(57)【要約】【課題】本発明は、検波信号及びフィルタ回路を複数とし、１個の加速度センサで感度と検出範囲を可変とすることを目的とする。【解決手段】本発明による加速度計の制御方法は、加速度センサ(10)に入力する検波信号(20a〜20c)を周波数が異なる複数とし、フィルタ手段(23)をフィルタ定数が異なる複数のフィルタ回路(23a〜23c)とし、選択することにより感度と検出範囲を可変とする方法である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度の変化を静電容量の変化として検出する１個の加速度センサ(10)と、前記静電容量の変化を電圧からなる電気信号(60)に変換する容量／電圧変換手段(21)と、前記電気信号(60)から不要な周波数の前記電気信号(60)を除去するためのフィルタ手段(23)と、前記電気信号(60)の復調処理を行うための復調手段(4)とを有し、前記復調手段(4)からの出力信号(200)を得るようにした加速度計において、
前記加速度センサ(10)に対して互いに周波数の異なる複数の検波信号(20a〜20c)を選択して印加し、前記フィルタ手段(23)を構成し互いに異なるフィルタ定数を有する複数のフィルタ回路(23a〜23c)を選択して前記電気信号(60)をフィルタ処理し、１個の前記加速度センサ(10)により少なくとも加速度の検出範囲を可変とすることを特徴とする加速度計の制御方法。
【請求項２】
前記各フィルタ回路(23a〜23c)を選択するため、システムコントローラ(100)からの切換命令信号(101)を前記各フィルタ回路(23a〜23c)に接続された各選択回路(61,62)に印加することを特徴とする請求項１記載の加速度計の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度計の制御方法に関し、特に、１個の静電容量型の加速度センサに対して互いに異なる周波数の複数の検波信号を選択的に印加し、互いに異なるフィルタ定数の複数のフィルタ回路を用いてフィルタ処理することにより、１個の加速度センサによって加速度感度及び加速度検出範囲を可変制御可能とするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていた静電容量型、すなわち、シリコンで形成されたマイクロマシニング技術を採用した静電容量変化検出型の加速度センサとしては、図８の構成がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
図８は静電容量変化検出型の加速度センサの基本構成を示すもので、シリコンウェハ上に形成されたビーム１にセンタープレート２が形成され、このセンタープレート２の両側に空隙を介して固定プレート３が設けられている。
前記センタープレート２と各固定プレート３とによってコンデンサＣＳ１とＣＳ２が形成され、平常時（ａ）において加速度が印加されると（ｂ）の状態となり、各コンデンサＣＳ１とＣＳ２の容量差が発生することによって加速度の検出を行うことができる。
具体的には、各固定プレート３に対して１ＭＨｚのパルスを印加し、各固定プレート３に逆相のパルスを印加する（図１０に示す）。
【０００４】
前述の状態で、加速度の入力がない場合は、各コンデンサＣＳ１、ＣＳ２の容量は同一であるため、センタープレート２上に加えられるパルスは逆相で打消され、一定値となって出力される。
加速度が入力された場合は、各コンデンサＣＳ１、ＣＳ２の容量が異なるため、容量に応じて各々のパルスの位相がずれることになり、このずれによって図１０の（ｂ）のように、センタープレート２で加算される電圧が変化する。
【０００５】
図９の復調器４は、基本の１ＭＨｚのパルス幅に同期して電圧を発生し、入力した加速度が正方向であれば＋方向、１８０度反転していれば−方向に電圧が出力される。この各固定プレート３間の容量差を電圧値として出力する。
【０００６】
前記復調器４で復調された電圧からなる信号はオペアンプ５を介して出力信号２００として出力され、帰還抵抗６を介して加速度センサ１０側に帰還されている。
尚、一例として、出力信号６は、電源電圧＋５Ｖで使用した場合、加速度零の状態（ＣＳ１＝ＣＳ２）で１．８Ｖになり、１９ｍＶ／Ｇで出力され、最大振幅±５０Ｇの時に±０．９５Ｖが出力される。
【０００７】
図５は、前述の従来構成の加速度計を示す概略のブロック図であり、発振回路２０からの１ＭＨｚの検波信号２０ａが加速度センサ１０に印加され、容量/電圧変換手段２１で変換されて、バッファー２２、フィルタ手段２３を経て前記復調手段４に入力される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２７６４号公報
【非特許文献１】
平成１１年４月１日発行のトランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ  Ｎｏ．６６  第１５９〜１６１頁
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加速度計は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図６及び図７で示されるように、加速度センサに印加される検波信号は１種類の周波数で、その出力信号の電圧値も電源電圧の範囲内であるため、加速度感度（１Ｇ当りの出力電圧）が大きくなると、加速度の検出範囲は小さくなる。そのために、各加速度計毎に加速度感度と加速度検出範囲は固定すなわち可変ではなく、幅広い感度と検出範囲を得るためには、複数個の異なる検波信号の加速度計を用いなければならなかった。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、１個の静電容量型の加速度センサに対して互いに異なる周波数の複数の検波信号を選択的に印加し、互いに異なるフィルタ定数の複数のフィルタ回路を用いてフィルタ処理することにより、１個の加速度センサによって加速度感度及び加速度検出範囲を可変制御可能とした加速度計の制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による加速度計の制御方法は、加速度の変化を静電容量の変化として検出する１個の加速度センサと、前記静電容量の変化を電圧からなる電気信号に変換する容量／電圧変換手段と、前記電気信号から不要な周波数の前記電気信号を除去するためのフィルタ手段と、前記電気信号の復調処理を行うための復調手段とを有し、前記復調手段からの出力信号を得るようにした加速度計において、前記加速度センサに対して互いに周波数の異なる複数の検波信号を選択して印加し、前記フィルタ手段を構成し互いに異なるフィルタ定数を有する複数のフィルタ回路を選択して前記電気信号をフィルタ処理し、１個の前記加速度センサにより少なくとも加速度の検出範囲を可変とする方法であり、また、前記各フィルタ回路を選択するため、システムコントローラからの切換命令信号を前記各フィルタ回路に接続された各選択回路に印加する方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による加速度計の制御方法の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。また、本発明における静電容量変化型の加速度センサ及びその信号処理系の基本構成については、図５から図１０と同一であるため、同一部分については同一符号を付して援用し、その説明は省略する。
【００１３】
図１において符号２０で示されるものは発振回路であり、この発振回路２０からのクロック２０Ａは分周回路３０に入力され、この分周回路３０で分周され互いに異なる周波数からなる第１、第２検波信号２０ａ、２０ｂは、第１選択回路４０の第１、第２スイッチ４０ａ、４０ｂに入力されている。
【００１４】
前記第１選択回路４０で選択された第１、第２検波信号２０ａ、２０ｂの何れか一方は、１個の加速度センサ１０に入力され、この加速度センサ１０からの出力は、容量/電圧変換手段２１に入力されて変換され電気信号６０としてバッファー２２を経て第２選択回路６１の第１、第２スイッチ６１ａ、６１ｂに入力される。
【００１５】
前記各スイッチ６１ａ、６１ｂには互いにフィルタ定数が異なる第１、第２フィルタ回路２３ａ、２３ｂからなるフィルタ手段２３が接続され、このフィルタ手段２３は第１、第２スイッチ６２ａ、６２ｂからなる第３選択回路６２を介して次段の復調手段４へ接続されている。
【００１６】
従って、図１においては、第１選択回路４０の各スイッチ４０ａ、４０ｂを切換えることにより、異なる周波数の検波信号２０ａ、２０ｂを選択して加速度センサ１０に入力できる。
また、第１選択回路４０に連動して第２、第３選択回路６１、６２の各スイッチ６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂを連動して切換えることにより、各フィルタ回路２３ａ、２３ｂを選択的に用いることができ、所要の周波数の電気信号６０を前記復調手段４へ入力させることができる。
前記復調手段４後の信号処理は、前述の従来構成と同様であるので省略する。尚、前述の各選択回路４０、６１、６２の切換え動作は、図示しない電子切換手段によって連動して行われる。
【００１７】
図２は、図１の構成をさらに発展させた形態を示しており、図２の２系統を３系統とし、第１〜第３検波信号２０ａ、２０ｂ、２０ｃを用い、各選択回路４０、６１、６２及びフィルタ手段２３を全て３系統とし、システムコントローラ１００からの切換命令信号１０１によって前記各選択回路４０、６１、６２を同期して切換えることにより、周波数の異なる検波信号２０ａ〜２０ｃの何れかを選択的に用い、フィルタ定数の異なるフィルタ回路２３ａ〜２３ｃの何れかを選択的に用いることができる。
【００１８】
従って、１個の加速度センサ１０を用いて、複数種の周波数を有する検波信号を用いてモード切換えにより加速度の検出を行うことができるため、図３及び図４で示されるように、複数の加速度感度及び加速度検出範囲を任意に可変制御することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による加速度計の制御方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、加速度センサに印加する検波信号を複数の周波数とし、選択回路及びフィルタ回路を複数としているため、これらの切換えによって加速度感度及び加速度検出範囲を可変制御することができ、加速度計の性能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加速度計の制御方法を示すブロック図である。
【図２】図１の他の形態を示すブロック図である。
【図３】図１の特性図である
【図４】図１の特性図である。
【図５】従来構成を示すブロック図である。
【図６】図５の特性図である。
【図７】図５の特性図である。
【図８】従来及び本発明に用いられる静電容量変化型の加速度センサを示す構成図である。
【図９】従来の加速度計を示すブロック図である。
【図１０】図９の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
４    復調手段
１０    加速度センサ
２０ａ〜２０ｃ    検波信号
２１    容量/電圧変換手段
２３    フィルタ手段
２３ａ〜２３ｃ    フィルタ回路
６０    電気信号
１００    システムコントローラ
１０１    切換命令信号
２００    出力信号
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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