JP4210684B2 - 回転速度センサの監視方法 - Google Patents

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Description

本発明は、振動式ジャイロスコープが第１の入力側および第１の出力側を以て１次調整回路の部分であり、該１次調整回路が固有周波数を有する励振信号を該第１の入力側に供給することによって振動式ジャイロスコープを励振し、振動式ジャイロスコープが更に第２の入力側および第２の出力側を以て２次調整回路の部分であり、前記第２の出力側から出力信号が取り出し可能であり、該出力信号は増幅およびＡ／Ｄ変換後に同相成分および直交成分において復調され、該両成分はフィルタリング後に再び復調されかつドライバ信号にまとめられ、該ドライバ信号は前記第２の入力側に供給され、かつ前記同相成分から回転速度信号が導出されるという形式の振動式ジャイロスコープを用いた回転速度センサの監視方法に関する。
例えばＥＰ０４６１７６１Ｂ１から、振動式ジャイロスコープが主軸線に対して半径方向に配向されている２つの軸線において励振されるようになっている回転速度センサが公知であるが、ここでは更に、振動式ジャイロスコープに対して相応の変換器を有する１次調整回路および２次調整回路が設けられている。この形式の回転速度センサが車両の動きを安定化させるために車両において使用されるのとき、故障または障害のある機能によって危険が生じる可能性がある。このことを回避するために、回転速度センサの機能監視が必要である。
この種の監視は有利にも本発明により、冒頭に述べた形式の方法において、同相成分および直交成分にテスト信号を付け加え、該テスト信号の周波数はドライバ信号において第２の調整回路の通過領域の外側にある側帯波が生じるようにし、調整ループの通過後の同相成分および直交成分にそれぞれ存在するテスト信号を監視しかつ振幅が前以て決められているしきい値を下回っているときに、エラーメッセージを送出することによって実施される。
本発明の方法により、振動式ジャイロスコープを含む調整回路全体の機能の監視が作動期間中に、回転速度センサの機能に何らかの方法で影響することなく可能である。
本発明の方法の有利な発展形態によれば、テスト信号を付け加える前に両成分から測定信号を取り出し、該測定信号を同期検波するようにしている。
２次調整回路におけるできるだけ多くの変化を捕捉検出するために、別の実施形態において、両成分からの測定信号をそれぞれ、それぞれの振幅、相互の振幅比についておよび／またはそれぞれの位相について監視することができる。その際有利には、測定信号を成分のフィルタリングの前および後ろで導出するようにしている。
変調によって生じた側帯波、ひいては変調信号並びに測定信号も極めて僅かな振幅を有しているので、雑音を抑圧するために、同期検波された測定信号を前以て決められている時間を介して積分しかつ積分値を前以て決められているしきい値と比較するようにすることができる。択一的に、本発明の方法を、同期検波された測定信号を積分しかつ該積分された測定信号が前以て決められているしきい値に達するまでの時間を測定するように構成することもできる。
公知の振動式ジャイロスコープでは、変調信号は２００Ｈｚの周波数を有している時有利であることが分かっている。
本発明は数多くの実施形態を許容するものである。そのうちの１つが複数の図に基づいた図面に略示されておりかつ以下に説明される。その際：
図１：回転速度センサのブロック線図および
図２：回転速度センサにおける２次調整回路の詳しい図。
実施例並びにその部分がブロック回路図の形で示されているが、このことは本発明の配置構成がブロックに相応する個々の回路を用いた形態に制限されていることを意味するものではない。本発明の配置構成はむしろ、特別有利には高集積化回路を用いて実現可能である。その際適当なプログラミングにおいてブロック線図において示されている処理ステップを実施するマイクロプロセッサを使用することができる。
図１には、１次励振信号ＰＤおよび２次励振信号ＳＤに対する２つの入力側２，３を備えた振動式ジャイロスコープ１を有する配置構成がブロック線図にて示されている。励振は適当な変換器、例えば電磁的な変換器によって行われる。振動式ジャイロスコープは更に、１次出力信号ＰＯおよび２次出力信号ＳＯに対する２つの出力側４，５を有している。これら信号はジャイロスコープの空間的にずれている個所におけるそれぞれの振動を表すものである。この形式のジャイロスコープは例えばＥＰ０３０７３２１Ａ１から公知でありかつコリオリの作用に基づいている。
振動式ジャイロスコープ１は高いＱのフィルタであり、その際入力側２と出力側４との間の区間は１次調整回路６の部分でありかつ入力側３と出力側５との間の区間は２次調整回路７の部分である。１次調整回路６は例えば１４ｋＨｚの振動式ジャイロスコープの共振周波数を有する振動を励振するために用いられる。その際励振は、２次調整回路のために利用される振動方向に対して９０°だけずれている、振動式ジャイロスコープの軸線において行われる。２次調整回路７において信号ＳＯは同相成分および直交成分に分割され、そのうち１つはフィルタ８を介して出力側９に供給され、そこから回転速度に比例する信号が取り出される。
２つの調整回路６，７において信号処理の重要な部分はデジタルで行われる。信号処理のために必要であるタイミング信号はクオーツ制御されるデジタル周波数合成器１０において生成される。この合成器のクロック周波数は図示の例では１４．５ＭＨｚである。１次調整器の説明は、それが実施例の理解のために必要でないので省略する。
２次調整回路７は図２にブロック線図にて示されており、増幅器２５、アンチ・エイリアス・フィルタ２６およびＡ／Ｄ変換器２７を含んでいる。増幅されかつデジタル化された信号ＳＯおよび搬送波Ｔｉ１もしくはＴｇ１が供給される乗算器２８，２９を用いて、同相成分および直交成分への分割が行われる。
続いて２つの成分はそれぞれ、（ｓｉｎｘ／ｘ）フィルタ３０，３１および低域通過フィルタ３２，３３を通過する。フィルタリングされた実数部から前処理回路３４を用いて２つの信号Ｒ１およびＲ２が導出される。これら信号は回転速度センサによって測定すべき回転速度を表している。信号Ｒ１およびＲ２は、信号Ｒ２が使用の回路技術によって可能な、例えば０Ｖないし＋５Ｖの全体の振幅領域をとっていないという点で相異している。エラーメッセージを出力するために、信号Ｒ２は零に置かれ、このことは接続されているシステムによってエラーメッセージとして識別される。
低域通過フィルタ３２，３３にはそれぞれ加算器３５，３６が後置接続されている。引き続いて、乗算器３７，３８を用いて、搬送波Ｔｉ２およびＴｇ２による２つの成分ＳｉないしＳｇの再変調が行われる。３９での加算により１４ｋＨｚの振動が生じる。これは出力ドライバ４０において振動式ジャイロスコープ１を励振するのに適している電流に変換される。
本発明の方法を実施するために、発生器４１において２００Ｈｚの変調信号が生成される。２つの乗算器４２，４３においてこの信号は、調整設定可能であるもしくはスイッチオンの際にメモリからロードされる定数ｋ１およびｋ２と乗算され、これにより相互に無関係に２つの成分に対するテスト信号の振幅が調整設定可能である。後続の加算器４４，４５において調整設定可能なバイアス電圧ｋ３およびｋ４が付加加算される。こうして導出される、テスト信号の成分は加算器３５，３６において同相成分および直交成分に付加加算される。それから後続の乗算器３７，３８および加算器３９によって、搬送波信号は再びまとめられた復調された出力信号および付加的に変調信号によって変調される。
振動式ジャイロスコープの出力側５から増幅、アンチ・エイリアス・フィルタリング２６，Ａ／Ｄ変換および２８および２９における復調後に得られる成分はフィルタ３２，３３の前およびフィルタ３２，３３の後でそれぞれ取り出されかつ測定信号としてマルチプレクサ４６に供給される。マルチプレクサの出力側は、同期検波器として用いられる乗算器４７に接続されている。この出力信号は４８において比較的大きな数の周期にわたって集積されかつしきい値回路４９に供給される。テスト信号の存在は前以て決められている時間内にその都度の積分値が前以て決められているしきい値を上回ることによって検出される。テスト信号の存在が確かめられない場合には５０で警報信号が出力される。テスト信号の少なくとも１つにおける位相エラーは同期検波によって同様に確かめられる。
回転速度センサのブロック線図 回転速度センサにおける２次調整回路の詳細図

Claims (7)

  1. 振動式ジャイロスコープは第１の入力側および第１の出力側を有する１次調整回路の一部分であり、該１次調整回路は固有周波数を有する励振信号を該第１の入力側に供給することによって振動式ジャイロスコープを励振し、
    振動式ジャイロスコープは更に第２の入力側および第２の出力側を有する以て２次調整回路の一部分であり、
    前記第２の出力側から出力信号が取り出し可能であり、該出力信号は増幅およびＡ／Ｄ変換後に同相成分および直交成分において復調され、
    該両成分はフィルタリング後に再び復調されかつドライバ信号にまとめられ、該ドライバ信号は前記第２の入力側に供給され、かつ
    前記同相成分から回転速度信号が導出される
    という形式の振動式ジャイロスコープを用いた回転速度センサの監視方法において、
    前記同相成分および直交成分にテスト信号を付け加え、該テスト信号の周波数はドライバ信号において第２の調整回路の通過領域の外側にある側帯波が生じるようにし、
    調整ループの通過後の同相成分および直交成分にそれぞれ存在するテスト信号を監視しかつ
    振幅が前以て決められているしきい値を下回っているときに、エラーメッセージを送出する
    ことを特徴とする方法。
  2. テスト信号を付け加える前に前記両成分から測定信号を取り出し、該測定信号を同期検波する
    請求項１記載の方法。
  3. 前記両成分からの測定信号をそれぞれ、それぞれの振幅、相互の振幅比についておよび／またはそれぞれの位相について監視する
    請求項２記載の方法。
  4. 測定信号を成分のフィルタリングの前および後ろで導出する
    請求項２または３記載の方法。
  5. 同期検波された測定信号を前以て決められている時間を介して積分しかつ
    積分値を前以て決められているしきい値と比較する
    請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 同期検波された測定信号を積分しかつ
    該積分された測定信号が前以て決められているしきい値に達するまでの時間を測定する
    請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
  7. 変調信号は２００Ｈｚの周波数を有している
    請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
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