加速度传感器、安装其的电子装置、以及加速度测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供加速度传感器、安装该加速度传感器的电子装置、以及加速度测量方法。本发明专利技术提供的加速度传感器包括：一对悬臂梁，其固定端朝自由端的方向相反而设置在同一直线上或者大致平行的位置上，各自由端具有可沿着相同方向挠曲的自由度；一对磁场产生装置，其分别安装在各自由端上，并产生磁场；一对磁场测量装置，其分别对应于各磁场产生装置而设，并测量通过该各磁场产生装置的磁场方向。本发明专利技术提供的加速度传感器的测量精度高、结构简单、形状小、而且成本低。

【技术实现步骤摘要】
加速度传感器、安装其的电子装置、以及加速度测量方法
本专利技术涉及一种加速度传感器，特别是关于一种基于磁场方向的变化测量加速度的加速度传感器。并且，本专利技术还涉及一种安装有该加速度传感器的电子装置，此外还涉及一种加速度测量方法。
技术介绍
在以往为了测量规定物体的动作状况，研究并利用测量该物体的加速度的加速度传感器。其可利用在工业用机器人的操作部分、汽车的气囊装置、以及安装于便携式电脑上的硬盘驱动器等各种领域上。具体来讲，在硬盘驱动器中，为了在非正常的移动或者脱落的瞬间测量并使磁头退避等，为了抑制数据的破坏而利用。进而，除了自由下落之外，为了测量施加于机器上的冲击或者机器的倾斜(角度)时，也需要使用加速度传感器。作为现有技术的加速度传感器的结构，如专利文献1所示，普遍采用测量因加速而在结构体上产生的应变的方法。具体来讲，十字状的具有弹性的支撑部件的中心(交点)上安装铅陲，并且，在支撑部件的各个梁上固定安装歪测量元件。然后基于该歪测量元件的测量值测量各个梁的变形，并测量各轴方向(X、Y、Z)上的加速度。例如，作为歪测量元件使用半导体压电元件来组合桥式电路而测量其电阻值，或者，如专利文献1所示，使用压电振动器测量根据歪斜的发信周期，从而测量加速度。专利文献1：特许第2732287号公报但是，在上述现有技术所述的方法中，必须在十字状支撑部件(弹簧)自身或者在其周边上设置取出测量歪斜用信号时使用的电极，这样，由于其电路布线的缘故，其结构变得复杂。并且，由于在支撑部件上安装歪测量元件，因-->此，不能实现其小型化。进而，由于在支撑部件的弹簧部位上安装或者内藏歪测量元件，因此，受到弹簧变位的影响，很难测量到高精度的加速度。
技术实现思路
因此，为了改善所述现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种可以高精度地测量加速度，并且结构简单，同时，能实现小型化、低成本化的加速度传感器。作为一种本专利技术的一实施例相关的加速度传感器，其包括：一对悬臂梁，其固定端朝自由端的方向相反而而设置在同一直线上或者大致平行的位置上，各自由端具有可沿着相同方向挠曲的自由度；一对磁场产生装置，其分别安装在各自由端上，并产生磁场；一对磁场测量装置，其分别面对各磁场产生装置而设，并测量通过各磁场产生装置的磁场方向。在此，磁场测量装置分别包括一对测量装置，即，测量悬臂梁的长度方向上的加速度的测量装置，以及测量沿着挠曲悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向上的加速度的测量装置。进而，磁场产生装置产生的磁场方向设定为沿着挠曲悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向。并且，例如，所述加速度传感器可安装在基于硬盘驱动器的电子装置上。此时，优选地，构成加速度传感器的一对悬臂梁的长度方向设置在沿着电子装置的使用状态下的水平面上。根据上述专利技术，首先，若在规定方向上产生加速度，则根据各自由端的力矩而产生旋转力，从而分别挠曲各悬壁梁。并且，安装在各自由端上的磁场产生装置被倾斜，随着磁场方向也产生变化。此时，各自由端在规定的两个轴方向中错开而被挠曲。在此，在安装有加速度传感器的电子装置中，在该电子装置的使用状态下，水平面为由X轴与Y轴构成的X-Y平面，与此垂直的方向为Z轴方向，则，向Z轴方向挠曲而沿着X轴(或者Y轴)设置一对悬壁梁时，针对X轴方向(或者Y轴方向)上的加速，一对悬壁梁分别向相反方向挠曲，另外，针对Z轴方向上的加速向相同方向挠曲。并且，作为磁场产生装置的磁-->场方向的变化，通过各磁场测量装置测量如上所述的一对悬壁梁的挠曲状态，从而可测量到两个轴方向上的加速度。从而，由于其结构简单，因此可以构成小型且低成本的加速度传感器。此时，特别是通过设置可测量两个轴方向(即，悬壁梁的长度方向(X轴或者Y轴)，以及沿着挠曲悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向(Z轴方向))上的加速度的磁场测量装置，从而，可以更简单更高精度地测量加速度。并且，在上述结构的基础上，一对悬臂梁在该梁的扭转方向上具有自由度的同时，面对至少一侧的磁场产生装置而设置测量因悬臂梁的扭转操作而变化的磁场方向的另一磁场测量装置。并且，一对悬臂梁是具有垂直于该悬臂梁挠曲时的轨迹形成面的平面的板状梁。由此，在所述两轴(例如，X轴与Z轴)之外的另一轴(例如，Y轴)方向上被加速时，悬壁梁被扭转，由此通过磁场产生装置改变磁场方向。并且，利用其他磁场测量装置测量磁场方向的变化，从而可测量该另一轴方向(例如，Y轴)上的加速度。特别是通过形成板状梁，从而对于沿着各轴方向上的加速度，可以轻易产生如上所述的挠曲与扭转从而可以轻易产生如上所述的挠曲与扭转。由此，可形成利用简单结构测量三个轴方向上的加速度的加速度传感器，从而可实现小型化及低成本化。并且，在各自由端中，将各磁场产生装置分别分割成多个而设置。由此，不必密集设置面对磁场产生装置而设置的磁场测量装置，并且，可抑制因磁场产生装置变大而产生的重量及成本的增加。并且，将一对悬臂梁大致呈同一直线状地设置的同时，使各个自由端相互位于相反侧而设置。此时，将一对悬壁梁的各固定端固定于同一支撑部件上为佳。由此，可以留有距离而设置一对磁场产生装置，当通过磁场测量装置测量磁场方向时，可抑制另一侧的磁场产生装置的影响。由此，可提高测量精度。此时，通过将对峙的固定端侧固定于同一支撑部件上，从而可使支撑部件所占-->的空间变小，从而实现传感器的轻量化、小型化。并且，磁场测量装置是输入磁场时对应于该磁场方向而改变电阻值的磁阻效应元件。并且，当不在任何方向上加速时，使磁阻效应元件大致垂直于磁场方向而设置。由此，利用巨磁阻(GMR)元件等部件轻易测量磁场方向的变化的同时，提高其测量精度，其结果，可提高加速度的测量精度。进而，所述加速度传感器包括差动电压测量装置，其具备由一对磁阻效应元件构成的桥式电路的同时，测量从该桥式电路输出的差动电压。由此，通过调查根据桥式电路的差动电压来测量电阻值的微小变化，因此，可以进一步轻易且高精度地测量加速度。本专利技术的另一实施例相关的加速度传感器，其包括：至少具有一个方向上的自由度的弹性部件；N极面与S极面向着相同方向被一体构成并安装于弹性部件上的磁场产生装置；以及面对该磁场产生装置的N极面及S极面而分别设置至少一个可测量磁场方向的各磁场测量装置；其中，各磁场测量装置分别由对应于磁场方向而改变电阻值的磁阻效应元件形成，同时设置可测量到的磁场方向成为同一个方向。根据上述专利技术，首先，在规定方向上产生加速时，弹性部件被挠曲，并且安装在其上的磁场产生装置的N极面及S极面向相同方向倾斜。并且，该角度作为面对各极面设置了的磁阻效应元件的对应于磁场倾斜度的电阻值而被输出。此时，测量到的磁场方向相同而设置各磁阻效应元件，另一方面，保持相反方向的磁场产生装置保持N极或者S极的相反极性，从而得到相反方向的电阻值。并且，通过计算这些电阻值的差分的方式来可测量到相较于设置一个磁阻效应元件时更大的变化量(大约两倍)。其结果，可提高倾斜度的测量灵敏度，同时，因多个磁场测量装置的磁化固定方向设定在相同方向，从而其结构简单，进而可实现传感器的小型化。并且，在上述结构之上还包括测量各磁阻效应元件之间的差动电压的桥式电路，进而，各磁阻效应元件分别面对所述N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度传感器，其特征在于包括：一对悬臂梁，其固定端朝自由端的方向相反而设置在同一直线上或者大致平行的位置上，所述各自由端具有可沿着相同方向挠曲的自由度；一对磁场产生装置，其分别安装在所述各自由端上，并产生磁场；一对磁场测量装置，其分别面对所述各磁场产生装置而设，并测量所述各磁场产生装置的磁场方向。

【技术特征摘要】
JP 2005-7-28 2005-218784;JP 2005-8-31 2005-2520851.一种加速度传感器，其特征在于包括：一对悬臂梁，其固定端朝自由端的方向相反而设置在同一直线上或者大致平行的位置上，所述各自由端具有可沿着相同方向挠曲的自由度；一对磁场产生装置，其分别安装在所述各自由端上，并产生磁场；一对磁场测量装置，其分别面对所述各磁场产生装置而设，并测量所述各磁场产生装置的磁场方向。2.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述各磁场测量装置分别包括一对测量装置，即，测量所述悬臂梁的长度方向上的加速度的测量装置，以及测量沿着挠曲所述悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向上的加速度的测量装置。3.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于，所述磁场产生装置的磁场方向设定为沿着挠曲所述悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向。4.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述一对悬臂梁在该梁的扭转方向上具有自由度，同时面对至少一侧的磁场产生装置而设置测量因悬臂梁的扭转操作而变化的磁场方向的另一磁场测量装置。5.如权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，所述一对悬臂梁是具有垂直于该悬臂梁挠曲时的轨迹形成面的平面的板状梁。6.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述各自由端上的所述磁场产生装置分别被分割成若干个而设置。7.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述一对悬臂梁大致呈同一直线状而设置，同时各个自由端相互背对而设置。8.如权利要求7所述的加速度传感器，其特征在于，所述一对悬臂梁的各固定端固定于同一支撑部件上。9.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述磁场测量装置是输入磁场时对应于该磁场方向而改变电阻值的磁阻效应元件。10.如权利要求9所述的加速度传感器，其特征在于，当不在任何方向上加速时，所述磁阻效应元件大致垂直于所述磁场方向。11.如权利要求9所述的加速度传感器，其特征在于还包括差动电压测量装置，其具备由所述一对磁阻效应元件构成的桥式电路，同时测量从该桥式电路输出的差动电压。12.一种加速度传感器，其特征在于包括：至少具有一个方向上的自由度的弹性部件；N极面与S极面向着相同方向被一体构成并安装于所述弹性部件上的磁场产生装置；以及面对该磁场产生装置的N极面及S极面而分别设置至少一个可测量磁场方向的各磁场测量装置；其中，所述各磁场测量装置分别由对应于磁场方向而改变电阻值的磁阻效应元件形成，同时配置可测量到的磁场方向成为相同方向。13.如权利要求12所述的加速度传感器，其特征在于还包括测量所述各磁阻效应元件之间的差动电压的桥式电路。14.如权利要求13所述的加速度传感器，其特征在于，所述各磁阻效应元件分别面对所述N极面与S极面而各设置两个。15.如权利要求14所述的加速度传感器，其特征在于，所述四个磁阻效应元件被并列连接并在一个芯片内形成所述桥式电路，同时在该芯片上形成电压施加用端子与差动电压测量用端子。16.一种加速度传感器，其特征在于包括：一对悬臂梁，其固定端到自由端的方向相反而设置在同一直线上或者大致平行的位置上，所述各自由端具有可沿着相同方向挠曲的自由度；一对磁场产生装置，N极面与S极面向着相同方向一体构成并分别安装在所述各悬臂梁的自由端上；分别面对各磁场产生装置的N极面与S极面而各自设置的至少一个测量磁场方向的各磁场测量装置；其中，所述各磁场测量装置分别由对应于磁场方向而改变电阻值的磁阻效应元件形成，同时设置按其面对所述各磁场产生装置可测量到的磁场方向成为同一方向。17.如权利要求16所述的加速度传感器，其特征在于，作为测量所述悬臂梁的长度方向上加速度的测量装置，分别面对一侧及另一侧的所述磁场产生装置的N极面与S极面而设置至少由四个所述磁阻效应元件构成的组，同时，作为测量沿着挠曲所述悬臂梁时的轨迹形成面并垂直于所述悬臂梁的长度方向的方向上的加速度的测量装置，另外设置至少由四个所述磁阻效应元件构成的与所述加速度的测量装置的磁阻效应元件组相同的组。18.如权利要求17所述的加速度传感器，其特征在于，用于测量各方向加速度而按各组分开设置的各磁阻效应元件，设置有测量所...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠岛多闻，
申请(专利权)人：新科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]