JPH09159456A - 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路 - Google Patents

圧電振動ジャイロ用駆動検出回路

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JPH09159456A
JPH09159456A JP7318875A JP31887595A JPH09159456A JP H09159456 A JPH09159456 A JP H09159456A JP 7318875 A JP7318875 A JP 7318875A JP 31887595 A JP31887595 A JP 31887595A JP H09159456 A JPH09159456 A JP H09159456A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で回路抵抗全体における抵抗値の
バランスを崩すこと無く出力端子からの出力調整設定を
適確に行い得る圧電振動ジャイロ用駆動検出回路を提供
すること。 【解決手段】 この駆動検出回路では、2つの検出用端
子の一方のもの(4e)及び基準電位の間を第1の抵抗
器R3及び第2の抵抗器R4で直列に介在接続し、他方
のもの(4c)及び基準電位の間を第3の抵抗器R5及
び第4の抵抗器R6で直列に介在接続し、第3の抵抗器
R5に対しては直列な第5の抵抗器R7及び可変抵抗器
R8を並列接続している。各抵抗器R5,R6,R7,
及びR8が成す出力調整部では、可変抵抗器R8の抵抗
値を可変して第1の抵抗器R3及び第2の抵抗器R4の
中点からの固定出力に第5の抵抗器R7及び可変抵抗器
R8の中点からの出力を合致させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や自動車等の
移動体自体やこれに搭載される機器に搭載され、姿勢制
御やナビゲーションシステム(自動車)等に用いられる
圧電振動ジャイロに関し、詳しくは超音波振動により圧
電振動子を駆動,検出するための圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧電振動ジャイロは、振動して
いる物体に回転角速度が与えられると、その振動方向と
直角な方向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用
したジャイロスコープに属される。このジャイロスコー
プでは、互いに直交する二つの方向の励振とその検出と
が可能であるように構成した振動系において、一方の振
動を励振した状態で、振動子自身を二つの振動面が交わ
る線をと平行な軸を中心軸として回転させると、上述し
たコリオリ力の作用により、この振動と直角な方向に力
が働き、他方の振動が励振される。この振動の大きさは
入力側の振動の大きさ及び回転角速度に比例するため、
入力電圧を一定にした条件下では、この振動の大きさに
比例した出力電圧の大きさから回転角速度の大きさを求
めることができる。
【0003】図2は、従来の圧電振動ジャイロの一例に
用いられる圧電振動子の概略構造を斜視図により示した
ものである。この圧電振動子は、エリンバー等の恒弾性
金属で構成される4角柱状振動子1の長手方向に存在す
る互いに対向する側面のうちの一方側の対向方向を示す
X方向の一面には圧電素子2aが設けられ、この圧電素
子2aが設けられた面と隣接する他方側の対向方向を示
すY方向の一面に圧電素子2bが設けられている。この
圧電振動子では、X方向面に設けられている圧電素子2
aに電圧を印加し、X方向における振動を励振した状態
で4角柱状振動子1の長手方向に一致するZ方向の回り
に回転角速度ωが加わると、コリオリ力によってY方向
の振動が励振され、このY方向の振動をY方向面に設け
られた圧電素子2bによって検出するようになってい
る。
【0004】図3は、従来の圧電振動ジャイロの他例に
用いられる圧電振動子の概略構造を斜視図により示した
もので、図4はその局部構成を端面に平行する方向の側
面断面図により示したものである。この圧電振動子は、
PZT等の円柱状圧電セラミック(圧電振動子)3の外
周面上の円周を6等分する位置にその長さ方向と平行に
6本の交差指電極4a〜4fが設けられており、各交差
指電極4a〜4f間は図4中の破線矢印で示す方向に分
極処理が施されている。
【0005】ここで交差指電極4b,4d,4fは振動
子上でコモン(共通)端子として基準電位に接続され、
電極4a,4c,4eとこれらのそれぞれの両側の各コ
モン端子(交差指電極4b,4d,4f)との圧電効果
により、円柱状圧電セラミック3の屈曲振動を励振又は
検出することができるようになっている。
【0006】即ち、ここで交差指電極4aは駆動用端
子,交差指電極4c,4eは検出用端子,交差指電極4
b,4d,4fはアース用端子であり、交差指電極4a
及び基準電位間に交流電圧を加えて一方向(X方向)の
屈曲振動を励振する。この状態で回転角速度ωが加わる
と、上述した圧電振動ジャイロの原理により交差指電極
(検出用端子)4c,4eから回転角速度ωに比例した
検出電圧を得ることができる。
【0007】図5は、この圧電振動ジャイロ(図3及び
図4で説明したもの)用駆動検出回路の回路ブロック図
を示したものである。
【0008】この駆動検出回路では、円柱状圧電セラミ
ック3の外周面上における交差指電極(アース用端子端
子)4b,4d,4fが基準電位に接続され、一方の交
差指電極(検出用端子)4eが抵抗器R1及び増幅器7
に接続され、他方の交差指電極(検出用端子)4cが可
変抵抗器R2及び増幅器8に接続されている。又、増幅
器7及び増幅器8は発振回路12に接続され、それらの
出力を入力する発振回路12は交差指電極(駆動用端
子)4aに接続されて自励発振ループを構成しており、
円柱状圧電セラミック3の共振周波数に追従した周波数
の交流電圧が交差指電極(駆動用端子)4aに印加さ
れ、X方向の屈曲振動が励起される。
【0009】更に、増幅器7及び増幅器8は、それらの
出力を入力する差動増幅器9にも接続されている。交差
指電極(検出用端子)4c,4eはX方向の屈曲振動に
対して対称であるので、差動増幅器9でX方向成分の出
力はキャンセルされる。コリオリ力によって励起される
屈曲振動に対しては交差指電極(検出用端子)4c,4
eからの出力は逆相となるため、差動増幅器9からはY
方向成分の出力,即ち、回転角速度ωに比例した交流電
圧のみが出力される。この差動増幅器9からの出力は同
期整流器10で同期検波された後、ローパスフィルタ1
1で整流され、最終的にローパスフィルタ11から回転
角速度ωに比例した直流電圧が出力端子19に出力され
る。
【0010】ここで、回転角速度ωが生じていない状態
の出力端子19の出力電圧(静止時出力)に関して、理
想的には交差指電極(検出用端子)4e,4cの検出電
圧が同じであれば出力端子19の出力は零となるが、実
際には円柱状圧電セラミック3の加工精度の相違等によ
り、交差指電極(検出用端子)4e,4cには出力差が
生じて零とならない場合がある。こうした場合、抵抗器
R1に対して可変抵抗器R2の抵抗値を調整することに
よって出力端子19の出力を零となるように調整設定し
ている。即ち、ここでの可変抵抗器R2は、2つの交差
指電極(検出用端子)4c,4eからの出力を相対的に
調整設定するための出力調整部となっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した圧電振動ジャ
イロ用駆動検出回路の場合、静止時出力時に関して各交
差指電極(検出用端子)の出力に差があるときにその一
つに接続された出力調整部としての可変抵抗器の抵抗値
を可変させて出力端子からの出力を調整設定するように
なっているが、このような調整手段によれば各交差指電
極(検出用端子)に接続された抵抗全体における抵抗値
のバランスが崩れ易くなる。
【0012】このように駆動検出回路における抵抗値の
バランスが崩れると、圧電振動ジャイロの検出感度が変
化したり、或いは静止時出力の温度変化に対する安定性
が悪化する等,特性劣化を来してしまう。従って、従来
の圧電振動ジャイロ用駆動検出回路における出力調整部
の構成(ここでは検出用端子の一つに接続された可変抵
抗器を示す)では、高精度な振動ジャイロを得るために
は不都合なものとなっている。
【0013】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、簡素な構成で回路
抵抗全体における抵抗値のバランスを崩すこと無く出力
端子からの出力調整設定を適確に行い得る圧電振動ジャ
イロ用駆動検出回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも2つの検出用端子を有する圧電振動子に対して振動
を励起,検出すると共に、該2つの検出用端子からの出
力を相対的に調整設定するための出力調整部を含む圧電
振動ジャイロ用駆動検出回路において、2つの検出用端
子のうちの一方及び基準電位の間に直列に介在接続され
た第1の抵抗器及び第2の抵抗器と、2つの検出用端子
のうちの他方及び基準電位の間に直列に介在接続された
第3の抵抗器及び第4の抵抗器と、第3の抵抗器に対し
て並列接続された直列な第5の抵抗器及び可変抵抗器と
を含み、更に、出力調整部は、第3の抵抗器,第4の抵
抗器,第5の抵抗器,及び可変抵抗器から成ると共に、
該可変抵抗器の抵抗値を可変することで第1の抵抗器及
び第2の抵抗器の中点からの固定出力に対して該第5の
抵抗器及び該可変抵抗器の中点からの出力を合致させる
圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が得られる。
【0015】又、本発明によれば、上記圧電振動ジャイ
ロ用駆動検出回路において、第1の抵抗器及び第2の抵
抗器の中点からの固定出力は第1の増幅器に入力され、
第5の抵抗器及び可変抵抗器の中点からの出力は第2の
増幅器に入力される圧電振動ジャイロ用駆動検出回路が
得られる。
【0016】更に、本発明によれば、上記何れかの圧電
振動ジャイロ用駆動検出回路において、第1の抵抗器及
び第2の抵抗器に関する抵抗値の総和は、出力調整部に
関する抵抗値の総和と等しく設定され、更に、第5の抵
抗器と可変抵抗器との抵抗値は、第3の抵抗器の抵抗値
よりも5倍以上である圧電振動ジャイロ用駆動検出回路
が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の圧
電振動ジャイロ用駆動検出回路について、図面を参照し
て詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例に係る圧電振動
ジャイロ用駆動検出回路の基本構成を回路ブロック図に
より示したものである。
【0019】この圧電振動ジャイロ用駆動検出回路も、
図5に示した従来の回路と基本的な部分は同じであるの
で、同じ構成部分には同一符号を付して説明を省略し、
相違する部分について説明する。
【0020】この圧電振動ジャイロ用駆動検出回路にお
いて、2つの交差指電極(検出用端子)4c,4eのう
ちの一方である交差指電極(検出用端子)4e及び基準
電位の間には直列に第1の抵抗器R3及び第2の抵抗器
R4が介在接続され、他方の交差指電極(検出用端子)
4c及び基準電位の間には直列に第3の抵抗器R5及び
第4の抵抗器R6が介在接続され、更に、第3の抵抗器
R5に対しては直列な第5の抵抗器R7及び可変抵抗器
R8が並列接続されている。
【0021】ここで、第1の抵抗器R3及び第2の抵抗
器R4は、その中点からの固定出力が第1の増幅器7に
入力される。又、第3の抵抗器R5,第4の抵抗器R
6,第5の抵抗器R7,及び可変抵抗器R8は、合わせ
て出力調整部を成す。ここでの出力調整部は、可変抵抗
器R8の抵抗値を可変することで第1の抵抗器R3及び
第2の抵抗器R4の中点からの固定出力に対して第5の
抵抗器R7及び可変抵抗器R8の中点からの出力を合致
させる。このため、第5の抵抗器R7及び可変抵抗器R
8の中点からの出力は第2の増幅器8に入力されるよう
になっている。
【0022】更に、出力調整部に関し、その抵抗値の総
和(即ち、第3の抵抗器R5,第4の抵抗器R6,第5
の抵抗器R7,及び可変抵抗器R8に関する抵抗値の総
和)は、第1の抵抗器R3及び第2の抵抗器R4に関す
る抵抗値の総和と等しく設定されており、第5の抵抗器
R7と可変抵抗器R8との抵抗値は、第3の抵抗器R5
の抵抗値よりも5倍以上となっている。
【0023】即ち、このような振動ジャイロ用駆動検出
回路の場合、可変抵抗器R8の抵抗値を増減させること
によって、出力調整部における抵抗網の合成抵抗値の変
化を少なくしたまま(第1の抵抗器R3及び第2の抵抗
器R4から成る抵抗網の合成抵抗値とほぼ同じまま)第
1の増幅器7及び第2の増幅器8の出力の比を可変でき
るため、回路抵抗全体における抵抗値のバランスを崩す
こと無く出力端子19からの出力調整設定を適確に行い
得る。
【0024】この振動ジャイロ用駆動検出回路における
各部の機能や動作も図5で説明した従来の回路の場合と
同様であるが、回転角速度ωが生じていない状態の出力
端子19の出力電圧(静止時出力)に関して、交差指電
極(検出用端子)4e,4cに出力差が生じて出力端子
19からの出力が零とならない場合には、第1の抵抗器
R3及び第2の抵抗器R4に対して出力調整部における
可変抵抗器R8の抵抗値を調整することによって出力端
子19からの出力を零となるように調整設定すれば良
い。このとき、出力調整部では上述したように、その抵
抗網の合成抵抗値を第1の抵抗器R3及び第2の抵抗器
R4から成る抵抗網の合成抵抗値とほぼ同じまま変化さ
せることができるので、回路抵抗全体における抵抗値の
バランスが崩れることが無く、出力調整設定を適確且つ
高精度に行うことができる。
【0025】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の圧電振
動ジャイロ用駆動検出回路によれば、出力端子からの静
止時出力時に出力が零とならない場合に、圧電振動子の
2つの検出用端子に関する他方のもの及び基準電位の間
に接続介在させた出力調整部における可変抵抗器の抵抗
値を可変させてその抵抗網の合成抵抗値を検出用端子に
関する一方のもの及び基準電位の間に接続介在させた抵
抗網の合成抵抗値とほぼ同じまま変化させるようにして
いるので、回路抵抗全体における抵抗値のバランスが崩
れることが無く、出力調整設定を適確且つ高精度に行う
ことができるようになる。この結果、小型で簡素な構成
で従来よりも高精度で出力調整設定を適確に行い得る振
動ジャイロが具現されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路の基本構成を示した回路ブロック図である。
【図2】従来の圧電振動ジャイロの一例に用いられる圧
電振動子の概略構造を斜視図により示したものである。
【図3】従来の圧電振動ジャイロの他例に用いられる圧
電振動子の概略構造を斜視図により示したものである。
【図4】図3に示す圧電振動子の局部構成を端面に平行
する方向の側面断面図により示したものである。
【図5】図3及び図4で説明した圧電振動ジャイロ用駆
動検出回路の基本構成を示した回路ブロック図である。
【符号の説明】
1 4角柱状振動子 2a,2b 圧電素子 3 円柱状セラミック(圧電振動子) 4a〜4f 交差指電極 7,8 増幅器 9 差動増幅器 10 同期整流器 11 ローパスフィルタ 12 発振回路 19 出力端子 R1,R3〜R7 抵抗器 R2,R8 可変抵抗器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つの検出用端子を有する圧
    電振動子に対して振動を励起,検出すると共に、該2つ
    の検出用端子からの出力を相対的に調整設定するための
    出力調整部を含む圧電振動ジャイロ用駆動検出回路にお
    いて、前記2つの検出用端子のうちの一方及び基準電位
    の間に直列に介在接続された第1の抵抗器及び第2の抵
    抗器と、前記2つの検出用端子のうちの他方及び基準電
    位の間に直列に介在接続された第3の抵抗器及び第4の
    抵抗器と、前記第3の抵抗器に対して並列接続された直
    列な第5の抵抗器及び可変抵抗器とを含み、更に、前記
    出力調整部は、前記第3の抵抗器,前記第4の抵抗器,
    前記第5の抵抗器,及び前記可変抵抗器から成ると共
    に、該可変抵抗器の抵抗値を可変することで前記第1の
    抵抗器及び前記第2の抵抗器の中点からの固定出力に対
    して該第5の抵抗器及び該可変抵抗器の中点からの出力
    を合致させるものであることを特徴とする圧電振動ジャ
    イロ用駆動検出回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電振動ジャイロ用駆動
    検出回路において、前記第1の抵抗器及び前記第2の抵
    抗器の中点からの固定出力は第1の増幅器に入力され、
    前記第5の抵抗器及び前記可変抵抗器の中点からの出力
    は第2の増幅器に入力されることを特徴とする圧電振動
    ジャイロ用駆動検出回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の圧電振動ジャイロ
    用駆動検出回路において、前記第1の抵抗器及び前記第
    2の抵抗器に関する抵抗値の総和は、前記出力調整部に
    おける前記第3の抵抗器,前記第4の抵抗器,前記第5
    の抵抗器,及び前記可変抵抗器に関する抵抗値の総和と
    等しく設定され、更に、前記第5の抵抗器と前記可変抵
    抗器との抵抗値は、前記第3の抵抗器の抵抗値よりも5
    倍以上であることを特徴とする圧電振動ジャイロ用駆動
    検出回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104111067A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 精工爱普生株式会社 电子装置、集成电路、电子设备及移动体
CN105914407A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 广东海中新能源设备股份有限公司 锂电池绕卷设备中动态存储锂电池料带的储料装置

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