JP2009264809A - Acceleration sensor device - Google Patents
Acceleration sensor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009264809A JP2009264809A JP2008112052A JP2008112052A JP2009264809A JP 2009264809 A JP2009264809 A JP 2009264809A JP 2008112052 A JP2008112052 A JP 2008112052A JP 2008112052 A JP2008112052 A JP 2008112052A JP 2009264809 A JP2009264809 A JP 2009264809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- space
- acceleration
- sensor device
- acceleration sensor
- block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、加速度の大きさに応じて移動する高透磁率体ブロックの位置をコイル状導体のインダクタンスの変化で検知し、その位置を基に加速度を検知する加速度センサ装置に関するものである。 The present invention relates to an acceleration sensor device that detects the position of a high-permeability body block that moves according to the magnitude of acceleration based on a change in inductance of a coiled conductor, and detects acceleration based on that position.
従来、加速度を検知するための加速度センサ装置として、加速度の大きさに応じて容量電極間の静電容量を変化させるようにした機構を備え、この静電容量の変化により加速度を検知するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1,2を参照。)。
Conventionally, as an acceleration sensor device for detecting acceleration, a mechanism for changing the capacitance between capacitive electrodes according to the magnitude of acceleration is provided, and the acceleration is detected by the change in capacitance. (For example, refer to
このような加速度センサ装置は、一般に、ビーム(梁)で支持されたマス部(重り部)と、マス部に対向して配置された固定電極とを備えている。マス部には固定電極に対向するように可動電極が形成されており、固定電極と可動電極とで構成される容量電極の間に静電容量が発生する。 Such an acceleration sensor device generally includes a mass portion (weight portion) supported by a beam and a fixed electrode disposed to face the mass portion. A movable electrode is formed on the mass portion so as to face the fixed electrode, and an electrostatic capacity is generated between the capacitive electrode composed of the fixed electrode and the movable electrode.
そして、加速度センサ装置に加速度が生じると、加速度の大きさに応じてビームがたわみ、容量電極の間の距離が変動して静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知することにより加速度センサ装置に生じている加速度、つまり加速度センサ装置が搭載された自動車等の機器の加速度が検知される。 When acceleration occurs in the acceleration sensor device, the beam bends in accordance with the magnitude of the acceleration, and the distance between the capacitance electrodes varies to change the capacitance. By detecting this change in capacitance, the acceleration generated in the acceleration sensor device, that is, the acceleration of a device such as an automobile equipped with the acceleration sensor device is detected.
このような加速度センサ装置は、通常、シリコン基板等の半導体基板にエッチング加工等の微細加工技術を適用して、ビーム部やマス部等の機械的な可動部分や容量電極等の電気配線部分を形成することにより製作されている。
しかしながら、従来の加速度センサ装置においては、過大な加速度が生じた場合に、ビーム部に折れ等の機械的な破壊が発生する可能性がある。特に、加速度の検知精度を高めるためにビーム部を薄くしたり長くしたりすると、ビーム部の強度の低下やたわんだときに生じる応力の増加等を招くため、このような不具合が発生する可能性が高くなる。 However, in the conventional acceleration sensor device, when an excessive acceleration occurs, there is a possibility that mechanical destruction such as bending occurs in the beam portion. In particular, if the beam is made thinner or longer in order to increase the accuracy of acceleration detection, the strength of the beam may be reduced or the stress generated when it bends will increase. Becomes higher.
また、半導体基板にエッチング加工等の微細加工技術を適用して製作するため、製作には高度な技術が必要であり、また加工精度を確保することが難しいという問題もあった。 In addition, since the semiconductor substrate is manufactured by applying a fine processing technique such as etching, a high level of technology is required for the manufacturing, and it is difficult to ensure processing accuracy.
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することにある。 The present invention has been completed in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an acceleration sensor device that is easy to manufacture with a simple structure and has high reliability and high accuracy of acceleration detection. There is to do.
本発明の加速度センサ装置は、柱状の空間の外側に長さ方向に配列された、それぞれが前記空間を囲む複数個のコイル状導体と、前記空間の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材と、前記空間の前記弾性部材間に収容された高透磁率体ブロックとを具備することを特徴とするものである。 The acceleration sensor device according to the present invention is arranged in a length direction outside the columnar space, each of which is arranged with a plurality of coiled conductors surrounding the space, and from both ends of the space toward the central portion. And a high permeability block housed between the elastic members in the space.
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記空間が絶縁容器に形成されていることを特徴とするものである。 The acceleration sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the space is formed in an insulating container.
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記複数のコイル状導体は、隣接するもの同士の間隔が、前記高透磁率体ブロックの前記空間の長さ方向の外形寸法よりも小さく、該外形寸法の半分よりも大きいことを特徴とするものである。 Further, the acceleration sensor device of the present invention is the above-described configuration, wherein the plurality of coiled conductors have an interval between adjacent ones smaller than the outer dimension in the length direction of the space of the high permeability block, It is characterized by being larger than half of the outer dimension.
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記複数個のコイル状導体は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されていることを特徴とするものである。 Moreover, the acceleration sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the plurality of coiled conductors have different numbers of turns and are connected in series.
本発明の加速度センサ装置は、柱状の空間の外側に長さ方向に配列された、それぞれが空間を囲む複数個のコイル状導体と、空間の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材と、空間の弾性部材間に収容された高透磁率体ブロックとを具備することから、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することができる。 The acceleration sensor device according to the present invention includes a plurality of coiled conductors that are arranged in the longitudinal direction outside the columnar space, each surrounding the space, and an elasticity that is disposed from both ends of the space toward the center. Provided with an acceleration sensor device that is easy to manufacture with a simple structure and has high reliability and acceleration detection accuracy, because it comprises a member and a high permeability block housed between elastic members in the space can do.
すなわち、空間に加速度が生じたときに、加速度の大きさに応じた慣性力が高透磁率体ブロックに作用し、この慣性力により空間内を移動しようとする高透磁率体ブロックには弾性部材から応力(弾性力)が作用する。そして、この慣性力と応力とがつり合った位置(慣性力と応力とが同じ大きさで逆方向になる位置)で高透磁率体ブロックが空間に対して静止し、この位置で空間を囲むコイル状導体のインダクタンスを変化させる。 That is, when acceleration occurs in the space, an inertial force corresponding to the magnitude of the acceleration acts on the high permeability body block, and the high permeability body block that tries to move in the space by this inertial force has an elastic member. Stress (elastic force) is applied. The high-permeability body block is stationary with respect to the space at a position where the inertial force and stress are balanced (position where the inertial force and stress are the same magnitude and in the opposite direction), and the space is surrounded at this position. The inductance of the coiled conductor is changed.
