JP5397171B2 - 振動型角速度センサ - Google Patents
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Description
本発明は、時分割駆動方式の角速度センサにおいて、励振方向を切り換える際に切り換え前の励振方向の振動を早く減衰させることを目的の1つとする。
本発明によると、静定振動を加えない場合と比較して、切り換え前の励振方向の振動を早く減衰させることができる。励振方向の振動を早く減衰させることによって、時分割の動作周波数を高くすることができる。
この場合、低コストな回路構成で静定信号を生成し、印加することができる。
検出手段によって検出された錘部の振動を示す検出信号に基づいて、その逆位相の信号(振幅や周波数は同じ)を励振手段に印加することにより、錘部の振動を確実に減衰させることができる。
検出手段により検出した振動の振幅で、位相は、駆動手段によって与えられていた励振振動の逆位相の振動を静定振動として与えることで、静定振動を加えない場合と比較して、錘部の切り換え前の励振方向の振動を早く減衰させることができる。
この場合、シミュレーションによって得られる、切り換え前の励振方向の振動を減衰するために効果的な静定信号を、励振手段に印加することができる。その結果、当該静定信号を印加しない場合と比較すると錘部の振動を早く減衰させることができる。
図1は本発明による振動型角速度センサの第一実施形態を示している。説明の便宜のために図1に示すように直交するxyz軸を定める。振動型角速度センサ1は、MEMSとして構成され、単結晶珪素、酸化珪素、白金、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの半導体デバイス材料からなる積層構造体である。振動型角速度センサ1は図示しないパッケージに収容される。振動型角速度センサ1は、支持部10、錘部15、梁部12a、12b、12c、12d、駆動用圧電素子13、検出用圧電素子14などが形成されているダイ1aと駆動用圧電素子13および検出用圧電素子14に接続される後述する駆動検出回路とを備えている。駆動検出回路はダイ1aに形成しても良いし、ダイ1aとともに1つのパッケージに収容される別のダイに形成しても良いし、ダイ1aのパッケージとは別パッケージに収容される1つ以上のダイに形成しても良い。
なお、本実施形態によると、低コストで静定信号を生成し印加することができる。
図3Aは、第二実施形態にかかる振動型角速度センサの回路構成を示すブロック図である。図3Bは、駆動用圧電素子13a、13b、13c、13dに印加される信号のタイミングや位相を説明する図である。振動型角速度センサの機械的構成は第一実施形態と共通であるため説明を省略する。
図4Aは、第三実施形態にかかる振動型角速度センサの回路構成を示すブロック図である。図4Bは、駆動用圧電素子13a、13b、13c、13dに印加される信号のタイミングや位相を説明する図である。機械的構成は第一実施形態と共通であるため説明を省略する。本実施形態では、振動部の等価回路を用いて、切り換え前の励振方向の振動を減衰するために効果的な静定信号をシミュレートし、シミュレートによって得られた最適な静定信号を静定信号生成回路26によって生成し、駆動用圧電素子13に印加する。なお、静定信号生成回路26によって静定信号が印加されている期間は、駆動信号生成回路21から励振信号は出力されない。図4Cは駆動部と振動部と検出部の等価回路を示している。本実施形態によると、シミュレートにより効果的な静定信号を導くことができるため、確実に切り換え前の振動を静定することができる。
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や形状はあくまで例示である。
Claims (6)
- 可撓部と、
前記可撓部を支持する支持部と、
前記可撓部と結合し前記可撓部とともに運動する錘部と、
直交する複数の励振方向に前記錘部を振動させる励振手段と、
コリオリ力に対応する検出方向における前記錘部の振動を検出する検出手段と、
切り換え前の励振方向に前記錘部を振動させる駆動信号の印加終了後から切り換え前と別の励振方向に前記錘部を振動させる駆動信号を印加するまでの切り換え期間中に、切り換え前の前記錘部の振動に関連する信号に基づいて生成した静定信号を、前記切換期間終了まで所定時間を残して前記励振手段に印加するとともに、前記静定信号の印加後に前記錘部の振動を自然減衰させる静定制御手段と、
を備える振動型角速度センサ。
- 前記静定制御手段は、切り換え前に前記励振手段に印加されていた信号の位相を反転した信号を、前記励振手段に印加する、
請求項1に記載の振動型角速度センサ。 - 前記静定制御手段は、前記検出手段によって検出された前記検出信号の位相を反転した信号を、前記励振手段に印加する、
請求項1に記載の振動型角速度センサ。 - 前記静定制御手段は、前記検出手段によって検出された前記検出信号と同じ振幅であって、切り換え前に前記励振手段に印加されていた駆動信号と位相が反転した信号を、前記励振手段に印加する、
請求項1に記載の振動型角速度センサ。 - 前記静定制御手段は、前記励振手段および前記検出手段の等価回路を用いて、切り換え前の励振方向の振動に対する静定信号をシミュレートし、前記シミュレートすることによって得られる静定信号を、前記励振手段に印加する、
請求項1に記載の振動型角速度センサ。 - 前記励振手段および前記検出手段は圧電素子である、
請求項1から5のいずれか一項に記載の振動型角速度センサ。
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