JP3457265B2 - 加速度検出装置 - Google Patents
加速度検出装置Info
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- Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体にかかる加速
度を測定する加速度検出装置に関する。
度を測定する加速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型の加速度検出装置としては、
静電容量型、圧電抵抗型、電磁誘導型等の種々の構造の
ものが提案されている。図６は、従来の電磁誘導型の加
速度検出装置に使用される加速度検出用の可動部を示す
図である。図６において、６０１は可動部、６０２は支
持梁であり、可動部が支持梁により固定枠に接続されて
いる。可動部にコイルを形成し、これに対抗するコイル
を固定枠にも形成し、可動部が加速度により変位すると
両コイル間の電磁結合の強さが変化することを利用して
加速度の測定を行う。
静電容量型、圧電抵抗型、電磁誘導型等の種々の構造の
ものが提案されている。図６は、従来の電磁誘導型の加
速度検出装置に使用される加速度検出用の可動部を示す
図である。図６において、６０１は可動部、６０２は支
持梁であり、可動部が支持梁により固定枠に接続されて
いる。可動部にコイルを形成し、これに対抗するコイル
を固定枠にも形成し、可動部が加速度により変位すると
両コイル間の電磁結合の強さが変化することを利用して
加速度の測定を行う。
【０００３】図６に示す従来例では、弾性復元力や重力
復元力を利用して可動部を元に戻すため、可動部に支持
梁等を設けた特殊な形状を必要とする。さらに、加速度
によって移動する可動部の移動範囲に制限があり、その
ために加速度の測定範囲にも制限があった。加速度の測
定範囲に応じて個別に可動範囲を大きくしたり、支持梁
の強度によって弾性復元力を調整したりすることは、製
造工程の作業負担を大きくし、また、製造コストや加工
形状の面から、これを量産することは困難である。
復元力を利用して可動部を元に戻すため、可動部に支持
梁等を設けた特殊な形状を必要とする。さらに、加速度
によって移動する可動部の移動範囲に制限があり、その
ために加速度の測定範囲にも制限があった。加速度の測
定範囲に応じて個別に可動範囲を大きくしたり、支持梁
の強度によって弾性復元力を調整したりすることは、製
造工程の作業負担を大きくし、また、製造コストや加工
形状の面から、これを量産することは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、既存部品で安価かつ容易に構成で
き、さらに、可動部の可動範囲に制限の無い加速度測定
を可能にする加速度検出装置を提供することを目的とす
る。
みてなされたもので、既存部品で安価かつ容易に構成で
き、さらに、可動部の可動範囲に制限の無い加速度測定
を可能にする加速度検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の加速度検出装置
は、測定する加速度の方向に可動する導体（導体１０
１、２０１，３０１、４０１）と、前記導体の可動方向
に平行して固定配置された１対の導線（１０２、２０
２、３０２、３０５）と、前記導体及び前記導線導体か
ら成る回路面に対して垂直方向に磁場（磁場１０５、２
０５、３０７）を印加する手段と、を有し、前記導体に
加速度が生じたときに、前記回路に発生する誘導起電力
を測定することにより加速度を測定することを特徴とす
る。
は、測定する加速度の方向に可動する導体（導体１０
１、２０１，３０１、４０１）と、前記導体の可動方向
に平行して固定配置された１対の導線（１０２、２０
２、３０２、３０５）と、前記導体及び前記導線導体か
ら成る回路面に対して垂直方向に磁場（磁場１０５、２
０５、３０７）を印加する手段と、を有し、前記導体に
加速度が生じたときに、前記回路に発生する誘導起電力
を測定することにより加速度を測定することを特徴とす
る。
【０００６】請求項２に係わる加速度検出装置は、発生
した誘導起電力の正負を検出する手段（誘導起電力検出
部１０４、２０４、３０８、３１０）を有し、該誘導起
電力の正負により前記導体の移動方向を検出することを
特徴とする。
した誘導起電力の正負を検出する手段（誘導起電力検出
部１０４、２０４、３０８、３１０）を有し、該誘導起
電力の正負により前記導体の移動方向を検出することを
特徴とする。
【０００７】請求項３に係わる加速度検出装置は、前記
測定された誘導起電力から前記導体の移動量を算出し、
該移動量に応じた電流を前記可動する導体に流し、電磁
作用によって前記可動する導体を移動分だけ元の位置に
戻す電流制御手段（電流制御部２０７、３０９、３１
１）を有することを特徴とする。
測定された誘導起電力から前記導体の移動量を算出し、
該移動量に応じた電流を前記可動する導体に流し、電磁
作用によって前記可動する導体を移動分だけ元の位置に
戻す電流制御手段（電流制御部２０７、３０９、３１
１）を有することを特徴とする。
【０００８】請求項１に記載の加速度検出装置によれ
ば、可動する導体で構成する回路の誘導起電力を利用す
ることにより、既存部品を用いた安価かつ容易な構成で
加速度の測定ができる。
ば、可動する導体で構成する回路の誘導起電力を利用す
ることにより、既存部品を用いた安価かつ容易な構成で
加速度の測定ができる。
【０００９】請求項２に記載の加速度検出装置によれ
ば、加速度方向により誘導起電力の正負が決まることか
ら、容易に加速度方向の検出ができる。
ば、加速度方向により誘導起電力の正負が決まることか
ら、容易に加速度方向の検出ができる。
【００１０】請求項３に記載の加速度検出装置によれ
ば、可動する導体を、測定した誘導起電力に基いて移動
分だけ元の位置に戻す制御をすることで、可動部の可動
範囲に制限の無い加速度測定を可能にする。
ば、可動する導体を、測定した誘導起電力に基いて移動
分だけ元の位置に戻す制御をすることで、可動部の可動
範囲に制限の無い加速度測定を可能にする。
【００１１】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明
の実施の形態１に係わる加速度検出装置の基本構成を示
している。図１において、１０１は測定する加速度の方
向に可動する質量ｍ、長さｌを持った導体、１０２は導
体１０１の可動方向に平行して固定配置された１対の導
線、１０３は抵抗、１０４は誘導起電力検出部、１０５
は導体１０１と導線１０２から成る回路面に対して垂直
方向に印加された磁束密度Ｂを有する磁場である。磁場
を印加する手段は図示されていないが、通常の永久磁石
を用いるができる。
実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明
の実施の形態１に係わる加速度検出装置の基本構成を示
している。図１において、１０１は測定する加速度の方
向に可動する質量ｍ、長さｌを持った導体、１０２は導
体１０１の可動方向に平行して固定配置された１対の導
線、１０３は抵抗、１０４は誘導起電力検出部、１０５
は導体１０１と導線１０２から成る回路面に対して垂直
方向に印加された磁束密度Ｂを有する磁場である。磁場
を印加する手段は図示されていないが、通常の永久磁石
を用いるができる。
【００１２】可動する導体に加速度が生じると、可動部
１０１と導線１０２で構成する回路に誘導起電力が発生
する。導体の単位時間あたりの移動量をｘとすると発生
する誘導起電力Ｖは、次の（１）式となる。 Ｖ＝Ｂｌｘ …（１） 抵抗１０３の抵抗値をＲ、誘導起電力検出部１０４で測
定した電圧をＶとしたときの電力Ｐは、次の（２）式と
なる。 Ｐ＝Ｖ＾２／Ｒ …（２） 一方、可動部１０１にかかる外力Ｆの単位時間あたりの
仕事量は、次の（３）式となる。 Ｆｘ（Ｆ＝ｍａ）…（３） したがって、可動部への加速度ａは、次の（４）式とな
る。 ａ＝Ｖ＾２／ｍｘＲ＝ＶＢｌ／ｍＲ …（４） 以上により、誘導起電力検出部１０４で、誘導起電力に
よって発生した電圧Ｖを測定することで加速度ａを測定
することができる。
１０１と導線１０２で構成する回路に誘導起電力が発生
する。導体の単位時間あたりの移動量をｘとすると発生
する誘導起電力Ｖは、次の（１）式となる。 Ｖ＝Ｂｌｘ …（１） 抵抗１０３の抵抗値をＲ、誘導起電力検出部１０４で測
定した電圧をＶとしたときの電力Ｐは、次の（２）式と
なる。 Ｐ＝Ｖ＾２／Ｒ …（２） 一方、可動部１０１にかかる外力Ｆの単位時間あたりの
仕事量は、次の（３）式となる。 Ｆｘ（Ｆ＝ｍａ）…（３） したがって、可動部への加速度ａは、次の（４）式とな
る。 ａ＝Ｖ＾２／ｍｘＲ＝ＶＢｌ／ｍＲ …（４） 以上により、誘導起電力検出部１０４で、誘導起電力に
よって発生した電圧Ｖを測定することで加速度ａを測定
することができる。
【００１３】更に、誘導起電力検出部１０４の入力１０
６、１０７を電位差として検出できる手段を用いること
によって電流の方向がわかり、フレミングの法則に基づ
いて可動部の移動方向を検出することができる。
６、１０７を電位差として検出できる手段を用いること
によって電流の方向がわかり、フレミングの法則に基づ
いて可動部の移動方向を検出することができる。
【００１４】また、本実施の形態を、図３に示すように
互いに直交する方向に組み合わせることにより、２次元
方向の加速度を測定することができる。さらに、直交す
る３軸方向に組み合わせることにより、３次元方向の加
速度を測定することができる。
互いに直交する方向に組み合わせることにより、２次元
方向の加速度を測定することができる。さらに、直交す
る３軸方向に組み合わせることにより、３次元方向の加
速度を測定することができる。
【００１５】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係わる加速度検出装置の基本構成を示してい
る。図２において、２０１は測定する加速度の方向に可
動する質量ｍ、長さｌを持った導体、２０２は導体２０
１の可動方向に延長されて固定配置された１対の導線、
２０３は抵抗、２０４は誘導起電力検出部、２０５は導
体２０１と導線２０２から成る回路面に対して垂直方向
に印加された磁束密度Ｂを有する磁場である。以上のよ
うに構成される回路を回路Ａとする。また、図２におい
て、２０６は可動部と接続して閉回路を構成する導線、
２０７は電流制御部であり、導体２０１、導線２０６、
電流制御部２０７で構成される回路を回路Ｂとする。
形態２に係わる加速度検出装置の基本構成を示してい
る。図２において、２０１は測定する加速度の方向に可
動する質量ｍ、長さｌを持った導体、２０２は導体２０
１の可動方向に延長されて固定配置された１対の導線、
２０３は抵抗、２０４は誘導起電力検出部、２０５は導
体２０１と導線２０２から成る回路面に対して垂直方向
に印加された磁束密度Ｂを有する磁場である。以上のよ
うに構成される回路を回路Ａとする。また、図２におい
て、２０６は可動部と接続して閉回路を構成する導線、
２０７は電流制御部であり、導体２０１、導線２０６、
電流制御部２０７で構成される回路を回路Ｂとする。
【００１６】回路Ａの系で実施の形態１に示す手段で可
動部にかかる加速度を測定する。このとき電流制御部２
０７によって回路Ｂの系を解放しておく。加速度によっ
て可動部が毎秒ｘだけ移動すると、誘導起電力検出部２
０４で測定した電圧Ｖと可動部２０１の移動量ｘの関係
は（１）式となる。次に、回路Ｂを閉じて電流を流し、
加速度測定で測定した電圧Ｖに対して逆方向で同値の電
圧Ｖを単位時間印加することで可動部を移動量ｘだけ戻
すことができる。
動部にかかる加速度を測定する。このとき電流制御部２
０７によって回路Ｂの系を解放しておく。加速度によっ
て可動部が毎秒ｘだけ移動すると、誘導起電力検出部２
０４で測定した電圧Ｖと可動部２０１の移動量ｘの関係
は（１）式となる。次に、回路Ｂを閉じて電流を流し、
加速度測定で測定した電圧Ｖに対して逆方向で同値の電
圧Ｖを単位時間印加することで可動部を移動量ｘだけ戻
すことができる。
【００１７】図２の回路Ｂの構成において、導体２０１
と接続する部分は導線２０２を利用し、導線２０６は導
線２０２と電流制御部２０７を接続する部分として、図
４のように構成することもできる。その場合の加速度測
定と可動部を元の位置に戻す動作は、図２について説明
した上記の通りである。
と接続する部分は導線２０２を利用し、導線２０６は導
線２０２と電流制御部２０７を接続する部分として、図
４のように構成することもできる。その場合の加速度測
定と可動部を元の位置に戻す動作は、図２について説明
した上記の通りである。
【００１８】以上のように、磁場に垂直な平面の中で、
平行する導線の上を移動する導体を配置することで、既
存部品を用いた安価な加速度検出装置を構成でき、さら
に可動する導体を移動分だけ元の位置に戻す制御をする
ことで、可動部の可動範囲に制限の無い加速度測定が可
能になる。
平行する導線の上を移動する導体を配置することで、既
存部品を用いた安価な加速度検出装置を構成でき、さら
に可動する導体を移動分だけ元の位置に戻す制御をする
ことで、可動部の可動範囲に制限の無い加速度測定が可
能になる。
【００１９】今日の産業用ロボットアームや洗濯機など
に用いるモータ等の動力源の制御は、ある一定の電力を
供給することで基準の動力を得るのが一般的である。例
えば、洗濯機の洗濯槽は、選択した設定によって洗濯槽
が数パターンの基準の回転を得るように動力源となるモ
ータに電力を供給し、機能を実現している。
に用いるモータ等の動力源の制御は、ある一定の電力を
供給することで基準の動力を得るのが一般的である。例
えば、洗濯機の洗濯槽は、選択した設定によって洗濯槽
が数パターンの基準の回転を得るように動力源となるモ
ータに電力を供給し、機能を実現している。
【００２０】図５は本発明の加速度検出装置が搭載され
た洗濯機の概略構成を示している。図５において、５０
１は洗濯機の洗濯槽、５０２は動力源となるモータ、５
０３は洗濯機外装、５０４はモータ制御部、５０５は加
速度検出装置を示している。洗濯槽５０１に本発明の加
速度検出装置５０５を取り付け、測定結果をモータ制御
部５０４で検出する。モータ制御部５０４によって回転
した洗濯槽５０１に取り付けられた加速度検出装置５０
５には遠心力が作用する。加速度検出装置５０５にて検
出した遠心力（加速度）をモータ制御部５０４で検知
し、加速度の変位を測定することで仕様に応じてモータ
の強弱を制御することが可能となる。さらに本発明の加
速度検出装置を、洗濯槽内部に取り付け可動部にかかる
水流を外力として測定することで流量計として応用し水
流による外力が小さくなるようにモータを制御すること
も可能である。
た洗濯機の概略構成を示している。図５において、５０
１は洗濯機の洗濯槽、５０２は動力源となるモータ、５
０３は洗濯機外装、５０４はモータ制御部、５０５は加
速度検出装置を示している。洗濯槽５０１に本発明の加
速度検出装置５０５を取り付け、測定結果をモータ制御
部５０４で検出する。モータ制御部５０４によって回転
した洗濯槽５０１に取り付けられた加速度検出装置５０
５には遠心力が作用する。加速度検出装置５０５にて検
出した遠心力（加速度）をモータ制御部５０４で検知
し、加速度の変位を測定することで仕様に応じてモータ
の強弱を制御することが可能となる。さらに本発明の加
速度検出装置を、洗濯槽内部に取り付け可動部にかかる
水流を外力として測定することで流量計として応用し水
流による外力が小さくなるようにモータを制御すること
も可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
既存部品で安価で容易に加速度検出装置を構成でき、さ
らに可動する導体を、検出した誘導起電力に基いて移動
分だけ元の位置に戻す制御をすることで、可動部の可動
範囲に制限の無い加速度測定が可能になる。さらに、本
発明の加速度検出装置に作用する外力をもたらすモー
タ、流体（水流、気流など）の動力源を制御し動力源の
出力の強弱を調整することが可能となる。
既存部品で安価で容易に加速度検出装置を構成でき、さ
らに可動する導体を、検出した誘導起電力に基いて移動
分だけ元の位置に戻す制御をすることで、可動部の可動
範囲に制限の無い加速度測定が可能になる。さらに、本
発明の加速度検出装置に作用する外力をもたらすモー
タ、流体（水流、気流など）の動力源を制御し動力源の
出力の強弱を調整することが可能となる。
【図１】本発明の実施の形態１に係わる加速度検出装置
の構成図。
の構成図。
【図２】本発明の実施の形態２に係わる加速度検出装置
の構成図。
の構成図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる２次元の加速度検
出装置の構成図。
出装置の構成図。
【図４】本発明の実施の形態２に係わる加速度検出装置
の構成図。
の構成図。
【図５】本発明の加速度検出装置が搭載された洗濯機モ
ータ制御の構成図。
ータ制御の構成図。
【図６】従来の加速度検出装置の可動部の構造を説明す
る図
る図
１０１、２０１、３０１、３０４ 導体
１０２、２０２、３０２、３０５ 導線
１０３、２０３ 抵抗
１０４、２０４、３０８、３１０ 誘導起電力検出部
１０５、２０５、３０７ 磁場
１０６ 誘導起電力検出部への入力Ａ
１０７ 誘導起電力検出部への入力Ｂ
２０６、３０３，３０６ 回路Ｂの導線
２０７、３０９、３１１ 電流制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 15/11
D06F 33/02
G01F 1/00
Claims (5)
- 【請求項１】 測定する加速度の方向に可動する導体
と、前記導体の可動方向に平行して固定配置された１対
の導線と、前記導体及び前記導線導体から成る回路面に
対して垂直方向に磁場を印加する手段と、を有し、 前記導体に加速度が生じたときに、前記回路に発生する
誘導起電力を測定することにより加速度を測定すること
を特徴とする加速度検出装置。 - 【請求項２】 発生した誘導起電力の正負を検出する手
段を有し、該誘導起電力の正負により前記導体の移動方
向を検出することを特徴とする請求項１記載の加速度検
出装置。 - 【請求項３】 前記測定された誘導起電力から前記導体
の移動量を算出し、該移動量に応じた電流を前記可動す
る導体に流し、電磁作用によって前記可動する導体を移
動分だけ元の位置に戻す電流制御手段を有することを特
徴とする請求項１又は２記載の加速度検出装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか１項記載の加速
度検出装置と、前記加速度検出装置が搭載された可動部
と、前記可動部を駆動する動力源と、を有し、前記加速
度検出装置で検出された加速度に応じて前記動力源を制
御することを特徴とする電子機器。 - 【請求項５】 請求項１乃至３の何れか１項記載の加速
度検出装置と、内部に前記加速度検出装置が搭載される
とともに流体を収容する可動部と、を有し、前記可動部
の移動により生じる流量を、前記可動部の移動により生
じる加速度を前記加速度検出装置で検出することにより
測定することを特徴とする流量測定機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000176955A JP3457265B2 (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 加速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000176955A JP3457265B2 (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 加速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001356132A JP2001356132A (ja) | 2001-12-26 |
| JP3457265B2 true JP3457265B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18678612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000176955A Expired - Fee Related JP3457265B2 (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 加速度検出装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3457265B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101872376B1 (ko) * | 2017-03-31 | 2018-08-02 | 한국생산기술연구원 | 마찰 대전을 이용한 가속도 센서 및 이를 이용한 가속도 측정 방법 |
-
2000
- 2000-06-13 JP JP2000176955A patent/JP3457265B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001356132A (ja) | 2001-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |