intermediate electrode 5 is polarized along the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate 6 in the opposite direction to that of the piezoelectric ceramic plate 6 on the other side. Has been done. The dashed arrows in the figure indicate these polarization directions. Further, at this time, each of the signal electrodes 4 is formed along the longitudinal direction of each of the piezoelectric ceramic plates 6 and is drawn out to different one end portions.

【0004】一方、絶縁ケース2は、バイモルフ素子1
の長手方向に沿う両端部のみを厚み方向に沿って挟持す
る平面視「コ」字形状とされた一対の挟持枠7と、バイ
モルフ素子1及びこれを挟んで対向配置された挟持枠7
によって形成された開放面を閉塞する一対のケース蓋8
とから構成されている。そして、この絶縁ケース2内に
収納されたバイモルフ素子1の信号電極4それぞれは、
絶縁ケース2の互いに異なる外端面ごとに形成された外
部電極(図示していない)と接続されている。
On the other hand, the insulating case 2 is composed of the bimorph element 1.
A pair of sandwiching frames 7 having a U-shape in plan view, which sandwiches only both end portions along the longitudinal direction of the two, and the bimorph element 1 and the sandwiching frames 7 arranged to face each other with the bimorph element 1 interposed therebetween.
A pair of case lids 8 for closing the open surface formed by
It consists of and. Then, each of the signal electrodes 4 of the bimorph element 1 housed in the insulating case 2 is
It is connected to an external electrode (not shown) formed on each different outer end surface of the insulating case 2.

【0005】さらにまた、この加速度センサは絶縁ケー
ス2を構成する挟持枠7もしくはケース蓋8いずれかの
外表面がセンサ取付面3上に位置決め固定されることに
よって取り付けられており、バイモルフ素子1の信号電
極4それぞれは絶縁ケース2に形成された外部電極を通
じたうえでセンサ取付面3上の配線パターン(図示して
いない)と接続されている。そして、これらの配線パタ
ーンは信号処理回路(図示していない)に対して接続さ
れており、信号処理回路においては加速度センサから出
力された電気信号を処理して衝撃に伴う加速度を検出す
ることが行われるようになっている。
Further, the acceleration sensor is mounted by positioning and fixing the outer surface of either the holding frame 7 or the case lid 8 constituting the insulating case 2 on the sensor mounting surface 3, and the bimorph element 1 Each of the signal electrodes 4 is connected to a wiring pattern (not shown) on the sensor mounting surface 3 after passing through an external electrode formed on the insulating case 2. These wiring patterns are connected to a signal processing circuit (not shown), and the signal processing circuit can process the electrical signal output from the acceleration sensor to detect the acceleration due to the impact. It is supposed to be done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、加速度検出
素子としてのバイモルフ素子1は、圧電性セラミックス
板6の表面に対する法線方向、すなわち、その厚み方向
に沿った向きの加速度が作用した際に最大の電気信号を
出力し、また、180度逆向きの加速度が作用した際に
も正負が逆で絶対値の等しい最大の電気信号を出力する
ものであり、これら加速度の作用する向きが最大感度の
生じる方向、つまり加速度センサの主軸といわれる最大
感度方向Pとなったものである。そして、圧電性セラミ
ックス板6表面の接線方向に沿った向きの加速度が作用
した際には電気信号を出力せず、つまり検出感度が零と
なる一方、法線方向及び接線方向間におけるいずれかの
向きに沿った加速度が作用した際には最大感度方向Pと
加速度の作用方向とがなす角度θに対応した大きさの検
出感度、つまり最大感度S×cosθ倍の検出感度を生じ
るものでもある。
By the way, the bimorph element 1 as an acceleration detecting element has a maximum value when an acceleration in a direction normal to the surface of the piezoelectric ceramic plate 6, that is, a direction along the thickness direction thereof acts. In addition, when the acceleration of 180 degrees reverse direction is applied, the maximum electric signal of opposite positive and negative values and the same absolute value is output. It is the direction in which it occurs, that is, the maximum sensitivity direction P called the main axis of the acceleration sensor. When an acceleration in a direction along the tangential direction of the surface of the piezoelectric ceramics plate 6 is applied, no electric signal is output, that is, the detection sensitivity becomes zero, while either the normal direction or the tangential direction is detected. When the acceleration along the direction acts, the detection sensitivity has a magnitude corresponding to the angle θ formed by the maximum sensitivity direction P and the acting direction of the acceleration, that is, the maximum sensitivity S × cos θ times the detection sensitivity.

【0007】そこで、前記従来構成の加速度センサをセ
ンサ取付面3上に取り付けた場合、バイモルフ素子1の
有する最大感度方向Pはセンサ取付面3に対して平行も
しくは垂直となる。すなわち、図4で示したように、セ
ンサ取付面3上に直交二次元の座標軸(平面座標軸)
x,yを設定し、このセンサ取付面3をxy平面とする
直交三次元の座標軸(空間座標軸)x,y,zを設定し
たうえ、バイモルフ素子1が組み込まれた絶縁ケース2
のケース蓋8をセンサ取付面3上に取り付けた際におい
て、縦向きとなったバイモルフ素子1の最大感度方向P
がセンサ取付面3上のy軸と一致している場合には、x
軸及びz軸に沿った向きの加速度、つまりxz平面内に
おけるいずれの方向に沿って作用する加速度をも検出で
きないことになってしまう。
Therefore, when the acceleration sensor of the conventional structure is mounted on the sensor mounting surface 3, the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 is parallel or perpendicular to the sensor mounting surface 3. That is, as shown in FIG. 4, orthogonal two-dimensional coordinate axes (planar coordinate axes) are provided on the sensor mounting surface 3.
x, y are set, orthogonal three-dimensional coordinate axes (spatial coordinate axes) x, y, z with the sensor mounting surface 3 as the xy plane are set, and the insulating case 2 in which the bimorph element 1 is incorporated
When the case cover 8 is attached to the sensor mounting surface 3, the maximum sensitivity direction P of the vertically oriented bimorph element 1 is detected.
Is aligned with the y-axis on the sensor mounting surface 3, x
The acceleration in the direction along the axis and the z axis, that is, the acceleration acting along any direction in the xz plane cannot be detected.

【0008】また、図示省略しているが、直交座標軸
x,yが設定されたセンサ取付面3上に絶縁ケース2の
挟持枠7を取り付けてバイモルフ素子1の最大感度方向
Pをセンサ取付面3と垂直なz軸に対して一致させた場
合には、x軸及びy軸によって構成されるxy平面内に
おけるいずれの方向に沿う加速度をも検出することが不
可能となる。したがって、互いに直交する座標軸x,
y,zそれぞれの方向に沿って作用するであろう加速度
の全てを検出しようとする際には、x軸,y軸,z軸の
各々と最大感度方向Pが一致した3個の加速度センサを
センサ取付面3上に取り付けておかねばならず、加速度
センサの個数及び設置スペースが多くなってコスト高を
招くことになるばかりか、3個もの加速度センサから出
力された電気信号の処理を行う信号処理回路の複雑化を
招いてしまうという不都合が生じる。
Although not shown, the holding frame 7 of the insulating case 2 is mounted on the sensor mounting surface 3 on which the orthogonal coordinate axes x and y are set, and the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 is set to the sensor mounting surface 3. When the z-axis is perpendicular to the z-axis, it is impossible to detect the acceleration along any direction in the xy plane constituted by the x-axis and the y-axis. Therefore, coordinate axes x,
In order to detect all of the accelerations that will act along the y and z directions, three acceleration sensors whose maximum sensitivity direction P coincides with each of the x axis, y axis, and z axis are used. The signal must be mounted on the sensor mounting surface 3, which increases the number of accelerometers and the installation space, resulting in high cost, and also a signal for processing the electrical signals output from the three accelerometers. There is an inconvenience that the processing circuit is complicated.

【0009】ところで、このような不都合を避けるべ
く、バイモルフ素子の最大感度方向を予めセンサ取付面
から上向きに傾けておくことによって直交座標軸x,
y,zの3つの方向に沿って作用する加速度を検出し得
る構成とされた加速度センサが提案されている。すなわ
ち、この種の加速度センサとしては、図示していない
が、特開平5−133974号で開示されたものがあ
り、これには、矩形平板状を有する加速度検出素子の最
大感度方向をセンサ取付面と45度(°)となる向きに
傾けたうえ、この加速度検出素子の稜線をさらにセンサ
取付基板の稜線と45°となる向きに傾けて設置するこ
とを特徴とした加速度センサが示されている。そして、
このような構成とされた加速度センサを採用した際に
は、確かに単一個でもってx軸,y軸,z軸(本発明に
係る図2で示すのと合致する3つの方向:以下、同じ)
それぞれの方向に沿って作用する加速度を検出し得るこ
とになる。
By the way, in order to avoid such inconvenience, the maximum sensitivity direction of the bimorph element is tilted upward from the sensor mounting surface in advance so that the orthogonal coordinate axes x,
There has been proposed an acceleration sensor configured to detect acceleration acting along the three directions of y and z. That is, as an acceleration sensor of this type, although not shown, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-133974, in which the maximum sensitivity direction of an acceleration detecting element having a rectangular flat plate shape is set on the sensor mounting surface. There is shown an acceleration sensor characterized in that the acceleration sensor is installed at a tilt angle of 45 degrees (°) and the ridge line of the acceleration detecting element is further tilted at a direction of 45 degrees from the ridge line of the sensor mounting substrate. . And
When the acceleration sensor having such a configuration is adopted, it is true that a single unit has x-axis, y-axis, and z-axis (three directions that match those shown in FIG. 2 according to the present invention: hereinafter, the same. )
The acceleration acting along each direction can be detected.

【0010】しかしながら、3つの直交座標軸x,y,
zに沿って作用する加速度を検出し得るからといって全
ての方向の加速度を検出できることにはならず、その最
大感度方向に対して垂直となる平面内に作用する加速度
を検出することは不可能となってしまう。さらにまた、
上記構成を採用した場合における最大感度方向がz軸と
45°をなしていることは当然であるが、この場合にお
けるx軸及びy軸の各々と最大感度方向とは実質的に6
0°をなしていることになり、やはりx軸,y軸,z軸
の方向における検出感度が略等しくなることにはならな
い。
However, three Cartesian coordinate axes x, y,
The fact that accelerations acting along z can be detected does not mean that accelerations in all directions can be detected, and it is not possible to detect accelerations that act in a plane perpendicular to the maximum sensitivity direction. It will be possible. Furthermore,
It goes without saying that the maximum sensitivity direction in the case of adopting the above configuration is 45 ° with respect to the z axis, but in this case, the x axis and the y axis and the maximum sensitivity direction are substantially 6 degrees.
Since the angle is 0 °, the detection sensitivities in the x-axis, y-axis, and z-axis directions do not become substantially equal.

【0011】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、極力少ない個数でありながらも広い
範囲にわたる加速度の検出が可能で、しかも、直交座標
軸いずれの方向に沿って作用する加速度に対しても略等
しい検出感度を有する加速度センサの取付構造を提供し
ようとするものである。
The present invention was devised in view of these inconveniences, and it is possible to detect acceleration over a wide range while the number is as small as possible, and to operate along any direction of the orthogonal coordinate axes. It is an object of the present invention to provide a mounting structure for an acceleration sensor that has substantially the same detection sensitivity with respect to acceleration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る加速度セン
サの取付構造は、このような目的を達成するために、セ
ンサ取付面がxy平面となるように直交座標軸(x,
y,z)を設定したうえでセンサ取付面上におけるx
軸,y軸の各々と一致する方向に沿って取り付けられた
2個の加速度センサを備えており、加速度センサの一方
に組み込まれた加速度検出素子の最大感度方向がy軸か
らz軸に向かって40ないし50度傾いた方向とされ、
かつ、加速度センサの他方に組み込まれた加速度検出素
子の最大感度方向がx軸からz軸に向かって40ないし
50度傾いた方向とされていることを特徴とする。ま
た、この際における加速度検出素子は、圧電性セラミッ
クスを用いて作製された両端固定型のバイモルフ素子で
ある。
In order to achieve such an object, the structure for mounting an acceleration sensor according to the present invention has a rectangular coordinate axis (x, x, so that the sensor mounting surface is an xy plane).
x, on the sensor mounting surface after setting y, z)
It is equipped with two acceleration sensors that are attached along a direction that coincides with each of the axes y and y, and the maximum sensitivity direction of the acceleration detection element incorporated in one of the acceleration sensors is from the y axis to the z axis. The direction is inclined by 40 to 50 degrees,
Further, it is characterized in that the maximum sensitivity direction of the acceleration detection element incorporated in the other side of the acceleration sensor is a direction inclined by 40 to 50 degrees from the x axis toward the z axis. In addition, the acceleration detecting element in this case is a bimorph element with fixed ends, which is manufactured using piezoelectric ceramics.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本実施例に係る加速度センサそのも
のの構成を示す一部破断斜視図、図2は加速度センサの
取付構造を簡略化して示す説明図であり、図3は本実施
例の取付構造を採用した際の動作を示す機能ブロック図
である。なお、加速度センサそのものの構成は従来例と
基本的に異ならないので、図1及び図2において図4と
同一になる部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳
しい説明は省略する。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the structure of the acceleration sensor itself according to this embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a simplified mounting structure of the acceleration sensor, and FIG. It is a functional block diagram which shows operation | movement when a structure is employ | adopted. Since the configuration of the acceleration sensor itself is basically the same as that of the conventional example, the same components and parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted here.

【0015】本実施例に係る加速度センサA,Bのそれ
ぞれは、図1で示すように、加速度検出素子として機能
する両端固定型のバイモルフ素子1と、これを収納する
絶縁ケース2とを具備して構成されたものであり、これ
らの加速度センサA,Bは配線基板などのようなセンサ
取付面3上に取り付けられることになっている。そし
て、この際におけるバイモルフ素子1は最大感度方向P
がセンサ取付面3に対して傾いた状態とされたうえで絶
縁ケース2内に位置決め収納されており、その最大感度
方向Pはセンサ取付面3からの傾斜角度θが40°以上
で50°以下、例えば、45°となる上向きに設定され
ている。
As shown in FIG. 1, each of the acceleration sensors A and B according to the present embodiment comprises a bimorph element 1 of both ends fixed type which functions as an acceleration detecting element, and an insulating case 2 which houses this. The acceleration sensors A and B are to be mounted on a sensor mounting surface 3 such as a wiring board. At this time, the bimorph element 1 has the maximum sensitivity direction P
Is tilted with respect to the sensor mounting surface 3 and is positioned and housed in the insulating case 2. The maximum sensitivity direction P has an inclination angle θ from the sensor mounting surface 3 of 40 ° or more and 50 ° or less. , For example, it is set upward at 45 °.

【0016】すなわち、ここでのバイモルフ素子1は、
共に矩形平板形状とされて表裏面上に信号電極4及び中
間電極5がそれぞれ形成された一対の圧電セラミック板
6を対面接合したうえ、これを傾斜角度θに見合う45
°でもって切り落としたものとなっている。なお、中間
電極5を介して接合された圧電セラミック板6の各々が
自らの厚み方向に沿いつつ他方側とは逆向きに分極処理
されており、また、信号電極4のそれぞれが各圧電セラ
ミック板6の長手方向に沿って互いに異なる一端部にま
で引き出されていることは従来例と同じである。また、
この際における絶縁ケース2は従来例同様の挟持枠7及
びケース蓋8を用いて構成されたものであり、バイモル
フ素子1の信号電極4それぞれは絶縁ケース2の互いに
異なる外端面ごとに形成された外部電極(図示していな
い)と接続されている。
That is, the bimorph element 1 here is
A pair of piezoelectric ceramic plates 6 each having a rectangular flat plate shape and having a signal electrode 4 and an intermediate electrode 5 formed on the front and back surfaces are face-to-face joined, and this is adjusted to the inclination angle θ 45
It has been cut off with °. Each of the piezoelectric ceramic plates 6 joined via the intermediate electrode 5 is polarized along the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate 6 in the opposite direction to the other side, and each of the signal electrodes 4 is polarized in each piezoelectric ceramic plate. It is the same as the conventional example in that it is pulled out to different one end portions along the longitudinal direction of 6. Also,
In this case, the insulating case 2 is configured by using the sandwiching frame 7 and the case lid 8 similar to the conventional example, and the signal electrodes 4 of the bimorph element 1 are formed on different outer end surfaces of the insulating case 2. It is connected to an external electrode (not shown).

