JPS61215916A - Angular velocity sensor - Google Patents
Angular velocity sensorInfo
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- JPS61215916A JPS61215916A JP60058007A JP5800785A JPS61215916A JP S61215916 A JPS61215916 A JP S61215916A JP 60058007 A JP60058007 A JP 60058007A JP 5800785 A JP5800785 A JP 5800785A JP S61215916 A JPS61215916 A JP S61215916A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は圧電振動型の角速度センサに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a piezoelectric vibration type angular velocity sensor.
(従来の技術)
従来、この種の装置として、駆動用圧電素子を有する駆
動部と、検知用圧電素子を有する検知部とを直交するよ
うに結合配置するとともに、交流駆動電圧を前記駆動用
圧電素子に印加して前記駆動部および検知部を振動駆動
させた時にその振動方向と直交する方向の前記検知部の
振動作用にて前記検知用圧電素子より発生する交流電圧
を受けて角速度を検出する検出回路を設けたものがある
。(Prior Art) Conventionally, in this type of device, a driving part having a driving piezoelectric element and a detecting part having a detecting piezoelectric element are coupled so as to be orthogonal to each other, and an AC driving voltage is applied to the driving piezoelectric element. The angular velocity is detected by receiving an alternating current voltage generated by the detection piezoelectric element due to the vibration action of the detection unit in a direction orthogonal to the vibration direction when the driving unit and the detection unit are vibrated by applying it to the element. Some are equipped with a detection circuit.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記構成では、駆動用圧電体に印加した
交流駆動電圧が、駆動部と検知部の間の容量結合により
検知部にもれるため、それが検知用圧電素子からオフセ
ット電圧として発生し、このオフセット電圧によって角
速度検出が正確に行なえないという問題がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above configuration, the AC driving voltage applied to the driving piezoelectric body leaks to the sensing part due to capacitive coupling between the driving part and the sensing part, There is a problem in that an offset voltage is generated from the piezoelectric element, and angular velocity cannot be detected accurately due to this offset voltage.
本発明は上記問題に鑑みたもので、駆動部と検知部との
間の容量結合によって発生するオフセット電圧を低減し
て正確なる角速度検出を行なうことができる角速度セン
サを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor that can accurately detect angular velocity by reducing the offset voltage generated by capacitive coupling between the driving section and the sensing section. .
(問題点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、第1の圧電素子を有
する駆動部と、第2の圧電素子を有する検知部とを直交
するように結合配置するとともに、交流駆動電圧を前記
第1の圧電素子に印加して前記駆動部および前記検知部
を振動駆動させた時にその振動方向と直交する方向の前
記検知部の振動作用にて前記第2の圧電素子より発生す
る交流電圧をうけて角速度を検出する検出手段を設けた
角速度センサにおいて、
前記駆動部と前記検知部との間の容量結合に基づいて前
記駆動部から前記検知部にもれる交流電圧を検出する第
3の圧電素子を前記検知部に設け、さらに前記検出手段
は、前記第2の圧電素子より出力される交流電圧と前記
第3の圧電素子より出力される交流電圧との差の電圧を
検出する差電圧検出手段を含み、この差電圧検出手段か
らの出力信号により角速度信号を得ることを特徴として
いる。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention connects and arranges a driving section having a first piezoelectric element and a detecting section having a second piezoelectric element so as to be perpendicular to each other. , when an AC drive voltage is applied to the first piezoelectric element to vibrate the drive section and the detection section, the second piezoelectric element is moved by the vibration action of the detection section in a direction orthogonal to the vibration direction. In the angular velocity sensor, the angular velocity sensor is provided with a detection means for detecting angular velocity by receiving an alternating current voltage generated by the drive unit, and detects an alternating current voltage leaking from the drive unit to the detection unit based on capacitive coupling between the drive unit and the detection unit. A third piezoelectric element to be detected is provided in the detection section, and the detection means further detects a voltage difference between the AC voltage output from the second piezoelectric element and the AC voltage output from the third piezoelectric element. It is characterized in that it includes a differential voltage detecting means for detecting the voltage difference, and obtains an angular velocity signal from an output signal from the differential voltage detecting means.
(作 用)
上記構成において、第1の圧電素子は交流電源からの交
流駆動電圧の供給を受けて駆動部および検知部を振動さ
せる。この振動時に角速度が生じると、検知部がその影
響を受けて前記駆動部による振動方向と直交する方向に
振動する。この振動により第2の圧電素子から交流電圧
が発生する。(Function) In the above configuration, the first piezoelectric element receives an AC drive voltage from an AC power supply and vibrates the drive section and the detection section. When an angular velocity occurs during this vibration, the detection section is influenced by the angular velocity and vibrates in a direction perpendicular to the direction of vibration caused by the drive section. This vibration generates an alternating current voltage from the second piezoelectric element.
この交流電圧には、駆動部と検知部との間の容量結合に
よるもれ電圧が含まれている。また、検知部には第3の
圧電素子が設けられており、上記もれ電圧を検出する。This AC voltage includes leakage voltage due to capacitive coupling between the drive section and the detection section. Further, the detection section is provided with a third piezoelectric element to detect the leakage voltage.
そして、検出手段において、前記第2の圧電素子より出
力される交流電圧と前記第3の圧電素子より出力される
交流電圧・との差の電圧を検出することにより上記もれ
電圧を相殺し、オフセット電圧の低減した角速度信号を
得る。and in the detection means, the leakage voltage is offset by detecting a voltage difference between the AC voltage output from the second piezoelectric element and the AC voltage output from the third piezoelectric element, Obtain an angular velocity signal with reduced offset voltage.
(発明の効果)
従って、本発明によれば、オフセット電圧の影響を少な
くして正確なる角速度検出を行なうことができるという
優れた効果がある。(Effects of the Invention) Therefore, according to the present invention, there is an excellent effect that accurate angular velocity detection can be performed while reducing the influence of offset voltage.
(実施例) 本実施例で用いた角速度センサの構成を第1図に示す。(Example) FIG. 1 shows the configuration of the angular velocity sensor used in this example.
この第1図において、lは検知部、2は駆動部であり、
A、A’ は上下が互いに直角になる用に一体化して構
成された金属板(厚さ0.5 mmのF e −Co’
−N i合金を用いたもの)で、その検知部1および
駆動部2の片面に、圧電素子1−1.1−1’、2−1
.2−1’ (それぞれ厚さ0.2 m mのPZT
セラミックスで、分極されることにより圧電性を付与さ
れたもの)が接着されている。圧電素子1−1. 1−
1’ は検知用圧電素子で、圧電素子2−1.2−1”
は駆動用圧電素子である。そして、検知部1に対しては
、さらに分極していない圧電素子1−2. 1−2’を
形成する。In this FIG. 1, l is a detection section, 2 is a drive section,
A and A' are metal plates (0.5 mm thick Fe-Co'
-Ni alloy), and piezoelectric elements 1-1, 1-1', 2-1 are mounted on one side of the detection section 1 and drive section 2.
.. 2-1' (each 0.2 mm thick PZT
A ceramic material that has been polarized to give it piezoelectricity) is bonded to it. Piezoelectric element 1-1. 1-
1' is a piezoelectric element for detection, piezoelectric element 2-1.2-1''
is a driving piezoelectric element. Further, for the detection unit 1, unpolarized piezoelectric elements 1-2. 1-2' is formed.
第2図は第1図に示すものの電気結線図である。FIG. 2 is an electrical wiring diagram of what is shown in FIG. 1.
この図に示すように、駆動用圧電素子2−1.2−1”
と検知用圧電素子1−1. 1−1’および未分極の圧
電素子1−2.l−2“との間にはそれぞれ容量4.5
が存在している。As shown in this figure, the drive piezoelectric element 2-1.2-1"
and detection piezoelectric element 1-1. 1-1' and unpolarized piezoelectric element 1-2. There is a capacity of 4.5 between each
exists.
従って、交流電源3から駆動用圧電体2−1゜2−1”
を駆動する交流駆動電圧の一部が容量4゜5を介して検
知用圧電素子1−1.1−1″および未分極の圧電素子
1−2. 1−2”に加えられる。このもれ交流電圧が
検知用圧電素子1−1゜1−1゛のオフセット電圧にな
る。Therefore, from the AC power source 3 to the drive piezoelectric body 2-1゜2-1''
A part of the AC drive voltage for driving is applied to the sensing piezoelectric element 1-1.1-1'' and the unpolarized piezoelectric element 1-2.1-2'' via a capacitor 4.5. This leakage AC voltage becomes the offset voltage of the detection piezoelectric element 1-1°1-1′.
実験によれば、容量4を介して検知用圧電素子i−i、
t−ioにもれる電圧は第3図の実線のようになり、容
量5を介して未分極の圧電素子1−2.1−2′にもれ
る電圧は第3図の点線のようになり、両者はその振幅値
に若干の相違があるものの、同位相のかなり似かよった
電圧波形となっている。According to experiments, the sensing piezoelectric elements i-i,
The voltage leaking to t-io is as shown by the solid line in Figure 3, and the voltage leaking to the unpolarized piezoelectric element 1-2, 1-2' via capacitor 5 is as shown by the dotted line in Figure 3. Although there is a slight difference in the amplitude values of the two, they have quite similar voltage waveforms with the same phase.
従って、検出回路100で両者の電圧の差をとれば、交
流電源3から容量4を介して検知用圧電素子1−1°、
1−1にもれる電圧の影響を低減することができる。Therefore, if the detection circuit 100 detects the difference in voltage between the two, the detection piezoelectric element 1-1°,
The influence of the voltage leaking to 1-1 can be reduced.
第4図は検出回路100の詳細構成を示す電気結線図で
ある。検知用圧電素子1−1. 1−1’からの出力電
圧はボルテージフォロワ7を介してアンプ6に加えられ
る。また、未分極の圧電素子i−2,1−2’からの出
力電圧もボルテージフォロワ8を介して加えられる。ア
ンプ6はオペアンプ6aと4つの抵抗6b、6c、
6d、6eにより構成されている。ここで、検知用圧電
素子1−L 1−1’からの出力電圧をVa、未分極
の圧電素子1−2.1−2’からの出力電圧をvb。FIG. 4 is an electrical wiring diagram showing the detailed configuration of the detection circuit 100. Piezoelectric element for detection 1-1. The output voltage from 1-1' is applied to amplifier 6 via voltage follower 7. Further, the output voltage from the unpolarized piezoelectric elements i-2, 1-2' is also applied via the voltage follower 8. The amplifier 6 includes an operational amplifier 6a and four resistors 6b, 6c,
It is composed of 6d and 6e. Here, the output voltage from the detection piezoelectric element 1-L 1-1' is Va, and the output voltage from the unpolarized piezoelectric element 1-2.1-2' is vb.
抵抗6b、6c、6d、6eの抵抗値をそれぞれR+
、R2、R3、Ra (但しR+ = R3、R2=
R4)とすると、オペアンプ6aの出力は、(Va−V
b ) X Rt / R+ となる。すなわち、こ
のアンプ6は差動増幅器(差電圧検出手段)として作動
し、検知用圧電素子1−1.1−1’ の出力電圧から
未分極の圧電素子1−2. 1−2’の出力電圧、すな
わち交流電源3から容量5を介して未分極の圧電素子1
−2.1−2’ にもれる電圧(容量4を介して検知用
圧電素子1−1.1−1゜にもれる電圧に対応)を除去
する。The resistance values of resistors 6b, 6c, 6d, and 6e are R+
, R2, R3, Ra (where R+ = R3, R2=
R4), the output of the operational amplifier 6a is (Va-V
b) X Rt / R+. That is, this amplifier 6 operates as a differential amplifier (differential voltage detection means), and detects the unpolarized piezoelectric elements 1-2. 1-2' output voltage, that is, unpolarized piezoelectric element 1 from AC power source 3 through capacitor 5.
-2.1-2' voltage (corresponding to the voltage leaking to the detection piezoelectric element 1-1.1-1° via the capacitor 4) is removed.
このアンプ6の出力電圧はバンドパスフィルタ9を介し
て同期検波回路10に加えられ、交流電源3からの交流
駆動電圧に基づいて同期検波される。同期検波された電
圧は平滑増幅回路11により直流の電圧に変換される。The output voltage of this amplifier 6 is applied to a synchronous detection circuit 10 via a bandpass filter 9, and synchronously detected based on the AC drive voltage from the AC power supply 3. The synchronously detected voltage is converted into a DC voltage by the smoothing amplifier circuit 11.
なお、上記実施例では、未電極の圧電素子1−2.1−
2’ を用いて容量5を介したもれ電圧を検出するもの
を示したが、その圧電素子1−2゜1−2′に分極を付
与するようにしてもよい。この場合、アンプ6が作動増
幅的に作動するため、圧電素子1−L 1−1°と1
−2. 1−2’ の出力電圧が逆相になるように、そ
れぞれの分極方向を例えば第1図の点線で示すように定
める(−・ 対の圧電素子のそれぞれの分極方向が逆
になるように定める)必要がある。この場合、もれ電圧
に関しては圧電素子の分極に作用されないため、上記実
施例と同様に除去することができる。In addition, in the above embodiment, the piezoelectric element 1-2.1-
Although the piezoelectric element 2' is used to detect the leakage voltage via the capacitor 5, polarization may be applied to the piezoelectric element 1-2 and 1-2'. In this case, since the amplifier 6 operates in a dynamic amplifying manner, the piezoelectric elements 1-L 1-1° and 1
-2. The polarization directions of the piezoelectric elements 1-2' are set in opposite phases, for example, as shown by the dotted lines in Figure 1. )There is a need. In this case, since the leakage voltage is not affected by the polarization of the piezoelectric element, it can be removed in the same manner as in the above embodiment.
第1図は本発明の一実施例を示す角速度センサの構成図
、第2図は第1図に示す角速度センサの電気結線図、第
3図はもれ電圧を示す波形図、第4図は第2図中の検出
回路の詳細構成を示す電気結線図である。
1−1.1−1’ 、1−2.1−2°、2−1゜2−
1°・・・圧電素子、3・・・交流電源、6・・・アン
プ。
代理人弁理士 岡 部 隆
第1図
第2図Fig. 1 is a configuration diagram of an angular velocity sensor showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an electrical wiring diagram of the angular velocity sensor shown in Fig. 1, Fig. 3 is a waveform diagram showing leakage voltage, and Fig. 4 is a diagram of the angular velocity sensor shown in Fig. 1. FIG. 3 is an electrical wiring diagram showing the detailed configuration of the detection circuit in FIG. 2; 1-1.1-1', 1-2.1-2°, 2-1°2-
1°...piezoelectric element, 3...AC power supply, 6...amplifier. Representative Patent Attorney Takashi Okabe Figure 1 Figure 2
Claims (1)
する検知部とを直交するように結合配置するとともに、
交流駆動電圧を前記第1の圧電素子に印加して前記駆動
部および前記検知部を振動駆動させた時にその振動方向
と直交する方向の前記検知部の振動作用にて前記第2の
圧電素子より発生する交流電圧をうけて角速度を検出す
る検出手段を設けた角速度センサにおいて、 前記駆動部と前記検知部との間の容量結合に基づいて前
記駆動部から前記検知部にもれる交流電圧を検出する第
3の圧電素子を前記検知部に設け、さらに前記検出手段
は、前記第2の圧電素子より出力される交流電圧と前記
第3の圧電素子より出力される交流電圧との差の電圧を
検出する差電圧検出手段を含み、この差電圧検出手段か
らの出力信号により角速度信号を得る ことを特徴とする角速度センサ。[Claims] A driving section having a first piezoelectric element and a detecting section having a second piezoelectric element are coupled and arranged so as to be perpendicular to each other, and
When an AC drive voltage is applied to the first piezoelectric element to vibrate the drive section and the detection section, the vibration of the detection section in a direction orthogonal to the vibration direction causes the second piezoelectric element to move. In an angular velocity sensor provided with a detection means for detecting angular velocity in response to a generated alternating current voltage, the alternating current voltage leaking from the drive section to the detection section is detected based on capacitive coupling between the drive section and the detection section. A third piezoelectric element is provided in the detection section, and the detection means detects a voltage difference between an AC voltage output from the second piezoelectric element and an AC voltage output from the third piezoelectric element. An angular velocity sensor comprising differential voltage detection means for detecting an angular velocity, and obtaining an angular velocity signal from an output signal from the differential voltage detection means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60058007A JPS61215916A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60058007A JPS61215916A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Angular velocity sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61215916A true JPS61215916A (en) | 1986-09-25 |
JPH0516523B2 JPH0516523B2 (en) | 1993-03-04 |
Family
ID=13071914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60058007A Granted JPS61215916A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Angular velocity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61215916A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02212711A (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Nec Home Electron Ltd | Vibration gyroscope and zero-point adjustor therefor |
JP2003021517A (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Ngk Insulators Ltd | Angular velocity measuring device and method and diagnosis circuit of the angular velocity measuring device |
JP2011257428A (en) * | 2011-08-24 | 2011-12-22 | Seiko Epson Corp | Angular velocity measuring method and diagnosing circuit for angular velocity measuring device |
-
1985
- 1985-03-21 JP JP60058007A patent/JPS61215916A/en active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02212711A (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Nec Home Electron Ltd | Vibration gyroscope and zero-point adjustor therefor |
JP2003021517A (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Ngk Insulators Ltd | Angular velocity measuring device and method and diagnosis circuit of the angular velocity measuring device |
JP2011257428A (en) * | 2011-08-24 | 2011-12-22 | Seiko Epson Corp | Angular velocity measuring method and diagnosing circuit for angular velocity measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0516523B2 (en) | 1993-03-04 |
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