JPH0441288Y2

JPH0441288Y2 -

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Publication number: JPH0441288Y2
Application number: JP3403088U
Authority: JP
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1992-09-29
Also published as: JPH01137412U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、例えば建設機械や農業機械などに
搭載して、建設機械等の傾斜を検知して機械の転
倒警報等に用いられる傾斜センサに関する。

〔従来の技術〕

例えば、建設機械等に搭載して、この建設機械
の傾きを検知する傾斜センサがある。

この傾斜センサは、例えば建設機械の傾きがあ
る値以上となつた時に、ブザー等を鳴らして、建
設機械の転倒を警報するためのものである。

上述した傾斜センサのなかで、例えば建設機械
等の傾きを電気的に検出する静電容量式傾斜セン
サが知られている。（実願昭61−27187号）。

第１５図は、上述した静電容量式傾斜センサを
示す図であり、同図Ａはこの傾斜センサの主要部
の横断面図、同図Ｂは同図Ａのｂ−ｂ線に沿つた
断面図である。

同図において、１はプリント配線基板、３はプ
リント配線基板１に形成された、一対の扇形の電
極板３ａ，３ｂからなる差動電極である。２はプ
リント配線基板１に固定され、差動電極３に対し
一定の間隔で平行に保持される共通電極、４はプ
リント配線基板１と共に容器を構成するケースで
ある。そして、５はシリコンオイル等の誘電性液
体である。

差動電極３、共通電極２そしてケース４はほぼ
同心円状に形成されている。誘電性液体５はプリ
ント配線基板１及びケース４からなる容器内の有
効容積のほぼ1/2のレベル、つまり、差動電極３
等の同心円の中心線であつて、扇形の電極板３
ａ，３ｂのそれぞれを２等分する線Ｏのレベルま
で、適切な注入口（図示せず）から容器内に注入
される。なお、この場合には、扇形電極３ａと共
通電極２との間の静電容量値と、扇形電極３ｂと
共通電極２との間の静電容量値とは同じものとな
つている。

第１６図は第１５図例の傾斜センサの動作説明
図ある。

同図Ａは、第１５図例の傾斜センサが反時計方
向（これを＋角度への傾斜方向とする）に回転し
て、扇形電極の２等分線Ｏと誘電性液体５の液面
レベルとのなす角度が＋θとなつた状態を示す。
この場合、第１５図Ｂに示した状態と比較して、
扇形電極３ａと共通電極２との間に占める誘電性
液体５の量は＋θだけ傾斜した分、増加してい
る。そして、扇形電極３ｂと共通電極２との間に
占める誘電性液体５の量は＋θだけ傾斜した分、
減少している。このため、第１６図Ａの場合に
は、扇形電極３ａと共通電極２との間の静電容量
値は、扇形電極３ｂと共通電極２との間の静電容
量値よりの大きなものとなる。第１６図Ｂは、第
１５図例の傾斜センサ時計方向（これを−角度へ
の傾斜方向とする）に回転して、２等分線Ｏと誘
電性液体５の液面レベルとのなす角度が−θとな
つた状態を示す。この場合は、第１６図Ａに示し
た状態とは逆で、扇形電極３ａと共通電極２との
間の静電容量値は、扇形電極３ｂと共通電極２と
の間の静電容量値よりも小さいものとなる。

第１７図は、第１５図例の傾斜センサの傾斜角
度に応じた電圧を得る回路の一例を示す図であ
る。

同図において、OSCは発振器、CV１および
CV２は可変容量Ｃ１およびＣ２の容量変化を直
流電圧変化に変換する容量電圧変換回路、DAは
差動増幅器である。可変容量Ｃ１，Ｃ２は、それ
ぞれ扇形電極３ａ、共通電極２およびオイル５並
びに扇形電極３ｂ、共通電極２およびオイル５に
より構成されている。そして、差動増幅器DAの
出力には傾斜角度に対応した直流出力電圧が得ら
れる。この差電圧DVは、第１８図に示すように
傾斜センサが一角度に傾斜する場合は、極性が負
となる。この場合には、差動増幅器DAの後段
に、絶対値回路を設け、第１８図に一点鎖線で示
すように、傾斜角度の一側においても、＋側と同
様な出力特性を得るようにすることが考えられ
る。そして、差電圧DVの絶対値の大きさが、例
えば、DV_L以上となつた時に、ブザーが駆動さ
れ、警報が行なわれるようにすれば、傾斜角度の
プラス、マイナスに関係なく、建設機械等の転倒
警報を行なうことができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述した従来の傾斜センサは、電極３ａ，３
ｂ，２と平行な軸方向しか検出できない。しか
し、建設機械等では種々の方向での傾斜を検知し
ないと実際的な転倒警報用としての働きをなし得
ない。

そこで、従来は、上述した従来の傾斜センサを
２個用意して、これらの扇形電極の２等分線Ｏの
それぞれが、互いに直交するように配置する。こ
のようにすれば、互いに直交する直線をＸとＹと
すれば、直線Ｘ上における＋角度そして一角度方
向への傾斜ならびに直線Ｙ上における＋角度そし
て一角度方向への傾斜に対して警報を行なうこと
ができる。

第１９図は、上述したようにして、従来の傾斜
センサを用いて多方向に傾斜を検知するための回
路例を示す図である。

第１９図において、７Ｘ，７Ｙは、１つの傾斜
センサの差動増幅器の出力信号DVXと、他の１
つの傾斜センサの差動増幅器の出力信号DVYと
のそれぞれの絶対値をとるための絶対値回路であ
る。

８Ｘ，８Ｙは、それぞれ絶対値回路７Ｘ，７Ｙ
から供給された信号のレベルと、所定のレベルと
を比較する比較回路である。そして、９は比較回
路８Ｘ又は８Ｙの出力信号を受けて、警報を行な
う警報回路である。

以上のように、従来の傾斜センサを２個以上用
いることにより、多方向の傾斜に対応できるもの
が実現できる。しかし、この場合、多数個の傾斜
センサが必要であるとともに傾斜センサの回路構
成が複雑なものになるという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、誘電性液体が封入される容器と、
この容器の内部に同心円状に配置される静電容量
検出用の一対の円筒電極とを備える。

〔作用〕

誘電性液体が封入された容器の傾斜により上記
容器内に同心円状に配置された一対の円筒電極間
に対し、誘電性液体が出入し、これにより一対の
円筒電極間の静電容量値が変化する。よつて容器
の全方位の傾斜が検出可能となる。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例を示すもので同図
Ａはその斜視図、同図ＢはそのＡ−Ａ断面図であ
る。

同図において、２１は円形の底面を有する容
器、２２は容器２１の蓋であり、これはプリント
配線基板で構成し、後述する円筒電極２３，２４
と外部の信号処理回路との連結部材の役割をする
ものである。

２３は内径R₁の円筒電極、２４は円筒電極２
３と同心円状に設けられ、内径R₂（R₂＜R₁）の円
筒電極である。そしてこれら円筒電極２３と２４
は、容器２１の蓋に、その同心円の中心が容器２
１の中心になるように固定される。

２５は誘電性液体であり、この誘電性液体はこ
の例では容器２１が水平に保たれた状態で、円筒
電極２３と２４との下端部が位置するレベルＱま
で、容器２１内に注入されるものである。したが
つて、容器２１が水平に保たれた状態では、円筒
電極２３，２４の下端は誘電性液体の液面のレベ
ルと接するようになつている。なお、第２図に示
すように、円筒電極２３，２４には蓋２２に固定
される端部に端子２３Ａと２４Ａとを有してお
り、この端子２３Ａと２４Ａにより蓋２２、つま
りプリント配線基板に形成される導線パターンと
の接続がなされる。

第３図は第１図例の動作説明図であり、同図Ａ
は容器２１が水平に保たれた状態から、時計方向
に−θだけ傾斜した場合であり、同図Ｂは、容器
２１が水平に保たれた状態から反時計方向に＋θ
だけ傾斜した場合を示す図である。この図に示す
ように、容器２１が、時計方向または反時計方向
に傾斜してもその傾斜角度θの絶対値が同じであ
れば、両電極２３，２４の形状が円筒であるの
で、容器２１がどの方位に傾斜しようとも、両電
極２３，２４間に入る誘電性液体２５の量は同じ
となり、その時に両電極２３，２４間の静電容量
値も同じものとなる。そして、空間と誘電性液体
２５との誘電率の差異により、傾斜角度の絶対値
が大きくなる程、両電極２３，２４間の静電容量
値は大きなものとなる。第４図は第１図例の容器
２１の傾斜角度θと両電極２３，２４間の静電容
量値Ｃとの関係を示す傾斜角度−静電容量特性図
である。

第５図は、第１図例の傾斜センサの傾斜角度に
応じた電圧を得て、それが所定の電圧値以上とな
つた時に警報を行なう回路の一例である。

同図において、３３は発振器であり、３４は円
筒電極２３と２４から成るコンデンサＣ３の静電
容量変化を直流電圧変化に変換する静電容量−電
圧変換回路でる。第１図例の傾斜センサの傾斜角
度の絶対値に応じた出力電圧が、第６図に示すよ
うに上記静電容量−電圧変換回路の出力として得
られる。そして、発振器３３の発振周波数に対応
した電圧がこの静電容量−電圧変換回路３４で得
られる。そして、この静電容量−電圧変換回路３
４の出力電圧はアンプ３５を介して比較回路３６
に供給される。この比較回路３６においては、静
電容量−電圧変換回路３４の出力電圧と基準の値
の電圧とが比較される。この基準の値は、例えば
転倒の警報を発する場合であれば、転倒しない安
全率を見込んだ傾斜角のときの回路３４の出力電
圧とされる。比較された結果、静電容量−電圧変
換回路３４の出力電圧がこの基準の電圧値以上と
なると、比較回路３６から警報回路３７に信号が
供給されて、警報が行なわれる。

第７図はこの考案の他の実施例を示す図であ
り、同図Ａはその斜視図、同図ＢはそのＡ−Ａ断
面図である。この第７図例では、第１図例と異な
り、円筒電極が容器の底面に固定される。

同図において、２８と２９とはそれぞれ第１図
例の円筒電極２３と２４と同様な形状を有する円
筒電極である。２６は第１図例の容器２１と同様
な形状をした容器であるが、この容器２６の底面
がプリント配線基板で構成され、円筒電極２８と
２９との端子と接続される導線パターンが形成さ
れている。そして、容器２６が水平に保たれた状
態で、円筒電極２８と２９との上方端部が位置す
るレベルＱに達するまで、つまり、円筒電極２８
と２９の大部分が誘電性液体２５に浸漬するま
で、誘電性液体２５が容器２６内に注入される。
そして、その後、容器２６に蓋２７がかぶせられ
る。

第８図は第７図例の動作説明図であり、同図Ａ
は、容器２６が−θだけ傾斜した場合であり、同
図Ｂは＋θだけ傾斜した場合を示す図である。こ
の７図例の場合には、第１図例とは逆に、容器２
６の傾斜角度の絶対値が大きくなる程、両電極２
８，２９の静電容量値は、小さくなり、第９図に
示すようなものとなる。なお、この第７図例に用
いる警報を行なう回路は、第５図例の回路におい
て、円筒電極２８，２９間の静電容量値が所定の
値以下となつた時に警報を行なうようにすればよ
い。

第１０図は、この考案のさらに他の実施例を示
す図であり、第１図と同等なものは、同一符号が
付してある。そして、第１図例と異なるところ
は、２つの円筒電極の他にもう一つの円筒電極が
設けられているところである。

同図において、３１は、円筒電極２４よりも小
さな内径を有する円筒電極であり、そしてこの円
筒電極３１の長さ方向の距離は、円筒電極２４の
それよりも短いものである。この円筒電極３１
は、円筒電極２３，２４と同心円状となるよう蓋
３１に固定されるものである。なお、この円筒電
極３１は円筒電極２３，２４と同様に、蓋３１に
固定される端部に端子（図示せず）を有してお
り、蓋３１に形成される導線パターンと接続さ
れ、円筒電極２３，２４との間の静電容量値と、
円筒電極２４，３１との間の静電容量値とが測定
されるようになつている。

この第１０図例は、第１図例と同様に、誘電性
液体２５は、円筒電極２３，２４の下方端部が位
置するレベルＱに達するまで、容器２１内に注入
される。

第１１図は、第１０図例の動作説明図である。

同図に示すように、容器２１は傾斜しても、円
筒電極３１と２４との間には誘電性液体２５が入
らないようになつている。つまり、円筒電極３１
と２４との間の静電容量値は、容器が傾斜しても
変化しないようになされている。これは、容器の
傾斜によつても変化する円筒電極２３，２４の間
の静電容量値から、容器が傾斜しても変化しない
円筒電極２４，３１の間の静電容量値を差し引
き、それを測定して、周囲温度の変化による影響
を受けないようにするためのものである。

第１２図は、第１０図例に用いる警報を行なう
ための回路図であり、第５図に示したものと同様
なものには同一符号を付してある。

同図において、円筒電極２３，２４から成るコ
ンデンサＣ４に対応する電圧と円筒電極２４，３
１から成るコンデンサＣ５に対応する電圧が、静
電容量−電圧変換回路３８，３９によつて差動増
幅器４０に供給される。すると、差動増幅器４０
は静電容量−電圧変換回路３８，３９から供給さ
れた電圧の差電圧を比較回路３６に供給する。比
較回路３６は供給された差電圧が所定の電圧値以
上となると、信号を警報回路３７に供給し、この
警報回路３７にて警報が行なわれる。

第１３図は、この考案のさらに他の実施例を示
す図であり、第１０図例の場合の円筒電極が容器
の底面に固定されている場合の例である。なお、
角部品については、第７図例と同等なものには同
一の符号が付してある。

この第１３図例の場合には、容器２６が水平状
態のときに、円筒電極２８，２９の上方端部が位
置するレベルで、誘電性液体２５が容器２６内に
注入される。

第１４図は第８図例と同様な、第１３図例の動
作説明図である。

同図に示すように、容器２６が傾斜しても、円
筒電極２９と３２との間には、常に誘電性液体２
５が入つているようになつている。つまり、容器
２６が傾斜しても円筒電極２９と３２との間の静
電容量値は変化しないようになされている。これ
は、第１０図例と同様に、周囲温度の変化の影響
を受けないようにするためのものである。この第
１３図例に用いる警報を行なう回路は、第１２図
例において、円筒電極２８と２９との間の静電容
量値と、円筒電極２９と３２との間の静電容量値
との差が所定の値以下となつた時に警報を行なう
ようにすればよい。

尚、以上図示したすべての例では、誘電性液体
の液面レベルと円筒電極２３，２４，２８，２９
の下端部又は上端部が位置するレベルとほぼ一致
するようにしているが、円筒電極２３，２４，２
８，２９の端部と誘電性液体の液面との位置関係
は任意である。もつとも、円筒電極２３，２４，
２８，２９が蓋に固定される場合に、その端部が
液面に到達しないように短い場合及び電極２３，
２４，２８，２９が底面に設けられる場合に、そ
の端部が液面下にある場合あるいは液面より突出
する場合には、円筒電極２３，２４，２８，２９
に対し誘電性液体の出入が生じるまでの傾斜変化
に対しては検出不能となるが、その検出不能の傾
斜変化が小さく、建設機械等の被検出体の転倒の
おそれが全くない範囲の値であれば問題はない。

なお、円筒電極を容器の底面に設ける場合に
は、これらの円筒電極に誘電性液体の連通口を設
けることにより、誘電性液体の円筒電極間への出
入を補助するようにしてもよい。

〔考案の効果〕

この考案によれば、誘電性液体が封入される容
器内に同心円状に配置された円筒電極間の静電容
量値の変化を検出することにより、容器の傾斜角
度を検出するようになされているので、１個の傾
斜センサで全方位の傾斜を検出できる。また、検
出特性は第４図、第９図に示すようになるので、
絶対値回路等の回路を別に設けることなく、簡単
な構成で、全方位の傾斜を検出できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す図、第２図
は円筒電極の例を示す図、第３図は第１図例の動
作説明図、第４図は、第１図例の静電容量と傾斜
角度との関係を示す図、第５図は、第１図例の回
路を示す図、第６図は傾斜角度と第５図の回路の
Ｃ−Ｖ変換回路の出力電圧との関係を示す図、第
７図はこの考案の他の実施例を示す図、第８図は
第７図例の動作説明図、第９図は第７図例の静電
容量と傾斜角度との関係を示す図、第１０図はこ
の考案のさらに他の実施例を示す図、第１１図は
第１０図例の動作説明図、第１２図は第１０図例
の回路を示す図、第１３図はこの考案のさらに他
の実施例を示す図、第１４図は第１３図例の動作
説明図、第１５図〜第１９図は従来例を示す図で
ある。２１，２６は容器、２２は蓋、２３，２４，２
８，２９は円筒電極、２５は誘電性液体である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】誘電性液体が封入される容器と、上記容器の内部に同心円状に配置される、静電
容量検出用の一対の円筒電極とを備え、上記容器の傾斜に応じた上記一対の円筒電極間
への誘電性液体の出入によりこの一対の円筒電極
間の静電容量が変わり、この静電容量の変化によ
り上記容器の傾斜が検知されるようになされた静
電容量式傾斜センサ。