JPH0651818U - ジャイロ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、ジャイロ装置に関し、特に、振動
子に対応させた一対の検出電極を用いて得られた一対の
静電容量の変化により入力角速度を得ると共に、電磁作
用により振動子を振動させることを特徴とする。 【構成】 本考案によるジャイロ装置は、振動子(1)の
両側に隣接し絶縁基板(30)上に固定して設けられた第
１、第２検出電極(3,4)と、振動子(1)に設けられた駆動
パターン(3A)と、絶縁基板(30)の裏面(30b)に設けられ
た磁石(31)とを備えた構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ジャイロ装置に関し、特に、振動子に対応させた一対の検出電極を 用いて得られた一対の静電容量の変化により入力角速度を得ると共に、電磁作用 により振動子を振動させるための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、用いられていたこの種のジャイロ装置としては、ここでは図示を省略し ているが、例えば、実開平１−６１６１１号公報に開示された機械式の構成を挙 げることができる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来のジャイロ装置は、以上のように構成されているため、次のような課題が 存在していた。 すなわち、従来のジャイロ装置の場合、モータにより回転する回転体に対して 角速度が印加された場合の回転体の変位をトルカーコイルにより電気的に検出す る構成であるため、構成が極めて複雑となり、コストダウンを達成し安価な製品 として量産することは不可能であった。

【０００４】 本考案は以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、振動子に 対応させた一対の検出電極を用いて得られた一対の静電容量の変化により入力角 速度を得ると共に、電磁作用により振動子を振動させるようにしたジャイロ装置 を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案によるジャイロ装置は、支持部材に振動自在な状態で支持された振動子 と、前記振動子の両側に隣接し絶縁基板上に固定して設けられた第１検出電極及 び第２検出電極と、前記振動子に設けられた駆動パターンと、前記支持部材に設 けられ前記駆動パターンに接続した電極リード部と、前記絶縁基板の裏面に設け られた磁石とを備えた構成である。

【０００６】

【作用】

本考案によるジャイロ装置においては、振動子の駆動パターンに流れる交流電 流と磁石との相互作用により振動子が上下に振動する。 従って、前述の状態において、振動子の振動中に入力角速度が印加された場合 、振動子が横方向に振動を生じ、この時の各検出電極から検出される静電容量の 差を検出することによって入力角速度を得ることができる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面と共に本考案によるジャイロ装置の好適な実施例について詳細に説 明する。 図１及び図２は本考案によるジャイロ装置を示すもので、図１は概略斜視図、 図２は角速度検出状態を示す構成図である。

【０００８】 図１において符号１で示されるものは断面四角形をなし棒状に構成された振動 子であり、この振動子１は絶縁性の支持部材２にその一端１ａが固定された片持 式に構成されている。

【０００９】 前記振動子１の両側には、前記振動子１を挟持するように一対の第１検出電極 ３及び第２検出電極４が設けられており、この第１検出電極３の第１検出壁面３ ａは振動子１の第１壁面１ｂに対して平行な状態で所定の第１間隔Ｄ₁を保持し て配設されている。 また、前記第２検出電極４の第２検出壁面４ａは振動子１の第２壁面１ｃに対 して平行な状態で所定の第２間隔Ｄ₂を保持して配設されている。

【００１０】 前記振動子１及び各検出電極３，４は、図２で示されるように、表面の面方位 が１１０面を有する単結晶のシリコンウェハーを用い、パターニングの後、異方 性エッチングを施すと、振動子１の各壁面１ｂ，１ｃは１１１面が露出し、同時 に各検出壁面３ａ，４ａも１１１面となる。 前記振動子１の各壁面１ｂ，１ｃと各検出電極３，４の各検出壁面３ａ，４ａ は互いに平行な状態となり、第１コンデンサ２０及び第２コンデンサ２１を構成 している。なお、前述の各壁面１ｂ，１ｃ，３ａ，４ａは垂直状に構成されてい る。

【００１１】 前記各検出電極３，４はガラス等で構成された絶縁基板３０の表面３０ａ上に 添着して設けられており、この絶縁基板３０の裏面３０ｂには磁石３１が設けら れていると共に、前記振動子１の上面１ｂには駆動パターン３Ａが形成されてい る。

【００１２】 前記駆動パターン３Ａは、前記支持部材２上に形成された一対の電極リード部 ２Ａ，２Ｂに接続され、この各電極リード部２Ａ，２Ｂを介して前記導電パター ン３Ａに交流電流が印加される構成である。

【００１３】 従って、前述の構成において、入力角速度の検出を行う場合について説明する 。 まず、駆動パターン３Ａに対して交流電流を印加すると、磁石３１の磁場と前 記駆動パターン３Ａを流れる交流電流との電磁的な相互作用によって振動子が上 下方向に振動する。

【００１４】 前述の状態において、外部から角速度入力が発生し、この振動子１の横方向の 振動Ｂが発生すると、前記振動子１と各検出電極３，４間の各間隔Ｄ₁，Ｄ₂が変 化するため、各コンデンサ２０，２１の静電容量Ｃ_A，Ｃ_Bが変化する。 この各静電容量Ｃ_A，Ｃ_Bの差（Ｃ_A−Ｃ_B）を求めることにより、入力角速度ω の大きさを検出することができる。 従って、前記振動子１は、電磁作用によって振動しているため、各検出電極３ ，４から検出される静電容量の信号に対してノイズとして含まれることがなく、 安定した角速度信号を得ることができる。 なお、前述の実施例では、振動子１及び各電極３，４を断面四角形としたが、 三角等の他の形状とすることもできる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によるジャイロ装置は、以上のように構成されているため、次のような 効果を得ることができる。 すなわち、シリコンの異方性エッチングにより振動子と検出電極を作るため、 各壁面間の平行状態を高精度に得ることができ、高精度の静電容量検出を行うこ とができる。 従って、従来の機械式ジャイロの構成と比較すると、その機械的構成は大幅に 簡略化され、超小型、超低価格、超軽量のジャイロを得ることにより、超小型の 電子機器に適用できるものである。 また、振動子の振動は、駆動パターンに流れる交流電流と磁石の磁場による電 磁作用に基づいているため、この振動子を振動させる信号と検出信号とが電気的 な干渉を起こすことがなく、安定した高精度の角速度入力を検出することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるジャイロ装置を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の角速度入力状態を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 振動子 ２ 支持部材 ３ 第１検出電極 ４ 第２検出電極 ３Ａ 駆動パターン ２Ａ，２Ｂ 電極リード部 ３０ 絶縁基板 ３０ｂ 裏面 ３１ 磁石

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部材(2)に振動自在な状態で支持さ
   れた振動子(1)と、前記振動子(1)の両側に隣接し絶縁基
   板(30)上に固定して設けられた第１検出電極(3)及び第
   ２検出電極(4)と、前記振動子(1)に設けられた駆動パタ
   ーン(3A)と、前記支持部材(2)に設けられ前記駆動パタ
   ーン(3A)に接続した電極リード部(2A,2B)と、前記絶縁
   基板(30)の裏面(30b)に設けられた磁石(31)とを備え、
   前記駆動パターン(3A)を流れる交流電流と磁石(31)との
   電磁作用により前記振動子(1)を振動させるように構成
   したことを特徴とするジャイロ装置。
2. 【請求項２】 前記振動子(1)は断面形状が四角形であ
   ることを特徴とする請求項１記載のジャイロ装置。