JP2536132B2 - 発振回路 - Google Patents
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- JP2536132B2 JP2536132B2 JP4480789A JP4480789A JP2536132B2 JP 2536132 B2 JP2536132 B2 JP 2536132B2 JP 4480789 A JP4480789 A JP 4480789A JP 4480789 A JP4480789 A JP 4480789A JP 2536132 B2 JP2536132 B2 JP 2536132B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は発振回路に関し、特に2つの検出用の圧電
素子と1つの駆動用の圧電素子とを有する振動ジャイロ
を自励振駆動させるための発振回路に関する。
素子と1つの駆動用の圧電素子とを有する振動ジャイロ
を自励振駆動させるための発振回路に関する。
(従来の技術) 第5図および第6図は、それぞれ、この発明の背景と
なる従来の振動ジャイロの一例および他の例を示す図解
図である。
なる従来の振動ジャイロの一例および他の例を示す図解
図である。
第5図に示す振動ジャイロ1では、4角柱状の振動体
2の一方の対向側面に、駆動用圧電素子3aおよび3bがそ
れぞれ形成され、他方の対向側面に、検出用圧電素子4a
および4bがそれぞれ形成されている。
2の一方の対向側面に、駆動用圧電素子3aおよび3bがそ
れぞれ形成され、他方の対向側面に、検出用圧電素子4a
および4bがそれぞれ形成されている。
また、第6図に示す振動ジャイロ1では、3角柱状の
振動体2の1つの側面に2つの駆動用圧電素子3aおよび
3bが間隔を隔てて形成され、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。
振動体2の1つの側面に2つの駆動用圧電素子3aおよび
3bが間隔を隔てて形成され、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。
ところが、第5図に示す振動ジャイロ1では、その回
転時に、検出用圧電素子4aおよび4bの屈曲量の差が小さ
いので、それらの出力差があまり得られない。そのた
め、その回転角速度を正確に知ることが困難である。
転時に、検出用圧電素子4aおよび4bの屈曲量の差が小さ
いので、それらの出力差があまり得られない。そのた
め、その回転角速度を正確に知ることが困難である。
一方、第6図に示す振動ジャイロ1では、その回転時
に、検出用圧電素子4aおよび4bの屈曲量の差が大きくな
るので、それらの出力差が大きくなり、その回転角速度
を正確に知ることができるが、振動体2の1つの側面に
2つの駆動用圧電素子3aおよび3bを形成しなければなら
ないので、その構造が複雑となり、コストが高くなって
しまう。
に、検出用圧電素子4aおよび4bの屈曲量の差が大きくな
るので、それらの出力差が大きくなり、その回転角速度
を正確に知ることができるが、振動体2の1つの側面に
2つの駆動用圧電素子3aおよび3bを形成しなければなら
ないので、その構造が複雑となり、コストが高くなって
しまう。
そこで、本願発明者は、回転角速度を正確に知ること
ができ、しかも、構造が簡単である、新規な振動ジャイ
ロを考え出した。この新規な振動ジャイロは、たとえ
ば、3角柱状の振動体の3つの側面に圧電素子がそれぞ
れ形成され、それらの圧電素子のうちいずれかが駆動用
として、他の2つの圧電素子が検出用として用いられる
ものである。
ができ、しかも、構造が簡単である、新規な振動ジャイ
ロを考え出した。この新規な振動ジャイロは、たとえ
ば、3角柱状の振動体の3つの側面に圧電素子がそれぞ
れ形成され、それらの圧電素子のうちいずれかが駆動用
として、他の2つの圧電素子が検出用として用いられる
ものである。
この新規な振動ジャイロでは、2つの検出用の圧電素
子からの出力を合成して駆動用の圧電素子に印加すれ
ば、理論的にみて、それを効率よく自励振駆動すること
ができる。
子からの出力を合成して駆動用の圧電素子に印加すれ
ば、理論的にみて、それを効率よく自励振駆動すること
ができる。
(発明が解決しようとする課題) ところが、この新規な振動ジャイロでは、2つの検出
用の圧電素子からの出力間に電圧誤差や位相差が生じた
場合、従来の発振回路では、それを効率よく自励振駆動
することができなかった。
用の圧電素子からの出力間に電圧誤差や位相差が生じた
場合、従来の発振回路では、それを効率よく自励振駆動
することができなかった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、2つの検出用
の圧電素子と1つの駆動用の圧電素子とを有する振動ジ
ャイロを、効率よく自励振駆動することができ、しか
も、構造が簡単である、発振回路を提供することであ
る。
の圧電素子と1つの駆動用の圧電素子とを有する振動ジ
ャイロを、効率よく自励振駆動することができ、しか
も、構造が簡単である、発振回路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、2つの検出用の圧電素子と1つの駆動用
の圧電素子とを有する振動ジャイロを自励振駆動させる
ための発振回路であって、2つの検出用の圧電素子にそ
れぞれ接続される2つの入力端と、それらの2つの入力
端間に接続される抵抗器と、その入力側がその抵抗器の
中間に接続される増幅器と、1つの駆動用の圧電素子に
接続される出力端とを含む、発振回路である。
の圧電素子とを有する振動ジャイロを自励振駆動させる
ための発振回路であって、2つの検出用の圧電素子にそ
れぞれ接続される2つの入力端と、それらの2つの入力
端間に接続される抵抗器と、その入力側がその抵抗器の
中間に接続される増幅器と、1つの駆動用の圧電素子に
接続される出力端とを含む、発振回路である。
(作用) 発振回路の2つの入力端を振動ジャイロの2つの検出
用の圧電素子にそれぞれ接続し、この発振回路の出力端
を振動ジャイロの駆動用の圧電素子に接続すれば、2つ
の検出用の圧電素子からの出力が合成された形で駆動用
の圧電素子に印加される。この場合、発振回路の増幅器
の入力側と抵抗器の中間との接続点を調整すれば、2つ
の検出用の圧電素子の出力間に生じる電圧誤差および位
相差を補正することができる。そのため、振動ジャイロ
の駆動用の圧電素子には、最適な駆動信号が印加され
る。したがって、振動ジャイロを効率よく自励振駆動す
ることができる。
用の圧電素子にそれぞれ接続し、この発振回路の出力端
を振動ジャイロの駆動用の圧電素子に接続すれば、2つ
の検出用の圧電素子からの出力が合成された形で駆動用
の圧電素子に印加される。この場合、発振回路の増幅器
の入力側と抵抗器の中間との接続点を調整すれば、2つ
の検出用の圧電素子の出力間に生じる電圧誤差および位
相差を補正することができる。そのため、振動ジャイロ
の駆動用の圧電素子には、最適な駆動信号が印加され
る。したがって、振動ジャイロを効率よく自励振駆動す
ることができる。
(発明の効果) この発明によれば、2つの検出用の圧電素子と1つの
駆動用の圧電素子とを有する振動ジャイロを、効率よく
自励振駆動することができ、しかも、構造が簡単であ
る、発振回路が得られる。
駆動用の圧電素子とを有する振動ジャイロを、効率よく
自励振駆動することができ、しかも、構造が簡単であ
る、発振回路が得られる。
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説明が一層明
らかとなろう。
点は、図面を参照して行う以下の実施例の説明が一層明
らかとなろう。
(実施例) 第2A図および第2B図は、それぞれ、この発明が適用さ
れる新規な振動ジャイロの一例を示し、第2A図はその斜
視図であり、第2B図は第2A図の線II B−II Bにおける断
面図である。
れる新規な振動ジャイロの一例を示し、第2A図はその斜
視図であり、第2B図は第2A図の線II B−II Bにおける断
面図である。
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。
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、たとえば磁器からなる圧電層16aを含み、圧電層16
a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1
4cも、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層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20bと18c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、たとえば導電接着剤で振動体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、たとえば磁器からなる圧電層16aを含み、圧電層16
a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1
4cも、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層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20bと18c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、たとえば導電接着剤で振動体12に
接着される。
さらに、振動体12のノード点近傍は、たとえば金属線
からなる支持部材22および24で支持される。この支持部
材22および24は、たとえば熔接することによって、振動
体12のノード点近傍に固着される。なお、これらの支持
部材22および24は、導電性ペーストで固着されてもよ
い。これらの支持部材22および24は、振動ジャイロ10の
アース端子として用いられる。
からなる支持部材22および24で支持される。この支持部
材22および24は、たとえば熔接することによって、振動
体12のノード点近傍に固着される。なお、これらの支持
部材22および24は、導電性ペーストで固着されてもよ
い。これらの支持部材22および24は、振動ジャイロ10の
アース端子として用いられる。
この振動ジャイロ10では、圧電素子14a〜14cのうち任
意のものを駆動用に用いれば、他の2つの圧電素子を検
出用に用いることができる。この実施例では、たとえ
ば、圧電素子14aが駆動用として用いられ、他の圧電素
子14bおよび14cが検出用として用いられる。そして、駆
動用の圧電素子14aに駆動信号を印加すれば、振動体12
が振動し、検出用の圧電素子14bおよび14cから同様の正
弦波が出力される。また、その状態で振動ジャイロ10を
その軸を中心として回転すれば、検出用の一方の圧電素
子の出力は回転角速度に従って大きくなり、逆に検出用
の他方の圧電素子の出力は小さくなる。
意のものを駆動用に用いれば、他の2つの圧電素子を検
出用に用いることができる。この実施例では、たとえ
ば、圧電素子14aが駆動用として用いられ、他の圧電素
子14bおよび14cが検出用として用いられる。そして、駆
動用の圧電素子14aに駆動信号を印加すれば、振動体12
が振動し、検出用の圧電素子14bおよび14cから同様の正
弦波が出力される。また、その状態で振動ジャイロ10を
その軸を中心として回転すれば、検出用の一方の圧電素
子の出力は回転角速度に従って大きくなり、逆に検出用
の他方の圧電素子の出力は小さくなる。
第1図を参照して説明すると、この振動ジャイロ10の
検出用の圧電素子14bおよび14cと、駆動用の圧電素子14
aとの間には、振動ジャイロ10を自励振駆動するための
帰還ループとして発振回路30が接続される。
検出用の圧電素子14bおよび14cと、駆動用の圧電素子14
aとの間には、振動ジャイロ10を自励振駆動するための
帰還ループとして発振回路30が接続される。
すなわち、この発振回路30は、検出用の圧電素子14b
および14cの出力を合成した形で駆動用の圧電素子14aに
印加するためのものであって、入力端としての2つの固
定端子32aおよび32bを有する可変抵抗器32を含む。そし
て、可変抵抗器32の固定端子32aおよび32bは、圧電素子
14bの電極20bおよび圧電素子14cの電極20cにそれぞれ接
続される。この可変抵抗器32は、圧電素子14bおよび14c
からの出力間に生じる電圧誤差および位相差を補正し、
かつ、それらの出力を合成するためのものである。な
お、この可変抵抗器32の代わりに、2つの固定抵抗器で
それらの出力を合成するようにしてもよい。
および14cの出力を合成した形で駆動用の圧電素子14aに
印加するためのものであって、入力端としての2つの固
定端子32aおよび32bを有する可変抵抗器32を含む。そし
て、可変抵抗器32の固定端子32aおよび32bは、圧電素子
14bの電極20bおよび圧電素子14cの電極20cにそれぞれ接
続される。この可変抵抗器32は、圧電素子14bおよび14c
からの出力間に生じる電圧誤差および位相差を補正し、
かつ、それらの出力を合成するためのものである。な
お、この可変抵抗器32の代わりに、2つの固定抵抗器で
それらの出力を合成するようにしてもよい。
さらに、この可変抵抗器32の可動端子32cは、反転増
幅器34の入力側に接続される。この反転増幅器34は、1
つのオペアンプ36を含み、可変抵抗器32からの出力の位
相を反転し、かつ、その信号を増幅するためのものであ
る。
幅器34の入力側に接続される。この反転増幅器34は、1
つのオペアンプ36を含み、可変抵抗器32からの出力の位
相を反転し、かつ、その信号を増幅するためのものであ
る。
反転増幅器34の出力側は、ローパスフィルタ38の入力
側に接続される。ローパスフィルタ38は、たとえば2段
のRCフィルタ40および42を含み、それらのRCフィルタ40
および42は、それぞれ、たとえば45度の遅れ力率を有す
る。このローパスフィルタ38は、反転増幅器34からの出
力の位相を90度遅らせ、かつその出力に含まれる高調波
成分を抑制するためのものである。そして、このローパ
スフィルタ38の出力側は、抵抗44を介して、駆動用の圧
電素子14aの電極20aに接続される。
側に接続される。ローパスフィルタ38は、たとえば2段
のRCフィルタ40および42を含み、それらのRCフィルタ40
および42は、それぞれ、たとえば45度の遅れ力率を有す
る。このローパスフィルタ38は、反転増幅器34からの出
力の位相を90度遅らせ、かつその出力に含まれる高調波
成分を抑制するためのものである。そして、このローパ
スフィルタ38の出力側は、抵抗44を介して、駆動用の圧
電素子14aの電極20aに接続される。
さらに、振動ジャイロ10の圧電素子14bおよび圧電素
子14cの出力は、それらの出力差を検出するための差動
回路50の2つの入力端にそれぞれ入力される。
子14cの出力は、それらの出力差を検出するための差動
回路50の2つの入力端にそれぞれ入力される。
すなわち、この差動回路50は、理想ダイオード回路52
を含み、この理想ダイオード回路52の入力側には、検出
用の一方の圧電素子14bの電極20bが接続される。この理
想ダイオード回路52は、1つのオペアンプ54とそれぞれ
が順方向に接続された2つのダイオード56および58を含
み、圧電素子14bからの正弦波出力を正の信号に半波整
流するためのものである。
を含み、この理想ダイオード回路52の入力側には、検出
用の一方の圧電素子14bの電極20bが接続される。この理
想ダイオード回路52は、1つのオペアンプ54とそれぞれ
が順方向に接続された2つのダイオード56および58を含
み、圧電素子14bからの正弦波出力を正の信号に半波整
流するためのものである。
また、検出用の他方の圧電素子14cの電極20cは、上述
の理想ダイオード回路52とは極性の異なる別の理想ダイ
オード回路60の入力側に接続される。この別の理想ダイ
オード回路60は、1つのオペアンプ62とそれぞれが逆方
向に接続された2つのダイオード64および66と含み、圧
電素子14cからの正弦波出力を負の信号に半波整流する
ためのものである。
の理想ダイオード回路52とは極性の異なる別の理想ダイ
オード回路60の入力側に接続される。この別の理想ダイ
オード回路60は、1つのオペアンプ62とそれぞれが逆方
向に接続された2つのダイオード64および66と含み、圧
電素子14cからの正弦波出力を負の信号に半波整流する
ためのものである。
さらに、理想ダイオード回路52および60の出力側は、
それぞれ、たとえばRCフィルタからなる平滑回路68およ
び70の入力側に接続される。そして、それらの平滑回路
68および70の出力側は、それぞれ、合成手段としての可
変抵抗器72の固定端子72aおよび72bに接続される。この
可変抵抗器72は、可動端子72cを有する。
それぞれ、たとえばRCフィルタからなる平滑回路68およ
び70の入力側に接続される。そして、それらの平滑回路
68および70の出力側は、それぞれ、合成手段としての可
変抵抗器72の固定端子72aおよび72bに接続される。この
可変抵抗器72は、可動端子72cを有する。
次に、第1図,第3A図および第3B図を参照して、振動
ジャイロ10の無回転時および回転時における各回路の動
作などについて説明する。なお、第1図には、振動ジャ
イロ10の無回転時の各部の出力波形を、回路とともに示
した。また、第3A図には、振動ジャイロ10の無回転時に
おける検出用の圧電素子14bおよび14cの出力,発振回路
30の可変抵抗器32の出力,差動回路50の出力を示し、第
3B図には、振動ジャイロ10を一方向に回転している場合
のそれらの出力を示した。この場合、第3A図および第3B
図には、それらの出力の大きさおよび波形を略正確に表
し、それらの位相を正確に表していない。
ジャイロ10の無回転時および回転時における各回路の動
作などについて説明する。なお、第1図には、振動ジャ
イロ10の無回転時の各部の出力波形を、回路とともに示
した。また、第3A図には、振動ジャイロ10の無回転時に
おける検出用の圧電素子14bおよび14cの出力,発振回路
30の可変抵抗器32の出力,差動回路50の出力を示し、第
3B図には、振動ジャイロ10を一方向に回転している場合
のそれらの出力を示した。この場合、第3A図および第3B
図には、それらの出力の大きさおよび波形を略正確に表
し、それらの位相を正確に表していない。
振動ジャイロ10の無回転時には、振動ジャイロ10が駆
動用の圧電素子14aの主面に直交する方向に屈曲振動を
するので、圧電素子14bおよび14cは同様に屈曲する。そ
のため、これらの圧電素子14bおよび14cからは、特に第
3A図に示すように、同様な正弦波が出力される。
動用の圧電素子14aの主面に直交する方向に屈曲振動を
するので、圧電素子14bおよび14cは同様に屈曲する。そ
のため、これらの圧電素子14bおよび14cからは、特に第
3A図に示すように、同様な正弦波が出力される。
発振回路30では、圧電素子14bおよび14cからの出力
が、合成された形で可変抵抗器32の可動端子32cから出
力される。この場合、圧電素子14bおよび14cの合成出力
は、理想状態においては、振動ジャイロ10の駆動側を基
準にして−90度の位相を有する所定の正弦波になる。と
ころが、圧電素子14bおよび14cの出力間に電圧誤差や位
相差が生じる場合には、圧電素子14bおよび14cの出力を
単に合成しただけでは、上述の所定の正弦波が得られな
い。
が、合成された形で可変抵抗器32の可動端子32cから出
力される。この場合、圧電素子14bおよび14cの合成出力
は、理想状態においては、振動ジャイロ10の駆動側を基
準にして−90度の位相を有する所定の正弦波になる。と
ころが、圧電素子14bおよび14cの出力間に電圧誤差や位
相差が生じる場合には、圧電素子14bおよび14cの出力を
単に合成しただけでは、上述の所定の正弦波が得られな
い。
しかしながら、その可変抵抗器32を調整することによ
って、圧電素子14bおよび14cの出力間の電圧誤差および
位相差を補正することができる。したがって、可変抵抗
器32を調整することによって、可動端子32cからの出力
を、駆動側を基準にして−90度の位相を有する所定の正
弦波に補正することができる。
って、圧電素子14bおよび14cの出力間の電圧誤差および
位相差を補正することができる。したがって、可変抵抗
器32を調整することによって、可動端子32cからの出力
を、駆動側を基準にして−90度の位相を有する所定の正
弦波に補正することができる。
そして、反転増幅器34では、この可変抵抗器32からの
正弦波出力の位相が反転され、かつ、その信号が増幅さ
れる。したがって、この反転増幅器34からは、振動ジャ
イロ10の駆動側を基準にして90度の位相を有する信号が
出力される。
正弦波出力の位相が反転され、かつ、その信号が増幅さ
れる。したがって、この反転増幅器34からは、振動ジャ
イロ10の駆動側を基準にして90度の位相を有する信号が
出力される。
そして、ローパスフィルタ38では、反転増幅器34から
の出力の位相が90度遅れ、かつその出力に含まれる高調
波成分が抑制される。したがって、ローパスフィルタ38
からは、高調波成分によるスプリアスのない、かつ振動
ジャイロ10の駆動側と同相で常に一定な信号が出力され
る。
の出力の位相が90度遅れ、かつその出力に含まれる高調
波成分が抑制される。したがって、ローパスフィルタ38
からは、高調波成分によるスプリアスのない、かつ振動
ジャイロ10の駆動側と同相で常に一定な信号が出力され
る。
そして、このローパスフィルタ38からの出力は、結合
用の抵抗44を介して、駆動用の圧電素子14aの電極20aに
印加される。したがって、この実施例では、振動ジャイ
ロ10を効率よく自励振駆動することができる。
用の抵抗44を介して、駆動用の圧電素子14aの電極20aに
印加される。したがって、この実施例では、振動ジャイ
ロ10を効率よく自励振駆動することができる。
一方、差動回路50では、理想ダイオード回路52によっ
て、圧電素子14bの正弦波出力が順方向に半波整流され
る。そのため、理想ダイオード回路52からは、圧電素子
14bからの正弦波出力の正の信号が出力される。
て、圧電素子14bの正弦波出力が順方向に半波整流され
る。そのため、理想ダイオード回路52からは、圧電素子
14bからの正弦波出力の正の信号が出力される。
また、別の理想ダイオード回路60によって、圧電素子
14cからの正弦波出力が逆方向に半波整流され、その正
弦波出力の負の信号が出力される。
14cからの正弦波出力が逆方向に半波整流され、その正
弦波出力の負の信号が出力される。
そして、平滑回路68および70によって、理想ダイオー
ド回路52および60からの出力は、それぞれ、正の直流お
よび負の直流に平滑される。
ド回路52および60からの出力は、それぞれ、正の直流お
よび負の直流に平滑される。
そして、これらの直流出力は、合成手段としての可変
抵抗器72の固定端子72aおよび72bに与えられる。したが
って、この可変抵抗器72の可動端子72cからは、平滑回
路68および70からの直流出力が合成された形で出力され
る。
抵抗器72の固定端子72aおよび72bに与えられる。したが
って、この可変抵抗器72の可動端子72cからは、平滑回
路68および70からの直流出力が合成された形で出力され
る。
この差動回路50では、圧電素子14bの出力を順方向に
半波整流して平滑しかつ圧電素子14cの出力を逆方向に
半波整流して平滑しそれから合成するため、それらの出
力間に位相差があっても、その位相差による誤差は生じ
ない。
半波整流して平滑しかつ圧電素子14cの出力を逆方向に
半波整流して平滑しそれから合成するため、それらの出
力間に位相差があっても、その位相差による誤差は生じ
ない。
しかも、それらの出力間に電圧誤差があっても、合成
手段としての可変抵抗器72を調整することによって、そ
れらの電圧誤差を補正することができる。なお、この実
施例では、振動ジャイロ10の無回転時における差動回路
50の出力が0になるように調整される。したがって、差
動回路50からの出力が0であることを確認すれば、振動
ジャイロ10が回転していないことがわかる。
手段としての可変抵抗器72を調整することによって、そ
れらの電圧誤差を補正することができる。なお、この実
施例では、振動ジャイロ10の無回転時における差動回路
50の出力が0になるように調整される。したがって、差
動回路50からの出力が0であることを確認すれば、振動
ジャイロ10が回転していないことがわかる。
一方、振動ジャイロ10をその軸を中心として一方向に
回転した場合、振動ジャイロ10の振動方向と直交する方
向にコリオリ力が働く。そのため、振動ジャイロ10の振
動方向は、無回転時の振動方向からずれる。この時、た
とえば、検出用の一方の圧電素子14bはその主面に直交
する方向に近い方向に、検出用の他方の圧電素子14cは
その主面に平行する方向に近い方向に、それぞれ屈曲振
動する。
回転した場合、振動ジャイロ10の振動方向と直交する方
向にコリオリ力が働く。そのため、振動ジャイロ10の振
動方向は、無回転時の振動方向からずれる。この時、た
とえば、検出用の一方の圧電素子14bはその主面に直交
する方向に近い方向に、検出用の他方の圧電素子14cは
その主面に平行する方向に近い方向に、それぞれ屈曲振
動する。
この場合、特に第3B図に示すように、検出用の一方の
圧電素子14bからの出力は大きくなり、逆に、検出用の
他方の圧電素子14cからの出力は、圧電素子14bの出力が
大きくなる分だけ小さくなる。したがって、この場合
も、発振回路30の可変抵抗器32からの出力は、無回転時
の出力と同じになる。
圧電素子14bからの出力は大きくなり、逆に、検出用の
他方の圧電素子14cからの出力は、圧電素子14bの出力が
大きくなる分だけ小さくなる。したがって、この場合
も、発振回路30の可変抵抗器32からの出力は、無回転時
の出力と同じになる。
そして、可変抵抗器32からの出力は、無回転時の場合
と同様に、反転増幅器34およびローパスフィルタ38など
を介して、駆動用の圧電素子14aに印加される。したが
って、振動ジャイロ10の回転時にも、その無回転時と同
様に、振動ジャイロ10を効率よく自励振駆動することが
できる。
と同様に、反転増幅器34およびローパスフィルタ38など
を介して、駆動用の圧電素子14aに印加される。したが
って、振動ジャイロ10の回転時にも、その無回転時と同
様に、振動ジャイロ10を効率よく自励振駆動することが
できる。
一方、差動回路50では、圧電素子14bの出力が圧電素
子14cの出力より大きくなるため、平滑回路68の出力の
絶対値が他方の平滑回路70の出力の絶対値より大きくな
る。したがって、合成手段としての可変抵抗器72からは
第3B図に示すように正の直流が出力され、振動ジャイロ
10が一方向に回転していることがわかる。
子14cの出力より大きくなるため、平滑回路68の出力の
絶対値が他方の平滑回路70の出力の絶対値より大きくな
る。したがって、合成手段としての可変抵抗器72からは
第3B図に示すように正の直流が出力され、振動ジャイロ
10が一方向に回転していることがわかる。
なお、振動ジャイロ10の回転角速度が大きくなればな
るほど、圧電素子14bおよび14cの出力差が大きくなるの
で、差動回路50からの出力も大きくなる。したがって、
差動回路50の出力の大きさから、振動ジャイロ10の回転
角速度を知ることができる。この場合も、この差動回路
50では、圧電素子14bの出力を順方向に半波整流して平
滑しかつ圧電素子14cの出力を逆方向に半波整流して平
滑しそれから合成するため、それらの出力間に位相差が
あっても、その位相差による誤差は生じない。
るほど、圧電素子14bおよび14cの出力差が大きくなるの
で、差動回路50からの出力も大きくなる。したがって、
差動回路50の出力の大きさから、振動ジャイロ10の回転
角速度を知ることができる。この場合も、この差動回路
50では、圧電素子14bの出力を順方向に半波整流して平
滑しかつ圧電素子14cの出力を逆方向に半波整流して平
滑しそれから合成するため、それらの出力間に位相差が
あっても、その位相差による誤差は生じない。
なお、振動ジャイロ10が逆方向に回転している場合
は、圧電素子14bおよび14cの出力の大きさが逆になるの
で、差動回路50からは、負の直流が出力される。したが
って、差動回路50の出力の極性から、振動ジャイロ10の
回転方向を知ることができる。
は、圧電素子14bおよび14cの出力の大きさが逆になるの
で、差動回路50からは、負の直流が出力される。したが
って、差動回路50の出力の極性から、振動ジャイロ10の
回転方向を知ることができる。
発明者の実験によれば、この実施例では、振動ジャイ
ロ10の回転角速度と差動回路50の出力電圧とは、それら
の関係を第4図のグラフに示すように、S/N比ないしは
精度のよいリニアな関係を有する。
ロ10の回転角速度と差動回路50の出力電圧とは、それら
の関係を第4図のグラフに示すように、S/N比ないしは
精度のよいリニアな関係を有する。
なお、上述の実施例の発振回路30では、その入力端と
して可変抵抗器32の固定端子32aおよび32bが用いられ、
可変抵抗器32の可動端子32cが反転増幅器34の入力側に
直接接続されているが、その入力端と可変抵抗器32の固
定端子32aおよび32cとを、可変抵抗器32の可動端子32c
と反転増幅器34の入力側とを、それぞれ、抵抗器を介し
て接続してもよい。
して可変抵抗器32の固定端子32aおよび32bが用いられ、
可変抵抗器32の可動端子32cが反転増幅器34の入力側に
直接接続されているが、その入力端と可変抵抗器32の固
定端子32aおよび32cとを、可変抵抗器32の可動端子32c
と反転増幅器34の入力側とを、それぞれ、抵抗器を介し
て接続してもよい。
また、上述の実施例において、振動ジャイロ10の回転
角速度を検出するために、特別な差動回路50が用いられ
ているが、2つの検出用の圧電素子14bおよび14cの出力
間に電圧誤差や位相差が生じない場合などには、上述の
差動回路50に代えて通常の差動増幅器が用いられてもよ
い。
角速度を検出するために、特別な差動回路50が用いられ
ているが、2つの検出用の圧電素子14bおよび14cの出力
間に電圧誤差や位相差が生じない場合などには、上述の
差動回路50に代えて通常の差動増幅器が用いられてもよ
い。
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。 第2A図および第2B図は、それぞれ、この発明が適用され
る振動ジャイロの一例を示し、第2A図はその斜視図であ
り、第2B図は第2A図の線II B−II Bにおける断面図であ
る。 第3A図および第3B図は、それぞれ、第1図実施例の各部
における出力を示すグラフであり、第3A図は振動ジャイ
ロの無回転時の出力を示し、第3B図はその回転時の出力
を示す。 第4図は第1図実施例における振動ジャイロの回転角速
度と差動回路の出力電圧との関係を示すグラフである。 第5図および第6図は、それぞれ、この発明の背景とな
る従来の振動ジャイロの一例および他の例を示す図解図
である。 図において、10は振動ジャイロ、30は発振回路、32は可
変抵抗器、34は反転増幅器、38はローパスフィルタを示
す。
る振動ジャイロの一例を示し、第2A図はその斜視図であ
り、第2B図は第2A図の線II B−II Bにおける断面図であ
る。 第3A図および第3B図は、それぞれ、第1図実施例の各部
における出力を示すグラフであり、第3A図は振動ジャイ
ロの無回転時の出力を示し、第3B図はその回転時の出力
を示す。 第4図は第1図実施例における振動ジャイロの回転角速
度と差動回路の出力電圧との関係を示すグラフである。 第5図および第6図は、それぞれ、この発明の背景とな
る従来の振動ジャイロの一例および他の例を示す図解図
である。 図において、10は振動ジャイロ、30は発振回路、32は可
変抵抗器、34は反転増幅器、38はローパスフィルタを示
す。
Claims (4)
- 【請求項1】2つの検出用の圧電素子と1つの駆動用の
圧電素子とを有する振動ジャイロを自励振駆動させるた
めの発振回路であって、 前記2つの検出用の圧電素子にそれぞれ接続される2つ
の入力端、 前記2つの入力端間に接続される抵抗器、 その入力側が前記抵抗器の中間に接続される増幅器、お
よび 前記1つの駆動用の圧電素子に接続される出力端を含
む、発振回路。 - 【請求項2】前記抵抗器は可変抵抗器を含む、特許請求
の範囲第1項記載の発振回路。 - 【請求項3】さらに、前記増幅器に直列に接続されるロ
ーパスフィルタを含む、特許請求の範囲第1項または第
2項記載の発振回路。 - 【請求項4】前記ローパスフィルタは、RCフィルタを含
む、特許請求の範囲第3項記載の発振回路。
Priority Applications (16)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4480789A JP2536132B2 (ja) | 1989-02-25 | 1989-02-25 | 発振回路 |
GB8918103A GB2223309B (en) | 1988-08-12 | 1989-08-08 | Vibrator and vibratory gyroscope using the same |
DE3943788A DE3943788C2 (de) | 1988-08-12 | 1989-08-10 | Lageraufbau für einen Schwinger eines Schwingkreisels |
DE3943787A DE3943787C2 (de) | 1988-08-12 | 1989-08-10 | Differentialverstärker |
DE19893926504 DE3926504C2 (de) | 1988-08-12 | 1989-08-10 | Schwingkreisel |
DE3943805A DE3943805C2 (de) | 1988-08-12 | 1989-08-10 | Schwingkreisel |
GB9301203A GB2262342A (en) | 1988-08-12 | 1993-01-22 | A vibrator for use in a vibratory gyroscope |
GB9301204A GB2262343A (en) | 1988-08-12 | 1993-01-22 | A vibrator for use in a vibratory gyroscope |
US08/044,630 US5349857A (en) | 1988-08-12 | 1993-04-12 | Vibratory gyroscope |
US08/263,894 US5505085A (en) | 1988-08-12 | 1994-06-22 | Vibrator and vibratory gyroscope using the same |
US08/276,759 US5493166A (en) | 1988-08-12 | 1994-07-18 | Vibrator and vibrating gyroscope using the same |
US08/474,118 US5569969A (en) | 1988-08-12 | 1995-06-07 | Vibrator and vibratory gyroscope using the same |
US08/584,472 US5874674A (en) | 1988-08-12 | 1996-01-11 | Vibrator including piezoelectric electrodes or detectors arranged to be non-parallel and non-perpendicular to coriolis force direction and vibratory gyroscope using the same |
US09/163,830 US6161432A (en) | 1988-08-12 | 1998-09-01 | Vibrator and vibratory gyroscope using the same |
US09/163,828 US6016698A (en) | 1988-08-12 | 1998-09-01 | Vibratory gyroscope including piezoelectric electrodes or detectors arranged to be non-parallel and non-perpendicular to coriolis force direction |
US09/163,829 US6016699A (en) | 1988-08-12 | 1998-09-01 | Vibrator including piezoelectric electrodes of detectors arranged to be non-parallel and non-perpendicular to Coriolis force direction and vibratory gyroscope using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4480789A JP2536132B2 (ja) | 1989-02-25 | 1989-02-25 | 発振回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02223818A JPH02223818A (ja) | 1990-09-06 |
JP2536132B2 true JP2536132B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12701701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4480789A Expired - Lifetime JP2536132B2 (ja) | 1988-08-12 | 1989-02-25 | 発振回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2536132B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2583691B2 (ja) * | 1991-06-07 | 1997-02-19 | 赤井電機株式会社 | 振動ジャイロ |
JPH0518759A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-26 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジヤイロ |
JP2583704B2 (ja) * | 1991-09-10 | 1997-02-19 | 赤井電機株式会社 | 発振回路 |
JPH05118859A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-14 | Akai Electric Co Ltd | 振動制御装置 |
JP3016986B2 (ja) * | 1993-02-17 | 2000-03-06 | 三菱電機株式会社 | 振動ジャイロ用検出回路 |
US5430342A (en) * | 1993-04-27 | 1995-07-04 | Watson Industries, Inc. | Single bar type vibrating element angular rate sensor system |
US5794080A (en) | 1994-08-31 | 1998-08-11 | Nikon Corporation | Piezoelectric vibration angular velocity meter and camera using the same |
JP2013213728A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Seiko Epson Corp | ジャイロセンサーおよび電子機器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6219714A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-28 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
JPH0656300B2 (ja) * | 1985-09-02 | 1994-07-27 | 日本電装株式会社 | 振動型角速度検出装置 |
JPS6338110A (ja) * | 1986-08-02 | 1988-02-18 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
JPS6367921U (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-07 |
-
1989
- 1989-02-25 JP JP4480789A patent/JP2536132B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02223818A (ja) | 1990-09-06 |
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JPH05312578A (ja) | ジャイロ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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