傾斜センサ
【課題】水平方向に対する取付角度を所望の角度に調整する作業を容易に行える傾斜センサを提供する。
【解決手段】傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４とを備える。センサ部１は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化する。基準値発生部２は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部４は、センサ部１の出力信号と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【解決手段】傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４とを備える。センサ部１は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化する。基準値発生部２は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部４は、センサ部１の出力信号と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の傾斜を検出するために、車両が水平より前後何れかの方向に傾斜すると抵抗値が増加する傾斜センサを備えたパーキングインジケータランプ回路が提供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示された傾斜センサは、水平な状態に置かれた場合にその抵抗値が零になるが、傾斜センサが傾いた状態で車両に取り付けられると、車両が水平であっても傾斜センサの抵抗値が零とならず、誤差が発生することになる。そのため、車両が水平な状態で車両に対して傾斜センサを水平に取り付けるためには、傾斜センサの抵抗値をテスタなどで計測しながら、抵抗値の計測値が最小となる位置を見付けて傾斜センサを取り付けねばならず、取付に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、水平方向に対する取付角度を所望の角度に調整する作業を容易に行える傾斜センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願の傾斜センサはセンサ部と基準値発生部と比較部と基準値切替部とを備えることを特徴とする。センサ部は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化する。基準値発生部は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部は、前記センサ部の出力信号と前記基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部は、ユーザの切替操作に応じて、前記基準値発生部から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【０００７】
この傾斜センサにおいて、比較部の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けることも好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基準値切替部が、ユーザの切替操作に応じて所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に基準信号を切り替えると、被取付部に対する取付角度が所望の取付角度範囲に収まっているか、取付角度範囲外であるかによって、比較部の出力のハイ／ローが反転する。したがって、比較部の出力をもとにセンサ部の取付角度が取付角度範囲内となる位置を容易に見付けることができ、水平状態或いは所望の角度で傾斜した状態で傾斜センサを被取付部に取り付ける作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の傾斜センサの回路図である。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】同上に用いるセンサ部の出力特性を示す図である。
【図４】同上のセンサ部の出力と各部の出力との関係を示し、（ａ）はコンパレータＣＰ１の出力、（ｂ）はコンパレータＣＰ２の出力、（ｃ）はトランジスタＴｒ１のコレクタ電圧、（ｄ）はトランジスタＴｒ２のコレクタ電圧である。
【図５】同上の要部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の傾斜センサについて図１〜図５を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態の傾斜センサＡは、水平方向に対する傾斜角度θが所定の検出角度θ１（θ１＜０）よりも大きく且つ所定の検出角度θ２（θ２＞０）よりも小さい角度範囲にあるか否かを検出するために用いられる。すなわち、水平方向に対する傾斜角度θが検出角度θ１よりも大きく且つ検出角度θ２よりも小さい角度範囲にあれば（θ１＜θ＜θ２）、傾斜センサＡはＨレベル（ハイ）の信号を出力する。一方、水平方向に対する傾斜角度θが検出角度θ１よりも小さいか、又は、検出角度θ２よりも大きい角度範囲にあれば（θ＜θ１，θ２＜θ）、傾斜センサＡはＬレベル（ロー）の信号を出力する。
【００１２】
図２は傾斜センサＡのブロック図であり、傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４（比較回路４ａ及び論理回路４ｂからなる）と出力部５と電源回路部６とを主要な構成として備えている。
【００１３】
センサ部１は、例えば半導体加速度センサを用いて構成され、半導体加速度センサにより重力加速度の方向を検出することによって、自身の傾斜角度を検出し、傾斜角度に応じた大きさの電圧信号Ｖ１を出力する。図３は、水平方向に対する傾斜角度θと、センサ部１から出力される電圧信号Ｖ１との関係を示す図である。電圧信号Ｖ１は傾斜角度θ１に対して１次比例し、傾斜角度θが０度のときの出力電圧Ｖ１はＶoであり、傾斜角度θの増加に比例して出力電圧Ｖ１も単調に増加する。尚、傾斜角度θが０度の状態では、傾斜センサＡの上下方向が鉛直方向と平行し、左右方向が水平方向と平行しており、この取付状態を水平状態という。
【００１４】
基準値発生部２は、上述の検出角度θ１に対応する基準信号Ｖth1と、検出角度θ２に対応する基準信号Ｖth2とをそれぞれ発生し、比較部４に出力する。
【００１５】
基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値（例えば水平方向に対する角度がθ１ａ又はθ２ａ）に対応した大きさの信号に切り替える。
【００１６】
比較部４は比較回路４ａと論理回路４ｂとで構成され、センサ部１の出力信号Ｖ１と基準値発生部２から出力される基準信号との大小を比較し、出力信号Ｖ１と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローを反転させる。
【００１７】
出力部５は、出力端子Ｔoutに接続された外部の回路（例えばブザー回路）に、比較部４の検出結果を出力する。
【００１８】
電源回路部６は、外部の電源（図示せず）から電力供給を受けて、上記各部１〜５の動作電源を生成して、各部１〜５に供給する。
【００１９】
次に、図１の具体回路を参照して、各部の構成をより詳細に説明する。
【００２０】
基準値発生部２は、検出角度θ１に対応した基準信号Ｖth1を発生する分圧回路２ａと、検出角度θ２に対応した基準信号Ｖth2を発生する分圧回路２ｂとで構成される。
【００２１】
分圧回路２ａは、電源回路部６の出力間に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路と、低圧側の抵抗Ｒ５に並列接続されたコンデンサＣ２とを備える。分圧回路２ａは、抵抗Ｒ４の抵抗値と抵抗Ｒ５の抵抗値とで設定される分圧比で電源電圧Ｖccを分圧した基準信号Ｖth2を抵抗Ｒ５の両端間に発生させる。
【００２２】
分圧回路２ｂは、電源回路部６の出力間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路と、高圧側の抵抗Ｒ１の両端間にスイッチＳＷ１を介して並列接続された抵抗Ｒ３と、低圧側の抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１とを備える。スイッチＳＷ１は通常測定時はオンになっており、分圧回路２ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ３の合成抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値とで設定される分圧比で電源電圧Ｖccを分圧した基準信号Ｖth1を抵抗Ｒ２の両端間に発生させる。
【００２３】
基準値切替部３は、傾斜センサＡの設置時に、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２が発生する基準信号Ｖth1，Ｖth2を、所望の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）の境界値に対応した大きさの信号にそれぞれ切り替えるために設けられている。ここで、所望の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）は、所望の取付角度に所定の許容誤差を加えて決定され、検出角度θ１，θ２に比べて狭い角度範囲に設定されている（図３参照）。例えば所望の取付角度が０度である場合（水平状態に取り付けたい場合）に許容誤差が±０．５度であれば、略水平とみなせる取付角度範囲の境界値は±０．５度となり、基準値切替部３は、基準信号Ｖth1を取付角度範囲の境界値θ１ａ［＝（−０．５）度］におけるセンサ部１の出力信号Ｖth3に切り替え、基準信号Ｖth2を取付角度範囲の境界値θ２ａ［＝（＋０．５）度］におけるセンサ部１の出力信号Ｖth4に切り替える。
【００２４】
ここで、基準値切替部３には、ユーザの切替操作に応じて、分圧回路２ａから出力される基準信号Ｖth1を上記の信号Ｖth3に切り替える切替回路３ａと、分圧回路２ｂから出力される基準信号Ｖth2を上記の信号Ｖth4に切り替える切替回路３ｂとが設けられている。
【００２５】
切替回路３ａは、抵抗Ｒ４の両端間に接続されたスイッチＳＷ２と抵抗Ｒ６との直列回路からなる。スイッチＳＷ２は通常測定時はオフされており、傾斜センサＡの設置時にユーザの切替操作にしたがってスイッチＳＷ２がオンになると、抵抗Ｒ４と並列に抵抗Ｒ６が接続される。この時、抵抗Ｒ４，Ｒ６の合成抵抗値と抵抗Ｒ５の抵抗値とで分圧比が定まり、分圧電圧が増加するため分圧回路２ａから出力される信号Ｖth3は通常測定時の基準信号Ｖth1に比べて増加する。
【００２６】
切替回路３ｂは、抵抗Ｒ３と直列に接続されたスイッチＳＷ１からなる。スイッチＳＷ１は通常測定時はオンになっており、傾斜センサＡの設置時にユーザの切替操作にしたがってスイッチＳＷ１がオフになると、抵抗Ｒ１の両端間に抵抗Ｒ３が接続されない状態となる。この時、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値とで分圧比が定まり、抵抗Ｒ３が抵抗Ｒ１に並列接続された場合に比べて分圧電圧が低下するため、分圧回路２ｂから出力される信号Ｖth4は通常測定時の基準信号Ｖth2に比べて低下する。
【００２７】
尚、水平方向に対する傾斜角度がθ１ａ，θ２ａのときの出力信号Ｖth3，Ｖth4は予め測定により求められ、基準値切替部３によって基準信号Ｖth1，Ｖth2がそれぞれ対応する出力信号Ｖth3，Ｖth4に切り替えられるように、基準値発生部２及び基準値切替部３を構成する回路要素の定数が設定されている。
【００２８】
比較回路４ａは、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２とトランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ７〜Ｒ１４とを主要な構成として備えている。コンパレータＣＰ１の反転入力端子にはセンサ部１の出力信号Ｖ１が入力されている。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子は抵抗Ｒ７を介して抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されている。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ８が接続されている。コンパレータＣＰ１の出力端子は抵抗Ｒ１２を介してＰＮＰ形トランジスタＴｒ１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは電源電圧Ｖccにプルアップされ、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ１３が接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは抵抗Ｒ１４を介して回路のグランドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
また、コンパレータＣＰ２の反転入力端子にはセンサ部１の出力信号Ｖ１が入力されている。コンパレータＣＰ２の非反転入力端子は抵抗Ｒ９を介して抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点に接続されている。コンパレータＣＰ２の非反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ１０が接続され、コンパレータＣＰ２の出力端子は抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖccにプルアップされている。
【００３０】
論理回路４ｂは、トランジスタＴｒ１の出力信号（コレクタ端子の電圧信号）と、コンパレータＣＰ２の出力信号とが入力される２入力１出力の排他的論理和ゲートＵ１からなる。
【００３１】
出力部５は、ＮＰＮ形トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ１５〜Ｒ１７とを主要な構成として備えている。抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の直列回路は、ゲートＵ１の出力端と回路のグランドＧＮＤとの間に接続され、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の接続点にトランジスタＴｒ２のベースが接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは回路のグランドＧＮＤに接続され、トランジスタＴｒ２のコレクタは抵抗Ｒ１７を介して出力端子Ｔoutに接続されている。
【００３２】
ここで、傾斜センサＡの動作について図４を参照して説明する。尚、図４（ａ）〜（ｄ）において破線で示した出力特性は通常測定時（基準値発生部２から出力される基準信号がＶth1，Ｖth2に設定されている場合）の出力特性である。また図４（ａ）〜（ｄ）において、実線で示した出力特性は設置時（基準値発生部２から出力される基準信号がＶth3，Ｖth4に切り替えられた場合）の出力特性である。
【００３３】
まず、通常測定時の動作について説明する。通常測定時にはスイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフしており、基準値発生部２は、コンパレータＣＰ１に対して基準信号Ｖth1を出力し、コンパレータＣＰ２に対して基準信号Ｖth2を出力する。
【００３４】
この時、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth1よりも小さければ、コンパレータＣＰ１の出力はＨレベル、トランジスタＴｒ１の出力（コレクタ端子の電圧）はＬレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＨレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＨレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオンになって、その出力はＬレベルとなる。
【００３５】
また、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth1よりも大きく且つ基準信号Ｖth2よりも小さければ、コンパレータＣＰ１の出力はＨレベル、トランジスタＴｒ１の出力はＬレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＬレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＬレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオフになって、その出力はＨレベルとなる。
【００３６】
また、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth2よりも大きければ、コンパレータＣＰ１の出力はＬレベル、トランジスタＴｒ１の出力はＨレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＬレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＨレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオンになって、その出力はＬレベルとなる。
【００３７】
以上の動作を纏めると下記の表１のようになる。傾斜角度θが、基準信号Ｖth1に対応した角度θ１（θ１＜０）と基準信号Ｖth2に対応した角度θ２との間にあれば、すなわち傾斜角度範囲内（θ１＜θ＜θ２）であれば、傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。また、傾斜角度θが上記の傾斜角度範囲外（θ＜θ１，θ２＜θ）であれば、傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。
【００３８】
【表１】
次に、傾斜センサＡの取付時における動作について説明する。センサ設置時にはユーザの切替操作によってスイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンになり、基準値切替部３によって、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１，ＣＰ２に出力される基準信号がそれぞれＶth3，Ｖth4に切り替えられる。
【００３９】
この場合の比較部４及び出力部５の動作は、基準信号の値が異なる点を除いて通常測定時の動作と同様であり、センサ部１の出力信号Ｖ１が信号Ｖth3より大きく且つ信号Ｖth4よりも小さければ、傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。また、センサ部１の出力信号Ｖ１が信号Ｖth3よりも小さいか、又は、信号Ｖth4よりも大きければ、傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。すなわち、傾斜角度が、信号Ｖth3に対応した角度θ１ａ（θ１ａ＜０）よりも大きく且つ基準信号Ｖth4に対応した角度θ２ｂよりも小さい傾斜角度範囲内（θ１ａ＜θ＜θ２ａ）では傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。一方、上記の角度範囲外（θ＜θ１ａ，θ２ａ＜θ）であれば傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。
【００４０】
傾斜センサＡの通常測定時の動作、設置時の動作は上述の通りであり、この傾斜センサＡを被取付部に取り付ける場合には、ユーザはスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンに切り替える。この時、基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１に出力される基準信号をＶth3に、基準値発生部２からコンパレータＣＰ２に出力される基準信号をＶth4にそれぞれ切り替える。これにより傾斜センサＡによって検出される傾斜角度範囲が、略水平とみなすことができる角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ２ａ）に設定される。このように基準信号をＶth3，Ｖth4にそれぞれ切り替えた後、傾斜センサＡの出力のハイ／ローをモニタしながら、出力がＨレベルとなる状態で傾斜センサＡを被取付部に取り付ければ、傾斜センサＡを被取付部に対して略水平な状態で取り付けることができる。
【００４１】
そして、傾斜センサＡの取り付けが完了すると、ユーザはスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに切り替える。この時、基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１に出力される基準信号をＶth1に、基準値発生部２からコンパレータＣＰ２に出力される基準信号をＶth2にそれぞれ切り替える。これにより傾斜センサＡによって検出される傾斜角度が、通常測定時の検出角度θ１（＜θ１ａ），θ２（＞θ２ａ）に切り替えられるので、傾斜センサＡを用いて傾斜角度θが所定の角度範囲（θ１＜θ＜θ２）内か否かを検出することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４とを備える。センサ部１は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号Ｖ１の大きさが変化する。基準値発生部２は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部４は、センサ部１の出力信号Ｖ１と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【００４３】
これにより、ユーザが傾斜センサＡを設置する際に基準信号を切り替える操作を行うと、基準値切替部３によって基準値発生部２から出力される基準信号が、取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替えられる。この時、傾斜センサＡの取付角度が取付角度範囲内であるか否かで比較部４の出力のハイ／ローが反転する。したがって出力端子Ｖoutの出力のハイ／ローをモニタしながら傾斜センサＡの取付角度を調整することで、傾斜センサＡを所望の取付角度範囲内に取り付けることができ、傾斜センサＡの取付作業を容易に行うことができる。尚、出力端子Ｖoutにブザー回路を接続すれば、傾斜センサＡの取付角度が所望の取付角度範囲内に収まっているか否かでブザーが鳴動するか停止するかが切り替わるので、傾斜センサＡの取付角度が所望の取付角度範囲に収まっているか否かを容易に確認できる。例えば出力端子Ｖoutの信号レベルがハイになるとブザーが鳴動する場合、ブザーが鳴動する状態で傾斜センサＡを取り付けることによって、取付角度が所望の取付角度範囲に収まるようにして傾斜センサＡを取り付けることができる。
【００４４】
ところで、本実施形態において、比較部４の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けることも好ましい。
【００４５】
図５は表示部７の一例を示す回路図であり、出力部５において電源電圧ＶccとトランジスタＴｒ２のコレクタとの間に直列に接続された限流用の抵抗Ｒ１８と発光ダイオードＬＤ１とスイッチＳＷ３とで表示部７が構成される。
【００４６】
スイッチＳＷ３は、ユーザによるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替操作に連動してオン／オフが切り替えられ、通常測定時はオフ、センサ設置時はオンになる。而して、センサ設置時において傾斜角度θが所定の取付角度範囲外（θ＜θ１ａ，θ１ｂ＜θ）であれば、出力部５のトランジスタＴｒ２がオンになり、発光ダイオードＬＤ１が点灯する。一方、傾斜角度θが所定の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）に収まると、トランジスタＴｒ２がオフになり、発光ダイオードＬＤ１が消灯する。したがって、傾斜センサＡに電源が供給されている状態で、発光ダイオードＬＤ１の点灯状態を確認しながら傾斜センサＡの取付角度を調整し、発光ダイオードＬＤ１が消灯した状態で傾斜センサＡを取り付ければ、傾斜センサＡを略水平な状態で設置できる。よって、出力端子Ｔoutの電圧レベルをモニタしたり、出力端子Ｔoutにブザー回路を設置してブザー回路に電源を供給したりする必要がなく、傾斜センサＡ自体で、傾斜センサＡが所望の取付角度範囲に取り付けられたことを容易に確認できる。
【００４７】
以上のように、傾斜センサＡにおいて、比較部４の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部７を設けることも好ましく、表示部７の表示を確認しながら取付角度を調整することで、傾斜センサを所望の取付角度範囲に容易に取り付けることができる。
【００４８】
尚、上記の実施形態では略水平とみなせる取付角度範囲に傾斜センサを取り付ける場合について説明したが、取付角度を０度に限定する趣旨のものではなく、所望の取付角度範囲に対応した基準信号Ｖth3，Ｖth4に切り替えればよい。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 傾斜センサ
１ センサ部
２ 基準値発生部
３ 基準値切替部
４ 比較部
４ａ 比較回路
４ｂ 論理回路
５ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の傾斜を検出するために、車両が水平より前後何れかの方向に傾斜すると抵抗値が増加する傾斜センサを備えたパーキングインジケータランプ回路が提供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示された傾斜センサは、水平な状態に置かれた場合にその抵抗値が零になるが、傾斜センサが傾いた状態で車両に取り付けられると、車両が水平であっても傾斜センサの抵抗値が零とならず、誤差が発生することになる。そのため、車両が水平な状態で車両に対して傾斜センサを水平に取り付けるためには、傾斜センサの抵抗値をテスタなどで計測しながら、抵抗値の計測値が最小となる位置を見付けて傾斜センサを取り付けねばならず、取付に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、水平方向に対する取付角度を所望の角度に調整する作業を容易に行える傾斜センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願の傾斜センサはセンサ部と基準値発生部と比較部と基準値切替部とを備えることを特徴とする。センサ部は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化する。基準値発生部は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部は、前記センサ部の出力信号と前記基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部は、ユーザの切替操作に応じて、前記基準値発生部から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【０００７】
この傾斜センサにおいて、比較部の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けることも好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基準値切替部が、ユーザの切替操作に応じて所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に基準信号を切り替えると、被取付部に対する取付角度が所望の取付角度範囲に収まっているか、取付角度範囲外であるかによって、比較部の出力のハイ／ローが反転する。したがって、比較部の出力をもとにセンサ部の取付角度が取付角度範囲内となる位置を容易に見付けることができ、水平状態或いは所望の角度で傾斜した状態で傾斜センサを被取付部に取り付ける作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の傾斜センサの回路図である。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】同上に用いるセンサ部の出力特性を示す図である。
【図４】同上のセンサ部の出力と各部の出力との関係を示し、（ａ）はコンパレータＣＰ１の出力、（ｂ）はコンパレータＣＰ２の出力、（ｃ）はトランジスタＴｒ１のコレクタ電圧、（ｄ）はトランジスタＴｒ２のコレクタ電圧である。
【図５】同上の要部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の傾斜センサについて図１〜図５を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態の傾斜センサＡは、水平方向に対する傾斜角度θが所定の検出角度θ１（θ１＜０）よりも大きく且つ所定の検出角度θ２（θ２＞０）よりも小さい角度範囲にあるか否かを検出するために用いられる。すなわち、水平方向に対する傾斜角度θが検出角度θ１よりも大きく且つ検出角度θ２よりも小さい角度範囲にあれば（θ１＜θ＜θ２）、傾斜センサＡはＨレベル（ハイ）の信号を出力する。一方、水平方向に対する傾斜角度θが検出角度θ１よりも小さいか、又は、検出角度θ２よりも大きい角度範囲にあれば（θ＜θ１，θ２＜θ）、傾斜センサＡはＬレベル（ロー）の信号を出力する。
【００１２】
図２は傾斜センサＡのブロック図であり、傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４（比較回路４ａ及び論理回路４ｂからなる）と出力部５と電源回路部６とを主要な構成として備えている。
【００１３】
センサ部１は、例えば半導体加速度センサを用いて構成され、半導体加速度センサにより重力加速度の方向を検出することによって、自身の傾斜角度を検出し、傾斜角度に応じた大きさの電圧信号Ｖ１を出力する。図３は、水平方向に対する傾斜角度θと、センサ部１から出力される電圧信号Ｖ１との関係を示す図である。電圧信号Ｖ１は傾斜角度θ１に対して１次比例し、傾斜角度θが０度のときの出力電圧Ｖ１はＶoであり、傾斜角度θの増加に比例して出力電圧Ｖ１も単調に増加する。尚、傾斜角度θが０度の状態では、傾斜センサＡの上下方向が鉛直方向と平行し、左右方向が水平方向と平行しており、この取付状態を水平状態という。
【００１４】
基準値発生部２は、上述の検出角度θ１に対応する基準信号Ｖth1と、検出角度θ２に対応する基準信号Ｖth2とをそれぞれ発生し、比較部４に出力する。
【００１５】
基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値（例えば水平方向に対する角度がθ１ａ又はθ２ａ）に対応した大きさの信号に切り替える。
【００１６】
比較部４は比較回路４ａと論理回路４ｂとで構成され、センサ部１の出力信号Ｖ１と基準値発生部２から出力される基準信号との大小を比較し、出力信号Ｖ１と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローを反転させる。
【００１７】
出力部５は、出力端子Ｔoutに接続された外部の回路（例えばブザー回路）に、比較部４の検出結果を出力する。
【００１８】
電源回路部６は、外部の電源（図示せず）から電力供給を受けて、上記各部１〜５の動作電源を生成して、各部１〜５に供給する。
【００１９】
次に、図１の具体回路を参照して、各部の構成をより詳細に説明する。
【００２０】
基準値発生部２は、検出角度θ１に対応した基準信号Ｖth1を発生する分圧回路２ａと、検出角度θ２に対応した基準信号Ｖth2を発生する分圧回路２ｂとで構成される。
【００２１】
分圧回路２ａは、電源回路部６の出力間に接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路と、低圧側の抵抗Ｒ５に並列接続されたコンデンサＣ２とを備える。分圧回路２ａは、抵抗Ｒ４の抵抗値と抵抗Ｒ５の抵抗値とで設定される分圧比で電源電圧Ｖccを分圧した基準信号Ｖth2を抵抗Ｒ５の両端間に発生させる。
【００２２】
分圧回路２ｂは、電源回路部６の出力間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路と、高圧側の抵抗Ｒ１の両端間にスイッチＳＷ１を介して並列接続された抵抗Ｒ３と、低圧側の抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１とを備える。スイッチＳＷ１は通常測定時はオンになっており、分圧回路２ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ３の合成抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値とで設定される分圧比で電源電圧Ｖccを分圧した基準信号Ｖth1を抵抗Ｒ２の両端間に発生させる。
【００２３】
基準値切替部３は、傾斜センサＡの設置時に、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２が発生する基準信号Ｖth1，Ｖth2を、所望の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）の境界値に対応した大きさの信号にそれぞれ切り替えるために設けられている。ここで、所望の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）は、所望の取付角度に所定の許容誤差を加えて決定され、検出角度θ１，θ２に比べて狭い角度範囲に設定されている（図３参照）。例えば所望の取付角度が０度である場合（水平状態に取り付けたい場合）に許容誤差が±０．５度であれば、略水平とみなせる取付角度範囲の境界値は±０．５度となり、基準値切替部３は、基準信号Ｖth1を取付角度範囲の境界値θ１ａ［＝（−０．５）度］におけるセンサ部１の出力信号Ｖth3に切り替え、基準信号Ｖth2を取付角度範囲の境界値θ２ａ［＝（＋０．５）度］におけるセンサ部１の出力信号Ｖth4に切り替える。
【００２４】
ここで、基準値切替部３には、ユーザの切替操作に応じて、分圧回路２ａから出力される基準信号Ｖth1を上記の信号Ｖth3に切り替える切替回路３ａと、分圧回路２ｂから出力される基準信号Ｖth2を上記の信号Ｖth4に切り替える切替回路３ｂとが設けられている。
【００２５】
切替回路３ａは、抵抗Ｒ４の両端間に接続されたスイッチＳＷ２と抵抗Ｒ６との直列回路からなる。スイッチＳＷ２は通常測定時はオフされており、傾斜センサＡの設置時にユーザの切替操作にしたがってスイッチＳＷ２がオンになると、抵抗Ｒ４と並列に抵抗Ｒ６が接続される。この時、抵抗Ｒ４，Ｒ６の合成抵抗値と抵抗Ｒ５の抵抗値とで分圧比が定まり、分圧電圧が増加するため分圧回路２ａから出力される信号Ｖth3は通常測定時の基準信号Ｖth1に比べて増加する。
【００２６】
切替回路３ｂは、抵抗Ｒ３と直列に接続されたスイッチＳＷ１からなる。スイッチＳＷ１は通常測定時はオンになっており、傾斜センサＡの設置時にユーザの切替操作にしたがってスイッチＳＷ１がオフになると、抵抗Ｒ１の両端間に抵抗Ｒ３が接続されない状態となる。この時、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値とで分圧比が定まり、抵抗Ｒ３が抵抗Ｒ１に並列接続された場合に比べて分圧電圧が低下するため、分圧回路２ｂから出力される信号Ｖth4は通常測定時の基準信号Ｖth2に比べて低下する。
【００２７】
尚、水平方向に対する傾斜角度がθ１ａ，θ２ａのときの出力信号Ｖth3，Ｖth4は予め測定により求められ、基準値切替部３によって基準信号Ｖth1，Ｖth2がそれぞれ対応する出力信号Ｖth3，Ｖth4に切り替えられるように、基準値発生部２及び基準値切替部３を構成する回路要素の定数が設定されている。
【００２８】
比較回路４ａは、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２とトランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ７〜Ｒ１４とを主要な構成として備えている。コンパレータＣＰ１の反転入力端子にはセンサ部１の出力信号Ｖ１が入力されている。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子は抵抗Ｒ７を介して抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されている。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ８が接続されている。コンパレータＣＰ１の出力端子は抵抗Ｒ１２を介してＰＮＰ形トランジスタＴｒ１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは電源電圧Ｖccにプルアップされ、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ１３が接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは抵抗Ｒ１４を介して回路のグランドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
また、コンパレータＣＰ２の反転入力端子にはセンサ部１の出力信号Ｖ１が入力されている。コンパレータＣＰ２の非反転入力端子は抵抗Ｒ９を介して抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点に接続されている。コンパレータＣＰ２の非反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ１０が接続され、コンパレータＣＰ２の出力端子は抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖccにプルアップされている。
【００３０】
論理回路４ｂは、トランジスタＴｒ１の出力信号（コレクタ端子の電圧信号）と、コンパレータＣＰ２の出力信号とが入力される２入力１出力の排他的論理和ゲートＵ１からなる。
【００３１】
出力部５は、ＮＰＮ形トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ１５〜Ｒ１７とを主要な構成として備えている。抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の直列回路は、ゲートＵ１の出力端と回路のグランドＧＮＤとの間に接続され、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の接続点にトランジスタＴｒ２のベースが接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは回路のグランドＧＮＤに接続され、トランジスタＴｒ２のコレクタは抵抗Ｒ１７を介して出力端子Ｔoutに接続されている。
【００３２】
ここで、傾斜センサＡの動作について図４を参照して説明する。尚、図４（ａ）〜（ｄ）において破線で示した出力特性は通常測定時（基準値発生部２から出力される基準信号がＶth1，Ｖth2に設定されている場合）の出力特性である。また図４（ａ）〜（ｄ）において、実線で示した出力特性は設置時（基準値発生部２から出力される基準信号がＶth3，Ｖth4に切り替えられた場合）の出力特性である。
【００３３】
まず、通常測定時の動作について説明する。通常測定時にはスイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフしており、基準値発生部２は、コンパレータＣＰ１に対して基準信号Ｖth1を出力し、コンパレータＣＰ２に対して基準信号Ｖth2を出力する。
【００３４】
この時、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth1よりも小さければ、コンパレータＣＰ１の出力はＨレベル、トランジスタＴｒ１の出力（コレクタ端子の電圧）はＬレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＨレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＨレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオンになって、その出力はＬレベルとなる。
【００３５】
また、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth1よりも大きく且つ基準信号Ｖth2よりも小さければ、コンパレータＣＰ１の出力はＨレベル、トランジスタＴｒ１の出力はＬレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＬレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＬレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオフになって、その出力はＨレベルとなる。
【００３６】
また、センサ部１の出力信号Ｖ１が基準信号Ｖth2よりも大きければ、コンパレータＣＰ１の出力はＬレベル、トランジスタＴｒ１の出力はＨレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力はＬレベルとなる。したがって、ゲートＵ１の出力はＨレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオンになって、その出力はＬレベルとなる。
【００３７】
以上の動作を纏めると下記の表１のようになる。傾斜角度θが、基準信号Ｖth1に対応した角度θ１（θ１＜０）と基準信号Ｖth2に対応した角度θ２との間にあれば、すなわち傾斜角度範囲内（θ１＜θ＜θ２）であれば、傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。また、傾斜角度θが上記の傾斜角度範囲外（θ＜θ１，θ２＜θ）であれば、傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。
【００３８】
【表１】
次に、傾斜センサＡの取付時における動作について説明する。センサ設置時にはユーザの切替操作によってスイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンになり、基準値切替部３によって、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１，ＣＰ２に出力される基準信号がそれぞれＶth3，Ｖth4に切り替えられる。
【００３９】
この場合の比較部４及び出力部５の動作は、基準信号の値が異なる点を除いて通常測定時の動作と同様であり、センサ部１の出力信号Ｖ１が信号Ｖth3より大きく且つ信号Ｖth4よりも小さければ、傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。また、センサ部１の出力信号Ｖ１が信号Ｖth3よりも小さいか、又は、信号Ｖth4よりも大きければ、傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。すなわち、傾斜角度が、信号Ｖth3に対応した角度θ１ａ（θ１ａ＜０）よりも大きく且つ基準信号Ｖth4に対応した角度θ２ｂよりも小さい傾斜角度範囲内（θ１ａ＜θ＜θ２ａ）では傾斜センサＡの出力はＨレベルとなる。一方、上記の角度範囲外（θ＜θ１ａ，θ２ａ＜θ）であれば傾斜センサＡの出力はＬレベルとなる。
【００４０】
傾斜センサＡの通常測定時の動作、設置時の動作は上述の通りであり、この傾斜センサＡを被取付部に取り付ける場合には、ユーザはスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンに切り替える。この時、基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１に出力される基準信号をＶth3に、基準値発生部２からコンパレータＣＰ２に出力される基準信号をＶth4にそれぞれ切り替える。これにより傾斜センサＡによって検出される傾斜角度範囲が、略水平とみなすことができる角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ２ａ）に設定される。このように基準信号をＶth3，Ｖth4にそれぞれ切り替えた後、傾斜センサＡの出力のハイ／ローをモニタしながら、出力がＨレベルとなる状態で傾斜センサＡを被取付部に取り付ければ、傾斜センサＡを被取付部に対して略水平な状態で取り付けることができる。
【００４１】
そして、傾斜センサＡの取り付けが完了すると、ユーザはスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに切り替える。この時、基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２からコンパレータＣＰ１に出力される基準信号をＶth1に、基準値発生部２からコンパレータＣＰ２に出力される基準信号をＶth2にそれぞれ切り替える。これにより傾斜センサＡによって検出される傾斜角度が、通常測定時の検出角度θ１（＜θ１ａ），θ２（＞θ２ａ）に切り替えられるので、傾斜センサＡを用いて傾斜角度θが所定の角度範囲（θ１＜θ＜θ２）内か否かを検出することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の傾斜センサＡはセンサ部１と基準値発生部２と基準値切替部３と比較部４とを備える。センサ部１は、水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号Ｖ１の大きさが変化する。基準値発生部２は、所望の検出角度に対応した基準信号を出力する。比較部４は、センサ部１の出力信号Ｖ１と基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する。基準値切替部３は、ユーザの切替操作に応じて、基準値発生部２から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える。
【００４３】
これにより、ユーザが傾斜センサＡを設置する際に基準信号を切り替える操作を行うと、基準値切替部３によって基準値発生部２から出力される基準信号が、取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替えられる。この時、傾斜センサＡの取付角度が取付角度範囲内であるか否かで比較部４の出力のハイ／ローが反転する。したがって出力端子Ｖoutの出力のハイ／ローをモニタしながら傾斜センサＡの取付角度を調整することで、傾斜センサＡを所望の取付角度範囲内に取り付けることができ、傾斜センサＡの取付作業を容易に行うことができる。尚、出力端子Ｖoutにブザー回路を接続すれば、傾斜センサＡの取付角度が所望の取付角度範囲内に収まっているか否かでブザーが鳴動するか停止するかが切り替わるので、傾斜センサＡの取付角度が所望の取付角度範囲に収まっているか否かを容易に確認できる。例えば出力端子Ｖoutの信号レベルがハイになるとブザーが鳴動する場合、ブザーが鳴動する状態で傾斜センサＡを取り付けることによって、取付角度が所望の取付角度範囲に収まるようにして傾斜センサＡを取り付けることができる。
【００４４】
ところで、本実施形態において、比較部４の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けることも好ましい。
【００４５】
図５は表示部７の一例を示す回路図であり、出力部５において電源電圧ＶccとトランジスタＴｒ２のコレクタとの間に直列に接続された限流用の抵抗Ｒ１８と発光ダイオードＬＤ１とスイッチＳＷ３とで表示部７が構成される。
【００４６】
スイッチＳＷ３は、ユーザによるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替操作に連動してオン／オフが切り替えられ、通常測定時はオフ、センサ設置時はオンになる。而して、センサ設置時において傾斜角度θが所定の取付角度範囲外（θ＜θ１ａ，θ１ｂ＜θ）であれば、出力部５のトランジスタＴｒ２がオンになり、発光ダイオードＬＤ１が点灯する。一方、傾斜角度θが所定の取付角度範囲（θ１ａ＜θ＜θ１ｂ）に収まると、トランジスタＴｒ２がオフになり、発光ダイオードＬＤ１が消灯する。したがって、傾斜センサＡに電源が供給されている状態で、発光ダイオードＬＤ１の点灯状態を確認しながら傾斜センサＡの取付角度を調整し、発光ダイオードＬＤ１が消灯した状態で傾斜センサＡを取り付ければ、傾斜センサＡを略水平な状態で設置できる。よって、出力端子Ｔoutの電圧レベルをモニタしたり、出力端子Ｔoutにブザー回路を設置してブザー回路に電源を供給したりする必要がなく、傾斜センサＡ自体で、傾斜センサＡが所望の取付角度範囲に取り付けられたことを容易に確認できる。
【００４７】
以上のように、傾斜センサＡにおいて、比較部４の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部７を設けることも好ましく、表示部７の表示を確認しながら取付角度を調整することで、傾斜センサを所望の取付角度範囲に容易に取り付けることができる。
【００４８】
尚、上記の実施形態では略水平とみなせる取付角度範囲に傾斜センサを取り付ける場合について説明したが、取付角度を０度に限定する趣旨のものではなく、所望の取付角度範囲に対応した基準信号Ｖth3，Ｖth4に切り替えればよい。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 傾斜センサ
１ センサ部
２ 基準値発生部
３ 基準値切替部
４ 比較部
４ａ 比較回路
４ｂ 論理回路
５ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化するセンサ部と、
所望の検出角度に対応した基準信号を出力する基準値発生部と、
前記センサ部の出力信号と前記基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する比較部と、
ユーザの切替操作に応じて、前記基準値発生部から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える基準値切替部とを備えることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
前記比較部の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けたことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。
【請求項１】
水平方向に対する傾斜角度に応じて出力信号の大きさが変化するセンサ部と、
所望の検出角度に対応した基準信号を出力する基準値発生部と、
前記センサ部の出力信号と前記基準信号との大小に応じて出力のハイ／ローが反転する比較部と、
ユーザの切替操作に応じて、前記基準値発生部から出力される基準信号を、所望の取付角度範囲の境界値に対応した大きさの信号に切り替える基準値切替部とを備えることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
前記比較部の出力のハイ／ローに応じて表示が切り替わる表示部を設けたことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８３５７２（Ｐ２０１３−８３５７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４１１８（Ｐ２０１１−２２４１１８）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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