KR101474646B1 - 가속도 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서는 질량체와, 압저항체 및 압전체가 일면에 형성되고, 상기 질량체가 결합된 가요성 빔과, 상기 가요성 빔이 결합되고, 상기 질량체가 부상되도록 가요성 빔을 지지하는 지지부를 포함한다.

Description

가속도 센서{Acceleration Sensor}

본 발명은 가속도 센서에 관한 것이다.

일반적으로 관성센서는 자동차, 항공기, 이동통신단말기, 완구등에서 다양하게 사용되고 있으며, X축, Y축 및 Z축 가속도 및 각속도를 측정하는 3축 가속도 및 각속도 센서가 요구되고, 미세한 가속도를 검출하기 위해 고성능 및 소형으로 개발되고 있다.

또한, 종래기술에 따른 가속도 센서는 질량체 및 가요부의 움직임을 전기신호로 변환시키는 기술적특징을 포함하고, 질량체의 움직임을 가요부에 배치된 피에조저항 소자의 저항변화로부터 검출하는 압저항(피에조 저항)방식과, 질량체의 움직임을 고정전극과의 사이의 정전용량 변화로 검출하는 정전용량방식 등이 있다.

그리고 압저항방식은 응력(Stress)에 의한 저항값이 변화하는 소자를 이용하는 것으로, 예를 들어 인장응력이 분포된 곳에는 저항값이 증가하며, 압축응력이 분포된 곳에는 저항값이 감소한다.

한편, 소형화 경량화 및 장기간 사용가능의 기능들이 요구되고 있으나, 가속도 센서의 일예로서, 선행기술문헌을 포함한 종래기술에 따른 압저항방식의 가속도 센서는 상기의 요구를 충족시키기에 많은 한계를 지니고 있다.

US 20060156818 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 관점은 외력등에 의해 질량체에 변위가 발생될 경우, 압저항체를 통해 가속도를 검출함과 동시에 압전체를 통해 전력공급이 가능한 가속도 센서를 제공하기 위한 것이고, 본 발명의 제2 관점은 전력공급을 위한 압전체 형성공간을 별도로 구비할 필요없이, 상기 가요성 빔의 미활용영역에 압전체를 형성시킴에 따라 변형에너지의 낭비없이 소형화 및 최적설계화가 가능한 가속도 센서를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서는 질량체와, 압저항체 및 압전체가 일면에 형성되고, 상기 질량체가 결합된 가요성 빔과, 상기 가요성 빔이 결합되고, 상기 질량체가 부상되도록 가요성 빔을 지지하는 지지부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서에 있어서, 상기 압저항체는 상기 가요성 빔이 지지부와 결합되는 결합부에 인접하도록 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서에 있어서, 상기 질량체가 이동될 경우, 상기 가요성 빔의 변위에 의해 압전체는 전하가 출력되고, 상기 압전체에서 발생된 출력 전하를 전력으로 변환하기 위한 에너지 변환부를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서에 있어서, 상기 에너지 변환부를 통해 변환된 전력은 배터리로 제공되어 충전되거나, 압저항 검출회로에 공급전력으로 제공된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서에 있어서, 상기 가요성 빔은 상기 지지부와의 결합부에 압저항체가 형성되고, 압저항체가 형성된 영역의 이외의 영역에 압전체가 형성된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 의하면 외력등에 의해 질량체에 변위가 발생될 경우, 압저항체를 통해 가속도를 검출함과 동시에 압전체를 통해 전력공급이 가능하고, 전력공급을 위한 압전체 형성공간을 별도로 구비할 필요없이, 상기 가요성 빔의 미활용영역에 압전체를 형성시킴에 따라 변형에너지의 낭비없이 소형화 및 최적설계화가 가능한 가속도 센서를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 가속도 센서의 개략적인 정면도.
도 3은 도 1에 도시한 가속도 센서의 개략적인 사용상태도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 가속도 센서의 개략적인 정면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 가속도 센서(100)는 압저항 가속도 센서이고, 질량체(110), 가요성 빔(120) 및 지지부(130)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 질량체(110)는 가요성 빔(120)에 결합되고, 상기 가요성 빔(120)에 의해 부유상태로 지지됨에 따라 관성력, 외력, 코리올리힘, 구동력등에 의해 변위가 발생된다.

그리고 상기 가요성 빔(120)에는 압저항체(121)와 압전체(122)가 형성된다.

또한 상기 가요성 빔(120)은 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 압저항체(111)는 상기 질량체에 변위가 발생될 경우, 이에 연동되어 상기 가요성 빔(120)에 변위가 발생되고, 상기 가요성 빔의 변위를 검출하기 위한 것이다.

또한, 상기 압전체(122)는 충전 또는 전력공급수단으로서, 상기 질량체에 변위가 발생될 경우, 이에 연동되어 상기 가요성 빔(120)에 변위가 발생되고, 이 경우 상기 압전체(122)는 가요성 빔의 응력에 의해 전하가 출력된다. 그리고 상기 압전체(122)로 부터 출력된 전하를 이용하여 충전하거나 전력을 공급한다.

그리고 상기 압저항체(121)가 보다 효율적으로 구현될 수 있도록, 상기 가요성 빔(120)이 지지부(130)와 결합되는 결합부에 인접하도록 압저항체(121)가 형성된다. 이는 가요성 빔(120)의 변위에 따라 발생되는 응력은 지지부와 결합되는 결합부에 최대이고, 질량체를 향해 선형으로 감소되는 것을 고려한 것이다.

그리고 상기 압전체(122)는 압저항체(121)가 형성되지 않은 가요성 빔(120)의 공간부에 형성된다.

이에 따라 본 발명에 따른 가속도 센서(100)는 충전 및 전력공급을 위한 상기 압전체(122)를 형성시키기 위해 별도의 공간부 필요없이, 가요성 빔의 미활용영역을 이용함으로써, 최적구조로 구현될 수 있게 된다.

도 3은 도 1에 도시한 가속도 센서의 개략적인 사용상태도이다. 도시한 바와 같이, 상기 가속도 센서(100)에 외력이 가해질 경우, 상기 질량체(110)는 모멘트에 의해 이동되고, 상기 질량체(110)의 이동에 연동되어 상기 가요성 빔(120)은 변위가 발생된다.

그리고 상기 가요성 빔(120)의 변위에 의해 압저항체(121)는 저항값이 변화되고, 상기 저항값을 검출하여 가속도를 산출한다.

또한, 상기 가요성 빔(120)의 변위에 의해 압전체(122)는 전하가 출력되고, 상기 출력된 전하는 에너지 변환부를 통해 배터리에 전력을 전달하여 충전하거나, 압저항 검출회로에 공급전력으로 제공된다.

상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 센서는 외력등에 의해 질량체에 변위가 발생될 경우, 압저항체를 통해 가속도를 검출함과 동시에 압전체를 통해 전력공급이 가능한 가속도 센서를 얻을 수 있다.

이에 더하여, 전력공급을 위한 압전체 형성공간을 별도로 구비할 필요없이, 상기 가요성 빔의 미활용영역에 압전체를 형성시킴에 따라 변형에너지의 낭비없이 소형화 및 최적설계화가 가능한 가속도 센서를 얻을 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 가속도 센서 110 : 질량체
120 : 가요성 빔 121 : 압저항체
122 : 압전체 130 : 지지부

Claims (5)

1. 질량체;
   압저항체 및 압전체가 일면에 형성되고, 상기 질량체의 일단부가 결합된 가요성 빔;
   상기 가요성 빔이 결합되고, 상기 질량체가 부상되도록 가요성 빔을 지지하는 지지부; 및
   상기 질량체가 이동될 경우, 상기 가요성 빔의 변위에 의해 압전체는 전하가 출력되고, 상기 압전체에서 발생된 출력 전하를 전력으로 변환하기 위한 에너지 변환부를 포함하고, 상기 압저항체는 상기 가요성 빔이 지지부와 결합되는 결합부에 인접하도록 형성되고, 상기 압저항체의 저항값 변화를 검출하여 가속도를 산출하고,
   상기 압전체는 압저항체가 형성되지 않은 가요성 빔의 공간부에 형성된 가속도 센서.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 에너지 변환부를 통해 변환된 전력은 배터리로 제공되어 충전되거나, 압저항 검출회로에 공급전력으로 제공되는 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
5. 삭제

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