JPS62105011A - ジヤイロコンパス - Google Patents
ジヤイロコンパスInfo
- Publication number
- JPS62105011A JPS62105011A JP24522385A JP24522385A JPS62105011A JP S62105011 A JPS62105011 A JP S62105011A JP 24522385 A JP24522385 A JP 24522385A JP 24522385 A JP24522385 A JP 24522385A JP S62105011 A JPS62105011 A JP S62105011A
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- JP
- Japan
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- liquid tank
- azimuth
- mercury
- rolling ball
- deviation
- 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、液槽中に水銀及び支持液で浮遊支持された転
輪球を用いて方位を測定するジャイロコンパスの改良に
関ｊる。
輪球を用いて方位を測定するジャイロコンパスの改良に
関ｊる。
〈従来の技術〉
液（ｎ中に水銀及び支持液で浮遊支持された転輪球を用
いて方位（地球自転軸方位）を測定する原理をイｊする
この挿のジャイロコンパスは、各種の公知文献（例えば
最新のものとして１９８５年発行の横同技報Ｖｏｌ、２
９ Ｎｏ、２＞等によって良く知られている。ジャイ
ロコンパスの精度を高めるためには、転輪球の内部に設
置されるジャイロロータを外部からの摩擦やトルク・を
受【プることなく支持する必要があり、あらゆるジャイ
ロコンパスは外部からの１１！ｍやトルクをジャイロロ
ータに加えないよう工夫されている。第３図はこのよう
に構成された従来のジャイロコンパスの構成図である。
いて方位（地球自転軸方位）を測定する原理をイｊする
この挿のジャイロコンパスは、各種の公知文献（例えば
最新のものとして１９８５年発行の横同技報Ｖｏｌ、２
９ Ｎｏ、２＞等によって良く知られている。ジャイ
ロコンパスの精度を高めるためには、転輪球の内部に設
置されるジャイロロータを外部からの摩擦やトルク・を
受【プることなく支持する必要があり、あらゆるジャイ
ロコンパスは外部からの１１！ｍやトルクをジャイロロ
ータに加えないよう工夫されている。第３図はこのよう
に構成された従来のジャイロコンパスの構成図である。
第３図において、転輪球１は内部に図示しないジャイロ
ロー夕が設けられてジャイロコンパスの原理により地球
自転方位を向いて静市している。
ロー夕が設けられてジャイロコンパスの原理により地球
自転方位を向いて静市している。
この転輪球１は、液槽２内に支持液３と水銀４によって
外部から力を加えられないような浮遊状態で支持される
。即ら、転輪球１は支持液３の浮力を受りてその重量は
極めて軽くなり、この浮力により極めて軽くなったｍ５
はやはり液体状金属である水銀４で更に支えられて液槽
２中に一定位置で定位している。一方、転輪球１に内臓
されたジャイロロータはそれ自体が交流モータであり、
センタービン５から転輪球１の上部に収められた水銀Ｇ
と液槽２の下部の水銀４とを通じて駆動電力が供給され
て駆動する。このジャイロロータが３相交流モータの場
合は、支持液３を導電性の液体とし、１相がセンタビン
５を通じ水銀電極６から、２相は水銀４から、３相が支
持液３を通じ追従電極１から帯状電極８を通じて通電さ
れることで駆動する。
外部から力を加えられないような浮遊状態で支持される
。即ら、転輪球１は支持液３の浮力を受りてその重量は
極めて軽くなり、この浮力により極めて軽くなったｍ５
はやはり液体状金属である水銀４で更に支えられて液槽
２中に一定位置で定位している。一方、転輪球１に内臓
されたジャイロロータはそれ自体が交流モータであり、
センタービン５から転輪球１の上部に収められた水銀Ｇ
と液槽２の下部の水銀４とを通じて駆動電力が供給され
て駆動する。このジャイロロータが３相交流モータの場
合は、支持液３を導電性の液体とし、１相がセンタビン
５を通じ水銀電極６から、２相は水銀４から、３相が支
持液３を通じ追従電極１から帯状電極８を通じて通電さ
れることで駆動する。
転輪球１が取付けられた船体に対して相対的に動くと、
転輪球方位と液槽方位θの間には偏差が生じる。この偏
差は追従電極７（７Ａ、７Ｂ）と帯状電極８との間に発
生する偏差電圧となってサーボアンプ９で増幅されてサ
ーボモータ１０を駆動し、液槽２を液槽方位θと転輪球
方位の偏差が減少するように回転させる歯車機構１１を
動かす。偏差がゼロ、即ち、液槽方位θと転輪球方位が
一致した所で液槽２は停止し、この時の液槽方位θから
方位測定値を得る。
転輪球方位と液槽方位θの間には偏差が生じる。この偏
差は追従電極７（７Ａ、７Ｂ）と帯状電極８との間に発
生する偏差電圧となってサーボアンプ９で増幅されてサ
ーボモータ１０を駆動し、液槽２を液槽方位θと転輪球
方位の偏差が減少するように回転させる歯車機構１１を
動かす。偏差がゼロ、即ち、液槽方位θと転輪球方位が
一致した所で液槽２は停止し、この時の液槽方位θから
方位測定値を得る。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、この従来のジャイロコンパスにおいては、転輪
球１と水銀４との間の接触面の静摩擦は完全にゼロでは
ないので、液槽２を極めてゆっくりと回転させると、転
輪球１は指北慣性能率による静止に打勝って回転してし
まう。転輪球１の方位は真の方位からずれるほど元に戻
ろうとする力が増す（指北力）。叩ら、水銀静摩擦力と
１ｈ北力が釣合う範囲内で転輪球１は真の方位からずれ
る可能性がある。より具体的にいえば、液槽２が矢印Ｐ
のように転輪球１の方位に対して何等かの原因で回転し
た時、転輪球１に対して僅かではあるがトルクが加わり
転輪球１の方位が変動することとなり、これによりジャ
イロコンパスの精度限界が決定されてしまうことになる
という問題点がある。
球１と水銀４との間の接触面の静摩擦は完全にゼロでは
ないので、液槽２を極めてゆっくりと回転させると、転
輪球１は指北慣性能率による静止に打勝って回転してし
まう。転輪球１の方位は真の方位からずれるほど元に戻
ろうとする力が増す（指北力）。叩ら、水銀静摩擦力と
１ｈ北力が釣合う範囲内で転輪球１は真の方位からずれ
る可能性がある。より具体的にいえば、液槽２が矢印Ｐ
のように転輪球１の方位に対して何等かの原因で回転し
た時、転輪球１に対して僅かではあるがトルクが加わり
転輪球１の方位が変動することとなり、これによりジャ
イロコンパスの精度限界が決定されてしまうことになる
という問題点がある。
本発明は、この従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であって、液槽に周期的に転輪球の方位とは関係なく微
小角の角度変化を強制的に与えることにより、水銀の静
摩擦を解消して高精度の方位が得られるジャイロコンパ
スを提供することを目的とする。
であって、液槽に周期的に転輪球の方位とは関係なく微
小角の角度変化を強制的に与えることにより、水銀の静
摩擦を解消して高精度の方位が得られるジャイロコンパ
スを提供することを目的とする。
く問題点を解決プるための手段〉
上述の目的を達成するための本発明のジャイロコンパス
は、液槽中に水銀及び支持液により浮遊した転輪球が示
す転輪球方位に前記液槽を追従させて液槽方位を得、こ
の液槽方位を周期的に一定時間、一定角度回転させるこ
とにより等価的に前記水銀の静摩擦を略ゼロとした上で
、前記液槽方位から方位を読取るようにしたことを特徴
とするものである。
は、液槽中に水銀及び支持液により浮遊した転輪球が示
す転輪球方位に前記液槽を追従させて液槽方位を得、こ
の液槽方位を周期的に一定時間、一定角度回転させるこ
とにより等価的に前記水銀の静摩擦を略ゼロとした上で
、前記液槽方位から方位を読取るようにしたことを特徴
とするものである。
〈実施例〉
以下本発明の実施例を第１図の本発明の具体的一実施例
を示す構成図に基づき詳細に説明する。
を示す構成図に基づき詳細に説明する。
尚、第１図において第３図と重複する部分は同一番号を
付してその説明は省略する。
付してその説明は省略する。
第１図において、９１は追従電極７Ａ、７Ｂと帯状電極
８との間に発生した転輪球方位と液槽方位θとの偏差を
入力して偏差電圧を出力する偏差検出部、９２は偏差電
圧を増幅してサーボモータ１０に出力する増幅部、１２
は偏差検出部９１と増幅部９２との間に設けられて液槽
方位θを周期的に一定時間。
８との間に発生した転輪球方位と液槽方位θとの偏差を
入力して偏差電圧を出力する偏差検出部、９２は偏差電
圧を増幅してサーボモータ１０に出力する増幅部、１２
は偏差検出部９１と増幅部９２との間に設けられて液槽
方位θを周期的に一定時間。
一定角度回転さすること（尚、ここでいう一定とは任意
に設定された侵にその値を保つことをも含む）により等
価的に水銀４の静摩擦を略ゼロとするように構成された
静Ｉ！Ｊ擦除去回路である。この静摩擦除去回路１２は
、接点ａが偏差検出部９１に接続され接点すが夫々の接
点ａ、ｂが互いに逆極性で並列に設けられた直流電源１
３．１４の電極（十及び−）に接続された第２制御スイ
ツチＳ２の共通接点に接続された第１制御スイツチＳ＋
と、この第１ｖｊ Ｉ＆１１スイッチＳ、の共通接点が
共通接点に接続されオン側接点が増幅部９２に接続され
た第３制御スイツヂＳ３と、これ等各υＪｔｌｌスイッ
ヂ８１〜Ｓ３をある一定のタイミングで切酔制御するス
イッチ切Ｍυ」胛部１５とから成る。
に設定された侵にその値を保つことをも含む）により等
価的に水銀４の静摩擦を略ゼロとするように構成された
静Ｉ！Ｊ擦除去回路である。この静摩擦除去回路１２は
、接点ａが偏差検出部９１に接続され接点すが夫々の接
点ａ、ｂが互いに逆極性で並列に設けられた直流電源１
３．１４の電極（十及び−）に接続された第２制御スイ
ツチＳ２の共通接点に接続された第１制御スイツチＳ＋
と、この第１ｖｊ Ｉ＆１１スイッチＳ、の共通接点が
共通接点に接続されオン側接点が増幅部９２に接続され
た第３制御スイツヂＳ３と、これ等各υＪｔｌｌスイッ
ヂ８１〜Ｓ３をある一定のタイミングで切酔制御するス
イッチ切Ｍυ」胛部１５とから成る。
第２図は本発明の説明に供する図（スイッチ切替制御部
１５からの制御信号で動作する各制御スイッチ８１〜Ｓ
コのタイミングと液槽方位θのタイムチャートであ）で
ある。この第２図において、制御スイッチＳＬと液槽方
位θの太線部分は正常の追従制御が行なわれていること
を示す。以下第１図及び第２図に基づいて本発明による
動作を詳細に説明する。
１５からの制御信号で動作する各制御スイッチ８１〜Ｓ
コのタイミングと液槽方位θのタイムチャートであ）で
ある。この第２図において、制御スイッチＳＬと液槽方
位θの太線部分は正常の追従制御が行なわれていること
を示す。以下第１図及び第２図に基づいて本発明による
動作を詳細に説明する。
今、スイッチ切替制御部１５からの制御信号で第１制御
スイツチＳ＋がａ側で第３制御スイツチＳ３がオン側の
時は通常の追従制御が行なわれているとする（即も正常
の方位信号が得られている）。
スイツチＳ＋がａ側で第３制御スイツチＳ３がオン側の
時は通常の追従制御が行なわれているとする（即も正常
の方位信号が得られている）。
そこで、この通常の追従制御動作中に転輪球方位に影響
を与えないだけの一定周期で１ （例えば１０秒に１回
程度）で液槽２を微小角度回転させて液槽方位θを強制
的に動かす。即ち、時刻ｔ１でスイッチ切替制御部１５
からの制御信号で第１制御スイツチＳ１がｂ側に切替わ
った時に第２制御スイツチＳ２はａ側に投入されている
ので、増幅部９２には正の偏差に対応した電圧が加わり
、サーボモータ１０は液槽方位θを減少方向（−）に回
転する。時刻ｔ２で直ちに制御スイッチＳ３がスイッチ
切替制御部１５からの制御信号でオフとなり、沓ナーボ
モータ１０は微小角回転して停止する。そして一定時間
τ２ （例えば０．５秒）経過侵の時刻ｔ３で、第１制
御スイツチＳ１をａ側に切替え、第３制御スイツチＳ３
をオン側に復帰させることで、液（豹方位θは正常の追
従制御に戻り、転輪球方位に追従する。次の１０秒後の
周期時刻ｔ５で第１制御スイッチＳ、がｂ側に切替わり
、第２制御スイツチＳ２がｂ側に投入されているので、
増幅部９２には負の偏差に対応した電圧が加わり、サー
ボモータ１０は液槽方位θを増加方向（＋）に回転する
。時刻ｔ６で直ちに！、ＩＩ御スイッチＳ３がオフとな
り、サーボモータ１０は微小角回転して停止する。そし
て一定時間後の時刻ｔ７で、第１制御スイツｆＳＩをａ
側に切替え、第３制御スイツチＳ３をオン側に復帰させ
ることで再び液槽方位θは正常の追従制御に戻り、転輪
球方位に追従する。
を与えないだけの一定周期で１ （例えば１０秒に１回
程度）で液槽２を微小角度回転させて液槽方位θを強制
的に動かす。即ち、時刻ｔ１でスイッチ切替制御部１５
からの制御信号で第１制御スイツチＳ１がｂ側に切替わ
った時に第２制御スイツチＳ２はａ側に投入されている
ので、増幅部９２には正の偏差に対応した電圧が加わり
、サーボモータ１０は液槽方位θを減少方向（−）に回
転する。時刻ｔ２で直ちに制御スイッチＳ３がスイッチ
切替制御部１５からの制御信号でオフとなり、沓ナーボ
モータ１０は微小角回転して停止する。そして一定時間
τ２ （例えば０．５秒）経過侵の時刻ｔ３で、第１制
御スイツチＳ１をａ側に切替え、第３制御スイツチＳ３
をオン側に復帰させることで、液（豹方位θは正常の追
従制御に戻り、転輪球方位に追従する。次の１０秒後の
周期時刻ｔ５で第１制御スイッチＳ、がｂ側に切替わり
、第２制御スイツチＳ２がｂ側に投入されているので、
増幅部９２には負の偏差に対応した電圧が加わり、サー
ボモータ１０は液槽方位θを増加方向（＋）に回転する
。時刻ｔ６で直ちに！、ＩＩ御スイッチＳ３がオフとな
り、サーボモータ１０は微小角回転して停止する。そし
て一定時間後の時刻ｔ７で、第１制御スイツｆＳＩをａ
側に切替え、第３制御スイツチＳ３をオン側に復帰させ
ることで再び液槽方位θは正常の追従制御に戻り、転輪
球方位に追従する。
以模この動作を繰り返す。尚、各周期毎にこのように液
槽２を反対方向に振るのは、毎回同じ方向に撮ることに
より水銀４の動ＦＪｉｌｉｌｌや、支持液３の粘性抵抗
により転輪球１に一定方向のトルクが与えられてしまう
ことを防ぐためである。
槽２を反対方向に振るのは、毎回同じ方向に撮ることに
より水銀４の動ＦＪｉｌｉｌｌや、支持液３の粘性抵抗
により転輪球１に一定方向のトルクが与えられてしまう
ことを防ぐためである。
ここで、転輪球１の北を中心とした撮動周期は約８４分
と極めて長いため、本発明のように例えば１０秒に１回
程度の液槽２の微小角度の回転は転輪球方位に影響を与
えない。一方、水銀４の転輪球１及び液槽２との接触面
は、本発明の場合上記例のような１０秒に１回づつ微小
に相対位置が変化するため等価的には静ＦＪＩＭが存在
しないと同じことになり、従って、静摩擦による悪影響
を解消することができる。
と極めて長いため、本発明のように例えば１０秒に１回
程度の液槽２の微小角度の回転は転輪球方位に影響を与
えない。一方、水銀４の転輪球１及び液槽２との接触面
は、本発明の場合上記例のような１０秒に１回づつ微小
に相対位置が変化するため等価的には静ＦＪＩＭが存在
しないと同じことになり、従って、静摩擦による悪影響
を解消することができる。
故に転輪球１を液槽２中に静ＩＩ！擦ゼロの状態で浮遊
支持することが可能となる。
支持することが可能となる。
尚、一定時間、一定角度の関係は、液槽方位θに影響を
与えない範囲であれば任意に設定できることはいうまで
もない。この構成においては、微小角度回転制御を行な
う直前の液槽方位θを記憶しておき、外部Ｒ２１１′６
に連続した方位信号を出力する構成とすることもできる
。
与えない範囲であれば任意に設定できることはいうまで
もない。この構成においては、微小角度回転制御を行な
う直前の液槽方位θを記憶しておき、外部Ｒ２１１′６
に連続した方位信号を出力する構成とすることもできる
。
又、液槽２を微小角回転させる周期、振幅、停止時間等
を可変とし、ジャイロコンパス使用時の環境に合わせて
最適な値に調整できるようにすることも可能である。
を可変とし、ジャイロコンパス使用時の環境に合わせて
最適な値に調整できるようにすることも可能である。
更に又、本発明は第１図のようなディスクリートな回路
構成に限定されることなく、これ等をマイクロコンピュ
ータで構成してもよいことはいうまでもない。
構成に限定されることなく、これ等をマイクロコンピュ
ータで構成してもよいことはいうまでもない。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に本発明を説明したように本
発明のジャイロコンパスによれば、簡単な構造で水銀の
静摩擦の影響による転輪球の不安定な方位変動を除去す
ることができ、又、液槽回転角の周期、角度を可変とす
ることにより、従来どおりの制御から使用環境に合わけ
た最適な振動形態まで自由に調整ができるジャイロコン
パスを実現することができるという効果がある。
発明のジャイロコンパスによれば、簡単な構造で水銀の
静摩擦の影響による転輪球の不安定な方位変動を除去す
ることができ、又、液槽回転角の周期、角度を可変とす
ることにより、従来どおりの制御から使用環境に合わけ
た最適な振動形態まで自由に調整ができるジャイロコン
パスを実現することができるという効果がある。
第１図は本発明の具体的一実施例を示す構成図、第２図
は本発明の説明に供する図、第３図は従来のジャイロコ
ンパスの構成図である。 １・・・転輪球、２・・・液槽、３・・・支持液、４・
・・水銀、５・・・センタービン、１２・・・静摩擦除
去回路、９１・・・偏差検出部、９２・・・増幅部。 代理人 弁理士 小沢信紡、“、−（゛、１） ゛・、５し
は本発明の説明に供する図、第３図は従来のジャイロコ
ンパスの構成図である。 １・・・転輪球、２・・・液槽、３・・・支持液、４・
・・水銀、５・・・センタービン、１２・・・静摩擦除
去回路、９１・・・偏差検出部、９２・・・増幅部。 代理人 弁理士 小沢信紡、“、−（゛、１） ゛・、５し
Claims (1)
- 液槽中に水銀及び支持液で浮遊支持された転輪球を用い
て方位を測定するジャイロコンパスにおいて、前記液槽
を周期的に一定時間、一定角度回転させることにより等
価的に前記水銀の静摩擦を略ゼロとしたことを特徴とす
るジャイロコンパス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24522385A JPS62105011A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | ジヤイロコンパス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24522385A JPS62105011A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | ジヤイロコンパス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105011A true JPS62105011A (ja) | 1987-05-15 |
Family
ID=17130473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24522385A Pending JPS62105011A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | ジヤイロコンパス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62105011A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006292577A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Tokimec Inc | 慣性センサ装置 |
| CN107289919A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-24 | 西安交通大学 | 一种环形电阻式mems液体角度陀螺仪 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5015581A (ja) * | 1973-06-07 | 1975-02-19 |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP24522385A patent/JPS62105011A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5015581A (ja) * | 1973-06-07 | 1975-02-19 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006292577A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Tokimec Inc | 慣性センサ装置 |
| CN107289919A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-24 | 西安交通大学 | 一种环形电阻式mems液体角度陀螺仪 |
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