JP2012037341A - Electrostatic capacitance type acceleration detection apparatus and calibration method thereof - Google Patents

Electrostatic capacitance type acceleration detection apparatus and calibration method thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a calibration function for adjusting sensitivity and adjusting offset by accurately detecting an electrostatic capacitance between detection electrodes disposed while opposing a weight.SOLUTION: A capacitance/voltage conversion circuit 403 includes a function for converting a capacitance between one detection electrode and a weight and a capacitance between another detection electrode and the weight into a voltage, and a function for converting a difference between the capacitance between the one detection electrode and the weight and the capacitance between the other detection electrode and the weight into a voltage. An EEPROM 410 stores a sensitivity correction value and an offset correction value. A variable gain amplifier 404 adjusts an output from the capacitance/voltage conversion circuit 403 on the basis of the sensitivity correction value. An offset correction circuit 406 adjusts an output from a demodulation circuit 405 on the basis of the offset correction value. A digital interface 408 writes the sensitivity correction value and the offset correction value into the EEPROM 410.

Description

本発明は、クーロン力を用いた感度の調整とオフセットの調整とを行うキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置及びそのキャリブレーション方法に関する。   The present invention relates to a capacitance type acceleration detection apparatus having a calibration function for performing sensitivity adjustment and offset adjustment using Coulomb force, and a calibration method thereof.

一般に、電極間距離の変化を利用して物理量を検出する装置及びその動作試験方法については良く知られている。例えば、2枚の基板を対向させて配置し、それぞれの基板上に電極を形成した単純な構造の検出装置が知られている。この検出装置においては、加速度などの物理量に基づいて一方の基板を変位させ、この変位により両基板上に形成した電極間距離を変化させ、これを両電極間の静電容量の変化として検出している。また、この検出装置は、一方の基板に重錘体を接合しておき、この重錘体に作用した加速度に基づいて基板を変位させれば、作用した加速度を検出する加速度検出装置として使用できるものである。   In general, a device for detecting a physical quantity using a change in the distance between electrodes and an operation test method thereof are well known. For example, a detection device having a simple structure in which two substrates are arranged to face each other and electrodes are formed on the respective substrates is known. In this detection device, one substrate is displaced based on a physical quantity such as acceleration, the distance between the electrodes formed on both substrates is changed by this displacement, and this is detected as a change in capacitance between both electrodes. ing. In addition, this detection device can be used as an acceleration detection device that detects the applied acceleration if a weight body is bonded to one substrate and the substrate is displaced based on the acceleration applied to the weight body. Is.

通常、何らかの物理量の検出装置を製品化する場合、この検出装置が正しい検出信号を出力するか否かの動作試験を行う必要が生じる。従来、このような動作試験は、検出対象となる物理量を実際にその検出装置に作用させ、そのときの検出信号を調べるという方法が採られている。例えば、加速度の検出装置であれば、実際に所定の大きさの加速度を所定の方向から検出装置に作用させ、そのときの検出信号が、与えた加速度に応じた正しいものになっているか否かを判定する。   Usually, when a detection device of some physical quantity is commercialized, it is necessary to perform an operation test as to whether or not this detection device outputs a correct detection signal. Conventionally, in such an operation test, a method has been adopted in which a physical quantity to be detected is actually applied to the detection device and a detection signal at that time is examined. For example, in the case of an acceleration detection device, whether or not an acceleration of a predetermined magnitude is actually applied to the detection device from a predetermined direction, and the detection signal at that time is correct according to the applied acceleration. Determine.

この種の加速度検出装置として、例えば、特許文献1及び2のものが提案されている。特許文献1に記載の加速度検出装置は、直交3軸方向(X軸、Y軸、Z軸)の加速度測定が可能な加速度センサの電気的特性を測定する際に、各検出軸方向に重力加速度を印加するための加速度発生装置及びこれを用いた加速度センサ測定装置に関するものである。   As this type of acceleration detection device, for example, those disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been proposed. The acceleration detection device described in Patent Document 1 is a gravitational acceleration in each detection axis direction when measuring electrical characteristics of an acceleration sensor capable of measuring acceleration in three orthogonal axes (X axis, Y axis, and Z axis). The present invention relates to an acceleration generating device for applying a voltage and an acceleration sensor measuring device using the same.

また、特許文献2に記載の加速度検出装置は、互いに直交する3軸の加速度成分を検出して加速度成分信号を出力する3軸加速度センサと、3軸加速度センサが装着され、装着された3軸加速度センサの加速度検出信号を測定する測定板と、測定板を回転支持する支持板と、支持板を回転させる主回転軸とを備えたものである。   In addition, the acceleration detection device described in Patent Document 2 is equipped with a triaxial acceleration sensor that detects triaxial acceleration components orthogonal to each other and outputs an acceleration component signal, and a triaxial acceleration sensor. A measurement plate for measuring an acceleration detection signal of the acceleration sensor, a support plate for rotating and supporting the measurement plate, and a main rotation shaft for rotating the support plate are provided.

しかしながら、このような動作試験を行うには、専用の試験設備が必要になり、試験作業も煩雑で時間のかかるものとなる。特に、専用の試験設備で試験できる数量が限定され、生産性の低下を招くことになる。したがって、このような従来の試験方法は、大量生産される装置に対する動作試験としては不適当であるという問題があった。   However, in order to perform such an operation test, a dedicated test facility is required, and the test work is complicated and time-consuming. In particular, the quantity that can be tested with a dedicated test facility is limited, leading to a decrease in productivity. Therefore, such a conventional test method has a problem that it is not suitable as an operation test for a mass-produced apparatus.

そこで、例えば、特許文献3のような加速度センサの検査装置及びその動作試験方法が提案されている。この特許文献3のものは、外力の作用により変位しうるように支持された変位電極と、この変位電極に対向する位置において装置筐体に固定された固定電極と、これら両電極の間の距離の変化を電気信号として取り出す検出手段とを備え、外力に対応した加速度を電気信号として検出する加速度検出装置の動作試験方法であって、両電極の間に所定の電圧を印加し、この印加電圧に基づいて発生するクーロン力により変位電極を変位させた状態において、両電極の一方の電極に所定の大きさをもった時間的変動成分を有する電気信号を与え、このときに他方の電極に伝達される変動成分の大きさを、印加電圧と比較することにより、この検出装置の動作を試験するようにした、電極間距離の変化を利用して加速度を検出する加速度検出装置の動作試験方法である。   Thus, for example, an acceleration sensor inspection device and an operation test method thereof have been proposed as disclosed in Patent Document 3. In this patent document 3, a displacement electrode supported so as to be able to be displaced by the action of an external force, a fixed electrode fixed to an apparatus housing at a position facing the displacement electrode, and a distance between these electrodes. An acceleration detecting device operation test method for detecting an acceleration corresponding to an external force as an electrical signal, wherein a predetermined voltage is applied between both electrodes, and the applied voltage In the state where the displacement electrode is displaced by the Coulomb force generated based on the electric signal, an electric signal having a temporal variation component having a predetermined magnitude is given to one electrode of both electrodes, and transmitted to the other electrode at this time By comparing the magnitude of the fluctuation component to be applied with the applied voltage, the operation of this detection device is tested, and the acceleration detection device that detects the acceleration using the change in the distance between the electrodes is used. It is a work test method.

さらに、これ以外の電極間距離の変化を利用して物理量を検出する装置及びその動作試験方法、つまり、試験電極に電圧をかけてクーロン力で変位させ、印加電圧の大きさと変位量(容量変化)を比較して動作試験を行うものとしては、例えば、特許文献4及び5が提案されている。   In addition, a device for detecting a physical quantity using other changes in the distance between electrodes and its operation test method, that is, applying a voltage to the test electrode and displacing it by Coulomb force, the magnitude of the applied voltage and the amount of displacement (capacity change) For example, Patent Documents 4 and 5 have been proposed for performing an operation test in comparison with (1).

特開平10−002914号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-002914 特開2007−322337号公報JP 2007-322337 A 特開2002−221463号公報JP 2002-221463 A 国際公開WO1992/17759号公報International Publication WO1992 / 17759 特開2000−146729号公報JP 2000-146729 A

しかしながら、上述した検査装置及びその動作試験方法では、基本的に故障検出などの大まかな動作試験しかできないという問題があった。これは、加速度センサで感度やオフセットのばらつきに対して較正を行う場合、加速度センサの形状のばらつきにより、リファレンスにするクーロン力自体もばらつくため、感度及びオフセットを正確に較正できないためである。   However, the above-described inspection apparatus and its operation test method have a problem that basically only a rough operation test such as failure detection can be performed. This is because when the acceleration sensor is calibrated with respect to variations in sensitivity and offset, the Coulomb force itself used as a reference varies due to variations in the shape of the acceleration sensor, and thus the sensitivity and offset cannot be accurately calibrated.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、変位可能な重錘体と、この重錘体に対向して配置された検出電極間の静電容量を正確に検出して感度の調整とオフセットの調整とを行うキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置及びそのキャリブレーション方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a capacitance between a displaceable weight body and a detection electrode disposed opposite to the weight body. It is an object of the present invention to provide a capacitance type acceleration detection apparatus having a calibration function for accurately detecting and adjusting sensitivity and offset and a calibration method thereof.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して設けられ、該重錘体の変位によって一方の検出電極と該重錘体との容量は増加し、他方の検出電極と該重錘体との容量は減少する一対の検出電極を複数備える静電容量型加速度センサを有し、感度及びオフセットを調整する静電容量型加速度検出装置において、前記静電容量型加速度センサが備える前記複数の一対の検出電極から一対の検出電極を選択する電極選択手段と、該電極選択手段により選択された前記一対の検出電極の前記一方の検出電極及び前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を検出する容量検出手段と、前記電極選択手段により選択された前記一対の検出電極の前記一方の検出電極及び前記他方の検出電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記容量検出手段により検出された容量と前記検出電極に印加された電圧とから求められる感度補正値とオフセット補正値とを保持する記憶手段と、該記憶手段によって保持された補正値に応じて感度調整を行う感度調整手段と、前記記憶手段によって保持された補正値によりオフセット調整を行うオフセット調整手段とを備えていることを特徴とする。   The present invention has been made in order to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is provided with a displaceable weight body and a counterweight body, and the weight body. A capacitance-type acceleration sensor having a plurality of pairs of detection electrodes in which the capacitance between one detection electrode and the weight body increases and the capacitance between the other detection electrode and the weight body decreases. In the capacitive acceleration detection device for adjusting sensitivity and offset, an electrode selection means for selecting a pair of detection electrodes from the plurality of pairs of detection electrodes included in the capacitive acceleration sensor, and the electrode selection means Capacitance detection means for detecting the capacitance between the one detection electrode and the other detection electrode of the selected pair of detection electrodes and the weight body, and the pair of detection electrodes selected by the electrode selection means Said one detection electrode and front Voltage application means for applying a voltage to the other detection electrode; storage means for holding a sensitivity correction value and an offset correction value obtained from the capacitance detected by the capacitance detection means and the voltage applied to the detection electrode; And a sensitivity adjustment unit that performs sensitivity adjustment according to the correction value held by the storage unit, and an offset adjustment unit that performs offset adjustment using the correction value held by the storage unit.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記静電容量型加速度センサが、前記重錘体の厚みの等しい複数の静電容量型加速度センサからなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the capacitive acceleration sensor includes a plurality of capacitive acceleration sensors having the same thickness of the weight body. And

また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記電圧印加手段が、電圧発生源を備え、該電圧発生源が生成する電圧を前記検出電極に印加することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the voltage application means includes a voltage generation source, and a voltage generated by the voltage generation source is applied to the detection electrode. It is characterized by.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1,2又は3に記載の発明において、前記電圧印加手段が、外部から供給される電圧を前記検出電極に印加することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect of the invention, the voltage applying unit applies a voltage supplied from the outside to the detection electrode.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、容量検出手段が、前記選択された一対の検出電極のうち、前記一方の検出電極と前記重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、前記一方の検出電極と前記重錘体間の容量と前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量との差を電圧に変換する機能とを備えていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the capacitance detection means includes the one detection electrode and the weight of the selected pair of detection electrodes. A function of converting the capacitance between the bodies into voltage, a function of converting the capacitance between the other detection electrode and the weight body into a voltage, a capacitance between the one detection electrode and the weight body, and the other It has a function of converting a difference between a capacitance between the detection electrode and the weight body into a voltage.

