JP2008116416A

JP2008116416A - 傾斜センサ及び傾斜スイッチ

Info

Publication number: JP2008116416A
Application number: JP2006302385A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Matsumoto; 佳宣松本
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】製造工程の簡易であり、かつ、小型化・低コスト化が可能な傾斜センサを提供する。
【解決手段】本発明の傾斜センサ１０は、基板１１と、この基板１１上に設けられた駆動用電極２１、２２及び検出用共通電極２０と、基板１１上の駆動用電極２１、２２及び検出用共通電極２０を覆うように設けられた絶縁膜１２と、絶縁膜１２との間に内部空間を形成し、かつこの内部空間を密閉するキャップ１３と、内部空間に封入された検出用液体１４とからなる構造となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に電極パターンを形成し、さらにその上に絶縁膜を配し、キャップによって該絶縁膜との間に空間を作り、この空間に分極しやすい液体もしくは導電性液体と気体で満たした構造の傾斜センサ及び傾斜スイッチに関する。

傾斜センサ、傾斜スイッチなどは、測量、姿勢制御などにおいて重要なデバイスであり、さらに運動物体の制御機器やモバイル機器の分野にも大きな需要がある。現在市販されている傾斜センサ、傾斜スイッチの原理は大きく分けて、１）電解液と気泡をガラス管に封入して上下電極の抵抗変化を利用したものと、２）オイル等の絶縁性の液体と気泡を上下電極を設置した金属容器に封入して上下電極の静電容量変化を利用するものの２種類に分けられる。

前者の例としては、特許文献１（特開平９−６１１６２号公報）には、密閉容器Ａは、下面を球状凹面３ａとする天板３、円筒部材２、及び底板１を同軸に接着して構成しておき、この密閉容器Ａ内に、気泡Ｂを形成する電解液Ｌを密封し、密閉空間Ａ内における球状凹面３ａと底板１の上面１ａには、夫々気泡Ｂの位置を両者間の電気抵抗の変化として検出する電極４、５、６を形成してなる傾斜センサが開示されている。

また、後者の例としては、特許文献２（特開２０００−２４１１６２号公報）には、半円状の一対の差動電極２１ａ、２１ｂが垂直方向に隣接配置され、これと対向するように、共通電極２２が一定の間隙を設けて配置し、前記一対の差動電極２１ａ、２１ｂおよび共通電極２２を、密閉容器内に収容し、この密閉容器内には誘電性液体が封入し、上側の差動電極２１ａおよび共通電極２２で上側可変コンデンサＣ１を構成し、下側の差動電極２１ｂおよび共通電極２２で下側可変コンデンサＣ２を構成する静電容量式の傾斜センサが開示されている。
特開平９−６１１６２号公報特開２０００−２４１１６２号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されているような傾斜センサでは、上下の電極を機械加工により形成する必要があるため製造工程が複雑になり、傾斜センサを小型化するにあたっての障壁となっていた。

上記のような課題を解決するために、本発明の提案では、電極を片側のみに設置してさらにその上に分極しやすい（比誘電率が大きい）液体（有機溶媒、水等）もしくは導電性液体（例：食塩水、イオン性液体）と気体で満たした構造の傾斜センサとするものであり、より具体的には、請求項１に係る発明は、基板と、該基板上に設けられた駆動用電極及び検出用共通電極と、該基板上の該駆動用電極及び該検出用共通電極を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜との間に内部空間を形成し、かつこの内部空間を密閉するキャップと、該内部空間に封入された検出用液体とからなることを特徴とする傾斜センサである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の傾斜センサにおいて、該検出用液体は比誘電率が大きい液体又は導電性液体であることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の傾斜センサにおいて、該検出用液体はメタノール等の動粘度の低い液体であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜センサにおいて、該基板上の該検出用共通電極は該駆動用電極の周囲を囲むように形成されることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、基板と、該基板上に設けられた駆動用電極及び検出用共通電極と、該基板上の該駆動用電極及び該検出用共通電極を覆うように設けられた絶縁膜と、該絶縁膜との間に内部空間を形成し、かつこの内部空間を密閉するキャップと、該内部空間に封入された検出用液体とからなることを特徴とする傾斜スイッチである。

