JP2000346866A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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JP2000346866A
JP2000346866A JP11155208A JP15520899A JP2000346866A JP 2000346866 A JP2000346866 A JP 2000346866A JP 11155208 A JP11155208 A JP 11155208A JP 15520899 A JP15520899 A JP 15520899A JP 2000346866 A JP2000346866 A JP 2000346866A
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JP
Japan
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fixed
movable
electrode
acceleration
fixed electrode
Prior art date
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Application number
JP11155208A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenjin Chin
堅▲靭▼ 沈
Kunihiro Hirano
国広 平野
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Topre Corp
Original Assignee
Topre Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of an acceleration sensor for detecting acceleration based on the variation of electrostatic capacity. SOLUTION: A movable electrode 14 has a fixing portion 142 at its center, a movable portion 143 around the fixing portion 142, three circular arc groove holes 144 having groove hole portion 144a between the fixing portion 142 and the movable portion 143, and groove holes 145 adjacently extending arc-like, in parallel, in the movable portion 143, from adjacent ends 144b of the adjacent groove holes 144 of three circular arc groove holes 144.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量の変化に
より加速度を検出す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 for detecting an acceleration based on a change in capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、カーナビゲーションシステム
における電波の届かない区間における補間演算用や、各
種ロボットの位置、姿勢制御用として、車やロボットの
動きに伴って生じる加速度を検出する加速度センサが広
く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an acceleration sensor for detecting an acceleration caused by the movement of a car or a robot has been widely used for interpolation calculation in a section where radio waves cannot reach in a car navigation system, and for controlling the position and attitude of various robots. Used.

【0003】従来の加速度センサは、わずかな間隙を置
いて向き合わされた2枚の固定電極板と、それら固定電
極板どうしの間隙に配置された可動電極板とを備え、加
速度を受けると可動電極板が一方の固定電極板へ接近す
ることから、固定電極板それぞれと可動電極板との間の
静電容量の差分をモニタしその変化に基づいて加速度を
検出する方式のものが一般的である(例えば特開平4−
32774号公報参照)。
A conventional acceleration sensor includes two fixed electrode plates facing each other with a slight gap therebetween, and a movable electrode plate disposed in a gap between the fixed electrode plates. Since the plate approaches one fixed electrode plate, a method of monitoring the difference in capacitance between each fixed electrode plate and the movable electrode plate and detecting acceleration based on the change is generally used. (For example, Japanese Unexamined Patent Publication
No. 32774).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のような加速度セ
ンサに備えられた可動電極板は、中央部を取り巻くよう
に形成された複数の円弧状のスリットが設けられたバネ
部を有し、このバネ部の弾性変形により、このバネ部よ
りも外側の部分が、2枚の固定電極板を貫く方向の加速
度に応じて、それら2枚の固定電極板のうちの一方に接
近するものである。このような可動電極板を備えた加速
度センサは、製品出荷時には良品であっても、輸送中の
振動や、ユーザ側での、例えば床に落としてしまうなど
の取扱い不注意により、可動電極板が2枚の固定電極板
の端面を越えて飛び出し、可動電極板のバネ部が塑性変
形して、容易に不良品となってしまう可能性があり、そ
れに気づかずに例えばカーナビゲーションシステムや各
種ロボットに組み込んだ後に動作不良であることが判明
すると大きな損失を招くおそれがある。
The movable electrode plate provided in the above-described acceleration sensor has a spring portion provided with a plurality of arc-shaped slits formed so as to surround a central portion. Due to the elastic deformation of the spring portion, a portion outside the spring portion approaches one of the two fixed electrode plates in accordance with the acceleration in a direction penetrating the two fixed electrode plates. Even if the acceleration sensor equipped with such a movable electrode plate is a non-defective product at the time of product shipment, the movable electrode plate may be damaged due to vibration during transportation or careless handling by the user, such as dropping to the floor. There is a possibility that the spring part of the movable electrode plate will plastically deform and protrude beyond the end faces of the two fixed electrode plates, easily becoming a defective product. If the operation is found to be defective after the incorporation, a large loss may be caused.

【0005】本発明は、上記事情に鑑み、外部からの大
きな力に対し不良品となる可能性を大幅に低減させた信
頼性の高い加速度センサを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a highly reliable acceleration sensor that has greatly reduced the possibility of defective products due to a large external force.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の加速度センサのうちの第1の加速度センサは、互い
に平行に広がる、固定電極と加速度に応じてその固定電
極に接離する方向に動く可動電極とを備え、これら固定
電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出すること
により加速度を検出する加速度センサにおいて、上記可
動電極が、上記固定電極との間に所定間隔を隔てた状態
に固定される固定部を中央に有するとともに、その固定
部の周囲に、加速度に応じて、その固定部に対し相対的
に、上記固定電極に接離する方向に動く可動部を有し、
さらに上記固定部と上記可動部との間に、上記固定部を
全体として円形に取り巻く複数の円弧状の溝孔を有し、
それら溝孔が、それら溝孔を構成する円弧から一旦放射
方向にずれた後にそれら円弧に復帰する形状の溝孔部分
を有することを特徴とする。
The first acceleration sensor of the acceleration sensor according to the present invention which achieves the above object has a fixed electrode and a fixed electrode which extend in parallel with each other in a direction in which the fixed electrode contacts and separates from the fixed electrode in accordance with the acceleration. In an acceleration sensor comprising a movable movable electrode and detecting acceleration by detecting a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode, the movable electrode has a predetermined interval between the fixed electrode and the movable electrode. It has a fixed portion fixed at a center in a separated state, and has a movable portion around the fixed portion, which moves in a direction approaching and separating from the fixed electrode with respect to the fixed portion in accordance with acceleration. And
Further, between the fixed portion and the movable portion, has a plurality of arc-shaped groove holes surrounding the fixed portion as a whole,
The slots are characterized in that they have a slot portion that is once radially displaced from the arc forming the slots and then returns to the arcs.

