JP4258331B2 - 振動型角速度センサ - Google Patents
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Description
予め定められた基準振動方向に振動する振動子と、
該振動子の駆動波形を周期的な駆動パルス信号として発生する駆動パルス信号発生部と、
振動子に角速度が加わるに伴い、基準振動方向と交差するように定められた角速度検出方向への角速度振動成分を検出し、該角速度振動成分に基づいて角速度検出情報を生成する角速度検出情報生成部と、
角速度検出情報の出力を温度補正するために、角速度センサの動作温度を検知する温度検知部と、
検知された動作温度に基づいて、発振部による駆動パルス信号の周期を、出力される角速度検出情報の温度誤差が減少する方向に調整するために、動作温度と駆動パルス信号の適正周期との関係を示す適正周期温特情報を記憶する適正周期温特情報記憶部と、
適正周期温特情報を参照して、検出された動作環境温度に対応する適正周期を演算する周期制御データ演算部とを備え、
駆動パルス信号発生部は、直列接続された複数の反転回路群を有し、該反転回路群を通過する予め定められた周期の参照パルス信号を、反転回路の互いに異なる結節点から各々分岐する複数の信号端子より、各反転回路が有する反転遅延時間と結節点の位置とに応じて定まる互いに異なる位相にて出力する遅延回路を有し、該遅延回路を構成する反転回路のうち予め定められた複数の反転回路から順次出力される参照パルス信号の位相差を単位として、適正周期を有した駆動パルス信号を発生させることを特徴とする。
τ0=[Dt/φ] (ただし、[ ]は整数化を表すガウス記号) ‥(1)
であるが、Dtがφよりも十分に大きければ、事実上、
τ0=Dt/φ ‥(2)
である。一方、駆動パルス信号発生部では、時間次元で表した前述の適正周期Dinを、周期の時間的絶対値の精度が一定レベルに担保された基準パルス信号の周期Dtを用いて演算するようにしておく。すなわち、
Din=F・Dt ‥(3)
この場合、このFが適正周期温特情報を参照して決定される温度補正係数であり、動作温度毎に異なる値、すなわち検知される動作温度θの関数F(θ)(もちろん、関数値を離散的に与えるテーブルでもよい)として与えられる。これを用いれば (3)式は、
Din=F(θ)・Dt ‥(3)’
となる。
Din/φ’=F(θ)・Dt/φ’ ‥(4)
となる。しかし、基準パルス周期演算部と駆動パルス信号発生部とは、同一の遅延回路を共用化しているので、
φ=φ’ ‥(5)
従って、(2)、(4)、(5)から、
Din/φ=F(θ)・Dt/φ ‥(6)
(6)式の右辺のごとく、位相差φでエンコードされた基準パルス信号の周期Dt/φと、φとは無関係な温度補正係数F(θ)とを用いて演算される。
図1は、本発明の一実施形態をなす振動型角速度センサ(以下、単に「角速度センサ」ともいう)1の全体構成を示す回路図である。振動型角速度センサ1の検知部は、予め定められた基準振動方向xにする振動子(錘)104aと、それら振動子104aに角速度が加わるに伴い、基準振動方向xと交差するように、本実施形態では直交するように定められた角速度検出方向yへの角速度振動成分を検出し、該角速度振動成分に基づいて角速度検出波形を生成する検出波形生成部(角速度検出情報生成部)115を備えたセンサユニット100を備える。検出波形生成部115は、振動検出用コンデンサ105aと、振動検出用コンデンサ105aに一定のバイアス電圧を印加するバイアス電源104vと、チャージアンプ120とを備える。具体的には、振動子104aは、y方向の振動支点を与える梁106により駆動フレーム103にy方向の振動が許容された形で弾性的に固定されている。また、駆動フレーム103は、x方向の振動支点を与える梁102により、x方向の振動が許容された形でセンサ枠110に弾性的に固定されている。振動子104aは駆動フレーム103と一体的にx方向に振動することとなる。
Din/φ=F(θ)・Dt/φ ‥(4)
この演算は、図1の周期設定部51(周期制御データ演算部)で行なわれる。詳細を図2に示している。まず、センサの動作温度θは、図2においてサーミスタ(及びその出力増幅回路)等の温度センサ50からの温度検知出力として取得され、A/D変換器51aにてデジタルデータとされる。基準パルス信号の周期Dtに乗じられている温度補正係数F(θ)は、演算回路51bに内蔵された適正周期温特情報記憶部内の適正周期温特情報を参照して決定される。図6に示すように、該記憶部には種々の動作温度θ1、θ2、‥、θn毎の温度補正係数F1,F2,‥,Fnがテーブルの形で記憶されており、温度検知出力θに対応する値が読み出されるか又は補間演算される。なお、F(θ)がθの関数式として記述できる場合は、上記のテーブルに代えて、その関数式を記憶しておくこともできる(例えば、ゲインとオフセットとを各々A,Bとして、F(θ)=A・θ+Bなど)。
10 遅延回路(リングオシレータ)
12 基準パルス周期演算部
20 駆動パルス信号発生部
50 温度センサ(温度検知部)
51 周期設定部(周期制御データ演算部)
53 基準パルス信号発生部
104a 振動子
105a 振動検出用コンデンサ
105 検出波形生成部(角速度検出情報生成部)
120 チャージアンプ
L1〜L15 反転回路
R1〜R15、R1’〜R15’ 信号端子
Claims (2)
- 予め定められた基準振動方向に振動する振動子と、
該振動子の駆動波形を周期的な駆動パルス信号として発生する駆動パルス信号発生部と、
前記振動子に角速度が加わるに伴い、前記基準振動方向と交差するように定められた角速度検出方向への角速度振動成分を検出し、該角速度振動成分に基づいて角速度検出情報を生成する角速度検出情報生成部と、
前記角速度検出情報の出力を温度補正するために、角速度センサの動作温度を検知する温度検知部と、
検知された前記動作温度に基づいて、前記駆動パルス信号発生部による前記駆動パルス信号の周期を、出力される前記角速度検出情報の温度誤差が減少する方向に調整するために、前記動作温度と前記駆動パルス信号の適正周期との関係を示す適正周期温特情報を記憶する適正周期温特情報記憶部と、
前記適正周期温特情報を参照して、検出された動作環境温度に対応する適正周期を演算する周期制御データ演算部と、を備え、
前記駆動パルス信号発生部は、直列接続された複数の反転回路群を有し、該反転回路群を通過する予め定められた周期の参照パルス信号を、前記反転回路の互いに異なる結節点から各々分岐する複数の信号端子より、各反転回路が有する反転遅延時間と前記結節点の位置とに応じて定まる互いに異なる位相にて出力する遅延回路を有し、該遅延回路を構成する前記反転回路のうち予め定められた複数の反転回路から順次出力される参照パルス信号の位相差を単位として、前記適正周期を有した駆動パルス信号を発生させるものであり、さらに、
基準パルス信号を発生させる基準パルス信号発生部と、
前記駆動パルス信号発生部と共用化された前記遅延回路を用い、該遅延回路を構成する前記反転回路のうち予め定められた複数の反転回路から順次出力される前記参照パルス信号の位相差を単位として、前記基準パルス信号の周期を符号化する基準パルス周期演算部とを有し、
前記周期制御データ演算部は、前記位相差を単位として符号化された前記基準パルス信号の周期を用いて、前記適正周期を演算するものであることを特徴とする振動型角速度センサ。 - 前記周期制御データ演算部は動作温度毎に異なる温度補正係数を、符号化された前記基準パルス信号の周期に乗ずることにより前記適正周期を演算するものであり、
前記適正周期温特情報は、前記温度補正係数と前記動作温度との関係を、前記適正周期温特情報として記憶するものである請求項1記載の振動型角速度センサ。
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