JPH075417Y2

JPH075417Y2 - ガスレートセンサ

Info

Publication number: JPH075417Y2
Application number: JP1990013747U
Authority: JP
Inventors: 道彦三村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2005-02-08
Also published as: JPH03106458U

Description

【考案の詳細な説明】 a.産業上の利用分野本考案は、ガスレートセンサに関し、特に、交流電圧を
センサに供給し、センサから得られた信号を復調器を介
して復調して角速度に比例したS/N比の高い直流出力を
得るための新規な改良に関するものである。

b.従来の技術従来、用いられていたこの種のガスレートセンサとして
は種々あるが、その中で代表的な構成について述べる
と、第３図及び第４図で示す特開昭１−167671号の構成
を開示することができる。

すなわち、一対の第１、第２抵抗器R₁，R₂を有するブリ
ッジ回路20の二辺には、一対の同一特性を有する第１セ
ンサ7a及び第２センサ7bが接続されており、これらの各
センサ7a,7bは、例えば、ホットワイヤから構成されて
いる。

前記ブリッジ回路20における第１抵抗器R₁と第１センサ
7a間の第１接続点P₁と、第２抵抗R₂と第２センサ7b間の
第２接続点P₂との間には、定電圧及び定電流からなる電
源６が接続されている。

前記各抵抗R₁，R₂間の第３接続点14aと、前記各センサ7
a,7b間の第４接続点14bとの間には、信号処理回路部14
が接続されている。

また、前記各センサ7a,7bは、複数のガス通気孔5a〜5d
を有する電極ホルダ５に植設された４個のホルダ6a〜6d
に張設されており、各センサ7a,7bは互いに所定の間隔
をおいて設けられている。

従って、第４図に示す各センサ7a,7bに対して、図示し
ない気体ポンプからのガスが供給されている状態で、外
部から角速度入力が発生し、ガスの偏流が起こった場合
の、各センサ7a,7bの温度差に基づく抵抗差によって、
信号処理回路部14から電圧差としての角速度信号を出力
することができる。

c.考案が解決しようとする課題従来のガスレートセンサは、以上のように構成されてい
たため、次のような課題を有していた。

すなわち、前述の従来構成においては、各センサから検
出する電圧が極めて微少であり、この微少電圧を直接用
いていたため、信号処理回路部に用いるアンプとして
は、極めて高利得の特性が必要となる。

このような高利得アンプの電源投入直後に発生するウォ
ームアップドリフトは、検出する電圧に対して無視でき
ない程度のレベルとなり、出力信号の中にウォームアッ
プドリフトを生じることになり、これによって、センサ
のウォームアップ時間の短縮を計る場合に、基準となる
零点に対する零点誤差となって現れていた。

また、アンプ自体が極めて高利得であるため、雑音も入
りやすく、S/N比を向上させることが極めて困難であっ
た。

本考案は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、交流電圧をセンサに供給し、センサから
得られた信号を復調器を介して復調して角速度に比例し
たS/N比の高い直流出力を得るようにしたガスレートセ
ンサを提供することを目的とする。

d.課題を解決するための手段本考案によるガスレートセンサは、ブリッジ回路の二辺
に設けられたセンサに対して気体ポンプからのガスを供
給し、角速度入力時の前記各センサにおける信号レベル
差に基づいて角速度を検出するようにしたガスレートセ
ンサにおいて、前記ブリッジ回路に接続された復調器
と、前記交流電圧源と前記復調器間に設けられた復調信
号作成器と、前記復調器に接続されたローパスフィルタ
とを備えた構成である。

e.作用本考案によるガスレートセンサにおいては、ブリッジ回
路に交流電圧源からの交流電圧であるsin波を供給した
状態で、外部から角速度の入力があると、各センサ間に
発生した交流電圧差は、アンプで増幅された後、復調器
において復調信号に基づいて復調される。

さらに、この復調された検出信号は、ローパスフィルタ
で直流に変換され、角速度に比例した直流出力を得るこ
とができる。

従って、復調器を経ることにより、極めてS/N比の高い
安定した高精度の角速度信号を得ることができる。

f.実施例以下、図面と共に本考案によるガスレートセンサの好適
な実施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて
説明する。

第１図及び第２図は、本考案によるガスレートセンサを
示すもので、第１図はブロック図、第２図は断面図であ
る。

図において、符号１で示されるものは全体がほぼ円筒状
をなし、その両端が開放された形状からなるケーシング
であり、このケーシング１の各端部は、ポンプホルダ２
及び中継端子板３によって各々閉塞され、ケーシング１
内が外部から遮断されている。

このポンプホルダ２には、電歪形のセラミック円板から
なる振動板4aが設けられ、その周縁部がポンプホルダ２
に一体状に固着されることによつて、電歪振動ポンプ４
（気体ポンプ）が形成それている。

又、このケーシング１の内部には、この振動板4aから所
定距離だけ離間した位置に電極ホルダ５が配置され、こ
の電極ホルダ５は第５図に示されるように構成されてい
る。

すなわち、電極ホルダ５には、４個のガス案内孔5a〜5d
が形成され、さらに、４個の電極6a〜6dが、中心軸に対
して対称的に配置されている。これらの電極6a〜6dのう
ち、電極6a及び6b間及び6c及び6d間には、ホットワイヤ
7a及び7bが溶着によって接続されている。

さらに、前記ケーシング１内における前記中継端子板３
の近傍位置には、ノズル孔８及び補助孔９を有するノズ
ル板10が設けられ、この中継端子板３とノズル板10との
間には、それらのほぼ中間位置にダストプレート11が設
けられている。

前記電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）の振動板4aと前記
ポンプホルダ２との間には、ポンプ室12が形成されてお
り、この電歪振動ポンプ４によって送り出されたガス
は、ガス案内孔5a〜5dを経てガス流路13に送られる。

前記ケーシング１の中継端子板３の外方位置には、ICか
らなる信号処理回路部14が設けられ、この信号処理回路
部14は、外部から電力を受け、又、ホットワイヤ7a及び
7bの出力信号を外部へ取り出すための中継端子板３の中
継端子15に接続されている。

又、前記中継端子板３には、リードピン16が設けられ、
このリードピン16は外部ケーシング17に設けられた外部
端子18に接続されている。

前記外部端子18は、前記電歪振動ポンプ４の作動に要す
る電力及び前記ホットワイヤ7a及び7bを加熱するために
要する電力を、信号処理回路部14及びリードピン16を経
ると共に、ケーシング１内の軸方向に配設された複数の
リード線19を介して、適宜供給する作用を有している。

次に、第１図に示すブロック図は、第３図に示す従来の
検出部に対応する本考案による検出部を示しており、第
３図と同一又は同等部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。

第１図において、第１接続点P₁には、交流電圧源6Aが接
続され、この電圧源6Aはsin波、矩形波等よりなり、ノ
イズの観点からsin波が最適である。

ブリッジ回路20の第３、第４接続点14a,14b間に接続さ
れたアンプ21には、復調器22が接続され、この復調器22
と前記第１接続点P₁間には、復調信号作成器23が接続さ
れている。

前記復調器22には、ローパスフィルタ24が接続され、こ
のローパスフィルタ24からは直流電圧から角速度に比例
した出力信号24aが出力される。

本考案によるガスレートセンサは、以上のように構成さ
れており、以下に、その動作について説明する。

まず、電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）が通電される
と、振動板4aが振動し、ポンプ室12内のガスが圧縮さ
れ、この圧縮ガスはこの振動板4aの吐出口4b及び電極ホ
ルダ５の吐出口5eを介して流路13に流れ、ノズル板10と
ダストプレート11との間に形成された空間に導かれ、ノ
ズル孔８と補助口９とを経て、ケーシング１内の中空円
筒部1a内の空間部1b内を、各電極6a〜6dに向かって噴出
される。

前述の圧縮ガスは、各電極6a〜6dに溶接された各ホット
ワイヤ7a及び7bを均等に冷却した後、ガス案内孔5a〜5d
を経て振動板4aに向かって排出され、この排出ガスは再
び電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）の作用によって、流
路13を経てノズル板10に戻り、ケーシング１内を矢印の
方向に従って循環している。

さらに、前記交流電圧源6Aからブリッジ回路20に、交流
電圧が印加され、各センサ7a,7bは加熱されている。

前述の状態で、ケーシング１に角速度が印加されない場
合には、各ホットワイヤ7a及び7bは均一に冷却される
が、外部から角速度が加えられた場合には、ガス流がケ
ーシング内において偏位し、各ホットワイヤ7a及び7bの
間において不均一状態が生じ、そのために各ホットワイ
ヤ7a及び7b間には、微少な電圧差が発生し、この電圧差
はアンプ21で増巾されて復調器22に入力される。

この復調器22には、励磁に用いた前記交流電圧源6Aから
の同期した復調信号23aが復調信号作成器23から供給さ
れ、前記アンプ21からの検出信号21aが復調される。

前記復調器22からの復調信号22aは、ローパスフィルタ2
4を介して角速度に比例した直流電圧よりなる出力信号2
4aが得られる。

また、交流電圧源6Aの交流電圧の周波数は、全体の回路
部品によって最適値を決めることができるが、多少の周
波数変動については、復調信号作成器23からの復調信号
23aに同期して復調されるため、特に問題が発生するこ
とはない。

さらに、交流電圧の電圧振幅は、センサ7a,7bの感度、
アンプ21の利得等により最適値に設定している。

尚、前記センサはホットワイヤを用いた場合について述
べたが、これに限らず、歪センサ等の他のセンサを用い
ることもできる。

g.考案の効果本考案によるガスレートセンサは、以上のように構成さ
れているため、次のような効果を得ることができる。

すなわち、交流電圧をブリッジ回路に供給し、得られた
検出信号を励磁に同期した信号により復調し、ローパス
フィルタを介して直流出力を得るようにしているため、
S/N比を向上させ、高精度の角速度検出を達成すること
ができる。

また、アンプを高利得形とした場合でも、ノイズが極め
て少ないため、従来発生していたウォームアップドリフ
トを抑え、電源投入直後から安定した立上がりを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本考案によるガスレートセンサを
示すためのもので、第１図はブロック図、第２図は断面
図、第３図及び第４図は従来のガスレートセンサを示す
ためのもので、第３図は回路図、第４図はセンサを示す
平面図である。４は気体ポンプ、6Aは交流電圧源、7a,7bはセンサ、20
はブリッジ回路、22は復調器、23は復調信号作成器、24
はローパスフィルタ、24aは出力信号である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ブリッジ回路（20）の二辺に設けられたセ
ンサ（7a,7b）に対して気体ポンプ（４）からのガスを
供給し、角速度入力時の前記各センサ（7a,7b）におけ
る信号レベル差に基づいて角速度を検出するようにした
ガスレートセンサにおいて、前記ブリッジ回路（20）に接続された交流電圧源（6A）
と、前記ブリッジ回路（20）に接続された復調器（22）
と、前記交流電圧源（6A）と前記復調器（22）間に設け
られた復調信号作成器（23）と、前記復調器（22）に接
続されたローパスフィルタ（24）とを備え、前記ローパ
スフィルタ（24）より角速度に比例した直流電圧の出力
信号（24a）を得るようにしたことを特徴とするガスレ
ートセンサ。