JP2011080922A

JP2011080922A - センサ装置

Info

Publication number: JP2011080922A
Application number: JP2009234768A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kuroda; 啓介黒田; Takeshi Uemura; 猛植村; Takeshi Sasaki; 剛佐々木; Takeshi Fujii; 健史藤井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-21

Abstract

【課題】本発明は、振動子における共振振動の周波数を変化させることができる構成を実現することを目的とする。
【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、振動子１１と、モニタ回路１２と、フィルタ回路１３と、振動制御回路１４と、駆動回路１５とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループ１６と、前記振動子駆動制御回路ループ１６内における信号が基準信号として入力されると共に前記振動子１１の振動周波数と同期した信号を生成し出力する位相同期回路１７と、前記位相同期回路１７の出力信号周波数が前記基準信号に対して独立となるよう切り替える切替回路２１とを具備し、前記フィルタ回路１３が、前記位相同期回路１７の出力信号周波数に応じてその通過周波数帯域を可変させるセンサ装置としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等に用いられるセンサ装置に関するものである。

従来この種のセンサ装置は、図３に示すごとく、振動子１と、モニタ回路２と、フィルタ回路３と、振動制御回路４と、駆動回路５とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループ６と、前記振動子駆動制御回路ループ６内における信号が基準信号として入力されると共に前記振動子１の振動周波数と同期した信号を生成し出力する位相同期回路７とを備えている。そして、前記位相同期回路７の出力信号周波数は前記基準信号により決定され、さらに前記位相同期回路７の出力信号周波数に応じて前記フィルタ回路３の応答性が決定される構成としていた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特表２００８−５２７３４０号公報

このような従来のセンサ装置では、前記振動子１を、あらかじめ定められた固定の共振周波数でしか共振振動させることができないことが問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、前記位相同期回路７の出力信号周波数が前記基準信号により決定されてしまうため、この出力信号周波数に応じてその応答性が決定される前記フィルタ回路３の通過周波数帯域も固定となってしまい、その結果として、あらかじめ定められた固定の周波数でしか前記振動子１を共振振動させることができなくなってしまっていた。

そこで本発明は、振動子における共振振動の周波数を変化させることができる構成を実現することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、振動子と、モニタ回路と、フィルタ回路と、振動制御回路と、駆動回路とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループと、前記振動子駆動制御回路ループ内における信号が基準信号として入力されると共に前記振動子の振動周波数と同期した信号を生成し出力する位相同期回路と、前記位相同期回路の出力信号周波数が前記基準信号に対して独立となるよう切り替える切替回路とを具備し、前記フィルタ回路が、前記位相同期回路の出力信号周波数に応じてその通過周波数帯域を可変させるセンサ装置としたものである。

このような構成とすることにより、前記位相同期回路の出力信号周波数を前記基準信号とは独立して変化させることが可能となるため、前記フィルタ回路の通過周波数帯域を所望の帯域にすることができ、その結果として、前記振動子における共振振動の周波数を変化させることができるのである。

本発明の実施の形態１におけるセンサ装置を示す電気回路図位相同期回路の構成を示す電気回路図従来のセンサ装置を示す電気回路図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるセンサ装置について図面を参照しながら説明する。本実施の形態におけるセンサ装置は、図１に示すごとく、振動子１１と、モニタ回路１２と、フィルタ回路としてのバンドパスフィルタ１３と、振動制御回路１４と、駆動回路１５とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループ１６を備えている。

具体的には、前記駆動回路１５から出力される駆動信号により振動する振動子１１と、前記振動子１１からの振動振幅に応じたモニタ信号を検出し増幅するモニタ回路１２と、前記モニタ回路１２により増幅されたモニタ信号が入力されると共に、このモニタ信号における周波数成分の内、前記振動子１１を振動させるのに用いる周波数以外を除去するバンドパスフィルタ１３と、このバンドパスフィルタ１３により特定の周波数がカットされた状態のモニタ信号の振幅を一定にすることにより前記振動子１１の駆動振幅を一定にする振動制御回路１４と、この振動制御回路１４により振幅が一定にされたモニタ信号が入力され、前記駆動信号を出力する駆動回路１５とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループ１６とを備えている。

なお、当該振動子駆動制御回路ループ１６内に他の回路が介在する構成であっても構わない。

そして、前記振動子駆動制御回路ループ１６内における信号が基準信号として入力されると共に前記振動子１１の振動周波数と同期した信号を生成し出力する位相同期回路１７を備えている。

本実施の形態においては、前記位相同期回路１７には、前記振動子駆動制御回路ループ１６内における前記振動制御回路１４からの出力信号が基準信号として入力され、前記位相同期回路１７からは、前記振動子１１の振動周波数と同期した信号が前記バンドパスフィルタ１３に出力され、前記バンドパスフィルタ１３の応答性が前記位相同期回路１７の出力信号周波数に応じて決定される構成としている。

更に、本実施の形態１におけるセンサ装置は、前記位相同期回路１７の出力信号周波数が前記基準信号に対して独立となるよう切り替える切替回路２１を具備しており、前記バンドパスフィルタ１３が、前記位相同期回路１７の出力信号周波数に応じてその通過周波数帯域を可変させる構成としている。

具体的には、前記位相同期回路１７は、図２に示す如く、少なくとも電圧制御発振器１８と、ループフィルタ１９と、位相比較器２０とを有している。前記位相比較器２０は２つの信号の位相を比較してその差信号を出力する回路であり、図１に示した前記振動制御回路１４からの出力信号である基準信号と前記電圧制御発振器１８の出力信号が入力される。前記ループフィルタ１９は前記位相比較器２０からの出力信号が入力され、図１に示した前記振動制御回路１４の出力信号と前記電圧制御発振器１８の出力信号との差信号から交流成分を減衰させるフィルタ回路である。前記切替回路２１は、前記電圧制御発振器１８と前記ループフィルタ１９との間に介在する切替スイッチ２１ａと、前記切替スイッチ２１ａに接続された基準電圧２１ｂとからなり、前記切替スイッチ２１ａが前記電圧制御発振器１８の電気的接続先を前記ループフィルタ１９と前記基準電圧２１ｂの内のいずれか一方に切り替える構成としている。前記電圧制御発振器１８は前記切替回路２１から入力される入力電圧に応じてその周波数が可変される出力信号を出力する。前記電圧制御発振器１８の出力信号は前記位相比較器２０にフィードバックされるとともに、前記バンドパスフィルタ１３に入力される。

このような構成とすることにより、前記位相同期回路１７の出力信号周波数を前記基準信号とは独立して変化させることが可能となるため、前記フィルタ回路としてのバンドパスフィルタ１３の通過周波数帯域を所望の帯域にすることができ、その結果として、前記振動子１１における共振振動の周波数を変化させることができるのである。

また、前記振動子１１の故障検知時において、前記切替回路２１が、前記位相同期回路１７の出力信号周波数を振動子駆動制御回路ループ１６からの基準信号に対して独立となるよう切り替える構成とすることにより、前記振動子１１の振動モードを複数にすることで、各振動モードにおいて前記振動子を動作させ、正常な動作を行うか否かを確認することにより、前記振動子１１の故障検知を可能とすることができるのである。

本発明のセンサ装置は、振動子１１における共振振動の周波数を変化させることができるという効果を有し、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等において有用である。

１１振動子
１２モニタ回路
１３フィルタ回路（バンドパスフィルタ）
１４振動制御回路
１５駆動回路
１６振動子駆動制御回路ループ
１７位相同期回路
１８電圧制御発振器
１９ループフィルタ
２０位相比較器
２１切替回路
２１ａ切替スイッチ
２１ｂ基準電圧

Claims

振動子と、モニタ回路と、フィルタ回路と、振動制御回路と、駆動回路とを少なくとも有する振動子駆動制御回路ループと、
前記振動子駆動制御回路ループ内における信号が基準信号として入力されると共に前記振動子の振動周波数と同期した信号を生成し出力する位相同期回路と、
前記位相同期回路の出力信号周波数が前記基準信号に対して独立となるよう切り替える切替回路とを具備し、
前記フィルタ回路が、
前記位相同期回路の出力信号周波数に応じてその通過周波数帯域を可変させる
センサ装置。
前記位相同期回路は、
少なくとも電圧制御発振器と、ループフィルタと、位相比較器とを有し、
前記切替回路は、
前記電圧制御発振器と前記ループフィルタとの間に介在する切替スイッチと、
前記切替スイッチに接続された基準電圧とからなり、
前記切替スイッチが前記電圧制御発振器の電気的接続先を
前記ループフィルタと前記基準電圧の内のいずれか一方に切り替える
請求項１に記載のセンサ装置。
前記振動子の故障検知時において、
前記切替回路が、前記位相同期回路の出力信号周波数を前記基準信号に対して独立となるよう切り替える
請求項１に記載のセンサ装置。