JP5304652B2 - 加速度センサ - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1における加速度センサ1001の電気回路図である。加速度センサ1001は、交流バイアス電圧を出力するドライブ回路21と、交流バイアス電圧信号が入力される検知素子22と、検知素子22に接続された入力端を有する電流−電圧変換器23と、電流−電圧変換器23の出力端に接続された入力端25Aを有する演算増幅器25と、演算増幅器25の入力端25Bに接続された基準電圧素子24、演算増幅器25の出力端25Cに結合する同期復調器26と、同期復調器26に電気的に接続されたセンサ出力端子27とを備えている。演算増幅器25の出力端25Cと同期復調器26との間には位相遷移器35が接続されている。
図3は本発明の実施の形態2における加速度センサ1002の電気回路図である。図3において、図1に示す実施の形態1における加速度センサ1001と同じ部分には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。検知素子122は、固定電極22Aと、固定電極22Aに対向する可動電極33A、33B、33C、33Dとを有する。可動電極33A、33B、33C、33Dは電流−電圧変換器34A、34B、34C、34Dの入力端にそれぞれ接続されている。電流−電圧変換器34A、34B、34C、34Dの出力端は演算増幅器25の入力端25Aに接続されている。演算増幅器25は電流−電圧変換器34A、34B、34C、34Dが出力する電圧を加算する加算器として機能している。
図7は本発明の実施の形態3における加速度センサ1003の電気回路図である。加速度センサ1003は、検知素子42と、可変のバイアス電圧を有する交流バイアス電圧を発生して検知素子42の固定電極42Aに印加するドライブ回路41と、検知素子42の可動電極43A、43B、43C、43Dにそれぞれ接続された入力端を有する電流−電圧変換器44A、44B、44C、44Dと、差動増幅器45、48を備える。差動増幅器45、48は演算増幅器で構成されている。
図13は、本発明の実施の形態4における加速度センサ1004の電気回路図である。図13において、図7に示す実施の形態3による加速度センサ1003と同じ部分には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。実施の形態4による加速度センサ1004は、図7に示す実施の形態3による加速度センサ1003の故障検知部56、57の代わりに故障検知部128、129を備える。故障検知部128、129は実施の形態3による加速度センサ1003の故障検知部56、57と同様に、差動増幅器45、48の出力端45C、48Cにそれぞれ接続されている。
22 検知素子
22A 固定電極
22B 可動電極(第1の可動電極)
23 電流−電圧変換器(第1の電流−電圧変換器)
25 演算増幅器(第1の演算増幅器)
26 同期復調器
29 故障検知部
30 発振器
31 演算増幅器(第2の演算増幅器)
33A 可動電極(第1の可動電極)
33B 可動電極(第2の可動電極)
34A 電流−電圧変換器(第1の電流−電圧変換器)
34B 電流−電圧変換器(第2の電流−電圧変換器)
41 ドライブ回路
42 検知素子
42A 固定電極
43A 可動電極(第1の可動電極)
43B 可動電極(第2の可動電極)
43C 可動電極(第3の可動電極)
43D 可動電極(第4の可動電極)
44A 電流−電圧変換器(第1の電流−電圧変換器)
44B 電流−電圧変換器(第2の電流−電圧変換器)
44C 電流−電圧変換器(第3の電流−電圧変換器)
44D 電流−電圧変換器(第4の電流−電圧変換器)
45 差動増幅器(第1の差動増幅器)
47 同期復調器(第1の同期復調器)
48 差動増幅器(第2の差動増幅器)
50 同期復調器(第2の同期復調器)
53 発振器
54 演算増幅器
56 故障検知部(第1の故障検知部)
57 故障検知部(第2の故障検知部)
58 位相遷移器(第1の位相遷移器)
59 位相遷移器(第2の位相遷移器)
60 増幅器(第1の増幅器)
61 増幅器(第2の増幅器)
122 検知素子
Claims (6)
- 可変のバイアス電圧を有する交流バイアス電圧を出力するドライブ回路と、
前記交流バイアス電圧が印加される固定電極と、
前記固定電極に対向する第1の可動電極と、
を有し、加えられる加速度によって前記固定電極と前記第1の可動電極との間に発生する容量値が変化する検知素子と、
前記検知素子の前記第1の可動電極から出力される電流を電圧に変換して前記変換された電圧を出力する第1の電流−電圧変換器と、
前記第1の電流−電圧変換器が出力する前記電圧が入力される第1の入力端と、
前記入力された電圧に応じた電圧を出力する出力端と、
を有する第1の演算増幅器と、
前記第1の演算増幅器が出力する前記電圧を同期検波する同期復調器と、
前記ドライブ回路が出力する前記交流バイアス電圧を所定の電圧にした際に前記第1の演算増幅器が出力する前記電圧が所定の範囲内に無いと判断した場合には、故障検知信号を出力する故障検知部と、を備え、
前記ドライブ回路は、
交流電圧を発生する発振器と、
可変電圧を発生する可変電圧素子と、
前記発振器が発生した交流電圧が入力される第1の入力端と、
基準電圧と前記可変電圧とが選択的に入力される第2の入力端と、
前記検知素子の前記固定電極に接続された出力端と、
を有する第2の演算増幅器と、
を含む加速度センサ。 - 前記第1の演算増幅器は基準電圧が印加される第2の入力端をさらに有する、請求項1に記載の加速度センサ。
- 第2の電流−電圧変換器をさらに備え、
前記検知素子は前記固定電極に対向する第2の可動電極をさらに有して、前記加速度によって前記固定電極と前記第2の可動電極との間に発生する容量値が変化し、
前記第2の電流−電圧変換器は、前記検知素子の前記第2の可動電極から出力される電流を電圧に変換して前記変換された電圧を前記第1の演算増幅器の前記第1の入力端に出力し、
前記第1の演算増幅器は、前記第1の電流−電圧変換器が出力する前記電圧と前記第2の電流−電圧変換器が出力する前記電圧とを加算して前記出力端から出力する、請求項1に記載の加速度センサ。 - 可変のバイアス電圧を有する交流バイアス電圧を出力するドライブ回路と、
前記交流バイアス電圧が印加される固定電極と、
前記固定電極に対向する第1の可動電極と、
前記固定電極に対向する第2の可動電極と、
前記固定電極に対向する第3の可動電極と、
前記固定電極に対向する第4の可動電極と、
を有し、加えられる加速度によって前記第1の可動電極と前記第2の可動電極と前記第3の可動電極と前記第4の可動電極のそれぞれと前記固定電極との間に発生する容量値が変化する検知素子と、
前記検知素子の前記第1の可動電極から流れる電流を電圧に変換して前記変換された電圧を出力する第1の電流−電圧変換器と、
前記検知素子の前記第2の可動電極から流れる電流を電圧に変換して前記変換された電圧を出力する第2の電流−電圧変換器と、
前記検知素子の前記第3の可動電極から流れる電流を電圧に変換して前記変換された電圧を出力する第3の電流−電圧変換器と、
前記検知素子の前記第4の可動電極から流れる電流を電圧に変換して前記変換された電圧を出力する第4の電流−電圧変換器と、
前記第1の電流−電圧変換器が出力する前記電圧と前記第2の電流−電圧変換器が出力する前記電圧とが加算されて入力される第1の入力端と、
前記第3の電流−電圧変換器が出力する前記電圧と前記第4の電流−電圧変換器が出力する前記電圧とが加算されて入力される第2の入力端と、
前記第1の入力端に入力された電圧と前記第2の入力端に入力された電圧との差の電圧を出力する出力端と、
を有する第1の差動増幅器と、
前記第1の電流−電圧変換器が出力する前記電圧と前記第4の電流−電圧変換器が出力する前記電圧とが加算されて入力される第1の入力端と、
前記第2の電流−電圧変換器が出力する前記電圧と前記第3の電流−電圧変換器が出力する前記電圧とが加算されて入力される第2の入力端と、
前記第1の入力端に入力された電圧と前記第2の入力端に入力された電圧との差の電圧を出力する出力端と、
を有する第2の差動増幅器と、
前記ドライブ回路が出力する前記交流バイアス電圧を所定の電圧にした際に前記第1の差動増幅器の前記出力端から出力される前記電圧が所定の範囲内に無いと判断した場合は、故障検知信号を出力する第1の故障検知部と、
前記ドライブ回路が出力する前記交流バイアス電圧を前記所定の電圧にした際に前記第2の差動増幅器の前記出力端から出力される前記電圧が所定の範囲内に無いと判断した場合は、故障検知信号を出力する第2の故障検知部と、を備え、
前記ドライブ回路は、
交流電圧を発生する発振器と、
可変電圧を発生する可変電圧素子と、
前記発振器が発生した交流電圧が入力される第1の入力端と、
基準電圧と前記可変電圧とが選択的に入力される第2の入力端と、
前記検知素子の前記固定電極に接続された出力端と、
を有する演算増幅器と、
を含む加速度センサ。 - 前記第1の差動増幅器の前記出力端から出力された前記電圧を同期検波する第1の同期復調器と、
前記第2の差動増幅器の前記出力端から出力された前記電圧を同期検波する第2の同期復調器と、
をさらに備えた、請求項4に記載の加速度センサ。 - 前記第1の差動増幅器が出力する前記電圧の位相と前記ドライブ回路が出力する前記交流バイアス電圧の位相とを整合させる第1の位相遷移器と、
前記第1の同期復調器で同期検波された電圧を平滑化する第1の増幅器と、
前記第2の差動増幅器が出力する前記電圧の位相と前記ドライブ回路が出力する前記交流バイアス電圧の位相とを整合させる第2の位相遷移器と、
前記第2の同期復調器で同期検波された電圧を平滑化する第2の増幅器と、
をさらに備え、
前記第1の同期復調器は前記ドライブ回路から出力される前記交流バイアス電圧を基準にして前記第1の差動増幅器の前記出力端から出力された前記電圧を同期検波し、
前記第2の同期復調器は前記ドライブ回路から出力される前記交流バイアス電圧を基準にして前記第2の差動増幅器の前記出力端から出力された前記電圧を同期検波する、請求項5に記載の加速度センサ。
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