-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Beschleunigungssensoren und insbesondere zum Beispiel auf
einen Beschleunigungssensor zur Verwendung in einem Automobil zum
Erhalten der Automobilgeschwindigkeit und Fahrdistanz in einem Navigationssystem
oder ähnlichem.
-
Es ist zum Beispiel eine Einrichtung
bekannt, die als ein Automobilnavigationssystem dient, bei dem die
Position eines Automobils mit einem Cursor oder ähnlichem auf einer Karte angezeigt
wird und der Cursor bewegt wird, wenn das Automobil fährt. Bei
einer solchen Einrichtung ist es notwendig, den Drehwinkel eines
Automobils und die Automobilgeschwindigkeit oder die Fahrdistanz
zu erfassen. Ein Winkelgeschwindigkeitssensor wird zum Beispiel zum
Erfassen des Drehwinkels eines Automobils verwendet. Um die Automobilgeschwindigkeit
oder die Fahrdistanz zu erfassen, wird ein Beschleunigungssensor
verwendet.
-
Der Beschleunigungssensor ist derart
befestigt, daß dessen
Beschleunigungserfassungsoberfläche
hin zu der Richtung ausgerichtet ist, in der sich ein Automobil
bewegt. Wenn sich das Automobil in diesem Zustand bewegt, wird eine
Kraft in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche ausgeübt, wo die Beschleunigung in
dem Beschleunigungssensor erfaßt
wird, und ein Signal, das dieser Kraft entspricht, wird ausgegeben.
Daher kann durch Messen des Signals, das aus dem Beschleunigungssensor
ausgegeben wird, die Automobilbeschleunigung erfaßt werden.
Und dann kann die Fahrgeschwindigkeit und die Fahrdistanz durch
Integrieren der Beschleunigung erhalten werden.
-
Wenn das Automobil jedoch auf einer
Steigung oder ähnlichem
geneigt ist, wird auch die Gravitationsbeschleunigung auf den Beschleunigungssensor
angewendet, und die Beschleunigung, die durch das Fahren des Automobils
verursacht wird, kann nicht korrekt erfaßt werden. In einem Fall zum Beispiel,
in dem das Automobil vorwärts
um 0,5° geneigt
ist, erfaßt
der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung inkorrekt, die durch
die Neigung als eine Bewegung des Automobil verursacht wird. Ein solch
minimales Gefälle
kann ferner erzeugt werden, wenn eine Person in das oder aus dem
Automobil steigt, wodurch ein Fehler verursacht wird. Wenn das Automobil
um ungefähr
12° geneigt
ist, sogar wenn das Automobil gestoppt wird, wird dieselbe Beschleunigung
erfaßt
wie die, die erfaßt
wird, wenn sich das Automobil mit einer schnellen Beschleunigung
bewegt.
-
Um dieses Problem zu lösen, wurde
ein Verfahren zum Kompensieren des Einflusses der Gravitationsbeschleunigung
durch Befestigen eines anderen Beschleunigungssensors berücksichtigt,
senkrecht zu dem Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung in
der Fahrrichtung erfaßt,
und zum Erfassen der Gravitationsbeschleunigung mit dem neuen Beschleunigungssensor.
-
Es ist jedoch erforderlich, daß der neue
Beschleunigungssensor eine absolute Präzision aufweist, um eine solche
Kompensation auszuführen. Wenn
sich die Empfindlichkeit jedoch aufgrund von Änderungen in der Umgebungstemperatur
oder ähnlichem ändert, weisen
die erfaßte
Fahrgeschwindigkeit und die Fahrdistanz Fehler auf. Bei dem Beschleunigungssensor
für die
Kompensation ist zum Beispiel eine Empfindlichkeit von 10–5 bis
10–6 und eine
hohe Stabilität
gegenüber
Umgebungszuständen
erforderlich, und ein solcher Beschleunigungssensor ist teuer. Wenn
ein solcher Beschleunigungssensor für eine Kompensation verwendet
wird, wird eine Schwingung während
des Fahrens ebenfalls zusätzlich
zu der Gravitationsbeschleunigung erfaßt. Entsprechend ist es schwierig,
eine Beschleunigung in der Fahrrichtung korrekt durch Verwenden
eines solchen Verfahrens zu erfassen.
