JPH11281371A - 圧電型２軸角速度センサの温度補正回路 - Google Patents
圧電型２軸角速度センサの温度補正回路Info
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- JPH11281371A JPH11281371A JP10103485A JP10348598A JPH11281371A JP H11281371 A JPH11281371 A JP H11281371A JP 10103485 A JP10103485 A JP 10103485A JP 10348598 A JP10348598 A JP 10348598A JP H11281371 A JPH11281371 A JP H11281371A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】２軸の角速度の検出が出来る小型軽量で温度特
性が良く安価で信頼性の高い圧電型２軸角速度センサを
得る。 【解決手段】 板状の振動体を有し１、振動体の表面に
板状の圧電素子２を貼付し、圧電素子には少なくとも検
出用電極と励振用電極を形成し、重錘体を有した圧電型
２軸角速度センサの温度補正回路において、増幅反転回
路４０を構成する感温素子が温度変化に応じた出力感度
の変動を打ち消す方向に駆動回路の駆動電圧を変化させ
ることによってコリオリ力を補正する。
性が良く安価で信頼性の高い圧電型２軸角速度センサを
得る。 【解決手段】 板状の振動体を有し１、振動体の表面に
板状の圧電素子２を貼付し、圧電素子には少なくとも検
出用電極と励振用電極を形成し、重錘体を有した圧電型
２軸角速度センサの温度補正回路において、増幅反転回
路４０を構成する感温素子が温度変化に応じた出力感度
の変動を打ち消す方向に駆動回路の駆動電圧を変化させ
ることによってコリオリ力を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電型２軸角速度セ
ンサの温度補正回路に関するものである。
ンサの温度補正回路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。一つのセンサで２軸の角速度が検出できる
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量を測定して角速度
を検出するセンサが開発された。図１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２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。導電性可
撓部材で形成された振動体１の上面には、下面に電極６
を設け上面に４つの検出電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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を設け下面に励振電極８を設けた圧電
素子３が貼付されている。励振電極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
筒状の支持部材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。
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。一つのセンサで２軸の角速度が検出できる
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量を測定して角速度
を検出するセンサが開発された。図１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２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。導電性可
撓部材で形成された振動体１の上面には、下面に電極６
を設け上面に４つの検出電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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を設け下面に励振電極８を設けた圧電
素子３が貼付されている。励振電極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
筒状の支持部材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。
【０００３】電極６、電極７と振動体１は電気的に接続
されているので、振動体１（電極６の引き出し電極６
ａ、電極７の引き出し電極７ａでも同じ）と励振電極８
に交流をかけると圧電素子３が振動し、振動体１、圧電
素子２も一緒に振動する。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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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。
されているので、振動体１（電極６の引き出し電極６
ａ、電極７の引き出し電極７ａでも同じ）と励振電極８
に交流をかけると圧電素子３が振動し、振動体１、圧電