そのため、空間のどの位置で、つまり弾性部材がどの程度変形(圧縮)している位置で慣性力と応力とがつり合っているかを容易に検知することができる。したがって、あらかじめ弾性部材を変形させるのに要する力(弾性部材から加わる応力)を測定しておくことにより、その静止位置(コイル状導体の位置)で高透磁率体ブロックに作用する慣性力を検知することができ、その慣性力および高透磁率体ブロックの質量から加速度の大きさを算出することができる。 Therefore, it is possible to easily detect at which position in the space, that is, at which position the elastic member is deformed (compressed), the inertial force and the stress are balanced. Therefore, by measuring the force required to deform the elastic member (stress applied from the elastic member) in advance, the inertial force acting on the high-permeability body block is detected at its stationary position (coiled conductor position). The magnitude of acceleration can be calculated from the inertial force and the mass of the high permeability block.
このような加速度センサ装置は、コイル状導体が外側を囲む空間内に高透磁率体ブロックが収容されているだけであるため、構造が簡易であり、ビーム部等の微細な可動部分を形成する微細加工は特に必要なく製作が容易である。また、微細な可動部分を有していないので、加速度センサ装置としての機能を妨げるような機械的な破壊が生じ難く、信頼性が高い。また、コイル状導体のインダクタンスの変化を利用して、加速度に起因する慣性力を弾性部材からの応力として高い精度で検知することができるため、加速度の検知の精度が高い。したがって、本発明の加速度センサ装置によれば、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することができる。 Such an acceleration sensor device has a simple structure and forms a fine movable part such as a beam part because the high magnetic permeability body block is only accommodated in the space surrounding the outside of the coiled conductor. Microfabrication is not particularly necessary and is easy to manufacture. In addition, since there are no fine movable parts, mechanical destruction that hinders the function of the acceleration sensor device hardly occurs, and the reliability is high. Further, since the inertial force resulting from the acceleration can be detected as the stress from the elastic member with high accuracy using the change in the inductance of the coiled conductor, the accuracy of the acceleration detection is high. Therefore, according to the acceleration sensor device of the present invention, it is possible to provide an acceleration sensor device that is easy to manufacture with a simple structure and that has high reliability and high accuracy of acceleration detection.
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、空間が絶縁容器に形成されている場合には、絶縁容器内の空間に高透磁率体ブロックを封入するとともに、それぞれが空間を囲む複数個のコイル状導体を絶縁容器の内部(空間の外側)に長さ方向に配列することにより、次のような効果を得ることができる。 In the acceleration sensor device of the present invention, in the above configuration, when the space is formed in the insulating container, the high permeability body block is sealed in the space in the insulating container, and each of the plurality of the elements surrounds the space. The following effects can be obtained by arranging the coiled conductors in the lengthwise direction inside the insulating container (outside the space).
すなわち、高透磁率体ブロックを確実に空間内に収めておくことができるとともに、高透磁率体ブロックとコイル状導体との間に絶縁容器の一部が介在することにより、コイル状導体の高透磁率体ブロックとの直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数のコイル状導体を形成することができる。従って、この場合には、加速度センサ装置としての信頼性や生産性を向上させることができる。 That is, the high magnetic permeability body block can be reliably stored in the space, and a part of the insulating container is interposed between the high magnetic permeability body block and the coiled conductor so that the coiled conductor has a high height. Wear, chipping, etc. due to direct contact with the magnetic permeability body block can be effectively prevented. In addition, it is possible to form a plurality of coiled conductors while ensuring good electrical insulation between adjacent objects in the insulating container. Therefore, in this case, reliability and productivity as an acceleration sensor device can be improved.
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、複数のコイル状導体は、隣接するもの同士の間隔が、高透磁率体ブロックの空間の長さ方向の外形寸法よりも小さく、外形寸法の半分よりも大きい場合には、より検知精度の高い加速度センサ装置とすることができる。 In the acceleration sensor device of the present invention, in the above-described configuration, the plurality of coiled conductors have an interval between adjacent ones that is smaller than the outer dimension in the length direction of the space of the high permeability block. If it is larger than half, an acceleration sensor device with higher detection accuracy can be obtained.
すなわち、隣接するコイル状導体同士の間隔が、高透磁率体ブロックの空間の長さ方向の外形寸法よりも小さい場合には、加速度(慣性力)に応じて移動した高透磁率体ブロックが、隣り合うコイル状導体の間に入り込み、いずれのコイル状導体においてもインダクタンスの変化が生じていないというようなことが効果的に防止される。また、この間隔が外形寸法の半分よりも大きい場合には、例えば隣り合う3個以上のコイル状導体に跨って内側に高透磁率体ブロックが入り込むようなことが防止されるため、多数のコイル状導体でインダクタンスが変化して高透磁率体ブロックの位置の検知精度が低くなる、というようなことが効果的に防止される。 That is, when the interval between the adjacent coiled conductors is smaller than the outer dimension in the length direction of the space of the high permeability body block, the high permeability body block moved according to the acceleration (inertial force) It is effectively prevented that the coil enters between adjacent coiled conductors and no change in inductance occurs in any of the coiled conductors. In addition, when this interval is larger than half of the outer dimensions, for example, it is possible to prevent the high permeability body block from entering inside across three or more adjacent coiled conductors. It is effectively prevented that the inductance is changed by the conductor and the detection accuracy of the position of the high permeability block is lowered.
そのため、空間に加速度が生じているにもかかわらず、いずれのコイル状導体においてもインダクタンスが変化せず、加速度が生じていないと誤検知されるようなことや、高透磁率体ブロックの位置を基にした加速度の検知精度が低下するようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い加速度センサ装置とすることができる。 Therefore, in spite of the acceleration occurring in the space, the inductance does not change in any coiled conductor, and it is erroneously detected that no acceleration occurs, and the position of the high permeability body block It is possible to effectively prevent a decrease in the acceleration detection accuracy based on the acceleration sensor device, and to obtain an acceleration sensor device with higher detection accuracy.
また、本発明の加速度センサ装置は、複数個のコイル状導体は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されている場合には、直列に接続された複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスの変化の程度を検知することにより、どのコイル状導体においてインダクタンスが変化しているか、つまり、空間のどの位置に高透磁率体ブロックが移動しているかを検知することができる。そして、その高透磁率体ブロックの位置により、空間に生じている加速度を検知することができる。したがって、複数個のコイル状導体のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。 Further, in the acceleration sensor device of the present invention, the plurality of coiled conductors have different numbers of turns and, when connected in series, the plurality of coiled conductors connected in series. By detecting the degree of change in the total inductance, it is possible to detect in which coiled conductor the inductance is changing, that is, in which position in the space the high permeability block is moved. The acceleration generated in the space can be detected from the position of the high permeability block. Therefore, it is not necessary to measure the inductance of each of the plurality of coiled conductors, and the acceleration sensor device can detect the acceleration more easily.