【0007】本発明の第1の加速度センサは、可動電極
が、上記固定部と上記可動部との間に上記溝孔部分を有
するため、例えば輸送中やユーザ側である程度乱暴に取
り扱われて可動電極の円周方向に大きな回転加速度を受
けても、上記溝孔部分を介して可動部が固定部に当接
し、可動部が固定部に対してその溝幅を越えて大きくね
じれてしまうことが防止される。従って、可動電極の塑
性変形が防止され、信頼性の高い加速度センサが実現す
る。
In the first acceleration sensor according to the present invention, since the movable electrode has the slot portion between the fixed portion and the movable portion, the movable electrode can be roughly handled to some extent during transportation or on the user side. Even if a large rotational acceleration is applied in the circumferential direction of the electrode, the movable portion may come into contact with the fixed portion via the slot portion, and the movable portion may be greatly twisted relative to the fixed portion beyond the groove width. Is prevented. Therefore, plastic deformation of the movable electrode is prevented, and a highly reliable acceleration sensor is realized.

【0008】また、上記目的を達成する本発明の加速度
センサのうちの第2の加速度センサは、互いに平行に広
がる、固定電極と加速度に応じてその固定電極に接離す
る方向に動く可動電極とを備え、これら固定電極と可動
電極との間の静電容量の変化を検出することにより加速
度を検出する加速度センサにおいて、上記可動電極が、
上記固定電極との間に所定間隔を隔てた状態に固定され
る固定部を中央に有するとともに、その固定部の周囲
に、加速度に応じて、その固定部に対し相対的に、上記
固定電極に接離する方向に動く可動部を有し、さらに上
記固定部と上記可動部との間に、上記固定部を全体とし
て円形に取り巻く複数の円弧状の溝孔と、これら複数の
円弧状の溝孔のうちの互いに隣接する溝孔の互いに隣接
する端部からさらに、互いに近接して上記可動部内を弧
状に互いに平行に延びる溝孔を有することを特徴とす
る。
A second acceleration sensor of the acceleration sensor according to the present invention for achieving the above object is a fixed electrode and a movable electrode which extends in parallel with each other and moves in a direction to contact / separate from the fixed electrode in accordance with acceleration. In an acceleration sensor that detects acceleration by detecting a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode, the movable electrode includes:
A fixed portion fixed at a predetermined distance from the fixed electrode is provided at the center, and around the fixed portion, in response to acceleration, relative to the fixed portion, relative to the fixed electrode. A plurality of arc-shaped grooves having a movable portion that moves in the direction of contact and separation, and a plurality of arc-shaped grooves surrounding the fixed portion as a whole between the fixed portion and the movable portion; It is characterized in that there is a slot which extends parallel to each other in an arcuate manner in the movable part in close proximity to each other from the mutually adjacent ends of the mutually adjacent slots among the holes.

【0009】本発明の第2の加速度センサは、可動電極
が、上記固定部と上記可動部との間に、上記固定部を取
り巻く複数の円弧状の溝孔と、上記可動部内を弧状に互
いに平行に延びる溝孔を有するため、例えば輸送中やユ
ーザ側である程度乱暴に取り扱われて可動電極が直径方
向に大きな加速度を受けても、上記固定部を取り巻く複
数の円弧状の溝孔を介して可動部が固定部に当接し、可
動部が固定部に対してその溝幅を越えて大きくずれてし
まうことが防止される。また、上記可動部内を弧状に互
いに平行に延びる溝孔を介して可動部の部分どうしが互
いに当接し、可動部のある部分が隣接する他の部分に対
してその溝幅を越えて大きくずれてしまうことも防止さ
れる。従って、可動電極の塑性変形が防止され、信頼性
の高い加速度センサが実現する。
In a second acceleration sensor according to the present invention, the movable electrode includes a plurality of arc-shaped slots surrounding the fixed portion between the fixed portion and the movable portion, and an arc-shaped groove inside the movable portion. For having a slot extending in parallel, even if the movable electrode receives a large acceleration in the diametrical direction, for example, being handled somewhat violently during transportation or on the user side, through a plurality of arc-shaped slots surrounding the fixed portion. The movable portion abuts on the fixed portion, and the movable portion is prevented from being largely displaced from the fixed portion beyond the groove width. Also, the portions of the movable portion abut each other via groove holes extending in an arc shape parallel to each other in the movable portion, and a portion of the movable portion greatly deviates from another adjacent portion beyond its groove width. Is also prevented. Therefore, plastic deformation of the movable electrode is prevented, and a highly reliable acceleration sensor is realized.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0011】図1は、本発明の加速度センサの第1実施
形態の、センサモジュールの部分の分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a sensor module in a first embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【0012】中央に一枚の電極基板11が配置されてお
り、この電極基板11の表面,裏面には、互いに平行に
広がる第1,第2の固定電極111_1,111_2
(図1には第2の固定電極111_2のみ図示)が形成
されている。また、電極基板11の両側には、その電極
基板11を挟持するとともに静電容量調整用の導電性ス
ペーサ12,13が配置されている。さらに、それらの
スペーサ12,13の両側に第1,第2の可動電極1
4,15が配置されている。これら第1,第2の可動電
極14,15は、それぞれが電極基板11の表裏面それ
ぞれから相互に等間隔離れた位置に配置されている。
One electrode substrate 11 is disposed in the center, and the first and second fixed electrodes 111_1 and 111_2 extending in parallel to each other are formed on the front and back surfaces of the electrode substrate 11.
(Only the second fixed electrode 111_2 is shown in FIG. 1). On both sides of the electrode substrate 11, conductive spacers 12 and 13 for sandwiching the electrode substrate 11 and for adjusting capacitance are arranged. Further, the first and second movable electrodes 1 are provided on both sides of the spacers 12 and 13.
4, 15 are arranged. These first and second movable electrodes 14 and 15 are respectively arranged at positions equidistant from each of the front and back surfaces of the electrode substrate 11.

