JPH0674774A - ジャイロの駆動回路 - Google Patents
ジャイロの駆動回路Info
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- JPH0674774A JPH0674774A JP4253739A JP25373992A JPH0674774A JP H0674774 A JPH0674774 A JP H0674774A JP 4253739 A JP4253739 A JP 4253739A JP 25373992 A JP25373992 A JP 25373992A JP H0674774 A JPH0674774 A JP H0674774A
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- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ジャイロの感度の変動を防止することができ
る、ジャイロの駆動回路を提供する。 【構成】 この駆動回路３０は発振回路３２を含む。発
振回路３２の入力端は、振動ジャイロ１０の帰還用の圧
電素子１６ａに接続される。発振回路３２は、帰還用の
圧電素子１６ａからの帰還信号を増幅するためのもので
ある。発振回路３２の出力端は、位相を調整するための
位相回路３６を介して、ＡＧＣ回路４２の第１の入力端
に接続される。ＡＧＣ回路４２の第２の入力端には、帰
還用の圧電素子１６ａが接続される。ＡＧＣ回路４２の
出力端は、駆動用かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１
６ｃに接続される。このＡＧＣ回路４２は、帰還用の圧
電素子１６ａからの帰還信号の電圧に基づいて、駆動用
かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃへの駆動信号
の電圧を制御するためのものである。
る、ジャイロの駆動回路を提供する。 【構成】 この駆動回路３０は発振回路３２を含む。発
振回路３２の入力端は、振動ジャイロ１０の帰還用の圧
電素子１６ａに接続される。発振回路３２は、帰還用の
圧電素子１６ａからの帰還信号を増幅するためのもので
ある。発振回路３２の出力端は、位相を調整するための
位相回路３６を介して、ＡＧＣ回路４２の第１の入力端
に接続される。ＡＧＣ回路４２の第２の入力端には、帰
還用の圧電素子１６ａが接続される。ＡＧＣ回路４２の
出力端は、駆動用かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１
６ｃに接続される。このＡＧＣ回路４２は、帰還用の圧
電素子１６ａからの帰還信号の電圧に基づいて、駆動用
かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃへの駆動信号
の電圧を制御するためのものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はジャイロの駆動回路に
関し、特に、回転角速度を検出することができるたとえ
ば振動ジャイロなどのジャイロの帰還信号によってその
ジャイロの駆動信号を発生する、ジャイロの駆動回路に
関する。
関し、特に、回転角速度を検出することができるたとえ
ば振動ジャイロなどのジャイロの帰還信号によってその
ジャイロの駆動信号を発生する、ジャイロの駆動回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図７はこの発明の背景となる従来の振動
ジャイロの一例を示すブロック図である。この振動ジャ
イロ１は振動子２を含み、振動子２は、たとえば３角柱
状の振動体３を含む。この振動体３の３つの側面には、
圧電素子４ａ，４ｂおよび４ｃが、それぞれ形成され
る。１つの圧電素子４ａは、帰還用として用いられ、他
の２つの圧電素子４ｂおよび４ｃは、駆動用かつ検出用
として用いられる。帰還用の圧電素子４ａと駆動用かつ
検出用の２つの圧電素子４ｂおよび４ｃとの間には、発
振回路５および位相回路６からなる駆動回路７が接続さ
れる。また、駆動用かつ検出用の圧電素子４ｂおよび４
ｃには、差動増幅回路からなる検出回路８が接続され
る。
ジャイロの一例を示すブロック図である。この振動ジャ
イロ１は振動子２を含み、振動子２は、たとえば３角柱
状の振動体３を含む。この振動体３の３つの側面には、
圧電素子４ａ，４ｂおよび４ｃが、それぞれ形成され
る。１つの圧電素子４ａは、帰還用として用いられ、他
の２つの圧電素子４ｂおよび４ｃは、駆動用かつ検出用
として用いられる。帰還用の圧電素子４ａと駆動用かつ
検出用の２つの圧電素子４ｂおよび４ｃとの間には、発
振回路５および位相回路６からなる駆動回路７が接続さ
れる。また、駆動用かつ検出用の圧電素子４ｂおよび４
ｃには、差動増幅回路からなる検出回路８が接続され
る。
【０００３】この振動ジャイロ１では、駆動回路７が、
振動子２の帰還用の１つの圧電素子４ａからの帰還信号
によって、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子４ｂおよ
び４ｃに一定電圧の駆動信号を与え、振動体３を振動す
る。このように振動体３が振動した状態で振動子２を回
転すれば、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子４ｂおよ
び４ｃ間に回転角速度に応じた出力差が生じる。そし
て、その出力差に応じた信号が検出回路８から出力さ
れ、その出力信号によって回転角速度が検出される。
振動子２の帰還用の１つの圧電素子４ａからの帰還信号
によって、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子４ｂおよ
び４ｃに一定電圧の駆動信号を与え、振動体３を振動す
る。このように振動体３が振動した状態で振動子２を回
転すれば、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子４ｂおよ
び４ｃ間に回転角速度に応じた出力差が生じる。そし
