JPH07239232A - 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 - Google Patents
圧電振動ジャイロ用駆動検出回路Info
- Publication number
- JPH07239232A JPH07239232A JP6029224A JP2922494A JPH07239232A JP H07239232 A JPH07239232 A JP H07239232A JP 6029224 A JP6029224 A JP 6029224A JP 2922494 A JP2922494 A JP 2922494A JP H07239232 A JPH07239232 A JP H07239232A
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- JP
- Japan
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- circuit
- drive
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電振動ジャイロの検出感度が温度に依存せ
ず常に一定の値で得られる駆動検出回路を提供するこ
と。 【構成】 圧電振動子の検出端子５、７にサーミスタ１
３、１４を含む温度補償回路を接続して圧電振動ジャイ
ロの温度変化に起因する前記圧電振動子の出力電圧の変
動を補償する。
ず常に一定の値で得られる駆動検出回路を提供するこ
と。 【構成】 圧電振動子の検出端子５、７にサーミスタ１
３、１４を含む温度補償回路を接続して圧電振動ジャイ
ロの温度変化に起因する前記圧電振動子の出力電圧の変
動を補償する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカメラ一体型ＶＴＲの手
振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用い
られるジャイロスコープの内、特に圧電振動子の超音波
振動を用いた、いわゆる圧電振動ジャイロに関し、特に
圧電振動子の自励振駆動と回転角速度の検出信号を得る
ための駆動検出回路に関する。
振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用い
られるジャイロスコープの内、特に圧電振動子の超音波
振動を用いた、いわゆる圧電振動ジャイロに関し、特に
圧電振動子の自励振駆動と回転角速度の検出信号を得る
ための駆動検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。一方の振動を励振した状態で、振
動子を回転させると、前述のコリオリ力の作用によりこ
の振動と直角な方向に力が働き、他方の振動が励振され
る。この振動の大きさは入力側の振動の大きさ及び回転
角速度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、
この振動の大きさに比例した出力電圧の大きさから回転
角速度の大きさを求めることができる。
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。一方の振動を励振した状態で、振
動子を回転させると、前述のコリオリ力の作用によりこ
の振動と直角な方向に力が働き、他方の振動が励振され
る。この振動の大きさは入力側の振動の大きさ及び回転
角速度に比例するため、入力電圧を一定にした状態で、
この振動の大きさに比例した出力電圧の大きさから回転
角速度の大きさを求めることができる。
【０００３】図３は圧電振動ジャイロに用いられる圧電
振動子の構造概略図である。図３において、圧電セラミ
ックス円柱１の外周面上の円周を６等分する位置に、長
さ方向と平行な６個の帯状電極２〜７（５，６は図示せ
ず）が形成されている。６個の帯状電極２〜７は、円周
に沿って一つおきに、その両端を接続電極８ａ〜８ｂに
接続されている。これらの帯状電極２〜７は、圧電セラ
ミックス円柱１の周囲にスクリーン印刷で直接形成する
か、あるいはメッキ等で全面に電極膜を形成したのち、
電極以外の不要部分をフォトエッチングにより除去する
ことによって容易に製造される。
振動子の構造概略図である。図３において、圧電セラミ
ックス円柱１の外周面上の円周を６等分する位置に、長
さ方向と平行な６個の帯状電極２〜７（５，６は図示せ
ず）が形成されている。６個の帯状電極２〜７は、円周
に沿って一つおきに、その両端を接続電極８ａ〜８ｂに
接続されている。これらの帯状電極２〜７は、圧電セラ
ミックス円柱１の周囲にスクリーン印刷で直接形成する
か、あるいはメッキ等で全面に電極膜を形成したのち、
電極以外の不要部分をフォトエッチングにより除去する
ことによって容易に製造される。
【０００４】図４は、圧電振動子の横断面図である。前
記の６個の帯状電極２〜７のうち、円周に沿って一つお
きにアース端子２，４，６とし、１個の帯状電極３を駆
動端子、残りの２個の帯状電極５，７を検出端子とす
る。以下の説明では、アース端子２，４，６、駆動端子
３、検出端子５，７と呼ぶこととする。
記の６個の帯状電極２〜７のうち、円周に沿って一つお
きにアース端子２，４，６とし、１個の帯状電極３を駆
動端子、残りの２個の帯状電極５，７を検出端子とす
る。以下の説明では、アース端子２，４，６、駆動端子
３、検出端子５，７と呼ぶこととする。
【０００５】図５は、従来の圧電振幅ジャイロに用いら
れている駆動検出回路の回路例であり、差動増幅回路１
９、加算増幅回路２０、同期検波回路２１および移相回
路２２から構成されている。図５において、検出端子５
および７は加算増幅回路２０の入力端子に接続され、加
算増幅回路２０の出力電圧は移相回路２２を介して駆動
端子３に印加されて圧電セラミックス円柱１の屈曲振動
の共振周波数で発振する自励発振駆動回路を構成してい
る。
れている駆動検出回路の回路例であり、差動増幅回路１
９、加算増幅回路２０、同期検波回路２１および移相回
路２２から構成されている。図５において、検出端子５
および７は加算増幅回路２０の入力端子に接続され、加
算増幅回路２０の出力電圧は移相回路２２を介して駆動
端子３に印加されて圧電セラミックス円柱１の屈曲振動
の共振周波数で発振する自励発振駆動回路を構成してい
る。
【０００６】一方、検出端子５および７は同時に差動増
幅回路１９の入力端子に接続され、差動増幅回路１９の
出力端子には回転角速度に比例した振幅の交流電圧が得
られる。差動増幅回路１９の出力電圧および加算増幅回
路２０の出力電圧を同期検波回路２１に入力することに
より、回転方向に応じた極性を有し回転角速度に比例し
た直流電圧を得ることができる。すなわち、差動増幅回
路１９と同期検波回路２１は検出回路として作用する。
幅回路１９の入力端子に接続され、差動増幅回路１９の
出力端子には回転角速度に比例した振幅の交流電圧が得
られる。差動増幅回路１９の出力電圧および加算増幅回
路２０の出力電圧を同期検波回路２１に入力することに
より、回転方向に応じた極性を有し回転角速度に比例し
た直流電圧を得ることができる。すなわち、差動増幅回
路１９と同期検波回路２１は検出回路として作用する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
た従来の駆動検出回路を用いた場合、圧電振動子の機械
的尖鋭度Ｑが周囲温度により変化するのにともない、駆
動端子３への駆動電圧が一定でも圧電振動子の出力が変
化し、その結果、圧電振動ジャイロの検出感度も温度の
影響を受けてしまうことになる。
た従来の駆動検出回路を用いた場合、圧電振動子の機械
的尖鋭度Ｑが周囲温度により変化するのにともない、駆
動端子３への駆動電圧が一定でも圧電振動子の出力が変
化し、その結果、圧電振動ジャイロの検出感度も温度の
影響を受けてしまうことになる。
【０００８】本発明の課題は、上述した従来の圧電振動
ジャイロ用駆動検出回路の欠点を除去し、圧電振動ジャ
イロの検出感度が温度に依存せず常に一定の値で得られ
る駆動検出回路を提供することにある。
ジャイロ用駆動検出回路の欠点を除去し、圧電振動ジャ
イロの検出感度が温度に依存せず常に一定の値で得られ
る駆動検出回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動端子と２
つの検出端子とを含む圧電振動子の前記２つの検出端子
の出力電圧を入力する差動増幅回路を含む検出回路と、
前記２つの出力電圧を合成する加算増幅回路と移相回路
とを含んで前記駆動端子に駆動信号を与える発振回路と
を有する圧電振動ジャイロ用駆動検出回路において、前
記圧電振動子の検出端子に温度補償回路を接続して圧電
振動ジャイロの温度変化に起因する前記出力電圧の変動
を補償することを特徴とする。
つの検出端子とを含む圧電振動子の前記２つの検出端子
の出力電圧を入力する差動増幅回路を含む検出回路と、
前記２つの出力電圧を合成する加算増幅回路と移相回路
とを含んで前記駆動端子に駆動信号を与える発振回路と
を有する圧電振動ジャイロ用駆動検出回路において、前
記圧電振動子の検出端子に温度補償回路を接続して圧電
振動ジャイロの温度変化に起因する前記出力電圧の変動
を補償することを特徴とする。
【００１０】
【作用】圧電振動ジャイロにおいて、圧電振動子の機械
的尖鋭度Ｑが周囲温度により変化するのにともない、駆
動電圧が一定でも圧電振動子の出力電圧が変化する。本
発明の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた場合、
２つの検出端子のそれぞれに接続した２つの抵抗とサー
ミスタの定数を適宜に選択することにより、温度補償回
路の抵抗値に温度変化をもたせ、圧電振動子の出力電圧
が温度によって変化したときにも、その変化分を補うよ
うに抵抗値を変化させることができる。よって、本発明
の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた圧電振動ジ
ャイロは、温度変化による影響を受けずに常に一定の検
出感度が得られる。
的尖鋭度Ｑが周囲温度により変化するのにともない、駆
動電圧が一定でも圧電振動子の出力電圧が変化する。本
発明の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた場合、
２つの検出端子のそれぞれに接続した２つの抵抗とサー
ミスタの定数を適宜に選択することにより、温度補償回
路の抵抗値に温度変化をもたせ、圧電振動子の出力電圧
が温度によって変化したときにも、その変化分を補うよ
うに抵抗値を変化させることができる。よって、本発明
の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた圧電振動ジ
ャイロは、温度変化による影響を受けずに常に一定の検
出感度が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１、図２に本発明の温度補償回路を用いた
圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を２つの例について示
す。図１において、移相回路２２の出力は圧電振動子の
駆動端子３に接続されている。圧電振動子としては図３
に示した圧電振動子と同じものを使用している。
説明する。図１、図２に本発明の温度補償回路を用いた
圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を２つの例について示
す。図１において、移相回路２２の出力は圧電振動子の
駆動端子３に接続されている。圧電振動子としては図３
に示した圧電振動子と同じものを使用している。
【００１２】圧電振動子の機械的尖鋭度Ｑは周囲温度に
依存し、この機械的尖鋭度Ｑの温度特性が圧電振動子の
出力電圧（検出端子５，７の出力電圧）に影響する。例
えば、駆動電圧（駆動端子３の入力電圧）が一定であっ
ても、７０〜８０℃程度の高温状態においては機械的尖
鋭度Ｑは小さくなり、それにともなって圧電振動子の出
力電圧も小さくなる。その結果、圧電振動ジャイロの検
出感度は低下してしまう。一方、０℃以下の低温状態に
おいてはこの逆である。また、圧電振動子の検出端子に
負荷抵抗を接続した場合、駆動電圧が一定であれば負荷
抵抗値が大きいほど検出感度は大きくなり、その逆に負
荷抵抗値が小さいほど検出感度も小さくなる。
依存し、この機械的尖鋭度Ｑの温度特性が圧電振動子の
出力電圧（検出端子５，７の出力電圧）に影響する。例
えば、駆動電圧（駆動端子３の入力電圧）が一定であっ
ても、７０〜８０℃程度の高温状態においては機械的尖
鋭度Ｑは小さくなり、それにともなって圧電振動子の出
力電圧も小さくなる。その結果、圧電振動ジャイロの検
出感度は低下してしまう。一方、０℃以下の低温状態に
おいてはこの逆である。また、圧電振動子の検出端子に
負荷抵抗を接続した場合、駆動電圧が一定であれば負荷
抵抗値が大きいほど検出感度は大きくなり、その逆に負
荷抵抗値が小さいほど検出感度も小さくなる。
【００１３】そこで、図１に示すように、圧電振動子の
検出端子５の出力ラインに抵抗１５を挿入接続すると共
に、抵抗１５に並列に負の温度係数を持つサーミスタ１
３を接続し、検出端子７の出力ラインには抵抗１６を挿
入接続すると共に、抵抗１６に並列に負の温度係数を持
つサーミスタ１４を接続している。更に、検出端子５と
は反対側の抵抗１５の一端と基準電圧源（図示せず）と
の間に抵抗１７を接続し、同様に、抵抗１６と基準電圧
源との間にも抵抗１８を接続している。
検出端子５の出力ラインに抵抗１５を挿入接続すると共
に、抵抗１５に並列に負の温度係数を持つサーミスタ１
３を接続し、検出端子７の出力ラインには抵抗１６を挿
入接続すると共に、抵抗１６に並列に負の温度係数を持
つサーミスタ１４を接続している。更に、検出端子５と
は反対側の抵抗１５の一端と基準電圧源（図示せず）と
の間に抵抗１７を接続し、同様に、抵抗１６と基準電圧
源との間にも抵抗１８を接続している。
【００１４】これらの回路を温度補償回路として作用さ
せるためには、圧電振動子の出力電圧が温度によって変
化した場合に、その出力電圧の変化分を補正するように
温度補償回路の抵抗値を変化させることが必要である。
ここで、サーミスタ１３，１４、抵抗１５，１６，１
７，１８の定数を適切に選択することにより温度補償回
路の抵抗値に、出力電圧の温度変化に対応した任意の温
度特性を持たせることができる。
せるためには、圧電振動子の出力電圧が温度によって変
化した場合に、その出力電圧の変化分を補正するように
温度補償回路の抵抗値を変化させることが必要である。
ここで、サーミスタ１３，１４、抵抗１５，１６，１
７，１８の定数を適切に選択することにより温度補償回
路の抵抗値に、出力電圧の温度変化に対応した任意の温
度特性を持たせることができる。
【００１５】例えば、８０℃程度の高温状態の時、従来
の駆動検出回路では圧電振動子の出力電圧、つまり差動
増幅回路１９および加算増幅回路２０の入力電圧が小さ
くなる。これに対し、本発明の圧電振動ジャイロ用駆動
検出回路を用いた場合、高温状態ではサーミスタ１３，
１４の抵抗値が小さくなるので、温度補償回路における
抵抗１５とサーミスタ１３との並列回路と抵抗１７との
分圧回路及び抵抗１６とサーミスタ１４との並列回路と
抵抗１８との分圧回路による分圧効果により差動増幅回
路１９および加算増幅回路２０の入力電圧が相対的に大
きくなり、圧電振動子の出力電圧が小さくなった分を補
正することになる。０℃以下のような低温状態において
はこの逆である。
の駆動検出回路では圧電振動子の出力電圧、つまり差動
増幅回路１９および加算増幅回路２０の入力電圧が小さ
くなる。これに対し、本発明の圧電振動ジャイロ用駆動
検出回路を用いた場合、高温状態ではサーミスタ１３，
１４の抵抗値が小さくなるので、温度補償回路における
抵抗１５とサーミスタ１３との並列回路と抵抗１７との
分圧回路及び抵抗１６とサーミスタ１４との並列回路と
抵抗１８との分圧回路による分圧効果により差動増幅回
路１９および加算増幅回路２０の入力電圧が相対的に大
きくなり、圧電振動子の出力電圧が小さくなった分を補
正することになる。０℃以下のような低温状態において
はこの逆である。
【００１６】図２においては、検出端子５，７のそれぞ
れと基準電圧源（図示せず）との間に正の温度係数を持
つサーミスタ２３，２４を用いた温度補償回路を接続し
ている。すなわち、検出端子５と基準電圧源との間に、
抵抗２５と２６の直列回路を接続すると共に、抵抗２５
にサーミスタ２３を並列接続し、検出端子７と基準電圧
源との間には、抵抗２７と２８の直列回路を接続すると
共に、抵抗２７にサーミスタ２４を並列接続している。
この例においても図１の場合と同様に、サーミスタ２
３，２４および各抵抗の定数を適切に選択することによ
り、温度補償回路の抵抗値に、出力電圧の温度変化に対
応した任意の温度特性を持たせることができる。例え
ば、高温状態の時、サーミスタ２３，２４は正の温度係
数を持つので、その抵抗値は大きくなる。つまり温度補
償回路の抵抗値が大きくなる。その結果、検出端子５，
７の出力ラインと温度補償回路との接続点の電圧が上昇
し、差動増幅回路１９および加算増幅回路２０の入力電
圧が大きくなって、圧電振動子の出力電圧が小さくなっ
た分を補正することができる。低温状態においてはこの
逆である。
れと基準電圧源（図示せず）との間に正の温度係数を持
つサーミスタ２３，２４を用いた温度補償回路を接続し
ている。すなわち、検出端子５と基準電圧源との間に、
抵抗２５と２６の直列回路を接続すると共に、抵抗２５
にサーミスタ２３を並列接続し、検出端子７と基準電圧
源との間には、抵抗２７と２８の直列回路を接続すると
共に、抵抗２７にサーミスタ２４を並列接続している。
この例においても図１の場合と同様に、サーミスタ２
３，２４および各抵抗の定数を適切に選択することによ
り、温度補償回路の抵抗値に、出力電圧の温度変化に対
応した任意の温度特性を持たせることができる。例え
ば、高温状態の時、サーミスタ２３，２４は正の温度係
数を持つので、その抵抗値は大きくなる。つまり温度補
償回路の抵抗値が大きくなる。その結果、検出端子５，
７の出力ラインと温度補償回路との接続点の電圧が上昇
し、差動増幅回路１９および加算増幅回路２０の入力電
圧が大きくなって、圧電振動子の出力電圧が小さくなっ
た分を補正することができる。低温状態においてはこの
逆である。
【００１７】以上のように、本発明による温度補償回路
を用いた圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた結
果、周囲温度変化による影響を受けない安定した検出感
度が得られる。このような本発明による圧電振動ジャイ
ロ用駆動検出回路は、−２０℃〜１００℃程度の範囲で
の使用に適している。
を用いた圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を用いた結
果、周囲温度変化による影響を受けない安定した検出感
度が得られる。このような本発明による圧電振動ジャイ
ロ用駆動検出回路は、−２０℃〜１００℃程度の範囲で
の使用に適している。
【００１８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば周囲の温度変化の影響を受けず常に一定の検出感度が
得られる圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が得られ、高
精度の圧電振動ジャイロを提供することができる。
ば周囲の温度変化の影響を受けず常に一定の検出感度が
得られる圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が得られ、高
精度の圧電振動ジャイロを提供することができる。
【図１】本発明の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路の第
１の例を示した図である。
１の例を示した図である。
【図２】本発明の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路の第
２の例を示した図である。
２の例を示した図である。
【図３】本発明に用いられる圧電振動子の構造概略図で
ある。
ある。
【図４】図３に示された圧電振動子の横断面図である。
【図５】従来の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を示し
た図である。
た図である。
１ 圧電セラミックス円柱 ２，４，６ アース端子（帯状電極） ３ 駆動端子（帯状電極） ５，７ 検出端子（帯状電極） ８ａ，８ｂ 接続電極 １９ 差動増幅回路 ２０ 加算増幅回路 ２１ 同期検波回路 ２２ 移相回路 １３，１４ 負の温度係数を持つサーミスタ ２３，２４ 正の温度係数を持つサーミスタ
Claims (3)
- 【請求項１】 駆動端子と２つの検出端子とを含む圧電
振動子の前記２つの検出端子の出力電圧を入力する差動
増幅回路を含む検出回路と、前記２つの出力電圧を合成
する加算増幅回路と移相回路とを含んで前記駆動端子に
駆動信号を与える発振回路とを有する圧電振動ジャイロ
用駆動検出回路において、前記圧電振動子の検出端子に
温度補償回路を接続して圧電振動ジャイロの温度変化に
起因する前記出力電圧の変動を補償することを特徴とす
る圧電振動ジャイロ用駆動検出回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電振動ジャイロ用駆動
検出回路において、前記温度補償回路は、前記２つの検
出端子の出力ラインにそれぞれ挿入接続した第１、第２
の抵抗と、これらの第１、第２の抵抗にそれぞれ並列接
続した負の温度特性を有するサーミスタと、前記第１、
第２の抵抗における前記検出端子と反対側の端部のそれ
ぞれと基準電圧源との間に接続した第３、第４の抵抗と
を含むことを特徴とする圧電振動ジャイロ用駆動検出回
路。 - 【請求項３】 請求項１記載の圧電振動ジャイロ用駆動
検出回路において、前記温度補償回路は、前記２つの検
出端子の出力ラインのそれぞれと基準電圧源との間に接
続した第１、第２の温度補償部とから成り、これらの温
度補償部はそれぞれ直列接続した第１、第２の抵抗と該
第１の抵抗に並列接続した正の温度特性を有するサーミ
スタとから成ることを特徴とする圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6029224A JPH07239232A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6029224A JPH07239232A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239232A true JPH07239232A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12270255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6029224A Pending JPH07239232A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07239232A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854428A (en) * | 1996-02-16 | 1998-12-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibration gyroscope |
| KR100450994B1 (ko) * | 2002-04-26 | 2004-10-02 | 학교법인 대양학원 | 퍼지로직을 이용한 진동형 자이로스코프의 온도 바이어스드리프트 보정방법 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6029224A patent/JPH07239232A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854428A (en) * | 1996-02-16 | 1998-12-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibration gyroscope |
| KR100450994B1 (ko) * | 2002-04-26 | 2004-10-02 | 학교법인 대양학원 | 퍼지로직을 이용한 진동형 자이로스코프의 온도 바이어스드리프트 보정방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021009 |