JPH0612913U - 回転検出センサモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転体の角速度や角度を高精度に検出する回
転検出センサモジュールを簡易な構成にし、安価に提供
する。 【構成】 回転検出センサモジュールを振動ジャイロ８
とハイパスフィルタ９と演算部10とから構成する。振動
ジャイロ８から出力するドリフト成分を含む角速度検出
信号を微分機能をもつハイパスフィルタ９に加え、微分
して角加速度信号に変換し、ドリフト成分を除去する。
角加速度信号をＡ−Ｄコンバータや積分回路を備えた演
算部10に加えてディジタル信号に変換し、積分して角速
度信号に変換して出力する。また、角速度信号を更に積
分して、角度信号に変換して出力する。以上の如く、ハ
イパスフィルタ９の使用により角速度信号の微分計算す
ると同時にドリフト成分を除去するので、簡易な構成で
高精度検出の回転検出センサモジュールとなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転体の角速度や角度の検出測定を行う回転検出センサモジュール に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、回転体の角速度等を検出するセンサとして図４に示すような振動ジャイ ロ８が広く用いられている。同図において、振動子12は、例えば三角柱体をなし ており、この振動子12の隣り合う２側面には振動子12の振動と振動検出を行う圧 電素子12ａ，12ｂが配設され、他の側面には発振回路（図示せず）を構成する帰 還用圧電素子13が配設されている。

【０００３】 この種の振動ジャイロにおいて、発振回路より圧電素子12ａ，12ｂに励振信号 が加えられると振動子12はｘ軸方向に駆動力が働いて振動する。この状態でｚ軸 周りに振動子12が回転すると、ｙ軸方向に慣性力（コリオリの力）が発生する。 この駆動力と慣性力の合力が励振・検出用の圧電素子12ａ，12ｂに作用して、一 方は伸ばされ、他方は縮められる。したがって、圧電素子12ａ，12ｂに加わる圧 力は異なるので、両者12ａ，12ｂにかかる電圧の差が生じ、この差動電圧が角速 度検出信号として取り出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、一般に振動ジャイロ８から出力する角速度検出信号には、ほぼ 直流電圧に近い低周波（0.025 Hz以下）のドリフトが生じており、このため、高 精度で再現性のある回転検出ができないという問題が生じた。したがって、通常 は前記振動ジャイロ８から出力される角速度検出信号をドリフト補償回路に加え てドリフト成分を取り除いた後、所望の信号処理を行っている。このドリフト補 償回路は複雑な回路構成をしているので、ドリフト補償回路を有する従来の回転 検出センサモジュールも必然的に複雑な構成となり、高価なものであった。

【０００５】 本考案は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、 振動ジャイロから出力される角速度検出信号に含まれるドリフト成分をドリフト 補償回路を用いることなく取り除くことができ、角速度および角度の検出を高精 度に行い、かつ、簡易な構成で安価な回転検出センサモジュールを提供すること にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、 本考案の回転検出センサモジュールは回転体の角速度を検出する振動ジャイロと 、この振動ジャイロの角速度検出信号のドリフト成分を取り除くハイパスフィル タと、このハイパスフィルタから出力される角加速度信号から回転体の回転角速 度と回転角度の一方又は両方を求めて出力する演算部とを有することを特徴とし ている。

【０００７】

【作用】

上記構成の本考案において、振動ジャイロから出力する角速度検出信号はハイ パスフィルタに加えられると微分されて角加速度信号に変換され、同時に低周波 のドリフト成分が取り除かれて演算部に加えられる。演算部に加えられた角加速 度信号は積分されて角速度信号に変換され、角速度信号は更に積分され角度信号 に変換される。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１には、本考案に係る回 転検出センサモジュールの一実施例のシステム構成図が示されている。同図にお ける回転検出センサモジュールは振動ジャイロ８とハイパスフィルタ９と演算部 10を有して構成されている。前記振動ジャイロ８は、従来と同様に構成されてお り、振動ジャイロ８から出力する角速度検出信号は0.25Hz以上を通すハイパスフ ィルタ９に加えられる。このハイパスフィルタ９は微分回路を内蔵し、前記角速 度検出信号を微分する。また、演算部10はアナログ信号をディジタル信号に変換 するＡ−Ｄコンバータや積分回路を備え、ハイパスフィルタ９から加えられる微 分出力を積分する。

【０００９】 次に、上記のように構成された回転検出センサモジュールの動作について説明 する。回転体の角速度を振動ジャイロ８が検出すると、アナログの角速度検出信 号を出力するが、前記したように、この角速度検出信号には低周波のドリフト成 分が含まれている。このドリフト成分を含んだ角速度検出信号はハイパスフィル タ９に加えられて、微分されて角加速度信号に変換され、同時にドリフト成分が 除去される。このアナログ波形の角加速度信号は、Ａ−Ｄコンバータや積分回路 を備えた演算部10に加えられてディジタル信号に変換され積分されて、角速度信 号に変換されて出力される。角度信号として取り出したいときには、角速度信号 は更に積分されて角度信号に変換されて出力される。

【００１０】 本実施例において特徴的なことは、振動ジャイロ８から出力する角速度検出信 号をハイパスフィルタ９に通すことによってドリフト成分を取り除くことにある 。このハイパスフィルタ９の前後における信号の波形図が図２と図３に示されて いる。図３はハイパスフィルタ９を通す前の信号波形図であり、時間の経過とと もにドリフト成分の影響が強く現れ回転検出の再現性が悪化することがわかる。 図２はハイパスフィルタ９を通した後の信号波形図であり、ドリフト成分が取り 除かれていることが検証される。

【００１１】 したがって、本実施例によれば、従来のような複雑なドリフト補償回路を用い ないでも、微分機能をもつハイパスフィルタを通すことによってドリフト成分を 除去でき、非常に簡易な構成にて高精度で再現性のある回転検出を行うことがで き、かつ、安価な回転検出センサモジュールとなる。

【００１２】 なお、本考案は上記実施例に限定されることなく、様々な実施の態様を採るこ とができる。例えば、上記実施例では振動ジャイロ８の振動子12として三角柱体 のものを使用しているが、四角柱体や、複合音叉型等のものでもよい。また、演 算部10からは回転角速度信号と回転角信号の一方又は両方を出力するよう構成さ れているが、回転角加速度信号を出力することも当然可能である。

【００１３】

【考案の効果】

振動ジャイロから出力される角速度検出信号はハイパスフィルタに加えられる ことによって微分演算されて角加速度信号に変換されると同時に低周波のドリフ ト成分が取り除かれるので、従来のような複雑な回路構成をもつドリフト補償回 路を有することなく高精度で再現性のある回転角速度や回転角度等の検出を行う ことができる。また、極めて簡易な構成となるので安価な回転検出センサモジュ ールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る回転検出センサモジュールの一実
施例のシステム構成図である。

【図２】同実施例におけるハイパスフィルタを通した後
の信号波形図である。

【図３】同実施例におけるハイパスフィルタを通す前の
信号波形図である。

【図４】振動ジャイロの基本原理図である。

【符号の説明】

８ 振動ジャイロ ９ ハイパスフィルタ 10 演算部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の角速度を検出する振動ジャイロ
   と、この振動ジャイロの角速度検出信号のドリフト成分
   を取り除くハイパスフィルタと、このハイパスフィルタ
   から出力される角加速度信号から回転体の回転角速度と
   回転角度の一方又は両方を求めて出力する演算部とを有
   する回転検出センサモジュール。