JP3765660B2 - Vibration detector - Google Patents
Vibration detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP3765660B2 JP3765660B2 JP36320497A JP36320497A JP3765660B2 JP 3765660 B2 JP3765660 B2 JP 3765660B2 JP 36320497 A JP36320497 A JP 36320497A JP 36320497 A JP36320497 A JP 36320497A JP 3765660 B2 JP3765660 B2 JP 3765660B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- vibration
- contacts
- resonance
- elastic body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気的に出力する振動検出装置に関する。特に家屋や建屋内への侵入者による振動を検出して防犯用装置の警報を発したり、土石流の発生に伴う振動等を検出して防災用に役立てる等の用途に好適な振動検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
振動検出装置の振動検出機構には、その用途により種々の原理のものが用いられているが、建築物や地上等に設置してこれらに伝わる振動を検出する場合、検出装置自体もこれら振動検出対象に設置されるため、固定した位置から相対的に対象物の振動を検出することができない。このため、検出対象に設置した検出装置内部の慣性質量に対する加速度を利用して、振動に伴う相対的な変移量を測定することが行われる。しかしながら、従来のこの種の装置は構造が複雑で高価であり、検出された信号も用途に応じた高度の処理が必要である等取扱いも困難であった。
近年これら振動検出装置を防犯用に用いるほか土石流や地滑り、崩落現象等を振動により検出して自然災害に対処することも考えられているが、設置する環境が厳しく、保守管理や運用システムにも制約があるところ、これら従来の振動検出装置は複雑且つ高価なものとなり、また保守・運用上の困難も避けられなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
簡単な構造で低コストで製造できると共に堅牢で保守管理が容易であり、また検出した信号の処理に格別複雑高価な回路等を必要とせず、システム全体の運用を容易にできる、防犯用や自然災害防止用に適した振動検出手段の提供。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その目的を達成するため、振動に共振する一対の弾性体の振動を接触子を介して伝達されるそれぞれ一対の接点を近接して配置すると共に
重力の向きによって変化する弾性体と接触子の撓みによる接点の移動に対して接点の間隔を常に一定に保つようにし、
上記共振によるそれぞれの振動の周期及び/又は形態を変えることにより、2つの接点が振動により断続的に接触してスイッチング動作をするようにしてなる、振動検出装置である。
【0005】
【作用】
発条等の弾性体により接点を支持して振動に対して共振するようにすると、これらを支持固定する対象物から伝わる振動を簡単な構造で機械的に拡大増幅した形で接点の運動に変えることができる。そこで、この接点の運動により他の接点に触れて回路を閉じるようにすれば、対象物の振動をいわばスイッチのオン、オフ動作の信号として検出することができる。
例えば、蔓巻発条の一端を対象物に固定して他端に共振用の錘と接点を取り付けたものは、対象物に振動を加えるとその僅かな振動に対しても発条は敏感に反応して振れるから、この接点に近接して他の接点を設け、回路を構成すれば振動により開閉動作するスイッチ素子ができる。ところでこの場合、このスイッチ素子の固定方向を変えると重力の作用する向きが変わり接点を支持する発条は重力の方向に曲げられるため、2つの接点の間隔もまたその固定方向により変化することになる。
【0006】
従って、このような微弱な振動により共振する構造は、共振用の錘にかかる重力の作用により敏感に曲がるものであるから、装置の設置方向により接点の間隔が変化することになり、一定の条件で振動の検出ができずまた検出可能な条件にも制約があることとなる。
このような場合、検出しようとする振動が衝撃的なもので一過性の作動で済む場合等は発条等の剛性を強化して重力作用による曲がりを制限する等して検出感度を低くすることが行われ、衝撃検出用センサー等として用いられているが、高感度で連続的な振動を継続的に検出することはできず、本発明の意図するような用途には使用できない。
即ち、このような共振する接点の開閉により高感度で振動を検出するには、重力作用が変化しても接点の間隔が常に一定に保たれ、且つ一定以上の振動に対して2つの接点同士が確実に接触するという2つの条件を達成することのできる構造としなければならない。
第1の条件に対しては、2つの接点を共に錘と弾性体による共振構造で支持して重力作用を受けるようにし、これらの重力による撓みに伴う変移量が少なくとも2つの接点の位置で等しくなるようすれば、重力作用の向きが変化してこれらがその方向に曲がっても接点の位置ではその間隔を等しく保つことができる。
【0007】
しかしながら、このような構造とすると2つの接点の振動に対する挙動が同じようになるため、接点同士が同じような周期やパターンで振れて接点同士が容易に接触しないためスイッチとして動作しないこととなる。
そこで上記の2つの接点の間隔を一定に保つための条件に加えて、これら2つの接点に一定以上の振動を与えることにより確実に接触して回路を閉じるためにこれらの共振の振動周期や振れのパターンを接点同士の間で変えることが必要になる。
このためには、これら2つの弾性体と錘とからなる共振構造を弾性体の錘の慣性質量を変えて振動周期を変えたり、弾性体の材質や構造を異なるものにして減衰の仕方を変えたり、或いは錘に二次的なモーメントを持たせて共振の仕方を変えたりすることにより、振動すると相互に接触することができるようにすることによって、第2の条件を達成する。
【0008】
以下に本発明の上記の2つの条件を満たすための構成を図9に示す具体的な共振振動体A、Bの構造を例に説明する。
共振振動体A、Bは、図9に示すように発条等からなる弾性体1、2の一端に共振用錘5、6を取付け、更に接点となる接触子3、4を設けてなる。接触子3、4は実用上はその先端近傍に接点を形成する。
このような共振振動体Aをその発条の一端で筐体9上に固定して重力の作用する方向が変化するように、例えば該筐体9面上で固定点に立てた垂線の廻りに回転させると、振動体は重力の作用で撓むため接触子上の一点Pは図に示すように上記垂線を中心軸NP として一定の軌道面X内を動く。
【0009】
これに対して第2の接点を支持する共振振動体Bを第1の共振振動体Aと近接して固定して同様にその固定軸の廻りに回転すると、その接触子上の一点Qも同様に重力の作用で撓み、中心軸NQ の廻りに一定の軌道面Y上を動く。そこで前記第1の条件を満たすためには、これら2つの軌道面の軸線が重なるか少なくとも近接してほぼ平行になるように配置されていて、軌道面を単純な球面とみなすと、これらの点の変移量と重力の変化には単純な対応関係があるから、図10に示すようにこれらの点P、Qがそれぞれの中心軸NP 、NQ から等しい距離PNP =QNQ となるように撓み量を設定しておけば重力の変化に対する変移量は等しくなり、2つの点P、Qの間隔は重力の変化にかかわらず一定に保たれることとなる。第2の共振振動体B’が共振振動体Aと同軸に配置されている場合も接触子上の点Q’について、図10に示すように同様の関係が成り立つ。
即ち、重力により曲がる角度が小さく、軌道面を球面に近似できる範囲ではこれらの共振振動体同士が近接して平行であるか或いは同軸であれば、錘等の負荷や発条の剛性を調整して接点同志をそれぞれの中心軸から等しい距離となるように設定すれば、筐体の向きを変えても接点の重力の変化による変移量はほぼ等しく接点間の間隔は常にほぼ一定に保たれることとなり、前記第1の条件を達成できる。
【0010】
次にある静止位置において、共振振動体Aに振動を与えると上記接触子3上の点Pは、その点から軌道面に立てた法線PN を中心(軸)として軌道面上を振動して動くこととなる。これに対して第二の共振振動体Bの接触子4上の点Qもまた上記の条件によりこれとほぼ平行若しくはこれと重なる軌道面上で点Qに立てた法線QN の廻りを振動し、動くこととなる。
従って、前記第2の条件はこれら2つの点が描く振動の範囲が重なった状態でその軌跡が同時に一点を通って交差するようにすれば達成できる。
【0011】
図9に示すように、これら共振振動体A、Bが同時に一定以上の大きさの振動を与えられると点P、Qの描く振動の範囲も大きくなって相互に重なるが、振動周期及び振動の描く軌道のパターンが同じであれば相互に接触することはない。そこで一方の弾性体の共振用錘の重さを変えてやると、共振特性は錘等の慣性質量を軽くすると振動数が大きくなるという原理によってこれらの接点同士の振動周期が変わり、同時的に同じ点を通って軌道が交差し合うため相互に接触するようになる。
また、弾性体の発条の構造や材質を変えたり、異なる減衰作用を加えても同様に振動の周期を変えて接点を接触させることができる。或いは、共振用の錘を遊動式とする等として慣性質量のモーメントが異なるように分布させて共振特性を変えることによって振動の描く軌道を異なるようにしても同様の効果が得られる。
【0012】
そして、このように設定された2つの共振振動体A、BにそれぞれP、Qの位置に接点を設けて、一定以上の大きさの振動に対して接点が接触してスイッチとして作動するようにしておけば、このような振動に対して振動検出装置からはスイッチの開閉作用の断続した信号として検出されるから、タイマーとカウンターとを組合せた簡単な回路構成でその頻度を捉えれば、容易に所要の防犯或いは防災のための情報を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明の具体的態様を図面を参照して説明する。
図1は、本発明における2つの共振振動体が同軸に配置された振動検出装置の最も基本的な形態を示す。
図に示すように共振振動体Aは、振動検出装置の筐体9の固定点7に一端を固定した蔓巻発条等からなる弾性体1の先端に錘5を設け、弾性体の他端に接点となる針状の接触子3を延長して設けてなる。また、これに対して第2の共振振動体Bは、弾性体2の一端を共振振動体Aと同軸になるように筐体9の固定点8に固定し、その他端に錘6及び接触子3との接点を形成する接点リングRを形成した接触子4を設ける。
【0014】
接触子3はその先端に近い位置で接触子4の接点リングRの中央に挿通して設定され、静止状態で接点リングRとの間に一定の間隔を保つ。筐体9を介して共振振動体A、Bに振動が加わると、弾性体1、2の作用により接触子3と接触子4にはその振動が拡大して伝達され、接触子3が接点リングRに接触することでその都度接点が閉じられ、振動につれて断続的にスイッチング動作を行う。
【0015】
弾性体3及び4は、いわゆる弾性体としての特性を発揮すれば形状や材質に特に制約はないが、一般的には鋼製やリン青銅等の発条特性の優れた材料で蔓巻線状に形成した弾性体が簡便で良い。これらの材料製の蔓巻発条は導電性があり、またその一端側を直線に成形して固定点側の端子線10としたり、接触子や接触子先端を環状に成形して接点リングRとすることで、共振振動体A、Bを一体の構造として構成することもできる。
弾性体をゴムのような絶縁性の材料で形成する場合は、導電性材料を蒸着したり、導電性の芯線を埋め込んで導電性を付与して端子線10との接続を行えば良い。
接触子や接点リングは接点を構成するため導電材料で形成するが、大きな衝撃等を受けた場合これらの接触による変形を防止し或いは長期間の耐久性を確保するために鋼等の硬質の素材が好適であり、湿度の高い使用環境等における錆等による接触不良を防止するために耐食性のすぐれたニッケル系合金等を用いこともできる。
【0016】
図2にその共振振動体A、Bの接点間隔を一定に保ち、弾性体の振動特性を調整するための設定工程を示す。
予め共振振動体Aは、弾性体1と接触子3とが一直線となるように形成し、共振振動体Bは、図のように接触子4を屈曲せしめて弾性体に取付られる直線部と弾性体の軸線が接触リングRの中心を通るようにしてこれらが一直線となるように成形する。この場合両者の弾性体3、4は同じものでよい。
図1に示す振動検出装置をその取付方向によらず、即ち重力作用方向によらず常に接点同士の間隔を一定に保つように設定するには、図2に示すように筐体9を垂直にセットして2つの共振振動体A、Bの軸方向を重力gの方向と一致させてこれらの軸方向が一直線上にあるように固定点7、8に固定する。
この状態で、共振振動体Aの接触子3と共振振動体Bの接点リングRの取付方向等を微調整して接触子3が接触リングRの中心に位置するように設定する。
このように共振振動体Aの弾性体と接触子の軸線が共振振動体Bの弾性体の軸線と接触リングRの中心軸線と一致した状態で、共振振動体Aの接触子の弾性体に共振用の錘5を取り付けて、振動特性を調整する。
【0017】
次にこの筐体9を図1に示すようにこれら共振振動体A、Bの軸線が水平になるようにセットし、重力による影響が最大となるようにして共振振動体Aの弾性体1が錘5の負荷で曲がるようにし、弾性体4に対する錘6を取り付けて図1に示すように接点リングRの中心に接触子3が位置するように調整する。この時、前記したそれぞれの中心軸から等しい距離に接点を位置させるという第1の条件が達成されることとなり、弾性体2の錘は弾性体1の錘よりも軽くなり、その撓み具合はこれら接点と固定点との間の長さの短い弾性体1の撓み具合とは逆に小さくなる関係にあることから接触子AとBとは筐体の向きを変えてもほぼ一定の間隔を保つことができる。
以上により、重力作用による影響のない鉛直の状態を基準としてその影響の最大となる水平状態で接触子3が接点リングRの中心を通るように設定し、この2点補正法により重力の方向が変わっても接点間の間隔をほぼ一定に保つための第1の条件を正確に設定することができる。
【0018】
ここでは簡便のため弾性体1、2に同じ蔓巻発条を用い、錘の重さをこれらの接点と固定点との間の長さに反比例するような関係に調節しており、このため図において接点と固定点の間の長さは共振振動体Aよりも共振振動体Bの方が長いから、錘6は錘5よりも軽いものとなる。またこの他、2つの弾性体の撓みに対する剛性を異なるものにしてその撓みによる接点の変移量を調整したり、錘の位置を変えて調整しても良い。
次に前記第2の条件を達成するために、このようにして接点間の間隔を一定とした共振振動体A、Bの接点が一定以上の振動に対して接触するようにこれらの接点が異なる運動をしなければならない。
この振動検出装置に振動を加えると接触子AとBは共に共振して振れるが、接触子A、Bの共振用の錘5、6は重さが異なり、錘を小さくすると振動数が大きくなることから、図1の例においては前記の通り錘の軽い弾性体2の方が振動数が大きくなって周期が異なるためこれらの接点は断続的に接触することとなる。従って、接触子3は接点リングRに断続的に接触して確実にスイッチング作用をする。
なお、図1の振動検出装置は、接触子の弾性体の軸方向に平行な振動に対しては共振しないが、同様に作動する振動検出装置をその軸方向を直角に組合せて用いれば、任意の方向の振動に対しても、また、装置の設置方向にかかわらず検出することができる。
【0019】
上記の例は、共振振動体A、Bを同軸に配置した例であるが、これらを平行に配置した例を図3〜4に示す。
図4は完成後の構造であるが、共振振動体A、Bは、図1のものと同じく蔓巻発条等からなる弾性体1、2に共振用錘5、6を取付け、それよりそれぞれ延長した接触子3、4に接点及び接点リングRを設ける。これらの設定法は図3に示すように筐体9を水平にセットして、共振振動体A、Bを軸線を重力方向gに一致させて平行に固定し、接触子3が接点リングRの中心を通るように設定する。
次に筐体を鉛直方向にセットして図4に示すように重力作用が最大となるようにして接触子3が接点リングRの中心を通るように調整する。この接点の間隔を一定に保つには、錘に対する弾性体の剛性を重力による撓みを同じくするように予め構造や材質を調整しておくことによって達成でき、図示するように2つの共振振動体は、ほぼ平行に撓んで接点の間隔を一定に保つ。
【0020】
なお、図から明らかなように共振振動体A、Bは間隔をおいているため、これらが撓むとき全体の構成が平行四辺形に変形するため厳密に幾何学的には相互の関係位置は変化するが、これらの変化は接触針方向に若干現れるものの接点間の間隔の変化は極く僅かであって実用上問題とはならない。
次に、このように設定された共振振動体A、Bは、振動特性が等しい場合はほとんど同じ運動を行うため接点が接触しないが、弾性体の材質や構造等を変えて振動の周期や振れの軌道のパターンを変えることによって接点同士を接触させ、図1の例と同様にスイッチ動作をさせることができる。図4の例は弾性体1、2の構造を変えて振動の減衰パターンを変えたもので時間と共に振動に周期差が現れ、接点が断続的に接触することとなる。このように振動の特性を変えるには弾性体に異なる材質を用いたり、共振用の錘を遊動式として遊びを与えたり或いは複数の弾性体を組合せたりして、振動のパターンを変えることによっても達成できる。
また、このような振動のパターンを変える手法は、図1に示したような構造の共振振動体においても用いることができることは無論である。
【0021】
更に、図5〜7に本発明の他の態様を示す。
図1〜4に示す構造では、弾性体の軸線方向の振動に対して原理的に作動しないが、図5に示すように弾性体をほぼ直角に曲げて構成することにより、弾性体のこれらのそれぞれの屈曲した方向の振動成分を補って共振させることができる。この構造の共振作用に対しても同様に前記の2つの条件、即ち接点の間隔を一定とする条件及び接点を一定の振動に対して接触してオン、オフのスイッチ動作をさせる条件を設定できるから、2つの振動検出装置をほぼ直角に配置した場合と同様にあらゆる方向の振動を検出することができる。
その接点間隔を一定とし、接点の振動条件を設定する工程は図1に示すものと同じであって、共振振動体A、Bをそれぞれの振動の中心軸を一致させて固定した後、筐体9を水平にして重力の作用を最大とした状態で共振振動体Bの錘を取り付けて、接触子3が接点リングRの中心を通るように設定する。
【0022】
図6の例は、図5の構造の弾性体2を弾性体1の相似形となるように小さくしたもので、装置全体をコンパクトに構成できる。その振動に対する挙動は接触子の長さや共振用錘の設定により接点部で拡大されるので、図5の場合と同様に扱うことができる。
図7の例は、図4の変形例で共振用錘や接触子の設定は図3、4の例と同様にして行うことができる。
【0023】
また、図8に本発明の更に他の例を示す。図において、弾性体はゴム等の弾性材料を用いたもので、装置の小型化と共に接触子の自重を共振用の錘として作用させることができ、このため接触子の形状や重さ等も予め計算して設定しておくことにより生産性の向上を図ることができる。また、弾性体自身の慣性質量により共振する性質を利用することもできる。
弾性体にゴム等を用いる場合絶縁性であるため、内部に芯線を通して外部に端子線10を出すことができる。図の構造では、接触子3、4の質量とモーメントを適当に設定することにより、弾性体の軸に平行な方向に対しても共振させることができ、1つの検出装置で3次元の方向に対して振動の検出ができる。
【0024】
以上の各例においては、弾性体の共振方向を軸廻りのものとしたが、2つの接点が相対した方向にのみ振動する平面構成のものも同様にして原理的に実現可能であり、例えば金属箔のような薄い弾性材料を合成樹脂層等の絶縁材料を介して積層し、錘となる金属層を積層してフォトエッチングの手法によりそれぞれパターニングすることにより、共振する弾性体と接点とが近接して平行に配置する構造とすることができる。この構造は、弾性体を構成する箔面に垂直な方向の振動しか検出できないが、それぞれの方向に向けて複数の検出装置を配置すれば良く、フォトプロセスにより高精度のものが安価に製造できる利点がある。
また、本発明の振動検出装置を用いて防犯用や防災用のシステムを構成する場合、これらと接続する信号ケーブル類のラインの断線や故意に行われるショート等に対する管理体制が必要となるが、本発明の振動検出装置の検出信号は断続するスイッチング動作によるものであるから、振動検出装置の端子間に一定の抵抗を挿入して微弱な電流を流しておく等の方法により、断線の検知やショートとの識別が容易にできるから、システムの維持管理が容易である。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、微弱な振動が簡単な構造により連続的、継続的に高い精度で検出が可能となり、スイッチ作用による検出信号も簡単な処理により所要の警報等に出力することができ、防犯用を始めとして土石流災害等従来の検出装置では対応困難であった自然防災用の目的等にも好適な特性を有し、安価且つその維持、運用が容易であるから広い応用範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 共振振動子A、Bの軸線を同軸に構成した本発明の振動検出装置
【図2】 図1の振動検出装置の共振用錘と接点位置の設定工程
【図3】 図4の振動検出装置の共振用錘と接点位置の設定工程
【図4】 共振振動子A、Bの軸線を平行に構成した本発明の振動検出装置
【図5】 弾性体A、Bを2次元形状とした本発明の振動検出装置
【図6】 図5の変形例
【図7】 弾性体A、Bを2次元形状とした図4の変形例
【図8】 弾性体A、Bをゴム等の材料で構成した本発明の振動検出装置
【図9】 本発明の振動検出装置の原理説明図
【図10】 本発明の共振振動体A、Bの接点の位置関係を示す図
【符号の説明】
1、2:弾性体 3、4:接触子 5、6:錘 7、8:固定点 9:筐体 10:端子線 A、B:共振振動体 g:重力方向 NP :共振振動体Aの中心軸 NQ :共振振動体Bの中心軸 P:共振振動体Aの接触子3上の点 Q:共振振動体Bの接触子4上の点 R:接触子4の接点リング X:Pが重力の変化により軸NP を中心として描く軌道面 Y:Qが重力の変化により軸NQ を中心として描く軌道面[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a vibration detection apparatus that outputs an electric signal. More particularly, the present invention relates to a vibration detection device suitable for uses such as detecting vibrations caused by intruders in a house or building to issue a warning for a crime prevention device, or detecting vibrations associated with the occurrence of debris flows, etc.
[0002]
[Prior art]
Although various principles are used for the vibration detection mechanism of the vibration detection device, when the vibration transmitted to these is detected by installing on a building or the ground, the detection device itself also detects these vibrations. Since it is installed on the object, the vibration of the object cannot be detected relatively from the fixed position. For this reason, using the acceleration with respect to the inertial mass in the detection apparatus installed in the detection object, the relative displacement amount accompanying the vibration is measured. However, this type of conventional apparatus has a complicated structure and is expensive, and the detected signal is difficult to handle because it requires high-level processing according to the application.
In recent years, in addition to using these vibration detection devices for crime prevention, it is also considered to detect debris flows, landslides, collapse phenomena, etc. by vibrations to deal with natural disasters, but the installation environment is harsh, and maintenance management and operation systems are also used. Due to limitations, these conventional vibration detectors are complicated and expensive, and maintenance and operational difficulties are inevitable.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It can be manufactured at a low cost with a simple structure, is robust and easy to maintain, and does not require a particularly complicated and expensive circuit for processing detected signals, making it easy to operate the entire system. Providing vibration detection means suitable for disaster prevention.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the present invention provides an elastic body that is disposed in close proximity to each other and that changes in accordance with the direction of gravity while transmitting vibrations of a pair of elastic bodies that resonate with vibration through contactors. Keep the distance between the contacts constant with respect to the movement of the contacts due to the deflection of the contact,
It is a vibration detecting device in which two contacts are intermittently contacted by vibration to perform a switching operation by changing the period and / or form of each vibration due to the resonance.
[0005]
[Action]
When the contact is supported by an elastic body such as a streak so as to resonate with vibration, the vibration transmitted from the object that supports and fixes the contact is changed into a contact motion in a mechanically expanded form with a simple structure. Can do. Therefore, if the circuit is closed by touching another contact by the movement of the contact, the vibration of the object can be detected as a signal of an on / off operation of the switch.
For example, if one end of a cigarette ridge is fixed to an object and a resonance weight and a contact are attached to the other end, the ridge reacts sensitively to the slight vibration when vibration is applied to the object. Therefore, if another contact is provided in the vicinity of this contact and a circuit is formed, a switch element that opens and closes by vibration can be formed. By the way, in this case, when the fixing direction of the switch element is changed, the direction in which gravity acts is changed, and the ridge supporting the contact is bent in the direction of gravity, so the distance between the two contacts also changes depending on the fixing direction. .
[0006]
Therefore, the structure that resonates due to such weak vibrations is sensitively bent by the action of gravity on the resonance weight, so that the distance between the contacts changes depending on the installation direction of the device, and a certain condition Therefore, vibration cannot be detected, and the conditions under which the vibration can be detected are limited.
In such a case, if the vibration to be detected is shocking and only requires a temporary operation, the detection sensitivity should be lowered by, for example, limiting the bending due to gravity action by strengthening the rigidity of the streak etc. Although it is used as an impact detection sensor or the like, it cannot detect continuous vibration with high sensitivity and cannot be used for the intended purpose of the present invention.
That is, in order to detect vibration with high sensitivity by opening and closing such a resonating contact, the distance between the contacts is always kept constant even when the gravity action changes, and two contacts are The structure must be able to achieve the two conditions of ensuring contact.
For the first condition, the two contact points are both supported by a resonance structure composed of a weight and an elastic body so as to be subjected to a gravitational action, and the amount of displacement due to the bending due to the gravity is equal at the position of at least two contact points. As a result, even if the direction of the gravitational action changes and these bend in that direction, the distance between the contacts can be kept equal.
[0007]
However, with such a structure, the behavior of the two contacts with respect to vibration becomes the same, so that the contacts swing with the same period and pattern, and the contacts do not easily come into contact with each other, so that they do not operate as a switch.
Therefore, in addition to the above-mentioned conditions for keeping the distance between the two contacts constant, in order to close the circuit by reliably contacting the two contacts by giving a vibration of a certain level or more, the vibration period and vibration of these resonances It is necessary to change the pattern between the contacts.
For this purpose, the resonance structure of these two elastic bodies and the weight is changed by changing the inertial mass of the weight of the elastic body to change the vibration period, or by changing the material and structure of the elastic body to change the way of damping. The second condition is achieved by allowing the weights to contact each other when they vibrate by changing the manner of resonance by giving a secondary moment to the weight.
[0008]
Hereinafter, a configuration for satisfying the above two conditions of the present invention will be described by taking a specific structure of the resonant vibrators A and B shown in FIG. 9 as an example.
As shown in FIG. 9, the resonance vibrators A and B are provided with
For example, the resonance vibrating body A is rotated around a vertical line set at a fixed point on the surface of the
[0009]
On the other hand, when the resonant vibrating body B supporting the second contact is fixed close to the first resonant vibrating body A and similarly rotated around its fixed axis, the point Q on the contact is also the same. deflection under the action of gravity, around the central axis N Q moves on fixed raceway surface Y. Therefore, in order to satisfy the first condition, when the axes of these two raceway surfaces are overlapped or arranged so that they are almost parallel and at least close to each other, and the raceway surface is regarded as a simple spherical surface, Since there is a simple correspondence between the amount of change and the change in gravity, as shown in FIG. 10, these points P and Q are equal distances PN P = QN Q from the central axes N P and N Q , respectively. If the amount of deflection is set to, the amount of change with respect to the change in gravity is equal, and the distance between the two points P and Q is kept constant regardless of the change in gravity. When the second resonant vibrator B ′ is arranged coaxially with the resonant vibrator A, the same relationship is established for the point Q ′ on the contact as shown in FIG.
In other words, within a range where the angle of bending due to gravity is small and the raceway surface can be approximated to a spherical surface, if these resonant vibrators are close to each other in parallel or coaxial, the load such as a weight or the rigidity of the ridge is adjusted. If the contacts are set to be equal distances from their central axes, the amount of change due to the change in the gravity of the contacts will be approximately the same even if the orientation of the housing is changed, and the distance between the contacts will always be kept approximately constant. Thus, the first condition can be achieved.
[0010]
Next, when vibration is applied to the resonant vibrating body A at a certain stationary position, the point P on the
Therefore, the second condition can be achieved if the trajectories intersect at the same time through one point in a state where the ranges of vibrations drawn by these two points overlap.
[0011]
As shown in FIG. 9, when the resonance vibrators A and B are simultaneously given a vibration of a certain level or more, the range of vibrations drawn by the points P and Q becomes large and overlaps each other. If the patterns of the drawn trajectories are the same, they will not touch each other. Therefore, if the weight of the resonance weight of one elastic body is changed, the resonance characteristics change the vibration cycle between these contacts according to the principle that the frequency increases when the inertial mass such as the weight is lightened. Since the trajectories cross through the same point, they come into contact with each other.
In addition, even if the structure and material of the elastic ridges are changed or different damping actions are applied, the contact can be made in the same manner by changing the vibration period. Alternatively, the same effect can be obtained even if the trajectory drawn by the vibration is changed by changing the resonance characteristics by distributing the moment of inertia mass so that the moment of inertia is different, such as by making the resonance weight a floating type.
[0012]
Then, the two resonance vibrators A and B set in this way are provided with contacts at positions P and Q, respectively, so that the contacts come into contact with vibrations of a certain magnitude or larger to operate as a switch. If this is the case, the vibration detection device detects such vibrations as an intermittent signal of the opening and closing action of the switch, so it is easy to grasp the frequency with a simple circuit configuration that combines a timer and a counter. Information on necessary crime prevention or disaster prevention can be obtained.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the most basic form of a vibration detection apparatus in which two resonance vibrators according to the present invention are arranged coaxially.
As shown in the figure, the resonant vibrating body A is provided with a
[0014]
The
[0015]
The
In the case where the elastic body is formed of an insulating material such as rubber, a conductive material may be deposited, or a conductive core wire may be embedded to provide conductivity and connect to the
The contactor and contact ring are made of a conductive material to form a contact, but when subjected to a large impact or the like, a hard material such as steel is used to prevent deformation due to such contact or to ensure long-term durability. In order to prevent poor contact due to rust or the like in a high-humidity usage environment, a nickel-based alloy having excellent corrosion resistance can also be used.
[0016]
FIG. 2 shows a setting process for adjusting the vibration characteristics of the elastic body while keeping the contact distance between the resonant vibration bodies A and B constant.
The resonance vibrating body A is formed in advance so that the
To set the vibration detection device shown in FIG. 1 so as to always keep the distance between the contacts constant regardless of the mounting direction, that is, regardless of the direction of gravity action, the
In this state, the attachment direction of the
In this way, in the state where the axis of the elastic body of the resonance vibrating body A and the contactor coincide with the axis of the elastic body of the resonance vibrating body B and the center axis of the contact ring R, the resonance of the contactor elastic body of the resonance vibrating
[0017]
Next, as shown in FIG. 1, the
As described above, the
[0018]
For the sake of simplicity, the same swirl ridges are used for the
Next, in order to achieve the second condition, the contact points of the resonant vibrators A and B having a constant distance between the contact points in this way are in contact with each other with respect to a certain level of vibration. I have to exercise.
When vibration is applied to this vibration detection device, both the contacts A and B resonate and shake, but the
1 does not resonate with respect to vibration parallel to the axial direction of the elastic body of the contactor, but if a vibration detecting device that operates in the same manner is used in combination with the axial directions at right angles, the vibration detecting device of FIG. Can be detected regardless of the installation direction of the apparatus.
[0019]
The above example is an example in which the resonant vibrators A and B are arranged coaxially, and examples in which these are arranged in parallel are shown in FIGS.
FIG. 4 shows the completed structure. Resonant vibrators A and B are attached with
Next, the casing is set in the vertical direction, and the
[0020]
As is clear from the figure, since the resonant vibrators A and B are spaced apart from each other, the entire configuration is deformed into a parallelogram when they are bent. Although these changes appear, these changes appear slightly in the direction of the contact needle, but the change in the distance between the contact points is very slight and does not cause a problem in practice.
Next, the resonant vibrators A and B set in this way have almost the same motion when the vibration characteristics are equal, so that the contacts do not come into contact with each other. However, the period and vibration of the vibration can be changed by changing the material and structure of the elastic body. By changing the pattern of the tracks, the contacts can be brought into contact with each other, and the switch operation can be performed as in the example of FIG. In the example of FIG. 4, the structure of the
Of course, such a method of changing the vibration pattern can also be used in a resonant vibrator having a structure as shown in FIG.
[0021]
Furthermore, the other aspect of this invention is shown to FIGS.
In the structure shown in FIGS. 1-4, although it does not operate | move in principle with respect to the vibration of the elastic body in the axial direction, by bending the elastic body almost at right angles as shown in FIG. It is possible to resonate by compensating for the vibration components in the respective bent directions. Similarly for the resonance action of this structure, the above two conditions can be set, that is, the condition for making the distance between the contacts constant and the condition for making the on / off switch operation by contacting the contact with the constant vibration. Thus, vibrations in all directions can be detected as in the case where the two vibration detection devices are arranged substantially at right angles.
The step of setting the contact gap constant and setting the vibration condition of the contact is the same as that shown in FIG. 1, and the resonant vibrators A and B are fixed with their respective vibration center axes aligned, and then the casing The weight of the resonance vibrating body B is attached with 9 being horizontal and the action of gravity being maximized, so that the
[0022]
In the example of FIG. 6, the
The example of FIG. 7 is a modification of FIG. 4 and the setting of the resonance weight and the contact can be performed in the same manner as in the examples of FIGS.
[0023]
FIG. 8 shows still another example of the present invention. In the figure, the elastic body is made of an elastic material such as rubber, and the size of the device can be reduced and the contact weight of the contact can act as a resonance weight. By calculating and setting, productivity can be improved. Further, the property of resonating due to the inertial mass of the elastic body itself can be used.
When rubber or the like is used for the elastic body, since it is insulative, the
[0024]
In each of the above examples, the resonance direction of the elastic body is around the axis, but a planar configuration in which the two contacts vibrate only in the opposite direction can also be realized in principle. A thin elastic material such as foil is laminated via an insulating material such as a synthetic resin layer, and a metal layer that becomes a weight is laminated and patterned by a photo-etching method, so that the elastic body and the contact that are resonating are close to each other. Thus, the structure can be arranged in parallel. This structure can only detect vibrations in the direction perpendicular to the foil surface constituting the elastic body, but it is only necessary to arrange a plurality of detection devices in each direction, and a highly accurate one can be manufactured at low cost by a photo process. There are advantages.
In addition, when configuring a system for crime prevention or disaster prevention using the vibration detection device of the present invention, a management system for disconnection of a line of signal cables connected to these or a short circuit that is intentionally performed is required. Since the detection signal of the vibration detection device of the present invention is due to intermittent switching operation, detection of disconnection or the like by inserting a certain resistance between the terminals of the vibration detection device and allowing a weak current to flow. Since it can be easily identified as a short circuit, the system can be easily maintained.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, weak vibration can be detected continuously and continuously with high accuracy by a simple structure, and a detection signal by a switch action is output to a required alarm or the like by simple processing. It is suitable for natural disaster prevention purposes that were difficult to handle with conventional detection devices such as debris flow disasters as well as for crime prevention, and it is inexpensive and easy to maintain and operate. It can be applied to a range of applications.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vibration detection device according to the present invention in which the axes of resonance vibrators A and B are coaxial. FIG. 2 is a step of setting a resonance weight and a contact position of the vibration detection device of FIG. Step of setting resonance weight and contact position of vibration detection device [FIG. 4] Vibration detection device of the present invention in which axes of resonance vibrators A and B are configured in parallel [FIG. 5] Elastic bodies A and B have a two-dimensional shape [Fig. 6] Modified example of Fig. 5 [Fig. 7] Modified example of Fig. 4 in which elastic bodies A and B are two-dimensionally shaped [Fig. 8] Elastic bodies A and B are made of a material such as rubber. FIG. 9 is a diagram for explaining the principle of the vibration detecting device of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship between the contact points of the resonant vibrators A and B of the present invention.
1,2: elastic 3,4:
Claims (1)
重力の向きによって変化する弾性体と接触子の撓みによる接点の移動に対して接点の間隔を常に一定に保つようにし、
上記共振によるそれぞれの振動の周期及び/又は形態を変えることにより、2つの接点が振動により断続的に接触してスイッチング動作をするようにしてなる、振動検出装置。A pair of contacts that transmit vibrations of a pair of elastic bodies that resonate with vibration through the contacts are arranged close to each other, and the movement of the contacts due to the bending of the elastic body and the contacts changes according to the direction of gravity. Keep the contact spacing constant,
A vibration detection apparatus in which two contacts are intermittently contacted by vibration to perform a switching operation by changing the period and / or form of each vibration due to the resonance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36320497A JP3765660B2 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Vibration detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36320497A JP3765660B2 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Vibration detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173905A JPH11173905A (en) | 1999-07-02 |
| JP3765660B2 true JP3765660B2 (en) | 2006-04-12 |
Family
ID=18478757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36320497A Expired - Fee Related JP3765660B2 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Vibration detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3765660B2 (en) |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP36320497A patent/JP3765660B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11173905A (en) | 1999-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2185571C (en) | Sensor structure with l-shaped spring legs | |
| US20110138913A1 (en) | Vertical accelerometer | |
| KR101938825B1 (en) | Omnidirectional vibration sensor and earthquake disaster alarm system using it | |
| CN109212261A (en) | A kind of three axis threshold acceleration meters that can effectively avoid non-sensitive direction false triggering | |
| JP3765660B2 (en) | Vibration detector | |
| EP0625698A2 (en) | Vibration/impact detecting sensor | |
| KR20050061563A (en) | A coordinate measuring device with a vibration damping system | |
| EP0754952B1 (en) | Impact sensor | |
| JPS5925163B2 (en) | vibration detection device | |
| JP2001264129A (en) | Slope failure detection device and receiving device for slope failure detection | |
| EP3770111A1 (en) | Piezoelectric mems device with cantilever structures | |
| JP2002312868A (en) | Landslide disaster sensor and landslide disaster monitor system | |
| US6895819B1 (en) | Acceleration sensor | |
| He et al. | A multiple energy-harvester combination for pattern-recognizable power-free wireless sensing to vibration event | |
| CA2214440A1 (en) | Earthquake sensor | |
| US5528936A (en) | Optoelectronic spatial acceleration sensor | |
| JP2738415B2 (en) | Earthquake detection alarm | |
| CN207585757U (en) | A kind of micro- fiber-optic grating sensor that shakes of three-dimensional having from temperature compensation characteristic | |
| CN217424546U (en) | Spring assembly in vibration sensor | |
| JPH0526504Y2 (en) | ||
| US5024088A (en) | Electromagnetic accelerometer | |
| CN115575730B (en) | Electric field measuring sensor | |
| CN201984591U (en) | Alarm detector of fence inertia vibration | |
| JPH1164087A (en) | Vibration-detecting sensor | |
| US6860835B2 (en) | Exercise signal generator of exercise load meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041014 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060117 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |