JPH1194559A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH1194559A JPH1194559A JP9273893A JP27389397A JPH1194559A JP H1194559 A JPH1194559 A JP H1194559A JP 9273893 A JP9273893 A JP 9273893A JP 27389397 A JP27389397 A JP 27389397A JP H1194559 A JPH1194559 A JP H1194559A
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- vibrating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工ばらつきが小さく、リード線の影響が少
なく、外部環境の変化に関係なく安定した振動を得るこ
とができ、正確に回転角速度を検出することができ、か
つ量産性に優れた振動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ10は、ノード点における
溝14a,14b部分で支持部材16に支持された振動
体12を含む。溝14a,14bに対向する振動体12
の側面に、駆動および検出を兼用する圧電素子20形成
する。圧電素子20は、振動体12の一方のノード点部
分にかかるように形成する。圧電素子20の2つの出力
信号を、電流電圧変換回路に接続する。電流電圧変換回
路の出力信号を合成した信号から駆動信号をつくり、振
動体12に与える。また、電流電圧変換回路の出力信号
から、回転角速度を検出する。
なく、外部環境の変化に関係なく安定した振動を得るこ
とができ、正確に回転角速度を検出することができ、か
つ量産性に優れた振動ジャイロを得る。 【解決手段】 振動ジャイロ10は、ノード点における
溝14a,14b部分で支持部材16に支持された振動
体12を含む。溝14a,14bに対向する振動体12
の側面に、駆動および検出を兼用する圧電素子20形成
する。圧電素子20は、振動体12の一方のノード点部
分にかかるように形成する。圧電素子20の2つの出力
信号を、電流電圧変換回路に接続する。電流電圧変換回
路の出力信号を合成した信号から駆動信号をつくり、振
動体12に与える。また、電流電圧変換回路の出力信号
から、回転角速度を検出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、カメラの手振れ補正、カーナビゲー
ションシステムの位置検出、車両姿勢制御などに利用さ
れる角速度検出のための振動ジャイロに関する。
し、特にたとえば、カメラの手振れ補正、カーナビゲー
ションシステムの位置検出、車両姿勢制御などに利用さ
れる角速度検出のための振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の振動ジャイロの一例を示す
斜視図であり、図7は振動ジャイロを使用するための回
路を示すブロック図である。振動ジャイロ1は、たとえ
ば正3角柱状の振動体2を含む。振動体2の3つの側面
の中央部には、圧電素子3a,3b,3cが形成され
る。圧電素子3a〜3cは、圧電体層の両面に電極を形
成したものである。そして、圧電素子3a〜3cの一方
の電極が、接着剤などで振動体2の側面に接着される。
斜視図であり、図7は振動ジャイロを使用するための回
路を示すブロック図である。振動ジャイロ1は、たとえ
ば正3角柱状の振動体2を含む。振動体2の3つの側面
の中央部には、圧電素子3a,3b,3cが形成され
る。圧電素子3a〜3cは、圧電体層の両面に電極を形
成したものである。そして、圧電素子3a〜3cの一方
の電極が、接着剤などで振動体2の側面に接着される。
【0003】圧電素子3a,3bと圧電素子3cとの間
には、発振回路4が接続される。圧電素子3cからの出
力信号は、発振回路4で増幅および位相補正されたの
ち、駆動信号として圧電素子3a,3bに入力される。
この駆動信号によって、振動体2は、圧電素子3c形成
面に直交する向きに屈曲振動する。さらに、圧電素子3
a,3bは、検出回路5に接続される。検出回路5は、
たとえば差動回路,同期検波回路,平滑回路および増幅
回路などを含み、圧電素子3a,3bの出力信号の差を
検波したのち、平滑および増幅することにより、回転角
速度に対応した信号が得られる。
には、発振回路4が接続される。圧電素子3cからの出
力信号は、発振回路4で増幅および位相補正されたの
ち、駆動信号として圧電素子3a,3bに入力される。
この駆動信号によって、振動体2は、圧電素子3c形成
面に直交する向きに屈曲振動する。さらに、圧電素子3
a,3bは、検出回路5に接続される。検出回路5は、
たとえば差動回路,同期検波回路,平滑回路および増幅
回路などを含み、圧電素子3a,3bの出力信号の差を
検波したのち、平滑および増幅することにより、回転角
速度に対応した信号が得られる。
【0004】しかしながら、このような振動ジャイロ1
では、圧電素子3a,3b,3cが振動体の3つの側面
に形成された立体的な配置となっているため、振動体
2,圧電素子3a〜3cおよび接着剤などの熱膨張係数
の違いから、雰囲気温度の変化により、振動体2に応力
が加わる。この応力のために振動体2に歪みが生じ、こ
の歪みによって圧電素子3a〜3cに電荷が発生する。
そのため、正確な回転角速度を検出することができな
い。そこで、図8に示す特開平7−239233号や図
9に示す実開平4−38513号には、3角柱状の振動
体や4角柱状の振動体2の1つの側面に圧電素子6を形
成した振動ジャイロが示されている。
では、圧電素子3a,3b,3cが振動体の3つの側面
に形成された立体的な配置となっているため、振動体
2,圧電素子3a〜3cおよび接着剤などの熱膨張係数
の違いから、雰囲気温度の変化により、振動体2に応力
が加わる。この応力のために振動体2に歪みが生じ、こ
の歪みによって圧電素子3a〜3cに電荷が発生する。
そのため、正確な回転角速度を検出することができな
い。そこで、図8に示す特開平7−239233号や図
9に示す実開平4−38513号には、3角柱状の振動
体や4角柱状の振動体2の1つの側面に圧電素子6を形
成した振動ジャイロが示されている。
【0005】図8に示す振動ジャイロ1では、図10に
示すように、圧電素子6の外面側の電極が2分割され、
出力片6a,6bが形成されている。これらの出力片6
a,6bが負荷抵抗7a,7bに接続され、これらの負
荷抵抗7a,7bと振動体2との間に発振回路4が接続
される。また、出力片6a,6bは、差動回路,同期検
波回路,平滑回路,増幅回路などからなる検出回路5に
接続される。この振動ジャイロ1では、出力片6a,6
bの出力信号を帰還信号として駆動信号がつくられ、得
られた駆動信号が振動体2に与えられる。それによっ
て、圧電素子6が伸縮し、振動体2が屈曲振動する。
示すように、圧電素子6の外面側の電極が2分割され、
出力片6a,6bが形成されている。これらの出力片6
a,6bが負荷抵抗7a,7bに接続され、これらの負
荷抵抗7a,7bと振動体2との間に発振回路4が接続
される。また、出力片6a,6bは、差動回路,同期検
波回路,平滑回路,増幅回路などからなる検出回路5に
接続される。この振動ジャイロ1では、出力片6a,6
bの出力信号を帰還信号として駆動信号がつくられ、得
られた駆動信号が振動体2に与えられる。それによっ
て、圧電素子6が伸縮し、振動体2が屈曲振動する。
【0006】また、図6に示す振動ジャイロ1では、発
振回路や検出回路などの外部回路と圧電素子3a〜3c
とが、リード線などで接続される。しかしながら、振動
体2の側面の中央部に圧電素子3a〜3cが形成されて
いるため、振動体2の屈曲振動によってリード線も振動
したり、共振が発生したりして、振動体2の振動の妨げ
となる。また、このような振動の妨げを軽減するため
に、図11に示す特開平5−280990号では、圧電
素子3a〜3cが振動体2の2つのノード点部分まで延
びるように形成されている。この振動ジャイロでは、振
動体2のノード点部分において圧電素子6にリード線が
接続されることにより、リード線の振動や共振が抑えら
れる。
振回路や検出回路などの外部回路と圧電素子3a〜3c
とが、リード線などで接続される。しかしながら、振動
体2の側面の中央部に圧電素子3a〜3cが形成されて
いるため、振動体2の屈曲振動によってリード線も振動
したり、共振が発生したりして、振動体2の振動の妨げ
となる。また、このような振動の妨げを軽減するため
に、図11に示す特開平5−280990号では、圧電
素子3a〜3cが振動体2の2つのノード点部分まで延
びるように形成されている。この振動ジャイロでは、振
動体2のノード点部分において圧電素子6にリード線が
接続されることにより、リード線の振動や共振が抑えら
れる。
【0007】さらに、図12に示す特開平5−1917
号では、振動体2の中央部に形成された圧電素子3a〜
3cからノード点部分まで、弾性接着剤8でリード線が
接着されている。それにより、リード線の振動や共振が
抑えられる。
号では、振動体2の中央部に形成された圧電素子3a〜
3cからノード点部分まで、弾性接着剤8でリード線が
接着されている。それにより、リード線の振動や共振が
抑えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図8や図9に示す振動