本発明の傾斜センサ、傾斜スイッチによれば、電極が片側のみに存在する構造になるため、露光技術などを用いた電極形成（プリント基板のパタニング、リソグラフィ技術）が可能となり傾斜センサの製造工程の簡易化と傾斜センサの小型化・低コスト化を可能とする。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態の傾斜センサの断面を示す図であり、図２は本発明の実施の形態の傾斜センサの基板上の電極パターンを示す図であり、図３は本発明の実施の形態の傾斜センサの使用状況を示す図である。図１乃至図３において、１０は傾斜センサ（又は傾斜スイッチ）、１１は基板、１２は絶縁膜、１３はキャップ、１４は検出用液体、１５は気体部、２０は検出用共通電極、２１は第１駆動用電極、２２は第２駆動用電極、２５はリード線をそれぞれ示している。図１において示される傾斜センサ１０の断面図は、図２の基板１１上の電極パターンを線Ａ−Ａ’で切ったものを示している。傾斜センサ１０は一軸傾斜センサであり、図３に示すような状態として、当該傾斜センサ１０の傾きθを検出するものである。

本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチは、傾斜センサ１０と構造を同じくするものであり、傾斜センサ１０が傾斜角に比例した出力特性を持たせるのに対して、傾斜スイッチの出力特性はヒステリシスを持たせるように設定する。このように同じ構造のものを傾斜センサとするか、或いは傾斜スイッチとするかは、検出用液体１４と気体部１５とのバランス、ないしは駆動用電極２１、２２の形状を変えることによって、変更することが可能となる。以下、本発明を、傾斜センサ１０を例として詳細に説明する。

傾斜センサ１０の基板１１上には、検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２が図示するような電極パターンにて形成されている。第１駆動用電極２１及び第２駆動用電極２２は、面積がほぼ等しい略半円形状のパターンであり、それぞれに引き出し用端子ｂ及びｃが接続される構成となっている。また、検出用共通電極２０は、第１駆動用電極２１及び第２駆動用電極２２のパターンを囲むように形成され、引き出し用端子ａが接続される構成となっている。検出用共通電極２０の終端と第２駆動用電極２２の引き出し用端子ｃとの間には、十分な絶縁性が確保できるような距離の間隙ｇが形成される。引き出し用端子ａ乃至ｃにはリード線２５が接続され、検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２からの信号が傾斜センサ１０外に取り出せるようになっている。

検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２が形成された基板１１上には、ガラス、シリコン系有機材料或いはフッ素系有機材料などからなる絶縁膜１２が形成される。この絶縁膜１２には、絶縁膜１２全体を覆い、絶縁膜１２とキャップ１３との間の内部空間を設け、かつこの内部空間を密閉するようなキャップ１３が設けられる。絶縁膜１２とキャップ１３との間の密閉された空間には、検出用液体１４が封入される。この検出用液体１４には、分極しやすい（比誘電率が大きい）液体（例：有機溶媒、水等）もしくは導電性液体（例：食塩水、イオン性液体）が用いられる。検出用液体１４は、傾斜センサ１０を図３に示すような立てた状態にしたとき、検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２の略半分の上に検出用液体１４が存在する状態となる程度の量が封入される。

検出用液体１４には、上記のような電気的な性質に加え、絶縁膜１２とキャップ１３との間の内部空間において、傾斜センサ１０の傾斜角θに追随して動くような物理的な性質も要求される。表１は、各液体の２５℃における動粘度を比較したものが示されている。

本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の検出用液体１４には、上記のような電気的な性質に加え、動粘度としても低い値を有するメタノール（表１参照）が特に好適である。このメタノールには、安全性が高く、凝固点も十分に低く、さらに安価であるというメリットもある。

