JPH07270444A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH07270444A JPH07270444A JP6235494A JP6235494A JPH07270444A JP H07270444 A JPH07270444 A JP H07270444A JP 6235494 A JP6235494 A JP 6235494A JP 6235494 A JP6235494 A JP 6235494A JP H07270444 A JPH07270444 A JP H07270444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensors
- angular velocity
- acceleration
- center
- angular speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２つの加速度センサの設置位置に制約のな
い、低コストで精度の高い角速度センサを提供するこ
と。 【構成】 加速度を検出する方向が同一方向である２つ
の加速度センサ１１、１２を備え、２つの加速度センサ
１１、１２の出力ａ1 、ａ2 の和または差の信号と２つ
の加速度センサ１１、１２間の距離２ｒとから角速度を
検出する。２つの加速度センサ１１、１２を測定対象と
なる物体の回転中心とは無関係の位置に配置することが
できるので、自動車のように回転運動の中心がどこにあ
るか不明で、かつ回転中心が自動車の運動状態により変
化する場合の角速度の測定に好適である。
い、低コストで精度の高い角速度センサを提供するこ
と。 【構成】 加速度を検出する方向が同一方向である２つ
の加速度センサ１１、１２を備え、２つの加速度センサ
１１、１２の出力ａ1 、ａ2 の和または差の信号と２つ
の加速度センサ１１、１２間の距離２ｒとから角速度を
検出する。２つの加速度センサ１１、１２を測定対象と
なる物体の回転中心とは無関係の位置に配置することが
できるので、自動車のように回転運動の中心がどこにあ
るか不明で、かつ回転中心が自動車の運動状態により変
化する場合の角速度の測定に好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の角速度を検出す
る必要のあるシステム、例えば自動車のナビゲーション
システムや４輪操蛇システム等に利用される角速度セン
サ（ヨーレートセンサ）に関する。
る必要のあるシステム、例えば自動車のナビゲーション
システムや４輪操蛇システム等に利用される角速度セン
サ（ヨーレートセンサ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の角速度センサには、光フ
ァイバジャイロ方式があり、自動車が曲がる時に２つの
光の径路長に差が出ることを利用し、光の位相差により
角速度に比例する出力を得ている。また、他の例とし
て、加速度センサの出力を積分する方式がある。
ァイバジャイロ方式があり、自動車が曲がる時に２つの
光の径路長に差が出ることを利用し、光の位相差により
角速度に比例する出力を得ている。また、他の例とし
て、加速度センサの出力を積分する方式がある。
【０００３】図３は従来の加速度センサを使用した角速
度センサの構成を示すものである。図３において、２１
は自動車、２２は自動車の回転中心、２３、２４は加速
度センサであり、自動車の回転中心２２から等距離の位
置に設置されている。２つの加速度センサ２３、２４が
加速度を検出する方向は、矢印で示すように２つの加速
度センサ２３と２４を結ぶ線と直交している。
度センサの構成を示すものである。図３において、２１
は自動車、２２は自動車の回転中心、２３、２４は加速
度センサであり、自動車の回転中心２２から等距離の位
置に設置されている。２つの加速度センサ２３、２４が
加速度を検出する方向は、矢印で示すように２つの加速
度センサ２３と２４を結ぶ線と直交している。
【０００４】次に上記従来例の動作について説明する。
自動車２１が曲がるとその回転中心２２を中心として加
速度センサ２３と２４は、それぞれ反対方向に加速度が
生じる。この加速度を速度情報にするために、加速度セ
ンサ２３、２４の出力を積分する、すなわち１次のロー
パスフィルタを通してから両者の和または差を取るか、
和または差を取ってから積分している。
自動車２１が曲がるとその回転中心２２を中心として加
速度センサ２３と２４は、それぞれ反対方向に加速度が
生じる。この加速度を速度情報にするために、加速度セ
ンサ２３、２４の出力を積分する、すなわち１次のロー
パスフィルタを通してから両者の和または差を取るか、
和または差を取ってから積分している。
【０００５】このように、上記従来の角速度センサで
も、２つの加速度センサを用いて回転する物体の角速度
を検出することができる。
も、２つの加速度センサを用いて回転する物体の角速度
を検出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の角速度センサでは、光ファイバ方式ではコストが非
常に高く、また加速度センサ方式では、２つの加速度セ
ンサの線上に物体の回転中心を位置させる必要があり、
自動車のように回転中心が一定位置にない物体の場合は
測定誤差が生じるという問題があった。
来の角速度センサでは、光ファイバ方式ではコストが非
常に高く、また加速度センサ方式では、２つの加速度セ
ンサの線上に物体の回転中心を位置させる必要があり、
自動車のように回転中心が一定位置にない物体の場合は
測定誤差が生じるという問題があった。
【０００７】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、加速度センサを用いて、低コストで精度
の高い角速度センサを提供することを目的とする。
るものであり、加速度センサを用いて、低コストで精度
の高い角速度センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、加速度を検出する方向が同一方向である
２つの加速度センサを備え、２つの加速度センサの出力
の和または差の信号と２つの加速度センサ間の距離とか
ら角速度を検出するようにしたものである。
成するために、加速度を検出する方向が同一方向である
２つの加速度センサを備え、２つの加速度センサの出力
の和または差の信号と２つの加速度センサ間の距離とか
ら角速度を検出するようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明は、上記構成により、２つの加速度セン
サを測定対象となる物体の回転中心とは無関係の位置に
配置することができ、低コストで精度の高い角速度セン
サを実現することができる。
サを測定対象となる物体の回転中心とは無関係の位置に
配置することができ、低コストで精度の高い角速度セン
サを実現することができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示すもので
ある。図１において、１１および１２は加速度を検出す
る方向が同一方向である２つの加速度センサであり、１
３は物体の回転中心、１４は加速度センサ１１と１２の
間の中間点、１５は信号処理部である。１６は加速度セ
ンサ１１と１２の感度方向を示し、物体の進行方向と同
じ方向のプラス方向である。また、Ａ1 、Ａ2 はそれぞ
れ加速度センサ１１、１２における回転中心１３へ向か
う加速度、ａ1 、ａ2 はそれぞれ加速度センサ１１、１
２の加速度出力信号、Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ加速度セン
サ１１、１２から回転中心１３までの距離、ｒは加速度
センサ１１と１２の間の中間点１４までの距離である。
ある。図１において、１１および１２は加速度を検出す
る方向が同一方向である２つの加速度センサであり、１
３は物体の回転中心、１４は加速度センサ１１と１２の
間の中間点、１５は信号処理部である。１６は加速度セ
ンサ１１と１２の感度方向を示し、物体の進行方向と同
じ方向のプラス方向である。また、Ａ1 、Ａ2 はそれぞ
れ加速度センサ１１、１２における回転中心１３へ向か
う加速度、ａ1 、ａ2 はそれぞれ加速度センサ１１、１
２の加速度出力信号、Ｒ1 、Ｒ2 はそれぞれ加速度セン
サ１１、１２から回転中心１３までの距離、ｒは加速度
センサ１１と１２の間の中間点１４までの距離である。
【００１１】ここで、θ1 を加速度Ａ1 と加速度出力信
号ａ1 との間の角度、θ2 を加速度Ａ2 と加速度出力信
号ａ2 との間の角度とし、物体の角速度をωとすると、
角速度ωは以下の式から導かれる。ただし、この場合、
回転中心１３は２つの加速度センサ１１と１２を結ぶ線
上にはないものとする。
号ａ1 との間の角度、θ2 を加速度Ａ2 と加速度出力信
号ａ2 との間の角度とし、物体の角速度をωとすると、
角速度ωは以下の式から導かれる。ただし、この場合、
回転中心１３は２つの加速度センサ１１と１２を結ぶ線
上にはないものとする。
【００１２】 ω2 ＝ Ａ1 ／ Ｒ1 …（１） ω2 ＝ Ａ1 ／ Ｒ1 …（２） ａ1 ＝ Ａ1 ｃｏｓθ1 …（３） ａ2 ＝ Ａ2 ｃｏｓθ2 …（４） （１）式と（２）式から、 Ａ1 ・Ｒ2 ＝Ａ2 ・Ｒ1 …（５） （５）式に（３）式および（４）式を代入すると、 ａ1 ・Ｒ2 ・ｃｏｓθ2 ＝ａ2 ・Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 …（６） また、加速度センサ１１、１２と回転中心１３との距離
の関係から、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＋Ｒ2 ・ｃｏｓθ2 ＝２ｒ …（７） また、（６）式から、 Ｒ2 ・ｃｏｓθ2 ＝（ａ2 ／ａ1 ）・Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 …（８） （８）式を（７）式に代入すると、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＋（ａ2 ／ａ1 ）・Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝２ｒ…（９） よって、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝２ｒ／（１＋ａ2 ／ａ1 ） …（１０） （１）式および（３）式から、 ω2 ＝Ａ1 ／Ｒ1 ＝ａ1 ／Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝ａ1 （１＋ａ2 ／ａ1 ）／２ｒ ＝（ａ1 ＋ａ2 ）／２ｒ …（１１） よって、角速度ωは次式（１２）のようになる。 ω ＝ （（ａ1 ＋ａ2 ）／２ｒ））1/2 …（１２）
の関係から、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＋Ｒ2 ・ｃｏｓθ2 ＝２ｒ …（７） また、（６）式から、 Ｒ2 ・ｃｏｓθ2 ＝（ａ2 ／ａ1 ）・Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 …（８） （８）式を（７）式に代入すると、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＋（ａ2 ／ａ1 ）・Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝２ｒ…（９） よって、 Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝２ｒ／（１＋ａ2 ／ａ1 ） …（１０） （１）式および（３）式から、 ω2 ＝Ａ1 ／Ｒ1 ＝ａ1 ／Ｒ1 ・ｃｏｓθ1 ＝ａ1 （１＋ａ2 ／ａ1 ）／２ｒ ＝（ａ1 ＋ａ2 ）／２ｒ …（１１） よって、角速度ωは次式（１２）のようになる。 ω ＝ （（ａ1 ＋ａ2 ）／２ｒ））1/2 …（１２）
【００１３】したがって、信号処理部１５は、加速度セ
ンサ１１および１２の加速度出力信号ａ1 およびａ2 と
２つの加速度センサ１１、１２間の距離２ｒとから上記
（１２）式のように計算して角速度ωを得ることができ
る。角速度ωを求めるため、信号処理部１５は、マイク
ロコンピュータで上記（１２）式を計算してもよく、ア
ナログ回路を用いて計算してもよい。
ンサ１１および１２の加速度出力信号ａ1 およびａ2 と
２つの加速度センサ１１、１２間の距離２ｒとから上記
（１２）式のように計算して角速度ωを得ることができ
る。角速度ωを求めるため、信号処理部１５は、マイク
ロコンピュータで上記（１２）式を計算してもよく、ア
ナログ回路を用いて計算してもよい。
【００１４】また、回転中心１３が、２つの加速度セン
サ１１と１２とを結ぶ線上にあっても結果は上記（１
２）式と同じになる。
サ１１と１２とを結ぶ線上にあっても結果は上記（１
２）式と同じになる。
【００１５】さらに、図１では回転中心１３に対して、
加速度センサ１１、１２は互いに反対側に配置されてい
るが、図２に示すように、回転中心１３に対して同じ側
に配置した場合には、角速度ωは次式（１３）のように
なる。 ω ＝ （（ａ2 −ａ1 ）／２ｒ））1/2 …（１３）
加速度センサ１１、１２は互いに反対側に配置されてい
るが、図２に示すように、回転中心１３に対して同じ側
に配置した場合には、角速度ωは次式（１３）のように
なる。 ω ＝ （（ａ2 −ａ1 ）／２ｒ））1/2 …（１３）
【００１６】さらに、本実施例を自動車に応用する場合
は、加速度センサ１１、１２の感度方向１６を車両の進
行方向と同一にすることにより、車両が曲がった時の角
速度を検出することができる。また、車両が前後方向に
加減速しても、２つの加速度センサ１１、１２には同じ
値でかつ符号が逆の信号が出力されるので、前後方向に
生じる加速度は相殺されるため、角速度の検出には影響
が出ない。
は、加速度センサ１１、１２の感度方向１６を車両の進
行方向と同一にすることにより、車両が曲がった時の角
速度を検出することができる。また、車両が前後方向に
加減速しても、２つの加速度センサ１１、１２には同じ
値でかつ符号が逆の信号が出力されるので、前後方向に
生じる加速度は相殺されるため、角速度の検出には影響
が出ない。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、加速度を検出する方向が同一方向である２つの加速
度センサを備え、２つの加速度センサの出力の和または
差の信号と２つの加速度センサ間の距離とから角速度を
検出するようにしたので、２つの加速度センサを測定対
象となる物体の回転中心とは無関係の位置に配置するこ
とができ、低コストで精度の高い角速度センサを実現す
ることができる。特に、自動車のように回転運動の中心
がどこにあるか不明で、かつ回転中心が自動車の運動状
態により変化する場合の角速度の測定に好適である。
に、加速度を検出する方向が同一方向である２つの加速
度センサを備え、２つの加速度センサの出力の和または
差の信号と２つの加速度センサ間の距離とから角速度を
検出するようにしたので、２つの加速度センサを測定対
象となる物体の回転中心とは無関係の位置に配置するこ
とができ、低コストで精度の高い角速度センサを実現す
ることができる。特に、自動車のように回転運動の中心
がどこにあるか不明で、かつ回転中心が自動車の運動状
態により変化する場合の角速度の測定に好適である。
【図１】本発明の一実施例における角速度センサの構成
を示す模式図
を示す模式図
【図２】本発明の別の実施例における角速度センサの構
成を示す模式図
成を示す模式図
【図３】従来の角速度センサの構成を示す模式図
１１、１２ 加速度センサ １３ 測定対象の回転中心 １４ ２つの加速度センサ間の中間点 １５ 信号処理部
Claims (3)
- 【請求項１】 加速度を検出する方向が同一方向である
２つの加速度センサを備え、前記２つの加速度センサの
出力の和または差の信号と前記２つの加速度センサ間の
距離とから角速度を検出するようにした角速度センサ。 - 【請求項２】 ２つの加速度センサの感度方向を物体の
進行方向と同一方向になるように位置を設定した請求項
１記載の角速度センサ。 - 【請求項３】 ２つの加速度センサを結ぶ線上に測定対
象となる物体の回転中心が位置するように前記２つの加
速度センサを配置した請求項１または２記載の角速度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6235494A JPH07270444A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6235494A JPH07270444A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270444A true JPH07270444A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13197704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6235494A Pending JPH07270444A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07270444A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE44311E1 (en) | 2004-10-20 | 2013-06-25 | Black & Decker Inc. | Power tool anti-kickback system with rotational rate sensor |
| US9199362B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-12-01 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9266178B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-02-23 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9475180B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-10-25 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US11192232B2 (en) | 2016-06-20 | 2021-12-07 | Black & Decker Inc. | Power tool with anti-kickback control system |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6235494A patent/JPH07270444A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE44311E1 (en) | 2004-10-20 | 2013-06-25 | Black & Decker Inc. | Power tool anti-kickback system with rotational rate sensor |
| USRE44993E1 (en) | 2004-10-20 | 2014-07-08 | Black & Decker Inc. | Power tool anti-kickback system with rotational rate sensor |
| USRE45112E1 (en) | 2004-10-20 | 2014-09-09 | Black & Decker Inc. | Power tool anti-kickback system with rotational rate sensor |
| US9199362B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-12-01 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9211636B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-12-15 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9266178B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-02-23 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9321155B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-04-26 | Black & Decker Inc. | Power tool having switch and rotary input control |
| US9321156B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-04-26 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US9475180B2 (en) | 2010-01-07 | 2016-10-25 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US10160049B2 (en) | 2010-01-07 | 2018-12-25 | Black & Decker Inc. | Power tool having rotary input control |
| US11192232B2 (en) | 2016-06-20 | 2021-12-07 | Black & Decker Inc. | Power tool with anti-kickback control system |
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