JPH0829179A - 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 - Google Patents

圧電振動ジャイロ用駆動検出回路

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JPH0829179A
JPH0829179A JP6166521A JP16652194A JPH0829179A JP H0829179 A JPH0829179 A JP H0829179A JP 6166521 A JP6166521 A JP 6166521A JP 16652194 A JP16652194 A JP 16652194A JP H0829179 A JPH0829179 A JP H0829179A
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JP
Japan
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circuit
voltage
reference voltage
driving
vibration gyro
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JP6166521A
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Inventor
Hiroshi Abe
洋 阿部
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の変動に依存せずに圧電振動ジャイ
ロとしての基本性能を向上し得る圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路を提供すること。 【構成】 圧電振動子を自励駆動した状態において、検
出用帯状電極接続用端子50,70から伝送される2系
統の検出信号は加算増幅回路10を介して加算増幅信号
となり、この加算増幅信号の出力電圧の振幅はリミッタ
回路11で減算回路14から印加される補償リミット基
準電圧VL ´によって制限される。補償リミット基準電
圧VL ´は安定化電源回路13から印加されるリミット
基準電圧VL より分圧回路15から印加される基準電圧
R を減算して生成される。リミッタ回路11からの制
限信号は移相回路12で移相されて駆動信号となって駆
動用帯状電極接続用端子30へ伝送される。この駆動検
出回路では駆動信号の出力電圧(駆動電圧)VS が電源
電圧VCCの変動に依存せずに一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶や自動車等の移動
体自体又はこれらに搭載される機器の姿勢制御や自動車
のナビケーションシステム等に用いられるジャイロスコ
ープに属すると共に、圧電振動子の超音波振動を用いた
所謂圧電振動ジャイロに関し、詳しくは圧電振動ジャイ
ロにおける圧電振動子を自励振駆動するための圧電振動
ジャイロ用駆動検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、振動している物体に回転角速度
が与えられると、その振動方向と直角な方向にコリオリ
力を生ずるという力学現象を利用したジャイロスコープ
として圧電振動ジャイロが知られている。
【0003】このような圧電振動ジャイロでは、互いに
直交する二つの方向の励振とその検出とが可能であるよ
うに構成した振動系において、一方の振動を励振した状
態で、振動子自身を二つの振動面が交わる線と平行な軸
を中心軸として回転させると、上述したコリオリ力の作
用により、この振動と直角な方向に力が働き、他方の振
動が励振される。この振動の大きさは、入力側の振動の
大きさ及び回転角速度に比例するため、入力電圧を一定
にした状態では、この振動の大きさに比例した出力電圧
の大きさから回転角速度の大きさを求めることができ
る。
【0004】図3は、従来の圧電振動ジャイロの要部,
即ち、圧電振動ジャイロに用いられる圧電振動子の概略
構造を示したもので、同図(a)はその斜視図であり、
同図(b)は同図(a)のA−A´線方向における断面
図である。この圧電振動子では、圧電セラミック円柱1
の外周面上の円周を6等分する位置にその長さ方向と平
行に6本の帯状電極2,3,4,5,6,7が形成され
ている。これらの帯状電極は互いに一つおきに接続され
ることにより、端子として分極処理が施された後、一つ
おきの帯状電極2,4,6が接続されて共通アース用と
されると共に、残りの帯状電極のうちの帯状電極3が駆
動用,帯状電極5,7が検出用として構成されている。
【0005】図4は、このような圧電振動子を含む圧電
振動ジャイロに用いられる従来の駆動検出回路の基本構
成をブロック図により示したものである。この駆動検出
回路は、加算増幅回路10,リミッタ回路11,移相回
路12,安定化電源回路13,差動増幅回路8,及び同
期検波回路9から成り、差動増幅回路8及び加算増幅回
路10の入力側に検出用帯状電極接続用端子50,70
が接続され、移相回路12の出力側に駆動用帯状電極接
続用端子30が接続された構成になっている。
【0006】この駆動検出回路では、検出用帯状電極接
続用端子50,70が圧電振動子の検出用帯状電極5,
7に、駆動用帯状電極接続用端子30が圧電振動子の駆
動用帯状電極3にそれぞれ接続されてループ回路を構成
した上で安定化電源回路13に電源電圧VCCが印加され
る。
【0007】こうした状態において、検出用帯状電極接
続用端子50,70から伝送される2系統の検出信号
は、加算増幅回路10で加算増幅合成されて加算増幅信
号となる。この加算増幅信号の出力電圧の振幅はリミッ
タ回路11で安定化電源回路13から印加されるリミッ
ト基準電圧VL によって制限される。リミッタ回路11
から出力される制限信号は移相回路12で移相されて駆
動信号となって駆動用帯状電極接続用端子30へ伝送さ
れる。これにより、圧電セラミック円柱1の屈曲振動の
共振周波数近傍で発振し、且つほぼ一定の駆動電圧(駆
動信号の出力電圧)VS で圧電振動子を駆動できる自励
発振回路が構成される。
【0008】一方、差動増幅回路8では検出用帯状電極
接続用端子50,70から伝送される2系統の検出信号
を差動増幅合成して差動増幅信号を生成する。この差動
増幅信号の出力電圧は回転角速度に比例した振動の交流
電圧となる。同期検波回路9では差動増幅信号と加算増
幅回路10からの加算増幅信号とを入力することによ
り、回転方向に応じた極性を有し、且つ回転角速度に比
例した直流電圧を生成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図4に示した圧電振動
ジャイロ用駆動検出回路の場合、所定の電圧で圧電振動
子を駆動する際、特定値以上の電圧が移相回路を介して
圧電振動子に印加されないようにするため、加算増幅回
路からの加算増幅信号の出力電圧をリミット基準電圧V
L で制限するリミッタ回路を設けている。
【0010】ところが、このリミッタ回路で使用するリ
ミット基準電圧VL を発生する安定化電源回路は、電源
電圧VCCの変動によってその供給電圧が微小に変化し、
これに伴ってリミット基準電圧VL も変化してしまうの
で、結果として、リミッタ回路からの制限信号の出力電
圧も変化してしまう。こうした場合、リミット回路では
正確にリミット基準電圧VL と同じレベルで制限信号の
出力電圧を保つことができなくなってしまう。
【0011】このようなリミット回路における制限信号
の出力電圧の変動は、何れも電源電圧VCCに比例するた
め、駆動検出回路における電源電圧−駆動電圧特性は図
5に示すような結果になってしまう。ここでは、電源電
圧VCC[V]に応じて圧電振動子に印加される駆動電圧
S [V]のレベル変化を示しているが、こうした特性
の場合には圧電振動子を所定の電圧で駆動することがで
きず、結果として、圧電振動ジャイロとしての感度や検
出精度が不安定になって基本性能が劣化されてしまう原
因となってしまう。
【0012】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、電源電圧の変動に依存
せずに圧電振動ジャイロとしての基本性能を向上し得る
圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電振
動ジャイロ用の圧電振動子を自励駆動して該圧電振動子
から出力される検出信号を得ると共に、該検出信号を加
算増幅して加算増幅信号を生成する加算増幅回路,及び
電源電圧を所定のリミット基準電圧として供給する安定
化電源回路を含む圧電振動ジャイロ用駆動検出回路にお
いて、電圧安定化のための基準とする基準電圧を生成す
る基準電圧生成回路と、リミット基準電圧より基準電圧
を減算した結果に基づいて補償リミット基準電圧を生成
する減算回路と、加算増幅信号の出力電圧の振幅を補償
リミット基準電圧によって制限するリミッタ回路とを備
えた圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が得られる。
【0014】又、本発明によれば、上記圧電振動ジャイ
ロ用駆動検出回路において、基準電圧生成回路は、所定
の電源電圧を分圧することにより基準電圧を生成する分
圧回路から成る圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が得ら
れる。
【0015】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の圧電振動ジャ
イロ用駆動検出回路について、図面を参照して詳細に説
明する。
【0016】図1は、本発明の一実施例に係る圧電振動
ジャイロ用駆動検出回路の基本構成をブロック図により
示したものである。但し、この駆動検出回路も図4で説
明した従来のものと同じ構成部分を有するので、同一部
分には同じ符号を付して説明を簡略化する。
【0017】この駆動検出回路の場合、従来のものと同
様に加算増幅回路10,リミッタ回路11,移相回路1
2,安定化電源回路13,差動増幅回路8,及び同期検
波回路9を備える他、減算回路14及び分圧回路15が
備えられている。
【0018】このうち、分圧回路15は所定の電源電圧
CCを分圧することにより基準電圧VR を生成する。基
準電圧VR は駆動検出回路における電圧安定化のための
基準となるため、分圧回路15は基準電圧生成回路とし
て機能する。又、減算回路14は安定化電源回路13か
らのリミット基準電圧VL より基準電圧VR を減算した
結果に基づいて補償リミット基準電圧VL ´を生成す
る。このため、リミッタ回路11は加算増幅回路10か
らの加算増幅信号の出力電圧の振幅を補償リミット基準
電圧VL ´によって制限する。
【0019】この駆動検出回路の場合も検出用帯状電極
接続用端子50,70が図3に示したような圧電振動子
の検出用帯状電極5,7に、駆動用帯状電極接続用端子
30が圧電振動子の駆動用帯状電極3にそれぞれ接続さ
れてループ回路を構成した上で安定化電源回路13及び
分圧回路15に電源電圧VCCが印加される。
【0020】こうした状態において、検出用帯状電極接
続用端子50,70から伝送される2系統の検出信号
は、加算増幅回路10で加算増幅合成されて加算増幅信
号となる。この加算増幅信号の出力電圧の振幅はリミッ
タ回路11において、減算回路14からの補償リミット
基準電圧VL ´によって制限される。補償リミット基準
電圧VL ´は安定化電源回路13から印加されるリミッ
ト基準電圧VL より分圧回路15から印加される基準電
圧VR を減算して生成される。リミッタ回路11から出
力される制限信号は移相回路12で移相されて駆動信号
となって駆動用帯状電極接続用端子30へ伝送される。
これにより、圧電セラミック円柱1の屈曲振動の共振周
波数近傍で発振し、且つ一定の駆動電圧(駆動信号の出
力電圧)VS で圧電振動子を駆動できる自励発振回路が
構成される。
【0021】因みに、差動増幅回路8及び同期検波回路
9は従来通りに機能するが、この駆動検出回路では圧電
振動子を駆動するための駆動電圧VS が安定して一定値
となるため、同期検波回路9で生成される直流電圧も安
定する。
【0022】図2は、こうした構成の駆動検出回路にお
ける電源電圧−駆動電圧特性を示したものである。図2
からは、電源電圧VCC[V]に応じて圧電振動子に印加
される駆動電圧VS [V]のレベル変化は認められず、
このような特性の場合には電源電圧VCCの変動に依存せ
ずに圧電振動子を一定の電圧で安定して駆動することが
できることが判る。従って、この駆動検出回路を用いれ
ば圧電振動ジャイロとしての感度や検出精度が安定化さ
れて基本性能が向上する。
【0023】
【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
電源電圧の変動に依存せずに圧電振動子を一定の駆動電
圧で安定して駆動し得る圧電振動ジャイロ用駆動検出回
路が得られるようになる。これにより、この駆動検出回
路を用いて圧電振動ジャイロを構成すれば、圧電振動ジ
ャイロとしての感度や精度が安定し、基本性能が向上さ
れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路の基本構成を示したブロック図である。
【図2】図1に示す駆動検出回路の電源電圧−駆動電圧
特性を示したものである。
【図3】従来の圧電振動ジャイロに用いられる圧電振動
子の概略構造を示したもので、(a)はその斜視図であ
り、(b)は(a)のA−A´線方向における断面図で
ある。
【図4】従来の圧電振動ジャイロに用いられる駆動検出
回路の基本構成を示したブロック図である。
【図5】図4に示す駆動検出回路の電源電圧−駆動電圧
特性を示したものである。
【符号の説明】
1 圧電セラミック円柱 2,3,4,5,6,7 帯状電極 8 差動増幅回路 9 同期検波回路 10 加算増幅回路 11 リミッタ回路 12 移相回路 13 安定化電源回路 14 減算回路 15 分圧回路 30 駆動用帯状電極接続用端子 50,70 検出用帯状電極接続用端子 VCC 電源電圧 VL リミット基準電圧 VL ´ 補償リミット基準電圧 VR 基準電圧 VS 駆動電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動ジャイロ用の圧電振動子を自励
    駆動して該圧電振動子から出力される検出信号を得ると
    共に、該検出信号を加算増幅して加算増幅信号を生成す
    る加算増幅回路,及び電源電圧を所定のリミット基準電
    圧として供給する安定化電源回路を含む圧電振動ジャイ
    ロ用駆動検出回路において、電圧安定化のための基準と
    する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記リミ
    ット基準電圧より前記基準電圧を減算した結果に基づい
    て補償リミット基準電圧を生成する減算回路と、前記加
    算増幅信号の出力電圧の振幅を前記補償リミット基準電
    圧によって制限するリミッタ回路とを備えたことを特徴
    とする圧電振動ジャイロ用駆動検出回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電振動ジャイロ用駆動
    検出回路において、前記基準電圧生成回路は、前記所定
    の電源電圧を分圧することにより前記基準電圧を生成す
    る分圧回路から成ることを特徴とする圧電振動ジャイロ
    用駆動検出回路。
JP6166521A 1994-07-19 1994-07-19 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 Pending JPH0829179A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100411781B1 (ko) * 1996-06-07 2004-05-06 삼성탈레스 주식회사 자이로스코프의안정화장치
WO2008038595A1 (fr) * 2006-09-27 2008-04-03 Citizen Holdings Co., Ltd. Capteur de quantité physique

Cited By (3)

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