[发明专利]加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够检测包括相互垂直的X轴方向、Y轴方向及Z轴 方向的三轴方向上的加速度的加速度传感器。

背景技术

图16是示出加速度传感器示例的透视示意图(参见例如专利文献1)。 图中所示的加速度传感器40包括框架部分41和设置在框架部分41中央区 域处的柱状重量构件42。X轴方向的桁条部分43a和43b从重量构件42在 X轴方向上的任一端沿X轴方向向框架部分41延伸。Y轴方向的桁条部分 44a和44b从重量构件42在Y轴方向上的任一端沿Y轴方向向框架部分 41延伸。四个辅助重量构件45a至45d连接到重量构件42。电阻元件Rx1 至Rx4和Rz1至Rz4在X轴方向桁条部分43a和43b上形成。电阻元件 Ry1至Ry4在Y轴方向桁条部分44a和44b上形成。

在图16所示的加速度传感器40的结构中，X轴方向桁条部分43a和 43b的中轴安排在穿过柱状重量构件42并在X轴方向延伸的单条直线上。 此外，Y轴方向桁条部分44a和44b的中轴安排在穿过柱状重量构件42并 在Y轴方向延伸的单条直线上。X轴方向桁条部分43a和43b与Y轴方向 桁条部分44a和44b都是挠性的。

在X轴方向桁条部分43a上电阻元件Rx1和Rx2安排成沿X轴方向。 在X轴方向桁条部分43b上电阻元件Rx3和Rx4安排成沿X轴方向。在Y 轴方向桁条部分44a上电阻元件Ry1和Ry2安排成沿Y轴方向。在Y轴方 向桁条部分44b上电阻元件Ry3和Ry4安排成沿Y轴方向。在X轴方向桁 条部分43a上电阻元件Rz1和Rz2安排成沿X轴方向。在X轴方向桁条部 分43b上电阻元件Rz3和Rz4安排成沿X轴方向。电阻元件Rx1至Rx4、 Ry1至Ry4、及Rz1至Rz4的电阻根据桁条部分43a、43b、44a、及44b偏 转时在桁条部分43a、43b、44a及44b中引起的应力变化而改变。

在桁条部分43a、43b、44a、44b及框架部分41上设置用于利用电阻 元件Rx1至Rx4、Ry1至Ry4及Rz1至Rz4构成图17a至17c中所示的桥 接电路的接线。图17a示出由四个电阻元件Rx1至Rx4构成的桥接电路。 图17b示出由四个电阻元件Ry1至Ry4构成的桥接电路。图17c示出由四 个电阻元件Rz1至Rz4构成的桥接电路。图17a至17c中所示的附图标记 Vcc表示连接到外部电压源的电压源输入。附图标记Px1、Px2、Py1、Py2、 Pz1及Pz2表示电压检测元件。

重量构件42和辅助重量构件45a至45d被设置成悬浮状态以使桁条部 分43a、43b、44a、及44b偏转时它们可移动。例如，当由于X轴方向的 加速度在X轴方向产生一个力并且该力施加到重量构件42和辅助重量构件 45a至45d时，重量构件42和辅助重量构件45a至45d因所施加的力在X 轴方向偏移。同样，当由于Y轴方向的加速度在Y轴方向产生一个力并且 该力施加到重量构件42和辅助重量构件45a至45d时，重量构件42和辅 助重量构件45a至45d因所施加的力在Y轴方向偏移。而且，同样，当由 于Z轴方向的加速度在X轴方向产生一个力并且该力施加到重量构件42 和辅助重量构件45a至45d时，重量构件42和辅助重量构件45a至45d因 所施加的力在Z轴方向偏移。如上所述当重量构件42和辅助重量构件45a 至45d偏移时，桁条部分43a、43b、44a、及44b偏转。

在加速度传感器40中，如上所述当桁条部分43a、43b、44a、及44b 偏转而在桁条部分43a、43b、44a、及44b中产生应力时，电阻元件Rx1 至Rx4、Ry1至Ry4、Rz1至Rz4的电阻改变。当电阻元件的电阻改变时， 包含在图17a至17c中所示的各个桥接电路中的四个电阻元件的电阻变得 不平衡。因此，可检测X、Y、和Z轴方向的加速。

例如，当在X轴方向施加加速度时，在图17a中所示的桥接电路中来 自电压检测元件Px1和Px2的电压输出相互不同。使用所获得的电压差可 检测X轴方向上的加速度值。当在Y轴方向施加加速度时，在图17b中所 示的桥接电路中来自电压检测元件Py1和Py2的电压输出相互不同。使用 所获得的电压差可检测Y轴方向上的加速度值。当在Z轴方向施加加速度 时，在图17c中所示的桥接电路中来自电压检测元件Pz1和Pz2的电压输 出相互不同。使用所获得的电压差可检测Z轴方向上的加速度值。