JPH073285Y2

JPH073285Y2 - 水平検出装置

Info

Publication number: JPH073285Y2
Application number: JP14224289U
Authority: JP
Inventors: 守正藤原; 芳夫横関
Original assignee: 株式会社高尾製作所; 株式会社石田衡器製作所
Priority date: 1989-12-09
Filing date: 1989-12-09
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2004-12-09
Also published as: JPH0381509U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、電子秤等、水平状態での設置が要求される
装置、器具等に使用される水平検出装置に関する。

（従来の技術）電子秤やその他の装置、器具等には、例えば良好な測定
結果を得る等の目的のため、水平状態に設置するのが望
ましいものがある。

この種の装置、器具等の水平姿勢を検出することを目的
として、例えば細長い透明管本体に気泡を設けて液体
（例えば、水）を封入すると共に、該管本体の中央に水
平状態の識別用のマークが設けられた気泡封入管が一般
に用いられているが、近年、このような水平姿勢を電気
的に検出して表示する装置が考えられている。

例えば実開昭59-56514号公報によれば、中心部が高くな
るように天井面が形成された容器に、方向を指示するた
めの４個の電極を上記天井面の内面中心部に円周方向に
90度の間隔をおいて設けると共に、該容器における底面
の内面に共通電極を設けて、この電極に常時接続するよ
うに気泡を混入させた状態で導電性液体金属を封入させ
た構成が示されている。

これによれば、上記容器が水平姿勢にあるときには、気
泡が該容器における天井面の中央付近に位置するので、
例えば気泡によって方向指示用の各電極と底面の共通電
極との導通状態が遮断されることになり、上記方向指示
用電極に対応して設けたランプが全て消灯状態になって
水平状態が示され、一方容器が水平状態から傾いて上記
気泡が中央位置から移動したときには、移動方向とは反
対側の方向指示用電極が上記導電性液体金属に浸漬し、
対応するランプが点灯することから、傾斜方向が示され
ることになる。

（考案が解決しようとする課題）しかし、上記公報記載の従来技術においては、次のよう
な問題を発生する可能性がある。すなわち、上記方向指
示用の各電極と底部の共通電極との間には、方向指示用
の各ランプが並列状態に接続されることになるが、この
場合、配線が断線していたとすると、容器が傾いたとし
てもランプが点灯しないので水平状態との区別ができ
ず、水平状態から傾いているのに水平状態にあると誤っ
て判断するおそれがある。

また、容器の天井面を曲面加工しなければならず、しか
も導電性液体金属という特殊な材料を使用しているの
で、製造コストが高くなるという問題点もある。

そこで、本考案は、従来から用いられてきた気泡封入管
を利用することにより、安価で、しかも信頼性に優れた
水平検出装置を実現することを目的としている。

（課題を解決するための手段）すなわち、本考案に係る水平検出装置は、細長い透明管
本体に気泡を設けて流体を封入し、該管本体が長手方向
に沿って水平姿勢にあるときに上記気泡が管本体の中央
に位置するように構成された２個の気泡封入管が用いら
れ、これらが互いの長手方向を直交させた状態で基板上
に固定されていると共に、上記両気泡封入管における気
泡が中央位置から長手方向に沿って互いに反対方向に移
動したときにそれぞれON-OFFする各一対のスイッチ手段
と、これらのスイッチ手段にそれぞれ対応する４個の第
１発光器と、これらの第１発光器が全てOFFのときにON
となる第２発光器と、上記各スイッチ手段からの信号を
入力して、上記両気泡封入管における気泡が中央位置か
ら長手方向に移動したときに対応する第１発光器にON信
号を出力し、かつ両気泡封入管における気泡が共に中央
位置にあるときに上記第２発光器にON信号を出力する制
御回路とを有することを特徴とする。

（作用）上記の構成によれば、上記２個の気泡封入管がどちらも
水平姿勢にあるときには、両気泡封入管における気泡が
共に中央位置に位置するので、上記制御回路から第２発
光器にON信号が出力されることになり、したがって水平
状態の検出が容易に行えることになる。一方、上記気泡
封入管の水平姿勢からの傾斜によって気泡が中央位置か
ら移動したときには、その移動が上記スイッチ手段から
の信号で検出されるので、上記制御回路が気泡の移動方
向に対応する特定の第１発光器にON信号を出力し、また
上記第２発光器にOFF信号を出力することになる。した
がって、第１発光器がON状態となって発光することによ
り、傾斜の方向が容易に示されることになる。

