JPH02171659A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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JPH02171659A
JPH02171659A JP63327129A JP32712988A JPH02171659A JP H02171659 A JPH02171659 A JP H02171659A JP 63327129 A JP63327129 A JP 63327129A JP 32712988 A JP32712988 A JP 32712988A JP H02171659 A JPH02171659 A JP H02171659A
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JP
Japan
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weight
elements
conductive case
rigid body
amplifier
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Application number
JP63327129A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Wada
俊一 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to EP89123528A priority patent/EP0374870B1/en
Priority to AU47295/89A priority patent/AU599540B1/en
Priority to US07/455,015 priority patent/US5095751A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P15/09Measuring 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 piezoelectric pick-up

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve a better performance with a thermal balance by a method wherein a plurality of piezo-electric elements are provided and grasped between a weight and a metal rigid body to be made non-continuous to a conductive case concurrently serving as shield. CONSTITUTION:A metal rigid body 30 is made to abut the undersurface of an insulation plate 9 and a weight 2, piezopelectric elements 4a and 4b and the insulating plate 9 are pierced by a fixing screw 5 and screwed down together with the rigid body 30. The elements 4a and 4b are connected in parallel to generate a voltage according to an acceleration with the weight 2. Signals of the elements 4a and 4b are amplified by a charge amplifier 6 and an earth circuit of the amplifier 6 is connected to a conductive case 1. With such an arrangement, the elements 4a and 4b are kept from being earthed with the insulation plate 9 so that the conductive case 1 is at an earth potential and brings out a shielding effect. With a screw 5 and a fixing nut 15 as fixing means, the rigid body 30 and the weight 2 are balanced thermally, thereby producing a sensor with a better performance.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車用の振動や乗心地を検出するための
圧電素子を使用した加速度センサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an acceleration sensor using a piezoelectric element for detecting vibration and riding comfort for automobiles.

〔従来の技術] 自動車の振動や乗心地などを検出するために圧電形セン
サが使用されているが、この圧電形センサに関しては、
例えばケラスの木、シリーズNo、 5セラミックセン
サ゛73.Nα32、ニレセラ出版発行、P81〜85
「力および加速度センサ(1)」に記載されている。
[Prior Art] Piezoelectric sensors are used to detect vibrations and ride comfort in automobiles.
For example, Ceras wood, series No. 5 ceramic sensor 73. Nα32, published by Nilesera Publishing, P81-85
Described in "Force and Acceleration Sensor (1)".

このような圧電形センサ、おもり、チャージアンプを用
いた加速度センサを例えば、自動車の乗心地を制御する
電子制御サスペンションに応用されている。
Acceleration sensors using such piezoelectric sensors, weights, and charge amplifiers are applied, for example, to electronically controlled suspensions that control the ride comfort of automobiles.

電子制御サスペンションに圧電センサを応用した場合、
この圧電形センサのインピーダンスが高く、かつ容量性
であること等から生じる外来ノイズに弱い点をいかに解
決するかが問題である。
When piezoelectric sensors are applied to electronically controlled suspensions,
The problem is how to solve the problem of high impedance and capacitance of this piezoelectric sensor, which makes it susceptible to external noise.

このため、従来よりインピーダンス変換回路を内蔵し、
圧電形センサの片側電極をケースアースして、ケースで
シールド作用をもたせる等の工夫がなされている。
For this reason, conventional impedance conversion circuits are built-in,
Efforts have been made such as grounding one side of the electrode of the piezoelectric sensor to the case so that the case has a shielding effect.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、この場合、自動車のように、単一のバッテリ電
源の用途で、しかも自動車のボディはアースされている
状況での使用においては、圧電形センサの片側電極をケ
ースしてしまうと、加速度の検出信号はグランドを中心
に変化するのに対して、増幅器は例えば、電源電圧を2
に分割した点を中心に増幅するために、電源電圧が変動
した分と検出信号の分離が困難であり、信号が乱れ、電
源電圧変動やノイズにさらに弱くなる欠点があった。
However, in this case, when used in situations such as automobiles, where a single battery power source is used and the body of the automobile is grounded, if one electrode of the piezoelectric sensor is placed in a case, the acceleration The detection signal varies around ground, whereas the amplifier, for example,
Since the amplification is performed centering on the divided points, it is difficult to separate the detected signal from the fluctuations in the power supply voltage, which has the disadvantage of disrupting the signal and making it more susceptible to power supply voltage fluctuations and noise.

これに対処するために、インピーダンス変換回路に代え
て、チャージアンプにすることが解決策ではあるが、チ
ャージアンプは両型源の一般的使用においても、実用上
難しい問題があり、技術的には困難なものであった。
To deal with this, a solution is to use a charge amplifier instead of an impedance conversion circuit, but charge amplifiers have practical problems even in general use of dual-type sources, and technically there are It was difficult.

さらに、チャージアンプを単一電源で、しかも電源電圧
変動に強く構成するための回路構成が問題であった。
Furthermore, there was a problem in the circuit configuration for configuring the charge amplifier using a single power supply and being resistant to fluctuations in the power supply voltage.

加えて、チャージアンプを最適に構成するためには、圧
電形センサの両電掻をアース電位から浮かせる必要があ
り、ケースがアースされている場合には、特にどのよう
にしてケースと絶縁して圧電形センサをケースに固定す
るかが問題である。
In addition, in order to optimally configure the charge amplifier, it is necessary to keep both electrodes of the piezoelectric sensor above ground potential, and if the case is grounded, how should they be insulated from the case? The problem is how to fix the piezoelectric sensor to the case.

さらに、圧電形センサとおもりを用いた加速度計を自動
車用として使用する場合、環境の温度変化に対して安定
して加速度のみを取り出すには、検出素子である圧電形
センサがもつ温度変化によって電荷を発生ずる性質、い
わゆる焦電を何らかの手段で取り除く必要がある。
Furthermore, when using an accelerometer that uses a piezoelectric sensor and a weight for automobiles, in order to extract only acceleration stably against changes in environmental temperature, it is necessary to It is necessary to remove the so-called pyroelectricity by some means.

また、圧電形センサを車載して使用する場合、車体のば
ね下振動やエンジン振動、圧電形センサ自体の取付構造
上の共振周波数等の不要な信号の影響を除去する必要が
ある。
Furthermore, when using a piezoelectric sensor mounted on a vehicle, it is necessary to eliminate the influence of unnecessary signals such as unsprung vibration of the vehicle body, engine vibration, and resonance frequency of the mounting structure of the piezoelectric sensor itself.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電源電圧の変動に強く、単一N源電圧作動で
、しかもノイズに強く、置き換えの広い温度範囲、苛酷
な温度変化、不要な外部振動の下での使用が最適な加速
度センサを得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems.It is resistant to fluctuations in power supply voltage, operates on a single N source voltage, is resistant to noise, has a wide temperature range for replacement, and can withstand severe temperature changes. The aim is to obtain an acceleration sensor that is optimal for use under unnecessary external vibrations.

〔課題を解決するための手段] この発明に係る加速度センサは、絶縁板を介して導電性
ケースに金属のおもりとともに取り付けられ加速度に応
じた検出信号を出力する複数の圧電素子と、この圧電素
子の出力信号を増幅し、導電性ケースとアース回路を接
続したチャージアンプと、おもりと圧電素子を支持し絶
縁板により導電性ケースに非導通に固定された金属剛体
と、この金属剛体とおもりとを熱的にバランスさせ機械
的に接合させる固定手段とを設けたものである。
[Means for Solving the Problems] An acceleration sensor according to the present invention includes a plurality of piezoelectric elements that are attached together with a metal weight to a conductive case via an insulating plate and output detection signals according to acceleration, and the piezoelectric elements. A charge amplifier that amplifies the output signal of and connects a conductive case and a ground circuit, a rigid metal body that supports the weight and the piezoelectric element and is non-conductively fixed to the conductive case with an insulating plate, and this rigid metal body and the weight. and fixing means for thermally balancing and mechanically joining the two.

〔作 用〕[For production]

この発明における圧電素子は絶縁板によりアース電位か
ら浮かし、かつ導電性外−スをアース電位にしてシール
ド効果をもたせるとともに、固定手段により金属剛体と
を熱的にバランスさせて温度変化による焦電の影響をゆ
るめ、かつ加速度に応じた検出信号を圧電素子より取り
出してチャージアンプで増幅し、ノイズによる影響を抑
制するように作用する。
The piezoelectric element in this invention is floated from the ground potential by an insulating plate, has a conductive outer ground at ground potential to provide a shielding effect, and is thermally balanced with a rigid metal body by a fixing means to prevent pyroelectricity caused by temperature changes. It acts to soften the influence and suppress the influence of noise by extracting a detection signal corresponding to acceleration from the piezoelectric element and amplifying it with a charge amplifier.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の加速度センサの実施例について図面に
基づき説明する。第1図はその一実施例の構成を示す説
明図である。この第1図において、lは導電性ケースで
ある。
Embodiments of the acceleration sensor of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of one embodiment. In this FIG. 1, l is a conductive case.

この導電性ケースlの所定個所に絶縁vi9を介して圧
電素子4a、4bおよびおもり2が載置されており、圧
電素子4aの上面と圧電素子4bの下面にそれぞれ電極
3aが設けられ、圧電素子4aの下面と圧電素子4bの
上面にも電極3bが設けられている。
Piezoelectric elements 4a, 4b and weight 2 are placed at predetermined locations on this conductive case l via insulation vi9, and electrodes 3a are provided on the upper surface of piezoelectric element 4a and the lower surface of piezoelectric element 4b, respectively. Electrodes 3b are also provided on the lower surface of piezoelectric element 4a and on the upper surface of piezoelectric element 4b.

絶縁vi9はエポキシ基板、またはセラミック基板など
のプリン)M板が使用されており、この絶縁板9の下面
には、金属剛体30が当接されている。
An epoxy board or a ceramic board such as a ceramic board is used as the insulation vi9, and a rigid metal body 30 is brought into contact with the lower surface of the insulation board 9.

この金属剛体30とともに、おもり2、圧電素子4a、
4bおよび絶縁板9に固定用ネジ5が貫通され、金属剛
体30の下面側でナツト15で固定用ネジ5に螺着され
ている。
Along with this metal rigid body 30, the weight 2, the piezoelectric element 4a,
4b and the insulating plate 9, and is screwed onto the fixing screw 5 with a nut 15 on the lower surface side of the metal rigid body 30.

かくして、圧電素子4a、4bは電極3a。Thus, piezoelectric elements 4a, 4b are electrodes 3a.

3bで挾まれ、並列に接続され、この圧電素子4a、4
bとおもり2とから構成された検出部が金属剛体30と
固定用ネジ5とナツト15とにより絶縁板9上に固定さ
れている。
3b and connected in parallel, these piezoelectric elements 4a, 4
A detection unit composed of a metal body 30 and a weight 2 is fixed on an insulating plate 9 by a rigid metal body 30, a fixing screw 5, and a nut 15.

固定用ネジ5とナツト15とによる金属の固定手段でお
もり2と金属剛体30を熱的にバランスをとり、かつ機
械的に接合している。
The weight 2 and the metal rigid body 30 are thermally balanced and mechanically joined by a metal fixing means including a fixing screw 5 and a nut 15.

また、圧電素子4a、4bの電極3a、3bからそれぞ
れ出力線13.14を介してチャージアンプ6の入力端
に接続されている。二つの対称の圧電素子4a、4bの
外側の電極3aは図示しない線で導通している。
Further, the electrodes 3a and 3b of the piezoelectric elements 4a and 4b are connected to the input end of the charge amplifier 6 via output lines 13 and 14, respectively. The outer electrodes 3a of the two symmetrical piezoelectric elements 4a, 4b are electrically connected to each other by a line (not shown).

チャージアンプ6も上記絶縁体9上に取り付けられてい
る。このチャージアンプ6のアース回路は導電性ケース
1に接続されている。チャージアンプ6は圧電素子4a
、4bで発生した電圧(検出信号)をプリアンプするた
めのもので、電源電圧の変動およびノイズの影響を受け
にくいものである。
A charge amplifier 6 is also mounted on the insulator 9. A ground circuit of this charge amplifier 6 is connected to the conductive case 1. Charge amplifier 6 is piezoelectric element 4a
, 4b is used to preamplify the voltage (detection signal) generated by the circuit 4b, and is not easily affected by power supply voltage fluctuations and noise.

チャージアンプ6の出力は増幅器7の入力端に加えるよ
うになっている。増幅器7も絶縁板9上に取り付けられ
ており、この増幅器7の出力端は三端子コンデンサ8a
、貫通コンデンサIOBを介して制御装置11に接続さ
れている。
The output of charge amplifier 6 is applied to the input terminal of amplifier 7. An amplifier 7 is also mounted on the insulating plate 9, and the output terminal of this amplifier 7 is connected to a three-terminal capacitor 8a.
, are connected to the control device 11 via the feedthrough capacitor IOB.

制御装置11内の安定化電源12の正極より給電線31
.貫通コンデンサ10a、三端子コンデンサ8aを介し
て圧電形加速度センサに電力を供給するようになってい
る。
The power supply line 31 is connected to the positive terminal of the stabilized power supply 12 in the control device 11.
.. Power is supplied to the piezoelectric acceleration sensor via the feedthrough capacitor 10a and the three-terminal capacitor 8a.

安定比重′fA12の負極はアースされている。この負
極はアース線32を介して導電性ケース1に接続されて
いる。この導電性ケース1はアース線16を通して、絶
縁板9に接続されている。
The negative electrode of stable specific gravity 'fA12 is grounded. This negative electrode is connected to the conductive case 1 via a ground wire 32. This conductive case 1 is connected to an insulating plate 9 through a ground wire 16.

さらに、絶縁板9上の電子回路の各アースは導電性ケー
ス1を介して制御装置11のアース線32に接続されて
おり、シールド効果をもたせて図示しないノイズフィル
タ(図示せず)とにより、外部からのノイズの影響を低
減させている。
Further, each ground of the electronic circuit on the insulating plate 9 is connected to the ground wire 32 of the control device 11 via the conductive case 1, and a noise filter (not shown) is used to provide a shielding effect. Reduces the influence of external noise.

なお、三端子コンデンサ8a、8bのアース端子はアー
スされており、また、貫通コンデンサ10a、10bの
アース端子は導電性ケース1に接続されている。
The ground terminals of the three-terminal capacitors 8a and 8b are grounded, and the ground terminals of the feedthrough capacitors 10a and 10b are connected to the conductive case 1.

第2図は上記チャージアンプ6の具体的構成とその周辺
回路を示す回路図である。この第2図において、圧電素
子4a、4bは第1図で示したように、絶縁板9により
アース電位より浮かし、片側の電極の電位は抵抗R1と
R2で分圧された電位に固定されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the charge amplifier 6 and its peripheral circuits. In FIG. 2, the piezoelectric elements 4a and 4b are floated above the ground potential by an insulating plate 9, as shown in FIG. 1, and the potential of one electrode is fixed at the potential divided by resistors R1 and R2. There is.

また、20はFET入力の演算増幅器であり、その(ト
)入力端子と(ハ)入力端子は抵抗R3とR4を介して
接続されており、これによって、電源電圧が変動しても
、(ト)入力端子と(ハ)入力端子の両端子の電位が連
動して動くため、電源電圧の変動による影響は軽減され
ている。
Further, 20 is an operational amplifier with FET input, and its (G) input terminal and (C) input terminal are connected via resistors R3 and R4. Since the potentials of both the ) input terminal and (c) input terminal move in conjunction with each other, the influence of fluctuations in the power supply voltage is reduced.

上記抵抗R3とR4との接続点は抵抗R1とR2との接
続点に接続されている。この抵抗R1とR2は上述のよ
うに、圧電素子4a、4bの一方の電極の電位を固定す
るために、電源とアース間に接続されている。
The connection point between the resistors R3 and R4 is connected to the connection point between the resistors R1 and R2. As described above, the resistors R1 and R2 are connected between the power source and the ground in order to fix the potential of one electrode of the piezoelectric elements 4a, 4b.

抵抗R3に並列にコンデンサCIが接続されている。コ
ンデンサC1は圧電素子4a、4bの電荷の変化を電圧
に変換し、さらに検出加速度の最低検出周波数を下げる
目的で時定数を大きく、かつ最適値とするために用いら
れている。
A capacitor CI is connected in parallel to the resistor R3. The capacitor C1 is used to convert changes in the charges of the piezoelectric elements 4a and 4b into voltage, and to increase the time constant to an optimum value in order to further lower the minimum detection frequency of the detected acceleration.

また、演算増幅器20の出力端子とH入力端子間には、
抵抗R5とコンデンサC2の並列回路が接続されている
。コンデンサC2のインピーダンスは高周波で下がるた
めに、C2,R5の時定数を例えば5 Hzに設定する
ことにより、例えば、上下方向の加速度検出時の不要な
ばね下成分の除去のローパスフィルタに設定できるので
、特別のローパスフィルタの追加の必要がないようにな
っている。
Moreover, between the output terminal and the H input terminal of the operational amplifier 20,
A parallel circuit of resistor R5 and capacitor C2 is connected. Since the impedance of capacitor C2 decreases at high frequencies, by setting the time constant of C2 and R5 to 5 Hz, for example, it can be set as a low-pass filter for removing unnecessary unsprung components when detecting acceleration in the vertical direction. , there is no need to add a special low-pass filter.

もしも、後段にローパスフィルタを追加した場合でも、
カットオフ周波数を合わせることにより、フィルタ特性
を2次、3次にさらに最適にし得る効果がある。
Even if you add a low-pass filter to the latter stage,
By matching the cutoff frequencies, it is possible to further optimize the filter characteristics for the second and third orders.

演算増幅器20の出力は上述のように、増幅器7で増幅
され、増幅器7の出力は三端子コンデンサ8b、貫通コ
ンデンサ10bを経て制御装置II(第1図)に入力す
るようになっており、この制御装置11の安定化電源1
2の負極よりアース線32を通して貫通コンデンサ10
bのアース線に接続されている。
As mentioned above, the output of the operational amplifier 20 is amplified by the amplifier 7, and the output of the amplifier 7 is input to the control device II (Fig. 1) via the three-terminal capacitor 8b and the feedthrough capacitor 10b. Stabilized power supply 1 for control device 11
The feedthrough capacitor 10 is passed through the ground wire 32 from the negative terminal of 2.
It is connected to the ground wire of b.

また、安定化型a12の正極より給電線31貫通コンデ
ンサ10a、三端子コンデンサ8aを通して圧電形加速
度センサに電源を供給するようになっている。
Further, power is supplied to the piezoelectric acceleration sensor from the positive electrode of the stabilizing type a12 through the feeder line 31 feedthrough capacitor 10a and the three-terminal capacitor 8a.

次に動作について説明する。導電性ケース1の内部に空
気層があり、金属ケースによる導電性ケースlの外部の
温度変化は穏やかにされ、さらに、圧電素子4a、4b
は金属のおもり2.金属剛体30、固定用ネジ5.ナツ
ト15により蓄熱保温され、圧電素子4a、4bの温度
バランスと、温度変化をゆるやかにさせる効果がある。
Next, the operation will be explained. There is an air layer inside the conductive case 1, the temperature change outside the conductive case l due to the metal case is moderated, and the piezoelectric elements 4a, 4b
is a metal weight 2. Rigid metal body 30, fixing screw 5. The nut 15 stores and retains heat, which has the effect of maintaining a temperature balance between the piezoelectric elements 4a and 4b and slowing temperature changes.

また、圧電素子4a、4bは絶縁板9で保持されている
ため、導電性ケースlに対して熱的に隔絶されていると
いう効果がある。
Furthermore, since the piezoelectric elements 4a and 4b are held by the insulating plate 9, they have the effect of being thermally isolated from the conductive case l.

この圧電素子4a、4bを対称にかつ並列に接続するこ
とにより、焦電を相殺している。加速度に応じて圧電素
子4a、4bに発生した電荷はコンデンサC1により電
圧変化に変換され、演算項C”/R5 幅器20によって、(1+  R4倍)され、さらに増
幅器7で増幅されて、三端子コンデンサ8b、v1通コ
ンデンサ10bを介して制1ffll装置11に入力さ
れる。
By connecting the piezoelectric elements 4a and 4b symmetrically and in parallel, pyroelectricity is canceled out. The charges generated in the piezoelectric elements 4a and 4b in response to acceleration are converted into voltage changes by the capacitor C1, multiplied by (1+R4 times) by the operational term C''/R5 and the multiplier 20, and further amplified by the amplifier 7. It is input to the control 1ffll device 11 via the terminal capacitor 8b and the v1 capacitor 10b.

この場合、コンデンサC1と抵抗R3により、検出加速
度の最低周波数を任意に設定することができる。例えば
、0.2!Iz程度になるように、C1=0.047μ
F、R3=15MΩと設定すればよい。
In this case, the minimum frequency of the detected acceleration can be arbitrarily set using the capacitor C1 and the resistor R3. For example, 0.2! C1=0.047μ so that it is about Iz
It is sufficient to set F, R3=15MΩ.

これにより、特別なバイパスフィルタを挿入せずとも、
温度による不要なドリフト電圧を最適に除去させること
ができる。
This allows you to use the
Unnecessary drift voltage due to temperature can be optimally removed.

また、抵抗R3を演算増幅器20の入力インピーダンス
よりも小さくすることにより、低域の時定数を任意にか
つ最適に設定することが可能である。FET人力の演算
増幅器20の入力インピーダンスは例えば109Ω以上
であり、この目的に十分である。
Furthermore, by making the resistor R3 smaller than the input impedance of the operational amplifier 20, it is possible to arbitrarily and optimally set the low-frequency time constant. The input impedance of the FET-powered operational amplifier 20 is, for example, 109Ω or more, which is sufficient for this purpose.

さらに、上記コンデンサC2と抵抗R5の時定数C2,
R5を例えば上述したように、5)1zに設定すること
により、上下方向加速度検出時の不要なばね下成分を除
去できる。
Furthermore, the time constant C2 of the capacitor C2 and the resistor R5,
For example, by setting R5 to 5) 1z as described above, unnecessary unsprung components can be removed when vertical acceleration is detected.

また、チャージアンプ6の構成を第2図のごとく構成し
ていることから、圧電素子4a、4bを導電性ケースl
からフローティングにし、しかも圧電素子4a、4bの
電荷の変化を変換するコンデンサCIをFET入力の演
算増幅器20の正相と逆相関に接続するという、簡単な
構造でチャージアンプ6の低周波特性をコンデンサCI
と放電用の抵抗R3とで最適に設定でき、焦電対策のた
めの特別のバイパスフィルタを1段階省略できる効果が
ある。
Furthermore, since the charge amplifier 6 is configured as shown in FIG.
In addition, the low frequency characteristics of the charge amplifier 6 can be adjusted by using a simple structure in which the capacitor CI, which converts changes in the charges of the piezoelectric elements 4a and 4b, is connected to the positive phase and anti-correlation of the operational amplifier 20 of the FET input. C.I.
and the discharge resistor R3 can be set optimally, which has the effect of omitting one stage of a special bypass filter for pyroelectric countermeasures.

さらに、このチャージアンプ6のゲインを高域で制限す
るという、簡単な構成で外来不用振動の影響を除去する
ためのローパスフィルタを1段省略できる効果がある。
Furthermore, the simple configuration of limiting the gain of the charge amplifier 6 in the high range has the effect of omitting one stage of a low-pass filter for removing the influence of external unwanted vibrations.

ところで、従来のインピーダンス変換回路を用いた場合
は低域の時定数の設定がこの発明のように容易ではなく
、このために、後段にバイパスフィルタ回路、ローパス
フィルタ回路を特別に設ける必要があり、しかも電源電
圧変動に対しても弱い欠点があるが、この発明では、チ
ャージアンプ6の1段でこれらの欠点を解決し得る効果
がある。
By the way, when using a conventional impedance conversion circuit, it is not as easy to set the low-frequency time constant as in the present invention, and for this reason, it is necessary to specially provide a bypass filter circuit and a low-pass filter circuit at the subsequent stage. Moreover, it has the disadvantage of being weak against power supply voltage fluctuations, but the present invention has the effect of solving these disadvantages with a single stage of charge amplifier 6.

すなわち、電源電圧の変動に強く、温度ドリフトに強く
、しかも不要な振動ノイズを増幅しない自動車用として
最適な加速度センサとすることができる。
In other words, it is possible to obtain an acceleration sensor that is resistant to fluctuations in power supply voltage, resistant to temperature drift, and does not amplify unnecessary vibration noise, and is optimal for use in automobiles.

一方、圧電素子4a、4bの電位をフローティングにし
て、電源電圧の変動にかかわらず、チャージアンプ6は
圧電素子4a、4bに発生ずる電荷の変化を電圧に変換
し、正確に増幅するように構成しているから、電源電圧
の変動に強く、加速度センサ専用の安定化電源を特別に
備える必要がなくなり、例えば、図示の実施例のように
、制御装置11の安定化型rA12を共用化して、給電
線31より供給しても、安定に作動させることができる
ものである。
On the other hand, the potential of the piezoelectric elements 4a, 4b is set to be floating, and the charge amplifier 6 is configured to convert the change in electric charge generated in the piezoelectric elements 4a, 4b into voltage and amplify it accurately regardless of fluctuations in the power supply voltage. Therefore, it is resistant to fluctuations in power supply voltage, and there is no need to provide a special stabilized power supply exclusively for the acceleration sensor.For example, as in the illustrated embodiment, the stabilized rA12 of the control device 11 can be shared, Even if it is supplied from the power supply line 31, it can be operated stably.

第3図は金属剛体30の他の実施例を示す圧電素子を主
体とする部分の断面図である。この第3図の場合は、金
属剛体30を図示のごとく、「U」字形に形成し、この
金属剛体30内に絶縁板9を挿入して、絶縁板9を金属
剛体30で挾持するようにしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion mainly consisting of a piezoelectric element, showing another embodiment of the metal rigid body 30. As shown in FIG. In the case of FIG. 3, the metal rigid body 30 is formed into a "U" shape as shown, and the insulating plate 9 is inserted into the metal rigid body 30 so that the insulating plate 9 is held between the metal rigid body 30. ing.

この金属剛体30の上面に圧電素子4a、4b、おもり
2を載置して固定用ネジ5とナツト(第3図では、ナツ
トの図示を省略)で締め付けるようにしている。
The piezoelectric elements 4a, 4b and weight 2 are placed on the upper surface of this rigid metal body 30, and are tightened with fixing screws 5 and nuts (the nuts are not shown in FIG. 3).

このようにすることにより、圧電素子4a。By doing so, the piezoelectric element 4a.

4bの温度バランスをさらに適正化させる効果がある。This has the effect of further optimizing the temperature balance of 4b.

なお、上記各実施例において、コンデンサC1と抵抗R
3とによる検出加速度の低周波側のカットオフ周波数を
0.1〜0.311zとすることが望ましく、また、高
周波側のカットオフ周波数を車両のばね主共振周波数以
上で、かつばね下共振周波数以下に設定するのが望まし
い。
In addition, in each of the above embodiments, the capacitor C1 and the resistor R
It is desirable that the cutoff frequency on the low frequency side of the detected acceleration is set to 0.1 to 0.311z, and the cutoff frequency on the high frequency side is equal to or higher than the vehicle's spring main resonance frequency and is equal to or higher than the unsprung resonance frequency. It is preferable to set the following.

さらに、上記各実施例において、圧電素子4a。Furthermore, in each of the above embodiments, the piezoelectric element 4a.

4bの電荷の変化をこれに対応したコンデンサの電圧変
化に変換するためのコンデンサCIの容量温度係数を正
とし、検出感度の温度特性を打ち消すようにしてもよい
The temperature coefficient of capacitance of the capacitor CI for converting the change in the charge of the capacitor 4b into a corresponding change in the voltage of the capacitor may be made positive, thereby canceling out the temperature characteristic of the detection sensitivity.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、複数の圧電素子をお
もりと金属剛体とでサンドインチ構造にして絶縁板に取
り付け、シールドを兼ねた導電性ケースと非導通状態と
なるように構成したので、簡単な構造で耐ノイズ性をシ
ールし、しかも、温度変化により生ずる焦電の影響をゆ
るやかにさせるとともに、複数の圧電素子により焦電を
相殺さゼる効果がある。
As described above, according to the present invention, a plurality of piezoelectric elements are formed into a sandwich structure with a weight and a rigid metal body, are attached to an insulating plate, and are configured to be in a non-conductive state with a conductive case that also serves as a shield. , has a simple structure that seals noise resistance, and also has the effect of softening the effects of pyroelectricity caused by temperature changes, and canceling out pyroelectricity by using a plurality of piezoelectric elements.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による加速度センサの構成
説明図、第2図は同上加速度センサにおけるチャージア
ンプの部分を主体とする具体的回路構成を示す回路図、
第3図はこの発明の他の実施例による加速度センサにお
ける圧電素子の部分の断面図である。 l・・・導電性ケース、2・・・おもり、4a、4b・
・・圧電素子、5・・・固定用ネジ、6・・・チャージ
アンプ、9・・・絶縁板、lO・・・ナツト、30・・
・金属剛体、31・・・給電線。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration mainly consisting of a charge amplifier part in the above acceleration sensor.
FIG. 3 is a sectional view of a piezoelectric element in an acceleration sensor according to another embodiment of the present invention. l... Conductive case, 2... Weight, 4a, 4b.
... Piezoelectric element, 5... Fixing screw, 6... Charge amplifier, 9... Insulating plate, lO... Nut, 30...
・Metal rigid body, 31... Power supply line. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  加速度に応じておもりにより電圧を発生する並列に接
続された複数の圧電素子と、この圧電素子の発生する信
号を増幅するチャージアンプと、このチャージアンプの
アース回路に接続された導電性ケースと、上記おもりお
よび上記圧電素子を支持する金属剛体と、上記おもりと
金属剛体を固定手段により熱的にバランスさせるととも
に機械的に接合させた状態でこの金属剛体を上記導電性
ケースに非導通に固定するための絶縁板とを備えた加速
度センサ。
A plurality of piezoelectric elements connected in parallel that generate a voltage using a weight according to acceleration, a charge amplifier that amplifies the signal generated by the piezoelectric element, and a conductive case connected to a ground circuit of the charge amplifier. A rigid metal body that supports the weight and the piezoelectric element, and the weight and the rigid metal body are thermally balanced by a fixing means and mechanically joined, and the rigid metal body is fixed to the conductive case in a non-conductive manner. Acceleration sensor equipped with an insulating plate for.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000266776A (en) * 1999-03-17 2000-09-29 Murata Mfg Co Ltd Amplification circuit for piezoelectric type acceleration sensor
JP2009211763A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Toyota Central R&D Labs Inc Converter circuit

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