【0013】また、第1,第2の可動電極14,15の
両側に、それら第1,第2の可動電極14,15の振動
の減衰量を調整するための導電性スペーサ16,17が
配置されている。さらに、それらのスペーサ16,17
の両側に、第1,第2の可動電極14,15それぞれの
振動を抑制する第1,第2のプレート18,19が配置
されている。これら電極基板11,4つのスペーサ1
2,13,16,17,2つの可動電極14,15,2
つのプレート18,19には、それぞれの中央に固定の
ための孔が穿設されており、それらの部品は、ワッシャ
ー20およびボルト部材21と、皿バネ22およびナッ
ト23とからなる固定具により、固定される。
On both sides of the first and second movable electrodes 14 and 15, conductive spacers 16 and 17 for adjusting the amount of vibration attenuation of the first and second movable electrodes 14 and 15 are arranged. Have been. Further, the spacers 16, 17
The first and second plates 18 and 19 for suppressing vibration of the first and second movable electrodes 14 and 15 are disposed on both sides of the first and second movable electrodes 14 and 15. These electrode substrate 11 and four spacers 1
2, 13, 16, 17, two movable electrodes 14, 15, 2
A hole for fixing is formed in the center of each of the plates 18 and 19, and these parts are fixed by a fixing tool including a washer 20 and a bolt member 21 and a disc spring 22 and a nut 23. Fixed.

【0014】図2は、図1に示す電極基板の表面および
裏面を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the front and back surfaces of the electrode substrate shown in FIG.

【0015】図2(a)には電極基板11の表面図、図
2(b)には電極基板11の裏面図が示されている。こ
の電極基板11には、その中央にボルト部材21が挿入
される孔112が形成されている。また、図2(a)に
示すように、この電極基板11の表面113_1の、孔
112の周辺には、第1の可動電極14との導通をとる
ための導電性ランド114_1が形成され、さらにその
導電性ランド114_1からは離れて、第1の固定電極
111_1が広がっている。また第1の固定電極111
_1と導通する配線115_1が形成されている。ま
た、図2(b)に示すように、この電極基板11の裏面
113_2には、孔112のまわりに導電性ランド11
4_2が形成され、さらにその導電性ランド114_2
からは離れて、第2の固定電極111_2が広がってい
る。また、この第2の固定電極111_2と導通する配
線115_2も形成されている。
FIG. 2A is a front view of the electrode substrate 11, and FIG. 2B is a rear view of the electrode substrate 11. The electrode substrate 11 has a hole 112 formed at the center thereof for inserting the bolt member 21. In addition, as shown in FIG. 2A, a conductive land 114_1 for establishing conduction with the first movable electrode 14 is formed around the hole 112 on the surface 113_1 of the electrode substrate 11, and furthermore, The first fixed electrode 111_1 extends away from the conductive land 114_1. Also, the first fixed electrode 111
_1 are formed. Further, as shown in FIG. 2B, the conductive land 11 around the hole 112 is formed on the back surface 113_2 of the electrode substrate 11.
4_2 is formed, and the conductive land 114_2 is further formed.
Away from the second fixed electrode 111_2. Further, a wiring 115_2 electrically connected to the second fixed electrode 111_2 is also formed.

【0016】電極基板11の表面113_1に形成され
たランド114_1と、電極基板11の裏面113_2
に形成されたランド114_2は、スルーホール118
により互いに電気的に接続されている。
A land 114_1 formed on the front surface 113_1 of the electrode substrate 11 and a back surface 113_2 of the electrode substrate 11
Land 114_2 formed in the through hole 118
Are electrically connected to each other.

