JPS63241308A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPS63241308A JPS63241308A JP62074019A JP7401987A JPS63241308A JP S63241308 A JPS63241308 A JP S63241308A JP 62074019 A JP62074019 A JP 62074019A JP 7401987 A JP7401987 A JP 7401987A JP S63241308 A JPS63241308 A JP S63241308A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は回転体に設置して、その角速度を検出する角速
度センサに関するものであり、特に、ジャイロ素子の出
力信号を処理1−る横出回路に関する。
度センサに関するものであり、特に、ジャイロ素子の出
力信号を処理1−る横出回路に関する。
近年、自動車や自走式ロボットなどの分野において、回
転体の角速度を検出する角速度センサへの要望が高まっ
ている。中でも振動式のものが、軽量、長寿命、低ヒス
テリシス、低消費成力などの利点から注目されている。
転体の角速度を検出する角速度センサへの要望が高まっ
ている。中でも振動式のものが、軽量、長寿命、低ヒス
テリシス、低消費成力などの利点から注目されている。
この憑動弐角速度センサとしては、ニスニーイー テク
ニカル ペーパー シリーズ 830727(1985
,4,12−15)における、エイレス著による「ソリ
ッドステートセンサ チクノロシイ アンド アフ゛リ
ケーションズJ [1(tchard U、 Ayre
s : Sol td −5tate 5ensor
Technology and Appl 1cati
ons 、 SAE Teahnical Paper
5eries、830727.April 12−1
51983〕 と題する文献におt、★て紹介されて
いる。これらの振動式角速度センサの中でも、特開昭5
8−174854号公報に記載されているものは、一方
を検出用とし、他方を駆動用とした2枚の王゛亀素子を
結合して一対となし、かかる対の圧電素子を2個用いて
音叉形状に伏出素子を形成し、この構出素子を測定しよ
うとする回転体と一体に回獣させるとともに、これら駆
動用の圧電素子を同一振幅、同−周仮数でかつ位相を1
80°異ならせて振動させて夫々の検出用圧電素子にコ
リオリの力を生じさせ、これらコリオリの力の合#:(
710m)によるfg号を検出して、そこに含抜れる回
転体の角速度を電気的処理でもって検出てるものである
。検出素子をこのように構成することにより、直線的な
振動や加速度、さしには!I!A動用の圧電素子が発生
する低動の影響がほぼ取り除かれ、高い精度で角速度が
検出される・ この特開昭58−174854号公報に記載の角速度セ
ンサの処理回路の一例としては、センサ技術編集ff[
!情報調丘会光行:センサテバイスハンドブック(19
83,11,15)PP、193−194 「49.角
速度センサ」の項KM介されているように、駆動用圧電
素子(ベースクリスタル)に一定去幅、−i周歿数を供
給する駆動回路として自動利得制御回路と補償用コンデ
ンサを含む自助発振回路が記載されており、また、千束
出用圧′FIL素子(センスクリスタル)から角速度の
信号を検出する検出回路として電荷増幅器とバンドバス
フィルタを含む復′jA器、つまり同期検波回路が記載
されている。
ニカル ペーパー シリーズ 830727(1985
,4,12−15)における、エイレス著による「ソリ
ッドステートセンサ チクノロシイ アンド アフ゛リ
ケーションズJ [1(tchard U、 Ayre
s : Sol td −5tate 5ensor
Technology and Appl 1cati
ons 、 SAE Teahnical Paper
5eries、830727.April 12−1
51983〕 と題する文献におt、★て紹介されて
いる。これらの振動式角速度センサの中でも、特開昭5
8−174854号公報に記載されているものは、一方
を検出用とし、他方を駆動用とした2枚の王゛亀素子を
結合して一対となし、かかる対の圧電素子を2個用いて
音叉形状に伏出素子を形成し、この構出素子を測定しよ
うとする回転体と一体に回獣させるとともに、これら駆
動用の圧電素子を同一振幅、同−周仮数でかつ位相を1
