JPS59568Y2 - 傾斜角度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は傾斜角度検出装置に関する。

傾斜角度検出装置としては、傾斜角度が一定以上になる
とブサーやランプにより警報を発するものや、実公昭５
３−４６０３５号公報に記載されている装置のように、
それぞれの異なった孔を有する複数の輪状接点の孔中心
部に重錘を吊るした導電性の吊線を位置させて、重錘の
移動に応じた数の輪状接点の内周と吊線が接触すること
により、傾斜角度を連続的に検出するもの等が知られて
いるが、いずれの場合も、傾斜角度の大きさは検出出来
ても、傾斜方向は検出出来なかった。

したがって、従来の傾斜検出装置はいずれの方向にも傾
く物体、たとえば車両や船舶等において、一定方向の傾
斜に対して警報を発したり、動力源を停止したりするこ
とは出来ても、その傾斜に対して修正制御をするために
用いることは出来なかった。

この考案は上述の問題に鑑みてなされたもので、傾斜方
向とその角度を検出出来る傾斜角度検出装置を提供する
ことを目的とするものである。

この目的を達成するために、この考案においては、容器
の内周面に複数の電極板を円周方向に分割して配置する
とともに、電極板間に重錘を揺動自在に吊り懸け、かつ
電極板と重錘とを導電性の液体中に浸漬することにより
、各電極板と重錘との距離に対応した電気信号によって
傾斜方向と角度の大きさを検出出来るように構成される
。

以下にこの考案の一実施例を図面とともに説明する。

図示の各図において、１は電気絶縁材にてなる円筒状の
容器、２ａ、２ｂ、２Ｃ，２ｄは容器１の筒部３の内周
面に沿って円周方向に４つに等分割して設けられた電極
板で、各電極板は上面からみると円弧状であり、また正
面からみると方形状の金属板で構成されている。

４は金属球にてなる重錘で、この重錘４は容器１の円筒
の中心位置で、蓋５から導電性の金属線６により揺動自
在に吊り掛けられている。

各電極板２ａ、２ｂ、２Ｃ，２ｄにはリード導体７ａ、
７ｂ、７Ｃ，７ｄ（７ａ、７ｂ（７）み図示）を介して
外部に電気的に導出されている。

容器１内には導電性の液体８が充填され、各電極板２ａ
、２ｂ、２Ｃ，２ｄと重錘４とは液体Ｂ内に浸漬されて
いる。

容器１は車両などの傾斜を検出すべき物体に、常時は重
錘８が垂直に吊り下がるように設置される。

第３図は上述の各電極板と重錘４とがら傾斜角度とその
方向を示す信号を抽出する制御回路の回路図で、１１は
パルス発振回路、１２はパルス発振回路１１の出力パル
ス、第４図イから第４図口〜ホに示すような一定の位相
層をもつパルス信号を発生する信号発生回路で、端子ａ
、ｂ、Ｃ５ｄにそれぞれパルス周期で４丁で位相がＴず
つずれているパルスＰａ、 Ｐｂ、 Ｐｃ、 Ｐｄを生
じる。

このパルスＰａないしＰｄはそれぞれ増幅器１３を介し
て第１図に示した傾斜角度検出器にの電極２ａないし２
ｄに各別に印加される。

電極板２ａ〜２ｄに印加されたパルスは、第４図へに示
すように重錘４と各電極板２ａ〜２ｄの距離に応じた信
号ＶＰに変換されてインピーダンス変換回路１４に印加
される。

インピーダンス変換回路１４は傾斜角度検出器にの出力
インピーダンスと次段のテ゛コーダ１５の人力インピー
ダンスと整合させる。

テ゛コーダ１５は第４図イに示すパルスＰＩ、Ｆ２、Ｆ
３・・・に同期して重錘４の信号ＶＰの電圧ＶＰ１〜Ｖ
Ｐ４を夫々端子Ｆ−Ｉに出力する。

１６はデコーダ１５の出力電圧を平滑、増幅して傾斜角
度を示す電圧■１〜■４を発生する平滑増幅回路であり
、その出力端子はクロスコイル２０゜２１と回転マグネ
ット２２を備えた指示計２３に接続される。

第５図と第６図は第３図の回路の詳細な回路を示し、第
３図と対応する部分には第３図と同じ符号を付した。

第５図においてコンデンサＣ１は電解コンデンサで、電
源電圧の変動等に対する誤動作防止用でありコンデンサ
Ｃ２はセラミック、プラスチック等のコンデンサで、ノ
イズ等の誤動作防止用である。

発振回路においてコンデンサＣ３は時定数回路用コンデ
ンサで抵抗Ｒ１との関係で周波数が決定する。

コンデンサＣ４は抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びトランジス
タＴｒｌにて波形整形回路となっている。

この構成により波形整形されたパルスがトランジスタＴ
ｒｌのコレクタから出力される。

信号発生回路１２は２個のフリップフロップ用ＩＣ，Ｆ
ｌ、 Ｆ２を有し、それぞれ端子Ｄ（回路図参照）が
高い電圧Ｈの時に端子ＣＫに立上りの電圧を与えると端
子Ｑに高い電圧Ｈを出力し、Ｑに但い電圧りを出力し続
ける。

端子りが低い電圧りに切り換わり、端子ＣＫに立上りの
電位を与えると端子Ｑに低い電圧りを出力Ｑに高い電圧
Ｈを出力するようになっている。

その論理を第１表に示す。

端子ＰＲはリセット用端子で高い電圧Ｈを与えることに
よりＱ、 ＱにそれぞれＨ，Ｌをセットする。

コンテ゛ンサＣ５はリセット用のコンデ゛ンサで゛リセ
ット胴端子ＰＲに接続される。

この２つのフリップフロップ回路の動作は電源ＯＮによ
りコンデンサＣ５を通してＰＲ端子は瞬時高い電圧とな
り、コンデンサＣ５が充電されるに伴い電圧が下がって
くるがこの高い電圧になったときにフリップフロップ ットされ、端子Ｑに高い電圧Ｈ、端子Ｑに低い電圧りが
出力される。

従ってそれに接続された出力端子ａ，ｂ，Ｃ。

ｄは夫々Ｈ， Ｈ， Ｌ， Ｌとなる。

尚、フリップフロップＩＣ，Ｆｌの端子りはフリップフ
ロップＦ２の出力端子Ｑに接続され、フリップフロップ
ＩＣ，Ｆ２の端子りはフリップフロップＩＣ，Ｆｌの出
力端子Ｑに接続されている為、フリップフロップＩＣ，
Ｆｌの端子りはし、フリップフロップＩＣ，Ｆ２の端子
りはＨの電圧となっている。

その後発振回路１１より最初の立上りの信号がフリップ
フロップＩＣの夫々の端子ＣＫに入力されるとフリップ
フロップＩＣＦ １の端子りにＬが入力されている為フ
リップフロップＩＣＦ ｌ側の出力端子Ｑ， Ｑは夫々
Ｌ， Ｈに切り換わるが、フリップフロップＩＣ，Ｆ２
側はそのまま変化せずＱ， ＱはそれぞれＨ， Ｌの
ままである。

続いて発振回路１１より次の立上りの信号が端子ＣＫに
入力されると今度はＦ１側の出力端子Ｑ。

Ｑはそのまま変化することなくＦ２側の出力端子Ｑ、
Ｑは夫々Ｌ、 Ｈに切り換わり、出力端子ａ。

ｂ、 Ｃ，ｄは夫々Ｌ、 Ｌ、 Ｈ，Ｈとなる。

上記のように出力端子ａ、ｂ、Ｃ５ｄは発振回路のパル
スに応じて１／４周期づつ遅れた、第４図口〜ホに示す
パルスを発生することになる。

上記の論理を第２表に示す。

インピーダンス変換回路１４は、傾斜角度検出器にの電
圧が抵抗値の大きい液体抵抗の分圧による電圧であるた
め、そのままでは次回路のデコーダ１５へ入力したとき
、電圧が大きく下が０デコーダ１５の機能が働かないた
めインピーダンス変換して入力電圧が下がらないように
しである。

デコーダ１５はスイッチング作用をするもので入力端子
（Ｘ−ＣＯＭ）への入力信号■Ｐを端子Ａ。

Ｂの条件により出力端子［Ｆ］■■■にそれぞれ切り換
えて出力するものである。

その論理を第３表に示す。

そして信号発生回路１２の出力端子Ｃとテ゛コーダ１５
の条件端子Ａを接続し、又出力端子すとデコーダ１５の
条件端子Ｂを接続すると第４図イのパルスＰ１のとき、
信号発生回路１２の出力端子すとＣにはそれぞれり、
Ｌの出力信号が出力され、従ってそれぞれの端子に接
続されている条件端子Ａ及びＢは共に低い電圧りを受け
ているため、第３表に示す様にデコーダ１５への入力信
号ＶＰのこの時の電圧ＶＰＩは端子■から出力される。

このようにすると第４図イのパルスＰ２．Ｐ３．Ｐ４の
ときはそれぞれテ゛コーダの出力端子◎■■から出力Ｖ
Ｐ２．ＶＰ３．ＶＰ４がそれぞれ出力される。

平滑増幅回路１６はデコーダ１５の出力ＶＰＩ。

■Ｐ２．ｖＰ３．ｖＰ４をそれぞれコンテ゛ンサＣ６゜
Ｃ８，Ｃ７，Ｃ９にて平滑する。

増幅部には演算増幅器１６Ａ〜１６Ｄと各演算増幅器に
接続した電流増幅用のトランジスタ１７．１８を備えて
いる。

そして演算幅器の■端子の電圧は一定にセットされてい
るので○端子の電圧も一定となり、従ってたとえば端子
Ｆの電圧が高ければ端子Ｔ１の電圧は低くなり、Ｆの電
圧が低ければ端子Ｔ１の電圧は高くなると共に電圧増幅
は抵抗Ｒ５とＲ６の抵抗値の関係で決定される。

なおボリューム１９はバランス調整用である。

上記の構成を有する傾斜角度検出装置の動作について説
明する。

傾斜角度検出器には車両等に設置され車両等が水平状態
にあるときは、重錘４は中心各電極板２ａ〜２ｄ間の中
心に位置している。

そしてたとえば傾斜角度検出器にの中心線Ｘの電極板２
ａ、２ｂ側が前方を向くように設置され車両等が前方左
側に傾くと重錘４は第１図或いは第２図に示す点線の位
置へ移動する。

一方各電極板２ａ〜２ｄにはそれぞれ第４図口〜ホに示
すような一定の位相層をもつパルス信号が信号発生回路
１２から印加される。

従って各電極板に発生する電位の平均値は等しくなり、
すなわち各電極板の相互間には電位差が生じていない状
態と等しくなり、導電性の液体は電気分解されることが
ない。

まず最初にパルスＰ１が生じるタイミングには第７図イ
のように２ａには＋、２ｂ、２Ｃには２ｄには十電位が
印加される。

これらの電極板の電圧は液８を通って重錘４に印加され
、電極板２ａ及び２ｄと重錘４の距離に応じた電圧ＶＰ
Ｉがこの金属線６を通ってインピーダンス変換回路１４
に印加され、さらにデコーダ１５に印加される。

次のパルスＰ２のタイミングでは、一定の位相層をもつ
パルス信号によって第７図口に示すように電極板２ａ、
２ｂが＋、２Ｃ，２ｄが−となる。

それ故重錘４には、電極板２ａ及び２ｂと重錘の距離に
応じた電圧が第４図へのＶＰ２に示す高い電圧として得
られる。

以下同様にして各パルスＰ３、Ｐ４のタイミングには第
７図ハ、二に示すように電圧が各電極板２ａ〜２ｄに印
加され、重錘４にはＶＰ３．ＶＰ４がとり出されて、イ
ンピーダンス変換回路１４を経てデコーダ１５に印加さ
れる。

その入力（ＷｔＶＰｌ、ＶＰ２．ＶＰ３．ＶＰ４は７”
コーグ１５により、端子Ｆ、 Ｇ、 Ｈ，Ｉに第４図ト
ないしヌの電圧が生じる。

尚電圧■１と■３の電圧差は左右方向及び、■２とＶ４
の電圧差は前後方向の夫々の傾斜角度に応じているので
、夫々表示計（図示せず）や制御装置（図示せず）にこ
の電圧信号を送ることにより傾斜角度の表示及び傾斜を
制御することが可能となる。

この電圧は平滑増幅回路１６で平滑化され、かつ増幅さ
れて電圧■１〜■４を発生しこの電圧Ｖ１及びＶ３は端
子Ｔ１及びＴ２から■２及び■４は端子Ｔ３及びＴ４か
ら夫々出力される。

そして端子Ｔ１〜Ｔ４からコイル２０．２１に印加され
、回転マグネット２２を駆動し、その時の傾斜方向を指
示する。

上述の動作がＰ５以後もくり返される。

もし同じ方向へさらに傾斜すると、重錘４は電極板２ａ
に近づくので電極板２ａ、２ｄと重錘の距離に応じた電
圧ｖＰ１及び電極板２ ａ、 ２ ｂと重錘の距離に応
じた電圧ＶＰ２の値は大きくなり、逆にＶＰ３．ＶＰ４
は小さくなる。

したがって指示される傾斜角度はさらに大きくなる。

また傾斜の方向が変ると重錘４はその傾斜方向に対応し
た電極板に接近して、前記ＶＰ １−ＶＰ ４の各位は
変化し、その指示も変化する。

これによって傾斜角度の大きさと方向とを連続的に検出
出来る。

平滑増幅回路１６からは傾斜角度と傾斜方向を示す信号
が得られるので、この信号によって傾斜角制御装置等を
制御することによりたとえば車両の傾斜角を自動的に制
御出来る。

また各電極板の相互間には電位差が生じていない状態と
等しくなり、導電性の液体は電気分解されることがない
ので電極板に不純物が析出したり、精度が落ちることも
なく、耐久性の良いものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の上面図、第３図は第１図の角度検出器と接続され
る電気回路を示すブロック回路図、第４図は第３図の回
路における要部の信号波形図、第５図と第６図は第３図
の回路の詳細な一例を示す回路図、第７図は角度検出器
の動作説明図である。 １・・・・・・容器、２ａ、 ２ｂ、 ２Ｃ，２ｄ
・・・・・・電極板、４・・・・・・重錘、８・・・・
・・液体、１２・・・・・・信号発生回路、１４・・・
・・・インピーダンス変換回路、１５・・・・・・デコ
ーダ、１６・・・・・・平滑増幅回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 容器と、容器内に揺動自在に垂下された導電性の重錘と
   、該重錘を吊り掛ける導電性の金属線と、重錘から一定
   間隔で離れて、かつその周囲において、円周方向に所定
   間隔をおき上記容器の内周面に沿って配置された複数の
   電極板と、上記電極板と重錘とを浸漬する導電性の液体
   と、一定の位相差をもち位相のずれた複数のパルス信号
   を発生する信号発生回路とを備え、該信号発生回路から
   発生するパルス信号を上記電極板に各別に印加し、重錘
   から得られる電気信号により傾斜角度を表わす信号を抽
   出することを特徴とする傾斜角度検出装置。