(57)【要約】  角速度センサは、駆動信号により振動する振動子と、振動子上に振動子の角速度に基づき生成される第１センス成分及び駆動信号に基づき生成される第１モニタ成分を含む第１信号を出力する第１検出電極とを備える。更に角速度センサは、振動子上に第１センス成分と略同位相の第２センス成分及び第１モニタ成分と略逆位相の第２モニタ成分を含む第２信号を出力する第２検出電極と、一端が第１検出電極と接続された第１信号配線と、一端が第２検出電極と接続された第２信号配線とを備える。更に角速度センサは、第１信号配線の他端及び第２信号配線の他端と接続された第１検出端子と、第１検出端子からの信号に基づき、第１信号配線又は第２信号配線の断線を示す断線検出信号を出力する断線検出回路とを備える。
2011030541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により振動する振動子と、
前記振動子上に形成され、前記振動子に与えられた角速度に基づいて生成される第１センス成分及び前記駆動信号に基づいて生成される第１モニタ成分を含む第１信号を出力する第１検出電極と、
前記振動子上に形成され、前記第１センス成分と略同位相の第２センス成分及び前記第１モニタ成分と略逆位相の第２モニタ成分を含む第２信号を出力する第２検出電極と、
一端が前記第１検出電極と接続された第１信号配線と、
一端が前記第２検出電極と接続された第２信号配線と、
前記第１信号配線の他端及び前記第２信号配線の他端と接続された第１検出端子と、
前記第１検出端子から出力された信号に基づいて、前記第１信号配線又は前記第２信号配線が断線していることを示す断線検出信号を出力する第１断線検出回路と、
を備えた角速度センサ。
【請求項２】
前記第１断線検出回路は、前記第１検出端子から出力された信号のレベルが所定レベル以上である場合に、前記断線検出信号を出力する
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記第１検出端子の出力側に接続された電流電圧変換器をさらに有し、
前記第１断線検出回路は前記電流電圧変換器から出力された信号のレベルが所定レベル以上である場合に、前記断線検出信号を出力する
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記振動子上に形成され、前記第１センス成分と略逆位相の第３センス成分及び前記第１モニタ成分と略同位相の第３モニタ成分を含む第３信号を出力する第３検出電極と、
前記振動子上に形成され、前記第１センス成分と略逆位相の第４センス成分及び前記第１モニタ成分と略逆位相の第４モニタ成分を含む第３信号を出力する第４検出電極と、
一端が前記第３検出電極と接続された第３信号配線と、
一端が前記第４検出電極と接続された第４信号配線と、
前記第３信号配線の他端及び前記第４信号配線の他端と接続された第２検出端子と、
前記第２検出端子から出力された信号に基づいて、前記第３信号配線又は前記第４信号配線が断線していることを示す断線検出信号を出力する第２断線検出回路とを
さらに備えた
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記第１断線検出回路から出力された前記断線検出信号及び前記第２断線検出回路から出力された前記断線検出信号の少なくとも一方が断線していることを示している場合に、断線検出信号を出力する論理和回路を
さらに備えた
請求項４に記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の角速度センサの全体ブロック図である。図５に示すように、従来の角速度センサ５０は、振動子５１と、振動子５１を駆動する駆動回路５２と、振動子５１に与えられた角速度Ωを検出する検出回路５５とを備えている。【０００３】
振動子５１は、駆動電極５１ｃ及び５１ｄから駆動信号が与えられることにより振動し、外部から与えられた角速度Ωに基づいて生成される互いに逆位相のセンス信号をそれぞれ検出電極５１ａ、５１ｂに出力する。【０００４】
駆動回路５２は、モニタ端子５２ｃから入力した信号を増幅して生成した駆動信号を駆動端子５２ａ及び５２ｂから出力する。【０００５】
検出回路５５は、検出端子５５ａ、５５ｂから入力されたセンス信号を電流電圧変換器５５ｃ、５５ｄを用いて電圧信号に変換し、差動増幅器５５ｇを用いて差動増幅し、検出回路５５を用いて角速度Ωを検出して出力端子５５ｉに出力する。【０００６】
また、発振器５５ｆからの発振信号がスイッチ５５ｅを介して電流電圧変換器５５ｃに入力できるように構成され、さらに、検出回路５５ｈからの信号に基づいて異常の有無を断線検出端子５５ｋに出力する断線検出回路５５ｊを備えている。【０００７】
この構成において、異常検出を行う際には、スイッチ５５ｅをＯＮとし、断線検出回路５５ｊにおいてＤＣ変動値を監視することにより、角速度センサ５０の異常検出を行う。【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。【０００９】