【0017】図2に示す電極基板11は、この電極基板
11よりもはるかに大きな面積を有するセラミックス基
板上に、銀パラジウムからなる導電性パターンを形成し
焼成した後、図2に示す形状となるように割ったもので
あり、このような製造方法により、多数枚の電極基板を
安価に製造することができる。また、一枚の電極基板1
1の表面113_1,裏面113_2に、第1,第2の
固定電極111_1,111_2を形成するものである
ため、第1,第2の固定電極111_1,111_2を
それぞれ別々の電極基板に形成する場合と比較し、コス
トの低減化が図られる。
The electrode substrate 11 shown in FIG. 2 has a shape shown in FIG. 2 after a conductive pattern made of silver palladium is formed on a ceramic substrate having a much larger area than the electrode substrate 11 and fired. With such a manufacturing method, a large number of electrode substrates can be manufactured at low cost. Also, one electrode substrate 1
Since the first and second fixed electrodes 111_1 and 111_2 are formed on the front surface 113_1 and the rear surface 113_2 of the first device, respectively, the first and second fixed electrodes 111_1 and 111_2 are formed on separate electrode substrates, respectively. Compared with this, the cost can be reduced.

【0018】図3は、図1に示す可動電極の平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of the movable electrode shown in FIG.

【0019】図1に示す2枚の可動電極14,15は、
全く同一の形状および構造を有しており、従ってここで
は、それら2枚の可動電極14,15のうちの可動電極
14について説明する。
The two movable electrodes 14 and 15 shown in FIG.
The movable electrodes 14 have exactly the same shape and structure. Therefore, only the movable electrode 14 of the two movable electrodes 14 and 15 will be described here.

【0020】この可動電極14は、その中央部に固定用
の孔141が穿設されている。また、この可動電極14
は、第1の固定電極111_1との間に所定間隔を隔て
た状態に固定される固定部142を中央に有するととも
に、その固定部142の周囲に、加速度に応じて、その
固定部142に対し相対的に、第1の固定電極111_
1に接離する方向に動く可動部143を有する。さら
に、固定部142と可動部143との間に、固定部14
2を全体として円形に取り巻く複数の円弧状の溝孔14
4(図3では3つの溝孔144が示されている)を有す
る。これら3つの溝孔144は、それら溝孔144を構
成する円弧から一旦放射方向にずれた後にその円弧に復
帰する形状の溝孔部分144aを有する。この溝孔部分
144aの内周,外周に、固定部142の凸部142
a,可動部143の凹部143aが対応している。この
ような溝孔部分144aを有するため、可動電極14が
図3に示すA−A方向(円周方向)に大きな加速度を受
けても、固定部142の凸部142aが可動部143の
凹部143aに当接し、可動部143が固定部142に
対してその溝幅を越えて大きくねじれてしまうことが防
止される。従って、可動電極14の塑性変形が防止され
る。
The movable electrode 14 has a fixing hole 141 formed at the center thereof. In addition, the movable electrode 14
Has a fixed portion 142 fixed at a predetermined distance from the first fixed electrode 111_1 at the center, and has a fixed portion 142 around the fixed portion 142 in accordance with acceleration in response to acceleration. Relatively, the first fixed electrode 111_
1 has a movable part 143 that moves in the direction of coming and going. Further, between the fixed portion 142 and the movable portion 143, the fixed portion 14
A plurality of arc-shaped slots 14 surrounding a circle as a whole
4 (three slots 144 are shown in FIG. 3). Each of the three slots 144 has a slot portion 144a having a shape that temporarily shifts in a radial direction from an arc forming the slots 144 and then returns to the arc. The protrusions 142 of the fixing portion 142 are provided on the inner and outer circumferences of the slot portion 144a.
a, and the concave portion 143a of the movable portion 143 corresponds to this. Because of having such a slot portion 144a, even if the movable electrode 14 receives a large acceleration in the AA direction (circumferential direction) shown in FIG. 3, the convex portion 142a of the fixed portion 142 becomes the concave portion 143a of the movable portion 143. And the movable portion 143 is prevented from being greatly twisted with respect to the fixed portion 142 beyond the groove width. Therefore, plastic deformation of the movable electrode 14 is prevented.

【0021】また、この可動電極14は、これら複数の
円弧状の溝孔144のうちの互いに隣接する溝孔144
の互いに隣接する端部144bからさらに、互いに近接
して可動部143内を弧状に互いに平行に延びる溝孔1
45を有する。これら溝孔144,145で形成された
板バネの弾性変形により、可動部143が、図1の上下
の加速度に応じて、固定部142に対し相対的に、第1
の固定電極111_1に接離する方向に動く。また、可
動電極14が図3に示すB−B方向(直径方向)に大き
な加速度を受けても、溝孔144を介して固定部142
の外周部分が可動部143の内周部分に当接するため、
可動部143が固定部142に対してその溝幅を越えて
大きくずれてしまうことが防止される。さらに、溝孔1
45を介して可動部143の部分どうしが互いに当接す
るため、可動部143のある部分が隣接する他の部分に
対してその溝幅を越えて大きくずれてしまうことも防止
される。従って、やはり可動電極14の塑性変形が防止
される。
The movable electrode 14 is formed in the adjacent ones of the plurality of arc-shaped grooves 144.
The slots 1 extending from the mutually adjacent ends 144b in parallel with each other in an arc shape in the movable portion 143 in close proximity to each other.
45. Due to the elastic deformation of the leaf springs formed by the slots 144 and 145, the movable portion 143 moves relative to the fixed portion 142 in accordance with the vertical acceleration in FIG.
Of the fixed electrode 111_1. Even if the movable electrode 14 receives a large acceleration in the BB direction (diameter direction) shown in FIG.
Of the movable portion 143 abuts on the outer peripheral portion thereof.
The movable portion 143 is prevented from being largely displaced from the fixed portion 142 beyond the groove width. Furthermore, slot 1
Since the portions of the movable portion 143 abut against each other via 45, it is possible to prevent a portion of the movable portion 143 from being largely displaced from another adjacent portion beyond the groove width. Therefore, plastic deformation of the movable electrode 14 is also prevented.

【0022】図4は、図1に示すプレートの平面図およ
び断面図である。
FIG. 4 is a plan view and a sectional view of the plate shown in FIG.

【0023】図1に示す2枚のプレート18,19は、
全く同一の形状および構造を有するものであるため、こ
こではプレート18のみについて説明する。
The two plates 18 and 19 shown in FIG.
Since they have exactly the same shape and structure, only the plate 18 will be described here.

【0024】このプレート18は、その中央部に固定用
の孔181が穿設されてなる円形状の金属プレートであ
る。このプレート18と可動電極14の可動部143の
距離を短くすることにより、可動電極14の可動部14
3が有する共振振動を抑制(減衰)する。このため、距
離を調整することにより所望する応答周波数特性を有す
る出力信号を得ることができる。
The plate 18 is a circular metal plate having a fixing hole 181 formed in the center thereof. By shortening the distance between the plate 18 and the movable part 143 of the movable electrode 14, the movable part 14 of the movable electrode
3 is suppressed (attenuated). Therefore, an output signal having a desired response frequency characteristic can be obtained by adjusting the distance.

【0025】図5は、図1に示すセンサモジュールが回
路基板に実装された状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state where the sensor module shown in FIG. 1 is mounted on a circuit board.

【0026】図1に示すセンサモジュールを構成するボ
ルト部材21が回路基板51のボルト挿入孔(図示せ
ず)に挿入され回路基板51を挟んでワッシャー52と
ナット53で固定されている。また、この回路基板51
の裏面の、ボルト挿入孔の周辺には、発振器61(図6
参照)からの配線パターン(図示せず)が形成されてお
り、その発振器61からの配線パターンには、可動電極
14,15が、ボルト部材21を介して電気的に接続さ
れる。
The bolt member 21 constituting the sensor module shown in FIG. 1 is inserted into a bolt insertion hole (not shown) of the circuit board 51 and is fixed with a washer 52 and a nut 53 with the circuit board 51 interposed therebetween. Also, this circuit board 51
Oscillator 61 (FIG. 6)
The movable electrode 14, 15 is electrically connected to the wiring pattern from the oscillator 61 via the bolt member 21.

【0027】図5の左右方向に加速度が作用すると、可
動電極14,15が、電極基板11に対して垂直方向
(図5では左右方向)に沿って変位し、これにより可動
電極14と固定電極111_1との間の静電容量、およ
び可動電極15と固定電極111_2との間の静電容量
が変化し、それらの静電容量変化に基づいて加速度が検
出される。
When acceleration acts in the left-right direction in FIG. 5, the movable electrodes 14, 15 are displaced in a direction perpendicular to the electrode substrate 11 (left-right direction in FIG. 5), whereby the movable electrode 14 and the fixed electrode are displaced. The capacitance between the movable electrode 15 and the fixed electrode 111_2 changes, and the acceleration is detected based on the change in the capacitance.

【0028】図6は、回路基板に搭載されたセンサモジ
ュールに加わる加速度を検出するための加速度検出回路
を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an acceleration detection circuit for detecting an acceleration applied to a sensor module mounted on a circuit board.

【0029】図6に示す可動電極14,15には、所定
の周波数で発振する発振器61からの信号が入力され
る。可動電極14,15に入力された信号は、加速度に
応じて変化する、可動電極14と固定電極111_1か
ら形成されたコンデンサC1の静電容量、および可動電
極15と固定電極111_2から形成されたコンデンサ
C2の静電容量に基づいて、差動増幅器62を介して加
速度に対応する電圧信号OUTを出力する。ここで、可
動電極14,15が、直径方向に大きな加速度を受けた
り円周方向に大きな回転加速度を受けても、電圧信号O
UTに大きな乱れが生じるようなことはなく、振動特性
の向上が図られる。
A signal from an oscillator 61 oscillating at a predetermined frequency is input to the movable electrodes 14 and 15 shown in FIG. The signals input to the movable electrodes 14 and 15 change according to the acceleration. The capacitance of the capacitor C1 formed by the movable electrode 14 and the fixed electrode 111_1 and the capacitance formed by the movable electrode 15 and the fixed electrode 111_2. A voltage signal OUT corresponding to the acceleration is output via the differential amplifier 62 based on the capacitance of C2. Here, even if the movable electrodes 14 and 15 receive a large acceleration in the diameter direction or a large rotation acceleration in the circumferential direction, the voltage signal O
There is no large disturbance in the UT, and the vibration characteristics are improved.

【0030】図7は、本発明の加速度センサの第2実施
形態の、センサモジュールの部分の分解斜視図である。
尚、図1に示すセンサモジュールの構成要素と同一の構
成要素には同一の符号を付して説明する。
FIG. 7 is an exploded perspective view of a sensor module of a second embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.
It should be noted that the same components as those of the sensor module shown in FIG.

【0031】図7に示すセンサモジュールは、固定電極
板31,32が、可動電極14,15双方を間に挟むと
ともに、それぞれが可動電極14,15それぞれに対向
しそれら可動電極14,15それぞれから相互に等間隔
離れた位置に配置されている。また、可動電極14,1
5に挟まれた位置に、これら可動電極14,15双方の
振動を抑制するプレート18が配置されている。先ず、
固定電極板31,32について説明する。
In the sensor module shown in FIG. 7, fixed electrode plates 31 and 32 sandwich both movable electrodes 14 and 15 therebetween, and are opposed to movable electrodes 14 and 15 respectively. They are arranged at equal intervals from each other. In addition, the movable electrodes 14 and 1
A plate 18 that suppresses vibration of both the movable electrodes 14 and 15 is disposed at a position between the movable electrodes 5 and 5. First,
The fixed electrode plates 31, 32 will be described.

【0032】図8は、図7に示す固定電極板の表面およ
び裏面を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the front and back surfaces of the fixed electrode plate shown in FIG.

【0033】図7に示す2枚の固定電極板31,32
は、全く同一の形状および構造を有するものであるた
め、固定電極板31のみについて説明する。
The two fixed electrode plates 31, 32 shown in FIG.
Have exactly the same shape and structure, only the fixed electrode plate 31 will be described.

【0034】図8(a)には固定電極板31の表面図、
図8(b)には固定電極板31の裏面図が示されてい
る。この固定電極板31には、その中央にボルト部材2
1が挿入される孔312が形成されている。また、図8
(a)に示すように、この固定電極板31の表面313
の、孔312の周辺には、可動電極14との導通をとる
ための導電性ランド314が形成され、さらにその導電
性ランド314からは離れて、固定電極311が広がっ
ている。また、図8(b)に示すように、この固定電極
板31の裏面315には、孔312のまわりに導電性ラ
ンド316が形成されており、さらに表面313に広が
る固定電極311と導通する配線317が形成されてい
る。
FIG. 8A is a surface view of the fixed electrode plate 31.
FIG. 8B shows a back view of the fixed electrode plate 31. The fixed electrode plate 31 has a bolt member 2 at its center.
A hole 312 into which the hole 1 is inserted is formed. FIG.
As shown in (a), the surface 313 of the fixed electrode plate 31
In the vicinity of the hole 312, a conductive land 314 for establishing conduction with the movable electrode 14 is formed, and the fixed electrode 311 is spread apart from the conductive land 314. Further, as shown in FIG. 8B, on the back surface 315 of the fixed electrode plate 31, a conductive land 316 is formed around the hole 312, and furthermore, a wiring that is electrically connected to the fixed electrode 311 spreading on the front surface 313. 317 are formed.

【0035】固定電極板31の表面313に形成された
ランド314と固定電極板31の裏面315に形成され
たランド316は、スルーホール318により互いに電
気的に接続されている。
The lands 314 formed on the front surface 313 of the fixed electrode plate 31 and the lands 316 formed on the back surface 315 of the fixed electrode plate 31 are electrically connected to each other by through holes 318.

【0036】また、固定電極板31の裏面315に形成
された配線317は、固定電極板31の表面313に広
がる固定電極311から固定電極板31の表面313に
沿って延び、固定電極板31の端面の、スルーホールを
半割りにした形状の部分を経由して固定電極板31の裏
面315にまで延びる配線の一部分である。
The wiring 317 formed on the back surface 315 of the fixed electrode plate 31 extends from the fixed electrode 311 extending on the surface 313 of the fixed electrode plate 31 along the surface 313 of the fixed electrode plate 31, and This is a part of the wiring extending to the back surface 315 of the fixed electrode plate 31 via a portion of the end face in which the through hole is divided in half.

【0037】図8に示す固定電極板31は、必要な孔を
設けた、この固定電極板31よりもはるかに大きな面積
を有するセラミックス基板上に導電性パターンを形成し
焼成した後、図8に示す形状となるように割ったもので
あり、このような製造方法により、多数枚の固定電極板
(固定電極等を含む)を安価に製造することができる。
The fixed electrode plate 31 shown in FIG. 8 is obtained by forming a conductive pattern on a ceramic substrate provided with necessary holes and having a much larger area than the fixed electrode plate 31 and firing it. It is divided so as to have the shape shown, and by such a manufacturing method, a large number of fixed electrode plates (including fixed electrodes and the like) can be manufactured at low cost.

【0038】図9は、図7に示すセンサモジュールが回
路基板に実装された状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a state where the sensor module shown in FIG. 7 is mounted on a circuit board.

【0039】図7に示すセンサモジュールを構成するボ
ルト部材21が回路基板51のボルト挿入孔(図示せ
ず)に挿入され回路基板51を挟んで皿バネ52とナッ
ト53で固定されている。
The bolt member 21 constituting the sensor module shown in FIG. 7 is inserted into a bolt insertion hole (not shown) of the circuit board 51 and is fixed with a disc spring 52 and a nut 53 with the circuit board 51 interposed therebetween.

