JP2000193459A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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JP2000193459A
JP2000193459A JP11036671A JP3667199A JP2000193459A JP 2000193459 A JP2000193459 A JP 2000193459A JP 11036671 A JP11036671 A JP 11036671A JP 3667199 A JP3667199 A JP 3667199A JP 2000193459 A JP2000193459 A JP 2000193459A
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angular velocity
detecting
circuit
tuning fork
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JP11036671A
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Japanese (ja)
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Masayoshi Murakami
昌良 村上
Koji Yamamoto
幸二 山本
Toshiyuki Nozoe
利幸 野添
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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 an angular velocity sensor capable of reliably detecting failures in band-pass filters. SOLUTION: A angular velocity sensor is provided with a first detecting means 45, a second detecting means 50, and a failure detecting circuit 55. The first detecting means 45 includes a first synchronous detector 47 to which the output of a charge amplifier 44 is added via a first band-pass filter 46, detects the output of the band-pass filter 46 in synchronization with the output of a monitor circuit 37, and outputs an angular velocity signal. The second detecting means 50 includes a second synchronous detector 52 to which the output of the charge amplifier 44 is applied via a second band-pass filter 51, detects the output of the second band-pass filter 51 in synchronization with the output of the monitor circuit 37, and outputs an angular velocity signal. The failure detecting circuit 55 compares and determines the difference between the angular velocity signal of the first detecting means 45 and the angular velocity signal of the second detecting means 50. The angular velocity sensor is constituted so that it can detect a failure in the first band-pass filter 46 or in the second band-pass filter 51.

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、航空機、自動車、
ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲー
ション等に利用でき、かつ故障診断機能を有する角速度
センサに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to aircraft, automobiles,
The present invention relates to an angular velocity sensor that can be used for posture control, navigation, and the like of a moving body such as a robot, a ship, and a vehicle, and that has a failure diagnosis function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の角速度センサとしては、
特開平7−181042号公報に開示されたものが知ら
れている。
2. Description of the Related Art Conventional angular velocity sensors of this type include:
One disclosed in JP-A-7-181042 is known.

【0003】以下、従来の角速度センサについて、図面
を参照しながら説明する。
Hereinafter, a conventional angular velocity sensor will be described with reference to the drawings.

【0004】図12は従来の角速度センサおよび角速度
センサの故障検出回路を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional angular velocity sensor and a failure detection circuit of the angular velocity sensor.

【0005】図12において、1は音叉部で、この音叉
部1は一対の振動部2と、この一対の振動部2のそれぞ
れの先端に配設された一対の検知部3とにより構成され
ている。
In FIG. 12, reference numeral 1 denotes a tuning fork. The tuning fork 1 is composed of a pair of vibrating parts 2 and a pair of detecting parts 3 disposed at respective ends of the pair of vibrating parts 2. I have.

【0006】また前記音叉部1の振動部2の一方には駆
動用圧電素子4を設けるとともに、振動部2の他方には
振動検出用圧電素子5を設けている。そしてまた前記音
叉部1における一対の検知部3には、角速度検出用圧電
素子6を設けている。7はモニタ回路で、このモニタ回
路7は前記音叉部における振動検出用圧電素子5の電荷
を入力する電流アンプ8と、この電流アンプ8の出力信
号を入力するバンドパスフィルタ9と、このバンドパス
フィルタ9の出力信号を入力する整流器10と、この整
流器10の出力信号を入力する平滑回路11とにより構
成されている。12はAGC回路で、このAGC回路1
2は前記モニタ回路7における平滑回路11の出力信号
を入力し、前記モニタ回路7におけるバンドパスフィル
タ9の出力信号を増幅あるいは減衰させるものである。
13は駆動制御回路で、この駆動制御回路13は前記A
GC回路12の出力信号を入力するとともに、前記駆動
用圧電素子4に駆動信号を入力する。14は検出回路部
で、この検出回路部14は音叉部1に加わる角速度によ
り前記一対の角速度検出用圧電素子6に発生する電荷を
入力し、電圧に変換するチャージアンプ15と、このチ
ャージアンプ15の出力信号を入力するバンドパスフィ
ルタ16と、このバンドパスフィルタ16の出力信号を
入力する同期検波器17と、この同期検波器17の出力
信号を入力する平滑回路18と、この平滑回路18の出
力信号を入力するとともに、増幅して角速度信号を出力
する直流アンプ19とにより構成されている。20は故
障検出回路で、この故障検出回路20は、前記チャージ
アンプ15の出力信号と前記バンドパスフィルタ16の
出力信号とを比較して両者の電圧差を出力する差動アン
プ21と、この差動アンプ21の出力信号を入力する整
流器22と、この整流器22の出力信号を入力する平滑
回路23と、この平滑回路23の出力信号を入力すると
ともに、基準電圧器25の電圧と比較して故障情報を出
力電圧として出力する比較器24とにより構成されてい
る。
A driving piezoelectric element 4 is provided on one of the vibrating sections 2 of the tuning fork 1, and a vibration detecting piezoelectric element 5 is provided on the other of the vibrating section 2. In addition, a piezoelectric element 6 for detecting an angular velocity is provided in the pair of detecting sections 3 in the tuning fork section 1. Reference numeral 7 denotes a monitor circuit. The monitor circuit 7 includes a current amplifier 8 for inputting a charge of the vibration detecting piezoelectric element 5 in the tuning fork, a band-pass filter 9 for inputting an output signal of the current amplifier 8, and a band-pass filter 9. The rectifier 10 receives the output signal of the filter 9 and the smoothing circuit 11 receives the output signal of the rectifier 10. Reference numeral 12 denotes an AGC circuit.
Reference numeral 2 denotes an input of the output signal of the smoothing circuit 11 in the monitor circuit 7, and amplifies or attenuates the output signal of the band pass filter 9 in the monitor circuit 7.
Reference numeral 13 denotes a drive control circuit.
An output signal of the GC circuit 12 is input, and a driving signal is input to the driving piezoelectric element 4. Reference numeral 14 denotes a detection circuit unit. The detection circuit unit 14 inputs a charge generated in the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 by an angular velocity applied to the tuning fork unit 1, and converts the charge into a voltage. , A synchronous detector 17 to which the output signal of the band-pass filter 16 is inputted, a smoothing circuit 18 to which the output signal of the synchronous detector 17 is inputted, and a The DC amplifier 19 receives an output signal and amplifies and outputs an angular velocity signal. Reference numeral 20 denotes a failure detection circuit. The failure detection circuit 20 compares the output signal of the charge amplifier 15 and the output signal of the bandpass filter 16 and outputs a voltage difference between the two. A rectifier 22 for inputting an output signal of the dynamic amplifier 21, a smoothing circuit 23 for inputting the output signal of the rectifier 22, and an output signal of the smoothing circuit 23 are input, and the voltage is compared with the voltage of the reference voltage unit 25 to cause a failure. And a comparator 24 for outputting information as an output voltage.

【0007】以上のように構成された従来の角速度セン
サについて、次にその動作を図面を参照しながら説明す
る。
The operation of the conventional angular velocity sensor configured as described above will now be described with reference to the drawings.

【0008】図13は従来の角速度センサの動作状態を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an operation state of a conventional angular velocity sensor.

【0009】図13(a)における音叉部1の駆動用圧
電素子4に交流電圧を加えると前記音叉部1が共振し、
前記音叉部1の振動検出用圧電素子5に、図13(b)
に示すように電荷が発生する。この振動検出用圧電素子
5に発生した電荷を電流アンプ8に入力し、正弦波形の
出力電圧に変換する。そしてこの電流アンプ8の出力電
圧をモニタ回路7におけるバンドパスフィルタ9に入力
し、音叉部1の共振周波数のみを抽出し、ノイズ成分を
除去する。そしてまた前記モニタ回路7におけるバンド
パスフィルタ9の出力信号を整流器10に入力すること
により、負電圧成分を正電圧に変換した後、平滑回路1
1に入力することにより、直流電圧信号に変換する。そ
してAGC回路12は前記平滑回路11の直流電圧信号
が大の場合には前記バンドパスフィルタ9の出力信号を
減衰させるような信号を、一方、前記平滑回路11の直
流電圧信号が小の場合には前記バンドパスフィルタ9の
出力信号を増幅させるような信号を駆動制御回路13に
入力し、前記音叉部1の振動が一定振幅になるように調
整するものである。また前記音叉部1に角速度ωが加わ
ると、一対の角速度検出用圧電素子6に図13(c)に
示すように電荷が発生する。そしてこの角速度検出用圧
電素子6の電荷はコリオリ力により発生するため、前記
振動検出用圧電素子5に発生する信号より位相が90度
進んでいる。そしてまたチャージアンプ15は前記角速
度検出用圧電素子6に発生する電荷を図13(d)に示
すように出力電圧に変換する。このとき、前記チャージ
アンプ15はコンデンサ(図示せず)を設けており、前
記角速度検出用圧電素子6の出力をさらに90度進める
ものである。そしてこのチャージアンプ15の出力信号
から前記バンドパスフィルタ16により音叉部1の共振
周波数成分のみを抽出し、ノイズ成分を除去するととも
に、このバンドパスフィルタ16の出力を同期検波器1
7に入力し、図13(e)に示すように前記音叉部1の
振動の周期で位相検波されるとともに、図13(f)に
示すように前記バンドパスフィルタ16の出力電圧の負
電圧成分を正電圧に変換し、そして前記同期検波器17
の出力電圧を平滑回路18および直流アンプ19により
図13(g)に示すように平滑化するとともに、増幅
し、角速度の信号として、相手側のコンピュータ(図示
せず)等に入力し、角速度を検出するものである。ここ
で、前記音叉部1における一対の角速度検出用圧電素子
6が剥がれて故障した場合を考える。このような場合に
は、検出回路部14における直流アンプ19からの出力
信号が図14(a)に示すように発振する。そして前記
チャージアンプ15からの出力も、図14(b)に示す
ように発振するものである。このような状態において、
故障検出回路20の差動アンプ21に前記チャージアン
プ15の出力信号および前記バンドパスフィルタ16の
出力信号を入力すると、前記チャージアンプ15の出力
信号と、前記バンドパスフィルタ16の出力信号とに差
が生じているため、前記差動アンプ21に出力電圧が生
じる。そしてこの差動アンプ21の出力信号を整流器2
2に入力することにより、出力信号の負電圧成分を正電
圧に変換した後、さらに前記整流器22の出力信号を平
滑回路23により直流電圧に変換するとともに、この直
流電圧を比較器24により基準電圧器25の基準電圧と
比較し、前記平滑回路23の出力が基準電圧を越えてい
る場合には、角速度センサが故障しているとして、相手
側コンピュータに、故障情報としての出力電圧を入力
し、角速度センサの故障を検出するものである。
When an AC voltage is applied to the driving piezoelectric element 4 of the tuning fork 1 in FIG. 13A, the tuning fork 1 resonates,
As shown in FIG. 13B, the vibration detecting piezoelectric element 5 of the tuning fork 1 is
A charge is generated as shown in FIG. The electric charge generated in the vibration detecting piezoelectric element 5 is input to a current amplifier 8 and converted into a sine waveform output voltage. Then, the output voltage of the current amplifier 8 is input to the band pass filter 9 in the monitor circuit 7, and only the resonance frequency of the tuning fork 1 is extracted to remove a noise component. The output signal of the band-pass filter 9 in the monitor circuit 7 is input to the rectifier 10 to convert a negative voltage component into a positive voltage.
1 to convert to a DC voltage signal. The AGC circuit 12 outputs a signal that attenuates the output signal of the bandpass filter 9 when the DC voltage signal of the smoothing circuit 11 is large, and outputs a signal that attenuates the output signal of the bandpass filter 9 when the DC voltage signal of the smoothing circuit 11 is small. Is for inputting a signal for amplifying the output signal of the band-pass filter 9 to the drive control circuit 13, and adjusting the vibration of the tuning fork 1 to have a constant amplitude. Further, when an angular velocity ω is applied to the tuning fork 1, electric charges are generated in the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 as shown in FIG. Since the electric charge of the angular velocity detecting piezoelectric element 6 is generated by the Coriolis force, the phase of the signal generated by the vibration detecting piezoelectric element 5 is advanced by 90 degrees. The charge amplifier 15 converts the electric charge generated in the angular velocity detecting piezoelectric element 6 into an output voltage as shown in FIG. At this time, the charge amplifier 15 is provided with a capacitor (not shown) to further advance the output of the angular velocity detecting piezoelectric element 6 by 90 degrees. The band pass filter 16 extracts only the resonance frequency component of the tuning fork 1 from the output signal of the charge amplifier 15 to remove noise components, and outputs the output of the band pass filter 16 to the synchronous detector 1.
7 and is phase-detected at the vibration cycle of the tuning fork 1 as shown in FIG. 13 (e), and the negative voltage component of the output voltage of the band-pass filter 16 as shown in FIG. 13 (f). Into a positive voltage, and the synchronous detector 17
Is smoothed by a smoothing circuit 18 and a DC amplifier 19 as shown in FIG. 13 (g), amplified and input to a computer (not shown) or the like as an angular velocity signal, and the angular velocity is calculated. It is to detect. Here, a case is considered where the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 in the tuning fork 1 is peeled off and fails. In such a case, the output signal from the DC amplifier 19 in the detection circuit section 14 oscillates as shown in FIG. The output from the charge amplifier 15 also oscillates as shown in FIG. In such a state,
When the output signal of the charge amplifier 15 and the output signal of the bandpass filter 16 are input to the differential amplifier 21 of the failure detection circuit 20, a difference between the output signal of the charge amplifier 15 and the output signal of the bandpass filter 16 is obtained. , An output voltage is generated in the differential amplifier 21. The output signal of this differential amplifier 21 is
2, the negative voltage component of the output signal is converted into a positive voltage, and then the output signal of the rectifier 22 is further converted into a DC voltage by a smoothing circuit 23, and this DC voltage is converted by a comparator 24 into a reference voltage. When the output of the smoothing circuit 23 exceeds the reference voltage, it is determined that the angular velocity sensor has failed, and an output voltage as failure information is input to the other computer. This is to detect a failure of the angular velocity sensor.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、前記音叉部1における一対の角速
度検出用圧電素子6が剥がれて故障するとともに、検出
回路部14におけるバンドパスフィルタ16も故障する
と、チャージアンプ15の出力信号が発振されているに
もかかわらず、バンドパスフィルタ16に入力される入
力信号と、バンドパスフィルタ16から出力される出力
信号とが同等になってしまうため、差動アンプ21の出
力信号が小となり、これにより、差動アンプ21の出力
信号から整流器22、平滑回路23および比較器24を
介してなる出力信号が零となるため、バンドパスフィル
タ16の故障を検出できないという課題を有していた。
However, in the above-described conventional configuration, if the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 in the tuning fork 1 is peeled off and the band pass filter 16 in the detection circuit 14 fails, the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 also fails. Although the output signal of the charge amplifier 15 is oscillating, the input signal input to the band-pass filter 16 and the output signal output from the band-pass filter 16 become equal to each other. Since the output signal of the amplifier 21 becomes small and the output signal of the differential amplifier 21 via the rectifier 22, the smoothing circuit 23 and the comparator 24 becomes zero, the failure of the bandpass filter 16 is detected. Had the problem of being unable to do so.

【0011】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、バンドパスフィルタの故障を確実に検出できる角速
度センサを提供することを目的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor capable of reliably detecting a failure of a band-pass filter.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の角速度センサは、一対の振動部と角速度を
検知する一対の検知部とを有する音叉部と、この音叉部
の振動部に駆動信号を供給する駆動制御回路と前記音叉
部からのモニタ信号から加えられるモニタ回路とを含
み、前記モニタ回路の出力をACG回路を介して前記駆
動制御回路に加えることにより前記音叉部の振動部を安
定して振動させる駆動手段と、前記音叉部における一対
の検知部の双方からの出力が加えられるチャージアンプ
と、このチャージアンプの出力が第1のバンドパスフィ
ルタを介して加えられる第1の同期検波器を含み、前記
第1のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出
力に同期して検波し角速度信号を出力する第1の検出手
段と、前記チャージアンプの出力が第2のバンドパスフ
ィルタを介して加えられる第2の同期検波器を含み、前
記第2のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の
出力に同期して検波し角速度信号を出力する第2の検出
手段と、前記第1の検出手段の角速度信号と第2の検出
手段の角速度信号との差を比較判定する故障検出回路と
を備えたもので、この構成によれば、バンドパスフィル
タの故障を確実に検出できる角速度センサを提供するこ
とができるものである。
To achieve the above object, an angular velocity sensor according to the present invention comprises a tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting angular velocity, and a vibrating portion of the tuning fork. And a monitor circuit added from a monitor signal from the tuning fork section, and an output of the monitor circuit is applied to the drive control circuit via an ACG circuit to thereby oscillate the tuning fork section. Drive means for stably oscillating the unit, a charge amplifier to which outputs from both of a pair of detection units in the tuning fork unit are added, and a first amplifier to which an output of the charge amplifier is added via a first band-pass filter. A first detector for detecting an output of the first band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; A second synchronous detector to which an output of the amplifier is added via a second band-pass filter, detects an output of the second band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit, and outputs an angular velocity signal. According to this configuration, there is provided a second detection unit, and a failure detection circuit that compares and determines a difference between the angular velocity signal of the first detection unit and the angular velocity signal of the second detection unit. An object of the present invention is to provide an angular velocity sensor capable of reliably detecting a failure of a filter.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、一対の振動部と角速度を検知する一対の検知部とを
有する音叉部と、この音叉部の振動部に駆動振動を供給
する駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ信号が加え
られるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路の出力をA
CG回路を介して前記駆動制御回路に加えることにより
前記音叉部の振動部を安定して振動させる駆動手段と、
前記音叉部における一対の検知部の双方からの出力が加
えられるチャージアンプと、このチャージアンプの出力
が第1のバンドパスフィルタを介して加えられる第1の
同期検波器を含み、前記第1のバンドパスフィルタの出
力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号
を出力する第1の検出手段と、前記チャージアンプの出
力が第2のバンドパスフィルタを介して加えられる第2
の同期検波器を含み、前記第2のバンドパスフィルタの
出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信
号を出力する第2の検出手段と、前記第1の検出手段の
角速度信号と第2の検出手段の角速度信号との差を比較
判定する故障検出回路とを備えたもので、この構成によ
れば、チャージアンプの出力が第1のバンドパスフィル
タを介して加えられる第1の同期検波器を含み、前記第
1のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出力
に同期して検波し角速度信号を出力する第1の検出手段
と、前記チャージアンプの出力が第2のバンドパスフィ
ルタを介して加えられる第2の同期検波器を含み、前記
第2のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出
力に同期して検波し角速度信号を出力する第2の検出手
段と、前記第1の検出手段の角速度信号と第2の検出手
段の角速度信号との差を比較判定する故障検出回路とを
備えているため、前記第1のバンドパスフィルタあるい
は前記第2のバンドパスフィルタのどちらか一方が故障
すると、前記第1の検出手段の出力信号と第2の検出手
段の出力信号との差が大きくなり、これにより、故障検
出回路から故障情報の出力信号が検出されるという作用
を有するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention supplies a tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting angular velocity, and supplies driving vibration to the vibrating portions of the tuning fork portion. And a monitor circuit to which a monitor signal from the tuning fork is applied, and outputs the output of the monitor circuit to A
A driving unit that stably vibrates the vibrating portion of the tuning fork portion by adding to the driving control circuit via a CG circuit;
A charge amplifier to which outputs from both of a pair of detection units in the tuning fork unit are added, and a first synchronous detector to which an output of the charge amplifier is added via a first band-pass filter, First detecting means for detecting the output of the band-pass filter in synchronization with the output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and a second detecting means to which the output of the charge amplifier is applied via a second band-pass filter
A second detector for detecting an output of the second bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and an angular velocity signal of the first detector. A failure detection circuit for comparing and determining a difference between the signal and the angular velocity signal of the second detection means. According to this configuration, the output of the charge amplifier is applied via the first band-pass filter to the first detection circuit. First detection means including a synchronous detector for detecting an output of the first bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and outputting an output of the charge amplifier to a second bandpass filter. A second synchronous detector added via a filter, a second detector for detecting an output of the second bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; One A failure detection circuit that compares and determines the difference between the angular velocity signal of the output means and the angular velocity signal of the second detection means, so that either one of the first band-pass filter or the second band-pass filter is provided. Malfunctions, the difference between the output signal of the first detection means and the output signal of the second detection means increases, whereby the output signal of the failure information is detected from the failure detection circuit. It is.

【0014】請求項2に記載の発明は、一対の振動部と
角速度を検知する一対の検知部とを有する音叉部と、こ
の音叉部の振動部に駆動信号を供給する駆動制御回路と
前記音叉部からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含み、前記モニタ回路の出力をAGC回路を介して前
記駆動制御回路に加えることにより前記音叉部の振動部
を安定して振動させる駆動手段と、前記音叉部の一方の
検知部からの出力が加えられる第1のチャージアンプと
この第1のチャージアンプの出力が第1のバンドパスフ
ィルタを介して加えられる第1の同期検波器とを含み、
前記第1のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路
の出力に同期して検波し角速度信号を出力する第1の検
出手段と、前記音叉部の他方の検知部からの出力が加え
られる第2のチャージアンプとこの第2のチャージアン
プの出力が第2のバンドパスフィルタを介して加えられ
る第2の同期検波器とを含み、前記第2のバンドパスフ
ィルタの出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し
角速度信号を出力する第2の検出手段と、前記第1の検
出手段の角速度信号と第2の検出手段の角速度信号との
差を比較判定する故障検出回路とを備えたもので、この
構成によれば、前記音叉部の一方の検知部からの出力が
加えられる第1のチャージアンプとこの第1のチャージ
アンプの出力が第1のバンドパスフィルタを介して加え
られる第1の同期検波器とを含み、前記第1のバンドパ
スフィルタの出力を前記モニタ回路の出力に同期して検
波し角速度信号を出力する第1の検出手段と、前記音叉
部の他方の検知部からの出力が加えられる第2のチャー
ジアンプとこの第2のチャージアンプの出力が第2のバ
ンドパスフィルタを介して加えられる第2の同期検波器
とを含み、前記第2のバンドパスフィルタの出力を前記
モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号を出力す
る第2の検出手段と、前記第1の検出手段の角速度信号
と第2の検出手段の角速度信号との差を比較判定する故
障検出回路とを備えているため、第1のチャージアンプ
あるいは第2のチャージアンプのどちらか一方が故障す
ると、前記第1の検出手段の出力信号と第2の検出手段
の出力信号との差が大きくなり、これにより、故障検出
回路から故障情報の出力信号が検出されるという作用を
有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting angular velocity, a drive control circuit for supplying a driving signal to the vibrating portions of the tuning fork, and the tuning fork. A monitor circuit to which a monitor signal from a unit is applied, and a drive unit for stably vibrating the vibrating unit of the tuning fork unit by applying an output of the monitor circuit to the drive control circuit via an AGC circuit; A first charge amplifier to which an output from one of the detection units of the tuning fork is added, and a first synchronous detector to which an output of the first charge amplifier is added via a first band-pass filter;
First detection means for detecting an output of the first band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and a second detection means to which an output from the other detection part of the tuning fork is added. A charge amplifier and a second synchronous detector to which the output of the second charge amplifier is applied via a second bandpass filter, and synchronize the output of the second bandpass filter with the output of the monitor circuit A second detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal, and a failure detecting circuit for comparing and determining a difference between the angular velocity signal of the first detecting means and the angular velocity signal of the second detecting means. According to this configuration, the first charge amplifier to which the output from one of the detection units of the tuning fork unit is added, and the first charge amplifier to which the output of the first charge amplifier is added via the first band-pass filter. Sync A first detector for detecting an output of the first bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and an output from the other detector of the tuning fork. And a second synchronous detector to which the output of the second charge amplifier is added via a second band-pass filter, and the output of the second band-pass filter is A second detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with an output of the monitor circuit; and a failure detecting circuit for comparing and determining a difference between the angular velocity signal of the first detecting means and the angular velocity signal of the second detecting means. Therefore, if either the first charge amplifier or the second charge amplifier fails, the difference between the output signal of the first detection means and the output signal of the second detection means increases. This , The output signal of the failure information from the failure detection circuit is one that has an effect of being detected.

【0015】請求項3に記載の発明は、一対の振動部と
角速度を検知する一対の検知部とを有する音叉部と、こ
の音叉部の振動部に駆動信号を供給する駆動制御回路と
前記音叉部からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含み、前記モニタ回路の出力をAGC回路を介して前
記駆動制御回路に加えることにより前記音叉部の振動部
を安定して振動させる駆動手段と、前記音叉部の検知部
からの出力が加えられるチャージアンプとこのチャージ
アンプの出力がバンドパスフィルタを介して加えられる
同期検波器とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を
前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号を出
力する検出手段と、前記駆動制御回路からの出力電圧を
監視する故障検出回路とを備えたもので、この構成によ
れば、駆動制御回路からの出力電圧を監視する故障検出
回路を備えているため、モニタ回路または駆動制御回路
が故障した場合には、前記故障検出回路に出力電圧が発
生することになり、これにより、モニタ回路または駆動
制御回路の故障を検知できるという作用を有するもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting an angular velocity, a drive control circuit for supplying a driving signal to the vibrating portions of the tuning fork, and the tuning fork. A monitor circuit to which a monitor signal from a unit is applied, and a drive unit for stably vibrating the vibrating unit of the tuning fork unit by applying an output of the monitor circuit to the drive control circuit via an AGC circuit; A charge amplifier to which an output from the detection unit of the tuning fork is applied, and a synchronous detector to which an output of the charge amplifier is applied via a band-pass filter, and synchronizes an output of the band-pass filter with an output of the monitor circuit. And a failure detection circuit for monitoring the output voltage from the drive control circuit. According to this configuration, the drive control circuit Is provided with a failure detection circuit for monitoring the output voltage from the control circuit, when the monitor circuit or the drive control circuit fails, an output voltage is generated in the failure detection circuit, whereby the monitor circuit or the drive circuit This has the function of detecting a failure in the control circuit.

【0016】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の駆動制御回路からの出力電圧を監視する故障検出回路
が、駆動制御回路からの出力電圧の上限および下限のい
ずれか一方、もしくは双方を監視するようにしたもの
で、この構成によれば、モニタ回路または駆動制御回路
が故障した場合には、前記故障検出回路に出力電圧が発
生することになり、これにより、モニタ回路または駆動
制御回路の故障を検知できるという作用を有するもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, the failure detection circuit for monitoring the output voltage from the drive control circuit according to the third aspect includes one of an upper limit and a lower limit of the output voltage from the drive control circuit, or According to this configuration, when the monitor circuit or the drive control circuit fails, an output voltage is generated in the failure detection circuit, and thereby the monitor circuit or the drive circuit is driven. This has the function of detecting a failure in the control circuit.

【0017】請求項5に記載の発明は、四面のうちの少
なくとも二面に駆動電極を設けた四角柱状の水晶製の駆
動電極振動体と、この駆動電極振動体と平行に設けら
れ、かつ四面のうちの少なくとも一面に一対の検出電極
を設けた四角柱状の水晶製の検出電極振動体と、前記駆
動電極振動体と前記検出電極振動体との下部を一体に接
合する水晶製の接続部とを設けた音叉部と、この音叉部
の駆動電極振動体に駆動信号を供給する駆動制御回路と
前記音叉部からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含み、かつ前記モニタ回路の出力をAGC回路を介し
て前記駆動制御回路に加えることにより前記音叉部の駆
動電極振動体を安定して振動させる駆動手段と、前記音
叉部の検出電極振動体における一方の検出電極からの出
力が加えられる第1の増幅器とこの第1の増幅器の出力
が第1の差動増幅器および第1の位相器を介して加えら
れる第1の同期検波器とを含み、かつ前記第1の位相器
の出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度
信号を出力する第1の検出手段と、前記音叉部の検出電
極振動体における他方の検出電極からの出力が加えられ
る第2の増幅器とこの第2の増幅器の出力が第2の差動
増幅器および第2の位相器を介して加えられる第2の同
期検波器とを含み、かつ前記第2の位相器の出力を前記
モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号を出力す
る第2の検出手段と、前記第1の検出手段と第2の検出
手段との角速度信号の差を比較判定する故障検出回路と
を備えたもので、この構成によれば、音叉部の一方の検
出電極あるいは他方の検出電極のどちらか一方が故障、
もしくは前記第1の検出手段あるいは第2の検出手段の
どちらか一方が故障すると、前記第1の検出手段と第2
の検出手段との出力信号の差が大となるため、故障検出
回路から故障情報の出力信号が検出されるという作用を
有するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a quadrangular prism-shaped quartz-crystal drive electrode vibrator provided with drive electrodes on at least two of the four faces, and a four-faced drive electrode vibrator provided in parallel with the drive electrode vibrator. A quadrangular prism-shaped quartz-crystal detecting electrode vibrator provided with a pair of detecting electrodes on at least one surface thereof, and a quartz-crystal connecting portion that integrally joins the lower portions of the driving electrode vibrating body and the detecting electrode vibrating body; , A drive control circuit for supplying a drive signal to the drive electrode vibrating body of the tuning fork portion, and a monitor circuit to which a monitor signal from the tuning fork portion is added, and an output of the monitor circuit being an AGC circuit. A driving means for stably vibrating the driving electrode vibrating body of the tuning fork portion by adding the driving electrode vibrating body to the driving control circuit via An amplifier and a first synchronous detector to which the output of the first amplifier is applied via a first differential amplifier and a first phase shifter, and the output of the first phase shifter to the monitor circuit First detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with the output of the second fork, a second amplifier to which an output from the other detecting electrode of the detecting electrode vibrating body of the tuning fork is applied, and a second amplifier for An output including a second differential amplifier and a second synchronous detector applied via a second phase shifter, and detecting an output of the second phase shifter in synchronization with an output of the monitor circuit. According to this configuration, there is provided a second detection unit that outputs an angular velocity signal, and a failure detection circuit that compares and determines a difference between the angular velocity signals of the first detection unit and the second detection unit. Either one of the sensing electrodes or the other of the tuning fork One is a failure or,
Alternatively, if one of the first detection means and the second detection means fails, the first detection means and the second detection means
Since the difference between the output signal and the detection means becomes large, the output signal of the failure information is detected from the failure detection circuit.

【0018】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態1における角速度センサについて、図面を参照しなが
ら説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, an angular velocity sensor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明の実施の形態1における角
速度センサおよびその故障診断回路を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing an angular velocity sensor and its failure diagnosis circuit according to the first embodiment of the present invention.

【0020】図1において、31は音叉部で、この音叉
部31は一対の振動部32と、この一対の振動部32の
それぞれの先端に配設された一対の検知部33とにより
構成されている。また前記音叉部31の振動部32の一
方には駆動用圧電素子34を設けるとともに、前記振動
部32の他方には振動検出用圧電素子35を設けてい
る。そしてまた前記音叉部31における一対の検知部3
3には角速度検出用圧電素子36を設けている。37は
モニタ回路で、このモニタ回路37は前記音叉部31の
振動検出用圧電素子35の電荷を入力する電流アンプ3
8と、この電流アンプ38の出力信号を入力するバンド
パスフィルタ39と、このバンドパスフィルタ39の出
力信号を入力する整流器40と、この整流器40の出力
信号を入力する平滑回路41とにより構成されている。
42はAGC回路で、このAGC回路42は前記モニタ
回路37における平滑回路41の出力信号を入力し、か
つ前記モニタ回路37におけるバンドパスフィルタ39
の出力信号を増幅あるいは減衰させるものである。43
は駆動制御回路で、この駆動制御回路43は前記AGC
回路42の出力信号を入力するとともに、前記音叉部3
1の駆動用圧電素子34に駆動信号を入力するものであ
る。44はチャージアンプで、このチャージアンプ44
は前記音叉部31における一対の角速度検出用圧電素子
36にコリオリ力により発生する電荷を電圧に変換する
ものである。45は第1の検出手段で、この第1の検出
手段45は、前記チャージアンプ44の出力信号を入力
する第1のバンドパスフィルタ46と、この第1のバン
ドパスフィルタ46の出力信号を入力する第1の同期検
波器47と、この第1の同期検波器47の出力信号を入
力する第1の平滑回路48と、この第1の平滑回路48
の出力信号を入力するとともに、増幅して角速度信号を
出力する第1の直流アンプ49とにより構成されてい
る。50は第2の検出手段で、この第2の検出手段50
は、前記チャージアンプ44の出力信号を入力する第2
のバンドパスフィルタ51と、この第2のバンドパスフ
ィルタ51の出力信号を入力する第2の同期検波器52
と、この第2の同期検波器52の出力信号を入力する第
2の平滑回路53と、この第2の平滑回路53の出力信
号を入力するとともに、増幅して角速度信号を出力する
第2の直流アンプ54とにより構成されている。55は
故障検出回路で、この故障検出回路55は、前記第1の
検出手段45の直流アンプ49の出力信号と、前記第2
の検出手段50の第2の直流アンプ54の出力信号とを
比較して、両者の電圧差を出力する差動アンプ56と、
この差動アンプ56の出力信号を入力するとともに、基
準電圧器57の電圧と比較して、故障情報を出力電圧と
して出力する比較器58とにより構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 31 denotes a tuning fork. The tuning fork 31 is constituted by a pair of vibrating parts 32 and a pair of detecting parts 33 disposed at respective ends of the pair of vibrating parts 32. I have. A driving piezoelectric element 34 is provided on one of the vibrating sections 32 of the tuning fork section 31, and a vibration detecting piezoelectric element 35 is provided on the other of the vibrating sections 32. Further, a pair of detecting portions 3 in the tuning fork portion 31
3 is provided with an angular velocity detecting piezoelectric element 36. Reference numeral 37 denotes a monitor circuit.
8, a band-pass filter 39 for inputting the output signal of the current amplifier 38, a rectifier 40 for inputting the output signal of the band-pass filter 39, and a smoothing circuit 41 for inputting the output signal of the rectifier 40. ing.
Reference numeral 42 denotes an AGC circuit. The AGC circuit 42 receives an output signal of the smoothing circuit 41 in the monitor circuit 37 and a band-pass filter 39 in the monitor circuit 37.
Is amplified or attenuated. 43
Is a drive control circuit, and the drive control circuit 43
The output signal of the circuit 42 is input and the tuning fork 3
A driving signal is input to the first driving piezoelectric element 34. Reference numeral 44 denotes a charge amplifier.
Converts the electric charge generated by the Coriolis force into the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 36 in the tuning fork 31 into a voltage. Reference numeral 45 denotes a first detection unit. The first detection unit 45 receives a first band-pass filter 46 for receiving an output signal of the charge amplifier 44, and receives an output signal of the first band-pass filter 46. A first synchronous detector 47, a first smoothing circuit 48 to which an output signal of the first synchronous detector 47 is input, and a first smoothing circuit 48
And a first DC amplifier 49 that amplifies and outputs an angular velocity signal. Reference numeral 50 denotes a second detecting means.
Is a second input terminal to which the output signal of the charge amplifier 44 is input.
And a second synchronous detector 52 to which an output signal of the second band-pass filter 51 is input.
And a second smoothing circuit 53 for inputting an output signal of the second synchronous detector 52, and a second smoothing circuit 53 for inputting an output signal of the second smoothing circuit 53 and amplifying and outputting an angular velocity signal. And a DC amplifier 54. Reference numeral 55 denotes a failure detection circuit. The failure detection circuit 55 includes an output signal of the DC amplifier 49 of the first detection means 45 and the second detection signal.
A differential amplifier 56 that compares the output signal of the second DC amplifier 54 of the detection means 50 and outputs a voltage difference between the two.
A comparator 58 receives the output signal of the differential amplifier 56, compares it with the voltage of the reference voltage unit 57, and outputs failure information as an output voltage.

【0021】以上のように構成された本発明の実施の形
態1における角速度センサについて、次にその動作を説
明する。
Next, the operation of the angular velocity sensor according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described.

【0022】音叉部31の駆動用圧電素子34に交流電
圧を加えると、前記音叉部31が共振し、前記音叉部3
1の振動検出用圧電素子35に電荷が発生する。この振
動検出用圧電素子35に発生した電荷を電流アンプ38
に入力し、正弦波形の出力電圧に変換する。そしてこの
電流アンプ38の出力電圧をモニタ回路37におけるバ
ンドパスフィルタ39に入力し、前記音叉部31の共振
周波数のみを抽出し、ノイズ成分を除去した図2(a)
に示すような正弦波形を出力する。そしてまた前記モニ
タ回路37におけるバンドパスフィルタ39の出力信号
を整流器40に入力することにより、負電圧成分を正電
圧に変換した後、平滑回路に入力することにより、直流
電圧信号に変換する。そしてAGC回路42は前記平滑
回路41の直流電圧信号が大の場合には前記モニタ回路
37におけるバンドパスフィルタ39の出力信号を減衰
させるような信号を、一方、前記平滑回路41の直流電
圧信号が小の場合には前記モニタ回路37におけるバン
ドパスフィルタ39の出力信号を増幅させるような信号
を駆動制御回路43に入力し、前記音叉部31の振動が
一定振幅となるように調整するものである。また前記音
叉部31の振動部32が駆動方向に速度Vで屈曲振動し
ている状態において、前記音叉部31の長手方向の中心
軸周りに音叉部31が角速度ωで回転すると、この音叉
部31の検知部33にF=2mVωのコリオリ力が発生
する。このコリオリ力により前記検知部33における一
対の角速度検出用圧電素子36に、図2(b)および図
2(c)に示すように電荷が発生する。そしてこの角速
度検出用圧電素子36に発生する電荷はコリオリ力によ
り発生するため、前記振動検出用圧電素子35に発生す
る信号より位相が90度進んでいる。そしてまた前記一
対の角速度検出用圧電素子36に発生した出力信号を重
ねあわせることにより図2(d)に示すような電荷の信
号を得る。さらにチャージアンプ44により、図2
(e)に示すような出力電圧に変換する。このとき、前
記チャージアンプ44はコンデンサ(図示せず)を設け
ており、前記角速度検出用圧電素子36の出力をさらに
90度進めるものである。そしてこのチャージアンプ4
4の出力信号を2つの出力信号に分岐するとともに、分
岐した出力信号の一方を第1の検出手段45における第
1のバンドパスフィルタ46により前記音叉部31の共
振周波数成分のみを抽出し、ノイズ成分を除去するとと
もに、この第1のバンドパスフィルタ46の出力を第1
の同期検波器47に入力し、前記モニタ回路37におけ
るバンドパスフィルタ39の振動の周期で位相検波させ
るとともに、前記第1のバンドパスフィルタ46の電力
電圧の負電圧成分を正電圧に変換し、図2(f)に示す
ような出力信号を得る。そしてこの第1の同期検波器4
7の出力電圧を第1の平滑回路48および第1の直流ア
ンプ49により平滑化するとともに、増幅し、図2
(g)に示すような出力信号を得る。また同様に、前記
チャージアンプ44の出力信号のうちの他方の出力信号
から第2の検出手段50における第2のバンドパスフィ
ルタ51により前記音叉部31の共振周波数成分のみを
抽出し、ノイズ成分を除去するとともに、この第2のバ
ンドパスフィルタ51の出力を第2の同期検波器52に
入力し、前記モニタ回路37におけるバンドパスフィル
タ39の振動の周期で位相検波させるとともに、前記第
2のバンドパスフィルタ51の出力電圧の負電圧成分を
正電圧に変換し、図2(f)に示すような出力信号を得
る。そしてこの第2の同期検波器52の出力電圧を第2
の平滑回路53および第2の直流アンプ54により平滑
化するとともに、増幅し、図2(g)に示すような出力
信号を得る。そして、前記第1の検出手段45における
第1の直流アンプ49あるいは前記第2の検出手段50
における第2の直流アンプ54の出力信号を角速度の信
号として、相手側のコンピュータ(図示せず)等に入力
し、角速度を検出するものである。
When an AC voltage is applied to the driving piezoelectric element 34 of the tuning fork 31, the tuning fork 31 resonates and the tuning fork 3
Electric charges are generated in the first vibration detection piezoelectric element 35. The electric charge generated in the vibration detecting piezoelectric element 35 is transferred to a current amplifier 38.
And converts it to a sine waveform output voltage. Then, the output voltage of the current amplifier 38 is input to the band-pass filter 39 of the monitor circuit 37, and only the resonance frequency of the tuning fork 31 is extracted to remove the noise component.
A sine waveform as shown in is output. The output signal of the band-pass filter 39 in the monitor circuit 37 is input to the rectifier 40 to convert a negative voltage component into a positive voltage, and then input to a smoothing circuit to convert it into a DC voltage signal. When the DC voltage signal of the smoothing circuit 41 is large, the AGC circuit 42 outputs a signal that attenuates the output signal of the band-pass filter 39 of the monitor circuit 37. On the other hand, the DC voltage signal of the smoothing circuit 41 If the signal is small, a signal for amplifying the output signal of the band-pass filter 39 in the monitor circuit 37 is input to the drive control circuit 43, and the vibration of the tuning fork section 31 is adjusted to have a constant amplitude. . When the tuning fork 31 rotates at an angular velocity ω around the longitudinal center axis of the tuning fork 31 in a state where the vibrating portion 32 of the tuning fork 31 is bending and vibrating at the speed V in the driving direction, the tuning fork 31 Generates a Coriolis force of F = 2 mVω in the detection unit 33 of FIG. Due to this Coriolis force, electric charges are generated in the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 36 in the detecting section 33 as shown in FIGS. 2B and 2C. Since the electric charge generated in the angular velocity detecting piezoelectric element 36 is generated by the Coriolis force, the phase of the signal generated in the vibration detecting piezoelectric element 35 is advanced by 90 degrees. Then, by superimposing the output signals generated on the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 36, a signal of electric charge as shown in FIG. 2D is obtained. Further, by the charge amplifier 44, FIG.
The output voltage is converted as shown in FIG. At this time, the charge amplifier 44 is provided with a capacitor (not shown) to further advance the output of the angular velocity detecting piezoelectric element 36 by 90 degrees. And this charge amplifier 4
4 is split into two output signals, and one of the split output signals is extracted by the first band-pass filter 46 in the first detection means 45 to extract only the resonance frequency component of the tuning fork section 31 to obtain noise. Component, and the output of the first bandpass
, And performs phase detection at the cycle of oscillation of the band-pass filter 39 in the monitor circuit 37, and converts a negative voltage component of the power voltage of the first band-pass filter 46 into a positive voltage, An output signal as shown in FIG. The first synchronous detector 4
7 is smoothed and amplified by a first smoothing circuit 48 and a first DC amplifier 49, and the output voltage of FIG.
An output signal as shown in (g) is obtained. Similarly, only the resonance frequency component of the tuning fork 31 is extracted from the other output signal of the charge amplifier 44 by the second band-pass filter 51 in the second detection means 50, and the noise component is extracted. At the same time, the output of the second band-pass filter 51 is input to a second synchronous detector 52, and the phase is detected at the cycle of the oscillation of the band-pass filter 39 in the monitor circuit 37. The negative voltage component of the output voltage of the pass filter 51 is converted into a positive voltage, and an output signal as shown in FIG. The output voltage of the second synchronous detector 52 is
And the second DC amplifier 54 performs smoothing and amplification to obtain an output signal as shown in FIG. Then, the first DC amplifier 49 or the second detecting means 50 in the first detecting means 45 is used.
Is input as an angular velocity signal to a computer (not shown) of the other party to detect the angular velocity.

【0023】ここで、前記第1の検出手段45における
第1のバンドパスフィルタ46が故障した場合について
説明する。このような場合には、前記第1の検出手段4
5における第1のバンドパスフィルタ46からの出力信
号が図3(a)に示すように、前記第1のバンドパスフ
ィルタ46の故障時から出力電圧を発生させなくなる。
これにより、前記第1の同期検波器47からの出力信号
が図3(b)のようになるとともに、前記第1の直流ア
ンプ49の出力信号が図3(c)のようになる。しかし
ながら、前記第2の検出手段50における第2のバンド
パスフィルタ51は正常に動作しているため、前記第2
の直流アンプ54からの出力信号は図2(g)のように
なる。このような状態において、前記故障検出回路55
の差動アンプ56に前記第1の検出手段45における第
1の直流アンプ49の出力信号および前記第2の検出手
段50における第2の直流アンプ54の出力信号を入力
すると、前記第1の直流アンプ49の出力信号と、前記
第2の直流アンプ54の出力信号とに差が生じているた
め、前記差動アンプ56に出力電圧が生じる。そして、
この差動アンプ56の出力信号を比較器58により、図
3(d)に示すように、基準電圧器57の基準電圧V
thH、およびVthLと比較し、前記差動アンプ56の出力
が基準電圧VthH以上あるいはVthL以下の場合には、図
3(e)に示すように、角速度センサが故障していると
して、相手側コンピュータに、故障情報としての出力電
圧を入力し、角速度センサの故障を検出するものであ
る。すなわち、本発明の実施の形態1においては、前記
チャージアンプ44の出力がモニタ回路37におけるバ
ンドパスフィルタ39を介して加えられる第1の同期検
波器47を含み、前記第1のバンドパスフィルタ46の
出力を前記モニタ回路37の出力に同期して検波し角速
度信号を出力する第1の検出手段45と、前記チャージ
アンプ44の出力が第2のバンドパスフィルタ51を介
して加えられる第2の同期検波器52を含み、前記第2
のバンドパスフィルタ51の出力を前記モニタ回路37
の出力に同期して検波し角速度信号を出力する第2の検
出手段50と、前記第1の検出手段45の角速度信号と
第2の検出手段50の角速度信号との差を比較判定する
差動アンプ56、基準電圧器57および比較器58から
なる故障検出回路55とを備えているため、前記第1の
バンドパスフィルタ46あるいは第2のバンドパスフィ
ルタ51のどちらか一方が故障すると、前記第1の検出
手段45の出力信号と第2の検出手段50の出力信号と
の差が大きくなり、これにより、前記差動アンプ56、
基準電圧器57および比較器58からなる故障検出回路
55から故障情報の出力信号が検出されるという作用効
果を有するものである。
Here, a case where the first band-pass filter 46 in the first detecting means 45 fails will be described. In such a case, the first detecting means 4
As shown in FIG. 3A, the output signal from the first band-pass filter 46 at 5 does not generate an output voltage when the first band-pass filter 46 fails.
Thus, the output signal from the first synchronous detector 47 becomes as shown in FIG. 3B, and the output signal of the first DC amplifier 49 becomes as shown in FIG. 3C. However, since the second band-pass filter 51 in the second detecting means 50 is operating normally,
The output signal from the DC amplifier 54 is as shown in FIG. In such a state, the failure detection circuit 55
When the output signal of the first DC amplifier 49 in the first detecting means 45 and the output signal of the second DC amplifier 54 in the second detecting means 50 are input to the differential amplifier 56 of Since there is a difference between the output signal of the amplifier 49 and the output signal of the second DC amplifier 54, an output voltage is generated in the differential amplifier 56. And
As shown in FIG. 3D, the output signal of the differential amplifier 56 is compared with a reference voltage V
thH, and compared with V thL, wherein when the output of the differential amplifier 56 is below the reference voltage V thH more or V thL, as shown in FIG. 3 (e), as the angular velocity sensor is faulty, An output voltage as failure information is input to the other computer to detect a failure of the angular velocity sensor. That is, in the first embodiment of the present invention, the output of the charge amplifier 44 includes the first synchronous detector 47 added via the band pass filter 39 in the monitor circuit 37, and the first band pass filter 46 The first detection means 45 which detects the output of the charge amplifier 44 in synchronization with the output of the monitor circuit 37 and outputs an angular velocity signal, and the second output to which the output of the charge amplifier 44 is applied via a second band-pass filter 51. A synchronous detector 52;
The output of the band pass filter 51 of the
A second detecting means 50 for detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with the output of the second detecting means 50, and a differential for comparing and judging a difference between the angular velocity signal of the first detecting means 45 and the angular velocity signal of the second detecting means 50. Since a failure detecting circuit 55 including an amplifier 56, a reference voltage device 57 and a comparator 58 is provided, if either the first band-pass filter 46 or the second band-pass filter 51 fails, The difference between the output signal of the first detection means 45 and the output signal of the second detection means 50 becomes large, whereby the differential amplifier 56,
This has the effect that an output signal of fault information is detected from the fault detection circuit 55 including the reference voltage unit 57 and the comparator 58.

【0024】なお、上記本発明の実施の形態1における
角速度センサにおいては、第1のバンドパスフィルタ4
6が故障した場合について説明したが、第2のバンドパ
スフィルタ51、第1の同期検波器47、第1の平滑回
路48、第1の直流アンプ49、第2の同期検波器5
2、第2の平滑回路53または第2の直流アンプ54が
故障しても、本発明の実施の形態1と同様の作用効果を
有するものである。
In the angular velocity sensor according to the first embodiment of the present invention, the first band-pass filter 4
6 has been described, the second band-pass filter 51, the first synchronous detector 47, the first smoothing circuit 48, the first DC amplifier 49, the second synchronous detector 5
2. Even if the second smoothing circuit 53 or the second DC amplifier 54 fails, the same operation and effect as those of the first embodiment of the present invention can be obtained.

【0025】(実施の形態2)以下、本発明の実施の形
態2における角速度センサについて、図面を参照しなが
ら説明する。
Embodiment 2 Hereinafter, an angular velocity sensor according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】図4は、本発明の実施の形態2における角
速度センサおよびその故障診断回路を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing an angular velocity sensor and its failure diagnosis circuit according to the second embodiment of the present invention.

【0027】図4において、61は音叉部で、この音叉
部61は一対の振動部62と、この一対の振動部62の
それぞれの先端に配設された一対の検知部63とにより
構成されている。また前記音叉部61の振動部62の一
方には駆動用圧電素子64を設けるとともに、前記振動
部62の他方には振動検出用圧電素子65を設けてい
る。そしてまた前記音叉部61における一対の検知部6
3には、角速度検出用圧電素子66を設けている。67
はモニタ回路で、このモニタ回路67は前記音叉部61
の振動検出用圧電素子65の電荷を入力する電流アンプ
68と、この電流アンプ68の出力信号を入力するバン
ドパスフィルタ69と、このバンドパスフィルタ69の
出力信号を入力する整流器70と、この整流器70の出
力信号を入力する平滑回路71とにより構成されてい
る。72はAGC回路で、このAGC回路72は前記モ
ニタ回路67における平滑回路71の出力信号を入力
し、かつ前記モニタ回路67におけるバンドパスフィル
タ69の出力信号を増幅あるいは減衰させるものであ
る。73は駆動制御回路で、この駆動制御回路73は前
記AGC回路72の出力信号を入力するとともに、前記
音叉部61の駆動用圧電素子64に駆動信号を入力する
ものである。74は第1の検出手段で、この第1の検出
手段74は前記音叉部61の一対の角速度検出用圧電素
子66のうちの一方にコリオリ力により発生する電荷を
電圧に変換する第1のチャージアンプ75と、この第1
のチャージアンプ75の出力信号を入力する第1のバン
ドパスフィルタ76と、この第1のバンドパスフィルタ
76の出力信号を入力する第1の同期検波器77と、こ
の第1の同期検波器77の出力信号を入力する第1の平
滑回路78と、この第1の平滑回路78の出力信号を入
力するとともに、増幅して角速度信号を出力する第1の
直流アンプ79とにより構成されている。80は第2の
検出手段で、この第2の検出手段80は、前記音叉部6
1における一対の角速度検出用圧電素子66のうちの他
方のコリオリ力により発生する電荷を電圧に変換する第
2のチャージアンプ81と、この第2のチャージアンプ
81の出力信号を入力する第2のバンドパスフィルタ8
2と、この第2のバンドパスフィルタ82の出力信号を
入力する第2の同期検波器83と、この第2の同期検波
器83の出力信号を入力する第2の平滑回路84と、こ
の第2の平滑回路84の出力信号を入力するとともに、
増幅して角速度信号を出力する第2の直流アンプ85と
により構成されている。86は故障検出回路で、この故
障検出回路86は、前記第1の検出手段74における第
1の直流アンプ79の出力信号と、前記第2の検出手段
80における第2の直流アンプ85の出力信号とを比較
して、両者の電圧差を出力する差動アンプ87と、この
差動アンプ87の出力信号を入力するとともに、基準電
圧器88の電圧と比較して、故障情報を出力電圧として
出力する比較器89とにより構成されている。90は故
障検出回路で、この故障検出回路90は前記駆動制御回
路73の出力信号を入力する整流器91と、この整流器
91の出力信号を入力する平滑器92と、この平滑器9
2の出力信号を基準電圧器93の基準電圧により比較す
る比較器94とにより構成されている。
In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a tuning fork. The tuning fork 61 is constituted by a pair of vibrating parts 62 and a pair of detecting parts 63 disposed at respective ends of the pair of vibrating parts 62. I have. A driving piezoelectric element 64 is provided on one of the vibrating sections 62 of the tuning fork section 61, and a vibration detecting piezoelectric element 65 is provided on the other of the vibrating section 62. Further, a pair of detecting portions 6 in the tuning fork portion 61 are provided.
3, an angular velocity detecting piezoelectric element 66 is provided. 67
Is a monitor circuit, and the monitor circuit 67 is provided with the tuning fork 61
A current amplifier 68 for inputting the charge of the vibration detecting piezoelectric element 65, a band-pass filter 69 for inputting an output signal of the current amplifier 68, a rectifier 70 for inputting an output signal of the band-pass filter 69, and a rectifier And a smoothing circuit 71 for inputting an output signal of the output signal 70. An AGC circuit 72 receives the output signal of the smoothing circuit 71 in the monitor circuit 67 and amplifies or attenuates the output signal of the band pass filter 69 in the monitor circuit 67. A drive control circuit 73 inputs an output signal of the AGC circuit 72 and inputs a drive signal to the driving piezoelectric element 64 of the tuning fork 61. Reference numeral 74 denotes a first detecting means. The first detecting means 74 converts the electric charge generated by one of the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 66 of the tuning fork portion 61 by Coriolis force into a voltage. The amplifier 75 and this first
, A first band-pass filter 76 for receiving an output signal of the charge amplifier 75, a first synchronous detector 77 for receiving an output signal of the first band-pass filter 76, and a first synchronous detector 77. And a first DC amplifier 79 which receives the output signal of the first smoothing circuit 78 and amplifies and outputs an angular velocity signal. Numeral 80 denotes a second detecting means, which is provided with the tuning fork 6.
A second charge amplifier 81 for converting an electric charge generated by the Coriolis force of the other one of the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 66 into a voltage, and a second inputting an output signal of the second charge amplifier 81 Bandpass filter 8
2, a second synchronous detector 83 for receiving the output signal of the second bandpass filter 82, a second smoothing circuit 84 for receiving the output signal of the second synchronous detector 83, 2 while receiving the output signal of the smoothing circuit 84,
And a second DC amplifier 85 that amplifies and outputs an angular velocity signal. Reference numeral 86 denotes a failure detection circuit. The failure detection circuit 86 includes an output signal of the first DC amplifier 79 in the first detection means 74 and an output signal of the second DC amplifier 85 in the second detection means 80. And a differential amplifier 87 that outputs a voltage difference between the two. An output signal of the differential amplifier 87 is input, and the voltage is compared with a voltage of a reference voltage unit 88 to output failure information as an output voltage. , And a comparator 89. Reference numeral 90 denotes a failure detection circuit. The failure detection circuit 90 includes a rectifier 91 for inputting an output signal of the drive control circuit 73, a smoother 92 for inputting an output signal of the rectifier 91, and a smoother 92.
2 and a comparator 94 for comparing the output signal of the second circuit with the reference voltage of the reference voltage unit 93.

【0028】以上のように構成された本発明の実施の形
態2における角速度センサについて、次にその動作を説
明する。
Next, the operation of the angular velocity sensor according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described.

【0029】音叉部61の駆動用圧電素子64に交流電
圧を加えると、前記音叉部61が共振し、前記音叉部6
1の振動検出用圧電素子65に電荷が発生する。この振
動検出用圧電素子65に発生した電荷を電流アンプ68
に入力し、正弦波形の出力電圧に変換する。そしてこの
振動検出用圧電素子65の出力電圧をモニタ回路67に
おけるバンドパスフィルタ69に入力し、前記音叉部6
1の共振周波数のみを抽出し、ノイズ成分を除去した図
5(a)に示すように正弦波形を出力する。そしてまた
前記モニタ回路67におけるバンドパスフィルタ69の
出力信号を整流器70に入力することにより、負電圧成
分を正電圧に変換した後、平滑回路71に入力すること
により、直流電圧信号に変換する。そしてAGC回路7
2は前記平滑回路71の直流電圧信号が大の場合には前
記モニタ回路67におけるバンドパスフィルタ69の出
力信号を減衰させるような信号を、一方、前記平滑回路
71の直流電圧信号が小の場合には前記モニタ回路67
におけるバンドパスフィルタ69の出力信号を増幅させ
るような信号を駆動制御回路73に入力し、前記音叉部
71の振動が一定振幅となるように調整するものであ
る。また前記音叉部61の振動部62が駆動方向に速度
Vで屈曲振動している状態において、前記音叉部61の
長手方向の中心軸周りに音叉部61が角速度ωで回転す
ると、この音叉部61の検知部63にf=2mVωのコ
リオリ力が発生する。このコリオリ力により前記検知部
63における一対の角速度検出用圧電素子66に、図5
(b)および図5(c)に示すように電荷が発生する。
そしてこの角速度検出用圧電素子66に発生する電荷は
コリオリ力により発生するため、前記振動検出用圧電素
子65に発生する信号より位相が90度進んでいる。そ
してまた第1のチャージアンプ75により、前記一対の
角速度検出用圧電素子66の一方から発生する電荷を図
5(d)に示すような出力電圧に変換する。このとき、
前記第1のチャージアンプ75はコンデンサ(図示せ
ず)を設けており、前記一対の角速度検出用圧電素子6
6の一方の出力をさらに90度進めるものである。また
第2のチャージアンプ81により、前記一対の角速度検
出用圧電素子66の他方から発生する電荷を図5(e)
に示すような出力電圧に変換する。このとき、前記第2
のチャージアンプ81はコンデンサ(図示せず)を設け
ており、前記第1の角速度検出用圧電素子66の他方の
出力をさらに90度進めるものである。そしてこの第2
のチャージアンプ81の出力電圧を前記第1のチャージ
アンプ75の出力電圧に重ね合わせて図5の(f)に示
すような出力電圧を得る。またこの第1のチャージアン
プ75の出力信号と前記第2のチャージアンプ81の出
力信号とを重ね合わせた出力信号から第1のバンドパス
フィルタ76により前記音叉部61の共振周波数成分の
みを抽出し、ノイズ成分を除去するとともに、この第1
のバンドパスフィルタ76の出力を第1の同期検波器7
7に入力し、前記モニタ回路67におけるバンドパスフ
ィルタ69の振動の周期で位相検波させるとともに、前
記第1のバンドパスフィルタ76の出力電圧の負電圧成
分を正電圧に変換し、図5(g)に示すような出力信号
を得る。そしてこの第1の同期検波器77の出力電圧を
第1の平滑回路78および第1の直流アンプ79により
平滑化するとともに、増幅し、図5(h)に示すような
出力信号を得る。そしてまた第1の検出手段74におけ
る第1の直流アンプ79の出力信号を角速度の信号とし
て、相手側のコンピュータ(図示せず)等に入力し、角
速度を検出するものである。
When an AC voltage is applied to the driving piezoelectric element 64 of the tuning fork 61, the tuning fork 61 resonates and the tuning fork 6
An electric charge is generated in the first vibration detection piezoelectric element 65. The electric charge generated in the vibration detecting piezoelectric element 65 is supplied to a current amplifier 68.
And converts it to a sine waveform output voltage. The output voltage of the vibration detecting piezoelectric element 65 is input to a band pass filter 69 in a monitor circuit 67, and the tuning fork 6
Only the resonance frequency of 1 is extracted, and a sine waveform is output as shown in FIG. The output signal of the band pass filter 69 in the monitor circuit 67 is input to the rectifier 70 to convert a negative voltage component into a positive voltage, and then input to the smoothing circuit 71 to convert the signal into a DC voltage signal. And the AGC circuit 7
2 is a signal that attenuates the output signal of the band pass filter 69 in the monitor circuit 67 when the DC voltage signal of the smoothing circuit 71 is large, and 2 The monitor circuit 67
The signal for amplifying the output signal of the band-pass filter 69 is input to the drive control circuit 73, and the vibration of the tuning fork 71 is adjusted to have a constant amplitude. When the tuning fork 61 rotates at an angular velocity ω around the longitudinal central axis of the tuning fork 61 in a state where the vibrating portion 62 of the tuning fork 61 is bending and vibrating at the speed V in the driving direction, the tuning fork 61 Generates a Coriolis force of f = 2 mVω in the detection unit 63 of FIG. By means of this Coriolis force, a pair of angular velocity detecting piezoelectric elements
As shown in FIG. 5B and FIG. 5C, charges are generated.
Since the electric charge generated in the angular velocity detecting piezoelectric element 66 is generated by the Coriolis force, the phase is advanced by 90 degrees from the signal generated in the vibration detecting piezoelectric element 65. The charge generated from one of the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 66 is converted by the first charge amplifier 75 into an output voltage as shown in FIG. At this time,
The first charge amplifier 75 is provided with a capacitor (not shown), and the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 6 are provided.
No. 6 is further advanced by 90 degrees. Further, the charge generated from the other of the pair of angular velocity detecting piezoelectric elements 66 by the second charge amplifier 81 is shown in FIG.
Is converted to an output voltage as shown in FIG. At this time, the second
The charge amplifier 81 is provided with a capacitor (not shown) and further advances the other output of the first angular velocity detecting piezoelectric element 66 by 90 degrees. And this second
The output voltage of the charge amplifier 81 is superimposed on the output voltage of the first charge amplifier 75 to obtain an output voltage as shown in FIG. Further, only the resonance frequency component of the tuning fork 61 is extracted from the output signal obtained by superimposing the output signal of the first charge amplifier 75 and the output signal of the second charge amplifier 81 by the first band-pass filter 76. , Noise components, and the first
The output of the band-pass filter 76 of the first synchronous detector 7
7 and performs phase detection at the cycle of the oscillation of the band-pass filter 69 in the monitor circuit 67, and converts the negative voltage component of the output voltage of the first band-pass filter 76 into a positive voltage. ) Is obtained. Then, the output voltage of the first synchronous detector 77 is smoothed and amplified by the first smoothing circuit 78 and the first DC amplifier 79 to obtain an output signal as shown in FIG. The output signal of the first DC amplifier 79 in the first detecting means 74 is input as an angular velocity signal to a computer (not shown) on the other side to detect the angular velocity.

【0030】ここで、前記第1の検出手段74における
第1のチャージアンプ75が故障した場合について説明
する。このような場合には、前記第1の検出手段74に
おける第1のチャージアンプ75からの出力信号が図6
(a)に示すように、前記第1のチャージアンプ75の
故障時から出力電圧を発生させなくなる。しかしなが
ら、前記第2のチャージアンプ81は正常に動作してい
るため、前記第1のチャージアンプ75の出力信号と前
記第2のチャージアンプ81の出力信号とを重ね合わせ
た信号は図6(b)のようになる。そしてこの重ね合わ
せた信号を第1のバンドパスフィルタ76を介した後、
前記第1の同期検波器77に入力すると、図6(c)に
示すような出力信号になり、この第1の同期検波器77
の出力信号を第1の平滑回路78および直流アンプ79
により、図6(d)に示すような出力信号に変換する。
また第2のチャージアンプ81は故障していないため、
第2の検出手段80の直流アンプ85の出力電圧は図6
(e)のようになる。このような状態において、故障検
出回路86の差動アンプ87に前記第1の検出手段74
における第1の直流アンプ79の出力信号および前記第
2の検出手段80における第2の直流アンプ85の出力
信号を入力すると、前記第1の直流アンプ79の出力信
号と、前記第2の直流アンプ85の出力信号とに差が生
じているため、前記差動アンプ87に出力電圧が生じ
る。そしてこの差動アンプ87の出力信号を比較器89
により、図6(f)に示すように、基準電圧器88の基
準電圧Vth H、およびVthLと比較し、前記差動アンプ8
7の出力が基準電圧VthH以上あるいはVthL以下の場合
には、図6(g)に示すように、角速度センサが故障し
ているとして、相手側コンピュータに、故障情報として
の出力電圧を入力し、角速度センサの故障を検出するも
のである。すなわち、本発明の実施の形態2において
は、前記第1のチャージアンプ75の出力がモニタ回路
67におけるバンドパスフィルタ69を介して加えられ
る第1の同期検波器77を含み、前記第1のバンドパス
フィルタ76の出力を前記モニタ回路67の出力に同期
して検波し角速度信号を出力する第1の検出手段74
と、前記第2のチャージアンプ81の出力が第2のバン
ドパスフィルタ82を介して加えられる第2の同期検波
器83を含み、前記第2のバンドパスフィルタ82の出
力を前記モニタ回路67の出力に同期して検波し角速度
信号を出力する第2の検出手段80と、前記第1の検出
手段74の角速度信号と第2の検出手段80の角速度信
号との差を比較判定する差動アンプ87、基準電圧器8
8および比較器89からなる故障検出回路86とを備え
ているため、前記第1のチャージアンプ75あるいは第
2のチャージアンプ81のどちらか一方が故障すると、
前記第1の検出手段74の出力信号と第2の検出手段8
0の出力信号との差が大きくなり、これにより、前記差
動アンプ87、基準電圧器88および比較器89からな
る故障検出回路86から故障情報の出力信号が検出され
るという作用効果を有するものである。
Here, a case where the first charge amplifier 75 in the first detecting means 74 has failed will be described. In such a case, the output signal from the first charge amplifier 75 in the first detection means 74 is shown in FIG.
As shown in (a), no output voltage is generated when the first charge amplifier 75 fails. However, since the second charge amplifier 81 operates normally, the signal obtained by superimposing the output signal of the first charge amplifier 75 and the output signal of the second charge amplifier 81 is shown in FIG. )become that way. After passing this superimposed signal through the first bandpass filter 76,
When input to the first synchronous detector 77, it becomes an output signal as shown in FIG.
Output signal from the first smoothing circuit 78 and the DC amplifier 79
Thus, the output signal is converted into an output signal as shown in FIG.
Also, since the second charge amplifier 81 is not out of order,
The output voltage of the DC amplifier 85 of the second detecting means 80 is shown in FIG.
(E). In such a state, the first detection means 74 is provided to the differential amplifier 87 of the failure detection circuit 86.
When the output signal of the first DC amplifier 79 and the output signal of the second DC amplifier 85 in the second detection means 80 are input, the output signal of the first DC amplifier 79 and the second DC amplifier Since there is a difference from the output signal of the differential amplifier 85, an output voltage is generated in the differential amplifier 87. The output signal of the differential amplifier 87 is compared with a comparator 89
As shown in FIG. 6F , the differential amplifier 8 compares the reference voltages V th H and V thL of the reference voltage unit 88 with the differential amplifier 8.
When the output of the reference numeral 7 is equal to or higher than the reference voltage V thH or equal to or lower than V thL , it is determined that the angular velocity sensor has failed as shown in FIG. Then, a failure of the angular velocity sensor is detected. That is, in the second embodiment of the present invention, the output of the first charge amplifier 75 includes a first synchronous detector 77 added via a band-pass filter 69 in a monitor circuit 67, and A first detector 74 for detecting the output of the pass filter 76 in synchronization with the output of the monitor circuit 67 and outputting an angular velocity signal
And a second synchronous detector 83 to which the output of the second charge amplifier 81 is added via a second band-pass filter 82, and the output of the second band-pass filter 82 A second detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with the output; and a differential amplifier for comparing and determining a difference between the angular velocity signal of the first detecting means and the angular velocity signal of the second detecting means. 87, reference voltage unit 8
And a failure detection circuit 86 comprising a comparator 89, so that if either the first charge amplifier 75 or the second charge amplifier 81 fails,
The output signal of the first detecting means 74 and the second detecting means 8
0 has a large difference from the output signal of 0, whereby the output signal of the fault information is detected from the fault detection circuit 86 including the differential amplifier 87, the reference voltage unit 88, and the comparator 89. It is.

【0031】次に、前記モニタ回路67における電流ア
ンプ68、バンドパスフィルタ69、整流器70、平滑
回路71、AGC回路72または駆動制御回路73が故
障し、図7(a)に示すように、前記駆動制御回路73
の出力信号が異常に大きくなった場合について説明す
る。このような場合には、前記駆動制御回路73の出力
信号を整流器91に入力することにより図7(b)に示
すように負電圧成分を正電圧に変換した後、平滑器92
に入力することにより、直流電圧信号に変換する。そし
てこの平滑器92の出力信号を比較器94により、図7
(c)に示すように、基準電圧器93の基準電圧VthH
およびthLと比較し、前記平滑器92の出力が基準電圧
thH以上あるいはthL以下の場合には、図7(d)に示
すように、角速度センサが故障しているとして、相手側
コンピュータに、故障情報としての出力電圧を入力し、
角速度センサの故障を検出するものである。すなわち、
この場合は、駆動制御回路73からの出力電圧を監視す
る故障検出回路90を備えているため、モニタ回路6
7、AGC回路72または駆動制御回路73が故障した
場合には、故障検出回路90に出力電圧が発生すること
により、これにより、モニタ回路67、AGC回路72
または駆動制御回路73の故障を検知できるという作用
効果を有するものである。
Next, the current amplifier 68, the band-pass filter 69, the rectifier 70, the smoothing circuit 71, the AGC circuit 72 or the drive control circuit 73 in the monitor circuit 67 break down, and as shown in FIG. Drive control circuit 73
The case where the output signal becomes abnormally large will be described. In such a case, the output signal of the drive control circuit 73 is input to the rectifier 91 to convert the negative voltage component into a positive voltage as shown in FIG.
To convert it into a DC voltage signal. The output signal of the smoother 92 is output from the comparator 94 by the comparator 94 shown in FIG.
As shown in (c), the reference voltage V thH of the reference voltage unit 93
And compared to thL, when the output of the smoother 92 is less than or equal to the reference voltage V thH more or thL, as shown in FIG. 7 (d), as the angular velocity sensor has failed, the other party computer, Input the output voltage as failure information,
This is to detect a failure of the angular velocity sensor. That is,
In this case, since the failure detection circuit 90 for monitoring the output voltage from the drive control circuit 73 is provided, the monitor circuit 6
7. When the AGC circuit 72 or the drive control circuit 73 fails, an output voltage is generated in the failure detection circuit 90, whereby the monitor circuit 67, the AGC circuit 72
Alternatively, it has an operational effect that a failure of the drive control circuit 73 can be detected.

【0032】なお、上記本発明の実施の形態2における
角速度センサにおいては、故障により駆動制御回路73
の出力電圧が大きくなる場合を説明したが、故障により
駆動制御回路73の出力電圧が小さくなる場合において
も、本発明の実施の形態2と同様の作用効果を有するも
のである。
In the angular velocity sensor according to the second embodiment of the present invention, the drive control circuit 73
Although the case where the output voltage of the drive control circuit 73 becomes large has been described, the same operation and effect as those of the second embodiment of the present invention can be obtained even when the output voltage of the drive control circuit 73 becomes small due to a failure.

【0033】(実施の形態3)以下、本発明の実施の形
態3における角速度センサについて、図面を参照しなが
ら説明する。
Embodiment 3 Hereinafter, an angular velocity sensor according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0034】図8は本発明の実施の形態3における角速
度センサの斜視図、図9は同角速度センサの駆動回路、
検出回路および故障検出回路を示すブロック図である。
FIG. 8 is a perspective view of an angular velocity sensor according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 9 is a drive circuit of the angular velocity sensor.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a detection circuit and a failure detection circuit.

【0035】図8,図9において、101は音叉部で、
この音叉部101は四角柱状の水晶製の駆動電極振動体
102と、四角柱状の水晶製の検出電極振動体103
と、水晶製の接続部104とから構成されている。前記
駆動電極振動体102には、4つの側面に金からなる駆
動電極105aおよび105bが設けられている。また
前記検出電極振動体103は駆動電極振動体102と平
行に設けられており、その表面および裏面には金からな
るモニタ電極106が設けられるとともに、また前記検
出電極振動体103における内側の側面には金からなる
GND電極107が設けられ、かつ外側の側面には金か
らなる一対の検出電極108が設けられている。109
はモニタ回路で、このモニタ回路109は前記音叉部1
01のモニタ電極106の電荷を入力する増幅器110
と、この増幅器110の出力信号を入力するバンドパス
フイルタ111と、このバンドパスフィルタ111の出
力信号を入力する整流器112と、この整流器112の
出力信号を入力する平滑回路113とにより構成されて
いる。114はAGC回路で、このAGC回路114は
前記モニタ回路109における平滑回路113の出力信
号を入力し、前記バンドパスフィルタ111の出力信号
を増幅或いは減衰させるものである。115は駆動制御
回路で、この駆動制御回路115は前記AGC回路11
4の出力信号を入力するとともに、前記音叉部101に
おける駆動電極105aに駆動信号を入力する。また1
16は反転アンプで、この反転アンプ116は前記駆動
制御回路115の出力信号を入力するとともに、前記音
叉部101における駆動電極105bに駆動制御回路1
15の出力信号を反転させた駆動信号を入力する。11
7は第1の検出手段で、この第1の検出手段117は前
記音叉部101における一対の検出電極のうちの一方の
検出電極108aにコリオリ力により発生する電荷を電
圧に変換する第1の増幅器118と、この第1の増幅器
118の出力信号を入力する第1の差動増幅器119
と、この第1の差動増幅器119の出力信号を入力する
第1の位相器120と、この第1の位相器120の出力
信号を入力する第1の同期検波器121と、この第1の
同期検波器121の出力信号を入力する第1の平滑回路
122と、この第1の平滑回路122の出力信号を入力
するとともに、増幅して角速度信号を出力する第1の直
流アンプ123とにより構成されている。124は第2
の検出手段で、この第2の検出手段124は前記音叉部
101における一対の検出電極108のうちの他方の検
出電極108bにコリオリ力により発生する電荷を電圧
に変換する第2の増幅器125と、この第2の増幅器1
25の出力信号を入力する第2の差動増幅器126と、
この第2の差動増幅器126の出力信号を入力する第2
の位相器127と、この第2の位相器127の出力信号
を入力する第2の同期検波器128と、この第2の同期
検波器128の出力信号を入力する第2の平滑回路12
9と、この第2の平滑回路129の出力信号を入力する
とともに、増幅して角速度信号を出力する第2の直流ア
ンプ130とにより構成されている。131は故障検出
回路で、この故障検出回路131は、前記第1の検出手
段117における第1の直流アンプ123の出力信号
と、前記第2の検出手段124における第2の直流アン
プ130の出力信号とを比較して、両者の電圧差を出力
する差動増幅器132と、この差動増幅器132の出力
信号を入力するとともに、基準電圧器133の電圧と比
較して、故障情報を出力電圧として出力する比較器13
4とにより構成されている。
8 and 9, reference numeral 101 denotes a tuning fork.
The tuning fork portion 101 includes a quadrangular prism-shaped driving electrode vibrator 102 made of quartz and a quadrangular prism-shaped detecting electrode vibrator 103 made of quartz.
And a connecting portion 104 made of quartz. The drive electrode vibrating body 102 is provided with drive electrodes 105a and 105b made of gold on four side surfaces. The detection electrode vibrator 103 is provided in parallel with the drive electrode vibrator 102, and a monitor electrode 106 made of gold is provided on the front and back surfaces thereof, and on the inner side surface of the detection electrode vibrator 103. Is provided with a GND electrode 107 made of gold, and a pair of detection electrodes 108 made of gold are provided on the outer side surface. 109
Denotes a monitor circuit, and the monitor circuit 109 includes the tuning fork unit 1.
01 that inputs the charge of the monitor electrode 106
, A band-pass filter 111 for inputting the output signal of the amplifier 110, a rectifier 112 for inputting the output signal of the band-pass filter 111, and a smoothing circuit 113 for inputting the output signal of the rectifier 112. . An AGC circuit 114 receives the output signal of the smoothing circuit 113 in the monitor circuit 109 and amplifies or attenuates the output signal of the band-pass filter 111. Reference numeral 115 denotes a drive control circuit.
4 as well as a drive signal to the drive electrode 105a of the tuning fork unit 101. Also one
Reference numeral 16 denotes an inverting amplifier. The inverting amplifier 116 receives an output signal of the drive control circuit 115 and supplies a drive control circuit 1 to the drive electrode 105 b of the tuning fork unit 101.
A drive signal obtained by inverting the output signal of No. 15 is input. 11
Reference numeral 7 denotes first detecting means. The first detecting means 117 is a first amplifier for converting charges generated by Coriolis force on one of the pair of detecting electrodes 108a in the tuning fork 101 into a voltage. 118, and a first differential amplifier 119 for receiving an output signal of the first amplifier 118.
A first phase shifter 120 for inputting an output signal of the first differential amplifier 119; a first synchronous detector 121 for inputting an output signal of the first phase shifter 120; A first smoothing circuit 122 that inputs an output signal of the synchronous detector 121 and a first DC amplifier 123 that receives an output signal of the first smoothing circuit 122 and amplifies and outputs an angular velocity signal. Have been. 124 is the second
A second amplifier 125 for converting the electric charge generated by the Coriolis force to the other detection electrode 108b of the pair of detection electrodes 108 in the tuning fork 101 into a voltage, This second amplifier 1
A second differential amplifier 126 for inputting an output signal of 25
A second input of the output signal of the second differential amplifier 126
, A second synchronous detector 128 for receiving the output signal of the second phase detector 127, and a second smoothing circuit 12 for receiving the output signal of the second synchronous detector 128.
9 and a second DC amplifier 130 that receives an output signal of the second smoothing circuit 129 and amplifies and outputs an angular velocity signal. Reference numeral 131 denotes a failure detection circuit. The failure detection circuit 131 includes an output signal of the first DC amplifier 123 in the first detection means 117 and an output signal of the second DC amplifier 130 in the second detection means 124. , A differential amplifier 132 that outputs a voltage difference between the two, an output signal of the differential amplifier 132 is input, and the voltage is compared with the voltage of the reference voltage unit 133 to output failure information as an output voltage. Comparator 13
4.

【0036】以上のように構成された本発明の実施の形
態3における角速度センサについて、次にその動作を説
明する。
Next, the operation of the angular velocity sensor according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described.

【0037】音叉部101の駆動電極105aおよび1
05bに交流電圧を加えると前記音叉部101が共振
し、前記音叉部101のモニタ電極106に電荷が発生
する。このモニタ電極106に発生した電荷を、前記モ
ニタ回路における増幅器110に入力し、正弦波形の出
力電圧として出力する。そしてこのモニタ電極110の
出力電圧を前記バンドパスフィルタ111に入力し、音
叉部101の共振周波数のみを抽出し、ノイズ成分を除
去し、図10(a)に示すような正弦波形を出力する。
そしてまた前記バンドパスフィルタ111の出力信号を
前記整流器112に入力することにより、負電圧成分を
正電圧に変換した後、前記平滑回路113に入力するこ
とにより、直流電圧信号に変換する。そして前記AGC
回路114は前記平滑回路113の直流電圧信号が大の
場合には前記バンドパスフィルタ111の出力信号を減
衰させるような信号を、一方、前記平滑回路113の直
流電圧信号が小の場合には前記バンドパスフィルタ11
1の出力信号を増幅させるような信号を前記駆動制御回
路115に入力し、前記音叉部101の振動を一定振幅
になるように調整するものである。また音叉部101の
駆動電極振動体102が振動方向に速度vで屈曲振動し
ている状態において、前記音叉部101の長手方向の中
心軸周りに前記音叉部101が角速度ωで回転すると、
この音叉部101の検出電極振動体103にF=2mV
ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により前記
検出電極振動体103の一対の検出電極108における
一方の検出電極108aに図10(b)に示すような電
荷が発生するとともに、他方の検出電極108bに図1
0(c)に示すような電荷が発生する。そしてこの検出
電極108に発生する電荷はコリオリ力により発生する
ため、前記モニタ電極106に発生する信号より、一方
の検出電極108aに生じる電荷の位相が90度進むと
ともに、他方の検出電極108bに生じる電荷の位相が
270度進んでいる。そして前記第1の差動増幅器11
9により、一方の検出電極108aから発生する電荷を
図10(d)に示すような出力電圧に変換する。また前
記第2の差動増幅器126は、他方の検出電極108b
から発生する電荷を反転増幅し、図10(e)に示すよ
うな出力電圧に変換する。さらに前記第1の位相器12
0により、前記第1の差動増幅器119の出力電圧を9
0度遅らせて図10(f)に示すような出力電圧に変換
する。また前記第2の位相器127により、前記第2の
差動増幅器126の出力電圧を90度遅らせて図10
(g)に示すような出力電圧に変換する。そしてこの第
1の位相器120の出力信号を前記第1の同期検波器1
21に入力し、前記モニタ回路109におけるバンドパ
スフィルタ111の振動の周期で位相検波させるととも
に、前記第1の位相器120の出力電圧の負電圧成分を
正電圧に変換し、図10(h)に示すような出力信号を
得る。そしてこの第1の同期検波器121の出力電圧を
前記第1の平滑回路122および第1の直流アンプ12
3により平滑化するとともに、増幅し、図10(i)に
示すような出力信号を得る。また同様に、第2の検出手
段124における第2の位相器127の出力信号を前記
第2の同期検波器128に入力し、前記モニタ回路10
9におけるバンドパスフィルタ111の振動の周期で位
相検波させるとともに、前記第2の位相器127の出力
電圧の負電圧成分を正電圧に変換し、図10(h)に示
すような出力信号を得る。そしてこの第2の同期検波器
128の出力電圧を前記第2の平滑回路129および第
2の直流アンプ130により平滑化するととに、増幅
し、図10(i)に示すような出力信号を得る。そして
前記第1の検出手段117の第1の直流アンプ123あ
るいは前記第2の検出手段124の直流アンプ130の
出力信号を角速度の信号として、相手側のコンピュータ
(図示せず)等に入力し、角速度を検出するものであ
る。
The driving electrodes 105a and 1 of the tuning fork 101
When an AC voltage is applied to the tuning fork portion 05b, the tuning fork portion 101 resonates, and charges are generated on the monitor electrode 106 of the tuning fork portion 101. The charge generated at the monitor electrode 106 is input to the amplifier 110 in the monitor circuit, and is output as a sine waveform output voltage. The output voltage of the monitor electrode 110 is input to the band-pass filter 111, and only the resonance frequency of the tuning fork 101 is extracted, noise components are removed, and a sine waveform as shown in FIG.
The output signal of the band-pass filter 111 is input to the rectifier 112 to convert a negative voltage component into a positive voltage, and then input to the smoothing circuit 113 to convert the signal into a DC voltage signal. And the AGC
The circuit 114 outputs a signal that attenuates the output signal of the band-pass filter 111 when the DC voltage signal of the smoothing circuit 113 is large, while the signal is output when the DC voltage signal of the smoothing circuit 113 is small. Bandpass filter 11
A signal for amplifying the output signal of No. 1 is input to the drive control circuit 115, and the vibration of the tuning fork 101 is adjusted to have a constant amplitude. Further, in a state where the drive electrode vibrating body 102 of the tuning fork 101 is bending and vibrating at a speed v in a vibration direction, when the tuning fork 101 rotates at an angular velocity ω around a longitudinal central axis of the tuning fork 101,
F = 2 mV is applied to the detecting electrode vibrating body 103 of this tuning fork 101.
ω Coriolis force is generated. Due to this Coriolis force, a charge as shown in FIG. 10B is generated at one of the pair of detection electrodes 108 of the detection electrode vibrating body 103 as shown in FIG.
An electric charge as shown in FIG. Since the electric charge generated at the detection electrode 108 is generated by the Coriolis force, the phase of the electric charge generated at one detection electrode 108a is advanced by 90 degrees from the signal generated at the monitor electrode 106, and is generated at the other detection electrode 108b. The phase of the charge is advanced by 270 degrees. And the first differential amplifier 11
9, the charge generated from one detection electrode 108a is converted into an output voltage as shown in FIG. The second differential amplifier 126 is connected to the other detection electrode 108b
Is inverted and amplified, and is converted into an output voltage as shown in FIG. Further, the first phase shifter 12
0 means that the output voltage of the first differential amplifier 119 is 9
The output voltage is converted to an output voltage as shown in FIG. Further, the output voltage of the second differential amplifier 126 is delayed by 90 degrees by the second phase shifter 127, as shown in FIG.
The output voltage is converted as shown in FIG. Then, the output signal of the first phase shifter 120 is connected to the first synchronous detector 1.
21 and performs phase detection at the cycle of the oscillation of the band-pass filter 111 in the monitor circuit 109, and converts the negative voltage component of the output voltage of the first phase shifter 120 into a positive voltage, as shown in FIG. An output signal as shown in FIG. The output voltage of the first synchronous detector 121 is applied to the first smoothing circuit 122 and the first DC amplifier 12.
3 and amplify to obtain an output signal as shown in FIG. Similarly, the output signal of the second phase shifter 127 in the second detection means 124 is input to the second synchronous detector 128, and the monitor circuit 10
9, phase detection is performed at the cycle of the oscillation of the band-pass filter 111, and the negative voltage component of the output voltage of the second phase shifter 127 is converted into a positive voltage to obtain an output signal as shown in FIG. . Then, the output voltage of the second synchronous detector 128 is smoothed by the second smoothing circuit 129 and the second DC amplifier 130, and is amplified to obtain an output signal as shown in FIG. . Then, an output signal of the first DC amplifier 123 of the first detection means 117 or the DC amplifier 130 of the second detection means 124 is input as an angular velocity signal to a computer (not shown) on the other side, and the like. It detects angular velocity.

【0038】ここで、前記第1の検出手段117におけ
る第1の増幅器118が故障した場合を考えてみると、
本発明の実施の形態3における角速度センサにおいて
は、前記第1の検出手段117における第1の増幅器1
18からの出力信号が図11(a)に示すように、前記
第1の増幅器118の故障時から出力電圧を発生させな
くなる。そしてこの出力信号を第1の差動増幅器119
および第1の位相120を介した後、前記第1の同期検
波器121に入力すると、図11(b)に示すような出
力信号になる。さらにこの第1の同期検波器121の出
力信号を前記第1の平滑回路122および前記第1の直
流アンプ123により、図11(c)に示すような出力
信号に変換する。また第2の増幅器125は故障してい
ないため、第2の検出手段124における第2の直流ア
ンプ126の出力電圧は図11(d)のようになる。こ
のような状態において、前記故障検出回路131におけ
る差動増幅器132に前記第1の検出手段117の第1
の直流アンプ123の出力信号および前記第2の検出手
段124の第2の直流アンプ130の出力信号を入力す
ると、前記第1の直流アンプ123の出力信号と、前記
第2の直流アンプ130の出力信号とに差が生じている
ため、前記差動増幅器132に出力電圧が生じる。そし
てこの故障検出回路131における差動増幅器132の
出力信号を前記比較器134により、前記基準電圧器1
33の基準電圧VthHおよびVthLと比較し、図11
(e)に示すような出力信号を得る。さらに前記差動増
幅器132の出力電圧が基準電圧VthH以上あるいはV
thL以下の場合には、図11(f)に示すように、角速
度センサが故障しているとして、相手側コンピュータ、
(図示せず)に故障情報としての出力電圧を入力し、角
速度センサの故障を検出するものである。すなわち、本
発明の実施の形態3における角速度センサにおいては、
前記音叉部101の検出電極振動体103における一方
の検出電極108aからの出力信号が加えられる第1の
増幅器118と、この第1の増幅器118の出力信号が
第1の差動増幅器119および第1の位相器120を介
して加えられる第1の同期検波器121とを含み、かつ
前記第1の位相器120の出力信号を前記モニタ回路1
09の出力信号に同期して検波し、角速度信号を出力す
る第1の検出手段117と、前記音叉部101の検出電
極振動体103における他方の検出電極108bからの
出力が加えられる第2の増幅器125と、この第2の増
幅器125の出力が第2の差動増幅器126および第2
の位相器127を介して加えられる第2の同期検波器1
28とを含み、かつ前記第2の位相器127の出力信号
を前記モニタ回路109の出力信号に同期して検波し、
角速度信号を出力する第2の検出手段124と、前記第
1の検出手段117と第2の検出手段124との角速度
信号の差を比較判定する故障検出回路131とを備えて
いるため、前記第1の増幅器118あるいは前記第2の
増幅器125のどちらか一方が故障すると、前記第1の
検出手段117における第1の直流アンプ123と、第
2の検出手段124における第2の直流アンプ130と
の出力信号の差が大となるため、前記差動増幅器13
2、基準電圧器133および比較器134からなる故障
検出回路131から故障情報の出力信号が検出されると
いう作用効果を有するものである。
Here, consider the case where the first amplifier 118 in the first detecting means 117 has failed.
In the angular velocity sensor according to Embodiment 3 of the present invention, the first amplifier 1 in the first detecting means 117 is used.
As shown in FIG. 11A, the output signal from 18 stops generating an output voltage when the first amplifier 118 fails. Then, the output signal is supplied to the first differential amplifier 119.
Then, after passing through the first phase 120 and input to the first synchronous detector 121, an output signal as shown in FIG. 11B is obtained. Further, the output signal of the first synchronous detector 121 is converted into an output signal as shown in FIG. 11C by the first smoothing circuit 122 and the first DC amplifier 123. Further, since the second amplifier 125 has not failed, the output voltage of the second DC amplifier 126 in the second detection means 124 is as shown in FIG. In such a state, the differential amplifier 132 of the failure detection circuit 131
When the output signal of the DC amplifier 123 and the output signal of the second DC amplifier 130 of the second detector 124 are input, the output signal of the first DC amplifier 123 and the output of the second DC amplifier 130 are output. Since a difference occurs between the signal and the signal, an output voltage is generated in the differential amplifier 132. The output signal of the differential amplifier 132 in the failure detection circuit 131 is output from the comparator 134 to the reference voltage unit 1.
Compared with the reference voltages V thH and V thL of FIG.
An output signal as shown in (e) is obtained. Further, the output voltage of the differential amplifier 132 is higher than the reference voltage V thH or V
If it is equal to or less than thL , it is determined that the angular velocity sensor has failed, as shown in FIG.
(Not shown), an output voltage as failure information is input to detect a failure of the angular velocity sensor. That is, in the angular velocity sensor according to Embodiment 3 of the present invention,
A first amplifier 118 to which an output signal from one of the detection electrodes 108a of the detection electrode vibrating body 103 of the tuning fork 101 is added, and an output signal of the first amplifier 118 being supplied to a first differential amplifier 119 and a first And a first synchronous detector 121 added via a phase shifter 120 of the first phase shifter 120, and outputs an output signal of the first phase shifter 120 to the monitor circuit 1.
09 and a second amplifier to which an output from the other detecting electrode 108b of the detecting electrode vibrating body 103 of the tuning fork portion 101 is added, the first detecting means 117 detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with the output signal of the counter 09. 125 and the output of the second amplifier 125 are the second differential amplifier 126 and the second
Second synchronous detector 1 added via phaser 127 of
28, and detects the output signal of the second phase shifter 127 in synchronization with the output signal of the monitor circuit 109,
The second detection means 124 for outputting an angular velocity signal; and a failure detection circuit 131 for comparing and determining the difference between the angular velocity signals of the first detection means 117 and the second detection means 124. If either one of the first amplifier 118 or the second amplifier 125 fails, the first DC amplifier 123 in the first detector 117 and the second DC amplifier 130 in the second detector 124 are connected. Since the difference between the output signals is large, the differential amplifier 13
2. It has the effect that the output signal of the fault information is detected from the fault detection circuit 131 composed of the reference voltage 133 and the comparator 134.

【0039】なお、上記本発明の実施の形態3における
角速度センサにおいては、第1の増幅器118が故障し
た場合について説明したが、第1の差動増幅器119、
第1の位相器120、第1の同期検波器121、第1の
平滑回路122、第1の直流アンプ123、第2の増幅
器125、第2の差動増幅器126、第2の位相器12
7、第2の同期検波器128、第2の平滑回路129、
または第2の直流アンプ130が故障しても、本発明の
実施の形態3と同様の作用効果を有するものである。
In the angular velocity sensor according to the third embodiment of the present invention, the case where the first amplifier 118 has failed has been described.
1st phase shifter 120, 1st synchronous detector 121, 1st smoothing circuit 122, 1st direct current amplifier 123, 2nd amplifier 125, 2nd differential amplifier 126, 2nd phase shifter 12
7, the second synchronous detector 128, the second smoothing circuit 129,
Or, even if the second DC amplifier 130 breaks down, it has the same function and effect as the third embodiment of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように本発明の角速度センサは、
一対の振動部と角速度を検知する一対の検知部とを有す
る音叉部と、この音叉部の振動部に駆動振動を供給する
駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ信号が加えられ
るモニタ回路とを含み、前記モニタ回路の出力をACG
回路を介して前記駆動制御回路に加えることにより前記
音叉部の振動部を安定して振動させる駆動手段と、前記
音叉部における一対の検知部の双方からの出力が加えら
れるチャージアンプと、このチャージアンプの出力が第
1のバンドパスフィルタを介して加えられる第1の同期
検波器を含み、前記第1のバンドパスフィルタの出力を
前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号を出
力する第1の検出手段と、前記チャージアンプの出力が
第1のバンドパスフィルタを介して加えられる第2の同
期検波器を含み、前記第1のバンドパスフィルタの出力
を前記モニタ回路の出力に同期して検波し角速度信号を
出力する第2の検出手段と、前記第1の検出手段の角速
度信号と第2の検出手段の角速度信号との差を比較判定
する故障検出回路とを備えたもので、この構成によれ
ば、チャージアンプの出力が第1のバンドパスフィルタ
を介して加えられる第1の同期検波器を含み、前記第1
のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出力に
同期して検波し角速度信号を出力する第1の検出手段
と、前記チャージアンプの出力が第2のバンドパスフィ
ルタを介して加えられる第2の同期検波器を含み、前記
第2のバンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出
力に同期して検波し角速度信号を出力する第2の検出手
段と、前記第1の検出手段の角速度信号と第2の検出手
段の角速度信号との差を比較判定する故障検出回路とを
備えているため、前記第1のバンドパスフィルタあるい
は前記第2のバンドパスフィルタのどちらか一方が故障
すると、前記第1の検出手段の出力信号と第2の検出手
段の出力信号との差が大きくなり、これにより、故障検
出回路から故障情報の出力信号が検出される角速度セン
サを提供することができるという効果を有するものであ
る。
As described above, the angular velocity sensor of the present invention
A tuning fork portion having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting angular velocity, a drive control circuit for supplying drive vibration to the vibrating portion of the tuning fork portion, and a monitor circuit to which a monitor signal from the tuning fork portion is applied. And the output of the monitor circuit is ACG
A driving means for applying a stable signal to the vibrating portion of the tuning fork portion by adding to the drive control circuit via a circuit, a charge amplifier to which outputs from both of a pair of detecting portions in the tuning fork portion are added, An output of the amplifier includes a first synchronous detector to be added via a first bandpass filter, and an output of the first bandpass filter is detected in synchronization with an output of the monitor circuit to output an angular velocity signal. A first detection unit; and a second synchronous detector to which an output of the charge amplifier is added via a first bandpass filter, and synchronize an output of the first bandpass filter with an output of the monitor circuit. Detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal, and a failure detecting circuit for comparing and determining a difference between the angular velocity signal of the first detecting means and the angular velocity signal of the second detecting means. Which was equipped with a, according to this configuration, it includes a first synchronous detector output of the charge amplifier is applied through the first band-pass filter, the first
A first detecting means for detecting an output of the band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and a second detecting means to which an output of the charge amplifier is applied via a second band-pass filter. A second detector for detecting an output of the second bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and a second detector for detecting an angular velocity signal of the first detector. And a failure detection circuit for comparing and determining the difference between the angular velocity signal and the angular velocity signal of the second detection means, so that if one of the first band-pass filter and the second band-pass filter fails, the first The difference between the output signal of the detection means and the output signal of the second detection means becomes large, whereby it is possible to provide an angular velocity sensor in which a failure information output signal is detected from a failure detection circuit. It is those having the effect that the kill.

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

【図1】本発明の実施の形態1における角速度センサお
よびその故障検出回路を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram illustrating an angular velocity sensor and a failure detection circuit thereof according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(g)同角速度センサの動作状態にお
ける出力信号を示す図
FIGS. 2A to 2G are diagrams showing output signals in an operation state of the angular velocity sensor;

【図3】(a)〜(e)同角速度センサにおける第1の
バンドパスフィルタが故障した場合に故障検出回路が動
作したときの出力信号を示す図
3A to 3E are diagrams showing output signals when a failure detection circuit operates when a first bandpass filter in the same angular velocity sensor fails.

【図4】本発明の実施の形態2における角速度センサお
よびその故障検出回路を示すブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing an angular velocity sensor and a failure detection circuit thereof according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(h)同角速度センサの動作状態にお
ける出力信号を示す図
FIGS. 5A to 5H are diagrams showing output signals in an operation state of the angular velocity sensor;

【図6】(a)〜(g)同角速度センサにおける第1の
チャージアンプが故障した場合に故障検出回路が動作し
たときの出力信号を示す図
FIGS. 6A to 6G are diagrams showing output signals when a failure detection circuit operates when a first charge amplifier in the same angular velocity sensor fails.

【図7】(a)〜(d)同角速度センサにおけるモニタ
回路、AGC回路または駆動制御回路が故障した場合に
故障検出回路が動作したときの出力信号を示す図
7A to 7D are diagrams showing output signals when a failure detection circuit operates when a monitor circuit, an AGC circuit, or a drive control circuit in the same angular velocity sensor fails.

【図8】本発明の実施の形態3における角速度センサの
斜視図
FIG. 8 is a perspective view of an angular velocity sensor according to Embodiment 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態3における角速度センサお
よびその故障検出回路を示すブロック図
FIG. 9 is a block diagram showing an angular velocity sensor and a failure detection circuit thereof according to a third embodiment of the present invention.

【図10】(a)〜(i)同角速度センサの動作状態に
おける出力信号を示す図
FIGS. 10A to 10I are diagrams showing output signals in an operation state of the angular velocity sensor;

【図11】(a)〜(f)同角速度センサにおける第1
のチャージアップが故障した場合に故障検出回路が動作
したときの出力信号を示す図
FIGS. 11A to 11F show a first example of the same angular velocity sensor;
Diagram showing output signals when the failure detection circuit operates when the charge-up of the device has failed

【図12】従来の角速度センサの動作状態を示すブロッ
ク図
FIG. 12 is a block diagram showing an operation state of a conventional angular velocity sensor.

【図13】(a)〜(g)同角速度センサの動作状態に
おける出力信号を示す図
FIGS. 13A to 13G are diagrams showing output signals in an operation state of the same angular velocity sensor.

【図14】(a),(b)従来の角速度センサにおける
検出部が故障した場合に故障検出回路が動作したときの
出力信号を示す図
14A and 14B are diagrams showing output signals when a failure detection circuit operates when a detection unit in a conventional angular velocity sensor fails.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31,61,101 音叉部 32,62 振動部 33,63 検知部 37,67,109 モニタ回路 42,72,114 AGC回路 43,73,115 駆動制御回路 44 チャージアンプ 45,74,117 第1の検出手段 46,76 第1のバンドパスフィルタ 47,77,121 第1の同期検波器 50,80,124 第2の検出手段 51,82 第2のバンドパスフィルタ 52,83,128 第2の同期検波器 55,86,131 故障検出回路 102 駆動電極振動体 103 検出電極振動体 119 第1の差動増幅器 120 第1の位相器 126 第2の差動増幅器 127 第2の位相器 31, 61, 101 Tuning fork part 32, 62 Vibrating part 33, 63 Detecting part 37, 67, 109 Monitor circuit 42, 72, 114 AGC circuit 43, 73, 115 Drive control circuit 44 Charge amplifier 45, 74, 117 First Detection means 46, 76 First band pass filter 47, 77, 121 First synchronous detector 50, 80, 124 Second detection means 51, 82 Second band pass filter 52, 83, 128 Second synchronization Detector 55, 86, 131 Failure detection circuit 102 Drive electrode vibrator 103 Detection electrode vibrator 119 First differential amplifier 120 First phase shifter 126 Second differential amplifier 127 Second phase shifter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野添 利幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA01 AA02 AA03 AA06 BB20 CC01 CD02 CD06 CD11  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshiyuki Nozoe 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 2F105 AA01 AA02 AA03 AA06 BB20 CC01 CD02 CD06 CD11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の振動部と角速度を検知する一対の
検知部とを有する音叉部と、この音叉部の振動部に駆動
振動を供給する駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ
信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路
の出力をACG回路を介して前記駆動制御回路に加える
ことにより前記音叉部の振動部を安定して振動させる駆
動手段と、前記音叉部における一対の検知部の双方から
の出力が加えられるチャージアンプと、このチャージア
ンプの出力が第1のバンドパスフィルタを介して加えら
れる第1の同期検波器を含み、前記第1のバンドパスフ
ィルタの出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し
角速度信号を出力する第1の検出手段と、前記チャージ
アンプの出力が第2のバンドパスフィルタを介して加え
られる第2の同期検波器を含み、前記第2のバンドパス
フィルタの出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波
し角速度信号を出力する第2の検出手段と、前記第1の
検出手段の角速度信号と第2の検出手段の角速度信号と
の差を比較判定する故障検出回路とを備えた角速度セン
サ。
1. A tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting angular velocity, a drive control circuit for supplying driving vibration to the vibrating portions of the tuning fork, and a monitor signal from the tuning fork. A driving circuit for stably vibrating the vibrating section of the tuning fork section by applying an output of the monitoring circuit to the drive control circuit via an ACG circuit, and a pair of detecting sections in the tuning fork section. And a first synchronous detector to which the output of the charge amplifier is applied via a first band-pass filter, wherein the output of the first band-pass filter is monitored by the monitor. A first detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal in synchronization with an output of the circuit; and a second synchronous detecting means for applying an output of the charge amplifier via a second band-pass filter. A second detector for detecting an output of the second bandpass filter in synchronization with an output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; and an angular velocity signal of the first detector and a second detector. And a failure detecting circuit for comparing and determining a difference between the angular velocity signal and the angular velocity signal of the detecting means.
【請求項2】 一対の振動部と角速度を検知する一対の
検知部とを有する音叉部と、この音叉部の振動部に駆動
信号を供給する駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ
信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路
の出力をAGC回路を介して前記駆動制御回路に加える
ことにより前記音叉部の振動部を安定して振動させる駆
動手段と、前記音叉部の一方の検知部からの出力が加え
られる第1のチャージアンプとこの第1のチャージアン
プの出力が第1のバンドパスフィルタを介して加えられ
る第1の同期検波器とを含み、前記第1のバンドパスフ
ィルタの出力を前記モニタ回路の出力に同期して検波し
角速度信号を出力する第1の検出手段と、前記音叉部の
他方の検知部からの出力が加えられる第2のチャージア
ンプとこの第2のチャージアンプの出力が第2のバンド
パスフィルタを介して加えられる第2の同期検波器とを
含み、前記第2のバンドパスフィルタの出力を前記モニ
タ回路の出力に同期して検波し角速度信号を出力する第
2の検出手段と、前記第1の検出手段の角速度信号と第
2の検出手段の角速度信号との差を比較判定する故障検
出回路とを備えた角速度センサ。
2. A tuning fork having a pair of vibrating portions and a pair of detecting portions for detecting an angular velocity, a drive control circuit for supplying a driving signal to the vibrating portions of the tuning fork, and a monitor signal from the tuning fork. A driving circuit for stably vibrating the vibrating section of the tuning fork section by applying an output of the monitoring circuit to the drive control circuit via an AGC circuit, and a detecting section of one of the tuning fork sections. And a first synchronous detector to which the output of the first charge amplifier is applied via a first band-pass filter, wherein the output of the first charge amplifier is applied through a first band-pass filter. First detection means for detecting an output in synchronization with the output of the monitor circuit and outputting an angular velocity signal; a second charge amplifier to which an output from the other detection section of the tuning fork section is applied; and a second charge amplifier. And a second synchronous detector to which an output of the charge amplifier is applied via a second band-pass filter, and detects an output of the second band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit to output an angular velocity signal. An angular velocity sensor comprising: a second detecting means for detecting a difference between the angular velocity signal of the first detecting means and the angular velocity signal of the second detecting means;
【請求項3】 一対の振動部と角速度を検知する一対の
検知部とを有する音叉部と、この音叉部の振動部に駆動
信号を供給する駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ
信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路
の出力をAGC回路を介して前記駆動制御回路に加える
ことにより前記音叉部の振動部を安定して振動させる駆
動手段と、前記音叉部の検知部からの出力が加えられる
チャージアンプとこのチャージアンプの出力がバンドパ
スフィルタを介して加えられる同期検波器とを含み、前
記バンドパスフィルタの出力を前記モニタ回路の出力に
同期して検波し角速度信号を出力する検出手段と、前記
駆動制御回路からの出力電圧を監視する故障検出回路と
を備えた角速度センサ。
3. A tuning fork having a pair of vibrating parts and a pair of detecting parts for detecting angular velocity, a drive control circuit for supplying a driving signal to the vibrating parts of the tuning fork, and a monitor signal from the tuning fork. A driving circuit for stably vibrating the vibrating section of the tuning fork section by applying an output of the monitoring circuit to the drive control circuit via an AGC circuit, and a detecting section of the tuning fork section. A charge amplifier to which an output is applied and a synchronous detector to which an output of the charge amplifier is applied via a band-pass filter, detects an output of the band-pass filter in synchronization with an output of the monitor circuit, and outputs an angular velocity signal An angular velocity sensor comprising: a detecting unit for detecting the output voltage of the drive control circuit;
【請求項4】 駆動制御回路からの出力電圧を監視する
故障検出回路が、駆動制御回路からの出力電圧の上限お
よび下限のいずれか一方、もしくは双方を監視するよう
にした請求項3記載の角速度センサ。
4. The angular velocity according to claim 3, wherein the failure detection circuit for monitoring the output voltage from the drive control circuit monitors one or both of an upper limit and a lower limit of the output voltage from the drive control circuit. Sensor.
【請求項5】 四面のうちの少なくとも二面に駆動電極
を設けた四角柱状の水晶製の駆動電極振動体と、この駆
動電極振動体と平行に設けられ、かつ四面のうちの少な
くとも一面に一対の検出電極を設けた四角柱状の水晶製
の検出電極振動体と、前記駆動電極振動体と前記検出電
極振動体との下部を一体に接合する水晶製の接続部とを
設けた音叉部と、この音叉部の駆動電極振動体に駆動信
号を供給する駆動制御回路と前記音叉部からのモニタ信
号が加えられるモニタ回路とを含み、かつ前記モニタ回
路の出力をAGC回路を介して前記駆動制御回路に加え
ることにより前記音叉部の駆動電極振動体を安定して振
動させる駆動手段と、前記音叉部の検出電極振動体にお
ける一方の検出電極からの出力が加えられる第1の増幅
器とこの第1の増幅器の出力が第1の差動増幅器および
第1の位相器を介して加えられる第1の同期検波器とを
含み、かつ前記第1の位相器の出力を前記モニタ回路の
出力に同期して検波し角速度信号を出力する第1の検出
手段と、前記音叉部の検出電極振動体における他方の検
出電極からの出力が加えられる第2の増幅器とこの第2
の増幅器の出力が第2の差動増幅器および第2の位相器
を介して加えられる第2の同期検波器とを含み、かつ前
記第2の位相器の出力を前記モニタ回路の出力に同期し
て検波し角速度信号を出力する第2の検出手段と、前記
第1の検出手段と第2の検出手段との角速度信号の差を
比較判定する故障検出回路とを備えた角速度センサ。
5. A driving electrode vibrator made of quartz in the form of a quadrangular prism having driving electrodes provided on at least two of the four surfaces, and a pair provided on at least one of the four surfaces in parallel with the driving electrode vibrating member. A quadrangular prism-shaped detection electrode vibrator provided with a detection electrode, and a tuning fork provided with a crystal connection portion that integrally joins the lower portions of the drive electrode vibrator and the detection electrode vibrator, A drive control circuit for supplying a drive signal to the drive electrode vibrating body of the tuning fork; and a monitor circuit to which a monitor signal from the tuning fork is applied, and wherein the output of the monitor circuit is supplied to the drive control circuit via an AGC circuit. A driving means for stably vibrating the driving electrode vibrating body of the tuning fork portion, a first amplifier to which an output from one of the detecting electrodes of the detecting electrode vibrating body of the tuning fork portion is added, and a first amplifier. amplification A first differential amplifier and a first synchronous detector applied via a first phase shifter, and wherein the output of the first phase shifter is synchronized with the output of the monitor circuit. A first detecting means for detecting and outputting an angular velocity signal; a second amplifier to which an output from the other detecting electrode of the detecting electrode vibrating body of the tuning fork is applied;
Including a second differential amplifier and a second synchronous detector applied via a second phase shifter, and synchronizing the output of the second phase shifter with the output of the monitor circuit. An angular velocity sensor comprising: a second detection means for detecting and outputting an angular velocity signal; and a failure detection circuit for comparing and determining a difference between the angular velocity signals of the first detection means and the second detection means.
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