しかし従来の角速度センサ５０において、異常検出を行う場合には、スイッチ５５ｅをＯＮとする必要があるため、角速度センサとして使用している最中には異常検出を行うことができないという問題があった。【００１０】
また、検出電極５１ａと検出端子５５ａとを接続する信号配線５４ａ及び検出電極５１ｂと検出端子５５ｂとを接続する信号配線５４ｂは断線が生じ易い箇所である。しかし、従来の角速度センサ５０においては、信号配線５４ａ、５４ｂの断線を検出できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２６７４４８号公報
【発明の概要】
【００１２】
本発明の角速度センサは、振動子と、第１検出電極と、第２検出電極と、第１信号配線と、第２信号配線と、第１検出端子と、断線検出部とを備えている。振動子は、駆動信号を与えられて振動する。第１検出電極は、振動子上に形成され、振動子に与えられた角速度に基づいて生成される第１センス成分及び駆動信号に基づいて生成される第１モニタ成分を含む第１信号を出力する。第２検出電極は、振動子上に形成され、第１センス成分と略同位相の第２センス成分及び第１モニタ成分と略逆位相の第２モニタ成分を含む第２信号を出力する。第１信号配線は、一端が第１検出電極と接続されている。第２信号配線は、一端が第２検出電極と接続されている。第１検出端子は第１信号配線の他端及び第２信号配線の他端と接続されている。断線検出部は、第１検出端子から出力された信号に基づいて、第１信号配線又は第２信号配線が断線していることを示す断線検出信号を出力する。
【００１３】
この構成により、角速度センサとして使用しながら、第１信号配線又は第２信号配線の断線の有無を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における角速度センサの全体ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における多軸検出振動子の上面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態における多軸検出振動子の駆動振動及び検出振動を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態における多軸検出振動子の駆動振動及び検出振動を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における検出電極の極性を示す図である。
【図５】図５は、従来の角速度センサの全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。本発明はこれら実施の形態によって限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態）
図１は、実施の形態における角速度センサ１０のブロック図である。
【００１７】
図１において、角速度センサ１０は、振動子１１と、振動子１１を駆動する駆動回路１２と、振動子１１に与えられた角速度を検出する検出回路１５とを備えている。
【００１８】
振動子１１は、振動子１１に与えられた角速度に基づいて生成された検出信号を出力する検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとを備えている。更に振動子１１は、振動子１１を駆動振動させるための駆動信号が入力される駆動電極１１ｅ、１１ｆと、振動子１１の駆動振動に基づいて生成されたモニタ信号を出力するモニタ電極１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊとを備えている。
【００１９】
ここで、検出電極１１ａを第１検出電極、検出電極１１ｂを第２検出電極、検出電極１１ｃを第３検出電極、検出電極１１ｄを第４検出電極とする。
【００２０】
駆動回路１２は、振動子１１上のモニタ電極１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊから信号配線１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊを介して入力されるモニタ信号に基づいて駆動信号を生成し、信号配線１４ｅ、１４ｆを介して振動子１１上の駆動電極１１ｅ、１１ｆへ出力する。
【００２１】
検出回路１５は、検出端子１５ａと、検出端子１５ｂと、電流電圧変換器１５ｃ、１５ｄと、差動増幅器１５ｇと、検波回路１５ｈと、ローパスフィルタ１５ｉと、出力端子１５ｊとを備えている。ここで検出端子１５ａを第１検出端子、検出端子１５ｂを第２検出端子とする。
【００２２】
