JPH09196965A - Acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は加速度センサに関
し、特にたとえば、カーナビゲーションシステムなどに
利用されて、自動車などの加速度を測定するために用い
られ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, and more particularly to an acceleration sensor used in a car navigation system or the like to measure acceleration of an automobile or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9は、従来の加速度センサの一例を示
す図解図である。加速度センサ1は、基板2を含む。基
板2上には、圧電素子3が形成される。基板2の一端は
支持され、他端に重り4が取り付けられる。この加速度
センサ1では、矢印に示すように、基板2の面に直交す
る方向に加速度による力が加わると、基板2が湾曲す
る。それによって、圧電素子3も湾曲し、圧電素子から
湾曲量に対応した信号、すなわち加速度に対応した信号
が出力される。また、静止加重を検出するために、圧電
素子に駆動信号を与えて基板を振動させ、加重による湾
曲に伴う圧電素子のインピーダンス変化を測定する加速
度センサもある。2. Description of the Related Art FIG. 9 is an illustrative view showing an example of a conventional acceleration sensor. The acceleration sensor 1 includes a substrate 2. The piezoelectric element 3 is formed on the substrate 2. One end of the substrate 2 is supported, and the weight 4 is attached to the other end. In this acceleration sensor 1, as shown by the arrow, when a force due to acceleration is applied in a direction orthogonal to the surface of the substrate 2, the substrate 2 bends. As a result, the piezoelectric element 3 also bends, and the piezoelectric element outputs a signal corresponding to the amount of bending, that is, a signal corresponding to acceleration. Further, there is also an acceleration sensor that detects a static load by applying a drive signal to the piezoelectric element to vibrate the substrate and measure the impedance change of the piezoelectric element due to bending due to the load.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の加速度センサでは、基板と圧電素子との熱膨張係数の
差により、雰囲気温度が変化すると、基板に反りが生じ
る場合がある。このような反りによる信号が出力される
と、加速度による信号か雰囲気温度の変化による信号か
を区別することができず、誤差が多く、高感度のものを
得ることができなかった。However, in these acceleration sensors, when the atmospheric temperature changes due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the piezoelectric element, the substrate may warp. When a signal due to such a warp is output, it is impossible to distinguish between a signal due to acceleration and a signal due to a change in ambient temperature, and there are many errors, so that a highly sensitive signal cannot be obtained.
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、静
止加重から加速度までを検出することができ、温度ドリ
フトの少ない加速度センサを提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to provide an acceleration sensor capable of detecting from static load to acceleration and having little temperature drift.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、2つの板状
の振動体と、2つの振動体の両端および中央部を連結す
るための連結部と、2つの振動体の同じ側の面に形成さ
れ2つの入出力部を有する圧電素子と、振動体の中央部
に対応する位置に配置され振動体に加速度による慣性力
を得るための重りとを含み、加速度によって2つの振動
体が逆向きに変形するようにした、加速度センサであ
る。この加速度センサにおいて、圧電素子の2つの入出
力部は、振動体の長手方向の中央部を境としてその両側
に配置することができる。また、この加速度センサにお
いて、圧電素子の2つの入出力部は、振動体の幅方向の
中央部を境としてその両側に配置してもよい。さらに、
重りは2つの振動体の中央部を連結する連結部から延び
る延長部に取り付けられてもよく、この場合、2つの振
動体の長手方向の中央部における振動体の縁部が支持さ
れる。また、重りは2つの振動体の長手方向の中央部に
おける振動体の縁部から延びる延長部に取り付けられて
もよく、この場合、2つの振動体の中央部を連結する連
結部が支持される。この加速度センサを用いるために、
それぞれの圧電素子の一方の入出力部を駆動用とし、他
方の入出力部を検出用とし、検出用の入出力部からの出
力信号の和を帰還信号として前記駆動用の入出力部に駆
動信号を与える発振回路が構成され、かつ検出用の入出
力部からの出力信号の差が加速度検出信号として用いら
れる。According to the present invention, there are provided two plate-like vibrating bodies, a connecting portion for connecting both ends and a central portion of the two vibrating bodies, and a surface on the same side of the two vibrating bodies. A piezoelectric element that is formed and has two input / output parts, and a weight that is arranged at a position corresponding to the center of the vibrating body and that obtains an inertial force due to acceleration in the vibrating body, and the two vibrating bodies are opposite It is an acceleration sensor designed to be transformed into. In this acceleration sensor, the two input / output portions of the piezoelectric element can be arranged on both sides of the central portion of the vibrating body in the longitudinal direction as a boundary. Further, in this acceleration sensor, the two input / output portions of the piezoelectric element may be arranged on both sides of the central portion of the vibrating body in the width direction as a boundary. further,
The weight may be attached to an extension that extends from a connecting portion that connects the central portions of the two vibrating bodies, and in this case, the edges of the vibrating bodies at the longitudinal central portions of the two vibrating bodies are supported. Further, the weight may be attached to an extension portion extending from an edge portion of the vibrating body at a central portion in the longitudinal direction of the two vibrating bodies, and in this case, a connecting portion that connects the central portions of the two vibrating bodies is supported. . To use this acceleration sensor,
One input / output unit of each piezoelectric element is used for driving, the other input / output unit is used for detection, and the sum of output signals from the detection input / output unit is used as a feedback signal to drive to the driving input / output unit. An oscillating circuit for giving a signal is configured, and a difference between output signals from the input / output unit for detection is used as an acceleration detection signal.
【0006】それぞれの圧電素子の一方の入出力部に駆
動信号を与えることによって、振動体が振動させられ
る。加速度センサに加速度が加わると、重りによって振
動体に慣性力が加わる。そのため、2つの振動体が逆向
きに屈曲し、屈曲量に応じて圧電素子の他方の入出力部
から信号が出力される。したがって、この信号を測定す
ることにより、加速度を検出することができる。このよ
うに、2つの振動体を逆向きに屈曲させるために、重り
は、2つの振動体を連結する連結部から延びる延長部、
または2つの振動体の縁部から延びる延長部に取り付け
られる。この場合、それぞれの圧電素子の他方の入出力
部から、振動体の屈曲量に対応した信号、すなわち加速
度に対応した逆極性の信号が出力される。したがって、
これらの信号の差をとれば、加速度に対応した大きい出
力信号を得ることができる。By applying a drive signal to one input / output section of each piezoelectric element, the vibrating body is vibrated. When acceleration is applied to the acceleration sensor, an inertial force is applied to the vibrating body by the weight. Therefore, the two vibrating bodies bend in opposite directions, and a signal is output from the other input / output unit of the piezoelectric element according to the bending amount. Therefore, by measuring this signal, the acceleration can be detected. Thus, in order to bend the two vibrating bodies in opposite directions, the weight is an extension portion extending from the connecting portion connecting the two vibrating bodies,
Alternatively, it is attached to an extension extending from the edges of the two vibrators. In this case, a signal corresponding to the bending amount of the vibrating body, that is, a signal of opposite polarity corresponding to acceleration is output from the other input / output unit of each piezoelectric element. Therefore,
By taking the difference between these signals, a large output signal corresponding to the acceleration can be obtained.
【0007】それぞれの圧電素子に2つの入出力部を形
成するとき、それらの入出力部は、振動体の長手方向の
中央部を境として、その両側に配置することができる。
また、これらの入出力部は、それぞれの振動体の幅方向
の中央部を境として、その両側に配置してもよい。ま
た、加速度センサの振動体を振動させるために、検出用
の入出力部の出力信号の和を帰還信号として、駆動信号
を駆動用の入出力部に与える発振回路を構成することが
できる。When two input / output portions are formed in each piezoelectric element, the input / output portions can be arranged on both sides of the central portion in the longitudinal direction of the vibrating body as a boundary.
In addition, these input / output sections may be arranged on both sides of the center of the vibrating body in the width direction. Further, in order to vibrate the vibrating body of the acceleration sensor, it is possible to configure an oscillating circuit which gives a drive signal to the driving input / output unit by using the sum of the output signals of the detecting input / output unit as a feedback signal.
【0008】雰囲気温度が変化すると、圧電素子と振動
体の熱膨張係数の差により、振動体が湾曲する。このと
き、圧電素子は、2つの振動体の同じ側に形成されてい
るため、湾曲方向は同じになる。そのため、圧電素子か
ら同極性の信号が出力され、加速度による信号と区別す
ることができる。When the ambient temperature changes, the vibrating body bends due to the difference in thermal expansion coefficient between the piezoelectric element and the vibrating body. At this time, since the piezoelectric element is formed on the same side of the two vibrating bodies, the bending directions are the same. Therefore, a signal of the same polarity is output from the piezoelectric element, and it can be distinguished from a signal due to acceleration.
【0009】[0009]
【発明の効果】この発明によれば、振動体を振動させて
いるため、静止加重に対しても圧電素子から信号を出力
させることができる。そのため、静止加重から加速度ま
で、この加速度センサによって検出することができる。
また、加速度によって、逆極性の信号が出力されるのに
対して、雰囲気温度の変化によって、同極性の信号が出
力される。そのため、それぞれの圧電素子の検出用の入
出力部からの出力信号の差をとれば、加速度によって大
きい信号が出力され、雰囲気温度の変化による信号は相
殺される。したがって、温度ドリフトを抑えることがで
き、誤差の少ない高感度な加速度センサを得ることがで
きる。According to the present invention, since the vibrating body is vibrated, it is possible to output a signal from the piezoelectric element even when a static load is applied. Therefore, it is possible to detect from static load to acceleration by this acceleration sensor.
In addition, while signals of opposite polarities are output due to acceleration, signals of the same polarity are output due to changes in ambient temperature. Therefore, if the difference between the output signals from the input / output portions for detection of the respective piezoelectric elements is calculated, a large signal is output due to acceleration, and the signal due to the change in ambient temperature is canceled. Therefore, temperature drift can be suppressed, and a highly sensitive acceleration sensor with few errors can be obtained.
【0010】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の加速度センサの
一例を示す斜視図であり、図2は図1の線II−IIに
おける断面図であり、図3は図1の線III−IIIに
おける断面図である。加速度センサ10は、矩形板状の
第1の振動体12および第2の振動体14を含む。第1
の振動体12および第2の振動体14は、その両端部に
おいて、連結部16,18で連結される。さらに、第1
の振動体12および第2の振動体14は、その長手方向
の中央部において、連結部20で連結される。したがっ
て、第1の振動体12,第2の振動体14および連結部
16,18,20によって、8字状の基板が形成され
る。1 is a perspective view showing an example of an acceleration sensor of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a line III-III of FIG. FIG. The acceleration sensor 10 includes a rectangular plate-shaped first vibrating body 12 and a second vibrating body 14. First
The vibrating body 12 and the second vibrating body 14 are connected by the connecting portions 16 and 18 at both ends thereof. Furthermore, the first
The vibrating body 12 and the second vibrating body 14 are connected by the connecting portion 20 at the central portion in the longitudinal direction. Therefore, the first vibrating body 12, the second vibrating body 14, and the connecting portions 16, 18, and 20 form an 8-shaped substrate.
【0012】中央の連結部20の両縁部から延びるよう
にして、2つの延長部22a,22bが形成される。こ
れらの延長部22a,22bの先端部が合わせられ、そ
の先端部に重り24が取り付けられる。また、第1の振
動体12および第2の振動体14の長手方向の中央部に
おいて、これらの振動体12,14の縁部に、支持部2
6a,26bが形成される。そして、これらの支持部2
6a,26bが支持される。これらの第1および第2の
振動体12,14,連結部16,18,20,延長部2
2a,22bおよび支持部26a,26bを形成するた
めには、支持部26a,26bとなる凸部を有する矩形
板状の金属板を準備し、この金属板に逆向きのコ字状の
切り込みを形成し、切り込みに沿って連結部20を基準
として金属板を折り曲げ、延長部22a,22bを形成
すればよい。Two extending portions 22a and 22b are formed so as to extend from both edges of the central connecting portion 20. The tips of these extension portions 22a and 22b are aligned, and a weight 24 is attached to the tips. In addition, in the central portions of the first vibrating body 12 and the second vibrating body 14 in the longitudinal direction, the supporting portion 2 is provided at the edge portions of these vibrating bodies 12 and 14.
