JPH10227643A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH10227643A JPH10227643A JP9032191A JP3219197A JPH10227643A JP H10227643 A JPH10227643 A JP H10227643A JP 9032191 A JP9032191 A JP 9032191A JP 3219197 A JP3219197 A JP 3219197A JP H10227643 A JPH10227643 A JP H10227643A
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Abstract
電圧出力のオフセット電圧の変動に対して発振出力用の
コンパレータから安定したデューティサイクル50%の
矩形波出力を得る振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 弾性金属或は半導体を多角柱状に形成し
て支持部40を介してフレーム部30に一体に構成され
る振動体1を具備し、振動体1に駆動用圧電素子2およ
び1対の検出用圧電素子3aおよび3bを形成して単一
電源で動作する帰還型自励発振回路10により振動体1
を駆動振動させて角速度を検出する振動ジャイロにおい
て、帰還型自励発振回路は検出用圧電素子の加算出力4
を位相調整した結果の出力電圧と加算出力4のオフセッ
トとに基づいて矩形波を生成するものである振動ジャイ
ロ。
Description
関し、特に、振動体を自励発振駆動する帰還型自励発振
回路を具備する振動ジャイロに関する。
する。図2において、1は弾性金属或は半導体により構
成される振動ジャイロの振動体を示す。この振動体1
は、図3に示される如く6角柱状に構成され、支持部4
0を介してフレーム部30に一体に構成されている。こ
の振動体1の上面の中央部には駆動用圧電素子2が形成
される。この駆動用圧電素子2はジルコンチタン酸鉛
(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)その他の圧電材料を、
振動体1の上面の中央部に直接にスパッタリング或は蒸
着することにより被着形成される。振動体1の下側の斜
面の中央部には検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素
子3bが形成される。この検出用圧電素子3aおよび検
出用圧電素子3bも、駆動用圧電素子2と同様に、ジル
コンチタン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)その他
の圧電材料を振動体1の下側の斜面の中央部に直接にス
パッタリング或は蒸着することにより形成される。これ
らの圧電素子にはそれぞれ圧電素子電極被膜が成膜され
る。
ィルタ6およびコンパレータ7より成る帰還型自励発振
回路である。駆動用圧電素子2の電極は発振回路10に
接続し、検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素子3b
の電極は加算回路4に接続している。なお、弾性金属或
は半導体より成る振動体1のこれら圧電素子の形成され
る表面自体は、これら圧電素子それぞれの他方の電極を
構成している。回路を単一電源で駆動させる必要上、振
動体1に定電圧素子8から基準電圧が付与されている。
動方向の固有振動数と同一の振動数の駆動信号を発生す
る。この駆動信号が駆動用圧電素子2に印加され、これ
により振動体1は図2において上下方向に屈曲振動せし
めらる。そして、振動体1はその上下方向の歪みの大き
さおよび振動数に対応して図2における左右方向にも屈
曲振動し、検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素子3
bはそれぞれこの屈曲振動に対応する電圧出力を発生す
る。
に入力軸である振動体の軸回りの角速度が入力される
と、左右方向にコリオリ力が生じて振動体1には左右方
向の力が作用する。このコリオリ力により振動体1の振
動方向がずれるところから検出用圧電素子3の出力電圧
は変化する。この場合、検出用圧電素子3aおよび検出
用圧電素子3bの内の一方の出力は増加するのに対し
て、他方の検出用圧電素子の出力は減少する。何れか一
方の検出用圧電素子3の出力の変化量、或は両者の出力
の差動出力の変化量を加算回路4により加算出力する。
加算出力は(a)に示される通りの位相、振幅を有する
A’である。位相調整用フィルタ6はこの加算出力A’
に対して、定電圧素子8の基準電圧C’を基準にして駆
動用圧電素子2から駆動用のコンパレータ7までの位相
をほぼ0°にする位相調整を施し、出力する回路であ
る。この位相調整用フィルタ6の出力は(b)に示され
るB’であり、これとコンパレータの閾値として(c)
の基準電圧C’をコンパレータ7に入力する。これらの
比較結果である(d)の矩形波D’を駆動信号として振
動体1の駆動用圧電素子2に印加することにより振動体
1を自励発振駆動している。
発振回路10は、検出用圧電素子3aおよび検出用圧電
素子3bの出力或は加算回路4の出力A’にオフセット
が含まれると、出力A’はオフセットの分だけ信号レベ
ルが変化する。従って、出力A’がコンパレータ7の基
