JPS62289719A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPS62289719A JPS62289719A JP61134097A JP13409786A JPS62289719A JP S62289719 A JPS62289719 A JP S62289719A JP 61134097 A JP61134097 A JP 61134097A JP 13409786 A JP13409786 A JP 13409786A JP S62289719 A JPS62289719 A JP S62289719A
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- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
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Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明はジャイロスコープなどに用いる角速度センサに
関するものである。
関するものである。
従来の技術
近年コンピュータ技術が発展し、多(の機能を有した製
品が商品化されるようになり、そのための各種センサの
要求が大きくなってきている。角速度センサの応用も電
装品におけるナビゲーションシステム、ロボットの方向
探知、駆動装置のスタビライザ装置などがあり、いずれ
も小型で高性能なものがこれから必要となってくる。
品が商品化されるようになり、そのための各種センサの
要求が大きくなってきている。角速度センサの応用も電
装品におけるナビゲーションシステム、ロボットの方向
探知、駆動装置のスタビライザ装置などがあり、いずれ
も小型で高性能なものがこれから必要となってくる。
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が
主に使われている。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りであり、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。
飛行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法が
主に使われている。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りであり、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。
一方、回転力を使わずに物体を移動させて、角速度が発
生した時に起こるコリオリの力から角速度を検出する振
動ジャイロ(たとえば特開昭59−55420号公報)
が提案されている。この振動ジャイロは音叉構造を有し
た振動センサと考えることができる。この構造の原型は
米国特許第2544646号公報にみることができる。
生した時に起こるコリオリの力から角速度を検出する振
動ジャイロ(たとえば特開昭59−55420号公報)
が提案されている。この振動ジャイロは音叉構造を有し
た振動センサと考えることができる。この構造の原型は
米国特許第2544646号公報にみることができる。
これによれば駆動用弾性体(励振用)と検知用弾性体の
矩形板を直線的かつ直交接合させたもので、速度(V)
を持っ1こ検知用弾性体に働くコリオリの力を検出する
ものでる。以下に図面を参照しながら従来の角速変セン
サについて説明する。
矩形板を直線的かつ直交接合させたもので、速度(V)
を持っ1こ検知用弾性体に働くコリオリの力を検出する
ものでる。以下に図面を参照しながら従来の角速変セン
サについて説明する。
第2図は角速度センサの構成図であり、駆動用圧電バイ
