JPH01232265A - ガスレートセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って、電歪振動ポンプ
４　（気体ポンプ）が形成されている。

又、このゲージング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５
ａ〜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
Ｗｆｐ　６　ａ〜６ｄのうち、電［ｇ　６　ａ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
の近値位置には、ノズル孔８及び補助孔９を有するノズ
ル板１ｏが設けられ、この中継端子板３とノズル板１ｏ
との間には、それらのほぼ中間位置にダストプレート１
１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、ポンプ室１２が形成されており、このポ
ンプ室１２がら送られたガスは、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を経て再びポンプ
室１２に戻される。

前記ゲージング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は外部がら電力を受け、外部に対してセンサ部
２ｏ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（ｔｌ　１４　ａには、信号
入力部材としてのリードビン１６が設けられ、この中継
端子１５とリードビン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及びリードビン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、ポンプ室１２がらのガスは吐出口５ｅを経てガス流
路ｌｂ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におけるガス流が清位し、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、ゲ
ージング１に加わる角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がらの出力である
センサ部出力は、中間リード線１つ、中継端子１５及び
リードビン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。

Ｃ１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及びリードビン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
べく駆動回路部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、前述のように一２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
。

８１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−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。

８１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。

「、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−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、ゲージング１
内が外部がら遮断されている。

・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って、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５
ａ〜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％　６　ａ　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１
１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、ポンプ室１２が形成されており、このポ
ンプ室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を経て再びポンプ
室１２に戻される。

前記ゲージング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ビン１６Ａ及び１
６Ｂが設けられ、これらの中継端子１５Ａとリードビン
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１４
ｂ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２ｏの各ホットワイヤ
７ａ、７ｂ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１
５Ａ及び１５Ｂ、接続部２１及びリードビン１６Ａ及び
１６Ｂ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、前記リードビン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の入力個迄は、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、ポンプ室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、ゲ
ージング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２ｏ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の出力側がら駆動回路
部１４の入力個迄における中継端子１５Ａ及び１５Ｂ、
リードビン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、リードビン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、リードビン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。よって、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−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オーミングアツプ時間を最少比
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、−ｍ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、電源投入直後から、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。

ｇ１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個迄
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ＭｇＩ２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、７
ａ、７ｂ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
としてのリードビン、２０はセンサ部である。 鵬１区 （１）はケーシング （１ｂ）は刀′ス涜路 （４）じ隻ピにゲンプ （２０）はセンサ姫 第３図 鵬４区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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（７ａ、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、１
   ５Ｂ）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、２３
   Ｂ）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。