JP3189434B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JP3189434B2 JP3189434B2 JP31784192A JP31784192A JP3189434B2 JP 3189434 B2 JP3189434 B2 JP 3189434B2 JP 31784192 A JP31784192 A JP 31784192A JP 31784192 A JP31784192 A JP 31784192A JP 3189434 B2 JP3189434 B2 JP 3189434B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特に、たとえば自動車等に搭載されるナビゲーションシ
ステムに用いられる、振動ジャイロに関する。
特に、たとえば自動車等に搭載されるナビゲーションシ
ステムに用いられる、振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に振動ジャイロでは、角速度を検
出するためには、原理的に角速度にともなうコリオリ力
による振動子のそりを検出しているが、コリオリ力によ
る振動子のそりは、温度変化などによる振動子のそり、
すなわちドリフト成分と識別することができない。従
来、このようなドリフト成分を抑制する技術としては、
たとえば特公平3−39616号に開示されているよう
に、振動子などを回転し、振動子などのある位置とその
位置から振動子などを半回転した位置とにおいて角速度
をそれぞれ検出し、それらの検出信号から真の角速度を
求める技術があった。
出するためには、原理的に角速度にともなうコリオリ力
による振動子のそりを検出しているが、コリオリ力によ
る振動子のそりは、温度変化などによる振動子のそり、
すなわちドリフト成分と識別することができない。従
来、このようなドリフト成分を抑制する技術としては、
たとえば特公平3−39616号に開示されているよう
に、振動子などを回転し、振動子などのある位置とその
位置から振動子などを半回転した位置とにおいて角速度
をそれぞれ検出し、それらの検出信号から真の角速度を
求める技術があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
技術では、振動子などを回転するための機構が必要であ
って、寿命が短くなり、大型になり、コストもかかる。
また、この従来の技術では、振動子などのある位置とそ
の位置から振動子などを半回転した位置とにおけるそれ
ぞれの角速度を検出しなければならないため、角速度の
検出精度がわるい。さらに、この従来の技術では、振動
子などの回転にともなって振動,衝撃が発生し、誤動作
するおそれがある。
技術では、振動子などを回転するための機構が必要であ
って、寿命が短くなり、大型になり、コストもかかる。
また、この従来の技術では、振動子などのある位置とそ
の位置から振動子などを半回転した位置とにおけるそれ
ぞれの角速度を検出しなければならないため、角速度の
検出精度がわるい。さらに、この従来の技術では、振動
子などの回転にともなって振動,衝撃が発生し、誤動作
するおそれがある。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、振
動子を回転するための機構を用いないで、温度変化など
によるドリフト成分を抑制することができる、振動ジャ
イロを提供することである。
動子を回転するための機構を用いないで、温度変化など
によるドリフト成分を抑制することができる、振動ジャ
イロを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、振動子を駆
動するための駆動信号のレベルの異なる2点において角
速度をそれぞれ検出し、それらの検出信号の差から真の
角速度を検出するように構成した、振動ジャイロであっ
て、駆動信号の振幅を周期的に変化させ、駆動信号の振
幅の変化前後において角速度をそれぞれ検出するように
構成した、振動ジャイロである。
動するための駆動信号のレベルの異なる2点において角
速度をそれぞれ検出し、それらの検出信号の差から真の
角速度を検出するように構成した、振動ジャイロであっ
て、駆動信号の振幅を周期的に変化させ、駆動信号の振
幅の変化前後において角速度をそれぞれ検出するように
構成した、振動ジャイロである。
【0006】
【作用】駆動信号のレベルの異なる2点において検出さ
れる角速度の検出信号には、それぞれ、同じ大きさのド
リフト成分が含まれる。そのため、それらの検出信号の
差には、ドリフト成分が含まれない。また、駆動信号の
レベルの異なる2点において検出される角速度の検出信
号は、それぞれ、駆動信号のレベルの大きさに比例す
る。そのため、それらの検出信号の差は、駆動信号のレ
ベルの異なる2点間のレベル差の駆動信号で振動子を駆
動したときの真の角速度に相当する信号となる。なお、
駆動信号の振幅の変化前後に検出される角速度の検出信
号には、それぞれ、同じ大きさのドリフト成分が含まれ
る。そのため、それらの検出信号の差には、ドリフト成
分が含まれない。また、駆動信号の振幅の変化前後に検
出される角速度の検出信号は、それぞれ、駆動信号の振
幅の大きさに比例する。そのため、それらの検出信号の
差は、駆動信号の振幅の変化量と同じ振幅の駆動信号で
振動子を駆動したときの真の角速度に相当する信号とな
る。
れる角速度の検出信号には、それぞれ、同じ大きさのド
リフト成分が含まれる。そのため、それらの検出信号の
差には、ドリフト成分が含まれない。また、駆動信号の
レベルの異なる2点において検出される角速度の検出信
号は、それぞれ、駆動信号のレベルの大きさに比例す
る。そのため、それらの検出信号の差は、駆動信号のレ
ベルの異なる2点間のレベル差の駆動信号で振動子を駆
動したときの真の角速度に相当する信号となる。なお、
駆動信号の振幅の変化前後に検出される角速度の検出信
号には、それぞれ、同じ大きさのドリフト成分が含まれ
る。そのため、それらの検出信号の差には、ドリフト成
分が含まれない。また、駆動信号の振幅の変化前後に検
出される角速度の検出信号は、それぞれ、駆動信号の振
幅の大きさに比例する。そのため、それらの検出信号の
差は、駆動信号の振幅の変化量と同じ振幅の駆動信号で
振動子を駆動したときの真の角速度に相当する信号とな
る。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロにおい
て、振動子を回転するための機構を用いないで、温度変
化などによるドリフト成分を抑制することができる。そ
のため、この発明にかかる振動ジャイロでは、振動子を
回転する機構を有する従来例と比べて、寿命が長くな
り、小型になり、コストも低減する。さらに、この発明
にかかる振動ジャイロでは、振動子を回転するための機
構を有する従来例と比べて、振動子などのある位置とそ
の位置から振動子などを半回転した位置とにおいて角速
度を検出する必要がなく、駆動信号のレベルの異なる2
点において角速度をそれぞれ検出すればよいので、角速
度の検出精度がよくなる。また、この発明にかかる振動
ジャイロでは、振動,衝撃による誤動作を回避すること
ができる。
て、振動子を回転するための機構を用いないで、温度変
化などによるドリフト成分を抑制することができる。そ
のため、この発明にかかる振動ジャイロでは、振動子を
回転する機構を有する従来例と比べて、寿命が長くな
り、小型になり、コストも低減する。さらに、この発明
にかかる振動ジャイロでは、振動子を回転するための機
構を有する従来例と比べて、振動子などのある位置とそ
の位置から振動子などを半回転した位置とにおいて角速
度を検出する必要がなく、駆動信号のレベルの異なる2
点において角速度をそれぞれ検出すればよいので、角速
度の検出精度がよくなる。また、この発明にかかる振動
ジャイロでは、振動,衝撃による誤動作を回避すること
ができる。
【0008】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示すブロック図
である。図2は図1に示す振動ジャイロの振動子および
その周辺部分を示す側面図である。この振動ジャイロ1
0は、振動子12を含む。振動子12は、たとえば正3
角柱状の振動体14を含む。この振動体14は、たとえ
ばエリンバ,鉄−ニッケル合金,石英,ガラス,水晶,
セラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で
形成される。
である。図2は図1に示す振動ジャイロの振動子および
その周辺部分を示す側面図である。この振動ジャイロ1
0は、振動子12を含む。振動子12は、たとえば正3
角柱状の振動体14を含む。この振動体14は、たとえ
ばエリンバ,鉄−ニッケル合金,石英,ガラス,水晶,
セラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で
形成される。
【0010】この振動体14には、その3つの側面の中
央に、圧電素子16a,16bおよび16cがそれぞれ
形成される。圧電素子16aは、たとえば磁器からなる
圧電層18aを含み、圧電層18aの両主面には電極2
0aおよび22aがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極20aおよび22aは、たとえば金,銀,アルミ
ニウム,ニッケル,銅−ニッケル合金(モネルメタル)
などの電極材料で、たとえばスパッタリング,蒸着等の
薄膜技術で、あるいはその材料によっては印刷技術で形
成される。同様に、他の圧電素子16bおよび16c
も、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層18bおよ
び18cを含み、それらの圧電層18bと18cとの両
主面にも、電極20bおよび22bと20cおよび22
cとが、それぞれ形成される。そして、これらの圧電素
子16a〜16cの一方の電極20a〜20cは、たと
えば接着剤で振動体14に接着される。
央に、圧電素子16a,16bおよび16cがそれぞれ
形成される。圧電素子16aは、たとえば磁器からなる
圧電層18aを含み、圧電層18aの両主面には電極2
0aおよび22aがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極20aおよび22aは、たとえば金,銀,アルミ
ニウム,ニッケル,銅−ニッケル合金(モネルメタル)
などの電極材料で、たとえばスパッタリング,蒸着等の
薄膜技術で、あるいはその材料によっては印刷技術で形
成される。同様に、他の圧電素子16bおよび16c
も、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層18bおよ
び18cを含み、それらの圧電層18bと18cとの両
主面にも、電極20bおよび22bと20cおよび22
cとが、それぞれ形成される。そして、これらの圧電素
子16a〜16cの一方の電極20a〜20cは、たと
えば接着剤で振動体14に接着される。
【0011】振動体14の2つのノード点の近傍部分
は、たとえば金属線からなるコ字形の支持部材24aお
よび24bで、それぞれ支持される。これらの支持部材
24aおよび24bの中央部は、たとえば溶接すること
によって、あるいは導電性ペーストで接着することによ
って、振動体14の2つのノード点の近傍部分にそれぞ
れ固着される。また、これらの支持部材24aおよび2
4bの端部は、支持板26の一方主面に固着される。
は、たとえば金属線からなるコ字形の支持部材24aお
よび24bで、それぞれ支持される。これらの支持部材
24aおよび24bの中央部は、たとえば溶接すること
によって、あるいは導電性ペーストで接着することによ
って、振動体14の2つのノード点の近傍部分にそれぞ
れ固着される。また、これらの支持部材24aおよび2
4bの端部は、支持板26の一方主面に固着される。
【0012】この振動子12では、たとえば、2つの圧
電素子16aおよび16bが駆動用かつ検出用として用
いられ、他の圧電素子16cが帰還用として用いられ
る。そして、帰還用の圧電素子16cからの出力を増幅
して駆動用かつ検出用の圧電素子16aおよび16bに
駆動信号を加えれば、振動体14が振動し、それらの圧
電素子16aおよび16bから同様の波形が出力され
る。また、その状態で振動子12がその軸を中心として
回転すれば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子の出力
は回転角速度に従って大きくなり、逆に駆動用かつ検出
用の他方の圧電素子の出力は回転角速度に従って小さく
なる。
電素子16aおよび16bが駆動用かつ検出用として用
いられ、他の圧電素子16cが帰還用として用いられ
る。そして、帰還用の圧電素子16cからの出力を増幅
して駆動用かつ検出用の圧電素子16aおよび16bに
駆動信号を加えれば、振動体14が振動し、それらの圧
電素子16aおよび16bから同様の波形が出力され
る。また、その状態で振動子12がその軸を中心として
回転すれば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子の出力
は回転角速度に従って大きくなり、逆に駆動用かつ検出
用の他方の圧電素子の出力は回転角速度に従って小さく
なる。
【0013】そのため、この振動子12の帰還用の圧電
素子16cの電極22cと、駆動用かつ検出用の圧電素
子16aおよび16bの電極22aおよび22bとの間
には、振動子12を駆動するための帰還ループとして、
発振回路30などが接続される。
素子16cの電極22cと、駆動用かつ検出用の圧電素
子16aおよび16bの電極22aおよび22bとの間
には、振動子12を駆動するための帰還ループとして、
発振回路30などが接続される。
【0014】すなわち、帰還用の圧電素子16cの電極
22cは、発振回路30の入力端に接続される。この発
振回路30は、振動子12を駆動するための駆動信号を
発生するためのものである。この実施例では、発振回路
30は、たとえば8kHzの正弦波を発生する。発振回
路30の出力端は、減衰回路32の入力端に接続され、
減衰回路32の2つの出力端は、駆動用かつ検出用の圧
電素子16aおよび16bの電極22aおよび22bに
それぞれ接続される。さらに、発振回路30の出力端
は、パルス発生回路34を介して、減衰回路32の別の
入力端に接続される。このパルス発生回路34は、周期
的にパルスを発生するためのものであって、この実施例
では発振回路30からの駆動信号に同期してパルスを発
生する。また、減衰回路32は、駆動信号を周期的に減
衰するためのものであって、パルス発生回路34からパ
ルスが入力されるごとに、その減衰量が変わる。この実
施例では、減衰回路32の減衰量は、たとえば0から2
分の1にあるいは2分の1から0に変わる。
22cは、発振回路30の入力端に接続される。この発
振回路30は、振動子12を駆動するための駆動信号を
発生するためのものである。この実施例では、発振回路
30は、たとえば8kHzの正弦波を発生する。発振回
路30の出力端は、減衰回路32の入力端に接続され、
減衰回路32の2つの出力端は、駆動用かつ検出用の圧
電素子16aおよび16bの電極22aおよび22bに
それぞれ接続される。さらに、発振回路30の出力端
は、パルス発生回路34を介して、減衰回路32の別の
入力端に接続される。このパルス発生回路34は、周期
的にパルスを発生するためのものであって、この実施例
では発振回路30からの駆動信号に同期してパルスを発
生する。また、減衰回路32は、駆動信号を周期的に減
衰するためのものであって、パルス発生回路34からパ
ルスが入力されるごとに、その減衰量が変わる。この実
施例では、減衰回路32の減衰量は、たとえば0から2
分の1にあるいは2分の1から0に変わる。
【0015】さらに、駆動用かつ検出用の圧電素子16
aおよび16bの電極22aおよび22bは、第1の差
動回路40の2つの入力端に、それぞれ接続される。第
1の差動回路40は、たとえばオペアンプを含み、この
オペアンプの非反転入力端および反転入力端に、圧電素
子16aおよび16bの電極22aおよび22bが、そ
れぞれ接続される。この差動回路40は、圧電素子16
aおよび16bの出力差を検出するためのものである。
aおよび16bの電極22aおよび22bは、第1の差
動回路40の2つの入力端に、それぞれ接続される。第
1の差動回路40は、たとえばオペアンプを含み、この
オペアンプの非反転入力端および反転入力端に、圧電素
子16aおよび16bの電極22aおよび22bが、そ
れぞれ接続される。この差動回路40は、圧電素子16
aおよび16bの出力差を検出するためのものである。
【0016】第1の差動回路40の出力端は、第1の同
期検波回路42の入力端に接続される。第1の同期検波
回路42の別の入力端には、第1の同期信号発生回路4
4を介して、発振回路30の出力端が接続される。この
第1の同期信号発生回路44は、発振回路30からの駆
動信号に同期して、第1の同期信号を発生するためのも
のである。この実施例では、第1の同期信号発生回路4
4は、発振回路30からの駆動信号の2サイクルごと
に、その駆動信号より位相が90度進んだ第1の同期信
号を発生する。また、第1の同期検波回路42は、第1
の同期信号発生回路44からの第1の同期信号に同期し
て、第1の差動回路40の出力を検波するためのもので
ある。
期検波回路42の入力端に接続される。第1の同期検波
回路42の別の入力端には、第1の同期信号発生回路4
4を介して、発振回路30の出力端が接続される。この
第1の同期信号発生回路44は、発振回路30からの駆
動信号に同期して、第1の同期信号を発生するためのも
のである。この実施例では、第1の同期信号発生回路4
4は、発振回路30からの駆動信号の2サイクルごと
に、その駆動信号より位相が90度進んだ第1の同期信
号を発生する。また、第1の同期検波回路42は、第1
の同期信号発生回路44からの第1の同期信号に同期し
て、第1の差動回路40の出力を検波するためのもので
ある。
【0017】第1の同期検波回路42の出力端は、第1
の平滑回路46の入力端に接続される。第1の平滑回路
46は、第1の同期検波回路42の出力を平滑にするた
めのものである。
の平滑回路46の入力端に接続される。第1の平滑回路
46は、第1の同期検波回路42の出力を平滑にするた
めのものである。
【0018】また、第1の差動回路40の出力端は、第
2の同期検波回路48の入力端に接続される。第2の同
期検波回路48の別の入力端には、第2の同期信号発生
回路50を介して、発振回路30の出力端が接続され
る。この第2の同期信号発生回路50は、発振回路30
からの駆動信号に同期して、第2の同期信号を発生する
ためのものである。この実施例では、第2の同期信号発
生回路50は、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに、その駆動信号より位相が90度進んだ第2の
同期信号を発生する。この場合、第2の同期信号は、第
1の同期信号と比べて、駆動信号の1サイクル分の位相
差を有する。また、第2の同期検波回路48は、第2の
同期信号発生回路50からの第2の同期信号に同期し
て、第1の差動回路40の出力を検波するためのもので
ある。
2の同期検波回路48の入力端に接続される。第2の同
期検波回路48の別の入力端には、第2の同期信号発生
回路50を介して、発振回路30の出力端が接続され
る。この第2の同期信号発生回路50は、発振回路30
からの駆動信号に同期して、第2の同期信号を発生する
ためのものである。この実施例では、第2の同期信号発
生回路50は、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに、その駆動信号より位相が90度進んだ第2の
同期信号を発生する。この場合、第2の同期信号は、第
1の同期信号と比べて、駆動信号の1サイクル分の位相
差を有する。また、第2の同期検波回路48は、第2の
同期信号発生回路50からの第2の同期信号に同期し
て、第1の差動回路40の出力を検波するためのもので
ある。
【0019】第2の同期検波回路48の出力端は、第2
の平滑回路52の入力端に接続される。第2の平滑回路
52は、第2の同期検波回路48の出力を平滑にするた
めのものである。
の平滑回路52の入力端に接続される。第2の平滑回路
52は、第2の同期検波回路48の出力を平滑にするた
めのものである。
【0020】第1の平滑回路46の出力端および第2の
平滑回路52の出力端は、第2の差動回路54の非反転
入力端および反転入力端にそれぞれ接続される。この第
2の差動回路54は、第1の平滑回路46の出力と第2
の平滑回路52の出力との差を検出するためのものであ
る。
平滑回路52の出力端は、第2の差動回路54の非反転
入力端および反転入力端にそれぞれ接続される。この第
2の差動回路54は、第1の平滑回路46の出力と第2
の平滑回路52の出力との差を検出するためのものであ
る。
【0021】次に、図3に示すタイミング図などを参照
して、この振動ジャイロ10の動作について説明する。
して、この振動ジャイロ10の動作について説明する。
【0022】発振回路30は、図3(A)に示すよう
に、駆動信号として、たとえば振幅がVA で周波数が8
kHzの正弦波を出力する。
に、駆動信号として、たとえば振幅がVA で周波数が8
kHzの正弦波を出力する。
【0023】パルス発生回路34は、発振回路30から
の駆動信号に同期してパルスを発生する。この場合、パ
ルス発生回路34は、図3(B)に示すように、発振回
路30からの駆動信号の1サイクルごとにパルスを発生
する。
の駆動信号に同期してパルスを発生する。この場合、パ
ルス発生回路34は、図3(B)に示すように、発振回
路30からの駆動信号の1サイクルごとにパルスを発生
する。
【0024】減衰回路32は、パルス発生回路34から
のパルスによって、その減衰量が0から2分の1あるい
は2分の1から0に変わる。そのため、減衰回路32か
ら出力される駆動信号は、図3(C)に示すように、発
振回路30からの駆動信号の1サイクルごとに振幅がV
A とVA の2分の1であるVB とに交互に変わる。この
減衰回路32から出力される駆動信号によって、振動子
12が駆動される。
のパルスによって、その減衰量が0から2分の1あるい
は2分の1から0に変わる。そのため、減衰回路32か
ら出力される駆動信号は、図3(C)に示すように、発
振回路30からの駆動信号の1サイクルごとに振幅がV
A とVA の2分の1であるVB とに交互に変わる。この
減衰回路32から出力される駆動信号によって、振動子
12が駆動される。
【0025】振動子12が駆動されると、駆動用かつ検
出用の圧電素子16aおよび16bは、減衰回路32か
らの駆動信号と同様な波形を出力する。そして、これら
の圧電素子16aおよび16bの出力差が、検出信号と
して第1の差動回路40から出力される。なお、第1の
差動回路40から出力される検出信号は、減衰回路32
からの駆動信号を圧電素子16aおよび16bなどを介
して得られるので、その駆動信号の位相より90度進
む。
出用の圧電素子16aおよび16bは、減衰回路32か
らの駆動信号と同様な波形を出力する。そして、これら
の圧電素子16aおよび16bの出力差が、検出信号と
して第1の差動回路40から出力される。なお、第1の
差動回路40から出力される検出信号は、減衰回路32
からの駆動信号を圧電素子16aおよび16bなどを介
して得られるので、その駆動信号の位相より90度進
む。
【0026】ここで、振動ジャイロ10に角速度が付与
されている場合について詳しく説明する。
されている場合について詳しく説明する。
【0027】振動ジャイロ10に角速度が付与され振動
子12がその軸を中心に回転している場合には、その角
速度の大きさに比例して、振動子12の駆動用かつ検出
用の圧電素子16aおよび16bの一方の出力が大きく
なり他方の出力が小さくなる。したがって、圧電素子1
6aおよび16bの出力差すなわち検出信号には、真の
角速度に相当する大きさの8kHzの信号を有する。ま
た、それらの圧電素子16aおよび16bの出力の大き
さは、減衰回路32からの駆動信号の大きさにも比例す
る。そのため、真の角速度に相当する8kHzの信号の
振幅は、たとえばVa とVa の2分の1であるVb とに
1サイクルごとに変わる。さらに、それらの圧電素子1
6aおよび16bの出力差すなわち検出信号には、たと
えば1Hzという低周波のドリフト成分Vc を有する。
したがって、第1の差動回路40から出力される検出信
号は、図3(D)に示すように、減衰回路32からの駆
動信号より位相が90度進み、その正側のピークが、特
に図4にも示すように、1サイクルごとにVa +Vc と
Vb +Vc とに交互に変わる。なお、第1の差動回路4
0の出力の負側のピークは、1サイクルごとに−Va +
Vc と−Vb +Vc とに交互に変わる。
子12がその軸を中心に回転している場合には、その角
速度の大きさに比例して、振動子12の駆動用かつ検出
用の圧電素子16aおよび16bの一方の出力が大きく
なり他方の出力が小さくなる。したがって、圧電素子1
6aおよび16bの出力差すなわち検出信号には、真の
角速度に相当する大きさの8kHzの信号を有する。ま
た、それらの圧電素子16aおよび16bの出力の大き
さは、減衰回路32からの駆動信号の大きさにも比例す
る。そのため、真の角速度に相当する8kHzの信号の
振幅は、たとえばVa とVa の2分の1であるVb とに
1サイクルごとに変わる。さらに、それらの圧電素子1
6aおよび16bの出力差すなわち検出信号には、たと
えば1Hzという低周波のドリフト成分Vc を有する。
したがって、第1の差動回路40から出力される検出信
号は、図3(D)に示すように、減衰回路32からの駆
動信号より位相が90度進み、その正側のピークが、特
に図4にも示すように、1サイクルごとにVa +Vc と
Vb +Vc とに交互に変わる。なお、第1の差動回路4
0の出力の負側のピークは、1サイクルごとに−Va +
Vc と−Vb +Vc とに交互に変わる。
【0028】また、第1の同期信号発生回路44は、発
振回路30からの駆動信号に同期して、第1の同期信号
を出力する。この場合、第1の同期信号は、図3(E)
に示すように、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに発生し、その駆動信号より位相が90進む。す
なわち、第1の同期信号は、第1の差動回路40からの
検出信号がVa +Vc であるときを含む正であるときに
発生する。
振回路30からの駆動信号に同期して、第1の同期信号
を出力する。この場合、第1の同期信号は、図3(E)
に示すように、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに発生し、その駆動信号より位相が90進む。す
なわち、第1の同期信号は、第1の差動回路40からの
検出信号がVa +Vc であるときを含む正であるときに
発生する。
【0029】そして、第1の同期検波回路42によっ
て、第1の差動回路40からの検出信号が、図3(F)
に示すように、第1の同期信号に同期して検波される。
て、第1の差動回路40からの検出信号が、図3(F)
に示すように、第1の同期信号に同期して検波される。
【0030】さらに、第1の同期検波回路42の出力
は、第1の平滑回路46によって、図3(G)に示すよ
うに、Va +Vc に平滑にされる。すなわち、第1の平
滑回路46の出力は、振動子12を駆動するための駆動
信号の振幅がVA である場合において、振動ジャイロ1
0に付与している角速度に相当する直流信号Va とドリ
フト成分Vc との和になる。
は、第1の平滑回路46によって、図3(G)に示すよ
うに、Va +Vc に平滑にされる。すなわち、第1の平
滑回路46の出力は、振動子12を駆動するための駆動
信号の振幅がVA である場合において、振動ジャイロ1
0に付与している角速度に相当する直流信号Va とドリ
フト成分Vc との和になる。
【0031】また、第2の同期信号発生回路50は、発
振回路30からの駆動信号に同期して、第2の同期信号
を出力する。この場合、第2の同期信号は、図3(H)
に示すように、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに発生し、その駆動信号より位相が90進み、第
1の同期信号と比べて駆動信号の1サイクル分の位相差
を有する。すなわち、第2の同期信号は、第1の差動回
路40から検出信号がVb +Vc であるときを含む正で
あるときに発生する。
振回路30からの駆動信号に同期して、第2の同期信号
を出力する。この場合、第2の同期信号は、図3(H)
に示すように、発振回路30からの駆動信号の2サイク
ルごとに発生し、その駆動信号より位相が90進み、第
1の同期信号と比べて駆動信号の1サイクル分の位相差
を有する。すなわち、第2の同期信号は、第1の差動回
路40から検出信号がVb +Vc であるときを含む正で
あるときに発生する。
【0032】そして、第2の同期検波回路48によっ
て、第1の差動回路40からの検出信号が、図3(I)
に示すように、第2の同期信号に同期して検波される。
て、第1の差動回路40からの検出信号が、図3(I)
に示すように、第2の同期信号に同期して検波される。
【0033】さらに、第2の同期検波回路48の出力
は、第2の平滑回路52によって、図3(J)に示すよ
うに、Vb +Vc に平滑にされる。すなわち、第2の平
滑回路52の出力は、振動子12を駆動するための駆動
信号の振幅がVB である場合において、振動ジャイロ1
0に付与している角速度に相当する直流信号Vb とドリ
フト成分Vc との和になる。
は、第2の平滑回路52によって、図3(J)に示すよ
うに、Vb +Vc に平滑にされる。すなわち、第2の平
滑回路52の出力は、振動子12を駆動するための駆動
信号の振幅がVB である場合において、振動ジャイロ1
0に付与している角速度に相当する直流信号Vb とドリ
フト成分Vc との和になる。
【0034】そして、第2の差動回路54によって、第
1の平滑回路46の出力から第2の平滑回路52の出力
が差し引かれる。そのため、第2の差動回路54の出力
は、図3(K)に示すように、ドリフト成分Vc が相殺
され、振動子12を駆動するための駆動信号の振幅がV
A である場合において振動ジャイロ10に付与した角速
度の相当する直流信号Va から駆動信号の振幅がVB で
ある場合の角速度に相当する直流信号Vb を差し引いた
信号となる。すなわち、第2の差動回路54の出力は、
振動子12を駆動するための駆動信号の振幅がVA −V
B である場合において、振動ジャイロ10に付与してい
る真の角速度に相当する直流信号Va −Vb となる。し
たがって、この振動ジャイロ10では、第2の差動回路
54の出力から真の角速度を検出することができる。
1の平滑回路46の出力から第2の平滑回路52の出力
が差し引かれる。そのため、第2の差動回路54の出力
は、図3(K)に示すように、ドリフト成分Vc が相殺
され、振動子12を駆動するための駆動信号の振幅がV
A である場合において振動ジャイロ10に付与した角速
度の相当する直流信号Va から駆動信号の振幅がVB で
ある場合の角速度に相当する直流信号Vb を差し引いた
信号となる。すなわち、第2の差動回路54の出力は、
振動子12を駆動するための駆動信号の振幅がVA −V
B である場合において、振動ジャイロ10に付与してい
る真の角速度に相当する直流信号Va −Vb となる。し
たがって、この振動ジャイロ10では、第2の差動回路
54の出力から真の角速度を検出することができる。
【0035】なお、この振動ジャイロ10に角速度が付
与されていない場合には、第1の差動回路40からの検
出信号がドリフト成分のみとなり、第2の差動回路54
の出力が0となる。
与されていない場合には、第1の差動回路40からの検
出信号がドリフト成分のみとなり、第2の差動回路54
の出力が0となる。
【0036】また、この振動ジャイロ10では、駆動信
号の振幅を変化する周期がドリフト成分の変化する周期
と比べて非常に短いため、ドリフト成分の変化を無視す
ることができる。
号の振幅を変化する周期がドリフト成分の変化する周期
と比べて非常に短いため、ドリフト成分の変化を無視す
ることができる。
【0037】さらに、この振動ジャイロ10では、駆動
信号の振幅を変える周期が非常に短いため、角速度の急
速的な変化に対応することができる。
信号の振幅を変える周期が非常に短いため、角速度の急
速的な変化に対応することができる。
【0038】なお、上述の実施例では、振動子12を駆
動するための駆動信号として、8kHzの正弦波を1サ
イクルごとに振幅を2分の1に減衰した信号を用いてい
るが、駆動信号の周波数,波形,振幅を変化させる周期
あるいは振幅を変化するレベルは、任意に変更してもよ
い。たとえば、駆動信号として、10kHzの矩形波を
2サイクルごとに振幅を4分の1に減衰した信号を用い
てもよい。この場合、駆動信号に応じて、第1の同期信
号および第2の同期信号のタイミングを変えればよい。
動するための駆動信号として、8kHzの正弦波を1サ
イクルごとに振幅を2分の1に減衰した信号を用いてい
るが、駆動信号の周波数,波形,振幅を変化させる周期
あるいは振幅を変化するレベルは、任意に変更してもよ
い。たとえば、駆動信号として、10kHzの矩形波を
2サイクルごとに振幅を4分の1に減衰した信号を用い
てもよい。この場合、駆動信号に応じて、第1の同期信
号および第2の同期信号のタイミングを変えればよい。
【0039】
【0040】また、上述の実施例では、振動子に正3角
柱状の振動体が用いられているが、円柱状の振動体、4
角柱状の振動体、あるいは他の柱状の振動体が用いられ
てもよい。
柱状の振動体が用いられているが、円柱状の振動体、4
角柱状の振動体、あるいは他の柱状の振動体が用いられ
てもよい。
【0041】さらに、上述の実施例では、3つの圧電素
子が用いられているが、駆動用かつ検出用の2つの圧電
素子のみが用いられてもよく、使用する圧電素子の数を
任意に変更してもよい。
子が用いられているが、駆動用かつ検出用の2つの圧電
素子のみが用いられてもよく、使用する圧電素子の数を
任意に変更してもよい。
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す振動ジャイロの振動子およびその周
辺部分を示す側面図である。
辺部分を示す側面図である。
【図3】図1に示す振動ジャイロの各回路の出力を示す
タイミング図である。
タイミング図である。
【図4】図1に示す振動ジャイロの第1の差動回路の出
力を示す図である。
力を示す図である。
10 振動ジャイロ 12 振動子 14 振動体 16a,16b,16c 圧電素子 24a,24b 支持部材 26 支持板 30 発振回路 32 減衰回路 34 パルス発生回路 40 第1の差動回路 42 第1の同期検波回路 44 第1の同期信号発生回路 46 第1の平滑回路 48 第2の同期検波回路 50 第2の同期信号発生回路 52 第2の平滑回路 54 第2の差動回路
Claims (1)
- 【請求項1】 振動子を駆動するための駆動信号のレベ
ルの異なる2点において角速度をそれぞれ検出し、それ
らの検出信号の差から真の角速度を検出するように構成
した、振動ジャイロであって、 前記駆動信号の振幅を周期的に変化させ、前記駆動信号
の振幅の変化前後において角速度をそれぞれ検出するよ
うに構成した、振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31784192A JP3189434B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31784192A JP3189434B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06307873A JPH06307873A (ja) | 1994-11-04 |
JP3189434B2 true JP3189434B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=18092657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31784192A Expired - Fee Related JP3189434B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3189434B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP31784192A patent/JP3189434B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06307873A (ja) | 1994-11-04 |
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Legal Events
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