モルフ素子2と駆動検知用圧電バイモルフ素子3を検知
軸に平行でかつ互いに接合部材7を介して直交接合され
た検知用圧電バイモルフ素子1a、lbがあり、この一
対を駆動および駆動検知用圧電バイモルフ素子2.3の
自由端にて接合された振動素子とする。そして前記振動
素子とベース6の間を一木の金属弾性部材5にて支持接
合し、駆動用圧電バイモルフ素子2を駆動させることで
音叉振動をさせ、検知用圧電バイモルフ素子1a、lb
に角速度が加わった場合に出力が得られるよう構成した
ものである。
モルフ素子2と駆動検知用圧電バイモルフ素子3を検知
軸に平行でかつ互いに接合部材7を介して直交接合され
た検知用圧電バイモルフ素子1a、lbがあり、この一
対を駆動および駆動検知用圧電バイモルフ素子2.3の
自由端にて接合された振動素子とする。そして前記振動
素子とベース6の間を一木の金属弾性部材5にて支持接
合し、駆動用圧電バイモルフ素子2を駆動させることで
音叉振動をさせ、検知用圧電バイモルフ素子1a、lb
に角速度が加わった場合に出力が得られるよう構成した
ものである。
第3図はこの角速度センサを動作させ、角速度信号を取
り出すための回路ブロック図である。駆動用圧電バイモ
ルフ素子2に駆動信号を印加し振動させることにより駆
動検知用圧電バイモルフ素子3が共振し、音叉振動を開
始する。この場合に角速度に対する感度を極カ一定にす
るための、音叉振動の振幅を一定にするよう駆動検知用
圧電バイモルフ素子3から得られた振幅信号を自動利得
調整回路(AGC回路)をへて駆動回路へフィードバッ
クしている。また、駆動検知用圧電バイモルフ3から得
られる位相信号を利用してセンサ素子1a、lbから角
速度成分を抽出する。駆動用圧電バイモルフ素子2から
検知用圧電バイモルフ素子3への機械的伝達ロスが生じ
たり、音叉振動のバランスが不均一な場合は駆動用圧電
バイモルフ素子2に負荷が加わり、伝達共振インピーダ
ンスが高くなる。伝達共振インピーダンスが高くなると
次のような問題が生ずる。すなわち、回路構成上、駆動
検知用圧電バイモルフ素子3の出力電圧を一定の値に保
つよう自動利得調整をおこなっているが、駆動側の負荷
が増大して駆動電圧が高(なり、電源電圧との関係から
飽和状態になり、自動利得調整が効かなくなって駆動が
停止する。
り出すための回路ブロック図である。駆動用圧電バイモ
ルフ素子2に駆動信号を印加し振動させることにより駆
動検知用圧電バイモルフ素子3が共振し、音叉振動を開
始する。この場合に角速度に対する感度を極カ一定にす
るための、音叉振動の振幅を一定にするよう駆動検知用
圧電バイモルフ素子3から得られた振幅信号を自動利得
調整回路(AGC回路)をへて駆動回路へフィードバッ
クしている。また、駆動検知用圧電バイモルフ3から得
られる位相信号を利用してセンサ素子1a、lbから角
速度成分を抽出する。駆動用圧電バイモルフ素子2から
検知用圧電バイモルフ素子3への機械的伝達ロスが生じ
たり、音叉振動のバランスが不均一な場合は駆動用圧電
バイモルフ素子2に負荷が加わり、伝達共振インピーダ
ンスが高くなる。伝達共振インピーダンスが高くなると
次のような問題が生ずる。すなわち、回路構成上、駆動
検知用圧電バイモルフ素子3の出力電圧を一定の値に保
つよう自動利得調整をおこなっているが、駆動側の負荷
が増大して駆動電圧が高(なり、電源電圧との関係から
飽和状態になり、自動利得調整が効かなくなって駆動が
停止する。
従来、圧電バイモルフ素子1a、lb、2.3としては
チタン酸鉛磁器を用い、接合部材7としてプラスチック
材料のポリブチレンテレフタレート樹脂(以下、PBT
樹脂と称す、曲げ弾性率9XIO’ kg/co()を
用い、それぞれをエポキシ樹脂系の接着剤10にて直交
接合した。第4図はこの角速度センサの伝達共振インピ
ーダンスの温度特性を示したものである。この角速度セ
ンサの場合、25°Cを中心として低温側、高温側で伝
達共振インピーダンスが高くなっている。低温側での変
化は圧電バイモルフそのものの温度特性の影響を受けた
ものであるが、高温側での変化は、前述したように接合
部材7がプラスチック材料であるために高温下で軟化、
すなわち、曲げ弾性率が低下し駆動用圧電バイモルフ素
子2および駆動検知用圧電バイモルフ素子3の振動に対
し、検知用圧電バイモルフ素子1a、lbの振動が第5
図に示すようにずれが生じ、音叉振動のバランスがくず
れて伝達共振インピーダンスが高(なってしまったもの
である。
チタン酸鉛磁器を用い、接合部材7としてプラスチック
材料のポリブチレンテレフタレート樹脂(以下、PBT
樹脂と称す、曲げ弾性率9XIO’ kg/co()を
用い、それぞれをエポキシ樹脂系の接着剤10にて直交
接合した。第4図はこの角速度センサの伝達共振インピ
ーダンスの温度特性を示したものである。この角速度セ
ンサの場合、25°Cを中心として低温側、高温側で伝
達共振インピーダンスが高くなっている。低温側での変
化は圧電バイモルフそのものの温度特性の影響を受けた
ものであるが、高温側での変化は、前述したように接合
部材7がプラスチック材料であるために高温下で軟化、
すなわち、曲げ弾性率が低下し駆動用圧電バイモルフ素
子2および駆動検知用圧電バイモルフ素子3の振動に対
し、検知用圧電バイモルフ素子1a、lbの振動が第5
図に示すようにずれが生じ、音叉振動のバランスがくず
れて伝達共振インピーダンスが高(なってしまったもの
である。
発明が解決しようとする問題点
しかし、このような一般的なプラスチ、り系の接合部材
では、周囲温度の上界により曲げ弾性率が低下し、結果
として高温下での伝達共振インピーダンスが大きくなっ
てしまうという問題があった。
では、周囲温度の上界により曲げ弾性率が低下し、結果
として高温下での伝達共振インピーダンスが大きくなっ
てしまうという問題があった。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、駆動用圧電バイモ
ルフ素子と検知用圧電バイモルフ素子の直交接合を曲げ
弾性率の高い接合部材でおこなうようにするものである
。
ルフ素子と検知用圧電バイモルフ素子の直交接合を曲げ
弾性率の高い接合部材でおこなうようにするものである
。
作用
本発明は上記した手段により、駆動用圧電バイモルフ素
子と検知用圧電バイモルフ素子とを直交接合する接合部
材の曲げ弾性率を高温環境下でも高い値に維持すること
ができ、伝達共振インピーダンスの温度依存性が極めて
安定した角速度センサを得ることができる。
子と検知用圧電バイモルフ素子とを直交接合する接合部
材の曲げ弾性率を高温環境下でも高い値に維持すること
ができ、伝達共振インピーダンスの温度依存性が極めて
安定した角速度センサを得ることができる。
実施例
以下本発明の角速度センサの一実施例について図面を参
照しながら説明する。角速度センサの構成は従来と変ら
ないので省略する。
照しながら説明する。角速度センサの構成は従来と変ら
ないので省略する。
第2図に示す角速度センサの接合部材7としてポリフェ
ニレンオキサイド樹脂(以下PP○樹脂と称す、曲げ弾
性率7 XIO’ kg/cffl) 、P B T樹
脂(曲げ弾性率9 X 10’ kg / co?)
、ポリフェニレンサルファイド樹脂(以下PPS樹脂と
称す、曲げ弾性率14X10’ kg/cnl) 、特
殊ポリアミド樹脂(商品名:スミブロイCA 1440
、住人化学工業KK製、曲げ弾性率19X10’ kg
/cnl) 、および、チタン酸バリウム磁器(曲げ弾
性率110XIO’ kg/cal)、以上5種類を選
択し、接着剤10とし、エポキシ樹脂系接着剤を選択し
た。
ニレンオキサイド樹脂(以下PP○樹脂と称す、曲げ弾
性率7 XIO’ kg/cffl) 、P B T樹
脂(曲げ弾性率9 X 10’ kg / co?)
、ポリフェニレンサルファイド樹脂(以下PPS樹脂と
称す、曲げ弾性率14X10’ kg/cnl) 、特
殊ポリアミド樹脂(商品名:スミブロイCA 1440
、住人化学工業KK製、曲げ弾性率19X10’ kg
/cnl) 、および、チタン酸バリウム磁器(曲げ弾
性率110XIO’ kg/cal)、以上5種類を選
択し、接着剤10とし、エポキシ樹脂系接着剤を選択し
た。
接合部材7および接着剤10をそれぞれ組み合せて駆動
用圧電バイモルフ素子2,3と検知用圧電バイモルフ素
子1a、1bを直交組立し、接着剤10を120℃で2
0分間硬化することによって角速度センサを作成し、伝
達共振インピーダンスの温度依存性を測定した結果を次
の第1表及び第1図に示した。
用圧電バイモルフ素子2,3と検知用圧電バイモルフ素
子1a、1bを直交組立し、接着剤10を120℃で2
0分間硬化することによって角速度センサを作成し、伝
達共振インピーダンスの温度依存性を測定した結果を次
の第1表及び第1図に示した。
第1表
この結果について考察する。サンプル(11,+21゜
!31. (41はいずれもプラスチック類の接合部材
7で角速度センサを構成しており、順番に従って接合部
材7の曲げ弾性率を大きくしたものであるが、特に高温
側では、接合部材7の曲げ弾性率が小さいほど伝達共振
インピーダンスの変化比が大きいことが分る。チタン酸
バリウム磁器製の接合部材7で構成したサンプル(5)
の高温側での伝達共振インピーダンスの変化は極めて安
定した結果になっている。
!31. (41はいずれもプラスチック類の接合部材
7で角速度センサを構成しており、順番に従って接合部
材7の曲げ弾性率を大きくしたものであるが、特に高温
側では、接合部材7の曲げ弾性率が小さいほど伝達共振
インピーダンスの変化比が大きいことが分る。チタン酸
バリウム磁器製の接合部材7で構成したサンプル(5)
の高温側での伝達共振インピーダンスの変化は極めて安
定した結果になっている。
−m的にプラスチック材料の場合、周囲温度が上昇する
につれて軟化、すなわち曲げ弾性率が低下する傾向を示
す。事例で述べれば、サンプル(3)のPPS樹脂の場
合、25℃中での曲げ弾性率を1とすると80℃中では
0.85になってしまう。このような高温中での曲げ弾
性率の低下により、第5図の振動モデルに示したように
、駆動用圧電バイモルフ素子2,3と検知用圧電バイモ
ルフ素子1a。
につれて軟化、すなわち曲げ弾性率が低下する傾向を示
す。事例で述べれば、サンプル(3)のPPS樹脂の場
合、25℃中での曲げ弾性率を1とすると80℃中では
0.85になってしまう。このような高温中での曲げ弾
性率の低下により、第5図の振動モデルに示したように
、駆動用圧電バイモルフ素子2,3と検知用圧電バイモ
ルフ素子1a。
1bとの振動ずれθが太き(なり伝達共振インピーダン
スが大きくなってしまう。
スが大きくなってしまう。
一方、チタン酸バリウム磁器の場合は、1000’C以
上の高温中での焼結セラミックであるため、曲げ弾性率
の極めて大きく、かつ100℃以下程度の温度領域では
全く曲げ弾性率の変化は生じないものと考えられる。こ
れがサンプル(5)の伝達共振インピーダンスが安定し
ている理由として説明できる。
上の高温中での焼結セラミックであるため、曲げ弾性率
の極めて大きく、かつ100℃以下程度の温度領域では
全く曲げ弾性率の変化は生じないものと考えられる。こ
れがサンプル(5)の伝達共振インピーダンスが安定し
ている理由として説明できる。
以上の結果から、角速度センサの接合部材7としては、
曲げ弾性率が裔く、かつ角速度センサが通常使用される
温度環境中″で曲げ弾性率に変化が生しないものが適し
ていることが分る。この要求う満たすものは本実施例で
はチタン酸バリウム磁器ということになるが、接合部材
7をプラスチック材料とする場合でも曲げ弾性率が極力
大きいものを選択することで、伝達共振インピーダンス
の温度依存性が良好な角速度センサを得ることができる
。
曲げ弾性率が裔く、かつ角速度センサが通常使用される
温度環境中″で曲げ弾性率に変化が生しないものが適し
ていることが分る。この要求う満たすものは本実施例で
はチタン酸バリウム磁器ということになるが、接合部材
7をプラスチック材料とする場合でも曲げ弾性率が極力
大きいものを選択することで、伝達共振インピーダンス
の温度依存性が良好な角速度センサを得ることができる
。
本角速度センサにおいては、25°C中での伝達共振イ
ンピーダンスの値、および駆動回路の構成上から、伝達
共振インピーダンスの25゛C180゛Cの変化比の許
容値が1.5であるため、プラスチック類の接合部材7
とする場合には、サンプル(3)の曲げ弾性率以上のも
の、すなわち14 X 10’ kg / ca以上の
材料が適している。
ンピーダンスの値、および駆動回路の構成上から、伝達
共振インピーダンスの25゛C180゛Cの変化比の許
容値が1.5であるため、プラスチック類の接合部材7
とする場合には、サンプル(3)の曲げ弾性率以上のも
の、すなわち14 X 10’ kg / ca以上の
材料が適している。
発明の効果
以上のように、本発明は駆動用圧電バイモルフ素子と検
知用圧電バイモルフ素子との直交接合を、曲げ弾性率の
太き一;接合部材を用いておこなうことにより伝達共振
インピーダンスの温度依存性を小さくすることができ、
性能が良好な角速度センサを得ることができる。
知用圧電バイモルフ素子との直交接合を、曲げ弾性率の
太き一;接合部材を用いておこなうことにより伝達共振
インピーダンスの温度依存性を小さくすることができ、
性能が良好な角速度センサを得ることができる。
))八
第1図は本発明の一実施怪の角速度センサの伝達共振イ
ンピーダンスの温度依存性を示すグラフ、第2図は従来
例の角速度センサの斜視図、第3図は本角速度センサを
用いた角速度検出ブロック図、第4図は従来例角速度セ
ンサの伝達共振インピーダンスの温度依存性を示すグラ
フ、第5図は圧電バイモルフ素子の振動モードをモデル
的に表わした正面図である。 la、lb・・・・・・検知用圧電バイモルフ素子、2
・・・・・・駆動用圧電バイモルフ素子、3・・・・・
・駆動検知用圧電バイモルフ素子、4・・・・・・結合
部材、8a・8b・8c・8d・・・・・・リードピン
、9a・9b・9c・9d・9e・9f・・・・・・ワ
イヤ、IO・・・・・・接着剤。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 溢す([°Cコ
ンピーダンスの温度依存性を示すグラフ、第2図は従来
例の角速度センサの斜視図、第3図は本角速度センサを
用いた角速度検出ブロック図、第4図は従来例角速度セ
ンサの伝達共振インピーダンスの温度依存性を示すグラ
フ、第5図は圧電バイモルフ素子の振動モードをモデル
的に表わした正面図である。 la、lb・・・・・・検知用圧電バイモルフ素子、2
・・・・・・駆動用圧電バイモルフ素子、3・・・・・
・駆動検知用圧電バイモルフ素子、4・・・・・・結合
部材、8a・8b・8c・8d・・・・・・リードピン
、9a・9b・9c・9d・9e・9f・・・・・・ワ
イヤ、IO・・・・・・接着剤。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 溢す([°Cコ
Claims (1)
- 駆動用圧電バイモルフ素子と検知用圧電バイモルフ素子
とが検知軸に平行でかつ互いに接合部材を介して直交接
合されたセンサ素子があり、前記センサ素子の一対を駆
動用圧電バイモルフ素子の自由端にて接合して振動素子
とした角速度センサにおいて、接合部材の曲げ弾性率を
14×10^4kg/cm^2以上としたことを特徴と
する角速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61134097A JPS62289719A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61134097A JPS62289719A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62289719A true JPS62289719A (ja) | 1987-12-16 |
Family
ID=15120369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61134097A Pending JPS62289719A (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62289719A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0341313A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60216210A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ− |
JPS6162814A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ− |
JPS6175712A (ja) * | 1985-09-04 | 1986-04-18 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | チツプコンベア |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP61134097A patent/JPS62289719A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60216210A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ− |
JPS6162814A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ− |
JPS6175712A (ja) * | 1985-09-04 | 1986-04-18 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | チツプコンベア |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0341313A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
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