素子２も一緒に振動する。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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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。
【０００４】図３は従来技術による角速度検出回路図で
ある。ここで、励振電極を兼ねる検出電極２１ａ〜２１
ｄに抵抗２４ａ〜２４ｄがそれぞれ接続されている。抵
抗２４ａ〜２４ｄは、発振回路３０に接続されている。
発振回路３０は帰還電極２２と増幅反転回路３１に接続
され、増幅反転回路３１の出力は、引き出し電極２３ま
たは振動体１に接続されている。
ある。ここで、励振電極を兼ねる検出電極２１ａ〜２１
ｄに抵抗２４ａ〜２４ｄがそれぞれ接続されている。抵
抗２４ａ〜２４ｄは、発振回路３０に接続されている。
発振回路３０は帰還電極２２と増幅反転回路３１に接続
され、増幅反転回路３１の出力は、引き出し電極２３ま
たは振動体１に接続されている。
【０００５】励振電極を兼ねる検出電極２１ａ〜２１ｄ
は、それぞれインピーダンス変換回路２５ａ〜２５ｄに
接続されている。インピーダンス変換回路２５ａ、２５
ｃは差動増幅回路２６ａｃの入力端子に、インピーダン
ス変換回路２５ｂ、２５ｄは差動増幅回路２６ｂｄの入
力端子に接続されている。差動増幅回路２６ａｃ、２６
ｂｄの出力信号を同期検波回路２７ａｃ、２７ｂｄに与
える。同期検波回路２７ａｃ、２７ｂｄは、差動増幅回
路２６ａｃ、２６ｂｄの出力信号を全波整流する。この
全波整流信号は、低周波成分を透過させる低域フィルタ
ー回路２８ａｃ、２８ｂｄを通して平滑化され、直流信
号に変換される。この直流信号は、直流増幅回路２９ａ
ｃ、２９ｂｄによって増幅され、最終的に出力端子Ｔ
ｘ、Ｔｙに出力される。出力端子Ｔｘ、Ｔｙに得られる
直流電圧値はコリオリ力Ｆｘ、Ｆｙの時間的な平均値を
示すものとなる。
は、それぞれインピーダンス変換回路２５ａ〜２５ｄに
接続されている。インピーダンス変換回路２５ａ、２５
ｃは差動増幅回路２６ａｃの入力端子に、インピーダン
ス変換回路２５ｂ、２５ｄは差動増幅回路２６ｂｄの入
力端子に接続されている。差動増幅回路２６ａｃ、２６
ｂｄの出力信号を同期検波回路２７ａｃ、２７ｂｄに与
える。同期検波回路２７ａｃ、２７ｂｄは、差動増幅回
路２６ａｃ、２６ｂｄの出力信号を全波整流する。この
全波整流信号は、低周波成分を透過させる低域フィルタ
ー回路２８ａｃ、２８ｂｄを通して平滑化され、直流信
号に変換される。この直流信号は、直流増幅回路２９ａ
ｃ、２９ｂｄによって増幅され、最終的に出力端子Ｔ
ｘ、Ｔｙに出力される。出力端子Ｔｘ、Ｔｙに得られる
直流電圧値はコリオリ力Ｆｘ、Ｆｙの時間的な平均値を
示すものとなる。
【０００６】前記の角速度センサは前述のように角速度
により発生するコリオリ力によって圧電素子に発生する
電荷を電圧に変換して、電圧の大きさで角速度の方向と
強さを検出するものである。角速度センサ及び及び測定
回路については特開平８−２８５６０８号で詳細が開示
されている。角速度により発生するコリオリ力ＦはＦ＝
２ｍ×Ｖ×Ωで表せる。ここで、ｍは質量、Ｖは速度、
Ωは角速度である。速度Ｖは振幅と置き換えることがで
き、振幅は、駆動電圧と比例する。
により発生するコリオリ力によって圧電素子に発生する
電荷を電圧に変換して、電圧の大きさで角速度の方向と
強さを検出するものである。角速度センサ及び及び測定
回路については特開平８−２８５６０８号で詳細が開示
されている。角速度により発生するコリオリ力ＦはＦ＝
２ｍ×Ｖ×Ωで表せる。ここで、ｍは質量、Ｖは速度、
Ωは角速度である。速度Ｖは振幅と置き換えることがで
き、振幅は、駆動電圧と比例する。
【０００７】図４は従来技術による角速度検出回路図の
増幅反転回路３１を説明するための回路図である。発振
回路３０の出力信号は抵抗３２に接続され、オペアンプ
３３の反転入力端子と抵抗３４に接続され、抵抗３４は
オペアンプ３３の出力端子に接続される。オペアンプ３
３の非反転入力端子は接地されている。
増幅反転回路３１を説明するための回路図である。発振
回路３０の出力信号は抵抗３２に接続され、オペアンプ
３３の反転入力端子と抵抗３４に接続され、抵抗３４は
オペアンプ３３の出力端子に接続される。オペアンプ３
３の非反転入力端子は接地されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記圧電型２
軸角速度センサは、圧電素子を用いており、温度変化に
よる発振周波数の変動幅が大きく、温度変化に応じて出
力感度が変動してしまう。温度変化に応じた出力感度の
変動をおさえ、かつ安価な圧電型２軸角速度センサを提
供するためには、部品点数が少なく、簡単に出力感度を
補正しなければならない。本発明はこのような課題を解
決するためのものである。
軸角速度センサは、圧電素子を用いており、温度変化に
よる発振周波数の変動幅が大きく、温度変化に応じて出
力感度が変動してしまう。温度変化に応じた出力感度の
変動をおさえ、かつ安価な圧電型２軸角速度センサを提
供するためには、部品点数が少なく、簡単に出力感度を
補正しなければならない。本発明はこのような課題を解
決するためのものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の圧電型２
軸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、安価で温度特性の良い角速度センサの温度補
正回路を提供する。
軸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、安価で温度特性の良い角速度センサの温度補
正回路を提供する。
【００１０】板状の振動体を有し、該振動体の表面に板
状の圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも検出
用電極と励振用電極を形成し、重錘体を有した圧電型２
軸角速度センサの温度補正回路において、温度変化に応
じた出力感度の変動を打ち消す方向に、駆動回路の駆動
電圧を感温素子によって補正する圧電型２軸角速度セン
サの温度補正回路を構成する。
状の圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも検出
用電極と励振用電極を形成し、重錘体を有した圧電型２
軸角速度センサの温度補正回路において、温度変化に応
じた出力感度の変動を打ち消す方向に、駆動回路の駆動
電圧を感温素子によって補正する圧電型２軸角速度セン
サの温度補正回路を構成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き詳細に説明する。図５は本発明の第一実施例による角
速度検出回路図である。図６は本発明の第一実施例によ
る角速度検出回路図の増幅反転回路である。図３及び図
４と異なるのは、増幅反転回路３１が温度変化に応じた
出力感度の変動を打ち消す方向に、駆動回路の駆動電圧
を補正する感温素子によって増幅率が変化する点にあ
る。詳細については後述する。
き詳細に説明する。図５は本発明の第一実施例による角
速度検出回路図である。図６は本発明の第一実施例によ
る角速度検出回路図の増幅反転回路である。図３及び図
４と異なるのは、増幅反転回路３１が温度変化に応じた
出力感度の変動を打ち消す方向に、駆動回路の駆動電圧
を補正する感温素子によって増幅率が変化する点にあ
る。詳細については後述する。
【００１２】図５は図７の実線Ａに示す特性を有する圧
電型２軸角速度センサにおける、温度変化による感度変
化を抑えるための増幅反転回路の一例を示す回路図であ
る。図７の実線Ｂは図５の増幅反転回路４０の増幅度の
一例を示すものである。増幅反転回路４０の構成は、発
振回路３０から抵抗４１に接続され、オペアンプ４２の
反転入力端子と抵抗４３と抵抗４４に接続され、抵抗４
４は感温素子４５に接続される。抵抗４３と感温素子４
５はオペアンプ４２の出力端子に接続される。オペアン
プ４２の非反転入力端子は接地されている。感温素子
は、負特性サーミスタを用いた。
電型２軸角速度センサにおける、温度変化による感度変
化を抑えるための増幅反転回路の一例を示す回路図であ
る。図７の実線Ｂは図５の増幅反転回路４０の増幅度の
一例を示すものである。増幅反転回路４０の構成は、発
振回路３０から抵抗４１に接続され、オペアンプ４２の
反転入力端子と抵抗４３と抵抗４４に接続され、抵抗４
４は感温素子４５に接続される。抵抗４３と感温素子４
５はオペアンプ４２の出力端子に接続される。オペアン
プ４２の非反転入力端子は接地されている。感温素子
は、負特性サーミスタを用いた。
【００１３】前記のような構成で、温度変化に応じた出
力感度の変動を打ち消す方向に駆動回路の駆動電圧を変
化させることにより図７の点線Ｃに示すような低温領域
から高温領域までほぼ一定な出力感度を検知することが
できる。駆動電圧を変化させると前記コリオリ力Ｆの
Ｆ＝２ｍ×Ｖ×Ω 式の速度Ｖを温度変化に応じた出力
感度の変動を打ち消す方向にコリオリ力を補正すること
ができる。しかも２軸方向のコリオリ力Ｆｘ、ＦｙのＶ
は同一であるため２軸同時に補正することができる。本
発明の圧電型２軸角速度センサの温度補正回路の適用さ
れる角速度センサは例示したものに限定されず、容量型
の圧電型２軸角速度センサや十字型２軸角速度センサに
も同様に適用できる。
力感度の変動を打ち消す方向に駆動回路の駆動電圧を変
化させることにより図７の点線Ｃに示すような低温領域
から高温領域までほぼ一定な出力感度を検知することが
できる。駆動電圧を変化させると前記コリオリ力Ｆの
Ｆ＝２ｍ×Ｖ×Ω 式の速度Ｖを温度変化に応じた出力
感度の変動を打ち消す方向にコリオリ力を補正すること
ができる。しかも２軸方向のコリオリ力Ｆｘ、ＦｙのＶ
は同一であるため２軸同時に補正することができる。本
発明の圧電型２軸角速度センサの温度補正回路の適用さ
れる角速度センサは例示したものに限定されず、容量型
の圧電型２軸角速度センサや十字型２軸角速度センサに
も同様に適用できる。
【００１４】前記角速度センサ駆動回路の第一実施例に
よれば、部品点数が最も少ない方法で２軸同時に、低温
領域から高温領域までほぼ一定な出力感度を検知するこ
とができる。
よれば、部品点数が最も少ない方法で２軸同時に、低温
領域から高温領域までほぼ一定な出力感度を検知するこ
とができる。
【００１５】なお、上述した実施例では、増幅反転回路
を用いたが、温度変化に応じた出力感度の変動を打ち消
す方向に駆動回路の駆動電圧を感温素子によって補正す
るそれ以外の回路構成を用いてももちろん構わない。
を用いたが、温度変化に応じた出力感度の変動を打ち消
す方向に駆動回路の駆動電圧を感温素子によって補正す
るそれ以外の回路構成を用いてももちろん構わない。
【００１６】なお、上述した実施例では、感温素子とし
て負特性サーミスタを用いたが、正特性サーミスタ、ま
たは温度を検知するそれ以外の素子を用いても構わな
い。
て負特性サーミスタを用いたが、正特性サーミスタ、ま
たは温度を検知するそれ以外の素子を用いても構わな
い。
【００１７】
【発明の効果】本発明は前記のような方法にすることで
次のような効果が生じる。 １ 部品点数が少ない方法で２軸同時に、低温領域から
高温領域までほぼ一定な出力感度を検知することができ
る。 ２ 低温領域から高温領域までほぼ一定な出力感度を検
知する安価な圧電型２軸角速度センサを製造することが
できる。
次のような効果が生じる。 １ 部品点数が少ない方法で２軸同時に、低温領域から
高温領域までほぼ一定な出力感度を検知することができ
る。 ２ 低温領域から高温領域までほぼ一定な出力感度を検
知する安価な圧電型２軸角速度センサを製造することが
できる。
【図１】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２】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３】従来技術による角速度検出回路。
【図４】従来技術による角速度検出回路の増幅反転回
路。
路。
【図５】本発明に係る第一実施例による角速度検出回
路。
路。
【図６】本発明に係る第一実施例による角速度検出回路
の増幅反転回路。
の増幅反転回路。
【図７】本発明に係る第一実施例の温度−感度変化率を
示すグラフ。
示すグラフ。
１ 振動体 ２ 圧電素子 ３ 圧電素子 ５ａ 検出電極 ５ｂ 検出電極 ５ｃ 検出電極 ５ｄ 検出電極 ６ 電極 ６ａ 引き出し電極 ７ 電極 ７ａ 引き出し電極 ８ 励振電極 ９ 重錘体 １０ 円筒状支持部材 ２１ａ 励振電極を兼ねる検出電極 ２１ｂ 励振電極を兼ねる検出電極 ２１ｃ 励振電極を兼ねる検出電極 ２１ｄ 励振電極を兼ねる検出電極 ２２ 帰還電極 ２３ 引き出し電極 ２４ａ 抵抗 ２４ｂ 抵抗 ２４ｃ 抵抗 ２４ｄ 抵抗 ２５ａ インピーダンス変換回路 ２５ｂ インピーダンス変換回路 ２５ｃ インピーダンス変換回路 ２５ｄ インピーダンス変換回路 ２６ａｃ 差動増幅回路 ２６ｂｄ 差動増幅回路 ２７ａｃ 同期検波回路 ２７ｂｄ 同期検波回路 ２８ａｃ 低域フィルター回路 ２８ｂｄ 低域フィルター回路 ２９ａｃ 直流増幅回路 ２９ｂｄ 直流増幅回路 ３０ 発振回路 ３１ 増幅反転回路 ３２ 抵抗 ３３ オペアンプ ３４ 抵抗 ４０ 増幅反転回路 ４１ 抵抗 ４２ オペアンプ ４３ 抵抗 ４４ 抵抗 ４５ 感温素子（負特性サーミスタ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (1)
- 【請求項１】板状の振動体を有し、該振動体の表面に板
状の圧電素子を貼付し、該圧電素子には少なくとも検出
用電極と励振用電極を形成し、重錘体を有した圧電型２
軸角速度センサの温度補正回路において、温度変化に応
じた出力感度の変動を打ち消す方向に駆動回路の駆動電
圧を感温素子によって補正することを特徴とする圧電型
２軸角速度センサの温度補正回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103485A JPH11281371A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 圧電型２軸角速度センサの温度補正回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103485A JPH11281371A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 圧電型２軸角速度センサの温度補正回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281371A true JPH11281371A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=14355319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10103485A Pending JPH11281371A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 圧電型２軸角速度センサの温度補正回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002031533A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Microstone Corp | ジャイロセンサ |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP10103485A patent/JPH11281371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002031533A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Microstone Corp | ジャイロセンサ |
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