JPH08297028A - Angular velocity detector - Google Patents
Angular velocity detectorInfo
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- JPH08297028A JPH08297028A JP7125830A JP12583095A JPH08297028A JP H08297028 A JPH08297028 A JP H08297028A JP 7125830 A JP7125830 A JP 7125830A JP 12583095 A JP12583095 A JP 12583095A JP H08297028 A JPH08297028 A JP H08297028A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等の撮像装
置や自動車等に搭載して用いる、振動ジャイロを利用し
た角速度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity detecting device using a vibrating gyro, which is mounted on an image pickup device such as a video camera or an automobile.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5,6,7を用いて従来の角速度検出
装置の一例を説明する。2. Description of the Related Art An example of a conventional angular velocity detecting device will be described with reference to FIGS.
【0003】図5は従来の角速度検出装置における振動
ジャイロの構成を示す図であり、図6は角速度検出装置
の構成を示すブロック図であり、図7は信号の流れを説
明するための図である。なお、図5と図6において、同
一の要素には同一の符号を付してある。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a vibration gyro in a conventional angular velocity detecting device, FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the angular velocity detecting device, and FIG. 7 is a diagram for explaining a signal flow. is there. In addition, in FIG. 5 and FIG. 6, the same reference numerals are given to the same elements.
【0004】図5に示すように従来の振動ジャイロ1は
例えば正六角柱の構造となっており、正六角柱の振動体
2上に互いに向かい合う1対の面に、電気的振動を機械
的振動に変換する第1振動子31及び第2振動子32が
配置されている。両振動子31,32は圧電素子などに
より構成され、外部から極性の反転するような電圧を加
えることにより機械的な振動を起こす。As shown in FIG. 5, a conventional vibrating gyro 1 has, for example, a regular hexagonal prism structure, and electric vibrations are converted into mechanical vibrations on a pair of surfaces facing each other on a regular hexagonal prism vibrating body 2. The first oscillator 31 and the second oscillator 32 are arranged. Both vibrators 31 and 32 are composed of piezoelectric elements or the like, and mechanical vibration is generated by applying a voltage that reverses the polarity from the outside.
【0005】また、振動体2の振動方向aに平行でない
面23,24に位置して振動体2の中心軸bに対し互い
に略対称的に配置された1組の圧電素子41,42は、
機械的な振動を電気量に変換する。Further, a pair of piezoelectric elements 41, 42 located on the surfaces 23, 24 which are not parallel to the vibration direction a of the vibrating body 2 and arranged substantially symmetrically with respect to the central axis b of the vibrating body 2,
Convert mechanical vibrations into electricity.
【0006】図6において、電気的振動を発生させる発
振回路5は特定の周期で発振信号を出力し、その出力は
振動子31に供給され、図5及び図6のaで示される方
向への機械的振動(屈曲運動)に変換される。In FIG. 6, an oscillation circuit 5 for generating electrical vibration outputs an oscillation signal at a specific cycle, and the output is supplied to a vibrator 31 and directed in the direction indicated by a in FIGS. 5 and 6. Converted to mechanical vibration (flexing motion).
【0007】次に、この機械的振動を圧電素子41,4
2により電気振動に変換した後、差分回路6は圧電素子
41と圧電素子42との出力の差を出力する。ブランキ
ング回路7は差分回路6の出力信号(差分信号)を検波
し、ローパスフィルタ8はこの検波された信号を平滑化
し波形成形して角速度信号として出力する。また遅延回
路9は発振回路5の発振信号を所定量遅延させ、ブラン
キング回路7にブランキング信号として出力する。Next, this mechanical vibration is transmitted to the piezoelectric elements 41, 4
After being converted into electric vibration by 2, the difference circuit 6 outputs the difference between the outputs of the piezoelectric element 41 and the piezoelectric element 42. The blanking circuit 7 detects the output signal (difference signal) of the difference circuit 6, and the low-pass filter 8 smoothes the detected signal and shapes the waveform to output it as an angular velocity signal. The delay circuit 9 delays the oscillation signal of the oscillation circuit 5 by a predetermined amount and outputs it to the blanking circuit 7 as a blanking signal.
【0008】次に各要素の動作を説明する。Next, the operation of each element will be described.
【0009】まず振動ジャイロ1が静止状態のときは、
振動体2の面23と面24の振動量は等しいため、圧電
素子41と圧電素子42との電気的出力は等しくなり、
差分回路6の出力は0となる。First, when the vibrating gyro 1 is stationary,
Since the vibration amounts of the surface 23 and the surface 24 of the vibrating body 2 are equal, the electric outputs of the piezoelectric element 41 and the piezoelectric element 42 are equal,
The output of the difference circuit 6 becomes zero.
