JP2699603B2 - Angular velocity sensor - Google Patents
Angular velocity sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はジャイロスコープ、とくに圧電素子振動を用
いた角速度センサに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscope, and particularly to an angular velocity sensor using piezoelectric element vibration.
従来の技術 従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置として
飛行機、船舶のような移動する物体の方位を知る方法と
して機械式の回転ジャイロが主に使われている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an inertial navigation device using a gyroscope, a mechanical rotary gyroscope is mainly used as a method for finding the direction of a moving object such as an airplane or a ship.
これは安定した方位が得られるが機械式であることか
ら装置が大がかりであり、コストも高く、小型化が望ま
れる機器への応用は困難である。Although a stable azimuth can be obtained, the apparatus is large-scale because it is a mechanical type, the cost is high, and it is difficult to apply the apparatus to equipment for which miniaturization is desired.
一方、回転力を使わずに物体を振動させて振動された
検知素子から、『コリオリの力』を検出する振動型角速
度センサがある。多くは圧電式と電磁式のメカニズムを
採用している構造のものである。これらはジャイロを構
成する質量の運動が一定速度の運動ではなく、振動にな
っている。したがって角速度が加わった場合、コリオリ
の力は、質量の振動数と等しい振動数の振動トルクとし
て生じるものである。このトルクによる振動を検出する
ことによって角速度を測定するのが振動型角速度センサ
の原理であり、とくに圧電体を用いたセンサが多く考案
されている。(日本航空宇宙学会誌第23巻第257号 339
−350ページ) 上記の原理に基づく従来の角速度センサの構造は第2
図に示すようになっている。すなわち検知用圧電素子1
と、駆動用圧電素子2が接合部材6で直交接続され、電
極ブロック3により音叉構造に接合されている。その音
叉構造を支持棒4で支持しベース5に固定されている。
電気的配線はリードピン8よりリード線7dにより駆動用
圧電素子2へ、またリードピン8より保持板9を介し
て、リード線7eにより検知用圧電素子1に接続されてい
る。On the other hand, there is a vibration type angular velocity sensor that detects a "Coriolis force" from a detection element vibrated by vibrating an object without using a rotational force. Many are of a structure that employs piezoelectric and electromagnetic mechanisms. In these, the motion of the mass constituting the gyro is not a constant-speed motion but a vibration. Therefore, when an angular velocity is applied, the Coriolis force is generated as a vibration torque having a frequency equal to the frequency of the mass. The principle of the vibration type angular velocity sensor is to measure the angular velocity by detecting the vibration caused by the torque, and many sensors using a piezoelectric body have been devised. (Journal of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, vol.23, no.257, 339
The conventional angular velocity sensor based on the above principle is the second
It is as shown in the figure. That is, the detecting piezoelectric element 1
And the driving piezoelectric element 2 are orthogonally connected by a joining member 6 and joined to the tuning fork structure by the electrode block 3. The tuning fork structure is supported by a support rod 4 and fixed to a base 5.
Electrical wiring is connected from the lead pin 8 to the driving piezoelectric element 2 via the lead wire 7d, and from the lead pin 8 via the holding plate 9 to the detecting piezoelectric element 1 via the lead wire 7e.
以上のように構成された従来の角速度センサを動作さ
せるには、まず一対の駆動用圧電素子2を駆動するため
に対向している面を共通電極として、それぞれ外側の面
との間に交流信号をかける。信号を印加された駆動用圧
電素子2は電極ブロック3を中心にして対称な振動を始
める、いわゆる音叉振動であり、これに角速度が加わる
と『コリオリの力』が発生し、角速度が検出できる。In order to operate the conventional angular velocity sensor configured as described above, first, the surfaces facing each other for driving the pair of driving piezoelectric elements 2 are used as a common electrode, and an alternating current signal is applied between each surface and the outer surface. multiply. The driving piezoelectric element 2 to which the signal is applied is a so-called tuning fork vibration which starts symmetrical vibration around the electrode block 3, and when an angular velocity is applied thereto, a "Coriolis force" is generated and the angular velocity can be detected.
なおリード線7eの一端を保持板9により検知用圧電素
子1の面に対してほぼ直角の位置に保持することで、リ
ード線7eによる音叉振動の阻害を抑えている。By holding one end of the lead wire 7e at a position substantially perpendicular to the surface of the detecting piezoelectric element 1 by the holding plate 9, inhibition of tuning fork vibration by the lead wire 7e is suppressed.
発明が解決しようとする課題 上記の原理に基づく構成にて、特願平1−95719号に
示される角速度センサが発明されているが、下記のよう
な課題があった。Problems to be Solved by the Invention An angular velocity sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 1-95719 has been invented with a configuration based on the above principle, but has the following problems.
リード線7eはその固有振動数が約3kHz以上になるよう
にその線長、線径を決めて、角速度センサの駆動周波数
約1kHzより離して共振することがないようにしている。
また、断線を予防するためにより線を使用している。と
ころが、より線がばらけたり、形状が円形に近くなった
りすると、リード線7eの固有振動数が低くなり、センサ
の駆動に影響しやすくなり、また、直接検知用圧電素子
1の振動に影響をおよぼすので、最終出力が変動してし
まうという課題があった。The length and diameter of the lead wire 7e are determined so that the natural frequency of the lead wire 7e is about 3 kHz or more, so that resonance does not occur at a drive frequency of about 1 kHz of the angular velocity sensor.
Also, wires are used to prevent disconnection. However, if the wires are loose or the shape becomes close to a circle, the natural frequency of the lead wire 7e decreases, which easily affects the driving of the sensor, and also directly affects the vibration of the piezoelectric element 1 for detection. Therefore, there is a problem that the final output fluctuates.
本発明はかかる課題に留意し、リード線の影響のない
最終出力の安定な角速度センサを提供しようとするもの
である。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a stable angular velocity sensor having a final output without the influence of a lead wire.
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、駆動用圧電素子
と、検知用圧電素子と、この駆動用圧電素子と検知用圧
電素子を振動方向が直交するように積み上げ接合する第
1の接合部材と、このように接合された一対を音叉構造
に接合する第2の接合部材と、この音叉構造を支持する
支持材と、この支持された音叉構造を固定するベースに
埋設されたリードピンを具備し、検知用圧電素子への電
気的接続を、リード線をリードピンから直接検知用圧電
素子上の電極に接続せず、リードピンからまず第1の接
合部材に接着剤などにより機械的に固定し、それから検
知用圧電素子上の電極に接続する構成としたものであ
る。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a driving piezoelectric element, a detecting piezoelectric element, and stacking and joining the driving piezoelectric element and the detecting piezoelectric element such that the vibration directions are orthogonal to each other. A first joining member to be joined, a second joining member joining the pair joined in this way to a tuning fork structure, a support member supporting the tuning fork structure, and a base member fixing the supported tuning fork structure. Electrical connection to the detecting piezoelectric element, the lead wire is not directly connected to the electrode on the detecting piezoelectric element from the lead pin, but the lead pin is firstly connected to the first joining member by an adhesive or the like. And then connected to electrodes on the detecting piezoelectric element.
作用 上記構成の本発明の角速度センサは、検知用圧電素子
に電気的に接続するリード線を第1の接合部材に中間部
を機械的に固定することで、線分として短くすることが
でき、固有振動数が充分に高くなり、また、このリード
線の線分として短くなるので形状の変化やばらけが少な
くなり固有振動数の変動を抑えられるので、駆動に与え
る影響が少なくなり、最終出力の安定した角速度センサ
を得ることができる。Effect The angular velocity sensor of the present invention having the above-described configuration can shorten a line segment by mechanically fixing the intermediate portion of the lead wire electrically connected to the detecting piezoelectric element to the first joining member, The natural frequency becomes sufficiently high, and the length of the lead wire becomes short, which reduces the change in shape and variation, and suppresses the fluctuation of the natural frequency. A stable angular velocity sensor can be obtained.
実施例 第1図は本発明による角速度センサの一実施例を示す
構造図であり、第2図の従来例と同一部分に付いては、
同一番号を付している。図示のように検知用圧電素子1
と駆動用圧電素子2が第1の接合部材である接合部材6
で振動方向が直交するように接合され、この接合された
素子の一対を第2の接合部材である電極ブロック3で音
叉構造に接合し、支持棒4でベース5に固定されてい
る。電気的接続はベース5に埋設されたリードピン8か
らリード線7aで駆動用圧電素子2に接続され、保持板9
に保持されたリードピン8よりリード線7bで接合部材6
に接着剤などで機械的固定をしてからリード線7cで検知
用圧電素子1に接続している。リード線7bとリード線7c
は1本のリード線であり、その中間を機械的に固定され
たものである。接合部材6と検知用圧電素子1のリード
線7cの接続されている点との相対的な振動はほとんど無
いので、リード線7cの接合部材6に接着固定された部分
から検知用圧電素子1側が駆動に対して与える影響は無
視できる。リード線の駆動に対する影響は、接合部材6
から保持板9までのリード線7bの部分による影響だけを
考えればよい。リード線7bの音叉構造センサ素子への接
続点は接合部材6であり、検知用圧電素子1ではないの
で、リード線7bの接合部材6から保持板9までの長さを
従来の第2図のリード線7eよりも短くしても、検知用圧
電素子1の振動を阻害することがない。リード線7bとし
て線分を短くし、その固有振動数を5kHzとしたので、駆
動周波数1kHzに対し大きく離すことができ、また、この
リード線の形状の変化やばらけになって固有振動数が変
動しても、3kHzよりも小さくなることはなく、駆動に対
してほとんど影響しない。したがって、最終出力の安定
した角速度センサを得ることができる。Embodiment FIG. 1 is a structural view showing an embodiment of an angular velocity sensor according to the present invention.
The same numbers are given. As shown, the detecting piezoelectric element 1
Member 6 in which the driving piezoelectric element 2 is a first joining member
Are joined so that the vibration directions are orthogonal to each other. A pair of the joined elements is joined to a tuning fork structure by an electrode block 3 serving as a second joining member, and fixed to a base 5 by a support rod 4. Electrical connection is made from the lead pins 8 embedded in the base 5 to the driving piezoelectric element 2 via lead wires 7a, and the holding plate 9
Member 6 with lead wire 7b from lead pin 8 held in
After being mechanically fixed with an adhesive or the like, it is connected to the detecting piezoelectric element 1 by a lead wire 7c. Lead wire 7b and lead wire 7c
Is a single lead wire, the middle of which is mechanically fixed. Since there is almost no relative vibration between the joining member 6 and the point where the lead wire 7c of the detecting piezoelectric element 1 is connected, the sensing piezoelectric element 1 side is located from the portion of the lead wire 7c bonded and fixed to the joining member 6. The effect on driving is negligible. The effect on the driving of the lead wire is as follows.
It is sufficient to consider only the effect of the portion of the lead wire 7b from the lead wire 7b to the holding plate 9. Since the connecting point of the lead wire 7b to the tuning fork structure sensor element is the joining member 6 and not the detecting piezoelectric element 1, the length from the joining member 6 of the lead wire 7b to the holding plate 9 is shown in FIG. Even if it is shorter than the lead wire 7e, the vibration of the detecting piezoelectric element 1 is not hindered. Since the line segment is shortened as the lead wire 7b and its natural frequency is set to 5 kHz, it can be largely separated from the drive frequency of 1 kHz, and the natural frequency changes due to the change in shape and dispersal of this lead wire. Even if it fluctuates, it does not become smaller than 3 kHz and has little effect on driving. Therefore, an angular velocity sensor having a stable final output can be obtained.
発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明によれば検知
用圧電素子に電気的に接続したリード線をこの中間部を
センサ素子の接合部材に接着固定することにより、この
リード線を短くすることができ、固有振動数が充分に高
くなり、また、このリード線の形状の変化やばらけによ
る固有振動数の変動を抑えられるので、検知用圧電素子
の振動の駆動に与える影響が少なくなり、最終出力の安
定した角速度センサを得ることができる。Effect of the Invention As is apparent from the above description, according to the present invention, the lead wire electrically connected to the detecting piezoelectric element is bonded and fixed to the joining member of the sensor element at the intermediate portion, whereby the lead wire is connected. It can be shortened, the natural frequency becomes sufficiently high, and the fluctuation of the natural frequency due to the change of the shape of the lead wire or the variation can be suppressed. Therefore, an angular velocity sensor having a stable final output can be obtained.
第1図は本発明の一実施例の角速度センサの構造を示す
概略斜視図、第2図は従来例の角速度センサの構造を示
す概略斜視図である。 1……検知用圧電素子、2……駆動用圧電素子、3……
電極ブロック(第2の接合部材)、4……支持棒、5…
…ベース、6……接合部材(第1の接合部材)、7a,7b,
7c……リード線。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of an angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of a conventional angular velocity sensor. 1 ... piezoelectric element for detection, 2 ... piezoelectric element for driving, 3 ...
Electrode block (second joining member), 4 ... support rod, 5 ...
… Base, 6 …… joining member (first joining member), 7a, 7b,
7c …… Lead wire.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 進 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 川端 茂 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−229023(JP,A) 特開 平2−272318(JP,A) 特開 平2−306110(JP,A) 実開 平1−120615(JP,U) 実開 昭64−10617(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Susumu Sakamoto, Inventor 1006, Kazuma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Mamoru Matsuda 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-62-229023 (JP, A) JP-A-2-272318 (JP, A) JP-A-2-306110 (JP, A) JP-A-1-120615 (JP, U) JP-A-64-10617 (JP, U)
Claims (1)
と、前記駆動用圧電素子と前記検知用圧電素子を振動方
向が直交するように積み上げ接合する第1の接合部材
と、前記接合された素子の一対を音叉構造に接合する第
2の接合部材と、前記音叉構造体をベースに支持する支
持材と、前記ベースに埋設された信号入出力用のリード
ピンと、上記リードピンの他端に保持された保持板とを
具備し、前記検出用圧電素子への電気的接続を、前記リ
ードピンから前記第1の接合部材への機械的固定部分を
介して前記検知用圧電素子上の電極に接続されるリード
線により行ったことを特徴とする角速度センサ。The present invention relates to a driving piezoelectric element, a detecting piezoelectric element, a first joining member for stacking and joining the driving piezoelectric element and the detecting piezoelectric element so that their vibration directions are orthogonal to each other, and A second joining member for joining a pair of the obtained elements to a tuning fork structure, a support member for supporting the tuning fork structure on a base, a signal input / output lead pin embedded in the base, and the other end of the lead pin And a holding plate held on the piezoelectric element for detection, the electrical connection to the piezoelectric element for detection, the electrode on the piezoelectric element for detection via a mechanically fixed portion from the lead pin to the first joining member An angular velocity sensor performed by a connected lead wire.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2039958A JP2699603B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2039958A JP2699603B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Angular velocity sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03243816A JPH03243816A (en) | 1991-10-30 |
JP2699603B2 true JP2699603B2 (en) | 1998-01-19 |
Family
ID=12567468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2039958A Expired - Lifetime JP2699603B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Angular velocity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2699603B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62229023A (en) * | 1986-03-31 | 1987-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Angular velocity sensor |
JPH01120615U (en) * | 1988-02-05 | 1989-08-16 |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2039958A patent/JP2699603B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03243816A (en) | 1991-10-30 |
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