传感器模块制造技术

检测电路(10)具备电荷放大器(20)、运算部(40)以及第一路径、第二路径(S1、S2)。电荷放大器(20)将传感器元件产生的电荷量转换为电压。第一路径(S1)和第二路径(S2)将电荷放大器与运算部连接。第一路径(S1)的放大率(AV1)比第二路径(S2)的放大率(AV2)高。若第一路径(S1)的输出电压(Vp1)比阈值电压(VTH)低，则运算部(40)使用输出电压(Vp1)检测按压力。若输出电压(Vp1)在阈值电压(VTH)以上，则运算部(40)使用第二路径(S2)的输出电压(Vp2)检测按压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器模块
本专利技术涉及将规定的物理量转换为电荷、电压并进行检测的传感器模块。
技术介绍
现在，使用压电元件等检测规定的物理量的传感器模块被较多地实用化。专利文献1的传感器检测电路具备压电元件、电荷放大器以及放大电路。压电元件的输出端与电荷放大器连接。电荷放大器将在压电元件检测出的电荷量转换为电压信号，并输出给放大电路。放大电路放大电压信号并输出。专利文献2的物理量传感器具备第一级放大电路、第二级放大电路以及复用器MPX。第一级放大电路的输出端与复用器MPX和第二级放大电路连接。第二级放大电路的输出端与复用器MPX连接。复用器MPX分时地交替输出第一级放大电路的输出信号和第二级放大电路的输出信号。专利文献1：日本特开2005－172518号公报专利文献2：日本特开2004－258019号公报然而，在专利文献1的传感器检测电路中，在使放大电路的放大率与微弱电压的放大配合的情况下，若向放大电路的输入电压过高，则输出电压的波形失真。另一方面，在设定放大电路的放大率以便输出电压不失真的情况下，若输入电压微弱，则存在不能够放大到在后级的检测部中能够检测的振幅的情况。即，在专利文献1的传感器以及检测电路中，产生对于传感器元件的动态范围不充分这样的问题。另外，在专利文献2的物理量传感器中，分时输出放大率不同的输出电压，所以不能够在适当的时刻得到适当的放大率的输出电压。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供具备能够不受输出电压振幅影响而适当地放大传感器元件的输出电压的检测电路的传感器模块。该专利技术的传感器模块具备：压电元件，产生与按压力对应的电荷量；电荷放大器，将电荷量转换为电压；运算部，基于电荷放大器的输出电压来检测按压力；以及第一路径、第二路径，将电荷放大器与运算部连接，并且放大率不同。第一路径的放大率比上述第二路径的放大率高。运算部若检测出从第一路径输出的第一电压比阈值电压低，则使用第一电压来检测按压力。运算部若检测出第一电压在阈值电压以上，则使用从第二路径输出的第二电压来检测按压力。在该构成中，能够使用以适当的放大率放大后的电压来检测按压力。另外，在该专利技术的传感器模块中，优选运算部使用第一路径的放大率与第二路径的放大率之比来校正按压力的检测所利用的电压。在该构成中，能够抑制在经由第一路径的情况下和经由第二路径的情况下，检测出的按压力产生差。另外，在该专利技术的传感器模块中，优选具备以下的构成。第一路径具备第一放大电路以及与第一放大电路的输入级连接的第一电容器。第二路径具备与第一放大电路相比放大率低的第二放大电路以及与第二放大电路的输入级连接的第二电容器。第一电容器的电容与第二电容器的电容相同。在该构成中，直流成分被第一电容器以及第二电容器除去，所以能够抑制在第一放大电路以及第二放大电路中的输入偏移电压的放大。因此，能够抑制第一放大电路中的输入偏移的影响与第二放大电路中的输入偏移的影响之差。由此，能够抑制第一路径和第二路径的输入偏移电压所引起的输出电压之差。另外，优选该专利技术的传感器模块是以下的构成。传感器模块具备与第一电容器串联连接并且决定第一放大电路的放大率的第一电阻、和与第二电容器串联连接并且决定第二放大电路的放大率的第二电阻。第一电阻的阻抗与第二电阻的阻抗相同。在该构成中，能够抑制第一放大电路、第二放大电路的放大率比的瞬态变化。由此，能够抑制第一路径的输出电压和第二路径的输出电压中的放大电路的构成以及设定所引起的误差。另外，在该专利技术的传感器模块中，优选是以下的构成。运算部检测对压电元件的按压力的无施加状态下的经由第一路径而得到的第三电压和经由第二路径而得到的第四电压。运算部在使用第一电压来检测按压力的情况下，根据第三电压来校正第一电压。运算部在使用第二电压来检测按压力的情况下，根据第四电压来校正第二电压。在该构成中，能够利用按压力的无施加时的偏移电压来校正按压力检测用的电压。由此，能够更精确地检测按压力。根据该专利技术，能够不受输出电压振幅宽度影响而适当地放大传感器元件的输出电压。由此，能够精确地检测由传感器元件检测出的按压力等物理量。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块的构成的框图。图2是本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块的电荷放大器的电路图。图3是本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块的第一路径以及第二路径的电路图。