準電圧C’を通過するタイミングは図5(b)に示され
る如くオフセットを通過するタイミングとは異なる。コ
ンパレータ7はこの基準電圧C’を閾値電圧C’とする
ものであり、図5(c)および図5(d)に示される如
く、コンパレータ7の出力D’のデューティサイクルは
50%から変動し、振動体1を安定して駆動することが
困難になる。これに起因して、検出角速度および出力バ
イアスが変動し、振動ジャイロの動作は正確性を欠くに
到る。
を自励発振駆動する帰還型自励発振回路を具備する振動
ジャイロを提供するものである。
角柱状に形成して支持部40を介してフレーム部30に
一体に構成される振動体1を具備し、振動体1に駆動用
圧電素子2および1対の検出用圧電素子3aおよび3b
を形成して単一電源で動作する帰還型自励発振回路10
により振動体1を駆動振動させて角速度を検出する振動
ジャイロにおいて、帰還型自励発振回路は検出用圧電素
子の加算出力を位相調整した結果の出力電圧と加算出力
のオフセットとに基づいて矩形波を生成するものである
振動ジャイロを構成した。
路4の出力を入力してそのオフセットを生成するオフセ
ット電圧用フィルタ5、加算回路4の出力を位相調整す
る位相調整用フィルタ6、オフセット電圧用フィルタ5
の生成するオフセット電圧C o と位相調整用フィルタ6
の位相調整出力電圧Bとを入力して矩形波を生成するコ
ンパレータ7より成るものである振動ジャイロを構成し
た。
を入力端とする逆L型RCフィルタより成るものである
振動ジャイロを構成した。
照して説明する。図1において、図2における参照数字
と共通する参照数字は互に共通する部材を意味するもの
とする。振動体1は、図2の従来例と同様に、6角柱状
に構成されている。この振動体1の上面の中央部には駆
動用圧電素子2が形成される。振動体1の下側の斜面の
中央部には検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素子3
bが形成される。これらの圧電素子にはそれぞれ圧電素
子電極被膜が成膜される。駆動用圧電素子2の電極は帰
還型自励発振回路10に接続し、検出用圧電素子3aお
よび検出用圧電素子3bの電極は加算回路4に接続して
いる。なお、弾性金属或は半導体より成る振動体1のこ
れら圧電素子の形成される表面自体は、これら圧電素子
それぞれの他方の電極を構成している。回路を単一電源
で駆動させる必要上、振動体1に定電圧素子8から基準
電圧が付与されている。
動体1の駆動方向の固有振動数と同一の振動数の駆動信
号を発生する。この駆動信号が駆動用圧電素子2に印加
されてこれにより振動体1は図1において上下方向に屈
曲振動せしめらる。そして、振動体1はその上下方向の
歪みの大きさおよび振動数に対応して図1における左右
方向にも屈曲振動し、検出用圧電素子3aおよび検出用
圧電素子3bはそれぞれこの屈曲振動に対応する電圧出
力を発生する。
ている時に入力軸である振動体の軸回りの角速度が入力
されると、左右方向にコリオリ力が生じて振動体1には
左右方向の力が作用する。このコリオリ力により振動体
1の振動方向がずれるところから検出用圧電素子3の出
力電圧は変化する。この場合、検出用圧電素子3aおよ
び検出用圧電素子3bの内の一方の出力は増加するのに
対して、他方の検出用圧電素子の出力は減少する。何れ
か一方の検出用圧電素子3の出力の変化量、或は両者の
出力の差動出力の変化量を加算回路4により加算出力す
る。
は図4(a)に示される通りのAである。この発明はこ
の加算出力Aをオフセット電圧用フィルタ5に入力し、
図4(c)のオフセット電圧Co を発生出力する。この
オフセット電圧Co を位相調整用フィルタ6に印加する
と共に、この位相調整用フィルタ6には加算回路4の加
算出力Aも印加し、位相調整用フィルタ6は加算出力A
に対してこのオフセット電圧Co を基準にして駆動用圧
電素子2から駆動用コンパレータ7までの位相をほぼ0
°にする位相調整を施して出力する。この位相調整用フ
ィルタ6の出力である図4(b)のBと先のオフセット
電圧用フィルタ5の出力するのオフセット電圧Co をコ
ンパレータ7に入力する。これらの比較結果である図4
(d)の矩形波Dを振動体1の駆動用圧電素子2に印加
することにより振動体1の自励発振駆動が行なわれる。
た時、位相調整用フィルタ6の出力Bのオフセットと、
オフセット電圧用フィルタ5から出力されるオフセット
電圧は共に同様に変動するところから、コンパレータ7
においては常に入力の高低の中間の電圧を基準として矩
形波を出力することになる。その結果、波形のデューテ
ィサイクルは50%となり、振動体1を安定して駆動さ
せることになる。従って、動作状態の安定した振動ジャ
イロを得ることができる。
ジャイロの帰還型自励発振回路において、振動体の検出
用圧電素子の電圧出力の加算結果の位相調整出力とその
オフセット電圧を比較することにより常に電圧出力の中
間電圧を基準にした比較をすることとなり、検出用圧電
素子の電圧出力および加算回路の電圧出力のオフセット
電圧の変動に対して発振出力用のコンパレータから安定
したデューティサイクル50%の矩形波出力が得られ
る。従って、振動状態が安定した振動ジャイロが得られ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 弾性金属或は半導体を多角柱状に形成し
て支持部を介してフレーム部に一体に構成される振動体
を具備し、振動体に駆動用圧電素子および1対の検出用
圧電素子を形成して単一電源で動作する帰還型自励発振
回路により振動体を駆動振動させて角速度を検出する振
動ジャイロにおいて、 帰還型自励発振回路は検出用圧電素子の加算出力を位相
調整した結果の出力電圧と加算出力のオフセットとに基
づいて矩形波を生成するものであることを特徴とする振
動ジャイロ。 - 【請求項2】 請求項1に記載される振動ジャイロにお
いて、 帰還型自励発振回路は加算回路の加算出力を入力してそ
のオフセットを生成するオフセット電圧用フィルタ、加
算回路の加算出力を位相調整する位相調整用フィルタ、
オフセット電圧用フィルタの生成するオフセット電圧と
位相調整用フィルタの位相調整出力電圧とを入力して矩
形波を生成するコンパレータより成るものであることを
特徴とする振動ジャイロ。 - 【請求項3】 請求項2に記載される振動ジャイロにお
いて、 オフセット電圧用フィルタは抵抗を入力端とする逆L型
RCフィルタより成るものであることを特徴とする振動
ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03219197A JP3718786B2 (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03219197A JP3718786B2 (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227643A true JPH10227643A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3718786B2 JP3718786B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=12352020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03219197A Expired - Fee Related JP3718786B2 (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3718786B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004286503A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Ngk Insulators Ltd | 振動子の駆動方法および振動子の駆動装置 |
| US7210349B2 (en) | 2004-07-14 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Drive circuit of oscillation gyro |
| US9261364B2 (en) | 2011-08-26 | 2016-02-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Driving circuit, system, and driving method for gyro sensor |
| CN110530354A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-12-03 | 北京航天时代激光导航技术有限责任公司 | 一种单边供电的激光陀螺抖动电路及抖动控制方法 |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP03219197A patent/JP3718786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004286503A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Ngk Insulators Ltd | 振動子の駆動方法および振動子の駆動装置 |
| US7210349B2 (en) | 2004-07-14 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Drive circuit of oscillation gyro |
| US9261364B2 (en) | 2011-08-26 | 2016-02-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Driving circuit, system, and driving method for gyro sensor |
| CN110530354A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-12-03 | 北京航天时代激光导航技术有限责任公司 | 一种单边供电的激光陀螺抖动电路及抖动控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3718786B2 (ja) | 2005-11-24 |
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