KR100195790B1 - 브리지 회로의 캐패시턴스를 이용한 경사각 측정변화기 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사각을 측정하는 변환기(Tranducer) 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 건물 기울기, 도로, 교량, 및 댐 등의 토목 관련 공사의 구조물 기울기 측정을 간단하게 실시하고, 저가격으로 제조할 수 있도록 하였으며, 캐패시턴스를 대칭적으로 배치하는 대칭 자동 캐패시턴스 원리(Symmetric Defferential Capacitance)와 그의 일부를 변형한 선형 회전 차동 캐패시턴스(Linear Rotary Differential Capacitance)의 개념을 응용하여, μrad단위의 고분해능으로 경사각을 측정할 수가 있고 실용적인, 캐패시턴스(Capacitance)를 이용하여 경사각을 측정하는 브리지 회로(Bridge circuit)의 변환기(Transducer)와 그 방법에 관한 것이다.

일정한 주파수 신호가 공급되는 발진판, 경사에 따라 자세가 변화하는 접지판과, 상기 접지판의 자세 변화에 따라 발진판과의 사이에 형성되는 캐패시턴스가 가변되어 경사각 변화 신호를 발생하는 감지판으로 구성되는 변환기와, 상기 변환기를 제어하기 위한 전자 회로로서, 일정한 주파수를 발생시키는 발진부와, 검출된 신호변화를 비교하여 증폭하는 비교증폭부와, 인가된 주파수 신호를 기준으로하여 변환된 신호를 복조하여 직류 신호로 증폭하는 복조부와, 상기 신호를 컴퓨터에 전달하기 위한 버퍼부로 구성되는 경사각 검출 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

브리지 회로의 캐패시턴스를 이용한 경사각 측정 변화기 및 그 방법

본 발명은 경사각을 측정하는 변환기(Tranducer) 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 건물 기울기, 도로, 교량, 및 댐 등의 토목 관련 공사의 구조물 기울기 측정을 단간하게 실시하고, 저가격으로 제조할 수 있도록 하였으며, 캐패시턴스(Capacitance)를 대칭적으로 배치하는 대칭 자동 캐패시턴스 원리(Symmetric Defferential Capacitance)와 그의 일부를 변형한 선형 회전 차동 캐패시턴스(Linear Rotary Differential Capacitance)의 개념을 응용하여, μrad단위의 고분해능으로 경사각을 측정할 수가 있고 실용적인, 캐패시턴스(capacitance)를 이용한 풀 브리지 회로(Full-bridge circuit)의 변환기(Transducer)와 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 경사각을 측정하는 변환기(Transducer)는 물리계의 역학적 운동상태를 전기적인 신호로 변환하므로서 물체의 운동 상태를 감지하는 센서의 일종이다. 변환기의 발전 추이는 과학 기술의 발전 추이에 따라, 보다 넓은 대역의 고분해능을 얻는 방향으로 개선 되어 왔다.

그러나 종래의 기술에서는 넓은 대역의 측정을 위한 변환기는 분해능의 손실을 수반하고, 높은 분해능을 얻기 위해 제작된 변환기는 극히 좁은 대역의 측정만을 가능하게 하는 일반적인 단점을 가지고 있다. 예를 들어 레이저와 거울 및 망원경을 사용한 광학적 형태의 자동 시준기(Auto-collimator)형 변환기의 수 μrad의 분해능으로 1000μrad의 범위를 측정 할 수가 있으나, 광학적인 방법에 따른 레이저 빔의 크기 증가와 진동과 같은 주변 환경에 극히 민감하여 분해능의 제한을 받는다. 이를 보완하기 위한 다른 광학적인 광파장 비교계(Interferometric techniques)에 기초한 변환기는 수 nrad의 분해능으로 좁은 대역의 각도를 측정 가능하도록 제작할 수는 있으나 측정 대역의 범위가 극히 축소된다.

현존하는 변환기중에서 분해능이 높고 간편하여 보편적으로 사용되는 기술에는 압전 물질을 이용하거나, 위치 변화에 따른 전기적 축전 용량 변화를 이용하는 변환기들이다. 예를 들면 교류 브리지(AC bridge) 방법에 의한 임피이던스(Impedence) 측정이나, 엘씨(LC)진동자 방법에 의한 진동수 측정등으로 물체의 미소 변위를 측정 가능하게 한 방법들이 있다. 이러한 변환기는 직선적인 거리 변화에 민감하여 변위측정 기구로 주로 사용되고 있으나, 고분해능을 얻기 위하여 측정 대역 범위의 축소를 초래하는 한계가 있다. 대표적인 예로 엘브이디티(LVDT, Translational Linear Variable differential Transformer) 센서를 들 수 있다. 따라서 본 발명은 기술적으로 캐패시턴스(Capacitance)를 이용하므로써 종래의 방법의 상기와 기술적인 한계를 극복하고 있다.

가장 최근의 고분해능 축전 압력 게이지에 관한 것으로는 단일 가변 캐패시턴스(Single Active Capacitor)를 사용한 쿼터 브리지(Quater bridge)방법과 이를 발전시킨 두개의 가변 캐패티턴스(Two active capacitor)의 하프 브리지 회로(Half-bridge circuit) 방법등이 사용 된다. 하프 브리지 방법은 2개의 가변 캐패시턴스를 가지므로 쿼터 브리지 방법에 비하여 분해능을 크게 향상 시킬 수가 있다. 그러나 두방법은 기본적으로 캐패시턴스의 용량에 따른 공명현상을 이용하기 때문에 선형도에 제한을 가지고 있으며, 잡음 대 신호 비율(S/N ratio)의 크기를 조절하는 방법이 한정되어 있는 등의 문제점을 내포하고 있다.

또한 산업 현장에서 많이 사용되는 기울기 센서는 가속도계(Accelerometer) 방식으로 되어 있는데, 이 방식은 구조적으로 복잡하고, 부피도 크며 가격도 고가이므로 현실적으로 상당한 경제적 부담이 되는 것이 현실이다.

현재 경사각을 측정하기 위하여서는 고가격이고 운영하는 방법도 복잡하고 어려운 단점을 가지고 있어서, 한 지점을 측정하는 데에도 많은 시간과 경비의 낭비가 있었다. 또한 다수 지점을 자동으로 계측 분석하고저 할 때에는 경제적인 비용 측면에서 거의 불가능에 가까웠다.

따라서 이와같은 시간과 인적 물적 낭비를 해결하고, 신속하게 계측치를 수집 분석하기 위하여서는 저가격으로 손쉽게 제작 할 수가 있고, 고정밀도를 보유하고 있고, 크기에 관계없이 성능을 발휘 할 수 있는 새로운 변환기가 시급히 요구되고 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 소형의 캐패시턴스 원리를 이용한 풀 브리지 방식을 적용하므로서 이러한 기술적인 문제점을 해결하고, 다수 지점의 계측 데이타를 단시간에 자동적으로 계측 가능하고 그 데이타를 실시간(Real Time)에 정보 통신망을 통하여 취득하여 분석이 가능하므로 여러 산업 분야 발전에 크게 기여할 수 있는 장점을 갖는 브르지 회로의 캐패시턴스를 이용하여 경사각을 측정 할 수 있는 변환기와 그 방법을 제공하는 데 있다.

제1도는 개략적인 시스템 블럭도.

제2도는 선형 회전 차동 캐패시턴스형 변환기의 기본 모형도.

제3도는 제2도에 중간 접지판을 사용한 변환기.

제4도는 제2도에 접지 구형추를 사용한 변환기.

제5도는 대칭 차동 캐패시턴스형 변환기.

제6도는 변환기를 작동하기 위한 전자 제어 회로도.

제7도는 제2도의 변환기의 전기적 등가 회로도.

제8도는 제2도의 변환기의 경사각에 따른 출력 신호 특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 변환기 11 : 발진판

12 : 접지판 13 : 감지판

14 : 전자 제어부 16 : 비교기

17 : 증폭기 18 : 복조기

19 : 완충기 20 : 컴퓨터부

24 : 비도체부 30 : 무게추

40 : 접지구형추

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 캐패시턴스(Capacitance)를 이용하여 경사각을 측정하는, 즉 축전 용량의 변화가 직접적으로 각(Angle)의 변화로 나타나는 변환기(Transducer)이다. 캐패시턴스(Capacitance)는 전류가 흐르는 도체판(Plate)을 일정한 간격을 두고 서로 마주 보게 하는 것이 기본적인 구성이다.

그러나 도체판 양쪽에는 전류를 흐르게 하는 도선이 연결되어야 하므로, 회전각을 감지하기 위하여 판(Plate) 자체를 회전시킬 수가 없으므로 본 발명은 두 도체판 사이에 회전하는 중간 도체판을 삽입하였다. 따라서 외부에서 물리적으로 중간 도체판의 변화를 주면, 양도체판 사이의 정전 용량(C)의 변화가 생겨서 경사각을 감지할 수가 있는 것이다.

또한 상기의 캐패시턴스의 변화를 감지함에 있어서, 한쪽 도체판에 일정한 발진주파수를 인가하고, 중간 도체판의 물리적 위치 변화로 정전 용량이 변화하게 되어 다른 도체판에 그 변화량을 감지하는 것이다.

따라서 본 변환기의 구성은 크게 나누어 일정한 주파수를 발진하는 발진판(Oscillator Plate)과, 회전 혹은 경사에 따라 구동하는 접지판(Ground Plate)과 캐패시턴스(Capacitance)의 변화를 감지하는 감지판(Sensor Plate)으로 구성된다.

경사각을 측정할 때는 지구 중심으로 중력이 가하여 지는 방향이 영도(Zero Degree)이므로 가운데서 구동하는 접지판의 한 끝에 무게추를 달아서 영점을 향하도록 하고, 상대적으로 회전되는 양을 경사각으로 측정된다.

물리적인 경사 변화에 따라 캐패시턴스의 변화가 직선적으로 변화하고, 측정 범위를 결정하는 것은 상기 도체판(Plate)에 형성되는 도체부의 구조에 따라 여러가지 변화를 갖는다. 따라서 본 발명은 측정 범위 및 구조에 따라 도체부의 기하학적인 형태를 달리하였는데, ±45도 측정범위, ±360도 측정 범위, 미세 측정 범위로 구분하였다.

그리고 모든 도체판은 대칭적 구조와 전기적으로 풀 브리지 회로(Full Bridge Circuit)방식으로 구성되었다. 먼저 측정범위 ±45도 경우는 출력 특성이 직선성을 갖고, 도체부을 비도체부로 양분하는 형상을 갖는 선형 회전 차동 캐패시턴스(Linear Rotary Differential Capacitance)의 구조를 갖고 있으며, 측정범위 ±360도 경우는 도체판 양쪽에 대칭적으로 작은 내원의 도체부을 갖는 대칭 차동 캐패시턴스(Symmetric Defferential Capacitance)의 구조를 갖고 있고, 측정범위가 미세한 경우는 중간의 접지판 대신에 접지 구형추(Ground Ball)를 매달은 변형된 구조를 갖고 있다.

이와 같은 캐패시턴스에 의한 구조는 전체적인 크기와 관계없이 도체판의 기하학적 구조에 따라 성능의 차이를 나타내므로 소형으로 저가격으로 제조가 가능하고, 고분해능으로 경사각을 측정할 수가 있는 원리를 갖고 있다.

[실시예]

이하에 사기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 기본적인 시스템 블록도이다.

변환기(10)의 발진판(11)에 전자 제어부(14)의 50Khz의 발진기(15)에서 발진주파수를 공급하고, 감지판(13)을 통하여 접지판(12)의 변화로 발생한 신호를 받아 들여서 그의 변화를 비교(16)하고 증폭(17)하여, 복조기(18)에서 기준 주파수(OSC)와 비교하여 최종 출력 전압을 나타낸다. 이 출력 전압은 완충기(19)와 컴퓨터부(20)의 디지탈 변환기(21)를 통하여 컴퓨터(22)나 전용 기록기(Recorder)와 연결되어 경사각 데이타(Data)로 저장되어 분석되어 진다.

제2도는 기본적인 선형 회전 차동 캐패시턴스(Linear Rotary Differential Capacitance)구조를 갖는 변환기(Transducer)를 보여 주고 있으며, 기본적으로 2개의 원판(11A와 13A)으로 구성되며 이는 총 4개의 반원형 도체로 구성되어 있다. 상부의 발진판(11A)은 회전판(Rotor Plate)이고 하부의 감지판(13A)은 고정판(Stator Plate)인데, 상부 발진판(11A) 반원에 각각 180도 위상차의 싸인(SINE)파를(15) 입력하면 회전각(23)에 따라서 제7도와 같은 풀 브리지(Full Bridge Circuit)형 등가회로의 캐패시턴스(Capacitance)가 변환하게 되어, 그 출력신호는 하부 감지판(13A)의 2개의 반원에서 얻게 되어 전자회로(16)로 전달되어 진다.

좀 더 상세히 설명하면, 상기 방식의 변환기는 초기 상태에서 발진판(11A)과 감지판(13A)은 서로 일정한 거리(d)를 두고 수직으로 놓여 있다. 이 경우 4개의 반원형 도체판(11A,13A)은 전기 회로 4개의 평행판 캐패시턴스(C1,C2,C3와 C4)가 제7도와 같은 등가 회로로 구성됨을 알 수 있다. 이 C1-C4의 4개의 캐패시턴스는 각각 동일한 면적과 동일한 축전 용량을 갖게 되고, 감지판(13A)의 두 반원형 도체에서 검출된 신호는 서로 180도의 위상차를 지닌 싸인(SINE)형 신호로서 상호 결합하게 되어 출력 신호는 서로 상쇄되어 영의 전위를 나타내게 된다.

C1=C2=C3=C4

상기 변환기에서 회전 발진판(11A)이 감지판(13A)에 대하여 θ의 각 만큼 회전(23)하는 경우 4개의 축전판의 기하학적 면적이 변하게되어 전체적인 축전 용량이 변화하게 되는데, 이 축전 용량의 변화에 따라 경사각에 비례하여 출력 신호가 +90도에서 -90도 사이에서 아래의 식과 같이 선형적인 전위의 값으로 주어진다.

Vo=(2θ/π)Vi

이 식에서 Vi는 입력 신호, Vo는 출력 신호이며, θ은 경사각을 나타낸다.

제8도는 경사각에 따른 상기 변환기의 출력 신호와 광학 지레를 이용한 측정 결과를 비교한 그래프이다. 표준 계기인 광학 지레의 경우는 1lm광경로의 HeNe레이저를 사용한 정밀 기기이다. 이 기기를 이용하여 상기 원리의 변환기의 출력 신호를 비교한 결과, 그 상관 관계가 제8도와 같이 1×10⁺⁴radian과 100mrad 사이에서 0.01% 이하의 오차를 나타내고 있어서, 상기 방식의 변환기는 그 정밀도와 직선성이 매우 좋음을 보여 주고 있다.

제3도는 제2도의 선형 회전 차동 캐패시턴스방식의 변환기를 실제 사용 가능하도록 실용적으로 변형시킨 변환기로서, 제2도의 기본 방식을 실용화하기 위하여서는 도선이 연결된 발진판(11B)은 경사등의 물리적인 변화에 따라 판(Plate)이 자유 운동할때에에 도선에 의하여 방해가 된다.

따라서 미세한 각도 변화를 감지하기 위하여서는 제3도와 같이 도선이 연결되지 않는 중간 접지판(12B)을 삽입하여 개선하여야 한다. 제3도의 개선된 사항을 설명하면 먼저 도선 연결점을 피하여 중간 회전 접지판(Ground Plate)(12B)을 두었고, 도체면도 중간 양면에 똑같이 도체면 형상(12B)을 만들어서 반원형 도체판을 총 5개로 늘렸다.

제3b도는 상기의 조립도로서 도체판을 수직으로 세워서 원점을 축으로 끼워져 있는 상태인데, 경사를 측정할때는 중려겡 의한 무게중심이 이동함에 따라서 접지판(12B)이 회전하게 되어 경사각을 나타나도록 하여야 하므로 무게추(30)를 접지판(12B)의 무게 중심의 가장자리에 수직으로 부착하였다. 따라서 변화기가 기울었을때 무게추(30)가 중력에 의하여 지구 중심으로 향하게 되어 기운 경사각을 나타낼 수가 있다. 또한 접지판(12B)의 도체부 분할 비율에 따른 면적 크기에 따라 약간의 측정 범위 변경도 가능하며, 상기 변환기를 수평으로 놓고 접지판(12B)을 회전판으로 사용하면 경사각 대신에 회전각을 측정하는 변환기로 사용 가능하다.

제4도의 변환기는 경사각을 측정할때에 회전판이 움직이는 제3도를 변경하여 미세한 움직임에도 빠르게 응답할 수 있는 구조로 하였다. 따라서 양방향으로 회전하는 중간 접지판(12B)대신에, 중력에 의하여 신속히 움직일 수 있도록 접지 구형추(40)로 교체하였다. 또한 도체판의 위치도 변경하여 제4A와 같이 발진판(11C) 한쌍이 서로 마주보고 또한 감지판(13C) 한쌍도 발진판과 수직하여 마주 보는 사각 구조이다. 그리고 정 중앙네는 이 접지 구형추(40)를 피아노선에 매달아서 제4B도와 같이 육면체의 입체적 구조를 갖도록 하였다.

제4b도에서 보는 바와 같이 변환기를 기울었을 때 구형추(40)는 양쪽의 감지판(13C) 사이에서 움직여서 축전 용량의 변화가 발생하므로 그 변화량은 제3도와 동일하게 전자회로(16)가 감지되어 컴퓨터로 전달된다.

이 구조는 빠른 속도로 미세하게 변화하는 기울기의 움직임을 감지하도록 되어 있다.

제7도는 대칭 차동 캐패시턴스(Symmetric Defferential Capacitance) 방식의 변환기의 기본 구성도를 나타낸다. 이는 선형 회전 차동 캐패시턴스 방식과 풀 브리지회로(Full bridge circuit) 형태로서는 유사성을 갖고 있지만, 출력 신호가 선형 회전 차동 캐패시턴스 방식은 +45도에서 -45도인 반명에 상기 대칭 차동 캐패시턴스 방식은 +360도에서 -360도로 그 폭이 더 넓다. 그 구성도 유사하여 기하학적 배열의 차이만 있을 뿐이다. 즉 원형 발진판(11D)은 내경(R)의

의 반경을 갖는 내원의 도체부를 이중으로 가지고 있으며 감지판(13D)도 같은 내원을 가지고 있다. 이는 대칭성을 고려하여 상하의 도체판이 일자형 비도체선(24)에 평행하게 놓였을 경우에 출력 신호를 영(Zero)하기 위함이다.

상기의 대칭 자동 캐패시턴스 방식으로 경사각을 측정하기 위하여서는 제3도의 선형 회전 차동 캐패시턴스 방식과 같은 원리로 접지판(12D)의 무게 중심 가장 자리에 무게추(30)을 부착하였으며 조립된 형태는 제5B도와 같다.

따라서 이 두변환 방식은 사용하고자 하는 각도의 범위만 틀리고 다른 부분은 같이 사용하여 공용화 할 수가 있다.

제6도의 전자 제어 회로는 기능적으로 크게 나누어 변환기(10), 비교증폭부(16과 17), 신호복조부(18)등으로 구분할 수가 있다.

이를 좀 더 자세히 설명을 하면, 도체판의 가변 캐패시턴스를 경사각으로 바꾸기 위한 변환기(10)를 작동을 위하여 신호발생기(Oscillator)(15)에서 발생하는 1-50KHz의 싸인(SINE)파형 신호를 사용한다. 이 신호는 내부의 저주파 변환기를 통하여 180도 위상차를 갖는 두신호로 분리되어 변환기(10)의 발진판(11)의 도체부에 입력신호로서 공급된다. 이 입력 신호는 접지판(12)의 회전 상태에 따라 축전 용량 변화에 의한 유도 주파수 변화가 발생하는데, 이 신호는 두 개(16A와 16B)의 연산 증폭기(OP AMP)의 각각 포지티브(Positive)단자에 입력되어 비교되고, 단일 증폭기(Unit Gain Amp.)(17)를 거쳐서, 신호 제어 회로(14A)의 복조기(Demodulator)(18)에 입력된다. 이 입력신호는 변환기의 가해진 신호와 같은 정위상의 신호(OSC)를 발진기(15)로 부터 받아서, 이를 기준신호(Reference Siganal)하여 연산 증폭기(17)에 입력된 변환 신호를 복조하여 복조기 다음의 연산 증폭기(60)을 통하여 직류 전압으로 출력된다. 이 직류 신호는 마지막 연산 증폭기(19)를 완충기(Buffer)로 하여 최종 신호로 출력된다.

상기의 최종 신호는 경사각 변화에 따른 전기적 신호이므로 디지탈 변환기(A/D Converter IC)(21)를 통하여 컴퓨터(22)로 연결되어서, 데이타 처리되고 분석되어 경사각으로 표현되게 된다. 또는 다른 통신 방식(GPIB488 standard interfacebus, DASH 16F interface bus)로 다른 계측기와 호환을 이루거나, 직접 다른 출력 변환 기기(Chart Recorder)등에 연결되어 경사각을 검출할 수도 있을 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 건물 기울기, 도로, 교량, 및 댐 등의 토목관련 공사의 구조물 기울기 측정을 간단하게 하고, 저가격으로 제조할 수 있도록 하였으므로, 종래의 고가격이고 부피가 큰 점을 비교한다면 산업의 여러 작업 현장에 폭 넓게 활용할 수가 있을 것이다.

또한 캐패시턴스(Capacitance)의 원리를 이용한, 전기적으로 풀 브리지 방식을 채택함으로써 출력 신호의 직선성이 좋고, μrad단위의 고분해능으로 경사각을 측정할 수가 있어서, 종래에는 센서가 충격에 약하고 무거워서 기울기 측정이 어려운 장소로 계측이 가능하게 되었다.

특히 최근의 인건비 절약과 신속한 정보화 자동 계측이 요구되는 현시점에서 볼때에, 소형이고 저가격인 본 발명을 적용한다면, 다수 지역의 기울기 및 회전량을 동시에 자동 계측할 수가 있어 산업 발전에 크게 기여 할 수가 있을 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 도시하고 설명하였으나, 설명은 단지 본 발명의 응용예이며 제한하는 것으로 취급되어서는 않된다. 개시된 실시예의 각종 각색과 특징들의 조합이 첨부된 청구범위로 한정되는 본 특허의 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (6)

1. 일정한 주파수를 갖는 제1신호와 제1신호의 위상 반전된 제2신호가 각각 인가되는 제1 및 제2도체부를 갖는 발진판과, 도체부와 비도체부를 구비하며 경사에 따라 자세가 변환하는 접지판과, 상기 제1 및 제2의 도체부와 브리지회로를 형성하는 제3 및 제4도체부를 구비하고, 상기 접지판의 자세 변화에 따라 반진판과의 사이에 형성되는 캐패시턴스가 가변되어 경사각 변환 신호를 발생하는 감지판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사각을 검출하는 변환기.
2. 제1항에 있어서, 발진판과 감지판의 도체부 형상이 직선 비도체부로 분할되어 대칭성을 갖고, 접지판은 대칭적인 도체부 형상을 구비하고, 경사 각도에 따라 자세가 변화하도록 무게추를 부착시켜서, 경사에 따라 발진판과 감지판사이의 캐패시턴스의 변화로 경사각을 나타내는 브리지형 변환기.
3. 제1항에 있어서, 발진판과 감지판의 도체부 형상이 원형 비도체부로 분할되어 대칭성을 갖고, 접지판은 원형의 도체부 형상을 구비하고, 경사 각도에 따라 자세가 변화하도록 무게추를 부착시켜서, 경사에 따라 발진판과 감지판사이의 캐패시턴스의 변화로 경사각을 나타내는 브리지형 변환기.
4. 제1항에 있어서, 발진판과 감지판을 도체부로만 형성시키고, 접지판은 도체로된 원형의 구형추로 변형하여, 각각 한쌍의 발진판과 감지판을 서로 마주보게 대칭적으로 배치하여, 사각형 모양으로 위치시키고, 상기 사각형 안에 구형추를 피아노선에 매달아 중앙에 위치시켜서, 경사에 따른 추의 운동 변화를 캐패시턴스의 변화로 감지하여, 경사각을 나타내도록 한 브리지형 변환기.
5. 일정한 주파수를 갖는 제1신호와 제1신호의 위상 반전된 제2신호를 발생시켜, 경사에 따라 가변하는 캐패시턴스에 인가하고, 캐패시턴스 변화에 따른 인가한 신호 변화를 검출하는 수단과, 각각 검출된 제1 및 제2신호변화를 비교하는 비교기와, 비교된 신호를 증폭하여 복조기에 전달하는 증폭기와, 인가된 제1신호를 기준으로하여 변화된 신호를 복조하여 직류 신호로 증폭하는 복조기와, 경사에 따라 변화된 상기 신호를 컴퓨터에 연결하기 위한 완충기로 구성되는 경사각 검출 회로.
6. 일정한 신호가 공급되는 발진판, 경사에 따라 자세가 변화하는 접지판과, 상기 접지판의 자세 변화에 따라 발진판과의 사이에 형성되는 캐패시턴스가 가변되어 경사각 변화 신호를 발생하는 감지판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사각을 검출하는 변환기에 있어서, 일정한 주파수를 갖는 제1신호와 제1신호의 위상 반전된 제2신호를 상기 변환기에 인가하는 단계와, 경사에 따라 제1 및 제2신호변화를 비교하여 변화 신호를 감지하는 단계와, 제1신호를 기준으로하여 변환된 신호를 복조하여 직류 신호로 증폭하는 단계와, 경사에 따라 변화된 상기 신호를 컴퓨터에 연결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사각 검출 방법.

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