JPH06265573A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH06265573A JPH06265573A JP5055424A JP5542493A JPH06265573A JP H06265573 A JPH06265573 A JP H06265573A JP 5055424 A JP5055424 A JP 5055424A JP 5542493 A JP5542493 A JP 5542493A JP H06265573 A JPH06265573 A JP H06265573A
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- JP
- Japan
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- acceleration
- acceleration sensor
- signal
- electrode
- response
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P2015/0805—Measuring 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
- G01P2015/0822—Measuring 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
- G01P2015/0825—Measuring 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
- G01P2015/0828—Measuring 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】加速度センサを取り付けるハウジングの共振の
影響を受けないように加速度センサの応答性を容易に調
整でき、且つ高精度に検出可能な加速度センサ及びエア
バッグシステムを提供すること。 【構成】センサの電子回路に応答特性調整回路を設け
て、容易に調整でき、且つ安定した特性を得るように構
成した。 【効果】シングルポイント方式のエアバッグシステムに
固有の問題の、加速度センサが搭載されているハウジン
グの共振によって加速度センサの出力信号が正しい車両
の衝突加速度を検出できず、システムが誤判定を行うこ
とを防止できる。
影響を受けないように加速度センサの応答性を容易に調
整でき、且つ高精度に検出可能な加速度センサ及びエア
バッグシステムを提供すること。 【構成】センサの電子回路に応答特性調整回路を設け
て、容易に調整でき、且つ安定した特性を得るように構
成した。 【効果】シングルポイント方式のエアバッグシステムに
固有の問題の、加速度センサが搭載されているハウジン
グの共振によって加速度センサの出力信号が正しい車両
の衝突加速度を検出できず、システムが誤判定を行うこ
とを防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加速度の検出に係り、特
に自動車の衝突を検知するに好適な、加速度センサに関
する。
に自動車の衝突を検知するに好適な、加速度センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の静電容量式の加速度センサはシリ
コンの微細加工技術等を利用したものが知られており、
特開平1−253657 号公報に記載のようにパルス幅変調静
電サーボ技術を適用したものが提案されている。
コンの微細加工技術等を利用したものが知られており、
特開平1−253657 号公報に記載のようにパルス幅変調静
電サーボ技術を適用したものが提案されている。
【０００３】また、センサの応答性の向上に関するもの
は特願平3−184595 号公報に記載のように加速度によっ
て変位する電極の表面に溝を形成し、センサの応答性を
向上させることが提案されている。
は特願平3−184595 号公報に記載のように加速度によっ
て変位する電極の表面に溝を形成し、センサの応答性を
向上させることが提案されている。
【０００４】更に、小型軽量化，低価格化を目的とし
て、１個の高精度なリニア加速度センサをコントロール
ユニット内に取り付け、エアバッグシステムを構成する
シングルポイント方式が提案されている（特願平3−307
194 号公報等）。
て、１個の高精度なリニア加速度センサをコントロール
ユニット内に取り付け、エアバッグシステムを構成する
シングルポイント方式が提案されている（特願平3−307
194 号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般的に自動車のエア
バッグシステムは、その故障や性能低下は車両の衝突時
