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JP2009115559A - Angular velocity sensor and electronic device equipped with angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor and electronic device equipped with angular velocity sensor Download PDF

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JP2009115559A
JP2009115559A JP2007287778A JP2007287778A JP2009115559A JP 2009115559 A JP2009115559 A JP 2009115559A JP 2007287778 A JP2007287778 A JP 2007287778A JP 2007287778 A JP2007287778 A JP 2007287778A JP 2009115559 A JP2009115559 A JP 2009115559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
angular velocity
state
primary
detection means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007287778A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Yamaguchi
和彦 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Precision Products Co Ltd filed Critical Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority to JP2007287778A priority Critical patent/JP2009115559A/en
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Abstract

【課題】ジャイロ素子の姿勢を反転させた場合と同等に、反転姿勢の角速度を検出できると共に、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い角速度センサ、及び、該角速度センサを備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】面状のエレメント部3と、エレメント部3の中心周りの方向に配置された複数の電極4a〜4dと、所定の電極に交流電圧を印加してエレメント部3を一次振動させる交流電源11と、所定の電極に発生する電気信号を検出する検出手段13と、交流電源11及び検出手段13の電極4a〜4dに対する接続状態を切り替える切替手段15と、検出手段13が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて角速度を検出する演算手段16とを備えた角速度センサを提供する。
【選択図】図1
An angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity of a reversed posture, having a simple configuration, having a small weight and manufacturing cost, good maintainability, and the angular velocity sensor, as in the case where the posture of a gyro element is reversed. Providing equipped electronic equipment.
A planar element portion 3, a plurality of electrodes 4a to 4d arranged in a direction around the center of the element portion 3, and an alternating current that causes the element portion 3 to primarily vibrate by applying an alternating voltage to a predetermined electrode. Electric power source 11, detection means 13 for detecting an electric signal generated at a predetermined electrode, switching means 15 for switching the connection state of AC power supply 11 and detection means 13 to electrodes 4a to 4d, and electric signal detected by detection means 13 There is provided an angular velocity sensor provided with calculation means 16 for detecting an angular velocity based on a change in the magnitude of the angular velocity.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、角速度センサ、及び、角速度センサを備えた電子機器に関する。   The present invention relates to an angular velocity sensor and an electronic device including the angular velocity sensor.

角速度センサが検出する角速度には、バイアス成分が含まれている。バイアス成分は、零点出力、又は、オフセット等と呼ばれ、角速度センサが備えるジャイロ素子の非対称性、回路の特性、温度影響等の様々な要因により生じるものである。このようなバイアス成分が含まれる角速度センサが検出する角速度Yと、真の角速度X(角速度の検出対象となる回転運動そのものの角速度)とは、次式(1)’で示される関係を有する。
Y=AX+B(A:係数、B:バイアス成分)…(1)’
B=B1+B+B+・・+B(B1〜B:各種要因のバイアス成分)
The angular velocity detected by the angular velocity sensor includes a bias component. The bias component is called zero point output or offset, and is caused by various factors such as asymmetry of the gyro element provided in the angular velocity sensor, circuit characteristics, temperature influence, and the like. The angular velocity Y detected by the angular velocity sensor including such a bias component and the true angular velocity X (the angular velocity of the rotational motion itself that is the detection target of the angular velocity) have a relationship represented by the following equation (1) ′.
Y = AX + B (A: coefficient, B: bias component) (1) ′
B = B 1 + B 2 + B 3 +... + B n (B 1 to B n : bias components of various factors)

角速度センサが検出した角速度Yから真の角速度Xを算出するために、次のような方法が用いられる場合がある。この方法は、ジャイロ素子101が非反転姿勢(図14(a)参照)のときに検出された角速度Y1と、ジャイロ素子101が反転姿勢(図14(b)参照)であり、且つ、ジャイロ素子101の真の角速度が角速度Y1の検出時と同一であるときに検出された角速度Y2とを用いて真の角速度を算出する方法である。   In order to calculate the true angular velocity X from the angular velocity Y detected by the angular velocity sensor, the following method may be used. In this method, the angular velocity Y1 detected when the gyro element 101 is in the non-inverted attitude (see FIG. 14A), the gyro element 101 is in the inverted attitude (see FIG. 14B), and the gyro element This is a method of calculating the true angular velocity using the angular velocity Y2 detected when the true angular velocity 101 is the same as that when the angular velocity Y1 is detected.

前述の角速度Y1と真の角速度Xとの関係は、次式(2)’及び図14(c)で表される。
Y1=AX+B…(2)’(B:非反転姿勢のときのバイアス成分)
一方、前述の角速度Y2と真の角速度Xとの関係は、次式(3)’及び図14(d)で表される。
Y2=−AX+B…(3)’(B:反転姿勢のときのバイアス成分)
The relationship between the angular velocity Y1 and the true angular velocity X is expressed by the following equation (2) ′ and FIG.
Y1 = AX + B P (2) ′ (B P : Bias component when in non-inverted posture)
On the other hand, the relationship between the aforementioned angular velocity Y2 and the true angular velocity X is expressed by the following equation (3) ′ and FIG.
Y2 = −AX + B N (3) ′ (B N : bias component in the reversed posture)

バイアス成分は、ジャイロ素子101の物理的反転によって変化しないとみなすことができるため、式(2)’のBと式(3)’のBは等しく、式(2)’から(3)’を引き、Xについて解くと、次式(4)’が算出される。
X=(Y1−Y2)/2A…(4)’
Bias component, since it can be regarded as unchanged by physical inversion of the gyro element 101, B N equals equation (2) 'B P and equation (3)', from equation (2) '(3) Subtracting 'and solving for X yields the following equation (4)'.
X = (Y1-Y2) / 2A (4) ′

しかしながら、真の角速度を前述の方法で算出するためには、非反転姿勢と反転姿勢とのときの角速度が必要なため、例えば、特許文献1に記載されているようなジャイロ素子の反転機構を角速度センサに設ける必要がある。しかし、このような反転機構を角速度センサに設けると、角速度センサは、構造が複雑に、重量及び製造コストが大きく、メンテナンス性が低くなる。   However, in order to calculate the true angular velocity by the above-described method, the angular velocities in the non-inverted posture and the inverted posture are required. For example, a gyro element reversing mechanism described in Patent Document 1 is used. It is necessary to provide the angular velocity sensor. However, when such an inversion mechanism is provided in the angular velocity sensor, the angular velocity sensor has a complicated structure, a large weight and a high manufacturing cost, and low maintainability.

一方、ジャイロ素子の反転機構を用いることなく、ジャイロ素子が反転姿勢であるときの角速度を検出するジャイロセンサが特許文献2に開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a gyro sensor that detects an angular velocity when the gyro element is in a reversed posture without using a gyro element reversing mechanism.

特許文献2のジャイロセンサは、ジャイロ素子が非反転姿勢のときの角速度の検出極性を反転することによって、反転姿勢のときの角速度を検出するものである。検出極性が反転した角速度においては、当該角速度に含まれるバイアス成分のうち、電気回路の構成によって生じるバイアス成分が、ジャイロ素子の姿勢を反転したときと同様の大きさである。しかし、検出極性を反転してもジャイロ素子の姿勢が反転しないため、ジャイロ素子を構成する部品間の位置関係は反転しない。このため、検出極性が反転した角速度に含まれるバイアス成分の一部がジャイロ素子の姿勢が反転したときと異なるため、特許文献2の技術によって検出される反転姿勢のときの角速度Y2に含まれるバイアス成分は、非反転姿勢のときの角速度Y1に含まれるバイアス成分と異なる。このように、角速度Y1及びY2に含まれるバイアス成分が異なると、上式(2)’及び(3)’から上式(4)’を算出できない。よって、特許文献2の技術を用いて、前述した方法によって、真の角速度Xを算出することができない。
特開2006−177909号公報 特開2006−64613号公報
The gyro sensor disclosed in Patent Document 2 detects the angular velocity when the gyro element is in the inverted posture by inverting the detection polarity of the angular velocity when the gyro element is in the non-inverted posture. At the angular velocity with the detected polarity reversed, the bias component generated by the configuration of the electric circuit among the bias components included in the angular velocity is the same size as when the attitude of the gyro element is reversed. However, since the attitude of the gyro element is not reversed even if the detection polarity is reversed, the positional relationship between the components constituting the gyro element is not reversed. For this reason, since a part of the bias component included in the angular velocity with the detected polarity reversed is different from that when the posture of the gyro element is reversed, the bias included in the angular velocity Y2 in the reversed posture detected by the technique of Patent Document 2. The component is different from the bias component included in the angular velocity Y1 in the non-inverted posture. Thus, if the bias components included in the angular velocities Y1 and Y2 are different, the above equation (4) ′ cannot be calculated from the above equations (2) ′ and (3) ′. Therefore, the true angular velocity X cannot be calculated by the method described above using the technique of Patent Document 2.
JP 2006-177909 A JP 2006-64613 A

本発明は、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良いと共に、ジャイロ素子の姿勢を反転させた場合と同等に、反転姿勢の角速度を検出できる角速度センサ、及び、該角速度センサを備えた電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has a simple configuration, a low weight and manufacturing cost, good maintainability, and an angular velocity sensor capable of detecting the angular velocity of the reversed posture, as well as the case where the posture of the gyro element is reversed, and the angular velocity sensor It is an object to provide an electronic device including

本発明は、第1の手段として、面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に(360°/n(nは、2以上の整数))の間隔で配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる交流電源と、前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサを提供する。   As a first means, the present invention provides a planar element portion, and a primary electrode and a second electrode disposed on the element portion along the direction around the center of the element portion, or disposed opposite to the element portion. A secondary electrode, and the primary electrode is arranged at intervals of (360 ° / n (n is an integer of 2 or more)) in a direction around the center of the element portion, and the secondary electrode It is arranged at a position away from the electrode in the direction around the center of the element part (360 ° × 1 / 4n), and by the electrostatic force or electromagnetic force generated between the element part and the primary electrode or the secondary electrode, An angular velocity sensor for generating in-plane cosnθ mode primary vibration in the element unit, connected to one of the primary electrode and the secondary electrode, and applying an AC voltage to the connected electrode An AC power source that generates primary vibration in the cosnθ mode in the element unit, and a detection that detects the magnitude of an electrical signal that is connected to the other of the primary electrode and the secondary electrode and that is generated at the connected electrode And a connection state of the AC power supply and the detection means with respect to the primary electrode and the secondary electrode, wherein the AC power supply is connected to the primary electrode, and the detection means is connected to the secondary electrode. A switching means for switching between a state and a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode; and a change in the magnitude of an electrical signal detected by the detection means Based on the above, an angular velocity sensor is provided, comprising an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state.

第1の手段に係る角速度センサは、以下のような演算によって、第1状態及び第2状態のときの角速度を検出する。交流電源は、自身が接続された電極に交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの一次振動をエレメント部に発生させる。エレメント部が一次振動をしているときに、エレメント部の法線方向周りの回転運動をエレメント部が行うと、該回転運動の角速度に応じた大きさの二次振動がエレメント部に発生する。この二次振動は、最大伸縮方向が、一次振動と(360°×1/4n)異なる平面内cosnθモードの振動である。検出手段は、第1状態及び第2状態の何れのときも、交流電源が接続された電極からエレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、第1状態及び第2状態の何れのときも、検出手段が接続された電極には、二次振動に応じた大きさの電気信号が発生する。第1の手段に係る角速度センサは、検出手段が検出した電気信号の大きさに基づいて角速度を演算する。よって、第1の手段に係る角速度センサは、第1状態及び第2状態のときの角速度を検出することができる。   The angular velocity sensor according to the first means detects angular velocities in the first state and the second state by the following calculation. The AC power source applies an AC voltage to the electrode to which the AC power source is connected, and generates primary vibration in the in-plane cosnθ mode in the element portion. When the element portion performs a rotational motion around the normal direction of the element portion while the element portion is performing a primary vibration, a secondary vibration having a magnitude corresponding to the angular velocity of the rotational motion is generated in the element portion. This secondary vibration is an in-plane cosnθ mode vibration in which the maximum stretching direction is different from the primary vibration (360 ° × 1 / 4n). In both the first state and the second state, the detecting means is an electrode arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from the electrode to which the AC power source is connected in the direction around the center of the element portion. It is connected. Therefore, in both the first state and the second state, an electrical signal having a magnitude corresponding to the secondary vibration is generated at the electrode to which the detection means is connected. The angular velocity sensor according to the first means calculates the angular velocity based on the magnitude of the electrical signal detected by the detection means. Therefore, the angular velocity sensor according to the first means can detect the angular velocity in the first state and the second state.

また、第1の手段に係る角速度センサは、一次電極及び二次電極に対する交流電源及び検出手段の接続状態を、第1状態から第2状態又は第2状態から第1状態に切り替えることで、交流電源及び検出手段に接続された電極の位置関係を、エレメント部及び一〜二次電極の姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、第1の手段に係る角速度センサは、エレメント部及び一〜二次電極の姿勢を物理的に反転しなくても、物理的に反転したときと同等に、反転姿勢の角速度を検出することができる。このように、第1の手段に係る角速度センサは、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、物理的に反転したときと同等に、反転姿勢の角速度を検出することができると共に、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   The angular velocity sensor according to the first means switches the connection state of the AC power source and the detection means with respect to the primary electrode and the secondary electrode from the first state to the second state or from the second state to the first state. The positional relationship between the electrodes connected to the power source and the detection means can be made the same as that when the posture of the element portion and the primary to secondary electrodes are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the first means can detect the angular velocity of the reversed posture, even when the posture of the element unit and the primary and secondary electrodes are not physically reversed, as in the case of physically reversed. Can do. Thus, since the angular velocity sensor according to the first means can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism, the angular velocity in the reversed posture is equivalent to that when physically reversed. Can be detected, the configuration is simple, the weight and manufacturing cost are small, and the maintenance is good.

本発明は、第2の手段として、面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に360°/n間隔で位置するn個の位置のうち、1〜(n−1)個の位置に配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数で平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる交流電源と、前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサを提供する。   As a second means, the present invention provides a planar element portion, a primary electrode disposed on the element portion along a direction around the center of the element portion, or a second electrode disposed opposite to the element portion. A primary electrode, and the primary electrode is arranged at 1 to (n-1) positions among n positions located at 360 ° / n intervals in a direction around the center of the element portion, and The secondary electrode is disposed at a position (360 ° × 1 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element portion, and between the element portion and the primary electrode or the secondary electrode. An angular velocity sensor for generating in-plane cosnθ mode primary vibration in the element portion by the generated electrostatic force or electromagnetic force, the electrode being connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode An AC voltage is applied, and an AC power source is generated to cause the element portion to generate primary vibrations in the in-plane cosnθ mode at the natural frequency of the in-plane cosnθ mode, and connected to either one of the primary electrode and the secondary electrode. Detecting means for detecting the magnitude of an electric signal generated in the connected electrode; and the connection state of the AC power source and the detecting means with respect to the primary electrode and the secondary electrode. Switching between a first state in which the detection means is connected to the secondary electrode and a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode. And an calculating means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on a change in the magnitude of the electric signal detected by the detecting means. To provide a degree sensor.

第2の手段に係る角速度センサでは、一〜二次電極が配置される位置がnよりも少ない。第2の手段に係る角速度センサは、nよりも少ない位置に配置された一次電極又は二次電極に交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数でエレメント部を振動させることで、エレメント部に平面内cosnθモードの一次振動を発生させる。このように、第2の手段に係る角速度センサにおいても、平面内cosnθモードの一次振動をエレメント部に発生させることができるので、第2の手段に係る角速度センサは、第1の手段に係る角速度センサと同様に、角速度を検出することができる。また、第2の手段に係る角速度センサは、第1の手段に係る角速度センサと同様に、一次電極及び二次電極に対する交流電源及び検出手段の接続状態を切り替えることで、交流電源及び検出手段に接続された電極の位置関係を、エレメント部及び一〜二次電極の姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、第2の手段に係る角速度センサは、第1の手段に係る角速度センサと同様に、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   In the angular velocity sensor according to the second means, the positions where the primary and secondary electrodes are arranged are fewer than n. The angular velocity sensor according to the second means applies an AC voltage to the primary electrode or the secondary electrode arranged at a position smaller than n, and vibrates the element portion at the natural frequency of the in-plane cosnθ mode, A primary vibration in the in-plane cosnθ mode is generated in the element portion. As described above, even in the angular velocity sensor according to the second means, the primary vibration in the in-plane cosnθ mode can be generated in the element portion. Therefore, the angular velocity sensor according to the second means is the angular velocity according to the first means. Similar to the sensor, the angular velocity can be detected. In addition, the angular velocity sensor according to the second means, like the angular velocity sensor according to the first means, switches the connection state of the AC power supply and the detection means to the primary electrode and the secondary electrode, thereby switching the AC power supply and the detection means. The positional relationship of the connected electrodes can be made the same as when the element portion and the primary and secondary electrodes are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the second means can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism, similarly to the angular velocity sensor according to the first means, so that the configuration is simple. , Weight and manufacturing cost are small and maintainability is good.

本発明は、第3の手段として、面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って、前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極、二次電極、三次電極及び四次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に(360°/n(nは、2以上の整数))の間隔で配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記三次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×2/4n)離れた位置に配置され、前記四次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一〜四次電極の何れか1つとの間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、接続された電極に第1交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる第1交流電源と、接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出して、前記第1交流電圧の大きさを制御する第1検出手段と、接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段によって検出された電気信号の大きさの変化を打ち消す第2交流電圧を、接続された電極に印加する第2交流電源と、前記一〜四次電極に対する前記第1交流電源、前記第1検出手段、前記第2検出手段及び前記第2交流電源の接続状態を、下記第1状態と下記第2状態とに切り替える切替手段と、前記第2交流電圧に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサを提供する。
前記第1状態は、
前記エレメント部の中心周りの一方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
前記第2状態は、
前記エレメント部の中心周りの他方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
The present invention provides, as a third means, a planar element portion and a primary electrode disposed on the element portion or opposed to the element portion along a direction around the center of the element portion, A secondary electrode, a tertiary electrode, and a quaternary electrode, wherein the primary electrode is arranged at an interval of (360 ° / n (n is an integer of 2 or more)) in a direction around the center of the element portion, The secondary electrode is disposed at a position (360 ° × 1 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element part, and the tertiary electrode is arranged around the center of the element part from each primary electrode. Are arranged at a position (360 ° × 2 / 4n) away from each other, and the fourth electrode is located at a position (360 ° × 3 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element portion. Arranged and said element And an angular force sensor that generates a primary vibration in a cosnθ mode in a plane in the element portion by an electrostatic force or electromagnetic force generated between the first electrode and any one of the first to fourth electrodes. A first AC power source that generates an in-plane cosnθ mode primary vibration in the element portion by applying an AC voltage and a change in the magnitude of an electric signal generated in a connected electrode are detected, and the first AC current is detected. A first detecting means for controlling the magnitude of the voltage; a second detecting means for detecting a change in the magnitude of the electric signal generated at the connected electrode; and the magnitude of the electric signal detected by the second detecting means. A second AC power supply that applies a second AC voltage that cancels the change to the connected electrodes, the first AC power supply for the first to fourth electrodes, the first detection means, the second detection means, and the second 2 AC Switching means for switching the connection state of the source between the following first state and the following second state; and arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on the second AC voltage. An angular velocity sensor is provided.
The first state is:
In one direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
The second state is:
In another direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.

第3の手段に係る角速度センサは、第1交流電源(第1の手段及び第2の手段に係る角速度センサの交流電源に相当する)、第1検出手段、第2検出手段(第1の手段及び第2の手段に係る角速度センサの検出手段に相当する)及び第2交流電源を備える。第3の手段に係る角速度センサは、第2検出手段によって検出される電気信号の大きさの変化を打ち消す第2交流電圧が第2交流電源によって印加される。即ち、第3の手段に係る角速度センサは、二次振動の大きさに応じた第2交流電圧を印加することで、発生した二次振動を打ち消す。第2交流電源は、第1状態及び第2状態の何れのときも、第1交流電源が接続された電極からエレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置された電極に接続されている。前述のように、二次振動は、最大伸縮方向が、一次振動と(360°×1/4n)異なる平面内cosnθモードの振動であるため、第2交流電源が接続された電極とエレメント部との距離は、二次振動に応じて変動する。よって、第2交流電源が接続された電極に第2交流電圧を印加することで、発生した二次振動を打ち消すことができる。このように、発生した二次振動を打ち消すことで、発生する二次振動の大きさが、エレメント部の法線方向周り回転運動の角速度に応じた大きさからずれ難くされている。更に、第3の手段に係る角速度センサの第1検出手段は、第1状態及び第2状態の何れのときも、第1交流電源が接続された電極からエレメント部の中心周りの方向に(360°×2/4n)離れた位置に配置された電極に接続されている。前述のように、一次振動は、平面内cosnθモードの振動であるため、第1検出手段が接続された電極には、一次振動に応じた大きさの電気信号が発生する。第1検出手段は、接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化に基づいて、第1交流電圧の大きさを制御する。よって、第3の手段に係る角速度センサは、一次振動の振動状態が一定を保つように、一次振動をフィードバック制御することができる。以上のように、第3の手段に係る角速度センサは、第2検出手段によって検出された電気信号の大きさの変化を打ち消し、且つ、一次振動をフィードバック制御することができるため、角速度の検出精度が高い。   The angular velocity sensor according to the third means includes a first AC power supply (corresponding to an AC power supply of the angular velocity sensor according to the first means and the second means), a first detection means, and a second detection means (first means). And a second AC power source). In the angular velocity sensor according to the third means, the second AC voltage that cancels the change in the magnitude of the electric signal detected by the second detection means is applied by the second AC power source. That is, the angular velocity sensor according to the third means cancels the generated secondary vibration by applying the second AC voltage corresponding to the magnitude of the secondary vibration. The second AC power source is arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from the electrode to which the first AC power source is connected in the direction around the center of the element portion in both the first state and the second state. Connected to the connected electrode. As described above, the secondary vibration is an in-plane cosnθ mode vibration in which the maximum expansion and contraction direction is different from the primary vibration (360 ° × 1 / 4n). The distance of fluctuates according to the secondary vibration. Therefore, the generated secondary vibration can be canceled by applying the second AC voltage to the electrode to which the second AC power source is connected. Thus, by canceling the generated secondary vibration, the magnitude of the generated secondary vibration is made difficult to deviate from the magnitude corresponding to the angular velocity of the rotational motion around the normal direction of the element portion. Further, the first detection means of the angular velocity sensor according to the third means is configured to move in the direction around the center of the element portion from the electrode to which the first AC power source is connected (360) in both the first state and the second state. ° × 2 / 4n) is connected to an electrode arranged at a distance. As described above, since the primary vibration is in-plane cosnθ mode vibration, an electrical signal having a magnitude corresponding to the primary vibration is generated at the electrode connected to the first detection means. The first detection means controls the magnitude of the first AC voltage based on a change in the magnitude of the electrical signal generated at the connected electrode. Therefore, the angular velocity sensor according to the third means can feedback-control the primary vibration so that the vibration state of the primary vibration is kept constant. As described above, the angular velocity sensor according to the third means can cancel the change in the magnitude of the electric signal detected by the second detection means and can feedback-control the primary vibration, so that the angular velocity detection accuracy is high. Is expensive.

また、第3の手段に係る角速度センサは、一〜四次電極に対する第1交流電源、第1検出手段、第2検出手段及び第2交流電源の接続状態を、第1状態から第2状態又は第2状態から第1状態に切り替えることで、第1交流電源、第1検出手段、第2検出手段及び第2交流電源に接続された電極の位置関係を、エレメント部及び一〜四次電極の姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、第3の手段に係る角速度センサは、第1の手段に係る角速度センサと同様に、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   Further, the angular velocity sensor according to the third means changes the connection state of the first AC power source, the first detection unit, the second detection unit, and the second AC power source with respect to the first to fourth electrodes from the first state to the second state or By switching from the second state to the first state, the positional relationship between the first AC power supply, the first detection means, the second detection means and the electrodes connected to the second AC power supply is changed between the element part and the primary to quaternary electrodes. It is possible to have the same relationship as when the posture is physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the third means can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism, similarly to the angular velocity sensor according to the first means, so that the configuration is simple. , Weight and manufacturing cost are small and maintainability is good.

本発明は、第4の手段として、面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極、二次電極、三次電極及び四次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に360°/n間隔で位置するn個の位置のうち、1〜(n−1)個の位置に配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記三次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×2/4n)離れた位置に配置され、前記四次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一〜四次電極の何れか1つとの間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、接続された電極に第1交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数で平面内cosnθモードの振動を前記エレメント部に発生させる第1交流電源と、接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出して、前記第1交流電圧の大きさを制御する第1検出手段と、接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段によって検出された電気信号の大きさの変化を打ち消す第2交流電圧を、接続された電極に印加する第2交流電源と、前記一〜四次電極に対する前記第1交流電源、前記第1検出手段、前記第2検出手段及び前記第2交流電源の接続状態を、下記第1状態と下記第2状態とに切り替える切替手段と、前記第2交流電圧に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサを提供する。
前記第1状態は、
前記エレメント部の中心周りの一方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
前記第2状態は、
前記エレメント部の中心周りの他方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
As a fourth means, the present invention provides a planar element portion, a primary electrode disposed on the element portion along the direction around the center of the element portion, or opposed to the element portion; A primary electrode, a tertiary electrode and a quaternary electrode, wherein the primary electrode is 1 to (n-1) of n positions located at 360 ° / n intervals in a direction around the center of the element portion. The secondary electrode is arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element portion, and the tertiary electrode is arranged at each primary electrode. From the primary electrode to the direction around the center of the element portion (360 ° × 3/4). / 4n) Placed at a distance An angular velocity sensor for generating a primary vibration in a cosnθ mode in a plane in the element portion by an electrostatic force or electromagnetic force generated between the element portion and any one of the first to fourth electrodes. A first AC power source for applying a first AC voltage to the connected electrode and generating an in-plane cosnθ mode vibration at the element portion at a natural frequency of the in-plane cosnθ mode; and an electric signal generated at the connected electrode First detection means for detecting a change in magnitude and controlling the magnitude of the first AC voltage; second detection means for detecting a change in magnitude of an electrical signal generated in a connected electrode; and A second AC power source that applies a second AC voltage that cancels a change in the magnitude of the electrical signal detected by the second detection means to a connected electrode; and the first AC power source for the first to fourth electrodes, Based on the second AC voltage, the switching means for switching the connection state of the first detection means, the second detection means, and the second AC power source between the following first state and the following second state, There is provided an angular velocity sensor comprising a calculation means for calculating the angular velocity in the state and the second state.
The first state is:
In one direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
The second state is:
In another direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.

第4の手段に係る角速度センサは、第2の手段に係る角速度センサと同様に、一〜四次電極が配置される位置がnよりも少い。第4の手段に係る角速度センサは、第2の手段に係る角速度センサと同様に、第1交流電源が接続された電極に第1交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数でエレメント部を振動させることで、エレメント部に平面内cosnθモードの一次振動を発生させる。また、第4の手段に係る角速度センサは、第2交流電源が接続された電極に第2交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数でエレメント部を振動させることで、エレメント部に生じる二次振動を打ち消す。このように、第4の手段に係る角速度センサは、一次振動を発生させ、且つ、二次振動を打ち消すことができるので、第3の手段に係る角速度センサと同様に、角速度を検出することができる。また、第4の手段に係る角速度センサは、第3の手段に係る角速度センサと同様に、一〜四次電極に対する第1交流電源等の接続状態を切り替えることで、第1交流電源等に接続された電極の位置関係を、エレメント部及び一〜四次電極の姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、第4の手段に係る角速度センサは、第3の手段に係る角速度センサと同様に、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   Similarly to the angular velocity sensor according to the second means, the angular velocity sensor according to the fourth means has fewer than n positions where the primary to quaternary electrodes are arranged. Similar to the angular velocity sensor according to the second means, the angular velocity sensor according to the fourth means applies the first alternating voltage to the electrode to which the first alternating current power source is connected, and at the natural frequency of the in-plane cosnθ mode. By vibrating the element portion, primary vibration in the in-plane cosnθ mode is generated in the element portion. The angular velocity sensor according to the fourth means applies the second AC voltage to the electrode to which the second AC power source is connected, and vibrates the element portion at the natural frequency of the in-plane cosnθ mode. Cancels the secondary vibration generated in Thus, since the angular velocity sensor according to the fourth means can generate the primary vibration and cancel the secondary vibration, the angular velocity can be detected similarly to the angular velocity sensor according to the third means. it can. Further, the angular velocity sensor according to the fourth means is connected to the first AC power source or the like by switching the connection state of the first AC power source or the like to the primary to quaternary electrodes, similarly to the angular velocity sensor according to the third means. The positional relationship of the formed electrodes can be made the same as the case where the postures of the element part and the primary to quaternary electrodes are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the fourth means can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism similarly to the angular velocity sensor according to the third means, so that the configuration is simple. , Weight and manufacturing cost are small and maintainability is good.

第1〜4の手段に係る角速度センサのエレメント部は、例えば、リング状に形成することができる。   The element part of the angular velocity sensor according to the first to fourth means can be formed in a ring shape, for example.

本発明は、第5の手段として、面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に180°離れた2つの位置のうち少なくとも1つに配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に90°離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して、前記エレメント部が含まれる平面内において、当該接続された電極と前記エレメント部の中心とを結ぶ線分の方向に前記エレメント部を一次振動させる交流電源と、前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサを提供する。   As a fifth means, the present invention provides a planar element portion, a primary electrode disposed on the element portion along a direction around the center of the element portion, or a second electrode disposed opposite to the element portion. A primary electrode, and the primary electrode is disposed at at least one of two positions 180 degrees away from each other in the direction around the center of the element portion, and the secondary electrode extends from the primary electrode to the element portion. Is arranged at a position 90 ° apart in the direction around the center of the element, and the primary vibration of the cosnθ mode in a plane is generated by the electrostatic force or electromagnetic force generated between the element part and the primary electrode or the secondary electrode. An angular velocity sensor that is connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode, and applies an AC voltage to the connected electrode, and the element portion An AC power source that primarily vibrates the element part in the direction of a line segment that connects the connected electrode and the center of the element part, and any one of the primary electrode and the secondary electrode in the included plane. Detection means for detecting the magnitude of an electrical signal generated at the connected electrode and the connected electrode, and a connection state of the AC power supply and the detection means with respect to the primary electrode and the secondary electrode. A first state in which the detection means is connected to the secondary electrode and a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode. A switching means for switching, and a calculation means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on a change in the magnitude of an electric signal detected by the detection means, To provide a speed sensor.

第5の手段に係る角速度センサにおいて、前記エレメント部が、一次振動しているときに、エレメント部の法線方向周りの回転運動をエレメント部が行うと、該回転運動の角速度に応じた大きさの二次振動がエレメント部に生じる。この二次振動の振動方向は、エレメント部が含まれる平面内であり、且つ、振動方向が一次振動に対して直交方向の振動である。検出手段は、第1状態及び第2状態の何れのときも、交流電源が接続された電極からエレメント部の中心周りの方向に90°離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、第1状態及び第2状態の何れのときも、検出手段が接続された電極には、二次振動に応じた大きさの電気信号が発生する。第5の手段に係る角速度センサは、検出手段が検出した電気信号の大きさに基づいて角速度を検出する。よって、第5の手段に係る角速度センサは、第1状態及び第2状態のときの角速度を検出することができる。また、第5の手段に係る角速度センサは、一〜二次電極に対する、交流電源及び検出手段の接続状態を切り替えることで、交流電源及び検出手段に接続された電極の位置関係を、エレメント部及び一〜二次電極の姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、第5の手段に係る角速度センサは、第1の手段に係る角速度センサと同様に、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   In the angular velocity sensor according to the fifth means, when the element portion performs a rotational motion around the normal direction of the element portion when the element portion is in primary vibration, a magnitude corresponding to the angular velocity of the rotational motion. Secondary vibration occurs in the element portion. The vibration direction of the secondary vibration is in a plane including the element portion, and the vibration direction is a vibration in a direction orthogonal to the primary vibration. The detection means is connected to an electrode disposed at a position 90 ° away from the electrode to which the AC power supply is connected in the direction around the center of the element portion in both the first state and the second state. Therefore, in both the first state and the second state, an electrical signal having a magnitude corresponding to the secondary vibration is generated at the electrode to which the detection means is connected. The angular velocity sensor according to the fifth means detects the angular velocity based on the magnitude of the electrical signal detected by the detecting means. Therefore, the angular velocity sensor according to the fifth means can detect the angular velocity in the first state and the second state. Further, the angular velocity sensor according to the fifth means switches the connection state of the AC power supply and the detection means with respect to the primary to secondary electrodes, thereby changing the positional relationship of the electrodes connected to the AC power supply and the detection means to the element portion and It is possible to have the same relationship as when the primary and secondary electrodes are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the fifth means, like the angular velocity sensor according to the first means, can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism, and thus has a simple configuration. , Weight and manufacturing cost are small and maintainability is good.

また、第1〜5の手段に係る角速度センサの好ましい1つの構成として、前記演算手段は、前記第1状態及び前記第2状態における角速度に基づいて、第1状態及び第2状態において演算した角速度に含まれるバイアス成分を算出する構成を挙げることができる。   Moreover, as one preferable configuration of the angular velocity sensor according to the first to fifth means, the calculation means calculates the angular velocity calculated in the first state and the second state based on the angular velocity in the first state and the second state. The structure which calculates the bias component contained in can be mentioned.

バイアス成分を算出する具体的な構成として、前記第1状態において前記演算手段が演算した角速度をy1、前記第2状態において前記演算手段が演算した角速度をy2、前記バイアス成分をbとしたとき、前記演算手段は、次式(1)を用いて前記バイアス成分bを算出する構成を挙げることができる。
=(y1+y2)/2…(1)
As a specific configuration for calculating a bias component, the said angular velocity calculating means is calculated in the first state y1, the angular velocity which the calculating means is calculated in the second state y2, when the bias component was b 0 The calculation means can be configured to calculate the bias component b 0 using the following equation (1).
b 0 = (y1 + y2) / 2 (1)

また、好ましい構成として、前記演算手段は、演算した角速度を前記バイアス成分を用いて補正することにより、角速度補正値を算出する構成を挙げることができる。   Further, as a preferred configuration, the calculation means may be configured to calculate an angular velocity correction value by correcting the calculated angular velocity using the bias component.

かかる好ましい構成によれば、バイアス成分が除かれた角速度に基づいて角速度補正値が算出されるので、真の角速度(角速度の検出対象となる回転運動そのものの角速度)に近い値を有する角速度補正値が算出される。   According to such a preferable configuration, the angular velocity correction value is calculated based on the angular velocity from which the bias component has been removed. Therefore, the angular velocity correction value having a value close to the true angular velocity (the angular velocity of the rotational motion itself to be detected). Is calculated.

また、第1〜5の手段に係る角速度センサの好ましい1つの他の構成として、前記第1状態において前記演算手段が演算した角速度をy1、前記第2状態において前記演算手段が演算した角速度をy2、前記角速度補正値をxとしたとき、前記演算手段は、次式(2)を用いて前記角速度補正値を算出する構成を挙げることができる。
x=(y1−y2)/2a…(2)(a:係数)
As another preferred configuration of the angular velocity sensor according to the first to fifth means, the angular velocity calculated by the calculating means in the first state is y1, and the angular velocity calculated by the calculating means in the second state is y2. When the angular velocity correction value is x, the calculation means can calculate the angular velocity correction value using the following equation (2).
x = (y1-y2) / 2a (2) (a: coefficient)

上式(2)によれば、バイアス成分に影響されない角速度補正値が算出されるため、かかる好ましい構成によれば、真の角速度に近い値を有する角速度補正値を算出することができる。   According to the above equation (2), the angular velocity correction value that is not affected by the bias component is calculated. Therefore, according to such a preferable configuration, the angular velocity correction value having a value close to the true angular velocity can be calculated.

また、本発明は、前述の角速度センサを備えた電子機器を提供する。   Moreover, this invention provides the electronic device provided with the above-mentioned angular velocity sensor.

本発明は、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良いと共に、ジャイロ素子の姿勢を反転させた場合と同等に、反転姿勢の角速度を検出できる角速度センサ、及び、該角速度センサを備えた電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has a simple configuration, a low weight and manufacturing cost, good maintainability, and an angular velocity sensor capable of detecting the angular velocity of the reversed posture, as well as the case where the posture of the gyro element is reversed, and the angular velocity sensor It is an object to provide an electronic device including

(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る角速度センサ1の概略構成図であり、図1(a)は角速度センサ1が備えるジャイロ素子2の平面図、及び、角速度センサ1の機能ブロック図を示し、図1(b)は図1(a)のA−A端面図を示す。図1に示すように、角速度センサ1は、ジャイロ素子2、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13、第2交流電源14、切替手段15及び演算手段16を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an angular velocity sensor 1 according to the present embodiment. FIG. 1A is a plan view of a gyro element 2 included in the angular velocity sensor 1 and a functional block diagram of the angular velocity sensor 1. 1 (b) shows an AA end view of FIG. 1 (a). As shown in FIG. 1, the angular velocity sensor 1 includes a gyro element 2, a first AC power supply 11, a first detection means 12, a second detection means 13, a second AC power supply 14, a switching means 15, and a calculation means 16.

ジャイロ素子2は、エレメント部及び一〜四次電極を備える。このジャイロ素子2の具体的な構成として、例えば、図1(a)及び(b)に示すように、エレメント部3、一〜四次電極4a〜4d、サポート部5及び枠体6を備えた構成を挙げることができる。このような構成のジャイロ素子2は、例えば、ガラス基板などの絶縁基板2aと半導体基板2bとを接合して形成することができる。図1(a)に示すように、半導体基板2bには、エレメント部3、一〜四次電極4a〜4d、サポート部5及び枠体6を形成することができる。エレメント部3、一〜四次電極4a〜4d、サポート部5及び枠体6は、半導体基板2bをMEMS技術(Micro Electro Mechanical System)を用いて加工することで形成することができる。   The gyro element 2 includes an element part and primary to quaternary electrodes. As a specific configuration of the gyro element 2, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B, an element portion 3, primary to quaternary electrodes 4a to 4d, a support portion 5 and a frame body 6 are provided. A configuration can be mentioned. The gyro element 2 having such a configuration can be formed, for example, by bonding an insulating substrate 2a such as a glass substrate and a semiconductor substrate 2b. As shown in FIG. 1A, an element portion 3, primary to quaternary electrodes 4a to 4d, a support portion 5 and a frame body 6 can be formed on a semiconductor substrate 2b. The element part 3, the primary to quaternary electrodes 4a to 4d, the support part 5 and the frame body 6 can be formed by processing the semiconductor substrate 2b using a MEMS technology (Micro Electro Mechanical System).

図1(a)に示すように、エレメント部3は、半導体基板2bの中央部にリング状に形成されている。エレメント部3からは、サポート部5が径外方向に延びている。このサポート部5は、エレメント部3と枠体6とを接続し、エレメント部3を枠体6に支持している。枠体6は、エレメント部3の外側に形成され、図1(b)に示すように、絶縁基板2aに載置されている。一方、一〜四次電極4a〜4dは、エレメント部3の径方向に該エレメント部3と対向するように、エレメント部3の中心周りの方向に沿って配置されている。一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に360°/nの間隔で配置することができる。また、二次電極4bは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×1/4n)、三次電極4cは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×2/4n)、四次電極4dは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置することができる。nの値は、正の整数であれば限定されるものでなく、本実施形態では、2である。よって、本実施形態では、一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に180°の間隔で配置され、二次電極4bは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に45°、三次電極4cは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に90°、四次電極4dは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に135°離れた位置に配置されている。図1(b)に示すように、一〜四次電極4a〜4dは、絶縁基板2aに載置されている。尚、図1(a)に示すように、本実施形態では、一〜四次電極4a〜4dがエレメント部3の外側に形成されているが、一〜四次電極4a〜4dは、エレメント部3の内側に形成されてもよい。   As shown in FIG. 1A, the element portion 3 is formed in a ring shape at the center of the semiconductor substrate 2b. From the element portion 3, a support portion 5 extends in the radially outward direction. The support portion 5 connects the element portion 3 and the frame body 6 and supports the element portion 3 to the frame body 6. The frame body 6 is formed outside the element portion 3, and is placed on the insulating substrate 2a as shown in FIG. On the other hand, the primary to quaternary electrodes 4 a to 4 d are arranged along the direction around the center of the element portion 3 so as to face the element portion 3 in the radial direction of the element portion 3. The primary electrodes 4a can be arranged at intervals of 360 ° / n in the direction around the center of the element portion 3. In addition, the secondary electrode 4b extends from each primary electrode 4a to the direction around the center of the element part 3 (360 ° × 1 / 4n), and the tertiary electrode 4c extends from each primary electrode 4a to the direction around the center of the element part 3 The quaternary electrode 4d can be arranged at a position (360 ° × 3 / 4n) away from each primary electrode 4a in the direction around the center of the element part 3 (360 ° × 2 / 4n). The value of n is not limited as long as it is a positive integer, and is 2 in this embodiment. Therefore, in the present embodiment, the primary electrodes 4 a are arranged at intervals of 180 ° in the direction around the center of the element portion 3, and the secondary electrodes 4 b are 45 in the direction around the center of the element portion 3 from each primary electrode 4 a. The tertiary electrode 4c is 90 ° in the direction around the center of the element part 3 from each primary electrode 4a, and the quaternary electrode 4d is at a position 135 ° away from each primary electrode 4a in the direction around the center of the element part 3. Has been placed. As shown in FIG. 1B, the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are placed on the insulating substrate 2a. In addition, as shown to Fig.1 (a), in this embodiment, although the 1st-4th electrodes 4a-4d are formed in the outer side of the element part 3, the 1st-4th electrodes 4a-4d are element parts. 3 may be formed inside.

第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14は、それぞれ、一〜四次電極4a〜4dのうちの何れか1つに接続される。   The first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 are connected to any one of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d, respectively.

切替手段15は、一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14の接続状態を、下記第1状態と下記第2状態とに切り替える。図2(a)は第1状態を、図2(b)は第2状態を説明する図である。図2(a)を表側から見たとき、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極(一次電極4a)、第2交流電源14が接続された電極(二次電極4b)、第1検出手段12が接続された電極(三次電極4c)、第2検出手段13が接続された電極(四次電極4d)がこの順で位置する。一方、図2(b)を表側から見たとき、エレメント部3の中心に対して左周りに、第1交流電源11が接続された電極(二次電極4b)、第2交流電源14が接続された電極(一次電極4a)、第1検出手段12が接続された電極(四次電極4d)、第2検出手段13が接続された電極(三次電極4c)がこの順で位置する。   The switching means 15 changes the connection state of the first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 with respect to the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. Switch to state. FIG. 2A illustrates the first state, and FIG. 2B illustrates the second state. When viewing FIG. 2A from the front side, an electrode (primary electrode 4a) to which the first AC power source 11 is connected and an electrode to which the second AC power source 14 are connected are clockwise to the center of the element portion 3. The (secondary electrode 4b), the electrode to which the first detection means 12 is connected (tertiary electrode 4c), and the electrode to which the second detection means 13 is connected (quaternary electrode 4d) are positioned in this order. On the other hand, when FIG. 2B is viewed from the front side, an electrode (secondary electrode 4b) to which the first AC power source 11 is connected and a second AC power source 14 are connected to the left of the center of the element portion 3. The electrode (primary electrode 4a), the electrode connected to the first detection means 12 (quaternary electrode 4d), and the electrode connected to the second detection means 13 (tertiary electrode 4c) are positioned in this order.

第1状態において図2(a)を表側から見たときと、第2状態において図2(b)を裏側から見たときとの何れの場合も、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極、第2交流電源14が接続された電極、第1検出手段12が接続された電極、第2検出手段13が接続された電極がこの順で位置する。よって、第2状態における第1交流電源11、第2交流電源14、第1検出手段12及び第2検出手段13が接続された電極の位置関係は、第1状態のままエレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を物理的に反転させた場合と同一である。このため、角速度センサ1は、接続状態を切り替えることで、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を物理的に反転した状態とすることができる。尚、反転とは、エレメント部3の法線方向が180°変更するように、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの向きを180°変更した状態である。   2A when viewed from the front side in the first state and when viewed from the back side in FIG. 2B in the second state, it is clockwise with respect to the center of the element portion 3. The electrode to which the first AC power supply 11 is connected, the electrode to which the second AC power supply 14 is connected, the electrode to which the first detection means 12 is connected, and the electrode to which the second detection means 13 are connected are positioned in this order. . Therefore, the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11, the second AC power supply 14, the first detection means 12, and the second detection means 13 are connected in the second state is the same as that of the element portion 3 and the first to third states. This is the same as the case where the postures of the fourth electrodes 4a to 4d are physically reversed. For this reason, the angular velocity sensor 1 can be made into the state which reversed the attitude | position of the element part 3 and the 1st-4th electrodes 4a-4d physically by switching a connection state. The inversion is a state in which the orientation of the element part 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d is changed by 180 ° so that the normal direction of the element part 3 is changed by 180 °.

このような接続状態の切り替えは、本実施形態においては、一〜四次電極4a〜4dと、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14とを、スイッチ素子Sを介して接続することで実現している。   In this embodiment, the connection state is switched between the first to fourth electrodes 4a to 4d, the first AC power source 11, the first detection unit 12, the second detection unit 13, and the second AC power source 14. This is realized by connecting via the switch element S.

具体的には、図1(a)に示すように、一次電極4aと二次電極4bとは、スイッチ素子Sを介して第1交流電源11と第2交流電源14とに接続され、三次電極4cと四次電極4dとは、スイッチ素子Sを介して第1検出手段12と第2検出手段13とに接続されている。尚、図1(a)に示すように、本実施形態では、一〜四次電極4a〜4dは、それぞれ2つの位置に配置されているが、図1(a)においては、何れか一方の位置に配置された一〜四次電極4a〜4dと、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14との接続状態を示し、何れか他方については、省略している。   Specifically, as shown in FIG. 1A, the primary electrode 4a and the secondary electrode 4b are connected to the first AC power supply 11 and the second AC power supply 14 through the switch element S, and the tertiary electrode 4c and the quaternary electrode 4d are connected to the first detection means 12 and the second detection means 13 via the switch element S. As shown in FIG. 1A, in the present embodiment, the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are arranged at two positions, respectively, but in FIG. The connection state of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d arranged at the position and the first AC power source 11, the first detection unit 12, the second detection unit 13 and the second AC power source 14 is shown. Omitted.

第1状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図1(a)の実線で示す状態に、第2状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図1(a)の破線で示す状態に切り替えることで行うことができる。   Switching to the first state is performed by switching the switch element S to the state indicated by the solid line in FIG. 1A, and switching to the second state is performed by switching the switch element S to the state indicated by the broken line in FIG. It can be carried out.

切替手段15は、現在の接続状態が第1状態か第2状態かを演算手段16に通知する。尚、接続状態の切り替えは、プログラム等に従って自動的に行われても、角速度センサ1のユーザの指示に従って行われてもよい。   The switching unit 15 notifies the calculation unit 16 whether the current connection state is the first state or the second state. The connection state may be switched automatically according to a program or the like, or may be performed according to an instruction from the user of the angular velocity sensor 1.

演算手段16は、第2交流電源14が印加する第2交流電圧に基づいて角速度を演算する。演算手段16が演算する角速度とは、エレメント部3の法線方向(即ち、図1(a)の紙面と垂直な方向)周りの回転運動により生じる角速度である。次に、演算手段16が行う角速度の演算について説明する。   The calculating means 16 calculates the angular velocity based on the second AC voltage applied by the second AC power supply 14. The angular velocity calculated by the calculating means 16 is an angular velocity generated by a rotational movement around the normal direction of the element unit 3 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1A). Next, the calculation of the angular velocity performed by the calculation means 16 will be described.

第1交流電源11は、自身が接続された電極(以下、基準電極という)に第1交流電圧を印加して、基準電極とエレメント部3との間に静電力を作用させることで、平面内cos2θモードの一次振動をエレメント部3に発生させる。図2(a)及び(b)に示すように、第1状態及び第2状態の何れの状態においても、第1交流電源11は、エレメント部3の中心周りの方向に互いに180°離れた位置に配置された電極に接続され、エレメント部3に対して、180°異なる方向から静電力を加えることが可能な構成とされている。このため、本実施形態においては、第1交流電源11が接続された基準電極に第1交流電圧が印加されることで、図3(a)に示すように、エレメント部3の中心と基準電極(図3(a)においては一次電極4a)とを結ぶ直線の方向及び該直線の方向と直交する方向が最大伸縮方向である平面内cos2θモードの一次振動がエレメント部3に発生する。   The first AC power source 11 applies a first AC voltage to an electrode to which the first AC power source 11 is connected (hereinafter referred to as a reference electrode), and causes an electrostatic force to act between the reference electrode and the element portion 3, thereby causing an in-plane A primary vibration of the cos 2θ mode is generated in the element unit 3. As shown in FIGS. 2A and 2B, the first AC power supply 11 is positioned 180 degrees away from each other in the direction around the center of the element portion 3 in both the first state and the second state. It is configured to be able to apply an electrostatic force to the element portion 3 from a direction different by 180 °. For this reason, in this embodiment, the first AC voltage is applied to the reference electrode to which the first AC power supply 11 is connected, so that the center of the element portion 3 and the reference electrode are applied as shown in FIG. A primary vibration in the in-plane cos 2θ mode in which the direction of the straight line connecting to the primary electrode 4a (in FIG. 3A) and the direction orthogonal to the direction of the straight line is the maximum expansion / contraction direction is generated in the element portion 3.

本実施形態においては、かかる一次振動は、一次振動の振動状態が一定に保たれるように第1検出手段12によってフィードバック制御されている。図2(a)及び(b)に示すように、第1状態及び第2状態の何れの状態においても、第1検出手段12は、基準電極からエレメント部3の中心周りの方向に90°離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、第1検出手段12が接続された電極とエレメント部3との間の静電容量は、一次振動に応じて変動し、第1検出手段12が接続された電極には、一次振動に応じた大きさの電気信号が発生する。第1検出手段12は、自身が接続された電極に発生する電気信号の大きさに基づいて、第1交流電圧の大きさを制御することで、一次振動の振動状態が一定に保たれるように、一次振動をフィードバック制御する。   In the present embodiment, the primary vibration is feedback-controlled by the first detection means 12 so that the vibration state of the primary vibration is kept constant. As shown in FIGS. 2A and 2B, the first detection means 12 is separated from the reference electrode by 90 ° in the direction around the center of the element portion 3 in both the first state and the second state. Are connected to electrodes arranged at different positions. Therefore, the capacitance between the electrode to which the first detection means 12 is connected and the element portion 3 varies according to the primary vibration, and the electrode to which the first detection means 12 is connected corresponds to the primary vibration. A large electrical signal is generated. The first detection means 12 controls the magnitude of the first AC voltage based on the magnitude of the electric signal generated at the electrode to which the first detection means 12 is connected, so that the vibration state of the primary vibration is kept constant. In addition, the primary vibration is feedback-controlled.

エレメント部3が一次振動をしているときに、エレメント部3の法線方周りの回転運動をエレメント部3が行うと、該回転運動の角速度に応じた大きさの二次振動がエレメント部3に発生する。この二次振動は、図3(b)に示すように、最大伸縮方向が、一次振動と(360°/4n)、即ち、本実施形態では、nは2であるから、45°異なる平面内cos2θモードの振動である。図2(a)に示すように、第1状態においては、第2検出手段13は、基準電極に対してエレメント部3の中心に対して左周りに45°離れた位置に配置された四次電極4dに接続され、図2(b)に示すように、第2状態においては、第2検出手段13は、基準電極に対してエレメント部3の中心に対して右周りに45°離れた位置に配置された三次電極4cに接続されている。よって、第1状態及び第2状態の何れのときも、第2検出手段13が接続された電極とエレメント部3との間の静電容量は、二次振動に応じて変動し、第2検出手段13が接続された電極には、二次振動に応じた大きさの電気信号が発生し、第2検出手段13は、自身が接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する。   When the element unit 3 performs a rotational motion around the normal direction of the element unit 3 while the element unit 3 is performing primary vibration, a secondary vibration having a magnitude corresponding to the angular velocity of the rotational motion is generated. Occurs. As shown in FIG. 3B, this secondary vibration has a maximum expansion / contraction direction of (360 ° / 4n) from the primary vibration, that is, in this embodiment, n is 2, and therefore, in a plane different by 45 °. This is a vibration in cos 2θ mode. As shown in FIG. 2A, in the first state, the second detection means 13 is a quaternary arranged at a position 45 degrees counterclockwise with respect to the center of the element portion 3 with respect to the reference electrode. As shown in FIG. 2 (b), the second detection means 13 is connected to the electrode 4d, and in the second state, the second detection means 13 is positioned 45 ° clockwise relative to the center of the element part 3 with respect to the reference electrode. Are connected to the tertiary electrode 4c. Therefore, in any of the first state and the second state, the capacitance between the electrode to which the second detection means 13 is connected and the element portion 3 varies according to the secondary vibration, and the second detection. An electric signal having a magnitude corresponding to the secondary vibration is generated at the electrode to which the means 13 is connected, and the second detecting means 13 detects the magnitude of the electric signal generated at the electrode to which the means 13 is connected.

第2検出手段13によって検出される電気信号の大きさの変化に応じた大きさの第2交流電圧が第2交流電源14によって、第2交流電源14が接続された電極に印加される。このように第2交流電圧が印加されることで、発生した二次振動が打ち消される。図2(a)に示すように、第2交流電源14は、第1状態においては、基準電極に対してエレメント部3の中心に対して右周りに45°離れた位置に配置された二次電極4bに接続され、図2(b)に示すように、第2状態においては、基準電極に対してエレメント部3の中心に対して左周りに45°離れた位置に配置された一次電極4aに接続されている。よって、第1状態及び第2状態の何れのときも、第2交流電源14が接続された電極とエレメント部3との間の距離は、二次振動に応じて変動する。このような第2交流電源14が接続された電極に第2交流電圧を印加すると、第2交流電源14が接続された電極とエレメント部3との間に静電力が作用して、二次振動が打ち消される。このように、二次振動を打ち消すことで、発生する二次振動の大きさが、エレメント部3の法線方向周り回転運動の角速度に応じた大きさからずれ難くされている。以上のような第2交流電圧の大きさは、第2交流電源14から演算手段16に入力される。   A second AC voltage having a magnitude corresponding to a change in the magnitude of the electrical signal detected by the second detection means 13 is applied by the second AC power supply 14 to the electrode to which the second AC power supply 14 is connected. Thus, the generated secondary vibration is canceled by applying the second AC voltage. As shown in FIG. 2A, in the first state, the second AC power source 14 is a secondary battery disposed at a position 45 degrees clockwise relative to the center of the element portion 3 with respect to the reference electrode. As shown in FIG. 2 (b), in the second state, the primary electrode 4a is disposed at a position 45 degrees counterclockwise with respect to the center of the element portion 3 with respect to the reference electrode. It is connected to the. Therefore, in any of the first state and the second state, the distance between the electrode to which the second AC power supply 14 is connected and the element portion 3 varies according to the secondary vibration. When a second AC voltage is applied to the electrode to which the second AC power supply 14 is connected, an electrostatic force acts between the electrode to which the second AC power supply 14 is connected and the element portion 3, and secondary vibration is generated. Will be countered. Thus, by canceling the secondary vibration, the magnitude of the generated secondary vibration is made difficult to deviate from the magnitude corresponding to the angular velocity of the rotational movement around the normal direction of the element portion 3. The magnitude of the second AC voltage as described above is input from the second AC power supply 14 to the calculation means 16.

演算手段16は、切替手段15から通知される現在の接続状態とに基づいて、演算する角速度の極性を決定し、第2交流電源14から入力される第2交流電圧に基づき、演算する角速度の大きさを決定する。このように角速度の極性を決定するのは、第1状態と第2状態とでは、エレメント部3が同一の回転運動を行っていても、極性が反転するためである。これは、接続状態が切り替えられると、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢が物理的に反転した状態となるからである。演算する角速度の極性は、切替手段15から通知される現在の接続状態が、第1状態又は第2状態とでは逆となるように決定する。極性の決定の具体的な方法としては、第1状態又は第2状態のときは、第2交流電源14から入力される第2交流電圧の極性を反転させる旨を演算手段16に記憶しておき、演算手段16は、第1状態又は第2状態のとき、第2交流電源14から入力される第2交流電圧の極性を反転させる。また、第2交流電圧に基づく角速度の大きさの決定は、例えば、第2交流電圧と角速度との対応関係が演算手段16に記憶されており、演算手段16が、第2交流電圧と前記対応関係とに基づいて角速度の大きさを決定することで行うことができる。   The calculation means 16 determines the polarity of the angular velocity to be calculated based on the current connection state notified from the switching means 15, and calculates the angular velocity to be calculated based on the second AC voltage input from the second AC power supply 14. Determine the size. The reason for determining the polarity of the angular velocity in this way is that the polarity is reversed in the first state and the second state even if the element portion 3 performs the same rotational movement. This is because when the connection state is switched, the postures of the element unit 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are physically reversed. The polarity of the angular velocity to be calculated is determined so that the current connection state notified from the switching unit 15 is reversed between the first state and the second state. As a specific method of determining the polarity, in the first state or the second state, the fact that the polarity of the second AC voltage input from the second AC power supply 14 is inverted is stored in the computing means 16. The computing means 16 inverts the polarity of the second AC voltage input from the second AC power supply 14 in the first state or the second state. In addition, the determination of the magnitude of the angular velocity based on the second AC voltage is performed, for example, the correspondence relationship between the second AC voltage and the angular velocity is stored in the computing means 16, and the computing means 16 is associated with the second AC voltage. This can be done by determining the magnitude of the angular velocity based on the relationship.

前述にように、第1状態と第2状態とでは、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14が接続された電極の位置関係は、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢が非反転時及び反転時のときの関係となる。よって、第1状態のときの角速度は、非反転姿勢又は反転姿勢の角速度の何れか一方に相当し、第2状態のときの角速度は、非反転姿勢又は反転姿勢の角速度の何れか他方に相当する。従って、角速度センサ1は、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を反転させる反転機構が無くても、これらの姿勢を物理的に非反転又は反転させた場合と同等に、非反転姿勢又は反転姿勢のときの角速度を検出することができる。よって、角速度センサ1は、非反転姿勢及び反転姿勢のときの角速度を検出できると共に、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良いという利点を有する。   As described above, in the first state and the second state, the positional relationship of the electrodes to which the first AC power source 11, the first detection unit 12, the second detection unit 13, and the second AC power source 14 are connected is the element portion. 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are in a relationship when the posture is not reversed and when reversed. Therefore, the angular velocity in the first state corresponds to one of the angular velocity in the non-inverted posture or the inverted posture, and the angular velocity in the second state corresponds to either the angular velocity in the non-inverted posture or the inverted posture. To do. Accordingly, the angular velocity sensor 1 can be used in the same manner as when the posture of the element unit 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d is not reversed or reversed, even if there is no reversing mechanism for reversing the posture of the element unit 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. The angular velocity at the time of the reverse posture or the reverse posture can be detected. Therefore, the angular velocity sensor 1 can detect the angular velocities in the non-inverted posture and the inverted posture, and has an advantage that the configuration is simple, the weight and manufacturing cost are small, and the maintainability is good.

更に、演算手段16は、以上のように演算した第1状態及び第2状態における角速度に基づいて、前述のように第1状態及び第2状態において演算した角速度に含まれるバイアス成分を算出する。以下、バイアス成分の算出について説明する。   Furthermore, the calculation means 16 calculates the bias component included in the angular velocity calculated in the first state and the second state as described above based on the angular velocity in the first state and the second state calculated as described above. Hereinafter, calculation of the bias component will be described.

第1状態のときに演算手段16が演算する角速度をy1とすると、角速度y1は次式(3)で表される。
y1=ax+b1…(3)(b1:角速度y1に含まれるバイアス成分)
また、第2状態のときに演算手段16が演算する角速度をy2とすると、角速度y2は次式(4)で表される。
y2=−ax+b2…(4)(b2:角速度y2に含まれるバイアス成分)
エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dが非反転姿勢のときと、非反転姿勢に対して姿勢が物理的に反転した時のバイアス成分は同一であるが、第1状態におけるバイアス成分b1と第2状態におけるバイアス成分b2は同一でない。これは、第1状態から第2状態へ切り替えられる際には、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13、第2交流電源14が接続される電極の位置関係は反転しているが、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢は物理的に反転しないためである。
If the angular velocity calculated by the calculating means 16 in the first state is y1, the angular velocity y1 is expressed by the following equation (3).
y1 = ax + b1 (3) (b1: bias component included in angular velocity y1)
If the angular velocity calculated by the calculating means 16 in the second state is y2, the angular velocity y2 is expressed by the following equation (4).
y2 = −ax + b2 (4) (b2: bias component included in angular velocity y2)
The bias component b1 in the first state is the same when the element unit 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are in the non-inverted posture and when the posture is physically reversed with respect to the non-inverted posture. And the bias component b2 in the second state are not the same. This is because when the first state is switched to the second state, the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 are connected is reversed. However, the postures of the element part 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are not physically reversed.

バイアス成分には、エレメント部3の反りなどエレメント部3や一〜四次電極4a〜4dが物理的に反転することで極性が反転する反転成分が含まれる。よって、バイアス成分は、次式(5)のように、反転成分と非反転成分とから構成されていると考える事ができる。
バイアス成分=非反転成分+反転成分…(5)(非反転成分とは、第1交流電源11等が接続された電極の位置関係に影響される成分である。)
The bias component includes an inversion component whose polarity is inverted when the element unit 3 and the primary to quaternary electrodes 4 a to 4 d are physically inverted, such as warping of the element unit 3. Therefore, it can be considered that the bias component is composed of an inversion component and a non-inversion component as shown in the following equation (5).
Bias component = non-inverted component + inverted component (5) (The non-inverted component is a component that is influenced by the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11 and the like are connected.)

第1状態から第2状態へ切り替えられる際には、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dが物理的に反転しないため、第1状態のときに検出される角速度y1と第2状態のときに検出される角速度y2に含まれるバイアス成分の反転成分は互いに極性が反対である。よって、第1状態のときに検出される角速度y1は次式(6)で表され、第2状態のときに検出される角速度y2は次式(7)で表される。
y1=ax+b1=ax+(b1+b2)/2+(b1−b2)/2…(6)
y2=−ax+b2=−ax+(b1+b2)/2−(b1−b2)/2…(7)
(式(6)及び(7)におけるa:係数、式(6)及び(7)におけるx:真の角速度、式(6)及び(7)における(b1+b2)/2:非反転成分、式(6)及び(7)における(b1−b2)/2:反転成分)
角速度y1及び角速度y2の検出時のジャイロ素子2の真の角速度が同一であるとき、式(6)に(7)を加えて、非反転成分(b1+b2)/2について解くと、非反転成分は式(8)によって表される。
(b1+b2)/2=(y1+y2)/2…(8)
When switching from the first state to the second state, the element portion 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d do not physically invert, so the angular velocity y1 detected in the first state and the second state The inversion components of the bias component included in the angular velocity y2 that is sometimes detected have opposite polarities. Therefore, the angular velocity y1 detected in the first state is expressed by the following equation (6), and the angular velocity y2 detected in the second state is expressed by the following equation (7).
y1 = ax t + b1 = ax t + (b1 + b2) / 2 + (b1-b2) / 2 ... (6)
y2 = -ax t + b2 = -ax t + (b1 + b2) / 2- (b1-b2) / 2 ... (7)
(A in equation (6) and (7): coefficient, x t in equations (6) and (7): true angular velocity, (b1 + b2) / 2 in equations (6) and (7): non-inverted component, equation (B1-b2) / 2 in (6) and (7): Inversion component)
When the true angular velocity of the gyro element 2 at the time of detecting the angular velocity y1 and the angular velocity y2 is the same, adding (7) to the equation (6) and solving for the non-inverted component (b1 + b2) / 2, the non-inverted component is It is represented by equation (8).
(B1 + b2) / 2 = (y1 + y2) / 2 (8)

よって、角速度y1及びy2の検出時のジャイロ素子2の真の角速度が同一であるとき、即ち、ジャイロ素子2が等速運動状態又は停止状態にあるとき、角速度y1及びy2の両方に含まれる非反転成分は、第1状態及び第2状態のときに検出される角速度y1及びy2から算出できる。本方法においては、このように算出できる非反転成分を、バイアス成分bとして算出する。即ち、演算手段16は、式(1)で表される非反転成分と同一の値をバイアス成分bとして算出する。
=(y1+y2)/2…(1)
このように非反転成分と同一の値をバイアス成分bと算出するため、反転成分の小さなジャイロ素子をジャイロ素子2として使用すれば、角速度センサ1は、バイアス成分を高精度に算出することができる。
Therefore, when the true angular velocities of the gyro element 2 at the time of detecting the angular velocities y1 and y2 are the same, that is, when the gyro element 2 is in a constant velocity motion state or a stopped state, the non-included in both the angular velocities y1 and y2 The inversion component can be calculated from the angular velocities y1 and y2 detected in the first state and the second state. In this method, the non-inverted component that can be calculated in this way is calculated as the bias component b 0 . That is, the arithmetic unit 16 calculates the same value as the non-inverting ingredient of the formula (1) as the bias component b 0.
b 0 = (y1 + y2) / 2 (1)
Thus, if the gyro element having a small inversion component is used as the gyro element 2 in order to calculate the same value as the non-inversion component as the bias component b 0 , the angular velocity sensor 1 can calculate the bias component with high accuracy. it can.

尚、式(8)は、角速度y1及びy2の検出時のジャイロ素子2の真の角速度が同一であることを前提にして導出された式である。よって、バイアス成分を高精度に算出する観点から、角速度y1及びy2の検出時におけるジャイロ素子2の真の角速度の差は、小さいことが好ましく、差が0であることが最も好ましい。   Expression (8) is an expression derived on the assumption that the true angular velocities of the gyro element 2 at the time of detecting the angular velocities y1 and y2 are the same. Therefore, from the viewpoint of calculating the bias component with high accuracy, the difference between the true angular velocities of the gyro element 2 at the time of detecting the angular velocities y1 and y2 is preferably small, and the difference is most preferably zero.

また、高精度に角速度を算出するために、上式(1)のy1及びy2に代入する角速度は、例えば、ジャイロ素子2が停止状態及び等速運動状態であることがセンサ等によって検知されたときに検出された角速度y1及びy2としてもよい。また、上式(1)のy1に代入する角速度は、第1状態の時に検出された複数回の角速度の平均値であってもよい。同様に、上式(1)のy2に代入する角速度は、第2状態の時に検出された複数回の角速度の平均値であってもよい。   In addition, in order to calculate the angular velocity with high accuracy, the angular velocity to be substituted into y1 and y2 in the above equation (1) is detected by a sensor or the like, for example, that the gyro element 2 is in a stopped state and a constant velocity motion state. The angular velocities y1 and y2 that are sometimes detected may be used. Further, the angular velocity to be substituted into y1 in the above equation (1) may be an average value of a plurality of angular velocities detected in the first state. Similarly, the angular velocity to be substituted into y2 in the above equation (1) may be an average value of a plurality of angular velocities detected in the second state.

更に、演算手段16は、このように算出したバイアス成分bを用いて演算した角速度を補正して、角速度補正値xを算出し、当該角速度補正値を所定の装置やモニタ等に出力する。角速度補正値は、例えば、次式(9)を用いて行われる。
x=(y−b)/a…(9)(y:演算した角速度)
このようにバイアス成分bが除かれた角速度に基づいて角速度補正値が算出されるので、この角速度補正値は、真の角速度に近い値を有する。よって、所定の装置やモニタ等には、真の角速度に近い値の角速度補正値が出力されることになる。
Further, the calculation means 16 corrects the angular velocity calculated using the bias component b 0 calculated in this way, calculates an angular velocity correction value x, and outputs the angular velocity correction value to a predetermined device, monitor, or the like. The angular velocity correction value is performed using, for example, the following equation (9).
x = (y 0 −b 0 ) / a (9) (y 0 : calculated angular velocity)
Since the angular velocity correction value is calculated based on the angular velocity from which the bias component b 0 is removed in this manner, the angular velocity correction value has a value close to the true angular velocity. Therefore, an angular velocity correction value having a value close to the true angular velocity is output to a predetermined device or monitor.

また、バイアス成分bの算出に使用される角速度y1及びy2の検出のタイミングは限定されるものでない。検出のタイミングとしては、例えば、バイアス成分bを用いて補正される角速度yが検出されるタイミングより前でもよい。バイアス成分bの算出に使用される角速度y1及びy2の検出のタイミングを、角速度yが検出されるタイミングより前とする場合は、例えば、演算手段16に、角速度y1及びy2に基づいて算出されたバイアス成分bを記憶する機能を備えることで、算出したバイアス成分bに基づいて、角速度yを補正することができる。 The timing of the detection of the angular velocity y1 and y2 that are used to calculate the bias component b 0 is not limited. As the timing of detection may be, for example, before the timing of the angular velocity y 0 that is corrected using a bias component b 0 it is detected. Calculating the timing of detection of the angular velocity y1 and y2 that are used to calculate the bias component b 0, if the before the timing the angular velocity y 0 is detected, for example, the arithmetic unit 16, on the basis of the angular velocity y1 and y2 been by providing a function of storing bias component b 0, based on the bias component b 0 calculated, it is possible to correct the angular velocity y 0.

また、演算手段16は、次式(2)を用いて角速度補正値xを算出してもよい。次式(2)は、背景技術の欄に記載の式(4)’と同様に導出される式である。
x=(y1−y2)/2a…(2)
Moreover, the calculating means 16 may calculate the angular velocity correction value x using the following equation (2). The following expression (2) is an expression derived in the same manner as the expression (4) ′ described in the background art section.
x = (y1-y2) / 2a (2)

本実施形態においては、第2状態における第1交流電源11等と一〜四次電極4a〜4dとの接続状態は、図2(b)に示す状態に限らず、下記の2つの何れか一方の状態であってもよい。1つ目の状態は、第1交流電源11が三次電極4cに、第1検出手段12が一次電極4aに、第2検出手段13が四次電極4dに、第2交流電源14が二次電極4bに接続された状態である。このような第2状態に切替可能な構成としては、図4に示すような構成を挙げることがことができる。尚、図4においては、一〜四次電極4a〜4dのそれぞれの一方についての第1交流電源11等との接続状態を示し、他方についての接続状態は省略している。   In the present embodiment, the connection state between the first AC power supply 11 and the like and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d in the second state is not limited to the state shown in FIG. It may be in the state. In the first state, the first AC power supply 11 is the tertiary electrode 4c, the first detection means 12 is the primary electrode 4a, the second detection means 13 is the fourth electrode 4d, and the second AC power supply 14 is the secondary electrode. 4b is connected. An example of the configuration that can be switched to the second state is a configuration as shown in FIG. In addition, in FIG. 4, the connection state with the 1st alternating current power supply 11 grade | etc., About each one of the 1st-4th electrodes 4a-4d is shown, and the connection state about the other is abbreviate | omitted.

また、第2状態の2つ目の状態は、第1交流電源11が一次電極4aに、第1検出手段12が三次電極4cに、第2検出手段13が二次電極4bに、第2交流電源14が四次電極4dに接続された状態である。このような第2状態に切替可能な構成としては、図5に示すような構成を挙げることがことができる。尚、図5においては、一〜四次電極4a〜4dのそれぞれの一方についての第1交流電源11等との接続状態を示し、他方についての接続状態は省略している。   The second state of the second state is that the first AC power supply 11 is the primary electrode 4a, the first detection means 12 is the tertiary electrode 4c, the second detection means 13 is the secondary electrode 4b, and the second AC In this state, the power source 14 is connected to the fourth electrode 4d. An example of a configuration that can be switched to the second state is a configuration as shown in FIG. In addition, in FIG. 5, the connection state with the 1st alternating current power supply 11 grade | etc., About each one of the 1st-4th electrodes 4a-4d is shown, and the connection state about the other is abbreviate | omitted.

以上に説明した角速度センサ1は、方位計測用のジャイロコンパス等の電子機器に実装することができる。図6は、角速度センサ1を電子機器に実装した状態の模式図を示す。図6に示すように、電子機器には、角速度センサ1と、角速度センサ1を載置する基板9とを備えた3つのセンサモジュール10a〜10cが実装されている。   The angular velocity sensor 1 described above can be mounted on an electronic device such as a gyro compass for azimuth measurement. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the angular velocity sensor 1 is mounted on an electronic device. As shown in FIG. 6, three sensor modules 10 a to 10 c each including an angular velocity sensor 1 and a substrate 9 on which the angular velocity sensor 1 is mounted are mounted on the electronic device.

センサモジュール10aは、角速度センサ1のエレメント部3の法線方向がX軸に平行となるように配置され、センサモジュール10bは、角速度センサ1のエレメント部3の法線方向がY軸に平行となるように配置され、センサモジュール10cは、角速度センサ1のエレメント部3の法線方向がZ軸に平行となるように配置されている。即ち、センサモジュール10aは、電子機器のX軸周りの角速度補正値を、センサモジュール10bは、電子機器のY軸周りの角速度補正値を、センサモジュール10cは、電子機器のZ軸周りの角速度補正値を算出できるように配置されている。   The sensor module 10a is arranged so that the normal direction of the element portion 3 of the angular velocity sensor 1 is parallel to the X axis, and the sensor module 10b is parallel to the normal direction of the element portion 3 of the angular velocity sensor 1 to the Y axis. The sensor module 10c is arranged so that the normal direction of the element part 3 of the angular velocity sensor 1 is parallel to the Z axis. That is, the sensor module 10a is an angular velocity correction value around the X axis of the electronic device, the sensor module 10b is an angular velocity correction value around the Y axis of the electronic device, and the sensor module 10c is an angular velocity correction value around the Z axis of the electronic device. It is arranged so that the value can be calculated.

次に、センサモジュール10a〜10cに備えられた3つの角速度センサ1を用いて、電子機器のプロセッサ11がX軸、Y軸及びZ軸周りの各角速度補正値を取得する方法を説明する。プロセッサ11は、第1切替指令と第2切替指令とを各センサモジュール10a〜10cに送信する。第1切替指令とは、角速度センサ1の一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態を、第1状態に切替る指令である。また、第2切替指令とは、角速度センサ1の一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態を、第2状態へ切替る指令である。   Next, a method in which the processor 11 of the electronic device acquires the respective angular velocity correction values around the X axis, the Y axis, and the Z axis using the three angular velocity sensors 1 provided in the sensor modules 10a to 10c will be described. The processor 11 transmits the first switching command and the second switching command to each of the sensor modules 10a to 10c. The first switching command is a command to switch the connection state of the first AC power source 11 and the like to the first to fourth electrodes 4a to 4d of the angular velocity sensor 1 to the first state. The second switching command is a command for switching the connection state of the first AC power supply 11 and the like to the first to fourth electrodes 4a to 4d of the angular velocity sensor 1 to the second state.

プロセッサ11から各センサモジュール10a〜10cに向けて第1切替指令が送信されると、各センサモジュール10a〜10cの角速度センサ1に備えられた切替手段15は、一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態を第1状態へ切り替える。同様に、切替手段15は、第2切替指令を受信すると、一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態を第2状態へ切り替える。各切替手段15は、第1状態へと切り替えると、第1状態に切り替えた旨を、第2状態へと切り替えると、第2状態に切り替えた旨を、自身と同じ角速度センサ1に備えられた演算手段16に通知する。   When the first switching command is transmitted from the processor 11 to each of the sensor modules 10a to 10c, the switching unit 15 provided in the angular velocity sensor 1 of each of the sensor modules 10a to 10c causes the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. The connection state of the first AC power supply 11 or the like is switched to the first state. Similarly, the switching means 15 will switch the connection state of the 1st alternating current power supply 11 grade | etc., With respect to the 1st-4th electrodes 4a-4d, if a 2nd switching command is received to a 2nd state. Each switching means 15 is provided in the same angular velocity sensor 1 as that of itself when switching to the first state, switching to the first state, and switching to the second state when switching to the second state. The calculation means 16 is notified.

各演算手段16は、第1状態に切り替えられた旨が通知されると、角速度を演算し、演算した角速度を、上式(1)の角速度y1として記憶する。また、各演算手段16は、第2状態に切り替えられた旨が通知されると、角速度を演算し、演算した角速度を上式(1)の角速度y2として記憶する。そして、各演算手段16は、上式(1)、角速度y1及びy2に基づいて、バイアス成分bを算出して記憶する。バイアス成分bを記憶すると、その後、演算手段16は、随時角速度を演算すると共に、上式(9)を用いて、角速度補正値xを算出し、角速度補正値xを電子機器が備えるADコンバータ12にアナログ値で出力する。 When notified that the switching to the first state is made, each calculating means 16 calculates the angular velocity and stores the calculated angular velocity as the angular velocity y1 in the above equation (1). Further, when notified that the switching to the second state is made, each calculating means 16 calculates the angular velocity and stores the calculated angular velocity as the angular velocity y2 in the above equation (1). Then, each calculation means 16 calculates and stores the bias component b 0 based on the above equation (1) and the angular velocities y1 and y2. When the bias component b 0 is stored, the calculating means 16 calculates the angular velocity as needed, calculates the angular velocity correction value x using the above equation (9), and the AD converter includes the angular velocity correction value x in the electronic device. 12 is output as an analog value.

ADコンバータ12は、各プロセッサモジュール10a〜10cの演算手段16から出力された、X軸、Y軸、Z軸周りの各角速度補正値xを量子化し、量子化した角速度補正値xをプロセッサ11に出力する。このようにして、プロセッサ11は、X軸、Y軸及びZ軸周りの角速度補正値を取得することができる。尚、上記の説明では、角速度y1、y2の演算及び記憶がプロセッサ11とは別の演算手段16において行われているが、プロセッサ11に角速度y1、y2の演算及び記憶する機能を備えることで、プロセッサ11によって、角速度y1、y2の演算及び記憶を行ってもよい。   The AD converter 12 quantizes each angular velocity correction value x around the X axis, Y axis, and Z axis output from the arithmetic means 16 of each processor module 10a to 10c, and sends the quantized angular velocity correction value x to the processor 11. Output. In this way, the processor 11 can acquire angular velocity correction values around the X axis, the Y axis, and the Z axis. In the above description, the calculation and storage of the angular velocities y1 and y2 are performed by the calculation means 16 different from the processor 11, but the processor 11 has a function of calculating and storing the angular velocities y1 and y2. The processor 11 may calculate and store the angular velocities y1 and y2.

尚、エレメント部3の形状は、リング状に限定されるものでなく、正8n(n:正の整数)角形等とすることができる。エレメント部3の中心としては、例えば、エレメント部上の全ての点からの距離が等しい点や、エレメント部3の重心とすることができる。
(実施形態2)
Note that the shape of the element portion 3 is not limited to a ring shape, and may be a positive 8n (n: positive integer) square or the like. The center of the element part 3 can be, for example, a point having the same distance from all points on the element part or the center of gravity of the element part 3.
(Embodiment 2)

実施形態1に係る角速度センサ1は、n(n=2)個の位置に配置された電極に第1交流電圧及び第2交流電圧を印加することによって、cosnθモードの一次振動を発生させ、cosnθモードの二次振動を打ち消す。しかし、nより少ない数の位置に配置された電極に第1交流電圧及び第2交流電圧を印加することでも、cosnθモードの一次振動の発生、及び、cosnθモードの二次振動の打ち消しは可能である。本実施形態では、nより少ない数の位置に配置された電極に第1交流電圧及び第2交流電圧を印加して、cosnθモードの一次振動を発生させ、cosnθモードの二次振動を打ち消す角速度センサについて説明する。   The angular velocity sensor 1 according to the first embodiment generates the primary vibration of the cosnθ mode by applying the first AC voltage and the second AC voltage to the electrodes arranged at n (n = 2) positions, and generates cosnθ. Cancel the secondary vibration of the mode. However, it is possible to generate the primary vibration of the cosnθ mode and cancel the secondary vibration of the cosnθ mode by applying the first AC voltage and the second AC voltage to the electrodes arranged at a position smaller than n. is there. In the present embodiment, an angular velocity sensor that applies a first AC voltage and a second AC voltage to electrodes arranged at positions smaller than n to generate a primary vibration of the cosnθ mode and cancels the secondary vibration of the cosnθ mode. Will be described.

図7は、本実施形態に係る角速度センサ1Aが備えるジャイロ素子2の平面図、及び、角速度センサ1Aの機能ブロック図を示す。角速度センサ1Aにおいては、一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に(360°/2)、即ち、180°間隔で位置する2つの位置のうち、1つの位置に配置されている。二次電極4bは、一次電極4aに対して、エレメント部3の中心周りの方向に(360°/4×2)、即ち、45°離れた位置に配置され、三次電極4cは、一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×2/4×2)、即ち、90°離れた位置に配置され、四次電極4dは、一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×3/4×2)、即ち、135°離れた位置に配置されている。   FIG. 7 shows a plan view of the gyro element 2 provided in the angular velocity sensor 1A according to the present embodiment, and a functional block diagram of the angular velocity sensor 1A. In the angular velocity sensor 1 </ b> A, the primary electrode 4 a is arranged in one direction among the two positions positioned in the direction around the center of the element portion 3 (360 ° / 2), that is, at an interval of 180 °. The secondary electrode 4b is arranged at a position (360 ° / 4 × 2), that is, 45 ° apart from the primary electrode 4a in the direction around the center of the element portion 3, and the tertiary electrode 4c is arranged at the primary electrode 4a. From the primary electrode 4a to the direction around the center of the element part 3 in the direction around the center of the element part 3 (360 ° × 2/4 × 2), ie, 90 ° apart. (360 ° × 3/4 × 2), that is, 135 ° apart.

角速度センサ1Aにおける一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態の第1状態は、第1交流電源11が一次電極4aに接続され、第1検出手段12が三次電極4cに接続され、第2検出手段13が四次電極4dに接続され、第2交流電源14が二次電極4bに接続された状態である。一方、第2状態は、第1交流電源11が四次電極4dに接続され、第1検出手段12が二次電極4bに接続され、第2検出手段13が一次電極4aに接続され、第2交流電源14が三次電極4cに接続された状態である。   In the first state of the connection state of the first AC power source 11 and the like to the primary to quaternary electrodes 4a to 4d in the angular velocity sensor 1A, the first AC power source 11 is connected to the primary electrode 4a, and the first detecting means 12 is the tertiary electrode 4c. , The second detection means 13 is connected to the fourth electrode 4d, and the second AC power source 14 is connected to the secondary electrode 4b. On the other hand, in the second state, the first AC power supply 11 is connected to the fourth electrode 4d, the first detection means 12 is connected to the secondary electrode 4b, the second detection means 13 is connected to the primary electrode 4a, The AC power supply 14 is connected to the tertiary electrode 4c.

第1状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図7の実線で示す状態に、第2状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図7の破線で示す状態にすることで行うことができる。   Switching to the first state can be performed by switching the switch element S to the state indicated by the solid line in FIG. 7, and switching to the second state can be performed by setting the switch element S to the state indicated by the broken line in FIG.

第1状態において図7を表側から見たとき、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極(一次電極4a)、第2交流電源14が接続された電極(二次電極4b)、第1検出手段12が接続された電極(三次電極4c)、第4検出手段13が接続された電極(四次電極4d)がこの順で位置する。一方、第2状態において図7を裏側から見たとき、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極(四次電極4d)、第2交流電源14が接続された電極(三次電極4c)、第1検出手段12が接続された電極(二次電極4b)、第2検出手段13が接続された電極(一次電極4a)がこの順で位置する。よって、第1状態において、図7を表側から見たときと、第2状態において、図7を裏側から見たときとでは、第1交流電源11、第2交流電源14、第1検出手段12及び第2検出手段13が接続された電極の位置関係は一致する。よって、角速度センサ1Aは、実施形態1に係る角速度センサ1と同様に、接続状態を切り替えることで、第1交流電源11等が接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を物理的に反転したときの状態とすることができる。   When FIG. 7 is viewed from the front side in the first state, an electrode (primary electrode 4a) to which the first AC power source 11 is connected and a second AC power source 14 are connected clockwise around the center of the element portion 3. The electrode (secondary electrode 4b), the electrode connected to the first detection means 12 (tertiary electrode 4c), and the electrode connected to the fourth detection means 13 (quaternary electrode 4d) are positioned in this order. On the other hand, when FIG. 7 is viewed from the back side in the second state, the electrode (quaternary electrode 4d) to which the first AC power supply 11 is connected and the second AC power supply 14 are clockwise to the center of the element portion 3. The connected electrode (tertiary electrode 4c), the electrode connected to the first detection means 12 (secondary electrode 4b), and the electrode connected to the second detection means 13 (primary electrode 4a) are positioned in this order. Therefore, the first AC power supply 11, the second AC power supply 14, and the first detection means 12 are obtained when the FIG. 7 is viewed from the front side in the first state and when the FIG. And the positional relationship of the electrode to which the 2nd detection means 13 was connected corresponds. Therefore, similarly to the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, the angular velocity sensor 1A switches the connection state to change the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11 and the like are connected to the element unit 3 and the first to fourth orders. It can be set as the state when the attitude | position of the electrodes 4a-4d is physically reversed.

第1交流電源11は、接続された1つの電極に、第1交流電圧を印加して、平面内cos2θモードの固有振動数でエレメント部3を振動させて、平面内cos2θモードの一次振動をエレメント部3に発生させる。平面内cos2θモードの固有振動数でエレメント部3を振動させる方法としては、第1交流電圧の周期を、エレメント部3の平面内cos2θモードの固有振動数の逆数とする方法が挙げられる。また、第2交流電源14は、接続された1つの電極に、第2交流電圧を印加して、平面内cos2θモードの固有振動数でエレメント部3を振動させて、平面内cos2θモードの二次振動を打ち消す。平面内cos2θモードの固有振動数でエレメント部3を振動させる方法としては、第2交流電圧の周期を、エレメント部3の平面内cos2θモードの固有振動数の逆数とする方法が挙げられる。このように、1つの電極に第1交流電圧及び第2交流電圧を印加することよって、一次振動を発生させ、及び、二次振動を打ち消すことができるので、角速度センサ1Aは、エレメント部3の法線方向周りの回転運動の角速度を検出することができる。   The first AC power supply 11 applies a first AC voltage to one connected electrode, vibrates the element portion 3 at the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode, and generates the primary vibration of the in-plane cos 2θ mode as an element. Generated in part 3. As a method of vibrating the element unit 3 at the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode, there is a method in which the period of the first AC voltage is the reciprocal of the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode. Further, the second AC power supply 14 applies a second AC voltage to one connected electrode to vibrate the element portion 3 at the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode, so that the secondary of the in-plane cos 2θ mode is obtained. Cancel the vibration. As a method of vibrating the element part 3 at the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode, there is a method in which the period of the second AC voltage is the reciprocal of the natural frequency of the in-plane cos 2θ mode. As described above, by applying the first AC voltage and the second AC voltage to one electrode, primary vibration can be generated and secondary vibration can be canceled. The angular velocity of the rotational motion around the normal direction can be detected.

以上のように、角速度センサ1Aは、角速度を検出でき、且つ、接続状態を切り替えることで、第1交流電源11等が接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を物理的に反転したときの状態とすることができる。よって、角速度センサ1Aは、反転機構が無くても、非反転姿勢及び反転姿勢の角速度を検出することができる。また、角速度センサ1Aは、反転機構を用いなくても、反転姿勢の角速度を検出できるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。尚、角速度センサ1Aの演算手段16は、第1状態と第2状態における角速度を用いて、実施形態1に係る角速度センサ1の演算手段16と同様の方法で、バイアス成分の算出及び角速度補正値の算出をしていもよい。   As described above, the angular velocity sensor 1A can detect the angular velocity and switch the connection state to change the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11 and the like are connected to the element unit 3 and the first to fourth electrodes 4a. It can be in the state when the posture of ˜4d is physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor 1A can detect the angular velocities of the non-inverted posture and the reversed posture even without the reversing mechanism. Further, since the angular velocity sensor 1A can detect the angular velocity of the reversed posture without using the reversing mechanism, the configuration is simple, the weight and the manufacturing cost are small, and the maintainability is good. The calculation means 16 of the angular velocity sensor 1A uses the angular velocities in the first state and the second state to calculate the bias component and the angular velocity correction value in the same manner as the calculation means 16 of the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment. May be calculated.

尚、第1状態においては、エレメント部3の中心に対して右周り及び左周りの何れか一方向において、第1交流電源11が接続された電極、第2交流電源14が接続された電極、第1検出手段12が接続された電極及び第2検出手段13が接続された電極がこの順で位置していれば、第1交流電源11、第2交流電源14、第1検出手段12及び第2検出手段13は、一〜四次電極4a〜4dのうちどの電極に接続されてもよい。例えば、第1交流電源11が二次電極4bに、第2交流電源14が三次電極4cに、第1検出手段12が四次電極4dに、第2検出手段13が一次電極4aに接続されてもよい。   In the first state, the electrode to which the first AC power source 11 is connected, the electrode to which the second AC power source 14 is connected, in any one of the clockwise direction and the counterclockwise direction with respect to the center of the element portion 3, If the electrode connected to the first detection means 12 and the electrode connected to the second detection means 13 are positioned in this order, the first AC power supply 11, the second AC power supply 14, the first detection means 12, The 2 detection means 13 may be connected to any of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. For example, the first AC power supply 11 is connected to the secondary electrode 4b, the second AC power supply 14 is connected to the tertiary electrode 4c, the first detection means 12 is connected to the fourth electrode 4d, and the second detection means 13 is connected to the primary electrode 4a. Also good.

また、第2状態においては、エレメント部3の中心に対して右周り及び左周りの何れか他方向において、第1交流電源11が接続された電極、第2交流電源14が接続された電極、第1検出手段12が接続された電極及び第2検出手段13が接続された電極がこの順で位置していれば、第1交流電源11、第2交流電源14、第1検出手段12及び第2検出手段13は、一〜四次電極4a〜4dのうちどの電極に接続されてもよい。例えば、第1交流電源11が二次電極4bに、第2交流電源14が一次電極4aに、第1検出手段12が四次電極4dに、第2検出手段13が三次電極4cに接続されていてもよい。   Further, in the second state, the electrode to which the first AC power supply 11 is connected, the electrode to which the second AC power supply 14 is connected, in either the clockwise direction or the counterclockwise direction with respect to the center of the element portion 3, If the electrode connected to the first detection means 12 and the electrode connected to the second detection means 13 are positioned in this order, the first AC power supply 11, the second AC power supply 14, the first detection means 12, The 2 detection means 13 may be connected to any of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. For example, the first AC power supply 11 is connected to the secondary electrode 4b, the second AC power supply 14 is connected to the primary electrode 4a, the first detection means 12 is connected to the fourth electrode 4d, and the second detection means 13 is connected to the tertiary electrode 4c. May be.

(実施形態3)
図8は、本実施形態に係る角速度センサ1Bが備えるジャイロ素子2の平面図、及び、角速度センサ1Bの機能ブロック図を示す。図8に示すように、本実施形態に係る角速度センサ1Bは、三〜四次電極と、第1検出手段と、第2交流電源とが備えられていない点が実施形態1に係る角速度センサ1と異なる。即ち、本実施形態に係る角速度センサ1Bは、一次振動のフィードバック制御、及び、二次振動の打ち消しを行わない。一〜二次電極4a〜4bの配置位置は、実施形態1と同様である。尚、本実施形態、下記の実施形態4及び5では、第1交流電源11を交流電源11と、第2検出手段13を検出手段13という。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a plan view of the gyro element 2 included in the angular velocity sensor 1B according to the present embodiment, and a functional block diagram of the angular velocity sensor 1B. As shown in FIG. 8, the angular velocity sensor 1 </ b> B according to the present embodiment is that the third to fourth electrodes, the first detection unit, and the second AC power supply are not provided. And different. That is, the angular velocity sensor 1B according to the present embodiment does not perform feedback control of primary vibration and cancellation of secondary vibration. The arrangement positions of the primary to secondary electrodes 4a to 4b are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment and the following fourth and fifth embodiments, the first AC power supply 11 is referred to as the AC power supply 11 and the second detection means 13 is referred to as the detection means 13.

一〜二次電極4a〜4bの何れか一方には、交流電源11が接続され、何れか他方には、検出手段13が接続される。具体的には、一〜二次電極4a〜4bに対する交流電源11及び検出手段13の接続状態が第1状態においては、交流電源11が一次電極4aに、検出手段13が二次電極4bに接続される。第2状態においては、交流電源11が二次電極4bに、検出手段13が一次電極4aに接続される。第1状態と第2状態の切替は、切替手段15によって行われる。第1状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図8の実線で示す状態に、第2状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図8の破線で示す状態にすることで行うことができる。   The AC power supply 11 is connected to any one of the primary to secondary electrodes 4a to 4b, and the detection means 13 is connected to any one of them. Specifically, when the AC power supply 11 and the detection means 13 are connected to the primary to secondary electrodes 4a to 4b in the first state, the AC power supply 11 is connected to the primary electrode 4a and the detection means 13 is connected to the secondary electrode 4b. Is done. In the second state, the AC power supply 11 is connected to the secondary electrode 4b, and the detection means 13 is connected to the primary electrode 4a. Switching between the first state and the second state is performed by the switching means 15. Switching to the first state can be performed by switching the switch element S to the state indicated by the solid line in FIG. 8, and switching to the second state can be performed by setting the switch element S to the state indicated by the broken line in FIG.

第1状態において、図8を表側から見たとき、交流電源11が接続された電極(一次電極4a)に対して、エレメント部3の中心に対して右周りに45°の位置に、検出手段13が接続された電極(二次電極4b)が位置している。また、第2状態において、図8を裏側から見たとき、交流電源11が接続された電極(二次電極4b)に対して、エレメント部3の中心に対して右周りに45°の位置に、検出手段13が接続された電極(一次電極4a)が位置している。よって、角速度センサ1Bは、実施形態1に係る角速度センサ1と同様に、接続状態を切り替えることで、交流電源11等が接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を物理的に反転したときの状態とすることができる。   In the first state, when FIG. 8 is viewed from the front side, the detection means is located at a 45 ° clockwise position with respect to the center of the element portion 3 with respect to the electrode (primary electrode 4a) to which the AC power supply 11 is connected. The electrode (secondary electrode 4b) to which 13 is connected is located. Further, in the second state, when FIG. 8 is viewed from the back side, the electrode (secondary electrode 4b) to which the AC power supply 11 is connected is positioned at a 45 ° clockwise position with respect to the center of the element portion 3. The electrode (primary electrode 4a) to which the detecting means 13 is connected is located. Therefore, similarly to the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, the angular velocity sensor 1B switches the connection state so that the positional relationship between the electrodes to which the AC power supply 11 and the like are connected is changed between the element unit 3 and the primary to secondary electrodes 4a. It can be set as the state when the attitude | position of -4b is physically reversed.

また、本実施形態に係る角速度センサ1Bにおいては、演算手段16は、検出手段13によって検出される電気信号の大きさの変化と、切替手段15から通知される現在の接続状態とに基づいて角速度を演算する。検出手段13は、第1状態であっても第2状態であっても、交流電源11が接続された電極に対してエレメント部3の中心周りの方向に45°離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、検出手段13が検出する電気信号の大きさは、第1状態であっても第2状態であっても、二次振動に応じた大きさとなる。よって、演算手段16は、実施形態1に係る演算手段16と同様に、第1状態及び第2状態のときの角速度を演算することができる。   In the angular velocity sensor 1 </ b> B according to the present embodiment, the calculation means 16 is based on the change in the magnitude of the electrical signal detected by the detection means 13 and the current connection state notified from the switching means 15. Is calculated. Whether the detection means 13 is in the first state or the second state, the electrode disposed at a position 45 ° away from the electrode to which the AC power source 11 is connected in the direction around the center of the element portion 3. It is connected to the. Therefore, the magnitude of the electrical signal detected by the detection means 13 is a magnitude corresponding to the secondary vibration regardless of whether it is in the first state or the second state. Therefore, the calculation means 16 can calculate the angular velocity in the first state and the second state, similarly to the calculation means 16 according to the first embodiment.

以上のように、角速度センサ1Bは、実施形態1に係る角速度センサ1と同様に角速度を検出でき、且つ、接続状態を切り替えることで、交流電源11及び検出手段13が接続された電極の位置関係をエレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を物理的に反転した状態とすることができる。よって、角速度センサ1Bは、反転機構が無くても、非反転姿勢と反転姿勢とのときの角速度を検出することができると共に、反転機構を用いなくても、反転姿勢の角速度を検出できるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。尚、本実施形態に係る角速度センサ1Bの演算手段16は、第1状態と第2状態における角速度を用いて、実施形態1に係る角速度センサ1の演算手段16と同様の方法で、バイアス成分の算出及び角速度補正値の算出をしていもよい。   As described above, the angular velocity sensor 1B can detect the angular velocity similarly to the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, and the positional relationship between the electrodes to which the AC power supply 11 and the detection unit 13 are connected by switching the connection state. Can be in a state where the postures of the element part 3 and the primary to secondary electrodes 4a to 4b are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor 1B can detect the angular velocity in the non-inverted posture and the reversed posture without the reverse mechanism, and can detect the angular velocity in the reverse posture without using the reverse mechanism. The structure is simple, the weight and manufacturing cost are small, and the maintainability is good. The calculation means 16 of the angular velocity sensor 1B according to the present embodiment uses the angular velocities in the first state and the second state in the same manner as the calculation means 16 of the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, The calculation and the angular velocity correction value may be calculated.

(実施形態4)
図9は、本実施形態に係る角速度センサ1Cが備えるジャイロ素子2の平面図、及び、角速度センサ1Cの機能ブロック図を示す。図9に示すように、本実施形態に係る角速度センサ1Cは、一次電極4aと二次電極4bは、それぞれが1つの位置に配置されている点が、実施形態3に係る角速度センサ1Bと異なる。本実施形態においては、一次電極4aと二次電極4bとは、互いに、エレメント部3の中心周りの方向に45°離れた位置に配置されている。
(Embodiment 4)
FIG. 9 shows a plan view of the gyro element 2 included in the angular velocity sensor 1C according to the present embodiment, and a functional block diagram of the angular velocity sensor 1C. As shown in FIG. 9, the angular velocity sensor 1C according to the present embodiment is different from the angular velocity sensor 1B according to the third embodiment in that the primary electrode 4a and the secondary electrode 4b are respectively disposed at one position. . In the present embodiment, the primary electrode 4 a and the secondary electrode 4 b are arranged at positions separated from each other by 45 ° in the direction around the center of the element portion 3.

実施形態3に係る角速度センサ1Bと同様に、この一次電極4aと二次電極4bとの何れか一方には、交流電源11が接続され、一次電極4aと二次電極4bとの何れか他方には、検出手段13が接続される。具体的には、第1状態においては、交流電源11が一次電極4aに、検出手段13が二次電極4bに接続される。第2状態においては、交流電源11が二次電極4bに、検出手段13が一次電極4aに接続される。第1状態と第2状態の切替は、切替手段15によって行われる。第1状態への切り替えは、スイッチ素子Sを図9の実線で示す状態に、第2状態の切り替えは、スイッチ素子Sを図9の破線で示す状態にすることで行うことができる。   Similarly to the angular velocity sensor 1B according to the third embodiment, an AC power supply 11 is connected to one of the primary electrode 4a and the secondary electrode 4b, and the other of the primary electrode 4a and the secondary electrode 4b is connected to the other. The detection means 13 is connected. Specifically, in the first state, the AC power supply 11 is connected to the primary electrode 4a, and the detection means 13 is connected to the secondary electrode 4b. In the second state, the AC power supply 11 is connected to the secondary electrode 4b, and the detection means 13 is connected to the primary electrode 4a. Switching between the first state and the second state is performed by the switching means 15. Switching to the first state can be performed by switching the switch element S to a state indicated by a solid line in FIG. 9, and switching to the second state can be performed by setting the switch element S to a state indicated by a broken line in FIG.

第1状態において、図9を表側から見たとき、交流電源11が接続された電極(一次電極4a)に対して、エレメント部3の中心に対して右周りに45°の位置に、検出手段13が接続された電極(二次電極4b)が位置している。また、第2状態において、図9を裏側から見たとき、交流電源11が接続された電極(二次電極4b)に対して、エレメント部3の中心に対して右周りに45°の位置に、検出手段13が接続された電極(一次電極4a)が位置している。よって、角速度センサ1Cは、接続状態を切り替えることで、交流電源11等が接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を物理的に反転したときの状態とすることができる。   In the first state, when FIG. 9 is viewed from the front side, the detection means is located at a 45 ° clockwise position with respect to the center of the element portion 3 with respect to the electrode (primary electrode 4a) to which the AC power supply 11 is connected. The electrode (secondary electrode 4b) to which 13 is connected is located. Further, in the second state, when FIG. 9 is viewed from the back side, the electrode (secondary electrode 4b) to which the AC power supply 11 is connected is positioned at a 45 ° clockwise position with respect to the center of the element portion 3. The electrode (primary electrode 4a) to which the detecting means 13 is connected is located. Therefore, the angular velocity sensor 1C switches the connection state so that the positional relationship of the electrodes to which the AC power supply 11 and the like are connected is physically reversed when the posture of the element unit 3 and the primary to secondary electrodes 4a to 4b is reversed. State.

また、角速度センサ1Cは、実施形態2に係る角速度センサ1Aと同様に、交流電源11が接続される電極が1つであるので、実施形態2に係る角速度センサ1Aと同様にして、1つの位置に配置された電極に第1交流電圧を印加して、エレメント部3を平面内cos2θモードで振動させる。また、角速度センサ1Cの演算手段16は、検出手段13によって検出される電気信号の大きさの変化と、切替手段15から通知される現在の接続状態とに基づいて角速度を演算する。検出手段13は、実施形態3に係る角速度センサ1Bの検出手段13と同様に、第1状態であっても第2状態であっても、交流電源11が接続された電極に対してエレメント部3の中心周りの方向に45°異なる位置に配置された電極に接続されている。よって、角速度センサ1Cの演算手段16は、実施形態3に係る角速度センサ1Bと同様に、第1状態及び第2状態のときの角速度を演算することができる。   Further, since the angular velocity sensor 1C has one electrode to which the AC power supply 11 is connected, similarly to the angular velocity sensor 1A according to the second embodiment, one position is provided in the same manner as the angular velocity sensor 1A according to the second embodiment. A first AC voltage is applied to the electrode arranged at, and the element unit 3 is vibrated in the in-plane cos 2θ mode. The calculating means 16 of the angular velocity sensor 1C calculates the angular speed based on the change in the magnitude of the electric signal detected by the detecting means 13 and the current connection state notified from the switching means 15. Similarly to the detection means 13 of the angular velocity sensor 1B according to the third embodiment, the detection means 13 is in the element portion 3 with respect to the electrode to which the AC power supply 11 is connected regardless of whether the detection means 13 is in the first state or the second state. Are connected to electrodes arranged at positions different by 45 ° in the direction around the center of the. Therefore, the calculation means 16 of the angular velocity sensor 1C can calculate the angular velocities in the first state and the second state, similarly to the angular velocity sensor 1B according to the third embodiment.

以上のように、角速度センサ1Cは、第1状態及び第2状態の角速度を検出でき、且つ、接続状態を切り替えることで、交流電源11及び検出手段13が接続される電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を反転したときの状態とすることができる。よって、角速度センサ1Cは、反転機構が無くても、非反転姿勢と反転姿勢の角速度を検出することができると共に、反転機構を用いなくても、反転姿勢の角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   As described above, the angular velocity sensor 1C can detect the angular velocities in the first state and the second state, and can switch the connection state to change the positional relationship between the electrodes to which the AC power supply 11 and the detection means 13 are connected. It can be set as the state when the attitude | position of the part 3 and the primary-secondary electrodes 4a-4b are reversed. Therefore, the angular velocity sensor 1C can detect the angular velocity of the non-inverted posture and the reversed posture without the reverse mechanism, and can detect the angular velocity of the reversed posture without using the reverse mechanism. The structure is simple, the weight and manufacturing cost are small, and the maintainability is good.

<実施形態1〜4の変形例>
実施形態1〜4においては、一〜四次電極4a〜4dの配置位置を規定する数式のnを2として説明したが、nは2に限定されるものでなく3以上であってもよい。
<Modification of Embodiments 1 to 4>
In the first to fourth embodiments, n in the mathematical expression defining the arrangement positions of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d has been described as 2. However, n is not limited to 2, and may be 3 or more.

例えば、実施形態1の角速度センサ1において、nを3とした場合の構成は、次のような構成である。図10は、一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14の接続状態を示す図であり、図10(a)は第1状態を、図10(b)は第2状態を示す。図10(a)及び(b)に示すように、一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に120°間隔で配置され、二次電極4bは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に30°離れた位置に配置され、三次電極4cは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に60°離れた位置に配置され、四次電極4dは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に90°離れた位置に配置されている。   For example, in the angular velocity sensor 1 of the first embodiment, the configuration when n is 3 is as follows. FIG. 10 is a diagram showing a connection state of the first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 with respect to the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. Shows the first state and FIG. 10B shows the second state. As shown in FIGS. 10A and 10B, the primary electrodes 4 a are arranged at intervals of 120 ° in the direction around the center of the element portion 3, and the secondary electrodes 4 b are arranged from each primary electrode 4 a to the element portion 3. The tertiary electrode 4c is arranged at a position away from each primary electrode 4a by 60 ° in the direction around the center of the element part 3 and the quaternary electrode 4d is arranged at each primary electrode. The electrode 4 a is disposed at a position 90 ° away from the electrode 4 a in the direction around the center of the element portion 3.

図10(a)を表側から見ると、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極(一次電極4a)、第2交流電源14が接続された電極(二次電極4b)、第1検出手段12が接続された電極(三次電極4c)、第2検出手段13が接続された電極(四次電極4d)がこの順で位置する。また、図10(b)を裏側から見ると、エレメント部3の中心に対して右周りに、第1交流電源11が接続された電極(二次電極4b)、第2交流電源14が接続された電極(一次電極4a)、第1検出手段12が接続された電極(四次電極4d)、第2検出手段13が接続された電極(三次電極4c)がこの順で位置する。よって、nが3の場合に対応する構成であっても、角速度センサは、実施形態1に係る角速度センサ1と同様に、接続状態を切り替えることで、第1交流電源11等が接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢を物理的に反転したときの状態とすることができる。   When FIG. 10A is viewed from the front side, an electrode (primary electrode 4a) to which the first AC power source 11 is connected and an electrode (to which the second AC power source 14 is connected) are connected clockwise to the center of the element portion 3. The secondary electrode 4b), the electrode connected to the first detection means 12 (tertiary electrode 4c), and the electrode connected to the second detection means 13 (quaternary electrode 4d) are positioned in this order. 10B, the electrode (secondary electrode 4b) to which the first AC power source 11 is connected and the second AC power source 14 are connected clockwise from the center of the element portion 3. The electrode (primary electrode 4a), the electrode connected to the first detection means 12 (quaternary electrode 4d), and the electrode connected to the second detection means 13 (tertiary electrode 4c) are positioned in this order. Therefore, even if it is the structure corresponding to the case where n is 3, the angular velocity sensor is the electrode to which the 1st alternating current power supply 11 grade | etc., Was connected by switching a connection state similarly to the angular velocity sensor 1 which concerns on Embodiment 1. Can be set to a state when the postures of the element portion 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are physically reversed.

また、かかる構成では、第1状態及び第2状態の何れの状態においても、第1交流電源11は、エレメント部3の中心周りの方向に互いに120°離れた位置に配置された電極に接続されている。このため、かかる構成においては、一次振動は平面内cos3θモードとなる。また、第1状態であっても第2状態であっても、第1検出手段12は、基準電極からエレメント部3の中心周りの方向に60°(360×2/(4×3))離れた位置に配置された電極に接続されている。また、第2検出手段13及び第2交流電源14は、基準電極からエレメント部3の中心周りの方向に30°(360×1/(4×3))離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、かかる構成の場合においても、第2交流電圧に基づいて、第1状態及び第2状態における角速度を検出することができる。   Further, in such a configuration, the first AC power supply 11 is connected to electrodes arranged at positions 120 degrees apart from each other in the direction around the center of the element portion 3 in both the first state and the second state. ing. For this reason, in such a configuration, the primary vibration is in the in-plane cos 3θ mode. Further, in the first state and the second state, the first detection means 12 is separated from the reference electrode by 60 ° (360 × 2 / (4 × 3)) in the direction around the center of the element portion 3. Are connected to electrodes arranged at different positions. Further, the second detection means 13 and the second AC power supply 14 are connected to an electrode arranged at a position 30 ° (360 × 1 / (4 × 3)) away from the reference electrode in the direction around the center of the element portion 3. Has been. Therefore, even in such a configuration, the angular velocities in the first state and the second state can be detected based on the second AC voltage.

以上のように、第1状態と第2状態とでは、第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14が接続された電極の位置関係は、エレメント部3及び一〜四次電極4a〜4dの姿勢が非反転時及び反転時のときの関係となる。よって、第1状態のときの角速度は、非反転姿勢又は反転姿勢の角速度の何れか一方に相当し、第2状態のときの角速度は、非反転姿勢又は反転姿勢の角速度の何れか他方に相当する。従って、かかる構成においても、反転機構が無くても、物理的に反転させた場合と同等に、非反転姿勢及び反転姿勢の角速度を検出することができる。   As described above, in the first state and the second state, the positional relationship of the electrodes to which the first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 are connected is the element portion. 3 and the primary to quaternary electrodes 4a to 4d are in a relationship when the posture is not reversed and when reversed. Therefore, the angular velocity in the first state corresponds to one of the angular velocity in the non-inverted posture or the inverted posture, and the angular velocity in the second state corresponds to either the angular velocity in the non-inverted posture or the inverted posture. To do. Therefore, even in such a configuration, even if there is no reversing mechanism, the angular velocities of the non-reversing posture and the reversing posture can be detected as in the case of physically reversing.

(実施形態5)
図11は、本実施形態に係る角速度センサが備えるジャイロ素子2の平面図である。図11に示すように、本実施形態に係る角速度センサのジャイロ素子2は、面状のエレメント部3、一〜二次電極4a〜4b、サポート部5及び枠体6を備える。
(Embodiment 5)
FIG. 11 is a plan view of the gyro element 2 included in the angular velocity sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the gyro element 2 of the angular velocity sensor according to the present embodiment includes a planar element portion 3, primary to secondary electrodes 4 a to 4 b, a support portion 5, and a frame body 6.

エレメント部3は、例えば、図11に示すような平面視正方形状、平面視円板状とすることができる。エレメント部3は、サポート部5によって、枠体6に支持されている。   For example, the element portion 3 can have a square shape in plan view and a disk shape in plan view as shown in FIG. The element portion 3 is supported by the frame body 6 by the support portion 5.

一〜二次電極4a〜4bは、エレメント部3の中心周りの方向に沿って、該エレメント部3に対向配置されている。一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に互いに180°離れた2つの位置のうち、1つの位置に配置されている。二次電極4a〜4bは、一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に、90°離れた位置に配置されている。   The primary to secondary electrodes 4 a to 4 b are arranged to face the element portion 3 along the direction around the center of the element portion 3. The primary electrode 4 a is arranged at one of two positions that are 180 ° apart from each other in the direction around the center of the element portion 3. The secondary electrodes 4a to 4b are arranged at positions 90 ° apart from the primary electrode 4a in the direction around the center of the element portion 3.

更に、本実施形態に係る角速度センサは、図11においては、図示していないが、実施形態1に係る角速度センサ1の第1交流電源11に対応する交流電源11、実施形態1に係る角速度センサ1の第2検出手段13に対応する検出手段13、切替手段15及び演算手段16を備える。一〜二次電極4a〜4bの何れか一方には、交流電源11が接続され、何れか他方には、検出手段13が接続される。具体的には、一〜二次電極4a〜4bに対する交流電源11及び検出手段13の接続状態が第1状態においては、交流電源11が一次電極4aに、検出手段13が二次電極4bに接続される。第2状態においては、交流電源11が二次電極4bに、検出手段13が一次電極4aに接続される。第1状態と第2状態の切替は、切替手段15によって、一〜二次電極4a〜4bと交流電源11及び検出手段13を接続するスイッチ素子を切り替えることで行うことができる。切替手段15は、現在の接続状態が第1状態か第2状態かを演算手段16に通知する。   Furthermore, although not illustrated in FIG. 11, the angular velocity sensor according to the present embodiment is an AC power source 11 corresponding to the first AC power source 11 of the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, and the angular velocity sensor according to the first embodiment. The detection means 13 corresponding to the 1st 2nd detection means 13, the switching means 15, and the calculating means 16 are provided. The AC power supply 11 is connected to any one of the primary to secondary electrodes 4a to 4b, and the detection means 13 is connected to any one of them. Specifically, when the AC power supply 11 and the detection means 13 are connected to the primary to secondary electrodes 4a to 4b in the first state, the AC power supply 11 is connected to the primary electrode 4a and the detection means 13 is connected to the secondary electrode 4b. Is done. In the second state, the AC power supply 11 is connected to the secondary electrode 4b, and the detection means 13 is connected to the primary electrode 4a. Switching between the first state and the second state can be performed by switching the switch element connecting the primary to secondary electrodes 4 a to 4 b, the AC power supply 11, and the detection unit 13 by the switching unit 15. The switching unit 15 notifies the calculation unit 16 whether the current connection state is the first state or the second state.

交流電源11は、接続された電極に第1交流電圧を印加して、接続された電極とエレメント部3との間に静電力を作用させて、エレメント部3が含まれる平面内において、接続された電極とエレメント部3の中心とを結ぶ線分の方向に前記エレメント部3を一次振動(第1状態においては、振動方向が図11に示す矢印P方向の振動)させる。検出手段13は、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する。   The AC power supply 11 is connected in a plane including the element part 3 by applying a first AC voltage to the connected electrode and causing an electrostatic force to act between the connected electrode and the element part 3. The element portion 3 is subjected to primary vibration in the direction of the line segment connecting the electrode and the center of the element portion 3 (in the first state, the vibration direction is the vibration in the direction of arrow P shown in FIG. 11). The detection means 13 detects the magnitude of an electrical signal generated at the connected electrode.

演算手段16は、検出手段13によって検出される電気信号の大きさと、切替手段15から通知される現在の接続状態とに基づいて角速度を検出する。次に、演算手段16が行う角速度の演算について説明する。   The calculation means 16 detects the angular velocity based on the magnitude of the electrical signal detected by the detection means 13 and the current connection state notified from the switching means 15. Next, the calculation of the angular velocity performed by the calculation means 16 will be described.

エレメント部3が一次振動しているときに、エレメント部3の法線方向(即ち、図11の紙面と垂直な方向)周りの回転運動をエレメント部3が行うと、回転運動の角速度に応じた大きさの二次振動が生じる。この二次振動は、振動方向が、エレメント部3が含まれる平面内であり、且つ、一次振動に対して垂直方向(第1状態においては、図11に示す矢印Q方向)である。このため、例えば、第1状態においては、交流電源11が接続された一次電極4aに対して、エレメント部3の中心周りの方向に90°離れた位置に配置された二次電極4bに生じる電気信号の大きさは、二次振動に応じて変動する。検出手段13は、第1状態及び第2状態の何れのときも、第1交流電源11が接続された電極からエレメント部3の中心周りの方向に90°離れた位置に配置された電極に接続されている。よって、演算手段16は、検出手段13によって検出される電気信号の大きさに基づいて角速度を検出することができる。   When the element unit 3 performs a rotational motion around the normal direction of the element unit 3 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11) when the element unit 3 is primarily oscillating, it corresponds to the angular velocity of the rotational motion. A secondary vibration of a magnitude occurs. The vibration direction of the secondary vibration is in a plane including the element portion 3 and is perpendicular to the primary vibration (in the first state, the direction of the arrow Q shown in FIG. 11). For this reason, for example, in the first state, the electricity generated in the secondary electrode 4b disposed at a position 90 ° away from the primary electrode 4a to which the AC power supply 11 is connected in the direction around the center of the element portion 3. The magnitude of the signal varies according to the secondary vibration. The detecting means 13 is connected to an electrode arranged at a position 90 ° away from the electrode to which the first AC power supply 11 is connected in the direction around the center of the element portion 3 in both the first state and the second state. Has been. Therefore, the calculating means 16 can detect the angular velocity based on the magnitude of the electric signal detected by the detecting means 13.

また、一〜二次電極4a〜4bと、交流電源11及び検出手段13との接続状態を、第1状態から第2状態又は第2状態から第1状態に切り替えることで、交流電源11及び検出手段13に接続された電極の位置関係を、エレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を物理的に反転したきと同一の関係にすることができる。よって、本実施形態に係る角速度センサは、エレメント部3及び一〜二次電極4a〜4bの姿勢を物理的に反転しなくても、物理的に反転したときと同等に、反転姿勢の角速度を検出することができる。このように、本実施形態に係る角速度センサは、反転機構を用いなくても、反転姿勢のときの角速度を検出することができるため、構成が単純で、重量及び製造コストが小さく、メンテナンス性が良い。   Moreover, the AC power supply 11 and the detection are performed by switching the connection state between the primary and secondary electrodes 4a to 4b, the AC power supply 11 and the detection means 13 from the first state to the second state or from the second state to the first state. The positional relationship of the electrodes connected to the means 13 can be made the same as that when the posture of the element unit 3 and the primary to secondary electrodes 4a to 4b are physically reversed. Therefore, the angular velocity sensor according to the present embodiment does not physically invert the posture of the element unit 3 and the primary to secondary electrodes 4a to 4b, but the angular velocity of the reversed posture is equivalent to that when physically reversed. Can be detected. As described above, the angular velocity sensor according to the present embodiment can detect the angular velocity in the reversed posture without using the reversing mechanism, so that the configuration is simple, the weight and the manufacturing cost are small, and the maintainability is low. good.

<電磁力を用いた角速度センサ>
以上において説明した、実施形態1〜5に係る角速度センサでは、一次振動の発生、及び、第2検出手段13によって検出された電気信号の大きさの変化の打ち消し(二次振動の打ち消し)は、静電力を用いて行われている。しかし、一次振動の発生、及び、二次振動の打ち消しは、静電力に代えて電磁力を用いて行ってもよい。
<Angular velocity sensor using electromagnetic force>
In the angular velocity sensors according to the first to fifth embodiments described above, the occurrence of primary vibration and the cancellation of the change in the magnitude of the electrical signal detected by the second detection means 13 (cancellation of the secondary vibration) are as follows: It is done using electrostatic force. However, the generation of the primary vibration and the cancellation of the secondary vibration may be performed using an electromagnetic force instead of the electrostatic force.

電磁力を用いる場合、エレメント部3の法線方向の磁界をエレメント部3に発生させる。この磁界は、例えば、エレメント部3の法線方向両側に磁石を配置したり、或いは、図12(a)に示すように、エレメント部3がリング状である場合は、エレメント部3の法線方向一方側がS極、他方側がN極となるように磁石7をエレメント部3の内側に配置することで形成することができる。   When electromagnetic force is used, a magnetic field in the normal direction of the element unit 3 is generated in the element unit 3. For example, when the magnets are arranged on both sides in the normal direction of the element part 3 or when the element part 3 has a ring shape as shown in FIG. It can be formed by arranging the magnet 7 inside the element portion 3 so that one side of the direction is the S pole and the other side is the N pole.

図12(a)は、一〜四次電極4a〜4dが配置されたエレメント部3の平面図である。図12(a)に示すように、電磁力を用いる場合、一〜四次電極4a〜4dは、エレメント部3の中心周りの方向に沿って、エレメント部3上に配置される。一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に360°/nの間隔で配置することができ、二次電極4bは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×1/4n)、三次電極4cは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×2/4n)、四次電極4dは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置することができる。尚、図12(a)におていは、一〜四次電極4a〜4dの配置位置を規定する数式のnを2とした場合の平面図である。更に、図12(a)に示すように、一〜四次電極4a〜4dは、エレメント部3の中心周りの方向に沿った、それぞれ長さが等しい円弧状に形成されている。   Fig.12 (a) is a top view of the element part 3 by which the primary-quaternary electrodes 4a-4d are arrange | positioned. As shown in FIG. 12A, when using electromagnetic force, the primary to quaternary electrodes 4 a to 4 d are arranged on the element portion 3 along the direction around the center of the element portion 3. The primary electrodes 4a can be arranged at intervals of 360 ° / n in the direction around the center of the element part 3, and the secondary electrodes 4b are arranged in the direction around the center of the element part 3 from each primary electrode 4a (360 °). × 1 / 4n), the tertiary electrode 4c is in the direction around the center of the element part 3 from each primary electrode 4a (360 ° × 2 / 4n), and the fourth electrode 4d is the center of the element part 3 from each primary electrode 4a. They can be arranged at positions separated in the surrounding direction (360 ° × 3 / 4n). In addition, in Fig.12 (a), it is a top view when n of the numerical formula which prescribes | regulates the arrangement position of the primary-quaternary electrodes 4a-4d is set to 2. In FIG. Furthermore, as shown in FIG. 12A, the primary to quaternary electrodes 4 a to 4 d are formed in an arc shape having the same length along the direction around the center of the element portion 3.

第1交流電源11、第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14は、一〜四次電極4a〜4dの何れかと接続される。図12(b)に示すように、第1交流電源11は、接続される電極4の長手方向(図12(b)の矢印L方向)に電流が流れるように、接続される電極4上の2点(図12(b)の例では、A点及びB点)と接続される。第1検出手段12、第2検出手段13及び第2交流電源14においても、同様の理由により、接続される電極上の2点と接続される。   The first AC power supply 11, the first detection means 12, the second detection means 13, and the second AC power supply 14 are connected to any one of the primary to quaternary electrodes 4a to 4d. As shown in FIG. 12 (b), the first AC power supply 11 is on the electrode 4 to be connected so that current flows in the longitudinal direction of the electrode 4 to be connected (direction of arrow L in FIG. 12 (b)). It is connected to two points (point A and point B in the example of FIG. 12B). Also in the 1st detection means 12, the 2nd detection means 13, and the 2nd AC power supply 14, it is connected to two points on the electrode to be connected for the same reason.

次に、一〜四次電極4a〜4dに対する第1交流電源11等の接続状態が図2(a)に示す第1状態である場合を用いて、電磁力によって、一次振動が発生すること、及び、二次振動が打ち消されることについて説明する。第1交流電源11が接続された一次電極4aに第1交流電圧が印加されると、一次電極4aにおいて、一次電極4aの長手方向に電流が流れる。一次電極4aの長手方向に電流が流れることにより、当該電流とエレメント部3の法線方向の磁界とによって、図12(a)に示す矢印R方向(径方向)の電磁力が一次電極4aに発生する。この電磁力により、エレメント部3の一次電極4aが配置された部分が矢印R方向に振動し、この振動により、エレメント部3には、cos2θモードの一次振動が発生する。また、第2交流電源14が接続された二次電極4bに第2交流電圧が印加されると、二次電極4bにおいて、二次電極4bの長手方向に電流が流れる。二次電極4bの長手方向に電流が流れることにより、当該電流とエレメント部3の法線方向の磁界とによって、図12(a)に示す矢印R’方向(径方向)の電磁力が二次電極4bに発生する。この電磁力により、エレメント部3の二次電極4bが配置された部分が矢印R’方向に振動し、この振動により、エレメント部3の二次振動が打ち消される。一方、一次振動によって、エレメント部3の三次電極4cが配置された部分が振動すると、該振動とエレメント部3の法線方向の磁界とによって、三次電極4cにおいて、三次電極4cの長手方向に電流が流れる。よって、第1検出手段12が接続される三次電極4cには、一次振動に応じた大きさの電気信号が発生する。よって、第1検出手段12は、一次振動をフィードバック制御できる。また、二次振動によって、エレメント部3の四次電極4dが配置された部分が振動すると、該振動とエレメント部3の法線方向の磁界とによって、四次電極4dにおいて、四次電極4dの長手方向に電流が流れる。よって、第2検出手段13が接続される四次電極4dには、二次振動に応じた大きさの電気信号が発生し、この電気信号の大きさに応じた第2交流電圧が前述のように印加されることで、二次振動が打ち消される。   Next, using the case where the connection state of the first AC power supply 11 and the like to the primary to quaternary electrodes 4a to 4d is the first state shown in FIG. 2A, primary vibration is generated by electromagnetic force. And it demonstrates that a secondary vibration is canceled. When the first AC voltage is applied to the primary electrode 4a to which the first AC power supply 11 is connected, a current flows in the longitudinal direction of the primary electrode 4a in the primary electrode 4a. When a current flows in the longitudinal direction of the primary electrode 4a, an electromagnetic force in the direction of the arrow R (radial direction) shown in FIG. 12A is applied to the primary electrode 4a by the current and the magnetic field in the normal direction of the element portion 3. appear. Due to this electromagnetic force, the portion where the primary electrode 4a of the element part 3 is disposed vibrates in the direction of the arrow R, and this vibration causes primary vibration in the cos 2θ mode. Further, when a second AC voltage is applied to the secondary electrode 4b to which the second AC power supply 14 is connected, a current flows in the longitudinal direction of the secondary electrode 4b in the secondary electrode 4b. When a current flows in the longitudinal direction of the secondary electrode 4b, the electromagnetic force in the arrow R ′ direction (radial direction) shown in FIG. 12A is secondary due to the current and the magnetic field in the normal direction of the element portion 3. It occurs on the electrode 4b. Due to this electromagnetic force, the portion of the element portion 3 where the secondary electrode 4b is disposed vibrates in the direction of the arrow R ′, and the secondary vibration of the element portion 3 is canceled by this vibration. On the other hand, when the portion where the tertiary electrode 4c of the element portion 3 is vibrated due to the primary vibration, the vibration and the magnetic field in the normal direction of the element portion 3 cause a current in the longitudinal direction of the tertiary electrode 4c in the tertiary electrode 4c. Flows. Therefore, an electrical signal having a magnitude corresponding to the primary vibration is generated at the tertiary electrode 4c to which the first detection means 12 is connected. Therefore, the 1st detection means 12 can perform feedback control of a primary vibration. Further, when the portion where the quaternary electrode 4d of the element portion 3 is vibrated due to the secondary vibration, the vibration and the magnetic field in the normal direction of the element portion 3 cause the quaternary electrode 4d to Current flows in the longitudinal direction. Therefore, an electric signal having a magnitude corresponding to the secondary vibration is generated in the quaternary electrode 4d to which the second detecting means 13 is connected, and the second AC voltage corresponding to the magnitude of the electric signal is as described above. The secondary vibration is canceled by being applied to.

以上のように、電磁力を用いて、一次振動の発生、及び、二次振動の打ち消しを行うことができる。尚、第1交流電源11等と一〜四次電極4a〜4dとの接続を枠体6(図示しない)上において可能なように、一〜四次電極4a〜4dは、サポート部5(図示しない)を介して枠体6まで延出されていてもよい。   As described above, generation of primary vibration and cancellation of secondary vibration can be performed using electromagnetic force. The first to fourth electrodes 4a to 4d are connected to the support portion 5 (not shown) so that the first AC power source 11 and the like can be connected to the first to fourth electrodes 4a to 4d on the frame 6 (not shown). It may be extended to the frame body 6 via (not).

尚、電磁力を用いる場合であっても、実施形態2のように、第1交流電圧及び第2交流電圧が印加される電極が配置された位置の数がnより小さくてもよい。また、実施形態3及び4のように、角速度センサは、三〜四次電極4c〜4dを備えず、一次振動のフィードバック制御及び二次振動の打ち消しを行わなくてもよい。また、実施形態5のように、一次電極4aは、エレメント部3の中心周りの方向に180°離れた2つの位置のうち少なくとも1つに配置され、二次電極4bは、各一次電極4aからエレメント部3の中心周りの方向に90°離れた位置に配置され、一次振動の振動方向が、エレメント部3が含まれる平面内において、交流電源11が接続された電極とエレメント部3の中心とを結ぶ線分の方向であってもよい。   Even in the case where electromagnetic force is used, the number of positions where the electrodes to which the first AC voltage and the second AC voltage are applied may be smaller than n as in the second embodiment. Further, as in the third and fourth embodiments, the angular velocity sensor does not include the third to fourth electrodes 4c to 4d, and does not need to perform feedback control of the primary vibration and cancel the secondary vibration. Further, as in the fifth embodiment, the primary electrode 4a is disposed at at least one of two positions that are 180 degrees apart in the direction around the center of the element portion 3, and the secondary electrode 4b is connected to each primary electrode 4a. The element is arranged at a position 90 ° away from the center of the element part 3, and the vibration direction of the primary vibration is within the plane including the element part 3 and the electrode connected to the AC power supply 11 and the center of the element part 3. The direction of the line segment that connects

本発明について、実施例1及び比較例1及び2の角速度センサを用いて更に説明する。   The present invention will be further described using the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

(実施例1)
実施例1に係る角速度センサは、実施形態1に係る角速度センサ1と同様の構成である。実施例1の角速度センサが算出する角速度Dは、演算手段が検出した角速度から、バイアス成分を取り除いた角速度である。このバイアス成分は、実施形態1において示す式(1)を用いて算出されたものである。また、実施例1の角速度センサの演算手段が検出する最大の角速度4.5Vであり、最小の角速度は0.5Vであり、実施例1の角速度センサの演算手段の出力範囲は4V(=4.5V−0.5V)である。
Example 1
The angular velocity sensor according to the first embodiment has the same configuration as the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment. The angular velocity D calculated by the angular velocity sensor according to the first embodiment is an angular velocity obtained by removing the bias component from the angular velocity detected by the calculation unit. This bias component is calculated using the equation (1) shown in the first embodiment. The maximum angular velocity detected by the calculating means of the angular velocity sensor of the first embodiment is 4.5V, the minimum angular velocity is 0.5V, and the output range of the calculating means of the angular velocity sensor of the first embodiment is 4V (= 4 .5V-0.5V).

(比較例1)
比較例1に係る角速度センサは、検出する角速度Dが異なる点を除き、実施例1に係る角速度センサ1と同様の構成である。比較例1の角速度センサが検出する角速度Dは、バイアス成分が除去される前の角速度、即ち、演算手段が第2交流電圧に基づいて検出した角速度そのものである。
(Comparative Example 1)
The angular velocity sensor according to the comparative example 1 has the same configuration as the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment except that the detected angular velocity D is different. The angular velocity D detected by the angular velocity sensor of Comparative Example 1 is the angular velocity before the bias component is removed, that is, the angular velocity itself detected by the computing unit based on the second AC voltage.

(比較例2)
比較例2に係る角速度センサは、バイアス成分の算出方法が異なる点を除き、実施例1に係る角速度センサ1と同様の構成である。比較例2の角速度センサにおけるバイアス成分の算出は、エレメント部及び一〜四次電極の非反転姿勢のときの角速度を、実施形態1において示す式(1)のy1に代入し、エレメント部及び一〜四次電極を物理的に反転させたときの角速度を実施形態1において示す式(1)のy2に代入して算出したものである。
(Comparative Example 2)
The angular velocity sensor according to the comparative example 2 has the same configuration as the angular velocity sensor 1 according to the first embodiment, except that the bias component calculation method is different. The bias component in the angular velocity sensor of Comparative Example 2 is calculated by substituting the angular velocity when the element portion and the primary to quaternary electrodes are in the non-inverted posture into y1 in the expression (1) shown in the first embodiment. The angular velocity when the quaternary electrode is physically inverted is calculated by substituting for y2 in the formula (1) shown in the first embodiment.

以上に説明した、実施例1、比較例1及び2の角速度センサが算出した角速度Dの誤差を最小二乗法を用いて図13に示すグラフに表した。図13における横軸は、真の角速度である。一方、縦軸は、次式(9)によって、算出される誤差値である。
誤差値=((D−ax)/V)×100(D:実施例1、比較例1及び2の角速度センサが算出する角速度、a:係数、x:真の角速度、V:角速度センサの出力範囲)…(9)
The error of the angular velocity D calculated by the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above is shown in the graph shown in FIG. 13 using the least square method. The horizontal axis in FIG. 13 is the true angular velocity. On the other hand, the vertical axis is an error value calculated by the following equation (9).
Error value = ((D−ax) / V) × 100 (D: angular velocity calculated by the angular velocity sensor of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, a: coefficient, x: true angular velocity, V: output of angular velocity sensor (Range) ... (9)

図13に示すように、実施例1及び比較例2の角速度センサの角速度Dは、真の角速度xが0のときは略0である。即ち、実施例1及び比較例2の角速度センサは、原点通過性が良い。また、実施例1及び比較例2の角速度センサの角速度Dは、真の角速度xの0を基準にして、真の角速度が正の値のときと負の値のときの誤差の大きさ(絶対値)がほぼ同一であるという対象性を有する。即ち、実施例1及び比較例2の角速度センサは、回転方向によって発生する誤差のばらつきが小さいという特性を有する。   As shown in FIG. 13, the angular velocity D of the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Example 2 is substantially zero when the true angular velocity x is zero. That is, the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Example 2 have good origin passing characteristics. Further, the angular velocity D of the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Example 2 is based on 0 of the true angular velocity x, and the magnitude of an error when the true angular velocity is a positive value and a negative value (absolute Value) is almost the same. That is, the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Example 2 have a characteristic that variations in errors caused by the rotation direction are small.

