JPWO2013140488A1 - 角速度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態1に係る振動型角速度センサ(以下、単に「角速度センサ」ともいう)SAについて図面を参照しながら説明する。本実施形態1では、具体的な応用例として、自動車の横滑り防止システムに必要な角速度を検知するために必要な検知部と横転検知システムに必要な角速度を検知するために必要な検知部を1つのセンサとして一体化した多軸マルチレンジ検知角速度センサについて説明する。
図1は、角速度センサSAの構成を示す側断面図である。角速度センサSAは、角速度検知部SA1とSA2を備える。角速度検知部SA1は自動車の横滑りを検知し、角速度検知部SA2は横転を検知する。これら検知部は、セラミックパッケージ150内に信号処理用のIC50とともに実装される。
図8は、角速度検知部SA1、SA2の平面図である。以下、角速度検知部SA1、SA2の詳細構成について、図8を参照しながら説明する。
以上、角速度センサSAの動作原理について説明した。以下では、2つの異なる検出レンジを有する角速度検知部SA1とSA2を同一周波数の駆動信号によって駆動することについて、その原理を説明する。
以上のように、本実施形態1に係る角速度センサSAは、駆動振動系の固有振動数がそれぞれ異なる複数の角速度検知部を備え、各角速度検知部を駆動する駆動信号の駆動周波数は共通である。駆動周波数は、いずれかの固有振動数に合わせることができる。この場合、いずれかの角速度検知部は共振モードで駆動され、残りの角速度検知部は非共振モードで駆動される。共振モードで駆動される角速度検知部は非共振モードで駆動される角速度検知部より大きい駆動振幅が得られるため、同じ角速度に対して他方の角速度検知部よりも大きい出力信号を生成することができる。その結果、印加される角速度と発生する信号の大きさとして定義される検出レンジが互いに異なる複数の角速度検知部を、共通の駆動回路が出力する同一の駆動周波数によって実現することができる。
実施形態1では、駆動振動系の固有振動数がそれぞれ異なることを利用して、同一周波数の駆動信号により異なる駆動振幅を生じさせることを説明した。本発明の実施形態2では、各角速度検知部に印加する駆動信号の信号レベルをそれぞれ変えることにより、異なる駆動振幅を生じさせる構成例を説明する。以下では、実施形態1と共通する点については説明を省略し、差異点を中心に説明する。
以上のように、本実施形態2に係る角速度センサSBにおいて、各角速度検知部には同一周波数で信号レベルが異なる駆動信号が印加され、各角速度検知部の駆動振幅は印加される駆動信号の信号レベルに相関を持ってそれぞれ異なる値となる。したがって、実施形態1と同様に、印加される角速度と発生する信号の大きさとして定義される検出レンジが互いに異なる複数の角速度検知部を、共通の駆動回路が出力する同一の駆動周波数によって実現することができる。
本発明の実施形態3では、駆動電極CD1〜CD4と可動部1Aおよび2Aが形成する静電容量を角速度検知部毎に変えることにより、異なる駆動振幅を生じさせる構成例を説明する。以下では、実施形態1と共通する点については説明を省略し、差異点を中心に説明する。
以上のように、本実施形態3に係る角速度センサSCは、駆動電極CD1〜CD4と可動部1A、2A間の対向面積Sまたはギャップdが異なる2つの角速度検知部SC1、SC2を備える。これにより、実施形態1と同様に、印加される角速度と発生する信号の大きさとして定義される検出レンジが互いに異なる複数の角速度検知部を、共通の駆動回路が出力する同一の駆動周波数によって実現することができる。
Claims (13)
- 角速度を検知する複数の角速度検知部と、
前記複数の角速度検知部を同一周波数の駆動信号によって駆動する駆動回路と、
各前記角速度検知部の検知結果を出力する検出回路と、
を備え、
各前記角速度検知部は、前記駆動信号によって駆動されたときの駆動振幅がそれぞれ異なるように構成されており、
前記検出回路は、各前記駆動振幅にそれぞれ対応する、各前記角速度検知部の前記検知結果を出力する
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1において、
各前記角速度検知部は、前記駆動信号によって前記駆動振幅で振動する駆動振動系を備え、
各前記角速度検知部が備える前記駆動振動系は、前記駆動振幅による振動エネルギーを互いに共有しないように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項2において、
各前記角速度検知部が備える前記駆動振動系は、
固有振動数が互いに異なることにより、前記駆動信号によって駆動されたときの駆動振幅がそれぞれ異なるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項3において、
各前記角速度検知部は、それぞれ異なる検出レンジを有し、
前記駆動回路は、
前記駆動周波数を、各前記角速度検知部のうち最も検出レンジが狭いものが備える前記駆動振動系の前記固有振動数に追従させる
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項3において、
各前記角速度検知部は、
それぞれ異なる検出レンジを有し、かつ前記駆動振動系が生じさせるコリオリ力が互いに等しくなるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5において、
各前記角速度検知部は、
前記駆動振動系の前記駆動振幅同士の比を、各前記角速度検知部の検出レンジ同士の比の逆数となるように構成することにより、前記駆動振動系が生じさせるコリオリ力が互いに等しくなるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1において、
各前記角速度検知部は、検出した前記角速度に対応する検出信号を出力する検出振動系をそれぞれ備え、
前記検出回路は、前記検出信号を処理して前記検出結果として出力し、
各前記角速度検知部は、前記検出回路を時分割で共有する
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項2において、
前記駆動回路は、
それぞれ異なる信号レベルの前記駆動信号を用いて各前記角速度検知部を駆動することにより、各前記角速度検知部が前記駆動信号によって駆動されたときの駆動振幅がそれぞれ異なるようにする
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項8において、
各前記角速度検知部は、それぞれ異なる検出レンジを有し、
前記駆動回路は、各前記角速度検知部のうち最も検出レンジが狭いものを、最も信号レベルが大きい前記駆動信号によって駆動する
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項2において、
各前記角速度検知部は、
前記駆動信号によって駆動される駆動電極が形成する静電容量がそれぞれ異なることにより、前記駆動信号によって駆動されたときの駆動振幅がそれぞれ異なるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項10において、
各前記角速度検知部は、前記駆動電極と対向して前記静電容量を形成する部位の面積がそれぞれ異なることにより、前記静電容量がそれぞれ異なるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項10において、
各前記角速度検知部は、前記駆動電極と対向して前記静電容量を形成する部位と前記駆動電極との間の間隔がそれぞれ異なることにより、前記静電容量がそれぞれ異なるように構成されている
ことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1において、
各前記角速度検知部は検知軸がそれぞれ異なることを特徴とする角速度センサ。
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