JP2000304766A - 加速度センサ装置 - Google Patents
加速度センサ装置Info
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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
- G01P2015/0822—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 out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—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 out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—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 out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度を良好に検出されるようにした加速度
センサ装置を提供する。 【解決手段】 基板２０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を介して支持される
おもり可動電極１２と、このおもり可動電極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１４とを備えている。おもり可動電極１
２と固定電極１４によって形成される容量を電圧に変換
する容量−電圧変換回路３０と、容量−電圧変換回路３
０によって変換された電圧と基準電圧とを比較しセンサ
信号を出力するコンパレータ４０とを備える。
センサ装置を提供する。 【解決手段】 基板２０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を介して支持される
おもり可動電極１２と、このおもり可動電極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１４とを備えている。おもり可動電極１
２と固定電極１４によって形成される容量を電圧に変換
する容量−電圧変換回路３０と、容量−電圧変換回路３
０によって変換された電圧と基準電圧とを比較しセンサ
信号を出力するコンパレータ４０とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサ装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のセンサ装置として、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
極とを備えている。
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
極とを備えている。
【０００３】ここで、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され
る。
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され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記加速度セ
ンサ装置では、所定値以上の加速度が生じると、可動電
極部が固定電極部に接触した後、可動電極部と固定電極
部とのチャタリングが生じるという不具合がある。そこ
で、本発明は、このようなことに鑑みて、加速度を良好
に検出されるようにした加速度センサ装置を提供する。
ンサ装置では、所定値以上の加速度が生じると、可動電
極部が固定電極部に接触した後、可動電極部と固定電極
部とのチャタリングが生じるという不具合がある。そこ
で、本発明は、このようなことに鑑みて、加速度を良好
に検出されるようにした加速度センサ装置を提供する。
【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乃至４に記載の発明においては、基板（２
０）と、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、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、おもり可動電極を基板の表面と平行な方向に変位さ
せるバネ部（１３）と、基板上におもり可動電極と対向
して固定され、おもり可動電極とにより容量を形成する
固定電極（１４）と、おもり可動電極と固定電極とによ
り形成される容量の変化に基づいて加速度を検出する検
出手段（Ｃｒ、３０、４０）とを備える。
め、請求項１乃至４に記載の発明においては、基板（２
０）と、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、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、おもり可動電極を基板の表面と平行な方向に変位さ
せるバネ部（１３）と、基板上におもり可動電極と対向
して固定され、おもり可動電極とにより容量を形成する
固定電極（１４）と、おもり可動電極と固定電極とによ
り形成される容量の変化に基づいて加速度を検出する検
出手段（Ｃｒ、３０、４０）とを備える。
【０００６】このように、検出手段はおもり可動電極と
固定電極とにより形成される容量の変化に基づき加速度
を検出するので、この加速度の検出としては、良好に行
われ得る。また、請求項２に記載の発明においては、検