すなわち、個々のコイル状導体のインダクタンスが、そのコイル状導体の内側部分の比誘電率および断面積に比例し、巻き数の2乗に比例するため、高透磁率体ブロックが存在していないとき、複数個のコイル状導体のそれぞれのインダクタンスは互いに異なる。また、コイル状導体の内側に高透磁率体ブロックが移動してきたときのインダクタンスの増加量は、そのコイル状導体の巻き数の2乗に比例して異なる。また、複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスは複数個のコイル状導体のインダクタンスの和である。そのため、複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスの変化量を検知することにより、どのコイル状導体においてその内側の透磁率が変化しているか、つまり高透磁率体ブロックがどの位置に存在しているかを容易に検知することができる。 That is, the inductance of each coiled conductor is proportional to the relative permittivity and cross-sectional area of the inner part of the coiled conductor, and is proportional to the square of the number of turns, so that there is no high permeability block The inductances of the plurality of coiled conductors are different from each other. Further, the amount of increase in inductance when the high permeability body block moves inside the coiled conductor differs in proportion to the square of the number of turns of the coiled conductor. The total inductance of the plurality of coiled conductors is the sum of the inductances of the plurality of coiled conductors. Therefore, by detecting the amount of change in the total inductance of a plurality of coiled conductors, which coiled conductor has its inner permeability changed, that is, where the high permeability block is located. Can be easily detected.
したがって、この場合には、複数個のコイル状導体のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。 Therefore, in this case, it is not necessary to measure the inductances of the plurality of coiled conductors, and the acceleration sensor device can detect the acceleration more easily.
本発明の加速度センサ装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。 The acceleration sensor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1(a)は、本発明の加速度センサ装置の実施の形態の一例を示す平面図(透視図)であり、図1(b)はそのA−A線における断面図である。また、図2は、図1に示す加速度センサ装置の斜視図(透視図)である。図1および図2において、1は絶縁容器5の内部に設けられた空間、2はコイル状導体、3は空間1内に収容された高透磁率体ブロック、4は弾性部材、5(5a,5b)は絶縁容器、9は加速度センサ装置である。なお、見やすくするために、図2では弾性部材4および絶縁容器5を省いている。
Fig.1 (a) is a top view (perspective view) which shows an example of embodiment of the acceleration sensor apparatus of this invention, FIG.1 (b) is sectional drawing in the AA line. 2 is a perspective view (perspective view) of the acceleration sensor device shown in FIG. 1 and 2, 1 is a space provided inside the
加速度センサ装置9は、自動車やゲーム機,カメラの手ブレ防止装置,搬送用のベルト等の機器に搭載され、その機器の加速度を検知し、必要に応じてディスプレイ等の表示装置に電気信号を送って加速度の数値を表示させたり、その加速度センサ装置9が搭載された機器の停止等の制御を行なったりする機能を有する。 The acceleration sensor device 9 is mounted on a device such as an automobile, a game machine, a camera shake prevention device, or a conveyor belt, detects acceleration of the device, and sends an electric signal to a display device such as a display as necessary. It has a function of sending the numerical value of the acceleration and controlling the stop of the device on which the acceleration sensor device 9 is mounted.
この加速度センサ装置9は、空間1の加速度に応じて移動する高透磁率体ブロック3の位置をコイル状導体2のインダクタンスの変化により検知し、その位置を求めることで高透磁率体ブロック3に弾性部材4から作用する応力を基に加速度を算出するものである。
The acceleration sensor device 9 detects the position of the high-
すなわち、この加速度センサ装置9によれば、空間1に加速度が生じたときに、その加速度に応じた慣性力と、慣性力で移動しようとする高透磁率体ブロック3に反発する弾性部材4からの応力とが高透磁率体ブロック3に作用する。高透磁率体ブロック3は、この慣性力と応力とがつり合った位置で空間1に対して静止し、この位置でコイル状導体2のインダクタンスを変化させる。
That is, according to the acceleration sensor device 9, when acceleration occurs in the
そのため、あらかじめ高透磁率体ブロック3の質量および弾性部材4を変形させるのに要する力(弾性部材4から加わる応力)を測定しておくことにより、その静止位置(対応するコイル状導体2の位置)を検出することで高透磁率体ブロック3に作用する慣性力を検知することができ、その慣性力および高透磁率体ブロック3の質量から高透磁率体ブロック3に作用する加速度を算出することができる。
Therefore, by previously measuring the mass of the
例えば、加速度をa、高透磁率体ブロック3の質量をm、加速度に応じた慣性力をF1とすると、周知のようにF1=m×aであり、前述した静止位置における弾性部材4からの応力をF2とするとF1=F2=m×a、つまりa=F2/mである。したがって、あらかじめ高透磁率体ブロック3の質量mおよび弾性部材4を変形させるのに要する力F2を測定しておくことにより、高透磁率体ブロック3に作用する加速度aを算出することができる。
For example, when the acceleration is a, the mass of the high-
なお、実際には、高透磁率体ブロック3には空間1の内面との間の摩擦等の抵抗が加わるので、その分を補正することが好ましい。例えば、高透磁率体ブロック3の底面と空間1の底面との間の摩擦力をF3とすると、加速度aに応じて生じる本来の慣性力F1は、みかけの慣性力F11に摩擦力F3を加えた大きさ(F1=F11+F3)である。みかけの慣性力F11と応力F2とがつり合っているのでF11=F2、つまりF1=F2+F3であり、正しい加速度aは、a=F1/mより、a=F2/m+F3/mとなる。
Actually, since resistance such as friction between the
このような加速度センサ装置9は、コイル状導体2が外側を囲む空間1内に高透磁率体ブロック3が収容されているだけであるため、構造が簡易であり、例えばビーム部等の微細な可動部分を形成する微細加工は特に必要はなく製作が容易である。また、微細な可動部分を有していないので、加速度センサ装置としての機能を妨げるような機械的な破壊が生じにくく、信頼性が高い。また、コイル状導体2のインダクタンスの変化を利用して、加速度に起因する慣性力を弾性部材4から作用する応力として高い精度で検知することができるため、加速度の検知の精度が高い。したがって、本発明の加速度センサ装置9によれば、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置9を提供することができる。
Such an acceleration sensor device 9 has a simple structure, for example, a fine part such as a beam portion, because the high-
空間1は、高透磁率体ブロック3および弾性部材4を収容するためのものであり、収容した高透磁率体ブロック3が、空間1に生じた加速度に起因する慣性力と、弾性部材4から作用する弾性力とに応じて内部を移動することができるような形状および寸法を有するものである。
The
この実施の形態の例において、空間1は四角柱状であり、長さ方向に直交する方向での断面(縦断面)が長方形状である。空間1は、縦断面が正方形状のものや角部分を円弧状に成形した四角柱状,円柱状,楕円柱状等でもよい。
In the example of this embodiment, the
コイル状導体2は、その内側部分の透磁率の変化をインダクタンスの変化として効果的に検知するために空間1を囲んで形成されており、複数個が、空間1の長さ方向に配列されている。この透磁率の変化は高透磁率体ブロックが移動してくることに起因するものであり、これにより高透磁率体ブロック3の位置を検知し、その位置を基に、空間1に作用している加速度を検知することができる。
The
コイル状導体2は、加速度の大きさに応じた高透磁率体ブロック3の移動をインダクタンスの変化として検知し、これにより加速度の大きさを検知するものであるため、空間1の両端部から中央部に向けて、複数が1列に配列形成されている。
The
すなわち、複数のコイル状導体2が空間1の長さ方向に配列されていることから、どのコイル状導体2でインダクタンスが変化しているかを検知することにより、空間1内における高透磁率体ブロック3の位置を容易に、かつ確実に検知することができる。なお、コイル状導体2のインダクタンスの変化は、例えば、コイル状導体2をLCR測定器等のインダクタンスの測定が可能な測定器に接続することにより測定することができる。また、インダクタンスの変化は、コイル状導体2のそれぞれに一定の交流電流を通電しておいて、その電流の変化を電流計等で測定することにより検知することもできる。そして、各コイル状導体2のインダクタンスを測定し、その変化を検知することにより、高透磁率体3ブロックに作用している慣性力、つまりその空間1に生じている加速度を検知することができる。
That is, since the plurality of
複数のコイル状導体2は、空間1の両方の端部方向で同様に加速度を検知することができるようにする場合には、中央部を挟んだ両端方向に、同様の隣接間隔で配列すること(いわゆる左右対称状であること)が好ましい。
When the plurality of
また、コイル状導体2は、後述する弾性部材4がばね定数やヤング率等の比例定数に応じて一定の割合で変形する領域(弾性域)に同じ隣接間隔になるように配列しておくと、加速度を一定の変化割合で検知することができる。この場合には、例えば停止と起動とを繰り返す搬送用の無端ベルトの加速度(減速度)を管理する用途のように、加速度を一定の変化割合で検知したいような用途に有効である。なお、例えばこの無端ベルトのように一定の速度で移動していたものが減速するときには、加速のときと反対方向に慣性力が生じ、この慣性力により減速の割合(マイナスの加速度)を検知することができる。
In addition, the
コイル状導体2について、空間1の両端部のそれぞれから中央部にかけて配列する個数は、必要な加速度の測定精度や測定範囲等に応じて設定すればよい。例えば、この実施の形態の例では、コイル状導体2は、空間1の両端部のそれぞれから中央部に向けて2個ずつ配列されるとともに空間1の中央部に1個配置されている。また、これらの複数個のコイル状導体2は、互いにほぼ等間隔で、空間1の長さ方向に配列されている。この場合には、空間1に生じる加速度の大きさや変化を、0km/s2から測定可能な最大値まで直線的に検知する上で有効である。
The number of
また、コイル状導体2は、空間1の長さ方向に必ずしも等間隔に配列する必要はなく、他の配列であってもよい。例えば、空間1の中央部と両端部との間の1箇所ずつで外側にコイル状導体2を配置して、この位置に対応する加速度が生じたときに静電容量が変化して信号が発信されるような構造でもよい。この場合、例えば、加速度センサ装置9が搭載されている機器に、あらかじめ定めた加速度が生じたことを示す警告の表示や停止等の作動を行なわせるような用途に有効である。
The
高透磁率体ブロック3は、空間1に生じた加速度と弾性部材4から加わる弾性力とに応じて空間1内を移動し、その移動した部分で空間1を囲んでいるコイル状導体2のインダクタンスを大きくするためのものである。
The high
この高透磁率体ブロック3が収容された空間1に対して、コイル状導体2のインダクタンスを測定し、インダクタンスの変化を検知することにより、高透磁率体ブロック3の位置、つまり慣性力と弾性力とがつり合った位置を検知することができる。そして、あらかじめ弾性部材4をその位置まで変形させるのに要する力および高透磁率体ブロック3の質量を測定しておくことにより、慣性力を検知し加速度を算出することができる。
By measuring the inductance of the coiled
また、加速度が生じていないときや、生じていた加速度がなくなったときには、高透磁率体ブロック3が空間1の中央部に位置していたり戻ったりするため、空間1に加速度が生じていないということを容易に検知することができる。空間1の中央部に高透磁率体ブロック3が位置しているということを検知するためには、例えば空間1の中央部にコイル状導体2を配置すればよい。
In addition, when the acceleration is not generated or when the generated acceleration disappears, the high-
高透磁率体ブロック3は、慣性力が作用する方向(加速度が加わっているのと反対側の方向)に、弾性部材4を変形(圧縮)させながら移動できるような形状および寸法で形成されて空間1内に収容されている。空間1内での高透磁率体ブロック3の移動は、空間1の下面上を、空間1の加速度に起因して作用する慣性力によって滑り、または転がることによるものである。
The high-
このような移動を容易とするために、高透磁率体ブロック3は、例えば三角柱状や四角柱状(直方体状)等の多角形の柱状や、円柱状,楕円柱状,球状等に形成されている。なお、高透磁率体ブロック3は、これらの形状であって上下面や側面等が湾曲しているものや、一部に凹凸部分が形成されているものでもよい。
In order to facilitate such movement, the high-
また、高透磁率体ブロック3は、空間1内でコイル状導体2の内側に移動してそのコイル状導体2の内側間に生じている静電容量を、検知が容易な程度に変化させることができるような材料および寸法で形成されている。
Further, the
このような高透磁率体ブロック3を形成する高透磁率の材料は、高透磁率体としては移動する空間1の透磁率よりも高い透磁率を有するものであればよいが、感度・精度よく安定して良好に加速度を検知する上では、できるだけ透磁率が高い材料がよい。本発明の加速度センサ装置9においては、例えば、鉄や鉄−ニッケル合金(いわゆるパーマロイ等),フェライト等の、比透磁率が例えば約150程度以上と高い材料を用いることができる(比透磁率は、炭素を主とする不純物を約0.2質量%含むいわゆる0.2不純物鉄で約150、ケイ素鋼で約500、純鉄で約5000、鉄−ニッケル合金(いわゆる78パーマロイの場合)で約10000、Mn−Zn系フェライトで約2000〜20000、Ni−Zn系フェライトで約600〜1000である。「金属便覧」650〜651頁を参照。)。なお、他の材料、例えばアルミニウムや銅,銀,パラジウム,鉛等の材料は、比透磁率が約1で空気とほぼ同じであるため、コイル状導体2のインダクタンスを効果的に変化させる上では適当ではない。
The high-permeability material that forms such a high-
なお、高透磁率体ブロック3の厚さおよび幅(空間1の幅方向の内形寸法に対応する外形寸法)は、空間1を囲むコイル状導体2のインダクタンスを効果的に変化させる上では、空間1内においてスムーズに移動することが可能な範囲で、空間1にうまくはまるように、厚いほど、また広いほど好ましい。これは、コイル状導体2のインダクタンスがコイル状導体2の内側部分の透磁率に比例して変化するので、高透磁率体ブロック3がコイル状導体2の内側部分に出入りするときの透磁率の変化を可能な範囲で大きくするためである。コイル状導体2の内側部分で高透磁率体ブロック3の占める割合が大きいほど、その部分の透磁率が(内側の空間1が比透磁率約1である空気で満たされている場合に比べて)高くなる。
In order to effectively change the inductance of the coiled
この図1,2に示す実施の形態の例において、高透磁率体ブロック3は、四角柱状の空間1の高さおよび幅よりも若干低く小さい四角柱状に形成されている。また、この高透磁率体ブロック3は、その底面が空間1の下面に接するように配置されている。このような高透磁率体ブロック3の形状,寸法および配置形態にしておけば、コイル状導体2の内側部分の大部分を高透磁率体ブロック3が占めるようになって、コイル状導体2のインダクタンスを効果的に変化させることができる。
In the example of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the high magnetic
高透磁率体ブロック3は、例えば、四角柱状の場合であれば、板状の鉄材料に切断や研削,研磨等の加工を施して、所定の高透磁率体ブロック3の形状および寸法に成形することにより作製することができる。
For example, in the case of a quadrangular prism shape, the high magnetic
なお、この実施の形態の例のように、空間1および高透磁率体ブロック3が四角柱状の場合であれば、例えば、空間1は、幅および高さが約5〜10mm程度の四角柱状であり、高透磁率体ブロック3は、1辺の長さが約4.5〜9.5mm程度の四角柱状に形成して、高透磁率体ブロック3の上面および側面と空間1の内面(内側面や上面)との間の距離が約0.2mm程度確保できるようにすればよい。
If the
弾性部材4は、高透磁率体ブロック3に応力(弾性力)を加える機能を有している。空間1に加速度が生じているときには、加速度に起因する慣性力により空間1内を移動しようとする高透磁率体ブロック3に対して弾性部材4から逆向きに応力(弾性力)が加わる。応力は、弾性部材4の変形(圧縮)が大きくなるにつれて大きくなり、慣性力と弾性力とがつりあった位置で高透磁率体ブロック3が空間1に対して静止する。また、空間1に加速度が生じていないとき(高透磁率体ブロック3に慣性力が作用していないとき)には、弾性部材4の弾性力により高透磁率体ブロック3が空間1の中央部まで移動(いわゆる原点復帰)する。
The
このような弾性部材4としては、コイルばねや空気ばね等のばねや、弾性率(ヤング率)が低い樹脂材料や、ゴム,スポンジゴム等のゴム系の材料からなる部材を用いることができる。
As such an
弾性部材4としてばねを用いる場合であれば、慣性力によりばね定数に比例して弾性変形(伸び縮み)する範囲が、空間1の端部(両端部それぞれ)から中央部までの距離よりも長いものを用いることが好ましい。
If a spring is used as the
例えば、空間1の端部から中央部までの長さを0.05m(5cm)に設定したとき、高透磁率体ブロック3の質量が0.01kg(10g)で、想定される加速度の最大値が約10m/s2の場合であれば、慣性力の最大値は約0.1Nになる。周知のようにF(力、単位:N)=k(ばね定数、単位:N/m)×x(伸び縮みする長さ、単位:m)なので、ばねの縮む長さxは約0.1/kであり、この長さxを空間1の長さ未満に収めるためには、0.1/k<0.05より、ばね定数kが2N/m程度またはそれよりも少し大きな(縮みにくい)コイルばね等のばねが適しているということになる。
For example, when the length from the end portion of the
また、ヤング率の低い樹脂材料としては、例えばポリウレタン樹脂やシリコーン樹脂等のヤング率が約1〜20MPa程度の材料を用いることができる。ゴムとしては天然ゴムやウレタンゴム,ブチルゴム,ネオプレンゴム,スチレンブタジエンゴム等のゴム材料(ヤング率が約0.01〜10MPa程度)を用いることができる。また、スポンジゴムとしては、前述したゴム材料(特に天然ゴム以外のゴム材料)に炭酸ナトリウムや重炭酸ナトリウム,炭酸アンモニウム等の発泡剤を添加して多孔質(いわゆるスポンジ状)とした材料を用いることができる。 Moreover, as a resin material with a low Young's modulus, for example, a material having a Young's modulus of about 1 to 20 MPa, such as a polyurethane resin or a silicone resin, can be used. As the rubber, natural rubber, urethane rubber, butyl rubber, neoprene rubber, styrene butadiene rubber, or other rubber materials (Young's modulus is about 0.01 to 10 MPa) can be used. As the sponge rubber, a material made porous (so-called sponge-like) by adding a foaming agent such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, ammonium carbonate to the above-described rubber material (particularly rubber material other than natural rubber) is used. be able to.
