專利名稱：沖擊傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及沖擊傳感器，具體地涉及汽車氣囊系統(tǒng)等使用的沖擊傳感器。
汽車氣囊系統(tǒng)的構(gòu)成是，使用感知汽車碰撞時所施加撞擊的沖擊傳感器作為安全傳感器，利用此沖擊傳感器的感知輸出啟動氣囊的動作裝置，使氣囊膨脹保護駕駛員免受撞擊。
作為已有的沖擊傳感器，例如有特開平7-198738號公報、特開平8-29444號公報所記載的。


圖11是已有的作為汽車氣囊系統(tǒng)等的安全傳感器使用的舌簧管型沖擊傳感器的構(gòu)成圖。
圖11中，11是殼體，12是設置于殼體11的舌簧管，13是固定永磁體14的彈簧，14是由彈簧13固定的永磁體。
因為由彈簧13固定的永磁體14處于舌簧管的動作區(qū)域之外，所以設置于殼體11的舌簧管12斷開。
此沖擊傳感器中，例如從圖11所示的箭頭方向施加撞擊時，此時由永磁體14重量產(chǎn)生的加速度超過彈簧13的彈性力，這樣永磁體14移動至舌簧管的動作區(qū)域時，舌簧管12成為閉合。
但是，這種已有的舌簧管型沖擊傳感器存在以下問題，例如在圖11中僅能檢測來自箭頭所示一方向施加的撞擊，不能檢出來自其他方向的撞擊。而且，由于使用永磁體，存在因永磁體的重量、尺寸、磁通密度的偏差而導致傳感特性的偏差的問題。因為以舌簧管作為檢出元件，所以小型化受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種沖擊傳感器，可以排除永磁體特性偏差對傳感特性的影響，可以檢測來自YZ方向360°全方位的撞擊。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；用于向磁致電阻元件施加偏置磁場的線圈；填充于密閉容器的磁性流體，改變向磁致電阻元件施加的偏置磁場；對應磁致電阻元件的輸出進行預定的信號處理的輸出電路部。
所述輸出電路部也可以包括調(diào)整電路特性的預定電路元件，所述電路元件也可以是能調(diào)整或替換的外裝電阻。
所述輸出電路部也可以包括計時器電路，利用計時器電路獲得一定長度的輸出波形，所述計時器電路可以是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器，可以適用于汽車的氣囊系統(tǒng)等所用的沖擊傳感器。
圖1是適用本發(fā)明第1實施例的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖。
圖2是上述沖擊傳感器的MR元件圖形形狀的示意圖。
圖3是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成電路圖。
圖4是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的加速度—輸出電壓的特性圖。
圖5是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的加速度—輸出電壓的特性圖。
圖6是適用本發(fā)明第2實施例的沖擊傳感器的波形整形電路部構(gòu)成示意圖。
圖7是適用本發(fā)明第3實施例的沖擊傳感器的波形整形電路部構(gòu)成示意圖。
圖8是展示上述沖擊傳感器的波形整形電路部的各部分波形的波形圖。
圖9是展示上述沖擊傳感器的波形整形電路部的觸發(fā)脈沖的波形圖。
圖10是展示上述沖擊傳感器的波形整形電路部的輸出波形的波形圖。
圖11是已有的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖。
圖1是本發(fā)明第1實施例的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖，根據(jù)本實施例的沖擊傳感器可以代替已有的舌簧管型沖擊傳感器來使用。
圖1中，沖擊傳感器20由以下部分構(gòu)成殼體21；設置于殼體21內(nèi)的MR元件22(磁致電阻元件)；對MR元件22的輸出進行波形整形的波形整形電路部23(輸出電路部)；用于對MR元件22施加偏置磁場的線圈24；填充磁性流體25的密封容器26。
而且，為了使本沖擊傳感器20動作，預先向線圈24施加電壓。此時，如圖1所示，磁性流體25被吸引到線圈24形成的磁性曲線上，集中于容器26的中央。
在殼體21外部，安裝電源端子27，輸出端子28，接地端子29。
上述MR元件22是電阻值隨磁性而變化的磁致電阻效應元件，如圖2所示，由強磁性金屬為主成分的合金薄膜構(gòu)成的MR元件圖形是折線狀。此MR元件圖形因外磁場在某一方向的磁化而使得其電阻率發(fā)生變化。
圖3是上述波形整形電路部23的構(gòu)成電路圖。
圖3中，R1～R4是構(gòu)成圖1中的MR元件22的MR元件，為了感知來自相反的兩方向的撞擊，用4個MR元件R1～R4構(gòu)成。此4個MR元件R1～R4等間隔配置，MR元件R1和R2、MR元件R3和R4分別相對串聯(lián)連接，此串聯(lián)連接電路并聯(lián)連接在電源Vcc和地GND之間，可以從MR元件R1、R2的連接點和MR元件R3、R4的連接點獲得輸出A、B。
為了使輸出A和輸出B平衡，把各電阻值設定為R1＝R4、R2＝R3或者R1＝R2＝R3＝R4。此時，MR元件的電阻值通常分別為2～3KΩ。
圖3中，OP放大器A是進行差動放大的放大器，OP放大器B是進行反對數(shù)放大的放大器，OP放大器C是進行電壓比較的放大器，R5、R6是構(gòu)成分壓電路的電阻。而且設置來自外部的電源端子Vcc、接地端子GND、輸出端子Vout。
MR元件R1、R2的輸出A連接于OP放大器A的反相輸入端，MR元件R3、R4的輸出B連接于OP放大器B的非反相輸入端。OP放大器A進行輸出A和輸出B的差動放大。
OP放大器A的輸出端連接于OP放大器B的非反相輸入端，OP放大器B的反相輸入端連接于電源Vcc。OP放大器B對OP放大器A的輸出電壓進行反對數(shù)放大。
OP放大器B的輸出端連接于OP放大器C的非反相輸入端，OP放大器C的反相輸入端連接于分壓電阻R5、R6。OP放大器C對由OP放大器B做反對數(shù)放大的輸出電壓做比較放大，輸出輸出電壓Vout。
所加電壓范圍應為考慮到OP放大器A和OP放大器B、OP放大器C的電壓范圍的值。
以下，說明上述構(gòu)成的沖擊傳感器20的動作。
如圖1所示，從YZ方向的360°全方位中的一方向施加克服線圈聚集磁性流體25的磁吸引力的撞擊時，磁性流體25移動，在MR元件22所加的磁場強度發(fā)生變化。
一旦加在MR元件22上的磁場強度變化，圖3電路中，MR元件R1～R4的輸出A及輸出B的電壓變化，使平衡喪失的兩輸出A和B通過OP放大器A做差動放大。在圖3的a點，獲得如圖4所示的根據(jù)加速度的輸出電壓變化。
而且，OP放大器A的輸出輸入到OP放大器B的非反相輸入端，OP放大器B對OP放大器A的輸出電壓做反對數(shù)放大。亦即，圖3的a點輸出的電壓通過OP放大器B做反對數(shù)放大，在圖3的b點獲得如圖5所示的根據(jù)加速度的輸出電壓變化。
再有，OP放大器B的輸出輸入到OP放大器C的非反相輸入端，OP放大器C比較基準電壓和輸入電壓，例如設定為輸入電壓高于基準電壓時導通，低于基準電壓時截止。
如上所述，根據(jù)第一實施例的沖擊傳感器20包括設置于殼體21內(nèi)的MR元件22；對MR元件22的輸出進行波形整形的波形整形電路部23；用于向MR元件22施偏置磁場的線圈24；磁性流體25；用于填充磁性流體25的密封容器26。采用線圈24作為向檢測元件施加磁場的裝置，通過與磁性流體的組合，由于不使用永磁體，所以可排除永磁體的重量、尺寸、磁通密度等特性的偏差對傳感特性的影響。
而且，所構(gòu)成的沖擊傳感器，不是象圖11所示那樣僅能在箭頭所示一方向，而是可以檢測來自圖1所示的YZ方向的360°全方位的撞擊。
這樣，由于可以檢測來自所有方向的撞擊，所以本沖擊傳感器例如用做汽車氣囊系統(tǒng)中的安全傳感器時，可以針對來自多方向的撞擊啟動氣囊裝置，使氣囊系統(tǒng)的安全性更高。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成電路圖。在本實施例的沖擊傳感器的說明中，與圖3所示波形整形電路部相同的構(gòu)成部分采用同一標號。
本實施例在波形整形電路部中設置可以替換或調(diào)節(jié)的外裝電阻，進行外裝電阻的調(diào)整。
圖6中，用于向波形整形電路部30的OP放大器C提供基準電壓的分壓電阻R5、R6中，電阻R6由可以調(diào)節(jié)或替換的外裝電阻R6(電路元件)構(gòu)成。電阻R5和電阻R6的電阻值設定為5KΩ。此外裝電阻R6也可是能調(diào)整電阻值的可變電阻，而且也可以采用預先設置多個電阻選擇使用的構(gòu)成。
以下說明采用上述構(gòu)成的波形整形電路部30的沖擊傳感器40的動作。
圖6的電路通過R6的改變或者替換可以設定作為0P放大器C基準電壓的非反相輸入側(cè)的電壓。利用此外裝電阻R6，MR元件的輸出無論什么程度變化時，傳感器可以改變導通/截止動作。
例如，通過圖6的外裝電阻R6的調(diào)節(jié)或替換，把輸出電壓設定在上述圖5的A點，即OP放大器B的輸出變化線上(加速度為0和輸出變化飽和點除外)的電壓。此時，上述圖1的傳感器中，從YZ方向360°全方位的一方向施加沖擊，僅在此沖擊超過圖5的A點的沖擊加速度時，傳感器才動作。
如上所述，根據(jù)第二實施例的沖擊傳感器，在MR元件22的波形整形電路部30中，通過設置可以調(diào)節(jié)或替換的電阻器R6，可以實現(xiàn)具有調(diào)整靈敏度機構(gòu)的沖擊傳感器。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成電路圖。在本實施例的沖擊傳感器的說明中，與圖3所示波形整形電路部相同的構(gòu)成部分采用同一標號。
本實施例在波形整形電路部中設置單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器這樣的計時器電路，利用此計時器電路獲得一定長度的輸出波形。
圖7中，在波形整形電路部40的OP放大器C的輸出側(cè)，OP放大器C構(gòu)成為具有由電容器CP、CT，二極管D1、D2，和電阻器RT、R1、R7、R8構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路41(計時器電路)。
以下說明采用上述構(gòu)成的波形整形電路部40的沖擊傳感器的動作。
圖7中， MR元件R1～R4和OP放大器A、OP放大器B和OP放大器C的設定與上述圖3的電路相同。
其次，把電阻R5和R6設定為R5＝R6。此時，一旦在上述圖1所示傳感器中從箭頭方向施加撞擊時，來自圖7電路中的對MR元件輸出電壓差進行放大的OP放大器A的輸入電壓，通過OP放大器B做反對數(shù)放大，輸入到OP放大器C的反相輸入側(cè)(負輸入側(cè))，此電壓超過非反相輸入側(cè)(正輸入側(cè))的電壓時，通過電容器CP施加觸發(fā)脈沖，如果反相輸入側(cè)電壓低于非反相輸入側(cè)，則輸出電壓Vout上升至圖8的波形所示的+V。CT的反相側(cè)、即OP放大器D的非反相輸入也隨之上升，在電阻RT的兩端施加圖8的VRT所示的電壓。根據(jù)此電壓VRT用流過RT的電流對電容器CT充電，RT的電壓與圖8的VRT所示的時間同時下降。這里，由于設定R5＝R6，所以RT的電壓成為初始的一半時，OP放大器D的非反相輸入的電壓低于反相輸入，輸出再次為零。
圖7的電路中，通過調(diào)節(jié)或替換電容器和電阻器，無論在OP放大器D施加例如圖9所示的哪個觸發(fā)脈沖，均僅獲得圖10所示輸出波形。
因此，根據(jù)第三實施例的沖擊傳感器，在MR元件22的波形整形電路部40中，通過設置單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路41，無論施加哪個形狀的觸發(fā)脈沖，均可實現(xiàn)輸出一定長度波形的沖擊傳感器。
因而，具有這些優(yōu)異特長的沖擊傳感器適用于汽車氣囊系統(tǒng)等所用的沖擊傳感器，則可期望提高氣囊系統(tǒng)的安全性。
根據(jù)上述實施例的沖擊傳感器可以適用于上述汽車氣囊系統(tǒng)等使用的沖擊傳感器，但是并不限于此，當然可以適用于作為沖擊檢測系統(tǒng)的全部裝置。
而且，構(gòu)成上述沖擊傳感器的MR元件、磁性流體的種類、數(shù)量等，以及構(gòu)成波形整形電路部的OP放大器等的種類、數(shù)量等當然也不限于上述實施例。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器的構(gòu)成包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；用于向磁致電阻元件施加偏置磁場的線圈；填充于密閉容器的磁性流體，改變向磁致電阻元件施加的偏置磁場；對應磁致電阻元件的輸出進行預定的信號處理的輸出電路部，因此，可以排除永磁體特性偏差對傳感特性的影響，可以檢測來自YZ方向360°全方位的撞擊。
權(quán)利要求
1.一種沖擊傳感器，其特征在于包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；用于向磁致電阻元件施加偏置磁場的線圈；填充于密閉容器的磁性流體，用于改變向磁致電阻元件施加的偏置磁場；對應磁致電阻元件的輸出進行規(guī)定信號處理的輸出電路部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的沖擊傳感器，其特征在于所述輸出電路部包括調(diào)整電路特性的規(guī)定的電路元件
3.根據(jù)權(quán)利要求2的沖擊傳感器，其特征在于所述電路元件是能調(diào)整或替換的外裝電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的沖擊傳感器，其特征在于所述輸出電路部包括計時器電路，利用所述計時器電路獲得一定長度的輸出波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的沖擊傳感器，其特征在于所述計時器電路是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。
全文摘要
提供一種沖擊傳感器,可以排除永磁體特性偏差對傳感特性的影響,可以檢測來自YZ方向360°全方位的撞擊。沖擊傳感器20由以下部分構(gòu)成:設置于殼體21內(nèi)的MR元件22;對MR元件22的輸出進行波形整形的波形整形電路部23;用于對MR元件22施加偏置磁場的線圈24;填充磁性流體25的密封容器26。
文檔編號G01P15/18GK1186229SQ9712306
公開日1998年7月1日 申請日期1997年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月3日
發(fā)明者吉田諭紀 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社