JP2006220607A - Tilt sensor - Google Patents

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Akihiro Tomioka
昭浩 富岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tilt sensor having heightened detection sensitivity, and a heightened degree of freedom of a sensor output wherein the sensor output is changed greatly at some specific tilt angle, or a detection resolution in a specific tilt angle range is changed, or the like. <P>SOLUTION: A freely-movable electrode 5 is arranged in a body 2 whose internal bottom surface is formed in an arc shape, and the movable electrode 5 is moved on a guide means 6 formed along the arc shape of the arc-shaped internal surface 3. A pair of belt-shaped electrodes 7<SB>a</SB>, 7<SB>b</SB>is provided along the guide direction, centered at the guide means 6 from the lowermost point of the arc-shaped internal surface 3, and another pair of belt-shaped electrodes 7<SB>c</SB>, 7<SB>d</SB>is provided on the other side, centered at the lowermost point. A tilt angle is detected by a capacitance generated between the paired belt-shaped electrodes 7<SB>a</SB>-7<SB>d</SB>and the movable electrode 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、例えば円弧底面のケース内に球状電極を配し、ケースが傾斜することで球状電極の円弧に対する位置が変化することを利用して傾斜角度を検出する傾斜センサに関する。   The present invention relates to a tilt sensor that detects a tilt angle by using, for example, a spherical electrode disposed in a case at the bottom of an arc, and the position of the spherical electrode relative to the arc changing as the case tilts.

従来から傾斜を測定するセンサは数多く提案されている。その傾斜センサの検出方法としては可変抵抗を用いるものやホール素子を用いるものなどがある。
特許文献1に示す可変抵抗を用いる方法を図15に示し、その構成及び動作を説明する。図15(a)に示すように円環部133の両側面を円形の側面部131,132で塞いだ円筒形状の傾斜センサケース130の内部に球状の移動導体134が入れられている。図15(b)に傾斜センサケース130の側面から見た断面図を示す。側面部131の円周部分の内側に導体膜138が形成されていて、その導体膜138と対向する位置にある側面部132の内側円周部には抵抗膜139が形成されている。導体膜138と抵抗膜139とは、重力によって円筒部133の最下点に位置する移動導体134によって導通させられる。今、図15(a)に示すように傾斜センサケース130を立てて、すなわち正面から見て側面部131若しくは側面部132が円形に見える姿勢で配置すると、移動導体134は円環部133の最下部の位置で安定する。この移動導体134と鉛直方向に反対の位置に導体膜138と導通する端子A135が設けられている。端子A135と円環部133を挟んで対向する位置の抵抗膜139が切り欠かれていてその双方の端部に端子B136と端子C137が設けられている。
Conventionally, many sensors for measuring inclination have been proposed. As a detection method of the tilt sensor, there are a method using a variable resistor and a method using a Hall element.
A method using a variable resistor shown in Patent Document 1 is shown in FIG. 15, and its configuration and operation will be described. As shown in FIG. 15A, a spherical moving conductor 134 is placed inside a cylindrical inclination sensor case 130 in which both side surfaces of the annular portion 133 are closed by circular side portions 131 and 132. FIG. 15B shows a cross-sectional view of the tilt sensor case 130 viewed from the side. A conductor film 138 is formed on the inner side of the circumferential portion of the side surface portion 131, and a resistance film 139 is formed on the inner circumferential portion of the side surface portion 132 at a position facing the conductor film 138. The conductor film 138 and the resistance film 139 are made conductive by the moving conductor 134 located at the lowest point of the cylindrical portion 133 by gravity. Now, as shown in FIG. 15A, when the tilt sensor case 130 is stood up, that is, when the side surface portion 131 or the side surface portion 132 is arranged so as to look circular when viewed from the front, the movable conductor 134 is located at the outermost portion of the annular portion 133. Stable at the bottom position. A terminal A135 that is electrically connected to the conductor film 138 is provided at a position opposite to the moving conductor 134 in the vertical direction. A resistance film 139 is cut out at a position facing the terminal A135 and the annular portion 133, and a terminal B136 and a terminal C137 are provided at both ends thereof.

今、円形の側面部131,132の中心を回転軸として傾斜センサケース130を傾斜させると移動導体134が重力により円環部133の最下部に位置し続けるので、移動導体134によって導通する抵抗膜139の位置が変化する。この結果、端子A135と端子B136及び端子C137との間の抵抗値が変化する。これを電気回路シンボルで図15(c)に示す。抵抗膜139に沿って移動導体134が移動することによって、端子A135と端子B136間の抵抗膜139の長さが変化する。同様に端子A135と端子C137間の抵抗値が変化する。この結果、傾斜角度を抵抗値の変化として検出することが出来る。
特開平7−159165(段落0013〜0016、図1)
Now, when the tilt sensor case 130 is tilted about the center of the circular side portions 131 and 132 as the rotation axis, the moving conductor 134 continues to be positioned at the lowermost portion of the annular portion 133 due to gravity. The position of 139 changes. As a result, the resistance value between the terminal A135, the terminal B136, and the terminal C137 changes. This is shown as an electric circuit symbol in FIG. As the moving conductor 134 moves along the resistance film 139, the length of the resistance film 139 between the terminal A135 and the terminal B136 changes. Similarly, the resistance value between the terminal A135 and the terminal C137 changes. As a result, the tilt angle can be detected as a change in resistance value.
JP-A-7-159165 (paragraphs 0013 to 0016, FIG. 1)

この従来の移動導体が移動するタイプの傾斜センサにおいては、傾斜角度に対する移動導体の移動の容易性が検出感度を決定する大きな要因として存在する。この移動導体の移動の容易性は抵抗検出型の場合、移動導体の転がり抵抗と電気的な接触抵抗で決まる。十分小さく安定した接触抵抗とするためには、ある程度の接触圧を持って移動導体を保持する必要があり、これが移動導体の移動性を損なう大きな要因になっていた。この小さく安定した接触抵抗を得るために移動導体に加えられる接触圧が傾斜センサの検出感度を悪化させていた。   In the conventional tilt sensor in which the moving conductor moves, the ease of movement of the moving conductor with respect to the tilt angle is a major factor that determines the detection sensitivity. In the case of the resistance detection type, the ease of movement of the moving conductor is determined by the rolling resistance and the electrical contact resistance of the moving conductor. In order to obtain a sufficiently small and stable contact resistance, it is necessary to hold the moving conductor with a certain contact pressure, which is a major factor that impairs the mobility of the moving conductor. The contact pressure applied to the moving conductor in order to obtain this small and stable contact resistance has deteriorated the detection sensitivity of the tilt sensor.

この発明では、本体ケースの少なくとも内部の底面が円弧形状に形成され、その円弧形状内面に移動自在に可動電極が配され、この可動電極は案内手段により円弧形状内面の円弧形状に沿って移動可能とされ、円弧形状内面の最下部から上記案内手段によって案内方向に沿って2対の帯状電極が備えられる。この対を成す帯状電極と可動電極間に生じる静電容量によって傾斜角度を検出するようにした。   In the present invention, at least the inner bottom surface of the main body case is formed in an arc shape, and a movable electrode is arranged on the inner surface of the arc shape so that the movable electrode can move freely along the arc shape of the inner surface of the arc shape by the guide means. Two pairs of strip electrodes are provided along the guide direction from the lowermost part of the arc-shaped inner surface by the guide means. The inclination angle is detected by the capacitance generated between the pair of strip-like electrodes and the movable electrode.

以上のように、円弧形状内面に移動自在な可動電極と円弧形状内面に形成された帯状電極との間に形成される静電容量の変化によって傾斜角度を検出するようにしているため、可動電極の運動を阻害する要因としての電気的な接触抵抗を除外することができ、その分従来の抵抗検出型傾斜センサと比較して検出感度を高くすることが出来る。   As described above, since the inclination angle is detected by the change in the capacitance formed between the movable electrode movable on the arc-shaped inner surface and the strip-shaped electrode formed on the arc-shaped inner surface, the movable electrode is detected. The electrical contact resistance as a factor that hinders the movement of the sensor can be excluded, and the detection sensitivity can be increased as compared with the conventional resistance detection type inclination sensor.

以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。各図面において対応する部分については、同一の参照符号をつけて重複説明を省略する。
[第1実施形態]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Corresponding portions in the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[First Embodiment]

図1にこの発明による傾斜センサの一実施例を示す。図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のI−I線の断面図である。この実施例の傾斜センサを構成する本体ケース1は、細長い直方形の本体2の外部裏面2aと、その両端に直角な側端面2b,2cと、外部裏面2aと平行し側端面2b,2cの他端とその一端が連続した短い上面2d,2eと、これら上面2d,2eの他端間に形成された円弧形状内面3とによる本体2と、本体2の長手方向の両側面を塞ぐ側面壁4a,4bと、短い上面2d,2eの両上面に渡って取り付けられる蓋4とで構成される。なお、少なくとも本体2は電気的絶縁材で構成されている。図1(a)は、蓋4の長手方向の両端部のみ図示し中央部分を省略して示している。   FIG. 1 shows an embodiment of a tilt sensor according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. The main body case 1 constituting the inclination sensor of this embodiment includes an outer back surface 2a of an elongated rectangular main body 2, side end surfaces 2b and 2c perpendicular to both ends, and side end surfaces 2b and 2c parallel to the outer back surface 2a. Side wall that closes both sides of the main body 2 in the longitudinal direction of the main body 2 by the short upper surfaces 2d and 2e having the other end and one end thereof continuous, and an arc-shaped inner surface 3 formed between the other ends of the upper surfaces 2d and 2e 4a and 4b, and the lid 4 attached over both upper surfaces of the short upper surfaces 2d and 2e. At least the main body 2 is made of an electrically insulating material. FIG. 1A shows only both end portions in the longitudinal direction of the lid 4 and omits the central portion.

この本体ケース1内の円弧形状内面3上に移動自在に可動電極5が配されている。本体2の外部裏面2aを水平に配した状態で可動電極5は、円弧形状内面3の最下部に位置している。円弧形状内面3の最下部を中心として可動電極5を円弧形状内面3の円弧に沿って移動させる案内手段6が設けられている。この実施例の場合、円弧形状と直交する向きの幅の中央部分に円弧形状に沿って溝部6aが円弧形状内面3の全面に形成されている。案内手段6により案内される方向に沿って一対の帯状電極7,7が設けられる。この実施例では溝部6aを挟んで最下部で最も狭い間隔とし、最下部から離れるに従って徐々に間隔が拡がる帯状電極7,7が最下部より一方の側に延長形成されている。他方の側にももう一対の帯状電極7,7が、円弧形状内面の最下部の円弧方向と直交する中心線を軸として帯状電極7,7と対称の位置に形成されている。 A movable electrode 5 is movably disposed on the arc-shaped inner surface 3 in the main body case 1. The movable electrode 5 is positioned at the lowermost part of the arc-shaped inner surface 3 with the outer back surface 2 a of the main body 2 being horizontally disposed. Guide means 6 is provided for moving the movable electrode 5 along the arc of the arc-shaped inner surface 3 around the lowermost part of the arc-shaped inner surface 3. In the case of this embodiment, a groove 6a is formed on the entire inner surface 3 of the arc shape along the arc shape in the center portion of the width in the direction orthogonal to the arc shape. A pair of strip electrodes 7 a and 7 b are provided along the direction guided by the guide means 6. In this embodiment, strip electrodes 7 a and 7 b are formed so as to extend to one side from the lowermost portion with the narrowest spacing at the lowermost portion across the groove 6 a and the spacing gradually increasing as the distance from the lowermost portion increases. Another pair of strip electrodes 7 c and 7 d are also formed on the other side at positions symmetrical to the strip electrodes 7 a and 7 b with the center line orthogonal to the arc direction of the lowermost part of the arc-shaped inner surface as an axis. .

帯状電極7,7および7,7は円弧形状内面3の最下部で互いに接続された一体の電極であり、帯状電極7,7は帯状電極7の円弧の略中央部分から内部配線10によって本体2の長手方向一端の底部に端子a8として導出されている。この帯状電極7,7と内部配線10とが接続する場所は、電気的に接続すればどこでも良い。同様に帯状電極7,7は、内部配線11によって本体2の長手方向の一端の底部に端子b9として導出されている。
この実施例では、帯状電極7,7および7,7が円弧形状内面の最下部で繋がった一体の電極の例を示しているが、円弧形状内面の最下部においてそれぞれを分離した形態としても良い。したがって、参照番号を敢えて変えて表記している。帯状電極7と7、帯状電極7と7、とをそれぞれ分離した場合は、図示しないがこれらの各帯状電極と対応して上記した端子を4つ設ければよい。
The strip electrodes 7 a , 7 c and 7 b , 7 d are integral electrodes connected to each other at the bottom of the arc-shaped inner surface 3, and the strip electrodes 7 a , 7 c are substantially central portions of the arc of the strip electrode 7 a. To the bottom of one end in the longitudinal direction of the main body 2 by the internal wiring 10 as a terminal a8. The place where the strip electrodes 7 a and 7 c and the internal wiring 10 are connected may be anywhere as long as they are electrically connected. Similarly, the strip electrodes 7 b and 7 d are led out as a terminal b < b > 9 to the bottom of one end in the longitudinal direction of the main body 2 by the internal wiring 11.
In this embodiment, an example of an integral electrode in which the strip electrodes 7 a , 7 b and 7 c , 7 d are connected at the lowermost part of the arc-shaped inner surface is shown. It is good also as a form. Therefore, the reference numbers are changed and written. When the strip electrodes 7 a and 7 b and the strip electrodes 7 c and 7 d are separated from each other, four terminals described above may be provided corresponding to each strip electrode, although not shown.

図2に図1(a)に示したII−II線の拡大断面図を示し、可動電極5がII−II線上に移動した状態の図になっている。溝部6aはその延長方向と直交する断面が逆台形形状とされ、つまり溝底面20とその両側の斜面21a,21bとにより案内手段6が構成されている。
可動電極5は溝部6aのその斜面21a,21bと点接触し、円弧形状の中心を中心軸とした傾斜角度にしたがって円弧形状内面3に沿って移動する。
可動電極5と帯状電極7との間に静電容量Cが、可動電極5と帯状電極7との間に静電容量Cが形成される。これら静電容量C,Cは電極間隔が大きくなると小さくなる関係にある。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 1A, and shows a state in which the movable electrode 5 has moved onto the line II-II. The groove 6a has an inverted trapezoidal cross section perpendicular to its extending direction, that is, the guide means 6 is constituted by the groove bottom 20 and the slopes 21a and 21b on both sides thereof.
The movable electrode 5 makes point contact with the inclined surfaces 21a and 21b of the groove 6a and moves along the arc-shaped inner surface 3 according to an inclination angle with the center of the arc shape as the central axis.
Capacitance C a between the movable electrode 5 and the strip electrode 7 a is, the capacitance C b is formed between the movable electrode 5 and the strip electrode 7 b. These electrostatic capacities C a and C b are in a relationship of decreasing as the electrode interval increases.

この静電容量Cと静電容量Cとを電気回路シンボルで模式的に図2(b)に示す。静電容量Cと静電容量Cとは、端子a20と端子b21との間の静電容量Cとして式(1)に示す形で求められる。 The electrostatic capacitance C a and the electrostatic capacitance C b are schematically shown in FIG. 2B by electric circuit symbols. The electrostatic capacitance C a and the electrostatic capacitance C b are obtained in the form shown in the equation (1) as the electrostatic capacitance C between the terminal a20 and the terminal b21.

Figure 2006220607
=CとするとC=C/2で求められる。
〔傾斜角度の測定原理〕
傾斜角度を定量的に測定可能とするためには、可動電極5と帯状電極7〜7間の静電容量Cが傾斜角度によって変化する必要がある。その為にこの実施例では、一対の帯状電極の位置を円弧形状内面3の最下点から離れるに従って間隔が広がるように構成している。図1(a)に示すように、円弧形状内面3の最下点で帯状電極7〜7が案内手段6を構成する溝部6aに最も近く、最下点から円弧延長方向に向けて離れるに従い案内手段6からの距離が大きくなるように配置されている。すなわち、円弧形状内面3の最下点から案内手段6に対してある角度を持って帯状電極7〜7が形成されている。その結果、可動電極5が円弧形状内面3の最下点にある時に可動電極5と各帯状電極7〜7間の間隔が最も近く、最下点から離れるしたがってその間隔は徐々に大きくなる。したがって、傾斜角度が変化することで可動電極5と各帯状電極7〜7との間の静電容量が変化する。
Figure 2006220607
When C a = C b , C = C a / 2.
[Measurement principle of tilt angle]
In order to quantitatively measure the tilt angle, the capacitance C between the movable electrode 5 and the strip electrodes 7 a to 7 d needs to change depending on the tilt angle. For this purpose, in this embodiment, the position of the pair of band-shaped electrodes is configured such that the distance increases as the distance from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 increases. As shown in FIG. 1 (a), closest to the groove portion 6a which strip electrodes 7 a to 7-d at the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 constitute a guide means 6, away toward the arc extending direction from the lowest point Accordingly, the distance from the guiding means 6 is increased. That is, the strip electrodes 7 a to 7 d are formed with a certain angle with respect to the guide means 6 from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3. As a result, the movable electrode 5 and the movable electrode 5 spacing nearest between the strip electrodes 7 a to 7-d, so that its distance away from the nadir gradually increases when in the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 . Therefore, the capacitance between the movable electrode 5 and each of the strip electrodes 7 a to 7 d changes as the tilt angle changes.

この様子を数式を用いて説明する。図3(a)に可動電極5が案内手段6に沿って移動した際の円弧形状内面3の最下点から、可動電極5の水平方向の移動距離Xを求める図を示す。円弧形状内面3の半径をρとし、円弧形状の中心を軸とする扇形を形成する中心部の角度をθとすると移動距離Xは式(2)で求められる。ここでθは円弧形状内面3を形成する中心を軸とした本体ケース1の傾斜角度θになる。
X=2ρsinθcosθ=ρsin2θ (2)
この実施例では、可動電極5が円弧形状内面3の最下点から両側に離れるにしたがって、可動電極5の移動方向と直交する方向の可動電極5と案内手段6との距離Lが徐々に大きくなる。
図3(b)に円弧形状内面3の最下点から延長される帯状電極7の一部分を示す。円弧形状内面3の最下点から溝部6aに対する帯状電極7の延長方向の角度をφとすると、最下点からの可動電極5の水平方向の移動距離Xに対する距離Lは式(3)で求められる。
This will be described using mathematical expressions. FIG. 3A shows a diagram for obtaining the horizontal movement distance X of the movable electrode 5 from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 when the movable electrode 5 moves along the guide means 6. If the radius of the arc-shaped inner surface 3 is ρ and the angle of the central portion forming the sector with the center of the arc shape as an axis is θ, the movement distance X can be obtained by Expression (2). Here, θ is an inclination angle θ of the main body case 1 with the center forming the arc-shaped inner surface 3 as an axis.
X = 2ρsinθcosθ = ρsin2θ (2)
In this embodiment, the distance L between the movable electrode 5 and the guide means 6 in the direction orthogonal to the moving direction of the movable electrode 5 gradually increases as the movable electrode 5 moves away from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3. Become.
FIG. 3B shows a part of the strip electrode 7 a extending from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3. When the angle of the extending direction of the strip electrode 7 a from the lowest point for the groove 6a of the arc-shaped inner surface 3 phi, the distance L with respect to the movement distance X in the horizontal direction of the movable electrode 5 from the lowest point in the formula (3) Desired.

