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JP2009031244A - Tilt sensor device - Google Patents

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JP2009031244A
JP2009031244A JP2007278417A JP2007278417A JP2009031244A JP 2009031244 A JP2009031244 A JP 2009031244A JP 2007278417 A JP2007278417 A JP 2007278417A JP 2007278417 A JP2007278417 A JP 2007278417A JP 2009031244 A JP2009031244 A JP 2009031244A
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JP
Japan
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space
dielectric block
sensor device
electrodes
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007278417A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhito Imuta
一仁 藺牟田
Koichi Hirayama
浩一 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2007278417A priority Critical patent/JP2009031244A/en
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Abstract

【課題】 小型化が容易であり、傾き(傾斜)の検知精度や長期信頼性の高い傾斜センサ装置を提供する。
【解決手段】 空間1を間に配して上下に対向し、少なくとも一方が複数の電極2aからなる容量電極2と、空間1内に収容され、空間1の傾きに応じて複数の電極2a間を移動可能な誘電体ブロック3とを具備する傾斜センサ装置9である。空間1の傾きに応じて移動する誘電体ブロック3の介在により上下に対向する容量電極2a・2b間の静電容量が変化し、この静電容量の変化により空間1の傾きを容易に高い精度で検知することができる。また、誘電体ブロック3との直接接触による容量電極2の磨耗や変形等が防止され、長期信頼性が高い。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tilt sensor device that can be easily miniaturized, and has high inclination detection accuracy and long-term reliability.
SOLUTION: A capacitive electrode 2 which is vertically opposed to each other with a space 1 in between and at least one of which is composed of a plurality of electrodes 2a, is accommodated in the space 1, and between the plurality of electrodes 2a according to the inclination of the space 1 It is the inclination sensor apparatus 9 which comprises the dielectric material block 3 which can move. The capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b that are vertically opposed to each other changes due to the interposition of the dielectric block 3 that moves in accordance with the inclination of the space 1, and the inclination of the space 1 can be easily and accurately adjusted by this change in capacitance. Can be detected. In addition, wear or deformation of the capacitor electrode 2 due to direct contact with the dielectric block 3 is prevented, and long-term reliability is high.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、携帯電話やPDA(携帯情報端末、Personal Digital Assistant)等の電子機器や、車両等の傾斜(傾き)の方向を検知する傾斜センサ装置に関するものである。   The present invention relates to an inclination sensor device that detects the direction of inclination (inclination) of an electronic device such as a mobile phone or a PDA (personal digital assistant) or a vehicle.

従来、傾斜を検知するための傾斜センサ装置として、樹脂等の電気絶縁体から成る筐体と、線状の金属材料等から成り、筐体の内側から外側に貫通するようにして配設され、互いに電気的に独立した複数の導電ピンと、筐体の内部に封入された導電性の球体とを具備した構造のものが多用されている。筐体は、通常、上板と下板とから構成され、導電性の球体が封入された内部の外周部分に導電ピンが配列されている。この導電ピンは、上板や下板を厚み方向に貫通するようにして取り付けられている。また、上板と下板とを接合するときに、その間に球体を入れておくことにより、上板と下板とから成る筐体の内部に球体が封入される。   Conventionally, as a tilt sensor device for detecting tilt, a casing made of an electrical insulator such as a resin, a linear metal material, etc. are arranged so as to penetrate from the inside to the outside of the casing, A structure having a plurality of electrically conductive pins that are electrically independent from each other and a conductive sphere enclosed in a housing is often used. The casing is usually composed of an upper plate and a lower plate, and conductive pins are arranged in an inner peripheral portion in which conductive spheres are enclosed. The conductive pins are attached so as to penetrate the upper plate and the lower plate in the thickness direction. In addition, when the upper plate and the lower plate are joined, a sphere is inserted between the upper plate and the lower plate, so that the sphere is enclosed inside the casing formed of the upper plate and the lower plate.

このような傾斜センサ装置は、導電ピンのうち筐体の外側に露出している部分が外部電気回路基板の電気回路に半田等を介して電気的に接続される。導電ピンが接続される外部の電気回路は、電流計等の検知器やブザー等を含む検知器等に電気的に接続されている。   In such an inclination sensor device, a portion of the conductive pin exposed to the outside of the housing is electrically connected to the electric circuit of the external electric circuit board via solder or the like. An external electric circuit to which the conductive pin is connected is electrically connected to a detector such as an ammeter or a detector including a buzzer.

そして、傾斜センサ装置の傾きに応じて筐体内で球体が転がって移動し、隣り合う2本の導電ピンの間が導電性の球体で電気的に接続され、この電気的な接続を検知することにより、導電性の球体が移動した方向、つまり傾きの方向を検知することができる(例えば、特許文献1を参照。)。   Then, the sphere rolls and moves in the housing according to the inclination of the inclination sensor device, and the two adjacent conductive pins are electrically connected by the conductive sphere, and this electrical connection is detected. Thus, the direction in which the conductive sphere has moved, that is, the direction of inclination can be detected (see, for example, Patent Document 1).

また、シリコンオイル等の流動体(誘電体)を容器内に封入し、容器を挟んで対向する上部電極および下部電極の間の静電容量の変化により容器の傾斜の方向を検知する静電容量型の傾斜センサ装置も使用されている(例えば、特許文献2を参照。)。   Capacitance in which a fluid (dielectric) such as silicon oil is enclosed in a container, and the direction of inclination of the container is detected by a change in capacitance between the upper electrode and the lower electrode facing each other across the container A type tilt sensor device is also used (see, for example, Patent Document 2).

この傾斜センサ装置を、トラクター等の不整地での作業用の車両の転倒防止装置等の機器を構成する外部電気回路基板に部品として搭載することにより、この傾斜センサ装置が搭載された転倒防止装置(つまり車両等)の傾きの方向を検知することができる。
特開平11−162306号公報 特開平10−160458号公報
By mounting this tilt sensor device as a component on an external electric circuit board constituting a device such as a vehicle tipping prevention device for working on rough terrain, such as a tractor, the tipping prevention device on which this tilt sensor device is mounted It is possible to detect the direction of inclination of the vehicle (that is, the vehicle or the like).
JP-A-11-162306 Japanese Patent Laid-Open No. 10-160458

しかしながら、従来の傾斜センサ装置においては、導電ピンを筐体の内側から外側に貫通するようにして配設し、この導電ピンを外部電気回路基板上に検知装置等に電気的に接続されるようにして実装する必要があるため、いわゆる表面実装や小型化が難しいという問題があった。   However, in the conventional inclination sensor device, the conductive pin is disposed so as to penetrate from the inside to the outside of the housing, and the conductive pin is electrically connected to the detection device or the like on the external electric circuit board. Therefore, there is a problem that so-called surface mounting and downsizing are difficult.

また、球体と導電ピンとが直接接触し合うため、導電ピンに磨耗や変形等が生じて導電ピンと球体とが良好に接触しなくなる可能性があり、長期信頼性を高くすることが難しいという問題もあった。   In addition, since the sphere and the conductive pin are in direct contact with each other, the conductive pin may be worn or deformed, and the conductive pin and the sphere may not be in good contact with each other, and it is difficult to increase long-term reliability. there were.

また、流動体を容器に封入してなる傾斜センサ装置の場合には、容器を小さくすると、流動体の表面張力や容器の壁面に対する濡れ(這い上がり)等による流動体の表面(液面)の変動の影響が大きくなる傾向があるため、静電容量の測定精度が低下して傾きの検知精度が低下する可能性がある。そのため、小型化が難しいという問題があった。   In the case of an inclination sensor device in which a fluid is sealed in a container, if the container is made small, the surface (liquid level) of the fluid due to the surface tension of the fluid or the wetting (climbing) on the wall of the container Since the influence of the fluctuation tends to increase, there is a possibility that the measurement accuracy of the capacitance is lowered and the detection accuracy of the tilt is lowered. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce the size.

また、容器に加わる振動等のために流動体の液面が変動して静電容量が不規則に変動し、傾きを検知する精度が低下する可能性もある。   In addition, the liquid level of the fluid may fluctuate due to vibration applied to the container and the capacitance may fluctuate irregularly, which may reduce the accuracy of detecting the tilt.

特に、近年、このような傾斜センサ装置は、携帯電話やPDA等の小型で、かつ手持ち等の不安定な状態で使用される電子機器に搭載されるようになってきているため、小型で精度の高い傾斜センサ装置に対する需要が高くなっている。   In particular, in recent years, such a tilt sensor device has come to be mounted on a small-sized electronic device such as a mobile phone or a PDA and is used in an unstable state such as a handheld device. The demand for high tilt sensor devices is increasing.

本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、小型化が容易であり、傾き(傾斜)の検知精度や長期信頼性の高い傾斜センサ装置を提供することにある。   The present invention has been completed in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a tilt sensor device that is easy to miniaturize and has high tilt detection accuracy and long-term reliability. There is.

本発明の傾斜センサ装置は、空間を間に配して上下に対向し、少なくとも一方が複数の電極からなる容量電極と、前記空間内に収容され、該空間の傾きに応じて前記複数の電極間を移動可能な誘電体ブロックとを具備することを特徴とするものである。   The tilt sensor device according to the present invention includes a capacitive electrode that is vertically opposed to each other with a space therebetween, and at least one of which is composed of a plurality of electrodes, and is accommodated in the space, and the plurality of electrodes according to the inclination of the space And a dielectric block movable between them.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記空間が絶縁容器に形成され、前記容量電極が前記空間を挟んで配置されていることを特徴とするものである。   Moreover, the inclination sensor device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the space is formed in an insulating container, and the capacitive electrode is arranged with the space interposed therebetween.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記誘電体ブロックの比誘電率が、前記絶縁容器のうち前記容量電極と前記空間との間に位置する部位の比誘電率よりも大きいことを特徴とするものである。   In the inclination sensor device of the present invention, in the above configuration, the relative permittivity of the dielectric block is larger than the relative permittivity of a portion of the insulating container located between the capacitive electrode and the space. It is characterized by.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、上下の前記容量電極が平行に配置されており、前記誘電体ブロックが前記容量電極に平行な上下面を有することを特徴とするものである。   The tilt sensor device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the upper and lower capacitive electrodes are arranged in parallel, and the dielectric block has upper and lower surfaces parallel to the capacitive electrode. .

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記空間の下面が、中央部が低くなるように湾曲していることを特徴とするものである。   In the above-described configuration, the tilt sensor device according to the present invention is characterized in that the lower surface of the space is curved so that a central portion is lowered.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記容量電極は、一方が前記複数の電極であり、他方が該複数の電極が形成されている領域に対向している1つの電極であることを特徴とするものである。   In the inclination sensor device according to the aspect of the invention, in the configuration described above, one of the capacitive electrodes is the plurality of electrodes, and the other is one electrode facing a region where the plurality of electrodes are formed. It is characterized by this.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記空間が平面視で多角形状または円形状であり、前記容量電極が前記空間の外周に沿って配置されていることを特徴とするものである。   The tilt sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the space has a polygonal shape or a circular shape in plan view, and the capacitive electrode is disposed along an outer periphery of the space. is there.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記複数の容量電極は、隣接するもの同士の間隔が、前記誘電体ブロックを平面視したときの外形寸法よりも小さいことを特徴とするものである。   The tilt sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the plurality of capacitive electrodes have an interval between adjacent ones smaller than an external dimension when the dielectric block is viewed in plan. It is.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記空間が円柱状であり、かつ前記誘電体ブロックが円柱状であることを特徴とするものである。   The tilt sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the space has a columnar shape, and the dielectric block has a columnar shape.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記空間の内部に、前記誘電体ブロックとは比誘電率の異なる液体が充填されていることを特徴とするものである。   In addition, the tilt sensor device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the space is filled with a liquid having a relative dielectric constant different from that of the dielectric block.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記誘電体ブロックの密度が前記液体の密度よりも小さく、前記空間の上面が、中央部が高くなるように湾曲していることを特徴とするものである。   The tilt sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the density of the dielectric block is smaller than the density of the liquid, and the upper surface of the space is curved so that a central portion is higher. To do.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上記構成において、前記1つの電極が接地されており、前記複数の電極のそれぞれの一の端部に、該一の端部と他の端部との間のインピーダンスを測定するための端子が接続されていることを特徴とするものである。   In the inclination sensor device according to the present invention, in the configuration described above, the one electrode is grounded, and one end portion of each of the plurality of electrodes is provided between the one end portion and the other end portion. The terminal for measuring the impedance of is connected.

本発明の傾斜センサ装置によれば、空間を間に配して上下に対向し、少なくとも一方が複数の電極からなる容量電極と、空間内に収容され、空間の傾きに応じて複数の電極間を移動可能な誘電体ブロックとを具備することから、空間の傾きに応じて、つまりこの傾斜センサ装置が搭載された機器が傾いた方向の下側に向かって、誘電体ブロックが重力(重力の分力)により移動する。そして、その誘電体ブロックが移動した側(傾きの下側)で、誘電体ブロックが移動してきたことを、空間を間に配して上下に対向する容量電極の間の静電容量の変化により検知することができる。そのため、上下に対向する容量電極の間の静電容量を測定して、その変化を検知することにより、誘電体ブロックが移動した方向、つまり傾きの方向を容易に、高い精度で検知することができる。   According to the tilt sensor device of the present invention, a space electrode is provided between the capacitor electrode that is vertically opposed and at least one of which is composed of a plurality of electrodes. The dielectric block is movable in accordance with the inclination of the space, that is, toward the lower side in the direction in which the device equipped with the inclination sensor device is inclined. It moves by component force. The fact that the dielectric block has moved on the side to which the dielectric block has moved (below the slope) is due to the change in capacitance between the capacitive electrodes facing each other with a space in between. Can be detected. Therefore, by measuring the electrostatic capacitance between the upper and lower capacitive electrodes and detecting the change, the direction in which the dielectric block has moved, that is, the direction of the inclination can be easily detected with high accuracy. it can.

また、傾きの方向は、容量電極の間の静電容量の変化で検知することができるので、誘電体ブロックが容量電極に直接接触する必要はなく、両者が直接接触した場合に発生しやすい容量電極の磨耗や変形等を効果的に防止することができる。   In addition, since the direction of the inclination can be detected by a change in capacitance between the capacitive electrodes, the dielectric block does not need to be in direct contact with the capacitive electrode, and the capacitance that is likely to occur when both are in direct contact with each other. It is possible to effectively prevent electrode wear and deformation.

また、誘電体ブロックの移動により容量電極間の静電容量を変化させるため、従来のように不規則な振動等に起因して流動体の液面が変化すること、つまり容量電極を構成する上下の電極の間に介在する誘電体の厚さが変動して、静電容量の変化および傾斜の方向を誤って検知するようなことが防止される。   In addition, since the capacitance between the capacitive electrodes is changed by the movement of the dielectric block, the liquid level of the fluid changes due to irregular vibrations as in the past, that is, the upper and lower sides constituting the capacitive electrode. It is possible to prevent the thickness of the dielectric interposed between the electrodes from fluctuating and erroneously detecting the change in capacitance and the direction of inclination.

また、誘電体ブロックについて表面張力を考慮する必要はなく、小さな誘電体ブロックの介在でも、対向し合う容量電極間に生じる静電容量を効果的に変化させることができる。そのため、小型化の容易な傾斜センサ装置とすることができる。   Further, it is not necessary to consider the surface tension of the dielectric block, and the capacitance generated between the capacitive electrodes facing each other can be effectively changed even with a small dielectric block interposed. Therefore, it is possible to provide a tilt sensor device that can be easily downsized.

従って、本発明の傾斜センサ装置によれば、小型化が容易であり、傾きの検知精度や長期信頼性の高い傾斜センサ装置を提供することができる。   Therefore, according to the tilt sensor device of the present invention, it is possible to provide a tilt sensor device that is easy to downsize and has high tilt detection accuracy and long-term reliability.

また、本発明の傾斜センサ装置は、空間が絶縁容器に形成され、容量電極が空間を挟んで配置されている場合には、絶縁容器内の空間に誘電体ブロックを封入するとともに、容量電極を、空間の上下に位置する絶縁容器の内部に形成することにより、次のような効果を得ることができる。   In addition, in the tilt sensor device of the present invention, when the space is formed in the insulating container and the capacitive electrode is disposed across the space, the dielectric block is sealed in the space in the insulating container, and the capacitive electrode is The following effects can be obtained by forming inside the insulating container positioned above and below the space.

すなわち、誘電体ブロックを確実に空間内に収めておくことができるとともに、例えば絶縁容器の内部のうち空間の外周部分に相当する部分に空間が間に配されるように容量電極を配置しておくことにより、空間の傾きに応じて容量電極の間に誘電体ブロックを介在させることができる。また、誘電体ブロックと容量電極との間に絶縁容器の一部が介在することにより、容量電極の誘電体ブロックとの直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数の電極を形成することができる。従って、この場合には、傾斜センサ装置としての信頼性や生産性を向上させることができる。   That is, the dielectric block can be surely stored in the space, and the capacitive electrode is arranged so that the space is disposed in the portion corresponding to the outer peripheral portion of the space inside the insulating container, for example. Thus, a dielectric block can be interposed between the capacitor electrodes according to the inclination of the space. Further, since a part of the insulating container is interposed between the dielectric block and the capacitive electrode, it is possible to effectively prevent wear or chipping caused by direct contact of the capacitive electrode with the dielectric block. In addition, it is possible to form a plurality of electrodes while ensuring good electrical insulation between adjacent objects in the insulating container. Therefore, in this case, reliability and productivity as the tilt sensor device can be improved.

また、本発明の傾斜センサ装置は、誘電体ブロックの比誘電率が、絶縁容器のうち容量電極と空間との間に位置する部位の比誘電率よりも大きい場合には、絶縁容器の一部および空間を間に挟んで対向する容量電極の間の静電容量について、誘電体ブロックが介在したときの変化をより大きなものとすることが容易である。そのため、例えば空間およびその内部の誘電体ブロックの高さを抑えることによる薄型化や、傾きの精度の向上が容易な傾斜センサ装置とすることができる。   In addition, the tilt sensor device according to the present invention is configured so that when the relative permittivity of the dielectric block is larger than the relative permittivity of a portion of the insulating container located between the capacitive electrode and the space, a part of the insulating container In addition, it is easy to make the change between the capacitance electrodes facing each other with the space therebetween larger when the dielectric block is interposed. Therefore, for example, the inclination sensor device can be easily reduced in thickness by suppressing the height of the space and the dielectric block in the space and the inclination accuracy can be easily improved.

また、本発明の傾斜センサ装置は、上下の容量電極が平行に配置されており、誘電体ブロックが容量電極に平行な上下面を有する場合には、例えば誘電体ブロックが球状であるような場合に比べて、上下の容量電極の間に誘電体ブロックが介在したときに、容量電極の間の静電容量をより効果的に変化させることができる。そのため、静電容量の変化による空間の傾きの検知がより確実な傾斜センサ装置とすることができる。   In the tilt sensor device of the present invention, when the upper and lower capacitive electrodes are arranged in parallel and the dielectric block has upper and lower surfaces parallel to the capacitive electrode, for example, the dielectric block is spherical. In comparison with this, when a dielectric block is interposed between the upper and lower capacitive electrodes, the capacitance between the capacitive electrodes can be changed more effectively. Therefore, it is possible to provide an inclination sensor device that can more reliably detect the inclination of the space due to a change in capacitance.

また、本発明の傾斜センサ装置は、空間の下面が、中央部が低くなるように湾曲している場合には、空間の下面が平坦な場合に比べて、誘電体ブロックの空間の外周部への移動が空間の底面の湾曲によって抑制される。そのため、傾斜センサ装置のわずかな傾きや、誤って加わった振動等による外力(空間の傾きにより作用する重力の分力とは異なる力)により誘電体ブロックが空間の外周部へ移動してしまうようなことは抑制される。そして、検知したい所定の角度に空間が傾斜したときに、はじめて誘電体ブロックが空間の外周側へ移動し、空間の外周部に配置された上下の容量電極間に介在して静電容量を変化させて傾きが検知される。つまり、検知の感度が過敏になることを抑制する上で有効である。   Further, in the tilt sensor device of the present invention, when the lower surface of the space is curved so that the central portion is lowered, the outer periphery of the space of the dielectric block is compared with the case where the lower surface of the space is flat. Is suppressed by the curvature of the bottom surface of the space. For this reason, the dielectric block moves to the outer periphery of the space due to a slight inclination of the tilt sensor device or an external force (a force different from the gravitational force acting due to the inclination of the space) due to an erroneously applied vibration or the like. This is suppressed. When the space is inclined at a predetermined angle to be detected, the dielectric block is moved to the outer periphery side of the space for the first time, and the capacitance is changed between the upper and lower capacitive electrodes arranged on the outer periphery of the space. The tilt is detected. That is, it is effective in suppressing the sensitivity of detection from becoming excessive.

また、この場合には、空間が水平なときには誘電体が湾曲した下面に沿って中央部に移動し得る。そのため、例えば中央部に対応した容量電極を配置して、その中央部の容量電極の静電容量が変化したときには誘電体ブロックが空間の中央部に位置している(空間が傾いておらず水平である)と検知できるようにして、空間が水平であることの検知をより確実なものとしてもよい。また、中央部のみには容量電極を配置しないようにして、いずれの容量電極でも静電容量が変化していないときには空間が傾いておらず水平であると検知できるようにすることもできる。   In this case, when the space is horizontal, the dielectric can move to the center along the curved lower surface. Therefore, for example, when a capacitance electrode corresponding to the central portion is arranged and the capacitance of the capacitance electrode in the central portion changes, the dielectric block is located in the central portion of the space (the space is not inclined and is It may be possible to detect that the space is horizontal, so that it can be detected more reliably. In addition, it is possible not to dispose the capacitive electrode only in the central portion so that it can be detected that the space is not tilted and is horizontal when the capacitance of any capacitive electrode is not changed.

また、本発明の傾斜センサ装置は、容量電極は、一方が複数の電極であり、他方がその複数の電極が形成されている領域に対向している1つの電極である場合には、検知の精度が高い傾斜センサ装置の生産性を向上させる上で効果がある。すなわち、一方の電極と他方の電極とを対向させて傾斜センサ装置を製作する際に、上下で多少の位置ずれが生じたとしても、個々の容量電極の対向し合う面積を所定の面積(複数の電極のそれぞれの面積)とすることができる。そのため、例えば他方の電極も複数の電極である場合のように一方の電極と他方の電極との位置合わせを個々に精密に行なう必要はなく、傾斜センサ装置としての生産性を向上させる上で有効である。   In the tilt sensor device according to the present invention, when the capacitive electrode is one of a plurality of electrodes and the other is one electrode facing the region where the plurality of electrodes are formed, This is effective in improving the productivity of the tilt sensor device with high accuracy. That is, when manufacturing a tilt sensor device with one electrode facing the other electrode, even if a slight positional shift occurs in the vertical direction, the opposing area of each capacitor electrode is set to a predetermined area (a plurality of areas). Of each electrode). For this reason, for example, it is not necessary to precisely align one electrode with the other electrode as in the case where the other electrode is also a plurality of electrodes, and it is effective in improving the productivity as a tilt sensor device. It is.

また、本発明の傾斜センサ装置は、空間が平面視で多角形状または円形状であり、容量電極が空間の外周に沿って配置されている場合には、空間を平面視したときの全周で傾きを検知することが容易である。すなわち、空間の外周に容量電極が配置されているため、空間の傾きにより空間の外周部に移動した誘電体ブロックが上下の容量電極間に介在して静電容量を変化させることができる。また、この空間が平面視で多角形状または円形状であるため、例えば多角形状の空間の辺部分や角部分、または円形状の空間の中心角が同じ程度の扇状の各部分等に対応させて容量電極(複数の電極)を配置することにより、平面視したときの空間の全周にわたり、一定の範囲毎に傾きを検知することができる。   Further, in the tilt sensor device of the present invention, when the space is a polygonal shape or a circular shape in a plan view, and the capacitor electrode is arranged along the outer periphery of the space, the entire circumference when the space is seen in a plan view. It is easy to detect the tilt. That is, since the capacitance electrode is disposed on the outer periphery of the space, the dielectric block moved to the outer periphery of the space due to the inclination of the space can be interposed between the upper and lower capacitance electrodes to change the capacitance. In addition, since this space is polygonal or circular in plan view, for example, it corresponds to side portions and corner portions of the polygonal space, or fan-shaped portions having the same central angle of the circular space. By disposing the capacitive electrodes (a plurality of electrodes), the inclination can be detected for each certain range over the entire circumference of the space when viewed in plan.

また、本発明の傾斜センサ装置は、複数の容量電極は、隣接するもの同士の間隔が、誘電体ブロックを平面視したときの外形寸法よりも小さい場合には、空間の傾きに応じて移動した誘電体ブロックが、隣接する容量電極の間に偶然に入り込み、いずれの容量電極においても静電容量の変化が生じないというようなことが効果的に防止される。そのため、空間が傾いているにもかかわらず、いずれの容量電極においても静電容量が変化せず、傾いていないと誤検知されるようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い傾斜センサ装置とすることができる。   Further, in the inclination sensor device of the present invention, the plurality of capacitive electrodes are moved in accordance with the inclination of the space when the distance between adjacent ones is smaller than the outer dimension when the dielectric block is viewed in plan. It is effectively prevented that the dielectric block accidentally enters between adjacent capacitive electrodes and no change in capacitance occurs in any capacitive electrode. Therefore, even if the space is inclined, the capacitance does not change in any of the capacitive electrodes, and it is effectively prevented from being erroneously detected that the capacitance is not inclined. It can be a sensor device.

また、本発明の傾斜センサ装置は、空間が円柱状であり、かつ誘電体ブロックが円柱状である場合には、直接接触(衝突)し合う、空間を構成する部材の内側面および誘電体ブロッの側面のいずれにも、欠けや亀裂等が生じる可能性の高い角部分や突起部分がない。そのため、誘電体ブロックや空間を構成する部材の機械的な破壊が抑制され、傾斜センサ装置としての長期信頼性を向上させることができる。   In addition, when the space is cylindrical and the dielectric block is cylindrical, the tilt sensor device according to the present invention directly contacts (collises) the inner surface of the member constituting the space and the dielectric block. None of the side surfaces have corners or protrusions that are highly likely to be chipped or cracked. Therefore, mechanical destruction of the dielectric block and the members constituting the space is suppressed, and the long-term reliability as the tilt sensor device can be improved.

