JP2002372416A - センサユニット - Google Patents

センサユニット

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JP2002372416A
JP2002372416A JP2002002251A JP2002002251A JP2002372416A JP 2002372416 A JP2002372416 A JP 2002372416A JP 2002002251 A JP2002002251 A JP 2002002251A JP 2002002251 A JP2002002251 A JP 2002002251A JP 2002372416 A JP2002372416 A JP 2002372416A
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magnetic
permanent magnet
sensor
case
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Michiko Endou
みち子 遠藤
Katsuya Funakoshi
勝也 船越
Takashi Arita
隆 有田
Masayuki Kato
誠之 加藤
Shinichiro Akieda
真一郎 秋枝
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Nagano Fujitsu Component Ltd
Original Assignee
Nagano Fujitsu Component Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は磁性球体と永久磁石と磁気センサと
を有し、傾斜角又は加速度等を測定するのに使用される
センサユニットに関し、高さを低くして小型化を図るこ
とを課題とする。 【解決手段】 プリント基板３１と、ブロック３２と、
ブロック３２の凹部内のスチールボール３３と、カバー
３４と、永久磁石３５と、ＧａＡｓホール素子３６Ｙ
１、３６Ｙ２等と、下側ハーフケース３８と、上側ハー
フケース３９とを有する。ホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ
２等はプリント基板３１上に実装してある。ブロック３
２はプリント基板３１の上面に固定してあり、永久磁石
３５はプリント基板３１の下面に固定してある。ＧａＡ
ｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等は、所定寸法離間し
て対向して配されるスチールボール３３と永久磁石３５
との間の部分を利用して配置してある。ＧａＡｓホール
素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等を配するためにだけに使用さ
れる空間は必要でない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石と磁性材よ
りなる球体と磁気センサとを備えたセンサユニットに係
り、特に、傾斜及び加速度等の計測に利用されるセンサ
ユニットに関する。
【０００２】センサユニットは、自動車、ゲームのコン
トローラ、プロジェクタ等に組み込まれている。このセ
ンサユニットは、小型であり、機器に組み込みやすい構
成であることが望ましい。
【０００３】
【従来の技術】図１は特開２０００−１８０１６０号公
報に示されているセンサユニット１０を示す。センサユ
ニット１０は、容器１１の中央の球面凹状の隔壁１２上
に磁性材よりなる球体１３を支持し、容器１１の底板１
４上に永久磁石１５を固定してあり、容器１１の天板１
６の下面にホール素子１７が固定してある構成である。
永久磁石１５は磁力線１８で示す磁界を発生する。この
磁界によって磁性球体１３が磁化され、この磁性球体１
３から磁力線１９で示す磁界が発生する。この磁界がホ
ール素子１７に作用し、ホール素子１７は電圧を出力す
る。
【０００４】このセンサユニット１０は、高さ方向上、
磁性球体１３が中央に位置し、永久磁石１５が磁性球体
１３の下側に位置し、ホール素子１７が磁性球体１３の
上側に位置する構成である。
【０００５】センサユニット１０は、例えば、車輌、プ
ロジェクタ等の電子機器に実装される。装置が傾斜され
ると、磁性球体１３が隔壁１２上を転がって移動し、磁
性球体１３の永久磁石１５及びホール素子１７に対する
位置が変化する。これによって、ホール素子１７に作用
する磁界が変動し、ホール素子１７が出力する電圧が変
動する。ホール素子１７が出力する電圧の変動に基い
て、電子機器等の傾斜の角度及び方向等が検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このセンサユニット１
０は、隔壁１２上に支持されている磁性球体１３を覆う
天板１６の下面にホール素子１７が固定してあり、ホー
ル素子１７が磁性球体１３の上方に配置された構成であ
る。特に、ホール素子１７が配置される位置が磁性球体
１３の上方であるため、磁性球体１３の上方の部分２０
が嵩張り、センサユニット１０は高さ寸法ｈ０が長くな
ってしまい、小型化が難しかった。
【０００７】また、通常、センサユニットは、ホール素
子をプリント基板上のパッドと電気的に接続させて、プ
リント基板の上に実装される。上記のセンサユニット１
０は、ホール素子１７がセンサユニット１０の上部に配
置してあるため、ホール素子１７からの配線の引き出し
の経路が複雑となってしまう。
【０００８】そこで、本発明は、上記課題を解決したセ
ンサユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、凹状
の面を有する支持体と、該支持体の凹状の面上に自由に
転がるように置かれた磁性材よりなる球体と、該磁性球
体に作用する磁界を発生させる永久磁石と、該磁性球体
が移動することによって変動される磁界の変動を検出す
る磁気センサとを有し、該磁気センサの検出に応じた出
力をするセンサユニットにおいて、高さ方向上、上記磁
性球体と上記永久磁石とが所定寸法離間して対向して配
置され、該磁性球体と該永久磁石との間の部分に、上記
磁気センサが配置してある構成とした構成としたもので
ある。
【００１０】本発明によれば、磁気センサが、所定寸法
離間して対向して配される磁性球体と永久磁石との間の
部分を利用して配置してあり、磁気センサを配するため
にだけに使用される空間が必要でない。
【００１１】よって、高さ寸法を短くして、小型化が可
能となる。
【００１２】請求項２の発明は、凹状の面を有する支持
体と、該支持体の凹状の面上に自由に転がるように置か
れた磁性材よりなる球体と、該磁性球体に作用する磁界
を発生させる永久磁石と、該磁性球体が移動することに
よって変動される磁界の変動を検出する磁気センサとを
有し、該磁気センサの検出に応じた出力をするセンサユ
ニットにおいて、上面に上記磁気センサが実装してある
プリント基板を有し、該プリント基板の上面に上記支持
体が固定してあり、該プリント基板の下面に上記永久磁
石が固定してある構成としたものである。
【００１３】プリント基板が基準となる構造となり、組
立てが簡単な構成となる。
【００１４】磁気センサが、所定寸法離間して対向して
配される磁性球体と永久磁石との間の部分を利用して配
置してあり、磁気センサを配するためにだけに使用され
る空間が必要でない。よって、高さ寸法を短くして、小
型化が可能となる。
【００１５】請求項３の発明は、凹状の面を有する支持
体と、該支持体の凹状の面上に自由に転がるように置か
れた磁性材よりなる球体と、該磁性球体に作用する磁界
を発生させる永久磁石と、該磁性球体が移動することに
よって変動される磁界の変動を検出する磁気センサとを
有し、該磁気センサの検出に応じた出力をするセンサユ
ニットにおいて、下面に上記磁気センサが実装してある
プリント基板を有し、該プリント基板の下面に上記支持
体が固定してあり、該プリント基板の上面に上記永久磁
石が固定してある構成としたものである。
【００１６】プリント基板が基準となる構造となり、組
立てが簡単な構成となる。
【００１７】磁気センサが、所定寸法離間して対向して
配される磁性球体と永久磁石との間の部分を利用して配
置してあり、磁気センサを配するためにだけに使用され
る空間が必要でない。よって、高さ寸法を短くして、小
型化が可能となる。
【００１８】請求項４の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、上記永久磁石の下面に
温度補償用のホール素子を有する構成としたものであ
る。
【００１９】磁気センサ及び永久磁石について温度補償
がなされ、検出の精度が向上する。
【００２０】請求項５の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、上記プリント基板は、
該磁気センサを囲むキャリブレーション用コイルパター
ンを有する構成としたものである。
【００２１】磁気センサがキャリブレーションされて、
複数の磁気センサ間の感度のばらつきが補正され、検出
の精度が向上する。
【００２２】請求項６の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、上記永久磁石を覆う磁
性材料製のケースを有する構成としたものである。
【００２３】ケースは、磁束の通路として機能して、磁
束がセンサユニット外部への漏れ出すことを制限する。
よって、センサユニットは周囲への磁界の影響が及ばな
い状態で実装される。
【００２４】請求項７の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、上記永久磁石及び上記
支持体を覆う磁性材料製のケースを有する構成としたも
のである。
【００２５】ケースは、磁束の通路として機能して、磁
束が支持体側からもセンサユニット外部への漏れ出すこ
とを制限する。よって、センサユニットは周囲への磁界
の影響が及ばない状態で実装される。
【００２６】請求項８の発明は、凹状の面を有する支持
体と、該支持体の凹状の面上に自由に転がるように置か
れた磁性材よりなる球体と、該磁性球体に作用する磁界
を発生させる永久磁石と、該磁性球体が移動することに
よって変動される磁界の変動を検出する磁気センサとを
有し、該磁気センサの検出に応じた出力をするセンサユ
ニットにおいて、高さ方向上、上記磁性球体と上記永久
磁石とが所定寸法離間して対向して配置され、該磁性球
体と該永久磁石との間の部分に、上記磁気センサが配置
してあり、上記永久磁石の磁力の強さは、上記センサユ
ニットを傾斜されても上記磁性球体が動かない程度の強
さであり、且つ、上記磁気センサは、上記センサユニッ
トの周囲に近い位置に配置してある構成としたものであ
る。
【００２７】加速度の検出に適した構成となる。
【００２８】請求項９の発明は、ケースと、磁気センサ
が実装してあるプリント基板と、永久磁石を有する吊り
部材と、該吊り部材を、該ケースの内部に、揺れ動き可
能に吊り下げて支持する吊り支持機構とを有し、該吊り
部材が変位し該永久磁石が移動することによって変動さ
れる磁界の変動を上記磁気センサが検出し、該磁気セン
サの検出に応じた出力をするセンサユニットであって、
該吊り支持機構は、該吊り部材の上下の変位を制限した
状態で揺れ動き可能に吊り下げて支持する構成としたも
のである。
【００２９】本発明の請求項９によれば、吊り支持機構
の吊り部材の上下の変位を制限する構成は、センサユニ
ットが上下方向の振動及び衝撃を作用された場合でも、
出力が変化しないようにする。よって、耐衝撃性に優れ
た構成となる。
【００３０】請求項１０は、請求項９のセンサユニット
において、前記永久磁石の一部を磁気シールドする磁気
シールド部材を有することを特徴とする。
【００３１】請求項１０によれば、永久磁石を磁気シー
ルドすることにより、永久磁石と外部に配置された磁性
材料との磁気的な相互作用を低減できるため、加速度を
正確に検出できる。
【００３２】請求項１１は、請求項９のセンサユニット
において、センサユニット本体周囲を磁気シールドする
磁気シールド部材を有することを特徴とする。
【００３３】請求項１１によれば、センサユニット本体
周囲を磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に
配置された磁性材料との磁気的な相互作用を低減できる
ため、加速度を正確に検出できる。
【００３４】請求項１２は、請求項９のセンサユニット
において、前記ケース内面を、前記吊り部材の揺動中心
を略中心とした球面状に形成し、前記ケース内面に、磁
性体材料を設けたことを特徴とする。
【００３５】請求項１２によれば、球面上に形成された
ケース内面に磁性体材料を設けることにより、永久磁石
と磁性体材料との距離を常に一定に保持できる。
【００３６】請求項１３は、請求項９のセンサユニット
において、前記吊り部材に弾性力を付与する弾性力付与
手段を有することを特徴とする。
【００３７】請求項１４は、前記弾性力付与手段を、前
記永久磁石に磁気的に相互作用させることにより前記吊
り部材に弾性力を付与する構成としたことを特徴とす
る。
【００３８】請求項１５は、前記弾性力付与手段を、前
記吊り部材に弾性力を付与する弾性部材から構成したこ
とを特徴とする。
【００３９】本発明の請求項１３乃至１５によれば、吊
り部材に弾性力を付与することにより、加速度に対する
吊り部材の変位が小さくなるので、検出可能な加速度の
範囲を大きくすることができる。
【００４０】請求項１６の発明は、ケースと、磁気セン
サが実装してあるプリント基板と、永久磁石を有するや
じろべい型の釣り合い組立体と、該釣り合い組立体を、
該ケースの内部に、揺れ動き可能に支持するピボット支
持機構とを有し、該釣り合い組立体が上記プリント基板
に対して変位し該永久磁石が移動することによって変動
される磁界の変動を上記磁気センサが検出し、該磁気セ
ンサの検出に応じた出力をする構成としたものである。
【００４１】小型に構成することが出来、かつ、組立て
もし易い。
【００４２】請求項１７の発明は、請求項１６記載のセ
ンサユニットにおいて、上記ケースは、上記釣り合い組
立体を覆う構成であり、該ケースの内面と上記釣り合い
組立体の頂上部とがその間に隙間を介在させて対向する
構成とし、上記釣り合い組立体の上方への変位が該ケー
スによって制限される構成としたものである。
【００４３】センサユニットが上下方向の振動及び衝撃
を作用された場合でも、釣り合い組立体がピボット支持
機構から外れないようになり、耐衝撃性に優れた構成と
なる。
【００４４】請求項１８の発明は、請求項１６記載のセ
ンサユニットにおいて、該ケースに、上記釣り合い組立
体の頂上部と対向して検知スイッチを設けてなり、該検
知スイッチが、該釣り合い組立体が上方へ変位したこと
を検知し、この場合に該センサユニットの出力を無効と
する構成としたものである。
【００４５】釣り合い組立体が上方へ変位した状態で
は、センサユニットの検出の精度が低下する。検知スイ
ッチが検出の精度の低いデータは無効とし、センサユニ
ットからは精度の高いデータだけ出力されるようにな
る。
【００４６】請求項１９の発明は、請求項１６記載のセ
ンサユニットにおいて、上記釣り合い組立体の永久磁石
に作用して、上記釣り合い組立体に磁気的に浮上力を作
用させる手段を有する構成としたものである。
【００４７】釣り合い組立体に浮上力が作用されている
ため、釣り合い組立体が揺れ動いた場合の支持機構の箇
所での摩擦力が低減され、釣り合い組立体の揺れ動きの
感度が向上する。
【００４８】請求項２０は、請求項１６記載のセンサユ
ニットにおいて、前記永久磁石の一部を磁気シールドす
る磁気シールド部材を有することを特徴とする。
【００４９】請求項２０によれば、永久磁石を磁気シー
ルドすることにより、永久磁石と外部に配置された磁性
材料との磁気的な相互作用を低減できるため、加速度を
正確に検出できる。
【００５０】請求項２１によれば、請求項１６のセンサ
ユニットにおいて、センサユニット本体周囲を磁気シー
ルドする磁気シールド部材を有することを特徴とする。
【００５１】請求項２１によれば、センサユニット本体
周囲を磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に
配置された磁性材料との磁気的な相互作用を低減できる
ため、加速度を正確に検出できる。
【００５２】請求項２２は、請求項１６のセンサユニッ
トにおいて、前記釣り合い組立体に、弾性力を付与する
弾性力付与手段を有することを特徴とする。
【００５３】請求項２３は、請求項２２のセンサユニッ
トにおいて、前記弾性力付与手段が、前記永久磁石に磁
気的に相互作用させることにより前記釣り合い組立体に
弾性力を付与する構成とされたことを特徴とする。
【００５４】請求項２４は、請求項２２のセンサユニッ
トにおいて、前記弾性力付与手段が、前記釣り合い組立
体に弾性力を付与する弾性部材を有することを特徴とす
る。
【００５５】請求項２２乃至２４に記載のセンサユニッ
トによれば、釣り合い組立体に弾性力を付与することに
より、加速度に対する釣り合い組立体の変位が小さくな
るので、検出可能な加速度の範囲を大きくすることがで
きる。
【００５６】請求項２５は、揺動可能な磁石を含む揺動
部と、前記磁石の磁気を検出する電磁変換素子とを有す
るセンサユニットであって、前記磁石への磁気的作用を
遮断する磁気シールド部材を有することを特徴とする。
【００５７】請求項２６は、前記磁気シールド部材を、
前記揺動部に設けたことを特徴とする。
【００５８】請求項２７は、前記磁気シールド部材によ
り、前記磁石の前記電磁変換素子との対向面以外の面を
覆うことを特徴とする。
【００５９】請求項２８は、前記磁気シールド部材によ
り、ユニット全体を被覆することを特徴とする。
【００６０】請求項２５乃至２８によれば、永久磁石を
磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に配置さ
れた磁性材料との磁気的な相互作用を低減できるため、
加速度を正確に検出できる。
【００６１】請求項２９は、揺動可能な磁石を含む揺動
部と、前記磁石の磁気を検出する電磁変換素子と、前記
揺動部を収容するケースとを有するセンサユニットであ
って、前記ケースは、内面形状が前記揺動部の揺動中心
を略中心とした球面状とされ、前記ケース内面に磁気シ
ールド部材を設けたことを特徴とする。
【００６２】請求項２９によれば、球面上に形成された
ケース内面に磁性体材料を設けることにより、永久磁石
と磁性体材料との距離を常に一定にした状態で永久磁石
を磁気シールドすることができる。
【００６３】請求項３０は、揺動可能な磁石を含む揺動
部と、前記磁石の磁気を検出する電磁変換素子と、前記
揺動部を収容するケースとを有するセンサユニットであ
って、前記揺動部に、その揺動中心から外側への弾性力
を付与する弾性力付与手段を有することを特徴とする。
【００６４】請求項３１は、前記弾性力付与手段によ
り、前記永久磁石に磁気的に相互作用させることにより
弾性力を付与することを特徴とする。
【００６５】請求項３２は、前記弾性力付与手段が、前
記揺動部に弾性力を付与する弾性部材を有することを特
徴とする。
【００６６】請求項３０乃至３２によれば、揺動部に弾
性力を付与することにより、加速度に対する揺動部の変
位が小さくなるので、検出可能な加速度の範囲を大きく
することができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】［第１実施例］図２及び図３は本
発明の第１実施例のセンサユニット３０を示す。このセ
ンサユニット３０は傾斜を検出するのに適した構造であ
る。図４はセンサユニット３０に設けてある電気回路５
０を、センサユニット３０が実装される被実装用プリン
ト基板７０に設けてある信号処理回路６０と併せて示
す。
【００６８】図２及び図３中、Ｘ１−Ｘ２は幅方向、Ｙ
１−Ｙ２は長手方向、Ｚ１−Ｚ２は高さ方向であり、互
いに直交している。ＣＬはＺ１−Ｚ２方向の中心線であ
る。
【００６９】センサユニット３０は、プリント基板３１
と、支持体としてのブロック３２と、スチールボール３
３と、カバー３４と、永久磁石３５と、４つのＧａＡｓ
ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２
と、温度補償用のＧａＡｓホール素子３７と、下側ハー
フケース３８と、上側ハーフケース３９と、図４に示す
電気回路５０とを有する構成であり、高さ寸法ｈ１を有
する。
【００７０】スチールボール３３と、永久磁石３５と、
ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３
６Ｙ２とは、高さ方向上、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ
１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２が中央であり、この
下側に永久磁石３５、上側にスチールボール３３が配さ
れた配置となっている。スチールボール３３と永久磁石
３５との間は、所定寸法ｑ離す必要がある。スチールボ
ール３３に余りに強い磁束が作用しないようにして、セ
ンサユニット３０が傾斜した場合にスチールボール３３
が転がって移動するようにするためである。ＧａＡｓホ
ール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２はこ
の所定寸法ｑの部分を利用して組み込まれている。即
ち、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２は、元々必要とされている部分を利用して
組み込まれており、組み込むための特別の空間は必要で
ない。このため、スチールボール３３より上方の部分９
０が薄型になって嵩張らなくなり、センサユニット３０
は高さ寸法ｈ１が小さくなる。
【００７１】ブロック３２の半球状の凹部３２ａの中
心、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２の中心、及び永久磁石３５の中心と、温度
補償用ＧａＡｓホール素子３７は、中心線ＣＬ上に整列
している。
【００７２】プリント基板３１は、中央に４つのＧａＡ
ｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２
が実装してあり、且つ、Ｙ１端の近くに差動増幅器４
０，４１，４２がＩＣ化されているＩＣチップ４３が実
装してあり、図４に示す電気回路５０に対応する配線パ
ターン４４が形成してあり、且つ、ＧａＡｓホール素子
３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２の部分に図５
に示すキャリブレーション用コイルパターン５５が形成
してあり、Ｙ１端に、Ｘ信号ピン端子４５、Ｙ信号ピン
端子４６、温度信号ピン端子４７、Ｖｃｃピン端子４
８、グランドピン端子４９を有する構成である。
【００７３】ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２は
Ｘ１−Ｘ２方向上に配置してあり、ＧａＡｓホール素子
３６Ｙ１、３６Ｙ２はＹ１−Ｙ２方向上に配置してあ
り、中心線ＣＬを中心とする半径１．５ｍｍの円上に９
０度間隔で配置してある。
【００７４】ブロック３２は、非磁性体製の略直方体形
状体であり、上面に直径が１２ｍｍの半球状の凹部３２
ａが形成してあり、下面に凹部３２ｂが形成してあり、
凹部３２ｂが４つのＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６
Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２を覆った状態で、プリント基
板３１の上面に固定してある。
【００７５】スチールボール３３は、磁性体であり、直
径が４ｍｍのサイズであり、ブロック３２の半球状の凹
部３２ａ内に入っている。
【００７６】カバー３４は、非磁性体製であり、ブロッ
ク３２を覆っており、半球状の凹部３２ａの上面開口を
塞いでいる。このカバー３４の天板部３４ａの下面は、
中央に、略半球状の凸部３４ｂが形成してある。
【００７７】半球状の凹部３２ａと略半球状の凸部３４
ｂとによって、高さ寸法ａが４ｍｍより若干長い凹状の
湾曲空間５１が形成してある。この凹状湾曲空間５１内
に、スチールボール３３が凹状の面３２ｃ上を自由に転
がる状態で収まっている。
【００７８】永久磁石３５は、直径が７ｍｍで、厚さが
２．５ｍｍの薄い円柱形のフェライト磁石であり、厚さ
方向に着磁してあり、上面がＮ極、下面がＳ極の向き
で、プリント基板３１の下面に固定してある。
【００７９】温度補償用ＧａＡｓホール素子３７は、帯
状のフレキシブル基板５２の先端に固定してある。フレ
キシブル基板５２は、永久磁石３５の下面に接着してあ
り、且つ、一端側がプリント基板３１の下面に接続して
ある。
【００８０】下側ハーフケース３８は、鉄板製であり、
