JPH1048241A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH1048241A JPH1048241A JP8207081A JP20708196A JPH1048241A JP H1048241 A JPH1048241 A JP H1048241A JP 8207081 A JP8207081 A JP 8207081A JP 20708196 A JP20708196 A JP 20708196A JP H1048241 A JPH1048241 A JP H1048241A
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- JP
- Japan
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- ball
- light receiving
- acceleration
- receiving element
- acceleration sensor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度の大きさあるいは方向が検知可能な加
速度センサを提供する。 【解決手段】 テーパ状のハウジング底面1b上にボー
ル2が載置され、その下方に発光素子3が、上方に受光
素子ユニット4が配置されている。ユニット4には、光
軸10の周囲に4個の受光素子5A〜5Dが配置されて
いる。加速度が加えられてボール2が横方向に動くと、
ボール2の透過光スポット20が動き、受光素子5A〜
5Dの出力が変化して加速度が検出される。
速度センサを提供する。 【解決手段】 テーパ状のハウジング底面1b上にボー
ル2が載置され、その下方に発光素子3が、上方に受光
素子ユニット4が配置されている。ユニット4には、光
軸10の周囲に4個の受光素子5A〜5Dが配置されて
いる。加速度が加えられてボール2が横方向に動くと、
ボール2の透過光スポット20が動き、受光素子5A〜
5Dの出力が変化して加速度が検出される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両等の移動体に搭
載するのに好適な水平方向の加速度を検出するための加
速度センサに係り、特にボールの横方向への移動を検出
することによって水平方向の加速度を検出するようにし
た加速度センサに関する。
載するのに好適な水平方向の加速度を検出するための加
速度センサに係り、特にボールの横方向への移動を検出
することによって水平方向の加速度を検出するようにし
た加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のシートベルト装置のリトラクタ
などには、車両に生じる加速度を検出するための加速度
センサが備わっている。このような加速度センサとして
ボールと、該ボールが載置されており、該ボールに対し
て横方向に外力が加えられたときに該ボールの該横方向
への移動を許容するボール載置座と、該ボール載置座か
らのボールの移動を検出する検出手段とを有するものが
ある。
などには、車両に生じる加速度を検出するための加速度
センサが備わっている。このような加速度センサとして
ボールと、該ボールが載置されており、該ボールに対し
て横方向に外力が加えられたときに該ボールの該横方向
への移動を許容するボール載置座と、該ボール載置座か
らのボールの移動を検出する検出手段とを有するものが
ある。
【0003】USP(米国特許)3,927,286号
には、導電性の環状のボール載置座の周囲に同じく導電
性の環状の検出環を同心状に配置し、横方向に加えられ
る外力によって導電性ボールが該ボール載置座から移動
して検出環に当接し、これによって該環同士がボールを
介して導通されることにより加速度検出信号を出力する
ようにした加速度センサが記載されている。
には、導電性の環状のボール載置座の周囲に同じく導電
性の環状の検出環を同心状に配置し、横方向に加えられ
る外力によって導電性ボールが該ボール載置座から移動
して検出環に当接し、これによって該環同士がボールを
介して導通されることにより加速度検出信号を出力する
ようにした加速度センサが記載されている。
【0004】GB(英国特許)1,531,973号に
は、ボール載置座上に載置されたボールによってマイク
ロスイッチを押圧しておき、ボールが移動することによ
り、マイクロスイッチへの押圧力を解除して該マイクロ
スイッチから信号を発生させるようにした加速度センサ
が記載されている。
は、ボール載置座上に載置されたボールによってマイク
ロスイッチを押圧しておき、ボールが移動することによ
り、マイクロスイッチへの押圧力を解除して該マイクロ
スイッチから信号を発生させるようにした加速度センサ
が記載されている。
【0005】特開昭64−54362号公報(***特許
出願3725758.7号の優先権主張出願)には、ボ
ールではないが底面が球状となった慣性体の上下の一方
に発光素子を、また他方に受光素子を配置すると共に、
該慣性体にこれら素子同士を結ぶ光軸方向に慣通孔を穿
設しておき、慣性体が横方向の加速度によって傾くと慣
通孔が光軸上から外れ、素子間の光が慣性体によって遮
られ、これによって信号が発生するよう構成された加速
度センサが記載されている。
出願3725758.7号の優先権主張出願)には、ボ
ールではないが底面が球状となった慣性体の上下の一方
に発光素子を、また他方に受光素子を配置すると共に、
該慣性体にこれら素子同士を結ぶ光軸方向に慣通孔を穿
設しておき、慣性体が横方向の加速度によって傾くと慣
通孔が光軸上から外れ、素子間の光が慣性体によって遮
られ、これによって信号が発生するよう構成された加速
度センサが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度セン
サでは、いずれも所定値(閾値)以上の加速度が発生し
たか否かを検出することしかできず、加速度の大きさを
検出することはできない。また、加速度の方位を検出す
ることもできない。
サでは、いずれも所定値(閾値)以上の加速度が発生し
たか否かを検出することしかできず、加速度の大きさを
検出することはできない。また、加速度の方位を検出す
ることもできない。
【0007】本発明は、加速度の大きさの検出も可能な
加速度センサを提供することを目的とする。
加速度センサを提供することを目的とする。
【0008】また、本発明は加速度の水平面内における
方位をも検出することができる加速度センサを提供する
ことを目的とする。
方位をも検出することができる加速度センサを提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の加速度センサ
は、ボールと、該ボールが載置されており、該ボールに
対して横方向に外力が加えられたときに該ボールの該横
方向への移動を許容するボール載置座と、該ボール載置
座からのボールの移動を検出する検出手段とを有する加
速度センサにおいて、該ボールは透光材よりなり、該検
出手段は、該ボールの上方及び下方の一方に配置された
発光素子と、他方に配置された受光素子とを備えてなる
ことを特徴とするものである。かかる加速度センサにお
いては、発光素子からの光がボールを透過して受光素子
に受光される。
は、ボールと、該ボールが載置されており、該ボールに
対して横方向に外力が加えられたときに該ボールの該横
方向への移動を許容するボール載置座と、該ボール載置
座からのボールの移動を検出する検出手段とを有する加
速度センサにおいて、該ボールは透光材よりなり、該検
出手段は、該ボールの上方及び下方の一方に配置された
発光素子と、他方に配置された受光素子とを備えてなる
ことを特徴とするものである。かかる加速度センサにお
いては、発光素子からの光がボールを透過して受光素子
に受光される。
【0010】ボールに横方向に外力が加えられていない
ときには、発光素子からの光はボール中心を通って受光
素子に到達するようになり、受光素子の受光光量が多
い。ボールに外力が加えられると、ボールが横方向に移
動する。そうすると、受光素子が受光光量に比例して出
力を増大させるものである場合には、発光素子からのボ
ールを透過して受光素子に到達する光量が減少し、受光
素子出力が低下する。この受光素子出力の減少はボール
の移動距離の増大に比例するものであるため、受光素子
出力変化から加速度の大きさを検出できる。
ときには、発光素子からの光はボール中心を通って受光
素子に到達するようになり、受光素子の受光光量が多
い。ボールに外力が加えられると、ボールが横方向に移
動する。そうすると、受光素子が受光光量に比例して出
力を増大させるものである場合には、発光素子からのボ
ールを透過して受光素子に到達する光量が減少し、受光
素子出力が低下する。この受光素子出力の減少はボール
の移動距離の増大に比例するものであるため、受光素子
出力変化から加速度の大きさを検出できる。
【0011】本発明の一態様では、受光素子は、前記ボ
ール載置座の中心を通る鉛直線を囲んで少なくとも3個
設けられる。この加速度センサにあっては、ボールが移
動すると、ボール移動方向に位置する受光素子の受光光
量が他の受光素子の受光光量よりも多くなり、その受光
素子の出力が他の受光素子の出力よりも大きなものとな
る。このように受光素子同士の出力差から加速度の方位
を検出することができる。
ール載置座の中心を通る鉛直線を囲んで少なくとも3個
設けられる。この加速度センサにあっては、ボールが移
動すると、ボール移動方向に位置する受光素子の受光光
量が他の受光素子の受光光量よりも多くなり、その受光
素子の出力が他の受光素子の出力よりも大きなものとな
る。このように受光素子同士の出力差から加速度の方位
を検出することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して発明の実施の
形態について説明する。
形態について説明する。
【0013】第1図は本発明の実施の形態に係る加速度
センサの縦断面図、第2図は受光素子ユニットの底面
図、第3図は判定回路の構成図である。
センサの縦断面図、第2図は受光素子ユニットの底面
図、第3図は判定回路の構成図である。
【0014】加速度センサのハウジング1の底面1b
は、中央に向って下り勾配となるテーパ状となってい
る。この底面1bの中央に開口1aが設けられ、この開
口1aの下方に発光素子3が配置されている。
は、中央に向って下り勾配となるテーパ状となってい
る。この底面1bの中央に開口1aが設けられ、この開
口1aの下方に発光素子3が配置されている。
【0015】ハウジング1内に透光性材料よりなるボー
ル2が配置されている。該ボール2に外力が加えられて
いない時には、ボール2は開口1aの上部周縁に着座し
た状態となっている。従って、この実施の形態では、開
口1aの上部周縁がボール載置座となっている。発光素
子3の光軸は、このボール載置座上に載置されたボール
2の中心を通る鉛直線よりなる。
ル2が配置されている。該ボール2に外力が加えられて
いない時には、ボール2は開口1aの上部周縁に着座し
た状態となっている。従って、この実施の形態では、開
口1aの上部周縁がボール載置座となっている。発光素
子3の光軸は、このボール載置座上に載置されたボール
2の中心を通る鉛直線よりなる。
【0016】この発光素子3の鉛直上方に受光素子ユニ
ット4が設けられている。この受光素子ユニット4は、
4個の受光素子5A〜5Dを備えている。これらの受光
素子5A〜5Dは、発光素子3の光軸10の周囲に周方
向に90°毎に配置されている。
ット4が設けられている。この受光素子ユニット4は、
4個の受光素子5A〜5Dを備えている。これらの受光
素子5A〜5Dは、発光素子3の光軸10の周囲に周方
向に90°毎に配置されている。
【0017】この実施の形態では、受光素子ユニット4
は4分割のpinフォトダイオードであり、各受光素子
5A〜5Dは、それぞれフォトダイオードよりなり、所
定値以上の受光光量を受けることによりONとなり、電
源Vccの電圧をコンパレータ6の反転入力端子に伝え
る。このコンパレータ6の出力は、第3図(b)のごと
く複数個のAND回路7及びOR回路8よりなる論理回
路装置を経て3個の出力端子9X、9Y、9Cに集約さ
れる。第3図(a)はこの論理回路の真理値表である。
は4分割のpinフォトダイオードであり、各受光素子
5A〜5Dは、それぞれフォトダイオードよりなり、所
定値以上の受光光量を受けることによりONとなり、電
源Vccの電圧をコンパレータ6の反転入力端子に伝え
る。このコンパレータ6の出力は、第3図(b)のごと
く複数個のAND回路7及びOR回路8よりなる論理回
路装置を経て3個の出力端子9X、9Y、9Cに集約さ
れる。第3図(a)はこの論理回路の真理値表である。
【0018】なお、第1図のボール2は、例えば屈折率
1.804、アッベ数46、密度4.76、熱膨張係数
73×10-7/℃のガラスコード(TaF−3)のガラ
スボールが用いられる。
1.804、アッベ数46、密度4.76、熱膨張係数
73×10-7/℃のガラスコード(TaF−3)のガラ
スボールが用いられる。
【0019】第4図はこの加速度センサの光路の説明
図、第5図は、第3図(a)のケースNo.1〜9にお
ける各受光素子への光照射状態の説明図である。
図、第5図は、第3図(a)のケースNo.1〜9にお
ける各受光素子への光照射状態の説明図である。
【0020】第4図(a)の如く、ボール2が開口1a
の上部周縁に全周にわたって均等に着座した状態におい
ては、光スポット20は各受光素子5A〜5Dのすべて
に均等に照射され、すべての受光素子5A〜5DがON
となる。これが第5図のケースNo.5に該当する。第
4図(b)の如く、ボール2に横方向の力が加えられて
ボール2が動くと、ボール2の透過光が光軸10からそ
れ、第5図のケースNo.1〜4,6〜9のいずれかの
状態となる。
の上部周縁に全周にわたって均等に着座した状態におい
ては、光スポット20は各受光素子5A〜5Dのすべて
に均等に照射され、すべての受光素子5A〜5DがON
となる。これが第5図のケースNo.5に該当する。第
4図(b)の如く、ボール2に横方向の力が加えられて
ボール2が動くと、ボール2の透過光が光軸10からそ
れ、第5図のケースNo.1〜4,6〜9のいずれかの
状態となる。
【0021】第5図のケースNo.1では、ボール2が
第5図の左上方向に動くことにより受光素子5Aにのみ
光スポット20が照射され、該受光素子5AのみがON
となっている。ケースNo.2ではボール2が第5図の
上方向に動くことにより、受光素子5A,5Bの2個の
みがONとなっている。以下、同様に、ケースNo.3
では受光素子BのみがONとなり、ケースNo.4では
受光素子5A,5DのみがONとなり、ケースNo.6
では受光素子5B,5CのみがONとなり、ケースN
o.7では受光素子5DのみがONとなり、ケースN
o.8では受光素子5C,5DのみがONとなり、ケー
スNo.9では受光素子5CのみがONとなっている。
第5図の左上方向に動くことにより受光素子5Aにのみ
光スポット20が照射され、該受光素子5AのみがON
となっている。ケースNo.2ではボール2が第5図の
上方向に動くことにより、受光素子5A,5Bの2個の
みがONとなっている。以下、同様に、ケースNo.3
では受光素子BのみがONとなり、ケースNo.4では
受光素子5A,5DのみがONとなり、ケースNo.6
では受光素子5B,5CのみがONとなり、ケースN
o.7では受光素子5DのみがONとなり、ケースN
o.8では受光素子5C,5DのみがONとなり、ケー
スNo.9では受光素子5CのみがONとなっている。
【0022】第3図(a)では,受光素子5Aの出力を
A、受光素子5Bの出力をB、受光素子5Cの出力を
C、受光素子5Dの出力をDと表記している。
A、受光素子5Bの出力をB、受光素子5Cの出力を
C、受光素子5Dの出力をDと表記している。
【0023】端子9Cのロジックは(A×C)×(B×
D)となっており、端子9Xのロジックは(A×D)+
(B×C)となっており、端子9Yのロジックは(A×
B)+(C×D)となっている。ここで、Xは論理積、
+は論理和である。
D)となっており、端子9Xのロジックは(A×D)+
(B×C)となっており、端子9Yのロジックは(A×
B)+(C×D)となっている。ここで、Xは論理積、
+は論理和である。
【0024】第3図(a)の通り、A,B,C,Dのい
ずれもが「1」となるケースNo.5においてのみ端子
9C,9X,9Yのいずれもが「1」となる。即ち、端
子9C,9X,9Yのすべてが「1」であれば、ボール
2は開口1aの上部周縁の全周に着座しており、ボール
2には横方向の力が加えられていない。
ずれもが「1」となるケースNo.5においてのみ端子
9C,9X,9Yのいずれもが「1」となる。即ち、端
子9C,9X,9Yのすべてが「1」であれば、ボール
2は開口1aの上部周縁の全周に着座しており、ボール
2には横方向の力が加えられていない。
【0025】端子9Xのみが「1」となるNo.4,6
では、ボール2に第5図の左右方向の力が加えられたこ
とになり、例えば自動車の前後方向の加速度が所定値以
上になったことを検知できる。
では、ボール2に第5図の左右方向の力が加えられたこ
とになり、例えば自動車の前後方向の加速度が所定値以
上になったことを検知できる。
【0026】端子9Yのみが「1」となるNo.2,8
では、ボール2に第5図の上下方向の力が加えられたこ
とになり、例えば自動車の幅方向の加速度が所定値以上
になったことを検知できる。
では、ボール2に第5図の上下方向の力が加えられたこ
とになり、例えば自動車の幅方向の加速度が所定値以上
になったことを検知できる。
【0027】上記第1〜5図の実施の形態では、受光素
子5A〜5DのON、OFFに基づいて所定値以上の加
速度が生じたこと及び該加速度の方向を検出している
が、本発明では、受光素子ユニット4の代わりにフォト
トランジスタなど受光光量に応じて出力が変化する受光
素子を用いることにより、該受光素子出力の大きさから
加速度の大きさを検出することができる。
子5A〜5DのON、OFFに基づいて所定値以上の加
速度が生じたこと及び該加速度の方向を検出している
が、本発明では、受光素子ユニット4の代わりにフォト
トランジスタなど受光光量に応じて出力が変化する受光
素子を用いることにより、該受光素子出力の大きさから
加速度の大きさを検出することができる。
【0028】例えば、第4図において、受光素子ユニッ
ト4の代わりにフォトトランジスタを用いた場合、ボー
ル2の右方向の移動量が大きくなるほどフォトトランジ
スタの受光光量が小さくなるから、フォトトランジスタ
の出力が小さいほどボール2が右方向に位置することを
検知でき、従って、ボール2に対して加えられる加速度
の大きさを検出できる。
ト4の代わりにフォトトランジスタを用いた場合、ボー
ル2の右方向の移動量が大きくなるほどフォトトランジ
スタの受光光量が小さくなるから、フォトトランジスタ
の出力が小さいほどボール2が右方向に位置することを
検知でき、従って、ボール2に対して加えられる加速度
の大きさを検出できる。
【0029】上記実施の形態では、4個の受光素子が用
いられているが、3個以上の受光素子を用いることによ
り加速度の方向を検出できる。
いられているが、3個以上の受光素子を用いることによ
り加速度の方向を検出できる。
【0030】上記実施の形態では受光素子をボールの上
方に配置しているが、受光素子をボールの下方に配置し
発光素子をボールの上方に配置しても良い。
方に配置しているが、受光素子をボールの下方に配置し
発光素子をボールの上方に配置しても良い。
【0031】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、加速度の
大きさあるいは加速度の方向を検出可能な加速度センサ
が提供される。
大きさあるいは加速度の方向を検出可能な加速度センサ
が提供される。
【図1】実施の形態に係る加速度センサの縦断面図であ
る。
る。
【図2】実施の形態に係る加速度センサの受光素子ユニ
ットの構成図である。
ットの構成図である。
【図3】実施の形態に係る加速度センサの論理回路図で
ある。
ある。
【図4】実施の形態に係る加速度センサの作動説明図で
ある。
ある。
【図5】実施の形態に係る加速度センサの受光素子ユニ
ットの作動説明図である。
ットの作動説明図である。
1 ハウジング 2 ボール 3 発光素子 4 受光素子ユニット 5A〜5D 受光素子 6 コンパレータ 7 AND回路 8 OR回路 9C,9X,9Y 端子 10 光軸 20 光スポット
Claims (2)
- 【請求項1】 ボールと、該ボールが載置されており、
該ボールに対して横方向に外力が加えられたときに該ボ
ールの該横方向への移動を許容するボール載置座と、該
ボール載置座からのボールの移動を検出する検出手段と
を有する加速度センサにおいて、該ボールは透光材より
なり、該検出手段は、該ボールの上方及び下方の一方に
配置された発光素子と、他方に配置された受光素子とを
備えてなることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項2】 請求項1において、前記受光素子は、前
記ボール載置座の中心を通る鉛直線を囲んで少なくとも
3個設けられていることを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8207081A JPH1048241A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 加速度センサ |
US08/907,057 US5902999A (en) | 1996-08-06 | 1997-08-06 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8207081A JPH1048241A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 加速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1048241A true JPH1048241A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16533890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8207081A Pending JPH1048241A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 加速度センサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5902999A (ja) |
JP (1) | JPH1048241A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6005241A (en) * | 1997-10-24 | 1999-12-21 | Takata Corporation | Seat belt restraint system |
NL1014906C2 (nl) * | 2000-04-11 | 2001-02-23 | Ascom Tateco Ab | Bewegingsdetector en werkwijze voor het detecteren van beweging. |
US7338549B2 (en) * | 2003-12-22 | 2008-03-04 | The Boc Group, Inc. | Oxygen sorbent compositions and methods of using same |
US7170047B2 (en) * | 2004-07-19 | 2007-01-30 | Anadish Kumar Pal | Opto-electronic encoder with three-dimensional scales |
US8161596B2 (en) * | 2009-01-23 | 2012-04-24 | Oreck Holdings Llc | Tilt sensor for cleaning device |
CA2921227C (en) * | 2013-09-25 | 2017-05-09 | Institut National D'optique | All-optical system responsive to motion and optical module for use in the same |
DE102019204264A1 (de) * | 2019-03-27 | 2020-05-20 | Audi Ag | Sensor für ein Sicherheitsgurtsystem eines Fahrzeugsitzes |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1997
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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