JP2002206924A - 傾斜感知装置 - Google Patents
傾斜感知装置Info
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- JP2002206924A JP2002206924A JP2001002595A JP2001002595A JP2002206924A JP 2002206924 A JP2002206924 A JP 2002206924A JP 2001002595 A JP2001002595 A JP 2001002595A JP 2001002595 A JP2001002595 A JP 2001002595A JP 2002206924 A JP2002206924 A JP 2002206924A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 錘の移動によって電気的接触を開閉するよう
な手段を用いず、非接触的に傾斜を検知する手段を提供
する。 【解決手段】 中心に透孔を有する磁性体の球の上記透
孔に磁性体の軸を挿入し、この球と軸とを互いに反対方
向に磁化させ、この球に錘を付けて、全方向自由に傾動
し得るように支承し、装置本体が水平のとき、上記軸の
端面と対抗する位置で上記球の表面に近接させて、装置
本体に磁気センサーを取り付け、この磁気センサーの出
力が正負反転するのを検出して傾斜検出信号とするよう
にした。
な手段を用いず、非接触的に傾斜を検知する手段を提供
する。 【解決手段】 中心に透孔を有する磁性体の球の上記透
孔に磁性体の軸を挿入し、この球と軸とを互いに反対方
向に磁化させ、この球に錘を付けて、全方向自由に傾動
し得るように支承し、装置本体が水平のとき、上記軸の
端面と対抗する位置で上記球の表面に近接させて、装置
本体に磁気センサーを取り付け、この磁気センサーの出
力が正負反転するのを検出して傾斜検出信号とするよう
にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車椅子等の転倒予防
或は金庫等の盗難防止とかストーブの感震用に用い得る
装置で、傾きが或る限度を超えたことを感知して警報を
発する傾斜感知装置に関するものである。
或は金庫等の盗難防止とかストーブの感震用に用い得る
装置で、傾きが或る限度を超えたことを感知して警報を
発する傾斜感知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から傾斜が限度を超えたことを感知
して信号を発する装置として、球形の錘が装置の傾きに
応じて転動し、二つの電気接片の間に落ち込んで、二つ
の接片間を導通させるようにしたり、傾動した錘が自重
で電気的スイッチを作動させるようにしたもの、或は転
動して変位した錘が光路を遮断したり、投射光を反射し
たりするのを検出する光電的な装置が提案されている。
して信号を発する装置として、球形の錘が装置の傾きに
応じて転動し、二つの電気接片の間に落ち込んで、二つ
の接片間を導通させるようにしたり、傾動した錘が自重
で電気的スイッチを作動させるようにしたもの、或は転
動して変位した錘が光路を遮断したり、投射光を反射し
たりするのを検出する光電的な装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の傾斜感
知装置には次のような問題がある。まず錘球によって電
気的導通を成立させる型の場合は、電気的接触不良が生
じ易く、信頼性が低い。光電的な型では常時光源を点灯
しておく必要があるため、電力消費が大きくて、車椅子
のような自由に移動する物には適当でない。本発明は電
気的導通を利用しないことにより信頼性を高め、光電的
手段を用いないことによって電力消費を削減して移動体
への適用を容易にしようとするものである。
知装置には次のような問題がある。まず錘球によって電
気的導通を成立させる型の場合は、電気的接触不良が生
じ易く、信頼性が低い。光電的な型では常時光源を点灯
しておく必要があるため、電力消費が大きくて、車椅子
のような自由に移動する物には適当でない。本発明は電
気的導通を利用しないことにより信頼性を高め、光電的
手段を用いないことによって電力消費を削減して移動体
への適用を容易にしようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】一つの直径方向に磁化し
た球に磁化方向に中心孔を設け、その孔に長さ方向に磁
化した磁石を上記球の磁化方向とは逆向きに挿入し、こ
の磁性体球を全方向に自由に傾き得るよう保持して下方
に錘を付け、常時垂直位置を採るようにし、この磁性体
球表面の上記孔の部分に近接させて磁気センサを配置
し、その磁気センサの出力が反転するのを検出して傾斜
が限度を超えたことの検知信号とするようにした。
た球に磁化方向に中心孔を設け、その孔に長さ方向に磁
化した磁石を上記球の磁化方向とは逆向きに挿入し、こ
の磁性体球を全方向に自由に傾き得るよう保持して下方
に錘を付け、常時垂直位置を採るようにし、この磁性体
球表面の上記孔の部分に近接させて磁気センサを配置
し、その磁気センサの出力が反転するのを検出して傾斜
が限度を超えたことの検知信号とするようにした。
【０００５】図１によって本発明の原理を説明する。図
１Ａは軸を磁石とした場合、図１Ｂは磁性体球自体を磁
化した場合の夫々の場合の磁力線の有様を示す。何れの
場合でも球と軸とは互いに逆向きに磁化され、磁力線、
正確には磁束は軸と球の中では互いに反対方向平行に流
れて、外には殆ど磁力線は漏れず、球の両極の軸との境
界で磁力線が漏れている。このため磁性体球表面に垂直
な方向の磁界強度は図１のＰ点付近で０になり、その内
側と外側とで磁界の方向が反転する。磁界の向きが反転
するのは、磁性体球１表面における軸と体球との境界辺
り（つまり孔の外周）であるから、球の中心線からの角
距離は９０°より小さくて、３０°前後で孔の大きさ、
つまり軸頭の大きさで自由に選択出来、限界傾きの検出
が可能となるのである。
１Ａは軸を磁石とした場合、図１Ｂは磁性体球自体を磁
化した場合の夫々の場合の磁力線の有様を示す。何れの
場合でも球と軸とは互いに逆向きに磁化され、磁力線、
正確には磁束は軸と球の中では互いに反対方向平行に流
れて、外には殆ど磁力線は漏れず、球の両極の軸との境
界で磁力線が漏れている。このため磁性体球表面に垂直
な方向の磁界強度は図１のＰ点付近で０になり、その内
側と外側とで磁界の方向が反転する。磁界の向きが反転
するのは、磁性体球１表面における軸と体球との境界辺
り（つまり孔の外周）であるから、球の中心線からの角
距離は９０°より小さくて、３０°前後で孔の大きさ、
つまり軸頭の大きさで自由に選択出来、限界傾きの検出
が可能となるのである。
【０００６】本発明の原理は上述したようなものである
から、外側（球）が磁石で内側（軸）が磁性体でも、外
が磁性体で内側が磁石であっても、内外共に磁石でその
向きを互いに逆したものでも良いのである。本発明は磁
石の両側を磁性体で短絡し、磁石内と磁性体内とで磁力
線の向きが逆になっているようにし、磁石と磁性体との
境界で外部に漏出している磁界が正負反転する場所を検
知するのである。従って、本発明では、主体部は球であ
ることは必要でなく、中心軸に対して軸対称的であれば
良いのであって、軸対称的であることにより全方向の傾
きを感知出来るのである。
から、外側（球）が磁石で内側（軸）が磁性体でも、外
が磁性体で内側が磁石であっても、内外共に磁石でその
向きを互いに逆したものでも良いのである。本発明は磁
石の両側を磁性体で短絡し、磁石内と磁性体内とで磁力
線の向きが逆になっているようにし、磁石と磁性体との
境界で外部に漏出している磁界が正負反転する場所を検
知するのである。従って、本発明では、主体部は球であ
ることは必要でなく、中心軸に対して軸対称的であれば
良いのであって、軸対称的であることにより全方向の傾
きを感知出来るのである。
【０００７】
【発明の実施の態様】図２に本発明の実施形態の一例を
示す。１は磁石球で直径８ｍｍで、中心を一つの孔２が
貫通している。この孔の直径は３ｍｍで、直径２．７ｍ
ｍの軟鉄の軸３が通してある。この軸の頭は平らに打ち
広げてあり、磁石１の孔２の上部開口周囲の皿ぐりに適
合させてあり、下端は孔２より下方に少し突出してねじ
４が切ってあり、そのねじに錘５が螺着してある。この
錘は非磁性材料で作られている。磁石球１はジンバル６
により全方向自由に傾動できるように装置本体７に支承
されている。この構造により磁石１は常にＮＳ両極が垂
直になるようになっている。装置本体７には磁石１の表
面に近接させて磁気センサ８が保持させてあり、装置本
体７が水平面上に置かれているとき、磁気センサ８は磁
石１の中心孔の真上に位置するようになっている。磁気
センサ８はホール素子のようなもので、磁石球１の表面
に垂直な磁界成分に応答するようになっている。
示す。１は磁石球で直径８ｍｍで、中心を一つの孔２が
貫通している。この孔の直径は３ｍｍで、直径２．７ｍ
ｍの軟鉄の軸３が通してある。この軸の頭は平らに打ち
広げてあり、磁石１の孔２の上部開口周囲の皿ぐりに適
合させてあり、下端は孔２より下方に少し突出してねじ
４が切ってあり、そのねじに錘５が螺着してある。この
錘は非磁性材料で作られている。磁石球１はジンバル６
により全方向自由に傾動できるように装置本体７に支承
されている。この構造により磁石１は常にＮＳ両極が垂
直になるようになっている。装置本体７には磁石１の表
面に近接させて磁気センサ８が保持させてあり、装置本
体７が水平面上に置かれているとき、磁気センサ８は磁
石１の中心孔の真上に位置するようになっている。磁気
センサ８はホール素子のようなもので、磁石球１の表面
に垂直な磁界成分に応答するようになっている。
【０００８】この構成で装置本体７が水平に置かれてい
るとき、磁石球１の両極（中心の軸３の中心線）と磁気
センサ８とは垂直方向に一直線となっており、磁気セン
サ８の出力は極大値となっている。こゝで装置が傾く
と、磁気センサ８を貫通する磁界は次第に弱くなり、磁
気センサの真下に磁石球１と軸３との境界が来たとき、
磁気センサの出力は正から負に転ずる。この磁界検出出
力が反転するときの装置本体７の傾きは球１の直径と軸
３の頭部の直径との比率で決まり、図の例では約２５°
である。
るとき、磁石球１の両極（中心の軸３の中心線）と磁気
センサ８とは垂直方向に一直線となっており、磁気セン
サ８の出力は極大値となっている。こゝで装置が傾く
と、磁気センサ８を貫通する磁界は次第に弱くなり、磁
気センサの真下に磁石球１と軸３との境界が来たとき、
磁気センサの出力は正から負に転ずる。この磁界検出出
力が反転するときの装置本体７の傾きは球１の直径と軸
３の頭部の直径との比率で決まり、図の例では約２５°
である。
【０００９】磁気センサ８の出力が正負反転したのを検
出する回路は任意であるが、図３にその一例を示す。磁
気センサ８の出力はオペアンプＯＰの反転端子に入力さ
れ、ＯＰの非反転端子は０Ｖに設定してある。磁気セン
サ８の出力が正である間ＯＰの出力は負側で飽和してお
り、負になると正側で飽和する。装置が急に傾くと、磁
石球１は搖動して、磁気センサ８の出力は正負反転を繰
返し、警告手段の動作がチャタリングを起こす。これを
防ぐため、オペアンプＯＰの出力はコンデンサＣおよび
ダイオードＤを通してＲＳフリップフロップＦのセット
入力端子Ｓに印加され、フリップフロップＦは一旦セッ
トされると、リセット入力端子Ｒにリセット信号が印加
される迄セット状態を維持する。このセット出力により
警告手段Ａを駆動する。Ｗは手動のリセットスイッチ装
置を水平に戻した後、このスイッチを押すとフリップフ
ロップＦはリセットされ、次の傾斜検出動作に備える。
上例で使用している磁気センサはホール素子で、ホール
素子は電流を流しておく必要があるから、光電的な装置
程ではないにしても多少の電力消費がある。アモルファ
スの磁芯を用いたコイルで、その磁芯を通る磁界が反転
するとき、コイル両端に１０μｓ程度の幅のパルスを発
生する磁気センサが市販されている。この素子は完全な
無電源素子で、磁界の変動に応じて自発的にパルスを出
力するので、磁気センサ８としてこの素子を用いると、
装置を動作させる電力は略警告手段を動かすだけに必要
となり、上例より一層電力消費が軽減できる。
出する回路は任意であるが、図３にその一例を示す。磁
気センサ８の出力はオペアンプＯＰの反転端子に入力さ
れ、ＯＰの非反転端子は０Ｖに設定してある。磁気セン
サ８の出力が正である間ＯＰの出力は負側で飽和してお
り、負になると正側で飽和する。装置が急に傾くと、磁
石球１は搖動して、磁気センサ８の出力は正負反転を繰
返し、警告手段の動作がチャタリングを起こす。これを
防ぐため、オペアンプＯＰの出力はコンデンサＣおよび
ダイオードＤを通してＲＳフリップフロップＦのセット
入力端子Ｓに印加され、フリップフロップＦは一旦セッ
トされると、リセット入力端子Ｒにリセット信号が印加
される迄セット状態を維持する。このセット出力により
警告手段Ａを駆動する。Ｗは手動のリセットスイッチ装
置を水平に戻した後、このスイッチを押すとフリップフ
ロップＦはリセットされ、次の傾斜検出動作に備える。
上例で使用している磁気センサはホール素子で、ホール
素子は電流を流しておく必要があるから、光電的な装置
程ではないにしても多少の電力消費がある。アモルファ
スの磁芯を用いたコイルで、その磁芯を通る磁界が反転
するとき、コイル両端に１０μｓ程度の幅のパルスを発
生する磁気センサが市販されている。この素子は完全な
無電源素子で、磁界の変動に応じて自発的にパルスを出
力するので、磁気センサ８としてこの素子を用いると、
装置を動作させる電力は略警告手段を動かすだけに必要
となり、上例より一層電力消費が軽減できる。
【００１０】図４は本発明の幾つかの例について、球１
の傾き角と磁気センサ８の出力との関係を示すグラフで
図４Ａは磁石球１の中心孔に短い磁石３を挿入し、下部
に軟鉄の軸３′を継ぎ足した例で、軸３の頭（軸２の磁
極が露出している所）を中心に約４５°の範囲で強い磁
界が検出され、２２．５°付近で磁界は反転しており、
全方向に２２．５°の傾きを検出できることを示してい
る。球１の直径は８ｍｍ、中心孔径は３ｍｍで、軸２と
の間には僅かな遊びがある。図４Ｂは磁石球１の中心孔
に軟鉄の軸３を挿入し、軸２の頭を平らにヘッダー打ち
した例で球１の直径は８ｍｍ、軸２の直径は１．５ｍ
ｍ、頭の直径は４．５ｍｍであって、孔と軸との間の嵌
合は緊密である。図４Ｃは軸３を１本の磁石とし、球体
１を単なる磁性体とした例で、図４Ａより上下（両極）
の対称性が良くなっているが、このこと自体、本発明に
とって格別な意味はない。図４Ｄは磁性体の球体の上部
に厚さ方向に着磁したゴム磁石を貼付した例で、図４Ａ
の軸３の磁石を極端に短くしたものと見なすことができ
る。これでも磁界の正負反転が見られるから、実用可能
である。
の傾き角と磁気センサ８の出力との関係を示すグラフで
図４Ａは磁石球１の中心孔に短い磁石３を挿入し、下部
に軟鉄の軸３′を継ぎ足した例で、軸３の頭（軸２の磁
極が露出している所）を中心に約４５°の範囲で強い磁
界が検出され、２２．５°付近で磁界は反転しており、
全方向に２２．５°の傾きを検出できることを示してい
る。球１の直径は８ｍｍ、中心孔径は３ｍｍで、軸２と
の間には僅かな遊びがある。図４Ｂは磁石球１の中心孔
に軟鉄の軸３を挿入し、軸２の頭を平らにヘッダー打ち
した例で球１の直径は８ｍｍ、軸２の直径は１．５ｍ
ｍ、頭の直径は４．５ｍｍであって、孔と軸との間の嵌
合は緊密である。図４Ｃは軸３を１本の磁石とし、球体
１を単なる磁性体とした例で、図４Ａより上下（両極）
の対称性が良くなっているが、このこと自体、本発明に
とって格別な意味はない。図４Ｄは磁性体の球体の上部
に厚さ方向に着磁したゴム磁石を貼付した例で、図４Ａ
の軸３の磁石を極端に短くしたものと見なすことができ
る。これでも磁界の正負反転が見られるから、実用可能
である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は二つの磁石を図５のように反対
向きに接合したとき、接合部で外に漏れる磁界を検出し
ているので、磁界は狭い範囲で向きが反転し、反転位置
を鋭く検知できるのであり、特定の傾きを検知するのに
適していて、しかも無接触的であるから、電気的信頼性
が高く、同じく無接触的ではあるが、光源を必要とする
光電的装置に比し電力消費が少なく、移動体とか、地震
等で商用電源が停電すると困るような場合でも、電池の
消耗が少ないから保守が楽である。
向きに接合したとき、接合部で外に漏れる磁界を検出し
ているので、磁界は狭い範囲で向きが反転し、反転位置
を鋭く検知できるのであり、特定の傾きを検知するのに
適していて、しかも無接触的であるから、電気的信頼性
が高く、同じく無接触的ではあるが、光源を必要とする
光電的装置に比し電力消費が少なく、移動体とか、地震
等で商用電源が停電すると困るような場合でも、電池の
消耗が少ないから保守が楽である。
【図１】本発明の原理を説明する図。
【図２】本発明の実施形態の一例を示す側面図。
【図３】本発明で用いる回路の一例の回路図。
【図４】本発明装置の特性の例を示す図。
【図５】本発明の効果を説明する図。
１ 磁石或は磁性体の球 ２ 中心孔 ３ 磁石或は軟鉄の軸 ４ ねじ ５ 錘 ６ ジンバル ７ 装置本体 ８ 磁気センサ ＯＰ オペアンプ Ｃ コンデンサ Ｆ フリップフロップ Ａ 警告手段 Ｗ 手動リセットスイッチ
Claims (4)
- 【請求項１】 一つの中心線に沿った透孔を有し、その
中心線の方向に磁化された磁石の球体の上記透孔に磁性
体の軸を挿入し、上記球体に錘を付けて、この球体を球
の中心を中心として全方向自由に傾動可能に支承させ、
装置本体の水平位置において、上記透孔に挿入された軸
の端面と対向する位置において、上記装置本体に磁気セ
ンサを固定し、この磁気センサの出力を信号処理する回
路を設け、この回路の出力を傾斜感知信号とするように
したことを特徴とする傾斜感知装置。 - 【請求項２】 磁性体よりなり、一つの中心線に沿った
透孔を有する球体の上記透孔に軸方向に磁化された軸を
挿入し、上記球体に錘を付けて、この球体を装置本体に
全方向傾動自由に支承させ、装置本体の水平位置におい
て、上記透孔に挿入された軸の一端と対向する位置にお
いて、上記装置本体に磁気センサを固定し、この磁気セ
ンサの出力を信号処理回路を通して傾斜感知信号とする
ようにしたことを特徴とする傾斜感知装置。 - 【請求項３】 一つの中心線に沿った透孔を有し、この
透孔の方向に永久磁化された球体の上記透孔にこの球体
と反対の方向に永久磁化された軸を挿入し、上記球体に
錘を付けて、この球体を装置本体に全方向傾動自由に支
承させ、装置本体の水平位置において、上記透孔に挿入
された軸の端面と対向する位置において、上記装置本体
に磁気センサを固定し、この磁気センサの出力を信号処
理して、傾斜感知信号とするようにしたことを特徴とす
る傾斜感知装置。 - 【請求項４】 傾動自由に支承された磁石或は磁性体の
球体は、それを貫通している透孔の中心線を軸とし少な
くとも両端が球面である軸対称的な形をも含むものであ
る請求項１，２，３記載の傾斜感知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002595A JP2002206924A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 傾斜感知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002595A JP2002206924A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 傾斜感知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206924A true JP2002206924A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18871076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001002595A Ceased JP2002206924A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 傾斜感知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206924A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126059A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Tdk Corp | 傾斜センサ |
| CN116625314A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-08-22 | 青岛汇金通电力设备股份有限公司 | 一种风电塔筒倾角度测量装置 |
-
2001
- 2001-01-10 JP JP2001002595A patent/JP2002206924A/ja not_active Ceased
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126059A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Tdk Corp | 傾斜センサ |
| CN116625314A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-08-22 | 青岛汇金通电力设备股份有限公司 | 一种风电塔筒倾角度测量装置 |
| CN116625314B (zh) * | 2023-07-20 | 2023-10-20 | 青岛汇金通电力设备股份有限公司 | 一种风电塔筒倾角度测量装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030812 |
|
| A045 | Written measure of dismissal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20031224 |