JP2626055B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JP2626055B2 JP2626055B2 JP1126918A JP12691889A JP2626055B2 JP 2626055 B2 JP2626055 B2 JP 2626055B2 JP 1126918 A JP1126918 A JP 1126918A JP 12691889 A JP12691889 A JP 12691889A JP 2626055 B2 JP2626055 B2 JP 2626055B2
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- magnet
- magnetic
- acceleration
- acceleration sensor
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- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は物体の移動により生じる加速度を検知する加
速度センサに関するものである。
速度センサに関するものである。
従来の技術 従来加速度センサとしては、特開昭63-148168号公報
に示す様なものが知られていた。これは密閉容器の中に
強磁性流体を封入し、その物部に磁性球体を配置し、保
持コイルでこの磁性球体を保持する構成において、磁性
球体に加速度が加えられた時、容器外部に設けられた励
磁コイルと検出コイルとにより磁性球体の変位により生
じる磁性流体の変位に基づく透磁率の変化を検出して加
速度検出を行なうものであった。
に示す様なものが知られていた。これは密閉容器の中に
強磁性流体を封入し、その物部に磁性球体を配置し、保
持コイルでこの磁性球体を保持する構成において、磁性
球体に加速度が加えられた時、容器外部に設けられた励
磁コイルと検出コイルとにより磁性球体の変位により生
じる磁性流体の変位に基づく透磁率の変化を検出して加
速度検出を行なうものであった。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の様な構成では強磁性流体の透磁
率変化を検出するものであるため、飽和磁化の高い磁性
流体が必要となるものであった。
率変化を検出するものであるため、飽和磁化の高い磁性
流体が必要となるものであった。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、感度の良
い加速度センサを提供するものである。
い加速度センサを提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明では、球面状の曲面を有する室内に磁性流体を
付着させた球形状の移動用磁石を封入し、前記室の外部
には、前記移動用磁石の保持用磁石を配置すると共に、
前記移動用磁石の移動を検知するため３対の磁気検知素
子をそれぞれの軸が互いに直角をなす様に加速度センサ
を構成したものである。
付着させた球形状の移動用磁石を封入し、前記室の外部
には、前記移動用磁石の保持用磁石を配置すると共に、
前記移動用磁石の移動を検知するため３対の磁気検知素
子をそれぞれの軸が互いに直角をなす様に加速度センサ
を構成したものである。
作用 上記した構成により、移動用磁石は磁性流体を介して
室内の曲面とは流体潤滑状態に配置され、この加速度セ
ンサに加速度が加わると磁石が移動し、これによる磁界
の変化を磁気検知素子が検知して加速度を検出するもの
である。
室内の曲面とは流体潤滑状態に配置され、この加速度セ
ンサに加速度が加わると磁石が移動し、これによる磁界
の変化を磁気検知素子が検知して加速度を検出するもの
である。
実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて
述べる。
述べる。
第１図において、１は加速度センサである。２は球形
状の移動用磁石であり、半球はＮ極，他の半球がＳ極に
着磁されている。１はこの磁石をとり囲む様に付着した
磁性流体である。この磁石２は、非磁性体で形成された
本体４の内部にあり、球面状の室５内に配置されてい
る。球面状の室５は、磁性流体３で完全に満たされる様
な大きさである。
状の移動用磁石であり、半球はＮ極，他の半球がＳ極に
着磁されている。１はこの磁石をとり囲む様に付着した
磁性流体である。この磁石２は、非磁性体で形成された
本体４の内部にあり、球面状の室５内に配置されてい
る。球面状の室５は、磁性流体３で完全に満たされる様
な大きさである。
６は室５の外部に配置された円環状の保持用磁石であ
る。この磁石６は片面がＮ極，他面がＳ極に着磁されて
いる。
る。この磁石６は片面がＮ極，他面がＳ極に着磁されて
いる。
7x,7x′は室５の中心を通る水平面内のxx′軸上に配
置された比例型MR素子、7y,7y′は室５の中心を通り、
水平面内でxx′軸に垂直なyy′軸に配置された比例型MR
素子、7z,7z′は室５の中心を通り、xx′軸ならびにy
y′軸に垂直なzz′軸上に配置された比例型MR素子であ
る。
置された比例型MR素子、7y,7y′は室５の中心を通り、
水平面内でxx′軸に垂直なyy′軸に配置された比例型MR
素子、7z,7z′は室５の中心を通り、xx′軸ならびにy
y′軸に垂直なzz′軸上に配置された比例型MR素子であ
る。
第３図は１例とした比例型MR素子7xに対する回路10を
示したものである。11は直流電源、12xはオペアンプ、1
3xは出力端子である。他の比例型MR素子は7x′〜7z′も
同様の回路を用いる。
示したものである。11は直流電源、12xはオペアンプ、1
3xは出力端子である。他の比例型MR素子は7x′〜7z′も
同様の回路を用いる。
第４図は信号処理部14の処理内容をブロックダイヤグ
ラムで示したものである。13x,13x′,13y,13y′,13z,13
z′は、それぞれ比例型MR素子7x,7x′,7y,7y′,7z,7z′
に対応する出力である。15x,15y,15zはそれぞれ差動増
幅器、16x,16y,16zはそれぞれx,y,z方向の加速度演算結
果である。
ラムで示したものである。13x,13x′,13y,13y′,13z,13
z′は、それぞれ比例型MR素子7x,7x′,7y,7y′,7z,7z′
に対応する出力である。15x,15y,15zはそれぞれ差動増
幅器、16x,16y,16zはそれぞれx,y,z方向の加速度演算結
果である。
次に作動を説明する。
第１図は加速度センサ１に加速度が加わっていない状
態である。
態である。
移動用磁石２はその磁場により周囲の磁性流体３をそ
の全表面に付着させる。これにより磁石２は磁性流体３
に浮遊した状態となる。鉛直方向については磁性２の重
力と、その浮力および保持用磁石６の磁気力とがバラン
スされ、室５の中央に保持される様になっている。ま
た、この時、磁石２の磁極の方向は、磁石６の磁場の作
用により、鉛直方向に関し磁石６の磁極と反対方向の磁
極が配置される様な状態で安定する。すなわち第１図で
は、保持用磁石６の上方がＳ極，下方がＮ極に対し磁石
２の磁極は上方がＮ極，下方がＳ極となり、これらの作
用により磁石２の両極を結ぶ軸はZZ′軸と一致した状態
で安定する。鉛直以外の方向については、もし磁石２の
中心が室５の中心から外れようとすると、磁性流体３内
の磁束に非対称性を生じるため、中心に戻ろうとする復
元力が働く。すなわち、これらの作用により、磁石２は
室５の中心に保持される。
の全表面に付着させる。これにより磁石２は磁性流体３
に浮遊した状態となる。鉛直方向については磁性２の重
力と、その浮力および保持用磁石６の磁気力とがバラン
スされ、室５の中央に保持される様になっている。ま
た、この時、磁石２の磁極の方向は、磁石６の磁場の作
用により、鉛直方向に関し磁石６の磁極と反対方向の磁
極が配置される様な状態で安定する。すなわち第１図で
は、保持用磁石６の上方がＳ極，下方がＮ極に対し磁石
２の磁極は上方がＮ極，下方がＳ極となり、これらの作
用により磁石２の両極を結ぶ軸はZZ′軸と一致した状態
で安定する。鉛直以外の方向については、もし磁石２の
中心が室５の中心から外れようとすると、磁性流体３内
の磁束に非対称性を生じるため、中心に戻ろうとする復
元力が働く。すなわち、これらの作用により、磁石２は
室５の中心に保持される。
この状態にある時、比例型MR素子7xと7x′の出力13x
と13x′、比例型MR素子7yと7y′の出力13yと13y′、お
よび比例型MR素子7zと7z′の出力13zと13z′はそれぞれ
等しい。すなわち、差動増幅器15x,15yおよび15zの出力
は生じず、x,y,z方向の加速度16x,16y,16zはゼロ出力と
なる。
と13x′、比例型MR素子7yと7y′の出力13yと13y′、お
よび比例型MR素子7zと7z′の出力13zと13z′はそれぞれ
等しい。すなわち、差動増幅器15x,15yおよび15zの出力
は生じず、x,y,z方向の加速度16x,16y,16zはゼロ出力と
なる。
次にこの加速度センサに加速度αが加えられたとす
る。第５図，第６図に示す様にこの加速度の垂直断面へ
の投影ベクトルをαxz,水平断面への投影ベクトルをαx
yとする。
る。第５図，第６図に示す様にこの加速度の垂直断面へ
の投影ベクトルをαxz,水平断面への投影ベクトルをαx
yとする。
この時磁石２には加速度αとは逆方向の力が作用し、
磁石２は加速度の方向とは反対方向に移動する。これに
より、比例型MR素子7x′の出力13x′は、7xの出力13xよ
り大きくなる。また、比例型MR素子7y′の出力13y′
は、7yの出力13yより大きくなる。また、比例型MR素子7
z′の出力13z′は、7zの出力13zより大きくなる。これ
らの出力に基づき、差動増幅器15x,15y,15zの出力が生
じ、x,y,z方向の加速度、6x,16y,16zが求められる。
磁石２は加速度の方向とは反対方向に移動する。これに
より、比例型MR素子7x′の出力13x′は、7xの出力13xよ
り大きくなる。また、比例型MR素子7y′の出力13y′
は、7yの出力13yより大きくなる。また、比例型MR素子7
z′の出力13z′は、7zの出力13zより大きくなる。これ
らの出力に基づき、差動増幅器15x,15y,15zの出力が生
じ、x,y,z方向の加速度、6x,16y,16zが求められる。
これらの出力は磁石２の中心からの移動量に応じて比
例的に生じるため、任意の大きさの加速度測定が可能と
なる。
例的に生じるため、任意の大きさの加速度測定が可能と
なる。
加速度が加わった時の磁石２の移動に際しては、保持
用磁石６の磁場により、磁石２の磁極は、その方向を鉛
直方向に維持した状態で移動し、磁石２の不安定な回転
による不安定な出力を生じることはないため動作の再現
性ほ保障されるものである。
用磁石６の磁場により、磁石２の磁極は、その方向を鉛
直方向に維持した状態で移動し、磁石２の不安定な回転
による不安定な出力を生じることはないため動作の再現
性ほ保障されるものである。
また、加速度が加わらなくなると、前述した様に、磁
石２のまわりの磁性流体３内の磁束の非対称性が復元力
となり、磁石２は室５の中心に復帰する。
石２のまわりの磁性流体３内の磁束の非対称性が復元力
となり、磁石２は室５の中心に復帰する。
次に第２の実施例について述べる。
第７図は、第１図における保持用磁石６を現状のコイ
ルにて形成した電磁石17におきかえたものであり、その
他の構成は第１図と同一である。
ルにて形成した電磁石17におきかえたものであり、その
他の構成は第１図と同一である。
第８図において、18は電磁石17の制御回路であり、19
は直流電源、20は可変抵抗、21はスイッチである。
は直流電源、20は可変抵抗、21はスイッチである。
次に作動を述べる。
スイッチ21をオンして電磁石17を励磁し、第７図にお
いて上方がＳ極，下方がＮ極となる様にする。この様な
状態における加速度の検知動作は第１の実施例に示した
のと全く同様である。この場合には、可変抵抗20の調整
により、電磁石17の強さが調整可能となっている。これ
により、磁石２の初期位置の微調整を可能とするもので
ある。
いて上方がＳ極，下方がＮ極となる様にする。この様な
状態における加速度の検知動作は第１の実施例に示した
のと全く同様である。この場合には、可変抵抗20の調整
により、電磁石17の強さが調整可能となっている。これ
により、磁石２の初期位置の微調整を可能とするもので
ある。
なお、本実施例では移動用磁石が初期位置として室の
中心である状態について説明したが、初期位置が中心か
らずれていても、その時の比例型MR素子の出力差を基準
にとれば、加速度検知は可能となるものである。
中心である状態について説明したが、初期位置が中心か
らずれていても、その時の比例型MR素子の出力差を基準
にとれば、加速度検知は可能となるものである。
また、移動用磁石の磁場検知手段として比例型MR素子
を用いた例を示したが、磁場変化を連続的に検知できる
ものであれば、他の手段でもさしつかえない。例えば励
磁コイルと検出コイルを一体化した様なものでも可能で
ある。
を用いた例を示したが、磁場変化を連続的に検知できる
ものであれば、他の手段でもさしつかえない。例えば励
磁コイルと検出コイルを一体化した様なものでも可能で
ある。
発明の効果 以上述べた様に本発明によれば以下の様な効果があ
る。
る。
（１）球面状の曲面を有する室内に磁性流体を付着させ
た球形状の移動用磁石を封入し、この磁石の移動による
磁界変化を検出する構成としたため、感度の良い三次元
加速度センサの構成が可能となった。
た球形状の移動用磁石を封入し、この磁石の移動による
磁界変化を検出する構成としたため、感度の良い三次元
加速度センサの構成が可能となった。
（２）保持用磁石を電磁石で構成とすることにより、移
動用磁石初期位置の微調整が可能となった。
動用磁石初期位置の微調整が可能となった。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のAA′断面図、第３図は比例型MR素子の回路図、第
４図は信号処理部のブロックダイヤグラム、第５図は第
１図の異なる作動状態を示す縦断面図、第６図は第５図
のBB′断面図、第７図は本発明の第２の実施例に示す縦
断面図、第８図は同電磁石の制御回路図である。 １……加速度センサ、２……移動用磁石、３……磁性流
体、５……室、６……保持用磁石、7x,7x′,7y,7y′,7
z,7z′……比例型MR素子（磁気検知素子）、17……電磁
石。
１図のAA′断面図、第３図は比例型MR素子の回路図、第
４図は信号処理部のブロックダイヤグラム、第５図は第
１図の異なる作動状態を示す縦断面図、第６図は第５図
のBB′断面図、第７図は本発明の第２の実施例に示す縦
断面図、第８図は同電磁石の制御回路図である。 １……加速度センサ、２……移動用磁石、３……磁性流
体、５……室、６……保持用磁石、7x,7x′,7y,7y′,7
z,7z′……比例型MR素子（磁気検知素子）、17……電磁
石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−163972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−149568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−148168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−153474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143781（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202670（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138875（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90061（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−205775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−218814（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−110373（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】球面状の曲面を有する室内に磁性流体を付
着させた球形状の移動用磁石を封入し、前記室の外部に
は、前記移動用磁石の保持用磁石を配置すると共に、前
記移動用磁石の移動を検知する３対の磁気検知素子をそ
れぞれの軸が互いに直角をなす様に配置した加速度セン
サ。 - 【請求項２】前記保持用磁石が永久磁石で構成された特
許請求の範囲第（１）項記載の加速度センサ。 - 【請求項３】前記保持用磁石が電磁石で構成された特許
請求の範囲第（１）項記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126918A JP2626055B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1126918A JP2626055B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02306168A JPH02306168A (ja) | 1990-12-19 |
| JP2626055B2 true JP2626055B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=14947124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1126918A Expired - Fee Related JP2626055B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626055B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08248059A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Nec Corp | ３次元加速度センサ |
| RU2468374C1 (ru) * | 2011-04-27 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Высокоточный космический акселерометр |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP1126918A patent/JP2626055B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02306168A (ja) | 1990-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |