JP3433401B2 - 静電容量型加速度センサ - Google Patents
静電容量型加速度センサInfo
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度が加わったと
き、その加速度の大きさを静電容量の変化として検出す
る静電容量型加速度センサに関するものであり、車両等
のエアバックシステム、アクティブサスペンションシス
テム、ロボットの姿勢制御等に使用可能である。
き、その加速度の大きさを静電容量の変化として検出す
る静電容量型加速度センサに関するものであり、車両等
のエアバックシステム、アクティブサスペンションシス
テム、ロボットの姿勢制御等に使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】公知の加速度センサには、歪ゲージ式、
ピエゾ抵抗式等がある。しかし、これらは温度条件によ
ってその特性が変化し、温度変化によって精度が乱れる
という問題点がある。そこで、今日では、温度変化に影
響され難い加速度センサとして静電容量型加速度センサ
が使用されるようになってきた。
ピエゾ抵抗式等がある。しかし、これらは温度条件によ
ってその特性が変化し、温度変化によって精度が乱れる
という問題点がある。そこで、今日では、温度変化に影
響され難い加速度センサとして静電容量型加速度センサ
が使用されるようになってきた。
【０００３】この種の静電容量型加速度センサの従来例
として、特開平５−２０３６６７号公報に掲載の技術が
ある。
として、特開平５−２０３６６７号公報に掲載の技術が
ある。
【０００４】この公報に掲載の技術は、３方向の加速度
を１個の質量部の３つの変位成分に変換し、この変位を
質量部の面に形成した可動電極及びこれに対向する固定
電極からなる複数個の電極対の容量の変化を検出するこ
とにより、加速度を検出するものである。
を１個の質量部の３つの変位成分に変換し、この変位を
質量部の面に形成した可動電極及びこれに対向する固定
電極からなる複数個の電極対の容量の変化を検出するこ
とにより、加速度を検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この技術は、
可動電極側が複数に分割されており、そこに導線を導く
とその導線の浮遊容量が問題となる。また、構造が複雑
となり、製造コストが高くなる。また、機械的変位が発
生する個所に導線を通す必要があり、導線の寿命が問題
となる。
可動電極側が複数に分割されており、そこに導線を導く
とその導線の浮遊容量が問題となる。また、構造が複雑
となり、製造コストが高くなる。また、機械的変位が発
生する個所に導線を通す必要があり、導線の寿命が問題
となる。
【０００６】そこで、本発明においては、構造を簡単と
し、かつ、浮遊容量の影響を受け難く、廉価な製造コス
トで長寿命の静電容量型加速度センサの提供を課題とす
るものである。
し、かつ、浮遊容量の影響を受け難く、廉価な製造コス
トで長寿命の静電容量型加速度センサの提供を課題とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる静電容
量型加速度センサは、固定部に両端が固着された弾性体
からなる梁に取付けられ、前記梁の両取付点を直線で結
ぶ直線上から離れて所定の質量の中心が位置する質量部
と、前記質量部の両面に形成された所定の面積を有する
可動電極と、前記可動電極に対向するように前記固定部
に形成され、前記可動電極の面積に近似する範囲を３以
上の奇数列の分割固定電極で形成した２組の分割固定電
極とを具備するものである。
量型加速度センサは、固定部に両端が固着された弾性体
からなる梁に取付けられ、前記梁の両取付点を直線で結
ぶ直線上から離れて所定の質量の中心が位置する質量部
と、前記質量部の両面に形成された所定の面積を有する
可動電極と、前記可動電極に対向するように前記固定部
に形成され、前記可動電極の面積に近似する範囲を３以
上の奇数列の分割固定電極で形成した２組の分割固定電
極とを具備するものである。
【０００８】請求項２にかかる静電容量型加速度センサ
の前記分割固定電極の中央に配置される分割固定電極以
外の前記分割固定電極は、中央の前記分割固定電極に対
して対称位置に配置されるものである。
の前記分割固定電極の中央に配置される分割固定電極以
外の前記分割固定電極は、中央の前記分割固定電極に対
して対称位置に配置されるものである。
【０００９】請求項３にかかる静電容量型加速度センサ
の前記２組の分割固定電極は、互いに直交する配置とす
るものである。
の前記２組の分割固定電極は、互いに直交する配置とす
るものである。
【００１０】
【００１１】
【作用】請求項１においては、両端を固定部に固着した
弾性体からなる梁に対して、前記梁の両取付点を直線で
結ぶ直線上から離れた位置に質量中心が位置する質量部
を配設し、加速度によって質量部に回動力を付与する。
質量部に加わった回動力は梁の変位となり、質量部の一
方の面に形成された可動電極とその可動電極に対向する
３以上の奇数列の分割固定電極からなる分割固定電極と
の間に静電容量の変化が発生し、その静電容量の変化が
加速度の大きさとして検出できる。また、分割固定電極
を略中央に１枚配置し、総数３枚以上の奇数列配置とす
ることにより、中央の電極の静電容量が変化せず、その
回転角度と静電容量の関係を一義的に決定することがで
き、全体の静電容量の変化により二次元または２種類の
加速度の検出が可能となる。
弾性体からなる梁に対して、前記梁の両取付点を直線で
結ぶ直線上から離れた位置に質量中心が位置する質量部
を配設し、加速度によって質量部に回動力を付与する。
質量部に加わった回動力は梁の変位となり、質量部の一
方の面に形成された可動電極とその可動電極に対向する
３以上の奇数列の分割固定電極からなる分割固定電極と
の間に静電容量の変化が発生し、その静電容量の変化が
加速度の大きさとして検出できる。また、分割固定電極
を略中央に１枚配置し、総数３枚以上の奇数列配置とす
ることにより、中央の電極の静電容量が変化せず、その
回転角度と静電容量の関係を一義的に決定することがで
き、全体の静電容量の変化により二次元または２種類の
加速度の検出が可能となる。
【００１２】請求項２においては、中央の分割固定電極
の両側に等距離で分割固定電極が配置されるので、例え
ば、中央の分割固定電極とその両側の分割固定電極間の
静電容量の変化は、互いにその絶対値が等しく、その正
負の符号のみが相違する加速度検出信号として検出が可
能となる。
の両側に等距離で分割固定電極が配置されるので、例え
ば、中央の分割固定電極とその両側の分割固定電極間の
静電容量の変化は、互いにその絶対値が等しく、その正
負の符号のみが相違する加速度検出信号として検出が可
能となる。
【００１３】
【００１４】請求項３においては、質量部の両側に形成
した分割固定電極を、略中央に１枚配置し、総数３枚以
上の奇数列配置とし、しかも、前記総数３枚以上の奇数
列配置は直交する配置とすることにより、両側の中央の
電極の静電容量が変化せず、その中央の電極の両側の変
位を検出すること、及び全体の静電容量の変化により三
次元の検出が可能となる。質量部の上下に、各々上側の
分割固定電極、下側の分割固定電極を設け、上側及び下
側の分割固定電極を互いに直交させるので、Ｘ方向の加
速度検出信号とＹ方向の加速度検出信号とが干渉するこ
と（クロストーク）が回避できる。
した分割固定電極を、略中央に１枚配置し、総数３枚以
上の奇数列配置とし、しかも、前記総数３枚以上の奇数
列配置は直交する配置とすることにより、両側の中央の
電極の静電容量が変化せず、その中央の電極の両側の変
位を検出すること、及び全体の静電容量の変化により三
次元の検出が可能となる。質量部の上下に、各々上側の
分割固定電極、下側の分割固定電極を設け、上側及び下
側の分割固定電極を互いに直交させるので、Ｘ方向の加
速度検出信号とＹ方向の加速度検出信号とが干渉するこ
と（クロストーク）が回避できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１６】図１は本発明の第一実施例の静電容量型加
速度センサの断面図であり、図２は図１に示す実施例の
静電容量型加速度センサの上部の電極相互の配置を説明
する正面からみた説明図、及び図３は図１に示す実施例
の静電容量型加速度センサの下部の電極相互の配置を説
明する正面からみた説明図、図４（ａ）及び（ｂ）は図
１に示す実施例の静電容量型加速度センサの質量部と梁
の関係を示す正面からみた説明図である。
速度センサの断面図であり、図２は図１に示す実施例の
静電容量型加速度センサの上部の電極相互の配置を説明
する正面からみた説明図、及び図３は図１に示す実施例
の静電容量型加速度センサの下部の電極相互の配置を説
明する正面からみた説明図、図４（ａ）及び（ｂ）は図
１に示す実施例の静電容量型加速度センサの質量部と梁
の関係を示す正面からみた説明図である。
【００１７】図において、正方形の枠体を形成するハウ
ジング１は、前記ハウジング１の大部分を構成する本体
部１Ａ、及び本体部１Ａに梁６を安定した挾持状態に維
持するのに使用され補助部１Ｂから形成される。本体部
１Ａと補助部１Ｂは、梁６を挾持し全体を均一の押圧力
で固着するために、両者は図示しない接着剤及び捩子に
よって堅固に固着される。合成樹脂板、ガラス板等の絶
縁物からなる絶縁基板２は、平面精度を良くした平板か
らなり、その一面には３列に同一幅で形成した第１分割
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃが配設されている。第１分割
固定電極３ｂは図２に示すハウジング１の中央線Ｘ−Ｘ
と同一の中央線Ｘ−Ｘを有しており、第１分割固定電極
３ｂは中央線Ｘ−Ｘに対して線対称の幅となっている。
第１分割固定電極３ａ及び第１分割固定電極３ｃは中央
線Ｘ−Ｘに対して線対称の位置となっている。この第１
分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは、絶縁基板２に対し、
蒸着またはスパッタリング、プリントによって形成され