图4是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块所使用的处理概念的图。图5是表示与输入端连接的电阻之比和运算放大器的放大率比的曲线图。图6是本专利技术的第二实施方式所涉及的传感器模块的放大电路部(路径)的电路图。图7是本专利技术的第三实施方式所涉及的传感器模块的检测电路的框图。具体实施方式参照附图对本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块进行说明。图1是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的传感器模块的构成的框图。此外，在本实施方式中，以将按压力转换为电压并进行检测的传感器模块为例进行说明，但能够应用于将其它的物理量转换为电压并进行检测的传感器模块。特别是对根据物理量的变化而电荷量变化，将该电荷量的变化转换为电压并进行检测的传感器模块的应用特别有效。传感器模块1具备压电元件100以及检测电路10。压电元件100与检测电路10连接。压电元件100产生与按压力对应的电荷量。检测电路10将在压电元件100中产生的电荷量转换为电压，根据该电压检测按压力。压电元件100例如具备压电性薄膜和形成于压电性薄膜的检测用导体。压电性薄膜由具备相互对置的第一主面和第二主面的矩形形状的平膜构成。检测用导体被配置在压电性薄膜的第一主面和第二主面。压电性薄膜由单轴延伸的L型聚乳酸(PLLA)形成。PLLA是手性高分子，主链具有螺旋结构。PLLA若通过单轴延伸等而分子取向，则产生压电性。单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的部类。另外，延伸倍率为3～8倍左右较合适。通过在延伸后实施热处理，促进聚乳酸的伸展链结晶的结晶化从而压电常数提高。另外，在双轴延伸的情况下通过使各个轴的延伸倍率不同，能够得到与单轴延伸相同的效果。另外，PLLA通过基于延伸等的分子的取向处理来产生压电性，不需要如PVDF等其它的聚合物、压电陶瓷那样进行极化处理。即，不属于铁电体的PLLA的压电性不如PVDF、PZT等铁电体那样通过离子的极化而发现，而源于分子的特征结构亦即螺旋结构。因此，在PLLA中不产生在其它的强介电性的压电体产生的热电性。并且，PVDF等随着时间经过可见压电常数的变动，根据情况有压电常数显著地降低的情况，但PLLA的压电常数随着时间经过极其稳定。另外，对于PLLA而言，相对介电常数大约为2.5非常低，所以若将d作为压电常数，将εT作为介电常数，则压电输出常数(＝压电g常数，g＝d/εT)成为较大的值。这里，根据上述的式子，介电常数ε33T＝13×ε0、压电常数d31＝25pC/N的PVDF的压电g常数为g31＝0.2172Vm/N。另一方面，若将压电常数d14＝10pC/N的PLLA的压电g常数换算为g31进行求解，则因d14＝2×d31，所以d31＝5pC/N，压电g常数为g31＝0.2258Vm/N。因此，利用压电常数d14＝10pC/N的PLLA，能够充分地得到与PVDF相同的压入量的检测灵敏度。而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器模块，其中，具备：压电元件，产生与按压力对应的电荷量；电荷放大器，将所述电荷量转换为电压；运算部，基于所述电荷放大器的输出电压来检测所述按压力；以及第一路径、第二路径，将所述电荷放大器与所述运算部连接，并且放大率不同，所述第一路径的放大率比所述第二路径的放大率高，所述运算部若检测出从所述第一路径输出的第一电压比阈值电压低，则使用所述第一电压来检测所述按压力，所述运算部若检测出所述第一电压在所述阈值电压以上，则使用从所述第二路径输出的第二电压来检测所述按压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 JP 2014-2469311.一种传感器模块，其中，具备：压电元件，产生与按压力对应的电荷量；电荷放大器，将所述电荷量转换为电压；运算部，基于所述电荷放大器的输出电压来检测所述按压力；以及第一路径、第二路径，将所述电荷放大器与所述运算部连接，并且放大率不同，所述第一路径的放大率比所述第二路径的放大率高，所述运算部若检测出从所述第一路径输出的第一电压比阈值电压低，则使用所述第一电压来检测所述按压力，所述运算部若检测出所述第一电压在所述阈值电压以上，则使用从所述第二路径输出的第二电压来检测所述按压力。2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述运算部使用所述第一路径的放大率与所述第二路径的放大率之比，来校正所述按压力的检测所利用的电压。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的传感器模块，其中，所述第一路径具备第一放大电路以及与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口喜弘，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP