JPH03142364A

JPH03142364A - 加速度センサ装置

Info

Publication number: JPH03142364A
Application number: JP28096389A
Authority: JP
Inventors: Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車のノックセンサ、電子制御サスペンシ
ョンシステム、エアバッグシステム等に使用される加速
度センサ装置に関する。

従来の技術第３図および第４図は、従来の加速度センサ装置の一例
を示している。第３図および第４図において、３１は加
速度センサであり、圧電セラミック３２０両面に電極３
３．３４を設けて構成されている。表側の電極３３は、
扇型に分割された部分３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ
からなる。裏側の電極３４は、金属製の振動板３５に取
り付けられている。振動板３５の中央部はベース３６に
取り付けられている。

センサ部となる電極３３ａ、３３ｂは、対角方向に互い
に向き合い、それぞれリード線３７により、第５図に示
すようにインピーダンス変換回路３８に接続され、イン
ピーダンス変換回路３８はフィルタアンプ３９に接続さ
れている。また、アクチュエータ部となる電極３３ｃ、
３３ｄは、他方の対角方向に互いに向き合い、それぞれ
リード線４０により発信器４１に接続されている。発信
器４１の出力電圧は、電極３３ｃ、３３ｄとグランドに
接続されたベース３６との間に印加される。そして、ベ
ース３６が、被検出物例えばエンジンのノッキングを検
出する場合にはエンジンに固定される。

次に、上記従来例の動作について説明する。振動加速度
は、ベース３６を介して振動板３５の撓みに伴い圧電セ
ラミック３２も撓み、加速度に比例した電荷が発生する
。この発生電荷は、センサ部電極３３ａ、３３ｂからイ
ンピーダンス変換回路３８へ送られ、このインピーダン
ス変換回路３８で電圧に変換され、フィルタアンプ３９
で最適な周波数特性および出力レベルに変換されて出力
４２が得られる。

一方、加速度センサ３１の故障をチエツクするため、発
信器４１から、例えば２００Ｈｚの正弦波を出力と、加
速度センサ３１のアクチュエータ部電極３３ｃ、３３ｄ
が圧電ブザーとして働き、発信器４１の出力電圧に比例
した撓みを生じる。

この撓みは、上記したようにセンサ部電極３３ａ、３３
ｂを撓ませ、この撓みに応じた出力４２が得られる。

このように、上記従来の加速度センサは、加速度または
衝撃を与えると、それに相当する電気出力を得ることが
でき、また発信器から適当な電圧を与えると、そのセン
サが正常か否かを検出できる自己チエツク機能を有して
いる。

第６図は、第５図に示したブロックの具体的な回路図で
ある。ＩＣＩはインピーダンス変換回路３８用のＣＭＯ
３形オペアンプ、ＩＣ２はフィルタアンプ３９用のＣＭ
ＯＳ形オペアンプである。

Ｖｃｃは安定化された電源であり、例えば直流電圧５Ｖ
が供給される。抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１で高周波
のノイズをカットしており、抵抗Ｒ２およびＲ３で動作
電圧（加速度Ｏのときの直流出力は例えば１．５Ｖ）を
作る。各抵抗は、Ｒ１（Ｒ２，Ｒ３、またＲ４ｃＲ５の
関係に設定されている。Ｔｈはサーミスタであり、温度
によって抵抗値が変化するので、温度特性が平坦になる
ように抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｔｈ、Ｒ８が決定される。

アンプ利得は次の式で表される。

バイパスフィルタは、圧電セラミック３２の静電容量Ｃ
ｏとＲ５、およびＣ３とＲ１１＋Ｒ９の２段（１２ｄＢ
１０ｃｔ）のフィルタが形成されている。ローパスフィ
ルタは、Ｒ４とＣ２、およびＲｌＯとＣ４の２段（１２
ｄＢ１０ｃ　ｔ　）のフィルタが形成されている。

各抵抗は、Ｒ２，Ｒ３＜Ｒ５，Ｒ７，Ｒｇ、Ｒ９に設定
されているため、動作電圧は、抵抗Ｒ２およびＲ３で決
定され、電源Ｖｃｃが投入されたとき、電源ＶＣＣから
の電流は、抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ５，Ｒ４を通じて静電容
量Ｇｏの圧電セラミック３２をチャージし、はぼＣ０Ｘ
Ｒ５で決定される時定数で、インピーダンス変換回路３
８の入力電圧が上昇し、動作電圧に達する。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の加速度センサ装置では、低域
遮断周波数が低い場合、例えばＯ，１８２位になると、
ＣｏｘＲ５をかなり大きな値にしなければならず、イン
ピーダンス変換回路３８の入力電圧が動作電圧に達する
までにかなりの、例えば１０秒程度の時間を要し、した
がってこの加速度センサ装置の出力が動作電圧に達する
までにはかなりの時間を要するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、電源投入後、速やかに適正な出力電圧を出力すること
のできる優れた加速度センサ装置を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段本発明は、上記目的を達成するために、電源投入時にの
み動作する昇圧回路によって、電源投入時にインピーダ
ンス変換回路への入力電圧を動作電圧に近づけるように
したものである。

作用本発明は、上記のような構成により次のような効果を有
する。すなわち、電源投入時に圧電セラミックを速やか
にチャージアップさせることができるため、インピーダ
ンス変換回路の入力電圧も動作電圧にすぐに達し、した
がって加速度センサ装置の出力も電源投入時からすぐに
適正な動作電圧を出力することができる。

実施例第１図は本発明の一実施例の構成を示すものであり、第
６図に示した従来例に昇圧回路１１を付加したことが異
なるのみなので、同じ要素には同じ符号が付してあり、
さらにインピーダンス変換回路３８の後段が省略されて
図示されている。

第１図において、ＩＣ１はインピーダンス変換回路３８
用のＣＭＯ５形オペ−アンプである。ＶｃＣは安定化直
流電源であり、例えば５Ｖが供給される。抵抗Ｒ１およ
びコンデンサＣ１で高周波のノイズをカットしており、
抵抗Ｒ２およびＲ３で動作電圧を作る。各抵抗は、Ｒ１
（Ｒ２，Ｒ３、またＲ４＜Ｒ５の関係に設定されている
。圧電セラミック３２の静電容量ＣＯとＲ５とでバイパ
スフィルタが形成され、Ｒ４と０２とでローパスフィル
タが形成されている。

昇圧回路１１は、電源Ｖｃｃに直列に接続されたコンデ
ンサＣ６と抵抗Ｒ１２とからなる微分回路と、コンデン
サＣ６と抵抗Ｒ１２との接続点にゲートが接続され、ソ
ースが圧電セラミック３２のセンサ部電極３３ａ、３３
ｂと抵抗Ｒ４との接続点に接続された電界効果トランジ
スタＦＥＴとからなる。

次に、上記実施例の動作について説明する。上記実施例
において、５ｖの電源ＶＣＣが投入されると、コンデン
サＣ６と抵抗Ｒ１２との間の電圧が微分されるので、電
源Ｖｃｃの立ち上がり時のみ電源５Ｖに近づく。このコ
ンデンサＣ６と抵抗Ｒ１２との間の電圧は、電界効果ト
ランジスタＦＥＴのゲートとソース（またはドレイン）
を通って圧電セラミック３２をチャージアップさせ、イ
ンピーダンス変換回路３８への入力電圧は速やかに動作
電圧に達し、フィルタアンプ３９からの出力も適正な出
力電圧となって出力される。その後、コンデンサＣ６と
抵抗Ｒ１２との間の電圧はグランドに近づき、電界効果
トランジスタＦＥＴはカットオフになり、電源Ｖｃｃか
らの電流は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５，Ｒ４を通じて圧電
セラミック３２をチャージし、インピーダンス変換回路
３８の入力電圧を動作電圧に維持する。

このように、上記実施例によれば、電源ＶＣＣの立ち上
がり時のみ電界効果トランジスタＦＥＴを通して圧電セ
ラミック３２をチャージアップするので、インピーダン
ス変換回路３８の入力電圧を速やかに動作電圧まで高め
ることができ、加速度センサ装置の出力電圧も、電源投
入後直ちに適正な値で出力させることができるという効
果を有する。

第２図は本発明の他の実施例の構成を示すものである。

この実施例における昇圧回路２１は、上記実施例におけ
る電界効果トランジスタＦＥＴの代わりに、ダイオード
Ｄｉが使用されており、他の構成は上記実施例と同じで
あり、作用効果も同様である。

上記各実施例において、加速度センサ装置の低域遮断周
波数を低く設定した場合には、抵抗Ｒ５の値がかなり大
きく、例えば１００ＭΩ程になるので、電界効果トラン
ジスタＦＥＴやダイオードＤｉとも電流のリークをかな
り小さくする必要があり、一般的には電界効果トランジ
スタＦＥＴのほうがリークを小さくできる利点がある。

なお、カットオフ時のリーク電流が小さければ、他の半
導体やリレー等を使用しても同様な効果を得ることがで
きる。

発明の効果本発明は、上記実施例から明らかなように、電源立ち上
がり時に圧電セラミックをチャージアップさせるので、
インピーダンス変換回路の入力電圧を速やかに動作電圧
に近づけることができ、その結果、加速度センサ装置の
出力電圧を直ちに適正な値で出力することができるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における加速度センサ装置の
部分回路図、第２図は本発明の他の実施例における加速
度センサ装置の部分回路図、第３図は従来の加速度セン
サ装置における加速度センサの平面図、第４図は同加速
度センサの側面図、第５図は同加速度センサ装置の概略
ブロック図、第６図は同加速度センサ装置の回路図であ
る。Ｒ１−Ｒ１２・・・抵抗、Ｃ１−Ｃ６・・・コンデンサ
、Ｖｃｃ・・・電源、ＩＣＩ、ＩＣ２・・・オペアンプ
、Ｔｈ・・・サーミスタ、Ｃｏ・・・圧電セラミックの
静電容量、１１．１２・・・昇圧回路、３１・・・加速
度センサ、３２・・・圧電セラミック、３３ａ〜３３ｄ
、３４・・・電極、３５・・・金属振動板、３６・・・
ベース、３７．４０・・・リード線、３８・・・インピ
ーダンス変換回路、３９・・・フィルタアンプ、４１・
・・発信器、４２・・・出力。

Claims

【特許請求の範囲】

圧電セラミックからの出力をインピーダンス変換するイ
ンピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路
からの出力を増幅するアンプと、電源投入時にのみ動作
して前記インピーダンス変換回路への入力電圧を強制的
に動作電圧に近づける昇圧回路とを備えた加速度センサ
装置。