以上のように構成される傾斜センサ１０は、図３に示すような状態とし、当該傾斜センサ１０の傾きθを検出する一軸傾斜センサとして利用する。

次に、本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の検出原理について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の等価回路を示す図であり、図５は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の計測状態における内部状態を示す図であり、図６は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路を示す図である。

後述する傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路における駆動周波数が数１００Hｚ〜数１００ｋＨｚであるとき、分極しやすい液体である検出用液体１４は見かけ上導電体としてふるまう。したがって、図４において、検出用共通電極２０と検出用液体１４との間の絶縁膜１２、第１駆動用電極２１と検出用液体１４との間の絶縁膜１２、第２駆動用電極２２と検出用液体１４との間の絶縁膜１２は、駆動周波数が数１００Hｚ〜数１００ｋＨｚの下でそれぞれキャパシタとしてふるまう。

絶縁膜１２の誘電率をεとし、また、各電極と絶縁膜１２表層までの距離をｄとし、第１駆動用電極２１上の絶縁膜１２表層と検出用液体１４が接している面積をＳ⁺、第２駆動用電極２２上の絶縁膜１２表層と検出用液体１４が接している面積をＳ^-とすると、第１駆動用電極２１と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタの静電容量Ｃｘ⁺、第２駆動用電極２２と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタの静電容量Ｃｘ^-は、

となる。なお、検出用共通電極２０と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタの静電容量はＣｏとする。

また、傾斜センサ１０の傾斜角θによらず、第１駆動用電極２１上の絶縁膜１２表層と検出用液体１４が接している面積Ｓ⁺と第２駆動用電極２２上の絶縁膜１２表層と検出用液体１４が接している面積Ｓ^-と和Sは等しいので、以下の式が成立する。

後に詳述する図６に示すチャージバランス型静電容量―電圧変換回路の出力電圧Voutは、当該回路の電源電圧をVｄｄとするとき、

によって、求めることができる。
面積Ｓ⁺の変化は傾斜センサ１０の傾斜角θに比例すること、及び、（１）乃至（４）式の関係により、チャージバランス型静電容量―電圧変換回路の出力電圧Voutと傾斜センサ１０の傾斜角θとの関係は次式によって求めることができる。

なお、図２に示すように、検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２には、引き出し用端子ａ乃至ｃが設けられている関係上、傾斜センサ１０が測定可能な傾斜角θは略±８０°以内である。

実施の形態に係る傾斜センサ１０の計測状態における内部状態は、図５に示されるような状態となっている。絶縁膜１２とキャップ１３との間の内部空間に満たされた検出用液体１４は、メニスカス力によって、図５のＳに示すようにキャップ１３内壁面に引きつけられた状態となる。すなわち、本実施形態に係る傾斜センサ１０においては、検出用共通電極２０が存在する絶縁膜１２上に検出用液体１４が安定して存在する状態を物理的にも作り出しやすく、傾斜センサとして非常に好適である。本発明に類似する傾斜センサにおいて、検出用共通電極を複数の駆動電極の中央部に配置するものがあるが、このような構成では、検出用液体の量によっては、必ずしも検出用共通電極上に検出用液体が存在しない状況があり得、傾斜センサによる計測に支障をきたすことがある。しかしながら、本発明においては、検出用共通電極２０が第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２の周囲に配置されているために、このようなことはない。

次に、本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路について説明する。図６において、Ｖｄｄは電源電圧、Ｓ１、Ｓ２はスイッチ、Ｃｆ、Ｃｍはキャパシタ（それぞれの静電容量はＣｆ、Ｃｍとする）、ＯＰはオペアンプ（演算増幅器）、Ｖoutは出力電圧をそれぞれ示している。キャパシタＣｘ⁺、Ｃｘ^-、Ｃｏからなる傾斜センサ１０の等価回路は、チャージバランス型静電容量―電圧変換回路に対して、引き出し端子ａ乃至ｃを利用し図６に示されるように接続される。

