(57)【要約】【課題】本発明は、外付けの演算増幅器の増幅度を調整するための回路構成を付加する場合、基板の面積の増加量が少ない小型の力学量センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】この目的を達成するために本発明の力学量センサは、基板２１の上面に感度調整抵抗２９および調整電極２６を設けるとともに、この感度調整抵抗２９の一端を出力電極２５と電気的に接続し、かつ他端を調整電極２６と接続するように構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の上面に設けられた電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と、前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と回路パターンにより電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも一対の歪検出素子とを備え、前記基板の上面に感度調整抵抗および調整電極を設けるとともに、この感度調整抵抗の一端を前記出力電極と電気的に接続し、かつ他端を調整電極と接続するように構成した力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、自動車や各種産業機械に使用される重量、力、加速度、微少変位によって発生する歪を検出する力学量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の力学量センサについて、以下、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図５は従来の力学量センサの回路図、図６は同力学量センサにおけるハーフブリッジ回路を示す回路図を示したもので、この図５，図６において、１はシリコン半導体からなる基板（図示せず）の上面に設けられた電源電極である。２は第１の歪抵抗素子で、この第１の歪抵抗素子２は前記基板（図示せず）の上面に設けられるとともに、一端を電源電極１に接続し、かつ他端を出力電極３に電気的に接続している。４は第２の歪抵抗素子で、この第２の歪抵抗素子４は一端を出力電極３に電気的に接続するとともに、他端をＧＮＤ電極５と電気的に接続している。そして、前記電源電極１、第１の歪抵抗素子２、出力電極３、第２の歪抵抗素子４およびＧＮＤ電極５とでブリッジ回路を構成している。６は第１の抵抗素子で、この第１の抵抗素子６は一端を第１の調整電極７と電気的に接続するとともに、他端を第２の調整電極８と電気的に接続している。９は第２の抵抗素子で、この第２の抵抗素子９は一端を第２の調整電極８と電気的に接続するとともに、他端をバイアス電極１０と電気的に接続している。１１は感度調整抵抗で、この感度調整抵抗１１は一端を第２の調整電極８と電気的に接続するとともに、他端をバイアス電極１０と電気的に接続している。
【０００４】
以上のように構成された従来の力学量センサについて、次にその動作を説明する。
【０００５】
力学量センサにおける出力電極３に外付けの演算増幅器１２の非反転入力端子１３を接続するとともに、前記演算増幅器１２の反転入力端子１４を第２の調整電極８に接続する。
【０００６】
そして、前記電源電極１に電圧を負荷した状態において、基板（図示せず）に外力が作用すると、第１の歪抵抗素子２および第２の歪抵抗素子４に引張応力または圧縮応力が作用し、これにより、出力電極３の電位が変化する。この状態において、演算増幅器１２からの出力電圧が所定の電圧になるように、前記感度調整抵抗１１の抵抗値をトリミングする。このとき、演算増幅器の増幅率は（数１）のように表わされる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
すなわち、従来の力学量センサにおいては、出力電極３からの出力信号を演算増幅器１２で増幅することにより、歪量に応じた出力信号を得るものであった。
【０００９】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−３４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成においては、外付けの演算増幅器１２の増幅度を調整するために、基板（図示せず）上に、第１の抵抗素子６、第２の抵抗素子９、感度調整抵抗１１、第１の調整電極７、第２の調整電極８およびバイアス電極１０を設けているため、基板の面積が大きくなり、これにより、力学量センサが大型化してしまうという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、外付けの演算増幅器の増幅度を調整するための回路構成を付加する場合、基板の面積の増加量が少ない小型の力学量センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板と、この基板の上面に設けられた電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と、前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と回路パターンにより電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも一対の歪検出素子とを備え、前記基板の上面に感度調整抵抗および調整電極を設けるとともに、この感度調整抵抗の一端を前記出力電極と電気的に接続し、かつ他端を調整電極と接続するように構成したもので、この構成によれば、基板の上面に感度調整抵抗および調整電極を設けるとともに、この感度調整抵抗の一端を前記出力電極と電気的に接続し、かつ他端を調整電極と接続するように構成しているため、外付けの演算増幅器の反転入力端子に出力電極を接続するとともに、調整電極を演算増幅器の出力端子に接続するだけで、感度調整抵抗の抵抗値を変化させることにより、増幅度を調整することができ、これにより、基板上には、出力電極、感度調整抵抗および調整電極を設けるだけで、演算増幅器の増幅度を調整することができるため、基板の面積を小さくできるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の力学量センサは、基板と、この基板の上面に設けられた電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と、前記電源電極、出力電極およびＧＮＤ電極と回路パターンにより電気的に接続されることによりブリッジ回路を構成する少なくとも一対の歪検出素子とを備え、前記基板の上面に感度調整抵抗および調整電極を設けるとともに、この感度調整抵抗の一端を前記出力電極と電気的に接続し、かつ他端を調整電極と接続するように構成しているため、外付けの演算増幅器の反転入力端子に出力電極を接続するとともに、調整電極を演算増幅器の出力端子に接続するだけで、感度調整抵抗の抵抗値を変化させることにより、増幅度を調整することができ、これにより、基板上には、出力電極、感度調整抵抗および調整電極を設けるだけで、演算増幅器の増幅度を調整することができるため、基板の面積を小さくでき、これにより、小型の力学量センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態における力学量センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における力学量センサの上面図、図２は同力学量センサの側断面図である。
【００１７】
図１、図２において、２１は樹脂製あるいは金属製の基板で、この基板２１における長手方向の一端側には電極部２２を設けており、さらにこの電極部２２の上面には、電源電極２３、ＧＮＤ電極２４、出力電極２５および調整電極２６を設けるとともに、これらの電極と電気的に接続される回路パターン２７を設けている。そしてまた、前記電極部２２にはドリフト調整抵抗２８を設けており、かつこのドリフト調整抵抗２８は一端をＧＮＤ電極２４に電気的に接続するとともに、他端を出力電極２５と電気的に接続している。さらに、前記電極部２２には感度調整抵抗２９を設けており、かつこの感度調整抵抗２９は一端を出力電極２５に電気的に接続するとともに、他端を調整電極２６と電気的に接続している。また、前記基板２１には、変形部３０を設けており、かつこの変形部３０は一端を前記電極部２２に固定するとともに、上面に第１の歪抵抗素子３１を設けており、そしてこの第１の歪抵抗素子３１は一端を回路パターン２７を介して前記電極部２２における電源電極２３と電気的に接続するとともに、他端を出力電極２５および感度調整抵抗２９に電気的に接続している。そしてまた、前記変形部３０には、第２の歪抵抗素子３２を設けており、かつこの第２の歪抵抗素子３２は一端を前記電極部２２におけるＧＮＤ電極２４およびドリフト調整抵抗２８に電気的に接続するとともに、他端を第１の歪抵抗素子３１、出力電極２５、感度調整抵抗２９およびドリフト調整抵抗２８に電気的に接続している。また、前記基板２１にはコ字形状の押圧部３３を設けており、かつこの押圧部３３は前記変形部３０の他端に固定している。そしてこの押圧部３３の重心は、前記変形部３０と押圧部３３との接続箇所に位置するように構成している。
【００１８】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における力学量センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００１９】
まず、予め、電極部２２、変形部３０および押圧部３３が設けられた金属ベース基材（図示せず）にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約４５分間焼成することにより、基板２１を形成する。
【００２０】
次に、前記基板２１における電極部２２および変形部３０の表面に位置してメタルグレーズ系のカーボンのペーストを印刷し、そして約８５０℃で約４５分間焼成することにより、前記基板２１にドリフト調整抵抗２８、感度調整抵抗２９、第１の歪抵抗素子３１および第２の歪抵抗素子３２を形成する。
【００２１】
最後に、前記基板２１における電極部２２および変形部３０の表面に位置して銀のペーストを印刷し、そして約８５０℃で約４５分間焼成することにより、前記基板２１における電極部２２に電源電極２３、ＧＮＤ電極２４、出力電極２５、調整電極２６および回路パターン２７を形成する。
【００２２】
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における力学量センサについて、次にその動作を説明する。
【００２３】
本発明の一実施の形態においては、図３に示すように、力学量センサにおける出力電極２５に外付けの演算増幅器３４における反転入力端子３５を接続するとともに、調整電極２６に演算増幅器３４における出力端子３６を接続する。そして、この状態において、電源電極２３に電圧を負荷した状態で、ドリフト調整抵抗２８の抵抗値をトリミングすることにより、出力電極２５からの出力信号を中点電位に調整する。そしてさらに、感度調整抵抗２９をトリミングすることにより、演算増幅器３４の出力信号が所定の電圧になるように調整する。このときの演算増幅器３４の増幅度は（数２）のように表される。
【００２４】
【数２】
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【００２５】
すなわち、本発明の一実施の形態においては、基板２１の上面に感度調整抵抗２９および調整電極２６を設けるとともに、この感度調整抵抗２９の一端を前記出力電極２５と電気的に接続し、かつ他端を調整電極２６と接続するように構成しているため、外付けの演算増幅器３４の反転入力端子３５に出力電極２５を接続するとともに、調整電極２６を演算増幅器３４の出力端子３６に接続するだけで、感度調整抵抗２９の抵抗値を変化させることにより、増幅度を調整することができ、これにより、基板２１上には、出力電極２５、感度調整抵抗２９および調整電極２６を設けるだけで、演算増幅器３４の増幅度を調整することができるため、基板２１の面積を小さくできるという効果を有するものである。
【００２６】
そして、押圧部３３に上方より荷重が負荷されると、図４に示すように、この荷重により、基板２１における変形部３０の長手方向の略中央に変形の変曲点３７が生じるように基板２１が変形する。この変形により、基板２１における変形部３０の表面に設けられた第１の歪抵抗素子３１に圧縮応力が加わって、第１の歪抵抗素子３１の抵抗値が小さくなるとともに、第２の歪抵抗素子３２に引張応力が加わって、第２の歪抵抗素子３２の抵抗値が大きくなる。この場合、前記第１の歪抵抗素子３１、第２の歪抵抗素子３２、電源電極２３、ＧＮＤ電極２４、出力電極２５および回路パターン２７により、ハーフブリッジ回路を構成しているため、出力電極２５から出力される中点電位は、変形部３０の変位に伴って高くなる。そして、この出力電極２５からの出力信号を外付けの演算増幅器３４で増幅して出力端子３６から出力することにより、押圧部３３に加わる荷重を検出することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る力学量センサは、外付けの演算増幅器の増幅度を調整するための回路構成を付加する場合、基板の面積の増加量が少ない小型の力学量センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に自動車や各種産業機械に使用される重量、力、加速度、微少変位によって発生する歪を検出する力学量センサとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態における力学量センサの上面図
【図２】同力学量センサの側断面図
【図３】同力学量センサに外付けの演算増幅器を接続した状態を示す回路図
【図４】同力学量センサの動作状態を示す側断面図
【図５】従来の力学量センサの回路図
【図６】同力学量センサにおけるハーフブリッジ回路を示す回路図
【符号の説明】
【００２９】
２１  基板
２３  電源電極
２４  ＧＮＤ電極
２５  出力電極
２６  調整電極
２７  回路パターン
２９  感度調整抵抗
３１  第１の歪抵抗素子
３２  第２の歪抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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