における非動作や、衝突時以外の状態での誤動作が起こ
ることになり、重大事故の原因になる可能性がある。特
にエアバッグシステムのキーセンサである加速度センサ
の性能は、人命に関わる重要な要素となるため、高精度
の物が求められる。
バッグシステムは、その故障や性能低下は車両の衝突時
における非動作や、衝突時以外の状態での誤動作が起こ
ることになり、重大事故の原因になる可能性がある。特
にエアバッグシステムのキーセンサである加速度センサ
の性能は、人命に関わる重要な要素となるため、高精度
の物が求められる。
【０００６】一方、シングルポイント方式の場合、加速
度センサをコントロールユニット内に装着するため、そ
のハウジング等の共振により加速度が変わり、正確な加
速度が検出できないという固有の問題がある。
度センサをコントロールユニット内に装着するため、そ
のハウジング等の共振により加速度が変わり、正確な加
速度が検出できないという固有の問題がある。
【０００７】そのため、個々の車両に合わせて加速度セ
ンサの応答特性を調整しなければならない。この方法と
しては可動部と固定部の間のギャップを変えたり、前記
従来例のように可動部の動きを調整するため、可動部に
溝を設けたり、あるいは電極間の構成物質を変えること
により（例えばオイル等）粘性を変え、加速度センサの
応答特性を調整する物であった。
ンサの応答特性を調整しなければならない。この方法と
しては可動部と固定部の間のギャップを変えたり、前記
従来例のように可動部の動きを調整するため、可動部に
溝を設けたり、あるいは電極間の構成物質を変えること
により（例えばオイル等）粘性を変え、加速度センサの
応答特性を調整する物であった。
【０００８】しかし、このような従来技術方法では、各
車両毎に加速度センサを設計し直さなければならず、コ
スト、及び時間的な問題がある。更に、オイル等で粘性
を調整した場合には、オイルの粘性は温度で大きく変化
するために、加速度センサの使用温度が変化した場合、
特性が大きく変化してしまうという問題がある。
車両毎に加速度センサを設計し直さなければならず、コ
スト、及び時間的な問題がある。更に、オイル等で粘性
を調整した場合には、オイルの粘性は温度で大きく変化
するために、加速度センサの使用温度が変化した場合、
特性が大きく変化してしまうという問題がある。
【０００９】本発明の目的は、加速度センサを取り付け
るハウジングの共振の影響を受けないように加速度セン
サの応答性を容易に調整でき、且つ高精度に検出可能な
加速度センサ、及びエアバッグシステムを提供すること
にある。
るハウジングの共振の影響を受けないように加速度セン
サの応答性を容易に調整でき、且つ高精度に検出可能な
加速度センサ、及びエアバッグシステムを提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではセンサの電子回路に応答特性調整回路を
設けて、容易に調整でき、且つ安定した特性を得るよう
に構成したものである。
に、本発明ではセンサの電子回路に応答特性調整回路を
設けて、容易に調整でき、且つ安定した特性を得るよう
に構成したものである。
【００１１】
【作用】上記手段によると、個々の車両のハウジング等
の共振特性や様々な信号処理方法に合わせて、容易に且
つ高精度に加速度センサの応答特性を調整できる。
の共振特性や様々な信号処理方法に合わせて、容易に且
つ高精度に加速度センサの応答特性を調整できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図６により説
明する。
明する。
【００１３】図１は、本発明の静電容量式加速度センサ
の動作原理を示したものである。
の動作原理を示したものである。
【００１４】本センサは信号印加部１９，加速度検出阻
止１８，容量検出部１３，増幅部１４，応答特性調整部
１５により構成されている。
止１８，容量検出部１３，増幅部１４，応答特性調整部
１５により構成されている。
【００１５】加速度検出素子１８は、更にシリコンビー
ム５，可動電極６，固定電極７，８により構成されてい
る。
ム５，可動電極６，固定電極７，８により構成されてい
る。
【００１６】シリコンビーム５は、シリコンの微細加工
技術により形成され、単数，複数のいずれかで構成して
もよく、先端に重錘の機能を有する可動電極６が形成さ
れる。シリコン板９を両面からエッチングして、シリコ
ンビーム５及びビーム５に支持される可動電極６が一体
形成される。
技術により形成され、単数，複数のいずれかで構成して
もよく、先端に重錘の機能を有する可動電極６が形成さ
れる。シリコン板９を両面からエッチングして、シリコ
ンビーム５及びビーム５に支持される可動電極６が一体
形成される。
【００１７】一方、可動電極６に対向して配置される一
対の固定電極７，８は、アルミニウム等の金属材よりな