４つのスイッチＳ１は全て同時にオンオフされ、また、４つのスイッチＳ２も全て同時にオンオフされる。４つのスイッチＳ１は４つのスイッチＳ２がオフのときにオンされ、また、４つのスイッチＳ２は４つのスイッチＳ１がオフのときにオンされる。これらのスイッチのオンオフ周期の周波数が駆動周波数であり、前述のように本発明においては、検出用液体１４が見かけ上導電体としてふるまう駆動周波数である数１００Hｚ〜数１００ｋＨｚが利用される。図９は、本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路のスイッチＳ１及びスイッチＳ２のオンオフタイミングを示す図である。

次に、スイッチＳ１、スイッチＳ２が交互にオンオフされるときの状況について説明する。図７は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路においてスイッチＳ１がオンの状態を示す図であり、図８は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路においてスイッチＳ２がオンの状態を示す図である。

スイッチＳ１がオンで、スイッチＳ２がオフの状態である図７の状態のときにおいては、２つの傾斜センサ１０のキャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-は電源電圧Ｖｄｄとグランド間に直列接続された状態となり、電源電圧ＶｄｄによってキャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-が充電される。なお、駆動周波数が数１００Hｚ〜数１００ｋＨｚの下では、キャパシタＣｏはほぼショート状態と見なすことができる。オペアンプＯＰのオフセット電圧はVｏｓ、また、キャパシタＣｘ⁺に蓄積する電荷をQ⁺、キャパシタＣｘ^-に蓄積する電荷をQ―とすると、

が成立する。また、オペアンプＯＰの非反転入力端子における電位をＶｍとすると、

と表すことができる。また、キャパシタＣｆに蓄積する電荷をQ_fとすると、

となる。

次に、スイッチＳ２がオンで、スイッチＳ１がオフの状態である図８の状態をみてみる。このとき、２つの傾斜センサ１０のキャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-は電源電圧Ｖｄｄとグランドとから切り離された状態となる。また、図８の状態においては、キャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-及びキャパシタＣｆは並列接続状態となる。すなわち、オペアンプへの入力をΔＶとすると、

となる。ここで、｜Q―｜＞｜Q⁺｜と仮定した。

ΔＶはオペアンプＯＰによって増幅され、オペアンプＯＰの出力端子にＶｏｕｔを出力する。この出力電圧Ｖｏｕｔは、スイッチＳ２がオンで、スイッチＳ１がオフの状態であるときに、オペアンプＯＰの非反転入力端子に帰還されると共に、キャパシタＣｍをチャージする。スイッチＳ１、Ｓ２が前述のような駆動周波数でオンオフを繰り返し定常状態となると、キャパシタＣｍの充電が飽和し、ΔＶ＝Ｖｏｓとなる。

（９）式に、式（６）乃至式（８）を代入して、整理すると、Ｖｏｓの項はキャンセルされ、

の関係を得る。前述のように定常状態ではＶｍ＝Ｖｏｕｔであるので、前記の式（４）を得ることができる。なお、本回路においては電圧Vmを出力とすることでクロック動作に伴う電圧変動の少ない安定した出力が得られる。

なお、本実施形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路によれば、Ｖｏｓの項はキャンセルされるようになっている。理想的なオペアンプＯＰであればＶｏｓは０となるが、通常オペアンプＯＰはオフセット電圧Ｖｏｓを有しているが、上述のようにＶｏｓの項はキャンセルされるので、前記回路では、オペアンプＯＰのオフセット電圧の影響を受けない。

本実施形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路では、上述のように、スイッチＳ１がオンで、スイッチＳ２がオフの状態であるとき、キャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-は電源電圧Ｖｄｄとグランド間に直列接続された状態となり、各キャパシタが充電され、スイッチＳ２がオンで、スイッチＳ１がオフの状態であるときに、キャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-は並列接続された状態となり電荷が移動する。

キャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-に係る電荷の移動によって、電荷がオペアンプＯＰの反転入力端子に入力されたり、電荷がオペアンプＯＰの反転入力端子から出力されたりする。キャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-から反転入力端子に電荷が入力されると、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏｕｔは下降し、逆に、反転入力端子からキャパシタＣｘ⁺及びキャパシタＣｘ^-に電荷が出力されると、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖｍ）のこのような増減は、キャパシタＣｍにチャージされていき、スイッチＳ１、Ｓ２が前述のような駆動周波数でオンオフを繰り返し、定常状態でＶｏｕｔ（Ｖｍ）は安定し、収束する。この収束の条件は、オペアンプＯＰの反転入力端子に入力される電荷と、オペアンプＯＰの反転入力端子から出力される電荷がちょうどバランスする点であり、オペアンプＯＰの反転入力端子と、Ｃｘ⁺及びＣｘ^-からなるキャパシタ群との間で電荷の移動がなくなる点である。すなわち、本実施形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路では、定常状態では、

が成立する。この式（１１）と、式（６）及び式（７）の関係からも、式（４）を得ることができる。

以上のように構成した本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０による計測結果を図１０に示す。図１０において、横軸は傾斜センサ１０の傾斜角を示しており、縦軸はオペアンプＯＰからの出力電圧を示している。本発明によれば、このように良好なリニア特性が得られる傾斜センサ１０を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチは、基本的に傾斜センサ１０と構造を同じくするものである。傾斜スイッチにおいては、検出用共通電極２０、第１駆動用電極２１、第２駆動用電極２２の配置や、キャップ１３の形状、検出用液体１４の種類や量を、傾斜センサとは異なるように構成する。図１１は、本発明の実施の形態に係る傾斜センサの出力特性と、本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチと出力特性を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチでは、前述のように構成することによって、図１１の（Ｂ）に示すようなヒステリシスを有する出力特性を得るものである。このような本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチは、例えば、ストーブに搭載されるような、転倒するとオンオフするスイッチとして用いることができる。

リニアな出力特性を有する傾斜センサをスイッチとして利用しようとすると、傾斜角０°付近でわずかな変化に対して、出力特性がばたつくこととなるが、ヒステリシスを有する出力特性をもつ本実施形態の傾斜スイッチを用いることにより、０°付近での出力のばたつきを防止することができる。

次に、本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサについて説明する。図１２は本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサの基板上の電極パターンを示す図であり、図１３は本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサの使用状況を示す図であり、図１４は本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路を示す図である。

本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサは、二軸傾斜センサである。本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサは、基本的な構造は先の実施形態の傾斜センサ１０と構造を同じくするものであり、基板１１上の電極パターン及びチャージバランス型静電容量―電圧変換回路を異にするものである。図１２乃至図１４において、３０は傾斜センサ、３１−１は第1検出用共通電極、３１−２は第２検出用共通電極、３２は第１駆動用電極、３３は第２駆動用電極、３４は第３駆動用電極、３５は第４駆動用電極をそれぞれ示している。このような傾斜センサは、図１３に示すような状態として用い、当該傾斜センサ３０の傾きθｘ及びθｙの検出を行うものである。

二軸の傾斜センサ３０の基板１１上には、第1検出用共通電極３１−１、第２検出用共通電極３１−２、第1駆動用電極３２、第２駆動用電極３３、第3駆動用電極３４、第4駆動用電極３５が図示するような電極パターンにて形成されている。第1駆動用電極３２、第２駆動用電極３３、第3駆動用電極３４、第4駆動用電極３５は、面積がほぼ等しい略１／４円形状のパターンであり、それぞれ引き出し用端子ｂ、e、c、fが接続される構成となっている。第１検出用共通電極３１−１は第1駆動用電極３２、第４駆動用電極３５のパターンを、第２検出用共通電極３１−２は第２駆動用電極３３、第３駆動用電極３４のパターンを囲むように形成され、それぞれに引き出し用端子a、dが接続される構成となっている。第１検出用共通電極３１−１の終端と第４駆動用電極３５の引き出し用端子ｆとの間、及び、第２検出用共通電極３１−２の終端と第３駆動用電極３４の引き出し用端子ｃとの間には、十分な絶縁性ができるような距離の間隙ｇ２、ｇ１が形成される。引き出し用端子a乃至ｆにはリード線２５が接続され、各電極からの信号が傾斜センサ３０外に取り出せるようになっている。