る。また、絶縁基板２の第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃは、ハウジング１の内側に向けて堅固に固着され
る。
ジング１は、前記ハウジング１の大部分を構成する本体
部１Ａ、及び本体部１Ａに梁６を安定した挾持状態に維
持するのに使用され補助部１Ｂから形成される。本体部
１Ａと補助部１Ｂは、梁６を挾持し全体を均一の押圧力
で固着するために、両者は図示しない接着剤及び捩子に
よって堅固に固着される。合成樹脂板、ガラス板等の絶
縁物からなる絶縁基板２は、平面精度を良くした平板か
らなり、その一面には３列に同一幅で形成した第１分割
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃが配設されている。第１分割
固定電極３ｂは図２に示すハウジング１の中央線Ｘ−Ｘ
と同一の中央線Ｘ−Ｘを有しており、第１分割固定電極
３ｂは中央線Ｘ−Ｘに対して線対称の幅となっている。
第１分割固定電極３ａ及び第１分割固定電極３ｃは中央
線Ｘ−Ｘに対して線対称の位置となっている。この第１
分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは、絶縁基板２に対し、
蒸着またはスパッタリング、プリントによって形成され
る。また、絶縁基板２の第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃは、ハウジング１の内側に向けて堅固に固着され
る。
【００１８】同様に、平面精度を良くした絶縁物の平板
からなる絶縁基板４の一面には、３列に同一幅で形成し
た第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃが配設されてい
る。第２分割固定電極５ｂは図３に示すハウジング１の
中央線Ｘ−Ｘと垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙを有してお
り、第２分割固定電極５ｂは中央線Ｙ−Ｙに対して線対
称の幅となっている。第２分割固定電極５ａ及び第２分
割固定電極５ｃは中央線Ｙ−Ｙに対して線対称の位置と
なっている。この第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃ
は、絶縁基板４に対し、蒸着またはスパッタリング、プ
リントによって形成される。また、絶縁基板４の第２分
割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃは、ハウジング１の内側に
向けて堅固に固着される。
からなる絶縁基板４の一面には、３列に同一幅で形成し
た第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃが配設されてい
る。第２分割固定電極５ｂは図３に示すハウジング１の
中央線Ｘ−Ｘと垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙを有してお
り、第２分割固定電極５ｂは中央線Ｙ−Ｙに対して線対
称の幅となっている。第２分割固定電極５ａ及び第２分
割固定電極５ｃは中央線Ｙ−Ｙに対して線対称の位置と
なっている。この第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃ
は、絶縁基板４に対し、蒸着またはスパッタリング、プ
リントによって形成される。また、絶縁基板４の第２分
割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃは、ハウジング１の内側に
向けて堅固に固着される。
【００１９】前記本体部１Ａと補助部１Ｂ間で固着され
る梁６Ａは、弾性に富む平板状（ストリップ）で図４
（ａ）に示すように、ハウジング１の側面に平行、即
ち、ハウジング１の中央線Ｘ−Ｘとその中央線Ｘ−Ｘと
垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙに平行に配設される。また
は前記本体部１Ａと補助部１Ｂ間で固着される梁６Ｂ
は、図４（ｂ）に示すように、ハウジング１の各コーナ
間を直線で結ぶ、即ち、ハウジング１の中央線Ｘ−Ｘと
その中央線Ｘ−Ｘと垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙに対し
て４５度の傾度を持って配設される。なお、全体を通し
て、梁６Ａまたは梁６Ｂと符号を付して記載しない場合
には、梁６は梁６Ａまたは梁６Ｂの何れの形態も採用で
きることを意味する。
る梁６Ａは、弾性に富む平板状（ストリップ）で図４
（ａ）に示すように、ハウジング１の側面に平行、即
ち、ハウジング１の中央線Ｘ−Ｘとその中央線Ｘ−Ｘと
垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙに平行に配設される。また
は前記本体部１Ａと補助部１Ｂ間で固着される梁６Ｂ
は、図４（ｂ）に示すように、ハウジング１の各コーナ
間を直線で結ぶ、即ち、ハウジング１の中央線Ｘ−Ｘと
その中央線Ｘ−Ｘと垂直に交差する中央線Ｙ−Ｙに対し
て４５度の傾度を持って配設される。なお、全体を通し
て、梁６Ａまたは梁６Ｂと符号を付して記載しない場合
には、梁６は梁６Ａまたは梁６Ｂの何れの形態も採用で
きることを意味する。
【００２０】前記梁６の交点を中心に、その中心に正面
からみた重心が位置し、所定の重量を有する均一な質量
分布の絶縁物からなる質量部７が配設されている。この
質量部７は両側の面を第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃに平行する平
面とし、両側の面には第１可動電極８及び第２可動電極
９が形成される。なお、質量部７はその質量が大きいほ
ど精度を上げることができるから、絶縁物のみで所定の
質量が得られないときには、全体或いは中心部或いは板
状に鉄または鉛で形成したものに絶縁層を形成し、その
絶縁層の上面に第１可動電極８と第２可動電極９を形成
してもよい。通常、第１可動電極８と第２可動電極９は
蒸着またはスパッタリング、プリントによって形成され
る。
からみた重心が位置し、所定の重量を有する均一な質量
分布の絶縁物からなる質量部７が配設されている。この
質量部７は両側の面を第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃに平行する平
面とし、両側の面には第１可動電極８及び第２可動電極
９が形成される。なお、質量部７はその質量が大きいほ
ど精度を上げることができるから、絶縁物のみで所定の
質量が得られないときには、全体或いは中心部或いは板
状に鉄または鉛で形成したものに絶縁層を形成し、その
絶縁層の上面に第１可動電極８と第２可動電極９を形成
してもよい。通常、第１可動電極８と第２可動電極９は
蒸着またはスパッタリング、プリントによって形成され
る。
【００２１】定常状態では、第１可動電極８と第１分割
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは、均一な間隔ｔ1 で平行面
を形成し、また、第２可動電極９と第２分割固定電極５
ａ，５ｂ，５ｃは、均一な間隔ｔ2 で平行面を形成して
いる。通常、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃとの間隔ｔ1 、第２可動電極９と第２分割固
定電極５ａ，５ｂ，５ｃの間隔ｔ2 は、等しく形成され
る。第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ、また、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａ，５
ｂ，５ｃは、その外周の長さが同一長さとなっており、
図２及び図３に示すように、両者の外周の大きさは等し
く一致している。なお、本実施例では、第１可動電極８
と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ、第２可動電極９
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃを同一の外周の長
さとしているが、本発明を実施する場合には、略一致す
るものであればよい。しかし、第１可動電極８と第１分
割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃとの中心、第２可動電極９
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃとの中心は、互い
に一致させる必要がある。
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは、均一な間隔ｔ1 で平行面
を形成し、また、第２可動電極９と第２分割固定電極５
ａ，５ｂ，５ｃは、均一な間隔ｔ2 で平行面を形成して
いる。通常、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃとの間隔ｔ1 、第２可動電極９と第２分割固
定電極５ａ，５ｂ，５ｃの間隔ｔ2 は、等しく形成され
る。第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ、また、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａ，５
ｂ，５ｃは、その外周の長さが同一長さとなっており、
図２及び図３に示すように、両者の外周の大きさは等し
く一致している。なお、本実施例では、第１可動電極８
と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ、第２可動電極９
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃを同一の外周の長
さとしているが、本発明を実施する場合には、略一致す
るものであればよい。しかし、第１可動電極８と第１分