て、その出力差に応じた信号が検出回路８から出力さ
れ、その出力信号によって回転角速度が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図７に示す
振動ジャイロでは、一定電圧の駆動信号で振動子を駆動
するため、温度変化，経時変化などによって振動子（圧
電素子）の出力変換効率，圧電素子の容量，振動子のＱ
などが変化した場合、ジャイロ（検出回路）の感度も変
動し、回転角速度を正確に検出することができない。
振動ジャイロでは、一定電圧の駆動信号で振動子を駆動
するため、温度変化，経時変化などによって振動子（圧
電素子）の出力変換効率，圧電素子の容量，振動子のＱ
などが変化した場合、ジャイロ（検出回路）の感度も変
動し、回転角速度を正確に検出することができない。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、ジ
ャイロの感度の変動を防止することができる、ジャイロ
の駆動回路を提供することである。
ャイロの感度の変動を防止することができる、ジャイロ
の駆動回路を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、ジャイロの
帰還信号によってジャイロの駆動信号を発生するジャイ
ロの駆動回路であって、ジャイロの帰還信号の電圧に基
づいてジャイロの駆動信号の電圧を制御するためのＡＧ
Ｃ回路を設けた、ジャイロの駆動回路である。
帰還信号によってジャイロの駆動信号を発生するジャイ
ロの駆動回路であって、ジャイロの帰還信号の電圧に基
づいてジャイロの駆動信号の電圧を制御するためのＡＧ
Ｃ回路を設けた、ジャイロの駆動回路である。
【０００７】
【作用】ジャイロの駆動回路は、ジャイロの帰還信号に
よってジャイロの駆動信号を発生する。この場合、駆動
回路のＡＧＣ回路は、ジャイロの帰還信号の電圧に基づ
いてジャイロの駆動信号の電圧を制御する。一方、ジャ
イロの感度の変動は、ジャイロの帰還信号の電圧の変動
として表れる。そのため、この駆動回路によって、ジャ
イロの感度の変動を防止することができる。
よってジャイロの駆動信号を発生する。この場合、駆動
回路のＡＧＣ回路は、ジャイロの帰還信号の電圧に基づ
いてジャイロの駆動信号の電圧を制御する。一方、ジャ
イロの感度の変動は、ジャイロの帰還信号の電圧の変動
として表れる。そのため、この駆動回路によって、ジャ
イロの感度の変動を防止することができる。
【０００８】
【発明の効果】この発明によれば、ジャイロの感度の変
動を防止することができるジャイロの駆動回路が得られ
る。
動を防止することができるジャイロの駆動回路が得られ
る。
【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【実施例】図１はこの発明の一実施例としての振動ジャ
イロの一例を示すブロック図である。図２は図１に示す
振動ジャイロの振動子およびその周辺部分を示す側面図
である。なお、この発明はジャイロの駆動回路に関する
が、この実施例では、それを用いた振動ジャイロの一例
について説明する。
イロの一例を示すブロック図である。図２は図１に示す
振動ジャイロの振動子およびその周辺部分を示す側面図
である。なお、この発明はジャイロの駆動回路に関する
が、この実施例では、それを用いた振動ジャイロの一例
について説明する。
【００１１】この振動ジャイロ１０は、角速度センサと
しての振動子１２を含み、振動子１２は、たとえば正３
角柱状の振動体１４を含む。この振動体１４は、たとえ
ばエリンバ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，
セラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で
形成される。
しての振動子１２を含み、振動子１２は、たとえば正３
角柱状の振動体１４を含む。この振動体１４は、たとえ
ばエリンバ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，
セラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で
形成される。
【００１２】この振動体１４には、その３つの側面の中
央に、圧電素子１６ａ，１６ｂおよび１６ｃがそれぞれ
形成される。圧電素子１６ａは、たとえば磁器からなる
圧電層１８ａを含み、圧電層１８ａの両主面には電極２
０ａおよび２２ａがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極２０ａおよび２２ａは、たとえば金，銀，アルミ
ニウム，ニッケル，銅−ニッケル合金（モネルメタル）
などの電極材料で、たとえばスパッタリング，蒸着等の
薄膜技術で、あるいはその材料によっては印刷技術で形
成される。同様に、他の圧電素子１６ｂおよび１６ｃ
も、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層１８ｂおよ
び１８ｃを含み、それらの圧電層１８ｂと１８ｃとの両
主面にも、電極２０ｂおよび２２ｂと２０ｃおよび２２
ｃとが、それぞれ形成されている。そして、これらの圧
電素子１６ａ〜１６ｃの一方の電極２０ａ〜２０ｃは、
たとえば接着剤で振動体１４に接着される。
央に、圧電素子１６ａ，１６ｂおよび１６ｃがそれぞれ
形成される。圧電素子１６ａは、たとえば磁器からなる
圧電層１８ａを含み、圧電層１８ａの両主面には電極２
０ａおよび２２ａがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極２０ａおよび２２ａは、たとえば金，銀，アルミ
ニウム，ニッケル，銅−ニッケル合金（モネルメタル）
などの電極材料で、たとえばスパッタリング，蒸着等の
薄膜技術で、あるいはその材料によっては印刷技術で形
成される。同様に、他の圧電素子１６ｂおよび１６ｃ
も、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層１８ｂおよ
び１８ｃを含み、それらの圧電層１８ｂと１８ｃとの両
主面にも、電極２０ｂおよび２２ｂと２０ｃおよび２２
ｃとが、それぞれ形成されている。そして、これらの圧
電素子１６ａ〜１６ｃの一方の電極２０ａ〜２０ｃは、
たとえば接着剤で振動体１４に接着される。
【００１３】振動体１４の２つのノード点の近傍部分
は、たとえば金属線からなるコ字形の支持部材２４ａお
よび２４ｂで、それぞれ支持される。これらの支持部材
２４ａおよび２４ｂの中央部は、たとえば溶接すること
によって、あるいは導電性ペーストで接着することによ
って、振動体１４の２つのノード点の近傍部分にそれぞ
れ固着される。また、これらの支持部材２４ａおよび２
４ｂの端部は、支持板２６の一方主面に固着される。
は、たとえば金属線からなるコ字形の支持部材２４ａお
よび２４ｂで、それぞれ支持される。これらの支持部材
２４ａおよび２４ｂの中央部は、たとえば溶接すること
によって、あるいは導電性ペーストで接着することによ
って、振動体１４の２つのノード点の近傍部分にそれぞ
れ固着される。また、これらの支持部材２４ａおよび２
４ｂの端部は、支持板２６の一方主面に固着される。
【００１４】この振動子１２では、たとえば、１つの圧
電素子１６ａが帰還用として用いられ、他の２つの圧電
素子１６ｂおよび１６ｃが駆動用かつ検出用として用い
られる。そして、帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号を増幅して駆動用かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび
１６ｃに駆動信号を加えれば、振動体１４が振動し、そ
れらの圧電素子１６ｂおよび１６ｃから同様の波形が出
力される。また、その状態で振動子１２がその軸を中心
として回転すれば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子
の出力は回転角速度に従って大きくなり、逆に駆動用か
つ検出用の他方の圧電素子の出力は回転角速度に従って
小さくなる。なお、この振動子１２の圧電素子１６ａ〜
１６ｃの出力変換効率は、それぞれ、たとえば温度上昇
にともなって大きくなる。
電素子１６ａが帰還用として用いられ、他の２つの圧電
素子１６ｂおよび１６ｃが駆動用かつ検出用として用い
られる。そして、帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号を増幅して駆動用かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび
１６ｃに駆動信号を加えれば、振動体１４が振動し、そ
れらの圧電素子１６ｂおよび１６ｃから同様の波形が出
力される。また、その状態で振動子１２がその軸を中心
として回転すれば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子
の出力は回転角速度に従って大きくなり、逆に駆動用か
つ検出用の他方の圧電素子の出力は回転角速度に従って
小さくなる。なお、この振動子１２の圧電素子１６ａ〜
１６ｃの出力変換効率は、それぞれ、たとえば温度上昇
にともなって大きくなる。
【００１５】この振動子１２の帰還用の圧電素子１６ａ
の電極２２ａと、駆動用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃ
の電極２２ｂおよび２２ｃとの間には、振動子１２を自
励振駆動するための駆動回路３０が接続される。
の電極２２ａと、駆動用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃ
の電極２２ｂおよび２２ｃとの間には、振動子１２を自
励振駆動するための駆動回路３０が接続される。
【００１６】駆動回路３０は発振回路３２を含む。発振
回路３２は、図３に示すように、たとえば、オペアンプ
３４などからなる反転増幅回路で構成される。そして、
この発振回路３２の入力端に、帰還用の圧電素子１６ａ
の電極２２ａが接続される。この発振回路３２は、帰還
用の圧電素子１６ａからの帰還信号の位相を反転し、か
つ、その帰還信号を増幅するためのものである。
回路３２は、図３に示すように、たとえば、オペアンプ
３４などからなる反転増幅回路で構成される。そして、
この発振回路３２の入力端に、帰還用の圧電素子１６ａ
の電極２２ａが接続される。この発振回路３２は、帰還
用の圧電素子１６ａからの帰還信号の位相を反転し、か
つ、その帰還信号を増幅するためのものである。
【００１７】発振回路３２の出力端には、図１に示すよ
うに、位相回路３６の入力端が接続される。この位相回
路３６は、図３に示すように、たとえば２段のＲＣフィ
ルタ３８および４０を含み、それらのＲＣフィルタ３８
および４０は、それぞれ、たとえば４５度の遅れ力率を
有する。この位相回路３６は、発振回路３２からの出力
の位相を９０度遅らせ、かつ、その出力に含まれる高調
波成分を抑制するためのものである。
うに、位相回路３６の入力端が接続される。この位相回
路３６は、図３に示すように、たとえば２段のＲＣフィ
ルタ３８および４０を含み、それらのＲＣフィルタ３８
および４０は、それぞれ、たとえば４５度の遅れ力率を
有する。この位相回路３６は、発振回路３２からの出力
の位相を９０度遅らせ、かつ、その出力に含まれる高調
波成分を抑制するためのものである。
【００１８】位相回路３６の出力端には、図１に示すよ
うに、ＡＧＣ回路４２の第１の入力端が接続される。こ
のＡＧＣ回路４２は、帰還信号の電圧に基づいて駆動信
号の電圧を制御するためのものである。
うに、ＡＧＣ回路４２の第１の入力端が接続される。こ
のＡＧＣ回路４２は、帰還信号の電圧に基づいて駆動信
号の電圧を制御するためのものである。
【００１９】ＡＧＣ回路４２は、図３に示すように、た
とえば、オペアンプ４４などからなる第１の非反転増幅
回路４６を含み、この第１の非反転増幅回路４６の非反
転入力側に、位相回路３６の出力端が接続される。この
第１の非反転増幅回路４６は、位相回路３６の出力を増
幅するためのものである。なお、この第１の非反転増幅
回路４６のオペアンプ４４の反転入力端は、２つの抵抗
４８および５０を介して、電源電圧の中間点に接続され
ている。また、オペアンプ４４の反転入力端と出力端と
の間には、抵抗５２が接続されている。
とえば、オペアンプ４４などからなる第１の非反転増幅
回路４６を含み、この第１の非反転増幅回路４６の非反
転入力側に、位相回路３６の出力端が接続される。この
第１の非反転増幅回路４６は、位相回路３６の出力を増
幅するためのものである。なお、この第１の非反転増幅
回路４６のオペアンプ４４の反転入力端は、２つの抵抗
４８および５０を介して、電源電圧の中間点に接続され
ている。また、オペアンプ４４の反転入力端と出力端と
の間には、抵抗５２が接続されている。
【００２０】さらに、ＡＧＣ回路４２の第２の入力端に
は、図１に示すように、帰還用の圧電素子１６ａの電極
２２ａが接続される。すなわち、このＡＧＣ回路４２
は、図３に示すように、たとえば、オペアンプ５４など
からなる第２の非反転増幅回路５６を含み、この第２の
非反転増幅回路５６の非反転入力側に、帰還用の圧電素
子１６ａの電極２２ａが接続される。この第２の非反転
増幅回路５６は、帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号を増幅するためのものである。なお、第２の非反転増
幅回路５６のオペアンプ５４の反転入力端は、感温素子
として負特性サーミスタ５８を介して、電源電圧の中間
点に接続されている。また、そのオペアンプ５４の反転
入力端と出力端との間には、抵抗６０が接続されてい
る。負特性サーミスタ５８は、第２の非反転増幅回路５
６ひいてはＡＧＣ回路４２の温度補償を行うためのもの
である。すなわち、この第２の非反転増幅回路５６は、
温度上昇にともなって増幅度が大きくなる。
は、図１に示すように、帰還用の圧電素子１６ａの電極
２２ａが接続される。すなわち、このＡＧＣ回路４２
は、図３に示すように、たとえば、オペアンプ５４など
からなる第２の非反転増幅回路５６を含み、この第２の
非反転増幅回路５６の非反転入力側に、帰還用の圧電素
子１６ａの電極２２ａが接続される。この第２の非反転
増幅回路５６は、帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号を増幅するためのものである。なお、第２の非反転増
幅回路５６のオペアンプ５４の反転入力端は、感温素子
として負特性サーミスタ５８を介して、電源電圧の中間
点に接続されている。また、そのオペアンプ５４の反転
入力端と出力端との間には、抵抗６０が接続されてい
る。負特性サーミスタ５８は、第２の非反転増幅回路５
６ひいてはＡＧＣ回路４２の温度補償を行うためのもの
である。すなわち、この第２の非反転増幅回路５６は、
温度上昇にともなって増幅度が大きくなる。
【００２１】第２の非反転増幅回路５６の出力端には、
半波整流平滑回路６２が接続される。この半波整流平滑
回路６２は、第２の非反転増幅回路５６の出力を半波整
流し平滑するためのものである。半波整流平滑回路６２
はダイオード６４を含む。このダイオード６４のカソー
ドは、第２の非反転増幅回路５６の出力端に接続され
る。また、ダイオード６４のアノードは、２つの抵抗６
６および６８を介して、電源電圧の中間点に接続され
る。これらの２つの抵抗６６および６８は、ダイオード
６４のアノードの電位を分圧するためのものである。ま
た、２つの抵抗６６および６８の接続点は、コンデンサ
７０を介して、電源電圧の中間点に接続される。このコ
ンデンサ７０は、２つの抵抗６６および６８の接続点の
電位を平滑するためのものである。この電位は、帰還用
の圧電素子１６ａからの帰還信号の電圧が大きくなれば
なるほど低くなり、その帰還信号の電圧が小さくなれば
なるほど高くなる。
半波整流平滑回路６２が接続される。この半波整流平滑
回路６２は、第２の非反転増幅回路５６の出力を半波整
流し平滑するためのものである。半波整流平滑回路６２
はダイオード６４を含む。このダイオード６４のカソー
ドは、第２の非反転増幅回路５６の出力端に接続され
る。また、ダイオード６４のアノードは、２つの抵抗６
６および６８を介して、電源電圧の中間点に接続され
る。これらの２つの抵抗６６および６８は、ダイオード
６４のアノードの電位を分圧するためのものである。ま
た、２つの抵抗６６および６８の接続点は、コンデンサ
７０を介して、電源電圧の中間点に接続される。このコ
ンデンサ７０は、２つの抵抗６６および６８の接続点の
電位を平滑するためのものである。この電位は、帰還用
の圧電素子１６ａからの帰還信号の電圧が大きくなれば
なるほど低くなり、その帰還信号の電圧が小さくなれば
なるほど高くなる。
【００２２】半波整流平滑回路６２の出力端には、たと
えばＮチャンネルのＦＥＴ７２のゲートが接続される。
このＦＥＴ７２のドレインおよびソースは、第１の非反
転増幅回路４６の抵抗５０の両端にそれぞれ接続され
る。このＦＥＴ７２は、そのゲートの電位に基づいて、
第１の非反転増幅回路４６のオペアンプ４４の反転入力
端と電源電圧の中間点との間の抵抗を調整し、第１の非
反転増幅回路４６の増幅度を調整するためのものであ
る。すなわち、ＦＥＴ７２のゲートの電位が下がれば、
第１の非反転増幅回路４６のオペアンプ４４の反転入力
端と電源電圧の中間点との間の抵抗が大きくなり、第１
の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなる。逆に、Ｆ
ＥＴ７２のゲートの電位が上がれば、オペアンプ４４の
反転入力端と電源電圧の中間点との間の抵抗が小さくな
り、第１の非反転増幅回路４６の増幅度が大きくなる。
えばＮチャンネルのＦＥＴ７２のゲートが接続される。
このＦＥＴ７２のドレインおよびソースは、第１の非反
転増幅回路４６の抵抗５０の両端にそれぞれ接続され
る。このＦＥＴ７２は、そのゲートの電位に基づいて、
第１の非反転増幅回路４６のオペアンプ４４の反転入力
端と電源電圧の中間点との間の抵抗を調整し、第１の非
反転増幅回路４６の増幅度を調整するためのものであ
る。すなわち、ＦＥＴ７２のゲートの電位が下がれば、
第１の非反転増幅回路４６のオペアンプ４４の反転入力
端と電源電圧の中間点との間の抵抗が大きくなり、第１
の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなる。逆に、Ｆ
ＥＴ７２のゲートの電位が上がれば、オペアンプ４４の
反転入力端と電源電圧の中間点との間の抵抗が小さくな
り、第１の非反転増幅回路４６の増幅度が大きくなる。
【００２３】さらに、ＡＧＣ回路４２の第１の非反転増
幅回路４６の出力端は、コンデンサ７４を介して、可変
抵抗器７６の可動端子７６ａに接続され、その可変抵抗
器７６の２つの固定端子７６ｂおよび７６ｃは、駆動用
かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃの電極２２ｂ
および２２ｃに、それぞれ接続される。
幅回路４６の出力端は、コンデンサ７４を介して、可変
抵抗器７６の可動端子７６ａに接続され、その可変抵抗
器７６の２つの固定端子７６ｂおよび７６ｃは、駆動用
かつ検出用の圧電素子１６ｂおよび１６ｃの電極２２ｂ
および２２ｃに、それぞれ接続される。
【００２４】また、駆動用かつ検出用の圧電素子１６ｂ
および圧電素子１６ｃの電極２２ｂおよび２２ｃは、図
１に示すように、たとえば差動増幅回路からなる検出回
路８０の２つの入力端に、それぞれ接続される。この検
出回路８０は、圧電素子１６ａおよび１６ｂの出力差を
検出し、回転角速度を検出するためのものである。
および圧電素子１６ｃの電極２２ｂおよび２２ｃは、図
１に示すように、たとえば差動増幅回路からなる検出回
路８０の２つの入力端に、それぞれ接続される。この検
出回路８０は、圧電素子１６ａおよび１６ｂの出力差を
検出し、回転角速度を検出するためのものである。
【００２５】次に、この振動ジャイロ１０の操作ないし
動作について説明する。
動作について説明する。
【００２６】この振動ジャイロ１０では、駆動回路３０
が、振動子１２の帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号によって、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子１６ｂ
および１６ｃに駆動信号を与え、振動体１４を振動す
る。したがって、この振動ジャイロ１０は自励振駆動す
る。
が、振動子１２の帰還用の圧電素子１６ａからの帰還信
号によって、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子１６ｂ
および１６ｃに駆動信号を与え、振動体１４を振動す
る。したがって、この振動ジャイロ１０は自励振駆動す
る。
【００２７】このように振動体１４が振動した状態で振
動子１２が回転すれば、駆動用かつ検出用の２つの圧電
素子１６ｂおよび１６ｃ間に回転角速度に応じた出力差
が生じる。そして、その出力差に応じた信号が検出回路
８０から出力され、その出力信号によって回転角速度が
検出される。
動子１２が回転すれば、駆動用かつ検出用の２つの圧電
素子１６ｂおよび１６ｃ間に回転角速度に応じた出力差
が生じる。そして、その出力差に応じた信号が検出回路
８０から出力され、その出力信号によって回転角速度が
検出される。
【００２８】ここで、経時変化などによって圧電素子の
容量，振動子のＱなどが変化した場合について説明す
る。
容量，振動子のＱなどが変化した場合について説明す
る。
【００２９】この場合、駆動用かつ検出用の２つの圧電
素子１６ｂおよび１６ｃに生じる出力が変動しようとす
る。このようにその出力が変動すると、検出回路８０の
出力も変動し、回転角速度を正確に検出することができ
なくなってしまう。
素子１６ｂおよび１６ｃに生じる出力が変動しようとす
る。このようにその出力が変動すると、検出回路８０の
出力も変動し、回転角速度を正確に検出することができ
なくなってしまう。
【００３０】ところが、この振動ジャイロ１０では、駆
動回路３０のＡＧＣ回路４２が、帰還用の圧電素子１６
ａからの帰還信号の電圧に基づいて、駆動用かつ検出用
の圧電素子１６ｂおよびｃへの駆動信号の電圧を制御す
る。すなわち、帰還信号の電圧が大きくなると、半波整
流平滑回路６２の出力電位が下がり、ＦＥＴ７２のドレ
インおよびソース間の抵抗が大きくなる。そのため、第
１の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなり、駆動信
号の電圧が小さくなる。つまり、この駆動回路３０は、
帰還信号の電圧が大きくなると、駆動信号の電圧を小さ
くする。逆に、この駆動回路３０は、帰還信号の電圧が
小さくなると、駆動信号の電圧を大きくする。一方、駆
動用かつ検出用の２つの圧電素子１６ｂおよび１６ｃに
生じる出力の変動は、帰還用の圧電素子１６ａからの帰
還信号の電圧の変動として表れる。そのため、この振動
ジャイロ１０では、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子
１６ｂおよび１６ｃに生じる出力の変動が抑制され、検
出回路８０の出力の変動も抑制される。したがって、こ
の振動ジャイロ１０では、回転角速度を正確に検出する
ことができる。
動回路３０のＡＧＣ回路４２が、帰還用の圧電素子１６
ａからの帰還信号の電圧に基づいて、駆動用かつ検出用
の圧電素子１６ｂおよびｃへの駆動信号の電圧を制御す
る。すなわち、帰還信号の電圧が大きくなると、半波整
流平滑回路６２の出力電位が下がり、ＦＥＴ７２のドレ
インおよびソース間の抵抗が大きくなる。そのため、第
１の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなり、駆動信
号の電圧が小さくなる。つまり、この駆動回路３０は、
帰還信号の電圧が大きくなると、駆動信号の電圧を小さ
くする。逆に、この駆動回路３０は、帰還信号の電圧が
小さくなると、駆動信号の電圧を大きくする。一方、駆
動用かつ検出用の２つの圧電素子１６ｂおよび１６ｃに
生じる出力の変動は、帰還用の圧電素子１６ａからの帰
還信号の電圧の変動として表れる。そのため、この振動
ジャイロ１０では、駆動用かつ検出用の２つの圧電素子
１６ｂおよび１６ｃに生じる出力の変動が抑制され、検
出回路８０の出力の変動も抑制される。したがって、こ
の振動ジャイロ１０では、回転角速度を正確に検出する
ことができる。
【００３１】さらに、この振動ジャイロ１０では、温度
上昇にともなって、圧電素子１６ａ〜１６ｃの出力変換
効率が大きくなるので、圧電素子１６ａ〜１６ｃの出力
も、図４に示すように、大きくなろうとする。
上昇にともなって、圧電素子１６ａ〜１６ｃの出力変換
効率が大きくなるので、圧電素子１６ａ〜１６ｃの出力
も、図４に示すように、大きくなろうとする。
【００３２】ところが、この振動ジャイロ１０の駆動回
路３０は、温度上昇にともなって、駆動信号の電圧を下
げる。つまり、温度上昇にともなって、第２の非反転増
幅回路５６の増幅度が大きくなり、整流平滑回路６２の
出力電位が下がる。そのため、温度上昇にともなって、
ＦＥＴ７２のドレインおよびソース間の抵抗が大きくな
り、第１の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなり、
駆動信号の電圧が小さくなる。したがって、この振動ジ
ャイロ１０では、温度が変化しても、圧電素子１６ａ〜
１６ｃの出力の変動が抑制され、温度変化に対する感度
変化率を図５に示すように、回転角速度を正確に検出す
ることができる。なお、図５には、図７に示す従来の振
動ジャイロの温度変化に対する感度変化率も示した。
路３０は、温度上昇にともなって、駆動信号の電圧を下
げる。つまり、温度上昇にともなって、第２の非反転増
幅回路５６の増幅度が大きくなり、整流平滑回路６２の
出力電位が下がる。そのため、温度上昇にともなって、
ＦＥＴ７２のドレインおよびソース間の抵抗が大きくな
り、第１の非反転増幅回路４６の増幅度が小さくなり、
駆動信号の電圧が小さくなる。したがって、この振動ジ
ャイロ１０では、温度が変化しても、圧電素子１６ａ〜
１６ｃの出力の変動が抑制され、温度変化に対する感度
変化率を図５に示すように、回転角速度を正確に検出す
ることができる。なお、図５には、図７に示す従来の振
動ジャイロの温度変化に対する感度変化率も示した。
【００３３】なお、上述の実施例において、温度上昇に
ともなって駆動信号の電圧を小さくするためには、負特
性サーミスタ５８を抵抗に代え、かつ、抵抗４８，６０
あるいは６８を感温素子として正特性サーミスタに代え
てもよい。あるいは、負特性サーミスタ５８を抵抗に代
え、かつ、抵抗５２あるいは６６を感温素子として負特
性サーミスタに代えてもよい。あるいは、負特性サーミ
スタ５８を抵抗に代え、かつ、コンデンサ７４と可変抵
抗器７６との間に、感温素子として正特性サーミスタを
接続してもよい。
ともなって駆動信号の電圧を小さくするためには、負特
性サーミスタ５８を抵抗に代え、かつ、抵抗４８，６０
あるいは６８を感温素子として正特性サーミスタに代え
てもよい。あるいは、負特性サーミスタ５８を抵抗に代
え、かつ、抵抗５２あるいは６６を感温素子として負特
性サーミスタに代えてもよい。あるいは、負特性サーミ
スタ５８を抵抗に代え、かつ、コンデンサ７４と可変抵
抗器７６との間に、感温素子として正特性サーミスタを
接続してもよい。
【００３４】また、上述の実施例では、温度上昇にとも
なって出力変換効率が大きくなる圧電素子が用いられて
いるが、温度上昇にともなって出力変換効率が小さくな
る圧電素子が用いられてもよい。この場合、負特性サー
ミスタに代えて正特性サーミスタを用いるか、正特性サ
ーミスタに代えて負特性サーミスタを用いれば、温度が
変化しても、圧電素子の出力の変動が抑制され、回転角
速度を正確に検出することができる。
なって出力変換効率が大きくなる圧電素子が用いられて
いるが、温度上昇にともなって出力変換効率が小さくな
る圧電素子が用いられてもよい。この場合、負特性サー
ミスタに代えて正特性サーミスタを用いるか、正特性サ
ーミスタに代えて負特性サーミスタを用いれば、温度が
変化しても、圧電素子の出力の変動が抑制され、回転角
速度を正確に検出することができる。
【００３５】図６は図３に示す駆動回路の変形例を示す
回路図である。図６に示す駆動回路では、図３に示す駆
動回路と比べて、特にＡＧＣ回路４２の第２の非反転増
幅回路５６のオペアンプ５４の反転入力端と電源電圧の
中間点との間に、感温素子に代えて抵抗５９が接続され
ている。すなわち、図６に示す駆動回路は、温度変化に
よって出力変換効率が一定である圧電素子を用いる場合
に好適である。
回路図である。図６に示す駆動回路では、図３に示す駆
動回路と比べて、特にＡＧＣ回路４２の第２の非反転増
幅回路５６のオペアンプ５４の反転入力端と電源電圧の
中間点との間に、感温素子に代えて抵抗５９が接続され
ている。すなわち、図６に示す駆動回路は、温度変化に
よって出力変換効率が一定である圧電素子を用いる場合
に好適である。
【００３６】なお、上述の各実施例では、ＡＧＣ回路が
位相回路の後段に設けられているが、ＡＧＣ回路は、位
相回路の前段あるいは発振回路の前段に設けられてもよ
い。
位相回路の後段に設けられているが、ＡＧＣ回路は、位
相回路の前段あるいは発振回路の前段に設けられてもよ
い。
【図１】この発明の一実施例としての振動ジャイロの一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロの振動子およびその周
辺部分を示す側面図である。
辺部分を示す側面図である。
【図３】図１に示す振動ジャイロの駆動回路を示す回路
図である。
図である。
【図４】図１に示す振動ジャイロの圧電素子の温度変化
に対する出力を示すグラフである。
に対する出力を示すグラフである。
【図５】図１に示す実施例および図７に示す従来例の温
度変化に対する感度変化率を示すグラフである。
度変化に対する感度変化率を示すグラフである。
【図６】図３に示す駆動回路の変形例を示す回路図であ
る。
る。
【図７】この発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １６ａ 帰還用の圧電素子 １６ｂ，１６ｃ 駆動用かつ検出用の圧電素子 ３０ 駆動回路 ３２ 発振回路 ３６ 位相回路 ４２ ＡＧＣ回路 ８０ 検出回路
Claims (1)
- 【請求項１】 ジャイロの帰還信号によって前記ジャイ
ロの駆動信号を発生するジャイロの駆動回路であって、 前記ジャイロの帰還信号の電圧に基づいて前記ジャイロ
の駆動信号の電圧を制御するためのＡＧＣ回路を設け
た、ジャイロの駆動回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253739A JPH0674774A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ジャイロの駆動回路 |
| DE69309578T DE69309578T2 (de) | 1992-08-27 | 1993-08-24 | Treiberschaltung für Gyroskop |
| EP93113519A EP0584798B1 (en) | 1992-08-27 | 1993-08-24 | Driving circuit for gyroscope |
| US08/568,438 US5635787A (en) | 1992-08-27 | 1995-12-06 | Driving circuit for gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253739A JPH0674774A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ジャイロの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674774A true JPH0674774A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=17255467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4253739A Pending JPH0674774A (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | ジャイロの駆動回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635787A (ja) |
| EP (1) | EP0584798B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0674774A (ja) |
| DE (1) | DE69309578T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9003884B2 (en) | 2010-02-17 | 2015-04-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Oscillation type inertia force sensor |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69411108T2 (de) * | 1993-09-24 | 1999-02-18 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto | Vibratordrehungsmessaufnehmer |
| JP3201135B2 (ja) * | 1994-03-30 | 2001-08-20 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ検出方式 |
| JPH07301534A (ja) * | 1994-04-29 | 1995-11-14 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動ジャイロ |
| US5554904A (en) * | 1994-07-05 | 1996-09-10 | Akai Electric Co., Ltd. | Vibration control apparatus having automatic gain control |
| JP3175489B2 (ja) * | 1994-08-24 | 2001-06-11 | 三菱電機株式会社 | 振動ジャイロおよび振動ジャイロの検査装置 |
| US5942686A (en) * | 1994-09-15 | 1999-08-24 | Bei Electronics, Inc. | Ratiometric transducer and method |
| JPH09113279A (ja) * | 1995-10-16 | 1997-05-02 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JP3111881B2 (ja) * | 1996-02-16 | 2000-11-27 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| US5902931A (en) * | 1996-04-26 | 1999-05-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibration gyroscope |
| KR100254114B1 (ko) * | 1997-08-13 | 2000-04-15 | 노용래 | 2축 동시 측정용 압전 회전 센서 및 그 측정 회로 |
| US6060813A (en) * | 1998-01-08 | 2000-05-09 | Xerox Corporation | Vibration suppression and electromechanical damping apparatus for electrophotographic printing structures |
| US6253612B1 (en) | 1998-06-05 | 2001-07-03 | Integrated Micro Instruments, Inc. | Generation of mechanical oscillation applicable to vibratory rate gyroscopes |
| US7051590B1 (en) | 1999-06-15 | 2006-05-30 | Analog Devices Imi, Inc. | Structure for attenuation or cancellation of quadrature error |
| JP2001201347A (ja) * | 2000-01-19 | 2001-07-27 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度センサ |
| US7218029B2 (en) * | 2001-05-22 | 2007-05-15 | Texas Instruments Incorporated | Adjustable compensation of a piezo drive amplifier depending on mode and number of elements driven |
| JP2007205803A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Fujitsu Ltd | センサ信号処理システムおよびディテクタ |
| JP5817142B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2015-11-18 | セイコーエプソン株式会社 | 水平多関節ロボット |
| JP5821210B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2015-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | 水平多関節ロボット及び水平多関節ロボットの制御方法 |
| CN102538774B (zh) * | 2011-12-06 | 2014-12-24 | 上海交通大学 | 微固体模态陀螺闭环锁相稳幅驱动电路 |
| US8890446B2 (en) * | 2012-11-14 | 2014-11-18 | Northrop Grumman Systems Corporation | Amplitude control for vibrating resonant sensors |
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|---|---|---|---|---|
| US4479098A (en) * | 1981-07-06 | 1984-10-23 | Watson Industries, Inc. | Circuit for tracking and maintaining drive of actuator/mass at resonance |
| GB2215054B (en) * | 1988-02-19 | 1992-09-30 | Yazaki Corp | Oscillatory angular velocity detecting apparatus |
| US5349857A (en) * | 1988-08-12 | 1994-09-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibratory gyroscope |
| US5049776A (en) * | 1988-11-09 | 1991-09-17 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting rotation |
| DE69111950T2 (de) * | 1990-08-27 | 1996-03-14 | Murata Manufacturing Co | Signaldetektorschaltung für Schwingkreisel. |
| DE69210679T2 (de) * | 1991-06-07 | 1996-09-26 | Akai Electric | Schwingungssteuerungsgerät |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4253739A patent/JPH0674774A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-24 EP EP93113519A patent/EP0584798B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-24 DE DE69309578T patent/DE69309578T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-06 US US08/568,438 patent/US5635787A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9003884B2 (en) | 2010-02-17 | 2015-04-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Oscillation type inertia force sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0584798B1 (en) | 1997-04-09 |
| DE69309578T2 (de) | 1997-10-23 |
| DE69309578D1 (de) | 1997-05-15 |
| EP0584798A1 (en) | 1994-03-02 |
| US5635787A (en) | 1997-06-03 |
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