JPH05223844A - 静電容量式センサの故障診断装置 - Google Patents

静電容量式センサの故障診断装置

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JPH05223844A
JPH05223844A JP4025482A JP2548292A JPH05223844A JP H05223844 A JPH05223844 A JP H05223844A JP 4025482 A JP4025482 A JP 4025482A JP 2548292 A JP2548292 A JP 2548292A JP H05223844 A JPH05223844 A JP H05223844A
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    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • G01P2015/0825Measuring 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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring 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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障診断機能を備えた高信頼性の静電容量式
センサを提供すること。 【構成】 ビ−ム60で支持され重錘の機能を持った可
動電極61と、固定電極62、63からなる静電容量式
のセンサ部6において、昇圧回路5から駆動回路3、4
を介して、検出時に印加されている電圧よりも高い電圧
を供給し、これにより可動電極61と固定電極62、6
3間に静電気力を発生させ、検出すべき加速度などによ
る変位と同じ変位を可動電極61に生じさせて故障診断
を行うようにしたもの。 【効果】 静電容量式センサの故障診断が確実にえら
れ、常に高い信頼性の保持が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度、圧力などの物
理量を、可動部材の変位に伴う静電容量の変化として検
出する方式の静電容量式センサに係り、特に、微弱な物
理量の、ほとんど静的な変化から極めて早い変化まで、
高精度に検出できるようにした静電容量式センサの故障
診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、物理量、例えば加速度、圧力など
の物理量の、微弱で、且つ、ほとんど静的な変化から極
めて早い変化まで、高精度に検出できるようにした静電
容量式センサの必要性が高まっているが、このような静
電容量式センサの従来技術としては、例えば、「Senso
rs and Actuators,A21−A23(1990年),P297〜30
2」における、“Precision Accelerometers with μg
Resolution”と題した、加速度センサに応用した場合
についての記載を挙げることができる。
【0003】一方、このような静電容量式センサの用途
の1例として、近年、自動車の安全保護装置の1種であ
るエア−バックの加速度センサが注目されるようになっ
ているが、このときには、極めて高い信頼性が要求さ
れ、従って、常にセンサの機能が正常に保たれているこ
との確認を要する。そこで、特開昭63−241467
号、特開平1−168545号、或いは特開平3−24
467号、さらには実開昭64−42459号の各公報
では、センサの故障診断に関する技術について開示して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、静電
容量式センサについて、その機能維持の確認、つまり故
障診断について特に配慮がされておらず、高信頼性の保
持の点で問題があった。本発明の目的は、静電容量式セ
ンサに故障診断機能の付加を可能にし、これにより静電
容量式センサの信頼性が充分に保たれるようにした、静
電容量式センサの故障診断装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の1では、センサの可動部材に静電気力を働
かせる静電気力発生手段を設けたものであり、本発明の
2では、センサの可動部材に電磁力を働かせる電磁力発
生手段を設けたものであり、そして、本発明の3では、
センサ全体を振動させる加振手段を設けたものである。
【0006】
【作用】静電気力発生手段や電磁力発生手段、又は加振
手段を働かせると、静電容量センサが正常なら、その可
動部材が変位し、この結果、静電容量が変位に対応して
変化する筈である。そこで、これらの手段を働かせてい
る状態で、センサの検出出力に現われる静電容量の変化
を調べ、それが所望の変化を示すか否かを調べてやるこ
とにより、センサの機能が正常に保たれていることの確
認ができ、静電容量式センサの故障診断が可能になる。
【0007】
【実施例】以下、本発明による静電容量式センサの故障
診断装置について、図示の実施例により詳細に説明す
る。図1は本発明の第1の実施例で、この実施例は、静
電容量式センサを加速度センサに適用した場合のもの
で、図において、1は発振器、2は反転器、3は駆動回
路、4は駆動回路、5は昇圧回路、6はセンサ部、そし
て7は容量検出器(静電容量検出回路)である。なお、静
電容量式加速度センサ全体を8で表わす。
【0008】まず、静電容量式加速度センサとしての検
出原理について説明する。センサ部6は、ビ−ム60に
よって片持ち梁状に支持され、重錘の機能を持った可動
電極61と、この可動電極61に対向する2個の固定電
極62、63とで構成されている。なお、64、65
は、例えばガラスなどの絶縁物からなる上板と下板であ
る。
【0009】いま、センサ部6に、図で上下方向の加速
度が加えられたとすると、可動電極61の質量と加速度
の積に比例した慣性力が、この可動電極61に働き、こ
れを上下方向に移動(変位)させる。また、この可動電極
63の変位に比例して、ビ−ム60の弾性により可動電
極61に抗力が働き、可動電極61を元の位置(中性点)
に戻すように働く。従って、可動電極61は、このとき
加えられた加速度に応じた変位(慣性力と抗力がバラン
スする変位)を示す。
【0010】一方、こうして可動電極61が変位する
と、可動電極61と固定電極62の間のギャップが変化
するため、可動電極61と固定電極62の間の静電容量
1が変化する。また、同様に、可動電極61と固定電
極63の間の静電容量C2も変化する。つまり、検出部
6に働く加速度に応じて、可動電極61と固定電極62
間の静電容量C1と、可動電極61と固定電極63間の
静電容量C2が、それぞれ加えられた加速度に応じて、
図2に示すように変化することになる。そこで、この静
電容量の変化を容量検出器7で検出することにより、加
速度を検出することができるのである。
【0011】次に、駆動回路3、4の動作について説明
する。駆動回路3、4は、図3に示すように、3種類の
動作モ−ドを有している。すなわち、第1は加速度を検
出する通常モ−ド、第2は可動電極61に上方向の静電
気力を働かせ、診断を行う診断(上)モ−ド、第3は可動
電極61に下方向の静電気力を働かせ、診断を行う診断
(下)モ−ドである。
【0012】まず、通常モ−ドは、図3に示すように、
信号CHECH1及び信号CHECH2が共にH(ハイ
レベル)のときであり、発振器1の出力信号φに応じ
て、駆動回路3、4の出力V1、V2が交互に0Vと5V
に変化する状態である。なお、この0V、或いは5Vと
いう電圧は可動電極61に作用する静電気力が十分小さ
くなるように選んである。
【0013】次に、診断(上)モ−ドは、信号CHECH
1がL(ロ−レベル)で、信号CHECH2がH(ハイレ
ベル)のときであり、信号φに応じて、駆動回路3の出
力V1が交互に25Vと30Vに変化し、駆動回路4の
出力V2は交互に0Vと5Vに変化する状態であり、従
って、この診断(上)モ−ドは、可動電極61と固定電極
62の間に25V、或いは30Vの比較的高い電圧を印
加し、可動電極61に上方向の静電気力を働かせ、セン
サの上方向の加速度に対する動作の診断を行うモ−ドと
なる。
【0014】また、診断(下)モ−ドは、信号CHECH
1がH(ハイレベル)で、信号CHECH2がL(ロ−レ
ベル)のときであり、信号φに応じて、駆動回路3の出
力V1が交互に0Vと5Vに変化し、駆動回路4の出力
2は交互に25Vと30Vに変化する状態であり、従
って、この診断(下)モ−ドは、可動電極61と固定電極
63の間に25V、或いは30Vという比較的高い電圧
を印加し、可動電極61に下方向の静電気力を働かせ、
センサの下方向の加速度に対する動作の診断を行うモ−
ドとなる。ここで、駆動回路3、4に必要な25V、或
いは30Vの電圧については、昇圧回路5で作られるよ
うに構成してある。
【0015】次に、容量検出器7について説明する。図
4は、この容量検出器7の詳細を示したもので、演算増
幅器72と、これの帰還系に静電容量CFとトランジス
タ71を設け、リセット付き積分器とした回路と、サン
プルホ−ルド回路73、それに可変ゲインアンプ74に
より構成されている。そして、演算増幅器72の反転入
力には、センサ部6の可動電極61が接続されている。
なお、ここでは、センサ部6は静電容量C1、C2で表わ
している。
【0016】次に、図5のタイミングチャ−トにより、
この容量検出器7の動作について説明する。まず、発振
器1の矩形波の信号φに対して、高電圧V1は同位相で
立ち上がり、高電圧V2は逆位相で立ち上がる。そし
て、信号φRは、信号φに対して図示の位相関係で同期
して発生するようになっている。いま、信号φRが現わ
れると、トランジスタ71がオンにされ、静電容量CF
の電荷が放電される。そして、その後の信号φの立ち下
がり時点で、固定電極62に印加される高電圧V1は立
ち上がり、固定電極63に印加されていた高電圧V2
立ち下がる。
【0017】そこで、この時点で静電容量C1は充電さ
れ、他方、静電容量C2は放電されるから、静電容量CF
にはVP(C2−C1)なる電荷が移動する。ここで、VP
矩形波となって印加される高電圧V1、V2の振幅であ
る。従って、演算増幅器72の出力VOは、次の(1)式で
表される。 VO=VP/CF・(C1−C2) …… ……(1) そこで、この電圧VOをサンプルホ−ルド回路73によ
りサンプリングすることにより、静電容量C2、C1の差
分(C2−C1)を検出することができる。
【0018】ここで、(1)式からも明らかなように、容
量検出器7による静電容量の検出感度は、固定電極6
2、63に印加される電圧V1、V2の振幅VPと、帰還
容量CFによってだけ決まり、V1、V2の直流電圧成分
には依存しないことが判る。このため、センサ部6の診
断を行うために、高電圧V1、V2の直流成分を変化させ
ても、この容量検出器7による静電容量の検出動作は影
響を受けない。
【0019】ここで、可変ゲインアンプ74は、診断時
に容量検出器7のゲインを大きくするために使用され、
これにより、診断時でのS/N比の充分な向上を図るこ
とができる。
【0020】次に、図1の実施例による加速度センサを
使用した、静電容量式センサの故障診断装置の一実施例
について、さらに具体的に説明する。この実施例は、図
6に示すように、加速度センサ8とマイコン(マイクロ
コンピュータ)Mとで構成され、加速度センサ8は、図
1に示した実施例と同じものであり、これにマイコン9
を組合せることにより、診断機能、校正機能、加速度出
力機能が得られるようにしたものである。
【0021】次に、図7のフローチャートと、図8の波
形図により、診断時の動作について説明する。既に、図
3で説明したように、この実施例では、通常モードと、
診断(上)モ−ド、診断(下)モ−ドの3種のモードで動作
する。このため、マイコン9は、所定の条件が満足した
とき、又は所定の時間周期で図7のフローチャートに従
った処理を実行するように構成されている。
【0022】そこで、この図7の診断処理フローチャー
トの実行に入ると、このときは、通常モ−ドに、すなわ
ち、信号CHECH1と信号CHECH2の双方はH
(ハイレベル)になっている。そして、この通常モ−ドで
は、加速度センサ8からは、そのセンサ部6に働く加速
度に応じた出力が得られているから、この出力を所定の
回数n回読み込み(ステップ1、2)、これらの出力か
ら、その平均値VA1を求める(ステップ3)。なお、この
図7では、ステップをSで表記してある。すなわち、ス
テップ1は、S1となっている。ここでn回の平均化処
理を行うのは、加速度センサ8の出力の直流成分を抽出
するためである。
【0023】次に、信号CHECH1をL(ロ−レベル)
にして診断(上)モ−ドにし(ステップ4)、加速度センサ
8の出力を所定の回数n回読み込み(ステップ5、6)、
出力の平均値VA2を求める(ステップ7)。この診断(上)
モ−ドでは、加速度センサ8の出力には、センサ部6に
働く加速度に応じた出力に、固定電極62に印加される
電圧V1(25V及び30Vの電圧)による静電気力によ
って等価的に発生する加速度(静電気力を可動電極61
の質量で除した量)が加わった出力が得られており、従
って、平均値VA2 は、これらの平均値となる。
【0024】続いて、信号CHECH1をH(ハイレベ
ル)に、信号CHECH2をL(ロ−レベル)にして診断
(下)モ−ドにし(ステップ8)、加速度センサ8の出力を
所定の回数n回読み込み(ステップ9、10)、出力の平
均値VA3を求める(ステップ11)。この診断(下)モ−ド
では、加速度センサ8の出力には固定電極63に印加さ
れる電圧V2(25V及び30Vの電圧)による静電気力
によって等価的に発生する加速度を、センサ部6に働く
加速度から引いた出力が得られている。
【0025】そこで、通常モ−ドと診断(上)モ−ドで得
られた加速度センサの出力の平均値の差(VA2−VA1)、
及び通常モ−ドと診断(下)モ−ドで得られた加速度セン
サの出力の平均値の差(VA3−VA1)を求め、これらの少
なくとも一方が、所定の値から外れていれば故障と判断
し(ステップ13、14)、故障信号を出力するのである
(ステップ15)。
【0026】従って、このときの動作シーケンスは図8
に示すように、 通常モード→診断(上)モ−ド→診断(下)モ−ド→通常モ
−ド となり、再び、この図7の処理が開始されるまでは、通
常モ−ドによる加速度検出動作に戻っていることにな
る。そして、この動作シーケンスにおける各部の状態と
電圧波形は、図8のタイミングチャートに示すようにな
っていることになる。
【0027】次に、校正機能について説明する。校正は
前述の診断動作で得られた各モ−ドでの加速度センサの
出力の平均値の差を用いて行う。なぜなら各診断モ−ド
での出力の変化は所定の加速度に対する出力の変化と等
しくなるからである。
【0028】次に、この実施例における加速度出力機能
について説明する。第9図は、この実施例における加速
度出力処理のフロ−チャ−トを示したもので、まず、加
速度センサの出力を読み込む(ステップ20)。そして、
診断(上)モ−ドか否かを判断し(ステップ21)、診断
(上)モ−ドであれば、加速度センサの出力の読み値に所
定の値を減算する(ステップ22)。続いて、同様に診断
(下)モ−ドか否かを判断し(ステップ23)、診断(下)モ
−ドであれば、加速度センサの出力の読み値に所定の値
を加算する(ステップ24)。そして出力処理を終わるの
である。
【0029】このとき、診断中における各部の出力は、
図10に示すようになっている。従って、この実施例に
よれば、仮に診断モ−ドにあったときでも、加速度を検
出し、その検出値を出力することができる。
【0030】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図11は本発明による静電容量式センサを圧力セ
ンサに適用した場合の一実施例で、図において、9はセ
ンサ部を表わし、このセンサ部9は、ガラス基板91
と、このガラス基板91に蒸着された固定電極92と、
シリコンダイアフラム93とで構成されている。そし
て、シリコンダイアフラム93に圧力が働くと、このシ
リコンダイアフラム93と固定電極92のギャップが変
化し、シリコンダイアフラム93と固定電極92間の静
電容量が変化する。そこで、この静電容量の変化を容量
検出器7で検出することにより、圧力を検出するように
なっている。
【0031】そして、この実施例でも、発振器1と、駆
動回路10、それに昇圧回路5を持ち、これにより、以
下に説明するように、診断機能を有している。図12
は、診断時での各部の波形を示したもので、まず、通常
モ−ドにおいては、固定電極92に印加される電圧V3
としては、静電容量を検出するためのパルス電圧だけと
なっている。従って、このとき、圧力センサの出力に
は、図示のように、圧力に応じた出力が得られている。
【0032】次に、診断モ−ドでは、図示のように、固
定電極92に印加される電圧V3として、静電容量を検
出するためのパルス電圧と、このパルス電圧の空き時間
に振幅の大きなパルス電圧を重畳して印加し、この振幅
の大きなパルス電圧により、固定電極92とシリコンダ
イアフラム93の間に静電気力を発生させ、等価的に圧
力が働いた状態を作り出す。
【0033】このことにより、センサの出力には、圧力
に応じた出力に、静電気力による圧力相当の出力が加算
されて現われるから、この出力の変化を基にして、第1
の実施例と同様に診断を行うことができる。
【0034】次に、本発明の第3の実施例について、図
13により説明する。この図13の実施例は、歪ゲ−ジ
式加速度センサに本発明を適用したもので、センサ部6
は、ビ−ム60によって支持され重錘の機能を持っよう
にされた可動電極61と、この可動電極61に対向する
2個の固定電極62、63で構成されている。なお、こ
れらは、図1の実施例と同じであり、従って、64、6
5は、例えばガラスなどの絶縁物からなる上板と下板で
ある。
【0035】この図13において、14Aと14Bは歪
ゲージで、ビ−ム60の上面と下面(図において)にそれ
ぞれ貼り付けてある。従って、センサ部6に上下方向の
加速度(図において)が働くと、可動電極61が上下方向
に変位する。そして、この可動電極61の変位によりビ
−ム60に応力が働き、歪ゲ−ジ14A、14Bの抵抗
値が変化する。そこで、歪ゲ−ジ14A、14Bの抵抗
値の変化を抵抗検出器15で検出することにより加速度
を検出することができる。
【0036】一方、この実施例では、電源11と、スイ
ッチ12、13を設けてあり、従って、これにより、電
源12からの高電圧(数10ボルト)を、スイッチ12、
13の切り換えにより、固定電極62と固定電極63に
交互に印加することにより可動電極61に静電気力を働
かせ、検出すべき加速度とは独立に、強制的に上下に変
位させることにより、第1の実施例と同様にして診断を
行うことができる。
【0037】次に、本発明の第4の実施例について、図
14により説明する。この図14の実施例は、本発明を
容量式加速度センサに適用したもので、センサ部6は、
ビ−ム60によって支持され、重錘の機能を持つように
された可動電極61と、この可動電極61に対向する固
定電極63とで構成され、これら可動電極61と固定電
極63との間に現われる静電容量を、発振器1と容量検
出器7により測定して加速度を検出するようになってい
る。
【0038】すなわち、センサ部6に、図において上下
方向の加速度が働くと、可動電極61は上下方向に変位
し、この結果、可動電極61と固定電極63の間の静電
容量が変化するから、この静電容量の変化を発振器1と
容量検出器7により検出することで、加速度を検出する
ことができるのである。
【0039】また、この実施例では、電源11の電圧を
スイッチ12を介して固定電極62に印加することによ
り、可動電極61と固定電極62の間に静電気力を働か
せることができ、これにより、検出すべき加速度とは独
立に、可動電極61を変位させ、第1の実施例の場合と
同様に、診断を行うことができる。
【0040】そして、この実施例においては、固定電極
62と固定電極63の間に、さらに第3の固定電極66
が設置してあり、これによる静電しゃへい効果により固
定電極62と固定電極63との間での静電結合が防止さ
れ、診断中での加速度の検出を、充分な精度のもとで行
うことができる。
【0041】次に、本発明の第5の実施例について、図
15により説明する。この図15の実施例は、本発明を
容量式加速度センサに適用したもので、センサ部17
は、ビ−ム174よって支持され、重錘の機能を持つよ
うにされた可動電極171と、この可動電極171に対
向して設置した固定電極172と、可動電極171に配
置されたアルミ配線173と、それに永久磁石175と
で構成されている。
【0042】センサ部17に上下方向(図において)の加
速度が働くと、可動電極171は上下方向に変位し、こ
れにより可動電極171と固定電極172の間の静電容
量が変化する。そこで、この静電容量の変化を発振器1
と容量検出器7により検出することで加速度を検出する
ことができる。
【0043】アルミ配線173は、可動電極171の上
側の面(図において)に、図16に示すように、U字形に
形成されており、診断時には、このアルミ配線173に
電源18から所定値の電流が供給されるようになってい
る。アルミ配線173に電流が流されると、永久磁石1
75による磁界により、可動電極171に上下方向(図
において)の電磁力が発生され、これにより、検出すべ
き加速度とは独立に、可動電極171を変位させること
ができ、従って、これにより、第1の実施例の場合と同
様に診断を行うことができる。
【0044】次に、本発明の第6の実施例について、図
17により説明する。この実施例も、本発明を容量式加
速度センサに適用したもので、図において、19は圧電
素子で、この圧電素子19は、図示してない電源装置か
ら交流電圧が印加されると、その厚み方向(図の上下方
向)に変位を生じるように構成されている。
【0045】そして、この圧電素子19の上面に容量式
加速度センサのセンサ部6が接着配置されており、圧電
素子19の振動によりセンサ部6を振動させ、検出すべ
き加速度とは独立に加速度を働かせることができるよう
に構成してある。従って、圧電素子19は、センサ部6
に対する加振手段として機能し、必要に応じて、圧電素
子19に交流電圧を印加してやることにより、第1の実
施例の場合と同様に診断を行うことができる。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、静電容量式センサの故
障診断を、必要なとき、常に確実に行うことができるか
ら、静電容量式センサを使ったシステムの信頼性を、充
分に向上させることができる。
【0047】また、本発明によれば、静電容量式センサ
としての検出動作中でも診断が可能なので、診断時期に
ついての制限が無く、診断の頻度を多くすることができ
るので、さらに信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による静電容量式センサの故障診断装置
における静電容量式センサの第1の実施例を示す構成図
である。
【図2】第1の実施例における加速度に対する可動電極
と固定電極間の静電容量の変化を示す特性図である。
【図3】第1の実施例における動作モ−ドの説明図であ
る。
【図4】第1の実施例における容量検出器の一実施例を
示す構成図である。
【図5】容量検出器の動作説明用のタイミングチャ−ト
である。
【図6】本発明による静電容量式センサの故障診断装置
の一実施例を示すブロック構成図である。
【図7】本発明の一実施例における診断処理を示すフロ
−チャートである。
【図8】本発明の一実施例における診断時の各部の波形
を示すタイミングチャートである。
【図9】本発明の一実施例における加速度出力処理を示
すのフロ−チャ−トである。
【図10】本発明の一実施例における診断処理中での各
部の出力の状態を示すタイミングチャートである。
【図11】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図12】第2の実施例における通常モードと診断モー
ドでの各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図13】本発明の第3の実施例を示す構成図である。
【図14】本発明の第4の実施例を示す構成図である。
【図15】本発明の第5の実施例を示す構成図である。
【図16】第5の実施例における可動電極の構造を示す
斜視図である。
【図17】本発明の第6の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 発振器 2 反転器 3 駆動回路 4 駆動回路 5 昇圧回路 6 センサ部 7 容量検出器 8 加速度センサ M マイコン 10 駆動回路 11 電源 12 スイッチ 13 スイッチ 15 抵抗検出器 17 センサ部 18 電源 19 圧電素子 60 ビーム 61 可動電極 62、63 固定電極 64 上板 65 下板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土谷 茂樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出対象となる物理量に応じて変位する
    可動電極を備え、この可動電極の変位を、この可動電極
    に対向して配置された固定電極との間での静電容量の変
    化として検出する静電容量式センサにおいて、上記検出
    対象となる物理量の測定可能範囲の少なくとも最小限の
    変位を上記可動電極に発生させる静電気力発生手段を設
    け、この静電気力発生手段による上記可動電極の変位に
    伴う静電容量の変化により故障診断を行なうように構成
    したことを特徴とする静電容量式センサの故障診断装
    置。
  2. 【請求項2】 検出対象となる物理量に応じて変位する
    可動電極を備え、この可動電極の変位を、この可動電極
    に対向して配置された固定電極との間での静電容量の変
    化として検出する静電容量式センサにおいて、上記検出
    対象となる物理量の測定可能範囲の少なくとも最小限の
    変位を上記可動電極に発生させる電磁力発生手段を設
    け、この電磁力発生手段による上記可動電極の変位に伴
    う静電容量の変化状態により故障診断を行なうように構
    成したことを特徴とする静電容量式センサの故障診断装
    置。
  3. 【請求項3】 検出対象となる物理量に応じて変位する
    可動電極を備え、この可動電極の変位を、この可動電極
    に対向して配置された固定電極との間での静電容量の変
    化として検出する静電容量式センサにおいて、この静電
    容量式センサに振動を与える加振手段を設け、この加振
    手段による振動が与えられているときでの静電容量の変
