JPH06242135A - 角速度センサの駆動回路 - Google Patents

角速度センサの駆動回路

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JPH06242135A
JPH06242135A JP5024134A JP2413493A JPH06242135A JP H06242135 A JPH06242135 A JP H06242135A JP 5024134 A JP5024134 A JP 5024134A JP 2413493 A JP2413493 A JP 2413493A JP H06242135 A JPH06242135 A JP H06242135A
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JP
Japan
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electrode
voltage
vibrating body
feedback
angular velocity
Prior art date
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Application number
JP5024134A
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English (en)
Inventor
Masayuki Sato
藤 雅 之 佐
Akihiro Kobayashi
林 聡 宏 小
Toru Watanabe
辺 徹 渡
Katsuyoshi Mizumoto
元 克 芳 水
Koji Kajino
野 浩 司 梶
Hideya Kurachi
知 秀 哉 倉
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.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
    • G01C19/5691—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators

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  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヌル電圧を小さして、センサ精度を向上させ
る角速度センサの駆動回路の提供を目的とする。 【構成】 円筒形状を呈した圧電材料からなる振動体１
０の外周面に交互に夫々９０度ずつずれて設けられる駆
動用及び帰還用電極１１、１４と、帰還用電極と電気的
に導通し帰還用電極から得られる電圧を検知して駆動用
電極に任意の位相角の電圧を出力する位相手段２１と、
位相手段が出力した電圧の正負を反転させた電圧を振動
体の円周上で帰還用電極と同位置にある付加電極１３に
出力する反転手段２２とを備えたことを特徴とする角速
度センサの駆動回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、角速度センサの駆動回
路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の技術としては、ＧＢ２１
５４７３９号に開示される技術がある。これは、角速度
センサの駆動装置が、圧電材料からなる振動体に設けら
れる駆動用及び帰還用電極と、駆動用電極に正弦波電圧
を印加したときに帰還用電極から出力される電圧を検知
して再び駆動用電極に任意に正弦波電圧を印加する位相
器とから構成されているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術での振動体は、２つの駆動用電極に電圧を印加す
ることにより振動体の円筒を半径方向に圧縮する力を働
かせているものであり、振動体は２点から力を受けて振
動している。そのために振動体の振幅が小さく、振動体
の僅かな寸法誤差並びに振動体の任意の部位の重量及び
形状等の不均一性等により、振動体の振動が不均一とな
り節（振動子の無振動部）のずれが生じる。このためヌ
ル電圧が大きくセンサの精度向上の妨げとなっていた。
【０００４】本発明は、ヌル電圧を小さして、センサ精
度を向上させる角速度センサの駆動回路の提供を技術的
課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため本発明において講じた技術的手段は、円筒形
状を呈した圧電材料からなる振動体の外周面に交互に夫
々９０度ずつずれて設けられる駆動用及び帰還用電極
と、帰還用電極と電気的に導通し帰還用電極から得られ
る電圧を検知して駆動用電極に任意の位相角の電圧を出
力する位相手段と、位相手段が出力した電圧の正負を反
転させた電圧を振動体の円周上で帰還用電極と同位置に
ある付加電極に出力する反転手段とを備えたことであ
る。
【０００６】
【作用】本発明の作用を説明する。振動体は、２つの駆
動用電極に電圧を印加することによる振動体の円筒を半
径方向に圧縮するように働く力と、駆動用電極とそれぞ
れ９０度ずれた位置に設けられる２つの帰還用電極に正
負が反対の電圧を印加することによる振動体の円筒を半
径方向に引っ張るように働く力とを同時にうける。その
ため、振動体は４点から振動させようとする力を受ける
こととなり、振動体の振幅は大幅に大きくなるため、振
動体の僅かな寸法誤差並びに振動体の任意の部位の重量
及び形状等の不均一性等により生じる節のずれを防止す
ることができ、これによりヌル電圧を抑制できるためセ
ンサ精度の向上に繋がる。
【０００７】
【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明
する。
【０００８】図１は、本実施例の角速度センサの駆動回
路図、図２は振動体の横方向外観視図、図３は振動体の
変形状態を示すモデル図、図４、図５、図６は電圧波形
図である。
【０００９】振動体１０は、例えば圧電セラミックスか
らなり、外周面には駆動用電極１１、検出用電極１２、
付加電極１３がそれぞれ交互に、帰還用電極１４が図２
中付加電極１３の上方にそれぞれ印刷されている。帰還
用電極１４は、それぞれアンプ２０に電気的に導通し、
このアンプ２０は、帰還用電極１４から出力される電圧
を増幅して位相器２１に出力するものである。位相器２
１は、駆動用電極１１及び反転回路２２にアンプ２０か
らの増幅電圧に任意の位相角を与え出力するものであ
り、反転回路２２は、位相器２１から出力された電圧を
受けて、位相が正負反対の反転電圧を付加電極１３に出
力するものである。
【００１０】尚、図１の振動体１０の付加電極１３及び
出力用電極１４において、実線は出力用電極１４に、破
線は付加電極１３に結線されている。又、付加電極は番
号が（）で囲まれている。
【００１１】又、振動体１０は、下部の軸部１０ａを基
体３０の穴３０ａに嵌入固定され、基体３０の中心軸Ｏ
を中心とした回動の角速度を検出するようになってい
る。基体３０の角速度は、基体３０が回動しているとき
に検出用電極１２より発生する検出電圧を演算装置（図
示省略）で演算することにより求められる。
【００１２】本実施例の角速度センサの駆動回路の作動
を説明する。
【００１３】アンプ２０が、図４ｂに示すような波形の
電圧であった場合、位相器２１によりアンプ２０の出力
した電圧が図４ａに示すように位相を９０度早めた電圧
に変換されて駆動用電極１１に印加され、並びに、位相
器２１から出力された電圧は反転アンプ２２にも印加さ
れ、この反転アンプ２２により位相を９０度遅らせ且つ
正負が反対の図５に示すような反転電圧が付加電極１３
に印加される。すると、振動体１０は、駆動用電極１１
から振動体１０の円筒を上下方向に圧縮するように働く
力（図１中のＦ１）と、付加電極１３から振動体１０の
円筒を左右方向に引っ張るように働く力（図１中のＦ
２）とを受けて、図３に示すような形状に変形する。振
動体１０の変形により、帰還用電極１４からは図６に示
すような波形の出力電圧がアンプ２０に出力されるが、
この図６に示す出力電圧の振幅は小さいために、アンプ
２０により増幅されて図４ｂに示すような波形の電圧と
なって、再び位相器２１に出力される。これら一連の動
作を繰り返して、振動体１０を振動させる。
【００１４】上記したように、振動体１０は、駆動用電
極１１に電圧を印加することによって生じる振動体１０
を半径方向に圧縮するように働く力と、帰還用電極１４
に正負が反対の電圧を印加することによって生じる振動
体１０を半径方向に引っ張るように働く力とを同時にう
けるため、振動体１０は４点から振動させようとする力
を受けることとなり、振動体１０の振幅は大幅に大きく
なり、振動体１０の僅かな寸法誤差並びに振動体１０の
任意の部位の重量及び形状等の不均一性等により生じる
節のずれを防止することができ、これによりヌル電圧が
抑制される。
【００１５】尚、図３はモデル図であるために、実際に
振動体１０が振動したときの形状とは異なる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の効果を説明する。円筒形状を呈
した圧電材料からなる振動体の外周面に交互に夫々９０
度ずつずれて設けられる駆動用及び帰還用電極と、帰還
用電極と電気的に導通し帰還用電極から得られる電圧を
検知して駆動用電極に任意の位相角の電圧を出力する位
相手段と、位相手段が出力した電圧の正負を反転させた
電圧を振動体の円周上で帰還用電極と同位置にある付加
電極に出力する反転手段とを備えたことを特徴とする角
速度センサの駆動回路であって、振動体は、２つの駆動
用電極に電圧を印加することによる振動体の円筒を半径
方向に圧縮するように働く力と、駆動用電極とそれぞれ
９０度ずれた位置に設けられる２つの帰還用電極に正負
が反対の電圧を印加することによる振動体の円筒を半径
方向に引っ張るように働く力とを同時にうける。そのた
め、振動体は４点から振動させようとする力を受けるこ
ととなり、振動体の振幅は大幅に大きくなるため、振動
体の僅かな寸法誤差並びに振動体の任意の部位の重量及
び形状等の不均一性等により生じる節のずれを防止する
ことができ、これによりヌル電圧を抑制できるためセン
サ精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の角速度センサの駆動回
路図を示す。
【図２】振動体の横方向外観視図を示す。
【図３】振動体の変形状態を示すモデル図を示す。
【図４】ａはアンプから出力された電圧波形図を示し、
ｂは位相手段から出力された電圧波形図を示す。
【図５】反転手段から出力された電圧波形図を示す。
【図６】出力用電極から出力された電圧波形図を示す。
【符号の説明】
１０・・・振動体 １１・・・駆動用電極 １３・・・付加電極 １４・・・帰還用電極 ２０・・・アンプ ２１・・・位相器 ２２・・・反転回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水 元 克 芳 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 梶 野 浩 司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 倉 知 秀 哉 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円筒形状を呈した圧電材料からなる振動
    体の外周面に交互に夫々９０度ずつずれて設けられる駆
    動用及び帰還用電極と、前記帰還用電極と電気的に導通
    し前記帰還用電極から得られる電圧を検知して前記駆動
    用電極に任意の位相角の電圧を出力する位相手段と、前
    記位相手段が出力した電圧の正負を反転させた電圧を前
    記振動体の円周上で前記帰還用電極と同位置にある付加
    電極に出力する反転手段とを備えたことを特徴とする角
    速度センサの駆動回路。
JP5024134A 1993-02-12 1993-02-12 角速度センサの駆動回路 Pending JPH06242135A (ja)

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GB9402703A GB2275112B (en) 1993-02-12 1994-02-11 Sensor for detecting rotational movement
US08/194,908 US5471875A (en) 1993-02-12 1994-02-14 Sensor for detecting rotational movement

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US5471875A (en) 1995-12-05
GB2275112A (en) 1994-08-17
GB9402703D0 (en) 1994-04-06
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