JPH05240649A - Vibration type angular velocity detector - Google Patents

Vibration type angular velocity detector

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Publication number
JPH05240649A
JPH05240649A JP4043814A JP4381492A JPH05240649A JP H05240649 A JPH05240649 A JP H05240649A JP 4043814 A JP4043814 A JP 4043814A JP 4381492 A JP4381492 A JP 4381492A JP H05240649 A JPH05240649 A JP H05240649A
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JP
Japan
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voltage
vibration
angular velocity
phase
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4043814A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kato
謙二 加藤
Shuichi Kosuge
秀一 小菅
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4043814A priority Critical patent/JPH05240649A/en
Publication of JPH05240649A publication Critical patent/JPH05240649A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate fluctuation in sensitivity and the amount of offset of each piezoelectric element without adopting any additional circuit in a vibration type angular velocity detector. CONSTITUTION:When a vehicle is producing an angular velocity, both piezoelectric elements 30a and 30b for detection generate an angular velocity vibration voltage accompanied by vibration of both vibration pieces 20a and 20b. Ant amplifier 51 amplifies the angular velocity vibration voltage to an amplification vibration voltage. Only when the amplification vibration voltage is higher than a ground level, a comparator 52 generates a comparison voltage at a high level. Only when a phase-shift control voltage of a phase-shifting circuit 42 is higher than the ground level, a comparator 53 generates a comparison voltage at a high level. An exclusive OR circuit 54 calculates an exclusive OR of both comparison voltages and then generates a gate voltage. An LPF 60 generates low-frequency components of gate voltage from the exclusive OR circuit 54 as low-frequency components. An amplifier 70 amplifies a filter voltage of the LPF 60 to an angular velocity voltage and then outputs it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、角速度検出装置に係
り、特に、車両その他の移動体の角速度を、振動子に作
用するコリオリの力を利用して検出するに適した振動型
角速度検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device, and more particularly to a vibration type angular velocity detecting device suitable for detecting the angular velocity of a vehicle or other moving body by utilizing the Coriolis force acting on a vibrator. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の振動型角速度検出装置に
おいては、特開昭62ー52410号公報に示されてい
るように、移動体の振動方向に振動するように駆動用振
動片を移動体の一部から延出させ、移動体に角速度が生
じたとき駆動用振動片とは直角方向に振動するように検
出用振動片を同駆動用振動片から延出させ、駆動用振動
片を圧電作用により振動させるように同駆動用振動片に
駆動用圧電素子を固着し、移動体の角速度を圧電変換作
用により検出するように検出用振動片に検出用圧電素子
を固着し、かつ、この検出用圧電素子と同一の特性を有
し駆動用振動片の振動を圧電変換するように同駆動用振
動片に振動参照用圧電素子を固着することによって装置
本体を構成し、移相回路により参照用圧電素子の圧電変
換出力の位相を90度ずらせるように制御し、整流回路
により振動参照用圧電素子の圧電変換出力を整流し、検
出用圧電素子の検出出力と一定の関係を有する基準値と
整流回路の整流出力との差を差動増幅回路により差動増
幅し、振動参照用振動片の圧電変換出力が一定となるよ
うに移相回路の位相制御出力と差動増幅回路の差動増幅
出力とを合成回路により合成して駆動用圧電素子に付与
し、かつ、検出用圧電素子の検出出力を位相回路の位相
制御出力に基づき同期検波回路により同期検波して角速
度出力信号として発生するようにしたものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vibration type angular velocity detecting device of this type, a driving vibrating piece is moved so as to vibrate in the vibration direction of a moving body, as disclosed in JP-A-62-52410. The vibrating piece for detection is extended from the vibrating piece for detection so that it vibrates in a direction perpendicular to the vibrating piece for driving when an angular velocity is generated in the moving body. The driving piezoelectric element is fixed to the driving vibrating piece so as to vibrate by the piezoelectric action, and the detecting piezoelectric element is fixed to the detecting vibrating piece so as to detect the angular velocity of the moving body by the piezoelectric conversion action. The device main body is configured by fixing the vibration reference piezoelectric element to the drive vibrating piece so as to piezoelectrically convert the vibration of the drive vibrating piece and has the same characteristics as the detection piezoelectric element, and refers to the phase shift circuit. Phase of the piezoelectric conversion output of the piezoelectric element for The rectifier circuit rectifies the piezoelectric conversion output of the vibration reference piezoelectric element using the rectification circuit, and the difference between the reference value and the rectification output of the rectification circuit, which has a fixed relationship with the detection output of the detection piezoelectric element, is calculated. The differential amplification is performed by the dynamic amplification circuit, and the phase control output of the phase shift circuit and the differential amplification output of the differential amplification circuit are combined and driven so that the piezoelectric conversion output of the vibration reference vibrating piece becomes constant. There is a piezoelectric element for use in the application, and the detection output of the detection piezoelectric element is synchronously detected by the synchronous detection circuit based on the phase control output of the phase circuit to generate an angular velocity output signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成においては、振動参照用圧電素子の振動振幅を上述
のように一定にすることにより、検出用圧電素子の検出
出力を移相回路の位相制御出力に基づき同期検波回路に
より同期検波し、周囲温度による各圧電変換素子の感度
の変動や検出用圧電素子の検出出力中のオフセット量の
変動を防止し得る。 しかしながら、上述のように、振
動参照用圧電素子の振動振幅を一定に制御する必要があ
るため、整流回路、差動増幅回路や合成回路等の余分な
回路を採用しなければならず、角速度検出装置としての
回路構成が複雑になるという不具合があった。また、振
幅制御の精度の向上にも一定の限界があるため、温度変
動に対し振動振幅の変動を実質的に零にすることは極め
て困難であった。その結果、各圧電素子の感度の温度変
動や検出用圧電素子の検出出力中のオフセット量の変動
を実質的に零にすることは困難であった。
By the way, in such a structure, the detection output of the detection piezoelectric element is made to be the phase of the phase shift circuit by making the vibration amplitude of the vibration reference piezoelectric element constant as described above. Synchronous detection is performed by the synchronous detection circuit based on the control output, and it is possible to prevent variation in the sensitivity of each piezoelectric conversion element and variation in the offset amount in the detection output of the detection piezoelectric element due to ambient temperature. However, as described above, since it is necessary to control the vibration amplitude of the vibration reference piezoelectric element to be constant, extra circuits such as a rectifier circuit, a differential amplifier circuit, and a combination circuit must be adopted, and the angular velocity detection There is a problem that the circuit configuration of the device becomes complicated. Further, since there is a certain limit in improving the accuracy of amplitude control, it is extremely difficult to make the fluctuation of the vibration amplitude substantially zero with respect to the temperature fluctuation. As a result, it has been difficult to substantially eliminate the temperature variation of the sensitivity of each piezoelectric element and the variation of the offset amount during the detection output of the detection piezoelectric element.

【0004】そこで、本発明は、このようなことに対処
すべく、振動型角速度検出装置において、上述のような
振動振幅を一定にするというような各種の余分な回路を
採用することなく、各圧電素子の感度やオフセット量の
変動をなくするようにしようとするものである。
Therefore, in order to cope with such a situation, the present invention does not employ various extra circuits for making the vibration amplitude constant, as described above, in the vibration type angular velocity detecting device. It is intended to eliminate fluctuations in the sensitivity and offset amount of the piezoelectric element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成上の特徴は、移動体の一部に振動可能
に設けられた振動部材と、同振動部材に固着されて同振
動部材を一方向に振動させるように駆動する駆動用圧電
素子と、前記振動部材に固着されて移動体の角速度に応
じ前記振動部材に前記一方向と交差する方向に生ずる振
動を検出し角速度振動検出信号を発生する検出用圧電素
子と、前記振動部材に固着されて前記検出用圧電素子と
同一の特性を有し記振動部材の振動を検出し振動参照信
号を発生する振動参照用圧電素子と、前記振動参照信号
の位相をほぼ90度だけ移相するように制御し位相制御
出力として前記駆動用圧電素子にこれを駆動すべく付与
する位相制御手段と、前記移相制御出力に基づき前記角
速度振動検出信号を同期検波して前記角速度を表す出力
信号として発生する同期検波手段とからなる振動型角速
度検出装置において、前記移相制御出力をディジタル化
処理する第1ディジタル化処理手段と、前記角速度振動
検出信号をディジタル化処理する第2ディジタル化処理
手段と、これら第1及び第2のディジタル化処理手段か
らの両ディジタル化処理出力の排他的論理和処理をし前
記出力信号として発生する排他的論理和処理手段とによ
り、前記同期検波手段を構成するようにしたことにあ
る。
In solving the above problems, a structural feature of the present invention is that a vibrating member provided vibratably in a part of a moving body and the vibrating member fixed to the vibrating member. And a driving piezoelectric element for driving so as to vibrate in one direction, and an angular velocity vibration detection signal for detecting a vibration that is fixed to the vibrating member and that occurs in the vibrating member in a direction intersecting with the one direction according to the angular velocity of the moving body. A piezoelectric element for detecting, a vibration reference piezoelectric element fixed to the vibrating member and having the same characteristics as the piezoelectric element for detection to detect the vibration of the vibrating member and generate a vibration reference signal, Phase control means for controlling the phase of the vibration reference signal to be shifted by approximately 90 degrees and providing it as a phase control output to the driving piezoelectric element to drive it, and the angular velocity vibration detection based on the phase shift control output. Signal In a vibration type angular velocity detection device comprising a synchronous detection means for carrying out a period detection and generating as an output signal representing the angular velocity, a first digitizing processing means for digitizing the phase shift control output and the angular velocity vibration detection signal are provided. Second digitizing processing means for digitizing, and exclusive OR processing means for performing exclusive OR processing of both digitized processing outputs from the first and second digitizing processing means and generating as the output signal. By the above, the synchronous detection means is configured.

【0006】[0006]

【発明の作用・効果】このように本発明を構成したこと
により、前記駆動用圧電素子が前記位相制御手段との協
働により前記振動部材を一方向に振動している状態にお
いて、移動体に角速度が生ずると、前記検出用圧電素子
が、前記角速度に応じて前記振動部材に前記一方向と交
差する方向に生ずる振動を検出し、前記振動参照用圧電
素子が、前記検出用圧電素子と同一の特性のもとに、前
記振動部材の一方向の振動を検出し振動参照信号を発生
し、前記移相制御手段が、前記振動参照信号を、その位
相をほぼ90度だけ移相するように制御し位相制御出力
として前記駆動用圧電素子に付与する。このような状態
において、前記同期検波手段の第1ディジタル化処理手
段が前記移相制御出力をディジタル化処理し、前記第2
ディジタル化処理手段が前記角速度振動検出信号をディ
ジタル化処理し、かつ、前記排他的論理和処理手段がこ
れら第1及び第2のディジタル化処理手段からの両ディ
ジタル化処理出力の排他的論理和処理をし前記角速度を
表す同期検波出力として出力する。このため、前記同期
検波手段を前記両ディジタル化処理手段と前記排他的論
理和処理手段とにより構成するのみで、前記角速度振動
検出信号を、振幅とは無関係に位相との関連で同期検波
して前記角速度出力を得ることができるので、この種の
振動型角速度検出装置の回路構成を著しく簡単にし得る
とともに前記各圧電素子の感度やオフセット量の変動を
確実になくし得る。
According to the present invention, the driving piezoelectric element is moved in one direction by the driving piezoelectric element in cooperation with the phase control means. When an angular velocity occurs, the detection piezoelectric element detects a vibration generated in the vibrating member in a direction intersecting the one direction according to the angular velocity, and the vibration reference piezoelectric element is the same as the detection piezoelectric element. Based on the characteristic of 1., a vibration reference signal is generated by detecting vibration in one direction of the vibrating member, and the phase shift control means shifts the phase of the vibration reference signal by about 90 degrees. It is controlled and applied as a phase control output to the driving piezoelectric element. In such a state, the first digitization processing means of the synchronous detection means digitizes the phase shift control output, and the second digitization processing means
Digitization processing means digitizes the angular velocity vibration detection signal, and the exclusive OR processing means performs exclusive OR processing of both digitized processing outputs from the first and second digitization processing means. And outputs as a synchronous detection output indicating the angular velocity. Therefore, the synchronous detection means is composed of both the digitization processing means and the exclusive OR processing means, and the angular velocity vibration detection signal is synchronously detected in relation to the phase regardless of the amplitude. Since the angular velocity output can be obtained, it is possible to remarkably simplify the circuit configuration of the vibration type angular velocity detecting device of this type, and surely eliminate the fluctuations in the sensitivity and the offset amount of each piezoelectric element.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
ると、図1は、車両の回転角の角速度の検出に適用され
た本発明に係る振動型角速度検出装置を示している。こ
の角速度検出装置は、検出装置本体Sと、この検出装置
本体Sに接続した信号処理回路Eとによって構成されて
いる。検出装置本体Sは、金属材料から音叉形状に形成
した駆動素子10を有しており、この駆動素子10は、
その基部11にて、当該車両の車体の一部に垂設されて
いる。また、この駆動素子10は、その基部11から互
いに対向して平行に上方へ長手状に延出する一対の駆動
用板状振動片12、13を有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vibration type angular velocity detecting device according to the present invention applied to detection of angular velocity of a rotation angle of a vehicle. The angular velocity detecting device is composed of a detecting device main body S and a signal processing circuit E connected to the detecting device main body S. The detection device main body S has a drive element 10 formed of a metal material in a tuning fork shape.
At the base portion 11, it is vertically provided on a part of the vehicle body of the vehicle. Further, the drive element 10 has a pair of drive plate-shaped vibrating pieces 12 and 13 that extend from the base portion 11 of the drive element 10 in parallel with each other and extend upward in the longitudinal direction.

【0008】駆動素子10は、一対の駆動用圧電素子1
4a、14bと、一対の振動参照用圧電素子15a、1
5bとを備えており、駆動用圧電素子14aは、その一
方の電極にて、振動片12の左側表面に固着されて、そ
の圧電変換作用により振動片12を左右方向に振動させ
る。一方、駆動用圧電素子14bは、その一方の電極に
て、振動片13の右側表面に固着されて、その圧電変換
作用により振動片13を左右方向に振動させる。但し、
両圧電素子14a、14bの諸特性は温度特性をも含め
て互いに実質的に同一である。
The driving element 10 is a pair of driving piezoelectric elements 1
4a, 14b and a pair of vibration reference piezoelectric elements 15a, 1
The driving piezoelectric element 14a is fixed to the left surface of the vibrating reed 12 with one electrode thereof, and vibrates the vibrating reed 12 in the left-right direction by its piezoelectric conversion action. On the other hand, the driving piezoelectric element 14b is fixed to the right surface of the vibrating piece 13 by one of the electrodes, and vibrates the vibrating piece 13 in the left-right direction by its piezoelectric conversion action. However,
The characteristics of both piezoelectric elements 14a and 14b are substantially the same including the temperature characteristics.

【0009】また、振動参照用圧電素子15aは、その
一方の電極にて、振動片12の右側表面に固着されて、
その圧電変換作用により振動片12の振動を振動参照電
圧として検出する。一方、振動参照用圧電素子15b
は、その一方の電極にて、振動片13の左側表面に固着
されて、その圧電変換作用により振動片13の振動を振
動参照電圧として検出する。これら両圧電素子15a、
15bは、その各他方の電極にて、互いに接続されて共
通端子を形成し、この共通端子から前記振動参照電圧を
出力する。
Further, the vibration reference piezoelectric element 15a is fixed to the right side surface of the vibrating piece 12 by one electrode thereof,
Due to the piezoelectric conversion action, the vibration of the vibrating piece 12 is detected as a vibration reference voltage. On the other hand, the vibration reference piezoelectric element 15b
Is fixed to the left side surface of the vibrating piece 13 with one electrode thereof, and detects the vibration of the vibrating piece 13 as a vibration reference voltage by its piezoelectric conversion action. Both of these piezoelectric elements 15a,
The electrodes 15b are connected to each other at their respective other electrodes to form a common terminal, and the vibration reference voltage is output from this common terminal.

【0010】また、検出装置本体Sは、金属材料から形
成した一対の検出用板状振動片20a、20bを有して
おり、振動片20aは、その板厚方向を振動片12の板
厚方向に直交させて、同振動片12から同軸的に上方へ
長手状に延出している。一方、振動片20bは、その板
厚方向を振動片13の板厚方向に直交させて、同振動片
13から同軸的に上方へ長手状に延出している。但し、
各振動片12、13が図1にて図示左右方向に振動した
とき、各振動片20a、20bは、当該車両の角速度に
応じたコリオリの力を受けて前後方向に振動する。
Further, the detecting device main body S has a pair of detecting plate-like vibrating pieces 20a and 20b formed of a metal material, and the vibrating piece 20a has its plate thickness direction in the plate thickness direction of the vibrating plate 12. And extends coaxially from the vibrating reed 12 upward in the longitudinal direction. On the other hand, the vibrating piece 20b has its plate thickness direction orthogonal to the plate thickness direction of the vibrating piece 13 and extends coaxially upward from the vibrating piece 13 in a longitudinal shape. However,
When each of the vibrating pieces 12 and 13 vibrates in the left-right direction shown in FIG. 1, the vibrating pieces 20a and 20b receive Coriolis force corresponding to the angular velocity of the vehicle and vibrate in the front-rear direction.

【0011】検出用圧電素子30aは、その一方の電極
にて、振動片20aの後側表面に固着されて、その圧電
変換作用により振動片20aの振動を角速度振動電圧と
して検出する。一方、検出用圧電素子30bは、その一
方の電極にて、振動片20bの後側表面に固着されて、
その圧電変換作用により振動片20bの振動を角速度振
動電圧として検出する。これら両圧電素子30a、30
bは、その各他方の電極にて互いに接続されて共通端子
を形成し、同共通端子から前記角速度振動電圧を出力す
る。但し、両圧電素子30a、30bの諸特性は温度特
性をも含めて互いに実質的に同一である。また、これら
両圧電素子30a、30bの諸特性は、上述した両圧電
素子15a、15bの諸特性と実質的に同一である。
The detecting piezoelectric element 30a is fixed to the rear surface of the vibrating piece 20a with one electrode thereof, and the vibration of the vibrating piece 20a is detected as an angular velocity vibration voltage by its piezoelectric conversion action. On the other hand, the detection piezoelectric element 30b is fixed to the rear surface of the vibrating piece 20b by one of the electrodes,
The vibration of the vibrating piece 20b is detected as an angular velocity oscillating voltage by the piezoelectric conversion action. Both piezoelectric elements 30a, 30
The electrodes b are connected to each other at their respective other electrodes to form a common terminal, and the angular velocity oscillating voltage is output from the common terminal. However, the various characteristics of the piezoelectric elements 30a and 30b are substantially the same including the temperature characteristics. The characteristics of both piezoelectric elements 30a and 30b are substantially the same as the characteristics of both piezoelectric elements 15a and 15b described above.

【0012】次に、信号処理回路Eの構成について説明
すると、この信号処理回路Eは、両振動参照用圧電素子
15a、15bに接続した自励発振回路40を備えてい
る。この自励発振回路40は増幅器41を有しており、
この増幅器41は、両振動参照用圧電素子15a、15
bの共通端子からの振動参照電圧を増幅し増幅参照電圧
として発生する。移相回路42は増幅器41からの増幅
参照電圧を、その位相をほぼ90度だけ移相するように
制御し、移相制御電圧として発生する。増幅器43は、
移相回路42からの移相制御電圧を増幅し増幅移相電圧
として両駆動用圧電素子14a、14bの各他方の電極
にこれら各圧電素子14a、14bを駆動すべく付与す
る。
Next, the structure of the signal processing circuit E will be described. The signal processing circuit E includes a self-excited oscillation circuit 40 connected to both vibration reference piezoelectric elements 15a and 15b. This self-excited oscillation circuit 40 has an amplifier 41,
This amplifier 41 includes piezoelectric elements 15a, 15a for both vibration reference.
The vibration reference voltage from the common terminal b is amplified and generated as an amplified reference voltage. The phase shift circuit 42 controls the amplified reference voltage from the amplifier 41 so that the phase thereof is shifted by approximately 90 degrees, and is generated as a phase shift control voltage. The amplifier 43 is
The phase shift control voltage from the phase shift circuit 42 is amplified and applied as an amplified phase shift voltage to the other electrodes of the driving piezoelectric elements 14a and 14b to drive the piezoelectric elements 14a and 14b.

【0013】同期検波回路50は増幅器51を備えてお
り、この増幅器51は両検出用圧電素子30a、30b
の共通端子からの角速度振動電圧を増幅し増幅振動電圧
として発生する。コンパレータ52はその反転入力端子
にて接地されており、このコンパレータ52の非反転入
力端子は増幅器51の出力端子に接続されている。しか
して、このコンパレータ52は、増幅器51からの増幅
振動電圧が接地レベルよりも高いときにのみハイレベル
にて比較電圧を発生する。一方、コンパレータ53はそ
の反転入力端子にて接地されており、このコンパレータ
53の非反転入力端子は移相回路42の出力端子に接続
されている。しかして、このコンパレータ53は、移相
回路42からの移相制御電圧が接地レベルよりも高いと
きにのみハイレベルにて比較電圧を発生する。排他的論
理和回路54は両コンパレータ52、53からの各比較
電圧の排他的論理和をとりゲート電圧として発生する。
The synchronous detection circuit 50 is provided with an amplifier 51, and the amplifier 51 has both detecting piezoelectric elements 30a and 30b.
The angular velocity oscillating voltage from the common terminal is amplified and generated as an amplified oscillating voltage. The comparator 52 is grounded at its inverting input terminal, and the non-inverting input terminal of this comparator 52 is connected to the output terminal of the amplifier 51. Therefore, the comparator 52 generates the comparison voltage at the high level only when the amplified oscillation voltage from the amplifier 51 is higher than the ground level. On the other hand, the comparator 53 is grounded at its inverting input terminal, and the non-inverting input terminal of this comparator 53 is connected to the output terminal of the phase shift circuit 42. Therefore, the comparator 53 generates the comparison voltage at the high level only when the phase shift control voltage from the phase shift circuit 42 is higher than the ground level. The exclusive OR circuit 54 takes the exclusive OR of the comparison voltages from both comparators 52 and 53 and generates the gate voltage.

【0014】ローパスフィルタ60(以下、LPF60
という)は、排他的論理和回路54からのゲート電圧中
低周波成分(角速度の周波数成分に相当する)以外の周
波数成分を除去し、前記低周波数成分のみをフィルタ電
圧として発生する。増幅器70は、LPF60からのフ
ィルタ電圧を増幅し、角速度を表す角速度電圧として発
生する。
Low-pass filter 60 (hereinafter, LPF60
Means to remove frequency components other than the low-frequency component (corresponding to the frequency component of angular velocity) in the gate voltage from the exclusive OR circuit 54, and generate only the low-frequency component as a filter voltage. The amplifier 70 amplifies the filter voltage from the LPF 60 and generates it as an angular velocity voltage representing an angular velocity.

【0015】以上のように構成した本実施例において、
本発明装置を作動状態におけば、駆動素子10の両駆動
用圧電素子14a、14bが自励発振回路40との協働
のもとにその各圧電変換作用により両駆動用振動片1
2、13を駆動する。このため、各振動片12、13が
図1にて図示左右方向に振動して各検出用振動片20
a、20bをそれぞれ前後方向へ振動させる。かかる場
合、両振動参照用振動片14a、14bがその共通端子
から両振動片12、13の振動に伴い振動参照電圧を発
生すると、自励発振回路40においては、増幅器41が
同振動参照電圧を増幅振動電圧(以下、増幅振動電圧V
1 という)に増幅し、移相回路42が同増幅振動電圧の
位相をほぼ90度だけ移相するように制御して移相制御
電圧(以下、移相制御電圧V2 という)を発生し、増幅
器43が同移相制御電圧を増幅移相電圧(以下、増幅移
相電圧V3 という)に増幅して両駆動用圧電素子14
a、14bに付与する。このように、両振動参照用振動
片14a、14bからの振動参照電圧がその位相をほぼ
90度だけ移相させて両駆動用振動片14a、14bに
帰還されるので、検出装置本体Sの駆動素子10が所定
の共振周波数にて共振状態に維持される。
In the present embodiment configured as described above,
When the device of the present invention is in the operating state, both driving piezoelectric elements 14a and 14b of the driving element 10 cooperate with the self-excited oscillation circuit 40 to cause the respective piezoelectric conversion actions to cause the both driving vibrating piece 1 to operate.
2 and 13 are driven. Therefore, each of the vibrating bars 12, 13 vibrates in the lateral direction shown in FIG.
The a and 20b are respectively vibrated in the front-back direction. In such a case, when both the vibration reference vibrating pieces 14a and 14b generate a vibration reference voltage from the common terminal thereof due to the vibration of the both vibrating pieces 12 and 13, in the self-excited oscillation circuit 40, the amplifier 41 outputs the same vibration reference voltage. Amplified vibration voltage (hereinafter, amplified vibration voltage V
1), and the phase shift circuit 42 controls the phase of the amplified oscillation voltage to shift the phase by about 90 degrees to generate a phase shift control voltage (hereinafter, referred to as a phase shift control voltage V2). 43 amplifies the same phase shift control voltage to an amplified phase shift voltage (hereinafter, referred to as an amplified phase shift voltage V3) to drive both drive piezoelectric elements 14;
a and 14b. In this way, the vibration reference voltages from both the vibration reference vibrating pieces 14a and 14b are returned to the driving vibrating pieces 14a and 14b by shifting their phases by approximately 90 degrees, so that the detection device main body S is driven. The element 10 is maintained in a resonance state at a predetermined resonance frequency.

【0016】このような状態において、例えば、当該車
両がその走行により左回転しているとき、両検出用圧電
素子30a、30bが、その共通端子から、両振動片2
0a、20bの振動に伴い角速度振動電圧を発生する
と、同期検出回路50においては、増幅器51が同角速
度振動電圧を増幅振動電圧(以下、増幅振動電圧V4 =
V41という)に増幅する。しかして、増幅振動電圧V41
が接地レベルよりも高いときにのみコンパレータ52が
ハイレベルにて比較電圧(以下、比較電圧V6 =V61と
いう)を発生する。また、移相回路42からの移相制御
電圧V2 が接地レベルよりも高いときにのみコンパレー
タ53がハイレベルにて比較電圧(以下、比較電圧V5
という)を発生する。しかして、排他的論理和回路54
がコンパレータ52からの比較電圧V61とコンパレータ
53からの比較電圧V5 との排他的論理和をとりゲート
電圧(以下、ゲート電圧V7 =V71という)を発生す
る。すると、LPF60が、排他的論理和回路54から
のゲート電圧V71の低周波数成分をフィルタ電圧(以
下、フィルタ電圧V8 =V81という)として発生し、増
幅器70が、LPF60からのフィルタ電圧V81 を角
速度電圧(以下、角速度電圧V9=V91という)に増幅
して出力する。
In such a state, for example, when the vehicle is rotating counterclockwise due to its traveling, both the detecting piezoelectric elements 30a and 30b are connected to the two vibrating bars 2 from their common terminals.
When the angular velocity oscillating voltage is generated due to the vibrations of 0a and 20b, the amplifier 51 in the synchronous detection circuit 50 amplifies the same angular velocity oscillating voltage (hereinafter, the amplified oscillating voltage V4 =
Amplify to V41). Then, the amplified oscillation voltage V41
Is higher than the ground level, the comparator 52 generates a comparison voltage at a high level (hereinafter referred to as comparison voltage V6 = V61). Further, only when the phase shift control voltage V2 from the phase shift circuit 42 is higher than the ground level, the comparator 53 is at the high level and the comparison voltage (hereinafter, the comparison voltage V5
Is called). Then, the exclusive OR circuit 54
Generates the gate voltage (hereinafter referred to as gate voltage V7 = V71) by taking the exclusive OR of the comparison voltage V61 from the comparator 52 and the comparison voltage V5 from the comparator 53. Then, the LPF 60 generates a low frequency component of the gate voltage V71 from the exclusive OR circuit 54 as a filter voltage (hereinafter, referred to as filter voltage V8 = V81), and the amplifier 70 outputs the filter voltage V81 from the LPF 60 to the angular velocity voltage. (Hereinafter, it is referred to as angular velocity voltage V9 = V91) and output.

【0017】一方、当該車両が右回転しているとき、両
検出用圧電素子30a、30bが、その共通端子から、
両振動片20a、20bの振動に伴い角速度振動電圧を
発生すると、増幅器51が同角速度振動電圧を増幅振動
電圧(以下、増幅振動電圧V4 =V42という)に増幅す
る。しかして、増幅器51からの増幅振動電圧V42が接
地レベルよりも高いときにのみコンパレータ52がハイ
レベルにて比較電圧(以下、比較電圧V6=V62 とい
う)を発生する。また、移相回路42からの移相制御電
圧V2 が接地レベルよりも高いときにのみコンパレータ
53がハイレベルにて比較電圧V5 を発生する。しかし
て、排他的論理和回路54がコンパレータ52からの比
較電圧V62 とコンパレータ53からの比較電圧V5との
排他的論理和をとりゲート電圧(以下、ゲート電圧V7
=V72という)を発生する。すると、LPF60が、排
他的論理和回路54からのゲート電圧V72の低周波数成
分をフィルタ電圧(以下、フィルタ電圧V8 =V82とい
う)として発生する。ついで、増幅器70が、LPF6
0からのフィルタ電圧V82を角速度電圧(以下、角速度
電圧V9=V92という)に増幅して出力する。
On the other hand, when the vehicle is rotating to the right, the piezoelectric elements for detection 30a and 30b are connected from their common terminals.
When the angular velocity oscillating voltage is generated in accordance with the vibration of both the vibrating bars 20a and 20b, the amplifier 51 amplifies the angular velocity oscillating voltage to an amplified oscillating voltage (hereinafter referred to as amplified oscillating voltage V4 = V42). Then, the comparator 52 generates the comparison voltage (hereinafter, referred to as comparison voltage V6 = V62) at the high level only when the amplified oscillation voltage V42 from the amplifier 51 is higher than the ground level. Further, the comparator 53 generates the comparison voltage V5 at the high level only when the phase shift control voltage V2 from the phase shift circuit 42 is higher than the ground level. Then, the exclusive OR circuit 54 takes the exclusive OR of the comparison voltage V62 from the comparator 52 and the comparison voltage V5 from the comparator 53 to obtain the gate voltage (hereinafter referred to as the gate voltage V7.
= V72) is generated. Then, the LPF 60 generates a low frequency component of the gate voltage V72 from the exclusive OR circuit 54 as a filter voltage (hereinafter, referred to as filter voltage V8 = V82). Then, the amplifier 70
The filter voltage V82 from 0 is amplified to an angular velocity voltage (hereinafter referred to as angular velocity voltage V9 = V92) and output.

【0018】但し、当該車両が静止している場合には、
各振動片12、13と各振動片20a、20bとの間の
直角からの各ずれ等により各振動片20a、20bに作
用する力Fa =mαに起因して生ずるオフセット電圧が
増幅器51から増幅振幅電圧VOFFとして出力される。
従って、当該車両の左回転時には、増幅振動電圧V41
が、当該車両の角速度(以下、角速度ωという)に対応
する増幅振動電圧分(以下、増幅振動電圧Vω=Vω1
という)とオフセット電圧VOFFとを含む。一方、当該
車両の右回転時には、増幅振動電圧V42が、角速度ωに
対応する増幅振動電圧分(以下、増幅振動電圧Vω=V
ω2という)とオフセット電圧VOFFとを含む。なお、F
a =mαにおいて、符号αは各振動片20a、20bの
振動加速度を表し、また、符号mは両振動片20a、2
0bの質量を表す。
However, when the vehicle is stationary,
An offset voltage generated due to the force Fa = mα acting on each of the vibrating bars 20a and 20b due to a deviation from a right angle between each of the vibrating bars 12 and 13 and each of the vibrating bars 20a and 20b is amplified by the amplifier 51. The voltage is output as VOFF.
Therefore, when the vehicle rotates counterclockwise, the amplified oscillating voltage V41
Of the amplified oscillating voltage corresponding to the angular velocity of the vehicle (hereinafter referred to as angular velocity ω) (hereinafter, the amplified oscillating voltage Vω = Vω1
) And an offset voltage VOFF. On the other hand, when the vehicle is rotating to the right, the amplified oscillating voltage V42 corresponds to the amplified oscillating voltage corresponding to the angular velocity ω (hereinafter, the amplified oscillating voltage Vω = V
ω2) and the offset voltage VOFF. In addition, F
When a = mα, the symbol α represents the vibration acceleration of each of the vibrating bars 20a and 20b, and the symbol m represents both the vibrating bars 20a and 20b.
It represents the mass of 0b.

【0019】ところで、上述した検出装置本体Sの駆動
素子10の所定の共振周波数をΩとすると、その振動振
幅Lは次の数1により表される。
By the way, when the predetermined resonance frequency of the drive element 10 of the above-mentioned detection apparatus main body S is Ω, its vibration amplitude L is expressed by the following equation 1.

【0020】[0020]

【数1】L = Asin(Ωt) 但し、この数1において、符号Aは両振動片20a、2
0bの図1にて図示左右方向の振動振幅の最大値を表
す。また、振動振幅Lを検出する両振動参照用圧電素子
15a、15bの検出出力、即ち増幅器41の増幅出力
たる増幅振動電圧V1 に比例する。また、駆動素子10
の振動速度Vsは数1を時間tで微分することにより次
の数2として表される。
## EQU1 ## L = Asin (Ωt) However, in this Equation 1, the symbol A indicates both vibrating bars 20a, 2
0b represents the maximum value of the vibration amplitude in the left-right direction in FIG. Further, it is proportional to the detection output of both the vibration reference piezoelectric elements 15a and 15b for detecting the vibration amplitude L, that is, the amplified vibration voltage V1 which is the amplified output of the amplifier 41. In addition, the drive element 10
The vibration velocity Vs of is expressed by the following equation 2 by differentiating the equation 1 with respect to time t.

【0021】[0021]

【数2】Vs = AΩcos(Ωt) さらに、当該車両の角速度ωとの関連において、コリオ
リの力Fωは、次の数3により表される。
## EQU00002 ## Vs = A.OMEGA.cos (.OMEGA.t) Further, in relation to the angular velocity .omega. Of the vehicle, the Coriolis force F.omega.

【0022】[0022]

【数3】Fω = 2mω × Vs 従って、コリオリの力Fωの位相は、増幅器51からの
増幅振動電圧中の増幅振動電圧Vω1又はVω2の位相と
等しくなる。また、コリオリの力Fωの位相は、位相回
路42からの移相制御電圧V2の位相とも等しくなる。
Therefore, the phase of the Coriolis force Fω becomes equal to the phase of the amplified oscillating voltage Vω1 or Vω2 in the amplified oscillating voltage from the amplifier 51. Fω = 2mω × Vs Further, the phase of the Coriolis force Fω is also equal to the phase of the phase shift control voltage V2 from the phase circuit 42.

【0023】また、振動加速度αは数2を時間tで微分
することにより次の数4により表される。
The vibration acceleration α is expressed by the following Expression 4 by differentiating Expression 2 with respect to time t.

【0024】[0024]

【数4】α = −AΩ2sin(Ωt) しかして、この振動加速度αの位相は、上述のオフセッ
ト電圧VOFF の位相と等しくなる。
Equation 4] α = -AΩ 2 sin (Ωt) Thus, the phase of the vibration acceleration alpha is equal to the above-mentioned offset voltage VOFF phase.

【0025】以上の関係をベクトル表示すれば、図2の
ようになる。これによれば、当該車両の静止時には、増
幅参照電圧V1のベクトル値とオフセット電圧VOFFのベ
クトル値とは互いに同位相になる。また、当該車両の左
回転時には、増幅振動電圧V41のベクトル値が、増幅振
動電圧Vω1のベクトル値とオフセット電圧VOFFとのベ
クトル和で与えられる。一方、当該車両の右回転時に
は、増幅振動電圧V42のベクトル値が、増幅振動電圧V
ω2のベクトル値とオフセット電圧VOFFとのベクトル和
で与えられる。かかる場合、増幅振動電圧V41のベクト
ル値はオフセット電圧VOFFのベクトル値よりも位相角
θaだけ図2にて図示左側にずれ、一方、増幅振動電圧
V42 のベクトル値はオフセット電圧VOFFのベクトル値
よりも位相角θbだけ図2にて図示右側にずれる。
FIG. 2 shows the above relationship as a vector display. According to this, when the vehicle is stationary, the vector value of the amplified reference voltage V1 and the vector value of the offset voltage VOFF have the same phase. Further, when the vehicle rotates to the left, the vector value of the amplified oscillating voltage V41 is given by the vector sum of the vector value of the amplified oscillating voltage Vω1 and the offset voltage VOFF. On the other hand, when the vehicle is rotating to the right, the vector value of the amplified vibration voltage V42 is equal to the amplified vibration voltage V42.
It is given by the vector sum of the vector value of ω2 and the offset voltage VOFF. In such a case, the vector value of the amplified oscillating voltage V41 is shifted from the vector value of the offset voltage VOFF to the left side in the figure by the phase angle θa, while the vector value of the amplified oscillating voltage V42 is greater than the vector value of the offset voltage VOFF. Only the phase angle θb is shifted to the right side in FIG.

【0026】ここで、同期検波回路50を上述のように
構成した根拠について説明する。上述した数1〜数4に
おいて振幅のみを考えた場合、オフセット電圧VOFF 及
び各増幅振動電圧Vω1、Vω2は検出装置本体Sの駆動
素子10の振動振幅L(数1参照)に比例することにな
る。従って、図2にて振動振幅Lに相当する増幅参照電
圧V1がX倍に変動したとすると、オフセット電圧VOFF
及び各増幅振動電圧Vω1、Vω2もX倍に変動する。こ
のことは、振動振幅Lが変動しても、各位相角θa、θb
は変動しないことを意味する。換言すれば、角速度ωに
対する感度が、振動振幅Lが変動しても、変わらないこ
とになる。従って、オフセット電圧VOFF の振幅が変動
しても、ディジタル化により位相角のみを検出している
ため、最終のオフセット出力の変動とはならない。かか
る根拠に基づき同期検波回路50の構成を上述のように
した。なお、各位相角θa及びθbは、それぞれ、次の数
5及び数6により表される。
Now, the grounds for configuring the synchronous detection circuit 50 as described above will be described. When only the amplitude is considered in the above-described equations 1 to 4, the offset voltage VOFF and the amplified oscillation voltages Vω1 and Vω2 are proportional to the oscillation amplitude L (see the equation 1) of the drive element 10 of the detection apparatus main body S. .. Therefore, if the amplification reference voltage V1 corresponding to the vibration amplitude L in FIG. 2 fluctuates X times, the offset voltage VOFF
Also, the amplified oscillation voltages Vω1 and Vω2 also fluctuate X times. This means that even if the vibration amplitude L changes, the phase angles θa and θb
Means unchanged. In other words, the sensitivity to the angular velocity ω does not change even if the vibration amplitude L changes. Therefore, even if the amplitude of the offset voltage VOFF fluctuates, the final offset output does not fluctuate because only the phase angle is detected by digitization. Based on this ground, the configuration of the synchronous detection circuit 50 is as described above. The phase angles θa and θb are represented by the following equations 5 and 6, respectively.

【0027】[0027]

【数5】θa = tan-1(Vω1/VOFF)[Formula 5] θa = tan -1 (Vω1 / VOFF)

【0028】[0028]

【数6】θb = tan-1(Vω2/VOFF) また、上述の関係を図3(A)〜(D)及び図4(A)
〜(H)のタイムチャートにより波形的に示せば、図3
(A)(B)にて示すごとく移相制御電圧V2を増幅参
照電圧V1 よりも90度移相させた状態において、オフ
セット電圧VOFFが、当該車両の静止時には、図3
(C)の実線で示す波形にて変化する。また、当該車両
の左回転時には、増幅振動電圧Vω1 が、図3(C)の
一点鎖線で示す波形にて変化し、一方、当該車両の右回
転時には、増幅振動電圧Vω2 が、図3(C)の破線で
示す波形にて変化する。
[Mathematical formula-see original document] θb = tan -1 (Vω2 / VOFF) Further, the above-mentioned relationship is shown in FIGS. 3 (A) to (D) and FIG. 4 (A).
~ (H) is shown in waveform form in the time chart of FIG.
As shown in (A) and (B), when the phase shift control voltage V2 is phase-shifted by 90 degrees from the amplification reference voltage V1, the offset voltage VOFF is equal to that shown in FIG.
The waveform changes as shown by the solid line in (C). Further, when the vehicle is rotating to the left, the amplified vibration voltage Vω1 changes in the waveform shown by the one-dot chain line in FIG. 3C, while when the vehicle is rotating to the right, the amplified vibration voltage Vω2 is changed to the waveform shown in FIG. ) Changes with the waveform shown by the broken line.

【0029】従って、当該車両の静止時には、増幅振動
電圧V4が、オフセット電圧VOFFのみで特定され、図3
(D)の実線で示す波形で変化する。また、当該車両の
左回転時には、図3(C)のオフセット電圧VOFFと増
幅振動電圧Vω1との合成で増幅振動電圧V41として特
定され、図3(D)の一点鎖線で示す波形にて位相角θ
a だけずれて変化し、一方、当該車両の右回転時には、
図3(C)のオフセット電圧VOFFと増幅振動電圧Vω2
との合成で増幅振動電圧V42として特定され、図3
(D)の破線で示す波形にて位相角θbだけずれて変化
する。
Therefore, when the vehicle is stationary, the amplified vibration voltage V4 is specified only by the offset voltage VOFF.
It changes with the waveform shown by the solid line in (D). Further, when the vehicle is rotating to the left, it is identified as the amplified oscillating voltage V41 by combining the offset voltage VOFF and the amplified oscillating voltage Vω1 in FIG. 3C, and the phase angle is represented by the waveform shown by the one-dot chain line in FIG. 3D. θ
It shifts by a, and on the other hand, when the vehicle is turning to the right,
Offset voltage VOFF and amplified oscillation voltage Vω2 in FIG.
Is identified as the amplified oscillating voltage V42 by the combination with
The waveform shown by the broken line in (D) changes with a phase angle θb.

【0030】また、コンパレータ53が移相回路42か
らの位相制御電圧を接地レベルと比較することによって
出力する比較電圧V5 は、図4(A)にて示す波形をも
つディジタル信号として変化する。コンパレータ52が
増幅器51からの増幅振動電圧V4を接地レベルと比較
することによって出力する比較電圧V6は、当該車両の
静止時にはV4=VOFFのもとに、比較電圧V6OFFとし
て、図4(B)にて示す波形をもつようにディジタル的
に変化する。また、比較電圧V6 は、当該車両の左回転
時にはV4=V41のもとに、比較電圧V61 として、図4
(C)にて示す波形をもつようにディジタル的に変化
し、一方、当該車両の右回転時にはV4=V42のもと
に、比較電圧V62として、図4(D)にて示す波形をも
つようにディジタル的に変化する。
Further, the comparison voltage V5 output by the comparator 53 comparing the phase control voltage from the phase shift circuit 42 with the ground level changes as a digital signal having the waveform shown in FIG. 4 (A). The comparison voltage V6 output by the comparator 52 by comparing the amplified oscillating voltage V4 from the amplifier 51 with the ground level is V4 = VOFF when the vehicle is stationary, and the comparison voltage V6 is set as the comparison voltage V6OFF in FIG. 4 (B). Digitally changes so as to have a waveform shown by. Further, the comparison voltage V6 is set as a comparison voltage V61 based on V4 = V41 when the vehicle is rotating counterclockwise as shown in FIG.
It changes digitally so as to have the waveform shown in (C), while on the other hand, when the vehicle is rotating to the right, it has the waveform shown in FIG. 4D as the comparison voltage V62 under V4 = V42. Changes digitally.

【0031】また、両コンパレータ52、53からの各
比較電圧に対する排他的論理和回路54の排他的論理和
出力たるゲート電圧V7 は、当該車両の静止時にはゲー
ト電圧V7OFFとして、図4(E)にて示す波形をもつよ
うにディジタル的に変化する。また、また、ゲート電圧
V7は、当該車両の左回転時には、ゲート電圧V71 とし
て、図4(F)にて示す波形をもつようにディジタル的
に変化し、一方、当該車両の右回転時には、ゲート電圧
V72として、図4(G)にて示す波形をもつようにディ
ジタル的に変化する。換言すれば、ゲート電圧V71又は
V72は、ゲート電圧V7OFFに対しデューティの異なる電
圧として形成される。従って、LPF60が排他的論理
和回路54からのゲート電圧に基づき出力するフィルタ
電圧V8が増幅器70により増幅された場合、この増幅
器70から出力される角速度電圧V9 は、当該車両の静
止時には角速度電圧V9OFFとして、図4(H)にて実線
で示す直流レベルをもつ。また、角速度電圧V9 は、当
該車両の左回転時には、そのときの角速度ωに対応する
角速度電圧V91として、図4(H)にて破線で示す直流
レベルをもち、一方、当該車両の右回転時には、そのと
きの角速度ωに対応する角速度電圧V92として図4
(H)にて一点鎖線で示す直流レベルをもつ。
Further, the gate voltage V7, which is the exclusive OR output of the exclusive OR circuit 54 for the respective comparison voltages from the two comparators 52 and 53, is set as the gate voltage V7OFF when the vehicle is stationary as shown in FIG. Digitally changes so as to have a waveform shown by. Also, the gate voltage V7 digitally changes as the gate voltage V71 has a waveform shown in FIG. 4 (F) when the vehicle rotates to the left, while the gate voltage V7 changes when the vehicle rotates to the right. The voltage V72 is digitally changed so as to have the waveform shown in FIG. In other words, the gate voltage V71 or V72 is formed as a voltage having a different duty with respect to the gate voltage V7OFF. Therefore, when the filter voltage V8 output by the LPF 60 based on the gate voltage from the exclusive OR circuit 54 is amplified by the amplifier 70, the angular velocity voltage V9 output from the amplifier 70 is the angular velocity voltage V9OFF when the vehicle is stationary. As a result, the DC level shown by the solid line in FIG. Further, the angular velocity voltage V9 has a DC level indicated by a broken line in FIG. 4 (H) as the angular velocity voltage V91 corresponding to the angular velocity ω at that time when the vehicle rotates to the left, while the angular velocity voltage V9 when the vehicle rotates to the right. , As the angular velocity voltage V92 corresponding to the angular velocity ω at that time.
In (H), it has a direct current level shown by a chain line.

【0032】以上説明したように、本実施例において
は、同期検波回路50を、両コンパレータ52、53及
び排他的論理和回路54を主たる構成要素として、振幅
とは無関係に位相差のみを検出することにより同期検波
するようにしたので、この種の振動型角速度検出回路の
うちの電気回路構成の簡単化及び低コスト化を確保しつ
つオフセット出力の変動や各圧電素子の温度による感度
の変動をなくし得る。
As described above, in the present embodiment, the synchronous detection circuit 50 uses both comparators 52 and 53 and the exclusive OR circuit 54 as main constituent elements to detect only the phase difference regardless of the amplitude. Since synchronous detection is performed by this, fluctuations in offset output and fluctuations in sensitivity due to temperature of each piezoelectric element are ensured while ensuring simplification and cost reduction of the electric circuit configuration of this type of vibration type angular velocity detection circuit. You can lose it.

【0033】次に、前記実施例の変形例について図5
(A)を参照して説明する。上述した各位相角θa、θb
は、各数5及び数6から分かるとおり、角速度ωに対し
て非線形な特性をもつ。本明細書の従来技術にて述べた
振動型角速度検出装置の同期検波回路においては、振動
増幅電圧Vω1又はVω2のみが整流回路により整流さ
れ、オフセット電圧VOFF はキャンセルされるため、整
流回路の整流出力の直線性が高い。従って、オフセット
電圧VOFF の位相変動が発生すると、誤差となるため、
オフセット電圧VOFFを小さくする検討がなされてい
た。
Next, FIG. 5 shows a modification of the above embodiment.
This will be described with reference to (A). Each phase angle θa, θb described above
Has a non-linear characteristic with respect to the angular velocity ω, as can be seen from Equations 5 and 6. In the synchronous detection circuit of the vibration type angular velocity detection device described in the prior art of this specification, only the vibration amplification voltage Vω1 or Vω2 is rectified by the rectification circuit, and the offset voltage VOFF is canceled, so the rectification output of the rectification circuit. Is highly linear. Therefore, if a phase variation of the offset voltage VOFF occurs, it will cause an error.
Studies have been made to reduce the offset voltage VOFF.

【0034】しかし、前記実施例では同期検波回路50
の排他的論理和回路54による同期検波方法では、整流
回路等に依存するすることなく、数5や数6で示す位相
角のみを検出することとなるため、オフセット電圧VOF
F を積極的に発生させ、数5や数6におけるtan
-1(Vω1/VOFF)やtan-1(Vω2/VOFF)の項の
小さいところのみを使用することにより、角速度ωに対
する直線性を向上させることができる。かかる場合、非
直線性を1(%)に抑制するためには、(Vω1 /VOF
F)及び(Vω2 /VOFF)を0.28未満とする必要が
ある。例えば、角速度ωの入力範囲を±50(度/se
c)としたとき、VOFF を179(度/sec)に対応
する値よりも大きくすれば、非直線性を1(%)以下に
できる。このときの位相角θは15.6(度)未満とな
る。
However, in the above embodiment, the synchronous detection circuit 50 is used.
In the synchronous detection method using the exclusive OR circuit 54 of No. 5, since only the phase angle shown in Formula 5 or Formula 6 is detected without depending on the rectifier circuit or the like, the offset voltage VOF
F is actively generated, and tan in equations 5 and 6
The linearity with respect to the angular velocity ω can be improved by using only the small terms of −1 (Vω1 / VOFF) and tan −1 (Vω2 / VOFF). In this case, in order to suppress the non-linearity to 1 (%), (Vω1 / VOF
F) and (Vω2 / VOFF) must be less than 0.28. For example, the input range of the angular velocity ω is ± 50 (degree / se
In the case of c), if VOFF is made larger than the value corresponding to 179 (degrees / sec), the non-linearity can be reduced to 1 (%) or less. At this time, the phase angle θ is less than 15.6 (degrees).

【0035】しかして、かかる観点から本変形例を提案
するものである。この変形例においては、前記実施例に
て述べた両増幅器41、51とコンパレータ52との間
にオフセット調整回路90を接続したことにその構成上
の特徴がある。オフセット調整回路90は増幅回路91
を有しており、この増幅回路91は、位相反転増幅器9
1aと両抵抗91b、91cにより、オフセット電圧V
OFF と同位相の増幅器41からの振動参照電圧V1を位
相反転増幅し反転増幅電圧V10として出力する。また、
増幅回路91は可変抵抗91dを有しており、この可変
抵抗91dは、増幅器41からの増幅参照電圧V1と位
相反転増幅器91aからの反転増幅電圧V10との比を調
整し調整比電圧として出力する。
From this viewpoint, the present modification is proposed. This modification is characterized in that the offset adjusting circuit 90 is connected between the amplifiers 41 and 51 and the comparator 52 described in the above embodiment. The offset adjusting circuit 90 is an amplifier circuit 91.
The amplifier circuit 91 has a phase inverting amplifier 9
1a and both resistors 91b and 91c cause an offset voltage V
The oscillation reference voltage V1 from the amplifier 41 having the same phase as OFF is phase-inverted and amplified and output as an inverted amplified voltage V10. Also,
The amplifier circuit 91 has a variable resistor 91d, and this variable resistor 91d adjusts the ratio between the amplified reference voltage V1 from the amplifier 41 and the inverted amplified voltage V10 from the phase inverting amplifier 91a and outputs it as an adjusted ratio voltage. ..

【0036】また、オフセット調整回路90は加算器9
2を有しており、この加算器92は増幅器51からの増
幅振動電圧と可変抵抗91dからの調整比電圧とを加算
し加算電圧として発生する。増幅器93は加算器92か
らの加算電圧を増幅し加算増幅電圧V11としてコンパレ
ータ52の非反転入力端子に付与する。このため、コン
パレータ52は、前記実施例とは異なり増幅器93から
の加算増幅電圧V11を接地レベルと比較して、比較電圧
として発生する。
Further, the offset adjusting circuit 90 includes an adder 9
2, the adder 92 adds the amplified oscillating voltage from the amplifier 51 and the adjustment ratio voltage from the variable resistor 91d to generate an added voltage. The amplifier 93 amplifies the added voltage from the adder 92 and applies it to the non-inverting input terminal of the comparator 52 as the added amplified voltage V11. Therefore, the comparator 52 compares the added amplified voltage V11 from the amplifier 93 with the ground level, and generates it as a comparison voltage, unlike the above-described embodiment.

【0037】このように構成した本変形例において、位
相反転増幅器91aが増幅器41からの増幅参照電圧V
1 を反転増幅電圧V10として出力すると、可変抵抗91
dが増幅器41からの増幅参照電圧V1 及び位相反転増
幅器91aからの反転増幅電圧V10に基づき調整比電圧
を発生し、加算器92が増幅器51からの増幅振動電圧
V4 及び可変抵抗91aからの調整比電圧に基づき加算
電圧を発生し、増幅器93が加算器92からの加算電圧
に基づき加算増幅電圧V11を発生し、かつコンパレータ
52が増幅器93からの加算増幅電圧V11を接地レベル
と比較して比較電圧V6 を発生する。かかる場合、上述
のように精度のよい直線性を確保しつつオフセット電圧
VOFF を積極的に発生させるので、排他的論理和回路5
4による排他的論理和処理を適正になし得る。その他の
作用効果は前記実施例と同様である。
In this modified example having such a configuration, the phase inverting amplifier 91a causes the amplification reference voltage V from the amplifier 41 to be applied.
When 1 is output as the inverted amplified voltage V10, the variable resistor 91
d generates an adjustment ratio voltage based on the amplification reference voltage V1 from the amplifier 41 and the inverting amplification voltage V10 from the phase inverting amplifier 91a, and the adder 92 produces the amplification oscillation voltage V4 from the amplifier 51 and the adjustment ratio from the variable resistor 91a. The added voltage is generated based on the voltage, the amplifier 93 generates the added amplified voltage V11 based on the added voltage from the adder 92, and the comparator 52 compares the added amplified voltage V11 from the amplifier 93 with the ground level to obtain a comparison voltage. V6 is generated. In such a case, since the offset voltage VOFF is positively generated while ensuring accurate linearity as described above, the exclusive OR circuit 5
The exclusive OR processing by 4 can be properly performed. Other functions and effects are similar to those of the above embodiment.

【0038】次に、前記実施例の他の変形例について図
5(B)を参照して説明すると、この他の変形例は前記
変形例と同様の観点から提案するものであるが、この他
の変形例においては、前記実施例にて述べた検出装置本
体Sにおける両振動片12、20aの各板幅方向間のず
れ角が90度よりも小さい角βとなるように振動片20
aを振動片12から同軸的に延出させるとともに、両振
動片13、20bの各板幅方向間のずれ角が角度βとな
るように振動片20bを振動片13から同軸的に延出さ
せるようにしたことにその構成上の特徴がある。その他
の構成は前記実施例と同様である。
Next, another modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. 5B. Although this other modification is proposed from the same viewpoint as the above modification, In the modified example, the vibrating piece 20 is arranged such that the deviation angle between the plate width directions of the vibrating pieces 12 and 20a in the detection device main body S described in the above embodiment is an angle β smaller than 90 degrees.
a is coaxially extended from the vibrating piece 12, and the vibrating piece 20b is coaxially extended from the vibrating piece 13 so that the deviation angle between the plate width directions of both the vibrating pieces 13 and 20b is the angle β. There is a feature in that configuration. The other structure is similar to that of the above embodiment.

【0039】このように構成した本変形例においては、
上述のようなずれ角βのもとに増幅器51からの増幅振
動電圧V4中にオフセット電圧VOFFを積極的に含め得る
ので、排他的論理和回路54の排他的論理和処理を前記
変形例と同様に適正に実現し得る。その他の作用効果は
前記実施例と同様である。
In this modified example having such a configuration,
Since the offset oscillation voltage VOFF can be positively included in the amplified oscillating voltage V4 from the amplifier 51 based on the deviation angle β as described above, the exclusive OR processing of the exclusive OR circuit 54 is the same as that of the modification. Can be realized properly. Other functions and effects are similar to those of the above embodiment.

【0040】なお、前記実施例においては、各駆動用圧
電素子14a、14bへの増幅器43からの増幅移相電
圧V3 は正弦波波形を有していたが、これに限らず、検
出装置本体Sが一種のバンドパスフィルタとしての特性
をもっていることから、増幅移相電圧V3 を矩形波波形
を有するようにして実施してもよい。かかる場合、振動
振幅が両駆動用圧電素子14a、14bの特性に依存し
て温度等により変動することになるが、このような現象
は、本発明による同期検波回路の利用により有効に解消
し得る。
In the above embodiment, the amplified phase shift voltage V3 from the amplifier 43 to the driving piezoelectric elements 14a and 14b has a sinusoidal waveform, but the invention is not limited to this. Since it has a characteristic as a kind of bandpass filter, the amplified phase shift voltage V3 may have a rectangular wave waveform. In such a case, the vibration amplitude fluctuates due to temperature and the like depending on the characteristics of the driving piezoelectric elements 14a and 14b, but such a phenomenon can be effectively eliminated by using the synchronous detection circuit according to the present invention. ..

【0041】また、本発明の実施にあたっては、検出装
置本体Sの各振動片を、角柱形状或いは三角柱形状等に
形成して実施してもよい。
Further, in implementing the present invention, each vibrating piece of the detecting device main body S may be formed into a prism shape or a triangular prism shape.

【0042】また、本発明の実施にあたっては、前記実
施例にて述べたディジタル処理後の排他的論理和処理等
の実施にあたっては、マイクロコンピュータ等の処理に
より実施してもよい。
Further, in carrying out the present invention, the processing such as a microcomputer may be carried out in carrying out the exclusive OR processing after the digital processing described in the above embodiment.

【0043】また、本発明の実施にあたっては、車両に
限ることなく、船舶、航空機その他各種移動体の角速度
の検出にあたり本発明を適用して実施してもよい。
Further, the present invention is not limited to vehicles, but the present invention may be applied to the detection of angular velocities of ships, aircrafts and other various moving bodies.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の各主要素子の出力をベクトル表示した例
を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example in which the output of each main element of FIG. 1 is displayed as a vector.

【図3】図1の各主要素子中の一部の出力波形を示すタ
イムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a part of output waveforms in each main element of FIG.

【図4】図1の各主要素子中の残余の素子の出力波形を
示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing output waveforms of the remaining elements in each main element of FIG.

【図5】前記実施例の一変形例を示す要部回路図及び前
記実施例の他の変形例を示す部分的平面図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a main part showing a modified example of the embodiment and a partial plan view showing another modified example of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E…信号処理回路、S…検出装置本体、10…駆動素
子、12、13,20a、20b…振動片、14a、1
4b、15a、15b、30a、30b…圧電素子、4
2…移相回路、50…同期検波回路、52、53…コン
パレータ、54…排他的論理和回路。
E ... Signal processing circuit, S ... Detection device main body, 10 ... Driving element, 12, 13, 20a, 20b ... Vibrating piece, 14a, 1
4b, 15a, 15b, 30a, 30b ... Piezoelectric element, 4
2 ... Phase shift circuit, 50 ... Synchronous detection circuit, 52, 53 ... Comparator, 54 ... Exclusive OR circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】移動体の一部に振動可能に設けられた振動
部材と、 同振動部材に固着されて同振動部材を一方向に振動させ
るように駆動する駆動用圧電素子と、 前記振動部材に固着されて移動体の角速度に応じ前記振
動部材に前記一方向と交差する方向に生ずる振動を検出
し角速度振動検出信号を発生する検出用圧電素子と、 前記振動部材に固着されて前記検出用圧電素子と同一の
特性を有し記振動部材の振動を検出し振動参照信号を発
生する振動参照用圧電素子と、 前記振動参照信号の位相をほぼ90度だけ移相するよう
に制御し位相制御出力として前記駆動用圧電素子にこれ
を駆動すべく付与する位相制御手段と、 前記移相制御出力に基づき前記角速度振動検出信号を同
期検波して前記角速度を表す出力信号として発生する同
期検波手段とからなる振動型角速度検出装置において、 前記移相制御出力をディジタル化処理する第1ディジタ
ル化処理手段と、 前記角速度振動検出信号をディジタル化処理する第2デ
ィジタル化処理手段と、 これら第1及び第2のディジタル化処理手段からの両デ
ィジタル化処理出力の排他的論理和処理をし前記出力信
号として発生する排他的論理和処理手段とにより、前記
同期検波手段を構成するようにしたことを特徴とする振
動型角速度検出装置。
1. A vibrating member movably provided on a part of a moving body, a driving piezoelectric element fixed to the vibrating member and driving the vibrating member to vibrate in one direction, and the vibrating member. A detection piezoelectric element that is fixed to the vibration member and that detects a vibration generated in the vibrating member in a direction intersecting the one direction according to the angular velocity of the moving body to generate an angular velocity vibration detection signal; A piezoelectric element for vibration reference that has the same characteristics as the piezoelectric element and that detects the vibration of the vibration member and generates a vibration reference signal; and a phase control by controlling the phase of the vibration reference signal so that it shifts the phase by approximately 90 degrees. Phase control means for giving the driving piezoelectric element to drive it as an output, and a synchronous detector for synchronously detecting the angular velocity vibration detection signal based on the phase shift control output and generating it as an output signal representing the angular velocity. A vibration type angular velocity detecting device comprising: a first digitizing processing means for digitizing the phase shift control output; a second digitizing processing means for digitizing the angular velocity vibration detection signal; The synchronous detection means is constituted by exclusive OR processing means for performing exclusive OR processing of both digitized processing outputs from the second digitization processing means and generating as the output signal. Vibration type angular velocity detector.
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