    化状態により故障診断を行なうように構成したことを特
    徴とする静電容量式センサの故障診断装置。
  4. 【請求項4】 請求項1の発明において、上記静電気力
    発生手段が、上記可動電極と固定電極間に、静電容量検
    出用に印加されている電圧よりも高い所定の診断用電圧
    を印加する手段で構成され、この診断用電圧と静電容量
    検出用交流電圧とを上記可動電極と複数の固定電極間に
    同時に又は時分割的に印加するように構成されているこ
    とを特徴とする静電容量式センサの故障診断装置。
  5. 【請求項5】 請求項1の発明において、上記固定電極
    が加速度検出用と、上記静電気力発生手段用とに分離し
    て2個設けてあり、これらの固定電極間に接地された電
    極が配置されていることを特徴とする静電容量式センサ
    の故障診断装置。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520049A1 (de) * 1994-05-31 1995-12-07 Hitachi Ltd Sensorelement vom Kapazitanztyp
JP2002162413A (ja) * 2000-11-22 2002-06-07 Yamatake Corp 地震検出装置
JP2002365057A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Aisin Seiki Co Ltd センサの異常検出方法
US6809527B2 (en) 2001-07-11 2004-10-26 Denso Corporation Method of measuring a characteristic of a capacitive type of sensor, a sensor characteristic measuring apparatus, a capacitive type of sensor apparatus, and an ic chip for measuring a sensor characteristic
JP2008051729A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Denso Corp 力学量センサ
JP2008107108A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Denso Corp 容量式力学量検出装置
JP2009097932A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Freescale Semiconductor Inc 容量型検出装置
JP2010185721A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 静電容量型加速度センサの検査方法及びその検査装置
JP2011095001A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Electric Works Co Ltd 加速度センサ
JP2011095104A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Hitachi Automotive Systems Ltd 静電容量式センサ
JP2013234858A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Denso Corp 加速度検出装置
JP2014099707A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Denso Corp センサ装置
JP2017156088A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力検出装置
US10088495B2 (en) 2014-02-27 2018-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Capacitive physical quality detection device
US10088497B2 (en) 2013-10-09 2018-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Acceleration sensor
KR20190059062A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 디앤샤인 자가진단 기능을 갖는 비상벨 장치
US10534015B2 (en) 2016-05-19 2020-01-14 Panasonic intellectual property Management co., Ltd Sensor and method for diagnosing sensor
US10948311B2 (en) 2017-10-25 2021-03-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electronic reliability enhancement of a physical quantity sensor

