JPS61181912A - Bearing sensor - Google Patents
Bearing sensorInfo
- Publication number
- JPS61181912A JPS61181912A JP60022264A JP2226485A JPS61181912A JP S61181912 A JPS61181912 A JP S61181912A JP 60022264 A JP60022264 A JP 60022264A JP 2226485 A JP2226485 A JP 2226485A JP S61181912 A JPS61181912 A JP S61181912A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- sensor
- vibration type
- zero
- output
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
竜業上の利用分野
本発明はジャイロスコープ、特に振動を用いた方位セン
サに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application The present invention relates to a gyroscope, and particularly to an orientation sensor using vibration.
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・船舶のような移動する物体の方位を知る方法と
して、機械式の回転ジャイロが主に使われている。Conventional technology Conventionally, as an inertial navigation device using a gyroscope,
Mechanical rotary gyros are mainly used to determine the direction of moving objects such as airplanes and ships.
これは安定した方位が得られるが機械式であることから
装置が大がかシであシ、コストも高く、小型化が望まれ
る民生用機器への応用は困難であるＯ
一方、回転力を使わずに物体を振動させて励振された検
知用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
ている構造のものがみられる。これらはジャイロを構成
する質量の運動が一定角速度の回転運動ではなく、振動
によっている、従ってΩなる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。This method can provide stable orientation, but since it is mechanical, the device is bulky and expensive, and it is difficult to apply it to consumer equipment where miniaturization is desired. There is a vibration-type angular velocity sensor that detects Coriolis force from a detection element excited by vibrating an object without using it. Many have structures that employ piezoelectric and electromagnetic mechanisms. These are because the motion of the mass that makes up the gyro is not rotational motion with a constant angular velocity, but is due to vibration. Therefore, when an angular velocity of Ω is applied, the Coriolis force is generated as a vibration torque with a frequency equal to the frequency of the mass. be.
このトルクによる振動を検出すること（よって角速度を
測定するのが振動型角速度セ／すの原理であシ、特に圧
電体を用いたセンサが多く開発されている（日本航空宇
宙学会誌第２３巻第２６７号３３９〜３４５０ページ）
。The principle of vibration-type angular velocity sensors is to detect the vibrations caused by this torque (and thus measure the angular velocity), and in particular, many sensors using piezoelectric materials have been developed (Journal of the Japan Society for Aeronautics and Astronautics, Vol. 23). No. 267, pages 339-3450)
.
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記の原理にもとづく構成では角速度がゼ
ロの場合に励振させる質量とコリオリの力を検知する質
量が一体となっているために、不要振動を生ずることに
起因してノイズが発生しだシ、温度の影響を受けやすい
という問題点を有しておシ、多くの特長を有しながら基
本的に駆動によるもれ信号の変化分を検知するシステム
であることから慣性航法には適さないものであった。Problems to be Solved by the Invention However, in the configuration based on the above principle, the mass that is excited when the angular velocity is zero and the mass that detects the Coriolis force are integrated, which causes unnecessary vibrations. However, while it has many features, it is basically a system that detects changes in leakage signals due to drive. It was not suitable for inertial navigation.
又、温度の影響をなくするために恒温槽内に保持して温
度によるドリフトを除去することが考えられるが、その
制御には高精度な温度制御が要求される。そのために一
般的には温度を使用範囲温度の上限にヒーターにて加熱
する方法がとられるので消費電力が大きくなってしまい
、価格、信頼性、形状等に実用上問題が多くなる。Furthermore, in order to eliminate the influence of temperature, it is conceivable to hold it in a constant temperature bath to remove temperature drift, but this requires highly accurate temperature control. For this purpose, a method is generally used in which the temperature is heated to the upper limit of the usable range using a heater, which results in increased power consumption and many practical problems in terms of cost, reliability, shape, etc.
問題点を解決するための手段
そこで上記問題点を解決する本発明は絶対方位を知るこ
とができる地磁気センサを角速度が発生ンサとして機能
するように構成したものである。Means for Solving the Problems The present invention, which solves the above problems, is a geomagnetic sensor capable of determining absolute orientation, configured to function as an angular velocity generating sensor.
作 用
本発明は上記した構成によって、振動型角速度センサを
レートジャイロに用いることによって生ずるゼロ点のド
リフトを地磁気を用いた方位センサに参照しながらドリ
フトによる信号であるのか、角速度の信号であるのかを
判断して角速度信号を出すようにして正確な方位を示す
こととなる。According to the above-described configuration, the present invention uses the vibration type angular velocity sensor as a rate gyro to determine whether the zero point drift is a drift signal or an angular velocity signal while referring to the azimuth sensor using earth's magnetism. The accurate direction is indicated by determining the angular velocity signal and outputting an angular velocity signal.
実施例
以下本発明の一実施例の方位センサについて図面を参照
しながら説明する。EXAMPLE Hereinafter, a direction sensor according to an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
図は本発明の第１の実施例における方位センサのブロッ
ク図を示すものである。この図において、は振動型角速
度センサ、２は地磁気センサ、３は微分回路、４は比較
器である。The figure shows a block diagram of a direction sensor according to a first embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral denotes a vibration type angular velocity sensor, 2 a geomagnetic sensor, 3 a differential circuit, and 4 a comparator.
以上のように構成された方位センサについて、以下図を
用いてその動作を説明する。The operation of the azimuth sensor configured as described above will be explained below using the drawings.
地磁気センサ１は地球の微弱な地磁気を検知するもので
あり、位置によって違ったり、鉄橋、トンネル、踏み切
り、ピル、高電圧線の近くで地磁気の乱れにより、うま
く作動しない時もあるが、昔から絶対方位を知ることが
できるセンサとして広く用いられている。そのままでは
上記した理由による誤差が大きく自動車等の慣性航法用
としては適さないのでこれらの外乱による影響を低減さ
せるために改良されてきている。現状の地磁気センサは
回転コアタイプが一般的であシ、磁性体コアにコイルを
巻きつけてコイル位置をコイル位置検出フォトインタラ
プタの信号で処理し方位信号を出すものである。その他
にはホール素子を用いて検出してもよい。The geomagnetic sensor 1 detects the Earth's weak geomagnetism, and it may not work properly depending on the location or may not work properly near railway bridges, tunnels, railroad crossings, pill bars, or high-voltage lines due to disturbances in the geomagnetism. It is widely used as a sensor that can determine absolute orientation. As it is, the errors caused by the above-mentioned reasons are large and it is not suitable for inertial navigation of automobiles, etc., so improvements have been made to reduce the effects of these disturbances. Current geomagnetic sensors are generally of the rotating core type, in which a coil is wound around a magnetic core, and the coil position is processed by a signal from a coil position detection photointerrupter to output an azimuth signal. Alternatively, a Hall element may be used for detection.
地磁気センサは磁気乱れによる変化以外には安定である
。一方圧型振動型角速度センサ１は慣性系によるコリオ
リカの検出方式であシ、方位を知るためには出力信号を
積分することになる、それにはゼロ点の入力が重要で、
その後の、温度・時間による変化が積分されるので角度
誤差となる。The geomagnetic sensor is stable except for changes caused by magnetic disturbances. On the other hand, the pressure type vibration type angular velocity sensor 1 uses a Coriolis detection method using an inertial system, and in order to know the direction, the output signal is integrated, and the input of the zero point is important for this.
Subsequent changes due to temperature and time are integrated, resulting in an angular error.
自動車の慣性航法システムでは自動車が停車中の時はそ
の時の角速度信号をゼロにする方法をとると補正できる
ことになるが、連続走行中に温度変化によるドリフトが
発生した場合には角度の誤差となる。ここで１０００／
！３の角速度の時の振動型センサの出力を５■とした時
には１ ｍＶ ７時間のゼロドリフト量が必要となって
くる。In the inertial navigation system of a car, when the car is stopped, it can be corrected by setting the angular velocity signal to zero at that time, but if drift occurs due to temperature changes during continuous driving, an error in the angle will occur. . Here 1000/
! When the output of the vibration type sensor at an angular velocity of 3 is set to 5■, a zero drift amount of 1 mV for 7 hours is required.
