JP3080926B2

JP3080926B2 - センサ

Info

Publication number: JP3080926B2
Application number: JP10205580A
Authority: JP
Inventors: 滋巳鈴木; 博輝島田
Original assignee: 日本電気移動通信株式会社
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: JP2000039318A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜または振動を
検出可能なセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】人または物体の姿勢等を検知する手段の
一つとして、水銀スイッチがある。また、実開昭５９−
３３６４４号、実開平４−１３６５７７号、実開昭５９
−７４３１９号、実開昭５９−７７０１１号、実開昭５
９−７４３２０号、実開昭６１−７６３２３号、特公平
７−３３５９号、特公昭６１−１８０３９２号の各公報
には、各種のセンサ等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】水銀スイッチは、ある
角度以上の傾斜が生じなければ作動せず、また、振動を
検出できないという課題がある。更に水銀スイッチは、
環境問題により世界的に撤廃の方向にある。

【０００４】実開昭５９−３３６４４号に記載の揺動ボ
ールスイッチ、実開平４−１３６５７７号に記載の車両
用加速度センサは、２つの媒体と導電性のボールとを備
えて、媒体とボールの接触、非接触により傾斜・振動を
検出するものであるが、この場合、１度作動すると接触
状態または非接触状態を維持してしまい、回転運動等の
連続した動作を検出できないという課題がある。

【０００５】また、実開昭５９−７４３１９号、実開昭
５９−７７０１１号、実開昭５９−７４３２０号等に記
載の傾斜センサは、湾曲形状を有したケース内部にある
ボールの運動を検出するセンサであって、検出部を備え
た湾曲ケースと、湾曲ケース内に配置された被検出用ボ
ールと、そのボールの移動に抵抗を与える液体とからな
る。しかし、これらセンサは、ボールの動きを検出する
ための電源が必要であり、機構部品の点数が多くセンサ
自体が大きくなって小型化が困難であり、更に湾曲ケー
スの縦方向に対する動きを検出できないという課題があ
る。

【０００６】更に、実開昭６１−７６３２３号に記載の
センサは、水平な凹面上に転子球を載せ、地震動によ
る転子球の移動によってスイッチ機構を作動させるもの
で、取付け時にセンサが多少傾いても自動的に水平状態
に復帰し、正常な検震動作を行い得るとされているが、
転子球が移動すると球上部のプランジャがばね状の接点
と接触するので、ばね状の接点の動作が煩雑になって金
属疲労が発生し、機械的寿命が短いという課題がある。

【０００７】特公平７−３３５９号に記載の感震装置
は、ケーシング内に転動自在に収容された非磁性の感震
球と、この感震球の転動に伴って開閉作動されるスイッ
チ部とからなる。しかし、この装置は、ある一定の衝撃
が加わってはじめて感震球が移動するように、ケーシン
グの窪みに感震球が置かれているが、人間の動きを検出
するには感震球の自由度がないため実用に不向きであ
る。また、スイッチ部の接点の構造が、感震球が動いて
板ばね状の接点と接触する構造であるため、接触頻度が
高いと金属疲労が起きるという課題があった。

【０００８】特公昭６１−１８０３９２号に記載の携帯
用警報器の振動感知装置は、円筒状の本体の円板部の中
に放射状にのびる線体と金属球と円筒状の外壁で構成さ
れ、携帯者の振動により金属球が転動して線体と外壁に
接触することによって振動感知を行うものである。しか
し、この携帯用警報器の振動感知装置は、携帯者の姿勢
により傾斜した場合に、装置内部の放射状線体により球
状の可動電極が外壁に接触した状態を維持してしまい、
停止状態とみなされ誤報を出してしまうという課題があ
った。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、どのような姿勢であっても正常に
動作し、感度が高く、レスポンスが高いセンサを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。請求項１記載の
センサは、円筒電極と、該円筒電極と絶縁されて前記円
筒電極の両端に位置する２つの蓋電極と、前記円筒電極
と前記２つの蓋電極とに区画された中空部に移動自在に
収納された導電球体とを具備してなり、前記円筒電極
は、２つの円筒状の環電極と、該環電極に挟まれた絶縁
リングとからなるものであり、前記導電球体が、前記２
つの環電極に同時に接触可能とされ、また、前記導電球
体が、前記円筒電極と前記蓋電極の両方に同時に接触可
能とされたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２記載のセンサは、先に記載
のセンサであって、前記蓋電極が、前記円筒電極の両端
の開口部に嵌合する絶縁円板と、該絶縁円板の一面から
前記中空部に向けて突出する凸部と、該凸部から前記一
面上に放射状に延在する複数の枝電極からなる放射電極
と、前記枝電極同士の間に位置して前記放射電極と電気
的に接続された複数の補助電極とからなるものであり、
前記導電球体が、前記円筒電極と、前記放射電極若しく
は前記補助電極とに同時に接触可能とされたことを特徴
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図４
を参照して説明する。図１には、本発明のセンサ１０を
示す。センサ１０は、円筒電極３と、円筒電極３の両端
に位置する２つの蓋電極１、１と、円筒電極３と２つの
蓋電極１、１とに区画された中空部３６に移動自在に収
納された導電球体４とから概略構成されている。円筒電
極３は、図２に示すように、２つの円筒状の環電極３
３、３３が、絶縁リング３４を挟んで接合されてなる。
円筒電極３は、各環電極３３、３３の内周面３２、３２
が、絶縁リング３４を介して連続するように構成されて
いる。環電極３３は、その内周面３２が電極面とされて
いる。内周面３２には金メッキが施されている。

【００１３】２つの蓋電極１、１は、図１及び図３
（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、円筒電極の両端の開
口部３ａ、３ａに嵌合する絶縁円板１１と、絶縁円板１
１の一面１１ｂから中空部３６に向けて突出する凸部１
４と、凸部１４から放射状に一面１１ｂ上に延在する複
数の枝電極１２、１２…からなる放射電極１３と、枝電
極１２、１２同士の間に位置する複数の補助電極１５、
１５…とからなる。

【００１４】補助電極１５、１５は、絶縁円板１１に埋
め込まれた内部導体１６を介して放射電極１３に電気的
に接合されている。絶縁円板１１には、その中心にスル
ーホール１１ａが形成されている。放射電極１３は、ス
ルーホール１１ａと接続されている。凸部１４は、ピン
１４ａが絶縁円板１１に貫通されてなるものであり、ス
ルーホール１１ａを介して放射電極１３及び補助電極１
５に電気的に接続されている。ピン１４ａの一端１４ｃ
は、絶縁円板１１を貫通して外部端子となる。放射電極
１３、補助電極１５及びピン１４には、導電性を向上す
るために金メッキが施されている。放射電極１３は、図
２においては８本の枝電極１２から形成されているが、
枝電極１２の数をさらに増やすことにより、センサ１０
の感度が更に向上する。また、枝電極１２の間に補助電
極１５を配置することにより、センサ１０の感度が更に
向上する。

【００１５】円筒電極３と２つの蓋電極１、１とは、絶
縁体３５を介して互いに絶縁されている。導電球体４
は、少なくとも表面が導電材からなるものである。セン
サ１０は、導電球体４が、２つの環電極３３、３３と同
時に接触するように構成されている。また、センサ１０
は、導電球体４が、円筒電極３と、放射電極１３または
補助電極１５とも同時に接触するように構成されてい
る。導電球体４の直径は、放射電極１３の形状及び円筒
電極３とピン１４ａとの間隙により最適な大きさが決定
される。最適な大きさより小さくても、大きくてもセン
サ１０の感度は悪くなる。

【００１６】次に、センサ１０の動作を、図１、図４、
図５を参照して説明する。図１に示すように、導電球体
４は、凸部１４と干渉して蓋電極１の中心に位置するこ
とができず、円筒電極３の内周面３２側へ押し出されて
いる。内周面３２側に押し出された導電球体４は、凸部
１４と内周面３２との間を移動する。導電球体４が内周
面３２に接触したとき、導電球体４は、蓋電極１上の放
射電極１３とも接触しており、ピン１４ａと円筒電極３
の間が導通状態となる。

【００１７】センサ１０が図１中水平方向に振動する
と、導電球体４は、円筒電極３への接触、非接触を繰り
返す。このとき、導電球体４は、放射電極１３または補
助電極１５または絶縁円板１１が露出している部分を移
動する。導電球体４が、円筒電極３と接触し、かつ放射
電極１３または補助電極１５と接触したときに、ピン１
４ａと円筒電極３の間が導通状態となる。このようにし
て、センサ１０が水平方向に振動すると、ピン１４ａと
円筒電極３は、導通状態と非導通状態が交互に繰り返さ
れる。

【００１８】また、センサ１０を傾斜させると、図４に
示すように、導電球体４は、円筒電極３（環電極３３）
と蓋電極１とに接触する。このときセンサ１０に対し
て、ピン１４ａ、１４ａを軸とする回転運動が加わる
と、導電球体４は、円筒電極３の内周面３２と接触しつ
つ、放射電極１３、補助電極１５、絶縁円板１１が露出
している部分へ交互に接触する。このようにして、セン
サ１０の回転時には、蓋電極１と円筒電極３（環電極３
３）とは、導通状態と非導通状態を交互に繰り返す。

【００１９】更に、センサ１０を横倒しとした場合は、
図５に示すように、導電球体４は、２つの環電極３３、
３３の間を行き来して、２つの環電極３３、３３、と交
互に接触する。このとき、導電球体４が絶縁リング３４
を通過すると、２つの環電極３３、３３が導電球体４を
介して導通状態となる。絶縁リング３４は、図６に示す
ように、環電極３３、３３の内周面３２、３２に対して
わずかな段差を有し、絶縁リング３４の内周面が緩やか
な曲面とされているので、導電球体４が、絶縁リング３
４上を通過した時に、２つの環電極３３、３３が導電球
体４を介して導通状態となる。

【００２０】上述のセンサ１０は、導電球体４が、円筒
電極３及び２つの蓋電極１、１に区画された中空部３６
に移動自在に収納されているので、センサ１０がどのよ
うな姿勢であっても常にセンサ１０の姿勢を検知するこ
とができる。

【００２１】上述のセンサ１０においては、傾斜・振動
検知対象物の振動により、円筒電極３及び蓋電極１とが
導電球体４を介して導通し、あるいは環電極３３、３３
同士が導電球体４を介して導通することにより、センサ
回路の開閉が機械的に行なわれるので、外部から電源を
供給してセンサ回路を制御する必要がなく、センサ１０
の周辺回路の構成を簡素化できる。また、センサ１０の
振動を容易に検出できる。

【００２２】上述のセンサ１０においては、円筒電極
３、２つの蓋電極１、１及び導電球体４に金メッキが施
されているので、相互の接触抵抗を低くしてセンサ１０
の動作を確実にすることができる。

【００２３】上述のセンサ１０は、放射電極１３と、補
助電極１５とが備えられているので、円筒電極３、２つ
の蓋電極１、１及び導電球体４との間の導通状態、非導
通状態の切替えを早くすることが可能となり、センサの
応答を高めることができる。また、上述のセンサ１０
は、センサ自体が傾斜しつつ回転している場合において
も、放射電極１３及び補助電極１５により導電球体４の
移動を常に検出できるので、常にセンサを動作させ続け
ることができる。

【００２４】本発明の技術範囲は、上述の実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲において種々の変更を加えることが可能である。例え
ば、一方の管状電極と第２電極との間、他方の管状電極
と第２電極との間、、管状電極同士の間に、導通の回数
及び周期を計測するカウンタをそれぞれ設けることによ
り、センサの状態をより詳しく検出することが可能にな
る。例えば、管状電極と第２電極との間の導通のみを検
出する場合には、センサは鉛直方向をむいており、しか
も一方または他方の管状電極と第２電極が導通している
ことが検出できるので、センサの天地方向をも検出でき
る。また、管状電極同士が導通している場合には、セン
サは水平方向をむいている。このセンサの応用例とし
て、工場や、病院等の緊急通報装置の携帯端末に組込む
ことにより、人間が倒れた時や、意識が無くなった時
に、センサが作動して外部に緊急通報を行うことが可能
とする例が挙げられる。また、測定器等にも応用が考え
られる。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
センサは、導電球体が、円筒電極及び２つの蓋電極に区
画された中空部に移動自在に収納されているので、セン
サがどのような姿勢であっても常にセンサの姿勢を検知
することができる。

【００２６】本発明のセンサにおいては、傾斜・振動検
知対象物の振動により、円筒電極及び蓋電極とが導電球
体を介して導通し、あるいは環電極同士が導電球体を介
して導通することにより、センサ回路の開閉が機械的に
行なわれるので、外部から電源を供給してセンサ回路を
制御する必要がなく、センサの周辺回路の構成を簡素化
できる。また、センサの振動を容易に検出できる。

【００２７】本発明のセンサにおいては、円筒電極、２
つの蓋電極及び導電球体に金メッキが施されているの
で、相互の接触抵抗を低くしてセンサの動作を確実にす
ることができる。

【００２８】本発明のセンサは、放射電極と、補助電極
とが備えられているので、円筒電極、２つの蓋電極及び
導電球体との間の導通状態、非導通状態の切替えを早く
することが可能となり、センサの応答を高めることがで
きる。また、本発明のセンサは、センサ自体が傾斜しつ
つ回転している場合においても、放射電極及び補助電極
により導電球体の移動を常に検出できるので、常にセン
サを動作させ続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるセンサを示す正面断
面図である。

【図２】センサの円筒電極を示す図であって、（Ａ）
は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ−Ｙ’線の
正面断面図である。

【図３】センサの蓋電極を示す図であって、（Ａ）は
背面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）
のＸーＸ’線の断面図である。

【図４】本発明の実施形態であるセンサの動作を説明
する正面断面図である。

【図５】本発明の実施形態であるセンサの動作を説明
する正面断面図である。

【図６】図５における符号Ｚの部分の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１蓋電極３円筒電極３ａ開口部４導電球体１０センサ１１絶縁円板１１ｂ一面１２枝電極１３放射電極１４凸部１４ａピン１５補助電極３２内周面３３環電極３４絶縁リング３５絶縁体３６中空部

フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−24410（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−9076（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−56515（ＪＰ，Ｕ) 実開昭53−96169（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 9/00 - 9/36 G01H 1/00 H01H 35/02 H01H 35/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒電極と、該円筒電極と絶縁されて前
記円筒電極の両端に位置する２つの蓋電極と、前記円筒
電極と前記２つの蓋電極とに区画された中空部に移動自
在に収納された導電球体とを具備してなり、前記円筒電極は、２つの円筒状の環電極と、該環電極に
挟まれた絶縁リングとからなるものであり、前記導電球体が、前記２つの環電極に同時に接触可能と
され、また、前記導電球体が、前記円筒電極と前記蓋電極の両
方に同時に接触可能とされたことを特徴とするセンサ。
【請求項２】前記蓋電極は、前記円筒電極の両端の開
口部に嵌合する絶縁円板と、該絶縁円板の一面から前記
中空部に向けて突出する凸部と、該凸部から前記一面上
に放射状に延在する複数の枝電極からなる放射電極と、
前記枝電極同士の間に位置して前記放射電極と電気的に
接続された複数の補助電極とからなるものであり、前記導電球体が、前記円筒電極と、前記放射電極若しく
は前記補助電極とに同時に接触可能とされたことを特徴
とする請求項１記載のセンサ。