JPH05296771A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH05296771A JPH05296771A JP4125536A JP12553692A JPH05296771A JP H05296771 A JPH05296771 A JP H05296771A JP 4125536 A JP4125536 A JP 4125536A JP 12553692 A JP12553692 A JP 12553692A JP H05296771 A JPH05296771 A JP H05296771A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度が変化しても回転角速度をほとんど誤差
なく検出することができる、振動ジャイロを提供する。 【構成】 振動ジャイロ10は振動子11を含み、振動
子11は回転角速度に応じた信号が出力される圧電素子
14aおよび14bを有する。圧電素子14aおよび1
4bは、差動増幅回路40の2つの入力端に接続され
る。差動増幅回路40の出力端は、同期検波回路42お
よび整流増幅回路44を介して、アナログ加算器46の
一方の入力端に接続される。また、振動子11の近傍に
は、振動子11の周辺の温度を検出するための温度セン
サ50が設けられる。この温度センサ50は、A/D変
換器52の入力端に接続される。A/D変換器52の別
の入力端には、アナログ加算器46の出力端が接続され
る。A/D変換器52の出力端はCPU54の入力側に
接続され、CPU54にはEEPROM56が接続され
る。CPU54の出力側は、D/A変換器58を介し
て、アナログ加算器46の他方に入力端に接続される。
なく検出することができる、振動ジャイロを提供する。 【構成】 振動ジャイロ10は振動子11を含み、振動
子11は回転角速度に応じた信号が出力される圧電素子
14aおよび14bを有する。圧電素子14aおよび1
4bは、差動増幅回路40の2つの入力端に接続され
る。差動増幅回路40の出力端は、同期検波回路42お
よび整流増幅回路44を介して、アナログ加算器46の
一方の入力端に接続される。また、振動子11の近傍に
は、振動子11の周辺の温度を検出するための温度セン
サ50が設けられる。この温度センサ50は、A/D変
換器52の入力端に接続される。A/D変換器52の別
の入力端には、アナログ加算器46の出力端が接続され
る。A/D変換器52の出力端はCPU54の入力側に
接続され、CPU54にはEEPROM56が接続され
る。CPU54の出力側は、D/A変換器58を介し
て、アナログ加算器46の他方に入力端に接続される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特に回転角速度を検出することができる、振動ジャイロ
に関する。
特に回転角速度を検出することができる、振動ジャイロ
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の振動ジャイロとしては、たとえ
ば、3角柱状の振動体の3つの側面に圧電素子がそれぞ
れ形成された振動子を用いたものがあった。この振動ジ
ャイロでは、たとえば、2つの圧電素子が駆動用かつ検
出用として用いられ、他の1つの圧電素子が帰還用とし
て用いられる。
ば、3角柱状の振動体の3つの側面に圧電素子がそれぞ
れ形成された振動子を用いたものがあった。この振動ジ
ャイロでは、たとえば、2つの圧電素子が駆動用かつ検
出用として用いられ、他の1つの圧電素子が帰還用とし
て用いられる。
【0003】そして、この従来の振動ジャイロでは、帰
還用の1つの圧電素子から駆動用かつ検出用の2つの圧
電素子に駆動信号を与えれば、振動体が振動する。この
ように振動体が振動した状態で振動子が回転すれば、駆
動用かつ検出用の2つの圧電素子間に出力差が生じ、そ
の出力差に応じた出力信号によって回転角速度が検出さ
れる。この場合、振動子の無回転時における出力信号
(以下、単に「無回転時出力信号」という。)を基準値
として、振動子の回転時における出力信号(以下、単に
「回転時出力信号」という。)から回転角速度が検出さ
れる。なお、無回転時出力信号を基準値にした回転時出
力信号を時間で積分すれば、回転角度も検出される。
還用の1つの圧電素子から駆動用かつ検出用の2つの圧
電素子に駆動信号を与えれば、振動体が振動する。この
ように振動体が振動した状態で振動子が回転すれば、駆
動用かつ検出用の2つの圧電素子間に出力差が生じ、そ
の出力差に応じた出力信号によって回転角速度が検出さ
れる。この場合、振動子の無回転時における出力信号
(以下、単に「無回転時出力信号」という。)を基準値
として、振動子の回転時における出力信号(以下、単に
「回転時出力信号」という。)から回転角速度が検出さ
れる。なお、無回転時出力信号を基準値にした回転時出
力信号を時間で積分すれば、回転角度も検出される。
【0004】従来、このような基準値としては、振動ジ
ャイロを搭載する移動体が移動する前に無回転時出力信
号を検出し、その無回転時出力信号を用いる方法と、振
動ジャイロを搭載した移動体が静止状態であるか否かを
別のセンサで逐次検出し、静止状態であることを検出し
た時の無回転時出力信号で逐次更新していく方法とがあ
った。
ャイロを搭載する移動体が移動する前に無回転時出力信
号を検出し、その無回転時出力信号を用いる方法と、振
動ジャイロを搭載した移動体が静止状態であるか否かを
別のセンサで逐次検出し、静止状態であることを検出し
た時の無回転時出力信号で逐次更新していく方法とがあ
