JPH0587828A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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Publication number
JPH0587828A
JPH0587828A JP25099591A JP25099591A JPH0587828A JP H0587828 A JPH0587828 A JP H0587828A JP 25099591 A JP25099591 A JP 25099591A JP 25099591 A JP25099591 A JP 25099591A JP H0587828 A JPH0587828 A JP H0587828A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
sensor
acceleration
detection lever
edge
Prior art date
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Pending
Application number
JP25099591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ritsuo Suzuki
律夫 鈴木
Tamotsu Horiba
保 堀場
Makoto Okada
真琴 岡田
Kanichi Tanaka
寛一 田中
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.)
Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
Priority to JP25099591A priority Critical patent/JPH0587828A/en
Publication of JPH0587828A publication Critical patent/JPH0587828A/en
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Abstract

PURPOSE:To simplify structure, improve assembly performance and facilitate adjustment. CONSTITUTION:A ball 4 which moves along the inner surface when acceleration is applied is accommodated in a body 2 on which a recessed part 3 having the inner surface having an ascent slope towards the periphery from the center is formed. Further, a detecting lever 5 whose one edge is pivotally installed on the body and the intermediate part contacts the top part of the ball 4 is installed. A noncontact type sensor 6 such as magnetic resistance sensor and photosensor are arranged, positioned at the other edge of the detecting lever. When accelerating speed is applied, the ball moves along the inner surface of the recessed part, and the position of the ball changes upwardly. At this time, the detection lever in contact with the ball is pushed upward, and the displacement of the other edge of the detecting lever is sensed by the noncontact type sensor, and an electric signal is taken out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加速度が加わった方向
情報とそのレベル情報の検出を可能にした加速度センサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor capable of detecting directional information and level information of acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】一方向の加速度センサは、歪ゲージ、半
導体ゲージ、容量センサ、圧電素子を用いたものが知ら
れている。また3次元(全方位)加速度センサは、一方
向の加速度センサを3方向に組み合わせたものやシリコ
ンウエハ上に4個の歪ゲージを配置し、各歪ゲージの出
力を演算して加速度の方向およびスカラー量を算出する
もの等が提案されている。
2. Description of the Related Art One-way acceleration sensors using a strain gauge, a semiconductor gauge, a capacitance sensor, and a piezoelectric element are known. A three-dimensional (omnidirectional) acceleration sensor is a combination of one-direction acceleration sensors in three directions, or four strain gauges are arranged on a silicon wafer, and the output of each strain gauge is calculated to determine the direction of acceleration. A method for calculating a scalar amount has been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の全方位
加速度センサは構造が複雑で、かつ組み付け性も悪いた
め、コスト高であり、形状も大きいものになっている。
また加速度方向と加速度の大きさを要求される場合は、
各加速度センサによる3方向の出力より、演算して求め
るための処理回路が必要となり、さらに4個の歪ゲージ
によるものでは各ゲージの特性にバラツキがあると、各
々補正が必要となる等の問題がある。本発明の目的は、
構造が簡単で、かつ組付け性が良く、しかも調整が容易
な加速度センサを提供することである。
However, since the conventional omnidirectional acceleration sensor has a complicated structure and is poor in assembling, the cost is high and the shape is large.
If the acceleration direction and the magnitude of acceleration are required,
There is a problem that a processing circuit for calculating and obtaining the output from each acceleration sensor in three directions is required, and further, if there are variations in the characteristics of each gauge in the case of four strain gauges, it is necessary to correct each. There is. The purpose of the present invention is to
An object of the present invention is to provide an acceleration sensor which has a simple structure, is easy to assemble, and is easy to adjust.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の加速度センサは中央から周辺に向って上り
勾配の内面を有する凹部が形成されたボディと、該凹部
に収容され、加速度が加わったときに前記内面に沿って
移動するボールと、前記ボディに一端が枢着され、中間
部分が前記ボールの頂部に当接され、該ボールの動きに
より上方に変位される検知レバーと、該検知レバーの他
端の変位に応答して電気信号を出力する非接触型センサ
とを具備するものである。
In order to achieve the above object, the acceleration sensor of the present invention has a body formed with a concave portion having an inner surface having an upward slope from the center to the periphery, and the acceleration sensor accommodated in the concave portion. A ball that moves along the inner surface when a ball is applied, one end of which is pivotally attached to the body, an intermediate portion of which is in contact with the top of the ball, and which is displaced upward by the movement of the ball; And a non-contact type sensor that outputs an electric signal in response to the displacement of the other end of the detection lever.

【0005】[0005]

【作用】加速度が加わると、ボールは凹部の内面に沿っ
て動くため、ボールの位置は上方に変化する。このとき
ボールに当接している検知レバーは上方に押上げられ、
この検知レバーの他端の変位が磁気抵抗センサやフォト
センサから成る非接触型センサに感知され、加速度の大
きさに応じた電気信号が取り出される。非接触型センサ
を用いることにより、センシングディバイスに直接検出
する加速度が応力として加わることなく、加速度の検出
ができる。
When the acceleration is applied, the ball moves along the inner surface of the recess, so that the position of the ball changes upward. At this time, the detection lever that is in contact with the ball is pushed up,
The displacement of the other end of the detection lever is detected by a non-contact type sensor including a magnetoresistive sensor and a photo sensor, and an electric signal corresponding to the magnitude of acceleration is extracted. By using the non-contact type sensor, acceleration can be detected without the acceleration directly detected by the sensing device being applied as stress.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の加速度センサの構成を示してい
る。図において、加速度センサ1は、ボディ2に形成さ
れた凹部3にボール4を収容し、加速度の大きさに応じ
たボール4の動きにより検知レバー5を上方に変位さ
せ、このとき磁気抵抗センサ6が検知レバー5の変位量
をマグネット7の磁力変化で捉え、これを磁電変換によ
り電気信号として取り出し、センサ回路10で処理して
出力端子8から外部回路に出力するように構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the acceleration sensor of the present invention. In the figure, an acceleration sensor 1 accommodates a ball 4 in a recess 3 formed in a body 2 and displaces a detection lever 5 upward by the movement of the ball 4 in accordance with the magnitude of acceleration. Is configured to detect the amount of displacement of the detection lever 5 by the change in magnetic force of the magnet 7, extract this as an electric signal by magnetoelectric conversion, process it in the sensor circuit 10, and output it from the output terminal 8 to an external circuit.

【0007】ボディ2の上側には、中央から周辺に向け
て上り勾配の半球面または逆円錐形の傾斜面を成す凹部
3が形成されており、この凹部3に重りとしての金属製
のボール4が収容されている。ボディ2の一方の側に
は、支持部9が立設されており、この支持部9には検知
レバー5の一端が枢着され、検知レバー5が上下方向に
可動自在に支持されている。検知レバー5は、ボディの
凹部3に収容されたボール4の頂部にその自重による当
接状態で保持されている。また検知レバーの先端は、L
字形に折り曲げられたマグネット取付部5aが設けら
れ、このマグネット取付部5aの前面にマグネット6が
取り付けられている。一方ボディの他方の側には、セン
サ取付部11が設けられ、このセンサ取付部11に検知
レバーのマグネット6に対向して磁気抵抗センサ6が配
設されている。
On the upper side of the body 2, there is formed a concave portion 3 which has a hemispherical surface or an inverted conical inclined surface having an upward gradient from the center to the periphery. Is housed. A support portion 9 is erected on one side of the body 2, and one end of a detection lever 5 is pivotally attached to the support portion 9 and the detection lever 5 is supported so as to be movable in the vertical direction. The detection lever 5 is held in contact with the top of the ball 4 housed in the recess 3 of the body by its own weight. The tip of the detection lever is L
A magnet mounting portion 5a bent in a letter shape is provided, and a magnet 6 is mounted on the front surface of the magnet mounting portion 5a. A sensor mounting portion 11 is provided on the other side of the one body, and the magnetoresistive sensor 6 is disposed on the sensor mounting portion 11 so as to face the magnet 6 of the detection lever.

【0008】図2は、磁気抵抗センサを用いた加速度セ
ンサの回路構成を示している。センサ回路10は、ボデ
ィ2内に組み込まれており、外部から給電される電源電
圧+Vにより動作するように構成されている。回路10
は磁気の強さによって電気抵抗値が変化する4つの磁気
抵抗素子12aをブリッジ回路12に構成され、このブ
リッジ出力を差動増幅器13で増幅して出力端子8から
センサ信号を出力する。したがって、加速度の大きさに
よって検知レバー5の変位量が異なるので、磁気抵抗素
子が受ける磁界強度も異なり、抵抗値が変化する。
FIG. 2 shows a circuit configuration of an acceleration sensor using a magnetoresistive sensor. The sensor circuit 10 is incorporated in the body 2 and is configured to operate with a power supply voltage + V supplied from the outside. Circuit 10
Is composed of four magnetoresistive elements 12a whose electric resistance values change depending on the strength of magnetism in the bridge circuit 12, which amplifies the bridge output by the differential amplifier 13 and outputs the sensor signal from the output terminal 8. Therefore, the amount of displacement of the detection lever 5 differs depending on the magnitude of the acceleration, so that the magnetic field strength received by the magnetoresistive element also differs, and the resistance value changes.

【0009】本実施例によれば、加速度の大きさに応じ
て検知レバーの変位の大きさが変化するので、この検知
レバーの変位量に応じたマグネットの動きにより磁気抵
抗素子の抵抗値を変化させ、これを電気信号として取り
出す。図3は、フォトセンサを用いた加速度センサの構
成を示している。なお、上記実施例と共通な部材には同
一符号を付してその説明を省略する。本実施例の加速度
センサは、検知レバー5の加速度に応じた変位を光電変
換により電気信号として取り出すことが特徴である。
According to this embodiment, the magnitude of displacement of the detection lever changes according to the magnitude of acceleration, so that the resistance value of the magnetoresistive element changes according to the movement of the magnet according to the displacement amount of the detection lever. Then, this is taken out as an electric signal. FIG. 3 shows a configuration of an acceleration sensor using a photo sensor. The same members as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The acceleration sensor of this embodiment is characterized in that the displacement corresponding to the acceleration of the detection lever 5 is extracted as an electric signal by photoelectric conversion.

【0010】検知レバー5の先端は、L字形に折り曲げ
られており、この折曲げ部分5bに透光部14が形成さ
れている。透光部14の形状は、光の有無(ディジタ
ル)を検知する場合は図3Bに示すように開口幅の狭い
矩形形状の窓14aに形成され、また光量(アナログ)
を検知する場合は図3Cに示す三角形状の窓14bに形
成される。この検知レバー5の先端が位置するボディに
は、フォトセンサを配設するためのセンサ取付部15が
設けられており、このセンサ取付部15には検知レバー
の透光部14に対向し、この透光部を挟んで設置される
発光ダイオード16とフォトトランジスタ17から成る
フォトセンサ18が配設される。発光ダイオード16の
前部には、図4に示すように、スリット19aを有する
部材19が配設され、このスリット19aを通して発光
ダイオード16から発せられる光を所定幅のビームにし
てフォトトランジスタ17に受光させる。
The tip of the detection lever 5 is bent into an L-shape, and a light transmitting portion 14 is formed at this bent portion 5b. When detecting the presence or absence of light (digital), the shape of the light transmitting portion 14 is formed in a rectangular window 14a having a narrow opening width as shown in FIG. 3B, and the amount of light (analog) is used.
Is detected, it is formed in the triangular window 14b shown in FIG. 3C. The body on which the tip of the detection lever 5 is located is provided with a sensor mounting portion 15 for disposing a photo sensor. The sensor mounting portion 15 faces the light transmitting portion 14 of the detection lever. A photosensor 18 including a light emitting diode 16 and a phototransistor 17, which are installed with the light transmitting portion interposed therebetween, is provided. As shown in FIG. 4, a member 19 having a slit 19a is arranged in front of the light emitting diode 16, and the light emitted from the light emitting diode 16 through the slit 19a is converted into a beam having a predetermined width and is received by the phototransistor 17. Let

【0011】図5は、フォトセンサを用いた加速度セン
サの回路構成を示している。なお、この回路20では、
図3Bに示す矩形形状の透光部13aが使用され、ディ
ジタル信号のセンサ出力を得るように構成されている。
センサ回路20は、電源+VとGND間に発光ダイオー
ド16およびフォトトランジスタ17を並列接続してお
り、このフォトトランジスタ17のコレクタ電圧をコン
パレータ21の一方の端子に、また他方の端子に基準電
圧をそれぞれ入力し、このコレクタ電圧が基準電圧より
低くなったときにセンサ信号がコンパレータ21から出
力されるように構成されている。
FIG. 5 shows a circuit configuration of an acceleration sensor using a photo sensor. In addition, in this circuit 20,
The rectangular light-transmitting portion 13a shown in FIG. 3B is used, and is configured to obtain a sensor output of a digital signal.
In the sensor circuit 20, a light emitting diode 16 and a phototransistor 17 are connected in parallel between a power source + V and GND. The collector voltage of the phototransistor 17 is applied to one terminal of a comparator 21 and the reference voltage is applied to the other terminal. The sensor signal is input from the comparator 21 when this collector voltage becomes lower than the reference voltage.

【0012】次にセンサ回路の動作を説明する。加速度
が加わっていない場合には、検知レバーが実線位置にあ
るため、発光ダイオードからの光は検知レバーの折曲げ
部分の透光部でない部分で遮られてフォトトランジスタ
に到達することができない。この状態ではフォトトラン
ジスタが不導通であり、コレクタ電圧は電源電圧Vとな
る。したがって、コンパレータはコレクタ電圧が基準電
圧より高いので、加速度が加わっていないときのセンサ
信号、例えばLOW信号を出力する。加速度が加わった
場合には、ボールが凹部の内面に沿って移動し、検知レ
バーを破線方向に変位させる。検知レバーが破線位置に
変位する過程において、フォトトランジスタは透光部を
通った光が入射されて導通する。すると、コンパレータ
はコレクタ電圧が基準電圧以下に低下するため、加速度
が加わったときのセンサ信号、例えばHIGH信号を出
力する。本実施例によれば、コンパレータからのセンサ
出力によって一定値以上の大きさの加速度が加わったか
否かを判別するこができる。図3Cに示す三角形状の透
光部14bにより構成する場合は、加速度の大きさに応
じた検知レバー5の変位量が光量の連続した変化として
検出することができる。この場合の回路構成は、図3に
示すように、フォトTr17の出力をコンパレータ21
による比較電圧検出とはせず、直接増幅器にて増幅して
出力する。
Next, the operation of the sensor circuit will be described. When acceleration is not applied, the detection lever is in the position indicated by the solid line, so that the light from the light emitting diode cannot reach the phototransistor because it is blocked by the bent portion of the detection lever, which is not the light transmitting portion. In this state, the phototransistor is non-conductive, and the collector voltage becomes the power supply voltage V. Therefore, since the collector voltage is higher than the reference voltage, the comparator outputs a sensor signal when acceleration is not applied, for example, a LOW signal. When acceleration is applied, the ball moves along the inner surface of the recess and displaces the detection lever in the direction of the broken line. In the process of displacing the detection lever to the position of the broken line, the phototransistor is made conductive by receiving the light passing through the light transmitting portion. Then, since the collector voltage drops below the reference voltage, the comparator outputs a sensor signal when acceleration is applied, for example, a HIGH signal. According to the present embodiment, it is possible to determine whether or not the acceleration of a certain value or more is applied by the sensor output from the comparator. In the case of the triangular transparent portion 14b shown in FIG. 3C, the amount of displacement of the detection lever 5 according to the magnitude of acceleration can be detected as a continuous change in the amount of light. In the circuit configuration in this case, as shown in FIG.
The comparison voltage is not detected by, but directly amplified by the amplifier and output.

【0013】[0013]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、加速度
が加わったときのボールの動きにより検知レバーを変位
させ、この変位を非接触型センサで検知し、電気信号に
変換するように構成したので、構造が簡単で、組付け性
が良く、しかも調整が容易であると共に、部品点数が少
なく、小型化が可能である。非接触型センサを用いるこ
とにより、センシングディバイスに直接検出する加速度
が応力として加わることがないので、高い破壊耐力が得
られる。
As described above, according to the present invention, the detection lever is displaced by the movement of the ball when acceleration is applied, and this displacement is detected by the non-contact type sensor and converted into an electric signal. Since it is configured, the structure is simple, the assemblability is good, the adjustment is easy, the number of parts is small, and the size can be reduced. By using the non-contact type sensor, acceleration that is directly detected by the sensing device is not applied as stress, and high fracture strength can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の磁気抵抗センサを用いた加速度セン
サの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an acceleration sensor using a magnetoresistive sensor of the present invention.

【図2】 磁気抵抗センサを用いた加速度センサの回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an acceleration sensor using a magnetoresistive sensor.

【図3】 本発明のフォトセンサを用いた加速度センサ
の構成を示し、図3Aは断面図、図3Bは透光部の形状
を示す斜視図、図3Cは他の透光部の形状を示す斜視図
である。
3A and 3B show a configuration of an acceleration sensor using a photosensor of the present invention, FIG. 3A is a cross-sectional view, FIG. 3B is a perspective view showing a shape of a light transmitting portion, and FIG. 3C is a shape of another light transmitting portion. It is a perspective view.

【図4】 アナログ測定する場合の発光部側の構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram of a light emitting unit side when performing analog measurement.

【図5】 フォトセンサを用いた加速度センサの回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram of an acceleration sensor using a photo sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度センサ、2 ボディ、3 凹部、4 ボー
ル、5 検知レバー、6磁気抵抗センサ、7 マグネッ
ト、10,20 センサ回路、14 透光部、16 発
光ダイオード、17 フォトトランジスタ、18 フォ
トセンサ
1 acceleration sensor, 2 body, 3 concave portion, 4 ball, 5 detection lever, 6 magnetic resistance sensor, 7 magnet, 10 and 20 sensor circuit, 14 light transmitting portion, 16 light emitting diode, 17 phototransistor, 18 photosensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 寛一 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田1番地 株式会社東海理化電機製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kanichi Tanaka No. 1 Noda, Toyota, Oguchi-cho, Niwa-gun, Aichi Prefecture Tokai Rika Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中央から周辺に向って上り勾配の内面を
有する凹部が形成されたボディと、該凹部に収容され、
加速度が加わったときに前記内面に沿って移動するボー
ルと、前記ボディに一端が枢着され、中間部分が前記ボ
ールの頂部に当接され、該ボールの動きにより上方に変
位される検知レバーと、該検知レバーの他端の変位に応
答して電気信号を出力する非接触型センサとを具備する
加速度センサ。
1. A body having a concave portion having an inner surface with an upward slope from the center toward the periphery, and a body accommodated in the concave portion,
A ball that moves along the inner surface when acceleration is applied, and a detection lever that has one end pivotally attached to the body, an intermediate portion abuts on the top of the ball, and is displaced upward by the movement of the ball. And a non-contact sensor that outputs an electric signal in response to the displacement of the other end of the detection lever.
JP25099591A 1991-09-30 1991-09-30 Acceleration sensor Pending JPH0587828A (en)

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JP25099591A JPH0587828A (en) 1991-09-30 1991-09-30 Acceleration sensor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09189713A (en) * 1995-07-14 1997-07-22 Trw Inc Inertia response device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09189713A (en) * 1995-07-14 1997-07-22 Trw Inc Inertia response device

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