JPH0412416Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0412416Y2 JPH0412416Y2 JP1983073985U JP7398583U JPH0412416Y2 JP H0412416 Y2 JPH0412416 Y2 JP H0412416Y2 JP 1983073985 U JP1983073985 U JP 1983073985U JP 7398583 U JP7398583 U JP 7398583U JP H0412416 Y2 JPH0412416 Y2 JP H0412416Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- electrode
- capacitance
- electrodes
- conductive member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は地球の重力方向に対する傾斜角を静電
容量式検出方法により検出し、傾斜角に対応した
出力電圧を得るようにした静電容量式傾斜センサ
に関するものである。
容量式検出方法により検出し、傾斜角に対応した
出力電圧を得るようにした静電容量式傾斜センサ
に関するものである。
従来のこの種傾斜センサの構成を第１図、第２
図に示す。回動自在に支持した回転体１を可動電
極とし、前期可動電極に近接して互いに並行に固
定電極基板２を配置し、固定電極基板２には回転
体１の回転角度に対して可動電極との対向面積が
変化する固定電極３ａと対向面積が変化しない固
定電極３ｂとを分離して設け、可動電極１を介し
て固定電極３ａ，３ｂ間３ａ−１−３ｂで構成す
る静電容量の変化を検出して傾斜角度に対応した
出力を得るようになつているので、第３図に示す
ように静電容量Ｃが傾斜角θに対し直線的に変化
する範囲は縁効果の影響により水平状態を基準と
して±80°程度までであり±80°から±90°への変化
に対しては出力変化が少なくて検出しにくかつ
た。また他の従来例として傾斜角の変化に対して
可動電極との対向面積が変化するように固定電極
を設け、傾斜角の変化に対応した出力を得るよう
にしたものを示したが、可動電極が水平位置に対
して角θ傾斜したときに、一方の固定電極と可動
電極との対向面積が角θに相当する分増加すると
ともに他方の固定電極と可動電極との対向面積が
角θに相当する分減少するように構成した静電容
量式傾斜センサが知られており、例えば特開昭57
−191510号公報で示されているが、この場合も同
様の欠点があつた。
図に示す。回動自在に支持した回転体１を可動電
極とし、前期可動電極に近接して互いに並行に固
定電極基板２を配置し、固定電極基板２には回転
体１の回転角度に対して可動電極との対向面積が
変化する固定電極３ａと対向面積が変化しない固
定電極３ｂとを分離して設け、可動電極１を介し
て固定電極３ａ，３ｂ間３ａ−１−３ｂで構成す
る静電容量の変化を検出して傾斜角度に対応した
出力を得るようになつているので、第３図に示す
ように静電容量Ｃが傾斜角θに対し直線的に変化
する範囲は縁効果の影響により水平状態を基準と
して±80°程度までであり±80°から±90°への変化
に対しては出力変化が少なくて検出しにくかつ
た。また他の従来例として傾斜角の変化に対して
可動電極との対向面積が変化するように固定電極
を設け、傾斜角の変化に対応した出力を得るよう
にしたものを示したが、可動電極が水平位置に対
して角θ傾斜したときに、一方の固定電極と可動
電極との対向面積が角θに相当する分増加すると
ともに他方の固定電極と可動電極との対向面積が
角θに相当する分減少するように構成した静電容
量式傾斜センサが知られており、例えば特開昭57
−191510号公報で示されているが、この場合も同
様の欠点があつた。
本考案はこのような欠点を解決するため、補助
電極と１対の差動電極を設けることにより、傾斜
角度の±80°の範囲の直線性と±90°の検出がより
容易に出来る傾斜センサを提供しようとするもの
である。
電極と１対の差動電極を設けることにより、傾斜
角度の±80°の範囲の直線性と±90°の検出がより
容易に出来る傾斜センサを提供しようとするもの
である。
第４図は本考案の１実施例を示す傾斜センサの
縦断面図、第５図は回転体および固定電極基板の
対向面を示す図である。
縦断面図、第５図は回転体および固定電極基板の
対向面を示す図である。
４は導電部材からなる回転体で可動電極とおも
りを兼用している。この回転体は、回転体と可動
電極およびおもりを別個の部材で構成してもよい
ことはもちろんである。
りを兼用している。この回転体は、回転体と可動
電極およびおもりを別個の部材で構成してもよい
ことはもちろんである。
前記回転体４はシヤフト５で筐体６に設けた軸
受６ａ，６ｂに回動自在に支持され、後述する共
通電極７Ａ，８Ａに対向する部分４Ａと、同じく
後述する差動電極７Ｂ，７Ｃ，８Ｂ，８Ｃと対向
する部分４Ｂとから構成されている。
受６ａ，６ｂに回動自在に支持され、後述する共
通電極７Ａ，８Ａに対向する部分４Ａと、同じく
後述する差動電極７Ｂ，７Ｃ，８Ｂ，８Ｃと対向
する部分４Ｂとから構成されている。
７，８は回転体４に対向して互いに並行して設
けられた固定電極基板で、回転体４の回転角度に
対して回転体４との対向面積が変化しない円環状
の共通電極７Ａ，８Ａと、その外側に対向面積が
変化する円弧状の差動電極７Ｂ，７Ｃおよび８
Ｂ，８Ｃが同心円弧状に分離して設けてあり、共
通電極７Ａ，８Ａは端子７ａ，８ａにて並列接続
され、差動電極７Ｂと８Ｂおよび７Ｃと８Ｃは端
子７ｂ，８ｂおよび７ｃ，８ｃにてそれぞれ並列
接続されている。９は導電部材からなる補助電極
で細い線あるいは薄板の形状をしており、水平状
態を基準として回転体４が±90°回転した時に回
転体４と補助電極９が接触するように構成されて
いる。
けられた固定電極基板で、回転体４の回転角度に
対して回転体４との対向面積が変化しない円環状
の共通電極７Ａ，８Ａと、その外側に対向面積が
変化する円弧状の差動電極７Ｂ，７Ｃおよび８
Ｂ，８Ｃが同心円弧状に分離して設けてあり、共
通電極７Ａ，８Ａは端子７ａ，８ａにて並列接続
され、差動電極７Ｂと８Ｂおよび７Ｃと８Ｃは端
子７ｂ，８ｂおよび７ｃ，８ｃにてそれぞれ並列
接続されている。９は導電部材からなる補助電極
で細い線あるいは薄板の形状をしており、水平状
態を基準として回転体４が±90°回転した時に回
転体４と補助電極９が接触するように構成されて
いる。
また補助電極９は共通電極８Ａとともに端子８
ａに接続されている。
ａに接続されている。
筐体６の内部にはシリコンオイルなどの制動油
１０が充填されていて、回転体４の振動を抑制す
るダンパーとなつている。１１は静電容量変化を
出力電圧に変換する信号処理回路を搭載した回路
基板、１２は導電部材からなるシールド板で導電
体や誘電体の接近による浮遊容量や外来ノイズな
どの影響を防止している。１３はカバーで、これ
を導電部材で作ればシールド板１２が不要となる
ことは勿論である。
１０が充填されていて、回転体４の振動を抑制す
るダンパーとなつている。１１は静電容量変化を
出力電圧に変換する信号処理回路を搭載した回路
基板、１２は導電部材からなるシールド板で導電
体や誘電体の接近による浮遊容量や外来ノイズな
どの影響を防止している。１３はカバーで、これ
を導電部材で作ればシールド板１２が不要となる
ことは勿論である。
次に動作を説明する。第６図において回転体４
を介して共通電極７Ａ，８Ａと差動電極７Ｂ，８
Ｂとの間７Ａ，８Ａ−４−７Ｂ，８Ｂで構成され
る静電容量Ｃ１と、共通電極７Ａ，８Ａと差動電
極７Ｃ，８Ｃ，７Ａ，８Ａ−４−７Ｃ，８Ｃで構
成される静電容量Ｃ２は、第５図における傾斜セ
ンサの基準面Ｌの傾斜に応じて一方が増加すると
他方が減少し互に逆方向に変化する。
を介して共通電極７Ａ，８Ａと差動電極７Ｂ，８
Ｂとの間７Ａ，８Ａ−４−７Ｂ，８Ｂで構成され
る静電容量Ｃ１と、共通電極７Ａ，８Ａと差動電
極７Ｃ，８Ｃ，７Ａ，８Ａ−４−７Ｃ，８Ｃで構
成される静電容量Ｃ２は、第５図における傾斜セ
ンサの基準面Ｌの傾斜に応じて一方が増加すると
他方が減少し互に逆方向に変化する。
これらの静電容量変化を傾斜角に応じた出力電
圧に変換する回路の１例を第６図に示す。
圧に変換する回路の１例を第６図に示す。
共通電極端子７ａ，８ａに発振器OSCを接続
し、差動電極端子７ｂ，８ｂおよび７ｃ，８ｃに
容量・電圧変換回路CV１およびCV２をそれぞれ
接続し、CV１，CV２の出力を差動増巾器DAで
差動増幅して静電容量変化に比例した直流出力電
圧が得られるようになつている。
し、差動電極端子７ｂ，８ｂおよび７ｃ，８ｃに
容量・電圧変換回路CV１およびCV２をそれぞれ
接続し、CV１，CV２の出力を差動増巾器DAで
差動増幅して静電容量変化に比例した直流出力電
圧が得られるようになつている。
そして、差動増幅器DAの出力は傾斜角度が−
80°〜＋80°の範囲で直線的に変化するが、±90°近
くなると縁効果（エツジ効果）の影響によりサチ
レーシヨンが起り、この付近の傾斜角度の検出す
なわち±90°の検出（判定）に誤差が生じていた。
80°〜＋80°の範囲で直線的に変化するが、±90°近
くなると縁効果（エツジ効果）の影響によりサチ
レーシヨンが起り、この付近の傾斜角度の検出す
なわち±90°の検出（判定）に誤差が生じていた。
しかしながら、本願は、±90°の傾斜角度になる
と可動電極と接触する位置に補助電極９を設ける
とともに、この接触によつて、静電容量Ｃ１２を
短絡するように接続してあるので、静電容量Ｃ１
２の値は本来傾斜角度の変化に対して変化しない
ように構成されているが、±90°付近になると上記
補助電極９の影響でＣ１２が増加し、Ｃ１とＣ２
の差の出力が助長され第８図の特性が得られるの
で、差動増幅器DAの出力V0は第７図のようにな
り、±90°の検出が確実に行なえる。なお、本実施
例においては、回転体の両側にそれぞれ差動電極
および共通電極を設けた場合を説明したが、片側
だけであつてもよいことは容易に理解できよう。
また温湿度の変化による静電容量Ｃ１，Ｃ２の変
動を差動増巾することによりキヤンセルしている
ので温湿度特性も良くなつている。
と可動電極と接触する位置に補助電極９を設ける
とともに、この接触によつて、静電容量Ｃ１２を
短絡するように接続してあるので、静電容量Ｃ１
２の値は本来傾斜角度の変化に対して変化しない
ように構成されているが、±90°付近になると上記
補助電極９の影響でＣ１２が増加し、Ｃ１とＣ２
の差の出力が助長され第８図の特性が得られるの
で、差動増幅器DAの出力V0は第７図のようにな
り、±90°の検出が確実に行なえる。なお、本実施
例においては、回転体の両側にそれぞれ差動電極
および共通電極を設けた場合を説明したが、片側
だけであつてもよいことは容易に理解できよう。
また温湿度の変化による静電容量Ｃ１，Ｃ２の変
動を差動増巾することによりキヤンセルしている
ので温湿度特性も良くなつている。
以上説明したように本考案は共通電極の周辺に
１対の差動電極を同心円弧状に分離して設け、差
動電極の分割線上にセンサが±90°傾斜した時に
回転体と接触するように補助電極を設けたことに
より、±80°の範囲の直線性を持つとともに±90°
にて大きな出力変化が得られより広範囲にてより
容易な検出が可能となつている。
１対の差動電極を同心円弧状に分離して設け、差
動電極の分割線上にセンサが±90°傾斜した時に
回転体と接触するように補助電極を設けたことに
より、±80°の範囲の直線性を持つとともに±90°
にて大きな出力変化が得られより広範囲にてより
容易な検出が可能となつている。
第１図、第２図は従来例で、第１図は縦断面
図、第２図は回転体と固定電極の関係を示す図
で、第３図は傾斜角度θ対静電容量Ｃ特性を示す
図である。第４図は本考案の１実施例を示す縦断
面図、第５図はその回転体４と固定電極基板７，
８の対向面を示す図、第６図は信号処理回路のブ
ロツクダイヤグラム、第７図は傾斜角θ対差動増
幅器出力電圧V0特性を示す図、第８図は第６図
における静電容量Ｃ１及びＣ２の傾斜角θに対す
る特性を示す図である。 １，４……回転体、２，７，８……固定電極基
板、３ａ，３ｂ……固定電極、７Ａ，８Ａ……共
通電極、７Ｂ，７Ｃ，８Ｂ，８Ｃ……差動電極、
７ａ，８ａ，７ｂ，７ｃ，８ｂ，８ｃ……端子、
９……補助電極、１０……制動油、１１……回路
基板、１２……シールド板、１３……カバー、Ｃ
１，Ｃ２……静電容量、CV１，CV２……容量、
電圧変換回路、DA……差動増幅器。
図、第２図は回転体と固定電極の関係を示す図
で、第３図は傾斜角度θ対静電容量Ｃ特性を示す
図である。第４図は本考案の１実施例を示す縦断
面図、第５図はその回転体４と固定電極基板７，
８の対向面を示す図、第６図は信号処理回路のブ
ロツクダイヤグラム、第７図は傾斜角θ対差動増
幅器出力電圧V0特性を示す図、第８図は第６図
における静電容量Ｃ１及びＣ２の傾斜角θに対す
る特性を示す図である。 １，４……回転体、２，７，８……固定電極基
板、３ａ，３ｂ……固定電極、７Ａ，８Ａ……共
通電極、７Ｂ，７Ｃ，８Ｂ，８Ｃ……差動電極、
７ａ，８ａ，７ｂ，７ｃ，８ｂ，８ｃ……端子、
９……補助電極、１０……制動油、１１……回路
基板、１２……シールド板、１３……カバー、Ｃ
１，Ｃ２……静電容量、CV１，CV２……容量、
電圧変換回路、DA……差動増幅器。
Claims (1)
- 回転自在に支持した板状の回転体の一部又は全
部を導電部材で形成することにより可動電極と
し、該回転体の重心が回転中心より遍在するよう
に回転体を構成するとともに、該回転体の両側又
は片側に近接させて上記回転体の回転角度に応じ
て上記可動電極との対向面積が、一方が増加する
と他方は減少する第１、第２の固定電極である同
心円弧状の差動電極と、対向面積が変化しない第
３の固定電極である円環状の共通電極とを対称的
にほぼ同一平面上にそれぞれ分離して設け、隣接
する上記差動電極間において上記共通電極と電気
的に接続されていて前期回転体の可動電極が水平
状態を基準にして±90°回転したときにその先端
と接触するように補助電極を設け、第１と第３の
固定電極間で回転体の導電部材を介して構成する
静電容量Ｃ１と、第２と第３の固定電極間で回転
体の導電部材を介して構成する静電容量Ｃ２と
を、容量電圧変換し、差動増幅して重力方向に対
する傾斜角に比例した出力を得るようにしたこと
を特徴とする静電容量式傾斜センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7398583U JPS59179316U (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 静電容量式傾斜センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7398583U JPS59179316U (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 静電容量式傾斜センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179316U JPS59179316U (ja) | 1984-11-30 |
| JPH0412416Y2 true JPH0412416Y2 (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=30204092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7398583U Granted JPS59179316U (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 静電容量式傾斜センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179316U (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5953485B2 (ja) * | 1981-05-22 | 1984-12-25 | 株式会社 大興電機製作所 | 傾斜センサ− |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP7398583U patent/JPS59179316U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59179316U (ja) | 1984-11-30 |
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