このように、実施形態1において示す式(1)によって算出されたバイアス成分で角速度を補正することで、原点通過性が良く、回転方向によって発生する誤差のばらつきが小さくなることが分かった。   Thus, it has been found that by correcting the angular velocity with the bias component calculated by the equation (1) shown in the first embodiment, the origin passing property is good and the variation in error caused by the rotation direction is reduced.

また、比較例2の角速度センサは、実施例1と同様に原点通過性が良く、回転方向によって発生する誤差のばらつきが小さいが、比較例2の角速度センサが算出する角速度Dを算出するためには、反転機構が必要となる。このため、比較例2の角速度センサは、反転機構を備える分、実施例1の角速度センサに比べて、構成が複雑で、重量及び製造コストが大きく、メンテナンス性が悪い。   In addition, the angular velocity sensor of Comparative Example 2 has a good origin passing property as in Example 1, and the variation in error caused by the rotation direction is small, but in order to calculate the angular velocity D calculated by the angular velocity sensor of Comparative Example 2. Requires a reversing mechanism. For this reason, the angular velocity sensor of Comparative Example 2 includes a reversing mechanism, and thus has a complicated configuration, a large weight and manufacturing cost, and poor maintainability compared to the angular velocity sensor of Example 1.

図1は実施形態1に係る角速度センサの概略構成図であり、図1(a)は角速度センサが備えるジャイロ素子の平面図、及び、角速度センサの機能ブロック図を示し、図1(b)は図1(a)のA−A端面図を示す。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an angular velocity sensor according to the first embodiment. FIG. 1A shows a plan view of a gyro element included in the angular velocity sensor and a functional block diagram of the angular velocity sensor, and FIG. The AA end elevation of Drawing 1 (a) is shown. 図2は一〜四次電極に対する第1交流電源、第1検出手段、第2検出手段及び第2交流電源の接続状態を示す図であり、図2(a)は第1状態を、図2(b)は第2状態を示す。FIG. 2 is a diagram showing a connection state of the first AC power source, the first detection unit, the second detection unit, and the second AC power source with respect to the first to fourth electrodes, and FIG. 2 (a) shows the first state. (B) shows a 2nd state. 図3は(a)はリング部の一次振動を示し、図3(b)はリング部の二次振動を示す。尚、図3(a)及び(b)における一〜四次電極に対する第1交流電源等の接続状態は、第1状態である。3A shows the primary vibration of the ring part, and FIG. 3B shows the secondary vibration of the ring part. In addition, the connection state of the 1st alternating current power supply etc. with respect to the 1st-quaternary electrode in Fig.3 (a) and (b) is a 1st state. 図4は、実施形態1に係る角速度センサの概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the angular velocity sensor according to the first embodiment. 図5は、実施形態1に係る角速度センサの概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the angular velocity sensor according to the first embodiment. 図6は、角速度センサの使用形態を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining how the angular velocity sensor is used. 図7は、実施形態2に係る角速度センサが備えるジャイロ素子の平面図、及び、角速度センサの機能ブロック図を示す。FIG. 7 shows a plan view of a gyro element included in the angular velocity sensor according to the second embodiment and a functional block diagram of the angular velocity sensor. 図8は、実施形態3に係る角速度センサが備えるジャイロ素子の平面図、及び、角速度センサの機能ブロック図を示す。FIG. 8 shows a plan view of a gyro element included in the angular velocity sensor according to the third embodiment and a functional block diagram of the angular velocity sensor. 図9は、実施形態4に係る角速度センサが備えるジャイロ素子の平面図、及び、角速度センサの機能ブロック図を示す。FIG. 9 is a plan view of a gyro element included in the angular velocity sensor according to the fourth embodiment, and a functional block diagram of the angular velocity sensor. 図10は一〜四次電極に対する第1交流電源、第1検出手段、第2検出手段及び第2交流電源の接続状態を示す図であり、図10(a)は第1状態を、図10(b)は第2状態を示す。FIG. 10 is a diagram illustrating a connection state of the first AC power source, the first detection unit, the second detection unit, and the second AC power source with respect to the first to fourth electrodes, and FIG. 10A illustrates the first state. (B) shows a 2nd state. 図11は、実施形態5に係る角速度センサが備えるジャイロ素子の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a gyro element included in the angular velocity sensor according to the fifth embodiment. 図12は電磁力を用いて一次振動の発生及び二次振動の打ち消しを行う角速度センサを説明するための図であり、図12(a)は一〜四次電極が配置されたエレメント部の平面図を示し、図12(b)は第1交流電源と、第1交流電源と接続される電極との接続形態を示す図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an angular velocity sensor that generates primary vibration and cancels secondary vibration using electromagnetic force, and FIG. 12A is a plan view of an element portion on which primary to quaternary electrodes are arranged. FIG. 12B is a diagram showing a connection form of the first AC power source and the electrodes connected to the first AC power source. 図13は、実施例1、比較例1及び2の角速度センサが算出する角速度の誤差を測定する実験結果を示す。FIG. 13 shows the experimental results of measuring the error of the angular velocity calculated by the angular velocity sensors of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. 図14は、ジャイロ素子が非反転姿勢のとき及び反転姿勢のときにおいて角速度センサが検出する角速度と真の角速度との関係を説明するための説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the angular velocity detected by the angular velocity sensor and the true angular velocity when the gyro element is in the non-inverted posture and in the reversed posture.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B、1C 角速度センサ
2 ジャイロ素子
3 エレメント部
4a 一次電極
4b 二次電極
4c 三次電極
4d 四次電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C Angular velocity sensor 2 Gyro element 3 Element part 4a Primary electrode 4b Secondary electrode 4c Tertiary electrode 4d Fourth electrode

Claims (11)

面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に(360°/n(nは、2以上の整数))の間隔で配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、
前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる交流電源と、
前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、
前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、
前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサ。
A planar element part, and a primary electrode and a secondary electrode arranged on the element part along a direction around the center of the element part, or arranged opposite to the element part, and the primary electrode is , Arranged in the direction around the center of the element part at an interval of (360 ° / n (n is an integer of 2 or more)), and the secondary electrode extends from the primary electrode in the direction around the center of the element part. (360 ° × 1/4 n) away from each other, and the primary vibration of the cosnθ mode in the plane is generated by the electrostatic force or electromagnetic force generated between the element portion and the primary electrode or the secondary electrode. An angular velocity sensor to be generated in a part,
An AC power source connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode, and applying an AC voltage to the connected electrode to generate in-plane cosnθ mode primary vibration in the element portion;
Detecting means connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode and detecting the magnitude of an electric signal generated in the connected electrode;
A connection state of the AC power source and the detection unit with respect to the primary electrode and the secondary electrode, a first state in which the AC power source is connected to the primary electrode, and the detection unit is connected to the secondary electrode; Switching means for switching to a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode;
An angular velocity sensor comprising: an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on a change in the magnitude of an electric signal detected by the detection means.
面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に360°/n間隔で位置するn個の位置のうち、1〜(n−1)個の位置に配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、
前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数で平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる交流電源と、
前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、
前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、
前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサ。
A planar element part, and a primary electrode and a secondary electrode arranged on the element part along a direction around the center of the element part, or arranged opposite to the element part, and the primary electrode is , Arranged at 1 to (n-1) positions among n positions located at 360 ° / n intervals in the direction around the center of the element portion, and the secondary electrode is connected to each primary electrode. It is arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from the center of the element part and is in a plane by electrostatic force or electromagnetic force generated between the element part and the primary electrode or the secondary electrode. An angular velocity sensor for generating a primary vibration of the cosnθ mode in the element part,
Connected to one of the primary electrode and the secondary electrode, an AC voltage is applied to the connected electrode, and the primary vibration in the in-plane cosnθ mode is applied to the element portion at the natural frequency of the in-plane cosnθ mode. AC power to be generated,
Detecting means connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode and detecting the magnitude of an electric signal generated in the connected electrode;
A connection state of the AC power source and the detection unit with respect to the primary electrode and the secondary electrode, a first state in which the AC power source is connected to the primary electrode, and the detection unit is connected to the secondary electrode; Switching means for switching to a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode;
An angular velocity sensor comprising: an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on a change in the magnitude of an electric signal detected by the detection means.
面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って、前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極、二次電極、三次電極及び四次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に(360°/n(nは、2以上の整数))の間隔で配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記三次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×2/4n)離れた位置に配置され、前記四次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一〜四次電極の何れか1つとの間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、
接続された電極に第1交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる第1交流電源と、
接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出して、前記第1交流電圧の大きさを制御する第1検出手段と、
接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出する第2検出手段と、
前記第2検出手段によって検出された電気信号の大きさの変化を打ち消す第2交流電圧を、接続された電極に印加する第2交流電源と、
前記一〜四次電極に対する前記第1交流電源、前記第1検出手段、前記第2検出手段及び前記第2交流電源の接続状態を、下記第1状態と下記第2状態とに切り替える切替手段と、
前記第2交流電圧に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサ。
前記第1状態は、
前記エレメント部の中心周りの一方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
前記第2状態は、
前記エレメント部の中心周りの他方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
A primary element, a secondary electrode, a tertiary electrode, and a quaternary electrode that are arranged on the element part or opposed to the element part along a direction around the center of the element part and the planar element part The primary electrodes are arranged at intervals of (360 ° / n (n is an integer of 2 or more)) in the direction around the center of the element portion, and the secondary electrodes are separated from the primary electrodes. It is arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from the center of the element part, and the tertiary electrode extends from each primary electrode to the direction around the center of the element part (360 ° × 2 / 4n). ) The quaternary electrode is arranged at a position (360 ° × 3 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element part, and the element part and the first to Any of the quaternary electrodes By an electrostatic force or an electromagnetic force generated between the bracts, a velocity sensor for generating a primary vibration of the plane cosnθ mode to the element portion,
A first AC power source that applies a first AC voltage to the connected electrodes to generate a primary vibration in a cosnθ mode in the plane in the element portion;
First detection means for detecting a change in the magnitude of an electric signal generated in a connected electrode and controlling the magnitude of the first AC voltage;
Second detection means for detecting a change in the magnitude of an electrical signal generated in the connected electrode;
A second AC power source for applying a second AC voltage that cancels a change in the magnitude of the electrical signal detected by the second detection means to the connected electrode;
Switching means for switching a connection state of the first AC power supply, the first detection means, the second detection means, and the second AC power supply to the primary to quaternary electrodes between the following first state and the following second state; ,
An angular velocity sensor comprising: an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on the second AC voltage.
The first state is:
In one direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
The second state is:
In another direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極、二次電極、三次電極及び四次電極とを備え、前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に360°/n間隔で位置するn個の位置のうち、1〜(n−1)個の位置に配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×1/4n)離れた位置に配置され、前記三次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×2/4n)離れた位置に配置され、前記四次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に(360°×3/4n)離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一〜四次電極の何れか1つとの間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、
接続された電極に第1交流電圧を印加して、平面内cosnθモードの固有振動数で平面内cosnθモードの振動を前記エレメント部に発生させる第1交流電源と、
接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出して、前記第1交流電圧の大きさを制御する第1検出手段と、
接続された電極に発生する電気信号の大きさの変化を検出する第2検出手段と、
前記第2検出手段によって検出された電気信号の大きさの変化を打ち消す第2交流電圧を、接続された電極に印加する第2交流電源と、
前記一〜四次電極に対する前記第1交流電源、前記第1検出手段、前記第2検出手段及び前記第2交流電源の接続状態を、下記第1状態と下記第2状態とに切り替える切替手段と、
前記第2交流電圧に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサ。
前記第1状態は、
前記エレメント部の中心周りの一方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
前記第2状態は、
前記エレメント部の中心周りの他方向に、前記第1交流電源が接続された電極、前記第2交流電源が接続された電極、前記第1検出手段が接続された電極、前記第2検出手段が接続された電極が、この順で位置する状態である。
A planar element portion, and a primary electrode, a secondary electrode, a tertiary electrode, and a quaternary electrode that are disposed on the element portion along the direction around the center of the element portion, or are disposed to face the element portion; The primary electrode is disposed at 1 to (n-1) positions among n positions located at 360 ° / n intervals in a direction around the center of the element portion, and the secondary electrode Is arranged at a position (360 ° × 1 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element part, and the tertiary electrode is arranged in a direction around the center of the element part from each primary electrode. (360 ° × 2 / 4n) apart, the quaternary electrode is arranged at a position (360 ° × 3 / 4n) away from each primary electrode in a direction around the center of the element part, The element portion and the By an electrostatic force or an electromagnetic force generated in any one between-quaternary electrode, a velocity sensor for generating a primary vibration of the plane cosnθ mode to the element portion,
Applying a first AC voltage to the connected electrodes, and generating an in-plane cosnθ mode vibration at the element portion at a natural frequency of the in-plane cosnθ mode;
First detection means for detecting a change in the magnitude of an electric signal generated in a connected electrode and controlling the magnitude of the first AC voltage;
Second detection means for detecting a change in the magnitude of an electrical signal generated in the connected electrode;
A second AC power source for applying a second AC voltage that cancels a change in the magnitude of the electrical signal detected by the second detection means to the connected electrode;
Switching means for switching a connection state of the first AC power supply, the first detection means, the second detection means, and the second AC power supply to the primary to quaternary electrodes between the following first state and the following second state; ,
An angular velocity sensor comprising: an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on the second AC voltage.
The first state is:
In one direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
The second state is:
In another direction around the center of the element portion, an electrode connected to the first AC power supply, an electrode connected to the second AC power supply, an electrode connected to the first detection means, and the second detection means The connected electrodes are in this order.
前記エレメント部がリング状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の角速度センサ。   The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the element part is formed in a ring shape. 面状のエレメント部と、前記エレメント部の中心周りの方向に沿って前記エレメント部上に配置、もしくは前記エレメント部に対して対向配置された一次電極及び二次電極とを備え、
前記一次電極は、前記エレメント部の中心周りの方向に180°離れた2つの位置のうち少なくとも1つに配置され、前記二次電極は、前記各一次電極から前記エレメント部の中心周りの方向に90°離れた位置に配置され、前記エレメント部と前記一次電極又は前記二次電極との間に生じる静電力又は電磁力によって、平面内cosnθモードの一次振動を前記エレメント部に発生させる角速度センサであって、
前記一次電極と前記二次電極との何れか一方に接続され、接続された電極に交流電圧を印加して、前記エレメント部が含まれる平面内において、当該接続された電極と前記エレメント部の中心とを結ぶ線分の方向に前記エレメント部を一次振動させる交流電源と、
前記一次電極と前記二次電極との何れか他方に接続され、接続された電極に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段と、
前記一次電極及び前記二次電極に対する、前記交流電源及び前記検出手段の接続状態を、前記交流電源が前記一次電極に接続され、前記検出手段が前記二次電極に接続された第1状態と、前記交流電源が前記二次電極に接続され、前記検出手段が前記一次電極に接続された第2状態とに切り替える切替手段と、
前記検出手段が検出する電気信号の大きさの変化に基づいて、前記第1状態及び前記第2状態における角速度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサ。
A planar element part, and a primary electrode and a secondary electrode arranged on the element part along a direction around the center of the element part, or arranged opposite to the element part;
The primary electrode is disposed in at least one of two positions that are 180 degrees apart in a direction around the center of the element part, and the secondary electrode extends from each primary electrode in a direction around the center of the element part. An angular velocity sensor that is disposed at a position 90 ° apart and generates primary vibrations in the in-plane cosnθ mode in the element portion by electrostatic force or electromagnetic force generated between the element portion and the primary electrode or the secondary electrode. There,
Connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode, applies an AC voltage to the connected electrode, and in the plane including the element part, the connected electrode and the center of the element part An AC power source that primarily vibrates the element portion in the direction of the line segment connecting the
Detecting means connected to any one of the primary electrode and the secondary electrode and detecting the magnitude of an electric signal generated in the connected electrode;
A connection state of the AC power source and the detection unit with respect to the primary electrode and the secondary electrode, a first state in which the AC power source is connected to the primary electrode, and the detection unit is connected to the secondary electrode; Switching means for switching to a second state in which the AC power source is connected to the secondary electrode and the detection means is connected to the primary electrode;
An angular velocity sensor comprising: an arithmetic means for calculating an angular velocity in the first state and the second state based on a change in the magnitude of an electric signal detected by the detection means.
前記演算手段は、前記第1状態及び前記第2状態における角速度に基づいて、第1状態及び第2状態において演算した角速度に含まれるバイアス成分を算出することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の角速度センサ。   The said calculating means calculates the bias component contained in the angular velocity calculated in the 1st state and the 2nd state based on the angular velocity in the said 1st state and the said 2nd state. The angular velocity sensor according to any one of claims. 前記第1状態において前記演算手段が演算した角速度をy1、前記第2状態において前記演算手段が演算した角速度をy2、前記バイアス成分をbとしたとき、前記演算手段は、次式(1)を用いて前記バイアス成分bを算出することを特徴とする請求項7に記載の角速度センサ。
=(y1+y2)/2…(1)
Wherein the angular velocity calculating means is calculated in the first state y1, the said angular velocity calculating means is calculated in the second state y2, when the bias component and a b 0, the calculating means, the following equation (1) The angular velocity sensor according to claim 7, wherein the bias component b 0 is calculated by using.
b 0 = (y1 + y2) / 2 (1)
前記演算手段は、演算した角速度を前記バイアス成分を用いて補正することにより、角速度補正値を算出することを特徴とする請求項7又は8に記載の角速度センサ。   The angular velocity sensor according to claim 7 or 8, wherein the calculation means calculates an angular velocity correction value by correcting the calculated angular velocity using the bias component. 前記第1状態において前記演算手段が演算した角速度をy1、前記第2状態において前記演算手段が演算した角速度をy2、前記角速度補正値をxとしたとき、前記演算手段は、次式(2)を用いて前記角速度補正値を算出することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の角速度センサ。
x=(y1−y2)/2a…(2)(a:係数)
When the angular velocity computed by the computing means in the first state is y1, the angular velocity computed by the computing means in the second state is y2, and the angular velocity correction value is x, the computing means is expressed by the following equation (2) The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the angular velocity correction value is calculated using a sensor.
x = (y1-y2) / 2a (2) (a: coefficient)
請求項1〜10の何れか1項に記載の角速度センサを備えた電子機器。   The electronic device provided with the angular velocity sensor of any one of Claims 1-10.
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