JPS5937729Y2 - サ−ボ形加速度計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、サーボ形加速度計に関するものであって、詳
しくは、その駆動回路の改良に関するものである。

第１図は、このような加速度計の原理説明図であって、
Ｍは永久磁石、ＹＫは円筒形のヨーク、ＦＣはフォース
コイルである。

フォースコイＭ℃は、Ｘ軸方向には柔でｙ軸方向には剛
な状態でヨークＹＫの開口部に変位可能に配置されてい
る。

このフォースコイルＦＣは、加速度に応じて変位する質
量体の一部を構成するものである。

なお、フォースコイルＦＣの変位量は、たとえば静電容
量の変化として電気的に検出されるが、検出手段は図示
しない。

また、フォースコイルＦＣには、検出手段の出力信号に
応じてフォースコイルＦＣを元の位置に戻すための励磁
電流が加えられるが、励磁電流源も省略している。

この上うな構成において、フォースコイルＦＣに加速度
αが加わると、変位δ（δ−ｍα／ｋ 、 ｋ ：ばね
定数２ｍ：質量）が生じる。

ここで、フォースコイルＦＣには、変位を打ち消すよう
に電流が加えられているので、加速度αによる力ｍαと
フォースコイルＦＣに生じる力Ｆとは常に平衡すること
になる。

したがって、フォースコイルＦＣに流れる電流の値から
、加速度を検出することができる。

第２図は、このようなサーボ形加速度計の従来の駆動回
路の−ｆ１を示す回路図であって、Ｄは変位変換器、Ａ
は増幅器、ＦＣはフォースコイル、Ｒｏ 、 Ｒ１は抵
抗である。

変位変換器りは、加速度に応じて変位する質量体（図示
せず）の変位量を静電容量の変化量として検出し、変化
量に対応した電流ＩＤを送出するものである。

増幅器Ａは、変位変換器りの出力を電圧増幅するもので
あって、ゲインは抵抗Ｒ１の値によって所定の値に固定
されている。

フォースコイルＦＣと抵抗Ｒｏは直列接続されていて、
この直列回路には増幅器Ａの出力電圧が印加される。

すなわち、フォースコイルＦＣには質量体に加わる加速
度に関連した電圧が加えられ、質量体に加速度による力
と平衡する力を加えるように作用する。

このようにして加速度による力とフォースコイルＦＣに
よる力とが平衡した状態における出力信号、すなわち、
加速度に対応した出力信号は、抵抗Ｒｏの両端から電圧
信号ｖｏとして取り出される。

ところで、このような構成において、測定感度の調整、
いわゆるスパン調整にあたっては、抵抗Ｒｏの値を変更
しなければならない。

しかし、抵抗Ｒｏの値を変更すると、サーボ系のオープ
ンループゲインが変化することになり、同時に抵’ｆＸ
Ｒ１の値も調整しなければならなかった。

本考案は、このような欠点に着目したものであって、ス
パン調整が１個の抵抗の調整のみで行なえるようにした
ものであり、以下作図面を用いて詳細に説明する。

第３図は、本考案の一実施例を示す回路図であって、第
２図と同等部分には同一符号を付している。

第３図において、ＯＰは増幅手段として用いる演算増幅
器であって、変位変換器りの出力信号と帰還信号とを増
幅するものである。

すなわち、演算増幅器ＯＰの非反転入力端子子には、変
位変換器りの出力信号が加えられている。

なお、本実施例では、変位変換器りとして、変位量に対
応した電圧ＶＤを送出する例について示している。

フォースコイルＦＣの一端は演算増幅器ＯＰの出力端子
に接続され、他端は抵抗ＲｏとＲ，の直列回路を介して
接地されている。

この抵抗ＲＯとＲ１の直列回路は、出力抵抗回路を形成
するものである。

この出力抵抗回路の接続中点は、演算増幅器ＯＰの反転
入力端子−に接続されている。

これにより、抵抗Ｒ１の両端の電圧が帰還信号として演
算増幅器ＯＰに加えられることになる。

なお、出力抵抗回路の接続中点は、コンデンサＣと抵抗
島との直列回路を介して接地されている。

このコンデンサＣと抵抗Ｒ２との直列回路は、サーボ系
全体にダンピングをかけるための微分補償回路を形成す
るものであって、質量体の変位に対して他のダンピング
要素（たとえば空気、油など）を用いてダンピングを施
している場合には省略することができる。

出力信号は、出力抵抗回路の両端から取り出す。

このような回路の動作について説明する。

演算増幅器ＯＰには、変位変換器りからの電圧出力ＶＤ
に等しい電圧が抵抗Ｒ１に生じるように帰還がかけられ
ているので、フォースコイルＦＣに流れる電流■はＩ＝
ＶＤ／Ｒｓとなって抵抗すの影響を受けることはなく、
フォースコイルＦＣに対するゲインは一定となる。

そして、加速度に対応した出力電圧Ｖｏは、変位変換器
りの出力電圧ＶＤが時間的に一定であるものとすると、
Ｖ ｏ −（Ｒｏ ＋ Ｒ１） ■となる。

したがって、質量体に加わる加速度が小さい場合には抵
抗Ｒｏの値を大きくし、加速度が大きい場合には抵抗Ｒ
。

の値を小さくすればよく、容易にスパン調整を行なうこ
とができる。

第４図は、本考案の他の実施例を示す回路図であって、
変位変換器りの出力信号が電流出力ＩＤの例について示
したものである。

第４図において、演算増幅器ＯＰの非反転入力端子＋は
接地され、反転入力端子−には変位変換器りの出力信号
ＩＤが加えられるとともに抵抗Ｒ３を介して抵抗Ｒ。

とＲ１との直列回路の接続中点が接続されて帰還信号が
加えられている。

このような構成において、フォースコイルＦＣに流れる
電流■は、 Ｉ＝（１＋Ｒ１／Ｒ３）ＩＤとなり、出力電圧Ｖ。

は、Ｖｏ−＝（Ｒｏ＋Ｒ３／Ｒ１）Ｉとなる。

したがって、第３図の回路と同様に、フォースコイルＦ
Ｃに流れる電流Ｉは抵抗Ｒｏとは無関係となり、フォー
スコイルＦＣに対するゲインが一定の状態で抵抗Ｒｏに
よるスパン調整を行なうことができる。

これらから明らかなように、本考案によれば、１個の抵
抗Ｒｏの調整のみで特性変化を伴なうことなくスパン調
整を行なうことのできるサーボ形加速度計が実現できる
。

なお、このようなサーボ形加速度計において、質量体に
加わる加速度が零であるにもかかわらず出力電圧Ｖｏが
零にならない場合がある。

このような原因としては、変位変換器りにおける機械的
な誤差要因によるオフセットや電気回路のオフセットが
考えられる。

これらの零オフセットを補償するのにあたっては、外部
にその出力電流値を調整できる電流源を秘すておき、そ
の電流出力Ｉｃをフォースコイルと出力抵抗回路との接
続点に加えるようにし、出力電圧Ｖｏが零になるように
電流値Ｉｃを調整すればよい。

このような構成によれば、電気的に零オフセットが調整
できるので、変位変換器の調整工数を大幅に削減するこ
とができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る加速度計の原理説明図、第２図は
従来の加速度計の駆動回路の一例を示す回路図、第３図
は本考案の一実施例を示す回路図、第４図は本考案の他
の実施例を示す回路図である。 Ｄ・・・・・・変位変換器、ＯＰ・・・・・・演算増幅
器、ＦＣ・・・・・・フォースコイル、 Ｒｏ−Ｒ３・・・・・・抵抗、０・・・・・コンデンサ
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加速度による質量体の変位を検出する手段と、変位検出
   手段の出力信号および帰還信号を増幅する手段と、一端
   が増幅手段の出力端子に接続され他端が第１の抵抗と第
   ２の抵抗とが直列接続された出力抵抗回路を介して接地
   されたフォースコイルと、出力抵抗回路の接続中点の信
   号を帰還信号として増幅手段に加える手段とを具備し、
   前記フォースコイルにより加速度による力と平衡する力
   を前記質量体に加えるとともに加速度に対応した出力信
   号を前記出力抵抗回路の両端から取り出すようにしたこ
   とを特徴とするサーボ形加速度計。