JPH052861Y2 - - Google Patents

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JPH052861Y2
JPH052861Y2 JP12061387U JP12061387U JPH052861Y2 JP H052861 Y2 JPH052861 Y2 JP H052861Y2 JP 12061387 U JP12061387 U JP 12061387U JP 12061387 U JP12061387 U JP 12061387U JP H052861 Y2 JPH052861 Y2 JP H052861Y2
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は加速度計に係り、加速度に応じた検出
装置をトルカ・コイルに流して振子のサーボを行
なう加速度計に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to an accelerometer, and more particularly, to an accelerometer in which a detection device corresponding to acceleration is passed through a torquer coil to servo a pendulum.

従来の技術 第5図A,B,Cは従来の加速度計の一例の要
部正面図、側面図、横断面図夫々を示す。
Prior Art FIGS. 5A, B, and C show a front view, a side view, and a cross-sectional view of essential parts of an example of a conventional accelerometer, respectively.

第5図A,B,Cにおいて、10は振子であ
る。この振子10に固定された回動軸11はフレ
ーム12,13夫々の軸受14,15夫々に回動
自在に支持されている。振子10には光路規制部
材としての遮光ピン16が固定されており、振子
10は遮光ピン16がフレーム12に固定された
ストツパ17,18夫々に当接する範囲で回動を
規制されている。
In FIGS. 5A, B, and C, 10 is a pendulum. A rotating shaft 11 fixed to the pendulum 10 is rotatably supported by bearings 14 and 15 of frames 12 and 13, respectively. A light-shielding pin 16 as an optical path regulating member is fixed to the pendulum 10, and rotation of the pendulum 10 is restricted to the extent that the light-shielding pin 16 abuts stoppers 17 and 18 fixed to the frame 12, respectively.

フレーム12と13とは支柱(図示せず)によ
り互いに固定されており、フレーム12には受光
素子20が固定され、フレーム13には上記受光
素子20と対向して発光素子21が固定されてい
る。この受光素子20と発光素子21との間に遮
光ピン16が配設されている。受光素子20は受
光部20aと20bとに二分割されている。振子
10が静止した状態で遮光ピン16は上記受光部
20a,20bの境界線上に位置するようバラン
スを取つて振子10にリング状のトルカ・コイル
が固定されている。
The frames 12 and 13 are fixed to each other by supports (not shown), a light receiving element 20 is fixed to the frame 12, and a light emitting element 21 is fixed to the frame 13 facing the light receiving element 20. . A light shielding pin 16 is disposed between the light receiving element 20 and the light emitting element 21. The light receiving element 20 is divided into two parts, a light receiving part 20a and a light receiving part 20b. A ring-shaped torquer coil is fixed to the pendulum 10 in a balanced manner so that the light-shielding pin 16 is positioned on the boundary line between the light receiving sections 20a and 20b when the pendulum 10 is stationary.

強磁性体であるフレーム12上には永久磁石2
2,23夫々がS極を当接させて固定されてい
る。永久磁石22,23夫々のN極には強磁性体
を板状に形成したヨーク24が架設固定されてい
る。このヨーク24は振子10に固定されたリン
グ状のトルカ・コイル25の中心孔を非接触状態
で挿通しており、永久磁石22,23間では磁力
線がヨーク24よりフレーム12に向かう。上記
の永久磁石22,23、フレーム12、ヨーク2
4よりなる磁気回路とトルカ・コイル25とによ
りトルク発生装置即ちトルカが構成されている。
A permanent magnet 2 is placed on the frame 12 which is a ferromagnetic material.
2 and 23 are fixed with their S poles in contact with each other. A yoke 24 made of a ferromagnetic material formed into a plate shape is installed and fixed on the N pole of each of the permanent magnets 22 and 23. The yoke 24 is inserted in a non-contact manner through the center hole of a ring-shaped torquer coil 25 fixed to the pendulum 10, and between the permanent magnets 22 and 23, lines of magnetic force are directed from the yoke 24 toward the frame 12. The above permanent magnets 22, 23, frame 12, yoke 2
4 and the torquer coil 25 constitute a torque generating device, that is, a torquer.

次に第6図を用いて説明するに、受光素子21
は電源端子30,31間に抵抗R1を介して接続
されて発光する。受光素子20の受光部20a,
20b夫々は上記受光素子21よりの光を光電変
換し、受光部20a,20b夫々の出力電圧は抵
抗R2,R3と共に差動増幅器を構成する演算増幅
器(以下「オペアンプ」という)32で差動増幅
されることにより比較され、ここで検出信号が生
成される。上記の遮光ピン16,受光素子20、
受光素子21、オペアンプ32で偏位検出装置が
構成されている。
Next, to explain using FIG. 6, the light receiving element 21
is connected between power supply terminals 30 and 31 via a resistor R1 to emit light. The light receiving part 20a of the light receiving element 20,
Each of the light receiving elements 20b photoelectrically converts the light from the light receiving element 21, and the output voltage of each of the light receiving parts 20a and 20b is differentiated by an operational amplifier (hereinafter referred to as an "operational amplifier") 32 that constitutes a differential amplifier together with resistors R2 and R3 . The signals are dynamically amplified and compared to generate a detection signal. The light shielding pin 16, the light receiving element 20,
The light receiving element 21 and the operational amplifier 32 constitute a deviation detection device.

この検出信号の電流はトルカ・コイル25から
抵抗R4に流れる。抵抗R4は電流/電圧変換を行
なうもので、ここで電圧形態とされた検出信号は
端子33a,33b間より出力される。
The current of this detection signal flows from the torquer coil 25 to the resistor R4 . The resistor R4 performs current/voltage conversion, and the detection signal in voltage form is outputted between the terminals 33a and 33b.

ここで、矢印A1(又はA2)方向に正の加速度が
加わると、遮光ピン16は矢印B1(又はB2)方向
に正の加速度の大きさに応じて偏位し、受光部2
0b(又は20a)の受光量が大となつて上記遮
光ピン16の偏位量に応じた値の検出信号が生成
される。この偏位検出信号がトルカ・コイル25
を流れることによつて振子10には遮光ピン16
を元に戻す方向に駆動される。これと共に、上記
偏位に応じたレベル即ち加速度に応じたレベルの
検出信号が端子33a,33b間より検出され
る。
Here, when positive acceleration is applied in the direction of arrow A 1 (or A 2 ), the light shielding pin 16 is deflected in the direction of arrow B 1 (or B 2 ) according to the magnitude of the positive acceleration, and the light receiving part 2
As the amount of light received by 0b (or 20a) increases, a detection signal having a value corresponding to the amount of deviation of the light shielding pin 16 is generated. This deviation detection signal is transmitted to the torquer coil 25.
The light shielding pin 16 is attached to the pendulum 10 by flowing through the pendulum 10.
is driven in the direction of returning to its original state. At the same time, a detection signal having a level corresponding to the deviation, that is, a level corresponding to the acceleration, is detected between the terminals 33a and 33b.

考案が解決しようとする問題点 振子10の偏位によつて加速度を検出する従来
の加速度計によつて重力方向の加速度を計測する
場合、振子10には常に重力加速度が加わつてい
る。したがつて、従来の加速度計は、重力加速度
以外の加速度がない場合においてもトルカ・コイ
ル25に発生させる磁界と加速度計内の永久磁石
22,23との相互作用によつて振子を定常位置
に拘束しているため、トルカ・コイル25に電流
を続けなければならなかつた。
Problems to be Solved by the Invention When measuring acceleration in the direction of gravity using a conventional accelerometer that detects acceleration by the deflection of the pendulum 10, gravitational acceleration is always applied to the pendulum 10. Therefore, in the conventional accelerometer, even when there is no acceleration other than gravitational acceleration, the pendulum is kept in a steady position by the interaction between the magnetic field generated in the torquer coil 25 and the permanent magnets 22 and 23 in the accelerometer. Due to the restraint, it was necessary to continue applying current to the torquer coil 25.

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであ
り、重力加速度以外の加速度がない場合にはトル
カ・コイルに電流を流すことなく振子を定常位置
に拘束し得る加速度計を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to provide an accelerometer that can restrain a pendulum in a steady position without passing current through the torquer coil when there is no acceleration other than gravitational acceleration. shall be.

問題点を解決するための手段 本考案の加速度計は、振子の回動軸に、その内
端が固定され、かつ加速度計の本体にその外端が
固定されたヒゲ全舞を配設し、振子の自重によつ
て発生するトルクを上記ヒゲ全舞の変形による反
発力によつて打消し、振子を定常位置に拘束する
よう構成されている。
Means for Solving the Problems The accelerometer of the present invention is provided with a beard whose inner end is fixed to the rotation axis of the pendulum and whose outer end is fixed to the main body of the accelerometer. The structure is such that the torque generated by the pendulum's own weight is canceled out by the repulsive force caused by the deformation of the full swing of the whiskers, thereby restraining the pendulum in a steady position.

作 用 振子の自重によつて発生するトルクをヒゲ全舞
の変形による反発力によつて打消し、上記振子を
定常位置に拘束するため、トルカ・コイルに流す
電流の消費を低減できる。
Function The torque generated by the pendulum's own weight is canceled by the repulsive force caused by the deformation of the whole whisker, and the pendulum is restrained in a steady position, so the consumption of the current flowing through the torquer coil can be reduced.

実施例 第1図A,B,Cは本考案の加速度計の第1実
施例の要部正面図、側面図、横断面図夫々を示
す。第5図と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。また第6図に示す従来の加
速度計において用いられている回路と同様な回路
が、本実施例の加速度計においても用いられてい
る。
Embodiment FIGS. 1A, B, and C show a front view, a side view, and a cross-sectional view of essential parts of a first embodiment of the accelerometer of the present invention, respectively. The same components as in Fig. 5 are given the same reference numerals.
The explanation will be omitted. Further, a circuit similar to the circuit used in the conventional accelerometer shown in FIG. 6 is also used in the accelerometer of this embodiment.

第1図では第5図に示した従来の加速度計に加
えてばね定数が以下に述べるように充分小さいヒ
ゲ全舞26が新たに設けられている。
In FIG. 1, in addition to the conventional accelerometer shown in FIG. 5, there is newly provided a mustache full-length 26 whose spring constant is sufficiently small as described below.

このヒゲ全舞26は第2図Aの正面図及び同図
Bの側面図に示すように弾性を持つた細長い金属
板の一端26aを内端とし、かつ、他端26bを
外端として一平面上にうず巻形状に巻いたもので
あつて、第1図に示すように振子10とフレーム
13の間に配設され、内端26aを回動軸11
に、外端26aをフレーム13に夫々固定されて
いる。
As shown in the front view of FIG. 2A and the side view of FIG. As shown in FIG.
In addition, the outer ends 26a are fixed to the frame 13, respectively.

このヒゲ全舞26は重力以外の加速度がない状
態で、遮光ピン16が上記受光部20a,20b
の境界線上に位置するように、振子10に対して
振子10の自重により発生するトルクと略釣り合
うようなトルクを与えている。
This whole mustache 26 is in a state where there is no acceleration other than gravity, and the light shielding pin 16 is
A torque is applied to the pendulum 10 so that the torque is approximately balanced with the torque generated by the pendulum's own weight.

重力加速度以外の加速度が加わらない定常状態
においては、上記ヒゲ全舞26を設けることによ
り、重力加速度によつて振子10に発生するトル
クと、それに抗してヒゲ全舞が振子10に与える
トルクとが釣り合つているために、トルカ・コイ
ル25に不要な電流が流れることはない。
In a steady state where no acceleration other than gravitational acceleration is applied, by providing the above-mentioned whiskers 26, the torque generated on the pendulum 10 due to the gravitational acceleration and the torque given to the pendulum 10 by the whiskers in opposition to it can be reduced. Since these are balanced, no unnecessary current flows through the torquer coil 25.

第3図は本考案の第1実施例のブロツク線図を
示し、 振子10の慣性モーメントをI、 振子10の粘性摩擦係数をD、 ヒゲ全舞のばね定数をKh、 受光素子20及び受光素子21よりなる偏位検
出装置の感度をKp、 オペアンプよりなる増幅回路の増幅率をKA、 トルカ・コイルの感度をKt、 検出すべき入力加速度をα、 上記増幅回路の出力電流をi、 ラプラス変数をs、 としたとき、第3図の制御系全要素の伝達関数は i=KpKA I/(Is2+Ds+Kh)+KtKpKAα となる。この制御系の定常特性はsをOとするこ
とにより i=KpKA I/Kh+KtKpKAα と求められる。
FIG. 3 shows a block diagram of the first embodiment of the present invention, where I is the moment of inertia of the pendulum 10, D is the viscous friction coefficient of the pendulum 10, Kh is the spring constant of the full swing of the beard, and the light receiving element 20 and the light receiving element The sensitivity of the deviation detection device consisting of 21 is Kp, the amplification factor of the amplifier circuit consisting of an operational amplifier is KA, the sensitivity of the torquer coil is Kt, the input acceleration to be detected is α, the output current of the above amplifier circuit is i, and the Laplace variable When is s, the transfer function of all the elements of the control system in FIG. 3 is i=KpKA I/(Is 2 +Ds+Kh)+KtKpKAα. The steady-state characteristics of this control system can be obtained as follows, by setting s to O: i=KpKA I/Kh+KtKpKAα.

ここでオペアンプ32よりなる増幅回路のKA
が充分大きく、かつヒゲ全舞のばね定数Khが充
分小さい値だとすれば、 i=Kp I/Kh/KA+KtKpα≒I/Ktα (∴Kh/KA≒0) となりオペアンプ32よりなる増幅回路の出力電
流iは検出すべき入力加速度αに比例する。本実
施例においてはヒゲ全舞26のばね定数は充分小
さい値のものを使用している。したがつて、実際
に上記の条件((Kh/KA)≒0)が成り立ち、
測定の精度に対するヒゲ全舞26の影響は無視す
ることができる。
Here, KA of the amplifier circuit consisting of operational amplifier 32
If is sufficiently large and the spring constant Kh of the whole beard is sufficiently small, then i=Kp I/Kh/KA+KtKpα≒I/Ktα (∴Kh/KA≒0) and the output of the amplifier circuit consisting of operational amplifier 32. The current i is proportional to the input acceleration α to be detected. In this embodiment, the spring constant of the full-length hair 26 is set to a sufficiently small value. Therefore, the above condition ((Kh/KA)≒0) actually holds,
The effect of the whisker movement 26 on the accuracy of the measurement can be ignored.

第4図は本考案に係る加速度計の第2実施例の
断面図であり、第1図と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。本実施例におい
ては第1実施例のヒゲ全舞26の他に第2のヒゲ
全舞40を設け、図に示すように振子10に対し
てヒゲ全舞26と対照な位置に、その変形による
反発力の回動軸11に与える力の方向が、ヒゲ全
舞26と逆方向となる構成とした。
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the accelerometer according to the present invention, and the same components as those in FIG. In this embodiment, in addition to the Hige Zenbu 26 of the first embodiment, a second Hige Zenbu 40 is provided, and as shown in the figure, it is placed in a position opposite to the Hige Zenbu 26 with respect to the pendulum 10 due to its deformation. The direction of the force applied to the rotation axis 11 of the repulsive force is configured to be opposite to the direction of the full beard movement 26.

本実施例によれば、2個のヒゲ全舞26,40
を設けることにより、熱応力によつてヒゲ全舞2
6,40に発生するトルクの影響が相互に打ち消
し合うことから温度変化によつて起こる計測精度
の変動を低減することができる。
According to this embodiment, two whiskers are 26,40
By providing a
Since the effects of the torques generated at 6 and 40 cancel each other out, fluctuations in measurement accuracy caused by temperature changes can be reduced.

考案の効果 上述の如く、本考案によれば、重力方向の加速
度を計測する場合において、重力加速度以外の加
速度がない場合にはヒゲ全舞の変形による反発力
によつて振子を定常位置に拘束することにより、
トルカ・コイルに磁界を発生させるために電流を
流す必要がなく、消費電流を大幅に節約すること
が可能なる。またこのヒゲ全舞のばね定数を小さ
な値に抑えてあるため計測感度が低下することは
ない。
Effects of the invention As described above, according to the invention, when measuring acceleration in the direction of gravity, if there is no acceleration other than gravitational acceleration, the pendulum is restrained in a steady position by the repulsive force caused by the deformation of the whole whisker. By doing so,
There is no need to apply current to the torquer coil to generate a magnetic field, making it possible to significantly reduce current consumption. In addition, since the spring constant of this whole whisker movement is suppressed to a small value, measurement sensitivity does not decrease.

更にヒゲ全舞を2個、それぞれ反発力が逆方向
となるように設けることによつて、広範囲な温度
変化に対しても安定した測定精度を保つことがで
きる。
Furthermore, by providing two full-length whiskers so that their repulsive forces are in opposite directions, stable measurement accuracy can be maintained even over a wide range of temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の第1実施例の要部正面図、側
面図、横断面図、第2図はヒゲ全舞の正面図及び
側面図、第3図は本考案の一実施例のブロツク線
図、第4図は本考案の第2実施例の断面図、第5
図は従来の加速度計の要部正面図、側面図、横断
面図、第6図は従来及び本考案の加速度計の回路
図である。 10……振子、11……回動軸、22,23…
…永久磁石、25……トルカ・コイル、26,4
0……ヒゲ全舞。
Figure 1 is a front view, side view, and cross-sectional view of essential parts of the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view and side view of the full beard, and Figure 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. Figure 4 is a sectional view of the second embodiment of the present invention, Figure 5 is a diagram.
The figures are a front view, a side view, and a cross-sectional view of essential parts of a conventional accelerometer, and FIG. 6 is a circuit diagram of the conventional accelerometer and the accelerometer of the present invention. 10... Pendulum, 11... Rotation axis, 22, 23...
...Permanent magnet, 25...Toruka coil, 26,4
0... full beard dance.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 加速度に応じた振子の偏位を偏位検出装置で検
出し、得られた検出信号をトルカ・コイルに供給
して該振子を元に戻す方向に駆動し、該検出信号
の値で加速度を表わす加速度計に於て、 該振子の回転軸にその内端が固定され、かつ、
該加速度計の本体にその外端が固定されたヒゲ全
舞を配設し、重力方向の加速度を検出する際に、
該振子の自重によつて発生するトルクを該ヒゲ全
舞の変形による反発力によつて打ち消し、該振子
を定常位置に保つよう構成した加速度計。
[Claims for Utility Model Registration] The deflection of a pendulum in response to acceleration is detected by a deflection detection device, and the obtained detection signal is supplied to a torquer coil to drive the pendulum back to its original position. In an accelerometer that expresses acceleration by the value of a detection signal, the inner end thereof is fixed to the rotating shaft of the pendulum, and
When detecting acceleration in the direction of gravity by disposing a beard whose outer end is fixed on the main body of the accelerometer,
An accelerometer configured to maintain the pendulum in a steady position by canceling out the torque generated by the pendulum's own weight by the repulsive force caused by the deformation of the whole whisker.
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