KR100283011B1 - 정전용량식 가속도센서 - Google Patents

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KR100283011B1
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

정전용량식 가속도센서에 있어서, 가동전극이 고정전극에 대한 평행을 될 수 있는 한 유지하면서 변위할 수 있도록 함으로써, 센서의 출력특성을 개선하여 검출정밀도의 안정성을 높인다.
센서본체부를 구성하는 프레임 Fm과, 해당 프레임 Fm 내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향으로 변위할 수 있도록 지지된 가동전극3과, 해당 가동전극3에 대하여 상기 특정방향으로 마주 향하도록 배치된 고정전극2을 구비하고, 상기 양전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 정전용량식 가속도센서에 있어서, 상기 가동전극33은, 상기 특정방향과 평행한 면내에 설치된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔4을 통해 프레임 Fm에 한쪽에만 지지되어 있는것을 특징으로 한다.

Description

정전용량식 가속도센서
본 발명은, 가동전극과 고정전극의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하는 정전용량식 가속도센서에 관한 것이다.
종래, 정전용량식 가속도센서로서, 예를 들면 일본실용공개평 7-36065호 공보, 특개평 5-333052호공보 또는 특개평9-18017호공보에 표시된 바와 같이, 센서본체부를 구성하는 프레임내에, 가속도에 따라서 특정방향으로 변위되도록 가동전극을 배치함과 동시에, 해당 가동전극에 대하여 상기 특정방향으로서 마주 향하도록 고정전극을 배치하고, 이들 전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 따라서 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 것이 알려져 있다.
이 타입의 가속도센서는, 상기 가동전극이 가속도검출용의 질량체로서 작용하여 상기 특정방향으로 가속도가 가해지면, 가동전극(질량체)이 흔들리고, 이 흔들림의 크기(즉, 가속도의 크기)를 가동전극과 고정전극의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의해서 검출하여, 이것을 전기신호로 해서 출력하는 것이다. 그리고, 이 정전용량식 가속도센서에서는, 가동전극이 고정전극에 대하여 평행을 유지하면서 변위하는 경우에 직선적인 센서출력을 얻을 수 있어, 검출정밀도에 관해서 안정성을 높일 수있다고 알려져 있다.
또한, 질량체로서의 상기 가동전극을 지지하는 빔은, 가속도의 작용에 의한 질량체의 진동량을 될 수있는 한 크게 하여, 검출정밀도 및 감도를 높이기 위해서, 통상적으로 그 두께가 매우 얇게 설정되어 있다.
상기 일본 실용공개평 7-36065호 공보에 개시된 것의 경우, 가동전극(기준질량부)은 탄성 힌지를 통해 프레임에 지지되어, 가속도가 작용하면 가동전극은 상기 힌지를 중심으로하여 각이 변위하는 것으로 되어 있다. 요컨대, 가속도의 작용에 따라 가동전극이 변위할 때, 가동전극은 상기 힌지를 중심으로하여 회전동작을 하기 때문에, 고정전극에 대해서 평행을 유지할 수 없고, 센서출력의 직선성(선형성)을 확보하는 것은 어려운 일이다.
또한, 상기 특개평 5-353052호 공보 또는 특개평 9-18017호 공보에 개시되 것의 경우에는, 가동전극은 복수의 빔을 통해 프레임에 지지되어 있지만, 이들 빔은 상기 특정방향(가동전극이 변위하는 방향)과 직교하는 면내로 연장하도록 설치된 것이다.
한 편, 가동전극이 변위하는 특정방향과 평행인 면내에 배치된 빔에 의해서 가동전극을 지지하는 것으로서는, 예를 들면, 도7 또는 도8에 표시된 바와 같은 것이 알려져 있다.
그렇지만, 도7에 표시된 것(이하, 이것을 종래기술1이라고 한다)의 경우에는, 가동전극63은 1개의 빔64을 통해 프레임61에 지지되어 있다.
따라서, 도9에 자세히 나타난 바와 같이 화살표방향으로 가속도가 작용하면, 가동전극63은 기울어지면서 화살표방향으로 변위하여, 고정전극62에 대하여 평행을 유지할 수가 없다(도9에서의 점선표시 참조). 이 때문에 양전극의 간격의 변동에 의거한 센서출력은, 예를 들면 도4에 있어서 1점쇄선의 곡선으로 표시된 바와 같이, 가속도의 크기의 변화에 대한 직선성이 손상되어, 검출정밀도에 대해서 충분한 안정성을 얻는 일은 곤란하다.
또한, 도8에 나타난 것(이하, 이것을 종래기술2이라고 한다)의 경우에는, 가동전극73은 그 양측으로 연장하는 2개의 빔74을 통해 프레임71에 지지되어 있지만, 이들 2개의 빔74은, 가동전극73이 변위하는 특정방향으로 대해서 다른 위치(가동전극73의 양단)에 배치되어 있다.
그리고, 도10에 자세하게 도시한 바와 같이, 화살표방향으로 가속도가 작용하면, 가동전극73은, 도10에서 점선으로 표시된 바와 같이, 기울어지면서 화살표방향으로 변위하여, 역시 고정전극72에 대하여 평행을 유지할 수가 없다. 특히, 가동전극73의 중심Gv가 대칭중심으로부터 벗어나 있는 경우에는, 그 경향이 보다 현저하게 나타난다. 이 때문에, 역시 센서출력의 직선성을 확보할 수가 없고, 검출정밀도의 안정성을 충분히 높이는 것은 어렵다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 기술적과제를 감안하여 이루어진 것으로, 정전용량식 가속도센서에 있어서 가동전극이 고정전극에 대한 평행을 될 수 있는 한 유지하면서 변위할 수 있도록 함으로써, 센서의 출력특성을 개선하여 검출정밀도의 안정성을 높이는 것을 목적으로 한다.
이 때문에, 본원의 제1의 형태에 관계되는 발명은, 센서본체부를 구성하는 프레임과, 해당 프레임내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향으로 변위할 수 있도록 지지된 가동전극과, 해당 가동전극에 대하여 상기 특정방향으로 마주 향하도록 배치된 고정전극을 구비하고, 상기 양전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 정전용량식 가속도센서에 있어서, 상기 가동전극은, 상기 특정방향과 평행한 면내에 설정된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔을 통해, 프레임에 한쪽만 지지되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.
또한, 본원의 제2의 형태에 관계되는 발명은, 상기 제1의 형태에 관계되는 발명에 있어서, 상기 복수의 빔에 의한 가동전극의 지지부의 중심과 해당 가동전극의 중심의 간격이 소정값 이내가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.
본원의 제3의 형태에 관계되는 발명은, 센서본체부를 구성하는 프레임과, 해당 프레임내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향으로 변위할 수 있게 지지된 가동전극과, 해당 가동전극에 대하여 상기 특정방향으로 마주 향하도록 배치된 고정전극을 구비하여, 상기 양전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 정전용량식 가속도센서에 있어서, 상기 가동전극은, 상기 특정방향과 평행한 면내에 설치되어 가동전극을 끼우고 대략 일직선모양으로 배열된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔을 통해, 프레임에 양쪽으로 지지되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계되는 정전용량식 가속도센서의 내부를 나타내는 평면설명도.
도 2는 도 1의 II-II 선에 따른 가속도센서의 종단면 설명도.
도 3은 실시의 형태 1에 관계되는 가속도센서의 가동전극의 변위모드를 모식적으로 나타내는 평면설명도.
도 4는 실시의 형태 1에 관계되는 가속도센서의 출력특성의 일례를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관계되는 정전용량식 가속도센서의 내부를 나타내는 평면설명도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 정전용량식 가속도센서의 내부를 나타내는 평면설명도.
도 7은 종래기술 1에 관계되는 정전용량식 가속도센서의 내부를 나타내는 평면설명도.
