JPH05332777A

JPH05332777A - 光ファイバ回転角速度センサ

Info

Publication number: JPH05332777A
Application number: JP34667291A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Furuya; 一郎古谷; Nobutoshi Maruyama; 信敏丸山; Hisanori Nakai; 中居久典; Tatsuya Kumagai; 達也熊谷; Michiya Ishikawa; 石川道也
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】電源の立上がり、立下がりが遅く、電圧変動の
大きい車載バッテリを駆動用電源に使用しても誤動作を
生じないようにする。【構成】アナログ信号処理部２２はデジタル演算処理部
２４よりも高い動作電圧を要する。電源電圧ＤＣを分圧
抵抗Ｒ₁、Ｒ₂で分圧して、アナログ印加電圧Ｖ_A′＞
デジタル印加電圧Ｖ_D′となるように設定する。この設
定により、アナログ印加電圧Ｖ_Aがアナログ信号処理部
２２の動作電圧Ｖ_AAに達するまでの立上がり時間は、デ
ジタル印加電圧Ｖ^Dがデジタル演算処理部の動作電圧Ｖ
_DDに達するまでの時間よりも速くなり、立下がりの場合
は逆になる。デジタル演算処理部２４がその動作電圧に
達すると、リセット信号ＲＥＳ＊を出力してＣＰＵ２５
のリセットを解除する。また動作電圧より低下すると、
再びリセットするようになっている。これにより電圧変
動が生じても誤動作を有効に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ回転角速度セ
ンサに係り、特に電源立上がり時や電源電圧変動時の誤
動作を防止するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、光学系１１と信号処理系１８と
からなる一般的な光ファイバ回転角速度センサの構成例
を示す。光学系１１は、光源、光方向性結合器、偏光
子、センシングループ（光ファイバループ）及び受光器
等から構成され、左右両回り光間に現れる位相差を検出
する。信号処理系１８は、光学系１１からの検出信号を
演算処理してセンシングループに加えられる回転角速度
を検出する。信号処理系１８はアナログ信号処理部１
２、デジタル演算処理部１４及びＣＰＵ１７からなる。

【０００３】この信号処理系１８のデジタル演算部１４
にはマルチプレクサ１５、タイマ１６等が使用されてい
る。デジタル演算処理部１４は電源が加わるとＣＰＵ１
７にリセット解除信号を出力するようになっており、リ
セットが解除されて始めてデジタル演算処理部１４は実
質的に動作し、またリセットされると動作電圧が印加さ
れていても実質的に非動作となる。アナログ信号処理部
１２には、ロックインアンプ１３を構成するオペアンプ
が複数個使用されている。これらオペアンプの安定動作
電圧は、一般には、デジタル演算処理部１４やＣＰＵ１
７に比べ、２〜１０Ｖ程度高くなっている。従来、これ
らアナログ信号処理部１２、デジタル演算処理部１４の
回路には、図６に示すように、定電圧回路１８を介して
同一の電源ラインから、同一タイミングで電源電圧を供
給していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにアナログ信号処理部、デジタル演算処理部に同一
ラインから同一タイミングで電源電圧を供給すると、電
源電圧が瞬時に立ち上がらない限り、図７に示すよう
に、アナログ処理部が立上がる前にデジタル演算処理部
が立上がり、リセット信号ＲＥＳ＊（＊は負論理値を示
す）“Ｈ”、すなわちリセット解除信号をＣＰＵ１７に
出してしまうため、アナログ信号処理部よりも動作電圧
の低いデジタル演算処理部が先に動作することになる。
このように、アナログ信号処理部に印加される電源電圧
が安定動作電圧にならないうちにデジタル演算処理部が
動作するので、電源電圧の立上がりが遅い場合に特に誤
動作する現象が生じていた。また、アナログ信号処理部
が動作電圧以下になってもデジタル演算処理部が動作し
ていたため、この場合にもセンサが誤動作していた。特
に、光ファイバ回転角速度センサを車に搭載するような
場合には、電圧の不安定なカーバッテリを光ファイバ回
転角速度センサの駆動電圧とするため、電源電圧の変動
でアナログ信号処理部の動作電圧を横切る度に、前述し
た誤動作が生じることとなり、信頼性上問題となってい
た。

【０００５】本発明の目的は、動作電圧のタイミングを
制御することによって、前記した従来技術の欠点を解消
し、電源立上げないし立下げ時や電源電圧の変動による
誤動作を有効に防止することが可能な光ファイバ回転角
速度センサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバを
伝搬する左右両回り光間に現れる位相差を検出する光学
系と、光学系からの検出信号を演算処理して光ファイバ
に加えられる回転角速度を検出する信号処理系とを備
え、この信号処理系はアナログ信号処理部とデジタル演
算処理部とからなり、アナログ信号処理部がデジタル演
算処理部よりも高い電源電圧ないし動作電圧を要する光
ファイバ回転角速度センサにおいて、アナログ信号処理
部の電源電圧が動作電圧になった後にデジタル演算処理
部を動作させるようにしたものである。そして、更にア
ナログ信号処理部が動作電圧より低くなる前にデジタル
演算処理部を非動作とするようにすることが好ましい。

【０００７】この場合において、アナログ信号処理部の
電源電圧が動作電圧になった後にデジタル演算処理部を
動作させ、アナログ信号処理部が動作電圧より低くなる
前にデジタル演算処理部を非動作とするための手段とし
ては、電源ラインを個別に設けることも考えられるが、
電源は共通に設けてハードウェアにより両処理部に印加
される電源電圧の立上がり、立下がり時間が変わるよう
にしたり、電源ラインが個別であるか共通であるかに関
係なく、電源電圧を監視して、ソフトウェアあるいはハ
ードウェアにより処理部の動作を制御したりする方法が
ある。

【０００８】例えば、前者の方法としては、電源電圧を
分圧して、分圧電圧に応じた低い電圧をデジタル演算処
理部に印加し、アナログ信号処理部には電源電圧に応じ
た高い電圧をそのまま印加するように構成して、電源ラ
インを共通にしておくことができる。また、平滑回路等
を通してタイミングを制御して遅延ないし早めるように
してもよい。ここで、「…電圧に応じた」とは、…電圧
を定電圧化する等処理を施した場合の他、処理を施さず
…電圧そのままの場合も含む。

【０００９】後者の方法としては、電源電圧がアナログ
信号処理部の動作電圧になったことを検出する電源電圧
検出部と、電源電圧検出部がアナログ信号処理部の動作
電圧を検出したとき、演算処理部の実質的な動作はソフ
トウェアに支配されていることから、デジタル演算処理
部を正常に動作させる制御部を設けるようにしたり、あ
るいは電源電圧検出部がアナログ信号処理部の動作電圧
を検出するまで、ハードウェアウェハによりデジタル演
算処理部を付勢する（イネーブルにする）ように構成し
たりすることができる。

【００１０】

【作用】アナログ信号処理部の印加電圧が動作電圧にな
った後にデジタル演算処理部を動作させると、電源の立
上がりが遅い場合や電源変動が生じても、先にデジタル
演算処理部が動作するようなことがなくなる。またアナ
ログ信号処理部が動作電圧より低くなる前にデジタル演
算処理部を非動作とすると、電源の立下がりが遅い場合
や電源変動が生じても、アナログ信号処理部の停止後に
デジタル演算処理部が動作するようなことがなくなる。
このため誤動作が生じず、光学系からの検出信号に基づ
く演算処理の正常な動作を保障することができる。

【００１１】特に、一つの電源から供給した電源電圧を
分圧して、分圧電圧に応じた低い電圧をデジタル演算処
理部に印加し、アナログ信号処理部には電源電圧に応じ
た高い電圧を印加するようにした場合には、アナログ信
号処理部に供給される電源電圧の立上がりは、デジタル
演算処理部に供給されるそれよりも速くなるので、アナ
ログ信号処理部の電源電圧が確実に動作電圧になった後
にデジタル演算処理部が動作することになる。また、逆
に電源電圧の立下がりは、デジタル演算処理部よりも遅
くなるので、デジタル演算処理部が動作電圧よりも低く
なった後に、アナログ信号処理部が停止することにな
る。

【００１２】また、特にソフトウェアで電源電圧を監視
してデジタル演算処理部の動作を制御する場合には、も
ともとデジタル演算処理部の動作を制御するために設け
られているＣＰＵを制御部として利用することができ、
しかもそのＣＰＵの制御プログラムに僅かな変更を加え
るだけで実現できるので、実施化が容易となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４を用いて
説明する。図１は分圧回路を用いて立上がり立下がり時
間のタイミング制御を行ったもので、アナログ信号処理
部の電源電圧が動作電圧になった後にデジタル演算処理
部を動作させるようにした第１の実施例を示すパワーオ
ンリセット回路の構成図である。なお、光ファイバ回転
角速度センサの基本構成は図５に示した従来例と同じで
ある。アナログ信号処理部２２とデジタル演算処理部２
４との前段に、それぞれアナログ回路駆動用定電圧回路
２１とデジタル回路駆動用定電圧回路２３とを設ける。
これらはアナログ信号処理部２２とデジタル演算処理部
２４とに加わる電源電圧をそれらの動作電圧Ｖ_AA、Ｖ_DD
よりすこし高い電圧レベルであるＶ_A＝Ｖ_A′、Ｖ_D′
＝Ｖ_D′に定電圧化するものである。このうち、特にデ
ジタル回路駆動用定電圧回路２３の方には、これからリ
セット信号ＲＥＳ＊をＣＰＵ２５に直接出力するように
構成してある。

【００１４】一つの直流電源から電源ラインを介して供
給される直流電源電圧ＤＣを、分圧抵抗Ｒ₁、Ｒ₂から
構成する分圧回路で適切な電圧に分圧して、アナログ電
源電圧Ｖ_Aがアナログ信号処理部２２の動作電圧Ｖ_AAま
で立上がった後に、デジタル電源電圧Ｖ_Dがデジタル演
算処理部２４の動作電圧Ｖ_DDまで立上がるようにする。
すなわち、分圧電圧は電源電圧の低いデジタル演算処理
部２２側のデジタル回路駆動用定電圧回路２３に印加
し、電源電圧の高いアナログ信号処理部２１側のアナロ
グ回路駆動用定電圧回路２１には電源電圧ＤＣをそのま
ま印加する。

【００１５】上述したパワーオンリセット回路を組み込
んだ光ファイバ回転角速度センサにおいては、図２に示
すように、その駆動電源電圧の立上がりが、急激ではな
く除々に上昇した場合には、アナログ信号処理部２２に
供給されるアナログ電源電圧の立上がりは、デジタル演
算処理部２４に供給されるデジタル電源電圧よりも速く
なる。このため、アナログ信号処理部２２の電源電圧が
確実に動作電圧ＶAAになった後にデジタル演算処理部２
４が動作電圧Ｖ_DDに達し、デジタル回路駆動用定電圧回
路２３よりＣＰＵ２５にリセット信号ＲＥＳ＊“Ｈ”を
送信してリセットを解除し通常動作に入る。また、電源
電圧の立下がり時には、アナログ信号処理部２２に供給
されるアナログ電源電圧の立下がり速度は、デジタル演
算処理部２４に供給されるデジタル電源電圧よりも遅く
なる。このため、アナログ信号処理部２２の電源電圧が
動作電圧Ｖ_AAに落ちる前にデジタル演算処理部２４が動
作電圧Ｖ_DDより低下し、デジタル回路駆動用定電圧回路
２３よりＣＰＵ２５にリセット信号ＲＥＳ＊“Ｌ”を送
信してリセットし、デジタル演算処理部２４の動作を先
に解除する。このように、電源電圧の立上がりではアナ
ログ信号処理部２２が優先して動作し、立下がりではデ
ジタル演算処理部２４が優先して非動作に入るので、光
ファイバ回転角速度センサの誤動作を有効に防ぐことが
出来る。

【００１６】なお、図３は位相をタイミング制御した変
形例の波形を示し、電源ラインを分けてタイミング制御
することにより、デジタル電源電圧の立上がりをアナロ
グ電源電圧よりも遅くし、立下がりは逆に速くすること
により、誤動作を防止するようにしたものである。

【００１７】図４は、ソフトウェアで電源を監視するこ
とにより、アナログ信号処理部の電源電圧が動作電圧に
なった後にデジタル演算処理部を動作させるようにした
第２の実施例を示す回路構成図である。電源電圧を、電
源電圧検出部を構成するＡ／Ｄ変換器４１で監視し、電
源電圧がアナログ信号処理部の安定動作電圧に到達した
か否かを制御部としてのＣＰＵ４２で判断させ、否の場
合はデジタル演算処理部が動作しないようにし、安定動
作電圧に到達した場合はデジタル演算処理部を通常動作
処理させる。

【００１８】以上述べたように上記実施例の光ファイバ
回転角速度センサが車載用として自動車に使用されて、
センサ起動時に車のバッテリー電圧が除々に上昇するよ
うな場合でも、先にデジタル演算処理部が作動すること
がなく、また、逆にセンサ断時に徐々に下降するような
場合でも、アナログ信号処理部非動作後までデジタル演
算処理部が作動していることがなくなり、一時的な電源
変動が生じても誤動作することがないので、自動車特有
の不安定なバッテリ変動の問題を解消でき、光ファイバ
回転角速度センサの信頼性を格段に向上することができ
る。

【００１９】なお、本実施例によれば、アナログ動作電
圧がデジタル動作電圧よりも大きい一般的な場合につい
て説明したが、仮にアナログ動作電圧とデジタル動作電
圧とが等しかったり、またデジタル電圧の方が大きい場
合には、アナログ動作電圧＞デジタル動作電圧となるよ
うに設定変更することによって、本発明を適用すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を発揮
する。

【００２１】（１）請求項１に記載の光ファイバ回転角
速度センサによれば、光ファイバ回転角速度センサの電
源投入時に電源電圧が除々に上昇していくような場合
や、電源変動によって動作中のデジタル演算処理部が一
旦オフして再起動するような場合の立上がり時にあって
も、デジタル演算処理部に先立ってアナログ信号処理部
が確実に動作するので、誤動作がなくなり、信頼性が向
上する。

【００２２】（２）請求項２に記載の光ファイバ回転角
速度センサによれば、電源の立上がり時のみならず、電
源切断時に電源電圧が徐々に下降していくような場合
や、電源変動によって動作中のデジタル演算処理部が一
旦オフするような場合の立下がり時にあっても、デジタ
ル演算処理部が先に動かなくなるので、誤動作がなくな
り、信頼性が一層向上する。

【００２３】（３）請求項３に記載の光ファイバ回転角
速度センサによれば、電源電圧を分圧して供給するとい
う簡単な構成で誤動作を防止できる。

【００２４】（４）請求項４に記載の光ファイバ回転角
速度センサによれば、制御部に既存のＣＰＵを使うこと
により、デジタル演算処理部の動作をソフトウェア的に
制御するという自由度のある構成で誤動作を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による立上がり立下がり時
間のタイミング制御を導入したパワーオンリセット回路
の構成図。

【図２】パワーオンリセット回路の各部の信号を示した
タイミングチャート。

【図３】遅延によるタイミング制御を導入した変形例の
タイミングチャート。

【図４】本発明の第２実施例による動作電圧判定回路の
構成図。

【図５】光ファイバ回転角速度センサを説明する全体構
成図。

【図６】従来例によるパワーオンリセット回路の構成
図。

【図７】従来例のパワーオンリセット回路の各部の信号
を示したタイミングチャート。

【符号の説明】

２２アナログ信号処理部２４デジタル演算処理部２５ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中居久典茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者熊谷達也茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者石川道也茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右両回り光間に現れる位相差を検出する
光学系と、光学系からの検出信号を演算処理して光ファ
イバに加えられる回転角速度を検出する信号処理系とを
備え、この信号処理系はアナログ信号処理部とデジタル
演算処理部とを有し、アナログ信号処理部がデジタル演
算処理部よりも高い動作電圧を要する光ファイバ回転角
速度センサにおいて、アナログ信号処理部が動作電圧に
なった後にデジタル演算処理部を動作させるようにした
ことを特徴とする光ファイバ回転角速度センサ。
【請求項２】請求項１に記載の光ファイバ回転角速度セ
ンサにおいて、アナログ信号処理部が動作電圧より低く
なる前にデジタル演算処理部を非動作とするようにした
ことを特徴とする光ファイバ回転角速度センサ。
【請求項３】請求項２に記載の光ファイバ回転角速度セ
ンサにおいて、一つの電源から供給した電源電圧を分圧
して、分圧電圧に応じた低い電圧をデジタル演算処理部
に印加し、アナログ信号処理部には電源電圧に応じた高
い電圧を印加することにより、アナログ信号処理部の印
加電圧が動作電圧になった後にデジタル演算処理部を動
作させ、アナログ信号処理部が動作電圧より低くなる前
にデジタル演算処理部を非動作とするようにしたことを
特徴とする光ファイバ回転角速度センサ。
【請求項４】請求項２に記載の光ファイバ回転角速度セ
ンサにおいて、印加電圧がアナログ信号処理部の動作電
圧になったことを検出する電源電圧検出部と、電源電圧
検出部がアナログ信号処理部の動作電圧を検出したと
き、デジタル演算処理部を正常動作させる制御部とを備
えることにより、アナログ信号処理部の印加電圧が動作
電圧になった後にデジタル演算処理部を動作させ、アナ
ログ信号処理部が動作電圧より低くなる前にデジタル演
算処理部を非動作とするようにしたことを特徴とする光
ファイバ回転角速度センサ。