JPH06174738A - ガス式角速度検出器 - Google Patents
ガス式角速度検出器Info
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- JPH06174738A JPH06174738A JP4358109A JP35810992A JPH06174738A JP H06174738 A JPH06174738 A JP H06174738A JP 4358109 A JP4358109 A JP 4358109A JP 35810992 A JP35810992 A JP 35810992A JP H06174738 A JPH06174738 A JP H06174738A
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- heating
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Abstract
(57)【要約】
[目的] 発熱体によりガス流を加熱して、検出器本体
に角速度が作用したときのガス流の偏向状態をヒートセ
ンサによって検知することにより角速度を検出する際、
ガス流の偏向状態を熱の伝達時間の変化としてとらえる
ようにして、ノイズに強く、温度ドリフトやセンサ特性
の経時変化の影響を受けるようなことなく、高精度に角
速度を検出する。 [構成] 発熱体を交流駆動によって加熱する加熱信号
とヒートセンサからのセンサ信号とをそれぞれ方形波に
変換したうえで、その各信号の立上がりエッジの間隔お
よび立下がりエッジの間隔をそれぞれ計測する手段と、
各計測値を用いた所定の演算処理によって熱伝達時間を
わり出して角速度を求める手段とをとるようにする。
に角速度が作用したときのガス流の偏向状態をヒートセ
ンサによって検知することにより角速度を検出する際、
ガス流の偏向状態を熱の伝達時間の変化としてとらえる
ようにして、ノイズに強く、温度ドリフトやセンサ特性
の経時変化の影響を受けるようなことなく、高精度に角
速度を検出する。 [構成] 発熱体を交流駆動によって加熱する加熱信号
とヒートセンサからのセンサ信号とをそれぞれ方形波に
変換したうえで、その各信号の立上がりエッジの間隔お
よび立下がりエッジの間隔をそれぞれ計測する手段と、
各計測値を用いた所定の演算処理によって熱伝達時間を
わり出して角速度を求める手段とをとるようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】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。
角速度を検出するガス式角速度検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】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感熱抵抗
素子からなるワイヤ状のヒートセンサ対に向かってガス
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、そのガス流の偏向状態をヒ
ートセンサ対が感知して、それにより各ヒートセンサと
ともに構成された抵抗ブリッジ回路からヒートセンサ対
に生ずる抵抗値の変化の差に応じたレート検出信号をと
り出して、そのとき検出器本体に作用している角速度を
検出するようにしている。
っては、密閉したケーシング内でノズル孔から感熱抵抗
素子からなるワイヤ状のヒートセンサ対に向かってガス
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、そのガス流の偏向状態をヒ
ートセンサ対が感知して、それにより各ヒートセンサと
ともに構成された抵抗ブリッジ回路からヒートセンサ対
に生ずる抵抗値の変化の差に応じたレート検出信号をと
り出して、そのとき検出器本体に作用している角速度を
検出するようにしている。
【0003】このようなガス式角速度検出器を自動車,
航空機などの移動体に搭載して、その移動に際して角速
度検出器の検出信号を時間積分していけば移動体の進行
方向の変化分が得られ、それにより移動体の進行方向を
累積的に求めていくことができる。
航空機などの移動体に搭載して、その移動に際して角速
度検出器の検出信号を時間積分していけば移動体の進行
方向の変化分が得られ、それにより移動体の進行方向を
累積的に求めていくことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来のガス式角速度検出器では、検出器本体に角
速度が作用してヒートセンサ対にガス流が偏って当たっ
たときに、各ヒートセンサの放熱量が変化することによ
る抵抗値の変化を検出するようにしているので、温度ド
リフトやセンサ特性の経時変化、あるいはノイズ混入な
どの影響を受けやすいということである。
点は、従来のガス式角速度検出器では、検出器本体に角
速度が作用してヒートセンサ対にガス流が偏って当たっ
たときに、各ヒートセンサの放熱量が変化することによ
る抵抗値の変化を検出するようにしているので、温度ド
リフトやセンサ特性の経時変化、あるいはノイズ混入な
どの影響を受けやすいということである。
【0005】また、マイクロコンピュータによってレー
ト検出信号を読み込んで検出器本体に作用している角速
度の大きさおよび方向を求めるようにする場合、レート
検出信号をAD変換したうえでマイクロコンピュータに
