JP2011141210A - Method of adjusting angular velocity detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに逆相に駆動される2つの錘を備え、前記駆動方向に垂直な方向の該2つの錘の振動に基づいて角速度を検出する角速度検出装置の調整方法等に関する。 The present invention relates to an adjustment method for an angular velocity detection device that includes two weights driven in opposite phases and detects angular velocity based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction.
従来、基板上に変位可能に支持された錘を有する角速度センサを搭載し、所定軸周りの角速度の発生時にその錘に作用する変位量を角速度センサから出力して、その変位量に基づいて所定軸周りの角速度を検出する角速度検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この角速度検出装置において、錘は2つ対称的に設けられており、これら2つの錘は、所定の第1方向へ逆相で励起振動されつつ、角速度に応じたコリオリ力によりその第1方向と直交する所定の第2方向へ逆相で変位振動される。そして、2つの錘の第2方向における変位量の差を検出して、その変位差に基づいて第1方向及び第2方向の双方直交する所定軸周りの角速度を検出する。 Conventionally, an angular velocity sensor having a weight supported on a substrate in a displaceable manner is mounted, and a displacement amount acting on the weight when an angular velocity around a predetermined axis is generated is output from the angular velocity sensor, and a predetermined amount is determined based on the displacement amount. An angular velocity detection device that detects an angular velocity around an axis is known (for example, see Patent Document 1). In this angular velocity detection device, two weights are provided symmetrically, and these two weights are excited and oscillated in a reverse phase in a predetermined first direction, and the first direction is caused by the Coriolis force according to the angular velocity. Displacement vibration is performed in a reverse phase in a predetermined second direction orthogonal to each other. Then, a difference in displacement amount between the two weights in the second direction is detected, and an angular velocity around a predetermined axis orthogonal to both the first direction and the second direction is detected based on the displacement difference.
上述の如く、上記した力学量検出装置においては、角速度発生時に互いに逆相に変位振動する2つの錘の変位差に基づいて角速度が検出される。かかる構成においては、外乱振動等に起因して2つの錘が互いに同相に変位振動するときは、それら2つの錘の間に変位差がほとんど生じない筈である。このため、角速度検出への外乱による影響が排除され、角速度の誤検出を極力抑制することが可能となる。 As described above, in the mechanical quantity detection device described above, the angular velocity is detected based on the displacement difference between the two weights that displace and vibrate in opposite phases when the angular velocity is generated. In such a configuration, when two weights displace and vibrate in phase with each other due to disturbance vibrations or the like, there should be almost no displacement difference between the two weights. For this reason, the influence of disturbance on the angular velocity detection is eliminated, and erroneous detection of the angular velocity can be suppressed as much as possible.
しかし、角速度センサのセンサ素子の加工バラツキ等に起因して、上記した2つの錘の間で質量やバネ特性等に差が生じることがある。かかる事態が生じていると、外乱等で2つの錘が同相に変位した際に変位差が現れることとなるため、その結果、上記した力学量検出装置の如き構成では、角速度の誤検出を招くおそれがある。 However, due to variations in processing of sensor elements of the angular velocity sensor, a difference in mass, spring characteristics, or the like may occur between the two weights described above. When such a situation occurs, a displacement difference appears when the two weights are displaced in phase due to a disturbance or the like. As a result, the configuration such as the above-described mechanical quantity detection device causes erroneous detection of angular velocity. There is a fear.
かかる角速度の誤検出を防止するための1つのアプローチ方法として、特許文献2に開示されるアプローチ方法が知られている。この特許文献2には、所定の力学量が作用した際に互いに逆相変位する2つの錘を備え、前記所定の力学量に応じた信号として前記2つの錘の変位差に応じた信号を出力する角速度検出装置であって、前記2つの錘の検出方向における同相変位成分の、和の時間微分値又は各時間微分値の和を算出する算出手段と、前記算出手段による算出値に基づいて、前記2つの錘を検出方向の同相方向へフィードバック駆動するダンピング制御手段とを備える角速度検出装置が開示されている。
As one approach method for preventing such erroneous detection of angular velocity, an approach method disclosed in
しかしながら、上記の特許文献2に開示の方法では、ダンピング制御手段により減衰しきれないような大きな外乱が発生した場合に、外乱による振動を角速度として誤検出する可能性がある。
However, in the method disclosed in
そこで、本発明は、外乱の大きさに影響されることが無い態様で錘の特性差を補償することができる角速度検出装置の調整方法等の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an adjustment method of an angular velocity detection device that can compensate for a characteristic difference of a weight in a manner that is not affected by the magnitude of disturbance.
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、互いに逆相に駆動される2つの錘を備え、前記駆動方向に垂直な方向の該2つの錘の振動に基づいて角速度を検出する角速度検出装置の調整方法であって、
2つの錘を互いに逆相に駆動する駆動ステップと、
前記駆動ステップ中に、2つの錘のそれぞれの検出電極に、振幅変調用のキャリア信号をそれぞれ印加する作動ステップと、
前記作動ステップ中に、前記駆動方向に垂直な方向で2つの錘が互いに同相に振動するように、2つの錘に同一の加速度を作用させる加振ステップと、
前記加振ステップ中に2つの錘から得られる各電気信号から、前記駆動方向に垂直な方向での振動成分を表す信号を抽出する信号抽出ステップと、
前記信号抽出ステップで得られる2つの錘に係る信号のそれぞれの振幅が同一になるように、前記振幅変調用のキャリア信号の振幅を調整する振幅調整ステップとを備える、角速度検出装置の調整方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, two weights driven in opposite phases are provided, and an angular velocity is detected based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction. A method for adjusting an angular velocity detection device, comprising:
A driving step for driving the two weights in mutually opposite phases;
An operation step of applying a carrier signal for amplitude modulation to each of the detection electrodes of the two weights during the driving step;
An excitation step for applying the same acceleration to the two weights so that the two weights vibrate in phase with each other in a direction perpendicular to the driving direction during the operation step;
A signal extraction step of extracting a signal representing a vibration component in a direction perpendicular to the driving direction from each electric signal obtained from two weights during the vibration step;
An adjustment method of the angular velocity detection device, comprising: an amplitude adjustment step of adjusting the amplitude of the carrier signal for amplitude modulation so that the amplitudes of the signals related to the two weights obtained in the signal extraction step are the same. Provided.
本発明によれば、外乱の大きさに影響されることが無い態様で錘の特性差を補償することができる角速度検出装置の調整方法等が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adjustment method of the angular velocity detection apparatus etc. which can compensate the characteristic difference of a weight in the aspect which is not influenced by the magnitude of a disturbance are obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例による角速度検出装置1を組み込む電子部品実装パッケージ10の一例の要部断面を示す断面図である。図2は、本実施例のセンサチップ(センサ基板)60の要部を概略的に示す上面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a main part of an example of an electronic
電子部品実装パッケージ10は、パッケージ本体17を備える。パッケージ本体17は、底部と底部から立設された側壁により内部空間(キャビティ)17aを画成する。内部空間17aには、角速度検出装置1の各種の電子部品(後述のセンサチップ60や制御ICチップ40)が収容される。内部空間17aの上方側は開口しており、蓋部材16により覆われる。パッケージ本体17は、セラミック材料のような任意の材料から構成されてよいし、若しくは、樹脂材料(例えばエポキシ樹脂)から構成されてもよい。
The electronic
パッケージ本体17は、複数のリード14を備える。リード14は、電導性を有する材料からなる。制御ICチップ40の各電極とリード14とはワイヤ32のワイヤボンディングにより電気的に接続される。
The
蓋部材16は、電導性を有する材料(典型的には、金属材料)から形成される。蓋部材16は、シールド機能を果たすため、図示しない接地構造により接地電位に接続されてもよい。
The
角速度検出装置1は、主に、制御ICチップ40、キャップ基板50、及び、センサチップ60を備える。
The angular velocity detection device 1 mainly includes a
制御ICチップ40は、センサチップ60のヨーレート検出部70(後述)と電気的に接続され、センサチップ60のヨーレート検出部70からの信号等を処理する機能等を有する集積回路(IC)を備える。例えば車両実装状態では、制御ICチップ40は、ワイヤ32によりリード14を介して外部の制御装置(図示せず)に接続される。制御ICチップ40の要部は、図8を参照して後述する。
The
キャップ基板50は、センサチップ60を下方から覆うように設けられ、センサチップ60のヨーレート検出部70等の可動部を密封・保護する。また、キャップ基板50は、グランド等の定電位に接続されることで、センサチップ60のヨーレート検出部70を電気的に保護してもよい。即ち、キャップ基板50は、電気的なシールド機能を備え、ヨーレート検出部70の安定的な動作を保証してもよい。尚、キャップ基板50は、省略されてもよい。
The
センサチップ60は、後述のヨーレート検出部70が一方の側に形成される基板を備える。図示の例では、センサチップ60は、ヨーレート検出部70の設置側が、キャップ基板50側になるように、キャップ基板50上に配置される。尚、センサチップ60は、ヨーレート検出部70の設置側が上側になるように配置されてもよく、この場合、センサチップ60の上方側を覆うようにキャップ基板50が設けられてよい。また、センサチップ60及び制御ICチップ40は、必ずしも積層構造である必要はなく、横並びに配置されてもよい。
The
センサチップ60は、例えば車両に搭載されるヨーレートセンサとして機能するものであってよい。この場合、センサチップ60は、搭載される車両に生ずる車体前後方向又は車幅方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、車両の重心軸回りに生ずる角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサとを一体的に構成してもよい(図2参照)。この場合、電子部品実装パッケージ1は、センサチップ60を一体に構成した車両制御用センサユニットとして具現化される。この場合、電子部品実装パッケージ1は、センサチップ60等を内部に実装した状態で、車両の重心位置付近(フロアトンネル等)に設けられ、センサチップ60は、当該搭載位置に発生するヨーレート及び加速度を検出する。検出されたヨーレート及び加速度は、例えば、横滑り等を防止して車両の挙動を安定化させる車両走行制御に利用されてよい。
The
センサチップ60は、典型的には、SOI(Silicon on Insulator)ウェーハを用いたマイクロマシーン技術によって製造される。この場合、センサチップ60の各要素は、にMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)で構成される。
The
センサチップ60は、一般的に、図2に示すような、左右の錘74a,74bがリンクばね78によって結合される音叉構造のヨーレート検出部70を有する。錘74a,74bは、センサチップ基板表面から浮いた状態でX軸方向対称位置に配置される。錘74a、74bは、駆動フレーム72に、Y軸方向に振動可能な検出ばね77を介して接続される。駆動フレーム72は、X軸方向に振動可能な駆動ばね71を介して固定部75(センサチップ基板に対して固定された部分)に接続される。尚、このようなセンサチップ60のヨーレート検出部70の構造は、上述のような左右の錘(振動子)がリンクばねによって結合される音叉構造である限り、任意であってよい。例えば、ヨーレート検出部70の詳細は、例えば特開2006−242730公報に記載された構造(但し、ダンピング部は省略可)が採用されてもよい。
The
図3及び図4は、ヨーレート検出部70におけるヨーレート検出原理の説明図であり、図3は、ヨーレート検出原理のモデルを示し、ヨーレートセンサの錘の特性を示す図である。
3 and 4 are explanatory diagrams of the yaw rate detection principle in the yaw
錘に一定振幅の駆動振動(X軸方向)を与えた状態で角速度が働くと、駆動振動と角速度回転軸(Z軸)に垂直な方向(Y軸方向)にコリオリ力が働き、検出方向(Y軸方向)に検出振動が励起される。この検出振動の振幅に基づいて角速度が検出される。一般的には、図4に示すように、錘の駆動振動と検出振動の共振周波数は一定量離される。また、駆動振動は、その共振周波数にて駆動される。検出振動は、駆動周波数に同期するため、検出は、検出振動の共振ピークからやや離れた周波数(離調周波数)にて検出する。検出の共振ピークが高い(Q値が高い)ほど、且つ離調周波数が小さいほどセンサ素子感度が高くなる。 If angular velocity is applied in a state in which drive vibration (X-axis direction) with a constant amplitude is applied to the weight, Coriolis force acts in the direction (Y-axis direction) perpendicular to the drive vibration and the angular velocity rotation axis (Z-axis), and the detection direction ( Detection vibration is excited in the Y-axis direction). An angular velocity is detected based on the amplitude of the detected vibration. Generally, as shown in FIG. 4, the resonance frequency of the drive vibration and the detection vibration of the weight is separated by a certain amount. The drive vibration is driven at the resonance frequency. Since the detected vibration is synchronized with the drive frequency, the detection is performed at a frequency (detuning frequency) slightly away from the resonance peak of the detected vibration. The higher the resonance peak of detection (higher the Q value) and the lower the detuning frequency, the higher the sensor element sensitivity.
図5は、音叉構造のヨーレート検出部70のヨーレート検出原理の説明図であり、図6(A)は、2つの錘74a,74bが対称振動した場合の各種波形を示す図であり、図6(B)は、2つの錘74a,74bが同相振動した場合の各種波形を示す図である。図6(A)及び図6(B)では、上から順に、第1の錘74aの振動変位A1の波形、第2の錘74bの振動変位A2の波形、角速度信号(A1−A2)の波形、及び、加速度信号(A1+A2)の波形が示される。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the yaw rate detection principle of the yaw
音叉構造では、2つの錘74a,74bが対称振動となるため、コリオリ力も対称方向に作用する(図6(A)参照)。一方、車両振動(外乱振動)は、図6(B)に示すように、2つの錘に対して同一方向に働くため(同相のため)、図6(A)及び図6(B)に示すように、コリオリ力と車両振動とを区別することができる。
In the tuning fork structure, since the two
しかしながら、このような音叉構造のヨーレート検出部70であっても、2つの錘74a,74bの間に特性差が存在すると、図7に示すように、外乱振動による同相振動振幅に差が生じ、この差が角速度信号の成分を発生させてしまう。即ち、図6(B)及び図7にて対照的に示すように、2つの錘74a,74bの間に特性差が存在しなければ、図6(B)に示すように、外乱振動による同相振動振幅に差が生じず、角速度信号の成分が発生しないが、2つの錘74a,74bの間に特性差が存在すると、図7に示すように、外乱振動による同相振動振幅に差が生じ、角速度信号の成分が発生してしまう。尚、2つの錘74a,74bの間の特性差とは、質量の差や2つの錘74a,74bに接続されるばねの特性差等に起因して生じる。
However, even in the yaw
そこで、本実施例では、以下で詳説する調整方法及び構成を実現することで、このような錘74a,74b間の特性差に起因した誤差要因を無くすことを可能としている。
Therefore, in this embodiment, it is possible to eliminate such an error factor due to the characteristic difference between the
図8は、本実施例の角速度検出装置1における調整機能に関連する要部を示す構成図である。 FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a main part related to the adjustment function in the angular velocity detection device 1 of the present embodiment.
制御ICチップ40は、ヨーレート検出部70の各錘74a,74bにチャージアンプ41を介して接続される角速度検出回路42と、各錘74a,74bの検出電極(コンデンサ)に接続されるキャリア発生回路46とを備える。
The
チャージアンプ41は、各錘74a,74bに発生する電荷を電圧(電気信号)に変換する。
The charge amplifier 41 converts charges generated in the
角速度検出回路42は、各錘74a,74bからチャージアンプ41を介して得られる各電気信号から、検出方向(本例ではY方向)の振動成分(図6等に示す各変位信号A1、A2)を抽出し、これらの差分を取ることで角速度信号を生成する。
The angular
キャリア発生回路46は、各錘74a,74bの振動(信号波)でAM変調するためのキャリア信号(搬送波)を生成する。キャリア発生回路46は、錘74aと錘74bに対して逆相のキャリア信号を印加する。また、キャリア発生回路46は、各錘74a,74bの両側の検出電極に反転したキャリア信号をそれぞれ印加する。キャリア発生回路46は、図8に示すように、定電圧源から分圧してキャリア信号のレベルシフトを行うように構成されている。ここで、本実施例では、キャリア発生回路46は、各錘74a,74bに印加される各キャリア信号の振幅を互いに対して変化させる(調整する)可変抵抗48を備える。振幅調整手段は、可変抵抗48以外であってもよく、各キャリア信号の振幅を互いに対して変化させるものであれば任意である。図8に示す例では、キャリア発生回路46は、共通の定電圧源からそれぞれ独立に分圧して各錘74a,74bに対するキャリア信号の振幅(レベル)を設定するように構成されている。この分圧に可変抵抗48を用いることで、錘74aに対するキャリア信号の振幅を可変するように構成される。尚、図8に示す例は、錘74aに対するキャリア信号の振幅を可変して、錘74aに対するキャリア信号の振幅を、錘74bに対するキャリア信号の振幅(固定)に対して調整する構成であるが、逆であってもよい。即ち、錘74bに対するキャリア信号の振幅を同様に可変して、錘74bに対するキャリア信号の振幅を、錘74aに対するキャリア信号の振幅(固定)に対して調整することとしてもよい。
The
図9は、本実施例の角速度検出装置1の調整方法で使用する調整装置100のハードウェア構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a hardware configuration of the adjusting
調整装置100は、例えば角速度検出装置1の製造メーカに設置され、角速度検出装置1の出荷前に後述の調整を行う。若しくは、調整装置100は、例えば角速度検出装置1の供給先メーカ(例えば車両メーカ)に設置され、角速度検出装置1を商品(例えば車両)に実装する前に後述の調整を行う。
