JP2683920B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP2683920B2 JP2683920B2 JP27258888A JP27258888A JP2683920B2 JP 2683920 B2 JP2683920 B2 JP 2683920B2 JP 27258888 A JP27258888 A JP 27258888A JP 27258888 A JP27258888 A JP 27258888A JP 2683920 B2 JP2683920 B2 JP 2683920B2
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、車等の移動物体に搭載されるエアバック
システム等で利用される加速度センサに関する。
システム等で利用される加速度センサに関する。
（従来の技術） 最近、衝突時に車の乗員の生命を保護するものとし
て、エアバックシステムが開発され、実用化されてい
る。このエアバックシステムは、衝突を検知する加速度
センサ（衝撃センサ）と、この加速度センサからの検知
結果に応じて窒素ガス発生装置としてのインフレータを
作動させることにより、エアバックを窒素ガスによって
脹らませるようにしている。これにより、エアバックは
正面衝突時に、乗員の顔がフロントガラス、あるいはハ
ンドルに激突するのを防ぐ役目をする。
て、エアバックシステムが開発され、実用化されてい
る。このエアバックシステムは、衝突を検知する加速度
センサ（衝撃センサ）と、この加速度センサからの検知
結果に応じて窒素ガス発生装置としてのインフレータを
作動させることにより、エアバックを窒素ガスによって
脹らませるようにしている。これにより、エアバックは
正面衝突時に、乗員の顔がフロントガラス、あるいはハ
ンドルに激突するのを防ぐ役目をする。
この衝突からエアバックを脹らませ、エアバックから
窒素ガスを抜き、縮めるまでの間の動作が300msecの間
に行われるようになっている。これにより、誤動作によ
り、エアバックが脹らんだとしても、車の運転者の運転
をあまり妨げないようになっている。
窒素ガスを抜き、縮めるまでの間の動作が300msecの間
に行われるようになっている。これにより、誤動作によ
り、エアバックが脹らんだとしても、車の運転者の運転
をあまり妨げないようになっている。
しかし、従来用いられている加速度センサは、減速度
を基準に衝突の激しさを検知するもの、あるいは減速度
と減速の絶対値（速度差のパラメータ）とにより、衝突
を検知するものが実用化されている（日経メカニカル19
88.5.16P64〜P66参照）。
を基準に衝突の激しさを検知するもの、あるいは減速度
と減速の絶対値（速度差のパラメータ）とにより、衝突
を検知するものが実用化されている（日経メカニカル19
88.5.16P64〜P66参照）。
ところが、上記のような加速度センサーでは、急ブレ
ーキ（急制動）時やハンマで叩いたような一時的な衝撃
（溝打ち、ジャリ道）、あるいは乗員の危険とはならな
い、低速時の接触などの軽微な衝突の際に誤動作する可
能性があり、移動物体の衝突を示す信号を確実に出力す
ることができず、信頼性に問題があった。
ーキ（急制動）時やハンマで叩いたような一時的な衝撃
（溝打ち、ジャリ道）、あるいは乗員の危険とはならな
い、低速時の接触などの軽微な衝突の際に誤動作する可
能性があり、移動物体の衝突を示す信号を確実に出力す
ることができず、信頼性に問題があった。
（発明が解決しようとする課題） 上記のように、一時的な衝撃、あるいは軽微な衝突の
際に誤動作する可能性があり、移動物体の衝突を示す信
号を確実に出力することができず、信頼性に問題がある
という欠点を除去するので、一時的な衝撃、あるいは軽
微な衝突の際に誤動作することがなく、移動物体の衝突
を示す信号を確実に出力することができ、信頼性の高い
加速度センサを提供することを目的とする。
際に誤動作する可能性があり、移動物体の衝突を示す信
号を確実に出力することができず、信頼性に問題がある
という欠点を除去するので、一時的な衝撃、あるいは軽
微な衝突の際に誤動作することがなく、移動物体の衝突
を示す信号を確実に出力することができ、信頼性の高い
加速度センサを提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の加速度センサは、移動物体に取付けられる
ものにおいて、衝撃等の慣性力による重りの移動量を静
電容量の変化量として取出す変化量抽出手段、この変化
量抽出手段による静電容量の変化量を上記重りの移動量
と比例したパルス幅を持った電気パルス信号に変換する
変換手段、この変換手段から出力された電気パルス信号
の所定時間内における最大パルス幅に基づいて所定時間
内の減速度を検出する第１の検出手段、この第１の検出
手段により検出した減速度を上記所定時間に関して積分
することにより減速差を検出する第２の検出手段、およ