読み込ませる必要があり、AD変換の精度がそのまま角
速度の検出精度に影響を与えてしまうことである。
ト検出信号を読み込んで検出器本体に作用している角速
度の大きさおよび方向を求めるようにする場合、レート
検出信号をAD変換したうえでマイクロコンピュータに
読み込ませる必要があり、AD変換の精度がそのまま角
速度の検出精度に影響を与えてしまうことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、検出器本体に
角速度が作用したときのガス流の偏向状態を従来のよう
に感熱抵抗素子の抵抗値の変化としてとらえるのではな
く、ガス流による熱の伝達時間の変化としてとらえるべ
く、ガス通路内を流れるガス流を加熱する交流駆動によ
る発熱体と、その発熱体の下流側にヒートセンサとを設
けて、発熱体の加熱信号と、角速度が作用したときのガ
ス流の偏向状態に応じてガス流により伝達される熱をヒ
ートセンサにより検知したときのセンサ信号とのずれの
程度から熱伝達時間を求めて角速度をわり出すようにし
ている。
角速度が作用したときのガス流の偏向状態を従来のよう
に感熱抵抗素子の抵抗値の変化としてとらえるのではな
く、ガス流による熱の伝達時間の変化としてとらえるべ
く、ガス通路内を流れるガス流を加熱する交流駆動によ
る発熱体と、その発熱体の下流側にヒートセンサとを設
けて、発熱体の加熱信号と、角速度が作用したときのガ
ス流の偏向状態に応じてガス流により伝達される熱をヒ
ートセンサにより検知したときのセンサ信号とのずれの
程度から熱伝達時間を求めて角速度をわり出すようにし
ている。
【0007】そして、特に本発明では、このような交流
駆動による熱移動検知型のガス式角速度検出器にあっ
て、加熱信号とセンサ信号とをそれぞれ方形波に変換し
たうえで、方形波に変換された加熱信号の立上りエッジ
とセンサ信号の立上りエッジとの間隔T1および方形波
に変換された加熱信号の立下りエッジとセンサ信号の立
下りエッジとの間隔T2をそれぞれ計測し、各計測値T
1,T2を用いた所定の演算処理によって熱伝達時間を
求めるようにして、角速度の検出をAD変換手段を何ら
用いることなくデジタル的に行わせるようにしている。
駆動による熱移動検知型のガス式角速度検出器にあっ
て、加熱信号とセンサ信号とをそれぞれ方形波に変換し
たうえで、方形波に変換された加熱信号の立上りエッジ
とセンサ信号の立上りエッジとの間隔T1および方形波
に変換された加熱信号の立下りエッジとセンサ信号の立
下りエッジとの間隔T2をそれぞれ計測し、各計測値T
1,T2を用いた所定の演算処理によって熱伝達時間を
求めるようにして、角速度の検出をAD変換手段を何ら
用いることなくデジタル的に行わせるようにしている。
【0008】
【実施例】図1および図2に、本発明に係るガス式角速
度検出器本体の一構成例を示している。
度検出器本体の一構成例を示している。
【0009】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本体部4との間に軸方
向の流路3が形成されている。
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本体部4との間に軸方
向の流路3が形成されている。
【0010】また、ケーシング1内に収納される本体部
4は、ホルダ部41と首部42と筒体部43とからなっ
ており、そのホルダ部41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41内にはポンプ室5が形成されており、そのポン
プ室5内にはピエゾプレート6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7から流路3内に送り出されるようになっている。
4は、ホルダ部41と首部42と筒体部43とからなっ
ており、そのホルダ部41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41内にはポンプ室5が形成されており、そのポン
プ室5内にはピエゾプレート6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7から流路3内に送り出されるようになっている。
【0011】流路3内に送り出されたガスは、筒体部4
3の端面の中央部分に形成されたノズル孔8およびその
周囲に複数形成された整流孔9からその筒体部43の内
部に形成されたガス通路10内に層流として噴出され、
そのガス通路10を通過したのちにポンプ室5に戻って
再びポンプ作用によって流路3に送り出されるようにな
っている。
3の端面の中央部分に形成されたノズル孔8およびその
周囲に複数形成された整流孔9からその筒体部43の内
部に形成されたガス通路10内に層流として噴出され、
そのガス通路10を通過したのちにポンプ室5に戻って
再びポンプ作用によって流路3に送り出されるようにな
っている。
【0012】そして、ガス通路10内には、そのガス通
路内を流れるガス流を加熱する交流駆動による発熱体と
しての加熱ワイヤ111,112と、その加熱ワイヤ1
11,112に対向して、その下流側にワイヤ状のヒー
トセンサ121,122とが絶縁板13を介して図示の
ように設置されている。
路内を流れるガス流を加熱する交流駆動による発熱体と
しての加熱ワイヤ111,112と、その加熱ワイヤ1
11,112に対向して、その下流側にワイヤ状のヒー
