JPH08304078A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH08304078A JPH08304078A JP7129547A JP12954795A JPH08304078A JP H08304078 A JPH08304078 A JP H08304078A JP 7129547 A JP7129547 A JP 7129547A JP 12954795 A JP12954795 A JP 12954795A JP H08304078 A JPH08304078 A JP H08304078A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- electrode
- wire
- angular velocity
- vibration
- 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軸の角速度の検出ができる小型軽量で組立
性が良くかつ信頼性の高い角速度センサを得る。 ［構成］ 板状の振動体、および該振動体の片面若しく
は両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも
励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノー
ド部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤに
て固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成さ
れている電極より引き出されるリード線が該圧電素子と
該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定され、さら
に、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布した。
性が良くかつ信頼性の高い角速度センサを得る。 ［構成］ 板状の振動体、および該振動体の片面若しく
は両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも
励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノー
ド部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤに
て固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成さ
れている電極より引き出されるリード線が該圧電素子と
該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定され、さら
に、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動型角速度センサ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】姿勢制御、位置制御が可能な角速度セン
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型（四角柱）、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。
サは、ビデオカメラの手ぶれ防止や、自動車のナビゲー
ションに使うことを目的に小型化、高性能化の開発が行
われている。角速度センサにもいろいろあるが、サイズ
やコストの面では圧電振動型の角速度センサが有利であ
り、音叉型、音片型（四角柱）、円柱型、三角柱型等が
製品化されている。
【０００３】図１は音片型圧電振動角速度センサを説明
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸（Ｚ軸）回りに、回
転角速度（ω0）が加わると、もとの振動方向（Ｘ軸）
に対し、直角方向（Ｙ軸）に回転角速度に比例したコリ
オリ力（Ｆc）が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてＸ軸に振動を与え、Ｙ軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Ｆc＝２ｍ×ｖ×ω0 ｍは質量、ｖ
は速度 、 ω0は角速度である。
するための構造図である。圧電振動型角速度センサの原
理は、振動している振動子の中心軸（Ｚ軸）回りに、回
転角速度（ω0）が加わると、もとの振動方向（Ｘ軸）
に対し、直角方向（Ｙ軸）に回転角速度に比例したコリ
オリ力（Ｆc）が生じる力学現象を利用したもので、駆
動用圧電セラミックを用いてＸ軸に振動を与え、Ｙ軸に
設けた検出用圧電セラミックによってコリオリ力を電圧
として検出するものである。コリオリ力は一般に次式に
より求められる。 Ｆc＝２ｍ×ｖ×ω0 ｍは質量、ｖ
は速度 、 ω0は角速度である。
【０００４】振動周波数が同じであればＸ軸の振幅が大
きいほどＹ軸変位は大きく、検出電圧（感度）を高める
にはＸ軸の振幅が大きく、Ｙ軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、共振周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の共振特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数（Ｑ
ｍ）がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。
きいほどＹ軸変位は大きく、検出電圧（感度）を高める
にはＸ軸の振幅が大きく、Ｙ軸の検出効率を高めた共振
型振動角速度センサが有利である。音片型振動角速度セ
ンサは共振型であり、感度は高くできるが、駆動辺と検
出辺の振動姿勢を崩さず、共振周波数を正確に調整する
ことが難しく、しかも駆動辺と検出辺の共振特性の不一
致やズレによる顕著な特性変化や高機械的品質係数（Ｑ
ｍ）がゆえに応答速度が遅いなど問題も多い。
【０００５】一つの角速度センサで２軸の角速度を検出
できるものが望まれていたが、この要望に応えるものと
して、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度により
圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定して
角速度を検出するセンサが開発された。図２はその角速
度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図３は同
じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。振
動体１は中央部に複数のスリット（又は凹部）４が設け
られている。振動体１の上面には、下面に電極６を設け
上面に４つの励振電極を兼ねる検出電極５を設けた圧電
素子２が貼付されている。振動体１の下面には、上面に
電極７を設け下面に帰還電極８を設けた圧電素子３が貼
付されている。帰還電極８の下面には重錘体９が貼付さ
れセンサ部が構成されている。センサ部は円筒状支持部
材１０によりベンディング振動のノード部を固定されて
いる。
できるものが望まれていたが、この要望に応えるものと
して、振動体の表面に圧電素子を貼付して角速度により
圧電素子が変形することで変化する電荷の量を測定して
角速度を検出するセンサが開発された。図２はその角速
度センサを斜め上から見た分解斜視図である。図３は同
じ角速度センサを斜め下から見た分解斜視図である。振
動体１は中央部に複数のスリット（又は凹部）４が設け
られている。振動体１の上面には、下面に電極６を設け
上面に４つの励振電極を兼ねる検出電極５を設けた圧電
素子２が貼付されている。振動体１の下面には、上面に
電極７を設け下面に帰還電極８を設けた圧電素子３が貼
付されている。帰還電極８の下面には重錘体９が貼付さ
れセンサ部が構成されている。センサ部は円筒状支持部
材１０によりベンディング振動のノード部を固定されて
いる。
【０００６】電極６と振動体１は電気的に接続されて接
着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出電極
５に交流をかけると圧電素子２が振動し振動体１も一緒
に振動する。円筒状支持部材１０で支持しており４つの
励振用電極を兼ねる検出電極５は円筒状支持部材１０の
内径より内側に設けてある。円筒状支持部材１０は図の
如く２ヵ所をワイヤ１１で固定し、ワイヤ１１の他端を
基板に固定するものである。
着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出電極
５に交流をかけると圧電素子２が振動し振動体１も一緒
に振動する。円筒状支持部材１０で支持しており４つの
励振用電極を兼ねる検出電極５は円筒状支持部材１０の
内径より内側に設けてある。円筒状支持部材１０は図の
如く２ヵ所をワイヤ１１で固定し、ワイヤ１１の他端を
基板に固定するものである。
【０００７】リード線は、励振電極を兼ねる検出電極
５、帰還電極８より引き出される。リード線は一方の端
を励振電極を兼ねる検出電極５にハンダ付けされて引き
出され、他方の端を基板にハンダづけにより固定され
る。帰還電極８に関しても同じである。リード線の固定
方法の従来例として、特開平５−１９１６がある。圧電
素子にハンダ付けされるリード線を弾性接着剤で固定す
るものである。
５、帰還電極８より引き出される。リード線は一方の端
を励振電極を兼ねる検出電極５にハンダ付けされて引き
出され、他方の端を基板にハンダづけにより固定され
る。帰還電極８に関しても同じである。リード線の固定
方法の従来例として、特開平５−１９１６がある。圧電
素子にハンダ付けされるリード線を弾性接着剤で固定す
るものである。
【０００８】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体９が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。４つの検出電極５に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。
リ力により重錘体９が移動することでセンサ部が変形し
検出電極に電荷が発生する。４つの検出電極５に発生す
る電荷の量により角速度の方向と強さが検出できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】励振周波数を安定させ
検出精度を上げるためには、正確にノードの位置で支持
する必要がある。またリード線も同様にノード部でハン
ダ付けしたい。ところが、リード線は支持部材がノード
部を押さえているため、その近傍から出すことになり、
リード線の持つバネ性が励振周波数の不安定要因とな
る。また、リード線が固定されないためノイズ、ドリフ
トの原因ともなっている。さらに、外部振動、漏れ振動