そして、特に上記の構成によれば、上記第１発光器もし
くは第２発光器のどちらかが発光することになるので、
第１、第２発光器が共にONした状態や、全ての発光器が
OFFしている状態は、回路に断線等の不具合が生じてい
ると判断されることになり、高い信頼性が得られること
になる。また、従来からも用いられている周知の気泡封
入管を利用しているので、製造コストが低く抑えられる
ことにもなる。

（実施例）以下、本考案の実施例について説明する。

第１図は電子秤に本考案を適用した実施例を示すもの
で、電子秤１における秤本体２の下面隅角部には、上下
調節可能として支持脚３…３が取り付けられていると共
に、該本体２の上方に突出するロッド４には計量皿５が
固定されている。また、秤本体２の前面には、計量結果
等を表示するディスプレイ６や、各種の指令等を入力す
るキーボード７等が設けられている。

一方、本考案に係る水平検出装置10は、第２図に示すよ
うに、水平検出部11と制御部12と表示部13とで基本的に
構成されている。このうち水平検出部11は、細長い透明
管本体12に気泡13を設けて液体を封入した第１気泡封入
管14₁と、同じく細長い透明管本体12に気泡13を設けて
液体を封入した第２気泡封入管14₂とを有する。これら
の第１、第２気泡封入管14₁,14₂は、上記管本体12,12が
長手方向に沿って水平姿勢にあるときに上記気泡13,13
が各管本体12,12の中央に位置し、かつ長手方向を互い
に直交させた状態で基板15上に固定されている。なお、
上記透明管本体12,12に封入する液体には、気泡13,13を
形成する気体よりも屈折率が大きいものを使用してい
る。

そして、上記第１、第２気泡封入管14₁,14₂における管
本体12,12の各端部側の一側には、光を検出する第１〜
第４フォトトランジスタ16₁〜16₄がそれぞれ配置されて
いると共に、上記管本体12,12の他側には、上記各フォ
トトランジスタ16₁〜16₄に光を供給する発光ダイオード
17…17がそれぞれ配置されている。

一方、上記表示部13には、上記第１〜第４フォトトラン
ジスタ16₁〜16₄にそれぞれ対応する第１〜第４発光ダイ
オード18₁〜18₄が、中央に位置する第５発光ダイオード
19を基準として、上下、左右に振分配置されている。こ
こで、図面上、横方向に配置された水平検出部11におけ
る第１、第２フォトトランジスタ16₁,16₂には、同じく
図面上、左右方向に配置された表示部13における第１、
第２発光ダイオード18₁,18₂がそれぞれ対応し、また同
じく上下方向に配置された第３、第４フォトトランジス
タ16₃,16₄には、同様に上下方向に配置された第３、第
４発光ダイオード18₃,18₄にそれぞれ対応している。

そして、上記水平検出部11は、第１図に示した秤本体２
の底部内面に、上記第１気泡封入管14₁を水平面内にお
いて左右方向に位置し、かつ第２気泡封入管14₂を同じ
く水平面内において前後方向に位置するように固定され
る。一方、上記表示部13は、該本体２における前面の下
部一側に、上記第１、第２発光ダイオード18₁,18₂を水
平方向に配列し、かつ第３、第４発光ダイオード18₃,18
₄を上下方向に配列した状態で取り付けられる。

次に、第３図を用いて本装置10の電気回路を説明する。

すなわち、上記水平検出部11における各発光ダイオード
17…17のアノード側は、互いに並列状態で＋12V電源に
接続されていると共に、カソード側はそれぞれ抵抗20…
20を介して接地されている。また、第１〜第４フォトト
ランジスタ16₁〜16₄のコレクタ側も、互いに並列状態で
＋12V電源に接続されている。

一方、制御部12は回路構成が対称的な第１、第２ユニッ
ト12₁,12₂から構成されている。すなわち、第１ユニッ
ト12₁には、接触片が接地された可変抵抗21が設けられ
ており、この可変抵抗21の両端側に２個一対の抵抗22,2
2の一端側がそれぞれ接続されている。そして、両抵抗2
2,22の他端側には、上記第１、第２フォトトランジスタ
16₁,16₂のエミッタ側が接続されていると共に、第１フ
ォトトランジスタ16₁側の抵抗22の手前には、一端側が
第１オペアンプ23₁の反転入力端子に接続された入力抵
抗24の他端側が接続され、また第２フォトトランジスタ
16₂側の抵抗22の手前には、同様に一端側が上記第１オ
ペアンプ23₁の非反転入力端子に接続された入力抵抗25
の他端側が接続されている。なお、上記第１オペアンプ
23₁の非反転入力端子は、抵抗26を介して接地されてい
ると共に、反転入力端子と出力端子との間には抵抗27が
介装されている。そして、この第１オペアンプ23₁の出
力端子は、第２オペアンプ23₂の反転入力端子に抵抗28
を介して接続されている。なお、この第２オペアンプ23
₂の非反転入力端子は接地されていると共に、上記反転
入力端子と出力端子との間には、抵抗29および可変抵抗
30が直列に介装されている。

つまり、上記第１オペアンプ23₁の反転入力端子および
非反転入力端子には、上記水平検出部11における第１、
第２フォトトランジスタ16₁,16₂の各コレクタ電流に応
じた電圧が入力されることになり、その差が第１オペア
ンプ23₁で差動増幅されて第２オペアンプ23₂の反転入力
端子に入力された後、さらに増幅されて出力電圧V₁とし
て第２オペアンプ23₂の出力端子から取り出されること
になる。

そして、この第１ユニット12₁における第２オペアンプ2
3₂の出力端子は、表示部13に設けられたNPN型の第１制
御トランジスタ31₁およびPNP型の第２制御トランジスタ
31₂の各ベース側に、それぞれ抵抗32,33を介して接続さ
れている。第１制御トランジスタ31₁のコレクタ側は、
第１フォトカップラー34₁における発光ダイオード部、
上記第１発光ダイオード18₁および抵抗35を介して＋12V
電源に接続されていると共に、第２制御トランジスタ31
₂のコレクタ側は、同様に第２フォトカップラー34₂の発
光ダイオード部、第２発光ダイオード18₂および抵抗36
を介して−12V電源に接続されている。一方、これら第
１、第２制御トランジスタ31₁,31₂のエミッタ側はコモ
ン接地されている。また、上記第１、第２フォトカップ
ラー34₁,34₂のフォトトランジスタ部のコレクタ側は、
それぞれ抵抗37,38を介して＋12V電源に接続されている
と共に、エミッタ側はコモン接地されている。

一方、上記制御部12における第２ユニット12₂も、第１
ユニット12₁の第１オペアンプ23₁と同様に差動増幅を行
う第３オペアンプ23₃と、この第３オペアンプ23₃の出力
端子から出力された信号を増幅する第４オペアンプ23₄
とを有すると共に、上記第３オペアンプ23₃の反転入力
端子側には上記水平検出部11における第３フォトトラン
ジスタ16₃のエミッタ側が接続され、同じく該アンプ23₃
の非反転入力端子側には、第４フォトトランジスタ16₄
のエミッタ側が接続されている。この場合においても、
上記第３オペアンプ23₃の反転入力端子および非反転入
力端子には、上記第３、第４フォトトランジスタ16₃,16
₄の各コレクタ電流に応じた電圧が入力されることにな
り、その差が第３オペアンプ23₃で差動増幅されて第４
オペアンプ23₄の反転入力端子に入力された後、さらに
増幅されて出力電圧V₂として第４オペアンプ23₄の出力
端子から取り出されることになる。そして、上記第４オ
ペアンプ23₄の出力端子は、上記表示部13に設けられたN
PN型の第３制御トランジスタ31₃およびPNP型の第４制御
トランジスタ31₄の各ベース側に、それぞれ抵抗39,40を
介して接続されている。なお、第３制御トランジスタ31
₃のコレクタ側は、第３フォトカップラー34₃における発
光ダイオード部、上記第３発光ダイオード18₃および抵
抗41を介して＋12V電源に接続されていると共に、第４
制御トランジスタ31₄のコレクタ側は、同様に第４フォ
トカップラー34₄の発光ダイオード部、第４発光ダイオ
ード18₄および抵抗42を介して−12V電源に接続されてい
る。一方、これら第３、第４制御トランジスタ31₃,31₄
のエミッタ側もコモン接地されている。また、上記第
３、第４フォトカップラー34₃,34₄のフォトトランジス
タ部のコレクタ側は、それぞれ抵抗43,44を介して＋12V
電源に接続されていると共に、エミッタ側はコモン接地
されている。