振動型角速度センサ１は慣性系による検出方式であるの
でレートジャイロの特性として地磁気の影響は全くない
のでゼロ点の基準が常に参照できるようなセンサがあれ
ば精度よく方位を知ることができる。Since the vibration type angular velocity sensor 1 uses an inertial system detection method, there is no influence of earth's magnetism as a characteristic of the rate gyro, so if there is a sensor that can always refer to the zero point reference, the direction can be determined with high accuracy.
振動型角速度センサの角速度信号と地磁気センサ２の信
号を微分回路３を通して角速度信号とした２つの信号を
比較器４で比較し、ゼロ点の基準を地磁気センサ２から
求め、角速度の測定をレートジャイロである圧電振動型
角速度センサ１から行なうようにする。The comparator 4 compares the two signals, the angular velocity signal of the vibration type angular velocity sensor and the signal of the geomagnetic sensor 2, which are made into angular velocity signals through the differentiating circuit 3.The reference zero point is obtained from the geomagnetic sensor 2, and the angular velocity is measured using the rate gyro. The piezoelectric vibration type angular velocity sensor 1 is started first.
ここで圧電振動型角速度センサ１の出力が角速度以外の
ノイズによって出力されても、地磁気センサ２の微分出
力がゼロであればその出力はノイズと判断し、角度換算
は実行しない。一方、地磁気センサ２の出力が磁界の乱
れにより出ている時には圧電振動型角速度センサ１の出
力はゼロであるから、角度換算への実行はゼロである。Here, even if the output of the piezoelectric vibration type angular velocity sensor 1 is caused by noise other than angular velocity, if the differential output of the geomagnetic sensor 2 is zero, the output is determined to be noise and no angle conversion is performed. On the other hand, when the output of the geomagnetic sensor 2 is output due to disturbance of the magnetic field, the output of the piezoelectric vibration type angular velocity sensor 1 is zero, so the execution of angle conversion is zero.
角度換算の実行は地磁気センサ２と振動型角速度センサ
１の両方の角速度出力としである時のみ、圧電振動型角
速度センサ１の出力でもって角度換算を実行するように
構成して正確な方位を知る。The angle conversion is performed using the output of the piezoelectric vibration type angular velocity sensor 1 only when the angular velocity outputs of both the geomagnetic sensor 2 and the vibration type angular velocity sensor 1 are used. .
以上のように本実施例によれば圧電振動型角速度センサ
を角速度の検出に用い、地磁気による方位センサの微分
信号を角速度ゼロの比較センサとして設けることにより
、振動型角速度センサの振動ノイズ、周囲温度変化によ
るゼロ点ドリフトを壁シ除いて正確な方位を示す慣性航
法用センサを実現することができる。As described above, according to this embodiment, the piezoelectric vibration type angular velocity sensor is used to detect the angular velocity, and the differential signal of the orientation sensor due to the earth's magnetic field is provided as a comparison sensor with zero angular velocity. It is possible to realize an inertial navigation sensor that shows accurate orientation by eliminating zero point drift due to changes.
発明の効果
の２つのセンサを用いて、振動型角速度センサを角速度
の検出に用い、地磁気による方位センサを角速度ゼロの
比較センサとして構成することによって、振動によるノ
イズ、あるいは温度変化によるゼロ点ドリフトを取り除
いて、正確な角速度信号を検出することができる。By using two sensors according to the effects of the invention, using a vibration type angular velocity sensor to detect angular velocity and configuring a geomagnetic direction sensor as a comparison sensor with zero angular velocity, it is possible to eliminate noise caused by vibration or zero point drift due to temperature changes. can be removed to detect an accurate angular velocity signal.
図は本発明の第１の実施例における方位センサのブロッ
ク図である。
１・・・・・・振動型角速度センサ、２・・・・・・地
磁気センサ、３・・・・・・微分回路、４・・・・・・
比較器。The figure is a block diagram of a direction sensor according to a first embodiment of the present invention. 1... Vibration type angular velocity sensor, 2... Geomagnetic sensor, 3... Differential circuit, 4...
Comparator.
Claims (1)
気を用いた方位センサの２つのセンサを用いてなり、前
記圧電振動型角速度センサを角速度の検出に用い、前記
地磁気を用いた方位センサを角速度ゼロの比較センサと
して構成したことを特徴とする方位センサ。It uses two sensors: a piezoelectric oscillating angular velocity sensor that detects Coriolis force and an azimuth sensor that uses geomagnetism. A direction sensor configured as a comparison sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022264A JPS61181912A (en) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | Bearing sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022264A JPS61181912A (en) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | Bearing sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61181912A true JPS61181912A (en) | 1986-08-14 |
Family
ID=12077908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60022264A Pending JPS61181912A (en) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | Bearing sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61181912A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01277712A (en) * | 1988-04-30 | 1989-11-08 | Nec Home Electron Ltd | Azimuth detector |
| JPH0238916A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Nec Home Electron Ltd | Angular velocity measuring device |
| JPH03189514A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-19 | Hitachi Ltd | Drift correction system for gyro sensor for automobile |
| JP2010214586A (en) * | 1994-12-01 | 2010-09-30 | Snap On Technol Inc | Torque-angle wrench |
-
1985
- 1985-02-07 JP JP60022264A patent/JPS61181912A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01277712A (en) * | 1988-04-30 | 1989-11-08 | Nec Home Electron Ltd | Azimuth detector |
| JPH0238916A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Nec Home Electron Ltd | Angular velocity measuring device |
| JPH03189514A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-19 | Hitachi Ltd | Drift correction system for gyro sensor for automobile |
| JP2010214586A (en) * | 1994-12-01 | 2010-09-30 | Snap On Technol Inc | Torque-angle wrench |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4793195A (en) | Vibrating cylinder gyroscope and method | |
| EP0568978B1 (en) | Gyro-compass | |
| KR20020071020A (en) | Vibratory sensor operating as a rate gyro about two axes and as a rate integrating gyro about the third one | |
| WO2004046649A2 (en) | Method of calibrating bias drift with temperature for a vibrating structure gyroscope | |
| JPH11132771A (en) | Signal processing system for inertia sensor | |
| JPS61181912A (en) | Bearing sensor | |
| GB2314419A (en) | Determining rotational rate | |
| US8725415B2 (en) | Method and device for long-duration navigation | |
| US3805625A (en) | Asymmetric gyroscope | |
| JPH0238916A (en) | Angular velocity measuring device | |
| US5321986A (en) | Polar loop implementation for a two degree of freedom gyro | |
| JPH0749960B2 (en) | Geomagnetic azimuth measuring device | |
| RU2065575C1 (en) | Process of adjustment of gyroscope tuned dynamically | |
| Liu et al. | In-phase error self-calibration for silicon microgyroscopes | |
| CN114370887B (en) | Zero self-calibration method of force balance mode vibration gyro based on virtual rotation | |
| JPH10115634A (en) | Angular velocity sensor | |
| US5065956A (en) | Method for detecting changes in spin rate of a missile in flight | |
| US5331401A (en) | Method and apparatus for controlling dither in a multiple gyro system | |
| Chikovani et al. | Errors Compensation of Ring-Type MEMS Gyroscopes Operating in Differential Mode | |
| JPS6117910A (en) | Angular velocity sensor | |
| JPS6316969Y2 (en) | ||
| JPH06160096A (en) | Vibration gyro | |
| RU2075730C1 (en) | Method of indication of absolute angular velocity | |
| US3496781A (en) | Gyroscopic output axis torque compensation apparatus | |
| RU2381452C1 (en) | Compass system |