JP2000055655A - Double-axis type inclination sensor - Google Patents

Double-axis type inclination sensor

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JP2000055655A
JP2000055655A JP10219066A JP21906698A JP2000055655A JP 2000055655 A JP2000055655 A JP 2000055655A JP 10219066 A JP10219066 A JP 10219066A JP 21906698 A JP21906698 A JP 21906698A JP 2000055655 A JP2000055655 A JP 2000055655A
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axis
plane
state
electrodes
planar electrodes
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Application number
JP10219066A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyasu Kaneda
滋保 金田
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To certainly detect an inclination angle to each turning direction making orthogonal double-axis each other as centers in spite of a simple structure that a liquid dielectric body is sealed in an accommodating container. SOLUTION: A air-tight chamber for accommodating a fluid in which a bottom surface and a ceiling surface are parallel each other is formed in a rectangular and flat accommodating container 2 mounted to an agricultural machinery in a horizontal state. A first and second plane-like electrodes 3a, 3b disposed at a plane symmetric state making an X axis being a lateral axis in the agricultural machinery as a symmetric axis and a third and fourth plane-like electrodes 3c, 3d disposed at a plane symmetric state making a Y axis being a forward/backward axis in the agricultural machinery as a symmetric axis are formed on the bottom surface of the air-tight chamber 2b for accommodating a fluid at an electrically insulated state. A common plane-like electrode 4 is formed on the ceiling surface in a state opposed to the first to fourth plane-like electrodes 3a to 3d. An inclination angle-detecting action is carried out based on a variation of an electrostatic capacity between the plane-like electrodes 3a to 3d and the common plane-like electrode 4. A silicon oil is sealed in the air-tight chamber 2b for accommodating a fluid in a state that a space portion is remained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対向電極間に液状
誘電体を封入して構成された静電容量方式の傾斜セン
サ、特には、互いに直交した第1軸及び第2軸を中心と
した各回動方向への傾斜角度をそれぞれ検出できるよう
にした二軸形傾斜センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type inclination sensor in which a liquid dielectric is sealed between opposed electrodes, and more particularly to a capacitance type inclination sensor centered on a first axis and a second axis orthogonal to each other. The present invention relates to a biaxial inclination sensor capable of detecting an inclination angle in each rotation direction.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来より、ケース内に
設けられた対向電極間にシリコーンオイルのような液状
誘電体を封入し、そのケースの傾斜に応じたシリコーン
オイルの移動により生ずる上記対向電極間の静電容量の
変化に基づいてケースの傾斜角度を検出するようにした
傾斜センサが供されている。このような傾斜センサは、
構造が簡単で十分な耐久性が得られると共に、比較的高
精度になるなどの利点があるため、広く普及しつつあ
る。ところが、上記のような傾斜センサにあっては一定
方向の回動角度のみしか検出できないため、例えばトラ
クタなどの農業機械において、そのピッチ及びロールの
ような互いに直交した二軸を中心とした各回動角度を検
出する用途に使用する場合には、当該傾斜センサを2組
設ける必要が生じ、コストアップが避けられないという
問題点が出てくる。
Heretofore, a liquid dielectric such as silicone oil has been sealed between opposed electrodes provided in a case, and the above-mentioned opposed electrode generated by the movement of the silicone oil in accordance with the inclination of the case. There is provided an inclination sensor that detects the inclination angle of the case based on a change in capacitance between the sensors. Such a tilt sensor,
Since it has advantages such as simple structure and sufficient durability and relatively high accuracy, it has been widely used. However, since the tilt sensor described above can detect only a rotation angle in a certain direction, for example, in an agricultural machine such as a tractor, each rotation about two axes orthogonal to each other such as a pitch and a roll. In the case of using the sensor for detecting an angle, it is necessary to provide two sets of the tilt sensors, which raises a problem that a cost increase cannot be avoided.

【0003】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、収納容器内に液状誘電体を封入した
簡単な構造でありながら、互いに直交した二軸を中心と
した各回動方向への傾斜角度を確実に検出可能になる二
軸形傾斜センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a simple structure in which a liquid dielectric is sealed in a storage container, but each rotation direction about two axes orthogonal to each other. An object of the present invention is to provide a two-axis tilt sensor that can reliably detect a tilt angle to a tilt angle.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、互いに直交した第1軸及び第2軸を中心と
した各回動方向への傾斜角度を検出するための二軸形傾
斜センサにおいて、被装着位置に対し水平状態で取り付
けられ、内部に底面及び天井面が互いに平行した状態の
流体収納用気密室が形成された扁平形状の収納容器と、
前記流体収納用気密室の底面及び天井面の一方側に互い
に電気的に絶縁された状態で形成された第1ないし第4
の面状電極と、前記流体収納用気密室の底面及び天井面
の他方側に前記第1ないし第4の面状電極と対向した状
態で形成された共通面状電極と、前記流体収納用気密室
内に空間部を残した状態で封入された液状誘電体とを備
えた上で、前記第1及び第2の面状電極を前記第1軸に
対し対称的な状態で配置すると共に、前記第3及び第4
の面状電極を前記第2軸に対し対称的な状態で配置し、
第1ないし第4の面状電極と共通面状電極との各間の静
電容量の変化に基づいて傾斜角度検出動作を行う構成と
したものである(請求項1)。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a biaxial tilt for detecting tilt angles in respective rotation directions about a first axis and a second axis orthogonal to each other. In the sensor, a flat storage container in which a fluid storage airtight chamber in which the bottom surface and the ceiling surface are parallel to each other is formed, which is mounted horizontally with respect to the mounting position,
A first to a fourth formed on one side of a bottom surface and a ceiling surface of the fluid storage airtight chamber in a state of being electrically insulated from each other;
A planar electrode, a common planar electrode formed on the other side of the bottom surface and the ceiling surface of the fluid storage airtight chamber so as to face the first to fourth planar electrodes, and the fluid storage airtight chamber. A liquid dielectric sealed in a state where a space is left in the room, and the first and second planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the first axis; 3rd and 4th
Are arranged symmetrically with respect to the second axis,
The tilt angle detecting operation is performed based on a change in capacitance between each of the first to fourth planar electrodes and the common planar electrode (claim 1).

【0005】このような構成によれば、被装着位置に対
し水平状態で取り付けられた収納容器が、水平な状態を
保持しているときには、その内部の流体収納用気密室に
封入された液状誘電体が均一に分布した状態を呈してい
る。この状態から、収納容器が第1軸を中心とした回動
方向へ傾斜したときには、液状誘電体が、第1軸に対し
対称的な状態で配置された第1及び第2の面状電極の一
方側へ流動するようになる。このため、第1及び第2の
面状電極の一方側と共通面状電極との間の静電容量が液
状誘電体の流入に応じて増大すると共に、当該第1及び
第2の面状電極の他方側と共通面状電極との間の静電容
量が液状誘電体の流出に応じて減少するようになる。こ
の場合の静電容量の増減量は、収納容器の傾斜角度に依
存して変化することになるから、その増減量に基づいて
収納容器の傾斜角度を検出できるようになる。
According to such a configuration, when the storage container mounted in a horizontal state with respect to the mounting position holds the horizontal state, the liquid dielectric sealed in the fluid storage airtight chamber inside the storage container is held. The body has a uniformly distributed state. From this state, when the storage container is tilted in the direction of rotation about the first axis, the liquid dielectric is applied to the first and second planar electrodes arranged symmetrically with respect to the first axis. It will flow to one side. For this reason, the capacitance between one side of the first and second planar electrodes and the common planar electrode increases in accordance with the inflow of the liquid dielectric, and the first and second planar electrodes are increased. The capacitance between the other side and the common planar electrode decreases in response to the outflow of the liquid dielectric. In this case, since the amount of increase or decrease in the capacitance changes depending on the inclination angle of the storage container, the inclination angle of the storage container can be detected based on the amount of increase or decrease.

【0006】また、収納容器が前記第1軸と直交する第
2軸を中心とした回動方向へ傾斜したときには、液状誘
電体が、第2軸に対し対称的な状態で配置された第3及
び第4の面状電極の一方側へ流動するようになる。この
ため、第3及び第4の面状電極の一方側と共通面状電極
との間の静電容量が液状誘電体の流入に応じて増大する
と共に、当該第3及び第4の面状電極の他方側と共通面
状電極との間の静電容量が液状誘電体の流出に応じて減
少するようになる。この場合の静電容量の増減量は、収
納容器の傾斜角度に依存して変化することになるから、
その増減量に基づいて収納容器の傾斜角度を検出できる
ようになる。
When the storage container is tilted in the direction of rotation about the second axis orthogonal to the first axis, the liquid dielectric is placed in a symmetric state with respect to the second axis. And flow to one side of the fourth planar electrode. Therefore, the capacitance between one side of the third and fourth planar electrodes and the common planar electrode increases in accordance with the inflow of the liquid dielectric, and the third and fourth planar electrodes are increased. The capacitance between the other side and the common planar electrode decreases in response to the outflow of the liquid dielectric. Since the amount of increase or decrease of the capacitance in this case changes depending on the inclination angle of the storage container,
The inclination angle of the storage container can be detected based on the increase / decrease amount.

【0007】従って、1個の収納容器内液状誘電体を封
入しただけの簡単な構造でありながら、互いに直交した
第1軸及び第2軸を中心とした各回動方向への傾斜角度
を確実に検出可能になるものである。
Therefore, while having a simple structure in which the liquid dielectric in one storage container is merely sealed, the inclination angles in the respective rotation directions about the first axis and the second axis which are orthogonal to each other can be ensured. It will be detectable.

【0008】この場合、前記第1及び第2の面状電極を
同一形状に形成して前記第1軸を対称軸とした面対称状
態で配置し、前記第3及び第4の面状電極を同一形状に
形成して前記第2軸を対称軸とした面対称状態で配置す
る構成としても良い(請求項2)。このような構成によ
れば、収納容器が水平な状態を保持しているとき、つま
り、その内部の流体収納用気密室に封入された液状誘電
体が均一に分布した状態を呈しているときには、第1及
び第2の面状電極と共通面状電極との各間の静電容量が
等しくなると共に、第3及び第4の面状電極と共通面状
電極との各間の静電容量が等しくなるから、それらの静
電容量の変化に応じた出力信号処理を容易に行い得るよ
うになる。
In this case, the first and second planar electrodes are formed in the same shape and arranged in a plane-symmetrical state with the first axis as a symmetric axis, and the third and fourth planar electrodes are arranged in a plane. It may be configured to be formed in the same shape and arranged in a plane symmetric state with the second axis as a symmetric axis (claim 2). According to such a configuration, when the storage container holds a horizontal state, that is, when the liquid dielectric sealed in the fluid storage airtight chamber therein is in a state of being uniformly distributed, The capacitance between each of the first and second planar electrodes and the common planar electrode becomes equal, and the capacitance between each of the third and fourth planar electrodes and the common planar electrode becomes smaller. Since they are equal, output signal processing according to the change in the capacitance can be easily performed.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。図1には分解状態での主
要構造が示され、図2(a)、(b)には全体の縦断面
構造及び横断面構造が示されている。これら図1及び図
2において、二軸形傾斜センサ1は、互いに直交した第
1軸及び第2軸を中心とした各回動方向への傾斜角度、
例えば、トラクタのような農業機械における左右方向軸
(第1軸:以下これをX軸と呼ぶ)を中心としたピッチ
角並びに前後方向軸(第2軸:以下これをY軸と呼ぶ)
を中心としたロール角を検出するためのものであり、当
該農業機械の所定位置に水平状態で装着される矩形扁平
形状の収納容器2を備えた構成となっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main structure in a disassembled state, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the entire longitudinal sectional structure and transverse sectional structure. In FIGS. 1 and 2, the biaxial tilt sensor 1 has a tilt angle in each rotation direction about a first axis and a second axis orthogonal to each other,
For example, a pitch angle centered on a horizontal axis (first axis: hereinafter referred to as an X axis) and a longitudinal axis (second axis: hereinafter referred to as a Y axis) of an agricultural machine such as a tractor.
, And has a rectangular flat container 2 mounted horizontally at a predetermined position of the agricultural machine.

【0010】上記収納容器2は、例えば上面が開口した
容器状本体部2aと、この本体部2aの上面開口部を気
密に閉鎖して内部に流体収納用気密室2b(図2参照)
を形成する平板状の蓋部2cとから成り、その流体収納
用気密室2bは、底面(容器状本体部2aの内底面)及
び天井面(蓋部2cの裏面)が互いに平行した状態とな
っている。尚、斯かる収納容器は、互いに直交する辺部
が前記X軸及びY軸とそれぞれ平行した状態で装着され
るものである。
The storage container 2 has, for example, a container-shaped main body 2a having an open upper surface and an air-tight chamber 2b for fluid storage therein by closing the upper opening of the main body 2a in an airtight manner (see FIG. 2).
The fluid-tight chamber 2b has a bottom surface (the inner bottom surface of the container-like main body 2a) and a ceiling surface (the back surface of the lid portion 2c) in parallel with each other. ing. In addition, such a storage container is mounted such that sides orthogonal to each other are parallel to the X axis and the Y axis, respectively.

【0011】本体部2aの矩形状の内底面には、互いに
電気的に絶縁された状態の同一形状の第1、第2、第
3、第4の面状電極3a、3b、3c、3dが、当該内
底面をその対角線に沿って4分割した形態で設けられて
いる。つまり、各面状電極3a〜3dは三角形状に形成
されるものであり、第1及び第2の面状電極3a及び3
bは、前記X軸を対称軸とした面対称状態で配置され、
第3及び第4の面状電極3c及び3dは、前記Y軸を対
称軸とした面対称状態で配置されている。
On the rectangular inner bottom surface of the main body 2a, first, second, third, and fourth planar electrodes 3a, 3b, 3c, and 3d having the same shape and electrically insulated from each other are provided. The inner bottom surface is provided in a form divided into four along the diagonal line. That is, each of the planar electrodes 3a to 3d is formed in a triangular shape, and the first and second planar electrodes 3a and 3d are formed.
b is arranged in a plane symmetric state with the X axis as a symmetry axis,
The third and fourth planar electrodes 3c and 3d are arranged in plane symmetry with the Y axis as the axis of symmetry.

【0012】蓋部2cの裏面には、上記第1ないし第4
の面状電極3a〜3dと対向した状態で矩形状の共通面
状電極4が形成されている。そして、前記流体収納用気
密室2b内には、空間部を残した状態で液状誘電体とし
ての例えばシリコーンオイル5(図2参照)が封入され
るものである。
The back surface of the lid 2c is provided with the first to fourth
A rectangular common planar electrode 4 is formed facing the planar electrodes 3a to 3d. The fluid-containing airtight chamber 2b is filled with, for example, a silicone oil 5 (see FIG. 2) as a liquid dielectric while leaving a space.

【0013】これにより、第1ないし第4の面状電極3
a〜3dと共通面状電極4との各間には、合計4個のコ
ンデンサが形成されるものであり、それらコンデンサの
静電容量は、電極間に位置するシリコーンオイル5の量
に応じて大きく変化することになる。この場合、二軸形
傾斜センサ1には、第1ないし第4の面状電極3a〜3
dにそれぞれ接続された合計4個の個別端子及び共通面
状電極に接続された共通端子が設けられるものであり、
斯様な二軸形傾斜センサ1の等価回路は図4に示す状態
となる。尚、図4において、C1〜C4は第1ないし第
4の面状電極3a〜3dと共通面状電極4との各間にそ
れぞれ形成されるコンデンサ、T1〜T4は上記個別端
子、T0は上記共通端子である。
Thus, the first to fourth planar electrodes 3
A total of four capacitors are formed between each of the electrodes a to 3d and the common planar electrode 4. The capacitance of the capacitors depends on the amount of the silicone oil 5 located between the electrodes. It will change greatly. In this case, the biaxial tilt sensor 1 includes first to fourth planar electrodes 3a to 3a.
d, a total of four individual terminals connected to each other and a common terminal connected to the common planar electrode are provided.
The equivalent circuit of such a two-axis tilt sensor 1 is in the state shown in FIG. In FIG. 4, C1 to C4 are capacitors formed between the first to fourth planar electrodes 3a to 3d and the common planar electrode 4, respectively, T1 to T4 are the individual terminals, and T0 is the above-mentioned individual terminal. Common terminal.

【0014】このような構成された二軸形傾斜センサ1
にあっては、農業機械の所定位置に水平状態で取り付け
られた収納容器2が水平な状態を保持しているときに
は、その内部の流体収納用気密室2bに封入されたシリ
コーンオイル5が均一に分布した状態を呈している。こ
の場合、第1ないし第4の面状電極3a〜3dは同一形
状に形成されているから、前記コンデンサC1〜C4の
静電容量は互いに等しくなる。
The biaxial tilt sensor 1 constructed as described above.
In this case, when the storage container 2 mounted horizontally at a predetermined position of the agricultural machine holds the horizontal state, the silicone oil 5 sealed in the fluid storage airtight chamber 2b therein is uniformly distributed. It has a distributed state. In this case, since the first to fourth planar electrodes 3a to 3d are formed in the same shape, the capacitances of the capacitors C1 to C4 are equal to each other.

【0015】このような状態から、農業機械にピッチン
グが発生した場合には、収納容器2がX軸を中心とした
回動方向へ傾斜することになるため、図3に示すよう
に、シリコーンオイル5が、X軸に対し対称的な状態で
配置された第1及び第2の面状電極3a及び3bの一方
側(図3の例では第1の面状電極3a側)へ流動するよ
うになる。このため、図3の例では、第1の面状電極3
aと共通面状電極4との間に形成されるコンデンサC1
の静電容量がシリコーンオイル5の流入に応じて増大す
ると共に、第2の面状電極3bと共通面状電極4との間
に形成されるコンデンサC2の静電容量がシリコーンオ
イル5の流出に応じて減少するようになる。また、収納
容器2が上記と反対の方向へ傾斜した場合には、第1の
面状電極3aと共通面状電極4との間に形成されるコン
デンサC1の静電容量がシリコーンオイル5の流出に応
じて減少すると共に、第2の面状電極3bと共通面状電
極4との間に形成されるコンデンサC2の静電容量がシ
リコーンオイル5の流入に応じて増大するようになる。
このような各場合の静電容量の増減量は、収納容器2の
X軸回りの傾斜角度に依存して変化することになるか
ら、それらコンデンサC1及びC2の静電容量の増減量
に基づいて収納容器2のX軸回りの傾斜角度、つまり農
業機械のピッチ角を検出できるようになる。
If pitching occurs in the agricultural machine from such a state, the storage container 2 is inclined in the direction of rotation about the X axis, and as shown in FIG. 5 flows to one side (the first planar electrode 3a side in the example of FIG. 3) of the first and second planar electrodes 3a and 3b arranged symmetrically with respect to the X axis. Become. Therefore, in the example of FIG.
a and a capacitor C1 formed between the common planar electrode 4
The capacitance of the capacitor C2 formed between the second planar electrode 3b and the common planar electrode 4 increases due to the inflow of the silicone oil 5. It will decrease accordingly. When the storage container 2 is tilted in the direction opposite to the above, the capacitance of the capacitor C1 formed between the first planar electrode 3a and the common planar electrode 4 causes the outflow of the silicone oil 5. And the capacitance of the capacitor C2 formed between the second planar electrode 3b and the common planar electrode 4 increases according to the inflow of the silicone oil 5.
Since the amount of increase or decrease in the capacitance in each case changes depending on the inclination angle of the storage container 2 around the X axis, the amount of increase or decrease in the capacitance of the capacitors C1 and C2 is determined. The inclination angle of the storage container 2 around the X axis, that is, the pitch angle of the agricultural machine can be detected.

【0016】また、農業機械にローリングが発生した場
合には、収納容器2がY軸を中心とした回動方向へ傾斜
することになるため、シリコーンオイル5が、Y軸に対
し対称的な状態で配置された第3及び第4の面状電極3
c及び3dの一方側へ流動するようになる。このため、
第3及び第4の面状電極3c及び3dの一方側と共通面
状電極4との間の形成されるコンデンサC3或いはC4
の静電容量がシリコーンオイル5の流入に応じて増大す
ると共に、当該第3及び第4の面状電極3c及び3dの
他方側と共通面状電極4との間に形成されるコンデンサ
C4或いはC3の静電容量がシリコーンオイル5の流出
に応じて減少するようになる。この場合の静電容量の増
減量は、収納容器2のY軸回りの傾斜角度に依存して変
化することになるから、それらコンデンサC3及びC4
の静電容量の増減量に基づいて収納容器2のY軸回りの
傾斜角度、つまり農業機械のロール角を検出できるよう
になる。
Further, when rolling occurs in the agricultural machine, the storage container 2 is inclined in the direction of rotation about the Y axis, so that the silicone oil 5 is symmetrical with respect to the Y axis. And fourth planar electrodes 3 arranged at
It flows to one side of c and 3d. For this reason,
A capacitor C3 or C4 formed between one side of the third and fourth planar electrodes 3c and 3d and the common planar electrode 4.
Of the third and fourth planar electrodes 3c and 3d and the capacitor C4 or C3 formed between the other side of the third and fourth planar electrodes 3c and 3d and the common planar electrode 4. Is reduced in accordance with the outflow of the silicone oil 5. Since the amount of increase or decrease in the capacitance in this case changes depending on the inclination angle of the storage container 2 around the Y axis, these capacitors C3 and C4
The inclination angle of the storage container 2 around the Y axis, that is, the roll angle of the agricultural machine can be detected based on the increase or decrease of the capacitance of the storage container 2.

【0017】従って、1個の収納容器2内シリコーンオ
イル5を封入しただけの簡単な構造でありながら、互い
に直交したX軸及びY軸を中心とした各回動方向への傾
斜角度(農業機械のピッチ角及びロール角)を確実に検
出可能になるものである。この場合、例えば対をなすコ
ンデンサC1及びC2の静電容量の変化、並びに同じく
対をなすコンデンサC3及びC4の静電容量の変化は、
収納容器2の傾斜に応じて差動的に発生するから、大き
な検出出力を得ることが可能となって分解能の向上など
に寄与できることになる。また、第1ないし第4の面状
電極3c〜3dは、同一形状に形成されて、2個ずつが
それぞれX軸及びY軸を対称軸とした面対称状態で配置
されているから、収納容器2が水平状態にあるとき、つ
まりシリコーンオイル5が均一に分布した状態を呈して
いるときには、各コンデンサC1〜C4の静電容量が等
しくなり、その静電容量の変化に応じた出力信号処理を
容易に行い得るという利点も出てくる。
Accordingly, while having a simple structure in which the silicone oil 5 is sealed in one storage container 2, the inclination angles in the respective rotation directions about the X-axis and the Y-axis, which are orthogonal to each other, (for the agricultural machine) Pitch angle and roll angle) can be reliably detected. In this case, for example, the change in the capacitance of the pair of capacitors C1 and C2 and the change in the capacitance of the pair of capacitors C3 and C4 are
Since it is generated differentially according to the inclination of the storage container 2, it is possible to obtain a large detection output, which can contribute to improvement in resolution and the like. In addition, the first to fourth planar electrodes 3c to 3d are formed in the same shape, and each two are arranged in a plane symmetric state with the X axis and the Y axis as symmetric axes. When 2 is in a horizontal state, that is, when the silicone oil 5 is uniformly distributed, the capacitance of each of the capacitors C1 to C4 becomes equal, and the output signal processing according to the change in the capacitance is performed. Another advantage is that it can be easily performed.

【0018】図4及び図5には、上記のような出力信号
処理を行うための回路構成の一例が示されており、以下
これについて説明する。二軸形傾斜センサ1の共通端子
T0及び個別端子T1〜T4は、回路ユニット6の各入
力端子Q0〜Q4にそれぞれ接続されている。回路ユニ
ット6内には、アナログスイッチ7〜10、ピッチ角用
信号処理回路11、及びロール角用信号処理回路12が
設けられている。上記アナログスイッチ7〜10は、接
点(c−a)間をオンした状態と接点(c−b)間をオ
ンした状態とに切換えられる構成のものであり、以下の
ように接続されている。
FIGS. 4 and 5 show an example of a circuit configuration for performing the above-described output signal processing, which will be described below. The common terminal T0 and the individual terminals T1 to T4 of the biaxial tilt sensor 1 are connected to the input terminals Q0 to Q4 of the circuit unit 6, respectively. In the circuit unit 6, analog switches 7 to 10, a signal processing circuit 11 for a pitch angle, and a signal processing circuit 12 for a roll angle are provided. The analog switches 7 to 10 are configured to be switched between a state in which the contacts (ca) are turned on and a state in which the contacts (c-b) are turned on, and are connected as follows.

【0019】共通接点cが入力端子Q1に接続されたア
ナログスイッチ7は、接点aが電源端子+Vccに接続さ
れ、接点bがピッチ角用信号処理回路11の入力端子A
に接続されている。共通接点cが入力端子Q2に接続さ
れたアナログスイッチ8は、接点aがグランド端子に接
続され、接点bが上記ピッチ角用信号処理回路11の入
力端子Aに接続されている。共通接点cが入力端子Q3
に接続されたアナログスイッチ9は、接点aが電源端子
+Vccに接続され、接点bがロール角用信号処理回路1
2の入力端子Aに接続されている。共通接点cが入力端
子Q4に接続されたアナログスイッチ10は、接点aが
グランド端子に接続され、接点bが上記ロールチ角用信
号処理回路12の入力端子Aに接続されている。
The analog switch 7 having the common contact c connected to the input terminal Q1 has the contact a connected to the power supply terminal + Vcc, and the contact b connected to the input terminal A of the pitch angle signal processing circuit 11.
It is connected to the. In the analog switch 8 having the common contact c connected to the input terminal Q2, the contact a is connected to the ground terminal, and the contact b is connected to the input terminal A of the pitch angle signal processing circuit 11. Common contact c is input terminal Q3
Is connected to the power supply terminal + Vcc, and the contact b is connected to the roll angle signal processing circuit 1.
2 input terminal A. In the analog switch 10 having the common contact c connected to the input terminal Q4, the contact a is connected to the ground terminal, and the contact b is connected to the input terminal A of the signal processing circuit 12 for the roll angle.

【0020】尚、具体的に図示しないが、回路ユニット
6には、例えば30kHz程度のクロックパルスを発生
する発振回路、並びにそのクロックパルスに基づいて各
アナログスイッチ7〜10の切換タイミングを生成する
遅延回路が設けられている。また、回路ユニット6にお
いて、その入力端子Q0は、ピッチ角用信号処理回路1
1の入力端子B及びロール角用信号処理回路12の入力
端子Bにそれぞれ接続されている。
Although not specifically shown, the circuit unit 6 includes an oscillation circuit that generates a clock pulse of, for example, about 30 kHz, and a delay that generates a switching timing of each of the analog switches 7 to 10 based on the clock pulse. A circuit is provided. In the circuit unit 6, the input terminal Q0 is connected to the signal processing circuit 1 for pitch angle.
1 input terminal B and the input terminal B of the roll angle signal processing circuit 12.

【0021】以上のような接続の結果、アナログスイッ
チ7及び8の各接点(c−a)がオンされたときには、
コンデンサC1及びC2の直列回路に電源電圧が印加さ
れて、それらが充電されることになり、共通端子T0か
らコンデンサC1及びC2の静電容量に応じたレベルの
電圧信号V1が得られるようになる。また、アナログス
イッチ9及び10の接点(c−a)がオンされたときに
は、コンデンサC3及びC4の直列回路に電源電圧が印
加されて、それらが充電されることになり、共通端子T
0からコンデンサC3及びC4の静電容量に応じたレベ
ルの電圧信号V2が得られるようになる。
As a result of the above connection, when the respective contacts (ca) of the analog switches 7 and 8 are turned on,
A power supply voltage is applied to the series circuit of the capacitors C1 and C2 and they are charged, and a voltage signal V1 having a level corresponding to the capacitance of the capacitors C1 and C2 is obtained from the common terminal T0. . When the contacts (ca) of the analog switches 9 and 10 are turned on, the power supply voltage is applied to the series circuit of the capacitors C3 and C4, and they are charged.
From 0, a voltage signal V2 of a level corresponding to the capacitance of the capacitors C3 and C4 can be obtained.

【0022】ピッチ角用信号処理回路11は上記電圧信
号V1を信号処理対象として入力端子Bに受け、ロール
角用信号処理回路12は上記電圧信号V2を信号処理対
象として入力端子Bに受けるものである。この場合、ピ
ッチ角用信号処理回路11及びロール角用信号処理回路
12は、基本的に同一構成のものであるから、以下にお
いては、ピッチ角用信号処理回路11の内部構成のみに
ついて図6を参照しながら説明し、ロール角用信号処理
回路12の内部構成の説明を省略する。
The pitch angle signal processing circuit 11 receives the voltage signal V1 as an object of signal processing at an input terminal B, and the roll angle signal processing circuit 12 receives the voltage signal V2 as an object of signal processing at an input terminal B. is there. In this case, since the pitch angle signal processing circuit 11 and the roll angle signal processing circuit 12 have basically the same configuration, only the internal configuration of the pitch angle signal processing circuit 11 will be described below with reference to FIG. Description will be made with reference to the drawings, and description of the internal configuration of the roll angle signal processing circuit 12 will be omitted.

【0023】即ち、ピッチ角用信号処理回路11の入力
端子Bは、コンデンサ13aを積分要素とした積分回路
13の入力端子に接続されており、そのコンデンサ13
aには、積分動作を選択的に有効化するためのアナログ
スイッチ14が並列に接続されている。この積分回路1
3の出力は、アナログスイッチ15を介してサンプルホ
ールド用のコンデンサ16に与えられるようになってお
り、そのコンデンサ16によるサンプリング電圧は、ボ
ルテージフォロワ17、反転増幅回路18及びフィルタ
回路19を介して出力端子Pから出力される構成となっ
ている。
That is, the input terminal B of the pitch angle signal processing circuit 11 is connected to the input terminal of the integration circuit 13 having the capacitor 13a as an integration element.
An analog switch 14 for selectively enabling the integration operation is connected in parallel to a. This integration circuit 1
3 is supplied to a sample-and-hold capacitor 16 via an analog switch 15, and the sampling voltage of the capacitor 16 is output via a voltage follower 17, an inverting amplifier circuit 18 and a filter circuit 19. The signal is output from the terminal P.

【0024】尚、上記アナログスイッチ14及び15
も、前記アナログスイッチ7〜10と同じの発振回路及
び遅延回路により動作されるようになっている。また、
ピッチ角用信号処理回路11の入力端子Aは、前記積分
回路13及び反転増幅回路18のためのバイアス電圧V
BIASが与えられる基準電位ライン20に接続されてい
る。さらに、反転増幅回路18には、ゲイン調整回路2
1及び中点調整回路22が付随して設けられている。
The analog switches 14 and 15
Are operated by the same oscillation circuit and delay circuit as the analog switches 7 to 10. Also,
An input terminal A of the pitch angle signal processing circuit 11 is connected to a bias voltage V for the integrator 13 and the inverting amplifier 18.
BIAS is connected to a reference potential line 20 to be applied. Further, the inverting amplifier circuit 18 has a gain adjustment circuit 2
1 and a midpoint adjustment circuit 22 are provided in association therewith.

【0025】このような回路構成においては、以下のよ
うな出力信号処理を比較的短い周期で反復して行うもの
である。まず、ピッチ角用信号処理回路11を以下のよ
うに動作させる。即ち、アナログスイッチ14をオフ状
態として積分回路13を積分動作可能な状態とし、この
後に、アナログスイッチ7及び8の接点(c−a)をオ
ンさせてコンデンサC1及びC2の直列回路に充電す
る。すると、その充電に応じて電圧信号V1が発生する
ようになり、これが積分回路13により積分される。こ
の後に、コンデンサC1及びC2に対する充電が終了し
たタイミングで、アナログスイッチ15をオンし、上記
積分出力をコンデンサ16にてサンプルホールドする。
このサンプリング電圧は、ボルテージフォロワ17を介
した後に反転増幅回路18により増幅されて出力され
る。尚、そのゲイン及び中点はゲイン調整回路21及び
中点調整回路22により予め調整しておく。その後、ア
ナログスイッチ15をオフした後に、アナログスイッチ
7及び8の接点(c−b)をオンさせてコンデンサC1
及びC2の充電電荷を急速放電し、同時にアナログスイ
ッチ14をオンさせてコンデンサ13aの受電電荷も急
速放電する。尚、コンデンサ16の充電電荷は自然放電
される。
In such a circuit configuration, the following output signal processing is repeatedly performed at a relatively short cycle. First, the pitch angle signal processing circuit 11 is operated as follows. That is, the analog switch 14 is turned off to make the integrating circuit 13 operable to perform the integration operation. Thereafter, the contacts (ca) of the analog switches 7 and 8 are turned on to charge the series circuit of the capacitors C1 and C2. Then, a voltage signal V1 is generated according to the charging, and the voltage signal V1 is integrated by the integration circuit 13. Thereafter, at the timing when charging of the capacitors C1 and C2 is completed, the analog switch 15 is turned on, and the integrated output is sampled and held by the capacitor 16.
This sampling voltage is amplified by an inverting amplifier circuit 18 after passing through a voltage follower 17 and output. The gain and the midpoint are adjusted in advance by the gain adjustment circuit 21 and the midpoint adjustment circuit 22. Then, after the analog switch 15 is turned off, the contacts (c-b) of the analog switches 7 and 8 are turned on to set the capacitor C1.
And the charge of C2 is rapidly discharged, and at the same time, the analog switch 14 is turned on to rapidly discharge the received charge of the capacitor 13a. The charge of the capacitor 16 is spontaneously discharged.

【0026】このようなピッチ角用信号処理回路11で
の一連の信号処理動作が終了したときには、ロール角用
信号処理回路12での信号処理動作を同様に実行するも
のであり、斯様な信号処理動作を、ピッチ角用信号処理
回路11及びロール角用信号処理回路12にて交互に行
うことにより、ピッチ角及びロール角の検出動作が連続
的に行われるものである。
When a series of signal processing operations in the pitch angle signal processing circuit 11 is completed, the signal processing operation in the roll angle signal processing circuit 12 is similarly executed. By performing the processing operation alternately by the pitch angle signal processing circuit 11 and the roll angle signal processing circuit 12, the detection operation of the pitch angle and the roll angle is performed continuously.

【0027】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、以下に述べるような拡大或いは変形が可
能である。1個の共通面状電極4を設ける構成とした
が、例えば第1ないし第4の面状電極3a〜3dに対応
した形状に分割することも可能である。流体収納用気密
室2bの底面側に第1ないし第4の面状電極3a〜3d
を形成し、その天井面側に共通面状電極4を形成する構
成としたが、それらの配置関係を逆にすることも可能で
ある。液状誘電体としては、シリコーンオイル5に限ら
ず、他の流体を使用することが可能である。収納容器2
を矩形状に形成したが、例えば扁平な短円筒形状とする
など、種々の形状に形成することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be expanded or modified as described below. Although one common planar electrode 4 is provided, it can be divided into, for example, shapes corresponding to the first to fourth planar electrodes 3a to 3d. The first to fourth planar electrodes 3a to 3d are provided on the bottom side of the airtight chamber 2b for storing fluid.
Are formed, and the common planar electrode 4 is formed on the ceiling surface side. However, the arrangement relationship between them can be reversed. The liquid dielectric is not limited to the silicone oil 5, and other fluids can be used. Storage container 2
Is formed in a rectangular shape, but may be formed in various shapes such as a flat short cylindrical shape.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように請求
項1記載の発明によれば、流体収納用気密室の底面及び
天井面の一方側に、互いに電気的に絶縁された状態の第
1ないし第4の面状電極を形成すると共に、当該底面及
び天井面の他方側に第1ないし第4の面状電極と対向し
た状態の共通面状電極を形成して、その流体収納用気密
室内に空間部を残した状態で液状誘電体を封入した上
で、上記第1及び第2の面状電極を、前記第1軸に対し
対称的な状態で配置すると共に、前記第3及び第4の面
状電極を、前記第2軸に対し対称的な状態で配置する構
成としたから、収納容器内に液状誘電体を封入した簡単
な構造でありながら、互いに直交した二軸を中心とした
各回動方向への傾斜角度を確実に検出可能になるという
有益な効果を奏することができる。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the first to the first to the electrically insulated state are provided on one side of the bottom surface and the ceiling surface of the airtight chamber for storing fluid. A fourth planar electrode is formed, and a common planar electrode facing the first to fourth planar electrodes is formed on the other side of the bottom surface and the ceiling surface. After enclosing the liquid dielectric while leaving a space, the first and second planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the first axis, and the third and fourth planar electrodes are arranged. Since the planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the second axis, each of the electrodes has a simple structure in which a liquid dielectric is sealed in a storage container, but each time around two axes orthogonal to each other. This has the beneficial effect that the tilt angle in the moving direction can be reliably detected. Door can be.

【0029】また、請求項2記載の発明によれば、前記
第1及び第2の面状電極を同一形状に形成して前記第1
軸を対称軸とした面対称状態で配置し、前記第3及び第
4の面状電極を同一形状に形成して前記第2軸を対称軸
とした面対称状態で配置する構成としたから、収納容器
が水平な状態を保持しているときには、第1及び第2の
面状電極と共通面状電極との各間の静電容量が等しくで
きると共に、第3及び第4の面状電極と共通面状電極と
の各間の静電容量が等しくできるようになって、それら
の静電容量の変化に応じた出力信号処理を容易に行い得
るという有益な効果を奏するものである
According to the second aspect of the present invention, the first and second planar electrodes are formed in the same shape and the first and second planar electrodes are formed in the same shape.
Since the third and fourth planar electrodes are formed in the same shape and arranged in a plane-symmetric state with the second axis as the symmetry axis, When the storage container holds the horizontal state, the capacitance between each of the first and second planar electrodes and the common planar electrode can be equalized, and the third and fourth planar electrodes can be connected to each other. The capacitance between each of the common planar electrodes can be made equal to each other, and there is an advantageous effect that output signal processing according to a change in the capacitance can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す分解斜視図FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of the present invention.

【図2】全体の縦断面構造及び横断面構造を示す図FIG. 2 is a diagram showing the entire longitudinal sectional structure and transverse sectional structure.

【図3】作用説明用の図2相当図FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 for explaining operation.

【図4】二軸形傾斜センサの等価回路図FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a two-axis tilt sensor.

【図5】出力信号処理回路の電気的構成を二軸形傾斜セ
ンサの等価回路と共に示す図
FIG. 5 is a diagram showing an electrical configuration of an output signal processing circuit together with an equivalent circuit of a two-axis tilt sensor.

【図6】要部の電気的構成を示す回路構成図FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing an electrical configuration of a main part.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は二軸形傾斜センサ、2は収納容器、2bは流体収納
用気密室、3a〜3dは第1ないし第4の面状電極、4
は共通面状電極、5はシリコーンオイル(液状誘電
体)、6は回路ユニット、7〜10はアナログスイッ
チ、11はピッチ角用信号処理回路、12はロール角用
信号処理回路を示す。
1 is a biaxial tilt sensor, 2 is a storage container, 2b is an airtight chamber for storing fluid, 3a to 3d are first to fourth planar electrodes,
Denotes a common planar electrode, 5 denotes silicone oil (liquid dielectric), 6 denotes a circuit unit, 7 to 10 denote analog switches, 11 denotes a pitch angle signal processing circuit, and 12 denotes a roll angle signal processing circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに直交した第1軸及び第2軸を中心
とした各回動方向への傾斜角度を検出するための二軸形
傾斜センサにおいて、 被装着位置に対し水平状態で取り付けられ、内部に底面
及び天井面が互いに平行した状態の流体収納用気密室が
形成された扁平形状の収納容器と、 前記流体収納用気密室の底面及び天井面の一方側に互い
に電気的に絶縁された状態で形成された第1ないし第4
の面状電極と、 前記流体収納用気密室の底面及び天井面の他方側に前記
第1ないし第4の面状電極と対向した状態で形成された
共通面状電極と、 前記流体収納用気密室内に空間部を残した状態で封入さ
れた液状誘電体とを備え、 前記第1及び第2の面状電極を前記第1軸に対し対称的
な状態で配置すると共に、前記第3及び第4の面状電極
を前記第2軸に対し対称的な状態で配置し、第1ないし
第4の面状電極と共通面状電極との各間の静電容量の変
化に基づいて傾斜角度検出動作を行うことを特徴とする
二軸形傾斜センサ。
1. A biaxial tilt sensor for detecting a tilt angle in each rotation direction about a first axis and a second axis orthogonal to each other, wherein the two-axis tilt sensor is mounted horizontally in a mounting position, and A flat storage container formed with a fluid storage airtight chamber having a bottom surface and a ceiling surface parallel to each other; and a state in which one of the bottom surface and the ceiling surface of the fluid storage airtight chamber is electrically insulated from each other. First to fourth formed by
A common planar electrode formed on the other side of the bottom surface and the ceiling surface of the airtight chamber for fluid storage in a state facing the first to fourth planar electrodes; A liquid dielectric sealed with a space left in the room, wherein the first and second planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the first axis, and the third and the second planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the first axis. The four planar electrodes are arranged symmetrically with respect to the second axis, and the inclination angle is detected based on a change in capacitance between the first to fourth planar electrodes and the common planar electrode. A two-axis tilt sensor that performs an operation.
【請求項2】 前記第1及び第2の面状電極は同一形状
に形成されて前記第1軸を対称軸とした面対称状態で配
置され、前記第3及び第4の面状電極は同一形状に形成
されて前記第2軸を対称軸とした面対称状態で配置され
ることを特徴とする請求項1記載の二軸形傾斜センサ。
2. The first and second planar electrodes are formed in the same shape and are arranged in a plane-symmetrical state with the first axis as a symmetric axis, and the third and fourth planar electrodes are identical. 2. The biaxial tilt sensor according to claim 1, wherein the biaxial tilt sensor is formed in a shape and arranged in a plane-symmetric state with the second axis as a symmetric axis.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419953A (en) * 2004-11-05 2006-05-10 Boeing Co Capacitance balance bubble levelling device
JP2012058006A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Hirose Electric Co Ltd Inclination sensor device
CN112229379A (en) * 2020-09-25 2021-01-15 南京信息职业技术学院 Electrolyte fan cylinder variable inclination angle tester
EP3839426A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-23 Hexagon Technology Center GmbH Leveling sensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419953A (en) * 2004-11-05 2006-05-10 Boeing Co Capacitance balance bubble levelling device
GB2419953B (en) * 2004-11-05 2007-03-28 Boeing Co Capacitive balance leveling device
JP2012058006A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Hirose Electric Co Ltd Inclination sensor device
EP3839426A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-23 Hexagon Technology Center GmbH Leveling sensor
CN112229379A (en) * 2020-09-25 2021-01-15 南京信息职业技术学院 Electrolyte fan cylinder variable inclination angle tester

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