ジャイロでは、圧電素子が振動体の中央部に形成されて
いるため、この圧電素子にリード線を接続すると、振動
体の屈曲振動によってリード線も振動したり、共振が発
生したりして、振動体の屈曲振動の妨げとなる。また、
図11に示す振動ジャイロでは、圧電素子が振動体の2
つのノード点部分まで延びており、振動体に対する圧電
素子の割合が大きくなっている。そのため、振動体の共
振特性が大きく低下し、振動体の振動が外部環境の変化
により変動しやすくなる。そのため、正確に回転角速度
を検出することができない。
ジャイロでは、圧電素子が振動体の中央部に形成されて
いるため、この圧電素子にリード線を接続すると、振動
体の屈曲振動によってリード線も振動したり、共振が発
生したりして、振動体の屈曲振動の妨げとなる。また、
図11に示す振動ジャイロでは、圧電素子が振動体の2
つのノード点部分まで延びており、振動体に対する圧電
素子の割合が大きくなっている。そのため、振動体の共
振特性が大きく低下し、振動体の振動が外部環境の変化
により変動しやすくなる。そのため、正確に回転角速度
を検出することができない。
【0009】さらに、図12に示す振動ジャイロでは、
弾性接着剤でリード線を接着しているが、弾性接着剤の
塗布位置や塗布量のコントロールが難しく、加工ばらつ
きが大きくなり、量産には不向きである。また、図11
や図12に示すような振動ジャイロでは、圧電素子が振
動体の複数面に形成されており、図6に示す振動ジャイ
ロと同様に、加工ばらつきや外部環境の変化などによっ
て、振動体に応力が加わる。それにより、振動体に歪み
が発生し、正確に回転角速度を検出することができな
い。しかも、圧電素子から引き出されるリード線の配線
も立体的な構造となり、組み立てが困難である。
弾性接着剤でリード線を接着しているが、弾性接着剤の
塗布位置や塗布量のコントロールが難しく、加工ばらつ
きが大きくなり、量産には不向きである。また、図11
や図12に示すような振動ジャイロでは、圧電素子が振
動体の複数面に形成されており、図6に示す振動ジャイ
ロと同様に、加工ばらつきや外部環境の変化などによっ
て、振動体に応力が加わる。それにより、振動体に歪み
が発生し、正確に回転角速度を検出することができな
い。しかも、圧電素子から引き出されるリード線の配線
も立体的な構造となり、組み立てが困難である。
【0010】また、図10に示す振動ジャイロの回路
は、圧電素子の出力片に負荷抵抗を接続し、出力片と検
出回路との接続部分であるp点に発生する電圧を検出す
る構造である。このp点の電圧は、圧電素子の容量Cと
負荷抵抗rに依存性がある。ところが、圧電素子は温度
特性が大きく、外部環境の変化により圧電素子の容量C
が変動し、そのため検出電圧も変動する。さらに、この
場合、振動体に印加される駆動信号電圧とp点との間の
電位差が変動することにもなり、安定した屈曲振動を維
持することができず、振動が不安定となる。これらのこ
とにより、正確に回転角速度を検出することができなか
った。
は、圧電素子の出力片に負荷抵抗を接続し、出力片と検
出回路との接続部分であるp点に発生する電圧を検出す
る構造である。このp点の電圧は、圧電素子の容量Cと
負荷抵抗rに依存性がある。ところが、圧電素子は温度
特性が大きく、外部環境の変化により圧電素子の容量C
が変動し、そのため検出電圧も変動する。さらに、この
場合、振動体に印加される駆動信号電圧とp点との間の
電位差が変動することにもなり、安定した屈曲振動を維
持することができず、振動が不安定となる。これらのこ
とにより、正確に回転角速度を検出することができなか
った。
【0011】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
工ばらつきが小さく、リード線の影響が少なく、外部環
境の変化に関係なく安定した振動を得ることができ、正
確に回転角速度を検出することができ、かつ量産性に優
れた振動ジャイロを提供することである。
工ばらつきが小さく、リード線の影響が少なく、外部環
境の変化に関係なく安定した振動を得ることができ、正
確に回転角速度を検出することができ、かつ量産性に優
れた振動ジャイロを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属で形成
された柱状の振動体と、振動体の1つの側面において振
動体のノード点部分にかかるように形成される1つの圧
電素子とを含み、圧電素子は圧電体層とその両面に形成
される電極とで構成され、かつ外面側の電極が振動体の
幅方向に2分割され、駆動信号が前記振動体に入力され
るとともに、2分割された電極のそれぞれが入力インピ
ーダンスがほぼ0である電流電圧変換回路に接続され
る、振動ジャイロである。この振動ジャイロにおいて、
駆動信号は、電流電圧変換回路の出力の合成信号を帰還
信号とした発振回路で形成される。
された柱状の振動体と、振動体の1つの側面において振
動体のノード点部分にかかるように形成される1つの圧
電素子とを含み、圧電素子は圧電体層とその両面に形成
される電極とで構成され、かつ外面側の電極が振動体の
幅方向に2分割され、駆動信号が前記振動体に入力され
るとともに、2分割された電極のそれぞれが入力インピ
ーダンスがほぼ0である電流電圧変換回路に接続され
る、振動ジャイロである。この振動ジャイロにおいて、
駆動信号は、電流電圧変換回路の出力の合成信号を帰還
信号とした発振回路で形成される。
【0013】振動体の1つの側面に圧電素子が形成され
ることにより、圧電素子が、平面的な配置となる。その
ため、圧電素子を立体的な配置とした場合に比べて、加
工ばらつきが小さくなる。また、圧電素子を振動体のノ
ード点部分にかかるように形成することにより、振動体
のノード点部分において、圧電素子にリード線を接続す
ることができる。分割された電極のそれぞれが、入力イ
ンピーダンスがほぼ0である電流電圧変換回路に接続さ
れることにより、分割電極の電圧は常に一定(基準電位
レベル)に保たれ、駆動信号を印加したときに、圧電素
子の振動体側と外側との間の電位差の変動も少なくする
ことができる。そのため、振動体に安定した屈曲振動を
励振することができる。また、回転角速度を検出するた
めの検出信号についても、圧電素子の容量の影響をあま
り受けず、安定した検出が可能となる。
ることにより、圧電素子が、平面的な配置となる。その
ため、圧電素子を立体的な配置とした場合に比べて、加
工ばらつきが小さくなる。また、圧電素子を振動体のノ
ード点部分にかかるように形成することにより、振動体
のノード点部分において、圧電素子にリード線を接続す
ることができる。分割された電極のそれぞれが、入力イ
ンピーダンスがほぼ0である電流電圧変換回路に接続さ
れることにより、分割電極の電圧は常に一定(基準電位
レベル)に保たれ、駆動信号を印加したときに、圧電素
子の振動体側と外側との間の電位差の変動も少なくする
ことができる。そのため、振動体に安定した屈曲振動を
励振することができる。また、回転角速度を検出するた
めの検出信号についても、圧電素子の容量の影響をあま
り受けず、安定した検出が可能となる。
【0014】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。
【0015】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の振動ジャイロの
一例を示す平面図であり、図2はその斜視図であり、図
3は図1と異なる方向からみた平面図である。振動ジャ
イロ10は、たとえば正3角柱状の振動体12を含む。
振動体12は、たとえばエリンバ,鉄−ニッケル合金な
ど、機械的な振動を生じる金属材料で形成される。振動
体12の1つの稜線部から内側に向かって、振動体12
の幅方向に延びる2つの溝14a,14bが形成され
る。これらの溝14a,14bは、振動体12の2つの
ノード点部分に形成される。振動体12の屈曲振動のノ
ード点は、振動体12の長さをLとしたとき、振動体1
2の両端から約0.224Lの位置に存在する。
一例を示す平面図であり、図2はその斜視図であり、図
3は図1と異なる方向からみた平面図である。振動ジャ
イロ10は、たとえば正3角柱状の振動体12を含む。
振動体12は、たとえばエリンバ,鉄−ニッケル合金な
ど、機械的な振動を生じる金属材料で形成される。振動
体12の1つの稜線部から内側に向かって、振動体12
の幅方向に延びる2つの溝14a,14bが形成され
る。これらの溝14a,14bは、振動体12の2つの
ノード点部分に形成される。振動体12の屈曲振動のノ
ード点は、振動体12の長さをLとしたとき、振動体1
2の両端から約0.224Lの位置に存在する。
【0016】溝14a,14b形成部分において、振動
体12は、支持部材16で支持される。支持部材16
は、「ロ」字状の板材の両端部を折り曲げた形状に形成
される。そして、支持部材16の折り曲げられた両端部
の内側に、振動体12が取り付けられる。このとき、振
動体12の溝14a,14bの内側部分に支持部材16
が取り付けられることにより、振動体12の中心軸に近
い部分を支持することができる。したがって、振動体1
2の真のノード点に近い部分を支持することができ、振
動体12が屈曲振動したときに、支持部材16から振動
体12の振動が漏れにくくなる。支持部材16は、支持
台18上に取り付けられる。
体12は、支持部材16で支持される。支持部材16
は、「ロ」字状の板材の両端部を折り曲げた形状に形成
される。そして、支持部材16の折り曲げられた両端部
の内側に、振動体12が取り付けられる。このとき、振
動体12の溝14a,14bの内側部分に支持部材16
が取り付けられることにより、振動体12の中心軸に近
い部分を支持することができる。したがって、振動体1
2の真のノード点に近い部分を支持することができ、振
動体12が屈曲振動したときに、支持部材16から振動
体12の振動が漏れにくくなる。支持部材16は、支持
台18上に取り付けられる。
【0017】さらに、支持部材16で支持された振動体
12の稜線部に対向する側面には、駆動片および検出片
を兼用する圧電素子20が形成される。圧電素子20
は、振動体12の屈曲振動の一方のノード点部分にかか
るように形成される。圧電素子20は、図4に示すよう
に、圧電セラミックなどで形成された圧電層22を含
む。圧電層22の一方面には、電極24が形成される。
また、圧電層22の他方面には、振動体12の幅方向に
2分割された電極26a,26bが形成される。そし
て、圧電層22の一方面に形成された電極24が、振動
体12の側面に接着される。
12の稜線部に対向する側面には、駆動片および検出片
を兼用する圧電素子20が形成される。圧電素子20
は、振動体12の屈曲振動の一方のノード点部分にかか
るように形成される。圧電素子20は、図4に示すよう
に、圧電セラミックなどで形成された圧電層22を含
む。圧電層22の一方面には、電極24が形成される。
また、圧電層22の他方面には、振動体12の幅方向に
2分割された電極26a,26bが形成される。そし
て、圧電層22の一方面に形成された電極24が、振動
体12の側面に接着される。
【0018】また、支持台18上には、2つの接続部材
28a,28bが形成される。接続部材28a,28b
は、圧電素子20の形成された振動体12のノード点近
傍に形成される。そして、圧電素子20の電極26aと
接続部材28aとが、リード線30によって接続され、
電極26bと接続部材28bとがリード線30で接続さ
れる。リード線30としては、たとえば直径100μm
以下の単線または直径50μm以下の単線を3本以上撚
ったリッツ線などが用いられる。
28a,28bが形成される。接続部材28a,28b
は、圧電素子20の形成された振動体12のノード点近
傍に形成される。そして、圧電素子20の電極26aと
接続部材28aとが、リード線30によって接続され、
電極26bと接続部材28bとがリード線30で接続さ
れる。リード線30としては、たとえば直径100μm
以下の単線または直径50μm以下の単線を3本以上撚
ったリッツ線などが用いられる。
【0019】この振動ジャイロ10を使用するために、
図5に示すような回路が用いられる。接続部材28a,
28bは、それぞれ電圧電流変換回路(I−V変換回
路)40a,40bに接続される。I−V変換回路40
a,40bは、入力インピーダンスがほぼ0であって、
入力された電流に対応した電圧が出力される回路であ
る。I−V変換回路40a,40bの出力信号は、合成
されて自動利得制御回路(AGC回路)42に入力され
る。AGC回路42の出力信号は位相補正回路44に入
力され、位相補正回路44の出力信号が、駆動信号とし
て振動体12に与えられる。
図5に示すような回路が用いられる。接続部材28a,
28bは、それぞれ電圧電流変換回路(I−V変換回
路)40a,40bに接続される。I−V変換回路40
a,40bは、入力インピーダンスがほぼ0であって、
入力された電流に対応した電圧が出力される回路であ
る。I−V変換回路40a,40bの出力信号は、合成
されて自動利得制御回路(AGC回路)42に入力され
る。AGC回路42の出力信号は位相補正回路44に入
力され、位相補正回路44の出力信号が、駆動信号とし
て振動体12に与えられる。
【0020】また、I−V変換回路40a,40bは、
差動増幅回路46の入力端に接続される。差動回路46
の出力信号は、同期検波回路48において、AGC回路
42の信号に同期して検波される。同期検波回路48は
平滑回路50に接続され、さらに平滑回路50は直流増
幅回路52に接続される。
差動増幅回路46の入力端に接続される。差動回路46
の出力信号は、同期検波回路48において、AGC回路
42の信号に同期して検波される。同期検波回路48は
平滑回路50に接続され、さらに平滑回路50は直流増
幅回路52に接続される。
【0021】この振動ジャイロ10では、AGC回路4
2と位相補正回路44によって駆動信号がつくられ、こ
の駆動信号が金属で形成された振動体12に与えられる
ことにより、駆動信号は圧電素子20の電極24に入力
される。それにより、圧電素子20は伸縮し、振動体1
2は圧電素子20形成面に直交する向きに屈曲振動す
る。このとき、振動体12の真のノード点に近い部分
で、振動体12が支持部材16で支持されることによ
り、支持部材16からの振動漏れを抑えることができ
る。
2と位相補正回路44によって駆動信号がつくられ、こ
の駆動信号が金属で形成された振動体12に与えられる
ことにより、駆動信号は圧電素子20の電極24に入力
される。それにより、圧電素子20は伸縮し、振動体1
2は圧電素子20形成面に直交する向きに屈曲振動す
る。このとき、振動体12の真のノード点に近い部分
で、振動体12が支持部材16で支持されることによ
り、支持部材16からの振動漏れを抑えることができ
る。
【0022】無回転時においては、圧電素子20の電極
26a形成部分および電極26b形成部分の屈曲状態は
同じであり、電極26a,26bからは、同じ信号が出
力される。そのため、差動増幅回路46からは信号が出
力されず、振動ジャイロ10に回転角速度が加わってい
ないことがわかる。振動体12の軸を中心として回転す
ると、コリオリ力によって振動体12の振動方向が変わ
る。そのため、圧電素子22の電極26a形成部分の屈
曲状態と電極26b形成部分の屈曲状態に差が生じる。
そのため、電極26a形成部分の圧電層22に発生する
電荷と、電極26b形成部分の圧電層22に発生する電
荷との間に差が生じる。そのため、I−V変換回路40
a,40bの出力信号にも差が生じ、差動増幅回路46
から信号が出力される。
26a形成部分および電極26b形成部分の屈曲状態は
同じであり、電極26a,26bからは、同じ信号が出
力される。そのため、差動増幅回路46からは信号が出
力されず、振動ジャイロ10に回転角速度が加わってい
ないことがわかる。振動体12の軸を中心として回転す
ると、コリオリ力によって振動体12の振動方向が変わ
る。そのため、圧電素子22の電極26a形成部分の屈
曲状態と電極26b形成部分の屈曲状態に差が生じる。
そのため、電極26a形成部分の圧電層22に発生する
電荷と、電極26b形成部分の圧電層22に発生する電
荷との間に差が生じる。そのため、I−V変換回路40
a,40bの出力信号にも差が生じ、差動増幅回路46
から信号が出力される。
【0023】差動回路46の出力信号は、同期検波回路
48において、AGC回路42の信号に同期して検波さ
れ、差動回路46の出力信号の正部分のみまたは負部分
のみ、または正負いずれかを反転した信号が出力され
る。さらに、同期検波回路48の出力信号が平滑回路5
0で平滑され、直流増幅回路52で増幅することによ
り、振動体12の屈曲振動の変化に対応する信号が出力
される。振動体12の屈曲振動の変化は、回転角速度が
加わることによって発生するコリオリ力に対応している
ため、直流増幅回路52の出力信号を測定することによ
り、振動ジャイロ10に加わった回転角速度を検出する
ことができる。なお、回転角速度の方向が逆になった場
合、振動体12の屈曲振動の変化は逆となり、差動回路
から出力される信号の位相が逆になる。そのため、最終
的に直流増幅回路52から出力される直流信号の極性が
逆になる。したがって、直流増幅回路52の出力信号の
極性から、回転角速度の方向を知ることができる。
48において、AGC回路42の信号に同期して検波さ
れ、差動回路46の出力信号の正部分のみまたは負部分
のみ、または正負いずれかを反転した信号が出力され
る。さらに、同期検波回路48の出力信号が平滑回路5
0で平滑され、直流増幅回路52で増幅することによ
り、振動体12の屈曲振動の変化に対応する信号が出力
される。振動体12の屈曲振動の変化は、回転角速度が
加わることによって発生するコリオリ力に対応している
ため、直流増幅回路52の出力信号を測定することによ
り、振動ジャイロ10に加わった回転角速度を検出する
ことができる。なお、回転角速度の方向が逆になった場
合、振動体12の屈曲振動の変化は逆となり、差動回路
から出力される信号の位相が逆になる。そのため、最終
的に直流増幅回路52から出力される直流信号の極性が
逆になる。したがって、直流増幅回路52の出力信号の
極性から、回転角速度の方向を知ることができる。
【0024】この振動ジャイロ10では、振動体12の
1つの側面に圧電素子20が形成されているため、3つ
の側面に圧電素子が形成された従来の振動ジャイロに比
べて、加工ばらつきが少ない。また、振動体12に対す
る圧電素子20の面積を大きくする必要がなく、共振特
性の低下が少ない。そのため、外部環境の変化などによ
って、振動ジャイロ10の特性が変動しにくく、正確に
回転角速度を検出することができる。また、圧電素子2
0が平面的な配置となっているため、製造が容易であ
り、量産性に優れている。
1つの側面に圧電素子20が形成されているため、3つ
の側面に圧電素子が形成された従来の振動ジャイロに比
べて、加工ばらつきが少ない。また、振動体12に対す
る圧電素子20の面積を大きくする必要がなく、共振特
性の低下が少ない。そのため、外部環境の変化などによ
って、振動ジャイロ10の特性が変動しにくく、正確に
回転角速度を検出することができる。また、圧電素子2
0が平面的な配置となっているため、製造が容易であ
り、量産性に優れている。
【0025】さらに、振動体12の一方のノード点部分
にかかるように圧電素子20が形成されており、しかも
接続部材28a,28bがそのノード点近傍に配置され
ている。そのため、振動体12のノード点部分にリード
線30を接続することができ、しかもリード線30を短
くすることができる。それにより、振動体12が振動し
ても、リード線30の振動や共振を抑えることができ、
振動体12を安定して屈曲振動させることができる。そ
のため、正確に回転角速度を検出することができる。
にかかるように圧電素子20が形成されており、しかも
接続部材28a,28bがそのノード点近傍に配置され
ている。そのため、振動体12のノード点部分にリード
線30を接続することができ、しかもリード線30を短
くすることができる。それにより、振動体12が振動し
ても、リード線30の振動や共振を抑えることができ、
振動体12を安定して屈曲振動させることができる。そ
のため、正確に回転角速度を検出することができる。
【0026】このように、振動体12のノード点部分に
かかるように、駆動片および検出片となる圧電素子また
は電極を形成し、ノード点近傍に接続部材を配置するこ
とにより、リード線30の振動や共振を抑え、良好な特
性を得ることができる。また、駆動片および検出片の配
置を略平面的にすることにより、外部環境の変化の影響
を少なくすることができ、また振動ジャイロ10の製造
を容易にして量産化を可能にすることができる。
かかるように、駆動片および検出片となる圧電素子また
は電極を形成し、ノード点近傍に接続部材を配置するこ
とにより、リード線30の振動や共振を抑え、良好な特
性を得ることができる。また、駆動片および検出片の配
置を略平面的にすることにより、外部環境の変化の影響
を少なくすることができ、また振動ジャイロ10の製造
を容易にして量産化を可能にすることができる。
【0027】また、圧電素子20の電極26a,26b
は、入力インピーダンスがほぼ0であるI−V変換回路
40a,40bに接続されるため、電極26a,26b
の出力部の電圧が常に一定(基準電位レベル)に保た
れ、圧電素子20の電極24と電極26a,26bとの
間には、安定した駆動電圧が印加される。そのため、振
動体12の屈曲振動を安定化させることができる。さら
に、回転角速度を検出するための検出信号についても、
圧電素子20の容量の影響をあまり受けず、安定した検
出が可能となる。これらのことから、正確に回転角速度
を検出することができる。
は、入力インピーダンスがほぼ0であるI−V変換回路
40a,40bに接続されるため、電極26a,26b
の出力部の電圧が常に一定(基準電位レベル)に保た
れ、圧電素子20の電極24と電極26a,26bとの
間には、安定した駆動電圧が印加される。そのため、振
動体12の屈曲振動を安定化させることができる。さら
に、回転角速度を検出するための検出信号についても、
圧電素子20の容量の影響をあまり受けず、安定した検
出が可能となる。これらのことから、正確に回転角速度
を検出することができる。
【0028】なお、図1に示す振動ジャイロ10では、
3角柱状の振動体12を用いたが、振動体12の形状と
しては、4角柱状や5角柱状など、他の角柱状にしても
よい。
3角柱状の振動体12を用いたが、振動体12の形状と
しては、4角柱状や5角柱状など、他の角柱状にしても
よい。
【0029】
【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロと外部
回路との接続のためのリード線の振動や共振を抑えるこ
とができ、振動体に安定した振動をさせることができ
る。また、振動体の側面に大きな駆動片や検出片を形成
する必要がなく、振動体の共振特性の低下を小さくする
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。さらに、駆動片や検出片を略平面的に配
置できるため、加工ばらつきを小さくすることができ
る。したがって、外部環境の変化による影響を少なくす
ることができ、しかも製造が容易で量産性に優れた振動
ジャイロを得ることができる。また、入力インピーダン
スがほぼ0であるI−V変換回路を用いることにより、
振動体の屈曲振動を安定化させることができるととも
に、検出信号も圧電素子容量の影響を受けず、安定した
検出が可能となる。
回路との接続のためのリード線の振動や共振を抑えるこ
とができ、振動体に安定した振動をさせることができ
る。また、振動体の側面に大きな駆動片や検出片を形成
する必要がなく、振動体の共振特性の低下を小さくする
ことができる。そのため、正確に回転角速度を検出する
ことができる。さらに、駆動片や検出片を略平面的に配
置できるため、加工ばらつきを小さくすることができ
る。したがって、外部環境の変化による影響を少なくす
ることができ、しかも製造が容易で量産性に優れた振動
ジャイロを得ることができる。また、入力インピーダン
スがほぼ0であるI−V変換回路を用いることにより、
振動体の屈曲振動を安定化させることができるととも
に、検出信号も圧電素子容量の影響を受けず、安定した
検出が可能となる。
【図1】この発明の振動ジャイロの一例を示す平面図で
ある。
ある。
【図2】図1に示す振動ジャイロの斜視図である。
【図3】図1に示す振動ジャイロを他の方向からみた平
面図である。
面図である。
【図4】図1に示す振動ジャイロの圧電素子部分におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図5】図1に示す振動ジャイロを使用するための回路
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図6】従来の振動ジャイロの一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図7】図6に示す従来の振動ジャイロを使用するため
の回路を示すブロック図である。
の回路を示すブロック図である。
【図8】従来の振動ジャイロの他の例を示す斜視図であ
る。
る。
【図9】従来の振動ジャイロのさらに他の例を示す斜視
図である。
図である。
【図10】図8に示す振動ジャイロを使用するための回
路を示すブロック図である。
路を示すブロック図である。
【図11】従来の振動ジャイロの別の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図12】従来の振動ジャイロのさらに別の例を示す斜
視図である。
視図である。
10 振動ジャイロ 12 振動体 20 圧電素子 28a,28b 接続部材 30 リード線 40a,40b I−V変換回路
Claims (2)
- 【請求項1】 金属で形成された柱状の振動体、および
前記振動体の1つの側面において前記振動体のノード点
部分にかかるように形成される1つの圧電素子を含み、 前記圧電素子は圧電体層とその両面に形成される電極と
で構成され、かつ外面側の前記電極が前記振動体の幅方
向に2分割され、 駆動信号が前記振動体に入力されるとともに、2分割さ
れた前記電極のそれぞれが入力インピーダンスがほぼ0
である電流電圧変換回路に接続される、振動ジャイロ。 - 【請求項2】 前記駆動信号は、前記電流電圧変換回路
の出力の合成信号を帰還信号とした発振回路で形成され
る、請求項1に記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9273893A JPH1194559A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9273893A JPH1194559A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1194559A true JPH1194559A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17534048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9273893A Pending JPH1194559A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1194559A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005257683A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Northrop Grumman Corp | 振動梁を含む電気機械システム |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP9273893A patent/JPH1194559A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005257683A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Northrop Grumman Corp | 振動梁を含む電気機械システム |
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