JP2003042759A - 傾斜角センサ - Google Patents
傾斜角センサInfo
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車などの車両に搭載でき、振動や外部磁
界などの外乱に強く、小型化できてかつ水平検知が精度
良く検出できる傾斜センサを提供することにある。 【解決手段】 この課題を解決するために本発明の傾斜
角センサは、角度検出用のスリット列11a,11bに
対応して碇形状の振り子14の外接円内に位置するよう
に振り子14の内周近傍に角度検出用の第1、第2の光
学検知素子6,7を配置し、水平位置検出用の第3の光
学検知素子8を前記振り子14の円周上に面対向して配
置し、小型形状の構造を実現した。
界などの外乱に強く、小型化できてかつ水平検知が精度
良く検出できる傾斜センサを提供することにある。 【解決手段】 この課題を解決するために本発明の傾斜
角センサは、角度検出用のスリット列11a,11bに
対応して碇形状の振り子14の外接円内に位置するよう
に振り子14の内周近傍に角度検出用の第1、第2の光
学検知素子6,7を配置し、水平位置検出用の第3の光
学検知素子8を前記振り子14の円周上に面対向して配
置し、小型形状の構造を実現した。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
に本発明の傾斜角センサは、以下の構成を有する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
て図1から図6を用いて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
(b),(c)は2組の角度検出用のスリット列の拡大
図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
るための蓋を取った状態の正面図
【図2】同側断面図
【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
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
【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
態を示す説明図
【図5】同センサの動作説明図
【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
るための正面図
【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
の模式斜視図
【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
を説明するための出力信号波形図
【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
た状態の正面図
【図10】同側断面図
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
Claims (5)
- 【請求項1】 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
内に配列した傾斜角センサ。 - 【請求項2】 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
した請求項1に記載の傾斜角センサ。 - 【請求項3】 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請求項1に記載の
傾斜角センサ。 - 【請求項4】 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
可能に支持した請求項1に記載の傾斜角センサ。 - 【請求項5】 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請
求項1に記載の傾斜角センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001225927A JP2003042759A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 傾斜角センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001225927A JP2003042759A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 傾斜角センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003042759A true JP2003042759A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19058837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001225927A Pending JP2003042759A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 傾斜角センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003042759A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100706629B1 (ko) | 2005-12-07 | 2007-04-12 | 주식회사 디엠에스 | 진자 센서 장치 |
CN109515084A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-26 | 江麓机电集团有限公司 | 一种特种车辆安全气囊控制*** |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225927A patent/JP2003042759A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100706629B1 (ko) | 2005-12-07 | 2007-04-12 | 주식회사 디엠에스 | 진자 센서 장치 |
CN109515084A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-26 | 江麓机电集团有限公司 | 一种特种车辆安全气囊控制*** |
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