JPH09243359A - 傾斜センサー - Google Patents
傾斜センサーInfo
- Publication number
- JPH09243359A JPH09243359A JP8984696A JP8984696A JPH09243359A JP H09243359 A JPH09243359 A JP H09243359A JP 8984696 A JP8984696 A JP 8984696A JP 8984696 A JP8984696 A JP 8984696A JP H09243359 A JPH09243359 A JP H09243359A
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- JP
- Japan
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- mercury
- bottom plate
- light
- shadow
- light receiving
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 小型、高精度の傾斜センサーを提供する。
【解決手段】 上面を凹曲面とする透明体を底板とし、
上蓋を透明体とした密封容器に一粒の水銀を注入し、上
下面に発光素子と受光素子を一対配置して水銀の移動量
を検出して傾斜角度を測定するようにした。
上蓋を透明体とした密封容器に一粒の水銀を注入し、上
下面に発光素子と受光素子を一対配置して水銀の移動量
を検出して傾斜角度を測定するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両、工場設
備、計測器などの傾斜角度を測定するために使用する小
型、高精度の傾斜センサーに関するものである。
備、計測器などの傾斜角度を測定するために使用する小
型、高精度の傾斜センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、水準器等に使用され
ている気泡管中の気泡の位置を発光部と受光部からなる
センサーにより通過した光量変化を計測して傾斜角度を
測定するものがある（特開昭６０−１２３７１９号公
報、特開平２−４２３１０号公報）。
ている気泡管中の気泡の位置を発光部と受光部からなる
センサーにより通過した光量変化を計測して傾斜角度を
測定するものがある（特開昭６０−１２３７１９号公
報、特開平２−４２３１０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術のうち、
特開昭６０−１２３７１９号公報に記載されている発明
は、気泡を使うため温度変化により気泡が膨張あるいは
収縮し、これによる気泡径の変化による誤差が生じ、正
確な傾斜角度を測定することができない。また、気泡の
代わりに球体を使用しても、球を製作するに当たってそ
の形状精度や面粗度等に限界があり、十分な精度を有す
る傾斜センサーとは云えなかった。また、特開平２−４
２３１０号公報に記載された発明では、気泡径の変化に
よる誤差や、傾斜角が大きくなったときの感度低下等を
補償しているが、複雑な構造となり、高価なものとな
る。
特開昭６０−１２３７１９号公報に記載されている発明
は、気泡を使うため温度変化により気泡が膨張あるいは
収縮し、これによる気泡径の変化による誤差が生じ、正
確な傾斜角度を測定することができない。また、気泡の
代わりに球体を使用しても、球を製作するに当たってそ
の形状精度や面粗度等に限界があり、十分な精度を有す
る傾斜センサーとは云えなかった。また、特開平２−４
２３１０号公報に記載された発明では、気泡径の変化に
よる誤差や、傾斜角が大きくなったときの感度低下等を
補償しているが、複雑な構造となり、高価なものとな
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、かかる従来
技術の不具合を改善し、小型で高精度かつ低価格の傾斜
センサーを提供するもので、上面を凹曲面とする透明体
からなる底板と、同じく透明体からなる上蓋と、前記底
板と上蓋を円筒状部材で接続して密封容器を構成し、こ
の密封容器に一粒の水銀を注入し、前記密封容器の上下
面に発光素子と４素子をお互いに対称に配列した受光素
子とを一対配置することによって水銀の移動量を検出
し、傾斜角度を測定することを特徴とするものである。
技術の不具合を改善し、小型で高精度かつ低価格の傾斜
センサーを提供するもので、上面を凹曲面とする透明体
からなる底板と、同じく透明体からなる上蓋と、前記底
板と上蓋を円筒状部材で接続して密封容器を構成し、こ
の密封容器に一粒の水銀を注入し、前記密封容器の上下
面に発光素子と４素子をお互いに対称に配列した受光素
子とを一対配置することによって水銀の移動量を検出
し、傾斜角度を測定することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明では、密封容器の底板の
凹曲面上に水銀を配置し、この水銀の周囲を透明な液体
または不活性ガスで充填するか、あるいは真空としてい
る。水銀は、温度変化による体積変化が気泡に比べはる
かに小さいため、外径変化による誤差をきわめて小さく
することができる。また、上蓋の上面と底板の下面の各
々中央に一対のＬＥＤ等の発光素子及び受光素子をお互
いに対向して配置する。
凹曲面上に水銀を配置し、この水銀の周囲を透明な液体
または不活性ガスで充填するか、あるいは真空としてい
る。水銀は、温度変化による体積変化が気泡に比べはる
かに小さいため、外径変化による誤差をきわめて小さく
することができる。また、上蓋の上面と底板の下面の各
々中央に一対のＬＥＤ等の発光素子及び受光素子をお互
いに対向して配置する。
【０００６】まず、全体が垂直のときは、水銀は凹曲面
の中央最底部に静止している。全体が右へ傾くと凹曲面
に沿って水銀は右へ移動し、新しい最底部で静止する。
発光素子からの放射光は上方から入射し、水銀の影を受
光素子上につくる。光量分布の変化を電気信号の変化と
して出力する。この受光素子の出力を検出し、演算して
傾斜角度を知ることにより課題を解決している。
の中央最底部に静止している。全体が右へ傾くと凹曲面
に沿って水銀は右へ移動し、新しい最底部で静止する。
発光素子からの放射光は上方から入射し、水銀の影を受
光素子上につくる。光量分布の変化を電気信号の変化と
して出力する。この受光素子の出力を検出し、演算して
傾斜角度を知ることにより課題を解決している。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図１ないし図４に
基づいて説明する。図１は、この発明の一実施例の垂直
断面図である。発光素子１は、ＬＥＤ等の発光体で、上
蓋２の中央部に取り付けられている。受光素子７は、４
素子をお互いに対称に配列した受光素子からなるもの
で、受光部を構成し、底板６の中央部に取り付けられて
いる。また、上蓋２及び底板６は、少なくとも中央部は
透明で必要な光線が通過するように構成されており、発
光素子１と受光素子７はその軸芯が一致するように取り
付けられているので、発光素子１からの光は受光素子７
に向けてほぼ平行に照射されるようになっている。
基づいて説明する。図１は、この発明の一実施例の垂直
断面図である。発光素子１は、ＬＥＤ等の発光体で、上
蓋２の中央部に取り付けられている。受光素子７は、４
素子をお互いに対称に配列した受光素子からなるもの
で、受光部を構成し、底板６の中央部に取り付けられて
いる。また、上蓋２及び底板６は、少なくとも中央部は
透明で必要な光線が通過するように構成されており、発
光素子１と受光素子７はその軸芯が一致するように取り
付けられているので、発光素子１からの光は受光素子７
に向けてほぼ平行に照射されるようになっている。
【０００８】３は、円筒状部材で前記した上蓋２と底板
６とをつなぎ、これら上蓋２、円筒状部材３、底板６で
囲む空間は密閉され、密封容器を構成する。この密閉容
器内には、透明な液体で占められるとともに一粒の水銀
５が注入されている。透明な液体４は、水銀５より比重
が軽く、かつ水銀５と反応したり溶解したりしない液体
とし、例えば水やアルコール等にするのが好ましい。ま
た透明な液体の代わりに不活性ガスあるいは真空状態と
してもよい。受光素子７は、４素子をお互いに対称に配
列した受光素子とするが、その例を図３に示す。光電変
換素子、即ち４個のフォトダイオード８１〜８４をお互
いに対称に配置しており、フォトダイオード８１には電
極８５が、フォトダイオード８２には電極８６が、フォ
トダイオード８３には電極８７が、フォトダイオード８
４には電極８８がそれぞれ取り付けられている。各電極
８５〜８８からは出力電流Ｉ５〜Ｉ８がそれぞれ出力さ
れるようになっている。この出力電流Ｉ５〜Ｉ８を処理
する回路例を図４に示している。
６とをつなぎ、これら上蓋２、円筒状部材３、底板６で
囲む空間は密閉され、密封容器を構成する。この密閉容
器内には、透明な液体で占められるとともに一粒の水銀
５が注入されている。透明な液体４は、水銀５より比重
が軽く、かつ水銀５と反応したり溶解したりしない液体
とし、例えば水やアルコール等にするのが好ましい。ま
た透明な液体の代わりに不活性ガスあるいは真空状態と
してもよい。受光素子７は、４素子をお互いに対称に配
列した受光素子とするが、その例を図３に示す。光電変
換素子、即ち４個のフォトダイオード８１〜８４をお互
いに対称に配置しており、フォトダイオード８１には電
極８５が、フォトダイオード８２には電極８６が、フォ
トダイオード８３には電極８７が、フォトダイオード８
４には電極８８がそれぞれ取り付けられている。各電極
８５〜８８からは出力電流Ｉ５〜Ｉ８がそれぞれ出力さ
れるようになっている。この出力電流Ｉ５〜Ｉ８を処理
する回路例を図４に示している。
【０００９】この発明の傾斜センサーは以上のような構
造となっているので、これを用いたときの動作を以下に
述べる。発光素子１からの放射光は、水銀５の影５１を
受光素子７の上面につくる。図１（１）のごとく全体が
傾斜しない垂直状態のときは、水銀５の影５１は図３に
示すように受光素子７の中心にある。このとき４個のフ
ォトダイオード８１〜８４の入射光量はほぼ同一とな
る。これが図１（２）のごとく傾斜すると凹曲面に沿っ
て水銀５は移動し、したがって水銀５の影５１は中心か
ら片寄ったところにつくり、４個のフォトダイオード８
１〜８４の入射光量に差が生じる。この差は出力電流Ｉ
５〜Ｉ８の差として取り出すことができる。
造となっているので、これを用いたときの動作を以下に
述べる。発光素子１からの放射光は、水銀５の影５１を
受光素子７の上面につくる。図１（１）のごとく全体が
傾斜しない垂直状態のときは、水銀５の影５１は図３に
示すように受光素子７の中心にある。このとき４個のフ
ォトダイオード８１〜８４の入射光量はほぼ同一とな
る。これが図１（２）のごとく傾斜すると凹曲面に沿っ
て水銀５は移動し、したがって水銀５の影５１は中心か
ら片寄ったところにつくり、４個のフォトダイオード８
１〜８４の入射光量に差が生じる。この差は出力電流Ｉ
５〜Ｉ８の差として取り出すことができる。
【００１０】図４も参照して以後の処理を説明すると、
まず４個のフォトダイオード８１〜８４を隣合う２個づ
つの組として加算する。対向する一対の組の差を演算す
ることにより傾斜角を知ることができる。対向する対は
２対でき、お互いに直交している。この２対につきおの
おの演算することにより、直交する２方向の傾斜角を測
定することができる。
まず４個のフォトダイオード８１〜８４を隣合う２個づ
つの組として加算する。対向する一対の組の差を演算す
ることにより傾斜角を知ることができる。対向する対は
２対でき、お互いに直交している。この２対につきおの
おの演算することにより、直交する２方向の傾斜角を測
定することができる。
【００１１】図２は、この発明の別の実施例を示してい
る。上蓋２を凸レンズからなる集光レンズ２１としてお
り、発光素子１からの放射光を平行光線とする効果をも
たせている。密封容器自体は、上蓋２を集光レンズ２１
としただけであるが、密封容器の内部、即ち、水銀の周
囲には不活性ガスまたは真空４１が充填されている。
る。上蓋２を凸レンズからなる集光レンズ２１としてお
り、発光素子１からの放射光を平行光線とする効果をも
たせている。密封容器自体は、上蓋２を集光レンズ２１
としただけであるが、密封容器の内部、即ち、水銀の周
囲には不活性ガスまたは真空４１が充填されている。
【００１２】これまで発光素子１を上方に受光素子７を
下方に配置した場合を述べたが、この発明は、発光素子
１と受光素子７との上下関係を限定するものではなく、
発光素子１を下方に配置し、受光素子７を上方に配置し
てもかまわないことは明きらかである。
下方に配置した場合を述べたが、この発明は、発光素子
１と受光素子７との上下関係を限定するものではなく、
発光素子１を下方に配置し、受光素子７を上方に配置し
てもかまわないことは明きらかである。
【００１３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、従来技
術にあるような温度変化による測定誤差をなくし、しか
も４個のフォトダイオードをお互いに対称に配列してい
るので、簡単にして直交する２方向の傾斜角度を測定で
きるようになっている。
術にあるような温度変化による測定誤差をなくし、しか
も４個のフォトダイオードをお互いに対称に配列してい
るので、簡単にして直交する２方向の傾斜角度を測定で
きるようになっている。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。図（１）は
垂直状態を示す図、図（２）は全体を右に傾けた図であ
る。
垂直状態を示す図、図（２）は全体を右に傾けた図であ
る。
【図２】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図３】受光素子の上面図である。
【図４】本発明の回路構成図である。
１ 発光素子 ２ 上蓋 ２１ 集光レンズ ３ 円筒状部材 ４ 透明液体 ４１ 不活性ガスまたは真空 ５ 水銀 ５１ 水銀の影 ６ 底板 ７ 受光素子 ８１〜８４ フォトダイオード ８５〜８８ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】上面を凹曲面とする透明体からなる底板
と、同じく透明体からなる上蓋と、前記底板と上蓋とを
有する密封容器と、この密封容器に一粒の水銀を注入
し、前記密封容器の上下面に発光素子と、４素子をお互
いに対称に配列した受光素子を一対配置することによっ
て水銀の移動量を検出し、直交する２方向の傾斜角度を
測定することを特徴とする傾斜センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984696A JPH09243359A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 傾斜センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984696A JPH09243359A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 傾斜センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243359A true JPH09243359A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13982141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8984696A Pending JPH09243359A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 傾斜センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243359A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1186858A1 (de) * | 2000-09-08 | 2002-03-13 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Elektronisches Inclinometer |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP8984696A patent/JPH09243359A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1186858A1 (de) * | 2000-09-08 | 2002-03-13 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Elektronisches Inclinometer |
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