弾性部材4は、樹脂材料やゴム,スポンジゴムからなる場合には、空間1のうち両端部から中央部付近までの間を充填するように配置されていてもよく、柱状や筒状に成形された形態で空間1内に配置されていてもよい。
When the
樹脂材料やゴム,スポンジゴムからなる弾性部材4は、この加速度センサ装置9で検知しようとする加速度の範囲の上限に相当する慣性力が作用したときに、高透磁率体ブロック3が空間1のいずれかの端にまで移動してしまわない程度のヤング率や寸法(長さや応力が作用する面積)を有するものであることが好ましい。
The
例えば、高透磁率体ブロック3の質量が0.05kg(50g)で、想定される加速度の最大値が約10m/s2の場合であれば、慣性力の最大値は約0.5Nであり、応力が作用する面積を5mm×5mm(25×10−6m2)に設定したとすると単位面積当たりの応力σ=0.5(N)/25×10−6(m2)=0.02×106N/m2=0.02MPaになる。
For example, if the mass of the
周知のようにε(ひずみ)=σ(単位面積当たりの応力、単位:MPa)/E(ヤング率、単位:MPa)なので、例えばεを0.5に設定する(弾性部材4の長さが半分程度に圧縮される)場合には、弾性部材4のヤング率Eは、0.5=0.02/Eより、E=0.02/0.5=0.04となる。つまり、この場合には、弾性部材4にはヤング率が約0.04MPa程度の材料が適しているということになる。また、より大きな加速度が加わる場合や、空間1の長さを短くする場合であれば、弾性部材4にはヤング率がより大きな(変形しにくい)材料が適し、より小さな加速度が加わる場合や空間1の長さを長くする場合であれば、ヤング率がより小さな(変形しやすい)材料が適している。
As is well known, since ε (strain) = σ (stress per unit area, unit: MPa) / E (Young's modulus, unit: MPa), for example, ε is set to 0.5 (the length of the
このような加速度センサ装置9は、例えばこの実施の形態の例のように、空間1が絶縁容器5に形成され、コイル状導体2が空間1を囲んで複数個配列されている場合には、次のような効果がある。
In such an acceleration sensor device 9, as in the example of this embodiment, for example, when the
すなわち、絶縁容器5内の空間1に高透磁率体ブロック3を封入するとともに、コイル状導体2のそれぞれを、空間1を構成する絶縁容器5の内部に形成することにより、高透磁率体ブロック3を確実に、外側に複数個のコイル状導体2が配列された空間1内に収めることができる。
That is, the high
また、高透磁率体ブロック3とコイル状導体2との間に絶縁容器5の一部が介在することにより、コイル状導体2の高透磁率体ブロック3との直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器5に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数のコイル状導体2を形成することができる。従って、この場合には、加速度センサ装置9としての信頼性や生産性を向上させることができる。
Further, since a part of the insulating
絶縁容器5は、この実施の形態の例では外形が直方体状であり、内部に同様の形状で寸法が小さい空間1が形成されているが、少なくとも、内部に高透磁率体ブロック3を収容するための空間1を設けることができる程度の外形寸法であれば、横方向に伸びる円柱状や楕円柱状等でもかまわない。また、例えばこの加速度センサ装置9を機器に搭載したり搬送したりする際の作業性や破損の抑制等を考慮して、絶縁容器5の外面の一部に凹凸を設けたり、角(稜)部分を面取りしたりしてもよい。
In the example of this embodiment, the outer shape of the insulating
絶縁容器5は、酸化アルミニウム質焼結体(酸化アルミニウム質セラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂等の樹脂材料、セラミック材料等の無機材料と樹脂材料との複合材料等の電気絶縁性の材料により形成されている。
The insulating
この実施の形態の例において、絶縁容器5は、上面に凹部(符号なし)を有する絶縁基体5aの上面に、平板状の蓋体5bが接合されて形成されている。絶縁基体5aの凹部と蓋体5bとにより、高透磁率体ブロック3を収容する空間1が構成されている。なお、蓋体5bは、絶縁基体5aの凹部と対向するような凹部(図示せず)を有しているものでもよい。
In the example of this embodiment, the insulating
また、絶縁容器5(5a)のうち空間1の下面となる面は、高透磁率体ブロック3が滑って移動することを容易とするために、研磨加工(例えば、いわゆる鏡面研磨加工)を施して平滑度を高めておいてもよい。空間1の下面の平滑度を高めておくと、前述したような摩擦力の分の補正も小さく抑えることができる。この場合、絶縁基体5aを平板状とし、蓋体5bを下面側に凹部(図示せず)を有しているものとしておくと、空間1の下面に相当する、絶縁基体5aの上面の研磨加工がより容易に行なえる。そのため、高透磁率体ブロック3の滑りによる移動が容易で、加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置9の生産性を高める上で有効である。
Further, the surface of the insulating container 5 (5a) which is the lower surface of the
絶縁容器5(5a,5b)は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムの粉末を主成分とし、酸化ケイ素や酸化カルシウム等を添加してなる原料粉末を、有機溶剤,バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製し、積層した後焼成することにより、絶縁基体5aおよび蓋体5bを作製し、その後、絶縁基体5aと蓋体5bとをろう材や樹脂接着剤を介して接合することにより製作することができる。
If the insulating container 5 (5a, 5b) is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, the raw material powder composed mainly of aluminum oxide powder and added with silicon oxide, calcium oxide, etc. A plurality of ceramic green sheets are produced by processing into a sheet shape together with a solvent and a binder, laminated, and then fired to produce the
また、絶縁容器5(5a,5b)は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料からなる場合であれば、これらの樹脂材料の未硬化物を、金型を用いて所定の絶縁基体5aや蓋体5bの形状に成型し、硬化させることにより絶縁基体5aや蓋体5bを作製し、これらを樹脂接着剤で接合することにより製作することができる。
Further, if the insulating container 5 (5a, 5b) is made of a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin, an uncured material of these resin materials is used to form a predetermined
複数のコイル状導体2は、例えば絶縁容器5(5a,5b)の内部に、空間1を囲んで形成されている。このコイル状導体2は、タングステンやモリブデン,マンガン,銅,銀,パラジウム,金,白金等の金属材料により形成される。このような金属材料は、メタライズ層やめっき層,金属箔,蒸着層等の形態で絶縁容器5(5a,5b)の絶縁基体5aや蓋体5bに被着される。
The plurality of
複数のコイル状導体2のそれぞれは、例えば、タングステンの金属ペーストを絶縁基体5aや蓋体5bとなるセラミックグリーンシートに印刷しておいて、この印刷した金属ペーストが内部に位置するようにセラミックグリーンシートを積層することにより形成することができる。
Each of the plurality of
なお、絶縁容器5(5a,5b)には、コイル状導体2のそれぞれから上面および下面にかけて、各コイル状導体2を外部の電気回路と電気的に接続するための導電路として配線導体(図示せず)を形成しておくことが好ましい。この配線導体の露出部分を外部の電気回路に接続してコイル状導体2のインダクタンスを測定することにより、インダクタンスの変化を検知して高透磁率体ブロック3の位置を検知し、前述したように高透磁率体ブロック3の位置を基にして空間1に生じている加速度、つまり加速度センサ装置9の加速度を検知することができる。
The insulating container 5 (5a, 5b) has a wiring conductor (FIG. 5) as a conductive path for electrically connecting each
この場合の外部の電気回路は、例えば、自動車やゲーム機,無端ベルト等の搬送用機器等の機器に実装される回路基板に形成されている。そして、加速度センサ装置9が部品として搭載されると、機器に生じる加速度を検知し、自動車の場合はカーブでのスピード調節を行なったり、ゲーム機の場合は加速度の大きさによりスクリーンにその加速度の大きさを表示したりすることができる。 In this case, the external electric circuit is formed on a circuit board mounted on a device such as an automobile, a game machine, or a transport device such as an endless belt. When the acceleration sensor device 9 is mounted as a component, the acceleration generated in the device is detected, and in the case of an automobile, the speed is adjusted by a curve. In the case of a game machine, the acceleration is displayed on the screen depending on the magnitude of the acceleration. The size can be displayed.
なお、前述したような加速度の算出や、算出された加速度に応じた電気信号の解析や増幅等の処理を行なう電子部品(半導体集積回路素子やコンデンサ素子,インダクタ素子等)(図示せず)を、絶縁容器5(5a,5b)の表面や内部に搭載するようにしてもよい。また、コンデンサ素子やインダクタ素子に相当する電気回路(図示せず)を、絶縁容器5(5a,5b)の内部や表面に形成するようにしてもよい。これらの電気回路は、コイル状導体2を形成するのと同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。
In addition, an electronic component (semiconductor integrated circuit element, capacitor element, inductor element, etc.) (not shown) that performs processing such as calculation of acceleration as described above and analysis and amplification of an electrical signal according to the calculated acceleration is provided. The insulating container 5 (5a, 5b) may be mounted on the surface or inside. In addition, an electric circuit (not shown) corresponding to a capacitor element or an inductor element may be formed inside or on the surface of the insulating container 5 (5a, 5b). These electric circuits can be formed by the same method using the same material as that for forming the
また、この加速度センサ装置9は、複数のコイル状導体2の隣接するもの同士の間隔が、高透磁率体ブロック3の空間1の長さ方向の外形寸法よりも小さく、その外形寸法の半分よりも大きい場合には、より検知精度の高い加速度センサ装置9とすることができる。
Further, in this acceleration sensor device 9, the interval between adjacent ones of the plurality of
すなわち、隣接するコイル状導体2同士の間隔が、高透磁率体ブロック3の空間1の長さ方向の外形寸法よりも小さい場合には、加速度(慣性力)に応じて移動した高透磁率体ブロック3が、隣り合うコイル状導体2の間に入り込み、いずれのコイル状導体2においてもインダクタンスの変化が生じていないというようなことが効果的に防止される。また、この間隔が高透磁率体ブロック3の外形寸法の半分よりも大きい場合には、例えば隣り合う3個以上のコイル状導体2に跨って内側に高透磁率体ブロック3が入り込むようなことが防止されるため、多数のコイル状導体2でインダクタンスが変化して高透磁率体ブロック3の位置の検知精度が低くなる、というようなことが効果的に防止される。
That is, when the interval between the adjacent coil-shaped
そのため、空間1に加速度が生じているにもかかわらず、いずれのコイル状導体2においてもインダクタンスが変化せず、加速度が生じていないと誤検知されるようなことや、高透磁率体ブロック3の位置を基にした加速度の検知精度が低下するようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い加速度センサ装置9とすることができる。
Therefore, in spite of the acceleration occurring in the
また、この加速度センサ装置9は、複数個のコイル状導体2は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されている場合には、直列に接続された複数個のコイル状導体2の合計のインダクタンスの変化の程度を検知することにより、どのコイル状導体2においてインダクタンスが変化しているか、つまりどの位置に高透磁率体ブロック3が移動しているかを検知することができる。そして、その高透磁率体ブロック3の位置により、空間1に生じている加速度を検知することができる。
Further, in the acceleration sensor device 9, the plurality of
すなわち、この場合には、個々のコイル状導体2のインダクタンスは、そのコイル状導体2の内側部分の比誘電率および断面積に比例し、巻き数の2乗に比例するため、複数個のコイル状導体2のそれぞれのインダクタンスが互いに異なる。また、コイル状導体2の内側に高透磁率体ブロック3が移動してきたときのインダクタンスの増加量も、その巻き数の2乗に比例して異なる。また、複数個のコイル状導体2の合計のインダクタンスは複数個のコイル状導体2のインダクタンスの和である。そのため、複数個のコイル状導体2の合計のインダクタンスの変化を検知することにより、どのコイル状導体2においてその内側の透磁率が変化しているか、つまり高透磁率体ブロック3がどの位置に存在しているかを検知することができる。
That is, in this case, the inductance of each coil-shaped
したがって、この場合には、複数個のコイル状導体2のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。
Therefore, in this case, it is not necessary to measure the inductance of each of the plurality of
例えば、図1に示す加速度センサ装置9において、コイル状導体2の内側の面積(空間1の縦断面の面積)が1cm2(1×10−4m2)であるとき、最も巻き数の少ないコイル状導体2の巻き数をcとし、2×c,3×c,4×c,5×cの順に巻き数を多くして5個のコイル状導体2を配列した場合を例に挙げると、以下のようになる(ただし、cは正の整数)。
For example, in the acceleration sensor device 9 shown in FIG. 1, when the area inside the coiled conductor 2 (the area of the longitudinal section of the space 1) is 1 cm 2 (1 × 10 −4 m 2 ), the number of turns is the smallest. For example, suppose that the number of turns of the coiled
まず、5個のコイル状導体2の合計のインダクタンスLtは、高透磁率体ブロック3が存在していないと仮定すると、前述したように各コイル状導体2のインダクタンスL=μ×n2×Sであり、また互いに直列に接続された複数のコイル状導体2の合計のインダクタンスは個々のコイル状導体2のインダクタンスの和であるので、Lt=(μa×c2+μa×(2×c)2+μa×(3×c)2×μa×(4×c)2+μa×(5×c)2)×(1×10−4)=55×μa×c2×10−4(H)になる(ただし、μaは空気の透磁率:約1.26×10−6(N/A2))。
First, assuming that the
これに対して、巻き数がcのコイル状導体2の内側に比透磁率が約1000(透磁率が約1000×μa(N/A2))の高透磁率体ブロック3が存在した(加速度に応じて移動してきた)とすると、合計のインダクタンスLtは、Lt≒(1000×μa×c2+μa×(2×c)2+μa×(3×c)2+μa×(4×c)2+μa×(5×c)2)×(1×10−4)=1054×μa×c2×10−4(H)になる。
On the other hand, a
また、巻き数が3×cのコイル状導体2の内側に上記と同様の比透磁率が約1000の高透磁率体ブロック3が存在した(加速度に応じて移動してきた)とすると、合計のインダクタンスLtは、Lt≒(μa×c2+μa×(2×c)2+1000×μa×(3×c)2+μa×(4×c)2+μa×(5×c)2)×(1×10−4)=9046×μa×c2×10−4(H)になる。
Further, if a
つまり、合計のインダクタンスLtの変化量(増加量)は、高透磁率体ブロック3が内側に存在するコイル状導体2の巻き数の2乗にほぼ比例する。そのため、合計のインダクタンスLtの変化を検知することにより、どのコイル状導体2でインダクタンスが変化しているか、つまりどの位置に高透磁率体ブロック3が存在しているかを容易に検知することができる。
That is, the change amount (increase amount) of the total inductance Lt is substantially proportional to the square of the number of turns of the coiled
この場合、c=1とすれば、つまり、巻き数を1から順に1つずつ増やしていけば、例えば前述したように、コイル状導体2を金属ペーストの印刷により形成するような場合でも、コイル状導体2となる金属ペーストを印刷する手間を抑えることができるので、加速度センサ装置9としての生産性を良好に確保することができる。
In this case, if c = 1, that is, if the number of turns is increased one by one in order, even if the
なお、巻き数が異なるコイル状導体2の配列は、合計のインダクタンスを測定してその変化を検知する上では、特に制約はなく、どのような順序でもかまわない。
The arrangement of the
ただし、例えば、図3に示すように、空間1の中央部を挟んで交互に巻き数が増えるようにコイル状導体2(巻き数がcのコイル状導体21〜巻き数が5×cのコイル状導体25)を配列すれば、空間1の中央部から一方の端部に向かって、隣り合うコイル状導体2の間のインダクタンスの変化量をより大きくすることができる。この場合には、隣り合うコイル状導体2の間を高透磁率体ブロック3が移動したときの、合計のインダクタンスの変化量をより大きくすることができるので、加速度の検知がより容易である。なお、図3は、本発明の加速度センサ装置9の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。図3において図1および図2と同様の部位には同様の符号を付している。
However, for example, as shown in FIG. 3, the coiled conductor 2 (coiled
複数個のコイル状導体2の直列接続は、例えば、絶縁容器4にコイル状導体2と同様の金属材料で接続用の導体6を、隣り合うコイル状導体2同士を直列に接続するように形成しておくことにより行なうことができる。
The plurality of
なお、このような加速度センサ装置9は、例えば、まず、前述のようにして作製した絶縁基体5aの凹部内に、凹部の中央部から端部分までの距離に応じて形成した弾性部材4および高透磁率体ブロック3を入れ、次に、凹部を塞ぐようにして蓋体5bを絶縁基体5aの上面に接合することにより製作(組立て)することができる。
Note that such an acceleration sensor device 9 includes, for example, the
弾性部材4は、例えば、あらかじめ絶縁容器5(5a,5b)の両端部分に取り付けておいた鉤状の金具(図示せず)等を介して、絶縁容器5(5a,5b)に対して外端部分が動かないように取り付けることができる。また、金具の代わりに接着剤を用いて、絶縁容器5(5a,5b)に弾性部材4の外端部分を接着するようにしてもよい。また、これらの金具や樹脂接着剤を併用してもよい。
The
また、蓋体5bと絶縁基体5aとの接合は、例えば、有機樹脂接着剤やガラス,ろう材等の接合材を介して接合することにより行なうことができる。この場合、あらかじめ両者の接合面に金属層(図示せず)を形成しておき、この金属層の間をろう材で接合するようにしてもよい。なお、金属層は、コイル状導体2と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。
Further, the
なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、絶縁容器5(5a,5b)の少なくとも一部をガラスやアクリル系樹脂,メタクリル系樹脂等の透光性の材料で形成しておいて、外側から高透磁率体ブロック3の位置を視認できるようにしておいてもよい。この場合には、空間1の加速度に応じて高透磁率体ブロック3が正常に移動しているか否かを容易に確認することができ、より高精度で、かつ点検の容易な加速度センサ装置9とすることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, at least a part of the insulating container 5 (5a, 5b) is formed of a light-transmitting material such as glass, acrylic resin, methacrylic resin, etc., and the position of the high magnetic
また、このような加速度センサ装置9を2個、互いに水平に直交するようにして外部の機器に搭載し、直交する2方向(いわゆるX−Y方向)の加速度成分を合成して水平方向の加速度の大きさを検知できるようにすることも可能である。 In addition, two such acceleration sensor devices 9 are mounted on an external device so as to be orthogonal to each other in the horizontal direction, and the acceleration components in the two orthogonal directions (so-called XY directions) are combined to generate a horizontal acceleration. It is also possible to detect the size of.
1・・・・・空間
2・・・・・コイル状導体
21〜25・・・コイル状導体
3・・・・・高透磁率体ブロック
4・・・・・弾性部材
5・・・・・絶縁容器
5a・・・・絶縁基体
5b・・・・蓋体
6・・・・・接続用の導体
9・・・・・加速度センサ装置
1 ...
21-25 ...
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008112052A JP2009264809A (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | Acceleration sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008112052A JP2009264809A (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | Acceleration sensor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009264809A true JP2009264809A (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41390855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008112052A Pending JP2009264809A (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | Acceleration sensor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009264809A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113281147A (en) * | 2021-05-08 | 2021-08-20 | 华中科技大学 | Method and device for detecting dynamic mechanical property of conductor material |
-
2008
- 2008-04-23 JP JP2008112052A patent/JP2009264809A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113281147A (en) * | 2021-05-08 | 2021-08-20 | 华中科技大学 | Method and device for detecting dynamic mechanical property of conductor material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9068835B2 (en) | Functional element, sensor element, electronic apparatus, and method for producing a functional element | |
JPWO2005062060A1 (en) | Semiconductor type 3-axis acceleration sensor | |
US20140123754A1 (en) | Physical quantity detecting device, electronic apparatus, and moving object | |
CN108291796B (en) | Piezoelectric deflection sensor and detection device | |
KR101068341B1 (en) | Capacitive Sensor for Dynamical Quantity | |
KR20120093917A (en) | Piezoelectric acceleration sensor | |
JPWO2017082104A1 (en) | Piezoelectric deflection sensor | |
JP4822769B2 (en) | Acceleration sensor | |
US20130283914A1 (en) | Acceleration sensor | |
JP2009264809A (en) | Acceleration sensor device | |
JP2010078465A (en) | Acceleration sensor device | |
JP2011112419A (en) | Force sensor and method for mounting the same | |
JP2008122304A (en) | Electrostatic capacitance type acceleration sensor | |
JP2009002833A (en) | Acceleration sensor device | |
JP2010127687A (en) | Acceleration sensor device | |
JP5967086B2 (en) | Acceleration sensor | |
JP2009175116A (en) | Tilt sensor device | |
CN110546516B (en) | Decoupling structure for accelerometer | |
US20160091526A1 (en) | Sensor | |
JP2009175064A (en) | Angular velocity sensor device | |
JP2010071850A (en) | Acceleration sensor element, acceleration sensor device and method for manufacturing acceleration sensor element | |
JP2009229450A (en) | Acceleration sensor device and method for manufacturing acceleration sensor device | |
JP2009128121A (en) | Sensor module | |
JP2008082953A (en) | Piezoresistive acceleration sensor | |
JP2011075482A (en) | Semiconductor physical quantity sensor |