出手段は、可動電極と固定電極によって形成される容量
を電圧に変換する容量−電圧変換回路（３０）と、容量
−電圧変換回路によって変換された電圧と基準電圧とを
比較しセンサ信号を出力する比較回路（４０）とを備え
るようにしてもよい。
固定電極とにより形成される容量の変化に基づき加速度
を検出するので、この加速度の検出としては、良好に行
われ得る。また、請求項２に記載の発明においては、検
出手段は、可動電極と固定電極によって形成される容量
を電圧に変換する容量−電圧変換回路（３０）と、容量
−電圧変換回路によって変換された電圧と基準電圧とを
比較しセンサ信号を出力する比較回路（４０）とを備え
るようにしてもよい。
【０００７】この場合、可動電極と固定電極とによる容
量が、加速度センサの形状の出来ばえによって左右され
ても、比較手段の基準電圧を加速度センサの形状の出来
ばえに応じて調節すれば、比較手段でもってセンサ信号
として所望の加速度を検出し得る。
量が、加速度センサの形状の出来ばえによって左右され
ても、比較手段の基準電圧を加速度センサの形状の出来
ばえに応じて調節すれば、比較手段でもってセンサ信号
として所望の加速度を検出し得る。
【０００８】また、請求項３に記載の発明においては、
可動電極及び固定電極の一方には基準コンデンサの一側
端子が接続されており、可動電極及び固定電極の他方と
基準コンデンサの他側端子と双方には、互いに逆相の搬
送波電圧がそれぞれ印加されており、容量−電圧変換回
路は、可動電極及び固定電極の一方に接続されるように
してもよい。
可動電極及び固定電極の一方には基準コンデンサの一側
端子が接続されており、可動電極及び固定電極の他方と
基準コンデンサの他側端子と双方には、互いに逆相の搬
送波電圧がそれぞれ印加されており、容量−電圧変換回
路は、可動電極及び固定電極の一方に接続されるように
してもよい。
【０００９】さらに、請求項４に記載の発明において
は、接触防止手段（２４）がおもり可動電極に接触され
ておもり可動電極が固定電極に接触することを防止す
る。この場合、容量−電圧変換回路は、搬送波電圧が印
加されると故障するが、接触防止手段でもって、おもり
可動電極が固定電極に接触することを防止されているの
で、容量−電圧変換回路に搬送波電圧が印加されること
はない。従って、搬送波電圧の印加による容量−電圧変
換回路の故障を防止できる。
は、接触防止手段（２４）がおもり可動電極に接触され
ておもり可動電極が固定電極に接触することを防止す
る。この場合、容量−電圧変換回路は、搬送波電圧が印
加されると故障するが、接触防止手段でもって、おもり
可動電極が固定電極に接触することを防止されているの
で、容量−電圧変換回路に搬送波電圧が印加されること
はない。従って、搬送波電圧の印加による容量−電圧変
換回路の故障を防止できる。
【００１０】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。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２−
２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１３
及び固定電極１４を有している。
について説明する。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２−
２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１３
及び固定電極１４を有している。
【００１２】アンカー部１１は、円柱形状のもので、図
２に示すように、シリコン製基板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。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、シリコン製基板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。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。
【００１３】梁部１３は、例えば図に示すように３本の
渦巻き（スパイラル）状バネで構成されており、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１０の表面と平行な方向に変位させる。但
し、梁部１３のバネ定数及びその寸法は、予想される加
速度（５０Ｇ）以下では可動電極１２が固定電極１４に
接触しないように設定されている。
渦巻き（スパイラル）状バネで構成されており、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１０の表面と平行な方向に変位させる。但
し、梁部１３のバネ定数及びその寸法は、予想される加
速度（５０Ｇ）以下では可動電極１２が固定電極１４に
接触しないように設定されている。
【００１４】固定電極１４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。固定電極１４は、その円周側面１６にて、おもり
可動電極１２の円周側面１２ａとの間にて空気を誘電体
とするコンデンサを形成し、このコンデンサの容量は、
おもり可動電極１２が加速度による変位に応じて変化す
る。
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。固定電極１４は、その円周側面１６にて、おもり
可動電極１２の円周側面１２ａとの間にて空気を誘電体
とするコンデンサを形成し、このコンデンサの容量は、
