JPH04236321A - 角速度検出装置 - Google Patents
角速度検出装置Info
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- JPH04236321A JPH04236321A JP3003686A JP368691A JPH04236321A JP H04236321 A JPH04236321 A JP H04236321A JP 3003686 A JP3003686 A JP 3003686A JP 368691 A JP368691 A JP 368691A JP H04236321 A JPH04236321 A JP H04236321A
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- sensor
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
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- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
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- Gyroscopes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶，車輌等の姿勢制
御等に用いられる角速度検出装置に関するものである。
御等に用いられる角速度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として音叉構造振動型角速度
センサについて述べる。
センサについて述べる。
【０００３】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
知る手段として主として機械式の回転ジャイロがつかわ
れている。
装置として飛行機，船舶のような移動する物体の方位を
知る手段として主として機械式の回転ジャイロがつかわ
れている。
【０００４】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。
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。
【０００５】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２５
７号３３９−３５０ページ）。
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２５
７号３３９−３５０ページ）。
【０００６】従来の音叉構造振動型角速度センサについ
て図４〜図６を用いて説明する。角速度センサは図４に
示すような構造であり、主に４つの圧電バイモルフから
なる駆動素子，モニター素子、第１および第２の検知素
子で構成され、駆動素子１０１と第１の検知素子１０３
を接合部１０５で直交接合した第１の振動ユニット１０
９と、モニター素子１０２と第２の検知素子１０４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１
０８で一点支持した音叉構造となっている。
て図４〜図６を用いて説明する。角速度センサは図４に
示すような構造であり、主に４つの圧電バイモルフから
なる駆動素子，モニター素子、第１および第２の検知素
子で構成され、駆動素子１０１と第１の検知素子１０３
を接合部１０５で直交接合した第１の振動ユニット１０
９と、モニター素子１０２と第２の検知素子１０４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１
０８で一点支持した音叉構造となっている。
【０００７】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。したがってモニター素子１０２の圧電効
果によって素子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。このモニター
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。このセンサが角速度に比例した出力を発生
させるメカニズムを図５および図６を用いて説明する。
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。したがってモニター素子１０２の圧電効
果によって素子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。このモニター
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。このセンサが角速度に比例した出力を発生
させるメカニズムを図５および図６を用いて説明する。
【０００８】図５は図４に示した角速度センサを上から
みたもので、速度Ｖで振動している検知素子１０３に角
速度ωの回転が加わると、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ｖに垂
直で大きさは２ｍｖω（ｍは検知素子１０３の先端の等
価質量）である。検知素子１０３は音叉振動をしている
ので、ある時点で検知素子１０３が速度ｖで振動してい
るとすれば、検知素子１０４は速度−ｖで振動しており
「コリオリの力」は−２ｍｖωである。よって検知素子
１０３，１０４は図６のように互いに「コリオリの力」
が働く方向に変形し、素子表面には圧電効果によって電
荷が生じる。ここでｖは音叉振動によって生じる運動で
あり、音叉振動が ｖ＝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および音叉振幅ａに比例しており、検
知素子１０３，１０４を面方向に変形させる力となる。 したがって検知素子１０３，１０４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ω
０ｔで周期検波すれば角速度ωに比例した直流信号が得
られる。なお、このセンサに角速度以外の並進運動を与
えても検知素子１０３と検知素子１０４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。
みたもので、速度Ｖで振動している検知素子１０３に角
速度ωの回転が加わると、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ｖに垂
直で大きさは２ｍｖω（ｍは検知素子１０３の先端の等
価質量）である。検知素子１０３は音叉振動をしている
ので、ある時点で検知素子１０３が速度ｖで振動してい
るとすれば、検知素子１０４は速度−ｖで振動しており
「コリオリの力」は−２ｍｖωである。よって検知素子
１０３，１０４は図６のように互いに「コリオリの力」
が働く方向に変形し、素子表面には圧電効果によって電
荷が生じる。ここでｖは音叉振動によって生じる運動で
あり、音叉振動が ｖ＝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および音叉振幅ａに比例しており、検
知素子１０３，１０４を面方向に変形させる力となる。 したがって検知素子１０３，１０４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ω
０ｔで周期検波すれば角速度ωに比例した直流信号が得
られる。なお、このセンサに角速度以外の並進運動を与
えても検知素子１０３と検知素子１０４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。
【０００９】この角速度センサおよび回路部は図７，図
８に示す形でケースに収納されている。図７は従来の角
速度検出装置の分解斜視図、図８ａ，ｂはそれぞれ同角
速度検出装置のケースをとった状態の上面図および断面
図である。
８に示す形でケースに収納されている。図７は従来の角
速度検出装置の分解斜視図、図８ａ，ｂはそれぞれ同角
速度検出装置のケースをとった状態の上面図および断面
図である。
【００１０】音叉構造振動型角速度センサ１はホルダー
２に固定され、回路基板３とアングル４との間に衝撃吸
収材５を介して中空状態で弾性を持って支持固定されて
いる。センサのリードピンには、このリードピンに接続
されるサブ回路基板６が装着され、このサブ回路基板６
のリード線７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを介して角速度セン
サ１と回路基板３の回路パターンとが電気的に接続され
ている。８ａ，８ｂ，８ｃは回路基板２に接続されたリ
ード線で、各々入力用，出力用，グランド用に使われて
いる。９は回路基板３を固定している金属製のベースで
ある。１０はこれらを収納する金属からなるケースで、
このケース１０の開口部内壁面がベース９の周縁に固定
される。
２に固定され、回路基板３とアングル４との間に衝撃吸
収材５を介して中空状態で弾性を持って支持固定されて
いる。センサのリードピンには、このリードピンに接続
されるサブ回路基板６が装着され、このサブ回路基板６
のリード線７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを介して角速度セン
サ１と回路基板３の回路パターンとが電気的に接続され
ている。８ａ，８ｂ，８ｃは回路基板２に接続されたリ
ード線で、各々入力用，出力用，グランド用に使われて
いる。９は回路基板３を固定している金属製のベースで
ある。１０はこれらを収納する金属からなるケースで、
このケース１０の開口部内壁面がベース９の周縁に固定
される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の構
造では角速度センサ１を保持するためのアングル４を回
路基板３上に設け、その回路基板３をベース９に固定し
、そのうえからケース１０をかぶせる構成であるため、
部品数が多くなり、組立の手間がかかり安価に角速度検
出装置を供給できないという問題があった。
造では角速度センサ１を保持するためのアングル４を回
路基板３上に設け、その回路基板３をベース９に固定し
、そのうえからケース１０をかぶせる構成であるため、
部品数が多くなり、組立の手間がかかり安価に角速度検
出装置を供給できないという問題があった。
【００１２】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたもので、部品点数を削減することで組立の手間がか
からず、かつ振動にも強い角速度検出装置を提供するこ
とを目的とする。
れたもので、部品点数を削減することで組立の手間がか
からず、かつ振動にも強い角速度検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の角速度検出装置は、角速度センサと、この角
速度センサを駆動させ出力信号を処理する回路部を搭載
した回路基板と、前記角速度センサの長手方向を衝撃吸
収材を介して保持し、かつ前記回路基板を保持する保持
板と、前記角速度センサ，回路基板，保持板を一括して
収納するケースとから構成されるものである。
に本発明の角速度検出装置は、角速度センサと、この角
速度センサを駆動させ出力信号を処理する回路部を搭載
した回路基板と、前記角速度センサの長手方向を衝撃吸
収材を介して保持し、かつ前記回路基板を保持する保持
板と、前記角速度センサ，回路基板，保持板を一括して
収納するケースとから構成されるものである。
【００１４】
【作用】この構造により本発明の角速度検出装置は、角
速度センサ保持用のアングルをなくすことで、組立の手
間を省くことができ、高性能の角速度検出装置を安価に
供給できるものである。
速度センサ保持用のアングルをなくすことで、組立の手
間を省くことができ、高性能の角速度検出装置を安価に
供給できるものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１６】図１は本発明の一実施例における角速度検
出装置のケースをとった状態の分解斜視図である。図２
は同実施例のケースをとった状態の側面図である。図３
は同実施例のベース単体の斜視図である。
出装置のケースをとった状態の分解斜視図である。図２
は同実施例のケースをとった状態の側面図である。図３
は同実施例のベース単体の斜視図である。
【００１７】図１から図３において従来例の説明で用い
た図４か図８と名称，機能ともに同一箇所については同
一番号を付し説明を略す。
た図４か図８と名称，機能ともに同一箇所については同
一番号を付し説明を略す。
【００１８】図において１３はセンサ保持材を兼ねるベ
ース、１３ａはベースのセンサ保持部、１３ｂはセンサ
保持部１３ａに設けられた凹部である。１１はセンサ保
持のための衝撃緩衝材でその一部は凹部１３ｂに圧入さ
れて接着されている。そして、衝撃緩衝材１１の他方の
端はセンサ１およびホルダ２に圧入されて接着されてい
る。１２もセンサ保持のための衝撃緩衝材であり、一部
は凹部１３ｂに圧入されて接着され、また他方はセンサ
出力端子１ａが食い込んでいる。この衝撃緩衝材１２は
衝撃緩衝材１１と比較して柔らかく、出力端子１ａが食
い込み易いようにできている。
ース、１３ａはベースのセンサ保持部、１３ｂはセンサ
保持部１３ａに設けられた凹部である。１１はセンサ保
持のための衝撃緩衝材でその一部は凹部１３ｂに圧入さ
れて接着されている。そして、衝撃緩衝材１１の他方の
端はセンサ１およびホルダ２に圧入されて接着されてい
る。１２もセンサ保持のための衝撃緩衝材であり、一部
は凹部１３ｂに圧入されて接着され、また他方はセンサ
出力端子１ａが食い込んでいる。この衝撃緩衝材１２は
衝撃緩衝材１１と比較して柔らかく、出力端子１ａが食
い込み易いようにできている。
【００１９】以上のように構成された本実施例の角速度
検出装置はベース１３がセンサ保持を兼ねているため（
センサ保持部１３ａ）、従来のような保持のためのアン
グルを用いる必要がなくなり、部品点数が削減されると
同時に、回路基板上にアングルを固定するという手間が
不要となる。またベース１３を０．５〜３ｍｍの厚みの
金属を用いるとセンサ保持部１３ａは十分な弾性力を有
するものとなる。
検出装置はベース１３がセンサ保持を兼ねているため（
センサ保持部１３ａ）、従来のような保持のためのアン
グルを用いる必要がなくなり、部品点数が削減されると
同時に、回路基板上にアングルを固定するという手間が
不要となる。またベース１３を０．５〜３ｍｍの厚みの
金属を用いるとセンサ保持部１３ａは十分な弾性力を有
するものとなる。
【００２０】さらにベース１３材質に制振鋼板を用いる
と角速度検出装置に外部から加わる振動を吸収し角速度
センサ１に伝わる振動をおさえることにより、振動に対
して強い高性能の角速度検出装置を提供することができ
る。
と角速度検出装置に外部から加わる振動を吸収し角速度
センサ１に伝わる振動をおさえることにより、振動に対
して強い高性能の角速度検出装置を提供することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、角速度セ
ンサ保持用のアングルをなくすことで組立の手間を省く
ことができ、高性能の角速度検出装置を安価に供給でき
る。
ンサ保持用のアングルをなくすことで組立の手間を省く
ことができ、高性能の角速度検出装置を安価に供給でき
る。
【図１】本発明の一実施例における角速度検出装置の分
解斜視図
解斜視図
【図２】同実施例の角速度検出装置のケースをはずした
状態の側面図
状態の側面図
【図３】同実施例のベース単体の斜視図
【図４】音叉構
造振動型角速度センサの斜視図
造振動型角速度センサの斜視図
【図５】角速度センサの
動作説明図
動作説明図
【図６】角速度センサの動作説明図
【図７】従来の角速度検出装置の分解斜視図
【図８】（
ａ），（ｂ）はそれぞれ同角速度検出装置のケースをと
った状態の上面図と断面図
ａ），（ｂ）はそれぞれ同角速度検出装置のケースをと
った状態の上面図と断面図
１ 角速度センサ
１ａ センサ出力端子
２ ホルダ
３ 回路基板
５ 衝撃吸収材
６ サブ回路基板
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ リード線
８ａ，８ｂ，８ｃ リード線
１０ ケース
１１ 衝撃吸収材
１２ 衝撃吸収材
１３ ベース
１３ａ センサ保持部
１３ｂ 凹部
Claims (3)
- 【請求項１】角速度センサと、この角速度センサを駆動
させ出力信号を処理する回路部を搭載した回路基板と、
前記角速度センサの長手方向を衝撃吸収材を介して保持
し、かつ前記回路基板を保持する保持板と、前記角速度
センサ，回路基板，保持板を一括して収納するケースと
から構成されることを特徴とする角速度検出装置。 - 【請求項２】保持板は０．５〜３ｍｍの厚みの金属板で
あることを特徴とする請求項１記載の角速度検出装置。 - 【請求項３】保持板に制振鋼板を用いたことを特徴とす
る請求項１記載の角速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003686A JPH04236321A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 角速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003686A JPH04236321A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 角速度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04236321A true JPH04236321A (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=11564287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3003686A Pending JPH04236321A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 角速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04236321A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0678730A1 (en) * | 1994-04-21 | 1995-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor device |
| GB2575978A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-05 | Innalabs Ltd | Gyroscope |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02268224A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-01 | Tokimec Inc | ジャイロ装置 |
-
1991
- 1991-01-17 JP JP3003686A patent/JPH04236321A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02268224A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-01 | Tokimec Inc | ジャイロ装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0678730A1 (en) * | 1994-04-21 | 1995-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor device |
| US5581032A (en) * | 1994-04-21 | 1996-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor device |
| GB2575978A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-05 | Innalabs Ltd | Gyroscope |
| WO2020025636A3 (en) * | 2018-07-30 | 2020-03-12 | Innalabs Limited | Gyroscope |
| EP3605018A3 (en) * | 2018-07-30 | 2020-04-08 | Innalabs Limited | Gyroscope |
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