JPS59216012A - 静電容量式傾斜センサ - Google Patents
静電容量式傾斜センサInfo
- Publication number
- JPS59216012A JPS59216012A JP9105283A JP9105283A JPS59216012A JP S59216012 A JPS59216012 A JP S59216012A JP 9105283 A JP9105283 A JP 9105283A JP 9105283 A JP9105283 A JP 9105283A JP S59216012 A JPS59216012 A JP S59216012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential
- common electrode
- electrode
- electrostatic capacity
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は地球の重力方向に対する傾斜角変化を静電容量
変化に変換して傾斜角に比例した出力譬圧を得るように
した静電容量式傾斜センサに関するものである。
変化に変換して傾斜角に比例した出力譬圧を得るように
した静電容量式傾斜センサに関するものである。
従来のこの種の傾斜センサは精密ポテンショメータの回
転軸をおもりの回転力で駆動する構造のものや、メータ
機構とフォトカプラを主体とする電子回路を組合わせた
構造のものなどがあるが、高価な精密ポテンショメータ
などの精密部品を使用する必要があったり、機構が複雑
であるなど小形安価に構成できないという欠点がある。
転軸をおもりの回転力で駆動する構造のものや、メータ
機構とフォトカプラを主体とする電子回路を組合わせた
構造のものなどがあるが、高価な精密ポテンショメータ
などの精密部品を使用する必要があったり、機構が複雑
であるなど小形安価に構成できないという欠点がある。
また回動自在に支持した回転体に近接してその両側に互
いに並行に電極板を配置して静電容量的に傾斜角度を検
出する方式のものは、回転軸の摩擦、回転体の傾き等に
より確度、分解能の変動やヒステリシスを生ずる等の欠
点があった。
いに並行に電極板を配置して静電容量的に傾斜角度を検
出する方式のものは、回転軸の摩擦、回転体の傾き等に
より確度、分解能の変動やヒステリシスを生ずる等の欠
点があった。
本発明はこれらの欠点を除去するため、傾斜角度に対す
る誘電性液体の液面変化を静電容量の変化に変換して検
出することにより、複雑な機構部分や回動軸の使用をさ
けて円滑安定な検出ができるようにしようとするもので
ある。
る誘電性液体の液面変化を静電容量の変化に変換して検
出することにより、複雑な機構部分や回動軸の使用をさ
けて円滑安定な検出ができるようにしようとするもので
ある。
第１図は本発明の基本構造を示す縦断面図であって、第
２図はその電極の対向面の形状を示す図である。１，２
は半円状の差動電極、６は全円状の共通電極で、密閉容
器５内に互に対向して並行に配置されている。４は密閉
容器５内に封入されているシリコンオイルなどの誘電性
液体、６は信号処理回路基板、７は導電部材からなるシ
ールド板で、カバー８と兼用しても良い。Ｌは傾斜セン
サの基準面である。
２図はその電極の対向面の形状を示す図である。１，２
は半円状の差動電極、６は全円状の共通電極で、密閉容
器５内に互に対向して並行に配置されている。４は密閉
容器５内に封入されているシリコンオイルなどの誘電性
液体、６は信号処理回路基板、７は導電部材からなるシ
ールド板で、カバー８と兼用しても良い。Ｌは傾斜セン
サの基準面である。
差動電極１と共通電極６で構成する静電容量Ｃ１および
差動電極２と共通電極６で構成する静電容量Ｃ２は誘電
性液体４の誘電率ε、差動電極１および２と共通電極６
との間隔をｄとすると、 Ｃ１二（１／ｄ）（ｅＳ ｎ＋８１２ ）Ｃ２二（１／
ｄ）（εＳ２１＋８２２）であられされる。こ＼で Ｆ１ａは差動電極１の誘電性液中の電極面積８１２は差
動電極１の空気中の電極面積Ｓ２１は差動電極２の誘電
性液中の電極面積Ｓ２２は差動電極２の空気中の電極面
積水平状態では第３図（ａ）に示すように８１１中Ｓ１
ｚ、Ｓｚｌキ８２２ となるように誘電性液体４が封入
されている。
差動電極２と共通電極６で構成する静電容量Ｃ２は誘電
性液体４の誘電率ε、差動電極１および２と共通電極６
との間隔をｄとすると、 Ｃ１二（１／ｄ）（ｅＳ ｎ＋８１２ ）Ｃ２二（１／
ｄ）（εＳ２１＋８２２）であられされる。こ＼で Ｆ１ａは差動電極１の誘電性液中の電極面積８１２は差
動電極１の空気中の電極面積Ｓ２１は差動電極２の誘電
性液中の電極面積Ｓ２２は差動電極２の空気中の電極面
積水平状態では第３図（ａ）に示すように８１１中Ｓ１
ｚ、Ｓｚｌキ８２２ となるように誘電性液体４が封入
されている。
Ｓｏ ＝Ｓ１２ ＝Ｓｌ 、 ８２１ ＝８２２＝８２
ト’Ｌｒ水平状態の静電容量をＣ１−＝ｃ１０ 、
Ｃ２＝Ｃ２ｏ とすれば Ｃ１ｏ＝ （Ｓ１／ ｄ ） （ε＋１）Ｃ２ｏ＝ （
Ｓｚ ／ｄ ） （ｔ ＋ｉ ）となる。
ト’Ｌｒ水平状態の静電容量をＣ１−＝ｃ１０ 、
Ｃ２＝Ｃ２ｏ とすれば Ｃ１ｏ＝ （Ｓ１／ ｄ ） （ε＋１）Ｃ２ｏ＝ （
Ｓｚ ／ｄ ） （ｔ ＋ｉ ）となる。
一方角度θだけ傾斜した状態では第３図（ｂ）に示すよ
うに差動電極１，２と誘電性液体４の液面との相対位置
が変化し、この時の静電容量Ｃ１−Ｃ１θ、Ｃ２＝Ｃ２
θは Ｃ１θ＝（１／ｄ）（ε（Ｓｌｌ＋△Ｓ１θ）＋ （Ｓ
Ｉ２−△Ｓ＋ｅ ） ） ＝（１／ｄ ）（８１Ｃε＋１） 十ΔＳ１θ（ε−１）） Ｃ２θ＝（１／ｄ）（ε（Ｓ２１−Δ５２９）＋８２２
＋△Ｓ ２８ ） ＝（１／（ｉ ） （８２（ε＋１） −△５２０（ε−１） 従って水平状態から角度θだけ傾斜した時の静電容量の
変化量△Ｃ１θ、△Ｃ２θは ΔＣ１θ＝Ｃ１θ−ＣＩＯ ＝（△Ｓ＋ｅ／ｄ ） （ε−１） △Ｃ２θ＝Ｃ２Ｏ−Ｃ２θ ＝（△Ｓ２［１／ｄ ） （ε−１） となり、Ｃ１はＣ１ｏ から（ムＳＩ＠／ｄ）（ε−
１）だけ増加し、Ｃ２はＣ２０から（△Ｓ ｚｅ ／
ｄ ）（ε−１）だけ減少する。
うに差動電極１，２と誘電性液体４の液面との相対位置
が変化し、この時の静電容量Ｃ１−Ｃ１θ、Ｃ２＝Ｃ２
θは Ｃ１θ＝（１／ｄ）（ε（Ｓｌｌ＋△Ｓ１θ）＋ （Ｓ
Ｉ２−△Ｓ＋ｅ ） ） ＝（１／ｄ ）（８１Ｃε＋１） 十ΔＳ１θ（ε−１）） Ｃ２θ＝（１／ｄ）（ε（Ｓ２１−Δ５２９）＋８２２
＋△Ｓ ２８ ） ＝（１／（ｉ ） （８２（ε＋１） −△５２０（ε−１） 従って水平状態から角度θだけ傾斜した時の静電容量の
変化量△Ｃ１θ、△Ｃ２θは ΔＣ１θ＝Ｃ１θ−ＣＩＯ ＝（△Ｓ＋ｅ／ｄ ） （ε−１） △Ｃ２θ＝Ｃ２Ｏ−Ｃ２θ ＝（△Ｓ２［１／ｄ ） （ε−１） となり、Ｃ１はＣ１ｏ から（ムＳＩ＠／ｄ）（ε−
１）だけ増加し、Ｃ２はＣ２０から（△Ｓ ｚｅ ／
ｄ ）（ε−１）だけ減少する。
誘電性液体中の電極面積の変化分△Ｓｌｓ、△Ｓ２θが
互に等しく且つ傾斜角θに比例するように電極形状およ
び誘電性液量を設定した第６図の傾斜角度θ対静電容量
特性は第４図のようになる。
互に等しく且つ傾斜角θに比例するように電極形状およ
び誘電性液量を設定した第６図の傾斜角度θ対静電容量
特性は第４図のようになる。
尚第３図では差動電極１，２の分割位置を基準面りに対
して垂直方向になっているがこれに限定するものでない
ことはもちろんである。
して垂直方向になっているがこれに限定するものでない
ことはもちろんである。
静電容量変化から傾斜角度に比例した直流出力電圧に変
換する回路の１例を第５図に示す。
換する回路の１例を第５図に示す。
静電容量Ｃｊ、Ｃ２は容量、電圧変換回路ＣＶｌ、ＣＶ
２で直流電圧に変換され、その出力を差動増巾器ＤＡに
より差動増巾することにより静電容量の変化量に比例し
た直流出力電圧を得て、傾斜角度を検出することができ
る。
２で直流電圧に変換され、その出力を差動増巾器ＤＡに
より差動増巾することにより静電容量の変化量に比例し
た直流出力電圧を得て、傾斜角度を検出することができ
る。
静電容量Ｃ１，Ｃ２の温湿度による変動分は差動増幅す
ることによりキャンセルすることができるので温湿度特
性も良好である。
ることによりキャンセルすることができるので温湿度特
性も良好である。
第７図は本発明の一実施例の構造を示す縦Ｋｊ１石図、
第８図はその部分分解図である。
第８図はその部分分解図である。
９は共通電極基板で、共通−極９ａ１９発振回路９ｂな
どで構成されている。１０は差動電極基板で、差動電極
１０ａ、１０ｂ、容量、電圧変換回路１．Ｏｄ、１０ｅ
、差動増幅回路１０ｆ などで構成されている。１０
ｃ は注油口である。
どで構成されている。１０は差動電極基板で、差動電極
１０ａ、１０ｂ、容量、電圧変換回路１．Ｏｄ、１０ｅ
、差動増幅回路１０ｆ などで構成されている。１０
ｃ は注油口である。
発振回路、容量電圧変換回路、差動増幅回路等信号処理
回路を別基板に塔載してもよいこきは勿論である。
回路を別基板に塔載してもよいこきは勿論である。
１１は絶縁部材からなる間隔板で略円形の窓１１ａ
が開口し、両側からゴムリンク１２を介して共通電極板
９と差動電極基板１０を押圧固定して組立て、共通電極
基板９と間隔板の窓１１ａ と差動電極板１０で構成
される空間には誘電性液体１６を注入し封止板１４で封
止している。１５．１６は間隔板、１７．１８は導電性
部材からなるシールド板、１９はベース、２０はカバー
である。動作は第１図〜第６図と同じである。
が開口し、両側からゴムリンク１２を介して共通電極板
９と差動電極基板１０を押圧固定して組立て、共通電極
基板９と間隔板の窓１１ａ と差動電極板１０で構成
される空間には誘電性液体１６を注入し封止板１４で封
止している。１５．１６は間隔板、１７．１８は導電性
部材からなるシールド板、１９はベース、２０はカバー
である。動作は第１図〜第６図と同じである。
第９図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第１０図
は電極の対向面を示す図である。
は電極の対向面を示す図である。
２１は共通電極２１ａ を有する共通電極基板、２２
は方形状の差動電極２２ａ、２２ｂを有する差動電極基
板で、共通電極２１ａ および差動電極２２ａ、２２ｂ
は銅箔パターンで基板上に形成してもよいし、別個
の導電部材で形成したものであっても良い。２６は密閉
容器、２４は誘電性液体である。
は方形状の差動電極２２ａ、２２ｂを有する差動電極基
板で、共通電極２１ａ および差動電極２２ａ、２２ｂ
は銅箔パターンで基板上に形成してもよいし、別個
の導電部材で形成したものであっても良い。２６は密閉
容器、２４は誘電性液体である。
第１１図は動作説明のための一方向投影図で、共通電極
２１ａ と差動電極２２ａ 間の静電容量Ｃ６と、
共通電極２１ａ と差動電極２２ｂ 間の静電容量Ｃ
４は傾斜角度θが小さい範囲では傾斜角度θに比′９１
１シ、±１５° の傾斜角度範囲で直線性の誤差は１％
以下である。
２１ａ と差動電極２２ａ 間の静電容量Ｃ６と、
共通電極２１ａ と差動電極２２ｂ 間の静電容量Ｃ
４は傾斜角度θが小さい範囲では傾斜角度θに比′９１
１シ、±１５° の傾斜角度範囲で直線性の誤差は１％
以下である。
誘雷性液体２４の深さｈに変動があっても、深さ変動に
よる静電容量Ｃ３，Ｃ４の変化は同方向で変化量が等し
くなるように構成しであるので静電容ｉｃ６．Ｃ４を容
量電圧変換して差動増幅することにより、誘電性の液体
の深さ変動に関係なく正しく傾斜を検出することができ
る。
よる静電容量Ｃ３，Ｃ４の変化は同方向で変化量が等し
くなるように構成しであるので静電容ｉｃ６．Ｃ４を容
量電圧変換して差動増幅することにより、誘電性の液体
の深さ変動に関係なく正しく傾斜を検出することができ
る。
以上説明したように本発明によれば、傾斜角度に対応し
て誘電性液体の流動により静電容量変化を発生させ、こ
の静電容量変化量を検知して傾斜角度を検出するもの′
であって、複雑な機構部分や摩擦のある回動軸などを使
用しないので動作が円滑安定であって確度や分解能が良
い。又静電容量の温湿度による変動はキャンセルできる
構成になっているので温湿度特性も良好である。
て誘電性液体の流動により静電容量変化を発生させ、こ
の静電容量変化量を検知して傾斜角度を検出するもの′
であって、複雑な機構部分や摩擦のある回動軸などを使
用しないので動作が円滑安定であって確度や分解能が良
い。又静電容量の温湿度による変動はキャンセルできる
構成になっているので温湿度特性も良好である。
第１図は本発明の基本構造を示す縦断面図、第２図はそ
の電極の対向面を示す図、第６図は動作説明のための要
部縦断面図で（ａ）は水平状態の場合、（ｂ）は傾斜状
態の場合を示す。 第４図は第６図の傾斜角度θ゛対静電容量Ｃ特性図、第
５図は信号処理回路を示すブロック図、第６図は傾斜角
度θ対出方電圧Ｖ特性図である第７図は本発明の一実施
例を示す縦断面図、第８図Ｃ：ｔその要部分解斜視図、
第９図は他の実施例の縦断面図、第１０図はその電極の
平面図、第１１図は動作説明のための一方向投影図であ
る。 １．２，１０ａ、１０ｂ、２２’ａ、２２ｂ−一差動電
極、３ ｒ ９” ＋ ２１８−共通電極、４，１３．
２４−誘電性液体、５ 、２３−密閉容器、７，１７．
１８−シールド板、８ 、２０−カバー、Ｌ−基準面、
θ−傾斜角、’ｃ１．Ｃ２，Ｃ５、Ｃ４，Ｃ−静電容量
、ｏ ｓ ｃ−，５Ｈ６、ｃｖｉ 、ＣＶ２− 容量電
圧変換回路、Ｄ Ａ−差動増幅器、９，２１−共通電極
基板、１０．２２−差動電極基板、１１−間隔板、１ｉ
ａ−・窓、１２−ゴムリング、１ｏｃ−注油口、１４−
封止板。 特許出願人 株式会社 大興電機製作所 取締役社長 肥 後 犬 介
の電極の対向面を示す図、第６図は動作説明のための要
部縦断面図で（ａ）は水平状態の場合、（ｂ）は傾斜状
態の場合を示す。 第４図は第６図の傾斜角度θ゛対静電容量Ｃ特性図、第
５図は信号処理回路を示すブロック図、第６図は傾斜角
度θ対出方電圧Ｖ特性図である第７図は本発明の一実施
例を示す縦断面図、第８図Ｃ：ｔその要部分解斜視図、
第９図は他の実施例の縦断面図、第１０図はその電極の
平面図、第１１図は動作説明のための一方向投影図であ
る。 １．２，１０ａ、１０ｂ、２２’ａ、２２ｂ−一差動電
極、３ ｒ ９” ＋ ２１８−共通電極、４，１３．
２４−誘電性液体、５ 、２３−密閉容器、７，１７．
１８−シールド板、８ 、２０−カバー、Ｌ−基準面、
θ−傾斜角、’ｃ１．Ｃ２，Ｃ５、Ｃ４，Ｃ−静電容量
、ｏ ｓ ｃ−，５Ｈ６、ｃｖｉ 、ＣＶ２− 容量電
圧変換回路、Ｄ Ａ−差動増幅器、９，２１−共通電極
基板、１０．２２−差動電極基板、１１−間隔板、１ｉ
ａ−・窓、１２−ゴムリング、１ｏｃ−注油口、１４−
封止板。 特許出願人 株式会社 大興電機製作所 取締役社長 肥 後 犬 介
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密閉容器内に１対の差動電極１，２に対向して共通
電極６を互いに並行に配置し、差動電極１，２と共通電
極６との間に誘電性液体を注入し、差動電極１と共通電
・極６の間の静電容量Ｃ１と差動電極２と共通電極６の
間の静電容量Ｃ２のそれぞれに、傾斜角に対応して生ず
る互に逆方向の変化量を差動的に合成して傾斜角を検出
するようにしたことを特徴とする静電容量式傾斜センサ
。 ２．１対の゛差動電極を半円又は半円弧状に分離して設
け、密閉容器の誘電性液体の収容部分の側面を差動電極
と同心円状に構成した特許請求の範囲第１項記載の静電
容量式傾斜センサ。 ３．１対の差動電極を方形状に分離して設けた特許請求
の範囲第１項記載の静電容量式傾斜センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105283A JPS59216012A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 静電容量式傾斜センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105283A JPS59216012A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 静電容量式傾斜センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59216012A true JPS59216012A (ja) | 1984-12-06 |
Family
ID=14015730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9105283A Pending JPS59216012A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 静電容量式傾斜センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59216012A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6159208A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-26 | Iseki & Co Ltd | 作業機の傾斜制御装置 |
| US5381604A (en) * | 1993-04-08 | 1995-01-17 | Cline Labs, Inc. | Angle measurement device employing angle sensor and electronics integrally formed on a printed circuit board |
| US5479716A (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-02 | Design & Test Technology, Inc. | Capacitive based gravity sensor |
| US5511320A (en) * | 1993-04-08 | 1996-04-30 | Cline Labs, Inc. | Angle measurement device employing angle sensor and electronics with lead circuitry integrally formed on a printed circuit board |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137108A (en) * | 1980-02-28 | 1981-10-26 | Pa Management Consult | Transducer |
-
1983
- 1983-05-24 JP JP9105283A patent/JPS59216012A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137108A (en) * | 1980-02-28 | 1981-10-26 | Pa Management Consult | Transducer |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6159208A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-26 | Iseki & Co Ltd | 作業機の傾斜制御装置 |
| US5381604A (en) * | 1993-04-08 | 1995-01-17 | Cline Labs, Inc. | Angle measurement device employing angle sensor and electronics integrally formed on a printed circuit board |
| US5511320A (en) * | 1993-04-08 | 1996-04-30 | Cline Labs, Inc. | Angle measurement device employing angle sensor and electronics with lead circuitry integrally formed on a printed circuit board |
| US5479716A (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-02 | Design & Test Technology, Inc. | Capacitive based gravity sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0291507B1 (en) | Electronic inclinometer | |
| RU2144680C1 (ru) | Экранированный емкостной датчик | |
| US6724612B2 (en) | Relative humidity sensor with integrated signal conditioning | |
| US6867602B2 (en) | Methods and systems for capacitive balancing of relative humidity sensors having integrated signal conditioning | |
| EP0376631B1 (en) | Differential capacitive pressure sensor with over-pressure protection and method of providing over-pressure protection to a capacitive pressure sensor | |
| US5396803A (en) | Dual balanced capacitance manometers for suppressing vibration effects | |
| US3992951A (en) | Compensated toroidal accelerometer | |
| EP1072865B1 (en) | Sensor signal processing apparatus | |
| CN105283745B (zh) | 一种改进的压力传感器结构 | |
| JPH02264838A (ja) | 容量型圧力センサ及び寄生容量を測定値から除去する方法 | |
| JPH04231804A (ja) | 容量式位置発信器 | |
| US4846954A (en) | Inclination sensor | |
| CN114323408A (zh) | 多量程多灵敏度压力mems芯片 | |
| US6516527B1 (en) | Inclinometer | |
| JPS59216012A (ja) | 静電容量式傾斜センサ | |
| CA2049963A1 (en) | Electronic capacitive level with automatic electrode selection | |
| GB2112524A (en) | Displacement or inclination sensors | |
| JPH0419466Y2 (ja) | ||
| US5469632A (en) | Capacitive angle sensor employing a vertical cantilever beam | |
| EP0546822A2 (en) | Inclinometer using a dielectric liquid | |
| JPH06174535A (ja) | 重量計および傾斜計 | |
| JPS5953485B2 (ja) | 傾斜センサ− | |
| US5323118A (en) | Hinged displacement sensor | |
| JPH0412416Y2 (ja) | ||
| JPH0411129Y2 (ja) |