JPH0571967A - 振動ジヤイロ - Google Patents

振動ジヤイロ

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JPH0571967A
JPH0571967A JP3262564A JP26256491A JPH0571967A JP H0571967 A JPH0571967 A JP H0571967A JP 3262564 A JP3262564 A JP 3262564A JP 26256491 A JP26256491 A JP 26256491A JP H0571967 A JPH0571967 A JP H0571967A
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JP
Japan
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piezoelectric elements
vibrator
generated
vibration
variable resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3262564A
Other languages
English (en)
Inventor
Kokichi Terajima
厚吉 寺嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akai Electric Co Ltd
Original Assignee
Akai Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Akai Electric Co Ltd filed Critical Akai Electric Co Ltd
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Priority to US07/946,284 priority patent/US5460043A/en
Priority to DE69208787T priority patent/DE69208787T2/de
Priority to EP92115935A priority patent/EP0533163B1/en
Publication of JPH0571967A publication Critical patent/JPH0571967A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5642Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
    • G01C19/5649Signal processing

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも2組の圧電素子の、駆動時におけ
る発生電圧を同位相として角速度の検出精度を高め、併
せて、振動ジャイロの停止時の発生電荷を放電して、駆
動直後の発生電圧レベルを安定にする。 【構成】 多角形横断面形状の振動体1の側面に、少な
くとも2組の圧電素子2,3を貼着して振動子4とし、
それらの圧電素子2,3それぞれに、可変抵抗器21の各
固定端子を接続し、その可変抵抗器21の可動端子22を接
地させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、角速度の検出に用い
る振動ジャイロに関するものであり、とくに、角速度の
検出精度の向上をもたらすものである。
【0002】
【従来の技術】従来の振動ジャイロとしては、たとえば
図6に示すようなものがある。この従来振動ジャイロ
は、図6(a) に示すように、四角形横断面形状を有する
振動体1の、角部を隔てて隣接する二側面に、圧電素子
2,3をそれぞれ貼着して振動子4を構成したところに
おいて、それぞれの圧電素子2,3の接続端子5,6
を、図6(b) に示すように、インピーダンス素子Z1,Z
2 にそれぞれ接続するとともに、それらの圧電素子2,
3と並列に配置した各容量素子7,8の接続端子9,10
を、インピーダンス素子Z3,Z4 にそれぞれ接続し、そ
して、インピーダンス素子Z1 とZ3 およびZ2 とZ4
それぞれを、接続端子11を介して振動用駆動手段に接続
したものである。
【0003】このような振動ジャイロでは、振動用駆動
手段からそれぞれの圧電素子2,3に、駆動用交流電圧
が印加されると、振動子4は、たとえば図6(a) に矢印
12で示すように上下方向に屈曲振動される。そして、か
かる屈曲振動時における、接続端子5と9との差動出力
および、接続端子6と10との差動出力をそれぞれ振動用
駆動手段に帰還させることで自励振動ループが形成さ
れ、振動子4は、矢印12方向に継続的に屈曲振動される
ことになる。
【0004】ここにおいて、振動子4がその軸線の周り
で、図6(a) に矢印13で示すように回転されると、振動
子4はコリオリの力によって、矢印14で示すように、自
励振動方向とは直交する方向に屈曲振動することにな
り、これにより、それぞれの圧電素子2,3の発生電圧
に差が生じることから、その差を求めることによって角
速度を測定することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
振動ジャイロにあっては、一般に、振動体1の寸法誤
差、内部組織の不均一性、圧電素子間の静電容量値の差
などの原因によって、圧電素子2,3を貼着した各側面
と直交する方向の共振周波数が互いに相違することにな
り、このために、圧電素子2,3の発生電圧に位相差を
生じて、角速度の正確な測定が妨げられる不都合があっ
た。
【0006】また、振動子4の回転によって発生するコ
リオリの力は、回転速度に比例して大きくなり、これに
伴って、図6(a) に矢印14で示す方向の振動振幅も大き
くなるところ、振動子4の共振周波数は一般に、振動振
幅が大きくなるにつれて低下することになるため、振動
子4を回転させた場合には、その回転速度との関連にお
いて、圧電素子2,3の発生電圧に位相差が生じること
になって、その発生電圧の、回転速度に比例した増加を
もたらすことができず、それ故に、角速度の測定精度を
十分に向上させることができなかった。
【0007】さらには、振動ジャイロの停止時における
温度変化その他に起因して圧電素子2,3に歪が生じた
場合には、接続端子5,6に電荷がたまった状態となる
ことから、それの作動直後では、発生電圧レベルが不安
定となるという問題があった。
【0008】この発明は、従来の振動ジャイロの有する
これらの問題点の解決を課題として検討することによっ
てなされたものであり、この発明の目的は、圧電素子の
発生電圧の位相差を有効に取除くことによって角速度の
測定精度を高め、併せて、振動ジャイロの停止時の発生
電荷を十分に放電することができる振動ジャイロを提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の振動ジャイロ
は、横断面形状が、三角形、四角形などの多角形状をな
す振動体の側面に、少なくとも2組の圧電素子を貼着す
ることによって振動子を構成し、そして、それらの圧電
素子それぞれに、可変抵抗器の固定端子を接続するとと
もに、その可変抵抗器の可動端子を接地させたものであ
る。ここでより好ましくは、可変抵抗器の可動端子は、
固定抵抗器を介して接地させる。
【0010】
【作用】この振動ジャイロでは、固定端子をそれぞれの
圧電素子に接続し、可動端子を接地した可変抵抗器の抵
抗値を調整することによって、それぞれの圧電素子の静
電容量値との関連の下で、CR積を互いに等しくするこ
とにより、駆動時における、たとえば2組の圧電素子の
発生電圧を相互に同位相として、自励振動を十分適正な
らしめ、この結果により、角速度の検出精度を有効に向
上させることができる。
【0011】なおここで、可動端子を、固定抵抗器を介
して接地させた場合には、駆動時における、たとえば2
組の圧電素子の発生電圧を同位相とすることに加えて、
回転時における、それらの圧電素子の発生電圧の位相変
化を有利に低減することができ、検出精度のより一層の
向上をもたらすことができる。
【0012】しかもここでは、可変抵抗器の端子を常時
接地させることによって、振動ジャイロの停止中に圧電
素子に発生した電荷を放電することができるので、振動
ジャイロの作動開始直後であっても、安定した発生電圧
レベルを得ることができる。
【0013】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、この発明の振動ジャイロに適用し得る
振動子の構成例を示す正面図であり、図中従来技術で述
べた部分はそれらと同一の番号で示す。
【0014】図1(a) に示す振動子は、四角形横断面形
状を有する振動体1の、角部を隔てて隣接する二側面
に、圧電素子2,3をそれぞれ貼着することによって構
成した、従来例と同様の振動子4である。
【0015】かかる振動子4の駆動は、基本的には従来
例と同様にして行われることになるも、ここではとく
に、それぞれの圧電素子2,3に関し、従来は、相互の
独立状態の下で、共通の接続端子11を介して振動用駆動
手段に接続していたものを、図2に示すように、一の可
変抵抗器21のそれぞれの固定端子を、各圧電素子2,
3、ひいては、それらの接続端子5,6に接続し、そし
て、その可変抵抗器21の可動端子22を接地させることに
よって、圧電素子相互の直接的な並列接続をもたらす。
【0016】このように構成すると、それぞれの圧電素
子2,3の静電容量値と、それらに接続した可変抵抗器
21の可動端子22までの抵抗値との積が相互に等しくなる
ように可動端子22を変位させることによって、それらの
圧電素子2,3の発生電圧を相互に同位相とすることが
でき、加えて、振動ジャイロの停止時における温度変化
その他によって圧電素子2,3に歪が生じ、これによっ
て、圧電素子2,3が電荷を発生しても、その電荷を、
可動端子22を経て放電することにより、振動ジャイロ作
動直後における発生電圧レベルを十分に安定なものとす
ることができる。
【0017】図3は、上述したところに加えて、可動端
子22を、固定抵抗器23を介して接地させた回路図であ
り、この例によれば、上述した作用効果の他、振動子4
の回転時、いいかえれば、コリオリの力の発生時の、圧
電素子2,3の発生電圧の位相変化を、それらの発生電
圧の相互の作用下で有効に低減し、これによって、角速
度の検出精度を一層向上させるという、さらなる作用効
果をもたらすことができる。
【0018】以上、図1(a) に示す振動子4を用いた場
合について説明したが、これらのことは、図1(b) に示
すように、三角形横断面形状を有する振動体1の二側面
にそれぞれの圧電素子2,3を貼着して構成した振動子
4を用いる場合、および、図1(c) に示すように、四角
形横断面形状の振動体1の一側面に、電極を分割して形
成した圧電素子2,3を貼着してなる振動子4を用いる
場合のいずれにおいても同様である。
【0019】なお、図1(d) に示す振動子は、図1(a)
に示すものの変形例であって、四角形断面形状を有する
振動体1の、相互に対抗する側面に、対をなす圧電素子
2a,2bおよび3a, 3bをそれぞれ貼着することによって、
駆動力の増加を企図したものである。この場合には、対
をなす圧電素子を相互に接続した状態で、それぞれの接
続端子5,6を、たとえば図4に示すように、可変抵抗
器21および固定抵抗器23に順次に接続することにより、
図3に示す例と同様の作用効果をもたらすことができ
る。
【0020】ところで、図5に示す振動子は、三角形横
断面形状を有する振動体1の三側面に、それぞれの圧電
素子2,3および24を貼着した従来既知のものであり、
この振動子4では、圧電素子24に、接続端子25を経て駆
動用交流電圧を印加するとともに、圧電素子2,3の発
生電圧を振動用駆動手段に帰還させることで振動子1の
自励振動がもたらされ、それを、図に矢印26で示すよう
に回転させたときのそれぞれの圧電素子2,3の発生電
圧の差を測定することにより、角速度が求められる。こ
のような既知の振動子4もまた、それぞれの接続端子
5,6を、図2,3に示すようにして可変抵抗器21に接
続することにより、上述したと同様の作用効果をもたら
すことができる。
【0021】
【発明の効果】以上にのべたところから明らかなよう
に、この発明によれば、少なくとも2組の圧電素子のそ
れぞれの接続端子に接続した可変抵抗器の作用によっ
て、駆動時における、それぞれの圧電素子の発生電圧を
同位相とすることにより、角速度の検出精度を効果的に
向上させることができる。また、振動ジャイロの停止時
に圧電素子に発生した電荷を、可動端子を経て放電する
ことにより、駆動直後の発生電圧レベルを十分安定なも
のとすることができる。そしてまた、可変抵抗器の可動
端子を、固定抵抗器を介して接地させた場合には、振動
子の回転時における、圧電素子の発生電圧の位相変化を
有効に低減して、角速度の検出精度をより一層向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施に用いることができる振動子を
例示する正面図である。
【図2】この発明の実施例を示す回路図である。
【図3】この発明の他の実施例を示す回路図である。
【図4】図1(d) に示す振動子へのこの発明の適用例を
示す回路図である。
【図5】振動子の他の例を示す正面図である。
【図6】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 振動体 2,2a, 2b, 3,3a, 3b 圧電素子 4 振動子 5,6 接続端子 21 可変抵抗器 22 可動端子 23 固定抵抗器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多角形横断面形状をなす振動体の側面
    に、少なくとも2組の圧電素子を貼着し、これらの圧電
    素子それぞれに、可変抵抗器の各固定端子を接続すると
    ともに、その可変抵抗器の可動端子を接地させてなる振
    動ジャイロ。
  2. 【請求項2】 前記可変抵抗器の可動端子を、固定抵抗
    器を介して接地させてなる請求項1記載の振動ジャイ
    ロ。
JP3262564A 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ Pending JPH0571967A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3262564A JPH0571967A (ja) 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ
US07/946,284 US5460043A (en) 1991-09-17 1992-09-16 Vibratory gyroscope
DE69208787T DE69208787T2 (de) 1991-09-17 1992-09-17 Vibrationskreisel
EP92115935A EP0533163B1 (en) 1991-09-17 1992-09-17 Vibratory gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

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JP3262564A JPH0571967A (ja) 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ

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US (1) US5460043A (ja)
EP (1) EP0533163B1 (ja)
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EP0533163A2 (en) 1993-03-24
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