KR20010097909A - Gyroscope of piezoelectric type - Google Patents
Gyroscope of piezoelectric type Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010097909A KR20010097909A KR1020000022380A KR20000022380A KR20010097909A KR 20010097909 A KR20010097909 A KR 20010097909A KR 1020000022380 A KR1020000022380 A KR 1020000022380A KR 20000022380 A KR20000022380 A KR 20000022380A KR 20010097909 A KR20010097909 A KR 20010097909A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- detection
- diaphragm
- piezoelectric
- detection plate
- gyroscope
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008651 TiZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
-
- G01P9/04—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
개시된 압전형 자이로스코프는 물체의 3차원 회전 각속도를 검출한다.The disclosed piezoelectric gyroscope detects the three-dimensional rotational angular velocity of the object.
삼각형으로 이루어진 진동판; 상기 진동판의 저면 중앙에 부착되고 교류전원의 주파수에 따라 중심에서 반경 방향으로 수축 및 팽창되면서 상기 진동판을 진동시키는 구동용 압전소자; 상기 진동판의 세 변에 각기 연결되어 서로 직각을 이루며, x, y, z 방향으로 함께 진동되고 상기 진동판을 중심으로 각기 X축, Y축 및 Z축의 회전 속도에 따라 코리올리의 힘을 받는 복수의 검출판; 및 상기 복수의 검출판에 각기 2개씩 부착되고 상기 검출판이 받는 코리올리의 힘에 따른 회전 각속도를 검출하여 출력하는 복수의 검출용 압전소자로 구성됨을 특징으로 한다.A diaphragm made of a triangle; A driving piezoelectric element attached to a center of a bottom surface of the diaphragm and vibrating the diaphragm while contracting and expanding in a radial direction from the center according to the frequency of an AC power source; A plurality of swords connected to the three sides of the diaphragm to form a right angle with each other, vibrated together in x, y, and z directions, and subjected to Coriolis force according to the rotational speeds of the X, Y, and Z axes about the diaphragm, respectively. Publishing; And a plurality of detection piezoelectric elements attached to the plurality of detection plates, respectively, for detecting and outputting a rotational angular velocity according to the force of the Coriolis received by the detection plate.
Description
본 발명은 운동하는 물체의 회전 각속도를 측정하는 압전형 자이로스코프에 관한 것으로 특히 회전 각속도를 3차원으로 측정하는 압전형 자이로스코프에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric gyroscope for measuring the rotational angular velocity of a moving object, and more particularly to a piezoelectric gyroscope for measuring the rotational angular velocity in three dimensions.
일반적으로 자이로스코프는 항공기, 선박, 자동차 및 캠코더 등을 비롯한 각종 물체에 설치되어 그 물체의 변화되는 운동방향을 검출하는데 사용되는 것이다. 즉, 자이로스코프는 진동자에 구동용 압전소자 및 검출용 압전소자가 부착된다. 그리고 상기 구동용 압전소자에 교류전원을 인가할 경우에 진동자가 진동되고, 진동되는 진동자에 외부에서 회전력이 인가될 경우에 진동자에서 코리올리의 힘(Coriolis force)이 발생하게 되는데, 상기 코리올리 힘에 따라 진동에 의한 운동방향이 변화되는 것을 상기 검출용 압전소자에서 감지될 수 있도록 되는 질량에유발되는 힘에 의한 운동을 이용하여 변경된 위치를 감지하게 되는 장치이다.In general, a gyroscope is installed on various objects such as aircraft, ships, automobiles, camcorders, and the like and used to detect a changing direction of movement of the object. That is, the gyroscope has a piezoelectric element for driving and a piezoelectric element for detection attached to the vibrator. In addition, when an AC power is applied to the driving piezoelectric element, a vibrator vibrates, and when a rotational force is applied to the vibrator that is vibrated, Coriolis force is generated in the vibrator. It is a device that detects the changed position by using the motion caused by the force induced by the mass to be detected by the piezoelectric element for detecting that the direction of movement caused by vibration.
상기 코리올리의 힘은 회전하고 있는 물체를 생각할 경우에 겉보기의 힘으로써 원심력과 마찬가지로 회전하는 물체 위에서 그 운동을 보는 경우에 나타나는 가상적인 힘인데, 그 크기는 운동 물체의 속력에 비례하고, 운동방향에 수직으로 작용한다. 이를테면, 북극점의 공간에서 진자를 놓았다고 가정하면, 그 진동면은 태양에서 보면 일정하지만 지상에서 보면 1주야에 360°로 회전한다. 따라서, 지상에서 이 진자를 볼 경우에는 진동면에 끊임없이 변하는 힘을 고려하여야 한다. 어떤 지점의 바로 위에서부터 지상으로 낙하하는 물체는, 지구의 자전 때문에 북반구에서는 그 지점보다도 동쪽으로 쏠리고, 남반구에서는 서쪽으로 쏠리게 되는데 이와 같이 빗나감이 발생하는 것도 상기의 코리올리의 힘에 의한 것이다.The Coriolis force is an imaginary force that appears when the motion is seen on a rotating object, similar to the centrifugal force when the object is rotating, and its magnitude is proportional to the speed of the moving object. It works vertically. For example, suppose that the pendulum is placed in the space of the North Pole. The oscillating plane rotates 360 ° in one day and night when viewed from the ground but constant from the sun. Therefore, when seeing this pendulum from the ground, the force constantly changing on the vibrating surface must be considered. Objects falling from above just above a point to the ground are directed more eastward than that point in the northern hemisphere and westward in the southern hemisphere because of the rotation of the earth.
도 1은 종래의 1차원 압전형 자이로스코프의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 정면도이다. 여기서, 부호 10은 지지대이고, 부호 12는 삼각형의 단면을 가지는 삼각 바이다.1 is a perspective view showing an example of a conventional one-dimensional piezoelectric gyroscope, Figure 2 is a front view. Here, reference numeral 10 denotes a support, and reference numeral 12 denotes a triangular bar having a triangular cross section.
상기 지지대(10)는 하나의 수평부(101) 및 상기 수평부(101)의 좌우 양측에 일체로 이루어진 2개의 수직부(103)가 구비되고, 수직부(103)의 하부는 인쇄회로 기판 및 플레이트 등의 지지판(14)에 고정된다.The support 10 is provided with one horizontal portion 101 and two vertical portions 103 integrally formed at both left and right sides of the horizontal portion 101, and a lower portion of the vertical portion 103 is a printed circuit board and It is fixed to supporting plates 14, such as plates.
상기 삼각 바(12)는 밑면(121)에 구동용 압전소자(161)가 고정되고, 2개의 경사면(123)에 검출용 압전소자(163)(165)가 각기 고정된다. 상기 구동용 압전소자(161) 및 검출용 압전소자(163)(165)는 전도성 실버 페이스트(silver paste) 또는 솔더 페이스트(solder paste) 등으로 고정된다. 상기 구동용압전소자(161)와 검출용 압전소자(163)(165)는 예를 들면 PZT(Pb(TiZr)O3)으로 이루어진다. 상기 검출용 압전소자(163)(165)가 각기 고정된 2개의 경사면(123) 사이의 모서리는 상기 2개의 지지대(10)의 수평부(101)의 중앙 위치에 고정된다.The triangular bar 12 has a driving piezoelectric element 161 fixed to the bottom surface 121, and the piezoelectric elements 163 and 165 for detection are fixed to the two inclined surfaces 123, respectively. The driving piezoelectric element 161 and the detecting piezoelectric elements 163 and 165 are fixed with a conductive silver paste or solder paste. The driving piezoelectric element 161 and the detecting piezoelectric elements 163 and 165 are made of, for example, PZT (Pb (TiZr) O 3 ). An edge between two inclined surfaces 123 to which the piezoelectric elements 163 and 165 for detection are respectively fixed is fixed at a central position of the horizontal portion 101 of the two supports 10.
이러한 구성을 가지는 종래의 압전형 자이로스코프는 삼각 바(12)의 밑면(121)에 고정된 구동용 압전소자(161)에 소정 주파수의 교류전원을 인가할 경우에 구동용 압전소자(161)는 길이 방향으로 진동하게 된다. 여기서, 구동용 압전소자(161)가 폭 방향으로도 진동되나, 폭 방향 진동은 무시한다. 상기 삼각 바(12)는 탄성이 좋은 재료 예를 들면, 티타늄을 많이 사용하는 것으로서 구동용 압전소자(161)의 길이 방향 진동에 따라 삼각 바(12)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(10)를 중심으로 하여 진동하게 된다. 상기 구동용 압전소자(161)에 인가하는 교류전원의 주파수가 압전 소자들을 포함한 삼각비의 고유공진주파수와 일치할 경우에 구동용 압전소자(161)의 진동이 공진되어 최대 크기의 진동이 발생하게 되는 것으로 구동용 압전소자(161)의 양단의 임피던스를 측정할 경우에 도 4에 도시된 바와 같이 공진 주파수(f0) 및 반공진 주파수(fa)가 측정된다. 검출 특성을 최대화하기 위하여 구동용 압전소자(161)에 공진 주파수(f0)의 교류전원을 인가하여 동작시키는 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 삼각 바(12)가 ＋X축 방향으로 회전하면, 코리올리의 힘이 발생하게 되고, 검출용 압전소자(163)(165)는 그 중심부에서 상하 운동 즉, ±Z 축 방향으로 운동하게 된다.In the conventional piezoelectric gyroscope having such a configuration, the driving piezoelectric element 161 is applied when an AC power source having a predetermined frequency is applied to the driving piezoelectric element 161 fixed to the bottom surface 121 of the triangular bar 12. It vibrates in the longitudinal direction. Here, the driving piezoelectric element 161 also vibrates in the width direction, but ignores the width direction vibration. The triangular bar 12 is made of a material having good elasticity, for example, titanium, and the triangular bar 12 is supported by the longitudinal vibration of the piezoelectric element 161 for driving as shown in FIG. 3. It will vibrate around). When the frequency of the AC power applied to the driving piezoelectric element 161 coincides with the intrinsic resonant frequency of the triangular ratio including the piezoelectric elements, the vibration of the driving piezoelectric element 161 is resonated to generate a maximum magnitude of vibration. When the impedance of both ends of the driving piezoelectric element 161 is measured, the resonant frequency f0 and the anti-resonant frequency fa are measured as shown in FIG. When the triangular bar 12 rotates in the + X-axis direction as shown in FIG. 5 in the state in which an AC power source having a resonance frequency f0 is applied to the driving piezoelectric element 161 to operate to maximize the detection characteristic, the Coriolis Force is generated, and the piezoelectric elements 163 and 165 for detecting are moved up and down in the center thereof, that is, in the ± Z axis direction.
이를 보다 상세히 설명한다.This will be described in more detail.
도 5에서 삼각 바(12)의 중심이 ＋Z 축 방향으로의 속도로 움직이고, ＋X축 방향(시계 반대방향)으로의 각속도로 움직이면, 삼각 바(12)가 받는 코리올리의 힘은 다음의 수학식 1과 같이 된다.In FIG. 5, the center of the triangular bar 12 is in the + Z axis direction. At the speed of +, and in the + X axis direction (counterclockwise) When moving at an angular velocity of, the force of Coriolis received by the triangular bar 12 is expressed by Equation 1 below.
그러면, 2개의 검출용 압전소자(163)(165)는 소정의 힘 즉, 검출용압전소자(163)는 팽창되고, 검출용 압전소자(165)는 수축되어 검출용 압전소자(163)의 검출전압이 검출용 압전소자(165)의 검출 전압보다 높게 되는 것으로서 검출용 압전소자(163)(165)의 검출 전압은 검출회로(도면에 도시되지 않았음)에 입력되어 효과적으로 처리 및 회전 각속도로 환산되고, 최종적으로 회전각이 구해진다.Then, the two detection piezoelectric elements 163 and 165 have a predetermined force, that is, the detection piezoelectric element 163 is expanded, and the detection piezoelectric element 165 is contracted to detect the detection piezoelectric element 163. The voltage is higher than the detection voltage of the detection piezoelectric element 165, and the detection voltage of the detection piezoelectric elements 163 and 165 is input to the detection circuit (not shown) to effectively convert the processing and rotational angular velocity. Finally, the rotation angle is obtained.
상기한 압전형 자이로스코프에서 가장 중요한 점은 공진 방향의 공진 주파수와 검출 방향의 공진 주파수가 일치되도록 대칭 구조를 이루어야 된다.The most important point in the piezoelectric gyroscope is to have a symmetrical structure so that the resonance frequency in the resonance direction and the resonance frequency in the detection direction coincide.
그러나 상기한 종래의 압전형 자이로스코프는 1차원의 회전 각속도만을 검출할 수 있는 것으로서 3차원의 회전 각속도를 검출할 경우에 3개의 압전형 자이로스코프를 구비하고, 이를 X축, Y축 및 Z축으로 설치해야 되었다. 그러므로 최근에는 3차원의 회전 각속도를 검출할 수 있는 압전형 자이로스코프가 개발 및 사용되고 있다.However, the above-described conventional piezoelectric gyroscope can detect only one-dimensional rotational angular velocity and has three piezoelectric gyroscopes when detecting three-dimensional rotational angular velocity, which is X-axis, Y-axis and Z-axis. It was necessary to install it. Therefore, recently, piezoelectric gyroscopes capable of detecting three-dimensional rotational angular velocity have been developed and used.
3차원 압전형 자이로스코프로는 대한민국 특허 제107296호(공고번호 제96-10419호)가 알려져 있다. 상기 특허 제107296호에 따르면, 구동용 압전소자 및 검출용 압전소자가 상호간에 직각을 이루도록 절연선 접착제로 고정되는 바이몰프형 압전소자를 정육면체의 각각의 면의 중심점에 수직으로 고정하여 코리올리의 힘의 방향이 일치된 방향으로 되도록 하고 있다. 그러나 상기 특허 제107296호는 구동용 압전소자 및 검출용 압전소자가 상호간에 정확히 직각을 이루도록 접착하여 바이몰프형 압전소자를 제조해야 됨은 물론 제조된 6개의 바이몰프형 압전소자를 정육면체의 각각의 면의 중심점에 정확히 수직을 이루도록 설치해야 되는 등 제조가 매우어렵고, 많은 수의 압전소자를 사용해야 되는 등의 문제점이 있었다.Republic of Korea Patent No. 107296 (Publication No. 96-10419) is known as a three-dimensional piezoelectric gyroscope. According to the Patent No. 107296, a bimorph type piezoelectric element in which a driving piezoelectric element and a piezoelectric element for detection are fixed with an insulating wire adhesive so as to be perpendicular to each other is fixed perpendicularly to the center point of each surface of the cube to determine the force of the Coriolis force. The direction is made to match the direction. However, Patent No. 107296 requires bonding a piezoelectric element for driving and a piezoelectric element for detection to form a right angle to each other to produce a bimorph piezoelectric element, as well as to prepare six bimorph piezoelectric elements on each surface of a cube. The manufacturing is very difficult, such as to be installed to be exactly perpendicular to the center point of the, there was a problem such as using a large number of piezoelectric elements.
따라서 본 발명의 목적은 물체의 3차원 회전 각속도를 검출할 수 있는 간단한 구성의 압전형 자이로스코프를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric gyroscope having a simple configuration capable of detecting a three-dimensional rotational angular velocity of an object.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압전형 자이로스코프에 따르면, 삼각형으로 이루어진 진동판; 상기 진동판의 저면 중앙에 부착되고 교류전원의 주파수에 따라 중심에서 반경 방향으로 수축 및 팽창되면서 상기 진동판을 진동시키는 구동용 압전소자; 상기 진동판의 세 변에 각기 연결되어 서로 직각을 이루며, x, y, z 방향으로 함께 진동되고 상기 진동판을 중심으로 각기 X축, Y축 및 Z축의 회전 속도에 따라 코리올리의 힘을 받는 복수의 검출판; 및 상기 복수의 검출판에 각기 2개씩 부착되고 상기 검출판이 받는 코리올리의 힘에 따른 회전 각속도를 검출하여 출력하는 복수의 검출용 압전소자로 구성됨을 특징으로 한다.According to the piezoelectric gyroscope of the present invention for achieving this object, a vibration plate made of a triangle; A driving piezoelectric element attached to a center of a bottom surface of the diaphragm and vibrating the diaphragm while contracting and expanding in a radial direction from the center according to the frequency of an AC power source; A plurality of swords connected to the three sides of the diaphragm to form a right angle with each other, vibrated together in x, y, and z directions, and subjected to Coriolis force according to the rotational speeds of the X, Y, and Z axes about the diaphragm, respectively. Publishing; And a plurality of detection piezoelectric elements attached to the plurality of detection plates, respectively, for detecting and outputting a rotational angular velocity according to the force of the Coriolis received by the detection plate.
상기 진동판 및 복수의 검출판은; 동일한 공진 주파수로 진동되고, 상기 진동판의 세 변에는 상광하협 형상의 연결 판재가 일체로 구비되어 하향 절곡되고 연결 판재의 하단부는 절곡부를 사이에 두고 검출판이 일체로 형성되어 상기 연결 판재와 평행 상태를 유지하게 형성된다.The diaphragm and the plurality of detection plates are; Oscillating at the same resonant frequency, the three sides of the diaphragm is provided with a connecting plate of the upper and lower narrow shape integrally bent downwards, the lower end of the connecting plate is formed between the bent portion between the detection plate is formed integrally parallel to the connecting plate It is formed to maintain.
또한 상기 검출판은; 상기 절곡부의 단부에서 상향 절곡되어 상기 연결 판재와 평행 상태를 이루는 제 1 검출판; 및 상기 제 1 검출판의 상단부 측면이 상향 절곡되어 상기 제 1 검출판과 직각을 이루고 상부가 상향 연장되어 형성됨과 아울러 좌우 양면에 검출용 압전소자가 고정되는 제 2 검출판으로 구성됨을 특징으로한다.In addition, the detection plate; A first detection plate bent upward at an end of the bent portion to form a parallel state with the connection plate member; And a second detection plate having an upper end side of the first detection plate bent upward to form a right angle with the first detection plate and an upper portion extending upward, and fixing piezoelectric elements for detection on both left and right sides. .
도 1은 종래의 압전형 자이로스코프의 일 예를 보인 사시도이고,1 is a perspective view showing an example of a conventional piezoelectric gyroscope,
도 2는 종래의 압전형 자이로스코프의 일 예를 보인 정면도이며,2 is a front view showing an example of a conventional piezoelectric gyroscope,
도 3은 종래의 압전형 자이로스코프에 교류전원을 인가할 경우에 진동되는 상태를 보인 도면이며,3 is a view showing a vibration state when applying an AC power to a conventional piezoelectric gyroscope,
도 4는 종래의 압전형 자이로스코프의 공진 특성을 보인 그래프이며,4 is a graph showing resonance characteristics of a conventional piezoelectric gyroscope,
도 5는 종래의 압전형 자이로스코프가 X축 방향으로 회전할 경우에 발생되는 코리올리의 힘을 설명하기 위한 도면이며,5 is a view for explaining the force of Coriolis generated when the conventional piezoelectric gyroscope rotates in the X-axis direction,
도 6은 본 발명의 압전형 자이로스코프의 실시 예를 보인 사시도이며,6 is a perspective view showing an embodiment of a piezoelectric gyroscope of the present invention,
도 7은 본 발명의 압전형 자이로스코프의 실시 예를 보인 정면도이며,7 is a front view showing an embodiment of a piezoelectric gyroscope of the present invention,
도 8은 본 발명의 압전형 자이로스코프의 실시 예를 보인 평면도이며,8 is a plan view showing an embodiment of a piezoelectric gyroscope of the present invention,
도 9 및 도 10은 본 발명의 압전형 자이로스코프에서 구동용 압전소자의 수축 및 팽창에 따른 진동판의 진동 상태를 보인 도면이며,9 and 10 are views showing the vibration state of the diaphragm according to the contraction and expansion of the driving piezoelectric element in the piezoelectric gyroscope of the present invention,
도 11은 본 발명의 압전형 자이로스코프에서 하나의 검출판을 발췌하여 동작을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the operation by extracting one detection plate in the piezoelectric gyroscope of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
60 : 진동판 62 : 지지대60: diaphragm 62: support
64 : 지지판 66 : 구동용 압전소자64 support plate 66 piezoelectric element for driving
68 : 검출용 압전소자 601 : 연결 판재68: piezoelectric element for detection 601: connecting plate
603 : 절곡부 605 : 검출판603: bend portion 605: detection plate
605a : 제 1 검출판 605b : 제 2 검출판605a: first detection plate 605b: second detection plate
이하 첨부된 도 6 내지 도 11의 도면을 참조하여 본 발명의 압전형 자이로스코프를 상세히 설명한다.Hereinafter, the piezoelectric gyroscope of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 6 to 11.
도 6은 본 발명의 3차원 압전형 자이로스코프의 실시 예를 보인 사시도이고, 도 7은 정면도이며, 도 8은 평면도이다.Figure 6 is a perspective view showing an embodiment of a three-dimensional piezoelectric gyroscope of the present invention, Figure 7 is a front view, Figure 8 is a plan view.
여기서, 부호 60은 탄성이 좋은 재료 예를 들면, 티타늄을 대략 정삼각형으로 형성한 진동판으로서 진동판(60)의 꼭지점의 내측에 지지대(62)가 하향 설치되고, 이 지지대(62)의 하단부는 인쇄회로 기판 및 플레이트 등의 지지판(64)에 고정되어 지지대(62)로 진동판(60)이 지지 및 설치된다.Here, reference numeral 60 denotes a diaphragm formed of a material having good elasticity, for example, titanium in an approximately equilateral triangle, and a support 62 is provided downward inside the vertex of the diaphragm 60, and the lower end of the support 62 is a printed circuit. The diaphragm 60 is supported and installed by the support 62 by being fixed to the support plate 64, such as a board | substrate and a plate.
부호 66은 상기 진동판(60)의 저면에 전도성 페이스트로 고정되는 구동용 압전소자이다. 상기 구동용 압전소자(66)는 인가되는 소정 주파수의 교류전원에 따라 중심점에서 반경 방향으로 수축 및 팽창을 반복하면서 상기 진동판(60)을 진동시킨다.Reference numeral 66 denotes a piezoelectric element for driving fixed to the bottom of the diaphragm 60 with a conductive paste. The driving piezoelectric element 66 vibrates the diaphragm 60 while repeating contraction and expansion in the radial direction from the center point according to an AC power source of a predetermined frequency.
상기 진동판(60)의 세 변에는 연결 판재(601)가 하향 절곡되고 상광하협(上鑛下峽) 형상으로 일체로 형성되고, 연결 판재(601)의 하단부는 절곡부(603)를 사이에 두고 상기 진동판(60)을 기준으로 하여 각기 X축, Y축 및 Z축의 회전 각속도를 검출하는 검출판(605)이 일체로 형성된다. 상기 검출판(605)은, 제 1 검출판(605a) 및 제 2 검출판(605b)으로 이루어지는 것으로서 제 1 검출판(605a)은 상기 절곡부(603)의 단부에서 상향 절곡되어 상기 연결 판재(601)와 대략 평행 상태를 유지하며, 상기 제 2 검출판(605b)은 상기 제 1 검출판(605a)의 상단부 측면이 상향 절곡되어 상기 제 1 검출판(605a)과 대략 90°의 각도를 유지하고 상부가 상향 연장되어 형성되며, 제 2 검출판(605b)의 양면에는 검출용 압전소자(68)가 전도성 페이스트로 고정된다.The three sides of the diaphragm 60, the connecting plate 601 is bent downward and integrally formed in the upper and lower narrow (上 鑛 下 峽) shape, the lower end of the connecting plate 601 with the bent portion 603 therebetween. The detection plate 605 for detecting rotational angular velocities of the X, Y, and Z axes, respectively, is integrally formed on the basis of the diaphragm 60. The detection plate 605 includes a first detection plate 605a and a second detection plate 605b, and the first detection plate 605a is bent upward at an end of the bent portion 603 to connect the connecting plate member ( 601 is substantially parallel to the second detection plate 605b, and the upper end side of the first detection plate 605a is bent upward to maintain an angle of about 90 ° with the first detection plate 605a. The upper portion extends upward, and the piezoelectric element 68 for detection is fixed to both surfaces of the second detection plate 605b with a conductive paste.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 압전형 자이로스코프는 구동용 압전소자(66)는 소정 주파수의 교류전원을 인가하면, 구동용 압전소자(66)는 인가된 교류전원에 따라 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 중심점에서 반경 방향으로 수축 및 팽창을 반복하게 되고, 구동용 압전소자(66)의 수축 및 팽창에 따라 진동판(60)이 진동하여 검출판(605)이 진동하면서 중심축을 향하여 모아졌다가 외측으로 벌어지는 것을 반복하게 된다.In the piezoelectric gyroscope of the present invention having such a configuration, when the driving piezoelectric element 66 applies AC power of a predetermined frequency, the driving piezoelectric element 66 is shown in FIGS. 9 and 10 according to the applied AC power. As described above, the contraction and expansion are repeated in the radial direction at the center point, and the diaphragm 60 vibrates according to the contraction and expansion of the driving piezoelectric element 66, and the detection plate 605 vibrates and collects toward the central axis. It will repeat what happens to the outside.
상기 구동용 압전소자(66)의 구동에 따른 진동판(60)의 진동은 f0의 공진 주파수를 가지도록 설계되고, 상기 검출판(605)도 상기 진동판(60)과 동일한 f0의 공진 주파수를 가지게 설계된다.The vibration of the diaphragm 60 according to the driving of the piezoelectric element 66 is designed to have a resonance frequency of f0, and the detection plate 605 is also designed to have the same resonance frequency of f0 as the diaphragm 60. do.
여기서, X축의 회전 각속도를 검출하는 하나의 검출판(605)을 발췌하여 그 동작을 설명한다.Here, one detection plate 605 for detecting the rotational angular velocity of the X axis will be extracted and its operation will be described.
상기 검출판(605)의 제 1 검출판(605a) 및 제 2 검출판(605b)을 상호간에 절곡하여 90°의 각도를 가지게 한 것은 두 변의 방향으로 동일한 공진 주파수를 가지도록 하기 위한 것이고, 또한 제 2 검출판(605b)의 양면에는 각기 검출용 압전소자(68)가 부착되어 있으므로 제 1 검출판(605a)의 길이(L1) 보다 제 2 검출판(605b)의 길이(L2)를 길게 하여 두 방향으로 동일한 공진 주파수를 가지도록 한다.The first detection plate 605a and the second detection plate 605b of the detection plate 605 are bent to each other to have an angle of 90 ° so as to have the same resonance frequency in the directions of both sides. Since the piezoelectric elements 68 for detection are respectively attached to both surfaces of the second detection plate 605b, the length L2 of the second detection plate 605b is made longer than the length L1 of the first detection plate 605a. Try to have the same resonant frequency in both directions.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 3차원으로 회전 각속도를 검출하는 것으로서 그 구성이 간단하고, 저렴하게 제작 및 판매할 수 있다.As described above, according to the present invention, by detecting the rotational angular velocity in three dimensions, its configuration is simple and can be manufactured and sold at low cost.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0022380A KR100373216B1 (en) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | Gyroscope of piezoelectric type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0022380A KR100373216B1 (en) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | Gyroscope of piezoelectric type |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010097909A true KR20010097909A (en) | 2001-11-08 |
| KR100373216B1 KR100373216B1 (en) | 2003-02-25 |
Family
ID=45937756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0022380A KR100373216B1 (en) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | Gyroscope of piezoelectric type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100373216B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113759540A (en) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 华为技术有限公司 | Driving device of micro mirror |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102654402B (en) * | 2012-05-25 | 2014-11-05 | 中国兵器工业第二〇五研究所 | Gyroscope installation mechanism with adjusting function |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228512A (en) * | 1988-07-18 | 1990-01-30 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | Reference device for attitude bearing |
| KR950005388B1 (en) * | 1991-12-27 | 1995-05-23 | 포항종합제철주식회사 | Piezo-electric sensor for 3-d angular velocity |
| KR950005389B1 (en) * | 1991-12-27 | 1995-05-23 | 포항종합제철주식회사 | Piezo-electric sensor and circuit for 3-d angular speed |
-
2000
- 2000-04-27 KR KR10-2000-0022380A patent/KR100373216B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113759540A (en) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 华为技术有限公司 | Driving device of micro mirror |
| CN113759540B (en) * | 2020-06-03 | 2022-11-18 | 华为技术有限公司 | Driving device of micro mirror |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100373216B1 (en) | 2003-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5920012A (en) | Micromechanical inertial sensor | |
| KR101100021B1 (en) | Z-axis angular rate sensor | |
| US6860151B2 (en) | Methods and systems for controlling movement within MEMS structures | |
| US6918298B2 (en) | Horizontal and tuning fork vibratory microgyroscope | |
| GB2156523A (en) | Planar inertial sensor | |
| CN104236534B (en) | Piezo-electric device and electronic equipment | |
| WO2015013827A1 (en) | Mems motion sensor for sub-resonance angular rate sensing | |
| CN103994760A (en) | Spring system for mems device | |
| JP2008046058A (en) | Inertial force sensor | |
| CN1199171A (en) | Monolithic vibrating beam angular velocity sensor | |
| US20190265033A1 (en) | Angular velocity sensor, sensor element, and multi-axis angular velocity sensor | |
| JP2012173055A (en) | Physical quantity sensor and electronic apparatus | |
| JP6581728B2 (en) | Angular velocity sensor, sensor element and multi-axis angular velocity sensor | |
| KR100373216B1 (en) | Gyroscope of piezoelectric type | |
| JP5332262B2 (en) | Angular velocity sensor element | |
| US6807858B2 (en) | Vibrating structure comprising two coupled oscillators, in particular for a gyro | |
| JP6146592B2 (en) | Physical quantity sensor, electronic equipment | |
| EP3770111A1 (en) | Piezoelectric mems device with cantilever structures | |
| JP3351325B2 (en) | Resonator | |
| JP2012242240A (en) | Gyro sensor, electronic apparatus | |
| KR100215935B1 (en) | Vibrator or vibration gyroscope | |
| JP6450059B1 (en) | Sensor element and angular velocity sensor | |
| JP2009264863A (en) | Gyro sensor vibrating body | |
| JPH07190783A (en) | Vibrational angular velocity meter | |
| JP2007198778A (en) | Inertial force sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |