JPS63173970A

JPS63173970A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPS63173970A
Application number: JP662887A
Authority: JP
Inventors: Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-07-18
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0766009B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車の自動サスペンションコントロールシ
ステム、衝突、加減速フィーリング量等、加速度の検出
に用いる加速度センサに関する。

従来の技術従来、この種の加速度センサはトランスデユーサとして
、圧電ディスク中心固定型の圧電セラミックを用いてい
る。この圧電セラミックの周波数特性は加速度センサと
して使用するＱ、５）（ｚ〜２００Ｈｚではそのインピ
ーダンスが非常に大きいので、入力インピーダンスの大
きい電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてインピー
ダンス変換している。

以下、上記従来例について図面を参照しながら説明する
。

第４図において、３１は圧電ディスク中心固定型の圧電
セラミックよりなるトランスデユーサ、３２はインピー
ダンス変換のためのｌ”ＥＴ、３３はＦＥＴ３２のラッ
チアップによる破壊を防止するための入力抵抗（Ｒｉ）
である。センサ側から回路本体側へはＦＥＴ３２のドレ
インのみ送出し、回路本体側は負荷抵抗（几Ｌ）３４を
接続し、このＲＬ３４に電源（ｖＣＣ）３５を接続し、
ＦＥ’ｒ３２　ｆ７）　）”　Ｌ／　イアからコンデン
サ（Ｃ）　３６で直流分をカットし、出力を取出すよう
になっている。

そして、加速度がセンサに加わると、トランスデユーサ
３１の圧電セラミックが撓み、電荷量が変化する。この
電荷量の変化、すなわち電圧の変化なＦＥＴ３２のゲー
トに印加し、１１；’ｇＴ３２でインピ−ダンス変換し
、電圧変化として取り出すことができる。このとき、Ｒ
１３３はトランスデユーサ３１の圧電セラミックとの間
でバイパスフィルタとして作用するため、低域まで信号
を１Ｔ３２に充分伝えようとすると、その値を大きくす
る必要がある。ここで、ローカット周波数ｆＬは次式で
表わされる。

そして）Ｌｉ３３の値は通常、Ｃｏ＋７０００ＰＦであ
るから、ｆ　Ｌ　＝　０．５Ｈｚ　Ｋする場合にはＲｉ
＝５０ＭΩと非常に高抵抗のものを必要とする。

第５図に示すものは、バイアス抵抗（Ｒｓ）３７を用い
たものであり、その他の構成は第４図と同様である。

第６図に示すものは、Ｒ５３７を用いると共にＦＥ’ｌ
”３２０入力抵抗を大きくするため、ｋＬ　ｉ　３３を
ＦＥＴ３２のゲートとソースの間に接続したものであり
、その他の構成は第４図と同様である。

発明が解決しようとする問題点しかし、上記従来例のうち一第４図に示す構成では、ｐ
ｇ’ｒ３ｚのソースが直接アースされているため、　Ｆ
１８’ｒ３２そのものの温度特性がそのまま出力に表わ
れる。

一方、第５図に示す構成では、Ｒ８３７の働きによりあ
る程度、温度変化に対し強いものになる。

しかし、Ｒ３３７を挿入すると、それによってＦＥＴ３
２による増幅度が低下し、大きな出力を得ることができ
なくなる。

また、第６図に示す構成においても、第５図に示す構成
と同様に温度変化に対し強くなるが、ＦＥＴ３２による
増幅度が低下し、大きな出力を得ることができなくなる
。

本発明は、このような従来例の問題を解決するもので、
温度変化に強く、任意の出力レベルにすることができる
ようにした加速度センサを提供しようとするものである
。

問題点を解決するための手段本発明は上記問題点を解決するために、圧電セラミック
を用いたトランスデユーサと、このトランスデユーサの
出力が印加され、入力段に電解効果トランジスタを用い
たインピーダンス変換用のオペアンプと、このオペアン
プの出力が印加され、低域通過、増幅機能を有し、入力
段に電解効果トランジスタを用いたオペアンプとを備え
たものである。

作　　　　用本発明は、上記のような構成により次のような作用を有
する。すなわち、入力段に電解効果トランジスタを用い
たオペアンプによりインピーダンス変換、３波、増幅を
行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大きくし
、出力レベルを大きくすることができる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図である。

第１図において、１は圧電ディスク中心固定型の圧電セ
ラミックよりなるトランスデユーサで、七の詳細は第２
図に示すように圧電セラミック２１０両側の電極２２の
うち、一方の電極２２が金属板２３に取付けられ、金属
板２３の中央部が支持体２４に取付けられ、金属板２３
、圧電セラミック２１がケース２５により覆われている
。そして支持体２４が被検出物、例えばエンジンのノッ
キングを検出する場合にはエンジン２６に固定され、エ
ンジン２６の振動を支持体２４．金属板２３を介して圧
電セラミック２１に伝え、圧電セラミック２１より上記
振動に応じた電気信号を取り出し得るようになっている
。２は入力段が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成
されたインピーダンス変換用のオペアンプで、出力が直
接ｅ入力端子に帰還するようになっている。３は入力抵
抗（Ｒｉ）、４はコンデンサ、５は抵抗で、これらコン
デンサ４と抵抗５により低域カット回路（温度トリット
補償回路）が構成され、オペアンプ２の出力が印加され
る。

６は低域カット回路からの信号が印加されるオペアンプ
で、入力段がＦＥＴで構成され、このオペアンプ６は抵
抗（几ｆ）７とコンデンサ（Ｏｆ）８よりなる帰還回路
を有している。９はバイアス抵抗、１０は直方カット用
コンデンサ、１１と１２はバイアス抵抗、１３と１４は
電源リップル除去用の抵抗とコンデンサである。

次に上記実施例の動作について説明する。

加速度がセンサに加わると、圧電セラミック１が撓み、
これに比例して電荷量が変化する。この電荷量の変化、
すなわち電圧の変化をオペアンプ２に印加する。このと
きＲｉ３は上記のように数十ＭΩであるが、オペアンプ
２は入力段にＦＢＴを用いているので、ロスはほとんど
ない。そしてオペアンプ２は出力を直接、θλ入力子に
帰還するので、オペアンプ２の入力インピーダンスは全
体として非常に大きいものになり、入力ロスが非常に小
さくなる。すなわち、トランスデユーサ１における圧電
セラミックの出力が効率的にオペアンプ２に印加され、
インピーダンス変換されることになる。オペアンプ２の
出力はコンデンサ４．抵抗５よりなる低域カット回路に
印加される。低域カット回路はオペアンプ２において温
度変化に対して出力レベルが変化したとき、それをカッ
トする。

すなわち、オペアンプ２だげでは温度変化に対する対策
がなされないため、出力側に温度変化に応じたレベル変
動が生ずるので、これを低域カット回路によりカットす
る。低域カット回路により温度補償された信号はオペア
ンプ６に印加される。

このオペアンプ６にはＩ（、ｆ　７とＣｆＦ３よりなる
帰還回路が設けられており、入力段がＦＥＴで構成され
ているので、１（ｆ７の値を比較的大きくとり、ゲイン
を大きくしておくことができる。すなわち、このオペア
ンプ６でＲｆ７を大きく設定し、大きなゲインをもった
増幅器として作用させている。従って最終的に得られる
出力は比較的大きなものになる。そしてＣｆ８は低域通
過フィルタとして作用する。すなわち、帰還回路を構成
するＣｆ８、Ｒｆ７の合成インピーダンスは周波数が低
いとき大きなインピーダンスに変化し、周波数が高いと
き小さなインピーダンスに変化するので、その帰還量は
周波数が低いとき小さく、周波数が高いとき大きくなり
、低域に対してオペアンプ６のゲインが大きく、高域に
対してオペアンプ６のゲインが小さくなる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第３図は本
発明の第２実施例を示す回路図である。

本実施例にあっては、７オツドのＦＥＴ入力オペアンプ
を用いたもので、上記第１実施例と同一部分については
同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成につい
てのみ説明する。第３図において、１５はオペアンプ、
１６．１７は抵抗で、これらオペアンプ１５．抵抗１６
．１７により比較回路（ヒステリシスを付加することも
可能）が構成され、オペアンプ１５でオペアンプ６の出
力と抵抗１６．１７によって分割された一定の電圧を比
較し、オペアンプ６の出力が上記一定の電圧より大きく
なったとき、所定の信号を出力する。１８はバイアスを
安定させるためのオペアンプ、１９．２０は電源リップ
ル除去用のコンデンサである。

本実施例によれば、あらかじめ設定された加速度より大
きな加速度がセンサに加わったとき、出力を高くするこ
とができる。

なお、上記第１実施例のオペアンプ２．６、第２実施例
のオペアンプ２．６．１５．１８はそれぞれ個々に設け
てもよく、オペアンプＩＣとして２個、若しくは４個組
込まれたものを用いることにより回路を容易に得ること
ができる。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、圧電セラミックを用
いたトランスデユーサと、このトランスデユーサによる
電圧変化が印加され、入力段に電解効果トランジスタを
用いたインピーダンス変換用のオペアンプと、このオペ
アンプの出力が印加され、低域通過、増幅機能を有し、
入力段に電解効果トランジスタを用いたオペアンプとを
備えている。このように入力段に電解効果トランジスタ
を用いたオペアンプによりインピーダンス変換、３波、
増幅を行うので、温度変化に強くなり、また増幅度を大
きくし、出力レベルを大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例における加速度
センサを示し、第１図は回路図、第２図はトランスデユ
ーサの一部破断正面図、第３図は本発明の第２実施例の
回路図、第４図〜第６図はそれぞれ従来の加速度センサ
を示す回路図である。１・・・トランスデユーサ、２・・・オペアンプ、３・
・・入力抵抗（Ｒｉ　）、４・・・コンデンサ、５・・
・抵抗、６・・・オペアンプ、７・・・抵抗（Ｒｆ）、
８・・・コンデンサ（Ｃｆ）、１５・・・オペアンプ、
１８・・・オペアンプ〇代理人の氏名　弁理士　中　尾
　敏　男　ほか１名第１図

Claims

【特許請求の範囲】

　圧電セラミックを用いたトランスデューサと、このト
ランスデューサの出力が印加され、入力段に電解効果ト
ランジスタを用いたインピーダンス変換用のオペアンプ
と、このオペアンプの出力が印加され、低域通過、増幅
機能を有し、入力段に電解効果トランジスタを用いたオ
ペアンプとを備えたことを特徴とする加速度センサ。