L=ρsin2θtanφ
tanφをA=tanφとすると
L=Aρsin2θ (3)
次に距離Lによる可動電極5と帯状電極との間隔dについて図3(c)に示す。ここでは、間隔dは可動電極5の円周上の一点から帯状電極が形成される円弧形状内面3の表面との間の鉛直線の長さとしている。可動電極5の移動方向と直交する向きの可動電極5の中心部の座標を原点(0,0)とし、可動電極5の半径をrとした場合、可動電極5の底部は円弧形状内面3とy軸上の座標(0,−r)で接する。ここで案内手段7は省略している。可動電極5の底部から距離L離れた点からの可動電極5との鉛直方向の間隔dは式(4)で表せる。
L = ρsin2θtanφ
When tanφ is A = tanφ, L = Aρsin2θ (3)
Next, the distance d between the movable electrode 5 and the strip electrode according to the distance L is shown in FIG. Here, the distance d is the length of the vertical line from a point on the circumference of the movable electrode 5 to the surface of the arc-shaped inner surface 3 where the band-like electrode is formed. When the coordinate of the central part of the movable electrode 5 in the direction orthogonal to the moving direction of the movable electrode 5 is the origin (0, 0) and the radius of the movable electrode 5 is r, the bottom of the movable electrode 5 is the arc-shaped inner surface 3. It touches at coordinates (0, -r) on the y-axis. Here, the guide means 7 is omitted. A distance d in the vertical direction between the movable electrode 5 and the movable electrode 5 at a distance L from the bottom of the movable electrode 5 can be expressed by Expression (4).

Figure 2006220607
この結果、可動電極5と凹面6上に形成される帯状電極との鉛直方向の間隔dによって形成される静電容量Cは式(5)で表せる。
Figure 2006220607
As a result, the capacitance C formed by the vertical distance d between the movable electrode 5 and the strip-shaped electrode formed on the concave surface 6 can be expressed by Expression (5).

Figure 2006220607
ここでεは誘電率、Sは間隔dで対抗する帯状電極と可動電極で形成される電極面積。
以上、示したように静電容量Cは傾斜角度θの関数となる。間隔dと電極面積Sについては、正確には可動電極5が球体の例を示したので円弧形状を考慮した式にする必要があるが、煩雑になるためここでは省略した。
以上述べたようにこの実施例によれば、傾斜角度θの変化を静電容量として検出することが可能となる。このように静電容量で傾斜角度θを検出可能とすることで、可動電極5の移動性を損なう要因は、可動電極5と案内手段6との間に発生する転がり抵抗だけになり、可動電極に対する接触圧を必要とした従来の抵抗検出型の傾斜センサと比較して検出感度を向上させることが出来る。
Figure 2006220607
Here, ε is a dielectric constant, and S is an electrode area formed by a strip electrode and a movable electrode that are opposed to each other by a distance d.
As described above, the capacitance C is a function of the tilt angle θ. The distance d and the electrode area S are precisely shown as an example in which the movable electrode 5 is a sphere, and therefore it is necessary to use an equation that takes into account the arc shape.
As described above, according to this embodiment, a change in the inclination angle θ can be detected as a capacitance. Since the inclination angle θ can be detected by the capacitance as described above, the only factor that impairs the mobility of the movable electrode 5 is the rolling resistance generated between the movable electrode 5 and the guide means 6. The detection sensitivity can be improved as compared with a conventional resistance detection type inclination sensor that requires a contact pressure with respect to.

また、図1(a)では一対の帯状電極の位置を円弧形状内面3の最下点から離れるに従って間隔が広がるように構成した例を示したが、この発明はこの実施例に限定されない。
図4に帯状電極7〜7の他の実施例を示す。図4は帯状電極7〜7の他の実施例を示す平面図であり、図1(a)に示した側面壁と蓋は省略した図である(以降に示す傾斜センサの平面図においても側面壁と蓋は省略する)。図4(a)に示す実施例では、案内手段6を挟んで対称の位置に形成される帯状電極7,7と7,7との間隔を円弧形状内面3の最下点において最も広く、円弧形状に沿ってその間隔が徐々に狭くなり、円弧最上点で帯状電極7〜7が案内手段6に最も近接するように配置している。
FIG. 1A shows an example in which the distance between the pair of strip-like electrodes is increased as the distance from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 increases. However, the present invention is not limited to this embodiment.
Figure 4 shows another embodiment of a strip electrode 7 a to 7-c. Figure 4 is a plan view showing another embodiment of a strip electrode 7 a to 7-c, in a plan view of the tilt sensor shown in the side walls and the lid is a diagram omitted (later shown in FIG. 1 (a) Also omit side walls and lids). In the embodiment shown in FIG. 4A , the distance between the strip-like electrodes 7 a , 7 c and 7 b , 7 d formed at symmetrical positions with the guide means 6 interposed is set at the lowest point of the arc-shaped inner surface 3. The gap is gradually narrowed along the arc shape, and the strip electrodes 7 a to 7 c are arranged closest to the guide means 6 at the uppermost point of the arc.

このように帯状電極7〜7を形成し、本体2を本体2の長手方向の中央部を中心に時計方向又は反時計方向に傾斜させると、可動電極5と帯状電極7〜7との間隔dが近付く方向に変化する。したがって、どちらに傾斜させても静電容量Cが大きくなる方向に変化する。
図4(b)に示す実施例では、案内手段6を挟んで対称の位置に形成される帯状電極7,7と7,7との間隔が、一方の円弧最上点で最も狭く、そこから他方の円弧最上点に向けて一定の割合で徐々に広がり、他方の円弧形状最上点で帯状電極7と7との間隔が可動電極5の直径に略等しい大きさになるように配置されている。
When the strip electrodes 7 a to 7 c are formed in this way and the main body 2 is tilted clockwise or counterclockwise around the central portion in the longitudinal direction of the main body 2, the movable electrode 5 and the strip electrodes 7 a to 7 c are formed. And the distance d changes. Therefore, the capacitance C changes in the direction in which the capacitance C increases regardless of the inclination.
In the embodiment shown in FIG. 4B , the distance between the strip electrodes 7 a , 7 c and 7 b , 7 d formed at symmetrical positions across the guide means 6 is the narrowest at the uppermost point of one arc. gradually spread at a constant rate toward therefrom to the other arc highest point, so that the distance between the strip electrode 7 a and 7 b are substantially equal magnitude to the diameter of the movable electrode 5 at the other arcuate uppermost point Is arranged.

この場合は、本体2を上記のように反時計方向に傾斜させると、可動電極5と帯状電極7〜7との間隔dが近付くので静電容量Cが大きくなる。時計方向に傾斜させると静電容量Cが小さくなるように変化する。このように帯状電極7〜7を形成すると傾斜角度θに対する静電容量Cの変化を一方向に一様に変化させることが出来る。
この容量変化を定量値に変換する一例を図5に示す。図5に示す例は、容量変化を2進数に変換するものである。増幅回路40の出力信号の位相を180°遅らせて増幅回路40の入力側に帰還する帰還回路41の中にこの実施例の傾斜センサによる静電容量を形成する端子a8と端子b9との間の静電容量Cが静電容量42として組み込まれている。増幅回路40と帰還回路41とを発振条件を満たすように設計すると、増幅回路40の出力端には静電容量42に依存した単一の周波数の発振信号が発生する。この発振信号と図示しない安定な信号基準源をもとに生成された一定時間幅のゲート信号Tとの論理積をアンドゲート44で取りその出力をカウンタ45で計数することで、静電容量Cを、すなわち傾斜角度θを数値に変換することが可能となる。このようにすることで傾斜角度θを定量的に求めることが出来る。発信周波数を例えばMHz帯に設計すれば、ゲート信号Tの時間幅はmsオーダーの時間幅で良く、高速で傾斜角度θを数値化することが出来る。
In this case, when the main body 2 is tilted counterclockwise as described above, the distance d between the movable electrode 5 and the strip electrodes 7 a to 7 c approaches, so that the capacitance C increases. When tilted clockwise, the capacitance C changes so as to decrease. When the strip electrodes 7 a to 7 c are formed in this way, the change in the capacitance C with respect to the inclination angle θ can be uniformly changed in one direction.
An example of converting this capacity change into a quantitative value is shown in FIG. The example shown in FIG. 5 converts the capacity change into a binary number. In the feedback circuit 41 that delays the phase of the output signal of the amplifier circuit 40 by 180 ° and feeds back to the input side of the amplifier circuit 40, the capacitance between the terminal a8 and the terminal b9 is formed by the inclination sensor of this embodiment. A capacitance C is incorporated as the capacitance 42. When the amplifier circuit 40 and the feedback circuit 41 are designed to satisfy the oscillation condition, an oscillation signal having a single frequency depending on the capacitance 42 is generated at the output terminal of the amplifier circuit 40. A logical product of the oscillation signal and a gate signal TG having a fixed time width generated based on a stable signal reference source (not shown) is taken by the AND gate 44 and the output is counted by the counter 45. C, that is, the inclination angle θ can be converted into a numerical value. In this way, the inclination angle θ can be obtained quantitatively. If the transmission frequency is designed in the MHz band, for example, the time width of the gate signal TG may be a time width on the order of ms, and the tilt angle θ can be digitized at high speed.

なお、案内手段6の一例として図2(a)に示した案内手段6を形成する2つの斜面は、この実施例の場合、球状の可動電極5と帯状電極7,7との間に静電容量を形成する必要性から、帯状電極7,7を形成する円弧形状内面3の表面と可動電極5の中心とを結ぶ直線と、可動電極5の中心からの垂線とが成す角度α(図3(c)を参照)が45°以下の範囲で設けられると良い。
また、案内手段6の一例として示した溝部の形状は、図2(a)に示した形状に限らない。単純な溝形状でも良い。図2(c)に示すように、断面形状が長方形の浅い溝でその溝部6bの2つの角部で可動電極5を支持する。あるいはこの例の場合は可動電極5が球体であるので図2(d)に示すように、断面が浅い円弧形状とした溝部6cとしても良い。
Incidentally, two slopes forming the guide means 6 shown in FIGS. 2 (a) as an example of a guiding means 6, in this embodiment, between the movable electrode 5 and the strip electrode 7 a, 7 b of the spherical An angle formed by a straight line connecting the surface of the arc-shaped inner surface 3 forming the strip-shaped electrodes 7 a and 7 b and the center of the movable electrode 5 and a perpendicular from the center of the movable electrode 5 because of the necessity of forming a capacitance. α (see FIG. 3C) is preferably provided within a range of 45 ° or less.
Moreover, the shape of the groove part shown as an example of the guide means 6 is not restricted to the shape shown to Fig.2 (a). A simple groove shape may be used. As shown in FIG. 2C, the movable electrode 5 is supported at two corners of the groove 6b by a shallow groove having a rectangular cross-sectional shape. Alternatively, in this example, since the movable electrode 5 is a sphere, as shown in FIG. 2D, a groove 6c having a shallow arc shape in cross section may be used.

案内手段6として溝部6aが使用される場合は、可動電極5が溝部6aから外れても直ちに溝部6aに戻ると良い。そのようにした構成例を図2(a)と対応した断面図で図6(a)に示す。
円弧形状内面3の各部の断面形状は、帯状電極7,7の両外側で帯状電極7,7に接近した所から垂直部50a,50bにより一段高くなっており、その垂直部50a,50bの上部から直ちに溝部6aの両外側に遠くなるにしたがい高さが次第に高くなる斜面51,52となっている。
When the groove 6a is used as the guide means 6, it is preferable that the movable electrode 5 immediately returns to the groove 6a even if the movable electrode 5 is detached from the groove 6a. An example of such a configuration is shown in FIG. 6A in a sectional view corresponding to FIG.
Each part of the cross-sectional shape of the arc-shaped inner surface 3, band-shaped electrodes 7 a, 7 b vertical portion 50a from where it approaches the strip electrode 7 a, 7 b at both outer sides of, and one step higher by 50b, the vertical portion 50a , 50b, the slopes 51 and 52 are gradually increased in height as they become farther to the outer sides of the groove 6a.

この実施例の傾斜センサは、鉛直方向に働く加速度に対する応答は想定していない。しかしながら、傾斜センサを取り扱う上では、鉛直方向の加速度が働くことは避けられず、その加速度によっては可動電極5が溝部6aから外れてしまうことが容易に想定できる。この垂直部50a,50bと斜面51,52は、可動電極5が溝部6aから外れた場合に溝部6aに容易に復帰するように機能する。
案内手段6としては必ずしも溝部6aによる必要はない。図6(b)に球体である可動電極5の移動方向を側面壁によってガイドする側面壁を、案内手段6とする実施例を示す。図6(b)も案内手段による案内方向と直交する方向の本体2の断面図を示す。実施例1よりも本体2の厚さが薄くされ、側面壁4a,4bの間隔が可動電極5の直径に対してやや大きい状態とされている。つまり可動電極5の円滑な移動に影響を与えない範囲で可及的に側面壁4a,4bが可動電極5に接近している。本体2の底面が水平面に対して傾斜すると、可動電極5は側面壁4a,4bにより案内されて移動し、その状態における円弧形状内面3の最下点に位置することになる。
The tilt sensor of this embodiment does not assume a response to acceleration acting in the vertical direction. However, in handling the tilt sensor, it is inevitable that vertical acceleration acts, and it can be easily assumed that the movable electrode 5 is detached from the groove 6a depending on the acceleration. The vertical portions 50a and 50b and the inclined surfaces 51 and 52 function so as to easily return to the groove portion 6a when the movable electrode 5 is detached from the groove portion 6a.
The guide means 6 is not necessarily required by the groove 6a. FIG. 6B shows an embodiment in which the side wall that guides the moving direction of the movable electrode 5 that is a sphere is guided by the side wall. FIG. 6B also shows a cross-sectional view of the main body 2 in a direction orthogonal to the guiding direction by the guiding means. The thickness of the main body 2 is made thinner than that of the first embodiment, and the distance between the side walls 4 a and 4 b is slightly larger than the diameter of the movable electrode 5. That is, the side walls 4 a and 4 b are as close as possible to the movable electrode 5 within a range that does not affect the smooth movement of the movable electrode 5. When the bottom surface of the main body 2 is inclined with respect to the horizontal plane, the movable electrode 5 is guided and moved by the side walls 4a and 4b, and is positioned at the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 in that state.

側面壁4a,4bの間隔の中心。つまり円弧形状内面3の幅方向の中心線上に対し、この例では対称に帯状電極7と7及び7と7(図6(b)に7,7は図示していない)がそれぞれ形成されている。
可動電極5の直径と側面壁4a,4bの間隔との関係は、その差を小さくし過ぎると、可動電極5の傾斜に対する移動性を損なうことになる。したがって、傾斜角度θに対する感度を良くするためには、上記差を大きくした方が良い。しかし差を大きくすると今度は、可動電極5の移動方向と直交する方向のガタが大きくなり可動電極5と帯状電極7,7との間の静電容量のバラツキが大きくなってしまう。
The center of the interval between the side walls 4a and 4b. That relative width direction of the center line of the arc-shaped inner surface 3, (7 c, 7 d is not shown in FIG. 6 (b)) strip electrode 7 symmetrically in this example a and 7 b and 7 c and 7 d Are formed respectively.
Regarding the relationship between the diameter of the movable electrode 5 and the distance between the side walls 4a and 4b, if the difference is too small, the mobility of the movable electrode 5 with respect to the inclination is impaired. Therefore, in order to improve the sensitivity to the tilt angle θ, it is preferable to increase the difference. However, when the difference is increased, the backlash in the direction orthogonal to the moving direction of the movable electrode 5 increases, and the capacitance variation between the movable electrode 5 and the strip electrodes 7 a and 7 b increases.

このように側面壁4a,4bの間隔と可動電極5の直径との関係は、傾斜角度θに対する静電容量の変化の精度に基づいて決定されるものである。可動電極5と両側面壁4a,4bとの間は接触抵抗を小さくさせる関係にないため、従来の抵抗検出型の傾斜センサと比較した場合、可動電極5と側面壁4a,4bとの間隔の関係は緩くてよい。
また、静電容量の精度が求められる場合には、案内手段6として図6(b)に示した側面壁4a,4bのみで対応しようとすると、側面壁4a,4bと可動電極5との間隔精度を著しく高くする必要があり製造が難しくなる。そこで傾斜センサの精度を高めたい場合は、溝部6aと併用すると良い。その場合は側面壁4a,4bと可動電極5の間隔を厳密に管理しなくても良い。この時、側面壁4a,4bは案内手段として作用するのみならず鉛直方向の加速度によって可動電極5が溝部6aから外れてしまった時に可動電極5を溝部6a上に復帰させる働きをする。
Thus, the relationship between the distance between the side walls 4a and 4b and the diameter of the movable electrode 5 is determined based on the accuracy of the change in capacitance with respect to the inclination angle θ. Since there is no relationship for reducing the contact resistance between the movable electrode 5 and the side walls 4a and 4b, the relationship between the distance between the movable electrode 5 and the side walls 4a and 4b when compared with a conventional resistance detection type inclination sensor. Can be loose.
If the accuracy of the capacitance is required, the distance between the side walls 4a and 4b and the movable electrode 5 can be determined by using only the side walls 4a and 4b shown in FIG. The accuracy needs to be remarkably increased, and manufacturing becomes difficult. Therefore, when it is desired to increase the accuracy of the tilt sensor, it may be used in combination with the groove 6a. In that case, the distance between the side walls 4a and 4b and the movable electrode 5 may not be strictly managed. At this time, the side walls 4a and 4b not only act as guide means but also function to return the movable electrode 5 onto the groove 6a when the movable electrode 5 is detached from the groove 6a due to vertical acceleration.

この発明の傾斜センサは静電容量検出型であるために、帯状の電極構造を変えることで色々な作用、効果が得られるようにすることができる。図7に電極構造を変えた他の実施例を示す。図7は図2(a)と同様に案内手段6の案内方向と直交する方向の断面図である。案内手段6を形成する溝部6aは図2(a)に示した形状の溝部と同じであり、その溝部の溝底面20と斜面21a,21bの表面に可動電極5の移動通路全域に渡って共通電極60が形成され、可動電極5は共通電極60と接触して移動するように構成されている。共通電極60を設けたことで、帯状電極7と可動電極5との間に形成される静電容量Cと帯状電極7と可動電極5との間に形成される静電容量Cとをそれぞれ独立に検出することが可能となる。 Since the inclination sensor of the present invention is a capacitance detection type, various actions and effects can be obtained by changing the belt-like electrode structure. FIG. 7 shows another embodiment in which the electrode structure is changed. FIG. 7 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the guide direction of the guide means 6 as in FIG. The groove 6a forming the guiding means 6 is the same as the groove having the shape shown in FIG. 2A, and is common to the groove bottom surface 20 and the surfaces of the inclined surfaces 21a and 21b over the entire moving path of the movable electrode 5. An electrode 60 is formed, and the movable electrode 5 is configured to move in contact with the common electrode 60. By providing the common electrode 60, the capacitance C b to be formed between the capacitance C a and the strip electrode 7 b and the movable electrode 5 which is formed between the strip electrode 7 a and the movable electrode 5 Can be detected independently of each other.

これを図7(b)に電気回路シンボルで表す。帯状電極7に接続された端子a8と図7(a)には図示していない共通電極60と接続された端子c61との間で静電容量Cを検出することが出来る。また帯状電極5に接続された端子b9と端子c61との間で静電容量Cを検出することが出来る。このように可動電極5を共通電極60によって電気的に取り出すことにより、静電容量Cと静電容量Cをそれぞれ単独に測定することが可能となる。
図7(a)の例では、溝部6aがある場合を示したが、溝部6aは無くても良い。図7(b)に示した案内手段を一対の側面壁で構成する例の場合は、円弧形状内面3の幅方向の中心線上に共通電極を配置することで電気的に同じ構成とすることが出来る。
〔接触抵抗が無視できる理由〕
可動電極5と直接接触する共通電極60を設けたことで、可動電極5と共通電極60との間に接触抵抗が生ずる。端子a8と可動電極5との間で得られる静電容量をC14とし、端子c61と可動電極5との間に発生する接触抵抗をR15とすると、その等価回路は図8のように表せる。静電容量Cと接触抵抗RによるインピーダンスZは、式(6)で表せる。
This is represented by an electric circuit symbol in FIG. Capacitance C a can be detected between a terminal a 8 connected to the strip electrode 7 a and a terminal c 61 connected to a common electrode 60 (not shown in FIG. 7A). Also it is possible to detect the electrostatic capacitance C b between the terminal b9 and the terminal c61 connected to the strip electrodes 5 b. Thus, by electrically taking out the movable electrode 5 with the common electrode 60, it is possible to measure the capacitance C a and the capacitance C b independently.
In the example of FIG. 7A, the case where the groove 6a is present is shown, but the groove 6a may be omitted. In the case of the example in which the guide means shown in FIG. 7B is configured by a pair of side walls, the same configuration can be obtained by arranging a common electrode on the center line in the width direction of the arc-shaped inner surface 3. I can do it.
[Reason why contact resistance can be ignored]
By providing the common electrode 60 that is in direct contact with the movable electrode 5, a contact resistance is generated between the movable electrode 5 and the common electrode 60. If the capacitance obtained between the terminal a8 and the movable electrode 5 is C14, and the contact resistance generated between the terminal c61 and the movable electrode 5 is R15, the equivalent circuit can be expressed as shown in FIG. The impedance Z due to the capacitance C and the contact resistance R can be expressed by equation (6).

Figure 2006220607
この式(6)から分かるようにこの等価回路に交流を印加することで変化するインピーダンス成分は1/jωCの項だけであるので、図5で説明したような交流的な方法で容量変化を検出することで、接触抵抗は無視することが可能である。
これは従来の抵抗検出型の傾斜センサの等価回路を示す図8(b)と比較すると容易に理解できる。すなわち検出部を形成する検出抵抗SR16と接触抵抗R15が直列に接続された関係なので、交流的な方法で検出しても検出抵抗SR16と接触抵抗R15のどちらが変化したのかを分離することは出来ない。
Figure 2006220607
As can be seen from this equation (6), the impedance component that changes when AC is applied to this equivalent circuit is only the 1 / jωC term, so the capacitance change is detected by the AC method as described in FIG. By doing so, the contact resistance can be ignored.
This can be easily understood by comparing with FIG. 8 (b) showing an equivalent circuit of a conventional resistance detection type inclination sensor. That is, since the detection resistance SR16 and the contact resistance R15 forming the detection unit are connected in series, it is impossible to separate which of the detection resistance SR16 and the contact resistance R15 has changed even if detection is performed by an AC method. .

このように静電容量型の検出とすることで、可動電極と共通電極との間の接触抵抗は無視することが出来る。したがって、原理的に従来の抵抗検出型の傾斜センサよりも高感度にすることが可能である。   In this way, by using the capacitance type detection, the contact resistance between the movable electrode and the common electrode can be ignored. Therefore, in principle, it is possible to make the sensitivity higher than that of the conventional resistance detection type inclination sensor.

共通電極を設けることで傾斜方向が容易に判別出来る他の実施例を図9に示す。図9はこの発明の一例を示す傾斜センサの平面図である。図9に示す実施例では、可動電極5の移動通路を形成する溝部6aを挟んで形成される一対の帯状電極7と7、帯状電極7と7を、それぞれ移動通路(溝部6a)を中心として非対称に形成した点が先に説明した図1(a)と異なる。この例では帯状電極7と7は溝部6aと平行とされ、帯状電極7と7は円弧形状内面3の最下点から互いに反対方向に向かって離れるに従って、徐々に溝部6aとの距離が大きくなっている。 FIG. 9 shows another embodiment in which the inclination direction can be easily distinguished by providing the common electrode. FIG. 9 is a plan view of a tilt sensor showing an example of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 9, a pair of strip-like electrodes 7 a and 7 b and strip-like electrodes 7 c and 7 d formed across a groove 6 a that forms a movement path of the movable electrode 5 are respectively connected to the movement path (groove 6 a. 1) is different from FIG. 1A described above in that it is formed asymmetrically. Strip electrode 7 b and 7 c in this example is parallel to the groove portion 6a, the strip electrodes 7 a and 7 d are farther away toward the opposite directions from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3, with gradual groove 6a The distance is getting bigger.

円弧形状内面3の最下部に可動電極5が位置している。本体2を本体2の長手方向の中央部を中心に時計方向に傾斜させると、すなわち帯状電極7,7側が低くなると可動電極5は帯状電極7,7側に移動する。
その逆に本体2の長手方向の中央部を中心に反時計方向に傾斜させると、可動電極5は帯状電極7,7側に移動する。
そこで図9に示すように帯状電極7を円弧形状内面3の最下点から溝部6aの延長方向に対してある角度を持たせて延長させ、帯状電極7を最下点から溝部6aに対して平行に延長させる。このように構成して本体2を上記したように時計方向に傾斜させると、可動電極5が最下点から帯状電極7,7側に移動しても可動電極5と帯状電極7とで形成される静電容量Cは変化するが、可動電極5と帯状電極8とで形成される静電容量Cは変化しなくなる。
The movable electrode 5 is located at the lowermost part of the arc-shaped inner surface 3. Tilting the body 2 in a clockwise direction in the longitudinal direction around the central portion of the body 2, i.e. the movable electrode 5 when the strip electrode 7 a, 7 b-side lower moves to strip electrode 7 a, 7 b side.
On the contrary, when the main body 2 is tilted counterclockwise around the central portion in the longitudinal direction, the movable electrode 5 moves to the side of the strip electrodes 7 c and 7 d .
Therefore a strip electrode 7 a was then extended have an angle to the extension direction from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 groove 6a as shown in FIG. 9, the strip electrode 7 b into the groove 6a from the lowest point Extend in parallel to. Thus configured to be inclined in a clockwise direction as the main body 2 described above, the and the strip electrode 7 a movable electrode 5 is movable electrode 5 be moved to the strip electrode 7 a, 7 b-side from the lowest point the capacitance C a are formed in will vary, the capacitance C b to be formed in the movable electrode 5 and the strip-shaped electrodes 8 b will not change.

この逆に本体2を上記したように反時計方向に傾斜させると、静電容量Cは変化せず、静電容量Cが変化するようになる。
このように共通電極60を設けて静電容量Cと静電容量Cとを単独で計測可能にすることで、複雑な検出手段を設けることなく、すなわち、個々の静電容量の変化の方向を判断するだけで傾斜方向と傾斜角度θを間単に検出することが可能となる。
Conversely, when the main body 2 is tilted counterclockwise as described above, the capacitance C a does not change and the capacitance C b changes.
Thus, by providing the common electrode 60 and allowing the capacitance C a and the capacitance C b to be measured independently, it is possible to provide a change in individual capacitance without providing complicated detection means. It is possible to simply detect the inclination direction and the inclination angle θ simply by determining the direction.

帯状電極の一部を削除することである特定の傾斜角度の検出を容易にした実施例を図10に示す。図10に示す実施例では、溝部6aに対して帯状電極7〜7が共に平行に形成され、帯状電極7と7はその延長方向における途中の電極の一部分が削除されている点が、先に説明した図1(a)と異なる。
このように帯状電極の一部を削除することで傾斜スイッチとして利用できる。本体2の長手方向の中央部を中心に時計方向に傾斜させると、可動電極5は帯状電極7,7側に移動する。今、帯状電極7,7は溝部6aに対して平行に形成されているため傾斜角度θを増加させても、可動電極5と帯状電極7との間に形成される静電容量Cは一定の値を示す。同様に静電容量Cも一定値を示す。更に傾斜角度θを増やして可動電極5が帯状電極7の削除部分に到達すると、電極が削除されているためにそれまで一定の値を示していた静電容量Cが急激に小さくなる。この静電容量の急激な変化をスイッチング信号として利用することで、簡単な検出手段で傾斜スイッチを実現することが可能となる。
FIG. 10 shows an embodiment in which the detection of a specific inclination angle that is to delete a part of the strip electrode is facilitated. In the embodiment shown in FIG. 10, the strip electrodes 7 a to 7 d are formed in parallel to the groove 6 a, and the strip electrodes 7 a and 7 c are partly removed in the extension direction. However, it is different from FIG.
Thus, it can utilize as an inclination switch by deleting a part of strip | belt-shaped electrode. Tilting around the central portion in the longitudinal direction of the main body 2 clockwise, the movable electrode 5 moves to the strip electrode 7 a, 7 b side. Now, increasing the inclination angle θ for strip electrode 7 a, 7 b is formed parallel to the grooves 6a, the capacitance C formed between the movable electrode 5 and the strip electrode 7 a a represents a constant value. Similarly, the capacitance Cb also shows a constant value. When the movable electrode 5 reaches the delete portions of the strip electrode 7 a further increased inclination angle theta, the capacitance C a, which shows a constant value until it to the electrodes are removed rapidly decreases. By using this rapid change in capacitance as a switching signal, it is possible to realize a tilt switch with simple detection means.

図10(a)に示す実施例では、帯状電極の削除部分80を介して円弧外側延長線上に再び帯状電極が形成されているため、2値の傾斜角度θを検出することが可能である。すなわち、一度静電容量Cが急激に小さくなった後に更に傾斜角度θを増やして行き、可動電極5が帯状電極7が形成されている部分に到達すると再び静電容量Cが検出される。この時の傾斜角度θを2値目とすることが出来る。この検出角度は、円弧形状内面3の半径ρと可動電極5の半径r、及び削除部分を設ける位置によって任意に設定することが可能である。 In the embodiment shown in FIG. 10A, since the band-like electrode is formed again on the arc outer extension line via the band-shaped electrode deletion portion 80, the binary inclination angle θ can be detected. That is, once the capacitance C a suddenly decreases, the inclination angle θ is further increased, and when the movable electrode 5 reaches the portion where the strip electrode 7 a is formed, the capacitance C a is detected again. The The inclination angle θ at this time can be set to the second value. This detection angle can be arbitrarily set according to the radius ρ of the arc-shaped inner surface 3, the radius r of the movable electrode 5, and the position where the deletion portion is provided.

また、この方法によれば、帯状電極上に削除部分を複数設けることで原理的には複数個の傾斜角度θを検出することが可能である。但し、傾斜角度θが一方の方向に連続的に増えた場合であり、途中、傾斜角度θが減少方向に変化すると誤検出してしまう。
これを防止するためには、図10(a)に破線で示すように案内手段に対して角度を持たせて帯状電極を配置し、傾斜角度θに対して静電容量Cが変化する構成にした上で、帯状電極の削除部分を設けるようにすると良い。そうすると容量値からも傾斜角度θが判別可能になるので、傾斜する方向が途中で変わった場合の誤検出を防ぐことができる。
Further, according to this method, it is possible in principle to detect a plurality of inclination angles θ by providing a plurality of deletion portions on the strip electrode. However, this is a case where the tilt angle θ continuously increases in one direction, and erroneously detects if the tilt angle θ changes in the decreasing direction during the process.
In order to prevent this, as shown by a broken line in FIG. 10A, the strip electrode is disposed at an angle with respect to the guide means, and the capacitance C varies with the inclination angle θ. In addition, it is preferable to provide a deletion portion of the strip electrode. As a result, the inclination angle θ can be discriminated from the capacitance value, so that it is possible to prevent erroneous detection when the inclination direction changes in the middle.

このように構成すると容量値から傾斜角度θが判別可能なので、あえて帯状電極上に削除部分を設ける必要は無いのでは、という疑問が出ると思うが、削除部分を設けることで全て容量値から傾斜角度θを判断する方法に比べて、特定の傾斜角度θ、つまり削除部分80と対応する傾斜角度θの検出手段をより簡単な構成とすることが出来る。   With this configuration, since the inclination angle θ can be determined from the capacitance value, there is a question that it is not necessary to provide a deletion part on the strip electrode, but it is possible to incline from the capacitance value by providing the deletion part. Compared to the method of determining the angle θ, the detection means for the specific inclination angle θ, that is, the inclination angle θ corresponding to the deleted portion 80 can be configured more simply.

図10(b)にこの発明の傾斜センサを傾斜スイッチとして応用する場合のチャタリング現象を減少させた実施例を示す。図10(b)はこの発明の一例を示す傾斜センサの平面図である。図10(b)に示す実施例が先に説明した図10(a)と異なる点は、帯状電極の削除部分80と平行する部分の溝部6aが屈曲されている点である。
本体2の長手方向の中央部を中心に時計方向に傾斜させると、可動電極5は帯状電極7,7側に移動する。傾斜開始後の最初は、可動電極5と帯状電極7,7とで静電容量Cが形成される。その後、傾斜角度θを増加させて行くと可動電極5が屈曲部82に達すると、帯状電極8が削除されているために静電容量Cが急激に小さくなる。ここまでの動きは前述した図10(a)と同じである。可動電極5が屈曲部82に達すると、屈曲部分82が転がり抵抗になり、可動電極5の傾斜に基づく揺り戻しを少なくすることが出来、揺り戻しに基づいて発生する静電容量Cの増減として検出されるチャタリングを減少させることが可能となる。
FIG. 10B shows an embodiment in which chattering is reduced when the tilt sensor of the present invention is applied as a tilt switch. FIG. 10B is a plan view of an inclination sensor showing an example of the present invention. The difference between the embodiment shown in FIG. 10 (b) and FIG. 10 (a) described above is that the groove 6a at the portion parallel to the deleted portion 80 of the strip electrode is bent.
Tilting around the central portion in the longitudinal direction of the main body 2 clockwise, the movable electrode 5 moves to the strip electrode 7 a, 7 b side. At the beginning after the start of the inclination, a capacitance C is formed by the movable electrode 5 and the strip electrodes 7 a and 7 b . Then, the inclination angle θ As you increase when the movable electrode 5 reaches the bent portion 82, the capacitance C in order to strip electrode 8 a is removed rapidly decreases. The movement up to this point is the same as that shown in FIG. When the movable electrode 5 reaches the bent portion 82, the bent portion 82 becomes rolling resistance, and the swing back based on the inclination of the movable electrode 5 can be reduced, and the capacitance C generated based on the swing back is increased or decreased. It is possible to reduce the chattering detected.

このように帯状電極に屈曲部82を設けることで、傾斜角度θの検出時のチャタリングの発生を少なくすることが出来る。図10(b)に示す実施例では、円弧形状内面3の最下点の溝部6aの延長方向と直交する軸を中心線として帯状電極7の削除部分80と屈曲部82と対称の位置に削除部分81と屈曲部83が形成されている。したがって、本体2の長手方向の中央部を中心に反時計方向に傾斜させてもチャタリングを減少させて傾斜角度θを検出することが出来る。
円弧形状延長方向に対する屈曲部82,83の角度について説明する。図10(c)に屈曲部82前後の溝部6aを拡大した図を示す。円弧形状延長方向に対する屈曲部82の角度をδとすると、円弧形状延長方向の距離xに対する溝部6a上の移動距離xは、x=x/cosδで与えられる。可動電極5がxの距離転がろうとする力に対して1/cosδを乗じて増えた分の力が可動電極5に対する転がり抵抗として働く。例えば角度δを90°とすると制動力は無限大、すなわち可動電極5は直角に曲げられた溝部6aに突き当たり、チャタリングも発生しない代わりに傾斜角度θを増やしても移動しなくなる。この状態も、傾斜センサとして使用可能である。すなわち、傾斜角度θを増やしてもセンサ出力が変化しなくなるポイントとして利用可能である。
By providing the bent portion 82 in the belt-like electrode in this way, the occurrence of chattering when detecting the tilt angle θ can be reduced. Figure In the embodiment shown in 10 (b), the position of the deletion part 80 and the bent portion 82 and the symmetry of the strip electrodes 7 a an axis perpendicular to the extending direction of the groove 6a of the lowest point as the center line of the arcuate inner surface 3 A deleted portion 81 and a bent portion 83 are formed. Therefore, even if the main body 2 is tilted counterclockwise around the central portion in the longitudinal direction, the tilt angle θ can be detected by reducing chattering.
The angle of the bent portions 82 and 83 with respect to the arc shape extending direction will be described. FIG. 10 (c) shows an enlarged view of the groove 6a around the bent portion 82. FIG. If the angle of the bent portion 82 with respect to the arc-shaped extension direction is δ, the moving distance x on the groove 6a with respect to the distance x in the arc-shaped extension direction is given by x = x / cos δ. The force increased by multiplying the force that the movable electrode 5 tries to roll by the distance x by 1 / cos δ works as a rolling resistance against the movable electrode 5. For example, when the angle δ is 90 °, the braking force is infinite, that is, the movable electrode 5 hits the groove 6a bent at a right angle, and chattering does not occur, but it does not move even if the inclination angle θ is increased. This state can also be used as a tilt sensor. That is, it can be used as a point where the sensor output does not change even when the inclination angle θ is increased.

このように角度δは0〜90°の範囲で設定可能であり、90°未満では傾斜角度θに対する感度を鈍くする働きをする。この感度を鈍くする分だけチャタリングの発生を抑制することが出来る。   As described above, the angle δ can be set in the range of 0 to 90 °, and if it is less than 90 °, the sensitivity to the inclination angle θ is reduced. The occurrence of chattering can be suppressed as much as the sensitivity is lowered.

更に効果的に傾斜角度θの検出時のチャタリングを抑える他の実施例を図11に示す。図11(a)は図10(a)に示すX−X線の断面図である。図11(a)に示す実施例は、帯状電極の削除部分80の円弧形状内面3の鉛直方向の高さを一段低くした例である。
帯状電極が7,7が削除されている削除部分80,81の円弧形状内面3の高さが一段低い円弧形状内面111,112となっている。円弧形状内面3の高さが一段低く形成されたあと、円弧外側延長線上で再び帯状電極7,7が形成されたところで再び円弧形状内面3の最下点からの円弧延長線上の高さをもつ円弧形状内面3になっている。
FIG. 11 shows another embodiment that more effectively suppresses chattering when detecting the tilt angle θ. Fig.11 (a) is sectional drawing of the XX line shown to Fig.10 (a). The embodiment shown in FIG. 11A is an example in which the height in the vertical direction of the arc-shaped inner surface 3 of the deleted portion 80 of the strip electrode is lowered by one step.
The arc-shaped inner surfaces 111 and 112 in which the height of the arc-shaped inner surface 3 of the deleted portions 80 and 81 from which the strip electrodes 7 a and 7 c are deleted are one step lower. After the height of the arc-shaped inner surface 3 is formed one step lower, the height on the arc extension line from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 again when the strip electrodes 7 a and 7 c are formed again on the arc outer extension line. An arc-shaped inner surface 3 having

傾斜角度θが増加し可動電極5が帯状電極7,7の削除部分に差し掛かると可動電極5は直ちに一段低い円弧形状内面111,112に落ち込み可動電極5の揺り戻しによるチャタリングの発生を抑制することが可能になる。図11(a)に示す実施例では、説明の為に円弧形状内面3と円弧形状内面111,112との段差を大きくしているが、実施に当たってこの段差は小さくて良い。
他の実施例を図11(b)に示す。図11(b)は図10(b)で説明した屈曲部82,83が始まる屈曲点84,85の円弧形状内面3の高さを屈曲点84,85の前後より一段高くした例である。円弧形状内面3の最下点より、可動電極5の案内方向、すなわち円弧両上側に行くにしたがって、円弧形状内面3の鉛直方向の高さは次第に高くなり、屈曲点84,85まで一定の円弧を形成している。屈曲点84,85の両外側の円弧形状内面3の鉛直方向の高さは、屈曲点84,85を頂点として一旦低くなる。その後、円弧両外側に行くに従い高くなる円弧面が両外側に延長形成されている。
When the inclination angle θ increases and the movable electrode 5 reaches the deleted portion of the strip electrodes 7 a and 7 c , the movable electrode 5 immediately falls to the lower arc-shaped inner surfaces 111 and 112, and chattering occurs due to the swinging back of the movable electrode 5. It becomes possible to suppress. In the embodiment shown in FIG. 11 (a), the step between the arc-shaped inner surface 3 and the arc-shaped inner surfaces 111 and 112 is increased for the sake of explanation, but this step may be small in practice.
Another embodiment is shown in FIG. FIG. 11B is an example in which the height of the arc-shaped inner surface 3 at the bending points 84 and 85 where the bending portions 82 and 83 described with reference to FIG. The height in the vertical direction of the arc-shaped inner surface 3 gradually increases from the lowest point of the arc-shaped inner surface 3 toward the guide direction of the movable electrode 5, that is, both upper sides of the arc. Is forming. The height in the vertical direction of the arc-shaped inner surface 3 on both outer sides of the bending points 84 and 85 is temporarily lowered with the bending points 84 and 85 as apexes. Thereafter, arc surfaces that become higher toward both outer sides of the arc are formed to extend to both outer sides.

このように屈曲点84,85付近での鉛直方向の高さを屈曲点84,85を頂点に形成することで、傾斜角度θが変化して可動電極5が屈曲点84,85を乗り越えた際、可動電極5は速やかに屈曲部82,83の低い部分に移動し安定する。
この結果、検出時の可動電極5の揺り戻しに伴うチャタリング発生をより効果的に抑制することが可能となる。
なお、図11に示す実施例では、円弧形状内面3の最下点側の屈曲点84,85を頂点にその前後の円弧形状内面3の鉛直方向の高さを低くしたが、屈曲部82,83が円弧上側で終了する部分の屈曲点についても同じような構成としてもよい。
In this way, by forming the vertical height in the vicinity of the bending points 84 and 85 with the bending points 84 and 85 as apexes, the inclination angle θ changes and the movable electrode 5 gets over the bending points 84 and 85. The movable electrode 5 quickly moves to the lower part of the bent portions 82 and 83 and is stabilized.
As a result, it is possible to more effectively suppress chattering due to the swinging back of the movable electrode 5 at the time of detection.
In the embodiment shown in FIG. 11, the vertical heights of the arc-shaped inner surface 3 before and after the bent points 84 and 85 on the lowest point side of the arc-shaped inner surface 3 are lowered, but the bent portions 82, The same configuration may be applied to the bending point of the portion where 83 ends on the upper side of the arc.

帯状電極の形状を変えた他の実施例を図12に示す。図12に示す実施例が図1と異なる部分は、帯状電極7,7の延長方法における途中で幅が広くなった幅広部100
設けられた点である。この例では溝部6aを中心に対称の位置に配置される帯状電極7にも幅広部100と対称の位置に幅広部100が形成された場合である。この幅広部は溝部を挟んで対称に形成されなくても良い。すなわち、一方だけに形成してもよい。
溝部6aを中心に対称の位置に配置される帯状電極7の途中にも幅広部100と対称の位置に幅広部100が形成されている。
Another embodiment in which the shape of the strip electrode is changed is shown in FIG. The embodiment shown in FIG. 12 differs from that shown in FIG. 1 in that a wide portion 100 a that is widened in the middle of the method of extending the strip electrodes 7 a and 7 b is provided. In this example a case where the wide portion 100 b is formed at a position of the wide portion 100 a symmetric to strip electrode 7 b are placed symmetrically around the groove 6a. The wide portion does not have to be formed symmetrically across the groove. That is, you may form only in one side.
Wide portion 100 b in the middle also a wide portion 100 a symmetrical position of the strip electrode 7 b are placed symmetrically about the groove 6a is formed.

本体2の長手方向の中央部を中心に時計方向に傾斜させたときの、静電容量Cの変化する傾向を図12(b)に示す。図12(b)の横軸は、時計方向の傾斜角度θを示す。縦軸は静電容量Cの変化傾向を示す。ここで、静電容量Cの変化する絶対量の表現は、実際の変化量を表していない。傾斜角度θが0の時、可動電極5と帯状電極7,7との鉛直方向の間隔dが最も小さいため、比較的大きな静電容量Cを示す。その後、傾斜角度θを増やして行くと間隔dが徐々に大きくなるために静電容量Cは減少して行く。傾斜角度θが更に増え、可動電極5が幅広部100,100に達すると、静電容量Cを形成する電極面積Sが大きくなるため、これまで漸次的に減少して来た静電容量Cが増加する。増加した後、帯状電極7,7の幅が広く形成されているために、単位傾斜角度θ当たりの静電容量Cの変化量が大きくなる。すなわち、可動電極5が幅広部100,100に達する前の傾斜角度θに対する静電容量Cの変化の傾きに対して、可動電極5が幅広部100,100の範囲にある間の傾斜角度θに対する静電容量Cの変化の傾きを大きくすることが出来る。更に傾斜角度θが増えると帯状電極7,7の電極幅が再び円弧形状内面3の中心部と同じ幅になるために、傾斜角度θに対する静電容量Cの変化の傾きが再び小さくなる。このように傾斜角度θに対するセンサ出力を一様なものではなく、特定の角度においてセンサ出力を増加させたり、傾斜角度θに対する分解能を上げたりすることが可能である。また逆に特定の角度におけるセンサ出力を減少させ、角度に対する分解能を小さくすることも容易である。 FIG. 12B shows a tendency of the capacitance C to change when the main body 2 is tilted clockwise about the central portion in the longitudinal direction. The horizontal axis of FIG.12 (b) shows clockwise inclination | tilt angle (theta). The vertical axis shows the changing tendency of the capacitance C. Here, the expression of the absolute amount by which the capacitance C changes does not represent the actual change amount. When the inclination angle θ is 0, the vertical distance d between the movable electrode 5 and the strip-like electrodes 7 a and 7 b is the smallest, so that a relatively large capacitance C is exhibited. Thereafter, as the inclination angle θ is increased, the interval d gradually increases, so that the capacitance C decreases. When the tilt angle θ further increases and the movable electrode 5 reaches the wide portions 100 a and 100 b , the electrode area S for forming the capacitance C increases, and thus the capacitance that has been gradually decreased until now. C increases. After the increase, since the widths of the strip electrodes 7 a and 7 b are formed wide, the amount of change in the capacitance C per unit inclination angle θ increases. That is, while the movable electrode 5 is in the range of the wide portions 100 a and 100 b with respect to the inclination of the change in the capacitance C with respect to the inclination angle θ before the movable electrode 5 reaches the wide portions 100 a and 100 b . The inclination of the change in the capacitance C with respect to the inclination angle θ can be increased. When the inclination angle θ further increases, the electrode widths of the strip-like electrodes 7 a and 7 b again become the same width as the central portion of the arc-shaped inner surface 3, so the inclination of the change in the capacitance C with respect to the inclination angle θ becomes smaller again. . Thus, the sensor output with respect to the tilt angle θ is not uniform, and it is possible to increase the sensor output at a specific angle or increase the resolution with respect to the tilt angle θ. Conversely, it is easy to reduce the sensor output at a specific angle and reduce the resolution with respect to the angle.

このように帯状電極の形状を変化させることで、傾斜角度θに対する傾斜センサの出力に特徴を持たせることが出来る。このようなことは、図15で示した従来の傾斜センサでは実現出来なかったことである。   Thus, by changing the shape of the strip electrode, it is possible to give a characteristic to the output of the tilt sensor with respect to the tilt angle θ. This is not possible with the conventional tilt sensor shown in FIG.

図13に静電容量Cを大きく構成出来る実施例を示す。図13(a)はこの実施例の平面図を示し、図13(b)に図13(a)のXII−XII線の断面図を、図13(c)にXIII−XIII線の断面図をそれぞれ示す。この実施例では例えば比誘電率の大きなチタン酸バリウムや酸化チタン等の誘電体層を可動電極5と帯状電極7〜7との間に配置することにより静電容量Cを大きく形成出来るようにしたものである。
円弧形状内面3の円弧形状に沿って誘電体層110が埋め込まれ、この誘電体層110上に図13(c)に示すように断面が円弧状の溝部6dが形成され、誘電体110の溝部6dと反対側に帯状電極7〜7が形成されている。この例では帯状電極7〜7が誘電体層110と対向しているのは、最下部から一定の範囲とされ、それより上側は誘電体層110と対向していない構成とされている。この例では誘電体層110の幅を可動電極5の直径と等しくした場合である。
FIG. 13 shows an embodiment in which the capacitance C can be increased. FIG. 13A is a plan view of this embodiment, FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. 13A, and FIG. 13C is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII. Each is shown. As the dielectric layer, such as for example, specific dielectric constant greater barium titanate and titanium oxide in this embodiment can be formed large electrostatic capacitance C by placing between the movable electrode 5 and the strip electrode 7 a to 7-d It is a thing.
A dielectric layer 110 is embedded along the arc shape of the arc-shaped inner surface 3, and a groove portion 6 d having an arc shape in cross section is formed on the dielectric layer 110 as shown in FIG. Strip electrodes 7 a to 7 d are formed on the side opposite to 6 d . In this example, the strip electrodes 7 a to 7 d are opposed to the dielectric layer 110 within a certain range from the lowermost part, and the upper side thereof is not opposed to the dielectric layer 110. . In this example, the width of the dielectric layer 110 is made equal to the diameter of the movable electrode 5.

