JPH0783951A - Angular velocity sensor - Google Patents
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- JPH0783951A JPH0783951A JP5227049A JP22704993A JPH0783951A JP H0783951 A JPH0783951 A JP H0783951A JP 5227049 A JP5227049 A JP 5227049A JP 22704993 A JP22704993 A JP 22704993A JP H0783951 A JPH0783951 A JP H0783951A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、慣性航法装置などに用
いられる振動を用いた角速度センサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angular velocity sensor using vibration used in inertial navigation systems and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ジャイロスコープを用いた慣性航
法装置として飛行機、船舶の様な移動する物体の方位を
知るものには機械式ジャイロが主に使われていたが、機
械式であることから、装置がおおがかりであり、コスト
も高く、小型化が望まれる機器への応用は困難であっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, a mechanical gyro has been mainly used as an inertial navigation system using a gyroscope for knowing the direction of a moving object such as an airplane or a ship. However, the size of the device is large, the cost is high, and it is difficult to apply the device to a device that requires miniaturization.
【0003】また、回転力を使わずに物体を振動させて
振動された検知素子から[コリオリの力]を検出する振
動型角速度センサがある。多くは圧電式と電磁式のメカ
ニズムを採用している構造のものである。これらはジャ
イロを構成する質量の運動が一定速度の運動でない振動
となっている。Further, there is a vibrating angular velocity sensor for detecting [Coriolis force] from a vibrating detection element by vibrating an object without using a rotational force. Most of the structures have piezoelectric and electromagnetic mechanisms. These are vibrations in which the motion of the mass that constitutes the gyro is not a constant speed motion.
【0004】従って角速度が加わった場合、コリオリの
力は、質量の振動数と等しい振動数の振動トルクとして
生じるものである。このトルクによる振動を検出するこ
とによって角速度を測定するのがこれら振動型の角速度
センサの原理であり、特に圧電体を用いたセンサが多く
考案されている(日本航空宇宙学会誌第23巻第257
号239−350P)。このようなセンサ及びセンサ装
置は高信頼性を要求される飛行機、船舶等の用途に使わ
れる場合が増加してきている。Therefore, when an angular velocity is applied, the Coriolis force is generated as a vibration torque having a frequency equal to the frequency of the mass. The principle of these vibration-type angular velocity sensors is to measure the angular velocity by detecting the vibration caused by the torque, and many sensors using a piezoelectric body have been devised (Journal of Japan Aerospace Society, Vol. 23, 257).
Nos. 239-350P). Such sensors and sensor devices are increasingly used for applications such as airplanes and ships that require high reliability.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記角
速度センサは、その制御系において、角速度がゼロの時
は角速度センサを駆動させていても角速度センサからの
角速度DC出力信号はゼロであり発生しないため、セン
サ装置が正常か異常であるかの判断ができず、もし、セ
ンサ部を含め、角速度センサ装置に以上があった場合、
これを用いたシステム側の制御系では、間違った大きな
ミス制御を犯しても発見できない危険性があった。However, in the control system of the above angular velocity sensor, when the angular velocity is zero, the angular velocity DC output signal from the angular velocity sensor is zero and does not occur even if the angular velocity sensor is driven. , If it is not possible to judge whether the sensor device is normal or abnormal, and if there is more than one in the angular velocity sensor device including the sensor part,
In the control system on the system side using this, there was a risk that it could not be found even if a wrong big mistake control was committed.
【0006】本発明は、かかる点に注目してなされたも
ので、入力角速度がゼロの時、センサ装置として正常に
動作しているか検出し、角速度信号を利用した制御装置
系へのフェールセーフを行なうことを目的としたもので
ある。The present invention has been made paying attention to such a point, and when the input angular velocity is zero, it is detected whether or not the sensor device is normally operating, and fail-safe to the control device system using the angular velocity signal is performed. It is intended to be done.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、角速度の検出素子を駆動する可動手段を設
け、検出素子部に角速度に対応した疑似の駆動を行なわ
せ、センサ信号処理回路からの出力信号が正常に動作し
ているかどうかを自己診断チェックすることにより、異
常動作を検出するフェールセーフの機能を持たせたもの
である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with a movable means for driving an angular velocity detecting element, and causes the detecting element portion to carry out a pseudo drive corresponding to the angular velocity, thereby performing sensor signal processing. It is provided with a fail-safe function of detecting an abnormal operation by performing self-diagnosis check as to whether the output signal from the circuit is operating normally.
【0008】[0008]
【作用】上記のように構成した本発明の角速度センサは
センサの検出素子部に疑似のコリオリの力を与えて検出
素子部より角速度信号情報を信号処理回路部で抽出し、
この抽出した出力信号をチェックすることにより、セン
サの検出素子部やセンサの信号処理回路部の駆動系また
は、検出系の異常を検出し、これらを用いたシステム制
御系へのミス制御を未然に防止するものである。In the angular velocity sensor of the present invention configured as described above, a pseudo Coriolis force is applied to the detecting element portion of the sensor to extract angular velocity signal information from the detecting element portion in the signal processing circuit portion,
By checking the extracted output signal, an abnormality of the drive system or the detection system of the detection element part of the sensor or the signal processing circuit part of the sensor is detected, and error control to the system control system using these is detected in advance. To prevent.
【0009】[0009]
【実施例】本発明の角速度センサの一実施例を図1のブ
ロックダイヤグラムにより説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the angular velocity sensor of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.
【0010】1は角速度センサの磁性材よりなる検出素
子部で駆動及び検出部からなり、2は検出素子部1から
の検出信号102を信号処理する信号処理回路部であ
り、3は電磁発生部4を駆動する駆動回路である。Reference numeral 1 is a detection element section made of a magnetic material of an angular velocity sensor, which is a driving and detection section, 2 is a signal processing circuit section for processing a detection signal 102 from the detection element section 1, and 3 is an electromagnetic wave generation section. 4 is a driving circuit for driving the driving circuit 4.
【0011】次に、上記角速度センサの動作について説
明すると、通常角速度を検出する場合、角速度106を
検出素子部1に与え、検出素子部1に発生したコリオリ
の力を電気信号に変換し、得られた検出信号102を信
号処理回路部2で角速度に対応した信号に信号処理し出
力信号101を出力するものである。Next, the operation of the angular velocity sensor will be described. When detecting a normal angular velocity, the angular velocity 106 is applied to the detection element unit 1 and the Coriolis force generated in the detection element unit 1 is converted into an electric signal, which is obtained. The detected signal 102 thus obtained is processed by the signal processing circuit unit 2 into a signal corresponding to the angular velocity, and the output signal 101 is output.
【0012】次に本発明の要旨となる自己診断機能につ
いて説明すると、103は研修T素子部1の駆動部に信
号処理回路部2から入力される駆動信号であり、そし
て、スイッチSW1を閉じることによって信号処理回路
2から出力された駆動信号103は駆動回路3に入力さ
れる。Explaining the self-diagnosis function which is the gist of the present invention, reference numeral 103 is a drive signal input from the signal processing circuit section 2 to the drive section of the training T-element section 1, and the switch SW1 is closed. The drive signal 103 output from the signal processing circuit 2 is input to the drive circuit 3.
【0013】この時、特に図示していない手段によって
このスイッチSW1を閉じることに同期して駆動回路3
を駆動して、駆動回路3は電磁発生部4に上記駆動信号
103に同期した外部からの疑似角速度を発生させるた
めの他の駆動信号104を発信する。At this time, the drive circuit 3 is synchronized with the closing of the switch SW1 by means not particularly shown.
Then, the driving circuit 3 sends another driving signal 104 to the electromagnetic generator 4 to generate a pseudo angular velocity from the outside in synchronization with the driving signal 103.
【0014】電磁発生部4は入力された他の駆動信号1
04によって駆動信号103と同期した疑似角速度信号
105を検出素子部1に電磁力として与え、検出素子部
1を駆動させる。The electromagnetic generator 4 receives another drive signal 1
A pseudo angular velocity signal 105 synchronized with the drive signal 103 is applied as an electromagnetic force to the detection element unit 1 by 04 to drive the detection element unit 1.
【0015】即ち、駆動回路3においてある特定のコリ
オリの力となる上記他の駆動信号104を電磁発生部4
に与えるように予め設定することによって、出力信号1
01を検出、信号値レベルで自己診断の判定ができるも
のである。That is, the other drive signal 104 which is a specific Coriolis force in the drive circuit 3 is supplied to the electromagnetic generator 4.
Output signal 1 by presetting
01 can be detected and the self-diagnosis can be determined by the signal value level.
【0016】以上のように本発明の角速度センサはスイ
ッチSW1を閉じることにより、極めて簡単に検出素子
部1、信号処理回路部2さらに、自己診断付加機能部
(スイッチSW1、駆動部3、電磁発生部4)を合せた
装置全体のチェックができるものである。As described above, in the angular velocity sensor of the present invention, by closing the switch SW1, the detection element section 1, the signal processing circuit section 2 and the self-diagnosis additional function section (switch SW1, drive section 3, electromagnetic generation) can be very easily performed. The entire device including part 4) can be checked.
【0017】なお、上記検出素子部1と電磁発生部4と
の具体構成について図2により説明する。The specific structure of the detection element section 1 and the electromagnetic generation section 4 will be described with reference to FIG.
【0018】図2は音叉型の検出素子部と電磁発生部4
である電磁コイル16,17との関係を示すものであ
り、同図によると、10は、Fe,Niを主体とした磁
性材よりなる金属板を折曲げた音叉の振動部材であり、
この振動部材10の上に圧電素子11,12,13,1
4を接着剤にて張り付け、圧電素子11,12は検出様
として、圧電素子13,14は駆動用として用いるもあ
り、この圧電素子13,14に駆動信号を印加し駆動さ
せ、圧電素子11,12より、センサ信号を取り出すも
のである。また、15はセンサ信号を取り出す端子ベー
スである。FIG. 2 shows a tuning fork type detecting element section and an electromagnetic wave generating section 4.
2 shows the relationship with the electromagnetic coils 16 and 17, which are shown in the figure. 10 is a vibrating member of a tuning fork obtained by bending a metal plate made of a magnetic material mainly composed of Fe and Ni,
On the vibrating member 10, the piezoelectric elements 11, 12, 13, 1
There is also a case where 4 is attached with an adhesive, the piezoelectric elements 11 and 12 are used for detection, and the piezoelectric elements 13 and 14 are used for driving. The piezoelectric elements 13 and 14 are driven by applying a drive signal to the piezoelectric elements 11 and 14. The sensor signal is taken out from 12. Further, 15 is a terminal base for taking out a sensor signal.
【0019】なお、16,17は検出用圧電素子11,
12の近傍に設けられた電磁コイルであり、この電磁コ
イル16,17により磁場を与えると吸引されセンサ検
出素子部1が可動し、図1の駆動信号103によって、
電磁コイル16,17により音叉の信号と同期した磁場
を検出素子1に与えて、センサ部に角速度を加えた場合
と同等のコリオリの力を与えることができる。Numerals 16 and 17 are piezoelectric elements 11 for detection,
An electromagnetic coil provided in the vicinity of 12 is attracted when a magnetic field is applied by the electromagnetic coils 16 and 17 to move the sensor detection element unit 1, and by the drive signal 103 in FIG.
A magnetic field synchronized with the tuning fork signal can be applied to the detection element 1 by the electromagnetic coils 16 and 17, and a Coriolis force equivalent to that when an angular velocity is applied to the sensor section can be applied.
【0020】即ち、角速度センサに現実の角速度が加え
られた時に発生するコリオリの力と同等の疑似の力を加
えることが可能となり、自己診断が行なえるものであ
る。That is, it becomes possible to apply a pseudo force equivalent to the Coriolis force generated when an actual angular velocity is applied to the angular velocity sensor, and self diagnosis can be performed.
【0021】図2により検出素子部1と電磁発生部4の
具体構成として音叉型の検出素子部1を有するものにつ
いて説明したが、図3〜図5により検出素子部1として
音片型素子を用いたものの具体構成を説明する。2 has been described with reference to FIG. 2 as a concrete structure of the detecting element section 1 and the electromagnetic wave generating section 4, which has the tuning fork type detecting element section 1. However, referring to FIGS. A specific configuration of the used one will be described.
【0022】図3は音片型の角柱を用いたものであり、
18は磁性材からなる音片型の角柱振動体で圧電素子1
8aが貼り付けられている。19は電磁発生部4となる
電磁コイルである。FIG. 3 shows a case of using a syllable-type prism.
Reference numeral 18 denotes a sound piece type prismatic vibrating body made of a magnetic material, and the piezoelectric element 1
8a is attached. Reference numeral 19 is an electromagnetic coil which serves as the electromagnetic generator 4.
【0023】また、図4は音片型の三角柱を用いたもの
で、20は磁性材よりなる三角柱振動体で圧電素子20
aが貼り付けられており、21は電磁発生部4となる電
磁コイルである。Further, FIG. 4 shows a case where a triangular prism of a voice unit type is used, and 20 is a triangular prism vibrating body made of a magnetic material, and the piezoelectric element 20
a is attached, and 21 is an electromagnetic coil that serves as the electromagnetic generator 4.
【0024】また、図5は、音片型の円柱を用いたもの
で、22は磁性材よりなる円柱状の圧電体を兼ねた振動
体であり、23は電磁発生部4となる電磁コイルであ
る。Further, FIG. 5 shows a case where a sound piece type cylinder is used, 22 is a vibrating body which also serves as a cylindrical piezoelectric body made of a magnetic material, and 23 is an electromagnetic coil which becomes the electromagnetic wave generating section 4. is there.
【0025】上記いずれの音片型の角速度センサにおい
ても電磁コイル19,21,23のいずれかにYほり、
検出素子である角柱振動体18、三角柱振動体20ある
いは円柱状の圧電体を兼ねた振動体22に疑似のコリオ
リの力を与え、得られた出力信号で図1を用いて説明し
たように角速度センサの自己診断チェックを行なうこと
ができるのである。In any of the above-mentioned speech piece type angular velocity sensors, Y-dust is applied to any one of the electromagnetic coils 19, 21, 23.
A pseudo Coriolis force is applied to the prismatic vibrating body 18, the triangular prism vibrating body 20 or the vibrating body 22 which also serves as a cylindrical piezoelectric body as a detection element, and the obtained output signal is used to calculate the angular velocity as described with reference to FIG. The self-diagnosis check of the sensor can be performed.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、入力角速度がゼロ
の場合でも、検出素子部近傍にD年次発生部を設け、疑
似のコリオリの力を与えることにより、角速度センサ装
置が正常に動作しているかどうかを検出することができ
るため、より安全な角速度センサを用いたフェールセー
フ機能を有したシステム制御を実現できるものである。As described above, even if the input angular velocity is zero, the angular velocity sensor device operates normally by providing the D-year generation portion near the detection element portion and applying the pseudo Coriolis force. Since it is possible to detect whether or not it is present, system control having a fail-safe function using a safer angular velocity sensor can be realized.
【図1】本発明の角速度センサの一実施例のブロックダ
イヤグラムFIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an angular velocity sensor of the present invention.
【図2】同要部である検出素子部近傍の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the vicinity of a detection element portion, which is the main part of the same.
【図3】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図FIG. 3 is a perspective view of another embodiment in the vicinity of the detection element portion, which is the main portion of the same.
【図4】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図FIG. 4 is a perspective view of another embodiment near the detection element portion, which is the main portion of the same.
【図5】同要部である検出素子部近傍の他の実施例の斜
視図FIG. 5 is a perspective view of another embodiment near the detection element portion, which is the main portion of the same.
1 検出素子部 2 信号処理回路部 3 駆動回路 4 電磁発生部 10 振動部材 11,12,13,14 圧電素子 16,17,19,21,23 電磁コイル 18 角柱振動体 20 三角柱振動体 22 円柱状振動体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 detection element part 2 signal processing circuit part 3 drive circuit 4 electromagnetic generation part 10 vibrating member 11, 12, 13, 14 piezoelectric element 16, 17, 19, 21, 23 electromagnetic coil 18 prismatic vibrating body 20 triangular prism vibrating body 22 cylindrical column Vibrating body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 純威 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高津 克己 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Juniyoshi Yoshida 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Katsumi Takatsu, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (2)
の出力を処理するセンサ処理回路部と、前記検出素子部
の近傍に設けられたこの検出素子部を動かす可動手段と
で構成され、前記可動手段で前記検出素子部を動かし
て、出力される前記センサ処理回路部からの信号により
自己診断する角速度センサ。1. A detection element unit for at least an angular velocity, a sensor processing circuit unit for processing the output thereof, and a movable means for moving the detection element unit provided in the vicinity of the detection element unit. An angular velocity sensor for performing self-diagnosis based on a signal from the sensor processing circuit section that is output by moving the detection element section by means.
として電磁発生部を設けたことを特徴とする請求項1記
載の角速度センサ。2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein a magnetic material is used for the detection element section, and an electromagnetic generation section is provided as a movable means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5227049A JPH0783951A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5227049A JPH0783951A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Angular velocity sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0783951A true JPH0783951A (en) | 1995-03-31 |
Family
ID=16854732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5227049A Pending JPH0783951A (en) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Angular velocity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0783951A (en) |
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1993
- 1993-09-13 JP JP5227049A patent/JPH0783951A/en active Pending
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