(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が空洞の絶縁体で生成された全球形状の外装部と、この外装部の内部に組み込まれて重り部及び浮き部で形成されたフロートと、このフロートと上記外装部の隙間に挿入されて摩擦抵抗を最少に抑える絶縁性液体と、上記フロートの重り部底面の重心点に設けられた導電性の接触片と、上記外装部の内壁表面へ縦横に無数の接点を有するマトリクスとで構成され、このマトリクスの接点と上記接触片とが触れることにより、上記縦接点と横接点とをショートさせて３次元的全方位の傾きを検出することを特徴とする全方位型傾斜角センサ。
【請求項２】
極小時間の間隔で継続的に傾きを上記マトリクスから検出して水平方向３６０度全方位に対する加速度を検出することを特徴とする請求項１記載の全方位型傾斜角センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全方位型傾斜角センサに係り、特に、水平全方位の加速度を検出する全方位型傾斜角センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来（図示せず）の全方位型傾斜角センサは、取り付けられた装置が不特定方向の傾きを検出することを目的として用いられ、前後左右から重りを支えるバネ板のたわみを計測して傾斜角を求めたり、また天井部に固定された光源からの通過光を底面部の光センサを用いて計測し、傾斜角を求めるなどの手法で傾斜角を計測していたため、機構的に上下の位置関係は不動であり、それを超えるほど大きな傾きを計測することは不可能であった。
【０００３】
また、水平全方位型加速度センサは、ホルダ内に挿入されている錘体が水平方向から所定値以上の加速度が加わって傾くことにより、レバーを押し上げて発光部と受光部からなる光センサに反応する構造であるので、段階的な加速度を計測することは不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の全方位型傾斜角センサは、全方位型傾斜角センサが組み込まれた機器が転倒など予期せぬ程に傾いたりひっくり返った場合、大きな傾きを計測できず、かつ水平方向３６０度全方位に対する加速度センサは、所定以上の加速度がかかったことを検出する装置であり、リアルタイムな加速度を測定できないため、どの程度の加速度がかかったかを無段階的に測定することができないという課題があった。
【０００５】
また、２つの手段つまり傾斜角の計測と加速度の計測には別々のセンサを必要とするため、複数のセンサを実装する必要があるという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、単一のセンサユニットで全方位の傾斜角及び水平方向の全方位に対する加速度を検出する傾斜角センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の全方位型傾斜角センサは、内部が空洞の絶縁体で生成された全球形状の外装部と、この外装部の内部に組み込まれて重り部及び浮き部で形成されたフロートと、このフロートと上記外装部の隙間に挿入されて摩擦抵抗を最少に抑える絶縁性液体と、上記フロートの重り部底面の重心点に設けられた導電性の接触片と、上記外装部の内壁表面へ縦横に無数の接点を有するマトリクスとで構成され、このマトリクスの接点と上記接触片とが触れることにより、上記縦接点と横接点とをショートさせて３次元的全方位の傾きを検出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の全方位型傾斜角センサは、極小時間の間隔で継続的に傾きを上記マトリクスから検出して水平方向３６０度全方位に対する加速度を検出することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサを図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの構成図である。
【００１１】
図２は、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの座標検出回路のマトリクス図である。
【００１２】
図３は、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの動作説明図である。
【００１３】
本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサは、図１に示すように、内部が空洞の絶縁体で生成された全球形状の外装部１００と、この外装部１００の内部に組み込まれて重り部１０４及び浮き部１０３で形成されたフロート１０２と、このフロート１０２と外装部１００の隙間に挿入されて摩擦抵抗を最少に抑える絶縁性液体１０１と、フロート１０２の重り部底面の重心点に設けられた導電性の接触片１０５と、外装部１００の内壁表面へ縦横に無数の接点１２１，１２２を有するマトリクス２０４とで構成される。
【００１４】
また、マトリクス２０４の配置は、マトリクス接点部分１２０のように縦横対である２つの接点がほぼ正方形を形作るように配置しても良いが、球形表面に隙間無く配置することが目的なので、たとえば六角形のような多角形状に形成してもよく、最終的には球表面状の全ての接点で縦横のマトリクスが形成、そのマトリクス２０４上の接点を検出するために、たとえば図２に示すように、座標検出回路２００は、マトリクス２０４のそれぞれの列毎に異なる抵抗値を持つ固定抵抗器２０１を介して測定端点２０２または測定端点２０３と接続された電気回路で構成される。
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの動作を図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの動作は、図１〜図３に示すように、まず第１に、図１の全方位型傾斜角センサ３００が図３のように組み込まれた機器３０１の場合、フロート１０２が常に重心がある接触片１０５を下方に向けて安定し、図３の（Ａ）の状態が平常時であると仮定した時、機器３０１が転倒すると、図３の（Ｂ）のように機器３０１自体は横転するが、組み込まれた全方位型傾斜角センサ３００が常に重力方向に対して垂直に立つこととなる。
【００１７】
従って、接触片１０５は、外装部内表面１１０上のある点を接触させることとなり、マトリクス２０４上のどの位置であるかが測定端点２０２と測定端点２０３との間の抵抗値を計測することで計算でき、全方位型傾斜角センサ３００は全方位に対しての傾斜角を計測することができる。
【００１８】
さらに、本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの加速度計測の動作は、図３に示すように、全方位型傾斜角センサ３００内部ではフロート１０２が自由に稼働するため、機器３０１がある方向に加速した場合に重り部１０４の慣性力により、一時的にその場にとどまろうとして機器３０１が傾いた時と同じようにマトリクス２０４上の接点を一時的に移動し、この時の移動量および移動速度を監視することで加速度の大きさおよび方向を計測でき、全方位に対しての加速度を計測することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の全方位型傾斜角センサによれば、あらゆる方向に対して上下が入れ替わるほどの傾きについても傾斜角を容易に計測でき、かつ平方向のあらゆる方向に対して移動が行われた場合、その方向と加速度を計測できるとともに、１つのセンサを利用することで傾斜角と加速度の２つを計測できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの座標検出回路のマトリクス図である。
【図３】本発明の一実施の形態による全方位型傾斜角センサの動作説明図である。
【符号の説明】
１００  外装部
１０１  絶縁性液体
１０２  フロート
１０３  フロート（浮き部）
１０４  フロート（重り部）
１０５  接触片
１１０  外装部（外装部内表面）
１２０  マトリクス（マトリクス接点部分）
１２１  マトリクス（縦マトリクス接点）
１２２  マトリクス（横マトリクス接点）
２００  マトリクス（座標検出回路）
２０１  マトリクス（固定抵抗器）
２０２，２０３  測定端点
２０４  マトリクス
３００  全方位型傾斜角センサ
【図１】
0003956505.tif 000002
【図２】
0003956505.tif 000003
【図３】
0003956505.tif 000004