(57)【要約】【課題】偏差電圧の波形変化を容易に把握することが可能な方位測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】指北機能を有する転輪球をコンテナ内に満たした支持液によって支持すると共に、前記転輪球に設けられた第１電極と前記コンテナに設けられた第２電極とからなる追従電極を構成素子とするブリッジ回路の出力電圧によって前記転輪球の回動を検出する方位測定装置が、前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて前記コンテナを前記転輪球の回動に追従するように回動制御する制御手段と、前記コンテナの回動量に基づいて方位を演算する演算手段と、信号を外部に出力する信号出力手段とを備え、前記制御手段は、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧を前記信号出力手段に出力するという手段を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指北機能を有する転輪球をコンテナ内に満たした支持液によって支持すると共に、前記転輪球に設けられた第１電極と前記コンテナに設けられた第２電極とからなる追従電極を構成素子とするブリッジ回路の出力電圧によって前記転輪球の回動を検出する方位測定装置であって、
前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて前記コンテナを前記転輪球の回動に追従するように回動制御する制御手段と、
前記コンテナの回動量に基づいて方位を演算する演算手段と、
信号を外部に出力する信号出力手段とを備え、
前記制御手段は、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧を前記信号出力手段に出力することを特徴とする方位測定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧の良否を判定し、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧に加え、あるいは当該出力電圧に代えて、前記良否の判定結果を前記信号出力手段に出力することを特徴とする請求項１記載の方位測定装置。
【請求項３】
前記信号出力手段は、前記ブリッジ回路の出力電圧あるいは／及び当該出力電圧の良否の判定結果を汎用のシリアル通信規格に準拠したシリアル信号に変換して外部に出力することを特徴とする請求項１または２記載の方位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転輪球を示北部とする方位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１〜４には、支持液内に浮遊する転輪球を示北部とするジャイロコンパス（船舶用ジャイロコンパス）が開示されている。このジャイロコンパスは、上記転輪球をコンテナ内に充満した支持液によって非接触状態に支持することにより転輪球に作用する外力を極力小さくすると共に、追従電極を用いて転輪球の回転を非接触で検出し、航走体の進行方位の変化に起因する転輪球の回転に追従するように上記コンテナをモータによって強制回動させ、このコンテナの回動量に基づいて上記進行方位を計測するものである。
【０００３】
上記追従電極は、電気回路的には、転輪球に固定された電極（第１電極）とコンテナに固定された電極（第２電極）とからなるものであり、別途設けられた回路素子と共にブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路は、上記第１電極と第２電極とが基準の位置関係にあるとき、つまり追従電極が所定の基準インピーダンスを有するときに平衡状態となり、転輪球が回転することにより第１電極と第２電極との位置関係が基準の位置関係からずれると、つまり追従電極のインピーダンスが基準インピーダンスからずれると、平衡状態が崩れる。ジャイロコンパスは、転輪球の回転を上記ブリッジ回路の平衡状態／非平衡状態を示す信号（偏差電圧）として検出する。
【特許文献１】特開２００６−０１０５０７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９５０５号公報
【特許文献３】特開２００５−２４９４６０号公報
【特許文献４】特開２００１−０９１２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記各従来のジャイロコンパスでは、偏差電圧の波形が転輪球、コンテナ、支持液及び／あるいは追従電極の経年変化によって変化する。特に、上記ブリッジ回路に誘電体をして作用する支持液が経年変化によって変質し誘電率が変化した場合には、偏差電圧の波形が初期波形から大きく変化する。ジャイロコンパスは、偏差電圧を制御量として上記モータの操作量を制御するので、上述した偏差電圧の波形変化は、このようなモータの制御特性に悪影響を与える。この悪影響としては、例えば転輪球に対するコンテナの追従速度が遅くなったり、あるいは追従速度が速過ぎてコンテナがハンチング（周期振動）する等が考えられる。
【０００５】
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、偏差電圧の波形変化を容易に把握することが可能な方位測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、方位測定装置に係る第１の解決手段として、指北機能を有する転輪球をコンテナ内に満たした支持液によって支持すると共に、前記転輪球に設けられた第１電極と前記コンテナに設けられた第２電極とからなる追従電極を構成素子とするブリッジ回路の出力電圧によって前記転輪球の回動を検出する方位測定装置であって、前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて前記コンテナを前記転輪球の回動に追従するように回動制御する制御手段と、前記コンテナの回動量に基づいて方位を演算する演算手段と、信号を外部に出力する信号出力手段とを備え、前記制御手段は、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧を前記信号出力手段に出力するという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、方位測定装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御手段は、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧の良否を判定し、前記コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際の前記ブリッジ回路の出力電圧に加え、あるいは当該出力電圧に代えて、前記良否の判定結果を前記信号出力手段に出力するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、方位測定装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記信号出力手段は、前記ブリッジ回路の出力電圧あるいは／及び当該出力電圧の良否の判定結果を汎用のシリアル通信規格に準拠したシリアル信号に変換して外部に出力することを特徴とするという手段を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御手段が、コンテナを所定の回動状態で強制回動させた際のブリッジ回路の出力電圧を信号出力手段を介して外部に出力する為、出力電圧の波形変化を容易に把握することが可能となる。
また、制御手段が、ブリッジ回路の出力電圧の良否を判定し、その判定結果を信号出力手段を介して外部に出力することにより、ユーザ自身が出力電圧の判定を行う必要がない為、出力電圧の波形変化をさらに容易に把握することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る方位測定装置１００の機能ブロック図である。方位測定装置１００は転輪球１１０、追従電極１２０、コンテナ１３０、支持液１４０、偏差電圧発生回路１５０、アナログ／デジタル変換器１６０、ＣＰＵ１７０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１８０、ＲＡＭ（（Random Access Memory））１９０、モータ制御回路２００、ステッピングモータ２１０、パルスカウンタ２２０、シリアル変換器２３０を備えている。なお、シリアル変換器は２３０は、パーソナルコンピュータ、及び携帯端末等の外部接続機器と接続する。
【００１１】
転輪球１１０は、コンテナ１３０内に充満した支持液１４０によって非接触状態に支持されると共に追従電極１２０の一方の電極である第１電極が表面に固定されている、
追従電極１２０は、転輪球１１０の表面に固定された第１電極とコンテナ１３０の内面に固定されている第２電極から構成され、別途設けられた偏差電圧発生回路１５０と共にブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路は、第１電極と第２電極が対向する位置に配置されているとき、つまり追従電極１２０が所定の基準インピーダンスを有するときに平衡状態となり、転輪球１１０が回転することにより第１電極と第２電極との位置関係ずれると、つまり追従電極１２０のインピーダンスが基準インピーダンスからずれると、平衡状態が崩れる。
【００１２】
コンテナ１３０は、内面に追従電極１２０の一方の電極である第２電極が固定されていると共に転輪球１１０を支持するための支持液１４０が充填されており、この支持液１４０によって、転輪球１１０がコンテナ１３０内に浮遊支持されている。
偏差電圧発生回路１５０は、追従電極１２０ともにブリッジ回路を構成し、追従電極１２０のインピーダンスに基づく偏差電圧をアナログ／デジタル変換器１６０に出力する。
【００１３】
アナログ／デジタル変換器１６０は、偏差電圧発生回路１５０から入力されたアナログ信号である偏差電圧をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換し、このデジタル信号をＣＰＵ１７０に出力する。
ＣＰＵ１７０は、ＲＯＭ１８０に予め記憶された所定の制御プログラム、アナログ／デジタル変換器１６０から入力されるデジタル信号、及びシリアル変換器２３０が受信する信号に基づいて、方位測定装置１００の全体動作の制御を行う。
【００１４】
ＲＯＭ１８０は、ＣＰＵ１７０が実行する所定の制御用プログラムを記憶する不揮発性記憶媒体である。また、ＲＯＭ１８０は、偏差電圧評価モードの設定値も記憶する。なお、この偏差電圧評価モードとは、設定値がＯＮの場合は、ＣＰＵ１７０が転輪球１１０、コンテナ１３０等の経年変化を評価する為の評価用偏差電圧の出力制御を実行し、設定値がＯＦＦの場合には、ＣＰＵ１７０が通常の偏差電圧に基づいて進行方位の計測制御を実行する。さらに、ＲＯＭ１８０は、評価用偏差電圧を評価する為の評価基準となる基準偏差電圧も予め記憶する。
【００１５】
ＲＡＭ１９０は、ＣＰＵ１７０が制御用プログラムを使用して制御動作を行うときに、ワークエリアとして使用される揮発性記憶媒体である。
モータ制御回路２００は、ＣＰＵ１７０の指示に基づいてステッピングモータ２１０を制御する為の回路である。
【００１６】
ステッピングモータ２１０は、ＣＰＵ１７０の指示に基づくモータ制御回路２００の制御の下、コンテナ１３０を回動させる駆動モータである。
パルスカウンタ２２０は、モータ制御回路２００が出力するモータ制御パルスを計測し、このモータ制御パルスに基づくパルスカウント値をＣＰＵ１７０に出力する。
シリアル変換器２３０は、汎用のシリアル通信規格に準拠したインタフェースであり、ＣＰＵ１７０の制御の下、各種シリアル信号の入出力をパーソナルコンピュータ等の外部装置と行う。
【００１７】
次に、上記構成の方位測定装置１００の動作について、図２に示すフローチャートを参照して詳しく説明する。
一般的に、方位測定装置において、転輪球の表面及びコンテナに固定される追従電極と共にブリッジ回路を構成する偏差電圧発生回路が、追従電極のインピーダンスに基づく偏差電圧を、ＣＰＵに出力し、ＣＰＵはこの偏差電圧に基づいて、方位測定装置が搭載された船舶や航空機等の進行方位を計測する。
【００１８】
本実施形態に係る方位測定装置１００は、進行方位を計測する為の偏差電圧を出力する処理を停止させた状態において、ＣＰＵ１７０が方位測定装置１００全体を制御することにより、転輪球１１０、コンテナ１３０、支持液１４０及び／あるいは追従電極１２０の経年変化を評価する為の評価用偏差電圧を発生させる。
【００１９】
まず、ＣＰＵ１７０は、ＲＯＭ１８０が記憶する偏差電圧評価モードの設定値がＯＮか否か判断し（ステップＳ１）、「ＮＯ」と判定する場合、すなわち通常の進行方位を計測する為の動作モードであると判定する場合は、偏差電圧発生回路１５０がアナログ／デジタル変換器１６０を介して出力する偏差電圧を通常の制御タイミングにおいて取り込む（ステップＳ２）。
【００２０】
ＣＰＵ１７０は、取り込んだ偏差電圧に基づいて通常のステッピングモータ制御処理を実行し（ステップＳ３）、すなわち転輪球１１０の回転により偏差電圧の波形に変化が生じると、その変化に基づいて、モータ制御回路２００にステッピングモータ２１０を制御させることによってコンテナ１３０を回動させる処理を実行し、モータ制御回路２００が出力するモータ制御パルスに基づくパルスカウント値をパルスカウンタ２２０から取り込む（ステップＳ４）。
【００２１】
ＣＰＵ１７０は、この取り込んだパルスカウント値に基づいて方位演算処理を実行することにより計測方位を求め（ステップＳ５）、この計測方位を出力する（ステップＳ６）。
【００２２】
また、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ１において「ＹＥＳ」と判定する場合、すなわち評価用偏差電圧を評価する為の動作モードであると判定する場合は、モータ制御回路２００にステッピングモータ２１０を制御させることのよりコンテナ１３０を予め規定された回動状態で回動させ（ステップＳ７）、その結果、追従電極１２０のインピーダンスが連続的に変化し、インピーダンスの連続的な変化に基づく評価用偏差電圧をアナログ／デジタル変換器１６０を介して偏差電圧発生回路１５０から取り込む（ステップＳ８）。
【００２３】
ＣＰＵ１７０は、評価用偏差電圧及び予めＲＯＭ１８０が記憶する評価用偏差電圧の評価基準となる基準偏差電圧をシリアル変換器２３０に出力し、シリアル変換器２３０はシリアル信号に変換してパーソナルコンピュータ等の外部接続機器に出力する（ステップＳ９）。
図３は、方位測定装置１００のＣＰＵ１７０からシリアル変換器２３０を介して外部接続機器へ出力される評価用偏差電圧の描画例である。この図３に示す評価用偏差電圧が描画されるグラフは、Ｘ軸方向が方位、Ｙ軸方向が電圧を示すグラフである。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る方位測定装置１００によれば、ＣＰＵ１７０がコンテナ１３０を予め規定された回動状態で回動させ、その結果追従電極１２０のインピーダンスが連続的に変化し、インピーダンスの連続的な変化に基づいて偏差電圧発生回路１５０が発生する評価用偏差電圧をパーソナルコンピュータ等の外部接続機器に出力することにより、ユーザが評価用偏差電圧を評価することが出来る為、偏差電圧の波形変化を容易に把握することが可能となる。
【００２５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、シリアル変換器２３０を介して評価用偏差電圧及び基準偏差電圧を外部接続機器に出力したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ＣＰＵ１７０が、基準偏差電圧に基づいて評価用偏差電圧を評価演算処理を実行し、その評価結果をシリアル変換器２３０を介して外部接続機器に出力してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る方位測定装置１００の機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る方位測定装置１００の動作示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る方位測定装置１００のＣＰＵ１７０からシリアル変換器２３０を介して外部接続機器へ出力される評価用偏差電圧の描画例である。
【符号の説明】
【００２７】
１００…方位測定装置、１１０…転輪球、１２０…追従電極、１３０…コンテナ、１４０…支持液、１５０…偏差電圧発生回路、１６０…アナログ／デジタル変換器、１７０…ＣＰＵ、１８０…ＲＯＭ、１９０…ＲＡＭ、２００…モータ制御回路、２１０…ステッピングモータ、２２０…パルスカウンタ、２３０…シリアル変換器
【図１】
2009097955.tif 000003
【図２】
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【図３】
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