トセンサ121,122とが絶縁板13を介して図示の
ように設置されている。
【0013】絶縁板13には、ガス通路10内を流れる
ガス流が乱れることがないように、ガス流が通過する穴
14が穿設されている。
ガス流が乱れることがないように、ガス流が通過する穴
14が穿設されている。
【0014】なお、ケーシング1のフランジ2部分に
は、電源回路,増幅器,検出回路などが実装される回路
基板15が取り付けられている。図中、16は検出器本
体を支持する支持筒である。
は、電源回路,増幅器,検出回路などが実装される回路
基板15が取り付けられている。図中、16は検出器本
体を支持する支持筒である。
【0015】一対のヒートセンサ121,122は、図
3に示すように、ノズル孔8の中心線−に対して左右対
象となるように配設されており、検出器本体に何ら横方
向の角速度ωが作用しないときにはガス通路10内に噴
出されたガスがその中心線−に沿ってまっすぐ流れて各
ヒートセンサ121,122に均等に当たるようになっ
ている。
3に示すように、ノズル孔8の中心線−に対して左右対
象となるように配設されており、検出器本体に何ら横方
向の角速度ωが作用しないときにはガス通路10内に噴
出されたガスがその中心線−に沿ってまっすぐ流れて各
ヒートセンサ121,122に均等に当たるようになっ
ている。
【0016】このような状態にあって、検出器本体に横
方向の角速度ωが作用すると、その大きさに応じてガス
通路10内に噴出されたガス流が図中点線で示すように
偏向して各ヒートセンサ121,122のところにおい
て中心線−からのずれεを生じ、そのため各ヒートセン
サ121,122にそれぞれ当たる流量に変化をきたす
ことになる。
方向の角速度ωが作用すると、その大きさに応じてガス
通路10内に噴出されたガス流が図中点線で示すように
偏向して各ヒートセンサ121,122のところにおい
て中心線−からのずれεを生じ、そのため各ヒートセン
サ121,122にそれぞれ当たる流量に変化をきたす
ことになる。
【0017】本発明では、ガス流の偏向によって流量変
化をきたすということは、そのガス流の偏向状態にした
がって各ヒートセンサ121,122に当たるガス流の
流速が変化することになるという点に着目し、加熱ワイ
ヤ111,112によりガス流を加熱して、ガス流によ
り伝達される熱を、検出器本体に角速度が作用したとき
のガス流の偏向状態に応じた時間差をもって各ヒートセ
ンサ121,122によってそれぞれ検知するようにし
ている。
化をきたすということは、そのガス流の偏向状態にした
がって各ヒートセンサ121,122に当たるガス流の
流速が変化することになるという点に着目し、加熱ワイ
ヤ111,112によりガス流を加熱して、ガス流によ
り伝達される熱を、検出器本体に角速度が作用したとき
のガス流の偏向状態に応じた時間差をもって各ヒートセ
ンサ121,122によってそれぞれ検知するようにし
ている。
【0018】図3に示すように、検出器本体に角速度が
何ら作用していなくてガス流がまっすぐに流れて各ヒー
トセンサ121,122に均等に当たっているときに
は、ガス流が加熱ワイヤ111,112によって加熱さ
れたのち、その加熱されたガス流が各ヒートセンサ12
1,122に達してその伝達熱が検知されるまでの時間
が一定で、そのときの両者の検知時間(基準時間)が等
しくなっている。
何ら作用していなくてガス流がまっすぐに流れて各ヒー
トセンサ121,122に均等に当たっているときに
は、ガス流が加熱ワイヤ111,112によって加熱さ
れたのち、その加熱されたガス流が各ヒートセンサ12
1,122に達してその伝達熱が検知されるまでの時間
が一定で、そのときの両者の検知時間(基準時間)が等
しくなっている。
【0019】いま、例えば、図3に示すように、図中矢
印に示す方向に角速度ωが作用したとき、ガス流がヒー
トセンサ121側に偏向して、その偏向の程度に応じて
ガス通路10内におけるガス流量分布が変化して、ヒー
トセンサ121側の流速が上がってそれによる熱の検知
時間が早くなるとともに、その分ヒートセンサ122側
の流速が下がってそれによる熱の検知時間が遅れ、それ
により検知時間の基準からのずれの程度によってそのと
き作用している角速度ωの大きさが、また、各ヒートセ
ンサ121,122の検知時間が早くなるか遅くなるか
によってそのとき作用している角速度ωの方向が検出で
きる。
印に示す方向に角速度ωが作用したとき、ガス流がヒー
トセンサ121側に偏向して、その偏向の程度に応じて
ガス通路10内におけるガス流量分布が変化して、ヒー
トセンサ121側の流速が上がってそれによる熱の検知
時間が早くなるとともに、その分ヒートセンサ122側
の流速が下がってそれによる熱の検知時間が遅れ、それ
により検知時間の基準からのずれの程度によってそのと
き作用している角速度ωの大きさが、また、各ヒートセ
ンサ121,122の検知時間が早くなるか遅くなるか
によってそのとき作用している角速度ωの方向が検出で
きる。
【0020】ここでは、加熱ワイヤ111,112に正
弦波による交流電流を供給してそれを発熱駆動させ、そ
の各加熱ワイヤ111,112の加熱信号(正弦波交流
信号)を基準信号として各ヒートセンサ121,122
の出力を増幅したセンサ信号と比較して、その両信号の
位相差から検出器本体に作用する角速度ωの大きさおよ
び向きを検出するようにしている。
弦波による交流電流を供給してそれを発熱駆動させ、そ
の各加熱ワイヤ111,112の加熱信号(正弦波交流
信号)を基準信号として各ヒートセンサ121,122
の出力を増幅したセンサ信号と比較して、その両信号の
位相差から検出器本体に作用する角速度ωの大きさおよ
び向きを検出するようにしている。
【0021】その際、加熱ワイヤ111,112の加熱
信号および各ヒートセンサ121,122のセンサ信号
をそれぞれゼロクロスコンパレータによって方形波に変
換したうえで、各信号のゼロクロス点をそれぞれ検出し
て、各ヒートセンサ121,122のセンサ信号の何れ
の位相が進んでいるかを検出することにより、検出器本
体の左右方向に作用する角速度ωの方向を判定する。
信号および各ヒートセンサ121,122のセンサ信号
をそれぞれゼロクロスコンパレータによって方形波に変
換したうえで、各信号のゼロクロス点をそれぞれ検出し
て、各ヒートセンサ121,122のセンサ信号の何れ
の位相が進んでいるかを検出することにより、検出器本
体の左右方向に作用する角速度ωの方向を判定する。
【0022】そして、加熱ワイヤ111,112の加熱
信号におけるゼロクロス点と位相が進んでいるまたは遅
れている方のヒートセンサ111または112のセンサ
信号のゼロクロス点との間隔を計測して、検出器本体に
作用する角速度ωの大きさを判定する。
信号におけるゼロクロス点と位相が進んでいるまたは遅
れている方のヒートセンサ111または112のセンサ
信号のゼロクロス点との間隔を計測して、検出器本体に
作用する角速度ωの大きさを判定する。
【0023】図4に、そのときの加熱ワイヤ111,1
12の加熱信号HSおよびヒートセンサ121,122
の各センサ信号S1,S2をそれぞれゼロクロスコンパ
レータを用いて方形波に変換したときの各信号HS′,
S1′,S2′の位相関係の一例を示している。
12の加熱信号HSおよびヒートセンサ121,122
の各センサ信号S1,S2をそれぞれゼロクロスコンパ
レータを用いて方形波に変換したときの各信号HS′,
S1′,S2′の位相関係の一例を示している。
【0024】加熱電流の2乗が発生熱量となるので、各
センサ信号S1,S2の周波数が加熱信号HSのほぼ2
倍となっている。
センサ信号S1,S2の周波数が加熱信号HSのほぼ2
倍となっている。
【0025】ここでは、図3に示す方向に角速度ωが作
用してヒートセンサ122のセンサ信号S2よりもヒー
トセンサ121のセンサ信号S1の方の位相が進んでい
る場合を示している。
用してヒートセンサ122のセンサ信号S2よりもヒー
トセンサ121のセンサ信号S1の方の位相が進んでい
る場合を示している。
【0026】いま、図5に示す関係にあって、加熱信号
HS′の立上がりエッジと一方のセンサ信号S1′の立
上がりエッジ(または立下がりエッジ)、または加熱信
号HS′の立下がりエッジと一方のセンサ信号S1′の
立上がりエッジ(または立下がりエッジ)との間隔T1
の時間を計測することによって、角速度ωの大きさを求
めることができるが、この場合、周波数の異なる2つの
信号間の位相差を求めなければならないために、以下の
ような問題が生ずる。
HS′の立上がりエッジと一方のセンサ信号S1′の立
上がりエッジ(または立下がりエッジ)、または加熱信
号HS′の立下がりエッジと一方のセンサ信号S1′の
立上がりエッジ(または立下がりエッジ)との間隔T1
の時間を計測することによって、角速度ωの大きさを求
めることができるが、この場合、周波数の異なる2つの
信号間の位相差を求めなければならないために、以下の
ような問題が生ずる。
【0027】すなわち、ヒートセンサ121の出力を増
幅器によって増幅してとり出したセンサ信号S1をゼロ
クロスコンパレータによって方形波に変換すると、増幅
器やゼロクロスコンパレータなどのオフセットドリフト
により、図6に示すように、その変換レベルがドリフト
分δだけずれてしまう。そのため、方形波の立上がりエ
ッジではtdだけ位相が遅れ、その立下がりエッジでは
tdだけ位相が進むことになる。
幅器によって増幅してとり出したセンサ信号S1をゼロ
クロスコンパレータによって方形波に変換すると、増幅
器やゼロクロスコンパレータなどのオフセットドリフト
により、図6に示すように、その変換レベルがドリフト
分δだけずれてしまう。そのため、方形波の立上がりエ
ッジではtdだけ位相が遅れ、その立下がりエッジでは
tdだけ位相が進むことになる。
【0028】したがって、前述のようにセンサ信号S
1′の立上がりまたは立下がりの一方のエッジのみを用
いて加熱信号HS′とのあいだの位相差を求めるので
は、前述したセンサ信号S1′のオフセットドリフトに
よる位相のずれtd分が誤差要因となってしまう。
1′の立上がりまたは立下がりの一方のエッジのみを用
いて加熱信号HS′とのあいだの位相差を求めるので
は、前述したセンサ信号S1′のオフセットドリフトに
よる位相のずれtd分が誤差要因となってしまう。
【0029】そのため、本発明では、センサ信号S1′
の立上がりまたは立下がりの一方のエッジのみを用いる
のではなく、その立上がりおよび立下がりの両方のエッ
ジを用いて加熱信号HS′との比較を行わせて両信号の
位相差を求めるようにすれば、センサ信号S1′のオフ
セットドリフトによる位相のずれtdを相殺できること
に着目し、以下の手段をとるようにしたことを特徴とし
ている。
の立上がりまたは立下がりの一方のエッジのみを用いる
のではなく、その立上がりおよび立下がりの両方のエッ
ジを用いて加熱信号HS′との比較を行わせて両信号の
