JP2022068640A - Vibration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は振動センサに関する。 The present invention relates to a vibration sensor.
振動センサの従来技術として例えば特許文献1、2などがある。 As the prior art of the vibration sensor, there are, for example, Patent Documents 1 and 2.
従来の振動センサは、製品組立中に振動板の周波数特性の調整が難しいことが課題であった。 The problem with conventional vibration sensors is that it is difficult to adjust the frequency characteristics of the diaphragm during product assembly.
そこで本発明では、製品組立中に振動板の周波数特性の調整をすることができる振動センサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration sensor capable of adjusting the frequency characteristics of the diaphragm during product assembly.
本発明の振動センサは、上面が開口された下ケースと、下面が開口されその縁に切り欠きを含み、下ケースに収容される中間ケースと、下ケースと中間ケースの縁にその辺縁を挟持され、切り欠きから注入された接着剤により下ケースまたは中間ケースの縁にその辺縁が固着される振動板と、振動板の振動による圧力変化を検出するセンサを含む。 The vibration sensor of the present invention has a lower case with an open upper surface, an intermediate case with an open lower surface and a notch at the edge thereof, and an intermediate case housed in the lower case, and an edge thereof at the edges of the lower case and the intermediate case. It includes a diaphragm whose edge is fixed to the edge of the lower case or intermediate case by an adhesive that is sandwiched and injected through a notch, and a sensor that detects pressure changes due to vibration of the diaphragm.
本発明の振動センサによれば、製品組立中に振動板の周波数特性の調整をすることができる。 According to the vibration sensor of the present invention, the frequency characteristic of the diaphragm can be adjusted during product assembly.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The components having the same function are given the same number, and duplicate explanations are omitted.
以下、図1~図4を参照して実施例1の振動センサの構成を説明する。図2に示すように本実施例の振動センサ1は、下ケース11と、振動板12と、中間ケース13と、センサ14と、第1のパッキン15と、第2のパッキン16と、センサ基板17と、上ケース18と、中継基板19と、導体10を含む構造である。
Hereinafter, the configuration of the vibration sensor of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. 2, the vibration sensor 1 of this embodiment includes a
<下ケース11>
下ケース11はその上面が開口され一対のネジ穴111を備える。
<
The upper surface of the
<振動板12>
振動板12は、下ケース11と中間ケース13の縁にその辺縁を挟持され、後述する切り欠き132から注入される接着剤により下ケース11または中間ケース13の縁にその辺縁が固着され、外部からの加振に伴って振動する。
<
The peripheral edge of the
振動板12は、例えばt0.1以下の薄い金属板であって、ステンレスなどでよい。振動板12は、金属薄板以外の材質、例えば樹脂フィルムや紙などで構成してもよい。本実施例において、振動板12の形状は円形であって中央部分は上に凸のドーム形状とされている。
The
振動板12は、上面開口された下ケース11と下面開口された中間ケース13によって囲まれてなる密閉空間内に配置される。図4に示すように中間ケース13と振動板12の間に生じる内部空間を空気室Aといい、下ケース11と振動板12の間に生じる内部空間を空気室Bという。後述するセンサ14は空気室A内に配置される。振動板12の辺縁は、中間ケース13にガタツキの無い方法で固着される(例えば上記のように接着剤による接着や熱による溶着)。振動板12は、中間ケース13ではなく、下ケース11に固着されてもよい。
The
<中間ケース13>
中間ケース13は、下面が開口され、一対のネジ穴131、その縁に3つの切り欠き132、中央に貫通孔133を備え、下ケース11に収容される。中間ケース13は下ケース11にガタツキの無い方法(例えば圧入、接着、溶着、ネジ締結)で固定すればよい。
<
The
<センサ14>
センサ14は、振動板12の振動による圧力変化を検出する。センサ14は例えばマイクロフォンとすることができ、マイクロフォンとした場合はコスト面で有利となる。センサ14は、ECM(エレクトレットコンデンサマイクロフォン)とすることができる。またセンサ14は、MEMSマイクロフォンなどの他の圧力検知素子としてもよい。センサ14は、センサ基板17の下面(裏面)にハンダ実装される。
<
The
<第1のパッキン15>
第1のパッキン15は、貫通孔133の縁を周回するように設けられた段部134に配置される。第1のパッキン15はセンサ14周囲の気密性を確保するために配置される。
<
The
<第2のパッキン16>
第2のパッキン16は、下ケース11の内周面に設けられた段部112に配置される。第2のパッキン16は、振動センサ1全体の気密性を確保するために配置される。
<
The
<センサ基板17>
センサ基板17は、ネジ171により中間ケース13のネジ穴131にネジ止めされ、その下面にセンサ14が固定(実装)され、第1のパッキン15の上に載置される。図4に示すように、センサ基板17と中間ケース13の間に第1のパッキン15を挟んで圧縮することにより空気室Aを密閉している。
<
The
<上ケース18>
上ケース18は、ネジ181により下ケース11のネジ穴111にネジ止めされ、下ケース11、中間ケース13、センサ基板17などを蓋する形状であって、その上面に中継基板19を載置するための窪み182を備える。図4に示すように、上ケース18と下ケース11の間に第2のパッキン16を挟んで圧縮することにより外気と内部空間の気密性を確保し、外部からセンサ14に音が入力されることを防止している。
<
The
<中継基板19>
中継基板19は、上ケース18上に載置され、ネジ193により、上ケース18の窪み182内に設けられたネジ穴183にネジ止めされる。中継基板19上に図示しないケーブルが実装(接続)される。中継基板19に接続されるケーブルは多芯線を想定しているが単芯線であってもよい。
<
The
<導体10>
導体10は、中継基板19とセンサ基板17とを接続する。導体10は、センサ基板17から電気信号を取り出すために設けられる。導体10は細い導体(金属線)とすれば好適であり、例えばウレタン銅線でもよいし、他の材質であってもよい。導体10が撓んだ(弛んだ)状態で中継基板19とセンサ基板17とを接続していれば振動センサ1内部に不要な振動(ノイズ)が伝わりにくくなるため、さらに好適である。導体10の一方はセンサ基板17にハンダ付けされ、他方は上ケース18の窪み182内に設けられた貫通孔184から引き出されて中継基板19にハンダ付けされる。貫通孔184は、中継基板19を載置、ネジ止めすることにより封止される。
<
The
<空気室Aと空気室Bの通気>
図4の斜視断面図の一部を拡大して示した部分拡大図(同図の太枠楕円内参照)に、破線矢印で表したように、中間ケース13と振動板12の間に生じる空気室Aと、下ケース11と振動板12の間に生じる空気室Bとを通気する空隙(通気通路)が設けられている。空気室Aと空気室Bは通気通路で連通されているが、いずれも外気とは隔離されている。通気通路は圧力調整用であるため、微細な通路でよい。
<Ventilation of air chamber A and air chamber B>
As shown by the broken line arrow in the partially enlarged view (see the inside of the thick frame ellipse in the figure) showing a part of the perspective sectional view of FIG. 4, the air generated between the
≪本実施例の振動センサ1の効果:周波数特性を調整できる≫
切り欠き132から注入する接着剤の量により、振動板12の共振周波数を変更することができ、振動センサ1の周波数特性を調整することができる。例えば、振動センサ1を仮組立した後に特性を測定し、測定結果に基づいて振動センサ1を分解して接着剤を注入(増量)する工程を繰り返し、周波数特性に微調整を加えることができる。
<< Effect of vibration sensor 1 of this embodiment: Frequency characteristics can be adjusted >>
The resonance frequency of the
≪本実施例の振動センサ1の効果:感度の向上≫
振動センサ1に内蔵した振動板12は、外部から加振されると震えが発生し、震えにより振動板12が設置されている内部空間(空気室A、空気室B)に圧力変化が発生する。この圧力変化をセンサ14で検出することにより、センサ14単体の出力よりも大きな出力を得ることができ、感度を向上することができる。
<< Effect of vibration sensor 1 of this embodiment: Improvement of sensitivity >>
When the
≪本実施例の振動センサ1の効果:共振周波数を高くすることができる≫
一般的に、振動センサにおける振動板は、固有振動の周波数で共振して振動が増幅されてしまうため、振動板の1次共振周波数が計測できる最大の周波数である。よって振動センサの測定可能な周波数の範囲を広げるためには、振動板の共振周波数を高くする必要がある。振動板の外径や材質を固定とした場合、振動板の厚みを厚くすれば共振周波数を高くすることができるが、増厚により、振動板が重くなり感度が低下するという問題が生じる。
<< Effect of vibration sensor 1 of this embodiment: Resonance frequency can be increased >>
Generally, the diaphragm in the vibration sensor resonates at the frequency of the natural vibration and the vibration is amplified, so that the primary resonance frequency of the diaphragm is the maximum frequency that can be measured. Therefore, in order to widen the measurable frequency range of the vibration sensor, it is necessary to increase the resonance frequency of the diaphragm. When the outer diameter and material of the diaphragm are fixed, the resonance frequency can be increased by increasing the thickness of the diaphragm, but the thickening causes a problem that the diaphragm becomes heavy and the sensitivity decreases.
上記の課題に対処するため、本実施例の振動センサ1においては、振動板12をドーム形状に加工して形成した。これにより感度の低下を防ぎつつ、共振周波数を高くすることができる。
In order to deal with the above problems, in the vibration sensor 1 of this embodiment, the
≪本実施例の振動センサ1の効果:熱による感度の低下を防止≫
振動板の上部の空気室、振動板の下部の空気室がそれぞれ個別の密閉空間であった場合、熱で空気室間に圧力差が生じると、振動板が気圧の低いほうに変形して感度に影響が出る場合がある。本実施例の振動センサ1は、空気室Aと空気室Bとを通気する空隙(通気通路)を設けたため、空気室Aと空気室Bの圧力を均一に保持することができ、感度の低下を防止することができる。上記の通気通路は圧力を均一に保持することが目的であるため、通路の断面積は小さくてよく、圧が加わった場合のみ通気通路が開くように構成されていればさらに好適である。
<< Effect of vibration sensor 1 of this embodiment: Prevention of decrease in sensitivity due to heat >>
When the air chamber above the diaphragm and the air chamber below the diaphragm are separate enclosed spaces, if a pressure difference is generated between the air chambers due to heat, the diaphragm deforms to the lower pressure side for sensitivity. May be affected. Since the vibration sensor 1 of this embodiment is provided with a gap (ventilation passage) for ventilating the air chamber A and the air chamber B, the pressures of the air chamber A and the air chamber B can be uniformly maintained, and the sensitivity is lowered. Can be prevented. Since the purpose of the above-mentioned ventilation passage is to maintain the pressure uniformly, the cross-sectional area of the passage may be small, and it is more preferable if the ventilation passage is configured to open only when pressure is applied.
≪本実施例の振動センサ1の効果:ノイズが伝わりにくい構造を実現≫
図2、図4に示すように、センサ基板17は中間ケース13にネジ締結で固定される一方、中継基板19は、上ケース18にネジ締結で固定されるため、中継基板19からセンサ基板17に振動が直接伝わりにくい構造を実現できる。これにより、中継基板19に接続されるケーブル(図示略)を介して伝わる振動がセンサ基板17およびセンサ14に伝わりにくくなるためノイズを提言することができる。
<< Effect of vibration sensor 1 of this embodiment: Realization of a structure that makes it difficult for noise to be transmitted >>
As shown in FIGS. 2 and 4, the
なお、中継基板19とセンサ基板17とは、導体10によって電気的に接続されている。導体10を細い金属線とし、撓み(弛み)を持たせて配線することにより、中継基板19に発生した振動(ノイズ)がセンサ基板17に伝わりにくい構造とすることができる。
The
Claims (6)
下面が開口されその縁に切り欠きを含み、下ケースに収容される中間ケースと、
前記下ケースと前記中間ケースの縁にその辺縁を挟持され、前記切り欠きから注入された接着剤により前記下ケースまたは前記中間ケースの縁にその辺縁が固着される振動板と、
前記振動板の振動による圧力変化を検出するセンサを含む
振動センサ。 The lower case with an open top surface and
An intermediate case with an open bottom and a notch at the edge, which is housed in the lower case,
A diaphragm whose edge is sandwiched between the edges of the lower case and the intermediate case and whose edge is fixed to the edge of the lower case or the intermediate case by an adhesive injected from the notch.
A vibration sensor including a sensor that detects a pressure change due to the vibration of the diaphragm.
前記中間ケースと前記振動板の間に生じる空気室Aと、前記下ケースと前記振動板の間に生じる空気室Bとを通気する空隙が設けられている
振動センサ。 The vibration sensor according to claim 1.
A vibration sensor provided with a gap for ventilating an air chamber A generated between the intermediate case and the vibrating plate and an air chamber B generated between the lower case and the vibrating plate.
前記振動板はドーム形状である
振動センサ。 The vibration sensor according to claim 1 or 2.
The diaphragm is a dome-shaped vibration sensor.
前記センサがマイクロフォンである
振動センサ。 The vibration sensor according to any one of claims 1 to 3.
A vibration sensor in which the sensor is a microphone.
前記中間ケースのみにネジ止めされ、その下面に前記センサが固定されるセンサ基板と、
前記下ケースのみにネジ止めされ、前記下ケースと前記中間ケースと前記センサ基板を蓋する形状である上ケースと、
前記上ケース上に載置され、前記上ケースのみにネジ止めされる中継基板と、
前記中継基板と前記センサ基板とを接続する導体を含む
振動センサ。 The vibration sensor according to any one of claims 1 to 4.
A sensor board that is screwed only to the intermediate case and the sensor is fixed to the lower surface thereof.
An upper case that is screwed only to the lower case and has a shape that covers the lower case, the intermediate case, and the sensor substrate.
A relay board that is placed on the upper case and screwed only to the upper case,
A vibration sensor including a conductor connecting the relay board and the sensor board.
前記導体は銅線であって、前記銅線が撓んだ状態で前記中継基板と前記センサ基板とを接続している
振動センサ。 The vibration sensor according to claim 5.
The conductor is a copper wire, and a vibration sensor connecting the relay board and the sensor board in a state where the copper wire is bent.
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| JP2020177427A JP2022068640A (en) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | Vibration sensor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024532981A (en) * | 2022-08-25 | 2024-09-12 | エーエーシーアコースティックテクノロジーズ(シンセン)カンパニーリミテッド | Vibration Sensors |
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2020
- 2020-10-22 JP JP2020177427A patent/JP2022068640A/en active Pending
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