JPH09113281A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH09113281A JPH09113281A JP7297549A JP29754995A JPH09113281A JP H09113281 A JPH09113281 A JP H09113281A JP 7297549 A JP7297549 A JP 7297549A JP 29754995 A JP29754995 A JP 29754995A JP H09113281 A JPH09113281 A JP H09113281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- axis
- detection
- electrode
- velocity sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
[課題] 2軸の角速度の検出ができる小型軽量で2軸
の検出感度差の少ない角速度センサを得る。 [解決手段] 板状の振動体、および該振動体の片面若
しくは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なく
とも励振用電極と検出用電極を形成し、該検出用電極に
より所定の軸まわりの角速度を検出する検出軸が設定さ
れ、重錘体を設け、ノード部を支持する支持部材を有
し、該支持部材をワイヤーで固定する。2軸の検出軸は
前記ワイヤーに関してほぼ45゜傾けて取り付けられ
る。
の検出感度差の少ない角速度センサを得る。 [解決手段] 板状の振動体、および該振動体の片面若
しくは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なく
とも励振用電極と検出用電極を形成し、該検出用電極に
より所定の軸まわりの角速度を検出する検出軸が設定さ
れ、重錘体を設け、ノード部を支持する支持部材を有
し、該支持部材をワイヤーで固定する。2軸の検出軸は
前記ワイヤーに関してほぼ45゜傾けて取り付けられ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動型角速度セ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】姿勢制御、位置制御が可能な角速度セン
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型(四角柱)、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型(四角柱)、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。
【0003】図1は音片型圧電振動角速度センサを説明
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸(Z軸)回りに、回
転角速度(ω0)が加わると、もとの振動方向(X軸)
に対し、直角方向(Y軸)に回転角速度に比例したコリ
オリ力(Fc)が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてX軸に振動を与え、Y軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Fc=2m×v×ω0 mは質量、v
は速度 、 ω0は角速度である。
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸(Z軸)回りに、回
転角速度(ω0)が加わると、もとの振動方向(X軸)
に対し、直角方向(Y軸)に回転角速度に比例したコリ
オリ力(Fc)が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてX軸に振動を与え、Y軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Fc=2m×v×ω0 mは質量、v
は速度 、 ω0は角速度である。
【0004】振動周波数が同じであればX軸の振幅が大
きいほどY軸変位は大きく、検出電圧(感度)を高める
にはX軸の振幅が大きく、Y軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、振動周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の振動特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数(Q
m)がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。
きいほどY軸変位は大きく、検出電圧(感度)を高める
にはX軸の振幅が大きく、Y軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、振動周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の振動特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数(Q
m)がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。
【0005】一つの角速度センサーで2軸の角速度を検
出できるものが望まれていたが、この要望に応えるもの
として、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度によ
り圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定し
て角速度を検出するセンサが開発された。図2はその角
速度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図3は
同じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。
振動体1の上面には、下面に電極6を設け上面に4つの
励振電極を兼ねる検出電極5を設けた圧電素子2が貼付
されている。振動体1の下面には、上面に電極7を設け
下面に帰還電極8を設けた圧電素子3が貼付されてい
る。帰還電極8の下面には重錘体9が貼付されセンサ部
が構成されている。センサ部は円筒状支持部材10によ
りベンディング振動のノード部を固定されている。
出できるものが望まれていたが、この要望に応えるもの
として、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度によ
り圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定し
て角速度を検出するセンサが開発された。図2はその角
速度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図3は
同じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。
振動体1の上面には、下面に電極6を設け上面に4つの
励振電極を兼ねる検出電極5を設けた圧電素子2が貼付
されている。振動体1の下面には、上面に電極7を設け
下面に帰還電極8を設けた圧電素子3が貼付されてい
る。帰還電極8の下面には重錘体9が貼付されセンサ部
が構成されている。センサ部は円筒状支持部材10によ
りベンディング振動のノード部を固定されている。
【0006】電極6と振動体1は電気的に接続されて接
着されているので、振動体1と励振電極を兼ねる検出電
極5に交流をかけると圧電素子2が振動し振動体1も一
緒に振動する。4つの励振用電極を兼ねる検出電極5は
円筒状支持部材10の内径より内側に設けてある。円筒
状支持部材10は図の如く2ヵ所をL字型をしたワイヤ
ー11で固定し、ワイヤー11の他端を基板に固定する
ものである。
着されているので、振動体1と励振電極を兼ねる検出電
極5に交流をかけると圧電素子2が振動し振動体1も一
緒に振動する。4つの励振用電極を兼ねる検出電極5は
円筒状支持部材10の内径より内側に設けてある。円筒
状支持部材10は図の如く2ヵ所をL字型をしたワイヤ
ー11で固定し、ワイヤー11の他端を基板に固定する
ものである。
【0007】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体9が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極5に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。
リ力により重錘体9が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。4つの検出電極5に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般的に角速度センサ
は所定の軸まわりの角速度を検出できるように製作され
る。ここで所定の軸を検出軸という。直交する2つの検
出軸を持つ角速度センサを、2軸の角速度センサとい
う。2軸の角速度センサでは、被測定物への取り付けは
ユーザーが任意に行うものであるため、2軸間の検出感
度差は無いことが望ましい。しかしながら各部材の加工
誤差、あるいは組立誤差等により2軸の検出感度には差
が生じる。内部回路の容量値、抵抗値を変更することで
2軸の検出感度差を小さくしていたが、2軸の検出感度
差が大きい場合、検出感度の低い軸回りの検出出力を増
幅するとノイズも増幅され、正確な検出信号が取り出し
にくい。また、検出感度の低い軸回りの検出出力を増幅
するための部品の種類が増え、製造、管理コストが上が
る。本発明では、ワイヤーと検出軸を所定の位置関係に
保つことにより課題を解決しようとするものである。
は所定の軸まわりの角速度を検出できるように製作され
る。ここで所定の軸を検出軸という。直交する2つの検
出軸を持つ角速度センサを、2軸の角速度センサとい
う。2軸の角速度センサでは、被測定物への取り付けは
ユーザーが任意に行うものであるため、2軸間の検出感
度差は無いことが望ましい。しかしながら各部材の加工
誤差、あるいは組立誤差等により2軸の検出感度には差
が生じる。内部回路の容量値、抵抗値を変更することで
2軸の検出感度差を小さくしていたが、2軸の検出感度
差が大きい場合、検出感度の低い軸回りの検出出力を増
幅するとノイズも増幅され、正確な検出信号が取り出し
にくい。また、検出感度の低い軸回りの検出出力を増幅
するための部品の種類が増え、製造、管理コストが上が
る。本発明では、ワイヤーと検出軸を所定の位置関係に
保つことにより課題を解決しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の角速度セ
ンサの課題を解決するためのものであり、小型、軽量で
2軸の検出感度差の小さい角速度センサを提供する。
ンサの課題を解決するためのものであり、小型、軽量で
2軸の検出感度差の小さい角速度センサを提供する。
【0010】板状の振動体、および該振動体の片面若し
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、該検出用電極によ
り所定の軸まわりの角速度を検出する検出軸が設定さ
れ、重錘体を設け、ノード部を支持する支持部材を有
し、該支持部材をワイヤーで固定する角速度センサにお
いて、該ワイヤーと該検出軸がほぼ45゜をなすように
取り付ける。
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、該検出用電極によ
り所定の軸まわりの角速度を検出する検出軸が設定さ
れ、重錘体を設け、ノード部を支持する支持部材を有
し、該支持部材をワイヤーで固定する角速度センサにお
いて、該ワイヤーと該検出軸がほぼ45゜をなすように
取り付ける。
【0011】ワイヤーと検出軸がほぼ45゜をなすこと
で、ワイヤーが支持部材、センサ部に及ぼす振動、変形
等の影響は各軸に均等に分担され、2軸の検出感度は等
しくなる。
で、ワイヤーが支持部材、センサ部に及ぼす振動、変形
等の影響は各軸に均等に分担され、2軸の検出感度は等
しくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明を図面に基き詳細に説明す
る。図4は本発明の第一実施例で上面図である。図5は
本発明の第一実施例で図4をAAで切断した断面図であ
る。図6は本発明の第一実施例で図4をB方向より見た
側面図である。図7は本発明の第一実施例で図6をCC
で切断した一部断面を含む下面図である。円盤状の振動
体21の下面には、上面に電極25を設け下面に4つの
帰還電極を兼ねる検出電極24を設けた円盤状の圧電素
子22が貼付されている。振動体21の上面には、上面
に励振電極27を設け下面に電極26を設けた円盤状の
圧電素子23が貼付されている。励振電極27の上面に
は重錘体28が、重錘体28の中心軸が圧電素子23の
面上中心を通るように貼付されセンサ部が構成されてい
る。円筒状支持部材29は、前記センサ部のベンディン
グ振動のノード部に接着固定されている。円筒状支持部
材29はコの字型をした円形断面を持つワイヤー30に
固定される。ワイヤー30の端部は、基板31にハンダ
付けされ固定されている。
る。図4は本発明の第一実施例で上面図である。図5は
本発明の第一実施例で図4をAAで切断した断面図であ
る。図6は本発明の第一実施例で図4をB方向より見た
側面図である。図7は本発明の第一実施例で図6をCC
で切断した一部断面を含む下面図である。円盤状の振動
体21の下面には、上面に電極25を設け下面に4つの
帰還電極を兼ねる検出電極24を設けた円盤状の圧電素
子22が貼付されている。振動体21の上面には、上面
に励振電極27を設け下面に電極26を設けた円盤状の
圧電素子23が貼付されている。励振電極27の上面に
は重錘体28が、重錘体28の中心軸が圧電素子23の
面上中心を通るように貼付されセンサ部が構成されてい
る。円筒状支持部材29は、前記センサ部のベンディン
グ振動のノード部に接着固定されている。円筒状支持部
材29はコの字型をした円形断面を持つワイヤー30に
固定される。ワイヤー30の端部は、基板31にハンダ
付けされ固定されている。
【0013】電極26と振動体21は電気的に接続され
て接着されているので、振動体21と励振電極27に交
流をかけると圧電素子23が振動し、振動体21も一緒
に振動する。4つの帰還電極を兼ねる検出電極24は円
筒状支持部材29の内径より内側に設けてある。
て接着されているので、振動体21と励振電極27に交
流をかけると圧電素子23が振動し、振動体21も一緒
に振動する。4つの帰還電極を兼ねる検出電極24は円
筒状支持部材29の内径より内側に設けてある。
【0014】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体28が移動することでセンサ部が変形
し検出電極24に電荷が発生する。4つの検出電極24
に発生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出で
きる。
リ力により重錘体28が移動することでセンサ部が変形
し検出電極24に電荷が発生する。4つの検出電極24
に発生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出で
きる。
【0015】図7の如く圧電素子22の面上中心33に
点対称に検出用電極24が形成されている。面上中心3
3を中心とし圧電素子22の主面上に、矢印D方向に第
一軸、矢印Dに直交する矢印E方向に第二軸が設定さ
れ、これらの2軸回りの角速度を検出することができ
る。第一実施例では平行する2本のコの字型のワイヤー
30に関して、二つの検出軸である第一軸、第二軸は4
5゜傾けて取り付けられている。第一軸、第二軸を含む
平面と、平行する2本のワイヤー部を含む平面は平行と
なっている。
点対称に検出用電極24が形成されている。面上中心3
3を中心とし圧電素子22の主面上に、矢印D方向に第
一軸、矢印Dに直交する矢印E方向に第二軸が設定さ
れ、これらの2軸回りの角速度を検出することができ
る。第一実施例では平行する2本のコの字型のワイヤー
30に関して、二つの検出軸である第一軸、第二軸は4
5゜傾けて取り付けられている。第一軸、第二軸を含む
平面と、平行する2本のワイヤー部を含む平面は平行と
なっている。
【0016】図8は本発明の第二実施例で上面図であ
る。図9は本発明の第二実施例で側面図である。図10
は本発明の第二実施例で図9をFFで切断した一部断面
を含む下面図である。ワイヤー以外の部材構成は本発明
の第一実施例と同じであるので、ここでは異なる部分を
説明する。また、角速度の検出方法も第一実施例と同じ
であるので説明は省略する。図10の如く圧電素子22
の面上中心33に点対称に検出用電極24が形成されて
いる。面上中心33を中心とし圧電素子22の主面上
に、矢印D方向に第一軸、矢印Dに直交する矢印E方向
に第二軸が設定され、これらの2軸回りの角速度を検出
することができる。第二実施例では直線上に並んだ2本
のL字型のワイヤー32に関して、二つの検出軸である
第一軸、第二軸は45゜傾けて取り付けられている。
る。図9は本発明の第二実施例で側面図である。図10
は本発明の第二実施例で図9をFFで切断した一部断面
を含む下面図である。ワイヤー以外の部材構成は本発明
の第一実施例と同じであるので、ここでは異なる部分を
説明する。また、角速度の検出方法も第一実施例と同じ
であるので説明は省略する。図10の如く圧電素子22
の面上中心33に点対称に検出用電極24が形成されて
いる。面上中心33を中心とし圧電素子22の主面上
に、矢印D方向に第一軸、矢印Dに直交する矢印E方向
に第二軸が設定され、これらの2軸回りの角速度を検出
することができる。第二実施例では直線上に並んだ2本
のL字型のワイヤー32に関して、二つの検出軸である
第一軸、第二軸は45゜傾けて取り付けられている。
【0017】
【発明の効果】本発明は前記のような構成にすることで
次のような効果が生じる。 1 2軸の検出感度が等しくなる。 2 ノイズの影響が少なくなり、検出精度が上がる。 3 部品の種類を削減でき、製造コストが安価になる。
次のような効果が生じる。 1 2軸の検出感度が等しくなる。 2 ノイズの影響が少なくなり、検出精度が上がる。 3 部品の種類を削減でき、製造コストが安価になる。
【図1】音片型圧電振動角速度センサを説明するための
構造図。
構造図。
【図2】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め上か
ら見た分解斜視図。
ら見た分解斜視図。
【図3】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め下か
ら見た分解斜視図。
ら見た分解斜視図。
【図4】本発明に係る角速度センサの第一実施例で上面
図。
図。
【図5】本発明に係る角速度センサの第一実施例で断面
図。
図。
【図6】本発明に係る角速度センサの第一実施例で側面
図。
図。
【図7】本発明に係る角速度センサの第一実施例で一部
断面を含む下面図。
断面を含む下面図。
【図8】本発明に係る角速度センサの第二実施例で上面
図。
図。
【図9】本発明に係る角速度センサの第二実施例で側面
図。
図。
【図10】本発明に係る角速度センサの第二実施例で一
部断面を含む下面図。
部断面を含む下面図。
1 振動体 2 圧電素子 3 圧電素子 5 励振電極を兼ねる検出電極 6 電極 7 電極 8 帰還電極 9 重錘体 10 円筒状支持部材 11 ワイヤー 21 振動体 22 圧電素子 23 圧電素子 24 帰還電極を兼ねる検出電極 25 電極 26 電極 27 励振電極 28 重錘体 29 円筒状支持部材 30 ワイヤー 31 基板 32 ワイヤー 33 面上中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 並木 智雄 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 畠山 稔 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 重田 利靖 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地5 ミヨタ株式会社内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地
Claims (1)
- 【請求項1】 板状の振動体、および該振動体の片面若
しくは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なく
とも励振用電極と検出用電極を形成し、該検出用電極に
より所定の軸まわりの角速度を検出する検出軸が設定さ
れ、重錘体を設け、ノード部を支持する支持部材を有
し、該支持部材をワイヤーで固定する角速度センサにお
いて、該ワイヤーと該検出軸がほぼ45゜をなしている
ことを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7297549A JPH09113281A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7297549A JPH09113281A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | 角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09113281A true JPH09113281A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17847987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7297549A Pending JPH09113281A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | 角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09113281A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139054A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Epson Toyocom Corp | 角速度センサ |
-
1995
- 1995-10-19 JP JP7297549A patent/JPH09113281A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139054A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Epson Toyocom Corp | 角速度センサ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH09126783A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP2000074673A (ja) | 複合運動センサ | |
JPH08159806A (ja) | 方位センサおよび方位距離センサ | |
JP2996137B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
JPH09269227A (ja) | 振動ジャイロ | |
JPH09113281A (ja) | 角速度センサ | |
JPH09166445A (ja) | 角速度センサ | |
JPS60216210A (ja) | 角速度センサ− | |
JPH0989569A (ja) | 振動ジャイロ | |
JPH09287956A (ja) | 角速度センサ | |
JP2000283765A (ja) | 三脚音叉振動子および角速度センサ | |
JP2009192403A (ja) | 角速度および加速度検出装置 | |
JPH08327653A (ja) | 加速度センサ | |
JPH08201067A (ja) | 角速度センサ | |
JPH0968543A (ja) | 角速度センサ | |
JPH10160481A (ja) | 角速度センサ | |
JPS62228111A (ja) | 圧電体角速度センサ− | |
JPH08327369A (ja) | 角速度センサ | |
JPH08304079A (ja) | 角速度センサ | |
JPH08304078A (ja) | 角速度センサ | |
JPH10300477A (ja) | 角速度センサ | |
JPH08271267A (ja) | 角速度センサ | |
JPH09196685A (ja) | 角速度センサ | |
JPH1114375A (ja) | 角速度センサの駆動回路及び角速度センサ | |
JPS62250309A (ja) | 角速度センサの製造方法 |