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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor zum Vibrieren eines
Vibrators in einer Ansteuerungsachsenrichtung durch Anlegen einer
AC-Spannung von einer Ansteuerungsschaltung an den Vibrator und
zum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitssignals durch Erfassen
des einer Verschiebung des Vibrators, die in einer Erfassungsachsenrichtung
senkrecht zur Ansteuerungsachsenrichtung auftritt, entsprechenden Signals.
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Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensoren werden
verwendet, um eine Drehung, einen Seitenschlupf etc. von Fahrzeugen
zu erfassen. Z.B. wird gemäß einem
Fahrzeugstabilisierungssteuersystem oder einem Vierradlenkwinkelsteuersystem
der Seitenschlupf eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer Winkelgeschwindigkeit
oder ähnlichem,
die von einem Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor erfaßt wird,
erfasst, um einen Abnormitätszustand
des Fahrzeugs zu erfassen, und es wird eine Bremse auf der Grundlage
des Erfassungsergebnisses gesteuert, so daß das Fahrzeug sicher gefahren
werden kann.
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Bei Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensoren
wird eine AC-Spannung von einer Ansteuerschaltung an einen Vibrator
angelegt, um den Vibrator in einer Ansteuerungsachsenrichtung anzusteuern,
es wird das Signal, das einer Verschiebung des Vibrators, die in
einer Erfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerachsenrichtung
auftritt, erfasst, und es wird ein Winkelgeschwindigkeitssignal
auf der Grundlage des der erfaßten
Verschiebung entsprechenden Signals erzeugt.
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Die Geschwindigkeit eines Objekts
mit einer Masse M in der X-Achsenrichtung wird durch einen v-Vektor
dargestellt, die Richtung senkrecht zur v-Richtung wird als Y-Achsenrichtung festgelegt,
und die Richtung senkrecht zur X-Achse und zur Y-Achse wird als
Z-Achse festgelegt. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die
Z-Achse erzeugt wird, wirkt eine Corioliskraft 2 · M · (Ω X v) in
der Y-Achsenrichtung
auf das Objekt. Hierbei stellt Ω den
Vektor in Z-Achsenrichtung dar, und "X" stellt
das äußere Produkt
dar. Daher tritt eine Verschiebung in der Erfassungsachse (Y-Achse)
auf, da der Vibrator in der Ansteuerungsachsenrichtung (X-Achse)
vibriert wird, das Signal, das der Verschiebung, die im Vibrator
in der Erfassungsrichtung (Y-Achse) auftritt, entspricht, wird erzeugt,
und schließlich
wird ein Winkelgeschwindigkeitssignal auf der Grundlage des der
Verschiebung des Vibrators entsprechenden Signals erzeugt.
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Die Signalkomponente der Corioliskraft
ist proportional zur Geschwindigkeit v des Objekts. Daher erscheint,
wenn der Vibrator mit einer vorbestimmten Frequenz vibriert wird,
die Signalkomponente als eine Komponente, deren Phase gegenüber der
Verschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators um
90 Grad verschoben ist, wie wenn sie in der Erfassungs-Achsenrichtung
vibriert.
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Es wurde bei dieser Art von Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor
herausgefunden, daß sogar dann,
wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse wirkt, aufgrund
eines Effekts wie z.B. eines mechanischen Dimensionsfehlers oder ähnlichem beim
Vibrator eine fremde oder unnötige
Vibrationskomponente in der Erfassungsachsenrichtung erscheint.
Diese fremde Vibrationskomponente wird durch eine externe Störung wie
z.B. einer Temperatur oder ähnlichem
verändert,
und somit wird der Vibrator im allge meinen so eingestellt, daß die fremde
Vibration verringert wird. Wenn keine derartige Einstellung erfolgt,
wird die Fahrcharakteristik des Fahrzeugs im obigen System auf bemerkenswert
unstabile Weise gesteuert, was nicht wünschenswert ist.
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Daher beschreibt das US-Patent 5,987,987 (
JP-A-11-351874 ) ein Verfahren zur Einstellung
einer fremden Vibration des Vibrators eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors.
Gemäß diesem
Einstellungsverfahren kann eine fremde Vibration, die in der Erfassungsachsenrichtung
des Vibrators auftritt, durch mechanisches Trimmen bzw. Beschneiden
der Gratlinie des Basisabschnitts des Vibrators, wie es in
5 gezeigt ist, verringert
werden.
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Das Verfahren zum mechanischen Trimmen der
Gratlinie des Basisabschnitts des Vibrators benötigt jedoch eine Trimmeinrichtung
zum Trimmen des Vibrators und eine Saugvorrichtung zum Absaugen von
beim Trimmen entstandenem Staub, der bei einer derartigen Einstellungsvorgehensweise
im Sensorhauptkörper
am Vibrator absorbiert wird. Außerdem
ist es schwierig, die fremde Vibration erneut einzustellen, wenn
ein Einstellfehler aufgrund einer übermäßigen Trimmung bzw. Beschneidung
des Vibrators auftritt. Zusätzlich
kann eine derartige Trimmung des Vibrators eine mechanische Beschädigung des
Vibrators verursachen.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor bereitzustellen, der
weder einen Trimmer noch eine Saugvorrichtung bei der Einstellung
benötigt,
eine erneute Einstellung ermöglicht
und außerdem
einen Vibrator nicht mechanisch beschädigt.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Erfindungsgemäß erzeugt eine erste Erfassungsschaltung
ein Signal, das einer Verschiebung eines von einer Ansteuerungsschaltung
angesteuerten Vibrators in Richtung der Ansteuerungsachse entspricht,
und eine zweite Erfassungsschaltung erzeugt ein einer Vibrationsverschiebung,
die in der Erfassungsachsenrichtung auftritt, entsprechendes Signal.
Eine Einstellschaltung stellt die Amplitude des Signals entsprechend
der Verschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung, die von der
ersten Erfassungsschaltung erfaßt
wird, in derselben Phase oder in der umgekehrten Phase ein und führt das
somit eingestellte Signal als Vergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltung
an der ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung zu.
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Eine Signalkomponente der Corioliskraft wirkt
in der Erfassungsachsenrichtung als Komponente, deren Phase gegenüber der
Verschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators um 90
Grad verschoben ist. Eine fremde Vibrationskomponente besitzt dieselbe
Phase wie oder die umgekehrte Phase zu derjenigen der Verschiebung
in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators. Daher wird die
Verschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators als
Vergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltung
der ersten Stufe zugeführt,
wobei sie durch die Einstellschaltung auf dieselbe Phase oder umgekehrte
Phase eingestellt wird, die die Verschiebung in der Ansteuerachsenrichtung des
Vibrators aufnimmt, und die Signalkomponente der fremden Vibrationskomponente
wird in der Verstärkungsschaltung
der ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung versetzt bzw. mit
einem Versatz versehen (offset). Somit wird nur die Signalkomponente,
die dieselbe Phase wie die Corioliskraft aufweist, erfaßt. Dementspre chend
kann der Sensor der vorliegenden Erfindung eine erneute Einstellung durchführen und
nur die Signalkomponente erfassen, die dieselbe Phase wie die Corioliskraft
aufweist, ohne eine Trimmeinrichtung oder eine Saugvorrichtung bei
der Einstellung zu benötigen
und ohne den Vibrator mechanisch zu beschädigen.
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Die obigen und weitere Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 eine
schematische Darstellung einer fremden Vibrationskomponente,
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3 eine
schematische Darstellung eines Teils eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Darstellung orthogonaler fremder Vibrationskomponenten,
und
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5 eine
schematische Darstellung des Standes der Technik.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein in 1 gezeigter
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 gemäß der ersten
Ausführungsform
ist vom piezoelektrischen Typ. Wenn der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 als
Gierratensensor verwendet wird, erzeugt er ein Winkelgeschwindigkeitssignal,
wenn sich ein Fahrzeug dreht bzw. rotiert.
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Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 besitzt
einen Vibrator 12. Der Vibrator 12 weist ein piezoelektrisches
Element aus z.B. PZT-Keramiken oder ähnlichem als Hauptkörper auf.
Er ist in Form einer Abstimmgabel ausgelegt, so daß ein Paar Armabschnitte 12a und 12b längs der
Z-Achse parallel so angeordnet sind, dass sie sich einander gegenüberliegen
und am Basisendabschnitt 12c miteinander verbunden sind.
Jeder der Armabschnitte 12a und 12b ist so ausgelegt,
daß er
eine rechtwinklige Säulengestalt
aufweist. Eine Erfassungselektrode 12d zur Erfassung der
Verschiebung in der X-Achsenrichtung eines Armabschnittes 12a, 12b ist
an dem oberen Abschnitt der Oberflächenseite (Vorderseite) eines
jeweiligen Armabschnitts 12a, 12b ausgebildet,
und außerdem
ist eine Ansteuerelektrode 12e zum Ansteuern der Armabschnitte 12a und 12b in
der X-Achsenrichtung
am unteren Abschnitt eines jeweiligen Armabschnitts 12a, 12b ausgebildet.
Die X-, Y- und Z-Achse sind orthogonal zueinander.
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Außerdem sind Erfassungselektroden 12f zur
Erfassung der Verschiebung in der Y-Achsenrichtung an den oberen
Abschnitten der äußeren Oberflächen (Seitenflächen) der
Armabschnitte 12a und 12b ausgebildet, und Anschlusselektroden 12g sind an
den oberen Abschnitten der Armabschnitte 12a und 12b an
der Vorderflächenseite
ausgebildet. Die Erfassungselektroden 12f sind mit einer
jeweiligen Anschlusselektrode 12g verbunden.
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Die Erfassungselektroden 12d,
die Ansteuerelektroden 12e und die Anschlusselektroden 12g sind
verdrahtet, so dass Signale ausgegeben werden können und eine Ansteuerungswechselspannung angelegt
werden kann. Eine Masseelektrode (GND) ist an der im wesentlichen
gesamten Oberfläche
der Hinterflächenseite
(Rückseite)
der Armabschnitte 12a und 12b ausgebildet, um
eine Bezugsspannung bereitzustellen.
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Die Erfassungselektroden 12d sind
mit dem Eingangsanschluß einer
Verstärkungsschaltung
(erste Erfassungsschaltung) 13 verbunden, die ein erstes Erfassungssignal
entsprechend einer Verschiebung des Vibrators 12 erzeugt.
Dieser Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 wird
einer Amplitudenpegelsteuerschaltung 14 zugeführt, die
eine automatische Verstärkungssteuerung
(AGC) aufweist. Die Verstärkungsschaltung 13 weist
eine Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung
auf (Strom i, Spannung v), bei der ein invertierender Eingangsanschluß und ein Ausgangsanschluß eines
Operationsverstärkers 13a über einen
Widerstand 13b miteinander verbunden sind, während ein
nicht invertierender Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 13a mit
GND (Masse) verbunden ist und ein invertierender Eingangsanschluss
direkt mit den Erfassungselektroden 12d verbunden ist.
Die Pegelsteuerschaltung 14 ist eine Verstärkungsschaltung
zum Steuern der Amplitude auf eine vorbestimmte Amplitude.
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Der Ausgang der Pegelsteuerschaltung 14 wird
einer 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 zugeführt. Die
Ausgangssignalspannung der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 und
die durch Invertieren und Verstärken
der Ausgangssignalspannung einer Invertierungs- und Verstärkungsschaltung 16 erhaltene
Signalspannung werden den Ansteuerelektroden 12e zugeführt, so
daß diese
Signalspannungen eine zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen.
Die der Ansteuerungsschaltung 17 entsprechende Schaltung
besteht aus der Pegelsteuerschaltung 14, der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 und
der Invertierungs- und Verstärkungsschaltung 16,
wobei die Eingangs-/Ausgangsbeziehung wie oben beschrieben erhalten
wird.
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Im folgenden wird der Vibrationsbetrieb
im stationären
Zustand, wenn der Vibrator 12 in der X-Achsenrichtung vibriert,
beispielhaft beschrieben.
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Im allgemeinen besitzt der Vibrator 12 eine charakteristische
Frequenz, und die maximale Amplitude der Verschiebung in der X-Achsenrichtung kann
durch Ansteuern und Vibrieren des Vibrators 12 in der X-Achsenrichtung
mit der der charakteristischen Frequenz entsprechenden Resonanzfrequenz erreicht
werden. Gleichzeitig wird im stationären Zustand, in dem die maximale
Amplitude erhalten wird, die Vibrationsverschiebung um 90 Grad in
Bezug auf die Amplitude der angelegten Ansteuerspannung in der Phase
verschoben, d.h. in der Phase verzögert.
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Eine selbstanregende Oszillationsschaltung ist
zum Ansteuern des Vibrators 12 mit der Resonanzfrequenz,
bei der die maximale Amplitude erzeugt wird, ausgelegt. AC-Ansteuerungsspannungen,
die eine zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen (in der Phase
um 180 Grad verschoben), werden von der Ansteuerungsschaltung 17 an
die Ansteuerelektroden 12e, die an den inneren Abschnitten
der Armabschnitte 12a, 12b ausgebildet ist, und
die Ansteuerelektrode 12e, die an den äußeren Abschnitten der Armabschnitte 12a, 12b ausgebildet ist,
angelegt. Gleichzeitig kontrahieren, wenn sich die inneren Abschnitte
der Armabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 in
der Z-Achsenrichtung
ausdehnen, die äußere Abschnitte
der Armabschnitte 12a und 12b in der Z-Achsenrichtung.
Im Gegen satz dazu dehnen sich die äußeren Abschnitte in der Z-Achsenrichtung aus,
wenn die inneren Abschnitte in der Z-Achsenrichtung kontrahieren, wodurch
die Spitzenabschnitte der Armabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 in
der X-Achsenrichtung vibriert werden. Gleichzeitig werden diejenigen
Stellen der Armabschnitte 12a und 12b, die den
Anordnungspositionen der Erfassungselektroden 12d entsprechen, in
Verbindung mit der Ausdehnung/Kontraktion in der Z-Achsenrichtung
derjenigen Stellen der Armabschnitte 12a und 12b,
die der Anordnungsposition der Ansteuerelektroden 12e entsprechen,
gedehnt/kontrahiert. Es wird ein Verzerrungssignal als zeitliche Änderung
der Ladungsmenge (Strom), die durch einen piezoelektrischen Effekt
in den Erfassungselektroden 12e auftreten, erzeugt, wenn
die Stellen der Armabschnitte 12a und 12b (die
inneren Abschnitte der Armabschnitte) an den Anordnungspositionen
der Erfassungselektroden 12d in der Z-Achsenrichtung gedehnt/kontrahiert
werden. Dieses Verzerrungssignal wird einer Strom/Spannungswandlung
und Verstärkung
durch die Verstärkungsschaltung 13 unterzogen.
Dementsprechend verstärkt
die Verstärkungsschaltung 13 das
Verzerrungssignal als Signal, das der Vibrationsverschiebung der
Armabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 in
der X-Achsenrichtung
entspricht.
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Das somit erzeugte Signal wird so
gesteuert, daß es
durch die Pegelsteuerschaltung 14 verstärkt wird, so daß deren
Amplitude festgelegt ist, die obige Phasenverschiebung wird durch
die 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 korrigiert, und diese Spannung
wird wiederum den Ansteuerelektroden 12e zugeführt. Die
selbstanregende Oszillationsschaltung ist somit als Ansteuerungssystem
aufgebaut. Wenn die AC-Spannung von der Ansteuerungsschaltung 17 an
den Vibrator 12 angelegt wird, tritt eine Vibration mit
einer vorbestimmten Resonanzfrequenz in der X-Achsenrichtung entsprechend der Anordnungsrichtung
der Armabschnitte 12a und 12b auf, und die Vibration
des Vibrators 12 in der X-Achsenrichtung wird aufrechterhalten.
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Der Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 wird
als Erfassungssignal der Vibration erzeugt, und dieses Erfassungssignal
wird dem Eingangsanschluß 18a einer
Einstellschaltung 18 zugeführt. Die Einstellschaltung 18 weist
eine erste Einstellschaltung 19 an der ersten Stufe und
eine zweite Einstellschaltung 20 an der zweiten Stufe auf.
Die Einstellschaltung 18 wird verwendet, um die Amplitude
des Erfassungssignals auf dieselbe Phase oder umgekehrte Phase einzustellen.
Die erste Einstellschaltung 19 ist an der ersten Stufe
der Einstellschaltung 18 vorgesehen, und die Amplitude
des Erfassungssignals wird durch deren elektrischen Aufbau auf dieselbe
Phase oder umgekehrte Phase eingestellt. Dieses eingestellte Signal
wird der zweiten Einstellschaltung 20 an der zweiten Stufe
und außerdem
einer Erfassungsschaltung (zweite Erfassungsschaltung) 21 zugeführt. Wie
später
beschrieben wird, ist die Erfassungsschaltung 21 vorgesehen,
um ein zweites Erfassungssignal entsprechend der Vibrationsverschiebung
in der Y-Achsenrichtung des Vibrators 12 zu erzeugen.
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Die erste Einstellschaltung 19 ist
so ausgelegt, daß der
nicht invertierende Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 19a mit
GND verbunden ist, der invertierende Eingangsanschluß und der
Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 19a über einen
Widerstand 19b miteinander verbunden sind und das Erfassungssignal
der Verstärkungsschaltung 13 über den
Widerstand 19c dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 19a zugeführt wird.
Außerdem
ist die gesamte Widerstandskomponente eines veränderbaren Widerstands 19d mit
drei Anschlüssen
zur Einstellung zwischen den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 19a und
den Eingangsanschluß
18a der
ersten Einstellschaltung 19 für das Erfassungssignal geschaltet.
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Das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wird
von dem Widerstandswerteinstellanschluß des veränderbaren Widerstands 19d ausgegeben.
Dementsprechend wird der Widerstandswerteinstellanschluß des veränderbaren
Widerstands 19d extern eingestellt, um dessen Widerstandswert
einzustellen, so daß die
Amplitude des Erfassungssignals der Verstärkungsschaltung 13 in Phase
(0 Grad) oder in umgekehrte Phase (180 Grad) eingestellt
werden kann.
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Das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wird
der zweiten Einstellschaltung 20 zugeführt. Die zweite Einstellschaltung 20 weist
einen Operationsverstärker 20a,
Widerstände 20b und 20c und
eine Invertierungs- und Verstärkungsschaltung
zum Verstärken
des Ausgangssignals der ersten Einstellschaltung 19 mit
z.B. -1 auf. Dieses Ausgangssignal wird der zweiten Erfassungsschaltung 21 zugeführt.
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Die zweite Erfassungsschaltung 21 besitzt
in der ersten Stufe Strom/Spannungs-Wandlungsschaltungen 22a und 22b und
in der zweiten Stufe eine Differenzverstärkungsschaltung 23.
Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22a ist
so ausgelegt, daß das
Ausgangssignal vom Ausgangsanschluß eines Operationsverstärkers 22aa über einen
Widerstand 22ab zum nicht invertierenden Eingangsanschluss
zurückgeführt wird,
und das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wird
als Vergleichsbezugssignal in den nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Operationsverstärkers 22aa eingegeben.
Der nicht invertierende Eingangsanschluss der Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22aa ist direkt
mit der Anschlusselektrode 12g des Armabschnitts 12a verbunden.
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Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22b ist
so ausgelegt, daß das
Ausgangssignal des Ausgangsanschlusses des Operationsverstärkers 22ba über einen
Widerstand 22bb zum invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zurückgeführt wird,
und das Ausgangssignal der zweiten Einstellschaltung 20 wird
als Vergleichsbezugssignal in den nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Operationsverstärkers 22ba eingegeben.
Der invertierende Eingangsanschluß der Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22bb ist direkt
mit der Anschlusselektrode 12g des Armabschnitts 12b elektrisch
verbunden.
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Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b besitzen
eine Verbindung zu den jeweiligen Armabschnitten 12a und 12b.
Verzerrungssignale, die auftreten, wenn die hinteren Oberflächenseiten
(Rückseiten)
der Armabschnitte 12a und 12b in der Y-Achsenrichtung
gedehnt/kontrahiert werden, werden durch die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b als
zeitliche Änderung
der Ladungsmenge (Strom), die in den Erfassungselektroden 12f,
die auf den äußeren Oberflächen der
Armabschnitte 12a und 12b ausgebildet sind, auftritt,
erfasst und der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung unterzogen.
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Eine Differenzverstärkungsschaltung 23 ist mit
der hinteren Stufe dieser Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b verbunden.
Die Differenzverstärkungsschaltung 23 ist
so ausgelegt, daß ein
Operationsverstärker 23a und
Widerstände 23b bis 23e miteinander
verbunden sind, um die Ausgangssignale der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b differentiell
zu verstärken.
Der Ausgang der Differenzverstärkungsschaltung 23 wird
einer synchronen Erfassungsschaltung 24 zugeführt und
danach als Winkelgeschwindigkeitssignal durch eine Filterschaltung 25 und
eine DC-Verstärkungsschaltung 26 erfasst
bzw. ausgegeben.
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Die synchrone Erfassungsschaltung 24 führt die
Erfassung synchron zur Phase der Corioliskraft und der phasengleichen
Signalkomponente (umgekehrte Phasensignalkomponente) durch, wodurch ein
Erfassungssignal erzeugt wird. Das somit erzeugte Erfassungssignal
wird einer Filterverarbeitung (Tiefpaßfilterverarbeitung) unterzogen,
um eine DC-Komponente zu erzeugen. Eine DC-Verstärkungsschaltung 26 verstärkt die
DC-Komponente, um das Winkelgeschwindigkeitssignal zu erfassen bzw.
auszugeben.
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2 zeigt
schematisch die Vibrationsrichtung der Spitzenabschnitt (oberer
Abschnitt) der Armabschnitte, wenn der Vibrator in Richtung der Z-Achse
betrachtet wird. Die Ansteuerspannungen werden den Ansteuerelektroden 12e von
der Ansteuerungsschaltung 17 zugeführt, und die Spitzenabschnitte
der Armabschnitte 12a und 12b werden in der X-Achsenrichtung
vibriert, wie es anhand der durchgezogenen Linie gezeigt ist. Gleichzeitig
tritt sogar dann eine fremde Vibration in der Y-Achsenrichtung auf,
wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω wirkt und keine Gegenmaßnahme zur
Eliminierung der fremden Vibration ergriffen wird, und somit wird der
Vibrator in einer mit einer gestrichelten Linie gezeigten Richtung
vibriert. Diese Richtung ist in Bezug auf die gewünschte Vibrationsrichtung
(X-Achsenrichtung) geneigt. Die Spitzenabschnitte der Armabschnitte 12a und 12b werden
so vibriert, daß die
maximale Verschiebung an einer P1-P1-Position (Innenseite-Innenseite in der
X-Achsenrichtung und den gegenüberliegenden
Seiten in der Y-Achsenrichtung)
und an einer P2-P2-Position (Außenseite-Außenseite
in der X-Achsenrichtung, die gegenüberliegenden Seiten in der
Y-Achsenrichtung) erzielt wird.
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Wie oben beschrieben ist, besitzt
die fremde Vibrationskomponente, die aufgrund eines mechanischen
Dimensionsfehlers oder ähnlichem
des Vibrators 12 während
der Vibration in der Y-Achsenrichtung auftritt, dieselbe Phase oder
die umgekehrte Phase in Bezug auf die Verschiebung in der X-Achsenrichtung.
Ob die Vibration in derselben Phase oder in umgekehrter Phase auftritt,
d.h., ob die Vibration in der nach rechts geneigten Richtung oder
in der nach links geneigten Richtung der 2 auftritt, ändert sich entsprechend der
Seite eines Dimensionsfehlers des Vibrators 12.
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Zur Eliminierung dieses Einflusses
weist diese Ausführungsform
die Einstellschaltung 18 auf. Die Verstärkungsschaltung 13,
die mit den Erfassungselektroden 12d verbunden ist, erfaßt den in
den Erfassungselektroden 12d auftretenden Strom und unterzieht
diesen der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung. Die somit verstärkte Signalspannung
wird durch die erste Einstellschaltung 19 so eingestellt, daß sie dieselbe
Phase oder die umgekehrte Phase besitzt, und wird als Vergleichsbezugssignalspannung
in den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 22aa der
Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22a eingegeben.
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Andererseits wird in der ersten und
zweiten Einstellschaltung 19 und 20 die Signalspannung,
die durch die Verstärkungsschaltung 13 der
Strom/Spannungs-Wandlung/-Verstärkung unterzogen
wurde, in eine Signalspannung eingestellt, die die umgekehrte Phase
zu derjenigen Signalspannung aufweist, die in den nicht invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22a eingegeben
wird, und wird als Vergleichsbezugsspannung in den nicht invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba eingegeben.
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Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b erfassen
den Strom, der in den jeweiligen Erfassungselektroden 12f auftritt,
und führen
den erfaßten
Strom der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung zu. Da die Rückführungswiderstände 22ab und 22bb mit
den jeweiligen Operationsverstärkern 22a und 22ba verbunden
sind, wird der Operationsverstärkungsbetrieb
(imaginärer
Kurzschluß) durchgeführt, und
der nicht invertierende Eingangsanschluss und der invertierende
Eingangsanschluß werden
auf dasselbe Potential eingestellt. Daher ist die in den nicht invertierenden
Eingangsanschluss eingegebene Vergleichsbezugssignalspannung gleich
derjenigen, die in den invertierenden Eingangsanschluß eingegeben
wird.
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Die Verschiebung der fremden Vibrationskomponente
in der Y-Achsenrichtung wird so eingestellt, daß sie dieselbe Phase oder die
umgekehrte Phase zu der Phase der Verschiebung der Vibrationskomponente
in der X-Achsenrichtung
aufweist. Daher wird die Signalspannung der fremden Vibrationskomponente,
die von den Anschlusselektroden 12g den Verstärkungsschaltungen 22a und 22b an der
Anfangsstufe zugeführt
wird, auf ähnliche
Weise so eingestellt, daß sie
dieselbe Phase oder die umgekehrte Phase zur Phase der Erfassungssignalspannung
aufweist, die erfaßt
und von der Verstärkungsschaltung 13 verstärkt wird.
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Dementsprechend wird sogar dann,
wenn die fremde Vibrationskomponente, die durch die gestrichelte
Linie in 2 dargestellt
ist, auftritt, wenn ein Nutzer oder ähnliches den Widerstandswert
des veränderbaren
Widerstands 19d der ersten Einstellschaltung 19 einstellt,
während
die Ausgangsspannungen der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b überwacht
werden, so dass das Erfassungssignal der Verstärkungsschaltung 13 so
eingestellt wird, daß es
in die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker 22aa und 22ba in
derselben Phase oder in umgekehrter Phase eingegeben wird, die Vergleichsbezugssignalspannung,
die in den nicht invertierenden Eingangsanschluss eingegeben wird,
an den invertierenden Eingangsanschluß anlegt wird, da der Operationsverstärkungsbetrieb
(imaginärer
Kurzschluß)
wie oben beschrieben durchgeführt
wird, so daß die
Signalspannung der fremden Vibrationskomponente versetzt bzw. mit einem
Versatz versehen (offset) wird.
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Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse
in wirkt, wenn die obige Einstellung durchgeführt wurde, wirkt eine Corioliskraft
proportional zu Ωx
(die Vibrationsgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung) in der Y-Achsenrichtung. Hier
stellt die Vibrationsgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung eine differentielle
Komponente der Verschiebung in der X-Achsenrichtung dar, und die
Corioliskraft wirkt als eine Komponente, deren Phase gegenüber der
Verschiebung in der X-Achsenrichtung um 90 Grad verschoben ist.
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Gleichzeitig werden die Armabschnitte 12a und 12b in
entgegengesetzten Richtungen der Y-Achsenrichtung vibriert. Diese
Vibrationsgröße wird
in der Differenzverstärkungsschaltung 23 verstärkt, um
ein Coriolis-Komponentensignal
zu erhalten. Danach führt
die synchrone Erfassungsschaltung 24 die Erfassung synchron
zum Coriolis-Komponentensignal durch, und eine DC-Spannung wird durch
die Filterschaltung 25 und die DC-Verstärkungsschaltung 26 ausgegeben.
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Es wird angenommen, daß die nicht
invertierenden Eingangsanschlüsse
der Operationsverstärker 22aa und 22ba nicht
mit der Einstellschaltung 18, sondern mit GND verbunden
sind, und dass die fremde Vibrationskomponente der synchronen Erfassungsschaltung
ohne Versatz zugeführt wird.
In diesem Fall wird ein Komponentensignal, dessen Phase gegenüber dem
Coriolis-Komponentensignal um 90 Grad verschoben ist, verstärkt und
dann der synchronen Erfassungsschaltung 24 zugeführt.
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Wie es oben beschrieben ist, führt die
synchrone Erfassungsschaltung 24 die Erfassung von Signalen
so aus, dass sie synchron in der Phase (oder umgekehrter Phase)
zur Corioliskraft und der Signalkomponente sind. In diesem Fall
wird, wenn die synchrone Phase auch nur leicht verschoben ist, die Änderungsgröße einer
Komponente, deren Phase gegenüber
derjenigen des Coriolis-Komponentensignals
um 90 Grad verschoben ist, nach der Filter durch die Filterschaltung 25 und
der DC-Verstärkung durch
die DC-Verstärkungsschaltung 26 erfasst.
Dieses verursacht ein Problem, wenn das Winkelgeschwindigkeitssignal
erzeugt wird. Daher kann gemäß dieser
Ausführungsform
das Komponentensignal, dessen Phase gegenüber dem Coriolis-Komponentensignal
um 90 Grad verschoben ist, durch den oben beschriebenen Schaltungsaufbau
verringert werden, so weit wie möglich
verhindert werden kann, dass die aufgrund der Phasenverschiebung
zum synchronen Erfassungszeitpunkt auftretende Änderungsgröße das Winkelgeschwindigkeitssignal
beeinflusst.
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Gemäß der oben beschriebenen ersten
Ausführungsform
wird das der Verschiebung der Armabschnitte 12a und 12b des
Vibrators 12, der in der X-Achsenrichtung durch die Ansteuerungsschaltung 17 angesteuert
wird, entsprechende Signal von der Verstärkungsschaltung 13 erfasst,
und das der in der Y-Achsenrichtung auftretenden Vibrationsverschiebung
entsprechende Signal wird direkt durch die Verstärkungsschaltungen 22a und 22b der
zweiten Erfassungsschaltung 21 erfaßt. Die Einstellschaltung 18 stellt
die Amplitude der Erfassungssignalspannung, die von der Verstärkungsschaltung 13 erfaßt wird,
auf dieselbe Phase o der die umgekehrte Phase ein, und das somit
eingestellte Signal wird als Vergleichssignalspannung in die nicht
invertierenden Eingangsanschlüsse
der Operationsverstärker 22aa und 22ba der
Verstärkungsschaltungen 22a und 22b an
der ersten Stufe eingegeben.
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Daher wird die Vergleichsbezugssignalspannung
durch den Verstärkungsbetrieb
(imaginärer Kurzschluß) der Operationsverstärker 22aa und 22ba an
den invertierenden Eingangsanschluß angelegt, so daß das Signal
der fremden Vibrationskomponente, das sogar dann auftritt, wenn
keine Winkelgeschwindigkeit Ω um
die Z-Achse wirkt, versetzt bzw. mit einem Versatz versehen werden
kann. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Vibrator 12 mit
einer Trimmeinrichtung zu trimmen und den bei der Trimmung entstehenden
Staub bei der Einstellung mit einer Saugvorrichtung abzusaugen.
Zusätzlich
wird der Vibrator 12 mechanisch nicht beschädigt, es
kann eine erneute Einstellung durchgeführt werden, und die Zuverlässigkeit
kann verbessert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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In der in den 3 und 4 gezeigten
zweiten Ausführungsform
werden diejenigen Bestandteile, die denen der ersten Ausführungsform
entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung
weggelassen.
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Diese Ausführungsform besitzt eine Schaltung
zur Vermeidung einer nachteiligen Beeinflussung auf der Grundlage
eines elektrischen Faktors, der im wesentlichen phasengleich (oder
in umgekehrter Phase) zum Coriolis-Komponentensignal auftritt. Wie oben
in der ersten Ausführungsform
beschrieben ist, tritt die fremde Vibration durch den mechanischen
Dimensionsfehlers oder ähnlichem des Vibrators 12 in
der Y-Achsenrichtung auf. Die Komponentensignalspannung, deren Phase
gegenüber dem
Coriolis-Komponentensignal
um 90 Grad verschoben ist, tritt jedoch auch auf. Diese Wirkung kann
durch Eingeben der Signalspannung von der Einstellschaltung 18 in
die zweite Erfassungsschaltung 21 korrigiert und vermieden
werden.
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Wenn jedoch die AC-Spannung von der
Ansteuerungsschaltung 17 an die Ansteuerelektroden 12e des
Vibrators 12 angelegt werden, tritt eine kapazitive Kopplung
durch das piezoelektrische Material des Vibrators 12, den
Zwischenraum oder ähnlichem hauptsächlich zwischen
den Erfassungselektroden 12f und den Ansteuerelektroden 12e zur
Erfassung der Verschiebung in der Y-Achsenrichtung auf. Somit wird
sogar dann, wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse wirkt, ein
fremdes Signal, das phasengleich mit oder in umgekehrter Phase zum
Coriolis-Komponentensignal
ist, erzeugt.
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In der ersten Ausführungsform
sind die Ansteuerelektroden 12e am unteren Abschnitt des
Vibrators 12 vorgesehen, und die Erfassungselektroden 12f sind
an den oberen Abschnitten der jeweiligen Armabschnitte 12a und 12b vorgesehen,
um die Elektroden in einem räumlichen
Intervall anzuordnen, wodurch der nachteilige Einfluß der Kapazitätskopplung
maximal vermieden wird. Gleichzeitig wird im Vergleich zur mit Bezug
auf die erste Ausführungsform
beschriebenen fremden Vibrationskomponente diese orthogonale fremde
Vibrationskomponente quantitativ verringert. Es tritt jedoch sogar
in einem derartigen Fall eine leichte orthogonale fremden Komponente
auf. Daher können
nicht alle nachteiligen Einflüsse
verhindert werden. Somit ist es notwendig, die durch den elektrischen
Faktor verursachten nachteiligen Einflüsse zu verringern. Durch den
in 3 gezeigten Schaltungsaufbaus
kann die Auswirkung der kapazitiven Kopplung maximal verringert werden,
unab hängig
von der Anordnung der Ansteuerelektroden 12e und der Erfassungselektroden 12f zueinander.
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Die Erfinder haben experimentell
eine derartige Wirkung der Kopplung bestätigt, daß eine orthogonale fremde Vibrationskomponente
auftritt, die bewirkt, daß sich
die Spitzenabschnitte eines jeweiligen Armabschnitts 12a, 12b bewegen,
als ob eine elliptische Ortskurve (Drehung im Uhrzeigersinn oder
Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) gezogen würde, wie es in 4 gezeigt ist (entsprechend den Positionen
P3-P3, P4-P4, P5-P5, P6-P6). Tatsächlich wird eine Ortskurve
gezogen, die durch Kombinieren einer linearen Vibrationsortskurve,
die durch eine gestrichelte Linie in 2 gezeigt
ist, und einer elliptischen Ortskurve, die durch eine gestrichelte
Linie in 4 gezeigt ist,
erzielt wird, wenn sowohl die mechanische als auch die elektrische
nachteilige Beeinflussung wie oben beschrieben auftreten.
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Zur Vermeidung dieser nachteiligen
Einflüsse
wird die Schaltung der 3 anstelle
der Einstellschaltung 18 der ersten Ausführungsform
verwendet.
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Es ist insbesondere eine 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 mit
dem Eingangsanschluß 18a der
Einstellschaltung 18 verbunden, um den Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 zu
versorgen. Die 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 verschiebt
die Phase der Signalspannung, die in der Verstärkungsschaltung 13 verstärkt wird, um
90 Grad und führt
die somit phasenverschobene Signalspannung einer Versatzschaltung
(Offset-Schaltung) 31,
die mit der anschließenden
Stufe verbunden ist, zu. Die Versatzschaltung 31 weist
eine erste Versatzschaltung 32 an einer ersten Stufe und eine
zweite Versatzschaltung 33 an einer zweiten Stufe auf.
Die erste Versatzschaltung 32 weist einen Operationsverstärker 32a, Widerstände 32b, 32c,
einen veränderbaren
Widerstand 32d etc. auf, die wie in 3 gezeigt miteinander verbunden sind,
und besitzt dieselben Verbindungen bzw. Verschaltungen untereinander
wie die erste Einstellschaltung 19.
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In der ersten Versatzschaltung 32 wird
die Amplitude der Signalspannung, die in ihrer Phase in der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 verschoben
wird, durch Einstellen des Widerstandswerts des veränderbaren
Widerstands 32d von außen
auf dieselbe Phase oder die umgekehrte Phase eingestellt und danach
der zweiten Versatzschaltung 33 und einer Addierschaltung 34 zugeführt.
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Außerdem weist die zweite Versatzschaltung 33 einen
Operationsverstärker 33a,
Widerstände 33b, 33c etc.
auf, die wie in 3 gezeigt
miteinander verbunden sind. Die Signalspannung, deren Amplitude
durch die erste Versatzschaltung 32 eingestellt wird, wird
mit -1 invertiert, so dass deren Phase umgedreht wird, und dann
der Addierschaltung 35 zugeführt.
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In der ersten Ausführungsform
wird die Ausgangssignalspannung der ersten Einstellschaltung 19 direkt
dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22aa zugeführt. In
der zweiten Ausführungsform
wird jedoch die Ausgangssignalspannung durch die Addierschaltung
34 dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22aa zugeführt.
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Außerdem wird in der ersten Ausführungsform
die Ausgangssignalspannung der zweiten Einstellschaltung 20 direkt
dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba zugeführt. In
der zweiten Ausführungsform
wird jedoch die Ausgangssignalspannung durch die Addierschaltung 35 dem
nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba zugeführt. Die Addierschaltung 34 addiert
die in der ersten Einstellschaltung 19 eingestellte Signalspannung
zu der in der ersten Versatzschaltung 32 eingestellten
Signalspannung und führt
das Additionsergebnis dem nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Operationsverstärkers 22aa zu.
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Die Addierschaltung 35 addiert
die in der zweiten Einstellschaltung 20 invertierte und
verstärkte
Signalspannung zur in der zweiten Versatzschaltung 33 invertierten
und verstärkten
Signalspannung und führt
dann das Additionsergebnis dem nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Operationsverstärkers 22ba zu.
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In diesem Fall wird wie oben beschrieben
die Verschiebung der orthogonalen fremden Vibrationskomponente,
die eine elliptische Ortskurve zeichnet (Drehung im Uhrzeigersinn,
Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) in der Phase gegenüber der
Verschiebung der Vibrationskomponente in der X-Achsenrichtung um
90 Grad verschoben. Somit wird die Signalspannung der orthogonalen
fremden Vibrationskomponente ebenfalls in der Phase gegenüber der
Phase des in der Verstärkungsschaltung 13 erzeugten
Erfassungssignals um 90 Grad verschoben.
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Daher stellt ein Bediener den Widerstandswert
des veränderbaren
Widerstands 33d der ersten Versatzschaltung 33 extern
ein, während
die Ausgangsspannungen der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b in
dem Zustand überwacht
werden, in dem keine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse wirkt. Somit
wird die Erfassungssignalspannung der Verstärkungsschaltung 13 auf
eine Signalspannung eingestellt, deren Phase um 90 Grad verschoben
ist, und danach als Vergleichsbezugssignalspannung den nicht invertierenden
Eingangsanschlüssen
der Operationsverstärker 22aa und 22ba durch
die Addierschaltungen 34 und 35 zugeführt. Dementsprechend
kann die Signalspannung der orthogonalen fremden Vibrationskomponente
durch im wesentlichen denselben Betrieb wie mit Bezug auf die erste Ausführungsform
beschrieben versetzt bzw. mit einem Versatz versehen werden. Somit
wird die Versatzeinstellung nicht in der DC-Verstärkungsschaltung 26 durchgeführt.
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Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform
wird in der Versatzschaltung 31 die Amplitude der Signalspannung,
die in der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 um 90 Grad
phasenverschoben wird, durch den veränderbaren Widerstand 32d auf
dieselbe Phase oder umgekehrte Phase eingestellt. Die extern eingestellte Signalspannung
wird zur in der Versatzschaltung 33 eingestellten Signalspannung
durch die Einstellschaltung 18 addiert, und die somit addierte
Signalspannung wird dann in die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der
Operationsverstärker 22aa und 22ba der
zweiten Erfassungsschaltung eingegeben, so daß zusätzlich zum Vorteil der ersten
Ausführungsform
der durch den elektrischen Faktor verursachte nachteilige Einfluss
maximal unterdrückt
werden kann.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann wie folgt modifiziert werden.
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Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 kann
nicht nur für
einen Gierratensensor zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit, mit
der sich ein Fahrzeug dreht, sondern auch als Rollratensensor oder
Nickratensensor zur Erfassung eines Rollwinkels verwendet werden.
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In den obigen Ausführungsformen
weist die zweite Erfassungsschaltung 21 zweistufige Verstärkungsschaltungen 22a, 22b, 23 auf
. Die zweite Erfassungsschaltung 21 kann jedoch auch nur
eine einstufige Verstärkungsschaltung
oder drei- oder mehrstufige Verstärkungsschaltungen aufweisen.
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In den obigen Ausführungsformen
wird die Einstellung durch die veränderbaren Widerstände 19d, 32d durchgeführt, die
jeweils drei Anschlüsse aufweisen.
Die Einstellung kann jedoch auch manuell unter Verwendung eines
Trimmwiderstands oder durch Einstellen (Trimmen) des Widerstandswertes mit
einem Dünnfilmwiderstand
durchgeführt
werden. Es kann ein beliebiger Modus verwendet werden, insoweit
das Erfassungssignal der ersten Erfassungsschaltung je nach Erfordernis
auf dieselbe Phase oder umgekehrte Phase eingestellt werden kann. Wenn
außerdem
ein Einstellwert im voraus festgelegt wird, kann der veränderbare
Widerstand 19d, 32d mit drei Anschlüssen durch
einen festen Widerstand mit einem Abzweiger, der mit einem vorbestimmten
Einstellwert eingestellt wurde, ersetzt werden.
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In den obigen Ausführungsformen
ist im wesentlichen der gesamte Aufbau des Vibrators 12 durch
ein piezoelektrisches PZT-Keramikelement in Gestalt einer Abstimmgabel
ausgebildet. Der Vibrator ist jedoch nicht auf diese Art von piezoelektrischem PZT-Keramikelement
beschränkt,
sondern kann aus einer Metallplatte, an dem ein piezoelektrisches
Keramikelement angebracht ist, ausgebildet werden.
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Die erste und zweite Ausführungsform
werden für
piezoelektrische Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensoren verwendet.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch für einen elektrischen Kapazitätswinkelgeschwindigkeitssensor
angewendet werden, wie er in der
JP-A-5-248872 beschrieben ist. D.h., es kann
eine Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltung
zum Wandeln der elektro statischen Kapazitätsänderung in eine Spannungsänderung
in der ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung
21 anstelle
der Strom/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltung
22a etc. der
ersten und zweiten Ausführungsform
vorgesehen sein.
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In diesem Fall ist zumindest ein Armabschnittpaar
in einer kammzahnförmigen
Gestalt angeordnet, und mindestens ein Erfassungsarmabschnittpaar,
das senkrecht zu diesem Armabschnittspaar angeordnet ist, in der
Erfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerungsachsenrichtung
vorgesehen, in der das Armabschnittspaar in der Ansteuerungsachsenrichtung
unter Anlegung einer AC-Spannung von der Ansteuerschaltung vibriert
wird. Die Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltung
erfasst die Änderung
der elektrostatischen Kapazität,
die zwischen den Erfassungsarmabschnittspaaren auftritt, als Signal,
das der Vibrationsverschiebung entspricht, die in der Erfassungsachsenrichtung
auftritt (die Vibrationsrichtung der Erfassungsarmabschnitte).
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Außerdem kann die fremde Vibrationskomponente ähnlich wie
bei den obigen Ausführungsformen
durch Eingeben des Ausgangssignals der Einstellschaltung 18 oder
der in 3 gezeigten Schaltung
als Vergleichsbezugssignal für
den Signaleingang der Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltung
versetzt bzw. mit einem Versatz versehen werden. Kurz gesagt kann
ein beliebiger Typ von Winkelgeschwindigkeitssensor verwendet werden,
solange der Vibrator in der Ansteuerachsenrichtung unter Anlegung
eines AC-Signals von der Ansteuerschaltung an den Vibrator vibriert
wird und das der in der Erfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerachsenrichtung
auftretenden Verschiebung des Vibrators entsprechende Signal erfasst
wird, um die Winkelgeschwindigkeit zu erfassen. Außerdem kann
ein beliebiger Winkelgeschwindigkeitssensor angewendet werden, solange
ein Paar Armabschnitte so angeordnet ist, das sie sich einander
gegenüberliegen.
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In der zweiten Ausführungsform
ist die 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 vorgesehen,
um die Einstellung durchzuführen,
sie kann jedoch auch je nach Gelegenheit vorgesehen sein. D.h.,
die zweite Ausführungsform
kann so modifiziert werden, daß,
wenn ein Signal phasengleich oder in umgekehrter Phase zur Corioliskraft
ist, die Amplitude unter Verwendung des in der Versatzschaltung 31 betreffenden
Signals eingestellt wird und danach als Vergleichsbezugssignal durch
die Addierschaltungen 34 und 35 der zweiten Erfassungsschaltung 21 zugeführt wird.
Ein fremdes Signal derselben Phase oder der umgekehrten Phase zur
Corioliskraft wird durch die Kapazitätskopplung zwischen einem AC-Signal, das
von der Ansteuerungsschaltung 17 an den Vibrator 12 angelegt
wird, erzeugt, und somit ist es wünschenswert, daß die Versatzschaltung 31 so
ausgelegt ist, daß die
Amplitude des AC-Signals,
die von der Ansteuerschaltung 17 an den Vibrator 12 angelegt
wird, auf dieselbe oder die umgekehrte Phase eingestellt wird.
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In diesem Fall kann die Auswirkung
der kapazitiven Kopplung von der angelegten AC-Spannung optimal
entfernt werden. Kurz gesagt kann ein beliebiger Modus verwendet
werden, solange das Signal, das durch Einstellen der um 90 Grad
phasenverschobenen Signalspannung auf dieselbe Phase oder umgekehrte
Phase erzielt wird, als Vergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltung
der ersten Stufe eingegeben wird.