JPH04166769A - 気体レートセンサ - 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、気体レートセンサに関し、特に、各ホットワ
イヤに脈流の気体流を供給し、この脈流の位相差を検出
することにより、入力角速度を検出するための新規な改
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
は種々あるが、その中で代表的な構成について述べると
、第４図から第６図に示される特開昭６３−８１２７０
号明細書の従来例に開示された構成を挙げることができ
る。

すなわち、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。

このポンプホルダ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つて、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、電極ホルダ５には、４個のガス案内孔５ａ〜
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６
ａ〜６ｄのうち、電極６ａ及び６ｂ間及び６ｃ及び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（気体ポンプ）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、この電歪振動ポンプ４によって送り出されたガ
スは、ガス案内孔５ａ〜５ｄを経てガス流路１３に送ら
れる。

前記ケーシング１の中継端子板３の外方位１には、ＩＣ
からなる信号処理回路部１４が設けられ、この信号処理
回路部１４は、外部から電力を受け、又、ホットワイヤ
７ａ及び７ｂの出力信号を外部へ取り出すための中継端
子板３の中継端子１５に接続されている。

又、前記中継端子板３には、リードピン１６が設けられ
、このリードピン１６は外部ケーシング１７に設けられ
た外部端子１８に接続されている。

前記外部端子１８は、前記電歪振動ポンプ４の作動に要
する電力及び前記ホットワイヤ７ａ及び７ｂを加熱する
ために要する電力を、信号処理回路部１４及びリードピ
ン１６を経ると共に、ケーシング１内の軸方向に配設さ
れた複数のリード線１９を介して、適宜供給する作用を
有している。

又、この外部端子１８は、信号処理回路部１４を経た後
のホットワイヤ７ａ及び７ｂの出力信号を外部に出力す
る作用を有する。

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（気体ポンプ）が通電されると
、振動板４ａが振動し、ポンプ室１２内のガスが圧縮さ
れ、この圧縮ガスはこの振動板４ａの吐出口４ｂ及び電
極ホルダ５の吐出口５ｅを介して流路１３に流れ、ノズ
ル板１０とダストプレート１１との間に形成された空間
に導かれ、ノズル孔８と補助口９とを経て、ケーシング
１内の中空円筒部ｌａ内の空間部ｌｂ内を、各電極６ａ
〜６ｄに向かって噴出される。

前述の圧縮ガスは、各電極６ａ〜６ｄに溶接された各ホ
ットワイヤ７ａ及び７ｂを均等に冷却した後、ガス案内
孔５ａ〜５ｄを経て振動板４ａに向かって排出され、こ
の排出ガスは再び電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）の作
用によって、流路１３を経てノズル板１０に戻り、ケー
シング１内を矢印の方向に従って循環している。

前述の状態て、ケーシング１に角速度が印加されない場
合には、各ホットワイヤ７ａ及び７ｂは均一に冷却され
るが、外部から角速度が加えられｆＳ場合には、ガス流
がケーシング１内において偏位し、各ホットワイヤ７ａ
及び７ｂの間において不均一状態が生じ、そのために各
ホットワイヤ７ａ及び７ｂ間には、微少な電圧差が発生
し、この電圧差を測定することにより、ケーシング１に
加わる角速度を検出することができる６Ｃ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
たため、次のような課題が存在していた。

すなわち、前述の従来構成においては、各ホットワイヤ
の抵抗変化の差を検出することにより、入力角速度の検
出を行っていたため、この各ホットワイヤの抵抗変化に
よるドリフトを除去することが極めて難しく、高精度な
検出を行うことが困難であった。

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、各ホットワイヤに脈流の気体流を供給し
、この脈流の位相差を検出することにより、入力角速度
を検出するようにした気体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 本発明による気体レートセンサは、ケーシング内に設け
られ複数の植設した電極を有する電極ホルダと、前記各
電極闇に設けられた少なくとも一対のホットワイヤと、
前記各ホットワイヤに気体流を供給するための気体ポン
プとを有する気体レートセンサにおいて、前記気体ポン
プを所定周波数て駆動するための気体ポンプ駆動回路部
と、前記各ホットワイヤに接続された位相差検出回路部
とを備えた構成である。

０１作用 本考案による気体レートセンサにおいては、気体ポンプ
が所定周波数で駆動されているため、各ホットワイヤに
は所定周波数の気体流の脈流が供給され、入力角速度が
ない場合には、各ホットワイヤに供給される脈流の位相
差は零であるが、入力角速度があった場合には、各ホッ
トワイヤに到達する脈流の位相に差が発生する。

従って、この位相差を、位相差検出回路部によって検出
することにより、その時に発生した入力角速度を検出す
ることができる。

ｆ　実施例 以下、図面と共に本発明による気体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−又は同等部分には、同一符号を付して
説明する。

第１図から第３国道は、本発明による気体レートセンサ
を示すためのもので、第１図は断面図、第２図は電極ホ
ルダを示す平面図、第３図はブロック図である。

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
てあり、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、例えば、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。

前記気体ポンプ４は、所定周波数を有する駆動信号３０
ａで駆動されており、この駆動信号３０ａは、気体ポン
プ駆動回路部３０により生成されている。

従って、この気体ポンプ駆動回路部３０て生成した駆動
信号３０ａを気体ポンプ４に供給することにより、この
供給ポンプ４からは、後述のように、前記駆動信号３０
ａと同一の周波数の脈流成分を有する気体流１ｃが生成
される。

また、このケーシング１の内部には、この振動板４ａか
ら所定距雛たけ離開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２図に示されるように構成され
ている。

すなわち、電極ホルダ５には、４個の気体案内孔５ａ〜
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、電極６ａ。

６ｂ間及び６ｃ、６ｄ間には、センサとしてのホットワ
イヤ７ａ、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。

前記気体ポンプ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、この気体ポ
ンプ４によって送り出されたガス等からなる気体は、気
体案内孔５ａ〜５ｄを経て気体流路１３に送られる。

前記ケーシング１の中継端子板３の外方位置には、ＩＣ
からなる位相差検出回路部３１及び信号処理回路部１４
が設けられ、この位相差検出回路部３１は、前記各ホッ
トワイヤ７ａ、７ｂて形成されるブリッジ回路３２に接
続されている７前記位相差検出回路部３１は、前記気体
ポンプ４から各ホットワイヤ７ａ、７ｂに供給された気
体流１ｃの位相差を検出できるように構成されており、
この位相差検出回路部３１がらの検出信号３１ａは、信
号処理回路部１４に入力されるように構成されている。

前記信号処理回路部１４は、外部から電力を受け、又、
各ホットワイヤ７ａ、７ｂの出力信号を外部へ取り出す
ための中継端子板３の中継端子１５に接続されており、
この中継端子板３には、リードピン１６が設けられると
共に、これらのり−ドピン１６は前記外部ケーシング１
７に設けられた外部端子１８に接続されている。

前記外部端子１８は、前記気体ポンプ４の作動に要する
電力及びホットワイヤ７ａ、７ｂを加熱するなめに要す
る電力を、信号処理回路部１４及びリードビン１６を経
ると共に、ケーシング１内の軸方向に配設された複数の
リード！！１９を介して、適宜供給する作用を有してい
る。

本発明による気体レートセンサは、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、気体ポンプ４が通電されると、振動板４ａが気体
ポンプ駆動回路部３０からの所定周波数の駆動信号３０
ａによって振動し、ポンプ室１２内の気体が圧縮され、
この圧縮気体は、この振動板４ａの吐出口４ｂ及び電極
ホルダ５の吐出口５ｅを介して気体流路１３に流れ、ノ
ズル板１０とダストプレート１１との間に形成された空
間に導かれ、ノズル孔８と補助口９とを経て、ケーシン
グ１内の中空円筒部１ａ内の空間部１ｂ内を、気体流１
ｃとして各電極６ａ〜６ｄに向かって噴出される。

この気体流１ｃは、気体ポンプ４の駆動信号３０ａの周
波数と同じ周波数の脈流成分を有しており、外部からの
入力角速度がない場合には、各ホットワイヤ７ａ、７ｂ
には同位相の脈流成分の気体流１３ｃが供給されている
。

前述の状態で、ケーシング１に入力角速度が入力された
場合には、気体流１ｃがケーシングｌ内において偏位し
、各ホットワイヤ７ａ、７ｂ間において気体流１ｃの位
相差が発生し、この位相差を位相差検出回路部３１で検
出すると共に、信号処理回路部１４で信号処理を行って
、ケーシング１に加わる角速度を検出することができる
。

尚、前述の気体は、ガス等の種々の気体を用いることが
でき、気体ポンプも電歪振動ポンプに限ることなく、電
磁ポンプ等を用いることができる。

ｇ１発明の効果 本発明による気体レートセンサは、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、気体ポンプが所定周波数で駆動されているた
め、脈流を有する気体流が各ホットワイヤに供給され、
入力角速度があった場合の各ホットワイヤに対する気体
流の脈流の位相差を検出するため、従来構成のように、
各ホットワイヤの抵抗変化によるドリフトは全く影響が
なくなり、温度変化等に無関係な高精度の入力角速度の
検出を行うことができる。

また、ホットワイヤは極めて細径の加工線を用いている
が、位相差を検出するだけであるため、従来の構成のよ
うに高精度加工されたホットワイヤを用いる必要はなく
、部品加工及び組立精度を大巾にゆるやかにさせ、コス
トを大巾に低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３国道は、本発明による気体レートセンサ
を示すためのもので、第１図は断面図、第２図は電極ホ
ルダを示す平面図、第３図はブロック図、第４図から第
６１迄は従来のガスレートセンサを示すもので、第４図
は断面図、第５図は電極ホルダを示す平面図、第６図は
ブロック図である。 １はケーシング、１ｃは気体流、４は気体ポンプ、５は
電極ホルダ、６ａ〜６ｄは電極、７ａ。 ７ｂはホットワイヤ、３０は気体ポンプ駆動回路部、３
１は位相差検出回路部である。 第１図 第４図 第５図　　　　　　第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケーシング（１）内に設けられ複数の植設した電極（６
   ａ〜６ｄ）を有する電極ホルダ（５）と、前記各電極（
   ６ａ〜６ｄ）間に設けられた少なくとも一対のホットワ
   イヤ（７ａ、７ｂ）と、前記各ホットワイヤ（７ａ、７
   ｂ）に気体流（１ｃ）を供給するための気体ポンプ（４
   ）とを有する気体レートセンサにおいて、 前記気体ポンプ（４）を所定周波数で駆動するための気
   体ポンプ駆動回路部（３０）と、前記各ホットワイヤ（
   ７ａ、７ｂ）に接続された位相差検出回路部（３１）と
   を備え、 前記各ホットワイヤ（７ａ、７ｂ）に供給される脈流よ
   りなる前記気体流（１ｃ）の位相差を、前記位相差検出
   回路部（３１）で検出することにより、入力角速度を検
   出するようにしたことを特徴とする気体レートセンサ。