【0040】このように、固定電極311,321を有
する固定電極板31,32が、可動電極14,15双方
を間に挟むとともに等間隔離れた位置に配置されてなる
構成である。また、可動電極14,15とプレート18
との間を狭くし双方の振動を抑制するようにしたプレー
ト18が備えられているため、所望する応答周波数特性
を有する出力信号を得ることができる。
As described above, the fixed electrode plates 31 and 32 having the fixed electrodes 311 and 321 are arranged at positions equidistant from each other with the movable electrodes 14 and 15 interposed therebetween. The movable electrodes 14 and 15 and the plate 18
Is provided so as to suppress the vibration of both, so that an output signal having a desired response frequency characteristic can be obtained.

【0041】図10は、本発明の加速度センサの第3実
施形態の、センサモジュールの部分の分解斜視図、図1
1は、図10に示すセンサモジュールが回路基板に実装
された状態を示す図である。
FIG. 10 is an exploded perspective view of a sensor module according to a third embodiment of the acceleration sensor of the present invention.
1 is a diagram showing a state where the sensor module shown in FIG. 10 is mounted on a circuit board.

【0042】図10に示すセンサモジュールは、図7に
示すセンサモジュールと比較し、可動電極14,15双
方の振動を抑制するプレート18が削除された点が異な
っている。このようにプレート18を削除して、コスト
の低減化および薄形化(図11参照)を図ってもよい。
The sensor module shown in FIG. 10 is different from the sensor module shown in FIG. 7 in that the plate 18 for suppressing the vibration of both the movable electrodes 14 and 15 is omitted. In this manner, the plate 18 may be omitted to reduce the cost and reduce the thickness (see FIG. 11).

【0043】図12は、本発明の加速度センサの第4実
施形態のセンサモジュールの平面図(a)および側面図
(b)である。
FIG. 12 is a plan view (a) and a side view (b) of a sensor module according to a fourth embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【0044】図12(a)に示すセンサモジュールは、
前述した図5に示すセンサモジュールと同じものであ
り、このセンサモジュールがブラケット71によりベー
ス74に取り付けられている。可動電極14,15はブ
ラケット71を介して端子72と接続され、また固定電
極111_1,111_2は、リード線73を介して端
子72と接続されている。これら端子72が図示しない
回路基板に半田付けされて、加速度検出回路(図6参
照)に接続される。このように、センサモジュールを回
路基板に対して垂直方向に実装して、回路基板に対して
水平方向に作用する加速度を検出してもよい。
The sensor module shown in FIG.
This is the same as the sensor module shown in FIG. 5 described above, and this sensor module is attached to a base 74 by a bracket 71. The movable electrodes 14 and 15 are connected to a terminal 72 via a bracket 71, and the fixed electrodes 111_1 and 111_2 are connected to the terminal 72 via a lead wire 73. These terminals 72 are soldered to a circuit board (not shown) and connected to an acceleration detection circuit (see FIG. 6). As described above, the sensor module may be mounted vertically on the circuit board, and the acceleration acting on the circuit board in the horizontal direction may be detected.

【0045】尚、上記実施形態では、2つの固定電極
と、それら2つの固定電極それぞれに対応し、対応する
固定電極から見て相互に反対側に位置する2つの可動電
極を備えた例で説明したが、本発明は、1つの固定電極
と1つの可動電極を備えたものでもよく、あるいは2つ
の固定電極とそれら固定電極どうしの間隙に配置された
1つの可動電極を備えたものでもよく、要するに互いに
平行に広がる、固定電極と加速度に応じてその固定電極
に接離する方向に動く可動電極とを備えたものであれば
よい。
In the above-described embodiment, an example will be described in which two fixed electrodes and two movable electrodes respectively corresponding to the two fixed electrodes and located on opposite sides from the corresponding fixed electrodes are provided. However, the present invention may include one fixed electrode and one movable electrode, or may include two fixed electrodes and one movable electrode disposed in a gap between the fixed electrodes, In short, what is necessary is just to have the fixed electrode and the movable electrode which move in the direction which approaches and separates from the fixed electrode according to the acceleration which spread in parallel with each other.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加速度セ
ンサによれば、可動電極の塑性変形が防止され加速度セ
ンサの信頼性が大きく向上する。
As described above, according to the acceleration sensor of the present invention, plastic deformation of the movable electrode is prevented, and the reliability of the acceleration sensor is greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の加速度センサの第1実施形態の、セン
サモジュールの部分の分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a sensor module of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す電極基板の表面および裏面を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a front surface and a back surface of the electrode substrate shown in FIG.

【図3】図1に示す可動電極の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the movable electrode shown in FIG.

【図4】図1に示すプレートの平面図および断面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view and a sectional view of the plate shown in FIG. 1;

【図5】図1に示すセンサモジュールが回路基板に実装
された状態を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a state where the sensor module shown in FIG. 1 is mounted on a circuit board.

【図6】回路基板に搭載されたセンサモジュールに加わ
る加速度を検出するための加速度検出回路を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an acceleration detection circuit for detecting acceleration applied to a sensor module mounted on a circuit board.

【図7】本発明の加速度センサの第2実施形態の、セン
サモジュールの部分の分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of a sensor module according to a second embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【図8】図7に示す固定電極板の表面および裏面を示す
図である。
8 is a diagram showing a front surface and a back surface of the fixed electrode plate shown in FIG.

【図9】図7に示すセンサモジュールが回路基板に実装
された状態を示す図である。
9 is a diagram showing a state where the sensor module shown in FIG. 7 is mounted on a circuit board.

【図10】本発明の加速度センサの第3実施形態の、セ
ンサモジュールの部分の分解斜視図である。
FIG. 10 is an exploded perspective view of a sensor module according to a third embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【図11】図10に示すセンサモジュールが回路基板に
実装された状態を示す図である。
11 is a diagram showing a state where the sensor module shown in FIG. 10 is mounted on a circuit board.

【図12】本発明の加速度センサの第4実施形態のセン
サモジュールの平面図(a)および側面図(b)であ
る。
FIG. 12 is a plan view (a) and a side view (b) of a sensor module according to a fourth embodiment of the acceleration sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電極基板 12,13,16,17 スペーサ 14,15 可動電極 18,19 プレート 20 ワッシャー 21 ボルト部材 22,52 皿バネ 23,53 ナット 31,32 固定電極板 51 回路基板 61 発振器 62 差動増幅器 71 ブラケット 72 端子 73 リード線 74 ベース 111_1,111_2,311,321 固定電極 112,141,181,312 孔 113_1,313 表面 113_2,315 裏面 114_1,114_2,314,316 導電性ラ
ンド 115_1,115_2,317 配線 118,318 スルーホール 142 固定部 142a 凸部 143 可動部 143a 凹部 144,145 溝孔 144a 溝孔部分 144b 端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electrode board 12, 13, 16, 17 Spacer 14, 15 Movable electrode 18, 19 Plate 20 Washer 21 Bolt member 22, 52 Disc spring 23, 53 Nut 31, 32 Fixed electrode plate 51 Circuit board 61 Oscillator 62 Differential amplifier 71 Bracket 72 Terminal 73 Lead wire 74 Base 111_1, 111_2, 311, 321 Fixed electrode 112, 141, 181, 312 Hole 113_1, 313 Front surface 113_2, 315 Back surface 114_1, 114_2, 314, 316 Conductive land 115_1, 115_2, 317 Wiring 118 , 318 through hole 142 fixed part 142a convex part 143 movable part 143a concave part 144, 145 slot 144a slot part 144b end

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに平行に広がる、固定電極と加速度
に応じて該固定電極に接離する方向に動く可動電極とを
備え、これら固定電極と可動電極との間の静電容量の変
化を検出することにより加速度を検出する加速度センサ
において、 前記可動電極が、前記固定電極との間に所定間隔を隔て
た状態に固定される固定部を中央に有するとともに、該
固定部の周囲に、加速度に応じて、該固定部に対し相対
的に、前記固定電極に接離する方向に動く可動部を有
し、さらに前記固定部と前記可動部との間に、前記固定
部を全体として円形に取り巻く複数の円弧状の溝孔を有
し、該溝孔が、該溝孔を構成する円弧から一旦放射方向
にずれた後に該円弧に復帰する形状の溝孔部分を有する
ことを特徴とする加速度センサ。
A fixed electrode and a movable electrode, which extend in parallel with each other and move in a direction approaching and separating from the fixed electrode according to acceleration, detect a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode. In the acceleration sensor for detecting acceleration, the movable electrode has, at the center, a fixed portion fixed at a predetermined distance from the fixed electrode, and around the fixed portion, the acceleration In response to the fixed portion, the movable portion has a movable portion that moves in a direction of coming into contact with and separating from the fixed electrode, and further surrounds the fixed portion as a whole between the fixed portion and the movable portion. An acceleration sensor having a plurality of arc-shaped slots, wherein the slots have a shape in which the slots once return in the radial direction from the arcs constituting the slots and then return to the arcs. .
【請求項2】 互いに平行に広がる、固定電極と加速度
に応じて該固定電極に接離する方向に動く可動電極とを
備え、これら固定電極と可動電極との間の静電容量の変
化を検出することにより加速度を検出する加速度センサ
において、 前記可動電極が、前記固定電極との間に所定間隔を隔て
た状態に固定される固定部を中央に有するとともに、該
固定部の周囲に、加速度に応じて、該固定部に対し相対
的に、前記固定電極に接離する方向に動く可動部を有
し、さらに前記固定部と前記可動部との間に、前記固定
部を全体として円形に取り巻く複数の円弧状の溝孔と、
これら複数の円弧状の溝孔のうちの互いに隣接する溝孔
の互いに隣接する端部からさらに、互いに近接して前記
可動部内を弧状に互いに平行に延びる溝孔を有すること
を特徴とする加速度センサ。
2. A method according to claim 1, further comprising: a fixed electrode and a movable electrode that moves in a direction of coming into contact with and separating from the fixed electrode according to acceleration, and detects a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode. In the acceleration sensor for detecting acceleration, the movable electrode has, at the center, a fixed portion fixed at a predetermined distance from the fixed electrode, and around the fixed portion, the acceleration In response to the fixed portion, the movable portion has a movable portion that moves in a direction of coming into contact with and separating from the fixed electrode, and further surrounds the fixed portion as a whole between the fixed portion and the movable portion. A plurality of arc-shaped slots,
An acceleration sensor further comprising, adjacent to each other, mutually adjacent ends of the adjacent ones of the plurality of arc-shaped slots further extending in an arcuate manner in the movable portion in an adjacent manner. .
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