JPH0453527Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0453527Y2 JPH0453527Y2 JP1986115906U JP11590686U JPH0453527Y2 JP H0453527 Y2 JPH0453527 Y2 JP H0453527Y2 JP 1986115906 U JP1986115906 U JP 1986115906U JP 11590686 U JP11590686 U JP 11590686U JP H0453527 Y2 JPH0453527 Y2 JP H0453527Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- tilt
- output
- emitting element
- light emitting
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- Expired
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、測量用、建築用又は加工用であつ
て、各種機器に取り付けられて、その機器の傾斜
角の大きさと傾斜の方向とを検出する傾斜センサ
に関する。
て、各種機器に取り付けられて、その機器の傾斜
角の大きさと傾斜の方向とを検出する傾斜センサ
に関する。
（従来技術）
従来、液面や振子を用いて、機器の傾斜角を光
電検出する傾斜センサが多数提案されている。第
５〜７図に、従来の傾斜センサの代表的なものの
１例を示す。第５図はこの傾斜センサの構成を示
すもので、図中、１は光路部がガラスの容器、２
は下面に反射鏡面を有する浮子、３は浮子２を浮
かべる透光性の液体、４は発光素子、５は絞り、
６は投光レンズ、７は受光レンズ、８は４分割受
光素子である。浮子２、液体３以外は機器に固定
される。この傾斜センサにおいては、絞り５の像
が浮子２の反射面で反射して４分割受光素子８上
に、結像される。機器が傾斜すると、液体３に浮
かべた浮子２が相対的に傾き、４分割受光素子８
上で絞り５の像が移動し、傾斜が検出される。第
６図ａは４分割受光素子８と絞り５の像の関係を
示すもので、８１〜８４は４つの受光素子を示
す。図中、実線５１は機器が傾斜していないとき
の絞り５の像を示す。破線は機器が傾斜したとき
の絞り５の像の位置を示す。第７図は４分割受光
素子８に接続される傾斜検出回路の１例を示す。
図中、１１〜１３は加減算増幅器、１４，１５は
除算器を示す。加減算増幅器１１〜１３の入力信
号は、受光素子８１〜８４の出力に対応する。２
１，２２はこの検出回路のそれぞれ直交する傾斜
角に対応する出力を示す。そして、加減算増幅器
１１〜１３において、＋は加算、−は減算を示す。
作用を説明すると、今後に、Ｘ−Ｙ座標を第６図
ｂのようにとる。機器がＸ方向に傾くと、絞り５
の像は、第６図ｂに示すように、破線の位置から
実線の位置に移動し、受光素子８１，８２の出力
は増加し、受光素子８３，８４の出力は減少す
る。すると、第７図の加減算増幅器１１の出力が
増加し、第７図の２１にＸ方向の傾斜出力が得ら
れる。同様に、Ｙ方向に傾くと、第７図の２２に
Ｙ方向の傾斜出力が得られる。また、Ｘ、Ｙ両方
向に同時に傾いたときも、同様の原理でＸ、Ｙの
各傾斜出力が２１，２２に得られる。
電検出する傾斜センサが多数提案されている。第
５〜７図に、従来の傾斜センサの代表的なものの
１例を示す。第５図はこの傾斜センサの構成を示
すもので、図中、１は光路部がガラスの容器、２
は下面に反射鏡面を有する浮子、３は浮子２を浮
かべる透光性の液体、４は発光素子、５は絞り、
６は投光レンズ、７は受光レンズ、８は４分割受
光素子である。浮子２、液体３以外は機器に固定
される。この傾斜センサにおいては、絞り５の像
が浮子２の反射面で反射して４分割受光素子８上
に、結像される。機器が傾斜すると、液体３に浮
かべた浮子２が相対的に傾き、４分割受光素子８
