JPH04244968A - 容量型加速度センサ - Google Patents
容量型加速度センサInfo
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- JPH04244968A JPH04244968A JP3245491A JP3245491A JPH04244968A JP H04244968 A JPH04244968 A JP H04244968A JP 3245491 A JP3245491 A JP 3245491A JP 3245491 A JP3245491 A JP 3245491A JP H04244968 A JPH04244968 A JP H04244968A
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- acceleration sensor
- electrodes
- capacitance
- electrode
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Links
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
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Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電極が形成された基板
同士を接合して形成した容量型加速度センサに関する。
同士を接合して形成した容量型加速度センサに関する。
【0002】
【従来技術】容量型加速度センサは移動電極を有する一
方の基板と固定電極を有する他方の基板との各電極を対
向させて配設される。その一方の基板に形成された移動
電極はその周囲からバネ性を有した複数のビームにて支
持されている。そして、加速度を受けるとそれらビーム
が撓んで一方の基板の移動電極と他方の基板に形成され
た固定電極との間隔が変化する。容量型加速度センサは
この両電極間の間隔が変化することによる容量の変化に
より加速度を測定している。一般に、容量Cは、次式に
て求められる。 C=εS/d (ε:誘電
率,S:電極面積,d:電極間隔)
方の基板と固定電極を有する他方の基板との各電極を対
向させて配設される。その一方の基板に形成された移動
電極はその周囲からバネ性を有した複数のビームにて支
持されている。そして、加速度を受けるとそれらビーム
が撓んで一方の基板の移動電極と他方の基板に形成され
た固定電極との間隔が変化する。容量型加速度センサは
この両電極間の間隔が変化することによる容量の変化に
より加速度を測定している。一般に、容量Cは、次式に
て求められる。 C=εS/d (ε:誘電
率,S:電極面積,d:電極間隔)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、被測定加速度
が極端に大きな過負荷時、微小ギャップを有する電極間
が極端に接近すると、両電極が吸着してしまうという状
態が起こる。この吸着は次式にて示された両電極間の静
電力Pe により生じる。 Pe=εSV2/2d2 (ε:誘電率,S:電極面積,V:電圧,d:電極間隔
) 即ち、静電力Pe は電極間隔dの二乗に反比例して大
きくなる。従って、この静電力Pe により両電極が吸
着したような場合には、容量型加速度センサは加速度を
受けても両電極間の間隔が変化できなくなり、電極間の
容量が検出できなくなるという問題が生じていた。
が極端に大きな過負荷時、微小ギャップを有する電極間
が極端に接近すると、両電極が吸着してしまうという状
態が起こる。この吸着は次式にて示された両電極間の静
電力Pe により生じる。 Pe=εSV2/2d2 (ε:誘電率,S:電極面積,V:電圧,d:電極間隔
) 即ち、静電力Pe は電極間隔dの二乗に反比例して大
きくなる。従って、この静電力Pe により両電極が吸
着したような場合には、容量型加速度センサは加速度を
受けても両電極間の間隔が変化できなくなり、電極間の
容量が検出できなくなるという問題が生じていた。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、移動電極
が対向する固定電極に吸着した場合の異常な測定状態が
検出でき、その吸着を解除して正常な測定状態に復帰さ
せることができる容量型加速度センサを提供することで
ある。
されたものであり、その目的とするところは、移動電極
が対向する固定電極に吸着した場合の異常な測定状態が
検出でき、その吸着を解除して正常な測定状態に復帰さ
せることができる容量型加速度センサを提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、一方の基板に形成された移動電極と他
方の基板に形成された固定電極とが微小ギャップを有す
るように対向させてそれら両基板を接合し、前記両電極
間の容量の変化により加速度を測定する容量型加速度セ
ンサにおいて、前記移動電極と前記固定電極との間に直
流電圧を印加して前記容量に関連した物理量である変量
を検出する変量検出手段と、前記変量検出手段にて検出
される変量が予め設定された所定量以上となると信号を
出力する信号出力手段と、前記信号出力手段から出力さ
れる信号により前記直流電圧を一時的にカットする電圧
カット手段とを備えたことを特徴とする。
の発明の構成は、一方の基板に形成された移動電極と他
方の基板に形成された固定電極とが微小ギャップを有す
るように対向させてそれら両基板を接合し、前記両電極
間の容量の変化により加速度を測定する容量型加速度セ
ンサにおいて、前記移動電極と前記固定電極との間に直
流電圧を印加して前記容量に関連した物理量である変量
を検出する変量検出手段と、前記変量検出手段にて検出
される変量が予め設定された所定量以上となると信号を
出力する信号出力手段と、前記信号出力手段から出力さ
れる信号により前記直流電圧を一時的にカットする電圧
カット手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】変量検出手段により移動電極と固定電極との間
に直流電圧を印加して容量に関連した物理量である変量
が検出される。この変量は加速度が零の時の所定量と比
較され容量型加速度センサの通常の検出信号となる。 又、信号出力手段により上記変量検出手段にて検出され
る変量が予め設定された所定量以上となると信号が出力
される。すると、電圧カット手段により上記信号出力手
段にて出力される信号にて上記直流電圧が一時的にカッ
トされる。又、この電圧カット手段により出力される信
号はアラーム信号等になる。
に直流電圧を印加して容量に関連した物理量である変量
が検出される。この変量は加速度が零の時の所定量と比
較され容量型加速度センサの通常の検出信号となる。 又、信号出力手段により上記変量検出手段にて検出され
る変量が予め設定された所定量以上となると信号が出力
される。すると、電圧カット手段により上記信号出力手
段にて出力される信号にて上記直流電圧が一時的にカッ
トされる。又、この電圧カット手段により出力される信
号はアラーム信号等になる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。
明する。
【0008】図1は本発明に係る容量型加速度センサ1
0を示した中央縦断面図である。又、図2は図1の容量
型加速度センサ10からガラス基板30を取り外した状
態を示した平面図である。
0を示した中央縦断面図である。又、図2は図1の容量
型加速度センサ10からガラス基板30を取り外した状
態を示した平面図である。
【0009】容量型加速度センサ10は移動電極21な
どが形成されたシリコン基板20と固定電極31が形成
されたガラス基板30とガラスから成る基台40とから
主として構成されている。上記移動電極21と固定電極
31とが微小ギャップを有するように対向させて両基板
20,30を接合し、更に、それらを基台40上に接合
している。上記移動電極21はシリコン基板20の表面
に不純物としてリン拡散により形成され、その下部に加
速度により移動するおもり22を有する。又、シリコン
基板20には移動電極21をその周囲からバネ性を有し
て支持する4本の細いビーム23a,23b,23c,
23dが形成されている。又、上記固定電極31はガラ
ス基板30上にアルミニウムなどの金属を蒸着して形成
されている。尚、上記移動電極21の下部のおもり22
及びビーム23a,23b,23c,23d等はシリコ
ン基板20をエッチングすることで達成される。
どが形成されたシリコン基板20と固定電極31が形成
されたガラス基板30とガラスから成る基台40とから
主として構成されている。上記移動電極21と固定電極
31とが微小ギャップを有するように対向させて両基板
20,30を接合し、更に、それらを基台40上に接合
している。上記移動電極21はシリコン基板20の表面
に不純物としてリン拡散により形成され、その下部に加
速度により移動するおもり22を有する。又、シリコン
基板20には移動電極21をその周囲からバネ性を有し
て支持する4本の細いビーム23a,23b,23c,
23dが形成されている。又、上記固定電極31はガラ
ス基板30上にアルミニウムなどの金属を蒸着して形成
されている。尚、上記移動電極21の下部のおもり22
及びビーム23a,23b,23c,23d等はシリコ
ン基板20をエッチングすることで達成される。
【0010】シリコン基板20の周辺部で接合されたガ
ラス基板30の外側にはCMOS回路を用いたIC50
が配設されている。又、シリコン基板20の表面にはリ
ン拡散による移動電極21と同時に配線25が形成され
、その配線25により移動電極21とIC50とが接続
されている。そして、過負荷時、移動電極21が対向し
た固定電極31に対して極端に接近しても直接に両電極
21,31が接触しないように、移動電極21面上には
絶縁材料から成るストッパ28,29が配設されている
。
ラス基板30の外側にはCMOS回路を用いたIC50
が配設されている。又、シリコン基板20の表面にはリ
ン拡散による移動電極21と同時に配線25が形成され
、その配線25により移動電極21とIC50とが接続
されている。そして、過負荷時、移動電極21が対向し
た固定電極31に対して極端に接近しても直接に両電極
21,31が接触しないように、移動電極21面上には
絶縁材料から成るストッパ28,29が配設されている
。
【0011】図3は本発明の容量型加速度センサ10の
電気的構成を示したブロックダイヤグラムである。
電気的構成を示したブロックダイヤグラムである。
【0012】容量型加速度センサ10の移動電極21と
固定電極31との電極面積や電極間隔などにて決定され
る容量Cv に対して所定の直流電圧V0 が印加され
る。 すると、その時の容量Cv を充電及び放電するときの
端子電圧波形がシュミットトリガ回路61にて周波数f
s に変換される。その周波数fs はf/Vコンバー
タ62にて電圧Vs に変換される。尚、変量検出手段
はシュミットトリガ回路61及びf/Vコンバータ62
にて構成される。上記f/Vコンバータ62からの電圧
Vs は差動増幅器63に入力される。そして、差動増
幅器63から容量型加速度センサ10の加速度が零の時
の容量Cv に対応した電圧V1 との差に応じて電圧
Vout が測定信号として出力される。
固定電極31との電極面積や電極間隔などにて決定され
る容量Cv に対して所定の直流電圧V0 が印加され
る。 すると、その時の容量Cv を充電及び放電するときの
端子電圧波形がシュミットトリガ回路61にて周波数f
s に変換される。その周波数fs はf/Vコンバー
タ62にて電圧Vs に変換される。尚、変量検出手段
はシュミットトリガ回路61及びf/Vコンバータ62
にて構成される。上記f/Vコンバータ62からの電圧
Vs は差動増幅器63に入力される。そして、差動増
幅器63から容量型加速度センサ10の加速度が零の時
の容量Cv に対応した電圧V1 との差に応じて電圧
Vout が測定信号として出力される。
【0013】一方、上記f/Vコンバータ62から出力
される電圧Vs は信号出力手段を構成するコンパレー
タ64に入力される。又、コンパレータ64には上記移
動電極21及び固定電極31が吸着した異常な測定状態
のときf/Vコンバータ62から出力される最大電圧値
より少し低い基準電圧Vref が入力されている。即
ち、f/Vコンバータ62から出力される電圧Vs が
上記異常な測定状態を示した最大電圧値となるとコンパ
レータ64から電圧カット手段を構成するワンショット
マルチバイブレータ65に信号が出力される。すると、
ワンショットマルチバイブレータ65はパルス幅tの単
一パルスを出力する。この出力パルスは上記直流電圧V
0 を両電極21,31間に印加する配線上に配設され
た常閉スイッチSw を時間tだけ開状態とする。即ち
、両電極21,31間には時間tだけ直流電圧V0 が
加わらなくなる。この結果、両電極21,31間には静
電力が働かなくなり、容量型加速度センサ10は両電極
21,31が吸着した異常な測定状態が解除され通常の
測定状態に復帰される。尚、上記ワンショットマルチバ
イブレータ65からの出力パルスは更に、過負荷時のア
ラーム信号となる。
される電圧Vs は信号出力手段を構成するコンパレー
タ64に入力される。又、コンパレータ64には上記移
動電極21及び固定電極31が吸着した異常な測定状態
のときf/Vコンバータ62から出力される最大電圧値
より少し低い基準電圧Vref が入力されている。即
ち、f/Vコンバータ62から出力される電圧Vs が
上記異常な測定状態を示した最大電圧値となるとコンパ
レータ64から電圧カット手段を構成するワンショット
マルチバイブレータ65に信号が出力される。すると、
ワンショットマルチバイブレータ65はパルス幅tの単
一パルスを出力する。この出力パルスは上記直流電圧V
0 を両電極21,31間に印加する配線上に配設され
た常閉スイッチSw を時間tだけ開状態とする。即ち
、両電極21,31間には時間tだけ直流電圧V0 が
加わらなくなる。この結果、両電極21,31間には静
電力が働かなくなり、容量型加速度センサ10は両電極
21,31が吸着した異常な測定状態が解除され通常の
測定状態に復帰される。尚、上記ワンショットマルチバ
イブレータ65からの出力パルスは更に、過負荷時のア
ラーム信号となる。
【0014】図4は容量型加速度センサ10の電気的構
成の他の実施例を示したブロックダイヤグラムである。 尚、図3と同様の構成のものについては、同符号を付し
て説明する。
成の他の実施例を示したブロックダイヤグラムである。 尚、図3と同様の構成のものについては、同符号を付し
て説明する。
【0015】容量型加速度センサ10の移動電極21と
固定電極31との電極面積や電極間隔などにて決定され
る容量Cv に対して所定の直流電圧V0 が印加され
る。 すると、その時の容量Cv はシュミットトリガ回路6
1にて周波数fs に変換される。上記シュミットトリ
ガ回路61に接続されたカウンタ66にてカウントされ
た周波数foutが測定信号として出力される。尚、こ
のカウンタ66は単位時間毎に測定信号を出力すると共
にクリアされる。本実施例においては、変量検出手段は
シュミットトリガ回路61及びカウンタ66にて構成さ
れる。
固定電極31との電極面積や電極間隔などにて決定され
る容量Cv に対して所定の直流電圧V0 が印加され
る。 すると、その時の容量Cv はシュミットトリガ回路6
1にて周波数fs に変換される。上記シュミットトリ
ガ回路61に接続されたカウンタ66にてカウントされ
た周波数foutが測定信号として出力される。尚、こ
のカウンタ66は単位時間毎に測定信号を出力すると共
にクリアされる。本実施例においては、変量検出手段は
シュミットトリガ回路61及びカウンタ66にて構成さ
れる。
【0016】一方、上記周波数fout は信号出力手
段を構成するコンパレータ64に入力される。又、コン
パレータ64には上記両電極21,31が吸着した異常
な測定状態のときカウンタ66から出力される最大周波
数より少し低い基準周波数fref が入力されている
。即ち、カウンタ66から出力される周波数fout
が上記異常な測定状態を示した最大周波数となるとコン
パレータ64から電圧カット手段を構成するワンショッ
トマルチバイブレータ65に信号が出力される。すると
、ワンショットマルチバイブレータ65はパルス幅tの
単一パルスを出力する。この出力パルスは上記直流電圧
V0 を両電極21,31間に印加する配線上に配設さ
れた常閉スイッチSw を時間tだけ開状態とする。即
ち、両電極21,31間には時間tだけ直流電圧V0
が加わらなくなる。 この結果、両電極21,31間には静電力が働かなくな
り、容量型加速度センサ10は吸着した異常な測定状態
が解除され通常の測定状態に復帰される。
段を構成するコンパレータ64に入力される。又、コン
パレータ64には上記両電極21,31が吸着した異常
な測定状態のときカウンタ66から出力される最大周波
数より少し低い基準周波数fref が入力されている
。即ち、カウンタ66から出力される周波数fout
が上記異常な測定状態を示した最大周波数となるとコン
パレータ64から電圧カット手段を構成するワンショッ
トマルチバイブレータ65に信号が出力される。すると
、ワンショットマルチバイブレータ65はパルス幅tの
単一パルスを出力する。この出力パルスは上記直流電圧
V0 を両電極21,31間に印加する配線上に配設さ
れた常閉スイッチSw を時間tだけ開状態とする。即
ち、両電極21,31間には時間tだけ直流電圧V0
が加わらなくなる。 この結果、両電極21,31間には静電力が働かなくな
り、容量型加速度センサ10は吸着した異常な測定状態
が解除され通常の測定状態に復帰される。
【0017】
【発明の効果】本発明は、移動電極と固定電極との間に
直流電圧を印加して容量に関連した物理量である変量を
検出する変量検出手段と、その変量検出手段にて検出さ
れる変量が予め設定された所定量以上となると信号を出
力する信号出力手段と、その信号出力手段から出力され
る信号により直流電圧を一時的にカットする電圧カット
手段とを備えており、移動電極が対向する固定電極に吸
着した場合には両電極間の直流電圧が一時的にカットさ
れる。すると、本発明の容量型加速度センサは過負荷時
、静電力により両電極同士が吸着しても吸着したままと
ならず、すぐに正常な測定状態に復帰できる。従って、
誤った加速度測定結果に基づく出力を回避することがで
きるという効果を有する。
直流電圧を印加して容量に関連した物理量である変量を
検出する変量検出手段と、その変量検出手段にて検出さ
れる変量が予め設定された所定量以上となると信号を出
力する信号出力手段と、その信号出力手段から出力され
る信号により直流電圧を一時的にカットする電圧カット
手段とを備えており、移動電極が対向する固定電極に吸
着した場合には両電極間の直流電圧が一時的にカットさ
れる。すると、本発明の容量型加速度センサは過負荷時
、静電力により両電極同士が吸着しても吸着したままと
ならず、すぐに正常な測定状態に復帰できる。従って、
誤った加速度測定結果に基づく出力を回避することがで
きるという効果を有する。
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る容量型加速度
センサを示した中央縦断面図である。
センサを示した中央縦断面図である。
【図2】図1の容量型加速度センサからガラス基板を取
り外した状態を示した平面図である。
り外した状態を示した平面図である。
【図3】同実施例に係る容量型加速度センサの電気的構
成を示したブロックダイヤグラムである。
成を示したブロックダイヤグラムである。
【図4】本発明に係る容量型加速度センサの電気的構成
の他の実施例を示したブロックダイヤグラムである。
の他の実施例を示したブロックダイヤグラムである。
10−容量型加速度センサ 20−シリコン基板
21−移動電極 22−おもり 23a,23b,23c,23d
−ビーム 28,29−ストッパ 30−ガラス基板
31−固定電極 40−基台 50−IC 61−シュミッ
トトリガ回路(変量検出手段) 62−f/Vコンバータ(変量検出手段)64−コンパ
レータ(信号出力手段) 65−ワンショットマルチバイブレータ(電圧カット手
段)
21−移動電極 22−おもり 23a,23b,23c,23d
−ビーム 28,29−ストッパ 30−ガラス基板
31−固定電極 40−基台 50−IC 61−シュミッ
トトリガ回路(変量検出手段) 62−f/Vコンバータ(変量検出手段)64−コンパ
レータ(信号出力手段) 65−ワンショットマルチバイブレータ(電圧カット手
段)
Claims (1)
- 【請求項1】 一方の基板に形成された移動電極と他
方の基板に形成された固定電極とが微小ギャップを有す
るように対向させてそれら両基板を接合し、前記両電極
間の容量の変化により加速度を測定する容量型加速度セ
ンサにおいて、前記移動電極と前記固定電極との間に直
流電圧を印加して前記容量に関連した物理量である変量
を検出する変量検出手段と、前記変量検出手段にて検出
される変量が予め設定された所定量以上となると信号を
出力する信号出力手段と、前記信号出力手段から出力さ
れる信号により前記直流電圧を一時的にカットする電圧
カット手段とを備えたことを特徴とする容量型加速度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3245491A JPH04244968A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 容量型加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3245491A JPH04244968A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 容量型加速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04244968A true JPH04244968A (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=12359420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3245491A Pending JPH04244968A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 容量型加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04244968A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008196883A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Seiko Instruments Inc | 力学量センサ |
JP2009122081A (ja) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体加速度センサ |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3245491A patent/JPH04244968A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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