DE3943787C2 - Oscillator exciter used as gyro component - Google Patents

Oscillator exciter used as gyro component

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Takeshi Nakamura
Keiichi Okano
Yoshiko Morishita
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Abstract

On a polygonal cylinder oscillator body made from metal of constant elasticity piezoelectric detector and drive elements are mounted. The driving oscillator circuit (50) is controlled by a single piezoelectric element (16al) positioned on one face of the body. One output of the oscillator feeds an AGC loop with a piezoelectric drive element (16a2). Two detector elements (16b, 16c) on separate faces of the oscillator body provide output signals which are proportional to the coriolis force effect resulting from rotation of the assembly about the polygon axis. The signals are proportional to the angular velocity and the two detector elements are effectively in push-pull to provide increased output from a given perturbing motion. The detector signals are fed to the inputs of a differential amplifier and thence hrough synchronising, smoothing and DC amplifier circuits to provide an angular velocity measurement.

Description

Die Erfindung betrifft einen Differentialverstärker insbesondere für die Verwendung mit einem Schwingkreisel.The invention relates to a differential amplifier, in particular for Use with an oscillating gyroscope.

Fig. 8 ist eine Darstellung eines Beispieles für einen herkömmlichen Schwingkreisel. Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Schwingungserregers des Schwingkreisels gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 61-191916 und Fig. 10 eine Schnittdarstellung entlang der Linie LII-LII, gemäß Fig. 9. Der Schwingungserreger 2 des Schwingkreisels 1 umfaßt einen vierseitigen prismaförmigen Schwingkörper 3 aus einem Metall konstanter Elastizität oder dergleichen. Fig. 8 is an illustration of an example of a conventional vibrating gyroscope. Fig. 9 is a perspective view of a vibration exciter of the vibration gyro disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication JP 61-191916 and Fig. 10 is a sectional view taken along line LII-LII shown in FIG. 9. The vibrator 2 of the vibrating gyroscope 1 comprises a four-sided prism-shaped vibrating body 3 consists of a Metal of constant elasticity or the like.

Auf einem Paar gegenüberliegender Seitenflächen des Schwing­ körpers 3 sind piezoelektrische Detektorelemente 4,4 gebil­ det. Wie in Fig. 10 zu sehen, weist das piezoelektrische De­ tektorelement 4 Elektroden 4b auf, welcher an beiden Ober­ flächen eines piezoelektrischen keramischen Elementes 4a ge­ bildet sind.On a pair of opposite side surfaces of the vibrating body 3 , piezoelectric detector elements 4,4 are gebil det. 10 as seen in FIG., The piezoelectric De tektorelement 4 electrodes 4 b, which at both upper surfaces of a piezoelectric ceramic element 4 forms a ge are.

Entsprechend sind auf einem Paar von Seitenflächen des Schwingkörpers 3, auf welchem kein piezoelektrisches Detek­ torelement gebildet ist, piezoelektrische Treiberelemente 5,5 gebildet. Die piezoelektrischen Treiberelemente 5 umfassen ebenfalls wie die piezoelektrischen Detektorelemente 4 auf beiden Oberflächen eines piezoelektrischen keramischen Ele­ mentes 5a Elektroden 5b. Der Schwingkreisel 1 ist mittels La­ gerelementen 6,6, die sich durch Knotenpunkte des Schwing­ körpers 3 erstrecken, gelagert.Accordingly, piezoelectric driver elements 5, 5 are formed on a pair of side surfaces of the vibrating body 3 , on which no piezoelectric detector element is formed. The driving piezoelectric elements 5 also comprise as the piezoelectric detector elements 4 on both surfaces of a piezoelectric ceramic Ele mentes 5 a 5 b electrodes. The oscillating gyroscope 1 is supported by means of bearing elements 6 , 6 , which extend through nodes of the oscillating body 3 .

Ein Differentialverstärker 7 ist mit den piezoelektrischen Detektorelementen 4 des Schwingungserregers 2 verbunden, und ein Oszillator 8 ist mit den piezoelektrischen Treiberelemen­ ten 5 verbunden. Somit führt der Schwingkörper 3, wenn ein Treibersignal an die piezoelektrischen Treiberelemente 5 an­ gelegt wird, diese Schwingungen in der Richtung senkrecht zu den Hauptoberflächen der piezoelektrischen Treiberelemente 5 durch, wie übertrieben in Fig. 10 gezeigt.A differential amplifier 7 is connected to the piezoelectric detector elements 4 of the vibration exciter 2 , and an oscillator 8 is connected to the piezoelectric driver elements 5 . Thus, when a drive signal is applied to the piezoelectric driver elements 5 , the vibrating body 3 performs these vibrations in the direction perpendicular to the main surfaces of the piezoelectric driver elements 5 , as exaggeratedly shown in FIG. 10.

In diesem Stadium wird, wenn der Schwingkreisel 1 beispiels­ weise um seine Achse rotiert wird, eine senkrecht zur Schwin­ gungsrichtung liegende Korioliskraft ausgeübt. Damit wird die Schwingungsrichtung des Schwingkörpers 3, wie übertrieben in Fig. 54 gezeigt durch die Korioliskraft geändert, und in den piezoelektrischen Detektorelementen 4 eine Ausgangsspan­ nung erzeugt. Da diese Ausgangsspannung proportional zu einer Schwingungsquantität in senkrecht zu der Hauptoberfläche des piezoelektrischen Detektorelements 4 liegender Richtung ist, kann durch Messen dieser Ausgangsspannung die Drehwinkelge­ schwindigkeit des Schwingkreisels 1 ermittelt werden. Genauso verhält es sich auch, wenn der Schwingkreisel um jede belie­ bige Achse entlang seiner Achse rotiert wird.In this state, a Coriolis force lying supply direction perpendicular to the oscillations when the vibratory gyroscope 1 is rotated about its axis as Example exercised. Thus, the vibration direction of the vibrating body 3, as exaggerated in Fig. 54 changed by the Coriolis force, and generates an output clamping voltage in the piezoelectric detector elements 4. Since this output voltage is proportional to an oscillation quantity in the direction perpendicular to the main surface of the piezoelectric detector element 4 , the angular rate of rotation of the oscillating gyroscope 1 can be determined by measuring this output voltage. The same applies if the oscillating gyroscope is rotated about any axis along its axis.

Wird ein derartiger herkömmlicher Schwingkreisel rotiert, weicht die Biegerichtung des Schwingkörpers beziehungsweise des piezoelektrischen Detektorelementes in dieser Richtung von der senkrecht zur Hauptoberfläche liegenden Richtung ab. (eine Richtung eines resultierenden Vektors aus einem Vektor, der Biegeschwingungsrichtung ohne Rotation und einem durch die Korioliskraft erzeugten Abweichungsvektor), so daß die in dem piezoelektrischen Detektorelement 4 erzeugte Ausgangs­ spannung klein ist. Es ist deshalb schwer, die auf den Schwingkreisel angelegte Drehwinkelgeschwindigkeit aus der Ausgangsspannung zu messen. Entsprechend ist es schwer, die Ausgangsspannung zu Null zu regeln, obwohl dies erforderlich ist, um das S/N-Verhältnis zu erhalten.If such a conventional oscillating gyroscope is rotated, the bending direction of the oscillating body or of the piezoelectric detector element deviates in this direction from the direction perpendicular to the main surface. (a direction of a resultant vector of a vector, the bending vibration direction without rotation and a deviation vector generated by the Coriolis force), so that the output voltage generated in the piezoelectric detector element 4 is small. It is therefore difficult to measure the angular velocity applied to the oscillating gyroscope from the output voltage. Accordingly, it is difficult to zero the output voltage, although this is necessary to maintain the S / N ratio.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Differentialverstärker insbesondere für einen Schwingkreisel, bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved Differential amplifier especially for an oscillating gyroscope, to provide.

Diese Aufgabe wird durch den Differentialverstärker nach dem Anspruch 1 gelöst.This task is performed by the differential amplifier after Claim 1 solved.

Wenn ein Treibersignal an das piezoelektrische Element ange­ legt wird, führt der Schwingkörper Biegeschwingungen in Rich­ tung senkrecht zu der Hauptoberfläche des piezoelektrischen Elementes durch.When a drive signal is applied to the piezoelectric element is placed, the vibrating body causes bending vibrations in Rich tion perpendicular to the main surface of the piezoelectric Element by.

Wenn der Schwingkreisel um seine Achse rotiert wird, wird die Schwingrichtung durch eine Korioliskraft geändert, und es gibt Seitenflächen des Schwingkörpers, deren Hauptober­ flächen in im wesentlichen senkrecht zur Schwingrichtung liegender Richtung liegen. Somit kann, wenn das piezoelektri­ sche Element auf diesen Oberflächen zur Erkennung verwendet wird, eine große Ausgangsspannung in diesem erzeugt werden.If the oscillating gyroscope is rotated around its axis, the Direction of vibration changed by a Coriolis force, and it  gives side surfaces of the vibrating body, its main upper surfaces in substantially perpendicular to the direction of vibration lying in the lying direction. Thus, when the piezoelectric cal element on these surfaces used for detection a large output voltage will be generated in this.

Weiterhin sind die in den piezoelektrischen Detektorelementen erzeugten Ausgangsspannungen im Vergleich mit den Schwing­ kreiseln des Standes der Technik größer, da die Biegerichtung, des Schwingkörpers und die Hauptoberflächen der piezoelektri­ schen Detektorelemente im wesentlichen im rechten Winkel re­ lativ zueinander bei Rotation des Schwingkreisels liegen. So­ mit ist es bei diesem Schwingkreisel einfach, die Drehwinkel­ geschwindigkeit zu erfassen. Damit ist ein besonderes Verfah­ ren zum Erhalt des S/N-Verhältnisses nicht notwendig.Furthermore, they are in the piezoelectric detector elements generated output voltages in comparison with the vibration gyroscope of the prior art larger because the bending direction, of the vibrating body and the main surfaces of the piezoelectric rule detector elements substantially at right angles relative to each other when the gyroscope rotates. Like this it is easy with this oscillating gyroscope, the angle of rotation to record speed. This is a special procedure not necessary to maintain the S / N ratio.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beilie­ genden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen: Embodiments of the invention are based on the enclosed described drawings. Show:  

Fig. 1 einen Schaltkreis eines Differentialverstärkers, der in einem erfindungsgemäßen Schwingkreisel verwendet wird, Fig. 1 shows a circuit which is used in a vibration gyro according to the invention of a differential amplifier,

Fig. 2 einen Schaltkreis eines Beispieles, in welchem die Gainkontrolle in dem in Fig. 8 gezeigten Dif­ ferentialverstärker möglich ist, Fig. 2 shows a circuit of an example in which the gain control in the in Fig. 8 Dif shown ferentialverstärker is possible

Fig. 3 einen Schaltkreis einer Modifikation des in Fig. 9 gezeigten Differentialverstärkers, Fig. 3 is a circuit diagram of a modification of the differential amplifier shown in Fig. 9,

Fig. 4 einen Schaltkreis für ein Beispiel einer Kreiseil­ anlage, Fig. 4 a circuit for conditioning an example of a Kreiseil,

Fig. 5 grafische Darstellungen der Ausgänge des in Fig. 4 gezeigten Schaltkreises bei Nichtrotation des Schwingkreisels, Figure 5 graphs. Of the outputs of the circuit shown in Fig. 4 for non-rotation of the vibration gyro,

Fig. 6 grafische Darstellungen der Ausgänge des in Fig. 4 gezeigten Schaltkreises bei Rotation des Schwingkreisels, Fig. 6 graphical representations of the outputs of the circuit shown in Fig. 4 upon rotation of the vibration gyro,

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehwinkelgeschwindigkeit des Schwingkreisels und der Ausgangsspannung eines Differentialver­ stärkers in einem Schaltkreis gemäß Fig. 4, Fig. 7 is a graph showing the relationship between the rotational angular velocity of the gyroscope and the output voltage of a Differentialver stärkers in a circuit according to Fig. 4,

Fig. 8 eine Darstellung eines Beispiels für einen her­ kömmlichen Schwingkreisel gemäß Stand der Tech­ nik, Fig. 8 is an illustration of an example of a technology ago conventional vibration gyro according to the prior Tech,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 8 gezeigten Schwingkreisels, Figure 9 is a perspective view of the vibration gyro. In Fig. 8 shown,

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie LII/LII ge­ mäß Fig. 9 gezeigten Schwingkreisels bei Rotation. Fig. 10 is a sectional view taken along the line LII / LII ge according to FIG. 9 oscillating gyroscope when rotating.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Differentialverstärker 60 zwei Ein­ gangsseiten 62, 64 und eine Ausgangsseite 66. Der Differentialverstärker 60 umfaßt weiterhin einen Operations­ verstärker 68. Eine Eingangsseite 62 ist mit einem Umkehrein­ gangsanschluß des Operationsverstärkers 68 über einen Wider­ stand 70 verbunden. Der Umkehreingangsanschluß des Operationsverstärkers 68 ist über einen Widerstand 72 geer­ det.Referring to FIG. 1, the differential amplifier 60 includes two sides, a gear 62, 64 and an output side 66th The differential amplifier 60 further includes an operational amplifier 68 . An input side 62 is connected to a reverse input connection of the operational amplifier 68 via a counter 70 . The reverse input terminal of the operational amplifier 68 is geer det via a resistor 72 .

Die andere Eingangsseite 64 des Differentialverstärkers 60 ist über einen nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 68 über einen Widerstand 74 verbunden. Der nicht umkehrende Eingangsanschluß des Operationsverstär­ kers 68 ist über einen Widerstand 76 geerdet. Das Verhältnis R2/R1 der Widerstandsbeiwerte R1 und R2 der beiden Wider­ stände 74 und 76, die mit den nicht umkehrenden Eingangsan­ schlüssen des Operationsverstärkers 68 verbunden sind, ist so gewählt, daß es gleich dem Verhältnis R4/R3 der Widerstands­ beiwerte R3 und R4 der beiden Widerstände 70 und 72 ist, die mit den Umkehreingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 68 verbunden sind.The other input side 64 of the differential amplifier 60 is connected via a non-inverting input connection of the operational amplifier 68 via a resistor 74 . The non-inverting input terminal of the operational amplifier 68 is grounded through a resistor 76 . The ratio R2 / R1 of the resistance coefficients R1 and R2 of the two resistors 74 and 76 , which are connected to the non-inverting input connections of the operational amplifier 68 , is chosen so that it is equal to the ratio R4 / R3 of the resistance coefficients R3 and R4 is two resistors 70 and 72 connected to the reverse input terminals of operational amplifier 68 .

Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 68 ist mit dem Ausgang 66 des Differentialverstärkers 60 verbunden, der Ausgangsanschluß und der Umkehreingangsanschluß des Operationsverstärkers 68 sind über einen Widerstand 78 mit­ einander verbunden. Bei einem derartigen Differentialverstär­ ker 60 wird dessen Verstärkung durch das Verhältnis R5/R3 der Widerstandsbeiwerte R3 und R5, zum einen des Widerstands 70 zwischen der Eingangsseite 62 und dem Umkehreingangsanschluß des Operationsverstärkers 68, und andererseits des Widerstan­ des 78 zwischen dem Umkehreingangsanschluß und dem Ausgangs­ anschluß des Operationsverstärkers 68, bestimmt. Somit wird, wenn die Eingangsspannung V1 an der Eingangsseite 62 und die Eingangsspannung V2 an der Eingangsseite 64 angelegt werden, die Ausgangsspannung V, die an dem Ausgangsende 66 erzeugt wird, wie folgt berechnet: V = (V1 - V2) R5/R3.The output terminal of the operational amplifier 68 is connected to the output 66 of the differential amplifier 60 , the output terminal and the reverse input terminal of the operational amplifier 68 are connected to one another via a resistor 78 . In such a differential amplifier 60 , its gain is increased by the ratio R5 / R3 of the resistance coefficients R3 and R5, on the one hand the resistor 70 between the input side 62 and the reverse input terminal of the operational amplifier 68 , and on the other hand the resistance of the 78 between the reverse input terminal and the output terminal of the operational amplifier 68 . Thus, when the input voltage V1 is applied to the input side 62 and the input voltage V2 is applied to the input side 64 , the output voltage V generated at the output end 66 is calculated as follows: V = (V1 - V2) R5 / R3.

Bei einem derartigen Differentialverstärker 60 ist, um die Zunahme an der nicht umkehrenden Eingangsseite zu steuern, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, ein variabler Wider­ stand 80 mit dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Ope­ rationsverstärkers 68 verbunden. In diesem Fall ist ein fe­ ster Anschluß des Stellwiderstandes 80 mit der Eingangsseite 64 verbunden und der andere feste Anschluß geerdet. Der Stellanschluß des Stellwiderstandes Null ist dann mit dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 68 verbunden. Um beispielsweise eine zehnfache Verstärkung durch einen derartigen Differentialverstärker 60 zu erzielen, werden beispielsweise die Widerstandsbeiwerte R3 und R4 der Widerstände 70 und 72, die mit den Umkehreingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 68 verbunden sind, jeweils mit 1 kΩ gewählt, während der Widerstandsbeiwert R5 des Widerstandes 78 mit 10 kΩ gewählt wird. Der Widerstandsbeiwert zwischen den zwei festen Anschlüssen des Stellwiderstandes 80 ist bei­ spielsweise mit 2 kΩ gewählt. In diesem Fall wird, da die Wi­ derstandsbeiwerte R3 und R4 der Widerstände 70 und 72, die mit den Umkehreingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 68 verbunden sind, jeweils mit 1 kΩ gewählt wurden, der Stellanschluß des Stellwiderstandes 80 im wesentlichen unge­ fähr in der Mitte zwischen den beiden festen Anschlüssen ge­ steuert. Das heißt, der Stellanschluß des Stellwiderstandes 80 wird annähernd auf 1 kΩ zwischen den zwei festen An­ schlüssen gesteuert. In such a differential amplifier 60 , in order to control the increase on the non-inverting input side, as shown for example in FIG. 2, a variable resistor 80 was connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 68 . In this case, a fe ster connection of the variable resistor 80 is connected to the input side 64 and the other fixed connection is grounded. The control connection of the control resistor zero is then connected to the non-inverting input connection of the operational amplifier 68 . For example, in order to achieve a ten-fold gain by such a differential amplifier 60 , the resistance coefficients R3 and R4 of the resistors 70 and 72 , which are connected to the reverse input connections of the operational amplifier 68 , are each chosen to be 1 kΩ, while the resistance coefficient R5 of the resistor 78 is selected as 10 kΩ is selected. The resistance coefficient between the two fixed connections of the variable resistor 80 is chosen, for example, to be 2 kΩ. In this case, since the resistance coefficients R3 and R4 of the resistors 70 and 72 , which are connected to the reverse input connections of the operational amplifier 68 , were each chosen to be 1 kΩ, the control connection of the variable resistor 80 is essentially approximately in the middle between the two fixed connections controlled ge. That is, the control connection of the variable resistor 80 is controlled approximately to 1 kΩ between the two fixed connections.

Bei einem herkömmlichen Differentialverstärker ohne den Wider­ stand 72 mußte der Stellwiderstand 80 in der Nähe eines Endes zur Verstärkungskontrolle geregelt werden, während in dem Differentialverstärker 60 gemäß Fig. 2 die Verstärkungs­ steuerung sehr einfach ist, da sie im wesentlichen nahe der Mitte des Stellwiderstandes 80 bewirkt wird.In a conventional differential amplifier without the opposing stand 72 , the variable resistor 80 had to be regulated near one end for gain control, while in the differential amplifier 60 according to FIG. 2, the gain control is very simple, since it causes substantially near the center of the variable resistor 80 becomes.

Um in einem Differentialverstärker des Standes der Technik eine Verstärkungssteuerung nahe der Mitte des Stellwiderstan­ des zu ermöglichen, wurde ein Festwiderstand in Reihe zu dem Stellwiderstand geschaltet. In diesem Fall wird, da die Widerstandstemperaturkoeffizienten des variablen und des fe­ sten Widerstandes ungleich sind, eine durch die atmosphä­ rische Temperatur bewirkte Verschiebung stattfinden. Im Ge­ gensatz dazu muß der Festwiderstand bei dem Differentialver­ stärker 60 gemäß Fig. 2 nicht mit dem Stellwiderstand 80 verbunden sein, so daß eine Verschiebung durch atmosphärische Temperatur kaum erzeugt werden kann.In order to enable gain control near the center of the variable resistor in a prior art differential amplifier, a fixed resistor was connected in series with the variable resistor. In this case, since the resistance temperature coefficients of the variable and fixed resistances are unequal, a shift caused by the atmospheric temperature will take place. In contrast, the fixed resistance in the differential differential 60 according to FIG. 2 does not have to be connected to the variable resistor 80 , so that a shift due to atmospheric temperature can hardly be generated.

Bei diesem Differentialverstärker ist der Umkehreingangsan­ schluß des Operationsverstärkers über einen Widerstand geer­ det. Deshalb sind das Verhältnis des Widerstandes zwischen der Eingangsseite des Differentialverstärkers und dem Um­ kehreingangsanschluß des Operationsverstärkers, der Widerstand zwischen dem Umkehreingangsanschluß des Operationsverstärkers und der Erde, das Verhältnis des Widerstandes zwischen der Eingangsseite und dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers, und der Widerstand zwischen dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers und der Erde im wesentlichen gleich.The reverse input is on for this differential amplifier circuit of the operational amplifier via a resistor geer det. That is why the ratio of resistance between the input side of the differential amplifier and the order Reverse input connection of the operational amplifier, the resistor between the reverse input terminal of the operational amplifier and earth, the ratio of resistance between the Input side and the non-inverting input connection of the Operational amplifier, and the resistance between that is not inverting input terminal of the operational amplifier and essentially the same as Earth.

Entsprechend kann, bei geeigneter Wahl des Verhältnisses des Widerstandes zwischen der Eingangsseite des Differentialver­ stärkers und dem Umkehreingangsanschluß des Operationsver­ stärkers, sowie dem Widerstand zwischen dem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers und der Erde, das Verhältnis des Widerstandes zwischen der Eingangsseite des nicht umkehrenden Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers, sowie der Wi­ derstand zwischen dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers und der Erde wahlweise geändert werden. Damit kann, wenn ein Stellwiderstand an dem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zur Verstärkungskontrolle an der nicht umkehrenden Eingangsseite des Differentialverstärkers angeschlossen ist, die Steuerung nahe der Mitte des Stellwi­ derstandes durchgeführt werden, ein Festwiderstand muß nicht notwendigerweise mit dem Stellwiderstand verbunden sein. So­ mit kann die Verstärkungskontrolle an der nicht umkehrenden Eingangsseite des Differentialverstärkers einfach durchgeführt werden und eine Verschiebung in Folge atmosphärischer Tempe­ ratur kaum stattfinden.Accordingly, with a suitable choice of the ratio of Resistance between the input side of the differential ver amplifier and the reverse input connection of the op stronger, and the resistance between the input terminal of the operational amplifier and the earth, the ratio of the  Resistance between the input side of the non-inverting Input connection of the operational amplifier, as well as the Wi the state between the non-inverting input connection of the Operational amplifier and the earth can be changed optionally. This means that if there is a variable resistor at the input connection of the operational amplifier for gain control on the non-inverting input side of the differential amplifier connected, the controller near the center of the Stellwi be carried out, a fixed resistor does not have to necessarily be connected to the variable resistor. Like this with the gain control on the non-reversing Input side of the differential amplifier simply performed and a shift due to atmospheric temp rarely take place.

Bei dem oben beschriebenen Differentialverstärker 60 kann, obwohl der Stellwiderstand der Widerstände 70 und 72 zur Steuerung nahe der Mitte des Stellwiderstandes 80 gleich ge­ wählt ist, wenn das Widerstandsbeiwertverhältnis der Wider­ stände 70 und 72 1 : 2 gewählt wird, der bewegliche Anschluß des Stellwiderstandes 80 ebenfalls in der im Verhältnis 1 : 2 zwischen den beiden festen Anschlüssen liegenden Position ge­ steuert werden. Somit kann durch geeignete Wahl der Wider­ standsbeiwerte der mit dem Operationsverstärker 68 verbun­ denen Widerstände die Verstärkungssteuerung in jeder Position des Stellwiderstandes 80 bewirkt werden. Bei dem Differentialverstärker 60 können der Widerstandsbeiwert R3 des Widerstandes 70, der mit dem Umkehreingangsanschluß des Operationsverstärkers 68 verbunden ist und die Widerstands beiwerte R1 und R2 der Widerstände 74 und 76, die mit den nicht umkehrenden Eingangsanschlüssen verbunden sind, frei gesetztwerden, auch wenn die beiden Eingangsanschlußwider­ stände auf die gleichen Werte gesetzt werden sollen, kann dies einfach durchgeführt werden.In the above described differential amplifier 60, although the variable resistor of the resistors 70 and 72 is 80 equal ge selected to control near the center of the variable resistor when the Widerstandsbeiwertverhältnis the opposing stands 70 and 72 1: 2 is chosen, the movable terminal of the variable resistor 80 can also be controlled in the 1: 2 ratio between the two fixed connections. Thus, by appropriate selection of the resistance coefficients of the resistors connected to the operational amplifier 68, the gain control can be effected in any position of the variable resistor 80 . In the differential amplifier 60 , the resistance coefficient R3 of the resistor 70 connected to the reverse input terminal of the operational amplifier 68 and the resistance coefficients R1 and R2 of the resistors 74 and 76 connected to the non-inverting input terminals can be freely set even if the two Input connection resistances should be set to the same values, this can be done easily.

Bei dem beschriebenen Differentialverstärker 60 kann, obwohl der Stellwiderstand 80 mit dem nicht umkehrenden Eingangsan­ schluß des Operationsverstärkers 68 verbunden wurde, der Stellwiderstand 82 wie in Fig. 3 gezeigt mit dem Umkehrein­ gangsanschluß des Operationsverstärkers 68 zur Verstärkungs­ steuerung verbunden werden. Insbesondere ist es möglich, die Verstärkung zu steuern, in dem der Stellwiderstand mit beiden der Umkehreingangsanschlüsse und nicht umkehrenden Eingangs­ anschlüsse des Operationsverstärkers 68 verbunden wird. In the described differential amplifier 60 , although the variable resistor 80 has been connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 68 , the variable resistor 82 can be connected to the reverse input terminal of the operational amplifier 68 for gain control as shown in FIG. 3. In particular, it is possible to control the gain by connecting the variable resistor to both of the reverse input terminals and non-inverting input terminals of the operational amplifier 68 .

Unter Hinweis auf Fig. 4 ist zwischen den piezoelektrischen Detektorelementen 16b, 16c und dem piezoelektrischen Treiber­ element 16a des Schwingkreisels 10 ein Oszillator 100 als Rückkopplungsschleife für die Selbstoszillation zum Treiben des Schwingkreisels 10 angeordnet. Das heißt, der Oszillator 100 ist so ausgelegt, daß er die Ausgänge der piezoelektri­ schen Detektorelemente 16b und 16c in verbundener Form an das piezoelektrische Treiberelement 16a anlegt, und er umfaßt einen Stellwiderstand 102 mit zwei festen Anschlüssen 102a und 102b als Eingangsanschlüsse. Die festen Anschlüsse 102a und 102b des Stellwiderstandes 102 sind jeweils mit den Elektroden 22b bzw. 22c der piezoelektrischen Elemente 16b und 16c verbunden. With reference to Fig. 4 between the piezoelectric detector elements 16 b, 16 c and the piezoelectric driver element 16 a of the oscillating gyroscope 10, an oscillator 100 is arranged as a feedback loop for self-oscillation for driving the oscillating gyroscope 10 . That is, the oscillator 100 is designed so that it applies the outputs of the piezoelectric detector elements 16 b and 16 c in connected form to the piezoelectric driver element 16 a, and it comprises a variable resistor 102 with two fixed terminals 102 a and 102 b as Input connections. The fixed connections 102 a and 102 b of the variable resistor 102 are each connected to the electrodes 22 b and 22 c of the piezoelectric elements 16 b and 16 c.

Der Stellwiderstand 102 ist so ausgelegt, daß er die Spannungsfehler und Phasendifferenzen, die zwischen den Aus­ gängen der piezoelektrischen Elemente 16b und 16c erzeugt werden, korrigiert, und diese Ausgänge vermischt. Anstelle des variablen Widerstandes 102 können diese Ausgänge auch durch zwei Festwiderstände vermischt werden.The variable resistor 102 is designed so that it corrects the voltage errors and phase differences that are generated between the outputs of the piezoelectric elements 16 b and 16 c, and mixes these outputs. Instead of the variable resistor 102 , these outputs can also be mixed by two fixed resistors.

Weiterhin ist ein Stellanschluß 102c des Stellwiderstandes 102 mit einer Eingangsseite eines umkehrenden Verstärkers 104 verbunden. Der umkehrende Verstärker 104 umfaßt einen Operationsverstärker 106, und ist so ausgelegt, daß er die Ausgangsphase des variablen Widerstandes 102 umkehrt und die­ ses Signal verstärkt.Furthermore, an actuating connection 102 c of the variable resistor 102 is connected to an input side of an inverting amplifier 104 . The inverting amplifier 104 includes an operational amplifier 106 , and is designed to reverse the output phase of the variable resistor 102 and amplify this signal.

Eine Ausgangsseite des umkehrenden Verstärkers 104 ist mit einer Eingangsseite eines Tiefpaßfilters 108 verbunden, wel­ cher Zwei-Stufen RC-Filter 110 und 112 umfaßt. Jeder der RC-Filter 110 und 112 hat einen Verzögerungsleistungsfaktor von beispielsweise 45°. Der Tiefpaßfilter 108 ist zur Verzögerung der Ausgangsphase von dem umkehrenden Verstärker 104 um 90° und zur Unterdrückung der harmonischen Komponenten, die in dem Ausgang enthalten sind, vorgesehen. Eine Ausgangsseite des Tiefpaßfilters 108 ist mit der Elektrode 22a des piezo­ elektrischen Treiberelements 16a über einen Widerstand 114 verbunden.An output side of the inverting amplifier 104 is connected to an input side of a low-pass filter 108, which includes two-stage RC filters 110 and 112 . Each of the RC filters 110 and 112 has a delay power factor of 45 °, for example. The low pass filter 108 is provided to delay the output phase from the inverting amplifier 104 by 90 ° and to suppress the harmonic components contained in the output. An output side of the low-pass filter 108 is connected to the electrode 22 a of the piezoelectric driver element 16 a via a resistor 114 .

Die Ausgänge der piezoelektrischen Elemente 16b und 16c des Schwingkreisels 10 werden entsprechend an zwei Eingangsseiten eines Differentialverstärkers 150 zur Ermittlung der Ausgangsdifferenz angelegt.The outputs of the piezoelectric elements 16 b and 16 c of the oscillating gyroscope 10 are correspondingly applied to two input sides of a differential amplifier 150 for determining the output difference.

Das heißt, der Differentialverstärker 150 umfaßt einen Idealdiodenschaltkreis 142, an deren Eingangsseite die Elek­ trode 22b eines piezoelektrischen Detektorelementes 16b ver­ bunden ist. Der Idealdiodenschaltkreis 152 umfaßt einen Ope­ rationsverstärker 154 und zwei Dioden 156 und 158, die in Vorwärtsrichtung zur Halbwellengleichrichtung des Sinuswel­ lenausgangs von dem piezoelektrischen Element 16b in ein po­ sitives Signal zwischengeschaltet sind. Die Elektrode 22c des anderen piezoelektrischen Detektorelementes 16c ist an einer Eingangsseite eines anderen Idealdiodenschaltkreises 160 an­ geschlossen, dessen Polarität sich von dem vorgenannten idealen Diodenschaltkreis 152 unterscheidet. Der Ide­ aldiodenschaltkreis 160 umfaßt einen Operationsverstärker 162 und zwei Dioden 164 und 166, die umgekehrt zur Halbwellengleichrichtung des Sinuswellenausgangs von dem piezoelektrischen Element 16c in ein negatives Signal zwi­ schengeschaltet sind. Die Ausgangsseiten der Idealdioden­ schaltkreise 152 und 160 sind jeweils mit den Eingangsseiten von den Glättungsschaltkreisen 168 und 170 verbunden, die beispielsweise RC-Filter enthalten. Die Ausgangsseiten der Glättungsschaltkreise 168 und 170 sind mit den festen An­ schlüssen 172a und 172b eines Stellwiderstandes 172 als Mischvorrichtung verbunden. Der Stellwiderstand 172 umfaßt einen Stellanschluß 172c. Im folgenden wird der Betrieb der jeweiligen Schaltkreise bei Nichtrotation und bei Rotation des Schwingkreisels 10 unter Hinweis auf die Fig. 4, 5 und 6 beschrieben. Fig. 4 zeigt die Ausgangswellenform von den jeweiligen Bereichen bei Nichtrotation des Schwingkrei­ sels 10. Fig. 5 zeigt die Ausgänge der piezoelektrischen Detektorelemente 16b und 16c, einen Ausgang des Stellwider­ standes 102 des Oszillators 100 und einen Ausgang des Diffe­ renzialverstärkers 150 bei Nichtrotation des Schwingkreisels 10, und Fig. 6 zeigt diese Ausgänge bei Rotation des Schwingkreisels 10 in einer Richtung. In diesem Fall sind in den Fig. 5 und 6 die Größen und Formen der Wellen der Ausgänge mehr oder weniger korrekt gezeigt, jedoch die Phasen sehr ungenau.That is, the differential amplifier 150 comprises an ideal diode circuit 142 , on the input side of which the electrode 22 b of a piezoelectric detector element 16 b is connected. The ideal diode circuit 152 comprises an operational amplifier 154 and two diodes 156 and 158 which are connected in the forward direction to the half-wave rectification of the Sinuswel lenausgangs from the piezoelectric element 16 b in a po sitivesignal. The electrode 22 c of the other piezoelectric detector element 16 c is connected to an input side of another ideal diode circuit 160 , the polarity of which differs from the aforementioned ideal diode circuit 152 . The ide aldiodenschaltkreis 160 comprises an operational amplifier 162 and two diodes 164 and 166 , the reverse to the half-wave rectification of the sine wave output from the piezoelectric element 16 c inter mediate in a negative signal. The output sides of the ideal diode circuits 152 and 160 are each connected to the input sides of the smoothing circuits 168 and 170 , which include RC filters, for example. The output sides of the smoothing circuits 168 and 170 are connected to the fixed connections 172 a and 172 b of a variable resistor 172 as a mixing device. The variable resistor 172 includes a control connection 172 c. The operation of the respective circuits with non-rotation and with rotation of the oscillating gyroscope 10 is described below with reference to FIGS . 4, 5 and 6. Fig. 4 shows the output waveform of the respective areas when the oscillating rotor 10 is not rotating. Fig. 5 shows the outputs of the piezoelectric detector elements 16 b and 16 c, an output of the control counter-object 102 of the oscillator 100 and an output of the Diffe renzialverstärkers 150 at non-rotation of the gyroscope 10, and Fig. 6 shows these outputs during rotation of the vibration gyro 10 in one direction. In this case, the sizes and shapes of the waves of the outputs are shown more or less correctly in FIGS. 5 and 6, but the phases are very imprecise.

Bei Nichtrotation des Schwingkreisels 10 führt dieser Biegeschwingungen in einer Richtung senkrecht zu der Hauptoberfläche des piezoelektrischen Treiberelementes 16a durch, so daß die piezoelektrischen Elemente 16b und 16c gleichförmig gebogen werden. Deshalb werden von den piezo­ elektrischen Elementen 16b und 16c, wie insbesondere in Fig. 5 gezeigt, gleiche Sinuswellen ausgegeben.Failure to rotation of the gyroscope 10 of the bending vibrations perpendicular leads in one direction to the main surface of the piezoelectric element driver 16 A, so that the piezoelectric elements 16 b and 16 c uniformly bent. Therefore, the same sine waves are output from the piezoelectric elements 16 b and 16 c, as shown in particular in FIG. 5.

Bei dem Oszillator 100 werden die Ausgänge von den piezoelektrischen Elementen 16b und 16c von dem Stellanschluß 102c des Stellwiderstandes 102 in vermischter Form ausgege­ ben. In diesem Fall zeigt der vermischte Ausgang der piezo­ elektrischen Elemente 16b und 16c eine vorbestimmte Sinus­ welle mit einer Phase von -90° auf der Basis der Treiberseite des Schwingkreisels 10 in einem idealen Status. Allerdings kann eine vorbestimmte Sinuswelle, wenn Spannungsfehler und Phasendifferenzen zwischen den Ausgängen der piezoelektri­ schen Elemente 16b und 16c erzeugt werden, nicht durch einfa­ ches Mischen der Ausgänge der piezoelektrischen Elemente 16b und 16c erreicht werden. Jedoch können die Spannungsfehler und Phasendifferenzen zwischen den Ausgängen der piezoelek­ trischen Elemente 16b und 16c durch Steuerung des Stellwider­ standes 102 korrigiert werden. Somit kann durch Steuerung des Stellwiderstandes 102 der Ausgang des Stellanschlusses 102c in eine vorbestimmte Sinuswelle mit einer Phase von -90° auf der Basis der Treiberseite korrigiert werden. In dem Umkehr­ verstärker 104 wird die sinuswellenförmige Ausgangsphase des Stellwiderstandes 102 umgekehrt und das Signal verstärkt. So­ mit wird von dem Umkehrverstärker 104 ein Signal mit einer Phase von 90° auf der Basis der Treiberseite des Schwingkrei­ sels 10 ausgegeben.In the oscillator 100 , the outputs from the piezoelectric elements 16 b and 16 c are output from the control connection 102 c of the variable resistor 102 in mixed form. In this case, the mixed output of the piezoelectric elements 16 b and 16 c shows a predetermined sine wave with a phase of -90 ° on the basis of the driver side of the oscillating gyroscope 10 in an ideal status. However, a predetermined sine wave, if the voltage error and phase differences between the outputs of the piezoelectric elements 16 are rule b generated c and 16, not by simp ches mixing the outputs of the piezoelectric elements 16 b and reaches to C 16. However, the voltage errors and phase differences between the outputs of the piezoelectric elements 16 b and 16 c can be corrected by controlling the variable resistor 102 . Thus, by controlling the variable resistor 102, the output of the variable terminal 102 c can be corrected into a predetermined sine wave with a phase of -90 ° on the basis of the driver side. In the reversing amplifier 104 , the sinusoidal output phase of the variable resistor 102 is reversed and the signal is amplified. So with a signal with a phase of 90 ° is output from the reversing amplifier 104 on the basis of the driver side of the Schwingkrei sels 10 .

In dem Tiefpaßfilter 108 wird die Ausgangsphase des Umkehrverstärkers 104 um 90° verzögert und in dem Ausgang enthaltene harmonische Wellenanteile unterrückt. Somit wird von dem Tiefpaßfilter 108 ein konstantes Signal ohne uner­ wünschte harmonische Wellenkomponenten jeweils in der glei­ chen Phase wie die Treiberseite des Schwingkreisels 10 ausge­ geben.In the low-pass filter 108 , the output phase of the reversing amplifier 104 is delayed by 90 ° and harmonic wave components contained in the output are suppressed. Thus, the low-pass filter 108 will give a constant signal without undesirable harmonic wave components each in the same phase as the driver side of the oscillating gyroscope 10 .

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 108 wird an die Elektrode 22a des piezoelektrischen Treiberelementes 16a über den Kopplungswiderstand 114 angelegt. Somit wird in diesem Aus­ führungsbeispiel der selbstoszillierende Treiber des Schwing­ kreisels 10 effektiv vervollständigt.The output of the low-pass filter 108 is applied to the electrode 22 a of the piezoelectric driver element 16 a via the coupling resistor 114 . Thus, in this exemplary embodiment, the self-oscillating driver of the oscillating gyroscope 10 is effectively completed.

In dem Differentialverstärker 150 wird eine Halbwellengleichrichtung des Sinuswellenausganges des piezo­ elektrischen Elements 16d in positiver Richtung durch den Idealdiodenschaltkreis 152 durchgeführt. Somit wird ein posi­ tives Sinuswellenausgangssignal des piezoelektrischen Elemen­ tes 16b von dem Idealdiodenschaltkreis 152 ausgegeben. Wei­ terhin wird in negativer Richtung eine Halbwellen­ gleichrichtung des Sinuswellenausgangssignals des piezoelektrischen Elementes 16c durch den Idealdiodenschalt­ kreis 160 durchgeführt, dessen negatives Sinuswellenausgangs­ signal ausgegeben wird.In the differential amplifier 150 , half-wave rectification of the sine wave output of the piezoelectric element 16 d is carried out in a positive direction by the ideal diode circuit 152 . Thus, a positive sine wave output of the piezoelectric element 16 b is output from the ideal diode circuit 152 . Wei terhin is performed in the negative direction, a half-wave rectification of the sine wave output signal of the piezoelectric element 16 c by the ideal diode circuit 160 , the negative sine wave output signal is output.

Durch die Glättungsschaltkreise 168 und 170 werden die Aus­ gänge der Idealdiodenschaltkreise 152 und 160 in positive und negative Gleichstromanteile geglättet. Diese Gleichstromaus­ gänge werden an die festen Anschlüsse 172a und 172b des Stellwiderstandes 172 zur Mischung angelegt. Somit werden von dem Stellanschluß 172c des Stellwiderstandes 172 die Gleich­ stromausgänge der Glättungsschaltkreise 168 und 170 in ver­ mischter Form ausgegeben. In dem Differentialverstärker 150 wird der Ausgang des piezoelektrischen Elementes 16b durch positive Halbwellengleichrichtung geglättet, und der Ausgang des piezoelektrischen Elementes 16c durch Halbwellen­ gleichrichtung in entgegengesetzter Richtung vor der Mischung geglättet, so daß, auch wenn eine Phasendifferenz zwischen diesen Ausgängen vorliegt, keine Phasendifferenzfehler statt­ finden.The smoothing circuits 168 and 170 smooth the outputs from the ideal diode circuits 152 and 160 into positive and negative direct current components. These DC outputs are applied to the fixed connections 172 a and 172 b of the variable resistor 172 for mixing. Thus, the direct current outputs of the smoothing circuits 168 and 170 are output in mixed form from the control connection 172 c of the variable resistor 172 . In the differential amplifier 150, the output of the piezoelectric element 16 b is smoothed by positive half-wave rectification, and the output of the piezoelectric element 16 c by half-wave rectification in the opposite direction before mixing smoothed, so that, even if a phase difference between these outputs is present, there is no phase difference error occur.

Auch wenn zwischen diesen Ausgängen Spannungsfehler vorlie­ gen, können diese durch Steuerung des Stellwiderstandes 172 als Mischvorrichtung korrigiert werden. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird der Ausgang des Differentialverstärkers 150 bei Nichtrotation des Schwingkreisels 10 auf Null gesteu­ ert. Somit, wenn bestätigt wird, daß der Ausgang des Diffe­ rentialverstärkers 150 Null ist, ist es bekannt, daß der Schwingkreisel 10 nicht rotiert.Even if there are voltage errors between these outputs, these can be corrected by controlling the variable resistor 172 as a mixing device. In this embodiment, the output of the differential amplifier 150 is controlled to zero when the gyroscope 10 is not rotating. Thus, if it is confirmed that the output of the differential amplifier 150 is zero, it is known that the oscillating gyroscope 10 is not rotating.

Wenn jedoch der Schwingkreisel 10 in einer Richtung um seine Achse rotiert, wird eine Korioliskraft in senkrecht zur Schwingrichtung liegender Richtung ausgeübt. Somit weicht die Schwingrichtung des Schwingkreisels 10 von der Schwingrich­ tung bei Nichtrotation ab. Zu diesem Zeitpunkt führt bei­ spielsweise ein piezoelektrisches Detektorelement 16b Biege­ schwingungen in senkrecht zu seiner Hauptoberfläche liegender Richtung durch, während das andere piezoelektrische Detektor­ element 16c Biegeschwingungen in im wesentlichen parallel zu seiner Hauptoberfläche liegender Richtung durchführt. Wie insbesondere in Fig. 6 gezeigt wächst damit der Ausgang des einen piezoelektrischen Detektorelementes 16b, während sich der Ausgang des anderen piezoelektrischen Detektore­ lementes 16c um den Ausgangsanteil des piezoelektrischen Ele­ mentes 16b verringert. Somit wird auch in diesem Fall der Ausgang des Stellwiderstandes 102 des Oszillators 100 der gleiche wie der Ausgang bei Nichtrotation. Dieser Ausgang des Stellwiderstandes 102 wird, wenn er dem Fall der Nichtrota­ tion gleich ist, an das piezoelektrische Treiberelement 16a über den Umkehrverstärker 104, den Tiefpaßfilter 108 usw. an­ gelegt. Damit kann also auch bei Rotation des Schwingkreisels 10, genauso wie bei Nichtrotation, Selbstoszillationstreiben des Schwingkreisels 10 effizient durchgeführt werden.However, when the oscillating gyroscope 10 rotates in a direction about its axis, a Coriolis force is exerted in a direction perpendicular to the direction of oscillation. Thus, the direction of oscillation of the gyroscope 10 deviates from the direction of oscillation in the event of non-rotation. At this time, for example, a piezoelectric detector element 16 b performs bending vibrations in the direction perpendicular to its main surface, while the other piezoelectric detector element 16 c performs bending vibrations in a direction essentially parallel to its main surface. As particularly shown in FIG. 6 so that the output of the growing a piezoelectric detector element 16 b, while the output of the other piezoelectric Detectors lementes 16 c b reduced by the output portion of the piezoelectric Ele mentes 16. In this case, too, the output of the variable resistor 102 of the oscillator 100 becomes the same as the output in the case of non-rotation. This output of the variable resistor 102 , if it is the case of non-rotation, is placed on the piezoelectric driver element 16 a via the reversing amplifier 104 , the low-pass filter 108 , etc. So just like when not in rotation, Selbstoszillationstreiben thus can be performed efficiently even at 10 rotation of the gyroscope 10, the vibrating gyro.

Andererseits wird bei dem Differentialverstärker 150, da der Ausgang des piezoelektrischen Elementes 16b größer wird als der des piezoelektrischen Elementes 16c, der absolute Aus­ gangswert des Glättungsschaltkreises 168 größer als der des anderen Glättungsschaltkreises 170. Wie in Fig. 6 gezeigt wird damit ein positiver Gleichstrom von dem Stellwiderstand 172 als Mischergebnis ausgegeben, wodurch erkannt wird, daß der Schwingkreisel 10 in einer Richtung rotiert. On the other hand, since the output of the piezoelectric element 16 is greater than b, in the differential amplifier 150, than that of the piezoelectric element 16 c, the absolute value of the smoothing out put circuit 168 is greater than that of the other smoothing circuit 170th As shown in FIG. 6, a positive direct current is thus output from the variable resistor 172 as a mixed result, as a result of which it is recognized that the oscillating gyroscope 10 is rotating in one direction.

Da die Ausgangsdifferenz zwischen den piezoelektrischen Ele­ menten 16d und 16c wächst, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit des Schwingkreisels 10 wächst, wächst somit auch der Ausgang des Differentialverstärkers 150. Damit kann aus der Größe des Ausganges des Differentialverstärkers 150 die Drehwinkelge­ schwindigkeit des Schwingkreisels 10 ermittelt werden. Auch in diesem Fall werden bei dem Differentialverstärker 150 die Ausgänge des piezoelektrischen Elementes 16b durch positive Halbwellengleichrichtung, und die Ausgänge des piezoelektri­ schen Elementes 16c durch negative Halbwellengleichrichtung vor der Mischung geglättet, so daß auch im Fall vorliegender Phasendifferenzen zwischen diesen Ausgängen keine Phasendif­ ferenzfehler auftreten.Since the output difference between the piezoelectric elements 16 d and 16 c increases when the rotational angular velocity of the oscillating gyroscope 10 increases , the output of the differential amplifier 150 also increases . This can be determined from the size of the output of the differential amplifier 150, the Drehwinkelge speed of the oscillating gyroscope 10 . Also in this case, the outputs of the piezoelectric element 16 b by positive half-wave rectification in the differential amplifier 150, and the outputs of the piezoelectric rule element 16 c by negative half-wave rectification before the mixture smoothed, so that the present even in the case of phase differences between these outputs no Phasendif ferenz error occur.

Wird der Vibrationskreisel 10 umgekehrt rotiert, wird, da die Ausgänge der piezoelektrischen Elemente 16b und 16c umgekehrt werden, von dem Differentialverstärker 150 ein negativer Gleichstrom ausgegeben. Das heißt aus der Ausgangspolarität des Differentialverstärkers 150 kann die Rotationsrichtung des Schwingkreisels 10 ermittelt werden.If the vibratory gyroscope 10 is rotated in reverse, since the outputs of the piezoelectric elements 16 b and 16 c are reversed, a negative direct current is output by the differential amplifier 150 . That is, the direction of rotation of the oscillating gyroscope 10 can be determined from the output polarity of the differential amplifier 150 .

Gemäß vom Erfinder durchgeführter Experimente stehen in die­ sem Ausführungsbeispiel die Drehwinkelgeschwindigkeit des Schwingkreisels 10 und die Ausgangsspannung des Differential­ verstärkers 150 in genauer linearer Beziehung und weisen ein hohes S/N-Verhältnis auf, wie in Fig. 7 gezeigt.According to experiments carried out by the inventor, the rotational angular velocity of the oscillating gyroscope 10 and the output voltage of the differential amplifier 150 are in a precisely linear relationship in this embodiment and have a high S / N ratio, as shown in FIG. 7.

Bei dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden zur Selbstoszillationstreibung des Schwingkreisels 10 die Aus­ gänge der zwei piezoelektrischen Detektorelemente 16b und 16c an das piezoelektrische Treiberelement 16a in gemischter Form durch den Oszillator 100 angelegt, jedoch können anstelle dessen diese Ausgänge an das piezoelektrische Treiberelement in vermischter Form durch einen gewöhnlichen Kumulativver­ stärker angelegt werden. Wichtig ist nur, daß zur Selbstos­ zillationstreibung des Schwingkreisels 10 die Ausgänge der zwei piezoelektrischen Detektorelemente in vermischter Form an das piezoelektrische Treiberelement angelegt werden.In the above-described embodiment for Selbstoszillationstreibung the vibration gyro 10, the off gears of the two piezoelectric detector elements 16 b and 16 c to the piezoelectric driving element 16 a in mixed form created by the oscillator 100, but may instead these outputs to the piezoelectric driving element in mixed form be invested more by an ordinary cumulative ver It is only important that the outputs of the two piezoelectric detector elements are applied in mixed form to the piezoelectric driver element for self-oscillation driving the oscillating gyroscope 10 .

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein spe­ zieller Differentialverstärker 150 zur Ermittlung der Aus­ gangsdifferenz der zwei piezoelektrischen Detektorelemente 16b und 16c und zur Messung der Drehwinkelgeschwindigkeit des Schwingkreisels 10 verwendet, jedoch kann anstelle des spe­ ziellen Differentialverstärkers 150 auch ein herkömmlicher Differentialverstärker zur Ermittlung der Ausgangsdifferenz verwendet werden. In diesem Fall wird die Ausgangsdifferenz in Form einer Sinuswelle erhalten. Wichtig ist insbesondere, daß zum Messen der Drehwinkelgeschwindigkeit des Schwingkrei­ sels 10 die Ausgangsdifferenz der zwei piezoelektrischen De­ tektorelemente ermittelt werden muß.In the embodiment described above, a special differential amplifier 150 was used to determine the output difference from the two piezoelectric detector elements 16 b and 16 c and to measure the angular velocity of the oscillating gyroscope 10 , but instead of the special differential amplifier 150 , a conventional differential amplifier can also be used to determine the Output difference can be used. In this case, the output difference is obtained in the form of a sine wave. It is particularly important that the output difference of the two piezoelectric De detector elements must be determined for measuring the rotational angular velocity of the Schwingkrei sels 10 .

In dem vorbeschriebenen Oszillator 100 wurden die festen An­ schlüsse 102a und 102b des Stellwiderstandes 102 als Eingangsanschlüsse verwendet, während der Stellanschluß 102c desselben direkt mit der Eingangsseite des Umkehrverstärkers 104 verbunden ist, die Eingangsseiten und die festen An­ schlüsse 102a, 102b des Stellwiderstandes 102, sowie der Stellanschluß 102c desselben und die Eingangsseiten des Um­ kehrverstärkers 104 können entsprechend über Widerstände ver­ bunden werden.In the above-described oscillator 100 , the fixed connections 102 a and 102 b of the variable resistor 102 were used as input connections, while the control connection 102 c of the same is directly connected to the input side of the reversing amplifier 104 , the input sides and the fixed connections 102 a, 102 b of the variable resistor 102 , as well as the control connection 102 c of the same and the input sides of the order to reverse amplifier 104 can be connected via resistors accordingly.

Wichtig ist, daß der Oszillator zwei Eingangsseiten sowie einen mit den beiden Eingansseiten verbundenen Widerstand um­ faßt, sowie einen Verstärker, dessen Eingangsseite mit der Mitte des Widerstandes verbunden ist. Werden die beiden Ein­ gangsseiten eines derartigen Oszillators jeweils mit den zwei piezoelektrischen Detektorelementen eines Schwingungserregers eines Schwingkreisels verbunden, und wird eine Eingansseite des Oszillators mit einem piezoelektrischen Treiberelement des Vibrators verbunden, werden die Ausgänge der beiden piezoelektrischen Detektorelemente an das piezoelektrische Treiberelement in vermischter Form angelegt. In diesem Fall können, durch Steuern des Verbindungspunktes zwischen der Eingangsseite des Verstärkers des Oszillators und der Mitte des Widerstandes Spannungsfehler und Phasendifferenzen, die zwischen den Ausgängen der beiden piezoelektrischen Detektor­ elemente erzeugt werden, korrigiert werden. Somit wird ein optimales Treibersignal an das piezoelektrische Treiberele­ ment des Schwingungserregers angelegt. Damit kann eine Selbstoszillationstreibung des Schwingungserregers effizient durchgeführt werden.It is important that the oscillator has two input sides as well a resistance connected to the two input sides summarizes, as well as an amplifier, the input side with the Middle of the resistor is connected. The two become one gang sides of such an oscillator each with the two Piezoelectric detector elements of a vibration exciter connected to an oscillating gyroscope, and becomes an input side of the oscillator with a piezoelectric driver element connected to the vibrator, the outputs of the two piezoelectric detector elements to the piezoelectric Driver element created in mixed form. In this case can, by controlling the connection point between the  Input side of the amplifier of the oscillator and the middle of resistance voltage errors and phase differences that between the outputs of the two piezoelectric detectors elements are generated, corrected. Thus a optimal driver signal to the piezoelectric driver element vibration exciter. With that a Self-oscillation driving the vibration exciter efficiently be performed.

Claims (5)

1. Differentialverstärker (60) unter Verwendung eines Operationsverstärkers (68), worin ein Inversions-Eingangsanschluß des Operationsverstärkers mit einem Eingangswiderstand (70, 82) verbunden ist und ein Rückkoppe­ lungswiderstand (78) über einen Widerstand (72, 82) geerdet ist, gekenn­ zeichnet dadurch, daß der Nicht-Inversions-Eingangsanschluß mit ei­ nem zweiten Eingangswiderstand (74) und einem zweiten geerdeten Wider­ stand (76) verbunden ist, wobei der zweite Eingangswiderstand (74) und der zweite geerdete Widerstand (76) das gleiche Widerstandsverhältnis wie das Widerstandsverhältnis des Eingangswiderstands (70) zu dem geerdeten Widerstand (72) bildet.1. Differential amplifier (60) using an operational amplifier (68), wherein an inversion input terminal of the operational amplifier with an input resistor (70, 82) and a rear Koppe lung resistance (78) via a resistor (72, 82) is grounded, labeled in characterized in that the non-inversion input terminal standing with egg nem second input resistor (74) and a second grounded abutment (76) is connected, said second input resistor (74) and the second grounded resistor (76) has the same resistance ratio as the Resistance ratio of the input resistor ( 70 ) to the grounded resistor ( 72 ) forms. 2. Differentialverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Eingangswiderstand (74) und der zweite geerdete Widerstand (76) durch einen variablen Widerstand (80) ersetzt werden, dessen Stellan­ schluß mit dem Nicht-Inversions-Eingangsanschluß verbunden ist.2. Differential amplifier according to claim 1, characterized in that the second input resistor ( 74 ) and the second grounded resistor ( 76 ) are replaced by a variable resistor ( 80 ), the Stellan circuit is connected to the non-inversion input terminal. 3. Differentialverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungssteuerung nahe der Mitte des Stellwiderstandes durchge­ führt wird.3. Differential amplifier according to claim 2, characterized in that the gain control near the middle of the variable resistance leads. 4. Differentialverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Eingangswiderstand (70) und der geerdete Widerstand (72) durch einen variablen Widerstand (82) ersetzt werden, dessen Stellanschluß mit dem In­ versions-Eingangsanschluß verbunden ist.4. Differential amplifier according to claim 1, characterized in that the input resistor ( 70 ) and the grounded resistor ( 72 ) are replaced by a variable resistor ( 82 ), the actuating connection of which is connected to the version-input connection. 5. Differentialverstärker nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Verstärkungssteuerung nahe der Mitte des Stellwiderstandes durchge­ führt wird.5. Differential amplifier according to claim 4, characterized in that the gain control near the middle of the variable resistance leads.
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