FR2621129A1 - ACCELERATION DETECTION DEVICE - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de l'invention comprend un barreau 11, des éléments 10, 12 supportant les deux extrémités du barreau, un poids 15 pour soumettre le barreau à une torsion en réponse à l'application d'une accélération agissant pratiquement au centre du barreau, et un détecteur 16 de la valeur de la déformation par torsion du barreau. Lors de l'application d'une accélération au dispositif de détection, le barreau fléchit et est déformé proportionnellement à la valeur de l'accélération. La déformation du barreau est détectée par le détecteur et un signal, fonction de la valeur de l'accélération, sort du détecteur.The device of the invention comprises a bar 11, elements 10, 12 supporting the two ends of the bar, a weight 15 for subjecting the bar to a twist in response to the application of an acceleration acting practically in the center of the bar, and a detector 16 of the value of the torsional deformation of the bar. When applying an acceleration to the detection device, the bar flexes and is deformed in proportion to the value of the acceleration. The deformation of the bar is detected by the detector and a signal, depending on the value of the acceleration, leaves the detector.
Description
1. La présente invention concerne un dispositif de1. The present invention relates to a device for
détection d'accélération permettant de détecter l'accélé- acceleration detection to detect acceleration
ration ou la décélération.ration or deceleration.
Le dispositif de détection d'accélération décrit en figure 17 est bien connu dans l'art. Ce dispositif com- prend un barreau 1 dont une extrémité est supportée par un socle 3 et l'autre extrémité est libre, et des jauges de The acceleration detection device described in Figure 17 is well known in the art. This device comprises a rod 1, one end of which is supported by a base 3 and the other end is free, and gauges of
contrainte 2 qui sont montées sur le barreau 1. constraint 2 which are mounted on the bar 1.
Lorsque le dispositif est soumis à une accélé- When the device is subjected to accelerated
ration, il y a déplacement de l'extrémité libre du bar- ration, there is displacement of the free end of the bar-
reau 1 et celui-ci est soumis à une flexion. Cette flexion est alors transformée en signal électrique par les jauges reel 1 and this is subjected to bending. This bending is then transformed into an electrical signal by the gauges
de contrainte 2.of constraint 2.
Par ailleurs, la flexion à laquelle le barreau 1 est soumis est proportionnelle à la valeur absolue de Furthermore, the bending to which the bar 1 is subjected is proportional to the absolute value of
l'accélération. Par conséquent, le signal électrique trans- acceleration. Therefore, the electrical signal trans-
formé par les jauges de contrainte 2 devient le signal 2. formed by the strain gauges 2 becomes signal 2.
certain proportionnellement à la valeur absolue de l'accé- certain in proportion to the absolute value of the access
lération. Un tel dispositif de détection est suggéré dans de nombreuses applications, par exemple dans la publication du brevet japonais 139758/1986 du 27 juin 1986. Cette pu- leration. Such a detection device is suggested in many applications, for example in the publication of Japanese patent 139758/1986 of June 27, 1986. This publication
blication représente un dispositif de détection à semi- blication represents a semi-detection device
conducteur avec le barreau en silicium et les jauges de conductor with the silicon bar and the gauges of
contrainte 2 en résistances piézo-électriques. constraint 2 in piezoelectric resistors.
Dans ce dispositif de détection, le barreau 1 In this detection device, the bar 1
doit subir une flexion importante lors des petites accéléra- must undergo significant bending during small accelerations
tions de façon à pouvoir les détecter. so that they can be detected.
Pour être amplifié, le signal électrique trans- To be amplified, the electrical signal trans-
formé par les jauges de contrainte 2 doit pouvoir être utilisé afin de permettre la détection des accélérations de faible valeur. Cependant, l'amplification du signal formed by the strain gauges 2 must be able to be used to allow the detection of low value accelerations. However, signal amplification
électrique n'est pas souhaitable dans ce dispositif de dé- electric is not desirable in this de-
tection, car on amplifie non seulement le signal électri- tection, because it not only amplifies the electrical signal
que mais également les bruits.that but also the noises.
Pour que le barreau 1 soit soumis à une flexion plus grande lors de faibles accélérations, il y a lieu de In order for the bar 1 to be subjected to greater bending at low accelerations, it is necessary to
réduire sa résistance mécanique, par exemple en l'amincis- reduce its mechanical resistance, for example by thinning
sant ou en augmentant la masse de son extrémité libre en health or by increasing the mass of its free end by
y fixant un poids.setting a weight in it.
Cependant, si l'on affaiblit la résistance méca- However, if one weakens the mechanical resistance
nique du barreau 1, on ne peut pas toujours obtenir une bar 1, you can't always get a
détection normale lors de l'application d'une accéléra- normal detection when applying an acceleration
tion excessive. En effet, les caractéristiques de détec- excessive tion. Indeed, the detection characteristics
tion de l'accélération pourraient être perturbées par rup- acceleration could be disturbed by rup-
ture ou déformation plastique du barreau 1. plastic structure or deformation of the bar 1.
En conséquence, la présente invention a pour ob- Accordingly, the object of the present invention is
jet un dispositif perfectionné de détection de l'accéléra- jet an improved acceleration detection device
tion qui surmonte les inconvénients venant d'être exposés tion which overcomes the disadvantages just exposed
qui concernent les dispositifs classiques. which relate to conventional devices.
La présente invention a également pour objet la The present invention also relates to the
détection des accélérations de faible valeur. detection of low value accelerations.
3. La présente invention a aussi pour objet d'éviter que les caractéristiques de détection ne changent après 3. The object of the present invention is also to prevent the detection characteristics from changing after
application d'une accélération excessive. application of excessive acceleration.
La présente invention a encore pour objet de produire un signal électrique de sortie précis. Pour atteindre les objets précédents, la présente invention prévoit un barreau, un moyen pour supporter les Another object of the present invention is to produce a precise electrical output signal. To achieve the foregoing objects, the present invention provides a bar, a means for supporting the
deux extrémités du barreau, un moyen pour soumettre le bar- two ends of the bar, a means to submit the bar-
reau à une torsion en réponse à l'accélération appliquée, celle-ci l'étant pratiquement au centre du barreau, et un moyen pour détecter la valeur de la déformation du barreau reau a torsion in response to the applied acceleration, the latter being practically in the center of the bar, and a means for detecting the value of the deformation of the bar
ainsi produite.thus produced.
La présente invention sera bien comprise en liai- The present invention will be clearly understood in general.
son avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe prise le long de its with the accompanying drawings in which: Figure 1 is a sectional view taken along
la ligne I-I de la figure 16 du premier mode de réalisa- line I-I of FIG. 16 of the first embodiment
tion de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 16 du premier mode de réalisation de la présente invention; tion of the present invention; Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 16 of the first embodiment of the present invention;
La figure 3 est une vue en coupe permettant d'ex- Figure 3 is a sectional view for ex-
pliquer l'origine de l'erreur du dispositif; La figure 4 est un schéma de circuit de traitement pinpoint the source of the device error; Figure 4 is a processing circuit diagram
de signal pour le premier mode de réalisation de la présen- signal for the first embodiment of the present
te invention; La figure 5 est une vue en coupe prise le long de la ligne I-I de la figure 16, représentant le second mode de réalisation de la présente invention; the invention; Figure 5 is a sectional view taken along line I-I of Figure 16, showing the second embodiment of the present invention;
La figure 6 est une vue en coupe le long de la li- Figure 6 is a sectional view along the line.
gne II-II de la figure 16, représentant le second mode de réalisation de la présente invention; La figure 7 est une vue en coupe prise le long de la ligne I-I de la figure 16, représentant le troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 8 est une vue en coupe prise le long de 4. la ligne II-II de la figure 16, représentant le troisième mode de réalisation de la présente invention; gene II-II of FIG. 16, showing the second embodiment of the present invention; Figure 7 is a sectional view taken along line I-I of Figure 16, showing the third embodiment of the present invention; Figure 8 is a sectional view taken along line 4. II-II of Figure 16, showing the third embodiment of the present invention;
La figure 9 est un schéma de circuit de traite- FIG. 9 is a diagram of the milking circuit
ment de signal pour le troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 10 est une vue en coupe prise le long de la ligne II de la figure 16, représentant le quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 11 est une vue en coupe prise le long signal ment for the third embodiment of the present invention; Figure 10 is a sectional view taken along line II of Figure 16, showing the fourth embodiment of the present invention; Figure 11 is a sectional view taken along
de la ligne II-II de la figure 16, représentant le quatriè- of line II-II of figure 16, representing the fourth-
me mode de réalisation de la présente invention; the embodiment of the present invention;
La figure 12 est une vue oblique du cinquième mo- Figure 12 is an oblique view of the fifth mo-
de de réalisation de la présente invention; La figure 13 est une vue en coupe prise le long de la ligne I-I de la figure 16, représentant le sixième mode de réalisation de la présente invention; La figure 14 est une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 16, représentant le sixième mode de réalisation de la présente invention; of carrying out the present invention; Figure 13 is a sectional view taken along line I-I of Figure 16, showing the sixth embodiment of the present invention; Figure 14 is a sectional view taken along line II-II of Figure 16, showing the sixth embodiment of the present invention;
La figure 15 est un schéma de circuit de trai- FIG. 15 is a diagram of the processing circuit
tement de signal pour le sixième mode de réalisation de la présente invention; signaling for the sixth embodiment of the present invention;
La figure 16 est une vue oblique de l'aspect ex- Figure 16 is an oblique view of the ex-
térieur du dispositif de détection d'accélération de la pré- of the pre-acceleration detection device
sente invention; La figure 17 est une vue en plan d'un dispositif invention; Figure 17 is a plan view of a device
classique de détection de l'accélération. classic acceleration detection.
Les figures 1, 2 et 16 représentent le premier mo- Figures 1, 2 and 16 show the first mo-
de de réalisation de la présente invention. Commne cela est of the present invention. As is
illustré en figure 16, le dispositif de détection est mon- illustrated in figure 16, the detection device is assembled
té dans un bottier 17. Comme illustré en figures 1 et 2, le tee in a shoemaker 17. As illustrated in Figures 1 and 2, the
dispositif de détection selon ce premier mode de réalisa- detection device according to this first embodiment
tion comprend un barreau 11, deux socles 12 et 13 pour sup- tion includes a bar 11, two bases 12 and 13 for support
porter les deux extrémités du barreau 11, un poids 15 pour provoquer la torsion du barreau 11 en réponse à 5. carry the two ends of the bar 11, a weight 15 to cause the bar 11 to twist in response to 5.
l'application d'une accélération, celle-ci l'étant sensi- the application of an acceleration, this being sensitive
blement au centre du barreau, et deux jauges de contrain- in the center of the bar, and two strain gauges
te 16 pour la détection de la valeur de la torsion du bar- te 16 for detection of the bar twist value
reau. Les deux extrémités du barreau 11 sont supportées par les deux socles 12 et 13, respectivement. Un élément en saillie 14 est fixé au centre du barreau 11. L'élément 14 est perpendiculaire au côté lla du barreau 11. Le poids 15 reau. The two ends of the bar 11 are supported by the two bases 12 and 13, respectively. A projecting element 14 is fixed to the center of the bar 11. The element 14 is perpendicular to the side 11a of the bar 11. The weight 15
est fixé à une extrémité de l'élément en saillie 14. is fixed to one end of the projecting element 14.
D'autre part, deux jauges de contrainte 16 sont montées de part et d'autre du poids 15. Les jauges sont fixées au barreau 11 de manière à détecter la contrainte exercée dans une direction faisant un angle de 45 par rapport au sens longitudinal du barreau 11. Les jauges 16 sont connectées à un circuit 21 de traitement de signal par On the other hand, two strain gauges 16 are mounted on either side of the weight 15. The gauges are fixed to the bar 11 so as to detect the stress exerted in a direction making an angle of 45 relative to the longitudinal direction of the bar 11. The gauges 16 are connected to a signal processing circuit 21 by
des fils conducteurs (non représentés). conductive wires (not shown).
Le barreau 11 et les socles 12 et 13 sont montés The bar 11 and the bases 12 and 13 are mounted
dans le boîtier 17. Deux butées 18 sont fixées à la par- in the housing 17. Two stops 18 are fixed to the
tie intérieure du boîtier 17. Deux interstices 20 sont for- inner tie of the housing 17. Two interstices 20 are formed
més entre les butées 18 et le poids 15. Il est préférable que les dimensions des espaces 20 soient fonction de la résistance mécanique du barreau 11, mais dans le présent mode de réalisation, les dimensions des interstices 20 sont établies en conformité avec la valeur acceptée pour les between the stops 18 and the weight 15. It is preferable that the dimensions of the spaces 20 are a function of the mechanical resistance of the bar 11, but in the present embodiment, the dimensions of the interstices 20 are established in accordance with the accepted value for the
erreurs.errors.
En liaison maintenant avec la figure 3, on donne- Now in connection with FIG. 3, we give
ra une explication générale de l'origine des erreurs. La ra a general explanation of the origin of the errors. The
force F, proportionnelle à la valeur absolue de l'accélé- force F, proportional to the absolute value of the acceleration
ration, est produite lorsqu'une accélération a est appli- ration, is produced when an acceleration a is applied
quée au dispositif de détection 10. A ce moment là, le poids 15 subit une rotation autour de l'axe longitudinal quée the detection device 10. At this time, the weight 15 is rotated about the longitudinal axis
llb du barreau 11 sous l'effet de la déformation par tor- llb of the bar 11 under the effect of deformation by tor-
sion de ce barreau.sion of this bar.
Si la force F produite par l'accélération doit étre maintenue à une valeur constante, la contrainte f 6. liée à la déformation due à la torsion diminue lors de If the force F produced by the acceleration must be maintained at a constant value, the stress f 6. linked to the deformation due to torsion decreases during
la rotation du poids 15. Par conséquent, plus la déforma- the rotation of the weight 15. Consequently, the more the deformation
tion par torsion est grande, c'est-à-dire plus l'accéléra- torsion, the greater the acceleration
tion appliquée est élevée, plus les erreurs sont importan- the higher the applied value, the larger the errors
tes. Par conséquent, les dimensions des interstices 20 sont établies en conformité avec la valeur admissible pour les your. Consequently, the dimensions of the interstices 20 are established in accordance with the admissible value for the
erreurs dans ce premier mode de réalisation. errors in this first embodiment.
En liaison maintenant de nouveau avec les figu- Now in connection again with the fig-
res 1 et 2, on expliquera le fonctionnement du dispositif res 1 and 2, we will explain the operation of the device
de détection 10.detection 10.
La force proportionnelle à la valeur absolue de The force proportional to the absolute value of
l'accélération agit sur le poids 15 lorsque l'accéléra- the acceleration acts on the weight 15 when the acceleration
tion est appliquée dans la direction X-X du dispositif de détection 10 illustré en figure 2. La force s'exerçant tion is applied in the X-X direction of the detection device 10 illustrated in FIG. 2. The force exerted
sur le poids 15 provoque la torsion du barreau 11 et dé- on the weight 15 causes the bar 11 to twist and
veloppe une déformation par torsion qui est proportionnel- develops a torsional deformation which is proportional-
le à la valeur absolue de l'accélération. A ce stade, la dé- the to the absolute value of the acceleration. At this point, the de-
formation par torsion à laquelle le barreau 11 est soumis torsional formation to which the bar 11 is subjected
est répartie de manière uniforme dans sa direction longitu- is distributed uniformly in its longitudinal direction
dinale. Lorsque la déformation par torsion est produite, le barreau 11 est soumis à une contrainte proportionnelle à la valeur de la déformation. La valeur de la contrainte dinal. When the torsional deformation is produced, the bar 11 is subjected to a stress proportional to the value of the deformation. The value of the constraint
à laquelle le barreau 11 est soumise est transformée en si- to which the bar 11 is subjected is transformed into si-
gnal électrique par les jauges de contraintes 16. general electrical by the strain gauges 16.
Incidemment, le dispositif de détection du premier mode de réalisation de l'invention procède à la détection de l'accélération en utilisant la déformation en torsion du barreau 11. La contrainte de compression et la contrainte Incidentally, the detection device of the first embodiment of the invention proceeds to detect the acceleration by using the torsional deformation of the bar 11. The compression stress and the stress
d'expansion sont produites dans le barreau 11 dans des di- are produced in bar 11 in di-
rections se coupant à angle droit, lorsque se produit la rections intersecting at right angles, when the
déformation par torsion du barreau. Les contraintes de com- torsional deformation of the bar. The constraints of
pression et d'expansion ainsi produites se coupent à 45 pressure and expansion thus produced cut to 45
de la direction longitudinale du barreau 11, respective- of the longitudinal direction of the bar 11, respectively-
ment. Par conséquent, si une seule jauge de contrainte 16 est fixée au barreau 11 dans une telle direction à 45 7. du sens longitudinal du barreau, on peut convertir l'une des is lying. Consequently, if a single strain gauge 16 is fixed to the bar 11 in such a direction 45 7. from the longitudinal direction of the bar, one of the
contraintes en signal électrique.electrical signal constraints.
En outre, dans le premier mode de réalisation de Furthermore, in the first embodiment of
l'invention, la déformation par torsion est produite symé- the invention the torsional deformation is produced symmetrically
triquement par rapport au poids 15 agissant sur le barreau three times relative to the weight 15 acting on the bar
11, car le poids est fixé à son centre. 11, because the weight is fixed at its center.
Par conséquent, le dispositif de détection de ce premier mode de réalisation peut être utilisé avec un pont Therefore, the detection device of this first embodiment can be used with a bridge
de Wheatstone car les deux jauges de contrainte 16 sont fi- of Wheatstone because the two strain gauges 16 are fi-
xées aux deux côtés du poids 15, parallèlement l'une à l'au- attached to both sides of the weight 15, parallel to the other
tre, et dans la direction à 45 du sens longitudinal du bar- tre, and in the direction at 45 from the longitudinal direction of the bar-
reau 11. La contrainte de compression est détectée par une reau 11. The compression stress is detected by a
jauge 16 et la contrainte d'extension par l'autre jauge 16. gauge 16 and the extension constraint by the other gauge 16.
En liaison maintenant avec la figure 4, on expli- Now in connection with FIG. 4, we explain
que le circuit 21 de traitement de signal du premier mode de réalisation de l'invention. S'agissant du pont de that the signal processing circuit 21 of the first embodiment of the invention. Regarding the bridge of
Wheatstone, on omet de procéder à sa description car il Wheatstone, we omit to describe it because it
s'agit là d'un circuit bien connu. Cependant, le dispositif de détection 10 utilisant le pont de Wheatstone compense les changements des caractéristiques de détection de jauges de contrainte 16 dus aux variations de température etc. et this is a well known circuit. However, the detection device 10 using the Wheatstone bridge compensates for the changes in the detection characteristics of strain gauges 16 due to variations in temperature etc. and
devient plus précisément sensible aux petites accélérations. becomes more precisely sensitive to small accelerations.
En outre, dans le premier nmode de réalisation de Furthermore, in the first embodiment of
l'invention, la contrainte développée est répartie de maniè- the invention, the stress developed is distributed in a manner
re uniforme sur toute la longueur du barreau 11 car la dé- re uniform over the entire length of the bar 11 because the
formation par torsion l'est elle-même dans le sens longi- torsion formation is itself in the long sense
tudinal de ce barreau. Par conséquent, si la position de tudinal of this bar. Therefore, if the position of
fixation des jauges de contrainte 16 varie, les caractéris- fixing the strain gauges 16 varies, the characteristics
tiques de détection ne seront pas modifiées lorsque les jauges 16 sont placées parallèlement l'une à l'autre et dans la direction faisant un angle de 45 avec le sens longitudinal du barreau. Par conséquent, le dispositif de détection 10 selon le premier mode de réalisation peut être fabriqué en série en présentant des caractéristiques Detection ticks will not be modified when the gauges 16 are placed parallel to each other and in the direction making an angle of 45 with the longitudinal direction of the bar. Consequently, the detection device 10 according to the first embodiment can be mass produced with characteristics
de détection identiques.identical detection.
8. En liaison avec les figures 5 et 6, on décrit le 8. In connection with FIGS. 5 and 6, we describe the
second mode de réalisation de la présente invention. L'élé- second embodiment of the present invention. The the-
ment en saillie 14 du premier mode de réalisation est sup- ment projecting 14 of the first embodiment is sup-
primé et le poids 15 est fixé directement au barreau 11 dans ce second mode de réalisation. En outre, les butées 18 sont également supprimées, et les interstices 20 se trouvent awarded and the weight 15 is fixed directly to the bar 11 in this second embodiment. In addition, the stops 18 are also removed, and the gaps 20 are
entre le poids 15 et le bottier 17. Les dimensions des in- between weight 15 and shoemaker 17. The dimensions of the in-
terstices 20 sont établies en fonction de la valeur admise terstices 20 are established according to the accepted value
pour les erreurs comme dans le premier mode de réalisation. for errors as in the first embodiment.
Le reste de la construction du dispositif 10 de ce second mode de réalisation est identique à celle du premier. Par The rest of the construction of the device 10 of this second embodiment is identical to that of the first. By
conséquent, on ne procédera pas à sa description détail- Therefore, we will not proceed to its detailed description-
lée. En liaison maintenant avec les figures 7, 8 et 9, on décrira le troisième mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de détection de ce troisième mode de réalisation utilise quatre jauges de contrainte 16a, 16b, 16c et 16d à la place des deux jauges 16 du premier mode de réalisation. lée. In connection now with FIGS. 7, 8 and 9, the third embodiment of the present invention will be described. The detection device of this third embodiment uses four strain gauges 16a, 16b, 16c and 16d in place of the two gauges 16 of the first embodiment.
Le montage des quatre jauges 16a-16d est le sui- The mounting of the four gauges 16a-16d is the following
vant. Les jauges 16a et 16c sont fixées à une surface du bar- boast. The gauges 16a and 16c are fixed to a surface of the bar
reau 11 aux deux côtés du poids 15, parallèlement l'une à l'autre et dans la direction faisant un angle de +45 avec le sens longitudinal du barreau. De plus,les jauges reau 11 on both sides of the weight 15, parallel to each other and in the direction making an angle of +45 with the longitudinal direction of the bar. In addition, the gauges
de contrainte 16b et 16d sont fixées à une surface du bar- 16b and 16d are fixed to a surface of the bar
reau 11, aux deux côtés du poids 15, parallèlement l'une à l'autre et dans la direction faisant un angle de -45 avec le sens longitudinal du barreau. Les quatre jauges reau 11, on both sides of the weight 15, parallel to each other and in the direction making an angle of -45 with the longitudinal direction of the bar. The four gauges
de contrainte 16a-16d sont connectés au circuit de trai- 16a-16d are connected to the processing circuit
tement de signal 22 par des fils conducteurs (non représen- signal 22 by conductive wires (not shown
tés). On ne procédera pas à l'explication détaillée du your). We will not proceed to the detailed explanation of the
circuit 22 car il comprend un pont de Wheatstone bien con- circuit 22 because it includes a well-connected Wheatstone bridge
nu dans la technique. Cependant, le circuit de traitement 22 avec les quatre jauges de contrainte 16a-16d compense les 9. changements des caractéristiques de détection des jauges naked in technique. However, the processing circuit 22 with the four strain gauges 16a-16d compensates for the 9. changes in the detection characteristics of the gauges.
dues aux variations de la température, etc. et est plus pré- due to variations in temperature, etc. and is more pre-
cis dans le cas des accélérations de petite valeur. cis in the case of small value accelerations.
Le reste de la construction de ce troisième mode de réalisation est identique à celui du premier mode. Par The rest of the construction of this third embodiment is identical to that of the first embodiment. By
conséquent, on omettra son explication détaillée. Therefore, we will omit its detailed explanation.
En liaison maintenant avec les figures 10 et 11, on décrira le quatrième mode de réalisation de la présente invention. Le barreau 11 du quatrième mode de réalisation a subi une rotation de 90 autour de l'axe longitudinal llb par rapport à la position du barreau du troisième mode de réalisation. Par conséquent, la position du poids 15 In connection now with FIGS. 10 and 11, the fourth embodiment of the present invention will be described. The bar 11 of the fourth embodiment has been rotated 90 about the longitudinal axis 11b relative to the position of the bar of the third embodiment. Therefore, the position of the weight 15
sur le barreau 11 est différente de celle du troisième mo- on the bar 11 is different from that of the third mo-
de de réalisation.of achievement.
Dans le quatrième mode de réalisation, le poids 15 est en saillie dans une direction telle qu'il est difficile de faire fléchir le barreau 11. Par conséquent, la valeur de la flexion du barreau est faible, en cas d'accélération dans la direction Y-Y et la direction Z-Z illustrées en 23 figure 10. Par conséquent, le dispositif de détection 10 du quatrième mode de réalisation a une directivité pointue. En conséquence, seule l'accélération dans la direction X-X est In the fourth embodiment, the weight 15 protrudes in a direction such that it is difficult to bend the bar 11. Consequently, the value of the bending of the bar is low, in the event of acceleration in the direction YY and the direction ZZ illustrated in FIG. 10. Consequently, the detection device 10 of the fourth embodiment has a sharp directivity. Consequently, only the acceleration in the X-X direction is
détectée par le dispositif 10 de ce quatrième mode de réali- detected by the device 10 of this fourth embodiment
sation. De plus, le dispositif 10 a une haute endurance vis-à-vis des accélérations excessives se produisant dans station. In addition, the device 10 has a high endurance against excessive accelerations occurring in
la direction Y-Y ou dans la direction Z-Z. direction Y-Y or in direction Z-Z.
Le reste de la construction de ce quatrième mode The rest of the construction of this fourth mode
de réalisation est identique au troisième mode de réalisa- is identical to the third embodiment.
tion. Par conséquent, on ne procèdera pas à son explica- tion. Therefore, it will not be explained.
tion détaillée.detailed tion.
En liaison maintenant avec la figure 12, on décri- Now in connection with FIG. 12, we describe
ra le cinquième mode de réalisation de la présente inven- ra the fifth embodiment of the present invention
tion. Ce cinquième mode est un exemple de simplification du quatrième mode de réalisation. Dans le cinquième mode de réalisation de l'invention, le barreau 11, l'élément en 10. saillie 14 et le poids 15 forment un même ensemble par micro-usinage d'une tranche de silicium 23. Les jauges de contrainte 16a-16d sont formées directement sur le barreau 11 sous forme d'une résistance à diffusion du silicium.Par conséquent, les positions des jauges 16a-16d peuvent être déterminées d'une façon très précise. Il en résulte que le cinquième mode de réalisation peut être fabriqué en série tion. This fifth mode is an example of simplification of the fourth embodiment. In the fifth embodiment of the invention, the bar 11, the element at 10. projection 14 and the weight 15 form the same assembly by micromachining of a silicon wafer 23. The strain gauges 16a-16d are formed directly on the rod 11 in the form of a silicon diffusion resistance. Consequently, the positions of the gauges 16a-16d can be determined very precisely. As a result, the fifth embodiment can be mass produced
en présentant des caractéristiques de détection identiques. with identical detection characteristics.
En outre, le barreau 11 peut être aminci par gra- In addition, the bar 11 can be thinned by gra-
vure dans ce cinquième mode de réalisation. En conséquence, l'épaisseur du barreau 11 peut être établie librement en fonction des valeurs les plus petites de l'accélération in this fifth embodiment. Consequently, the thickness of the bar 11 can be freely established as a function of the smallest values of the acceleration
qu'on doit détecter.that we have to detect.
Le reste de la construction du cinquième mode de réalisation est identique au quatrième mode et on en The rest of the construction of the fifth embodiment is identical to the fourth embodiment and we
omettra la description.will omit the description.
En liaison maintenant avec la figure 13, on dé- Now in connection with FIG. 13, we de-
crira le sixième mode de réalisation de la présente inven- will write the sixth embodiment of the present invention
tion. Dans ce sixième mode de réalisation, un détecteur de lumière constitué d'une diode électroluminescente 24 et d'un dispositif de détection de position à semi-conducteur 26 est utilisé comme moyen permettant de détecter la valeur de la déformation en torsion du barreau 11 à la place des jauges de contrainte 16a-16d employées dans le quatrième mode de tion. In this sixth embodiment, a light detector consisting of a light-emitting diode 24 and a semiconductor position detection device 26 is used as a means for detecting the value of the torsional deformation of the bar 11 to the place of the strain gauges 16a-16d used in the fourth mode of
réalisation.production.
La diode électroluminescente 24 est disposée comme The light emitting diode 24 is arranged as
source de lumière, à la sortie du boîtier 17. La lumière pro- light source, at the outlet of the housing 17. The light pro-
duite par la diode électroluminescente 24 est transmise au the light emitting diode 24 is transmitted to the
détecteur de position à semi-conducteur 26 par une fibre opti- semiconductor position detector 26 by optical fiber
que 25. Une extrémité de la fibre 25 est fixée à la diode électroluminescente 24, et l'autre extrémité au poids 15.La that 25. One end of the fiber 25 is fixed to the light-emitting diode 24, and the other end to the weight 15.The
lumière produite par la diode 24 est introduite dans le dé- light produced by diode 24 is introduced into the
tecteur 26 qui constitue l'élément convertissant la position support 26 which constitutes the element converting the position
de la lumière incidente en tension ou courant électrique. incident light in voltage or electric current.
Dans le sixième mode de réalisation de 11. In the sixth embodiment of 11.
l'invention, lorsque le barreau 11 est soumis à une tor- the invention, when the bar 11 is subjected to a tor-
sion par application de l'accélération, la position de la lumière incidente est détectée. A ce stade, la tension électrique proportionnelle à l'accélération appliquée est présente à la sortie du dispositif 26. Le reste de la construction de ce sixième mode de réalisation est identique au quatrième mode et on en By applying acceleration, the position of the incident light is detected. At this stage, the electric voltage proportional to the applied acceleration is present at the output of the device 26. The rest of the construction of this sixth embodiment is identical to the fourth mode and we
omettra par conséquent la description. will therefore omit the description.
En liaison maintenant avec la figure 14, on Now in connection with FIG. 14, we
expliquera le septième mode de réalisation de l'invention. will explain the seventh embodiment of the invention.
Dans ce septième mode de réalisation, une bobine primai- In this seventh embodiment, a primary coil
re 27 et une paire de bobines secondaires 28 sont utili- re 27 and a pair of secondary coils 28 are used
sées comme moyens permettant de détecter la valeur de la dé- as means for detecting the value of the
formation par torsion du barreau 11 à la place des jauges torsion of the bar 11 in place of the gauges
13 de contrainte 16a-16d du quatrième mode de réalisation. 13 of constraint 16a-16d of the fourth embodiment.
La bobine primaire 27 est enroulée autour du poids 15 et excitée par une tension en courant alternatif de fréquence prédéterminée. Par ailleurs, les deux bobines secondaires 28 sont enroulées à proximité du poids 15 en regard des deux extrémités de la bobine primaire 27. Les bobines secondaires 28 sont fixées au bottier 17 par des moyens (non représentés). En outre, des interstices sont The primary coil 27 is wound around the weight 15 and excited by an alternating current voltage of predetermined frequency. Furthermore, the two secondary coils 28 are wound near the weight 15 opposite the two ends of the primary coil 27. The secondary coils 28 are fixed to the case 17 by means (not shown). In addition, gaps are
ménagés entre le poids 15 et les bobines secondaires 28. formed between the weight 15 and the secondary coils 28.
Par conséquent, le poids 15 n'interfère pas avec les bobines Therefore, the weight 15 does not interfere with the coils
secondaires 28 lorsqu'il est soumis à un déplacement en fonc- secondary 28 when subjected to displacement in
tion de la déformation du barreau 11. tion of the deformation of the bar 11.
Dans le septième mode de réalisation de la présente invention, lorsque le barreau 11 est soumis à une In the seventh embodiment of the present invention, when the bar 11 is subjected to a
torsion en fonction de l'accélération appliquée, les ten- torsion as a function of the applied acceleration, the tens
sions induites dans les bobines secondaires 28 sont modi- induced in the secondary coils 28 are modified
fiées par la variation de l'inductance mutuelle entre la trusted by the variation of mutual inductance between the
bobine primaire 27 et les bobines secondaires 28 en répon- primary coil 27 and secondary coils 28 in response
se à la valeur de la déformation par torsion du barreau 11. se at the value of the torsional deformation of the bar 11.
Les deux bobines secondaires 28 sont connectées au circuit de traitement de signal 29 illustré en figure 15, 12. respectivement, et une tension proportionnelle à la valeur The two secondary coils 28 are connected to the signal processing circuit 29 illustrated in FIG. 15, 12. respectively, and a voltage proportional to the value
de l'accélération est obtenue à la sortie du circuit 29. acceleration is obtained at the output of circuit 29.
Le reste de la construction de ce septième mode de réalisation est identique au quatrième mode et ne sera donc pas décrit. Incidemment, on sait dans la technique que la contrainte nécessaire pour provoquer la torsion du barreau The rest of the construction of this seventh embodiment is identical to the fourth embodiment and will therefore not be described. Incidentally, we know in the art that the stress necessary to cause the bar to twist
11 est établie quelle que soit la longueur totale de ce bar- It is established whatever the total length of this bar-
reau. Par conséquent, la tension de flexion du barreau 11 reau. Consequently, the bending tension of the bar 11
peut être renforcée en utilisant un barreau de courte lon- can be reinforced using a short length bar
gueur sans réduire la valeur détectable de l'accélération. without reducing the detectable value of the acceleration.
En outre, selon la présente invention, le bar- Furthermore, according to the present invention, the bar-
reau 11 peut subir une grande déformation et le poids 15 est en saillie sur le barreau. Par conséquent, la position des reau 11 can undergo a great deformation and the weight 15 is protruding on the bar. Therefore, the position of
butées 13 peut être déterminée facilement. stops 13 can be determined easily.
La présente invention n'est pas limitée aux exem- The present invention is not limited to the examples
ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes ples of realization which have just been described, it is on the contrary susceptible of modifications and variants
qui apparaîtront à l'homme de l'art. which will appear to those skilled in the art.
13.13.
Claims (8)
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DE3816628C2 (en) | 1990-07-26 |
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