The
調整装置100は、コントローラ102と、加振機104と、電源106と、信号発生器108と、測定器110とを含む。信号発生器108及び測定器110の機能は、コントローラ102に内蔵されてもよい。また、コントローラ102の一部の機能(例えば、後述の加振機104に対する加振周波数の指示/調整)は、オペレータによる手動作業により実現されてもよい。
The
加振機104は、角速度検出装置1(完成品状態の電子部品実装パッケージ10)に対して振動を付加する機能を有する。加振機104が付加する振動方向は、角速度検出装置1のヨーレート検出部70の検出方向(本例では、図2のY方向)に対応する。但し、加振機104が付加する振動方向は、ヨーレート検出部70の検出方向の成分が含まれていればよい。加振機104は、加振周波数が調整可能である。この調整は、コントローラ102による指示に従って行われる。尚、加振機104による加振は、角速度検出装置1を含む電子部品実装パッケージ10に対して行うのが効果的であるが、電子部品実装パッケージ10としてアセンブルされる前の状態の角速度検出装置1の単品に対して行うものであってもよい。
The
電源106は、角速度検出装置1に電源電圧を供給する機能を有する。
The
信号発生器108は、角速度検出装置1の制御ICチップ40に対して各種指示信号を送信する。各種指示信号は、後述の可変抵抗48の抵抗値を変化させるための信号や、制御ICチップ40内のメモリへの各種書き込みを指示する信号を含む。
The
測定器110は、角速度検出装置1の自励振周波数(各錘74a,74bの駆動周波数)を計測し、計測結果をコントローラ102に出力する。また、測定器110は、角速度検出装置1から出力される角速度信号(図8の角速度出力)から角速度を計測し、計測結果をコントローラ102に出力する。尚、測定器110の機能は、角速度検出装置1の制御ICチップ40側に設定されてもよい。
The measuring
図10は、本実施例の角速度検出装置1に対する調整方法の流れを示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing a flow of an adjustment method for the angular velocity detection device 1 of the present embodiment.
ステップ1000では、コントローラ102は、電源106から調整対象の角速度検出装置1に電源電圧を供給する。これを受けて、角速度検出装置1は、動作を開始する。即ち、角速度検出装置1は、正規の動作状態(例えば車両に搭載される場合は、イグニッションスイッチのオンによりオンし、角速度を検出可能な状態と等価の状態)となる。この状態では、制御ICチップ40は、2つの錘74a,74bを駆動方向(本例では、図2のX方向)に同相で駆動すると共に、キャリア発生回路46によりキャリア信号を錘74a,74bの各検出電極に印加する。この際、錘74a,74bの各検出電極に印加するキャリア信号の振幅は、調整前であるので、任意のレベルであってよい(即ち、可変抵抗48の抵抗値は、任意であってよい)。典型的には、錘74a,74bの各検出電極に印加するキャリア信号の振幅は、初期的には互いに等しい振幅値に設定される。
In
ステップ1010では、コントローラ102は、測定器110により錘74a,74bの自励振周波数を計測する。尚、錘74a,74bの自励振周波数は、制御ICチップ40により2つの錘74a,74bを駆動方向に駆動する際の駆動周波数に対応する。この駆動周波数は、錘74a,74bの駆動方向の共振周波数に対応する。測定器110は、制御ICチップ40から自励振周波数を表す情報を受信するものであってもよい。
In step 1010, the
ステップ1020では、コントローラ102は、加振機104により錘74a,74bを検出方向に自励振周波数(上記ステップ1010で得られた計測結果に基づく自励振周波数)で加振する。ここで、自励振周波数で加振する理由は、自励振周波数での外乱振動が角速度検出に最も影響が大きいためである(図4参照)。
In Step 1020, the
ステップ1030では、コントローラ102は、測定器110からの測定結果に基づいて、角速度検出装置1から出力される角速度信号が示す角速度がゼロであるか否かを判定する。尚、ここでいうゼロとは、完全なゼロである必要はなく、許容可能なレベルの誤差を含んでよい。例えば、可変抵抗48により抵抗値の最小変化幅(分解能)に依存してある程度の誤差が生じる場合もある。角速度がゼロである場合は、調整が首尾よく行われた若しくは調整が不要であると判断して、ステップ1050に進む。他方、角速度検出装置1から出力される角速度信号が示す角速度がゼロでない場合は、調整が必要であると判断して、ステップ1040に進む。
In
ステップ1040では、コントローラ102は、キャリア発生回路46で生成されるキャリア信号の振幅調整処理を行う。即ち、コントローラ102は、角速度検出装置1から出力される角速度信号が示す角速度がゼロとなるように、信号発生器108を介して可変抵抗48の抵抗値を変化させる。
In
ここで、図11を参照して、ステップ1040における振幅調整処理について説明する。図11には、錘74a,74bの各上下の検出電極に印加されるキャリア信号の波形(振幅がVm1,Vm2)がそれぞれ示されている。図11に示す例では、錘74aの検出電極の容量は、C1であり、錘74bの検出電極の容量は、C2である。上記ステップ1020の加振(外乱に相当)が付与されたとき、チャージアンプ41の出力Voutは、以下のように表せる。
Vout=2×(ΔC1×Vm1−ΔC2×Vm2)/Cf 式(1)
ここで、ΔC1、ΔC2は、上記ステップ1020により付与された振動成分に起因した容量変化量を表す。ΔC1とΔC2の差が、錘74aと錘74bの間の特性差を反映する。Cfは、図11に示すように、チャージアンプ41の出力端子と反転入力端子の間のフィードバックコンデンサの容量を表す。
Here, the amplitude adjustment processing in
Vout = 2 × (ΔC1 × Vm1−ΔC2 × Vm2) / Cf Equation (1)
Here, ΔC1 and ΔC2 represent the amount of change in capacitance due to the vibration component applied in step 1020. The difference between ΔC1 and ΔC2 reflects the characteristic difference between the
式(1)において、Vm1=Vm2である場合、錘74aと錘74bの間の特性差が存在すると、Voutがゼロでなく、角速度信号が示す角速度がゼロにならない。他方、錘74aと錘74bの間の特性差が存在しても、チャージアンプ41の出力VoutがゼロになるようにVm1(錘74aのキャリア信号の振幅)を調整すれば、錘74aと錘74bの間の特性差を補償することができる。即ち、この場合、錘74aと錘74bの間の特性差が存在しても、外乱発生時における角速度信号が示す角速度がゼロになり、外乱による角速度出力をゼロにすることができる。
In Formula (1), when Vm1 = Vm2, if there is a characteristic difference between the
従って、ステップ1040では、コントローラ102は、チャージアンプ41の出力Voutがゼロになるように錘74aのキャリア信号の振幅Vm1を調整する。かかる錘74aのキャリア信号の振幅Vm1の調整は、上述の如く可変抵抗48の抵抗値を変化させることで実現することができる。例えば、Vout>ゼロのとき、コントローラ102は、チャージアンプ41の出力Voutがゼロになるように、可変抵抗48の抵抗値を増加させる。他方、Vout<ゼロのとき、コントローラ102は、チャージアンプ41の出力Voutがゼロになるように、可変抵抗48の抵抗値を減少させる。
Therefore, in
このようにして、コントローラ102は、上記ステップ1030で肯定判定を得るまで(即ち角速度検出装置1から出力される角速度信号が示す角速度がゼロになるまで)、ステップ1040によるキャリア信号の振幅調整処理を行う。
In this manner, the
ステップ1050では、コントローラ102は、信号発生器108を介して角速度検出装置1の制御ICチップ40に調整値(調整後の可変抵抗48の抵抗値)を書き込む。制御ICチップ40は、実稼動時、この調整値に基づいて、キャリア発生回路46でキャリア信号を生成する。従って、実稼動時、錘74aと錘74bの間の特性差が存在しても、外乱による角速度出力がゼロとなる。
In
図12は、その他の実施例による角速度検出装置2における調整機能に関連する要部を示す構成図である。図12に示す実施例では、キャリア発生回路46で生成されるキャリア信号は、各錘74a,74bに印加される。尚、キャリア信号の役割自体は、上述の実施例と同様であり、キャリア信号は各錘74a,74bの振動(Y方向の振動に起因した容量変化信号)でAM変調される。
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a main part related to the adjustment function in the angular
錘74aの上下の各検出電極から取り出される電気信号は、チャージアンプ43aを介して減算器45に入力される。同様に、錘74bの上下の各検出電極から取り出される電気信号は、チャージアンプ43bを介して減算器45に入力される。チャージアンプ43aは、容量可変のフィードバックコンデンサ47aを有する。容量可変のフィードバックコンデンサ47aは、後述の如くチャージアンプ43aのゲインを可変する機能を果たす。チャージアンプ43bは、固定された容量のフィードバックコンデンサ47bを有する。フィードバックコンデンサ47aは、その容量を調整することで、錘74aから出力される電気信号(容量変化信号)に係るゲイン(チャージアンプ43aのゲイン)を、錘74bから出力される電気信号に係るゲイン(チャージアンプ43bのゲイン)に対して変化させる(調整する)。尚、図12に示す例では、錘74aから出力される電気信号に係るゲインを可変して、錘74aから出力される検出信号(角速度成分変位信号)の振幅を、錘74bから出力される検出信号の振幅に対して調整する構成であるが、逆であってもよい。即ち、フィードバックコンデンサ47bを容量可変に構成することで、錘74bから出力される電気信号に係るゲインを可変して、錘74bから出力される検出信号(角速度成分変位信号)の振幅を、錘74aから出力される検出信号の振幅に対して調整することとしてもよい。
Electric signals taken out from the upper and lower detection electrodes of the
図12に示す角速度検出装置2における調整に使用する調整装置は、図9に示した調整装置100と実質的に同様であってよい。但し、コントローラ102は、信号発生器108を介してフィードバックコンデンサ47aの容量を変化させるための指示(上述の実施例における可変抵抗48の抵抗値を変化させるための指示の代わりとして)を角速度検出装置2に送信する。
The adjustment device used for adjustment in the angular
図12に示す角速度検出装置2における調整方法は、図10に示した調整方法と実質的に同様であってよい。但し、ステップ1040においては、コントローラ102は、角速度検出装置1から出力される角速度信号が示す角速度がゼロとなるように、フィードバックコンデンサ47aの容量を調整する。これにより、錘74aと錘74bの間の特性差が存在しても、外乱発生時における角速度信号が示す角速度がゼロになり、外乱による角速度出力をゼロにすることができる。
The adjustment method in the angular
以上説明した実施例の角速度検出装置1,2によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
According to the
上述の如く、錘74aと錘74bの間の特性差(質量はばね定数等における僅かなずれによって生ずる特性差)が存在しても、かかる特性差をキャリア信号の振幅等の調整により補償して、外乱による角速度出力をゼロにすることができる。これにより、錘74aと錘74bの間の特性差が存在した場合でも、簡易(且つ低コスト)な構成で角速度検出精度を高めることができる。また、上述の説明では、出荷時に調整を行うことを例示したが、出荷後であっても同様の調整を行うことができ、調整の機会を任意のタイミングで設けることができる。
As described above, even if there is a characteristic difference between the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
1、2 角速度検出装置
10 電子部品実装パッケージ
14 リード
16 蓋部材
17 パッケージ本体
17a 内部空間
32 ワイヤ
40 制御ICチップ
41 チャージアンプ
42 角速度検出回路
43a,43b チャージアンプ
45 減算器
46 キャリア発生回路
47a,47b フィードバックコンデンサ
48 可変抵抗
50 キャップ基板
60 センサチップ
70 ヨーレート検出部
71 駆動ばね
72 駆動フレーム
74a,74b 錘
75 固定部
77 検出ばね
78 リンクばね
100 調整装置
102 コントローラ
104 加振機
106 電源
108 信号発生器
110 測定器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
2つの錘を互いに逆相に駆動する駆動ステップと、
前記駆動ステップ中に、2つの錘のそれぞれの検出電極に、振幅変調用のキャリア信号をそれぞれ印加する作動ステップと、
前記作動ステップ中に、前記駆動方向に垂直な方向で2つの錘が互いに同相に振動するように、2つの錘に同一の加速度を作用させる加振ステップと、
前記加振ステップ中に2つの錘から得られる各電気信号から、前記駆動方向に垂直な方向での振動成分を表す信号を抽出する信号抽出ステップと、
前記信号抽出ステップで得られる2つの錘に係る信号のそれぞれの振幅が同一になるように、前記振幅変調用のキャリア信号の振幅を調整する振幅調整ステップとを備える、角速度検出装置の調整方法。 An adjustment method of an angular velocity detection device comprising two weights driven in opposite phases to each other, and detecting an angular velocity based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction,
A driving step for driving the two weights in mutually opposite phases;
An operation step of applying a carrier signal for amplitude modulation to each of the detection electrodes of the two weights during the driving step;
An excitation step for applying the same acceleration to the two weights so that the two weights vibrate in phase with each other in a direction perpendicular to the driving direction during the operation step;
A signal extraction step of extracting a signal representing a vibration component in a direction perpendicular to the driving direction from each electric signal obtained from two weights during the vibration step;
An adjustment method of the angular velocity detection device, comprising: an amplitude adjustment step of adjusting the amplitude of the carrier signal for amplitude modulation so that the amplitudes of the signals related to the two weights obtained in the signal extraction step are the same.
2つの錘を互いに逆相に駆動する駆動ステップと、
前記駆動ステップ中に、2つの錘に共通の振幅変調用のキャリア信号を印加する作動ステップと、
前記作動ステップ中に、前記駆動方向に垂直な方向で2つの錘が互いに同相に振動するように、2つの錘に同一の加速度を作用させる加振ステップと、
2つの錘のそれぞれの検出電極から得られる各電気信号から、前記駆動方向に垂直な方向での振動成分を表す信号を抽出する信号抽出ステップと、
前記信号抽出ステップで得られる2つの錘に係る信号のそれぞれの振幅が同一になるように、2つの錘のそれぞれの検出電極から得られる各電気信号のゲインを調整するゲイン調整ステップとを備える、角速度検出装置の調整方法。 An adjustment method of an angular velocity detection device comprising two weights driven in opposite phases to each other, and detecting an angular velocity based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction,
A driving step for driving the two weights in mutually opposite phases;
An operation step of applying a common carrier signal for amplitude modulation to the two weights during the driving step;
An excitation step for applying the same acceleration to the two weights so that the two weights vibrate in phase with each other in a direction perpendicular to the driving direction during the operation step;
A signal extraction step of extracting a signal representing a vibration component in a direction perpendicular to the drive direction from each electrical signal obtained from the respective detection electrodes of the two weights;
A gain adjustment step of adjusting the gain of each electrical signal obtained from the respective detection electrodes of the two weights so that the respective amplitudes of the signals related to the two weights obtained in the signal extraction step are the same. Adjustment method of angular velocity detection device.
2つの錘のそれぞれの検出電極に、振幅変調用のキャリア信号をそれぞれ印加するキャリア発生回路を備え、
前記キャリア発生回路は、一方の錘用の振幅変調用のキャリア信号の振幅を、他方の錘用の振幅変調用のキャリア信号の振幅に対して調整する振幅調整手段を備える、角速度検出装置。 An angular velocity detecting device comprising two weights driven in opposite phases to each other, and detecting an angular velocity based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction,
A carrier generation circuit for applying a carrier signal for amplitude modulation to each detection electrode of the two weights,
The carrier generation circuit comprises an angular velocity detecting device comprising amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the carrier signal for amplitude modulation for one weight with respect to the amplitude of the carrier signal for amplitude modulation for the other weight.
2つの錘のそれぞれの検出電極から出力される各検出信号の差分を取ることで角速度信号を生成する角速度検出回路を備え、
前記角速度検出回路は、一方の錘の検出信号に係るゲインを、他方の錘の検出信号に係るゲインに対して調整するゲイン調整手段を備える、角速度検出装置。 An angular velocity detecting device comprising two weights driven in opposite phases to each other, and detecting an angular velocity based on vibrations of the two weights in a direction perpendicular to the driving direction,
An angular velocity detection circuit that generates an angular velocity signal by taking the difference between the detection signals output from the detection electrodes of the two weights;
The angular velocity detection circuit is provided with a gain adjusting means for adjusting a gain related to a detection signal of one weight with respect to a gain related to the detection signal of the other weight.
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JP2010002310A JP2011141210A (en) | 2010-01-07 | 2010-01-07 | Method of adjusting angular velocity detection device |
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