JPH11248742A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH11248742A JPH11248742A JP5102898A JP5102898A JPH11248742A JP H11248742 A JPH11248742 A JP H11248742A JP 5102898 A JP5102898 A JP 5102898A JP 5102898 A JP5102898 A JP 5102898A JP H11248742 A JPH11248742 A JP H11248742A
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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
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0817—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for pivoting movement of the mass, e.g. in-plane pendulum
Landscapes
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 衝撃等の加速度が加わった状態を記憶できる
加速度センサを提供する。 【解決手段】 加速度センサ１００は、基板上に固定さ
れたアンカー部１１と、このアンカー部１１に梁部１３
を介して支持され円周側面１２ａを有するおもり可動電
極１２と、おもり可動電極１２の円周側面１２ａと所定
間隔を隔てて対向する円周側面１６を有し基板上に固定
された固定電極部１４、１５とを備えている。この固定
電極部１４、１５は、突起１４ａを有する検出用固定電
極１４と、この検出用固定電極１４と絶縁分離された静
電引力用固定電極１５を有して構成されており、加速度
によりおもり可動電極１２と突起１４ａが接触すること
によって加速度検出が行われる。また、この状態から加
速度がなくなってもおもり可動電極１２と静電引力用固
定電極１５の間の静電引力によって前記接触した状態が
維持されるようになっている。
加速度センサを提供する。 【解決手段】 加速度センサ１００は、基板上に固定さ
れたアンカー部１１と、このアンカー部１１に梁部１３
を介して支持され円周側面１２ａを有するおもり可動電
極１２と、おもり可動電極１２の円周側面１２ａと所定
間隔を隔てて対向する円周側面１６を有し基板上に固定
された固定電極部１４、１５とを備えている。この固定
電極部１４、１５は、突起１４ａを有する検出用固定電
極１４と、この検出用固定電極１４と絶縁分離された静
電引力用固定電極１５を有して構成されており、加速度
によりおもり可動電極１２と突起１４ａが接触すること
によって加速度検出が行われる。また、この状態から加
速度がなくなってもおもり可動電極１２と静電引力用固
定電極１５の間の静電引力によって前記接触した状態が
維持されるようになっている。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、印加された加速度
を検出することができるようなスイッチ型の加速度セン
サに関する。
を検出することができるようなスイッチ型の加速度セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のセンサとして、特開平９
−１４５７４０号公報に示す加速度センサがある。この
加速度センサは、基板上に固定されたアンカー部と、こ
のアンカー部に梁部を介して支持され円周側面を有する
おもり可動電極と、このおもり可動電極の円周側面と所
定間隔を隔てて対向する円周側面を有する固定電極とを
備え、おもり可動電極が加速度によって基板の表面と平
行な方向に変位したときおもり可動電極と固定電極が接
触して、加速度が生じたことを検出する。
−１４５７４０号公報に示す加速度センサがある。この
加速度センサは、基板上に固定されたアンカー部と、こ
のアンカー部に梁部を介して支持され円周側面を有する
おもり可動電極と、このおもり可動電極の円周側面と所
定間隔を隔てて対向する円周側面を有する固定電極とを
備え、おもり可動電極が加速度によって基板の表面と平
行な方向に変位したときおもり可動電極と固定電極が接
触して、加速度が生じたことを検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の加速度センサ
として、例えばパソコン等の精密機械において衝撃など
が加わって壊れたかどうかを検出する目的で使用するこ
とが考えられる。この場合、上記した加速度センサにお
いては、加速度がなくなると、おもり可動電極が固定電
極から離れて元の位置に戻ってしまうため、破壊レベル
の加速度が加わったか否か判断できず、上記した使用目
的で用いることができない。
として、例えばパソコン等の精密機械において衝撃など
が加わって壊れたかどうかを検出する目的で使用するこ
とが考えられる。この場合、上記した加速度センサにお
いては、加速度がなくなると、おもり可動電極が固定電
極から離れて元の位置に戻ってしまうため、破壊レベル
の加速度が加わったか否か判断できず、上記した使用目
的で用いることができない。
【０００４】そこで、本発明は衝撃などの加速度が加わ
った状態を記憶できる加速度センサを提供することを目
的とする。
った状態を記憶できる加速度センサを提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、加速度によってお
もり可動電極（１２）と検出用固定電極（１４）が接触
すると、加速度がなくなってもその接触した状態を維持
させる維持手段（１５、３２）を設けたことを特徴とし
ている。
め、請求項１に記載の発明によれば、加速度によってお
もり可動電極（１２）と検出用固定電極（１４）が接触
すると、加速度がなくなってもその接触した状態を維持
させる維持手段（１５、３２）を設けたことを特徴とし
ている。
【０００６】このようにおもり可動電極（１２）と検出
用固定電極（１４）の接触状態を維持するようにすれ
ば、加速度が加わった状態を記憶することができる。こ
の場合、維持手段（１５、３２）としては、請求項２に
記載の発明のように、基板（２０）上に固定された静電
引力用固定電極（１５）を有し、おもり可動電極（１
２）と静電引力用固定電極（１５）の間に静電引力を発
生させて、前記接触した状態を維持させるものとするこ
とができる。
用固定電極（１４）の接触状態を維持するようにすれ
ば、加速度が加わった状態を記憶することができる。こ
の場合、維持手段（１５、３２）としては、請求項２に
記載の発明のように、基板（２０）上に固定された静電
引力用固定電極（１５）を有し、おもり可動電極（１
２）と静電引力用固定電極（１５）の間に静電引力を発
生させて、前記接触した状態を維持させるものとするこ
とができる。
【０００７】また、請求項３に記載の発明のように、お
もり可動電極（１２）と静電引力用固定電極（１５）の
間に電圧を印加する手段（３２）を有して、前記静電引
力を発生させるようにし、その印加電圧を調整可能にす
れば、所望の加速度を検出できるように調整することが
できる。また、請求項４に記載の発明においては、おも
り可動電極（１２）の円周側面（１２ａ）と所定間隔を
隔てて対向する円周側面（１６）を有する固定電極部
（１４、１５）を備え、この固定電極部（１４、１５）
を、突起（１４ａ）を有する検出用固定電極（１４）
と、この検出用固定電極（１４）と絶縁分離された静電
引力用固定電極（１５）を有して構成し、加速度によっ
ておもり可動電極（１２）と突起（１４ａ）が接触する
と、加速度がなくなってもおもり可動電極（１２）と静
電引力用固定電極（１５）の間の静電引力によって前記
接触した状態が維持されるようにしたことを特徴として
いる。
もり可動電極（１２）と静電引力用固定電極（１５）の
間に電圧を印加する手段（３２）を有して、前記静電引
力を発生させるようにし、その印加電圧を調整可能にす
れば、所望の加速度を検出できるように調整することが
できる。また、請求項４に記載の発明においては、おも
り可動電極（１２）の円周側面（１２ａ）と所定間隔を
隔てて対向する円周側面（１６）を有する固定電極部
（１４、１５）を備え、この固定電極部（１４、１５）
を、突起（１４ａ）を有する検出用固定電極（１４）
と、この検出用固定電極（１４）と絶縁分離された静電
引力用固定電極（１５）を有して構成し、加速度によっ
ておもり可動電極（１２）と突起（１４ａ）が接触する
と、加速度がなくなってもおもり可動電極（１２）と静
電引力用固定電極（１５）の間の静電引力によって前記
接触した状態が維持されるようにしたことを特徴として
いる。
【０００８】この発明においても請求項１に記載の発明
と同様、加速度が加わった状態を記憶することができ
る。なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態
記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
と同様、加速度が加わった状態を記憶することができ
る。なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態
記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１実施形態に
係る加速度センサ１００の平面図、図２に、図１中のＡ
−Ａ断面図を示す。加速度センサ１００は、図１に示す
ように、アンカー部１１、おもり可動電極１２、梁部１
３、検出用固定電極１４、および静電引力用固定電極１
５を有している。
係る加速度センサ１００の平面図、図２に、図１中のＡ
−Ａ断面図を示す。加速度センサ１００は、図１に示す
ように、アンカー部１１、おもり可動電極１２、梁部１
３、検出用固定電極１４、および静電引力用固定電極１
５を有している。
【００１０】アンカー部１１は、円柱形状のもので、図
２に示すように、シリコンで構成された基板２０上に絶
縁膜２１を介して固定されている。おもり可動電極１２
は、円筒形状で、基板２０と所定の間隔を有して平行に
設けられており、基板２０と垂直方向の略円柱状側面、
すなわち円周状に形成された円周側面１２ａを有してい
る。このおもり可動電極１２は、梁部１３を介してアン
カー部１１に支持されている。
２に示すように、シリコンで構成された基板２０上に絶
縁膜２１を介して固定されている。おもり可動電極１２
は、円筒形状で、基板２０と所定の間隔を有して平行に
設けられており、基板２０と垂直方向の略円柱状側面、
すなわち円周状に形成された円周側面１２ａを有してい
る。このおもり可動電極１２は、梁部１３を介してアン
カー部１１に支持されている。
【００１１】梁部１３は、例えば図に示すように４本で
構成されており、一端がアンカー部１１に固定され他端
がおもり可動電極１２に固定されており、基板２０の表
面と平行な方向に加速度が生じたとき、弾性変形して、
おもり可動電極１２をシリコン基板２０の表面と平行な
方向に変位させる。検出用固定電極１４および静電引力
用固定電極１５からなる固定電極部は、内側が円柱をく
り抜いた形状で、おもり可動電極１２の円周側面１２ａ
と所定間隔を隔てて対向する円周側面１６を有してお
り、図２に示すように基板２０上に絶縁膜２２を介して
固定されている。検出用固定電極１４には、突起１４ａ
が設けられており、おもり可動電極１２が変位したと
き、おもり可動電極１２がいずれかの突起１４ａと接触
するようになっている。
構成されており、一端がアンカー部１１に固定され他端
がおもり可動電極１２に固定されており、基板２０の表
面と平行な方向に加速度が生じたとき、弾性変形して、
おもり可動電極１２をシリコン基板２０の表面と平行な
方向に変位させる。検出用固定電極１４および静電引力
用固定電極１５からなる固定電極部は、内側が円柱をく
り抜いた形状で、おもり可動電極１２の円周側面１２ａ
と所定間隔を隔てて対向する円周側面１６を有してお
り、図２に示すように基板２０上に絶縁膜２２を介して
固定されている。検出用固定電極１４には、突起１４ａ
が設けられており、おもり可動電極１２が変位したと
き、おもり可動電極１２がいずれかの突起１４ａと接触
するようになっている。
【００１２】また、検出用固定電極１４と静電引力用固
定電極１５のそれぞれの間には、絶縁分離膜（もしくは
間隙等の絶縁分離手段）１７が形成されており、おもり
可動電極１２がいずれかの突起１４ａと接触したときで
も、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２との
間に静電引力を発生させるための電圧が静電引力用固定
電極１５に印加できるようになっている。
定電極１５のそれぞれの間には、絶縁分離膜（もしくは
間隙等の絶縁分離手段）１７が形成されており、おもり
可動電極１２がいずれかの突起１４ａと接触したときで
も、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２との
間に静電引力を発生させるための電圧が静電引力用固定
電極１５に印加できるようになっている。
【００１３】なお、アンカー部１１、おもり可動電極１
２、梁部１３、検出用固定電極１４および静電引力用固
定電極１５は、シリコンで構成されており、おもり可動
電極１２は梁部１３を介しアンカー部１１からその電位
を取ることができるようになっている。図３に、上記加
速度センサ１００により加速度検出を行う場合の回路構
成を示す。
２、梁部１３、検出用固定電極１４および静電引力用固
定電極１５は、シリコンで構成されており、おもり可動
電極１２は梁部１３を介しアンカー部１１からその電位
を取ることができるようになっている。図３に、上記加
速度センサ１００により加速度検出を行う場合の回路構
成を示す。
【００１４】図に示すように、検出用固定電極１４とお