割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃとの中心、第２可動電極９
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃとの中心は、互い
に一致させる必要がある。
【００２２】ここで、第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃは、多層印刷
基板の技術によって、スルーホールによってリード線を
絶縁基板２または絶縁基板４に形成した図示しないスル
ーホールによって設けることができる。この種のスルー
ホールによって第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び
第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの裏面からリード線
を引出したものは、浮遊容量を最小に抑えることがで
き、かつ、そのシール性を向上できる。勿論、絶縁基板
２または絶縁基板４の第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの表面から引
出すことができる。
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃは、多層印刷
基板の技術によって、スルーホールによってリード線を
絶縁基板２または絶縁基板４に形成した図示しないスル
ーホールによって設けることができる。この種のスルー
ホールによって第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び
第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの裏面からリード線
を引出したものは、浮遊容量を最小に抑えることがで
き、かつ、そのシール性を向上できる。勿論、絶縁基板
２または絶縁基板４の第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３
ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの表面から引
出すことができる。
【００２３】なお、第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの周囲には所定の
間隔を隔てて、浮遊容量による誤差をなくすために、シ
ールド電極を配設する場合があるが、本実施例ではそれ
を省略している。
と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃの周囲には所定の
間隔を隔てて、浮遊容量による誤差をなくすために、シ
ールド電極を配設する場合があるが、本実施例ではそれ
を省略している。
【００２４】図５は本発明の第二実施例の静電容量型加
速度センサの質量部と梁の関係を示す上面からみた説明
図である。
速度センサの質量部と梁の関係を示す上面からみた説明
図である。
【００２５】本実施例においては、質量部７を両端に所
定の厚みの正方形の金属板を取付け、その両者間を金属
で連結してなるものである。即ち、所定の厚みの正方形
の金属板によって質量板７Ａと質量板７Ｂを両側に配置
し、両者間を金属柱７Ｃで連結してなるものである。こ
の質量部７の重心Ｇは金属柱７Ｃの中心に位置する。質
量板７Ａと質量板７Ｂの外側の表面には、絶縁層１０ま
たは絶縁層１１が形成されている。この絶縁層１０また
は絶縁層１１の外表面には第１可動電極１８及び第２可
動電極１９が配設される。なお、本実施例の質量部７と
図１に示す質量部７はその仕様においては相違するもの
でないので、以下の質量部７とは両者を示すものとす
る。
定の厚みの正方形の金属板を取付け、その両者間を金属
で連結してなるものである。即ち、所定の厚みの正方形
の金属板によって質量板７Ａと質量板７Ｂを両側に配置
し、両者間を金属柱７Ｃで連結してなるものである。こ
の質量部７の重心Ｇは金属柱７Ｃの中心に位置する。質
量板７Ａと質量板７Ｂの外側の表面には、絶縁層１０ま
たは絶縁層１１が形成されている。この絶縁層１０また
は絶縁層１１の外表面には第１可動電極１８及び第２可
動電極１９が配設される。なお、本実施例の質量部７と
図１に示す質量部７はその仕様においては相違するもの
でないので、以下の質量部７とは両者を示すものとす
る。
【００２６】図６は本発明の第一実施例の静電容量型加
速度センサの可動電極と分割固定電極の関係を示す説明
図、図７は本発明の第一実施例の静電容量型加速度セン
サの質量部が回動したときの第１可動電極と第１分割固
定電極の関係を示す説明図である。なお、第２可動電極
と第２分割固定電極の関係についても同様であるから、
その説明を省略する。
速度センサの可動電極と分割固定電極の関係を示す説明
図、図７は本発明の第一実施例の静電容量型加速度セン
サの質量部が回動したときの第１可動電極と第１分割固
定電極の関係を示す説明図である。なお、第２可動電極
と第２分割固定電極の関係についても同様であるから、
その説明を省略する。
【００２７】図６において、第１可動電極８と第１分割
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは対向して配設されているか
ら、対向する両者間に静電容量Ｃ3a，Ｃ3b，Ｃ3cが形成
される。
固定電極３ａ，３ｂ，３ｃは対向して配設されているか
ら、対向する両者間に静電容量Ｃ3a，Ｃ3b，Ｃ3cが形成
される。
【００２８】ハウジング１の中央線Ｘ−Ｘに平行する中
央線に対して線対称の電極である第１分割固定電極３ｂ
は、図７に示すように、質量部７の重心Ｇを中心に回動
するとき、常に、第１可動電極８と第１分割固定電極３
ｂとの距離の積分値が一定し、両者間の静電容量Ｃ3bが
一定となる。しかし、第１可動電極８と第１分割固定電
極３ａとの距離、第１可動電極８と第１分割固定電極３
ｃとの距離が変化し、質量部７が重心Ｇを中心に回動す
る方向によって、それらの静電容量が変化する。
央線に対して線対称の電極である第１分割固定電極３ｂ
は、図７に示すように、質量部７の重心Ｇを中心に回動
するとき、常に、第１可動電極８と第１分割固定電極３
ｂとの距離の積分値が一定し、両者間の静電容量Ｃ3bが
一定となる。しかし、第１可動電極８と第１分割固定電
極３ａとの距離、第１可動電極８と第１分割固定電極３
ｃとの距離が変化し、質量部７が重心Ｇを中心に回動す
る方向によって、それらの静電容量が変化する。
【００２９】一方、図１の上面からみた質量部７は、そ
の図１の左右方向の加速度を受けると質量部７は回動
し、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａとの距離、
第１可動電極８と第１分割固定電極３ｃとの距離が変化
し、質量部７が重心Ｇを中心に回動する方向によって、
それらの静電容量Ｃ3a及び静電容量Ｃ3cが変化する。し
かし、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，
５ｃとの距離はその平均が変化しない。即ち、図１の左
右方向の加速度を受け、質量部７が回動し、質量部７が
重心Ｇを中心に回動しても、それらの静電容量Ｃ5a，Ｃ
5b，Ｃ5cが変化しない。
の図１の左右方向の加速度を受けると質量部７は回動
し、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａとの距離、
第１可動電極８と第１分割固定電極３ｃとの距離が変化
し、質量部７が重心Ｇを中心に回動する方向によって、
それらの静電容量Ｃ3a及び静電容量Ｃ3cが変化する。し
かし、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａ，５ｂ，
５ｃとの距離はその平均が変化しない。即ち、図１の左
右方向の加速度を受け、質量部７が回動し、質量部７が
重心Ｇを中心に回動しても、それらの静電容量Ｃ5a，Ｃ
5b，Ｃ5cが変化しない。
【００３０】また、図１の上面からみた質量部７は、図
１の表裏方向の加速度を受けると質量部７は表裏に回動
し、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａとの距離、
第２可動電極９と第２分割固定電極５ｃとの距離が変化
し、質量部７が重心Ｇを中心に回動する方向によって、
それらの静電容量Ｃ5a及び静電容量Ｃ5cが変化する。し
かし、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃとの距離はその平均が変化しない。即ち、図１の表
裏方向の加速度を受け、質量部７が表裏に回動し、質量
部７が重心Ｇを中心に回動しても、それらの静電容量Ｃ
3a，Ｃ3b，Ｃ3cが変化しない。
１の表裏方向の加速度を受けると質量部７は表裏に回動
し、第２可動電極９と第２分割固定電極５ａとの距離、
第２可動電極９と第２分割固定電極５ｃとの距離が変化
し、質量部７が重心Ｇを中心に回動する方向によって、
それらの静電容量Ｃ5a及び静電容量Ｃ5cが変化する。し
かし、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃとの距離はその平均が変化しない。即ち、図１の表
裏方向の加速度を受け、質量部７が表裏に回動し、質量
部７が重心Ｇを中心に回動しても、それらの静電容量Ｃ
3a，Ｃ3b，Ｃ3cが変化しない。
【００３１】そして、図１の上面からみた質量部７は、
その図１の上下方向の加速度を受けると質量部７は上下
動し、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃとの距離が変化し、質量部７が重心Ｇを移動する方
向によって、それらの静電容量Ｃ3a及び静電容量Ｃ3cが
変化する。同時に、第２可動電極９と第２分割固定電極
５ａ，５ｂ，５ｃとの距離も変化し、それらの静電容量
Ｃ5a，Ｃ5b，Ｃ5cが変化する。しかし、前者とは異な
り、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電極３ｂ、第
