JPH09281138A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
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- JPH09281138A JPH09281138A JP8086189A JP8618996A JPH09281138A JP H09281138 A JPH09281138 A JP H09281138A JP 8086189 A JP8086189 A JP 8086189A JP 8618996 A JP8618996 A JP 8618996A JP H09281138 A JPH09281138 A JP H09281138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 故障診断機能を備える角速度センサを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 振動部と角速度を検出する検知部とを有
するセンサ素子の振動部を安定振動する為の駆動手段
と、上記センサ素子の検知部から角速度を検出するため
の検知手段を備えた角速度センサにおいて、駆動手段の
駆動信号に同期した信号を電気的に上記検知手段を構成
する同期検波器より前段に加えることにより故障時の自
己診断信号を得るように構成した。
ることを目的とする。 【解決手段】 振動部と角速度を検出する検知部とを有
するセンサ素子の振動部を安定振動する為の駆動手段
と、上記センサ素子の検知部から角速度を検出するため
の検知手段を備えた角速度センサにおいて、駆動手段の
駆動信号に同期した信号を電気的に上記検知手段を構成
する同期検波器より前段に加えることにより故障時の自
己診断信号を得るように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己診断機能をも
つ角速度センサに関するものである。
つ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。
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】従来の角速度センサに
おいて問題となるのは、センサ起動後、構成する部品の
故障発生に対してその故障を外部へ知らせる、または外
部から故障と判断するための目安となる情報を持たす為
の機能を備えていない事であった。
おいて問題となるのは、センサ起動後、構成する部品の
故障発生に対してその故障を外部へ知らせる、または外
部から故障と判断するための目安となる情報を持たす為
の機能を備えていない事であった。
【０００４】本発明は、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外部から検出すること
ができるようにし、信頼性の高い角速度センサの使用を
可能にする事を目的とするものである。
動作ができなくなっている状態を外部から検出すること
ができるようにし、信頼性の高い角速度センサの使用を
可能にする事を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成する為に
本発明の角速度は、振動部と角速度を検知する検知部と
を有するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動
信号を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモ
ニタ信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ
回路の出力をＡＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加
えることにより前記センサ素子の振動部を安定に駆動し
振動させる駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの
出力が加えられるチャージアンプとこのチャージアンプ
の出力がバンドパスフィルタを介して加えられる同期検
波器とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を前記駆
動手段からの駆動信号に同期して検波し角速度信号を出
力する検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した
信号を前記検出手段を構成する同期検波器より前段に加
えることにより前記センサ素子の異常を検出し自己診断
信号を出力する自己診断手段とを備えたものである。
本発明の角速度は、振動部と角速度を検知する検知部と
を有するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動
信号を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモ
ニタ信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ
回路の出力をＡＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加
えることにより前記センサ素子の振動部を安定に駆動し
振動させる駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの
出力が加えられるチャージアンプとこのチャージアンプ
の出力がバンドパスフィルタを介して加えられる同期検
波器とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を前記駆
動手段からの駆動信号に同期して検波し角速度信号を出
力する検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した
信号を前記検出手段を構成する同期検波器より前段に加
えることにより前記センサ素子の異常を検出し自己診断
信号を出力する自己診断手段とを備えたものである。
【０００６】以上の構成により、振動部の振動を常に安
定にする為の音叉からの常に安定した帰還信号であるモ
ニタ信号を同期検波器より前段に加える事で、センサ素
子を駆動する駆動回路とチャージアンプをはじめとする
検出回路を含む角速度センサを構成する多くの部品の異
常を検出できるようになり、信頼性の高いものとするこ
とができる。
定にする為の音叉からの常に安定した帰還信号であるモ
ニタ信号を同期検波器より前段に加える事で、センサ素
子を駆動する駆動回路とチャージアンプをはじめとする
検出回路を含む角速度センサを構成する多くの部品の異
常を検出できるようになり、信頼性の高いものとするこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、振動部と角速度を検知する検知部とを有するセンサ
素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号を供給する
ドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ信号が加え
られるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路の出力をＡ
ＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加えることにより
前記センサ素子の振動部を安定に駆動し振動させる駆動
手段と、前記センサ素子の検知部からの出力が加えられ
るチャージアンプとこのチャージアンプの出力がバンド
パスフィルタを介して加えられる同期検波器とを含み、
前記バンドパスフィルタの出力を前記駆動手段からの駆
動信号に同期して検波し角速度信号を出力する検出手段
と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号を前記検出
手段を構成する同期検波器より前段に加えることにより
前記センサ素子の異常を検出し自己診断信号を出力する
自己診断手段とを備えた角速度センサであり、少ない部
品点数で自己診断機能を有せしめるという作用を有す
る。
は、振動部と角速度を検知する検知部とを有するセンサ
素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号を供給する
ドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ信号が加え
られるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路の出力をＡ
ＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加えることにより
前記センサ素子の振動部を安定に駆動し振動させる駆動
手段と、前記センサ素子の検知部からの出力が加えられ
るチャージアンプとこのチャージアンプの出力がバンド
パスフィルタを介して加えられる同期検波器とを含み、
前記バンドパスフィルタの出力を前記駆動手段からの駆
動信号に同期して検波し角速度信号を出力する検出手段
と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号を前記検出
手段を構成する同期検波器より前段に加えることにより
前記センサ素子の異常を検出し自己診断信号を出力する
自己診断手段とを備えた角速度センサであり、少ない部
品点数で自己診断機能を有せしめるという作用を有す
る。
【０００８】請求項２記載の発明は、自己診断のための
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成するチャ
ージアンプの入力端子に加えるように構成した請求項１
記載の角速度センサであり、センサ全体の故障検出を可
能にするという作用を有する。
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成するチャ
ージアンプの入力端子に加えるように構成した請求項１
記載の角速度センサであり、センサ全体の故障検出を可
能にするという作用を有する。
【０００９】請求項３記載の発明は、自己診断のための
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成するバン
ドパスフィルタの入力端子に加えるように構成した請求
項１記載の角速度センサであり、故障検出の精度を高め
るという作用を有する。
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成するバン
ドパスフィルタの入力端子に加えるように構成した請求
項１記載の角速度センサであり、故障検出の精度を高め
るという作用を有する。
【００１０】請求項４記載の発明は、自己診断のための
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成する同期
検波器の入力端子に加えるように構成した請求項１記載
の角速度センサであり、故障検出の精度を高めるという
作用を有する。
駆動信号に同期した信号は前記検出手段を構成する同期
検波器の入力端子に加えるように構成した請求項１記載
の角速度センサであり、故障検出の精度を高めるという
作用を有する。
【００１１】請求項５記載の発明は、自己診断のための
駆動信号に同期した信号は前記センサ素子からのモニタ
信号である請求項２，３，４のいずれかに記載の角速度
センサであり、故障検出の安定化を図るという作用を有
する。
駆動信号に同期した信号は前記センサ素子からのモニタ
信号である請求項２，３，４のいずれかに記載の角速度
センサであり、故障検出の安定化を図るという作用を有
する。
【００１２】請求項６に記載の発明は、自己診断手段
は、駆動信号に同期した信号を減衰する減衰器と、この
減衰器からの信号を前記検出手段を構成する同期検波器
より前段の回路部位に注入する注入器を含む請求項１〜
４のいずれかに記載の角速度センサであり、故障検出の
際にセンサ本来の機能をそこなわないという作用を有す
る。
は、駆動信号に同期した信号を減衰する減衰器と、この
減衰器からの信号を前記検出手段を構成する同期検波器
より前段の回路部位に注入する注入器を含む請求項１〜
４のいずれかに記載の角速度センサであり、故障検出の
際にセンサ本来の機能をそこなわないという作用を有す
る。
【００１３】請求項７記載の発明は、前記減衰器は減衰
量を可変できるように構成した請求項６記載の角速度セ
ンサであり、故障検出時のレベル判定を可変できるとい
う作用を有する。
量を可変できるように構成した請求項６記載の角速度セ
ンサであり、故障検出時のレベル判定を可変できるとい
う作用を有する。
【００１４】請求項８記載の発明は、前記注入器は駆動
信号に同期した信号の位相を可変して出力するように構
成した請求項６記載の角速度センサであり、センサ本来
の機能を維持しつつ故障検出を行なうという作用を有す
る。
信号に同期した信号の位相を可変して出力するように構
成した請求項６記載の角速度センサであり、センサ本来
の機能を維持しつつ故障検出を行なうという作用を有す
る。
【００１５】請求項９記載の発明は、振動部と角速度を
検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ素
子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記セ
ンサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路とを
含み、前記モニタ回路の出力をＡＧＣ回路を介して前記
ドライバ回路に加えることにより前記センサ素子の振動
部を安定に駆動し振動させる駆動手段と、前記センサ素
子の検知部からの出力が加えられるチャージアンプとこ
のチャージアンプの出力がバンドパスフィルタを介して
加えられる同期検波器とを含み、前記バンドパスフィル
タの出力を前記駆動手段からの駆動信号に同期して検波
し角速度信号を出力する検出手段と、前記駆動手段の駆
動信号に同期した信号を前記検出手段を構成する同期検
波器より前段に加えることにより前記センサ素子の異常
を検出し自己診断信号を出力する自己診断手段と、前記
自己診断手段を動作・非動作状態とするように切替える
切替手段とを備えた角速度センサであり、外部からの診
断信号により故障検出するという作用を有する。
検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ素
子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記セ
ンサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路とを
含み、前記モニタ回路の出力をＡＧＣ回路を介して前記
ドライバ回路に加えることにより前記センサ素子の振動
部を安定に駆動し振動させる駆動手段と、前記センサ素
子の検知部からの出力が加えられるチャージアンプとこ
のチャージアンプの出力がバンドパスフィルタを介して
加えられる同期検波器とを含み、前記バンドパスフィル
タの出力を前記駆動手段からの駆動信号に同期して検波
し角速度信号を出力する検出手段と、前記駆動手段の駆
動信号に同期した信号を前記検出手段を構成する同期検
波器より前段に加えることにより前記センサ素子の異常
を検出し自己診断信号を出力する自己診断手段と、前記
自己診断手段を動作・非動作状態とするように切替える
切替手段とを備えた角速度センサであり、外部からの診
断信号により故障検出するという作用を有する。
【００１６】請求項１０記載の発明は、前記自己診断手
段は駆動信号に同期した信号を減衰する減衰器と、この
減衰器からの信号を前記検出手段を構成する同期検波器
より前段の回路部位に注入器とを含み、前記切替手段は
前記自己診断手段を構成する減衰器と注入器の間に設け
た開閉器である請求項９記載の角速度センサであり、故
障検出の際にセンサ本来の機能を損なうことなく外部か
らの診断信号により故障検出するという作用を有する。
段は駆動信号に同期した信号を減衰する減衰器と、この
減衰器からの信号を前記検出手段を構成する同期検波器
より前段の回路部位に注入器とを含み、前記切替手段は
前記自己診断手段を構成する減衰器と注入器の間に設け
た開閉器である請求項９記載の角速度センサであり、故
障検出の際にセンサ本来の機能を損なうことなく外部か
らの診断信号により故障検出するという作用を有する。
【００１７】請求項１１記載の発明は、前記切替手段
は、外部からの操作に応動して前記同期検波器より前段
の回路部位に注入する駆動信号に同期した信号を断続す
る開閉器である請求項９記載の角速度センサであり、外
部からの診断信号により故障検出できるという作用を有
する。
は、外部からの操作に応動して前記同期検波器より前段
の回路部位に注入する駆動信号に同期した信号を断続す
る開閉器である請求項９記載の角速度センサであり、外
部からの診断信号により故障検出できるという作用を有
する。
【００１８】請求項１２記載の発明は、振動部と角速度
を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ
素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記
センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含み、前記モニタ回路の出力をＡＧＣ回路を介して前
記ドライバ回路に加えることにより前記センサ素子の振
動部を安定に駆動し振動させる駆動手段と、前記センサ
素子の検知部からの出力が加えられるチャージアンプと
このチャージアンプの出力がバンドパスフィルタを介し
て加えられる同期検波器とを含み、前記バンドパスフィ
ルタの出力を前記駆動手段からの駆動信号に同期して検
波し角速度信号を出力する検出手段と、前記駆動手段の
駆動信号に同期した信号を前記検出手段を構成する同期
検波器より前段に加えることにより前記センサ素子の異
常を検出し自己診断信号を出力する自己診断手段と、前
記自己診断手段を動作・非動作状態とするように切替え
る切替手段と、前記自己診断の非動作中に前記検出手段
の信号レベルを検出し上記センサ素子の異常を常時判定
する判定手段とを備えた角速度センサであり、常時セン
サ外部からの異常検出を行なうことができるという作用
を有する。
を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ
素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記
センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含み、前記モニタ回路の出力をＡＧＣ回路を介して前
記ドライバ回路に加えることにより前記センサ素子の振
動部を安定に駆動し振動させる駆動手段と、前記センサ
素子の検知部からの出力が加えられるチャージアンプと
このチャージアンプの出力がバンドパスフィルタを介し
て加えられる同期検波器とを含み、前記バンドパスフィ
ルタの出力を前記駆動手段からの駆動信号に同期して検
波し角速度信号を出力する検出手段と、前記駆動手段の
駆動信号に同期した信号を前記検出手段を構成する同期
検波器より前段に加えることにより前記センサ素子の異
常を検出し自己診断信号を出力する自己診断手段と、前
記自己診断手段を動作・非動作状態とするように切替え
る切替手段と、前記自己診断の非動作中に前記検出手段
の信号レベルを検出し上記センサ素子の異常を常時判定
する判定手段とを備えた角速度センサであり、常時セン
サ外部からの異常検出を行なうことができるという作用
を有する。
【００１９】請求項１３記載の発明は、前記判定手段と
しての判定器の論理出力に対して前記切替手段としての
開閉器の開閉論理値を逆になるように前記開閉器の駆動
信号の入力端子と前記判定器の出力端子とを電気的に結
合し、前記判定器の論理出力により前記切替手段が誤動
作しないように構成した請求項１２記載の角速度センサ
であり、外部からの診断信号がある時のみ故障検出する
ことができるという作用を有する。
しての判定器の論理出力に対して前記切替手段としての
開閉器の開閉論理値を逆になるように前記開閉器の駆動
信号の入力端子と前記判定器の出力端子とを電気的に結
合し、前記判定器の論理出力により前記切替手段が誤動
作しないように構成した請求項１２記載の角速度センサ
であり、外部からの診断信号がある時のみ故障検出する
ことができるという作用を有する。
【００２０】請求項１４記載の発明は、前記判定手段と
しての判定器の論理出力に対して前記切替手段としての
開閉器の開閉論理値が等しくなるように前記開閉器の駆
動信号の入力端子と前記判定器の出力端子を電気的に結
合し、前記判定器の論理出力により前記切替手段を強制
的に作動させて自己診断モードに移行するように構成し
た請求項１２記載の角速度センサであり、外部からリセ
ット信号が加えられるまで異常検出の状態を保持しつづ
けるという作用を有する。
しての判定器の論理出力に対して前記切替手段としての
開閉器の開閉論理値が等しくなるように前記開閉器の駆
動信号の入力端子と前記判定器の出力端子を電気的に結
合し、前記判定器の論理出力により前記切替手段を強制
的に作動させて自己診断モードに移行するように構成し
た請求項１２記載の角速度センサであり、外部からリセ
ット信号が加えられるまで異常検出の状態を保持しつづ
けるという作用を有する。
【００２１】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図１〜図６は本発明の角速度センサの第１の実施の
形態を示している。図中、１は一端が開口した樹脂製の
ケースであり、開口に樹脂製の蓋２が装着されることに
より密封空間が形成されている。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
接されており、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３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。
る。図１〜図６は本発明の角速度センサの第１の実施の
形態を示している。図中、１は一端が開口した樹脂製の
ケースであり、開口に樹脂製の蓋２が装着されることに
より密封空間が形成されている。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
接されており、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３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。
【００２２】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３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。
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３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。
【００２３】そして、駆動部と検知部により音叉型の角
速度センサ素子を形成している。図１は同角速度センサ
素子の制御回路を示し、駆動板１１の圧電素子１１ａに
はドライバ１５から約１ＶP-P、１．５ＫHz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１
２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、Ａ点に図６に示すモニタ信
号を出力する。これは次に全波整流器１８、ＡＧＣ回路
１９を介してドライバ１５にフィードバックされ、Ａ点
での信号振幅が常に一定になるように駆動信号のＡＧＣ
制御が行なわれている。検知部においては、圧電素子１
３ａ，１４ａの信号は共にＤ点において合成され、チャ
ージアンプ２０に入力される。またＡ点よりの音叉振動
に同期したモニタ信号が減衰器３２によって減衰され、
注入器３０を経てチャージアンプ２０の非反転入力端子
に加えられる。チャージアンプ２０の出力はバンドパス
フィルタ２１、同期検波器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。モニタ信号から
減衰器３２、注入器３０を経てチャージアンプ２０に加
えられた信号によるＩ点、Ｈ点，Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点の信
号波形は図６のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉに示されている。
速度センサ素子を形成している。図１は同角速度センサ
素子の制御回路を示し、駆動板１１の圧電素子１１ａに
はドライバ１５から約１ＶP-P、１．５ＫHz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１
２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、Ａ点に図６に示すモニタ信
号を出力する。これは次に全波整流器１８、ＡＧＣ回路
１９を介してドライバ１５にフィードバックされ、Ａ点
での信号振幅が常に一定になるように駆動信号のＡＧＣ
制御が行なわれている。検知部においては、圧電素子１
３ａ，１４ａの信号は共にＤ点において合成され、チャ
ージアンプ２０に入力される。またＡ点よりの音叉振動
に同期したモニタ信号が減衰器３２によって減衰され、
注入器３０を経てチャージアンプ２０の非反転入力端子
に加えられる。チャージアンプ２０の出力はバンドパス
フィルタ２１、同期検波器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。モニタ信号から
減衰器３２、注入器３０を経てチャージアンプ２０に加
えられた信号によるＩ点、Ｈ点，Ｅ点、Ｆ点、Ｇ点の信
号波形は図６のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉに示されている。
【００２４】さて、本実施の形態においては、角速度を
検出する圧電素子１３ａ，１４ａは図４（ａ）に示すよ
うに検知板１３に接着剤８を介して接着され、角速度信
号電荷を検出する為の銀電極１３ｂが形成されている。
検出する圧電素子１３ａ，１４ａは図４（ａ）に示すよ
うに検知板１３に接着剤８を介して接着され、角速度信
号電荷を検出する為の銀電極１３ｂが形成されている。
【００２５】ここで、検知板１３と圧電素子１３ａと銀
電極１３ｂは図４（ｂ）の様に平行平板コンデンサを形
成し、等価的な回路は図４（ｃ）の様になる。この時、
圧電素子１３ａによるコンデンサの容量は（１）式で示
される。
電極１３ｂは図４（ｂ）の様に平行平板コンデンサを形
成し、等価的な回路は図４（ｃ）の様になる。この時、
圧電素子１３ａによるコンデンサの容量は（１）式で示
される。
【００２６】Ｃs1≒ε・Ｓ／ｄ……（１） ε：圧電体の誘電率 Ｓ：面積 ｄ：圧電体の厚み また同様にして圧電素子１４ａによるコンデンサの容量
は（２）式で示される。
は（２）式で示される。
【００２７】Ｃs2≒ε・Ｓ／ｄ……（２） ε：圧電体の誘電率 Ｓ：面積 ｄ：圧電体の厚み ここで、角速度を検出する圧電体の感度と（１），
（２）式で表される容量Ｃs1、Ｃs2との間には以下の関
係が成立つ。
（２）式で表される容量Ｃs1、Ｃs2との間には以下の関
係が成立つ。
【００２８】・感度は面積Ｓに比例する。 ・容量Ｃは面積Ｓに比例する。 然るに、 ・感度は容量Ｃに比例する。
【００２９】したがって、容量の変化を検出できれば感
度の変化を推測する事が可能であり、感度の異常検出が
可能となる。
度の変化を推測する事が可能であり、感度の異常検出が
可能となる。
【００３０】さて、図６に示すようにＡ点のモニタ信号
Ａは減衰器３２で図６の波形Ｉに示すように減衰されて
注入器３０に加えられる。注入器３０は、例えば図５に
示す様にコンデンサと抵抗等から構成され、ここで図６
の波形Ｈの様にモニタ信号Ａに対して位相ずれを持たせ
てチャージアンプ２０の非反転入力端子に加えられる。
ここでチャージアンプ２０の反転入力と非反転入力は仮
想的に同じ電位であるので、非反転入力端子に加えられ
た注入器３０からの信号は図６の波形Ｄのようにチャー
ジアンプ２０の反転入力端子にも表れる。
Ａは減衰器３２で図６の波形Ｉに示すように減衰されて
注入器３０に加えられる。注入器３０は、例えば図５に
示す様にコンデンサと抵抗等から構成され、ここで図６
の波形Ｈの様にモニタ信号Ａに対して位相ずれを持たせ
てチャージアンプ２０の非反転入力端子に加えられる。
ここでチャージアンプ２０の反転入力と非反転入力は仮
想的に同じ電位であるので、非反転入力端子に加えられ
た注入器３０からの信号は図６の波形Ｄのようにチャー
ジアンプ２０の反転入力端子にも表れる。
【００３１】この結果、反転入力端子に接続される圧電
素子１３ａ，１４ａの容量成分Ｃs1、Ｃs2には図６の波
形Ｄに示す変位電流ＩDが発生し、この結果チャージア
ンプ２０の出力には図６の波形Ｅなる電圧が出力され
る。この時のＥ点の出力電圧ｖeは次の（３）式で表さ
れる。
素子１３ａ，１４ａの容量成分Ｃs1、Ｃs2には図６の波
形Ｄに示す変位電流ＩDが発生し、この結果チャージア
ンプ２０の出力には図６の波形Ｅなる電圧が出力され
る。この時のＥ点の出力電圧ｖeは次の（３）式で表さ
れる。
【００３２】 ｖe＝Ｖm・α・（１／Ｃ0）・（Ｃs1＋Ｃs2）・ＩD∠φ……（３） ｖe ：チャージアンプの出力電圧Ｅ（ＶP-P） Ｖm ：モニタ電圧（ＶP-P） α ：減衰器３２の減衰率（０＜α＜１） ∠φ ：注入器による位相ずれ（０＜φ＜９０°） Ｃ0 ：チャージアンプ２０の帰還容量（ｐＦ） ＩD ：変位電流（ｐＡ） また、出力端子２４から得られる信号Ｖoutは（４）式
で表される。
で表される。
【００３３】 Ｖout＝Ａ・Ｄ・Ｖm・α・（１／Ｃ0）・（Ｃs1＋Ｃs2）・ＩD・ｓｉｎφ… …（４） Ｄ：同期検波器２２の検波定数 Ａ：ＬＰＦ２３のＤＣゲイン 図６の信号Ｅはモニタ信号Ａに対して位相が∠φずれて
いるので、ＢＰＦ２１で増幅されて後、同期検波器２２
で検波され、位相ずれに応じた信号成分のみが抽出さ
れ、ＬＰＦ２３で増幅されてＤＣオフセット分となって
端子２４から出力される。通常はこのＤＣオフセット分
を踏まえて出力のオフセットを例えば２．５Ｖに調整し
ておけばよい。
いるので、ＢＰＦ２１で増幅されて後、同期検波器２２
で検波され、位相ずれに応じた信号成分のみが抽出さ
れ、ＬＰＦ２３で増幅されてＤＣオフセット分となって
端子２４から出力される。通常はこのＤＣオフセット分
を踏まえて出力のオフセットを例えば２．５Ｖに調整し
ておけばよい。
【００３４】ここで（３）式から、図６の信号Ｅは角速
度検出用圧電素子１３ａ，１４ａの持つ容量Ｃs1、Ｃs2
に比例しているので、例えば図１のＢ点ないしＣ点で断
線等が発生した場合、図６の波形Ｅ，Ｆに示す様に信号
レベルの変化が発生し、結果、出力端子２４の電圧レベ
ルが変化する。このレベル変化をたとえばしきい値判定
すれば、センサの故障として異常を判定できる。
度検出用圧電素子１３ａ，１４ａの持つ容量Ｃs1、Ｃs2
に比例しているので、例えば図１のＢ点ないしＣ点で断
線等が発生した場合、図６の波形Ｅ，Ｆに示す様に信号
レベルの変化が発生し、結果、出力端子２４の電圧レベ
ルが変化する。このレベル変化をたとえばしきい値判定
すれば、センサの故障として異常を判定できる。
【００３５】また、注入器３０の入力信号は駆動回路の
モニタ信号から得ており、かつ出力信号をチャージアン
プ２０の入力端子に加えているので、（４）式からも分
かるように音叉、駆動回路、検出回路それぞれの内部の
どこが故障しても出力端子２４のＤＣオフセット変化と
して現われるので、センサの故障を常時検出できる。
モニタ信号から得ており、かつ出力信号をチャージアン
プ２０の入力端子に加えているので、（４）式からも分
かるように音叉、駆動回路、検出回路それぞれの内部の
どこが故障しても出力端子２４のＤＣオフセット変化と
して現われるので、センサの故障を常時検出できる。
【００３６】図７は本発明の角速度センサの他の実施形
態を示すもので、減衰器３２からの信号を開閉器３１に
よって外部から注入器３０への入力を開閉できるように
したものである。具体回路を図８に、動作波形を図９に
示す。
態を示すもので、減衰器３２からの信号を開閉器３１に
よって外部から注入器３０への入力を開閉できるように
したものである。具体回路を図８に、動作波形を図９に
示す。
【００３７】減衰器３２で減衰されたモニタ信号Ｉは通
常は開閉器３１でカットされているので注入器３０には
伝わらず、従ってセンサ出力も通常のままである。外部
からの信号、例えばコンピュータからのチェック信号な
どが図９のＪのように端子３３に印加された時、開閉器
３１が閉じて減衰器３２からの信号Ｉを注入器３０に伝
達する。その結果、各部の波形は図９のＨ，Ｄ，Ｅ，Ｆ
の様に変化し、結果、出力端子２４には図９のＧのよう
に端子３３に加えられたチェック信号に連動したオフセ
ット変動が発生する。このオフセット変動は先の（４）
式によって決まるので、この変動量をモニタすればセン
サの異常状態を知る事ができる。
常は開閉器３１でカットされているので注入器３０には
伝わらず、従ってセンサ出力も通常のままである。外部
からの信号、例えばコンピュータからのチェック信号な
どが図９のＪのように端子３３に印加された時、開閉器
３１が閉じて減衰器３２からの信号Ｉを注入器３０に伝
達する。その結果、各部の波形は図９のＨ，Ｄ，Ｅ，Ｆ
の様に変化し、結果、出力端子２４には図９のＧのよう
に端子３３に加えられたチェック信号に連動したオフセ
ット変動が発生する。このオフセット変動は先の（４）
式によって決まるので、この変動量をモニタすればセン
サの異常状態を知る事ができる。
【００３８】図１０は本発明の角速度センサの更なる他
の実施形態を示し、具体回路を図１１に、動作波形を図
１２に示す。この例は開閉器３１の外部からの入力端子
を他の判定器２８の出力端子と共用化するものである。
判定器２８は例えばチャージアンプ２０の出力Ｅをモニ
タして、例えば音叉にかかる外部からの異常な衝撃や振
動によって発生する異常電圧を検出し、端子２９より外
部へ異常を出力するものである。ここで、開閉器３１の
入力を端子２９と共用するが、前記判定器２８の論理出
力に対して前記開閉器３１の開閉論理値が逆になるよう
に設定している。したがって、開閉器３１を作動させな
い通常時は音叉にかかる外部からの異常な衝撃や振動に
よって発生する異常電圧を検出し外部へ異常を知らせ
る。一方、センサのチェック時には端子２９よりチェッ
ク信号を入力して端子２４のセンサ出力をモニタするこ
とにより、１個の端子によって多機能の故障診断を行な
え、高いコストパフォーマンスを実現する。
の実施形態を示し、具体回路を図１１に、動作波形を図
１２に示す。この例は開閉器３１の外部からの入力端子
を他の判定器２８の出力端子と共用化するものである。
判定器２８は例えばチャージアンプ２０の出力Ｅをモニ
タして、例えば音叉にかかる外部からの異常な衝撃や振
動によって発生する異常電圧を検出し、端子２９より外
部へ異常を出力するものである。ここで、開閉器３１の
入力を端子２９と共用するが、前記判定器２８の論理出
力に対して前記開閉器３１の開閉論理値が逆になるよう
に設定している。したがって、開閉器３１を作動させな
い通常時は音叉にかかる外部からの異常な衝撃や振動に
よって発生する異常電圧を検出し外部へ異常を知らせ
る。一方、センサのチェック時には端子２９よりチェッ
ク信号を入力して端子２４のセンサ出力をモニタするこ
とにより、１個の端子によって多機能の故障診断を行な
え、高いコストパフォーマンスを実現する。
【００３９】また、前記判定器２８の論理出力に対して
前記開閉器３１の開閉論理値が等しくなるように設定し
た場合には、前記判定器２８の論理出力により前記開閉
器３１を強制的に作動させて自己診断モードに移行させ
ることができ、外部からの自己診断のリセット信号が加
えられるまで端子２９に異常検出状態としての信号の出
力を維持しつづけることができる。
前記開閉器３１の開閉論理値が等しくなるように設定し
た場合には、前記判定器２８の論理出力により前記開閉
器３１を強制的に作動させて自己診断モードに移行させ
ることができ、外部からの自己診断のリセット信号が加
えられるまで端子２９に異常検出状態としての信号の出
力を維持しつづけることができる。
【００４０】なお、ここでは、モニタ信号を用いてセン
サの動作状態を知る為の実例を述べたが、同じ回路構成
によって、センサ出力のオフセット調整が可能である。
この時は、減衰器３２で減衰量を調整するか、もしく
は、注入器３０で位相ズレ量を調整して所望のオフセッ
ト調整をすれば良い。また、感温素子を用いて、減衰量
や位相ズレを温度によって変化するようにすれば、セン
サ出力の温度補正が可能となる。
サの動作状態を知る為の実例を述べたが、同じ回路構成
によって、センサ出力のオフセット調整が可能である。
この時は、減衰器３２で減衰量を調整するか、もしく
は、注入器３０で位相ズレ量を調整して所望のオフセッ
ト調整をすれば良い。また、感温素子を用いて、減衰量
や位相ズレを温度によって変化するようにすれば、セン
サ出力の温度補正が可能となる。
【００４１】また、注入器３０の出力をバンドパスフィ
ルタ２１、同期検波器２２に加えても同様である。
ルタ２１、同期検波器２２に加えても同様である。
【００４２】
【発明の効果】以上の様に本発明は駆動回路の駆動信号
に同期した信号を同期検波器より前段の回路に印加する
ことで簡単な構成でセンサの自己診断モードを実現する
ことができ、信頼性の高い角速度センサを実現すること
ができる。
に同期した信号を同期検波器より前段の回路に印加する
ことで簡単な構成でセンサの自己診断モードを実現する
ことができ、信頼性の高い角速度センサを実現すること
ができる。
【図１】本発明の角速度センサの一実施形態を示す回路
ブロック図
ブロック図
【図２】同センサの要部の組立斜視図
【図３】同センサの要部拡大斜視図
【図４】（ａ）同センサの要部切欠拡大斜視図 （ｂ）その断面図 （ｃ）同センサの等価回路図
【図５】同センサの要部の回路構成を示す回路図
【図６】同センサの各部の動作波形図
【図７】本発明の角速度センサの他の実施形態を示す回
路ブロック図
路ブロック図
【図８】同センサの要部の回路構成を示す回路図
【図９】同センサの各部の動作波形図
【図１０】本発明の角速度センサの更なる他の実施形態
を示す回路ブロック図
を示す回路ブロック図
【図１１】同センサの要部の回路構成を示す回路図
【図１２】同センサの各部の動作波形図
１１，１２ 駆動板 １１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ 圧電素子 １３，１４ 検知板 １５ ドライバ回路 １６ カレントアンプ １７，２１ バンドパスフィルタ １８ 全波整流器 １９ ＡＧＣ回路 ２０ チャージアンプ ２２ 同期検波器 ２３ ローパスフィルタ ３０ 注入器 ３１ 開閉器 ３２ 減衰器
Claims (14)
- 【請求項１】 振動部と角速度を検知する検知部とを有
するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号
を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ
信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路
の出力をＡＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加える
ことにより前記センサ素子の振動部を安定に駆動し振動
させる駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出力
が加えられるチャージアンプとこのチャージアンプの出
力がバンドパスフィルタを介して加えられる同期検波器
とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を前記駆動手
段からの駆動信号に同期して検波し角速度信号を出力す
る検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号
を前記検出手段を構成する同期検波器より前段に加える
ことにより前記センサ素子の異常を検出し自己診断信号
を出力する自己診断手段とを備えた角速度センサ。 - 【請求項２】 自己診断のための駆動信号に同期した信
号は前記検出手段を構成するチャージアンプの入力端子
に加えるように構成した請求項１記載の角速度センサ。 - 【請求項３】 自己診断のための駆動信号に同期した信
号は前記検出手段を構成するバンドパスフィルタの入力
端子に加えるように構成した請求項１記載の角速度セン
サ。 - 【請求項４】 自己診断のための駆動信号に同期した信
号は前記検出手段を構成する同期検波器の入力端子に加
えるように構成した請求項１記載の角速度センサ。 - 【請求項５】 自己診断のための駆動信号に同期した信
号は前記センサ素子からのモニタ信号である請求項２，
３，４のいずれかに記載の角速度センサ。 - 【請求項６】 自己診断手段は、駆動信号に同期した信
号を減衰する減衰器と、この減衰器からの信号を前記検
出手段を構成する同期検波器より前段の回路部位に注入
する注入器を含む請求項１〜４のいずれかに記載の角速
度センサ。 - 【請求項７】 前記減衰器は減衰量を可変できるように
構成した請求項６記載の角速度センサ。 - 【請求項８】 前記注入器は駆動信号に同期した信号の
位相を可変して出力するように構成した請求項６記載の
角速度センサ。 - 【請求項９】 振動部と角速度を検知する検知部とを有
するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号
を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ
信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回路
の出力をＡＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加える
ことにより前記センサ素子の振動部を安定に駆動し振動
させる駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出力
が加えられるチャージアンプとこのチャージアンプの出
力がバンドパスフィルタを介して加えられる同期検波器
とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を前記駆動手
段からの駆動信号に同期して検波し角速度信号を出力す
る検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号
を前記検出手段を構成する同期検波器より前段に加える
ことにより前記センサ素子の異常を検出し自己診断信号
を出力する自己診断手段と、前記自己診断手段を動作・
非動作状態とするように切替える切替手段とを備えた角
速度センサ。 - 【請求項１０】 前記自己診断手段は駆動信号に同期し
た信号を減衰する減衰器と、この減衰器からの信号を前
記検出手段を構成する同期検波器より前段の回路部位に
注入器とを含み、前記切替手段は前記自己診断手段を構
成する減衰器と注入器の間に設けた開閉器である請求項
９記載の角速度センサ。 - 【請求項１１】 前記切替手段は、外部からの操作に応
動して前記同期検波器より前段の回路部位に注入する駆
動信号に同期した信号を断続する開閉器である請求項９
記載の角速度センサ。 - 【請求項１２】 振動部と角速度を検知する検知部とを
有するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信
号を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニ
タ信号が加えられるモニタ回路とを含み、前記モニタ回
路の出力をＡＧＣ回路を介して前記ドライバ回路に加え
ることにより前記センサ素子の振動部を安定に駆動し振
動させる駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出
力が加えられるチャージアンプとこのチャージアンプの
出力がバンドパスフィルタを介して加えられる同期検波
器とを含み、前記バンドパスフィルタの出力を前記駆動
手段からの駆動信号に同期して検波し角速度信号を出力
する検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信
号を前記検出手段を構成する同期検波器より前段に加え
ることにより前記センサ素子の異常を検出し自己診断信
号を出力する自己診断手段と、前記自己診断手段を動作
・非動作状態とするように切替える切替手段と、前記自
己診断の非動作中に前記検出手段の信号レベルを検出し
上記センサ素子の異常を常時判定する判定手段とを備え
た角速度センサ。 - 【請求項１３】 前記判定手段としての判定器の論理出
力に対して前記切替手段としての開閉器の開閉論理値を
逆になるように前記開閉器の駆動信号の入力端子と前記
判定器の出力端子とを電気的に結合し、前記判定器の論
理出力により前記切替手段が誤動作しないように構成し
た請求項１２記載の角速度センサ。 - 【請求項１４】 前記判定手段としての判定器の論理出
力に対して前記切替手段としての開閉器の開閉論理値が
等しくなるように前記開閉器の駆動信号の入力端子と前
記判定器の出力端子を電気的に結合し、前記判定器の論
理出力により前記切替手段を強制的に作動させて自己診
断モードに移行するように構成した請求項１２記載の角
速度センサ。
Priority Applications (17)
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|---|---|---|---|
| JP08618996A JP3399221B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 角速度センサ |
| DE69622815T DE69622815T2 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Drehgeschwindigkeitssensor |
| CN96190557.3A CN1090313C (zh) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | 角速度传感器 |
| US08/776,443 US5939630A (en) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Angular velocity sensor |
| CNB011355921A CN1160574C (zh) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | 角速度传感器 |
| EP96919991A EP0773430B1 (en) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Angular velocity sensor |
| EP01121470A EP1174683B1 (en) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Angular velocity sensor |
| CNB011355913A CN1142436C (zh) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | 具有自检功能的角速度传感器 |
| DE69637287T DE69637287T2 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Winkelgeschwindigkeitssensor |
| PCT/JP1996/001445 WO1996038712A1 (fr) | 1995-05-30 | 1996-05-29 | Capteur de vitesse angulaire |
| US09/332,162 US6244095B1 (en) | 1995-05-30 | 1999-06-14 | Angular velocity sensor |
| US09/332,161 US6089091A (en) | 1995-05-30 | 1999-06-14 | Angular velocity sensor |
| US09/811,786 US6705151B2 (en) | 1995-05-30 | 2001-03-20 | Angular velocity sensor |
| US10/300,937 US6732586B2 (en) | 1995-05-30 | 2002-11-21 | Angular velocity sensor |
| US10/614,025 US6912901B1 (en) | 1995-05-30 | 2003-07-08 | Angular velocity sensor |
| US10/614,026 US6959584B2 (en) | 1995-05-30 | 2003-07-08 | Angular velocity sensor |
| US11/233,014 US7043988B2 (en) | 1995-05-30 | 2005-09-23 | Angular velocity sensor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08618996A JP3399221B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 角速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281138A true JPH09281138A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3399221B2 JP3399221B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=13879834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08618996A Expired - Lifetime JP3399221B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-09 | 角速度センサ |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066288A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
| JP2002267448A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| US6608425B2 (en) | 2001-01-29 | 2003-08-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope, electronic device using the same, and self-diagnosis method for vibrating gyroscope |
| US6666090B2 (en) | 2000-06-27 | 2003-12-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope and electronic device using the same |
| JP2007178299A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| US7347093B2 (en) | 2004-02-16 | 2008-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor and automobile using the same |
| WO2009125589A1 (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-15 | パナソニック株式会社 | 慣性力センサ |
| JP2009236552A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Nec Tokin Corp | センサ感度調整手段及びセンサの製造方法 |
| WO2011010446A1 (ja) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | パナソニック株式会社 | 角速度センサ |
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