おもり可動電極１２が加速度による変位に応じて変化す
る。
【００１５】なお、アンカー部１１、おもり可動電極１
２、梁部１３及び固定電極１４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、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。基準コンデンサＣｒは、加速
度センサ１００に直列接続されており、基準コンデンサ
Ｃｒは、加速度センサ１００の容量（加速度が生じてい
ないときの）と同程度の容量を有する。容量−電圧変換
回路（以下、Ｃ−Ｖ変換回路３０という）は、スイッチ
トキャパシタンス型の回路であって、円筒状コンデンサ
の容量を電圧に変換する。
２、梁部１３及び固定電極１４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、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。基準コンデンサＣｒは、加速
度センサ１００に直列接続されており、基準コンデンサ
Ｃｒは、加速度センサ１００の容量（加速度が生じてい
ないときの）と同程度の容量を有する。容量−電圧変換
回路（以下、Ｃ−Ｖ変換回路３０という）は、スイッチ
トキャパシタンス型の回路であって、円筒状コンデンサ
の容量を電圧に変換する。
【００１６】コンパレータ４０は、Ｃ−Ｖ変換回路３０
により変換された電圧（以下、変換電圧という）を基準
電圧Ｖｒｅｆと比較して、「変換電圧」＞「基準電圧Ｖ
ｒｅｆ」であるならば、ハイレベル信号を出力する。一
方、コンパレータ４０は、「変換電圧」＜「基準電圧Ｖ
ｒｅｆ」であるならばローレベル信号を出力する。但
し、基準電圧発生器は、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧レベル
を調節可能になっている。
により変換された電圧（以下、変換電圧という）を基準
電圧Ｖｒｅｆと比較して、「変換電圧」＞「基準電圧Ｖ
ｒｅｆ」であるならば、ハイレベル信号を出力する。一
方、コンパレータ４０は、「変換電圧」＜「基準電圧Ｖ
ｒｅｆ」であるならばローレベル信号を出力する。但
し、基準電圧発生器は、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧レベル
を調節可能になっている。
【００１７】以下、このように構成された本実施形態の
作動につき説明する。先ず、加速度センサ１００にはそ
の入力端子（図３にて符号ａ参照）から搬送波として矩
形波電圧が印加され、この矩形波電圧と逆位相の矩形波
電圧が搬送波として基準コンデンサＣｒの入力端子（図
３にて符号ｂ参照）に印加される。そして、加速度が基
板２０に水平に生じると、おもり可動電極１２は、図４
（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に変位す
る。
作動につき説明する。先ず、加速度センサ１００にはそ
の入力端子（図３にて符号ａ参照）から搬送波として矩
形波電圧が印加され、この矩形波電圧と逆位相の矩形波
電圧が搬送波として基準コンデンサＣｒの入力端子（図
３にて符号ｂ参照）に印加される。そして、加速度が基
板２０に水平に生じると、おもり可動電極１２は、図４
（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に変位す
る。
【００１８】因みに、加速度が基板２０に水平に生じる
ときの運動系は、図５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によって構
成される。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。
ときの運動系は、図５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によって構
成される。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。
【００１９】
【数１】ｍ・ａ＝Ｆｋ そして、上述したおもり可動電極１２の変位に伴い、お
もり可動電極１２−固定電極１４間に形成される円筒状
コンデンサ（以下、円筒状コンデンサという）の容量が
変化する。円筒状コンデンサの容量は、おもり可動電極
１２が固定電極１４の内側の円筒状空間の中心ｅ（図６
参照）から固定電極１４に近づく程増加する。この円筒
状コンデンサの容量をＣとすると、数２の式で表され
る。
もり可動電極１２−固定電極１４間に形成される円筒状
コンデンサ（以下、円筒状コンデンサという）の容量が
変化する。円筒状コンデンサの容量は、おもり可動電極
１２が固定電極１４の内側の円筒状空間の中心ｅ（図６
参照）から固定電極１４に近づく程増加する。この円筒
状コンデンサの容量をＣとすると、数２の式で表され
る。
【００２０】
【数２】Ｃ＝（２πｈ・ε0 ・ε）／ｃｏｓｈ-1
｛（ｆ2 ＋ｇ2 −Ｘ2 ）／２ｆｇ）｝ 但し、符号ε0 は誘電率を示し、符号εは比誘電率を示
し、符号ｆは固定電極１４の内側の円筒状空間の半径を
示し（図６参照）、符号ｈは固定電極１４の板厚を示
す。そして、符号ｇはおもり可動電極１２の半径を示
し、符号ｋは可動電極１２の径方向中心を示し、符号Ｘ
はおもり可動電極１２が変位したときの固定電極１４の
中心ｅと可動電極１２の中心ｋとの間の寸法を示す。そ
して、図７にて、変位寸法Ｘと円筒状コンデンサの容量
との関係を示す。
｛（ｆ2 ＋ｇ2 −Ｘ2 ）／２ｆｇ）｝ 但し、符号ε0 は誘電率を示し、符号εは比誘電率を示
し、符号ｆは固定電極１４の内側の円筒状空間の半径を
示し（図６参照）、符号ｈは固定電極１４の板厚を示
す。そして、符号ｇはおもり可動電極１２の半径を示
し、符号ｋは可動電極１２の径方向中心を示し、符号Ｘ
はおもり可動電極１２が変位したときの固定電極１４の
中心ｅと可動電極１２の中心ｋとの間の寸法を示す。そ
して、図７にて、変位寸法Ｘと円筒状コンデンサの容量
との関係を示す。
【００２１】このように加速度によって円筒状コンデン
サの容量が変化すると、この変化容量を、Ｃ−Ｖ変換回
路３０は電圧に変換する。すると、この変換された電圧
（以下、変換電圧という）をコンパレータ４０は基準電
圧Ｖｒｅｆと比較して、「変換電圧」＞「基準電圧Ｖｒ
ｅｆ」であるならば、ハイレベル信号を出力する。これ
により、所定値以上の加速度が生じたことが検出される
ことになる。
サの容量が変化すると、この変化容量を、Ｃ−Ｖ変換回
路３０は電圧に変換する。すると、この変換された電圧
（以下、変換電圧という）をコンパレータ４０は基準電
圧Ｖｒｅｆと比較して、「変換電圧」＞「基準電圧Ｖｒ
ｅｆ」であるならば、ハイレベル信号を出力する。これ
により、所定値以上の加速度が生じたことが検出される
ことになる。
【００２２】以上説明したように、加速度でもって円筒
状コンデンサの容量が変化し、この変化容量をＣ−Ｖ変
換回路３０が電圧に変換する。この変換電圧をコンパレ
ータ４０が基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、この比較結果で
もって所定値以上の加速度が検出される。この場合、加
速度は、上述の如く、円筒状コンデンサの容量の変化で
もって検出されるので、加速度の検出を良好に行うこと
ができる。
状コンデンサの容量が変化し、この変化容量をＣ−Ｖ変
換回路３０が電圧に変換する。この変換電圧をコンパレ
ータ４０が基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、この比較結果で
もって所定値以上の加速度が検出される。この場合、加
速度は、上述の如く、円筒状コンデンサの容量の変化で
もって検出されるので、加速度の検出を良好に行うこと
ができる。
【００２３】さらに、上記加速度センサ装置において
は、所定値以上の加速度が生じたときにコンパレータ４
０がハイレベル信号を出力するように構成されている
が、その加速度検出を行う為の加速度センサ１００の容
量変化は、センサ形状の出来ばえによって左右される。
そこで、コンパレータ４０に入力される（基準電圧発生
器からの）基準電圧Ｖｒｅｆの値を調節すれば、所望の
加速度が検出可能になる。
は、所定値以上の加速度が生じたときにコンパレータ４
０がハイレベル信号を出力するように構成されている
が、その加速度検出を行う為の加速度センサ１００の容
量変化は、センサ形状の出来ばえによって左右される。
そこで、コンパレータ４０に入力される（基準電圧発生
器からの）基準電圧Ｖｒｅｆの値を調節すれば、所望の
加速度が検出可能になる。
【００２４】また、図８及び図９に示すように、固定電
極１４の円周側面１６の近傍にて、３個の円柱状接触防
止部材２４を設けるようにしてもよい。各円柱状接触防
止部材２４は、基板２０の表面２０ａに絶縁膜２３を介
して固定されており、各円柱状接触防止部材２４は、予
想される加速度（５０Ｇ）以上の加速度が生じたときこ
の加速度によりおもり可動電極１２が固定電極１４に接
触することを防止する。
極１４の円周側面１６の近傍にて、３個の円柱状接触防
止部材２４を設けるようにしてもよい。各円柱状接触防
止部材２４は、基板２０の表面２０ａに絶縁膜２３を介
して固定されており、各円柱状接触防止部材２４は、予
想される加速度（５０Ｇ）以上の加速度が生じたときこ
の加速度によりおもり可動電極１２が固定電極１４に接
触することを防止する。
【００２５】これにより、加速度センサ１００への矩形
波電圧が固定電極１４を介してＣ−Ｖ変換回路３０に印
加されることで生じるこのＣ−Ｖ変換回路の不具合（故
障）の発生を防止し得る。なお、接触防止部材２４とし
ては、上述した各円柱状部材に代えて、固定電極１４の
円周側面１６に薄膜状絶縁部材を形成してもよい。さら
に、図１０に示すように、コンパレータ４０からの出力
信号をホールド回路５０でもってホールドするようにす
れば、パソコン等の精密機械にこの加速度センサ装置を
取り付けてた場合には、その機械が壊れた場合、加速度
センサ装置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。
波電圧が固定電極１４を介してＣ−Ｖ変換回路３０に印
加されることで生じるこのＣ−Ｖ変換回路の不具合（故
障）の発生を防止し得る。なお、接触防止部材２４とし
ては、上述した各円柱状部材に代えて、固定電極１４の
円周側面１６に薄膜状絶縁部材を形成してもよい。さら
に、図１０に示すように、コンパレータ４０からの出力
信号をホールド回路５０でもってホールドするようにす
れば、パソコン等の精密機械にこの加速度センサ装置を
取り付けてた場合には、その機械が壊れた場合、加速度
センサ装置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。
【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１１に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中のＸ−Ｘ断面図である。なお、この図１１
（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。
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１１に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中のＸ−Ｘ断面図である。なお、この図１１
（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。
【００２７】この場合には、おもり可動電極１２の側面
１２ａ及び固定電極１４の側面１６間に、長方形状コン
デンサが形成され、図の矢印方向に加速度が生じると、
長方形状コンデンサの容量が変化して加速度が生じたこ
とが検出される。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１２（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
１２（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。
１２ａ及び固定電極１４の側面１６間に、長方形状コン
デンサが形成され、図の矢印方向に加速度が生じると、
長方形状コンデンサの容量が変化して加速度が生じたこ
とが検出される。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１２（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
１２（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。
【００２８】さらに、上記した実施形態においては、ア
ンカー部１１、おもり可動電極１２、梁部１３、固定電
極１４及び基板１０としてシリコンを用いるものを示し
たが、これに限らず、シリコンガラス若しくは金属等の
材料を用いてもよい。なお、図１３（ａ）（ｂ）に示す
ピエゾ抵抗型加速度センサ１００Ａでは、そのセンサ出
力が加速度センサの形状の出来ばえによって左右され
る。しかし、図１４に示すように、ピエゾ抵抗型加速度
センサ１００Ａ及びリファレンス抵抗の共通端子の電位
を、基準電圧Ｖｒｅｆとコンパレータ４０でもって比較
するように構成し、加速度センサの形状の出来ばえに応
じて基準電圧Ｖｒｅｆの値を調節すれば、所望の加速度
を検出し得る。なお、符号１３ａはピエゾ抵抗を示す。
ンカー部１１、おもり可動電極１２、梁部１３、固定電
極１４及び基板１０としてシリコンを用いるものを示し
たが、これに限らず、シリコンガラス若しくは金属等の
材料を用いてもよい。なお、図１３（ａ）（ｂ）に示す
ピエゾ抵抗型加速度センサ１００Ａでは、そのセンサ出
力が加速度センサの形状の出来ばえによって左右され
る。しかし、図１４に示すように、ピエゾ抵抗型加速度
センサ１００Ａ及びリファレンス抵抗の共通端子の電位
を、基準電圧Ｖｒｅｆとコンパレータ４０でもって比較
するように構成し、加速度センサの形状の出来ばえに応
じて基準電圧Ｖｒｅｆの値を調節すれば、所望の加速度
を検出し得る。なお、符号１３ａはピエゾ抵抗を示す。
【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２−２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】（ａ）及び（ｂ）は加速度センサの作動を説明
する為の加速度センサの平面図である。
する為の加速度センサの平面図である。
【図５】おもり可動電極に加わる力ｍ・ａとバネ力Ｆｋ
との関係を説明するためのモデル図である。
との関係を説明するためのモデル図である。
【図６】（ａ）は加速度センサの容量変化を説明する為
の加速度センサの概略平面図、（ｂ）は加速度センサの
概略断面図である。
の加速度センサの概略平面図、（ｂ）は加速度センサの
概略断面図である。
【図７】変位ｘと加速度センサの容量との関係を示す図
である。
である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る接触防止部材を示
す加速度センサの概略平面図である。
す加速度センサの概略平面図である。
【図９】図８中の９−９断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る加速度センサに
より加速度検出を行う回路構成を示す図である。
より加速度検出を行う回路構成を示す図である。
【図１１】（ａ）は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平面図、（ｂ）は図１１（ａ）中の
Ｘ−Ｘ断面図である。
センサの構成を示す平面図、（ｂ）は図１１（ａ）中の
Ｘ−Ｘ断面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は 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平面図である。
に係る加速度センサの構成を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は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平面図、（ｂ）は、図１３（ａ）中
のＹ−Ｙ断面図である。
センサの構成を示す平面図、（ｂ）は、図１３（ａ）中
のＹ−Ｙ断面図である。
【図１４】ピエゾ抵抗型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。
を行う回路構成を示す図である。
１１…アンカー部、１２…可動電極、１２…おもり可動
電極、１３…梁部、１４…固定電極、２０…基板、３０
…Ｃ−Ｖ変換回路、４０…コンパレータ。
電極、１３…梁部、１４…固定電極、２０…基板、３０
…Ｃ−Ｖ変換回路、４０…コンパレータ。
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、 前記基板上に前記おもり可動電極と対向して固定され、
前記おもり可動電極とにより容量を形成する固定電極
（１４）と、 前記おもり可動電極と前記固定電極とにより形成される
容量の変化に基づいて前記加速度を検出する検出手段
（Ｃｒ、３０、４０）とを備えたことを特徴とする加速
度センサ装置。 - 【請求項２】 前記検出手段は、 前記可動電極と前記固定電極によって形成される容量を
電圧に変換する容量−電圧変換回路（３０）と、 前記容量−電圧変換回路によって変換された電圧と基準
電圧とを比較しセンサ信号を出力する比較回路（４０）
とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の加速度セ
ンサ装置。 - 【請求項３】 前記可動電極及び前記固定電極の一方に
は基準コンデンサの一側端子が接続されており、 前記可動電極及び前記固定電極の他方と前記基準コンデ
ンサの他側端子と双方には、互いに逆相の搬送波電圧が
それぞれ印加されており、 前記容量−電圧変換回路は、前記可動電極及び前記固定
電極の前記一方に接続され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装置。 - 【請求項４】 前記おもり可動電極に接触されて前記お
もり可動電極が前記固定電極に接触することを防止する
接触防止手段（２４）を備えたことを特徴とする請求項
３に記載の加速度センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112796A JP2000304766A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 加速度センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112796A JP2000304766A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 加速度センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304766A true JP2000304766A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14595744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11112796A Pending JP2000304766A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 加速度センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304766A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519197A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | STMicroelectronics S.r.l. | Planar inertial sensor, in particular for portable devices having a stand-by function |
| JP2006093114A (ja) * | 2004-08-16 | 2006-04-06 | Lucent Technol Inc | Ｍｅｍｓに基づく内部スイッチ |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11112796A patent/JP2000304766A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519197A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | STMicroelectronics S.r.l. | Planar inertial sensor, in particular for portable devices having a stand-by function |
| US7252002B2 (en) | 2003-09-26 | 2007-08-07 | Stmicroelectronics S.R.L. | Planar inertial sensor, in particular for portable devices having a stand-by function |
| JP2006093114A (ja) * | 2004-08-16 | 2006-04-06 | Lucent Technol Inc | Ｍｅｍｓに基づく内部スイッチ |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050519 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070417 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071106 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080311 |