CN1041236C - 加速度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种加速度传感器，包括：一个压电陶瓷元件(1)，供检测加速度用；一个信号处理电路(2)，供处理自压电陶瓷元件(1)接收的输出信号；和一个自判定电路(20)，与压电陶瓷元件(1)串联连接。自判定电路(20)配备有一个PNP晶体管，晶体管的发射极(E)接电源电压Vcc，基极上加有外部输入的定时脉冲信号，集电极供输出与定时脉冲信号同步的故障判定信号。此外，在PNP晶体管(23)的集电极与电压陶瓷元件(1)之间还配备有一个自判定电容器(25)。

Description

加速度传感器
本发明涉及一种内装在汽车上安全气囊等里面的加速度传感器。
图2示出了一般加速度传感器电路结构的一个例子。这种加速度传感器包括：压电陶瓷元件1，供检测加速动作用；信号处理电路2，供处理来自压电陶瓷元件1的输出信号用；和自判定电路3，与压电陶瓷元件1串联连接。此外，信号处理电路2由下列各部分构成：阻抗变换电路4，供阻抗变换来自压电陶瓷元件1的输出信号用。滤波电路5，供滤除来自输出信号中的不必要的分量；和放大电路6，只放大输出信号中的必要分量。压电陶瓷元件1与信号处理电路2的阻抗变换电路4之间设有温度补偿电容器7和漏泄电阻8。压电陶瓷元件1、温度补偿电容器7和漏泄电阻8各自的第一端都使其处于基准电位(以下称“地电压”)，这些元件各自的第二端则连接在一起。信号处理电路2的放大电路6的输出端设有外部输出端子9，从而使来自压电陶瓷元件1的输出信号经信号处理电路2处理之后通过外部输出端子9作为传感器的输出。
自判定电路3是为早期发现这种加速度传感器的故障而设的，此电路配备有一个NPN晶体管11，用作开关元件以输出与外面提供的定时脉冲信号同步的故障判定信号。NPN晶体管的集电极C经分压电阻12a和12b接5伏的直流电源电压，发射极E接电压，基极13接外输入端子10。此外，NPN晶体管11的集电极C还经一个分压电阻12a和自判定电容器13接压电陶瓷元件1。
为运用此自判定电路3判定故障，通过外输入端子10往NPN晶体管11的基极B输入定时脉冲信号。NPN晶体管11履行与定时脉冲信号同步的控制动作，从而将来自集电极C的输出信号通过自判定电容器13加到电压陶瓷元件1的故障判定信号，并通过外输出端子9将经处理的信号作为传感器的输出输出去。这样，通过检测外输出端9产生的传感器输出的变化就可以判断有无故障发生。
但在这种自判定电路3中，电源电压Vcc的输入线路和压电陶瓷元件1是通过分压电阻12b和自判定电容器13彼此连接起来的。因此接通电源时，5伏直流电源电压即刻加到压电陶瓷元件1上，从而使加速度传感器的上升特性不稳定。
此外，这种一般的加速度传感器通常采用稳定电源。而即使在如此经稳压的电源中，噪声还是会混入其输出的电压中，从而使压电陶瓷元件1由于受噪声影响的自判定信号而变得不稳定。因此产生了这样的缺点，即加速度传感器会造成误动作或故障。
在EP 534366 A1中公开了一种加速度传感器，它包括：一压电元件，以输出与所加加速相对应的电信号；信号处理装置，处理由压电元件输出的信号；交流信号输出装置，产生的交流信号被加到压电元件上；一电容器，连接在交流信号输出装置和压电元件之间。其中的交流信号输出装置与上述自判定电路相当，也包括-NPN晶体管，电源经分压电阻加到晶体管集电极，交流信号自分压电阻取出并经电容器加到压电元件。这种电路的缺点也因接通电源或因电源噪声而使加速度传感器的上升特性不稳并造成误动作或故障。
本发明的目的是提供一种加速度传感器，它能避免因接通电源时电压波动的不良影响或因电源的噪声引起的误动作或故障。
本发明的加速度传感器包括：一个压电陶瓷元件，供检测加速度用；一个信号处理电路，供处理从压电瓷元件接收到的输出信号，并将其输出；和一个自判定电路，与压电陶瓷元件串联连接。此外，自判定电路有一个开关元件，开并元件的第一电极加有电源电压，第二电极接收外面提供的定时脉冲信号，第二电极将与由第二电极接收到的定时脉冲信号同步的预定电压输出，开关元件第三电极与压电陶瓷元件之间设有一个电容器。
在上述结构中，自判定电路构制得使电源电压通过电容器和开关元件加到压电陶瓷元件上。这样，接通电源时的电压波动或电源的噪声就为开关元件所隔开，不直接加到压电陶瓷元件上。因此可以抑制压电陶瓷元件使其不致因接通电源等引起的电压波动而变得不稳定。
按本发明特有的见解制造的加速度传感器配备有一个PNP晶体管，用作自判定电路的开关元件，晶体管的第一、第二和第三电极分别由发射极、基极和集电极构成。
在上述按本发明保密方面制造的加速度传感器中，自判定电路还在开关元件的第三电极与基准电压源之间配备的第一和第二电阻性元件，在第一和第二电阻性元件的节点与压电陶瓷元件之间配备有一个电容器。
结合附图阅读下面对本发明的详细说明可以更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特点和各方面。
图1是本发明一个实施例的加速度传感器结构的电路图。
图2是一般加速度传感器结构的电路方框图。
参看图1。本发明的加速度传感器包括：压电陶瓷元件1，供检测加速度用；信号处理电路2，供处理自压电陶瓷元件1接收到的输出信号；和自判定电路20，与压电陶瓷元件1串接联连接。信号处理电路2由下列部分组成：阻抗变换电路3，用以阻抗变换来自压电陶瓷元件1的输出信号；滤波电路4，用以滤除输出信号中不必要的分量；放大电路5，用以只放大输出信号的有用分量；和基准电压发生电路6，用以根据电源电压Vcc产生基准电压VR。
此外，温度补偿电容器7与漏泄电阻8彼此并联连接，滤波电阻21在压电陶瓷元件1与阻抗变换电路3之间串联连接。滤波电阻21和温度补偿/滤波电路22。温度补偿/滤波电路22适宜防止阻抗变换电路3使其不致因相应于压电陶瓷元件1的谐振频率的加速度作用到加速度传感器且输入阻抗变换电路3中时产生的输出信号过大而使输出饱和或本身误动作。因此温度补偿/滤波电路22的作用是减小压电陶瓷元件1的输出信号。滤波电阻21可配在压电陶瓷元件1或温度补偿电容器7的地电压侧。
阻抗变换电路3有一个FET(场效应晶体管)14，供放大自压电陶瓷元件1接收到的输出信号用。基准电压发生电路产生的基准电压VR通过负载电阻R加到FET 14源极侧。
滤波电路4接阻抗变换电路3的FET 14的源极侧。
放大电路5接滤波电路4的输出侧，供放大自滤波电路4接收到的输出信号，并将其从外输出端子9输出。
基准电压发生电路6根据电源电压Vcc产生基准电压VR，并将其作为工作基准电压加到滤波电路4和放大电路5上。
自判定电路20有一个PNP晶体管23用作开关元件供输出与自外输入端子10接收到的定时脉冲信号同步的故障判定信号用。PNP晶体管23的发射极E接电源电压Vcc，集电极C通过分压，电阻24a和24b接地电压，基极B接外输入端子10接收外来的定时脉冲信号。此外，在PNP晶体管23集电极C侧的输出端与压电陶瓷元件1之间配备有自判定电容25。
定时脉冲信号从上述结构的外输入端子10输入PNP晶体管23的基极B中时，PNP晶体管23履行与定时脉冲信号同步的通/断控制动作，使电源电压Vcc从发射极E加到集电极C上。此外，集电极C侧输出电压由分压电阻23a和24b调节到预定电平之后，通过自判定电容器25加到压电陶瓷元件1上。然后该电压从外输出端子9作为传感器的输出通过与压电陶瓷电路1相连接的故障判定信号处理电路2输出。这样，通过检测传感器输出的变化判断加速度传感器中是否有故障。
按照此实施例，输出故障判定信号的PNP晶体管23配置在电压Vcc的输出线路与压电陶瓷元件1之间，从而避免压电陶瓷元件1受电源电压Vcc中的噪声或波动分量直接带来的坏影响，是PNP晶体管23截住了这个坏影响。
至于开关元件，PNP晶体管23可以用集电极接电源电压Vcc、发射极接地电压、基极B接外输入端子10的NPN晶体管代替。但考虑到加到压电陶瓷元件1的故障判定信号由于一般晶体管导通状态下的发射极/基极间电压的温度特性而不稳定，因而最好还是采用PNP晶体管23。
虽然至此已详细说明和举例示出了本发明的内容，但显然不言而喻，这些说明和实施仅仅是举例而已，不应视其为对本发明的限制，本发明的精神实质和范围只受本说明书所附权利要求书各条款的限制。

Claims (3)

1.一种加速度传感器，包括：
一个压电陶瓷元件，供检测加速度用；
一个信号处理电路，供处理自所述压电陶瓷元件接收的输出信号，并将其输出去；和
一个自判定电路，与所述压电陶瓷元件串联连接；
其特征在于，所述自判定电路包括：
一个开关元件，开关元件的第一电极加有电源电压，第二电极供接收外面提供的定期脉冲信号，第三电极供输出自所述第二电极接收的与所述定时脉冲信号同步的预定电压；和
一个电容器，配置在所述开关元件的所述第三电极与所述压电陶瓷元件之间。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述开关元件由一个PNP晶体管构成，晶体管的第一、第二和第三电极分别为发射极、基极和集电极。
3.根据权利要求1或2所述的加速度传感器，其特征在于，所述自判定电路还在所述开关元件的所述第三电极与基准电压源之间配备有第一和第二电阻性元件；
所述电容器配置在所述第一和第二电阻性元件的节点与所述压电陶瓷元件之间。
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