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JP2012088213A - Inclination sensor device - Google Patents

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JP2012088213A
JP2012088213A JP2010236135A JP2010236135A JP2012088213A JP 2012088213 A JP2012088213 A JP 2012088213A JP 2010236135 A JP2010236135 A JP 2010236135A JP 2010236135 A JP2010236135 A JP 2010236135A JP 2012088213 A JP2012088213 A JP 2012088213A
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JP
Japan
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electrode
plate
electrode plate
side electrode
electrode portion
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Pending
Application number
JP2010236135A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Horikawa
敦 堀川
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.)
Hirose Electric Co Ltd
Original Assignee
Hirose Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hirose Electric Co Ltd filed Critical Hirose Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】被検出物の傾斜を簡単な演算により高精度に求めることを可能にし、また、高さ寸法を小さくして傾斜センサ装置の小型化を図る。
【解決手段】傾斜センサ装置のセンサユニット10の電極収容室14内に誘電性液体15と共に電極板21、22、…を収容し、各電極板21、22、…を、略楕円形の外形を有し、中央部に略楕円形の穴を有する板体を中間部で曲げることにより形成する。これにより、誘電性液体15の液面15Aの傾斜角を「液面傾斜角」とし、各電極板21、22、…の各電極部において誘電性液体15に浸漬した部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、被検出物の傾斜角の予定された検出範囲内において、液面傾斜角の単位量変化当たりの浸漬部分面積の変化量を一定にすることができる。これにより、被検出物の傾斜角と電極間のインピーダンスとの関係をリニアにすることができる。
【選択図】図3
An object of the present invention is to obtain the inclination of an object to be detected with high accuracy by simple calculation, and to reduce the height of the inclination sensor device by reducing the height dimension.
Are accommodated together with a dielectric liquid 15 in an electrode housing chamber 14 of the sensor unit 10 of the tilt sensor device, and each electrode plate 21 has a substantially elliptical outer shape. It is formed by bending a plate body having a substantially elliptical hole in the center portion at the middle portion. Thereby, the inclination angle of the liquid surface 15A of the dielectric liquid 15 is defined as a “liquid surface inclination angle”, and the area of each electrode portion of each electrode plate 21, 22,. When “area” is defined, the amount of change in the immersion portion area per unit amount change in the liquid surface inclination angle can be made constant within a predetermined detection range of the inclination angle of the detection object. Thereby, the relationship between the inclination angle of the object to be detected and the impedance between the electrodes can be made linear.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、被検出物の傾斜、加速度等を検出することができる傾斜センサ装置に関する。   The present invention relates to a tilt sensor device that can detect tilt, acceleration, and the like of an object to be detected.

特許文献1には、被検出物の加速度を検出することができる加速度センサが記載されている。この加速度センサは、原理的にみて、被検出物の傾斜、加速度等を検出することができる傾斜センサ装置に相当する。   Patent Document 1 describes an acceleration sensor that can detect the acceleration of an object to be detected. In principle, this acceleration sensor corresponds to a tilt sensor device that can detect the tilt, acceleration, and the like of an object to be detected.

特許文献1に記載された傾斜センサ装置は、金属製の密閉容器と、密閉容器内に封入された導電性を有する液体と、四角形の外形を有する短冊状の4枚の電極とを備え、液体が傾斜したとき、各電極と液体との接触面積が変化し、これに伴い、各電極と密閉容器との間の抵抗値が変化し、この抵抗値に基づいて被検出物の傾斜、加速度等を検出する。   The tilt sensor device described in Patent Document 1 includes a metal sealed container, a conductive liquid sealed in the sealed container, and four strip-shaped electrodes having a quadrangular outer shape. When the electrode tilts, the contact area between each electrode and the liquid changes, and accordingly, the resistance value between each electrode and the sealed container changes. Based on this resistance value, the inclination of the object to be detected, acceleration, etc. Is detected.

特開2001−324513号公報JP 2001-324513 A

特許文献1に記載された傾斜センサ装置の各電極は外形が四角形の短冊状である。このため、液体の液面の傾斜角を「液面傾斜角」とし、各電極において液体に浸漬している部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、当該傾斜センサ装置により検出可能な傾斜角の範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの各電極の浸漬部分面積の変化量が一定でない。例えば、図13に示すように、四角形の外形を有する短冊状の電極100において、液面傾斜角が水平面に対しておよそ0度に近い当たりで単位量変化したときの浸漬部分面積の変化量R11と、液面傾斜角が水平面に対しておよそ45度に近い当たりで単位量変化したときの浸漬部分面積の変化量R12とが異なる。   Each electrode of the tilt sensor device described in Patent Document 1 has a rectangular strip shape. For this reason, assuming that the inclination angle of the liquid surface is “liquid surface inclination angle” and the area of each electrode immersed in the liquid is “immersion part area”, the inclination angle that can be detected by the inclination sensor device In this range, the amount of change in the immersed portion area of each electrode per unit amount of change in the liquid surface inclination angle is not constant. For example, as shown in FIG. 13, in the strip-shaped electrode 100 having a quadrangular outer shape, the change amount R11 of the immersion portion area when the liquid surface inclination angle changes by a unit amount when the liquid surface inclination angle is approximately 0 degrees with respect to the horizontal plane. And the amount R12 of change in the immersion portion when the unit amount changes when the liquid surface inclination angle is about 45 degrees with respect to the horizontal plane.

このため、液面の傾斜角と各電極の浸漬部分面積との関係がリニア(線形)とならない。この結果、液面の傾斜角と被検出物の傾斜角とが等しく、また、各電極の浸漬部分面積と各電極−密閉容器間の抵抗値との関係がリニアであったとしても、被検出物の傾斜角と各電極−密閉容器間の抵抗値との関係がリニアとならない。このため、各電極−密閉容器間の抵抗値に基づいて被検出物の傾斜角を高精度に求めることが困難であり、あるいは、各電極−密閉容器間の抵抗値に基づいて被検出物の傾斜角を求めるに当たり複雑な演算を行わなければならないという問題がある。   For this reason, the relationship between the inclination angle of the liquid level and the area where each electrode is immersed is not linear. As a result, even if the inclination angle of the liquid surface is equal to the inclination angle of the object to be detected, and the relationship between the immersion area of each electrode and the resistance value between each electrode and the sealed container is linear, the object to be detected The relationship between the inclination angle of the object and the resistance value between each electrode and the sealed container is not linear. For this reason, it is difficult to obtain the inclination angle of the detected object with high accuracy based on the resistance value between each electrode and the sealed container, or the detected object based on the resistance value between each electrode and the sealed container. There is a problem that a complicated calculation has to be performed to obtain the tilt angle.

また、特許文献1に記載された傾斜センサ装置は、検出可能な傾斜角の範囲が狭く、また検出可能な傾斜角を拡げると傾斜センサ装置が大型化してしまうという問題がある。すなわち、特許文献1に記載された傾斜センサ装置により検出可能な傾斜角の範囲は、特許文献1の図7を見ると、−60度〜+60度程度であると推測される。つまり、当該傾斜センサ装置における液体の液面の傾斜角が−60度〜+60度の範囲内であると、各電極が部分的に液体に浸漬した状態であるが、液体の液面の傾斜角が−60度〜+60度の範囲を超えると、4本の電極のうち、少なくとも1本の電極が液体に全く浸漬しない状態となってしまう。このように電極が液体に全く浸漬しない状態となると、各電極ー密閉容器間の抵抗値に基づいて被検出物の傾斜角を求めることがより一層困難になる。それゆえ、当該傾斜センサ装置により検出可能な傾斜角の範囲は−60度〜+60度程度であると推測することができ、検出可能な傾斜角の範囲が狭いことがわかる。   In addition, the tilt sensor device described in Patent Document 1 has a problem that the range of the tilt angle that can be detected is narrow, and the tilt sensor device becomes large if the detectable tilt angle is widened. That is, the range of the tilt angle that can be detected by the tilt sensor device described in Patent Document 1 is estimated to be about −60 degrees to +60 degrees when FIG. 7 of Patent Document 1 is viewed. That is, when the tilt angle of the liquid level in the tilt sensor device is within a range of −60 degrees to +60 degrees, each electrode is partially immersed in the liquid, but the tilt angle of the liquid level of the liquid When the angle exceeds the range of −60 degrees to +60 degrees, at least one of the four electrodes is not immersed in the liquid at all. Thus, when the electrode is not immersed in the liquid at all, it becomes even more difficult to obtain the inclination angle of the detection object based on the resistance value between each electrode and the sealed container. Therefore, it can be estimated that the range of tilt angles that can be detected by the tilt sensor device is about −60 degrees to +60 degrees, and it can be seen that the range of tilt angles that can be detected is narrow.

また、特許文献1に記載された傾斜センサ装置において、各電極の上下方向の長さを伸ばせば、検出可能な傾斜角の範囲を拡げることが可能である。しかし、その場合、傾斜センサ装置の高さ寸法が大きくなり、傾斜センサ装置が大型化してしまう。この結果、当該傾斜センサ装置を被検出物に取り付ける場所に制約が生じる等の問題が生じ得る。   Further, in the tilt sensor device described in Patent Document 1, if the length of each electrode in the vertical direction is extended, the range of detectable tilt angles can be expanded. However, in that case, the height of the tilt sensor device becomes large, and the tilt sensor device becomes large. As a result, problems such as restrictions on where the tilt sensor device is attached to the object to be detected may occur.

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の第1の課題は、被検出物の傾斜を簡単な演算により高精度に求めることを可能にする傾斜センサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of, for example, the above-described problems, and a first object of the present invention is to provide a tilt sensor device that can determine the tilt of an object to be detected with high accuracy by a simple calculation. There is to do.

本発明の第2の課題は、被検出物の傾斜の検出精度を低下させることなく、高さ寸法を小さくして小型化を図ることができる傾斜センサ装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an inclination sensor device that can be reduced in size by reducing the height dimension without reducing the detection accuracy of the inclination of the object to be detected.

上記課題を解決するために、本発明の第1の傾斜センサ装置は、被検出物に取り付けられ、前記被検出物の傾斜を検出する傾斜センサ装置であって、電極収容室を有する筐体と、前記電極収容室内に封入され、前記電極収容室の容積の全部を満たさない量の誘電性液体と、前記電極収容室内に設けられ、第1の検出部、第2の検出部、第3の検出部および第4の検出部を形成する検出構造体とを備え、前記検出構造体は、導電材料からなり略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成され、前記板体の中間部よりも一側が一側電極部となり、前記板体の中間部よりも他側が他側電極部となった4枚の電極板、すなわち、第1の電極板、第2の電極板、第3の電極板および第4の電極板を備え、前記4枚の電極板は、前記各電極板の一側電極部の一部および他側電極部の一部が前記誘電性液体に浸漬し、前記第1の電極板の他側電極部が前記第2の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第2の電極板の他側電極部が前記第3の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第3の電極板の他側電極部が前記第4の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第4の電極板の他側電極部が前記第1の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向するように配置され、前記第1の電極板の他側電極部、前記第2の電極板の一側電極部、および前記第1の電極板の他側電極部と前記第2の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第1の検出部が形成され、前記第2の電極板の他側電極部、前記第3の電極板の一側電極部、および前記第2の電極板の他側電極部と前記第3の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第2の検出部が形成され、前記第3の電極板の他側電極部、前記第4の電極板の一側電極部、および前記第3の電極板の他側電極部と前記第4の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第3の検出部が形成され、前記第4の電極板の他側電極部、前記第1の電極板の一側電極部、および前記第4の電極板の他側電極部と前記第1の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第4の検出部が形成され、
前記誘電性液体の液面の傾斜に応じた前記第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化により前記被検出物の傾斜を検出することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a first tilt sensor device of the present invention is a tilt sensor device that is attached to a detected object and detects the tilt of the detected object, and includes a housing having an electrode storage chamber; A dielectric liquid that is enclosed in the electrode housing chamber and does not fill the entire volume of the electrode housing chamber, and is provided in the electrode housing chamber, and includes a first detector, a second detector, and a third detector A detection structure that forms a detection unit and a fourth detection unit, and the detection structure is formed of a conductive material, has a substantially elliptical outer shape, and bends an intermediate portion of a plate having a hole at the center. The four electrode plates formed on the one side with respect to the intermediate portion of the plate body as one side electrode portion and the other side with respect to the intermediate portion of the plate body as the other side electrode portion, that is, the first electrode plate A second electrode plate, a third electrode plate and a fourth electrode plate, One electrode plate part of each electrode plate and a part of the other electrode part are immersed in the dielectric liquid, and the other electrode part of the first electrode plate is the second electrode part. The other electrode part of the second electrode plate is opposed to the one side electrode part of the third electrode plate via a predetermined gap. The other electrode portion of the third electrode plate is opposed to the one electrode portion of the fourth electrode plate with a predetermined gap, and the other electrode portion of the fourth electrode plate is the first electrode portion. The electrode plate is disposed so as to face one side electrode portion with a predetermined gap, and the other electrode portion of the first electrode plate, the one side electrode portion of the second electrode plate, and the first electrode portion The first detection portion is formed by the dielectric liquid interposed between the other electrode portion of the electrode plate and the one electrode portion of the second electrode plate, and the other electrode of the second electrode plate. Part, one side electrode part of the third electrode plate, and the dielectric liquid interposed between the other side electrode part of the second electrode plate and the one side electrode part of the third electrode plate A second detection unit is formed, the other electrode part of the third electrode plate, the one electrode part of the fourth electrode plate, and the other electrode part of the third electrode plate and the fourth electrode part. The third detection part is formed by the dielectric liquid interposed between the one side electrode part of the electrode plate, the other side electrode part of the fourth electrode plate, and the one side electrode of the first electrode plate And the dielectric liquid interposed between the other electrode part of the fourth electrode plate and the one electrode part of the first electrode plate, the fourth detection part is formed,
The inclination of the object to be detected is detected by a change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the dielectric liquid.

本発明の第1の傾斜センサ装置によれば、各電極板を、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成する構成としたから、誘電性液体の液面の傾斜角を「液面傾斜角」とし、各電極板の一側電極部および他側電極のそれぞれにおいて誘電性液体に浸漬している部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにつき、被検出物の傾斜角の予定された検出範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量を一定にすることができる。これにより、各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにつき、液面傾斜角と浸漬部分面積との関係がリニアとなる。したがって、誘電性液体の液面の傾斜に応じた第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化に基づいて、被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる。   According to the first tilt sensor device of the present invention, each electrode plate is formed by bending an intermediate portion of a plate body having a substantially elliptical outer shape and having a hole in the center portion. The inclination angle of the liquid surface is the “liquid surface inclination angle”, and the area of the part immersed in the dielectric liquid in each of the one side electrode part and the other side electrode of each electrode plate is referred to as the “immersion part area”. For each of the one side electrode part and the other side electrode part of each electrode plate, the amount of change in the immersion portion area per unit change amount of the liquid level inclination angle within the predetermined detection range of the inclination angle of the object to be detected Can be constant. Thereby, the relationship between the liquid surface inclination angle and the immersion portion area is linear for each of the one-side electrode portion and the other-side electrode portion of each electrode plate. Therefore, it is possible to easily and accurately detect the inclination of the detection object based on the change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the dielectric liquid.

また、各電極板を、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成する構成としたから、被検出物の傾斜角の検出範囲を大きく設定しても(例えばこの検出範囲を−90度〜+90度に設定しても)、各電極板の高さ寸法を小さくすることができ、傾斜センサ装置の小型化を図ることができる。   In addition, since each electrode plate is formed by bending an intermediate portion of a plate body having a substantially elliptical outer shape and having a hole in the center portion, the detection range of the inclination angle of the object to be detected is set large. However (for example, even if this detection range is set to -90 degrees to +90 degrees), the height dimension of each electrode plate can be reduced, and the inclination sensor device can be downsized.

また、各電極板の板体の中心部に穴を設けることにより、被検出物が傾斜したときの電極収容室内における誘電性液体の動きを良くすることができる。これにより、被検出物の傾斜に応じて誘電性液体の液面を迅速に傾斜させることができ、被検出物の傾斜の検出精度および検出の応答性を向上させることができる。   In addition, by providing a hole in the center of the plate of each electrode plate, the movement of the dielectric liquid in the electrode housing chamber when the object to be detected is inclined can be improved. As a result, the liquid level of the dielectric liquid can be quickly tilted according to the tilt of the object to be detected, and the tilt detection accuracy and detection responsiveness of the object to be detected can be improved.

上記課題を解決するために、本発明の第2の傾斜センサ装置は、被検出物に取り付けられ、前記被検出物の傾斜を検出する傾斜センサ装置であって、電極収容室を有する筐体と、前記電極収容室内に封入され、前記電極収容室の容積の全部を満たさない量の誘電性液体と、前記電極収容室内に設けられ、第1の検出部、第2の検出部、第3の検出部および第4の検出部を形成する検出構造体とを備え、前記検出構造体は、導電材料からなる板体の中間部を曲げることにより形成され、前記板体の中間部よりも一側が一側電極部となり、前記板体の中間部よりも他側が他側電極部となった4枚の電極板、すなわち、第1の電極板、第2の電極板、第3の電極板および第4の電極板を備え、前記4枚の電極板は、前記各電極板の一側電極部の一部および他側電極部の一部が前記誘電性液体に浸漬し、前記第1の電極板の他側電極部が前記第2の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第2の電極板の他側電極部が前記第3の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第3の電極板の他側電極部が前記第4の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第4の電極板の他側電極部が前記第1の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向するように配置され、前記第1の電極板の他側電極部、前記第2の電極板の一側電極部、および前記第1の電極板の他側電極部と前記第2の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第1の検出部が形成され、前記第2の電極板の他側電極部、前記第3の電極板の一側電極部、および前記第2の電極板の他側電極部と前記第3の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第2の検出部が形成され、前記第3の電極板の他側電極部、前記第4の電極板の一側電極部、および前記第3の電極板の他側電極部と前記第4の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第3の検出部が形成され、前記第4の電極板の他側電極部、前記第1の電極板の一側電極部、および前記第4の電極板の他側電極部と前記第1の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第4の検出部が形成され、前記誘電性液体の液面の傾斜に応じた前記第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化により前記被検出物の傾斜を検出し、前記誘電性液体の液面の傾斜角を「液面傾斜角」とし、前記各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにおいて前記誘電性液体に浸漬している部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、前記被検出物の傾斜角の予定された検出範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が一定となるように前記各電極板の一側電極部の形状および他側電極部の形状がそれぞれ定められていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a second tilt sensor device of the present invention is a tilt sensor device that is attached to a detected object and detects the tilt of the detected object, and includes a housing having an electrode housing chamber; A dielectric liquid that is enclosed in the electrode housing chamber and does not fill the entire volume of the electrode housing chamber, and is provided in the electrode housing chamber, and includes a first detector, a second detector, and a third detector A detection structure that forms a detection unit and a fourth detection unit, and the detection structure is formed by bending an intermediate part of a plate made of a conductive material, and one side of the intermediate part of the plate is Four electrode plates that are one-side electrode portions and the other side is the other-side electrode portion from the intermediate portion of the plate body, that is, a first electrode plate, a second electrode plate, a third electrode plate, and a second electrode plate 4 electrode plates, the four electrode plates being a part of one side electrode portion of each electrode plate And a part of the other electrode part is immersed in the dielectric liquid, the other electrode part of the first electrode plate is opposed to the one electrode part of the second electrode plate with a predetermined gap, The other electrode portion of the second electrode plate faces the one electrode portion of the third electrode plate with a predetermined gap, and the other electrode portion of the third electrode plate is the fourth electrode. The electrode is opposed to one side electrode portion of the plate with a predetermined gap, and the other side electrode portion of the fourth electrode plate is opposed to the one side electrode portion of the first electrode plate with a predetermined gap. The other electrode portion of the first electrode plate, the one electrode portion of the second electrode plate, and the one electrode of the second electrode plate and the other electrode portion of the first electrode plate. The first detection unit is formed by the dielectric liquid interposed between the first electrode unit, the other electrode unit of the second electrode plate, the one electrode unit of the third electrode plate, and the The second detection portion is formed by the dielectric liquid interposed between the other electrode portion of the second electrode plate and the one electrode portion of the third electrode plate. The dielectric liquid interposed between the side electrode part, the one side electrode part of the fourth electrode plate, and the other side electrode part of the third electrode plate and the one side electrode part of the fourth electrode plate The third detection portion is formed by the other electrode portion of the fourth electrode plate, the one electrode portion of the first electrode plate, the other electrode portion of the fourth electrode plate, and the first electrode portion. The fourth detection part is formed by the dielectric liquid interposed between one electrode part of one electrode plate, and the first to fourth detections according to the inclination of the liquid surface of the dielectric liquid. The inclination of the object to be detected is detected by a change in impedance at the section, and the inclination angle of the liquid surface of the dielectric liquid is defined as a “liquid surface inclination angle”. When the area of the part immersed in the dielectric liquid in each of the one side electrode part and the other side electrode part of each electrode plate is defined as “immersion part area”, the inclination angle of the object to be detected is scheduled to be detected. Within the range, the shape of the one-side electrode portion and the shape of the other-side electrode portion of each of the electrode plates are determined so that the amount of change in the immersion portion area per unit change amount of the liquid surface inclination angle is constant. It is characterized by that.

本発明の第2の傾斜センサ装置によれば、各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにつき、被検出物の傾斜角の予定された検出範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量を一定にすることができる。これにより、各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにつき、液面傾斜角と浸漬部分面積との関係がリニアとなる。したがって、誘電性液体の液面の傾斜に応じた第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化に基づいて、被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる。   According to the second inclination sensor device of the present invention, the liquid surface inclination angle is within the predetermined detection range of the inclination angle of the detected object for each of the one side electrode portion and the other side electrode portion of each electrode plate. The amount of change of the immersion portion area per unit change amount can be made constant. Thereby, the relationship between the liquid surface inclination angle and the immersion portion area is linear for each of the one-side electrode portion and the other-side electrode portion of each electrode plate. Therefore, it is possible to easily and accurately detect the inclination of the detection object based on the change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the dielectric liquid.

上記課題を解決するために、本発明の第3の傾斜センサ装置は、上述した本発明の第2の傾斜センサ装置において、前記各電極板は、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a third tilt sensor device according to the present invention is the above-described second tilt sensor device according to the present invention, wherein each of the electrode plates has a substantially elliptical outer shape and has a hole in the center. It is formed by bending the intermediate part of the board which has this.

本発明の第3の傾斜センサ装置によれば、各電極板を、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成する構成としたから、被検出物の傾斜角の検出範囲を大きく設定しても(例えばこの検出範囲を−90度〜+90度に設定しても)、各電極板の高さ寸法を小さくすることができ、傾斜センサ装置の小型化を図ることができる。   According to the third inclination sensor device of the present invention, each electrode plate is formed by bending an intermediate portion of a plate body having a substantially elliptical outer shape and having a hole in the center portion. Even if the detection range of the inclination angle of an object is set large (for example, even if this detection range is set to -90 degrees to +90 degrees), the height dimension of each electrode plate can be reduced. Miniaturization can be achieved.

また、各電極板の板体の中心部に穴を設けることにより、被検出物が傾斜したときの電極収容室内における誘電性液体の動きを良くすることができる。これにより、被検出物の傾斜に応じて誘電性液体の液面を迅速に傾斜させることができ、被検出物の傾斜の検出精度および検出の応答性を向上させることができる。   In addition, by providing a hole in the center of the plate of each electrode plate, the movement of the dielectric liquid in the electrode housing chamber when the object to be detected is inclined can be improved. As a result, the liquid level of the dielectric liquid can be quickly tilted according to the tilt of the object to be detected, and the tilt detection accuracy and detection responsiveness of the object to be detected can be improved.

上記課題を解決するために、本発明の第4の傾斜センサ装置は、上述した本発明の第1または第3の傾斜センサ装置において、前記各電極板において、前記板体に形成された前記穴は略楕円形であり、前記板体の外形を形取る楕円の中心と前記穴を形取る楕円の中心とが一致し、前記板体の外形を形取る楕円の短軸の2分の1の長さと前記穴を形取る楕円の短軸の2分の1の長さとの差が、前記板体の外形を形取る楕円の長軸の2分の1の長さと前記穴を形取る楕円の長軸の2分の1の長さとの差よりも大きいことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the fourth tilt sensor device of the present invention is the above-described first or third tilt sensor device of the present invention, wherein the hole formed in the plate body in each of the electrode plates. Is substantially elliptical, and the center of the ellipse that forms the outer shape of the plate coincides with the center of the ellipse that forms the hole, and is half the minor axis of the ellipse that forms the outer shape of the plate. The difference between the length and the half length of the minor axis of the ellipse that forms the hole is the difference between the length of the ellipse that forms the outer shape of the plate and the length of the ellipse that forms the hole. It is characterized in that it is larger than the difference with the half length of the long axis.

本発明の第4の傾斜センサ装置によれば、各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにつき、液面傾斜角と浸漬部分面積との関係をリニアにすることができ、誘電性液体の液面の傾斜に応じた第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化に基づいて被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる。また、各電極板の高さ寸法を小さくして傾斜センサ装置の小型化を図ることができる。   According to the fourth tilt sensor device of the present invention, the relationship between the liquid surface tilt angle and the immersion portion area can be made linear for each of the one side electrode portion and the other side electrode portion of each electrode plate. It is possible to easily and accurately detect the inclination of the detection object based on the change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the ionic liquid. In addition, the height of each electrode plate can be reduced to reduce the size of the tilt sensor device.

上記課題を解決するために、本発明の第5の傾斜センサ装置は、上述した本発明の第2の傾斜センサ装置において、前記各電極板は、略真円形の外形を有する板体の中間部を曲げることにより形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fifth tilt sensor device of the present invention is the above-described second tilt sensor device of the present invention, wherein each of the electrode plates has a substantially circular outer shape. It is formed by bending.

本発明の第5の傾斜センサ装置によれば、被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる。また、四角形の外形を有する短冊状の電極を備えた従来の傾斜センサ装置と比較して、各電極板の高さ寸法を小さくして傾斜センサ装置の小型化を図ることができる。   According to the fifth tilt sensor device of the present invention, it is possible to easily and highly accurately detect the tilt of the object to be detected. In addition, the height of each electrode plate can be reduced to reduce the size of the tilt sensor device as compared with a conventional tilt sensor device having a strip-shaped electrode having a rectangular outer shape.

本発明によれば、被検出物の傾斜を簡単な演算により高精度に求めることができる。また、被検出物の傾斜の検出精度を低下させることなく、高さ寸法を小さくして小型化を図ることができる。   According to the present invention, the inclination of the detected object can be obtained with high accuracy by a simple calculation. In addition, the height can be reduced and the size can be reduced without reducing the detection accuracy of the inclination of the object to be detected.

本発明の実施形態による傾斜センサ装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置におけるセンサユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the sensor unit in the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 図2中の矢示III−III方向から見たセンサユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sensor unit seen from the arrow III-III direction in FIG. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置のセンサユニットにおける検出構造体を示す平面図である。It is a top view which shows the detection structure in the sensor unit of the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置の検出構造体における電極板(曲げる前の状態)を示す外観図である。It is an external view which shows the electrode plate (state before bending) in the detection structure of the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置の検出構造体における電極板(曲げた後の状態)を示す外観図である。It is an external view which shows the electrode plate (state after bending) in the detection structure of the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置の検出構造体において、4枚の電極板の配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of four electrode plates in the detection structure of the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置において、液面の傾斜角の変化と電極板の浸漬部分の面積の変化との関係を示す説明図である。In the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention, it is explanatory drawing which shows the relationship between the change of the inclination angle of a liquid level, and the change of the area of the immersion part of an electrode plate. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置の電気的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric constitution of the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置における駆動制御ユニットの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the drive control unit in the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置における測定処理ユニットの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the measurement process unit in the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による傾斜センサ装置における検出構造体の電極板の形状として採用することが可能なものを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows what can be employ | adopted as a shape of the electrode plate of the detection structure in the inclination sensor apparatus by embodiment of this invention. 従来技術による傾斜センサ装置において、液面の傾斜角の変化と電極板の浸漬部分の面積の変化との関係を示す説明図である。In the inclination sensor apparatus by a prior art, it is explanatory drawing which shows the relationship between the change of the inclination angle of a liquid level, and the change of the area of the immersion part of an electrode plate.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態による傾斜センサ装置を示している。図1において、本発明の実施形態による傾斜センサ装置1は、水平面に対する被検出物の傾斜を検出、測定する装置である。傾斜センサ装置1は、水平面に対して平行に伸びる軸X(図2参照)を基準とする傾斜、および水平面に対して平行に伸び、軸Xと直交する軸Y(図2参照)を基準とする傾斜を検出、測定することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a tilt sensor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a tilt sensor device 1 according to an embodiment of the present invention is a device that detects and measures the tilt of an object to be detected with respect to a horizontal plane. The tilt sensor apparatus 1 is based on an axis X (see FIG. 2) that extends parallel to the horizontal plane, and an axis Y (see FIG. 2) that extends parallel to the horizontal plane and is orthogonal to the axis X. The inclination to be detected can be detected and measured.

傾斜センサ装置1は、被検出物に取り付けられ、被検出物の傾斜を検出し、被検出物の傾斜に対応する検出信号を出力するセンサユニット10と、センサユニット10と電気的に接続され、センサユニット10に駆動電圧を供給する駆動制御ユニット50と、センサユニット10と電気的に接続され、センサユニット10から出力される検出信号に基づいて被検出物の傾斜角を測定する測定処理ユニット60とを備えている。   The inclination sensor device 1 is attached to a detection object, detects the inclination of the detection object, and outputs a detection signal corresponding to the inclination of the detection object, and is electrically connected to the sensor unit 10, A drive control unit 50 that supplies a drive voltage to the sensor unit 10, and a measurement processing unit 60 that is electrically connected to the sensor unit 10 and measures the tilt angle of the detection object based on the detection signal output from the sensor unit 10. And.

図2および図3はセンサユニット10を示している。図2に示すように、センサユニット10は筐体としてのハウジング11を備えている。ハウジング11は、ハウジング本体12および基台部13から構成されている。ハウジング本体12は、その上部が閉塞された円筒状に形成され、基台部13は円盤状に形成されている。ハウジング本体12および基台部13は、いずれも金属等の導電材料により形成してもよいし、樹脂等の絶縁材料により形成してもよい。図3に示すように、基台部13はハウジング本体12の下部に取り付けられ、ハウジング本体12の下部を閉塞している。ハウジング本体12の下端面と基台部13の上面とは相互に密着されており、これにより、ハウジング本体12内には密閉空間である電極収容室14が形成されている。   2 and 3 show the sensor unit 10. As shown in FIG. 2, the sensor unit 10 includes a housing 11 as a housing. The housing 11 includes a housing main body 12 and a base part 13. The housing main body 12 is formed in a cylindrical shape whose upper portion is closed, and the base portion 13 is formed in a disk shape. The housing body 12 and the base part 13 may both be formed of a conductive material such as metal, or may be formed of an insulating material such as resin. As shown in FIG. 3, the base part 13 is attached to the lower part of the housing body 12 and closes the lower part of the housing body 12. The lower end surface of the housing body 12 and the upper surface of the base portion 13 are in close contact with each other, whereby an electrode housing chamber 14 that is a sealed space is formed in the housing body 12.

電極収容室14内には、図3に示すように、誘電性液体15およびガス16が封入されている。誘電性液体15とガス16とは誘電率が相互に異なる。誘電性液体15としては、例えばフッ素不活性液体、アルコール等を用いることができる。ガス16には、例えばアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを用いることが好ましい。誘電性液体15の量は、電極収容室14の容積の全部を満たさない量に設定されている。センサユニット10の姿勢が水平であるときには、誘電性液体15の液面15Aは図3に示すように水平面と一致する。さらに、電極収容室14内には検出構造体17が設けられている。   As shown in FIG. 3, a dielectric liquid 15 and a gas 16 are sealed in the electrode storage chamber 14. The dielectric liquid 15 and the gas 16 have different dielectric constants. As the dielectric liquid 15, for example, a fluorine inert liquid, alcohol or the like can be used. As the gas 16, for example, an inert gas such as argon gas or nitrogen gas is preferably used. The amount of the dielectric liquid 15 is set to an amount that does not fill the entire volume of the electrode housing chamber 14. When the posture of the sensor unit 10 is horizontal, the liquid level 15A of the dielectric liquid 15 coincides with the horizontal plane as shown in FIG. Further, a detection structure 17 is provided in the electrode housing chamber 14.

図4は電極収容室14内に設けられた検出構造体17を示している。図4に示すように、検出構造体17は、基板18と、4枚の電極板21〜24とを備えている。基板18は、絶縁材料により形成され、電極収容室14の底側に配置され、センサユニット10の姿勢が水平であるときには誘電性液体15に完全に浸漬している。各電極板21〜24は基板18の上面に設けられている。また、基板18の周縁部には、合計12本のリード電極41A〜41D、42A〜42D、43A〜43Dおよび44A〜44Dが設けられており、基板18の裏面には、プリアンプ回路部45〜48が設けられている。   FIG. 4 shows a detection structure 17 provided in the electrode housing chamber 14. As shown in FIG. 4, the detection structure 17 includes a substrate 18 and four electrode plates 21 to 24. The substrate 18 is formed of an insulating material, is disposed on the bottom side of the electrode housing chamber 14, and is completely immersed in the dielectric liquid 15 when the position of the sensor unit 10 is horizontal. Each of the electrode plates 21 to 24 is provided on the upper surface of the substrate 18. In addition, a total of 12 lead electrodes 41A to 41D, 42A to 42D, 43A to 43D, and 44A to 44D are provided on the peripheral portion of the substrate 18, and the preamplifier circuit portions 45 to 48 are provided on the back surface of the substrate 18. Is provided.

図5および図6は電極板21を示している。電極板21は後述するように板体の中間部を曲げることにより形成されるが、図5に示す電極板21は曲げる前の状態であり、図6に示す電極板21は曲げた後の状態である。図7は4枚の電極板21〜24の配置を示し、図8は液面の傾斜角の変化と電極板21の浸漬部分の面積の変化との関係を模式的に示している。   5 and 6 show the electrode plate 21. The electrode plate 21 is formed by bending an intermediate portion of the plate body as will be described later, but the electrode plate 21 shown in FIG. 5 is in a state before bending, and the electrode plate 21 shown in FIG. 6 is in a state after bending. It is. 7 shows the arrangement of the four electrode plates 21 to 24, and FIG. 8 schematically shows the relationship between the change in the tilt angle of the liquid surface and the change in the area of the immersed portion of the electrode plate 21.

図5において、電極板21は、金属等の導電材料からなる板体25から構成されている。板体25は外形が略楕円形であり、中心部に略楕円形の穴26が形成されている。また、板体25の一側端部(図5中右側の端部)および他側端部(図5中左側の端部)には、板体25と同一の導電材料からなる一対の支持部27が板体25と一体的に設けられている。   In FIG. 5, the electrode plate 21 is composed of a plate body 25 made of a conductive material such as metal. The outer shape of the plate body 25 is substantially elliptical, and a substantially elliptical hole 26 is formed at the center. Further, a pair of support portions made of the same conductive material as that of the plate body 25 are provided at one end (the right end in FIG. 5) and the other end (the left end in FIG. 5) of the plate 25. 27 is provided integrally with the plate body 25.

また、電極板21は、各支持部27の先端部を図5中の基準線r−rに沿うように90度に曲げ、各支持部27と板体25との間を基準線s−sに沿うように90度に曲げ、板体25の中間部を基準線u−uに沿うように90度に曲げることにより形成される。これらの曲げ加工を行うと、電極板21の形状は図6に示す形状となる。また、上述した一対の支持部27は、板体25の一側端部および他側端部から基板18に向けて下向きの伸び、曲げられた先端部27Aが基板18の上面に取り付けられる。これにより、電極板21が基板18の上面に固定される(図3参照)。   Further, the electrode plate 21 is bent at 90 degrees along the reference line rr in FIG. 5 at the tip of each support part 27, and the reference line ss between each support part 27 and the plate body 25 is bent. It is formed by bending 90 degrees so as to be along, and bending the intermediate portion of the plate body 25 so as to be 90 degrees along the reference line uu. When these bending processes are performed, the shape of the electrode plate 21 becomes the shape shown in FIG. The pair of support portions 27 described above extend downward from the one end and the other end of the plate body 25 toward the substrate 18, and the bent tip portions 27 </ b> A are attached to the upper surface of the substrate 18. Thereby, the electrode plate 21 is fixed to the upper surface of the board | substrate 18 (refer FIG. 3).

また、板体25のうち、中間部(基準線u−u)よりも一側(図5中右側)が一側電極部21Aとして機能し、中間部よりも他側(図5中左側)が他側電極部21Bとして機能する。   Further, in the plate body 25, one side (right side in FIG. 5) from the intermediate part (reference line uu) functions as the one-side electrode part 21A, and the other side (left side in FIG. 5) from the intermediate part. It functions as the other side electrode part 21B.

また、電極板22、23、24もそれぞれ電極板21と同様に構成されている。すなわち、図7に示すように、電極板22において、板体25のうち、中間部よりも一側が一側電極部22Aとして機能し、中間部よりも他側が他側電極部22Bとして機能する。また、電極板23において、板体25のうち、中間部よりも一側が一側電極部23Aとして機能し、中間部よりも他側が他側電極部23Bとして機能する。また、電極板24において、板体25のうち、中間部よりも一側が一側電極部24Aとして機能し、中間部よりも他側が他側電極部24Bとして機能する。   In addition, the electrode plates 22, 23, and 24 are configured similarly to the electrode plate 21. That is, as shown in FIG. 7, in the electrode plate 22, one side of the plate body 25 from the intermediate portion functions as the one-side electrode portion 22 </ b> A, and the other side from the intermediate portion functions as the other-side electrode portion 22 </ b> B. Further, in the electrode plate 23, one side of the plate body 25 from the intermediate portion functions as the one-side electrode portion 23A, and the other side from the intermediate portion functions as the other-side electrode portion 23B. Further, in the electrode plate 24, one side of the plate body 25 from the intermediate portion functions as the one-side electrode portion 24A, and the other side from the intermediate portion functions as the other-side electrode portion 24B.

電極板21〜24は、図3に示すように、基板18の上面から上方に向けて垂直に立ち上がるように配置されている。また、一側電極部21A、22A、23A、24Aの一部および他側電極部21B、22B、23B、24Bの一部が誘電性液体15に浸漬している。具体的には、センサユニット10の姿勢が水平であるときには、一側電極部21A、22A、23A、24Aおよび他側電極部21B、22B、23B、24Bのそれぞれにおいて、下半分が誘電性液体15に浸漬し、上半分が誘電性液体15の液面15Aから出ている。   As shown in FIG. 3, the electrode plates 21 to 24 are disposed so as to rise vertically from the upper surface of the substrate 18. In addition, a part of the one-side electrode portions 21A, 22A, 23A, and 24A and a part of the other-side electrode portions 21B, 22B, 23B, and 24B are immersed in the dielectric liquid 15. Specifically, when the orientation of the sensor unit 10 is horizontal, the lower half of each of the one-side electrode portions 21A, 22A, 23A, 24A and the other-side electrode portions 21B, 22B, 23B, 24B is the dielectric liquid 15 The upper half comes out from the liquid surface 15 A of the dielectric liquid 15.

また、電極板21〜24は、基板18上においてそれぞれ相互に離間し、図7に示すように、電極板21の他側電極部21Bが電極板22の一側電極部22Aと所定の隙間35を介して対向し、電極板22の他側電極部22Bが電極板23の一側電極部23Aと所定の隙間36を介して対向し、電極板23の他側電極部23Bが電極板24の一側電極部24Aと所定の隙間37を介して対向し、電極板24の他側電極部24Bが電極板21の一側電極部21Aと所定の隙間38を介して対向するように配置されている。   Further, the electrode plates 21 to 24 are separated from each other on the substrate 18, and the other electrode portion 21B of the electrode plate 21 and the one electrode portion 22A of the electrode plate 22 are in a predetermined gap 35 as shown in FIG. The other electrode portion 22B of the electrode plate 22 is opposed to the one electrode portion 23A of the electrode plate 23 via a predetermined gap 36, and the other electrode portion 23B of the electrode plate 23 is It is arranged so as to face the one-side electrode part 24A via a predetermined gap 37, and the other-side electrode part 24B of the electrode plate 24 faces the one-side electrode part 21A of the electrode plate 21 via a predetermined gap 38. Yes.

そして、図7に示すように、電極板21の他側電極部21B、電極板22の一側電極部22A、および電極板21の他側電極部21Bと電極板22の一側電極部22Aとの間に介在する誘電性液体15により検出部31が形成され、電極板22の他側電極部22B、電極板23の一側電極部23A、および電極板22の他側電極部22Bと電極板23の一側電極部23Aとの間に介在する誘電性液体15により検出部32が形成されている。また、電極板23の他側電極部23B、電極板24の一側電極部24A、および電極板23の他側電極部23Bと電極板24の一側電極部24Aとの間に介在する誘電性液体15により検出部33が形成され、電極板24の他側電極部24B、電極板21の一側電極部21A、および電極板24の他側電極部24Bと電極板21の一側電極部21Aとの間に介在する誘電性液体15により検出部34が形成されている。   Then, as shown in FIG. 7, the other electrode portion 21 </ b> B of the electrode plate 21, the one electrode portion 22 </ b> A of the electrode plate 22, the other electrode portion 21 </ b> B of the electrode plate 21, and the one electrode portion 22 </ b> A of the electrode plate 22 The detection unit 31 is formed by the dielectric liquid 15 interposed between the electrode plate 22, the other electrode portion 22B of the electrode plate 22, the one electrode portion 23A of the electrode plate 23, and the electrode plate 22 and the other electrode portion 22B of the electrode plate 22. The detection part 32 is formed of the dielectric liquid 15 interposed between the one side electrode part 23 </ b> A. Further, the other electrode portion 23B of the electrode plate 23, the one electrode portion 24A of the electrode plate 24, and the dielectric interposed between the other electrode portion 23B of the electrode plate 23 and the one electrode portion 24A of the electrode plate 24. The detection part 33 is formed by the liquid 15, the other electrode part 24 </ b> B of the electrode plate 24, the one electrode part 21 </ b> A of the electrode plate 21, and the other electrode part 24 </ b> B of the electrode plate 24 and the one electrode part 21 </ b> A of the electrode plate 21. The detection part 34 is formed by the dielectric liquid 15 interposed between the two.

被検出物の傾斜に応じて誘電性液体15の液面が傾斜すると、液面の傾斜角の変化に対応して一側電極部21A、22A、23A、24Aおよび他側電極部21B、22B、23B、24Bのそれぞれにおいて誘電性液体15に浸漬した部分の面積が変化し、この結果、検出部31〜34のそれぞれにおいてインピーダンス(静電容量)が変化する。これらインピーダンスの値に基づいて被検出物の傾斜角が測定処理ユニット60により測定される。   When the liquid level of the dielectric liquid 15 is tilted according to the tilt of the object to be detected, the one side electrode portions 21A, 22A, 23A, 24A and the other side electrode portions 21B, 22B, The area of the portion immersed in the dielectric liquid 15 in each of 23B and 24B changes, and as a result, the impedance (capacitance) changes in each of the detection units 31 to 34. Based on these impedance values, the inclination angle of the object to be detected is measured by the measurement processing unit 60.

ここで、センサユニット10は、被検出物の傾斜角と各検出部31〜34のインピーダンスとの関係をリニア(線形)にする構成を有している。すなわち、誘電性液体15の液面15Aの傾斜角を「液面傾斜角」とし、各電極板21〜24の一側電極部21A、22A、23A、24Aおよび他側電極部21B、22B、23B、24Bのそれぞれにおいて誘電性液体15に浸漬している部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、一側電極部21A、22A、23A、24Aおよび他側電極部21B、22B、23B、24Bのそれぞれ形状は、被検出物の傾斜角の予定された検出範囲(例えば−90度〜+90度)内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が一定となるという条件を充足するように定められている。   Here, the sensor unit 10 has a configuration in which the relationship between the inclination angle of the detection object and the impedance of each of the detection units 31 to 34 is linear. That is, the inclination angle of the liquid surface 15A of the dielectric liquid 15 is defined as “liquid surface inclination angle”, and the one side electrode portions 21A, 22A, 23A, 24A and the other side electrode portions 21B, 22B, 23B of the respective electrode plates 21-24. 24B, the area of the part immersed in the dielectric liquid 15 is “immersion part area”. The one side electrode parts 21A, 22A, 23A, 24A and the other side electrode parts 21B, 22B, 23B, 24B Each shape has a condition that the amount of change in the immersion portion area per unit change amount of the liquid surface inclination angle is constant within a predetermined detection range (for example, −90 ° to + 90 °) of the inclination angle of the object to be detected. It is stipulated to satisfy.

本実施形態では、各一側電極部21A、22A、23A、24Aの形状および各他側電極部21B、22B、23B、24Bの形状がこれらの条件を充足するように定めるために、各電極板21〜24の板体25の形状を具体的に次のように定めている。すなわち、図5に示すように、板体25は、その外形が略楕円形であり、中心部に略楕円形の穴26が形成され、板体25の外形を形取る楕円の中心Pと穴26を形取る楕円の中心Qとが一致し、板体25の外形を形取る楕円の短軸の2分の1の長さと穴26を形取る楕円の短軸の2分の1の長さとの差D1が、板体25の外形を形取る楕円の長軸の2分の1の長さと穴26を形取る楕円の長軸の2分の1の長さとの差D2よりも大きい。   In the present embodiment, in order to determine that the shape of each one side electrode portion 21A, 22A, 23A, 24A and the shape of each other side electrode portion 21B, 22B, 23B, 24B satisfy these conditions, each electrode plate Specifically, the shapes of the plate bodies 25 to 24 are determined as follows. That is, as shown in FIG. 5, the outer shape of the plate body 25 is substantially elliptical, and a substantially elliptical hole 26 is formed at the center, and the center P of the ellipse and the hole forming the outer shape of the plate body 25 are formed. The center Q of the ellipse that forms the shape 26, and the half length of the minor axis of the ellipse that forms the outer shape of the plate 25 and the length of the half of the minor axis of the ellipse that forms the hole 26 The difference D1 is larger than the difference D2 between the half length of the major axis of the ellipse that forms the outer shape of the plate 25 and the length of one half of the major axis of the ellipse that forms the hole 26.

また、板体25の一側端部(図5中右側の端部)においては、支持部27と板体25との接続部分が一側方向に突出した形状となっているため、これに対応して穴26の一側端部も一側方向に伸びるように拡がっている。これにより、図6に示すように曲げ加工が施された後において、板体25の当該一側端部における液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が、板体25の他の部分における液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量と等しい。板体25の他側端部(図5中左側の端部)についても同様である。   In addition, at one end portion of the plate body 25 (the right end portion in FIG. 5), the connection portion between the support portion 27 and the plate body 25 has a shape protruding in one side direction, and this is the case. And the one side edge part of the hole 26 is also expanded so that it may extend in one side direction. Thus, after the bending process is performed as shown in FIG. 6, the change amount of the immersion portion area per unit change amount of the liquid surface inclination angle at the one side end portion of the plate body 25 is It is equal to the amount of change in the immersion portion area per unit amount of change in the liquid surface inclination angle in the other portions. The same applies to the other end of the plate 25 (the left end in FIG. 5).

また、被検出物の傾斜角の予定された前記検出範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が一定となるという条件を充足させるために、図3に示すように、センサユニット10の姿勢が水平であるときに、誘電性液体15の液面15Aが、各電極板21〜24の板体25の長軸と一致するように、電極収容室14内における各電極板21〜24の上下方向における位置および誘電性液体15の量が定められ、かつ、図7に示すように電極板21〜24に囲まれた領域の中心Oが図2に示すように電極収容室14の中心(軸Xと軸Yとの交点)と一致するように電極収容室14内における電極板21〜24の前後左右方向の位置が定められている。   In order to satisfy the condition that the amount of change in the immersion portion area per unit change amount of the liquid surface inclination angle is constant within the predetermined detection range of the inclination angle of the object to be detected, as shown in FIG. Thus, when the orientation of the sensor unit 10 is horizontal, the liquid surface 15A of the dielectric liquid 15 is in the electrode housing chamber 14 so as to coincide with the long axis of the plate body 25 of each electrode plate 21-24. As shown in FIG. 2, the vertical positions of the electrode plates 21 to 24 and the amount of the dielectric liquid 15 are determined, and the center O of the region surrounded by the electrode plates 21 to 24 as shown in FIG. The positions of the electrode plates 21 to 24 in the front-rear and left-right directions in the electrode storage chamber 14 are determined so as to coincide with the center of the electrode storage chamber 14 (intersection of the axis X and the axis Y).

各電極板21〜24の板体25の形状、各電極板21〜24の位置、および誘電性液体15の量をこのように定めることにより、一側電極部21A、22A、23A、24Aおよび他側電極部21B、22B、23B、24Bのそれぞれにおいて、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が一定となる。例えば、図8に示すように、液面傾斜角が水平面に対しておよそ0度に近い当たりで単位量変化したときの浸漬部分面積の変化量R1と、液面傾斜角が水平面に対しておよそ45度に近い当たりで単位量変化したときの浸漬部分面積の変化量R2とが等しくなる。この結果、被検出物の傾斜角と各検出部31〜34のインピーダンスとの関係がリニアになる。   By determining the shape of the plate body 25 of each electrode plate 21 to 24, the position of each electrode plate 21 to 24, and the amount of the dielectric liquid 15 in this way, the one-side electrode portions 21A, 22A, 23A, 24A and others In each of the side electrode portions 21B, 22B, 23B, and 24B, the amount of change in the immersion portion area per unit amount of change in the liquid surface inclination angle is constant. For example, as shown in FIG. 8, the amount R1 of change in the immersion portion area when the liquid surface inclination angle changes by about 0 degree with respect to the horizontal plane and the liquid surface inclination angle is about the horizontal plane. The amount of change R2 of the immersion portion area when the unit amount is changed in the vicinity of 45 degrees is equal. As a result, the relationship between the inclination angle of the detected object and the impedance of each of the detection units 31 to 34 is linear.

図9はセンサユニット10の電気的構成を示している。図10は駆動制御ユニット50の電気的構成を示し、図11は測定処理ユニット60の電気的構成を示している。図9において、プリアンプ回路部45〜48は、電極板21〜24にそれぞれ電気的に接続され、電極板21〜24から得られる検出信号をそれぞれ増幅し、増幅した検出信号をリード電極41C、42C、43C、44Cにそれぞれ出力する。   FIG. 9 shows the electrical configuration of the sensor unit 10. FIG. 10 shows the electrical configuration of the drive control unit 50, and FIG. 11 shows the electrical configuration of the measurement processing unit 60. 9, preamplifier circuit units 45 to 48 are electrically connected to the electrode plates 21 to 24, respectively, amplify the detection signals obtained from the electrode plates 21 to 24, and the amplified detection signals to the lead electrodes 41C and 42C. , 43C and 44C, respectively.

また、図10において、駆動制御ユニット50は駆動電圧発生回路51および電圧印加切換スイッチ52を備えている。駆動電圧発生回路51は駆動電圧を発生させる回路である。駆動電圧は、例えば交流電圧に、当該交流電圧の振幅の最高値以上の電圧を有する直流のバイアス電圧を加えたものである。電圧印加切換スイッチ52は、リード電極41B、43Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続する状態と、リード電極42B、44Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続する状態とを切り換えるスイッチである。軸Yを基準とした傾斜を測定するときには、電圧印加切換スイッチ52を切り換え、リード電極41B、43Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続し、駆動電圧発生回路51からの駆動電圧をリード電極41B、43Bにそれぞれ印加する。一方、軸Xを基準とした傾斜を測定するときには、電圧印加切換スイッチ52を切り換え、リード電極42B、44Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続し、駆動電圧発生回路51からの駆動電圧をリード電極42B、44Bにそれぞれ印加する。   In FIG. 10, the drive control unit 50 includes a drive voltage generation circuit 51 and a voltage application changeover switch 52. The drive voltage generation circuit 51 is a circuit that generates a drive voltage. The drive voltage is, for example, an AC voltage plus a DC bias voltage having a voltage equal to or higher than the maximum amplitude of the AC voltage. The voltage application changeover switch 52 is connected between the lead electrodes 41B and 43B and the drive voltage generation circuit 51, and is connected between the lead electrodes 42B and 44B and the drive voltage generation circuit 51. It is a switch for switching. When measuring the inclination with reference to the axis Y, the voltage application changeover switch 52 is switched to connect the lead electrodes 41B and 43B to the drive voltage generation circuit 51, and the drive voltage from the drive voltage generation circuit 51 is changed. Application is made to the lead electrodes 41B and 43B, respectively. On the other hand, when measuring the inclination with respect to the axis X, the voltage application changeover switch 52 is switched to connect each of the lead electrodes 42B and 44B to the drive voltage generation circuit 51, and drive from the drive voltage generation circuit 51 is performed. A voltage is applied to the lead electrodes 42B and 44B, respectively.

また、図11において、測定処理ユニット60は、測定処理回路61および検出信号出力切換スイッチ62を備えている。測定処理回路61は、検出信号に基づいて被検出物の傾斜を測定するための処理を行う回路である。検出信号出力切換スイッチ62は、リード電極41C、43Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続する状態と、リード電極42C、44Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続する状態とを切り換えるスイッチである。軸Yを基準とした傾斜を測定するときには、検出信号出力切換スイッチ62を切り換え、リード電極42C、44Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続し、測定処理回路61により、リード電極42Cから出力される検出信号と、リード電極44Cから出力される検出信号との差を取り、この差を、軸Yを基準とした傾斜角を示す値として出力端子63から出力する。軸Xを基準とした傾斜を測定するときには、検出信号出力切換スイッチ62を切り換え、リード電極41C、43Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続し、測定処理回路61により、リード電極41Cから出力される検出信号と、リード電極43Cから出力される検出信号との差を取り、この差を、軸Xを基準とした傾斜角を示す値として出力端子63から出力する。   In FIG. 11, the measurement processing unit 60 includes a measurement processing circuit 61 and a detection signal output changeover switch 62. The measurement processing circuit 61 is a circuit that performs processing for measuring the inclination of the detected object based on the detection signal. The detection signal output selector switch 62 has a state in which each of the lead electrodes 41C and 43C is connected to the measurement processing circuit 61, and a state in which each of the lead electrodes 42C and 44C is connected to the measurement processing circuit 61. It is a switch to switch. When measuring the tilt with reference to the axis Y, the detection signal output change-over switch 62 is switched to connect each of the lead electrodes 42C and 44C to the measurement processing circuit 61. The measurement processing circuit 61 causes the lead electrode 42C to be connected to the lead electrode 42C. The difference between the output detection signal and the detection signal output from the lead electrode 44C is taken, and this difference is output from the output terminal 63 as a value indicating the tilt angle with respect to the axis Y. When measuring the inclination with respect to the axis X, the detection signal output change-over switch 62 is switched to connect each of the lead electrodes 41C and 43C to the measurement processing circuit 61. The difference between the output detection signal and the detection signal output from the lead electrode 43C is taken, and this difference is output from the output terminal 63 as a value indicating the tilt angle with respect to the axis X.

また、図4中のリード電極41A、42A、43A、44Aは図示しない電源回路にそれぞれ接続され、これにより、電源回路からの電源電圧がプリアンプ回路部45〜48に印加される。また、リード電極41D、42D、43D、44Dは接地されている。   Also, the lead electrodes 41A, 42A, 43A, and 44A in FIG. 4 are connected to a power supply circuit (not shown), whereby the power supply voltage from the power supply circuit is applied to the preamplifier circuit sections 45 to 48. The lead electrodes 41D, 42D, 43D, and 44D are grounded.

このような構成を有する傾斜センサ装置1は、次のようにして被検出物の傾斜を検出、測定する。まず、傾斜センサ装置1により被検出物の傾斜を測定するために、図3に示すように、ハウジング本体12が上になり、基台部13が下になるようにセンサユニット10を被検出物に取り付ける。さらに、例えば、被検出物の左右方向における傾斜と前後方向における傾斜とを選択的に測定する場合には、軸Yが被検出物の左右方向における傾斜の軸と一致し、かつ軸Xが被検出物の前後方向における傾斜の軸と一致するように、センサユニット10を被検出物に取り付ける。   The inclination sensor device 1 having such a configuration detects and measures the inclination of the detected object as follows. First, in order to measure the inclination of the object to be detected by the inclination sensor device 1, as shown in FIG. 3, the sensor unit 10 is set so that the housing body 12 is on the upper side and the base part 13 is on the lower side. Attach to. Further, for example, when selectively measuring the tilt in the left-right direction and the tilt in the front-rear direction of the detected object, the axis Y coincides with the axis of the tilt in the left-right direction of the detected object, and the axis X The sensor unit 10 is attached to the detected object so as to coincide with the axis of inclination in the front-rear direction of the detected object.

続いて、被検出物の左右方向における傾斜を測定するときには、図示しない操作部または制御部から電圧印加切換スイッチ52に切換制御信号を送り、電圧印加切換スイッチ52を切り換え、リード電極41B、43Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続する。さらに、上記操作部または制御部から検出信号出力切換スイッチ62に切換制御信号を送り、検出信号出力切換スイッチ62を切り換え、リード電極42C、44Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続する。続いて、駆動電圧発生回路51により駆動電圧を発生させ、この駆動電圧をリード電極41B、43Bにそれぞれ印加する。この駆動電圧は、リード電極41B、43Bを介して電極板21、23にそれぞれ印加される。これにより、電極板22、24からそれぞれ出力された検出信号がプリアンプ46、48によりそれぞれ増幅され、増幅された検出信号がリード電極42C、44Cを介して測定処理回路61に出力される。そして、測定処理回路61により、2つの検出信号の電圧の差が取られ、この差が、被検出物の左右方向における傾斜角を示す値として出力端子63から出力される。   Subsequently, when measuring the tilt of the object to be detected in the left-right direction, a switching control signal is sent from the operation unit or control unit (not shown) to the voltage application changeover switch 52, the voltage application changeover switch 52 is changed over, and the lead electrodes 41B, 43B are switched. Each is connected to the drive voltage generation circuit 51. Further, a switching control signal is sent from the operation unit or the control unit to the detection signal output changeover switch 62, and the detection signal output changeover switch 62 is switched to connect between each of the lead electrodes 42C and 44C and the measurement processing circuit 61. Subsequently, a drive voltage is generated by the drive voltage generation circuit 51, and this drive voltage is applied to the lead electrodes 41B and 43B, respectively. This drive voltage is applied to the electrode plates 21 and 23 via the lead electrodes 41B and 43B, respectively. Thereby, the detection signals output from the electrode plates 22 and 24 are amplified by the preamplifiers 46 and 48, respectively, and the amplified detection signals are output to the measurement processing circuit 61 via the lead electrodes 42C and 44C. Then, the measurement processing circuit 61 takes the difference between the voltages of the two detection signals, and this difference is output from the output terminal 63 as a value indicating the tilt angle of the detected object in the left-right direction.

一方、被検出物の前後方向の傾斜を測定するときには、上記操作部または制御部から電圧印加切換スイッチ52に切換制御信号を送り、電圧印加切換スイッチ52を切り換え、リード電極42B、44Bのそれぞれと駆動電圧発生回路51との間を接続する。さらに、上記操作部または制御部から検出信号出力切換スイッチ62に切換制御信号を送り、検出信号出力切換スイッチ62を切り換え、リード電極41C、43Cのそれぞれと測定処理回路61との間を接続する。続いて、駆動電圧発生回路51により駆動電圧を発生させ、この駆動電圧をリード電極42B、44Bにそれぞれ印加する。この駆動電圧は、リード電極42B、44Bを介して電極板22、24にそれぞれ印加される。これにより、電極板21、23からそれぞれ出力された検出信号がプリアンプ45、47によりそれぞれ増幅され、増幅された検出信号がリード電極41C、43Cを介して測定処理回路61に出力される。そして、測定処理回路61により、2つの検出信号の電圧の差が取られ、この差が、被検出物の前後方向における傾斜角を示す値として出力端子63から出力される。   On the other hand, when measuring the tilt in the front-rear direction of the object to be detected, a switching control signal is sent from the operation unit or the control unit to the voltage application selector switch 52, the voltage application selector switch 52 is switched, and each of the lead electrodes 42B and 44B is switched. The drive voltage generation circuit 51 is connected. Further, a switching control signal is sent from the operation section or the control section to the detection signal output changeover switch 62, and the detection signal output changeover switch 62 is switched to connect between the lead electrodes 41C and 43C and the measurement processing circuit 61. Subsequently, a drive voltage is generated by the drive voltage generation circuit 51, and this drive voltage is applied to the lead electrodes 42B and 44B, respectively. This drive voltage is applied to the electrode plates 22 and 24 via the lead electrodes 42B and 44B, respectively. Thereby, the detection signals output from the electrode plates 21 and 23 are amplified by the preamplifiers 45 and 47, respectively, and the amplified detection signals are output to the measurement processing circuit 61 via the lead electrodes 41C and 43C. Then, the measurement processing circuit 61 calculates the difference between the voltages of the two detection signals, and this difference is output from the output terminal 63 as a value indicating the tilt angle of the detected object in the front-rear direction.

以上説明したとおり、本発明の実施形態による傾斜センサ装置1によれば、センサユニット10が、被検出物の傾斜角と各検出部31〜34のインピーダンスとの関係をリニアにする構成を有しているので、被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる。   As described above, according to the tilt sensor device 1 according to the embodiment of the present invention, the sensor unit 10 has a configuration in which the relationship between the tilt angle of the detected object and the impedance of each of the detection units 31 to 34 is linear. Therefore, it is possible to easily and accurately detect the inclination of the object to be detected.

また、各電極板21〜24を、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴26を有する板体25の中間部を曲げることにより形成する構成としたから、被検出物の傾斜角の検出範囲を大きく設定しても(例えば本実施形態のように、この検出範囲を−90度〜+90度に設定しても)、各電極板21〜24の高さ寸法を小さくすることができ、傾斜センサ装置1の小型化を図ることができる。   In addition, since each electrode plate 21 to 24 is formed by bending an intermediate portion of a plate body 25 having a substantially elliptical outer shape and having a hole 26 in the center portion, the inclination angle of the object to be detected is detected. Even if the range is set large (for example, even if this detection range is set to −90 degrees to +90 degrees as in the present embodiment), the height dimension of each electrode plate 21 to 24 can be reduced, The inclination sensor device 1 can be downsized.

また、各電極板21〜24の板体25の中心部に穴26を設けることにより、被検出物が傾斜したときの電極収容室14内における誘電性液体15の動きを良くすることができる。これにより、被検出物の傾斜に応じて誘電性液体15の液面15Aを迅速に傾斜させることができ、被検出物の傾斜の検出精度および検出の応答性を向上させることができる。   Further, by providing the hole 26 at the center of the plate body 25 of each of the electrode plates 21 to 24, it is possible to improve the movement of the dielectric liquid 15 in the electrode housing chamber 14 when the object to be detected is inclined. Accordingly, the liquid surface 15A of the dielectric liquid 15 can be quickly tilted according to the tilt of the detected object, and the detection accuracy of the tilt of the detected object and the response of detection can be improved.

なお、上述した実施形態では、図6に示すように、各電極板21〜24を、略楕円形の外形を有すると共に中心部に略楕円形の穴を有する板体25の中間部を曲げることにより形成する例をあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、図12(1)に示すように、各電極板を、略真円形の外形を有する板体71の中間部を曲げることにより形成してもよい。これにより、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量を一定にすることができ、被検出物の傾斜を容易かつ高精度に検出することが可能になる、また、四角形の外形を有する短冊状の電極(図13参照)を備えた従来の傾斜センサ装置と比較して、各電極板の高さ寸法を小さくして傾斜センサ装置の小型化を図ることができる。   In the above-described embodiment, as shown in FIG. 6, each electrode plate 21 to 24 is bent at an intermediate portion of a plate body 25 having a substantially elliptical outer shape and a substantially elliptical hole at the center. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12 (1), each electrode plate may be formed by bending an intermediate portion of a plate body 71 having a substantially true circular shape. As a result, the amount of change in the immersion portion area per unit amount of change in the liquid surface inclination angle can be made constant, and the inclination of the object to be detected can be detected easily and with high accuracy. Compared to a conventional tilt sensor device having a strip-shaped electrode (see FIG. 13) having an outer shape, the height of each electrode plate can be reduced to reduce the size of the tilt sensor device.

また、図12(2)に示すように、各電極板を、略真円形の外形を有すると共に中央部に穴を有する板体72の中間部を曲げることにより形成してもよい。穴を設けることにより、誘電性液体の動きを良くすることができる。   Further, as shown in FIG. 12 (2), each electrode plate may be formed by bending an intermediate portion of a plate body 72 having a substantially true circular outer shape and having a hole in the central portion. By providing the holes, the movement of the dielectric liquid can be improved.

また、図12(3)、(4)または(5)に示すように、各電極板を、略菱形の外形を有すると共に中央部に穴を有する板体73、74または75の中間部を曲げることにより形成してもよい。また、図12(6)に示すように、各電極板を、略四角形の外形を有すると共に中央部に穴を有する板体76の中間部を曲げることにより形成してもよい。各電極板を図12(3)〜(6)に示すように形成することによっても、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量を一定にすることができる。   Further, as shown in FIG. 12 (3), (4) or (5), each electrode plate is bent at an intermediate portion of plate bodies 73, 74 or 75 having a substantially rhombus outer shape and a hole in the center portion. May be formed. Further, as shown in FIG. 12 (6), each electrode plate may be formed by bending an intermediate portion of a plate body 76 having a substantially rectangular outer shape and having a hole in the central portion. Also by forming each electrode plate as shown in FIGS. 12 (3) to (6), the amount of change in the immersion portion area per unit amount of change in the liquid surface inclination angle can be made constant.

また、上述した実施形態による傾斜センサ装置1は、被検出物の傾斜の測定だけでなく、被検出物の加速度、被検出物の振動、被検出物の揺動等の測定にも適用することができる。   Further, the tilt sensor device 1 according to the above-described embodiment is applied not only to the measurement of the tilt of the detected object but also to the measurement of the acceleration of the detected object, the vibration of the detected object, the swing of the detected object, and the like. Can do.

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う傾斜センサ装置もまた本発明の技術思想に含まれる。   Further, the present invention can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and the tilt sensor device accompanying such a change is also a technical idea of the present invention. include.

1 傾斜センサ装置
10 センサユニット
11 ハウジング(筐体)
14 電極収容室
15 誘電性液体
15A 液面
17 検出構造体
21、22、23、24 電極板
21A、22A、23A、24A 一側電極部
21B、22B、23B、24B 他側電極部
25、71、72、73、74、75、76 板体
26 穴
31、32、33、34 検出部
35、36、37、38 間隙
1 Inclination sensor device 10 Sensor unit 11 Housing (housing)
14 Electrode storage chamber 15 Dielectric liquid 15A Liquid level 17 Detection structure 21, 22, 23, 24 Electrode plate 21A, 22A, 23A, 24A One side electrode part 21B, 22B, 23B, 24B Other side electrode part 25, 71, 72, 73, 74, 75, 76 Plate body 26 Hole 31, 32, 33, 34 Detector 35, 36, 37, 38 Gap

Claims (5)

被検出物に取り付けられ、前記被検出物の傾斜を検出する傾斜センサ装置であって、
電極収容室を有する筐体と、
前記電極収容室内に封入され、前記電極収容室の容積の全部を満たさない量の誘電性液体と、
前記電極収容室内に設けられ、第1の検出部、第2の検出部、第3の検出部および第4の検出部を形成する検出構造体とを備え、
前記検出構造体は、導電材料からなり略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成され、前記板体の中間部よりも一側が一側電極部となり、前記板体の中間部よりも他側が他側電極部となった4枚の電極板、すなわち、第1の電極板、第2の電極板、第3の電極板および第4の電極板を備え、
前記4枚の電極板は、前記各電極板の一側電極部の一部および他側電極部の一部が前記誘電性液体に浸漬し、前記第1の電極板の他側電極部が前記第2の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第2の電極板の他側電極部が前記第3の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第3の電極板の他側電極部が前記第4の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第4の電極板の他側電極部が前記第1の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向するように配置され、
前記第1の電極板の他側電極部、前記第2の電極板の一側電極部、および前記第1の電極板の他側電極部と前記第2の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第1の検出部が形成され、前記第2の電極板の他側電極部、前記第3の電極板の一側電極部、および前記第2の電極板の他側電極部と前記第3の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第2の検出部が形成され、前記第3の電極板の他側電極部、前記第4の電極板の一側電極部、および前記第3の電極板の他側電極部と前記第4の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第3の検出部が形成され、前記第4の電極板の他側電極部、前記第1の電極板の一側電極部、および前記第4の電極板の他側電極部と前記第1の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第4の検出部が形成され、
前記誘電性液体の液面の傾斜に応じた前記第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化により前記被検出物の傾斜を検出することを特徴とする傾斜センサ装置。
An inclination sensor device that is attached to an object to be detected and detects an inclination of the object to be detected,
A housing having an electrode housing chamber;
An amount of dielectric liquid enclosed in the electrode storage chamber and not filling the entire volume of the electrode storage chamber;
A detection structure provided in the electrode housing chamber and forming a first detection unit, a second detection unit, a third detection unit, and a fourth detection unit;
The detection structure is formed by bending an intermediate portion of a plate body made of a conductive material and having a substantially elliptical outer shape and having a hole at the center, and one side of the intermediate portion of the plate body is a one-side electrode portion The four electrode plates whose other side is the other side electrode portion than the intermediate portion of the plate body, that is, the first electrode plate, the second electrode plate, the third electrode plate, and the fourth electrode plate With
In the four electrode plates, a part of one side electrode part of each electrode plate and a part of the other side electrode part are immersed in the dielectric liquid, and the other side electrode part of the first electrode plate is The second electrode plate is opposed to the one side electrode portion with a predetermined gap, and the other electrode portion of the second electrode plate is opposed to the one side electrode portion of the third electrode plate with a predetermined gap. The other electrode portion of the third electrode plate faces the one electrode portion of the fourth electrode plate with a predetermined gap, and the other electrode portion of the fourth electrode plate faces the first electrode portion. It is arranged so as to face one side electrode part of one electrode plate via a predetermined gap,
The other side electrode portion of the first electrode plate, the one side electrode portion of the second electrode plate, and the other side electrode portion of the first electrode plate and the one side electrode portion of the second electrode plate The first detection portion is formed by the dielectric liquid interposed therebetween, the other electrode portion of the second electrode plate, the one electrode portion of the third electrode plate, and the second electrode plate The second detection part is formed by the dielectric liquid interposed between the other side electrode part and the one side electrode part of the third electrode plate, and the other side electrode part of the third electrode plate, The third electrode by the one side electrode part of the fourth electrode plate and the dielectric liquid interposed between the other side electrode part of the third electrode plate and the one side electrode part of the fourth electrode plate. The other electrode portion of the fourth electrode plate, the one electrode portion of the first electrode plate, and the other electrode portion of the fourth electrode plate and the first electrode portion. Detector of the fourth by the dielectric liquid which is interposed between the one side electrode portion of the electrode plate is formed,
An inclination sensor device that detects an inclination of the object to be detected by a change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the dielectric liquid.
被検出物に取り付けられ、前記被検出物の傾斜を検出する傾斜センサ装置であって、
電極収容室を有する筐体と、
前記電極収容室内に封入され、前記電極収容室の容積の全部を満たさない量の誘電性液体と、
前記電極収容室内に設けられ、第1の検出部、第2の検出部、第3の検出部および第4の検出部を形成する検出構造体とを備え、
前記検出構造体は、導電材料からなる板体の中間部を曲げることにより形成され、前記板体の中間部よりも一側が一側電極部となり、前記板体の中間部よりも他側が他側電極部となった4枚の電極板、すなわち、第1の電極板、第2の電極板、第3の電極板および第4の電極板を備え、
前記4枚の電極板は、前記各電極板の一側電極部の一部および他側電極部の一部が前記誘電性液体に浸漬し、前記第1の電極板の他側電極部が前記第2の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第2の電極板の他側電極部が前記第3の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第3の電極板の他側電極部が前記第4の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向し、前記第4の電極板の他側電極部が前記第1の電極板の一側電極部と所定の隙間を介して対向するように配置され、
前記第1の電極板の他側電極部、前記第2の電極板の一側電極部、および前記第1の電極板の他側電極部と前記第2の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第1の検出部が形成され、前記第2の電極板の他側電極部、前記第3の電極板の一側電極部、および前記第2の電極板の他側電極部と前記第3の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第2の検出部が形成され、前記第3の電極板の他側電極部、前記第4の電極板の一側電極部、および前記第3の電極板の他側電極部と前記第4の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第3の検出部が形成され、前記第4の電極板の他側電極部、前記第1の電極板の一側電極部、および前記第4の電極板の他側電極部と前記第1の電極板の一側電極部との間に介在する前記誘電性液体により前記第4の検出部が形成され、
前記誘電性液体の液面の傾斜に応じた前記第1ないし第4の検出部におけるインピーダンスの変化により前記被検出物の傾斜を検出し、
前記誘電性液体の液面の傾斜角を「液面傾斜角」とし、前記各電極板の一側電極部および他側電極部のそれぞれにおいて前記誘電性液体に浸漬している部分の面積を「浸漬部分面積」とすると、前記被検出物の傾斜角の予定された検出範囲内において、液面傾斜角の単位変化量当たりの浸漬部分面積の変化量が一定となるように前記各電極板の一側電極部の形状および他側電極部の形状がそれぞれ定められていること特徴とする傾斜センサ装置。
An inclination sensor device that is attached to an object to be detected and detects an inclination of the object to be detected,
A housing having an electrode housing chamber;
An amount of dielectric liquid enclosed in the electrode storage chamber and not filling the entire volume of the electrode storage chamber;
A detection structure provided in the electrode housing chamber and forming a first detection unit, a second detection unit, a third detection unit, and a fourth detection unit;
The detection structure is formed by bending an intermediate portion of a plate made of a conductive material. One side of the plate is a one-side electrode portion, and the other side of the plate is the other side. The four electrode plates that became the electrode portion, that is, the first electrode plate, the second electrode plate, the third electrode plate and the fourth electrode plate,
In the four electrode plates, a part of one side electrode part of each electrode plate and a part of the other side electrode part are immersed in the dielectric liquid, and the other side electrode part of the first electrode plate is The second electrode plate is opposed to the one side electrode portion with a predetermined gap, and the other electrode portion of the second electrode plate is opposed to the one side electrode portion of the third electrode plate with a predetermined gap. The other electrode portion of the third electrode plate faces the one electrode portion of the fourth electrode plate with a predetermined gap, and the other electrode portion of the fourth electrode plate faces the first electrode portion. It is arranged so as to face one side electrode part of one electrode plate via a predetermined gap,
The other side electrode portion of the first electrode plate, the one side electrode portion of the second electrode plate, and the other side electrode portion of the first electrode plate and the one side electrode portion of the second electrode plate The first detection portion is formed by the dielectric liquid interposed therebetween, the other electrode portion of the second electrode plate, the one electrode portion of the third electrode plate, and the second electrode plate The second detection part is formed by the dielectric liquid interposed between the other side electrode part and the one side electrode part of the third electrode plate, and the other side electrode part of the third electrode plate, The third electrode by the one side electrode part of the fourth electrode plate and the dielectric liquid interposed between the other side electrode part of the third electrode plate and the one side electrode part of the fourth electrode plate. The other electrode portion of the fourth electrode plate, the one electrode portion of the first electrode plate, and the other electrode portion of the fourth electrode plate and the first electrode portion. Detector of the fourth by the dielectric liquid which is interposed between the one side electrode portion of the electrode plate is formed,
Detecting the inclination of the object to be detected by a change in impedance in the first to fourth detection units according to the inclination of the liquid level of the dielectric liquid;
The inclination angle of the liquid surface of the dielectric liquid is defined as “liquid surface inclination angle”, and the area of the portion immersed in the dielectric liquid in each of the one-side electrode portion and the other-side electrode portion of each electrode plate is “ `` Immersion partial area '' means that the change amount of the immersion partial area per unit change amount of the liquid surface inclination angle is constant within the predetermined detection range of the inclination angle of the object to be detected. A tilt sensor device, wherein the shape of the one-side electrode portion and the shape of the other-side electrode portion are respectively determined.
前記各電極板は、略楕円形の外形を有すると共に中心部に穴を有する板体の中間部を曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ装置。   3. The tilt sensor device according to claim 2, wherein each of the electrode plates is formed by bending an intermediate portion of a plate body having a substantially elliptical outer shape and having a hole in the center portion. 前記各電極板において、前記板体に形成された前記穴は略楕円形であり、前記板体の外形を形取る楕円の中心と前記穴を形取る楕円の中心とが一致し、前記板体の外形を形取る楕円の短軸の2分の1の長さと前記穴を形取る楕円の短軸の2分の1の長さとの差が、前記板体の外形を形取る楕円の長軸の2分の1の長さと前記穴を形取る楕円の長軸の2分の1の長さとの差よりも大きいことを特徴とする請求項1または3に記載の傾斜センサ装置。   In each of the electrode plates, the hole formed in the plate body is substantially elliptical, and the center of the ellipse that forms the outer shape of the plate body coincides with the center of the ellipse that forms the hole, and the plate body The difference between the length of one half of the minor axis of the ellipse that forms the outer shape of the ellipse and the length of one half of the minor axis of the ellipse that forms the hole is the major axis of the ellipse that forms the outer shape of the plate 4. The inclination sensor device according to claim 1, wherein the inclination sensor device is larger than a difference between a half length of the ellipse and a half length of a major axis of an ellipse forming the hole. 前記各電極板は、略真円形の外形を有する板体の中間部を曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項2に記載の傾斜センサ装置。
3. The tilt sensor device according to claim 2, wherein each of the electrode plates is formed by bending an intermediate portion of a plate body having a substantially true circular outer shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104748726A (en) * 2015-03-21 2015-07-01 朱增伟 Easy inclination angle gauge
CN105953774A (en) * 2016-06-30 2016-09-21 无锡中地钻探装备有限公司 Anti-tilting indicating device for oil derrick

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