JPH0198934A - 気圧計又は気圧高度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気圧の変化を空盒の変位として取出して表示
するようにした気圧計又は気圧高度計に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

内部を真空にした空盒の弾性を利用した気圧計として、
気圧の変化による空盒のひずみ、即ち、弾性変形による
変位をてこ機構によって拡大して目盛板に指示する構造
の気圧計は、特開昭６１−２０７９４１号として知られ
ている。

又、空盒の変位を、空盒に固定した電気ペンを電気抵抗
体の表面に接触摺動するようになし、このペンの接触位
置に対応する抵抗を電気信号値に変換して指示する構造
の気圧計も特開昭５４−４１８１号や実開昭６１−３６
号などで公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した従来の気圧計は、空盒の弾性変形により変位す
る部分と、気圧の測定値を出力する部分、即ち、目盛板
上の指針、あるいは電気的量として出力するための電気
抵抗器の摺動子等とを、直接あるいは連動機構を介して
連結している。

かかる構造は、機械的な連結に伴なう可動部分の遊び、
機構の動作ならびに指針や摺動子などの移動に伴なう摩
擦、摺動子の接触抵抗の不安定性等が全て誤差の原因と
なり、微小な気圧変化を正確に取出すことができず、又
、地上における定点測定などにも不向きであった。

さらに実際の指示値を読む場合、気圧計に軽い衝撃を与
えてから指示に誤りがないことを確めてから読むことが
普通とされていたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

発明者等は、枝上の問題点を解決せんとして、鋭意検討
試験の結果、従来の気圧計の機械的連結機構を排して正
確かつ確実に指示するこ七ができる本発明の気圧計又は
気圧高度計を完成するに至ったものである。

即ち、本発明は、気圧の変化を空盒の変位として表示す
る気圧計又は気圧高度計であって、固定した光源よりの
照射光を、前記空盒に固定したスリット板のスリットを
通して光位置検出器に入射せしめるようになすと共に、
空盒の変位に伴なうスリット板のス’Ｊ７）の移動で生
ずる光位置検出器への入射光の位置変化を促えて、当該
位置の移動量を計測表示する機構を具備してなることを
特徴とする気圧計又は気圧高度計である。

〔作用〕

上記した構成よりなる本発明の気圧計又は気圧高度計は
、従来の気圧計のような機械的連結機構をすべて排除し
て、第３図の光学的原理図に示したように光源４と、空
盒２上に固定されたスリット３１を有するスリット板３
と、光位置検出器５とよりなるものである。

そしてスリット板３のスリブ）３１を通して光源・４よ
り照射した光を光位置検出器５に入射させ、このスリッ
ト板３を固定せしめた空盒２の変位を、スリット３１を
通じて光位置検出器５への入射光の位置変化として促え
て、その移動量を計測表示するものである。

従って空盒２の変位と共にスリット３１が変位する以外
は可動部分がなく、この可動部分による遊びがないこと
、および計測に使用する機構が光学的機構であるため、
空盒とは非接触であり空盒に対して機械的負荷を与える
ことがない。

又、動作に伴う摩擦等の発生する箇所がなく、スリット
板３も軽量なあるため、空盒の姿勢変化に対しても不必
要な負荷とならず、光位置検出器５の受光面５３上のス
リット３１０投影、即ち、光入射位置５４の移動量を計
測しているため、摺動抵抗器における摺動子等による接
触抵抗の不安定性などによる誤差を生ずる余地がない。

そして光位置検出器として高感度で分解性能の優れたも
のを使用することにより空盒の変位に対して従来装置よ
り遥かに高い精度の装置を製作することができる。

更に光位置検出器に、半導体による光導電効果を利用し
たものを使用することにより、その受光面上の光入射位
置で発生する光電流を一定に保つように、光源の明るさ
を調整する自動制御回路を付し、又、光位置検出器の出
力を所定の数値、即ち、気圧計であれば気圧を表わす数
値に、高度計であれば高度を表わす数値に変換する回路
を付し、直読デジタル表示の計器とすることができる。

なお、本発明における気圧高度計は、気圧を高度に変換
して表わしたもので、その測定原理は気圧計と同一のも
のである。

〔実施例〕 以下添付の図面を引用して本発明を詳述する。

図面は空盒の変位の計測部分に、半導体による光導電効
果を応用してなる光位置検出器と、光源として発光ダイ
オードを使用したものである。

第１図および第２図は、本発明における気圧計の気圧計
測部の斜視図および正面図であり、空盒２の一端はフレ
ーム１に固定され、他端にはスリット３１を有するスリ
ット板３が空盒２に取付けられた取付金具３２により固
定されている。

又、フレーム１には、スリット板３を挾んで発光ダイオ
ードよりなる光源４と、前記した光導電効果を利用する
半導体で構成された光位置検出器５が配置され、光源４
は光源保持台４１により、また光位置検出器５は検出器
取付板５１に取付けられ、更に検出器保持台５２により
フレーム１に固定されている。

なお、５３は光位置検出器の受光面である。

空盒２の弾性変形に伴う変位の計測は、第３図の光学的
原理図に示すとおりである。

即ち、光源４と空盒２に設置したスリット３１と、半導
体による光位置検出器５とを図のように光学的に結合配
置し、空盒２の弾性変形による変位、即ち、スリット３
１の変位を、光位置検出器５の受光面５３の上のスリッ
トの投影、即ち、光入射位置５４の移動量として計測し
ている。

この場合、スリット３１がＱ点よりＧ点まで変位したと
き、スリットの投影、即ち、光源４から照射される入射
光４２の光入射位置５４は、受光面５３上を２点よりＨ
点に移動する。

こ５で、△ＰＱＧＣ／）△ＰＲＨであるので、スリット
３１の変位ＱＧは、受光面５３上の光入射位置５４の移
動量ＲＨに正確に比例する。

この移動量几の測定は、第４図の総合的構成を示すブロ
ック図において容易に理解できるものである。

即ち、第４図に示す自動制御回路６において、光位置検
出器５の受光面５３上の光入射位置５４と電極Ｂ５６と
の距離をχ、その間の抵抗値をＲ６とし、光入射位置５
４と電極Ａ５５との間の抵抗値をＲＡ１電極電極５と電
極Ｂ５６との距離をＬとする。入射光４２の光入射位置
５４における入射光量に比例して発生した光電流は、抵
抗値ＲＡ　およびＲＢ　に逆比例して配分され、電極Ａ
５５および電極Ｂ５６よりそれぞれ電流Ｉａ右よびＩｂ
として流出する。従ってこれらの電流、抵抗の関係は、 Ｉａ　　　　Ｉｂ　　　　Ｉａ＋Ｉｂ Ｉａ＋Ｉｂ ＲＡ　＋ＲＢ 距離χと抵抗値ＲＩｌ　　とが正比例するものとすれば
、となり、Ｉａを測定することにより、空盒の変位を求
めることができる。

更に加えて、Ｉ　ａ＋　Ｉ　ｂは光入射位置５４で発生
する光電流の総量であり、入射光量を制御してこの値を
一定にすれば、１ａとχとは完全に比例する。Ｉａ＋Ｉ
ｂを一定とするための手段は、第４図における電極Ａ５
５および電極Ｂより流出する電流ＩａおよびＩｂをそれ
ぞれ電流電圧変換器６１゜６２により電圧に変換し、加
算器６３により加算することにより達成される。

加算器６３の出力と基準電圧発生器６５による基準電圧
とは比較器６４に加えられ、その出力は明るさ調整信号
として、明るさ調整信号線４３を通して光源４に加えら
れ、光入射位置５４における光量を、Ｉ　ａ＋　Ｉ　ｂ
が一定となるように自動制御するのである。

従って、光源の指向性、スリットの変位による入射光４
２の方向の変化、および光源と光入射位置との距離の変
化等に殆んど無関係にＩａ＋Ｉｂは一定となる。

このようにして光入射位置の変位χに比例する量１ａを
、電流電圧変換器６１の出力に電圧ＶＩ　　として取出
している。

この電圧は表示装置７の電圧変換器７１により、気圧あ
るいは高度等の数値と等しい数値の電圧Ｖｏ　に変換さ
れ、通常の数値表示の電圧計（デジタルボルトメータ）
と同等の数字表示器７４により、電圧として読みとられ
表示される。

電圧変換器７１は、入力端７２の人力ＶＩ　　と、出力
側７３の出力Ｖ。の関係を ■ｏ−に１Ｖ、十に２・・・・・・・・・（３）とする
ように内部回路が構成されている。

こ５にに＋　１Ｋ２　は定数であって、気圧あるいは高
度等に応じて発生する電圧Ｖ、の実測値をＶｌｌ、ＶＩ
２　　としてそれぞれに対応する電圧変換器７１の出力
Ｖ。■、Ｖｏ２とすれば、の各式を満すものである。

なお、ＶｏＬ、Ｖｏ２は、それぞれに対応する気圧ある
いは高度と同じ数値の電圧である。

この気圧又は高度等の値に対する生食の変位χ、電圧変
換器７Ｉの入力Ｖ１　および出力Ｖ。等について、気圧
計および気圧高度計の場合の実際の数値の一例を示せば
第１表および第２表の通りである。

第　　１　　表 第　　２　　表 これらの数値より、前記（３）、（４）、（５）式を求
めると、 気圧計の場合には、 Ｋ、、　　−−２，５Ｋ２　　＝１２５０となり、ＶＤ
　　−−２，５・Ｖ　＋　　＋１２５０　　　　　・・
・・・・−（６）となる。

又、高度計の場合は、 Ｋ、　　＝２５　　　　　　　　Ｋ２　−−２５００と
なり、Ｖｏ　−−２５・Ｖ＋　−２５００’　　−・・
・−・・−（７）となる。

前記電圧変換器７１は、上記（６）、（７）式の変換を
行うものである。

前記した電圧変換器７１の内部構成の詳細を示せば第５
図のとおりである。

第５図の増幅器７１１は〔３）式あるいは（６）、（７
）式の右辺第１項を実現する部分であり、定数に１　　
はその利得あるいは損失を示すものである。

可変抵抗器７１３は定数に２　の発生器であり、加算器
７１２により（３）式あるいは（６）、（７）式の右辺
を実現する。

第１表の気圧計および第２表の気圧高度計の動作、即ち
、（６）、（７）式を表わすグラフを第６図および第７
図に示す。

両図とも横軸は、生食の変位χであり、縦軸は気圧、気
圧高度に対応したそれぞれの値であって、χの変化に対
し、実線は両図とも（６）、（７）式を示し、点線は各
式の右辺第１項を、点線と実線の間隔（縦座標の差）は
右辺第２項を示す。

なお、第４図中符号５７は逆バイアス用電池である。

〔発明の効果〕

以上詳述したとおり、本発明は、空盒の変位を取出す部
分に光学的機構を応用したもので、か５る本発明は、気
圧計又は気圧高度計として次の多くの利点を有するもの
である。

（１）空盒に、スリットを有するスリット板を固定し、
スリットを通して光源よりの入射光を光位置検出器に入
射させる機構であるため、機械的な結合機構で生ずるよ
うな各所の遊びが生じない。

（２）光学的計測機構は、生食と機械的な接触がないた
め、空盒に対し全く負荷を与えない。

従って生食は気圧変化のみに比例して自由に伸縮し、他
の外力の影響を受けることがない。

（３）機械的な摩擦が発生しない。

（４）空盒に固定するスリット板は極めて軽量に作りう
るので、気圧の変化による空盒の変位がこのスリット板
によって影響されることが殆んどない。

（５）従来の摺動抵抗器を使用する気圧計に比べて摺動
子の接触抵抗の不安定性に相当する要因がない。

（６）スリット以外に可動の部分がなく、模造上振動に
強い。

（７）前記した１、２、（３）および（６）の各項に述
べた効果より、気圧の微小変化に対しても遅れなく確実
に応答するので、本発明は通常の気圧計としての使用の
みならず、定点観測にも使用可能である。

（８）構造が簡単で可動部分がなく、組立容易であるの
で安価に製造することができる。

（９）本発明において自動制御回路により、受光面上の
光入射位置で発生する光電流を一定に保つようにすれば
空盒の変位に完全に比例した電気的出力を得ることがで
きる。

αＯ又、上記（９）項における電気的出力の値を既述の
（３）式を実現する変換回路により変換すれば簡単にデ
ジタル表示の気圧計又は気圧高度計を得ることができる
。

以上述べた数々の優れた効果により、本発明は従来の技
術に比べて圧倒的に優れた有用性を持ち、利用価値の大
きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気圧計又は気圧高度計の一例を示す
斜視図、第２図は正面図である。 第３図は、本発明の気圧計又は気圧高度計の光学的原理
を示す原理図、第４図は、総合的構成を示したブロック
図、第５図は、使用する電圧変換器の一例を示すブロッ
ク図である。 第６図は、第１表の気圧計の動作の一例を示したグラフ
、第７図は、第２表の気圧高度計の動作の一例を示した
グラフである。 ■・・・フレーム ２・・・空盒 ３・・・スリット板 ３１・・・スリット ４・・・光源 ５・・・光位置検出器 ６・・・自動制御回路 ７・・・表示装置 実用新案登録出願人　　ミミー電子有限会社り１３ 夷壁口 手続補正書 昭和６２年１１月２０日 １、事件の表示　　昭和６２特許願第２５６５０８号２
、発明の名称　　気圧計又は気圧高度計３、補正をする
者 住所（居所）　　　東京都千代田区岩本町１丁目５番２
号カワグチビル ７　補正の対象　　明細書全文 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６２年特許願第２５６５０８号 ２、発明の名称 気圧計又は気圧高度計 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　　所　　東京都千代田区岩本町１丁目５番２号カ
ワグチビル 別紙のとおり（図面の浄書につき内容に変更なし）。 −）−Ｊ　　　ｌ−一（

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気圧の変化を空盒の変位として表示する気圧計又
   は気圧高度計であって、固定した光源よりの照射光を、
   前記空盒に固定したスリット板のスリットを通して光位
   置検出器に入射せしめるようになすと共に、空盒の変位
   に伴うスリット板のスリットの移動で生ずる光位置検出
   器への入射光の位置変化を促えて、当該位置の移動量を
   計測表示する機構を具備してなることを特徴とする気圧
   計又は気圧高度計。
2. （２）前記光位置検出器への入射光の位置変化の移動量
   の計測表示機構は、光位置検出器への入射光を常時一定
   に保っための自動制御回路を包含するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気圧計又は気圧
   高度計。
3. （３）前記光位置検出器への入射光の位置変化の移動量
   の計測表示機構は、光位置検出器への入射光を常時一定
   に保つための自動制御回路と、光位置検出器の出力Ｖ＿
   １をＶ＿０＝Ｋ＿１Ｖ＿ｉ＋Ｋ＿２（但し、Ｋ＿１Ｋ＿
   ２は定数）に従って所望の値Ｖ＿０に変換する回路とを
   、包含するものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の気圧計又は気圧高度計。