DE69413154T2

DE69413154T2 - Detektionsschaltung

Info

Publication number: DE69413154T2
Application number: DE69413154T
Authority: DE
Inventors: Takeshi C/O Murata Manufact. Co. Ltd. Nagaokakyo-Shi Kyoto-Fu Nakamura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-07-20
Also published as: DE69413154D1; JPH0735554A; US5495759A; EP0635699A1; EP0635699B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungsschaltung und insbesondere auf eine Erfassungsschaltung zum Messen eines Ausgangssignals beispielsweise eines prismenförmigen Vibrationsgyroskops, bei dem eine Biegeschwingung verwendet wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer herkömmlichen Erfassungsschaltung zeigt, die ein Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist. Die Erfassungsschaltung 1 wird zum Erfassen eines Ausgangssignals beispielsweise eines dreieckigen prismenförmigen Vibrationsgyroskops 2 verwendet. Zwischen zwei piezoelektrischen Elementen 3 und dem anderen piezoelektrischen Element 4 des Vibrationsgyroskops 2 ist eine Schwingschaltung 5 geschaltet. In diesem Fall ist die Schwingschaltung 5 mit den zwei piezoelektrischen Elementen 3 des Vibrationsgyroskops 2 jeweils über Widerstände 6 verbunden. Ausgangssignale der piezoelektrischen Elemente 3 werden an eine Differenzverstärkerschältung 7 angelegt. Ein Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 7 wird durch eine Glättungsschaltung 9 über eine Synchronerfassungsschaltung 8 in ein Gleichspannungs-Ausgangssignal umgewandelt.
Durch die Schwingungsschaltung 5 biegt sich das Vibrationsgyroskop 2 und schwingt in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 4. Wenn die Ausgangssignale der zwei piezoelektrischen Elemente 3 gleich sind, wird ein Ausgangssignal von der Differenzverstärkerschaltung 7 Null. Wenn das Vibrationsgyroskop 2 um seine Achse gedreht wird, wird in der Richtung senkrecht zu der Schwingrichtung des Vibrationsgyroskops 2 eine Coriolis- Kraft erzeugt. Die Schwingrichtung des Vibrationsgyroskops 2 wird bezüglich der Schwingrichtung bei keiner Drehung verschoben. Eine Differenz der Ausgangssignale wird zwischen den zwei piezoelektrischen Elementen 3 erzeugt, wodurch ein Ausgangssignal aus der Differenzverstärkerschaltung 7 erhalten wird. Das Ausgangssignal wird der Wert, der dem Betrag der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht. Das Ausgangssignal wird über die Synchronerfassungsschaltung 8 durch die Glättungsschaltung 9 geglättet, wobei das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 9 gemessen wird, wodurch die Drehwinkelgeschwindigkeit, die an das Vibrationsgyroskop 2 angelegt ist, gemessen werden kann.
Die elektrostatischen Kapazitäten der piezoelektrischen Elemente verändern sich jedoch durch die atmosphärische Temperatur, durch eine Änderung mit der Zeit usw., wodurch ein Driftsignal aus der Differenzverstärkerschaltung erzeugt wird, selbst wenn keine Drehung vorhanden ist. Das Driftsignal bewirkt einen Meßfehler, wodurch es unmöglich wird, eine genaue Drehwinkelgeschwindigkeit zu messen.
Die EP 0 477 540 A1 bezieht sich auf eine Erfassungsschaltung für ein Vibrationsgyroskop. Die Schaltung umfaßt einen prismenförmigen Vibrator und piezoelektrische Elemente, die auf dem Vibrator gebildet sind. Eine Erregungssignalerzeugungsschaltung erregt den Vibrator, und der Vibrator biegt sich und schwingt durch das Signal von der Erregungssignalerzeugungsschaltung. Eine Differenz zwischen den Ausgangssignalen der zwei piezoelektrischen Elemente wird durch eine Differenzschaltung erfaßt. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung wird einer Synchronerfassung unterworfen. Eine Phasenkorrekturschaltung ist vorgesehen, um die Phase des Ausgangssignals von der Differenzschaltung einzustellen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Erfassungsschaltung zu schaffen, die in der Lage ist, ein Driftsignal zu unterdrücken, das durch eine Veränderung der atmosphärischen Temperatur und durch eine Veränderung mit der Zeit erzeugt wird, und die in der Lage ist, eine genaue Drehwinkelgeschwindigkeit zu erfassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Durch Verschieben einer Phasendifferenz zwischen dem Treibersignal des Vibrationsgyroskops und dem Synchronisationssignal der Synchronerfassungsschaltung auf 90º wird eine Pegelkomponente des Driftsignals, die von der Differenzschaltung erhalten wird, durch die Synchronerfassungsschaltung versetzt. Eine Summe der Ausgangssignale der Treiber- und-Erfassungsbauglieder des Vibrationsgyroskops wird durch die Summiererschaltung erhalten. Durch Verschieben der Phasendifferenz zwischen dem Treibersignal des Vibrationsgyroskops und dem Synchronisationssignal der Synchronerfassungsschaltung auf 90º wird eine Pegelkomponente des Driftsignals, das von der Summiererschaltung erhalten wird, durch die Synchronerfassungsschaltung ebenfalls erhalten.
Wenn die Phasenkomponenten der Driftsignale, die von der Differenzschaltung und der Summiererschaltung erhalten werden, synchron erfaßt werden, können die Phasenkomponenten, die von diesen zwei Schaltungen erhalten werden, zusammengesetzt werden, um gegeneinander versetzt zu sein. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung und das Ausgangssignal der Summiererschaltung werden zusammengesetzt und synchron erfaßt, wodurch die Phasenkomponenten der Driftsignale versetzt werden können. Wenn das Ausgangssignal der Summiererschaltung an den Eingangsanschluß der Differenzschaltung über den variablen Widerstand angelegt wird, wird durch Einstellen des variablen Widerstands entsprechend einer Polarität des Ausgangssignals der Differenzschaltung die Phasenkomponente des Driftsignals von dem Ausgangssignal der Differenzschaltung versetzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Erfassungsschaltung, die in der Lage ist, eine Pegelkomponente eines Drift signals, das in dem Vibrationsgyroskop erzeugt wird, zu beseitigen, erhalten werden. Eine Erfassungsschaltung, die in der Lage ist, eine Phasenkomponente eines Driftsignals zu beseitigen, kann erhalten werden. Ein Meßfehler, der durch ein Driftsignal bewirkt wird, das durch eine Änderung der atmosphärischen Temperatur und eine Änderung mit der Zeit erzeugt wird, kann verringert werden, und es kann eine genaue Drehwinkelgeschwindigkeit erfaßt werden.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2(A) ist eine perspektivische Ansicht eines Vibrationsgyroskops, das in der Erfassungsschaltung verwendet wird, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei Fig. 2(B) eine Schnittansicht desselben ist.
Fig. 3 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das ein Ausgangssignal eines FET als Synchronerfassungsschaltung der Erfassungsschaltung zeigt, die in Fig. 1 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Signalverlaufdiagramm, das ein Synchronisierungssignal zeigt, das an den FET der
Erfassungsschaltung angelegt wird, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das ein Ausgangssignal eines FET zeigt, der mit einer Differenzschaltung der Erfassungsschaltung verbunden ist, die in Fig. 5 gezeigt ist.
Fig. 7 ist ein Signalverlaufsdiagramm, bei dem das in Fig. 6 gezeigte Signal geglättet ist.
Fig. 8 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das ein Ausgangssignal eines FET zeigt, der mit einer Summiererschaltung der in Fig. 5 gezeigten Erfassungsschaltung verbunden ist.
Fig. 9 ist ein Signalverlaufsdiagramm, bei dem das in Fig. 8 gezeigte Signal geglättet ist.
Fig. 10 ist ein Schaltungsdiagramm, das noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist ein Signalverlaufdiagramm, das ein Ausgangssignal einer Differenzschaltung der in Fig. 8 gezeigten Erfassungsschaltung zeigt.
Fig. 12 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das ein Ausgangssignal einer Summiererschaltung der in Fig. 8 gezeigten Erfassungsschaltung zeigt.
Fig. 13 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein getrenntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer herkömmlichen Erfassungsschaltung zeigt, welche einen Hintergrund für die vorliegende Erfindung darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Erfassungsschaltung 10 wird zum Erfassen eines Ausgangssignals eines Vibrationsgyroskops 12 verwendet. Wie es in Fig. 2(A) und Fig. 2(B) gezeigt ist, umfaßt das Vibrationsgyroskop 12 beispielsweise einen gleichmäßigen dreieckigen prismenförmigen Schwingkörper 14. Der Schwingkörper 14 ist aus einem Material gebildet, welches im allgemeinen eine mechanische Schwingung erzeugt, wie z. B. aus Elinvar, einer Eisen- Nickel-Legierung, Quarz, Glas, Kristall, Keramik und dergleichen.
An den Mittenabschnitten der drei Seitenflächen des Schwingkörpers 14 sind piezoelektrische Elemente 16a, 16b bzw. 16c gebildet. Das piezoelektrische Element 16a umfaßt eine piezoelektrische Schicht 18a, die beispielsweise aus Keramik besteht, wobei auf beiden Oberflächen der piezoelektrischen Schicht 18a Elektroden 20a bzw. 22a gebildet sind. Die Elektroden 20a und 22a sind aus einem Elektrodenmaterial, wie z. B. Gold, Silber, Aluminium, Nickel, einer Kupfer-Nickel-Legierung (Monel-Metall) und dergleichen, und mittels Dünnfilmtechniken, wie z.B. Sputtern und Vakuumverdampfung oder mittels Drucktechniken in Abhängigkeit von dem Material gebildet. Auf ähnliche Art und Weise umfassen die anderen piezoelektrischen Elemente 16b und 16c jeweils piezoelektrische Schichten 18b und 18c, die beispielsweise aus Keramik bestehen, wobei auf beiden Oberflächen der piezoelektrischen Schichten 18b und 18c Elektroden 20b, 22b, 20c, bzw. 22c gebildet sind. Die Elektroden 22a und 22c der einen Seite der piezoelektrischen Elemente 16a-16c sind mit dem Schwingkörper 14 mittels beispielsweise eines leitfähigen Klebstoffes verbunden.
Der Schwingkörper 14 wird durch Trägerbauglieder 24 und 26 getragen, die beispielsweise aus einem Metalldraht bestehen, und zwar in der Nähe der Knotenpunkte desselben. Die Trägerbauglieder 24 und 26 sind in der Nähe der Knotenpunkte des Schwingkörpers 14 beispielsweise durch Schweißen befestigt. Die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b des Vibrationsgyroskops 12 werden als Treiber zum Biegen und Schwingen des Schwingkörpers 14 verwendet. Die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b werden als Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Signals verwendet, das einer Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, die an das Vibrationsgyroskop 12 angelegt ist. Das andere piezoelektrische Element 16c wird als Rückkopplungseinrichtung verwendet, wenn der Schwingkörper 14 sich biegt und schwingt.
Zum Treiben des Vibrationsgyroskops 12 ist eine Schwingungsschaltung 30 zwischen die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b zum Treiben und das piezoelektrische Element 16c zur Rückkopplung geschaltet. Ein Ende eines Widerstands 32 ist mit der Schwingungsschaltung 30 verbunden, während das andere Ende des Widerstands 32 mit einem Zwischenpunkt einer Leistungsversorgungsspannung über einen Kondensator 34 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands 32 ist mit den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b über Widerstände 36 und 38 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird durch den Widerstand 32 und den Kondensator 34 ein Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 um 45º verschoben. Durch den Widerstand 36 und die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements 16a wird das Signal um 45º verschoben. Auf ähnliche Art und Weise wird durch den Widerstand 38 und die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements 16b das Signal um 45º verschoben. Es existiert eine Phasenverschiebung von 90º zwischen dem Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 und den Treibersignalen, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden.
Signale, die von den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b erhalten werden, werden an Eingangsanschlüsse einer Differenzschaltung 40 angelegt. Eine Differenz zwischen den Signalen von den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b wird aus der Differenzschaltung 40 erhalten. Ein Ausgangsanschluß der Differenzschaltung 40 ist mit einem FET 46 verbunden, der als Synchronerfassungsschaltung verwendet, und zwar über einen Koppelkondensator 42 und einen Widerstand 44. In diesem Fall ist ein Source-Anschluß des FET 46 mit dem Widerstand 44 verbunden, während ein Drain-Anschluß desselben mit dem Zwischenpunkt der Leistungsversorgungsspannung verbunden ist. Ein Synchronisationssignal wird von der Schwingungsschaltung 30 an einem Gate-Anschluß des FET 46 über eine Diode 48 angelegt. Der Gate-Anschluß des FET 46 ist mit dem Zwischenpunkt der Leistungsversorgungsspannung über einen Widerstand 50 verbunden. Ein Signal, das durch den FET 46 erfaßt wird, wird an eine Glättungsschaltung 52 angelegt.
Die Glättungsschaltung 52 ist beispielsweise aus Widerständen 54 und 56 und zwei Kondensatoren 58 und 60 gebildet. Durch das Signal von der Schwingungsschaltung 30 biegt sich der Schwingkörper 14 des Vibrationsgyroskops 12 und schwingt in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche, auf der das piezoelektrische Element 16c gebildet ist. In diesem Zustand sind die Pegel und Phasen der Treibersignale, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden, gleich, wodurch kein Treibersignal der Differenzschaltung 40 erhalten wird. Wenn der Schwingkörper 14 in diesem Zustand um seine eigene Achse gedreht wird, wird die Schwingrichtung des Schwingkörpers 14 durch eine Coriolis-Kraft verändert. Es wird eine Differenz zwischen den Ausgangssignalen der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b erzeugt, wobei die Differenz zwischen diesen Signalen von der Differenzschaltung 40 erhalten wird. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung 40 ist ein Wert, der der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, die an das Vibrationsgyroskop 12 angelegt wird. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung 40 wird synchron erfaßt und geglättet, wodurch die Drehwinkelgeschwindigkeit erfaßt werden kann.
Durch Verändern einer atmosphärischen Temperatur, usw. existiert jedoch ein Fall, in dem eine Differenz zwischen den elektrostatischen Kapazitäten der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b erzeugt wird, wodurch ein Signal von der Differenzschaltung 40 sogar bei einer nicht vorhandenen Drehung erhalten wird. Auf diese Art und Weise wird, selbst wenn keine Rotationswinkelgeschwindigkeit angelegt wird, aufgrund einer Veränderung der atmosphärischen Temperatur usw. ein Signal aus der Differenzschaltung 40 erhalten. Wenn ein Driftsignal vorhanden ist, ist es unmöglich, eine genaue Drehwinkelgeschwindigkeit zu erfassen.
Wenn an der Erfassungsschaltung 10 eine Differenz zwischen Pegeln der Treibersignale, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden, vorhanden ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Differenz zwischen den Pegeln von der Differenzschaltung 40 erhalten. Das Ausgangssignal der Differenzschaltung 40 wird von dem FET 46 synchron erfaßt. Da ein Synchronisierungssignal, das an den FET 46 angelegt wird, eine Phasendifferenz von 90º bezüglich der Treibersignale hat, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt sind, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Differenzschaltung 40 innerhalb eines Bereichs von 180º um den Nullpunkt als Mitte erfaßt. Da ein positiver Abschnitt und ein negativer Abschnitt des Signals, das durch den FET 46 erfaßt wird, einen gleichen Betrag aufweisen, sind der positive Abschnitt und der negative Abschnitt versetzt, wenn das Signal durch die Glättungsschaltung 52 geglättet wird. Das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 52 wird Null. Wenn ferner eine Drehwinkelgeschwindigkeit an das Vibrationsgyroskop 12 angelegt wird, ist ein Signal, das der Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, nicht versetzt, da Signale mit einer Phasendifferenz von 90º von den Treibersignalen von den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b erhalten werden.
Wenn auf diese Art und Weise die in Fig. 1 gezeigte Erfassungsschaltung verwendet wird, kann ein Driftsignal, das durch eine Differenz zwischen Pegeln der Treibersignale bewirkt wird, eliminiert werden. Eine Drehwinkelgeschwindig keit, die an das Vibrationsgyroskop 10 angelegt wird, kann genau erfaßt werden.
Wenn jedoch bei der in Fig. 1 gezeigten Erfassungsschaltung eine Phasendifferenz zwischen den Treibersignalen, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden, erzeugt wird, ist es unmöglich, eine Phasenkomponente eines Driftsignals zu beseitigen. Eine Erfassungsschaltung, die in der Lage ist, ein Driftsignal, das eine Phasenkomponente umfaßt, zu beseitigen, ist in Fig. 5 gezeigt. In der Erfassungsschaltung 10 ist eine Summiererschaltung 62 neben der Differenzschaltung 40 gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Summiererschaltung 62 mit zwei Widerständen 64 und 66 gebildet, die zwischen die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b geschaltet sind. Durch Nehmen eines Signals von einem Mittenabschnitt zwischen den Widerständen 64 und 66 wird eine Summe der Ausgangssignale der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b erfaßt. Das Signal von dem Widerstand 64 und 66 wird an einen Verstärker 68 angelegt. Ein Ausgangsanschluß des Verstärkers 68 ist mit einem FET 74 als Synchronerfassungsschaltung über einen Koppelkondensator 70 und einen Widerstand 72 verbunden. Das Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 wird als Synchronisationssignal an einen Gate-Anschluß des FET 74 angelegt. Das erfaßte Signal wird an eine Glättungsschaltung 76 angelegt. Die Glättungsschaltung 76 wird aus zwei Widerständen 78 und 80 und zwei Kondensatoren 82 und 84 gebildet.
Ein Ausgangsanschluß der Glättungsschaltung 52 auf der Seite der Differenzschaltung 40 ist mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Gleichspannungsverstärkers 86 verbunden. Feste Anschlüsse eines variablen Widerstands 88 sind mit zwei Eingangsanschlüssen des Gleichspannungsverstärkers 86 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Glättungsschaltung 76 auf der Seite der Summiererschaltung 62 ist mit einem bewegbaren Anschluß des variablen Widerstands 88 verbunden. Ein Widerstand 90 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß des Gleichspannungsver stärkers 86 geschaltet, wobei der invertierende Eingangsanschluß des Gleichspannungsverstärkers 86 ferner mit dem Zwischenpunkt der Leistungsversorgungsspannung über einen Widerstand 92 verbunden ist.
Da bei der Erfassungsschaltung 10 eine Phasendifferenz von 90º zwischen den Treibersignalen, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden, und dem Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 vorhanden ist, werden Pegelkomponenten der Driftsignale durch den FET 46 synchron erfaßt, wodurch die Pegelkomponenten versetzt sind. Eine Pegelkomponente einer Summe der Driftsignale hat die gleiche Phase wie die Pegelkomponente der Differenz der Driftsignale, wobei die Pegelkomponente der Summe durch den FET 74 synchron erfaßt wird, wodurch die Pegelkomponente versetzt ist. Wenn eine Phasendifferenz zwischen den Driftsignalen, die von den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b erhalten werden, vorhanden ist, wird ein Signal, das der Phasendifferenz entspricht, aus der Differenzschaltung 40 erhalten. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, eilt das Signal der Differenz durch eine Phasenbeziehung zwischen den Driftsignalen der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b in diesem Falle voraus oder nach, und zwar im Vergleich zu einem Fall, bei dem keine Phasendifferenz vorhanden ist. Wenn das Ausgangssignal der Differenzschaltung 40 synchron erfaßt und geglättet ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wird ein nacheilendes Signal ein positives Ausgangssignal, während ein vorauseilendes Signal ein negatives Ausgangssignal wird.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, eilt andererseits das Ausgangssignal von dem Verstärker 68 im Vergleich zu einem Fall, bei dem keine Phasendifferenz vorhanden ist, nach, selbst wenn eines der Driftsignale der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b nacheilt. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 68 durch den FET 74 synchron erfaßt und geglättet wird, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wird ein positives Signal erhalten. Durch Zusammensetzen der Ausgangssignale der zwei Glättungsschaltungen 52 und 76 durch den variablen Widerstand 88 kann eine Phasenkomponente eines Driftsignals versetzt werden. Wenn das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 52 ein positives Ausgangssignal ist, wird der bewegbare Anschluß des variablen Widerstands 88 auf die Seite des invertierenden Eingangsanschlusses des Gleichspannungsverstärkers 86 eingestellt. Wenn dagegen das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 52 ein negatives ist, wird der bewegbare Anschluß des variablen Widerstands 88 auf die Seite des nicht invertierenden Eingangsanschlusses des Gleichspannungsverstärkers 86 eingestellt. Zum Versetzen einer Phasenkomponente eines Driftsignals auf diese Art und Weise abhängig von einer Phasenbeziehung zwischen den Driftsignalen der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b kann der variable Widerstand 88 als zusammengesetzte Einrichtung eingestellt werden. Auf diese Art und Weise kann in der Erfassungsschaltung 10, die in Fig. 5 gezeigt ist, nicht nur eine Pegelkomponente sondern ebenfalls eine Phasenkomponente eines Driftsignals beseitigt werden.
Die Schaltung der in Fig. 5 gezeigten Erfassungsschaltung ist kompliziert, da zwei synchrone Erfassungsschaltungen und zwei Glättungsschaltungen notwendig sind. Eine Erfassungsschaltung mit einer Synchronerfassungsschaltung und einer Glättungsschaltung ist in Fig. 10 gezeigt. Bei der Erfassungsschaltung 10 ist das piezoelektrische Element 16a mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß der Differenzschaltung 40 über einen Puffer 100 und einen Widerstand 102 verbunden. Das piezoelektrische Element 16b ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß der Differenzschaltung 40 über einen Puffer 104 und einen Widerstand 106 verbunden. Ein Widerstand 108 ist zwischen den Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß der Differenzschaltung 40 geschaltet, wobei der nicht invertierende Eingangsanschluß der Differenzschaltung 40 mit dem Zwischenpunkt der Leistungsversorgungsspannung über einen Widerstand 110 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß der Summiererschaltung 62 ist mit einem bewegbaren Anschluß eines variablen Widerstands 114 als zusammengesetzte Summierungseinrichtung über einen Kondensator 112 verbunden. Zwei feste Anschlüsse des variablen Widerstands 114 sind mit dem Source-Anschluß des FET 46 und mit dem Zwischenpunkt der Leistungsversorgungsspannung verbunden. In der Erfassungsschaltung 10 wird ein zusammengesetztes Signal des Ausgangssignals der Differenzschaltung 40 und des Ausgangssignals der Summiererschaltung 62 synchron erfaßt.
Da bei der Erfassungsschaltung 10 eine Phasendifferenz von 90º zwischen den Treibersignalen, die an die piezoelektrischen Elemente 16a und 16b angelegt werden, und dem Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 ist, wird eine Pegelkomponente eines Driftsignals durch den FET 76 synchron erfaßt, wodurch die Pegelkomponente versetzt ist. Obwohl ein Fall existiert, bei dem eine Phase einer Pegelkomponente eines Driftsignals durch eine Differenz zwischen den Pegeln der Driftsignale der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b, wie es in Fig. 11 gezeigt, umgewandelt wird, wird die Pegelkomponente des Driftsignals selbst in diesem Fall versetzt.
Da die Phasenkomponente des Driftsignals des Ausgangssignals der Differenzschaltung 40 und die Phasenkomponente des Driftsignals des Ausgangssignals der Summiererschaltung 62 entgegengesetzte Phasen haben, wie es in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, können die Phasenkomponenten der Driftsignale durch Summierung und Zusammensetzen versetzt werden. In diesem Fall wird der variable Widerstand 114 eingestellt, um die Phasenkomponente des Driftsignals, das von der Differenzschaltung 40 erhalten wird, und die Phasenkomponente des Driftsignals, das von der Summiererschaltung 62 erhalten wird, zu beseitigen. Wenn die Ausgangssignale der Differenzschaltung 40 und das Ausgangssignal der Summiererschaltung 62 die gleiche Phase haben, wird das Ausgangssignal der Summiererschaltung 62 invertiert und zusammengesetzt, wodurch die Phasenkomponenten der Driftsignale versetzt werden können.
Durch eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der Diffe renzschaltung 40 und dem Ausgangssignal der Summierschaltung 62 ist es in der Erfassungsschaltung 10, die in Fig. 10 gezeigt ist, notwendig, das Ausgangssignal der Summiererschaltung 62 zu invertieren, wodurch die Schaltung kompliziert ist. Obwohl es in Fig. 11 gezeigt ist, daß die Differenz zwischen dem Driftsignal der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b nacheilt, ist es schwierig, die Phasenkomponenten der Driftsignals vollständig zu eliminieren, wenn die Differenz zwischen den Driftsignalen vorauseilt. Eine in Fig. 13 gezeigte Erfassungsschaltung wird daher ins Auge gefaßt.
Bei der Erfassungsschaltung 10 sind feste Anschlüsse eines variablen Widerstands 116 mit dem beiden Eingangsanschlüssen der Differenzschaltung 40 verbunden. Das Ausgangssignal der Summiererschaltung 62 wird an einen bewegbaren Anschluß des variablen Widerstands 116 angelegt. Da eine Phasendifferenz von 90º zwischen den Treibersignalen, die an die piezoelektrischen Elementen 16a und 16b angelegt werden, und dem Ausgangssignal der Schwingungsschaltung 30 vorhanden ist, sind bei der Erfassungsschaltung 10 die Pegelkomponenten der Treibersignale, die von der Differenzschaltung 40 und der Summiererschaltung 62 erhalten werden, durch synchrones Erfassen versetzt.
Es existiert ein Fall, bei dem die Differenz der Phasenkomponenten der Treibersignale genauso wie in dem Fig. 6 gezeigten Fall vorauseilt oder nacheilt. Wenn die Phasenkomponente des Driftsignals synchron erfaßt und geglättet wird, existiert ein Fall, bei dem dieselbe ein positives oder negatives Ausgangssignal wird, wie es auch bei Fig. 7 der Fall war. Die Summe der Phasenkomponenten der Driftsignale wird immer ein nacheilendes Signal, genauso wie es in dem in Fig. 8 gezeigten Fall war. Wenn die Phasenkomponente des Driftsignals synchron erfaßt und geglättet wird, wird immer ein positives Signal erhalten, wie es bei dem in Fig. 9 gezeigten Fall war.
Wenn die Phasenkomponente des Driftsignals, das von der Dif ferenzschaltung 40 erhalten wird, ein nacheilendes Signal ist, sind die Phasenkomponenten der Driftsignale der piezoelektrischen Elemente 16a und 16b durch Einstellen des bewegbaren Anschluß des variablen Widerstands 108 auf die Seite des invertierenden Eingangsanschlusses der Differenzschaltung 40 versetzt, da das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 52 ein positives Signal wird. Wenn die Phasenkomponente des Driftsignals, das von der Differenzschaltung 40 erhalten wird, ein vorauseilendes Signal ist, sind die Phasenkomponenten der Driftsignale, die von den piezoelektrischen Elementen 16a und 16b erhalten werden, durch Einstellen des bewegbaren Anschlusses des variablen Widerstands 108 auf die Seite des nicht invertierenden Eingangsanschlusses der Differenzschaltung 40 versetzt, da das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 52 ein negatives Signal wird.
Selbst wenn auf diese Art und Weise in der Erfassungsschaltung 10 die Differenz der Phasenkomponenten der Driftsignale ein vorauseilendes Signal oder ein nacheilendes Signal ist, können dieselben ohne weiteres durch Einstellen des variablen Widerstands eliminiert werden. Es ist unnötig, eine Schaltung zum Invertieren des Ausgangssignals der Summiererschaltung 62, usw., zu verwenden, wodurch die Schaltungsanordnung vereinfacht werden kann.
Obwohl bei jedem oben erwähnten Ausführungsbeispiel dargelegt wurde, daß ein Vibrationsgyroskop verwendet wird, bei dem die piezoelektrischen Elemente auf den Seitenflächen des Schwingkörpers gebildet sind, der aus einem Metallmaterial oder dergleichen besteht, kann eine Erfassungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf ein Vibrationsgyroskop angewendet werden, bei dem Elektroden auf eine Seitenfläche eines Schwingkörpers aufgebracht sind, der aus einem piezoelektrischen Material besteht.
Die Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche 1 bis 3 begrenzt.

Claims

1. Eine Erfassungsschaltung (10) zum Erfassen eines Ausgangssignals eines Vibrationsgyroskops (12), das einen prismenförmigen Schwingkörper (14) und zwei Treiber- und-Erfassungsbauglieder (16a, 16b) umfaßt, die sowohl zum Treiben, um den Schwingkörper (14) in Schwingung zu versetzen, als auch zum Erfassen verwendet werden, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einer Drehwinkelgeschwindigkeit entspricht, wobei die Erfassungsschaltung (10) folgende Merkmale aufweist:

eine Differenzschaltung (40) zum Ausgeben einer Differenz zwischen den Ausgangssignalen von den Treiber- und-Erfassungsbaugliedern (16a, 16b); und

eine erste Synchronerfassungsschaltung (46) zum synchronen Erfassen eines Ausgangssignals der Differenzschaltung (40) synchron zu einem Synchronisationssignal;

gekennzeichnet durch

eine Summiererschaltung (62) zum Ausgeben einer Summe von Ausgangssignalen von den Treiber-und-Erfassungsbaugliedern 16a, 16b;

eine zweite Synchronerfassungsschaltung (74) zum Erfassen eines Ausgangssignals der Summiererschaltung (62) synchron zu dem Synchronisationssignal; und

eine Zusammensetzungsschaltung (86) zum Zusammensetzen eines Ausgangssignals der ersten Synchronerfassungsschaltung (46) und eines Ausgangssignals der zweiten Synchronerfassungsschaltung (74);

wobei eine Phasendifferenz zwischen einem Treibersignal, das an die Treiber-und-Erfassungsbauglieder (16a, 16b) angelegt wird, und dem Synchronisationssignal, das an die erste und die zweite Synchronerfassungsschaltung (46, 74) angelegt wird, 90º beträgt.

2. Eine Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, die ferner folgendes Merkmal aufweist:

zwei Glättungsschaltungen (52, 76) zum Glätten von Ausgangssignalen der Synchronerfassungsschaltungen (46, 74).

3. Eine Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das Synchronisationssignal ein Ausgangssignal einer Schwingungsschaltung (30) ist, und bei der das Treibersignal ein Signal ist, bei dem eine Phase des Ausgangssignals der Schwingungsschaltung (30) durch eine Phasenverschiebungsschaltung um 90º verschoben ist.