プリント基板３１の下面に固定してあり、永久磁石３
５、フレキシブル基板５２及び温度補償用ＧａＡｓホー
ル素子３７を覆っている。
【００８１】上側ハーフケース３９は、鉄板製であり、
カバー３４を覆っており、下側ハーフケース３８と突き
合わされている。なお、上側ハーフケース３９は場合に
よっては、省略してもよい。
【００８２】ハーフケース３８、３９は、磁束の通路と
して機能して、磁束がセンサユニット３０の外側に漏れ
出すことを制限する役割を有する。
【００８３】上記構成のセンサユニット３０は、図２に
示すように、ピン端子４５〜４９の下端を被実装用プリ
ント基板７０上のパッドの箇所の貫通孔に嵌合させ半田
付けされて、且つ、下側ハーフケース３８が被実装用プ
リント基板７０上に載った状態で、被実装用プリント基
板７０上に実装される。センサユニット３０は被実装用
プリント基板７０上の信号処理回路６０と電気的に接続
される。
【００８４】信号処理回路６０は、図４に示すように、
Ａ／Ｄ変換器６１とＣＰＵ６２とを有する。ＣＰＵ６２
は、演算部６３と、記憶部６４と、クロック部６５と、
インターフェイス部６６とを有する。演算部６３は、電
圧値より傾斜角度を算出する。図８中の線IIは、電圧値
と算出された傾斜角度との関係を示す。
【００８５】次に、センサユニット３０の動作について
説明する。
【００８６】ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２、３７には、電圧Ｖｃｃによって電流が流
れている。
【００８７】スチールボール３３には、重力Ｇと、永久
磁石３５による磁気吸引力Ｍとが作用している。
【００８８】センサユニット３０が図２に示す水平の状
態にある場合には、重力Ｇと磁気吸引力Ｍが同じ方向で
あるため、スチールボール３３は図２に示すように中心
線ＣＬ上に位置している。永久磁石３５の磁力の作用に
よって、スチールボール３３には、下端側にＳ極、上端
側にＮ極が現われる。永久磁石３５のＮ極とスチールボ
ール３３の下端側との間には、磁力線８０で示す磁界８
１が形成してあり、スチールボール３３の上端側と上側
ハーフケース３９と間には磁力線８２で示す磁界８３が
形成してあり、永久磁石３５のＳ極と下側ハーフケース
３８との間には磁力線８４で示す磁界８５が形成してあ
る。ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ
２、３７は、上記の磁界８１の内部に配置している。
【００８９】ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２の部分に作用する磁界８１についてみてみ
る。
【００９０】スチールボール３３が中心線ＣＬ上に位置
しているため、磁界８１は中心線ＣＬを中心として対称
な状態になり、ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２には等しい強さの磁界が作用し、ホール素
子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２は等しい電
圧を出力する。よって、図７に示すようにＹ信号ピン端
子４６の出力電圧は零である。Ｘ信号ピン端子４５の出
力電圧も零である。
【００９１】センサユニット３０が図６（Ａ）に示すよ
うにＹ１側が低くなるように角度＋θ１傾斜した場合に
は、スチールボール３３は凹状の面３２ｃ上をＹ１方向
に転がって、重力Ｇと磁気吸引力Ｍが釣り合った位置に
到り、垂直中心線ＣＬからＹ１方向にずれた状態とな
る。
【００９２】よって、磁力線８２が符号８２ａで示すよ
うになり、磁界８３が符号８３ａで示すように変化す
る。ホール素子３６Ｙ１に作用する磁界の強さが増え、
ホール素子３６Ｙ２に作用する磁界の強さが減り、ホー
ル素子３６Ｙ１の出力電圧が増え、ホール素子３６Ｙ２
の出力電圧が減り、Ｙ信号ピン端子４６からは、図７に
示すように、正の電圧Ｖ１が出力する。Ｘ信号ピン端子
４５の出力電圧は零のままである。
【００９３】センサユニット３０が上記とは逆に図６
（Ｂ）に示すようにＹ２側が低くなるように角度−θ２
傾斜した場合には、スチールボール３３は凹状の面３２
ｃ上をＹ２方向に転がって、重力Ｇと磁気吸引力Ｍが釣
り合った位置に到り、中心線ＣＬからＹ２方向にずれた
状態となる。
【００９４】よって、磁力線８２が符号８２ｂで示すよ
うになり、磁界８３が符号８３ｂで示すように変化す
る。ホール素子３６Ｙ２に作用する磁界の強さが増え、
ホール素子３６Ｙ１に作用する磁界の強さが減り、ホー
ル素子３６Ｙ２の出力電圧が増え、ホール素子３６Ｙ１
の出力電圧が減り、差動増幅器４１で両出力の差動がと
られ、Ｙ信号ピン端子４６からは、図７に示すように、
負の電圧Ｖ１が出力する。Ｘ信号ピン端子４５の出力電
圧は零のままである。
【００９５】よって、Ｙ信号ピン端子４６からは、図６
に線Ｉで示すように、センサユニット３０のＹ１−Ｙ２
方向の傾斜に対応した電圧が出力される。
【００９６】センサユニット３０がＸ１−Ｘ２方向に傾
斜した場合には、Ｘ信号ピン端子４５から、傾斜に応じ
た電圧が出力される。
【００９７】センサユニット３０がＹ１−Ｙ２方向とＸ
１−Ｘ２方向のとの間の方向に傾斜した場合には、Ｙ信
号ピン端子４６からＹ１−Ｙ２方向の傾斜成分に応じた
電圧が出力され及びＸ信号ピン端子４５からＸ１−Ｘ２
方向の傾斜成分に応じた電圧が出力される。
【００９８】センサユニット３０が被実装用プリント基
板７０上に実装された状態では、被実装用プリント基板
７０を有する電子装置が傾斜した場合に、センサユニッ
ト３０が電子装置と一体的に傾斜し、Ｘ信号ピン端子４
５及びＹ信号ピン端子４６に電圧を出力する。この電圧
は信号処理回路６０に送られる。図４に示すように、先
ず、Ａ／Ｄ変換器６１でデジタル信号に変換され、ＣＰ
Ｕ６２内の演算部６３で演算が行われて、傾斜角度が算
出され、出力端子６７から傾斜角度信号が出力され、端
子６８から傾斜角度が所定値を越えた場合に警報信号が
出力される。
【００９９】次に、上記のセンサユニット３０の特徴に
ついて説明する。
【０１００】（１） 高さ寸法ｈ１が小さく、小型であ
る。
【０１０１】スチールボール３３と、永久磁石３５と、
ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３
６Ｙ２とは、高さ方向上、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ
１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２が中央であり、この
下側に永久磁石３５、上側にスチールボール３３が配さ
れた配置となっている。
【０１０２】図１に示すように、ホール素子１７を磁性
球体１３の上方に配置した場合には、磁性球体１３の上
方に比較的広いスペースが必要となり、よって、センサ
ユニット１０の高さ寸法を短くすることは困難であっ
た。
【０１０３】これに対して、上記のセンサユニット３０
においては、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、
３６Ｙ１、３６Ｙ２は、永久磁石３５とスチールボール
３３との間の元々必要とされる部分を利用して配置して
あり、スチールボール３３の上方には特別のスペースが
必要でなくなり、スチールボール３３から上方の部分９
０の高さ寸法が短くて足りるようになる。よって、セン
サユニット３０は、高さ寸法ｈ１が小さく、小型とな
る。
【０１０４】（２） 組立てがしやすい。
【０１０５】図２及び図３に示すように、センサユニッ
ト３０は、高さ方向上、ホール素子３６Ｘ１等が実装し
てあるプリント基板３１を中央として、この上面にブロ
ック３２を固定し、この下面に永久磁石３５を固定して
なる構成であるため、ホール素子３６Ｘ１等から外部の
端子までの引き出しは、プリント基板３１上の配線パタ
ーン４４でまかなわれている。よって、リード線を配線
する面倒な作業は不要であり、センサユニット３０は、
組立てがしやすい （３） 実装がしやすい。
【０１０６】図２及び図３に示すように、ピン端子４５
〜４９は、下側ハーフケース３８の横側に並んでおり、
且つ、下側ハーフケース３８の寸法ｂに対応する寸法ｃ
である。
【０１０７】よって、センサユニット３０は、被実装用
プリント基板７０上に置いて、ピン端子４５〜４９の下
端を被実装用プリント基板７０上のパッドに半田付けす
ることによって、簡単に実装される。
【０１０８】なお、下側ハーフケース３８がセンサユニ
ット３０の重さを支え、ピン端子４５〜４９にはセンサ
ユニット３０の重さを支えるための力は作用せず、好都
合である。
【０１０９】（４） 耐衝撃性が高い。
【０１１０】スチールボール３３は上方への跳ね上がる
と誤った電圧が出力されてしまう。カバー３４の天板部
３４ａの下面の略半球状の凸部３４ｂによって、スチー
ルボール３３は上方への跳ね上がることを制限されてい
る。よって、センサユニット３０に下方から衝撃が作用
した場合に、誤った電圧が出力されてしまうことが起き
ない。
【０１１１】（５） 磁束が外部に漏れない。
【０１１２】センサユニット３０は、鉄板製の下側ハー
フケース３８と上側ハーフケース３９は、磁束の通路と
して機能して、磁束がセンサユニット３０の外側に漏れ
出すことが制限されている。よって、センサユニット３
０は、センサユニット３０が実装された場所の周囲の部
品に磁界の影響を及ぼさない。
【０１１３】（６） 検出の精度が高い。
【０１１４】以下の４つの理由１．２．３．４．によ
る。
【０１１５】１．キャリブレーションを行う。
【０１１６】図５に示すように、キャリブレーション用
コイルパターン５５は、ホール素子３６Ｘ１、３６Ｙ１
を囲むコイルパターン部５５ａと、ホール素子３６Ｘ
２、３６Ｙ２を囲むコイルパターン部５５ｂとよりな
る。コイルパターン部５５ａとコイルパターン部５５ｂ
とは巻き方向が逆であり、コイルパターン５５にキャリ
ブレーション用電流を流すと、ホール素子３６Ｘ１、３
６Ｙ１とホール素子３６Ｘ２、３６Ｙ２とには互いに逆
方向の同じ強さの磁界が印加される。
【０１１７】コイルパターン５５にキャリブレーション
用端子（図示せず）を通してキャリブレーション用電流
を流し、このときのＸ信号ピン端子４５及びＹ信号ピン
端子４６からの出力電圧を測定し、キャリブレーション
値として記憶させる。Ｘ信号ピン端子４５及びＹ信号ピ
ン端子４６からの出力電圧がホール素子３６Ｘ１、３６
Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２の感度のばらつきである。
【０１１８】実際の測定によって得たＸ信号ピン端子４
５及びＹ信号ピン端子４６の出力電圧値に上記のキャリ
ブレーション操作で得た出力電圧を適宜加算又は減算し
て、キャリブレーション操作で得た出力電圧を基準とす
る出力電圧値を求める。この出力電圧値は、キャリブレ
ーション済みの出力電圧値となる。このキャリブレーシ
ョン済みの出力電圧値に基いて、傾斜角度が精度良く求
める。
【０１１９】なお、上記のキャリブレーションは、電源
投入の時に行う。
【０１２０】２．温度補償を行う。
【０１２１】フェライト永久磁石３５は、図９（Ａ）
中、線IIIで示す温度特性を有する。残留磁束密度Ｂｒ
の温度係数はマイナスである。ＧａＡｓホール素子３６
Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２は、図９（Ｂ）
中、線IVで示す温度特性を有する。温度係数はマイナス
である。
【０１２２】このため、センサユニット３０をプロジェ
クタ等の使用中に温度が上昇する電子機器に実装した場
合には、電子機器の温度が上昇することによって、セン
サユニット３０の温度が上昇し、傾斜角度が変化しない
のも拘わらず、センサユニット３０のＸ信号ピン端子４
５及びＹ信号ピン端子４６からの出力電圧が低下し、正
確な傾斜角度の測定が困難となってしまう。
【０１２３】そこで、温度補償用ＧａＡｓホール素子３
７が永久磁石３５の下面に固定してある。温度補償用Ｇ
ａＡｓホール素子３７の種類は、磁界の変動を検出する
ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３
６Ｙ２と同じくＧａＡｓホール素子である。
【０１２４】温度補償用ＧａＡｓホール素子３７の出力
電圧は、図９（Ｃ）中、線Vで示すように、周囲の温度
の上昇に伴なって低下する。この低下は、フェライト永
久磁石３５の温度特性と、温度補償用ＧａＡｓホール素
子３７の温度特性との両方に起因する。
【０１２５】プロジェクタ等の動作を開始させる前の初
期状態で、温度信号ピン端子４７の出力電圧Ｖｏを測定
し、記憶させておく。また、温度信号ピン端子４７の出
力電圧を測定し続ける。センサユニット３０でもって傾
斜角度を測定しようとするときの温度信号ピン端子４７
の出力電圧をＶｐとする。
【０１２６】図４中のＣＰＵ６２は、センサユニット３
０のＸ信号ピン端子４５及びＹ信号ピン端子４６の出力
電圧Ｖｘ、Ｖｙに係数Ｖｐ／Ｖｏを掛ける以下の処理を
行う。
【０１２７】Ｖｘ×Ｖｐ／Ｖｏ Ｖｙ×Ｖｐ／Ｖｏ よって、図４中の端子６７には、温度変動に起因する出
力変動分がキャンセルされた温度補償がなされた傾斜角
度信号が出力される。
【０１２８】ここで、温度補償用ＧａＡｓホール素子３
７が永久磁石３５の下面に固定してある。よって、温度
補償用ＧａＡｓホール素子３７は、ＧａＡｓホール素子
３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２自体の温度特
性に加えてフェライト永久磁石３５の温度特性を考慮し
た温度補償、即ち、より正確な温度補償がなされてい
る。
【０１２９】また、温度補償用ＧａＡｓホール素子３７
の位置は、永久磁石３５の下面側であり、スチールボー
ル３３とは永久磁石３５に対して反対側に位置してお
り、スチールボール３３の位置が移動しても温度補償用
ＧａＡｓホール素子３７に作用する磁界は変化しない。
このことによっても、温度補償は正確になされる。
【０１３０】３．ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６
Ｙ１、３６Ｙ２は、永久磁石３５とスチールボール３３
との間に配置してあり、強い磁界を受けており、且つ、
スチールボール３３が移動したときの磁界の強さの変動
の程度が大きい。
【０１３１】４．鉄板製のハーフケース３８、３９が設
けてあることによって、磁束がセンサユニット３０の外
側に漏れ出すことが制限されており、その分、ホール素
子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２に強い磁界
が作用する。
【０１３２】なお、図２のセンサユニット３０は、後述
するように加速度の測定にも適用可能である。
【０１３３】［第２実施例］図１０（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の第２実施例のセンサユニット３０Ａを示す。
【０１３４】図２のセンサユニット３０とは、ブロック
３２の半球状の凹部３２ａ内に、径が３ｍｍのスチール
ボール１００を花の花びらのように７個設けてある構成
が相違する。
【０１３５】センサユニット３０Ａが傾斜すると、７個
のスチールボール１００が移動し、図２のセンサユニッ
ト３０における１個のスチールボール３３が移動する構
成に比べて、ホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ
１、３６Ｙ２に作用している磁界の変動の程度が大き
い。よって、センサユニット３０Ａは図２のセンサユニ
ット３０に比べて感度が高い。
【０１３６】［第３実施例］図１１（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の第３実施例のセンサユニット３０Ｂを示す。
【０１３７】センサユニット３０Ｂは、上記のセンサユ
ニット３０Ａの変形例的なものであり、スチールボール
３３を取り囲むように径が１ｍｍのスチールボール１０
１を複数個配置してある。センサユニット３０Ｂは図２
のセンサユニット３０に比べて感度が高い。
【０１３８】［第４実施例］図１２（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の第４実施例のセンサユニット３０Ｃを示す。
【０１３９】図２のセンサユニット３０とは、円柱形状
の永久磁石３５に代えて、リング形状の永久磁石１０３
を設けてある構成が相違する。永久磁石１０３はＺ１―
Ｚ２方向に着磁してある。
【０１４０】［第５実施例］図１３（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の第４実施例のセンサユニット３０Ｄを示す。
【０１４１】センサユニット３０Ｄは、上記のセンサユ
ニット３０Ｃの変形例的なものであり、リング形状の永
久磁石１０３に代えて電磁石１０４を設けてある。電磁
石１０４は、中央の鉄芯１０５と、これを取り囲むコイ
ル１０６とよりなる。
【０１４２】センサユニット３０Ｄを動作させるとき
に、コイル１０６に通電される。
【０１４３】［第６実施例］図１４は本発明の第６実施
例のセンサユニット３０Ｅを示す。
【０１４４】センサユニット３０Ｅは、図２及び図３に
示すセンサユニット３０とは、上下逆の配置とした構成
であり、高さ方向上、ＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３
６Ｙ２等が中央であり、この下側にスチールボール３３
が配され、上側に永久磁石３５が配された配置となって
いる。
【０１４５】プリント基板３１Ｅには、その下面にＧａ
Ａｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等が実装してあり、
上面に永久磁石３５が固定してある。ブロック３２は、
プリント基板３１Ｅの下面に固定してあり、半球状の凹
部３２ａの上側開口はプリント基板３１Ｅによって塞が
れている。スチールボール３３は、半球状の凹部３２ａ
内に収まっている。ブロック３２は下側ハーフケース３
８Ｅにより、永久磁石３５は上側ハーフケース３９によ
って覆われている。
【０１４６】センサユニット３０Ｅは、図２及び図３に
示すセンサユニット３０と同じく、高さ寸法ｈ２が小さ
く、小型であり、且つ、リード線の配線作業が不要であ
り、製造がし易い構造を有する。
【０１４７】センサユニット３０Ｅが傾斜すると、スチ
ールボール３３は凹状の面３２ｃ上を転がって図１４に
示す位置からずれ、ＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３６
Ｙ２等に作用する磁界の強さが変化して、ピン端子４
５，４６からセンサユニット３０Ｅの傾斜角及び傾斜方
向に応じた電圧が出力される。
【０１４８】ここで、永久磁石３５は上方に位置してい
るため、永久磁石３５によってスチールボール３３に作
用する磁気吸引力Ｍは上向きとなる。よって、センサユ
ニット３０Ｅの傾斜に対するスチールボール３３の移動
の程度は、図２及び図３に示すセンサユニット３０に比
べて、大きくなる。よって、センサユニット３０Ｅは、
図２及び図３に示すセンサユニット３０に比べて、高い
感度を有する。
【０１４９】［第７実施例］図１５（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の第７実施例のセンサユニット３０Ｆを示す。
【０１５０】センサユニット３０Ｆは、加速度及び衝撃
の検出に適した構造を有する。図４中のＣＰＵ６２に
は、加速度の大きさと方向を求める演算プログラムがイ
ンストールされている。
【０１５１】永久磁石３５Ｆは図２に示すセンサユニッ
ト３０の永久磁石３５よりも強力な磁石である。ＧａＡ
ｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２
は、図２に示すセンサユニット３０の場合よりもＸ１―
Ｘ２方向及びＹ１―Ｙ２方向に離散して配置してある。
【０１５２】スチールボール３３は、永久磁石３５Ｆに
よって強力に磁気吸引されており、センサユニット３０
Ｆを傾斜させても、更には逆さまにしても、スチールボ
ール３３は殆ど動かない。また、ＧａＡｓホール素子３
６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２はスチールボー
ル３３から離れている。このため、センサユニット３０
Ｆを傾斜させても、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６
Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２に作用する磁界は変化せず、
センサユニット３０Ｆの出力電圧は零のままである。
【０１５３】センサユニット３０Ｆに重力加速度より大
きい加速度が作用すると、スチールボール３３は、その
慣性力によって、永久磁石３５Ｆによる磁気吸引力に抗
して半球状の凹部３２ａの凹状の面３２ｃ上を転がって
図１５に示す位置からずれ、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ
１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２に作用する磁界の強
さが変化して、ピン端子４５，４６からセンサユニット
３０Ｆに作用した加速度の大きさ及び方向に応じた電圧
が出力される。
【０１５４】加速度の大きさと出力電圧とは、図１６に
線VIで示すように比例する。また、図４中のＣＰＵ６２
内の演算部６３が、出力電圧の単位時間当りの変化を計
算して加速度の大きさと方向を求める演算を行い、加速
度の大きさと方向とが算出され、出力端子６７から加速
度信号が出力される。端子６８から加速度が所定値を越
えた場合に警報信号が出力される。
【０１５５】加速度の作用しなくなると、スチールボー
ル３３は、永久磁石３５Ｆの磁気吸引力によって、図１
５に示す位置に戻される。スチールボール３３の戻しは
永久磁石３５Ｆの磁気吸引力を利用しており、スチール
ボール３３を戻すためのばね部材等は不要であり、この
点でも、センサユニット３０Ｆは小型となっている。
【０１５６】［第８実施例］図１７は本発明の第８実施
例のセンサユニット３０Ｇを示す。本実施例は、吊り下
げ型である。
【０１５７】センサユニット３０Ｇは、中央に円形開口
１１０ａが形成してあり、下面に４つのＧａＡｓホール
素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等が実装してあるプリント基板
１１０と、リング形状のホルダ部１１１ａを有し、プリ
ント基板１１０の下面に固定してある軸受板部材１１１
と、Ｚ方向に着磁してある薄い円柱形状の永久磁石１１
２と、この永久磁石１１２が組み込まれており、上端に
球部１１３ａを有し、この球部１１３ａがホルダ部１１
１ａに支持されて吊り下がっている吊り部材１１３と、
上下のケース１１４，１１５と、ピン端子４５〜４９と
を有する構成である。
【０１５８】球部１１３ａは、一部が円形開口１１０ａ
に嵌合した状態で、ホルダ部１１１ａ内に、自由に回動
するように支持されている。
【０１５９】センサユニット３０Ｇが傾斜されると、永
久磁石１１２の重量によって吊り部材１１３がプリント
基板１１０に対して傾斜し、永久磁石１１２のＧａＡｓ
ホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等に対する位置が変化
し、ＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等に対する
磁界が変化し、ピン端子４５、４６からセンサユニット
３０Ｇの傾斜に応じた電圧が出力される。
【０１６０】球部１１３ａのＺ方向の変位は、プリント
基板１１０の円形開口１１０ａの縁１１０ｂとホルダ部
１１１ａとによって制限されている。よって、センサユ
ニット３０ＧがＺ方向の振動を受けた場合に、吊り部材
１１３はプリント基板１１０と一体的に変位し、永久磁
石１１２のＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等に
対する位置が変化することは起きない。よって、センサ
ユニット３０ＧがＺ方向に振動しても、この振動に起因
する電圧は出力されない。よって、センサユニット３０
Ｇは耐振動性が良好である。
【０１６１】また、図１７中、永久磁石１１２の箇所に
錘を設け、永久磁石を球部１１３ａの内部に組み込んだ
構成とすることも出来る。
【０１６２】［第９実施例］図１８及び図１９は本発明
の第９実施例のセンサユニット３０Ｈを示す。第９乃至
第１３実施例は、やじろべい型の釣り合い型である。
【０１６３】センサユニット３０Ｈは、上面に４つのＧ
ａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６
Ｙ２が実装してあるプリント基板１２０と、ケ−ス１２
１と、釣り合いフレーム部材１２２と、Ｚ方向に着磁し
てある薄い円柱形状の永久磁石１２３と、ピボット支持
板部材１２４と、ピボットピン部材１２５と、底板１２
６と、ピン端子４５、４６，４８、４９とを有する。
【０１６４】釣り合いフレーム部材１２２は、ベル形状
を有し、下部の円筒部１２２ａと、上部の逆Ｕ字形のフ
レーム部１２２ｂとよりなる。円筒部１２２ａに永久磁
石１２３が組み込まれている。フレーム部１２２ｂの頂
上部に、ピボットピン部材１２５が下向きに固定してあ
る。フレーム部材１２２にピボットピン部材１２５が固
定してあり、且つ永久磁石１２３が固定されたものが、
やじろべい型の釣り合い組立体１３０を構成する。
【０１６５】ケ−ス１２１は、上記の釣り合いフレーム
部材１２２の逆Ｕ字形のフレーム部１２２ｂに対応して
略円錐形状のドーム部１２１ａを有する。ケ−ス１２１
には、ドーム部１２１ａの内部のＸ１―Ｘ２方向側から
Ｚ２方向に延びている柱部１２１ｂ、１２１ｃを有す
る。
【０１６６】ピボット支持板部材１２４は、中央に略逆
円錐形状のピボット部１２４ａを有し、長手方向の両端
側を柱部１２１ｂ、１２１ｃの下端に固定されて、Ｘ１
―Ｘ２方向に延在している。ピボット支持板部材１２４
のＹ１―Ｙ２方向の端には、フレーム部１２２ｂの移動
を可能とするための、切欠１２４ｂを有する。
【０１６７】やじろべい型の釣り合い組立体１３０は、
その中心を垂直線ＶＬと一致させた縦向きの姿勢の状態
において、重心Ｇが、垂直線ＶＬ上であって、且つピボ
ットピン部材１２５の下端部より更に下方の位置に位置
する構成である。
【０１６８】この釣り合い組立体１３０は、ピボットピ
ン部材１２５の下端部をピボット部１２４ａに支持され
ている。点Ｏ１は、ピボットピン部材１２５の下端部が
ピボット部１２４ａに当っている点である。釣り合い組
立体１３０は、重心Ｇが点Ｏ１の真下に位置する、図１
８及び図１９に示す安定位置に安定している。釣り合い
組立体１３０は、点Ｏ１を中心に回動して揺れ動き得
る。また、点Ｏ１はドーム部１２１ａの略中央である。
【０１６９】逆Ｕ字形のフレーム部１２２ｂは点Ｏ１を
中心とする円弧であり、ドーム部１２１ａの頂上部１２
１ｄｓは同じく点Ｏ１を中心とする球面であり、逆Ｕ字
形のフレーム部１２２ｂはドーム部１２１ａの頂上部１
２１ｄの内面に沿っており、フレーム部１２２ｂとドー
ム部１２１ａの頂上部１２１ｂとの間には、隙間１２７
を有する。よって、フレーム部１２２ｂとドーム部１２
１ａとは非接触の状態にあり、フレーム部１２２ｂとド
ーム部１２１ａとの間には摩擦は無い。よって、センサ
ユニット３０Ｈが傾斜した場合に、釣り合い組立体１３
０は垂直の安定位置を維持する。
【０１７０】プリント基板１２０は、ケ−ス１２１内に
組み込まれている。底板１２６がスペーサ１２８をプリ
ント基板１２０と底板１２６との間に挟んだ状態で、ね
じ１２９が、下面から、底板１２６、スペーサ１２８、
プリント基板１２０を通ってケ−ス１２１にねじ込まれ
ており、プリント基板１２０及び底板１２６がケ−ス１
２１に固定してある。ピン端子４５、４６，４８、４９
はプリント基板１２０に固定してあり、底板１２６の開
口を通って底板１２６より下側に突き出している。
【０１７１】センサユニット３０Ｈが傾斜されると、永
久磁石１２３の重量によって釣り合い組立体１３０がプ
リント基板１１０に対して相対的に傾斜し、永久磁石１
２３のＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ２等に対す
る位置が変化し、ＧａＡｓホール素子３６Ｙ１、３６Ｙ
２等に対する磁界が変化し、ピン端子４５、４６からセ
ンサユニット３０Ｇの傾斜に応じた電圧が出力される。
【０１７２】このセンサユニット３０Ｇは、高さ寸法が
小さくなる。また、センサユニット３０Ｇは組立てもし
易い。
【０１７３】ドーム部１２１ａの頂上部１２１ｂは、フ
レーム部１２２ｂを受け止めてやじろべい型の釣り合い
組立体１３０がケ−ス１２１に対してＺ１方向に大きく
変位することを制限する。よって、ピボットピン部材１
２５の下端部がピボット部１２４ａから抜けて外れる事
故は起きない。よって、センサユニット３０Ｈは耐振動
性が良好である。
【０１７４】なお、特に、センサユニット３０Ｈが急に
傾斜された場合には、釣り合い組立体１３０が振れて、
出力電圧が変動しこれが収束するのに時間がかかる場合
がある。この場合に対応すべく、図４中のＣＰＵ６２
に、一定時間計測した出力電圧の平均を求めてこの値を
傾斜角とするプログラム、或いは、一定時間計測した出
力電圧の最大値と最小値の平均を求めてこの値を傾斜角
とするプログラムをインストールしておいてもよい。こ
れによって、傾斜角は素早く求まる。この構成は、以下
に記載する実施例のセンサユニット３０Ｉ〜３０Ｌにも
適用される。
【０１７５】［第１０実施例］図２０は本発明の第１０
実施例のセンサユニット３０Ｉを示す。
【０１７６】センサユニット３０Ｉは、図１８及び図１
９に示すセンサユニット３０にマイクロスイッチ１３５
を加えた構成である。図２０に拡大して示すように、マ
イクロスイッチ１３５は、ドーム部１２１Ｉａの頂上部
１２１Ｉｂに形成されている凹部１２１Ｉｃ内に組みこ
まれており、ピンプランジャ１３５ａがドーム部１２１
Ｉａの内部に露出している。やじろべい型の釣り合い組
立体１３０のピボットピン部材１２５の頭部１２５ａと
ピンプランジャ１３５ａとの間には、隙間１３７が存在
している。マイクロスイッチ１３５は、通常はオフであ
る。釣り合い組立体１３０がＺ１方向に変位されたとき
に、ピンプランジャ１３５ａが押されて、マイクロスイ
ッチ１３５がオンとされる。このマイクロスイッチ１３
５は、釣り合い組立体１３０がＺ１方向に変位されたこ
とを検出して、センサユニット３０Ｉの出力を無効とす
る役割を有する。
【０１７７】センサユニット３０Ｉが傾斜されて、釣り
合い組立体１３０がそのピボットピン部材１２５の下端
部をピボット部１２４ａに支持されつつ点Ｏ１を中心に
揺れてプリント基板１１０に対して相対的に傾斜した場
合には、センサユニット３０Ｉは、センサユニット３０
Ｉの傾斜に応じた電圧を、図２１中、線Xで示すよう
に、出力する。
【０１７８】しかし、釣り合い組立体１３０がＺ１方向
に変位され、ピボットピン部材１２５の下端部がピボッ
ト部１２４ａから若干浮いて、この状態でプリント基板
１１０に対して相対的に傾斜した場合には、センサユニ
ット３０Ｉからの出力電圧は、図２１中、線XIで示すよ
うになり、本来の電圧値より若干低下してしまう。よっ
て、線XIのデータを利用すると、傾斜角度の測定の精度
が低下してしまう。
【０１７９】そこで、釣り合い組立体１３０がＺ１方向
に変位されてマイクロスイッチ１３５がオンとされた状
態では、センサユニット３０Ｉの出力を無効とするよう
にしている。よって、このセンサユニット３０Ｉを使用
することによって、傾斜角度を精度良く測定することが
可能となる。
【０１８０】上記のマイクロスイッチ１３５に代えて、
他の種類の検知スイッチを設けてもよい。
【０１８１】［第１１実施例］図２２は本発明の第１１
実施例のセンサユニット３０Ｊを示す。
【０１８２】センサユニット３０Ｊは、図１８及び図１
９に示すセンサユニット３０Ｈとは、釣り合い組立体１
３０Ｊの支持の仕方が相違する。
【０１８３】ケ−ス１２１のドーム部１２１ａ内には、
水平の桟部材１４０が固定してある。桟部材１４０より
上方にピン１４１が突き出している。
【０１８４】釣り合い組立体１３０Ｊは、上部の逆Ｕ字
形のフレーム部１２２Ｊｂの頂上部の下面にピボット受
け部１２２Ｊｂを有する。
【０１８５】釣り合い組立体１３０Ｊは、ピボット受け
部１２２Ｊｂをピン１４１の先端に支持されて、点Ｏ２
を中心に揺れ動くように支持されている。
【０１８６】［第１２実施例］図２３及び図２４は本発
明の第１２実施例のセンサユニット３０Ｋを示す。
【０１８７】センサユニット３０Ｋは、上面に４つのＧ
ａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６
Ｙ２が実装してあるプリント基板１５０と、筒状のケ−
ス１５１と、釣り合いフレーム部材１５２と、Ｚ方向に
着磁してある薄い円柱形状の永久磁石１５３と、ピボッ
ト支持板部材１５４と、ピボットピン部材１５５と、蓋
板１５６と、ピン端子４５、４６，４８、４９とを有す
る。
【０１８８】ピボット支持板部材１５４は、略Ｕ字形状
であり、ケ−ス１５１の上部に固定してあり、ケ−ス１
５１を横切っており、中央に略逆円錐形状のピボット部
１５４ａを有する。
【０１８９】フレーム部材１５２には永久磁石１５３が
固定してある。フレーム部材５２の上部の逆Ｕ字形のフ
レーム部１５２ｂの頂上部には、ピボットピン部材１５
５が下向きに固定してある。フレーム部材１５２にピボ
ットピン部材１５５が固定してあり、且つ永久磁石１５
３が固定されたものが、やじろべい型の釣り合い組立体
１６０を構成する。
【０１９０】やじろべい型の釣り合い組立体１６０は、
ピボットピン部材１５５の下端をピボット部１５４ａに
支持されて、図２３及び図２４に示す安定位置に安定し
ており、点Ｏ３を中心に揺れ動くことが可能である。
【０１９１】センサユニット３０Ｋが傾斜されると、永
久磁石１２３の重量によって釣り合い組立体１６０がプ
リント基板１５０に対して傾斜し、永久磁石１５３のＧ
ａＡｓホール素子３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６
Ｙ２に対する位置が変化し、ＧａＡｓホール素子３６Ｘ
１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２に対する磁界が変化
し、ピン端子４５、４６からセンサユニット３０Ｋの傾
斜に応じた電圧が出力される。
【０１９２】ピボット部１５４ａと永久磁石１５３との
間に存在するのは、隙間１５７である。このため、永久
磁石１５３が固定してある釣り合い組立体１６０のケ−
ス１２１に対するＺ１方向への変位は、永久磁石１５３
がピボット部１５４ａに当ることによって制限される。
よって、センサユニット３０ＫがＺ方向に振動しても、
ピボットピン部材１５５の下端部がピボット部１５４ａ
から抜けて外れる事故は起きない。よって、センサユニ
ット３０Ｋは耐振動性が良好である。
【０１９３】［第１３実施例］図２５は本発明の第１３
実施例のセンサユニット３０Ｌを示す。
【０１９４】センサユニット３０Ｌは、図２３に示すセ
ンサユニット３０Ｋのプリント基板１５０の下面の中央
に、永久磁石１７０を固定した構成である。
【０１９５】この永久磁石１７０の磁極の向きは、釣り
合い組立体１６０の永久磁石１２３と同じである。永久
磁石１７０と永久磁石１２３との間には反発力が作用し
ている。永久磁石１７０の磁力は適当に定めてあり、ピ
ボットピン部材１５５の下端はピボット部１５４ａより
僅かに浮いている。符号１７５は浮き部を示す。よっ
て、吊り部材１５３が振れた場合に、ピボットピン部材
１５５の下端とピボット部１５４ａとの間に摩擦力が発
生せず、釣り合い組立体１６０は、センサユニット３０
Ｋの場合に比べて感度良く振れる。
【０１９６】永久磁石１７０の磁力によっては、ピボッ
トピン部材１５５の下端がピボット部１５４ａから浮か
ない場合がある。この場合でも、ピボットピン部材１５
５の下端のピボット部１５４ａに対して押し当る力は、
永久磁石１７０を設けていない場合に比べて弱くなって
おり、釣り合い組立体１６０は、センサユニット３０Ｋ
の場合に比べて感度良く振れる。
【０１９７】図４中のＣＰＵ６２に一定時間計測した出
力電圧の平均を求めるプログラムをインストールしてお
くことは、特にこのセンサユニット３０Ｌの場合に有効
である。
【０１９８】上記の各実施例において、ホール素子に代
えて、磁気抵抗素子を設けてもよい。
【０１９９】[第１４実施例]図２６は本発明の第１４実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
１７と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２００】本実施例のセンサユニット３０Ｍは、図１
７に示すセンサユニット３０Ｌの永久磁石１１２の下面
及び側面に磁性薄板２０１を設けた構成である。磁性薄
板２０１は、特許請求の範囲の磁気シールド部材に相当
する。
【０２０１】永久磁石１１２の下面及び側面に磁性薄板
２０１を設けることにより、永久磁石１１２の下面及び
側面を磁気シールドできる。永久磁石１１２の下面及び
側面を磁気シールドすることにより、例えば、センサユ
ニット３０Ｍが搭載される回路基板に設けられたシール
