JP2508383B2 - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JP2508383B2 JP2508383B2 JP2225843A JP22584390A JP2508383B2 JP 2508383 B2 JP2508383 B2 JP 2508383B2 JP 2225843 A JP2225843 A JP 2225843A JP 22584390 A JP22584390 A JP 22584390A JP 2508383 B2 JP2508383 B2 JP 2508383B2
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- Japan
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- vibrating body
- angular velocity
- velocity sensor
- peripheral surface
- outer peripheral
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は角速度センサに関し、特にたとえばビデオ
カメラの手ぶれ検知や自動車の姿勢コントロールなどに
用いられる、角速度センサに関する。
カメラの手ぶれ検知や自動車の姿勢コントロールなどに
用いられる、角速度センサに関する。
（従来技術） 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの
一例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。
角速度センサ１は振動体２を含む。振動体２は、エリン
バなどの機械的な振動を生じる材料で、たとえば３角柱
状に形成される。
一例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。
角速度センサ１は振動体２を含む。振動体２は、エリン
バなどの機械的な振動を生じる材料で、たとえば３角柱
状に形成される。
振動体２の３つの側面には、それぞれ圧電素子3a,3b
および3cが形成される。圧電素子3a,3b,3cは、たとえば
圧電セラミックの両面に電極が形成されたものである。
これらの圧電素子3a,3b,3cの一方の電極が、たとえば接
着剤などによって、振動体２に接着される。そして、振
動体２は、そのノード点付近で支持部材によって支持さ
れる。
および3cが形成される。圧電素子3a,3b,3cは、たとえば
圧電セラミックの両面に電極が形成されたものである。
これらの圧電素子3a,3b,3cの一方の電極が、たとえば接
着剤などによって、振動体２に接着される。そして、振
動体２は、そのノード点付近で支持部材によって支持さ
れる。
この角速度センサ１では、たとえば圧電素子3a,3bと
圧電素子3cとの間に発振回路出力源が接続される。この
発振回路出力源からの信号によって、振動体２は、圧電
素子3cの主面に直交する方向に屈曲振動する。そして、
圧電素子3a,3bの出力電圧の差を測定することにより、
角速度センサ１に加わった回転角速度が測定される。
圧電素子3cとの間に発振回路出力源が接続される。この
発振回路出力源からの信号によって、振動体２は、圧電
素子3cの主面に直交する方向に屈曲振動する。そして、
圧電素子3a,3bの出力電圧の差を測定することにより、
角速度センサ１に加わった回転角速度が測定される。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の角速度センサでは、
振動体の側面の中央部に圧電素子を接着しなければなら
ないため、その加工が難しい。また、振動体と圧電素子
との熱膨張係数が異なるため、雰囲気温度の変化によっ
て接着部分にばらつきが生じ、特性にばらつきが生じや
すい。しかも、振動体を３角柱状に形成するために、精
密な加工が必要であり、製造コストが高くなる。さら
に、角速度センサの小型化が困難であった。
振動体の側面の中央部に圧電素子を接着しなければなら
ないため、その加工が難しい。また、振動体と圧電素子
との熱膨張係数が異なるため、雰囲気温度の変化によっ
て接着部分にばらつきが生じ、特性にばらつきが生じや
すい。しかも、振動体を３角柱状に形成するために、精
密な加工が必要であり、製造コストが高くなる。さら
に、角速度センサの小型化が困難であった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単に製造す
ることができ、低コストで、特性のばらつきが少なく、
しかも小型化が可能な角速度センサを提供することであ
る。
ることができ、低コストで、特性のばらつきが少なく、
しかも小型化が可能な角速度センサ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、その軸方向に貫通する貫通孔を有する円
筒形状の圧電セラミックで形成された振動体と、振動体
の内周面に形成される内部電極と、振動体の外周面に形
成され、振動体の周方向に間隔を隔てて配置される外部
電極とを含み、振動体は、その内周面から外周面に向か
う方向に分極が施された、角速度センサである。
筒形状の圧電セラミックで形成された振動体と、振動体
の内周面に形成される内部電極と、振動体の外周面に形
成され、振動体の周方向に間隔を隔てて配置される外部
電極とを含み、振動体は、その内周面から外周面に向か
う方向に分極が施された、角速度センサである。
（作用） 貫通孔の形成された円筒形状の圧電セラミックで形成
された振動体の内周面から外周面に向かって分極を施す
ことにより、複数の外部電極間または内部電極と外部電
極との間に信号を印加することによって、振動体自身が
屈曲振動する。また、振動体は圧電セラミックで円筒形
状に形成されるため、これを作製するための金型の製作
が簡単になる。
された振動体の内周面から外周面に向かって分極を施す
ことにより、複数の外部電極間または内部電極と外部電
極との間に信号を印加することによって、振動体自身が
屈曲振動する。また、振動体は圧電セラミックで円筒形
状に形成されるため、これを作製するための金型の製作
が簡単になる。
（発明の効果） この発明によれば、振動体に蒸着，スパッタリング，
銀ペースト焼結法およびめっきなどによって電極を形成
することができる。そして、振動体自身が屈曲振動する
ため、振動体に圧電素子を接着する必要がない。また、
振動体が円筒形状に形成される。そのため、金型の作製
が簡単になるなど角速度センサの加工が簡単であり、ま
たセンタレス研磨等により簡単に精度の高い製品を作製
することができる。したがって、従来に比べて低コスト
で製造することができる。さらに、振動体に圧電素子を
接着する必要がないため、雰囲気温度の変化による接着
部分のばらつきがなくなり、特性のばらつきが少なくな
る。また貫通孔が形成されることにより、貫通孔が形成
されていない振動体に比べて、その共振周波数が小さく
なって感度が良くなる。同一感度ならば、振動体を小さ
くすることができ、したがって角速度センサを小型化す
ることができる。
銀ペースト焼結法およびめっきなどによって電極を形成
することができる。そして、振動体自身が屈曲振動する
ため、振動体に圧電素子を接着する必要がない。また、
振動体が円筒形状に形成される。そのため、金型の作製
が簡単になるなど角速度センサの加工が簡単であり、ま
たセンタレス研磨等により簡単に精度の高い製品を作製
することができる。したがって、従来に比べて低コスト
で製造することができる。さらに、振動体に圧電素子を
接着する必要がないため、雰囲気温度の変化による接着
部分のばらつきがなくなり、特性のばらつきが少なくな
る。また貫通孔が形成されることにより、貫通孔が形成
されていない振動体に比べて、その共振周波数が小さく
なって感度が良くなる。同一感度ならば、振動体を小さ
くすることができ、したがって角速度センサを小型化す
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1A図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第
1B図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。角速度
センサ10は振動体12を含む。振動体12は、圧電セラミッ
クで円筒形状に形成される。この振動体12には、その軸
方向に向かって、円形の貫通孔14が形成される。さら
に、この振動体12は、その内周面から外周面に向かっ
て、放射状に分極が施されている。この振動体12は、そ
のノード点付近で支持される。
1B図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。角速度
センサ10は振動体12を含む。振動体12は、圧電セラミッ
クで円筒形状に形成される。この振動体12には、その軸
方向に向かって、円形の貫通孔14が形成される。さら
に、この振動体12は、その内周面から外周面に向かっ
て、放射状に分極が施されている。この振動体12は、そ
のノード点付近で支持される。
振動体12の内周面には、その全面に内部電極16が形成
される。また、振動体12の外周面には、その外周をほぼ
３分割して、外部電極18a,18bおよび18cが形成される。
さらに、これらの外部電極18a〜18cは、それらの面が互
いに間隔を隔てて形成される。
される。また、振動体12の外周面には、その外周をほぼ
３分割して、外部電極18a,18bおよび18cが形成される。
さらに、これらの外部電極18a〜18cは、それらの面が互
いに間隔を隔てて形成される。
これらの内部電極16および外部電極18a〜18cは、たと
えば銀などで、銀ペースト焼結法，めっき，蒸着および
スパッタリングなどによって形成される。
えば銀などで、銀ペースト焼結法，めっき，蒸着および
スパッタリングなどによって形成される。
角速度センサ10を製造するには、貫通孔14の形成され
た振動体12が準備される。この振動体12の内周面の全面
および外周面の全面には、第２図に示すように、銀ペー
スト焼結法，めっき，蒸着およびスパッタリングなどに
よって、内部電極16および外周面電極20が形成される。
そして、内部電極16と外周面電極20との間に電界を印加
することによって、矢印で示すように、振動体12の内周
面から外周面に向かって、放射状に分極が施される。
た振動体12が準備される。この振動体12の内周面の全面
および外周面の全面には、第２図に示すように、銀ペー
スト焼結法，めっき，蒸着およびスパッタリングなどに
よって、内部電極16および外周面電極20が形成される。
そして、内部電極16と外周面電極20との間に電界を印加
することによって、矢印で示すように、振動体12の内周
面から外周面に向かって、放射状に分極が施される。
次に、外周面電極20の不要な部分が取り除かれること
によって、外部電極18a,18b,18cが形成される。
によって、外部電極18a,18b,18cが形成される。
この角速度センサ10を使用するためには、たとえば第
３図に示すような角速度検出回路が用いられる。すなわ
ち、２つの外部電極18a,18bが抵抗21a,21bを介して接続
される。そして、これら２つの抵抗21a,21bと他の外部
電極18cとの間に発振回路出力源26が接続される。この
発振回路出力源26からの信号によって、振動体12は、外
部電極18a,18bの中間部分と外部電極18cとを結ぶ方向に
屈曲振動する。
３図に示すような角速度検出回路が用いられる。すなわ
ち、２つの外部電極18a,18bが抵抗21a,21bを介して接続
される。そして、これら２つの抵抗21a,21bと他の外部
電極18cとの間に発振回路出力源26が接続される。この
発振回路出力源26からの信号によって、振動体12は、外
部電極18a,18bの中間部分と外部電極18cとを結ぶ方向に
屈曲振動する。
さらに、２つの外部電極18a,18bには、別の抵抗22,24
が接続される。これらの抵抗22,24は、差動増幅回路28
の入力側に接続される。さらに、差動増幅回路28の出力
側は同期検波回路30に接続され、この同期検波回路30は
リップルフィルタ32に接続される。
が接続される。これらの抵抗22,24は、差動増幅回路28
の入力側に接続される。さらに、差動増幅回路28の出力
側は同期検波回路30に接続され、この同期検波回路30は
リップルフィルタ32に接続される。
発振回路出力源26からの信号によって振動体12が屈曲
振動している状態で、振動体12の軸を中心として回転し
た場合、その回転角速度に応じて、振動方向と直交する
方向にコリオリ力が働く。それによって、振動体12の振
動方向は、無回転時の振動方向からずれる。そのため、
２つの外部電極18a,18b間に出力電圧の差が生じ、差動
増幅回路28から出力が得られる。
振動している状態で、振動体12の軸を中心として回転し
た場合、その回転角速度に応じて、振動方向と直交する
方向にコリオリ力が働く。それによって、振動体12の振
動方向は、無回転時の振動方向からずれる。そのため、
２つの外部電極18a,18b間に出力電圧の差が生じ、差動
増幅回路28から出力が得られる。
差動増幅回路28から得られた出力を同期検波回路30で
同期検波し、さらにリップルフィルタ32を通すことによ
って、直流出力が得られる。したがって、この直流出力
を測定することによって、角速度センサ10に加わった回
転角速度を測定することができる。
同期検波し、さらにリップルフィルタ32を通すことによ
って、直流出力が得られる。したがって、この直流出力
を測定することによって、角速度センサ10に加わった回
転角速度を測定することができる。
この角速度センサ10では、振動体12が圧電セラミック
で形成されているため、従来のもののように振動体の側
面に圧電素子を接着する必要がない。そのため、圧電セ
ラミックの振動体12に内部電極16および外部電極18a〜1
8cを形成すればよい。これらの電極は、銀ペースト焼結
法，めっき，蒸着およびスパッタリングなどによって簡
単に形成することができる。この場合、これらの内部電
極16,外部電極18a,18bと18cとの間を均一に分極するこ
とができる。
で形成されているため、従来のもののように振動体の側
面に圧電素子を接着する必要がない。そのため、圧電セ
ラミックの振動体12に内部電極16および外部電極18a〜1
8cを形成すればよい。これらの電極は、銀ペースト焼結
法，めっき，蒸着およびスパッタリングなどによって簡
単に形成することができる。この場合、これらの内部電
極16,外部電極18a,18bと18cとの間を均一に分極するこ
とができる。
しかも、外部電極18a〜18cは、外周面電極20の不要な
部分を取り除くことによって形成することができる。こ
の外周面電極20は、振動体12に分極を施すために使用す
ることができる。つまり、この角速度センサ10では、振
動体12に分極を施すための外周面電極20を利用して、外
部電極18a〜18cを形成することができる。さらに、振動
体12自体が円筒形状に形成されるため、これを作製する
ための金型の製作も簡単である。したがって、この角速
度センサ10は、従来の角速度センサに比べて簡単に製造
することができ、低コストで製造することができる。ま
た、この場合、最初の加工精度さえ合わせておけば、振
動体12の各方向の屈曲振動の共振周波数が一致しやす
い。他形状に比して、センタレス研磨等でこの加工精度
をコントロールすることが容易である。
部分を取り除くことによって形成することができる。こ
の外周面電極20は、振動体12に分極を施すために使用す
ることができる。つまり、この角速度センサ10では、振
動体12に分極を施すための外周面電極20を利用して、外
部電極18a〜18cを形成することができる。さらに、振動
体12自体が円筒形状に形成されるため、これを作製する
ための金型の製作も簡単である。したがって、この角速
度センサ10は、従来の角速度センサに比べて簡単に製造
することができ、低コストで製造することができる。ま
た、この場合、最初の加工精度さえ合わせておけば、振
動体12の各方向の屈曲振動の共振周波数が一致しやす
い。他形状に比して、センタレス研磨等でこの加工精度
をコントロールすることが容易である。
また、この角速度センサ10では接着剤が用いられない
ため、従来の角速度センサのように、雰囲気温度の変化
による圧電素子と振動体との熱膨張係数の差による特性
変化が生じない。さらに、円筒形状の振動体12に貫通孔
14を形成することにより、貫通孔の形成されない同一形
状の振動体に比べて、共振周波数を小さくすることがで
き、その感度を良くすることができる。また、同一感度
であれば、貫通孔の形成されないものより、振動体12を
小型化することができる。
ため、従来の角速度センサのように、雰囲気温度の変化
による圧電素子と振動体との熱膨張係数の差による特性
変化が生じない。さらに、円筒形状の振動体12に貫通孔
14を形成することにより、貫通孔の形成されない同一形
状の振動体に比べて、共振周波数を小さくすることがで
き、その感度を良くすることができる。また、同一感度
であれば、貫通孔の形成されないものより、振動体12を
小型化することができる。
なお、上述の実施例では外部電極18a,18bと外部電極1
8cとの間に発振回路出力源26を接続したが、第４図に示
すように、内部電極16と外部電極18cとの間に発振回路
出力源26を接続してもよい。これらの実施例のような回
路構成とするために、第５図に示すように、内部電極16
を振動体12の端面から側面に引き回して形成することが
できる。
8cとの間に発振回路出力源26を接続したが、第４図に示
すように、内部電極16と外部電極18cとの間に発振回路
出力源26を接続してもよい。これらの実施例のような回
路構成とするために、第５図に示すように、内部電極16
を振動体12の端面から側面に引き回して形成することが
できる。
さらに、第６図に示すように、内部電極16と２つの外
部電極18a,18bとの間に発振回路出力源26を接続しても
よい。
部電極18a,18bとの間に発振回路出力源26を接続しても
よい。
第1A図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第1B
図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを製造
する一過程を示す斜視図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを用い
た角速度検出回路の一例を示す回路図である。 第４図は第３図に示す角速度検出回路の他の例を示す回
路図である。 第５図は第1A図および第1B図に示す角速度センサの他の
例を示す斜視図である。 第６図は第３図に示す角速度センサの別の例を示す回路
図である。 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの一
例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。 図において、10は角速度センサ、12は振動体、14は貫通
孔、16は内部電極、18a,18bおよび18cは外部電極を示
す。
図は第1A図の線IB−IBにおける断面図である。 第２図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを製造
する一過程を示す斜視図である。 第３図は第1A図および第1B図に示す角速度センサを用い
た角速度検出回路の一例を示す回路図である。 第４図は第３図に示す角速度検出回路の他の例を示す回
路図である。 第５図は第1A図および第1B図に示す角速度センサの他の
例を示す斜視図である。 第６図は第３図に示す角速度センサの別の例を示す回路
図である。 第7A図はこの発明の背景となる従来の角速度センサの一
例を示す斜視図であり、第7B図はその断面図である。 図において、10は角速度センサ、12は振動体、14は貫通
孔、16は内部電極、18a,18bおよび18cは外部電極を示
す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−61613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−247915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−71909（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181814（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】その軸方向に貫通する貫通孔を有する円筒
形状の圧電セラミックで形成された振動体、 前記振動体の内周面に形成される内部電極、および 前記振動体の外周面に形成され、前記振動体の周方向に
間隔を隔てて配置される外部電極を含み、 前記振動体は、その内周面から外周面に向かう方向に分
極が施された、角速度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225843A JP2508383B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
| US07/606,286 US5117148A (en) | 1989-11-07 | 1990-10-31 | Vibrator |
| DE69016743T DE69016743T2 (de) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator. |
| EP90121146A EP0427177B1 (en) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225843A JP2508383B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106407A JPH04106407A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2508383B2 true JP2508383B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16835699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225843A Expired - Lifetime JP2508383B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-08-27 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508383B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0711557D0 (en) * | 2007-06-15 | 2007-07-25 | Delphi Tech Inc | A collapsible clip |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2225843A patent/JP2508383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04106407A (ja) | 1992-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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