加速度传感器装置及传感器网络系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供使所消耗的耗电量下降且不使用上述压电传感器或双压电晶片的可使传感器自身小型化的结构的加速度传感器和传感器网络系统。本发明专利技术的加速度传感器装置是具备由导体和相对于该导体运动的驻极体形成的作为进行电能和动能的转换的静电感应型转换元件的加速度传感器的加速度传感器装置，其特征在于，包括：加速度检测部，所述加速度检测部从加速度传感器输出的交流电压中检出与加速度对应的信号；整流部，所述整流部对交流电压进行整流；电源电路，所述电源电路具有使装置内的电路工作的蓄电池，将整流后的直流电压转换成电能对该蓄电池进行充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用作为进行动能和电能的转换的静电感应型元件的具备相对于导 体位移的驻极体的静电感应型加速度传感器的加速度传感器装置及利用该加速度传感器 装置的传感器网络系统。
技术介绍
目前，作为检测加速度的加速度传感器，有如下的传感器将承载有重锤的压电元 件安装于金属制外壳的底部，通过从外部施加的加速度而使重锤产生惯性力；藉此，由于 重锤的惯性力而对压电元件给予应力，根据压电元件对应于该所给予的应力而产生的电压 值，将电压值换算成加速度，从而测定加速度(参照例如专利文献1)。此外，也制成有如下的多轴加速度传感器将上述加速度传感器中的承载有重锤 的压电元件以分别与所检测的加速度方向正交的方式配置，从而可以检测三维方向X、1、Z 的所有方向的加速度(参照例如专利文献2)。上述加速度传感器采用所谓的双压电晶片，所述双压电晶片是将使两面附着具有 导电性的金属膜而包覆金属的矩形的压电陶瓷板以各自的平面相向的方式直接或介以金 属板粘合而成。将该双压电晶片的长边方向的端部中的任一端固定于框架等，使另一端为自由端。如果在该状态下向双压电晶片的厚度方向(相对于作为压电陶瓷板的主面的平 面垂直的方向)施加加速度，则双压电晶片挠曲，在双压电晶片两侧的电极产生对应于该 挠曲量的电压。并且，根据该电压的电压值的大小，检测出施加于双压电晶片的加速度。采用上述双压电晶片的主面方向朝正交的2个方向安装的结构(参照例如专利文 献3)，或者将单一的双压电晶片等传感器元件以朝向任意方向的方式装载于电路基板，从 而制成加速度传感器。也有通过组合多个该加速度传感器，从而实现各个方向的加速度的 检测的结构(参照例如专利文献4)。另外，还有如下的结构使用与对置电极的位置关系根据所施加的加速度而发生 相对变化的惯性质量板，对应于该惯性质量板的位置变化，即基于对置电极与惯性质量板 之间的静电电容的变化，检测施加于惯性质量板的加速度(参照例如专利文献5)。另一方面，近年来，通过无线通信技术将分散配置于多个地方的传感器相互连接 而成的所谓的无线传感器网络受到注目。上述无线网路系统中，组合有将各个传感器检出的物理量转换为电信号的传感器 电路和具有数据的存储、诊断、收发的功能的无线电路的传感器节点通过无线的方式网络 化。通过该无线网络所提供的拓扑结构和网络控制功能、安全机能，可以容易地构筑 极大规模、大范围的传感系统。并且，上述的无线网络系统可以用于大规模的化学工厂的设备监控，道路、桥梁、大坝等结构物的保全，悬崖塌陷的预测等。无线传感器网络利用了作为无线方式的特质，例如其便利性、扩张性、对网络铺设 困难的场所的易铺设性等。因此，对于上述各传感器节点，无法从外部以有线的方式供给电源。因此，一般各 传感器节点都需要各自内置电池，作为使内部电路等的机能运作的电源。此外，考虑到其用途，传感器节点的设置场所大多为电池更换困难的场所，延长电 池的寿命是一项课题。因此，作为低耗电化的一种手段，提出了通过无线通信的同步化等来控制通信时 序(参照例如非专利文献1的第4章)。此外，作为另一种低耗电化的策略，还有对于基于传感器电路的传感检测和无线 通信的时序等进行弹性的间歇动作控制的方法(参照例如专利文献6)。专利文献1 日本专利特开昭64-41865号公报专利文献2 日本专利实开平1-112468号公报专利文献3 日本专利特开平3-156375号公报专利文献4 日本专利特开平08-15302号公报专利文献5 日本专利特开2007-333618号公报专利文献6 日本专利特开2008-28499号公报非专利文献1 《面向无处不在的传感器网络的实现的最终报告(^ Ii *夕^七> 寸一卜7 —夕Θ実現(二向#^最終報告)》中的第3章“无处不在的传感器网络的未来 景象(二匕今夕7七>寸一才、夕卜7—夕(D将来 .夕3 > ) ”，http //www. soumu. go. jp/ s-news/2004/040806_4_b2. html，总务省，2004 年 7 月，(2008 年 3 月 6 日访问)专利技术的揭示然而，为了可靠且迅速地检测异常振动，必须将检测由该异常振动所施加的加速 度的传感器始终维持在活动状态。因此，上述的无线传感器网络中的各传感器节点的内部 电路平时消耗的电量使用的是内置的电池的电力。该电力的消耗抑制了以延长内置于传感 器节点的电池的寿命为目的的低耗电化。此外，对于上述的加速度传感器本身，使用压电传感器、双压电晶片的传感器为了 以惯性力的形式检测加速度而需要重锤，也存在无法使传感器小型化的缺点。另外，对于上述的采用惯性质量板的传感器，需要预先对惯性质量板和对置电极 间施加电位，致使传感器结构变得复杂。本专利技术是鉴于这样的情况而完成的专利技术，其目的在于提供使所消耗的耗电量下降 且不使用上述压电传感器或双压电晶片的可使传感器自身小型化的结构的加速度传感器 和传感器网络系统。本专利技术的加速度传感器装置是具备由导体(例如实施方式中的电极12、13)和相 对运动的驻极体(例如实施方式中的驻极体11)形成的作为进行电能和动能的转换的静电 感应型转换元件的加速度传感器(例如实施方式中的加速度传感器1)的加速度传感器装 置，其特征在于，包括加速度检测部(例如实施方式中的比较电路5和检测部7)，所述加 速度检测部从所述加速度传感器输出的交流电压中检出与加速度对应的信号；整流部(例 如本实施方式中的整流部2)，所述整流部对所述交流电压进行整流；电源电路，所述电源电路具有使装置内的电路工作的蓄电池(例如本实施方式中的电源部3)，将整流后的直流 电压转换成电能对该蓄电池进行充电。本专利技术的加速度传感器装置的特征在于，所述加速度检测部具有异常振动检测电 路(例如实施方式中的比较电路5)，所述异常振动检测电路对预先设定的阈值电压与从所 述加速度传感器输出的整流后的电压的电压值进行比较，若所述整流后的电压超过所述阈 值电压，则输出通知异常的异常信号。本专利技术的加速度传感器装置的特征在于，还具有记录电路，所述加速度检测部根 据以异常振动为触发信号从所述异常振动检测电路输出的所述异常信号而启动后，所述记 录电路开始与所述加速度对应的信号的记录，并以预先设定的时序结束记录。本专利技术的加速度传感器装置的特征在于，还具有记录电路，所述加速度检测部根 据以异常振动为触发信号从所述异常振动检测电路输出的所述异常信号而启动后，所述记 录电路开始与所述加速度对应的信号的记录，所述异常振动检测电路检出异常振动的终止 并输出异常振动终止信号后，所述记录电路根据所述异常振动终止信号而停止与所述加速 度对应的信号的记录。本专利技术的加速度传感器装置的特征在于，还具有判定部，所述判定部判定所述异 常振动是否是应记录的振动，对由频率及频率所对应的图谱强度构成的预先设定的参照振 动图形和由与所述加速度对应的信号的频率所对应的图谱强度构成的对象振动图形进行 比较，根据该比较结果判定是否进行与所述加速度对应的信号的记录。本专利技术的加速度传感器装置的特征在于，所述判定部具有由所述参照振动图形的 各频率和各频率的图谱强度求得的对于各频率分别存在图谱强度的上限值和下限值的设 定范围，根据所述对象振动图形的对应于各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度传感器装置，它是具备由导体和相对于该导体运动的驻极体形成的作为进行电能和动能的转换的静电感应型转换元件的加速度传感器的加速度传感器装置，其特征在于，包括：加速度检测部，所述加速度检测部从所述加速度传感器输出的交流电压中检出与加速度对应的信号；整流部，所述整流部对所述交流电压进行整流；电源电路，所述电源电路具有使装置内的电路工作的蓄电池，将所述整流部输出的整流后的电压转换成电能对该蓄电池进行充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨谷芳树，森泽义富，矢之下哲也，井川耕司，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]