JPH04184171A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH04184171A JPH04184171A JP31066590A JP31066590A JPH04184171A JP H04184171 A JPH04184171 A JP H04184171A JP 31066590 A JP31066590 A JP 31066590A JP 31066590 A JP31066590 A JP 31066590A JP H04184171 A JPH04184171 A JP H04184171A
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Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
自動車の制御や地震の検出等に用いられる加速度センサ
に関し、 広範囲な加速度を検出可能とすることを目的とし、 一端を固定し他端に電磁石を固着した弾性体と、非磁性
材料にてなり印加加速度によって撓む該弾性体の撓み方
向に該電磁石を挟む如く対向する一対の磁気検出素子と
、該電磁石に励磁電流を供給する電源部と、該電磁石か
らの磁界を検知した該磁気検出素子の出力を検出する検
出器とを具えたことを特徴とし構成する。
に関し、 広範囲な加速度を検出可能とすることを目的とし、 一端を固定し他端に電磁石を固着した弾性体と、非磁性
材料にてなり印加加速度によって撓む該弾性体の撓み方
向に該電磁石を挟む如く対向する一対の磁気検出素子と
、該電磁石に励磁電流を供給する電源部と、該電磁石か
らの磁界を検知した該磁気検出素子の出力を検出する検
出器とを具えたことを特徴とし構成する。
本発明は自動車の制御や地震の検出等に用いられる加速
度センサ、特に広範囲の加速度を検出可能にする構成に
関する。
度センサ、特に広範囲の加速度を検出可能にする構成に
関する。
近年、安全運転を助ける等の補助機能を有する各種電子
機器が自動車に搭載され、従来の手動操作がこれらの電
子機器による自動操作に変わりつつある。また、電子交
換機や大形コンピュータ等では機器の損傷を予防し、安
全を確保するため地震検出機構を具えており、大きな地
震を検知するとその対策か自動的に講じられるようにな
っている。
機器が自動車に搭載され、従来の手動操作がこれらの電
子機器による自動操作に変わりつつある。また、電子交
換機や大形コンピュータ等では機器の損傷を予防し、安
全を確保するため地震検出機構を具えており、大きな地
震を検知するとその対策か自動的に講じられるようにな
っている。
しかしながら、かかる車載電子機器や地震検出機構を有
効に動作させるには、広範囲の加速度を高精度に検出可
能な加速度センサか必要てあり、広範囲の加速度が高精
度に検出でき小型かつ安価な加速度センサの実現が要望
されている。
効に動作させるには、広範囲の加速度を高精度に検出可
能な加速度センサか必要てあり、広範囲の加速度が高精
度に検出でき小型かつ安価な加速度センサの実現が要望
されている。
第３図は本出願人が昭和６３年５月７日付けで出願した
加速度センサ（特願昭６３−１１０８８２号）の概略構
成図、第４図は第３図に示す加速度センサの加速度検出
部の構成例である。
加速度センサ（特願昭６３−１１０８８２号）の概略構
成図、第４図は第３図に示す加速度センサの加速度検出
部の構成例である。
第３図の加速度センサ１において、２は印加された加速
度によって撓む弾性体、３はＮ極とＳ極を有する永久磁
石、４−３と４−２は永久磁石３が発生する磁界を検出
する磁気検出素子（磁気抵抗素子）、５−Ｉと５−２は
磁気検出素子４−１．４−２の出力信号線、６は磁気検
出素子１．、ｉ、の出力を加算しその情報を送出する検
出器、６−２は検出器６の出力端子である。永久磁石３
は、一端か固定された弾性体２の他端に固着すφ。
度によって撓む弾性体、３はＮ極とＳ極を有する永久磁
石、４−３と４−２は永久磁石３が発生する磁界を検出
する磁気検出素子（磁気抵抗素子）、５−Ｉと５−２は
磁気検出素子４−１．４−２の出力信号線、６は磁気検
出素子１．、ｉ、の出力を加算しその情報を送出する検
出器、６−２は検出器６の出力端子である。永久磁石３
は、一端か固定された弾性体２の他端に固着すφ。
弾性体２．磁気検出素子４−１．４−２等からなる検出
部７の主要構成を示す第４図において、８は弾性体２．
磁気検出素子４−＋、４−ｚを搭載し外部リード端子１
０を植設した基板、９は基板８の上面を覆うキャップで
ある。非磁性であるべき弾性体２は燐青銅等の板を利用
し、磁気検出素子４−１゜４−２にはバーバーポール形
磁気抵抗素子を利用している。
部７の主要構成を示す第４図において、８は弾性体２．
磁気検出素子４−＋、４−ｚを搭載し外部リード端子１
０を植設した基板、９は基板８の上面を覆うキャップで
ある。非磁性であるべき弾性体２は燐青銅等の板を利用
し、磁気検出素子４−１゜４−２にはバーバーポール形
磁気抵抗素子を利用している。
第３図および第４図において、永久磁石３の質量をｍ、
永久磁石３に加えられた加速度をＧ、当初の停止位置か
ら永久磁石３か例えば磁気検出素子４−２に対し変位し
た量をＸ１弾性体２のはね定数をｋとしたとき、 Ｇ＝ｋｘ／ｍ で表される。
永久磁石３に加えられた加速度をＧ、当初の停止位置か
ら永久磁石３か例えば磁気検出素子４−２に対し変位し
た量をＸ１弾性体２のはね定数をｋとしたとき、 Ｇ＝ｋｘ／ｍ で表される。
永久磁石３に加速度Ｇが加えられない停止位置から、加
えられた加速度Ｇのため弾性体２か第３図の矢印方向に
撓み、永久磁石３が磁気検出素子４−２に近づくと磁気
検出素子４−１．４−２の出力電圧が変化し、そのこと
から永久磁石３の位置変位量を読み取ることができ、そ
の位置変位量から加速度の値を知ることができる。そし
て、加速度の印加方向が逆になって永久磁石３が磁気検
出素子４−１に接近する方向に変位しても、同様にその
ときの加速度の値を知ることができる。
えられた加速度Ｇのため弾性体２か第３図の矢印方向に
撓み、永久磁石３が磁気検出素子４−２に近づくと磁気
検出素子４−１．４−２の出力電圧が変化し、そのこと
から永久磁石３の位置変位量を読み取ることができ、そ
の位置変位量から加速度の値を知ることができる。そし
て、加速度の印加方向が逆になって永久磁石３が磁気検
出素子４−１に接近する方向に変位しても、同様にその
ときの加速度の値を知ることができる。
以上説明したように、従来の加速度センサは先端に永久
磁石３を固着した弾性体２の撓みを利用しており、小さ
い加速度を検出するにはばね定数の小さい弾性体２が有
利であると共に、大きい加速度を検出するにはばね定数
の大きい弾性体２が有利である。そして、ばね定数の小
さい弾性体２は、大きい加速度が印加されたとき塑性変
形しないような対策が必要になる。
磁石３を固着した弾性体２の撓みを利用しており、小さ
い加速度を検出するにはばね定数の小さい弾性体２が有
利であると共に、大きい加速度を検出するにはばね定数
の大きい弾性体２が有利である。そして、ばね定数の小
さい弾性体２は、大きい加速度が印加されたとき塑性変
形しないような対策が必要になる。
そこで従来の加速度センサは、測定する加速度範囲で例
えば小レベル用（０〜ＩＧ）、中レベル用（１〜４Ｇ）
、大レベル用（２〜１００Ｇ）に分けており、自動車の
ジヤツキアップ角度検出の如き傾斜角測定、地震計等の
小レベル用加速度センサには厚さ４０μｍ程度の弾性体
２を、自動車のブレーキやロボットの運動量測定等の中
レベル用加速度センサには厚さ１００μｍ程度の弾性体
２を、自動車の衝撃検出等の大レベル用加速度センサに
は厚さ４００μｍ程度の弾性体２を組み込んだものが利
用される。
えば小レベル用（０〜ＩＧ）、中レベル用（１〜４Ｇ）
、大レベル用（２〜１００Ｇ）に分けており、自動車の
ジヤツキアップ角度検出の如き傾斜角測定、地震計等の
小レベル用加速度センサには厚さ４０μｍ程度の弾性体
２を、自動車のブレーキやロボットの運動量測定等の中
レベル用加速度センサには厚さ１００μｍ程度の弾性体
２を、自動車の衝撃検出等の大レベル用加速度センサに
は厚さ４００μｍ程度の弾性体２を組み込んだものが利
用される。
従って、自動車におけるジヤツキアップ角度の検出、ブ
レーキの運動量検出、衝突時のエアーパック作動に対し
、少なくとも２種類の加速度センサを製造し搭載しなけ
ればならないという問題点があった。
レーキの運動量検出、衝突時のエアーパック作動に対し
、少なくとも２種類の加速度センサを製造し搭載しなけ
ればならないという問題点があった。
さらに、長期間の使用によって永久磁石の磁界が弱くな
っても有効な補正手段がなく、磁気検出素子の温度によ
る変化は、外部回路により補正しなければならないとい
う問題点があった。
っても有効な補正手段がなく、磁気検出素子の温度によ
る変化は、外部回路により補正しなければならないとい
う問題点があった。
なお、磁気検出素子を増やすことによって加速度検出範
囲を広げることか可能であるが、磁気検出素子は比較的
高価であり、加速度センサのコストアップを招くことに
なる。
囲を広げることか可能であるが、磁気検出素子は比較的
高価であり、加速度センサのコストアップを招くことに
なる。
本発明はその実施例に係わる第１図によれば、一端を固
定し他端に電磁石１２を固着した弾性体２と、非磁性材
料にてなり印加加速度によって撓む弾性体２の撓み方向
に電磁石１２を挟む如く対向する一対の磁気検出素子４
−１．４−２と、電磁石１２に励磁電流を供給する電源
部１３と、電磁石１２からの磁界を検知した磁気検出素
子４−１．４−２の出力を検出する検出器６とを具えた
ことを特徴とする加速度センサ１１である。
定し他端に電磁石１２を固着した弾性体２と、非磁性材
料にてなり印加加速度によって撓む弾性体２の撓み方向
に電磁石１２を挟む如く対向する一対の磁気検出素子４
−１．４−２と、電磁石１２に励磁電流を供給する電源
部１３と、電磁石１２からの磁界を検知した磁気検出素
子４−１．４−２の出力を検出する検出器６とを具えた
ことを特徴とする加速度センサ１１である。
上記手段によれば、従来の永久磁石に替えて電磁石を使
用し、電磁石からの発生磁界が流す電流値によって変わ
ることを利用し、従来構成において弾性体のばね定数を
変える必要かあった広範囲の加速度を、電磁石に流す電
流を変えることで測定可能とした。即ち、小さい加速度
を検出するには電磁石に比較的大きな電流を印加し、弾
性体の撓みが大きくなる大加速度の検出には、磁気検出
素子の飽和を防ぐため、微小加速度検出用のものと同じ
電磁石に流す電流を小さくすればよいことになる。
用し、電磁石からの発生磁界が流す電流値によって変わ
ることを利用し、従来構成において弾性体のばね定数を
変える必要かあった広範囲の加速度を、電磁石に流す電
流を変えることで測定可能とした。即ち、小さい加速度
を検出するには電磁石に比較的大きな電流を印加し、弾
性体の撓みが大きくなる大加速度の検出には、磁気検出
素子の飽和を防ぐため、微小加速度検出用のものと同じ
電磁石に流す電流を小さくすればよいことになる。
以下に、図面を用いて本発明の実施例になる加速度セン
サを説明する。
サを説明する。
第１図は本発明による加速度センサの概略構成図、第２
図は第１図に示す加速度センサの加速度検出部の構成例
である。
図は第１図に示す加速度センサの加速度検出部の構成例
である。
前出図と共通部分に同一符号を使用した第１図において
、加速度センサ１１は印加された加速度によって撓む弾
性体２、電磁石１２、電磁石１２か発生する磁気を検出
する一対の磁気検出素子（磁気抵抗素子）４−４と４．
．２、磁気検出素子４−１．４−２の出力を加算しその
信号を送出する検出器６、検出器６の出力端子６−３、
電磁石１２に励磁電流を提供する電源部１３を具え、磁
気検出素子１．．１２と検出器６は信号線５−１と５−
２によって接続し、電磁石１２と電源部１３とは電力線
ＩＬ、、１３−２によって接続する。
、加速度センサ１１は印加された加速度によって撓む弾
性体２、電磁石１２、電磁石１２か発生する磁気を検出
する一対の磁気検出素子（磁気抵抗素子）４−４と４．
．２、磁気検出素子４−１．４−２の出力を加算しその
信号を送出する検出器６、検出器６の出力端子６−３、
電磁石１２に励磁電流を提供する電源部１３を具え、磁
気検出素子１．．１２と検出器６は信号線５−１と５−
２によって接続し、電磁石１２と電源部１３とは電力線
ＩＬ、、１３−２によって接続する。
燐青銅やアクリル等にてなる非磁性のばね板である弾性
体２．磁気検出素子４−Ｉ＋ ４−２＋ 電磁石１２
等からなる検出部１４は第２図に示す如く、弾性体２の
一端を固定し、磁気検出素子４−１．４−２を搭載し、
複数本・（６本）の外部リード端子１０を植設した基板
８の上面に、キャップ９を気密接合したのち、基板８と
キャップ９とに密閉された空洞１５内に防振オイル（シ
リコンオイル）を充填し構成する。
体２．磁気検出素子４−Ｉ＋ ４−２＋ 電磁石１２
等からなる検出部１４は第２図に示す如く、弾性体２の
一端を固定し、磁気検出素子４−１．４−２を搭載し、
複数本・（６本）の外部リード端子１０を植設した基板
８の上面に、キャップ９を気密接合したのち、基板８と
キャップ９とに密閉された空洞１５内に防振オイル（シ
リコンオイル）を充填し構成する。
このように構成した加速度センサ１１において、検出部
１４に加速度か印加されたとき、弾性体２は磁気検出素
子４−３または４−２の方向に撓み、印加された加速度
の大きさによってその撓み量が異なる弾性体２に固着し
た電磁石１２は加速度印加方向に動作し、その動作量は
磁気検出素子４−１． ４−２に接続した検出器６によ
って検出される。
１４に加速度か印加されたとき、弾性体２は磁気検出素
子４−３または４−２の方向に撓み、印加された加速度
の大きさによってその撓み量が異なる弾性体２に固着し
た電磁石１２は加速度印加方向に動作し、その動作量は
磁気検出素子４−１． ４−２に接続した検出器６によ
って検出される。
第１図および第２図において、θ〜１００Ｇの加速度に
対し選択的に適応せしめるため電源部１３に電流制御部
１６を具えた加速度センサ１１は、電磁石１２が発生す
る磁界強度は電磁石１２に流す励磁電流によって調整可
能、かつ、永久磁石より強力な磁界を発生可能となる。
対し選択的に適応せしめるため電源部１３に電流制御部
１６を具えた加速度センサ１１は、電磁石１２が発生す
る磁界強度は電磁石１２に流す励磁電流によって調整可
能、かつ、永久磁石より強力な磁界を発生可能となる。
そこで、厚さ０．３ｍｍＸ幅２ｍｍの弾性体２を使用し
、電磁石１２に流す電流を１００ｍＡとしたとき従来の
小レベル用に、該電流を５ｍＡとしたとき従来の中レベ
ル用に、該電流を１ｍＡとしたとき従来の大レベル用に
相当するものが得られる。従って、自動車に搭載し用途
が異なる複数個の加速度センサ１１は、電磁石１２に流
す電流を選択設定することによってその機能が最適化さ
れることになる。
、電磁石１２に流す電流を１００ｍＡとしたとき従来の
小レベル用に、該電流を５ｍＡとしたとき従来の中レベ
ル用に、該電流を１ｍＡとしたとき従来の大レベル用に
相当するものが得られる。従って、自動車に搭載し用途
が異なる複数個の加速度センサ１１は、電磁石１２に流
す電流を選択設定することによってその機能が最適化さ
れることになる。
なお、前記実施例においてバーバーポール形磁気抵抗素
子に替えて、半導体のホール効果を利用した磁気センサ
、強磁性金属の磁気抵抗を利用した通常の磁気センサが
使用可能である。しかし、パーマロイ等の強磁性金属の
磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子は、温度変化に対し他
のセンサより安定であり微小磁界の検出能力に優れ、特
に強磁性金属の磁気抵抗層の上にバーバーポール状の導
体を形成したバーバーポール形磁気抵抗素子は、高出力
が安定に得られるという特徴がある。
子に替えて、半導体のホール効果を利用した磁気センサ
、強磁性金属の磁気抵抗を利用した通常の磁気センサが
使用可能である。しかし、パーマロイ等の強磁性金属の
磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子は、温度変化に対し他
のセンサより安定であり微小磁界の検出能力に優れ、特
に強磁性金属の磁気抵抗層の上にバーバーポール状の導
体を形成したバーバーポール形磁気抵抗素子は、高出力
が安定に得られるという特徴がある。
以上説明したように本発明によれば、従来の永久磁石に
替えて電磁石を利用し、電磁石に流す電流値を変えるこ
とによって、従来構成において弾性体のばね定数を変え
る必要があった広範囲の加速度を、電磁石に流す電流を
変えることで測定可能とし、長期間の使用による電磁石
発生磁界の変化および磁気検出素子の劣化に対し電磁石
に流す電流値調整で補正可能とした効果が得られた。
替えて電磁石を利用し、電磁石に流す電流値を変えるこ
とによって、従来構成において弾性体のばね定数を変え
る必要があった広範囲の加速度を、電磁石に流す電流を
変えることで測定可能とし、長期間の使用による電磁石
発生磁界の変化および磁気検出素子の劣化に対し電磁石
に流す電流値調整で補正可能とした効果が得られた。
第１図は本発明による加速度センサの概略構成図、
第２図は第１図に示す加速度センサの加速度検出部、
第３図は従来の加速度センサの概略構成図、第４図は第
３図に示す加速度センサの加速度検出部、 である。 図中において、 ５２は弾性体、 ４−ｒ、４−ｆｆｉは磁気検出素子、 ６は検出器、 １１は加速度センサ、 １２は電磁石、 １３は電源部、 １６は電流制御部、 を示す。 ラド４βａｑＦｊう刃口上を度二ン刀）つ存１り八し］
第 １ 目 笠 １旧に不７７７ｍ窓度でンサθ流漂Ａ口六出作１２ 肥 ７楕出舒 第 ＋ ロ
３図に示す加速度センサの加速度検出部、 である。 図中において、 ５２は弾性体、 ４−ｒ、４−ｆｆｉは磁気検出素子、 ６は検出器、 １１は加速度センサ、 １２は電磁石、 １３は電源部、 １６は電流制御部、 を示す。 ラド４βａｑＦｊう刃口上を度二ン刀）つ存１り八し］
第 １ 目 笠 １旧に不７７７ｍ窓度でンサθ流漂Ａ口六出作１２ 肥 ７楕出舒 第 ＋ ロ
Claims (2)
- （１）一端を固定し他端に電磁石（１２）を固着した弾
性体（２）と、非磁性材料にてなり印加加速度によって
撓む該弾性体（２）の撓み方向に該電磁石（１２）を挟
む如く対向する一対の磁気検出素子（４＿−＿１，４＿
−＿２）と、該電磁石（１２）に励磁電流を供給する電
源部（１３）と、該電磁石（１２）からの磁界を検知し
た該磁気検出素子（４＿−＿１，４＿−＿２）の出力を
検出する検出器（６）とを具えたことを特徴とする加速
度センサ。 - （２）前記電源部（１３）には前記電磁石（１２）に流
す励磁電流を任意または複数階段に設定する電流制御部
（１６）を具えたことを特徴とする前記請求項１記載の
加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31066590A JPH04184171A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31066590A JPH04184171A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04184171A true JPH04184171A (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=18007984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31066590A Pending JPH04184171A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04184171A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050248A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Akashi Corp | 検出装置 |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP31066590A patent/JPH04184171A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050248A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Akashi Corp | 検出装置 |
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