また、本発明の傾斜センサ装置は、空間の内部に、誘電体ブロックとは比誘電率の異なる液体が充填されている場合には、誘電体ブロックの急激な移動が液体により抑制される。そのため、空間を構成する部材に誘電体ブロックが衝突して、誘電体ブロックや空間を構成する部材に割れや欠け等の機械的な破壊を生じる、というようなことがより効果的に抑制される。また、液体の比誘電率と誘電体ブロックの比誘電率とが異なるので、上下の容量電極の間に誘電体ブロックが介在しているときと介在していないときとでは容量電極間に生じる静電容量が異なる。そのため、どの容量電極の位置に誘電体ブロックが存在しているかを検知して、傾斜の方向を検知することができる。したがって、この場合には、より信頼性の高い傾斜センサ装置を提供することができる。   In addition, in the tilt sensor device of the present invention, when the interior of the space is filled with a liquid having a relative dielectric constant different from that of the dielectric block, the rapid movement of the dielectric block is suppressed by the liquid. Therefore, it is more effectively suppressed that the dielectric block collides with a member constituting the space, and mechanical destruction such as cracking or chipping occurs in the dielectric block or the member constituting the space. . In addition, since the relative permittivity of the liquid is different from the relative permittivity of the dielectric block, the static electricity generated between the capacitive electrodes is different depending on whether the dielectric block is interposed between the upper and lower capacitive electrodes or not. The electric capacity is different. Therefore, it is possible to detect the direction of the inclination by detecting at which capacitor electrode the dielectric block exists. Therefore, in this case, a more reliable tilt sensor device can be provided.

また、本発明の傾斜センサ装置は、誘電体ブロックの密度が液体の密度よりも小さく、空間の上面が、中央部が高くなるように湾曲している場合には、空間が傾いていないときには、誘電体ブロックに作用する浮力により、誘電体ブロックが空間の上面に沿って中央部まで移動することができる。そのため、信頼性が高く、かつ空間が傾いていないということの検知がより確実な傾斜センサ装置を提供することができる。   Further, in the tilt sensor device of the present invention, when the density of the dielectric block is smaller than the density of the liquid and the upper surface of the space is curved so that the central portion is higher, when the space is not tilted, Due to the buoyancy acting on the dielectric block, the dielectric block can move to the center along the upper surface of the space. Therefore, it is possible to provide a tilt sensor device that is highly reliable and more reliably detects that the space is not tilted.

また、本発明の傾斜センサ装置は、容量電極のうち一方が複数の電極であり、他方が複数の電極が形成されている領域に対向している1つの電極である上記構成において、他方の電極である1つの電極が接地されており、複数の電極のそれぞれの一の端部に、この一の端部と他の端部との間のインピーダンスを測定するための端子が接続されている場合には、複数の電極のそれぞれにおいて端部間(一の端部と他の端部との間)のインピーダンスを検知することができ、このインピーダンスの変化を検知することにより空間の傾斜を検知することができる。   Further, the tilt sensor device of the present invention is configured such that one of the capacitive electrodes is a plurality of electrodes and the other is one electrode facing a region where the plurality of electrodes are formed. When one electrode is grounded and a terminal for measuring impedance between the one end and the other end is connected to one end of each of the plurality of electrodes In each of the plurality of electrodes, the impedance between the end portions (between one end portion and the other end portion) can be detected, and the inclination of the space is detected by detecting a change in the impedance. be able to.

すなわち、この場合には、一方の電極である複数の電極のそれぞれにおいて、端部間のインピーダンスが、接地導体としての他方の電極である1つの電極との間の静電容量に応じて変化する。そして、上下の容量電極の間に誘電体ブロックが介在して静電容量が変化したときには、この静電容量の変化に応じて一方の電極のそれぞれで電極の端部間のインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化を検知することにより誘電体ブロックが空間内のどの位置に移動しているかを検知して、空間の傾きを検知することができる。   That is, in this case, in each of the plurality of electrodes that are one electrode, the impedance between the end portions changes in accordance with the capacitance between the other electrode as the ground conductor and one electrode that is the other electrode. . When the capacitance changes due to the dielectric block interposed between the upper and lower capacitance electrodes, the impedance between the end portions of the electrodes changes in each of the one electrode according to the change in capacitance, By detecting this change in impedance, it is possible to detect where the dielectric block has moved in the space, and to detect the inclination of the space.

本発明の傾斜センサ装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。   The tilt sensor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1(a)は、本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の一例を示す平面図(透視図)であり、図1(b)はそのA−A線における断面図である。図1において、1は絶縁容器4の内部に設けられた空間、2(2a,2b)は空間1を間に配して上下に対向する容量電極、3は空間1内に収容された誘電体ブロック、4(4a,4b)は絶縁容器、9は傾斜センサ装置である。   Fig.1 (a) is a top view (perspective view) which shows an example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention, FIG.1 (b) is sectional drawing in the AA line. In FIG. 1, 1 is a space provided inside the insulating container 4, 2 (2 a, 2 b) is a capacitor electrode facing up and down with the space 1 in between, and 3 is a dielectric housed in the space 1. Blocks 4 (4a and 4b) are insulating containers, and 9 is a tilt sensor device.

この傾斜センサ装置9は、傾斜センサ装置9が傾いたときに空間1内に収容した誘電体ブロック3が空間1の傾きに応じて空間1内の容量電極2a,2b間を移動することにより、空間1を間に配して上下に対向する容量電極2a,2bの間の静電容量が、間に誘電体ブロック3が介在したときに変化することを利用して、傾きの方向を検知する。   The tilt sensor device 9 is configured such that when the tilt sensor device 9 is tilted, the dielectric block 3 accommodated in the space 1 moves between the capacitive electrodes 2a and 2b in the space 1 according to the tilt of the space 1. The direction of the inclination is detected by utilizing the fact that the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b that are vertically opposed to each other with the space 1 interposed therebetween changes when the dielectric block 3 is interposed therebetween. .

すなわち、この傾斜センサ装置9によれば、空間1の傾きに応じて、つまり傾斜センサ装置9が実装された機器が傾いた方向の下側に向かって、誘電体ブロック3が重力(重力の分力)により移動する。そして、その誘電体ブロック3が移動した側(傾斜の下側)で、誘電体ブロック3が移動してきたことを、空間1を間に配して上下に対向する容量電極2a,2bの間の静電容量の変化により検知することができる。   In other words, according to the tilt sensor device 9, the dielectric block 3 moves toward the lower side in accordance with the tilt of the space 1, that is, toward the lower side in the direction in which the device on which the tilt sensor device 9 is mounted. Move by force). The fact that the dielectric block 3 has moved on the side to which the dielectric block 3 has moved (the lower side of the slope) is between the capacitive electrodes 2a and 2b that are vertically opposed to each other with the space 1 in between. It can be detected by a change in capacitance.

これにより、上下に対向する容量電極2a,2bの間の静電容量を測定して、その間を移動する誘電体ブロック3の有無による変化を検知することにより、誘電体ブロック3が移動した方向、つまり空間1の傾きの方向を、容易に、かつ高い精度で検知することができる。   Thereby, the electrostatic capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b facing vertically is measured, and the change due to the presence or absence of the dielectric block 3 moving between them is detected. That is, the direction of the inclination of the space 1 can be detected easily and with high accuracy.

また、傾きの方向は、上下に対向する容量電極2a,2bの少なくとも一方を複数の電極で構成しておくことにより、それら複数の電極間の静電容量の変化を検知することによって検知することができるので、誘電体ブロック3が容量電極2(2a,2b)に直接接触する必要はなく、両者が直接接触した場合に発生しやすい容量電極2の磨耗や変形等を効果的に防止することができる。   Further, the direction of the inclination is detected by detecting a change in capacitance between the plurality of electrodes by forming at least one of the vertically facing capacitor electrodes 2a and 2b with a plurality of electrodes. Therefore, it is not necessary for the dielectric block 3 to be in direct contact with the capacitive electrode 2 (2a, 2b), and it is possible to effectively prevent the wear or deformation of the capacitive electrode 2 that is likely to occur when both are in direct contact. Can do.

また、本発明の傾斜センサ装置9は、誘電体ブロック3の移動により容量電極2a,2b間の静電容量を変化させてその変化によって傾斜を検知するため、従来の傾斜センサ装置のように不規則な振動等に起因して流動体の液面が変化することにより傾斜の方向を誤って検知するようなこと、つまり上下に対向する容量電極の間に介在する誘電体の厚さが傾斜以外の要因で変動して静電容量の変化および傾きの方向を誤って検知するようなことが防止される。   Further, the tilt sensor device 9 of the present invention changes the electrostatic capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b by the movement of the dielectric block 3, and detects the tilt by the change, so that it is not as in the conventional tilt sensor device. The direction of the tilt is erroneously detected due to a change in the liquid level of the fluid due to regular vibration, etc., that is, the thickness of the dielectric interposed between the upper and lower capacitive electrodes is other than the tilt It is possible to prevent erroneous detection of the change in capacitance and the direction of inclination due to fluctuations due to the above factors.

また、誘電体ブロック3については、流動体の誘電体のように表面張力を考慮する必要はなく、小さな誘電体ブロック3の介在によっても対向し合う容量電極2a,2b間に生じる静電容量を効果的に変化させることができるため、小型化の容易な傾斜センサ装置9とすることができる。   Further, the dielectric block 3 does not need to consider surface tension unlike the fluid dielectric, and the capacitance generated between the capacitive electrodes 2a and 2b facing each other even when the small dielectric block 3 is interposed. Since it can be changed effectively, the tilt sensor device 9 can be easily reduced in size.

従って、本発明の傾斜センサ装置9によれば、小型化が容易であり、傾き(傾斜)の検知精度や長期信頼性の高い傾斜センサ装置9を提供することができる。   Therefore, according to the inclination sensor device 9 of the present invention, it is possible to provide the inclination sensor device 9 that is easy to downsize and has high inclination (inclination) detection accuracy and high long-term reliability.

空間1は、誘電体ブロック3を収容すること、およびこの誘電体ブロック3がそれぞれの間を移動することが可能な少なくとも一方が複数の電極からなる複数の容量電極2(上下の容量電極2a,2bからなる組合せが複数ある)の間に配されることが可能な形状および寸法を有している。   The space 1 accommodates the dielectric block 3, and a plurality of capacitive electrodes 2 (upper and lower capacitive electrodes 2 a, at least one of which is composed of a plurality of electrodes, at which one of the dielectric blocks 3 can move between them). A plurality of combinations consisting of 2b).

このような条件を備える空間1の形状は、例えば四角柱状や三角柱状,六角柱状等の多角形の柱状または円柱状、またはこれらの形状において上面や下面,側面が湾曲したり一部に凹凸が設けられたりした形状である。   The shape of the space 1 having such a condition is, for example, a polygonal columnar shape such as a quadrangular prism shape, a triangular prism shape, a hexagonal column shape, or a cylindrical shape, or in these shapes, the upper surface, the lower surface, and the side surface are curved or uneven in part. It is a shape that was provided.

この実施の形態の例においては、直方体状の絶縁容器4を中空状に形成し、その中空状の部分(円柱状)により空間1を形成している。   In the example of this embodiment, the rectangular parallelepiped insulating container 4 is formed in a hollow shape, and the space 1 is formed by the hollow portion (columnar shape).

容量電極2は、上下に対向する容量電極2a,2bの間に静電容量を生じるものであり、前述したように、この静電容量が変化することにより空間1の傾斜の方向を検知するためのものである。   The capacitance electrode 2 generates a capacitance between the capacitance electrodes 2a and 2b that are vertically opposed to each other. As described above, the capacitance changes to detect the inclination direction of the space 1. belongs to.

容量電極2は、誘電体ブロック3が移動することによる静電容量の変化を検知し、これにより傾きの方向を検知するものであるため、少なくとも一方が複数の電極からなる(この実施の形態の例では上側の容量電極2aが4つの電極からなる。)。すなわち、少なくとも一方が複数の電極(2a)であることにより、例えばその複数の電極2aを空間1の外周部分に分散させて配置させておけば、どの容量電極2aとそれに対向する他方の容量電極2bとの間で静電容量が変化したかを検知することにより、空間1のどの部分に誘電体ブロック3が移動したか、つまり空間1がどの容量電極2aの方向に傾いているかを容易に検知することができる。   Since the capacitance electrode 2 detects a change in capacitance caused by the movement of the dielectric block 3 and thereby detects the direction of inclination, at least one of the capacitance electrodes 2 is composed of a plurality of electrodes (in this embodiment). In the example, the upper capacitive electrode 2a is composed of four electrodes). That is, since at least one is a plurality of electrodes (2a), for example, if the plurality of electrodes 2a are dispersed and arranged in the outer peripheral portion of the space 1, which capacitor electrode 2a and the other capacitor electrode opposite to the capacitor electrode 2a are arranged. By detecting whether the capacitance has changed with respect to 2b, it is easy to determine in which part of the space 1 the dielectric block 3 has moved, that is, to which capacitive electrode 2a the space 1 is inclined. Can be detected.

この実施の形態の例においては、平面視で、空間1を中心角が90度の扇形に4等分したそれぞれの領域(符号なし)に上側の容量電極(複数の電極)2aが、各領域のほぼ全面を覆うように配置されている。なお、下側の容量電極2bは、平面視で空間1とちょうど重なるような範囲に1つ形成されている。   In the example of this embodiment, in a plan view, the upper capacitive electrodes (a plurality of electrodes) 2a are arranged in each region (not shown) obtained by dividing the space 1 into a sector shape having a central angle of 90 degrees. It is arranged so as to cover almost the entire surface. Note that one lower capacitor electrode 2b is formed in a range that just overlaps the space 1 in plan view.

また、誘電体ブロック3は、空間1の傾きに応じて空間1内を移動し、その移動した部分に位置している上下の容量電極2a,2bの間の静電容量を大きくする機能を有している。この誘電体ブロック3が収容された空間1に対して、上下の容量電極2a,2bの間の静電容量を測定し、静電容量の変化を検知することにより、誘電体ブロック3が移動した方向、つまり空間1の傾斜した方向を検知することができる。   The dielectric block 3 has a function of moving in the space 1 according to the inclination of the space 1 and increasing the capacitance between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b located in the moved portion. is doing. In the space 1 in which the dielectric block 3 is housed, the capacitance between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b is measured, and the change in the capacitance is detected, whereby the dielectric block 3 is moved. The direction, that is, the inclined direction of the space 1 can be detected.

このため、誘電体ブロック3は、空間1の傾いた方向に移動できるような形状および寸法で形成されて空間1内に収容されている。空間1内での誘電体ブロック3の移動は、空間1の下面上を、空間1の傾きに起因して作用する重力の分力によって滑り、または転がることによるものである。   For this reason, the dielectric block 3 is formed in a shape and size that can move in the direction in which the space 1 is inclined, and is accommodated in the space 1. The movement of the dielectric block 3 in the space 1 is caused by sliding or rolling on the lower surface of the space 1 due to the force of gravity acting due to the inclination of the space 1.

このような移動を容易とするために、誘電体ブロック3は、例えば三角柱状や四角柱状(直方体状)等の多角形の柱状や、円柱状,楕円柱状,球状等に形成されている。なお、誘電体ブロック3は、これらの形状であって上下面や側面等が湾曲しているものや、一部に凹凸部分が形成されているものでもよい。   In order to facilitate such movement, the dielectric block 3 is formed in a polygonal column shape such as a triangular column shape or a quadrangular column shape (cuboid shape), a cylindrical shape, an elliptical column shape, a spherical shape, or the like. The dielectric block 3 may have these shapes and the upper and lower surfaces, the side surfaces, etc. are curved, or the concave and convex portions are partially formed.

また、誘電体ブロック3は、上下に対向する容量電極2a,2b間に介在して、その間に生じている静電容量を、検知が容易な程度に変化させることができるような材料および寸法で形成されている。   The dielectric block 3 is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b, and has a material and dimensions that can change the capacitance generated between them to an extent that it can be easily detected. Is formed.

このような誘電体ブロック3は、例えば、チタン酸バリウムや、チタン酸ストロンチウム,チタン酸マグネシウムまたはこれらの混合系材料等のセラミック材料や、スチロ−ル樹脂,ポリプロピレン樹脂,ポリフェニレンスルフィド樹脂等の樹脂材料等の比誘電率の高い材料からなる。これらの樹脂材料の比誘電率は約3(20℃)であり、チタン酸バリウムの比誘電率は約500以上(20℃)である。誘電体ブロック3は、容量電極2a,2b間の静電容量を大きく変化させる上では、比誘電率が約500以上のチタン酸バリウムまたはその混合系等の誘電体材料からなることが好ましい。   Such a dielectric block 3 includes, for example, a ceramic material such as barium titanate, strontium titanate, magnesium titanate, or a mixed material thereof, or a resin material such as styrene resin, polypropylene resin, or polyphenylene sulfide resin. It is made of a material having a high relative dielectric constant such as These resin materials have a relative dielectric constant of about 3 (20 ° C.), and barium titanate has a relative dielectric constant of about 500 or more (20 ° C.). The dielectric block 3 is preferably made of a dielectric material such as barium titanate having a relative dielectric constant of about 500 or more or a mixed system thereof in order to greatly change the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b.

また、誘電体ブロック3の厚さは、上下に対向する容量電極2a,2b間の静電容量を大きく変化させる上では空間1内において厚いほど好ましい。また、誘電体ブロック3の平面視したときの外形寸法は、複数に形成された容量電極2aの個々について平面視したときの外形寸法と同程度に大きいことが好ましく、複数に形成された容量電極2aの個々の外形寸法よりも大きいことがより好ましい。この場合、誘電体ブロック3の平面視したときの外形寸法が大き過ぎると、複数に形成されている容量電極2aの隣り合うものの全域に誘電体ブロック3が跨って介在してしまうこと等により、傾きの方向の検知精度が低下する可能性がある。   In addition, the thickness of the dielectric block 3 is preferably as thick as possible in the space 1 in order to greatly change the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b opposed vertically. The outer dimensions of the dielectric block 3 when viewed in plan are preferably as large as the outer dimensions when viewed in plan for each of the plurality of capacitor electrodes 2a. More preferably, it is larger than the individual external dimensions of 2a. In this case, if the outer dimension of the dielectric block 3 in plan view is too large, the dielectric block 3 is interposed across the entire area of the adjacent capacitor electrodes 2a formed in plural, etc. The detection accuracy in the direction of tilt may be reduced.

この実施の形態の例において、誘電体ブロック3は、空間1の高さよりも若干低い薄さの円柱状に形成されている。また、誘電体ブロック3は、平面視したときに、複数形成された一方の容量電極2aのそれぞれの中央部分に収まる程度の外形寸法で形成されている。   In the example of this embodiment, the dielectric block 3 is formed in a thin cylindrical shape slightly lower than the height of the space 1. In addition, the dielectric block 3 is formed with an outer dimension that can be accommodated in the central portion of each of the plurality of formed capacitive electrodes 2a when viewed in plan.

誘電体ブロック3は、例えば、円柱状の場合であれば、チタン酸バリウムの粉末を有機溶剤,バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製し、所定の円板状に切断するとともに積層して円柱状とした後、焼成することにより作製することができる。   If the dielectric block 3 is, for example, a cylindrical shape, a barium titanate powder is processed into a sheet shape together with an organic solvent and a binder to produce a plurality of ceramic green sheets and cut into a predetermined disc shape. It can produce by baking together after laminating together and making it cylindrical shape.

このような傾斜センサ装置9は、例えばこの実施の形態の例のように、空間1が絶縁容器4に形成され、容量電極2(2a,2b)が空間1を挟んで配置されている場合には、次のような効果がある。   Such an inclination sensor device 9 is used when the space 1 is formed in the insulating container 4 and the capacitive electrodes 2 (2a, 2b) are arranged with the space 1 in between, for example, as in the example of this embodiment. Has the following effects.

すなわち、絶縁容器4内の空間1に誘電体ブロック3を封入するとともに、容量電極2a,2bを、空間1の上下に位置する絶縁容器4の内部に形成することにより、誘電体ブロック3を確実に空間1内に収めることができる。そして、例えば絶縁容器4の内部のうち空間1の外周部分に相当する部分に複数の電極からなる容量電極2aを配置することにより、空間1の傾きに応じて容量電極2a,2bの間に誘電体ブロック3を容易に介在させることができる。また、誘電体ブロック3と容量電極2との間に絶縁容器4の一部が介在することにより、容量電極2a,2bの誘電体ブロック3との直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器4に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数の容量電極2aを形成することができる。従って、この場合には、傾斜センサ装置9としての信頼性や生産性を向上させることができる。   That is, by enclosing the dielectric block 3 in the space 1 in the insulating container 4 and forming the capacitive electrodes 2a and 2b inside the insulating container 4 positioned above and below the space 1, the dielectric block 3 can be securely connected. Can be accommodated in the space 1. Then, for example, by disposing a capacitive electrode 2 a made up of a plurality of electrodes in a portion corresponding to the outer peripheral portion of the space 1 inside the insulating container 4, a dielectric is formed between the capacitive electrodes 2 a and 2 b according to the inclination of the space 1. The body block 3 can be easily interposed. In addition, since a part of the insulating container 4 is interposed between the dielectric block 3 and the capacitive electrode 2, it is possible to effectively prevent wear or chipping due to direct contact of the capacitive electrodes 2a and 2b with the dielectric block 3. Can be prevented. In addition, a plurality of capacitor electrodes 2a can be formed in the insulating container 4 while ensuring good electrical insulation between adjacent ones. Therefore, in this case, the reliability and productivity of the tilt sensor device 9 can be improved.

絶縁容器4は、例えば平面視で四角形状や円形状であり、少なくとも、内部に誘電体ブロック3を収容するための空間1を設けることができる程度の外形寸法で形成されている。   The insulating container 4 has, for example, a quadrangular shape or a circular shape in plan view, and is formed with an external dimension that can provide at least the space 1 for accommodating the dielectric block 3 therein.

絶縁容器4は、酸化アルミニウム質焼結体(酸化アルミニウム質セラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂等の樹脂材料、セラミック材料等の無機材料と樹脂材料との複合材料等の電気絶縁性の材料により形成されている。   The insulating container 4 includes an aluminum oxide sintered body (aluminum oxide ceramics), an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, and a glass ceramic sintered body. Etc., a resin material such as an epoxy resin, a polyimide resin, and an acrylic resin, or an electrically insulating material such as a composite material of an inorganic material such as a ceramic material and a resin material.

この実施の形態の例において、絶縁容器4は、上面に凹部(符号なし)を有する絶縁基体4aの上面に、平板状の蓋体4bが接合されて形成されている。絶縁基体4aの凹部と蓋体4bとにより、誘電体ブロック3を収容する空間1が構成されている。なお、蓋体4bは、絶縁基体4aの凹部4aと対向するような凹部(図示せず)を有しているものでもよい。   In the example of this embodiment, the insulating container 4 is formed by bonding a flat lid 4b to the upper surface of an insulating base 4a having a recess (no symbol) on the upper surface. A space 1 for accommodating the dielectric block 3 is constituted by the recess of the insulating base 4a and the lid 4b. The lid 4b may have a recess (not shown) that faces the recess 4a of the insulating base 4a.

また、絶縁容器4のうち空間1の下面となる面は、誘電体ブロック3が滑って移動することを容易とするために、研磨加工(例えば、いわゆる鏡面研磨加工)を施して平滑度を高めておいてもよい。この場合、絶縁基体4aを平板状とし、蓋体4bを下面側に凹部(図示せず)を有しているものとしておくと、空間1の下面に相当する、絶縁基体4aの上面の研磨加工がより容易に行なえる。そのため、誘電体ブロック3の滑りによる移動が容易で傾きの検知の精度が高い傾斜センサ装置9の生産性を高める上で有効である。   Further, the surface of the insulating container 4 which is the lower surface of the space 1 is subjected to polishing (for example, so-called mirror polishing) to increase the smoothness so that the dielectric block 3 can easily slide and move. You may keep it. In this case, if the insulating base 4a is a flat plate and the lid 4b has a recess (not shown) on the lower surface side, the upper surface of the insulating base 4a corresponding to the lower surface of the space 1 is polished. Can be done more easily. Therefore, it is effective in increasing the productivity of the tilt sensor device 9 that is easy to move by sliding of the dielectric block 3 and has high accuracy of tilt detection.

絶縁容器4は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムの粉末を主成分とし、酸化ケイ素や酸化カルシウム等を添加してなる原料粉末を、有機溶剤,バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製し、積層した後焼成することにより、絶縁基体4aおよび蓋体4bを作製し、その後、絶縁基体4aと蓋体4bとをろう材や樹脂接着剤を介して接合することにより製作することができる。   If the insulating container 4 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, a raw material powder mainly composed of aluminum oxide powder and added with silicon oxide, calcium oxide or the like is formed into a sheet together with an organic solvent and a binder. Insulating base 4a and lid 4b are manufactured by processing into a plurality of ceramic green sheets, laminating and firing, and then insulating base 4a and lid 4b are brazed and resin adhesive. It can manufacture by joining via.

また、絶縁容器4は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料からなる場合であれば、これらの樹脂材料の未硬化物を、金型を用いて所定の絶縁基体4aや蓋体4bの形状に成型し、硬化させることにより絶縁基体4aや蓋体4bを作製し、これらを樹脂接着剤で接合することにより製作することができる。   In addition, if the insulating container 4 is made of a resin material such as an epoxy resin or a polyimide resin, the uncured material of these resin materials is shaped into a predetermined insulating base 4a or lid 4b using a mold. The insulating base 4a and the lid 4b can be manufactured by molding and curing, and these can be manufactured by bonding them with a resin adhesive.

容量電極2は、例えば絶縁容器4の内部に、空間1を上下に挟むように形成されている。この容量電極2は、タングステンやモリブデン,マンガン,銅,銀,パラジウム,金,白金等の金属材料により形成される。このような金属材料は、メタライズ層やめっき層,金属箔,蒸着層等の形態で絶縁容器4の絶縁基体4aや蓋体4bに被着される。   The capacitor electrode 2 is formed, for example, inside the insulating container 4 so as to sandwich the space 1 vertically. The capacitive electrode 2 is formed of a metal material such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, gold, or platinum. Such a metal material is applied to the insulating base 4a and the lid 4b of the insulating container 4 in the form of a metallized layer, a plating layer, a metal foil, a vapor deposition layer, or the like.

容量電極2は、例えば、タングステンの金属ペーストを絶縁基体4aや蓋体4bとなるセラミックグリーンシートに印刷しておいて、この印刷した金属ペーストが内部に位置するようにセラミックグリーンシートを積層することにより形成することができる。   The capacitor electrode 2 is formed by, for example, printing a tungsten metal paste on a ceramic green sheet serving as the insulating base 4a or the lid 4b, and laminating the ceramic green sheets so that the printed metal paste is located inside. Can be formed.

なお、この実施の形態の例において、絶縁容器4には、各容量電極2から下面にかけて配線導体(符号なし)が形成されている。この配線導体の露出部分を外部の電気回路に接続して、上下の容量電極2a,2bの間の静電容量を測定することにより、静電容量の変化を検知し、空間1の傾きつまり傾斜センサ装置9の傾きを検知することができる。   In the example of this embodiment, a wiring conductor (no symbol) is formed in the insulating container 4 from each capacitive electrode 2 to the lower surface. By connecting the exposed portion of the wiring conductor to an external electric circuit and measuring the capacitance between the upper and lower capacitance electrodes 2a and 2b, a change in the capacitance is detected, and the inclination or inclination of the space 1 is detected. The inclination of the sensor device 9 can be detected.

この場合の外部の電気回路は、例えば、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話に組み込まれる回路基板に形成されている。そして、傾斜センサ装置9が部品として接続されると、カメラの向き(いわゆる縦位置や横位置)に応じて画像の写しこまれる向きを変え、常に撮影時の上方向を保存されている画像の上方向と一致させるようにして撮像,保存することができる。   The external electric circuit in this case is formed on, for example, a circuit board incorporated in a digital camera or a camera-equipped mobile phone. Then, when the tilt sensor device 9 is connected as a component, the direction in which the image is captured is changed according to the direction of the camera (so-called vertical position or horizontal position), and the upward direction at the time of shooting is always stored. Images can be captured and stored so as to match the upward direction.

また、デジタルカメラや携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)等で画像を見る時も、デジタルカメラや携帯電話等の画像表示機の方向にかかわらず、常に写真の上側が地球の重力の反対側に表示されるように、つまり画像表示機を見ている利用者が写真等の画像を見やすいようにして表示することができる。   Also, when viewing images with a digital camera, mobile phone, PDA (Personal Digital Assistant), etc., the upper side of the photo is always on the opposite side of the Earth's gravity, regardless of the orientation of the image display device, such as a digital camera or mobile phone. In other words, it is possible to display the image display device so that the user viewing the image display device can easily view the image such as a photograph.

また、このように絶縁容器4に空間1を形成するとともに容量電極2を配置してなる傾斜センサ装置9においては、誘電体ブロック3の比誘電率が、絶縁容器4のうち容量電極2と空間1との間に位置する部位の比誘電率よりも大きい場合には、絶縁容器4の一部および空間1を間に挟んで対向する容量電極2a,2bの間の静電容量について、誘電体ブロック3が介在したときの変化をより大きなものとすることが容易である。そのため、例えば空間1の傾きが小さく、誘電体ブロック3のうち一部のみが容量電極2a,2bの間に介在しているような場合でも、上下の容量電極2a,2bの間の静電容量を検知が可能な程度に変化させることができ、傾きの検知の精度が向上する。   In addition, in the tilt sensor device 9 in which the space 1 is formed in the insulating container 4 and the capacitive electrode 2 is arranged in this way, the relative permittivity of the dielectric block 3 is higher than that of the capacitive electrode 2 in the insulating container 4. 1 is larger than the relative dielectric constant of the portion located between the capacitor 1 and the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b facing each other with the space 1 therebetween, the dielectric It is easy to make the change larger when the block 3 is interposed. Therefore, for example, even when the inclination of the space 1 is small and only a part of the dielectric block 3 is interposed between the capacitive electrodes 2a and 2b, the electrostatic capacitance between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b. Can be changed to such an extent that detection is possible, and the accuracy of inclination detection is improved.

また、例えば図2(a)に示すように、空間1の高さを極力低く抑えて傾斜センサ装置9の一層の小型化(薄型化)を図るような場合や、図2(b)に示すように、容量電極2の外部接続をしやすくすること等のために容量電極2(この例では上側の容量電極2aのみ)を絶縁容器4の外表面に形成したような場合には、空間1の高さに対して容量電極2と空間1との間に介在する絶縁容器4の厚さが比較的厚くなる。このようなときに、誘電体ブロック3の比誘電率を、絶縁容器4のうち容量電極2と空間1との間に位置する部位の比誘電率よりも大きくしておくと、誘電体ブロック3の介在による静電容量の変化(増加)をより効果的に行なわせることができる。そのため、この構成は、傾斜センサ装置9の薄型化を図る上でも有効である。なお、図2(a)および(b)は、本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。図2において図1と同様の部位には同様の符号を付している。   Also, for example, as shown in FIG. 2A, the height of the space 1 is kept as low as possible to further reduce the size (thinner) of the tilt sensor device 9, or as shown in FIG. As described above, when the capacitor electrode 2 (only the upper capacitor electrode 2a in this example) is formed on the outer surface of the insulating container 4 in order to facilitate external connection of the capacitor electrode 2, the space 1 The thickness of the insulating container 4 interposed between the capacitive electrode 2 and the space 1 is relatively thick with respect to the height of the above. In such a case, if the relative permittivity of the dielectric block 3 is made larger than the relative permittivity of the portion of the insulating container 4 located between the capacitive electrode 2 and the space 1, the dielectric block 3 The change (increase) in the electrostatic capacity due to the interposition can be made more effective. Therefore, this configuration is also effective in reducing the thickness of the tilt sensor device 9. 2A and 2B are cross-sectional views showing another example of the embodiment of the tilt sensor device of the present invention. In FIG. 2, the same parts as those in FIG.

また、この傾斜センサ装置9は、上下の容量電極2a,2bが平行に配置されており、誘電体ブロック3が容量電極2a,2bに平行な上下面を有する場合には、例えば誘電体ブロック3が球状であるような場合に比べて、上下の容量電極2a,2bの間に誘電体ブロックが介在したときに、容量電極2a,2bの間の静電容量をより効果的に変化させることができる。そのため、静電容量の変化による空間の傾きの検知がより確実な傾斜センサ装置9とすることができる。   In the tilt sensor device 9, when the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b are arranged in parallel and the dielectric block 3 has upper and lower surfaces parallel to the capacitive electrodes 2a and 2b, for example, the dielectric block 3 When the dielectric block is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b, the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b can be changed more effectively than in the case where the electrode is spherical. it can. Therefore, the inclination sensor device 9 can more reliably detect the inclination of the space due to the change in capacitance.

また、この傾斜センサ装置9は、図3に示すように、空間1の下面が、中央部が低くなるように湾曲している場合には、空間1の下面が平坦な場合に比べて、誘電体ブロック3の外周部への移動が抑制される。そのため、傾斜センサ装置9のわずかな傾きや、誤って加わった振動等による外力(空間の傾きにより作用する重力の分力とは異なる力)により誘電体ブロック3が空間1の外周部へ移動してしまうようなことは抑制される。そして、検知したい所定の角度に空間1が傾斜したときに、はじめて誘電体ブロック3が空間1の外周側へ移動し、空間1の外周部に配置された上下の容量電極2a,2b間に介在して静電容量を変化させて傾きが検知される。つまり、検知の感度が過敏になることを抑制する上で有効である。なお、図3は、本発明の傾斜センサ装置9の実施の形態の他の例を示す断面図である。図3において図1と同様の部位には同様の符号を付している。   Further, as shown in FIG. 3, the tilt sensor device 9 has a dielectric material that is lower when the lower surface of the space 1 is curved so that the central portion is lower than when the lower surface of the space 1 is flat. The movement of the body block 3 to the outer periphery is suppressed. Therefore, the dielectric block 3 moves to the outer periphery of the space 1 by a slight inclination of the inclination sensor device 9 or an external force (a force different from the gravitational force acting due to the inclination of the space) due to an erroneously applied vibration or the like. This is suppressed. When the space 1 is inclined at a predetermined angle to be detected, the dielectric block 3 is moved to the outer peripheral side of the space 1 for the first time, and is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b disposed on the outer peripheral portion of the space 1. The tilt is detected by changing the capacitance. That is, it is effective in suppressing the sensitivity of detection from becoming excessive. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the tilt sensor device 9 of the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in FIG.

このような構成のときには、例えば、自動車の盗難防止装置等に採用した場合に有効である。つまり、風や近くを他の自動車が通過した時の車体(傾斜センサ装置9)の傾きでは反応せず、ドアの開閉や人の乗車による傾きで反応(傾きを検知して信号を発信すること等)するように、角度を設定できる。   Such a configuration is effective, for example, when employed in an automobile antitheft device. In other words, it does not react with the inclination of the vehicle body (tilt sensor device 9) when another car passes by the wind or nearby, but reacts by opening / closing the door or by the inclination of a person riding (detecting the inclination and transmitting a signal) Etc.), the angle can be set.

また、この場合には、空間1が水平なときには誘電体ブロック3が湾曲した下面に沿って中央部に移動する。そのため、例えば中央部に対応した容量電極(図示せず)を配置して、その中央部の容量電極の静電容量が変化したときには誘電体ブロック3が空間の中央部に位置している(空間1が水平である)と検知できるようにして、空間1が水平であることの検知をより確実なものとしてもよい。また、空間1の中央部には容量電極2を配置しないようにして、いずれの容量電極2でも静電容量が変化していないときには空間が水平であると検知できるようにすることもできる。   In this case, when the space 1 is horizontal, the dielectric block 3 moves to the center along the curved lower surface. Therefore, for example, when a capacitance electrode (not shown) corresponding to the central portion is arranged and the capacitance of the capacitance electrode in the central portion changes, the dielectric block 3 is located in the central portion of the space (space 1 is horizontal), and the detection that the space 1 is horizontal may be made more reliable. In addition, it is possible not to place the capacitive electrode 2 in the center of the space 1 so that it can be detected that the space is horizontal when the capacitance of any capacitive electrode 2 is not changed.

なお、この構成において、図4に示すように、空間1の上面を、湾曲した下面にほぼ平行になるように湾曲させるとともに、容量電極2a,2bが誘電体ブロック3の上下面に対して平行になるよう配置してもよい。この場合には、空間1の下面を湾曲させた効果に加えて、前述したような、上下の容量電極2a,2bが平行に配置されており、誘電体ブロック3が容量電極2a,2bに平行な上下面を有する場合の効果(容量電極2a,2bの間の静電容量をより効果的に変化させること)を得ることもできる。なお、図4は、本発明の傾斜センサ装置9の実施の形態の他の例を示す断面図である。図4において図1と同様の部位には同様の符号を付している。   In this configuration, as shown in FIG. 4, the upper surface of the space 1 is curved so as to be substantially parallel to the curved lower surface, and the capacitive electrodes 2 a and 2 b are parallel to the upper and lower surfaces of the dielectric block 3. You may arrange so that. In this case, in addition to the effect of curving the lower surface of the space 1, the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b are arranged in parallel as described above, and the dielectric block 3 is parallel to the capacitive electrodes 2a and 2b. It is also possible to obtain the effect of having a simple upper and lower surface (more effectively changing the capacitance between the capacitive electrodes 2a and 2b). FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the tilt sensor device 9 of the present invention. 4, parts similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

また、この傾斜センサ装置9は、容量電極2は、一方が複数の電極2aであり、他方がその複数の電極2aが形成されている領域(符号なし)に対向している1つの電極2bである場合には、傾きの検知の精度が高い傾斜センサ装置9の生産性を向上させる上で効果がある。   In addition, in the inclination sensor device 9, the capacitive electrode 2 is composed of one electrode 2b, one of which is a plurality of electrodes 2a and the other of which is opposed to a region (not indicated) where the plurality of electrodes 2a are formed. In some cases, there is an effect in improving the productivity of the tilt sensor device 9 with high tilt detection accuracy.

すなわち、一方の電極(上側の容量電極)2aと他方の電極(下側の容量電極)2bとを対向させて傾斜センサ装置9を製作する際に、例えば絶縁基体4aと蓋体4bとの位置ずれのように、上下で多少の位置ずれが生じたとしても、個々の上下の容量電極2a,2bの対向し合う面積を所定の面積(一方の電極2aのそれぞれの面積)とすることができる。そのため、例えば他方の電極も複数の電極(図示せず)である場合のように、一方の電極(上側の容量電極)2aと他方の電極(下側の容量電極)2bとの位置合わせを個々に精密に行なう必要はなく、傾斜センサ装置9としての生産性を向上させる上で有効である。   That is, when manufacturing the tilt sensor device 9 with one electrode (upper capacitive electrode) 2a and the other electrode (lower capacitive electrode) 2b facing each other, for example, the positions of the insulating base 4a and the lid 4b Even if a slight positional shift occurs in the vertical direction as in the case of the shift, the area where the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b face each other can be set to a predetermined area (the area of one electrode 2a). . Therefore, for example, as in the case where the other electrode is also a plurality of electrodes (not shown), the positioning of one electrode (upper capacitive electrode) 2a and the other electrode (lower capacitive electrode) 2b is individually performed. This is effective in improving the productivity of the tilt sensor device 9.

また、この傾斜センサ装置9は、空間1が平面視で多角形状または円形状であり、容量電極2が空間1の外周に沿って配置されている場合には、空間1を平面視したときの全周で傾斜を検知することが容易である。   In addition, the inclination sensor device 9 has a shape when the space 1 is viewed in plan when the space 1 is polygonal or circular in plan view and the capacitor electrode 2 is disposed along the outer periphery of the space 1. It is easy to detect the inclination all around.

すなわち、空間1の外周に容量電極2が配置されているため、空間1の傾きにより空間1の外周部に移動した誘電体ブロック3が上下の容量電極2a,2b間に介在して静電容量を変化させることができる。また、この空間1が平面視で多角形状または円形状であるため、例えば図5(a)〜(c)に示すように、多角形状の空間1の辺部分や角部分、または円形状の空間1の中心角が同じ扇状の各部分等に対応させて容量電極を配置することにより、平面視したときの空間1の全周にわたり、一定の範囲R毎に傾斜を検知することができる。なお、図5(a)〜(c)は、本発明の電子装置9の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。図5において図1と同様の部位には同様の符号を付している。   That is, since the capacitive electrode 2 is disposed on the outer periphery of the space 1, the dielectric block 3 moved to the outer peripheral portion of the space 1 due to the inclination of the space 1 is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b. Can be changed. In addition, since the space 1 is polygonal or circular in a plan view, for example, as shown in FIGS. 5A to 5C, side portions and corner portions of the polygonal space 1 or a circular space. By disposing the capacitive electrodes so as to correspond to the fan-shaped portions having the same central angle of 1, the inclination can be detected for each constant range R over the entire circumference of the space 1 when viewed in plan. 5A to 5C are plan views schematically showing other examples of the embodiment of the electronic device 9 of the present invention. 5, parts similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

図5(a)は、空間1が平面視で正方形状の場合を示している。電極2(複数に形成された一方の電極2a)は、正方形状の空間1の各角部分から中央部に向かって四角形状に形成されている。この場合には、各角部の方向(いわゆる前後左右の4方向)で傾きを検知することができ、例えばトラクターの転倒防止装置等の、あまり細かく傾きの方向を検知する必要はないものの4方向の傾きは確実に検知したいような用途に適している。   FIG. 5A shows a case where the space 1 is square in plan view. The electrode 2 (one electrode 2a formed in plural) is formed in a quadrangular shape from each corner portion of the square-shaped space 1 toward the central portion. In this case, the inclination can be detected in the direction of each corner (so-called four directions of front, rear, left, and right). For example, it is not necessary to detect the direction of the inclination very finely, such as a tractor overturn prevention device. This is suitable for applications where it is desirable to reliably detect the inclination of.

また、図5(b)は空間1が平面視で円形状の場合を示している。この例において、容量電極2(2a)は、空間1を、中心角が45度の8個の扇状に8等分した各領域に扇状に形成されている。この場合には、各領域の方向(いわゆる前後左右とその間の8方向)で傾きを検知することができ、特に携帯電話やPDAの画像表示機に適し、またトラクターの転倒防止装置の用途にも適している。   FIG. 5B shows a case where the space 1 is circular in plan view. In this example, the capacitor electrode 2 (2a) is formed in a fan shape in each region obtained by dividing the space 1 into eight fan shapes having a central angle of 45 degrees. In this case, it is possible to detect the inclination in the direction of each region (so-called front / rear / left / right and 8 directions therebetween), which is particularly suitable for an image display device of a mobile phone or a PDA, and also for the use of a tractor overturn prevention device. Is suitable.

また、図5(c)は、空間1が平面視で正八角形状の場合を示している。電極2(2a)は、正八角形状の空間1の各辺部分から中央部分に向かって楕円形状に形成されている。この場合にも、各角部の方向(いわゆる前後左右とその間の8方向)で傾きを検知することができ、携帯電話やPDA等の画像表示機、トラクターの転倒防止装置の用途に適している。   FIG. 5C shows a case where the space 1 has a regular octagonal shape in plan view. The electrode 2 (2a) is formed in an elliptical shape from each side portion of the regular octagonal space 1 toward the central portion. In this case as well, the inclination can be detected in the direction of each corner (so-called front / rear / left / right and 8 directions therebetween), which is suitable for use as an image display device such as a mobile phone or PDA, or a tractor overturn prevention device. .

また、この図5(c)に示す例では、空間1の中央部に容量電極2cを、空間1を挟んで対向するように上下に形成している。例えば空間1が水平で誘電体ブロック3が空間1の中央部に位置しているときには、この中央部の容量電極2cの静電容量が大きくなり、空間1が水平であることを検知することができる。このような構成は、例えば前述したように空間1の下面が、中央部が低くなるような湾曲したものである場合に特に有効である。   Further, in the example shown in FIG. 5C, the capacitor electrode 2 c is formed vertically at the center of the space 1 so as to face each other with the space 1 interposed therebetween. For example, when the space 1 is horizontal and the dielectric block 3 is located at the central portion of the space 1, it is possible to detect that the capacitance of the capacitive electrode 2c at the central portion is large and the space 1 is horizontal. it can. Such a configuration is particularly effective when, for example, the lower surface of the space 1 is curved such that the central portion is lowered as described above.

なお、各方向での検知の精度を揃えるために、多角形状としては、正方形状や正六角形状,正八角形状等の正多角形状が好ましい。また、前述したような、前後左右での検知を容易とするためには、四角形以上の多角形状が好ましい。   In order to make the detection accuracy in each direction uniform, the polygonal shape is preferably a regular polygonal shape such as a square shape, a regular hexagonal shape, or a regular octagonal shape. Moreover, in order to facilitate the detection in the front-rear and left-right directions as described above, a polygonal shape of a quadrangle or more is preferable.

なお、例えば、傾きを検知する必要が対向する2方向のみの場合であれば、空間1は、図6に示すように、平面視で、短辺側の幅が誘電体ブロック3と同程度の長方形状でもよい。なお、図6は、本発明の傾斜センサ装置9の実施の形態の他の例を模式的に示す斜視図である。図6において図1と同様の部位には同様の符号を付している。見やすくするために誘電体ブロック3(円柱状のものや四角柱状のもの)は空間1とは別に示している。   For example, if it is necessary to detect the inclination only in two opposing directions, the space 1 has a width on the short side side that is approximately the same as that of the dielectric block 3 in plan view as shown in FIG. It may be rectangular. FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the embodiment of the tilt sensor device 9 of the present invention. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. In order to make it easy to see, the dielectric block 3 (cylindrical or quadrangular prism) is shown separately from the space 1.

このような傾斜センサ装置9は、本発明の傾斜センサ装置9のうち最も基本的な形態の1つであり、生産性やコストの点では優れている。   Such a tilt sensor device 9 is one of the most basic forms of the tilt sensor device 9 of the present invention, and is excellent in terms of productivity and cost.

また、このような構造の傾斜センサ装置を2個、互いに水平に直交するように組み合わせて使用すれば、4方向の傾きを有効に検知することもできる。   If two tilt sensor devices having such a structure are used in combination so as to be orthogonal to each other, tilt in four directions can be detected effectively.

この図6に示す例では、容量電極2は、空間1の外周部分から中央部分にかけて複数が配列されている。容量電極2が複数配列されていることにより、誘電体ブロック3の移動距離が小さい場合でも、中央に近い容量電極2の静電容量が変化することにより、傾きの方向を検知することができる。なお、この実施の形態の例では、容量電極2は、上下に対向する両方が複数ずつ形成された例を示している。   In the example shown in FIG. 6, a plurality of capacitive electrodes 2 are arranged from the outer peripheral part to the central part of the space 1. By arranging a plurality of capacitance electrodes 2, even when the moving distance of the dielectric block 3 is small, the direction of the inclination can be detected by changing the capacitance of the capacitance electrode 2 close to the center. In the example of this embodiment, the capacitor electrode 2 is shown as an example in which a plurality of capacitor electrodes 2 that are vertically opposed to each other are formed.

また、この傾斜センサ装置9は、複数の容量電極2aは、隣接するもの同士の間隔が、誘電体ブロック3を平面視したときの外形寸法よりも小さい場合には、空間1の傾斜に応じて移動した誘電体ブロック3、隣接する容量電極2(2a)の間に偶然に入り込み、いずれの容量電極2においても静電容量の変化が生じないというようなことが効果的に防止される。そのため、空間1が傾いているにもかかわらず、いずれの容量電極2においても静電容量が変化せず、傾いていないと誤検知されるようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い傾斜センサ装置9とすることができる。   In addition, the inclination sensor device 9 has a plurality of capacitor electrodes 2a that are adjacent to each other in an interval that is smaller than an external dimension when the dielectric block 3 is viewed in plan view. It is effectively prevented that the dielectric block 3 that has moved and the capacitance electrode 2 (2a) adjacent thereto accidentally enter and no capacitance change occurs in any capacitance electrode 2. Therefore, in spite of the inclination of the space 1, the capacitance does not change in any of the capacitance electrodes 2, and it is effectively prevented from being erroneously detected that the capacitance is not inclined. A high inclination sensor device 9 can be obtained.

また、本発明の傾斜センサ装置9は、空間が円柱状であり、かつ誘電体ブロック3が円柱状である場合には、直接接触(衝突)し合う、空間1を構成する部材(絶縁容器4の絶縁基体4a等)の内側面および誘電体ブロック3の側面のいずれにも、欠けや亀裂等が生じる可能性の高い角部分や突起部分がない。そのため、誘電体ブロック3や空間1を構成する部材の機械的な破壊が抑制され、傾斜センサ装置9としての長期信頼性を向上させることができる。   In addition, the tilt sensor device 9 of the present invention has a member (insulating container 4) that is in direct contact (collision) with the space 1 when the space is cylindrical and the dielectric block 3 is cylindrical. Neither the inner side surface of the insulating base 4a or the like) nor the side surface of the dielectric block 3 has corners or protrusions that are likely to be chipped or cracked. Therefore, mechanical destruction of the members constituting the dielectric block 3 and the space 1 is suppressed, and the long-term reliability as the tilt sensor device 9 can be improved.

また、この傾斜センサ装置9は、図7に示すように、空間1の内部に、誘電体ブロック3とは比誘電率の異なる液体5が充填されている場合には、誘電体ブロック3の急激な移動が液体5により抑制される。そのため、空間1を構成する部材に誘電体ブロック3が衝突して誘電体ブロック3や空間1を構成する部材に割れや欠け等の機械的な破壊を生じる、というようなことが効果的に抑制される。また、液体5の比誘電率と誘電体ブロック3の比誘電率とが異なるので、上下の容量電極2a,2bの間に誘電体ブロック3が介在しているときと介在していないときとでは容量電極2a,2b間に生じる静電容量が異なる。そのため、どの容量電極2(2a,2b)の位置に誘電体ブロック3が存在しているかを検知して、傾斜の方向を検知することができる。したがって、この場合には、より信頼性の高い傾斜センサ装置9を提供することができる。   In addition, as shown in FIG. 7, the tilt sensor device 9 is configured so that when the space 1 is filled with a liquid 5 having a relative dielectric constant different from that of the dielectric block 3, Movement is suppressed by the liquid 5. Therefore, it is effectively suppressed that the dielectric block 3 collides with a member constituting the space 1 to cause mechanical destruction such as cracking or chipping in the dielectric block 3 or the member constituting the space 1. Is done. Further, since the relative permittivity of the liquid 5 and the relative permittivity of the dielectric block 3 are different, the dielectric block 3 is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b and when it is not interposed. The capacitance generated between the capacitive electrodes 2a and 2b is different. Therefore, it is possible to detect the direction of inclination by detecting at which capacitor electrode 2 (2a, 2b) the dielectric block 3 is present. Therefore, in this case, the tilt sensor device 9 with higher reliability can be provided.

このような液体5としては、傾斜センサ装置9が使用される温度域において液体の状態であるものを用いる必要がある。例えば、温度域が10〜35℃程度の、いわゆる室温程度で使用される場合であれば、純水(比誘電率が約80)や、オレイン酸,ステアリン酸(比誘電率が約2〜3)等の油状のものや、オクタン,イソペンタン,シクロペンタン(比誘電率が約2〜3)等の炭素数が8以上の炭化水素化合物(直鎖や側鎖,環状の分子構造のもの)を用いることができる(それぞれの比誘電率は20℃における値)。   As such a liquid 5, it is necessary to use a liquid that is in a liquid state in a temperature range where the inclination sensor device 9 is used. For example, when used at a temperature range of about 10 to 35 ° C., so-called room temperature, pure water (relative permittivity is about 80), oleic acid, stearic acid (relative permittivity is about 2 to 3). ) Oily compounds such as octane, isopentane, cyclopentane (having a relative dielectric constant of about 2 to 3), and other hydrocarbon compounds having a carbon number of 8 or more (those with a linear, side chain, or cyclic molecular structure). Can be used (respective dielectric constants are values at 20 ° C.).

液体5として上記のような、比誘電率が約80以下の物質を用いる場合には、例えば誘電体ブロック3をチタン酸バリウム等の比誘電率が約500以上(20℃)のセラミック材料で形成しておけば、液体5と誘電体ブロック3との比誘電率の差を十分に大きなものとすることができる。また、液体5として比誘電率が比較的大きい純水を用い、誘電体ブロック3を比誘電率が約10以下程度の比較的小さい材料で形成するようにしてもよい。このような比誘電率が比較的小さい材料としては、前述したスチロ−ル樹脂,ポリプロピレン樹脂,ポリフェニレンスルフィド樹脂等の樹脂材料(比誘電率が約3)や、ポリエチレン樹脂,エポキシ樹脂,塩化ビニル樹脂等の樹脂材料(比誘電率が約3〜6)を用いることができる。   When the above-mentioned substance having a relative dielectric constant of about 80 or less is used as the liquid 5, for example, the dielectric block 3 is formed of a ceramic material having a relative dielectric constant of about 500 or more (20 ° C.) such as barium titanate. If this is done, the difference in relative dielectric constant between the liquid 5 and the dielectric block 3 can be made sufficiently large. Alternatively, pure water having a relatively high relative dielectric constant may be used as the liquid 5 and the dielectric block 3 may be formed of a relatively small material having a relative dielectric constant of about 10 or less. Examples of such a material having a relatively low dielectric constant include resin materials (relative dielectric constant of about 3) such as the above-mentioned styrene resin, polypropylene resin, polyphenylene sulfide resin, polyethylene resin, epoxy resin, and vinyl chloride resin. A resin material such as a relative dielectric constant of about 3 to 6 can be used.

なお、空間1の内部に液体5を充填するには、例えば、絶縁基体4aと蓋体4bとからなる絶縁容器4に空間1を形成するとともに、蓋体4bの一部に貫通孔(図示せず)を設けておき、絶縁容器4の空間1内に誘電体ブロック3を封入するとともに、蓋体4bに設けた貫通孔から空間1内に液体5を充填した後、貫通孔を塞ぐこと等の方法を用いることができる。貫通孔は、例えば、蓋体4bと同様の材料からなる小片状の部材(図示せず)を蓋体4bの表面のうち貫通孔を取り囲む部分に、ろう材や樹脂,ガラス等を介して接合することにより塞ぐことができる。また、貫通孔は、樹脂やガラス等の材料を充填して塞ぐようにしてもよい。   In order to fill the interior of the space 1 with the liquid 5, for example, the space 1 is formed in the insulating container 4 including the insulating base 4a and the lid 4b, and a through-hole (not shown) is formed in a part of the lid 4b. Etc.), the dielectric block 3 is enclosed in the space 1 of the insulating container 4, the liquid 5 is filled into the space 1 from the through hole provided in the lid 4b, and then the through hole is closed. This method can be used. The through hole is, for example, a small piece member (not shown) made of the same material as that of the lid body 4b in a portion surrounding the through hole in the surface of the lid body 4b via a brazing material, resin, glass or the like. It can be blocked by bonding. The through hole may be filled with a material such as resin or glass.

また、この傾斜センサ装置9は、例えば図8に示すように、誘電体ブロック3の密度が液体5の密度よりも小さく、空間1の上面が、中央部が高くなるように湾曲している場合には、空間1が傾いていないときには、浮力により誘電体ブロック3が、例えば空間1の上面に沿って移動して、空間1の中央に移動することができる。そのため、より信頼性が高く、かつ空間1が傾いていないということの検知がより確実な傾斜センサ装置9を提供することができる。なお、この場合には、誘電体ブロック3は、空間1が傾斜したときに上側となる方向に向かって浮力により移動する。   Further, for example, as shown in FIG. 8, the inclination sensor device 9 has a case where the density of the dielectric block 3 is smaller than the density of the liquid 5 and the upper surface of the space 1 is curved so that the central portion is higher. In other words, when the space 1 is not inclined, the dielectric block 3 can be moved along the upper surface of the space 1 by buoyancy, for example, and moved to the center of the space 1. Therefore, it is possible to provide the tilt sensor device 9 that is more reliable and more reliably detects that the space 1 is not tilted. In this case, the dielectric block 3 moves by buoyancy toward the upper side when the space 1 is inclined.

誘電体ブロック3の密度を液体5の密度よりも小さくするには、例えば前述したように液体5として純水(密度が約10kg/m、つまり約1g/cm)を用いるとともに、誘電体ブロック3をポリエチレン樹脂(密度が約0.9g/cm)等で作製するようにすればよい。また、液体5としてヨウ化メチルやヨウ化メチレン(それぞれ密度が約2〜4g/cm,比誘電率が約3)を用いるとともに、誘電体ブロック3を前述したポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂,塩化ビニル樹脂等の樹脂材料(密度が約0.9〜1.5g/cm程度)で作製するようにしてもよい(密度は、いずれも20℃における値)。 In order to make the density of the dielectric block 3 smaller than the density of the liquid 5, for example, as described above, pure water (density is about 10 3 kg / m 3 , that is, about 1 g / cm 3 ) is used as the liquid 5, The dielectric block 3 may be made of polyethylene resin (density is about 0.9 g / cm 3 ) or the like. In addition, methyl iodide or methylene iodide (each having a density of about 2 to 4 g / cm 3 and a relative dielectric constant of about 3) is used as the liquid 5, and the dielectric block 3 is made of the above-described polyethylene resin, polypropylene resin, or vinyl chloride. You may make it produce with resin materials (a density is about 0.9-1.5 g / cm < 3 >), such as resin (all are values in 20 degreeC).

また、誘電体ブロック3は、浮力による移動に対して空間1の上面等の内面との摩擦により抵抗を受けるため、十分な浮力を確保して移動をスムーズに行なわせる上でも、誘電体ブロック3は、前述のように、その厚さが、空間1内において厚いほど好ましい。つまり、このような液体5を空間1に充填した場合には、誘電体ブロック3は、立方体やそれに近い四角柱状や、高さが空間1と同程度で横断面の直径が高さと同程度の円柱状等のものが適している。なお、誘電体ブロック3は、傾斜センサ装置9の小型化を図る上では、1辺の長さが約1cmの四角柱状(立方体状)よりも小さいことが好ましい。   Further, since the dielectric block 3 receives resistance due to friction with the inner surface such as the upper surface of the space 1 with respect to movement due to buoyancy, the dielectric block 3 can also be used for ensuring sufficient buoyancy and smooth movement. As described above, the thickness is preferably as thick as possible in the space 1. That is, when such a liquid 5 is filled in the space 1, the dielectric block 3 has a cubic shape or a rectangular column shape close thereto, or a height that is the same as that of the space 1 and a cross-sectional diameter that is the same as the height. A columnar shape or the like is suitable. In order to reduce the size of the tilt sensor device 9, the dielectric block 3 is preferably smaller than a quadrangular prism (cubic) having a side length of about 1 cm.

また、誘電体ブロック3に作用する浮力は、誘電体ブロック3の体積に比例して大きくなり、浮力から重力を差し引いた上向きの合力は誘電体ブロック3と液体5との密度の差に比例して大きくなる。液体5と誘電体ブロック3との密度の差は、0.5g/cm以下程度が好ましい。この密度の差が0.5g/cmを超えると、例えば前述したように空間1内において極力厚くするようにして形成した誘電体ブロック3に作用する浮力が大きくなり、誘電体ブロック3が空間1の上面に押し付けられて摩擦力が大きくなる傾向があるため、傾斜に応じてスムーズに移動することが難しくなったり、空間1を構成する部材や誘電体ブロック3に磨耗や機械的な破壊を生じやすくなったりする可能性がある。 Further, the buoyancy acting on the dielectric block 3 increases in proportion to the volume of the dielectric block 3, and the upward resultant force obtained by subtracting gravity from the buoyancy is proportional to the difference in density between the dielectric block 3 and the liquid 5. Become bigger. The difference in density between the liquid 5 and the dielectric block 3 is preferably about 0.5 g / cm 3 or less. When the difference in density exceeds 0.5 g / cm 3 , for example, the buoyancy acting on the dielectric block 3 formed so as to be as thick as possible in the space 1 increases as described above. Since the frictional force tends to increase when pressed against the upper surface of the metal, it becomes difficult to move smoothly according to the inclination, and wear and mechanical destruction occur in the members constituting the space 1 and the dielectric block 3 It may be easier.

例えば、液体5として純水(密度が約1g/cm(20℃))を用い、誘電体ブロック3をポリエチレン樹脂(密度が約0.9g/cm(20℃))で作製した場合であれば、誘電体ブロック3の体積1cm当りの浮力は約0.01Nである。この場合、誘電体ブロック3に作用する重力が約0.009Nなので、合力は上向きに約0.001N(1cm当り)になる。 For example, when pure water (density is about 1 g / cm 3 (20 ° C.)) is used as the liquid 5 and the dielectric block 3 is made of polyethylene resin (density is about 0.9 g / cm 3 (20 ° C.)). For example, the buoyancy per 1 cm 3 volume of the dielectric block 3 is about 0.01N. In this case, since the gravity acting on the dielectric block 3 is about 0.009 N, the resultant force is about 0.001 N (per 1 cm 3 ) upward.

この合力は、重力の約1/10程度であり、この程度の力であれば、誘電体ブロック3が空間1の上面に押し付けられて移動が妨げられたり、誘電体ブロック3に、空間1(絶縁容器4)の内面との衝突や摩擦に起因する機械的な破壊や磨耗を生じやすくなったりするようなことを抑制することができる。   This resultant force is about 1/10 of gravity, and if this force is used, the dielectric block 3 is pressed against the upper surface of the space 1 to prevent the movement, or the dielectric block 3 has the space 1 ( It is possible to suppress the occurrence of mechanical destruction or wear due to collision or friction with the inner surface of the insulating container 4).

これに対して、液体5と誘電体ブロック3との密度の差が0.5g/cmを超えるようになると、誘電体ブロック3に作用する合力が重力の1/2を超えるようになり、移動速度も速くなるため、繰り返しの移動に伴う空間1(絶縁容器4)との摩擦や衝突等により磨耗や機械的な破壊を生じやすくなる可能性がある。 On the other hand, when the difference in density between the liquid 5 and the dielectric block 3 exceeds 0.5 g / cm 3 , the resultant force acting on the dielectric block 3 exceeds 1/2 of gravity and moves. Since the speed is also increased, there is a possibility that wear or mechanical destruction is likely to occur due to friction or collision with the space 1 (insulating container 4) accompanying repeated movement.

液体5と誘電体ブロック3との密度の差が0.5g/cm以下になるような組合せ(液体5−誘電体ブロック3)としては、純水−ポリエチレン樹脂以外に、純水−ポリプロピレン樹脂,ヨウ化エチル−塩化ビニル樹脂,ヨウ化エチル−スチロール樹脂等の組合せが挙げられる。 Combinations (liquid 5-dielectric block 3) in which the difference in density between the liquid 5 and the dielectric block 3 is 0.5 g / cm 3 or less include pure water-polypropylene resin, pure water-polyethylene resin, Combinations of ethyl iodide-vinyl chloride resin, ethyl iodide-styrol resin and the like can be mentioned.

なお、液体5と誘電体ブロック3との密度の差が小さくなり過ぎると、空間1が傾いたときの誘電体ブロック3の移動速度が遅く、傾きを効果的に検知することが難しくなる可能性がある。   If the density difference between the liquid 5 and the dielectric block 3 becomes too small, the moving speed of the dielectric block 3 when the space 1 is tilted is slow, and it may be difficult to detect the tilt effectively. There is.

そのため、液体5と誘電体ブロック3との密度の差は、前述したように、液体5が水で誘電体ブロック3がポリエチレン樹脂からなる場合のように、0.1g/cm程度以上であることが好ましい。この場合、誘電体ブロック3に1cm(約0.9g)当りに作用する合力が上向きに約0.001Nであり、得られる加速度は0.001/(0.9×10−3)=0.9m/s程度になる。実際には湾曲した空間1の上面に沿った移動であるので、誘電体ブロック3に実際に生じる加速度はその湾曲に応じた成分になるが、この程度の加速度が確保できれば、長さが数cm程度の空間1内を、空間1の傾きに応じて誘電体ブロック3がスムーズに移動することができる。 Therefore, the difference in density between the liquid 5 and the dielectric block 3 is about 0.1 g / cm 3 or more as in the case where the liquid 5 is water and the dielectric block 3 is made of polyethylene resin, as described above. Is preferred. In this case, the resultant force acting on the dielectric block 3 per 1 cm 3 (about 0.9 g) is about 0.001 N upward, and the obtained acceleration is about 0.001 / (0.9 × 10 −3 ) = 0.9 m / s 2 . Become. Actually, since the movement is along the upper surface of the curved space 1, the acceleration actually generated in the dielectric block 3 becomes a component corresponding to the curvature. If this degree of acceleration can be secured, the length is several centimeters. The dielectric block 3 can smoothly move in the space 1 according to the inclination of the space 1.

また、この傾斜センサ装置9は、容量電極2のうち一方が複数の電極2aであり、他方が複数の電極2aが形成されている領域に対向している1つの電極2bである上記構成において、例えば図9に平面図で示したように、複数の電極2aと対向する1つの電極2bが接地されており、複数の電極2aのそれぞれの一の端部Bに、この一の端部Bと他の端部Cとの間のインピーダンスを測定するための端子Tが接続されている場合には、端部B−C間(一の端部Bと他の端部Cとの間)のインピーダンスの変化を検知することにより空間1の傾斜を検知することができる。なお、図9は、本発明の傾斜センサ装置9の実施の形態の他の例を示す平面図である。図9において、図1と同様の部位には同様の符号を付している。   In addition, the inclination sensor device 9 is configured such that one of the capacitive electrodes 2 is a plurality of electrodes 2a and the other is a single electrode 2b facing a region where the plurality of electrodes 2a are formed. For example, as shown in a plan view in FIG. 9, one electrode 2b facing the plurality of electrodes 2a is grounded, and one end B of each of the plurality of electrodes 2a is connected to the one end B. When the terminal T for measuring the impedance between the other end C is connected, the impedance between the ends B-C (between one end B and the other end C). By detecting this change, the inclination of the space 1 can be detected. FIG. 9 is a plan view showing another example of the embodiment of the tilt sensor device 9 of the present invention. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.

すなわち、この場合には、容量電極2の一方の電極(上側の容量電極2a)である複数の電極2aのそれぞれにおいて、端部B−C間のインピーダンスが、接地導体としての他方の電極(下側の容量電極2b)である1つの電極2bとの間に生じる静電容量に応じて変化する。そして、上下の容量電極2a,2bの間に誘電体ブロック3が介在して静電容量が変化したときには、この静電容量の変化に応じて複数の電極2aのそれぞれにおいて端部B−C間のインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化を検知することにより誘電体ブロック3が空間1内のどの位置に移動しているかを検知して、空間1の傾きを検知することができる。   In other words, in this case, in each of the plurality of electrodes 2a which are one electrode of the capacitive electrode 2 (upper capacitive electrode 2a), the impedance between the end portions B-C is the other electrode (the lower conductor) It changes in accordance with the capacitance generated between the one electrode 2b which is the side capacitor electrode 2b). When the dielectric block 3 is interposed between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b and the capacitance is changed, the distance between the ends B-C in each of the plurality of electrodes 2a is changed according to the change in the capacitance. By detecting this impedance change, it is possible to detect where the dielectric block 3 has moved in the space 1 and to detect the inclination of the space 1.

この場合、端部B−C間のインピーダンスは、この端部B−C間における一方の複数の電極2aと他方の1つの電極2b(接地導体)との間の静電容量に反比例するので、複数のうちのある1つの電極2aと他方の1つの電極2bとの間に誘電体ブロック3が介在(静電容量が増加)しているときには、その電極2aのインピーダンスが低下する。   In this case, the impedance between the end portions B-C is inversely proportional to the capacitance between the plurality of one electrodes 2a and the other one electrode 2b (ground conductor) between the end portions B-C. When the dielectric block 3 is interposed (capacitance is increased) between one electrode 2a and the other electrode 2b of the plurality, the impedance of the electrode 2a is lowered.

なお、一の端部Bに端子Tが接続された電極2aのインピーダンスの測定は、端子Tから電極2aに一定の信号を与え、この信号が他の端部Cで反射して一の端部B(端子T)に返ったときの反射係数を基に算出することにより行なうことができる。すなわち、この場合に一の端部Bに返った信号は、電極2aの端部B−C間のインピーダンスに応じた反射係数を有しているので、信号の反射係数を検知することにより電極2aのインピーダンスを算出し検知することができる。なお、反射係数(r)は、端子Tから電極2aの一の端部Bに供給した信号の電圧(E1)と、他の端部Cから返ってきた信号の電圧(E2)との比(r=E2/E1)であり、インピーダンスは(1+r)/(1−r)に比例する。   Note that the measurement of the impedance of the electrode 2a having the terminal T connected to one end B gives a constant signal from the terminal T to the electrode 2a, and this signal is reflected by the other end C so that the one end This can be done by calculating based on the reflection coefficient when returned to B (terminal T). That is, in this case, since the signal returned to one end B has a reflection coefficient corresponding to the impedance between the ends B-C of the electrode 2a, the electrode 2a is detected by detecting the reflection coefficient of the signal. The impedance can be calculated and detected. The reflection coefficient (r) is the ratio of the voltage (E1) of the signal supplied from the terminal T to one end B of the electrode 2a and the voltage (E2) of the signal returned from the other end C ( r = E2 / E1), and the impedance is proportional to (1 + r) / (1-r).

複数の電極2aにおいて端子Tが接続される一の端部Bは、例えば図9に示したように複数の電極2aのそれぞれが扇形の場合には、円弧状の外周部分の一端の部分等に設定すればよい。また、この場合には、他の端部Cは、例えばいわゆる扇の要に相当する位置や、円弧状の外周部の一の端部Bと反対側の端部になる。   One end B to which the terminal T is connected in the plurality of electrodes 2a is, for example, as shown in FIG. 9, when each of the plurality of electrodes 2a has a fan shape, You only have to set it. In this case, the other end C is, for example, a position corresponding to a so-called fan or an end opposite to one end B of the arc-shaped outer peripheral portion.

また、複数の電極2aは、例えば図10に示したように、平面視で円形状の空間1の中心から放射状に広がる細長い長方形状に形成して、その長さ方向の両端部のいずれか一方を端子Tが接続される一の端部Bとしてもよい。この図10に示した例では、複数の電極2aについて空間1の外周側の端部を一の端部Bとしている。この場合には、上下の容量電極2a,2b間への誘電体ブロック3の介在が、電極2aの端部B−C間に相当する部分で生じやすいので、静電容量の変化に伴う端部B−C間のインピーダンスの変化がより顕著になり、傾斜の検知がより確実に行なわれる。なお、図10は、本発明の傾斜センサ装置9の実施の形態の他の例を示す平面図である。図10において、図1と同様の部位には同様の符号を付している。図10では、絶縁容器4の外形が平面視で円形状の場合の例を示している。   In addition, as shown in FIG. 10, for example, the plurality of electrodes 2a are formed in an elongated rectangular shape that radiates from the center of the circular space 1 in plan view, and either one of both end portions in the length direction thereof. May be one end B to which the terminal T is connected. In the example shown in FIG. 10, the end on the outer peripheral side of the space 1 is defined as one end B for the plurality of electrodes 2a. In this case, the interposition of the dielectric block 3 between the upper and lower capacitive electrodes 2a and 2b is likely to occur at a portion corresponding to the end B-C of the electrode 2a. The change in impedance between B and C becomes more prominent, and the inclination is detected more reliably. FIG. 10 is a plan view showing another example of the embodiment of the tilt sensor device 9 of the present invention. In FIG. 10, the same parts as those in FIG. FIG. 10 shows an example in which the outer shape of the insulating container 4 is circular in plan view.

複数の電極2aをこのような細長い長方形状にして円形状の空間1の半径方向に沿って放射状に配置した場合には、複数の電極2aの間の間隔が広いので、例えば絶縁容器4(特に蓋体4b)をアクリル樹脂等の透明な部材で形成して空間1の内部を外側から見やすくすることもできる。空間1の内部を外側から見やすくしておけば、誘電体ブロック3や絶縁容器4の欠け等の不具合の検知や、誘電体ブロック3が傾斜に応じて正常に移動しているかの確認等を容易に行なうことができる。   When the plurality of electrodes 2a are arranged in such an elongated rectangular shape and radially arranged along the radial direction of the circular space 1, the interval between the plurality of electrodes 2a is wide. The lid 4b) may be formed of a transparent member such as an acrylic resin so that the inside of the space 1 can be easily seen from the outside. If the inside of the space 1 is easily visible from the outside, it is easy to detect defects such as chipping of the dielectric block 3 and the insulating container 4 and to confirm whether the dielectric block 3 is moving normally according to the inclination. Can be done.

このような端子Tは、容量電極2と同様の金属材料が容量電極2と同様の方法で絶縁容器4に被着されたものや、鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料からなる線状の部材が電極2aにろう材等を介して接合されたもの等により形成される。   Such a terminal T is a metal material similar to the capacitor electrode 2 applied to the insulating container 4 in the same manner as the capacitor electrode 2, or a metal material such as an iron-nickel alloy or iron-nickel-cobalt alloy. The linear member which consists of is formed by what joined to the electrode 2a via the brazing material etc.

また、端子Tは、例えば絶縁容器4に形成されて容量電極2に接続された配線導体(図示せず)を介して、信号の反射係数を測定する電気回路(図示せず)と電気的に接続される。信号の反射係数を測定する電気回路は、別体の部品(セラミック配線基板に形成された回路等)として絶縁容器4に取り付けたものでもよく、この絶縁容器4に容量電極2と同様の導体により回路パターンとして被着形成されたものでもよい。   The terminal T is electrically connected to an electric circuit (not shown) for measuring a reflection coefficient of a signal through a wiring conductor (not shown) formed in the insulating container 4 and connected to the capacitor electrode 2, for example. Connected. The electric circuit for measuring the reflection coefficient of the signal may be a separate part (circuit formed on the ceramic wiring board) attached to the insulating container 4, and the insulating container 4 is connected to the capacitor electrode 2 by the same conductor. It may be deposited as a circuit pattern.

また、この測定を行なう際には、測定用の電気回路に基準電位を与える必要がある。この基準電位は、例えば接地された他方の電極(下側の容量電極)2b(接地電位)により与えることができ、一方の電極(上側の容量電極)2aに接続される端子Tとは電気的に独立した端子(図示せず)を他方の電極2bに電気的に接続させるようにすればよい。   Further, when performing this measurement, it is necessary to apply a reference potential to the measurement electric circuit. This reference potential can be given by, for example, the other grounded electrode (lower capacitive electrode) 2b (ground potential), and is electrically connected to the terminal T connected to one electrode (upper capacitive electrode) 2a. An independent terminal (not shown) may be electrically connected to the other electrode 2b.

なお、このような傾斜センサ装置9は、例えば、まず、前述のようにして作製した絶縁基体4aの凹部内に誘電体ブロック3を入れ、次に、凹部を塞ぐようにして蓋体4bを絶縁基体4aの上面に接合することにより製作することができる。   In such an inclination sensor device 9, for example, the dielectric block 3 is first placed in the recess of the insulating base 4 a manufactured as described above, and then the lid 4 b is insulated so as to close the recess. It can be manufactured by bonding to the upper surface of the substrate 4a.

また、蓋体4bと絶縁基体4aとの接合は、例えば、有機樹脂接着剤やガラス,ろう材等の接合材を介して接合することにより行なうことができる。この場合、あらかじめ両者の接合面に金属層(図示せず)を形成しておき、この金属層の間をろう材で接合するようにしてもよい。なお、金属層は、容量電極2と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。   Further, the lid 4b and the insulating base 4a can be joined by, for example, joining via a joining material such as an organic resin adhesive, glass, brazing material or the like. In this case, a metal layer (not shown) may be formed in advance on the joint surface between the two, and the metal layers may be joined with a brazing material. The metal layer can be formed by using the same metal material as that of the capacitor electrode 2 and using the same method.

なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、絶縁容器4の少なくとも一部をガラスやアクリル系樹脂,メタクリル系樹脂等の透光性の材料で形成しておいて、外側から誘電体ブロック3の位置を視認できるようにしておいてもよい。この場合には、空間1の傾きに応じて誘電体ブロック3が正常に移動しているか否かを容易に確認することができ、より高精度で、かつ点検の容易な傾斜センサ装置9とすることができる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, at least a part of the insulating container 4 may be formed of a light-transmitting material such as glass, acrylic resin, or methacrylic resin so that the position of the dielectric block 3 can be visually recognized from the outside. Good. In this case, it is possible to easily confirm whether or not the dielectric block 3 is moving normally according to the inclination of the space 1, and the inclination sensor device 9 is more accurate and easy to check. be able to.

(a)は本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、(b)はそのA−A線における断面図である。(A) is a top view which shows an example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention, (b) is sectional drawing in the AA line. (a)および(b)は、それぞれ本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention, respectively. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. (a)〜(c)は、それぞれ本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。(A)-(c) is a top view which shows typically the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention, respectively. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention. 本発明の傾斜センサ装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of embodiment of the inclination sensor apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・空間
2・・・容量電極
2a・・上側の容量電極(一方の電極、複数の電極)
2b・・下側の容量電極(他方の電極、1つの電極)
2c・・中央部分の容量電極
3・・・誘電体ブロック
4・・・絶縁容器
4a・・絶縁基体
4b・・蓋体
5・・・液体
9・・・傾斜センサ装置
B・・・一の端部
C・・・他の端部
T・・・端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Space 2 ... Capacitance electrode 2a ... Upper capacity electrode (one electrode, a plurality of electrodes)
2b .. Lower capacitive electrode (the other electrode, one electrode)
2c ··· Capacitance electrode 3 in the central portion ··· Dielectric block 4 ··· Insulating container 4a · · Insulating base 4b · · Lid 5 · · · Liquid 9 · · · inclination sensor device B · · · one end Part C ... Other end T ... Terminal

Claims (12)

空間を間に配して上下に対向し、少なくとも一方が複数の電極からなる容量電極と、前記空間内に収容され、該空間の傾きに応じて前記複数の電極間を移動可能な誘電体ブロックとを具備することを特徴とする傾斜センサ装置。 Capacitance electrodes that are vertically opposed to each other with a space therebetween and at least one of which is composed of a plurality of electrodes, and a dielectric block that is accommodated in the space and can move between the plurality of electrodes according to the inclination of the space An inclination sensor device comprising: 前記空間が絶縁容器に形成され、前記容量電極が前記空間を挟んで配置されていることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 The tilt sensor device according to claim 1, wherein the space is formed in an insulating container, and the capacitive electrode is disposed across the space. 前記誘電体ブロックの比誘電率が、前記絶縁容器のうち前記容量電極と前記空間との間に位置する部位の比誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の傾斜センサ装置。 The inclination sensor device according to claim 2, wherein a relative dielectric constant of the dielectric block is larger than a relative dielectric constant of a portion of the insulating container located between the capacitive electrode and the space. 上下の前記容量電極が平行に配置されており、前記誘電体ブロックが前記容量電極に平行な上下面を有することを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 2. The tilt sensor device according to claim 1, wherein the upper and lower capacitive electrodes are arranged in parallel, and the dielectric block has upper and lower surfaces parallel to the capacitive electrode. 前記空間の下面が、中央部が低くなるように湾曲していることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 The tilt sensor device according to claim 1, wherein a lower surface of the space is curved so that a central portion is lowered. 前記容量電極は、一方が前記複数の電極であり、他方が該複数の電極が形成されている領域に対向している1つの電極であることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 2. The tilt sensor device according to claim 1, wherein one of the capacitive electrodes is the plurality of electrodes, and the other is one electrode facing a region where the plurality of electrodes are formed. 前記空間が平面視で多角形状または円形状であり、前記容量電極が前記空間の外周に沿って配置されていることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 The tilt sensor device according to claim 1, wherein the space has a polygonal shape or a circular shape in a plan view, and the capacitive electrode is disposed along an outer periphery of the space. 前記複数の容量電極は、隣接するもの同士の間隔が、前記誘電体ブロックを平面視したときの外形寸法よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 2. The tilt sensor device according to claim 1, wherein an interval between adjacent ones of the plurality of capacitive electrodes is smaller than an outer dimension when the dielectric block is viewed in plan. 前記空間が円柱状であり、かつ前記誘電体ブロックが円柱状であることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 The inclination sensor device according to claim 1, wherein the space is cylindrical and the dielectric block is cylindrical. 前記空間の内部に、前記誘電体ブロックとは比誘電率の異なる液体が充填されていることを特徴とする請求項1記載の傾斜センサ装置。 2. The tilt sensor device according to claim 1, wherein the space is filled with a liquid having a dielectric constant different from that of the dielectric block. 前記誘電体ブロックの密度が前記液体の密度よりも小さく、前記空間の上面が、中央部が高くなるように湾曲していることを特徴とする請求項10記載の傾斜センサ装置。 11. The tilt sensor device according to claim 10, wherein the density of the dielectric block is smaller than the density of the liquid, and the upper surface of the space is curved so that the central portion is higher. 前記1つの電極が接地されており、前記複数の電極のそれぞれの一の端部に、該一の端部と他の端部との間のインピーダンスを測定するための端子が接続されていることを特徴とする請求項6記載の傾斜センサ装置。 The one electrode is grounded, and a terminal for measuring impedance between the one end and the other end is connected to one end of each of the plurality of electrodes. The tilt sensor device according to claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011123036A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Edison Opto Corp Particle movement type azimuth sensor
KR101811447B1 (en) 2017-06-28 2017-12-21 한국생산기술연구원 A tilt sensor having electrolyte solution and a method for manufacturing the same
KR101989785B1 (en) * 2018-01-25 2019-06-17 주식회사 에이유이 Tilt direction detection sensor and tilt direction detection method using the same

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