JP4659830B2 - 多軸加速度センサ - Google Patents
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- G01P2015/0808—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
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Description
本発明の実施形態において、マス/フィンガーの平面内と、その平面に垂直な軸に沿ってとの双方のマスの運動を感知するとき、1つ以上の固定感知電極が使用される。この平面に垂直な軸に沿ったマスの運動を測定するために、リファレンス容量が、固定感知フィンガーと下に横たわる導電平面との間で測定され、測定容量が、マスと下に横たわる導電平面との間で測定される。Cv−KCfの値が計算され得る。ここで、Cfはリファレンス容量、Cvは測定容量、および、Kは所定の定数である。本発明の特定の実施形態に従うと、平面内でのマスの運動を測定する標準の単軸または二軸加速度センサが、その平面に垂直な軸におけるマスの運動を測定するためにも使用され得る。
定義。この説明および添付の請求項において使用されるとき、以下の用語は、文中に特記がない限り、指示される意味を有する。
示す。とりわけ、加速度感知システムは、加速度センサ702およびコントローラを含む。加速度センサ702は、典型的には、とりわけ、導電平面と、導電平面に実質的に平行なデバイス平面に方向付けられた複数の感知エレメントとを含む。感知エレメントは、とりわけ、マスおよび少なくとも1つの固定感知電極を含む。少なくとも1つの固定感知電極は、デバイス平面内の軸に沿ったマスの運動を感知するために使用され、デバイス平面に垂直な軸に沿ったマスの運動を感知するために使用されるリファレンス容量を測定するために使用される。コントローラ704は、固定感知電極、導電平面およびマスへの電気的接続を構成するロジック(例えば、ハードウェアおよび/またはソフトウェア)を含む。これは、デバイス平面内の軸に沿ったマスの運動を感知し、また、デバイス平面に垂直な軸に沿ったマスの運動を感知するためであり、これには、固定感知電極と導電平面との間のリファレンス容量を測定し、マスと導電平面との間の測定容量を測定することも含む。上述のように、コントローラ704は、デバイス平面に垂直な軸に沿ったマスの運動を感知し得る。これは、固定感知電極と導電平面との間のリファレンス容量Cfを測定することと、マスと導電平面との間の測定容量Cvを測定することと、Cv−KCfを計算することとによってである。ここで、Cfはリファレンス容量、Cvは測定容量、Kは所定の定数である。コントローラ704は、加速度センサ702とは別個のコンポーネントおよび/または加速度センサ702と一体化したコンポーネントを含み得る。
Claims (21)
- デバイス平面内に方向付けられた複数の感知エレメントを有する加速度センサであって、該感知エレメントは、少なくとも1つの固定感知電極と、該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿って、および、該デバイス平面に垂直な軸に沿って、該少なくとも1つの固定感知電極に対して移動可能となるように懸架されたマスとを含む、加速度センサと、
該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿って、および、該デバイス平面に垂直な軸に沿っての該マスの運動を感知するために、動作可能なように結合されたコントローラであって、該コントローラは、該少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該マスとともに運動する表面によって形成されたプレートとを有する少なくとも1つのコンデンサを用いて、該デバイス平面内の該マスの運動を感知し、該コントローラは、測定コンデンサおよびリファレンスコンデンサを用いて、該デバイス平面に垂直な軸に沿った該マスの運動を感知し、該測定コンデンサは、該マスによって形成されたプレートと、下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有し、該リファレンスコンデンサは、該デバイス平面内の該マスの運動を感知するために使用される少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有する、コントローラと
を備える、装置。 - 前記加速度センサは、前記デバイス平面内の2つの直交する軸のそれぞれに沿った前記マスの運動を感知する固定感知電極の個別のセットを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記少なくとも1つの固定感知電極と前記導電平面との間のリファレンス容量を測定することと、前記マスと該導電平面との間の測定容量を測定することとによって、前記デバイス平面に垂直な軸に沿った該マスの運動を感知するために、動作可能なように結合される、請求項1に記載の装置。
- 前記コントローラは、Cv−KCfの値を計算し、ここで、Cfは前記リファレンス容量であり、Cvは前記測定容量であり、Kは所定の定数である、請求項3に記載の装置。
- Kは、前記マスのゼロ加速度位置を相殺するために調整される、請求項4に記載の装置。
- Kは、前記リファレンス容量と前記測定容量とのうちの大きい方を読むために使用されるクロックエッジの振幅をスケーリングすることによって調整される、請求項4に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記リファレンス容量と前記測定容量とのうちの1つに印加されるシングルクロックエッジによって前記Cv−KCfの値を読むために、動作可能なように結合される、請求項4に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの固定感知電極から形成された前記リファレンスコンデンサの前記プレートは、前記デバイス平面内の前記マスの運動を感知するために使用される複数の固定感知電極から集合的に形成される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの固定感知電極から形成された前記リファレンスコンデンサの前記プレートは、各セットからの少なくとも1つの固定感知電極を含む複数の固定感知電極から集合的に形成される、請求項2に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記リファレンス容量および前記測定容量を測定するための固定バイアスまたはブートストラップ信号から前記導電平面への接続を外すために、動作可能なように結合される、請求項3に記載の装置。
