JP2508264B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JP2508264B2 JP2508264B2 JP11543689A JP11543689A JP2508264B2 JP 2508264 B2 JP2508264 B2 JP 2508264B2 JP 11543689 A JP11543689 A JP 11543689A JP 11543689 A JP11543689 A JP 11543689A JP 2508264 B2 JP2508264 B2 JP 2508264B2
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- piezoelectric elements
- driving
- piezoelectric element
- variable resistor
- terminal
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は振動ジャイロに関し、特にたとえば自動車
などに搭載されるナビゲーションシステムに用いられ
る、振動ジャイロに関する。
などに搭載されるナビゲーションシステムに用いられ
る、振動ジャイロに関する。
（従来技術） 第４図は従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。この振動ジャイロは、正３角柱状の振動体２を含
み、振動体２の１つの側面に駆動用圧電素子３が形成さ
れ、振動体２の他の２つの側面に検出用圧電素子4aおよ
び4bがそれぞれ形成されている。
る。この振動ジャイロは、正３角柱状の振動体２を含
み、振動体２の１つの側面に駆動用圧電素子３が形成さ
れ、振動体２の他の２つの側面に検出用圧電素子4aおよ
び4bがそれぞれ形成されている。
そして、この振動ジャイロ１では、検出用圧電素子4a
および4bと駆動用圧電素子３との間に発振回路５が接続
され、検出用圧電素子4aおよび4bの出力が発振回路５を
介して駆動用圧電素子３に帰還される。したがって、こ
の振動ジャイロ１は自励振駆動する。
および4bと駆動用圧電素子３との間に発振回路５が接続
され、検出用圧電素子4aおよび4bの出力が発振回路５を
介して駆動用圧電素子３に帰還される。したがって、こ
の振動ジャイロ１は自励振駆動する。
さらに、この振動ジャイロ１では、検出用圧電素子4a
および4bからの出力電圧の差を差動増幅回路６で検出す
ることによって、その回転角速度が測定される。
および4bからの出力電圧の差を差動増幅回路６で検出す
ることによって、その回転角速度が測定される。
（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の振動ジャイロ１では、検出用圧電素
子4aおよび4bからの出力電圧の差を検出するため、検出
用圧電素子に静電容量値のばらつきがあったり検出用圧
電素子に関与する共振周波数にわずかな違いがあったり
した場合、それらの検出用圧電素子間にインピーダンス
差が生じ、その結果、それらの検出用圧電素子からの出
力電圧に位相差が生じ、回転角速度を正確に測定するこ
とが困難であった。
子4aおよび4bからの出力電圧の差を検出するため、検出
用圧電素子に静電容量値のばらつきがあったり検出用圧
電素子に関与する共振周波数にわずかな違いがあったり
した場合、それらの検出用圧電素子間にインピーダンス
差が生じ、その結果、それらの検出用圧電素子からの出
力電圧に位相差が生じ、回転角速度を正確に測定するこ
とが困難であった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、圧電素子の静
電容量値のばらつきやそれらに関与する共振周波数に影
響されることなく、回転角速度を正確に測定することが
できる、振動ジャイロを提供することである。
電容量値のばらつきやそれらに関与する共振周波数に影
響されることなく、回転角速度を正確に測定することが
できる、振動ジャイロを提供することである。
（課題を解決するための手段） この発明は、横断面が多角形の振動体と、振動体の少
なくとも３つの側面にそれぞれ形成される圧電素子と、
その２つの固定端子が２つの圧電素子にそれぞれ接続さ
れ、その可動端子が駆動用および帰還用の一方に用いら
れる可変抵抗器と、それらの２つの圧電素子にそれぞれ
接続される２つの検出用端子とを含む、振動ジャイロで
ある。
なくとも３つの側面にそれぞれ形成される圧電素子と、
その２つの固定端子が２つの圧電素子にそれぞれ接続さ
れ、その可動端子が駆動用および帰還用の一方に用いら
れる可変抵抗器と、それらの２つの圧電素子にそれぞれ
接続される２つの検出用端子とを含む、振動ジャイロで
ある。
（作用） 可変抵抗器の可動端子に駆動信号を印加して、可変抵
抗器の２つの固定端子に接続された２つの圧電素子にそ
の駆動信号を印加するか、あるいは、それらの２つの圧
電素子からの出力信号を可変抵抗器の可動端子を通して
他の圧電素子に印加すれば、この振動ジャイロは駆動す
る。そして、２つの検出用端子からは、回転角速度に応
じた出力電圧が得られる。この場合、それらの２つの圧
電素子のうちの一方の圧電素子の静電容量値C1およびそ
の圧電素子に接続された一方の固定端子から可動端子ま
での抵抗値R1の積C1・R1と、他方の圧電素子の静電容量
値C2およびその圧電素子に接続された他方の固定端子か
ら可動端子までの抵抗値R2の積C2・R2とが略等しくなる
ように、可変抵抗値を調整すれば、２つの検出用端子か
ら得られる出力電圧は同位相となる。
抗器の２つの固定端子に接続された２つの圧電素子にそ
の駆動信号を印加するか、あるいは、それらの２つの圧
電素子からの出力信号を可変抵抗器の可動端子を通して
他の圧電素子に印加すれば、この振動ジャイロは駆動す
る。そして、２つの検出用端子からは、回転角速度に応
じた出力電圧が得られる。この場合、それらの２つの圧
電素子のうちの一方の圧電素子の静電容量値C1およびそ
の圧電素子に接続された一方の固定端子から可動端子ま
での抵抗値R1の積C1・R1と、他方の圧電素子の静電容量
値C2およびその圧電素子に接続された他方の固定端子か
ら可動端子までの抵抗値R2の積C2・R2とが略等しくなる
ように、可変抵抗値を調整すれば、２つの検出用端子か
ら得られる出力電圧は同位相となる。
（発明の効果） この発明によれば、圧電素子の静電容量値のばらつき
やそれらに関与する共振周波数のずれに影響されること
なく、２つの検出用端子からの出力電圧を同位相にする
ことができるので、回転角速度を正確に測定することが
できる。
やそれらに関与する共振周波数のずれに影響されること
なく、２つの検出用端子からの出力電圧を同位相にする
ことができるので、回転角速度を正確に測定することが
できる。
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。こ
の振動ジャイロ10は、たとえば正３角柱状の振動体12を
含む。この振動体12は、たとえばエリンバ，鉄−ニッケ
ル合金，石英，ガラス，水晶，セラミックなど、一般的
に機械的な振動を生じる材料で形成される。
の振動ジャイロ10は、たとえば正３角柱状の振動体12を
含む。この振動体12は、たとえばエリンバ，鉄−ニッケ
ル合金，石英，ガラス，水晶，セラミックなど、一般的
に機械的な振動を生じる材料で形成される。
この振動体12には、その３つの側面の中央部にそれぞ
れ圧電素子14a,14bおよび14cが形成される。圧電素子14
aは、たとえばセラミックからなる圧電層16aを含み、圧
電層16aの両主面にはそれぞれ電極18aおよび20aが形成
される。なお、これらの電極18aおよび20aは、たとえば
金，銀，アルミニウム，ニッケル，銅−ニッケル合金
（モネルメタル）などの電極材料で、たとえばスパッタ
リング，蒸着等の薄膜技術であるいはその材料によって
は印刷技術で形成される。同様に、他の圧電素子14bお
よび14cも、それぞれ、たとえばセラミックからなる圧
電層16bおよび16cを含み、それらの圧電層16bと16cとの
両主面にも、電極18bおよび20cと18bおよび20cとが、そ
れぞれ形成されている。そして、これらの圧電素子14a
〜14cの一方の電極18a〜18cは、たとえば接着剤で振動
体12に接着される。
れ圧電素子14a,14bおよび14cが形成される。圧電素子14
aは、たとえばセラミックからなる圧電層16aを含み、圧
電層16aの両主面にはそれぞれ電極18aおよび20aが形成
される。なお、これらの電極18aおよび20aは、たとえば
金，銀，アルミニウム，ニッケル，銅−ニッケル合金
（モネルメタル）などの電極材料で、たとえばスパッタ
リング，蒸着等の薄膜技術であるいはその材料によって
は印刷技術で形成される。同様に、他の圧電素子14bお
よび14cも、それぞれ、たとえばセラミックからなる圧
電層16bおよび16cを含み、それらの圧電層16bと16cとの
両主面にも、電極18bおよび20cと18bおよび20cとが、そ
れぞれ形成されている。そして、これらの圧電素子14a
〜14cの一方の電極18a〜18cは、たとえば接着剤で振動
体12に接着される。
なお、振動体12をたとえばエリンバ，鉄−ニッケル合
金などの金属からなる振動材料で形成すれば、圧電素子
14a〜14cの一方の電極18a〜18cは形成されなくてもよ
い。なぜなら、振動体12がそれらの電極18a〜18cを兼ね
るからである。この場合、圧電層16a〜16cは、たとえば
PZT（ジルコン・チタン酸鉛）,ZnO（酸化鉛）などの圧
電材料でたとえばスパッタリング，蒸着などの薄膜技術
によって形成されてもよい。
金などの金属からなる振動材料で形成すれば、圧電素子
14a〜14cの一方の電極18a〜18cは形成されなくてもよ
い。なぜなら、振動体12がそれらの電極18a〜18cを兼ね
るからである。この場合、圧電層16a〜16cは、たとえば
PZT（ジルコン・チタン酸鉛）,ZnO（酸化鉛）などの圧
電材料でたとえばスパッタリング，蒸着などの薄膜技術
によって形成されてもよい。
この振動ジャイロ10では、圧電素子14a〜14cのうち任
意の２つが駆動用に用いられ、他のものが帰還用に用い
られる。この実施例では、たとえば、圧電素子14aおよ
び14bが駆動用に用いられ、圧電素子14cが帰還用に用い
られる。
意の２つが駆動用に用いられ、他のものが帰還用に用い
られる。この実施例では、たとえば、圧電素子14aおよ
び14bが駆動用に用いられ、圧電素子14cが帰還用に用い
られる。
駆動用の２つの圧電素子14aおよび14bの電極20aおよ
び20bには、可変抵抗器22の固定端子22aおよび22bがそ
れぞれ接続される。また、この可変抵抗器22の可動端子
22cには、駆動用端子24が接続される。したがって、駆
動用端子24に駆動信号を印加すれば、この振動ジャイロ
10は駆動する。
び20bには、可変抵抗器22の固定端子22aおよび22bがそ
れぞれ接続される。また、この可変抵抗器22の可動端子
22cには、駆動用端子24が接続される。したがって、駆
動用端子24に駆動信号を印加すれば、この振動ジャイロ
10は駆動する。
一方、帰還用の圧電素子14cの電極20cには、そこに生
じる出力を駆動用の圧電素子14aおよび14bに帰還するた
めの帰還用端子26が接続される。この帰還用端子26は、
この振動ジャイロ10を自励振駆動するための帰還ループ
としての発振回路28の入力側に接続される。また、この
発振回路28の出力側は、駆動用端子24に接続される。し
たがって、この振動ジャイロ10は、自励振駆動する。
じる出力を駆動用の圧電素子14aおよび14bに帰還するた
めの帰還用端子26が接続される。この帰還用端子26は、
この振動ジャイロ10を自励振駆動するための帰還ループ
としての発振回路28の入力側に接続される。また、この
発振回路28の出力側は、駆動用端子24に接続される。し
たがって、この振動ジャイロ10は、自励振駆動する。
この振動ジャイロ10が駆動した場合、駆動用の圧電素
子14aおよび14bの電極20aおよび20bには、回転角速度に
応じた電圧が発生する。そのため、駆動用の圧電素子14
aおよび14bの電極20aおよび20bには、検出用端子30aお
よび30bがそれぞれ接続される。したがって、検出用端
子30aおよび30bからは、回転角速度に応じた出力電圧が
得られる。この場合、一方の駆動用の圧電素子14aの静
電容量値C1および可変抵抗器22の一方の固定端子22aか
ら可動端子22cまでの抵抗値R1の積C1・R1と、他方の駆
動用の圧電素子14bの静電容量値C2および可変抵抗器22
の他方の固定端子22bから可動端子22cまでの抵抗値R2の
積C2・R2とが略等しくなるように、可変抵抗器22を調整
すれば、駆動用の圧電素子14aおよび14bの静電容量値の
ばらつきやそれらに関与する共振周波数のずれに影響さ
れることなく、検出用端子30aおよび30bからは同相の出
力電圧が得られる。
子14aおよび14bの電極20aおよび20bには、回転角速度に
応じた電圧が発生する。そのため、駆動用の圧電素子14
aおよび14bの電極20aおよび20bには、検出用端子30aお
よび30bがそれぞれ接続される。したがって、検出用端
子30aおよび30bからは、回転角速度に応じた出力電圧が
得られる。この場合、一方の駆動用の圧電素子14aの静
電容量値C1および可変抵抗器22の一方の固定端子22aか
ら可動端子22cまでの抵抗値R1の積C1・R1と、他方の駆
動用の圧電素子14bの静電容量値C2および可変抵抗器22
の他方の固定端子22bから可動端子22cまでの抵抗値R2の
積C2・R2とが略等しくなるように、可変抵抗器22を調整
すれば、駆動用の圧電素子14aおよび14bの静電容量値の
ばらつきやそれらに関与する共振周波数のずれに影響さ
れることなく、検出用端子30aおよび30bからは同相の出
力電圧が得られる。
一方、検出用端子30aおよび30bは、差動増幅回路32の
２つの入力端に、それぞれ接続される。この差動増幅回
路32では、検出用端子30aおよび30b間の電位差が検出さ
れる。したがって、差動増幅回路32からの出力によっ
て、振動ジャイロ10の回転角速度を測定することができ
る。
２つの入力端に、それぞれ接続される。この差動増幅回
路32では、検出用端子30aおよび30b間の電位差が検出さ
れる。したがって、差動増幅回路32からの出力によっ
て、振動ジャイロ10の回転角速度を測定することができ
る。
この振動ジャイロ10では、圧電素子に静電容量値のば
らつきがあったりそれらの関与する共振周波数にずれが
あったりしても、それらに影響されることなく、検出用
端子30aおよび30bからの出力電圧の位相を同相にするこ
とができる。そのため、静止時（無回転時）において検
出用端子30aおよび30b間の電位等すなわち差動増幅回路
32からの出力を０とすることができる。また、回転時に
おいては、検出用端子30aおよび30b間の電位差を同期検
波回路で検波することによって、回転角速度に応じた正
または負の信号を取り出すことができる。したがって、
この振動ジャイロ10では、回転角速度を正確に測定する
ことができる。
らつきがあったりそれらの関与する共振周波数にずれが
あったりしても、それらに影響されることなく、検出用
端子30aおよび30bからの出力電圧の位相を同相にするこ
とができる。そのため、静止時（無回転時）において検
出用端子30aおよび30b間の電位等すなわち差動増幅回路
32からの出力を０とすることができる。また、回転時に
おいては、検出用端子30aおよび30b間の電位差を同期検
波回路で検波することによって、回転角速度に応じた正
または負の信号を取り出すことができる。したがって、
この振動ジャイロ10では、回転角速度を正確に測定する
ことができる。
第２図は第１図に示す実施例の変形例を示す図解図で
ある。この実施例では、第１図に示す実施例と比べて、
特に、振動体12,圧電素子14a〜14cおよび可変抵抗器22
の構造は同じであるが、２つの圧電素子14aおよび14bが
帰還用に用いられ、他の１つの圧電素子14cが駆動用に
用いられるところで相違する。
ある。この実施例では、第１図に示す実施例と比べて、
特に、振動体12,圧電素子14a〜14cおよび可変抵抗器22
の構造は同じであるが、２つの圧電素子14aおよび14bが
帰還用に用いられ、他の１つの圧電素子14cが駆動用に
用いられるところで相違する。
そのため、この実施例では、駆動用端子24が、駆動用
の圧電素子14cの電極20cに接続される。さらに、帰還用
端子26が、可変抵抗器22の可動端子22cに接続される。
の圧電素子14cの電極20cに接続される。さらに、帰還用
端子26が、可変抵抗器22の可動端子22cに接続される。
また、この実施例では、帰還用の圧電素子14aおよび1
4bから回転角速度に応じた出力電圧が得られるため、帰
還用の圧電素子14aおよび14bの電極20aおよび20bに、検
出用端子30aおよび30bがそれぞれ接続されている。
4bから回転角速度に応じた出力電圧が得られるため、帰
還用の圧電素子14aおよび14bの電極20aおよび20bに、検
出用端子30aおよび30bがそれぞれ接続されている。
そして、この実施例では、圧電素子14aの静電容量値C
1および可変抵抗器22の一方の固定端子22aから可動端子
22cまでの抵抗値R1の積C1・R1と、圧電素子14bの静電容
量値C2および可変抵抗器22の他方の固定端子22bから可
動端子22cまでの抵抗値R2の積C2・R2とが略等しくなる
ように、可変抵抗器22を調整すれば、それらの圧電素子
14aおよび14bの静電容量値のばらつきやそれらに関与す
る共振周波数のずれに影響されることなく、検出用端子
30aおよび30bから同相の出力電圧が得られる。
1および可変抵抗器22の一方の固定端子22aから可動端子
22cまでの抵抗値R1の積C1・R1と、圧電素子14bの静電容
量値C2および可変抵抗器22の他方の固定端子22bから可
動端子22cまでの抵抗値R2の積C2・R2とが略等しくなる
ように、可変抵抗器22を調整すれば、それらの圧電素子
14aおよび14bの静電容量値のばらつきやそれらに関与す
る共振周波数のずれに影響されることなく、検出用端子
30aおよび30bから同相の出力電圧が得られる。
第３図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。
この実施例では、特に、振動体12が正４角柱状に形成さ
れ、振動体12の４つの側面に、それぞれ圧電素子14a,14
b,14cおよび14dが形成される。そして、たとえば、隣接
する２つの圧電素子14aおよび14bが駆動用に用いられ、
他の２つの圧電素子14cおよび14dが帰還用に用いられ
る。
この実施例では、特に、振動体12が正４角柱状に形成さ
れ、振動体12の４つの側面に、それぞれ圧電素子14a,14
b,14cおよび14dが形成される。そして、たとえば、隣接
する２つの圧電素子14aおよび14bが駆動用に用いられ、
他の２つの圧電素子14cおよび14dが帰還用に用いられ
る。
そのため、可変抵抗器22の２つの固定端子22aおよび2
2bは、駆動用の圧電素子14aおよび14bにそれぞれ接続さ
れ、この可変抵抗器22の可動端子22cには、駆動用端子2
4が接続される。さらに、帰還用の圧電素子14cおよび14
dには、別の可変抵抗器25の２つの固定端子25aおよび25
bがそれぞれ接続され、この別の可変抵抗器25の可動端
子25cには、帰還用端子26が接続される。
2bは、駆動用の圧電素子14aおよび14bにそれぞれ接続さ
れ、この可変抵抗器22の可動端子22cには、駆動用端子2
4が接続される。さらに、帰還用の圧電素子14cおよび14
dには、別の可変抵抗器25の２つの固定端子25aおよび25
bがそれぞれ接続され、この別の可変抵抗器25の可動端
子25cには、帰還用端子26が接続される。
なお、この実施例でも、上述の各実施例と同様に、帰
還用端子26と駆動用端子24とに発振回路28が接続され
る。したがって、この振動ジャイロ10も、自励振駆動す
る。この場合、駆動用の圧電素子14aおよび14bに回転各
速度に応じた出力電圧が発生する。
還用端子26と駆動用端子24とに発振回路28が接続され
る。したがって、この振動ジャイロ10も、自励振駆動す
る。この場合、駆動用の圧電素子14aおよび14bに回転各
速度に応じた出力電圧が発生する。
そのため、この実施例では、検出用端子30aおよび30b
は、駆動用の圧電素子14aおよび14bに接続される。な
お、検出用端子30aおよび30bは、差動増幅回路32の入力
側に接続される。
は、駆動用の圧電素子14aおよび14bに接続される。な
お、検出用端子30aおよび30bは、差動増幅回路32の入力
側に接続される。
この実施例でも、第１図に示す実施例と同様に、駆動
用の圧電素子に接続された可変抵抗器22を調整すること
によって、検出用端子30aおよび30bから同相の出力電圧
が得られる。
用の圧電素子に接続された可変抵抗器22を調整すること
によって、検出用端子30aおよび30bから同相の出力電圧
が得られる。
なお、この実施例においては、帰還用の圧電素子14c
および14dからも回転角速度に応じた出力電圧が発生す
るため、検出用端子30aおよび30bは、帰還用の圧電素子
14cおよび14dにそれぞれ接続されてもよい。この場合、
別の可変抵抗器25を調整することによって、検出用端子
30aおよび30bから同相の出力電圧が得られる。
および14dからも回転角速度に応じた出力電圧が発生す
るため、検出用端子30aおよび30bは、帰還用の圧電素子
14cおよび14dにそれぞれ接続されてもよい。この場合、
別の可変抵抗器25を調整することによって、検出用端子
30aおよび30bから同相の出力電圧が得られる。
上述の各実施例では、振動体12が正３角柱状あるいは
正４角柱状に形成されているが、この発明では、振動体
12は、正３角柱状，正４角柱状以外の多角柱状に形成さ
れてもよい。この場合、圧電素子を振動体の少なくとも
３つの側面にそれぞれ形成し、２つの圧電素子に可変抵
抗器の２つの固定端子をそれぞれ接続し、かつ、それら
の２つの圧電素子に２つの検出用端子をそれぞれ接続
し、可変抵抗器の可動端子を駆動用および帰還用の一方
として用いればよい。
正４角柱状に形成されているが、この発明では、振動体
12は、正３角柱状，正４角柱状以外の多角柱状に形成さ
れてもよい。この場合、圧電素子を振動体の少なくとも
３つの側面にそれぞれ形成し、２つの圧電素子に可変抵
抗器の２つの固定端子をそれぞれ接続し、かつ、それら
の２つの圧電素子に２つの検出用端子をそれぞれ接続
し、可変抵抗器の可動端子を駆動用および帰還用の一方
として用いればよい。
第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。 第２図は第１図実施例の変形例を示す図解図である。 第３図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。 第４図は従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。 図において、10は振動ジャイロ、12は振動体、14a,14b
および14cは圧電素子、22は可変抵抗器、30aおよび30b
は検出用端子を示す。
る。 図において、10は振動ジャイロ、12は振動体、14a,14b
および14cは圧電素子、22は可変抵抗器、30aおよび30b
は検出用端子を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】横断面が多角形の振動体、 前記振動体の少なくとも３つの側面にそれぞれ形成され
る圧電素子、 その２つの固定端子が２つの前記圧電素子にそれぞれ接
続され、その可動端子が駆動用および帰還用の一方に用
いられる可変抵抗器、および 前記２つの圧電素子にそれぞれ接続される２つの検出用
端子を含む、振動ジャイロ。
Priority Applications (16)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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| JP2005291927A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Seiji Motojima | センサ |
-
1989
- 1989-05-08 JP JP11543689A patent/JP2508264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02293620A (ja) | 1990-12-04 |
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