JPH0518762A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH0518762A JPH0518762A JP3200042A JP20004291A JPH0518762A JP H0518762 A JPH0518762 A JP H0518762A JP 3200042 A JP3200042 A JP 3200042A JP 20004291 A JP20004291 A JP 20004291A JP H0518762 A JPH0518762 A JP H0518762A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- angular velocity
- velocity sensor
- case
- axis direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 角速度センサの振動子が内蔵されたケース内
の温度が使用環境の温度範囲内の温度で恒温化され、高
温に耐える高価な材料を用いることなく角速度センサを
構成することができる。 【構成】 角速度センサの振動子４が内蔵されたケース
１０内に温度検知素子１１を設け、またこのケース１０
の上部にペルチェ素子１２を固定する。温度検知素子１
１により検知された温度を参照値と比較して、極性電流
制御回路１７により前記ペルチェ素子１２に供給される
電流の方向及び電流を制御する。これにより前記ケース
１０内の温度を恒温化する。
の温度が使用環境の温度範囲内の温度で恒温化され、高
温に耐える高価な材料を用いることなく角速度センサを
構成することができる。 【構成】 角速度センサの振動子４が内蔵されたケース
１０内に温度検知素子１１を設け、またこのケース１０
の上部にペルチェ素子１２を固定する。温度検知素子１
１により検知された温度を参照値と比較して、極性電流
制御回路１７により前記ペルチェ素子１２に供給される
電流の方向及び電流を制御する。これにより前記ケース
１０内の温度を恒温化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電振動型の角速度
センサに関するものである。
センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物体の移動方向を検知するものとして従
来から広く一般に用いられている回転ジャイロスコープ
に対し、近年においては民生機器への需要の拡大から小
型にして低廉な振動ジャイロスコープ、言い替えれば角
速度センサが注目を集めるに至っている。物体の振動下
での角速度の発生時にコリオリの力を生じる既知の角速
度センサとしては、例えば図２に示すものがある。
来から広く一般に用いられている回転ジャイロスコープ
に対し、近年においては民生機器への需要の拡大から小
型にして低廉な振動ジャイロスコープ、言い替えれば角
速度センサが注目を集めるに至っている。物体の振動下
での角速度の発生時にコリオリの力を生じる既知の角速
度センサとしては、例えば図２に示すものがある。
【０００３】この角速度センサは、直交三次元座標系内
で、Ｙ軸方向に所定の間隔をおいてＺ軸方向へ相互に平
行にのびる二本の腕部１、２と、これらの腕部１、２の
基端を相互連結する基部３とからなる振動子４に、その
基部３からＺ軸方向へ突出する検出用圧電素子５を設け
ると共に、二本の腕部１、２のそれぞれの外側表面に駆
動用圧電素子６（図では腕部１の裏側になるので見えて
いない）及びモニタ用圧電素子７を配設してなる、全体
としてほぼ音叉状をなすものであり、この角速度センサ
は、検出用圧電素子５の他端を、支柱８を介してケー
ス、その他に固定することにより使用に供される。
で、Ｙ軸方向に所定の間隔をおいてＺ軸方向へ相互に平
行にのびる二本の腕部１、２と、これらの腕部１、２の
基端を相互連結する基部３とからなる振動子４に、その
基部３からＺ軸方向へ突出する検出用圧電素子５を設け
ると共に、二本の腕部１、２のそれぞれの外側表面に駆
動用圧電素子６（図では腕部１の裏側になるので見えて
いない）及びモニタ用圧電素子７を配設してなる、全体
としてほぼ音叉状をなすものであり、この角速度センサ
は、検出用圧電素子５の他端を、支柱８を介してケー
ス、その他に固定することにより使用に供される。
【０００４】かかる角速度センサでは腕部１の外側表面
に取り付けた駆動用圧電素子６に交流電圧を印加するこ
とによって、腕部１、２をＹ軸方向に対称振動させ、そ
の振動状態を維持したまま振動子４をＺ軸の周りに角速
度ωZで回転させると、ある瞬間に速度Ｖで運動してい
るそれぞれの腕部１、２にＸ軸方向で相互に逆向きのコ
リオリの力Ｆxが発生する。なお、ここでは腕部１、２
の速度Ｖは交番的に変化し、コリオリの力Ｆxは励振さ
れた振動数で変調された形で発生するので、振動子４は
Ｚ軸の周りにねじれ振動することになり、そのときのね
じれ角はコリオリの力Ｆx、ひいては角速度ωZに比例す
ることになる。そこで、この角速度センサでは、そのね
じれ振動をＺ軸方向へ突出してケース、その他に固定さ
れる検出用圧電素子５、例えばバイモルフ素子のすべり
振動に変換し、このすべり量に応じてそのバイモルフ素
子が発生する電荷を電圧として抽出するようにしてい
る。
に取り付けた駆動用圧電素子６に交流電圧を印加するこ
とによって、腕部１、２をＹ軸方向に対称振動させ、そ
の振動状態を維持したまま振動子４をＺ軸の周りに角速
度ωZで回転させると、ある瞬間に速度Ｖで運動してい
るそれぞれの腕部１、２にＸ軸方向で相互に逆向きのコ
リオリの力Ｆxが発生する。なお、ここでは腕部１、２
の速度Ｖは交番的に変化し、コリオリの力Ｆxは励振さ
れた振動数で変調された形で発生するので、振動子４は
Ｚ軸の周りにねじれ振動することになり、そのときのね
じれ角はコリオリの力Ｆx、ひいては角速度ωZに比例す
ることになる。そこで、この角速度センサでは、そのね
じれ振動をＺ軸方向へ突出してケース、その他に固定さ
れる検出用圧電素子５、例えばバイモルフ素子のすべり
振動に変換し、このすべり量に応じてそのバイモルフ素
子が発生する電荷を電圧として抽出するようにしてい
る。
【０００５】ところで、かかる角速度センサでは温度依
存性が大きく、周囲の温度変化に対するオフセット出力
（即ち、角速度ωZが実際には零であるのにかかわら
ず、コリオリの力Ｆxを検知しているかの如き状態）を
生じ、Ｓ／Ｎ比、ひいては検出感度の低下をもたらすと
いう問題があった。従来、上記のような問題を解決する
ために、図２で説明したモニタ用圧電素子７からモニタ
出力を取り出し、温度変動による共振周波数の変化に対
して、常に共振周波数を保つように補正する自励式にす
る手法のものや、ＡＧＣをかける手法のものが提案され
ている。しかしながら、これらの手法を用いても、前記
したオフセット出力を充分に小さくすることはできなか
った。また、角速度センサでは温度依存性が大きいこと
に鑑み、角速度センサの温度を一定にするようにしたも
のも知られている（特開昭61-142415号公報参照）。こ
のものでは、角速度センサのケースにヒータを設け、こ
のケース内の温度がほぼ一定になるように、前記ヒータ
により加熱している。従って、前記ケース内の温度は常
にケース外の温度よりも高い状態で恒温化される。
存性が大きく、周囲の温度変化に対するオフセット出力
（即ち、角速度ωZが実際には零であるのにかかわら
ず、コリオリの力Ｆxを検知しているかの如き状態）を
生じ、Ｓ／Ｎ比、ひいては検出感度の低下をもたらすと
いう問題があった。従来、上記のような問題を解決する
ために、図２で説明したモニタ用圧電素子７からモニタ
出力を取り出し、温度変動による共振周波数の変化に対
して、常に共振周波数を保つように補正する自励式にす
る手法のものや、ＡＧＣをかける手法のものが提案され
ている。しかしながら、これらの手法を用いても、前記
したオフセット出力を充分に小さくすることはできなか
った。また、角速度センサでは温度依存性が大きいこと
に鑑み、角速度センサの温度を一定にするようにしたも
のも知られている（特開昭61-142415号公報参照）。こ
のものでは、角速度センサのケースにヒータを設け、こ
のケース内の温度がほぼ一定になるように、前記ヒータ
により加熱している。従って、前記ケース内の温度は常
にケース外の温度よりも高い状態で恒温化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】角速度センサは、使用
される環境の温度範囲が非常に大きい。ちなみに、角速
度センサを自動車のナビゲーションシステムに使用する
場合には、環境の温度範囲が-20℃〜80℃にもなる。こ
のような環境で使用する角速度センサのケース内の温度
を前記公報のようにヒータにより加熱して恒温化しよう
とすると、ケース内の温度は常時80℃以上にしなければ
ならない。従来では、角速度センサの材料（接着剤をも
含む）として、上記のような高温にでも使用に耐え得る
高価な材料を用いていていた。この発明は、上記のよう
な高温に耐え得る高価な材料を用いる必要がなく、低廉
な材料を用いて構成することができる角速度センサを提
供するものである。
される環境の温度範囲が非常に大きい。ちなみに、角速
度センサを自動車のナビゲーションシステムに使用する
場合には、環境の温度範囲が-20℃〜80℃にもなる。こ
のような環境で使用する角速度センサのケース内の温度
を前記公報のようにヒータにより加熱して恒温化しよう
とすると、ケース内の温度は常時80℃以上にしなければ
ならない。従来では、角速度センサの材料（接着剤をも
含む）として、上記のような高温にでも使用に耐え得る
高価な材料を用いていていた。この発明は、上記のよう
な高温に耐え得る高価な材料を用いる必要がなく、低廉
な材料を用いて構成することができる角速度センサを提
供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の、角速度セン
サは、そのケース内にサーミスタ等の温度検知素子を設
けると共に前記ケースにペルチェ素子を用いた定温度制
御手段を設け、前記温度検知素子により検知される温度
がほぼ一定になるように前記定温度制御手段により前記
ケース内の温度を制御するようにしたことを特徴とする
ものである。
サは、そのケース内にサーミスタ等の温度検知素子を設
けると共に前記ケースにペルチェ素子を用いた定温度制
御手段を設け、前記温度検知素子により検知される温度
がほぼ一定になるように前記定温度制御手段により前記
ケース内の温度を制御するようにしたことを特徴とする
ものである。
【０００８】
【作用】角速度センサの外装ケース内の温度を内蔵され
た温度検知素子により知覚し、設定値と比較することに
よりペルチェ素子への供給電源の極性及び電流を制御
し、加熱または冷却することで定温度制御を行なう。
た温度検知素子により知覚し、設定値と比較することに
よりペルチェ素子への供給電源の極性及び電流を制御
し、加熱または冷却することで定温度制御を行なう。
【０００９】
【実施例】以下に、この発明の一実施例について図１を
用いて説明する。図１はこの発明の一実施例を示す斜視
図及びブロック図である。前記図２で説明したのと同様
の角速度センサ振動子４はアルミ製等のケース１０に実
装のため内蔵され、このケース１０内にサーミスタ等の
温度検知素子１１も配設されている。実装環境の温度及
び温度変化は前記温度検知素子１１によりピックアップ
され、温度検知回路１４を経て比較器１５に供給され
る。この比較器１５では、温度検知回路１４からの検知
電圧が予め設定してある温度範囲に対応した参照電圧と
比較され、この参照電圧の範囲を越えた場合には、ＤＣ
電源１６からの電圧の極性及び電流を極性電流制御回路
１７により制御する。図において、１２はペルチェ素子
（一種のヒートポンプ）であり、前記ケース１０の上部
に熱伝導性グリースを介して固定されている。前記極性
電流制御回路１７を経た電流はこのペルチェ素子１２に
供給され、この供給される電流の方向によりケース１０
の上面は加熱または冷却されると共にその電流制御によ
りポンピングの熱量が変えられる。
用いて説明する。図１はこの発明の一実施例を示す斜視
図及びブロック図である。前記図２で説明したのと同様
の角速度センサ振動子４はアルミ製等のケース１０に実
装のため内蔵され、このケース１０内にサーミスタ等の
温度検知素子１１も配設されている。実装環境の温度及
び温度変化は前記温度検知素子１１によりピックアップ
され、温度検知回路１４を経て比較器１５に供給され
る。この比較器１５では、温度検知回路１４からの検知
電圧が予め設定してある温度範囲に対応した参照電圧と
比較され、この参照電圧の範囲を越えた場合には、ＤＣ
電源１６からの電圧の極性及び電流を極性電流制御回路
１７により制御する。図において、１２はペルチェ素子
（一種のヒートポンプ）であり、前記ケース１０の上部
に熱伝導性グリースを介して固定されている。前記極性
電流制御回路１７を経た電流はこのペルチェ素子１２に
供給され、この供給される電流の方向によりケース１０
の上面は加熱または冷却されると共にその電流制御によ
りポンピングの熱量が変えられる。
【００１０】１３はヒートシンクであり、ペルチェ素子
１２の上面に熱伝導グリースを介して固設されている。
なお、環境温度変化範囲及び変化率がある程度限定可能
な場合には、温度検知素子１１として感温フェライトを
用いたサーモセンサを用いることにより、検知とスイッ
チングをサーモセンサのみで行え、簡便な構成とするこ
とができる。
１２の上面に熱伝導グリースを介して固設されている。
なお、環境温度変化範囲及び変化率がある程度限定可能
な場合には、温度検知素子１１として感温フェライトを
用いたサーモセンサを用いることにより、検知とスイッ
チングをサーモセンサのみで行え、簡便な構成とするこ
とができる。
【００１１】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているため、予め設定した温度範囲内に定温度制御が行
える。従って、前記したオフセット出力のドリフトを減
少させることができ、かつ振動子を構成する部品及び圧
電素子の取り付けに使用する接着剤の耐久性の劣化をお
さえることができる。また、角速度センサは一般に比較
的小型であり、この発明のようにペルチェ素子を用いる
ことにより、角速度センサの大きさに見合った極めて小
型の加熱、冷却装置とすることができる。
ているため、予め設定した温度範囲内に定温度制御が行
える。従って、前記したオフセット出力のドリフトを減
少させることができ、かつ振動子を構成する部品及び圧
電素子の取り付けに使用する接着剤の耐久性の劣化をお
さえることができる。また、角速度センサは一般に比較
的小型であり、この発明のようにペルチェ素子を用いる
ことにより、角速度センサの大きさに見合った極めて小
型の加熱、冷却装置とすることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図とブロック図
である。
である。
【図２】従来例を示す斜視図である。
４ 角速度センサ振動子 １０ ケース １１ 温度検知素子 １２ ペルチェ素子 １３ ヒートシンク １４ 温度検知回路 １５ 比較器 １６ ＤＣ電源 １７ 極性電流制御回路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直交三次元座標系内で、Ｙ軸方向に間隔
をおいてＺ軸方向へ相互にのびる二本の腕部を、Ｙ軸方
向に励振させつつＺ軸の周りに回転させたときに、Ｘ軸
方向に発生するコリオリの力に基づいて角速度を検出す
る、全体としてほぼ音叉状の角速度センサにおいて、 この角速度センサのケース内にサーミスタ等の温度検知
素子を設けると共にこのケースにペルチェ素子を用いた
定温度制御手段を設け、前記温度検知素子により検知さ
れる温度がほぼ一定になるように前記定温度制御手段に
より前記ケース内の温度を制御するようにしたことを特
徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200042A JPH0518762A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200042A JPH0518762A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518762A true JPH0518762A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16417866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3200042A Pending JPH0518762A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0518762A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7573000B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-08-11 | Lincoln Global, Inc. | Power source for plasma device |
| US9885586B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Physical quantity sensor |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3200042A patent/JPH0518762A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7573000B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-08-11 | Lincoln Global, Inc. | Power source for plasma device |
| US7796005B2 (en) | 2003-07-11 | 2010-09-14 | Lincoln Global, Inc. | Power source for plasma device |
| US9885586B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Physical quantity sensor |
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