以上のように構成される二軸の傾斜センサ３０において、例えば、第１検出用共通電極３１−１と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣo1、第２検出用共通電極３１−２と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣｏ２、第１駆動用電極３２と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣｘ＋、第２駆動用電極３３と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣｘ−、第３駆動用電極３４と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣy＋、第４駆動用電極３５と検出用液体１４との間の絶縁膜１２が形成するキャパシタをＣy−として用いる。

以上のように構成される本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサ３０のためのチャージバランス型静電容量―電圧変換回路が図１４である。この回路において、不図示の４相クロック回路によってスイッチS１乃至S４で時分割を行う。図１５は、本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサ３０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路のスイッチＳ１乃至スイッチＳ４のオンオフタイミングを示す図である。これによって、二軸分の出力電圧Vxout、Vyoutを得ることができる。なお、本回路においては、電圧Vm1、Vm2は他方の回路動作時には回路からを切り離され電圧を保持するため、これらを出力とすることでクロック動作に伴う電圧変動の少ない安定した出力が得られる。

以上、本発明の傾斜センサ、傾斜スイッチによれば、電極が片側のみに存在する構造になるため、露光技術などを用いた電極形成（プリント基板のパタニング、リソグラフィ技術）が可能となり傾斜センサの製造工程の簡易化と傾斜センサの小型化・低コスト化を可能とする。

本発明の実施の形態の傾斜センサの断面を示す図である。本発明の実施の形態の傾斜センサの基板上の電極パターンを示す図である。本発明の実施の形態の傾斜センサの使用状況を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の等価回路を示す図である。発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０の計測状態における内部状態を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路を示す図である。図７は本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路においてスイッチＳ１がオンの状態を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路においてスイッチＳ２がオンの状態を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路のスイッチＳ１及びスイッチＳ２のオンオフタイミングを示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサ１０による計測結果を示す図である。本発明の実施の形態に係る傾斜センサの出力特性と、本発明の実施の形態に係る傾斜スイッチと出力特性を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサの基板上の電極パターンを示す図である。本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサの使用状況を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサ３０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る傾斜センサ３０に用いるチャージバランス型静電容量―電圧変換回路のスイッチＳ１乃至スイッチＳ４のオンオフタイミングを示す図である。

符号の説明

１０・・・傾斜センサ（又は傾斜スイッチ）、１１・・・基板、１２・・・絶縁膜、１３・・・キャップ、１４・・・検出用液体、１５・・・気体部、２０・・・検出用共通電極、２１・・・第１駆動用電極、２２・・・第２駆動用電極、２５・・・リード線、３０・・・傾斜センサ、３１−１・・・第1検出用共通電極、３１−２・・・第2検出用共通電極、３２・・・第1駆動用電極、３３・・・第２駆動用電極、３４・・・第３駆動用電極、３５・・・第４駆動用電極

Claims

基板と、
該基板上に設けられた駆動用電極及び検出用共通電極と、
該基板上の該駆動用電極及び該検出用共通電極を覆うように設けられた絶縁膜と、
該絶縁膜との間に内部空間を形成し、かつこの内部空間を密閉するキャップと、
該内部空間に封入された検出用液体とからなることを特徴とする傾斜センサ。
該検出用液体は比誘電率が大きい液体又は導電性液体であることを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
該検出用液体はメタノール等の動粘度の低い液体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾斜センサ。
該基板上の該検出用共通電極は該駆動用電極の周囲を囲むように形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜センサ。
基板と、
該基板上に設けられた駆動用電極及び検出用共通電極と、
該基板上の該駆動用電極及び該検出用共通電極を覆うように設けられた絶縁膜と、
該絶縁膜との間に内部空間を形成し、かつこの内部空間を密閉するキャップと、
該内部空間に封入された検出用液体とからなることを特徴とする傾斜スイッチ。