DE19526953A1

DE19526953A1 - Gyro-sensor e.g. for vehicle navigation or CCD image stabilisation - has non-uniform gyro-mass with centre of gravity on gyro-axle held by bearings, one bearing connected to force or extension sensor also connected to mounting

Info

Publication number: DE19526953A1
Application number: DE1995126953
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Phys Kappel; Randolf Dr Mock; Hans Prof Meixner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-01-30

Abstract

The gyro-sensor includes a gyro-axle (KA), a gyro-mass (KM), and two bearings (L1,L2). The gyro-mass is non-uniform with its centre of gravity on the axle. The two bearings hold the gyro- axis while a motor is used to drive the axle. At least one of the bearings is connected to an extension or force sensor. The sensor is itself also connected to a mounting (H). The gyro-mass is in the form of a double club with uneven weight distribution. The force sensor includes a piezoelement, while the extension sensor is either a surface wave component or a deformable measurement strip. Phase-sensitive ac voltage measurement, e.g. lock-in measurement, is used for signalling the measurement results.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gyrosensor.The invention relates to a gyro sensor.

Dieser ist einsetzbar in der Robotik, in der Chassis-Lageregelung von Fahrzeugen, in der Navigation oder in der Bildstabilisierung bei CCD-Kameras. Grundsätzlich ist der Sensor überall dort einsetzbar, wo die Erfassung von Drehge schwindigkeiten und/oder Drehgeschwindigkeitsänderungen not wendig ist.This can be used in robotics, in the chassis position control of vehicles, in navigation or in the Image stabilization in CCD cameras. Basically the Sensor can be used wherever the detection of rotary speeds and / or changes in rotational speed not is agile.

Die zur Messung von Drehgeschwindigkeiten und zur Navigation verwendeten mechanischen Kreiselsysteme, deren Kreiselmassen kardanisch aufgehängt sind, arbeiten nach dem Prinzip der Drehimpulserhaltung. Aus der Orientierung der Kreiselmassen in Bezug auf den kardanischen Käfig kann die Drehgeschwindig keit und Lage des Systems ermittelt werden.The one for measuring rotational speeds and for navigation used mechanical gyro systems, their gyro masses gimbaled, work on the principle of Conservation of angular momentum. From the orientation of the gyro masses in relation to the gimbal cage, the spinning speed speed and location of the system can be determined.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gyrosensor anzugeben, bei dem Störungen die Meßgenauigkeit nicht beeinflussen.The object of the invention is to provide a gyro sensor, in the event of interference, do not affect the accuracy of measurement.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by a device according to claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments of the invention result from the subclaims.

Sofern Pyroeffekte vernachlässigbar sind, und eine Erhöhung der Meßempfindlichkeit nicht notwendig ist, genügt es, gemäß Patentanspruch 4 pro Lager einen einzigen Sensor einzusetzen.If pyro effects are negligible, and an increase measurement sensitivity is not necessary, it is sufficient, according to Claim 4 to use a single sensor per bearing.

Dadurch kann der Montageaufwand reduziert und die Auswer teelektronik vereinfacht werden.This can reduce the assembly effort and the ejector electronics are simplified.

Um translatorische Bewegungen, die Störungen darstellen; zu kompensieren, ist es vorteilhaft den Gyrosensor gemäß Patent anspruch 5 mit vier Kraft- oder Dehnungssensoren einzusetzen. Zusätzlich ist hier eine Drehrichtungserkennung möglich.About translational movements that represent disturbances; to compensate, it is advantageous to use the gyro sensor according to the patent to use claim 5 with four force or strain sensors. In addition, a direction of rotation detection is possible here.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to several figures.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Gyrosensors. Fig. 1 shows the basic structure of the gyro sensor according to the invention.

Fig. 2 zeigt ein Zeit-Spannungs-Diagramm zur Veranschauli chung des vom Gyrosensor stammenden Meßsignals. Fig. 2 shows a time-voltage diagram to illustrate the measurement signal from the gyro sensor.

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Gyrosensors mit zwei Kraftsensoren. Fig. 3 shows the basic structure of the gyro sensor with two force sensors.

Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Gyrosensors mit vier Kraftsensoren. Fig. 4 shows the basic structure of the gyro sensor with four force sensors.

Fig. 5 zeigt ein Zeit-Spannungs-Diagramm des vom Gyrosensor, gemäß Fig. 3 oder 4, stammenden Meßsignals. FIG. 5 shows a time-voltage diagram of the measurement signal originating from the gyro sensor, according to FIG. 3 or 4.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des Gyrosensors, im nachfolgenden auch als Drehgeschwindigkeitssensor bezeichnet, gezeigt. In einer rahmenartigen Halterung H, welche mög lichst steif sein sollte, um Störeinflüsse zu unterdrücken, sind vier Piezoelemente P1 bis P4 vorgesehen. Zwischen den Piezoelementen P1 und P2 ist ein erstes Lager L1 und zwischen den Piezoelementen P3 und P4 ein zweites Lager L2 angeordnet.In Fig. 1 the basic structure of the gyro sensor, in the following also referred to as a rotational speed sensor is shown. Four piezo elements P1 to P4 are provided in a frame-like holder H, which should be as stiff as possible in order to suppress interference. A first bearing L1 is arranged between the piezo elements P1 and P2 and a second bearing L2 is arranged between the piezo elements P3 and P4.

Die beiden Lager L1 und L2 dienen zur Aufnahme einer Kreisel achse KA, an welcher eine Kreiselmasse KM befestigt ist. Die Kreiselmasse KM ist um die Kreiselachse KA ungleichmäßig ver teilt. Der Schwerpunkt der Kreiselmasse KM liegt in der Krei selachse KA. Dreht sich die Kreiselachse KA zusammen mit der Kreiselmasse KM mit der Winkelgeschwindigkeit ω, im nachfol genden auch als Kreiselfrequenz bezeichnet, und tritt eine Rotation der gesamten Vorrichtung um die y-Achse mit der Win kelgeschwindigkeit Ω, so treten an den Lagern L1 und L2 die Kräfte F_y bzw. F_y′ auf. The two bearings L1 and L2 serve to accommodate a gyro axis KA, to which a gyro mass KM is attached. The gyro mass KM is distributed unevenly around the gyro axis KA. The focus of the KM rotary mass is on the KA rotary axis. If the gyro axis KA rotates together with the gyroscopic mass KM at the angular velocity ω, hereinafter also referred to as the gyro frequency, and if the entire device rotates about the y-axis with the angular velocity Ω, the bearings L1 and L2 occur on the bearings Forces F _y and F _{y '} on.

Wenn im folgenden von der Rotation der Halterung H um die y-Achse die Rede ist, so ist damit die Rotation der gesamten Vorrichtung gemeint.If in the following from the rotation of the holder H about the y-axis is the rotation of the whole Device meant.

Die Kraft F_y ist über die Piezoelemente P1 und P2, die Kraft F_y′ über die Piezoelemente P3 und P4 meßbar. Aufgrund der um die Kreiselachse KA ungleichmäßig verteilten Kreiselmasse KM ergeben sich an den Anschlüssen der Piezoelemente P1 bis P4 bei Auftreten der Kräfte F_y und F_y′ amplitudenmodulierte Spannungen U₁ und U₂.The force F _y can be measured via the piezo elements P1 and P2, the force F _{y '} via the piezo elements P3 and P4. Because of the unevenly distributed gyroscopic mass KM around the gyro axis KA, amplitude-modulated voltages U 1 and U 2 result at the connections of the piezo elements P1 to P4 when the forces F _y and F _{y 'occur} .

Diese Spannungen U₁ und U₂ sind in Fig. 2 in einem Zeit- Spannungs-Diagramm dargestellt. Da die Kreiselmasse KM zwei Einzelmassen aufweist, deren Gesamtschwerpunkt in der Kreisel achse KA liegt, ergeben sich sinusförmige Spannungen U₁ und U₂. Die Amplituden der Spannungen U₁ und U₂ sind ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit Ω der Halterung H um die y-Achse. Sind die Winkelgeschwindigkeit Ω um die y-Achse und die Kreiselfrequenz ω um die x-Achse konstant, so ergibt sich das in Fig. 2 links gezeigte Spannungsbild. Tritt eine reine Be schleunigung in y-Richtung auf, so führt dies zu einer Ver schiebung der Spannungen U₁ und U₂, was in Fig. 2 rechts gezeigt ist. In Fig. 2 Mitte ist der Verlauf der Beschleuni gung in y-Richtung gezeigt. Bis zum Zeitpunkt t₁ findet eine konstante Beschleunigung statt. Zwischen dem Zeitpunkt t₁ und t₂ nimmt die Beschleunigung bis auf Null ab. Vom Zeitpunkt t₂ an erfolgt die Beschleunigung in die entgegengesetzte Rich tung. Zu diesem Beschleunigungsverlauf resultierende amplitu denmodulierte Spannungen U₁ und U₂ sind in Fig. 2 rechts gezeigt. Beschleunigungen in x-Richtung werden nicht detek tiert.These voltages U₁ and U₂ are shown in Fig. 2 in a time-voltage diagram. Since the gyroscopic mass KM has two individual masses, the center of gravity of which lies in the gyroscopic axis KA, sinusoidal voltages U 1 and U 2 result. The amplitudes of the voltages U 1 and U 2 are a measure of the angular velocity Ω of the holder H about the y-axis. If the angular velocity Ω about the y-axis and the gyro frequency ω about the x-axis are constant, the voltage image shown on the left in FIG. 2 results. If a pure acceleration occurs in the y direction, this leads to a shift in the voltages U 1 and U 2, which is shown on the right in FIG. 2. In Fig. 2 center, the course of the acceleration is shown in the y direction. A constant acceleration takes place until time t 1. Between the time t₁ and t₂, the acceleration decreases to zero. From time t₂ onwards, the acceleration takes place in the opposite direction. For this acceleration curve resulting amplitude-modulated voltages U₁ and U₂ are shown in Fig. 2 on the right. Accelerations in the x direction are not detected.

Somit läßt sich feststellen, daß Beschleunigungen in y-Richtung zu einer offsetartigen Verschiebung der Spannungen U₁ und U₂ führen, wohingegen Drehungen der gesamten Vorrich tung um die y-Achse mit der Winkelgeschwindigkeit Ω eine Amplitudenmodulation der Spannungen U₁ und U₂ hervorrufen.It can thus be determined that accelerations in the y direction to an offset-like shift of the voltages U₁ and U₂ lead, whereas rotations of the entire Vorrich tion around the y-axis with the angular velocity Ω Cause amplitude modulation of the voltages U₁ and U₂.

Vorteilhafterweise sind die Piezoelemente P1 und P2 sowie die Piezoelemente P3 und P4, wie in Fig. 1 gezeigt, polarisiert, was durch die Pfeile POL angedeutet ist. Die dort gezeigte serielle Verschaltung der kraftaufnehmenden Piezoelemente P1 und P2 sowie P3 und P4 hat den Vorteil, daß Temperaturschwan kungen sowie translatorische Beschleunigungen in y-Richtung keinen Einfluß auf die Messung rotatorischer Bewegungen um die y-Achse haben.The piezo elements P1 and P2 and the piezo elements P3 and P4 are advantageously polarized, as shown in FIG. 1, which is indicated by the arrows POL. The serial connection shown there of the force-absorbing piezo elements P1 and P2 as well as P3 and P4 has the advantage that fluctuations in temperature and translational accelerations in the y direction have no influence on the measurement of rotational movements about the y axis.

Die Halterung H sollte mit dem Meßobjekt, beispielsweise ei nem Kraftfahrzeug, dessen Drehbewegung zu ermitteln ist, fest verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch eine Ver schraubung der Halterung H mit dem Meßobjekt geschehen. Dazu können die Montagelöcher ML, die in der Halterung H vorgese hen sein können, verwendet werden.The holder H should be with the measurement object, for example egg nem motor vehicle, the rotational movement of which is to be determined be connected. This can be done, for example, by a ver Screw the bracket H with the test object. To can use the mounting holes ML provided in the bracket H. hen can be used.

Sofern Pyroeffekte keine Rolle spielen und die Erhöhung der Meßempfindlichkeit nicht notwendig ist, genügt es, eines der beiden Lager L1 oder L2 mit einem einzigen Kraftsensor zu koppeln.Unless pyro effects play a role and the increase in Sensitivity is not necessary, it is sufficient to use one of the both bearings L1 or L2 with a single force sensor couple.

In Fig. 3 wurde lediglich das Lager L1 mit zwei Piezoelemen ten P1 und P2 gekoppelt. Bei der gemäß Fig. 3 gezeigten Po larisation der Piezoelemente P1 und P2, welche durch die Pfeile POL angedeutet ist und die serielle Verschaltung der Piezoelemente P1 und P2 ist eine Temperaturkompensation und eine Verdoppelung des Meßeffekts möglich. In Fig. 3 wird nur mehr die Kraft F_y detektiert.In Fig. 3, only the bearing L1 was coupled with two piezo elements P1 and P2. In the FIG. 3 shown Po of the piezo elements P1 and P2 larisa tion, which is indicated by the arrows POL and the series connection of the piezo elements P1 and P2, a temperature compensation and a doubling of the measuring effect is possible. In Fig. 3 only the force F _{y is} detected.

Die Lage der Kreiselmasse KM bezogen auf die x-Achse beein flußt das Verhältnis der Kräfte F_y zu F_y′.The position of the gyro mass KM in relation to the x-axis influences the ratio of the forces F _y to F _{y '} .

Der in Fig. 4 gezeigte Gyrosensor unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Gyrosensor durch die Verschaltung der Piezoelemente P1 bis P4. Alle vier Piezoelemente P1 bis P4 sind seriell miteinander verbunden. Die erhaltene Spannung U ist von Pyroeffekten und durch translatorische Bewegungen oder Gravitationskräfte hervorgerufene Störungen befreit.The gyro sensor shown in FIG. 4 differs from the gyro sensor shown in FIG. 1 by the connection of the piezo elements P1 to P4. All four piezo elements P1 to P4 are connected to each other in series. The voltage U obtained is freed from pyro effects and disturbances caused by translational movements or gravitational forces.

Der Verlauf der Spannung U des in Fig. 4 dargestellten Gyro sensors ist in Fig. 5 gezeigt. Bis zum Zeitpunkt t sei die Winkelgeschwindigkeit Ω um die y-Achse konstant. Demzufolge ergibt sich der in Fig. 5 oben links gezeigte Spannungsver lauf bis zum Zeitpunkt t₁. Die Amplitude des amplitudenmodu lierten Signals bleibt konstant. In Fig. 5 ist unten der Spannungsmittelwert U der Spannung U aufgetragen. Zum Zeit punkt t₁ nimmt die Winkelgeschwindigkeit Ω um die y-Achse li near ab, bis sie zum Zeitpunkt t₂ den Wert Null erreicht. Es ist zu erkennen, daß während dieser Zeitdauer die Amplitude der Spannung U und auch der Mittelwert U linear abnimmt. Zum Zeitpunkt t₂ findet ein Drehrichtungswechsel statt. Die Win kelgeschwindigkeit Ω um die y-Achse nimmt bis zum Zeitpunkt t₃ linear zu. Eine Zunahme der Amplitude der Spannung U als auch des Spannungsmittelwerts U ist erkennbar. Vom Zeitpunkt t₃ an bleibt die Winkelgeschwindigkeit Ω um die y-Achse kon stant. Daraufhin bleibt auch die Amplitude der Spannung U und der Spannungsmittelwert U konstant.The course of the voltage U of the gyro sensor shown in FIG. 4 is shown in FIG. 5. Up to time t, the angular velocity Ω is constant around the y axis. Accordingly, the voltage curve shown in Fig. 5 at the top left results up to the time t 1. The amplitude of the amplitude modulated signal remains constant. The mean voltage value U of the voltage U is plotted in FIG. 5. At the point in time t 1, the angular velocity Ω decreases around the y-axis near until it reaches the value zero at the point in time t 2. It can be seen that the amplitude of the voltage U and also the mean value U decrease linearly during this period. At time t₂ there is a change of direction. The win kelocity Ω about the y-axis increases linearly until the time t₃. An increase in the amplitude of the voltage U and in the mean voltage value U can be seen. From the time t₃ on, the angular velocity Ω remains constant about the y-axis. As a result, the amplitude of the voltage U and the mean voltage U also remain constant.

Zu der Detektion der Lagerkräfte F_y und F_y′ eignen sich be vorzugt piezoelektrische Sensoren. Aber auch Dehnungssensoren in Form von Dehnungsmeßstreifen oder Oberflächenwellenbauele menten sind zu der Detektion der Lagerkräfte F_y und F_y′ ge eignet. Die Halterung H ist auf die jeweilige Erfassungsart abzustimmen.Piezoelectric sensors are preferably used to detect the bearing forces F _y and F _{y '} . But also strain sensors in the form of strain gauges or surface wave components are suitable for the detection of the bearing forces F _y and F _{y '} ge. The bracket H is to be matched to the respective type of detection.

Um Eigenbewegungen und Verformungen der Halterung H zu ver hindern, kann diese fest mit einer Trägerplatte verbunden werden.To ver movements and deformation of the bracket H ver prevent this can be firmly connected to a carrier plate will.

Bei der Verteilung der Einzelmassen, die Bestandteile der Kreiselmasse KM sind, sollte darauf geachtet werden, daß der Kreisel bezüglich der Kreiselachse KE ausgewuchtet ist, so daß bei rotierender Kreiselmasse KM und ruhender Halterung H au ßer den durch das Eigengewicht der Kreiselmasse KM und der Kreiselachse KA hervorgerufenen Kräften keine weiteren Lager kräfte wirken.When distributing the individual masses, the components of the Are KM, it should be ensured that the Gyro is balanced with respect to the gyro axis KE, so that with rotating centrifugal mass KM and stationary holder H au ßer by the weight of the KM and the No additional bearings forces work.

Die Anzahl der Einzelmassen der Kreiselmasse KM ist an die zu erwartenden oder auftretenden Störungen anzupassen. Grund sätzlich ist zu bemerken, das die Meßempfindlichkeit mit der Zunahme der Anzahl der Einzelmassen abnimmt.The number of individual masses of the KM centrifugal mass is too adapt to expected or occurring faults. Reason It should also be noted that the measuring sensitivity with the Increase in the number of individual masses decreases.

Bei dem mit der Kreiselfrequenz ω um die x-Achse rotierenden Doppelmassensystem, wie in den Fig. 1, 3 und 4 darge stellt, wirken bei einer Drehung der Halterung H die y-Achse mit der Winkelgeschwindigkeit Ω keine gleichförmigen, son dern mit der Kreiselfrequenz ω modulierte und zur Winkelge schwindigkeit n der Halterung H um die y-Achse, dem Träg heitsmoment der Kreiselmasse KM bezüglich der Kreiselachse KA und der Kreiselfrequenz (o proportionalen Coriolis-Massenkräfte F_y und F_y′. Bei einer konstanten Kreiselfrequenz ω ist die Amplitude der Lagerkräfte F_y, F_y′ zur momentanen Winkelgeschwindigkeit ω der Halterung H um die y-Achse di rekt proportional.In the double mass system rotating with the gyro frequency ω about the x-axis, as shown in FIGS . 1, 3 and 4, when the holder H is rotated, the y-axis acts with the angular velocity Ω not uniform, but with the gyro frequency ω modulated and to the Winkelge speed n of the bracket H about the y-axis, the moment of inertia of the gyro mass KM with respect to the gyro axis KA and the gyro frequency (o proportional Coriolis mass forces F _y and F _{y '} . At a constant gyro frequency ω is the amplitude the bearing forces F _y , F _{y '} directly proportional to the instantaneous angular velocity ω of the holder H about the y-axis.

In Bezug auf die Meßgenauigkeit und die elektronische Meßsi gnalverarbeitung ergeben sich durch das amplitudenmodulierte Meßsignal der Kreiselfrequenz ω erhebliche Vorteile, da tief- oder hochfrequente Störeinflüsse durch einfache Frequenzfil terung beispielsweise mittels eines Bandpasses mit der Krei selfrequenz ω als Transitfrequenz, unterdrückt werden können. Insbesondere können die periodischen Coriolis-Lagerkräfte F_y, F_y′ sehr genau mit den piezoelektrischen Sensoren P1 bis P4 gemessen werden, wobei das Sensorsignal durch die Wechsels pannung von störenden Pyroeffekten befreit ist. Die Winkelge schwindigkeit ω der Halterung H um die y-Achse kann aus der Wechselspannungsamplitude oder deren Mittelwert U des Piezo sensors oder der Piezosensoren abgeleitet werden. Die Dreh richtung ergibt sich aus der Phasenlage oder der Polarität des Sensorsignals. Zur Signalverarbeitung sind phasensensiti ve Wechselspannungsmeßtechniken, z. B. Lock-in-Meßtechniken besonders gut geeignet.With regard to the measuring accuracy and the electronic Meßsi signal processing, there are considerable advantages due to the amplitude-modulated measuring signal of the gyro frequency ω, since low or high-frequency interference can be suppressed by simple frequency filtering, for example by means of a bandpass filter with the gyro frequency ω as the transit frequency. In particular, the periodic Coriolis bearing forces F _y , F _{y '} can be measured very precisely with the piezoelectric sensors P1 to P4, the sensor signal being freed from interfering pyro effects by the alternating voltage. The Winkelge speed ω of the holder H about the y-axis can be derived from the AC voltage amplitude or its mean U of the piezo sensor or the piezo sensors. The direction of rotation results from the phase position or the polarity of the sensor signal. For signal processing, phase-sensitive AC voltage measurement techniques, e.g. B. Lock-in measurement techniques are particularly suitable.

Ein besonders hoher Fremdspannungsabstand des Meßsignals kann erreicht werden, wenn für die piezoelektrischen Sensoren eine Anordnung gemäß den Fig. 1, 3 oder 4 gewählt wird. Durch die dargestellten Anordnungen und die elektrischen Verschal tungen der einzelnen piezoelektrischen Detektoren P1 bis P4 werden in erster Linie Störeinflüsse durch Pyroeffekte oder durch Kräfte, die auf das erste und zweite Lager L1 und L2 gleichsinnig wirken, z. B. durch translatorische Beschleuni gungen, kompensiert.A particularly high external voltage spacing of the measurement signal can be achieved if an arrangement according to FIGS. 1, 3 or 4 is selected for the piezoelectric sensors. Due to the arrangements shown and the electrical connections of the individual piezoelectric detectors P1 to P4, interferences are primarily caused by pyro effects or by forces which act in the same direction on the first and second bearings L1 and L2, for. B. by translational accelerations compensated.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es bei einem Kreisel mit un gleichmäßig verteilter Massenanordnung prinzipiell ausrei chend, entweder die Lagerkraft F_y oder die Lagerkraft F_y′ am Lager L1 bzw. L2 zu messen. Die dargestellte Anordnung mit zwei identischen piezoelektrischen Sensoren P1 und P2 zeich net sich durch eine niedrige Temperaturabhängigkeit des Meß signals aus, da sich pyroelektrische Effekte weitgehend ge genseitig kompensieren. Eine translatorische Beschleunigung in y-Richtung führt zu einem Gleichspannungsoffset-Signal.As shown in Fig. 3, it is in principle sufficient with a gyro with an evenly distributed mass arrangement, either the bearing force F _y or the bearing force F _{y '} on the bearing L1 or L2. The arrangement shown with two identical piezoelectric sensors P1 and P2 is characterized by a low temperature dependence of the measurement signal, since pyroelectric effects largely compensate one another. A translational acceleration in the y direction leads to a DC offset signal.

Eine zusätzlich sehr hohe Unempfindlichkeit gegenüber solchen translatorischen Kräften weist der Aufbau gemäß Fig. 4 auf. Es sollten vier möglichst identische Piezosensoren P1 bis P4 verwendet werden.The structure according to FIG. 4 also has a very high level of insensitivity to such translational forces. Four piezo sensors P1 to P4, which are as identical as possible, should be used.

Die in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigten Möglichkeiten der elektrischen Verschaltung und der Orientierung der Polarisa tionsrichtung POL stehen dabei nur exemplarisch für weitere denkbare Anordnungen und Verschaltungen der Piezosensoren. The options shown in FIGS . 1, 3 and 4 of the electrical interconnection and the orientation of the polarization direction POL are only examples of other conceivable arrangements and interconnections of the piezo sensors.

Auch brauchen zur Messung der Lagerkräfte F_y, und F_y′ nicht notwendigerweise jeweils zwei piezoelektrische Detektoren verwendet werden.Also, two piezoelectric detectors need not necessarily be used to measure the bearing forces F _y , and F _{y '} .

Zum Antrieb der Kreiselachse KA und der Kreiselmasse KM kann die Kreiselachse KA durch das erste oder zweite Lager hin durch verlängert und mit einem drehzahlgeregelten Antrieb, beispielsweise einem Motor verbunden werden. Besonders kom pakte Bauformen lassen sich mit Elektromotoren erzielen. In diesem Fall kann die Halterung H des Gyrosensors Bestandteil des Motorgehäuses sein, wobei die Kreiselmasse KM und der Läufer des Motors zumindest zum Teil identisch und zwischen den beiden Lagern L1 und L2 angeordnet sind. Der Kreisel kann auch pneumatisch oder durch Druckflüssigkeiten angetrieben werden. Dies ist unter Umständen bei Systemen, die derartige Medien zu anderen Zwecken bereits zur Verfügung stellen, (z. B. Druckluftbremse) vorteilhaft.To drive the gyro axis KA and the gyro mass KM can the gyro axis KA through the first or second bearing by extended and with a speed-controlled drive, for example connected to an engine. Especially com Compact designs can be achieved with electric motors. In In this case, the holder H of the gyro sensor can be a component of the motor housing, the gyro mass KM and the The rotor of the motor is at least partly identical and between the two bearings L1 and L2 are arranged. The gyro can also driven pneumatically or by hydraulic fluids will. This may be the case with systems that do Already make media available for other purposes, (e.g. air brake) advantageous.

Durch die Einsparung aufwendiger kardanischer Aufhängungen, elektromechanischer Nachführsysteme und elektronischer Aus werte- und Lageregelungsschaltungen ist auf diese Art ein sehr kompakter, robuster und kostengünstiger Gyrosensor rea lisierbar.By saving expensive gimbals, electromechanical tracking systems and electronic off value and position control circuits is in this way very compact, robust and inexpensive gyro sensor rea lisable.

Claims

1. Gyro sensor,

- in which a gyro axis (KA) is provided,
- in which an unevenly distributed gyroscope mass (KM) with a focus in the gyroscopic axis (KA) is provided,
- in which the gyroscopic axis (KA) is mounted in a first and a second bearing (L1, L2),
in which at least one of the bearings (L1, L2) is connected to at least one force or strain sensor,
- In which the force or strain sensor is connected to a bracket (H).

2. Gyro sensor according to claim 1, in which the gyro mass (KM) on one to the gyro axis (KA) concentric circle is distributed.

3. gyro sensor according to claim 1 or 2, where the gyro mass (KM) has the shape of a double lobe points.

4. Gyro sensor according to one of claims 1-3, where each bearing (L1, L2) has a force or strain sensor having.

5. Gyro sensor according to one of claims 1-3, where each bearing (L1, L2) has two force or strain sensors ren has.

6. Gyro sensor according to one of claims 1-5, in which the force sensor has a piezo element (P1-P4).

7. gyro sensor according to one of claims 1-5, where the strain sensor is a surface acoustic wave device or has a strain gauge.