もり可動電極１２との間には電源３０により電圧Ｖ0 が
印加され、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１
２との間には電源３２により電圧ＶR が印加されるよう
になっている。そして、加速度によっておもり可動電極
１２が変位し、おもり可動電極１２がいずれかの検出用
固定電極１４の突起１４ａと接触すると、その接触した
検出用固定電極１４からおもり可動電極１２に電流が流
れる。検出回路３１は、その電流によって、所定値以上
の加速度が生じたことを検出する。
もり可動電極１２との間には電源３０により電圧Ｖ0 が
印加され、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１
２との間には電源３２により電圧ＶR が印加されるよう
になっている。そして、加速度によっておもり可動電極
１２が変位し、おもり可動電極１２がいずれかの検出用
固定電極１４の突起１４ａと接触すると、その接触した
検出用固定電極１４からおもり可動電極１２に電流が流
れる。検出回路３１は、その電流によって、所定値以上
の加速度が生じたことを検出する。
【００１５】また、静電引力用固定電極１５とおもり可
動電極１２との間には、電圧ＶR が印加されているた
め、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２との
間に静電引力Ｆｅが働く。この静電引力Ｆｅを考慮した
運動系は、図４に示すように、バネ定数ｋのバネ（梁部
１３）、質量ｍのおもり可動電極１２、およびおもり可
動電極−静電引力用固定電極間によって形成されるコン
デンサによって構成される。そして、加速度ａによりお
もり可動電極１２が変位したとき、梁部１３によるバネ
力をＦｋ（＝ｋ・ｘ）とすると、数式１の関係が成立す
る。
動電極１２との間には、電圧ＶR が印加されているた
め、静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２との
間に静電引力Ｆｅが働く。この静電引力Ｆｅを考慮した
運動系は、図４に示すように、バネ定数ｋのバネ（梁部
１３）、質量ｍのおもり可動電極１２、およびおもり可
動電極−静電引力用固定電極間によって形成されるコン
デンサによって構成される。そして、加速度ａによりお
もり可動電極１２が変位したとき、梁部１３によるバネ
力をＦｋ（＝ｋ・ｘ）とすると、数式１の関係が成立す
る。
【００１６】
【数１】ｍ・ａ＝Ｆｋ−Ｆｅ ここで、おもり可動電極−静電引力用固定電極間によっ
て形成されるコンデンサの静電容量をＣとすると、静電
引力Ｆｅは、数式２で表される。
て形成されるコンデンサの静電容量をＣとすると、静電
引力Ｆｅは、数式２で表される。
【００１７】
【数２】Ｆｅ＝∂／∂ｘ（１／２ＣＶR 2 ） 静電容量Ｃは、おもり可動電極１２が静電引力用固定電
極１５に近づくに従って増加するため、静電引力Ｆｅ
は、おもり可動電極１２の変位ｘに対し、図５のように
変化する。また、バネ力Ｆｋは、変位ｘと比例関係にあ
るため、ｍ・ａを縦軸に、変位ｘを横軸にとった場合、
Ｆｋ、Ｆｅおよび（Ｆｋ−Ｆｅ）は図６に示すようにな
る。この図から分かるように、おもり可動電極１２をｘ
1 以上変位させると、静電引力Ｆｅがバネ力Ｆｋ以上に
なる。
極１５に近づくに従って増加するため、静電引力Ｆｅ
は、おもり可動電極１２の変位ｘに対し、図５のように
変化する。また、バネ力Ｆｋは、変位ｘと比例関係にあ
るため、ｍ・ａを縦軸に、変位ｘを横軸にとった場合、
Ｆｋ、Ｆｅおよび（Ｆｋ−Ｆｅ）は図６に示すようにな
る。この図から分かるように、おもり可動電極１２をｘ
1 以上変位させると、静電引力Ｆｅがバネ力Ｆｋ以上に
なる。
【００１８】従って、おもり可動電極１２がｘ1 以上変
位したときに、おもり可動電極１２がいずれかの検出用
固定電極１４の突起１４ａと接触するようにすれば、そ
の接触状態において静電引力Ｆｅがバネ力Ｆｋ以上にな
っているため、加速度が０になっても、その接触した状
態を維持させることができる。すなわち、所定値以上の
加速度が一旦生じると、その加速度がなくなっても、加
速度が生じたことを記憶しておくことができる。
位したときに、おもり可動電極１２がいずれかの検出用
固定電極１４の突起１４ａと接触するようにすれば、そ
の接触状態において静電引力Ｆｅがバネ力Ｆｋ以上にな
っているため、加速度が０になっても、その接触した状
態を維持させることができる。すなわち、所定値以上の
加速度が一旦生じると、その加速度がなくなっても、加
速度が生じたことを記憶しておくことができる。
【００１９】このため、パソコン等の精密機械にこの加