ド部材２０２と永久磁石１１２とが相互作用して、永久
磁石１１２がシールド部材２０２の方向、すなわち、矢
印Ｙ2方向に引き寄せられるのを防止できる。
【０２０２】よって、永久磁石１１２が傾斜に関係なく
変位することを防止できるため、正確に傾斜を検出でき
る。
【０２０３】[第１５実施例]図２７は本発明の第１５実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
１７と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２０４】本実施例のセンサユニット３０Ｎは、図１
７に示すセンサユニット３０Ｌの上下ケース１１４、１
１５の周囲を磁性薄板２１１で被覆した構成とされてい
る。磁性薄板２１１は、特許請求の範囲の磁気シールド
部材に相当する。
【０２０５】上下ケース１１４、１１５の周囲を磁性薄
板２１１で被覆することにより、永久磁石１１２を磁気
シールドできる。永久磁石１１２を磁気シールドするこ
とにより、例えば、センサユニット３０Ｎが搭載される
回路基板に設けられたシールド部材２０２と永久磁石１
１２とが相互作用して、永久磁石１１２がシールド部材
２０２の方向、すなわち、矢印Ｙ2方向に引き寄せられ
るのを防止できる。
【０２０６】よって、永久磁石１１２が傾斜に関係なく
変位することを防止できるため、正確に傾斜を検出でき
る。
【０２０７】[第１６実施例]図２８は本発明の第１６実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
２６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２０８】本実施例のセンサユニット３０Ｐは、図２
６に示すセンサユニット３０Ｍのプリント基板１１０の
上面に永久磁石２２１を永久磁石１１２の極性とは逆の
磁極性となるように配置した構成とされている。永久磁
石２２１は、特許請求の範囲の弾性力付与手段に相当し
ている。永久磁石２２１は、上面及び側面が磁性薄板２
２２により被覆されている。
【０２０９】永久磁石２２１と永久磁石１１２とは、互
いに逆の磁極性となるように配置されているため、永久
磁石１１２には、矢印Ｚ2方向に力が働く。このため、
永久磁石１１２は、傾斜、力、加速度に対して矢印Ｙ
1、Ｙ2方向に変位しにくくなる。これにより、大きな傾
斜、力、加速度を検出可能となる。
【０２１０】図２９は傾斜に対する出力特性を示す。図
２９で実線は永久磁石２２１を設けた場合、破線は永久
磁石２２１を設けない場合の特性を示す。
【０２１１】出力の範囲がＶout1〜−Ｖout1である場合
に、永久磁石２２１を設けない場合には、加速度の測定
範囲−α１〜α１となる。永久磁石２２１を配置するこ
とにより、加速度に対する永久磁石１１２の変位が小さ
くなるため、加速度の測定範囲を−α２〜α２に拡大で
きる。
【０２１２】[第１７実施例]図３０は本発明の第１７実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
２６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２１３】本実施例のセンサユニット３０Ｑは、図２
６に示すセンサユニット３０Ｍの吊り部材１１３とホル
ダ部１１１ａとの間にコイルバネ２３１を設けた構成と
されている。吊り部材１１３とホルダ部１１１ａとの間
にコイルバネ２３１を設けることにより、吊り部材１１
３には、矢印Ｚ2方向に力が働く。このため、吊り部材
１１３、すなわち、永久磁石１１２は、傾斜、力、加速
度に対して矢印Ｙ1、Ｙ2方向に変位しにくくなる。これ
により、第１６実施例と同様に大きな傾斜、力、加速度
を検出可能となる。
【０２１４】なお、弾性力付与手段は、永久磁石２２
１、コイルバネ２３１に限定されるものではなく、永久
磁石１１２を基準位置に弾性的に付勢するものであれば
これに限定されるものではない。
【０２１５】[第１８実施例]図３１は本発明の第１８実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
２４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２１６】本実施例のセンサユニット３０Ｒは、図２
４に示すセンサユニット３０Ｋの永久磁石１５３の上面
及び側面に磁性薄板２４１を設けた構成である。磁性薄
板２４１は、特許請求の範囲の磁気シールド部材に相当
する。
【０２１７】永久磁石１５３の上面及び側面に磁性薄板
２４１を設けることにより、永久磁石１５３の上面及び
側面を磁気シールドできる。永久磁石１５３の上面及び
側面を磁気シールドすることにより、例えば、センサユ
ニット３０Ｒが搭載される回路基板に設けられたシール
ド部材２４２と永久磁石１５３とが相互作用して、永久
磁石１５３がシールド部材２４２の方向、すなわち、矢
印Ｙ2方向に引き寄せられるのを防止できる。
【０２１８】よって、永久磁石１５３が傾斜、加速度に
関係なく変位することを防止できるため、正確に傾斜を
検出できる。
【０２１９】[第１９実施例]図３２は本発明の第１９実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
２４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２２０】本実施例のセンサユニット３０Ｓは、図２
４に示すセンサユニット３０Ｋのプリント基板１５０、
ケース１５１、蓋板１５６の周囲を磁性薄板２５１で被
覆した構成とされている。磁性薄板２５１は、特許請求
の範囲の磁気シールド部材に相当する。
【０２２１】プリント基板１５０、ケース１５１、蓋板
１５６の周囲を磁性薄板２５１で被覆することにより、
永久磁石１５３を磁気シールドできる。永久磁石１５３
を磁気シールドすることにより、例えば、センサユニッ
ト３０Ｓが搭載される回路基板に設けられたシールド部
材２５２と永久磁石１５３とが相互作用して、永久磁石
１５３がシールド部材２５２の方向、すなわち、矢印Ｙ
2方向に引き寄せられるのを防止できる。
【０２２２】よって、永久磁石１５３が傾斜に関係なく
変位することを防止できるため、正確に傾斜を検出でき
る。
【０２２３】[第２０実施例]図３３は本発明の第２０実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
２６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２２４】本実施例のセンサユニット３０Ｔは、図３
１に示すセンサユニット３０Ｒのプリント基板１５０の
下面に永久磁石２６１を設けて成る。永久磁石２６１
は、特許請求の範囲の弾性力付与手段に相当する。永久
磁石２６１は、永久磁石１５３の極性とは同じ磁極性と
なるように配置した構成とされている。永久磁石２６１
は、下面及び側面が磁性薄板２６２により被覆されてい
る。
【０２２５】永久磁石２６１と永久磁石１５３とは、互
いに同磁極性となるように配置されているため、互いに
吸引され、永久磁石１５３は矢印Ｚ2方向に吸引され
る。このため、永久磁石１５３は、傾斜、力、加速度に
対して矢印Ｙ1、Ｙ2方向に変位しにくくなる。これによ
り、第１６実施例と同様に大きな傾斜、力、加速度を検
出可能となる。
【０２２６】〔第２１実施例〕図３４は本発明の第２１
実施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、
図２６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。
【０２２７】本実施例のセンサユニット３０Ｕは、図２
６に示すセンサユニット３０Ｍのピボット支持板部材１
５４と釣り合いフレーム部材１５２との間にコイルバネ
２７１を設けた構成とされている。コイルバネ２７１
は、特許請求の範囲の弾性部材に相当する。
【０２２８】ピボット支持板部材１５４と釣り合いフレ
ーム部材１５２との間にコイルバネ２７１を設けること
により、釣り合いフレーム部材１５２には、矢印Ｚ2方
向に力が働く。このため、釣り合いフレーム部材１５２
は、傾斜、力、加速度に対して矢印Ｙ1、Ｙ2方向に変位
しにくくなる。これにより、第２０実施例と同様に大き
な傾斜、力、加速度を検出可能となる。
【０２２９】[第２２実施例]図３５は本発明の第２２実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
１７と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２３０】本実施例のセンサユニット３０Ｖは、図１
７に示すセンサユニット３０Ｇとはケース２８１の形状
が異なる。本実施例のケース２８１は、内面形状が吊り
部材１１３の回動中心を中心とした球面形状とされてい
る。このため、吊り部材１１３の回動範囲を大きくでき
る。
【０２３１】なお、ケース２８１の内面には、ニッケル
などを成分とする磁性薄膜２８２が形成される。磁性薄
膜２８２は、特許請求の範囲の磁気シールド部材に相当
する。磁性薄膜２８２により永久磁石１１２が磁気シー
ルドされる。永久磁石１１２を磁気シールドすることに
より、例えば、センサユニット３０Ｖが搭載される回路
基板に設けられたシールド部材２８３と永久磁石１１２
とが相互作用して、永久磁石１１２がシールド部材２８
３の方向、すなわち、矢印Ｙ2方向に引き寄せられるの
を防止できる。
【０２３２】[第２３実施例]図３６は本発明の第２３実
施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、図
３５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０２３３】本実施例のセンサユニット３０Ｗは、図３
５に示すセンサユニット３０Ｖのケース２８１の底面に
永久磁石２９１を配置した構成とされている。永久磁石
２９１は、特許請求の範囲の弾性力付与手段に相当す
る。
【０２３４】永久磁石２９１と永久磁石１１２の極性と
は同じ磁極性となるように配置した構成とされている。
永久磁石２９１と永久磁石１１２とは、互いに同磁極性
となるように配置されているため、互いに吸引され、永
久磁石１１２は矢印Ｚ2方向に吸引される。このため、
永久磁石１１２は、傾斜、力、加速度に対して矢印Ｙ
1、Ｙ2方向に変位しにくくなる。これにより、第１６実
施例と同様に揺動部に弾性力を付与することにより、加
速度に対する揺動部の変位が小さくなるので、検出可能
な加速度の範囲を大きくすることができる。
【０２３５】〔第２４実施例〕図３７は本発明の第２４
実施例になるセンサユニットを示す図である。同図中、
図３５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。
【０２３６】本実施例のセンサユニット３０Ｘは、図３
５に示すセンサユニット３０Ｖの吊り部材１１３とホル
ダ部１１１ａとの間にコイルバネ３０１を設けた構成と
されている。コイルバネ３０１は、特許請求の範囲の弾
性部材に相当する。
【０２３７】吊り部材１１３とホルダ部１１１ａとの間
にコイルバネ３０１を設けることにより、吊り部材１１
３には、矢印Ｚ2方向に力が働く。このため、吊り部材
１１３は、傾斜、力、加速度に対して矢印Ｙ1、Ｙ2方向
に変位しにくくなる。これにより、第１６実施例と同様
に大きな傾斜、力、加速度を検出可能となる。また、球
面上に形成されたケース２８１の内面に磁性薄膜を形成
することにより、永久磁石１１２と磁性薄膜２８２との
距離を常に一定にした状態で永久磁石１１２を磁気シー
ルドすることができる。
【０２３８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明
は、磁性球体と永久磁石と磁気センサとを有し、磁性球
体が移動することによって変動される磁界の変動を磁気
センサが検出し、磁気センサの検出に応じた出力をする
センサユニットにおいて、高さ方向上、上記磁性球体と
上記永久磁石とが所定寸法離間して対向して配置され、
該磁性球体と該永久磁石との間の部分に、上記磁気セン
サが配置してある構成であるため、磁気センサは、所定
寸法離間して対向して配される磁性球体と永久磁石との
間の部分を利用して配置してあり、磁気センサを配する
ためにだけに使用される空間が必要でなく、よって、高
さ寸法を短くして、小型化を図ることが出来る。
【０２３９】請求項２の発明は、磁性球体と永久磁石と
磁気センサとを有し、磁性球体が移動することによって
変動される磁界の変動を磁気センサが検出し、磁気セン
サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、
上面に上記磁気センサが実装してあるプリント基板を有
し、該プリント基板の上面に上記支持体が固定してあ
り、該プリント基板の下面に上記永久磁石が固定してあ
る構成としたものであるため、プリント基板が基準とな
る構造となり、組立てが簡単な構造を実現することが出
来る。また、磁気センサは、所定寸法離間して対向して
配される磁性球体と永久磁石との間の部分を利用して配
置してあり、磁気センサを配するためにだけに使用され
る空間が必要でなく、よって、高さ寸法を短くして、小
型化を図ることが出来る。
【０２４０】請求項３の発明は、磁性球体と永久磁石と
磁気センサとを有し、磁性球体が移動することによって
変動される磁界の変動を磁気センサが検出し、磁気セン
サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、
下面に上記磁気センサが実装してあるプリント基板を有
し、該プリント基板の下面に上記支持体が固定してあ
り、該プリント基板の上面に上記永久磁石が固定してあ
る構成としたものであるため、プリント基板が基準とな
る構造となり、組立てが簡単な構造を実現することが出
来る。また、磁気センサは、所定寸法離間して対向して
配される磁性球体と永久磁石との間の部分を利用して配
置してあり、磁気センサを配するためにだけに使用され
る空間が必要でなく、よって、高さ寸法を短くして、小
型化を図ることが出来る。
【０２４１】請求項４の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、永久磁石の下面に温度
補償用のホール素子を有する構成としたものであるた
め、磁気センサ及び永久磁石について温度補償がなさ
れ、検出の精度の向上を図ることが出来る。
【０２４２】請求項５の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、プリント基板は、該磁
気センサを囲むキャリブレーション用コイルパターンを
有する構成としたものであるため、磁気センサがキャリ
ブレーションされて、複数の磁気センサ間の感度のばら
つきが補正され、検出の精度の向上を図ることが出来
る。
【０２４３】請求項６の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、永久磁石を覆う磁性材
料製のケースを有する構成としたものであるため、ケー
スが磁束の通路として機能して、磁束がセンサユニット
外部への漏れ出すことが制限され、よって、センサユニ
ットを周囲への磁界の影響が及ばない状態で実装するこ
とが出来る。
【０２４４】請求項７の発明は、請求項２又は請求項３
記載のセンサユニットにおいて、永久磁石及び支持体を
覆う磁性材料製のケースを有する構成としたものである
ため、ケースが磁束の通路として機能して、磁束が支持
体側からもセンサユニットの外部への漏れ出すことが制
限され、よって、センサユニットを周囲への磁界の影響
が及ばない状態で実装することが出来る。
【０２４５】請求項８の発明は、磁性球体と永久磁石と
磁気センサとを有し、磁性球体が移動することによって
変動される磁界の変動を磁気センサが検出し、磁気セン
サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、
高さ方向上、上記磁性球体と上記永久磁石とが所定寸法
離間して対向して配置され、該磁性球体と該永久磁石と
の間の部分に、上記磁気センサが配置してあり、上記永
久磁石の磁力の強さは、上記センサユニットを傾斜され
ても上記磁性球体が動かない程度の強さであり、且つ、
上記磁気センサは、上記センサユニットの周囲に近い位
置に配置してある構成としたものであるため、加速度の
検出に適した構成を実現することが出来る。
【０２４６】請求項９の発明は、ケースと、磁気センサ
が実装してあるプリント基板と、永久磁石を有する吊り
部材と、該吊り部材を、該ケースの内部に、揺れ動き可
能に吊り下げて支持する吊り支持機構とを有し、該吊り
部材が変位し該永久磁石が移動することによって変動さ
れる磁界の変動を上記磁気センサが検出し、該磁気セン
サの検出に応じた出力をするセンサユニットであって、
該吊り支持機構は、該吊り部材の上下の変位を制限した
状態で揺れ動き可能に吊り下げて支持する構成としたも
のであるため、センサユニットが上下方向の振動及び衝
撃を作用された場合でも、吊り部材はセンサユニットと
一体的に変位し、永久磁石と磁気センサとの相対位置関
係は変化せず、出力が変化しないようになり、よって、
耐衝撃性に優れた構成を実現することが出来る。
【０２４７】本発明の請求項１０によれば、永久磁石を
磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に配置さ
れた磁性材料との磁気的な相互作用を低減できるため、
加速度を正確に検出できる。
【０２４８】本発明の請求項１１によれば、センサユニ
ット本体周囲を磁気シールドすることにより、永久磁石
と外部に配置された磁性材料との磁気的な相互作用を低
減できるため、加速度を正確に検出できる。
【０２４９】本発明の請求項１２によれば、球面上に形
成されたケース内面に磁性体材料を設けることにより、
永久磁石と磁性体材料との距離を常に一定に保持でき
る。よって、磁性体材料を低減できる。
【０２５０】本発明の請求項１３乃至１５によれば、吊
り部材に弾性力を付与することにより、加速度に対する
吊り部材の変位が小さくなるので、検出可能な加速度の
範囲を大きくすることができる。
【０２５１】請求項１６の発明は、ケースと、磁気セン
サが実装してあるプリント基板と、永久磁石を有するや
じろべい型の釣り合い組立体と、該釣り合い組立体を、
該ケースの内部に、揺れ動き可能に支持するピボット支
持機構とを有し、該釣り合い組立体が上記プリント基板
に対して変位し該永久磁石が移動することによって変動
される磁界の変動を上記磁気センサが検出し、該磁気セ
ンサの検出に応じた出力をする構成としたものであるた
め、小型に構成することが出来、かつ、組立てもし易い
構造を実現出来る。
【０２５２】請求項１７の発明は、請求項１６記載のセ
ンサユニットにおいて、上記ケースは、上記釣り合い組
立体を覆う構成であり、該ケースの内面と上記釣り合い
組立体の頂上部とがその間に隙間を介在させて対向する
構成とし、上記釣り合い組立体の上方への変位が該ケー
スによって制限される構成としたものであるため、セン
サユニットが上下方向の振動及び衝撃を作用された場合
でも、釣り合い組立体がピボット支持機構から外れない
ようになり、耐衝撃性に優れた構成を実現することが出
来る。
【０２５３】請求項１８の発明は、請求項１６記載のセ
ンサユニットにおいて、該ケースに、上記釣り合い組立
体の頂上部と対向して検知スイッチをもうけてなり、該
検知スイッチが、該釣り合い組立体が上方へ変位したこ
とを検知し、この場合に該センサユニットの出力を無効
とする構成としたものであるため、釣り合い組立体が上
方へ変位した状態では、センサユニットの検出の精度が
低下する。検知スイッチが検出の精度の低いデータは無
効とし、センサユニットからは精度の高いデータだけ出
力されるように出来る。
【０２５４】請求項１９の発明は、請求項１７記載のセ
ンサユニットにおいて、上記釣り合い組立体の永久磁石
に作用して、上記釣り合い組立体に磁気的に浮上力を作
用させる手段を有する構成としたものであるため、釣り
合い組立体に浮上力が作用されていることによって、釣
り合い組立体が揺れ動いた場合の支持機構の箇所での摩
擦力が低減され、釣り合い組立体の揺れ動きの感度が向
上したセンサユニットを実現することが出来る。
【０２５５】請求項２０によれば、永久磁石を磁気シー
ルドすることにより、永久磁石と外部に配置された磁性
材料との磁気的な相互作用を低減できるため、加速度を
正確に検出できる。
【０２５６】請求項２１によれば、センサユニット本体
周囲を磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に
配置された磁性材料との磁気的な相互作用を低減できる
ため、加速度を正確に検出できる。
【０２５７】請求項２２乃至２４に記載のセンサユニッ
トによれば、釣り合い組立体に弾性力を付与することに
より、加速度に対する釣り合い組立体の変位が小さくな
るので、検出可能な加速度の範囲を大きくすることがで
きる。
【０２５８】請求項２５乃至２８によれば、永久磁石を
磁気シールドすることにより、永久磁石と外部に配置さ
れた磁性材料との磁気的な相互作用を低減できるため、
加速度を正確に検出できる。
【０２５９】請求項２９によれば、球面上に形成された
ケース内面に磁性体材料を設けることにより、永久磁石
と磁性体材料との距離を常に一定にした状態で永久磁石
を磁気シールドすることができる。
【０２６０】請求項３０乃至３２によれば、揺動部に弾
性力を付与することにより、加速度に対する揺動部の変
位が小さくなるので、検出可能な加速度の範囲を大きく
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のセンサユニットを示す図である。
【図２】本発明の第1実施例になるセンサユニットの断
面図である。
【図３】図２のセンサユニットの分解斜視図である。
【図４】図２のセンサユニットの回路図を、センサユニ
ットが実装される機器側の電子回路と併せて示す図であ
る。
【図５】キャリブレーション用コイルパターンを示す図
である。
【図６】図２のセンサユニットが傾斜したときの状態を
示す図である。
【図７】傾斜角と出力電圧との関係を示す図である。
【図８】電圧値と算出された傾斜角度との関係を示す図
である。
【図９】温度補償を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１１】本発明の第３実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１２】本発明の第４実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１３】本発明の第５実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１４】本発明の第６実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１５】本発明の第７実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１６】加速度と出力電圧との関係を示す図である。
【図１７】本発明の第８実施例になるセンサユニットを
示す図である。
【図１８】本発明の第９実施例になるセンサユニットを
一部切截して示す斜視図である。
【図１９】図１８に示すセンサユニットの断面図であ
る。
【図２０】本発明の第１０実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２１】図２０中、釣り合い組立体が正常である場合
と異常である場合とでの、傾斜角と出力電圧との関係を
示す図である。
【図２２】本発明の第１１実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２３】本発明の第１２実施例になるセンサユニット
の一部切截斜視図である。
【図２４】図２３に示すセンサユニットの断面図であ
る。
【図２５】本発明の第１３実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２６】本発明の第１４実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２７】本発明の第１５実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２８】本発明の第１６実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図２９】加速度に対する出力の特性を示す図である。
【図３０】本発明の第１７実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３１】本発明の第１８実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３２】本発明の第１９実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３３】本発明の第２０実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３４】本発明の第２１実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３５】本発明の第２２実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３６】本発明の第２３実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【図３７】本発明の第２４実施例になるセンサユニット
を示す図である。
【符号の説明】
３０，３０Ａ〜３０Ｘ センサユニット ５０ 電気回路 ３１ プリント基板 ３２ ブロック ３３ スチールボール ３４ カバー ３５ 永久磁石 ３６Ｘ１、３６Ｘ２、３６Ｙ１、３６Ｙ２ ＧａＡｓホ
ール素子 ３７ 温度補償用のＧａＡｓホール素子 ３８ 下側ハーフケース ３９ 上側ハーフケース ４５ Ｘ信号ピン端子 ４６ Ｙ信号ピン端子 ４７ 温度信号ピン端子 ４８ Ｖｃｃピン端子 ４９ グランドピン端子 ５５ キャリブレーション用コイルパターン １１３ 吊り部材 １１３ａ 球部 １３０、１６０ やじろべい型の釣り合い組立体 １７０、２２１、２６１、２９１ 永久磁石 ２０１、２１１、２４１、２５１、 磁性薄板 ２３１、２７１、３０１ コイルバネ ２８１ ケース ２８２ 磁性薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有田 隆 東京都品川区東五反田２丁目３番５号 富 士通コンポーネント株式会社内 (72)発明者 加藤 誠之 東京都品川区東五反田２丁目３番５号 富 士通コンポーネント株式会社内 (72)発明者 秋枝 真一郎 東京都品川区東五反田２丁目３番５号 富 士通コンポーネント株式会社内

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凹状の面を有する支持体と、該支持体の
    凹状の面上に自由に転がるように置かれた磁性材よりな
    る球体と、該磁性球体に作用する磁界を発生させる永久
    磁石と、該磁性球体が移動することによって変動される
    磁界の変動を検出する磁気センサとを有し、該磁気セン
    サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、 高さ方向上、上記磁性球体と上記永久磁石とが所定寸法
    離間して対向して配置され、 該磁性球体と該永久磁石との間の部分に、上記磁気セン
    サが配置してある構成とした構成としたことを特徴とす
    るセンサユニット。
  2. 【請求項２】 凹状の面を有する支持体と、該支持体の
    凹状の面上に自由に転がるように置かれた磁性材よりな
    る球体と、該磁性球体に作用する磁界を発生させる永久
    磁石と、該磁性球体が移動することによって変動される
    磁界の変動を検出する磁気センサとを有し、該磁気セン
    サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、 上面に上記磁気センサが実装してあるプリント基板を有
    し、 該プリント基板の上面に上記支持体が固定してあり、 該プリント基板の下面に上記永久磁石が固定してある構
    成としたことを特徴とするセンサユニット。
  3. 【請求項３】 凹状の面を有する支持体と、該支持体の
    凹状の面上に自由に転がるように置かれた磁性材よりな
    る球体と、該磁性球体に作用する磁界を発生させる永久
    磁石と、該磁性球体が移動することによって変動される
    磁界の変動を検出する磁気センサとを有し、該磁気セン
    サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、 下面に上記磁気センサが実装してあるプリント基板を有
    し、 該プリント基板の下面に上記支持体が固定してあり、 該プリント基板の上面に上記永久磁石が固定してある構
    成としたことを特徴とするセンサユニット。
  4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３記載のセンサユニ
    ットにおいて、 上記永久磁石の下面に温度補償用のホール素子を有する
    構成としたことを特徴とするセンサユニット。
  5. 【請求項５】 請求項２又は請求項３記載のセンサユニ
    ットにおいて、 上記プリント基板は、該磁気センサを囲むキャリブレー
    ション用コイルパターンを有する構成としたことを特徴
    とするセンサユニット。
  6. 【請求項６】 請求項２又は請求項３記載のセンサユニ
    ットにおいて、 上記永久磁石を覆う磁性材料製のケースを有する構成と
    したことを特徴とするセンサユニット。
  7. 【請求項７】 請求項２又は請求項３記載のセンサユニ
    ットにおいて、 上記永久磁石及び上記支持体を覆う磁性材料製のケース
    を有する構成としたことを特徴とするセンサユニット。
  8. 【請求項８】 凹状の面を有する支持体と、該支持体の
    凹状の面上に自由に転がるように置かれた磁性材よりな
    る球体と、該磁性球体に作用する磁界を発生させる永久
    磁石と、該磁性球体が移動することによって変動される
    磁界の変動を検出する磁気センサとを有し、該磁気セン
    サの検出に応じた出力をするセンサユニットにおいて、 高さ方向上、上記磁性球体と上記永久磁石とが所定寸法
    離間して対向して配置され、 該磁性球体と該永久磁石との間の部分に、上記磁気セン
    サが配置してあり、 上記永久磁石の磁力の強さは、上記センサユニットを傾
    斜されても上記磁性球体が動かない程度の強さであり、 且つ、上記磁気センサは、上記センサユニットの周囲に
    近い位置に配置してある構成としたことを特徴とするセ
    ンサユニット。
  9. 【請求項９】 ケースと、 磁気センサが実装してあるプリント基板と、 永久磁石を有する吊り部材と、 該吊り部材を、該ケースの内部に、揺れ動き可能に吊り
    下げて支持する吊り支持機構とを有し、 該吊り部材が変位し該永久磁石が移動することによって
    変動される磁界の変動を上記磁気センサが検出し、該磁
    気センサの検出に応じた出力をするセンサユニットであ
    って、 該吊り支持機構は、該吊り部材の上下の変位を制限した
    状態で揺れ動き可能に吊り下げて支持する構成であるこ
    とを特徴とするセンサユニット。
  10. 【請求項１０】 前記永久磁石の一部を磁気シールドす
    る磁気シールド部材を有することを特徴とする請求項９
    記載のセンサユニット。
  11. 【請求項１１】 センサユニット本体周囲を磁気シール
    ドする磁気シールド部材を有することを特徴とする請求
    項９記載のセンサユニット。
  12. 【請求項１２】 前記ケース内面は、前記吊り部材の揺
    動中心を略中心とした球面状に形成され、 前記ケース内面又は外面に磁性体材料が設けられたこと
    を特徴とする請求項１１記載のセンサユニット。
  13. 【請求項１３】 前記吊り部材に弾性力を付与する弾性
    力付与手段を有することを特徴とする請求項９記載のセ
    ンサユニット。
  14. 【請求項１４】 前記弾性力付与手段は、前記永久磁石
    に磁気的に相互作用させることにより前記吊り部材に弾
    性力を付与することを特徴とする請求項１４記載のセン
    サユニット。
  15. 【請求項１５】 前記弾性力付与手段は、前記吊り部材
    に弾性力を付与する弾性部材を有することを特徴とする
    請求項１３記載のセンサユニット。
  16. 【請求項１６】 ケースと、 磁気センサが実装してあるプリント基板と、 永久磁石を有するやじろべい型の釣り合い組立体と、 該釣り合い組立体を、該ケースの内部に、揺れ動き可能
    に支持するピボット支持機構とを有し、 該釣り合い組立体が上記プリント基板に対して変位し該
    永久磁石が移動することによって変動される磁界の変動
    を上記磁気センサが検出し、該磁気センサの検出に応じ
    た出力をする構成としたことを特徴とするセンサユニッ
    ト。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載のセンサユニットにお
    いて、 上記ケースは、上記釣り合い組立体を覆う構成であり、 該ケースの内面と上記釣り合い組立体の頂上部とがその
    間に隙間を介在させて対向する構成とし、 上記釣り合い組立体の上方への変位が該ケースによって
    制限される構成としたことを特徴とするセンサユニッ
    ト。
  18. 【請求項１８】 請求項１６記載のセンサユニットにお
    いて、 該ケースに、上記釣り合い組立体の頂上部と対向して検
    知スイッチを設けてなり、 該検知スイッチが、該釣り合い組立体が上方へ変位した
    ことを検知し、この場合に該センサユニットの出力を無
    効とする構成としたことを特徴とするセンサユニット。
  19. 【請求項１９】 請求項１６記載のセンサユニットにお
    いて、 上記釣り合い組立体の永久磁石に作用して、上記釣り合
    い組立体に磁気的に浮上力を作用させる手段を有する構
    成としたことを特徴とするセンサユニット。
  20. 【請求項２０】 前記永久磁石の一部を磁気シールドす
    る磁気シールド部材を有することを特徴とする請求項１
    ６記載のセンサユニット。
  21. 【請求項２１】 センサユニット本体周囲を磁気シール
    ドする磁気シールド部材を有することを特徴とする請求
    項１６記載のセンサユニット。
  22. 【請求項２２】 前記釣り合い組立体に、弾性力を付与
    する弾性力付与手段を有することを特徴とする請求項１
    ６記載のセンサユニット。
  23. 【請求項２３】 前記弾性力付与手段は、前記永久磁石
    に磁気的に相互作用させることにより前記釣り合い組み
    立て体に弾性力を付与することを特徴とする請求項２２
    記載のセンサユニット。
  24. 【請求項２４】 前記弾性力付与手段は、前記釣り合い
    組立体に弾性力を付与する弾性部材を有することを特徴
    とする請求項２２記載のセンサユニット。
  25. 【請求項２５】 揺動可能な磁石を含む揺動部と、前記
    磁石の磁気を検出する電磁変換素子とを有するセンサユ
    ニットであって、 前記磁石への磁気的作用を遮断する磁気シールド部材を
    有することを特徴とするセンサユニット。
  26. 【請求項２６】 前記磁気シールド部材は、前記揺動部
    に設けられたことを特徴とする請求項２６記載のセンサ
    ユニット。
  27. 【請求項２７】 前記磁気シールド部材は、前記磁石の
    前記電磁変換素子との対向面以外の面を覆うことを特徴
    とする請求項２７記載のセンサユニット。
  28. 【請求項２８】 前記磁気シールド部材は、ユニット全
    体を被覆することを特徴とする請求項２６記載のセンサ
    ユニット。
  29. 【請求項２９】 揺動可能な磁石を含む揺動部と、前記
    磁石の磁気を検出する電磁変換素子と、前記揺動部を収
    容するケースとを有するセンサユニットであって、 前記ケースは、内面形状が前記揺動部の揺動中心を略中
    心とした球面状とされ、 前記ケース内面に磁気シールド部材を設けたことを特徴
    とするセンサユニット。
  30. 【請求項３０】 揺動可能な磁石を含む揺動部と、前記
    磁石の磁気を検出する電磁変換素子と、前記揺動部を収
    容するケースとを有するセンサユニットであって、 前記揺動部に、弾性力を付与する弾性力付与手段を有す
    ることを特徴とするセンサユニット。
  31. 【請求項３１】 前記弾性力付与手段は、前記永久磁石
    に磁気的に相互作用させることにより前記揺動部に弾性
    力を付与することを特徴とする請求項３０記載のセンサ
    ユニット。
  32. 【請求項３２】 前記弾性力付与手段は、前記揺動部に
    弾性力を付与する弾性部材を有することを特徴とする請
    求項３０記載のセンサユニット。
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