また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、容量検出手段が、2つの容量を個別に検出するシングルエンド容量電圧変換回路と、該シングルエンド容量電圧変換回路からの出力電圧の差を出力する差動増幅回路と、前記シングルエンド容量電圧変換回路からの出力と前記差動増幅回路からの出力とから一つの出力を選択するセレクタとから構成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the capacitance detecting means individually detects two capacitances, and the single-ended capacitance-voltage conversion circuit. A differential amplifier circuit that outputs a difference in output voltage from the voltage conversion circuit; and a selector that selects one output from the output from the single-ended capacitance voltage conversion circuit and the output from the differential amplifier circuit. It is characterized by.

また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記感度調整手段に、寄生容量除去手段を付加したことを特徴とする。   The invention described in claim 7 is characterized in that in the invention described in any one of claims 1 to 6, a parasitic capacitance removing unit is added to the sensitivity adjusting unit.

また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明において、前記静電容量型加速度センサが、櫛歯型のX軸用静電容量型加速度センサと、櫛歯型のY軸用静電容量型加速度センサと、シーソー型のZ軸用静電容量型加速度センサとを一体的に構成した静電容量型3軸加速度センサであることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the capacitive acceleration sensor includes a comb-shaped X-axis capacitive acceleration sensor and a comb. It is a capacitive three-axis acceleration sensor in which a tooth-type Y-axis capacitive acceleration sensor and a seesaw-type Z-axis capacitive acceleration sensor are integrally formed.

また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記櫛歯型のX軸用静電容量型加速度センサの重錘体と前記櫛歯型のY軸用静電容量加速度センサの重錘体とが同一であることを特徴とする。   The invention described in claim 9 is the weight of the comb-shaped X-axis capacitive acceleration sensor and the comb-shaped Y-axis capacitance according to the invention described in claim 8. The weight of the acceleration sensor is the same.

また、請求項10に記載の発明は、変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して設けられ、該重錘体の変位によって一方の検出電極と該重錘体との容量は増加し、他方の検出電極と該重錘体との容量は減少する一対の検出電極を複数備える静電容量型加速度センサを有し、該一対の容量の差を検出する静電容量型加速度検出装置における感度及びオフセットの調整を行うキャリブレーション方法において、前記重錘体に対向する一方の検出電極に基準電圧を印加して他方の検出電極と重錘体間の容量を検出するステップと、前記一方の検出電極に前記基準電圧と異なる電圧を印加して前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を検出するステップと、前記検出された容量から感度補正値を求めて感度調整を行うステップと、前記一方の検出電極と前記重錘体間の検出された容量と、前記他方の検出電極と前記重錘体間の検出された容量との容量差を検出するステップと、前記検出された容量差からオフセット補正値を求めてオフセット補正を行うステップとを有することを特徴とする。   Further, the invention according to claim 10 is provided with a displaceable weight body and the weight body, and the capacitance of one detection electrode and the weight body is caused by the displacement of the weight body. A capacitance-type acceleration sensor that includes a plurality of capacitance-type acceleration sensors each having a pair of detection electrodes that increase and the capacitance between the other detection electrode and the weight body decreases, and detects a difference between the pair of capacitances In a calibration method for adjusting sensitivity and offset in the apparatus, a step of applying a reference voltage to one detection electrode facing the weight body to detect a capacitance between the other detection electrode and the weight body; A step of applying a voltage different from the reference voltage to one of the detection electrodes to detect a capacitance between the other detection electrode and the weight body, and performing a sensitivity adjustment by obtaining a sensitivity correction value from the detected capacitance Step and said one detection electrode A step of detecting a capacitance difference between the detected capacitance between the weight bodies and a detected capacitance between the other detection electrode and the weight body; and obtaining an offset correction value from the detected capacitance difference. And an offset correction step.

また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明において、前記感度調整を行うステップが、前記検出された容量から寄生容量を除去して感度補正値を求めることを特徴とする。   The invention according to claim 11 is characterized in that, in the invention according to claim 10, the step of adjusting the sensitivity obtains a sensitivity correction value by removing parasitic capacitance from the detected capacitance. .

また、請求項12に記載の発明は、請求項10又は11に記載の発明において、前記感度調整を行うステップが、前記感度補正値に重力とクーロン力との違いを係数として掛けた値を前記感度補正値として使用することを特徴とする。   Further, in the invention described in claim 12, in the invention described in claim 10 or 11, the step of adjusting the sensitivity may be performed by multiplying the sensitivity correction value by a difference between gravity and Coulomb force as a coefficient. It is used as a sensitivity correction value.

また、請求項13に記載の発明は、請求項10,11又は12に記載の発明において、前記オフセット補正を行うステップが、複数個の静電容量型加速度センサから得られる容量値の分布から前記感度補正値を求めることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the tenth, eleventh or twelfth aspect, the step of performing the offset correction is based on a distribution of capacitance values obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors. A sensitivity correction value is obtained.

また、請求項14に記載の発明は、請求項10,11又は12に記載の発明において、前記感度調整を行うステップが、複数個の静電容量型加速度センサから得られる重力に対する容量変化と、電圧による容量変化との関係から前記感度補正値を求めることを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to the tenth, eleventh or twelfth aspect, the step of performing the sensitivity adjustment includes a capacitance change with respect to gravity obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors, The sensitivity correction value is obtained from the relationship with the capacitance change due to voltage.

本発明によれば、変位可能な重錘体と、この重錘体に対向して設けられ、重錘体の変位によって一方の検出電極と該重錘体との容量は増加し、他方の検出電極と重錘体との容量は減少する一対の検出電極を複数備える静電容量型加速度センサを有し、感度及びオフセットを調整する静電容量型加速度検出装置において、静電容量型加速度センサが備える複数の一対の検出電極から一対の検出電極を選択する電極選択手段と、この電極選択手段により選択された一対の検出電極の一方の検出電極及び他方の検出電極と重錘体間の容量を検出する容量検出手段と、電極選択手段により選択された一対の検出電極の一方の検出電極及び他方の検出電極に電圧を印加する電圧印加手段と、容量検出手段により検出された容量と検出電極に印加された電圧とから求められる感度補正値とオフセット補正値とを保持する記憶手段と、この記憶手段によって保持された補正値に応じて感度調整を行う感度調整手段と、記憶手段によって保持された補正値によりオフセット調整を行うオフセット調整手段とを備えているので、感度の調整とオフセットの調整とを行うキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置及びそのキャリブレーション方法を提供することができる。   According to the present invention, the displaceable weight body and the weight body are provided opposite to the weight body. The displacement of the weight body increases the capacitance between one detection electrode and the weight body, and the other detection body. A capacitive acceleration sensor having a capacitance type acceleration sensor having a plurality of pairs of detection electrodes whose capacitance between the electrode and the weight body decreases, and adjusting the sensitivity and offset. Electrode selecting means for selecting a pair of detection electrodes from a plurality of pairs of detection electrodes provided, one detection electrode of the pair of detection electrodes selected by the electrode selection means, and a capacitance between the other detection electrode and the weight body Capacitance detection means for detecting, voltage application means for applying a voltage to one detection electrode and the other detection electrode of a pair of detection electrodes selected by the electrode selection means, and capacitance and detection electrodes detected by the capacitance detection means Applied power Storage means for holding the sensitivity correction value and offset correction value obtained from the above, a sensitivity adjustment means for adjusting sensitivity according to the correction value held by the storage means, and an offset by the correction value held by the storage means Since the offset adjusting means for adjusting is provided, it is possible to provide a capacitance type acceleration detecting device having a calibration function for adjusting sensitivity and adjusting offset and a calibration method thereof.

本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は(a)のB−B’線断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram for demonstrating the electrostatic capacitance type acceleration sensor which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is the sectional view on the AA 'line of (a), (c) is (a). It is a BB 'line sectional view. 本発明に係る他の静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は電極の上面図である。It is a block diagram for demonstrating the other capacitive acceleration sensor which concerns on this invention, (a) is a perspective view, (b) is the sectional view on the AA 'line of (a), (c) is an electrode. It is a top view. 本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A’線断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram for demonstrating the capacitive acceleration sensor which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is the sectional view on the A-A 'line of (a). 本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the capacitance-type acceleration detection apparatus provided with the calibration function which concerns on this invention. 図4で説明した容量電圧変換回路の構成例を説明した回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the capacitance-voltage conversion circuit described in FIG. 4. 本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置に用いられるX,Y軸方向検出用の静電容量型加速度センサの感度調整方法を説明するための原理図である。It is a principle figure for demonstrating the sensitivity adjustment method of the electrostatic capacitance type acceleration sensor for a X, Y-axis direction detection used for the electrostatic capacitance type acceleration detection apparatus provided with the calibration function which concerns on this invention. 本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置に用いられるZ軸方向検出用の静電容量型加速度センサの感度調整方法を説明するための原理図である。It is a principle figure for demonstrating the sensitivity adjustment method of the capacitive acceleration sensor for a Z-axis direction detection used for the capacitive acceleration detection apparatus provided with the calibration function which concerns on this invention. 複数の静電容量型加速度センサに対する容量値の分布図である。FIG. 6 is a distribution diagram of capacitance values for a plurality of capacitive acceleration sensors. 重力に対する容量変化と電圧による容量変化の関係を表す分布図で、(a)は、重錘体の厚みtがばらつき、dはほぼ一定である場合の例、(b)は、重錘体の厚みtがほぼ一定で、ギャップdがばらつく場合の例を示している。FIG. 6A is a distribution diagram showing the relationship between the capacitance change due to gravity and the capacitance change due to voltage. FIG. 5A shows an example in which the thickness t of the weight body varies and d is almost constant, and FIG. In the example, the thickness t is substantially constant and the gap d varies. 本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating the calibration method in the electrostatic capacitance type acceleration detection apparatus provided with the calibration function which concerns on this invention. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その1)である。FIG. 6 is a specific process diagram (part 1) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection device having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その2)である。FIG. 5 is a specific process diagram (part 2) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection device having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その3)である。FIG. 5 is a specific process diagram (part 3) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その4)である。FIG. 6 is a specific process diagram (part 4) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4; 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その5)である。FIG. 6 is a specific process diagram (part 5) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その6)である。FIG. 6 is a specific process diagram (part 6) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection device having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その7)である。FIG. 7 is a specific process diagram (No. 7) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection device having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その8)である。FIG. 8 is a specific process diagram (No. 8) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その9)である。FIG. 9 is a specific process diagram (No. 9) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection device having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その10)である。FIG. 10 is a specific process chart (No. 10) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その11)である。FIG. 11 is a specific process diagram (No. 11) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その12)である。FIG. 10 is a specific process diagram (No. 12) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その13)である。FIG. 13 is a specific process diagram (No. 13) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その14)である。FIG. 15 is a specific process diagram (No. 14) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4. 図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図(その15)である。FIG. 15 is a specific process diagram (No. 15) of the sensitivity and offset correction method using the capacitance type acceleration detection apparatus having the calibration function according to the present invention shown in FIG. 4. 本発明に係る静電容量型加速度センサの他の実施例を説明するための構成図で、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A’線断面図、(c)は(a)のB−B’線断面図である。It is a block diagram for demonstrating the other Example of the capacitive acceleration sensor which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is the sectional view on the AA 'line of (a), (c). FIG. 4 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)及至(c)は、本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、図1(a)は上面図、図1(b)は図1(a)のA−A’線断面図、図1(c)は図1(a)のB−B’線断面図である。   FIGS. 1A to 1C are configuration diagrams for explaining a capacitive acceleration sensor according to the present invention. FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A.

この静電容量型加速度センサは、櫛歯型の静電容量型加速度センサ10であって、変位可能な重錘体16と、重錘体16に結合した櫛歯可動電極17a及至17fと、櫛歯可動電極17a及至17fを挟んで対向して配置された固定電極13a及至13fと固定電極14a及至14fと、重錘体16に結合した梁部材12a及至12dと、梁部材12a,12cと結合した固定アンカー11aと、梁部材12b,12dと結合した固定アンカー11bと、固定アンカー11a,11bを支持する基板15とを備え、櫛歯可動電極17a及至17fと一方の検出電極(固定電極13a及至13f)との間の静電容量変化と、可動電極17a及至17fと他方の検出電極(固定電極14a及至14f)との間の静電容量変化を検出するように構成されている。なお、符号Lは、固定電極に対向する櫛歯可動電極の領域を示し、dは固定電極と櫛歯可動電極との間隔を示している。   This capacitive acceleration sensor is a comb-shaped capacitive acceleration sensor 10, which is a displaceable weight body 16, comb-shaped movable electrodes 17a to 17f coupled to the weight body 16, and combs. The fixed electrodes 13a to 13f and the fixed electrodes 14a to 14f arranged opposite to each other with the tooth movable electrodes 17a to 17f interposed therebetween, the beam members 12a to 12d connected to the weight body 16, and the beam members 12a and 12c. A fixed anchor 11a, a fixed anchor 11b coupled to the beam members 12b and 12d, and a substrate 15 that supports the fixed anchors 11a and 11b are provided. The comb-shaped movable electrodes 17a and 17f and one detection electrode (fixed electrodes 13a and 13f) are provided. ) And a change in capacitance between the movable electrode 17a and 17f and the other detection electrode (fixed electrode 14a and 14f). It has been. In addition, the code | symbol L shows the area | region of the comb-tooth movable electrode facing a fixed electrode, and d has shown the space | interval of a fixed electrode and a comb-tooth movable electrode.

このような櫛歯型の静電容量型加速度センサ10に対して、動作試験機能を有する静電容量型加速度検出装置が構成でき、クーロン力によって生じる重錘体16の櫛型可動電極17a及至17fと、固定電極13a及至13fまたは固定電極14a及至14fとの間に生じる容量変化により高精度の動作試験を行うことができる。   A capacitive acceleration detecting device having an operation test function can be configured for such a comb-teeth capacitive acceleration sensor 10, and comb movable electrodes 17a to 17f of the weight body 16 generated by Coulomb force. In addition, a highly accurate operation test can be performed by a change in capacitance generated between the fixed electrodes 13a and 13f or the fixed electrodes 14a and 14f.

図2(a)及至(c)は、本発明に係る他の静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、図2(a)は斜視図、図2(b)は図2(a)のA−A’線断面図、図2(c)は電極の上面図である。   2A to 2C are configuration diagrams for explaining another capacitive acceleration sensor according to the present invention. FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a top view of the electrode.

この静電容量型加速度センサは、シーソー型の静電容量型加速度センサ20であって、変位可能な重錘体26と、この重錘体26に結合した梁部材22a及至22bと、この梁部材22a及至22bとに結合した固定アンカー21と、この固定アンカー21を支持する基板25と、この基板上に配置され重錘体26と対向する左側検出固定電極23と、固定アンカー21を挟んで重錘体26に対向する右側検出固定電極24とを備え、重錘体26と左側検出固定電極23との静電容量変化と、重錘体26と右側検出固定電極24との静電容量変化を検出するように構成されている。なお、符号L1は固定アンカー21の中心位置から固定電極の一端間の距離、L2は固定アンカー21の中心位置から固定電極の他端間の距離、WEは固定電極の幅を示している。 This capacitance type acceleration sensor is a seesaw type capacitance type acceleration sensor 20, which includes a displaceable weight body 26, beam members 22a to 22b coupled to the weight body 26, and the beam member. A fixed anchor 21 coupled to 22a to 22b, a substrate 25 supporting the fixed anchor 21, a left detection fixed electrode 23 disposed on the substrate and facing the weight body 26, and a fixed anchor 21 A right detection fixed electrode 24 facing the weight body 26, and a capacitance change between the weight body 26 and the left detection fixed electrode 23 and a capacitance change between the weight body 26 and the right detection fixed electrode 24. Configured to detect. Reference numeral L1 denotes a distance between the center position of the fixed anchor 21 and one end of the fixed electrode, L2 denotes a distance between the center position of the fixed anchor 21 and the other end of the fixed electrode, and W E denotes a width of the fixed electrode.

図3(a),(b)は、本発明に係る静電容量型加速度センサを説明するための構成図で、図3(a)は上面図、図3(b)は図3(a)のA−A’線断面図である。   FIGS. 3A and 3B are configuration diagrams for explaining the capacitive acceleration sensor according to the present invention. FIG. 3A is a top view and FIG. 3B is FIG. It is AA 'line sectional drawing of.

この静電容量型加速度センサは、図1に示した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10をX軸用に配置した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Xと、図1に示した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10をY軸用に配置した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Yと、図2に示したシーソー型の静電容量型加速度センサ20をZ軸用に配置したシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zを一体的に構成した静電容量型3軸加速度センサ30である。   This capacitive acceleration sensor includes a comb-shaped capacitive acceleration sensor 10X in which the comb-shaped capacitive acceleration sensor 10 shown in FIG. 1 is arranged for the X-axis, and the configuration shown in FIG. A comb-teeth capacitive acceleration sensor 10Y having a comb-teeth capacitive acceleration sensor 10 arranged for the Y-axis and a seesaw-type capacitive acceleration sensor 20 shown in FIG. This is a capacitance type triaxial acceleration sensor 30 that is integrally configured with a seesaw type capacitance type acceleration sensor 20Z.

つまり、X軸方向の加速度を検出するための静電容量型加速度センサ10Xと、Y軸方向の加速度を検出するための静電容量型加速度センサ10Yと、Z軸方向の加速度を検出するための静電容量型加速度センサ20Zとが、同一平面上に構成されており、静電容量型3軸加速度センサを構成する3つの重錘体16X,16Y,26Zの厚み全てが等しく構成されている。なお、符号31は枠、32は基板、tは重錘体26Zの厚さを示している。   That is, a capacitive acceleration sensor 10X for detecting the acceleration in the X-axis direction, a capacitive acceleration sensor 10Y for detecting the acceleration in the Y-axis direction, and an acceleration for detecting the acceleration in the Z-axis direction. The capacitive acceleration sensor 20Z is configured on the same plane, and the thicknesses of the three weight bodies 16X, 16Y, and 26Z constituting the capacitive three-axis acceleration sensor are all equal. Reference numeral 31 denotes a frame, 32 denotes a substrate, and t denotes the thickness of the weight body 26Z.

このような構成により、X軸方向の加速度は、X軸用の静電容量型加速度センサ10Xにおける重錘体16Xに結合した櫛歯可動電極と固定電極間の容量変化により検出し、Y軸方向の加速度は、Y軸用の静電容量型加速度センサ10Yにおける重錘体16Yに結合した櫛歯可動電極と固定電極間の容量変化により検出し、Z軸方向の加速度は、Z軸用の静電容量型加速度センサ20Zにおける重錘体26Zと左右の固定電極との静電容量変化を検出する。   With such a configuration, the acceleration in the X-axis direction is detected by a change in capacitance between the comb-shaped movable electrode coupled to the weight body 16X in the X-axis capacitive acceleration sensor 10X and the fixed electrode, and the Y-axis direction. Is detected by a change in capacitance between the comb-shaped movable electrode coupled to the weight body 16Y in the Y-axis capacitive acceleration sensor 10Y and the fixed electrode, and the acceleration in the Z-axis direction is the static acceleration for the Z-axis. The capacitance change between the weight body 26Z and the left and right fixed electrodes in the capacitive acceleration sensor 20Z is detected.

図4は、本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を説明するためのブロック図である。静電容量型3軸加速度センサ30は、X,Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量加速度センサ10X,10Yと、Z軸方向加速度検出用のシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zを備えている。静電容量型加速度センサ10X,10Yは、それぞれ、一方の櫛歯可動電極と固定電極とからなる一方の検出電極と、他方の櫛歯可動電極と固定電極とからなる他方の検出電極とを備えている。同様に、静電容量型加速度センサ20Zは、一方の検出電極と他方の検出電極とを備えている。なお、キャリブレーション機能とは、感度の調整とオフセットの調整とを行うものである。より具体的には、感度の調整とは、一定加速度に対する静電容量変化の大きさのばらつきが個々の静電容量型加速度センサに生じている場合でも、個々の静電容量型加速度検出装置の出力が一定となるよう調整を行うことである。また、オフセットの調整とは、静電容量型加速度センサに加速度が加わっていない場合に、静電容量型加速度検出装置の出力が0となるよう調整を行うことである。   FIG. 4 is a block diagram for explaining a capacitance type acceleration detection apparatus having a calibration function according to the present invention. The capacitance type triaxial acceleration sensor 30 includes comb-tooth type capacitance acceleration sensors 10X and 10Y for detecting X and Y axis direction accelerations and a seesaw type capacitance acceleration sensor for detecting Z axis direction accelerations. 20Z is provided. The capacitive acceleration sensors 10X and 10Y each include one detection electrode composed of one comb-shaped movable electrode and a fixed electrode, and the other detection electrode composed of the other comb-shaped movable electrode and the fixed electrode. ing. Similarly, the capacitive acceleration sensor 20Z includes one detection electrode and the other detection electrode. The calibration function performs sensitivity adjustment and offset adjustment. More specifically, sensitivity adjustment refers to the variation of the capacitance change for each constant acceleration even if the capacitance acceleration sensor has a variation in the capacitance change. Adjustment is made so that the output becomes constant. Further, the offset adjustment is to make an adjustment so that the output of the capacitive acceleration detecting device becomes zero when no acceleration is applied to the capacitive acceleration sensor.

マルチプレクサ(電極選択手段)401は、X,Y,Z軸方向加速度検出用の3つの静電容量型加速度センサのうちの一つに属する検出電極一対を選択する。容量電圧変換回路(容量検出手段)403は、マルチプレクサ401で選ばれた一対の検出電極のうち、一方の検出電極と重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、他方の検出電極と重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、一方の検出電極と重錘体間の容量と他方の検出電極と重錘体間の容量との差を電圧に変換する機能とを備えている。   The multiplexer (electrode selection means) 401 selects a pair of detection electrodes belonging to one of the three capacitive acceleration sensors for X, Y, and Z-axis direction acceleration detection. The capacitance-voltage conversion circuit (capacitance detection means) 403 has a function of converting the capacitance between one detection electrode and the weight body of the pair of detection electrodes selected by the multiplexer 401 into a voltage, and the other detection electrode. It has the function of converting the capacitance between the weights into a voltage, and the function of converting the difference between the capacitance between one detection electrode and the weight body and the capacitance between the other detection electrode and the weight body into a voltage. .

