JPS63298070A - Acceleration detector - Google Patents

Acceleration detector

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JPS63298070A
JPS63298070A JP13292987A JP13292987A JPS63298070A JP S63298070 A JPS63298070 A JP S63298070A JP 13292987 A JP13292987 A JP 13292987A JP 13292987 A JP13292987 A JP 13292987A JP S63298070 A JPS63298070 A JP S63298070A
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JP
Japan
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acceleration
light
fixed
detection device
base member
Prior art date
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Pending
Application number
JP13292987A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kobayashi
聡宏 小林
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To detect a displacement quantity with a light signal and to detect small acceleration with high accuracy by providing a means which displaces a base member relatively according to acceleration applied to the base member and a photodetecting means which photodetects light from a light projecting means, and connecting one-terminal sides of the projecting and photodetecting means to a displaying means and the other-terminal sides to the base member. CONSTITUTION:When acceleration is applied to an acceleration detecting device, a force proportional to the value of the acceleration is generated at a weight 4 and the whole of a cantilever beam 1 is stressed. The cantilever beam 1 is displaced by the stress. Then a point irradiated with light from one terminal of an optical fiber 4 moves on the photodetection surface of a detection element 6 according to the displacement of the beam 1. Phototransistors as thin film semiconductors form a 256X256 plane matrix on the photodetection surface of a detecting element 6. Then the detecting element 6 converts the point irradiated from one end of the optical fiber 4 into a binary code of 8X8-bit code which is outputted. Namely, the detecting element 6 outputs the acceleration and direction as binary codes.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加速度を検出する加速度検出装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an acceleration detection device that detects acceleration.

(従来の技術) 従来の加速度検出装置として、第7図に示したような加
速度検出装置が知られている。
(Prior Art) As a conventional acceleration detection device, an acceleration detection device as shown in FIG. 7 is known.

第7図の加速度検出装置は、梁1の一端を固定部材Jに
3定して片二〜ち梁1とし、この片持ち梁1の自由端に
重り3を固定したものである。また、梁1の一側面には
、加速度によって梁1に生じる歪を電気信号に変換する
ための歪ゲージ16が固定されている。さらに、図示し
ていないが、歪ゲージ16には、導線17を固定するた
めの電極が配設されており、この電極から導線17を介
して電気信号が取り出される。
In the acceleration detection device shown in FIG. 7, one end of a beam 1 is fixed to a fixed member J to form a single beam 1, and a weight 3 is fixed to the free end of this cantilever beam 1. Furthermore, a strain gauge 16 is fixed to one side of the beam 1 for converting strain generated in the beam 1 due to acceleration into an electrical signal. Furthermore, although not shown, the strain gauge 16 is provided with an electrode for fixing a conducting wire 17, and an electrical signal is extracted from this electrode via the conducting wire 17.

このような加速度検出装置は、例えば特開昭61−14
4576号公報等に提案されている。
Such an acceleration detection device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-14
It has been proposed in Publication No. 4576 and the like.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の加速度検出装置では、比較的小さ
なレベルの加速度を検出するために、加速度によって片
持ち梁lの固定端付近に生じる応力集中により、歪ゲー
ジ16が固定された場所に大きな歪が発生するように設
計されていた。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional acceleration detection device, in order to detect acceleration at a relatively small level, stress concentration generated near the fixed end of the cantilever l due to acceleration causes strain gauge 16 It was designed to cause large distortions where it was fixed.

それゆえに、加速度検出装置に過大な加速度が加わった
場合には、歪ゲージ16の固定場所に過大な歪が発生し
、片持ち梁1が破損してしまうという問題点があった。
Therefore, when excessive acceleration is applied to the acceleration detection device, there is a problem in that excessive strain is generated at the location where the strain gauge 16 is fixed, and the cantilever beam 1 is damaged.

また、大きな歪が発生する場所に歪ゲージ16が固定さ
れているので、加速度検出装置に加速度が繰り返して加
えられると、歪ゲージ16上に形成された電極や、電極
に固定された導線17に金属疲労が発生し、加速度検出
装置の検出特性が劣化してしまうという問題点もあった
In addition, since the strain gauge 16 is fixed at a location where a large strain occurs, when acceleration is repeatedly applied to the acceleration detection device, the electrode formed on the strain gauge 16 and the conductive wire 17 fixed to the electrode will be damaged. There was also the problem that metal fatigue occurred and the detection characteristics of the acceleration detection device deteriorated.

そこで、本発明では、前述した従来技術の問題点を解消
し、過大な加速度に対する耐久性と、繰り返して加わる
加速度に対する耐久性を合わせ持つ、高感度で高精度な
加速度検出装置を構成することを技術的課題とする。
Therefore, in the present invention, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and to configure a highly sensitive and highly accurate acceleration detection device that has both durability against excessive acceleration and durability against repeatedly applied acceleration. Consider it a technical issue.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手段
は、ベース部材と、加えられる加速度に応じて前記ベー
ス部材に対して相対変位する変位手段と、一方向に光を
発する投光手段と、該投光手段から発せられた光を検出
する受光手段とを設け、前記投光手段と前記受光手段の
一方を前記変位手段に、他方を前記ベース部材に固定し
たことである。
(Means for solving the problem) The technical means taken to achieve the above-mentioned technical problem includes: a base member; a displacement means that displaces relative to the base member in accordance with applied acceleration; A light emitting means that emits light in one direction and a light receiving means that detects the light emitted from the light emitting means are provided, one of the light emitting means and the light receiving means is used as the displacement means, and the other is used as the base member. This has been fixed to .

(作用) 前述した技術的手段によれば、加速度の大きさは変位手
段の変位に変換され、この変位が投光手段と受光手段に
より、電気信号に変換される。
(Function) According to the above-mentioned technical means, the magnitude of acceleration is converted into a displacement of the displacement means, and this displacement is converted into an electric signal by the light projecting means and the light receiving means.

本発明では、変位手段の変位が電気信号に変換されるた
め、変位手段に生じる歪の大きさと加速度検出装置の検
出感度は無関係である。それゆえに、加速度検出装置に
過大な加速度が印加されても、変位手段は破損しにくい
In the present invention, since the displacement of the displacement means is converted into an electric signal, the magnitude of strain occurring in the displacement means is unrelated to the detection sensitivity of the acceleration detection device. Therefore, even if excessive acceleration is applied to the acceleration detection device, the displacement means is unlikely to be damaged.

また、変位手段の変位によって生ずる歪を、比較的小さ
くすることができるので、加速度検出装置に加速度が繰
り返して加えられても加速度検出装置の特性は劣化しに
くい。
Further, since the strain caused by the displacement of the displacement means can be made relatively small, the characteristics of the acceleration detection device are unlikely to deteriorate even if acceleration is repeatedly applied to the acceleration detection device.

さらに、変位手段の変位が光によって検出されるので、
変位手段の微小な変位を正確に検出できる。よって、高
感度で高精度な加速度検出を行うことができる。
Furthermore, since the displacement of the displacement means is detected by light,
It is possible to accurately detect minute displacements of the displacement means. Therefore, highly sensitive and highly accurate acceleration detection can be performed.

このように、前述した技術的手段によれば、過大な加速
度に対する耐久性と、繰り返して加わる加速度に対する
耐久性を合わせ持つ、高感度で高精度な加速度検出装置
を構成することができる。
In this way, according to the above-mentioned technical means, it is possible to construct a highly sensitive and highly accurate acceleration detection device that has both durability against excessive acceleration and durability against repeatedly applied acceleration.

また、本発明の好ましい実施態様においては、前記変位
手段に、 前記ベース部材に固定された台座と、 該台座に少なくとも一端が固定された梁部材と、該梁部
材に固定された重りと、 を備えるようにする。
In a preferred embodiment of the present invention, the displacement means includes: a pedestal fixed to the base member; a beam member having at least one end fixed to the pedestal; and a weight fixed to the beam member. Be prepared.

そうすれば、比較的小さなレベルの加速度に対して、変
位手段が比較的大きく変位するので、加速度検出装置の
感度を高くするこができる。また、投光手段と受光手段
の取り付は精度を荒くするごともできる。よって、大量
生産に好適な加速度検出装置を構成することができる。
This allows the displacement means to be displaced relatively largely in response to a relatively small level of acceleration, thereby increasing the sensitivity of the acceleration detection device. Furthermore, the light emitting means and the light receiving means may be attached with poor accuracy. Therefore, an acceleration detection device suitable for mass production can be constructed.

さらに、本発明の別の好ましい実施態様においては、前
記変位手段に、 前記ベース部材に固定された台座と 該台座に一端が軸支された振子手段と、を備えるように
する。
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, the displacement means includes a pedestal fixed to the base member and a pendulum means whose one end is pivotally supported by the pedestal.

そうすれば、変位手段に応力や歪を発生させることなく
、変位手段を変位させることができる。
This allows the displacement means to be displaced without generating stress or strain on the displacement means.

よって、耐久性に優れた加速度検出装置を構成すること
ができる。
Therefore, an acceleration detection device with excellent durability can be constructed.

さらにまた、本発明の別の好ましい実施態様においては
、前記投光手段に、さらに、 前記ベース部材上に固定された光発生手段と、該光発生
手段に固定された光ファイバーと、を設け、また、前記
受光手段を前記ベース部材上に固定する。
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, the light projection means further includes a light generation means fixed on the base member and an optical fiber fixed to the light generation means, and , fixing the light receiving means on the base member;

そうすれば、投光手段と受光手段を同一のベース部材に
固定することができる。よって、大量生産に好適な加速
度検出装置を構成することができる。
In this way, the light projecting means and the light receiving means can be fixed to the same base member. Therefore, an acceleration detection device suitable for mass production can be constructed.

また、本発明の別の好ましい実施態様においては、前記
受光手段を、一つ、または、複数の半導体で構成する。
In another preferred embodiment of the present invention, the light receiving means is composed of one or more semiconductors.

受光手段として一つの半導体を用いれば、加速度検出装
置に加えられた加速度を電流、または、電圧のレベル変
化として取り出すことができる。
If one semiconductor is used as the light receiving means, the acceleration applied to the acceleration detection device can be extracted as a level change of current or voltage.

よって、アナログ回路へ利用し易い加速度検出装置を構
成することができる。
Therefore, it is possible to configure an acceleration detection device that is easy to use in analog circuits.

また、受光手段として複数の半導体を用いれば、加速度
検出装置に加えられた加速度をデジタル値で取り出すこ
とができる。よって、マイクロコンピュータ等へ利用し
易い加速度検出装置を構成することができる。
Furthermore, if a plurality of semiconductors are used as the light receiving means, the acceleration applied to the acceleration detection device can be extracted as a digital value. Therefore, it is possible to construct an acceleration detection device that is easy to use for microcomputers and the like.

さらにまた、本発明の別の好ましい実施態様においては
、前記受光手段を、硫化カドミウム・セルで構成する。
Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, the light receiving means comprises a cadmium sulfide cell.

そうすれば、加速度検出装置に加えられた加速度を電気
抵抗の変化として取り出すことができる。
In this way, the acceleration applied to the acceleration detection device can be extracted as a change in electrical resistance.

また、ブリッジ回路等を使用して加速度を電圧の変化と
して取り出すこともできる。よって、アナログ回路へ利
用し易い加速度検出装置を構成することができる。
Furthermore, acceleration can also be extracted as a change in voltage using a bridge circuit or the like. Therefore, it is possible to configure an acceleration detection device that is easy to use in analog circuits.

(実施例) 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は、本発明の第一実施例を描いた断面図である。FIG. 1 is a sectional view depicting a first embodiment of the invention.

電子回路が形成されたプリント基板7には、発光ダイオ
ード5と検出素子6が半田付けされている。
A light emitting diode 5 and a detection element 6 are soldered to a printed circuit board 7 on which an electronic circuit is formed.

発光ダイオード5には、キャップ8が被せられている。The light emitting diode 5 is covered with a cap 8.

また、キャップ8には、光ファイバー4の一端が固定さ
れている。光ファイバ4の一端はキャップ8の内部に挿
入され、発光ダイオード5に対向している。
Further, one end of the optical fiber 4 is fixed to the cap 8. One end of the optical fiber 4 is inserted into the cap 8 and faces the light emitting diode 5.

検出素子6の周囲は、断面がコ字上の台座2によって取
り囲まれている。台座2は、一端が開口した直方体で、
その内部には片持ち梁1と重り3が配設されている。ま
た、台座2の内部には光の透過性に優れ、光が拡散しに
くい緩衝材11が封入されている。
The detection element 6 is surrounded by a pedestal 2 having a U-shaped cross section. The pedestal 2 is a rectangular parallelepiped with one end open.
A cantilever beam 1 and a weight 3 are arranged inside it. Further, inside the pedestal 2, a cushioning material 11 having excellent light transmittance and hardly diffusing light is enclosed.

台座2の上面の中央部には円柱形の片持ち梁1の一端が
堅固に固定されている。また、台座2と片持ち梁1の間
には、光ファイバー4を挿通するための小孔(図示せず
)が開けられており、この小孔から台座2の内部へ、光
ファイバー4が引き込まれている。
One end of a cylindrical cantilever beam 1 is firmly fixed to the center of the upper surface of the pedestal 2. Furthermore, a small hole (not shown) for inserting an optical fiber 4 is formed between the pedestal 2 and the cantilever 1, and the optical fiber 4 is drawn into the pedestal 2 through this small hole. There is.

片持ち梁1の他端には、重り3が固定されている。また
、重り3と片持ち梁1の間には、光ファイバー4を挿通
するだめの小孔(図示せず)が開けられており、この小
孔には光ファイバー4の一端が挿入されている。そして
、光ファイバー4の一端は、検出素子6の受光面に対向
している。
A weight 3 is fixed to the other end of the cantilever beam 1. Furthermore, a small hole (not shown) is formed between the weight 3 and the cantilever beam 1, through which the optical fiber 4 is inserted, and one end of the optical fiber 4 is inserted into this small hole. One end of the optical fiber 4 faces the light receiving surface of the detection element 6.

