JP2687242B2 - サーボ加速度計 - Google Patents
サーボ加速度計Info
- Publication number
- JP2687242B2 JP2687242B2 JP1205609A JP20560989A JP2687242B2 JP 2687242 B2 JP2687242 B2 JP 2687242B2 JP 1205609 A JP1205609 A JP 1205609A JP 20560989 A JP20560989 A JP 20560989A JP 2687242 B2 JP2687242 B2 JP 2687242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pendulum
- servo
- displacement
- force
- photopotentiometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
- G01P15/132—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electromagnetic counterbalancing means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、振子の変位量を検出し、この検出変位量に
応じた電流を振子に取り付けられたコイルに流すことに
より、振子に加わる力に平衡する力を発生させるサーボ
回路を備えたサーボ加速度計に関するものである。
応じた電流を振子に取り付けられたコイルに流すことに
より、振子に加わる力に平衡する力を発生させるサーボ
回路を備えたサーボ加速度計に関するものである。
先ず、この種のサーボ加速度計の動作原理を、第３図
に示すブロック線図を参照して説明する。
に示すブロック線図を参照して説明する。
同図において、１はマス、２は振子、３は変位検出
器、４はサーボアンプ、５はV/I変換器、６はトルカコ
イルである。トルカコイル６の発生する力F2は、サーボ
加速度計に入力される加速度αが零の時、F2＝０となる
ように調整されている。振子２に働く力は、振子２の質
量ｍに作用する加速度αによる力F1と、トルカコイル６
の発生する力F2の差分値となるので、 Ｆ＝F1−F2＝ｍα−F2……（１） となる。
器、４はサーボアンプ、５はV/I変換器、６はトルカコ
イルである。トルカコイル６の発生する力F2は、サーボ
加速度計に入力される加速度αが零の時、F2＝０となる
ように調整されている。振子２に働く力は、振子２の質
量ｍに作用する加速度αによる力F1と、トルカコイル６
の発生する力F2の差分値となるので、 Ｆ＝F1−F2＝ｍα−F2……（１） となる。
振子２の運動方程式は、 として立てられる。
ここで、D:発電ブレーキ定数,K:フレクチャーのバネ
定数である。
定数である。
上記（２）式をラプラス変換すると、 として、振子２の伝達関数が求まる。
振子２の位置変位量ｘは、変位検出器３（変換定数
A0）によって、電圧V0に変換される。そして、この電圧
V0がサーボアンプ４でA1倍に増幅されてV1とされ、この
電圧V1がV/I変換回路５（変換定数A2）で電流ｉに変換
される。この電流ｉは、トルカコイル６に供給され、変
換定数A3で力F2に変換される。すなわち、F1＝F2となる
ように負帰還をかけることにより、すなわち力F1に平衡
する力F2を発生させることにより、振子２にはｘ＝０と
なるように定点サーボがかかるものとなる。
A0）によって、電圧V0に変換される。そして、この電圧
V0がサーボアンプ４でA1倍に増幅されてV1とされ、この
電圧V1がV/I変換回路５（変換定数A2）で電流ｉに変換
される。この電流ｉは、トルカコイル６に供給され、変
換定数A3で力F2に変換される。すなわち、F1＝F2となる
ように負帰還をかけることにより、すなわち力F1に平衡
する力F2を発生させることにより、振子２にはｘ＝０と
なるように定点サーボがかかるものとなる。
ここで、電流ｉは加速度αに比例するため、この電流
ｉの値に基づき、入力加速度を検出できるものとなる。
ｉの値に基づき、入力加速度を検出できるものとなる。
電流ｉが加速度αに比例することは次のようにして証
明される。すなわち、第３図において、加速度αと電流
ｉとの間の伝達関数Ｇは、 となる。ｔ＝∞のとき、Ｓ＝０となるので、 ここで、Ｋ＝０としたときの（５）式は、 となり、ｍとA3は定数であるので、電流ｉが加速度αに
比例するものとなる。
明される。すなわち、第３図において、加速度αと電流
ｉとの間の伝達関数Ｇは、 となる。ｔ＝∞のとき、Ｓ＝０となるので、 ここで、Ｋ＝０としたときの（５）式は、 となり、ｍとA3は定数であるので、電流ｉが加速度αに
比例するものとなる。
第４図に上述の原理に基づくサーボ加速度計のメカ構
造を示す。
造を示す。
図において、振子12は入力加速度方向に振動できるよ
うにフレクチャー11で支持されており、振子12の両側部
にはコイル14−１および14−２が取り付けられている。
そして、この振子12を挾んで、マグネット13−１と13−
２とが対向配置されている。すなわち、マグネット13−
1,13−２とコイル14−1,14−２とでトルカコイル17が構
成されており、振子12と共にコイル14−1,14−２がマグ
ネット13−1,13−２の作る磁界中を運動することになる
ので、振子12の位置変位量ｘに応じた適当な電流ｉをコ
イル14−1,14−２に流すことにより、入力加速度αに対
する力のバランスを保つことができるものとなる。
うにフレクチャー11で支持されており、振子12の両側部
にはコイル14−１および14−２が取り付けられている。
そして、この振子12を挾んで、マグネット13−１と13−
２とが対向配置されている。すなわち、マグネット13−
1,13−２とコイル14−1,14−２とでトルカコイル17が構
成されており、振子12と共にコイル14−1,14−２がマグ
ネット13−1,13−２の作る磁界中を運動することになる
ので、振子12の位置変位量ｘに応じた適当な電流ｉをコ
イル14−1,14−２に流すことにより、入力加速度αに対
する力のバランスを保つことができるものとなる。
振子12には、その下端部にスリット板12−２を固着し
たうえ、そのスリット板12−２にスリット12−１が開設
されており、このスリット12−１と２分割フォトダイオ
ード15,LED16とにより変位検出機構18が構成され、この
変位検出機構18によって振子12の位置検出を行うものと
している。第５図は変位検出機構18の要部を示す平面断
面図であり、第６図は第５図におけるＡ方向矢視図であ
る。すなわち、変位検出機構18の零点において、スリッ
ト121を通過するLED16の光が、２分割フォトダイオード
15のフォトダイオード15Aおよび15Bに等分に入射される
ようになっている。このような状態から、スリット12−
１が図示（第５図）矢印方向へ移動すると、フォトダイ
オード15Aおよび15Bでの入射光量に差が生じる。つま
り、フォトダイオード15Aへの入射光量とフォトダイオ
ード15Bへの入射光量との差分が、振子12の位置変位量
ｘとその変位方向を示すことになり、この入射光量の差
分を出力電圧V0として得るものとすれば、位置変位量ｘ
と出力電圧V0との理想特性は第７図に示すものとして得
ることができる。ここで、スリット12−１とフォトダイ
オード15A,15Bの寸法関係を考察するに、Ls（スリット1
2−１の幅）＝Ld（フォトダイオード15A,15Bの各受光面
幅）の条件下で、最大の検出範囲と最大の出力電圧V0を
示すものとなる。
たうえ、そのスリット板12−２にスリット12−１が開設
されており、このスリット12−１と２分割フォトダイオ
ード15,LED16とにより変位検出機構18が構成され、この
変位検出機構18によって振子12の位置検出を行うものと
している。第５図は変位検出機構18の要部を示す平面断
面図であり、第６図は第５図におけるＡ方向矢視図であ
る。すなわち、変位検出機構18の零点において、スリッ
ト121を通過するLED16の光が、２分割フォトダイオード
15のフォトダイオード15Aおよび15Bに等分に入射される
ようになっている。このような状態から、スリット12−
１が図示（第５図）矢印方向へ移動すると、フォトダイ
オード15Aおよび15Bでの入射光量に差が生じる。つま
り、フォトダイオード15Aへの入射光量とフォトダイオ
ード15Bへの入射光量との差分が、振子12の位置変位量
ｘとその変位方向を示すことになり、この入射光量の差
分を出力電圧V0として得るものとすれば、位置変位量ｘ
と出力電圧V0との理想特性は第７図に示すものとして得
ることができる。ここで、スリット12−１とフォトダイ
オード15A,15Bの寸法関係を考察するに、Ls（スリット1
2−１の幅）＝Ld（フォトダイオード15A,15Bの各受光面
幅）の条件下で、最大の検出範囲と最大の出力電圧V0を
示すものとなる。
なお、振子12の位置変位量ｘの検出方法としては、上
述の２分割フォトダイオードによる方法の他、差動トラ
ンスによる方法、静電容量の変化による方法もある。し
かし、差動トランスによる方法、静電容量の変化による
方法は、インピーダンス計測によって変位量を検出する
ものであるので、発振回路を必要とし、２分割フォトダ
イオードによる方法と比較して、小型化、低価格化を促
進するうえで不利となる。すなわち、２分割フォトダイ
オードによる方法によれば、位置変位量ｘ−出力電圧V0
の利得が大きく、かつ構成が簡単であるため、コストと
性能の両面から見て有利である。
述の２分割フォトダイオードによる方法の他、差動トラ
ンスによる方法、静電容量の変化による方法もある。し
かし、差動トランスによる方法、静電容量の変化による
方法は、インピーダンス計測によって変位量を検出する
ものであるので、発振回路を必要とし、２分割フォトダ
イオードによる方法と比較して、小型化、低価格化を促
進するうえで不利となる。すなわち、２分割フォトダイ
オードによる方法によれば、位置変位量ｘ−出力電圧V0
の利得が大きく、かつ構成が簡単であるため、コストと
性能の両面から見て有利である。
第８図は、第４図に示したメカ構造に対し構築される
電気回路図であり、LED16はその光量を定める抵抗R1を
介して電源に接続されている。フォトダイオード15A,15
Bは高入力OPアンプ21−1,21−２を介して差動接続され
ており、その差動出力がOPアンプ21−３により増幅され
るものとなっている。すなわち、このOPアンプ21−３の
増幅出力を変位検出回路21の出力電圧V0とし、応答性改
善のために挿入された位相補償回路22,サーボアンプ23
を経由して電圧V1としたうえ、この電圧V1をトルカコイ
ル17のコイル14−1,14−２に印加するものとしている。
したがって、コイル14−1,14−２に電流ｉが流れ、変位
したスリット12−１を零点に戻す力F2をトルカコイル17
が発生し、加速度によって振子12に加わる力と平衡す
る。そして、このときの電流ｉが電流検出回路24におい
て検出され、OPアンプ24−１の出力として現れるため、
このOPアンプ24−１の出力に基づき、入力加速度を検出
することができるものとなる。
電気回路図であり、LED16はその光量を定める抵抗R1を
介して電源に接続されている。フォトダイオード15A,15
Bは高入力OPアンプ21−1,21−２を介して差動接続され
ており、その差動出力がOPアンプ21−３により増幅され
るものとなっている。すなわち、このOPアンプ21−３の
増幅出力を変位検出回路21の出力電圧V0とし、応答性改
善のために挿入された位相補償回路22,サーボアンプ23
を経由して電圧V1としたうえ、この電圧V1をトルカコイ
ル17のコイル14−1,14−２に印加するものとしている。
したがって、コイル14−1,14−２に電流ｉが流れ、変位
したスリット12−１を零点に戻す力F2をトルカコイル17
が発生し、加速度によって振子12に加わる力と平衡す
る。そして、このときの電流ｉが電流検出回路24におい
て検出され、OPアンプ24−１の出力として現れるため、
このOPアンプ24−１の出力に基づき、入力加速度を検出
することができるものとなる。
しかしながら、このような従来のサーボ加速度計によ
ると、前記（５）式および（６）式から明らかなよう
に、ＫとA0A1A2A3との比でその精度が決定されるから、
精度を高めるためには、バネ定数Ｋが極めて小さくなる
ようにフレクチャー11を薄くし、かつ一軸しか自由度を
持たないような構造とする必要がある。このため、加工
および組み立てが困難となり、製品状態でもその取り扱
いには慎重さを要する。
ると、前記（５）式および（６）式から明らかなよう
に、ＫとA0A1A2A3との比でその精度が決定されるから、
精度を高めるためには、バネ定数Ｋが極めて小さくなる
ようにフレクチャー11を薄くし、かつ一軸しか自由度を
持たないような構造とする必要がある。このため、加工
および組み立てが困難となり、製品状態でもその取り扱
いには慎重さを要する。
また、第７図において、サーボ系で利用する検出範囲
は、Ls/2〜−Ls/2までの範囲であり、振子12がこの範囲
を超えて変位してしまった場合、正帰還がかかり、振子
12は片側に振り切った状態となってしまう。
は、Ls/2〜−Ls/2までの範囲であり、振子12がこの範囲
を超えて変位してしまった場合、正帰還がかかり、振子
12は片側に振り切った状態となってしまう。
このとき（振子12が片側に振り切れたとき）、フレク
チャー11の弾性領域を超えて歪を生じる場合が多く、こ
れを防止する目的上、ストッパ（図示せず）が振子12の
両側に設置される。そして、このストッパは、一般に市
販されている２分割フォトダイオード15のLd寸法が1mm
なので、0.5mm〜−0.5mmの幅で振子12が振動するよう
に、両側から調整する必要がある。
チャー11の弾性領域を超えて歪を生じる場合が多く、こ
れを防止する目的上、ストッパ（図示せず）が振子12の
両側に設置される。そして、このストッパは、一般に市
販されている２分割フォトダイオード15のLd寸法が1mm
なので、0.5mm〜−0.5mmの幅で振子12が振動するよう
に、両側から調整する必要がある。
一方、振子12は、その組み付け状態で、その支点の鉛
直方向に変位検出機構18の零点があるように設計され
る。ここで、バネ定数Ｋが零でなかった場合を考えると
（製品の性能仕様とコストとの妥協点で精度を決定して
おり、したがってＫ＝０ではない）、フレクチャー11の
初期的な歪や組み付け時に生じた歪によって、振子12が
変位検出機構18の零点に位置するとは限らない。すなわ
ち、 フレクチャー11に歪が生じており、振子12が変位検
出機構18の検出範囲内に位置していた場合は、バネ定数
Ｋが零でないため、フレクチャー11による反力による分
だけ加速度計出力にオフセットを生じる。
直方向に変位検出機構18の零点があるように設計され
る。ここで、バネ定数Ｋが零でなかった場合を考えると
（製品の性能仕様とコストとの妥協点で精度を決定して
おり、したがってＫ＝０ではない）、フレクチャー11の
初期的な歪や組み付け時に生じた歪によって、振子12が
変位検出機構18の零点に位置するとは限らない。すなわ
ち、 フレクチャー11に歪が生じており、振子12が変位検
出機構18の検出範囲内に位置していた場合は、バネ定数
Ｋが零でないため、フレクチャー11による反力による分
だけ加速度計出力にオフセットを生じる。
フレクチャー11に歪が生じており、振子12が変位検
出機構18の検出範囲外に位置している場合は、先に説明
したように、振子12が片側に振り切ってっしまう。
出機構18の検出範囲外に位置している場合は、先に説明
したように、振子12が片側に振り切ってっしまう。
なお、組み付け公差が大きい場合、２分割フォトダイ
オード15の位置を微小に調整する機構が必要となる。こ
の調整は、電源をオンする前に行うか、帰還ループを開
放にして行うかの２通りが考えられるが、何れの場合で
も微小な調整作業となり、コストアップが避けられな
い。また、重要機能部品である２分割フォトダイオード
15の位置を調整するため、サーボ加速度計としての信頼
性を低下させてしまう。なお、変位検出機構18の検出範
囲を広くするためには、２分割フォトダイオード15のチ
ップサイズを大きくする以外に方法がないので、やはり
コストアップとなってしまう。
オード15の位置を微小に調整する機構が必要となる。こ
の調整は、電源をオンする前に行うか、帰還ループを開
放にして行うかの２通りが考えられるが、何れの場合で
も微小な調整作業となり、コストアップが避けられな
い。また、重要機能部品である２分割フォトダイオード
15の位置を調整するため、サーボ加速度計としての信頼
性を低下させてしまう。なお、変位検出機構18の検出範
囲を広くするためには、２分割フォトダイオード15のチ
ップサイズを大きくする以外に方法がないので、やはり
コストアップとなってしまう。
さらに、フォトダイオードの出力インピーダンスは一
般に大きいので、第８図に示したような回路構成を必要
とし、またBi−MOS入力OPアンプ等の高入力インピーダ
ンスのアンプ21−1,21−２を使用し、かつ信号線のリー
ク対策が必要であったため、高価格となる問題があっ
た。
般に大きいので、第８図に示したような回路構成を必要
とし、またBi−MOS入力OPアンプ等の高入力インピーダ
ンスのアンプ21−1,21−２を使用し、かつ信号線のリー
ク対策が必要であったため、高価格となる問題があっ
た。
また、変位検出機構18の光源16としてLEDを利用して
いるが、LEDの輝度は温度特性を有し、かつ輝度の劣化
を生じる。この輝度変化は、２分割フォトダイオード15
での入射光量を変化させるから、変位検出回路21の出力
電圧の利得が変動する。従って、サーボ加速度計の開放
利得を変化させるから、輝度変化の補正回路が必要とな
る。
いるが、LEDの輝度は温度特性を有し、かつ輝度の劣化
を生じる。この輝度変化は、２分割フォトダイオード15
での入射光量を変化させるから、変位検出回路21の出力
電圧の利得が変動する。従って、サーボ加速度計の開放
利得を変化させるから、輝度変化の補正回路が必要とな
る。
本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、振子の変位量を検出しこの検出変位量に応じた電
流を振子に取り付けられたコイルに流すことにより振子
に加わる力に平衡する力を発生させるサーボ回路を備え
たサーボ加速度計において、振子の位置をこの振子に設
けられたスリットを通過する通過光の照射位置に応じた
抵抗値として検出するフォトポテンショメータと、この
フォトポテンショメータの検出々力と可変可能に設定さ
れる設定出力との差を振子の検出変位量として出力する
変位検出回路とを備えたものである。
ので、振子の変位量を検出しこの検出変位量に応じた電
流を振子に取り付けられたコイルに流すことにより振子
に加わる力に平衡する力を発生させるサーボ回路を備え
たサーボ加速度計において、振子の位置をこの振子に設
けられたスリットを通過する通過光の照射位置に応じた
抵抗値として検出するフォトポテンショメータと、この
フォトポテンショメータの検出々力と可変可能に設定さ
れる設定出力との差を振子の検出変位量として出力する
変位検出回路とを備えたものである。
したがってこの発明によれば、フォトポテンショメー
タの抵抗値変化として振子の位置が検出され、このフォ
トポテンショメータの検出々力と可変可能に設定される
設定出力との差が振子の検出変位量とされ、この検出変
位量に応じた電流がコイルに流されるものとなる。
タの抵抗値変化として振子の位置が検出され、このフォ
トポテンショメータの検出々力と可変可能に設定される
設定出力との差が振子の検出変位量とされ、この検出変
位量に応じた電流がコイルに流されるものとなる。
以下、本発明に係るサーボ加速度計を詳細に説明す
る。
る。
第１図はこのサーボ加速度計の一実施例を示す回路構
成図である。同図において、第８図と同一符号は同一あ
るいは同等構成要素を示しその説明は省略する。このサ
ーボ加速度計の従来のものと異なる点は、変位検出回路
21′の構成にある。すなわち、従来のサーボ加速度計に
おいては、その変位検出機構18に２分割フォトダイオー
ド15を使用していたが、本実施例のサーボ加速度計にお
いてはフォトポテンショメータ20を使用している。第２
図はこのフォトポテンショメータ20の概略的な構造を示
す平面図であり、セラミック基板（図示せず）の上に図
の如く導体20−1,光導電体（CdS,CdSe）20−２および金
属皮膜抵抗20−３が印刷されている。光導電体20−２
は、周囲が暗い場合は高抵抗を有するが、光が照射され
ると抵抗値が低下する性質をもつ。従って、スリット12
−１を通過した通過光が光導電体20−２に照射される
と、その照射された部分の抵抗が局部的に低下し、導体
20−１と金属皮膜抵抗20−３とを電気的に短絡し、その
通過光の照射位置に応じた抵抗値すなわち電圧値となっ
て、導体20−１に接続された電極20bより導出されるも
のとなる。すなわち、光導電体20−２における光の照射
位置という機械的寸法で、電極20a,20cを介して金属皮
膜抵抗20−３に印加された電圧が分圧され、この分圧電
圧が電極20bより導出されるものとなる。そして、この
電極20bより導出される電圧がOPアンプ21−３の反転入
力端へ与えられる一方、オフセット調整ポテンショメー
タ21−４による調整電圧が設定電圧として、OPアンプ21
−３の非反転入力端へ与えられるものとなっている。
成図である。同図において、第８図と同一符号は同一あ
るいは同等構成要素を示しその説明は省略する。このサ
ーボ加速度計の従来のものと異なる点は、変位検出回路
21′の構成にある。すなわち、従来のサーボ加速度計に
おいては、その変位検出機構18に２分割フォトダイオー
ド15を使用していたが、本実施例のサーボ加速度計にお
いてはフォトポテンショメータ20を使用している。第２
図はこのフォトポテンショメータ20の概略的な構造を示
す平面図であり、セラミック基板（図示せず）の上に図
の如く導体20−1,光導電体（CdS,CdSe）20−２および金
属皮膜抵抗20−３が印刷されている。光導電体20−２
は、周囲が暗い場合は高抵抗を有するが、光が照射され
ると抵抗値が低下する性質をもつ。従って、スリット12
−１を通過した通過光が光導電体20−２に照射される
と、その照射された部分の抵抗が局部的に低下し、導体
20−１と金属皮膜抵抗20−３とを電気的に短絡し、その
通過光の照射位置に応じた抵抗値すなわち電圧値となっ
て、導体20−１に接続された電極20bより導出されるも
のとなる。すなわち、光導電体20−２における光の照射
位置という機械的寸法で、電極20a,20cを介して金属皮
膜抵抗20−３に印加された電圧が分圧され、この分圧電
圧が電極20bより導出されるものとなる。そして、この
電極20bより導出される電圧がOPアンプ21−３の反転入
力端へ与えられる一方、オフセット調整ポテンショメー
タ21−４による調整電圧が設定電圧として、OPアンプ21
−３の非反転入力端へ与えられるものとなっている。
このように構成されたサーボ加速度計にあっては、組
み立てを完了した状態で水平に置き、オフセット調整ポ
テンショメータ21−４をその中点近傍の基準位置に設定
した状態で電源をオンとすると、オフセット調整ポテン
ショメータ21−４による設定電圧とフォトポテンショメ
ータ20の出力電圧（電極20bより導出される電圧）が一
致した点で、定点サーボがかかり振子12が停止する。こ
の時、トルカコイル17は変位検出機構18′の零点に対し
ての振子12のずれをキャンセルすべく力を発生している
ので、このトルカコイル17に流れる電流を零とするよう
にオフセット調整ポテンショメータ21−４による設定電
圧を調整すれば、振子12の機械的零点が決定されるもの
となり、フォトポテンショメータ20の出力電圧とオフセ
ット調整ポテンショメータ21−４により調整された設定
電圧との差が振子12の検出変位量とされ、この検出変位
量に応じた出力電圧V0が変位検出回路21′より出力され
るものとなる。
み立てを完了した状態で水平に置き、オフセット調整ポ
テンショメータ21−４をその中点近傍の基準位置に設定
した状態で電源をオンとすると、オフセット調整ポテン
ショメータ21−４による設定電圧とフォトポテンショメ
ータ20の出力電圧（電極20bより導出される電圧）が一
致した点で、定点サーボがかかり振子12が停止する。こ
の時、トルカコイル17は変位検出機構18′の零点に対し
ての振子12のずれをキャンセルすべく力を発生している
ので、このトルカコイル17に流れる電流を零とするよう
にオフセット調整ポテンショメータ21−４による設定電
圧を調整すれば、振子12の機械的零点が決定されるもの
となり、フォトポテンショメータ20の出力電圧とオフセ
ット調整ポテンショメータ21−４により調整された設定
電圧との差が振子12の検出変位量とされ、この検出変位
量に応じた出力電圧V0が変位検出回路21′より出力され
るものとなる。
すなわち、本実施例によるサーボ加速度計によれば、 フレクチャー11のバネ定数Ｋが零でない、 フレクチャー11の歪がある、 振子12は組み付け状態で鉛直方向にずれがある、 という場合でも、 （ａ） 電気的に振子12の機械的零点調整が可能であ
る。
る。
（ｂ） 調整工程が簡素化する。
（ｃ） 変位検出機構18′の位置調整機構が不要となり
信頼性が向上する。
信頼性が向上する。
また、バネ定数Ｋは製品の性能使用の範囲内で零でな
い有限な値が許されるので、 （ｄ） フレクチャー11の機械的強度が向上でき、製品
の対衝撃性が向上する。
い有限な値が許されるので、 （ｄ） フレクチャー11の機械的強度が向上でき、製品
の対衝撃性が向上する。
（ｅ） フレクチャー11の加工および組み付け時の取り
扱いが簡単となる。
扱いが簡単となる。
（ｆ） フレクチャー11のコストダウンを促進できる。
また、フォトポテンショメータ20により広範囲にわた
ってリニアな振子12の変位検出が可能であるので、 （ｇ） 検出範囲逸脱による振子12の振り切れ現象がな
い。
ってリニアな振子12の変位検出が可能であるので、 （ｇ） 検出範囲逸脱による振子12の振り切れ現象がな
い。
（ｈ） フレクチャー11の弾性領域内でストッパを設定
すればよい。
すればよい。
（ｉ） ストッパの調整が不要である。
（ｊ） 組み立て完了後、すぐに通電可能であり、調整
作業が簡単となる。
作業が簡単となる。
また、変位検出回路21′の回路構成が単純化するの
で、 （ｋ） コストダウンを促進できる。
で、 （ｋ） コストダウンを促進できる。
（ｌ） 信頼性が向上する。
さらに、フォトポテンショメータ20の出力インピーダ
ンスが比較的低いので、 （ｍ） 汎用バイポーラOPアンプが使用可能となる。
ンスが比較的低いので、 （ｍ） 汎用バイポーラOPアンプが使用可能となる。
また、フォトポテンショメータ20の動作原理から明ら
かなように、変位検出回路21′の利得はLED16の輝度変
化に無関係であるので、LED16の輝度が変化してもサー
ボ加速度計の開放利得に影響しないから、 （ｎ） 開放利得が安定しており、設計余裕度が向上す
る。
かなように、変位検出回路21′の利得はLED16の輝度変
化に無関係であるので、LED16の輝度が変化してもサー
ボ加速度計の開放利得に影響しないから、 （ｎ） 開放利得が安定しており、設計余裕度が向上す
る。
（ｏ） 輝度変化補償回路が不要となる。
以上説明したことから明らかなように本発明によるサ
ーボ加速度計によると、フォトポテンショメータの抵抗
値変化として振子の位置が検出され、このフォトポテン
ショメータの検出々力と可変可能に設定される設定出力
との差が振子の検出変位量とされ、この検出変位量に応
じた電流がコイルに流されるものとなるので、設定出力
の調整により振子の機械的零点を電気的に決定すること
ができるようになる等、従来のサーボ加速度計において
問題となっていた各種問題を一挙に解消し得る効果を奏
する。
ーボ加速度計によると、フォトポテンショメータの抵抗
値変化として振子の位置が検出され、このフォトポテン
ショメータの検出々力と可変可能に設定される設定出力
との差が振子の検出変位量とされ、この検出変位量に応
じた電流がコイルに流されるものとなるので、設定出力
の調整により振子の機械的零点を電気的に決定すること
ができるようになる等、従来のサーボ加速度計において
問題となっていた各種問題を一挙に解消し得る効果を奏
する。
第１図は本発明に係るサーボ加速度計の一実施例を示す
回路構成図、第２図はこのサーボ加速度計に使用するフ
ォトポテンショメータの概略的な構造を示す平面図、第
３図はサーボ加速度計の動作原理を説明するためのブロ
ック線図、第４図は従来のサーボ加速度計のメカ構造を
示す断面斜視図、第５図はこのサーボ加速度計における
変位検出機構の要部を示す平面断面図、第６図は第５図
におけるＡ方向矢視図、第７図はこのサーボ加速度計に
おいてその位置変位量ｘと出力電圧V0との理想特性を示
す図、第８図はこのサーボ加速度計の回路構成図であ
る。 12……振子、12−１……スリット、13−1,13−２……マ
グネット、14−1,14−２……コイル、17……トルカコイ
ル、16……LED、18′……変位検出機構、20……フォト
ポテンショメータ、21′……変位検出回路、21−４……
オフセット調整ポテンショメータ、21−３……OPアン
プ。
回路構成図、第２図はこのサーボ加速度計に使用するフ
ォトポテンショメータの概略的な構造を示す平面図、第
３図はサーボ加速度計の動作原理を説明するためのブロ
ック線図、第４図は従来のサーボ加速度計のメカ構造を
示す断面斜視図、第５図はこのサーボ加速度計における
変位検出機構の要部を示す平面断面図、第６図は第５図
におけるＡ方向矢視図、第７図はこのサーボ加速度計に
おいてその位置変位量ｘと出力電圧V0との理想特性を示
す図、第８図はこのサーボ加速度計の回路構成図であ
る。 12……振子、12−１……スリット、13−1,13−２……マ
グネット、14−1,14−２……コイル、17……トルカコイ
ル、16……LED、18′……変位検出機構、20……フォト
ポテンショメータ、21′……変位検出回路、21−４……
オフセット調整ポテンショメータ、21−３……OPアン
プ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−167276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−66166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−163972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−239164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−13309（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−144862（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−87374（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−152267（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−131869（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−46340（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4239963（ＵＳ，Ａ) 米国特許3798454（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】振子の変位量を検出しこの検出変位量に応
じた電流を前記振子に取り付けられたコイルに流すこと
により前記振子に加わる力に平衡する力を発生させるサ
ーボ回路を備えたサーボ加速度計において、前記振子の
位置をこの振子に設けられたスリットを通過する通過光
の照射位置に応じた抵抗値として検出するフォトポテン
ショメータと、このフォトポテンショメータの検出々力
と可変可能に設定される設定出力との差を前記振子の検
出変位量として出力する変位検出回路とを備えてなるサ
ーボ加速度計。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1205609A JP2687242B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | サーボ加速度計 |
| US07/565,230 US5055759A (en) | 1989-08-10 | 1990-08-09 | Servo accelerometer |
| DE4025452A DE4025452C2 (de) | 1989-08-10 | 1990-08-10 | Servobeschleunigungsmesser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1205609A JP2687242B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | サーボ加速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0371061A JPH0371061A (ja) | 1991-03-26 |
| JP2687242B2 true JP2687242B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16509706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1205609A Expired - Lifetime JP2687242B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | サーボ加速度計 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5055759A (ja) |
| JP (1) | JP2687242B2 (ja) |
| DE (1) | DE4025452C2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5703292A (en) * | 1994-03-28 | 1997-12-30 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Sensor having an off-frequency drive scheme and a sense bias generator utilizing tuned circuits |
| US5481914A (en) * | 1994-03-28 | 1996-01-09 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Electronics for coriolis force and other sensors |
| DE69529793T2 (de) * | 1994-10-11 | 2003-10-23 | Fujikura Ltd | Servo-Beschleunigungsmessaufnehmer |
| JPH09318653A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体センサ及びその出力調整方法 |
| EP1007978A1 (de) * | 1997-08-28 | 2000-06-14 | Osram Opto Semiconductors GmbH & Co. OHG | Optisch-mechanischer beschleunigungssensor und passive sicherheitseinrichtung, insbesondere airbag-system |
| KR20000038207A (en) * | 1998-12-04 | 2000-07-05 | Samsung Electronics Co Ltd | Structure having comb using electromagnetic force and actuator and inertia sensing sensor using the same |
| US6862322B1 (en) * | 2000-05-19 | 2005-03-01 | International Business Machines Corporation | Switchable-bandwidth optical receiver |
| US7406868B2 (en) * | 2006-03-20 | 2008-08-05 | Innalabs Technologies, Inc. | Compensating accelerometer with optical angle sensing |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3798454A (en) * | 1972-04-25 | 1974-03-19 | Us Navy | Device for counting accelerations, measuring magnitudes thereof, recording and classifying the same according to magnitude |
| US3789674A (en) * | 1972-10-27 | 1974-02-05 | Us Navy | Optical accelerometer |
| CH565998A5 (ja) * | 1974-06-26 | 1975-08-29 | Fischer Peter | |
| JPS5946340B2 (ja) * | 1977-09-24 | 1984-11-12 | 日本航空電子工業株式会社 | 加速度計 |
| US4239963A (en) * | 1978-07-26 | 1980-12-16 | Rockwell International Corporation | Fiber optic accelerometer |
| JPH0664084B2 (ja) * | 1985-04-16 | 1994-08-22 | シュルンベルジェ オーバーシーズ エス．エイ． | 光感震器 |
| US4779463A (en) * | 1987-01-13 | 1988-10-25 | Systron Donner Corporation | Servo accelerometer |
| US4930862A (en) * | 1988-01-20 | 1990-06-05 | The Babcock & Wilcox Company | Fiberoptic microbend accelerometer |
-
1989
- 1989-08-10 JP JP1205609A patent/JP2687242B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-09 US US07/565,230 patent/US5055759A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-10 DE DE4025452A patent/DE4025452C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0371061A (ja) | 1991-03-26 |
| DE4025452A1 (de) | 1991-02-21 |
| DE4025452C2 (de) | 1995-05-11 |
| US5055759A (en) | 1991-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4584885A (en) | Capacitive detector for transducers | |
| JP3339974B2 (ja) | 非対称差圧トランスジューサの帰還制御方法及び装置 | |
| US4094199A (en) | Accelerometer | |
| JP2687242B2 (ja) | サーボ加速度計 | |
| US4869108A (en) | Accelerometer system | |
| JPS63169522A (ja) | 光学的位置センサを備えた電磁的力の補償形秤 | |
| EP1316831B1 (en) | Method and device for controlling an optical scanner | |
| JP2789218B2 (ja) | 加速度計 | |
| CA1051549A (en) | Arrangement for aligning the image of an information structure on a converter | |
| CA1078211A (en) | Servoed linear accelerometer | |
| US4206400A (en) | Accelerometer | |
| JPS6016581B2 (ja) | 加速度計 | |
| US4459849A (en) | Compact force measuring system | |
| JP2821837B2 (ja) | 加速度フィードバック付き微動位置決め装置 | |
| JP3773076B2 (ja) | サーボ型振動検出器 | |
| JPH0628698Y2 (ja) | サ−ボ型受振器 | |
| JPS5937729Y2 (ja) | サ−ボ形加速度計 | |
| JP3731698B2 (ja) | サーボ型振動検出器 | |
| JP2711790B2 (ja) | 振動計測器 | |
| JP3409197B2 (ja) | 加速度計 | |
| JP3157907B2 (ja) | 加速度検出装置 | |
| JP2549408Y2 (ja) | サーボ加速度計 | |
| JPS61139716A (ja) | 傾斜角センサ | |
| JPH05333057A (ja) | サーボシステム | |
| JP3287244B2 (ja) | 加速度検出装置 |