び上記第１の検出手段により検出した複数回の減速度が
連続してあらかじめ設定した第１の所定値を越えかつ上
記第２の検出手段でその複数回の減速度により検出した
速度差があらかじめ設定した第２の所定値を越えたと判
定した際に、上記移動物体に対する加速度の異常状態を
示す信号を出力する出力手段から構成されている。
ものにおいて、衝撃等の慣性力による重りの移動量を静
電容量の変化量として取出す変化量抽出手段、この変化
量抽出手段による静電容量の変化量を上記重りの移動量
と比例したパルス幅を持った電気パルス信号に変換する
変換手段、この変換手段から出力された電気パルス信号
の所定時間内における最大パルス幅に基づいて所定時間
内の減速度を検出する第１の検出手段、この第１の検出
手段により検出した減速度を上記所定時間に関して積分
することにより減速差を検出する第２の検出手段、およ
び上記第１の検出手段により検出した複数回の減速度が
連続してあらかじめ設定した第１の所定値を越えかつ上
記第２の検出手段でその複数回の減速度により検出した
速度差があらかじめ設定した第２の所定値を越えたと判
定した際に、上記移動物体に対する加速度の異常状態を
示す信号を出力する出力手段から構成されている。
（作用） この発明は、移動物体に取付けられるものにおいて、
衝撃等の慣性力による重りの移動量を静電容量の変化量
として取出し、この静電容量の変化量を上記重りの移動
量と比例したパルス幅を持った電気パルス信号に変換
し、この変換された電気パルス信号の所定時間内におけ
る最大パルス幅に基づいて所定時間内の減速度を検出
し、この検出した減速度を上記所定時間に関して積分す
ることにより速度差を検出し、上記検出した複数回の減
速度が連続してあらかじめ設定した第１の所定値を越え
かつその複数回の減速度により検出した速度差があらか
じめ設定した第２の所定値を越えたと判定した際に、上
記移動物体に対する加速度の異常状態を示す信号を出力
するようにしたものである。
衝撃等の慣性力による重りの移動量を静電容量の変化量
として取出し、この静電容量の変化量を上記重りの移動
量と比例したパルス幅を持った電気パルス信号に変換
し、この変換された電気パルス信号の所定時間内におけ
る最大パルス幅に基づいて所定時間内の減速度を検出
し、この検出した減速度を上記所定時間に関して積分す
ることにより速度差を検出し、上記検出した複数回の減
速度が連続してあらかじめ設定した第１の所定値を越え
かつその複数回の減速度により検出した速度差があらか
じめ設定した第２の所定値を越えたと判定した際に、上
記移動物体に対する加速度の異常状態を示す信号を出力
するようにしたものである。
（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。
明する。
第１図および第２図はこの発明の加速度センサを示す
ものである。すなわち、この加速度センサは、車等の移
動物体に搭載されるエアバックシステム等で利用される
ものであり、センサ部１、検出回路２、および判定回路
３によって構成されている。
ものである。すなわち、この加速度センサは、車等の移
動物体に搭載されるエアバックシステム等で利用される
ものであり、センサ部１、検出回路２、および判定回路
３によって構成されている。
センサ部１は、第２図、第３図に示すように、たとえ
ば合成樹脂性のプリント配線基板10、この基板10の上面
に形成され、ドライブ側電極11aとセンス側電極11bと互
いに対向離間して設けられている電極11、合成樹脂など
の電気絶縁体からなるハウジング12、重り14、コイルば
ね15等をハウジング12内に収容する取付けプレート13、
上記ハウジング12内に移動自在に設けられる重り14、こ
の重り14をばね力によって取付けプレート13側に押付け
るコイルばね15、および上記重り14をばね力によって取
付けプレート13側に押付ける円錐形コイルばねで形成さ
れる可動電極16によって構成されている。
ば合成樹脂性のプリント配線基板10、この基板10の上面
に形成され、ドライブ側電極11aとセンス側電極11bと互
いに対向離間して設けられている電極11、合成樹脂など
の電気絶縁体からなるハウジング12、重り14、コイルば
ね15等をハウジング12内に収容する取付けプレート13、
上記ハウジング12内に移動自在に設けられる重り14、こ
の重り14をばね力によって取付けプレート13側に押付け
るコイルばね15、および上記重り14をばね力によって取
付けプレート13側に押付ける円錐形コイルばねで形成さ
れる可動電極16によって構成されている。
上記重り14は、衝突した際、コイルばね15と可動電力
16とのばね力（ばね弾性）に打勝って、第４図に示すよ
うに、車の進行方向と同じ方向に重り14が移動し、第５
図に示すように重り14によって可動電極16が電極11側に
押され、可動電極16と電極11との接触面積に応じて静電
容量が変化するようになっている。
16とのばね力（ばね弾性）に打勝って、第４図に示すよ
うに、車の進行方向と同じ方向に重り14が移動し、第５
図に示すように重り14によって可動電極16が電極11側に
押され、可動電極16と電極11との接触面積に応じて静電
容量が変化するようになっている。
これにより、センサ部１は後述する発振器21からの矩
形波の立上がり、立下がりにより、電極11、16間の静電
容量に応じて正負の微分パルスが出力される。
形波の立上がり、立下がりにより、電極11、16間の静電
容量に応じて正負の微分パルスが出力される。
検出回路２は、第６図（ａ）に示すような、矩形波を
発振出力する発振器21、同図（ｂ）に示すような、上記
センサ部１からの正負の微分パルスの同図（ｃ）に示す
ように増幅する増幅部22、および増幅器22からの増幅さ
れた負の微分パルス（正の微分パルスを利用するように
しても良い）の波高値（静電容量の変化分）に比例した
パルス幅の信号（同図（ｄ）に示す）に変換して出力す
るパルス波高値−パルス幅変換部23によって構成されて
いる。
発振出力する発振器21、同図（ｂ）に示すような、上記
センサ部１からの正負の微分パルスの同図（ｃ）に示す
ように増幅する増幅部22、および増幅器22からの増幅さ
れた負の微分パルス（正の微分パルスを利用するように
しても良い）の波高値（静電容量の変化分）に比例した
パルス幅の信号（同図（ｄ）に示す）に変換して出力す
るパルス波高値−パルス幅変換部23によって構成されて
いる。
上記判定回路３は、上記検出回路２内のパルス波高値
−パルス幅変換部23からのパルス幅変換信号のパルス幅
をサンプリング信号を用いて計測する時分割サンプリン
グ回路24と、この時分割サンプリング回路24からの出力
に応じて衝突か否かを判定する判定部25によって構成さ
れている。
−パルス幅変換部23からのパルス幅変換信号のパルス幅
をサンプリング信号を用いて計測する時分割サンプリン
グ回路24と、この時分割サンプリング回路24からの出力
に応じて衝突か否かを判定する判定部25によって構成さ
れている。
上記時分割サンプリング回路24は、第７図に示すよう
に、複数のナンド回路24a、24b、…によって構成され、
各ナンド回路24a、…の一端には上記パルス波高値−パ
ルス幅変換部23からの第８図（ｃ）に示すようなパルス
幅変換信号が供給され、他端にはそれぞれ同図（ｂ）に
示すようなサンプリング信号SP0〜SPnが供給されてい
る。これにより、ナンド回路24a…から、第８図（ｂ）
に示すような、サンプリング信号SP0〜SPnに応じて、上
記電極16、11間の静電容量の変化に対応した、同図
（ｄ）に示すような出力信号G0、G1、…を判定部25に出
力するようになっている。ナンド回路24aからは、重り1
4が移動していない状態のスタティックな静電容量によ
りサンプリング信号SP0に応じて常に出力信号G0（モニ
タ信号つまり自己診断信号）が出力される。上記サンプ
リング信号SP0〜SPnは、数msec以下の間に複数回出力さ
れ、更にこの時分割サンプリングが一定時間間隔で繰返
し行われる。
に、複数のナンド回路24a、24b、…によって構成され、
各ナンド回路24a、…の一端には上記パルス波高値−パ
ルス幅変換部23からの第８図（ｃ）に示すようなパルス
幅変換信号が供給され、他端にはそれぞれ同図（ｂ）に
示すようなサンプリング信号SP0〜SPnが供給されてい
る。これにより、ナンド回路24a…から、第８図（ｂ）
に示すような、サンプリング信号SP0〜SPnに応じて、上
記電極16、11間の静電容量の変化に対応した、同図
（ｄ）に示すような出力信号G0、G1、…を判定部25に出
力するようになっている。ナンド回路24aからは、重り1
4が移動していない状態のスタティックな静電容量によ
りサンプリング信号SP0に応じて常に出力信号G0（モニ
タ信号つまり自己診断信号）が出力される。上記サンプ
リング信号SP0〜SPnは、数msec以下の間に複数回出力さ
れ、更にこの時分割サンプリングが一定時間間隔で繰返
し行われる。
上記判定部25は、上記時分割サンプリング回路24のナ
ンド回路24a、24b、…からの出力に応じて、その時の出
力信号G0、G1、…の最大値から最大加速度を（減速度）
Ｇを検出し、この減速度Ｇをサンプリング時間に関して
積分することにより速度差の算出（検出）を行うもので
ある。そして、複数回（３回等）のサンプリングで検出
した減速度が連続してあらかじめ設定した値以上であ
り、かつその複数回のサンプリングにおける速度差があ
らかじめ設定した値以上のとき、衝突と判断し、衝突信
号（加速度の異常状態を示す信号）を出力するようにな
っている。
ンド回路24a、24b、…からの出力に応じて、その時の出
力信号G0、G1、…の最大値から最大加速度を（減速度）
Ｇを検出し、この減速度Ｇをサンプリング時間に関して
積分することにより速度差の算出（検出）を行うもので
ある。そして、複数回（３回等）のサンプリングで検出
した減速度が連続してあらかじめ設定した値以上であ
り、かつその複数回のサンプリングにおける速度差があ
らかじめ設定した値以上のとき、衝突と判断し、衝突信
号（加速度の異常状態を示す信号）を出力するようにな
っている。
これにより、急ブレーキ（急制動）時やハンマで叩い
たような一時的な衝撃（溝打ち、ジャリ道）では、衝突
とは判断されないようになっている。また、乗員の危険
とはならない、低速時の接触などの軽微な衝突では、衝
突信号を出力しないようになっている。
たような一時的な衝撃（溝打ち、ジャリ道）では、衝突
とは判断されないようになっている。また、乗員の危険
とはならない、低速時の接触などの軽微な衝突では、衝
突信号を出力しないようになっている。
また、上記判定部25は、最大加速度を検出する際、そ
の途中の出力信号がノイズ等で得られなかった場合、そ
のときの最大値でもって加速度信号が得られたと判断す
る。たとえば、ナンド回路24dから加速度信号G3が得ら
れた際に、ナンド回路24b、24cから加速度信号G1、G2が
得られなかった場合、出力信号G3を最大加速度と判定す
る。
の途中の出力信号がノイズ等で得られなかった場合、そ
のときの最大値でもって加速度信号が得られたと判断す
る。たとえば、ナンド回路24dから加速度信号G3が得ら
れた際に、ナンド回路24b、24cから加速度信号G1、G2が
得られなかった場合、出力信号G3を最大加速度と判定す
る。
また、上記判定部25は、ナンド回路24aからのモニタ
信号をそのまま出力するようになっている。
信号をそのまま出力するようになっている。
上記判定部25からのモニタ信号は、車内のメインCPU
（図示しない）に供給され、このモニタ信号が供給され
なかった際に、加速度センサの異常を判断し、図示しな
い表示器でその異状を報知するようになっている。
（図示しない）に供給され、このモニタ信号が供給され
なかった際に、加速度センサの異常を判断し、図示しな
い表示器でその異状を報知するようになっている。
次に、上記のような構成において動作を説明する。た
とえば今、車の衝突により、スイッチ部１内の重り14が
第４図に示すように、左方へ移動される。すると、電極
11、16間の静電容量が大きくなり、発振器21からの矩形
波によってセンサ部１から大きなセンサ出力Ａが増幅器
22に出力される。増幅器22はそのセンサ出力Ａを増幅し
た出力Ａ′をパルス波高値−パルス幅変換部23に出力す
る。パルス波高値−パルス幅変換部23は、そのＡ′の大
きさに対応したパルス幅の信号Ａ″を時分割サンプリン
グ回路24へ出力する。時分割サンプリング回路24は、こ
のパルス幅の信号Ａ″とサンプリングパルスにより、ナ
ンド回路24a、…から出力信号G0、…Gnを出力する。
とえば今、車の衝突により、スイッチ部１内の重り14が
第４図に示すように、左方へ移動される。すると、電極
11、16間の静電容量が大きくなり、発振器21からの矩形
波によってセンサ部１から大きなセンサ出力Ａが増幅器
22に出力される。増幅器22はそのセンサ出力Ａを増幅し
た出力Ａ′をパルス波高値−パルス幅変換部23に出力す
る。パルス波高値−パルス幅変換部23は、そのＡ′の大
きさに対応したパルス幅の信号Ａ″を時分割サンプリン
グ回路24へ出力する。時分割サンプリング回路24は、こ
のパルス幅の信号Ａ″とサンプリングパルスにより、ナ
ンド回路24a、…から出力信号G0、…Gnを出力する。
これにより、判定部25は前述したように、最大加速度
の検出と速度差の算出を行い、繰返しのサンプリングで
連続して最大加速度と速度差があらかじめ設定した値以
上の時、衝突と判断し、衝突信号を図示しない車内のメ
インCPUに出力する。たとえば、最大加速度12Gが連続し
て３回検出され、この３回のサンプリングにおける速度
差が5Km/h以上あった際に、衝突信号を出力する。
の検出と速度差の算出を行い、繰返しのサンプリングで
連続して最大加速度と速度差があらかじめ設定した値以
上の時、衝突と判断し、衝突信号を図示しない車内のメ
インCPUに出力する。たとえば、最大加速度12Gが連続し
て３回検出され、この３回のサンプリングにおける速度
差が5Km/h以上あった際に、衝突信号を出力する。
このメインCPUは、１つまたは複数の加速度センサか
ら衝突信号が供給された際に、インフレータを作動させ
てエアバックを脹らませる。
ら衝突信号が供給された際に、インフレータを作動させ
てエアバックを脹らませる。
このように、衝突信号を出力するようにしているた
め、ハンマで叩いたような一時的な衝撃、あるいは軽微
な衝突の際に誤動作することがなく、移動物体の衝突を
示す信号を確実に出力することができ、信頼性の高いも
のとなっている。
め、ハンマで叩いたような一時的な衝撃、あるいは軽微
な衝突の際に誤動作することがなく、移動物体の衝突を
示す信号を確実に出力することができ、信頼性の高いも
のとなっている。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、一時的な衝
撃、あるいは軽微な衝突の際に誤動作することがなく、
移動物体の衝突を示す信号を確実に出力することがで
き、信頼性の高い加速度センサを提供できる。
撃、あるいは軽微な衝突の際に誤動作することがなく、
移動物体の衝突を示す信号を確実に出力することがで
き、信頼性の高い加速度センサを提供できる。
図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は加速
度センサの構造を示すブロック図、第２図から第５図は
加速度センサのセンサ部の構造を示す図、第６図は要部
の信号波形を示す図、第７図は判定回路の構成を示す
図、第８図は時分割サンプリング回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。 １……センサ部（変化量抽出手段）、２……検出回路、
３……判定回路、11……電極、11a……ドライブ側電
極、11b……センス側電極、14……重り、15……コイル
ばね、16……可動電極、21……発振器、22……増幅部、
23……パルス波高値−パルス幅変換部（第１の検出手
段）、24……時分割サンプリング部（第２の検出手
段）、25……判定部（出力手段）。
度センサの構造を示すブロック図、第２図から第５図は
加速度センサのセンサ部の構造を示す図、第６図は要部
の信号波形を示す図、第７図は判定回路の構成を示す
図、第８図は時分割サンプリング回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。 １……センサ部（変化量抽出手段）、２……検出回路、
３……判定回路、11……電極、11a……ドライブ側電
極、11b……センス側電極、14……重り、15……コイル
ばね、16……可動電極、21……発振器、22……増幅部、
23……パルス波高値−パルス幅変換部（第１の検出手
段）、24……時分割サンプリング部（第２の検出手
段）、25……判定部（出力手段）。
Claims (1)
- 【請求項１】移動物体に取付けられる加速度センサにお
いて、 衝撃等の慣性力による重りの移動量を静電容量の変化量
として取出す変化量抽出手段と、 この変化量抽出手段による静電容量の変化量を上記重り
の移動量と比例したパルス幅を持った電気パルス信号に
変換する変換手段と、 この変換手段から出力された電気パルス信号の所定時間
内における最大パルス幅に基づいて所定時間内の減速度
を検出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段により検出した減速度を上記所定時
間に関して積分することにより減速差を検出する第２の
検出手段と、 上記第１の検出手段により検出した複数回の減速度が連
続してあらかじめ設定した第１の所定値を越えかつ上記
第２の検出手段でその複数回の減速度により検出した速
度差があらかじめ設定した第２の所定値を越えたと判定
した際に、上記移動物体に対する加速度の異常状態を示
す信号を出力する出力手段と、 を具備したことを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27258888A JP2683920B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27258888A JP2683920B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118456A JPH02118456A (ja) | 1990-05-02 |
| JP2683920B2 true JP2683920B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17516014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27258888A Expired - Fee Related JP2683920B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2683920B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2728807B2 (ja) * | 1991-07-24 | 1998-03-18 | 株式会社日立製作所 | 静電容量式加速度センサ |
| JP2999088B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2000-01-17 | 株式会社日立製作所 | エアバッグシステム |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP27258888A patent/JP2683920B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118456A (ja) | 1990-05-02 |
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