JPH08201418A - Acceleration sensor mounting structure - Google Patents

Acceleration sensor mounting structure

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JPH08201418A
JPH08201418A JP7008392A JP839295A JPH08201418A JP H08201418 A JPH08201418 A JP H08201418A JP 7008392 A JP7008392 A JP 7008392A JP 839295 A JP839295 A JP 839295A JP H08201418 A JPH08201418 A JP H08201418A
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acceleration
axis
sensors
sensor
signal
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Jiyun Tahoda
純 多保田
Toshihiko Unami
俊彦 宇波
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To enable acceleration sensors to detect the total acceleration applied to the sensors in orthogonal three-axis directions with nearly equal sensitivity by mounting both acceleration detecting elements so that the directions of their maximum sensitivity can be inclined by a specific angle toward the z-axis from the x- and y-axes. CONSTITUTION: Each acceleration sensor A and B is mounted on a sensor mounting surface 3 by positioning and fixing the external surface of a case lid 8 constituting an insulating case 2 nd the signal electrode 4 of each bimorph element 1 is connected to each wiring pattern formed on the surface by soldering, etc., through an external electrode formed on the case 2. In other words, the directions P of the maximum sensitivity of the elements 1 incorporated in the sensors A and B are inclined upward by 20-30 deg. toward the z-axis from the y- or x-axis. An arithmetic processing means calculates the sum of the absolute values of electric signals outputted from the sensors A and B as a synthesized signal and a signal processing circuit outputs the synthesized signal to the outside after processing the signal with a comparator.

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、衝撃検出用として使用
される加速度センサの取付構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting structure for an acceleration sensor used for shock detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】加速度センサのうちには両端固定型のバ
イモルフ素子を加速度検出素子として構成されたものが
あり、図4で簡略化して示すように、この加速度センサ
は、バイモルフ素子1と、これを位置決めして収納する
絶縁ケース2とを具備したうえで配線基板などのセンサ
取付面3上に取り付けて固定されるようになっている。
2. Description of the Related Art Among acceleration sensors, there is one in which a bimorph element having fixed ends is used as an acceleration detecting element. As shown in a simplified form in FIG. 4, this acceleration sensor includes a bimorph element 1 and a bimorph element 1. And an insulating case 2 for locating and accommodating the sensor, and then mounting and fixing the sensor on a sensor mounting surface 3 such as a wiring board.

【0003】そして、ここでのバイモルフ素子1は、矩
形平板形状とされたうえで表裏面上に信号電極4及び中
間電極5のそれぞれが形成された2枚の圧電性セラミッ
クス板6を重ね合わせて一体化したものであり、中間電
極5を介して対面接合された圧電性セラミックス板6の
各々は、自らの厚み方向に沿いつつ他方側の圧電性セラ
ミックス板6におけるのとは逆向きに分極処理されてい
る。なお、図中の破線矢印は、これらの分極方向を示し
ている。また、この際における信号電極4のそれぞれ
は、圧電性セラミックス板6各々の長手方向に沿って形
成されたうえで互いに異なる一端部まで引き出されてい
る。
The bimorph element 1 here has a rectangular flat plate shape, and two piezoelectric ceramic plates 6 each having a signal electrode 4 and an intermediate electrode 5 formed on the front and back surfaces are superposed on each other. Each of the piezoelectric ceramic plates 6 that are integrated and face-bonded via the intermediate electrode 5 is polarized along the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate 6 in the opposite direction to that of the piezoelectric ceramic plate 6 on the other side. Has been done. The dashed arrows in the figure indicate these polarization directions. Further, at this time, each of the signal electrodes 4 is formed along the longitudinal direction of each of the piezoelectric ceramic plates 6 and is drawn out to different one end portions.

【0004】一方、絶縁ケース2は、バイモルフ素子1
の長手方向に沿う両端部のみを厚み方向に沿って挟持す
る平面視「コ」字形状とされた一対の挟持枠7と、バイ
モルフ素子1及びこれを挟んで対向配置された挟持枠7
によって形成された開放面を閉塞する一対のケース蓋8
とから構成されている。そして、この絶縁ケース2内に
収納されたバイモルフ素子1の信号電極4それぞれは、
絶縁ケース2の互いに異なる外端面ごとに形成された外
部電極(図示していない)と接続されている。
On the other hand, the insulating case 2 is composed of the bimorph element 1.
A pair of sandwiching frames 7 having a U-shape in plan view, which sandwiches only both end portions along the longitudinal direction of the two, and the bimorph element 1 and the sandwiching frames 7 arranged to face each other with the bimorph element 1 interposed therebetween.
A pair of case lids 8 for closing the open surface formed by
It consists of and. Then, each of the signal electrodes 4 of the bimorph element 1 housed in the insulating case 2 is
It is connected to an external electrode (not shown) formed on each different outer end surface of the insulating case 2.

【0005】さらにまた、この加速度センサは絶縁ケー
ス2を構成する挟持枠7もしくはケース蓋8いずれかの
外表面がセンサ取付面3上に位置決め固定されることに
よって取り付けられており、バイモルフ素子1の信号電
極4それぞれは絶縁ケース2に形成された外部電極を通
じたうえでセンサ取付面3上の配線パターン(図示して
いない)と接続されている。そして、これらの配線パタ
ーンは信号処理回路(図示していない)に対して接続さ
れており、信号処理回路においては加速度センサから出
力された電気信号を処理して衝撃に伴う加速度を検出す
ることが行われるようになっている。
Further, the acceleration sensor is mounted by positioning and fixing the outer surface of either the holding frame 7 or the case lid 8 constituting the insulating case 2 on the sensor mounting surface 3, and the bimorph element 1 Each of the signal electrodes 4 is connected to a wiring pattern (not shown) on the sensor mounting surface 3 after passing through an external electrode formed on the insulating case 2. These wiring patterns are connected to a signal processing circuit (not shown), and the signal processing circuit can process the electrical signal output from the acceleration sensor to detect the acceleration due to the impact. It is supposed to be done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、加速度検出
素子としてのバイモルフ素子1は、圧電性セラミックス
板6の表面に対する法線方向、すなわち、その厚み方向
に沿った向きの加速度が作用した際に最大の電気信号を
出力し、また、180度逆向きの加速度が作用した際に
も正負が逆で絶対値の等しい最大の電気信号を出力する
ものであり、これら加速度の作用する向きが最大感度の
生じる方向、つまり加速度センサの主軸といわれる最大
感度方向Pとなったものである。そして、圧電性セラミ
ックス板6表面の接線方向に沿った向きの加速度が作用
した際には電気信号を出力せず、つまり検出感度が零と
なる一方、法線方向及び接線方向間におけるいずれかの
向きに沿った加速度が作用した際には最大感度方向Pと
加速度の作用方向とがなす角度θに対応した大きさの検
出感度、つまり最大感度S×cosθ倍の検出感度を生じ
るものでもある。
By the way, the bimorph element 1 as an acceleration detecting element has a maximum value when an acceleration in a direction normal to the surface of the piezoelectric ceramic plate 6, that is, a direction along the thickness direction thereof acts. In addition, when the acceleration of 180 degrees reverse direction is applied, the maximum electric signal of opposite positive and negative values and the same absolute value is output. It is the direction in which it occurs, that is, the maximum sensitivity direction P called the main axis of the acceleration sensor. When an acceleration in a direction along the tangential direction of the surface of the piezoelectric ceramics plate 6 is applied, no electric signal is output, that is, the detection sensitivity becomes zero, while either the normal direction or the tangential direction is detected. When the acceleration along the direction acts, the detection sensitivity has a magnitude corresponding to the angle θ formed by the maximum sensitivity direction P and the acting direction of the acceleration, that is, the maximum sensitivity S × cos θ times the detection sensitivity.

【0007】そこで、前記従来構成の加速度センサをセ
ンサ取付面3上に取り付けた場合、バイモルフ素子1の
有する最大感度方向Pはセンサ取付面3に対して平行も
しくは垂直となる。すなわち、図4で示したように、セ
ンサ取付面3上に直交二次元の座標軸(平面座標軸)
x,yを設定し、このセンサ取付面3をxy平面とする
直交三次元の座標軸(空間座標軸)x,y,zを設定し
たうえ、バイモルフ素子1が組み込まれた絶縁ケース2
のケース蓋8をセンサ取付面3上に取り付けた際におい
て、縦向きとなったバイモルフ素子1の最大感度方向P
がセンサ取付面3上のy軸と一致している場合には、x
軸及びz軸に沿った向きの加速度、つまりxz平面内に
おけるいずれの方向に沿って作用する加速度をも検出で
きないことになってしまう。
Therefore, when the acceleration sensor of the conventional structure is mounted on the sensor mounting surface 3, the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 is parallel or perpendicular to the sensor mounting surface 3. That is, as shown in FIG. 4, orthogonal two-dimensional coordinate axes (planar coordinate axes) are provided on the sensor mounting surface 3.
x, y are set, orthogonal three-dimensional coordinate axes (spatial coordinate axes) x, y, z with the sensor mounting surface 3 as the xy plane are set, and the insulating case 2 in which the bimorph element 1 is incorporated
When the case cover 8 is attached to the sensor mounting surface 3, the maximum sensitivity direction P of the vertically oriented bimorph element 1 is detected.
Is aligned with the y-axis on the sensor mounting surface 3, x
The acceleration in the direction along the axis and the z axis, that is, the acceleration acting along any direction in the xz plane cannot be detected.

【0008】また、図示省略しているが、直交座標軸
x,yが設定されたセンサ取付面3上に絶縁ケース2の
挟持枠7を取り付けてバイモルフ素子1の最大感度方向
Pをセンサ取付面3と垂直なz軸に対して一致させた場
合には、x軸及びy軸によって構成されるxy平面内に
おけるいずれの方向に沿う加速度をも検出することが不
可能となる。したがって、互いに直交する座標軸x,
y,zそれぞれの方向に沿って作用するであろう加速度
の全てを検出しようとする際には、x軸,y軸,z軸の
各々と最大感度方向Pが一致した3個の加速度センサを
センサ取付面3上に取り付けておかねばならず、加速度
センサの個数及び設置スペースが多くなってコスト高を
招くことになるばかりか、3個もの加速度センサから出
力された電気信号の処理を行う信号処理回路の複雑化を
招いてしまうという不都合が生じる。
Although not shown, the holding frame 7 of the insulating case 2 is mounted on the sensor mounting surface 3 on which the orthogonal coordinate axes x and y are set, and the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 is set to the sensor mounting surface 3. When the z-axis is perpendicular to the z-axis, it is impossible to detect the acceleration along any direction in the xy plane constituted by the x-axis and the y-axis. Therefore, coordinate axes x,
In order to detect all of the accelerations that will act along the y and z directions, three acceleration sensors whose maximum sensitivity direction P coincides with each of the x axis, y axis, and z axis are used. The signal must be mounted on the sensor mounting surface 3, which increases the number of accelerometers and the installation space, resulting in high cost, and also a signal for processing the electrical signals output from the three accelerometers. There is an inconvenience that the processing circuit is complicated.

【0009】ところで、このような不都合を避けるべ
く、バイモルフ素子の最大感度方向を予めセンサ取付面
から上向きに傾けておくことによって直交座標軸x,
y,zの3つの方向に沿って作用する加速度を検出し得
る構成とされた加速度センサが提案されている。すなわ
ち、この種の加速度センサとしては、図示していない
が、特開平5−133974号で開示されたものがあ
り、これには、矩形平板状を有する加速度検出素子の最
大感度方向をセンサ取付面と45度(°)となる向きに
傾けたうえ、この加速度検出素子の稜線をさらにセンサ
取付基板の稜線と45°となる向きに傾けて設置するこ
とを特徴とした加速度センサが示されている。そして、
このような構成とされた加速度センサを採用した際に
は、確かにx軸,y軸,z軸(本発明に係る図2で示す
のと合致する3つの方向:以下、同じ)それぞれの方向
に沿って作用する加速度を検出し得ることになる。
By the way, in order to avoid such inconvenience, the maximum sensitivity direction of the bimorph element is tilted upward from the sensor mounting surface in advance so that the orthogonal coordinate axes x,
There has been proposed an acceleration sensor configured to detect acceleration acting along the three directions of y and z. That is, as an acceleration sensor of this type, although not shown, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-133974, in which the maximum sensitivity direction of an acceleration detecting element having a rectangular flat plate shape is set on the sensor mounting surface. There is shown an acceleration sensor characterized in that the acceleration sensor is installed at a tilt angle of 45 degrees (°) and the ridge line of the acceleration detecting element is further tilted at a direction of 45 degrees from the ridge line of the sensor mounting substrate. . And
When the acceleration sensor having such a configuration is adopted, the directions of the x-axis, the y-axis, and the z-axis (three directions that coincide with those shown in FIG. 2 according to the present invention: hereinafter, the same) are surely applied. It will be possible to detect the acceleration acting along.

【0010】しかしながら、3つの直交座標軸x,y,
zに沿って作用する加速度を検出し得るからといって全
ての方向の加速度を検出できることにはならず、その最
大感度方向に対して垂直となる平面内に作用する加速度
を検出することは不可能となってしまう。さらにまた、
上記構成を採用した場合における最大感度方向がz軸と
45°をなしていることは当然であるが、この場合にお
けるx軸及びy軸の各々と最大感度方向とは実質的に6
0°をなしていることになり、やはりx軸,y軸,z軸
の方向における検出感度が略等しくなることにはならな
い。
However, three Cartesian coordinate axes x, y,
The fact that accelerations acting along z can be detected does not mean that accelerations in all directions can be detected, and it is not possible to detect accelerations that act in a plane perpendicular to the maximum sensitivity direction. It will be possible. Furthermore,
It goes without saying that the maximum sensitivity direction in the case of adopting the above configuration is 45 ° with respect to the z axis, but in this case, the x axis and the y axis and the maximum sensitivity direction are substantially 6 degrees.
Since the angle is 0 °, the detection sensitivities in the x-axis, y-axis, and z-axis directions do not become substantially equal.

【0011】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、少ない個数でありながらも広い範囲
にわたって加速度を検出でき、しかも、直交座標軸いず
れの方向に沿って作用する加速度に対しても略等しい検
出感度を有する加速度センサの取付構造を提供しようと
するものである。
The present invention was devised in view of these inconveniences, and is capable of detecting acceleration over a wide range with a small number, and for acceleration acting in either direction of the orthogonal coordinate axes. Even so, it is intended to provide a mounting structure of an acceleration sensor having substantially equal detection sensitivity.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る加速度セン
サの取付構造は、このような目的を達成するために、セ
ンサ取付面がxy平面となるように直交座標軸(x,
y,z)を設定したうえでセンサ取付面上におけるx
軸,y軸の各々と一致する方向に沿って取り付けられた
2個の加速度センサと、これら加速度センサの各々から
出力された電気信号の絶対値の和を算出する演算処理手
段とを備えており、加速度センサの一方に組み込まれた
加速度検出素子の最大感度方向がy軸からz軸に向かっ
て20ないし30度傾いた方向とされ、かつ、加速度セ
ンサの他方に組み込まれた加速度検出素子の最大感度方
向がx軸からz軸に向かって20ないし30度傾いた方
向とされていることを特徴とする。また、この際におけ
る加速度検出素子は、圧電性セラミックスを用いて作製
された両端固定型のバイモルフ素子である。
In order to achieve such an object, the structure for mounting an acceleration sensor according to the present invention has a rectangular coordinate axis (x, x, so that the sensor mounting surface is an xy plane).
x, on the sensor mounting surface after setting y, z)
It is provided with two acceleration sensors attached along a direction coinciding with each of the axes and the y-axis, and arithmetic processing means for calculating the sum of absolute values of electric signals output from each of these acceleration sensors. The maximum sensitivity direction of the acceleration detection element incorporated in one of the acceleration sensors is a direction inclined by 20 to 30 degrees from the y axis to the z axis, and the maximum sensitivity direction of the acceleration detection element incorporated in the other of the acceleration sensor is It is characterized in that the sensitivity direction is inclined from the x-axis toward the z-axis by 20 to 30 degrees. In addition, the acceleration detecting element in this case is a bimorph element with fixed ends, which is manufactured using piezoelectric ceramics.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本実施例に係る加速度センサそのも
のの構成を示す一部破断斜視図、図2は加速度センサの
取付構造を簡略化して示す説明図であり、図3は本実施
例の取付構造を採用した際の動作を示す機能ブロック図
である。なお、加速度センサそのものの構成は従来例と
基本的に異ならないので、図1及び図2において図4と
同一の部品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい
説明は省略する。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the structure of the acceleration sensor itself according to this embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a simplified mounting structure of the acceleration sensor, and FIG. It is a functional block diagram which shows operation | movement when a structure is employ | adopted. Since the configuration of the acceleration sensor itself is basically the same as that of the conventional example, the same parts and portions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted here.

【0015】本実施例に係る加速度センサのそれぞれ
は、図1で示すように、加速度検出素子として機能する
両端固定型のバイモルフ素子1と、これを収納する絶縁
ケース2とを具備して構成されたものであり、これらの
加速度センサは配線基板などのようなセンサ取付面3上
に取り付けられることになっている。そして、この際に
おけるバイモルフ素子1は最大感度方向Pがセンサ取付
面3に対して傾いた状態とされたうえで絶縁ケース2内
に位置決め収納されており、その最大感度方向Pはセン
サ取付面3からの傾斜角度θが20°以上で30°以
下、例えば、25°となる上向きに設定されている。
As shown in FIG. 1, each of the acceleration sensors according to the present embodiment comprises a bimorph element 1 of fixed both ends which functions as an acceleration detecting element, and an insulating case 2 which houses the bimorph element 1. These acceleration sensors are to be mounted on the sensor mounting surface 3 such as a wiring board. At this time, the bimorph element 1 is positioned and housed in the insulating case 2 after the maximum sensitivity direction P is tilted with respect to the sensor mounting surface 3, and the maximum sensitivity direction P is in the sensor mounting surface 3. The inclination angle θ from is set to be 20 ° or more and 30 ° or less, for example, 25 ° in an upward direction.

【0016】すなわち、ここでのバイモルフ素子1は、
共に矩形平板形状とされて表裏面上に信号電極4及び中
間電極5がそれぞれ形成された一対の圧電セラミック板
6を対面接合したうえ、これを傾斜角度θに見合う25
°でもって切り落としたものとなっている。なお、中間
電極5を介して接合された圧電セラミック板6の各々が
自らの厚み方向に沿いつつ他方側とは逆向きに分極処理
されており、また、信号電極4の各々が各圧電セラミッ
ク板6の長手方向に沿って互いに異なる一端部にまで引
き出されていることは従来例と同じである。また、この
際における絶縁ケース2は従来例同様の挟持枠7及びケ
ース蓋8を用いて構成されたものであり、バイモルフ素
子1の信号電極4それぞれは絶縁ケース2の異なる外端
面ごとに形成された外部電極(図示していない)と接続
されている。
That is, the bimorph element 1 here is
A pair of piezoelectric ceramic plates 6 each having a rectangular flat plate shape and having a signal electrode 4 and an intermediate electrode 5 formed on the front and back surfaces are face-to-face joined together, and this is adjusted to the inclination angle θ.
It has been cut off with °. Each of the piezoelectric ceramic plates 6 bonded via the intermediate electrode 5 is polarized in the direction opposite to the other side along the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate 6, and each of the signal electrodes 4 is provided in each piezoelectric ceramic plate. It is the same as the conventional example in that it is pulled out to different one end portions along the longitudinal direction of 6. In addition, the insulating case 2 at this time is configured by using the sandwiching frame 7 and the case lid 8 similar to the conventional example, and the signal electrodes 4 of the bimorph element 1 are formed on different outer end surfaces of the insulating case 2. And an external electrode (not shown).

【0017】さらにまた、本実施例に係る加速度センサ
の取付構造は、図2及び図3で示すように、同一のセン
サ取付面3上における直交座標軸x,yの各々と一致す
る方向に沿って取り付けられた2個の加速度センサA,
Bと、これら加速度センサA,Bのそれぞれから出力さ
れた電気信号VA,VBの絶対値の和(│VA│+│V
B│)を算出する演算処理手段10と、信号処理回路1
1とを備えている。なお、上記のような演算処理を実行
する演算処理手段10自体の構成については周知である
から、ここでの詳しい説明は省略する。
Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, the mounting structure of the acceleration sensor according to the present embodiment is arranged along the directions corresponding to the orthogonal coordinate axes x and y on the same sensor mounting surface 3. Two accelerometers A attached,
B and the absolute value of the electrical signals V A and V B output from each of these acceleration sensors A and B (│V A │ + │V
B |) to calculate the processing means 10 and the signal processing circuit 1
1 and. Note that the configuration of the arithmetic processing means 10 itself that executes the above-described arithmetic processing is well known, so a detailed description thereof will be omitted here.

【0018】そして、これら加速度センサA,Bの各々
は、絶縁ケース2を構成するケース蓋8の外表面が位置
決め固定されることによってセンサ取付面3上に取り付
けられており、バイモルフ素子1の信号電極4それぞれ
は絶縁ケース2に形成された外部電極(図示していな
い)を通じたうえでセンサ取付面3上に形成された配線
パターン(図示していない)の各々と半田付けなどによ
って接続されている。すなわち、この際における加速度
センサAに組み込まれたバイモルフ素子1の最大感度方
向Pはy軸からz軸に向かって25°傾いた上向きとな
っており、加速度センサBにおけるバイモルフ素子1の
最大感度方向Pはx軸からz軸に向かって25°傾いた
上向きとなっているのである。
Each of the acceleration sensors A and B is mounted on the sensor mounting surface 3 by positioning and fixing the outer surface of the case lid 8 which constitutes the insulating case 2, and the signals of the bimorph element 1 are attached. Each of the electrodes 4 passes through an external electrode (not shown) formed on the insulating case 2 and is connected to each of wiring patterns (not shown) formed on the sensor mounting surface 3 by soldering or the like. There is. That is, the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 incorporated in the acceleration sensor A at this time is an upward direction inclined by 25 ° from the y axis to the z axis, and the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 in the acceleration sensor B is set. P is upwardly tilted by 25 ° from the x-axis toward the z-axis.