２分割固定電極５ａと第２分割固定電極５ｂは、互いに
その値（符号を含む）を等しくしている。
その図１の上下方向の加速度を受けると質量部７は上下
動し、第１可動電極８と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃとの距離が変化し、質量部７が重心Ｇを移動する方
向によって、それらの静電容量Ｃ3a及び静電容量Ｃ3cが
変化する。同時に、第２可動電極９と第２分割固定電極
５ａ，５ｂ，５ｃとの距離も変化し、それらの静電容量
Ｃ5a，Ｃ5b，Ｃ5cが変化する。しかし、前者とは異な
り、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電極３ｂ、第
２分割固定電極５ａと第２分割固定電極５ｂは、互いに
その値（符号を含む）を等しくしている。
【００３２】即ち、図１の左右方向の加速度及び表裏方
向の加速度は、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電
極３ｂ、及び第２分割固定電極５ａと第２分割固定電極
５ｂは、互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号
のみが相違するものであるから、両者はその差をとるこ
とにより２倍の信号として検出することができる。ま
た、図１の上下方向の加速度は、第１分割固定電極３
ａ，３ｃ、及び第２分割固定電極５ａ，５ｃは、互いに
その値を等しくするものであるから、両者はその和をと
ることにより２倍の信号として検出することができる。
向の加速度は、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電
極３ｂ、及び第２分割固定電極５ａと第２分割固定電極
５ｂは、互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号
のみが相違するものであるから、両者はその差をとるこ
とにより２倍の信号として検出することができる。ま
た、図１の上下方向の加速度は、第１分割固定電極３
ａ，３ｃ、及び第２分割固定電極５ａ，５ｃは、互いに
その値を等しくするものであるから、両者はその和をと
ることにより２倍の信号として検出することができる。
【００３３】このように、図１の実施例の静電容量型加
速度センサは、三次元加速度センサとして動作する。
速度センサは、三次元加速度センサとして動作する。
【００３４】図８は本発明の第一実施例の静電容量型加
速度センサの三次元加速度を検出する信号検出回路図で
ある。また、図９は図８の増幅回路図、同じく図１０は
整流回路図、図１１は減算回路図、図１２は加算回路図
である。
速度センサの三次元加速度を検出する信号検出回路図で
ある。また、図９は図８の増幅回路図、同じく図１０は
整流回路図、図１１は減算回路図、図１２は加算回路図
である。
【００３５】まず、図８の信号検出回路図に使用された
回路について簡単に説明する。
回路について簡単に説明する。
【００３６】図９は、抵抗Ｒ01と抵抗Ｒ02とオペアンプ
ＯＰ1 で反転増幅回路を構成する回路、及び抵抗Ｒ03と
抵抗Ｒ04とオペアンプＯＰ2 で反転増幅回路を構成する
回路からなる増幅回路である。図１０は、抵抗Ｒ11と抵
抗Ｒ12及びダイオードＤ1 及びダイオードＤ2 とオペア
ンプＯＰ3 で半波整流回路を構成し、また、抵抗Ｒ13と
抵抗Ｒ15とオペアンプＯＰ4 で反転増幅回路を構成し、
そこに抵抗Ｒ14で交流入力を加算してなる整流回路であ
る。図１１は、抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22と抵抗Ｒ23と抵抗Ｒ
24及びオペアンプＯＰ5 で差動入力形減算回路を構成
し、抵抗Ｒ22から抵抗Ｒ21に入力された信号が減算され
た出力となる。図１２は、抵抗Ｒ31と抵抗Ｒ32と抵抗Ｒ
33及びオペアンプＯＰ6 で反転形加算回路を構成し、抵
抗Ｒ31と抵抗Ｒ32に入力された信号が負符号が付されて
加算された出力となる。
ＯＰ1 で反転増幅回路を構成する回路、及び抵抗Ｒ03と
抵抗Ｒ04とオペアンプＯＰ2 で反転増幅回路を構成する
回路からなる増幅回路である。図１０は、抵抗Ｒ11と抵
抗Ｒ12及びダイオードＤ1 及びダイオードＤ2 とオペア
ンプＯＰ3 で半波整流回路を構成し、また、抵抗Ｒ13と
抵抗Ｒ15とオペアンプＯＰ4 で反転増幅回路を構成し、
そこに抵抗Ｒ14で交流入力を加算してなる整流回路であ
る。図１１は、抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22と抵抗Ｒ23と抵抗Ｒ
24及びオペアンプＯＰ5 で差動入力形減算回路を構成
し、抵抗Ｒ22から抵抗Ｒ21に入力された信号が減算され
た出力となる。図１２は、抵抗Ｒ31と抵抗Ｒ32と抵抗Ｒ
33及びオペアンプＯＰ6 で反転形加算回路を構成し、抵
抗Ｒ31と抵抗Ｒ32に入力された信号が負符号が付されて
加算された出力となる。
【００３７】なお、ローパスフィルタは公知のＣＲ回路
のＬ形或いはπ形の回路で構成される。
のＬ形或いはπ形の回路で構成される。
【００３８】次に、図８の信号検出回路について説明す
る。
る。
【００３９】図８において、発振回路２１は高い正弦周
波数を発生する発振器で、その出力を第１分割固定電極
３ｂに印加している。そして、第１分割固定電極３ａと
第１分割固定電極３ｂは、共通する抵抗値の抵抗Ｒ1 ま
たは抵抗Ｒ2 を介して発振回路２１の他方の電源に接続
している。
波数を発生する発振器で、その出力を第１分割固定電極
３ｂに印加している。そして、第１分割固定電極３ａと
第１分割固定電極３ｂは、共通する抵抗値の抵抗Ｒ1 ま
たは抵抗Ｒ2 を介して発振回路２１の他方の電源に接続
している。
【００４０】即ち、抵抗Ｒ1 または抵抗Ｒ2 の端子間電
圧は、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３ａと
抵抗Ｒ1 の直列回路による抵抗Ｒ1 の電圧降下として、
また、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３ｃと
抵抗Ｒ2 の直列回路による抵抗Ｒ2 の電圧降下として検
出する。
圧は、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３ａと
抵抗Ｒ1 の直列回路による抵抗Ｒ1 の電圧降下として、
また、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３ｃと
抵抗Ｒ2 の直列回路による抵抗Ｒ2 の電圧降下として検
出する。
【００４１】抵抗Ｒ1 の電圧降下として検出された信号
は、それぞれ増幅回路２２及び整流回路２４及びローパ
スフィルタ２６を介して減算回路２８の一方の端子に入
力される。また、抵抗Ｒ2 の電圧降下として検出された
信号は、それぞれ増幅回路２３及び整流回路２５及びロ
ーパスフィルタ２７を介して減算回路２８の他方の端子
に入力される。したがって、図１の左右方向の加速度
は、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電極３ｂは、
互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号のみが相
違するものであるから、両者はその差をとることにより
２倍の信号として検出することができ、因に、これをＸ
軸方向検出信号とする。
は、それぞれ増幅回路２２及び整流回路２４及びローパ
スフィルタ２６を介して減算回路２８の一方の端子に入
力される。また、抵抗Ｒ2 の電圧降下として検出された
信号は、それぞれ増幅回路２３及び整流回路２５及びロ
ーパスフィルタ２７を介して減算回路２８の他方の端子
に入力される。したがって、図１の左右方向の加速度
は、第１分割固定電極３ａと第１分割固定電極３ｂは、
互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号のみが相
違するものであるから、両者はその差をとることにより
２倍の信号として検出することができ、因に、これをＸ
軸方向検出信号とする。
【００４２】図示しないが同一回路を、第２分割固定電
極５ｂと第２分割固定電極５ａと抵抗の直列回路による
抵抗の電圧降下として、また、第２分割固定電極５ｂと
第２分割固定電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電
圧降下として検出する。第２分割固定電極５ｂと第２分
割固定電極５ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下
として検出された信号は、それぞれ増幅回路及び整流回
路及びローパスフィルタを介して減算回路４８の一方の
端子に入力される。また、第２分割固定電極５ｂと第２
分割固定電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降
下として検出された信号は、それぞれ増幅回路及び整流
回路及びローパスフィルタを介して減算回路４８の他方
の端子に入力される。したがって、図１の左右方向の加
速度は、第２分割固定電極５ａと第２分割固定電極５ｂ
は、互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号のみ
が相違するものであるから、両者はその差をとることに
より２倍の信号として検出することができ、因に、これ
をＹ軸方向検出信号とする。
極５ｂと第２分割固定電極５ａと抵抗の直列回路による
抵抗の電圧降下として、また、第２分割固定電極５ｂと
第２分割固定電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電
圧降下として検出する。第２分割固定電極５ｂと第２分
割固定電極５ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下
として検出された信号は、それぞれ増幅回路及び整流回
路及びローパスフィルタを介して減算回路４８の一方の
端子に入力される。また、第２分割固定電極５ｂと第２
分割固定電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降
下として検出された信号は、それぞれ増幅回路及び整流
回路及びローパスフィルタを介して減算回路４８の他方
の端子に入力される。したがって、図１の左右方向の加
速度は、第２分割固定電極５ａと第２分割固定電極５ｂ
は、互いにその絶対値を等しくし、その正負の符号のみ
が相違するものであるから、両者はその差をとることに
より２倍の信号として検出することができ、因に、これ
をＹ軸方向検出信号とする。
【００４３】更に、第１分割固定電極３ｂと第１分割固
定電極３ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下とし
て、また、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３
ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下として検出
し、それぞれ増幅回路２２，２３及び整流回路２４，２
５及びローパスフィルタ２６，２７を介して加算回路２
９に入力される。そして、第２分割固定電極５ｂと第２
分割固定電極５ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降
下として、また、第２分割固定電極５ｂと第２分割固定
電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下として
検出し、それぞれ図示しない増幅回路及び整流回路及び
ローパスフィルタを介して加算回路４９に入力される。
それらの加算回路２９と加算回路４９の出力を減算回路
３０で減算し、両者の差をとることにより２倍の信号と
して検出することができ、因に、これをＺ軸方向検出信
号とする。
定電極３ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下とし
て、また、第１分割固定電極３ｂと第１分割固定電極３
ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下として検出
し、それぞれ増幅回路２２，２３及び整流回路２４，２
５及びローパスフィルタ２６，２７を介して加算回路２
９に入力される。そして、第２分割固定電極５ｂと第２
分割固定電極５ａと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降
下として、また、第２分割固定電極５ｂと第２分割固定
電極５ｃと抵抗の直列回路による抵抗の電圧降下として
検出し、それぞれ図示しない増幅回路及び整流回路及び
ローパスフィルタを介して加算回路４９に入力される。
それらの加算回路２９と加算回路４９の出力を減算回路
３０で減算し、両者の差をとることにより２倍の信号と
して検出することができ、因に、これをＺ軸方向検出信
号とする。
【００４４】ところで、上記実施例では、質量部７の両
側に電極を配設する二次元加速度センサまたは三次元加
速度センサとして使用できる実施例について説明した
が、本発明を実施する場合には、質量部７の片側のみの
電極配置とすることができる。
側に電極を配設する二次元加速度センサまたは三次元加
速度センサとして使用できる実施例について説明した
が、本発明を実施する場合には、質量部７の片側のみの
電極配置とすることができる。
【００４５】このように、本実施例の静電容量型加速度
センサは、ハウシング１からなる固定部に両端が固着さ
れた弾性体からなる梁６に取付けられ、梁６の両取付点
を直線で結ぶ直線上から離れて所定の位置に重心Ｇが位
置する質量部７と、質量部７の一方の面に形成された所
定の面積を有する第１可動電極８または第２可動電極９
からなる可動電極と、第１可動電極８または第２可動電
極９からなる可動電極に対向したハウシング１からなる
固定部に形成され、第１可動電極８または第２可動電極
９からなる可動電極に対向する面積の範囲に近似する範
囲を複数に分割してなる第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃまたは第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる
分割固定電極とを具備するものであり、これを請求項１
の実施例とすることができる。
センサは、ハウシング１からなる固定部に両端が固着さ
れた弾性体からなる梁６に取付けられ、梁６の両取付点
を直線で結ぶ直線上から離れて所定の位置に重心Ｇが位
置する質量部７と、質量部７の一方の面に形成された所
定の面積を有する第１可動電極８または第２可動電極９
からなる可動電極と、第１可動電極８または第２可動電
極９からなる可動電極に対向したハウシング１からなる
固定部に形成され、第１可動電極８または第２可動電極
９からなる可動電極に対向する面積の範囲に近似する範
囲を複数に分割してなる第１分割固定電極３ａ，３ｂ，
３ｃまたは第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる
分割固定電極とを具備するものであり、これを請求項１
の実施例とすることができる。
【００４６】したがって、両端をハウシング１からなる
固定部に固着した弾性体からなる梁６に対して、梁６の
両取付点を直線で結ぶ直線上から離れた位置に重心Ｇが
位置する質量部７を配設し、加速度によって質量部７に
回動力が付与されるから、質量部７に加わった回動力は
梁６の変位となり、質量部７の一方の面に形成された第
１可動電極８または第２可動電極９からなる可動電極と
その第１可動電極８または第２可動電極９からなる可動
電極に対向する複数に分割してなる第１分割固定電極３
ａ，３ｂ，３ｃまたは第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５
ｃからなる分割固定電極との間に静電容量の変化が発生
し、その静電容量の変化が一次元的な加速度の大きさと
して検出できる。
固定部に固着した弾性体からなる梁６に対して、梁６の
両取付点を直線で結ぶ直線上から離れた位置に重心Ｇが
位置する質量部７を配設し、加速度によって質量部７に
回動力が付与されるから、質量部７に加わった回動力は
梁６の変位となり、質量部７の一方の面に形成された第
１可動電極８または第２可動電極９からなる可動電極と
その第１可動電極８または第２可動電極９からなる可動
電極に対向する複数に分割してなる第１分割固定電極３
ａ，３ｂ，３ｃまたは第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５
ｃからなる分割固定電極との間に静電容量の変化が発生
し、その静電容量の変化が一次元的な加速度の大きさと
して検出できる。
【００４７】故に、簡単な構造で、かつ、全体がハウシ
ング１からなる固定部の内に位置し、その配線が第１可
動電極８または第２可動電極９からなる可動電極側に位
置しないから浮遊容量の影響を受け難く、また、第１可
動電極８または第２可動電極９からなる可動電極及び第
１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃまたは第２分割固定電
極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極等の電極の形
成が簡単であり、更に、製造コストが廉価となり、そし
て、可動部に導電部分が存在しないから、長寿命とする
ことができる。
ング１からなる固定部の内に位置し、その配線が第１可
動電極８または第２可動電極９からなる可動電極側に位
置しないから浮遊容量の影響を受け難く、また、第１可
動電極８または第２可動電極９からなる可動電極及び第
１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃまたは第２分割固定電
極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極等の電極の形
成が簡単であり、更に、製造コストが廉価となり、そし
て、可動部に導電部分が存在しないから、長寿命とする
ことができる。
【００４８】また、上記実施例の静電容量型加速度セン
サは、ハウシング１からなる固定部に両端が固着された
弾性体からなる梁６に取付けられ、梁６の両取付点を直
線で結ぶ直線上から離れて所定の位置に重心Ｇが位置す
る質量部７と、質量部７の両面に形成された所定の面積
を有する第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可
動電極と、第１可動電極８及び第２可動電極９からなる
可動電極に対向したハウシング１からなる固定部に形成
され、第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動
電極に対向する面積の範囲に近似する範囲を複数に分割
してなる第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分
割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極とを
具備するものであり、これを請求項２の実施例とするこ
とができる。即ち、第１可動電極８及び第２可動電極９
からなる可動電極と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ
及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固
定電極は、質量部７の両側に形成したものであり、これ
を請求項２の実施例とすることができる。
サは、ハウシング１からなる固定部に両端が固着された
弾性体からなる梁６に取付けられ、梁６の両取付点を直
線で結ぶ直線上から離れて所定の位置に重心Ｇが位置す
る質量部７と、質量部７の両面に形成された所定の面積
を有する第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可
