JP2009281806A - 振動センサー - Google Patents

Abstract

【課題】振動を検出するためのさまざまなセンサーがあるが、使用している素子や構造上の要因により検出可能範囲がせまかったり、振動の方向により検出感度に差が生じたり、機械的衝撃に弱かったりする。
【解決手段】変形自在なチューブの一端が閉じており他端にマイクロフォンが、チューブ内の空気、またはガスが漏洩しないように密閉され、チューブにより検出された振動がチューブ内の空気またはガスを媒介としてマイクロフォンに伝達され、振動に応じた電気信号がマイクロフォンの出力として得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気またはガスを使用した振動検出に関するものである。

振動を検出するセンサーには、地震や機械による大きな振動を検出するものや精密機器の微小な振動を検出するものなどがあるが、日常生活で使用する携帯機器などが発する振動を検出するセンサーは無かった。

セラミック素子に重りを取付た構造の振動センサーは、重りが軽いと振動を検出しにくくなり、また周期の長い振動も検出しにくい。セラミック素子面に垂直な方向の振動に対する検出感度は高くなるが、水平な方向の振動に対する感度は低くなる。重りの質量及びセラミック素子の面積によって伝播される振動の周波数や振動の強弱が変わるため、ひとつのセンサーの検出可能範囲はせまい（特許文献１参照。）。一方、重りを使わず圧電素子の一端が固定され、他端が振動する構造の振動センサーでも、素子の長さ方向の振動に対する検出感度は低くなる（特許文献２参照。）。

静電容量の変化により振動を検出するセンサーも重りを使用しているため、周期の長い振動は検出しにくい。また、電極面に垂直な方向の振動に対する検出感度は高くなるが、水平な方向の振動に対する感度は低くなる（特許文献３参照。）。

振動による磁性体の接離によってリードスイッチがON／OFFすることで振動を検出する構造の振動センサーは、周期の長い振動は検出しにくく、振動の方向により検出感度に差が出る。また、磁性体が可動する構造であるため機械的衝撃に弱い（特許文献４参照。）。
特開平９−３０４１７０号公報 特開２００４−３７１８１号公報 特開平１０−９９４４号公報 特開平１０−２６１３５１号公報

解決しようとする問題点は、振動を検出するためのさまざまなセンサーがあるが、セラミック素子や静電容量を利用したものは検出のために重りを内臓しているため、重りの質量や素子または電極の面積との関係から検出可能範囲がせまい。また、素子や電極面に垂直な方向の振動と水平な方向の振動に対する検出感度に大きな差がでる。リードスイッチを利用したセンサーも振動の方向による検出感度差があり、また、磁性体が可動する構造であるため機械的衝撃に弱い。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、振動の方向による検出感度差が無く、振動の周波数や大きさに対し検出可能範囲が広い簡単な構造の振動センサーを提供することを目的とする。

本発明の振動センサーでは、変形自在なチューブの一端が閉じており他端にマイクロフォンが、チューブ内の空気、またはガスが漏洩しないように密閉され、チューブにより検出された振動がチューブ内の空気またはガスを媒介としてマイクロフォンに伝達され、振動に応じた電気信号がマイクロフォンの出力として得られる。

前記振動センサーのマイクロフォンの出力回路に、目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得るための回路を備えてもよい。

前記振動センサーのマイクロフォンの出力回路に、遅延回路などにより目的としない振動による出力が得られないようにするための回路を備えてもよい。

前記振動センサーのマイクロフォンの出力回路に、目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得るための回路と、遅延回路などにより目的としない振動による出力が得られないようにするための回路を合わせ備えてもよい。

本発明では、振動検出素子として周波数帯域の広いマイクロフォンを使用しているので、周波数の低い振動から高い振動まで検出範囲が広く、チューブに伝わったどの方向の振動でもマイクロフォンに伝達されるので、効率よく振動を検知できる。

リードスイッチを磁性体の接離によってＯＮ／ＯＦＦするタイプの振動センサーがあるが、機械的に微小な可動部を持つため構造上衝撃などには弱い。本発明の場合はチューブが動くだけなので衝撃にも強い。

本発明では、意図的にチューブの厚さや硬さ、及びチューブ内部の空気またはガスの圧力を変えることにより、希望する振動を選択して検知することもできる。

本振動センサーのマイクロフォンの出力回路に電気信号の選択性を持った回路を備えることにより、より選択性の高い振動センサーを構成することができる。

一例として直接携帯電話機から振動を感じ取ることができない場合でも、本振動センサーを携帯電話機のバイブレーションの検知に使用することにより、着信報知器経由で携帯電話機から離れたところでも周囲に迷惑をかけることなく着信を確実に知ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。この発明の振動センサーは図１及び図５に示すように、チューブ１１及び５１とマイクロフォン１２及び５２とで構成される。図２、図３及び図４は前記マイクロフォンの出力に電気信号の選択性を持った回路が備えられた本振動センサーの構成図であり、図６及び図８は本振動センサーを組み込んだ携帯電話機用着信報知送信機である。図７及び図９はそれぞれ図６及び図８に示した携帯電話機用着信報知送信機を携帯電話機に装着した図であり、図１０は携帯電話機用着信報知受信機である。

図１及び図５に示すチューブ１１及び５１が振動を検知すると、チューブ内の空気またはガスを媒介としてマイクロフォンに伝達され、振動に応じた電気信号がマイクロフォンの出力として得られる。

図２では前期マイクロフォンの出力に帯域制限回路が備えられ、この回路により目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得ることができる。

図３では前期マイクロフォンの出力に遅延回路が備えられ、この回路により目的としない振動による出力が得られないようにすることができ、誤検出を防ぐことができる。

図４では前期マイクロフォンの出力に帯域制限回路と遅延回路が備えられ、この回路により目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得たり、誤検出を防ぐことができる。

図６の携帯電話機用着信報知送信機は図７のように携帯電話機にはさんで装着され、チューブ６１によって携帯電話機が発するバイブレーションを検知し、無線により図１０の携帯電話機用着信報知受信機に着信を伝達する。

図８の携帯電話機用着信報知送信機は図９のように携帯電話機の電源コネクターに差し込んで装着され、チューブ８１によって携帯電話機が発するバイブレーションを検知し、無線により図１０の携帯電話機用着信報知受信機に着信を伝達する。

本発明の実施例における振動センサーの構造を示す図である。 同じく帯域制限回路を含む振動センサーのブロック図である。 同じく遅延回路を含む振動センサーのブロック図である。 同じく帯域制限回路と遅延回路を含む振動センサーのブロック図である。 本発明の実施例における振動センサーを示す図である。 同じく携帯電話機にはさんで装着する着信報知送信機を示す図である。 同じく図６に示した携帯電話機用着信報知送信機を携帯電話機に装着した状態を示す図である。 同じく携帯電話機の電源コネクターに差し込んで装着する着信報知送信機を示す図である。 同じく図８に示した携帯電話機用着信報知送信機を携帯電話機に装着した状態を示す図である。 携帯電話機用着信報知受信機

符号の説明

１１，２１，３１，４１，５１，６１，８１ 変形自在なチューブ
１２，２２，３２，４２，５２，６２ マイクロフォン
２３，４３ 帯域制限回路
３４，４４ 遅延回路
６５，７５，８５，９５ 携帯電話機用着信報知送信機
７６，９６ 携帯電話機
１０７ 携帯電話機用着信報知受信機

Claims (4)

1. 変形自在なチューブの一端が閉じており他端にマイクロフォンが、チューブ内の空気、またはガスが漏洩しないように密閉され、チューブにより検出された振動がチューブ内の空気またはガスを媒介としてマイクロフォンに伝達され、振動に応じた電気信号がマイクロフォンの出力として得られる振動センサー。
2. 前記マイクロフォンの出力回路に、目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得るための回路を備えた請求項１に記載の振動センサー。
3. 前記マイクロフォンの出力回路に、遅延回路などにより目的としない振動による出力が得られないようにするための回路を備えた請求項１に記載の振動センサー。
4. 前記マイクロフォンの出力回路に、目的とする周波数、強さ、または周期の振動に対応する電気信号を選択して得るための回路と、遅延回路などにより目的としない振動による出力が得られないようにするための回路を合わせ備えた請求項１に記載の振動センサー。