80°異ならせて振動させて夫々の検出用圧電素子にコ
リオリの力を生じさせ、これらコリオリの力の合#:(
710m)によるfg号を検出して、そこに含抜れる回
転体の角速度を電気的処理でもって検出てるものである
。検出素子をこのように構成することにより、直線的な
振動や加速度、さしには!I!A動用の圧電素子が発生
する低動の影響がほぼ取り除かれ、高い精度で角速度が
検出される・ この特開昭58−174854号公報に記載の角速度セ
ンサの処理回路の一例としては、センサ技術編集ff[
!情報調丘会光行:センサテバイスハンドブック(19
83,11,15)PP、193−194 「49.角
速度センサ」の項KM介されているように、駆動用圧電
素子(ベースクリスタル)に一定去幅、−i周歿数を供
給する駆動回路として自動利得制御回路と補償用コンデ
ンサを含む自助発振回路が記載されており、また、千束
出用圧′FIL素子(センスクリスタル)から角速度の
信号を検出する検出回路として電荷増幅器とバンドバス
フィルタを含む復′jA器、つまり同期検波回路が記載
されている。
なお、かかる従来技術においては、2つの検出用圧電素
子の電極間での配線(接続)によって、駆動用圧框素子
が発生する駆動の影響を取り除くようにしている。
子の電極間での配線(接続)によって、駆動用圧框素子
が発生する駆動の影響を取り除くようにしている。
上記従来仮術においては、2つの検出用圧延素子の′w
L極間での配線(接続)によって、駆動用圧電素子が発
生する振動の影響な取り除くようにしているので、禾だ
に影響が残っていた。すなわち、検出素子が回転してい
ないにもかかわらず、検出用圧1J7を素子の電極間に
交流電圧が発生していた。
L極間での配線(接続)によって、駆動用圧電素子が発
生する振動の影響な取り除くようにしているので、禾だ
に影響が残っていた。すなわち、検出素子が回転してい
ないにもかかわらず、検出用圧1J7を素子の電極間に
交流電圧が発生していた。
この理由は4枚の圧′区素子のバラツキなどにより、2
つの検出用圧電素子に発生する交流電圧の伽1陽と位相
が同一となりないためである。そして、振幅と位相の異
なる交流電圧の合成は、さらに振幅と位相の異なる交流
′電圧となり、これがコリオリの力の検出誤差を大きく
するといった点については配慮されていなかった。
つの検出用圧電素子に発生する交流電圧の伽1陽と位相
が同一となりないためである。そして、振幅と位相の異
なる交流電圧の合成は、さらに振幅と位相の異なる交流
′電圧となり、これがコリオリの力の検出誤差を大きく
するといった点については配慮されていなかった。
本発明の目的は、上記した従来の角速度センサの問題点
を解決し、IjA動用圧電素子が発生する振動の影響を
一ノgIII戚9除き、検出48号を精度よ(出力でき
る角速度センサを提供することである。
を解決し、IjA動用圧電素子が発生する振動の影響を
一ノgIII戚9除き、検出48号を精度よ(出力でき
る角速度センサを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は検出素子02つの
検出用−極からの出力信号(交流電EE)を、それぞれ
移相器と分圧器を介して減算器に入力し、減算器の出力
信号にもとづいて、角速度の検出1B号を出力するもの
である。
検出用−極からの出力信号(交流電EE)を、それぞれ
移相器と分圧器を介して減算器に入力し、減算器の出力
信号にもとづいて、角速度の検出1B号を出力するもの
である。
2つの検出用′FIL極からの、位相と振幅の異なる2
つの出力18号は、それぞれ移相器によって同相に調部
されて出力される。そして、それぞれ分圧器によって同
−振幅に調節されて出力される。減X器は移相器、分圧
器を介した同相、同−振幅の2つの信号を減算するので
、駆動信号の影響がなくなり、コリオリの力の検出信号
を精度よ(出力する。
つの出力18号は、それぞれ移相器によって同相に調部
されて出力される。そして、それぞれ分圧器によって同
−振幅に調節されて出力される。減X器は移相器、分圧
器を介した同相、同−振幅の2つの信号を減算するので
、駆動信号の影響がなくなり、コリオリの力の検出信号
を精度よ(出力する。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第2図は、本発明の一実施例で用いる検出素子の平−図
であって、1は圧電基板であり、この圧電基板10面上
に弾性表面波発生相の駆動電極2゜3および62.65
か、それぞれ対になってくし形に設けられている。その
配置は駆動電極2.3および62.63によって発生さ
せられる弾性表面波の位相が合うようになされる。駆動
電極2.3および62、63から発生した弾性表面波を
反射するグレーティング6.7が、それぞれ駆wJt極
2.3および62.65の外側にすだれ状に設けられ、
また、圧電基板1fzr:角速度ベクトル18で回転さ
せたときに、弾性表面波による弾性振動部に生じるコリ
オリの力を検出することができる検出電極4,5がくし
形に&けられている。さらに圧電基板1の面上の中央に
中間′電極37が設けられ、端子14を介して接地15
されるとともに出力端子16に従続されている。また、
駆動電極2は端子8を介して接地15′されるとともに
入力端子13に接続される。駆動電極62は端子64を
介して接地151される。駆動電極3.63はそれぞれ
端子9.65を介して入力端子12に接続される。検出
′#IL極4は端子10を介して出力端子19に接続さ
れ、検出電極5は端子11を介して出力端子20に接続
される。
であって、1は圧電基板であり、この圧電基板10面上
に弾性表面波発生相の駆動電極2゜3および62.65
か、それぞれ対になってくし形に設けられている。その
配置は駆動電極2.3および62.63によって発生さ
せられる弾性表面波の位相が合うようになされる。駆動
電極2.3および62、63から発生した弾性表面波を
反射するグレーティング6.7が、それぞれ駆wJt極
2.3および62.65の外側にすだれ状に設けられ、
また、圧電基板1fzr:角速度ベクトル18で回転さ
せたときに、弾性表面波による弾性振動部に生じるコリ
オリの力を検出することができる検出電極4,5がくし
形に&けられている。さらに圧電基板1の面上の中央に
中間′電極37が設けられ、端子14を介して接地15
されるとともに出力端子16に従続されている。また、
駆動電極2は端子8を介して接地15′されるとともに
入力端子13に接続される。駆動電極62は端子64を
介して接地151される。駆動電極3.63はそれぞれ
端子9.65を介して入力端子12に接続される。検出
′#IL極4は端子10を介して出力端子19に接続さ
れ、検出電極5は端子11を介して出力端子20に接続
される。
このように構成した検出素子の動作を以下に説明する。
入力端子12.L5間に交R1IIL圧を印加すると、
駆動電極2.6により発生じた弾性表面波はグレーティ
ング6がある1こめに、中間電極671j111に進行
する。また、駆動電極62’、65により発生じた弾性
表面波はグレーティング7があるために、同様に中間電
極371111に進何する。この結果、両者の弾性表面
波はその振幅が7JO算され、中間電極67の中央す分
に紙面に垂直な方向の振動が発生する。そして、この倣
動によって挽出kL極4と中間電極37間に交流電圧が
発生し、同様に検出電極5と中間電極37間にも交流電
圧が発生する。この交流電圧は電極蒸着の誤差などによ
って、若干、位相と振幅が異なっている。この状態にお
いて、角速度グクトル1日が発生したとすると、中間1
1L極37で発生している紙面に垂直な振動によって、
コリオリの力が発生する。このコリオリの力によって、
検出電極4と中間電極57間に圧縮歪が生じたとてると
、検出電極5と中間[極37間に伸張歪が生じる。した
がって、構出゛域極4,5にコリオリの力に応じた、互
いにほぼ逆相の交流電圧が発生する。これらの交流電圧
は出力端子16.19間と出力端子16.20間に出力
される。
駆動電極2.6により発生じた弾性表面波はグレーティ
ング6がある1こめに、中間電極671j111に進行
する。また、駆動電極62’、65により発生じた弾性
表面波はグレーティング7があるために、同様に中間電
極371111に進何する。この結果、両者の弾性表面
波はその振幅が7JO算され、中間電極67の中央す分
に紙面に垂直な方向の振動が発生する。そして、この倣
動によって挽出kL極4と中間電極37間に交流電圧が
発生し、同様に検出電極5と中間電極37間にも交流電
圧が発生する。この交流電圧は電極蒸着の誤差などによ
って、若干、位相と振幅が異なっている。この状態にお
いて、角速度グクトル1日が発生したとすると、中間1
1L極37で発生している紙面に垂直な振動によって、
コリオリの力が発生する。このコリオリの力によって、
検出電極4と中間電極57間に圧縮歪が生じたとてると
、検出電極5と中間[極37間に伸張歪が生じる。した
がって、構出゛域極4,5にコリオリの力に応じた、互
いにほぼ逆相の交流電圧が発生する。これらの交流電圧
は出力端子16.19間と出力端子16.20間に出力
される。
次に本発明の一芙九例を、第1図のブロック図に示して
説明する。党振由21の出力信号は高周波トランス22
を介して、第2図で述べた検出素子260入力端子12
.15に供給される。ここで、高周波トランス22の2
次側は検出素子230入力容量などと並列共振を生じる
ように設定するものである。
説明する。党振由21の出力信号は高周波トランス22
を介して、第2図で述べた検出素子260入力端子12
.15に供給される。ここで、高周波トランス22の2
次側は検出素子230入力容量などと並列共振を生じる
ように設定するものである。
検出素子23の出力端子16は接地され、出力端子19
.20からの出力信号は移相器24.251c供給され
る。ここで角速度ベクトル茎が発生していない時点にお
いて、移相器24は出力端子19.16間の各賞などと
並列共振を生じるように構成される。また移相器25は
、出力端子175.20の容tとの並列共振。
.20からの出力信号は移相器24.251c供給され
る。ここで角速度ベクトル茎が発生していない時点にお
いて、移相器24は出力端子19.16間の各賞などと
並列共振を生じるように構成される。また移相器25は
、出力端子175.20の容tとの並列共振。
周波数付近に設定されるものであって、出力端子191
!llの出力信号と出力端子20側の出力信号を同相と
するように設定す、るものである。移相器2425の出
力イキ号はそれぞれ分圧器26.27に供給される。こ
こで、移相器24の出力信号の損暢が、移相器25の出
力1♂°号の振幅よりも大きいとすると、分圧器27は
最小限の分圧な行なうように設定され、分圧器26はそ
の出力信号が分圧器27の出力信号と同−振幅となるよ
うに設定されるものである。
!llの出力信号と出力端子20側の出力信号を同相と
するように設定す、るものである。移相器2425の出
力イキ号はそれぞれ分圧器26.27に供給される。こ
こで、移相器24の出力信号の損暢が、移相器25の出
力1♂°号の振幅よりも大きいとすると、分圧器27は
最小限の分圧な行なうように設定され、分圧器26はそ
の出力信号が分圧器27の出力信号と同−振幅となるよ
うに設定されるものである。
したがって、角速度ベクトル至が発生していない時点で
は、分圧器26.27の出力信号は同相、同一振幅の交
流電圧となっている。この分圧器26.27の出力イg
号はdX器28に供給される。減算器28は分圧器26
.27から供給された2つの信号の減算を行なって、出
力イg号を同期検波器31に供給する。
は、分圧器26.27の出力信号は同相、同一振幅の交
流電圧となっている。この分圧器26.27の出力イg
号はdX器28に供給される。減算器28は分圧器26
.27から供給された2つの信号の減算を行なって、出
力イg号を同期検波器31に供給する。
当然ながら、角速度ベクトル支が発生していない時点で
は減算器28の出力信号のレベルはOとなっている。そ
して、角速度ベクトル支が発生すると、第2図で述べた
ように、コリオリの力に応じた互いに逆相の交流′電圧
が、検出素子26の出力端子19゜20に生じる。この
結果、減/X器28の出力信号レベルは角速度Ωに応じ
た変化を生じる。
は減算器28の出力信号のレベルはOとなっている。そ
して、角速度ベクトル支が発生すると、第2図で述べた
ように、コリオリの力に応じた互いに逆相の交流′電圧
が、検出素子26の出力端子19゜20に生じる。この
結果、減/X器28の出力信号レベルは角速度Ωに応じ
た変化を生じる。
一方、検出素子230入力信号はバッファ29を介して
移相器30 K供給される。移相器30は供給された信
号を所足の位相にして同期検e器31に供給する。四則
検波器31はアナログ乗算器とローパスフィルタ形の差
動増幅器から構成され、移相器30からの信号と減算器
28からの信号を乗算した後に低周波成分を増幅し、角
速度ベクトルΩの大きさと向きに応じた傷°号を出力す
る。
移相器30 K供給される。移相器30は供給された信
号を所足の位相にして同期検e器31に供給する。四則
検波器31はアナログ乗算器とローパスフィルタ形の差
動増幅器から構成され、移相器30からの信号と減算器
28からの信号を乗算した後に低周波成分を増幅し、角
速度ベクトルΩの大きさと向きに応じた傷°号を出力す
る。
以上説明したよ56C,本発明によれば、検出素子の2
つの検出用電極からの出力信号を、それぞれ移相器と分
圧器を介して減JL器に入力し、減算器の出力信号にも
とづいて角速度の検出信号を出力するので、駆動信号の
影響がなくなり、梢匿のよい検出が可能となる。また、
上記の移相器は検出電極部の容量などと並列共振回路の
形1憬をな丁ので、大きな検出電圧を出力させる効果を
有する。
つの検出用電極からの出力信号を、それぞれ移相器と分
圧器を介して減JL器に入力し、減算器の出力信号にも
とづいて角速度の検出信号を出力するので、駆動信号の
影響がなくなり、梢匿のよい検出が可能となる。また、
上記の移相器は検出電極部の容量などと並列共振回路の
形1憬をな丁ので、大きな検出電圧を出力させる効果を
有する。
なお、検出素子として弾性表面波素子を用いた実施例を
示したが、従来例で述べたタイプの素子においても、本
発明は有効である。
示したが、従来例で述べたタイプの素子においても、本
発明は有効である。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図で用いた伏出素子を示す平曲図である。 21・・・元熾器、23・・・検出素子、24.25・
・・移相器、26、27・・・分If益、28・・・減
J/4.器、30・・・移相器、61・・・同M慣波器
。
第1図で用いた伏出素子を示す平曲図である。 21・・・元熾器、23・・・検出素子、24.25・
・・移相器、26、27・・・分If益、28・・・減
J/4.器、30・・・移相器、61・・・同M慣波器
。
Claims (1)
- 1.駆動信号が発生する振動に検出信号が影響されるこ
とを防ぐために、2つ、または2対の検出電極を設け、
これらの検出電極からの出力信号を相互に補償するよう
に構成したものにおいて、角速度が発生していない時に
おける、2つの上記出力信号を同相とする移相器と、同
一振幅とするための分圧器と、これら移相器と分圧器を
介した上記出力信号を減算する減算器を設けたことを特
徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62074019A JPS63241308A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62074019A JPS63241308A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63241308A true JPS63241308A (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=13534981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62074019A Pending JPS63241308A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63241308A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009216436A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Denso Corp | 角速度検出装置 |
JP2010505102A (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 振動センサを用いてヨーレートを測定するための装置 |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62074019A patent/JPS63241308A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010505102A (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 振動センサを用いてヨーレートを測定するための装置 |
JP2009216436A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Denso Corp | 角速度検出装置 |
US7898150B2 (en) | 2008-03-07 | 2011-03-01 | Denso Corporation | Angular velocity detection apparatus |
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