の影響によっても励振周波数は不安定となり検出精度を
下げている。本発明はリード線自体の影響、外部振動、
漏れ振動の影響を少なくすることで課題を解決しようと
するものである。
検出精度を上げるためには、正確にノードの位置で支持
する必要がある。またリード線も同様にノード部でハン
ダ付けしたい。ところが、リード線は支持部材がノード
部を押さえているため、その近傍から出すことになり、
リード線の持つバネ性が励振周波数の不安定要因とな
る。また、リード線が固定されないためノイズ、ドリフ
トの原因ともなっている。さらに、外部振動、漏れ振動
の影響によっても励振周波数は不安定となり検出精度を
下げている。本発明はリード線自体の影響、外部振動、
漏れ振動の影響を少なくすることで課題を解決しようと
するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の角速度セ
ンサの課題を解決するためのものであり、小型であり軽
量、安価で信頼性の高い角速度センサを提供する。
ンサの課題を解決するためのものであり、小型であり軽
量、安価で信頼性の高い角速度センサを提供する。
【００１１】板状の振動体、および該振動体の片面若し
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノ
ード部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤ
にて固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成
されている電極より引き出されるリード線を該圧電素子
と該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定する。ま
た、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布する。
このようにしてリード線の影響、外部振動、漏れ振動の
影響を少なくし、ノイズ、ドリフトを抑え、励振周波数
を安定化させるものである。
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノ
ード部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤ
にて固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成
されている電極より引き出されるリード線を該圧電素子
と該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定する。ま
た、ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗布する。
このようにしてリード線の影響、外部振動、漏れ振動の
影響を少なくし、ノイズ、ドリフトを抑え、励振周波数
を安定化させるものである。
【００１２】
【実施例】本発明を図面に基き詳細に説明する。図４は
本発明の一実施例で断面図である。図５は本発明の一実
施例で下面図である。振動体２１の下面には、上面に電
極２６を設け下面に４つの励振電極を兼ねる検出電極２
５を設けた圧電素子２２が貼付されている。４つの励振
電極を兼ねる検出電極２５は円筒状支持部材３０より内
側に、かつ、重錘体２９より外側に２つの同心円を圧電
素子２２の中心３５を中心として描き、その円周によっ
て囲まれる範囲内に４分割されて形成されている。振動
体２１の上面には、下面に電極２７を設け上面に帰還電
極２８を設けた圧電素子２３が貼付されている。圧電素
子２２の下面には４つの励振電極を兼ねる検出電極２５
の内側に重錘体２９が貼付されセンサ部が構成されてい
る。これにより重錘体２９が金属の場合にも４つの励振
電極を兼ねる検出電極２５はお互いに電気的に独立して
いる。円筒状支持部材３０は前記センサ部のベンディン
グ振動のノード部に接着固定されている。円筒状支持部
材３０は２ヵ所をワイヤ３１で固定し、ワイヤの他端を
基板３４に固定している。４本のリード線３２は一方の
端を励振電極を兼ねる検出電極２５にハンダ付けされ、
他端を基板にハンダ付けされる。リード線３２は図の如
く圧電素子２２、円筒状支持部材３０、ワイヤ３１上に
弾性接着剤で固定される。また、ワイヤ３１と基板３４
の接合部にも弾性接着剤３３が塗布されている。
本発明の一実施例で断面図である。図５は本発明の一実
施例で下面図である。振動体２１の下面には、上面に電
極２６を設け下面に４つの励振電極を兼ねる検出電極２
５を設けた圧電素子２２が貼付されている。４つの励振
電極を兼ねる検出電極２５は円筒状支持部材３０より内
側に、かつ、重錘体２９より外側に２つの同心円を圧電
素子２２の中心３５を中心として描き、その円周によっ
て囲まれる範囲内に４分割されて形成されている。振動
体２１の上面には、下面に電極２７を設け上面に帰還電
極２８を設けた圧電素子２３が貼付されている。圧電素
子２２の下面には４つの励振電極を兼ねる検出電極２５
の内側に重錘体２９が貼付されセンサ部が構成されてい
る。これにより重錘体２９が金属の場合にも４つの励振
電極を兼ねる検出電極２５はお互いに電気的に独立して
いる。円筒状支持部材３０は前記センサ部のベンディン
グ振動のノード部に接着固定されている。円筒状支持部
材３０は２ヵ所をワイヤ３１で固定し、ワイヤの他端を
基板３４に固定している。４本のリード線３２は一方の
端を励振電極を兼ねる検出電極２５にハンダ付けされ、
他端を基板にハンダ付けされる。リード線３２は図の如
く圧電素子２２、円筒状支持部材３０、ワイヤ３１上に
弾性接着剤で固定される。また、ワイヤ３１と基板３４
の接合部にも弾性接着剤３３が塗布されている。
【００１３】電極２６と振動体２１は電気的に接続され
て接着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出
電極２５に交流をかけると圧電素子２２が振動し振動体
２１も一緒に振動する。
て接着されているので、振動体と励振電極を兼ねる検出
電極２５に交流をかけると圧電素子２２が振動し振動体
２１も一緒に振動する。
【００１４】角速度センサに角速度が作用するとコリオ
リ力により重錘体２９が移動することでセンサ部が変形
し検出電極に電荷が発生する。４つの検出電極２５に発
生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出でき
る。
リ力により重錘体２９が移動することでセンサ部が変形
し検出電極に電荷が発生する。４つの検出電極２５に発
生する電荷の量により角速度の方向と強さが検出でき
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明は前記のような構成にすることで
次のような効果が生じる。 １ リード線を弾性接着剤で固定することで、励振周波
数が安定しノイズ、ドリフトが小さくなる。 ２ リード線を弾性接着剤で固定することで、外部振
動、漏れ振動の影響を少なくすることができる。 ３ ワイヤと基板の接合部に弾性接着剤を塗布すること
で、外部振動、漏れ振動の影響を少なくすることができ
る。
次のような効果が生じる。 １ リード線を弾性接着剤で固定することで、励振周波
数が安定しノイズ、ドリフトが小さくなる。 ２ リード線を弾性接着剤で固定することで、外部振
動、漏れ振動の影響を少なくすることができる。 ３ ワイヤと基板の接合部に弾性接着剤を塗布すること
で、外部振動、漏れ振動の影響を少なくすることができ
る。
【図１】音片型圧電振動角速度センサを説明するための
構造図
構造図
【図２】本発明に係る角速度センサの従来例を斜め上か
ら見た分解斜視図
ら見た分解斜視図
【図３】本発明に係る角速度センサを従来例を斜め下か
ら見た分解斜視図
ら見た分解斜視図
【図４】本発明に係る角速度センサの一実施例で断面図
【図５】本発明に係る角速度センサを一実施例で下面図
１ 振動体 ２ 圧電素子 ３ 圧電素子 ４ スリット ５ 励振電極を兼ねる検出電極 ６ 電極 ７ 電極 ８ 帰還電極 ９ 重錘体 １０ 円筒状支持部材 １１ ワイヤ ２１ 振動体 ２２ 圧電素子 ２３ 圧電素子 ２５ 励振電極を兼ねる検出電極 ２６ 電極 ２７ 電極 ２８ 帰還電極 ２９ 重錘体 ３０ 円筒状支持部材 ３１ ワイヤ ３２ リード線 ３３ 弾性接着剤 ３４ 基板 ３５ 中心
フロントページの続き (72)発明者 並木 智雄 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地５ ミヨタ株式会社内 (72)発明者 重田 利靖 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地５ ミヨタ株式会社内 (72)発明者 畠山 稔 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4107番 地５ ミヨタ株式会社内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷４丁目73番地
Claims (2)
- 【請求項１】板状の振動体、および該振動体の片面若し
くは両面に圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくと
も励振用電極と検出用電極を形成し、重錘体を設け、ノ
ード部を支持する支持部材を有し、該支持部材をワイヤ
にて固定する角速度センサにおいて、該圧電素子に形成
されている電極より引き出されるリード線が該圧電素子
と該支持部材と該ワイヤに弾性接着剤で固定されること
を特徴とする角速度センサ。 - 【請求項２】ワイヤと基板との接合部に弾性接着剤を塗
布することを特徴とする請求項１の角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129547A JPH08304078A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129547A JPH08304078A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304078A true JPH08304078A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15012216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129547A Pending JPH08304078A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08304078A (ja) |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP7129547A patent/JPH08304078A/ja active Pending
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