6a and 26b are formed. And these support parts 2
6a and 26b are supported. These first and second vibrating bodies 12, 14, connecting portions 16, 18, 20, extension portion 2
In order to form the 2a, 22b and the supporting portions 26a, 26b, a rectangular plate-shaped metal plate having a convex portion to be the supporting portions 26a, 26b is prepared, and a reverse U-shaped cut is formed in the metal plate. The metal plate may be formed and bent along the notch with the connecting portion 20 as a reference to form the extension portions 22a and 22b.
【0013】第1の振動体12の一方面上には、第1の
圧電素子28が形成される。また、第2の振動体14の
一方面上には、第2の圧電素子30が形成される。第1
の圧電素子28は、たとえば圧電セラミックなどで形成
される圧電層32を含む。圧電素子32の一方面上に
は、全面に電極34が形成される。さらに、圧電層32
の他方面上には、分割された2つの電極36a,36b
が形成される。そして、一方の電極34が、第1の振動
体12に接着される。このとき、分割された電極36
a,36bは、第1の振動体12の長手方向の中央部を
境として、その両側に配置される。これらの電極36
a,36bが、信号の入出力部として用いられる。A first piezoelectric element 28 is formed on one surface of the first vibrating body 12. Further, the second piezoelectric element 30 is formed on one surface of the second vibrating body 14. First
The piezoelectric element 28 includes a piezoelectric layer 32 formed of, for example, piezoelectric ceramic. An electrode 34 is formed on the entire surface of one surface of the piezoelectric element 32. Further, the piezoelectric layer 32
On the other surface of the two divided electrodes 36a, 36b
Is formed. Then, the one electrode 34 is bonded to the first vibrating body 12. At this time, the divided electrodes 36
The a and 36b are arranged on both sides of the central portion of the first vibrating body 12 in the longitudinal direction as a boundary. These electrodes 36
a and 36b are used as signal input / output units.
【0014】同様に、第2の振動体14は圧電層38を
含み、その一方面上には、全面に電極40が形成され
る。さらに、圧電層38の他方面上には、分割された2
つの電極42a,42bが形成される。これらの電極4
2a,42bは、第2の振動体14の長手方向の中央部
を境として、その両側に配置される。これらの電極42
a,42bが、信号の入出力部として用いられる。そし
て、第1の圧電素子28の電極36aと第2の圧電素子
30の電極42aが、これらの振動体12,14を振動
させるための駆動用として用いられる。また、第1の圧
電素子28の電極36bと第2の圧電素子30の電極4
2bが、加速度に対応する信号を得るための検出用とし
て用いられる。Similarly, the second vibrating body 14 includes a piezoelectric layer 38, and an electrode 40 is formed on the entire surface on one surface thereof. Further, on the other surface of the piezoelectric layer 38, two divided
Two electrodes 42a and 42b are formed. These electrodes 4
2a and 42b are arranged on both sides of the central portion of the second vibrating body 14 in the longitudinal direction as a boundary. These electrodes 42
a and 42b are used as signal input / output units. Then, the electrode 36a of the first piezoelectric element 28 and the electrode 42a of the second piezoelectric element 30 are used for driving to vibrate these vibrating bodies 12, 14. In addition, the electrode 36 b of the first piezoelectric element 28 and the electrode 4 of the second piezoelectric element 30
2b is used for detection to obtain a signal corresponding to acceleration.
【0015】この加速度センサ10では、図4に示すよ
うに、検出用の電極36b,42bの出力信号が合成さ
れ、発振回路44に入力される。発振回路44は、交流
増幅回路46と位相補正回路48とを含む。そして、電
極36b,42bからの出力信号が交流増幅回路46に
入力され、増幅された信号が位相補正回路48で位相補
正されて、駆動信号として電極36a,42aに入力さ
れる。In the acceleration sensor 10, as shown in FIG. 4, the output signals of the detection electrodes 36b and 42b are combined and input to the oscillation circuit 44. The oscillation circuit 44 includes an AC amplification circuit 46 and a phase correction circuit 48. Then, the output signals from the electrodes 36b and 42b are input to the AC amplification circuit 46, the amplified signal is phase-corrected by the phase correction circuit 48, and is input to the electrodes 36a and 42a as a drive signal.
【0016】また、第1の圧電素子28の電極36bお
よび第2の圧電素子30の電極42bは、それぞれ差動
増幅回路50の2つの入力端に接続される。差動増幅回
路50は、同期検波回路52に接続される。同期検波回
路52では、差動増幅回路50の出力信号が、発振回路
44の位相補正回路48の信号に同期して検波される。
同期検波回路52は平滑回路54に接続され、さらに平
滑回路54は直流増幅回路56に接続される。The electrode 36b of the first piezoelectric element 28 and the electrode 42b of the second piezoelectric element 30 are connected to the two input terminals of the differential amplifier circuit 50, respectively. The differential amplifier circuit 50 is connected to the synchronous detection circuit 52. In the synchronous detection circuit 52, the output signal of the differential amplifier circuit 50 is detected in synchronization with the signal of the phase correction circuit 48 of the oscillation circuit 44.
The synchronous detection circuit 52 is connected to the smoothing circuit 54, and the smoothing circuit 54 is further connected to the DC amplification circuit 56.
【0017】この加速度センサ10では、発振回路44
によって、第1の圧電素子28の電極36aおよび第2
の圧電素子30の電極42aに駆動信号が与えられる。
それによって、2つの圧電素子28,30は同期して変
位し、第1の振動体12および第2の振動体14は長さ
振動する。第1および第2の振動体12,14の振動に
よって、電極36b,42b形成部分も振動し、これら
の電極36b,42bから同じ信号が出力される。この
信号が合成され、発振回路44に帰還される。また、差
動増幅回路50ではこれらの信号が相殺され、差動増幅
回路50からは信号が出力されない。そのため、直流増
幅回路56の出力信号も0であり、加速度が加わってい
ないことがわかる。In this acceleration sensor 10, the oscillation circuit 44
The electrode 36a of the first piezoelectric element 28 and the second
A drive signal is applied to the electrode 42a of the piezoelectric element 30 of FIG.
As a result, the two piezoelectric elements 28 and 30 are synchronously displaced, and the first vibrating body 12 and the second vibrating body 14 vibrate in the lengthwise direction. Due to the vibrations of the first and second vibrating bodies 12 and 14, the electrodes 36b and 42b forming portions also vibrate, and the same signals are output from these electrodes 36b and 42b. This signal is combined and fed back to the oscillation circuit 44. Further, these signals are canceled by the differential amplifier circuit 50, and no signal is output from the differential amplifier circuit 50. Therefore, the output signal of the DC amplification circuit 56 is also 0, and it can be seen that acceleration is not applied.
【0018】この状態で、図5の矢印に示すように、第
1の振動体12側から第2の振動体14側に向かって加
速度による力が加わると、重り24によって、第1の振
動体12および第2の振動体14に力が加わる。それに
よって、第1の振動体12および第2の振動体14は、
互いに逆方向に屈曲する。この屈曲によって、第1の圧
電素子28および第2の圧電素子30から信号が出力さ
れるが、電極36b形成部分および電極42b形成部分
の屈曲状態は逆向きであるため、これらの電極36b,
42bから逆極性の信号が出力される。そのため、差動
増幅回路50からは、大きい出力信号が得られる。In this state, when a force due to acceleration is applied from the first vibrating body 12 side toward the second vibrating body 14 side as shown by the arrow in FIG. 5, the weight 24 causes the first vibrating body to move. A force is applied to 12 and the second vibrating body 14. Thereby, the first vibrating body 12 and the second vibrating body 14 are
Bend in opposite directions. A signal is output from the first piezoelectric element 28 and the second piezoelectric element 30 by this bending, but since the bending states of the electrode 36b forming portion and the electrode 42b forming portion are opposite, these electrodes 36b,
A signal of opposite polarity is output from 42b. Therefore, a large output signal can be obtained from the differential amplifier circuit 50.
【0019】差動増幅回路50の出力信号は、同期検波
回路52において、発振回路44の位相補正回路48の
信号に同期して検波される。この同期検波回路52で
は、差動増幅回路50の出力信号の正部分のみまたは負
部分のみ、または正負のいずれかを位相反転した両波が
検波される。検波された信号は平滑回路54で平滑さ
れ、さらに直流増幅回路56で増幅される。直流増幅回
路56の出力信号は、第1および第2の振動体12,1
4の屈曲量、すなわち加速度に対応した信号である。し
たがって、この出力信号を測定することによって、加わ
った加速度を検出することができる。また、加速度が逆
向きに加わった場合、第1および第2の振動体12,1
4の屈曲方向は逆となるため、同期検波回路52で検波
される信号の極性が変わり、直流増幅回路56の出力信
号の極性も変わる。したがって、直流増幅回路56の出
力信号の極性によって、加速度の方向を知ることができ
る。The output signal of the differential amplifier circuit 50 is detected in the synchronous detection circuit 52 in synchronization with the signal of the phase correction circuit 48 of the oscillation circuit 44. The synchronous detection circuit 52 detects both the positive part and the negative part of the output signal of the differential amplifier circuit 50, or both of the positive and negative phase-inverted waves. The detected signal is smoothed by the smoothing circuit 54 and further amplified by the DC amplification circuit 56. The output signal of the DC amplifier circuit 56 is the first and second vibrating bodies 12, 1
It is a signal corresponding to the bending amount of 4, that is, the acceleration. Therefore, the applied acceleration can be detected by measuring this output signal. When acceleration is applied in the opposite direction, the first and second vibrating bodies 12, 1
Since the bending direction of 4 is opposite, the polarity of the signal detected by the synchronous detection circuit 52 changes, and the polarity of the output signal of the DC amplification circuit 56 also changes. Therefore, the direction of acceleration can be known from the polarity of the output signal of the DC amplification circuit 56.
【0020】この加速度センサ10では、第1の振動体
12および第2の振動体14を振動させているため、第
1の圧電素子28および第2の圧電素子30から常に信
号が出力される。そのため、静止加重に対しても、それ
に対応した信号を出力させることができる。したがっ
て、この加速度センサ10では、静止加重から加速度ま
でを検出することができる。In this acceleration sensor 10, since the first vibrating body 12 and the second vibrating body 14 are vibrated, signals are always output from the first piezoelectric element 28 and the second piezoelectric element 30. Therefore, a signal corresponding to static weighting can be output. Therefore, the acceleration sensor 10 can detect from static load to acceleration.
【0021】また、第1および第2の圧電素子28,3
0は、第1および第2の振動体12,14の同じ側の面
に形成されているため、雰囲気温度が変化すると、熱膨
張係数の差によって、振動体12,14は同じ向きに湾
曲する。そのため、このような湾曲によって、電極36
b,42bから出力される信号は同じであり、差動増幅
回路50で相殺される。したがって、雰囲気温度の変化
による影響は小さく、誤差が小さくて、感度の良好な加
速度センサを得ることができる。Further, the first and second piezoelectric elements 28, 3
Since 0 is formed on the same side surface of the first and second vibrating bodies 12 and 14, when the atmospheric temperature changes, the vibrating bodies 12 and 14 bend in the same direction due to the difference in thermal expansion coefficient. . Therefore, due to such curvature, the electrode 36
The signals output from b and 42b are the same and are canceled by the differential amplifier circuit 50. Therefore, it is possible to obtain an acceleration sensor which is less affected by the change in the ambient temperature, has a small error, and has good sensitivity.
【0022】なお、図4に示す回路では、電極36a,
42aに駆動信号を与え、電極36b,42bからの出
力信号を加速度検出用として用いたが、これらの関係を
逆にしてもよい。さらに、電極36a,42bに駆動信
号を与え、電極36b,42aからの出力信号を加速度
検出用として用いてもよい。また、図6に示すように、
第1の圧電素子28の電極36a,36bは、第1の振
動体12の幅方向の中央部を境として、その両側に配置
されてもよい。同様に、第2の圧電素子30の電極42
a,42bは、第2の振動体14の幅方向の中央部を境
として、その両側に配置されてもよい。この場合、たと
えば、外側の2つの電極36a,42bに駆動信号が与
えられ、内側の2つの電極36b,42aからの出力信
号が加速度検出用として用いられる。In the circuit shown in FIG. 4, the electrodes 36a,
Although the drive signal is given to 42a and the output signals from the electrodes 36b and 42b are used for acceleration detection, these relationships may be reversed. Further, a drive signal may be given to the electrodes 36a and 42b, and the output signals from the electrodes 36b and 42a may be used for acceleration detection. Also, as shown in FIG.
The electrodes 36a and 36b of the first piezoelectric element 28 may be arranged on both sides of the first vibrating body 12 with the central portion in the width direction as a boundary. Similarly, the electrode 42 of the second piezoelectric element 30
The a and 42b may be arranged on both sides of the center of the second vibrating body 14 in the width direction as a boundary. In this case, for example, a drive signal is given to the two outer electrodes 36a and 42b, and an output signal from the two inner electrodes 36b and 42a is used for acceleration detection.
【0023】また、図7に示すように、第1および第2
の振動体12,14の長手方向の中央部において、これ
らの振動体12,14の縁部から延びるようにして、延
長部58a,58bを形成してもよい。そして、これら
の延長部58a,58bの間に、重り24が取り付けら
れる。この場合、中央部の連結部20から延びるように
して、支持部60が形成される。この支持部60として
は、金属板に切り込みを形成して折り曲げたものではな
く、図7に示すような1つの板状とすることもできる。
このような構造でも、上述の加速度センサと同様に、加
速度が加わることによって、第1および第2の振動体1
2,14を逆向きに屈曲させることができる。Further, as shown in FIG. 7, the first and second
The extension portions 58a and 58b may be formed so as to extend from the edge portions of the vibrating bodies 12 and 14 at the longitudinal center portions of the vibrating bodies 12 and 14. Then, the weight 24 is attached between the extension portions 58a and 58b. In this case, the support portion 60 is formed so as to extend from the connecting portion 20 in the central portion. The support portion 60 may be a single plate as shown in FIG. 7, instead of being formed by cutting a metal plate and bending it.
Even in such a structure, similarly to the above-described acceleration sensor, by applying acceleration, the first and second vibrating bodies 1
2, 2 and 14 can be bent in opposite directions.
【0024】さらに、図8に示すように、第1および第
2の振動体12,14の端部および連結部16,18の
端部に、折曲げ部62を形成してもよい。このような折
曲げ部62は、第1および第2の振動体12,14の端
部の変形を防止するための補強材として働く。そのた
め、第1および第2の振動体12,14には、加速度に
よる屈曲のみを発生させることができ、高精度の加速度
センサを得ることができる。Further, as shown in FIG. 8, bent portions 62 may be formed at the ends of the first and second vibrating bodies 12, 14 and the ends of the connecting portions 16, 18. Such a bent portion 62 acts as a reinforcing material for preventing the end portions of the first and second vibrating bodies 12 and 14 from being deformed. Therefore, only the bending due to the acceleration can be generated in the first and second vibrating bodies 12 and 14, and a highly accurate acceleration sensor can be obtained.
【0025】また、上述の加速度センサでは、それぞれ
の圧電素子の電極を分割することで2つの入出力部を形
成したが、2つの圧電素子を用いて入出力部としてもよ
い。この場合、第1の振動体12に2つの圧電素子が形
成され、第2の振動体14には2つの圧電素子が形成さ
れる。Further, in the above acceleration sensor, the two input / output portions are formed by dividing the electrodes of the respective piezoelectric elements, but two piezoelectric elements may be used as the input / output portions. In this case, two piezoelectric elements are formed on the first vibrating body 12, and two piezoelectric elements are formed on the second vibrating body 14.
【図1】この発明の加速度センサの一例を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an acceleration sensor of the present invention.
【図2】図1の線II−IIにおける断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】図1の線III−IIIにおける断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1;
【図4】図1に示す加速度センサを使用するための回路
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a circuit for using the acceleration sensor shown in FIG.
【図5】加速度が加わったときの加速度センサの状態を
示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a state of the acceleration sensor when acceleration is applied.
【図6】この発明の加速度センサの他の例を示す斜視図
である。FIG. 6 is a perspective view showing another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図7】この発明の加速度センサのさらに他の例を示す
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing still another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図8】この発明の加速度センサの別の例を示す斜視図
である。FIG. 8 is a perspective view showing another example of the acceleration sensor of the present invention.
【図9】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。FIG. 9 is an illustrative view showing one example of a conventional acceleration sensor.
