JPH0427652B2 - - Google Patents

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JPH0427652B2
JPH0427652B2 JP58132563A JP13256383A JPH0427652B2 JP H0427652 B2 JPH0427652 B2 JP H0427652B2 JP 58132563 A JP58132563 A JP 58132563A JP 13256383 A JP13256383 A JP 13256383A JP H0427652 B2 JPH0427652 B2 JP H0427652B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は複数の接点部の接点閉接状態を識別す
る接点検出回路に関するものである。
[従来技術] 従来、複数の接点を有する接点部の接点の閉接
状態を識別するものとしてマトリクスキーボード
がある。
この従来のマトリクスキーボードの回路構成を
第6図に示す。
第6図においては、4×4の合計16のスイツチ
接点を有するマトリクスキーボードを例として示
している。
このマトリクスキーボードに代表される各接点
間にドライバ線Y1〜Y4とレシーバ線X1〜X4を配
し、接点閉接部材などで接点が導通状態となると
制御部60よりドライバ線Y1〜Y4に出力された
信号等がレシーバ線X1〜X4に送られ、このレシ
ーバ線X1〜X4を監視することで接点の閉接があ
るか否か識別していた。
具体的には、このレシーバ線X1〜X4を1本1
本順次検索等するのは非常に面倒な制御のため、
レシーバ線X1〜X4を第6図に61で示すデコー
ダ回路入力とし、そのデコード出力と制御部60
よりのドライバ線Y1〜Y4のドライブタイミング
とにより接点の閉接状態を検出していた。この第
6図に示すマトリクスキーボードの制御タイミン
グチヤートを第7図に示す。
第7図に示す様に、ドライバ線Y1〜Y4のドラ
イブタイミングと、デコーダ回路61のデコード
出力信号とで接点の閉接状態を検出可能に構成し
ていた。
[発明が解決しようとする課題] しかし、この様な方式では、ドライバ線Y1
ドライバ線Y4を順次ドライブする制御回路が必
須であり、しかも、各ドライバ線Y1〜Y4のドラ
イブに対応したタイミングでのレシーバ線X1
X4の状態を監視、又はデコーダ回路61のデコ
ード出力を監視して接点の閉接状態を検出しなけ
ればならず非常に面倒でかつ複雑な制御が必要で
あつた。また、検出のために必要な信号線も多
い。
このため接点状態の経過を一定時間に渡り記憶
する場合など記憶すべき信号の種類が多く、第6
図の例ではデコーダ回路出力信号及び各ドライバ
線Y1〜Y4の全ての状態を記録しなければならな
かつた。
このため、これらの信号をパラレル−シリアル
変換してシリアルデータに変換して時分割記憶し
なければならなかつた。
更に、この記憶データを読み出し、分析を行な
う際には再びシリアル−パラレル変換等の複雑な
制御が避けられなかつた、 [課題を解決するための手段] 本発明は上述の課題を解決することを目的とし
て成されたもので、上述の課題を解決する一手段
として以下の構成を備える。
「即ち、複数の接点部の接点閉接状態を識別する
接点検出回路であつて、発振回路部と、複数の接
点部の接点閉接状態に従い該発振回路部の発振周
波数を設定する発振周波数設定手段と、発振回路
部の発振出力の立ち下がりエツジにより起動され
る少なくとも1つの単安定マルチバイブレータ
と、複数の接点部の接点閉接状態に従い該単安定
マルチバイブレータの出力パルス幅を設定するパ
ルス幅設定手段とを備え、発振回路部の発振周波
数及び単安定マルチバイブレータの出力パルス幅
を変化させ、複数の接点部の接点閉接状態を識別
する構成を備える。
又、発振回路部出力電位と、単安定マルチバイ
ブレータ出力電位とを互いに異なつた電位値と
し、互いの出力をワイヤードオア接続とする。
更に、発振回路部と単安定マルチバイブレータ
とは、接続抵抗の抵抗値の変化により発振周波数
及び出力パルス幅が変化し、発振周波数設定手段
とパルス幅設定手段は複数の接点部の各接点間に
互いに抵抗値の異なる抵抗を直列接続し該直列接
続抵抗を発振回路部と単安定マルチバイブレータ
に接続した構成とする。
更に又、単安定マルチバイブレータの出力パル
ス幅は発振回路よりの起動パルスの発振間隔以下
である。
[作用] 以上の構成において、各接点部の接点閉接状態
の検知のために複雑な制御が不要で、かつ非常に
簡単な構成で、接点閉接状態を検知可能となる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明に係る好適なる一
実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明に係る一実施例装置に用いられ
ている一つの姿勢検出装置の透視図である。
図中、1はプラスチツク等の絶縁体により厚さ
tの円柱状に形成したハウジング、2はハウジン
グ1の開口部に一体に嵌合するプラスチツク等の
絶縁体より成る円板状の接点ベースであり、周囲
近傍には45度の間隔をおいて8本の接点ピン5〜
12が図示の如く設けられている。
ハウジング1の底部には接点ベース2の接点ピ
ン5〜12の一端が嵌入する8個の孔3Aを有す
る接点ピン受け部3Aが形成されている。4は少
なくとも表面が金属等の導電性部材より成る所定
径の可動球接点である。
この球接点4と上記接点ピン5〜12の表面に
は、酸化及び接触抵抗の低減等を図るため金メツ
キが施されている。
上記装置は、球接点4を接点ピン5〜12の内
側に配置した状態で接点ベース2をハウジング1
の開口部に嵌合固定して成る。
第2図A,Bは夫々第1図に示す装置の平面図
と側面図である。なお、接点部はハウジング1と
接点ベース2によつて密封されている。
また、第1図及び第2図AのA−A線の断面図
である第2図Cに示す如く、ハウジング1の接点
ピン受け部3の中央、及び接点ベース2の接点ピ
ン5〜12の内側中央には、深さaの周囲に曲面
を有する窪み部3Bが形成されている。この窪み
部3Bは、接点ピン5〜12の位置から距離lだ
け内側に形成されている。
次に、球接点4は、第2図BのB−B線の断面
図である第2図Dに示すように、接点ピン5〜1
2の何れか2本に接触した状態で位置し、接点ピ
ン5〜12内を自由に回転移動する。また、球接
点4が接点ピン5〜12内を接触しながら回転移
動できる範囲は、第2図Cから分かるように、窪
み部3B周囲の縁部分3C相互の間隔bの範囲と
なつている。
次に、この装置の動作を第3図A〜Fを用いて
説明する。
初めに、球接点4が第3図Aのように接点ピン
5と12の間に位置しているものとする。このと
き、球接点4は自重によつて接点ピン5,12の
両方に接触しているため、接点ピン5,12間は
球接点4によつて導通路となつている。即ち、ス
イツチでいう閉状態が形成されている。
第3図Bは体位の変化によつて装置がn1度だ
け右横方向へ傾いた状態を示す。この状態では、
球接点4の重心位置Pが接点ピン5,12間にあ
るため、球接点4、接点ピン11の方へは回転移
動せず第3図Aの状態が保たれる。
次に、装置が第3図Cに示すように、更に右横
方向へ傾き図示の如く一定の角度x1だけ傾いた
ところで球接点4の重心位置Pが接点ピン12,
11間側に移動するため、球接点4は接点ピン1
2,11の間に回転移動する。そして、接点ピン
5,12間は開状態となり、接点ピン12,11
間が閉状態(導通路)となる。
このように、球接点4は装置の傾きに応じてヒ
ステリシス特性をもつて移動し、接点ピン5〜1
2間の接続状態が順次変化するのである。
なお、球接点4が次の接点ピン間に移動を開始
する傾き角(ヒステリシス角)は、接点ピン相互
の間隔と球接点4の直径によつて任意に決定する
ことができる。
次いで、装置が縦方向に傾く場合を説明する。
装置が第3図Dの状態から第3図Eに示すように
右方向へn2度だけ傾いた場合においても、球接
点4の重心位置Pは窪み部3Bの縁部分3Cより
も内側にある。このため、球接点4は縁部分3C
によつて支えられ、接点ピンに接触した状態に保
たれる。
更に、装置が第3図Fに示すように一定角度