なお、帯状電極7,7また7,7は溝部6dの中心線に対して対称とされている。帯状電極がこの中心線に対し、対称という点では図1に示した実施例などと同様である。
このように構成することで、可動電極5の直径の範囲内においては、帯状電極7〜7と可動電極5とが比誘電率の大きな誘電体110を挟んで対向するために、その範囲内の静電容量Cを大きく形成することが出来る。可動電極5の直径よりも大きな範囲に形成される帯状電極7〜7と可動電極5との間には誘電体層110が介在されない部分が大きくなるがお互いの間の静電的な結合は存在する。そこで、本体2を比誘電率の小さな例えばプラスチック等で構成しておき、前述したように誘電体110を例えば比誘電率の大きなチタン酸バリウムで構成する。そうすると両者の間には比誘電率で100倍以上の違いがあるので、電極間隔が広がった効果も相俟って、静電容量Cを大きく変化させることが出来る。従って、帯状電極が誘電体層110と対向しない部分に可動電極5が移動すると急激に静電容量が小さくなる。この急激な変化を傾斜スイッチとして利用することも出来る。また、帯状電極の可動電極5側を全て誘電体層110としてもよい。
The strip electrodes 7 a , 7 b and 7 c , 7 d are symmetrical with respect to the center line of the groove 6 d . This is the same as the embodiment shown in FIG. 1 in that the strip electrode is symmetrical with respect to the center line.
By configuring in this way, within the range of the diameter of the movable electrode 5, the strip electrodes 7 a to 7 d and the movable electrode 5 are opposed to each other with the dielectric 110 having a large relative dielectric constant in between. The electrostatic capacitance C can be formed large. A portion where the dielectric layer 110 is not interposed between the belt-like electrodes 7 a to 7 d formed in a range larger than the diameter of the movable electrode 5 and the movable electrode 5 becomes large, but electrostatic coupling between them is possible. Exists. Therefore, the main body 2 is made of, for example, plastic having a small relative dielectric constant, and the dielectric 110 is made of, for example, barium titanate having a large relative dielectric constant as described above. Then, since there is a difference of 100 times or more in relative dielectric constant between the two, the capacitance C can be greatly changed in combination with the effect of widening the electrode interval. Accordingly, when the movable electrode 5 moves to a portion where the belt-like electrode does not face the dielectric layer 110, the capacitance is rapidly reduced. This sudden change can be used as a tilt switch. Alternatively, the movable electrode 5 side of the belt-like electrode may all be the dielectric layer 110.

このように比誘電率の大きな誘電体を用いることで、静電容量Cを大きくすることが可能になるので帯状電極の形状を変更しなくとも容量変化を大きくすることが出来る。この構成によれば、傾斜角度θに対するセンサ出力を高分解能にした傾斜センサが実現出来ると共に傾斜スイッチとして利用して好適な傾斜センサが実現出来る。
以上述べてきたように、帯状電極と可動電極間に生じる静電容量によって傾斜角度θを検出することで、検出感度を高くすることができる。また、静電容量を形成する帯状電極の形状を工夫することで、従来の抵抗検出型の傾斜センサでは実現出来なかったセンサ出力の自由度の大きな傾斜センサを実現することが出来た。
By using a dielectric having a large relative dielectric constant in this way, the capacitance C can be increased, so that the capacitance change can be increased without changing the shape of the strip electrode. According to this configuration, it is possible to realize a tilt sensor in which the sensor output with respect to the tilt angle θ has high resolution, and it is possible to realize a suitable tilt sensor by using it as a tilt switch.
As described above, the detection sensitivity can be increased by detecting the inclination angle θ by the capacitance generated between the strip electrode and the movable electrode. In addition, by devising the shape of the strip electrode forming the electrostatic capacity, it was possible to realize a tilt sensor with a large degree of freedom in sensor output, which could not be realized with a conventional resistance detection type tilt sensor.

なお、今までの説明に用いた実施例における可動電極は球体の例を示してきたが、この発明はこの実施例に限定されない。例えば、可動電極を図14に示すそろばん玉形状とすることも可能である。図14(a)はそろばん玉形状の可動電極の平面図、図14(b)はその正面図、図14(c)は側面図である。そろばん玉形状の可動電極120の鉛直方向の両端部120aと120bを摩擦が少ない形で保持することで、これまでに説明した実施例を構成することが出来る。
要するに移動方向と直交する方向の可動電極の断面が、中心部分から移動方向と直交する外側方向に行くほど高くなる形状であれば可動電極の形状が何であってもこの発明の傾斜センサを実現することが可能である。
In addition, although the movable electrode in the Example used so far has shown the example of a sphere, this invention is not limited to this Example. For example, the movable electrode may have an abacus ball shape shown in FIG. 14A is a plan view of an abacus-shaped movable electrode, FIG. 14B is a front view thereof, and FIG. 14C is a side view thereof. By holding both ends 120a and 120b in the vertical direction of the abacus-shaped movable electrode 120 with less friction, the embodiments described so far can be configured.
In short, the tilt sensor of the present invention can be realized regardless of the shape of the movable electrode as long as the cross section of the movable electrode in the direction orthogonal to the moving direction becomes higher from the central portion toward the outer direction orthogonal to the moving direction. It is possible.

この発明による傾斜センサの一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the inclination sensor by this invention. 図1(a)に示したII−II線の断面図である。It is sectional drawing of the II-II line | wire shown to Fig.1 (a). 静電容量Cを形成する移動距離X、距離L、間隔dを示す図である。It is a figure which shows the movement distance X which forms the electrostatic capacitance C, the distance L, and the space | interval d. 帯状電極の他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example of a strip electrode. 容量変化を定量値に変換する一例を示す図である。It is a figure which shows an example which converts a capacity | capacitance change into a quantitative value. 案内手段の具体的な実施例を示す図である。It is a figure which shows the specific Example of a guidance means. 電極構造を変えた実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which changed the electrode structure. 傾斜センサの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of an inclination sensor. 共通電極を設けた時の帯状電極の形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape of a strip | belt-shaped electrode when a common electrode is provided. 帯状電極の形状を変えた実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which changed the shape of the strip electrode. 図10に示すX−X線の断面図である。It is sectional drawing of the XX line shown in FIG. 帯状電極の形状を変えた他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example which changed the shape of the strip | belt-shaped electrode. 静電容量Cを大きく構成出来る他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example which can comprise the electrostatic capacitance C largely. 可動電極の他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example of a movable electrode. 従来の可変抵抗を用いた傾斜センサを示す図である。It is a figure which shows the inclination sensor using the conventional variable resistance.

Claims (12)

少なくとも内部の底面が円弧形状に形成された本体ケースと、
上記円弧形状内面に移動自在に配された可動電極と、
上記可動電極を円弧形状内面の円弧形状に沿って移動させる案内手段と、
上記円弧形状内面の最下部から上記案内手段によって案内方向に沿って設けられた2対の帯状電極とを備え、
対をなす帯状電極と可動電極間に生じる静電容量を検出することを特徴とする傾斜センサ。
A main body case having at least an inner bottom surface formed in an arc shape;
A movable electrode movably disposed on the arc-shaped inner surface;
Guiding means for moving the movable electrode along the arc shape of the arc-shaped inner surface;
Two pairs of strip electrodes provided along the guiding direction by the guiding means from the lowermost part of the arc-shaped inner surface;
An inclination sensor characterized by detecting a capacitance generated between a pair of strip electrodes and a movable electrode.
上記案内手段は上記各一対の電極間に位置し、上記円弧形状内面に沿って延長された溝部であることを特徴とする請求項1に記載の傾斜センサ。   2. The inclination sensor according to claim 1, wherein the guide means is a groove located between the pair of electrodes and extended along the arc-shaped inner surface. 請求項1又は2において、
上記案内手段は上記可動電極を移動可能とし且つ可動電極を円弧形状内面の円弧形状に沿うように規制する一対の側壁であることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 1 or 2,
The inclination sensor characterized in that the guide means is a pair of side walls that allow the movable electrode to move and restrict the movable electrode along the arc shape of the arc-shaped inner surface.
請求項1乃至請求項3の何れかにおいて、
上記各一対の帯状電極は上記円弧形状内面の最下部から離れる従って間隔が変化することを特徴とする傾斜センサ。
In any one of Claims 1 to 3,
Each of the pair of belt-like electrodes is separated from the lowermost part of the arc-shaped inner surface, and the interval changes accordingly.
請求項1乃至請求項4の何れかにおいて、
上記可動電極が上記案内手段に沿って移動する移動通路上においてこの可動電極と接触する共通電極を備えたことを特徴とする傾斜センサ。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
An inclination sensor comprising a common electrode that contacts the movable electrode on a moving path along which the movable electrode moves along the guide means.
請求項5において、
上記各一対の帯状電極が上記移動通路を中心として非対称に形成されていることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 5,
Each of the pair of strip electrodes is formed asymmetrically with the moving passage as a center.
請求項1乃至請求項6の何れかにおいて、
上記円弧形状内面の最下部から円弧形状に沿って形成される上記各一対の帯状電極の各少なくとも一方は途中から少なくとも一部が削除されていることを特徴とする傾斜センサ。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
An inclination sensor characterized in that at least one of each of the pair of strip-like electrodes formed along the arc shape from the lowermost part of the inner surface of the arc shape is deleted at least partway.
請求項7において、
上記案内手段は溝部であって
上記帯状電極が少なくとも削除された位置において上記溝部が屈曲されていることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 7,
The tilt sensor according to claim 1, wherein the guide means is a groove portion, and the groove portion is bent at a position where at least the strip electrode is removed.
請求項7又は請求項8において、
上記帯状電極が少なくとも削除された部分において円弧形状内面の高さが一段と深くされていることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 7 or claim 8,
An inclination sensor, wherein the height of the arc-shaped inner surface is made deeper at least in a portion where the strip electrode is removed.
請求項8において、
上記屈曲された屈曲点における円弧形状内面の高さが高くされていることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 8,
A tilt sensor characterized in that the height of the arc-shaped inner surface at the bent bending point is increased.
請求項1乃至請求項6の何れかにおいて、
上記円弧形状内面の最下部から円弧形状に沿って形成される上記各一対の帯状電極の各少なくとも一方の少なくとも一部の帯幅が広がった幅広部とされていることを特徴とする傾斜センサ。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
An inclination sensor, characterized in that at least a part of a width of at least one of each of the pair of band-shaped electrodes formed along the arc shape is formed from a lowermost part of the inner surface of the arc shape.
請求項2と請求項4乃至請求項11の何れかにおいて、
溝部が誘電体層で形成され、
上記各一対の帯状電極はその少なくとも一部が溝部を形成する誘電体層を挟んで対向していることを特徴とする傾斜センサ。
In claim 2 and any one of claims 4 to 11,
The groove is formed of a dielectric layer;
Each of the pair of strip electrodes is opposed to at least a part thereof with a dielectric layer forming a groove interposed therebetween.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107314758A (en) * 2017-09-01 2017-11-03 贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司 A kind of side slope skew monitoring device and monitoring method
CN108917588A (en) * 2018-05-30 2018-11-30 泉州科维嘉电力有限公司 A kind of medical bedside angle measurement equipment

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