【0010】次に、振動ジャイロ1に図5で示される振
動体2の中心軸bに略平行な任意の軸を中心として回転
方向の移動を与えた場合、前記振動体2の面23、24
にはコリオリ力により振動量の不平衡が生じ、圧電素子
41と圧電素子42との電気的出力には差が生じる。Next, when the vibrating gyro 1 is moved in the rotational direction around an arbitrary axis substantially parallel to the central axis b of the vibrating body 2 shown in FIG. 5, the surfaces 23, 24 of the vibrating body 2 are given.
, The vibration amount is unbalanced due to the Coriolis force, and a difference occurs in the electric output between the piezoelectric element 41 and the piezoelectric element 42.
【0011】この両者の電気的出力の差を差分回路6が
出力すると、振動体2が回転する方向により、発振回路
5に対する位相が異なった出力が得られ、また回転速度
に比例する出力レベルが差分信号として得られる。When the difference circuit 6 outputs the difference between the electric outputs of the two, an output having a different phase with respect to the oscillation circuit 5 is obtained depending on the rotating direction of the vibrating body 2, and an output level proportional to the rotation speed is obtained. It is obtained as a differential signal.
【0012】この差分信号をブランキング回路7の検波
回路により検波し、ローパスフィルタ8の平滑回路によ
り波形整形して角速度信号として出力する。The differential signal is detected by the detection circuit of the blanking circuit 7, the waveform is shaped by the smoothing circuit of the low pass filter 8 and output as an angular velocity signal.
【0013】ここで信号の流れを図7をも参照してさら
に詳しく説明する。The signal flow will now be described in more detail with reference to FIG.
【0014】圧電素子41,42より得られる圧電素子
出力43,44はそれぞれ差分回路6に入力され、差分
信号61を得る。なお図4においては角速度信号81を
得るための過程を説明するために、振動ジャイロ1を回
転させたものと仮定し、圧電素子41,42の出力が不
平衡な状態として説明する。Piezoelectric element outputs 43 and 44 obtained from the piezoelectric elements 41 and 42 are input to the differential circuit 6 to obtain a differential signal 61. In order to explain the process for obtaining the angular velocity signal 81 in FIG. 4, it is assumed that the vibrating gyro 1 is rotated and the outputs of the piezoelectric elements 41 and 42 are unbalanced.
【0015】発振回路5より出力された発振信号51は
遅延回路9に入力され所定量遅延されブランキング信号
91として出力される。このブランキング信号91の正
の期間91aを利用し、この期間だけ前記差分信号61
を基準となる電圧(例えば中心電圧)に置き換えること
により検波出力信号71を得る。この検波出力信号71
をローパスフィルタ8により波形整形し角速度信号81
aとして出力する。そしてこの角速度信号81aに基づ
いて角速度が求められる。The oscillation signal 51 output from the oscillation circuit 5 is input to the delay circuit 9 and delayed by a predetermined amount and output as a blanking signal 91. The positive period 91a of the blanking signal 91 is used, and the difference signal 61 is used only during this period.
Is replaced with a reference voltage (for example, a central voltage) to obtain a detection output signal 71. This detection output signal 71
Waveform is shaped by the low-pass filter 8 and the angular velocity signal 81
Output as a. Then, the angular velocity is obtained based on the angular velocity signal 81a.
【0016】なお、このブランキングのタイミングは差
分回路6の差分出力信号61の正あるいは負のいずれか
のピークを含む約半周期をブランキングすれば検波可能
であり、前記遅延回路9による遅延量もこの条件を考慮
して設定されている。The blanking timing can be detected by blanking about half cycle including the positive or negative peak of the differential output signal 61 of the differential circuit 6, and the delay amount by the delay circuit 9 can be detected. Is also set in consideration of this condition.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の角速度検出装置では、検波回路の検波出力信号に、発
振回路により出力された発振周波及び高周波等のキャリ
ア波が含まれるため、これをローパスフィルタ等にて除
去する必要があるが、ローパスフィルタで発振周波を充
分カットするにはカットオフ周波数を低周波側に設定す
る必要がある。However, in the above-described conventional angular velocity detecting device, since the detection output signal of the detection circuit includes carrier waves such as the oscillation frequency and the high frequency output by the oscillation circuit, this is applied to a low-pass filter or the like. However, it is necessary to set the cutoff frequency to the low frequency side in order to sufficiently cut the oscillation frequency with the low pass filter.
【0018】このため、角速度検出装置を使用する周波
数帯域における位相特性の遅れ量が過大になると、例え
ば防振補正制御が遅れる等、製品としての性能上無視で
きなくなるという問題があった。Therefore, if the amount of delay in the phase characteristics in the frequency band in which the angular velocity detector is used becomes too large, there is a problem in that it cannot be ignored in terms of product performance, such as delay in image stabilization control.
【0019】また、位相遅れの問題を解決するために高
次のローパスフィルタを構成すると、回路が複雑化する
という問題があった。Further, if a high-order low-pass filter is formed to solve the problem of phase delay, there is a problem that the circuit becomes complicated.
【0020】さらに、検波出力信号をローパスフィルタ
に通過させることにより、差分出力信号のピークレベル
が元の32%程度に減衰してしまうため、これに対処す
るために必要に応じ増幅回路を設けなければならず、構
成が複雑化するという問題があった。Further, since the peak level of the differential output signal is attenuated to about 32% of the original level by passing the detected output signal through the low-pass filter, an amplifier circuit must be provided as necessary to cope with this. However, there is a problem that the configuration becomes complicated.
【0021】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものであり、その目的は簡素な構成で検出精度を向上
することができる角速度検出装置を提供することにあ
る。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an angular velocity detecting device capable of improving detection accuracy with a simple structure.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の角速度検出装置は、発振手段の出力により
振動する振動媒体と、該振動媒体の振動を電圧に変換し
出力する2枚一組の電圧変換手段と、前記2枚一組の電
圧変換手段相互の出力電圧の差を出力する差分出力手段
と、該差分出力手段の出力に基づいて角速度を検出する
角速度検出装置において、前記差分出力手段の出力を前
記発振手段の発振周期の所定整数周期毎に保持する保持
手段を備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, an angular velocity detecting device according to a first aspect of the present invention comprises a vibrating medium vibrating by the output of the vibrating means and two sheets for converting the vibration of the vibrating medium into a voltage and outputting the voltage. A set of voltage conversion means, a difference output means for outputting a difference between output voltages of the two sets of voltage conversion means, and an angular velocity detecting device for detecting an angular velocity based on an output of the difference output means, Holding means for holding the output of the difference output means at every predetermined integer cycle of the oscillation cycle of the oscillating means.
【0023】また同じ目的を達成するために請求項2の
角速度検出装置は上記請求項1の構成において、前記2
枚一組の電圧変換手段を、前記振動媒体の振動方向に非
平行でかつ中心軸に対し略対称となるように配置したこ
とを特徴とする。In order to achieve the same object, the angular velocity detecting device according to a second aspect of the invention has the same structure as that of the first aspect.
It is characterized in that a set of voltage converting means is arranged so as not to be parallel to the vibration direction of the vibrating medium and to be substantially symmetrical with respect to the central axis.
【0024】さらに同じ目的を達成するために請求項3
の角速度検出装置は上記請求項1の構成において、前記
保持手段により保持された出力を平滑化するフィルタ手
段を備えたことを特徴とする。Further, in order to achieve the same object, claim 3
The angular velocity detecting device of the above 1 is characterized in that, in the configuration of the above-mentioned claim 1, it is provided with a filter means for smoothing the output held by the holding means.
【0025】また同じ目的を達成するために請求項4の
角速度検出装置は上記請求項1の構成において、前記保
持手段は前記差分出力手段の出力を略ピーク値において
保持することを特徴とする。In order to achieve the same object, the angular velocity detecting device according to a fourth aspect is characterized in that, in the structure according to the first aspect, the holding means holds the output of the difference output means at a substantially peak value.
【0026】さらに同じ目的を達成するために請求項5
の角速度検出装置は上記請求項1の構成において、前記
保持手段により保持された出力値と所定の基準値との差
を算出する算出手段を備え、該算出された差に基づいて
角速度を検出することを特徴とする。Further, in order to achieve the same object, claim 5
The angular velocity detecting device according to claim 1, further comprising: a calculating unit that calculates a difference between the output value held by the holding unit and a predetermined reference value, and detects the angular velocity based on the calculated difference. It is characterized by
【0027】[0027]
【作用】本発明の請求項1の角速度検出装置によれば、
発振手段の出力により振動媒体が振動し、該振動が2枚
一組の電圧変換手段により電圧に変換され出力され、電
圧変換手段相互の出力電圧の差が差分出力手段により出
力され、該出力が発振手段の発振周期の所定整数周期毎
に保持され、該保持された出力に基づいて角速度が検出
される。According to the angular velocity detecting device of claim 1 of the present invention,
The vibrating medium vibrates due to the output of the oscillating means, the vibration is converted into a voltage by a pair of voltage converting means and is output, and the difference between the output voltages of the voltage converting means is output by the difference output means, and the output is It is held every predetermined integer period of the oscillation period of the oscillating means, and the angular velocity is detected based on the held output.
【0028】また本発明の請求項2の角速度検出装置
は、2枚一組の電圧変換手段が、振動媒体の振動方向に
非平行でかつ中心軸に対し略対称となるように配置され
ている。In the angular velocity detecting device according to a second aspect of the present invention, a set of two voltage converting means is arranged so as to be non-parallel to the vibration direction of the vibration medium and substantially symmetrical with respect to the central axis. .
【0029】さらに本発明の請求項3の角速度検出装置
によれば、保持手段により保持された出力が平滑化され
る。Further, according to the angular velocity detecting device of the third aspect of the present invention, the output held by the holding means is smoothed.
【0030】また本発明の請求項4の角速度検出装置に
よれば、差分出力手段の出力が略ピーク値において保持
される。According to the angular velocity detecting device of the fourth aspect of the present invention, the output of the difference output means is held at a substantially peak value.
【0031】さらに本発明の請求項5の角速度検出装置
によれば、保持手段により保持された出力値と所定の基
準値との差が算出され該算出された差に基づいて角速度
が検出される。Further, according to the angular velocity detecting device of the fifth aspect of the present invention, the difference between the output value held by the holding means and the predetermined reference value is calculated, and the angular velocity is detected based on the calculated difference. .
【0032】[0032]
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0033】[第1実施例]本発明の第1実施例に係る
角速度検出装置について、図1、図2及び図5を用いて
説明する。なお、図1は前述した従来例に係る図6に対
応し、図5は共通であり、図2は従来例に係る図7に対
応する。[First Embodiment] An angular velocity detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 5. 1 corresponds to FIG. 6 according to the above-mentioned conventional example, FIG. 5 is common, and FIG. 2 corresponds to FIG. 7 according to the conventional example.
【0034】本実施例の角速度検出装置に係る振動ジャ
イロの構成は、従来例と同一であるので図5を流用して
その説明を省略する。Since the configuration of the vibration gyro according to the angular velocity detecting apparatus of this embodiment is the same as that of the conventional example, FIG. 5 is used and its explanation is omitted.
【0035】図1は本実施例の角速度検出装置の構成図
である。図1中、図6と同一の要素には同一符号を付し
てその説明を省略する。本実施例では図6のブランキン
グ回路7に換えて保持回路10を設けるとともに、遅延
回路9を削除した点のみが異なる。保持回路10は発振
回路5の発振信号のタイミングを用い、例えば立ち上が
りのタイミングで差分回路6の出力信号を保持する。FIG. 1 is a block diagram of the angular velocity detector of this embodiment. In FIG. 1, the same elements as those of FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The present embodiment is different only in that a holding circuit 10 is provided instead of the blanking circuit 7 in FIG. 6 and a delay circuit 9 is deleted. The holding circuit 10 uses the timing of the oscillation signal of the oscillation circuit 5, and holds the output signal of the difference circuit 6 at the rising timing, for example.
【0036】図2は本実施例の角速度検出装置におけ
る、信号の流れを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of signals in the angular velocity detector of this embodiment.
【0037】図中、発振信号51、圧電素子41,42
の出力信号43,44及び差分回路6の差分信号61は
前述した従来例の図7のものと同一である。差分信号6
1は保持回路10によりその出力が保持されて保持電圧
(保持信号)11として出力される。図中11に係る波
の図において、点線の波は元の差分信号61を示し、点
線の波の上側ピーク点を結ぶ実線の直線が保持電圧11
である。図で示すように、12a,12bのタイミング
(発振信号51の立ち上がりタイミング)で出力を保持
(サンプリング)し、以降1周期に1回出力を保持する
ことにより、差分信号61のほぼピーク点で保持電圧1
1を得ることができる。In the figure, an oscillation signal 51 and piezoelectric elements 41 and 42
The output signals 43 and 44 and the differential signal 61 of the differential circuit 6 are the same as those of the conventional example shown in FIG. Difference signal 6
The output of 1 is held by the holding circuit 10 and is output as a holding voltage (holding signal) 11. In the diagram of the wave indicated by 11 in the figure, the dotted wave indicates the original differential signal 61, and the solid straight line connecting the upper peak points of the dotted wave indicates the holding voltage 11
Is. As shown in the figure, by holding (sampling) the output at the timing of 12a and 12b (the rising timing of the oscillation signal 51) and then holding the output once in one cycle, the difference signal 61 is held at almost the peak point. Voltage 1
1 can be obtained.
【0038】次に、この保持電圧11に対しローパスフ
ィルタ8により平滑化処理を行い角速度信号81bを得
る。ここで、具体的には角速度信号81bと所定の基準
値との差を算出するCPU等の演算部を設け、該算出さ
れた差に基づいて角速度を求める。なお、ローパスフィ
ルタ8を用いない場合には保持電圧11に基づいて、同
様の算出処理により角速度を求める。Next, the holding voltage 11 is smoothed by the low-pass filter 8 to obtain the angular velocity signal 81b. Here, specifically, a calculation unit such as a CPU for calculating the difference between the angular velocity signal 81b and a predetermined reference value is provided, and the angular velocity is obtained based on the calculated difference. When the low-pass filter 8 is not used, the angular velocity is calculated by the same calculation process based on the holding voltage 11.
【0039】このように、発振回路5の発振周波数が揺
れ周波数に対してある程度高ければ、保持回路10の出
力に現れる信号の段差(発振周波数及びその高周波成
分)、すなわち各サンプリングによる出力値相互の差
は、従来例のようなブランキング手段を用いた場合の検
波出力信号71と比べ、格段に小さくなる。As described above, when the oscillation frequency of the oscillation circuit 5 is higher than the fluctuation frequency to some extent, the level difference (oscillation frequency and its high-frequency component) of the signal appearing at the output of the holding circuit 10, that is, the mutual output values of the respective samplings. The difference is significantly smaller than the detection output signal 71 when the blanking means as in the conventional example is used.
【0040】これにより、カットオフ周波数を従来例よ
りも高く設定しても問題がなく、高次のフィルタ構成と
する必要もなくなる。従ってローパスフィルタを通して
も信号レベルの減衰が少ないため、増幅回路が不要とな
るとともにノイズの低減にも資する。さらにこのような
カットオフ周波数が高周波側に設定されたフィルタによ
れば、位相特性の遅れに関する弊害も抑制される。As a result, there is no problem even if the cutoff frequency is set higher than that of the conventional example, and there is no need to use a high-order filter structure. Therefore, since the signal level is less attenuated even through the low-pass filter, an amplifier circuit is not required and it contributes to noise reduction. Further, according to the filter in which the cutoff frequency is set to the high frequency side, the adverse effect on the delay of the phase characteristic can be suppressed.
【0041】一方、保持回路10を設けたことによりブ
ランキング回路による検波も不要となり、構成を簡略化
できる。On the other hand, the provision of the holding circuit 10 eliminates the need for detection by the blanking circuit, thus simplifying the structure.
【0042】なお、本実施例ではローパスフィルタ8を
設けたが、保持出力信号11の段差が充分小さければあ
えて必要とされず、ローパスフィルタ8を省略してもよ
い。これにより構成の簡略化が図れる。Although the low-pass filter 8 is provided in this embodiment, it is not necessary if the step of the hold output signal 11 is sufficiently small, and the low-pass filter 8 may be omitted. This simplifies the configuration.
【0043】[第2実施例]次に本発明の第2実施例を
図5、図3及び図4を用いて説明する。なお、本実施例
の角速度検出装置に係る振動ジャイロは前述した従来例
のものと同一であるので、図5をそのまま用いる。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5, 3 and 4. The vibration gyro according to the angular velocity detecting device of this embodiment is the same as that of the conventional example described above, and therefore FIG. 5 is used as it is.
【0044】図3は第1実施例に係る図1に対応し、図
1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略
する。FIG. 3 corresponds to FIG. 1 according to the first embodiment, and the same elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0045】図3において、基準発振回路102及びカ
ウンタ101が図1の発振回路5に相当し、A/D(ア
ナログ/ディジタル)変換器103が図1の保持回路1
0に相当し、ローパスフィルタ104は図1のローパス
フィルタ8に相当し、これらはマイクロコンピュータ1
00の内部に備えられる。また、マイクロコンピュータ
100の出力はポート105を通じて、入力はポート1
06を通じて行われる。In FIG. 3, the reference oscillator circuit 102 and the counter 101 correspond to the oscillator circuit 5 of FIG. 1, and the A / D (analog / digital) converter 103 is the holding circuit 1 of FIG.
0, the low-pass filter 104 corresponds to the low-pass filter 8 of FIG.
It is provided inside 00. The output of the microcomputer 100 is through the port 105 and the input is through the port 1.
It will be done through 06.
【0046】図3中、基準発振回路102は水晶振動子
等を利用したものであり、常に一定周期で基準発振信号
を出力する。その発振周波数を元にしてカウンタ101
が所定のタイミング毎に出力論理を反転させることによ
り、マイクロコンピュータの発振信号として出力する。
この出力は第1実施例の発振信号51と等価なものであ
り、振動子31に供給され、振動方向aに対する機械的
振動(屈曲運動)に変換される。また、A/D変換器1
03は、差分回路6の差分信号61をデジタル値に変換
する。この変換タイミングはカウンタ101から得られ
るタイミングにより決定され、出力論理反転周期毎に1
回差分信号61のピーク点付近において変換される。こ
うして変換された信号は、第1実施例の保持電圧11に
相当するものであり、ローパスフィルタ104で高域成
分を除去して図1の角速度信号81bに相当する角速度
信号を得る。In FIG. 3, the reference oscillation circuit 102 uses a crystal oscillator or the like and always outputs the reference oscillation signal at a constant cycle. Counter 101 based on the oscillation frequency
Outputs the oscillation signal of the microcomputer by inverting the output logic at every predetermined timing.
This output is equivalent to the oscillation signal 51 of the first embodiment, is supplied to the vibrator 31, and is converted into mechanical vibration (flexing motion) in the vibration direction a. In addition, the A / D converter 1
03 converts the difference signal 61 of the difference circuit 6 into a digital value. This conversion timing is determined by the timing obtained from the counter 101, and is 1 for each output logic inversion cycle.
The conversion is performed near the peak point of the time difference signal 61. The signal thus converted corresponds to the holding voltage 11 in the first embodiment, and the high-pass component is removed by the low-pass filter 104 to obtain the angular velocity signal corresponding to the angular velocity signal 81b in FIG.
【0047】図4はマイクロコンピュータ100による
制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the flow of control by the microcomputer 100.
【0048】まずステップS1で、基準発振回路102
が一定周期で発生させる基準発振信号の発振周波数をカ
ウンタ101でカウントし、そのカウンタ値が所定値A
であるか否かを判別して、カウンタ値が所定値Aでない
ときはカウンタ値が所定値Bであるか否かを判別する
(ステップS2)。その結果、カウンタ値が所定値A,
BのいずれでもないときはステップS1にもどり、カウ
ンタ値を再び調べる。カウンタ値が所定値Aになるとス
テップS1の答が肯定(YES)となり、ポート105
の出力論理をLowに設定して(ステップS3)、再び
カウンタ値を調べる。First, in step S1, the reference oscillation circuit 102
The counter 101 counts the oscillating frequency of the reference oscillating signal generated in a fixed cycle, and the counter value is a predetermined value A
If the counter value is not the predetermined value A, it is determined whether the counter value is the predetermined value B (step S2). As a result, the counter value is the predetermined value A,
If none of B, the process returns to step S1 and the counter value is checked again. When the counter value reaches the predetermined value A, the answer in step S1 becomes affirmative (YES), and the port 105
Is set to Low (step S3), and the counter value is checked again.
【0049】一方、カウンタ値が所定値Bになるとステ
ップS2の答が肯定(YES)となり、ポート105の
出力論理をHiに設定し(ステップS4)、カウンタの
カウンタ値をクリアして0とし(ステップS5)、振動
ジャイロ1及び差分回路6を経てポート106から入力
された差分信号をA/D変換器103によりデジタル値
に変換し(ステップS6)、この変換値にローパスフィ
ルタ104によりローパス演算処理を施して(ステップ
S7)、角速度信号として(ステップS8)、図示しな
い内部メモリ等に出力しステップS1にもどる。On the other hand, when the counter value reaches the predetermined value B, the answer to step S2 becomes affirmative (YES), the output logic of the port 105 is set to Hi (step S4), and the counter value of the counter is cleared to 0 ( In step S5), the differential signal input from the port 106 through the vibration gyro 1 and the differential circuit 6 is converted into a digital value by the A / D converter 103 (step S6), and the converted value is processed by the low-pass filter 104 in low-pass arithmetic processing. (Step S7), an angular velocity signal (step S8) is output to an internal memory (not shown), and the process returns to step S1.
【0050】なお本実施例における信号の流れは、第1
実施例の図2と同様のものとなる。The signal flow in this embodiment is as follows:
It is similar to FIG. 2 of the embodiment.
【0051】ここで、カウンタの所定値BはAの2倍の
値とすることによりマイクロコンピュータの発振信号が
デューティ比50%の方形波として得られるので、圧電
素子31,32を駆動する上で望ましい。Here, by setting the predetermined value B of the counter to be twice the value of A, the oscillation signal of the microcomputer is obtained as a square wave with a duty ratio of 50%, so that the piezoelectric elements 31 and 32 are driven. desirable.
【0052】さらに本実施例において2つのA/D変換
器を設け、圧電素子41、圧電素子42の出力を各々の
A/D変換器によりデジタル量に変換し、マイコン10
0内で演算処理することにより差分信号を得ることも可
能である。これにより、差分回路6が不要となり、構成
が簡素化できる。Further, in this embodiment, two A / D converters are provided, the outputs of the piezoelectric element 41 and the piezoelectric element 42 are converted into digital amounts by the respective A / D converters, and the microcomputer 10
It is also possible to obtain a differential signal by performing arithmetic processing within 0. This eliminates the need for the difference circuit 6 and simplifies the configuration.
【0053】本実施例のように、発振機構及び保持回路
としてマイクロコンピュータ等を用いることにより、構
成の簡略化が図られ、特に角速度信号をマイクロコンピ
ュータで処理する場合に有効である。By using a microcomputer or the like as the oscillation mechanism and the holding circuit as in this embodiment, the structure can be simplified, and it is particularly effective when the angular velocity signal is processed by the microcomputer.
【0054】なお、本実施例において、角速度信号をマ
イクロコンピュータ100からデジタル値のまま出力す
るようにしたが、これに限られるものでなく、D/A変
換器を備え、D/A変換によりアナログ値とした後、外
部に出力するようにしてもよい。In the present embodiment, the angular velocity signal is output from the microcomputer 100 as a digital value, but the present invention is not limited to this, and a D / A converter is provided and an analog signal is obtained by D / A conversion. After setting the value, it may be output to the outside.
【0055】また、本実施例においても、ローパスフィ
ルタは必ずしも必要なく、状況に応じて省略することも
できる。Also in the present embodiment, the low-pass filter is not always necessary and may be omitted depending on the situation.
【0056】なお第1、第2実施例で、保持回路10に
よるサンプリングのタイミング、およびA/D変換器1
03による変換タイミングを発振周期の1周期につき1
回としたが、これに限るものでなく、発振周期の整数倍
の周期毎であればよい。ただし保持される出力レベルは
高い方が良いので、差分信号61のピーク値(正でも負
でもよいが負の場合は角速度方向に対する出力電圧が反
転することを考慮する必要がある。)付近のタイミング
を採用することが望ましい。具体的にはピーク値に対し
て位相方向に対し±70(deg)の範囲内でサンプリ
ングすれば従来例よりも大きな出力が得られるので望ま
しい。In the first and second embodiments, the timing of sampling by the holding circuit 10 and the A / D converter 1
The conversion timing by 03 is set to 1 per oscillation cycle.
However, the number of times is not limited to this, and may be any cycle that is an integral multiple of the oscillation cycle. However, since the held output level is better to be higher, the timing near the peak value of the differential signal 61 (it may be positive or negative, but in the case of a negative value, it is necessary to consider that the output voltage in the angular velocity direction is inverted). It is desirable to adopt. Specifically, it is desirable to sample within the range of ± 70 (deg) with respect to the peak value with respect to the phase value because a larger output than that of the conventional example can be obtained.
【0057】また、第1、第2実施例では振動ジャイロ
1の形状を正六角柱としたが、これに限るものではな
い。ただし、検出精度の維持のため、圧電素子41,4
2が振動ジャイロ1の中心軸bに対して略対称的となる
ように配置できるような形状とする必要がある。また圧
電素子41,42は振動子31,32の振動方向aに対
し完全に平行となる向きに配置されないように配慮する
必要がある。In the first and second embodiments, the shape of the vibrating gyro 1 is a regular hexagonal prism, but the shape is not limited to this. However, in order to maintain the detection accuracy, the piezoelectric elements 41, 4
It is necessary to have a shape such that 2 can be arranged so as to be substantially symmetrical with respect to the central axis b of the vibration gyro 1. In addition, it is necessary to consider that the piezoelectric elements 41 and 42 are not arranged in a direction that is completely parallel to the vibration direction a of the vibrators 31 and 32.
【0058】なお第1、第2実施例において、必要に応
じて従来例同様の遅延回路9を挿入することにより、前
記保持回路10やA/D変換器103の保持、変換タイ
ミングを任意に調整することもできる。In the first and second embodiments, the delay circuit 9 similar to the conventional example is inserted as necessary, so that the holding circuit 10 and the A / D converter 103 are held and the conversion timing is arbitrarily adjusted. You can also do it.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明の請求項1の角速度検出装置によ
れば、発振手段の出力により振動する振動媒体と、該振
動媒体の振動を電圧に変換し出力する2枚一組の電圧変
換手段と、前記2枚一組の電圧変換手段相互の出力電圧
の差を出力する差分出力手段と、該差分出力手段の出力
に基づいて角速度を検出する角速度検出装置において、
前記差分出力手段の出力が前記発振手段の発振周期の所
定整数周期毎に保持されるので、フィルタ手段の高次化
およびカットオフ周波数の高周波化を回避でき、若しく
はフィルタ手段を省略でき、高レベルの角速度信号を得
られ、ノイズを低減できると共に位相遅れによる弊害を
抑制することができる。また検波回路も不要となる。そ
の結果、構成の簡素化を図ると共に角速度の検出精度を
向上することができる。According to the angular velocity detecting device of the first aspect of the present invention, the vibrating medium vibrating by the output of the vibrating means and the voltage converting means of a set of two for converting the vibration of the vibrating medium into a voltage and outputting the voltage. A differential output means for outputting a difference between output voltages of the pair of voltage conversion means, and an angular velocity detection device for detecting an angular velocity based on an output of the differential output means,
Since the output of the difference output means is held at every predetermined integer cycle of the oscillation cycle of the oscillation means, it is possible to avoid higher order of the filter means and higher cutoff frequency, or it is possible to omit the filter means, and to make a high level. The angular velocity signal can be obtained, noise can be reduced, and adverse effects due to phase delay can be suppressed. Moreover, a detection circuit is not necessary. As a result, the structure can be simplified and the angular velocity detection accuracy can be improved.
【0060】また本発明の請求項2の角速度検出装置に
よれば、2枚一組の電圧変換手段が、前記振動媒体の振
動方向に非平行でかつ中心軸に対し略対称となるように
配置されたので、より精度の高い角速度検出が可能とな
る。According to the angular velocity detecting device of the second aspect of the present invention, a set of two voltage converting means is arranged so as not to be parallel to the vibration direction of the vibrating medium and to be substantially symmetrical with respect to the central axis. Therefore, it is possible to detect the angular velocity with higher accuracy.
【0061】さらに本発明の請求項3の角速度検出装置
によれば、保持手段により保持された出力が平滑化され
るので、有害なキャリア周波数等を除去することができ
る。Further, according to the angular velocity detecting device of the third aspect of the present invention, the output held by the holding means is smoothed, so that harmful carrier frequencies and the like can be removed.
【0062】また本発明の請求項4の角速度検出装置に
よれば、差分出力手段の出力が略ピーク値において保持
されるので、ローパスフィルタの必要性がより減少する
と共に角度検出性能をより向上することができる。According to the angular velocity detecting device of the fourth aspect of the present invention, since the output of the difference output means is held at a substantially peak value, the need for the low pass filter is further reduced and the angle detecting performance is further improved. be able to.
【0063】さらに本発明の請求項5の角速度検出装置
によれば、保持手段により保持された出力値と所定の基
準値との差が算出され該算出された差に基づいて角速度
が検出されるので、より正確な角度検出が可能となる。Further, according to the angular velocity detecting device of the fifth aspect of the present invention, the difference between the output value held by the holding means and the predetermined reference value is calculated, and the angular velocity is detected based on the calculated difference. Therefore, more accurate angle detection is possible.
【図1】本発明の第1実施例に係る角速度検出装置の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an angular velocity detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例の角速度検出装置における信号の流
れを説明するための波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining a signal flow in the angular velocity detecting device according to the first embodiment.
【図3】第2実施例に係る角速度検出装置の構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram of an angular velocity detection device according to a second embodiment.
【図4】第2実施例の角速度検出装置に係るマイクロコ
ンピュータの制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control flow of a microcomputer according to the angular velocity detecting device of the second embodiment.
【図5】従来例に係る角速度検出装置に係る振動ジャイ
ロの概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a vibrating gyroscope of an angular velocity detecting device according to a conventional example.
【図6】従来例に係る角速度検出装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an angular velocity detection device according to a conventional example.
【図7】従来例に係る角速度検出装置における信号の流
れを説明するための波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram for explaining a signal flow in an angular velocity detecting device according to a conventional example.
1 振動ジャイロ 2 振動体 5 発振回路 6 差分回路 8 ローパスフィルタ 10 保持回路 31 振動子 32 振動子 41 圧電素子 42 圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration gyro 2 Vibration body 5 Oscillation circuit 6 Difference circuit 8 Low pass filter 10 Holding circuit 31 Vibrator 32 Vibrator 41 Piezoelectric element 42 Piezoelectric element
Claims (5)
と、該振動媒体の振動を電圧に変換し出力する2枚一組
の電圧変換手段と、前記2枚一組の電圧変換手段相互の
出力電圧の差を出力する差分出力手段と、該差分出力手
段の出力に基づいて角速度を検出する角速度検出装置に
おいて、前記差分出力手段の出力を前記発振手段の発振
周期の所定整数周期毎に保持する保持手段を備えたこと
を特徴とする角速度検出装置。1. A vibrating medium that vibrates according to the output of the oscillation means, a pair of voltage converting means for converting the vibration of the vibrating medium into a voltage and outputting the voltage, and an output of the pair of voltage converting means. A difference output means for outputting a difference in voltage and an angular velocity detection device for detecting an angular velocity based on the output of the difference output means, wherein the output of the difference output means is held at every predetermined integer period of the oscillation period of the oscillation means. An angular velocity detection device comprising a holding means.
動媒体の振動方向に非平行でかつ中心軸に対し略対称と
なるように配置したことを特徴とする請求項1記載の角
速度検出装置。2. The angular velocity according to claim 1, wherein the pair of voltage conversion means are arranged so as not to be parallel to the vibration direction of the vibration medium and to be substantially symmetrical with respect to the central axis. Detection device.
滑化するフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項
1または2記載の角速度検出装置。3. The angular velocity detecting device according to claim 1, further comprising a filter means for smoothing the output held by the holding means.
を略ピーク値において保持することを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の角速度検出装置。4. The angular velocity detecting device according to claim 1, wherein the holding unit holds the output of the difference output unit at a substantially peak value.
所定の基準値との差を算出する算出手段を備え、該算出
された差に基づいて角速度を検出することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載の角速度検出装置。5. A calculation means for calculating a difference between the output value held by the holding means and a predetermined reference value, and the angular velocity is detected based on the calculated difference. The angular velocity detection device according to any one of to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7125830A JPH08297028A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Angular velocity detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7125830A JPH08297028A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Angular velocity detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297028A true JPH08297028A (en) | 1996-11-12 |
Family
ID=14920003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7125830A Pending JPH08297028A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Angular velocity detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297028A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127794A (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Angular velocity detecting device |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP7125830A patent/JPH08297028A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127794A (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Angular velocity detecting device |
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