った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、基準値とな
る無回転時出力信号が温度変化によって変動するため、
振動ジャイロを搭載した移動体が移動している間に温度
変化が生じた場合、上記のいずれの方法でも、その温度
変化に伴う基準値の変動に対応することができず、その
温度変化によって回転角速度や回転角度に誤差を生じる
可能性がある。特に、回転角度は、出力信号を時間で積
分して検出するため、誤差が大きくなる。さらに、上記
の後者の方法では、移動体の静止状態を検出するための
別のセンサが必要であるので、高価なものとなる。
る無回転時出力信号が温度変化によって変動するため、
振動ジャイロを搭載した移動体が移動している間に温度
変化が生じた場合、上記のいずれの方法でも、その温度
変化に伴う基準値の変動に対応することができず、その
温度変化によって回転角速度や回転角度に誤差を生じる
可能性がある。特に、回転角度は、出力信号を時間で積
分して検出するため、誤差が大きくなる。さらに、上記
の後者の方法では、移動体の静止状態を検出するための
別のセンサが必要であるので、高価なものとなる。
【0006】それゆえに、この発明の主たる目的は、温
度が変化しても回転角速度をほとんど誤差なく検出する
ことができる、振動ジャイロを提供するである。
度が変化しても回転角速度をほとんど誤差なく検出する
ことができる、振動ジャイロを提供するである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、回転角速度
に応じた信号が出力される圧電素子を有する振動子を含
む振動ジャイロであって、振動子の周辺の温度を検出す
るための温度検出手段と、振動子の無回転時における圧
電素子の出力信号を検出するための出力信号検出手段
と、出力信号検出手段で検出した圧電素子の出力信号か
ら圧電素子の出力信号を補正するための補正信号を演算
するための演算手段と、温度検出手段で検出した温度に
対応して補正信号に関与する補正データを記憶するため
の記憶手段と、圧電素子の出力信号に補正信号を合成す
るための合成手段とを含み、温度検出手段で検出した温
度に対応する補正信号が圧電素子の出力信号に合成され
る、振動ジャイロである。
に応じた信号が出力される圧電素子を有する振動子を含
む振動ジャイロであって、振動子の周辺の温度を検出す
るための温度検出手段と、振動子の無回転時における圧
電素子の出力信号を検出するための出力信号検出手段
と、出力信号検出手段で検出した圧電素子の出力信号か
ら圧電素子の出力信号を補正するための補正信号を演算
するための演算手段と、温度検出手段で検出した温度に
対応して補正信号に関与する補正データを記憶するため
の記憶手段と、圧電素子の出力信号に補正信号を合成す
るための合成手段とを含み、温度検出手段で検出した温
度に対応する補正信号が圧電素子の出力信号に合成され
る、振動ジャイロである。
【0008】
【作用】圧電素子からは回転角速度に応じた信号が出力
される。温度検出手段によって、振動子の周辺の温度が
検出される。出力信号検出手段によって、振動子の無回
転時における圧電素子の出力信号が検出される。演算手
段によって、出力信号検出手段で検出した圧電素子の出
力信号から圧電素子の出力信号を補正するための補正信
号が演算される。記憶手段によって、温度検出手段で検
出した温度に対応して補正信号に関与する補正データが
記憶される。合成手段によって、圧電素子の出力信号に
補正信号が合成される。この場合、温度検出手段で検出
した温度に対応する補正信号が圧電素子の出力信号に合
成される。そのため、振動子の周辺の温度が変化し圧電
素子からの出力信号が変動しても、合成手段から出力さ
れる信号がほとんど変動しない。したがって、振動子の
周辺の温度が変化しても、合成手段から出力される信号
から回転角速度がほとんど誤差なく検出される。
される。温度検出手段によって、振動子の周辺の温度が
検出される。出力信号検出手段によって、振動子の無回
転時における圧電素子の出力信号が検出される。演算手
段によって、出力信号検出手段で検出した圧電素子の出
力信号から圧電素子の出力信号を補正するための補正信
号が演算される。記憶手段によって、温度検出手段で検
出した温度に対応して補正信号に関与する補正データが
記憶される。合成手段によって、圧電素子の出力信号に
補正信号が合成される。この場合、温度検出手段で検出
した温度に対応する補正信号が圧電素子の出力信号に合
成される。そのため、振動子の周辺の温度が変化し圧電
素子からの出力信号が変動しても、合成手段から出力さ
れる信号がほとんど変動しない。したがって、振動子の
周辺の温度が変化しても、合成手段から出力される信号
から回転角速度がほとんど誤差なく検出される。
【0009】
【発明の効果】この発明によれば、温度が変化しても回
転角速度をほとんど誤差なく検出することができる、振
動ジャイロが得られる。しかも、この発明にかかる振動
ジャイロでは、移動体の静止状態を検出するための別の
センサが不要となる。さらに、この発明にかかる振動ジ
ャイロでは、振動子の周辺の温度に対応して、圧電素子
の出力信号を補正するための補正信号を演算することが
でき、かつ、その補正信号に関与する補正データを記憶
することができる。
転角速度をほとんど誤差なく検出することができる、振
動ジャイロが得られる。しかも、この発明にかかる振動
ジャイロでは、移動体の静止状態を検出するための別の
センサが不要となる。さらに、この発明にかかる振動ジ
ャイロでは、振動子の周辺の温度に対応して、圧電素子
の出力信号を補正するための補正信号を演算することが
でき、かつ、その補正信号に関与する補正データを記憶
することができる。
【0010】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。
【0011】
【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。この振動ジャイロ10は、振動子11を含み、
振動子11は、たとえば正3角柱状の振動体12を含
む。この振動体12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。この振動ジャイロ10は、振動子11を含み、
振動子11は、たとえば正3角柱状の振動体12を含
む。この振動体12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。
【0012】この振動体12には、その3つの側面の中
央に、圧電素子14a,14bおよび14cがそれぞれ
形成される。圧電素子14aは、たとえば磁器からなる
圧電層16aを含み、圧電層16aの両主面には電極1
8aおよび20aがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極18aおよび20a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14bおよび14cも、
それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層16bおよび1
6cを含み、それらの圧電層16bと16cとの両主面
にも、電極18bおよび20bと18cおよび20cと
が、それぞれ形成されている。そして、これらの圧電素
子14a〜14cの一方の電極18a〜18cは、たと
えば導電接着剤で振動体12に接着される。
央に、圧電素子14a,14bおよび14cがそれぞれ
形成される。圧電素子14aは、たとえば磁器からなる
圧電層16aを含み、圧電層16aの両主面には電極1
8aおよび20aがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極18aおよび20a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14bおよび14cも、
それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層16bおよび1
6cを含み、それらの圧電層16bと16cとの両主面
にも、電極18bおよび20bと18cおよび20cと
が、それぞれ形成されている。そして、これらの圧電素
子14a〜14cの一方の電極18a〜18cは、たと
えば導電接着剤で振動体12に接着される。
【0013】さらに、振動体12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支持部材(図示せ
ず)で、それぞれ支持される。これらの支持部材は、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12の2つのノード点
の近傍部分にそれぞれ固着される。これらの支持部材
は、振動体12のアース端子として用いられる。
傍部分は、たとえば金属線からなる支持部材(図示せ
ず)で、それぞれ支持される。これらの支持部材は、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12の2つのノード点
の近傍部分にそれぞれ固着される。これらの支持部材
は、振動体12のアース端子として用いられる。
【0014】この振動子11では、たとえば、2つの圧
電素子14aおよび14bが駆動用かつ検出用として用
いられ、他の圧電素子14cが帰還用として用いられ
る。そして、帰還用の圧電素子14cから駆動用かつ検
出用の圧電素子14aおよび14bに駆動信号を帰還す
れば、振動体12が振動し、それらの圧電素子14aお
よび14bから同様の正弦波が出力される。また、その
状態で振動子11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14aおよび14bが駆動用かつ検出用として用
いられ、他の圧電素子14cが帰還用として用いられ
る。そして、帰還用の圧電素子14cから駆動用かつ検
出用の圧電素子14aおよび14bに駆動信号を帰還す
れば、振動体12が振動し、それらの圧電素子14aお
よび14bから同様の正弦波が出力される。また、その
状態で振動子11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。
【0015】この振動子11の帰還用の圧電素子14c
の電極20cと、駆動用の圧電素子14aおよび14b
の電極20aおよび20bとの間には、振動子11を自
励振駆動するための帰還ループとして、発振回路30お
よび位相回路32が接続される。
の電極20cと、駆動用の圧電素子14aおよび14b
の電極20aおよび20bとの間には、振動子11を自
励振駆動するための帰還ループとして、発振回路30お
よび位相回路32が接続される。
【0016】さらに、圧電素子14aおよび圧電素子1
4bは、差動増幅回路40の2つの入力端に、それぞれ
接続される。差動増幅回路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14aおよび14bの電極20aおよび
20bが、それぞれ接続される。この差動増幅回路40
は、圧電素子14aおよび14bの出力差を検出するた
めのものである。
4bは、差動増幅回路40の2つの入力端に、それぞれ
接続される。差動増幅回路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14aおよび14bの電極20aおよび
20bが、それぞれ接続される。この差動増幅回路40
は、圧電素子14aおよび14bの出力差を検出するた
めのものである。
【0017】差動増幅回路40の出力端は、同期検波回
路42の一方の入力端に接続される。同期検波回路42
の他方の入力端には、位相回路32が接続される。この
同期検波回路42は、差動増幅回路40の出力を振動子
11の駆動信号に同期して検波するためのものである。
路42の一方の入力端に接続される。同期検波回路42
の他方の入力端には、位相回路32が接続される。この
同期検波回路42は、差動増幅回路40の出力を振動子
11の駆動信号に同期して検波するためのものである。
【0018】さらに、同期検波回路42の出力端は、整
流増幅回路44の入力端に接続される。この整流増幅回
路44は、同期検波回路42の出力を整流して増幅する
ためのものである。
流増幅回路44の入力端に接続される。この整流増幅回
路44は、同期検波回路42の出力を整流して増幅する
ためのものである。
【0019】整流増幅回路44の出力端は、合成手段と
してのアナログ加算器46の一方の入力端に接続され
る。このアナログ加算器46は、圧電素子14aおよび
14b間の出力信号すなわち整流増幅回路44の出力信
号に、その出力信号を補正すべき補正信号を加算するた
めのものである。
してのアナログ加算器46の一方の入力端に接続され
る。このアナログ加算器46は、圧電素子14aおよび
14b間の出力信号すなわち整流増幅回路44の出力信
号に、その出力信号を補正すべき補正信号を加算するた
めのものである。
【0020】また、振動子11の近傍には、たとえば正
特性サーミスタや白金温度センサなどからなる温度セン
サ50が設けられる。この温度センサ50は、振動子1
1の周辺の温度を検出するためのものである。
特性サーミスタや白金温度センサなどからなる温度セン
サ50が設けられる。この温度センサ50は、振動子1
1の周辺の温度を検出するためのものである。
【0021】温度センサ50は、たとえばA/D変換器
52の入力端に接続される。さらに、A/D変換器52
の別の入力端には、アナログ加算器46の出力端が接続
される。このA/D変換器52は、温度センサ50から
のアナログ信号およびアナログ加算器46から出力され
る信号をそれぞれのデジタル信号に変換するためのもの
である。
52の入力端に接続される。さらに、A/D変換器52
の別の入力端には、アナログ加算器46の出力端が接続
される。このA/D変換器52は、温度センサ50から
のアナログ信号およびアナログ加算器46から出力され
る信号をそれぞれのデジタル信号に変換するためのもの
である。
【0022】A/D変換器52の出力端はCPU54の
入力側に接続され、CPU54にはEEPROM56と
EPROM57とが接続される。このCPU54は、A
/D変換器52からのデジタル信号によって補正信号を
演算したり、補正信号に関与する補正データを出力した
りするためのものである。また、EEPROM56に
は、補正信号に関与する補正データなどが記憶される。
さらに、EPROM57には、動作プログラムなどが書
き込まれる。
入力側に接続され、CPU54にはEEPROM56と
EPROM57とが接続される。このCPU54は、A
/D変換器52からのデジタル信号によって補正信号を
演算したり、補正信号に関与する補正データを出力した
りするためのものである。また、EEPROM56に
は、補正信号に関与する補正データなどが記憶される。
さらに、EPROM57には、動作プログラムなどが書
き込まれる。
【0023】CPU54の出力側には、D/A変換器5
8の入力端が接続される。このD/A変換器58は、C
PU54からの補正データによって、補正信号を出力す
るためのものである。この補正信号は、振動子11の圧
電素子14aおよび14b間の出力信号すなわち整流増
幅回路44の出力信号を補正するための信号である。D
/A変換器58の出力端は、アナログ加算器46の他方
の入力端に接続される。
8の入力端が接続される。このD/A変換器58は、C
PU54からの補正データによって、補正信号を出力す
るためのものである。この補正信号は、振動子11の圧
電素子14aおよび14b間の出力信号すなわち整流増
幅回路44の出力信号を補正するための信号である。D
/A変換器58の出力端は、アナログ加算器46の他方
の入力端に接続される。
【0024】次に、図2に示すフロー図などを参照し
て、この振動ジャイロ10の操作ないし動作について説
明する。
て、この振動ジャイロ10の操作ないし動作について説
明する。
【0025】最初のステップS1では、CPU54によ
って、学習モードかそうでない通常モードかが判断され
る。学習モードとは、この振動ジャイロ10の圧電素子
14aおよび14b間の出力信号すなわち整流増幅回路
44の出力信号を補正するための補正信号を演算したり
その補正信号に関与する補正データを記憶したりするモ
ードである。また、通常モードとは、この振動ジャイロ
10によって、回転角速度を検出し、学習モードで得ら
れた補正データに基づいて補正を加えた出力を行うモー
ドである。これらの学習モードおよび通常モードは、C
PU54に接続されたスイッチ(図示せず)などによっ
て、選択される。なお、学習モードを選択する場合に
は、特に振動子11を無回転状態にしておく。そして、
学習モードと判断されれば、ステップS3に進む。
って、学習モードかそうでない通常モードかが判断され
る。学習モードとは、この振動ジャイロ10の圧電素子
14aおよび14b間の出力信号すなわち整流増幅回路
44の出力信号を補正するための補正信号を演算したり
その補正信号に関与する補正データを記憶したりするモ
ードである。また、通常モードとは、この振動ジャイロ
10によって、回転角速度を検出し、学習モードで得ら
れた補正データに基づいて補正を加えた出力を行うモー
ドである。これらの学習モードおよび通常モードは、C
PU54に接続されたスイッチ(図示せず)などによっ
て、選択される。なお、学習モードを選択する場合に
は、特に振動子11を無回転状態にしておく。そして、
学習モードと判断されれば、ステップS3に進む。
【0026】ステップS3では、温度センサ50によっ
て、振動子11の周辺の温度が検出される。この場合、
A/D変換器52では、温度センサ50で検出した温度
がたとえば−20℃〜60℃の範囲において、たとえば
5℃ごとに、アナログ信号を読み取り、温度センサ50
からのアナログ信号が異なったデジタル信号に変換され
る。なお、この実施例において、アナログ信号に相当す
る温度とデジタル信号との具体的な関係を表1に示す。
て、振動子11の周辺の温度が検出される。この場合、
A/D変換器52では、温度センサ50で検出した温度
がたとえば−20℃〜60℃の範囲において、たとえば
5℃ごとに、アナログ信号を読み取り、温度センサ50
からのアナログ信号が異なったデジタル信号に変換され
る。なお、この実施例において、アナログ信号に相当す
る温度とデジタル信号との具体的な関係を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】したがって、A/D変換器52によって、
温度センサ50によって検出された温度がたとえば−1
7.5℃であれば、温度センサ50からのアナログ信号
がたとえば「0000」のデジタル信号に変換され、そ
のデジタル信号がCPU54に与えられる。
温度センサ50によって検出された温度がたとえば−1
7.5℃であれば、温度センサ50からのアナログ信号
がたとえば「0000」のデジタル信号に変換され、そ
のデジタル信号がCPU54に与えられる。
【0029】次のステップS5では、振動子11の無回
転時におけるアナログ加算器46から出力される信号が
検出される。この場合、アナログ加算器46から出力さ
れる信号は、A/D変換器52によって、所定のデジタ
ル信号に変換され、そのデジタル信号が、CPU54に
与えられる。
転時におけるアナログ加算器46から出力される信号が
検出される。この場合、アナログ加算器46から出力さ
れる信号は、A/D変換器52によって、所定のデジタ
ル信号に変換され、そのデジタル信号が、CPU54に
与えられる。
【0030】その次のステップS7では、アナログ加算
器46から出力される信号が、ほぼ0mVたとえば−
0.1mV〜0.1mVの範囲にあるかどうかが判断さ
れる。この場合、アナログ加算器46から出力される信
号は、初期的には、D/A変換器58から0.0mVの
補正信号が出力されるので、圧電素子14aおよび14
b間の出力信号すなわち整流増幅回路44からの出力信
号となる。そして、その信号が−0.1mV〜0.1m
Vの範囲にないと判断されれば、ステップS9に進む。
器46から出力される信号が、ほぼ0mVたとえば−
0.1mV〜0.1mVの範囲にあるかどうかが判断さ
れる。この場合、アナログ加算器46から出力される信
号は、初期的には、D/A変換器58から0.0mVの
補正信号が出力されるので、圧電素子14aおよび14
b間の出力信号すなわち整流増幅回路44からの出力信
号となる。そして、その信号が−0.1mV〜0.1m
Vの範囲にないと判断されれば、ステップS9に進む。
【0031】ステップ9では、振動子11の無回転時に
おけるアナログ加算器46から出力される信号を0mV
に近づける補正信号が演算される。この場合、アナログ
加算器46から出力される信号が−0.1mVより小さ
ければ、初期的には0.0mVである補正信号に0.1
mVの電圧が加算される。逆に、アナログ加算器46か
ら出力される信号が0.1mVより大きければ、初期的
には0.0mVである補正信号から0.1mVの電圧が
減算される。そして、ステップ11に進む。
おけるアナログ加算器46から出力される信号を0mV
に近づける補正信号が演算される。この場合、アナログ
加算器46から出力される信号が−0.1mVより小さ
ければ、初期的には0.0mVである補正信号に0.1
mVの電圧が加算される。逆に、アナログ加算器46か
ら出力される信号が0.1mVより大きければ、初期的
には0.0mVである補正信号から0.1mVの電圧が
減算される。そして、ステップ11に進む。
【0032】ステップS11では、演算された補正信号
が、D/A変換器58からアナログ加算器46に出力さ
れ、整流増幅回路44の出力信号に加算される。そし
て、ステップS5に戻る。
が、D/A変換器58からアナログ加算器46に出力さ
れ、整流増幅回路44の出力信号に加算される。そし
て、ステップS5に戻る。
【0033】したがって、ステップS5〜11は、アナ
ログ加算器46から出力される信号が−0.1mV〜
0.1mVの範囲になるまで繰り返される。アナログ加
算器46から出力される信号が初期的にはたとえば−
0.65mVであれば、補正信号が0.6mVに演算さ
れるまで、ステップS5〜11が繰り返される。
ログ加算器46から出力される信号が−0.1mV〜
0.1mVの範囲になるまで繰り返される。アナログ加
算器46から出力される信号が初期的にはたとえば−
0.65mVであれば、補正信号が0.6mVに演算さ
れるまで、ステップS5〜11が繰り返される。
【0034】一方、ステップS7において、アナログ加
算器46から出力される信号が−0.1mV〜0.1m
Vの範囲にあると判断されれば、ステップS13に進
む。
算器46から出力される信号が−0.1mV〜0.1m
Vの範囲にあると判断されれば、ステップS13に進
む。
【0035】ステップS13では、最終的に演算された
補正信号に関与する補正データが、温度センサ50で検
出した温度すなわちA/D変換器52からCPU54に
出力されているデジタル信号に対応して、EEPROM
56に書き込まれる。
補正信号に関与する補正データが、温度センサ50で検
出した温度すなわちA/D変換器52からCPU54に
出力されているデジタル信号に対応して、EEPROM
56に書き込まれる。
【0036】以上のステップS3〜13は、振動子11
の周辺の温度がたとえば−17.5℃〜57.5℃の温
度範囲において、たとえば5℃ごとに行われる。なお、
この実施例において、EEPROM56に書き込まれる
デジタル信号と補正データとの具体的な関係を表2に示
す。
の周辺の温度がたとえば−17.5℃〜57.5℃の温
度範囲において、たとえば5℃ごとに行われる。なお、
この実施例において、EEPROM56に書き込まれる
デジタル信号と補正データとの具体的な関係を表2に示
す。
【0037】
【表2】
【0038】ここで、EEPROM56に書き込まれる
デジタル信号と補正データとの関係について詳しく説明
する。
デジタル信号と補正データとの関係について詳しく説明
する。
【0039】振動子11の無回転時において、振動子1
1の周辺の温度によっては圧電素子14aおよび14b
間に出力差が生じる場合があり、整流増幅回路44の出
力信号は、たとえば、図3の点線で示すように、常に0
mVとはならず、振動子11の周辺の温度にほぼ比例し
て変動する。振動子11の無回転時において、整流増幅
回路44の出力信号を常に0mVにするためには、その
出力信号に逆向きの補正信号を加算すればよい。たとえ
ば、−17.5℃においては、整流増幅回路44の出力
信号が−0.6mVであるので、その出力信号に0.6
mVの補正信号を加算すれば0mVとなる。一方、−1
7.5℃付近の温度すなわち−20℃以上で−15℃未
満の温度範囲においては、A/D変換器52からは同じ
デジタル信号「0000」がCPU54に出力されてい
る。また、−20℃以上で−15℃未満の温度範囲のよ
うに狭い温度範囲においては、整流増幅回路44の出力
信号があまり変動しない。そのため、−20℃以上で−
15℃未満の温度範囲においては、整流増幅回路44の
出力信号に0.6mVの補正信号を加算すれば、ほぼ0
mVとなる。また、他の温度範囲においては、0.5m
V〜−0.9mVの補正信号を加算すれば、ほぼ0mV
となる。そのため、この実施例では、整流増幅回路44
の出力信号には、図3の1点鎖線で示すように、0.1
mVを1単位として所定数の単位の補正信号が加算され
る。たとえば、−17.5℃付近の温度においては、整
流増幅回路44の出力信号に6単位の補正信号が加算さ
れる。
1の周辺の温度によっては圧電素子14aおよび14b
間に出力差が生じる場合があり、整流増幅回路44の出
力信号は、たとえば、図3の点線で示すように、常に0
mVとはならず、振動子11の周辺の温度にほぼ比例し
て変動する。振動子11の無回転時において、整流増幅
回路44の出力信号を常に0mVにするためには、その
出力信号に逆向きの補正信号を加算すればよい。たとえ
ば、−17.5℃においては、整流増幅回路44の出力
信号が−0.6mVであるので、その出力信号に0.6
mVの補正信号を加算すれば0mVとなる。一方、−1
7.5℃付近の温度すなわち−20℃以上で−15℃未
満の温度範囲においては、A/D変換器52からは同じ
デジタル信号「0000」がCPU54に出力されてい
る。また、−20℃以上で−15℃未満の温度範囲のよ
うに狭い温度範囲においては、整流増幅回路44の出力
信号があまり変動しない。そのため、−20℃以上で−
15℃未満の温度範囲においては、整流増幅回路44の
出力信号に0.6mVの補正信号を加算すれば、ほぼ0
mVとなる。また、他の温度範囲においては、0.5m
V〜−0.9mVの補正信号を加算すれば、ほぼ0mV
となる。そのため、この実施例では、整流増幅回路44
の出力信号には、図3の1点鎖線で示すように、0.1
mVを1単位として所定数の単位の補正信号が加算され
る。たとえば、−17.5℃付近の温度においては、整
流増幅回路44の出力信号に6単位の補正信号が加算さ
れる。
【0040】そして、整流増幅回路44の出力信号に加
算する補正信号の単位数を4桁の2進数で表したデジタ
ル信号を、補正データとした。たとえば、−17.5℃
付近においては、加算する補正信号の単位数が6である
ので、補正データは「0110」となる。この場合、C
PU54に入力されているデジタル信号は、「000
0」である。そのため、EEPROM56には、デジタ
ル信号「0000」と補正データ「0110」とが対応
して記録される。
算する補正信号の単位数を4桁の2進数で表したデジタ
ル信号を、補正データとした。たとえば、−17.5℃
付近においては、加算する補正信号の単位数が6である
ので、補正データは「0110」となる。この場合、C
PU54に入力されているデジタル信号は、「000
0」である。そのため、EEPROM56には、デジタ
ル信号「0000」と補正データ「0110」とが対応
して記録される。
【0041】同様に、他の温度範囲においても、EEP
ROM56には、CPU54に入力されているデジタル
信号と補正データとが対応して記録される。
ROM56には、CPU54に入力されているデジタル
信号と補正データとが対応して記録される。
【0042】したがって、EEPROM56に記録され
るデジタル信号と補正データとは、表2に示す関係とな
る。
るデジタル信号と補正データとは、表2に示す関係とな
る。
【0043】一方、ステップS1において、通常モード
と判断されれば、この振動ジャイロ10は、次のように
動作する。
と判断されれば、この振動ジャイロ10は、次のように
動作する。
【0044】振動ジャイロ10は、振動子11の帰還用
の圧電素子14cの出力が帰還ループとしての発振回路
30および位相回路32よって駆動用かつ検出用の圧電
素子14aおよび14bに帰還されるため、自励振駆動
する。これは、先の学習モードにおいても同様である。
の圧電素子14cの出力が帰還ループとしての発振回路
30および位相回路32よって駆動用かつ検出用の圧電
素子14aおよび14bに帰還されるため、自励振駆動
する。これは、先の学習モードにおいても同様である。
【0045】振動子11の無回転時においては、整流増
幅回路44からの信号は、図3の点線で示すように、振
動子11の周辺の温度にほぼ比例して変動する。
幅回路44からの信号は、図3の点線で示すように、振
動子11の周辺の温度にほぼ比例して変動する。
【0046】一方、温度センサ50によって、振動子1
1の周辺の温度が検出され、その温度に応じたアナログ
信号が出力される。そのアナログ信号は、A/D変換器
52によって、所定のデジタル信号に変換される。その
デジタル信号はCPU54に与えられる。
1の周辺の温度が検出され、その温度に応じたアナログ
信号が出力される。そのアナログ信号は、A/D変換器
52によって、所定のデジタル信号に変換される。その
デジタル信号はCPU54に与えられる。
【0047】CPU54では、そのデジタル信号に対応
する補正データをEEPROM56から呼び出し、その
補正データをD/A変換器58に出力する。
する補正データをEEPROM56から呼び出し、その
補正データをD/A変換器58に出力する。
【0048】D/A変換器58では、CPU54からの
補正データを、整流増幅回路44の出力信号を補正する
ための補正信号に変換する。なお、この実施例におい
て、A/D変換器58に入力される補正データとA/D
変換器58から出力される補正信号との具体的な関係を
表3に示す。
補正データを、整流増幅回路44の出力信号を補正する
ための補正信号に変換する。なお、この実施例におい
て、A/D変換器58に入力される補正データとA/D
変換器58から出力される補正信号との具体的な関係を
表3に示す。
【0049】
【表3】
【0050】すなわち、D/A変換器58から出力され
る補正信号は、図3の1点鎖線で示すように、0.1m
Vを1単位として所定数の単位の信号となる。
る補正信号は、図3の1点鎖線で示すように、0.1m
Vを1単位として所定数の単位の信号となる。
【0051】そして、D/A変換器58からの補正信号
は、アナログ加算器46によって、整流増幅回路44の
出力信号に加算される。したがって、振動子11の無回
転時においては、振動子11の周辺の温度が変化して
も、アナログ加算器46から出力される信号は、図3の
実線で示すように、ほぼ0mVとなる。
は、アナログ加算器46によって、整流増幅回路44の
出力信号に加算される。したがって、振動子11の無回
転時においては、振動子11の周辺の温度が変化して
も、アナログ加算器46から出力される信号は、図3の
実線で示すように、ほぼ0mVとなる。
【0052】また、この振動ジャイロ10では、振動子
11がその軸を中心に一方向に回転した場合、たとえ
ば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子14aの出力が
その回転角速度に従って大きくなり、他方の圧電素子1
4bの出力がその回転角速度に従って小さくなる。その
ため、振動子11の回転角速度が大きくなればなるほ
ど、圧電素子14aおよび14bの出力差すなわち差動
増幅回路44からの信号が大きくなり、アナログ加算器
46から出力される信号も大きくなる。
11がその軸を中心に一方向に回転した場合、たとえ
ば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子14aの出力が
その回転角速度に従って大きくなり、他方の圧電素子1
4bの出力がその回転角速度に従って小さくなる。その
ため、振動子11の回転角速度が大きくなればなるほ
ど、圧電素子14aおよび14bの出力差すなわち差動
増幅回路44からの信号が大きくなり、アナログ加算器
46から出力される信号も大きくなる。
【0053】したがって、この振動ジャイロ10では、
振動子11の周辺の温度が変化しても、アナログ加算器
46から出力される信号の大きさから、回転角速度をほ
とんど誤差なく検出することができる。
振動子11の周辺の温度が変化しても、アナログ加算器
46から出力される信号の大きさから、回転角速度をほ
とんど誤差なく検出することができる。
【0054】また、振動子11が逆方向に回転している
場合は、圧電素子14aおよび14bの出力の大きさが
逆になるので、アナログ加算器46から出力される信号
の極性も逆になる。したがって、アナログ加算器46か
ら出力される信号の極性から、振動ジャイロ10の回転
方向を知ることができる。
場合は、圧電素子14aおよび14bの出力の大きさが
逆になるので、アナログ加算器46から出力される信号
の極性も逆になる。したがって、アナログ加算器46か
ら出力される信号の極性から、振動ジャイロ10の回転
方向を知ることができる。
【0055】なお、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、たとえば4角柱状な
ど多角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、たとえば4角柱状な
ど多角柱状の振動体が用いられてもよい。
【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に示す実施例のフロー図である。
【図3】図1に示す実施例において、振動子の無回転時
における温度変化に対する整流増幅回路,D/A変換器
およびアナログ加算器からのそれぞれの信号の電圧を示
すグラフである。
における温度変化に対する整流増幅回路,D/A変換器
およびアナログ加算器からのそれぞれの信号の電圧を示
すグラフである。
10 振動ジャイロ 11 振動子 12 振動体 14a,14b,14c 圧電素子 30 発振回路 32 位相回路 40 差動増幅回路 42 同期検波回路 44 整流増幅回路 46 アナログ加算器 50 温度センサ 52 A/D変換器 54 CPU 56 EEPROM 57 EPROM 58 D/A変換器
Claims (1)
- 【請求項1】 回転角速度に応じた信号が出力される圧
電素子を有する振動子を含む振動ジャイロであって、 前記振動子の周辺の温度を検出するための温度検出手
段、 前記振動子の無回転時における前記圧電素子の出力信号
を検出するための出力信号検出手段、 前記出力信号検出手段で検出した前記圧電素子の出力信
号から前記圧電素子の出力信号を補正するための補正信
号を演算するための演算手段、 前記温度検出手段で検出した温度に対応して前記補正信
号に関与する補正データを記憶するための記憶手段、お
よび前記圧電素子の出力信号に前記補正信号を合成する
ための合成手段を含み、 前記温度検出手段で検出した温度に対応する前記補正信
号が前記圧電素子の出力信号に合成される、振動ジャイ
ロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4125536A JPH05296771A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4125536A JPH05296771A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05296771A true JPH05296771A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14912626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4125536A Pending JPH05296771A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05296771A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5806364A (en) * | 1995-12-21 | 1998-09-15 | Denso Corporation | Vibration-type angular velocity detector having sensorless temperature compensation |
JP2008170294A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
EP2199740A2 (en) | 2008-11-28 | 2010-06-23 | Hitachi Automotive Systems Ltd. | Angular velocity detecting apparatus |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4125536A patent/JPH05296771A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5806364A (en) * | 1995-12-21 | 1998-09-15 | Denso Corporation | Vibration-type angular velocity detector having sensorless temperature compensation |
DE19653577B4 (de) * | 1995-12-21 | 2005-12-15 | Denso Corp., Kariya | Vibrations-Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung mit einer sensorlosen Temperaturkompensation |
JP2008170294A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
EP2199740A2 (en) | 2008-11-28 | 2010-06-23 | Hitachi Automotive Systems Ltd. | Angular velocity detecting apparatus |
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