速度センサ１００を取り付けておけば、その機械が壊れ
た場合、加速度センサ１００の状態を調べることによっ
て、衝撃等の加速度が生じて壊れたか否かを知ることが
できる。この場合、その記憶状態の解除は、電源３２に
よる電圧の供給を停止することによって行うことができ
る。
速度センサ１００を取り付けておけば、その機械が壊れ
た場合、加速度センサ１００の状態を調べることによっ
て、衝撃等の加速度が生じて壊れたか否かを知ることが
できる。この場合、その記憶状態の解除は、電源３２に
よる電圧の供給を停止することによって行うことができ
る。
【００２０】なお、上記した加速度センサ１００におい
ては、所定値以上の加速度が生じたときにオンする加速
度スイッチとして構成されているが、その加速度検出を
行う場合の検出レベル（以下、スイッチオンレベルとい
う）がセンサ形状の出来ばえによって左右される。例え
ば、梁部１３はスパイラルバネとして形成されている
が、その梁部１３の幅のばらつきによってバネ定数が変
化すると、スイッチオンレベルが変化してしまう。
ては、所定値以上の加速度が生じたときにオンする加速
度スイッチとして構成されているが、その加速度検出を
行う場合の検出レベル（以下、スイッチオンレベルとい
う）がセンサ形状の出来ばえによって左右される。例え
ば、梁部１３はスパイラルバネとして形成されている
が、その梁部１３の幅のばらつきによってバネ定数が変
化すると、スイッチオンレベルが変化してしまう。
【００２１】図７に、そのような形状の公差に対するス
イッチオンレベルの一例を示す。この図に示すものは、
静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２の間に印
加する電圧ＶR を２．５Ｖとし、９．８ｍ／ｓ2 の加速
度が生じたときにオンするように設定された加速度スイ
ッチを用いたもので、この加速度スイッチは、アンカー
部１１の中心点を中心とした静電引力用固定電極１５の
内径を例えば１８７．５μｍとし、おもり可動電極１２
が２．５μｍ変位したときにいずれかの検出用固定電極
１４の突起１４ａと接触するように構成されている。こ
の場合、加速度ａを縦軸とし変位ｘを横軸としたときに
は、（Ｆｋ−Ｆｅ）／ｍは計算によって図８に示すよう
になるので、その頂点（ピーク値）から上記したスイッ
チオンレベルを設定することができる。
イッチオンレベルの一例を示す。この図に示すものは、
静電引力用固定電極１５とおもり可動電極１２の間に印
加する電圧ＶR を２．５Ｖとし、９．８ｍ／ｓ2 の加速
度が生じたときにオンするように設定された加速度スイ
ッチを用いたもので、この加速度スイッチは、アンカー
部１１の中心点を中心とした静電引力用固定電極１５の
内径を例えば１８７．５μｍとし、おもり可動電極１２
が２．５μｍ変位したときにいずれかの検出用固定電極
１４の突起１４ａと接触するように構成されている。こ
の場合、加速度ａを縦軸とし変位ｘを横軸としたときに
は、（Ｆｋ−Ｆｅ）／ｍは計算によって図８に示すよう
になるので、その頂点（ピーク値）から上記したスイッ
チオンレベルを設定することができる。
【００２２】そして、上記した製造ばらつきに対し加速
度センサ（以下、サンプルという）の調整を以下のよう
にして行う。まず、サンプルに対し２．５Ｖの電圧ＶR
を与えて加速度印加試験を行う。今、この加速度印加試
験において、例えば８．５ｍ／ｓ2 でオンしたとする。
この場合、図７からこのサンプルの出来ばえは−１０％
もしくは＋１２％のいずれかであることが分かる。
度センサ（以下、サンプルという）の調整を以下のよう
にして行う。まず、サンプルに対し２．５Ｖの電圧ＶR
を与えて加速度印加試験を行う。今、この加速度印加試
験において、例えば８．５ｍ／ｓ2 でオンしたとする。
この場合、図７からこのサンプルの出来ばえは−１０％
もしくは＋１２％のいずれかであることが分かる。
【００２３】ここで、種々の公差に対し、スイッチオン
レベルを９．８ｍ／ｓ2 に調整できる印加電圧を予め計
算によって設定しておく。例えば、公差が−１０％のと
きは印加電圧を２．４３Ｖ、公差が＋１２％のときは印
加電圧を２．４５Ｖにすれば、図９に示すように、スイ
ッチオンレベルを９．８ｍ／ｓ2 に調整することができ
る。
レベルを９．８ｍ／ｓ2 に調整できる印加電圧を予め計
算によって設定しておく。例えば、公差が−１０％のと
きは印加電圧を２．４３Ｖ、公差が＋１２％のときは印
加電圧を２．４５Ｖにすれば、図９に示すように、スイ
ッチオンレベルを９．８ｍ／ｓ2 に調整することができ
る。
【００２４】そこで、次に、印加電圧を２．４３Ｖと
２．４５Ｖのいずれか、例えば２．４３Ｖとして加速度
印加試験を行う。その結果、スイッチオンレベルが９．
８ｍ／ｓ2 になれば、公差が１０％であって印加電圧を
２．４３Ｖにすればよいことが分かる。しかし、スイッ
チオンレベルが１０．３ｍ／ｓ2 になれば、公差が１２
％であったとして印加電圧を２．４５Ｖにする。
２．４５Ｖのいずれか、例えば２．４３Ｖとして加速度
印加試験を行う。その結果、スイッチオンレベルが９．
８ｍ／ｓ2 になれば、公差が１０％であって印加電圧を
２．４３Ｖにすればよいことが分かる。しかし、スイッ
チオンレベルが１０．３ｍ／ｓ2 になれば、公差が１２
％であったとして印加電圧を２．４５Ｖにする。
【００２５】このように印加電圧の調整、具体的には電
源３２の電圧ＶR を調整することにより、所望のスイッ
チオンレベルに調整することができる。この印加電圧Ｖ
R の調整は、電源の抵抗分割、ＥＰＲＯＭ、レギュレー
タの使用等、を用いて行うことができる。なお、上記し
た実施形態においては、検出用固定電極１４を４つ設け
るものを示したが、おもり可動電極１２がいずれかの検
出用固定電極１４の突起１４ａに接触したときに、おも
り可動電極１２と静電引力用固定電極１５が接触しない
ようになっていれば、他の数でもよい。同様に、おもり
可動電極１２、検出用固定電極１４、および静電引力用
固定電極１５は、おもり可動電極１２が検出用固定電極
１４に接触したときに、おもり可動電極１２と静電引力
用固定電極１５が接触しないようになっていれば、上記
実施形態と異なる他の形状になっていてもよい。
源３２の電圧ＶR を調整することにより、所望のスイッ
チオンレベルに調整することができる。この印加電圧Ｖ
R の調整は、電源の抵抗分割、ＥＰＲＯＭ、レギュレー
タの使用等、を用いて行うことができる。なお、上記し
た実施形態においては、検出用固定電極１４を４つ設け
るものを示したが、おもり可動電極１２がいずれかの検
出用固定電極１４の突起１４ａに接触したときに、おも
り可動電極１２と静電引力用固定電極１５が接触しない
ようになっていれば、他の数でもよい。同様に、おもり
可動電極１２、検出用固定電極１４、および静電引力用
固定電極１５は、おもり可動電極１２が検出用固定電極
１４に接触したときに、おもり可動電極１２と静電引力
用固定電極１５が接触しないようになっていれば、上記
実施形態と異なる他の形状になっていてもよい。
【００２６】また、上記した実施形態においては、二次
元平面内において多方向の加速度を検出するものを示し
たが、一方向の加速度を検出するようにしてもよい。こ
の場合の構成を図１０に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。なお、この図１０
（ａ）、（ｂ）において、図１、図２に示すものと対応
する構成部分には同一符号を付している。図の矢印方向
に加速度が生じると、おもり可動電極１２と検出用固定
電極１４の突起１４ａが接触して加速度が生じたことを
検出する。このとき、静電引力用固定電極１５とおもり
可動電極１２の間の静電引力によって、加速度が生じな
くなってもおもり可動電極１２と検出用固定電極１４の
接触状態を維持させる。
元平面内において多方向の加速度を検出するものを示し
たが、一方向の加速度を検出するようにしてもよい。こ
の場合の構成を図１０に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。なお、この図１０
（ａ）、（ｂ）において、図１、図２に示すものと対応
する構成部分には同一符号を付している。図の矢印方向
に加速度が生じると、おもり可動電極１２と検出用固定
電極１４の突起１４ａが接触して加速度が生じたことを
検出する。このとき、静電引力用固定電極１５とおもり
可動電極１２の間の静電引力によって、加速度が生じな
くなってもおもり可動電極１２と検出用固定電極１４の
接触状態を維持させる。
【００２７】また、このような一方向の加速度を検出す
るものとしては、図１１（ａ）に示すように、おもり可
動電極１２を両側のアンカ部１１に梁部１３で支えた両
持ち構造のもの、あるいはおもり可動電極１２を図１１
（ｂ）に示す形状の梁部１３で支持するようにしたもの
であってもよい。さらに、上記した実施形態において
は、基板２０としてシリコン基板を用いるものを示した
が、その基板としては種々の構成のものを用いることが
でき、例えばガラス基板を用いて構成することもでき
る。
るものとしては、図１１（ａ）に示すように、おもり可
動電極１２を両側のアンカ部１１に梁部１３で支えた両
持ち構造のもの、あるいはおもり可動電極１２を図１１
（ｂ）に示す形状の梁部１３で支持するようにしたもの
であってもよい。さらに、上記した実施形態において
は、基板２０としてシリコン基板を用いるものを示した
が、その基板としては種々の構成のものを用いることが
でき、例えばガラス基板を用いて構成することもでき
る。
【図１】本発明の一実施形態に係る加速度センサの平面
図である。
図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す加速度センサにより加速度検出を行
う回路構成を示す図である。
う回路構成を示す図である。
【図４】おもり可動電極に加わる力ｍ・ａとバネ力Ｆｋ
と静電引力Ｆｅの関係を説明するためのモデル図であ
る。
と静電引力Ｆｅの関係を説明するためのモデル図であ
る。
【図５】おもり可動電極の変位ｘと静電引力Ｆｅとの関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図６】変位ｘにおける、力ｍ・ａとバネ力Ｆｋと静電
引力Ｆｅとの関係を示す図である。
引力Ｆｅとの関係を示す図である。
【図７】センサ形状の公差に対するスイッチオンレベル
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図８】変位ｘにおける、加速度ａと（Ｆｋ−Ｆｅ）／
ｍの関係を示す図である。
ｍの関係を示す図である。
【図９】公差−１０％、０％、＋１２％で異なった印加
電圧にしたときの、加速度ａと（Ｆｋ−Ｆｅ）／ｍの関
係を示す図である。
電圧にしたときの、加速度ａと（Ｆｋ−Ｆｅ）／ｍの関
係を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る加速度センサの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１１】図１０に示すものの変形例を示す平面図であ
る。
る。
１１…アンカー部、１２…おもり可動電極、１３…梁
部、１４…検出用固定電極、１４ａ…突起、１５…静電
引力用固定電極。２０…基板、３０、３２…電源。
部、１４…検出用固定電極、１４ａ…突起、１５…静電
引力用固定電極。２０…基板、３０、３２…電源。
Claims (4)
- 【請求項１】 基板（２０）と、 前記基板上に固定されたアンカー部（１１）と、 おもり可動電極（１２）と、 一端が前記アンカー部に固定され、他端が前記おもり可
動電極に固定されており、前記基板の表面と平行な方向
に加速度が生じたとき、弾性変形して、前記おもり可動
電極を前記基板の表面と平行な方向に変位させるバネ部
（１３）と、 前記基板上に固定され、前記おもり可動電極が前記加速
度によって前記平行な方向に変位したとき前記おもり可
動電極と接触する検出用固定電極（１４）と、 前記加速度によって前記おもり可動電極と前記検出用固
定電極が接触すると、前記加速度がなくなっても前記接
触した状態を維持させる維持手段（１５、３２）とを備
えたことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 前記維持手段は、前記基板上に固定され
た静電引力用固定電極（１５）を有し、前記おもり可動
電極と前記静電引力用固定電極の間に静電引力を発生さ
せて前記接触した状態を維持させるものであることを特
徴とする請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 前記維持手段は、前記静電引力を発生さ
せるために前記おもり可動電極と前記静電引力用固定電
極の間に電圧を印加する手段（３２）を有し、その印加
電圧が調整可能になっていることを特徴とする請求項２
に記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 基板（２０）と、 前記基板上に固定されたアンカー部（１１）と、 円周側面（１２ａ）を有するおもり可動電極（１２）
と、 一端が前記アンカー部に固定され、他端が前記おもり可
動電極に固定されており、前記基板の表面と平行な方向
に加速度が生じたとき、弾性変形して、前記おもり可動
電極を前記基板の表面と平行な方向に変位させるバネ部
（１３）と、 前記基板上に固定され、前記おもり可動電極の円周側面
と所定間隔を隔てて対向する円周側面（１６）を有する
固定電極部（１４、１５）とを備え、 前記固定電極部は、前記おもり可動電極が前記加速度に
よって前記平行な方向に変位したとき前記おもり可動電
極と接触する突起（１４ａ）を有する検出用固定電極
（１４）と、この検出用固定電極と絶縁分離された静電
引力用固定電極（１５）を有しており、 前記加速度によって前記おもり可動電極と前記突起が接
触すると、前記加速度がなくなっても前記おもり可動電
極と前記静電引力用固定電極の間の静電引力によって前
記接触した状態が維持されるようになっていることを特
徴とする加速度センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102898A JPH11248742A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 加速度センサ |
| US09/241,137 US6199430B1 (en) | 1997-06-17 | 1999-02-02 | Acceleration sensor with ring-shaped movable electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5102898A JPH11248742A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248742A true JPH11248742A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12875365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5102898A Pending JPH11248742A (ja) | 1997-06-17 | 1998-03-03 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248742A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102306583A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-01-04 | 上海交通大学 | 三维多方向敏感的微型压力开关 |
| CN102565445A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-07-11 | 通用电气公司 | 用于加速计的弹簧安装元件 |
| JP2013229116A (ja) * | 2012-04-24 | 2013-11-07 | Seiko Instruments Inc | 加速度信号処理装置および電子デバイス |
| CN109110727A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-01-01 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种高过载微机械惯性传感器的封装方法 |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP5102898A patent/JPH11248742A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102565445A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-07-11 | 通用电气公司 | 用于加速计的弹簧安装元件 |
| CN102306583A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-01-04 | 上海交通大学 | 三维多方向敏感的微型压力开关 |
| JP2013229116A (ja) * | 2012-04-24 | 2013-11-07 | Seiko Instruments Inc | 加速度信号処理装置および電子デバイス |
| CN109110727A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-01-01 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种高过载微机械惯性传感器的封装方法 |
| CN109110727B (zh) * | 2018-07-24 | 2020-09-22 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种高过载微机械惯性传感器的封装方法 |
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|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060329 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060425 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |