JPH0783951A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPH0783951A JPH0783951A JP5227049A JP22704993A JPH0783951A JP H0783951 A JPH0783951 A JP H0783951A JP 5227049 A JP5227049 A JP 5227049A JP 22704993 A JP22704993 A JP 22704993A JP H0783951 A JPH0783951 A JP H0783951A
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- velocity sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は慣性航法装置などに用いられる角速
度センサに関するものであり、自己診断可能な角速度セ
ンサを提供することを目的とするものである。 【構成】 検出素子部１と、これからの検出信号を角速
度の信号情報に変換するセンサ信号処理回路部２と、検
出素子部１を動かす電磁発生部４とで構成することによ
り、電磁発生部４により検出素子部１を可動させて、疑
似のコリオリの力を素子に与えることにより、センサ信
号処理回路２の出力のチェックで角速度センサの動作状
態を確認するものである。
度センサに関するものであり、自己診断可能な角速度セ
ンサを提供することを目的とするものである。 【構成】 検出素子部１と、これからの検出信号を角速
度の信号情報に変換するセンサ信号処理回路部２と、検
出素子部１を動かす電磁発生部４とで構成することによ
り、電磁発生部４により検出素子部１を可動させて、疑
似のコリオリの力を素子に与えることにより、センサ信
号処理回路２の出力のチェックで角速度センサの動作状
態を確認するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、慣性航法装置などに用
いられる振動を用いた角速度センサに関するものであ
る。
いられる振動を用いた角速度センサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ジャイロスコープを用いた慣性航
法装置として飛行機、船舶の様な移動する物体の方位を
知るものには機械式ジャイロが主に使われていたが、機
械式であることから、装置がおおがかりであり、コスト
も高く、小型化が望まれる機器への応用は困難であっ
た。
法装置として飛行機、船舶の様な移動する物体の方位を
知るものには機械式ジャイロが主に使われていたが、機
械式であることから、装置がおおがかりであり、コスト
も高く、小型化が望まれる機器への応用は困難であっ
た。
【０００３】また、回転力を使わずに物体を振動させて
振動された検知素子から［コリオリの力］を検出する振
動型角速度センサがある。多くは圧電式と電磁式のメカ
ニズムを採用している構造のものである。これらはジャ
イロを構成する質量の運動が一定速度の運動でない振動
となっている。
振動された検知素子から［コリオリの力］を検出する振
動型角速度センサがある。多くは圧電式と電磁式のメカ
ニズムを採用している構造のものである。これらはジャ
イロを構成する質量の運動が一定速度の運動でない振動
となっている。
【０００４】従って角速度が加わった場合、コリオリの
力は、質量の振動数と等しい振動数の振動トルクとして
生じるものである。このトルクによる振動を検出するこ
とによって角速度を測定するのがこれら振動型の角速度
センサの原理であり、特に圧電体を用いたセンサが多く
考案されている（日本航空宇宙学会誌第２３巻第２５７
号２３９−３５０Ｐ）。このようなセンサ及びセンサ装
置は高信頼性を要求される飛行機、船舶等の用途に使わ
れる場合が増加してきている。
力は、質量の振動数と等しい振動数の振動トルクとして
生じるものである。このトルクによる振動を検出するこ
とによって角速度を測定するのがこれら振動型の角速度
センサの原理であり、特に圧電体を用いたセンサが多く
考案されている（日本航空宇宙学会誌第２３巻第２５７
号２３９−３５０Ｐ）。このようなセンサ及びセンサ装
置は高信頼性を要求される飛行機、船舶等の用途に使わ
れる場合が増加してきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記角
速度センサは、その制御系において、角速度がゼロの時
は角速度センサを駆動させていても角速度センサからの
角速度ＤＣ出力信号はゼロであり発生しないため、セン
サ装置が正常か異常であるかの判断ができず、もし、セ
ンサ部を含め、角速度センサ装置に以上があった場合、
これを用いたシステム側の制御系では、間違った大きな
ミス制御を犯しても発見できない危険性があった。
速度センサは、その制御系において、角速度がゼロの時
は角速度センサを駆動させていても角速度センサからの
角速度ＤＣ出力信号はゼロであり発生しないため、セン
サ装置が正常か異常であるかの判断ができず、もし、セ
ンサ部を含め、角速度センサ装置に以上があった場合、
これを用いたシステム側の制御系では、間違った大きな
ミス制御を犯しても発見できない危険性があった。
【０００６】本発明は、かかる点に注目してなされたも
ので、入力角速度がゼロの時、センサ装置として正常に
動作しているか検出し、角速度信号を利用した制御装置
系へのフェールセーフを行なうことを目的としたもので
ある。
ので、入力角速度がゼロの時、センサ装置として正常に
動作しているか検出し、角速度信号を利用した制御装置
系へのフェールセーフを行なうことを目的としたもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、角速度の検出素子を駆動する可動手段を設
