JPS6025126A - 接点検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 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。

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。

このマトリクスキーボードに代表される各接点にドライ
バ線とレシーバ線を配し、接点閉接部材などで接点が導
通状態となるとドライバ線に出力された信号等がレシー
バ線に送られ、このレシーバ線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。しかし、この様な方式
ではドライバ線を順次ドライブし、各ドライバ線のドラ
イブに対応したタイミングでのレシーバ線の状態を監視
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
あり、出力信号も多い。

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
など記録すべき信号の種類が多く、これらの信号をパラ
レル−シリアル変換し、シリアルデータに変換して記憶
し、読み出し、分析の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った。

発明の目的 本発明は上述の点に鑑み成されたもので、複数の接点間
に抵抗を接続し、接点の閉接状態により接点に接続され
た抵抗値の総抵抗値を変化させ、この抵抗値の変化をパ
ルス変位として検出し、接点の閉接状態を識別可能とし
た接点検出回路を提供することを目的とする。

実施例 以下、本発明につき好適なる実施例を示す図面を用いて
詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る姿勢検出装置の一つの
姿勢検出装置の透視図である。図中ｌはプラスチック等
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ｌの開口部に一体に嵌合するプラスチッ
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木の接点ピン５〜１２
が図示の如く設けられている。ハウジングｌ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は部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
るため金メッキが施されている。

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によって密封されている。

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
は部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が珍
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１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５〜１２の何れか２木に接触し
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、球核点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相互の間隔すの範囲と
なっている。

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、球核点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、球核点
４は自重によって接点ピン５゜１２の両方に接触してい
るため、接点ピン５゜１２間は球核点４によって導通路
となっている。

即ち、スイッチでいう閉状態が形成されている。

第３図（Ｂ）は体位の変化によって装置がｎ１度だけ右
横方向へ傾いた状態を示す。この状態では、球核点４の
重心位置Ｐが接点ピン５，１２間にあるため、球核点４
、接点ピンｌｌ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ｘｉだけ傾いたところで球
核点４の重心位置Ｐが接点ピン１２．１１間側に移動す
るため、球核点４は接点ピン１２．１１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
うに装置の傾きに応じて球核点４はヒステリシス特性を
もって移動し、接点ピン５〜１２間の接続状態が順次変
化するのである。なお、球核点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
の間隔と球核点４の直径によっ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、球核点４の重心位置
Ｐは窪み部３Ｂの縁部分３Ｃよりも内側にあるので球核
点４は縁部分３Ｃによっ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、球核点４の重心位置Ｐ
が縁部分３Ｃより外側に移動するので、球核点４はヒス
テリシス特性をもって縁部分３Ｃを乗り越えて窪み部３
Ｂ側に転がる。このため、球核点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、球核点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Ａと縁部分
３Ｃ相互の距＃ｂ（即ち、球核点４の転がる距離）によ
って決定され、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と球核点４の直径によって
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。球核点４の接点
ピン４への接触位置及び接触状態と無接触状態に応じて
抵抗値が変化するが、その抵抗値の変化に基づいて変化
する発振周波数から体位の変化を検出する。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
よってプリント基板にそのまま接続することができる。

０ また、装置全体が密封構造で熱にも強いため、プリント
基板に実装後洗浄が可能な外、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った。

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っている。

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、球種点４と接点ピン５〜
１２の一定角度毎の接触によっ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
は球種点４の接点ピンへの接触と無接触とによって体位
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。

本発明の一実施例に係る姿勢検出装置は、上記の検出装
置を第４図に示す如く互いに直交させた状態に設置する
ことにより、前述した個々の装置の動作からＸ−Ｙ方向
の体位の変化を一定の角度毎にどのように変化したかを
詳細に検出することができる構成としたものである。こ
こで、個々の姿勢検出装置は夫々プリント基板１６とプ
リント基板１６に垂直に固定したプリント基板１７に接
続されている。

なお、上記の構成においては、ハウジング１と接点ベー
ス２の窪み部３Ｂは必ずしも設ける必要がないことは言
うまでもない。

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
完全密封構造となっており、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１ 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ッ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った。

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は電源スィッチ、５３
は電源である。端子ＡＸ〜ＨＸ、ＡＹ−ＨＹは前述の姿
勢検出装置のそれぞ３ ２ 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５５
５タイマを使用している。このため電源５３は約２ポル
ト〜１５ポルトの範囲で安定して動作し、消費電波も１
００＃ＬＡ以下とすることができる。

本発振回路での発振出力波形を第５図（Ｂ）に示す。第
５図（Ｂ）でのＴ、−Ｔ３は後述の姿勢検出装置の接点
状態により変化し、次式で表わされる。

ＴＩ’＝　Ｃ２（ＲＡＸ＋ＲＢ）ｌｎ２・・・（１）Ｔ
２＝Ｃ４・ＲＡＹＩＩｌｎ２　・・・（２）Ｔ３　＝　
Ｃ２（ＲＡＸ＋　２　ＲＢ）　Ｉｎ２　・・・（３）但
し、ＲＡＸはＲＸＩ−ＲＸ８（７）合成抵抗、ＲＡＹは
ＲＹＩ−ＲＹ８の合成抵抗である。よつ４ て本発振回路の発振周波数ｆは ｆ　＝　１．４４／（（ＲＡＸ＋２ＲＢ）Ｃ２）でめら
れる。

マルチバイブレータ５０．５１での発振出力Ｘ、Ｙ出力
は抵抗ＲＩＯ及びＲ１１により分圧され、該発振出力の
処理装置の入力レベルに合わせて出力されている。

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間に球核点４が位置した場合には端子５，
１２間が閉接状態となり、５゜１２間即ち第５図（Ａ）
のＡＸ−ＨＸ間が電気的に閉接状態となり、ＲＡＸ＝Ｒ
Ｘ８となる。

つまり、第５図（Ｂ）の ’ｒ、＝Ｃ２（ＲＸ８＋ＲＢ）Ｉｎ２となる。

そしてこの時のＹ方向の姿勢検出装置の球核点４′の８
’、９’間に球核点４′が位置した場合５ にはＤＹ−ＥＹ間が閉接状態となり、 ＲＡＹ＝ＲＹ１＋ＲＹ２＋ＲＹ３＋ＲＹ５＋ＲＹ８＋Ｒ
Ｙ７＋ＲＹ８となる。

つまり第５図（Ｂ）の Ｔ２　＝　Ｃ４（ＲＹｌ＋ＲＹ２＋ＲＹ３＋ＲＹ５＋Ｒ
Ｙ８＋ＲＹ７＋ＲＹ８）　ｌｎ２となる。

Ｔ３は（３）より７３　＝　Ｃ２（ＲＸ８÷２ＲＢ）　
Ｉｎ２となる。

以上の説明より明らかな如く、ＲＸＩ−ＲＸ８及びＲＹ
Ｉ−ＲＹ８のそれぞれの抵抗値を互いに異なった値とす
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識別
できる。

また姿勢検出装置の一方で球核点がどの接点ピロ 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ＲＩＯ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をぎ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。

効果 以上説明した如く本発明によれば、各接点部の７ 接点閉接状態により出力するパルス幅、及びパルス電位
を変化させることにより多数の接点の閉接状態を一つの
パルス出力により識別可能となり、接点状態を長時間に
渡っ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、また再生することができる。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る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）ｔ＊各ｈｗｆＪ１図ニ示ス姿勢検
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８ 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−・実施例の側面図、第５図（
Ａ）は姿勢検出装置の姿勢検出回路図、 第５図（Ｂ）は姿勢検出回路の出力波形図である。 ここで、■・・・ハウジング、２・・・接点ベース、３
・・・接点ピン受は部、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。 第１図 ９ 第３図 （Ａ）（８）（Ｃ） ＣＤ）　（Ｅ）　ＣＦ） 手続補正書 昭和５８年　９月１３日 特　許　庁　長　官 １、事件の表示 特願昭５８−１３２５６３号 ２、発明の名称 接点検出回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 水　井　睦　祥 ４、代　理　人　〒１０５ 東京都港区虎ノ門１−１１−１０ ５、補正命令の日付 自　発 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７　、補　正　の　内　容 （１）明細書第１３頁第８行目より第１０行目を全文削
除する。 （２）明細書第１３頁第１５行目より第１６行目ｒＡｘ
−ＨＸ　、　ＡＹ−ＨＹＪを「ＡＸ〜ＨＸ、Ａ’Ｙ−Ｈ
′ＹＪと訂正する。 （３）明細書第１４頁第１２行目の「Ｃ２」をｒｃ＋Ｊ
　と訂正する。 （４）明細書第１４頁第１３行目の「Ｃ１１」を「Ｃ３
」と訂正する。 （５）明細書第１４頁第１４行目の「Ｃ２」をｒｃ＋」
と訂正する。 （６）明細書第１５頁第４行目の「発振出力」を「発振
出力による合成出力」と訂正する。 （７）明細書第１５頁第６行目より第７行目の［該発振
出力の処理装置の入力レベルに合わせて出力されている
。」を「処理装置の入力レベルに合わせて出力される。 ｊと訂正する・ （８）明細書第１５頁第１４行目の「Ｃ２」を「Ｃ１」
と訂正する。 （９）明細書第１６頁第４行目の「Ｃ４」を「Ｃ３」に
訂正する。 （ｌＯ）明細書第１６頁第６行目の「Ｃ２」を「Ｃ１」
と訂正する。 手続補正書 昭和５９年　２月　７日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５８−１３２５６３号 ２、発明の名称 接点検出回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 水弁　睦祥 ４、代　理　人　〒１０５ 東京都港区虎ノ門１−２−１２ ５、補正命令の日付 自　発 ６、補正の対象 図面（第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ））７、補正の内容 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の参照番号［３］を［４
］と、［４］を［３］と訂正する。 なお参照番号を赤で訂正した図面の写しを添付する。 ！ｓ’、：ｔ　３図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ） （［））（Ｅ）　（Ｆ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   あって、発振回路部と、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
   力により起動される少なくとも１つの単安定マルチ八イ
   ブレータと、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、前記複数の接
   点部の接点閉接状態により前記発振周波数設定手段及び
   前記パルス幅設定手段の抵抗値を変化させもって前記発
   振回路部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った電位値とし、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）複数の接点部の接点間に抵抗を接続し、該抵抗の
   互いに抵抗値の異なる一方を発振周波数設定手段に、互
   いに抵抗値の異なる他方をパルス幅設定手段に含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の接点検出回路
   。 （４）単安定マルチ八イブレーク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項記載の接点検出
   回路。