Accelerometer: 加速度センサー

Accelerometerとは

意味

加速度センサーは、加速度の測定に使用されるセンサーである。加速度は速度の変化率(つまり、物体が所定の方向に移動しながらどれほど素早く加速または減速しているか)として定義される。

物理的には、加速度センサーは微細加工技術を使用して作られるMEMS(microelectromechanical)デバイスである。加速度センサーは多層ウェハー・プロセスで製造され、固定された電極に対する質量体の偏位を検出することによって加速の力を測定する。

加速度センサーはどのように動作するか?

加速度センサーの検出方式としては、静電容量が一般的に使用される。これは、加速度は移動する質量体の静電容量の変化と相関性があるという原理に基づいて機能する(図1)。この加速度センサーの検出手法は、高精度、安定性、低消費電力、およびより簡素な構造を特長とする。この手法は、ノイズおよび温度による変化の影響を受けにくい。静電容量式加速度センサーの帯域幅は、その物理的構成(バネと、ダンパーとして作用するIC内部に閉じ込められた空気)により、わずか数百Hzである。

図1. 質量体の移動による静電容量の変化

図1. 質量体の移動による静電容量の変化

静電容量検出構造は、片側または差動ペア(可動質量体を固定電極の両側に配置)が可能である。

1つの質量体/電極ペアの静電容量の変化は小さいため、複数の可動および固定電極を並列構成で接続する。これによって静電容量の変化が大幅に増大し、検出が容易になり測定の精度が改善する。

静電容量検出構造からの信号は、さらに電荷増幅、信号調整、復調、およびローパス・フィルタ処理が行われた後、シグマ・デルタADCを使用してデジタル領域に変換される。ADCからのシリアル・デジタル・ビットストリームは、その後(SPIやI2Cなどの適切なプロトコルを使用して)ホスト・コントローラに送信され、さらなる処理が行われる。

ショック・センサーは加速度センサーの一種で、高い加速度および減速度を検出することができる。

キーワード

加速度, G, Gセンサー, 重力, 衝撃, 振動
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