なお、具体的な回路図は、後述する図5に記載されている。また、X,Y,Z軸それぞれに個別の容量電圧変換回路を持つ場合と比べて、このようにマルチプレクサ401と単一の容量電圧変換回路403を用いて、時分割でX,Y,Z軸方向加速度を測定する場合、同一の容量電圧変換回路を用いるため、X,Y,Z軸間の相対的な測定誤差を低減できる。   A specific circuit diagram is shown in FIG. 5 described later. Further, as compared with the case where each of the X, Y, and Z axes has a separate capacitance / voltage conversion circuit, the multiplexer 401 and the single capacitance / voltage conversion circuit 403 are used in this way, and the X, Y, and Z axes are time-shared. When measuring the direction acceleration, since the same capacitance-voltage conversion circuit is used, a relative measurement error between the X, Y, and Z axes can be reduced.

電圧源402は、マルチプレクサ401で選ばれた検出電極に加えるための電圧を発生するためのものである。EEPROM410は、感度補正値とオフセット補正値とを書き込み保存するためのメモリである。可変ゲインアンプ(感度調整手段)404は、容量電圧変換回路403からの出力を感度補正値に基づいて調節するためのものである。なお、感度調整するに際しては、検出電極と重錘体の対向部の容量以外に、検出電極と重錘体の上下面等、検出電極と重錘体の対向部以外とに生じる寄生容量、及び、静電容量型加速度センサと回路を接続する配線に生じる寄生容量があり、これらの寄生容量の影響を除去することが望ましい。そのためには、シミュレーションにより前もって寄生容量の影響を見積もり、これを加味して感度補正値を求める必要がある。加えて、後述する重力とクーロン力との差異から生じる影響を除去することが望ましい。そのためには、寄生容量の影響と同様にして、シミュレーションにより前もって影響を見積もり、これを加味して感度補正値を求める必要がある。このように求めた感度補正値にもとづいて可変ゲインアンプ404を調整することにより、寄生容量の影響及び重力とクーロン力との差異から生じる影響を除去することができる。つまり、可変ゲインアンプ404を寄生容量除去手段及び重力とクーロン力との差異から生じる影響除去手段として用いることができる。   The voltage source 402 is for generating a voltage to be applied to the detection electrode selected by the multiplexer 401. The EEPROM 410 is a memory for writing and storing sensitivity correction values and offset correction values. The variable gain amplifier (sensitivity adjusting means) 404 is for adjusting the output from the capacitance / voltage conversion circuit 403 based on the sensitivity correction value. In addition, when adjusting the sensitivity, in addition to the capacitance of the opposing portion of the detection electrode and the weight body, the parasitic capacitance generated at the detection electrode and the weight body other than the opposing portion of the detection electrode and the weight body, There is a parasitic capacitance generated in the wiring connecting the capacitive acceleration sensor and the circuit, and it is desirable to eliminate the influence of these parasitic capacitances. For this purpose, it is necessary to estimate the influence of the parasitic capacitance in advance by simulation and to take this into consideration to obtain the sensitivity correction value. In addition, it is desirable to remove the influence resulting from the difference between gravity and Coulomb force, which will be described later. For this purpose, it is necessary to estimate the effect in advance by simulation in the same manner as the effect of the parasitic capacitance, and to calculate the sensitivity correction value in consideration of this. By adjusting the variable gain amplifier 404 based on the sensitivity correction value thus obtained, it is possible to remove the influence of the parasitic capacitance and the influence caused by the difference between the gravity and the Coulomb force. That is, the variable gain amplifier 404 can be used as a parasitic capacitance removing unit and an effect removing unit that is caused by the difference between gravity and Coulomb force.

発振回路409は、静電容量型3軸加速度センサ30が備える3つの重錘体に対して高周波電圧を加えるためのものである。復調回路405は、高周波に変調されている可変ゲインアンプ404からの出力を直流に復調するためのものである。オフセット補正回路(オフセット調整手段)406は、復調回路405からの出力をオフセット補正値に基づいて調節するためのものである。アナログデジタル変換器407は、復調回路405からの出力電圧をデジタル値に変換するためのものである。   The oscillation circuit 409 is for applying a high-frequency voltage to the three weight bodies included in the capacitive triaxial acceleration sensor 30. The demodulation circuit 405 is for demodulating the output from the variable gain amplifier 404 that has been modulated to a high frequency into a direct current. The offset correction circuit (offset adjustment means) 406 is for adjusting the output from the demodulation circuit 405 based on the offset correction value. The analog / digital converter 407 is for converting the output voltage from the demodulation circuit 405 into a digital value.

デジタルインターフェイス408は、アナログデジタル変換回路出力を、演算処理機能を有する外部装置に送信すると共に、外部装置からの命令を受信し、EEPROM410へ感度補正値とオフセット補正値との書き込みを行うためのものである。加えて、可変ゲインアンプ404とオフセット補正回路406に対して感度補正値とオフセット補正値とに基づいて設定を行うためのものである。   The digital interface 408 transmits analog / digital conversion circuit output to an external device having an arithmetic processing function, receives a command from the external device, and writes a sensitivity correction value and an offset correction value to the EEPROM 410. It is. In addition, the variable gain amplifier 404 and the offset correction circuit 406 are set based on the sensitivity correction value and the offset correction value.

なお、演算処理機能を有する外部装置としては、静電容量型加速度検出装置の検査を行うための半導体テスタや、携帯電話等の電子機器に搭載され静電容量型加速度検出装置を制御するマイクロコントローラが考えられる。   As an external device having an arithmetic processing function, a semiconductor tester for inspecting a capacitance type acceleration detection device, or a microcontroller that controls the capacitance type acceleration detection device mounted on an electronic device such as a mobile phone. Can be considered.

このような構成により、どのようにしてキャリブレーション機能を実現するかについては、後述する図11に基づいて詳細に説明する。つまり、このようなキャリブレーションを行った後、本発明の静電容量型加速度検出装置は、マルチプレクサ401のある状態のもとで一方及び他方の検出電極間の容量差を測定し、X,Y,Z軸方向の加速度検出を行うことができ、その出力は、デジタルインターフェイス408から容量値として取り出すことができる。   How the calibration function is realized by such a configuration will be described in detail with reference to FIG. 11 described later. That is, after performing such calibration, the capacitive acceleration detection device of the present invention measures the capacitance difference between one and the other detection electrodes under a certain state of the multiplexer 401, and X, Y , Z-axis direction acceleration can be detected, and the output can be taken out from the digital interface 408 as a capacitance value.

図5は、図4で説明した容量電圧変換回路の構成例を説明した回路図である。この容量電圧変換回路403は、2つの容量を個別に検出するシングルエンド容量電圧変換回路51a,51bと、シングルエンド容量電圧変換回路51a,51bからの出力電圧の差を出力する差動増幅回路52と、シングルエンド容量電圧変換回路51a,51bからの出力と差動増幅回路52からの出力とから一つの出力を選択するセレクタ53とから構成されている。   FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the capacitance-voltage conversion circuit described in FIG. The capacitance-voltage conversion circuit 403 includes single-end capacitance-voltage conversion circuits 51a and 51b that individually detect two capacitors, and a differential amplifier circuit 52 that outputs a difference between output voltages from the single-end capacitance-voltage conversion circuits 51a and 51b. And a selector 53 that selects one output from the outputs from the single-end capacitance voltage conversion circuits 51a and 51b and the output from the differential amplifier circuit 52.

このような構成により、上述したように、容量電圧変換回路403は、マルチプレクサ401で選ばれた一対の検出電極のうち、一方の検出電極と重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、他方の検出電極と重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、一方の検出電極と重錘体間の容量と他方の検出電極と重錘体間の容量との差を電圧に変換する機能とを備えている。   With this configuration, as described above, the capacitance-voltage conversion circuit 403 has a function of converting a capacitance between one detection electrode and the weight body among the pair of detection electrodes selected by the multiplexer 401 into a voltage, The function of converting the capacitance between the other detection electrode and the weight body into a voltage and the difference between the capacitance between one detection electrode and the weight body and the capacitance between the other detection electrode and the weight body is converted into a voltage. With functionality.

図6(a)乃至(e)は、本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置に用いられるX,Y軸方向検出用の静電容量型加速度センサの感度調整方法を説明するための原理図である。なお、ここでは、X軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Xについての感度調整方法について説明する。符号60Lは一方の検出電極で、図1における13a乃至13fに対応し、60Rは他方の検出電極で、図1における14a乃至14fに対応している。   FIGS. 6A to 6E show a sensitivity adjustment method for a capacitive acceleration sensor for detecting the X- and Y-axis directions used in the capacitive acceleration detecting device having a calibration function according to the present invention. It is a principle diagram for explaining. Here, a sensitivity adjustment method for the X-axis direction acceleration detection comb-shaped capacitive acceleration sensor 10X will be described. Reference numeral 60L denotes one detection electrode, which corresponds to 13a to 13f in FIG. 1, and 60R denotes the other detection electrode, which corresponds to 14a to 14f in FIG.

まず、図6(a)は、重力加速度による容量変化を検出する通常の加速度検出状態を示している。質量Mを有する重錘体16Xに加わる重力M・gと、重力M・gによる容量変化とから、力あたりの容量変化kg[F/N]を次のように表すことができる。 First, FIG. 6A shows a normal acceleration detection state in which a capacitance change due to gravitational acceleration is detected. From the gravity M · g applied to the weight body 16X having the mass M and the capacitance change due to the gravity M · g, the capacitance change per force k g [F / N] can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

ここで、CLXは一方の検出電極60Lと重錘体16X間の容量、CRXは他方の検出電極60Rと重錘体16X間の容量を表す。 Here, C LX represents a capacitance between one detection electrode 60L and the weight body 16X, and C RX represents a capacitance between the other detection electrode 60R and the weight body 16X.

一方、重力の代わりにクーロン力を用いても力あたりの容量変化kc[F/N]を求めることができる。図6(b)及至(e)を用いてこれを説明する。まず、図6(b)で示すように、一方の検出電極60Lに基準電圧VCOMを加えた状態で、他方の検出電極60Rと重錘体16X間の容量CRX0を検出する。次に、図6(c)で示すように、一方の検出電極60Lに電圧VDDを加えた状態で、他方の検出電極60Rと重錘体16X間の容量CRXdを検出する。VDDを加えた他方の検出電極60Rと重錘体16X間に働くクーロン力FCLは、次のように表すことができる。 On the other hand, the capacity change k c [F / N] per force can also be obtained by using Coulomb force instead of gravity. This will be described with reference to FIGS. 6B to 6E. First, as shown in FIG. 6B, the capacitance C RX0 between the other detection electrode 60R and the weight body 16X is detected with the reference voltage VCOM applied to the one detection electrode 60L. Next, as shown in FIG. 6C , the capacitance C RXd between the other detection electrode 60R and the weight body 16X is detected in a state where the voltage VDD is applied to the one detection electrode 60L. The Coulomb force F CL acting between the other detection electrode 60R to which VDD is added and the weight body 16X can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

Sは検出電極と重錘体が重なり合う面積を表し、dは、検出電極と重錘体間のギャップを表し、Nは、静電容量型加速度センサ10Xの固定電極と可動電極の組数を表し、Lは固定電極と可動電極とが重なり合う長さを表す。   S represents an area where the detection electrode and the weight body overlap, d represents a gap between the detection electrode and the weight body, and N represents the number of sets of the fixed electrode and the movable electrode of the capacitive acceleration sensor 10X. , L represents the length at which the fixed electrode and the movable electrode overlap.