り、それぞれがガラス板１０，１１に蒸着その他適宜の
方法により形成される。
対の固定電極７，８は、アルミニウム等の金属材よりな
り、それぞれがガラス板１０，１１に蒸着その他適宜の
方法により形成される。
【００１８】シリコン板９の一端９ａはスペーサとして
の役割をなす。そして、このような検出部を構成する場
合には、ガラス板１０，１１に設けた固定電極７，８と
可動電極６とを位置合わせして、ガラス板１０，１１を
スペーサ９ａ及び１２を介して平行配置し、ガラス板１
０，１１の各々とスペーサ９ａ，１２とを陽極接合す
る。このようにして、可動電極６を介在させた状態で固
定電極７，８が対向配置されるが、可動電極６と各固定
電極７，８間には、初期ギャップｄ０が確保される。可
動電極６は、検出すべき加速度により慣性力を受け変位
する。この可動電極６が変位すると、可動電極６と固定
電極７間の静電容量Ｃ１、及び可動電極６と固定電極８
間の静電容量Ｃ２は変化する。
の役割をなす。そして、このような検出部を構成する場
合には、ガラス板１０，１１に設けた固定電極７，８と
可動電極６とを位置合わせして、ガラス板１０，１１を
スペーサ９ａ及び１２を介して平行配置し、ガラス板１
０，１１の各々とスペーサ９ａ，１２とを陽極接合す
る。このようにして、可動電極６を介在させた状態で固
定電極７，８が対向配置されるが、可動電極６と各固定
電極７，８間には、初期ギャップｄ０が確保される。可
動電極６は、検出すべき加速度により慣性力を受け変位
する。この可動電極６が変位すると、可動電極６と固定
電極７間の静電容量Ｃ１、及び可動電極６と固定電極８
間の静電容量Ｃ２は変化する。
【００１９】図２に可動電極６の溝形状を示す。可動電
極６の表面に溝１６を形成し、電極間１７の空気等のダ
ンピングによる減衰特性を低減することにより高周波ま
で検出できるように構成している。
極６の表面に溝１６を形成し、電極間１７の空気等のダ
ンピングによる減衰特性を低減することにより高周波ま
で検出できるように構成している。
【００２０】容量検出部１３は、信号印加部１９によっ
て作られる矩形波状の交流電圧により、このＣ１とＣ２
の差分ΔＣを検出し、電圧に変換して出力するものであ
る。この容量検出部１３により加速度信号が電圧信号Ｖ
ｏに変換された後、応答調整部１５によって加速度信号
が整形されて、電圧信号Ｖｏ′が生成される。
て作られる矩形波状の交流電圧により、このＣ１とＣ２
の差分ΔＣを検出し、電圧に変換して出力するものであ
る。この容量検出部１３により加速度信号が電圧信号Ｖ
ｏに変換された後、応答調整部１５によって加速度信号
が整形されて、電圧信号Ｖｏ′が生成される。
【００２１】また、増幅部１４は応答調整部１５からの
電圧出力Ｖｏ′を、所定の電圧値に増幅，調整すること
により、加速度に比例した直線的な出力電圧Ｖｏｕｔを
得ることができる。
電圧出力Ｖｏ′を、所定の電圧値に増幅，調整すること
により、加速度に比例した直線的な出力電圧Ｖｏｕｔを
得ることができる。
【００２２】このような構成にすることにより、安価で
かつ安定した加速度応答波形を得ることができるという
効果がある。
かつ安定した加速度応答波形を得ることができるという
効果がある。
【００２３】図３にシングルポイント方式のエアバッグ
システムのコントロールユニットの一実施例を示す。
システムのコントロールユニットの一実施例を示す。
【００２４】本発明の加速度センサ３０，ハウジング３
１，セーフィングセンサ３２，マイコン３３，コンデン
サ３４，ＩＣ３５，３６，３７，ダイオード３８，コネ
クタ３９等から構成されている。
１，セーフィングセンサ３２，マイコン３３，コンデン
サ３４，ＩＣ３５，３６，３７，ダイオード３８，コネ
クタ３９等から構成されている。
【００２５】図４に加速度センサを前記コントロールユ
ニットに実装した状態での加速度センサの応答特性を示
す。４１は応答調整部１５が無いときの加速度センサ応
答特性であり、４２は応答調整部１５がある時の応答特
性である。
ニットに実装した状態での加速度センサの応答特性を示
す。４１は応答調整部１５が無いときの加速度センサ応
答特性であり、４２は応答調整部１５がある時の応答特
性である。
【００２６】図３に示したような構造の場合、ハウジン
グ３１には共振点４３が存在し、応答調整部１５が無い
ときはその共振周波数ｆ１（Ｈｚ）では実際の車両に加
わった加速度成分に共振によって生成された加速度が加
わった形になる。
グ３１には共振点４３が存在し、応答調整部１５が無い
ときはその共振周波数ｆ１（Ｈｚ）では実際の車両に加
わった加速度成分に共振によって生成された加速度が加
わった形になる。
【００２７】このままの信号をコントロールユニットに
入力し信号処理を行うと誤った衝突判定を行い、エアバ
ッグの誤動作の原因となる。
入力し信号処理を行うと誤った衝突判定を行い、エアバ
ッグの誤動作の原因となる。
【００２８】一方、応答調整部１５が存在する時（波形
４２の時）は、ハウジング３１の共振が十分減衰されて
いるため、誤った信号処理を防止できる。
４２の時）は、ハウジング３１の共振が十分減衰されて
いるため、誤った信号処理を防止できる。
【００２９】図５に応答調整部１５の回路構成の一実施
例を示す。本実施例は抵抗５１とコンデンサ５２による
最も簡単なローパスフィルタである。このような構成に
よって容易にしかし比較的高精度にセンサの応答特性を
調整することができるという効果がある。
例を示す。本実施例は抵抗５１とコンデンサ５２による
最も簡単なローパスフィルタである。このような構成に
よって容易にしかし比較的高精度にセンサの応答特性を
調整することができるという効果がある。
【００３０】また、車両個々の共振周波数に合わせてこ
のフィルタ特性を調整するには抵抗５１を調整するか又
は、コンデンサ５２を調整することによって容易に広範
囲に設定できるという効果がある。
のフィルタ特性を調整するには抵抗５１を調整するか又
は、コンデンサ５２を調整することによって容易に広範
囲に設定できるという効果がある。
【００３１】更に、本フィルタ回路を用いると、センサ
の電気的ノイズカット用のフィルタと共用でき、部品数
の増大を防ぐことができるという効果もある。
の電気的ノイズカット用のフィルタと共用でき、部品数
の増大を防ぐことができるという効果もある。
【００３２】本回路はセンサの信号伝達ラインに直列に
接続されるためその信頼性は非常に重要である。そのた
め、抵抗５１は高信頼度のものが望ましい。もし、この
抵抗が破壊したり抵抗をつなぐ配線が断線したりした場
合には、センサからは信号が全く出力されない状態にな
ってしまう。
接続されるためその信頼性は非常に重要である。そのた
め、抵抗５１は高信頼度のものが望ましい。もし、この
抵抗が破壊したり抵抗をつなぐ配線が断線したりした場
合には、センサからは信号が全く出力されない状態にな
ってしまう。
【００３３】この抵抗をＩＣ内部の拡散抵抗によって構
成した場合、部品点数が削減されることの他に、ＩＣか
ら外部の抵抗への配線（通常はＡｕ線）が削減されるた
め、信頼度が非常に高くなるという効果がある。
成した場合、部品点数が削減されることの他に、ＩＣか
ら外部の抵抗への配線（通常はＡｕ線）が削減されるた
め、信頼度が非常に高くなるという効果がある。
【００３４】本実施例の他にも、より高精度な特性を必
要とする場合は、オペアンプ等を用いたアクティブフィ
ルタを使うことにより実現できることは、明白である。
要とする場合は、オペアンプ等を用いたアクティブフィ
ルタを使うことにより実現できることは、明白である。
【００３５】本実施例は主に静電容量式の加速度センサ
について説明したが、その他の電子式加速度センサ（例
えば、歪ゲージ式，圧電式，磁気式等）にも応用可能で
あることは説明の予知がないので省略する。
について説明したが、その他の電子式加速度センサ（例
えば、歪ゲージ式，圧電式，磁気式等）にも応用可能で
あることは説明の予知がないので省略する。
【００３６】
【発明の効果】本発明によると、シングルポイント方式
のエアバッグシステムに固有の問題であるところの、加
速度センサが搭載されているハウジングの共振によって
加速度センサの出力信号が正しい車両の衝突加速度を検
出できず、システムが誤判定を行うことを防止できると
いう効果がある。
のエアバッグシステムに固有の問題であるところの、加
速度センサが搭載されているハウジングの共振によって
加速度センサの出力信号が正しい車両の衝突加速度を検
出できず、システムが誤判定を行うことを防止できると
いう効果がある。
【００３７】また、個々の車両のハウジングの特性に合
わせたり、信号処理のアルゴリズムに合わせてセンサの
応答性を容易に、且つ高精度に調整できるという効果が
ある。
わせたり、信号処理のアルゴリズムに合わせてセンサの
応答性を容易に、且つ高精度に調整できるという効果が
ある。
【図１】本発明の静電容量式加速度センサの動作原理を
示した図である。
示した図である。
【図２】検出素子の可動電極部溝形状の一実施例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明のエアバッグ用コントロールユニットの
実装構造を示す図である。
実装構造を示す図である。
【図４】本発明実施例の周波数応答特性を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明実施例の応答調整回路図である。
５…シリコンビーム、６…可動電極、７，８…固定電
極、１３…容量検出部、１４…増幅部、１５…応答調整
部、１６…溝形状、１７…キャップ、１８…加速度検出
素子、１９…信号印加部、３０…加速度センサ、３１…
ハウジング、３２…セーフィングセンサ、３３…マイコ
ン、３４…コンデンサ、３５，３６，３７…ＩＣ、３８
…ダイオード、３９…コネクタ、５１…抵抗、５２…コ
ンデンサ。
極、１３…容量検出部、１４…増幅部、１５…応答調整
部、１６…溝形状、１７…キャップ、１８…加速度検出
素子、１９…信号印加部、３０…加速度センサ、３１…
ハウジング、３２…セーフィングセンサ、３３…マイコ
ン、３４…コンデンサ、３５，３６，３７…ＩＣ、３８
…ダイオード、３９…コネクタ、５１…抵抗、５２…コ
ンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 昌大 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 政善 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内
Claims (7)
- 【請求項１】加速度に対して変位する可動電極を有し、
前記可動電極の変位を電気信号に変換し加速度を検出す
る加速度センサにおいて、応答特性を電子回路で調整す
るよう構成したことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】請求項１記載の加速度センサにおいて、電
子回路はローパスフィルタで構成したことを特徴とする
加速度センサ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の加速度センサにおい
て、電子回路はノイズカット用のフィルタと共用するよ
う構成したことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項４】請求項１，２又は３記載の加速度センサに
おいて、電子回路は抵抗とコンデンサによって構成した
ことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項５】請求項４記載の加速度センサにおいて、抵
抗はＩＣの中の拡散抵抗によって構成し、コンデンサは
ＩＣの外に構成したことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項に記載の
加速度センサにおいて、加速度センサの検出方法は静電
容量の変化から検出するよう構成したことを特徴とする
加速度センサ。 - 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載の
加速度センサにおいて、シングルポイント方式のエアバ
ッグシステム中に取り付けることを特徴とする加速度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055424A JPH06265573A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055424A JPH06265573A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265573A true JPH06265573A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12998203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055424A Pending JPH06265573A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009008438A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 角速度センサおよびその製造方法 |
| JP2013235534A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-21 | Seiko Epson Corp | センサーユニット、運動解析装置 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5055424A patent/JPH06265573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009008438A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 角速度センサおよびその製造方法 |
| JP2013235534A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-21 | Seiko Epson Corp | センサーユニット、運動解析装置 |
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