JPS63243763A

JPS63243763A - ガスレ−トセンサ

Info

Publication number: JPS63243763A
Application number: JP62076112A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Mimura; 三村　道彦
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-11

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、気体の流れによって角速度を検出するガス
レートセンサに関し、特に零点オフセット電圧の補償機
能を有するガスレートセンサに関するものである。

［従来の技術］第３図は一般的なガスレートセンサを示す断面図であり
、図において、（１）はガス流Ｇを発生するガス流発生
部である。（２）は平行に張られた一対のホットワイヤ
であり、温度によって抵抗値が変化する材料からなって
いる。（３）はガス流Ｇをホットワイヤ（２）に吹き付
けるためのガス流吹出口、（４）はガス流Ｇをガス流吹
出口（３）に向けるための中蓋、（５）はガス流Ｇを密
閉するための気密端子、（６）はガス流発生部（１）を
駆動すると共にホットワイヤ（２）から入力される信号
を処理する回路モジュールである。

第４図は従来の回路モジュール（６）を示すプロツり図
であり、（１０）は定電流Ｉを供給する定電流源である
。　（１１）及び（１２）は互いに直列接続された一対
の極細線即ちホットワイヤであり、第３図内のポットワ
イヤ（２）を形成している。（１３）及び（１４）はホ
ットワイヤ（２）に並列接続され且つ互いに直列接続さ
れた一対の固定抵抗器からなる分圧抵抗器であり、ホッ
トワイヤ（１１）及び（１２）と比べて十分大きい抵抗
値を有している。そして、ホットワイヤ（１１）及び（
１２）並びに分圧抵抗器（１３）及び（１４）は、定電
流源（１０）に接続された公知のブリッジ回路Ｂを構成
している。

（１５）はホットワイヤ（１１）及び（１２）の接続点
Ｐと分圧抵抗器（１３）及び（１４）の接続点Ｑとの各
電位を比較するオペアンプであり、接続点Ｐの電位に応
じた出力信号Ｒを生成する第１オペアンプを構成してい
る。

次に、第３図及び第４図を参照しながら、従来のガスレ
ートセンサの動作について説明する。

まず、ガス流発生部（１）を駆動してガス流Ｇを発生さ
せると共に、ブリッジ回路Ｂに定電流Ｉを供給する。ガ
ス流Ｇは、矢印で示すようにガス流吹出口（３）を介し
てホラＩ・ワイヤ（２）に吹き付けられる。一方、定電
漆工はそのほとんどが抵抗値の低いホットワイヤ（２）
に供給され、これによりホットワイヤ（２）は加熱され
、ガス流Ｇや環境温度等によって決まる所定温度に徐々
に到達する。

ここで、このガスレートセンサが取り付けられた被測定
物体に角速度が加わると、ガス流Ｇが偏流して、ガス流
Ｇは、一対のホットワイヤ（２）のうちの一方のホット
ワイヤ（１１）又は（１２）側に偏って吹き付けられる
。このため、ホットワイヤ（１１）と（１２）との間に
熱的アンバランスが生じてそれぞれの抵抗値が変−化し
、接続点Ｐの電位は角速度の大きさに応じて変化する。

このとき、一方のホットワイヤの抵抗値増加分は、他方
のホットワイヤの抵抗値減少分と相殺されるので、一対
のホットワイヤ（２）全体の抵抗値は変化しない、従っ
て、分圧抵抗器（１３）及び（１４）の接続点Ｑｃｒ）
電位は一定のままである。

これら接続点Ｐ及びＱの電位即ちブリッジ回路Ｂの出力
信号は第１オペアンプ（１５）によって比較且つ増幅さ
れ、接続点Ｐの電位（オフセッＩ−電圧）に応じた出力
信号Ｒとして出力される。従って、この出力信号Ｒに基
づいて、被測定物体の角速度を検出することができる。

しかし、上述したように、ホットワイヤ（２）の加熱初
期においては、温度上昇に伴ってホットワイヤ（２）の
抵抗値も増大し、零点オフセット電圧がドリフトしてし
まうので、出力信号Ｒの感度が変動して正確な角速度を
検出することができない。

又、零点オフセット電圧は、ホットワイヤ（１１）及び
（１２）の抵抗値や温度係数の違いによって生じるもの
であり、このドリフトは、ホットワイヤ（２）を含むブ
リッジ回路Ｂの発熱のみによるものでなく、環境温度変
化や経年変化によっても発生することが分かっている。

この感度変動を防ぐため、従来は、ホットワイヤ（２）
の近傍に温度センサ（図示せず）を配設すると共に、零
点オフセット電圧に相当する温度と出力信号Ｒとの関係
をメモリ（図示せず）に予め記憶させておき、ＣＰＵ（
図示せず）の演算処理により補正していた。

又、このほかの方法として、温度を一定に制御する方法
、フィルタ回路を用いた方法などが考えられている。

［発明が解決しようとする問題点コ従来のガスレートセンサは以上のように、第１オペアン
プ（１５）が、ホットワイヤ（２）の接続点Ｐの電位に
応じた出力信号Ｒを出力し、この出力信号Ｒに基づいて
角速度を検出していたので、零点オフセット電圧のドリ
フトによる感度変動を防ぐため、ＣＰＵの補正演算処理
や温度制御などを必要としていた。従って、ＣＰＵ補正
の場合は回路構成が複雑となって′システムが大形化し
、又、温度制御の場合は安定するまでに時間がががり、
更に、フィルタ回路を用いた場合は微少入力の検出がで
きないという問題点があった。

又、経年変化による出力信号Ｒの微少な感度変化が生じ
てもこれを補償することはできず、更に、製造過程にお
いて、ホットワイヤ（２）を溶接するために高い精度が
要求されるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、複雑な回路を用いることなく、零点オフセフ
ｌ−電圧の変動を自動的に補正できるガスレートセンサ
を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るガスレートセンサは、ホットワイヤの抵
抗値の変化に基づいて第１オペアンプの出力信号を補正
する零点補償手段を設けたものである。

［作用］この発明においては、零点補償手段が、ホットワイヤの
抵抗値の変化を常にモニタして角速度入力が零のときの
オフセット電圧を消去し、第１オペアンプの出力信号か
らドリフトによる変化分を取り除く。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の回路モジュールを示すブロッ
ク図であり、（２）、（１０）〜（１５）、１、Ｇ、Ｂ
、Ｐ、Ｑ及びＲは前述と同様のものである。又、この発
明のガスレートセンサの断面構造は第３図に示したもの
と同様であり、回路モジュール（６）内の構成が変更さ
れていればよい。

（１６）はブリッジ回路Ｂに接続された第２オペアンプ
であり、定電流源（１０）とブリッジ回１８　Ｂとの接
続点Ｓの電位Ｔ′が一方の入力端子に印加され、基準電
圧Ｖｒｅｆが他方の入力端子に印加されて、接続点Ｓの
電位Ｔ′を基準電圧Ｖｒｅｆと比較して接続点Ｓの電位
Ｔ′に応じた出力信号Ｔを生成するようになっている。

（１７）は第３オペアンプであり、第１オペアンプ（１
５）、第２オペアンプ（１６）の各出力信号Ｒ及びＴを
比較して、その差に応じた出力信号Ｕを角速度信号とし
て生成するようになっている。

次に、第１図、第２図及び第３図を参照しながら、この
発明の一実施例の動作について説明する。

尚、通常の角速度検出動作については、前述と同様なの
でここでは説明しない。

まず、零点となる環境温度、例えば２０°Ｃに対応する
基準電圧Ｖｒｅｆを予め設定しておく。

ここで、環境温度や経年変化によりホットワイヤ（１１
）及び（１２）の抵抗値が変化したとする。このとき、
定電漆工はその大部分がホットワイヤ（２）に供給され
るので、接続点Ｓの電位Ｔ′はホットワイヤ（２）の抵
抗値に比例して変化する。

例えば、加熱初期においてはホットワイヤ（２）の抵抗
値が温度上昇に伴って時間と共に増大し、所定温度に対
応する電圧値で安定する。従って、角速度入力が零の状
態で、第１オペアンプ（１５）の出力信号Ｒは、第２区
の破線で示すように所定の電圧値Ｖ。まで上昇する。

又、ホットワイヤ（２）の抵抗値に比例して接続点Ｓの
電位Ｔ′も第２図の一点鎖線で示すように上昇するが、
この電位Ｔ′の変化は出力信号Ｒの変化と比例関係にあ
る。従って、第２オペアンプ（１６）の出力信号Ｔを、
出力信号Ｒと一致するように増幅すれば、各出力信号Ｒ
及びＴを比較且つ増幅する第３オペアンプ（１７）の出
力信号Ｕは、第２図の実線で示すように常に一定となる
。

このように、温度変化などによるホットワイヤ（２）の
抵抗値の変化を第２オペアンプ（１６）で増幅し、得ら
れた出力信号Ｔを第１オペアンプ（１５）の出力信号Ｒ
と合成し、第３オペアンプ（１７）から出力信号Ｕを角
速度信号として出力することにより、零点オフセット電
圧のドリフトが消去される。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、ホットワイヤの抵抗値
の変化に基づいて第１オペアンプの出力信号を補正する
零点補償手段を設け、ホットワイヤの抵抗値の変化にか
かわりなく角速度入力が零のときのオフセット電圧を消
去し、第１オペアンプの出力信号からドリフトによる変
化分を取り除くようにしたので、零点オフセット電圧の
ドリフト補償を自動的に実行できるガスレートセンサが
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路モジュールを示すブ
ロック図、第２図はこの発明の動作を説明するための各
出力信号を示す波形図、第３図は一般的なガスレートセ
ンサの構造を示す断面図、第４図は従来のガスシーｌ−
センサの回路モジュールを示すブロック図である。（２）・・・一対のホットワイヤ（１０）・・・定電流源＜１１）、（１２）・・・ホットワイヤ（１５）・・・
第１オペアンプ　（１６）・・・第２オペアンプ（１７
）・・・第３オペアンプＢ・・・ブリッジ回路　　　Ｇ・・・ガス流′Ｕ・・・
出力信号（角速度信号）Ｐ、Ｓ・・・接続点　　　　Ｒ，Ｔ・・・出力信号面、
図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。第１図第３図二、＋　１．１２　：ホ・ノドつイヤ１０、定電５ｔ５原Ｇ、ガス流巳Ｓ：接ａ点Ｒ，Ｔ：出力４ｚ号Ｕ、出力信号（角速度イ１号）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）定電流源と、この定電流源に接続された一対のホ
ットワイヤを含むブリッジ回路と、このブリッジ回路に
接続され前記一対のホットワイヤの接続点の電位に応じ
た出力信号を生成する第１オペアンプとを備え、前記ホ
ットワイヤに吹き付けられるガス流の偏りに基づいて角
速度信号を出力するガスレートセンサにおいて、前記ホ
ットワイヤの抵抗値の変化に基づいて前記第１オペアン
プの出力信号を補正する零点補償手段を設けたことを特
徴とするガスレートセンサ。
（２）零点補償手段は、定電流源とブリッジ回路との接
続点の電位に応じた出力信号を生成する第２オペアンプ
と、第１オペアンプ及び前記第２オペアンプの出力信号
の差に応じた出力信号を生成する第３オペアンプとから
なり、この第３オペアンプの出力信号を角速度信号とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレ
ートセンサ。