| 【発明の名称】 |
静電トルカ型加速度計 |
| 【発明者】 |
【氏名】西来路 秀明
|
| 【要約】 |
【課題】バイアス電圧をトルカ電極に印加する静電トルカ型加速度計を提供する。
【解決手段】ペンジュラムＰが変位することにより入力加速度を検出する静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極側にバイアス電圧を印加し、第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側に位置検出信号を印加することを特徴とする静電トルカ型加速度計。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ペンジュラムが変位することにより入力加速度を検出する静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極および第２のトルカ電極のペンジュラム側に形成される可動電極側にバイアス電圧を印加し、第１のトルカ電極の固定電極側および第２のトルカ電極の固定電極側に位置検出信号を印加することを特徴とする静電トルカ型加速度計。
【請求項２】 請求項１に記載される静電トルカ型加速度計において、２個の抵抗、ペンジュラムに形成される第１の位置検出器電極および第２の位置検出器電極を４辺とするブリッジ回路を具備し、ペンジュラムに形成される第１のトルカ電極および第２のトルカ電極を具備し、２個の抵抗の共通接続点と２個の位置検出器電極のペンジュラムに形成される可動電極側の共通接続点との間に接続される発振器を具備し、一方の抵抗と第１の位置検出器電極の固定電極側の共通接続点と他方の抵抗と第２の位置検出器電極の固定電極側の共通接続点とが接続される検出回路を具備し、第１のトルカ電極および第２のトルカ電極双方のペンジュラム側に形成される可動電極を各別にバイアス電圧源の正負の端子に接続し、検出回路の出力端は第１のトルカ電極の固定電極側および第２のトルカ電極の固定電極側に直接接続することを特徴とする静電トルカ型加速度計。
【請求項３】 請求項１および請求項２の内の何れかに記載される静電トルカ型加速度計において、バイアス電圧は第１のトルカ電極の固定電極側および第２のトルカ電極の固定電極側に印加し、位置検出信号は第１のトルカ電極および第２のトルカ電極のペンジュラム側に形成される可動電極に印加することを特徴とする静電トルカ型加速度計。
【請求項４】 請求項１ないし請求項３の内の何れかに記載される静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極および第２のトルカ電極に印加されるバイアス電圧は絶対値は等しく互に逆極性とすることを特徴とする静電トルカ型加速度計。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電トルカ型加速度計に関し、特に、バイアス電圧をトルカ電極に印加する静電トルカ型加速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電トルカ型加速度計の従来例を図２を参照して説明する。図２において、静電容量型位置検出器は、互いに等しい抵抗値を有する２個の抵抗Ｒ（Ｒ：抵抗値をも示す）とペンジュラムＰに形成された第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βを４辺とするブリッジ回路を有している。ブリッジ回路の入力端は発振周波数１００ｋＨｚのオーダーの発振器ＯＳＣの一方の端子に接続している。ブリッジ回路の出力端である２個の位置検出器電極α、βの固定電極側は差動増幅器より成る検出回路Ｕ２に接続している。Ｕ３は第１のトルカ電極駆動差動増幅器、Ｕ４は第２のトルカ電極駆動差動増幅器である。第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の非反転入力には一定のバイアス電圧を供給するバイアス電圧源Ｅによりバイアスされており、反転入力端には検出回路Ｕ２の出力を入力してこれを増幅する回路である。これに対して、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の非反転入力は一定電圧のバイアス電圧源Ｅによりバイアスされており、反転入力端に検出回路Ｕ２の出力をインバータＩＮを介して入力して増幅する回路である。
【０００３】ペンジュラムＰには第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βの他に、更に、第１のトルカ電極Ａ、第２のトルカ電極Ｂが形成されている。第１の位置検出器電極αおよび第２の位置検出器電極βそれぞれの可動電極、第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極は、４枚共に電気的に共通に接続して発振器ＯＳＣの他方の端子に接続している。そして、第１のトルカ電極Ａの固定電極には第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力端が接続するのに対して、第２のトルカ電極Ｂの固定電極には第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力端が接続している。
【０００４】ここで、加速度が印加されてペンジュラムＰが変位すると、静電容量型位置検出器の第１の位置検出器電極αおよび第２の位置検出器電極βはペンジュラムＰの変位量に比例した変位の向きに対応した極性の出力を発生する。ここで、位置検出器電極αおよび位置検出器電極βは電極間隙の広がった方が電極間隙の狭まった方と比較して大きな出力を発生する。検出回路Ｕ２は入力されるこれら両位置検出器電極の出力を比較増幅して位置検出信号△Ｅを出力する。この位置検出信号△Ｅは第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４においてバイアス電圧源Ｅの一定バイアス電圧Ｅに重畳され、第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３から（＋△Ｅ＋Ｅ）が出力される一方、この位置検出信号△ＥはインバータＩＮにより反転されて第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の反転入力端に反転入力し、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４からは（−△Ｅ＋Ｅ）が出力される。第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力（Ｅ＋△Ｅ）は第１のトルカ電極Ａの固定電極に負帰還入力される一方、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力（Ｅ−△Ｅ）は第２のトルカ電極Ｂの固定電極に負帰還入力される。ここで、間隙の広いトルカ電極間には高い電圧が印加され、狭いトルカ電極間には低い電圧が印加される回路構成にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の静電トルカ型加速度計は、位置検出信号△Ｅにバイアス電圧Ｅを重畳してこれをトルカ電極の固定電極に負帰還入力する構成を採用している。この構成を採用するには、上述した通り、位置検出信号△Ｅにバイアス電圧Ｅを重畳する加算器として第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の２個を必要とすると共に、正負両極性の負帰還信号を生成するにインバータＩＮを１個必要とする。そして、この場合、負帰還信号電圧の最大値は電極間に加えられる電位差の最大値であり、レンジに限界があった。
【０００６】この発明は、上述の問題を解消した静電トルカ型加速度計を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１：ペンジュラムＰが変位することにより入力加速度を検出する静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極側にバイアス電圧を印加し、第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側に位置検出信号を印加する静電トルカ型加速度計を構成した。
【０００８】そして、請求項２：請求項１に記載される静電トルカ型加速度計において、２個の抵抗Ｒ、ペンジュラムＰに形成される第１の位置検出器電極αおよび第２の位置検出器電極βを４辺とするブリッジ回路を具備し、ペンジュラムＰに形成される第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂを具備し、２個の抵抗Ｒの共通接続点と２個の位置検出器電極のペンジュラムＰに形成される可動電極側の共通接続点との間に接続される発振器ＯＳＣを具備し、一方の抵抗Ｒと第１の位置検出器電極αの固定電極側の共通接続点と他方の抵抗Ｒと第２の位置検出器電極βの固定電極側の共通接続点が接続される検出回路Ｕ２を具備し、第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂ双方のペンジュラムＰ側に形成される可動電極を各別にバイアス電圧源Ｅの正負の端子に接続し、検出回路Ｕ２の出力端は第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側に直接接続する静電トルカ型加速度計を構成した。
【０００９】また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れかに記載される静電トルカ型加速度計において、バイアス電圧は第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側に印加し、位置検出信号は第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極側に印加する静電トルカ型加速度計を構成した。
【００１０】更に、請求項４：請求項１ないし請求項３の内の何れかに記載される静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに印加されるバイアス電圧は絶対値は等しく互に逆極性とする静電トルカ型加速度計を構成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。図１の実施例においても、静電容量型位置検出器は互いに等しい抵抗値を有する２個の抵抗Ｒ（Ｒ：抵抗値をも示す）とペンジュラムＰに形成された第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βを４辺とするブリッジ回路を有している。ブリッジ回路の入力端は発振周波数１００ｋＨｚのオーダーの発振器ＯＳＣの一方の端子に接続している。ブリッジ回路の出力端である２個の位置検出器電極α、βの固定電極側は差動増幅器より成る検出回路Ｕ２の入力端に接続している。ペンジュラムＰには第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βの他に更に、第１のトルカ電極Ａ、第２のトルカ電極Ｂが形成されている。そして、検出回路Ｕ２の出力端は第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側に直接に接続している。
【００１２】ここで、この実施例においては、第１の位置検出器電極αおよび第２の位置検出器電極βそれぞれの可動電極は電気的に共通に接続して発振器ＯＳＣの他方の端子に接続している。そして、第１のトルカ電極ＡのペンジュラムＰ側に形成される可動電極はバイアス電圧源Ｅの負のバイアス電圧端子−Ｅに接続する一方、第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極はバイアス電圧源Ｅの正のバイアス電圧端子＋Ｅに接続している。即ち、第１のトルカ電極ＡのペンジュラムＰ側に形成される可動電極には負のバイアス電圧−Ｅが印加される一方、第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極には正のバイアス電圧＋Ｅが印加されている。
【００１３】ここで、加速度が印加されてペンジュラムＰが変位すると、静電容量型位置検出器の第１の位置検出器電極αおよび第２の位置検出器電極βはペンジュラムＰの変位量に比例した出力を発生する。検出回路Ｕ２は入力されるこれらの両位置検出器電極の出力を比較増幅して変位の向きに対応した極性の位置検出信号△Ｅを出力する。この位置検出信号△Ｅは第１のトルカ電極Ａの固定電極側および第２のトルカ電極Ｂの固定電極側の双方に直接に印加される。ところで、第１のトルカ電極ＡのペンジュラムＰ側に形成される可動電極には負のバイアス電圧−Ｅが印加される一方、第２のトルカ電極ＢのペンジュラムＰ側に形成される可動電極には正のバイアス電圧＋Ｅが印加されている。
【００１４】ここで、第１のトルカ電極Ａに印加される電圧は（△Ｅ−Ｅ）であり、第２のトルカ電極Ｂに印加される電圧は（△Ｅ＋Ｅ）である。従って、レンジは印加したバイアス電圧分だけ拡張され、従来例において必要とされた第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４およびインバータＩＮは不要となり、それだけ静電トルカ型加速度計の回路構成を簡略化することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれば、ペンジュラムが変位することにより入力加速度を検出する静電トルカ型加速度計において、第１のトルカ電極および第２のトルカ電極に絶対値は等しく互に逆極性のバイアス電圧を印加することにより、レンジを拡張すると共に静電トルカ型加速度計の回路構成を簡略化することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３１０７３
【氏名又は名称】日本航空電子工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】草野 卓 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２３６１１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８３９２０ |
|