도 8은 종래기술 2에 관계되는 정전용량식 가속도센서의 내부를 나타내는 평면설명도.
도 9는 종래기술 1에 관계되는 가속도센서의 가동전극의 변위모드를 모식적으로 나타내는 평면설명도.
도 10은 종래기술 2에 관계되는 가속도센서의 가동전극의 변위모드를 모식적으로나타내는 평면설명도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1,10,20 : 정전용량식 가속도센서 2,12,22 : 고정전극
3,13,23 : 가동전극 4,14,24 : 빔(beam)
Fm : 프레임 Gv : 가동전극의 중심
이하, 본 발명의 실시의 형태를 첨부도면에 따라서 상세히 설명한다.
(실시의 형태 1.)
도 1은 본 실시의 형태 1에 관계되는 정전용량식 가속도센서 1(이하, 가속도센서라고만 부른다)의 내부를 나타내는 평면설명도이고, 도 2는 이 가속도센서 1의 종단면설명도이다. 이들 도면에 나타난 바와 같이, 상기 가속도센서는 센서본체부를 구성하는 프레임 Fm과, 해당 프레임 Fm 내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향(도1에서의 상하방향)으로 변위할 수 있도록 지지된 가동전극3과, 해당 가동전극 3에 대하여 상기 특정방향으로 마주 향하도록 배치된 한쌍의 고정전극2을 구비하여, 그 위아래는 한 쌍의 밀봉용 커버체Ug, Lg로 덮여져 있다.
상기 프레임 Fm, 고정전극 2 및 가동전극 3은 모두 도전체인, 예를 들면 실리콘으로 형성되고, 또한, 상하의 밀봉용 커버체Ug, Lg는 모두 예를 들면 유리로 형성되어 있다.
상기 가동전극3은, 가속도 검출용의 질량체로서 작용하고, 상기 특정방향으로 가속도가 가해지면 가동전극 3(질량체)이 진동하고, 이 진동의 크기(즉 가속도의 크기)가 가동전극 3과 고정전극 2의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의해서 검출되어, 전기신호로서 출력되도록 되어 있다.
또한, 구체적으로는 도시하지 않았지만, 상기 고정전극 2 및 가동전극3 에는 출력단자가 각각 설치되어 있고, 양전극 2, 3간의 정전용량의 변화는, 이들 출력단자에 접속된 외부의 검출회로(도시되지 않음)에 의해, 예를 들면 전압의 변화로서 검출되도록 되어 있다.
본 실시의 형태에서는, 상기 가동전극 3은, 상기 특정방향과 평행인 면(특정방향 즉, 가동전극3의 변위방향과 평행이고, 해당 가동전극 3 및 프레임 Fm의 도2에서의 상하의 평면과 평행인 면)안에 설치된 복수(예를 들면 2개)의 빔4을 통해 프레임 Fm에 한 쪽만 지지되어 있다. 이들 빔4은, 프레임 Fm 및 가동전극3과 일체적으로 형성되고, 질량체로서의 가동전극3에 가속도가 작용했을 때는, 그 변위방향(즉, 특정방향)으로 탄성적으로 휘어질 수가 있다. 또한, 가속도의 작용에 의한 질량체로서의 가동전극3의 진동량을 될 수 있는 한 크게 하고, 검출정밀도 및 감도를 높이기 위해서, 통상 그 두께는 매우 얇게 설정되어 있다.
이상과 같이 구성된 가속도센서에서는, 가속도검출용의 질량체로서의 가동전극3은 그 변위방향(특정방향)과 평행인 면내에 설치된 상기 특정방향에 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수(2개)의 빔4을 통해 프레임 Fm에 한쪽만 지지되어 있기 때문에, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 도 3에 자세히 도시한 바와 같이, 2개의 빔4이 서로 평행을 유지하며 휘어지고, 가동전극3은 거의 기울어지지 않고 고정전극2에 대하여 높은 평행도를 유지한 채로 변위한다 (도3에서의 점선표시 참조).
따라서, 양전극 2, 3의 간격의 변동에 의거하는 센서출력은, 예를 들면 도 4에서 실선직선으로 표시된 바와 같이, 가속도의 크기에 대하여 직선성을 유지할 수가 있고, 검출정밀도에 대해서 충분한 안정성을 얻을 수 있다.
(실시의 형태 2)
다음에, 본 발명의 실시의 형태 2에 관해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 실시의 형태 1에서의 경우와 같은 것에는 동일한 부호를 붙이고, 그 이상의 설명은 생략한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 본 실시의 형태 2에 관계되는 정전용량식 가속도센서10에서는, 실시의 형태 1에서의 경우와 같이, 가동전극 13은, 그 변위방향(특정방향)과 평행한 면내에 설치된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수(2개)의 빔14을 통해 프레임 Fm에 한쪽만 지지되어 있다. 게다가, 본 실시의 형태에서는, 상기 2개의 빔14에 의한 가동전극13의 지지부의 중심은, 해당 가동전극13의 중심Gv과의 간격이 소정값 이내가 되도록 설정되어 있다.
이 가동전극13의 지지부의 중심과 가동전극13의 중심 Gv와의 간격은 될 수 있는 한 작은 것이 바람직하며, 본 실시의 형태에서 보다 바람직한것은, 양자가 일치 또는 대략 일치하도록 설정되어 있는 것이다. 또한, 상기 소정값은, 예를 들면, 가속도센서 제작시의 가공 또는 성형상의 공차(公差)등에 의거해서 정할 수 있고, 가속도센서의 사양(요구정밀도등)등에 따른 설정을 하는 것이 가능하다.
따라서, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 실시의 형태1에서의 경우와 마찬가지로 2개의 빔4이 서로 평행을 유지하며 휘어지고, 가동전극 3은, 거의 기울어지지 않고, 고정전극2에 대하여 높은 평행도를 유지한 채로 변위하며, 실시의 형태 1에서의 경우와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
게다가, 상기 2개의 빔14에 의한 가동전극13의 지지부의 중심은, 해당 가동전극13의 중심 Gv와의 간격이 소정값 이내가 되도록 설정되어 있기 때문에, 가동전극13에 가속도가 작용하였을 때에, 빔14에 의한 지지부를 중심으로 한 회전모멘트를 될 수 있는 한 작게 할 수 있다. 따라서, 가동전극 13이 변위할 때, 가동전극13의 빔14에 의한 지지부를 중심으로 한 회전방향의 변위를 극력 작게 하여, 고정전극12에 대한 평행도를 더 한층 높일 수 있고, 이에 의해 센서출력의 보다 높은 직선성을 확보하며, 검출정밀도의 안정성을 보다 높일 수가 있다.
특히, 본 실시의 형태에서는, 보다 바람직하게는, 상기 복수의 빔14에 의한 가동전극13의 지지부의 중심과 해당 가동전극13의 중심Gv이 일치 또는 대략 일치하도록 설정하였기 때문에, 상기 회전모멘트는 작용하지 않거나 혹은 거의 작용하지 않고, 센서출력이 한층 더 높은 직선성을 얻을 수 있는 것이다.
(실시의 형태 3)
다음에 2개 발명의 실시의 형태3에 관해서 설명한다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 본 실시의 형태 3에 관계되는 정전용량식 가속도센서20에서는, 가동전극23은, 그 변위방향(특정방향)과 평행한 면내에 설치되어 가동전극23을 끼우고 대략 일직선모양으로 배열된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수(2개)의 빔24을 통해 프레임 Fm에 양쪽에 지지되어 있다.
본 실시의 형태에서는, 보다 바람직하게는, 상기 가동전극23을 끼우고 그 양측에 배치된 각 빔24의 길이는 서로 대략 같게 설정되어 있다. 요컨대, 각 빔24의 프레임 Fm과의 연결부에서 가동전극23의 중심Gv에 이르기까지의 거리가 서로 대략 같게 설정되어 있다. 또한, 보다 바람직한것은, 상기 가동전극23의 중심Gv는, 상기 각 빔24에 의한 양측의 지지부의 중심끼리를 연결하는 직선상에 거의 위치하고 있다.
이상과 같이 구성된 가속도센서20에서는, 가속도검출용의 질량체로서의 가동전극23은, 그 변위방향(특정방향)과 평행한 면내에 설치되어 가동전극23을 끼우고 대략 일직선모양으로 배열된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수(2개)의 빔24을 통해 프레임 Fm에 양쪽으로 지지되어 있기 때문에, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 도 6에서 점선으로 표시된 바와 같이, 가동전극23의 양측의 빔24이 같은 방향으로 휘어지고, 해당 가동전극23은, 거의 기울어지지 않고 고정전극22에 대하여 높은 평행도를 유지한 채로 변위한다.
따라서, 양전극 22, 23의 간격의 변동에 의거한 센서출력은, 가속도의 크기에 대하여 직선성을 유지할 수 있고, 검출정밀도에 대해서 충분한 안정성을 얻을 수 있다.
특히, 상기 가동전극23을 끼우고 그 양측에 배치된 각 빔24의 길이가 서로 대략 같게 설정되어 있기 때문에, 가동전극23이 변위할 때 양측의 빔24의 휘어지는 량이 확실하게 대략 같아 지고, 고정전극22에 대한 평행도를 한층 더 높여서, 센서출력에 대해서 보다 높은 직선성을 얻을 수 있다.
더구나, 상기 가동전극23의 중심 Gv가 상기 복수(2개)의 빔24에 의한 양측의 지지부의 중심끼리를 연결하는 직선상에 거의 위치하고 있기 때문에, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 가동전극23은 고정전극22에 대해서 보다 안정되게 높은 평행도를 유지하면서 변위할 수가 있고, 센서출력에 대해서 한층 더 높은 직선성을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 상기 각 실시형태로서는, 가동전극은 모두 2개의 빔으로 프레임에 대하여 지지되어 있지만, 3개이상의 빔으로 지지되도록 해도 된다.
이와 같이, 본 발명은, 이상의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 개량 또는 설계상의 변경이 가능한 것은 물론이다.
본원의 청구항 1의 발명에 의하면, 가속도검출용의 질량체로서의 가동전극은, 그 변위방향(특정방향)과 평행인 면내에 설치된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔을 통해 프레임에 한쪽만 지지되어 있기 때문에, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 가동전극은 거의 기울어지지 않고, 고정전극에 대하여 높은 평행도를 유지한 채로 변위한다. 따라서, 양전극의 간격의 변동에 의거하는 센서출력은, 가속도의 크기에 대하여 직선성을 유지할 수가 있고, 검출정밀도에 관해서 충분한 안정성을 얻을 수 있다.
또한, 본원의 청구항 2의 발명에 의하면, 기본적으로는, 상기 청구항 1의 발명과 동일한 효과를 발휘할 수 있다. 게다가, 상기 복수의 빔에 의한 가동전극의 지지부의 중심과 해당 가동전극의 중심의 간격이 소정값 이내가 되도록 설정되어 있기 때문에, 가동전극에 가속도가 작용하였을 때에 빔에 의한 지지부를 중심으로 한 회전모멘트를 될 수 있는 한 작게 할 수 있다.
따라서, 가동전극의 빔에 의한 지지부를 중심으로 한 회전방향의 변위를 극력 작게 하여, 고정전극에 대한 평행도를 한층 더 높여서 검출정밀도의 안정성을 보다 높일 수가 있다.
또한, 본원의 청구항 3의 발명에 의하면, 가속도검출용의 질량체로서의 가동전극은, 그 변위방향(특정방향)과 평행한 면내에 설치되어 가동전극을 끼우고 대략 일직선모양으로 배열된, 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔을 통해 프레임의 양쪽으로 지지되어 있기 때문에, 상기 특정방향으로 가속도가 작용한 경우, 가동전극은 거의 기울어지지 않고, 고정전극에 대하여 높은 평행도를 유지한 채로 변위한다. 따라서, 양전극의 간격의 변동에 의거하는 센서출력은, 가속도의 크기에 대하여 직선성을 유지할 수가 있고, 검출정밀도에 대해서 충분한 안정성을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 센서 본체부를 구성하는 프레임과, 그 프레임내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향으로 변위할 수 있도록 지지된 가동전극과, 상기 가동전극에 대하여 상기 특정방향으로 대향하도록 배치된 고정전극을 구비하고, 상기 양전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서, 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 정전용량식 가속도센서에 있어서, 상기 가동전극은, 상기 특정방향과 평행한 면내에 설치된, 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔(baem)을 통해 프레임에 한쪽만 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 가속도센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 빔에 의한 가동전극의 지지부의 중심과 상기 가동전극의 중심의 간격이 소정값 이내가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 가속도센서.
  3. 센서 본체부를 구성하는 프레임과, 상기 프레임내에 배치되어 가속도에 따라서 특정방향으로 변위할수 있도록 지지된 가동전극과, 상기 가동전극에 대하여 상기 특정방향으로 대향하도록 배치된 고정전극을 구비하고, 상기 양전극간의 간격의 변동에 따르는 정전용량의 변화에 의거해서, 상기 특정방향으로 작용하는 가속도의 크기를 검출하도록 한 정전용량식 가속도 센서에 있어서, 상기 가동전극은, 상기 특정방향과 평행한 면내에 설치되어 가동전극을 끼우고 일직선상으로 배열된 상기 특정방향으로 탄성적으로 휘어질 수 있는 복수의 빔을 통해, 프레임에 양쪽이 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 가속도센서.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480809B1 (en) * 1999-09-23 2002-11-12 Intel Corporation Computer system monitoring
KR100443903B1 (ko) * 2001-05-04 2004-08-09 이헌권 운동량 측정센서
FI119528B (fi) * 2003-02-11 2008-12-15 Vti Technologies Oy Kapasitiivinen kiihtyvyysanturirakenne
JP2004361388A (ja) * 2003-05-15 2004-12-24 Mitsubishi Electric Corp 容量型慣性力検出装置
JP4310695B2 (ja) 2004-03-30 2009-08-12 アイシン精機株式会社 静電容量変化検出装置
US7069784B1 (en) * 2004-12-29 2006-07-04 Honeywell International Inc. Pendulous in-plane MEMS accelerometer device
DE102007017209B4 (de) * 2007-04-05 2014-02-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanischer Inertialsensor zur Messung von Drehraten
EP2506018A4 (en) 2009-11-24 2013-06-19 Panasonic Corp ACCELERATION SENSOR
WO2016103344A1 (ja) * 2014-12-24 2016-06-30 株式会社日立製作所 加速度センサ
US10712360B2 (en) 2017-09-27 2020-07-14 Azoteq (Pty) Ltd Differential charge transfer based accelerometer
KR102505956B1 (ko) * 2021-10-14 2023-03-03 국방과학연구소 가속도 센서

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2560997B1 (fr) * 1984-03-06 1987-06-05 Sfena Capteur accelerometrique a structure pendulaire plane
JPH05333052A (ja) * 1992-05-28 1993-12-17 Omron Corp 静電容量型加速度センサ
JP3268561B2 (ja) * 1993-07-21 2002-03-25 日本電信電話株式会社 光半導体装置
JP3139305B2 (ja) * 1994-08-24 2001-02-26 株式会社村田製作所 容量型加速度センサ
DE4432837B4 (de) * 1994-09-15 2004-05-13 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor und Meßverfahren
JPH0918017A (ja) * 1995-06-30 1997-01-17 Omron Corp 半導体加速度センサおよび半導体圧力センサ

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