-
VERWEIS ZU GATTUNGSGLEICHEN ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung basiert auf bzw. beansprucht den Vorzug der Priorität aus der früheren
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-101565 , eingereicht am 20. Mai 2016, deren Beschreibung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
(Technisches Gebiet)
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gyrosensor-Vorrichtung.
-
(Gattungsgemäßer Stand der Technik)
-
Als eine Gyrosensor-Vorrichtung, die eine Winkelgeschwindigkeit unter Verwendung eines Vibrationstyp-Gyrosensors erfasst, ist zum Beispiel eine Vorrichtung in der
JP-A-9-33259 offenbart. Die in der JP-A-9-33259 offenbarte Vorrichtung weist eine Phasenverschiebungsschaltung mit einer Temperaturkompensationsschaltung als eine Schaltung auf, die ein Ansteuersignal für ein piezoelektrisches Element bereitstellt, das als ein Sensorelement dient. Die Phasenverschiebungsschaltung mit einer Temperaturkompensationsschaltung steuert das Ansteuersignal an das piezoelektrische Element, so dass die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Elements dauerhaft unabhängig von der Temperaturänderung konstant wird.
-
In einem Vibrationstyp-Gyrosensor vibriert ein Sensorelement zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit in der Ansteuer-Achsenrichtung durch Empfangen eines Ansteuerungssignals. Die Vibration in der Ansteuer-Achsenrichtung des Sensorelements wird als Ansteuervibration bezeichnet. Die Amplitude der Ansteuervibration wird als Ansteuervibrations-Amplitude bezeichnet. Wenn sich das in der Ansteuer-Achsenrichtung vibrierende Sensorelement um eine Drehachse senkrecht in Richtung zur Ansteuer-Achsenrichtung dreht, d. h. wenn eine Winkelgeschwindigkeit im Sensorelement erzeugt wird, wird eine Corioliskraft in der Erfassungs-Achsenrichtung senkrecht zur sowohl der Ansteuer-Achsenrichtung als auch der Drehachse erzeugt. Die Corioliskraft bewirkt eine Vibration des Sensorelements in der Erfassungs-Achsenrichtung. Die Vibration in der Erfassungs-Achsenrichtung des Sensorelements wird als Erfassungsvibration bezeichnet. Die Amplitude der Erfassungsvibration wird als Erfassungsvibrations-Amplitude bezeichnet.
-
Die Erfassungsvibrations-Amplitude ist proportional zu der Corioliskraft und die Corioliskraft ist proportional zu einer Geschwindigkeit der Ansteuervibration (nachfolgend als Ansteuervibrations-Geschwindigkeit bezeichnet) und einer Winkelgeschwindigkeit. Die Ansteuervibrations-Amplitude ist proportional zur Ansteuervibrations-Geschwindigkeit.
-
Somit wird bei der in der
JP-A-9-33259 offenbarten Gyrosensor-Vorrichtung angenommen, dass die Ansteuervibrations-Geschwindigkeit immer konstant wird, indem eine Rückkopplungssteuerung zum Einstellen eines Ansteuersignals durchgeführt wird, so dass die Ansteuervibrations-Amplitude konstant wird. Hierbei wird angenommen, dass die Erfassungsvibrations-Amplitude immer eine echte Winkelgeschwindigkeit anzeigt. Dann wird durch elektrische Erfassung der Erfassungsvibrations-Amplitude eine Winkelgeschwindigkeit erfasst.
-
Die zuvor beschriebene Gyrosensor-Vorrichtung weist die folgenden Probleme (1) bis (3) auf.
- (1) Zur Durchführung einer Rückkopplungssteuerung, um eine Ansteuervibrations-Amplitude konstant zu machen, sind zum Beispiel zumindest eine Vergleichsschaltung und eine AGC-Schaltung erforderlich. Die Vergleichsschaltung vergleicht eine tatsächliche Ansteuervibrations-Amplitude mit einem Zielwert in Echtzeit. Die AGC-Schaltung passt ein Ansteuersignal an das Sensorelement entsprechend eines Vergleichsergebnisses der Vergleichsschaltung an. Da die Vergleichsschaltung und die AGC-Schaltung groß in ihrer Dimensionierung sind, kann die Gyrosensor-Vorrichtung nicht in ihrer Dimensionierung verringert werden, was zu einer Zunahme des Energieverbrauchs und der Herstellungskosten führt. Es wird angemerkt, dass AGC eine Abkürzung für ”automatic gain control” (automatische Verstärkungsregelung) ist. Insbesondere sind in den letzten IoT-Anwendungssystemen eine Anzahl von hochgenauen Sensoren erforderlich. Da herkömmliche Gyrosensor-Vorrichtungen jedoch keine Anforderungen an eine Abnahme der Dimensionierung erfüllen können, ist es schwierig, sie für IoT-Anwendungssysteme anzuwenden. Es wird angemerkt, dass IoT eine Abkürzung für ”Internet-of-Things” (Internet der Dinge) ist.
- (2) Um eine Ansteuervibrations-Amplitude konstant zu machen kann eine Variation der Erfassungsempfindlichkeit in der Rückkopplungssteuerung nicht korrigiert werden. Wenn sich eine Resonanzfrequenz des Sensorelementes aufgrund von Temperatur, Zeitdurchgang oder dergleichen ändert, ändert sich eine Ansteuervibrations-Geschwindigkeit, wodurch die Erfassungsempfindlichkeit variiert. Somit ist es schwierig, die herkömmliche Gyrosensor-Vorrichtung auf ein System anzuwenden, das eine hohe Genauigkeit erfordert, wie beispielsweise ein automatisches Betriebssystem für ein Fahrzeug.
- (3) Da die Ansteuervibrations-Amplitude konstant sein muss, kann die maximale Vibrations-Amplitude des Sensorelements nicht verwendet werden. Das heißt, da die Erfassungsfähigkeit des Sensorelements immer eingeschränkt ist, kann die Winkelgeschwindigkeit nicht mit der maximalen Empfindlichkeit des Sensorelements erfasst werden. Um infolgedessen eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, muss das Sensorelement derart ausgestaltet sein, dass es eine höhere Empfindlichkeit als notwendig aufweist, was die Abnahme der Dimensionierung und der Herstellungskosten des Sensorelements unterbindet.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Ausführungsbeispiel stellt eine Gyrosensor-Vorrichtung bereit, die in ihrer Dimensionierung verringert werden kann und in der Genauigkeit und Empfindlichkeit erhöht werden kann.
-
Als ein Aspekt des Ausführungsbeispiels weist eine Gyrosensor-Vorrichtung auf: einen Ansteuerabschnitt, der ein Ansteuersignal liefert, das zum Vibrieren eines Sensorelements eines Vibrationstyp-Gyrosensors in einer Ansteuer-Achsenrichtung an das Sensorelement dient; und eine Verarbeitungseinheit, die ein erstes Vibrationssignal empfängt, das eine Amplitude aufweist, die proportional zu einer Ansteuervibrations-Amplitude ist, die eine Vibrationsamplitude in Ansteuer-Achsenrichtung des Sensorelements ist, und ein zweites Vibrationssignal, das eine Amplitude aufweist, die proportional zu der Corioliskraft ist, die in dem Sensorelement aufgrund einer Winkelgeschwindigkeit des Sensorelements erzeugt wird. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um ein Verhältnis der Corioliskraft zu der Ansteuervibrations-Amplitude auf der Grundlage des ersten Vibrationssignals und des zweiten Vibrationssignals zu berechnen und ein Ergebnis der Berechnung als Ergebnis der Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des Sensorelements auszugeben.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
In der beigefügten Zeichnung:
-
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Gyrosensor-Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
-
2 ist ein Diagramm, das Konfigurationen einer ersten Impulsverzögerungsschaltung und einer ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung zeigt;
-
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Verzögerungseinheit zeigt;
-
4 ist ein Diagramm, das den Betrieb einer ersten Steuereinheit darstellt;
-
5 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Gyrosensor-Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; und
-
6 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Gyrosensor-Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
-
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele in Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
-
(1. Erstes Ausführungsbeispiel)
-
[1-1. Konfiguration]
-
Eine Gyrosensor-Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels, die in 1 gezeigt ist, ist in einem Fahrzeug wie einem Personenfahrzeug installiert. Die Gyrosensor-Vorrichtung 1 weist ein Sensorelement (nachfolgend als ein Element 3 bezeichnet) eines Vibrationstyp-Gyrosensors und eine Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 5 auf.
-
Das Element 3 ist beispielsweise ein stimmgabelartiges Element. Das Element 3 vibriert in der Ansteuer-Achsenrichtung, indem es ein Ansteuersignal Vd empfängt, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist und von der Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 5 ausgegeben wird. Die Vibration in der Ansteuer-Achsenrichtung ist eine Ansteuervibration. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die horizontale Richtung in 1 als eine x-Achsenrichtung definiert, welche die Ansteuer-Achsenrichtung ist.
-
Wenn sich das in der Ansteuer-Achsenrichtung vibrierende Element 3 um eine Drehachse senkrecht in Richtung zu der Ansteuer-Achsenrichtung dreht, d. h. wenn eine Winkelgeschwindigkeit in dem Element 3 erzeugt wird, wird die Corioliskraft fc in der Erfassungs-Achsenrichtung sowohl senkrecht zu der Ansteuer-Achsenrichtung als auch zu der Drehachse erzeugt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vorwärts-Rückwärts-Richtung in 1 als eine y-Achsenrichtung definiert, welche die Erfassungs-Achsenrichtung ist.
-
Die Corioliskraft fc ist proportional zu einer Ansteuervibrations-Geschwindigkeit und einer Winkelgeschwindigkeit des Elements 3. Da eine Ansteuervibrations-Amplitude proportional zur Ansteuervibrations-Geschwindigkeit ist, ist die Corioliskraft fc proportional zur Ansteuervibrations-Amplitude und der Winkelgeschwindigkeit des Elements 3. Die Corioliskraft fc bewirkt eine Vibration in der Erfassungs-Achsenrichtung (d. h. Erfassungsvibration). Darüber hinaus ist die Erfassungsvibrations-Amplitude proportional zu der Corioliskraft fc.
-
Zusätzlich weist die Gyrosensor-Vorrichtung 1 eine erste Vibrationssignal-Ausgangsschaltung 7 und eine zweite Vibrationssignal-Ausgangsschaltung 9 auf.
-
In einer Überwachungselektrode (Elektrode zur Überwachung) des Elements 3 hängen die Ladungsänderungen von der Ansteuervibration ab. Die erste Vibrationssignal-Ausgangsschaltung 7 wandelt die Änderung der Ladung in der Überwachungselektrode in ein Spannungssignal um, um ein erstes Vibrationssignal Vm auszugeben. Das erste Vibrationssignal Vm oszilliert in Bezug auf eine vorbestimmte Oszillationsmittelspannung Vzm, die höher als 0 V ist, und weist eine Amplitude proportional zu der Ansteuervibrations-Amplitude auf. Die Frequenz des ersten Vibrationssignals Vm ist die gleiche wie die Frequenz des Ansteuersignals Vd.
-
In einer Erfassungselektrode (Elektrode zur Erfassung) des Elements 3 hängen die Ladungsänderungen von der Erfassungsvibration ab. Die zweite Vibrationssignal-Ausgangsschaltung 9 wandelt die Änderung der Ladung in der Erfassungselektrode in ein Spannungssignal um, um ein zweites Vibrationssignal Vc auszugeben. Das zweite Vibrationssignal Vc oszilliert in Bezug auf eine vorbestimmte Oszillationsmittelspannung Vzc, die höher als 0 V ist, und weist eine Amplitude proportional zu der Erfassungsvibrations-Amplitude auf. Da die Erfassungsvibrations-Amplitude proportional zur Corioliskraft fc ist, ist die Amplitude des zweiten Vibrationssignals Vc proportional zur Corioliskraft fc. Daher ist die Amplitude des zweiten Vibrationssignals Vc proportional zu einer Ansteuervibrations-Amplitude und einer Winkelgeschwindigkeit. Die Frequenz des zweiten Vibrationssignals Vc ist die gleiche wie die Frequenz des ersten Vibrationssignals Vm. Phasen des ersten Vibrationssignals Vm und des zweiten Vibrationssignals Vc sind um 90° gegeneinander verschoben. Es sei angemerkt, dass die Oszillationsmittelspannung Vzm des ersten Vibrationssignals Vm und die Oszillationsmittelspannung Vzc des zweiten Vibrationssignals Vc gleich oder nicht gleich sein können.
-
Die Gyrosensor-Vorrichtung 1 weist eine Verarbeitungseinheit 11 auf. Die Verarbeitungseinheit 11 empfängt das erste Vibrationssignal Vm und das zweite Vibrationssignal Vc.
-
Die Verarbeitungseinheit 11 berechnet ein Verhältnis der Corioliskraft fc zu der Ansteuervibrations-Amplitude auf der Grundlage des ersten Vibrationssignals Vm und des zweiten Vibrationssignals Vc und gibt das Ergebnis der Berechnung als Ergebnis der Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit (nachfolgend als Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis bezeichnet) Dso des Elements 3 aus.
-
Die Verarbeitungseinheit 11 weist als Komponenten zum Berechnen des Verhältnisses einen ersten Erfassungsabschnitt 21, einen zweiten Erfassungsabschnitt 22 und einen Verhältnisberechnungsabschnitt 23 auf.
-
Der erste Erfassungsabschnitt 21 gibt ein erstes Erfassungssignal Dm aus, das die Ansteuervibrations-Amplitude auf der Grundlage des ersten Vibrationssignals Vm anzeigt. Der zweite Erfassungsabschnitt 22 gibt ein zweites Erfassungssignal Dc aus, das die Corioliskraft fc auf der Grundlage des zweiten Vibrationssignals Vc anzeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste Erfassungssignal Dm und das zweite Erfassungssignal Dc digitale Signale. Der Verhältnisberechnungsabschnitt 23 empfängt das erste Erfassungssignal Dm und das zweite Erfassungssignal Dc. Der Vorgang des Verhältnisberechnungsabschnitts 23 wird später beschrieben.
