JP2530877B2 - ガスレ―トセンサ - Google Patents

ガスレ―トセンサ

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JP2530877B2
JP2530877B2 JP63058254A JP5825488A JP2530877B2 JP 2530877 B2 JP2530877 B2 JP 2530877B2 JP 63058254 A JP63058254 A JP 63058254A JP 5825488 A JP5825488 A JP 5825488A JP 2530877 B2 JP2530877 B2 JP 2530877B2
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gas
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tungsten
casing
sensor
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泰諄 勝野
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、ガスレートセンサに関し、特に、センサ部
からのセンサ部出力を取り出す信号出力部材と駆動回路
部の信号入力部材とを駆動回路部のタングステンパター
ンと同じタングステンで構成し、これら信号出力部材と
信号入力部材を接続した接続部に発生する熱起電力の低
減と、一方の信号出力部材より一方のタングステンパタ
ーン及び他方の信号出力部材より他方のタングステンパ
ターンの二つのラインの構成条件をバランスさせ、特
に、駆動回路部の自己発熱においても二つのラインに各
々発生する熱起電力のバラツキを抑えることにより、最
終センサ出力信号の電源投入初期からゼロオフセットの
低ドリフト特性を得るための新規な改良に関する。
b.従来の技術 従来、用いられていたこの種のガスレートセンサとし
ては、種々の構成が採用されているが、その中で代表的
な構成について述べると、第3図にて示される本出願人
の出願による特願昭61−224868号(特開昭63−81270
号)における構成を開示する。
図において、符号1で示されるものは全体がほぼ円筒
状をなし、その両端が開放された形状からなるケーシン
グであり、このケーシング1の各端部は、ポンプホルダ
2及び中継端子板3によって各々閉塞され、ケーシング
1内が外部から遮断されている。
前記ポンプホルダ2には、電歪形のセラミック円板か
らなる振動板4aが設けられ、その周縁部がポンプホルダ
2に一体状に固着されることによつて、電歪振動ポンプ
4(気体ポンプ)が形成されている。
又、このケーシング1の内部には、この振動板4aから
所定距離だけ離間した位置に電極ホルダ5が配置され、
この電極ホルダ5は第4図に示されるように構成されて
いる。
すなわち、この電極ホルダ5には、4個のガス案内孔
5a〜5dが形成され、さらに、4個の電極6a〜6dが、中心
軸に対して対称的に配置されている。これらの電極6a〜
6dのうち、電極6aと6b及び6cと6d間には、ホットワイヤ
7a及び7bが溶着によって接続されている。
さらに、前記ケーシング1内における前記中継端子板
3の近傍位置には、ノズル孔8及び補助孔9を有するノ
ズル板10が設けられ、この中継端子板3とノズル板10と
の間には、それらのほぼ中間位置にダストプレート11が
設けられている。
前記電歪振動ポンプ4の振動板4aと前記ポンプホルダ
2との間には、ポンブ室12が形成されており、このポン
ブ室12から送られたガスは、吐出孔5e及びガス案内路13
並びに前記ノズル孔8を経て筒体1a内のガス流路1bに流
れ、各案内孔5a〜5dを経て再びポンブ室12に戻される。
前記ケーシング1の中継端子板3の外方位置には、IC
から構成された駆動回路部14が設けられ、この駆動回路
部14は外部から電力を受け、外部に対してセンサ部20を
なす各ホットワイヤ7a及び7bの出力信号を取り出すため
の中継端子板3の信号出力部材としての中継端子15に中
間リード線19を介して接続されていると共に、この駆動
回路部14内にはタングステンパターン(図示せず)が形
成されている。
前記駆動回路部14の入力側14aには、信号入力部材と
してのリードピン16が設けられ、この中継端子15とリー
ドピン16とは、半田又は溶着によって接続されており、
前記駆動回路部14の出力側14bに設けられた外部端子18
は、外部ケーシング17を貫通して外部に導出されてい
る。
又、前記中継端子15及びリードピン16は、いずれもコ
バール材で構成されている。
従来のガスレートセンサは、前述したように構成され
ており、以下に、その動作について説明する。
まず、電歪振動ポンプ4に通電されると、振動板が振
動し、ポンブ室12からのガスは吐出口5eを経てガス流路
1b内に流れ、各ホットワイヤ7a及び7bに対して流れ続け
る。
前述の状態で、ケーシング1に角速度が印加される
と、ガス流路1bにおけるガス流が偏位し、各ホットワイ
ヤ7a及び7b間において冷却の不均一状態が生じ、それに
よって各ホットワイヤ7a及び7b間には、微少な電圧差が
発生し、この電圧差を検出することによって、ケーシン
グ1に加わる各速度を検出することができる。
又、前記各ホットワイヤ7a及び7bからの出力であるセ
ンサ部出力は、中間リード線19、中継端子15及びリード
ピン16を介して駆動回路部14に送られ、この駆動回路部
14によって所定の処理をされたセンサ部出力が最終セン
サ出力信号として、外部端子18から得られる。
c.発明が解決しようとする課題 従来のガスレートセンサは、以上のように構成されて
いるため、次のような課題を有していた。
すなわち、前述の中継端子15及びリードピン16が、い
ずれも、駆動回路部内のタングステンパターンとは材質
が異なるコバール材で構成されると共に、半田付による
接続部21によって電気的に接続されているため、通常、
ガスレートセンサの初期使用時に電源を供給すると、自
己発熱により温度上昇は投入初期には速く、やがてゆっ
くりと上昇し、一定値に達して安定するが、この時の温
度勾配が大きく、前記接続部21に熱起電力が発生する。
この熱起電力による発生電圧は、数μVと極めて微少
であるが、センサ部20からの微少なセンサ部出力を得る
べき駆動回路部14が極めて高い感度を有するアンプによ
って構成されているため、センサ部出力中に混入し、特
に、ゼロオフセットが時間と共にドリフトし、ガスレー
トセンサの基本動作に悪影響を与えていた。
又、前述のように、電源投入初期における出力特性の
安定性が得られにくいため、各種電子機器に内蔵した場
合、この電子機器を搭載した車、ロボット等の初期動作
に重大な悪影響を与えることになり、重大な課題となっ
ていた。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされ
たもので、特に、センサ部からのセンサ部出力を取り出
す信号出力部材と駆動回路部の信号入力部材とを駆動回
路部のタングステンパターンと同じタングステンで構成
し、これら信号出力部材と信号入力部材を接続した接続
部に発生する熱起電力を抑え、最終センサ出力信号の電
源投入初期からゼロオフセットの低ドリフト特性を得る
ようにしたガスレートセンサを提供することを目的とす
る。
d.課題を解決するための手段 本発明によるガスレートセンサは、ケーシング内に設
けられた気体ポンプと、前記気体ポンプから送り出され
たガスによるガス流路に配設されたホットワイヤからな
るセンサ部と、前記センサ部からのセンサ部出力を取り
出す信号出力部材と、前記ケーシング内に設けられ前記
センサ部出力を受け入れる信号入力部材を有する駆動回
路部と、前記駆動回路部(14)内に形成されたタングス
テンパターンとを備え、前記信号出力部材及び信号入力
部材をタングステンで形成した構成である。
e.作 用 本発明によるガスレートセンサにおいては、信号出力
部材と信号入力部材とが、タングステンで構成されてい
るため、駆動回路部内に形成されたタングステンパター
ンと同じ材質となり、起電力の低減とバランスを図るこ
とができる。又、電源投入時においても、信号出力部材
と信号入力部材間に形成された各接続部には互いにバラ
ンスした熱起電力が発生し、駆動回路部における各タン
グステンパターン間の起電力差が抑制されるため、電源
投入初期からゼロオフセットの低ドリフト特性を得るこ
とができると共に、S/N比の良好なセンサ部出力を得る
ことができる。
f.実施例 以下、図面と共に本発明によるガスレートセンサの好
適な実施例について詳細に説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号
を用いて説明する。
第1図及び第2図は、本発明によるガスレートセンサ
を示すための断面図及び回路図である。
尚、従来例と構造は一部の材質が異なるだけで他は全
く同一であるため、同一部分には同一符号を付して説明
する。
図において、符号1で示されるものは全体がほぼ円筒
状をなし、その両端が開放された形状からなるケーシン
グであり、このケーシング1の各端部は、ポンプホルダ
2及び中継端子板3によって各々閉塞され、ケーシング
1内が外部から遮断されている。
前記ポンプホルダ2には、電歪形のセラミック円板か
らなる振動板4aが設けられ、その周縁部がポンプホルダ
2に一体状に固着されることによつて、電歪振動ポンプ
4(気体ポンプ)が形成されている。
又、このケーシング1の内部には、この振動板4aから
所定距離だけ離間した位置に電極ホルダ5が配置され、
この電極ホルダ5は第4図に示されるように構成されて
いる。
すなわち、この電極ホルダ5には、4個のガス案内孔
5a〜5dが形成され、さらに、4個の電極6a〜6dが、中心
軸に対して対称的に配置されている。これらの電極6a〜
6dのうち、電極6aと6b及び6cと6d間には、ホットワイヤ
7a及び7bが溶着によって接続されている。
さらに、前記ケーシング1内における前記中継端子板
3の近傍位置には、ノズル孔8及び補助孔9を有するノ
ズル板10が設けられ、この中継端子板3とノズル板10と
の間には、それらのほぼ中間位置にダストプレート11が
設けられている。
前記電歪振動ポンプ4の振動板4aと前記ポンプホルダ
2との間には、ポンブ室12が形成されており、このポン
ブ室12から送られたガスは、吐出孔5e及びガス案内路13
並びに前記ノズル孔8を経て筒体1a内のガス流路1bに流
れ、各案内孔5a〜5dを経て再びポンブ室12に戻される。
前記ケーシング1の中継端子板3の外方位置には、IC
から構成された駆動回路部14が設けられ、この駆動回路
部14は外部から電力を受け、外部に対してセンサ部20を
なす各ホットワイヤ7a及び7bの出力信号を取り出すため
の中継端子板3の信号出力部材としてのタングステンか
らなる中継端子15A及び15Bに中間リード線19を介して接
続されている。
前記駆動回路部14の入力側14aには、信号入力部材と
してのタングステンからなるリードピン16A及び16Bが設
けられ、これらの中継端子15Aとリードピン16Aとは、半
田又は溶着によってなる接続部21を介して接続されてお
り、前記駆動回路部14の出力側14bに設けられた外部端
子18は、外部ケーシング17を貫通して外部に導出されて
いる。
前記センサ部20及び駆動回路部14は、第2図に示すよ
うに構成されており、センサ部20の各ホットワイヤ7a,7
bには、一対の電源端子15Cを介して加熱用の電源が接続
されている。このセンサ部20からのセンサ部出力は、各
中継端子15A及び15B、接続部21及びリードピン16A及び1
6Bを介して差動増巾器であるアンプ22に供給され、差動
増幅されて外部端子18から最終センサ出力信号を取り出
すように構成され、前記リードピン16A及び16Bとアンプ
22を接続する手段もタングステンパターン23A及び23Bが
セラミック基板上に形成されることによって構成されて
いることにより、センサ部20の出力側からアンプ22の入
力側迄は、中継端子15A〜タングステンパターン23A及び
中継端子15B〜タングステンパターン23Bの二つのライン
が同じタングステン材によって形成されている。
従って、前記各タングステンパターン23A及び23Bにお
ける各信号に電位差がある場合には、その差を出力する
が、同一レベルで変化して差がなければ、このアンプ22
の出力は変化しない。
本発明によるガスレートセンサは、前述したように構
成されており、以下に、その動作について説明する。
まず、電歪振動ポンプ4に通電されると、振動板が振
動し、ポンブ室12からのガスは吐出口5eを経てガス流路
1b内に流れ、各ホットワイヤ7a及び7bに対して流れ続け
る。
前述の状態で、ケーシング1に角速度が印加される
と、ガス流路1bにおけるガス流が偏位し、各ホットワイ
ヤ7a及び7b間において冷却の不均一状態が生じ、それに
よって各ホットワイヤ7a及び7b間には、微少な電圧差が
発生し、この電圧差を検出することによって、ケーシン
グ1に加わる角速度を検出することができる。
前述の場合、電源投入によりセンサ部20及び駆動回路
部14は自己発熱のため温度上昇するが、一般には、容積
の比率から駆動回路部14の方が高温となる。
しかしながら、前記センサ部20の出力側から駆動回路
部14の入力側迄における中継端子15A及び15B、リードピ
ン16A及び16B並びにタングステンパターン23A及び23Bが
全て同一のタングステンで形成されているため、この部
分における熱起電力は、一方の信号出力部材15A、リー
ドピン16A及び一方のタングステンパターン23Aよりなる
一方の信号ライン系と、他方の信号出力部材15B、リー
ドピン16B及び他方のタングステンパターン23Bよりなる
他方の信号ライン系とにおいて同レベルとなる。よつ
て、アンプ22は、タングステンパターン23Aと23Bの各信
号の電圧差を増巾するため、同一電圧レベルで増減する
電圧は出力信号に関係せず、このため、電源投入後にお
ける出力特性の安定化に要するウォーミングアップ時間
を最小限にすることができる。
つまり、熱起電力は同一材質でも二点間の温度差で発
生するため、一般に材質がバラツク場合には、起電力発
生極性もバラツクと共に発生値も異なるが、起電力が発
生しても、前述した信号出力部材15A〜タングステンパ
ターン23Aよりなる一方の信号ライン系と、信号出力部
材15B〜タングステンパターン23Bよりなる他方の信号ラ
イン系とにおいて、互いにバランスしている場合には、
その打消効果にてドリフトを発生することはない。
従って、前述のように、前記各信号ライン系において
全て構成材料をタングステンで統一することによって、
その各信号ライン間のバラツキが零となるように構成し
たものであり、このバラツキの減少によって、最終セン
サ出力信号における熱起電力は見掛上減少したことにな
る。
よって、電源投入初期から、ゼロオフセットの低ドリ
フト出力特性を有するガスレートセンサを提供すること
ができるものである。
g.発明の効果 本発明によるガスレートセンサは、以上のように構成
されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、センサ部の出力側から駆動回路部の入力側
迄における信号ラインが全てタングステンによって形成
されているため、信号ラインの接続部における熱起電力
の発生を抑えることができ、電源投入直後よりゼロオフ
セットの低ドリフト特性を有する最終センサ出力信号を
得ることができ、電源投入と同時に、ロボット、自動車
等の各種電子機器の安定した制御を行うことができ、検
出精度も大巾に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明によるガスレートセンサを
示す断面図及び回路図、第3図及び第4図は従来のガス
レートセンサを示す断面図及び要部の正面図である。 1はケーシング、1bはガス流路、4は気体ポンプ、7a,7
bはホットワイヤ、14は駆動回路部、15Aは信号出力部材
としての中継端子、 16Aは信号入力部材としてのリードピン、20はセンサ部
である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング(1)内に設けられた気体ポン
    プ(4)と、前記気体ポンプ(4)から送り出されたガ
    スによるガス流路(1b)に配設されたホットワイヤ(7
    a,7b)からなるセンサ部(20)と、前記センサ部(20)
    からのセンサ部出力を取り出す信号出力部材(15A,15
    B)と、前記ケーシング(1)内に設けられ前記センサ
    部出力を受け入れる信号入力部材(16A,16B)を有する
    駆動回路部(14)と、前記駆動回路部(14)内に形成さ
    れたタングステンパターン(23A,23B)とを備え、前記
    信号出力部材(15A,15B)及び信号入力部材(16A,16B)
    の材質をタングステンで構成したことを特徴とするガス
    レートセンサ。
JP63058254A 1988-03-14 1988-03-14 ガスレ―トセンサ Expired - Lifetime JP2530877B2 (ja)

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