位相差を求めるようにすれば、センサ信号S1′のオフ
セットドリフトによる位相のずれtdを相殺できること
に着目し、以下の手段をとるようにしたことを特徴とし
ている。
【0030】本発明では、図7に示すように、基準とな
る加熱信号HSに対する一方のセンサ信号S1のずれの
程度から熱伝達時間を求めて検出器本体に作用する角速
度ωをわり出す際、加熱量のピーク点p1がヒートセン
サ121によって検出されてセンサ信号S1のピーク点
p2が生ずるまでの点p1と点p2との間が熱伝達時間
Tとなるので、加熱信号HS′の立上がりエッジとセン
サ信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、および加
熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S1′の立
下がりエッジとの間隔T2をそれぞれ計測し、それら各
計測値T1,T2を用いた演算処理によって熱伝達時間
Tを求めるようにしている。
る加熱信号HSに対する一方のセンサ信号S1のずれの
程度から熱伝達時間を求めて検出器本体に作用する角速
度ωをわり出す際、加熱量のピーク点p1がヒートセン
サ121によって検出されてセンサ信号S1のピーク点
p2が生ずるまでの点p1と点p2との間が熱伝達時間
Tとなるので、加熱信号HS′の立上がりエッジとセン
サ信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、および加
熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S1′の立
下がりエッジとの間隔T2をそれぞれ計測し、それら各
計測値T1,T2を用いた演算処理によって熱伝達時間
Tを求めるようにしている。
【0031】ここで、センサ信号S1′の半周期をTs
とすると、 T1=T+Ts/2 …(1) T2=T−Ts/2 …(2) によって与えられる。
とすると、 T1=T+Ts/2 …(1) T2=T−Ts/2 …(2) によって与えられる。
【0032】したがって、 (T1+T2)/2=T …(3) となり、各計測値T1,T2にもとづいて(3)式を計
算することによって熱伝達時間Tを求めることができ
る。
算することによって熱伝達時間Tを求めることができ
る。
【0033】その際、熱伝達時間Tがセンサ信号S1′
のn周期(=2n・Ts)だけずれている場合には、そ
の遅れ時間を考慮して、 T=(T1+T2)/2+2n・Ts …(4) とすればよい。
のn周期(=2n・Ts)だけずれている場合には、そ
の遅れ時間を考慮して、 T=(T1+T2)/2+2n・Ts …(4) とすればよい。
【0034】また、加熱信号HS′とセンサ信号S1′
との位相関係が図8に示すようになる場合があり、この
場合にはセンサ信号S1′の立下がりエッジとの間隔T
2が負となって、 T=(T1−T2)/2 …(5) として求められる。
との位相関係が図8に示すようになる場合があり、この
場合にはセンサ信号S1′の立下がりエッジとの間隔T
2が負となって、 T=(T1−T2)/2 …(5) として求められる。
【0035】加熱信号HS′の立上がりエッジとセンサ
信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、および加熱
信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S1′の立下
がりエッジとの間隔T2をそれぞれカウンタを用いて計
測するようにする際、各信号HS′,S1′間に何ら制
限を課さない場合、T1,T2の各値にそれぞれ正,負
の符号を考慮する必要があるので、それぞれ専用のアッ
プダウンカウンタを用いることが望ましい。
信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、および加熱
信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S1′の立下
がりエッジとの間隔T2をそれぞれカウンタを用いて計
測するようにする際、各信号HS′,S1′間に何ら制
限を課さない場合、T1,T2の各値にそれぞれ正,負
の符号を考慮する必要があるので、それぞれ専用のアッ
プダウンカウンタを用いることが望ましい。
【0036】しかし、各信号HS′,S1′間に制限を
課して、図9に示すように、両信号の位相関係が(a)
〜(c)の範囲内にあるようにすれば、T1,T2の各
値は必ず正となり、アップカウンタのみによってT1,
T2の各値を求めることができるようになる。しかも、
T1とT2とを同一カウンタによって連続的にカウント
することによって、T1+T2を直接求めることができ
るようになる。
課して、図9に示すように、両信号の位相関係が(a)
〜(c)の範囲内にあるようにすれば、T1,T2の各
値は必ず正となり、アップカウンタのみによってT1,
T2の各値を求めることができるようになる。しかも、
T1とT2とを同一カウンタによって連続的にカウント
することによって、T1+T2を直接求めることができ
るようになる。
【0037】ここで、(a)は検出器本体の左方向に角
速度ωが作用したときの上限の状態を、(b)は検出器
本体に何ら角速度ωが作用しないときの状態を、(c)
は検出器本体の右方向に角速度ωが作用したときの上限
の状態を示している。
速度ωが作用したときの上限の状態を、(b)は検出器
本体に何ら角速度ωが作用しないときの状態を、(c)
は検出器本体の右方向に角速度ωが作用したときの上限
の状態を示している。
【0038】その場合、カウントアップのみで計測範囲
を最大にとるには、検出器本体に角速度ωが何ら作用し
ていないときに、両信号HS′,S1′の位相関係が図
9に示す(b)の状態にあることが必要である。
を最大にとるには、検出器本体に角速度ωが何ら作用し
ていないときに、両信号HS′,S1′の位相関係が図
9に示す(b)の状態にあることが必要である。
【0039】そのためには、加熱信号HS′もしくはセ
ンサ信号S1′の位相をシフトレジスタなどを用いて一
定にずらせばよく、容易に実現できる。
ンサ信号S1′の位相をシフトレジスタなどを用いて一
定にずらせばよく、容易に実現できる。
【0040】例えば、加熱信号HS′の位相をTdだけ
遅らせると、 T1=T+Ts/2−Td …(6) T2=T−Ts/2−Td …(7) となり、 T=(T1−T2)/2+Td …(8) として熱移動時間Tが求められる。
遅らせると、 T1=T+Ts/2−Td …(6) T2=T−Ts/2−Td …(7) となり、 T=(T1−T2)/2+Td …(8) として熱移動時間Tが求められる。
【0041】以上の説明は、加熱信号HS′またはセン
サ信号S1′の位相を反転させたときにも同様である。
サ信号S1′の位相を反転させたときにも同様である。
【0042】なお、本発明によれば、ヒートセンサ12
1,122を必ずしも一対に設ける必要がなく、その何
れか一方を省略しても角速度ωの検出が可能である。
1,122を必ずしも一対に設ける必要がなく、その何
れか一方を省略しても角速度ωの検出が可能である。
【0043】そして、ヒートセンサ121,122のう
ちの一方の省略に応じて、対向する加熱ワイヤ111,
112のうちの一方を省略することができる。
ちの一方の省略に応じて、対向する加熱ワイヤ111,
112のうちの一方を省略することができる。
【0044】図10は、本発明を具体的に実施するため
の一構成例を示している。
の一構成例を示している。
【0045】ここでは、加熱信号HS′の立上がりエッ
ジとセンサ信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、
および加熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S
1′の立下がりエッジとの間隔T2を1つのカウンタを
用いてアップ方向に連続的にカウントすることによって
熱伝達時間Tを計測して検出器本体の左右方向に作用す
る角速度ωの大きさを求めるとともに、加熱信号HS′
に対してセンサ信号S1′の位相がその基準位置から進
んでいるか遅れているか検出して角速度ωの方向を判定
するようにしている。
ジとセンサ信号S1′の立上がりエッジとの間隔T1、
および加熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S
1′の立下がりエッジとの間隔T2を1つのカウンタを
用いてアップ方向に連続的にカウントすることによって
熱伝達時間Tを計測して検出器本体の左右方向に作用す
る角速度ωの大きさを求めるとともに、加熱信号HS′
に対してセンサ信号S1′の位相がその基準位置から進
んでいるか遅れているか検出して角速度ωの方向を判定
するようにしている。
【0046】その構成にあって、まず、ゼロクロスコン
パレータ21,22において、加熱信号HSおよびセン
サ信号S1が方形波信号HS′およびS1′にそれぞれ
変換される。
パレータ21,22において、加熱信号HSおよびセン
サ信号S1が方形波信号HS′およびS1′にそれぞれ
変換される。
【0047】次いで、カウント期間決定部23におい
て、加熱信号HS′の立上がりエッジとセンサ信号S
1′の立上がりエッジとが検出されて、カウンタ24に
おいてその各立上がりエッジの間隔T1の時間を計測さ
せるべく、そのカウンタ24にスタート,ストップの制
御信号が与えられる。
て、加熱信号HS′の立上がりエッジとセンサ信号S
1′の立上がりエッジとが検出されて、カウンタ24に
おいてその各立上がりエッジの間隔T1の時間を計測さ
せるべく、そのカウンタ24にスタート,ストップの制
御信号が与えられる。
【0048】続けて、カウント期間決定部23におい
て、加熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S
1′の立下がりエッジとが検出されて、カウンタ24に
おいてその各立下がりエッジの間隔T2の時間を計測さ
せるべく、そのカウンタ24にスタート,ストップの制
御信号が与えられる。
て、加熱信号HS′の立下がりエッジとセンサ信号S
1′の立下がりエッジとが検出されて、カウンタ24に
おいてその各立下がりエッジの間隔T2の時間を計測さ
せるべく、そのカウンタ24にスタート,ストップの制
御信号が与えられる。
【0049】しかして、カウンタ24は、スタート,ス
トップの制御信号にしたがって基準クロックのカウント
をアップ方向に連続的に行うことによって、加熱信号H
S′の立上がりエッジとセンサ信号S1′の立上がりエ
ッジとの間隔T1と加熱信号HS′の立下がりエッジと
センサ信号S1′の立下がりエッジとの間隔T2との和
(T1+T2)を計測する。
トップの制御信号にしたがって基準クロックのカウント
をアップ方向に連続的に行うことによって、加熱信号H
S′の立上がりエッジとセンサ信号S1′の立上がりエ
ッジとの間隔T1と加熱信号HS′の立下がりエッジと
センサ信号S1′の立下がりエッジとの間隔T2との和
(T1+T2)を計測する。
【0050】また、データラッチおよびカウンタクリア
信号発生部25において、センサ信号S1′の立下がり
エッジが検出されて、カウンタ24におけるカウント動
作の終了時点でレジスタ26にデータラッチ信号が与え
られて、そのときのカウンタ24のカウント値がレジス
タ26に記憶される。
信号発生部25において、センサ信号S1′の立下がり
エッジが検出されて、カウンタ24におけるカウント動
作の終了時点でレジスタ26にデータラッチ信号が与え
られて、そのときのカウンタ24のカウント値がレジス
タ26に記憶される。
【0051】そのレジスタ26の記憶内容が角速度検出
データ(デジタルデータ)RDとしてマイクロコンピュ
ータからなる信号処理部28に与えられて、そこで熱伝
達時間Tが算出されて、そのとき検出器本体に作用する
角速度ωの大きさがわり出される。
データ(デジタルデータ)RDとしてマイクロコンピュ
ータからなる信号処理部28に与えられて、そこで熱伝
達時間Tが算出されて、そのとき検出器本体に作用する
角速度ωの大きさがわり出される。
【0052】同時に、方向判定部27において、加熱信
号HS′に対してセンサ信号S1′の位相がその基準位
置から進んでいるか遅れているかが検出されて、その検
出結果に応じた方向信号DSを信号処理部28に出力す
る。信号処理部28は、その与えられた方向信号DSに
したがって、そのとき検出器本体に作用している角速度
ωの方向を判定する。
号HS′に対してセンサ信号S1′の位相がその基準位
置から進んでいるか遅れているかが検出されて、その検
出結果に応じた方向信号DSを信号処理部28に出力す
る。信号処理部28は、その与えられた方向信号DSに
したがって、そのとき検出器本体に作用している角速度
ωの方向を判定する。
【0053】データラッチおよびカウンタクリア信号発
生部25から出されるデータラッチおよびリセット信号
は、信号処理部28における割込み信号としても用いら
れる。
生部25から出されるデータラッチおよびリセット信号
は、信号処理部28における割込み信号としても用いら
れる。
【0054】
【発明の効果】以上、本発明によるガス式角速度検出器
は、発熱体により加熱されたガス流が検出器本体に作用
する角速度により偏向したときの熱の移動状態をヒート
センサによって検知するようにした熱移動検知型のもの
にあって、発熱体の交流駆動による加熱信号とヒートセ
ンサからのセンサ信号とをそれぞれ方形波に変換したう
えで、各信号のエッジ間隔から熱伝達時間をわり出して
角速度の大きさを求めるようにしているので、角速度を
デジタル的に検出することができ、ノイズに強く、温度
ドリフトやセンサ特性の経時変化の影響を受けることな
く、高分解能をもって角速度を精度良く検出することが
できるようになる。
は、発熱体により加熱されたガス流が検出器本体に作用
する角速度により偏向したときの熱の移動状態をヒート
センサによって検知するようにした熱移動検知型のもの
にあって、発熱体の交流駆動による加熱信号とヒートセ
ンサからのセンサ信号とをそれぞれ方形波に変換したう
えで、各信号のエッジ間隔から熱伝達時間をわり出して
角速度の大きさを求めるようにしているので、角速度を
デジタル的に検出することができ、ノイズに強く、温度
ドリフトやセンサ特性の経時変化の影響を受けることな
く、高分解能をもって角速度を精度良く検出することが
できるようになる。
【0055】その際、特に本発明によれば、加熱信号と
センサ信号とをそれぞれ方形波に変換したときの各信号
の立上がりエッジの間隔とその立下がりエッジの間隔と
の両方を考慮して、その両方の間隔を計測した結果から
熱伝達時間をわり出して角速度の大きさを求めるように
しているので、方形波に変換されたセンサ信号のオフセ
ットドリフトによる位相のずれが誤差要因となることな
く、角速度の検出を精度良く行わせることができるとい
う利点を有している。
センサ信号とをそれぞれ方形波に変換したときの各信号
の立上がりエッジの間隔とその立下がりエッジの間隔と
の両方を考慮して、その両方の間隔を計測した結果から
熱伝達時間をわり出して角速度の大きさを求めるように
しているので、方形波に変換されたセンサ信号のオフセ
ットドリフトによる位相のずれが誤差要因となることな
く、角速度の検出を精度良く行わせることができるとい
う利点を有している。
【0056】そして、本発明によれば、加熱信号のピー
クとセンサ信号のピークとの時間差から熱伝達時間を計
測するようにしているので、角速度の検出を適正に行わ
せることができるという利点を有している。
クとセンサ信号のピークとの時間差から熱伝達時間を計
測するようにしているので、角速度の検出を適正に行わ
せることができるという利点を有している。
【図1】本発明に係るガス式角速度検出器の一構成例を
示す平断面図である。
示す平断面図である。
【図2】同実施例におけるガス通路部分の簡略図であ
る。
る。
【図3】ガス通路内におけるガス流の状態を示す平面図
である。
である。
【図4】発熱体の加熱信号およびヒートセンサ対の各セ
ンサ信号をそれぞれ方形波に変換した各信号の位相関係
の一例を示す図である。
ンサ信号をそれぞれ方形波に変換した各信号の位相関係
の一例を示す図である。
【図5】発熱体の加熱信号および一方のヒートセンサか
らのセンサ信号をそれぞれ方形波に変換したときの各信
号の一例を示す図である。
らのセンサ信号をそれぞれ方形波に変換したときの各信
号の一例を示す図である。
【図6】方形波の変換レベルがずれたときのセンサ信号
の変換状態を示す図である。
の変換状態を示す図である。
【図7】加熱信号とセンサ信号との各ピーク点の関係お
よびそれぞれ方形波に変換された信号の位相関係の一例
を示す図である。
よびそれぞれ方形波に変換された信号の位相関係の一例
を示す図である。
【図8】発熱体の加熱信号およびヒートセンサ対の各セ
ンサ信号をそれぞれ方形波に変換した各信号の位相関係
の他の例を示す図である。
ンサ信号をそれぞれ方形波に変換した各信号の位相関係
の他の例を示す図である。
【図9】左,右方向に加わる加速度の大きさが制限され
たときの加熱信号とセンサ信号とのあいだの位相の変化
状態を示す図である。
たときの加熱信号とセンサ信号とのあいだの位相の変化
状態を示す図である。
【図10】本発明を具体的に実施するための一構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
10 ガス通路 111加熱ワイヤ 112加熱ワイヤ 121ヒートセンサ 122 ヒートセンサ 21 ゼロクロスコンパレータ 22 ゼロクロスコンパレータ 23 カウント期間決定部 24 カウンタ 25 データラッチおよびカウンタクリア信号発生部 26 レジスタ 27 方向判定部 28 信号処理部 HS 加熱信号 S1 センサ信号 S2 センサ信号 HS′ 方形波に変換された加熱信号 S1′ 方形波に変換されたセンサ信号
Claims (3)
- 【請求項1】 発熱体の交流駆動によってガス通路内を
流れるガス流を加熱する加熱信号と、検出器本体に角速
度が作用したときのガス流の偏向状態に応じてガス流に
より伝達される熱を発熱体の下流側に設けられたヒート
センサを介して検知したセンサ信号とのずれの程度から
熱伝達時間を求めて前記角速度をわり出すようにしたガ
ス式角速度検出器であって、前記加熱信号とセンサ信号
とをそれぞれ方形波に変換する手段と、方形波に変換さ
れた加熱信号の立上りエッジとセンサ信号の立上りエッ
ジとの間隔T1および方形波に変換された加熱信号の立
下りエッジとセンサ信号の立下りエッジとの間隔T2を
計測する手段と、各計測値T1,T2を用いた所定の演
算処理によって熱伝達時間を求める手段とをとるように
したことを特徴とするガス式角速度検出器。 - 【請求項2】 各計測値T1,T2を用いた所定の演算
処理によって、加熱信号のピークとセンサ信号のピーク
との時間差を求めるようにしたことを特徴とする前記第
1項の記載によるガス式角速度検出器。 - 【請求項3】 方形波に変換された加熱信号の立上りエ
ッジとセンサ信号の立上りエッジとの間隔T1および方
形波に変換された加熱信号の立下りエッジとセンサ信号
の立下リエッジとの間隔T2が常に正の値となるように
加熱信号とセンサ信号との位相間に制限を課して、1つ
のカウンタによって間隔T1と間隔T2とをアップ方向
に連続的にカウントすることによって各間隔の和(T1
+T2)を計測し、その計測値(T1+T2)を用いた
所定の演算処理によって熱伝達時間を求めるようにした
ことを特徴とする前記第1項または第2項の記載による
ガス式角速度検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358109A JPH06174738A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ガス式角速度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358109A JPH06174738A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ガス式角速度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174738A true JPH06174738A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18457592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4358109A Pending JPH06174738A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ガス式角速度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06174738A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102650648A (zh) * | 2011-02-24 | 2012-08-29 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP4358109A patent/JPH06174738A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102650648A (zh) * | 2011-02-24 | 2012-08-29 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
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