-
Zusätzlich dazu ist ein solcher
herkömmlicher
Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung in der Automobilfahrrichtung
nur in der Lage, die erfaßte
Beschleunigung zu integrieren und die tatsächlich gefahrene Distanz zu
geben. Eine Kartenanzeige, die in einem Navigationssystem verwendet
wird, ist jedoch eine zweidimensionale Draufsicht und erfordert,
daß eine
horizontale Distanz durch Ignorieren der Steigung der Straße erhalten wird,
um die Position eines Automobils auf der Karte anzuzeigen. Daher,
wenn die tatsächliche
Fahrdistanz durch das herkömmliche
Verfahren gemessen wird, ist es notwendig, zusätzliche Berechnungen auszuführen, um
die horizontale Fahrdistanz zu erhalten.
-
Die DE 4322034A1 beschreibt ein Integrierte-Schaltung-Modul, das ein Substrat
und zwei Sensoren umfaßt,
die unter einem vorbestimmten Winkel im Hinblick auf das Substrat
und im Hinblick aufeinander angeordnet sind. Die Sensoren sind derart
angeordnet, daß ihre
Achse der Hauptempfindlichkeit sich in der Richtung einer Bewegung
eines Fahrzeugs erstreckt, das diesen Sensor aufweist.
-
Die US-A-3,537,307 beschreibt eine nicht-gyroskopische
Trägheitsdaten-Referenzeinrichtung
für Fahrzeuge,
die Neigungswinkel-, einen Rollwinkel-, Seiten- und Längs-Beschleunigungs-Informationen
entwickeln und eine auf Gravitation ansprechende Pendelvorrichtung,
die die Wirkungen der horizontalen Beschleunigung durch Verwendung von
zwei gegenseitig senkrechten Beschleunigungsmessern kompensiert,
wobei beide derselben an dem universell befestigten Pendel befestigt
sind und sich frei mit demselben bewegen.
-
Es ist die Aufgabe, die der vorliegenden
Erfindung zugrunde liegt, einen Beschleunigungssensor zu schaffen,
der den Einfluß der
Gravitationsbeschleunigung ohne weiteres ignoriert und die Beschleunigung
in der horizontalen Richtung genau erhält.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Beschleunigungssensor
gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Beschleunigungssensor
einen ersten Beschleunigungssensor und einen zweiten Beschleunigungssensor,
wobei beide weder parallel zu der Lotebene noch senkrecht zu der
Lotebene angeordnet sind, wobei der erste Beschleunigungssensor
und der zweite Beschleunigungssensor derart angeordnet sind, daß sie symmetrisch
zueinander Bezug nehmend auf die Lotebene sind.
-
Der Beschleunigungssensor ist derart
konfiguriert, daß der
Sensor ferner eine Summierschaltung zum Erhalten der Summe der Ausgangssignale des
ersten Beschleunigungssensors und des zweiten Beschleunigungssensors
und eine Differenzschaltung zum Erhalten der Differenz zwischen
den Ausgangssignalen des ersten Beschleunigungssensors und des zweiten
Beschleunigungssensors aufweist, wobei die Beschleunigung in der
horizontalen Richtung aus einem der Ausgangssignale der Summierschaltung
und der Differenzschaltung erhalten wird und die Gravitationsbeschleunigung
aus den anderen der Ausgangssignale der Summierschaltung und der
Differenzschaltung erhalten wird.
-
Es ist bevorzugt, daß der Beschleunigungssensor
ein Steuerungssystem zum Steuern der Positionen des ersten Beschleunigungssensors
und des zweiten Beschleunigungssensors aufweist, derart, daß das Ausgangssignal,
das der Gravitationsbeschleunigung entspricht, die von entweder
der Summierschaltung oder der Differenzschaltung erhalten wird,
maximiert wird.
-
Da der erste Beschleunigungssensor
und der zweite Beschleunigungssensor weder parallel zu der Lotebene
noch senkrecht zu der Lotebene angeordnet sind und symmetrisch zueinander
in Bezug auf die Lotebene sind, wirkt die Gravitationsbeschleunigung
im selben Winkel zu den Erfassungsoberflächen der zwei Beschleunigungssensoren.
Daher kann die Gravitati onsbeschleunigung durch Messen von entweder
der Summe oder der Differenz zwischen den Ausgangssignalen dieser
Beschleunigungssensoren versetzt werden. Ob die Summe der Ausgangssignale
der zwei Beschleunigungssensoren oder die Differenz zwischen denselben
gemessen wird, hängt
von den Polaritäten
der Ausgangssignale der zwei Beschleunigungssensoren ab.
-
Durch Messen des anderen aus der
Summe oder der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der zwei
Beschleunigungssensoren wird ein Ausgangssignal, das keine Beschleunigungskomponente
in der horizontalen Richtung aufweist und nur der Gravitationsbeschleunigung
entspricht, erhalten. Der Punkt, an dem dieses Signal, das der Gravitationsbeschleunigung
entspricht, auf dem Maximum ist, entspricht der Position, an der
die zwei Beschleunigungssensoren symmetrisch im Hinblick auf die
Lotebene sind. Daher sind durch Steuern der Positionen der zwei
Beschleunigungssensoren derart, daß das Signal, das der Gravitationsbeschleunigung
entspricht, zum Maximum wird, die Beschleunigungssensoren immer
symmetrisch im Hinblick auf die Lotebene angeordnet.
-
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die Gravitationsbeschleunigung versetzt
werden und ein Signal, das der Beschleunigung nur in der horizontalen
Richtung entspricht, kann erhalten werden. Daher, durch Integrieren
dieses Signals, kann die Fahrgeschwindigkeit und Fahrdistanz erhalten
werden. Wenn dieser Beschleunigungssensor in einem Automobilnavigationssystem
oder ähnlichem
verwendet wird, kann der Einfluß der
Gravitationsbeschleunigung entfernt werden, ohne einen teueren Beschleunigungssensor zu
verwenden. Zusätzlich
dazu, da die Schwingung, die in einem Automobil erzeugt wird, dieselbe
Richtung aufweist wie die Gravitationsbeschleunigung, kann der Einfluß einer
solchen Schwingung ebenfalls entfernt werden. Ferner, da die Beschleunigung,
die durch diesen Beschleunigungssensor erhalten wird, eine Beschleunigung
in der hori zontalen Richtung ist, kann die Position des Automobils
auf einer Karte korrekt ohne Kompensation angezeigt werden.
-
Ferner, da die zwei Beschleunigungssensoren
an den am besten geeigneten Positionen mit der Verwendung des Steuerungssystems
angeordnet sein können,
kann die Beschleunigung ausschließlich in der horizontalen Richtung
immer erfaßt
werden, sogar wenn sich das Automobil auf einer Steigung bewegt.
-
Zu dem Zweck des Darstellens der
Erfindung sind in den Zeichnungen verschiedene Formen gezeigt, die
momentan bevorzugt sind, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, daß die Erfindung
nicht auf die präzisen
Anordnungen und Geräte
beschränkt ist,
die gezeigt sind.
-
1 ist
eine Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
2 ist
eine Ansicht, die einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensor
zeigt, die für den
Beschleunigungssensor verwendet werden, der in 4 gezeigt ist, und eine Erfassungsschaltung für denselben.
-
3 ist
ein Diagramm, das das Gefälle
eines Automobils und die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen
des ersten Beschleunigungssensors und des zweiten Beschleunigungssensors
im Hinblick auf die Gravitationsbeschleunigung zeigt.
-
4 ist
ein Diagramm, das das Gefälle
des Automobils und die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen einer
Summierschaltung und einer Differenzschaltung im Hinblick auf die
Gravitationsbeschleunigung zeigt.
-
5 ist
eine Ansicht, die die Gravitationsbeschleunigung darstellt, die
an den ersten und den zweiten Beschleunigungssensor und die Komponenten
der Gravitationsbeschleunigung in der Richtung senkrecht zu diesen
Beschleunigungssensoren ausgeübt
wird.
-
6 ist
eine Ansicht, die die Horizontalbeschleunigung darstellt, die an
den ersten und den zweiten Beschleunigungssensor und die Komponenten
der Horizontalbeschleunigung in der Richtung senkrecht zu diesen
Beschleunigungssensoren ausgeübt
wird.
-
7 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer Steuerungsschaltung
zum Anpassen der Positionen des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors.
-
8 ist
ein Signaldiagramm, das das Pulssignal zeigt, das in die zwei FET-Gates
in der Steuerungsschaltung eingegeben wird, die in 7 gezeigt ist.
-
Hierin nachfolgend werden bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert Bezug nehmend auf die Zeichnungen
erklärt.
-
1 ist
eine Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Beschleunigungssensor 10 umfaßt zum Beispiel
ein Gehäuse 12.
In dem Gehäuse 12 sind
ein erster Beschleunigungssensor 14 und ein zweiter Beschleunigungssensor 16 befestigt.
Der erste und der zweite Beschleunigungssensor 14 und 16 sind
derart angeordnet, daß sie
in den entgegengesetzten Richtungen im Hinblick auf die Lotebene
geneigt sind, und es ist bevorzugt, daß dieselben einen Winkel von
45° im Hinblick
auf die Lotebene bilden, die durch eine kurz- und -lang-gestrichelte
Linie angezeigt ist. Diese Beschleunigungssensoren 14 und 16 sind derart
angeordnet, daß sie
jeweils symmetrisch im Hinblick auf die Lotebene sind.
-
Wie in 1 gezeigt
ist, sind die Beschleunigungssensoren 14 und 16 so
ausgerichtet, daß sie Signale
derselben Polarität
ausgeben, wenn die Beschleunigungssensoren 14 und 16 Kräften in
den Richtungen ausgesetzt werden, die durch die Pfeile A beziehungsweise
B gezeigt sind.
-
Das Gehäuse 12 ist zum Beispiel
an einem Servomotor 18 befestigt. Dieser Beschleunigungssensor 10 ist
an einem Automobil 20 oder ähnlichem befestigt, zum Beispiel
als Teil eines Navigationssystems. Der Winkel des Gehäuses 12 wird
im Hinblick auf das Automobil 20 durch den Servomotor 18 angepaßt.
-
Bei dem Beschleunigungssensor 10 sind
der erste und der zweite Beschleunigungssensor 14 und 16 mit
einer Summierschaltung 22 und einer Differenzschaltung 24 verbunden,
wie in 2 gezeigt ist. Die
Summierschaltung 22 gibt die Summe der Ausgangssignale
der Beschleunigungssensoren 14 und 16 aus. Die
Differenzschaltung 24 gibt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen
der Beschleunigungssensoren 14 und 16 aus.
-
Da der erste und der zweite Beschleunigungssensor 14 und 16 in
dem Beschleunigungssensor 10 derart angeordnet sind, daß sie einen
Winkel von 45° im
Hinblick auf die Lotebene aufweisen, werden Signale, die eine Phasendifferenz
von 90° zwischen
denselben aufweisen ausgegeben, wie in 3 gezeigt ist, wenn die Gravitationsbeschleunigung
angewendet wird. Wenn das Automobil 20 an einen ebenen
Ort positioniert ist, d. h. das Automobil ist nicht geneigt, werden
Signale, die entgegengesetzte Polaritäten zueinander aufweisen, von
den Beschleunigungssensoren 14 und 16 erhalten.
Der Grund dafür
ist, daß die
Gravitationsbeschleunigung an dem Beschleunigungssensor 14 in
der selben Richtung wie der Richtung des Pfeils A angewendet wird,
während
die Gravita tionsbeschleunigung an dem Beschleunigungssensor 16 in
der entgegengesetzten Richtung zu Pfeil B angewendet wird. Wenn das
Automobil auf einer Steigung oder ähnlichem angeordnet ist, und
wenn zum Beispiel der erste Beschleunigungssensor 14 parallel
zu der Lotebene ist (d. h. X = –45
Grad in 3), dann ist
das Ausgangssignal von dem ersten Beschleunigungssensor 14 0. In
diesem Fall, da der zweite Beschleunigungssensor 16 senkrecht
zu der Lotebene angeordnet ist, ist der Pegel des Ausgangssignals
von dem zweiten Beschleunigungssensor 16 das Maximum. Wenn
das Automobil 20 in der entgegengesetzten Richtung geneigt
ist, und das Signal, das aus dem zweiten Beschleunigungssensor 16 ausgegeben
wird, 0 wird (d. h. X = 45 Grad in 3),
dann wird der Pegel des Signals, das aus dem ersten Beschleunigungssensor 14 ausgegeben
wird, das Maximum.
-
Die Signale von dem ersten und dem
zweiten Beschleunigungssensor 14 und 16 werden
in die Summierschaltung 22 und die Differenzschaltung 24 eingegeben.
Dann, wie in 4 gezeigt
ist, geben die Summierschaltung 22 und die Differenzschaltung 24 Signale
mit einer Amplitude aus, die ungefähr 1,4 mal so groß wie der
Ausgangspegel des Beschleunigungssensors 14 und 16 ist
und eine Phasendifferenz von 90° im
Hinblick auf die Gravitationsbeschleunigung aufweist. Wie aus 4 hervorgeht, wenn das Automobil 20 an
einen ebenen Ort positioniert ist (X = 0 Grad), dann ist das Signal,
das von der Summierschaltung 22 ausgegeben wird, 0 und
das Signal, das von der Differenzschaltung 24 ausgegeben
wird, zeigt den Maximalpegel an. Der Grund dafür ist, daß die Beschleunigungssensoren 14 und 16 denselben
Pegel von Signalen ausgeben, während die
Signale in einer entgegengesetzten Polarität im Hinblick aufeinander vorliegen,
wie in 3 gezeigt ist.
Folglich kann ein Signal, das keinen Einfluß aufgrund der Gravitationsbeschleunigung
hat, durch Messen des Ausgangssignals der Summierschaltung 22 erhalten
werden.
-
Wenn sich das Automobil 20 in
der Richtung von dem zweiten Beschleunigungssensor 16 zu
dem ersten Beschleunigungssensor 14 bewegt, d. h., das Automobil 20,
das in 1 gezeigt ist,
bewegt sich und beschleunigt vorwärts, wird eine Kraft in der Richtung
von dem ersten Beschleunigungssensor 14 zu dem zweiten
Beschleunigungssensor 16 ausgeübt. Die Beschleunigungssensoren 14 und 16 geben Signale
ansprechend auf die Kraft aus. In diesem Fall muß sowohl die Kraft, die durch
eine Beschleunigung des Automobils 20 verursacht wird,
als auch die Gravitationsbeschleunigung berücksichtigt werden. 5 zeigt die Kraft, die durch
die Gravitationsbeschleunigung verursacht wird, und 6 zeigt die Kraft, die durch die Beschleunigung
des Automobils 20 verursacht wird. Wie aus 5 hervorgeht, wird die senkrechte Kraftkomponente
aufgrund der Gravitationsbeschleunigung auf den Beschleunigungssensor 14 in
derselben Richtung wie der Richtung des Pfeils A ausgeübt, während die
senkrechte Kraftkomponente aufgrund der Gravitationsbeschleunigung auf
den Beschleunigungssensor 16 in der entgegengesetzten Richtung
zu Pfeil B ausgeübt
wird. Daher geben die Beschleunigungssensoren 14 und 16 Signale
aus, die eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Andererseits,
wie aus 6 hervorgeht,
werden die senkrechten Kraftkomponenten aufgrund der Beschleunigung
des Automobils 20 auf die Beschleunigungssensoren 14 und 16 in
den selben Richtungen wie jenen der Pfeile A beziehungsweise B ausgeübt. Daher
geben die Beschleunigungssensoren 14 und 16 Signale
aus, die dieselbe Polarität
aufweisen.
-
Folglich kann ein großes Ausgangssignal
im Hinblick auf die Beschleunigung des Automobils 20 in der
Bewegungsrichtung aus der Summierschaltung 22 ansprechend
auf die Beschleunigung erhalten werden, die durch die Bewegung des
Automobils 20 verursacht wird. Andererseits kann wenn nötig ein hohes
Ausgangssignal im Hinblick auf die Gravitationsbeschleunigung von
der Differenzschaltung 24 erhalten werden, ohne durch die
Beschleunigung beeinflußt
zu werden, die durch die Bewegung des Automobils 20 verursacht
wird.
-
Wie oben beschrieben wurde kann ein
Signal, das nur der horizontalen Beschleunigung entspricht und das
nicht durch die Gravitationsbeschleunigung beeinflußt wird,
bei diesem Beschleunigungssensor 10 erhalten werden. Da
das Ausgangssignal von der Summierschaltung 22 die Summe
der Ausgangssignale des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 14 und 16 ist,
kann ein großes
Signal erhalten werden, das der horizontalen Beschleunigung entspricht.
Daher kann die horizontale Beschleunigung korrekt erfaßt werden
und die Geschwindigkeit und Fahrdistanz kann durch Integrieren der
Beschleunigung erhalten werden.
-
Ferner, sogar wenn das Automobil 20 schwingt,
da die Schwingung in derselben Richtung wie der der Gravitationsbeschleunigung
ausgeübt wird,
gibt die Summierschaltung 22 ein Signal aus, das der Schwingung
entspricht.
-
Wenn sich das Automobil 20 auf
einer Steigung oder ähnlichem
bewegt, wird die Position des Gehäuses 12 durch den
Servomotor 18 gesteuert. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel
eine Steuerungsschaltung 30 verwendet, die in 7 gezeigt ist. Diese Steuerungsschaltung 30 umfaßt einen
ersten FET 32 und das Ausgangssignal von der Differenzschaltung 24 wird
an den ersten FET 32 angelegt. Der erste FET 32 ist
mit einem ersten Kondensator 34 und einer Pufferschaltung 36 verbunden.
Das Ausgangssignal von der Pufferschaltung 36 wird zu einem
Eingangsanschluß einer
Vergleichsschaltung 38 und zu einem zweiten FET 40 geliefert.
Der zweite FET 40 ist mit dem anderen Eingangsanschluß der Vergleichsschaltung 38 und
einem zweiten Kondensator 42 verbunden. Die Vergleichsschaltung 38 ist
mit einer Antriebsschaltung 44 zum Treiben des Servomotors 18 verbunden.
-
Das Gate des ersten FET 32 und
das Gate des zweiten FET 40 empfangen ein Pulssignal, das eine
Frequenz von ungefähr
10 Hz aufweist, wie zum Beispiel in 8 gezeigt
ist. Der erste FET 32 wirkt während den positiven Abschnitten
des Eingangspulssignals. Der zweite FET 40 wirkt während den negativen
Abschnitten des Eingangspulssignals. Daher wirken der erste FET 32 und
der zweite FET 40 abwechselnd gemäß dem Eingangspulssignal.
-
Wenn der erste FET 32 eingeschaltet
ist, wird das Ausgangssignal der Differenzschaltung 24 an
dem ersten Kondensator 34 gehalten und die Spannung des
ersten Kondensators 34 wird an die Pufferschaltung 36 ausgegeben.
Wenn der zweite FET 40 eingeschaltet ist, wird das Ausgangssignal der
Pufferschaltung 36 an dem zweiten Kondensator 42 gehalten.
Dann werden das Ausgangssignal der Pufferschaltung 36 und
das Ausgangssignal des zweiten Kondensators 42 durch die
Vergleichsschaltung 38 verglichen. Die Antriebsschaltung 44 empfängt das
Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung 38 und steuert
ansprechend darauf den Servomotor 18, um die Signale, die
in die Vergleichsschaltung 38 eingegeben werden, gleich
zu machen.
-
Wenn das Automobil 20 an
einen ebenen Ort positioniert ist, ist der Pegel des Ausgangssignals
der Differenzschaltung 24 das Maximum. In diesem Fall ist
das Signal, das von dem ersten FET 32 ausgegeben wird,
immer konstant, und das Signal, das an dem ersten Kondensator 34 gehalten
wird, und das Signal, das an dem zweiten Kondensator 42 gehalten wird,
sind gleich. Daher sind die zwei Signale, die in die Vergleichsschaltung 38 eingegeben
werden, gleich und der Servomotor 18 arbeitet nicht.
-
Wenn sich das Automobil 20 auf
einer Steigung oder ähnlichem
bewegt, da die Beschleunigungssensoren 14 und 16 asymmetrisch
zueinander im Hinblick auf die Lotebene werden, verringert sich der
Pegel des Ausgangssignals der Differenzschaltung 24 wenn
der Winkel des Gefälles
des Automobils größer wird.
Somit wird das Ausgangssignal des ersten FET 32 im Laufe
der Zeit kleiner. Daher, wenn der erste FET 32 zu einer
bestimmten Zeit eingeschaltet wird und ein Signal an dem ersten
Kondensator 34 gehalten wird, hält der zweite Kondensator 42 das
vorangehende Signal. Anders ausgedrückt hält der zweite Kondensator 42 ein
größeres Signal als
das Signal, das an dem ersten Kondensator 34 gehalten wird.
Daher weisen die Signale, die in die Vergleichsschaltung 38 eingegeben
werden, eine Differenz auf, und der Servomotor wird durch die Antriebsschaltung 44 getrieben.
-
Wie oben beschrieben ist, wird das
Gehäuse 12 gedreht,
um die Positionen der Beschleunigungssensoren 14 und 16 so
anzupassen, daß die
Signale, die in die Vergleichsschaltung 44 eingegeben werden,
gleich sind. An dem Punkt, an dem das Ausgangssignal der Differenzschaltung 24 stabil
wird, nämlich
an dem Punkt, an dem das Ausgangssignal seinen Maximalpegel aufweist,
stoppt der Servomotor 18. In diesem Fall weisen der erste
und der zweite Beschleunigungssensor 14 und 16 eine
symmetrische Positionsbeziehung im Hinblick auf die Lotebene auf.
Daher, mit der Verwendung dieser Steuerungsschaltung 30,
können
die Beschleunigungssensoren 14 und 16 derart gesteuert
werden, daß sie
immer symmetrisch im Hinblick auf die Lotebene sind, unabhängig von
den Zuständen
der Straße,
auf der sich das Automobil 20 bewegt. Somit kann eine horizontale
Beschleunigung ohne den Einfluß der
Gravitationsbeschleunigung immer mit der Verwendung dieses Beschleunigungssensors 10 erhalten
werden.
-
Wie oben beschrieben ist, verhindert
der Beschleunigungssensor 10 die Einflüsse der Gravitations-Beschleunigung
und -Schwingung, und eine Horizontalbeschleunigung kann erhalten
werden. Daher kann der Beschleunigungssensor an ein Automobilnavigationssystem
oder ähnliches
angewendet werden. Die Position eines Automobils kann korrekt auf einer
Karte angezeigt werden, die auf einer Anzeigeeinheit dargestellt
ist, ohne eine Kompensation. Zusätzlich
dazu, da die Gravitationsbeschleunigung versetzt ist, sind Hochpräzisions-Beschleunigungssensoren
für die
Beschleunigungssensoren 14 und 16 nicht erforderlich,
wodurch ein kostengünstiger Beschleunigungssensor 10 hergestellt
werden kann.
-
Bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
erfaßt
die Summierschaltung 22 eine horizontale Beschleunigung
und die Differenzschaltung 24 erfaßt die Gravitationsbeschleunigung.
Gemäß den Polaritäten der
Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren 14 und 16 kann
die Beziehung zwischen der Summierschaltung 22 und der
Differenzschaltung 24 umgekehrt werden. Zum Beispiel weist eines
der Ausgangssignale der Beschleunigungssensoren 14 und 16 eine
umgekehrte Polarität
im Hinblick auf die bei dem obigen Ausführungsbeispiel auf, so daß die Beschleunigungssensoren 14 und 16 die
Signale derselben Polarität
in dem Fall ausgeben, in dem die Beschleunigungssensoren 14 und 16 Kräften in
den Richtungen ausgesetzt werden, die durch die Pfeile A und C in 1 gezeigt sind. In diesem
Fall gibt die Summierschaltung 22 das Signal aus, das der
Gravitationsbeschleunigung entspricht- und die Differenzschaltung 24 gibt
das Signal aus, das der Horizontalbeschleunigung entspricht. Das Ausgangssignal
der Summierschaltung 22 wird in die Steuerungsschaltung 30 eingegeben.
-
Der erste Beschleunigungssensor 14 und der
zweite Beschleunigungssensor 16 können in einem anderen Winkel
als 45° im
Hinblick auf die Lotebene befestigt sein. Kurz ausgedrückt, wenn
die zwei Beschleunigungssensoren 14 und 16 derart
angeordnet sind, daß sie
weder parallel noch senkrecht zu der Lotebene sind, können Signale
versetzt werden, die durch die Gravitationsbeschleunigung verursacht werden.
-
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel
werden die Positionen der zwei Beschleunigungssensoren 14 und 16 durch
den Servomotor 18 angepaßt. Ein Steuerungsverfahren
kann jedoch verwendet werden, das die Sensoren derart steuern kann,
daß sie symmetrisch
im Hinblick auf die Lotebene angeordnet sind.
-
Ohne Einschränkungen kann ein Typ eines Beschleunigungssensors
als die zwei Beschleunigungssensoren 14 und 16 verwendet
werden.