DE102006015984A1

DE102006015984A1 - Method for operating a vibration gyro and sensor arrangement

Info

Publication number: DE102006015984A1
Application number: DE200610015984
Authority: DE
Inventors: Heinz-Werner Morell
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-10-11
Also published as: DE112007000811A5; WO2007115911A3; WO2007115911A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Sensoranordnung zum Betrieb eines Vibrationskreisels, der einen Resonator darstellt und Teil mindestens eines Regelkreises ist, der den Vibrationskreisel durch Zuführung eines Erregersignals mit einer Resonanzfrequenz (F0) des Vibrationskreisels erregt, wobei dem Vibrationskreisel ein Ausgangssignal entnehmbar ist, aus dem durch Filterung und Verstärkung das Erregersignal abgeleitet wird, wobei der Vibrationskreisel in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst wird und in weiteren Schritten die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals verändert wird, um die Resonanzfrequenz (F0) des Vibrationskreisels zu ermitteln.The invention relates to a method and a sensor arrangement for operating a vibration gyro, which is a resonator and is part of at least one control circuit that excites the vibration gyro by supplying an excitation signal with a resonance frequency (F0) of the vibration gyro, an output signal being taken from the vibration gyro which the excitation signal is derived through filtering and amplification, the vibration gyro being excited to free oscillation by an excitation signal in a first step and a measurement signal of the sensor arrangement dependent on the frequency of the excitation signal being recorded and, in further steps, the frequency of the excitation signal being dependent on the measurement signal is changed to determine the resonance frequency (F0) of the vibration gyro.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels und eine Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisel, der einen Resonator darstellt und Teil mindestens eines Regelkreises ist, der den Vibrationskreisel durch Zuführung eines Erregersignals mit einer Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels erregt wird, wobei dem Vibrationskreisel ein Ausgangssignal entnommen wird, aus dem durch Filterung und Verstärkung das Erregersignal abgeleitet wird, wobei nach dem Einschalten einer Sensoranordnung mit dem Vibrationskreisel vor Zuführung des Erregersignals die Resonanzfrequenz ermittelt wird.The The invention relates to a method for operating a vibratory gyroscope and a sensor assembly with a vibratory gyroscope having a Represents resonator and is part of at least one control loop, the vibration gyro by supplying an excitation signal is excited with a resonant frequency of the vibratory gyro, wherein the vibratory gyro an output signal is taken, from the through Filtering and amplification the excitation signal is derived, wherein after switching on a sensor arrangement with the vibrating gyro before supplying the excitation signal the Resonance frequency is determined.

Beispielsweise aus EP 0 461 761 B1 sind Drehratensensoren bekannt geworden, bei welchen ein Vibrationskreisel in zwei gegenüber einer Hauptachse radial ausgerichteten Achsen angeregt wird, wozu ein primärer und ein sekundärer Regelkreis mit entsprechenden Wandlern an dem Vibrationskreisel vorgesehen sind. Werden derartige Drehratensensoren in Fahrzeugen zur Stabilisierung der Fahrzeugbewegung eingesetzt, ist eine Funktion des Drehratensensors unmittelbar nach Inbetriebsetzung des Fahrzeugs erforderlich. Diese wird jedoch durch das zeitintensive Suchen der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels verzögert.For example EP 0 461 761 B1 Rotary rate sensors have become known in which a vibratory gyroscope is excited in two opposite to a major axis radially aligned axes, including a primary and a secondary control loop with corresponding transducers are provided on the vibratory gyroscope. If such rotation rate sensors are used in vehicles to stabilize the vehicle movement, a function of the rotation rate sensor is required immediately after the vehicle is put into operation. However, this is delayed by the time-consuming search of the resonant frequency of the vibratory gyroscope.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Prioritätskennzeichen 10 2005 043 592.0 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels bekannt, bei dem die Bestimmung der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels erfolgt, indem der Vibrationskreisel mit einem Signal zu einer freien Schwingung angeregt wird, wobei das zur Anregung dienende Signal einen vorgegebenen Frequenzbereich durchfährt. Da die Resonanzfrequenz von Vibrationskreisel von Bau teil zu Bauteil große Toleranzen aufweist und des Weiteren von der Temperatur abhängt, kann die Bestimmung derselbigen aufgrund der hohen Güte der Vibrationskreisel nach dem o. g. Verfahren eine gewisse Zeitspanne in Anspruch nehmen.Out the not previously published German patent application with the priority mark 10 2005 043 592.0 a method for operating a vibration gyro is known in which the determination of the resonant frequency of the vibratory gyroscope takes place by the vibration gyroscope with a signal to a free Oscillation is excited, with the excitation serving signal passes through a predetermined frequency range. Since the resonance frequency of Vibratory gyroscope from construction part to component has large tolerances and Furthermore, depending on the temperature, the determination can be the same because of the high quality the vibratory gyroscope after o. g. Process a certain amount of time take advantage of.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Zeitspanne zu verkürzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Resonanzfrequenz ermittelt wird indem der Vibrationskreisel in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst wird. In einem zweiten Schritt wird die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals des Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verändert, der Vibrationskreisel durch das Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst. In weiteren Schritten werden die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt solange wiederholt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird. Die Resonanzfrequenz wird anhand der Frequenz des Anregungssignals eines letzten Schrittes ermittelt.task The present invention is therefore to shorten this period of time. These Task is inventively characterized solved, that the resonance frequency is determined by the vibration gyroscope in a first step by an excitation signal to a free Oscillation excited and one of the frequency of the excitation signal dependent Measuring signal of the sensor arrangement is detected. In a second step the frequency of the excitation signal is dependent on the measurement signal of the Sensor arrangement of the previous step changed, the vibratory gyroscope excited by the excitation signal to a free vibration and a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement detected. In further steps, the instructions according to the second Step repeated until a predetermined number of steps is reached, where the amount of difference between the frequencies the excitation signals of two successive steps with increasing Number of steps is reduced. The resonance frequency is based on the frequency of the excitation signal of a last step determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Zeitspanne zur Bestimmung der Resonanzfrequenz gegenüber dem Verfahren bei dem das Anregungssignal einen vorgegebenen Frequenzbereich durchfährt (linearer Sweep) verkürzt wird und somit der Vibrationskreisel nach einem Start (Power-On, oder Reset) schneller für Messungen zur Verfügung steht.The inventive method has the advantage that the time span for determining the resonant frequency across from the method in which the excitation signal has a predetermined frequency range passes through (linear sweep) is shortened and thus the vibration gyro after a start (power-on, or Reset) faster for Measurements available stands.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Frequenz des Anregungssignals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt. Durch die Vorbestimmung des Frequenzbereiches kann die Zeitspanne für die Ermittlung der Resonanzfrequenz verkürzt werden. So kann z. B. der Frequenzbereich derart gewählt werden, dass er eine Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels umfasst, deren Wert aus einem gespeicherten Wert, dessen Temperaturabhängigkeit und der beim Einschalten gemessenen Temperatur berechnet wird. Der gespeicherte Wert ist derjenige Wert, der bei einer vorgegebenen Temperatur, beispielsweise 25 °C, während eines Abgleichverfahrens des Vibrationskreisels bzw. der den Vibrationskreisel enthaltenden Sensoranordnung gemessen und in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt wird. Dabei können vorzugsweise auch die Temperatur während des Abgleichverfahrens in dem Speicher abgelegt werden und gegebenenfalls die Temperaturabhängigkeit.A advantageous embodiment of the method according to the invention is that the frequency of the excitation signal within a predetermined Frequency range is. By the predetermination of the frequency range can the time span for the determination of the resonance frequency can be shortened. So z. B. the Frequency range chosen such be that it comprises a resonant frequency of the vibratory gyroscope, their value from a stored value, its temperature dependence and the temperature measured at power up is calculated. Of the stored value is the value given at a given value Temperature, for example 25 ° C, while a balancing method of the vibrating gyro or the vibrating gyroscope containing sensor array and measured in a non-volatile Memory is stored. It can preferably also the temperature during the adjustment process are stored in the memory and optionally the temperature dependence.

Besonders vorteilhaft wird die Frequenz des Anregungssignals in dem ersten Schritt so gewählt, dass sie der Mittenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches entspricht. Hierdurch kann die Zeitspanne zur Ermittlung der Resonanzfrequenz verkürzt werden.Especially advantageous is the frequency of the excitation signal in the first Step chosen so that it corresponds to the center frequency of the predetermined frequency range. As a result, the period of time for determining the resonant frequency shortened become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Resonanzfrequenz nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation ermittelt, wobei die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung sukzessive verändert wird. Bei diesem Prinzip entspricht z. B. die Frequenz des Anregungssignals in dem ersten Schritt der Mittenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches. In den weiteren Schritten wird der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert, indem der Betrag der Differenz jeweils halbiert wird. Das Vorzeichen der Differenz wird in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung ermittelt. Das Vorzeichen gibt an, ob die neue Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der alten Frequenz liegt. Das Prinzip der sukzessiven Approximation wird bei A/D-Wandlern zur Wandlung analoger in digitale Signale angewandt. Mit diesem Prinzip kann die Ermittlung der Resonanzfrequenz besonders effektiv durchgeführt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the resonance frequency is determined according to the principle of successive approximation, wherein the frequency of the excitation signal is changed successively as a function of the measurement signal of the sensor arrangement. With this principle, z. B. the frequency of the excitation signal in the first step of the center frequency of the predetermined frequency range. In the further steps, the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive Reduce steps as the number of steps increases by halving the amount of difference. The sign of the difference is determined as a function of the measuring signal of the sensor arrangement. The sign indicates whether the new frequency of the excitation signal is above or below the old frequency. The principle of successive approximation is used in A / D converters to convert analog to digital signals. With this principle, the determination of the resonance frequency can be carried out particularly effectively.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als Messsignal der Sensoranordnung eine binär angezeigte Phasenlage eines Phasendiskriminators einer Nachlaufsynchronisationseinrichtung (PLL) verwendet. Hierbei wird der Sachverhalt genutzt, dass die Phasenlage (Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsignal des Vibrationskreisels) im Bereich der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels einen sprungförmigen Verlauf aufweist. Anhand der Phasenlage ist somit die Aussage möglich, ob die Frequenz des Anregungssignals Ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz liegt.In a further advantageous embodiment is as a measurement signal of Sensor arrangement a binary displayed Phase angle of a phase discriminator of a tracking synchronization device (PLL) used. Here, the fact is used that the Phase position (phase shift between input and output signal the vibrating gyroscope) in the region of the resonant frequency of the vibratory gyroscope a jump-shaped History has. Based on the phase position is thus possible to say whether the frequency of the excitation signal above or below the resonance frequency lies.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden nach der Ermittlung der Resonanzfrequenz Prüfschritte durchgeführt, um festzustellen ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators vorliegt. Hierdurch kann festgestellt werden, ob der Phasendiskriminator hysteresebehaftet ist. Durch eine große Hysterese kann die genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz erschwert werden.In A further advantageous embodiment are after the determination the resonant frequency test steps carried out, to determine if there is a unique switching point of the phase discriminator. In this way it can be determined whether the phase discriminator hysteresis is. By a big one Hysteresis can make it difficult to accurately determine the resonant frequency become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach der Ermittlung der Resonanzfrequenz eine zusätzliche genauere Bestimmung der Resonanzfrequenz in weiteren Schritten durch eine erste einseitige lineare Approximation, wobei der Betrag und das Vorzeichen der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden linearen Schritte konstant ist. Hierdurch wird eine sehr genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz ermöglicht.In a further advantageous embodiment of the invention takes place after determining the resonant frequency an additional more accurate determination of the resonance frequency in further steps a first one-sided linear approximation, where the amount and the sign of the difference between the frequencies of the excitation signals of two consecutive linear steps is constant. hereby a very accurate determination of the resonance frequency is made possible.

Vorteilhaft kann eine Bestimmung der Hysterese des Phasendiskriminators durch eine zweite lineare Approximation erfolgen. Bei der zweiten linearen Approximation wird die Startfrequenz entgegengesetzt zur ersten linearen Approximation gewählt, d. h. wenn bei der ersten die Startfrequenz unter halb der Resonanzfrequenz liegt, liegt die Startfrequenz der zweiten oberhalb der Resonanzfrequenz.Advantageous can be a determination of the hysteresis of the phase discriminator by a second linear approximation done. At the second linear Approximation, the starting frequency is opposite to the first linear approximation, d. H. if at the first the starting frequency is below half the resonance frequency is the starting frequency of the second above the resonance frequency.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die ermittelte Resonanzfrequenz in einem Speicher abgelegt. So kann z. B. die Resonanzfrequenz bereits in einem Fertigungsschritt des Vibrationskreisels ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden. Somit steht der Vibrationskreisel in der normalen Applikation nach einem Power-On oder Reset besonders schnell für Messungen zur Verfügung.In In a further advantageous embodiment, the determined resonance frequency stored in a memory. So z. B. the resonant frequency already determined in a manufacturing step of the vibratory gyroscope and in a non-volatile Memory are stored. Thus, the vibratory gyroscope is in the normal application after a power-on or reset very fast for measurements to disposal.

Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung löst die Aufgabe durch Mittel, die den Vibrationskreisel in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen und die in einem zweiten Schritt die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verändern, den Vibrationskreisel durch das Anregungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung durch Mittel gekennzeichnet, die in weiteren Schritten die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt solange wiederholen, bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird und welche die Resonanzfrequenz anhand der Frequenz des Anregungssignals eines letzten Schrittes ermitteln.A Sensor arrangement according to the invention solves the problem by means of the vibratory gyro in a first step by an excitation signal to stimulate a free vibration and a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement capture and in a second step the frequency of the excitation signal in dependence of the measurement signal of the sensor arrangement of the previous step, the Vibrating gyroscope through the excitation signal to a free vibration excite and a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal detect the sensor arrangement. Furthermore, the sensor arrangement according to the invention marked by means, in further steps the instructions according to the second Repeat this step until a predetermined number of steps is reached, where the amount of difference between the frequencies the excitation signals of two successive steps with increasing Number of steps is reduced and which the resonance frequency based on the frequency of the excitation signal of a last step determine.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung vorgesehen, dass die Mittel eine Frequenzmesseinrichtung, einen Microcontroller mit einem nicht-flüchtigen Speicher und einen Frequenz-Synthesierer umfassen.Preferably is in the sensor arrangement according to the invention provided that the means a frequency measuring device, a Microcontroller with a non-volatile memory and a Frequency synthesizer include.

Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung möglich.By in further subclaims listed activities are further advantageous developments and improvements of inventive sensor arrangement possible.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Mehrere davon sind schematisch in den Zeichnungen anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:The Invention leaves numerous embodiments to. Several of them are schematic in the drawings on the basis of several Figures shown and described below. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisel mit den zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Elementen, 1 1 is a block diagram of a sensor arrangement with a vibratory gyroscope with the elements used to carry out the method according to the invention,

2 ein Ausführungsbeispiel zu Ermittlung der Resonanzfrequenz eines Vibrationskreisel nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation inklusive Prüfschritte zur Feststellung eines eindeutigen Schaltpunktes eines Phasendiskriminators und 2 an embodiment for determining the resonant frequency of a vibrating gyro according to the principle of successive approximation including test steps for determining a unique switching point of a phase discriminator and

3 ein Ausführungsbeispiel für eine genaue Bestimmung der Resonanzfrequenz durch eine einseitige lineare Approximation. 3 an embodiment for an accurate determination of the resonance frequency by a one-sided linear approximation.

Die Sensoranordnung nach 1 sowie Teile davon sind zwar als Blockschaltbilder dargestellt. Dieses bedeutet jedoch nicht, dass die erfindungsgemäße Sensoranordnung auf eine Realisierung mit Hilfe von einzelnen den Blöcken entsprechenden Schaltungen beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist vielmehr in besonders vorteilhafter Weise mit Hilfe von hochintegrierten Schaltungen realisierbar. Dabei können Microprozessoren eingesetzt werden, welche bei geeigneter Programmierung die in den Blockschaltbildern dargestellten Verarbeitungsschritte durchführen.The sensor arrangement after 1 as well as Tei Of these, although they are shown as block diagrams. However, this does not mean that the sensor arrangement according to the invention is limited to a realization with the aid of individual circuits corresponding to the blocks. Rather, the sensor arrangement according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner with the aid of highly integrated circuits. In this case, microprocessors can be used, which perform the processing steps shown in the block diagrams with appropriate programming.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisel 1 mit zwei Eingängen 2, 3 für ein primäres Erregersignal PD und ein sekundäres Erregersignal SD. Die Erregung erfolgt durch geeignete Wandler, beispiels weise elektromagnetische oder piezoelektrische. Der Vibrationskreisel 1 weist ferner zwei Ausgänge 4, 5 für ein primäres Ausgangssignal PO und ein sekundäres Ausgangssignal SO auf. Diese Signale geben die jeweilige Vibration an räumlich versetzten Stellen des Vibrationskreisels 1 wieder. Derartige Vibrationskreisel 1 sind beispielsweise aus EP 0 307 321 A1 bekannt und beruhen auf der Wirkung der Corioliskraft. 1 shows a block diagram of a sensor arrangement with a vibratory gyroscope 1 with two entrances 2 . 3 for a primary excitation signal PD and a secondary excitation signal SD. The excitation is carried out by suitable transducers, example, electromagnetic or piezoelectric. The vibration gyro 1 also has two outputs 4 . 5 for a primary output PO and a secondary output SO. These signals give the respective vibration at spatially offset points of the vibratory gyroscope 1 again. Such vibratory gyros 1 are for example off EP 0 307 321 A1 known and based on the action of Coriolis.

Der Vibrationskreisel 1 stellt ein Filter hoher Güte dar, wobei die Strecke zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 4 Teil eines primären Regelkreises 6 und die Strecke zwischen dem Eingang 3 und dem Ausgang 5 Teil eines sekundären Regelkreises ist, der nicht dargestellt ist, da dessen Erläuterung zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Der primäre Regelkreis 6 dient zur Erregung von Schwingungen mit der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1. Die Erregung erfolgt dabei in einer Achse des Vibrationskreisels 1, zu welcher die für den sekundären Regelkreis benutzte Schwingungsrichtung um 90° versetzt ist. Im nicht dargestellten sekundären Regelkreis wird das Signal in zwei Komponenten aufgespaltet, von denen eine Komponente nach geeigneter Verarbeitung als der Drehrate proportionales Signal abnehmbar ist.The vibration gyro 1 represents a high-quality filter, with the distance between the input 2 and the exit 4 Part of a primary control loop 6 and the route between the entrance 3 and the exit 5 Part of a secondary control loop, which is not shown, as its explanation is not required for understanding the invention. The primary control loop 6 is used to excite vibrations with the resonant frequency of the vibratory gyroscope 1 , The excitation takes place in an axis of the vibratory gyroscope 1 to which the direction of vibration used for the secondary control loop is offset by 90 °. In the secondary control circuit, not shown, the signal is split into two components, one component of which, after suitable processing, can be removed as a signal proportional to the rate of rotation.

In beiden Regelkreisen erfolgt ein wesentlicher Teil der Signalverarbeitung digital. Die zur Signalverarbeitung erforderlichen Taktsignale werden in einem quarzgesteuerten digitalen Frequenz-Synthesierer 10 erzeugt. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt im Wesentlichen der primäre Regelkreis 6 in Frage, weshalb in 1 ein Ausführungsbeispiel für den primären Regelkreis 6 dargestellt ist.In both control circuits, a significant part of the signal processing is digital. The clock signals required for signal processing are used in a crystal-controlled digital frequency synthesizer 10 generated. For the application of the method according to the invention is essentially the primary control circuit 6 in question why in 1 an embodiment of the primary control loop 6 is shown.

Der primäre Regelkreis 6 weist einen Verstärker 11 für das Ausgangssignal PO auf, an den sich ein Anti-Alias-Filter 12 und ein Analog/Digital-Wandler 13 anschließen. Mit Hilfe von Multiplizierern 14, 15, denen Träger Ti1 und Tq1 zugeführt werden, erfolgt eine Aufspaltung in eine Inphase-Komponente (Realteil) und eine Quadratur-Komponente (Imaginärteil). Bei de Komponenten durchlaufen anschließend je ein Filter 16, 17. Der gefilterte Realteil wird einem Phasendiskriminator 18 zugeführt, der den digitalen Frequenz-Synthesierer 10 steuert, wodurch eine Nachlaufsynchroneinrichtung (PLL) geschlossen wird, welche die richtige Phasenlage der Träger Ti1 und Tq1 bewirkt. Außerdem wird ein Träger Ti2 erzeugt, der einen Konverter 21 durchläuft und anschließend in einer Schaltung 22, die eine Modulator und einen Ausgangstreiber umfasst, mit dem Ausgangssignal eines PI-Reglers 19 moduliert wird, der den gefilterten Imaginärteil erhält. Das Ausgangssignal der Schaltung 22 wird dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 als Erregersignal zugeführt. Anstelle des PI-Reglers 19 kann beispielsweise auch ein PID-Regler vorgesehen sein.The primary control loop 6 has an amplifier 11 for the output signal PO, to which an anti-alias filter 12 and an analog-to-digital converter 13 connect. With the help of multipliers 14 . 15 to which carriers Ti1 and Tq1 are supplied, a splitting into an in-phase component (real part) and a quadrature component (imaginary part) takes place. The components then each go through one filter 16 . 17 , The filtered real part becomes a phase discriminator 18 fed to the digital frequency synthesizer 10 controls, whereby a tracking synchronizer (PLL) is closed, which causes the correct phase position of the carrier Ti1 and Tq1. In addition, a carrier Ti2 is generated, which is a converter 21 goes through and then in a circuit 22 comprising a modulator and an output driver with the output of a PI controller 19 is modulated, which receives the filtered imaginary part. The output signal of the circuit 22 becomes the entrance 2 of the vibrating gyroscope 1 supplied as an excitation signal. Instead of the PI controller 19 For example, a PID controller can also be provided.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein weiterer Verstärker 24, ein Schmitt-Trigger 25 und ein Zähler 26 vorgesehen. Diese dienen als Frequenzmesseinrichtung. Ein Microcontroller 27 steuert die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und hat Zugriff auf einen nichtflüchtigen Speicher 28, der als EEPROM ausgebildet ist. Ein Bussystem 31 verbindet die aufgeführten Komponenten untereinander und mit dem digitalen Frequenz-Synthesierer 10 sowie mit der Schaltung 22.To carry out the method according to the invention are a further amplifier 24 , a Schmitt trigger 25 and a counter 26 intended. These serve as a frequency measuring device. A microcontroller 27 controls the individual steps of the method according to the invention and has access to a non-volatile memory 28 , which is designed as EEPROM. A bus system 31 connects the listed components to each other and to the digital frequency synthesizer 10 as well as with the circuit 22 ,

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert der Mikrocontroller 27 den Frequenz-Synthesierer 10, den Konverter 21 und die Schaltung 22 derart, dass die später im Zusammenhang mit den 2 bis 3 näher erläuterten Anregungssignale dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt werden. Dabei wird beispielsweise durch Unterbrechung der Takte Ti1 und Tq1 der Regelkreis unterbrochen (Primary-Open-Loop-Betrieb) und der Vibrationskreisel 1 durch ein entsprechendes Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt.For carrying out the method according to the invention, the microcontroller controls 27 the frequency synthesizer 10 , the converter 21 and the circuit 22 such that the later related to the 2 to 3 closer explained excitation signals the input 2 of the vibrating gyroscope 1 be supplied. In this case, for example, by interrupting the clocks Ti1 and Tq1 the control circuit is interrupted (primary open-loop operation) and the vibrating gyroscope 1 excited by a corresponding excitation signal to a free vibration.

Die Berechnung der Frequenz des Anregungssignals kann in dem Microcontroller 27 durch einen entsprechenden Software-Algorithmus im Applikationsfall (Stand-Alone-Betrieb) erfol gen. Es ist aber auch denkbar, dass zur Berechnung z. B. bei der Fertigung des Vibrationskreisels 1 bei einem Abgleich-Schritt von einem externen Rechner über ein integriertes Interface 20 Software-Function-Calls aufgerufen werden, die in einem Speicher des Microcontrollers 27 abgelegt sind. Das integrierte Interface 20 kann beispielsweise als UART, SPI oder CAN-Bus realisiert sein.The calculation of the frequency of the excitation signal may be in the microcontroller 27 by a corresponding software algorithm in the application case (stand-alone operation) suc conditions. However, it is also conceivable that for calculating z. B. in the production of vibrating gyros 1 during a reconciliation step from an external computer via an integrated interface 20 Software function calls are called in a memory of the microcontroller 27 are stored. The integrated interface 20 can for example be realized as UART, SPI or CAN bus.

Nach dem Einschalten der den Vibrationskreisel 1 umfassenden Sensoranordnung wird der Vibrationskreisel 1 zur Bestimmung einer Resonanzfrequenz im Primary-Open-Loop-Betrieb betrieben und dem Eingang 2 über die Schaltung 22 in einem ersten Schritt ein Anregungssignal zugeführt. Die Frequenz des Anregungssignals kann z. B. der Mittenfrequenz eines vorgegebenen Frequenzbereiches entsprechen. Die Messung der Frequenz des Anregungssignals erfolgt über den Verstärker 24, Schmitt-Trigger 25, und den Zähler 26.After switching on the vibratory top 1 comprehensive sensor arrangement is the vibratory gyroscope 1 operated to determine a resonant frequency in primary open-loop operation and the entrance 2 over the circuit 22 supplied in a first step, an excitation signal. The frequency of the excitation signal can, for. B. correspond to the center frequency of a predetermined frequency range. The measurement of the frequency of the excitation signal via the amplifier 24 , Schmitt trigger 25 , and the counter 26 ,

Nach der Zuführung des Anregungssignals wird anhand der binär angezeigten Phasenlage des Phasendiskriminators der Nachlaufsynchroneinrichtung festgestellt, ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 liegt. In Abhängigkeit dieses Ergebnisses wird die Frequenz des Anregungssignals in dem darauf folgenden zweiten Schritt verändert und in diesem zweiten Schritt wiederum anhand der binär angezeigten Phasenlage des Phasendiskriminators der Nachlaufsynchroneinrichtung festgestellt, ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 liegt.After the supply of the excitation signal is determined based on the binary phase position of the phase discriminator of the tracking synchronizing device, whether the frequency of the excitation signal above or below the resonant frequency of the vibratory gyroscope 1 lies. In response to this result, the frequency of the excitation signal in the subsequent second step is changed and determined in this second step again on the basis of the binary phase position of the phase discriminator of the tracking synchronous device, if the frequency of the excitation signal above or below the resonant frequency of the vibratory gyroscope 1 lies.

In Abhängigkeit dieses Ergebnisses wird die Frequenz des Anregungssignals in dem darauf folgenden dritten Schritt verändert. Die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt werden in weiteren Schritten solange wiederholt bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird. Die Resonanzfrequenz wird anhand der Frequenz des Anregungssignals des letzten Schrittes ermittelt. Die so ermittelte Resonanzfrequenz kann in dem nicht-flüchtigen Speicher 28 abgelegt werden und steht somit nach einem Power-On oder Reset des Vibrationskreisels 1 zur Verfügung.Depending on this result, the frequency of the excitation signal is changed in the subsequent third step. The instructions according to the second step are repeated in further steps until a predetermined number of steps is reached, whereby the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps. The resonance frequency is determined based on the frequency of the excitation signal of the last step. The resonant frequency thus determined may be in the non-volatile memory 28 be stored and thus stands for a power-on or reset the vibration gyroscope 1 to disposal.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu Ermittlung der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisel 1 nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation inklusive Prüfschritte zur Feststellung, ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators 18 vorliegt. In der 2 sind zwei Diagramme eingezeichnet, wobei jeweils die Frequenz, bzw. das Frequenzraster als Abzisse und die Schritte zur Ermittlung der Resonanzfrequenz als Ordinate eingezeichnet sind. 2 shows an embodiment for determining the resonant frequency of the vibratory gyroscope 1 according to the principle of successive approximation including test steps for determining whether a unique switching point of the phase discriminator 18 is present. In the 2 two diagrams are plotted, wherein in each case the frequency, or the frequency grid as abscissa and the steps for determining the resonant frequency are plotted as ordinate.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ermittlung der Resonanzfrequenz nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation mit einem 8-Bit-Software-Zähler ausgeführt. Mit diesem Zähler sind 256 verschiedene Frequenzen darstellbar, die auf einen vorgegebenen Frequenzbereich abgebildet werden, so dass die minimale Frequenz einem Zählerwert von 0 und die maximale Frequenz einem Zählerwert von 256 entsprechen. In dem unteren Diagramm sind sechs Schritte SA-1 bis SA-6 der sukzessiven Approximation, in dem oberen die beiden letzten Schritte SA-7 und SA-8 der sukzessiven Approximation sowie vier Prüfschritte C-1a bis C-1b, zur Feststellung eines eindeutigen Schaltpunktes des Phasendiskriminators 18, eingezeichnet. Das in dem oberen Diagramm dargestellte Frequenzraster des 8-Bit-Software-Zählers ist, gegenüber dem auf dem unteren Diagramm gezeigten, vergrößert dargestellt. Die zu ermittelnde Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 ist in den Diagrammen als senkrechte Linie eingezeichnet und wird mit F0 bezeichnet.In this embodiment, the determination of the resonance frequency is carried out according to the principle of successive approximation with an 8-bit software counter. With this counter, 256 different frequencies can be represented, which are mapped to a predetermined frequency range, so that the minimum frequency corresponds to a counter value of 0 and the maximum frequency to a counter value of 256. In the lower diagram are six steps SA-1 to SA-6 of the successive approximation, in the upper the last two steps SA-7 and SA-8 of the successive approximation and four test steps C-1a to C-1b, to determine a unique Switching point of the phase discriminator 18 , drawn. The frequency raster of the 8-bit software counter shown in the upper diagram is enlarged in relation to that shown on the lower diagram. The resonant frequency of the vibration gyro to be determined 1 is shown in the diagrams as a vertical line and is denoted by F0.

Nach dem Einschalten der Sensoranordnunq mit dem Vibrationskreisel 1 wird die Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation ermittelt, indem in einem ersten Schritt SA-1 die Frequenz des Anregungssignals entsprechend der Mittenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches (F_min bis F_max) mit dem Frequenz-Synthesierer eingestellt wird. Die Mittenfrequenz entspricht in diesem Beispiel dem Wert 128 (entsprechend dem höchstwertigsten Bit) des 8-Bit-Software-Zählers. Das Anregungssignal wird dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt und die binär angezeigte Phasenlage des Phasendiskriminators 18 der Nachlaufsynchroneinrichtung ausgewertet, um festzustellen ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz F0 liegt.After switching on the Sensoranordnunq with the vibrating gyroscope 1 becomes the resonant frequency of the vibratory gyro 1 determined according to the principle of successive approximation by the frequency of the excitation signal corresponding to the center frequency of the predetermined frequency range (F_min to F_max) is set with the frequency synthesizer in a first step SA-1. The center frequency in this example corresponds to the value 128 (corresponding to the most significant bit) of the 8-bit software counter. The excitation signal becomes the input 2 of the vibrating gyroscope 1 supplied and the binary indicated phase position of the phase discriminator 18 the tracking synchronizer evaluated to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency F0.

In diesem Beispiel liegt sie oberhalb der Resonanzfrequenz F0, so dass in einem zweiten Schritt SA-2 die Frequenz des Anregungssignals gegenüber dem ersten Schritt SA-1 um einen Betrag, welcher dem Wert 64 (entsprechend dem zweithöchstwertigsten Bit) des Software-Zählers entspricht, verringert wird. Das Anregungssignal wird wiederum dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt und die binär angezeigte Phasenlage des Phasendiskriminators 18 der Nachlaufsynchroneinrichtung ausgewertet, um festzustellen ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz F0 liegt.In this example, it is above the resonant frequency F0, so that in a second step SA-2 the frequency of the excitation signal is greater than the first step SA-1 by an amount corresponding to the value 64 (corresponding to the second most significant bit) of the software counter. is reduced. The excitation signal will turn to the input 2 of the vibrating gyroscope 1 supplied and the binary indicated phase position of the phase discriminator 18 the tracking synchronizer evaluated to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency F0.

In diesem Fall liegt sie unterhalb der Resonanzfrequenz F0, so dass die Frequenz des Anregungssignals des Schrittes SA-3 oberhalb der Frequenz des Schrittes SA-2 liegt. Die Schrittweite (entspricht dem Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte) zwischen der Frequenz des Schrittes SA-3 und SA-2 entspricht die Hälfte der Schrittweite zwischen den Frequenzen der Schritte SA-2 und SA-1.In In this case, it is below the resonance frequency F0, so that the frequency of the excitation signal of step SA-3 above the Frequency of step SA-2 is. The step size (corresponds the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals two consecutive steps) between the frequency of the step SA-3 and SA-2 are equal to half the step between the frequencies of steps SA-2 and SA-1.

Diese Verfahren wird in weiteren Schritten SA-3 bis SA-8 solange wiederholt, bis die höchste vorbestimmte Frequenzauflösung (entsprechend dem Wert des niederwertigsten Bits) er reicht ist. In diesem Fall bis einschließlich des Schrittes SA-8. Die Schrittweite wird dabei sukzessive halbiert. Das Vorzeichen der Schrittweite resultiert für jeden Schritt aus dem Signal des Phasendiskriminators 18. SA-8 stellt den letzten Schritt zur Bestimmung der Resonanzfrequenz F0 dar. Die ermittelte Resonanzfrequenz entspricht der Frequenz des Anregungssignals in dem Schritt SA-8. Da die Frequenzauflösung der sukzessiven Approximation von der Anzahl der Schritte abhängt, kann eine sehr genaue Bestimmung der Resonanzfrequenz F0 erfolgen, indem die Anzahl der Schritte erhöht oder ausgehend von der in dem letzten Schritt vorliegenden Frequenz des Anregungssignals andere Maßnahmen zur genauen Bestimmung der Resonanzfrequenz F0 durchgeführt werden. Im Folgenden werden andere Maßnahmen zur genauen Bestimmung der Resonanzfrequenz F0 beschrieben.This process is repeated in further steps SA-3 to SA-8 until the highest predetermined frequency resolution (corresponding to the value of the least significant bit) is reached. In this case up to and including step SA-8. The increment is successively halved. The Vor the step size results for each step from the signal of the phase discriminator 18 , SA-8 represents the final step for determining the resonance frequency F0. The determined resonance frequency corresponds to the frequency of the excitation signal in the step SA-8. Since the frequency resolution of the successive approximation depends on the number of steps, a very accurate determination of the resonant frequency F0 can be made by increasing the number of steps or by taking other measures to accurately determine the resonant frequency F0 from the frequency of the excitation signal present in the last step become. In the following, other measures for accurately determining the resonance frequency F0 will be described.

Nachdem die höchste Frequenzauflösung der sukzessiven Approximation erreicht ist, wird in den Prüfschritten C-1a bis C-1b festgestellt, ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators 18 vorliegt (siehe oberes Diagramm, 1). Die Hysterese des Phasendiskriminators 18 ist in dem oberen Diagramm durch ein grau hinterlegtes, die Resonanzfrequenz F0 umgebendes Rechteck 30 veranschaulicht, wobei die beiden vertikalen Seiten des Rechtecks 30 durch vertikale gestrichelte Linien verdeutlicht werden. Des Weiteren sind die Frequenzen eingezeichnet, bei denen Schaltpunkte des Phasendiskriminators 18 vorliegen. Bei einer Annäherung an die Resonanzfrequenz F0 ausgehend von Frequenzen, die unterhalb der Resonanzfrequenz F0 liegen, schaltet der Phasendiskriminator 18 bei der Frequenz F0_high. Bei einer Annäherung an die Resonanzfrequenz F0 ausgehend von Frequenzen, die oberhalb der Resonanzfrequenz F0 liegen, schaltet der Phasendiskriminator 18 bei der Frequenz F0_low.After the highest frequency resolution of the successive approximation is reached, it is determined in the test steps C-1a to C-1b, whether a unique switching point of the phase discriminator 18 present (see upper diagram, 1 ). The hysteresis of the phase discriminator 18 is in the upper diagram by a gray background, the resonance frequency F0 surrounding rectangle 30 illustrates where the two vertical sides of the rectangle 30 be illustrated by vertical dashed lines. Furthermore, the frequencies are plotted, in which switching points of the phase discriminator 18 available. When approaching the resonance frequency F0 from frequencies below the resonance frequency F0, the phase discriminator switches 18 at the frequency F0_high. When approaching the resonance frequency F0 from frequencies which are above the resonance frequency F0, the phase discriminator switches 18 at the frequency F0_low.

Da der Prüfschritt C-1a innerhalb des Hysteresebereiches liegt und somit das Signal des Phasendiskriminators 18 unverändert bleibt, werden die Prüfschritte C-2a und C-2b einge führt. Durch Einführung dieser beiden zusätzlichen Prüfschritte C-2a und C-2b kann die Feststellung getroffen werden, dass ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators 18 vorliegt. Für diese Feststellung können in anderen Fällen die Schritte C-1a und C-1b ausreichen, d. h. auf die Schritte C-2a und C-2b kann verzichtet werden. Nach dieser Feststellung kann eine sehr genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz F0 durch eine einseitige lineare Approximation erfolgen. Die Schrittweite der Prüfschritte C-1a bis C-1b entspricht der geringsten Schrittweite der Schritte Sa-1 bis SA-8 der sukzessiven Approximation.Since the test step C-1a is within the hysteresis range and thus the signal of the phase discriminator 18 remains unchanged, the test steps C-2a and C-2b are introduced. By introducing these two additional test steps C-2a and C-2b, the determination can be made that a unique switching point of the phase discriminator 18 is present. For this determination, steps C-1a and C-1b may suffice in other cases, ie steps C-2a and C-2b may be dispensed with. After this determination, a very accurate determination of the resonance frequency F0 can be made by a one-sided linear approximation. The step size of the test steps C-1a to C-1b corresponds to the smallest step size of the steps Sa-1 to SA-8 of the successive approximation.

In 3 ist die sehr genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz F0 durch eine einseitige lineare Approximation dargestellt. Neben den Prüfschritten C-1a bis C-1b sind die Schritte L-0 bis L-10 der einseitigen linearen Approximation dargestellt. Des Weiteren ist neben dem groben Frequenzraster der sukzessiven Approximation (99 bis 102) ein höher auflösendes Frequenzraster (0 bis 15) der einseitigen linearen Approximation eingezeichnet.In 3 the very accurate determination of the resonance frequency F0 is represented by a one-sided linear approximation. In addition to the test steps C-1a to C-1b, the steps L-0 to L-10 of the one-sided linear approximation are shown. Furthermore, in addition to the coarse frequency grid of the successive approximation (99 to 102), a higher-resolution frequency grid (0 to 15) of the one-sided linear approximation is drawn.

In diesem Fall entspricht die Schrittweite der einseitigen linearen Approximation ein Fünftel der geringsten Schrittweite der sukzessiven Approximation. Für die Auswahl der Startfrequenz der einseitigen linearen Approximation existieren zwei Möglichkeiten, je nachdem ob die Startfrequenz Ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz F0 liegt. In diesem Fall liegt die Startfrequenz unterhalb der Resonanzfrequenz F0 und entspricht somit der Frequenz des Anregungssignals des Prüfschrittes C-2a.In In this case, the step size corresponds to the one-sided linear Approximation one-fifth the smallest increment of the successive approximation. For the selection the start frequency of the one-sided linear approximation exist two possibilities, depending on whether the starting frequency is above or below the resonance frequency F0 is. In this case, the starting frequency is below the resonance frequency F0 and thus corresponds to the frequency of the excitation signal of the test step C-2a.

Ausgehend von dieser Startfrequenz werden so viele Schritte der einseitigen linearen Approximation durchgeführt, bis der Schaltpunkt des Phasendiskriminators 18 erreicht ist. In diesem Fall in dem Schritt L-10. Die Resonanzfrequenz F0 ist nun sehr genau ermittelt. Wie aus 3 ersichtlich, ist bei der einseitigen linearen Approximation sowohl der Betrag als auch das Vorzeichen der Schrittweite zwischen verschiedenen Schritten konstant.Starting from this start frequency, so many steps of the one-sided linear approximation are performed until the switching point of the phase discriminator 18 is reached. In this case, in the step L-10. The resonance frequency F0 is now determined very accurately. How out 3 As can be seen, in the one-sided linear approximation both the magnitude and the sign of the step size between different steps is constant.

Falls eine Ermittlung der Hysterese des Phasendiskriminators 18 von Interesse ist, kann diese durch eine zweite lineare Approximation erfolgen. Bei der zweiten linearen Approximation wird die Startfrequenz entgegengesetzt zur ersten linearen Approximation gewählt, d. h. wenn bei der ersten die Startfrequenz unterhalb der Resonanzfrequenz F0 liegt, liegt die Startfrequenz der zweiten oberhalb der Resonanzfrequenz F0.If a determination of the hysteresis of the phase discriminator 18 is of interest, this can be done by a second linear approximation. In the second linear approximation, the starting frequency is chosen to be opposite to the first linear approximation, ie if the starting frequency is below the resonance frequency F0 in the first one, the starting frequency of the second is above the resonance frequency F0.

11: Vibrationskreiselvibration gyro
22: Eingang des Vibrationskreiselsentrance of the vibrating gyroscope
33: Eingang des Vibrationskreiselsentrance of the vibrating gyroscope
44: Ausgang des Vibrationskreiselsoutput of the vibrating gyroscope
55: Ausgang des Vibrationskreiselsoutput of the vibrating gyroscope
66: primärer Regelkreisprimary control loop
1010: digitaler-Frequenz-Synthesiererdigital frequency synthesizer
1111: Verstärkeramplifier
1212: Anti-Alias-FilterAnti-aliasing filter
1313: A/D-WandlerA / D converter
1414: Multiplizierermultipliers
1515: Multiplizierermultipliers
1616: Filterfilter
1717: Filterfilter
1818: Phasendiskriminator der NachlaufsynchroneinrichtungQuadrature the tracking synchronizer
1919: PI-ReglerPI controller
2020: Interfaceinterface
2121: Konverterconverter
2222: Schaltungcircuit
2424: Verstärkeramplifier
2525: Schmitt-TriggerSchmitt trigger
2626: Zählercounter
2727: Microcontrollermicrocontrollers
2828: nicht-flüchtiger Speichernon-volatile Storage
3030: Hysterese des Phasendiskriminators veranschaulichendes Rechteckhysteresis of the phase discriminator illustrative rectangle
3131: Bussystembus system
F0F0: Resonanzfrequenz des Vibrationskreiselsresonant frequency of the vibrating gyroscope
F0_highF0_high: Frequenz bei der der Phasendiskriminator ausgehend von Frequenzen unterhalb F0 schaltetfrequency in which the phase discriminator starting from frequencies below F0 switches
F0_lowF0_low: Frequenz bei der der Phasendiskriminator ausgehend von Frequenzen unterhalb F0 schaltetfrequency in which the phase discriminator starting from frequencies below F0 switches
Ti1Ti1: Trägercarrier
Ti2Ti2: Trägercarrier
Tq1tq1: Trägercarrier
SA-1 bis SA-8SA-1 to SA-8: Schritte der sukzessiven Approximationsteps the successive approximation
C-1a bis C-2bC-1a to C-2b: Prüfschrittetest steps
L-0 bis L-15L-0 to L-15: Schritte der linearen Approximationsteps the linear approximation

Claims

Method for operating a vibrating gyroscope ( 1 ), which represents a resonator and part of at least one control loop ( 6 ), which is the vibration gyro ( 1 ) by supplying an excitation signal with a resonance frequency (F0) of the vibration gyroscope ( 1 ), wherein the vibrating gyroscope ( 1 ) is taken from an output signal from which the excitation signal is derived by filtering and amplification, wherein after switching on a sensor arrangement with the vibration gyro ( 1 ) before supplying the excitation signal, the resonance frequency (F0) is determined, characterized in that for determining the resonance frequency of the vibration gyro ( 1 ) is excited in a first step by an excitation signal to a free oscillation and a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement is detected, in a second step, the frequency of the excitation signal in response to the measurement signal of the sensor arrangement of the previous step is changed, the vibration gyro ( 1 ) is excited by the excitation signal to a free oscillation and a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement is detected, in further steps, the instructions according to the second step are repeated until a predetermined number of steps is reached, wherein the amount of difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps, the resonance frequency (F0) is determined based on the frequency of the excitation signal of a last step.

Method according to claim 1, characterized in that that the frequency of the excitation signal within a predetermined Frequency range is.

Method according to claim 2, characterized in that that the frequency of the excitation signal in the first step of the Center frequency of the predetermined frequency range corresponds.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the resonant frequency (F0) according to the principle the successive approximation is determined, the frequency the excitation signal in dependence the measurement signal of the sensor arrangement is successively changed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring signal of the sensor arrangement is a binary phase position of a phase discriminator ( 18 ) of a tracking synchronization device is used.

A method according to claim 5, characterized in that after the determination of the resonant frequency (F0) test steps (C-1a to C-1b) are performed to determine whether a unique switching point of the phase discriminator ( 18 ) is present.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after the determination of the resonance frequency (F0) an additional more accurate Determination of the resonance frequency (F0) in further steps a first one-sided linear approximation takes place, the amount and the sign of the difference between the frequencies of the excitation signals of two consecutive linear steps is constant.

Method according to claim 7, characterized in that a determination of the hysteresis of the phase discriminator ( 18 ) is done by a second linear approximation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined resonance frequency (F0) in a memory ( 28 ) is stored.

Sensor arrangement with a vibrating gyroscope ( 1 ), which represents a resonator and part of at least one control loop ( 6 ), which is the vibration gyro ( 1 ) by supplying an excitation signal with a resonance frequency (F0) of the vibration gyroscope ( 1 ), wherein the vibrating gyroscope ( 1 ) An output signal is removed from the derived by filtering and amplification, the exciter signal in which, after switching on a sensor arrangement with the vibration gyro ( 1 ) before the excitation signal is applied, the resonance frequency (F0) is determined by means of the vibration gyro ( 1 ) excite in a first step by an excitation signal to a free oscillation and detect a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement, in a second step, the frequency of the excitation signal in response to the measurement signal of the sensor arrangement of the previous step change the vibrating gyro ( 1 ) excite a free oscillation by the excitation signal and detect a measurement signal of the sensor arrangement which is dependent on the frequency of the excitation signal, in further steps repeat the instructions according to the second step until a predetermined number of steps have been reached, wherein the amount of the difference between the Frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps, the resonance frequency (F0) on the basis of the frequency of the excitation signal of a last step determine.

Sensor arrangement according to claim 10, characterized in that the means comprise a frequency measuring device ( 24 . 25 . 26 ), a microcontroller ( 27 ) with a memory ( 28 ) and a frequency synthesizer ( 10 ).

Sensor arrangement according to one of claims 10 or 11, characterized by means which the resonance frequency (F0) after determine the principle of successive approximation, the means the Frequency of the excitation signal as a function of the measuring signal of Change sensor arrangement successively.

Sensor arrangement according to one of Claims 10 to 12, characterized by means comprising a phase discriminator ( 18 ) and the as the measurement signal of the sensor arrangement a binary indicated phase position of the phase discriminator ( 18 ) use.

Sensor arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized by means which, after the determination of the resonant frequency (F0) an extra more precise determination of the resonance frequency (F0) in further steps perform by a first one-sided linear approximation.

Sensor arrangement according to claim 14, characterized by means for determining the hysteresis of the phase discriminator ( 18 ) by a second linear approximation.