JP2532930B2 - ガス式角速度検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、検出器本体に作用する角速度を検出するガ
ス式角速度検出器に関する。

従来技術 従来、この種のガス式角速度検出器にあっては、密閉
したケーシング内でノズル孔からフローセンサに向かっ
てガス流を噴出させておき、検出器本体に角速度運動が
加わってガス流が偏向したときに、フローセンサにおけ
る抵抗温度係数の大きな素材からなるヒートワイヤ対に
生ずる抵抗値の変化の差に応じた出力をとり出して、そ
のとき検出器本体に作用する角速度の向きおよび大きさ
を検出することができるように構成されている。

しかしてこのようなガス式角速度検出器では、検出精
度を上げるためにはフローセンサとして対になって設け
られる２本のヒートワイヤの特性をそろえる必要があ
り、製品の歩溜りが悪いものになっている。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、フロー
センサの構造を簡素化して、製品の歩溜りを向上させる
ことができるようにしたガス式角速度検出器を提供する
ものである。

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。

第１図に、本発明によるガス式角速度センサの構成例
を示している。

同図の構成にあって、ケーシング１は一端が閉塞さ
れ、他端が開放された筒状のものからなっており、その
開方端の周縁にはフランジ２が形成されている。また、
そのケーシング１の横断面形状は円周上を等分した３箇
所が内方に向かって突出した隆起条となっており、それ
らの隆起条と当接するセンサ本体４との間に軸方向の流
路３が形成されている。

また、ケーシング１内に収納されるセンサ本体４は、
ホルダ部５と首部６と筒体部７とから構成されており、
そのホルダ部５によってケーシング１内に封じ込められ
たガスをシールドするようにしている。ホルダ部５内に
はポンプ室８が形成されており、そのポンプ室８内には
ピエゾプレート９からなるダイアフラム式のポンプが設
けられ、そのポンプ作用によってガスが吐出口10から流
路３内に送り出されるようになっている。

流路３内に送り出されたガスは、筒体部７の端面の中
央部分に形成されたノズル孔11およびその周囲に複数形
成された整流孔12からその筒体部７の内部に形成された
センサ室13内に層流として噴出され、そのセンサ室13の
先方に設けられたフローセンサ14を通過したのちにポン
プ室８に戻って再びポンプ作用によって流路３内に送り
出されるようになっている。

なお、検出回路15の回路基板16がケーシング１のフラ
ンジ２部分に取り付けられている。図中、17は検出器本
体を支持する支持筒である。

フローセンサ14は、第２図に示すように、複数の通風
孔18が形成された基板19上に、支柱20を介して１本のヒ
ートワイヤ21が張架されている。

そのヒートワイヤ21は、第３図（ａ），（ｂ）に示す
ように、ノズル孔11の中心線Ｏ−Ｏからずれた位置に配
設されている。

このように構成されたものでは、検出器本体に横方向
の角速度が何ら作用しないときには、第３図（ａ）に示
すように、ノズル孔11から噴出されたガスがその中心線
Ｏ−Ｏに沿ってまっすぐ流れる。ここで検出器本体に横
方向の角速度ωが作用したとすると、第３図（ｂ）に示
すように、その大きさに応じたノズル孔11から噴出され
たガス流が偏向してヒートワイヤ21のところにおいて中
心線Ｏ−Ｏからのずれεを生じる。そのためガス流がヒ
ートワイヤ21に多く当って、またはガス流がヒートワイ
ヤ21にあまり当らなくなって、ヒートワイヤ21に対する
放熱量が変化することになる。

そして、その放熱量の変化によるヒートワイヤ21の抵
抗値の変化が、そのヒートワイヤ21が一辺に設けられた
抵抗ブリッジ回路からなる検出回路15において検出さ
れ、その検出出力の極性および大きさから検出器本体に
用いる角速度ωの向きおよび大きさを求めることができ
るようになる。

第４図に、検出回路15の具体的な構成例を示してい
る。

図中、Rxはヒートワイヤ21の等価抵抗であり、R1,R2,
R3は抵抗値が既知の抵抗である。また、AMPは差動増幅
器である。

角速度検出の原理について、従来の方式と比較して説
明する。

従来のガス式角速度検出器では、第５図に示すよう
に、一対のヒートワイヤ21a,21bがノズル孔11の中心線
Ｏ−Ｏに対して対象となるように設けられている。検出
器本体に横方向の角速度が何ら作用しないときにはノズ
ル孔11から噴出されたガスがその中心線Ｏ−Ｏに沿って
まっすぐ流れて各ヒートワイヤ21a,21bに均等に当り、
検出器本体に横方向の角速度ωが作用したときには、そ
の大きさに応じてノズル孔11から噴出されたガス流が偏
向してヒートワイヤ21a,21bのところにおいて中心線Ｏ
−Ｏからのずれεを生じ、そのためガス流がヒートワイ
ヤ21に多く当って角放熱量に差異をきたす。

この各放熱量の差を、第６図に示すように、ヒートワ
イヤ21aの等価抵抗Rx1およびヒートワイヤ21bの等価抵
抗Rx2を各一辺に設けた抵抗ブリッジ回路を構成して検
出している。

このような構成によるものにあって、検出器本体に角
速度が何ら作用しないときのブリッジ回路の出力Eoが次
式によって与えられる。

Eo＝｛Rx2/（Rx1＋Rx2）｝−｛R2/（R1＋R2）｝ …
（１） また検出器本体に角速度が作用して、ヒートワイヤ21
a,21bの各抵抗値がそれぞれΔRx1,ΔRx2だけ変化したと
すると、そのときのブリッジ回路の出力Ｅが次式によっ
て与えられる。

Ｅ＝｛（Rx2＋ΔRx2）／（Rx1＋Rx2＋ΔRx1＋ΔRx2）｝ −｛R2/（R1＋R2）｝ …（２） ここで、ガス流の偏向に応じて、例えば、ヒートワイ
ヤ21aの抵抗値が一定に増加したときには、ヒートワイ
ヤ21bの抵抗値が一定に減少することになり、各抵抗Rx
1,Rx2の変化分ΔRx1,ΔRx2は互いに大きさがほとんど等
しく、かつ＋，−符号が互いに逆となっている。

そのため、 ΔRx1＋ΔRx2≒０ …（３） とみなすことができる。

したがって、検出器本体に角速度が作用したときのブ
リッジ回路の出力の変化分ΔＥは、（１），（２），
（３）式から、以下のように求められる。

ΔＥ＝Ｅ−Eo≒ΔRx2/（Rx1＋Rx2） …（４） しかして、（４）式の結果から、検出器本体に角速度
が作用したときのブリッジ回路の出力の変化分ΔＥを求
めるには、一方のヒートセンサ21bの抵抗Rx2の抵抗値の
変化分ΔRx2だけみればよいことがわかる。

このことは、１つのヒートセンサ21bだけで検出器本
体に作用する角速度を検出することと等価である。

以上の理由からして、本発明のように、フローセンサ
として１本のヒートワイヤ21をノズル孔11の中心線Ｏ−
Ｏ上からガス流の偏向方向にずらして設けるだけで、検
出器本体に作用する角速度を検出できることがわかる。

効果 以上、本発明によるガス式角速度検出器にあっては、
検出器本体に角速度が作用したときに生ずるノズル孔か
らフローセンサに向けて噴出されたガス流の偏向の程度
を前記フローセンサにおける感熱抵抗値の変化から検出
するものにおいては、フローセンサとして１本のヒート
ワイヤをノズル孔の中心線上からガス流の偏向方向にず
らして設けるようにしたもので、従来のように特性をそ
ろえた２本のヒートワイヤを設けるようにしたものに比
して、フローセンサの構造が簡素化され、また特性をそ
ろえるような必要がなくなって製品の歩溜りを向上させ
ることができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス式角度検出器の一実施例を示
す平断面図、第２図は同実施例におけるフローセンサの
斜視図、第３図（ａ）は同実施例における検出器本体に
角速度が何ら作用しないときのフローセンサに対するガ
ス流を示す図、第３図（ｂ）は同実施例における検出器
本体に角速度が作用したときのフローセンサに対するガ
ス流の偏向状態を示す図、第４図は同実施例における検
出回路の具体的な構成例を示す電気回路図、第５図は従
来のヒートワイヤ対を設けたフローセンサを用いたとき
のガス流を示す図、第６図はヒートワイヤ対を用いたと
きの検出回路を示す電気回路図である。 11……ノズル孔、14……フローセンサ、15……検出回
路、21……ヒートワイヤ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出器本体に角速度が作用したときに生ず
   るノズル孔からフローセンサに向けて噴出されたガス流
   の偏向の程度を前記フローセンサにおける感熱抵抗値の
   変化から検出するガス式角速度検出器において、フロー
   センサとして１本のヒートワイヤをノズル孔の中心線上
   からガス流の偏向方向にずらして設けたことを特徴とす
   るガス式角速度検出器。