【符号の説明】 10 加速度センサ 12 第1の振動体 14 第2の振動体 16,18 連結部 20 連結部 22a,22b 延長部 24 重り 26a,26b 支持部 28 第1の圧電素子 30 第2の圧電素子 44 発振回路 46 交流増幅回路 48 位相補正回路 50 差動増幅回路 52 同期検波回路 54 平滑回路 56 直流増幅回路 58a,58b 延長部 60 支持部 62 折曲げ部[Explanation of reference numerals] 10 acceleration sensor 12 first vibrating body 14 second vibrating body 16,18 connecting part 20 connecting part 22a, 22b extension part 24 weights 26a, 26b supporting part 28 first piezoelectric element 30 second Piezoelectric element 44 Oscillation circuit 46 AC amplification circuit 48 Phase correction circuit 50 Differential amplification circuit 52 Synchronous detection circuit 54 Smoothing circuit 56 DC amplification circuit 58a, 58b Extension part 60 Support part 62 Bent part
Claims (6)
連結部、 前記2つの振動体の同じ側の面に形成され、2つの入出
力部を有する圧電素子、および前記振動体の中央部に対
応する位置に配置され、前記振動体に加速度による慣性
力を得るための重りを含み、 加速度によって2つの前記振動体が逆向きに変形するよ
うにした、加速度センサ。1. A plate-shaped vibrating body, a connecting part for connecting both ends and a central part of the two vibrating bodies, and two input / output parts formed on the same side surface of the two vibrating bodies. And a piezoelectric element having a weight for obtaining an inertial force due to acceleration, the piezoelectric element being arranged at a position corresponding to a central portion of the vibrating body, and the two vibrating bodies being deformed in opposite directions by the acceleration. Acceleration sensor
振動体の長手方向の中央部を境としてその両側に配置さ
れた、請求項1に記載の加速度センサ。2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the two input / output portions of the piezoelectric element are arranged on both sides of a central portion in the longitudinal direction of the vibrating body as boundaries.
振動体の幅方向の中央部を境としてその両側に配置され
た、請求項1に記載の加速度センサ。3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the two input / output portions of the piezoelectric element are arranged on both sides of a center portion in the width direction of the vibrating body as boundaries.
連結する前記連結部から延びる延長部に取り付けられ、
前記2つの振動体の長手方向の中央部における前記振動
体の縁部が支持される、請求項1ないし請求項3のいず
れかに記載の加速度センサ。4. The weight is attached to an extension portion extending from the connecting portion connecting the central portions of the two vibrating bodies,
The acceleration sensor according to claim 1, wherein an edge portion of the vibrating body at a central portion in the longitudinal direction of the two vibrating bodies is supported.
の中央部における前記振動体の縁部から延びる延長部に
取り付けられ、前記2つの振動体の中央部を連結する前
記連結部が支持される、請求項1ないし請求項3のいず
れかに記載の加速度センサ。5. The weight is attached to an extension portion extending from an edge portion of the vibrating body at a central portion in the longitudinal direction of the two vibrating bodies, and the connecting portion that connects the central portions of the two vibrating bodies is supported. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3, which is performed.
部を駆動用とし、他方の入出力部を検出用とし、前記検
出用の入出力部からの出力信号の和を帰還信号として前
記駆動用の入出力部に駆動信号を与える発振回路を構成
し、かつ前記検出用の入出力部からの出力信号の差を加
速度検出信号とした、請求項1ないし請求項5のいずれ
かに記載の加速度センサ。6. One of the input / output portions of each of the piezoelectric elements is used for driving, the other input / output portion is used for detection, and the sum of output signals from the input / output portions for detection is used as a feedback signal for the drive. 6. An oscillating circuit for supplying a drive signal to an input / output unit for use in a vehicle, and a difference between output signals from the input / output unit for detection is used as an acceleration detection signal. Acceleration sensor.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02175696A JP3277794B2 (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Acceleration sensor |
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| JP (1) | JP3277794B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004010081A1 (en) * | 2002-07-23 | 2004-01-29 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method and device for accurately detecting attitude of movable body |
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1996
- 1996-01-12 JP JP02175696A patent/JP3277794B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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