JP4879252B2 - 角速度検出装置 - Google Patents
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Description
かかる構成により、駆動電極と第一変位検出電極間の浮遊容量による結合の影響を低減でき、低コスト化できるものとなる。
最初に、図1〜図3を用いて、本実施形態による角速度検出装置の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による角速度検出装置の構成を示すブロック図である。図2は、本発明の第1の実施形態による角速度検出装置に用いる非干渉信号発生器の構成を示すブロック図である。図3は、本発明の第1の実施形態による角速度検出装置に用いる分周器の構成を示すブロック図である。
fout=fin/2M
の周波数の出力信号を出力する。
Md=(2N+1)Mc
となっている。
図10は、本発明の第2の実施形態による角速度検出装置に用いる分周器の構成を示すブロック図である。図11及び図12は、本発明の第2の実施形態による角速度検出装置における、各信号の周波数分布部図である。
fout=fin×(q/p)
の周波数の信号を出力する。
fout=fin×(2q/2p)=fin×(q/p)
となり、任意の有理数の分周比での分周が実現できる。
特に第二変位検出回路4での信号処理において、図11に示すように非干渉信号発生器1が発生する搬送波信号周波数fcが、
fc>(2N×fd+BwR)
の関係にあるとき、前述のように第二の方向の振動振幅信号の帯域幅Bw2=BwRであるため、駆動信号の高調波と第二の変位の変位変調信号の周波数分布は重ならない。この状態で、2段の同期検波部32および33を通して第二の方向の振動振幅信号が復調されるとその周波数分布は、図12のようになる。図12に示すように、このとき検出対象の信号である第二の振動振幅信号と最終的なノイズ成分である駆動信号高調波は周波数で離れているので、適当なLPF処理により分離することができ、高精度な角速度の検出が可能となる。
fc<(2N×fd−BwR)
である場合も、周波数の大小関係が逆になるだけで同様の関係となり駆動信号の高調波と第二の変位の変位変調信号の周波数分布は重ならない。よって、検出対象の信号である第二の振動振幅信号と最終的なノイズ成分である駆動信号高調波が周波数で離れているので、適当なLPF処理により分離することができ、高精度な角速度の検出が可能となる。
図13は、本発明の第3の実施形態による角速度検出装置の構成を示すブロック図である。図14は、本発明の第3の実施形態による角速度検出装置に用いる非干渉信号発生器の構成を示すブロック図である。なお、図13及び図14において、図1及び図2と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態は、前述の第2の実施形態での角速度検出装置とその構成はほとんど同じであるが、それに加えて、第3の実施形態と同様に、第二の方向の振動を抑制するサーボ手段(図13のサーボ電極24,制御器5及び図14に示した非干渉信号発生器1Aの構成)を備えているものである。
2…検出素子
3…第一変位検出回路
4…第二変位検出回路
5…制御器
21…振動体
22…浮遊容量
23…駆動電極
24…サーボ電極
25…第一変位検出電極
26…第二変位検出電極
27…共通端子
31…容量検出回路
32…同期検波部(搬送波周波数)
33…同期検波部(駆動周波数)
101…周波数発生器
102…分周器(駆動周波数)
103…分周器(搬送波周波数)
104,105,106…スイッチ
107…加減算器
111,112,113,115,116…電圧源
201…カウンタ
202…分周比半値設定器
203…比較器
204…Tフリップフロップ
301,302…分周比半値設定器
303,304…内部分周器
305…位相比較器
306…ループフィルタ
307…可変周波数発振器
Claims (2)
- 互いに直交する第一の方向および第二の方向に変位可能な振動体を有し、
該振動体を前記第一の方向に振動させた状態において、前記振動体の前記第二の方向における変位による静電容量の変化から角速度を検出する角速度検出装置であって、
前記振動体を駆動信号に応じた静電力により前記第一の方向に振動させるとともに、駆動電極を有する駆動手段と、
前記振動体の共通端子に単一の搬送波信号を印加する搬送波信号印加部と、
前記振動体の変位を前記搬送波信号に同期した静電容量の変化である変位変調信号として検出するとともに、複数の検出電極を有する容量検出部とを備え、
前記共通端子は、前記駆動電極の内、前記振動体側に固定された可動電極と、前記複数の検出電極の内、前記振動体側に固定された可動電極の全てに対して、共通に電気的に接続され、
前記容量検出部は、前記複数の検出電極で検出されたそれぞれの電荷信号から容量検出する独立の回路を備え、
前記駆動信号は、矩形波信号であり、
前記駆動手段が出力する前記駆動信号の周波数と、前記搬送波信号印加部が出力する前記搬送波信号の周波数とを、前記駆動信号の奇数倍高調波と前記変位変調信号が非干渉となる周波数比で発生するように設定するとともに、
前記搬送波信号の周波数は、前記駆動信号の周波数の偶数倍から20Hz以上離した周波数であることを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項1記載の角速度検出装置において、さらに、
前記振動体の第二の方向の静電容量の変化を検出し、それを抑制するよう働くサーボ手段を備え、
該サーボ手段によるサーボ量をもとに角速度を検出することを特徴とする角速度検出装置。
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