JPH0418251B2 - - Google Patents
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- JPH0418251B2 JPH0418251B2 JP60051766A JP5176685A JPH0418251B2 JP H0418251 B2 JPH0418251 B2 JP H0418251B2 JP 60051766 A JP60051766 A JP 60051766A JP 5176685 A JP5176685 A JP 5176685A JP H0418251 B2 JPH0418251 B2 JP H0418251B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、水準面に対する傾き、およびその
方向を検出する傾斜センサに関する。
方向を検出する傾斜センサに関する。
従来、傾きおよびその傾きの方向（以下傾き量
と称す）を電気信号に変換するものとして、ジヤ
イロを利用した傾斜センサがある。この傾斜セン
サによれば極めて高精度に傾き量を検出でき、こ
れから出力される電気信号は、各種装置の制御に
用いることができる。
と称す）を電気信号に変換するものとして、ジヤ
イロを利用した傾斜センサがある。この傾斜セン
サによれば極めて高精度に傾き量を検出でき、こ
れから出力される電気信号は、各種装置の制御に
用いることができる。
しかしながら、この種の傾斜センサは、高価で
あるという難点があつた。
あるという難点があつた。
この発明は上記事情に鑑み、極めて安価で、か
つ高精度な傾斜センサを提供することを目的とす
る。
つ高精度な傾斜センサを提供することを目的とす
る。
上記目的を達成するためにこの発明は、発光手
段と、複数の光検出手段とを設置すると共にこれ
ら発光手段と複数の光検出手段との間に、その上
面が所定の曲面の一部をなすと共に、前記複数の
光検出手段の検出面に対向する複数の枝部が形成
され、透明な液体と、この透明な液体と異なる比
重を有し前記傾き量に応じて移動する不透明な液
体とが充填された透光調整セルを設け、この不透
明な液体の移動に応じて、前記発光手段の光が遮
ぎられる様を前記複数の光検出手段によつて検出
し、この検出結果に基づいて前記傾き量を電気信
号に変換することを特徴とする。
段と、複数の光検出手段とを設置すると共にこれ
ら発光手段と複数の光検出手段との間に、その上
面が所定の曲面の一部をなすと共に、前記複数の
光検出手段の検出面に対向する複数の枝部が形成
され、透明な液体と、この透明な液体と異なる比
重を有し前記傾き量に応じて移動する不透明な液
体とが充填された透光調整セルを設け、この不透
明な液体の移動に応じて、前記発光手段の光が遮
ぎられる様を前記複数の光検出手段によつて検出
し、この検出結果に基づいて前記傾き量を電気信
号に変換することを特徴とする。
以下、図面を参照して、この発明の一実施例を
説明する。
説明する。
第１図は、この発明の一実施例による傾斜セン
サの要部の構成を示す斜視図である。この図にお
いて１は、円柱状の透明な樹脂であり、この樹脂
１は、高さl1の受光部２および高さl2の発光部３
の上下２つの部分からなつている。この受光部２
の図中上面２ａは平面をなしている一方、その下
面２ｂは所定の曲率をもつ窪みをなし、さらにこ
の下面２ｂには、第２図に示すような凹部４が形
成されている。すなわち、第２図は、受光部２を
下方から見た図であり、この図において凹部４は
十字状をなし、その４本の枝部４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの長さは等しく、またその幅は先端に向
つて狭くなつている。この場合、この十字状の凹
部４の中心（第２図に示す図形中心Ｏ）は、受光
部２の軸線と一致し、また、十字状の凹部４の底
面２ｃは、前記所定の曲率よりも小さい曲率の曲
面Ｆ（第１図）の一部をなしている。この曲面下
の曲率は後述するように一定の要件を満足するよ
うに選択される。また、受光部２の上部には受光
面を下方に向けて４つのフオトダイオード５，
６，７、および８が、同一高さに封入されてい
る。この場合、これら４つのフオトダイオード
５，６，７および８は、受光部２の軸線を中心と
する円周上に、90°の間隔を置いて配置され、か
つこれら４つのフオトダイオード５，６，７およ
び８は、各々前記十字状の凹部４の枝部４ａ，４
ｂ，４ｃおよび４ｄの直上に位置している。この
場合、フオトダイオード５，７を結ぶ方向をＸ方
向、またフオトダイオード６，８を結ぶ方向をＹ
方向とする。また、周知のようにフオトダイオー
ド５，６，７，８は光を受光すると起電力を発生
し、その際の光電流は受光する光の量に比例して
大きくなる。
サの要部の構成を示す斜視図である。この図にお
いて１は、円柱状の透明な樹脂であり、この樹脂
１は、高さl1の受光部２および高さl2の発光部３
の上下２つの部分からなつている。この受光部２
の図中上面２ａは平面をなしている一方、その下
面２ｂは所定の曲率をもつ窪みをなし、さらにこ
の下面２ｂには、第２図に示すような凹部４が形
成されている。すなわち、第２図は、受光部２を
下方から見た図であり、この図において凹部４は
十字状をなし、その４本の枝部４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの長さは等しく、またその幅は先端に向
つて狭くなつている。この場合、この十字状の凹
部４の中心（第２図に示す図形中心Ｏ）は、受光
部２の軸線と一致し、また、十字状の凹部４の底
面２ｃは、前記所定の曲率よりも小さい曲率の曲
面Ｆ（第１図）の一部をなしている。この曲面下
の曲率は後述するように一定の要件を満足するよ
うに選択される。また、受光部２の上部には受光
面を下方に向けて４つのフオトダイオード５，
６，７、および８が、同一高さに封入されてい
る。この場合、これら４つのフオトダイオード
５，６，７および８は、受光部２の軸線を中心と
する円周上に、90°の間隔を置いて配置され、か
つこれら４つのフオトダイオード５，６，７およ
び８は、各々前記十字状の凹部４の枝部４ａ，４
ｂ，４ｃおよび４ｄの直上に位置している。この
場合、フオトダイオード５，７を結ぶ方向をＸ方
向、またフオトダイオード６，８を結ぶ方向をＹ
方向とする。また、周知のようにフオトダイオー
ド５，６，７，８は光を受光すると起電力を発生
し、その際の光電流は受光する光の量に比例して
大きくなる。
一方、前記発光部３の上面３ａは、受光部２の
下面の窪みがなす所定の曲率と等しい曲率の凸状
をなしており、そして、受光部２の下面２ｂと発
光部３の上面３ａとが接合されて、十字状の空間
Ｓを有する透光調整セルとされている。そして、
この空間Ｓ内に、透明な液体（例えば水）と、こ
の透明な液体よりも比重が軽く、かつ不透明な液
体とが充填されている。前記不透明な液体は、前
記透明な液体より比重が小さく、該透明な液体に
不溶で、かつ可視光を透過しないものであればよ
い。この場合、不透明な液体の量は、透明な液体
よりも少なく、樹脂１の軸線を鉛直線と一致させ
ると、第１図に示すように十字状の空間Ｓの中央
上部に不透明な液体が円形に集中する（図中１点
鎖線で囲まれている部分Ｎ）一方、前記軸線が傾
くとこの不透明な液体はその傾き量に応じて枝部
４ａ、もしくは４ｂもしくは４ｃもしくは４ｄの
方に移動する。他方、発光部３の下面３ｂは、平
面をなし、その中央には方形の凹部３ｃが形成さ
れ、この凹部３ｃ内に発光ダイオード９が配置さ
れている。そして、この様な発光部２および受光
部３とからなる樹脂１は下方に高さl3の空間を形
成するようにして、光を通さない金属容器（図示
せず）によつて密封されている。また、前記金属
容器内の底部には検出回路１０が設けられてお
り、この検出回路１０に前記４つのフオトダイオ
ード５，６，７，８および発光ダイオード９が接
続されている。検出回路１０はフオトダイオード
５，６，７，８から供給される光電流に基づいて
傾き量を検出し、この傾き量を電気信号に変換し
て出力する。すなわち、発光ダイオード９から発
せられた光は、発光部２→空間Ｓ→受光部３を通
して、フオトダイオード５，６，７，８に受光さ
れ、その際の光の量がこれらフオトダイオード
５，６，７，８によつて電流に変換されて、検出
回路１０に供給される。この場合、樹脂１の傾き
量に応じて、空間Ｓ内の不透明な液体が移動し、
これによつてフオトダイオード５，６，７，８が
受光する光の量が前記傾き量に応じて変わり、フ
オトダイオード５，６，７，８から出力される光
電流が変化する。この場合、第１図に示す曲面Ｆ
の曲率は、前記傾き量と、この光電流との関係が
直線性をなすように選択されており、したがつ
て、フオトダイオード５，６，７，８から出力さ
れる光電流は、傾き量に比例して増加し、あるい
は減少する。検出回路１０は、この電流値に基づ
いて傾き量を検出し、検出信号VX，VYを出力す
る。
下面の窪みがなす所定の曲率と等しい曲率の凸状
をなしており、そして、受光部２の下面２ｂと発
光部３の上面３ａとが接合されて、十字状の空間
Ｓを有する透光調整セルとされている。そして、
この空間Ｓ内に、透明な液体（例えば水）と、こ
の透明な液体よりも比重が軽く、かつ不透明な液
体とが充填されている。前記不透明な液体は、前
記透明な液体より比重が小さく、該透明な液体に
不溶で、かつ可視光を透過しないものであればよ
い。この場合、不透明な液体の量は、透明な液体
よりも少なく、樹脂１の軸線を鉛直線と一致させ
ると、第１図に示すように十字状の空間Ｓの中央
上部に不透明な液体が円形に集中する（図中１点
鎖線で囲まれている部分Ｎ）一方、前記軸線が傾
くとこの不透明な液体はその傾き量に応じて枝部
４ａ、もしくは４ｂもしくは４ｃもしくは４ｄの
方に移動する。他方、発光部３の下面３ｂは、平
面をなし、その中央には方形の凹部３ｃが形成さ
れ、この凹部３ｃ内に発光ダイオード９が配置さ
れている。そして、この様な発光部２および受光
部３とからなる樹脂１は下方に高さl3の空間を形
成するようにして、光を通さない金属容器（図示
せず）によつて密封されている。また、前記金属
容器内の底部には検出回路１０が設けられてお
り、この検出回路１０に前記４つのフオトダイオ
ード５，６，７，８および発光ダイオード９が接
続されている。検出回路１０はフオトダイオード
５，６，７，８から供給される光電流に基づいて
傾き量を検出し、この傾き量を電気信号に変換し
て出力する。すなわち、発光ダイオード９から発
せられた光は、発光部２→空間Ｓ→受光部３を通
して、フオトダイオード５，６，７，８に受光さ
れ、その際の光の量がこれらフオトダイオード
５，６，７，８によつて電流に変換されて、検出
回路１０に供給される。この場合、樹脂１の傾き
量に応じて、空間Ｓ内の不透明な液体が移動し、
これによつてフオトダイオード５，６，７，８が
受光する光の量が前記傾き量に応じて変わり、フ
オトダイオード５，６，７，８から出力される光
電流が変化する。この場合、第１図に示す曲面Ｆ
の曲率は、前記傾き量と、この光電流との関係が
直線性をなすように選択されており、したがつ
て、フオトダイオード５，６，７，８から出力さ
れる光電流は、傾き量に比例して増加し、あるい
は減少する。検出回路１０は、この電流値に基づ
いて傾き量を検出し、検出信号VX，VYを出力す
る。
次に、第３図は検出回路１０の構成を示す回路
図である。この図において、発光ダイオード９に
は、抵抗２０が直列に接続され、これら直列に接
続された発光ダイオード９と抵抗２０が外部から
供給される電源VCCとVEEの間に介挿されている。
また、Ｘ方向に配置されたフオトダイオード５お
よび７の各々のアノードおよびカソードは接続さ
れ、接地されている一方、フオトダイオード５の
カソードは演算増幅器２１の反転端子に接続さ
れ、フオトダイオード７のアノードは同演算増幅
器２１の非反転端子に接続されている。この演算
増幅器２１は抵抗２２を介して反転帰還され、ま
た、抵抗２３を介して非反転端子が接地されてい
る。この場合、抵抗２２と抵抗２３の抵抗値は等
しくこの結果、演算増幅器２１の出力VXは、両
フオトダイオード５，７の受光量が等しい場合に
は零になる一方、両フオトダイオード５，７の受
光量が異なると、正あるいは負に変化する。すな
わち、VXは、フオトダイオード５の受光量がフ
オトダイオード７の受光量より多い場合には正と
なり、逆の場合は負となる。そして、この場合の
VXの絶対値と両フオトダイオード５，７の受光
量の差との関係は、直線性を示し、受光量の差が
大きくなればVXの絶対値は増加する。ここで、
前述したように各フオトダイオード５，７の光電
流と傾き量との関係が直線性を示すことからVX
の絶対値と傾き量との関係も直線性を示すことに
なる。
図である。この図において、発光ダイオード９に
は、抵抗２０が直列に接続され、これら直列に接
続された発光ダイオード９と抵抗２０が外部から
供給される電源VCCとVEEの間に介挿されている。
また、Ｘ方向に配置されたフオトダイオード５お
よび７の各々のアノードおよびカソードは接続さ
れ、接地されている一方、フオトダイオード５の
カソードは演算増幅器２１の反転端子に接続さ
れ、フオトダイオード７のアノードは同演算増幅
器２１の非反転端子に接続されている。この演算
増幅器２１は抵抗２２を介して反転帰還され、ま
た、抵抗２３を介して非反転端子が接地されてい
る。この場合、抵抗２２と抵抗２３の抵抗値は等
しくこの結果、演算増幅器２１の出力VXは、両
フオトダイオード５，７の受光量が等しい場合に
は零になる一方、両フオトダイオード５，７の受
光量が異なると、正あるいは負に変化する。すな
わち、VXは、フオトダイオード５の受光量がフ
オトダイオード７の受光量より多い場合には正と
なり、逆の場合は負となる。そして、この場合の
VXの絶対値と両フオトダイオード５，７の受光
量の差との関係は、直線性を示し、受光量の差が
大きくなればVXの絶対値は増加する。ここで、
前述したように各フオトダイオード５，７の光電
流と傾き量との関係が直線性を示すことからVX
の絶対値と傾き量との関係も直線性を示すことに
なる。
また、Ｙ方向に配置されたフオトダイオード６
および８の各々のアノードおよびカソードは接続
され、接地されている一方、フオトダイオード６
のカソードは演算増幅器２４の反転端子に接続さ
れ、フオトダイオード８のアノードは同演算増幅
器２４の非反転端子に接続されている。この演算
増幅器２４は、抵抗２５を介して反転帰還され、
また、抵抗２６を介して非反転端子が接地されて
いる。この場合、抵抗２５と抵抗２６の抵抗値は
等しく、この結果、演算増幅器２４の出力VYは、
上述した演算増幅器２１の出力VXと同様に変化
する。すなわち、VYは、両フオトダイオード６，
８の受光量が等しい場合には零になる一方、フオ
トダイオード６の受光量がフオトダイオード８の
受光量より多い場合は正となり、逆の場合は負と
なる。この場合のVYの絶対値と両フオトダイオ
ード６，８の受光量の差とは直線性を示し、した
がつてVXの絶対値と傾き量との関係も直線性を
示す。
および８の各々のアノードおよびカソードは接続
され、接地されている一方、フオトダイオード６
のカソードは演算増幅器２４の反転端子に接続さ
れ、フオトダイオード８のアノードは同演算増幅
器２４の非反転端子に接続されている。この演算
増幅器２４は、抵抗２５を介して反転帰還され、
また、抵抗２６を介して非反転端子が接地されて
いる。この場合、抵抗２５と抵抗２６の抵抗値は
等しく、この結果、演算増幅器２４の出力VYは、
上述した演算増幅器２１の出力VXと同様に変化
する。すなわち、VYは、両フオトダイオード６，
８の受光量が等しい場合には零になる一方、フオ
トダイオード６の受光量がフオトダイオード８の
受光量より多い場合は正となり、逆の場合は負と
なる。この場合のVYの絶対値と両フオトダイオ
ード６，８の受光量の差とは直線性を示し、した
がつてVXの絶対値と傾き量との関係も直線性を
示す。
以上の構成において、傾斜センサが傾くと、こ
の傾き量に応じて空間Ｓ内の不透明な液体が移動
し、これによつて発光ダイオード９から発せられ
る光の遮断状態が変わり、フオトダイオード５，
６，７，８は、各々、受光量に応じた光電流を発
生する。この結果、演算増幅器２２および２４か
ら、各々、傾き量に応じた値のVXおよびVYが出
力される。この場合、VXおよびVYと、傾き量と
の関係は直線性を示すことから、 √（X）2＋（Y）2 ……(1) が、傾きに相当し、また tan-1（VY／VX） ……(2) が、傾きの方向に相当する（第４図参照）。
の傾き量に応じて空間Ｓ内の不透明な液体が移動
し、これによつて発光ダイオード９から発せられ
る光の遮断状態が変わり、フオトダイオード５，
６，７，８は、各々、受光量に応じた光電流を発
生する。この結果、演算増幅器２２および２４か
ら、各々、傾き量に応じた値のVXおよびVYが出
力される。この場合、VXおよびVYと、傾き量と
の関係は直線性を示すことから、 √（X）2＋（Y）2 ……(1) が、傾きに相当し、また tan-1（VY／VX） ……(2) が、傾きの方向に相当する（第４図参照）。
以上説明したようにこの発明によれば発光手段
と、複数の光検出手段とを設置すると共にこれら
発光手段と複数の光検出手段との間に、その上面
が所定の曲面の一部をなすと共に、前記複数の光
検出手段の検出面に対向する複数の枝部が形成さ
れ、透明な液体と、この透明な液体と異なる比重
を有し前記傾き量に応じて移動する不透明な液体
とが充填された透光調整セルを設け、この不透明
な液体の移動に応じて前記発光手段の光が遮ぎら
れる様を前記複数の光検出手段によつて検出し、
この検出結果に基づいて、前記傾き量を電気信号
に変換するようにしたので、装置価格が極めて安
価になる。また、その構造からして量産も可能で
ある。
と、複数の光検出手段とを設置すると共にこれら
発光手段と複数の光検出手段との間に、その上面
が所定の曲面の一部をなすと共に、前記複数の光
検出手段の検出面に対向する複数の枝部が形成さ
れ、透明な液体と、この透明な液体と異なる比重
を有し前記傾き量に応じて移動する不透明な液体
とが充填された透光調整セルを設け、この不透明
な液体の移動に応じて前記発光手段の光が遮ぎら
れる様を前記複数の光検出手段によつて検出し、
この検出結果に基づいて、前記傾き量を電気信号
に変換するようにしたので、装置価格が極めて安
価になる。また、その構造からして量産も可能で
ある。
また、この発明によれば、前記不透明な液体
は、所定の曲率を有する曲面に添つて移動するの
で、前記曲率を適宜の値に選択することにより、
傾き量の検出精度を変えることができる。
は、所定の曲率を有する曲面に添つて移動するの
で、前記曲率を適宜の値に選択することにより、
傾き量の検出精度を変えることができる。
第１図は、この発明の一実施例による傾斜セン
サの要部の構成を示す斜視図、第２図は、同傾斜
センサにおける受光部２の下面の状態を示す底面
図、第３図は、検出回路１０の構成を示す回路
図、第４図は、傾き量と、VX，VYとの関係を示
すベクトル図である。 ５，６，７，８……フオトダイオード（光検出
手段）、９……発光ダイオード（発光手段）、１０
……検出回路（変換手段）、Ｓ……空間（透光調
整空間）。
サの要部の構成を示す斜視図、第２図は、同傾斜
センサにおける受光部２の下面の状態を示す底面
図、第３図は、検出回路１０の構成を示す回路
図、第４図は、傾き量と、VX，VYとの関係を示
すベクトル図である。 ５，６，７，８……フオトダイオード（光検出
手段）、９……発光ダイオード（発光手段）、１０
……検出回路（変換手段）、Ｓ……空間（透光調
整空間）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水準面に対する傾き量を検出する傾斜センサ
において、 (a) 発光手段と、 (b) 前記発光手段の光を検出する複数の光検出手
段と、 (c) 前記発光手段と、前記複数の光検出手段との
間に介挿され、その上面が所定の曲面の一部を
なすと共に、前記複数の光検出手段の検出面に
対向する複数の枝部が形成され、透明な液体
と、この透明な液体と異なる比重を有し前記傾
き量に応じて移動する不透明な液体とが充填さ
れた透光調整セルと、 (d) 前記複数の光検出手段の検出結果に基づいて
前記傾き量を電気信号に変換する変換手段とを
具備してなる傾斜センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176685A JPS61210907A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 傾斜センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176685A JPS61210907A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 傾斜センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210907A JPS61210907A (ja) | 1986-09-19 |
| JPH0418251B2 true JPH0418251B2 (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=12896068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5176685A Granted JPS61210907A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 傾斜センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210907A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0538516U (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-25 | 株式会社大興電機製作所 | 傾斜センサ |
| US6355766B1 (en) * | 2000-04-28 | 2002-03-12 | General Electric Company | Polycarbonate compositions for data storage media |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536735A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-14 | Agency Of Ind Science & Technol | Oxygen concentration measuring instrument |
| JPS57182611A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Horizontal detecting device |
| JPS614917A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Oputo Kogyo Kk | 方位角センサ |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP5176685A patent/JPS61210907A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536735A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-14 | Agency Of Ind Science & Technol | Oxygen concentration measuring instrument |
| JPS57182611A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Horizontal detecting device |
| JPS614917A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Oputo Kogyo Kk | 方位角センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61210907A (ja) | 1986-09-19 |
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