JPH09210684A - 傾斜センサ - Google Patents
傾斜センサInfo
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- JPH09210684A JPH09210684A JP1904196A JP1904196A JPH09210684A JP H09210684 A JPH09210684 A JP H09210684A JP 1904196 A JP1904196 A JP 1904196A JP 1904196 A JP1904196 A JP 1904196A JP H09210684 A JPH09210684 A JP H09210684A
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- temperature
- sensor
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- 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
- G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
- G01P15/008—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses by using thermal pick-up
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 傾斜センサ全体の構成を小型化することが困
難であり、また、傾斜センサの感度が低下してしまう。 【解決手段】 単結晶シリコン基板１２上に絶縁性薄膜
１３を形成すると共に、その絶縁性薄膜１３上にヒータ
１４および１対の温度センサ１５，１６を形成し、さら
に、その単結晶シリコン基板１２のヒータ１４および温
度センサ１５，１６が配置された部分に空間部１８を設
けると共に、ヒータ１４および温度センサ１５，１６を
カンパッケージ４１により密封した。
難であり、また、傾斜センサの感度が低下してしまう。 【解決手段】 単結晶シリコン基板１２上に絶縁性薄膜
１３を形成すると共に、その絶縁性薄膜１３上にヒータ
１４および１対の温度センサ１５，１６を形成し、さら
に、その単結晶シリコン基板１２のヒータ１４および温
度センサ１５，１６が配置された部分に空間部１８を設
けると共に、ヒータ１４および温度センサ１５，１６を
カンパッケージ４１により密封した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、建設機械および
農業機械等の各種の機械装置において物体の傾きを検出
するのに用いられる傾斜センサに関するものである。
農業機械等の各種の機械装置において物体の傾きを検出
するのに用いられる傾斜センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１８および図１９は例えば特開平６−
３００５６３号公報に示された従来の傾斜センサを示す
構成図であり、図において、１は金属またはプラスチッ
ク等で形成された容器、２はこの容器１の底面の中央に
配設されたヒータ、３，４は容器１の底面におけるヒー
タ２の両側の等距離位置に配設された感熱素子、５は感
熱素子３，４の抵抗偏差に基づいて容器１の傾斜量に応
じた検出信号をコネクタ６より出力する制御回路であ
る。
３００５６３号公報に示された従来の傾斜センサを示す
構成図であり、図において、１は金属またはプラスチッ
ク等で形成された容器、２はこの容器１の底面の中央に
配設されたヒータ、３，４は容器１の底面におけるヒー
タ２の両側の等距離位置に配設された感熱素子、５は感
熱素子３，４の抵抗偏差に基づいて容器１の傾斜量に応
じた検出信号をコネクタ６より出力する制御回路であ
る。
【０００３】次に動作について説明する。制御回路５の
動作によりヒータ２が通電されると、そのヒータ２は容
器１内の中央において熱を放熱する。ヒータ２の両側等
距離の位置にある感熱素子３，４は温度に応じて抵抗値
を変化させ、制御回路５ではそれら両感熱素子３，４の
抵抗偏差に基づく差動電圧が出力される。
動作によりヒータ２が通電されると、そのヒータ２は容
器１内の中央において熱を放熱する。ヒータ２の両側等
距離の位置にある感熱素子３，４は温度に応じて抵抗値
を変化させ、制御回路５ではそれら両感熱素子３，４の
抵抗偏差に基づく差動電圧が出力される。
【０００４】容器１が図２０に示すように水平状態にあ
り、各感熱素子３，４が同じ高さでヒータ２の両側にあ
る時には、ヒータ２の放熱による温度分布は各感熱素子
３，４に対してヒータ２を中心に対称となる。このた
め、各感熱素子３，４がそれぞれ配置された位置の温度
Ｔa ，Ｔb は等しくなり、各感熱素子３，４の抵抗
Ｒa，Ｒb は等しくなってそれらの抵抗偏差は略ゼロと
なるから、制御回路５における出力もゼロとなる。
り、各感熱素子３，４が同じ高さでヒータ２の両側にあ
る時には、ヒータ２の放熱による温度分布は各感熱素子
３，４に対してヒータ２を中心に対称となる。このた
め、各感熱素子３，４がそれぞれ配置された位置の温度
Ｔa ，Ｔb は等しくなり、各感熱素子３，４の抵抗
Ｒa，Ｒb は等しくなってそれらの抵抗偏差は略ゼロと
なるから、制御回路５における出力もゼロとなる。
【０００５】ところが、図２１に示すように、例えば容
器１が左側に角度θだけ傾斜して、感熱素子３よりも感
熱素子４が高くなると、感熱素子４の温度Ｔb の方が感
熱素子３の温度Ｔa よりも角度θに応じて高くなる。こ
のため、各感熱素子３，４の抵抗Ｒa ，Ｒb もこの温度
差に応じた違いが生じて、制御回路５における出力も傾
斜角度θに対応したものとなる。
器１が左側に角度θだけ傾斜して、感熱素子３よりも感
熱素子４が高くなると、感熱素子４の温度Ｔb の方が感
熱素子３の温度Ｔa よりも角度θに応じて高くなる。こ
のため、各感熱素子３，４の抵抗Ｒa ，Ｒb もこの温度
差に応じた違いが生じて、制御回路５における出力も傾
斜角度θに対応したものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の傾斜センサは以
上のように構成されているので、容器１は金属またはプ
ラスチック等で形成されており、傾斜センサ全体の構成
を小型化することが困難なばかりか、この容器１にヒー
タ２および感熱素子３，４を配設した場合、ヒータ２お
よび感熱素子３，４の熱が熱容量の大きい容器１側に吸
収されてしまい、傾斜センサの検出感度が低下してしま
うなどの課題があった。
上のように構成されているので、容器１は金属またはプ
ラスチック等で形成されており、傾斜センサ全体の構成
を小型化することが困難なばかりか、この容器１にヒー
タ２および感熱素子３，４を配設した場合、ヒータ２お
よび感熱素子３，４の熱が熱容量の大きい容器１側に吸
収されてしまい、傾斜センサの検出感度が低下してしま
うなどの課題があった。
【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、小型化を実現すると共に検出感度
の高い傾斜センサを得ることを目的とする。
めになされたもので、小型化を実現すると共に検出感度
の高い傾斜センサを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る傾斜センサは、単結晶シリコン基板上に絶縁膜を形成
すると共に、その絶縁膜上にヒータおよび１対の温度セ
ンサを形成し、さらに、その単結晶シリコン基板のヒー
タおよび温度センサが配置された部分に空間部を設ける
と共に、ヒータおよび温度センサを密封部材により密封
したものである。
る傾斜センサは、単結晶シリコン基板上に絶縁膜を形成
すると共に、その絶縁膜上にヒータおよび１対の温度セ
ンサを形成し、さらに、その単結晶シリコン基板のヒー
タおよび温度センサが配置された部分に空間部を設ける
と共に、ヒータおよび温度センサを密封部材により密封
したものである。
【０００９】請求項２記載の発明に係る傾斜センサは、
２つの傾斜センサを同一法線を有する面に、且つ互いの
ヒータおよび１対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角
度を成すように配置したものである。
２つの傾斜センサを同一法線を有する面に、且つ互いの
ヒータおよび１対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角
度を成すように配置したものである。
【００１０】請求項３記載の発明に係る傾斜センサは、
温度センサをヒータを中心として２対配置すると共に、
各対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すよう
に配置したものである。
温度センサをヒータを中心として２対配置すると共に、
各対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すよう
に配置したものである。
【００１１】請求項４記載の発明に係る傾斜センサは、
傾斜センサを９０°の角度を成す法線を有する２つの面
にそれぞれ配置したものである。
傾斜センサを９０°の角度を成す法線を有する２つの面
にそれぞれ配置したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による傾
斜センサを示す構成図であり、図において、１１は傾斜
センサの検出素子、１２は単結晶シリコン基板、１３は
その単結晶シリコン基板１２上に酸化シリコン，ポリイ
ミドまたは窒化シリコン等で形成された絶縁性薄膜（絶
縁膜）である。１４はその絶縁性薄膜１３上に形成され
たヒータ、１５，１６は絶縁性薄膜１３上に形成され、
ヒータ１４を中心として両側に且つ等距離に配置された
１対の温度センサ、１７は周囲温度センサである。ヒー
タ１４、温度センサ１５，１６および周囲温度センサ１
７は、白金，ニッケル，ポリシリコンまたはサーミスタ
材料等の温度に応じて抵抗値の変化する材料でできた感
温検出素子により形成されている。１８は単結晶シリコ
ン基板１２のヒータ１４および温度センサ１５，１６が
配置された部分をエッチング等で除去した空間部であ
る。なお、周囲温度センサ１７は単結晶シリコン基板１
２の除去されていない部分に配置されている。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による傾
斜センサを示す構成図であり、図において、１１は傾斜
センサの検出素子、１２は単結晶シリコン基板、１３は
その単結晶シリコン基板１２上に酸化シリコン，ポリイ
ミドまたは窒化シリコン等で形成された絶縁性薄膜（絶
縁膜）である。１４はその絶縁性薄膜１３上に形成され
たヒータ、１５，１６は絶縁性薄膜１３上に形成され、
ヒータ１４を中心として両側に且つ等距離に配置された
１対の温度センサ、１７は周囲温度センサである。ヒー
タ１４、温度センサ１５，１６および周囲温度センサ１
７は、白金，ニッケル，ポリシリコンまたはサーミスタ
材料等の温度に応じて抵抗値の変化する材料でできた感
温検出素子により形成されている。１８は単結晶シリコ
ン基板１２のヒータ１４および温度センサ１５，１６が
配置された部分をエッチング等で除去した空間部であ
る。なお、周囲温度センサ１７は単結晶シリコン基板１
２の除去されていない部分に配置されている。
【００１３】次に動作について説明する。図２はヒータ
１４と周囲温度センサ１７が白金やニッケル等、温度が
高くなると抵抗値の増加する材質の場合に周囲温度に応
じてヒータ１４の発熱温度を調整する温度回路を示す図
であり、図において、Ｒr は周囲温度センサ１７の周囲
温度に応じた抵抗値であり、周囲温度センサ１７は単結
晶シリコン基板１２の温度を周囲温度とみなしている。
Ｒ1 ，Ｒ2 は抵抗温度係数のマッチングが５０ｐｐｍ／
°Ｃ以下の固定抵抗、Ｒ3 は５０ｐｐｍ／°Ｃ以下の抵
抗温度係数の小さい固定抵抗、２２は差動増幅器であ
る。この回路では、ヒータ１４の抵抗値Ｒh との固定抵
抗Ｒ3 との比Ｒ3 ／Ｒh を調整することによって、周囲
温度センサ１７によって検出された周囲温度が高くなる
にしたがって、ヒータ１４の発熱温度とその周囲温度と
の差が大きくなるようにして、ヒータ１４の発熱温度特
性を調整できるようになっている。
１４と周囲温度センサ１７が白金やニッケル等、温度が
高くなると抵抗値の増加する材質の場合に周囲温度に応
じてヒータ１４の発熱温度を調整する温度回路を示す図
であり、図において、Ｒr は周囲温度センサ１７の周囲
温度に応じた抵抗値であり、周囲温度センサ１７は単結
晶シリコン基板１２の温度を周囲温度とみなしている。
Ｒ1 ，Ｒ2 は抵抗温度係数のマッチングが５０ｐｐｍ／
°Ｃ以下の固定抵抗、Ｒ3 は５０ｐｐｍ／°Ｃ以下の抵
抗温度係数の小さい固定抵抗、２２は差動増幅器であ
る。この回路では、ヒータ１４の抵抗値Ｒh との固定抵
抗Ｒ3 との比Ｒ3 ／Ｒh を調整することによって、周囲
温度センサ１７によって検出された周囲温度が高くなる
にしたがって、ヒータ１４の発熱温度とその周囲温度と
の差が大きくなるようにして、ヒータ１４の発熱温度特
性を調整できるようになっている。
【００１４】図３は温度センサ１５，１６の抵抗値Ｒ
a ，Ｒb の偏差に応じて傾斜角度φに対応した検出値Ｖ
out を出力する傾斜角度検出回路を示した回路図であ
り、図において、２３〜２５は差動増幅器、２６〜３４
は抵抗である。この回路では、温度センサ１５，１６付
近の温度差によって発生する抵抗値Ｒa ，Ｒb の偏差
を、差動増幅器２３〜２５によって電圧信号に変換し、
傾斜角度φに対応した検出値Ｖout として出力する。な
お、温度センサ１５，１６は非常に高感度のものであ
り、ヒータ１４の自己発熱の対流による流れも検出可能
なものである。
a ，Ｒb の偏差に応じて傾斜角度φに対応した検出値Ｖ
out を出力する傾斜角度検出回路を示した回路図であ
り、図において、２３〜２５は差動増幅器、２６〜３４
は抵抗である。この回路では、温度センサ１５，１６付
近の温度差によって発生する抵抗値Ｒa ，Ｒb の偏差
を、差動増幅器２３〜２５によって電圧信号に変換し、
傾斜角度φに対応した検出値Ｖout として出力する。な
お、温度センサ１５，１６は非常に高感度のものであ
り、ヒータ１４の自己発熱の対流による流れも検出可能
なものである。
【００１５】図４，図５は検出素子１１による傾斜角度
φの検出方法を示す説明図であり、図４では検出素子１
１を水平面に平行に置き、図５では検出素子１１を鉛直
方向（ｚ軸）に立て、１対の温度センサ１５，１６を結
ぶ直線が水平（ｘ軸）になるように配置する。この状態
においてヒータ１４を通電させれば、ヒータ１４より発
生された熱による対流によってｚ軸方向にわずかな気体
の流れを生み出す。傾斜がない時、即ち、傾斜角度φ＝
０の時には抵抗値Ｒa ，Ｒb は等しく検出値Ｖout はゼ
ロである。一方、図４，図５に示すように、検出素子１
１の傾斜角度φの増加に応じて、温度センサ１５は冷却
されると共に、温度センサ１６は過熱され、抵抗値Ｒ
a ，Ｒb の偏差は増加し、検出値Ｖout も増加する。
φの検出方法を示す説明図であり、図４では検出素子１
１を水平面に平行に置き、図５では検出素子１１を鉛直
方向（ｚ軸）に立て、１対の温度センサ１５，１６を結
ぶ直線が水平（ｘ軸）になるように配置する。この状態
においてヒータ１４を通電させれば、ヒータ１４より発
生された熱による対流によってｚ軸方向にわずかな気体
の流れを生み出す。傾斜がない時、即ち、傾斜角度φ＝
０の時には抵抗値Ｒa ，Ｒb は等しく検出値Ｖout はゼ
ロである。一方、図４，図５に示すように、検出素子１
１の傾斜角度φの増加に応じて、温度センサ１５は冷却
されると共に、温度センサ１６は過熱され、抵抗値Ｒ
a ，Ｒb の偏差は増加し、検出値Ｖout も増加する。
【００１６】図６はこの検出素子１１による傾斜角度φ
と検出値Ｖout との関係を示す特性図であり、図に示す
ように、検出素子１１における検出値Ｖout は、ほぼ正
弦波特性となるので、検出値Ｖout の最大値Ｖmax を予
め求めて記憶しておき、φ＝ｓｉｎ-1（Ｖout ／Ｖ
max ）から、後段の演算回路において傾斜角度φを求め
ることができる。
と検出値Ｖout との関係を示す特性図であり、図に示す
ように、検出素子１１における検出値Ｖout は、ほぼ正
弦波特性となるので、検出値Ｖout の最大値Ｖmax を予
め求めて記憶しておき、φ＝ｓｉｎ-1（Ｖout ／Ｖ
max ）から、後段の演算回路において傾斜角度φを求め
ることができる。
【００１７】図７および図８はこの検出素子１１をカン
パッケージによって密封した状態を示す斜視図および断
面図であり、図において、４１は検出素子１１を密封す
るカンパッケージ（密封部材）である。このカンパッケ
ージ４１の内部には検出素子１１の感度を高めるため、
ρ・Ｃｐ／λ（ρ：密度，Ｃｐ：定圧比熱，λ：熱伝導
率）の大きく、また、化学的に不活性で検出素子１１に
経年変化を与えない気体、例えば、クリプトン，プロパ
ンまたは二酸化炭素等を用いる。また、上記ガスを用い
ることができない場合は空気でも良い。このように、カ
ンパッケージ４１で密封することによって、検出素子１
１に汚れが付着しなくなると共に、計測中に周囲の風の
影響を受けなくても済み、信頼性の高い計測ができる。
パッケージによって密封した状態を示す斜視図および断
面図であり、図において、４１は検出素子１１を密封す
るカンパッケージ（密封部材）である。このカンパッケ
ージ４１の内部には検出素子１１の感度を高めるため、
ρ・Ｃｐ／λ（ρ：密度，Ｃｐ：定圧比熱，λ：熱伝導
率）の大きく、また、化学的に不活性で検出素子１１に
経年変化を与えない気体、例えば、クリプトン，プロパ
ンまたは二酸化炭素等を用いる。また、上記ガスを用い
ることができない場合は空気でも良い。このように、カ
ンパッケージ４１で密封することによって、検出素子１
１に汚れが付着しなくなると共に、計測中に周囲の風の
影響を受けなくても済み、信頼性の高い計測ができる。
【００１８】図９，図１０はこの検出素子１１およびカ
ンパッケージ４１を基板に搭載した状態を示す斜視図で
あり、図において、４２は図２および図３に示した温度
回路および傾斜角度検出回路、４３はコネクタ、４４は
基板である。検出素子１１によって検出された信号は非
常に微小な信号であるため、図に示すように、検出素子
１１およびカンパッケージ４１と温度回路および傾斜角
度検出回路４２とは距離を短くして基板４４上に配置し
て、ノイズが信号に重畳してしまうことを防止する。
ンパッケージ４１を基板に搭載した状態を示す斜視図で
あり、図において、４２は図２および図３に示した温度
回路および傾斜角度検出回路、４３はコネクタ、４４は
基板である。検出素子１１によって検出された信号は非
常に微小な信号であるため、図に示すように、検出素子
１１およびカンパッケージ４１と温度回路および傾斜角
度検出回路４２とは距離を短くして基板４４上に配置し
て、ノイズが信号に重畳してしまうことを防止する。
【００１９】以上のように、この実施の形態１では、単
結晶シリコン基板１２のヒータ１４および温度センサ１
５，１６が配置された部分に空間部１８があるため熱容
量が小さく、ヒータ１４および温度センサ１５，１６の
熱が単結晶シリコン基板１２に吸収されることなく、傾
斜センサの感度の低下を防止することができる。また、
単結晶シリコン基板１２，絶縁性薄膜１３，その絶縁性
薄膜１３上に形成されたヒータ１４および温度センサ１
５，１６から構成されるので、傾斜センサ全体の構成を
小型化することができる。また、カンパッケージ４１で
密封することによって、検出素子１１に汚れが付着しな
くなると共に、計測中に周囲の風の影響を受けなくても
済み、信頼性の高い計測ができる。さらに、検出素子１
１およびカンパッケージ４１と温度回路および傾斜角度
検出回路４２とを距離を短くして基板４４上に配置する
ことによって、ノイズが信号に重畳してしまうことを防
止することができる。
結晶シリコン基板１２のヒータ１４および温度センサ１
５，１６が配置された部分に空間部１８があるため熱容
量が小さく、ヒータ１４および温度センサ１５，１６の
熱が単結晶シリコン基板１２に吸収されることなく、傾
斜センサの感度の低下を防止することができる。また、
単結晶シリコン基板１２，絶縁性薄膜１３，その絶縁性
薄膜１３上に形成されたヒータ１４および温度センサ１
５，１６から構成されるので、傾斜センサ全体の構成を
小型化することができる。また、カンパッケージ４１で
密封することによって、検出素子１１に汚れが付着しな
くなると共に、計測中に周囲の風の影響を受けなくても
済み、信頼性の高い計測ができる。さらに、検出素子１
１およびカンパッケージ４１と温度回路および傾斜角度
検出回路４２とを距離を短くして基板４４上に配置する
ことによって、ノイズが信号に重畳してしまうことを防
止することができる。
【００２０】実施の形態２．図１１はこの発明の実施の
形態２による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、４１ａ，４１ｂはカンパッケージであり、これら２
つのカンパッケージ４１ａ，４１ｂは傾斜感度方向が各
々９０°の角度を成すように配置されている。このよう
に構成することによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角
度を計測することができる。
形態２による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、４１ａ，４１ｂはカンパッケージであり、これら２
つのカンパッケージ４１ａ，４１ｂは傾斜感度方向が各
々９０°の角度を成すように配置されている。このよう
に構成することによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角
度を計測することができる。
【００２１】実施の形態３．図１２はこの発明の実施の
形態３による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、４５は直方体のステムであり、この直方体のステム
４５の隣り合う２つの側面、即ち、９０°の角度を成す
法線を有する２つの面には、図１０にて示した検出素子
１１およびカンパッケージ４１を搭載した基板４４がそ
れぞれ配置されている。図１２に示すように、直方体の
ステム４５の２つの側面にそれぞれ基板４４を配置する
ことによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角度を計測す
ることができる。
形態３による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、４５は直方体のステムであり、この直方体のステム
４５の隣り合う２つの側面、即ち、９０°の角度を成す
法線を有する２つの面には、図１０にて示した検出素子
１１およびカンパッケージ４１を搭載した基板４４がそ
れぞれ配置されている。図１２に示すように、直方体の
ステム４５の２つの側面にそれぞれ基板４４を配置する
ことによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角度を計測す
ることができる。
【００２２】実施の形態４．図１３はこの発明の実施の
形態４による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、１１ａ，１１ｂは図１に示した２つの傾斜センサの
検出素子である。この検出素子１１ａ，１１ｂは、互い
のヒータ１４および１対の温度センサ１５，１６を結ぶ
直線が９０°の角度を成すように配置されている。
形態４による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、１１ａ，１１ｂは図１に示した２つの傾斜センサの
検出素子である。この検出素子１１ａ，１１ｂは、互い
のヒータ１４および１対の温度センサ１５，１６を結ぶ
直線が９０°の角度を成すように配置されている。
【００２３】次に動作について説明する。図１４はこれ
ら検出素子１１ａ，１１ｂによる傾斜角度φと検出値Ｖ
out との関係を示す特性図であり、図に示すように、検
出素子１１ａの検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出
値Ｖβout は、位相が９０°ずれたほぼ正弦波特性とな
るので、三角関数の平方関係から（Ｖαout 2＋Ｖ
βout 2）1/2 ＝Ｖmax となる。このように、上記実施の
形態１では、検出素子１１における検出値Ｖout の最大
値Ｖmax を予め求めて記憶しておき、φ＝ｓｉｎ-1（Ｖ
out ／Ｖmax ）から、後段の演算回路において傾斜角度
φを求めたが、この実施の形態４では、検出素子１１ａ
の検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出値Ｖβout か
ら最大値Ｖmax を即座に演算によって求めることがで
き、温度特性等の経時変化の影響が受けにくく、高精度
の計測ができる。なお、各傾斜角度φはφ＝ｓｉｎ
-1（Ｖout ／Ｖmax ）±４５°から容易に求めることが
できる。
ら検出素子１１ａ，１１ｂによる傾斜角度φと検出値Ｖ
out との関係を示す特性図であり、図に示すように、検
出素子１１ａの検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出
値Ｖβout は、位相が９０°ずれたほぼ正弦波特性とな
るので、三角関数の平方関係から（Ｖαout 2＋Ｖ
βout 2）1/2 ＝Ｖmax となる。このように、上記実施の
形態１では、検出素子１１における検出値Ｖout の最大
値Ｖmax を予め求めて記憶しておき、φ＝ｓｉｎ-1（Ｖ
out ／Ｖmax ）から、後段の演算回路において傾斜角度
φを求めたが、この実施の形態４では、検出素子１１ａ
の検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出値Ｖβout か
ら最大値Ｖmax を即座に演算によって求めることがで
き、温度特性等の経時変化の影響が受けにくく、高精度
の計測ができる。なお、各傾斜角度φはφ＝ｓｉｎ
-1（Ｖout ／Ｖmax ）±４５°から容易に求めることが
できる。
【００２４】なお、図１３に示した検出素子１１ａ，１
１ｂを搭載した基板を、実施の形態３に示したように、
直方体のステム４５の２つの側面にそれぞれ配置するこ
とによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高
精度に計測することができる。なお、この実施の形態４
では、図１３に示したように検出素子１１ａ，１１ｂを
同一平面に配置したが、同一法線を有する面に配置すれ
ば良く、図１３に示した構成と同様な効果を奏すること
ができる。
１ｂを搭載した基板を、実施の形態３に示したように、
直方体のステム４５の２つの側面にそれぞれ配置するこ
とによって、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高
精度に計測することができる。なお、この実施の形態４
では、図１３に示したように検出素子１１ａ，１１ｂを
同一平面に配置したが、同一法線を有する面に配置すれ
ば良く、図１３に示した構成と同様な効果を奏すること
ができる。
【００２５】以上のように、この実施の形態４では、検
出素子１１ａの検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出
値Ｖβout から最大値Ｖmax を即座に演算によって求め
ることができ、温度特性等の経時変化の影響が受けにく
く、高精度の計測ができる。さらに、実施の形態３に応
用すれば、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高精
度に計測することができる。
出素子１１ａの検出値Ｖαout と検出素子１１ｂの検出
値Ｖβout から最大値Ｖmax を即座に演算によって求め
ることができ、温度特性等の経時変化の影響が受けにく
く、高精度の計測ができる。さらに、実施の形態３に応
用すれば、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高精
度に計測することができる。
【００２６】実施の形態５．図１５はこの発明の実施の
形態５による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、５１は傾斜センサの検出素子、５２はヒータ、５３
〜５６はヒータ５２を中心として両側に且つ等距離に配
置された２対の温度センサであり、温度センサ５３，５
４を結ぶ直線と温度センサ５５，５６とを結ぶ直線は９
０°の角度を成すように配置されている。また、単結晶
シリコン基板１２のヒータ５２および温度センサ５３〜
５６が配置された部分はエッチング等で除去された空間
部１８が設けられている。また、図１６はその検出素子
５１をカンパッケージ４１に配置した状態を示す斜視図
である。
形態５による傾斜センサを示す構成図であり、図におい
て、５１は傾斜センサの検出素子、５２はヒータ、５３
〜５６はヒータ５２を中心として両側に且つ等距離に配
置された２対の温度センサであり、温度センサ５３，５
４を結ぶ直線と温度センサ５５，５６とを結ぶ直線は９
０°の角度を成すように配置されている。また、単結晶
シリコン基板１２のヒータ５２および温度センサ５３〜
５６が配置された部分はエッチング等で除去された空間
部１８が設けられている。また、図１６はその検出素子
５１をカンパッケージ４１に配置した状態を示す斜視図
である。
【００２７】次に動作について説明する。図１７はこれ
ら温度センサ５３，５４と温度センサ５５，５６による
傾斜角度φと検出値Ｖout との関係を示す特性図であ
り、図に示すように、温度センサ５３，５４の検出値Ｖ
αout と温度センサ５５，５６の検出値Ｖβout は、位
相が９０°ずれたほぼ正弦波特性となるので、実施の形
態４と同様に最大値Ｖmax を演算し、傾斜角度φはφ＝
ｓｉｎ-1（Ｖαout ／Ｖmax ）から容易に求めることが
できる。
ら温度センサ５３，５４と温度センサ５５，５６による
傾斜角度φと検出値Ｖout との関係を示す特性図であ
り、図に示すように、温度センサ５３，５４の検出値Ｖ
αout と温度センサ５５，５６の検出値Ｖβout は、位
相が９０°ずれたほぼ正弦波特性となるので、実施の形
態４と同様に最大値Ｖmax を演算し、傾斜角度φはφ＝
ｓｉｎ-1（Ｖαout ／Ｖmax ）から容易に求めることが
できる。
【００２８】なお、図１６に示した検出素子５１を搭載
した基板を、実施の形態３に示したように、直方体のス
テム４５の２つの側面にそれぞれ配置することによっ
て、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高精度に計
測することができる。
した基板を、実施の形態３に示したように、直方体のス
テム４５の２つの側面にそれぞれ配置することによっ
て、ピッチとヨーの２種の傾斜角度をさらに高精度に計
測することができる。
【００２９】以上のように、この実施の形態５では、温
度センサ５３，５４の検出値Ｖαou t と温度センサ５
５，５６の検出値Ｖβout から最大値Ｖmax を即座に演
算によって求めることができ、温度特性等の経時変化の
影響を受けにくく、高精度の計測ができる。また、実施
の形態３に応用すれば、ピッチとヨーの２種の傾斜角度
をさらに高精度に計測することができる。さらに、実施
の形態４と比較して、１つの検出素子５１で２つの検出
素子１１ａ，１１ｂを用いた実施の形態４と同様な効果
を奏するので、さらに小型化することができる。
度センサ５３，５４の検出値Ｖαou t と温度センサ５
５，５６の検出値Ｖβout から最大値Ｖmax を即座に演
算によって求めることができ、温度特性等の経時変化の
影響を受けにくく、高精度の計測ができる。また、実施
の形態３に応用すれば、ピッチとヨーの２種の傾斜角度
をさらに高精度に計測することができる。さらに、実施
の形態４と比較して、１つの検出素子５１で２つの検出
素子１１ａ，１１ｂを用いた実施の形態４と同様な効果
を奏するので、さらに小型化することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、単結晶シリコン基板上に絶縁膜を形成すると共
に、その絶縁膜上にヒータおよび１対の温度センサを形
成し、その単結晶シリコン基板のヒータおよび温度セン
サが配置された部分に空間部を設けると共に、ヒータお
よび温度センサを密封部材により密封するように構成し
たので、単結晶シリコン基板のヒータおよび温度センサ
が配置された部分は熱容量が小さく、ヒータおよび温度
センサの熱が単結晶シリコン基板に吸収されることな
く、感度の低下を防止することができる効果がある。ま
た、単結晶シリコン基板，絶縁性薄膜，その絶縁性薄膜
上に形成されたヒータおよび温度センサから構成される
ので、全体の構成を小型化することができる効果があ
る。さらに、密封部材で密封することによって、ヒータ
および温度センサに汚れが付着しなくなると共に、計測
中に周囲の風の影響を受けなくても済み、信頼性の高い
計測ができる効果がある。
れば、単結晶シリコン基板上に絶縁膜を形成すると共
に、その絶縁膜上にヒータおよび１対の温度センサを形
成し、その単結晶シリコン基板のヒータおよび温度セン
サが配置された部分に空間部を設けると共に、ヒータお
よび温度センサを密封部材により密封するように構成し
たので、単結晶シリコン基板のヒータおよび温度センサ
が配置された部分は熱容量が小さく、ヒータおよび温度
センサの熱が単結晶シリコン基板に吸収されることな
く、感度の低下を防止することができる効果がある。ま
た、単結晶シリコン基板，絶縁性薄膜，その絶縁性薄膜
上に形成されたヒータおよび温度センサから構成される
ので、全体の構成を小型化することができる効果があ
る。さらに、密封部材で密封することによって、ヒータ
および温度センサに汚れが付着しなくなると共に、計測
中に周囲の風の影響を受けなくても済み、信頼性の高い
計測ができる効果がある。
【００３１】請求項２記載の発明によれば、２つの傾斜
センサを同一法線を有する面に、且つ互いのヒータおよ
び１対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すよ
うに構成したので、温度特性等の経時変化の影響が受け
にくく、高精度の計測ができる効果がある。
センサを同一法線を有する面に、且つ互いのヒータおよ
び１対の温度センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すよ
うに構成したので、温度特性等の経時変化の影響が受け
にくく、高精度の計測ができる効果がある。
【００３２】請求項３記載の発明によれば、温度センサ
をヒータを中心として２対配置すると共に、各対の温度
センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すように構成した
ので、温度特性等の経時変化の影響を受けにくく、高精
度の計測ができる効果がある。また、さらに小型化する
ことができる効果がある。
をヒータを中心として２対配置すると共に、各対の温度
センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すように構成した
ので、温度特性等の経時変化の影響を受けにくく、高精
度の計測ができる効果がある。また、さらに小型化する
ことができる効果がある。
【００３３】請求項４記載の発明によれば、傾斜センサ
を９０°の角度を成す法線を有する２つの面にそれぞれ
配置するように構成したので、ピッチとヨーの２種の傾
斜角度を計測することができる効果がある。
を９０°の角度を成す法線を有する２つの面にそれぞれ
配置するように構成したので、ピッチとヨーの２種の傾
斜角度を計測することができる効果がある。
【図１】この発明の実施の形態１による傾斜センサを示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】温度回路を示す回路図である。
【図３】傾斜角度検出回路を示す回路図である。
【図４】検出素子による傾斜角度の検出方法を示す説明
図である。
図である。
【図５】検出素子による傾斜角度の検出方法を示す説明
図である。
図である。
【図６】検出素子による傾斜角度と検出値との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図７】検出素子をカンパッケージによって密封した状
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図８】検出素子をカンパッケージによって密封した状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図９】検出素子およびカンパッケージを基板に搭載し
た状態を示す斜視図である。
た状態を示す斜視図である。
【図１０】検出素子およびカンパッケージを基板に搭載
した状態を示す斜視図である。
した状態を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による傾斜センサを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態３による傾斜センサを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による傾斜センサを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１４】検出素子による傾斜角度と検出値との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による傾斜センサを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１６】検出素子をカンパッケージに配置した状態を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１７】温度センサによる傾斜角度と検出値との関係
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図１８】従来の傾斜センサの構成を示す回路図であ
る。
る。
【図１９】従来の傾斜センサの構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図２０】容器が水平状態にある時の説明図である。
【図２１】容器が傾斜状態にある時の説明図である。
１２ 単結晶シリコン基板 １３ 絶縁性薄膜（絶縁膜） １４，５２ ヒータ １５，１６，５３〜５６ 温度センサ １８ 空間部 ４１ カンパッケージ（密封部材）
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶シリコン基板上に形成された絶縁
膜と、その絶縁膜上に感温検出素子により形成されたヒ
ータと、上記絶縁膜上に感温検出素子により形成され上
記ヒータを中心として両側に且つ等距離に配置された少
なくとも１対の温度センサとを備え、上記単結晶シリコ
ン基板の上記ヒータおよび上記温度センサが配置された
部分に空間部を設けると共に、上記ヒータおよび上記温
度センサを密封部材により密封したことを特徴とする傾
斜センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の２つの傾斜センサを同一
法線を有する面に、且つ互いのヒータおよび１対の温度
センサを結ぶ直線が９０°の角度を成すように配置した
ことを特徴とする傾斜センサ。 - 【請求項３】 温度センサは、ヒータを中心として２対
配置すると共に、各対の温度センサを結ぶ直線が９０°
の角度を成すように配置したことを特徴とする請求項１
記載の傾斜センサ。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
項記載の傾斜センサを９０°の角度を成す法線を有する
２つの面にそれぞれ配置したことを特徴とする傾斜セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1904196A JPH09210684A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 傾斜センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1904196A JPH09210684A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 傾斜センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210684A true JPH09210684A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11988350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1904196A Pending JPH09210684A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 傾斜センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210684A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005188367A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Asahi Denso Co Ltd | エンジン停止装置 |
| US20110268148A1 (en) * | 2008-08-20 | 2011-11-03 | King William P | Device for Calorimetric Measurement |
| JP2012042289A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Asahi Denso Co Ltd | 車両の傾斜角度検出装置 |
| CN102759342A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种基于热平衡的水平传感器 |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP1904196A patent/JPH09210684A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005188367A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Asahi Denso Co Ltd | エンジン停止装置 |
| US20110268148A1 (en) * | 2008-08-20 | 2011-11-03 | King William P | Device for Calorimetric Measurement |
| US8931950B2 (en) * | 2008-08-20 | 2015-01-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Device for calorimetric measurement |
| JP2012042289A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Asahi Denso Co Ltd | 車両の傾斜角度検出装置 |
| CN102759342A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种基于热平衡的水平传感器 |
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