け、検出素子部に角速度に対応した疑似の駆動を行なわ
せ、センサ信号処理回路からの出力信号が正常に動作し
ているかどうかを自己診断チェックすることにより、異
常動作を検出するフェールセーフの機能を持たせたもの
である。
するために、角速度の検出素子を駆動する可動手段を設
け、検出素子部に角速度に対応した疑似の駆動を行なわ
せ、センサ信号処理回路からの出力信号が正常に動作し
ているかどうかを自己診断チェックすることにより、異
常動作を検出するフェールセーフの機能を持たせたもの
である。
【０００８】
【作用】上記のように構成した本発明の角速度センサは
センサの検出素子部に疑似のコリオリの力を与えて検出
素子部より角速度信号情報を信号処理回路部で抽出し、
この抽出した出力信号をチェックすることにより、セン
サの検出素子部やセンサの信号処理回路部の駆動系また
は、検出系の異常を検出し、これらを用いたシステム制
御系へのミス制御を未然に防止するものである。
センサの検出素子部に疑似のコリオリの力を与えて検出
素子部より角速度信号情報を信号処理回路部で抽出し、
この抽出した出力信号をチェックすることにより、セン
サの検出素子部やセンサの信号処理回路部の駆動系また
は、検出系の異常を検出し、これらを用いたシステム制
御系へのミス制御を未然に防止するものである。
【０００９】
【実施例】本発明の角速度センサの一実施例を図１のブ
ロックダイヤグラムにより説明する。
ロックダイヤグラムにより説明する。
【００１０】１は角速度センサの磁性材よりなる検出素
子部で駆動及び検出部からなり、２は検出素子部１から
の検出信号１０２を信号処理する信号処理回路部であ
り、３は電磁発生部４を駆動する駆動回路である。
子部で駆動及び検出部からなり、２は検出素子部１から
の検出信号１０２を信号処理する信号処理回路部であ
り、３は電磁発生部４を駆動する駆動回路である。
【００１１】次に、上記角速度センサの動作について説
明すると、通常角速度を検出する場合、角速度１０６を
検出素子部１に与え、検出素子部１に発生したコリオリ
の力を電気信号に変換し、得られた検出信号１０２を信
号処理回路部２で角速度に対応した信号に信号処理し出
力信号１０１を出力するものである。
明すると、通常角速度を検出する場合、角速度１０６を
検出素子部１に与え、検出素子部１に発生したコリオリ
の力を電気信号に変換し、得られた検出信号１０２を信
号処理回路部２で角速度に対応した信号に信号処理し出
力信号１０１を出力するものである。
【００１２】次に本発明の要旨となる自己診断機能につ
いて説明すると、１０３は研修Ｔ素子部１の駆動部に信
号処理回路部２から入力される駆動信号であり、そし
て、スイッチＳＷ１を閉じることによって信号処理回路
２から出力された駆動信号１０３は駆動回路３に入力さ
れる。
いて説明すると、１０３は研修Ｔ素子部１の駆動部に信
号処理回路部２から入力される駆動信号であり、そし
て、スイッチＳＷ１を閉じることによって信号処理回路
２から出力された駆動信号１０３は駆動回路３に入力さ
れる。
【００１３】この時、特に図示していない手段によって
このスイッチＳＷ１を閉じることに同期して駆動回路３
を駆動して、駆動回路３は電磁発生部４に上記駆動信号
１０３に同期した外部からの疑似角速度を発生させるた
めの他の駆動信号１０４を発信する。
このスイッチＳＷ１を閉じることに同期して駆動回路３
を駆動して、駆動回路３は電磁発生部４に上記駆動信号
１０３に同期した外部からの疑似角速度を発生させるた
めの他の駆動信号１０４を発信する。
【００１４】電磁発生部４は入力された他の駆動信号１
０４によって駆動信号１０３と同期した疑似角速度信号
１０５を検出素子部１に電磁力として与え、検出素子部
１を駆動させる。
０４によって駆動信号１０３と同期した疑似角速度信号
１０５を検出素子部１に電磁力として与え、検出素子部
１を駆動させる。
【００１５】即ち、駆動回路３においてある特定のコリ
オリの力となる上記他の駆動信号１０４を電磁発生部４
に与えるように予め設定することによって、出力信号１
０１を検出、信号値レベルで自己診断の判定ができるも
のである。
オリの力となる上記他の駆動信号１０４を電磁発生部４
に与えるように予め設定することによって、出力信号１
０１を検出、信号値レベルで自己診断の判定ができるも
のである。
【００１６】以上のように本発明の角速度センサはスイ
ッチＳＷ１を閉じることにより、極めて簡単に検出素子
部１、信号処理回路部２さらに、自己診断付加機能部
（スイッチＳＷ１、駆動部３、電磁発生部４）を合せた
装置全体のチェックができるものである。
ッチＳＷ１を閉じることにより、極めて簡単に検出素子
部１、信号処理回路部２さらに、自己診断付加機能部
（スイッチＳＷ１、駆動部３、電磁発生部４）を合せた
装置全体のチェックができるものである。
【００１７】なお、上記検出素子部１と電磁発生部４と
の具体構成について図２により説明する。
の具体構成について図２により説明する。
【００１８】図２は音叉型の検出素子部と電磁発生部４
である電磁コイル１６，１７との関係を示すものであ
り、同図によると、１０は、Ｆｅ，Ｎｉを主体とした磁
性材よりなる金属板を折曲げた音叉の振動部材であり、
この振動部材１０の上に圧電素子１１，１２，１３，１
４を接着剤にて張り付け、圧電素子１１，１２は検出様
として、圧電素子１３，１４は駆動用として用いるもあ
り、この圧電素子１３，１４に駆動信号を印加し駆動さ
せ、圧電素子１１，１２より、センサ信号を取り出すも
のである。また、１５はセンサ信号を取り出す端子ベー
スである。
である電磁コイル１６，１７との関係を示すものであ
り、同図によると、１０は、Ｆｅ，Ｎｉを主体とした磁
性材よりなる金属板を折曲げた音叉の振動部材であり、
この振動部材１０の上に圧電素子１１，１２，１３，１
４を接着剤にて張り付け、圧電素子１１，１２は検出様
として、圧電素子１３，１４は駆動用として用いるもあ
り、この圧電素子１３，１４に駆動信号を印加し駆動さ
せ、圧電素子１１，１２より、センサ信号を取り出すも
のである。また、１５はセンサ信号を取り出す端子ベー
スである。
【００１９】なお、１６，１７は検出用圧電素子１１，
１２の近傍に設けられた電磁コイルであり、この電磁コ
イル１６，１７により磁場を与えると吸引されセンサ検
出素子部１が可動し、図１の駆動信号１０３によって、
電磁コイル１６，１７により音叉の信号と同期した磁場
を検出素子１に与えて、センサ部に角速度を加えた場合
と同等のコリオリの力を与えることができる。
１２の近傍に設けられた電磁コイルであり、この電磁コ
イル１６，１７により磁場を与えると吸引されセンサ検
出素子部１が可動し、図１の駆動信号１０３によって、
電磁コイル１６，１７により音叉の信号と同期した磁場
を検出素子１に与えて、センサ部に角速度を加えた場合
と同等のコリオリの力を与えることができる。
【００２０】即ち、角速度センサに現実の角速度が加え
られた時に発生するコリオリの力と同等の疑似の力を加
えることが可能となり、自己診断が行なえるものであ
る。
られた時に発生するコリオリの力と同等の疑似の力を加
えることが可能となり、自己診断が行なえるものであ
る。
【００２１】図２により検出素子部１と電磁発生部４の
具体構成として音叉型の検出素子部１を有するものにつ
いて説明したが、図３〜図５により検出素子部１として
音片型素子を用いたものの具体構成を説明する。
具体構成として音叉型の検出素子部１を有するものにつ
いて説明したが、図３〜図５により検出素子部１として
音片型素子を用いたものの具体構成を説明する。
【００２２】図３は音片型の角柱を用いたものであり、
１８は磁性材からなる音片型の角柱振動体で圧電素子１
８ａが貼り付けられている。１９は電磁発生部４となる
電磁コイルである。
１８は磁性材からなる音片型の角柱振動体で圧電素子１
８ａが貼り付けられている。１９は電磁発生部４となる
電磁コイルである。
【００２３】また、図４は音片型の三角柱を用いたもの
で、２０は磁性材よりなる三角柱振動体で圧電素子２０
ａが貼り付けられており、２１は電磁発生部４となる電
磁コイルである。
で、２０は磁性材よりなる三角柱振動体で圧電素子２０
ａが貼り付けられており、２１は電磁発生部４となる電
磁コイルである。
【００２４】また、図５は、音片型の円柱を用いたもの
で、２２は磁性材よりなる円柱状の圧電体を兼ねた振動
体であり、２３は電磁発生部４となる電磁コイルであ
る。
で、２２は磁性材よりなる円柱状の圧電体を兼ねた振動
体であり、２３は電磁発生部４となる電磁コイルであ
る。
【００２５】上記いずれの音片型の角速度センサにおい
ても電磁コイル１９，２１，２３のいずれかにＹほり、
検出素子である角柱振動体１８、三角柱振動体２０ある
いは円柱状の圧電体を兼ねた振動体２２に疑似のコリオ
リの力を与え、得られた出力信号で図１を用いて説明し
たように角速度センサの自己診断チェックを行なうこと
ができるのである。
ても電磁コイル１９，２１，２３のいずれかにＹほり、
検出素子である角柱振動体１８、三角柱振動体２０ある
いは円柱状の圧電体を兼ねた振動体２２に疑似のコリオ
リの力を与え、得られた出力信号で図１を用いて説明し
たように角速度センサの自己診断チェックを行なうこと
ができるのである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、入力角速度がゼロ
の場合でも、検出素子部近傍にＤ年次発生部を設け、疑
似のコリオリの力を与えることにより、角速度センサ装
置が正常に動作しているかどうかを検出することができ
るため、より安全な角速度センサを用いたフェールセー
フ機能を有したシステム制御を実現できるものである。
の場合でも、検出素子部近傍にＤ年次発生部を設け、疑
似のコリオリの力を与えることにより、角速度センサ装
置が正常に動作しているかどうかを検出することができ
るため、より安全な角速度センサを用いたフェールセー
フ機能を有したシステム制御を実現できるものである。
【図１】本発明の角速度センサの一実施例のブロックダ
イヤグラム
イヤグラム
【図２】同要部である検出素子部近傍の斜視図
【図３】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図
視図
【図４】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図
視図
【図５】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図
視図
１ 検出素子部 ２ 信号処理回路部 ３ 駆動回路 ４ 電磁発生部 １０ 振動部材 １１，１２，１３，１４ 圧電素子 １６，１７，１９，２１，２３ 電磁コイル １８ 角柱振動体 ２０ 三角柱振動体 ２２ 円柱状振動体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 純威 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高津 克己 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも角速度の検出素子部と、これ
の出力を処理するセンサ処理回路部と、前記検出素子部
の近傍に設けられたこの検出素子部を動かす可動手段と
で構成され、前記可動手段で前記検出素子部を動かし
て、出力される前記センサ処理回路部からの信号により
自己診断する角速度センサ。 - 【請求項２】 磁性材料を検出素子部に用い、可動手段
として電磁発生部を設けたことを特徴とする請求項１記
載の角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5227049A JPH0783951A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5227049A JPH0783951A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783951A true JPH0783951A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16854732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5227049A Pending JPH0783951A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783951A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0905479A2 (en) * | 1997-09-25 | 1999-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope |
| JP2002365057A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Aisin Seiki Co Ltd | センサの異常検出方法 |
| JP2005201652A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| WO2005078389A1 (ja) * | 2004-02-18 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角速度センサ |
| JP2010107518A (ja) * | 2009-12-22 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | 角速度センサ |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP5227049A patent/JPH0783951A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6029516A (en) * | 1997-09-25 | 2000-02-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope capable of self-diagnosing by pseudo-coriolis force generating means |
| EP0905479A3 (en) * | 1997-09-25 | 2000-08-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope |
| EP0905479A2 (en) * | 1997-09-25 | 1999-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope |
| JP2002365057A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Aisin Seiki Co Ltd | センサの異常検出方法 |
| US6662129B2 (en) | 2001-06-07 | 2003-12-09 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | System for detecting a sensor error |
| JP4686909B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2011-05-25 | 株式会社アドヴィックス | センサの異常検出方法 |
| JP4529444B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-08-25 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ |
| JP2005201652A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| WO2005078389A1 (ja) * | 2004-02-18 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 角速度センサ |
| US7387025B2 (en) | 2004-02-18 | 2008-06-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
| JP4599848B2 (ja) * | 2004-02-18 | 2010-12-15 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ |
| JP2005233706A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| JP2010107518A (ja) * | 2009-12-22 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | 角速度センサ |
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