JPH0830710B2

JPH0830710B2 - 角速度検出器

Info

Publication number: JPH0830710B2
Application number: JP2057553A
Authority: JP
Inventors: 雅幸池上; 文孝高橋; 明飯星; 友行西尾; 伸一富山; 浩達土田; 良一土屋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: US5270960A; EP0445778B1; DE69102312D1; JPH03257373A; DE69102312T2; EP0445778A1

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電気的に検
出する角速度検出器に関する。

従来技術一般に、この種の角速度検出器としては、検出器本体
に角速度運動が加わったときのガス流の偏向を感温素子
対によって検出するガス式によるもの、あるいは検出器
本体に角速度運動が加わったときのピエゾ素子対の共振
周波数の変化を検出するピエゾ式によるものなどがある
が、感温素子やピエゾ素子などのセンサ自体の特性が温
度変化や経時変化などによって変動して、その変動が角
速度検出の誤差要因となっている。

すなわち、このような角速度検出器では、検出器本体
に角速度運動が何ら加わらないのにもかかわらず、一対
に設けられる感温素子やピエゾ素子などのセンサ素子の
特性のばらつきなどに起因した出力分が生じてしまい、
それが角速度検出の誤差となるために、その出力分を角
速度検出信号からオフセットさせる必要がある。

しかして、従来では、そのオフセットの出力分が検出
器の内部温度の変化に応じて変動するものであるため、
検出器本体をヒータによって強制加熱して、その内部温
度を温度センサによって検出した温度が常に予め設定さ
れた温度になるようにヒータの加熱制御を行わせて、そ
の設定温度に応じた所定のオフセット値を用いて角速度
検出信号のオフセット補正を行わせるようにしている。

しかし、このようなヒータによる加熱制御手段をとる
のでは、検出器の内部温度が設定温度に立ち上がるまで
のあいだ時間を要して、その間、角速度検出信号のオフ
セット補正を行わせることができず、また経時変化に対
応できないという問題がある。

目的本発明は以上の点を考慮してなされたもので、検出器
の内部温度が常に設定温度となるようにヒータによる加
熱制御を行わせる際、そのヒータ加熱による温度立上げ
の直後から角速度検出信号のオフセット補正を経時変化
に対応して高精度に行わせることができるようにした角
速度検出器を提供するものである。

構成本発明は、その目的を達成するため、移動体に搭載さ
れ、その移動体に作用する角速度を電気的に検出する角
速度検出器において、その検出器本体の温度を検出する
温度検出手段と、その検出器本体をヒータにより加熱す
る加熱手段と、その検出器本体の温度が予め設定された
温度になるように前記ヒータの加熱制御を行う加熱制御
手段と、その検出器本体の温度に応じたオフセット補正
値を記憶する記憶手段と、その検出器本体の検出された
温度が設定温度以下のとき、そのときの温度に応じて前
記記憶手段から読み出されたオフセット補正値によって
角速度検出出力のオフセット補正を行う補正手段と、移
動体が停止、走行状態にあることを検出する停止／走行
検出手段と、検出器本体の温度が設定温度になってお
り、かつ移動体が停止していることが検出されていると
きに、そのときの検出出力から得られる実オフセット値
と前記記憶手段に記憶されている設定温度に応じたオフ
セット補正値との差の所定の割合を、そのときの実オフ
セット値に加減した値を新たなオフセット補正値として
前記記憶手段の記憶内容を更新させる記憶更新手段と、
検出器本体の温度が設定温度になっており、かつ移動体
が走行していることが検出されているとき、前記更新さ
れたオフセット補正値によって角速度検出出力のオフセ
ット補正を行う補正手段とをとるようにしている。

また、本発明は、経時変化に良く追随したオフセット
補正を行わせるべく、検出器本体の温度が設定温度にな
ってからの経過時間に応じて、移動体が停止していると
きに得られる実オフセット値と記憶手段に記憶されてい
る設定温度に応じたオフセット補正値との差の所定の割
合を変化するようにしている。

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２図に、ガス式による角速度検出器本体の一構成例
を示している。

同図の構成にあって、ケーシング８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９が形成されている。また、
そのケーシング８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11との間に軸方向のガス通
路10が形成されている。

また、ケーシング８内に収納される本体部11は、ホル
ダ部12と首部13と筒体部14とからなっており、そのホル
ダ部12によってケーシング８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12内にはポンプ
室15が形成されており、そのポンプ室15内にはピエゾプ
レート16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17からガス通路10
内に送り出されるようになっている。

ガス通路10内に送り出されたガスは、筒体部14の端面
の中央部分に形成されたノズル孔18およびその周囲に複
数形成された整流孔19からその筒体部14の内部に形成さ
れたセンサ室20内に層流として噴出され、そのセンサ室
20の先方に設けられた一対のヒートワイヤ21a,21b部分
を通過したのちにポンプ室15に戻って再びポンプ作用に
よってガス通路10内に送り出されるようになっている。

なお、ケーシング８のフランジ９部分には、抵抗ブリ
ッジ回路，増幅器，電源回路などが実装される回路基板
22が取り付けられている。図中、23は検出器本体を支持
する支持筒を示している。

一対のヒートワイヤ21a,21bは、第３図に示すよう
に、ノズル孔18の中心線O-Oに対して左右対象となるよ
うに配設されており、検出器に何ら横方向の角速度ωが
作用しないときにはノズル孔18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21
a,21bに均等に当たり、その各ヒートワイヤ21a,21bに対
する放熱量を等しくしている。

このような状態にあって、センサ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ノズル孔18から
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、そのためガス流が一方のヒートワイヤ21a
に多く当たって各ヒートワイヤ21a,21bに対する放熱量
に差異をきたすことになる。

そして、その放熱量の差異にもとづく各ヒートワイヤ
21a,21bにおける感温出力の差が、そのヒートワイヤ21
a,21bとともに構成された抵抗ブリッジ回路（第４図参
照）および増幅器を介してとり出され、そのとり出され
た信号の極性および大きさによって検出器に作用する角
速度ωの向きおよび大きさが検出されるようになってい
る。

しかして、その検出された角速度ωを時間積分するこ
とによって、そのあいだの移動体の進行方向の変化量を
求めることができる。

第４図に、抵抗ブリッジ回路の構成例を示している。
図中、基準抵抗Ra,Rbは抵抗が既知の基準抵抗、Ｅは定
電圧電源、AMPは増幅器である。

また、このようなガス式角速度検出器では、製造上の
理由などからして、一対に設けられるヒートワイヤ21a,
21bの各温度抵抗特性をそろえることが難しく、その特
性が第５図に示すようにばらついてしまう。そのため、
角速度ωが何ら作用しなくても、検出器本体の内部温度
の変化や経時変化などによってブリッジの平衡条件がく
ずれて出力を生じてしまい、その出力分が角速度ωの検
出誤差の要因になっている。

そのため、第２図に示すように、検出器本体を恒温槽
24内に入れて、ケーシング８および支持筒23にそれぞれ
螺旋状に巻回されたヒータ線25によって検出器本体を強
制的に加熱し、温度センサ26によって検出器本体の内部
温度を検出しながら、その検出温度が常に予め設定され
た温度となるようにヒータ線25による加熱の制御を行わ
せるようにしている。

そして、その検出器本体の内部が設定温度に保持され
ている状態において、移動体が停止するたびに、そのと
きの角速度検出器の出力をオフセット値としてメモリに
更新しながら記憶して、そのメモリに記憶されたオフセ
ット値にしたがって移動体の移動時における角速度検出
信号のオフセット補正を行わせるようにしている。

しかして、このようなオフセット補正手段によれば、
外部の温度変化の影響を受けることなく、また経時変化
の影響を受けることなく、移動体の進行方向の変化にと
もなう角速度ωを精度良く検出することができるように
なる。

本発明は、以上のような角速度検出器にあって、特
に、ヒータ線25に通電を開始してから検出器本体の内部
温度が設定温度に達するまでの間、その間における温度
の変化に応じたオフセット値の特性に再現性があること
に着目し、予め検出器本体に角速度が何ら作用しない移
動体の停止状態時または直進状態時に温度に応じたオフ
セット値の特性のテーブルを作成しておき、ヒータ線25
に通電を開始してから検出器本体の内部が設定温度に達
するまでのあいだ、温度センサ26によって検出された温
度に応じたオフセット値をテーブルから読み出して、角
速度検出信号のオフセット補正を行わせるようにしてい
る。

第６図に、ヒータ線25に通電を開始したときの検出器
本体の内部温度の立上がり特性を示している。T₁は通電
開始時の内部温度である。またT₂は立上がり完了の設定
温度であり、移動体に搭載する際の環境温度を考慮して
70℃温度に設定されている。

第７図に、その検出器本体の内部温度の立上がりに応
じたオフセット値の特性を示している。

第８図に、その立上がり時における温度に対するオフ
セット値の特性を示している。

したがって、本発明によれば、ヒータ線25に通電を開
始してから検出器本体の内部が設定温度に達するまでの
間にあっても、テーブルを用いて移動体の進行方向の変
化にともなう角速度ωを精度良く検出することができる
ようになる。

第１図に、本発明を具体的に実施するための構成例を
示している。

図中、１はマイクロコンピュータなどからなる信号処
理装置で、検出器本体２の内部に設けられた前記温度セ
ンサ26からの温度検出信号Ｔを読み込みながら、その検
出温度が予め設定された温度になるように、前記ヒータ
線25の駆動回路３に制御指令CSを与えて、その駆動制御
を行う。

また、信号処理装置１は、移動体の移動速度を検出す
る速度センサ４からの速度検出信号ｖを読み込んで、移
動体が停止状態にあるか否かを検知し、移動体が停止状
態にあるときの検出器本体２の出力信号Υおよび温度検
出信号Ｔを読み込んで前記テーブルを作成し、その作成
されたテーブルを不揮発性のメモリ５に登録する。

また、信号処理装置１は、検出器本体２の内部温度が
設定温度に達した状態で移動体が停止するたびに、その
ときの出力信号Υからオフセット値を得て、その得られ
たオフセット値をメモリ５に更新しながら登録する。

さらに、信号処理装置１は、立上がり時の温度検出信
号Ｔに応じてメモリ５に登録されたテーブルから所定の
オフセット値を読み出して、また設定温度に達したのち
にメモリ５から所定のオフセット値を読み出して、移動
体の移動時に検出器本体２から送られてくる角速度検出
信号Υからそのオフセット値を減ずることによって補正
された角速度信号Υ′を出力する。

また、本発明では、温度に応じたオフセット値の特性
のテーブルを作成する際、第６図ないし第８図に示すよ
うに、検出器本体の内部温度が設定温度T₂に達する直前
ではオフセット値の立上がり特性が緩やかになって、オ
フセット値が安定しだすことから、その直前の一定の範
囲における温度のサンプリング間隔を密にして、オフセ
ット値のデータ数を増やすようにしている。

具体的には、設定温度T₂を70℃に設定する場合、立上
がり特性の比較的急峻な65℃未満の領域にあっては0.5
℃きざみで温度をサンプリングしてそれぞれ対応するプ
リセット値を定め、立上がり特性が緩やかになる65℃以
上の領域にあっては0.1℃きざみで温度をサンプリング
してそれぞれ対応するプリセット値を定める。

しかして、このようなテーブル作成手段をとることに
より、実際の立上がり特性に即したより高精度なオフセ
ット補正を行わせることができるようになる。

また、本発明では、角速度検出器の経時変化による温
度に応じたオフセット値の特性の変化に対処するため、
信号処理装置１において、移動体が停止状態にあるとき
の立上げに際して、温度センサ26によって検出器本体の
内部温度を検出しながら実際の検出器の出力を求めて、
メモリ５に登録されたテーブルの書換えを行わせるよう
にしている。

その際、移動体の停止期間が短くて、立上げ時の部分
的な温度範囲でしかデータの採取がなされなかった場合
には、その温度範囲に応じたテーブルの部分的な書換え
が行われる。

その部分書換えは、データの信頼性を高めるために、
書換えの対象となる以前のオフセット値と現在のオフセ
ット値との差の所定の割合を求めて、その求められた割
合を現在のオフセット値に加減した値に書き換えるよう
にしている。

その際、例えば、以前のオフセット値と現在のオフセ
ット値との平均値を求めて、以前のオフセット値をその
平均値に書き換えるようにする。

また、移動体の停止期間が長くて、立上げ時の全温度
範囲にわたってデータの採取がなされた場合には、無条
件でテーブルをその新しいデータに書き換える。

しかして、このようなテーブル書換え手段をとること
により、角速度検出器の経時変化の影響を受けることな
く、常に更新された適正なテーブルをもって角速度検出
信号Υのオフセット補正を行わせることができるように
なる。

また、角速度検出器が長期間にわたって使用されずに
放置されていたりすると、角速度検出器の立上げに際し
て、検出器本体の内部温度が設定温度T₂に達した時点に
おけるテーブルに設定されたオフセット値が、経時変化
によって現実のオフセット値とかけ離れてしまう場合が
ある。

したがって、検出器本体の内部温度が設定温度T₂に達
したのち、移動体の停止時に検出された実オフセット値
に直ちに切り換えてオフセット補正を行わせるのでは、
その補正量が急激に大きく変化して好ましくない。ま
た、設定温度T₂に達した時点の直後では、いまだ検出器
本体の内部温度が安定した状態になっておらず、そのと
き検出される実オフセット値が安定していない。

そのため本発明では、信号処理装置１において、検出
器本体の内部温度が設定温度T₂に達したのち、その内部
温度が設定温度T₂に安定するまでの所要時間（30秒程
度）の経過をもって立上げ完了と判断し、その所要時間
のあいだは設定温度T₂に応じてテーブルに設定されたオ
フセット値を継続的に使用して、オフセット補正を行わ
せるようにしている。

そして、立上げ完了時点から一定の緩衝時間（例えば
３分程度）を設けて、その緩衝時間のあいだ、以前の移
動体の停止の際に得られてメモリ５に保持されている旧
オフセット値を用いて、テーブルに設定されたオフセッ
ト値とその旧オフセット値との差が徐々に減少していく
ようなオフセット値を所定のサンプリング時間（例えば
0.5秒）ごとに逐次演算により求め、その演算により求
められた時間とともに徐々に変化するオフセット値をも
ってオフセット補正を行わせるようにしている。

その際、例えば、第９図に示すように、テーブルに設
定されたオフセット値Otと旧オフセット値Ooとの差を減
ずる割合をサンプリング時間ごとに徐々に大きくしてい
って、時間の経過にしたがって直線状に変化するオフセ
ット値の特性Ｉが得られるようにする。

図中、t1は設定温度T₂に達した時点、t2は立上げ完了
時点、W1は立上げ期間、W2は緩衝期間をそれぞれ示して
いる。

t3時点で完全に旧オフセット値Ooに切り換わったら、
その後に移動体が停止するまでのあいだ、その旧オフセ
ット値Ooをもってオフセット補正が行われる。

そして、本発明では、信号処理装置１において、立上
げ完了時点から角速度検出器が完全に安定した動作状態
になるまでの所要時間（20分程度）を見込んで、その
間、移動体の停止時に得られる実オフセット値と旧オフ
セット値との差の所定の割合を実オフセット値に加減す
ることによって修正されたオフセット値をもって、オフ
セット補正を行わせるようにしている。なお、それまで
メモリ５に登録されている旧オフセット値は、その修正
されたオフセット値に書き換えられる。

その際、移動体が停止するまでの時間の経過に応じ
て、実オフセット値と旧オフセット値との差の割合を可
変にしていく。

例えば、第９図に示すように、立上げ完了時点t2から
角速度検出器が完全に安定した動作状態になるまでの所
要期間W3のあいだ、t4時点で移動体が最初に停止してそ
のときの実オフセット値O₁が得られると、その実オフセ
ット値O₁と旧オフセット値Ooとの差の50％が実オフセッ
ト値O₁に加えられて、その修正されたオフセット値O₁′
をもってオフセット補正を行わせるようにする。

次に、t5時点で移動体が停止してそのときの実オフセ
ット値O₂が得られると、そのときには時間がかなり経過
しているので、実オフセット値O₂と旧オフセット値Ooと
の差の20％が実オフセット値O₂に加えられて、その修正
されたオフセット値O₂′をもってオフセット補正を行わ
せるようにする。

所要時間W3の経過後のt6の時点で移動体が停止する
と、信号処理装置１は、その時点では角速度検出器が完
全に安定した動作状態になっていて、そのとき得られる
実オフセット値O₃が最終的な安定値になっているものと
みなして、そのとき得られた実オフセット値O₃をそのま
まメモリ５に登録して、そのメモリ５に登録されたオフ
セット値O₃をもってオフセット補正を行わせるようにす
る。

このように本発明によれば、立上がり時におけるテー
ブルを用いたオフセット補正から、立上がり完了後の移
動体の停止時に得られる実オフセット値を用いたオフセ
ット補正への移行を円滑に行わせることができるように
なる。

第10図に、以上説明した、立上げ時から最終安定時に
至るまでのあいだにおけるオフセット補正の処理のフロ
ーを示している。

効果以上、本発明による角速度検出器によれば、検出器本
体の温度が一定に保持されるようにヒータの加熱制御が
なされて、全運転期間の大部分においてオフセット補正
を一律になすことができる。また、ヒータによる加熱開
始（運転開始）から検出器本体が設定温度に立ち上がる
までの比較的短い期間は、予め記憶されている検出器本
体の温度に応じた補正値をもってオフセット補正をなす
ことができる。したがって、全運転期間にわたって検出
器本体の温度状態に応じたオフセット補正が適正になさ
れて、角速度の検出を精度良く安定して行うことができ
るようになる。

そして、検出器本体の温度が一定に立ち上がったのち
も、移動体が停止するたびに、そのときの実際の検出値
に即した新たなオフセット値を求めてオフセット補正値
の記憶内容を更新していくことにより、角速度検出器の
経時変化による検出出力の変動にみあったオフセット補
正を適正になすことができる。その場合、特に、再スタ
ート時に、検出器本体が設定温度に立ち上がるに際し
て、先の走行時にオフセット補正値が適正に更新されて
記憶されているので、オフセット補正値が急変すること
なく、立ち上がりの前後にわたるオフセット補正の移行
を滑らかに行わせることができるようになり、安定した
角速度の検出値が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための具体的な構成例を示す
ブロック図、第２図はガス式角速度検出器本体の一構成
例を示す平断面図、第３図はガス式角速度検出器本体に
角速度が加わったときのガス流の偏向状態を示す図、第
４図は一対のヒートワイヤを用いた抵抗ブリッジ回路の
一構成例を示す電気回路図、第５図は一対に設けられる
ヒートワイヤの各温度抵抗特性の一例を示す特性図、第
６図はヒータ加熱時における検出器本体の内部温度の立
上がり特性を示す図、第７図は検出器本体の内部温度の
立上がりに応じたオフセット値の特性図、第８図は立上
がり時における温度に対するオフセット値の特性図、第
９図は立上がり時から最終安定時に至るまでのあいだに
おけるオフセット値の変化状態を示す特性図、第10図は
立上げ時から最終安定時に至るまでのあいだにおけるオ
フセット補正の処理のフローチャートである。１……信号処理装置、２……検出器本体、３……ヒータ
駆動回路、４……速度センサ、５……不揮発性メモリ、
15……ポンプ室、18……ノズル孔、21a,21b……ヒート
ワイヤ、24……恒温槽、25……ヒータ線、26……温度セ
ンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西尾友行埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者富山伸一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者土田浩達埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者土屋良一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体に搭載され、その移動体に作用する
角速度を電気的に検出する角速度検出器において、その
検出器本体の温度を検出する温度検出手段と、その検出
器本体をヒータにより加熱する加熱手段と、その検出器
本体の温度が予め設定された温度になるように前記ヒー
タの加熱制御を行う加熱制御手段と、その検出器本体の
温度に応じたオフセット補正値を記憶する記憶手段と、
その検出器本体の検出された温度が設定温度以下のと
き、そのときの温度に応じて前記記憶手段から読み出さ
れたオフセット補正値によって角速度検出出力のオフセ
ット補正を行う補正手段と、移動体が停止、走行状態に
あることを検出する停止／走行検出手段と、検出器本体
の温度が設定温度になっており、かつ移動体が停止して
いることが検出されているときに、そのときの検出出力
から得られる実オフセット値と前記記憶手段に記憶され
ている設定温度に応じたオフセット補正値との差の所定
の割合を、そのときの実オフセット値に加減した値を新
たなオフセット補正値として前記記憶手段の記憶内容を
更新させる記憶更新手段と、検出器本体の温度が設定温
度になっており、かつ移動体が走行していることが検出
されているとき、前記更新されたオフセット補正値によ
って角速度検出出力のオフセット補正を行う補正手段と
をとるようにしたことを特徴とする角速度検出器。
【請求項２】検出器本体の温度が設定温度になってから
の経過時間に応じて、移動体が停止しているときに得ら
れる実オフセット値と記憶手段に記憶されている設定温
度に応じたオフセット補正値との差の所定の割合を変化
するようにしたことを特徴とする前記第１項の記載によ
る角速度検出器。