JP2998248B2 - Angular velocity sensor device - Google Patents

Angular velocity sensor device

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JP2998248B2
JP2998248B2 JP3060034A JP6003491A JP2998248B2 JP 2998248 B2 JP2998248 B2 JP 2998248B2 JP 3060034 A JP3060034 A JP 3060034A JP 6003491 A JP6003491 A JP 6003491A JP 2998248 B2 JP2998248 B2 JP 2998248B2
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二郎 寺田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えばセラミック圧電素
子を使用した音叉構造振動型角速度センサを駆動し、角
速度に比例した電圧を出力するための角速度センサ装置
に関するものである。
The present invention relates are, for example to drive the tuning fork structure vibrating angular velocity sensor using the ceramic piezoelectric element, to an angular velocity sensor device <br/> for outputting a voltage proportional to the angular velocity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の角速度センサ装置を図面に基づき
説明する。図6は従来の角速度センサ装置の構成を示す
ブロック図であり、1は第1の増幅器、2は整流器、3
は平滑回路、4は第2の増幅器、5は第3の増幅器、6
は位相検波器、7は平滑回路、8は直流増幅器、9は音
叉構造振動型角速度センサをそれぞれ示すものである。
2. Description of the Related Art A conventional angular velocity sensor device will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional angular velocity sensor device , wherein 1 is a first amplifier, 2 is a rectifier, 3
Is a smoothing circuit, 4 is a second amplifier, 5 is a third amplifier, 6
Denotes a phase detector, 7 denotes a smoothing circuit, 8 denotes a DC amplifier, and 9 denotes a tuning-fork structure vibration type angular velocity sensor.

【0003】音叉構造振動型角速度センサ装置は、モニ
タ用圧電素子102の表面電荷を増幅する第1の増幅器
1と、この出力電圧を整流する整流器2と、この整流器
2の出力電圧を平滑する平滑回路3と、この平滑回路3
の出力電圧値が高くなると増幅度が低下し、低くなると
増幅度が高くなるように構成された第2の増幅器4とに
よって駆動用圧電素子101に印加される電圧振幅が制
御され、音叉は一定振幅で音叉振動するように構成され
ている。
The tuning fork structure vibration type angular velocity sensor device includes a first amplifier 1 for amplifying a surface charge of a monitoring piezoelectric element 102, a rectifier 2 for rectifying an output voltage thereof, and a smoothing device for smoothing an output voltage of the rectifier 2. Circuit 3 and the smoothing circuit 3
The amplitude of the voltage applied to the driving piezoelectric element 101 is controlled by the second amplifier 4 which is configured so that the amplification degree decreases as the output voltage value increases and the amplification degree increases as the output voltage value decreases. The tuning fork vibrates at an amplitude.

【0004】また、第1,第2の検知用圧電素子10
3,104の表面電極には印加される角速度に応じて電
荷が生じる。この電荷は第3の増幅器5で増幅され、位
相検波器6で音叉振動の周期で位相検波されて角速度に
比例した電圧が得られる。この電圧は直流増幅器8によ
って直流増幅されて出力されるように構成されたもので
あった。
The first and second detecting piezoelectric elements 10
Electric charges are generated in the 3,104 surface electrodes in accordance with the applied angular velocity. This electric charge is amplified by the third amplifier 5 and phase-detected by the phase detector 6 at the period of the tuning fork oscillation to obtain a voltage proportional to the angular velocity. This voltage was configured to be DC-amplified by the DC amplifier 8 and output.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】音叉構造振動型角速度
センサは、音叉振動方向と直交する方向に発生する角速
度に応じた信号を利用することを基本原理とするもので
あるがゆえに、どうしても音叉振動に起因するモレ信号
成分が発生しやすい。
SUMMARY OF THE INVENTION Tuning fork structure vibration type angular velocity
The sensor detects the angular velocity generated in the direction orthogonal to the tuning fork vibration direction.
The basic principle is to use the signal according to the degree.
Because of the presence of the signal
Ingredients are easily generated.

【0006】例えば、駆動用圧電素子101と第1の検
知用圧電素子103との直交精度及びモニタ用圧電素子
102と第2の検知用圧電素子104との直交精度バラ
ツキにより、角速度信号がゼロの時でも第3の増幅器5
の入力端に音叉振動による電荷が生じる。
For example, the angular velocity signal is zero due to the orthogonal accuracy of the driving piezoelectric element 101 and the first detecting piezoelectric element 103 and the orthogonal accuracy of the monitoring piezoelectric element 102 and the second detecting piezoelectric element 104. Even the third amplifier 5
A charge is generated at the input end of the device due to tuning fork vibration.

【0007】この電荷は位相検波器6を通過する時に完
全に除去することができるが、この電荷は角速度によっ
て生ずる電荷に対し非常に大きな値であるために位相検
波を行う前の第3の増幅器5で増幅度を上げることがで
きず、したがって位相検波を行った後の直流増幅器8の
増幅度を上げる必要があり、これによって位相検波器6
のスイッチングスピードの変動により出力電圧が不安定
になったり、直流増幅器8のオフセット変動による出力
電圧の温度変化によるドリフトの発生などによる性能バ
ラツキが大きく、出力信号にリップルやノイズなどの悪
影響を与えるという課題を有したものであった。
This charge can be completely removed when passing through the phase detector 6, but since this charge has a very large value with respect to the charge generated by the angular velocity, the third amplifier before the phase detection is performed. 5, the amplification cannot be increased, and therefore, it is necessary to increase the amplification of the DC amplifier 8 after performing the phase detection.
Output voltage becomes unstable due to fluctuations in the switching speed of the DC amplifier 8, and there is large performance variation due to the occurrence of drift due to a temperature change in the output voltage due to offset fluctuations of the DC amplifier 8, which adversely affects output signals such as ripples and noise. It had problems.

【0008】本発明は上記課題を解決し、性能の安定を
図った角速度センサ装置の提供を目的とするものであ
る。
An object of the present invention is to provide an angular velocity sensor device which solves the above-mentioned problems and achieves stable performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明による角速度センサ装置は、音叉構造の角速度
センサと、この角速度センサのモニタ用圧電素子の表面
電極に生ずる電荷を入力とする第1の増幅器と、この第
1の増幅器の出力電圧を入力とする反転増幅器と、この
反転増幅器の出力電圧を入力とし前記駆動用圧電素子の
駆動用電圧を可変調整して出力する第2の増幅器と、こ
の角速度センサの第1と第2の検知用圧電素子の表面電
極に生ずる電荷を入力としこの電荷量に比例した電圧を
出力する第3の増幅器と、この第3の増幅器の出力電圧
を音叉振動のタイミングによって位相検波する位相検波
器と、この位相検波器の出力信号を平滑する平滑回路
と、この平滑回路の出力電圧を直流増幅する直流増幅器
と、前記第1の増幅器の出力端子もしくは前記反転増幅
器の出力端子のいずれかと前記第3の増幅器の入力端子
との間に抵抗素子もしくは容量素子を接続した構成とし
たものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an angular velocity sensor device according to the present invention comprises an angular velocity sensor having a tuning fork structure.
A sensor, a first amplifier to which an electric charge generated on a surface electrode of a monitor piezoelectric element of the angular velocity sensor is input, an inverting amplifier to which an output voltage of the first amplifier is input, and an output voltage of the inverting amplifier. A second amplifier that variably adjusts and outputs a driving voltage of the driving piezoelectric element as an input, and an electric charge generated by inputting electric charges generated at surface electrodes of the first and second detecting piezoelectric elements of the angular velocity sensor as an input. A third amplifier that outputs a voltage proportional to the following, a phase detector that detects the output voltage of the third amplifier by the timing of the tuning fork oscillation, a smoothing circuit that smoothes the output signal of the phase detector, A DC amplifier for DC-amplifying the output voltage of the smoothing circuit; and a resistance element between one of the output terminal of the first amplifier and the output terminal of the inverting amplifier and the input terminal of the third amplifier. Ku is obtained by the configuration of connecting the capacitor element.

【0010】[0010]

【作用】この構成によって第3の増幅器の入力信号に含
まれる音叉振動によるモレ信号成分を打ち消すことが可
能となり、これにより第3の増幅器の増幅度を上げるこ
とが可能となる。
With this configuration, it is possible to cancel the leak signal component due to the tuning fork vibration included in the input signal of the third amplifier, thereby increasing the amplification of the third amplifier.

【0011】すなわち、音叉振動によるモレ信号成分は
音叉振動電圧を増幅している第1の増幅器の出力電圧と
同位相もしくは180°位相のズレた信号成分である。
That is, the leak signal component due to the tuning fork vibration is a signal component having the same phase or a 180 ° phase shift from the output voltage of the first amplifier which amplifies the tuning fork vibration voltage.

【0012】このため、同位相の場合には、この信号を
反転増幅した信号をモレ信号の大小に応じて一定量加え
てやればモレ信号を打ち消すことが可能であり、第1の
増幅器の出力電圧と180°位相のズレた信号成分であ
れば第1の増幅器の出力電圧をモレ信号の大小に応じて
一定量加えてやればモレ信号を打ち消すことが可能とな
るものである。
Therefore, in the case of the same phase, if a signal obtained by inverting and amplifying this signal is added in a fixed amount according to the magnitude of the leak signal, the leak signal can be canceled, and the output of the first amplifier can be cancelled. If the signal component is 180 ° out of phase with the voltage, the output signal of the first amplifier can be canceled by adding a fixed amount according to the magnitude of the leak signal.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明による角速度センサ装置の一実
施例を図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the angular velocity sensor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】まず音叉構造振動型角速度センサについて
図3〜図5を用いて説明する。図3は本発明による角速
度センサの構成を示す斜視図であり、主に4つの圧電素
子からなる駆動素子101,モニタ素子102,第1及
び第2の検知素子103,104で構成され、駆動素子
101と第1の検知素子103とを接合部105で直交
接合した第1の振動ユニット109と、モニタ素子10
2と第2の検知素子104とを接合部106で直交接合
した第2の振動ユニット110とを連結板107で連結
し、この連結板107を支持棒108で一点支持した音
叉構造に構成されている。なお、上記4つの圧電素子1
01〜104はそれぞれ金属振動体により構成された音
叉に圧電体を接合して構成されたものである。
First, a tuning fork structure vibration type angular velocity sensor will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the angular velocity sensor according to the present invention, which is mainly composed of a driving element 101 composed of four piezoelectric elements, a monitor element 102, first and second detection elements 103 and 104, and a driving element. A first vibration unit 109 in which a first sensing element 103 and a first sensing element 103 are orthogonally joined at a joining portion 105;
The second vibration unit 110, in which the second and second sensing elements 104 are orthogonally joined at the joining portion 106, is connected by a connecting plate 107, and the connecting plate 107 is configured in a tuning fork structure in which the connecting plate 107 is supported at one point by a support rod 108. I have. The above four piezoelectric elements 1
Each of 01 to 104 is formed by joining a piezoelectric body to a tuning fork made of a metal vibrator.

【0015】このように構成された角速度センサの駆動
素子101に正弦波電圧信号を与えると、逆圧電効果に
より第1の振動ユニット109が振動を始め、音叉振動
により第2の振動ユニット110も振動を開始する。従
ってモニタ素子102の圧電効果によってモニタ素子1
02表面に発生する電荷は駆動素子101へ印加してい
る正弦波電圧信号に比例する。このモニタ素子102に
発生する電荷を検出し、これが一定振幅になるように駆
動素子101へ印加する正弦波電圧信号をコントロール
することにより安定した音叉振動を得ることができる。
When a sinusoidal voltage signal is applied to the driving element 101 of the angular velocity sensor thus configured, the first vibration unit 109 starts to vibrate due to the inverse piezoelectric effect, and the second vibration unit 110 also vibrates due to the tuning fork vibration. To start. Therefore, the monitor element 1 is caused by the piezoelectric effect of the monitor element 102.
The electric charge generated on the surface 02 is proportional to the sinusoidal voltage signal applied to the driving element 101. By detecting the electric charge generated in the monitor element 102 and controlling the sine wave voltage signal applied to the drive element 101 so that the electric charge has a constant amplitude, a stable tuning fork vibration can be obtained.

【0016】この角速度センサ9が角速度に比例した出
力を発生させるメカニズムを図4及び図5を用いて説明
する。
The mechanism by which the angular velocity sensor 9 generates an output proportional to the angular velocity will be described with reference to FIGS.

【0017】図4は上記図3に示した角速度センサ9を
上からみた状態を示すもので、速度υで振動している第
1の検知素子103に角速度ωの回転が加わると、第1
の検知素子103には『コリオリの力』が生じる。この
『コリオリの力』は速度υに垂直で大きさは2mυωで
ある。第1の検知素子103は音叉振動をしているの
で、ある時点で速度υで振動しているとすれば、第2の
検知素子104は速度−υで振動しており『コリオリの
力』は−2mυωである。よって第1,第2の検知素子
103,104は図5のように互いに『コリオリの力』
が働く方向に変形し、第1,第2の検知素子表面には圧
電効果によって電荷が生じる。
FIG. 4 shows a state in which the angular velocity sensor 9 shown in FIG. 3 is viewed from above. When the rotation of the angular velocity ω is applied to the first detection element 103 vibrating at the velocity υ, the first
A “Coriolis force” is generated in the detecting element 103 of FIG. This “Coriolis force” is perpendicular to the speed υ and has a magnitude of 2 mυω. Since the first sensing element 103 is oscillating at the tuning fork, if it is oscillating at the speed υ at a certain point in time, the second sensing element 104 is oscillating at the speed −υ and the “Coriolis force” is -2mυω. Therefore, as shown in FIG. 5, the first and second sensing elements 103 and 104 are mutually "Coriolis forces".
Is deformed in the direction in which the function is effected, and charges are generated on the surfaces of the first and second sensing elements by the piezoelectric effect.

【0018】 ここでυは音叉振動によって生じる運動であり、音叉振動が υ=a・sinω0t a:音叉振動の振幅 ω0:音叉振動の周期 であるとすれば、『コリオリの力』は Fc=a・ω・sinω0t となり、角速度ω及び音叉振幅aに比例しており、第
1,第2の検知素子103,104を面方向に変形させ
る力となる。
[0018] Here, υ is a movement caused by the vibration of the tuning fork, tuning fork vibration υ = a · sinω 0 t a : amplitude of the tuning fork vibration ω 0: if the period of the vibration of the tuning fork, "Coriolis force" is F c = a · ω · sin ω 0 t, which is proportional to the angular velocity ω and the tuning fork amplitude a, and serves as a force for deforming the first and second detection elements 103 and 104 in the plane direction.

【0019】従って第1,第2の検知素子103,10
4の表面電荷量Qは Q∝a・ω・sinω0t となり音叉振幅aが一定にコントロールされているとす
れば、 Q∝ω・sinω0t となり第1,第2の検知素子103,104に発生する
表面電荷量Qは角速度ωに比例した出力として得られ、
この信号をω0tで同期検波すれば角速度ωに比例した
直流信号が得られる。
Therefore, the first and second sensing elements 103, 10
4 is Q 量 a · ω · sin ω 0 t, and if the tuning fork amplitude a is controlled to be constant, then Q∝ω · sin ω 0 t, and the first and second sensing elements 103, 104 Is obtained as an output proportional to the angular velocity ω,
If this signal is synchronously detected at ω 0 t, a DC signal proportional to the angular velocity ω can be obtained.

【0020】なお、このセンサに角速度以外の並進運動
を与えても第1の検知素子103と第2の検知素子10
4の2つの素子表面には同極性の電荷が生ずるため、直
流信号に変換時、互いに打ち消しあって出力は出ないよ
うになっている。
Note that even if a translational motion other than the angular velocity is given to this sensor, the first detecting element 103 and the second detecting element 10
Since electric charges of the same polarity are generated on the two element surfaces of No. 4, when converted into a DC signal, they cancel each other out and no output is produced.

【0021】図1は本発明による角速度センサ装置の一
実施例を示すものであり、図1は本発明の角速度センサ
装置の構成を示すブロック図であり、1は第1の増幅
器、2は整流器、3は平滑回路、4は第2の増幅器、5
は第3の増幅器、6は位相検波器、7は平滑回路、8は
直流増幅器、9は音叉構造振動型の角速度センサ、10
は反転増幅器、11は容量素子をそれぞれ示すものであ
る。
FIG. 1 shows an embodiment of an angular velocity sensor device according to the present invention. FIG. 1 shows an angular velocity sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the device , wherein 1 is a first amplifier, 2 is a rectifier, 3 is a smoothing circuit, 4 is a second amplifier, 5
Is a third amplifier, 6 is a phase detector, 7 is a smoothing circuit, 8 is a DC amplifier, 9 is a tuning fork structure vibration type angular velocity sensor , 10
Denotes an inverting amplifier, and 11 denotes a capacitive element.

【0022】また、図2(a),(b),(c)は前記
図1に示すブロック図における各部分の出力電圧を示す
出力波形図であり、(a)は第1の増幅器1の出力電
圧、(b)は反転増幅器10の出力電圧、(c)の破線
は第3の増幅器5に入力される角速度信号に比例した振
幅で音叉振動周期と同周期の電荷、実線は音叉振動のモ
レ信号成分の電荷である。この音叉振動のモレ信号成分
は前記した通り角速度センサの組立上の角度ズレによっ
て生じ、その振幅量はズレの大きさに比例し、位相は角
度ズレが90°に対し(+)側か(−)側によって18
0°異なった位相となるものである。
FIGS. 2A, 2B and 2C are output waveform diagrams showing output voltages of respective parts in the block diagram shown in FIG. 1, and FIG. The output voltage, (b) is the output voltage of the inverting amplifier 10, the dashed line (c) is an electric charge having an amplitude proportional to the angular velocity signal input to the third amplifier 5 and having the same period as the tuning fork oscillation period, and the solid line is the tuning fork oscillation period. This is the charge of the leak signal component. As described above, the leak signal component of the tuning fork vibration is generated by the angular deviation in assembling the angular velocity sensor, and the amplitude is proportional to the magnitude of the deviation. 18) by side
The phases differ by 0 °.

【0023】従って、あらかじめ角速度センサ単品ごと
にモレ信号成分の位相と大きさを測定し、このモレ信号
成分を打ち消すために最適な容量素子もしくは抵抗素子
11を選択し、モレ信号成分の位相の極性により第1の
増幅器1の出力端子もしくは反転増幅器10の出力端子
のいずれかを選択して上記端子と第3の増幅器5の入力
端子との間に容量素子もしくは抵抗素子11を接続する
ことにより前記図2(c)に実線で示すモレ信号成分を
減少させることができる。
Therefore, the phase and magnitude of the leak signal component are measured in advance for each angular velocity sensor alone, and the optimum capacitive element or resistive element 11 is selected to cancel the leak signal component, and the polarity of the phase of the leak signal component is determined. By selecting either the output terminal of the first amplifier 1 or the output terminal of the inverting amplifier 10 and connecting a capacitive element or a resistive element 11 between the terminal and the input terminal of the third amplifier 5. The leak signal component indicated by the solid line in FIG. 2C can be reduced.

【0024】このように構成された角速度センサ装置
おいて、仮に図2(c)に実線で示すモレ信号成分が破
線で示す第3の増幅器5に入力される角速度信号に比例
した振幅で音叉振動周期と同周期の電荷の信号に対し1
0倍の大きさであったとすると、実線のモレ信号成分を
打ち消すことにより第3の増幅器5の増幅度を10倍に
上げることができ、従来と同感度の出力電圧を得るため
には直流増幅器8の増幅度は1/10でよいことにな
る。
In the angular velocity sensor device configured as described above, the leak signal component indicated by the solid line in FIG. 2C is proportional to the angular velocity signal input to the third amplifier 5 indicated by the broken line. 1 for a charge signal with the same amplitude as the tuning fork oscillation cycle
Assuming that the amplitude is 0 times, the amplification degree of the third amplifier 5 can be increased to 10 times by canceling out the solid line leakage signal component. The amplification degree of 8 may be 1/10.

【0025】この結果、位相検波器6のスイッチングス
ピードによる誤差や直流増幅器8のオフセット変動によ
る誤差が1/10に縮小され、またノイズ及びリップル
も小さくなる。
As a result, the error due to the switching speed of the phase detector 6 and the error due to the offset fluctuation of the DC amplifier 8 are reduced to 1/10, and the noise and ripple are also reduced.

【0026】なお、第3の増幅器5の増幅度を10倍に
することにより第3の増幅器5のオフセット変動も10
倍の影響が生じるが、位相検波器6を介した構成とする
ことによりこの影響は除去され、性能の安定化を図るこ
とが可能になる。
By setting the amplification degree of the third amplifier 5 to 10 times, the offset fluctuation of the third amplifier 5 can be reduced by 10 times.
Although the effect is doubled, this effect is eliminated by using the configuration via the phase detector 6, and the performance can be stabilized.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明による角速度センサ装置は、角速
度がゼロの時に検知用圧電素子に発生し第3の増幅器に
入力する電荷を打ち消すことが可能となり、これにより
位相検波前の増幅段における増幅度を上げることが可能
となり、これにより出力信号に含まれる音叉振動周波数
のリップルの減少、位相検波器のスイッチングスピード
の変動による出力電圧のフラツキや温度ドリフトの低
下、直流増幅器のオフセット変動による出力電圧の温度
ドリフトの低下、出力電圧に含まれるノイズの減少など
の効果を得ることが可能になるものである。
According to the angular velocity sensor device of the present invention, it is possible to cancel the electric charge generated in the detecting piezoelectric element when the angular velocity is zero and inputted to the third amplifier, whereby the amplification in the amplification stage before the phase detection is performed. This makes it possible to reduce the ripple of the tuning fork vibration frequency included in the output signal, reduce the fluctuation of the output voltage and the temperature drift due to the fluctuation of the switching speed of the phase detector, and the output voltage due to the fluctuation of the offset of the DC amplifier. In this case, it is possible to obtain effects such as a reduction in temperature drift of the semiconductor device and a reduction in noise included in the output voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例における角速度センサ装置
構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an angular velocity sensor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)同実施例における第1の増幅器の出力電
圧を示す出力波形図 (b)同実施例における反転増幅器の出力電圧を示す出
力波形図 (c)音叉振動のモレ信号成分の電荷を示す出力波形図
FIG. 2A is an output waveform diagram showing an output voltage of a first amplifier in the embodiment. FIG. 2B is an output waveform diagram showing an output voltage of an inverting amplifier in the embodiment. Output waveform diagram showing charge

【図3】同実施例における角速度センサの構成を示す斜
視図
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an angular velocity sensor in the embodiment.

【図4】同実施例における角速度センサの動作を説明す
る主要部平面図
FIG. 4 is a main part plan view for explaining the operation of the angular velocity sensor in the embodiment.

【図5】同実施例における角速度センサの動作を説明す
る主要部斜視図
FIG. 5 is a perspective view of a main part for explaining the operation of the angular velocity sensor in the embodiment.

【図6】従来の角速度センサ装置の一例を示すブロック
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional angular velocity sensor device .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の増幅器 2 整流器 3,7 平滑回路 4 第2の増幅器 5 第3の増幅器 6 位相検波器 8 直流増幅器 9 角速度センサ 10 反転増幅器 11 容量素子 101 駆動用圧電素子 102 モニタ用圧電素子 103 第1の検知用圧電素子 104 第2の検知用圧電素子 105,106 接合部 107 連結板 109 第1の振動ユニット 110 第2の振動ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st amplifier 2 Rectifier 3,7 Smoothing circuit 4 2nd amplifier 5 3rd amplifier 6 Phase detector 8 DC amplifier 9 Angular velocity sensor 10 Inverting amplifier 11 Capacitance element 101 Driving piezoelectric element 102 Monitoring piezoelectric element 103 No. No. 1 piezoelectric element for detection 104 Second piezoelectric element for detection 105, 106 Joint 107 Connecting plate 109 First vibration unit 110 Second vibration unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 純威 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61−206516(JP,A) 特開 平4−297874(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junsei Yoshida 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-61-206516 (JP, A) JP-A-4 -297874 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 音叉構造の角速度センサと、この角速度
センサのモニタ用圧電素子の表面電極に生ずる電荷を入
力とする第1の増幅器と、この第1の増幅器の出力電圧
を入力とする反転増幅器と、この反転増幅器の出力電圧
を入力とし駆動用圧電素子の駆動用電圧を可変調整して
出力する第2の増幅器と、前記角速度センサの第1と第
2の検知用圧電素子の表面電極に生ずる電荷を入力とし
この電荷量に比例した電圧を出力する第3の増幅器と、
この第3の増幅器の出力電圧を音叉振動のタイミングに
よって位相検波する位相検波器と、この位相検波器の出
力信号を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力電圧
を直流増幅する直流増幅器と、前記第1の増幅器の出力
端子もしくは前記反転増幅器の出力端子のいずれかと前
記第3の増幅器の入力端子との間に抵抗素子もしくは容
量素子を接続して構成された角速度センサ装置。
An angular velocity sensor having a tuning fork structure and an angular velocity sensor
The charge generated at the surface electrode of the piezoelectric element for sensor monitoring is entered.
A first amplifier to be used as an input and an output voltage of the first amplifier
Amplifier and the output voltage of this inverting amplifier
To adjust the drive voltage of the drive piezoelectric element
A second amplifier for outputting, and first and second of the angular velocity sensors.
The charge generated on the surface electrode of the piezoelectric element for detection 2 is used as an input.
A third amplifier that outputs a voltage proportional to the charge amount,
The output voltage of the third amplifier is used as the timing of the tuning fork oscillation.
Therefore, the phase detector that performs phase detection and the output of this phase detector
A smoothing circuit for smoothing the force signal and an output voltage of the smoothing circuit
DC amplifier for amplifying the DC power of the first amplifier, and the output of the first amplifier
Terminal or the output terminal of the inverting amplifier
A resistor or a capacitor is connected between the third amplifier and the input terminal.
An angular velocity sensor device configured by connecting a quantity element.
【請求項2】 角速度センサは駆動用圧電素子と第1の
検知用圧電素子とを互いに直交接合してなる第1の振動
ユニット及びモニタ用圧電素子と第2の検知用圧電素子
とを互いに直交接合してなる第2の振動ユニットからな
り、かつ前記第1、第2の振動ユニットを検知軸に沿っ
て互いに平行になるように前記駆動用圧電素子と前記モ
ニタ用圧電素子の自由端どうしを連結板で連結して音叉
構造とした請求項1記載の角速度センサ装置。
2. An angular velocity sensor includes a driving piezoelectric element and a first piezoelectric element.
First vibration formed by orthogonally joining detection piezoelectric elements to each other
Unit and piezoelectric element for monitoring and second piezoelectric element for detection
From the second vibration unit which is orthogonally joined to each other.
And the first and second vibration units are moved along the detection axis.
The driving piezoelectric element and the motor so as to be parallel to each other.
Tuning fork by connecting free ends of piezoelectric element
The angular velocity sensor device according to claim 1, wherein the angular velocity sensor device has a structure.
【請求項3】 角速度センサが金属振動体により構成さ3. An angular velocity sensor comprising a metal vibrator.
れた音叉に圧電体を接合して構成されたものである請求And a piezoelectric body joined to the tuning fork
項2記載の角速度センサ装置。Item 3. The angular velocity sensor device according to Item 2.
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