検出端子１５ａは、振動子１１上の検出電極１１ａ、１１ｂから出力される検出信号を信号配線１４ａ、１４ｂを介して入力する。検出端子１５ｂは、振動子１１上の検出電極１１ｃ、１１ｄから出力される検出信号を信号配線１４ｃ、１４ｄを介して入力する。電流電圧変換器１５ｃ、１５ｄは、検出端子１５ａ、１５ｂからの出力信号の電流値を電圧値に変換する。差動増幅器１５ｇは、電流電圧変換器１５ｃ、１５ｄからの出力電圧値の差分電圧に比例する電圧を出力する。検波回路１５ｈは、差動増幅器１５ｇからの出力信号をモニタ信号を用いて同期検波する。ローパスフィルタ１５ｉは、検波回路１５ｈの出力信号を平滑化してＤＣ値とする。出力端子１５ｊは、ＤＣ値を出力する。
【００２３】
また、検出回路１５は、断線検出回路１５ｋと、断線検出回路１５ｌと、論理和回路１５ｍとを備えている。
【００２４】
断線検出回路１５ｋは、電流電圧変換器１５ｃからの信号に基づいて断線検出信号を出力する。断線検出回路１５ｌは、電流電圧変換器１５ｄからの信号に基づいて断線検出信号を出力する。論理和回路１５ｍは、断線検出回路１５ｋ及び断線検出回路１５ｌからの出力信号に基づいて断線検出信号を断線検出端子１５ｎに出力する。
【００２５】
ここで、信号配線１４ａを第１信号配線、信号配線１４ｂを第２信号配線、信号配線１４ｃを第３信号配線、信号配線１４ｄを第４信号配線とする。
【００２６】
また、断線検出回路１５ｋを第１断線検出回路、断線検出回路１５ｌを第２断線検出回路とする。
【００２７】
なお、本実施の形態の構成は、検出端子１５ａから入力される信号と、検出端子１５ｂから入力される信号の２系統の信号を差動増幅することにより、角速度の検出感度を向上させている。しかし、本発明による断線検出は、いずれか一方の検出端子から入力される信号のみに基づいて角速度を検出する構成においても適用することができる。
【００２８】
以下、角速度センサ１０の各構成について説明する。
【００２９】
駆動回路１２は、信号配線１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊを介して入力されるモニタ信号を差動アンプ１２ａにより差動増幅し、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１２ｂにより略一定振幅とする。さらにバンドパスフィルタ１２ｃを用いて不要周波数成分を除去し、駆動アンプ１２ｄを用いて信号配線１４ｅ、１４ｆを介して駆動信号を振動子１１に与える。この構成により、振動子１１は一定の駆動振動周波数で発振する。また、位相器１２ｅによりモニタ信号を９０°位相回転させて検出回路１５に出力している。
【００３０】
振動子１１は、駆動回路１２から与えられた駆動信号により発振し、外部から与えられた角速度によって振動状態が変化するものであればよい。例えば、振動子１１をＸ軸方向に駆動振動させた場合は、Ｘ軸と直交するＺ軸回りの角速度Ωが生じると、Ｘ軸及びＺ軸と直交するＹ軸方向にコリオリの力が与えられる。このコリオリの力により、振動子１１は角速度Ωに比例した振幅でＹ軸方向に検出振動を行う。この検出振動に基づいて得られる検出信号が、検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから出力される。なお、検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから出力される検出信号には、振動子１１の検出振動に基づいて生成されるセンス成分と、振動子１１の駆動振動に基づいて生成されるモニタ成分とが含まれている。
【００３１】
信号配線１４ａ、１４ｂは、振動子１１上に設けられた検出電極１１ａ、１１ｂと、検出回路１５の入力端子である検出端子１５ａとを電気的に接続するための配線である。また、信号配線１４ｃ、１４ｄは、振動子１１上に設けられた検出電極１１ｃ、１１ｄと、検出回路１５の他の入力端子である検出端子１５ｂとを電気的に接続するための配線である。信号配線１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、ボンディングワイヤにより形成されるため、過大な振動や衝撃等により断線を引き起こしやすい。
【００３２】
ここで、信号配線１４ａに含まれるモニタ成分と信号配線１４ｂに含まれるモニタ成分とは、略逆位相かつ同振幅であるため、互いに打ち消し合う。この結果、検出端子１５ａからはセンス成分のみが出力される。なお、信号配線１４ａに含まれるセンス成分と信号配線１４ｂに含まれるセンス成分は略同位相である。
【００３３】
同様に、信号配線１４ｃ及び信号配線１４ｄに含まれるモニタ成分は、略逆位相かつ同振幅であるため、互いに打ち消し合う。この結果、検出端子１５ｂからはセンス成分のみが出力される。なお、信号配線１４ｃに含まれるセンス成分と信号配線１４ｄに含まれるセンス成分は略同位相である。
【００３４】
なお、検出端子１５ｂから出力されるセンス成分は、検出端子１５ａから出力されるセンス成分と略逆位相となっている。
【００３５】
電流電圧変換器１５ｃ、１５ｄは、検出端子１５ａ、１５ｂからの出力信号の電流成分を電圧成分に変換する。
【００３６】
差動増幅器１５ｇは、電流電圧変換器１５ｃからの出力信号と電流電圧変換器１５ｄからの出力信号との差分電圧に比例する電圧を出力する。
【００３７】
検波回路１５ｈは、差動増幅器１５ｇからの出力信号をモニタ信号を用いて同期検波する。差動増幅器１５ｇからの出力信号に含まれるセンス成分は、モニタ信号と同じ周波数で位相が９０°だけ遅れている。従って、モニタ信号を位相器（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）で９０°進めて同期検波することにより、センス成分のみを抽出することができる。
【００３８】
ローパスフィルタ１５ｉは、検波回路１５ｈからの出力信号を平滑化することにより、センス成分に対応したＤＣ値（すなわち、振動子１１に与えられた角速度Ωに対応したＤＣ値）を得ることができる。
【００３９】
断線検出回路１５ｋは、電流電圧変換器１５ｃから出力された信号のレベルが予め定めた閾値レベル以上である場合に、信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂのいずれかが断線していることを示す断線検出信号を出力する。
【００４０】
断線検出回路１５ｌは、電流電圧変換器１５ｄから出力された信号のレベルが予め定めた閾値レベル以上である場合に、信号配線１４ｃ又は信号配線１４ｄのいずれかが断線していることを示す断線検出信号を出力する。
【００４１】
論理和回路１５ｍは、断線検出回路１５ｋから出力された断線検出信号と断線検出回路１５ｌから出力された断線検出信号のいずれか又は両方が断線していることを示している場合に、断線検出端子１５ｎに断線検出信号を出力する。
【００４２】
なお、断線検出回路１５ｋ及び断線検出回路１５ｌは、それぞれ別の端子に断線検出信号を出力する構成としても良い。これにより、信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂが断線したか、或いは信号配線１４ｃ又は信号配線１４ｄが断線したのか特定することが可能となる。
【００４３】
なお、断線検出端子１５ｎから出力する断線検出信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。
【００４４】
なお、他の故障診断の結果を示す信号と断線検出信号とを重畳させて、断線検出端子１５ｎから出力してもよい。これにより、故障診断として用いる端子数を減らすことができる。
【００４５】
なお、断線検出端子１５ｎを設けず、ローパスフィルタ１５ｉからの出力信号と断線検出信号とを重畳して出力端子１５ｊから出力しても良い。これにより、断線検出端子と出力端子とを兼用することができ、端子数を減らすことができる。
【００４６】
図２に、振動子１１の一例である多軸検出振動子２０を示す。なお、本発明の振動子１１は、多軸検出振動子２０の構成に限られるものではない。振動子１１は、駆動回路１２から与えられた駆動信号により発振し、外部から与えられた角速度によって振動状態が変化するものであれば、本発明を適用することにより断線検出を行うことが可能である。例えば、１軸の角速度を検出する場合には、１つ或いは２つの錘を設ければよい。
【００４７】
多軸検出振動子２０は、４つの錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがそれぞれアーム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにより枠体２７に連結されている。
【００４８】
アーム２２ａには下部電極（図示せず）及び圧電薄膜（図示せず）が積層され、さらにその上部に上部電極２３ａ、２４ａが形成され、それぞれ枠体２７に形成された電極１１ｅ、１１ｆと接続されている。
【００４９】
アーム２２ｂには下部電極（図示せず）及び圧電薄膜（図示せず）が積層され、さらにその上部に上部電極２３ｂ、２４ｂが形成され、それぞれ枠体２７に形成された電極１１ｅ、１１ｆと接続されている。
【００５０】
アーム２２ｃには下部電極（図示せず）及び圧電薄膜（図示せず）が積層され、さらにその上部に上部電極２３ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが形成され、それぞれ枠体２７に形成された電極１１ａ、１１ｃ、１１ｊ、１１ｇと接続されている。
【００５１】
アーム２２ｄには下部電極（図示せず）及び圧電薄膜（図示せず）が積層され、さらにその上部に上部電極２３ｄ、２４ｄ、２５ｄ、２６ｄが形成され、それぞれ枠体２７に形成された電極１１ｄ、１１ｂ、１１ｉ、１１ｈと接続されている。
【００５２】
この構成において、駆動回路１２は、電極１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊから出力されたモニタ信号を増幅し、電極１１ｅ、１１ｆに駆動信号を与えることにより、錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを駆動振動させることができる。
【００５３】
なお、圧電薄膜として、水晶やＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料を用いることができる。また、圧電方式に限らず、静電容量方式により多軸検出振動子２０を駆動させてもよい。
【００５４】
図３Ａ、図３Ｂは、本発明の実施の形態における多軸検出振動子の駆動振動及び検出振動を示す図である。図３Ａ、図３Ｂを用いて、多軸検出振動子２０における駆動振動と検出振動について説明する。
【００５５】
図３Ａは、Ｚ軸周りの角速度Ωを検出する場合を示している。錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを駆動振動３０の方向に振動させた状態で、Ｚ軸周りの角速度Ωが加わると、コリオリの力により錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは検出振動３１の方向に振動する。
【００５６】
図３Ｂは、Ｙ軸周りの角速度Ωを検出する場合を示している。錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを駆動振動３２の方向に振動させた状態で、Ｙ軸周りの角速度Ωが加わると、コリオリの力により錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは検出振動３３の方向に振動する。
【００５７】
このような多軸検出振動子２０を用いて、検出回路１５は、検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから出力された検出信号に基づいて、角速度Ωを検出することができる。
【００５８】
ここで、検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから出力される信号にはそれぞれ、検出振動に基づいて得られるセンス成分の電流と、駆動振動に基づいて得られるモニタ成分の電流が含まれている。
【００５９】
図４は、本発明の実施の形態における検出電極の極性を示す図である。図４を用いて、各検出電極から出力される信号に含まれるセンス成分の電流とモニタ成分の電流の極性について説明する。
【００６０】
検出電極１１ａには、マイナスのセンス成分とマイナスのモニタ成分が含まれている。
【００６１】
検出電極１１ｂには、マイナスのセンス成分とプラスのモニタ成分が含まれている。
【００６２】
検出電極１１ｃには、プラスのセンス成分とプラスのモニタ成分が含まれている。
【００６３】
検出電極１１ｄには、プラスのセンス成分とマイナスのモニタ成分が含まれている。
【００６４】
また、上部電極２３ｃ、２４ｃ、２３ｄ、２４ｄは略同面積であるので、検出電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに含まれるそれぞれのセンス成分の電流は略同一の振幅であり、それぞれのモニタ成分の電流も略同一の振幅である。
【００６５】
ここで、多軸検出振動子２０の錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの駆動振動による変位量は、検出振動による変位量よりも大きいため、上部電極２３ｃ、２４ｃ、２３ｄ、２４ｄに含まれるモニタ成分の電流の振幅は、センス成分の電流の振幅よりも大きくなる。例えば、錘２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを２０μｍの変位量で駆動振動させた状態で、Ｚ軸回りに１ｄｅｇ／ｓの角速度が与えられた場合には、上部電極２３ｃ、２４ｃ、２３ｄ、２４ｄから出力されるモニタ成分の電流は約５０μＡであり、センス成分の電流は約７５ｐＡであった。ただし、この電流量の値は錘の形状やアームの形状などによって異なる。
【００６６】
なお、この関係は、一例として示した多軸検出振動子２０に限るものではなく、錘の駆動振動による変位量が、検出振動による変位量よりも大きい振動子であれば、モニタ成分の電流の振幅の方が、センス成分の電流の振幅よりも大きくなる。
【００６７】
上述した如く、検出回路１５の検出端子１５ａ、１５ｂにおいて、このモニタ成分は相殺される。すなわち、検出端子１５ａに信号配線１４ａを介して接続される検出電極１１ａにはマイナスのモニタ成分が含まれ、検出端子１５ａに信号配線１４ｂを介して接続される検出電極１１ｂにはプラスのモニタ成分が含まれるので、互いに逆位相のモニタ成分は検出端子１５ａにおいて相殺される。
【００６８】
同様に、検出端子１５ｂに信号配線１４ｃを介して接続される検出電極１１ｃにはプラスのモニタ成分が含まれ、検出端子１５ｂに信号配線１４ｄを介して接続される検出電極１１ｄにはマイナスのモニタ成分が含まれるので、互いに逆位相のモニタ成分は検出端子１５ｂにおいて相殺される。
【００６９】
ここで、信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂのいずれか一方が断線した場合には、検出端子１５ａにおいてモニタ成分が相殺されず、電流電圧変換器１５ｃに過大な電流が入力される。電流電圧変換器１５ｃに入力される電流量が、電流電圧変換器１５ｃのダイナミックレンジ内の場合には、電流量に対応した電圧値が出力され、ダイナミックレンジ外の場合には、飽和電圧値が出力される。信号配線１４ｃ又は信号配線１４ｄのいずれか一方が断線した場合も、電流電圧変換器１５ｄにおいて同様の動作となる。
【００７０】
このように、振動子１１と検出回路１５を接続する信号配線１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが断線した場合には、電流電圧変換器１５ｃ、１５ｄからは過大な電圧値が出力される。その結果、出力端子１５ｊからは振動子１１に与えられた角速度Ωを示す値よりも大きな値が出力されてしまう。
【００７１】
そこで、本発明は、断線検出回路１５ｋを用いて信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂの断線を検出し、断線検出回路１５ｌを用いて信号配線１４ｃ又は信号配線１４ｄの断線を検出する。そして、断線検出回路１５ｋと断線検出回路１５ｌのいずれか又は両方から断線が検出された場合に、論理和回路１５ｍから断線検出信号を出力する。この断線検出回路１５ｋ、１５ｌ、及び論理和回路１５ｍにより断線検出部が構成されている。この断線検出部により、出力端子１５ｊから出力される信号が異常値であることを知らせることができる。
【００７２】
このように、本発明は、信号配線１４ａと信号配線１４ｂに逆位相のモニタ成分が含まれており、このモニタ信号が検出端子１５ａにおいて相殺されることを積極的に利用し、信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂの断線を検出している。同様に、信号配線１４ｃ又は信号配線１４ｄの断線をも検出している。
【００７３】
このような構成で断線を検出することにより、従来の如く、角速度センサ１０を断線検出のための特別な状態とすることなく、角速度センサとして常時機能させながら、断線検出の有無を診断することが可能となる。
【００７４】
断線検出の具体的な方法として、断線検出回路１５ｋは、電流電圧変換器１５ｃから出力された信号のレベルを検出し、この検出したレベルと予め定めた閾値とを比較する。検出したレベルが予め定めた閾値以上である場合に、断線検出信号を出力するように構成する。同様に、断線検出回路１５ｌにおいても、電流電圧変換器１５ｄから出力された信号のレベルが予め定めた閾値以上である場合に、断線検出信号を出力するように構成する。
【００７５】
この予め定めた閾値は、センス成分の最大レベルよりも大きくすることが望ましい。前述したとおり、モニタ成分はセンス成分よりもかなり大きいため、信号配線１４ａ又は信号配線１４ｂのいずれかが断線した場合には、検出端子１５ａにおいてモニタ成分がキャンセルされず、センス成分の最大レベルよりもかなり大きなレベルとなるからである。望ましくは、予め定めた閾値を断線が発生していない場合に入力し得る信号の最大レベルとする。これにより、断線以外の要因による不要信号成分が含まれる場合であっても断線検出信号が出力されないため、断線検出の精度を向上させることができる。
【００７６】
なお、断線検出回路１５ｋ、１５ｌは、検出端子１５ａ、１５ｂから出力される信号に基づいて、断線検出を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の角速度センサは、角速度センサとして使用しながら、検出電極と検出端子とを接続する信号配線の断線の有無を検出することができ、信号配線の断線の検出に有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    角速度センサ
１１    振動子
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ    検出電極
１１ｅ，１１ｆ    駆動電極
１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ，１１ｊ    モニタ電極
１２    駆動回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ    信号配線
１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ，１４ｊ    信号配線
１５    検出回路
１５ａ，１５ｂ    検出端子
１５ｃ，１５ｄ    電流電圧変換器
１５ｇ    差動増幅器
１５ｈ    検波回路
１５ｉ    ローパスフィルタ
１５ｊ    出力端子
１５ｋ，１５ｌ    断線検出回路
１５ｍ    論理和回路
１５ｎ    断線検出端子
２０    多軸検出振動子
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ    錘
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    アーム
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ    電極
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ    電極
２５ｃ，２５ｄ    電極
２６ｃ，２６ｄ    電極
２７    枠体
３０，３２    駆動振動
３１，３３    検出振動
【図１】
2011030541.tif 000003
【図２】
2011030541.tif 000004
【図３Ａ】
2011030541.tif 000005
【図３Ｂ】
2011030541.tif 000006
【図４】
2011030541.tif 000007
【図５】
2011030541.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月26日(2011.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸において、
前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸からなるＸＹ平面内に形成されたアーム及び錘を備えた振動子と、
前記アーム上に形成され、前記振動子に与えられた角速度に基づいて生成される第１センス成分及び前記駆動信号に基づいて生成される第１モニタ成分を含む第１信号を出力する第１検出電極と、
前記アーム上に形成され、前記第１センス成分と略同位相の第２センス成分及び前記第１モニタ成分と略逆位相の第２モニタ成分を含む第２信号を出力する第２検出電極と、
一端が前記第１検出電極と接続された第１信号配線と、
一端が前記第２検出電極と接続された第２信号配線と、
前記第１信号配線の他端及び前記第２信号配線の他端と接続された第１検出端子と、
前記第１検出端子から出力された信号に基づいて、前記Ｚ軸周りの角速度を検出する検出回路と、
前記第１検出端子から出力された信号に基づいて、前記第１信号配線又は前記第２信号配線が断線していることを示す断線検出信号を出力する第１断線検出回路と、
を備えた角速度センサ。
【請求項２】
前記第１断線検出回路は、前記第１検出端子から出力された信号のレベルが所定レベル以上である場合に、前記断線検出信号を出力する
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
前記第１検出端子の出力側に接続された電流電圧変換器をさらに有し、
前記第１断線検出回路は前記電流電圧変換器から出力された信号のレベルが所定レベル以上である場合に、前記断線検出信号を出力する
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項４】
前記アーム上に形成され、前記第１センス成分と略逆位相の第３センス成分及び前記第１モニタ成分と略同位相の第３モニタ成分を含む第３信号を出力する第３検出電極と、
前記アーム上に形成され、前記第１センス成分と略逆位相の第４センス成分及び前記第１モニタ成分と略逆位相の第４モニタ成分を含む第４信号を出力する第４検出電極と、
一端が前記第３検出電極と接続された第３信号配線と、
一端が前記第４検出電極と接続された第４信号配線と、
前記第３信号配線の他端及び前記第４信号配線の他端と接続された第２検出端子と、
前記第２検出端子から出力された信号に基づいて、前記第３信号配線又は前記第４信号配線が断線していることを示す断線検出信号を出力する第２断線検出回路とを
さらに備えた
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項５】
前記第１断線検出回路から出力された前記断線検出信号及び前記第２断線検出回路から出力された前記断線検出信号の少なくとも一方が断線していることを示している場合に、断線検出信号を出力する論理和回路を
さらに備えた
請求項４に記載の角速度センサ。
【請求項６】
前記第１モニタ成分の振幅は前記第１センス成分の振幅よりも大きく、
前記第２モニタ成分の振幅は前記第２センス成分の振幅よりも大きい、
請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項７】
前記第３モニタ成分の振幅は前記第３センス成分の振幅よりも大きく、
前記第４モニタ成分の振幅は前記第４センス成分の振幅よりも大きい、
請求項４に記載の角速度センサ。
【国際調査報告】
2011030541.tif 000009
2011030541.tif 000010
2011030541.tif 000011
2011030541.tif 000012
2011030541.tif 000013