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520049A1 (de) * 1994-05-31 1995-12-07 Hitachi Ltd Sensorelement vom Kapazitanztyp
JP2002162413A (ja) * 2000-11-22 2002-06-07 Yamatake Corp 地震検出装置
JP4686909B2 (ja) * 2001-06-07 2011-05-25 株式会社アドヴィックス センサの異常検出方法
JP2002365057A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Aisin Seiki Co Ltd センサの異常検出方法
US6809527B2 (en) 2001-07-11 2004-10-26 Denso Corporation Method of measuring a characteristic of a capacitive type of sensor, a sensor characteristic measuring apparatus, a capacitive type of sensor apparatus, and an ic chip for measuring a sensor characteristic
JP2008051729A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Denso Corp 力学量センサ
JP2008107108A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Denso Corp 容量式力学量検出装置
JP2009097932A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Freescale Semiconductor Inc 容量型検出装置
JP2010185721A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 静電容量型加速度センサの検査方法及びその検査装置
JP2011095001A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Electric Works Co Ltd 加速度センサ
JP2011095104A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Hitachi Automotive Systems Ltd 静電容量式センサ
JP2013234858A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Denso Corp 加速度検出装置
JP2014099707A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Denso Corp センサ装置
US10088497B2 (en) 2013-10-09 2018-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Acceleration sensor
US10088495B2 (en) 2014-02-27 2018-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Capacitive physical quality detection device
WO2017149947A1 (ja) * 2016-02-29 2017-09-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力検出装置
JP2017156088A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力検出装置
US10845194B2 (en) 2016-02-29 2020-11-24 Hitachi Automotives Systems, Ltd. Inertial force detection device
US10534015B2 (en) 2016-05-19 2020-01-14 Panasonic intellectual property Management co., Ltd Sensor and method for diagnosing sensor
US10921347B2 (en) 2016-05-19 2021-02-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sensor and method for diagnosing sensor
US10948311B2 (en) 2017-10-25 2021-03-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electronic reliability enhancement of a physical quantity sensor
KR20190059062A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 디앤샤인 자가진단 기능을 갖는 비상벨 장치

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