x2(x2>n2)だけ傾いたときには、球接点4の重
心位置Pが縁部分3Cより外側に移動する。従つ
て、この場合には、球接点4はヒステリシス特性
をもつて縁部分3Cを乗り越え、窪み部3B側に
転がる。このため、球接点4は接点ピン5〜12
と無接触状態となる。
また、装置の傾きが一定角度以上元に戻ると、
球接点4は窪み部3Bから接点ピン側に移動す
る。この無接触状態に至る傾き角x2(ヒステリシ
ス角)は接点ピンから縁部分3Cまでの高さlと
縁部分3C相互の距離b(即ち、球接点4の転が
る距離)によつて決定され、無接触状態から接触
状態へのヒステリシス角度は窪み部3Bの深さa
と球接点4の直径によつて決定される。
以上のように構成されかつ動作する装置の接点
ピン5〜12の相互間には、例えば後述する姿勢
検出回路の発振回路を構成する8個の抵抗が接続
される。この抵抗群の合成抵抗値は、球接点4の
接点ピン4への接触位置、及び接触状態か無接触
状態かに応じて変化する。本実施例は、この抵抗
値の変化に基づいて発振周波数を変化させ、この
変化する発振周波数を検出することにより、体位
の変化を検出可能に構成したものである。これに
より、体位の変化を一定の角度毎に捉えることが
できるものである。
なお、上記の姿勢検出装置は、接点ベース2か
ら外側に突出する接点ピン5〜12の部分を用い
ることによつて、プリント基板にそのまま接続す
ることができるように構成されている。
また、装置全体が密封構造であり、熱にも強い
ため、プリント基板に実装後に洗浄が可能であ
る。更に、プリント基板に実装後に、半田槽によ
る半田付けも可能となり、実装上の制約がなくな
つた。
このため装置全体を極めて容易に小型化でき、
また実装も容易な姿勢検出装置となつている。
以上説明した姿勢検出装置は、一方向(ここで
はX方向という)の体位変化の検出は、球接点4
と接点ピン5〜12の一定角度毎の接触によつて
どの程度変化したかが検出できるが、X方向と直
交するY方向の体位変化検出は球接点4の接点ピ
ンへの接触と無接触とによつて体位が一定以上変
化したか否かどうかしか検出することができな
い。
本実施例に係る姿勢検出装置は、上記の検出装
置を、第4図に示す如く、第1の姿勢検出部を構
成する検出装置と、第2の姿勢検出部を構成する
検出装置とで構成し、個々の装置を互いに直交さ
せた状態に設置したものである。この様に構成す
ることにより、前述した個々の装置の動作から、
X−Y方向について体位がどのように変化したか
を、一定の角度毎に、詳細に検出することができ
る。
以上の構成により、それぞれの姿勢検出部は接
点ピン5〜12の配設方向(円柱電極方向)を平
行軸としたあらゆる方向の姿勢角度(傾き)を、
どの電極間に可動体である球接点4があるかで検
出できる。
一方、それぞれの姿勢検出部が接点5〜12の
配設方向と垂直方向に所定角度以上傾いている場
合には、上述した第3図Fに示す状態となり、球
接点4が窪み部3Bに入り込んだ状態となる。
しかしながら、本実施例では、それぞれの姿勢
検出部を互いに直交させた状態に設置したことに
より、一方の姿勢検出部がこの窪み部3Bに入り
込んだ状態時には、他方の姿勢検出部の球接点4
はいずれかの接点ピン5〜12の間にあり、互い
の姿勢角度の検出精度の低い部分を補い合うよう
に構成されており、それぞれの姿勢検出部の角度
の検出状態を測定することにより簡単な構成で全
ての範囲で高精度での姿勢の変化を知ることがで
きるようになつている。
なお、個々の第1の姿勢検出部と第2の姿勢検
出部とを構成する2つの検出装置は、それぞれ接
点ベース2から外側に突出する接点ピン5〜12
の部分により、プリント基板16と該プリント基
板16に垂直に固定されたプリント基板17に接
続されている。
以上説明した様に本実施例の姿勢検出装置は、
人間の姿勢検出に用いる場合を例として述べた
が、本姿勢検出装置は小型でかつ完全密封構造と
なつており、また耐衝撃性も優れている。このた
め容易に防爆構造とすることもでき、使用環境条
件の制約がほとんどない。
これは、ケースを耐熱性、耐蝕性を有する電気
的絶縁材料を用いることで、さらに、あらゆる環
境条件での使用が可能となる。このため本姿勢検
出装置はクレーンのアームや種々のロボツトなど
にも使用可能であり、本装置を取り付けることに
より、影響条件の制約もなくなり、変位検出部が
小型化され、かつ精密で正確な変位の検出が可能
となつた。
第5図Aは前述の姿勢検出装置を互いに直交す
る様に配設した場合の、各姿勢検出装置よりの閉
接点状態を基に体位位置を検出するための姿勢検
出回路図である。
図中、50は無安定マルチバイブレータであ
り、51は無安定マルチバイブレータ50により
トリガされる単安定マルチバイブレータである。
52は電源スイツチ、53は電源である。端子
AX〜HA,A′Y〜H′Yは前述の姿勢検出装置の
それぞれの接点ピン5〜12,5′〜12′に対応
している。
本実施例ではマルチバイブレータ50,51と
して、いわゆる最も一般的なタイマICである555
タイマ(HA1755等)を使用している。このため
電源53は約2ボルト〜15ボルトの範囲で安定し
て動作し、消費電流も100μA以下とすることがで
きる。
この555タイマは、単安定マルチバイブレータ
として動作させることも、また、無安定マルチバ
イブレータとして動作させることも可能なICで
ある。そして、50に示す回路のように、抵抗
RBをスレツシユホールド端子とトリガ端子間に
接続することにより、無安定マルチバイブレータ
として動作させることができる。この場合には、
コンデンサC1は抵抗RAXとRBを通して充電さ
れ、抵抗RBを介して放電する。従つて、C1は
スレツシユホールド電圧レベルとトリガ電圧レベ
ルの間を充放電し、デユーテイサイクルは抵抗
RAXとRBでコントロールされることになる。
また、51に示す回路のように、スレツシユホ
ールド端子とトリガ端子間を短結状態とすること
により、単安定マルチバイブレータとして動作さ
せることができる。この場合には、トリガ端子に
ネガテイブゴーイング入力トリガパルスが加えら
れると、出力がセツトされてハイレベルとなり、
コンデンサC3及び抵抗RAYを通して時定数τ
=C3・RAYで充電され、容量C3の両端の電圧が
スレツシユホールド電圧に達すると、出力がリセ
ツトされる。
マルチバイブレータ50,51での発振出力に
よる合成出力(X.Y出力)は、ワイアードオア形
式となつており、処理装置の入力レベルに合わ
せ、マルチバイブレータ50の出力は抵抗9と抵
抗11との分圧電位として、またマルチバイブレー
タ51の出力は抵抗R10と抵抗R11との分圧電位
として出力される。
本発振回路での発振出力波形を第5図Bに示
す。
図中、T1は無安定マルチバイブレータ50で
の出力セツト(ハイレベル)時間、T2は単安定
マルチバイブレータ51の無安定マルチバイブレ
ータ50よりの出力リセツト時の立ち下がりエツ
ジでトリガされる出力セツト(ハイレベル)時
間、T3は無安定マルチバイブレータ50による
発振周期である。
第5図BでのT1〜T3は後述の姿勢検出装置の
接点状態により変化する抵抗値RAX、及び抵抗
値RAYに対応して変化する。
このT1〜T3は、発振回路(555タイマ)の回路
特性により一義的に定まり、発振回路使用IC
(555タイマ)の仕様に従い次式で表わされる。
T1=0.693(RAX+RB)C1 …(1) T2=1.1(C3・RAY) …(2) T3=0.693(RAX+2RB)C1 …(3) 但し、RAXはRX1〜RX8の合成抵抗、RAYは
RY1〜RY8の合成抵抗である。
又、無安定マルチバイブレータ50のロウレベ
ルの時間(T3−T1)は、0.693(RB・C1)であ
り、本発振回路の無安定マルチバイブレータ50
による発振周波数fは f=1.44/(RAX+2RB)C1 で求められる。
本実施例では、抵抗R9と抵抗R10の抵抗値は、
R9>R10であり、無安定マルチバイブレータ5
0よりの出力電圧より、単安定マルチバイブレー
タ51よりの出力電圧の方が高レベルとなるよう
に構成されている。従つて、T2の時間を(T3
T1)以下の時間に成るよう制御することにより、
両マルチバイブレータ50,51の合成出力は、
第5図Bに示す様に互いに出力レベルが異なる信
号の合成出力となり、容易に確認、識別ができ
る。
以上の回路図において、例えばX方向の姿勢検
出装置の端子5,12間に球接点4が位置した場
合には、端子5,12間、即ち、第5図Aの端子
A,H間が閉接状態となり、第5図AのAX〜
HX間が電気的に閉接状態となる。
従つて、RAX=RX8となり、第5図BのT1
0.693(RX8+RB)C1となる。
そして、例えばこの時のY方向の姿勢検出装置
の端子8′,9′間に球接点4′が位置した場合に
は、端子D′,E′間が閉接状態となり、第5図Aの
DY〜EY間が電気的に閉接状態となる。
従つて、RAY=RY1+RY2+RY3+RY5+
RY6+RY7+RY8となり、第5図Bの T2=1.1(RY1+RY2+RY3+RY5+RY6+
RY7+RY8)C3となる。
T3は3よりT3=0.693(RX8+2RB)C1となる。
以上の説明より明らかな如く、RX1〜RX8及
びRY1〜RY8のそれぞれの抵抗値を互いに異な
つた値とすることにより、姿勢検出装置の各接点
の全ての状態を識別することが可能であり、発振
周波数f又はT1によりX方向姿勢検出装置の変
位を、T2によりY方向の姿勢検出装置の変位を
検出でき、あらゆる体位の変位を容易に識別でき
る。
また姿勢検出装置の一方で球接点がどの接点ピ
ンとも接触していない場合や、姿勢検出装置が1
つのみ用いられている場合は他方の姿勢検出装置
に該当する出力波形のみ変化する。
本回路図は姿勢検出装置を2装置として説明し
たが、出力波形は抵抗R9とR11又はR10とR11と
の分圧比により決定されており、分圧比を適正に
することによりさらに多くの姿勢検出装置を接続
し、単安定マルチバイブレータ51と同様の発振
回路を順次追加するのみで多数の姿勢検出装置を
接続できる。
また抵抗RAX、RAYをさらに細分化すること
によりさらに多くの接点ピンを有する姿勢検出装
置の接点状態を識別することができることはいう
までもない。
以上説明した様に本実施例によれば、体位の変
化を一定角度毎に詳しく検出することができる。
また、構造が極めて簡単であり、製作も極めて容
易となる。さらに可動体は水銀のように酸化する
ことがなく、かつ熱にも強いので、極めて取扱い
が良好である。
更に、接点ベース2と接点ピン受け部3の接点
ピン5〜12の内側には深さaの周囲に曲面を有
する窪み部3Bを形成してあるため、装置が縦方
向に傾いた場合に、球接点4が接点ピン5〜12
のいずれにも接触していない状態となり、縦方向
への傾きをも検出することができる。
また、単独では、円柱電極方向を平行軸とした
方向の姿勢角度は高精度で検出することができる
が、円柱電極方向と垂直方向の姿勢角度は検出精
度が低くなつてしまう特有の姿勢検出結果を有す
る2つの姿勢検出装置を、互いの姿勢角度の検出
精度の低い部分を補い合うように固定する本実施
例に固有の構成とすることにより、高精度での全
ての範囲での姿勢の変化を検出することができ
る。
以上説明した如く、従来は、各接点部の接点閉
接状態を検知するためには、非常に数多くの信号
線を必要とし、又、この数多くの信号線に複雑な
制御タイミングで制御信号を送らなければならな
かつたが、本実施例によれば、各接点部の接点閉
接状態により発振周波数の変化する発振回路とし
ての無安定マルチバイブレータと、同じく各接点
部の接点閉接状態により生成パルス幅の変化する
単安定マルチバイブレータトを備えることによ
り、特別の制御信号等を全く出力することなく、
多数の接点の閉接状態を検出することができる。
特に、無安定マルチバイブレータの出力パルス
信号の立ち下がりエツジで単安定マルチバイブレ
ータを起動し、両マルチバイブレータ出力を互い
に異なる電位の出力としてワーヤードオア接続し
て集約することにより、多数の接点の閉接状態
を、僅かに一つの信号線よりのパルス出力により
識別可能となる。
このため、接点状態の経過を一定時間に渡り記
憶する場合にも、この検出信号をそのまま記憶す
るのみで良い。
更にこの記憶情報を読み出して接点閉接状態を
解析しようとする場合にも、そのまま読み出し情
報を用いて解析することができる。
このように、本実施例においては、簡単な構
成、及び制御で複数の接点部の接点閉接状態が1
つの信号線の信号状態を調べるのみで容易に認識
することができ、接点部の接点の閉接状態を長時
間に渡つて記憶する場合などにおいてもこのパル
ス出力を例えばテープレコーダ等に接続するのみ
で何らの変換も必要とせず記録し、また再生する
ことで達成できる。
またこの出力波形をオシロスコープ等で監視し
ても極めて容易に接点状態が識別できる。
このため、例えば、接点部を上述したように姿
勢状態を表す構成とした場合には、これを心電図
記憶と併用することにより、被測定者の体位状態
を心電図情報とともに長時間記録することが可能
となり、その効果は絶大なものがある。
[発明の効果] 以上説明した如く本発明によれば、各接点部の
接点閉接状態の検知のために複雑な制御が不要
で、かつ非常に簡単な構成で、接点閉接状態を検
知可能となる。
このため、接点状態を長時間に渡つて記録する
場合などにおいてもこのパルス出力を例えばテー
プレコーダ等に接続するのみで何らの変換も必要
とせず記録し、また再生して認識することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一実施例の姿勢検出装置
の一部の分解した状態の透視図、第2図A,Bは
各々第1図に示す姿勢検出装置の一部の平面図及
び側面図、第2図C,Dは各々第2図AのA−A
線部分及び第2図BのB−B線部分の断面図、第
3図A〜Fは各々姿勢検出装置の動作を説明する
ための断面図、第4図は姿勢検出装置の一実施例
の側面図、第5図Aは本実施例姿勢検出装置の姿
勢検出回路図、第5図Bは第5図Aの姿勢検出回
路の出力信号波形図、第6図は従来の複数のスイ
ツチ接点を有するマトリクスキーボードの構成を
示す回路図、第7図は第6図の回路の接点検出制
御タイミングチヤートである。 図中、1……ハウジング、2……接点ベース、
3……接点ピン受け部、3B……窪み部、4……
球接点、5〜12……接点ピン、15,16……
プリント基板である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の接点部の接点閉接状態を識別する接点
    検出回路であつて、 発振回路部と、 前記複数の接点部の接点閉接状態に従い該発振
    回路部の発振周波数を設定する発振周波数設定手
    段と、 前記発振回路部の発振出力の立ち下がりエツジ
    により起動される少なくとも1つの単安定マルチ
    バイブレータと、 前記複数の接点部の接点閉接状態に従い該単安
    定マルチバイブレータの出力パルス幅を設定する
    パルス幅設定手段とを備え、 前記発振回路部の発振周波数及び前記単安定マ
    ルチバイブレータの出力パルス幅を変化させ、前
    記複数の接点部の接点閉接状態を識別することを
    特徴とする接点検出回路。 2 発振回路部出力電位と、単安定マルチバイブ
    レータ出力電位とを互いに異なつた電位値とし、
    互いの出力をワイヤードオア接続としたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の接点検出回
    路。 3 発振回路部と単安定マルチバイブレータと
    は、接続抵抗の抵抗値の変化により発振周波数及
    び出力パルス幅が変化し、 発振周波数設定手段とパルス幅設定手段は複数
    の接点部の各接点間に互いに抵抗値の異なる抵抗
    を直列接続し該直列接続抵抗を前記発振回路部と
    前記安定マルチバイブレータに接続した構成であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
    2項記載の接点検出回路。 4 単安定マルチバイブレータの出力パルス幅は
    発振回路よりの起動パルスの発振間隔以下である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項より第3
    項記載のいずれかに接点検出回路。
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