次に、図6(d)で示すように、他方の検出電極60Rに基準電圧VCOMを加えた状態で、一方の検出電極60Lと重錘体16X間の容量CLX0を検出する。次に、図6(e)で示すように、他方の検出電極60Rに電圧VDDを加えた状態で、一方の検出電極60Lと重錘体16X間の容量CLXdを検出する。VDDを加えた他方の検出電極60Rと重錘体16X間に働くクーロン力FCRは、次のように表すことができる。 Next, as shown in FIG. 6D , the capacitance C LX0 between the one detection electrode 60L and the weight body 16X is detected with the reference voltage VCOM applied to the other detection electrode 60R. Next, as shown in FIG. 6E , the capacitance C LXd between the one detection electrode 60L and the weight body 16X is detected with the voltage VDD applied to the other detection electrode 60R. Coulomb force F CR acting between the other detection electrodes 60R and the weight body 16X plus VDD can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

ここで、加えた力FCLとFCLによる容量変化(CRXd−CRX0)と、加えた力FCRとFCRによる容量変化(CLXd−CLX0)とからクーロン力による力あたりの容量変化kc[F/N]を次のように表すことができる。 Here, the capacity per force due to the Coulomb force is determined from the capacity change due to the applied force F CL and F CL (C RXd −C RX0 ) and the capacity change due to the applied force F CR and F CR (C LXd −C LX0 ). The change k c [F / N] can be expressed as:

Figure 2012037341
Figure 2012037341

cとkgが等しい場合、錘の質量Mがわかっていれば、重力Mgによる容量変化、つまり、静電容量型加速度センサ10Xの感度を、kcを使って次のように予測することができる。 When k c and k g are equal, if the mass M of the weight is known, the capacitance change due to gravity Mg, that is, the sensitivity of the capacitive acceleration sensor 10X is predicted using k c as follows. Can do.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

また、ここで、数式5に数式2、3を代入することにより、次の式を得ることができる。   Here, the following formula can be obtained by substituting Formulas 2 and 3 into Formula 5.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

Aは錘の面積、ρSiは錘の密度を表す。 A represents the area of the weight, and ρ Si represents the density of the weight.

また、検出容量と、検出電極と重錘体間のギャップdとの間には、次の関係がある。   The following relationship exists between the detection capacitor and the gap d between the detection electrode and the weight body.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

数式7を数式6に代入することにより、次の式を得ることができる。   By substituting Equation 7 into Equation 6, the following equation can be obtained.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

数式6の場合、感度は、検出電極と重錘体間のギャップdの二乗に比例しており、dのばらつきが予測感度の誤差となる。一方、数式8の場合、感度は、重錘体の厚みtの二乗に比例しており、tのばらつきが、予測感度の誤差となる。ばらつきの要因に応じて数式6又は数式8を用いて感度を予測し、感度補正値を求める。   In the case of Equation 6, the sensitivity is proportional to the square of the gap d between the detection electrode and the weight body, and variation in d becomes an error in prediction sensitivity. On the other hand, in Expression 8, the sensitivity is proportional to the square of the thickness t of the weight body, and the variation in t becomes an error in the predicted sensitivity. Sensitivity is predicted using Equation 6 or Equation 8 according to the cause of variation, and a sensitivity correction value is obtained.

なお、数式8を用いて感度を予測する場合、容量CLX0とCRX0には、クーロン力と無関係な寄生容量Cpが含まれており、これが誤差要因のひとつなっている。そこで、シミュレーションにより、Cpを求め、測定したCLX0とCRX0とからCpを除いた値を、クーロン力を求める際に用いることにより誤差を低減できる。または、CLX0とCRX0の値に対応するクーロン力をシミュレーションから直接求めても良い。 Note that when the sensitivity is predicted using Equation 8, the capacitances C LX0 and C RX0 include a parasitic capacitance C p irrelevant to the Coulomb force, which is one of the error factors. Therefore, the error can be reduced by obtaining C p by simulation and using the value obtained by removing C p from the measured C LX0 and C RX0 when obtaining the Coulomb force. Alternatively , the Coulomb forces corresponding to the values of C LX0 and C RX0 may be obtained directly from the simulation.

また、静電容量型加速度センサ10Xの形状が、typcal値で形成されており、重錘体の厚みtやギャップdにばらつきがない場合でも、重力から求まる感度とクーロン力から求まる感度には、誤差が存在する。一つの原因として、重力は、重錘体と重錘体に結合してバネとして働く梁部材にも加わるが、クーロン力は、検出電極と重錘体との間にしか加わらないためである。この誤差については、クーロン力から求めた感度と重力から求まる感度との差をシミュレーションにより求めることにより、補正係数を算出し、予測感度の誤差を低減する。   Further, even if the shape of the capacitive acceleration sensor 10X is formed with a typcal value, and there is no variation in the thickness t and the gap d of the weight body, the sensitivity obtained from the gravity and the sensitivity obtained from the Coulomb force are: There is an error. One reason is that gravity is also applied to the weight body and the beam member that acts as a spring coupled to the weight body, but the Coulomb force is applied only between the detection electrode and the weight body. As for this error, a correction coefficient is calculated by calculating a difference between the sensitivity obtained from the Coulomb force and the sensitivity obtained from gravity, thereby reducing the error in the prediction sensitivity.

なお、Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Yについての感度調整方法も同様である。   The sensitivity adjustment method for the comb-teeth capacitive acceleration sensor 10Y for detecting the acceleration in the Y-axis direction is the same.

図7(a)至及(e)は、本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置に用いられるZ軸方向検出用の静電容量型加速度センサの感度調整方法を説明するための原理図である。ここでは、シーソー型の静電容量型加速度センサ20Zの感度調整方法について説明する。   7 (a) to 7 (e) illustrate a sensitivity adjustment method of a capacitive acceleration sensor for detecting the Z-axis direction used in a capacitive acceleration detecting device having a calibration function according to the present invention. It is a principle figure for doing. Here, a sensitivity adjustment method of the seesaw type capacitive acceleration sensor 20Z will be described.

まず、図7(a)は、重力加速度による容量変化を検出する通常の加速度検出状態を示している。質量Mを有し、重心が固定アンカー21からRの距離にある重錘体26Zに加わる重力によるトルクMgRにより、固定アンカー21の回りに重錘体26Zが回転する。これにより、検出電極と重錘体26Z間の容量が変化する。このトルクMgRと、トルクMgRから生じる容量変化とから、トルクあたりの容量変化kTg[F/(N・m)]を次のように表すことができる。 First, FIG. 7A shows a normal acceleration detection state in which a capacitance change due to gravitational acceleration is detected. The weight body 26Z rotates around the fixed anchor 21 by the torque MgR due to gravity applied to the weight body 26Z having the mass M and the center of gravity at a distance R from the fixed anchor 21. As a result, the capacitance between the detection electrode and the weight body 26Z changes. From the torque MgR and the capacity change resulting from the torque MgR, the capacity change k Tg [F / (N · m)] per torque can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

ここで、CLZは、左側検出電極23L(図2における検出電極23に対応)と重錘体26Z間の容量、CRZは、右側検出電極24R(図2における検出電極24に対応)と重錘体26Z間の容量を表す。 Here, C LZ is the capacitance between the left detection electrode 23L (corresponding to the detection electrode 23 in FIG. 2) and the weight body 26Z, and C RZ is the weight of the right detection electrode 24R (corresponding to the detection electrode 24 in FIG. 2). This represents the capacity between the weights 26Z.

一方、重力の代わりにクーロン力を用いてもトルクあたりの容量変化kTg[F/(N・m)]を求めることができる。図7(b)及至(e)を用いてこれを説明する。まず、図7(b)で示すように、右側検出電極24Rに基準電圧VCOMを加えた状態で、左側検出電極23Lと重錘体26Z間の容量CLZ0を検出する。次に、図7(c)で示すように、右側検出電極24Rに電圧VDDを加えた状態で、左側検出電極23Lと重錘体26Z間の容量CLZdを検出する。VDDを加えた右側検出電極24Rと重錘体26Z間に働くクーロン力によるトルクTCLは、次のように表すことができる。 On the other hand, the capacity change k Tg [F / (N · m)] per torque can be obtained by using Coulomb force instead of gravity. This will be described with reference to FIGS. 7B to 7E. First, as shown in FIG. 7B, the capacitance C LZ0 between the left detection electrode 23L and the weight body 26Z is detected with the reference voltage VCOM applied to the right detection electrode 24R. Next, as shown in FIG. 7C, the capacitance C LZd between the left detection electrode 23L and the weight body 26Z is detected with the voltage VDD applied to the right detection electrode 24R. The torque T CL due to the Coulomb force acting between the right detection electrode 24R to which VDD is added and the weight body 26Z can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

1は、固定アンカー21の中心から電極の固定アンカー側の端までの距離を表し、L2は、固定アンカー21の中心から固定電極のもう一方の端までの距離を表し、WEは電極の幅を表す。 L 1 represents the distance from the center of the fixed anchor 21 to the end of the electrode on the side of the fixed anchor, L 2 represents the distance from the center of the fixed anchor 21 to the other end of the fixed electrode, and W E represents the electrode. Represents the width of.

次に、図7(d)で示すように、左側検出電極23Lに基準電圧VCOMを加えた状態で、右側検出電極24Rと重錘体26Z間の容量CRZ0を検出する。さらに、図7(e)で示すように、左側検出電極23Lに電圧VDDを加えた状態で、右側検出電極24Rと重錘体26Z間の容量CRZdを検出する。VDDを加えた左側検出電極23Lと重錘体26Z間に働くクーロン力によるトルクTCRは、次のように表すことができる。 Next, as shown in FIG. 7D, the capacitance C RZ0 between the right detection electrode 24R and the weight body 26Z is detected in a state where the reference voltage VCOM is applied to the left detection electrode 23L. Further, as shown in FIG. 7E, the capacitance C RZd between the right detection electrode 24R and the weight body 26Z is detected with the voltage VDD applied to the left detection electrode 23L. The torque T CR due to the Coulomb force acting between the left detection electrode 23L to which VDD is added and the weight body 26Z can be expressed as follows.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

ここで、加えたトルクTCLとTCLによる容量変化(CRXd−CRX0)と、加えたトルクTCRとTCRによる容量変化(CLXd−CLX0)とからトルクあたりの容量変化kTc[F/(N・m)]を次の式から求めることができる。 Here, the capacity change per torque k Tc from the capacity change due to the applied torque T CL and T CL (C RXd −C RX0 ) and the capacity change due to the applied torque T CR and T CR (C LXd −C LX0 ). [F / (N · m)] can be obtained from the following equation.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

TcとkTgが等しい場合、錘の質量Mがわかっていれば、重力によるトルクMgRによる容量変化、つまり静電容量型加速度センサの感度を、kTcを使って次のように予測することができる。 If k Tc is equal to k Tg , and the mass M of the weight is known, the capacitance change due to the torque MgR due to gravity, that is, the sensitivity of the capacitive acceleration sensor should be predicted using k Tc as follows: Can do.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

数式13に数式10、11を代入することにより次の式を得ることができる。   By substituting Equations 10 and 11 into Equation 13, the following equation can be obtained.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

Aは重錘体の面積、ρSiは重錘体の密度を表す。 A represents the area of the weight body, and ρ Si represents the density of the weight body.

また、静電容量型加速度センサ10X,10Yと静電容量型加速度センサ20Zの重錘体の厚みが等しい場合、数式7の関係からtを求め、数式14に代入することにより、次の式を得ることができる。   Further, when the weights of the weights of the capacitive acceleration sensors 10X and 10Y and the capacitive acceleration sensor 20Z are equal, t is obtained from the relationship of Equation 7 and is substituted into Equation 14 to obtain the following equation: Obtainable.

Figure 2012037341
Figure 2012037341

数式14の場合、感度の式は、重錘体の厚みtに比例しており、tのばらつきが感度の誤差となる。一方、数式15の場合、感度は静電容量型加速度センサ10X,10Yの検出電極と重錘体間のギャップdに比例しており、dのばらつきが、予測感度の誤差となる。ばらつき要因に応じて数式14又は15を用いて感度を予測し、感度補正値を求める。   In the case of Formula 14, the sensitivity formula is proportional to the thickness t of the weight body, and variation in t becomes a sensitivity error. On the other hand, in the case of Expression 15, the sensitivity is proportional to the gap d between the detection electrodes of the capacitive acceleration sensors 10X and 10Y and the weight body, and the variation in d becomes an error in the predicted sensitivity. Sensitivity is predicted using Formula 14 or 15 according to the variation factor, and a sensitivity correction value is obtained.

なお、数式14又は15を用いて感度を予測する場合、容量CLZ0とCRZ0には、クーロン力と無関係な寄生容量Cpが含まれており、これが誤差要因のひとつなっている。そこで、シミュレーションにより、Cpを求め、測定したCLZ0とCRZ0とからCpを除いた値を、クーロン力を求める際に用いることにより誤差を低減できる。または、CLZ0とCRZ0の値に対応するクーロン力をシミュレーションから直接求めても良い。 Note that when the sensitivity is predicted using Equation 14 or 15, the capacitances C LZ0 and C RZ0 include a parasitic capacitance C p irrelevant to the Coulomb force, which is one of the error factors. Therefore, the error can be reduced by obtaining C p by simulation and using the value obtained by removing C p from the measured C LZ0 and C RZ0 when obtaining the Coulomb force. Alternatively , the Coulomb force corresponding to the values of C LZ0 and C RZ0 may be obtained directly from the simulation.

また、静電容量型加速度センサ10X,10Yの形状が、typcal値で形成されており、重錘体の厚みtやギャップdにばらつきがない場合でも、重力から求まる感度とクーロン力から求まる感度には、誤差が存在する。一つの原因として、重力は、重錘体と重錘体に結合してバネとして働く梁部材にも加わるが、クーロン力は、検出電極と重錘体との間にしか加わらないためである。この誤差については、クーロン力から求めた感度と重力から求まる感度との差をシミュレーションにより求めることにより、補正係数を算出し、予測感度の誤差を低減する。   Further, the shape of the capacitive acceleration sensors 10X and 10Y is formed by a typcal value, and even when there is no variation in the thickness t and the gap d of the weight body, the sensitivity obtained from the gravity and the sensitivity obtained from the Coulomb force are obtained. There is an error. One reason is that gravity is also applied to the weight body and the beam member that acts as a spring coupled to the weight body, but the Coulomb force is applied only between the detection electrode and the weight body. As for this error, a correction coefficient is calculated by calculating a difference between the sensitivity obtained from the Coulomb force and the sensitivity obtained from gravity, thereby reducing the error in the prediction sensitivity.

なお、図3で示すように、静電容量型加速度センサ10X,10Yで数式6を用いて感度予測を行う場合、静電容量型加速度センサ20Zでは数式15を使用する。または、静電容量型加速度センサ10X,10Yで数式8を用いて感度予測を行う場合、静電容量型加速度センサ20Zでは数式14を使用する。これにより、静電容量型加速度センサ10X,10Yと20Zとの間で誤差要因が同じとなり、予測感度の相対誤差を低減することができる。   As shown in FIG. 3, when the sensitivity prediction is performed using the mathematical expression 6 in the capacitive acceleration sensors 10X and 10Y, the mathematical expression 15 is used in the capacitive acceleration sensor 20Z. Alternatively, when the sensitivity prediction is performed using the mathematical expression 8 in the capacitive acceleration sensors 10X and 10Y, the mathematical expression 14 is used in the capacitive acceleration sensor 20Z. Thereby, the error factor becomes the same between the capacitive acceleration sensors 10X, 10Y and 20Z, and the relative error of the prediction sensitivity can be reduced.

次に、複数個の静電容量型加速度センサに対する容量測定により重錘体の厚みtを予測し、感度補正の予測精度を向上させる方法について説明する。   Next, a method for predicting the thickness t of the weight body by measuring the capacitance of a plurality of capacitive acceleration sensors and improving the prediction accuracy of sensitivity correction will be described.

ロット間とウエハー間を含めた場合に重錘体の厚みtのばらつきが大きいとしても、単一のウエハーを考えた場合、tのばらつきは小さいと考えられる。ウエハー上の複数の静電容量型加速度センサ10X,10Yに対して容量測定を行い、図8で示すような容量値の分布を得た。出現する容量の分布は、検出電極と重錘体間のギャップdのばらつきが主要因として生じると考えられ、容量の最頻値はギャップdのtypical値dtypにおける容量C(dtyp)と考えられる。
一方、C(dtyp)とdtypとの間には、次の関係がある。
Even if lot-to-lot and wafer-to-wafer variations are included, the variation in weight thickness t is considered to be small when a single wafer is considered. Capacitance measurement was performed on the plurality of capacitive acceleration sensors 10X and 10Y on the wafer to obtain a distribution of capacitance values as shown in FIG. The distribution of the appearing capacitance is considered to be caused mainly by the variation in the gap d between the detection electrode and the weight body, and the mode value of the capacitance is considered as the capacitance C (d typ ) at the typical value d typ of the gap d. It is done.
On the other hand, there is the following relationship between C (d typ ) and d typ .

Figure 2012037341
Figure 2012037341

この数式16からウエハー上に形成されている重錘体の厚みtを求めることができる。また、このような単純な式ではなく、シミュレーションからCとtとの関係を求め、tの精度を高めることもできる。このように求めたtを数式8及び数式14に適用し、感度の予測精度を高めることができる。つまり、感度調整を行うことは、複数個の静電容量型加速度センサから得られる容量値の分布から感度補正値を求めることを意味している。   From Equation 16, the thickness t of the weight body formed on the wafer can be obtained. Further, instead of such a simple expression, the relationship between C and t can be obtained from simulation, and the accuracy of t can be increased. Thus, t calculated | required can be applied to Numerical formula 8 and Numerical formula 14, and the prediction precision of a sensitivity can be improved. That is, performing sensitivity adjustment means obtaining a sensitivity correction value from a distribution of capacitance values obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors.

実際にプロセスが固定された条件の下では、重力に対する容量変化dCgと電圧による容量変化dC(3.3V)の関係を表す分布は、狭く直線に近くなっている。分布の要因のうちの一つとして、図9(a)は、重錘体の厚みtがばらつき、dはほぼ一定である場合の例である。図9(b)は、重錘体の厚みtがほぼ一定で、ギャップdがばらつく場合の例である。図9(a)及び(b)で示されるような分布においては、電圧による容量変化の測定値から重力に対する容量変化を一対一で求めることができるため、高い精度で感度を予測し、感度補正を行うことができる。つまり、感度調整を行うことは、複数個の静電容量型加速度センサから得られる重力に対する容量変化と、電圧による容量変化との関係から感度補正値を求めることを意味している。 Under the condition where the process is actually fixed, the distribution representing the relationship between the capacitance change dC g with respect to gravity and the capacitance change dC (3.3 V) due to the voltage is narrow and close to a straight line. As one of the distribution factors, FIG. 9A shows an example in which the thickness t of the weight body varies and d is substantially constant. FIG. 9B shows an example in which the weight t has a substantially constant thickness t and the gap d varies. In the distributions shown in FIGS. 9A and 9B, the capacitance change with respect to gravity can be obtained on a one-to-one basis from the measurement value of the capacitance change due to the voltage. It can be performed. That is, performing sensitivity adjustment means obtaining a sensitivity correction value from the relationship between the capacitance change with respect to gravity obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors and the capacitance change due to voltage.

図10は、本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法を説明するためのフローチャートを示す図で、図11A乃至図11Oは、図4に示した本発明に係るキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を用いた感度及びオフセットの補正方法の具体的な工程図である。   FIG. 10 is a flow chart for explaining a calibration method in the capacitance type acceleration detection apparatus having a calibration function according to the present invention. FIGS. 11A to 11O are diagrams illustrating the present invention shown in FIG. It is a specific process figure of the correction method of the sensitivity and offset using the capacitance-type acceleration detection apparatus provided with the calibration function which concerns on this.

まず、静電容量型加速度検出装置30に備えられたX、Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10X,10Y及びZ軸方向加速度検出用のシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zを水平状態にする(ステップS1)。次に、Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Xをマルチプレクサ401で選択する(ステップS2)。   First, the comb-teeth capacitive acceleration sensors 10X and 10Y for detecting X and Y-axis direction accelerations and the seesaw-type electrostatic capacitance for detecting Z-axis direction accelerations included in the capacitive acceleration detecting device 30. The type acceleration sensor 20Z is set in a horizontal state (step S1). Next, the comb-teeth capacitive acceleration sensor 10X for detecting the acceleration in the Y-axis direction is selected by the multiplexer 401 (step S2).

次に、選択された静電容量型加速度センサ10Xの一方の検出電極をマルチプレクサ401を介して容量電圧変換器403に接続し、他方の検出電極をマルチプレクサ401を介して基準電圧VCOMに接続し、一方の検出電極と重錘体間の容量CLXOを測定する(ステップS3;図11A)。 Next, one detection electrode of the selected capacitive acceleration sensor 10X is connected to the capacitive voltage converter 403 via the multiplexer 401, and the other detection electrode is connected to the reference voltage VCOM via the multiplexer 401. The capacitance C LXO between one detection electrode and the weight body is measured (step S3; FIG. 11A).

次に、基準電圧VCOMに接続されていた他方の検出電極をマルチプレクサ401を介して電圧VDDに接続し、一方の検出電極をマルチプレクサ401を介して電極容量電圧変換器403に接続し、検出電極と重錘体間の容量CLXdを測定する(ステップS4;図11B)。 Next, the other detection electrode connected to the reference voltage VCOM is connected to the voltage VDD via the multiplexer 401, and one detection electrode is connected to the electrode capacitance voltage converter 403 via the multiplexer 401. The capacitance C LXd between the weight bodies is measured (step S4; FIG. 11B).

次に、電極容量電圧変換器403に接続されていた一方の検出電極をマルチプレクサ401を介して基準電圧VCOMに接続し、他方の検出電極をマルチプレクサ401を介して電極容量電圧変換器403に接続し、他方の検出電極と重錘体間の容量CRXOを測定する(ステップS5;図11C)。 Next, one detection electrode connected to the electrode capacitance voltage converter 403 is connected to the reference voltage VCOM via the multiplexer 401, and the other detection electrode is connected to the electrode capacitance voltage converter 403 via the multiplexer 401. Then, the capacitance C RXO between the other detection electrode and the weight body is measured (step S5; FIG. 11C).

次に、基準電圧VCOMに接続されていた一方の検出電極をマルチプレクサ401を介して電圧VDDに接続し、他方の検出電極をマルチプレクサ401を介して電極容量電圧変換器403に接続し、他方の検出電極と重錘体間の容量CRXdを測定する(ステップS6;図11D)。 Next, one detection electrode connected to the reference voltage VCOM is connected to the voltage VDD via the multiplexer 401, the other detection electrode is connected to the electrode capacitance voltage converter 403 via the multiplexer 401, and the other detection electrode is connected. The capacitance C RXd between the electrode and the weight body is measured (step S6; FIG. 11D).

次に、測定した容量が、ある閾値以内であるかどうかを判断し(ステップS7)、閾値以内でなければ不良品として処分する。つまり、求めた容量CLX0、CLXd、CLY0、CLYd、CLZ0、CLZdが、ある閾値以内であるかどうかで良品・不良品判定を行う。 Next, it is determined whether or not the measured capacity is within a certain threshold (step S7), and if it is not within the threshold, it is disposed as a defective product. That is, a non-defective product / defective product is determined based on whether or not the obtained capacitances C LX0 , C LXd , C LY0 , C LYd , C LZ0 , C LZd are within a certain threshold.

次に、閾値以内であれば、X,Y,Z軸の全てのセンサに関して容量測定が終了したかどうかを判断し(ステップS8)、終了していなければステップS2に戻り、ステップ3以降の処理を繰り返す。つまり、Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Y及びZ軸方向加速度検出用のシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zについても上記ステップS3乃至ステップS7を繰り返す(図11E乃至図11L)。   Next, if it is within the threshold value, it is determined whether or not the capacitance measurement has been completed for all the sensors of the X, Y, and Z axes (step S8), and if not completed, the process returns to step S2, and the processing after step 3 is performed. repeat. That is, steps S3 to S7 are repeated for the comb-tooth capacitive acceleration sensor 10Y for detecting the Y-axis direction acceleration and the seesaw-type capacitive acceleration sensor 20Z for detecting the Z-axis direction acceleration (FIG. 11E to 11L).

次に、容量測定が全て終了したならば、測定した容量から寄生容量を取り除く(ステップS9)。つまり、求めた容量、CLX0、CLXd、CLY0、CLYd、CLZ0、CLZdから寄生容量を取り除く。 Next, when all the capacitance measurements are completed, the parasitic capacitance is removed from the measured capacitance (step S9). That is, the parasitic capacitance is removed from the obtained capacitances C LX0 , C LXd , C LY0 , C LYd , C LZ0 , and C LZd .

次に、寄生容量を除去した容量から数式8と数式14を用いてX,Y,Z軸センサの感度を求める(ステップS10)。次に、感度を重力とクーロン力との違いから生じた補正値で誤差を補正する(ステップS11)。次に、求めた感度を元に感度補正値を求め、可変ゲインアンプ404を調節する(ステップS12)。   Next, the sensitivity of the X, Y, and Z-axis sensors is obtained from the capacitance from which the parasitic capacitance has been removed using Equation 8 and Equation 14 (step S10). Next, the error is corrected with a correction value resulting from the difference between gravity and Coulomb force (step S11). Next, a sensitivity correction value is obtained based on the obtained sensitivity, and the variable gain amplifier 404 is adjusted (step S12).

次に、再び、X軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Xをマルチプレクサ401で選択する(ステップS13)。次に、一対の検出電極を容量電圧変換器403に接続し、一方の検出電極と重錘体間の容量と、他方の検出電極と重錘体間の容量差(CLXO−CRXO)を測定する(ステップS14;図11M)。 Next, again, the comb-teeth capacitive acceleration sensor 10X for X-axis direction acceleration detection is selected by the multiplexer 401 (step S13). Next, a pair of detection electrodes are connected to the capacitance-voltage converter 403, and the capacitance between one detection electrode and the weight body and the capacitance difference (C LXO −C RXO ) between the other detection electrode and the weight body are calculated . Measurement is performed (step S14; FIG. 11M).

次に、測定した容量差からオフセットを求める(ステップS15)。次に、X,Y,Z軸の全てのセンサに関して容量測定が終了したかどうかを判断し(ステップS16)、終了していなければステップS13に戻ってステップ14及び15の処理を繰り返す。つまり、Y軸方向加速度検出用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Y及びZ軸方向加速度検出用のシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zについても上記ステップS14及び15を繰り返す(図11N及び図11O)。   Next, an offset is obtained from the measured capacity difference (step S15). Next, it is determined whether or not the capacitance measurement has been completed for all the sensors of the X, Y, and Z axes (step S16). If not completed, the process returns to step S13 and the processes of steps 14 and 15 are repeated. That is, steps S14 and 15 are repeated for the comb-tooth capacitive acceleration sensor 10Y for Y-axis direction acceleration detection and the seesaw-type capacitive acceleration sensor 20Z for Z-axis direction acceleration detection (FIG. 11N). And FIG.

次に、求めた容量差を元にオフセット補正回路406を調整する(ステップS17)。次に、求めた感度補正値と、オフセット補正値とをEEPROM410に保存する(ステップS18)。   Next, the offset correction circuit 406 is adjusted based on the obtained capacitance difference (step S17). Next, the obtained sensitivity correction value and offset correction value are stored in the EEPROM 410 (step S18).

このようなキャリブレーションを行った後、本発明の静電容量型加速度検出装置は、図11M及至図11Oで示したにマルチプレクサ401の状態で両検出電極間の容量差を測定し、X,Y,Z軸方向の加速度検出を行うことができる。   After performing such calibration, the capacitive acceleration detection device of the present invention measures the capacitance difference between the two detection electrodes in the state of the multiplexer 401 as shown in FIGS. , Acceleration detection in the Z-axis direction can be performed.

図12(a)及至(c)は、本発明に係る静電容量型加速度センサの他の実施例を説明するための構成図で、図12(a)は上面図、図12(b)は図12(a)のA−A’線断面図、図12(c)は図12(a)のB−B’線断面図である。   FIGS. 12A to 12C are configuration diagrams for explaining another embodiment of the capacitive acceleration sensor according to the present invention. FIG. 12A is a top view, and FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 12A, and FIG. 12C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.

この静電容量型加速度センサは、図3に示したX軸用に配置した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Xと、Y軸用に配置した櫛歯型の静電容量型加速度センサ10Yとを一体化したことによりXY軸兼用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ120を実現したものである。つまり、櫛歯型のX軸用静電容量型加速度センサの重錘体と櫛歯型のY軸用静電容量加速度センサの重錘体とが同一であることを意味している。   This capacitive acceleration sensor includes a comb-shaped capacitive acceleration sensor 10X arranged for the X-axis shown in FIG. 3 and a comb-shaped capacitive acceleration sensor 10Y arranged for the Y-axis. Are combined to realize a comb-teeth capacitive acceleration sensor 120 that also serves as an XY axis. That is, this means that the weight body of the comb-shaped X-axis capacitive acceleration sensor and the weight body of the comb-shaped Y-axis capacitive acceleration sensor are the same.

したがって、この場合の本発明の静電容量型加速度検出装置は、XY軸兼用の櫛歯型の静電容量型加速度センサ120と、Z軸用に配置したシーソー型の静電容量型加速度センサ20Zを一体的に構成した静電容量型3軸加速度センサとなる。   Accordingly, the capacitance type acceleration detection device of the present invention in this case includes a comb-type capacitance type acceleration sensor 120 that also serves as an XY axis, and a seesaw type capacitance type acceleration sensor 20Z arranged for the Z axis. Is an electrostatic capacitance type three-axis acceleration sensor integrally configured.

上述したようにこの静電容量型加速度センサは、櫛歯型の静電容量型加速度センサ120であって、変位可能な重錘体129と、重錘体129に結合した櫛歯可動電極127a及至127dと櫛歯可動電極128a及至128dと、櫛歯可動電極127a及至127dを挟んで対向して配置された固定電極123a及至123dと固定電極124a及至124dと、櫛歯可動電極128a及至128dを挟んで対向して配置された固定電極125a及至125dと固定電極126a及至126dと、重錘体129に結合した梁部材122a及至122dと、梁部材122aと結合した固定アンカー121aと、梁部材122bと結合した固定アンカー121bと、梁部材122cと結合した固定アンカー121cと、梁部材122dと結合した固定アンカー121dと、固定アンカー121a及至121dを支持する基板130を備え、X軸方向の加速度を検出するに際しては、櫛歯可動電極128a及至128dと一方の検出電極(固定電極125a及至125d)との間の静電容量変化と、可動電極128a及至128dと他方の検出電極(固定電極126a及至126d)との間の静電容量変化を検出し、Y軸方向の加速度を検出するに際しては、櫛歯可動電極127a及至127dと一方の検出電極(固定電極123a及至123d)との間の静電容量変化と、可動電極127a及至127dと他方の検出電極(固定電極124a及至124d)との間の静電容量変化を検出するように構成されている。   As described above, this capacitive acceleration sensor is a comb-shaped capacitive acceleration sensor 120, which is a displaceable weight body 129 and a comb-tooth movable electrode 127 a coupled to the weight body 129. 127d, comb-tooth movable electrodes 128a to 128d, fixed electrodes 123a to 123d, fixed electrodes 124a to 124d arranged opposite to each other with the comb-tooth movable electrodes 127a to 127d interposed therebetween, and comb-tooth movable electrodes 128a to 128d sandwiched therebetween. The fixed electrodes 125a to 125d, the fixed electrodes 126a to 126d, the beam members 122a to 122d coupled to the weight body 129, the fixed anchor 121a coupled to the beam member 122a, and the beam member 122b are disposed to face each other. Fixed anchor 121b, fixed anchor 121c coupled to beam member 122c, and coupled to beam member 122d A fixed anchor 121d and a substrate 130 that supports the fixed anchors 121a to 121d are provided. When detecting acceleration in the X-axis direction, the comb-tooth movable electrodes 128a to 128d and one of the detection electrodes (fixed electrodes 125a to 125d) When detecting the change in capacitance between the movable electrode 128a to 128d and the other detection electrode (fixed electrode 126a to 126d) and detecting the acceleration in the Y-axis direction, Change in capacitance between the movable electrodes 127a and 127d and one of the detection electrodes (fixed electrodes 123a and 123d), and electrostatic between the movable electrodes 127a and 127d and the other detection electrodes (fixed electrodes 124a and 124d) It is configured to detect a change in capacitance.

図3に示したX軸用に配置された静電容量型加速度センサ10XとY軸用に配置された静電容量型加速度センサ10Yとを図12に示したXY軸用加速度センサに置き換えても、図4に示したような感度の調整とオフセットの調整とを行うキャリブレーション機能を備えた静電容量型加速度検出装置を実現することができることは明らかである。   The capacitive acceleration sensor 10X arranged for the X axis and the capacitive acceleration sensor 10Y arranged for the Y axis shown in FIG. 3 may be replaced with the XY axis acceleration sensor shown in FIG. Obviously, it is possible to realize a capacitance-type acceleration detecting apparatus having a calibration function for adjusting sensitivity and adjusting offset as shown in FIG.

10 櫛歯型の静電容量型加速度センサ
10X X軸用櫛歯型の静電容量型加速度センサ
10Y Y軸用櫛歯型の静電容量型加速度センサ
11a,11b 固定アンカー
12a及至12d 梁部材
13a及至13f,14a及至14f 固定電極
15 基板
16,26 重錘体
16X,16Y,26X 重錘体
17a及至17f 櫛歯可動電極
20 シーソー型の静電容量型加速度センサ
20Z Z軸用シーソー型の静電容量型加速度センサ
21 固定アンカー
22a及至22b 梁部材
23 左側検出固定電極
24 右側検出固定電極
25 基板
30 静電容量型3軸加速度センサ
51a,51b シングルエンド容量電圧変換回路
52 差動増幅回路
53 セレクタ
60L 一方の検出電極
60R 他方の検出電極
120 櫛歯型の静電容量型加速度センサ
121a,121b,121c,121d 固定アンカー
122a及至122d 梁部材
123a及至123d,124a及至124d,125a及至125d,126a及至126d 固定電極
127a及至127d,128a及至128d 櫛歯可動電極
129 重錘体
130 基板
401 マルチプレクサ
402 電圧源
403 容量電圧変換回路
404 可変ゲインアンプ
405 復調回路
406 オフセット補正回路
407 アナログデジタル変換器
408 デジタルインターフェイス
409 発振回路
410 EEPROM
10 Comb-type capacitive acceleration sensor 10X X-axis comb-type capacitive acceleration sensor 10Y Y-axis comb-type capacitive acceleration sensor 11a, 11b Fixed anchor 12a and 12d Beam member 13a From 13f, 14a to 14f Fixed electrode 15 Substrate 16, 26 Weight body 16X, 16Y, 26X Weight body 17a to 17f Comb movable electrode 20 Seesaw type capacitive acceleration sensor 20Z Z-axis seesaw type electrostatic Capacitive acceleration sensor 21 Fixed anchor 22a to 22b Beam member 23 Left detection fixed electrode 24 Right detection fixed electrode 25 Substrate 30 Capacitance type three-axis acceleration sensors 51a, 51b Single-end capacitance voltage conversion circuit 52 Differential amplification circuit 53 Selector 60L One detection electrode 60R The other detection electrode 120 Comb-type capacitive acceleration sensors 121a, 12 b, 121c, 121d Fixed anchor 122a to 122d Beam member 123a to 123d, 124a to 124d, 125a to 125d, 126a to 126d Fixed electrode 127a to 127d, 128a to 128d Comb tooth movable electrode 129 Weight body 130 Substrate 401 Multiplexer 402 Voltage Source 403 Capacitance voltage conversion circuit 404 Variable gain amplifier 405 Demodulation circuit 406 Offset correction circuit 407 Analog to digital converter 408 Digital interface 409 Oscillation circuit 410 EEPROM

Claims (14)

変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して設けられ、該重錘体の変位によって一方の検出電極と該重錘体との容量は増加し、他方の検出電極と該重錘体との容量は減少する一対の検出電極を複数備える静電容量型加速度センサを有し、感度及びオフセットを調整する静電容量型加速度検出装置において、
前記静電容量型加速度センサが備える前記複数の一対の検出電極から一対の検出電極を選択する電極選択手段と、
該電極選択手段により選択された前記一対の検出電極の前記一方の検出電極及び前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を検出する容量検出手段と、
前記電極選択手段により選択された前記一対の検出電極の前記一方の検出電極及び前記他方の検出電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記容量検出手段により検出された容量と前記検出電極に印加された電圧とから求められる感度補正値とオフセット補正値とを保持する記憶手段と、
該記憶手段によって保持された補正値に応じて感度調整を行う感度調整手段と、
前記記憶手段によって保持された補正値によりオフセット調整を行うオフセット調整手段と
を備えていることを特徴とする静電容量型加速度検出装置。
A displaceable weight body and a weight body provided opposite to the weight body, and the capacitance between one detection electrode and the weight body increases due to the displacement of the weight body, and the other detection electrode and the weight body In a capacitance type acceleration detection device that has a capacitance type acceleration sensor having a plurality of pairs of detection electrodes whose capacitance with the body decreases and adjusts sensitivity and offset,
Electrode selection means for selecting a pair of detection electrodes from the plurality of pairs of detection electrodes provided in the capacitive acceleration sensor;
Capacitance detection means for detecting a capacitance between the one detection electrode and the other detection electrode of the pair of detection electrodes selected by the electrode selection means and the weight body;
Voltage application means for applying a voltage to the one detection electrode and the other detection electrode of the pair of detection electrodes selected by the electrode selection means;
Storage means for holding a sensitivity correction value and an offset correction value obtained from the capacitance detected by the capacitance detection means and the voltage applied to the detection electrode;
Sensitivity adjustment means for performing sensitivity adjustment according to the correction value held by the storage means;
An electrostatic capacity type acceleration detecting apparatus, comprising: an offset adjusting unit that performs an offset adjustment with a correction value held by the storage unit.
前記静電容量型加速度センサが、前記重錘体の厚みの等しい複数の静電容量型加速度センサからなることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型加速度検出装置。   2. The capacitive acceleration detection device according to claim 1, wherein the capacitive acceleration sensor includes a plurality of capacitive acceleration sensors having the same thickness of the weight body. 前記電圧印加手段が、電圧発生源を備え、該電圧発生源が生成する電圧を前記検出電極に印加することを特徴とする請求項1又は2に記載の静電容量型加速度検出装置。   The capacitive acceleration detection apparatus according to claim 1, wherein the voltage application unit includes a voltage generation source, and applies a voltage generated by the voltage generation source to the detection electrode. 前記電圧印加手段が、外部から供給される電圧を前記検出電極に印加することを特徴とする請求項1,2又は3に記載の静電容量型加速度検出装置。   4. The capacitive acceleration detecting device according to claim 1, wherein the voltage applying unit applies an externally supplied voltage to the detection electrode. 容量検出手段が、前記選択された一対の検出電極のうち、前記一方の検出電極と前記重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を電圧に変換する機能と、前記一方の検出電極と前記重錘体間の容量と前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量との差を電圧に変換する機能とを備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。   Capacitance detection means has a function of converting a capacitance between the one detection electrode and the weight body of the selected pair of detection electrodes into a voltage, and a capacitance between the other detection electrode and the weight body. And a function of converting the difference between the capacitance between the one detection electrode and the weight body and the capacitance between the other detection electrode and the weight body into a voltage. The capacitance-type acceleration detection apparatus according to claim 1, wherein: 容量検出手段が、2つの容量を個別に検出するシングルエンド容量電圧変換回路と、該シングルエンド容量電圧変換回路からの出力電圧の差を出力する差動増幅回路と、前記シングルエンド容量電圧変換回路からの出力と前記差動増幅回路からの出力とから一つの出力を選択するセレクタとから構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。   Capacitance detecting means for detecting two capacities individually, a single-end capacitance-voltage conversion circuit, a differential amplifier circuit for outputting a difference between output voltages from the single-end capacitance-voltage conversion circuit, and the single-end capacitance-voltage conversion circuit 6. A capacitive acceleration detecting device according to claim 1, wherein the selector selects one output from an output from the differential amplifier and an output from the differential amplifier circuit. . 前記感度調整手段に、寄生容量除去手段を付加したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。   7. The capacitance type acceleration detection apparatus according to claim 1, wherein a parasitic capacitance removing unit is added to the sensitivity adjusting unit. 前記静電容量型加速度センサが、櫛歯型のX軸用静電容量型加速度センサと、櫛歯型のY軸用静電容量型加速度センサと、シーソー型のZ軸用静電容量型加速度センサとを一体的に構成した静電容量型3軸加速度センサであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の静電容量型加速度検出装置。   The capacitive acceleration sensor includes a comb-shaped X-axis capacitive acceleration sensor, a comb-shaped Y-axis capacitive acceleration sensor, and a seesaw-type Z-axis capacitive acceleration sensor. 8. The capacitive acceleration detecting device according to claim 1, wherein the capacitive acceleration detecting device is a capacitive three-axis acceleration sensor integrally formed with the sensor. 前記櫛歯型のX軸用静電容量型加速度センサの重錘体と前記櫛歯型のY軸用静電容量加速度センサの重錘体とが同一であることを特徴とする請求項8に記載の静電容量型加速度検出装置。   9. The weight body of the comb-shaped X-axis capacitive acceleration sensor and the weight body of the comb-shaped Y-axis capacitive acceleration sensor are the same. The capacitance-type acceleration detection apparatus as described. 変位可能な重錘体と、該重錘体に対向して設けられ、該重錘体の変位によって一方の検出電極と該重錘体との容量は増加し、他方の検出電極と該重錘体との容量は減少する一対の検出電極を複数備える静電容量型加速度センサを有し、該一対の容量の差を検出する静電容量型加速度検出装置における感度及びオフセットの調整を行うキャリブレーション方法において、
前記重錘体に対向する一方の検出電極に基準電圧を印加して他方の検出電極と重錘体間の容量を検出するステップと、
前記一方の検出電極に前記基準電圧と異なる電圧を印加して前記他方の検出電極と前記重錘体間の容量を検出するステップと、
前記検出された容量から感度補正値を求めて感度調整を行うステップと、
前記一方の検出電極と前記重錘体間の検出された容量と、前記他方の検出電極と前記重錘体間の検出された容量との容量差を検出するステップと、
前記検出された容量差からオフセット補正値を求めてオフセット補正を行うステップと
を有することを特徴とする静電容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法。
A displaceable weight body and a weight body provided opposite to the weight body, and the capacitance between one detection electrode and the weight body increases due to the displacement of the weight body, and the other detection electrode and the weight body Calibration that adjusts sensitivity and offset in a capacitive acceleration sensor that has a capacitance-type acceleration sensor that includes a plurality of pairs of detection electrodes that reduce the capacitance with the body, and detects the difference between the pair of capacitances In the method
Applying a reference voltage to one detection electrode facing the weight body to detect a capacitance between the other detection electrode and the weight body;
Applying a voltage different from the reference voltage to the one detection electrode to detect a capacitance between the other detection electrode and the weight body;
Obtaining a sensitivity correction value from the detected capacitance and performing sensitivity adjustment;
Detecting a capacitance difference between the detected capacitance between the one detection electrode and the weight body and the detected capacitance between the other detection electrode and the weight body;
A calibration method for a capacitive acceleration detecting apparatus, comprising: calculating an offset correction value from the detected capacitance difference and performing offset correction.
前記感度調整を行うステップが、前記検出された容量から寄生容量を除去して感度補正値を求めることを特徴とする請求項10に記載の静電用容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法。   The calibration method for the electrostatic capacitive acceleration detecting apparatus according to claim 10, wherein the step of adjusting sensitivity obtains a sensitivity correction value by removing parasitic capacitance from the detected capacitance. 前記感度調整を行うステップが、前記感度補正値に重力とクーロン力との違いを係数として掛けた値を前記感度補正値として使用することを特徴とする請求項10又は11に記載の静電用容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法。   The electrostatic sensitivity according to claim 10 or 11, wherein the step of adjusting the sensitivity uses a value obtained by multiplying the sensitivity correction value by a difference between gravity and Coulomb force as a coefficient as the sensitivity correction value. Calibration method in capacitive acceleration detection apparatus. 前記感度調整を行うステップが、複数個の静電容量型加速度センサから得られる容量値の分布から前記感度補正値を求めることを特徴とする請求項10,11又は12に記載の静電用容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法。   13. The electrostatic capacitance according to claim 10, 11 or 12, wherein the step of adjusting the sensitivity obtains the sensitivity correction value from a distribution of capacitance values obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors. Calibration method in a type acceleration detection apparatus. 前記感度調整を行うステップが、複数個の静電容量型加速度センサから得られる重力に対する容量変化と、電圧による容量変化との関係から前記感度補正値を求めることを特徴とする請求項10,11又は12に記載の静電用容量型加速度検出装置におけるキャリブレーション方法。   12. The sensitivity correction value is obtained from a relationship between a change in capacitance with respect to gravity obtained from a plurality of capacitive acceleration sensors and a change in capacitance due to voltage in the step of performing sensitivity adjustment. Or a calibration method in the electrostatic capacitive acceleration detecting device according to 12.
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