【0019】つぎに、図2及び図3に基づき、本実施例
に係る加速度センサA,Bの動作を説明する。なお、以
下の説明においては、加速度センサA,Bの有する最大
感度がS(mV/G:Gは重力加速度)であるものとし
ている。
The operation of the acceleration sensors A and B according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. In the following description, the maximum sensitivity of the acceleration sensors A and B is S (mV / G: G is gravitational acceleration).

【0020】まず、図2で示した位置関係に従って配置
された2個の加速度センサA,Bからなる取付構造に対
し、直交座標軸xの正方向から1Gの加速度が作用した
場合を考えると、y軸と一致する方向に沿って取り付け
られた加速度センサAの検出感度は最大感度Sのcos9
0°倍として表されることになり、x軸と一致する方向
に沿って取り付けられた加速度センサBの検出感度は最
大感度Sのcos25°倍として表されることになる。そ
こで、この際の加速度センサAから出力される電気信号
AはS×cos90°×1(mV)、また、加速度センサ
Bから出力される電気信号VBはS×cos25°×1(m
V)として表されることになり、演算処理手段10にお
いては加速度センサA,Bの各々から出力された電気信
号VA,VBの絶対値の和(│VA│+│VB│)、つまり
│S×cos90°│+│S×cos25°│=S×0.91
(mV)が合成信号VABとして算出されることになる。
First, consider a case where an acceleration of 1 G acts from the positive direction of the Cartesian coordinate axis x on the mounting structure composed of two acceleration sensors A and B arranged according to the positional relationship shown in FIG. The detection sensitivity of the acceleration sensor A mounted along the direction coinciding with the axis is cos 9 of the maximum sensitivity S.
It will be expressed as 0 ° times, and the detection sensitivity of the acceleration sensor B mounted along the direction coinciding with the x-axis will be expressed as cos 25 ° times the maximum sensitivity S. Therefore, the electrical signal V A output from the acceleration sensor A at this time is S × cos 90 ° × 1 (mV), and the electrical signal V B output from the acceleration sensor B is S × cos 25 ° × 1 (m).
V), the sum of absolute values of the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B (│V A │ + │V B │). , │S × cos 90 ° │ + │S × cos 25 ° │ = S × 0.91
(MV) will be calculated as the composite signal V AB .

【0021】そして、このような手順に従って算出され
た合成信号VABは信号処理回路11に対して出力される
ことになり、この信号処理回路11においては予め設定
されたS0をしきい値としたうえでのコンパレータ処理
が行われる。すなわち、信号処理回路11においては、
AB>S0ならばコンパレータ信号VS=1であり、VAB
<S0ならばコンパレータ信号VS=0であるというよう
なコンパレータ処理が行われた後、外部へと向かってコ
ンパレータ信号VSが出力される。なお、以上の説明は
直交座標軸xの正方向から1Gの加速度が作用した場合
であるが、直交座標軸yの正方向から1Gの加速度が作
用した場合も同様であり、合成信号VABとしてS×0.
91(mV)が算出されることになる。
Then, the combined signal V AB calculated according to such a procedure is output to the signal processing circuit 11, and in this signal processing circuit 11, a preset S 0 is used as a threshold value. Then, the comparator process is performed. That is, in the signal processing circuit 11,
If V AB > S 0 , the comparator signal V S = 1 and V AB
If <S 0 , the comparator processing is performed such that the comparator signal V S = 0, and then the comparator signal V S is output to the outside. Note that the above description is for the case where an acceleration of 1 G acts from the positive direction of the orthogonal coordinate axis x, but the same applies to the case where an acceleration of 1 G acts from the positive direction of the orthogonal coordinate axis y, and S × as the composite signal V AB. 0.
91 (mV) will be calculated.

【0022】さらにまた、図2の取付構造に対し、直交
座標軸zの正方向から1Gの加速度が作用した場合はつ
ぎのような動作が行われる。すなわち、加速度センサ
A,Bそれぞれのz軸と一致する方向における検出感度
は、加速度センサA,Bのセンサ取付面3に対する傾斜
角度θが25°であることから、最大感度Sのcos65
°倍、つまり(90°−25°)倍として表されること
になる。そこで、この際における加速度センサA,Bの
各々から出力される電気信号VA,VBは共にS×cos6
5°×1(mV)として表されることになり、演算処理
手段10においては加速度センサA,Bから出力された
電気信号VA,VBの絶対値の和であるところの│S×co
s65°│+│S×cos65°│=S×0.85(mV)
が合成信号VABとして算出されることになる。
Furthermore, when an acceleration of 1 G acts on the mounting structure of FIG. 2 from the positive direction of the orthogonal coordinate axis z, the following operation is performed. That is, the detection sensitivities of the acceleration sensors A and B in the directions coinciding with the z-axis are cos65 of the maximum sensitivity S because the inclination angle θ of the acceleration sensors A and B with respect to the sensor mounting surface 3 is 25 °.
It will be expressed as a multiple of °, that is, (90 ° -25 °). Therefore, the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B at this time are both S × cos 6
It is expressed as 5 ° × 1 (mV), and in the arithmetic processing means 10, | S × co which is the sum of absolute values of the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B.
s65 ° │ + │S × cos65 ° │ = S × 0.85 (mV)
Will be calculated as the combined signal V AB .

【0023】すなわち、本実施例に係る加速度センサの
取付構造を採用した場合には、直交座標軸x,y,zい
ずれの方向に沿っても略等しい程度の検出感度が得られ
ている。また、本実施例に係る取付構造においては、感
度の検出されない方向が両加速度センサA,Bそれぞれ
の最大感度方向Pと直交する方向に沿ってしか存在して
おらず、広い範囲にわたる加速度を検出できるという利
点も得られる。
That is, when the mounting structure of the acceleration sensor according to the present embodiment is adopted, substantially the same detection sensitivity is obtained in any of the orthogonal coordinate axes x, y, z. Further, in the mounting structure according to the present embodiment, the direction in which the sensitivity is not detected exists only along the direction orthogonal to the maximum sensitivity direction P of each of the acceleration sensors A and B, and the acceleration over a wide range is detected. There is also an advantage that it can be done.

【0024】ところで、本実施例においては、x軸及び
y軸に沿う加速度が作用した際の合成信号VABがS×
0.91(mV)となり、z軸に沿う加速度が作用した
際の合成信号VABがS×0.85(mV)となっている
が、このような相違が生じるのは加速度センサA,Bそ
れぞれのセンサ取付面3に対する傾斜角度θを製作上の
都合から25°と設定したためである。つまり、計算上
では傾斜角度θを26.565……°と設定しておくこ
とにより、x軸,y軸,z軸いずれの方向に沿っても完
全に一致した検出感度が得られることになる。
By the way, in the present embodiment, the combined signal V AB when the acceleration along the x-axis and the y-axis acts is S ×.
It becomes 0.91 (mV), and the combined signal V AB when the acceleration along the z axis acts is S × 0.85 (mV). However, such a difference occurs between the acceleration sensors A and B. This is because the inclination angle θ with respect to each sensor mounting surface 3 is set to 25 ° for manufacturing convenience. That is, in the calculation, the inclination angle θ is set to 26.565 ... °, so that the detection sensitivities which are completely matched can be obtained in any of the x-axis, y-axis, and z-axis directions. .

【0025】ところで、本発明の発明者らが検討したと
ころ、センサ取付面3上の直交座標軸x,yと一致する
方向に沿って配置された2個の加速度センサA,Bそれ
ぞれに組み込まれたバイモルフ素子1の最大感度方向P
のセンサ取付面3からの傾斜角度θを0°から90°の
間で変化させた際には、加速度センサA,Bから出力さ
れた電気信号VA,VBの絶対値の和(│VA│+│V
B│)が表1で示すような変化を示すことが確認されて
いる。
By the way, the inventors of the present invention have studied, and as a result, they have been incorporated into two acceleration sensors A and B, respectively, which are arranged along the direction on the sensor mounting surface 3 which coincides with the orthogonal coordinate axes x and y. Maximum sensitivity direction P of bimorph element 1
When the inclination angle θ of the sensor mounting surface 3 from 0 ° to 90 ° is changed, the sum of absolute values of the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B (│V A │ + │V
It has been confirmed that B | shows the changes shown in Table 1.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】そして、この表1によれば、加速度センサ
A,Bの各々を構成するバイモルフ素子1の最大感度方
向Pが共にセンサ取付面3から20°から30°の範囲
間で傾斜している場合にのみ、加速度センサA,Bから
出力された電気信号VA,VBの絶対値の和を算出するこ
とにより、互いに直交する3軸方向における検出感度が
略等しい状態となることが明らかとなっている。
Further, according to Table 1, the maximum sensitivity direction P of the bimorph element 1 constituting each of the acceleration sensors A and B is inclined from the sensor mounting surface 3 within a range of 20 ° to 30 °. Only in this case, by calculating the sum of the absolute values of the electric signals V A and V B output from the acceleration sensors A and B, it becomes clear that the detection sensitivities in the directions of the three axes orthogonal to each other become substantially equal. Has become.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る加速
度センサの取付構造によれば、2個の加速度センサでも
って互いに直交する3軸方向のいずれに沿って作用する
加速度をも略等しい検出感度で検出することが可能とな
り、また、広い範囲にわたって加速度を検出することが
できることになる。その結果、取付構造の簡素化のみな
らず、コストダウンを図ることができるという効果が得
られる。
As described above, according to the mounting structure of the acceleration sensor of the present invention, the accelerations acting in any of the three axial directions orthogonal to each other can be detected by the two acceleration sensors. Sensitivity can be detected, and acceleration can be detected over a wide range. As a result, not only the mounting structure is simplified, but also the cost can be reduced.

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

【図1】本実施例に係る加速度センサそのものの構成を
示す一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of an acceleration sensor itself according to the present embodiment.

【図2】本実施例に係る加速度センサの取付構造を簡略
化して示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a simplified mounting structure of the acceleration sensor according to the present embodiment.

【図3】本実施例の取付構造を採用した際の動作を示す
機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an operation when the mounting structure of the present embodiment is adopted.

【図4】従来例に係る加速度センサの構成を示す一部破
断斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バイモルフ素子(加速度検出素子) 3 センサ取付面 10 演算処理手段 A 加速度センサ B 加速度センサ P 最大感度方向 x 直交座標軸 y 直交座標軸 θ 傾斜角度 1 bimorph element (acceleration detecting element) 3 sensor mounting surface 10 arithmetic processing means A acceleration sensor B acceleration sensor P maximum sensitivity direction x Cartesian coordinate axis y Cartesian coordinate axis θ Tilt angle

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 センサ取付面(3)がxy平面となるよ
うに直交座標軸(x,y,z)を設定したうえでセンサ
取付面(3)上におけるx軸,y軸の各々と一致する方
向に沿って取り付けられた2個の加速度センサ(A,
B)と、これら加速度センサ(A,B)の各々から出力
された電気信号(VA,VB)の絶対値の和(│VA│+
│VB│)を算出する演算処理手段(10)とを備えて
おり、 加速度センサ(A,B)の一方に組み込まれた加速度検
出素子(1)の最大感度方向(P)がy軸からz軸に向
かって20ないし30度傾いた方向とされ、かつ、加速
度センサ(A,B)の他方に組み込まれた加速度検出素
子(1)の最大感度方向(P)がx軸からz軸に向かっ
て20ないし30度傾いた方向とされていることを特徴
とする加速度センサの取付構造。
1. The Cartesian coordinate axes (x, y, z) are set so that the sensor mounting surface (3) is an xy plane, and they coincide with the x axis and the y axis on the sensor mounting surface (3). Two acceleration sensors (A,
And B), the sum of the absolute values of these acceleration sensors (A, B) respectively output from the electrical signal (V A, V B) ( │V A │ +
│V B │), the maximum sensitivity direction (P) of the acceleration detection element (1) incorporated in one of the acceleration sensors (A, B) is from the y-axis. The maximum sensitivity direction (P) of the acceleration detecting element (1) which is inclined by 20 to 30 degrees toward the z axis and is incorporated in the other of the acceleration sensors (A, B) is changed from the x axis to the z axis. A mounting structure for an acceleration sensor, wherein the mounting structure is an inclination of 20 to 30 degrees.
【請求項2】 加速度検出素子(1)は、圧電性セラミ
ックスを用いて作製された両端固定型のバイモルフ素子
であることを特徴とする請求項1に記載した加速度セン
サの取付構造。
2. The mounting structure for an acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration detecting element (1) is a bimorph element having fixed ends and made of piezoelectric ceramics.
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