上で絞り５の像が移動し、傾斜が検出される。第
６図ａは４分割受光素子８と絞り５の像の関係を
示すもので、８１〜８４は４つの受光素子を示
す。図中、実線５１は機器が傾斜していないとき
の絞り５の像を示す。破線は機器が傾斜したとき
の絞り５の像の位置を示す。第７図は４分割受光
素子８に接続される傾斜検出回路の１例を示す。
図中、１１〜１３は加減算増幅器、１４，１５は
除算器を示す。加減算増幅器１１〜１３の入力信
号は、受光素子８１〜８４の出力に対応する。２
１，２２はこの検出回路のそれぞれ直交する傾斜
角に対応する出力を示す。そして、加減算増幅器
１１〜１３において、＋は加算、−は減算を示す。
作用を説明すると、今後に、Ｘ−Ｙ座標を第６図
ｂのようにとる。機器がＸ方向に傾くと、絞り５
の像は、第６図ｂに示すように、破線の位置から
実線の位置に移動し、受光素子８１，８２の出力
は増加し、受光素子８３，８４の出力は減少す
る。すると、第７図の加減算増幅器１１の出力が
増加し、第７図の２１にＸ方向の傾斜出力が得ら
れる。同様に、Ｙ方向に傾くと、第７図の２２に
Ｙ方向の傾斜出力が得られる。また、Ｘ、Ｙ両方
向に同時に傾いたときも、同様の原理でＸ、Ｙの
各傾斜出力が２１，２２に得られる。
これら従来の傾斜センサは、機器の傾斜に伴つ
て変化する液面や振子に取り付けた鏡の傾きを、
いわゆる光てこの原理によつて光電検出するもの
であるが、光の投影、結像のための光学系を必要
とし、特に、てこ比を大きくして検出感度を高く
しようとする場合には、傾斜センサの寸法が大型
化する欠点があつた。
て変化する液面や振子に取り付けた鏡の傾きを、
いわゆる光てこの原理によつて光電検出するもの
であるが、光の投影、結像のための光学系を必要
とし、特に、てこ比を大きくして検出感度を高く
しようとする場合には、傾斜センサの寸法が大型
化する欠点があつた。
（考案が解決しようとする問題点）
本考案の目的は、上記の従来の傾斜センサの欠
点を改良し、簡単な光学系を使用して、小型であ
つて検出感度の高い傾斜センサを提供することに
ある。
点を改良し、簡単な光学系を使用して、小型であ
つて検出感度の高い傾斜センサを提供することに
ある。
（問題点を解決するための手段）
本考案の傾斜角センサは、上期目的を達するた
めに、傾斜によつて機器に対して相対的に傾斜す
る反射鏡と、該反射鏡面に対して光束を発光する
発光素子からの発光光束の中心線の周りの同心円
上に配列され反射鏡面から反射された光を受光す
る３個以上の受光素子とから構成する。そして、
これら受光素子の出力を一定周期かつ一定順序で
順次読み出し、その読み出し出力を上記周期に対
応する周波数帯域において濾波して得られる正弦
波出力の振幅と、その正弦波出力の基準発振器出
力との相対位相差とから、傾斜角の大きさと傾斜
の方向とを検出するように構成する。
めに、傾斜によつて機器に対して相対的に傾斜す
る反射鏡と、該反射鏡面に対して光束を発光する
発光素子からの発光光束の中心線の周りの同心円
上に配列され反射鏡面から反射された光を受光す
る３個以上の受光素子とから構成する。そして、
これら受光素子の出力を一定周期かつ一定順序で
順次読み出し、その読み出し出力を上記周期に対
応する周波数帯域において濾波して得られる正弦
波出力の振幅と、その正弦波出力の基準発振器出
力との相対位相差とから、傾斜角の大きさと傾斜
の方向とを検出するように構成する。
（作用）
上記のように発光素子と受光素子を配列する
と、正弦波出力の振幅は傾斜角の大きさに、位相
は傾斜の方向に対応することになるので、これら
の検出ができることになる。
と、正弦波出力の振幅は傾斜角の大きさに、位相
は傾斜の方向に対応することになるので、これら
の検出ができることになる。
（実施例）
次に、本考案の実施例を図面を参照にしながら
説明する。第１図は、本考案による傾斜センサの
１実施例を示す概略図である。この傾斜センサ
は、少なくとも下面が透光性の例えばガラスから
なる容器１、下面に反射鏡面を形成した浮子２、
容器１に封入されていて浮子２を浮かべる透光性
液体３、容器１の下面を照明するようにその下方
に設けられ円錐状の光束を発光する発光素子４、
発光素子４から容器１内へ入射する光束の中心線
の周りに同心に配置され浮子２の反射鏡面で反射
された光を受光するように同心円上に等間隔で配
置された３個以上の受光素子９から構成されてお
り、浮子２と液体３以外は相互に不動関係にあ
り、機器に取り付けられる。第２図は、発光素子
４と受光素子９の相対関係を示す図面であり、発
光素子４を中心として同心に、図の場合は８個の
受光素子９１〜９８が等間隔で配置されている。
このように配置すると、発光素子４から発せられ
た円錐状の光束は、浮子２の下面で反射して、受
光素子９１〜９８に入射する。浮子２が発光素子
４及び受光素子９に対して相対的に傾斜がない場
合、各受光素子９１〜９８に等量の光が入射する
ようになつている。しかしながら、容器１、発光
素子４、受光素子９，９１〜９８が水平面に対し
て傾斜すると、各受光素子９１〜９８に入射する
光量は傾斜角と傾斜の方向に応じて変化する。
説明する。第１図は、本考案による傾斜センサの
１実施例を示す概略図である。この傾斜センサ
は、少なくとも下面が透光性の例えばガラスから
なる容器１、下面に反射鏡面を形成した浮子２、
容器１に封入されていて浮子２を浮かべる透光性
液体３、容器１の下面を照明するようにその下方
に設けられ円錐状の光束を発光する発光素子４、
発光素子４から容器１内へ入射する光束の中心線
の周りに同心に配置され浮子２の反射鏡面で反射
された光を受光するように同心円上に等間隔で配
置された３個以上の受光素子９から構成されてお
り、浮子２と液体３以外は相互に不動関係にあ
り、機器に取り付けられる。第２図は、発光素子
４と受光素子９の相対関係を示す図面であり、発
光素子４を中心として同心に、図の場合は８個の
受光素子９１〜９８が等間隔で配置されている。
このように配置すると、発光素子４から発せられ
た円錐状の光束は、浮子２の下面で反射して、受
光素子９１〜９８に入射する。浮子２が発光素子
４及び受光素子９に対して相対的に傾斜がない場
合、各受光素子９１〜９８に等量の光が入射する
ようになつている。しかしながら、容器１、発光
素子４、受光素子９，９１〜９８が水平面に対し
て傾斜すると、各受光素子９１〜９８に入射する
光量は傾斜角と傾斜の方向に応じて変化する。
第３図は、受光素子９１〜９８に接続され、こ
の傾斜センサの傾斜検出回路の１例を示すブロツ
ク図である。第３図において、９１〜９８は受光
素子、４は発光素子、３１は順次選択回路、３２
は帯域濾波及び増幅回路、３３は整流回路、３４
は位相比較回路、３５は基準発振回路、３６は
APC及び発光素子駆動回路である。第４図は、
第３図の各部の出力を示す波形図である。受光素
子９１〜９８の出力は、基準発振回路３５の出力
に同期して、順次選択回路３１により一定間隔で
順次選択されて順番に一定の周期で出力される。
その様子を第４図イに示す。図中、Ｔは順次選択
回路３１の周期を示す。第４図イにおいて、受光
素子９１〜９８の出力９１〜９８のピークを結ぶ
包絡線は、傾斜センサの傾斜の大きさと方向に対
応するもので、図中に破線で示すように正弦波状
になる。順次選択回路３１の出力を、周波数１／
Ｔ近傍の帯域のみを通す帯域濾波及び増幅回路３
２で帯域濾波すると、包絡線の部分が出力され
る。これを第４図ロに示す。図中、Ａは振幅を示
す。帯域濾波及び増幅回路３２の出力（第４図
ロ）は、傾斜角の大きさに対応する振幅Ａと、傾
斜の方向に対応する位相角とを有する。例えば、
傾斜角センサの傾斜角が大きくなると、振幅Ａは
それに対応して大きくなる。また、傾斜の方向が
変ると、読み出しの繰返しの基準点に対して位相
が変化する。さらに詳しく述べれば、第４図イで
は出力９３が最大で出力９７が最小であるが、こ
れとは逆の方向に傾斜した場合は、出力９３が最
小で出力９７が最大になり、位相が180°ずれる。
帯域濾波及び増幅回路３２の出力を整流回路３３
で整流すると、傾斜角の大きさに対応した出力４
１を得る。この様子を第４図ハに示す。図中、k0
は定数である。一方、帯域濾波及び増幅回路３２
の出力は位相比較回路３４で、基準発振回路３５
から得られる周期Ｔの基準信号と位相比較され、
傾斜の方向に対応する位相角に相当する信号４２
を出力する。この様子を第４図ニに示す。図中、
５１は基準発振回路３５からの基準信号、５２は
帯域濾波及び増幅回路３２の出力、Δは両者の位
相差を示す。
の傾斜センサの傾斜検出回路の１例を示すブロツ
ク図である。第３図において、９１〜９８は受光
素子、４は発光素子、３１は順次選択回路、３２
は帯域濾波及び増幅回路、３３は整流回路、３４
は位相比較回路、３５は基準発振回路、３６は
APC及び発光素子駆動回路である。第４図は、
第３図の各部の出力を示す波形図である。受光素
子９１〜９８の出力は、基準発振回路３５の出力
に同期して、順次選択回路３１により一定間隔で
順次選択されて順番に一定の周期で出力される。
その様子を第４図イに示す。図中、Ｔは順次選択
回路３１の周期を示す。第４図イにおいて、受光
素子９１〜９８の出力９１〜９８のピークを結ぶ
包絡線は、傾斜センサの傾斜の大きさと方向に対
応するもので、図中に破線で示すように正弦波状
になる。順次選択回路３１の出力を、周波数１／
Ｔ近傍の帯域のみを通す帯域濾波及び増幅回路３
２で帯域濾波すると、包絡線の部分が出力され
る。これを第４図ロに示す。図中、Ａは振幅を示
す。帯域濾波及び増幅回路３２の出力（第４図
ロ）は、傾斜角の大きさに対応する振幅Ａと、傾
斜の方向に対応する位相角とを有する。例えば、
傾斜角センサの傾斜角が大きくなると、振幅Ａは
それに対応して大きくなる。また、傾斜の方向が
変ると、読み出しの繰返しの基準点に対して位相
が変化する。さらに詳しく述べれば、第４図イで
は出力９３が最大で出力９７が最小であるが、こ
れとは逆の方向に傾斜した場合は、出力９３が最
小で出力９７が最大になり、位相が180°ずれる。
帯域濾波及び増幅回路３２の出力を整流回路３３
で整流すると、傾斜角の大きさに対応した出力４
１を得る。この様子を第４図ハに示す。図中、k0
は定数である。一方、帯域濾波及び増幅回路３２
の出力は位相比較回路３４で、基準発振回路３５
から得られる周期Ｔの基準信号と位相比較され、
傾斜の方向に対応する位相角に相当する信号４２
を出力する。この様子を第４図ニに示す。図中、
５１は基準発振回路３５からの基準信号、５２は
帯域濾波及び増幅回路３２の出力、Δは両者の位
相差を示す。
以上の説明から明らかなように、本考案による
と、簡単な光学系を用いるだけで、傾斜角の大き
さと傾斜の方向とが同時に検出でき、傾斜センサ
を小型化できる。
と、簡単な光学系を用いるだけで、傾斜角の大き
さと傾斜の方向とが同時に検出でき、傾斜センサ
を小型化できる。
なお、以上においては、最終出力４１，４２は
アナログ値として得る回路について説明したが、
この場合でも種々の変形が可能である。さらに、
それ以降の処理系の入力条件に合わせるためにも
種々の変形が可能である。例えば、デジタル値と
して出力するために、デジタル処理する回路も可
能である。
アナログ値として得る回路について説明したが、
この場合でも種々の変形が可能である。さらに、
それ以降の処理系の入力条件に合わせるためにも
種々の変形が可能である。例えば、デジタル値と
して出力するために、デジタル処理する回路も可
能である。
（考案の効果）
本考案によると、簡単な光学系を用いて、傾斜
角の大きさと傾斜の方向とが、同時に高感度で検
出でき、しかも、傾斜センサを小型に構成するこ
とができる。
角の大きさと傾斜の方向とが、同時に高感度で検
出でき、しかも、傾斜センサを小型に構成するこ
とができる。
第１図は本考案の傾斜センサの１実施例の構成
を示すための概略図、第２図は発光素子と受光素
子の相対関係を示す平面図、第３図は傾斜検出回
路のブロツク図、第４図は第３図の各部の出力信
号の波形図、第５図は従来の傾斜センサの構成を
示すための概略図、第６図は第５図の受光素子と
絞りの像の関係を示す説明図、第７図は第５図の
傾斜検出回路のブロツク図である。 １……容器、２……浮子、３……液体、４……
発光素子、９，９１〜９８……受光素子、３１…
…順次選択回路、３２……帯域濾波及び増幅回
路、３３……整流回路、３４……位相比較回路、
３５……基準発振回路、３６……APC及び発光
素子駆動回路、４１……傾斜角の大きさに対応し
た出力、４２……傾斜の方向に対応した出力。
を示すための概略図、第２図は発光素子と受光素
子の相対関係を示す平面図、第３図は傾斜検出回
路のブロツク図、第４図は第３図の各部の出力信
号の波形図、第５図は従来の傾斜センサの構成を
示すための概略図、第６図は第５図の受光素子と
絞りの像の関係を示す説明図、第７図は第５図の
傾斜検出回路のブロツク図である。 １……容器、２……浮子、３……液体、４……
発光素子、９，９１〜９８……受光素子、３１…
…順次選択回路、３２……帯域濾波及び増幅回
路、３３……整流回路、３４……位相比較回路、
３５……基準発振回路、３６……APC及び発光
素子駆動回路、４１……傾斜角の大きさに対応し
た出力、４２……傾斜の方向に対応した出力。
Claims (1)
- 傾斜によつて機器に対して相対的に傾斜する反
射鏡と、該反射鏡面に対して光束を発光する発光
素子と、該発光素子からの発光光束の中心線の周
りの同心円上に配列され上記反射鏡面から反射さ
れた光を受光する３個以上の受光素子とからな
り、これら受光素子の出力を一定周期かつ一定順
序で順次読み出し、その読み出し出力を上記周期
に対応する周波数帯域において濾波して得られる
正弦波出力の振幅と、その正弦波出力の基準発振
器出力との相対位相差とから、傾斜角の大きさと
傾斜の方向とを検出するように構成したことを特
徴とする傾斜センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986115906U JPH0453527Y2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986115906U JPH0453527Y2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323608U JPS6323608U (ja) | 1988-02-16 |
| JPH0453527Y2 true JPH0453527Y2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=31000000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986115906U Expired JPH0453527Y2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0453527Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6281445B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2018-02-21 | 株式会社デンソー | 液面検出装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937516U (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-09 | オムロン株式会社 | 傾斜検出センサ |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP1986115906U patent/JPH0453527Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6323608U (ja) | 1988-02-16 |
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