よって、発光ダイオード5が点灯されると、発光ダイオ
ードが発した光は、光ファイバー4の内部を透過して検
出素子6の受光面を照射する。
Therefore, when the light emitting diode 5 is turned on, the light emitted by the light emitting diode passes through the inside of the optical fiber 4 and illuminates the light receiving surface of the detection element 6.

このような構成の加速度検出装置に加速度が加わった様
子を第2図に示す。第2図は、本発明の第一実施例の動
作を説明する断面図である。
FIG. 2 shows how acceleration is applied to the acceleration detection device having such a configuration. FIG. 2 is a sectional view illustrating the operation of the first embodiment of the present invention.

加速度検出装置に加速度が加わると、重り3には加速度
の大きさに比例した力が発生し、片持ち梁1の全体に応
力が加わる。この応力によって、片持ち梁1には変位が
発生する。そして、光ファイバ−4の一端が照射する点
は、片持ち梁1の変位に応じて検出素子6の受光面上を
移動する。
When acceleration is applied to the acceleration detection device, a force proportional to the magnitude of the acceleration is generated in the weight 3, and stress is applied to the entire cantilever beam 1. This stress causes displacement in the cantilever beam 1. The point irradiated by one end of the optical fiber 4 moves on the light-receiving surface of the detection element 6 in accordance with the displacement of the cantilever beam 1.

検出素子6の受光面には、薄膜半導体であるフォトトラ
ンジスタが、平面的に256個×256個のマトリクス
を形成している。そして、検出素子6は光ファイバー4
の一端が照射する点を8ビツト×8ビツトの二進コード
に変換して出力する。
On the light-receiving surface of the detection element 6, phototransistors, which are thin film semiconductors, form a matrix of 256×256 in plan. The detection element 6 is connected to the optical fiber 4.
The point illuminated by one end of the converter is converted into an 8-bit x 8-bit binary code and output.

即ち、検出素子6からは、加速度の大きさと方向が二進
コードに変換されて出力される。
That is, the magnitude and direction of acceleration are converted into a binary code and output from the detection element 6.

第一実施例においては、重り3の周囲が台座2によって
取り囲まれているので、片持ち梁1の変位は、台座2の
内面によって制限されている。即ち、重り3の外面が台
座2の内面に当接すると、それ以上、片持ち梁1が変位
することはない。よって、過大な加速度が加えられても
、片持ち梁1は自らの弾性限界を越えて変位することは
ない。
In the first embodiment, since the weight 3 is surrounded by the pedestal 2, the displacement of the cantilever beam 1 is limited by the inner surface of the pedestal 2. That is, once the outer surface of the weight 3 comes into contact with the inner surface of the pedestal 2, the cantilever beam 1 is no longer displaced. Therefore, even if excessive acceleration is applied, the cantilever beam 1 will not be displaced beyond its own elastic limit.

また、第一実施例においては、特に第2図に示されてい
るように、光ファイバー4は片持ち梁1の側面に沿った
、比較的大きな曲率で変形する。
Further, in the first embodiment, as particularly shown in FIG. 2, the optical fiber 4 is deformed with a relatively large curvature along the side surface of the cantilever beam 1.

このため、光ファイバー4が劣化しにくい。Therefore, the optical fiber 4 is unlikely to deteriorate.

次に、第3図を参照して本発明の第二実施例を説明する
。第3図は、本発明の第二実施例を描いた断面図である
。なお、第一実施例の部材に相当する部材には、同一の
符号を付す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view depicting a second embodiment of the invention. Note that members corresponding to those in the first embodiment are given the same reference numerals.

第二実施例は、第一実施例の片持ち梁1の代わりに振子
9を用いた例である。図示されていないが、発光ダイオ
ード5とキャップ8は第1図と同様に配設されている。
The second embodiment is an example in which a pendulum 9 is used instead of the cantilever beam 1 of the first embodiment. Although not shown, the light emitting diode 5 and the cap 8 are arranged in the same manner as in FIG.

台座2には、振子9が滑節10によって傾動自在に固定
されている。また、台座2には、小孔(図示せず)が開
けられており、この小孔から台座2の内部へ光ファイバ
4が引き込まれている。
A pendulum 9 is tiltably fixed to the base 2 by a slide 10. Further, a small hole (not shown) is formed in the pedestal 2, and an optical fiber 4 is drawn into the inside of the pedestal 2 through this small hole.

振子9の一端には、重り3が振子9と一体に成形されて
いる。また、振子9の内部には、小孔(図示せず)が開
けられており、この小孔の内部には光ファイバー4が挿
通されている。光ファイバー4の一端は、重り3の底面
から検出素子6の受光面に対向している。
At one end of the pendulum 9, a weight 3 is integrally formed with the pendulum 9. A small hole (not shown) is formed inside the pendulum 9, and the optical fiber 4 is inserted into the small hole. One end of the optical fiber 4 faces the light receiving surface of the detection element 6 from the bottom surface of the weight 3.

よって、発光ダイオード5が点灯されると、発光ダイオ
ード5が発した光は、光ファイバー4の内部を透過して
検出素子6の受光面を照射する。
Therefore, when the light emitting diode 5 is turned on, the light emitted by the light emitting diode 5 passes through the inside of the optical fiber 4 and illuminates the light receiving surface of the detection element 6.

加速度検出装置に加速度が加わると、重り3には加速度
の大きさに比例した力が発生する。この力に比例して、
振子9には変位が発生する。そして、光ファイバー4の
一端が照射する点は、振子9の変位に応じて検出素子6
の受光面上を移動する。
When acceleration is applied to the acceleration detection device, a force proportional to the magnitude of the acceleration is generated in the weight 3. In proportion to this force,
Displacement occurs in the pendulum 9. The point irradiated by one end of the optical fiber 4 is determined by the detection element 6 according to the displacement of the pendulum 9.
move on the light-receiving surface of the

検出素子6の受光面には、PSD (ポジション・セン
シング・ディテクタ)が配設されている。そして、検出
素子6は光ファイバー4の一端が照射する点を電圧レベ
ルに変換して出力する。即ち、検出素子6からは、加速
度の大きさが電圧レベルに変換されて出力される。
A PSD (position sensing detector) is arranged on the light receiving surface of the detection element 6. Then, the detection element 6 converts the point illuminated by one end of the optical fiber 4 into a voltage level and outputs the voltage level. That is, the magnitude of the acceleration is converted into a voltage level and output from the detection element 6.

ところで、PSDは、浜松ホトニクス社製の32153
等が市販されている。
By the way, the PSD is 32153 manufactured by Hamamatsu Photonics.
etc. are commercially available.

第二実施例においては、重り3の周囲が台座2によって
取り囲まれているので、振子9の変位は台座2の内面に
よって制限されている。即ち、重り3の外面が台座2の
内面に当接すると、それ以上、振子9が変位することは
ない。よって、過大な加速度が加えられても、光ファイ
バー4が照射する点が検出素子6の受光面を越えて変位
することはない。
In the second embodiment, since the weight 3 is surrounded by the pedestal 2, the displacement of the pendulum 9 is limited by the inner surface of the pedestal 2. That is, once the outer surface of the weight 3 comes into contact with the inner surface of the pedestal 2, the pendulum 9 will not be displaced any further. Therefore, even if excessive acceleration is applied, the point irradiated by the optical fiber 4 will not be displaced beyond the light receiving surface of the detection element 6.

また、第二実施例においては、滑節10によって振子9
の傾動方向が第3図示左右方向に制限されている。即ち
、振子9は紙面の垂直方向には傾動しない。それゆえに
、第二実施例の加速度検出装置は、−軸方向(第3図示
左右方向)にのみ検出感度を有する。
In addition, in the second embodiment, the pendulum 9 is
The tilting direction is limited to the left and right directions shown in the third figure. That is, the pendulum 9 does not tilt in the direction perpendicular to the plane of the paper. Therefore, the acceleration detection device of the second embodiment has detection sensitivity only in the -axis direction (left and right direction in the third figure).

次に、第4a図と第4b図を参照して本発明の第三実施
例を説明する。第4a図は、本発明の第三実施例を描い
た側面図、第4b図は、本発明の第三実施例を描いた断
面図である。なお、第一実施例の部材に相当する部材に
は、同一の符号を付す。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4a and 4b. FIG. 4a is a side view depicting a third embodiment of the present invention, and FIG. 4b is a sectional view depicting the third embodiment of the present invention. Note that members corresponding to those in the first embodiment are given the same reference numerals.

第三実施例は、第一実施例の片持ち梁1の代わりに両持
ち梁12を用いた例である。
The third embodiment is an example in which a double-sided beam 12 is used instead of the cantilever beam 1 of the first embodiment.

プリント基板7の上には、台座2aと2bが所定の隙間
を隔てて固定されている。そして、台座2aと2bには
、薄板状の両持ち梁12の両端がそれぞれ固定されてい
る。両持ち梁12の中央部には、重り3が固定されてい
る。また、プリント基板7上には、重り3に対向して、
検出素子6が固定されている。
Pedestals 2a and 2b are fixed on the printed circuit board 7 with a predetermined gap in between. Both ends of a thin plate-shaped double-supported beam 12 are fixed to the pedestals 2a and 2b, respectively. A weight 3 is fixed to the center of the double-supported beam 12. Moreover, on the printed circuit board 7, facing the weight 3,
The detection element 6 is fixed.

第一実施例と同様に、発光ダイオード5にはキャップ8
を用いて光ファイバー4が固定されている。光ファイバ
ー4は、両持ち梁12に沿って配設されており、その一
端は重り3に固定されている。光ファイバー4の一端は
、重り3の底面から検出素子6の受光面に対向している
As in the first embodiment, a cap 8 is attached to the light emitting diode 5.
The optical fiber 4 is fixed using. The optical fiber 4 is arranged along the double-supported beam 12, and one end thereof is fixed to the weight 3. One end of the optical fiber 4 faces the light receiving surface of the detection element 6 from the bottom surface of the weight 3.

光ファイバー4の一端には特殊な加工が施されており、
光ファイバー4によって検出素子6の受光面のみが均一
に照射されるようになっている。
One end of the optical fiber 4 is specially processed.
Only the light-receiving surface of the detection element 6 is uniformly illuminated by the optical fiber 4.

よって、発光ダイオード5が点灯されると、発光ダイオ
ードが発した光は、光ファイバー4の内部を透過して検
出素子6の受光面のみを照射する。
Therefore, when the light emitting diode 5 is turned on, the light emitted by the light emitting diode passes through the inside of the optical fiber 4 and illuminates only the light receiving surface of the detection element 6.

加速度検出装置に加速度が加わると、重り3には加速度
の大きさに比例した力が発生し、両持ち梁12の全体に
応力が加わる。この応力によって、両持ち梁12の全体
がねじれ、変位が発生する。
When acceleration is applied to the acceleration detection device, a force proportional to the magnitude of the acceleration is generated in the weight 3, and stress is applied to the entire double-supported beam 12. Due to this stress, the entire double-supported beam 12 is twisted and displaced.

そして、光ファイバー4の一端が照射する面は、両持ち
梁12の変位に応じて移動し、検出素子6の受光面に入
る光の量が減少する。
Then, the surface irradiated by one end of the optical fiber 4 moves in accordance with the displacement of the double-supported beam 12, and the amount of light entering the light receiving surface of the detection element 6 decreases.

検出素子6の受光面には、硫化カドミウムの薄膜を均一
に塗布した、いわゆるCdSセルが形成されている。ま
た、検出素子6の内部には、所定の抵抗値を有する抵抗
体が配設されており、CdSセルと共にブリッジ回路を
形成している。そして、検出素子6は受光面に入る光の
量を電圧レベルの変化に変換して出力する。即ち、検出
素子6からは、加速度の大きさが電圧レベルの大きさに
変換されて出力される。
A so-called CdS cell, in which a thin film of cadmium sulfide is uniformly applied, is formed on the light receiving surface of the detection element 6. Further, a resistor having a predetermined resistance value is disposed inside the detection element 6, and forms a bridge circuit together with the CdS cell. Then, the detection element 6 converts the amount of light entering the light receiving surface into a change in voltage level and outputs it. That is, the detection element 6 converts the magnitude of the acceleration into the magnitude of the voltage level and outputs it.

第三実施例においては、両持ち梁12の両端が台座2a
と2bによって固定されているので、過大な加速度が加
えられても、両持ち梁12は破損しにくい。
In the third embodiment, both ends of the double-supported beam 12 are connected to the pedestal 2a.
and 2b, the double-supported beam 12 is unlikely to be damaged even if excessive acceleration is applied.

また、第三実施例においては、両持ち梁12が薄板状を
している。このため、両持ち梁12の変位方向が第4b
図示左右方向に制限される。それゆえに、第二実施例の
加速度検出装置は、−軸方向(第4b図示左右方向)に
、鋭い検出感度を有する。
Further, in the third embodiment, the double-supported beam 12 has a thin plate shape. Therefore, the direction of displacement of the double-supported beam 12 is the 4th b.
Limited to the left and right directions in the drawing. Therefore, the acceleration detecting device of the second embodiment has sharp detection sensitivity in the -axis direction (left and right direction in the figure 4b).

次に、第5a図と第5b図を参照して、本発明の第四実
施例を説明する。第5a図は、本発明の第四実施例を描
いた左側面図、第5b図は、本発明の第四実施例を描い
た断面図である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5a and 5b. FIG. 5a is a left side view depicting a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5b is a sectional view depicting the fourth embodiment of the present invention.

第四実施例は、第三実施例の加速度検出装置において、
重り3の取り付は方を変えたものである。
The fourth embodiment is the acceleration detection device of the third embodiment,
Weight 3 is attached in a different way.

即ち、第四実施例は、両持ち梁12に直接重り3を固定
するのではなく、ロッド13を用いて重り3を固定した
ものである。
That is, in the fourth embodiment, the weight 3 is not directly fixed to the double-supported beam 12, but is fixed using the rod 13.

よって、第四実施例では、両持ち梁12のねじれ変形を
有効に利用し、より小さなレベルの加速度を検出するこ
とができる。
Therefore, in the fourth embodiment, it is possible to effectively utilize the torsional deformation of the double-supported beam 12 and detect a smaller level of acceleration.

また、この他にも、本発明は様々な態様で実施可能であ
る。例えば、第6図に示した本発明の第五実施例のよう
に、重り3をバネ14と15で支承するB様等が考えら
れる。
In addition to this, the present invention can be implemented in various other ways. For example, Mr. B may support the weight 3 with springs 14 and 15 as in the fifth embodiment of the present invention shown in FIG.

以上に述べたように、本実施例の加速度検出装置は、加
速度の大きさを片持ち梁1や振子9等の変位量に変換し
、この変位量を光によって電気信号に変換する。それゆ
えに、本実施例の加速度検出装置は、加速度の繰り返し
に対して耐久性が良い。また、正負交互に加わる加速度
に対してヒステリシスが発生しない。
As described above, the acceleration detection device of this embodiment converts the magnitude of acceleration into the amount of displacement of the cantilever beam 1, pendulum 9, etc., and converts this amount of displacement into an electrical signal using light. Therefore, the acceleration detection device of this embodiment has good durability against repeated acceleration. Further, hysteresis does not occur with respect to accelerations applied alternately between positive and negative.

本実施例では、変位量を電気信号に変換する検出素子6
 (受光手段)として、フォトトランジスタとPSD、
および、硫化カドミウム・セルを使用した例を紹介した
が、同様な受光手段としては太陽電池やフォトダイオー
ド等が考えられ、本実施例と同様に使用可能である。
In this embodiment, a detection element 6 that converts the amount of displacement into an electrical signal is used.
As (light receiving means), a phototransistor and a PSD,
Although an example using a cadmium sulfide cell has been introduced, similar light receiving means such as a solar cell or a photodiode can be used in the same manner as in this embodiment.

また、光を発する投光手段として、発光ダイオード5を
使用した例を紹介したが、同様な投光手段としては、放
電管や白熱灯等が考えられる。
Further, although an example in which the light emitting diode 5 is used as a light projecting means for emitting light has been introduced, a discharge tube, an incandescent lamp, etc. can be considered as a similar light projecting means.

さらに、本実施例では、発光ダイオード5を検出素子6
と同じプリント基板7上に配設した例を紹介したが、特
に発光ダイオード5と検出素子6は同じ基板7上に配設
される必要はない。特に、超小型の発光ダイオード5を
使用する場合には、発光ダイオード5を直接変位手段に
固定してもよい。
Furthermore, in this embodiment, the light emitting diode 5 is replaced by the detection element 6.
Although an example has been introduced in which the light emitting diode 5 and the detection element 6 are arranged on the same printed circuit board 7, it is not necessary to arrange the light emitting diode 5 and the detection element 6 on the same board 7. In particular, when using an ultra-small light emitting diode 5, the light emitting diode 5 may be directly fixed to the displacement means.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、加速度の大きさを変位手段の変位量に変換し
、この変位量を投光手段と受光手段によって検出する加
速度検出装置である。
The present invention is an acceleration detection device that converts the magnitude of acceleration into a displacement amount of a displacement means, and detects this displacement amount using a light projecting means and a light receiving means.

従って、変位手段に加わる応力や歪を分散させることが
できる。よって、加速度検出装置の大きさを小型軽量化
できる。
Therefore, stress and strain applied to the displacement means can be dispersed. Therefore, the size and weight of the acceleration detection device can be reduced.

また、変位量の検出を光で行っているので、わずかな変
位量を精度よく検出することができる。
Furthermore, since the amount of displacement is detected using light, even a small amount of displacement can be detected with high accuracy.

よって、比較的レベルの小さい加速度も精度良く検出で
きる。
Therefore, even relatively low-level accelerations can be detected with high accuracy.

さらに、変位量の検出が非接触で行われるので、変位手
段の変位によって、疲労を起こす部材がない。よって、
過大な加速度に対する耐久性と、繰り返して加わる加速
度に対する耐久性を合わせ持つ加速度検出装置を構成す
ることができる。
Furthermore, since the amount of displacement is detected without contact, there are no members that become fatigued due to displacement of the displacement means. Therefore,
It is possible to construct an acceleration detection device that has both durability against excessive acceleration and durability against repeatedly applied acceleration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第一実施例を描いた断面図、第2図
は、本発明の第一実施例の動作を説明する断面図である
。 第3図は、本発明の第二実施例を描いた断面図である。 第4a図は、本発明の第三実施例を描いた側面図、第4
b図は、本発明の第三実施例を描いた断面図である。 第5a図は、本発明の第四実施例を描いた左側面図、第
5b図は、本発明の第四実施例を描いた断面図である。 第6図は、本発明の第五実施例を描いた断面図である。 第7図は、従来の加速度検出装置を描いた断面図である
。 1・・・片持ち梁(変位手段) 2.2a、2b・・・台座 3・ ・ ・重り 4・・・光ファイバー(投光手段) 5・・・発光ダイオード(投光手段) 6・・・検出素子(受光手段) 7・・・プリント基板(ベース部材) 8・・・キャップ 9・・・振子(変位手段) 10・・・滑節 11・・・緩衝材 12・・・両持ち梁(変位手段) 13・・・ロッド 14.15・・・バネ(変位手段) 16・・・歪ゲージ 17・・・導線
FIG. 1 is a sectional view depicting a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view illustrating the operation of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view depicting a second embodiment of the invention. Figure 4a is a side view depicting a third embodiment of the invention;
Figure b is a sectional view depicting a third embodiment of the present invention. FIG. 5a is a left side view depicting a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5b is a sectional view depicting the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view depicting a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view depicting a conventional acceleration detection device. 1... Cantilever beam (displacement means) 2.2a, 2b... Pedestal 3... Weight 4... Optical fiber (light emitting means) 5... Light emitting diode (light emitting means) 6... Detection element (light receiving means) 7... Printed circuit board (base member) 8... Cap 9... Pendulum (displacement means) 10... Slip 11... Cushioning material 12... Double supported beam ( Displacement means) 13... Rod 14. 15... Spring (Displacement means) 16... Strain gauge 17... Conductor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ベース部材と、 加えられる加速度に応じて前記ベース部材に対して相対
変位する変位手段と、 一方向に光を発する投光手段と、 該投光手段から発せられた光を検出する受光手段と、 を備え、前記投光手段と前記受光手段の一方を前記変位
手段に、他方を前記ベース部材に固定した加速度検出装
置。
(1) A base member, a displacement means that displaces relative to the base member in accordance with applied acceleration, a light projector that emits light in one direction, and a light receiver that detects the light emitted from the light projector. An acceleration detection device comprising: means, wherein one of the light projecting means and the light receiving means is fixed to the displacement means, and the other is fixed to the base member.
(2)前記変位手段は、さらに、 前記ベース部材に固定された台座と、 該台座に少なくとも一端が固定された梁部材と、該梁部
材に固定された重りと、 を備える特許請求の範囲第1項に記載の加速度検出装置
(2) The displacement means further comprises: a pedestal fixed to the base member; a beam member having at least one end fixed to the pedestal; and a weight fixed to the beam member. The acceleration detection device according to item 1.
(3)前記変位手段は、さらに、 前記ベース部材に固定された台座と 該台座に一端が軸支された振子手段と、 を備える特許請求の範囲第1項に記載の加速度検出装置
(3) The acceleration detection device according to claim 1, wherein the displacement means further includes: a pedestal fixed to the base member; and a pendulum means whose one end is pivotally supported by the pedestal.
(4)前記投光手段は、さらに、 前記ベース部材上に固定された光発生手段と、該光発生
手段に固定された光ファイバーと、を備え、また、前記
受光手段を前記ベース部材上に固定した特許請求の範囲
第1項に記載の加速度検出装置。
(4) The light projecting means further includes a light generating means fixed on the base member, and an optical fiber fixed on the light generating means, and the light receiving means is fixed on the base member. An acceleration detection device according to claim 1.
(5)前記受光手段が、一つ、または、複数の半導体で
ある特許請求の範囲第1項に記載の加速度検出装置。
(5) The acceleration detection device according to claim 1, wherein the light receiving means is one or more semiconductors.
(6)前記受光手段が、硫化カドミウム・セルである特
許請求の範囲第1項に記載の加速度検出装置。
(6) The acceleration detection device according to claim 1, wherein the light receiving means is a cadmium sulfide cell.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03229120A (en) * 1989-11-27 1991-10-11 Stribel Gmbh Optoelectronic device
KR100685186B1 (en) 2005-07-27 2007-02-22 호서대학교 산학협력단 Acceleration and inclination measurement system based on fiber bragg gratings

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