JP2011174910A - 傾斜検知ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜角度をより広範囲にわたって精度良く検出することのできる傾斜検知ユニットを得る。
【解決手段】加速度センサ２、３、４およびマイクロコンピュータ５をセンサ実装基板６に実装する。このとき、加速度センサ２、３、４を、いずれの加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ，３Ａ，４Ａを水平にした場合であっても、他の加速度センサの検出軸が水平にならないように配置する。そして、マイクロコンピュータ５が、加速度センサ２、３、４のうち最も検出精度のよい加速度センサを選択し、選択した加速度センサの出力信号に基づいて傾斜検知ユニット１の傾斜角度を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜検知ユニットに関する。

従来、傾斜検知ユニットとして、２つの加速度センサを、検出軸が水平面上で互いに異なる方向を向いた状態で車両に配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、車両の前後方向の傾斜あるいは幅方向の傾斜を常時２つの加速度センサにより検出することで、車両の傾斜角度を精度よく算出するようにしている。

特開２００７−１４７４９３号公報

ところで、１つの加速度センサを用いて傾斜角度を検出する場合、傾斜角度が大きくなると検出精度が低下してしまうのが一般的である。

すなわち、１つの加速度センサを用いた場合、精度よく検出することのできる傾斜角度は、狭い範囲に限定されてしまうという問題がある。

また、上記従来の技術のように、常時２つの加速度センサを用いて傾斜角度を検出する構造では、１つの加速度センサを用いて傾斜角度を検出しているに等しく、やはり、精度よく検出することのできる傾斜角度は、狭い範囲に限定されてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、傾斜角度をより広範囲にわたって精度良く検出することのできる傾斜検知ユニットを得ることを目的とする。

本発明にあっては、傾斜角度に応じた出力信号を出力する検出部と、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算する信号処理演算部と、を備える傾斜検知ユニットであって、前記検出部が複数配置されるとともに、複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置されており、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部は、前記傾斜検知ユニットを傾斜角度が検出できるようにした状態で、いずれの検出部の検出軸を水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されており、前記信号処理演算部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出軸が最も水平に近い検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することを主要な特徴とする。

また、本発明にあっては、傾斜角度に応じた出力信号を出力する検出部と、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算する信号処理演算部と、を備える傾斜検知ユニットであって、前記検出部が複数配置されるとともに、複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置されており、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部は、前記傾斜検知ユニットを傾斜角度が検出できるようにした状態で、いずれの検出部の検出軸を水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されており、前記信号処理演算部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出された出力信号が予め定められた範囲内にある検出部を選択し、選択した検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することを主要な特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２つの検出部を検出軸が各々異なる方向を向くように配置し、これらの検出部を、傾斜検知ユニットを傾斜角度が検出できるようにした状態で、いずれの検出部の検出軸を水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置させている。すなわち、精度良く検出することのできる傾斜検知ユニットの傾斜角度の範囲をそれぞれの検出部で異ならせている。

そして、信号処理演算部が、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出軸が最も水平に近い検出部を選択し、選択した検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにした。

また、信号処理演算部が、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出された出力信号が予め定められた範囲内にある検出部を選択し、選択した検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにしてもよい。

こうすれば、信号処理演算部が、精度良く検出することのできる傾斜検知ユニットの傾斜角度の範囲が異なる検出部のなかから、より精度良く検出することのできる検出部を選択し、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することができるようになる。このように、本発明によれば、傾斜角度をより広範囲にわたって精度良く検出することのできる傾斜検知ユニットを得ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる傾斜検知ユニットに内蔵されるセンサ実装基板の正面図である。 図２は、図１に示すセンサ実装基板を内蔵した傾斜検知ユニットの分解斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態にかかる傾斜検知ユニットを用いて傾斜角度を検知する状態を示す図であって、（ａ）は傾斜角度が０°の時の傾斜検知ユニットの正面図、（ａ）は傾斜角度が４５°の時の傾斜検知ユニットの正面図、（ａ）は傾斜角度が９０°の時の傾斜検知ユニットの正面図である。 図４は、基板の温度変化による反り解析で用いた基板を示す図であって、（ａ）は基板の平面図、（ｂ）は基板を固定した状態を示す一部破断側面図である。 図５は、図４に示す基板の傾斜角の算出方法を示す説明図である。 図６は、基板の温度変化による反り解析の際に選択した基板上の点を示す説明図である。 図７は、温度を変化させた際の基板のＺ方向の変位を示すグラフであって、（ａ）は基板のセンターライン上の点を選択した際のＺ方向の変位を示すグラフ、（ｂ）は基板の対角線上の点を選択した際のＺ方向の変位を示すグラフである。 図８は、温度を変化させた際の基板のセンターライン上の各点における傾斜角度を示すグラフである。 図９は、図４に示す基板の温度変化による反りが少ない部位を示す説明図である。 図１０は、加速度センサの検知原理を示す説明図である。 図１１は、加速度センサのセンサ出力と加速度成分との関係を示すグラフである。 図１２は、加速度センサのセンサ出力と傾斜角度との関係を示すグラフである。 図１３は、加速度センサのセンサ出力と感度との関係を示すグラフである。 図１４は、図１に示すセンサ実装基板に実装された第１・第２・第３加速度センサの出力特性を示す説明図である。 図１５は、図１に示すセンサ実装基板に実装された第１・第２・第３加速度センサによる傾斜角度の検出範囲を示す表である。 図１６は、本発明の第１実施形態にかかる傾斜検知ユニットの構成を説明する図であって、（ａ）は給電系統を示すブロック図、（ｂ）はセンサ系統を示すブロック図である。 図１７は、本発明の第２実施形態にかかる傾斜検知ユニットに内蔵されるセンサ実装基板の正面図である。 図１８は、図１７に示すセンサ実装基板の斜視図である。 図１９は、図１７に示すセンサ実装基板を内蔵した傾斜検知ユニットの外観斜視図である。 図２０は、図１７に示すセンサ実装基板に実装された第１・第２・第３加速度センサの出力特性を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１は、傾斜角度に応じた出力電圧（出力信号）を出力する検出部８と、当該検出部８の出力電圧（出力信号）に基づいて傾斜角度を演算するマイクロコンピュータ（信号処理演算部）５と、を備えている。

本実施形態では、検出部８として、静電容量式の加速度センサである第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４が用いられている。このように、本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１には、３つ（複数）の検出部（第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４）８が配置されている。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４およびマイクロコンピュータ５は、センサ実装基板（１つの基板）６の実装面（表面）６ａに実装されている。このセンサ実装基板６は略矩形状をしており、当該センサ実装基板６の４隅には挿通孔６ｂが形成されている。

そして、図２に示すように、センサ実装基板６は、ケーシング７に内蔵されている。

ケーシング７には、上方に開口し、センサ実装基板６が内蔵される直方体状の収納部７１が設けられており、当該収納部７１の収納空間内の４隅には、センサ実装基板６を載置する取付台７１ａが形成されている。さらに、取付台７１ａには、ねじ孔７１ｂが形成されている。そして、挿通孔６ｂがねじ孔７１ｂと連通するようにセンサ実装基板６を取付台７１ａ上に載置し、挿通孔６ｂおよびねじ孔７１ｂにねじ２０を挿入することで、センサ実装基板６を取付台７１ａに取り付けている。

さらに、ケーシング７は、４隅に挿通孔７５ａが形成された蓋７５を備えている。そして、挿通孔７５ａと収納部７１上部の４隅に形成されたねじ孔７１ｃとが連通するように蓋７５を収納部７１上に載置し、挿通孔７５ａおよびねじ孔７１ｃにねじ２１を挿入することで、収納部７１の収納空間を蓋している。

また、収納部７１の下面両側からは、第１のフランジ部７２が突設されており、収納部７１の背面両側からは、第２のフランジ部７３が突設されている。そして、第１のフランジ部７２および第２のフランジ部７３を、傾斜角度が計測される図示せぬ被検知部材に固定することで、傾斜検知ユニット１が被検知部材に装着される。

このとき、被検知部材の基準状態（図３（ａ）参照）で、第１のフランジ部７２が垂直に、第２のフランジ部７３が水平となるように傾斜検知ユニット１を装着する。また、ケーシング７の前面には、コネクタ７４が設けられており、当該コネクタ７４を介してマイクロコンピュータ５で演算した傾斜角情報を外部に取り出すことができるようになっている。

なお、傾斜検知ユニット１は、太陽の動きに追尾させて移動させる太陽光発電パネル等、様々な被検知部材に搭載することができる。

ここで、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ（複数の検出部）２、３、４を、センサ実装基板６の実装面６ａの中央部もしくはセンターライン（センサ実装基板６の実装面６ａの中心を通りセンサ実装基板６の辺に略平行な線）上に配置した。

このセンサ実装基板６の実装面６ａの中央部もしくはセンターライン上（センターラインを含む帯状の領域）は、温度が変化した際のセンサ実装基板６の傾斜角度変化が少ない領域である。

以下、温度変化による基板の反り解析結果について図４〜図９に基づき説明する。

今回、図４に示すように、厚さ１．６ｍｍ、１辺が７５ｍｍ四方のガラスエポキシ製の基板を用いて実験を行った。なお、今回用いた基板は、ヤング率が２２．８ＧＰａ、ポアソン比が０．２８Ｎ／Ａ、線膨張係数が１．５×１０^−５／℃となっている。

まず、基板の互いに交わる２辺からそれぞれ５ｍｍ離れた位置に直径３ｍｍの貫通孔を４つ形成し、４つの貫通孔を固定台に設けたピンに挿通することで基板を固定台に４点固定した。そして、基板を４点固定した状態で温度を２５℃から８５℃まで変化させた。このように、温度を２５℃から８５℃まで変化させると、基板の各部位が傾斜するようになる。そこで、温度変化させた際の基板の表面の各部位における傾斜角度の変化を測定し、温度変化した際の基板の傾斜角度が少ない部位（温度が変化した際の基板の傾斜変化の少ない部位）を求めた。

温度を２５℃から８５℃まで変化させた際の基板の傾斜角度θは、図５に示すように、
θ＝ｔａｎ^−１ΔＺ／Ｌ…（１）
から求めることができる。

ここで、ΔＺは、８５℃のときの基板表面上の測定点の高さと２５℃のときの基板表面上の測定点の高さとの差（測定点における温度が変化した際の高さ方向の変化量）を示しており、Ｌは、２５℃のときの基準点から測定点までの距離を示している。

そして、図６に示すように、基板表面の任意の１辺の中点を基準点とし、当該基準点および中心を通るセンターライン上の点を測定点として各測定点のΔＺを求めた。各測定点におけるΔＺは、図７（ａ）に示すとおりである。

また、基板表面の任意の１頂点を基準点とし、当該基準点を通る対角線上の点を測定点として各測定点のΔＺを求めた。各測定点におけるΔＺは、図７（ｂ）に示すとおりである。

ここで、センターライン上の点と対角線上の点におけるΔＺを比較すると、図７より、対角線上の点の方が、センターライン上の点よりもΔＺの変位量のばらつきが大きい（グラフの曲率が大きい）ことが理解される。

そして、図７のそれぞれのグラフは、温度が８５℃のときの基板表面の断面形状を表している。したがって、センターライン上の帯状の領域の方が、対角線上の帯状の領域よりも温度変化による傾斜角度の変化が小さいことが理解される。

なお、温度が２５℃のときは、基板表面は平坦であり、それぞれの基板表面の断面形状は水平線となる。

次に、センターライン上の各測定点における傾斜角度θを式（１）より求め、センターライン上の帯状の領域の中における傾斜角度の変化が小さい領域を求めた。センターライン上の各測定点における傾斜角度θは図８に示すとおりである。

図８より、基準位置からの距離が２０ｍｍから５０ｍｍの間は、基準位置からの距離と傾斜角度との関係がほぼ比例関係にあることが理解される。

そこで、基準位置からの距離が２０ｍｍから５０ｍｍの範囲における基準位置からの距離と傾斜角度との関係を、最小２乗法により直線近似し、傾斜角度が±０．０１°となる範囲（傾斜角度の温度変化による影響が少ない部位）を求めた。

最小２乗法による近似直線は、基準位置からの距離をＸ、傾斜角度をＹとすると、
Ｙ＝０．００１３×Ｘ＋０．０４８７５…（２）
となる。

したがって、傾斜角度が±０．０１°となる範囲は、式（２）より、２９．８＜Ｘ＜４５．２となる。ここで、基板の１辺の長さが７５ｍｍであるため、温度を変化させた際の傾斜角度の変化が±０．０１°となる範囲は、基板の中心位置（３７．５ｍｍ）±７．７ｍｍとなる。

すなわち、図９に示すように、基板中心を中心とし、１辺が基板の１辺の長さの約１０％の長さの矩形状の領域（基板の中央部）が温度変化による傾斜角度の変化が最も少ない領域となる。

以上の実験結果より、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ（複数の検出部）２、３、４を、センサ実装基板６の実装面６ａの中央部もしくはセンターライン上に配置した。

具体的には、第１の加速度センサ２をセンサ実装基板６の実装面６ａの中央部に配置した。そして、第２の加速度センサ３をセンサ実装基板６の実装面６ａの水平方向のセンターライン上に配置し、第３の加速度センサ４をセンサ実装基板６の実装面６ａの鉛直方向のセンターライン上に配置した。

また、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４として、加速度の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが一方向となる１軸加速度センサをそれぞれ用いている。

これら第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４としては、半導体基板に形成され、間隙をもって対向する櫛歯状の固定電極および可動電極からなる静電容量式の検知部を有する加速度センサを用いることができる。この加速度センサは、可動電極の位置変位による可動電極、固定電極間の静電容量値の変化を検出し、検出された静電容量値の変化に基づき、加速度センサに加えられた加速度を検知するようにしたものである。なお、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４は、同種類で同感度の加速度センサを用いるのが好ましい。

ここで、加速度センサの検知原理を図１０〜図１５に基づき説明する。

まず、図１０に示すように、検出軸が水平となるように配置した加速度センサが水平面に対してθ_ｘだけ傾斜すると、加速度センサの可動電極には、重力加速度Ｇの検出軸方向成分Ｇ_ｘの加速度が加わった状態と等しくなる。

すなわち、加速度センサの可動電極には、
Ｇ_ｘ＝Ｇ×ｓｉｎθ…（３）
の加速度が加わることとなる。

ここで、検出軸方向成分Ｇ_ｘと加速度センサの出力電圧Ｖ_ｏｕｔとの関係は、図１１に示すように、
Ｖ_ｏｕｔ＝Ｓ×Ｇ_ｘ＋Ｖ_ｏｆｆ…（４）
となる。

すなわち、加速度センサの出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、検出軸方向成分Ｇ_ｘに比例する。なお、Ｓは加速度センサの感度を示し、Ｖ_ｏｆｆは、加速度センサのオフセット出力電圧（検出軸が水平となるようにセンサを配置した時の出力電圧値）を示している。

そして、上述の式４に式３を代入すると、傾斜角度θ_ｘと加速度センサの出力電圧Ｖ_ｏｕｔとの関係が導き出せる。

すなわち、傾斜角度θ_ｘと加速度センサの出力電圧Ｖ_ｏｕｔとの関係は、図１２に示すように、
Ｖ_ｏｕｔ＝Ｓ×Ｇ×ｓｉｎθ＋Ｖ_ｏｆｆ…（５）
となり、サインカーブとして描かれることとなる。

このように、傾斜角度θ_ｘと加速度センサの出力電圧Ｖ_ｏｕｔとの関係がサインカーブとして描かれるため、加速度センサの傾斜角度の変化に対する出力電圧値の変化量は、変化する前の傾斜角度の値によって異なることとなる。

具体的には、図１３に示すように、加速度センサの傾斜角度が０°近傍では、接線の傾きが大きくなり、９０°に近づくにつれて接線の傾きが小さくなる。このように接線の傾きが小さいと、角度変化による出力値の変化量が小さくなり、傾斜角度の小さな変化を検知し難くなる。

また、同じ角度の場合でも、加速度センサの感度の大小によって、接線の傾きは異なる。すなわち、図１３に示すように、感度が大きい（高い）加速度センサの方が、感度が小さい（低い）加速度センサよりも接線の傾きが大きくなる。このように、感度が大きい加速度センサの方が角度変化による出力電圧値の変化量が大きくなるため、感度が大きい加速度センサを用いれば、より高精度に傾斜角度の変化を検知することができる。

ここで、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４（複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部）を、それぞれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが各々異なる方向を向くように、センサ実装基板６に実装した。

具体的には、第１の加速度センサ（第１の検出部）２を、実装面６ａが鉛直面となるように配置したセンサ実装基板６に、検出軸２Ａが水平方向に対して４５°傾斜した状態で実装した。そして、第２の加速度センサ（第２の検出部）３を、図１に示すように、検出軸３Ａが、実装面（第１の検出部の検出軸を含む平面に相当）６ａに略平行であって、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の検出軸２Ａに対して一方向（図１中、時計回り方向）に第１の角度θ１だけ回転させた状態となるように、センサ実装基板６に実装した。また、第３の加速度センサ（第３の検出部）４を、図１に示すように、検出軸４Ａが、実装面（第１の検出部の検出軸を含む平面に相当）６ａに略平行であって、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の検出軸２Ａに対して逆方向（図１中、反時計回り方向）に第２の角度θ２だけ回転させた状態となるように、センサ実装基板６に実装した。

なお、図１では、第１の加速度センサ２を実装面６ａの中央部に、第２および第３の加速度センサ３，４を水平方向および鉛直方向のセンターライン上に配置したものを例示したが、加速度センサの取付位置は、図１に示したものに限定されるものではない。すなわち、第２の加速度センサ３は、検出軸３Ａが検出軸２Ａに対して第１の角度θ１だけ回転させた状態となっていればよく、第３の加速度センサ４は、検出軸４Ａが検出軸２Ａに対して第２の角度θ２だけ回転させた状態となっていればよい。

例えば、図１において、第１・第２・第３の加速度センサ２，３，４の配置位置を互いに入れ替えて配置してもよい。すなわち、実装面６ａの中央部に第２の加速度センサ３や第３の加速度センサ４を配置したり、水平方向のセンターライン上に第１の加速度センサ２や第３の加速度センサ４を配置したりしてもよい。

さらに、本実施形態では、第１の角度θ１および第２の角度θ２をそれぞれ３０度に設定している。すなわち、第２の加速度センサ（第２の検出部）３は、図１に示すように、実装面６ａが鉛直面となるように配置したセンサ実装基板６に、検出軸３Ａが水平方向に対して１５°傾斜した状態で実装されている。また、第３の加速度センサ（第３の検出部）４は、図１に示すように、実装面６ａが鉛直面となるように配置したセンサ実装基板６に、検出軸４Ａが水平方向に対して７５°傾斜した状態で実装されている。

このとき、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の出力特性は、図１４に示すように、第１の加速度センサ２では第１の特性線α（図１４中、実線）となり、第２の加速度センサ３では第２の特性線β（図１４中、破線）となり、また、第３の加速度センサ４では第３の特性線γ（図１４中、一点鎖線）となる。

ところで、本実施形態では、上述したように、加速度センサは、重力加速度Ｇの検出軸方向成分Ｇ_ｘ（加速度センサを水平に対してθだけ傾斜させた場合、Ｇ×ｓｉｎθ）を加速度として検知するようになっている。そのため、第１の特性線αと第２の特性線βおよび第１の特性線αと第３の特性線γは、図１４に示すように、それぞれ３０度の位相をもったサインカーブとして描かれることとなる。

マイクロコンピュータ５は、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４からそれぞれ出力される電圧を取り込み、当該出力電圧（出力信号）に基づいて、各加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａに対する加速度を演算するようになっている。この加速度は、上述したように、検出軸の水平に対する傾斜角に応じて変化するものであり、この加速度の変化を利用して、傾斜角度が算出される。なお、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４として、加速度に対応したアナログ信号を出力するものを用いている。

また、本実施形態では、センサ実装基板６を、鉛直（重力加速度Ｇ方向）に配置した状態で、実装面６ａの直交する軸を中心として傾斜検知ユニット１を回転させた際の、傾斜検知ユニット１の傾斜角度を検知するようにしている。

このとき、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４は、センサ実装基板６を鉛直に配置した状態（傾斜検知ユニット１が傾斜角度を検出できるようにした状態）で、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａのうち、いずれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａを水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されることとなる。

すなわち、本実施形態では、検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａのうち、検出軸２Ａを水平にした場合には、他の検出軸３Ａ、４Ａは水平にならず、検出軸３Ａを水平にした場合には、他の検出軸２Ａ、４Ａは水平にならず、検出軸４Ａを水平にした場合には、他の検出軸２Ａ、３Ａは水平にならないように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４を配置している。

ここで、本実施形態では、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４のうち、検出軸が最も水平に近い加速度センサ（検出部）を選択し、選択した加速度センサ（検出部）の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにしている。

具体的には、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４が示す出力電圧Ｖ_ｏｕｔのうちオフセット出力電圧Ｖ_ｏｆｆに一番近い値のセンサからのデータ出力に基づいて傾斜角度を演算するようにしている。

ここで、本実施形態では、第１の角度θ１および第２の角度θ２を、それぞれ３０度に設定している。したがって、水平方向を０度、時計回り方向を＋として、センサ実装基板６、すなわち、傾斜検知ユニット１を回転させた場合（図３参照）、傾斜検知ユニット１の回転角度（傾斜角度）が以下の範囲にあるときに、それぞれの加速度センサ２、３、４が選択されることとなる（図１５参照）。

まず、傾斜検知ユニット１の回転角度（傾斜角度）が、０度から＋３０度の間では第２の加速度センサ３が選択される。このとき、第２の加速度センサ３の傾斜軸の傾きは、水平に対して−１５度から＋１５度の間にある。

また、傾斜検知ユニット１の回転角度（傾斜角度）が、＋３０度から＋６０度の間では第１の加速度センサ２が選択される。このとき、第１の加速度センサ２の傾斜軸の傾きは、水平に対して−１５度から＋１５度の間にある。

そして、傾斜検知ユニット１の回転角度（傾斜角度）が、＋６０度から＋９０度の間では第３の加速度センサ４が選択される。このとき、第３の加速度センサ４の傾斜軸の傾きは、水平に対して−１５度から＋１５度の間にある。

このように、第１の角度θ１および第２の角度θ２をそれぞれ３０度に設定することで、傾斜検知ユニット１を０度から＋９０度まで回転（傾斜）させた場合に、傾斜検知ユニット１の傾斜角度が０度から＋９０度までのいずれの角度であっても、水平に対して−１５度から＋１５度の範囲にある加速度センサを用いることができるようになる。第１・第２・第３の特性線α、β、γはサインカーブを描いており、図１４に示すように、水平に対して−１５度から＋１５度の範囲では、ほぼ直線（各センサ出力特性のなかでも傾きの大きな直線）となっている（図１４の特性線α、β、γの太線部分）。すなわち、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４は、より精度良く検出することのできる範囲だけが用いられるようになっている。

すなわち、本実施形態では、傾斜検知ユニット１を一方向である＋方向（図１中、時計回り方向）に０度から＋９０度まで回転させた際には、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５は、第２の加速度センサ（第２の検出部）３、第１の加速度センサ（第１の検出部）２、第３の加速度センサ（第３の検出部）４の順に、傾斜角度検出用の加速度センサを選択するようになっている。

一方、傾斜検知ユニット１を逆方向である−方向（図１中、反時計回り方向）に＋９０度から０度まで回転させた際には、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５は、第３の加速度センサ（第３の検出部）４、第１の加速度センサ（第１の検出部）２、第２の加速度センサ（第２の検出部）３の順に、傾斜角度検出用の加速度センサを選択するようになっている。

そして、選択した加速度センサの出力電圧（出力信号）Ｖ_ｏｕｔに基づいて、傾斜角度を演算する。

ところで、本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１のマイクロコンピュータ（信号処理演算部）５や第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４は、外部の電源１６より電源供給を受けて作動するものである（図１６参照）。

ここで、本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１の給電系統およびセンサ系統について、図１６に基づき説明する。

まず、給電系統について図１６（ａ）に基づき説明する。

本実施形態では、図１６（ａ）に示すように、外部の電源１６から供給される電源（例えば２４Ｖの電源）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７およびレギュレータ１８によって、例えば５Ｖの電源に変換されるようになっている。そして、５Ｖの電源に変換された電源が、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４等のアナログ系の部品やマイクロコンピュータ（信号処理演算部）５等のデジタル系の部品に供給されるようになっている。

次に、センサ系統について、図１６（ｂ）に基づき説明する。

本実施形態では、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５は、ＣＰＵ５ａを有しており、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の出力電圧（出力信号）Ｖ_ｏｕｔが、ＣＰＵ５ａに送信されて、ＣＰＵ５ａにて傾斜角度の演算が行われる。

具体的には、図１６（ｂ）に示すように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１１を介してマルチプレクサ１０に接続されており、マルチプレクサ１０は、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）９を介してＣＰＵ５ａに接続されている。

このような構成とすることで、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の出力電圧（出力信号）Ｖ_ｏｕｔは、それぞれＬＰＦ（ローパスフィルタ）１１によって、ノイズが除去された状態でマルチプレクサ１０に送信される。

そして、マルチプレクサ１０によって、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の出力電圧（出力信号）Ｖ_ｏｕｔのうちの１つの出力電圧（出力信号）Ｖ_ｏｕｔ（検出軸が最も水平に近い加速度センサの出力電圧）のみがＣＰＵ５ａに送信される。

このとき、マルチプレクサ１０から送信されるアナログデータは、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）９によってデジタルデータに変換され、デジタルデータとしてＣＰＵ５ａに送信される。

また、ＣＰＵ５ａには温度センサ１３が接続されており、温度センサ１３から得られるアナログ信号の出力値もＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１２によってデジタルデータに変換され、デジタルデータとしてＣＰＵ５ａに送信されるようになっている。

さらに、ＣＰＵ５ａにはＥＥＰＲＯＭ１４が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ１４には温度センサ１３の出力値と、加速度センサの出力値の補正に用いる補正データとを対応付けたテーブルが格納されており、加速度センサのオフセット出力電圧Ｖ_ｏｆｆや感度Ｓを温度特性に応じて補正できるようにしている。

そして、ＣＰＵ５ａにて温度補正を行った傾斜角度の演算を行い、得られたデータが出力１５から出力されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４（複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部）を、それぞれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが各々異なる方向を向くように、センサ実装基板６に実装している。また、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４を、センサ実装基板６を鉛直に配置した状態（傾斜検知ユニット１が傾斜角度を検出できるようにした状態）で、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａのうち、いずれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａを水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置している。すなわち、精度良く検出することのできる傾斜検知ユニット１の傾斜角度の範囲を、それぞれの検出部で異ならせている。

そして、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４のうち、検出軸が最も水平に近い加速度センサ（検出部）を選択し、選択した加速度センサ（検出部）の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにした。その結果、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、精度良く検出することのできる傾斜検知ユニット１の傾斜角度の範囲の異なる検出部のなかから、より精度良く検出することのできる検出部を選択し、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することができるようになる。

このように、本実施形態によれば、傾斜検知ユニット１の傾斜角度を、より広範囲にわたって精度良く検出することができるようになる。

また、本実施形態によれば、第１の角度θ１および第２の角度θ２を、それぞれ３０度に設定している。そのため、傾斜検知ユニット１の傾斜角度が０度から＋９０度までのいずれの角度であっても、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４のうち、水平に対して−１５度から＋１５度の範囲にある加速度センサを用いることができるようになる。すなわち、傾斜検知ユニット１の傾斜角度を９０度にわたって精度良く検出することができる。なお、第１・第２の角度θ１、θ２を３０度近傍とした場合には、ほぼ９０度にわたって精度良く検出することができるようになる。

さらに、本実施形態によれば、センサ実装基板（１つの基板）６の実装面（表面）６ａに、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４をそれぞれ配置したため、それぞれの加速度センサを別の基板に取り付けた場合に比べて、それぞれの加速度センサの取付位置がずれてしまうのを抑制することができる。すなわち、センサ実装基板（１つの基板）６の実装面（表面）６ａに、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４をそれぞれ配置することで、より精度良く傾斜検知ユニット１の傾斜角度を検出することができる。

また、第１・第２・第３の加速度センサ（複数の検出部）２、３、４を、センサ実装基板６の実装面６ａの中央部もしくはセンターライン上に配置した。すなわち、温度変化による傾斜角度の変化の少ない場所に取り付けたため、温度変化により生じる検知誤差を最小限に抑えることができ、精度低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、水平に近い加速度センサを選択し、当該加速度センサによって傾斜角度を演算するようにしている。そのため、傾斜検知ユニット１の設置場所が変わった場合等に重力加速度が変化したとしても、かかる重力加速度の変化により生じる誤差を少なくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、地理的条件に左右されにくい傾斜検知ユニット１を得ることができる。

また、本実施形態によれば、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４をそれぞれ１軸センサとしている。なお、２軸センサや３軸センサを用いても本発明を実施することはできるが、１軸センサを用いた方が、２軸センサや３軸センサを用いる場合に比べて各加速度センサの感度を向上させることができる。その結果、より精度良く傾斜検知ユニット１の傾斜角度を検出することができるようになる。

（第２実施形態）
本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１Ａは、基本的に上記第１実施形態とほぼ同様の構成をしている。

すなわち、傾斜検知ユニット１Ａは、傾斜角度に応じた出力電圧（出力信号）を出力する検出部８と、当該検出部８の出力電圧（出力信号）に基づいて傾斜角度を演算するマイクロコンピュータ（信号処理演算部）５と、を備えている。

そして、検出部８として、静電容量式の加速度センサである第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４が用いられている。

さらに、図１７、図１８に示すように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４およびマイクロコンピュータ５は、センサ実装基板（１つの基板）６の実装面（表面）６ａに実装されている。このように、本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１Ａにも、３つ（複数）の検出部（第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４）８が配置されている。

そして、センサ実装基板６は、図１９に示すように、ケーシング７に内蔵されている。

さらに、本実施形態でも、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４として、加速度の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが一方向となる１軸加速度センサをそれぞれ用いている。

これら第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４としては、半導体基板に形成され、間隙をもって対向する櫛歯状の固定電極および可動電極からなる静電容量式の検知部を有する加速度センサを用いることができる。この加速度センサは、可動電極の位置変位による可動電極、固定電極間の静電容量値の変化を検出し、検出された静電容量値の変化に基づき、加速度センサに加えられた加速度を検知するようにしたものである。なお、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４は、同種類で同感度の加速度センサを用いるのが好ましい。

また、本実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４（複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部）を、それぞれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが各々異なる方向を向くように、センサ実装基板６に実装している。

具体的には、第１の加速度センサ（第１の検出部）２が、図１７に示すように、実装面６ａが鉛直面となるように配置したセンサ実装基板６に、検出軸２Ａが水平方向（所定方向）を向くように実装されている。そして、第２の加速度センサ（第２の検出部）３は、図１に示すように、検出軸３Ａが、実装面（第１の検出部の検出軸を含む平面に相当）６ａに略平行であって、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の検出軸２Ａに対して一方向（図１中、時計回り方向）に第１の角度θ１だけ回転させた状態となるように、センサ実装基板６に実装されている。また、第３の加速度センサ（第３の検出部）４は、図１に示すように、検出軸４Ａが、実装面（第１の検出部の検出軸を含む平面に相当）６ａに略平行であって、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の検出軸２Ａに対して逆方向（図１中、反時計回り方向）に第２の角度θ２だけ回転させた状態となるように、センサ実装基板６に実装されている。

なお、図１７では、第２の加速度センサ３を第１の加速度センサ２の上方かつ左方に、第３の加速度センサ４を第１の加速度センサ２の上方かつ右方に配置したものを例示したが、加速度センサの取付位置は、図１７に示したものに限定されるものではない。第２の加速度センサ３は、検出軸３Ａが検出軸２Ａに対して第１の角度θ１だけ回転させた状態となっていればよく、第３の加速度センサ４は、検出軸４Ａが検出軸２Ａに対して第２の角度θ２だけ回転させた状態となっていればよい。

例えば、図１７において、第２の加速度センサ３を第１の加速度センサ２の上方かつ右方に、第３の加速度センサ４を第１の加速度センサ２の上方かつ左方に配置し、検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａが、三角形の各辺を形成するように取り付けてもよい。こうすれば、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４が取り付けられる領域を少なくすることができ、より一層の小型化を図ることが可能となる。

ここで、本実施形態では、第１の角度θ１および第２の角度θ２をそれぞれ６０度に設定している。このとき、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の出力特性は、図２０に示すように、第１の加速度センサ２では第１の特性線α（図２０中、実線）となり、第２の加速度センサ３では第２の特性線β（図２０中、破線）となり、また、第３の加速度センサ４では第３の特性線γ（図２０中、一点鎖線）となる。

ところで、本実施形態でも、加速度センサは、重力加速度Ｇの検出軸方向成分（加速度センサを水平に対してθだけ傾斜させた場合、Ｇ×ｓｉｎθ）を加速度として検知するようになっている。そのため、第１の特性線αと第２の特性線βおよび第１の特性線αと第３の特性線γは、図２０に示すように、それぞれ６０度の位相をもったサインカーブとして描かれることとなる。

マイクロコンピュータ５は、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４からそれぞれ出力される電圧を取り込み、当該出力電圧（出力信号）に基づいて、各加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａに対する加速度を演算するようになっている。この加速度は、上述したように、検出軸の水平に対する傾斜角に応じて変化するものであり、この加速度の変化を利用して、傾斜角度が算出される。

本実施形態では、センサ実装基板６は、鉛直（重力加速度Ｇ方向）に配置され、その状態でケーシング７に内蔵して固定されている。なお、上記第１実施形態で示したように、センサ実装基板６を、水平に配置した状態でケーシング７に内蔵させてもよい。

本実施形態では、センサ実装基板６は、図１７に示すように、取付板６１に支持固定されており、取付板６１は、下端部両側に突設された取付座６２を介してケーシング７に固定されている。

このように、本実施形態では、センサ実装基板６を、鉛直（重力加速度Ｇ方向）に配置した状態で、実装面６ａの直交する軸を中心として傾斜検知ユニット１Ａを回転させた際の、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度を検知するようにしている。

このとき、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４は、センサ実装基板６を鉛直に配置した状態（傾斜検知ユニット１Ａが傾斜角度を検出できるようにした状態）で、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４の検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａのうち、いずれの検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａを水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されることとなる。

すなわち、本実施形態では、検出軸２Ａ、３Ａ、４Ａのうち、検出軸２Ａを水平にした場合には、他の検出軸３Ａ、４Ａは水平にならず、検出軸３Ａを水平にした場合には、他の検出軸２Ａ、４Ａは水平にならず、検出軸４Ａを水平にした場合には、他の検出軸２Ａ、３Ａは水平にならないように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４を配置している。

ケーシング７には、センサ実装基板６を内蔵する直方体状の収納部７１が設けられており、当該収納部７１の下面両側から水平フランジ部７２が突設されている。さらに、収納部７１の背面両側から垂直フランジ部７３が突設されている。そして、水平フランジ部７２および垂直フランジ部７３を、傾斜角度が計測される図示せぬ被検知部材に固定することで、傾斜検知ユニット１Ａが被検知部材に装着される。このとき、被検知部材の基準状態で、水平フランジ部７２が水平に、垂直フランジ部７３が垂直となるように傾斜検知ユニット１Ａを装着する。また、ケーシング７の前面には、コネクタ７４が設けられており、当該コネクタ７４を介してマイクロコンピュータ５で演算した傾斜角情報を外部に取り出すことができるようになっている。

なお、本実施形態にかかる傾斜検知ユニット１Ａも、太陽の動きに追尾させて移動させる太陽光発電パネル等、様々な被検知部材に搭載することができる。

ここで、本実施形態では、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４のうち、検出された出力信号が予め定められた範囲内にある加速度センサ（検出部）を選択し、選択した加速度センサ（検出部）の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにしている。

具体的には、マイクロコンピュータ５に予め設定した出力電圧の上限値と下限値をしきい値として覚え込ませておき、出力電圧がその範囲内にある加速度センサの出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにしている。

本実施形態では、図１７中、検出軸が水平を向いてる状態を０度、時計回り方向を＋とした場合、それぞれの加速度センサ２、３、４が、水平に対して−３０度傾いた時に出力される電圧が下限値、＋３０度傾いた時に出力される電圧が上限値となるようにしきい値を設定している。ここで、第１・第２・第３の特性線α、β、γはサインカーブを描いており、図２０に示すように、水平に対して−３０度から＋３０度の範囲では、ほぼ直線状となっている（図２０の特性線α、β、γの太線部分）。そして、水平に対して−３０度から＋３０度の範囲においては、加速度センサの単位角度変化に対する出力電圧の変化量が、、−３０度から＋３０度の範囲を越えた場合よりも大きくなっている。したがって、加速度センサが水平に対して−３０度から＋３０度の範囲にある場合、−３０度から＋３０度の範囲を越えたときに比べ、精度良く傾斜を検知することができる。

さらに、本実施形態では、第１の角度θ１および第２の角度θ２を、それぞれ６０度に設定している。したがって、図１７中、水平方向を０度、時計回り方向を＋として、センサ実装基板６、すなわち、傾斜検知ユニット１Ａを回転させた場合、それぞれの加速度センサ２、３、４は、傾斜検知ユニット１Ａの回転角度（傾斜角度）が以下の範囲にあるときに、予め定められた範囲内の電圧を出力することとなる。

まず、第１の加速度センサ２（特性線α）は、傾斜検知ユニット１Ａの回転角度（傾斜角度）が、−１８０度から−１５０度の間と、−３０度から＋３０度の間と、＋１５０から＋１８０度で、予め定められた範囲内の電圧を出力する。

また、第２の加速度センサ３（特性線β）は、−９０度から−３０度の間と、＋９０度から＋１５０度の間で、予め定められた範囲内の電圧を出力する。

そして、第３の加速度センサ４（特性線γ）は、−１５０度から−９０度の間と、＋３０度から＋９０度の間で、予め定められた範囲内の電圧を出力する。

このように、第１の角度θ１および第２の角度θ２をそれぞれ６０度に設定することで、傾斜検知ユニット１Ａを−１８０度から＋１８０度まで回転（傾斜）させた場合に、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４のいずれかが、予め定められた範囲内の電圧を出力する。すなわち、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度が−１８０度から＋１８０度までのいずれの角度であっても、水平に対して−３０度から＋３０度の範囲にある加速度センサを用いることができるようにしている。

したがって、本実施形態では、傾斜検知ユニット１Ａを一方向である＋方向（図１７中、時計回り方向）に回転させた際には、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５は、第１の加速度センサ（第１の検出部）２、第３の加速度センサ（第３の検出部）４、第２の加速度センサ（第２の検出部）３、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の順に、傾斜角度検出用の加速度センサを選択する。

一方、傾斜検知ユニット１Ａを逆方向である−方向（図１７中、反時計回り方向）に回転させた際には、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５は、第１の加速度センサ（第１の検出部）２、第２の加速度センサ（第２の検出部）３、第３の加速度センサ（第３の検出部）４、第１の加速度センサ（第１の検出部）２の順に、傾斜角度検出用の加速度センサを選択する。

すなわち、図２０中、傾斜角が−１８０度から−１５０度の区間（ａ）では第１の加速度センサ２が用いられ、−１５０度から−９０度の区間（ｂ）では第３の加速度センサ４が用いられ、−９０度から−３０度の区間（ｃ）では第２の加速度センサ３が用いられる。そして、−３０度から＋３０度の区間（ｄ）では第１の加速度センサ２が用いられる。同様に、＋３０度から＋９０度の区間（ｅ）では第３の加速度センサ４が用いられ、＋９０度から＋１５０度の区間（ｆ）では第２の加速度センサ３が用いられ、＋１５０から＋１８０度の区間（ｇ）では第１の加速度センサ２が用いられることになる。

そして、選択した加速度センサの出力電圧（出力信号）に基づいて、傾斜角度を演算する。

ところで、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４のうち選択した加速度センサが、予め定められた範囲内の所定の電圧値を示した場合、当該電圧値を出力する傾斜角度は、２種類存在する（図２０参照）。

すなわち、第１の加速度センサ２を選択して所定の電圧値が検出された場合、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度が、−３０度から＋３０度の区間（ｄ）にあるのか、−１８０度から−１５０度の区間（ａ）若しくは＋１５０から＋１８０度の区間（ｇ）にあるのかは、第１の加速度センサ２だけでは、判断できない。

第２の加速度センサ３（区間（ｃ）と区間（ｆ））、第３の加速度センサ４（区間（ｂ）と区間（ｅ））についても同様である。

そこで、本実施形態では、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５で、選択されない２つの検出部の出力信号に基づいて傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度の範囲を判断させるようにした。

具体的には、まず、第１の加速度センサ２を選択して所定の電圧値が検出された場合において、第２の加速度センサ３の出力電圧値が上限値以上（第１の加速度センサ２の出力電圧値よりも大きい）であって、第３の加速度センサ４の出力電圧値が下限値以下（第１の加速度センサ２の出力電圧値よりも小さい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ｄ）にあると判断する。逆に、第２の加速度センサ３の出力電圧値が下限値以下（第１の加速度センサ２の出力電圧値よりも小さい）であって、第３の加速度センサ４の出力電圧値が上限値以上（第１の加速度センサ２の出力電圧値よりも大きい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ａ）若しくは区間（ｇ）にあると判断する。

また、第２の加速度センサ３を選択して所定の電圧値が検出された場合においては、第１の加速度センサ２および第３の加速度センサ４の出力電圧値がともに下限値以下（第２の加速度センサ３の出力電圧値よりも小さい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ｃ）にあると判断する。逆に、第１の加速度センサ２および第３の加速度センサ４の出力電圧値がともに上限値以上（第２の加速度センサ３の出力電圧値よりも大きい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ｆ）にあると判断する。

そして、第２の加速度センサ４を選択して所定の電圧値が検出された場合においては、第１の加速度センサ２および第２の加速度センサ３の出力電圧値がともに下限値以下（第３の加速度センサ４の出力電圧値よりも小さい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ｂ）にあると判断する。逆に、第１の加速度センサ２および第２の加速度センサ３の出力電圧値がともに上限値以上（第３の加速度センサ４の出力電圧値よりも大きい）であれば、傾斜検知ユニット１Ａが区間（ｅ）にあると判断する。

このように、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４それぞれの出力電圧値を用いることで、傾斜検知ユニット１Ａを−１８０度から＋１８０度まで回転（傾斜）させた場合に、当該傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度を精度良く検出することができる。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、本実施形態では、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、第１・第２・第３の加速度センサ（検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部）２、３、４のうち、検出された出力信号が予め定められた範囲内にある加速度センサ（検出部）を選択し、選択した加速度センサ（検出部）の出力信号に基づいて傾斜角度を演算するようにした。そのため、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、精度良く検出することのできる傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度の範囲の異なる検出部のなかから、より精度良く検出することのできる検出部を選択し、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することができるようになる。

このように、本実施形態によっても、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度を、より広範囲にわたって精度良く検出することができるようになる。

また、本実施形態によれば、第１の角度θ１および第２の角度θ２を、それぞれ６０度に設定している。そのため、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度が−１８０度から＋１８０度までのいずれの角度であっても、第１・第２・第３の加速度センサ２、３、４のうち、水平に対して−３０度から＋３０度の範囲にある加速度センサを用いることができるようになる。すなわち、傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度を３６０度にわたって精度良く検出することができる。なお、第１・第２の角度θ１、θ２を６０度近傍とした場合には、ほぼ３６０度にわたって精度良く検出することができるようになる。

また、本実施形態によれば、マイクロコンピュータ（信号処理演算部）５が、選択されない２つの検出部の出力信号に基づいて傾斜検知ユニット１Ａの傾斜角度の範囲を判断するようにしたため、−１８０度から＋１８０度までの角度を正確に検知することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサ（３つの検出部）を用いたものを例示したが、検出部は、複数（２つ、または４つ以上）備えていてもよい。このとき、１つの加速度センサに複数の検出部を設けるようにしてもよい。

また、３つ以上の検出部を用いる場合、全ての検出部の検出軸を異ならせる必要はなく、検出軸を一致させたものが含まれていてもよい。

また、上記各実施形態では、第１・第２・第３の加速度センサを、１つの平面上にそれぞれ取り付けたものを例示したが、各加速度センサを積層するとともに、それぞれの検出軸の方向を異ならせるようにしてもよい。また、各加速度センサを、別の基板に実装し、それらの基板を、相互に平行配置させつつ鉛直に配置させるようにしてもよい。

また、検出部（加速度センサ）や、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１，１Ａ 傾斜検知ユニット
２ 第１の加速度センサ（検出部）
２Ａ 検出軸
３ 第２の加速度センサ（検出部）
３Ａ 検出軸
４ 第３の加速度センサ（検出部）
４Ａ 検出軸
５ マイクロコンピュータ（信号処理演算部）
６ センサ実装基板（１つの基板）
６ａ 実装面（表面）
θ１ 第１の角度
θ２ 第２の角度

Claims (11)

1. 傾斜角度に応じた出力信号を出力する検出部と、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算する信号処理演算部と、を備える傾斜検知ユニットであって、
   前記検出部が複数配置されるとともに、複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置されており、
   検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部は、前記傾斜検知ユニットを傾斜角度が検出できるようにした状態で、いずれの検出部の検出軸を水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されており、
   前記信号処理演算部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出軸が最も水平に近い検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することを特徴とする傾斜検知ユニット。
2. 傾斜角度に応じた出力信号を出力する検出部と、当該検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算する信号処理演算部と、を備える傾斜検知ユニットであって、
   前記検出部が複数配置されるとともに、複数の検出部のうち少なくとも２つの検出部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置されており、
   検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部は、前記傾斜検知ユニットを傾斜角度が検出できるようにした状態で、いずれの検出部の検出軸を水平にした場合であっても、他の検出部の検出軸が水平にならないように配置されており、
   前記信号処理演算部は、検出軸が各々異なる方向を向くように配置された検出部のうち検出された出力信号が予め定められた範囲内にある検出部を選択し、選択した検出部の出力信号に基づいて傾斜角度を演算することを特徴とする傾斜検知ユニット。
3. 前記検出部は、
   検出軸が所定方向を向くように配置した第１の検出部と、
   検出軸が、前記第１の検出部の検出軸を含む平面に略平行であって、当該第１の検出部の検出軸に対して一方向に第１の角度だけ回転させた状態となるように配置した第２の検出部と、
   検出軸が、前記平面に略平行であって、前記第１の検出部の検出軸に対して逆方向に第２の角度だけ回転させた状態となるように配置した第３の検出部と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の傾斜検知ユニット。
4. 前記信号処理演算部は、
   前記第１の検出部の検出軸が水平かつ前記平面が鉛直面となるように配置した前記傾斜検知ユニットを前記一方向に回転させた際には、前記第１の検出部、前記第３の検出部、前記第２の検出部、前記第１の検出部の順に選択し、
   当該傾斜検知ユニットを前記逆方向に回転させた際には、前記第１の検出部、前記第２の検出部、前記第３の検出部、前記第１の検出部の順に選択することを特徴とする請求項３に記載の傾斜検知ユニット。
5. 前記信号処理演算部は、選択されない２つの検出部の出力信号に基づいて前記傾斜検知ユニットの傾斜角度の範囲を判断することを特徴とする請求項４に記載の傾斜検知ユニット。
6. 前記第１の角度および前記第２の角度は、それぞれ３０度近傍に設定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の傾斜検知ユニット。
7. 前記第１の角度および前記第２の角度は、それぞれ６０度近傍に設定されていることを特徴とする請求項３〜５のうちいずれか１項に記載の傾斜検知ユニット。
8. 前記複数の検出部は、１つの基板の表面に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の傾斜検知ユニット。
9. 前記基板は、略矩形状をしており、
   前記複数の検出部が、前記基板の表面の中央部もしくは前記基板の表面の中心を通り基板の辺に略平行な線上に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の傾斜検知ユニット。
10. 前記検出部は、静電容量式加速度センサであることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の傾斜検知ユニット。
11. 前記静電容量式加速度センサが１軸加速度センサであることを特徴とする請求項１０に記載の傾斜検知ユニット。

Images