JPH0355051Y2 - - Google Patents
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- JPH0355051Y2 JPH0355051Y2 JP1982128864U JP12886482U JPH0355051Y2 JP H0355051 Y2 JPH0355051 Y2 JP H0355051Y2 JP 1982128864 U JP1982128864 U JP 1982128864U JP 12886482 U JP12886482 U JP 12886482U JP H0355051 Y2 JPH0355051 Y2 JP H0355051Y2
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- inclination
- iron piece
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Description
【考案の詳細な説明】
この考案は広範囲の角度にわたつて傾斜検出が
行えるようにした、傾斜センサに関するものであ
る。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an inclination sensor capable of detecting inclination over a wide range of angles.
従来、傾斜を検出するセンサとして揺動自在な
振子の両端にフオトセンサを設け、振子がこのフ
オトセンサの光を遮断するときに発生する光量変
化から傾斜量を検出する傾斜センサが用いられて
いる。 Conventionally, as a sensor for detecting inclination, a tilt sensor has been used in which a photo sensor is provided at both ends of a swingable pendulum, and the amount of inclination is detected from a change in the amount of light that occurs when the pendulum blocks the light from the photo sensor.
しかしながら、このような従来の傾斜センサに
用いられているフオトセンサは受光面の面積が狭
いものであるから、振子が揺動するとすぐにフオ
トセンサの光が全て遮断されてしまうので、極め
て狭い範囲の傾斜量しか検出することができない
という欠点を有していた。 However, since the photo sensor used in such conventional tilt sensors has a narrow light-receiving surface area, all of the light from the photo sensor is immediately blocked when the pendulum swings. It had the disadvantage that only the amount could be detected.
このためこの考案の目的は、傾斜量を広範囲に
わたつて検出できるようにした傾斜センサを提供
することにある。 Therefore, an object of this invention is to provide a tilt sensor that can detect the amount of tilt over a wide range.
このような目的を達成するためにこの考案は、
揺動自在な非磁性体の振子の下部に磁性体よりな
る重錘を設け、その重錘の両側に磁石を設けるこ
とにより、振子の回動力と重錘に作用する吸引力
とが釣り合つた点で振子が保持されるようにした
ものである。以下、実施例を示す図面を用いてこ
の考案を詳細に説明する。 In order to achieve this purpose, this idea
By installing a weight made of a magnetic material at the bottom of a swingable non-magnetic pendulum and installing magnets on both sides of the weight, the rotational force of the pendulum and the attractive force acting on the weight are balanced. The pendulum is held at a point. Hereinafter, this invention will be explained in detail using drawings showing examples.
第１図はこの考案の一実施例を示す正面図、第
２図は側面図である。図において、１は図示しな
い筐体に固設されたヨークであり、このヨーク１
にかけわたされた軸１ａによつて非磁性体の振子
２が揺動自在に軸支されている。振子２の下方に
は磁性体の小片、例えば鉄片２ａが設けられ、こ
れは重錘として作用するようになつている。ヨー
ク１の内側には磁石１ｂ，１ｃが固設されてお
り、この磁石１ｂ，１ｃは傾斜センサが水平状態
にある時、鉄片ａと対向する位置に設けられてい
る。３，４は図示しない筐体に固設されたフオト
カツプラであり、傾斜センサに傾斜が与えられて
いない時に振子２によつてそれぞれのフオトカツ
プラ３，４は約半分の受光面が遮断されるように
なつている。フオトカツプラ３は第２図に示すよ
うに発光ダイオード３ａとフオトトランジスタ３
ｂとで構成され、それらは振子２を挾むように配
設されている。フオトカツプラ４も同様に構成さ
れており、フオトカツプラ３，４は振子２によつ
て受光面が遮断される程度が増えるほど出力する
信号のレベルが低下することによつて回動量の変
化が検出されるようになつており、このフオトカ
ツプラ３，４は回動量検出手段を構成している。 FIG. 1 is a front view showing an embodiment of this invention, and FIG. 2 is a side view. In the figure, 1 is a yoke fixed to a case (not shown), and this yoke 1
A pendulum 2 made of a non-magnetic material is swingably supported by a shaft 1a extending between the shafts 1a and 1a. A small piece of magnetic material, for example an iron piece 2a, is provided below the pendulum 2, and this is adapted to act as a weight. Magnets 1b and 1c are fixedly installed inside the yoke 1, and these magnets 1b and 1c are provided at positions facing the iron piece a when the tilt sensor is in a horizontal state. Reference numerals 3 and 4 are photo couplers fixed to a housing (not shown), and the photo couplers 3 and 4 are configured such that about half of their light receiving surfaces are blocked by the pendulum 2 when no inclination is given to the tilt sensor. It's summery. The photo coupler 3 includes a light emitting diode 3a and a photo transistor 3 as shown in FIG.
b, and they are arranged so as to sandwich the pendulum 2. The photo coupler 4 is similarly configured, and changes in the amount of rotation of the photo couplers 3 and 4 are detected by lowering the level of the output signal as the degree to which the light receiving surface is blocked by the pendulum 2 increases. The photo couplers 3 and 4 constitute rotation amount detection means.
このように構成された傾斜センサの動作は次の
通りである。傾斜センサに傾斜が与えられると、
振子２はこの傾斜量に応じた角度だけ回動する。
この時、鉄片２ａが無い場合は傾斜センサの傾斜
量と振子２の回動量とは等しい。しかし、鉄片２
ａのある時はこれが磁石１ｂ，１ｃに吸引される
ので、振子２の回動量は鉄片２ａのない時よりも
小さくなる。フオトカツプラ３または４の光量変
化は、振子２が回動することによつてフオトカツ
プラ３または４の受光面を遮断することによつて
発生するものである。フオトカツプラ３，４の受
光面面積は決つているので、振子２がフオトカツ
プラ３または４に光量変化を発生させるための回
動量も決つている。このため、振子２にこれだけ
の回動量を与えるために必要な傾斜センサの傾斜
量が大きい程、傾斜量を広い範囲にわたつて検出
できることになる。 The operation of the tilt sensor configured in this way is as follows. When a tilt is given to the tilt sensor,
The pendulum 2 rotates by an angle corresponding to this amount of inclination.
At this time, if there is no iron piece 2a, the amount of inclination of the inclination sensor and the amount of rotation of the pendulum 2 are equal. However, iron piece 2
When the iron piece 2a is present, it is attracted to the magnets 1b and 1c, so the amount of rotation of the pendulum 2 is smaller than when the iron piece 2a is not present. The change in the light amount of the photo coupler 3 or 4 is caused by the rotation of the pendulum 2 blocking the light receiving surface of the photo coupler 3 or 4. Since the light receiving surface area of the photo couplers 3 and 4 is determined, the amount of rotation of the pendulum 2 to cause the photo coupler 3 or 4 to change the amount of light is also determined. Therefore, the larger the amount of inclination of the inclination sensor required to give this amount of rotation to the pendulum 2, the more the amount of inclination can be detected over a wider range.
次にこの関係を定量的に説明する。第３図はこ
の考案の傾斜センサを左方にθだけ傾斜させた時
の説明図であり、第１図と同一部分および相当部
分は同記号を使用している。傾斜センサをθだけ
傾斜させたため、磁石１ｂおよび１ｃ（磁石１ｂ
は第３図には図示していない）、フオトカツプラ
３，４も傾斜センサと共にθだけ傾斜する。この
時、振子２は鉄片２ａが設けられているので、こ
の鉄片２ａが磁石１ｂおよび１ｃに吸引され引よ
せられる。しかし、振子２は揺動自在な構成なの
で重力によつて引戻される力が作用するため、磁
石１ｂ，１ｃの傾斜量θよりもφだけ引戻され
る。この時、回動により振子２に作用するモーメ
ントと、磁石１ｂ，１ｃが鉄片２ａに作用する吸
引力とが釣り合つた点で振子２が保持される。振
子２に作用する重力によるモーメントと鉄片２ａ
に作用する磁石１ｂ，１ｃによる吸引力のモーメ
ントは次のようになる。 Next, this relationship will be explained quantitatively. FIG. 3 is an explanatory view when the tilt sensor of this invention is tilted to the left by θ, and the same symbols are used for the same parts and corresponding parts as in FIG. 1. Since the tilt sensor was tilted by θ, magnets 1b and 1c (magnet 1b
(not shown in FIG. 3), the photocouplers 3 and 4 are also tilted by θ together with the tilt sensor. At this time, since the pendulum 2 is provided with the iron piece 2a, this iron piece 2a is attracted and pulled by the magnets 1b and 1c. However, since the pendulum 2 has a swingable structure, the force of pulling it back due to gravity acts on it, so that it is pulled back by φ rather than the amount of inclination θ of the magnets 1b and 1c. At this time, the pendulum 2 is held at a point where the moment acting on the pendulum 2 due to rotation and the attractive force acting on the iron piece 2a by the magnets 1b and 1c are balanced. Moment due to gravity acting on pendulum 2 and iron piece 2a
The moment of the attractive force by the magnets 1b and 1c acting on is as follows.
IG＝MglGsin（θ−φ） ……(1) Inag＝mσ［（dH／dx）x=〓l］ｌ ……(2) 但し各記号は次の意味を表わす。 I G = Mgl G sin (θ-φ) ... (1) I nag = mσ [(d H /dx) x= 〓 l ] l ... (2) However, each symbol represents the following meaning.
IG：重力による振子のモーメント ｇ：重力加速度 lG：回転軸からの振子の重心位置 Inag：磁石による吸引力のモーメント ｍ：鉄片の質量 σ：鉄片の単位質量あたりの磁化量 Ｈ：磁石による磁界の強さ ｌ：回転軸からの鉄片の位置までの距離 ここで、φが小さい時はｋを定数とすれば （dH／dx）x=〓l≒Kφlとすることができるので、(1) (2)式から次の(3)式を得ることができる。 I G : Moment of the pendulum due to gravity g: Acceleration of gravity l G : Position of the center of gravity of the pendulum from the rotating axis I nag : Moment of attractive force due to the magnet m: Mass of the iron piece σ: Amount of magnetization per unit mass of the iron piece H: Magnet Strength of the magnetic field due to l: Distance from the rotation axis to the position of the iron piece Here, when φ is small, if k is a constant, (d H /dx) x= 〓 l ≒Kφl, so (1) The following equation (3) can be obtained from equation (2).
MglGsin（θ−φ）＝mσ［（dH／dx）x=〓l］ｌ
＝mσKφl2 ……(3)
ここで、φ≪θとすれば次の(4)式を得ることが
できる。Mgl G sin(θ−φ)=mσ[(d H /dx) x= 〓 l ]l = mσKφl 2 ...(3) Here, if φ≪θ, we can obtain the following equation (4). can.
φ＝MglG／mσKφl2sinθ ……(4)
従って振子２が磁石１ｂ，１ｃの傾斜量θより
引戻される量φは定数によつて任意に設定でき、
この考案の提案者が実験した結果、傾斜計の傾斜
量θと、振子２が引戻される量φの間には(5)式の
関係にできることが判明した。 φ=Mgl G /mσKφl 2 sinθ ...(4) Therefore, the amount φ by which the pendulum 2 is pulled back from the tilt amount θ of the magnets 1b and 1c can be arbitrarily set by a constant,
As a result of experiments conducted by the proponent of this invention, it was found that the relationship between the amount of inclination θ of the inclinometer and the amount φ by which the pendulum 2 is pulled back can be expressed by equation (5).
φ≒0.1sinθ ……(5)
従って傾斜量θに対して振子２の回動量φは極
めて小さくすることができ、前述した理由によつ
て傾斜量を広範囲にわたつて検出することができ
る。 φ≒0.1 sin θ (5) Therefore, the amount of rotation φ of the pendulum 2 can be made extremely small with respect to the amount of inclination θ, and for the reason mentioned above, the amount of inclination can be detected over a wide range.
なお、以上の実施例は磁石１ｂ，１ｃの取付位
置を傾斜センサに傾斜が与えられていない時の鉄
片２ａと対向する位置にあるとして説明したが、
磁石１ｂ，１ｃの取付位置はこれに限定されず、
傾斜センサに傾斜が与えられない時にあらかじめ
鉛直位置よりθだけずらせて設けることも可能で
ある。この時は傾斜センサに傾斜が与えられない
場合、鉄片２ａは鉛直位置より磁石１ｂ，１ｃ側
に（θ−φ）だけずれたところに位置することに
なる。 In addition, in the above embodiment, the magnets 1b and 1c are installed at positions facing the iron piece 2a when no inclination is applied to the inclination sensor.
The mounting positions of the magnets 1b and 1c are not limited to this,
When the inclination sensor is not given an inclination, it is also possible to provide the inclination sensor in advance so as to be shifted by θ from the vertical position. At this time, if no inclination is applied to the inclination sensor, the iron piece 2a will be located at a position shifted by (θ-φ) from the vertical position toward the magnets 1b and 1c.
また、実施例では磁石１ｂ，１ｃを鉄片２ａに
対向させることによつて鉄片２ａに磁束を作用さ
せているが、これはヨークの一端を鉄片２ａに対
向させ、ヨークの他端に磁石１ｂまたは１ｃを設
けても良く、磁石は電磁石であつても良い。そし
て、振子２が回動したことを検出する手段は光学
的な方法でなく、電気的あるいは磁気的な方法で
あつても良い。また、鉄片２ａと磁石１ｂまたは
１ｃとの距離を調整したり、電磁石のコイルに供
給する電流を調整したりして、鉄片２ａに作用す
る磁束量を調整すれば、制動状態を任意の状態に
設定することができる。 In addition, in the embodiment, magnetic flux is applied to the iron piece 2a by placing the magnets 1b and 1c opposite to the iron piece 2a, but in this case, one end of the yoke is placed opposite to the iron piece 2a, and the magnet 1b or 1c is placed at the other end of the yoke. 1c may be provided, and the magnet may be an electromagnet. The means for detecting that the pendulum 2 has rotated may be an electrical or magnetic method instead of an optical method. In addition, by adjusting the distance between the iron piece 2a and the magnet 1b or 1c, or adjusting the current supplied to the electromagnetic coil, the amount of magnetic flux acting on the iron piece 2a can be adjusted to adjust the braking state to any desired state. Can be set.
以上説明したようにこの考案に係る傾斜センサ
は振子の下部に磁性体よりなる重錘を設け、その
重錘の両側に磁石を設けることにより、振子の回
動力と重錘に作用する吸引力とが釣り合つた点で
振子が保持されるから、傾斜量に比べて振子の回
動量を小さくすることができ、傾斜量を広い範囲
にわたつて検出することができるという優れた効
果を有する。 As explained above, the inclination sensor according to this invention has a weight made of a magnetic material at the bottom of the pendulum, and magnets are provided on both sides of the weight, so that the rotational force of the pendulum and the attractive force acting on the weight can be reduced. Since the pendulum is held at a balanced point, the amount of rotation of the pendulum can be made smaller than the amount of inclination, which has the excellent effect of allowing the amount of inclination to be detected over a wide range.
第１図から第３図はこの考案に係る傾斜センサ
を示す図であり、第１図は正面図、第２図は側面
図、第３図は傾斜センサを傾斜させた時の動作を
説明するための図である。
１……ヨーク、１ｂ，１ｃ……磁石、２……振
子、２ａ……鉄片、３，４……フオトカツプラ。
Figures 1 to 3 are diagrams showing the tilt sensor according to this invention, with Figure 1 being a front view, Figure 2 being a side view, and Figure 3 explaining the operation when the tilt sensor is tilted. This is a diagram for 1... Yoke, 1b, 1c... Magnet, 2... Pendulum, 2a... Iron piece, 3, 4... Photo cutter.
Claims (1)
らなる振子と、 前記振子の下部に設けられた磁性体よりなる重
錘と、 前記重錘に対して両側より吸引力を作用させる
前記磁石と、 前記振子の回動量を検出する前記回動量検出手
段とからなり、 前記振子の回動によるモーメントと、前記磁石
と前記磁性体の吸引力によるモーメントが釣り合
つた点で前記振子が保持されることを特徴とする
傾斜センサ。[Claims for Utility Model Registration] A yoke to which a magnet and rotation amount detection means are fixed, a pendulum made of a non-magnetic material and pivotally supported by the yoke so as to be swingable, and a magnetic material provided at the bottom of the pendulum. the magnet, which applies an attractive force to the weight from both sides; and the rotation amount detection means, which detects the amount of rotation of the pendulum; the moment due to the rotation of the pendulum; An inclination sensor characterized in that the pendulum is held at a point where moments due to attraction forces between a magnet and the magnetic body are balanced.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12886482U JPS5932914U (en) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Tilt sensor |
| GB08315755A GB2121961B (en) | 1982-06-09 | 1983-06-08 | Angle change detector |
| US06/502,087 US4571844A (en) | 1982-06-09 | 1983-06-08 | Angle change detector |
| AU15624/83A AU554344B2 (en) | 1982-06-09 | 1983-06-08 | Magnetically damped angle change detector |
| US06/768,240 US4584778A (en) | 1982-06-09 | 1985-08-22 | Angle change detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12886482U JPS5932914U (en) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Tilt sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5932914U JPS5932914U (en) | 1984-02-29 |
| JPH0355051Y2 true JPH0355051Y2 (en) | 1991-12-06 |
Family
ID=30292181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12886482U Granted JPS5932914U (en) | 1982-06-09 | 1982-08-26 | Tilt sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932914U (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227661A (en) * | 1975-08-27 | 1977-03-02 | Isao Kawasaki | Inclination meter |
-
1982
- 1982-08-26 JP JP12886482U patent/JPS5932914U/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227661A (en) * | 1975-08-27 | 1977-03-02 | Isao Kawasaki | Inclination meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5932914U (en) | 1984-02-29 |
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