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VISUAL DYNAMIC DISPLAY DEVICE, VISUAL DYNAMIC SCIENCE TEXT, AND SCIENCE TOY meetings

Patent code P110005247
File No. P08-008U1
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2009-049896
Publication number P2010-085387A
Patent number P5311476
Date of filing Mar 3, 2009
Date of publication of application Apr 15, 2010
Date of registration Jul 12, 2013
Priority data
  • P2008-229348 (Sep 8, 2008) JP
Inventor
  • (In Japanese)伊東 明彦
  • (In Japanese)渡辺 一博
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人宇都宮大学
Title VISUAL DYNAMIC DISPLAY DEVICE, VISUAL DYNAMIC SCIENCE TEXT, AND SCIENCE TOY meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a visual dynamic display device as a science text, capable of visually recognizing both of the magnitude and direction of dynamics.
SOLUTION: The visual dynamic display device 10 includes: a three-axis acceleration sensor 20A; a filter amplifier circuit 30 for applying noise elimination processing to acceleration information in three-axis direction detected by the acceleration sensor 20A; a controller 40 for generating display information based on acceleration information; and a display 50 having an x-, y-, and z-axis display unit displaying the direction and magnitude of dynamics working in three-axis direction based on the display information. The filter amplifier circuit 30 reduces a cut-off frequency fz applied to the z-axis acceleration information to be smaller than a cut-off frequency fx, fy (fx=fy) applied to the x-axis and y-axis acceleration information. Further, by permitting the visual dynamic display unit 10 to tilt only around y-axis, gravitation is broken down into x-axis and z-axis components to be displayed.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

学校教育の現場において、理科離れが叫ばれている。その理由の一つとして、理科で扱われる事柄の中には、視覚的に認識できないものがあることが掲げられる。一例として、力の概念がある。つまり、力は目に見えないために、大きさ、向きを視覚的に捉えることができず、中高生にとって難解なものの一つとなっている。したがって、教育現場において、物体に作用している力の大きさ及び向きを視覚化できる教材が求められている。

直交する2軸(又は3軸)の加速度を加速度センサにより検出し、基準方向と重力加速度とのなす角度、つまり傾斜角を求める傾斜センサは種々提案されている(特許文献1、特許文献2)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、物体に作用している力の大きさと向きを視覚的に認識できる装置に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
x軸方向の加速度と、前記x軸方向と直交するz軸方向の加速度とを検出する加速度センサと、
前記加速度センサで検出された前記x軸方向の加速度情報ax及び前記z軸方向の加速度情報azにノイズ除去処理を施すフィルタと、
前記フィルタでノイズ除去処理された前記加速度情報axに基づいて表示情報dxを生成し、前記フィルタでノイズ除去処理された前記加速度情報azに基づいて表示情報dzを生成するコントローラと、
前記表示情報dxに基づいて前記x軸方向に作用する力の向きと大きさを表示するx軸表示器と、前記表示情報dzに基づいて前記z軸方向に作用する力の向きと大きさを表示するz軸表示器とを有する表示手段と、を備え、
前記フィルタは、
前記加速度情報azに適用するカットオフ周波数fzが、前記加速度情報axに適用するカットオフ周波数fxよりも小さく、
前記コントローラは、前記表示情報dzと大きさが同じで向きが逆の表示情報dz’を生成し、
前記z軸表示器は、前記表示情報dz及び前記表示情報dz’の両者を表示することを特徴とする視覚的力表示装置。

【請求項2】
 
鉛直を指すz軸方向の加速度と、前記z軸方向と直交するx軸およびy軸方向の加速度とを検出する3次元加速度センサと、
前記加速度センサで検出された前記x軸方向の加速度情報ax、前記y軸方向の加速度情報ay及び前記z軸方向の加速度情報azにノイズ除去処理を施すフィルタと、
前記フィルタでノイズ除去処理された前記加速度情報axに基づいて表示情報dxを生成し、前記フィルタでノイズ除去処理された前記加速度情報ayに基づいて表示情報dyを生成し、前記フィルタでノイズ除去処理された前記加速度情報azに基づいて表示情報dzを生成するコントローラと、
前記表示情報dxに基づいて前記x軸方向に作用する力の向きと大きさを表示するx軸表示器と、前記表示情報dyに基づいて前記y軸方向に作用する力の向きと大きさを表示するy軸表示器と、前記表示情報dzに基づいて前記z軸方向に作用する力の向きと大きさを表示するz軸表示器とを備え、
前記フィルタは、
前記加速度情報azに適用するカットオフ周波数fzが、前記加速度情報axおよびayに適用するカットオフ周波数fxおよびfyよりも小さく、
前記コントローラは、前記表示情報dzと大きさが同じで向きが逆の表示情報dz’を生成し、
前記z軸表示器は、前記表示情報dz及び前記表示情報dz’の両者を表示することを特徴とする視覚的力表示装置。

【請求項3】
 
前記コントローラは、
重力のx軸方向の成分cxを、重力のz軸方向の成分azに基づいて定めることを特徴とする請求項1又は2に記載の視覚的力表示装置。

【請求項4】
 
請求項1~請求項3のいずれかに記載の視覚的力表示装置からなる視覚的理科教材。

【請求項5】
 
請求項1~請求項3のいずれかに記載の視覚的力表示装置からなる視覚的科学玩具。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2009049896thum.jpg
State of application right Registered
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