JP2003042759A - Tilt angle sensor - Google Patents
Tilt angle sensorInfo
- Publication number
- JP2003042759A JP2003042759A JP2001225927A JP2001225927A JP2003042759A JP 2003042759 A JP2003042759 A JP 2003042759A JP 2001225927 A JP2001225927 A JP 2001225927A JP 2001225927 A JP2001225927 A JP 2001225927A JP 2003042759 A JP2003042759 A JP 2003042759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pendulum
- anchor
- tilt angle
- slit
- angle sensor
- 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
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は車両や産業用機械等
の傾きを検出するための傾斜角センサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tilt angle sensor for detecting a tilt of a vehicle, an industrial machine or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、自動車の安全機構の一つとして正
面衝突や側面衝突時の事故発生時に動作するエアバッグ
システムが普及してきているが、そのような事故の発生
時には横転を伴うことも考えられ、その回転挙動を検知
し安全機構を動作させるための傾斜角センサが有用と考
えられる。2. Description of the Related Art In recent years, an airbag system that operates when an accident occurs in a frontal collision or a side collision has become widespread as one of automobile safety mechanisms. However, it is also considered that the airbag system may be overturned when such an accident occurs. Therefore, the tilt angle sensor for detecting the rotational behavior and operating the safety mechanism is considered to be useful.
【０００３】このような傾斜角センサの関連技術として
は実開昭６０−５９９１２号公報に記載された回転検出
装置がある。図７にこの回転検出装置の構造を示す。図
７において、１０１は回転軸、１０２は回転円盤、１０
３，１０４はフォトインタラプタ、１０２ａは回転円盤
の歯部、１０２ｂは回転円盤のスリットである。図８に
おいて、Ｐ１はフォトインタラプタ１０３より得られる
信号、Ｐ２はフォトインタラプタ１０４より得られる信
号を示している。Ｐ１の立ち上がり部と、Ｐ２の立ち上
がり部のどちらが先に来るかで回転方向を判別すること
ができ、また、パルスの１周期（α）中にＰ１，Ｐ２の
それぞれの立ち上がり、立ち下がりが４個所あるので３
６０°／スリット数の１／４の角度検知が可能で、原理
的にはフォトインタラプタを１個用いた時の角度分解能
の４倍が得られる。従って図７に示す回転円盤１０２を
垂直に立てて、これに錘を付加すれば傾斜を測定するた
めの高分解能の傾斜角センサとして使用できる。As a technique related to such an inclination angle sensor, there is a rotation detecting device described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-59912. FIG. 7 shows the structure of this rotation detecting device. In FIG. 7, 101 is a rotating shaft, 102 is a rotating disk, and 10
3, 104 is a photo interrupter, 102a is a tooth portion of the rotating disk, and 102b is a slit of the rotating disk. In FIG. 8, P1 indicates a signal obtained by the photo interrupter 103, and P2 indicates a signal obtained by the photo interrupter 104. The direction of rotation can be determined depending on which of the rising part of P1 and the rising part of P2 comes first, and there are four rising and falling parts of P1 and P2 during one pulse period (α). Because there is 3
It is possible to detect an angle of 60 ° / ¼ of the number of slits, and in principle, four times the angular resolution when one photo interrupter is used can be obtained. Therefore, if the rotating disk 102 shown in FIG. 7 is erected vertically and a weight is added to it, it can be used as a high-resolution tilt angle sensor for measuring the tilt.
【０００４】次に図９、図１０に更なる提案に基づいて
傾斜角センサの構造を示す。図９と図１０において、２
１はケース、２２は断面がほぼコの字状をしたフレーム
であり、２３は扇形をしたスリット板、２４は銅やアル
ミのような導電性のよい材料からなる断面がＬ字状の振
り子、２５ａは回動軸、２５ｂは回動軸２５ａと嵌合し
た段付部を有した円筒軸、２６，２７，２８はそれぞれ
受発光素子を有した第１、第２、第３のフォトインタラ
プタである。第３のフォトインタラプタ２８は基準とな
る水平位置を検知するためのものである。スリット板２
３は薄板でできており、振り子２４に接着やかしめ等で
一体化されている。３１はスリット板２３の外周近傍の
円周方向に設けられたスリット列である。第１、第２、
第３のフォトインタラプタ２６，２７，２８は後述の調
整機構部を介してフレーム２２に取付けられている。２
９ａ，２９ｂは軸受であり、回動軸２５ａを支持してお
り、軸受２９ｂの外周にはネジ部が設けられており、回
動軸２５ａの軸方向の遊びを適正に調整することができ
る。３０は磁石であり、振り子２４に近接した状態でフ
レーム２２に取付けられている。Next, FIGS. 9 and 10 show the structure of the tilt angle sensor based on the further proposal. In FIGS. 9 and 10, 2
Reference numeral 1 is a case, 22 is a frame having a substantially U-shaped cross section, 23 is a fan-shaped slit plate, 24 is an pendulum having an L-shaped cross section made of a material having good conductivity such as copper or aluminum, Reference numeral 25a is a rotary shaft, 25b is a cylindrical shaft having a stepped portion fitted to the rotary shaft 25a, and 26, 27, and 28 are first, second, and third photointerrupters each having a light emitting and receiving element. is there. The third photo interrupter 28 is for detecting a reference horizontal position. Slit plate 2
Reference numeral 3 is made of a thin plate and is integrated with the pendulum 24 by adhesion or caulking. Reference numeral 31 is a slit array provided in the circumferential direction near the outer circumference of the slit plate 23. First, second,
The third photo interrupters 26, 27, 28 are attached to the frame 22 via an adjusting mechanism section described later. Two
Reference numerals 9a and 29b denote bearings, which support the rotary shaft 25a, and a threaded portion is provided on the outer periphery of the bearing 29b, so that the axial play of the rotary shaft 25a can be appropriately adjusted. Reference numeral 30 denotes a magnet, which is attached to the frame 22 in a state of being close to the pendulum 24.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような図７、図８の傾斜角センサにおいては、１°の検
出をしようとすると、全周で９０個のスリット１０２ｂ
を４°ピッチで設けるとともに、信号のＯＮ区間とＯＦ
Ｆ区間の幅がほぼ等しいことが必要である。ＯＮ区間の
幅はスリット１０２ｂの幅とフォトインタラプタ１０
３，１０４の出射光の開口幅等で決まる。しかし、実際
はスリット１０２ｂの幅は個々にバラツキがあり、フォ
トインタラプタ１０３，１０４も出射光の広がり具合や
受光部の感度のバラツキがあるため、量産時にＯＮ区間
の幅は大きくばらつく。このため、Ｐ１，Ｐ２のＯＮと
ＯＦＦが順序通りにはならず、その場合は誤動作するこ
とになる。このような誤動作を防ぐには、スリット１０
２ｂの配列の物理的なピッチがある程度以上大きいこと
が必要で、この場合、回転円盤１０２の直径は例えばφ
８０ｍｍにもなり、傾斜角センサとして車両に搭載する
には大きすぎるという難点があった。However, in the tilt angle sensor of FIGS. 7 and 8 as described above, when it is attempted to detect 1 °, 90 slits 102b are formed on the entire circumference.
Are provided at a 4 ° pitch, and the signal ON section and OF
It is necessary that the widths of the F sections are almost equal. The width of the ON section is the width of the slit 102b and the photo interrupter 10.
It is determined by the opening width of the outgoing light of 3,104. However, in actuality, the width of the slit 102b has individual variations, and the photointerrupters 103 and 104 also have variations in the degree of spread of the emitted light and variations in the sensitivity of the light receiving unit, so the width of the ON section varies greatly during mass production. Therefore, ON and OFF of P1 and P2 are not performed in order, and in that case, malfunction occurs. To prevent such malfunction, the slit 10
It is necessary that the physical pitch of the array of 2b is larger than a certain level, and in this case, the diameter of the rotating disk 102 is, for example, φ.
The length is 80 mm, which is too large to be mounted on a vehicle as a tilt angle sensor.
【０００６】次に上記のような図９、図１０の傾斜角セ
ンサにおいては、スリット板２３の外周部に第１、第
２、第３のフォトインタラプタ２６，２７，２８が調整
機構部を介してフレーム２２に取付けられており、傾斜
角センサの高さが高くなるという欠点があった。Next, in the inclination angle sensor shown in FIGS. 9 and 10 as described above, the first, second and third photo interrupters 26, 27 and 28 are provided on the outer peripheral portion of the slit plate 23 via the adjusting mechanism portion. Since it is attached to the frame 22, the height of the tilt angle sensor is high.
【０００７】本発明はこの課題を解決するものであり、
例えば自動車等の車両の傾斜角を小型な構造で誤動作の
発生なく高分解能に測定できる傾斜角センサを提供する
ことを目的とするものである。The present invention solves this problem.
For example, it is an object of the present invention to provide a tilt angle sensor that can measure the tilt angle of a vehicle such as an automobile with a small structure and with high resolution without causing malfunction.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の傾斜角センサは、以下の構成を有する。In order to solve this problem, the tilt angle sensor of the present invention has the following configuration.
【０００９】本発明の請求項１に記載の発明は、フレー
ムと、このフレームに保持された軸受と、この軸受に回
動可能に支持された回動軸と、この回動軸に設けた碇形
状の振り子と、この碇形状の振り子を構成する左右片の
各々に設けられた２組の角度検出用のスリット列と、同
じく上記碇形状の振り子の左右片の中間部に設けられた
水平位置検出用のスリットと、前記碇形状の振り子の左
右片の内周側に配置され、前記振り子に設けた角度検出
用のスリット列に対応する第１、第２の光学検知素子
と、前記碇形状の振り子に対向配置され、前記振り子に
設けた水平位置検出用のスリットに対応する第３の光学
検知素子とを備え、前記第１、第２、第３の光学検知素
子を前記碇形状の振り子の外接円内に配列したものであ
り、前記第１、第２の光学検知素子が前記碇形状の振り
子の左右片に内接するように配置され、かつ前記第３の
光学検知素子も前記碇形状の振り子に対向配置されるの
で、当該振り子の外接円外に張り出すことはなく、セン
サ自体の小型化を図ることができるという作用を有す
る。According to a first aspect of the present invention, a frame, a bearing held by the frame, a rotary shaft rotatably supported by the bearing, and an anchor provided on the rotary shaft. -Shaped pendulum, two pairs of angle detecting slit rows provided on each of the left and right pieces constituting the anchor-shaped pendulum, and a horizontal position also provided in the middle of the left and right pieces of the anchor-shaped pendulum. A slit for detection, first and second optical detection elements which are arranged on the inner peripheral side of the left and right pieces of the anchor-shaped pendulum and which correspond to slit rows for angle detection provided on the pendulum, and the anchor-shaped And a third optical detection element corresponding to a slit for horizontal position detection provided on the pendulum, the first, second and third optical detection elements being the anchor-shaped pendulum. Are arranged within the circumscribed circle of The optical detecting element is arranged so as to be inscribed in the right and left pieces of the anchor-shaped pendulum, and the third optical detecting element is also arranged so as to face the anchor-shaped pendulum, so that it projects outside the circumscribed circle of the pendulum. Therefore, the sensor itself can be downsized.
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記碇形状の振り子は、前記回動軸に
設けた錘体と、この錘体に取付けられ、円周方向に沿っ
て左右各々に設けられた２組の角度検出用のスリット列
および円周方向の一部に設けられた水平位置検出用のス
リットを有する半円状で所定幅をもつスリット板から構
成したものであり、スリット板として薄板を利用し、再
度検出用のスリット列や水平位置検出用のスリットを高
精度に形成することができるという作用を有する。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the anchor-shaped pendulum is provided with a weight body provided on the rotating shaft and is attached to the weight body, and is arranged in a circumferential direction. A slit plate having a predetermined width and a semi-circular shape having two pairs of slit rows for angle detection provided on each of the left and right sides and a slit for horizontal position provided at a part in the circumferential direction Therefore, the thin plate is used as the slit plate, and the slit row for detection and the slit for horizontal position detection can be formed again with high accuracy.
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第１、第２の光学検知素子は透過
型のフォトインタラプタであり、前記第３の光学検知素
子は反射型のフォトインタラプタであることを特徴とす
るものであり、特に前記第３の光学検知素子として反射
型のものを利用する関係で下面方向への張り出しをなく
し、センサ自体の小型化を実現できるという作用を有す
る。According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the first and second optical detecting elements are transmissive photointerrupters, and the third optical detecting element is a reflective type. The photointerrupter is a photointerrupter, and in particular, because of the use of a reflection type as the third optical detection element, it is possible to eliminate the protrusion in the lower surface direction and realize the miniaturization of the sensor itself. Have.
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記フレームはＵ字状であり、それぞ
れの自由端に設けた軸受により前記碇形状の振り子を回
動可能に支持したものであり、前記Ｕ字状のフレームの
自由端に前記碇形状の振り子を支持する関係で上面方向
への張り出しを抑制して低背化を可能とし、センサ自体
の更なる小型化を図ることができるという作用を有す
る。According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the frame is U-shaped, and the anchor-shaped pendulum is rotatably supported by bearings provided at respective free ends. The anchor-shaped pendulum is supported at the free end of the U-shaped frame to suppress the protrusion in the direction of the upper surface to enable a low profile and further miniaturization of the sensor itself. It has the effect of being able to.
【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記碇形状の振り子は非磁性の良導体
であり、当該振り子に制動用の磁石を近接して配設した
ものであり、前記振り子に渦電流ブレーキを作用させる
ことができ、当該振り子に対する速い速度に基づく外部
振動等に起因した誤動作を防止することができるという
作用を有する。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the anchor-shaped pendulum is a good non-magnetic conductor, and a braking magnet is disposed close to the pendulum. Thus, the eddy current brake can be applied to the pendulum, and an erroneous operation due to external vibration or the like due to a high speed with respect to the pendulum can be prevented.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１から図６を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の傾斜角セ
ンサの実施の形態１を説明する蓋を取った状態の正面
図、図２は同側断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a front view of a tilt angle sensor according to Embodiment 1 of the present invention with a lid removed, and FIG. 2 is a sectional view of the same.
【００１６】図１と図２において、１ａは下ケース、１
ｂは上ケース、２は断面がほぼＵの字状をしたフレーム
であり、３は半円状で所定幅をもつスリット板、４は銅
やアルミのような非磁性で導電性の良い材料からなる断
面がＬ字状の錘体、５は回動軸、６は角度検出用の光学
検知素子である第１の透過型フォトインタラプタ、７は
角度検出用の他方の光学検知素子である第２の透過型フ
ォトインタラプタ、８は水平位置検出用の光学検知素子
である反射型フォトインタラプタである。スリット板３
は薄板でできており錘体４に接着やかしめ等で一体化す
ることにより碇形状の振り子１４を構成している。上記
第１、第２の透過型フォトインタラプタ６，７、および
反射型フォトインタラプタ８はフレーム２に取付けられ
ている。1 and 2, reference numeral 1a denotes a lower case, 1
Reference numeral b is an upper case, 2 is a frame having a substantially U-shaped cross section, 3 is a slit plate having a semicircular shape and having a predetermined width, and 4 is made of a nonmagnetic and highly conductive material such as copper or aluminum. Is a weight having an L-shaped cross section, 5 is a rotating shaft, 6 is a first transmissive photointerrupter which is an optical detecting element for angle detection, and 7 is a second optical detecting element which is the other optical detecting element for angle detection. Is a transmissive photo interrupter, and 8 is a reflective photo interrupter which is an optical detection element for horizontal position detection. Slit plate 3
Is made of a thin plate, and an anchor-shaped pendulum 14 is configured by being integrated with the weight body 4 by adhesion or caulking. The first and second transmissive photo interrupters 6 and 7 and the reflective photo interrupter 8 are attached to the frame 2.
【００１７】ここで、透過型フォトインタラプタ６，７
はスリット板３の内周側近傍に取付けられ、反射型フォ
トインタラプタ８はスリット板３の円周主面に対向する
ように取付けられている。すなわち、前記碇形状の振り
子１４はその左右片の内周側に透過型のフォトインタラ
プタ６，７が配設され、その左右片の中間部分に反射型
フォトインタラプタ８が面対向して配設されることにな
り、これらフォトインタラプタ６，７，８は前記した碇
形状の振り子１４の外接円内に配置されている。Here, the transmission type photo interrupters 6, 7
Is attached near the inner peripheral side of the slit plate 3, and the reflection type photo interrupter 8 is attached so as to face the main circumferential surface of the slit plate 3. That is, the anchor-shaped pendulum 14 has transmissive photointerrupters 6 and 7 disposed on the inner peripheral sides of the left and right pieces thereof, and a reflective photointerrupter 8 is disposed in the middle portion of the left and right pieces so as to face each other. Therefore, these photo interrupters 6, 7, and 8 are arranged within the circumscribed circle of the anchor-shaped pendulum 14 described above.
【００１８】９ａ，９ｂは軸受であり、回動軸５を支持
しており、軸受９ｂの外周にはネジ部が設けられており
回動軸５の軸方向の遊びを適正に調整することができ
る。１０は磁石であり、振り子１４を構成する錘体４に
近接した状態でフレーム２に取付けられている。Bearings 9a and 9b support the rotary shaft 5, and a threaded portion is provided on the outer periphery of the bearing 9b to properly adjust the axial play of the rotary shaft 5. it can. Reference numeral 10 denotes a magnet, which is attached to the frame 2 in a state of being close to the weight body 4 forming the pendulum 14.
【００１９】振り子１４は通常重力方向を指している
が、回動軸５は軸径を小さくするとともに表面を滑らか
にしているため、軸受９ａ，９ｂとの間の摩擦は小さ
く、従って、動きが滑らかであり、車両（車両に取付け
られたケース）等がわずかに傾いても振り子１４はあく
までも重力方向を指し続けることができる。The pendulum 14 normally points in the direction of gravity, but since the rotating shaft 5 has a small shaft diameter and a smooth surface, the friction between the bearings 9a and 9b is small, and therefore the movement thereof is small. It is smooth, and the pendulum 14 can continue to point in the direction of gravity even if the vehicle (case attached to the vehicle) or the like is slightly inclined.
【００２０】また、磁石１０から発する磁力線は振り子
１４の回動軌跡に直交する方向に優先的に貫通してお
り、磁石１０と振り子１４とが速い相対運動をしようと
すると、振り子１４内に発生する渦電流によって逆磁界
が起こる。この逆磁界により磁石１０との間に制動力が
働く。車両の横転時の速度は比較的ゆっくりしているの
に対し車両に外部から加わる振動や外乱は速度の速いも
のであり、速い動きに対しては前記制動力がかかる。し
たがって、振り子１４は揺れることが無く、傾斜してい
ないのに誤って傾斜したことを示す信号を発生する心配
が無い。The lines of magnetic force emitted from the magnet 10 are preferentially penetrated in the direction orthogonal to the rotation locus of the pendulum 14, and when the magnet 10 and the pendulum 14 attempt a rapid relative movement, they are generated in the pendulum 14. A reverse magnetic field is generated by the generated eddy current. A braking force acts between the magnet 10 and the reverse magnetic field. While the vehicle rolls at a relatively slow speed, vibrations and disturbances externally applied to the vehicle have a high speed, and the braking force is applied to a fast motion. Therefore, the pendulum 14 does not sway, and there is no fear of generating a signal indicating that the pendulum is accidentally tilted even though it is not tilted.
【００２１】また、１３はプリント基板であり、反射型
フォトインタラプタ８が取付けられて有り、フレーム２
に取付けられている。A printed circuit board 13 is provided with a reflection type photo interrupter 8 and is provided with a frame 2
Installed on.
【００２２】図３（ａ）はスリット板３を示す。図３
（ｂ），（ｃ）は２組の角度検出用のスリット列の拡大
図である。FIG. 3A shows the slit plate 3. Figure 3
(B), (c) is an enlarged view of two pairs of slits for angle detection.
【００２３】本実施の形態では傾斜角の範囲を±２０°
にしている例を示している。スリット板３の外周近辺に
は角度検出用スリット列１１ａ及び１１ｂが回動軸５を
中心とする円周上に配列されている。車両の水平位置に
おいては角度検出用スリット列１１ａの中央Ａには第１
の透過型フォトインタラプタ６の光軸が相対している。
また角度検出用スリット列１１ｂの中央Ｂには第２の透
過型フォトインタラプタ７の光軸が相対している。角度
検出用スリット列１１ａはＡを境に左右に角度１°分の
光不透過部（パルス信号としてはＯＦＦ部）の次に角度
２°分の光透過部（パルス信号としてはＯＮ部）が来
て、次に角度２°分の光不透過部（ＯＦＦ部）、角度２
°分の光透過部（ＯＮ部）が交互に６周期分来る。ま
た、角度検出用スリット列１１ｂではＢを境に右回りで
は角度２°分の光不透過部（ＯＦＦ部）のあと角度２°
分の光透過部（ＯＮ部）、角度２°分の光不透過部（Ｏ
ＦＦ部）が６周期分来る。左回りでは角度２°分の光透
過部（ＯＮ部）のあと角度２°分の光不透過部（ＯＦＦ
部）、角度２°分の光透過部（ＯＮ部）が交互に６周期
分来る。水平位置検出用のスリット１２には反射型フォ
トインタラプタ８が対応しており、反射型フォトインタ
ラプタ８がちょうど水平位置検出用スリット１２に相対
するときは反射光が戻ってこないためＯＦＦ部と感じ、
このＯＦＦ部はＺを境に左右に角度２°ずつあり、次に
反射部（ＯＮ部）が連続して続く。In this embodiment, the range of the tilt angle is ± 20 °.
The following shows an example. Near the outer circumference of the slit plate 3, angle detecting slit rows 11a and 11b are arranged on the circumference centering on the rotating shaft 5. At the horizontal position of the vehicle, the first position is provided at the center A of the angle detection slit array 11a.
The optical axes of the transmissive photo interrupters 6 of FIG.
The optical axis of the second transmissive photointerrupter 7 faces the center B of the angle detection slit array 11b. The angle detecting slit array 11a has a light non-transmissive portion (an OFF portion as a pulse signal) for an angle of 1 ° and a light transmissive portion (an ON portion for a pulse signal) for an angle of 2 ° next to the left and right at the boundary of A. Come, then the light opaque part (OFF part) for the angle 2 °, the angle 2
The light transmission parts (ON parts) for 6 minutes come alternately for 6 cycles. Further, in the angle detection slit array 11b, in a clockwise direction with B as a boundary, an angle of 2 ° is provided after the light opaque portion (OFF portion) of an angle of 2 °.
Minute light transmitting portion (ON portion), angle 2 ° light non-transmitting portion (O
FF part) comes for 6 cycles. In the counterclockwise direction, the light transmission part (ON part) for the angle of 2 ° is followed by the light non-transmission part (OFF part for the angle of 2 °).
Part) and light transmitting parts (ON parts) for an angle of 2 ° come alternately for 6 cycles. The reflection type photo interrupter 8 corresponds to the horizontal position detecting slit 12, and when the reflection type photo interrupter 8 just faces the horizontal position detecting slit 12, the reflected light does not return and it feels as an OFF section.
The OFF portion has an angle of 2 ° to the left and right with Z as a boundary, and then the reflecting portion (ON portion) continues in succession.
【００２４】このように配置されたフォトインタラプタ
群からは図５に示すような信号が得られる。これにて、
右回り、左回り共に角度約２０°の測定範囲をもってい
る（光透過部は計測範囲約２０°であるが数多く開けて
ある）。各スリット列やスリットの基準Ａ，Ｂ，Ｚはタ
イミングが図の基準Ｓに揃えるように各フォトインタラ
プタの位置を予めスリット配列の円周方向に微動させて
調整している。また、反射型フォトインタラプタ８はプ
リント基板１３との取付け深度を変えるか、または別途
設けた調整機構（図示せず）によってスリット板３との
間隔を変えることによってＯＦＦ部の幅が４°になるよ
うに設定することができる。A signal as shown in FIG. 5 is obtained from the photo interrupter group thus arranged. With this,
Both clockwise and counterclockwise have a measuring range of about 20 ° (the light transmitting portion has a measuring range of about 20 °, but many are open). The positions of the photo interrupters are adjusted in advance in the circumferential direction of the slit array so that the timings of the slit arrays and the slits A, B, and Z are aligned with the reference S in the drawing. Further, the width of the OFF portion becomes 4 ° by changing the attachment depth of the reflection type photo interrupter 8 to the printed circuit board 13 or changing the interval with the slit plate 3 by an adjusting mechanism (not shown) provided separately. Can be set as:
【００２５】次に、本実施の形態の傾斜角センサを図４
に示すように例えば右回りに一定の速度で回動させたと
き、振り子１４はあくまで重力方向を向き続けるため、
各フォトインタラプタ６，７，８からは図５の右回りに
示すようなパルス信号を発する。第１の透過型フォトイ
ンタラプタ６からの出力波形をＡｐ、第２の透過型フォ
トインタラプタ７からの出力波形をＢｐ、反射型フォト
インタラプタ８からの波形をＺｐとすると、Ａｐは基準
Ｓから角度１°分のＯＦＦ部のあと角度１°のＯＮ部が
来て、ついで角度２°分のＯＦＦ部、角度２°分のＯＮ
部が交互に続く。Ｂｐは基準Ｓから角度２°分のＯＦＦ
部のあと角度２°分のＯＮ部と角度２°分のＯＦＦ部が
交互に続く。Ｚｐは基準Ｓから２°分のＯＦＦ部のあと
に連続したＯＮ部が続く。左回りでは、Ａｐは右回りと
同様に基準Ｓから角度１°分のＯＦＦ部のあと角度２°
分のＯＮ部が来て、ついで角度２°分のＯＦＦ部、角度
２°分のＯＮ部が交互に続く。Ｂｐは基準Ｓから角度２
°分のＯＮ部のあと角度２°分のＯＦＦ部と角度２°分
のＯＮ部が交互に続く。Ｚｐは右回りと同様に基準Ｓか
ら２°分のＯＦＦ部のあとに連続したＯＮ部が続く。Next, the tilt angle sensor of the present embodiment is shown in FIG.
For example, when the pendulum 14 is rotated clockwise at a constant speed, the pendulum 14 continues to face the direction of gravity,
The photo interrupters 6, 7 and 8 emit pulse signals as shown in the clockwise direction in FIG. Assuming that the output waveform from the first transmissive photo interrupter 6 is Ap, the output waveform from the second transmissive photo interrupter 7 is Bp, and the waveform from the reflective photo interrupter 8 is Zp, Ap is an angle 1 from the reference S. After the OFF part for °°, the ON part for 1 ° comes, then the OFF part for 2 ° and the ON part for 2 °
Divisions continue alternately. Bp is OFF for an angle of 2 ° from the reference S
After the section, an ON section for an angle of 2 ° and an OFF section for an angle of 2 ° continue alternately. In Zp, a continuous ON portion follows the OFF portion for 2 ° from the reference S. In the counterclockwise direction, Ap is the same as in the clockwise direction, and the angle is 2 ° after the OFF part for 1 ° from the reference S.
The minute ON section comes, and then the OFF section for an angle of 2 ° and the ON section for an angle of 2 ° continue alternately. Bp is angle 2 from the reference S
After the ON part for 2 °, the OFF part for 2 ° and the ON part for 2 ° alternate. Similarly to clockwise, Zp is an OFF portion for 2 ° from the reference S, followed by a continuous ON portion.
【００２６】図５のパルス列では右回り、左回り共に基
準Ｓから１°進むごとにＡｐ，Ｂｐ，Ｚｐいずれかのパ
ルスが切り替わるため、この切り替わりをカウントする
ことで何度回った（傾いた）のかを角度１°の分解能で
検知することができる。またＡｐ，Ｂｐいずれの切り替
わりが先に来るかを検出することで右回りなのか左回り
なのかを検知することができる。ＯＮ部を１、ＯＦＦ部
を０とすると、ＺｐがＯＦＦ部の領域Ｒにおいては（Ａ
ｐ，Ｂｐ，Ｚｐ）の値は左から（１，１，０）、（０，
１，０）、（０，０，０）、（１，０，０）といずれも
組み合わせが異なるため領域Ｒの範囲ならば領域を４つ
に分けたうちのどこにいるかを即座に認識することがで
きる。基準Ｓは傾斜角センサ内で調整できるものである
が、基準Ｓと真の垂直とが一致しているとは限らず、か
かる場合に基準Ｓと真の垂直とのズレが領域Ｒの範囲で
あれば４つに分けた領域と真の垂直とが合うところを真
の垂直として覚え込ませることができるものである。こ
れは、車両に実際に組み込んだときに平坦な道路であり
ながら傾斜角センサの取り付け面が水平ではない場合に
もその車両に特有な方向を垂直方向として覚え込ませる
ことができるという特徴も有しているものである。In the pulse train of FIG. 5, any one of Ap, Bp, and Zp pulses is switched every time it advances 1 ° from the reference S in both clockwise and counterclockwise directions. Therefore, the number of times of switching is counted (tilted). Can be detected with a resolution of an angle of 1 °. Further, by detecting which of Ap and Bp is switched first, it is possible to detect whether the switch is clockwise or counterclockwise. If the ON portion is 1 and the OFF portion is 0, in the region R where Zp is the OFF portion, (A
The values of (p, Bp, Zp) are (1, 1, 0), (0,
1,0), (0,0,0), and (1,0,0) are all different combinations, so if the range is region R, immediately recognize where the region is divided into four. You can The reference S can be adjusted in the tilt angle sensor, but the reference S and the true vertical are not always the same, and in this case, the deviation between the reference S and the true vertical is within the range of the region R. If so, it is possible to remember the place where the area divided into four and the true vertical match as the true vertical. This is also a feature that when it is actually installed in a vehicle, it is a flat road, but even if the mounting surface of the tilt angle sensor is not horizontal, the direction peculiar to the vehicle can be remembered as the vertical direction. Is what you are doing.
【００２７】これまでの説明で、傾斜角センサの高さ
は、計測範囲２０°、分解能１°の条件ではスリット板
３と錘体４の合計高さを約１３ｍｍにすることが可能と
なり、ケース１との合計高さ約１９ｍｍに実現可能とな
った。In the above description, the height of the tilt angle sensor can be set to a total height of about 13 mm of the slit plate 3 and the weight body 4 under the condition that the measuring range is 20 ° and the resolution is 1 °. It became possible to achieve a total height of 1 and 19 mm.
【００２８】これまでの説明では分解能が角度１°の場
合について述べたが、分解能をαとしてＡｐ，Ｂｐ，Ｚ
ｐのパルス幅をすべてα倍しても全く同様の効果を有す
るものである。In the above description, the case where the resolution is an angle of 1 ° has been described, but Ap, Bp, Z is defined as the resolution α.
Even if all the pulse widths of p are multiplied by α, the same effect is obtained.
【００２９】これまでの説明では、説明の便宜上スリッ
ト列の光透過部と光不透過部との比を図５に示すパルス
幅のＯＮ部、ＯＦＦ部の比と等しくしたが、実際には光
学素子を透過する光に一定の幅を持っているため、スリ
ットの光透過部の幅をその分狭くする必要があるが、そ
のような場合にも全く同様の効果を有するものである。In the above description, the ratio of the light transmitting portion and the light non-transmitting portion of the slit array is set equal to the ratio of the ON portion and the OFF portion of the pulse width shown in FIG. 5 for convenience of explanation. Since the light passing through the element has a certain width, it is necessary to narrow the width of the light transmitting portion of the slit by that amount, but even in such a case, the same effect is obtained.
【００３０】また測定範囲を左右２０°にて説明してい
るが、２０°に固定されるものではなく何度にでも設定
可能なものである。Further, although the measurement range is described as 20 ° to the left and right, it is not fixed at 20 ° and can be set any number of times.
【００３１】振り子１４はどんな時にでも重力方向に向
いていて静止していることが望ましいが、外部からの振
動や衝撃が加わると振り子１４は揺れて誤信号を出し、
正しい垂直方向を示せなくなる。磁石１０の磁力線は振
り子１４を貫通しているが、振り子１４が静止している
限り磁石１０により振り子１４に何らの作用もしない
が、外部からの振動や衝撃によって振り子１４が揺れた
とすると振り子１４と磁石との間に相対運動が生じ、そ
のときに導電体である錘体４内に生じる渦電流による反
磁界の作用によって制動力が発生して振り子の揺れを強
制的に減衰させて止めてしまうことができる。It is desirable that the pendulum 14 faces the direction of gravity at all times and is stationary, but when external vibration or shock is applied, the pendulum 14 shakes and gives an erroneous signal.
It becomes impossible to show the correct vertical direction. The magnetic lines of force of the magnet 10 penetrate the pendulum 14, but as long as the pendulum 14 is stationary, the magnet 10 has no effect on the pendulum 14, but if the pendulum 14 shakes due to external vibration or shock, the pendulum 14 Relative motion is generated between the magnet and the magnet, and at that time, a demagnetizing field is generated by the eddy current generated in the weight body 4 which is a conductor, and a braking force is generated to forcibly dampen and stop the swinging of the pendulum. Can be stored.
【００３２】（実施の形態２）図６は本発明の傾斜角セ
ンサの実施の形態２を説明する蓋を取った状態の正面図
である。(Second Embodiment) FIG. 6 is a front view of a tilt angle sensor according to a second embodiment of the present invention with a lid removed.
【００３３】図６において、前記図１で説明した角度検
出用透過型フォトインタラプタ６，７をも反射型フォト
インタラプタ１６，１７に置き換えた実施例である。FIG. 6 shows an embodiment in which the angle detecting transmissive photo interrupters 6 and 7 described in FIG. 1 are also replaced with reflective photo interrupters 16 and 17.
【００３４】ここで、角度検出用フォトインタラプタ、
及び水平検出用フォトインタラプタを反射型フォトイン
タラプタで統一することにより、プリント基板１３に角
度検出用反射型フォトインタラプタ１６，１７、水平検
出用フォトインタラプタ８を実装可能となる。図１では
角度検出用透過型フォトインタラプタ６，７の取付けを
省略したが、角度検出用透過型フォトインタラプタ６，
７の出力端子と水平検出用フォトインタラプタ８の出力
端子の方向が異なるため、角度検出用透過型フォトイン
タラプタ６，７の出力端子からプリント基板１３に接続
するときはフレキシブルな配線コネクタが必要となる
が、実施の形態２に示す場合、プリント基板に直接接続
可能となる。Here, a photo interrupter for angle detection,
By unifying the horizontal detection photo interrupters with the reflection type photo interrupters, the angle detection reflection type photo interrupters 16 and 17 and the horizontal detection photo interrupter 8 can be mounted on the printed circuit board 13. In FIG. 1, the angle detecting transmissive photo interrupters 6 and 7 are omitted, but the angle detecting transmissive photo interrupters 6 and 7 are omitted.
Since the output terminal of 7 and the output terminal of the horizontal detection photointerrupter 8 are in different directions, a flexible wiring connector is required when connecting the output terminals of the angle detection transmissive photointerrupters 6 and 7 to the printed circuit board 13. However, in the case of the second embodiment, it can be directly connected to the printed circuit board.
【００３５】但し、透過型のフォトインタラプタから反
射型のフォトインタラプタに置き換えた時、図７のＡ
ｐ，Ｂｐの出力波形は反転したものになるが説明を省略
する。However, when the transmissive photo interrupter is replaced with a reflective photo interrupter, A in FIG.
The output waveforms of p and Bp are inverted, but the description is omitted.
【００３６】これまでの説明では、説明の便宜上スリッ
ト列の光透過部と光不透過部と説明したが、光吸収部、
光反射部と言い換えても説明がつくように、スリット列
を窓から白黒印刷されたバーコードでも全く同様の効果
を有するものである。In the above description, the light transmitting portion and the light non-transmitting portion of the slit array are described for convenience of explanation, but the light absorbing portion,
In other words, even if it is described as a light reflecting portion, a barcode in which a slit array is printed in black and white from a window has the same effect.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上のように本発明は、フレームと、前
記フレームに保持された軸受と、前記軸受に回動可能に
支持された回動軸と、前記回動軸に設けた碇形状の振り
子と、前記碇形状の振り子の左右片に円周方向に沿って
左右各々設けられた２組の角度検出用のスリット列と、
同じく円周方向の一部に設けた水平位置検出用のスリッ
トと、前記角度検出用スリット列に対応するように前記
碇形状の振り子の内周側近傍に配設された第１、第２の
光学検知素子、前記水平検出用スリットに対応するよう
に碇形状の振り子に面対向して設けられた第３の光学検
知素子とを備え、第１、第２、第３の光学検知素子を振
り子の外接円内に配列したため、小型な構造でありなが
ら誤動作の発生がなく、高分解能な測定ができる傾斜角
センサが得られる。As described above, according to the present invention, the frame, the bearing held by the frame, the rotating shaft rotatably supported by the bearing, and the anchor-shaped member provided on the rotating shaft. A pendulum, and two sets of angle detecting slit rows provided on the left and right sides of the anchor-shaped pendulum along the circumferential direction, respectively.
Similarly, a slit for horizontal position detection provided in a part of the circumferential direction, and first and second slits arranged near the inner peripheral side of the anchor-shaped pendulum so as to correspond to the slit row for angle detection. An optical detection element, and a third optical detection element provided so as to face the anchor-shaped pendulum so as to correspond to the horizontal detection slit, and the first, second, and third optical detection elements are provided. Since it is arranged within the circumscribed circle, there is no malfunction even though it has a small structure, and an inclination angle sensor capable of high-resolution measurement can be obtained.
【図１】本発明の傾斜角センサの実施の形態１を説明す
るための蓋を取った状態の正面図FIG. 1 is a front view of a tilt angle sensor according to a first embodiment of the present invention with a lid removed for explaining the first embodiment.
【図２】同側断面図FIG. 2 is a sectional view of the same side.
【図３】（ａ）同スリット板の詳細構造を説明するため
の正面図
（ｂ），（ｃ）同スリット板の詳細構造を説明するため
の拡大図3A is a front view for explaining the detailed structure of the slit plate, and FIG. 3B is an enlarged view for explaining the detailed structure of the slit plate.
【図４】本発明の傾斜角センサの実施の形態１の動作状
態を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the first embodiment of the tilt angle sensor of the present invention.
【図５】同センサの動作説明図FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the sensor.
【図６】本発明の傾斜角センサの実施の形態２を説明す
るための正面図FIG. 6 is a front view for explaining the second embodiment of the tilt angle sensor of the present invention.
【図７】従来の傾斜角センサの関連技術を説明するため
の模式斜視図FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining a related art of a conventional tilt angle sensor.
【図８】同両フォトインタラプタの出力信号の位相関係
を説明するための出力信号波形図FIG. 8 is an output signal waveform diagram for explaining the phase relationship of the output signals of both photo interrupters.
【図９】従来の傾斜角センサを説明するための蓋を取っ
た状態の正面図FIG. 9 is a front view of a conventional tilt angle sensor with a lid removed.
【図１０】同側断面図FIG. 10 is a sectional view of the same side.
１ａ 下ケース １ｂ 上ケース ２ フレーム ３ スリット板 ４ 錘体 ５ 回動軸 ６ 第１の光学検知素子 ７ 第２の光学検知素子 ８ 第３の光学検知素子 ９ａ，９ｂ 軸受 １０ 磁石 １１ａ，１１ｂ 角度検出用スリット列 １２ 水平位置検出用スリット １３ プリント基板 １４ 振り子 1a lower case 1b upper case 2 frames 3 slit plate 4 weights 5 rotation axis 6 First optical sensing element 7 Second optical sensing element 8 Third optical sensing element 9a, 9b bearing 10 magnets 11a, 11b Angle detection slit array 12 Horizontal position detection slit 13 printed circuit boards 14 Pendulum
Claims (5)
軸受と、この軸受に回動可能に支持された回動軸と、こ
の回動軸に設けた碇形状の振り子と、この碇形状の振り
子を構成する左右片の各々に設けられた２組の角度検出
用のスリット列と、同じく上記碇形状の振り子の左右片
の中間部に設けられた水平位置検出用のスリットと、前
記碇形状の振り子の左右片の内周側に配置され、前記振
り子に設けた角度検出用のスリット列に対応する第１、
第２の光学検知素子と、前記碇形状の振り子に対向配置
され、前記振り子に設けた水平位置検出用のスリットに
対応する第３の光学検知素子とを備え、前記第１、第
２、第３の光学検知素子を前記碇形状の振り子の外接円
内に配列した傾斜角センサ。1. A frame, a bearing held by the frame, a rotating shaft rotatably supported by the bearing, an anchor-shaped pendulum provided on the rotating shaft, and an anchor-shaped pendulum. 2 sets of slit rows for angle detection provided on each of the left and right pieces, a slit for horizontal position provided on the middle portion of the left and right pieces of the anchor-shaped pendulum, and the above-mentioned anchor-shaped pendulum. The first, which is arranged on the inner peripheral side of the left and right pieces of the pendulum and corresponds to the slit row for angle detection provided on the pendulum,
A second optical detection element, and a third optical detection element that is disposed so as to face the anchor-shaped pendulum and that corresponds to a slit for horizontal position detection provided in the pendulum. A tilt angle sensor in which the optical detection elements of 3 are arranged in a circumscribed circle of the anchor-shaped pendulum.
けた錘体と、この錘体に取付けられ、円周方向に沿って
左右各々に設けられた２組の角度検出用のスリット列お
よび円周方向の一部に設けられた水平位置検出用のスリ
ットを有する半円状で所定幅をもつスリット板から構成
した請求項１に記載の傾斜角センサ。2. The anchor-shaped pendulum includes a weight body provided on the rotating shaft, and two sets of angle detection slits attached to the weight body and provided on the left and right sides along the circumferential direction. 2. The tilt angle sensor according to claim 1, wherein the tilt angle sensor is composed of a semicircular slit plate having a predetermined width and having horizontal position detection slits provided in rows and in a part of the circumferential direction.
のフォトインタラプタであり、前記第３の光学検知素子
は反射型のフォトインタラプタである請求項１に記載の
傾斜角センサ。3. The tilt angle sensor according to claim 1, wherein the first and second optical detection elements are transmissive photointerrupters, and the third optical detection element is a reflective photointerrupter.
の自由端に設けた軸受により前記碇形状の振り子を回動
可能に支持した請求項１に記載の傾斜角センサ。4. The tilt angle sensor according to claim 1, wherein the frame is U-shaped, and the anchor-shaped pendulum is rotatably supported by bearings provided at respective free ends.
あり、当該振り子に制動用の磁石を近接して配設した請
求項１に記載の傾斜角センサ。5. The tilt angle sensor according to claim 1, wherein the anchor-shaped pendulum is a non-magnetic good conductor, and a braking magnet is disposed in proximity to the pendulum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225927A JP2003042759A (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Tilt angle sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225927A JP2003042759A (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Tilt angle sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003042759A true JP2003042759A (en) | 2003-02-13 |
Family
ID=19058837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225927A Pending JP2003042759A (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Tilt angle sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003042759A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100706629B1 (en) | 2005-12-07 | 2007-04-12 | 주식회사 디엠에스 | A pendulum-type sensing device |
| CN109515084A (en) * | 2018-11-12 | 2019-03-26 | 江麓机电集团有限公司 | A kind of special vehicle control system of safety air bag |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225927A patent/JP2003042759A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100706629B1 (en) | 2005-12-07 | 2007-04-12 | 주식회사 디엠에스 | A pendulum-type sensing device |
| CN109515084A (en) * | 2018-11-12 | 2019-03-26 | 江麓机电集团有限公司 | A kind of special vehicle control system of safety air bag |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20040030057A (en) | Gear drive unit with speed measurement | |
| EP1342646A2 (en) | Rotation-angle detecting device capable of detecting absolute angle with simple configuration | |
| JP2004182223A (en) | Suspension control apparatus which has been rotatably mounted for vertically acting force measurement | |
| EP1524528A2 (en) | Digital angular velocity detection device | |
| US6399941B1 (en) | Inclination angle sensor | |
| JPH028750A (en) | Acceleration sensor and manufacture thereof | |
| EP1342647A2 (en) | Rotation-angle detecting device capable of precisely detecting absolute angle | |
| JPH11287634A (en) | Steering sensor for vehicle | |
| JP2003042759A (en) | Tilt angle sensor | |
| JPH11287608A (en) | Steering sensor for vehicle | |
| JPH0450771A (en) | Speed detector | |
| JPH11248450A (en) | Inclination sensor | |
| JP2003035537A (en) | Obliquity sensor | |
| JP7441099B2 (en) | absolute encoder | |
| JP4016194B2 (en) | Detection device | |
| JP2000065852A (en) | Vibration sensor | |
| JP2000088875A (en) | Collision detecting device | |
| KR100458235B1 (en) | Angle detector | |
| JPH08189826A (en) | Position measuring apparatus, rotary encoder, clinometer, and inclination measuring method and apparatus | |
| JPH11295062A (en) | Tilt angle sensor | |
| JP2001174256A (en) | Tilt angle sensor | |
| JP2920415B2 (en) | Evaluation method of runout of rotary shaft of rotary encoder | |
| JP3948129B2 (en) | Weight detector | |
| JPH10325719A (en) | Sensor for inclination and acceleration | |
| JPH11174075A (en) | Angular acceleration detecting device |