動電極と、第１可動電極８及び第２可動電極９からなる
可動電極に対向したハウシング１からなる固定部に形成
され、第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動
電極に対向する面積の範囲に近似する範囲を複数に分割
してなる第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分
割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極とを
具備するものであり、これを請求項２の実施例とするこ
とができる。即ち、第１可動電極８及び第２可動電極９
からなる可動電極と第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ
及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固
定電極は、質量部７の両側に形成したものであり、これ
を請求項２の実施例とすることができる。
【００４９】したがって、両端をハウシング１からなる
固定部に固着した弾性体からなる梁６に対して、梁６の
両取付点を直線で結ぶ直線上から離れた位置に重心Ｇが
位置する質量部７を配設し、加速度によって質量部７に
回動力が付与されるから、質量部７に加わった回動力は
梁６の変位となり、質量部７の一方の面に形成された第
１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動電極とそ
の第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動電極
に対向する複数に分割してなる第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃから
なる分割固定電極との間に静電容量の変化が発生し、そ
の静電容量の変化が二次元的または三次元的加速度の大
きさとして検出できる。
固定部に固着した弾性体からなる梁６に対して、梁６の
両取付点を直線で結ぶ直線上から離れた位置に重心Ｇが
位置する質量部７を配設し、加速度によって質量部７に
回動力が付与されるから、質量部７に加わった回動力は
梁６の変位となり、質量部７の一方の面に形成された第
１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動電極とそ
の第１可動電極８及び第２可動電極９からなる可動電極
に対向する複数に分割してなる第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃから
なる分割固定電極との間に静電容量の変化が発生し、そ
の静電容量の変化が二次元的または三次元的加速度の大
きさとして検出できる。
【００５０】故に、簡単な構造で、全体がハウシング１
からなる固定部の内に位置し、その配線が第１可動電極
８及び第２可動電極９からなる可動電極側に位置しない
から浮遊容量の影響を受け難く、また、第１可動電極８
及び第２可動電極９からなる可動電極及び第１分割固定
電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５
ｂ，５ｃからなる分割固定電極等の電極の形成が簡単で
あり、更に、製造コストが廉価となり、そして、可動部
に導電部分が存在しないから、長寿命とすることができ
る。更に、二次元的または三次元的加速度の大きさを検
出できる。
からなる固定部の内に位置し、その配線が第１可動電極
８及び第２可動電極９からなる可動電極側に位置しない
から浮遊容量の影響を受け難く、また、第１可動電極８
及び第２可動電極９からなる可動電極及び第１分割固定
電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５
ｂ，５ｃからなる分割固定電極等の電極の形成が簡単で
あり、更に、製造コストが廉価となり、そして、可動部
に導電部分が存在しないから、長寿命とすることができ
る。更に、二次元的または三次元的加速度の大きさを検
出できる。
【００５１】そして、上記実施例の静電容量型加速度セ
ンサの第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分割
固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極は、略
中央に１枚配置し、総数３枚の奇数列配置としたもので
あるが、本発明を実施する場合には、略中央に１枚配置
した３枚以上の奇数列配置とすればよい。即ち、中央の
電極と直列に両側の電極が配置できればよい。これを請
求項３の実施例とすることができる。特に、このとき、
中央の電極は可動電極の回動によってもその静電容量が
変化しないから、その回転角度と静電容量の関係を一義
的に決定することができる。
ンサの第１分割固定電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び第２分割
固定電極５ａ，５ｂ，５ｃからなる分割固定電極は、略
中央に１枚配置し、総数３枚の奇数列配置としたもので
あるが、本発明を実施する場合には、略中央に１枚配置
した３枚以上の奇数列配置とすればよい。即ち、中央の
電極と直列に両側の電極が配置できればよい。これを請
求項３の実施例とすることができる。特に、このとき、
中央の電極は可動電極の回動によってもその静電容量が
変化しないから、その回転角度と静電容量の関係を一義
的に決定することができる。
【００５２】更に、上記実施例の静電容量型加速度セン
サの質量部７の両側に形成した第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃから
なる分割固定電極は、略中央に１枚配置し、総数３枚の
奇数列配置とし、更に、前記総数３枚以上の奇数列配置
は直交する配置としたものであるから、特に、二次元的
加速度の検出及び三次元的加速度の検出が可能となる。
これを請求項４の実施例とすることができる。
サの質量部７の両側に形成した第１分割固定電極３ａ，
３ｂ，３ｃ及び第２分割固定電極５ａ，５ｂ，５ｃから
なる分割固定電極は、略中央に１枚配置し、総数３枚の
奇数列配置とし、更に、前記総数３枚以上の奇数列配置
は直交する配置としたものであるから、特に、二次元的
加速度の検出及び三次元的加速度の検出が可能となる。
これを請求項４の実施例とすることができる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の静電容
量型加速度センサは、両端を固定部に固着した弾性体か
らなる梁に対して、前記梁の両取付点を直線で結ぶ直線
上から離れた位置に質量中心が位置する質量部を配設
し、加速度によって質量部に回動力を付与する。質量部
に加わった回動力は梁の変位となり、質量部の一方の面
に形成された可動電極とその可動電極に対向する３以上
の奇数列の分割固定電極からなる分割固定電極との間に
静電容量の変化が発生し、その静電容量の変化が加速度
の大きさとして検出できる。また、分割固定電極を略中
央に１枚配置し、総数３枚以上の奇数列配置とすること
により、中央の電極の静電容量が変化せず、その回転角
度と静電容量の関係を一義的に決定することができ、全
体の静電容量の変化により二次元または２種類の加速度
の検出が可能となる。
量型加速度センサは、両端を固定部に固着した弾性体か
らなる梁に対して、前記梁の両取付点を直線で結ぶ直線
上から離れた位置に質量中心が位置する質量部を配設
し、加速度によって質量部に回動力を付与する。質量部
に加わった回動力は梁の変位となり、質量部の一方の面
に形成された可動電極とその可動電極に対向する３以上
の奇数列の分割固定電極からなる分割固定電極との間に
静電容量の変化が発生し、その静電容量の変化が加速度
の大きさとして検出できる。また、分割固定電極を略中
央に１枚配置し、総数３枚以上の奇数列配置とすること
により、中央の電極の静電容量が変化せず、その回転角
度と静電容量の関係を一義的に決定することができ、全
体の静電容量の変化により二次元または２種類の加速度
の検出が可能となる。
【００５４】したがって、簡単な構造で、かつ、可動電
極側に導電部となる配線を配設しないので、信頼性が向
上する。また、可動電極および分割固定電極等の電極の
形成が簡単であり、更に、製造コストが廉価となり、そ
して、可動部に導電部分が存在しないから、長寿命とす
ることができる。
極側に導電部となる配線を配設しないので、信頼性が向
上する。また、可動電極および分割固定電極等の電極の
形成が簡単であり、更に、製造コストが廉価となり、そ
して、可動部に導電部分が存在しないから、長寿命とす
ることができる。
【００５５】請求項２の静電容量型加速度センサは、請
求項１の効果に加えて、中央の分割固定電極の両側に等
距離で分割固定電極が配置されるので、例えば、中央の
分割固定電極とその両側の分割固定電極間の静電容量の
変化は、互いにその絶対値が等しく、その正負の符号の
みが相違する加速度検出信号として検出が可能となる。
求項１の効果に加えて、中央の分割固定電極の両側に等
距離で分割固定電極が配置されるので、例えば、中央の
分割固定電極とその両側の分割固定電極間の静電容量の
変化は、互いにその絶対値が等しく、その正負の符号の
みが相違する加速度検出信号として検出が可能となる。
【００５６】請求項３の静電容量型加速度センサは、請
求項１または請求項２の効果に加えて、別個に配置され
る分割固定電極は互いに直交して配置されるので、例え
ば、Ｘ方向の加速度検出信号とＹ方向の加速度検出信号
とが干渉するのを回避でき、二次元及び三次元の加速度
検出が可能となる。
求項１または請求項２の効果に加えて、別個に配置され
る分割固定電極は互いに直交して配置されるので、例え
ば、Ｘ方向の加速度検出信号とＹ方向の加速度検出信号
とが干渉するのを回避でき、二次元及び三次元の加速度
検出が可能となる。
【００５７】
【図１】 図１は本発明の第一実施例の静電容量型加速
度センサの断面図である。
度センサの断面図である。
【図２】 図２は図１に示す実施例の静電容量型加速度
センサの上部の電極相互の配置を説明する正面からみた
説明図である。
センサの上部の電極相互の配置を説明する正面からみた
説明図である。
【図３】 図３は図１に示す実施例の静電容量型加速度
センサの下部の電極相互の配置を説明する正面からみた
説明図である。
センサの下部の電極相互の配置を説明する正面からみた
説明図である。
【図４】 図４（ａ）及び（ｂ）は図１に示す実施例の
静電容量型加速度センサの質量部と梁の関係を示す正面
からみた説明図である。
静電容量型加速度センサの質量部と梁の関係を示す正面
からみた説明図である。
【図５】 図５は本発明の第二実施例の静電容量型加速
度センサの質量部と梁の関係を示す上面からみた説明図
である。
度センサの質量部と梁の関係を示す上面からみた説明図
である。
【図６】 図６は本発明の第一実施例の静電容量型加速
度センサの可動電極と分割固定電極の関係を示す説明図
である。
度センサの可動電極と分割固定電極の関係を示す説明図
である。
【図７】 図７は本発明の第一実施例の静電容量型加速
度センサの質量部が回動したときの第１可動電極と第１
分割固定電極の関係を示す説明図である。
度センサの質量部が回動したときの第１可動電極と第１
分割固定電極の関係を示す説明図である。
【図８】 図８は本発明の第一実施例の静電容量型加速
度センサの第１可動電極と第１分割固定電極の関係を示
す信号検出回路図である。
度センサの第１可動電極と第１分割固定電極の関係を示
す信号検出回路図である。
【図９】 図９は図８の実施例の信号検出回路に使用さ
れた増幅回路図である。
れた増幅回路図である。
【図１０】 図１０は図８の実施例の信号検出回路に使
用された整流回路図である。
用された整流回路図である。
【図１１】 図１１は図８の実施例の信号検出回路に使
用された減算回路図である。
用された減算回路図である。
【図１２】 図１２は図８の実施例の信号検出回路に使
用された加算回路図である。
用された加算回路図である。
１ ハウシング
６，６Ａ，６Ｂ 梁
７ 質量部
８ 第１可動電極
９ 第２可動電極
３ａ，３ｂ，３ｃ 第１分割固定電極
５ａ，５ｂ，５ｃ 第２分割固定電極
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−342008（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−148233（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−34654（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−129026（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−118942（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−249726（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−166404（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−53977（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 15/125
G01P 15/18
Claims (3)
- 【請求項１】 固定部に両端が固着された弾性体からな
る梁に取付けられ、前記梁の両取付点を直線で結ぶ直線
上から離れた所定の位置に重心が存在する質量部と、 前記質量部の両面に形成された所定の面積を有する可動
電極と、 前記可動電極に対向するように前記固定部に形成され、
前記可動電極の面積に近似する範囲を３以上の奇数列の
分割固定電極で形成した２組の分割固定電極とを具備す
ることを特徴とする静電容量型加速度センサ。 - 【請求項２】 前記分割固定電極の中央に配置される前
記分割固定電極以外の前記分割固定電極は、中央の前記
分割固定電極に対して対称位置に配置されることを特徴
とする請求項１に記載の静電容量型加速度センサ。 - 【請求項３】 前記２組の分割固定電極は、互いに直交
する配置とすることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の静電容量型加速度センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11941695A JP3433401B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 静電容量型加速度センサ |
| US08/647,746 US5719336A (en) | 1995-05-18 | 1996-05-15 | Capacitive acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11941695A JP3433401B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 静電容量型加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313551A JPH08313551A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3433401B2 true JP3433401B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=14760931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11941695A Expired - Fee Related JP3433401B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 静電容量型加速度センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5719336A (ja) |
| JP (1) | JP3433401B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6035714A (en) | 1997-09-08 | 2000-03-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Microelectromechanical capacitive accelerometer and method of making same |
| US6718605B2 (en) | 1997-09-08 | 2004-04-13 | The Regents Of The University Of Michigan | Single-side microelectromechanical capacitive accelerometer and method of making same |
| JPH1194873A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | 加速度センサ及びその製造方法 |
| US6196067B1 (en) * | 1998-05-05 | 2001-03-06 | California Institute Of Technology | Silicon micromachined accelerometer/seismometer and method of making the same |
| KR20000074442A (ko) * | 1999-05-21 | 2000-12-15 | 오세옥 | 다용도 충격센서 |
| EP1243930A1 (de) * | 2001-03-08 | 2002-09-25 | EADS Deutschland Gmbh | Mikromechanischer kapazitiver Beschleunigungssensor |
| US6568268B1 (en) | 2001-10-31 | 2003-05-27 | Western Digital Technologies, Inc. | Multi-axis accelerometer comprising a mass suspended by springs above an optical sensor |
| US6642848B1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-11-04 | Sang J. Choi | Shock sensor by variable capacitor |
| DE10225714A1 (de) * | 2002-06-11 | 2004-01-08 | Eads Deutschland Gmbh | Mehrachsiger monolithischer Beschleunigungssensor |
| EP1594800B1 (en) * | 2003-02-11 | 2007-01-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing an electronic device and electronic device |
| US6841992B2 (en) * | 2003-02-18 | 2005-01-11 | Honeywell International, Inc. | MEMS enhanced capacitive pick-off and electrostatic rebalance electrode placement |
| JP2004361115A (ja) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Denso Corp | 半導体力学量センサ |
| JP4550500B2 (ja) | 2004-04-01 | 2010-09-22 | 多摩川精機株式会社 | 多軸センサを有する力センサ装置における応力検出方法及び、この方法を用いる力センサ装置。 |
| US7406870B2 (en) * | 2005-01-06 | 2008-08-05 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor sensor |
| US7140250B2 (en) * | 2005-02-18 | 2006-11-28 | Honeywell International Inc. | MEMS teeter-totter accelerometer having reduced non-linearty |
| WO2007104289A1 (de) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Mikromechanischer drehratensensor |
| US8100012B2 (en) * | 2007-01-11 | 2012-01-24 | Analog Devices, Inc. | MEMS sensor with cap electrode |
| US7484411B2 (en) * | 2007-01-30 | 2009-02-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three phase capacitance-based sensing and actuation |
| US20100126270A1 (en) * | 2007-04-13 | 2010-05-27 | Panasonic Corporation | Inertia force sensor |
| US8049579B2 (en) * | 2008-10-30 | 2011-11-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Resonator having a stator coupled to three stator voltages |
| EP2409163A4 (en) | 2009-03-19 | 2012-08-29 | Hewlett Packard Development Co | CAPACITY BASED THREE PHASE DETECTION |
| US8272266B2 (en) * | 2009-04-09 | 2012-09-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Gyroscopes using surface electrodes |
| JP5634093B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2014-12-03 | 株式会社ミツトヨ | 静電容量センサ |
| US9339224B2 (en) | 2011-02-24 | 2016-05-17 | Rochester Institute Of Technology | Event dosimeter devices and methods thereof |
| US10292445B2 (en) | 2011-02-24 | 2019-05-21 | Rochester Institute Of Technology | Event monitoring dosimetry apparatuses and methods thereof |
| US10371714B2 (en) | 2012-06-14 | 2019-08-06 | Analog Devices, Inc. | Teeter-totter type MEMS accelerometer with electrodes on circuit wafer |
| TWI511917B (zh) * | 2012-11-26 | 2015-12-11 | Pixart Imaging Inc | 具有低膨脹係數差異之微機電裝置 |
| US9556017B2 (en) | 2013-06-25 | 2017-01-31 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for preventing stiction of MEMS devices encapsulated by active circuitry |
| US10081535B2 (en) | 2013-06-25 | 2018-09-25 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for shielding and biasing in MEMS devices encapsulated by active circuitry |
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| US9604841B2 (en) | 2014-11-06 | 2017-03-28 | Analog Devices, Inc. | MEMS sensor cap with multiple isolated electrodes |
| WO2016075761A1 (ja) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
| WO2016093507A1 (ko) | 2014-12-12 | 2016-06-16 | 한국표준과학연구원 | 자기장 센서 및 자기장 측정 장치 |
| US10078098B2 (en) | 2015-06-23 | 2018-09-18 | Analog Devices, Inc. | Z axis accelerometer design with offset compensation |
| US10203352B2 (en) | 2016-08-04 | 2019-02-12 | Analog Devices, Inc. | Anchor tracking apparatus for in-plane accelerometers and related methods |
| US10261105B2 (en) | 2017-02-10 | 2019-04-16 | Analog Devices, Inc. | Anchor tracking for MEMS accelerometers |
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|---|---|---|---|---|
| US4922756A (en) * | 1988-06-20 | 1990-05-08 | Triton Technologies, Inc. | Micro-machined accelerometer |
| US4932261A (en) * | 1988-06-20 | 1990-06-12 | Triton Technologies, Inc. | Micro-machined accelerometer with tilt compensation |
| JPH0623782B2 (ja) * | 1988-11-15 | 1994-03-30 | 株式会社日立製作所 | 静電容量式加速度センサ及び半導体圧力センサ |
| JPH03134552A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Hitachi Ltd | 自己較正機能付検出装置 |
| US5421213A (en) * | 1990-10-12 | 1995-06-06 | Okada; Kazuhiro | Multi-dimensional force detector |
| US5205171A (en) * | 1991-01-11 | 1993-04-27 | Northrop Corporation | Miniature silicon accelerometer and method |
| JP2971610B2 (ja) * | 1991-03-28 | 1999-11-08 | 和廣 岡田 | 力・加速度・磁気の検出装置およびその製造方法 |
| DE69124377T2 (de) * | 1991-03-30 | 1997-06-12 | Kazuhiro Okada | Beschleunigungssensor mit Selbsttest |
| 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 |
| JP2765316B2 (ja) * | 1991-11-21 | 1998-06-11 | 日本電気株式会社 | 容量型三軸加速度センサ |
| DE69206770T2 (de) * | 1991-12-19 | 1996-07-11 | Motorola Inc | Dreiachsiger Beschleunigungsmesser |
| JP3305516B2 (ja) * | 1994-10-31 | 2002-07-22 | 株式会社東海理化電機製作所 | 静電容量式加速度センサ及びその製造方法 |
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1995
- 1995-05-18 JP JP11941695A patent/JP3433401B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-15 US US08/647,746 patent/US5719336A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5719336A (en) | 1998-02-17 |
| JPH08313551A (ja) | 1996-11-29 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |