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傾斜センサテクノロジ

「電子式水準器」

市場で入手可能なほとんどの傾斜センサ(傾斜計、傾きセンサなどとも呼ばれます)は、複数軸のMEMS(MEMS = microelectromechanical system)加速度計を備えています。
このタイプの測定セルは非常に小型で正確、かつ堅牢であると同時に、摩耗がなくメンテナンス不要です。

簡単に言うと、MEMS測定セルは可動電子部品と固定機械部品の2つの主なコンポーネントで構成されます。
可動内部部品には外側に電極があり、スプリングエレメントで吊り下げられています。
測定セルの固定外部部品にもこれらの電極があります。
互いに最小距離で配置された電極は、「コーム」を形成します。
センサが水平位置の場合、センサのZ軸は通常地球のベクトルと平行です。そのため、その値は「絶対」ゼロです。
センサがある方向に傾くと、内部の可動質量とその電極は、固定電極に対する位置が変化します。

MEMSセルの詳細図

  1. 動き(= 加速)
  2. 互いの距離が約1.3 µmのコーム電極

結果として、この2つの電極間の電気容量の変化が測定セルによって検出され、最終的な角度値の計算に使用されます。

重要!

各傾斜センサは、工場で絶対的校正が行われます。
使用される基準は重力ベクトル、つまり重力加速度1g(= 9.81 m/s²)です。
センサの測定軸が地球のベクトルと平行、つまり一致する場合、角度の測定はできません。この位置ではセンサには方向がありません。その結果、垂直基準軸(ヨー角)を中心とする直接角度測定(回転の検出)はできません。しかし、ヨー角は外部PLC経由で間接的に計算できます。
ダイナミック傾斜センサ[JDxxx]の追加機能」を参照してください。

角度定義

ゼロ位置での角度定義、Z軸=重力ベクトル

  1. Y軸「ロール」(縦) ⇒ 角度X
  2. X軸「ピッチ」(横)⇒ 角度Y
  3. Z軸「ヨー」(垂直)⇒ 角度Z