-
Der erste Erfassungsabschnitt 21 weist eine erste Impulsverzögerungsschaltung 31 als eine Komponente zur Ausgabe des ersten Erfassungssignals Dm auf. Zusätzlich weist der erste Erfassungsabschnitt 21 eine erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32, einen ersten Steuerabschnitt 33 und einen ersten Berechnungsabschnitt 34 auf.
-
Wie in 2 gezeigt, weist die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 eine Mehrzahl von Verzögerungseinheiten 35 auf, die derart konfiguriert sind, dass die Geschwindigkeit (nachfolgend als Impulsausbreitungsgeschwindigkeit bezeichnet), bei der ein empfangenes Impulssignal (nachfolgend als Impuls bezeichnet) sich zur Ausgangsseite ausbreitet, proportional zu einem Spannungswert des ersten Vibrationssignals Vm zunimmt. Die Mehrzahl von Verzögerungseinheiten 35 sind in Reihe geschaltet.
-
Insbesondere ist, wie in 2 und 3 gezeigt, jede der n Verzögerungseinheiten 35, welche die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 konfigurieren, aus zweistufigen Wechselrichter-Gatterschaltungen 36 gebildet, die in Reihe geschaltet sind. Es wird angemerkt, dass n eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist. Als Leistung Vin der Verzögerungseinheiten 35, d. h. der Leistung Vin der Wechselrichter-Gatterschaltungen 36, wird das erste Vibrationssignal Vm zugeführt. Somit wird die Impulsausbreitungsgeschwindigkeit in den Verzögerungseinheiten 35 durch das erste Vibrationssignal Vm gesteuert. Insbesondere nimmt die Impulsausbreitungsgeschwindigkeit in den Verzögerungseinheiten 35 proportional zu einem Spannungswert des ersten Vibrationssignals Vm zu.
-
Die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 empfängt von außerhalb einen Hochpegelimpuls Pa. Der Impuls Pa wird an die Verzögerungseinheit 35 der ersten Stufe der n Verzögerungseinheiten 35 eingegeben, welche die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 konfigurieren. Somit gibt jede der in Reihe geschalteten Verzögerungseinheiten 35 den Impuls Pa zu jenem Zeitpunkt aus, zu dem der Impuls Pa die Verzögerungseinheiten 35 durchlaufen hat. Nachfolgend werden die Ausgangssignale P1 bis Pn der Verzögerungseinheiten 35 als Verzögerungsimpuls-Gruppe bezeichnet.
-
Zusätzlich weist die erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32, wie in 2 gezeigt, eine Selbsthalteschaltung 37 und einen Encoder 38 auf.
-
Die erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 empfängt von außerhalb einen Takt CKa. Dann wird der Takt CKa in die Selbsthalteschaltung 37 eingegeben.
-
Die Selbsthalteschaltung 37 speichert Informationen über Zustände der Verzögerungsimpuls-Gruppe P1 bis Pn von der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31, zum Beispiel zum Anstiegszeitpunkt des Taktsignals CKa. Der Zustand der Verzögerungsimpuls-Gruppe P1 bis Pn ist ein hoher Pegel oder niedriger Pegel.
-
Der Encoder 38 gibt ein digitales Signal aus, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 anzeigt, die der Impuls Pa durchlaufen hat, aus dem Zustand der Verzögerungsimpuls-Gruppe P1 bis Pn, die in der Selbsthalteschaltung 37 gespeichert sind. Das von dem Encoder 38 ausgegebene Digitalsignal wird zu einem Ausgangssignal Do1 der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32.
-
Das digitale Signal, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 anzeigt, die der Impuls Pa während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt an durchlaufen hat, zu dem ein Hochpegelimpuls Pa in die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 eingegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine ansteigende Flanke in dem Takt CKa erzeugt wird, wird daher zum Ausgangssignal Do1 der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32. Das Ausgangssignal Do1 ist auch ein Signal, das durch Umwandeln eines integrierten Wertes des ersten Vibrationssignals Vm während der Zeitspanne in einen digitalen Wert erhalten wird.
-
Der erste Steuerabschnitt 33 führt zumindest die Ausgabe des Impulses Pa an die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 durch und gibt den Takt CKa an die erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 aus. Der Takt CKa wird auch in den ersten Berechnungsabschnitt 34 eingegeben. Dann erzeugt der erste Berechnungsabschnitt 34 das erste Erfassungssignal Dm aus dem Ausgangssignal Do1 der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 und gibt das erste Erfassungssignal Dm aus. Vorgänge des ersten Steuerabschnitts 33 und des ersten Berechnungsabschnitts 34 werden später beschrieben.
-
Der zweite Erfassungsabschnitt 22 weist eine zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 als eine Komponente zur Ausgabe des zweiten Erfassungssignals Dc auf. Zusätzlich weist der zweite Erfassungsabschnitt 22 eine zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42, einen zweiten Steuerabschnitt 43 und einen zweiten Berechnungsabschnitt 44 auf.
-
Die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 weist eine Mehrzahl von Verzögerungseinheiten auf, die derart konfiguriert sind, dass die Impulsausbreitungsgeschwindigkeit proportional zu einem Spannungswert des zweiten Vibrationssignals Vc zunimmt. Auch in der zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 ist die Mehrzahl von Verzögerungseinheiten in Reihe geschaltet. Insbesondere unterscheidet sich, obwohl die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 die gleiche Konfiguration wie die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 aufweist, die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 von der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 dadurch, dass das zweite Vibrationssignal Vc als die Leistung Vin der Verzögerungseinheiten 35 zugeführt wird. Es wird angemerkt, dass in 1 Pb als Zeichen einer Impulseingabe an die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 verwendet wird.
-
Zusätzlich hat die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 die gleiche Konfiguration wie die der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32. Das heißt, die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 weist, wie in der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32, die Selbsthalteschaltung 37 und den Encoder 38 auf. Es wird angemerkt, dass, wie in 1 gezeigt, CKb als Zeichen für einen Takteingang an die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 verwendet wird.
-
Somit wird in dem zweiten Erfassungsabschnitt 22 das digitale Signal, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 anzeigt, die der Impuls Pb während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt an durchlaufen hat, zu dem ein Hochpegelimpuls Pb in die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 eingegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine ansteigende Flanke in dem Takt CKb erzeugt wird, zum Ausgangssignal Do2 der zweiten Impulspositions-Erfassungsschaltung 42.
-
Der zweite Steuerabschnitt 43 führt zumindest die Ausgabe des Impulses Pb an die zweite Impulsverzögerungsschaltung 41 durch und gibt den Takt CKb an die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 aus. Der Takt CKb wird auch in den zweiten Berechnungsabschnitt 44 eingegeben. Der zweite Berechnungsabschnitt 44 erzeugt das zweite Erfassungssignal Dc aus dem Ausgangssignal Do2 der zweiten Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 und gibt das zweite Erfassungssignal Dc aus. Vorgänge des zweiten Steuerabschnitts 43 und des zweiten Berechnungsabschnitts 44 werden später beschrieben.
-
[1-2. Vorgang des ersten Steuerabschnitts]
-
Der Zeitpunkt, bei dem das erste Vibrationssignal Vm die Oszillationsmittelspannung Vzm kreuzt, wird als Null-Kreuzungs-Zeitpunkt bezeichnet. Unter den Null-Kreuzungs-Zeitpunkten wird der Zeitpunkt, bei dem das erste Vibrationssignal Vm die Oszillationsmittelspannung Vzm von unten nach oben kreuzt, als ein Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt bezeichnet. Der Zeitpunkt, bei dem das erste Vibrationssignal Vm die Oszillationsmittelspannung Vzm von oben nach unten kreuzt, wird als ein Niedrigseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt bezeichnet. Zusätzlich wird eine Halbperiode, während der das erste Vibrationssignal Vm größer als die Oszillationsmittelspannung Vzm ist, als eine Hochseiten-Halbperiode bezeichnet. Eine Halbperiode, während der das erste Vibrationssignal Vm kleiner als die Oszillationsmittelspannung Vzm ist, wird als eine Niedrigseiten-Halbperiode bezeichnet. Solche Formulierungen werden in ähnlicher Weise für das zweite Vibrationssignal Vc verwendet.
-
Der erste Steuerabschnitt 33 führt die folgenden Vorgänge <m1> und <m2> durch.
- <m1> Der erste Steuerabschnitt 33 macht den Impuls Pa zur ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 zu einem hohen Pegel bei irgendeinem der Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des ersten Vibrationssignals Vm, wie zu dem Zeitpunkt t1 in 4 gezeigt. Es wird angemerkt, dass die Zeit, zu der der Impuls Pa zur ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 zu einem hohen Pegel wird, als Startzeit des Impulses Pa bezeichnet wird.
- <m2> Dann gibt der erste Steuerabschnitt 33, wie in 4 gezeigt, den Takt CKa an die erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 aus, so dass er bei jedem Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des ersten Vibrationssignals Vm ansteigt. Der erste Steuerabschnitt 33 spezifiziert die Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des ersten Vibrationssignals Vm auf der Grundlage von zum Beispiel dem Ansteuersignal Vd.
-
Somit gibt die erste Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 ein digitales Signal aus, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 anzeigt, die der Impuls Pa von der Startzeit des Impulses Pa als das Ausgangssignal Do1 bei jedem der Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des ersten Vibrationssignals Vm durchlaufen hat.
-
[1-3. Vorgang des ersten Berechnungsabschnitts]
-
Der erste Berechnungsabschnitt 34 arbeitet synchron mit dem Takt CKa und erfasst ein aktualisiertes Ausgangssignal Do1.
-
Der erste Berechnungsabschnitt 34 berechnet einen Wert (nachfolgend Nm1), der durch Subtrahieren eines Wertes des Ausgangssignals Do1 erhalten wird, das bei dem unmittelbar vorherigen Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des ersten Vibrationssignals Vm aktualisiert wurde, aus einem Wert des Ausgangssignals Do1, das bei dem Niedrigseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt aktualisiert wurde. Nm1 ist die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls Pa in der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 während der Hochseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm durchlaufen hat. Zusätzlich zeigt Nm1, wie in 4 gezeigt, einen integrierten Wert S1 während der Hochseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm an.
-
Zusätzlich berechnet erste Berechnungsabschnitt 34 einen Wert (nachfolgend Nm2), der durch Subtrahieren eines Wertes des Ausgangssignals Do1 erhalten wird, das bei dem unmittelbar vorherigen Niedrigseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des ersten Vibrationssignals Vm aktualisiert wurde, aus einem Wert des Ausgangssignals Do1, das bei dem Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt aktualisiert wurde. Nm2 ist die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls Pa in der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 während der Niedrigseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm durchlaufen hat. Zusätzlich zeigt Nm2, wie in 4 gezeigt, einen integrierten Wert S2 während der Niedrigseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm an.
-
Dann berechnet der erste Berechnungsabschnitt 34 die Differenz zwischen dem nacheinander berechneten Nm1 und Nm2, d. h. Nm1 – Nm2. Der erste Berechnungsabschnitt 34 gibt ein digitales Signal aus, das Nm1 – Nm2 als das erste Erfassungssignal Dm anzeigt.
-
Das erste Erfassungssignal Dm, das wie zuvor beschrieben erzeugt wird, entspricht einem Wert, der durch Subtrahieren des integrierten Werts S2 während der Niedrigseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm von dem integrierten Wert S1 während der Hochseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm erhalten wird, d. h. S1 – S2, und zeigt die Amplitude des ersten Vibrationssignals Vm an. Somit zeigt das erste Erfassungssignal Dm die Ansteuervibrations-Amplitude an.
-
[1-4. Vorgang des zweiten Steuerabschnitts]
-
Der zweite Steuerabschnitt 43 führt auch einen Vorgang ähnlich dem des ersten Steuerabschnitts 33 durch. Das heißt, der zweite Steuerabschnitt 43 führt die folgenden Vorgänge <c1> und <c2> durch.
- <c1> Der zweite Steuerabschnitt 33 macht den Impuls Pb zur zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 zu einem hohen Pegel bei irgendeinem der Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des zweiten Vibrationssignals Vc, wie zu dem Zeitpunkt t1 in 4 gezeigt. Es wird angemerkt, dass die Zeit, zu der der Impuls Pb zur zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 zu einem hohen Pegel wird, als Startzeit des Impulses Pb bezeichnet wird.
- <c2> Dann gibt der zweite Steuerabschnitt 43 den Takt CKb an die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 aus, so dass er bei jedem der Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des zweiten Vibrationssignals Vc ansteigt. Der zweite Steuerabschnitt 43 spezifiziert die Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des ersten Vibrationssignals Vc auf der Grundlage von zum Beispiel dem Ansteuersignal Vd oder dem Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des ersten Vibrationssignals Vm.
-
Somit gibt die zweite Impulspositions-Erfassungsschaltung 42 ein digitales Signal aus, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 angibt, die der Impuls Pb von der Startzeit des Impulses Pa als das Ausgangssignal Do2 bei jedem der Null-Kreuzungs-Zeitpunkte des zweiten Vibrationssignals Vc durchlaufen hat.
-
[1-5. Vorgang des zweiten Berechnungsabschnittes]
-
Der zweite Berechnungsabschnitt 44 arbeitet auch wie in dem ersten Berechnungsabschnitt 34.
-
Das heißt, der zweite Berechnungsabschnitt 44 arbeitet synchron mit dem Takt CKb und erfasst ein aktualisiertes Ausgangssignal Do2.
-
Dann berechnet der zweite Berechnungsabschnitt 44 einen Wert (nachfolgend Nc1), der durch Subtrahieren eines Wertes des Ausgangssignals Do2 erhalten wird, das bei dem unmittelbar vorherigen Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des zweiten Vibrationssignals Vc aktualisiert wurde, aus einem Wert des Ausgangssignals Do2, das bei dem Niedrigseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt aktualisiert wurde. Nc1 ist die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls Pb in der zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 während der Hochseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc durchlaufen hat. Zusätzlich zeigt Nc1 einen integrierten Wert während der Hochseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc an.
-
Zusätzlich berechnet zweite Berechnungsabschnitt 44 einen Wert (nachfolgend Nc2), der durch Subtrahieren eines Wertes des Ausgangssignals Do2 erhalten wird, das bei dem unmittelbar vorherigen Niedrigseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt des zweiten Vibrationssignals Vc aktualisiert wurde, aus einem Wert des Ausgangssignals Do2, das bei dem Hochseiten-Null-Kreuzungs-Zeitpunkt aktualisiert wurde. Nc2 ist die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls Pb in der zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 während der Niedrigseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc durchlaufen hat. Zusätzlich zeigt Nc2 einen integrierten Wert während der Niedrigseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc an.
-
Dann berechnet der zweite Berechnungsabschnitt 44 die Differenz zwischen dem nacheinander berechneten Nc1 und Nc2, d. h. Nc1 – Nc2. Der zweite Berechnungsabschnitt 44 gibt ein digitales Signal aus, das Nc1 – Nc2 als das zweite Erfassungssignal Dc anzeigt.
-
Das zweite Erfassungssignal Dc, das wie zuvor beschrieben erzeugt wird, entspricht einem Wert, der durch Subtrahieren des integrierten Werts während der Niedrigseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc von dem integrierten Wert während der Hochseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc erhalten wird, und zeigt die Amplitude des zweiten Vibrationssignals Vc an. Somit zeigt das zweite Erfassungssignal Dc die Corioliskraft fc an.
-
[1-6. Vorgang des Verhältnisberechnungsabschnitts]
-
Der Verhältnisberechnungsabschnitt 23 empfängt das erste Erfassungssignal Dm von dem ersten Erfassungsabschnitt 21 und empfängt das zweite Erfassungssignal Dc von dem zweiten Erfassungsabschnitt 22. Dann berechnet der Verhältnisberechnungsabschnitt 23 ein Verhältnis eines Wertes des zweiten Erfassungssignals Dc zu einem Wert des ersten Erfassungssignals Dm, d. h. Dc/Dm, als ein Verhältnis der Corioliskraft zu der Ansteuervibrations-Amplitude und gibt das berechnete Verhältnis als das Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso aus. Das Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso, das von dem Verhältnisberechnungsabschnitt 23 ausgegeben wird, ist ebenfalls ein digitales Signal.
-
Es wird angemerkt, dass ein Teil oder der gesamte Verhältnisberechnungsabschnitt 23, der erste Steuerabschnitt 33, der erste Berechnungsabschnitt 34, der zweite Steuerabschnitt 43 und der zweite Berechnungsabschnitt 44 zum Beispiel durch ein oder mehrere Mikrocomputer oder Hardware konfiguriert sein kann, die/der aus der Kombination von Logikschaltungen, analogen Schaltungen und dergleichen gebildet ist.
-
[1-7. Vorteilhafte Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels]
-
Gemäß des ersten Ausführungsbeispiels können die folgenden vorteilhaften Wirkungen bereitgestellt werden.
- (1a) Ohne die Steuerung, um die Ansteuervibrations-Amplitude konstant zu machen, kann selbst bei einer Temperaturänderung, die im Element 3 verursacht wird, das Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso immer mit hoher Genauigkeit erhalten werden.
-
Wenn zum Beispiel die Ansteuervibrations-Amplitude aufgrund der Temperaturänderung zunimmt, nimmt auch die erzeugte Corioliskraft fc zu. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit nicht verändert wird, ändert sich das Verhältnis der Corioliskraft fc zur Ansteuervibrations-Amplitude nicht. Selbst wenn sich deshalb die Ansteuervibrations-Amplitude aufgrund der Temperaturänderung ändert, wenn die Winkelgeschwindigkeit nicht geändert wird, ändert sich Dc/Dm, das ein Verhältnis eines Wertes des zweiten Erfassungssignals Dc zu einem Wert des ersten Erfassungssignals Dm ist, nicht. Das heißt, das Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso, das von dem Verhältnisberechnungsabschnitt 23 der Verarbeitungseinheit 11 ausgegeben wird, ändert sich nicht.
-
Gemäß der zuvor beschriebenen Gyrosensor-Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels kann eine Abnahme der Dimensionierung erreicht werden, da eine Schaltung zur Rückkopplungssteuerung, um die Ansteuervibrations-Amplitude konstant zu machen, nicht benötigt wird und es kann eine hohe Genauigkeit erreicht werden, durch die eine Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit unabhängig von Temperaturänderung erfasst werden kann. Darüber hinaus ist die Verwendung des Ergebnisses der Berechnung Dc/Dm als Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso auch gegen den Drift der Leistungsversorgungsspannung und der Fertigungstoleranz wirksam.
- (1b) Selbst wenn sich eine Resonanzfrequenz des Elements 3 aufgrund von Temperaturänderung oder dergleichen ändert und sich die Ansteuervibrations-Geschwindigkeit ändert, was zu einer Änderung der Ansteuervibrations-Amplitude führt, wenn die Winkelgeschwindigkeit nicht verändert wird, ändert sich nicht das Verhältnis der Corioliskraft fc zu der Ansteuervibrations-Amplitude, d. h. das von der Verarbeitungseinheit 11 berechnete Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso ändert sich nicht. Somit kann auch eine Variation der Erfassungsempfindlichkeit gemäß der Änderung einer Resonanzfrequenz des Elements 3 korrigiert werden.
- (1c) Die maximale Ansteuervibrations-Amplitude des Elements 3 kann verwendet werden. Das heißt, eine Winkelgeschwindigkeit kann mit der maximalen Empfindlichkeit des Elements 3 erfasst werden. Somit kann eine Winkelgeschwindigkeit mit hoher Empfindlichkeit erfasst werden.
- (1d) Die Verarbeitungseinheit 11 weist den ersten Erfassungsabschnitt 21 auf, der das erste Erfassungssignal Dm auf der Grundlage des ersten Vibrationssignals Vm ausgibt, den zweiten Erfassungsabschnitt 22, der das zweite Erfassungssignal Dc auf der Grundlage des zweiten Vibrationssignals Vc ausgibt, und den Verhältnisberechnungsabschnitt 23, der Dc/Dm als ein Verhältnis der Corioliskraft fc zu der Ansteuervibrations-Amplitude berechnet. Die Verarbeitungseinheit 11 kann als eine Schaltung vorgesehen sein, die klein in der Dimensionierung ist und wenig Energie verbraucht, mit niedrigen Herstellungskosten, indem sie die neueste Standard-Elektronikschaltungstechnologie verwendet.
- (1e) Der erste Erfassungsabschnitt 21 ist derart konfiguriert, dass er das erste Erfassungssignal Dm unter Verwendung der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 ausgibt, die durch die Mehrzahl von Verzögerungseinheiten 35 konfiguriert ist, durch welche die Impulsausbreitungsgeschwindigkeit proportional zu einem Spannungswert des ersten Vibrationssignals Vm zunimmt. Der zweite Erfassungsabschnitt 22 ist auch derart konfiguriert, dass er das zweite Erfassungssignal Dc unter Verwendung der zweiten Impulsverzögerungsschaltung 41 ausgibt, die durch die Mehrzahl von Verzögerungseinheiten 35 konfiguriert ist, durch welche die Impulsausbreitungsgeschwindigkeit proportional zu einem Spannungswert des zweiten Vibrationssignals Vc zunimmt. Somit können der erste Erfassungsabschnitt 21 und der zweite Erfassungsabschnitt 22 durch kleine skalierte digitale Schaltkreise konfiguriert werden.
- (1f) Der erste Erfassungsabschnitt 21 gibt ein digitales Signal aus, das die Differenz zwischen Nm1, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 ist, die ein Impuls während der Hochseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm durchlaufen hat, und Nm2, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls während der Niedrigseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm durchlaufen hat, als das erste Erfassungssignal Dm anzeigt. Ähnlich gibt der zweite Erfassungsabschnitt 22 ein digitales Signal aus, das die Differenz zwischen Nc1, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 ist, die ein Impuls während der Hochseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc durchlaufen hat, und Nc2, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35, die der Impuls während der Niedrigseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc durchlaufen hat, als das zweite Erfassungssignal Dc anzeigt.
-
Daher kann ein Wert, der durch Subtrahieren des integrierten Werts während der Niedrigseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm von dem integrierten Wert während der Hochseiten-Halbperiode des ersten Vibrationssignals Vm erhalten wird, als das erste Erfassungssignal Dm angenommen werden. Ähnlich kann ein Wert, der durch Subtrahieren des integrierten Werts während der Niedrigseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc von dem integrierten Wert während der Hochseiten-Halbperiode des zweiten Vibrationssignals Vc erhalten wird, als das zweite Erfassungssignal Dc angenommen werden. Selbst wenn daher Rauschen bzw. Störung in dem ersten Vibrationssignal Vm erzeugt wird, kann der Einfluss der Störung auf das erste Erfassungssignal Dm unterdrückt werden. Ähnlich kann, selbst wenn die Störung in dem zweiten Vibrationssignal Vc erzeugt wird, der Einfluss der Störung auf das zweite Erfassungssignal Dc unterdrückt werden. Somit kann die Genauigkeit beim Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit daran gehindert werden, aufgrund von Störung zu sinken.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 5 einem Ansteuerabschnitt.
-
(2. Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Die Beschreibungen der Konfigurationen, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemeinsam sind, werden weggelassen, und Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel werden vorwiegend beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels zeigen die gleichen Komponenten und Signale an. Diese sind anderen Ausführungsbeispielen, die später beschrieben werden, gemeinsam.
-
[2-1. Konfigurationen]
-
Wie in 5 gezeigt, unterscheidet sich eine Gyrosensor-Vorrichtung 51 des zweiten Ausführungsbeispiels von der Gyrosensor-Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass die Gyrosensor-Vorrichtung 51 eine Verarbeitungseinheit 53 anstelle der Verarbeitungseinheit 11 aufweist. Die Verarbeitungseinheit 53 weist die gleichen Funktionen wie die der Verarbeitungseinheit 11 auf. Die Verarbeitungseinheit 53 weist einen Schalter 55, einen Erfassungsabschnitt 57 und einen Verhältnisberechnungsabschnitt 58 auf.
-
Der Schalter 55 empfängt das erste Vibrationssignal Vm und das zweite Vibrationssignal Vc. Der Schalter 55 wählt und gibt entweder das erste Vibrationssignal Vm oder das zweite Vibrationssignal Vc als Auswahlsignal aus. Der Schalter 55 wird durch einen später beschriebenen Steuerabschnitt 63 gesteuert.
-
Der Erfassungsabschnitt 57 weist eine Impulsverzögerungsschaltung 61, eine Impulspositions-Erfassungsschaltung 62, einen Steuerabschnitt 63 und einen Berechnungsabschnitt 64 auf.
-
Die Impulsverzögerungsschaltung 61 weist die gleiche Konfiguration wie die der ersten Impulsverzögerungsschaltung 31 des ersten Ausführungsbeispiels auf. Es wird angemerkt, dass als Leistung Vin der Verzögerungseinheiten 35 in der Impulsverzögerungsschaltung 61 ein Auswahlsignal von dem Schalter 55 zugeführt wird. Das heißt, die Impulsverzögerungsschaltung 61 führt eine A/D-Wandlung für das Auswahlsignal durch.
-
Die Impulspositions-Erfassungsschaltung 62 weist die gleiche Konfiguration wie die der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
-
Der Steuerabschnitt 63 steuert zumindest das Umschalten des Schalters 55, gibt den Impuls Pa an die Impulsverzögerungsschaltung 61 aus und gibt den Takt CKa an die Impulspositions-Erfassungsschaltung 62 aus. Der Takt CKa wird auch in den Berechnungsabschnitt 64 eingegeben. Dann erzeugt der Berechnungsabschnitt 64 das erste Erfassungssignal Dm und das zweite Erfassungssignal Dc aus dem Ausgangssignal Do1 der Impulspositions-Erfassungsschaltung 62 und gibt das erste Erfassungssignal Dm und das zweite Erfassungssignal Dc aus.
-
[2-2. Vorgang des Steuerabschnitts]
-
Der Steuerabschnitt 63 führt denselben Vorgang wie der des ersten Steuerabschnitts 33 des ersten Ausführungsbeispiels durch, d. h. die Vorgänge <m1> und <m2> in einem Zustand, in dem der Steuerabschnitt 63 den Schalter 55 dazu bringt, das erste Vibrationssignal Vm als Auswahlsignal auszugeben. Dieser Vorgang wird als erster Vorgang bezeichnet.
-
Zusätzlich führt der Steuerabschnitt 63 denselben Vorgang wie der des zweiten Steuerabschnitts 43 des ersten Ausführungsbeispiels durch, d. h. die Vorgänge <c1> und <c2> in einem Zustand, in dem der Steuerabschnitt 63 den Schalter 55 dazu bringt, das zweite Vibrationssignal Vc als Auswahlsignal auszugeben. Dieser Vorgang wird als zweiter Vorgang bezeichnet. Es wird angemerkt, dass der Steuerabschnitt 63 den zweiten Vorgang durchführt, der in <c1> und <c2> des ersten Ausführungsbeispiels in einem Zustand beschrieben wird, in dem das Wort ”Impuls Pb” in ”Impuls Pa” geändert wird und das Wort ”Takt CKb” in ”Takt CKa” geändert wird.
-
Dann führt der Steuerabschnitt 63 den ersten Vorgang und den zweiten Vorgang abwechselnd zum Beispiel in regelmäßigen Abständen oder vorbestimmten Perioden des ersten Vibrationssignals Vm durch.
-
[2-3. Vorgang der Berechnungseinheit]
-
Wenn der Steuerabschnitt 63 den ersten Vorgang durchführt, d. h. wenn das erste Vibrationssignal Vm von dem Schalter 55 ausgegeben wird, führt der Berechnungsabschnitt 64 denselben Vorgang wie der des ersten Berechnungsabschnitts 34 des ersten Ausführungsbeispiels durch, um das erste Erfassungssignal Dm zu erzeugen und auszugeben.
-
Wenn zusätzlich der Steuerabschnitt 63 den zweiten Vorgang durchführt, d. h. wenn das zweite Vibrationssignal Vc von dem Schalter 55 ausgegeben wird, führt der Berechnungsabschnitt 64 denselben Vorgang wie der des zweiten Berechnungsabschnitts 44 des ersten Ausführungsbeispiels durch, um das zweite Erfassungssignal Dc zu erzeugen und auszugeben.
-
Wenn daher das von dem Schalter 55 empfangene Auswahlsignal das erste Vibrationssignal Vm ist, gibt der Erfassungsabschnitt 57 das erste Erfassungssignal Dm aus, das die Amplitude des ersten Vibrationssignals Vm anzeigt. Wenn darüber hinaus das von dem Schalter 55 empfangene Auswahlsignal das zweite Vibrationssignal Vc ist, gibt der Erfassungsabschnitt 57 das zweite Erfassungssignal Dc aus, das die Amplitude des zweiten Vibrationssignals Vc anzeigt (d. h. Corioliskraft fc).
-
[2-4. Vorgang des Verhältnisberechnungsabschnitts]
-
Der Verhältnisberechnungsabschnitt 58 empfängt das erste Erfassungssignal Dm und das zweite Erfassungssignal Dc von dem Erfassungsabschnitt 57 und berechnet ein Verhältnis eines Wertes des zweiten Erfassungssignals Dc zu einem Wert des ersten Erfassungssignals Dm, d. h. Dc/Dm, als Verhältnis der Corioliskraft zur Ansteuervibrations-Geschwindigkeit. Der Verhältnisberechnungsabschnitt 58 gibt das berechnete Verhältnis als das Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsergebnis Dso aus.
-
[2-5. Vorteilhafte Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels]
-
Auch können gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorteilhafte Wirkungen ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels bereitgestellt werden. Zusätzlich kann im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel einer der beiden Erfassungsabschnitte entfernt werden. Somit kann die Gyrosensor-Vorrichtung weiter in ihrer Dimensionierung verringert werden. In dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der Schalter 55 einem Schalterabschnitt.
-
(3. Drittes Ausführungsbeispiel)
-
[3-1. Konfiguration]
-
Wie in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Gyrosensor-Vorrichtung 71 des dritten Ausführungsbeispiels von der Gyrosensor-Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass anstelle des zweiten Erfassungsabschnitts 22 eine Servosteuerschaltung 75 vorgesehen ist.
-
Die Servosteuerschaltung
75 führt eine Servosteuerung für das Element
3 durch, um den Betrag der Verschiebung des Elements
3 in Richtung der Corioliskraft fc von null zu erzeugen, und gibt ein digitales Signal aus, das die gesteuerte Variable der Servosteuerung als zweites Erfassungssignal Dc anzeigt. Da die gesteuerte Variable der Servosteuerung proportional zu der Corioliskraft fc ist, ist das zweite Erfassungssignal Dc, das von der Servosteuerschaltung
75 ausgegeben wird, ein Signal, das die Corioliskraft fc anzeigt. Eine solche Servosteuerschaltung ist zum Beispiel in der
JP-A-2011-137777 und der
JP-A-2015-52484 offenbart.
-
Die Servosteuerschaltung 75 kann zum Beispiel derart konfiguriert sein, dass sie ein digitales Signal ausgibt, das durch Multiplizieren der gesteuerten Variable der Servosteuerung durch eine vorbestimmte Konstante als das zweite Erfassungssignal Dc erhalten wird.
-
[3-2. Vorteilhafte Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels]
-
Auch können gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die vorteilhaften Wirkungen (1a) bis (1c) ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels bereitgestellt werden. Zusätzlich entspricht bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Servosteuerschaltung 75 einem zweiten Abschnitt und kann auch die in (1d) beschriebenen vorteilhaften Wirkungen bereitstellen. Hinsichtlich des ersten Erfassungsabschnitts 21 können, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, die vorteilhaften Wirkungen (1e) und (1f) erhalten werden.
-
[Alternative Ausführungsbeispiele]
-
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern auch alle Abwandlungen, Variationen oder Äquivalente, die Fachmänner in den Sinn kommen, in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen sollten.
-
(Alternatives Ausführungsbeispiel 1)
-
Zum Beispiel kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 des ersten Erfassungsabschnitts 21 eine Ringimpulsverzögerungsschaltung sein, in welcher der Impuls Pa zirkuliert. In diesem Fall kann zum Beispiel die erste-Stufe-Verzögerungseinheit 35 eine UND-Gatterschaltung sein, und einer der Eingangsanschlüsse der UND-Gatterschaltung kann ein Eingangsanschluss für den Impuls Pa sein. Zusätzlich kann der andere der Eingangsanschlüsse der UND-Gatterschaltung mit einem Ausgangsanschluss der letzte-Stufe-Verzögerungseinheit 35 verbunden sein.
-
Wenn dann die erste Impulsverzögerungsschaltung 31 eine Ringimpulsverzögerungsschaltung ist, kann ein Zähler zum Zählen der Anzahl von Zirkulationen eines Impulses in der Ringimpulsverzögerungsschaltung vorgesehen sein, und eine später beschriebene Datenausgabeschaltung kann anstelle der ersten Impulspositions-Erfassungsschaltung 32 vorgesehen sein.
-
Die Datenausgabeschaltung erfasst eine Verzögerungs-Impulsgruppe der Ringimpulsverzögerungsschaltung und zählt einen Zählwert des Zählers als Eingangsinformation immer dann, wenn der Takt CKa ansteigt. Dann gibt die Datenausgabeschaltung ein digitales Signal aus, das die Anzahl der Verzögerungseinheiten 35 angibt, die der Impuls Pa von der Startzeit des Impulses Pa auf der Grundlage der erfassten Eingangsinformation durchlaufen hat.
-
Es wird angemerkt, dass eine Schaltung, welche die Ringimpulsverzögerungsschaltung, den Zähler und die zuvor beschriebene Datenausgabeschaltung aufweist, als eine Zeit-A/D-Wandlerschaltung bezeichnet wird und ist zum Beispiel in der
JP-A-2005-102129 und der
JP-A-5-259907 offenbart. Zusätzlich offenbart JP-A-2005-102129 eine Konfiguration, die eine Verriegelung und einen Encoder und eine Selbsthalteschaltung als die Konfiguration der Datenausgabeschaltung aufweist.
-
Das heißt, der erste Erfassungsabschnitt 21 kann unter Verwendung einer Zeit-A/D-Wandlerschaltung mit einer Ringimpulsverzögerungsschaltung konfiguriert sein. In ähnlicher Weise können der zweite Erfassungsabschnitt 22 des ersten Ausführungsbeispiels, der Erfassungsabschnitt 57 des zweiten Ausführungsbeispiels und der erste Erfassungsabschnitt 21 des dritten Ausführungsbeispiels jeweils unter Verwendung einer Zeit-A/D-Wandlerschaltung mit einer Ringimpulsverzögerungsschaltung konfiguriert sein.
-
(Alternatives Ausführungsbeispiel 2)
-
Die Verzögerungseinheiten 35, die eine Impulsverzögerungsschaltung konfigurieren, können durch andere als die Wechselrichter-Gatterschaltungen 36 konfiguriert sein, zum Beispiel eine Gatterschaltung, die in digitalen Schaltungen verwendet wird, wie beispielsweise eine NAND-Gatterschaltung, eine NOR-Gatterschaltung, eine UND-Gatterschaltung und eine ODER-Gatterschaltung. Alternativ können die Verzögerungseinheiten 35 unter Verwendung von Verzögerungselementen konfiguriert sein, die in einer analogen Schaltung verwendet werden.
-
(Alternatives Ausführungsbeispiel 3)
-
Obwohl die Verhältnisberechnungsabschnitte 23 und 58 derart konfiguriert sind, dass sie das zuvor beschriebene Verhältnis durch eine digitale Signalverarbeitung berechnen, können die Verhältnisberechnungsabschnitte 23 und 58 derart konfiguriert sein, dass sie das Verhältnis durch eine analoge Signalverarbeitung berechnen.
-
(Alternatives Ausführungsbeispiel 4)
-
Der erste Erfassungsabschnitt 21 kann eine A/D-Wandlerschaltung aufweisen, ohne die Impulsverzögerungsschaltung zu verwenden, um das erste Erfassungssignal Dm unter Verwendung der A/D-Wandlerschaltung auszugeben. Diese Konfiguration kann auf den zweiten Erfassungsabschnitt 22 und den Erfassungsabschnitt 57 angewendet werden.
-
(Sonstige)
-
Eine Mehrzahl von Funktionen einer Komponente der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können durch eine Mehrzahl von Komponenten bereitgestellt werden, oder eine Funktion einer Komponente kann durch eine Mehrzahl von Komponenten bereitgestellt werden. Eine Mehrzahl von Funktionen einer Mehrzahl von Komponenten können durch eine Komponente bereitgestellt werden. Eine Funktion, die durch eine Mehrzahl von Komponenten bereitgestellt wird, kann durch eine Komponente bereitgestellt werden. Ein Teil der Konfigurationen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann weggelassen werden. Zumindest ein Teil der Konfiguration eines Ausführungsbeispiels kann der Konfiguration eines anderen Ausführungsbeispiels hinzugefügt oder weggelassen werden. Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Gyrosensor-Vorrichtung können verschiedene Ausführungsbeispiele bereitgestellt werden, wie beispielsweise ein System, das die Gyrosensor-Vorrichtung als eine Komponente aufweist, ein Programm, das es einem Computer ermöglicht, als die Gyrosensor-Vorrichtung zu fungieren, ein nicht-transitorisches computerlesbares Aufzeichnungsmedium, wie eine Halbleiterspeicher, der das Programm speichert, und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Gyrosensorsignals.
-
Nachfolgend wird ein Aspekt der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zusammengefasst.
-
Als ein Aspekt des Ausführungsbeispiels ist eine Gyrosensor-Vorrichtung vorgesehen, die einen Ansteuerabschnitt (5) und eine Verarbeitungseinheit (11, 53, 73) aufweist.
-
Der Ansteuerabschnitt (5) liefert ein Ansteuersignal, das zum Vibrieren eines Sensorelements (3) eines Vibrationstyp-Gyrosensors in Ansteuer-Achsenrichtung zum Sensorelement dient.
-
Die Verarbeitungseinheit empfängt ein erstes Vibrationssignal und ein zweites Vibrationssignal. Das erste Vibrationssignal weist eine Amplitude proportional zu einer Ansteuervibrations-Amplitude auf, die eine Vibrationsamplitude in der Ansteuer-Achsenrichtung des Sensorelementes ist. Das zweite Vibrationssignal weist eine Amplitude proportional zur Corioliskraft auf, die im Sensorelement aufgrund einer Winkelgeschwindigkeit des Sensorelementes erzeugt wird. Die Verarbeitungseinheit berechnet ein Verhältnis der Corioliskraft zu der Ansteuervibrations-Amplitude auf der Grundlage des ersten Vibrationssignals und des zweiten Vibrationssignals und gibt ein Ergebnis der Berechnung als Ergebnis der Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des Sensorelementes aus.
-
Selbst wenn sich gemäß der Gyrosensor-Vorrichtung die Ansteuervibrations-Amplitude aufgrund der Temperaturänderung ändert, mit anderen Worten, selbst wenn sich die Ansteuervibrations-Geschwindigkeit ändert, kann ein Erfassungsergebnis einer Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit erhalten werden, ohne eine Rückkopplungssteuerung durchzuführen, um die Ansteuervibrations-Amplitude konstant zu machen. Das heißt, wenn sich die Ansteuervibrations-Amplitude aufgrund der Temperaturänderung ändert, ändert sich die erzeugte Corioliskraft. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit nicht verändert wird, wird, da ein Verhältnis von Corioliskraft zu der Ansteuervibrations-Amplitude verwendet wird, das Erfassungsergebnis der von der Verarbeitungseinheit berechneten Winkelgeschwindigkeit nicht verändert.
-
Daher kann eine Abnahme der Dimensionierung erreicht werden, da eine Schaltung für die Rückkopplungssteuerung nicht benötigt wird und eine hohe Genauigkeit erreicht werden kann, durch die eine Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit unabhängig von der Temperaturänderung erfasst werden kann.
-
Selbst wenn sich zusätzlich eine Resonanzfrequenz des Sensorelementes aufgrund von Temperaturänderung oder dergleichen ändert und sich die Ansteuervibrations-Geschwindigkeit ändert, ändert sich nicht das Verhältnis der Corioliskraft zu der Ansteuervibrations-Amplitude, d. h. das Erfassungsergebnis der von der Verarbeitungseinheit berechneten Winkelgeschwindigkeit, was zur Veränderung der Ansteuervibrations-Amplitude führt, wenn die Winkelgeschwindigkeit nicht verändert wird. Daher kann auch eine Variation der Erfassungsempfindlichkeit gemäß der Änderung einer Resonanzfrequenz des Sensorelementes korrigiert werden.
-
Darüber hinaus kann die maximale Ansteuervibrations-Amplitude des Sensorelementes verwendet werden. Somit kann eine Winkelgeschwindigkeit mit hoher Empfindlichkeit erfasst werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2016-101565 [0001]
- JP 9-33259 A [0003, 0006]
- JP 2011-137777 A [0083]
- JP 2015-52484 A [0083]
- JP 2005-102129 A [0090]
- JP 5-259907 A [0090]