上記表示部13には第５発光ダイオード19の発光状態を制
御するPNP型の第５制御トランジスタ31₅が設けられてお
り、この第５制御トランジスタ31₅のエミッタ側は接地
されていると共に、該トランジスタ31₅のコレクタ側は
第５発光ダイオード19および抵抗45を介して＋12V電源
に接続されている。そして、この第５制御トランジスタ
31₅のベース側には、NAND素子46の出力端子が抵抗47を
介して接続されている。一方、このNAND素子46の入力端
子には、上記第１〜第４フォトカップラー34₁〜34₄にお
けるフォトトランジスタ部のコレクタ側が接続されてい
る。

上記のような水平検出装置10において、例えば第１気泡
封入管14₁の管本体12が長手方向に傾斜すると、該気泡
封入管14₁における気泡13が管本体12の中央位置から傾
斜方向に沿って移動する。この場合において、気泡13が
第１フォトトランジスタ16₁の方に移動したとすると、
気泡13を構成する気体と液体との相対屈折率が大きいこ
とから、気泡13の移動に伴って液体を通過した光が気泡
13との境界面で反射する量が大きくなり、このため第１
フォトトランジスタ16₁への入光量が少なくなってコレ
クタ電流が次第に減少する。このように第１フォトトラ
ンジスタ16₁のコレクタ電流が減少すると、制御部12の
第１ユニット12₁における第１オペアンプ23₁の反転入力
端子への入力電圧が低下するので、第２オペアンプ23₂
の出力電圧V₁も低下し、これに伴って表示部13における
第１制御トランジスタ31₁のベース−エミッタ間電圧が
低下すると共に、第２制御トランジスタ31₂のベース−
エミッタ間電圧が上昇することになる。そして、第１制
御トランジスタ31₁のベース−エミッタ間電圧が閾値電
圧よりも低くなると、該トランジスタ31₁が立ち上がる
ことにより大量のコレクタ電流が流れて第１発光ダイオ
ード18₁が発光すると共に、第１フォトカップラー34₁の
トランジスタ部がON作動して上記NAND素子46へのライン
電圧が“L"レベルとなる。なお、このライン電圧は、上
記トランジスタ部がOFFのときには、上記“L"レベルよ
り高い“H"レベルとなっている。

一方、上記第１気泡封入管14₁が逆方向に傾斜すると、
第２フォトトランジスタ16₂の入光量が少なくなり、上
記と逆のプロセスで第１ユニット12₁における第２オペ
アンプ23₂の出力電圧V₁が上昇して、第２発光ダイオー
ド18₂が発光すると共に、第２フォトカップラー34₂から
上記NAND素子46へのライン電圧が“L"レベルとなる。

これに対して、上記第１気泡封入管14₁が水平姿勢にあ
るときには、気泡13が管本体12の中央に位置するので、
ほぼ等量の光が第１、第２フォトトランジスタ16₁,16₂
に入光することになり、したがって第１ユニット12₁に
おける第２オペアンプ23₂の出力電圧V₁が、表示部13に
おける第１、第２制御トランジスタ31₁,31₂の各閾値電
圧のほぼ中間の値となって、これら第１、第２制御トラ
ンジスタ31₁,31₂を遮断状態に維持する。これにより、
第１、第２発光ダイオード18₁,18₂が共にOFF状態に維持
され、また上記NAND素子46への第１、第２フォトカップ
ラー34₁,34₂からのライン電圧も共に“L"レベルに維持
されることになる。つまり、水平検出部11における第
１、第２フォトトランジスタ16₁,16₂はスイッチとして
機能することになる。

また、上記水平検出部11における第２気泡封入管14₂が
水平姿勢から傾斜したときにも、表示部13における第
３、第４発光ダイオード18₃,18₄も、上記と同様なプロ
セスで選択的に発光すると共に、上記NAND素子46に入力
される第３、第４フォトカップラー34₃,34₄からのライ
ン電圧が“H"レベルに立ち上げられることになる。一
方、水平姿勢にあるときには、第３、第４発光ダイオー
ド18₃,18₄が共にOFF状態に維持され、また上記NAND素子
46へのライン電圧も共に“L"レベルに維持されることに
なる。この場合においても、上記第３、第４フォトトラ
ンジスタ16₃,16₄はスイッチとして機能することにな
る。

そして、第１、第２気泡封入管14₁,14₂が共に水平姿勢
にあるときには、上記NAND素子46への入力電圧が全て
“H"レベルとなるので、このNAND素子46からの出力電圧
が“L"レベルに低下し、これにより出力側に接続された
第５制御トランジスタ31₅がON作動して、第５発光ダイ
オード19を発光させる。つまり、第５発光ダイオード19
は上記第１〜第４発光ダイオード18₁,18₄が全てOFFのと
きにのみ発光することになる。

したがって、第１図に示した電子秤１が所定の水平姿勢
で据え付けられているときには、秤本体２の前面に取り
付けられた表示部13の中央に位置する第５発光ダイオー
ド19が常時発光することになり、正常な据付状態を容易
に確認することができると共に、該電子秤１が例えば左
上がりの状態で据え付けられているときには、上記第５
発光ダイオード19の左方に位置する第１発光ダイオード
18₁が発光すると共に、第５発光ダイオード19が消光し
ていることになる。したがって、電子秤１の傾斜方向を
容易に判断できることになって、水平姿勢への調節が容
易となる。

特に、上記の構成によれば、第１〜第４発光ダイオード
18₁〜18₄もしくは第５発光ダイオード19のどちらかが常
時発光することになるので、第１〜第４発光ダイオード
18の一部もしくは全部と第５発光ダイオード19とが共に
発光している状態や、第１〜第５発光ダイオード18₁〜1
8₄,19が全て消光している状態等は、回路に断線等の不
具合が生じていると判断されることになり、水平状態か
ら傾いているのに水平姿勢にあると誤って判断するのを
防止できる。

（考案の効果）以上のように本考案に係る水平検出装置によれば、互い
直交配置した２個の気泡封入管が共に水平姿勢にあると
きには第２発光器が発光するので、水平状態の検出が容
易に行えることになる。一方、上記気泡封入管の水平姿
勢から傾斜したときには、傾斜方向に対応する第１発光
器が発光するので、水平姿勢への調節を容易に行うこと
ができる。

そして、特に上記の構成によれば、上記第１発光器もし
くは第２発光器のどちらかが選択的に発光することにな
るので、第１、第２発光器が共に発光した状態や、全て
の発光器が消光している状態は、回路に断線等の不具合
が生じていると判断されることになり、傾斜姿勢にある
のに水平姿勢にあると誤って判断するのが防止されて、
高い信頼性が得られることになる。また、従来からも用
いられている周知の気泡封入管を利用しているので、製
造コストが低く抑えられるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は本考案に
係る水平検出装置を使用した電子秤の概略正面図、第２
図は該装置の概略構成図、第３図は該装置の電気回路図
である。 12……透明管本体、13……気泡、14₁,14₂……気泡封入
管（14₁……第１気泡封入管，14₂……第２気泡封入
管）、15……基板、16₁〜16₄……スイッチ手段（16₁…
…第１フォトトランジスタ，16₂……第２フォトトラン
ジスタ，16₃……第３フォトトランジスタ，16₄……第４
フォトトランジスタ）、18₁〜18₄……第１発光器（18₁
……第１発光ダイオード，18₂……第２発光ダイオー
ド，18₃……第３発光ダイオード，18₄……第４発光ダイ
オード）、19……第２発光器（第５発光ダイオード）、
12……制御回路（制御部）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】細長い透明管本体に気泡を設けて流体を封
入し、該管本体が長手方向に沿って水平姿勢にあるとき
に上記気泡が管本体の中央に位置するように構成された
２個の気泡封入管が用いられ、これらが互いの長手方向
を直交させた状態で基板上に固定されていると共に、上
記両気泡封入管における気泡が中央位置から長手方向に
沿って互いに反対方向に移動したときにそれぞれON-OFF
する各一対のスイッチ手段と、これらのスイッチ手段に
それぞれ対応する４個の第１発光器と、これらの第１発
光器が全てOFFのときにONとなる第２発光器と、上記各
スイッチ手段からの信号を入力して、上記両気泡封入管
における気泡が中央位置から長手方向に移動したときに
対応する第１発光器にON信号を出力し、かつ両気泡封入
管における気泡が共に中央位置にあるときに上記第２発
光器にON信号を出力する制御回路とを有することを特徴
とする水平検出装置。