【0017】一方、本実施例に係る加速度センサの取付
構造は、図2で示しているように、同一のセンサ取付面
3上における直交座標軸x,yの各々と一致する方向に
沿って取り付けられた2個の加速度センサA,Bを備え
たものとなっている。そして、この際、図3で示してい
るように、加速度センサA,Bの各々から出力された電
気信号VA,VBのコンパレータ処理を実行する第1及び
第2のコンパレータ回路10,11と、これらコンパレ
ータ回路10,11の各々から出力されたコンパレータ
信号VS1,VS2のOR論理処理を行う論理回路12とを
具備しており、コンパレータ回路10,11及び論理回
路12のそれぞれは信号処理回路(図示していない)内
に組み込まれている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the acceleration sensor mounting structure according to the present embodiment is mounted on the same sensor mounting surface 3 along the directions corresponding to the orthogonal coordinate axes x and y. It also has two acceleration sensors A and B. At this time, as shown in FIG. 3, the first and second comparator circuits 10 and 11 for performing the comparator process of the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B, respectively. , A logic circuit 12 that performs an OR logic process on the comparator signals V S1 and V S2 output from each of the comparator circuits 10 and 11, and each of the comparator circuits 10 and 11 and the logic circuit 12 performs signal processing. It is incorporated in a circuit (not shown).

【0018】また、ここでの加速度センサA,Bそれぞ
れは、絶縁ケース2を構成しているケース蓋8の外表面
が位置決め固定されることによってセンサ取付面3上に
取り付けられたものであり、バイモルフ素子1の信号電
極4それぞれは絶縁ケース2に形成された外部電極(図
示していない)を通じたうえでセンサ取付面3上に形成
された配線パターン(図示していない)の各々と半田付
けなどによって接続されている。すなわち、この際にお
ける加速度センサAに組み込まれたバイモルフ素子1の
最大感度方向Pはy軸からz軸に向かって45°傾いた
上向きとなっており、加速度センサBにおけるバイモル
フ素子1の最大感度方向Pはx軸からz軸に向かって4
5°傾いた上向きとなっているのである。
Each of the acceleration sensors A and B here is mounted on the sensor mounting surface 3 by positioning and fixing the outer surface of the case lid 8 constituting the insulating case 2. Each signal electrode 4 of the bimorph element 1 is soldered to each wiring pattern (not shown) formed on the sensor mounting surface 3 after passing through an external electrode (not shown) formed on the insulating case 2. Connected by etc. That is, the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 incorporated in the acceleration sensor A at this time is an upward direction inclined by 45 ° from the y axis to the z axis, and the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 in the acceleration sensor B is set. P is 4 from the x-axis to the z-axis
It is tilted upward by 5 °.

【0019】つぎに、図2及び図3に基づき、本実施例
に係る加速度センサA,Bの動作を説明する。なお、以
下の説明においては、加速度センサA,Bの有する最大
感度がS(mV/G:Gは重力加速度)であるものと
し、また、ある一定の強さ以上の衝撃が加わったことを
検知するためのしきい値をS1,S2としている。
The operation of the acceleration sensors A and B according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. In the following description, it is assumed that the maximum sensitivity of the acceleration sensors A and B is S (mV / G: G is gravitational acceleration), and it is detected that an impact with a certain strength or more is applied. The thresholds for this are S 1 and S 2 .

【0020】まず、図2で示した位置関係に従って配置
された2個の加速度センサA,Bからなる取付構造に対
し、直交座標軸xの正方向から1Gの加速度が作用した
場合を考えると、y軸と一致する方向に沿って配置され
た加速度センサAの検出感度は零となる一方、x軸と一
致する方向に沿って配置された加速度センサBの検出感
度は最大感度Sのcos45°倍として表される。そこ
で、この場合における加速度センサAから出力される電
気信号VAは0(mV)、また、加速度センサBから出
力される電気信号VBはS×cos45°×1(mV)とな
り、電気信号VBのみが入力する第2のコンパレータ回
路11においては予め設定されたS2をしきい値とした
うえでのコンパレータ処理、すなわち、VB>S2ならば
コンパレータ信号VS2=1、また、VB≦S2ならばコン
パレータ信号VS2=0とする処理が実行されることにな
り、この第2のコンパレータ回路11から論理回路12
に対してはコンパレータ信号VS2が出力される。
First, consider a case where an acceleration of 1 G acts from the positive direction of the Cartesian coordinate axis x on the mounting structure composed of two acceleration sensors A and B arranged according to the positional relationship shown in FIG. While the detection sensitivity of the acceleration sensor A arranged along the direction coinciding with the axis becomes zero, the detection sensitivity of the acceleration sensor B arranged along the direction coinciding with the x axis is cos 45 ° times the maximum sensitivity S. expressed. Therefore, in this case, the electric signal V A output from the acceleration sensor A is 0 (mV), and the electric signal V B output from the acceleration sensor B is S × cos 45 ° × 1 (mV), and the electric signal V In the second comparator circuit 11 in which only B is input, comparator processing is performed with S 2 set as a threshold value, that is, if V B > S 2 , comparator signal V S2 = 1 and V 2 If B ≤ S 2 , the process of setting the comparator signal V S2 = 0 is executed, and the second comparator circuit 11 to the logic circuit 12 are executed.
A comparator signal V S2 is output to the.

【0021】また、直交座標軸yの正方向から1Gの加
速度が作用した場合には、y軸と一致する方向に沿って
配置された加速度センサAの検出感度が最大感度Sのco
s45°倍として表されることになる一方、x軸と一致
する方向に沿って配置された加速度センサBの検出感度
は零となる。従って、この場合における加速度センサA
から出力される電気信号VAはS×cos45°×1(m
V)として表される一方、加速度センサBから出力され
る電気信号VBは0(mV)となる。その結果、加速度
センサAからの電気信号VAのみが入力する第1のコン
パレータ回路10においては予め設定されたS1をしき
い値としたうえでのコンパレータ処理、すなわち、VA
>S1ならばコンパレータ信号VS1=1、また、VA≦S
1ならばコンパレータ信号VS1=0とする処理が行われ
た後、第1のコンパレータ回路10から論理回路12に
対してはコンパレータ信号VS1が出力される。
When an acceleration of 1 G is applied from the positive direction of the Cartesian coordinate axis y, the detection sensitivity of the acceleration sensor A arranged along the direction coinciding with the y axis is co with the maximum sensitivity S.
While being expressed as s45 ° times, the detection sensitivity of the acceleration sensor B arranged along the direction coinciding with the x-axis becomes zero. Therefore, the acceleration sensor A in this case
The electric signal V A output from S × cos 45 ° × 1 (m
While represented as V), the electric signal V B output from the acceleration sensor B becomes 0 (mV). As a result, the comparator processing the S 1 that has been previously set based on the threshold in the first comparator circuit 10 in which only the electric signal V A from the acceleration sensor A is inputted, i.e., V A
If> S 1 , comparator signal V S1 = 1 and V A ≦ S
If it is 1 , after the processing for setting the comparator signal V S1 = 0 is performed, the first comparator circuit 10 outputs the comparator signal V S1 to the logic circuit 12.

【0022】一方、直交座標軸zの正方向から1Gの加
速度が作用した場合には、加速度センサA,Bの検出感
度が共に最大感度Sのcos45°倍として表されること
になり、これらの加速度センサA,Bから出力される電
気信号VA,VBはS×cos45°×1(mV)として表
される。そして、加速度センサAからの電気信号VA
みが入力する第1のコンパレータ回路10においてはS
1をしきい値としたうえでのコンパレータ処理が実行さ
れ、かつ、加速度センサBからの電気信号VBのみが入
力する第2のコンパレータ回路11ではS2をしきい値
としたうえでのコンパレータ処理が実行された後、第1
及び第2のコンパレータ回路10,11の各々から論理
回路12に対してはコンパレータ信号VS1,VS2が出力
される。
On the other hand, when an acceleration of 1 G acts from the positive direction of the orthogonal coordinate axis z, the detection sensitivities of the acceleration sensors A and B are both expressed as cos 45 ° times the maximum sensitivity S, and these accelerations The electric signals V A and V B output from the sensors A and B are represented as S × cos 45 ° × 1 (mV). Then, the first comparator circuit 10 that only the electrical signal V A from the acceleration sensor A is input S
In the second comparator circuit 11 in which the comparator process is executed with 1 as the threshold value and only the electric signal V B from the acceleration sensor B is input, the comparator with S 2 as the threshold value is performed. The first after the process is performed
Also, comparator signals V S1 and V S2 are output from the second comparator circuits 10 and 11 to the logic circuit 12, respectively.

【0023】さらにまた、コンパレータ回路10,11
からコンパレータ信号VS1,VS2のいずれか一方もしく
は両方が揃って入力される論理回路12においては、コ
ンパレータ信号VS1,VS2に基づくOR論理処理、すな
わち、VS1=1またはVS2=1ならば論理回路信号VL
=1とするOR論理処理が行われた後、この論理回路信
号VLが外部へと向かって出力されることになる。
Furthermore, the comparator circuits 10 and 11
In the logic circuit 12 to which either one or both of the comparator signals V S1 and V S2 are input, OR logic processing based on the comparator signals V S1 and V S2 , that is, V S1 = 1 or V S2 = 1 Then, the logic circuit signal V L
After the OR logic processing of = 1 is performed, this logic circuit signal V L is output to the outside.

【0024】すなわち、以上説明したように、本実施例
に係る加速度センサの取付構造を採用した場合には、直
交座標軸x,y,zいずれの方向に沿っても略等しい程
度の検出感度、つまり最大感度Sのcos45°倍の検出
感度が得られる。また、本実施例に係る取付構造におい
ては、感度の検出されない方向が両加速度センサA,B
の最大感度方向Pと直交する一方向に沿ってしか存在し
ておらず、広い範囲でもって加速度を検出することがで
きるという利点が得られる。
That is, as described above, when the mounting structure of the acceleration sensor according to the present embodiment is adopted, the detection sensitivity is substantially equal in any of the orthogonal coordinate axes x, y, z, that is, A detection sensitivity of cos 45 ° times the maximum sensitivity S can be obtained. Further, in the mounting structure according to the present embodiment, the directions in which the sensitivity is not detected are both acceleration sensors A and B.
Since it exists only along one direction orthogonal to the maximum sensitivity direction P, the advantage that acceleration can be detected in a wide range is obtained.

【0025】ところで、本実施例の取付構造では、加速
度センサA,Bの各々に組み込まれたバイモルフ素子1
の最大感度方向Pをセンサ取付面3から45°の傾斜角
度θでもって傾けることとしたが、45°に限られるこ
とはなく、実用上は40°以上かつ50°以下の範囲内
であればよいことが本発明の発明者らによって確認され
ている。すなわち、傾斜角度θが40°の場合における
cos40°とcos45°との比率はcos40°/cos45°
=1.083…、また、傾斜角度θが50°の場合にお
けるcos50°とcos45°との比率cos50°/cos45
°=0.909…となるのであるから、傾斜角度θが4
5°の場合における±10%程度の範囲内に収まってお
り、本実施例と同じく、直交座標軸x,y,zいずれの
方向に沿っても略等しい程度の検出感度が得られること
は明らかである。
By the way, in the mounting structure of this embodiment, the bimorph element 1 incorporated in each of the acceleration sensors A and B is used.
The maximum sensitivity direction P is inclined at an inclination angle θ of 45 ° from the sensor mounting surface 3, but the maximum sensitivity direction P is not limited to 45 °, and is practically within a range of 40 ° or more and 50 ° or less. Good results have been confirmed by the inventors of the present invention. That is, when the inclination angle θ is 40 °
The ratio of cos 40 ° and cos 45 ° is cos 40 ° / cos 45 °
= 1.083 ..., and the ratio of cos50 ° to cos45 ° when the tilt angle θ is 50 °, cos50 ° / cos45
Therefore, the angle of inclination θ is 4
It is within a range of about ± 10% in the case of 5 °, and it is clear that the detection sensitivity of substantially the same degree can be obtained along any of the orthogonal coordinate axes x, y, and z as in the present embodiment. is there.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る加速
度センサの取付構造によれば、2個の加速度センサでも
って互いに直交する3軸方向のいずれに沿って作用する
加速度をも略等しい検出感度で検出することが可能とな
り、また、広い範囲にわたって加速度を検出することが
できることになる。その結果、取付構造の簡素化のみな
らず、コストダウンを図ることができるという効果が得
られる。
As described above, according to the mounting structure of the acceleration sensor of the present invention, the accelerations acting in any of the three axial directions orthogonal to each other can be detected by the two acceleration sensors. Sensitivity can be detected, and acceleration can be detected over a wide range. As a result, not only the mounting structure is simplified, but also the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例に係る加速度センサそのものの構成を
示す一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of an acceleration sensor itself according to the present embodiment.

【図2】本実施例に係る加速度センサの取付構造を簡略
化して示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a simplified mounting structure of the acceleration sensor according to the present embodiment.

【図3】本実施例の取付構造を採用した際の動作を示す
機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an operation when the mounting structure of the present embodiment is adopted.

【図4】従来例に係る加速度センサの構成を示す一部破
断斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バイモルフ素子(加速度検出素子) 3 センサ取付面 A 加速度センサ B 加速度センサ P 最大感度方向 x 直交座標軸 y 直交座標軸 θ 傾斜角度 1 Bimorph element (acceleration detection element) 3 Sensor mounting surface A Acceleration sensor B Acceleration sensor P Maximum sensitivity direction x Cartesian coordinate axis y Cartesian coordinate axis θ Tilt angle

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 センサ取付面(3)がxy平面となるよ
うに直交座標軸(x,y,z)を設定したうえでセンサ
取付面(3)上におけるx軸,y軸の各々と一致する方
向に沿って取り付けられた2個の加速度センサ(A,
B)を備えており、 加速度センサ(A,B)の一方に組み込まれた加速度検
出素子(1)の最大感度方向(P)がy軸からz軸に向
かって40ないし50度傾いた方向とされ、かつ、加速
度センサ(A,B)の他方に組み込まれた加速度検出素
子(1)の最大感度方向(P)がx軸からz軸に向かっ
て40ないし50度傾いた方向とされていることを特徴
とする加速度センサの取付構造。
1. The Cartesian coordinate axes (x, y, z) are set so that the sensor mounting surface (3) is an xy plane, and they coincide with the x axis and the y axis on the sensor mounting surface (3). Two acceleration sensors (A,
B), and the maximum sensitivity direction (P) of the acceleration detection element (1) incorporated in one of the acceleration sensors (A, B) is a direction inclined by 40 to 50 degrees from the y axis to the z axis. In addition, the maximum sensitivity direction (P) of the acceleration detection element (1) incorporated in the other of the acceleration sensors (A, B) is a direction inclined by 40 to 50 degrees from the x axis toward the z axis. Accelerometer mounting structure characterized by the following.
【請求項2】 加速度検出素子(1)は、圧電性セラミ
ックスを用いて作製された両端固定型のバイモルフ素子
であることを特徴とする請求項1に記載した加速度セン
サの取付構造。
2. The mounting structure for an acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration detecting element (1) is a bimorph element having fixed ends and made of piezoelectric ceramics.
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