JP2000028364A - Angular velocity sensor and its driving method - Google Patents

Angular velocity sensor and its driving method

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JP2000028364A
JP2000028364A JP10196087A JP19608798A JP2000028364A JP 2000028364 A JP2000028364 A JP 2000028364A JP 10196087 A JP10196087 A JP 10196087A JP 19608798 A JP19608798 A JP 19608798A JP 2000028364 A JP2000028364 A JP 2000028364A
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Japan
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frequency
amplitude
angular velocity
velocity sensor
driving
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JP10196087A
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Japanese (ja)
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Mitsuhiro Yamashita
光洋 山下
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly sensitive oscillation-type angular velocity sensor and its driving method. SOLUTION: In an angular velocity sensor device, a drive amplitude comparing means 104, a drive voltage regulating means 105, an oscillating means 106, an amplifier 107, and a drive frequency setting means 108 are connected in a loop shape. The drive frequency setting means 108 changes the oscillation frequency of the oscillating means 106 into an initial drive frequency in the vicinity of the resonance frequency of an angular velocity sensor 101 and next gradually into a set frequency. The drive amplitude comparing means 104 compares the amplitude detected from a drive amplitude detecting means 103 with a set value A2. On the basis of the results of the comparison the drive voltage regulating means 105 controls and regulates the amplification factor of the amplifier 107 so that the dive amplitude obtained from the drive amplitude detecting means 103 may match with A2. The target amplitude A2 here is determined on the basis of an amplitude value in which a signal jumps at the time when the angular velocity sensor is driven in great amplitude.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の姿勢
制御、進行方位算出などに用いられる角速度センサ装置
及びその駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor device used for, for example, controlling the attitude of a vehicle and calculating a traveling direction, and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、角速度を検出するセンサとして様
々なジャイロスコープ(以下、ジャイロという)が開発
されている。その種類は大まかに機械式のコマジャイ
ロ、流体式のガスレートジャイロ、音片・音叉の振動を
用いる振動ジャイロ、光学式の光ファイバジャイロとリ
ングレーザージャイロに分類される。光学式のジャイロ
はサニャック効果、それ以外のものは回転体の角運動量
保存則の表れであるコリオリ力を用いて角速度の検出を
行っており、使用用途により精度と価格、寸法等が勘案
され使用センサが選択されている。
2. Description of the Related Art Various gyroscopes (hereinafter referred to as gyroscopes) have been developed as sensors for detecting angular velocity. The types are roughly classified into a mechanical gyroscope, a fluid gas gyroscope, a vibrating gyroscope using vibration of a tuning element and a tuning fork, an optical fiber gyroscope and a ring laser gyroscope. The optical gyro detects the Sagnac effect, and the others detect the angular velocity using the Coriolis force, which is a manifestation of the law of conservation of angular momentum of the rotating body. Sensor is selected.

【0003】上記振動ジャイロ式の角速度センサとして
は、例えば特開昭61−77712号公報に示されてい
る。図9はこの従来の振動式角速度センサの基本原理の
説明図であり、検出用素子901,902が励振用素子
903,904の先に取付けられて構成されている。各
々の素子は例えば圧電バイモルフにより構成されてお
り、励振用素子と検出用素子が二組で音叉を形成する。
この角速度センサは音叉の根元に近い励振用素子90
3,904に交流電圧を加えて検出用素子901,90
2を屈曲振動させ、検出用素子の面に垂直に加わるコリ
オリ力から圧電効果を用いて角速度を検出する方式とな
っている。
A vibration gyro-type angular velocity sensor is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-77712. FIG. 9 is an explanatory view of the basic principle of this conventional vibration type angular velocity sensor, in which detection elements 901 and 902 are attached to the ends of excitation elements 903 and 904. Each element is composed of, for example, a piezoelectric bimorph, and a pair of an excitation element and a detection element forms a tuning fork.
This angular velocity sensor is an excitation element 90 near the root of the tuning fork.
3,904 by applying an AC voltage to the elements 901 and 90 for detection.
2 is caused to flexurally vibrate, and the angular velocity is detected using the piezoelectric effect from the Coriolis force applied perpendicularly to the surface of the detecting element.

【0004】更に近年、単結晶シリコンや水晶などの素
材にマイクロマシニング微細加工技術を適用して形成し
た、超小型の角速度センサの開発も進められている。例
えば、P.Greiff他により発表された論文(Silicon mono
lithic micromechanical gyroscope, Transducers'91,
p.966 〜969 )にその一例が記載されている。又その信
号処理回路としては、例えば特開平8−178665号
公報「振動ジャイロの駆動方法」とか、特開平6−24
1810号公報「振動式ジャイロスコープの制御回路」
等にその例が記載されている。
Further, in recent years, the development of ultra-small angular velocity sensors formed by applying micromachining micromachining technology to materials such as single crystal silicon and quartz has been advanced. For example, a paper published by P. Greiff et al. (Silicon mono
lithic micromechanical gyroscope, Transducers'91,
pp. 966-969), one example of which is described. As the signal processing circuit, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 8-178665, "Driving Method of Vibrating Gyroscope",
No. 1810, "Control circuit of vibratory gyroscope"
And the like.

【0005】自動車用途の角速度センサはシャシー系の
制御とかナビゲーションシステムの方位算出等に用いら
れるが、検出されるのはヨー、ロール、ピッチと三種類
ある車体の回転運動の中で、特にヨー方向(鉛直線を中
心とする大地に水平な面内での回転)の角速度(即ちヨ
ーレート)であることが多い。例えば四輪操舵(4W
S)のようなシャシー制御の場合には、車両の姿勢情報
の一つとしてヨーレートを制御システム側にフィードバ
ックし、姿勢制御性能を向上させるために用いられる。
又ナビゲーションシステム用の場合には、ヨーレートを
時間積分することによって車両の旋回角度を算出するた
めに用いられる。尚、通常車載用として使用される角速
度センサは廉価版の圧電振動ジャイロである。又光ジャ
イロは高精度車載用センサとして実用化された例があ
る。
An angular velocity sensor for an automobile is used for controlling a chassis system or calculating an azimuth of a navigation system. However, the detected angular velocity sensor is a yaw direction, a roll direction, and a pitch direction. It is often an angular velocity (that is, a yaw rate) of (rotation in a plane horizontal to the ground about a vertical line). For example, four-wheel steering (4W
In the case of the chassis control as in S), the yaw rate is fed back to the control system as one of the attitude information of the vehicle, and is used to improve the attitude control performance.
In the case of a navigation system, it is used to calculate the turning angle of the vehicle by integrating the yaw rate over time. The angular velocity sensor usually used for a vehicle is an inexpensive piezoelectric vibrating gyroscope. There is an example in which an optical gyro has been put to practical use as a high-precision on-vehicle sensor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車載用
途を始めとする各種機器に搭載するには電子部品の小型
化が必須となるが、例えばマイクロマシンニング微細加
工技術を適用して素子サイズを小型化した場合、角速度
の検出感度も同時に低下してしまい、小型化と感度の両
立を図ることが大変難しくなるという課題を有してい
た。
However, in order to mount electronic components on various devices such as in-vehicle applications, it is necessary to reduce the size of electronic components. In this case, the detection sensitivity of the angular velocity is also lowered at the same time, and there is a problem that it is very difficult to achieve both miniaturization and sensitivity.

【0007】本発明は、上記のような課題を考慮し、小
型で高感度の角速度センサ装置及びその駆動方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small and highly sensitive angular velocity sensor device and a method of driving the same in consideration of the above problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、角速度センサと、発振手段と、前記角速度センサの
非線形共振モードにおける振幅が急増する第1の跳躍周
波数と振幅が急減する第2の跳躍周波数を比較し、前記
第2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より大きい場
合には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、
又前記第2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小
さい場合には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大
きい値に設定すると共に、発振による駆動振幅増大後に
前記第1と第2の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数
を設定する駆動周波数設定手段と、前記発振手段の出力
を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力に基づき、前記
角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段と、前記
角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振幅検出手
段と、前記駆動振幅検出手段で求めた振幅を所定の値と
比較する駆動振幅比較手段と、前記駆動振幅比較手段の
結果に応じて前記増幅器の増幅率を調整する駆動電圧調
整手段と、を備えたことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor, an oscillating means, and a first jump frequency at which the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor rapidly increases and a second jump frequency at which the amplitude sharply decreases. The initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency when the second jump frequency is higher than the first jump frequency.
When the second jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value larger than the first jump frequency, and after the drive amplitude is increased by oscillation, the first and second jump frequencies are set. A drive frequency setting unit that sets a frequency to a set frequency between the frequencies, an amplifier that amplifies an output of the oscillation unit, a driving unit that excites a predetermined vibration to the angular velocity sensor based on an output of the amplifier, A drive amplitude detector that detects a drive vibration amplitude of the angular velocity sensor; a drive amplitude comparator that compares the amplitude obtained by the drive amplitude detector with a predetermined value; and a drive amplitude comparator that responds to the result of the drive amplitude comparator. And a drive voltage adjusting means for adjusting the amplification factor.

【0009】本願の請求項2の発明は、角速度センサ
と、発振手段と、前記発振手段の周波数を、前記角速度
センサの非線形共振モードにおける振幅が急増する第1
の跳躍周波数と振幅が急減する第2の跳躍周波数を比較
し、前記第2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より
大きい場合には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数未満
の値に、又前記第2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波
数より小さい場合には初期駆動周波数を第1の跳躍周波
数より大きい値に設定すると共に、発振による駆動振幅
増大後に前記第1と第2の跳躍周波数の間の設定周波数
に周波数を設定する駆動周波数設定手段と、前記発振手
段の出力を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力に基づ
き、前記角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段
と、前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振
幅検出手段と、前記駆動振幅検出手段で求めた振幅を非
線形特性を有する振幅の所定値と比較する駆動振幅比較
手段と、前記駆動振幅比較手段の結果に応じて前記発振
手段の発振周波数を調整する駆動周波数調整手段と、を
備えたことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor, an oscillating means, and a frequency of the oscillating means, wherein the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor is rapidly increased.
Comparing the jump frequency of the first jump frequency with the second jump frequency at which the amplitude decreases sharply. If the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency; When the second jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value larger than the first jump frequency, and after the drive amplitude is increased by oscillation, the first and second jump frequencies are set. A drive frequency setting means for setting a frequency to a set frequency between; an amplifier for amplifying an output of the oscillating means; a driving means for exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor based on an output of the amplifier; Driving amplitude detecting means for detecting a driving vibration amplitude of the sensor; driving amplitude comparing means for comparing the amplitude obtained by the driving amplitude detecting means with a predetermined value of an amplitude having a non-linear characteristic; It is characterized in that and a driving frequency adjusting means for adjusting the oscillation frequency of the oscillation means according to the result of the width comparing means.

【0010】本願の請求項3の発明は、請求項1記載の
角速度センサ装置を駆動する駆動方法であって、前記発
振手段の周波数を、前記角速度センサの非線形共振モー
ドにおける振幅が急増する第1の跳躍周波数と振幅が急
減する第2の跳躍周波数を比較し、前記第2の跳躍周波
数が前記第1の跳躍周波数より大きい場合には初期駆動
周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、又前記第2の跳
躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小さい場合には初
期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大きい値に設定す
ると共に、発振による駆動振幅増大後に前記第1と第2
の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数を設定し、前記
周波数範囲で振幅が所定値となるように調整することを
特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a driving method for driving the angular velocity sensor device according to the first aspect, wherein the frequency of the oscillating means is increased by a first amplitude at which the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor is rapidly increased. Comparing the jump frequency of the first jump frequency with the second jump frequency at which the amplitude decreases sharply. If the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency; When the second jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value higher than the first jump frequency, and after the drive amplitude is increased by oscillation, the first and second jump frequencies are set.
The frequency is set to a set frequency between the jump frequencies of the above, and the amplitude is adjusted so as to have a predetermined value in the frequency range.

【0011】本願の請求項4の発明は、請求項2記載の
角速度センサ装置を駆動する駆動方法であって、前記発
振手段の周波数を、前記角速度センサの非線形共振モー
ドにおける振幅が急増する第1の跳躍周波数と振幅が急
減する第2の跳躍周波数を比較し、前記第2の跳躍周波
数が前記第1の跳躍周波数より大きい場合には初期駆動
周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、又前記第2の跳
躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小さい場合には初
期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大きい値に設定す
ると共に、発振による駆動振幅増大後に前記第1と第2
の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数を設定し、前記
周波数範囲で周波数が設定値となるように調整すること
を特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a driving method for driving the angular velocity sensor device according to the second aspect, wherein the frequency of the oscillating means is increased by a first increase in the amplitude of the angular velocity sensor in a nonlinear resonance mode. Comparing the jump frequency of the first jump frequency with the second jump frequency at which the amplitude decreases sharply. If the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency; When the second jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value higher than the first jump frequency, and after the drive amplitude is increased by oscillation, the first and second jump frequencies are set.
The frequency is set to a set frequency between the jump frequencies of the above, and the frequency is adjusted so as to be a set value in the frequency range.

【0012】本願の請求項5の発明は、角速度センサ
と、前記角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段
と、前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振
幅検出手段と、前記駆動振幅検出手段によって検出され
た振幅の信号を増幅する増幅器と、前記角速度センサの
駆動共振振動モード以外の共振周波数のピークを減衰さ
せるフィルタと、前記駆動手段の入力信号の振幅を調整
することで前記角速度センサの駆動振幅を所定の値に保
つ駆動振幅制御手段と、前記駆動振幅制御手段の出力の
位相を発振可能な値まで所定量シフトさせる位相器と、
を有し、前記角速度センサを自励発振で駆動することを
特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor, a driving means for exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor, a driving amplitude detecting means for detecting a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor, and the driving amplitude detecting means. An amplifier for amplifying a signal of an amplitude detected by the means, a filter for attenuating a peak of a resonance frequency other than a driving resonance vibration mode of the angular velocity sensor, and an angular velocity sensor by adjusting an amplitude of an input signal of the driving means. Drive amplitude control means for keeping the drive amplitude of the drive amplitude at a predetermined value, a phase shifter for shifting the phase of the output of the drive amplitude control means by a predetermined amount to an oscillating value,
Wherein the angular velocity sensor is driven by self-excited oscillation.

【0013】本願の請求項6の発明は、角速度センサ
と、前記角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段
と、前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振
幅検出手段と、前記駆動振幅検出手段によって検出され
た振幅の信号を増幅する増幅器と、前記角速度センサの
駆動共振振動モード以外の共振周波数のピークを減衰さ
せるフィルタと、前記駆動手段の入力信号の周波数を調
整することで前記角速度センサの駆動振幅を所定の値に
保つ駆動振幅制御手段と、前記駆動振幅制御手段の出力
の位相を発振可能な値まで所定量シフトさせる位相器
と、を有し、前記角速度センサを自励発振で駆動するこ
とを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an angular velocity sensor, a driving means for exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor, a driving amplitude detecting means for detecting a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor, and the driving amplitude detecting means. An amplifier for amplifying a signal having an amplitude detected by the means, a filter for attenuating a peak of a resonance frequency other than a drive resonance vibration mode of the angular velocity sensor, and the angular velocity sensor by adjusting a frequency of an input signal of the driving means. Drive amplitude control means for keeping the drive amplitude of the drive amplitude at a predetermined value, and a phase shifter for shifting the phase of the output of the drive amplitude control means by a predetermined amount to an oscillating value, wherein the angular velocity sensor is self-excited oscillation. It is characterized by being driven.

【0014】本願の請求項1〜4の発明によれば、角速
度センサの駆動振動に用いる共振モードに大振幅駆動の
影響による非線形特性が発生し駆動周波数に対応する振
動振幅が一意に決まらない可能性が発生しても、いつも
より大きな方の振幅に安定して動作点を設定することが
でき、且つ他励発振の入力信号の振幅又は周波数を調整
することで振幅を一定値に制御することが可能になる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the resonance mode used for driving vibration of the angular velocity sensor has a non-linear characteristic due to the influence of large amplitude driving, and the vibration amplitude corresponding to the driving frequency cannot be uniquely determined. The operating point can be set stably to a larger amplitude than usual, and the amplitude can be controlled to a constant value by adjusting the amplitude or frequency of the input signal of separately excited oscillation Becomes possible.

【0015】請求項5,6の発明によれば、自励発振に
よって角速度センサを駆動するため、大振幅駆動によっ
て共振特性に非線形効果が表れても安定して大振幅で駆
動できる。更に、駆動限界に達する前に入力信号の振幅
又は周波数を調整することで振幅を一定値に制御するこ
とが可能になる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the angular velocity sensor is driven by self-excited oscillation. Therefore, even if a non-linear effect appears in the resonance characteristics due to the large amplitude driving, the driving can be stably performed with the large amplitude. Further, by adjusting the amplitude or frequency of the input signal before reaching the drive limit, the amplitude can be controlled to a constant value.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。本発明の第1の実施の
形態による角速度センサ装置のブロック図を、図1に示
す。図1において、角速度センサ101は振動型の角速
度センサである。この角速度センサ101は圧電体を用
いた音叉または角柱(円柱)形状の従来タイプであって
もよいし、水晶・シリコン等を用いたマイクロマシン微
細加工技術による振動ジャイロであっても良い。駆動・
検出方法も特に指定はなく、従来の圧電振動ジャイロの
場合は圧電駆動・圧電検出であるし、マイクロマシンジ
ャイロの場合は駆動方法として静電・電磁・圧電等があ
り、検出方法としては静電容量・圧電・ピエゾ抵抗等が
ある。本実施の形態においては、これらのどの手法を選
択してもよく、特定の手法に限定されるものではない。
次に駆動手段102は角速度センサ101を駆動するも
のであり、駆動振幅検出手段103は振幅を検出するも
のであり、各々角速度センサ101に固有の駆動・検出
方法に合わせて決定される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the angular velocity sensor device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an angular velocity sensor 101 is a vibration type angular velocity sensor. The angular velocity sensor 101 may be a tuning fork using a piezoelectric body or a conventional type having a prismatic (cylindrical) shape, or may be a vibrating gyroscope using a micromachining microfabrication technique using quartz or silicon. Drive
The detection method is not particularly specified, and the conventional piezoelectric vibrating gyroscope uses piezoelectric drive / piezoelectric detection, while the micromachine gyro uses electrostatic, electromagnetic, piezoelectric, etc. as drive methods.・ There are piezoelectric and piezoresistors. In the present embodiment, any of these methods may be selected and is not limited to a specific method.
Next, the driving means 102 drives the angular velocity sensor 101, and the driving amplitude detecting means 103 detects the amplitude, and is determined according to the driving / detection method unique to the angular velocity sensor 101, respectively.

【0017】そして角速度センサ装置には、駆動振幅比
較手段104,駆動電圧調整手段105,発振手段10
6,増幅器107,駆動周波数設定手段108が図示の
ようにループ状に接続されている。駆動周波数設定手段
108は発振手段106の発振周波数を後述するように
角速度センサ101の共振周波数f0 の近傍の初期駆動
周波数fd1とし、次いで徐々に設定周波数fd2に変化さ
せるものである。又駆動振幅比較手段104は駆動振幅
検出手段103から検出された振幅と設定値A2 とを比
較するものである。又駆動電圧調整手段105はこの比
較結果に基づいて増幅器107の増幅率を制御し、駆動
振動検出手段103から得られる駆動振幅がA2 と一致
するように調整するものである。ここで目標となる振幅
2 は角速度センサの大振幅駆動時の信号の跳躍する振
幅値に基づいて決定される。
The angular velocity sensor device includes a driving amplitude comparing unit 104, a driving voltage adjusting unit 105, and an oscillating unit 10.
6, an amplifier 107 and a drive frequency setting means 108 are connected in a loop as shown in the figure. The drive frequency setting means 108 sets the oscillation frequency of the oscillation means 106 to an initial drive frequency f d1 near the resonance frequency f 0 of the angular velocity sensor 101 as described later, and then gradually changes the oscillation frequency to the set frequency f d2 . The drive amplitude comparing means 104 is to compare the set value A 2 the amplitude detected from the drive amplitude detector 103. The driving voltage adjusting means 105 controls the amplification factor of the amplifier 107 based on the comparison result, the drive amplitude obtained from the driving vibration detection unit 103 and adjusts to match the A 2. Here the amplitude A 2 as a target in is determined based on the amplitude values to leap large amplitude driving during signal of the angular velocity sensor.

【0018】尚図1は角速度センサの駆動部分のブロッ
クのみを示しており、実際には角速度センサ101より
この種類に応じて角速度を検出するための回路部等が設
けられる。例えば固定電極と振動体で形成される半導体
式振動型マイクロマシンジャイロの場合には、静電容量
検出方式によって角速度を検出することができる。
FIG. 1 shows only a block of a driving portion of the angular velocity sensor. In actuality, a circuit section for detecting the angular velocity from the angular velocity sensor 101 according to the type is provided. For example, in the case of a semiconductor vibrating micromachine gyro formed of a fixed electrode and a vibrating body, an angular velocity can be detected by a capacitance detection method.

【0019】この第1の実施の形態により、角速度セン
サを大振幅駆動させたとき駆動振動に非線形特性が表れ
ても、角速度センサを一定振幅で他励発振させることが
できる。
According to the first embodiment, the angular velocity sensor can be separately excited and oscillated at a constant amplitude even when the angular velocity sensor is driven with a large amplitude and a non-linear characteristic appears in the driving vibration.

【0020】一般に、振動ジャイロで十分な感度を実現
するためには、コリオリの力を大きくとれるようにセン
サ構成に工夫を凝らす必要がある。コリオリの力F
c は、振動体の錘の質量をm、錘の駆動速度をv、入力
角速度をΩとして次式で示される。
In general, in order to realize sufficient sensitivity with a vibrating gyroscope, it is necessary to devise a sensor configuration so that Coriolis force can be increased. Coriolis force F
c is represented by the following equation, where m is the mass of the weight of the vibrating body, v is the driving speed of the weight, and Ω is the input angular velocity.

【数1】 そのため感度を上げることは振動体の質量mか駆動速度
vを大きくすることに相当するが、小型化と両立させる
ためには質量mの大きさには限界があることから駆動速
度vを上げざるを得ない。一方、速度は位置の時間微分
で求められるから、振動体が正弦波で繰り返し駆動され
る場合に駆動速度vを大きくとるには駆動周波数fと駆
動振幅Aの積f×Aを大きくする必要があり、結局駆動
振幅Aをできるだけ大きくすることが感度を上げるため
の必要条件となる。
(Equation 1) Therefore, increasing the sensitivity is equivalent to increasing the mass m of the vibrating body or the driving speed v. However, since there is a limit to the size of the mass m in order to be compatible with miniaturization, the driving speed v must be increased. Not get. On the other hand, since the speed is obtained by the time derivative of the position, it is necessary to increase the product f × A of the drive frequency f and the drive amplitude A in order to increase the drive speed v when the vibrating body is repeatedly driven by a sine wave. Therefore, it is necessary to increase the drive amplitude A as much as possible.

【0021】できるだけ駆動振幅Aを大きくとるため、
通常駆動周波数には駆動させたい振動モードでの共振周
波数を用いる。これにより、印加する力とバネ定数の関
係(いわゆるフックの法則)で決まる振幅よりも共振の
Qファクター倍大きな変化が得られる。駆動振幅Aがそ
れ程大きくない場合には、共振曲線は図2(a)に図示
するような特性を示す。即ち、駆動周波数を掃引した場
合、駆動振幅Aの最大値Amax をとる共振周波数f0
掃引方向(周波数を上げるか下げるかの方向)に無関係
に一意に決まる。よって、この周波数f0 で駆動するこ
とで、より静的な関係で決まる振幅よりもQ倍大きな駆
動振幅を得ている。
In order to make the drive amplitude A as large as possible,
The resonance frequency in the vibration mode to be driven is used as the normal drive frequency. As a result, a change larger than the amplitude determined by the relationship between the applied force and the spring constant (the so-called Hook's law) by a factor of resonance Q factor is obtained. When the drive amplitude A is not so large, the resonance curve shows the characteristic as shown in FIG. That is, when the driving frequency is swept, the resonance frequency f 0 at which the maximum value A max of the driving amplitude A is obtained is uniquely determined irrespective of the sweep direction (direction of increasing or decreasing the frequency). Therefore, by driving at this frequency f 0 , a drive amplitude that is Q times larger than the amplitude determined by a more static relationship is obtained.

【0022】しかしながら、駆動振幅Aを更に大きくと
った場合、この共振特性に非線形特性が表れる。例え
ば、図2(b)は大振幅駆動時にバネの復元力が強くな
る硬化バネの特性の場合で、図2(c)は反対にバネの
復元力が弱くなる軟化バネの特性を示している。このよ
うな特性が表れた場合には、図2(a)の線形の場合の
ように周波数を決めるだけでは所望の駆動振幅を得るこ
とができなくなる。
However, when the drive amplitude A is further increased, a non-linear characteristic appears in this resonance characteristic. For example, FIG. 2B shows the case of the characteristic of a hardened spring in which the restoring force of the spring increases when driving with a large amplitude, and FIG. 2C shows the characteristic of a softening spring in which the restoring force of the spring decreases. . When such a characteristic appears, a desired drive amplitude cannot be obtained only by determining the frequency as in the linear case of FIG. 2A.

【0023】図2(b)の硬化バネの場合を例に取り、
その理由を説明する。周波数を低い方から徐々に上げる
ように掃引した場合、周波数f2 までは共振特性に沿っ
た振幅が観測される。しかし第2の跳躍周波数f2 の時
点で駆動振幅はB1 からB2に急減し、以後は再び特性
通りの振幅が得られる。反対に、その周波数から徐々に
下げるように掃引すれば、B2 からB3 までは特性通り
の振幅が得られるが、B3 でB4 に急増し以後は再び特
性通りの振幅が観測される。この周波数f1 を第1の跳
躍周波数f1 とする。即ち、第1,第2の跳躍周波数f
1 〜f2 間は二種類の振幅をとることが可能で、周波数
の掃引方向により振幅が決定されることになる。よっ
て、周波数の掃引方向によっては振幅がより大きくなる
4 からB1 には設定できない場合も発生する。一方、
図2(c)の軟化バネの場合には、図2(b)と同様
に、第1,第2の跳躍周波数f3 〜f4 間がそれに相当
し、周波数の掃引方向によっては振幅がより大きくなる
4 からC1 には設定できない場合も発生することにな
る。
Taking the case of the hardened spring of FIG. 2B as an example,
The reason will be described. If swept to increase gradually frequencies from lower, up to a frequency f 2 amplitude along the resonance characteristics are observed. However the drive amplitude at the time of the second jump frequency f 2 decreases rapidly from B 1 to B 2, thereafter the amplitude characteristic as is obtained again. Conversely, if the sweep to decrease gradually from its frequency, but from B 2 to B 3 is obtained amplitude characteristics as hereafter soared in B 3 to B 4 is observed amplitude again characteristics as . This frequency f 1 is referred to as a first jump frequency f 1 . That is, the first and second jump frequencies f
1 ~f 2 between the can take two kinds of amplitudes, so that the amplitude is determined by the sweep direction of the frequency. Therefore, depending on the sweep direction of the frequency generated may not be set to B 1 from B 4 that the amplitude becomes larger. on the other hand,
In the case of softening the spring of FIG. 2 (c), similarly to FIG. 2 (b), the first, between the second jump frequency f 3 ~f 4 corresponds to it, more amplitude depending sweep direction of the frequency also it will occur if the larger C 4 can not be set to C 1.

【0024】本実施の形態では、このように共振特性に
非線形特性が表れても、できるだけ大きな駆動振幅で角
速度センサを駆動できる駆動手法を提供するものであ
る。以下、説明の簡単化のため、角速度センサ101は
静電駆動容量検出方式の半導体式振動型マイクロマシン
ジャイロと仮定し、振動体には所定の間隔で形成された
電極を通じて静電気力を印加し駆動するものとする。即
ち、駆動手段102では、駆動用電極に入力された駆動
力に相当する交流信号を、適切な静電気力を与える駆動
電圧に変換している。実際には、駆動力をできるだけ大
きくとるために、入力された交流電圧に直流電圧を重畳
し静電気力を発生させている。これに関しては、例えば
特開平9−196682号「角速度センサと加速度セン
サ」に詳しく記載されている。
The present embodiment provides a driving method capable of driving an angular velocity sensor with a driving amplitude as large as possible even if the resonance characteristics show nonlinear characteristics as described above. Hereinafter, for the sake of simplicity, the angular velocity sensor 101 is assumed to be a semiconductor vibration type micromachine gyro of an electrostatic drive capacitance detection method, and the vibrator is driven by applying an electrostatic force through electrodes formed at predetermined intervals. Shall be. That is, the driving unit 102 converts an AC signal corresponding to the driving force input to the driving electrode into a driving voltage that gives an appropriate electrostatic force. Actually, in order to obtain the driving force as large as possible, a DC voltage is superimposed on an input AC voltage to generate an electrostatic force. This is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-196682 “Angular velocity sensor and acceleration sensor”.

【0025】一方、駆動振幅は固定電極と振動体で形成
されるコンデンサの容量変化で検出するものとする。即
ち、駆動振幅検出手段103は構造的には固定電極であ
り、振動体の一部と一対となりコンデンサを形成してお
り、電気的には微小容量変化を交流電圧の電圧変化に変
換するC−V変換器となる。尚、C−V変換器として
は、例えば前中他により論文(Silicon rate sensor
using anisotropic etching technology, Transduc
ers'93, p.642 〜p.645 )にも示されているように入力
インピーダンスの高いJ−FETをソースフォロワとし
てセルフバイアス方式で用いられる。
On the other hand, it is assumed that the drive amplitude is detected by a change in capacitance of a capacitor formed by a fixed electrode and a vibrating body. That is, the drive amplitude detection means 103 is a fixed electrode in structure, forms a capacitor as a pair with a part of the vibrating body, and electrically converts a minute capacitance change into a voltage change of an AC voltage. It becomes a V converter. As a CV converter, for example, a paper (Silicon rate sensor) by Nakamura et al.
using anisotropic etching technology, Transduc
ers'93, p.642 to p.645), a J-FET having a high input impedance is used as a source follower by a self-bias method.

【0026】次に本実施の形態の動作について図2のグ
ラフ及び図3のフローチャートを用いて説明する。まず
動作を開始すると図3のフローチャートにおいて、ステ
ップS1において駆動周波数設定手段108により初期
駆動周波数fd1を設定して発振手段106で発生させ
る。この実施の形態では発振手段106は、例えば電圧
制御発振器(以下、VCOという)を用いて構成されて
おり、制御電圧により発振周波数を調整可能であり、正
弦波出力電圧が得られるものとしている。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the graph of FIG. 2 and the flowchart of FIG. First, when the operation is started, in the flowchart of FIG. 3, in step S1, an initial drive frequency f d1 is set by the drive frequency setting means 108 and generated by the oscillation means 106. In this embodiment, the oscillating means 106 is configured using, for example, a voltage controlled oscillator (hereinafter, referred to as a VCO), the oscillating frequency can be adjusted by a control voltage, and a sine wave output voltage can be obtained.

【0027】但し、発振周波数fは駆動周波数設定手段
108により以下のように制御されている。まず、駆動
振動モードの共振特性が図2(b)のような硬化バネ特
性の場合には、最初の初期駆動周波数fd1を振幅が急激
に増加する方向の跳躍現象が発生するf1 未満、例えば
1 と線形モードの共振周波数f0 との間の周波数に設
定する。発振手段106はこの発振周波数fd1で駆動用
交流信号を起こし、増幅器107で所定の値まで信号を
増幅し、駆動手段102に入力する。駆動手段102は
角速度センサ101を駆動する。そして駆動振幅検出手
段103はそのときの振幅Ad を検出する。
However, the oscillation frequency f is controlled by the drive frequency setting means 108 as follows. First, when the resonance characteristic of the driving vibration mode is a hardened spring characteristic as shown in FIG. 2B, the initial initial driving frequency f d1 is less than f 1 at which a jump phenomenon in which the amplitude sharply increases occurs. for example, set to a frequency between f 1 and the resonance frequency f 0 of the linear mode. The oscillating means 106 generates a driving AC signal at the oscillating frequency f d1 , amplifies the signal to a predetermined value by the amplifier 107, and inputs the amplified signal to the driving means 102. The driving unit 102 drives the angular velocity sensor 101. The drive amplitude detector 103 detects the amplitude A d at that time.

【0028】角速度センサ101は、共振近傍の周波数
d1で駆動されれば、共振特性で決まる所定の振幅まで
振幅が成長する。振幅の成長にかかる時間は、次の時定
数τで決定される。
When the angular velocity sensor 101 is driven at a frequency f d1 near resonance, the amplitude grows to a predetermined amplitude determined by resonance characteristics. The time required for the amplitude to grow is determined by the following time constant τ.

【数2】 ここで、fd は駆動周波数、ωd は駆動角周波数、Qは
共振のQ値を表す。即ち、例えばQ=20,000、f
d =10kHzの場合、時定数τは0.64秒となる。
この時定数より十分大きな時間が経過すれば、振幅は所
望の値にまで成長していることになる。振幅が十分成長
しているかどうかは、振幅の大きさで直接判定しても良
いし、起動後の経過時間と時定数τを比較して判定して
も良い。ここではステップS3においてこのとき得られ
た振幅値Ad が目標値A1 を超えているかどうかをチェ
ックする。このレベルを超えていればステップS4,S
5のループを繰り返し、初期駆動周波数をfd1から徐々
に高くして2つの跳躍周波数であるf1 とf2 の間の設
定周波数fd2に設定する。これは、発振手段106であ
るVCOの制御電圧を駆動周波数設定手段108により
変化させることで行う。これにより、駆動振幅はB4
らB1 の間の値に設定されることになる。こうすれば大
振幅で角速度センサを駆動することができる。
(Equation 2) Here, f d represents the drive frequency, ω d represents the drive angular frequency, and Q represents the resonance Q value. That is, for example, Q = 20,000, f
When d = 10 kHz, the time constant τ is 0.64 seconds.
If a time sufficiently larger than this time constant elapses, the amplitude has grown to a desired value. Whether or not the amplitude has grown sufficiently may be determined directly by the magnitude of the amplitude, or may be determined by comparing the elapsed time after activation with the time constant τ. Here, it is checked whether the amplitude value A d obtained this time at step S3 exceeds the target value A 1. If this level is exceeded, steps S4 and S
The loop 5 is repeated, and the initial drive frequency is gradually increased from f d1 to set the set frequency f d2 between the two jump frequencies f 1 and f 2 . This is performed by changing the control voltage of the VCO, which is the oscillating means 106, by the drive frequency setting means 108. Thus, the drive amplitude is to be set to a value between B 4 of B 1. In this case, the angular velocity sensor can be driven with a large amplitude.

【0029】角速度センサ装置を高感度化するには、駆
動振幅を大きくすること及び駆動振幅を一定に制御する
ことが必要となる。大振幅駆動に関しては上記の手法で
達成でき、振幅を一定することは以下のフィードバック
制御で実現する。即ちステップS6〜S8において駆動
振幅検出手段103で検出した駆動振幅Ad と駆動振幅
比較手段104によって所望の値A2 と比較し、大きけ
れば駆動電圧調整手段105で増幅器107の利得を下
げ(ステップS7)、小さければ増幅器107の利得を
上げる(ステップS8)方向に調整することにより、振
幅を一定に制御することができる。尚、駆動振幅の目標
値A2 は跳躍現象が発生する限界振幅B1 より小さくな
るように設定する。
In order to increase the sensitivity of the angular velocity sensor device, it is necessary to increase the drive amplitude and control the drive amplitude to be constant. The large amplitude drive can be achieved by the above-described method, and the constant amplitude is realized by the following feedback control. That the driving amplitude detection means 103 drive amplitude detected by the A d and the driving amplitude comparison means 104 in step S6~S8 compared with desired values A 2, lowering the gain of the amplifier 107 in the driving voltage adjusting means 105 is larger (step S7) If it is smaller, the amplitude can be controlled to be constant by adjusting the gain of the amplifier 107 in the direction of increasing (step S8). The target value A 2 of the drive amplitude is set to be smaller than the limit amplitude B 1 of jumping phenomenon occurs.

【0030】反対に、駆動振動モードの共振特性が図2
(c)のような軟化バネ特性の場合には、初期駆動周波
数fd1を振幅が急増する方向の跳躍現象が発生する第1
の跳躍周波数f3 より高い周波数、例えばf3 と線形モ
ードの共振周波数f0 との間の周波数に設定する。そし
て発振の成長の後に駆動周波数をfd1から徐々に低くし
て2つの跳躍周波数f3 とf4 の間のfd2に設定すれば
良い。駆動振幅の制御手段は同様で良い。
On the contrary, the resonance characteristic of the driving vibration mode is shown in FIG.
In the case of the softening spring characteristic as shown in (c), the first driving frequency f d1 has a first jumping phenomenon in which the amplitude jumps in a direction in which the amplitude sharply increases.
Is set to a frequency higher than the jump frequency f 3 , for example, a frequency between f 3 and the resonance frequency f 0 in the linear mode. Then, after the growth of oscillation, the drive frequency may be gradually lowered from f d1 and set to f d2 between the two jump frequencies f 3 and f 4 . The drive amplitude control means may be the same.

【0031】以上により、駆動振動に非線形が生ずる程
大振幅で駆動しても、一定の振幅で他励発振することが
可能になる。尚、これらの信号処理回路はOPアンプ・
乗算器等のアナログ回路で構成しても良いし、マイクロ
コンピュータを導入しプログラムによるディジタル制御
系を構成してもかまわない。
As described above, even when driving is performed with a large amplitude so that nonlinearity occurs in the driving vibration, separately excited oscillation can be performed with a constant amplitude. Note that these signal processing circuits are
An analog circuit such as a multiplier may be used, or a microcomputer may be introduced and a digital control system based on a program may be used.

【0032】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図
4は本発明の第2の実施の形態による角速度センサ装置
を示すブロック図である。図4において、角速度センサ
401は振動型の角速度センサである。駆動手段40
2,駆動振幅検出手段403は各々角速度センサ401
固有の駆動・検出方法に合わせて手段は決定される。又
この角速度センサ装置は駆動振幅比較手段404,駆動
周波数調整手段405,発振手段406,増幅器40
7,駆動周波数設定手段408を有している。発振手段
406,増幅器407,駆動手段402,角速度センサ
401,駆動振幅検出手段403及び駆動振幅比較手段
404については、前述した第1の実施の形態と夫々対
応するブロックと同一である。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing an angular velocity sensor device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, an angular velocity sensor 401 is a vibration type angular velocity sensor. Drive means 40
2. The drive amplitude detecting means 403 includes an angular velocity sensor 401
The means is determined according to the specific drive / detection method. The angular velocity sensor device includes a driving amplitude comparing unit 404, a driving frequency adjusting unit 405, an oscillating unit 406, and an amplifier 40.
7, a drive frequency setting means 408 is provided. The oscillating means 406, the amplifier 407, the driving means 402, the angular velocity sensor 401, the driving amplitude detecting means 403 and the driving amplitude comparing means 404 are the same as the corresponding blocks in the first embodiment.

【0033】この第2の実施の形態により、角速度セン
サを大振幅駆動させたとき、駆動振動に非線形特性が表
れても外部発振回路の入力信号の周波数を調整すること
で角速度センサを他励発振させることができる。
According to the second embodiment, when the angular velocity sensor is driven with a large amplitude, the angular velocity sensor is separately excited by adjusting the frequency of the input signal of the external oscillation circuit even if the driving vibration has a non-linear characteristic. Can be done.

【0034】本実施の形態において、角速度センサの駆
動振幅の調整手段が第1の実施の形態と異なるだけであ
る。即ち駆動周波数調整手段405は発振手段406の
周波数を直接変化させることによって、振幅を間接的に
調整するものである。その他の各ブロックは図1に示す
各ブロックの対応する名称部分と同一である。よって、
大振幅駆動に関しては、第一の実施の形態と同様である
ため説明を省略する。
In this embodiment, only the means for adjusting the drive amplitude of the angular velocity sensor is different from that of the first embodiment. That is, the drive frequency adjusting means 405 indirectly adjusts the amplitude by directly changing the frequency of the oscillation means 406. The other blocks are the same as the corresponding names of the blocks shown in FIG. Therefore,
The large-amplitude drive is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0035】次に本実施の形態の動作について図5のフ
ローチャートを用いて説明する。図5のフローチャート
においてもステップS1〜S5の動作については図3に
示すものと同一である。さて、駆動周波数がfd2となっ
た後、駆動振幅を一定値に制御する。駆動振幅を一定値
に制御する方法としては、第1の実施の形態に記載した
角速度センサに入力する他励発振用交流信号の振幅を直
接制御する方法もあるが、本実施の形態では他励発振用
交流信号の周波数を調整し間接制御している。例えば、
硬化バネの特性を示す図2(b)の場合には設定したい
駆動振幅A2 はB4 〜B1 の間となるが、この区間で周
波数と駆動振幅の関係が右肩上がりの関係となることか
ら、振幅の制御は駆動振幅検出手段403で検出した駆
動振幅を駆動振幅比較手段404で所望の値A2 と比較
し、大きければ駆動周波数調整手段405で発振手段4
06の発振周波数を下げ(ステップS12)、小さけれ
ば発振手段406の発振周波数を上げる方向に調整する
(ステップS11)ことで行う。反対に、図2(c)の
ような特性を示す軟化バネの場合には区間C1 〜C4
周波数と駆動振幅の関係が右肩下がりの関係となること
から、駆動周波数調整手段407による発振手段406
の調整方法を硬化バネの場合と逆にすれば良い。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 5, the operations in steps S1 to S5 are the same as those shown in FIG. Now, after the drive frequency becomes f d2 , the drive amplitude is controlled to a constant value. As a method of controlling the drive amplitude to a constant value, there is a method of directly controlling the amplitude of the separately excited oscillation AC signal input to the angular velocity sensor described in the first embodiment. The frequency of the oscillation AC signal is adjusted and indirectly controlled. For example,
While driving amplitude A 2 to be set in the case of FIG. 2 showing the properties of the cured spring (b) is to be between B 4 .about.B 1, relationship between the frequency and drive amplitude is related soaring in this section Therefore, the amplitude is controlled by comparing the drive amplitude detected by the drive amplitude detection means 403 with a desired value A 2 by the drive amplitude comparison means 404.
This is performed by lowering the oscillation frequency of 06 (step S12) and, if smaller, adjusting the oscillation frequency of the oscillation means 406 to increase (step S11). Conversely, in the case of a softening spring having a characteristic as shown in FIG. 2C, the relationship between the frequency and the drive amplitude in the sections C 1 to C 4 is a rightward downward relationship. Oscillator 406
May be reversed in the case of the hardening spring.

【0036】以上により、駆動振動に非線形が生ずる程
大振幅で駆動しても、一定の振幅で他励発振することが
可能になる。尚、これらの信号処理回路はOPアンプ・
乗算器等のアナログ回路で構成しても良いし、マイクロ
コンピュータを導入しプログラムによるディジタル制御
系を構成してもかまわない。
As described above, even when driving is performed with a large amplitude so that the driving vibration becomes non-linear, separately excited oscillation can be performed with a constant amplitude. Note that these signal processing circuits are
An analog circuit such as a multiplier may be used, or a microcomputer may be introduced and a digital control system based on a program may be used.

【0037】(第3の実施の形態)次に、図6は本発明
の第3の実施の形態による角速度センサ装置のブロック
図である。本実施の形態は角速度センサ装置を交流電圧
を印加して駆動する他励発振でなく、一巡ループを形成
し自励発振を行わせ駆動するものである。図6におい
て、角速度センサ601は振動型の角速度センサであ
る。圧電体を用いた音叉または角柱や円柱形状の従来タ
イプであってもよいし、水晶・シリコン等を用いたマイ
クロマシン微細加工技術による振動ジャイロであっても
良い。駆動・検出方法も特に指定はなく、従来の圧電振
動ジャイロの場合は圧電駆動・圧電検出であるし、マイ
クロマシンジャイロの場合は駆動方法として静電・電磁
・圧電等があり、検出方法としては静電容量・圧電・ピ
エゾ抵抗等がある。本発明の実施の形態においては、こ
れらのどの手法を選択してもよく、特定の手法に限定さ
れるものではない。次に駆動手段602,駆動振幅検出
手段603も各々角速度センサ601固有の駆動・検出
方法に合わせて決定される。又角速度センサ装置は増幅
器604,フィルタ605,自動利得調整手段(以下、
AGCという)606,位相器607,減衰器608を
有している。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a block diagram of an angular velocity sensor device according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the angular velocity sensor device is driven by forming a single loop and performing self-excited oscillation instead of separately excited oscillation in which an AC voltage is applied to drive the device. 6, an angular velocity sensor 601 is a vibration type angular velocity sensor. A tuning fork using a piezoelectric body or a conventional type having a prismatic or cylindrical shape may be used, or a vibrating gyroscope using micromachining microfabrication technology using quartz or silicon may be used. The drive and detection method is not particularly specified, and the conventional piezoelectric vibrating gyroscope is piezoelectric drive / piezoelectric detection, and the micromachine gyro is driven by electrostatic, electromagnetic, piezoelectric, etc., and the detection method is static. There are capacitance, piezoelectric, and piezoresistors. In the embodiment of the present invention, any of these methods may be selected and is not limited to a specific method. Next, the drive means 602 and the drive amplitude detection means 603 are also determined according to the drive / detection method unique to the angular velocity sensor 601. The angular velocity sensor device includes an amplifier 604, a filter 605, and an automatic gain adjusting means (hereinafter, referred to as an automatic gain adjusting means).
AGC 606, a phase shifter 607, and an attenuator 608.

【0038】このようにして一巡ループを形成した場
合、バルクハウゼンの発振条件(ループ利得が1且つル
ープ一巡の位相変化が360゜の整数倍)を満足したと
き発振が起こるが、本実施の形態では図6に示すように
一巡ループを形成して自励発振を励起するものとする。
尚、角速度センサ601、駆動手段602、駆動振幅検
出手段603は、上述の第1及び第2の実施の形態と同
様とする。位相器607はこの発振条件における位相条
件が一致するように入力信号の位相を変化させるもので
ある。
In the case of forming a single loop in this way, oscillation occurs when the Barkhausen oscillation condition (loop gain is 1 and phase change in a single loop is an integral multiple of 360 °) is satisfied. In FIG. 6, it is assumed that a single loop is formed to excite self-excited oscillation as shown in FIG.
Note that the angular velocity sensor 601, the driving unit 602, and the driving amplitude detecting unit 603 are the same as those in the above-described first and second embodiments. The phase shifter 607 changes the phase of the input signal so that the phase condition under the oscillation condition matches.

【0039】角速度センサ601は振動型であることか
ら、その周波数特性上では少なくとも駆動振動モードと
検出振動モードに相当する二つの共振モードを有する。
自励発振においては、バルクハウゼンの発振条件に適合
させ所望の駆動共振モードで発振させるため、まず駆動
振動モード以外の共振ピークをフィルタ605で相対的
に抑圧する。フィルタ605の特性は、ハイパスフィル
タ又はバンドパスフィルタなど周波数特性に合わせて適
宜選択すれば良い。一巡ループでの駆動振動の共振ピー
クのループ利得は、増幅器604と減衰器608で1よ
り少し大きい程度に調整する。又、共振ピークでの位相
変化も位相器607でほぼ0°に調整する。尚、自励発
振をさせる初期段階では駆動振幅制御手段(以下、単に
AGCという)606は入出力を直結しておけば良い。
このように設定することで、所望の駆動共振モードで発
振を励起することが可能になる。
Since the angular velocity sensor 601 is of a vibration type, it has at least two resonance modes corresponding to a driving vibration mode and a detection vibration mode in terms of frequency characteristics.
In self-excited oscillation, in order to oscillate in a desired drive resonance mode in conformity with the Barkhausen oscillation conditions, first, a resonance peak other than the drive oscillation mode is relatively suppressed by the filter 605. The characteristics of the filter 605 may be appropriately selected according to frequency characteristics such as a high-pass filter or a band-pass filter. The loop gain at the resonance peak of the driving vibration in the single loop is adjusted to a level slightly larger than 1 by the amplifier 604 and the attenuator 608. The phase change at the resonance peak is also adjusted to almost 0 ° by the phase shifter 607. In the initial stage of the self-sustained pulsation, the drive amplitude control means (hereinafter simply referred to as AGC) 606 may directly connect the input and output.
With this setting, it becomes possible to excite oscillation in a desired drive resonance mode.

【0040】自励発振の初期では、図2(a)に示すよ
うに線形の共振が励起されるが、駆動振幅が大きくなる
につれて図2(b)又は(c)に示すような非線形性が
発生する場合が多い。自励発振の場合は他励発振と異な
り、駆動振幅の状態に応じた最大の振幅で発振が成長す
るため、共振特性に非線形が生じても駆動用交流信号の
周波数を外部から調整することは必要なく、振幅に応じ
て適当に周波数が変化してゆく。ただし、駆動振幅が一
定値以上大きくなると、場合によっては駆動限界、即ち
振幅B1 又はC1 を越えて振幅が急減し再度駆動共振が
成長するような不安定な状態に入り込むため、駆動振幅
の制御を行わなければ実用に耐える回路構成とはならな
い。
In the initial stage of the self-sustained pulsation, linear resonance is excited as shown in FIG. 2A, but as the drive amplitude increases, the nonlinearity as shown in FIG. Often occurs. In the case of self-excited oscillation, unlike the separately excited oscillation, the oscillation grows with the maximum amplitude according to the state of the driving amplitude. There is no need to change the frequency appropriately according to the amplitude. However, if the drive amplitude increases by a certain value or more, the drive limit may be exceeded, that is, the amplitude may suddenly decrease beyond the amplitude B 1 or C 1 and enter an unstable state in which the drive resonance grows again. If control is not performed, the circuit configuration will not be practical.

【0041】本実施の形態では、AGC606の構成と
して図7に示すような構成をとることとする。図7にお
いて、701,706は各々第1,第2の基準電圧発生
手段である。整流手段702は入力信号の振幅を算出す
るものである。703は駆動振幅算出手段であり、基準
電圧発生手段701と整流手段702の出力を用いて、
新たな駆動交流信号の振幅を算出する。PLL(フェー
ズ・ロックド・ループ)704は入力信号と同期した発
振周波数が同じで振幅が一定な正弦波出力を出力するも
のである。乗算器705はPLL704と駆動振幅算出
手段703の出力を掛け合わせ新たな駆動交流信号を生
成するものである。セレクタ707は整流手段702で
整流された電圧レベルと基準電圧発生手段706からの
基準電圧を比較し、基準電圧の方が大きい自励発振の初
期状態では入力信号を直接出力し、整流手段702の振
幅が基準電圧発生手段706で決まる値より大きくなれ
ば、出力を乗算器705の出力に切り替えるものであ
る。又セレクタ707の出力は整流手段708を介して
駆動振幅算出手段703に与えられる。駆動振幅算出手
段703はセレクタ707の出力を整流した整流手段7
08の出力Vout と整流手段702の出力Vin及び基準
電圧発生手段701の手段Vref1に基づいて駆動振幅を
算出し、乗算器705に出力するものである。
In this embodiment, the configuration of the AGC 606 is as shown in FIG. In FIG. 7, reference numerals 701 and 706 denote first and second reference voltage generating means, respectively. The rectifier 702 calculates the amplitude of the input signal. Reference numeral 703 denotes a drive amplitude calculation unit that uses outputs of the reference voltage generation unit 701 and the rectification unit 702 to calculate
Calculate the amplitude of the new drive AC signal. A PLL (phase locked loop) 704 outputs a sine wave output having the same oscillation frequency synchronized with the input signal and having a constant amplitude. The multiplier 705 multiplies the output of the PLL 704 and the output of the drive amplitude calculation means 703 to generate a new drive AC signal. The selector 707 compares the voltage level rectified by the rectifier 702 with the reference voltage from the reference voltage generator 706, and outputs an input signal directly in the initial state of self-excited oscillation in which the reference voltage is higher. When the amplitude becomes larger than the value determined by the reference voltage generator 706, the output is switched to the output of the multiplier 705. The output of the selector 707 is provided to the drive amplitude calculation means 703 via the rectification means 708. The drive amplitude calculator 703 is a rectifier 7 that rectifies the output of the selector 707.
Calculates a driving amplitude based on 08 means V ref1 output V in and the reference voltage generating means 701 outputs V out and the rectifier unit 702, and outputs to the multiplier 705.

【0042】駆動振幅を一定値に制御するための駆動振
幅算出手段703に於ける駆動振幅の演算方法には、種
々の方法が考えられる。例えば、基準電圧発生手段70
1で決まる基準電圧をVref1、駆動振幅算出手段703
の入力電圧振幅をVin、出力電圧振幅をVout 、kを定
数(0<k<1)として、次式(3)のように加減算だ
けで漸化的に構成しても良い。
There are various methods for calculating the drive amplitude in the drive amplitude calculating means 703 for controlling the drive amplitude to a constant value. For example, the reference voltage generating means 70
The reference voltage determined by 1 is V ref1 , and the drive amplitude calculating means 703
The input voltage amplitude may be V in , the output voltage amplitude may be V out , and k may be a constant (0 <k <1).

【数3】 又次式(4)のように乗除算で構成し間接的にVref1
inを実現しても良い。
(Equation 3) In addition, as shown in the following equation (4), it is configured by multiplication / division and indirectly V ref1 =
V in may be realized.

【数4】 何れにしても本構成により駆動振幅を一定値に保つこと
が可能になる。
(Equation 4) In any case, this configuration makes it possible to keep the drive amplitude at a constant value.

【0043】以上により発振開始後自動的に振幅が上昇
し、駆動振動に非線形が生ずる程大振幅で駆動しても、
角速度センサを一定の振幅で自励発振することが可能に
なる。尚、これらの信号処理回路はOPアンプ・乗算器
等アナログ回路で構成しても良いし、マイクロコンピュ
ータを導入しプログラムによるディジタル制御系を構成
してもかまわない。
As described above, the amplitude automatically increases after the start of the oscillation, and even if the driving is performed with a large amplitude so that the driving vibration becomes non-linear,
Self-excited oscillation of the angular velocity sensor at a constant amplitude becomes possible. These signal processing circuits may be constituted by analog circuits such as OP amplifiers and multipliers, or may be constituted by introducing a microcomputer to constitute a digital control system by a program.

【0044】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態による角速度センサ装置の駆動方法を説明
する。基本構成は、第3の実施の形態で用いた図6のブ
ロック図と同じであるが、駆動振幅の制御形態が異な
る。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
A driving method of the angular velocity sensor device according to the embodiment will be described. The basic configuration is the same as the block diagram of FIG. 6 used in the third embodiment, but the control mode of the drive amplitude is different.

【0045】本実施の形態では、AGC606の構成と
して図8に示すような構成をとることとする。図8にお
いて、801,806は各々第1,第2の基準電圧発生
手段である。整流手段802は入力信号の振幅を算出す
るものである。駆動周波数算出手段803は基準電圧発
生手段801と整流手段802の出力を用いて、新たな
駆動交流信号の周波数を算出するものである。VCO8
04は駆動周波数算出回路803で求められた周波数で
一定振幅の正弦波を出力するものとする。乗算器805
はVCO804と整流手段802の出力を掛け合わせ、
新たな駆動交流信号を生成するものである。最後にセレ
クタ807は整流手段802の出力と基準電圧発生手段
806の出力とを比較し、整流出力がこの基準電圧以下
であれば自励発振の初期状態では入力信号を直接出力
し、整流手段802の出力が基準電圧発生手段806で
定まる値より大きくなれば出力を乗算器805の出力に
切り替えるものである。
In the present embodiment, the configuration of AGC 606 is as shown in FIG. In FIG. 8, reference numerals 801 and 806 denote first and second reference voltage generating means, respectively. The rectifier 802 calculates the amplitude of the input signal. The drive frequency calculation means 803 calculates the frequency of a new drive AC signal using the outputs of the reference voltage generation means 801 and the rectification means 802. VCO8
Reference numeral 04 denotes a sine wave having a constant amplitude at the frequency determined by the drive frequency calculation circuit 803. Multiplier 805
Multiplies the output of the rectifier 802 by the VCO 804,
This is to generate a new drive AC signal. Finally, the selector 807 compares the output of the rectifier 802 with the output of the reference voltage generator 806. If the rectified output is equal to or lower than the reference voltage, the selector 807 directly outputs the input signal in the initial state of the self-excited oscillation. Is larger than the value determined by the reference voltage generator 806, the output is switched to the output of the multiplier 805.

【0046】駆動周波数算出手段803に於ける周波数
の演算手段は、以下の通りである。まず、大振幅時の共
振特性が図2(b)に示すような硬化バネ特性を持つ場
合には、区間B4 〜B1 で周波数と駆動振幅の関係が右
肩上がりの関係となることから、振幅の制御は整流手段
802で検出した駆動振幅と基準電圧設定手段801で
設定される目標振幅に相当する基準値Vref1と比較し、
大きければ発振周波数を下げ、小さければ発振周波数を
上げる方向に調整するようにVCO804に出力電圧を
与える。反対に、図2(c)のような特性を示す軟化バ
ネの場合には区間C1 〜C4 で周波数と駆動振幅の関係
が右肩下がりの関係となることから、発振周波数の調整
方法を硬化バネの場合と逆にすれば良い。何れにしても
本構成により発振の開始後に自動的に振幅が上昇し、駆
動振幅の非線形が生じるほど大振幅が駆動した場合にも
一定の振幅で自励発振させることができ、駆動振幅を一
定値に保つことが可能となる。
The frequency calculating means in the driving frequency calculating means 803 is as follows. First, when a resonance characteristic of the time of large amplitude has a hardened spring characteristics as shown in FIG. 2 (b), the section B 4 .about.B 1 since the relationship between the frequency and drive amplitude is related soaring The control of the amplitude is performed by comparing the drive amplitude detected by the rectifier 802 with a reference value Vref1 corresponding to the target amplitude set by the reference voltage setting means 801.
An output voltage is applied to the VCO 804 such that the oscillation frequency is decreased when the oscillation frequency is higher, and the oscillation frequency is increased when the oscillation frequency is lower. Conversely, since the relationship between the frequency and drive amplitude is a relationship of downward-sloping in the section C 1 -C 4 in the case of softening the spring showing the characteristics as in FIG. 2 (c), a method of adjusting the oscillation frequency What is necessary is just to reverse the case of a hardening spring. In any case, this configuration automatically raises the amplitude after the start of oscillation, and the self-excited oscillation can be performed at a constant amplitude even when a large amplitude is driven so that the drive amplitude becomes non-linear. It is possible to keep the value.

【0047】以上により、駆動振動に非線形が生ずる程
大振幅で駆動しても、一定の振幅で自励発振することが
可能になる。尚、これらの信号処理回路はOPアンプ・
乗算器等アナログ回路で構成しても良いし、マイクロコ
ンピュータを導入しプログラムによるディジタル制御系
を構成してもかまわない。
As described above, even when driving is performed with a large amplitude so that the driving vibration becomes non-linear, self-excited oscillation can be performed with a constant amplitude. Note that these signal processing circuits are
An analog circuit such as a multiplier may be used, or a digital control system based on a program by introducing a microcomputer may be used.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動型角速度センサにおいて共振特性を利用し大振幅駆動
する場合、共振特性に非線形特性が表れても他励及び自
励発振で一定振幅駆動することができる。よって、コリ
オリの力を十分に大きくとることができ、結果的に振動
式角速度センサの小型化と高感度化を図ることができ
る。よって、その実用的効果は大きい。
As described above, according to the present invention, when a vibration type angular velocity sensor is driven with a large amplitude utilizing resonance characteristics, even if nonlinear characteristics appear in the resonance characteristics, a constant amplitude can be obtained by independent excitation and self-excited oscillation. Can be driven. Therefore, the Coriolis force can be made sufficiently large, and as a result, the vibration type angular velocity sensor can be made smaller and more sensitive. Therefore, the practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の角速度センサ装置
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an angular velocity sensor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】角速度センサの共振特性の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a resonance characteristic of the angular velocity sensor.

【図3】本発明の第1の実施の形態の角速度センサ装置
の駆動方法の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure of a driving method of the angular velocity sensor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の角速度センサ装置
のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an angular velocity sensor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の角速度センサ装置
の駆動方法の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of a driving method of the angular velocity sensor device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3及び第4の実施の形態の角速度セ
ンサ装置のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of an angular velocity sensor device according to third and fourth embodiments of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施の形態による角速度センサ
装置のAGC回路を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an AGC circuit of an angular velocity sensor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施の形態の角速度センサ装置
のAGC回路を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an AGC circuit of an angular velocity sensor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】従来例の音叉形振動ジャイロの振動体の概略構
成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a vibrating body of a conventional tuning fork type vibrating gyroscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,401,601 角速度センサ 102,402,602 駆動手段 103,403,603 駆動振幅検出手段 104,404 駆動振幅比較手段 105 駆動電圧調整手段 405 駆動周波数調整手段 106,406 発振手段 107,407,604 増幅器 108,408 駆動周波数設定手段 605 フィルタ 606 AGC 607 位相器 608 減衰器 701,801 基準電圧発生手段 706,806 基準電圧発生手段 702,708,802 整流手段 703 駆動振幅算出手段 803 駆動周波数算出手段 704 PLL 804 VCO 705,805 乗算器 707,807 セレクタ 101, 401, 601 Angular velocity sensor 102, 402, 602 Driving means 103, 403, 603 Driving amplitude detecting means 104, 404 Driving amplitude comparing means 105 Driving voltage adjusting means 405 Driving frequency adjusting means 106, 406 Oscillating means 107, 407, 604 Amplifier 108, 408 Driving frequency setting means 605 Filter 606 AGC 607 Phase shifter 608 Attenuator 701, 801 Reference voltage generating means 706, 806 Reference voltage generating means 702, 708, 802 Rectifying means 703 Driving amplitude calculating means 803 Driving frequency calculating means 704 PLL 804 VCO 705, 805 Multiplier 707, 807 Selector

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 角速度センサと、 発振手段と、 前記角速度センサの非線形共振モードにおける振幅が急
増する第1の跳躍周波数と振幅が急減する第2の跳躍周
波数を比較し、前記第2の跳躍周波数が前記第1の跳躍
周波数より大きい場合には初期駆動周波数を第1の跳躍
周波数未満の値に、又前記第2の跳躍周波数が前記第1
の跳躍周波数より小さい場合には初期駆動周波数を第1
の跳躍周波数より大きい値に設定すると共に、発振によ
る駆動振幅増大後に前記第1と第2の跳躍周波数の間の
設定周波数に周波数を設定する駆動周波数設定手段と、 前記発振手段の出力を増幅する増幅器と、 前記増幅器の出力に基づき、前記角速度センサに所定の
振動を励起する駆動手段と、 前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振幅検
出手段と、 前記駆動振幅検出手段で求めた振幅を所定の値と比較す
る駆動振幅比較手段と、 前記駆動振幅比較手段の結果に応じて前記増幅器の増幅
率を調整する駆動電圧調整手段と、を備えたことを特徴
とする角速度センサ装置。
An angular velocity sensor; an oscillating means; a first jump frequency at which the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor sharply increases is compared with a second jump frequency at which the amplitude sharply decreases, and the second jump frequency Is larger than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency, and the second jump frequency is set to the first jump frequency.
If the initial drive frequency is lower than the jump frequency of
Drive frequency setting means for setting the frequency to a value greater than the jump frequency of the first frequency and setting the frequency to a frequency set between the first and second jump frequencies after the drive amplitude is increased by oscillation; and amplifying the output of the oscillation means. An amplifier; a driving unit that excites a predetermined vibration to the angular velocity sensor based on an output of the amplifier; a driving amplitude detecting unit that detects a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor; and an amplitude obtained by the driving amplitude detecting unit. An angular velocity sensor device, comprising: a drive amplitude comparison unit that compares the drive amplitude with a predetermined value; and a drive voltage adjustment unit that adjusts an amplification factor of the amplifier according to a result of the drive amplitude comparison unit.
【請求項2】 角速度センサと、 発振手段と、 前記発振手段の周波数を、前記角速度センサの非線形共
振モードにおける振幅が急増する第1の跳躍周波数と振
幅が急減する第2の跳躍周波数を比較し、前記第2の跳
躍周波数が前記第1の跳躍周波数より大きい場合には初
期駆動周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、又前記第
2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小さい場合
には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大きい値に
設定すると共に、発振による駆動振幅増大後に前記第1
と第2の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数を設定す
る駆動周波数設定手段と、 前記発振手段の出力を増幅する増幅器と、 前記増幅器の出力に基づき、前記角速度センサに所定の
振動を励起する駆動手段と、 前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振幅検
出手段と、 前記駆動振幅検出手段で求めた振幅を所定の値と比較す
る駆動振幅比較手段と、 前記駆動振幅比較手段の結果に応じて前記発振手段の発
振周波数を調整する駆動周波数調整手段と、を備えたこ
とを特徴とする角速度センサ装置。
2. The angular velocity sensor, the oscillating means, and the frequency of the oscillating means are compared with a first jump frequency at which the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor sharply increases and a second jump frequency at which the amplitude sharply decreases. When the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value lower than the first jump frequency, and when the second jump frequency is lower than the first jump frequency. The initial drive frequency is set to a value higher than the first jump frequency, and the first drive frequency is increased after the drive amplitude is increased by oscillation.
Drive frequency setting means for setting a frequency to a set frequency between the first and second jump frequencies; an amplifier for amplifying an output of the oscillating means; and exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor based on an output of the amplifier. Driving means, driving amplitude detecting means for detecting a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor, driving amplitude comparing means for comparing the amplitude obtained by the driving amplitude detecting means with a predetermined value, and a result of the driving amplitude comparing means. An angular velocity sensor device, comprising: a driving frequency adjusting unit that adjusts an oscillation frequency of the oscillating unit in response.
【請求項3】 請求項1記載の角速度センサ装置を駆動
する駆動方法であって、 前記発振手段の周波数を、前記角速度センサの非線形共
振モードにおける振幅が急増する第1の跳躍周波数と振
幅が急減する第2の跳躍周波数を比較し、前記第2の跳
躍周波数が前記第1の跳躍周波数より大きい場合には初
期駆動周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、又前記第
2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小さい場合
には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大きい値に
設定すると共に、発振による駆動振幅増大後に前記第1
と第2の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数を設定
し、 前記周波数範囲で振幅が所定値となるように調整するこ
とを特徴とする角速度センサ装置の駆動方法。
3. The driving method for driving an angular velocity sensor device according to claim 1, wherein the frequency of the oscillating means is reduced by a first jump frequency at which the amplitude in the nonlinear resonance mode of the angular velocity sensor is rapidly increased and the amplitude is rapidly reduced. The second jump frequency is compared with the first jump frequency. If the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency, and the second jump frequency is If the first jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value higher than the first jump frequency.
A frequency set to a set frequency between the first and second jump frequencies, and adjusting the amplitude to be a predetermined value in the frequency range.
【請求項4】 請求項2記載の角速度センサ装置を駆動
する駆動方法であって、 前記発振手段の周波数を、前記角速度センサの非線形共
振モードにおける振幅が急増する第1の跳躍周波数と振
幅が急減する第2の跳躍周波数を比較し、前記第2の跳
躍周波数が前記第1の跳躍周波数より大きい場合には初
期駆動周波数を第1の跳躍周波数未満の値に、又前記第
2の跳躍周波数が前記第1の跳躍周波数より小さい場合
には初期駆動周波数を第1の跳躍周波数より大きい値に
設定すると共に、発振による駆動振幅増大後に前記第1
と第2の跳躍周波数の間の設定周波数に周波数を設定
し、 前記周波数範囲で周波数が設定値となるように調整する
ことを特徴とする角速度センサ装置の駆動方法。
4. The driving method for driving an angular velocity sensor device according to claim 2, wherein the frequency of the oscillating means is decreased by a first jump frequency at which the amplitude of the angular velocity sensor in the nonlinear resonance mode is rapidly increased and the amplitude is rapidly decreased. The second jump frequency is compared with the first jump frequency. If the second jump frequency is higher than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value less than the first jump frequency, and the second jump frequency is If the first jump frequency is lower than the first jump frequency, the initial drive frequency is set to a value higher than the first jump frequency.
And setting the frequency to a set frequency between the second jump frequency and the second jump frequency, and adjusting the frequency so as to be a set value in the frequency range.
【請求項5】 角速度センサと、 前記角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段と、 前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振幅検
出手段と、 前記駆動振幅検出手段によって検出された振幅の信号を
増幅する増幅器と、 前記角速度センサの駆動共振振動モード以外の共振周波
数のピークを減衰させるフィルタと、 前記駆動手段の入力信号の振幅を調整することで前記角
速度センサの駆動振幅を所定の値に保つ駆動振幅制御手
段と、 前記駆動振幅制御手段の出力の位相を発振可能な値まで
所定量シフトさせる位相器と、を有し、 前記角速度センサを自励発振で駆動することを特徴とす
る角速度センサ装置。
5. An angular velocity sensor, a driving unit for exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor, a driving amplitude detecting unit for detecting a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor, and a driving amplitude detecting unit for detecting an amplitude detected by the driving amplitude detecting unit. An amplifier for amplifying a signal; a filter for attenuating a peak of a resonance frequency other than a driving resonance vibration mode of the angular velocity sensor; and a driving amplitude of the angular velocity sensor being adjusted to a predetermined value by adjusting an amplitude of an input signal of the driving means. And a phase shifter that shifts the phase of the output of the drive amplitude control means by a predetermined amount to a oscillatable value, wherein the angular velocity sensor is driven by self-excited oscillation. Angular velocity sensor device.
【請求項6】 角速度センサと、 前記角速度センサに所定の振動を励起する駆動手段と、 前記角速度センサの駆動振動振幅を検出する駆動振幅検
出手段と、 前記駆動振幅検出手段によって検出された振幅の信号を
増幅する増幅器と、 前記角速度センサの駆動共振振動モード以外の共振周波
数のピークを減衰させるフィルタと、 前記駆動手段の入力信号の周波数を調整することで前記
角速度センサの駆動振幅を所定の値に保つ駆動振幅制御
手段と、 前記駆動振幅制御手段の出力の位相を発振可能な値まで
所定量シフトさせる位相器と、を有し、 前記角速度センサを自励発振で駆動することを特徴とす
る角速度センサ装置。
6. An angular velocity sensor, a driving unit for exciting a predetermined vibration to the angular velocity sensor, a driving amplitude detecting unit for detecting a driving vibration amplitude of the angular velocity sensor, and a driving amplitude detecting unit for detecting the amplitude detected by the driving amplitude detecting unit. An amplifier for amplifying a signal; a filter for attenuating a peak of a resonance frequency other than a driving resonance vibration mode of the angular velocity sensor; and a driving amplitude of the angular velocity sensor being adjusted to a predetermined value by adjusting a frequency of an input signal of the driving means. And a phase shifter that shifts the phase of the output of the drive amplitude control means by a predetermined amount to a oscillatable value, wherein the angular velocity sensor is driven by self-excited oscillation. Angular velocity sensor device.
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