JPH08327363A

JPH08327363A - 角速度センサ

Info

Publication number: JPH08327363A
Application number: JP7131351A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nozoe; 利幸野添; Masami Tamura; 雅巳田村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP3430711B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は角速度センサに関するもので、故障
を検知できるようにすることを目的とする。【構成】そしてこの目的を達成するために本発明は、
角速度の検知板１３，１４と、この検知板１３，１４か
ら角速度出力を取出す出力端子２４とを備え、前記検知
板１３，１４から得られる角速度出力以外の機械結合信
号を検知してモニター信号とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は角速度センサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば音叉形の角速度センサは、音叉形
の駆動部の両駆動板の先端に、それとは直交する方向に
検知板を設け、前記駆動板を常時音叉駆動させた状態で
角速度が加わると、それに呼応して互いに逆方向に振動
する前記検知板からの出力で角速度を検出するものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例において問
題となるのは、センサ起動後、特性が安定動作に達して
利用が可能かどうかを検知する機能、あるいはまた角速
度センサの取付体、例えば車が衝突する等して大きな衝
撃が加わる結果としてその一部が損傷し、正常な検知動
作ができなくなってしまっているのを検知すべき機能を
備えていないことであった。そこで本発明は角速度セン
サにおいて、その一部が損傷して正常な検知動作ができ
なくなっている状態を検出することができるようにし、
かつセンサの起動後、出力が安定するタイミングを検出
できる為、従来よりも素早い使用を可能にする事を目的
とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そしてこの目的を達成す
る為に本発明は、振動部とこの振動部を駆動振動させる
為の駆動手段と角速度を検出する検出手段からなる検知
体と、この検知体から角速度出力を取り出す出力端子と
を備え、前記検知体から得られる角速度出力以外の機械
結合信号を検知してモニター信号とするものである。

【０００５】

【作用】以上の構成とすれば、構成上必ず検知体から得
られる機械結合信号をモニター信号とすることにより、
この角速度信号が正常な検知動作ができる状態にあるの
か否かを検知することができるようになり、しかも機械
結合信号は必ず発生するものであるので、この機械結合
信号を発生させるための手段を別個に設ける必要がな
く、その分構成がきわめてシンプルで、モニターに対す
る信頼性の高いものとすることができるばかりでなく、
センサ起動後、特性が安定するタイミングを知ることが
でき、起動後、より早くセンサ出力を利用できるように
なる。

【０００６】

【実施例】図１において１は樹脂製よりなる一端が開口
したケースで、このケース１の開口部に樹脂製の蓋２が
装着されることにより密封空間が形成されている。

【０００７】この密封空間の内部には、回路基板３と、
金属製のウェイト板４が収納されている。すなわち、ケ
ース１の内部四隅には支持ピン５が植設されており、こ
の支持ピン５によりウェイト板４と回路基板３が弾性的
に支持、固定されている。ウェイト板４にはこの弾性支
持のために、四隅にゴム製のダンパー６が装着されてお
り、またこのダンパー６と回路基板３の間には樹脂製の
支持脚７が設けられ、支持ピン５は下方よりダンパー
６、支持脚７、回路基板３を貫通後、その先端が回路基
板３側に押し潰されており、これにより回路基板３、ウ
ェイト板４は弾性的に支持、固定されている。また、ウ
ェイト板４の回路基板３側には図２に示す如く、金属製
の支持ピン８が垂直方向に圧入、固定されており、この
支持ピン８の上部には水平方向に金属製の支持ピン９の
一端が圧入、固定されている。この支持ピン９の径は支
持ピン８の径の約５分の１と細く、しかも材質はピアノ
線などの様にバネ性を持つ金属材料で形成されており、
その他端に金属製の基板１０がはんだにより固定されて
いる。

【０００８】この基板１０の支持ピン８，９を挟む両側
には金属製の駆動板１１，１２の一端が固定され、さら
にそれらの表面には板状の圧電素子１１ａ，１２ａが固
定され、これにより音叉形の駆動部が形成されている。
また、駆動板１１，１２の他端は図２に示す如く、圧電
素子１１ａ，１２ａ部とは直交する方向に折り曲げら
れ、その後延長形成された検知板１３，１４に板状の圧
電素子１３ａ，１４ａが固定され、これにより検知部が
構成されている。

【０００９】図３は制御回路を示し、駆動板１１の圧電
素子１１ａにはドライバ１５から約１Ｖ_P-P、１．５ｋH
zの交流信号が印加される。これにより、駆動板１１，
１２には支持ピン９に対して内外方向に音叉振動を始め
る。駆動板１２の圧電素子１２ａは音叉振動により、印
加信号に比例した電圧が誘起され、それはカレントアン
プ１６、バンドパスフィルタ１７を通過し、図４のＡ点
信号となる。これは次に全波整流器１８、ＡＧＣ回路１
９を介してドライバ１５にフィードバックされ、駆動信
号のＡＧＣ制御が行われている。検知部においては、圧
電素子１３ａ，１４ａが角速度を検知すると、圧電素子
１３ａ，１４ａは共に＋Ｑの角速度信号を出力し、その
様子は図４のＢ，Ｃに角速度信号として示されており、
これは図３のＤ点において合成され、図４のＤの様な角
速度信号となる。この角速度信号は次にチャージアンプ
２０、バンドパスフィルタ２１、同期検波２２、ローパ
スフィルタ２３を介して出力端子２４から出力される。
その間のＥ点、Ｆ点、Ｇ点の信号波形は図４のＥ，Ｆ，
Ｇに角速度信号として示されている。

【００１０】さて、本実施例においては、駆動板１１，
１２に対して検知板１３，１４を直交する方向に設けな
ければならないが、真にこれを直交方向とすることは実
質的に困難で、しかも圧電素子１３ａ，１４ａの大きさ
やその取り付け方も全く同じものとする事ができないの
で、その結果として圧電素子１３ａ，１４ａからは常時
図４のＢ，Ｃに示す機械結合信号が発生してしまう。こ
の場合圧電素子１３ａ，１４ａ側は検知板１３，１４の
同一面に貼りつけており、検知板１３，１４の重心が若
干圧電素子１３ａ，１４ａ貼付側にずれるため、駆動板
１１，１２が音叉振動する場合に、例えば外方に広がる
場合、圧電素子１３ａ，１４ａ側にたわんで広がること
になる。従ってこれらの圧電素子１３ａ，１４ａに発生
する機械結合信号は図４のＢ，Ｃの如く逆相の状態とな
るので、図３のＤ点においてはその機械結合信号が合成
された場合には、機械結合信号は小さくなる。この機械
結合信号はチャージアンプ２０、増幅器２５で増幅した
後、整流器２６で整流され、その後平滑器２７で平滑
後、判定器２８でレベル判定が行われ、モニター信号端
子２９からその判定結果が出力される。図３のＨ，Ｉ，
Ｊ各点の出力は図４にそれぞれ示している。即ち、平滑
器２７の出力Ｉがａ，ｂ間にある時には、モニター信号
端子２９の出力は図４のＪに示す如くローレベルとな
る。これに対して例えば図３に示す検知板１４が破損も
しくはそのリード線などが断線した場合には図４のＣに
示す如く、角速度信号も機械結合信号もゼロレベルとな
ってしまう。この結果Ｄ点においては圧電素子１３ａか
らだけの機械結合信号が発生することとなり、今までよ
りもはるかに大きな機械結合信号レベルとなってしま
う。従ってこの時には平滑器２７の出力は図４のＩに示
す如く、ａ点より大きくなり、この結果判定器２８から
は、図４のＪに示す如くハイレベルの出力が発生する事
となる。また検知板１３，１４両方が損傷したり、両方
のリード線が断線した場合などには平滑器２７の出力は
図４のＩのｂ点よりも小さく、この時にも判定器２８の
出力はハイレベルの出力を出すことになる。そしてこの
様なハイレベルの出力が出た場合には、この角速度セン
サが故障したとして使用機器へ情報伝達をする。

【００１１】図５は他の実施例を示し、この実施例にお
いては増幅器２５と、平滑器２７の間に同期検波器３０
を介在させ、駆動信号のフィードバック回路のフィード
バック信号、つまり図５のＡ点より位相器３１を介した
信号により、同期検波を行うものである。すなわち増幅
器２５に流入する機械結合信号中には、角速度信号も混
入しているので、この角速度信号をキャンセルし、機械
結合信号レベルを正確な値に近づけるものである。その
為に上述の如く、図５のＡ点に流れる図６のＡの信号を
位相器３１で９０度位相を遅らせ、この９０度位相遅れ
のある信号で、増幅器２５からの出力を同期検波すれ
ば、図６のＩに示す如く角速度信号がキャンセルされ、
機械結合信号レベルを正確な値に近づける事ができるの
である。

【００１２】図７は他の実施例を示し、この実施例にお
いては初期設定として、圧電素子１３ａ，１４ａから得
られる機械結合信号を図７のＤ点で加算した場合、０と
なる様にしたものである。すなわち、図３、図５に示す
ものは、この加算が０以外の状態になっていたのに対
し、この実施例においては検知板１３あるいは１４をト
リミングすることにより、圧電素子１３ａ，１４ａから
生じる機械結合信号を加算したものを０に初期設定する
ものである。図８のＤはそれを示しており、例えば検知
板１４が損傷したり、リード線が外れたりするまでは機
械結合信号は発生していない。しかし、この故障以後は
圧電素子１４ａからの機械結合信号が発生しなくなるの
で、図８のＤの如く機械結合信号が現出することにな
る。この結果、図８のＪに示す如く、判定器２８の出力
はハイレベルとなり、これが論理和回路３２を介してモ
ニター信号端子２９から図８のＬに示す如く角速度セン
サが故障したことを知らせる信号が出力されることにな
る。また、本実施例においては論理和回路３２に判定器
３３を介して駆動信号のフィードバック信号、つまり全
波整流器１８の出力を供給する様にしている。これは、
本実施例において、駆動板１１，１２が駆動されていな
い時にもモニター信号端子２９から故障を報知できる様
にするためのものである。その為に本実施例では、駆動
信号を判定器３３を介して論理和回路３２へ供給するこ
とにしたものであり、判定器３３はこのフィードバック
信号が０の時にハイレベルを出力し、これが論理和回路
３２を介してモニター信号端子２９から出力され故障を
報知することができるのである。図９は他の実施例を示
し、この実施例においても圧電素子１３ａ，１４ａから
得られる機械結合信号を加算した場合０となる様に検知
板１３あるいは１４をトリミングして初期設定してい
る。そして圧電素子１３ａからの信号はチャージアンプ
２０ａで増幅し、また圧電素子１４ａの信号はチャージ
アンプ２０ｂで増幅し、それらを加算器３４で加算した
ものが、その後の処理により出力端子２４から角速度出
力として取出される。また、減算器３５にてチャージア
ンプ２０ａの出力からチャージアンプ２０ｂの出力を減
算したものが、その後の処理により、モニター信号端子
２９からモニター信号として出力される様になってい
る。なお各部の波形は図１０に示している。なお上記実
施例においては、いくつかの例を示したが、増幅器２
５、整流器２６、平滑器２７は省いても良い。また音叉
形の角速度センサを用いて説明したが、三角柱タイプ、
円柱タイプ、音片タイプ、円筒タイプ、の角速度センサ
においても機械結合信号が必ず発生するので、この機械
結合信号を用いて故障検出をすることができる。

【００１３】

【発明の効果】以上の様に本発明は振動部とこの振動部
を駆動振動させる為の駆動手段と角速度を検出する検出
手段からなる検知体と、この検知体から角速度出力を取
り出す出力端子とを備え、前記検知体から得られる角速
度出力以外の機械結合信号を検知してモニター信号とす
るものである。そして以上の構成とすれば、構成上必ず
検知体から得られる機械結合信号をモニター信号とする
ことにより、この角速度信号が正常な検知動作ができる
状態にあるのか否かを検知することができるようにな
り、しかも機械結合信号は必ず発生するものであるの
で、この機械結合信号を発生させるための手段を別個に
設ける必要がなく、その分構成が極めてシンプルで、モ
ニターに対する信頼性の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の分解斜視図

【図２】図１の要部の拡大斜視図

【図３】図１の制御回路図

【図４】図３の波形図

【図５】本発明の他の実施例の制御回路図

【図６】図５の波形図

【図７】本発明の更に他の実施例の制御回路図

【図８】図７の波形図

【図９】本発明の更に他の実施例の制御回路図

【図１０】図９の波形図

【符号の説明】

１１駆動板１１ａ圧電素子１２駆動板１２ａ圧電素子１３検知板１３ａ圧電素子１４検知板１４ａ圧電素子２４出力端子２９モニター信号端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動部とこの振動部を駆動振動させる為
の駆動手段と角速度を検出する検出手段からなる検知体
と、この検知体から角速度出力を取り出す出力端子とを
備え、前記検知体から得られる角速度出力以外の機械結
合信号を検知してモニター信号とする角速度センサ。
【請求項２】検知体は、音叉形の駆動部と、この駆動
部を構成する両方の駆動板の先端に、それとは直交する
方向に設けられた検知板とにより構成した請求項１に記
載の角速度センサ。
【請求項３】振動部が圧電性を有する材料によってな
る請求項１記載の角速度センサ。
【請求項４】検知板から、この検知板と駆動板との機
械結合に起因する機械結合信号を検知してモニター信号
とする請求項２または３に記載の角速度センサ。
【請求項５】出力端子から得られる信号から機械結合
信号成分を検知してモニター信号とする請求項４に記載
の角速度センサ。
【請求項６】機械結合信号のレベル低下を検出してモ
ニター信号とする請求項１または４または５に記載の角
速度センサ。
【請求項７】２つの検知体から得られる機械結合信号
をチャージアンプで増幅、整流、平滑後、判定回路に供
給する構成とした請求項４または５に記載の角速度セン
サ。
【請求項８】２つの検知体から得られる機械結合信号
の和を０以外の所定値に初期設定する構成とした請求項
６または７に記載の角速度センサ。
【請求項９】２つの検知板から得られる機械結合信号
の和を０に初期設定する構成とした請求項７に記載の角
速度センサ。
【請求項１０】駆動部の判定回路出力とモニター信号
出力を論理和回路に供給する構成とした請求項９に記載
の角速度センサ。
【請求項１１】２つの検知板から得られる機械結合信
号の和を０以外の所定値に初期設定するとともに、これ
らの検知板から得られた機械結合信号をチャージアンプ
で増幅し、このチャージアンプで増幅された機械結合信
号を駆動信号のフィードバック回路に流れるフィードバ
ック信号を９０度位相器で位相変換した信号により同期
検波し平滑後、判定回路に供給する構成とした請求項４
または５または６に記載の角速度センサ。
【請求項１２】２つの検知板から得られる機械結合信
号の和を０に初期設定するとともに、２つの検知板から
得られる機械結合信号をそれぞれ別のチャージアンプで
増幅し、これら別のチャージアンプの出力を引き算した
信号を整流、平滑後、判定回路に供給する構成にした請
求項４に記載の角速度センサ。