- デバイス平面内に方向付けられた複数の感知エレメントを有する加速度感知装置であって、該感知エレメントは、少なくとも1つの固定感知電極と、該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿って、および、該デバイス平面に垂直な軸に沿って、該少なくとも1つの固定感知電極に対して移動可能となるように懸架されたマスとを含む、加速度感知装置において、加速度を感知する方法であって、該方法は、
該少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該マスとともに運動する表面によって形成されたプレートとを有する少なくとも1つのコンデンサを用いて、該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿った該マスの運動を感知することと、
測定コンデンサおよびリファレンスコンデンサを用いて、該デバイス平面に垂直な軸に沿った該マスの運動を感知することであって、該測定コンデンサは、該マスによって形成されたプレートと、下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有し、該リファレンスコンデンサは、該デバイス平面内の該マスの運動を感知するために使用される少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有する、ことと
を包含する、方法。 - 前記複数の感知エレメントは、前記デバイス平面内の2つの直交する軸のそれぞれに沿った前記マスの運動を感知する固定感知電極の個別のセットを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記デバイス平面に垂直な軸に沿った前記マスの運動を感知することは、
前記少なくとも1つの固定感知電極と前記導電平面との間のリファレンス容量を測定することと、
前記マスと該導電平面との間の測定容量を測定することと
を包含する、請求項11に記載の方法。 - 前記デバイス平面に垂直な軸に沿った前記マスの運動を感知することは、Cv−KCfの値を計算することをさらに包含し、ここで、Cfは前記リファレンス容量であり、Cvは前記測定容量であり、Kは所定の定数である、請求項13に記載の方法。
- Kは、前記マスのゼロ加速度位置を相殺するために調整される、請求項14に記載の方法。
- Kは、前記リファレンス容量と前記測定容量とのうちの大きい方を読むために使用されるクロックエッジの振幅をスケーリングすることによって調整される、請求項14に記載の方法。
- 前記Cv−KCfの値は、前記リファレンス容量と前記測定容量とのうちの1つに印加されるシングルクロックエッジによって読まれる、請求項14に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの固定感知電極から形成された前記リファレンスコンデンサの前記プレートは、前記デバイス平面内の前記マスの運動を感知するために使用される複数の固定感知電極から集合的に形成される、請求項11に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの固定感知電極から形成された前記リファレンスコンデンサの前記プレートは、各セットからの少なくとも1つの固定感知電極を含む複数の固定感知電極から集合的に形成される、請求項12に記載の方法。
- 前記リファレンス容量および前記測定容量を測定することは、固定バイアスまたはブートストラップ信号から前記導電平面への接続を外すことを包含する、請求項13に記載の装置。
- デバイス平面内に方向付けられた複数の感知エレメントを有する加速度センサとともに用いる装置であって、該感知エレメントは、少なくとも1つの固定感知電極と、該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿って、および、該デバイス平面に垂直な軸に沿って、該少なくとも1つの固定感知電極に対して移動可能となるように懸架されたマスとを含み、該装置は、
該少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該マスとともに運動する表面によって形成されたプレートとを有する少なくとも1つのコンデンサを用いて、該デバイス平面内の少なくとも1つの軸に沿った該マスの運動を感知する手段と、
測定コンデンサおよびリファレンスコンデンサを用いて、該デバイス平面に垂直な軸に沿った該マスの運動を感知する手段であって、該測定コンデンサは、該マスによって形成されたプレートと、下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有し、該リファレンスコンデンサは、該デバイス平面内の該マスの運動を感知するために使用される少なくとも1つの固定感知電極から形成されたプレートと、該下に横たわる導電平面によって形成されたプレートとを有する、手段と
を備える、装置。
Applications Claiming Priority (3)
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WO2006023476A1 (en) | 2006-03-02 |
US7412887B2 (en) | 2008-08-19 |
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TWI292825B (en) | 2008-01-21 |
US20060037397A1 (en) | 2006-02-23 |
WO2006023476A8 (en) | 2007-04-26 |
EP1779121A1 (en) | 2007-05-02 |
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