JP2000298140A - 加速度発生装置からの出力信号回路内のノイズ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ターンテーブル式加速度発生装置を用いて加速
度センサの特性調査をする際に、加速度センサからの出
力信号に混入して出力されるノイズを除去できる出力信
号回路内のノイズ除去装置を提供する。 【解決手段】第１サーボモータ６によって回転される大
径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボモ
ータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加速
度センサを取付けることができる小径回転体９とを備え
た回転体式加速度発生装置において、小径回転体上に載
置した加速度センサからの出力信号をノイズ除去手段を
経由してノイズ除去することを特徴とするターンテーブ
ル式加速度発生装置におけるノイズ除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度を検出する
加速度センサの特性調査に好適なターンテーブル式加速
度発生装置（回転式加速度発生装置）を用いて加速度セ
ンサの特性調査をする際に、加速度センサからの出力信
号に混入して出力されるノイズを除去できる出力信号内
のノイズ除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりロボットや飛行機等三次元で動
く物体や、自動車等二次元平面で移動する物体の加速度
を加速度センサで検知し、この結果に基づいて物体の動
き或いは物体に搭載した各種機器を夫々の目的に従って
制御することが行われている。前記制御を実現するため
に現在では種々の形態の加速度センサが使用されている
が、制御機器に加速度センサを組み込む場合、実際に使
用する加速度センサがどのような特性をもった加速度セ
ンサであるかを把握しておく必要がある。

【０００３】ところで、加速度センサの諸特性を調査す
るために現在では振動試験機によって調査しているが、
この方法だと次のような問題点がある。 （１）振動試験機は、試験台上に搭載した被試験体に往
復加速度を加えて加速度特性を調査するものであるが、
試験機の機構上、試験台の往復動（上下動）中に多少試
験台が傾くことがあり、正確に試験台を往復動させるこ
とが困難である。即ち、試験中に加速度センサに往復方
向以外の成分が働くことになり、加速度を干渉出力を含
んで計測することとなり、センサの諸特性を精密に調査
するには十分ではない。 （２）前記振動試験機は振動発生装置を用いて加速度セ
ンサに実際に振動を与えて試験を行っているため、試験
装置が大掛かりにならざるを得ず、その上、振動という
動的加速度を実際に加速度センサに与えなければならな
いため、加速度センサの性能試験が面倒である。

【０００４】このような背景において本発明者らは、上
述の諸問題を解決するために、特性精度を飛躍的に向上
できる新規な遠心力加速度試験機（ターンテーブル式加
速度発生装置）を提案した（特開平７−１１０３４２号
公報参照）。このターンテーブル式加速度発生装置は、
試験台上に搭載した加速度センサに遠心力によって所定
方向、所定力の加速度（即ちＤＣ成分の加速度）を加
え、これによって加速度センサの諸特性を精密に試験す
ることができるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のターン
テーブル式加速度発生装置を使用して加速度センサの特
性調査を行なう場合、加速度センサからの出力信号は、
小径ターンテーブルの回転軸に設けたスリップリング、
大径ターンテーブルの上側に配線した信号取り出し線、
大径ターンテーブルの回転軸に設けたスリップリングを
介して、装置外に配置した計測器に伝達され所定のデー
タが収集される構成となっているため、出力信号中には
スリップリングによる電気的ノイズ（摺動抵抗等）が入
り込み、正確な加速度特性を得ることが困難であった。
従来よりこうしたノイズを除去するためにアナログ出力
信号のデジタル化等の種々の対策がなされてきたが、Ａ
／Ｄ変換器が必要となり回路が複雑になる上に製造コス
トが上がる等の問題があり、効果的なノイズ処理対策と
は成っていない。

【０００６】そこで本発明は、スリップリングによる電
気的ノイズをオペアンプを使用して簡単に除去するノイ
ズ除去装置を提供することにより、上記問題点を解決す
ることを目的とする。本発明によれば、オペアンプのフ
ィードバックループ内にスリップリングを入れることに
より、スリップリングによって発生するノイズを低減で
きる。また、出力信号をデジタル化する必要がないため
回路を簡単にできる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明が採用した技術解決手段は、第１サーボモー
タ６によって回転される大径回転体１と、大径回転体１
の外周適所に第２サーボモータ１１によって回転可能に
取り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることがで
きる小径回転体９とを備えた回転体式加速度発生装置に
おいて、小径回転体上に載置した加速度センサからの出
力信号をノイズ除去手段を経由してノイズ除去すること
を特徴とする加速度発生装置からの出力信号回路内のノ
イズ除去装置であり、加速度センサからの出力信号をス
リップリングを介して取り出すことができるターンテー
ブル式加速度発生装置において、前記オペアンプのフィ
ードバックループ内に前記スリップリングを入れること
により、スリップリングによって発生するノイズを除去
できるようにしたことを特徴とする加速度発生装置から
の出力信号回路内のノイズ除去装置である。

【０００８】

【実施形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態を
説明する。図１は本発明の係る回転式加速度発生装置と
してのターンテーブル式加速度発生装置の概略側面図、
図２は本発明に係るノイズ除去装置の回路図である。以
下図を参照して、本発明において使用するターンテーブ
ル式加速度発生装置の構成を説明すると、１は適宜直径
を有し、アルミまたは銅等の非磁性体からなる回転体と
しての大径ターンテーブルであり、この大径ターンテー
ブル１には回転軸２が固定されており、大径ターンテー
ブル１の回転軸２の上下端は図示せぬターンテーブル支
持アームに設けた軸受によって軸支されており、大径タ
ーンテーブル１が回転軸２を中心に回転できるようにな
っている。

【０００９】回転軸２にはエンコーダを備えた大径ター
ンテーブル駆動用のサーボモータ６（以下第１サーボモ
ータ６という）が取り付けられており、電力供給線２
１、制御信号線２２を介して制御機器と接続されてい
る。このため、第１サーボモータ６を駆動すると大径タ
ーンテーブル１もターンテーブル支持アームに対して回
転することになる。

【００１０】大径ターンテーブル１の適宜位置にはセン
サ載置台を兼ねた回転体としての小径ターンテーブル９
が回転自在に軸支されており、この小径ターンテーブル
９の回転軸１０に小径ターンテーブル駆動用のサーボモ
ータ１１（以下第２サーボモータ１１という）の出力軸
が連結され、第２サーボモータ１１が駆動すると小径タ
ーンテーブル９が回転するようになっている。１８はス
リップリングである。大径ターンテーブル１には回転バ
ランスをとるために前記小径ターンテーブル９と第２サ
ーボモータ１１との重量に見合ったバランサ（不図示）
が所定の位置に設けられており、大径ターンテーブル１
がスムーズに回転できるようにしてある。また小径ター
ンテーブルもスムーズな回転を実現できるよう必要に応
じてバランサを取り付ける。大径ターンテーブル１の回
転軸２の大径ターンテーブル１より下側適所には第１ス
リップリング１３が配置され、この第１スリップリング
１３に前述の第２サーボモータ１１に電力を供給するた
めの電力・制御信号線１４および大径ターンテーブル１
のアース線１５が接続されている。

【００１１】また、大径ターンテーブル１の上側適所の
回転軸２には第２スリップリング１６が配置され、この
第２スリップリング１６に小径ターンテーブル９上に乗
せた加速度センサ２０からの信号を取り出すための信号
取り出し線１７の一端が接続されている。信号取り出し
線１７の他端は、小径ターンテーブル９の回転軸に設け
た第３スリップリング１８に接続されている。このため
回転している小径ターンテーブル９上の加速度センサか
らの信号は、小径ターンテーブル９および大径ターンテ
ーブル１がともに回転中であっても第３、第２スリップ
リング１８、１６を介して装置外の測定機器により計測
できる構成となっている。

【００１２】上記、回転式加速度発生装置の計測系電気
回路図を図２に示す。図において、５１は信号源（加速
度センサ）、５２は負荷抵抗、５３はオペアンプ、５４
は帰還抵抗、５５は定電圧回路としてのツェナーダイオ
ード、５６は定電流回路、５７は電源、５８は電圧計で
あり、これらは図のように電気的に接続され、さらに回
路内には上述した第２スリップリング１６、第３スリッ
プリング１８が配置されている。なお、第１スリップリ
ングは第１サーボモータの電力供給用であるため、前記
計測系電気回路図（図２中）には示していない。

【００１３】ところで通常、第１スリップリング１３を
経由しての電力供給は、スリップリングの摺動ノイズ
（接触抵抗の変動等）により安定しないため、本実施形
態では、回路内に定電流回路５６を配置し、この定電流
回路５６によってスリップリングの摺動ノイズの影響を
電圧変動のみとしている。即ち、定電流回路５６を入れ
ることにより図３に示すように電圧Ｅと検知電圧
（Ｖ_RL) の差がスリップリングの影響となるようにす
る。

【００１４】また、上記定電流回路５６を入れた回路内
に、さらに定電圧回路（ツェナーダイオード）５５を入
れる。この結果、図４に示すように負荷にかかる電圧は
図に示すようにその定電圧回路の電圧ｅに等しくなり、
これによって安定した電力供給が可能となっている。以
上のように構成された回路にさらにオペアンプ５３を図
２に示すように配置してあり（オペアンプのフィードバ
ックループ内にスリップリングが入る）、このオペアン
プの作用によってスリップリングのノイズが吸収され
る。

【００１５】上記の如く構成されたターンテーブル式加
速度発生装置では以下のようにして加速度センサの特性
試験がおこなわれる。 １．大径ターンテーブル１上の小径ターンテーブル９に
加速度センサ２０を固定する。 ２．第１サーボモータ６によって大径ターンテーブル１
を回転させ遠心力を発生させ、同時に小径ターンテーブ
ル９を第２サーボモータ１１によって回転させながら加
速度センサ２０に対して所定方向、所定力の加速度を発
生させ、加速度センサの特性を測定する。 ３．第１サーボモータ６には電力供給、制御信号線を介
して制御機器から電力が供給され、また第２サーボモー
タ１１には第１スリップリング１３を介して図外の制御
機器から電力供給、制御信号等が供給される。なお、大
径ターンテーブル１は第１スリップリング１３を介して
アースされている。 ４．加速度センサ２０からの信号は、小径ターンテーブ
ル９の回転軸に設けた第３スリップリング１８、大径タ
ーンテーブル１の上側に配線した信号取り出し線１７、
第２スリップリング１６を介して計測器に伝達され、所
定のデータが収集される。

【００１６】加速度センサからの信号を取り出す回路に
はオペアンプが挿入されているため、このオペアンプの
作用により出力信号内に混入しているノイズを除去する
ことができる。図５、図６にノイズ対策をしたものと、
しないものとの比較データを示す。図中、上方に記載し
たものがノイズ対策をしていないもの、下方に記載した
ものがノイズ対策をしたものであり、ノイズが除去され
ている様子がわかる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
加速度を検出する加速度センサの特性調査に好適なター
ンテーブル式加速度発生装置（回転式加速度発生装置）
を用いて加速度センサの特性調査をする際に、加速度セ
ンサからの出力信号に重なって出力されるノイズをオペ
アンプによって除去できるため、精度のよい加速度セン
サ特性の計測ができる、出力信号をデジタル化する必要
がないため回路を簡単にできる等の優れた効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るターンテーブル式加速
度発生装置の概略側面図である。

【図２】同装置の設ける計測系回路構成図である。

【図３】定電流回路をいれた状態の出力説明図である。

【図４】定電流回路と定電圧回路をいれた状態の出力説
明図である。

【図５】ノイズ対策をしないものの出力グラフである。

【図６】ノイズ対策をしたものの出力グラフである。

【符号の説明】

１ 大径ターンテーブル ２ 回転軸 ６ 第１サーボモータ ９ 小径ターンテーブル １０ 回転軸 １１ 第２サーボモータ １３ 第１スリップリング １４ 制御信号線 １５ アース線 １６ 第２スリップリング １７ 信号取り出し線 １８ 第３スリップリング ２０、５１ 加速度センサ ５２ 負荷抵抗 ５３ オペアンプ ５４ 帰還抵抗 ５５ 定電圧回路（ツェナーダイオード） ５６ 定電流回路 ５７ 電源 ５８ 電圧計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１サーボモータ６によって回転される
   大径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボ
   モータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加
   速度センサを取付けることができる小径回転体９とを備
   えた回転体式加速度発生装置において、小径回転体上に
   載置した加速度センサからの出力信号をノイズ除去手段
   を経由してノイズ除去することを特徴とする加速度発生
   装置からの出力信号回路内のノイズ除去装置。
2. 【請求項２】 前記ノイズ除去手段は加速度センサから
   の出力回路内に設けたオペアンプであることを特徴とす
   る請求項１に記載の加速度発生装置からの出力信号回路
   内のノイズ除去装置。
3. 【請求項３】 加速度センサからの出力信号をスリップ
   リングを介して取り出すことができるターンテーブル式
   加速度発生装置において、前記オペアンプのフィードバ
   ックループ内に前記スリップリングを入れることによ
   り、スリップリングによって発生するノイズを除去でき
   るようにしたことを特徴とする加速度発生装置からの出
   力信号回路内のノイズ除去装置。
4. 【請求項４】 前記回路内に回路内の電流を一定化する
   定電流回路、回路内の電圧を一定化する定電圧回路号を
   設けたことを特徴とする請求項３に記載の加速度発生装
   置からの出力信号回路内のノイズ除去装置。