(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数で駆動される気体ポンプ(2)から吐出されるガス流(2a)を第１及び第２ホットワイヤ(H１,H2)で検出して角速度信号(7a)を検出する角速度検出装置において、
共通接続アース(Ea)に接続された共通接続点(P0)と第１接続点(P1)との間に接続された前記第１ホットワイヤ(H１)、前記第１接続点(P1)と第２接続点(P2)との間に接続された第１抵抗(R1)、前記第２接続点(P2)と第３接続点(P3)との間に接続された第２抵抗(R2)、及び前記第３接続点(P3)と前記共通接続点(P0)との間に接続された第３抵抗(R3)を有する第１ブリッジ回路(6)と、
前記共通接続点(P0)と第４接続点(P4)との間に接続された前記第２ホットワイヤ(H2)、前記第４接続点(P4)と第５接続点(P5)との間に接続された第４抵抗(R4)、前記第５接続点(P5)と第６接続点(P6)との間に接続された第５抵抗(R5)、及び前記第６接続点(P6)と前記共通接続点(P0)との間に接続された第６抵抗(R6)を有する第２ブリッジ回路(6A)と、
前記第１接続点(P1)と前記第３接続点(P3)とに直接接続された第１差動増幅器(Q１)と、
前記第４接続点(P4)と前記第６接続点(P6)とに直接接続された第２差動増巾器(Q２)と、
前記第１差動増幅器(Q１)の出力と前記第２接続点(P2)との間に接続された第７抵抗（R7）の両端に接続された第３差動増巾器(Q３)と、
前記第２差動増巾器(Q２)の出力と前記第５接続点(P5)との間に接続された第８抵抗（R8）の両端に接続された第４差動増巾器(Q４)と、
前記第３、第４差動増巾器(Q３,Q４)に接続された第１、第２ハイパスフィルタ(10,12)と、
前記第１、第２ハイパスフィルタ(10,12)に接続された第１、第２全波整流器(11,13)と、
前記各全波整流器(11,13)からの出力を入力し前記角速度信号(7a)を得るための出力用差動増巾器(Q５)と
を備え、
前記各ハイパスフィルタ(10,12)にてＤＣ電圧変化を除去し、前記各全波整流器(11,13)にてＡＣ成分を整流して取り出すことを特徴とする角速度検出装置。
【請求項２】
前記各ブリッジ回路(6,6A)における各ホットワイヤ(H1,H２)は、前記第１、第２差動増巾器(Q１,Q２)から電流が前記各ブリッジ回路(6,6A)に供給されることにより、次の（１）式で示す抵抗値となるように定温度制御されることを特徴とする請求項１記載の角速度検出装置（但し、（１）式におけるＨ１は前記第１ホットワイヤ(H１)の抵抗値、Ｈ１の式のＲ１〜Ｒ３は前記第１〜第３抵抗(R1,R2,R3)の抵抗値、Ｈ２は前記第２ホットワイヤ(H２)の抵抗値、Ｈ２の式のＲ４〜Ｒ６は前記第４〜第６抵抗(R4,R5,R6)の抵抗値）。
【数１】
0003933224.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角速度検出装置に関し、特に、気体ポンプから送られるガス流の脈流成分の大きさを検出して角速度を検出することにより、ホットワイヤの抵抗値変化等による誤差の混入を防止するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の角速度検出方法及び装置としては、図２及び図３で示す例えば、特公平１−５６２７５号公報、特公平２−３０６６９号公報及び実開平１−１６７６７１号公報に開示された構成を挙げることができる。すなわち、図３において符号１で示されるものは全体形状が筒形をなすケースであり、このケース１内には、気体ポンプ２、１対のホットワイヤＨ１，Ｈ２を有する検出器３、ノズル４及び回路部５とから構成されている。前記気体ポンプ２から送られたガス流は、外通路６からノズル４を経て内通路７に案内され、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２を経て気体ポンプ２内に入り、このガス流は前述の経路を循環している。
【０００３】
前述の回路部５は図２で示されるように構成されており、前記各ホットワイヤＨ１，Ｈ２と第１、第２抵抗Ｒ１，Ｒ２によりブリッジ回路６が構成され、このブリッジ回路６の出力端には差動増巾器７が接続されていることにより、この差動増巾器７から、角速度信号７ａを出力するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の角速度検出方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。すなわち、前述の従来構成においては、外部から角速度入力が発生した場合におけるコリオリの力によるガス流の偏位を、各ホットワイヤの電気的抵抗変化として検出し、回路部にて増巾して出力することにより角速度信号を得ていたため、各ホットワイヤの抵抗値の変化（時間と共にドリフトする）、ホットワイヤと端子との接続部分の抵抗値変化及び熱起電力等により角速度信号に誤差が生じやすく、検出精度を向上させることが極めて困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、気体ポンプから送られるガス流の脈流成分の大きさを検出して角速度を検出することにより、ホットワイヤの抵抗値変化等による誤差の混入を防止するようにした角速度検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による角速度検出装置は、所定の周波数で駆動される気体ポンプから吐出されるガス流を第１及び第２ホットワイヤで検出して角速度信号を検出する角速度検出装置において、共通接続アースに接続された共通接続点と第１接続点との間に接続された前記第１ホットワイヤ、前記第１接続点と第２接続点との間に接続された第１抵抗、前記第２接続点と第３接続点との間に接続された第２抵抗、及び前記第３接続点と前記共通接続点との間に接続された第３抵抗を有する第１ブリッジ回路と、前記共通接続点と第４接続点との間に接続された前記第２ホットワイヤ、前記第４接続点と第５接続点との間に接続された第４抵抗、前記第５接続点と第６接続点との間に接続された第５抵抗、及び前記第６接続点と前記共通接続点との間に接続された第６抵抗を有する第２ブリッジ回路と、前記第１接続点と前記第３接続点とに直接接続された第１差動増幅器と、前記第４接続点と前記第６接続点とに直接接続された第２差動増巾器と、前記第１差動増幅器の出力と前記第２接続点との間に接続された第７抵抗の両端に接続された第３差動増巾器と、前記第２差動増巾器の出力と前記第５接続点との間に接続された第８抵抗の両端に接続された第４差動増巾器と、前記第３、第４差動増巾器に接続された第１、第２ハイパスフィルタと、前記第１、第２ハイパスフィルタに接続された第１、第２全波整流器と、前記各全波整流器からの出力を入力し前記角速度信号を得るための出力用差動増巾器とを備え、前記各ハイパスフィルタにてＤＣ電圧変化を除去し、前記各全波整流器にてＡＣ成分を整流して取り出す構成である。
【０００７】
さらに詳細には、前記各ブリッジ回路における各ホットワイヤは、前記第１、第２差動増巾器から電流が前記各ブリッジ回路に供給されることにより、次の（１）式で示す抵抗値となるように定温度制御される構成である（但し、（１）式におけるＨ１は前記第１ホットワイヤの抵抗値、Ｈ１の式のＲ１〜Ｒ３は前記第１〜第３抵抗の抵抗値、Ｈ２は前記第２ホットワイヤの抵抗値、Ｈ２の式のＲ４〜Ｒ６は前記第４〜第６抵抗の抵抗値）。
【数２】
0003933224.tif 000002
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による角速度検出装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１において符号２で示されるものは特公平１−５６２７５号公報に開示されている周知の気体ポンプであり、この気体ポンプ２から吐出されたガス流２ａはノズル４で整流された後に１対の第１、第２ホットワイヤＨ１，Ｈ２に供給されるように構成されている。なお、この気体ポンプ２、ノズル４及びホットワイヤＨ１，Ｈ２の構成は前述の図３の従来構成と同一であるため構造上の説明は省略する。また、前記気体ポンプは、周知のように、所定の周波数（例えば、４ＫＨｚで間欠的に駆動する構成で吐出するガス流２ａは同様に４ＫＨｚの脈流成分を有した状態）で送り出され、ノズル４及び各ホットワイヤＨ１，Ｈ２を経て再び吐出ポンプ２内に入り、常にケース内で循環している。
【０００９】
前記第１ホットワイヤＨ１は、第１〜第３抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と共に第１ブリッジ回路６を構成しており、詳しくは、前記第１ホットワイヤＨ１は共通接続アースＥａに接続された共通接続点Ｐ０と第１接続点Ｐ１との間に接続され、前記第１抵抗Ｒ１は前記第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２との間に接続され、第２抵抗Ｒ２は前記第２接続点Ｐ２と第３接続点Ｐ３との間に接続され、第３抵抗Ｒ３は前記第３接続点Ｐ３と前記共通接続点Ｐ０との間に接続されている。第１ブリッジ回路６の出力端、すなわち前記第１接続点Ｐ１と前記第３接続点Ｐ３とに直接接続された第１差動増巾器Ｑ１の出力電流Ｑ１ａは前記第２接続点Ｐ２から第１ブリッジ回路６に供給される。この第１差動増幅器Ｑ１の出力と前記第２接続点Ｐ２との間に接続された第７抵抗Ｒ７の両端には第３差動増巾器Ｑ３が接続されており、この第３差動増巾器Ｑ３の出力電流Ｑ３ａは第１ハイパスフィルタ１０を経てＡＣ周波数成分として第１全波整流器１１に入力され、この第１全波整流器１１で整流された第１脈流成分信号１１ａが出力用差動増巾器Ｑ５に入力されている。
【００１０】
前記第２ホットワイヤＨ２は、第１〜第３抵抗Ｒ１〜Ｒ３と共に第２ブリッジ回路６Ａを構成しており、詳しくは、前記第２ホットワイヤＨ２は前記共通接続点Ｐ０と第４接続点Ｐ４との間に接続され、前記第４抵抗Ｒ４は前記第４接続点Ｐ４と第５接続点Ｐ５との間に接続され、前記第５抵抗Ｒ５は前記第５接続点Ｐ５と第６接続点Ｐ６との間に接続され、前記第６抵抗Ｒ６は前記第６接続点Ｐ６と前記共通接続点Ｐ０との間に接続されている。第２ブリッジ回路６の出力端、すなわち前記第４接続点Ｐ４と第６接続点Ｐ６とに直接接続された第２差動増巾器Ｑ２の出力電流Ｑ２ａは前記第５接続点Ｐ５から第２ブリッジ回路６Ａに供給される。この第２差動増巾器Ｑ２の出力と前記第５接続点Ｐ５との間に接続された第８抵抗Ｒ８の両端には第４差動増巾器Ｑ４が接続されており、この第４差動増巾器Ｑ４の出力電流Ｑ４ａは第２ハイパスフィルタ１２を経てＡＣ周波数成分として第２全波整流器１３に入力され、この第２全波整流器１３で整流された第２脈流成分信号１３ａは前記出力用差動増巾器Ｑ５に入力されている。
【００１１】
次に、動作について述べる。まず、気体ポンプ２から吐出されたガス流２ａの脈流成分は、ガス流２ａ中の中心部で最大であり、中心からの距離に応じて低下する。そのため、外部からの角速度の入力が発生した場合には、このガス流２ａが偏位するため、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２に当たるガス流２ａの脈流成分の強さが変化することになる。なお、各差動増巾器Ｑ１，Ｑ２の各出力電流Ｑ１ａ，Ｑ２ａが各ブリッジ回路６，６Ａに対して、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２が次の数２の（２）式を満足するように供給されている。尚、（２）式におけるＨ１は前記第１ホットワイヤＨ１の抵抗値、Ｈ１の式のＲ１〜Ｒ３は前記第１〜第３抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値、Ｈ２は前記第２ホットワイヤＨ２の抵抗値、Ｈ２の式のＲ４〜Ｒ６は前記第４〜第６抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値である。
【００１２】
【数３】
0003933224.tif 000003
【００１３】
従って、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２は常時次の数４で示す（１）式で示す抵抗値となるように定温度制御されている。すなわち、例えば、第１ホットワイヤＨ１にガス流２ａが当って温度が下がると、第１出力電流Ｑ１ａが大となり、第１ホットワイヤＨ１の温度を前述の定温度に制御するため、脈流成分検出時の周波数特性が向上する。
そのため、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２が常時前述のように定温度制御されているため、角速度検出時のガス流２ａの偏位による脈流成分の変化に対しても常に定温度化されたレベルにある。前記各ホットワイヤＨ１，Ｈ２に流れている脈流と同じ周波数成分の交流電流値は、ガス流の脈流の大きさであり、１対のホットワイヤＨ１，Ｈ２の脈流成分の実効値の差を出力用差動増巾器Ｑ５で出力して角速度信号７ａとして得ることができる。また、前記第３、第４差動増巾器Ｑ３，Ｑ４から得られた各出力電流Ｑ３ａ，Ｑ４ａにおいて、従来問題となっていた出力電圧変化（ドリフト）はわずかではあるが比較的緩慢なＤＣ電圧変化分として生じるため、このＤＣ電圧変化分は、各ハイパスフィルタ１０，１２で除去され、交流信号分のみとなって各全波整流器１１，１３にて整流される。
【００１４】
【数４】
0003933224.tif 000004
【００１５】
【発明の効果】
本発明による角速度検出装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ガス流の脈波成分の大きさを検出し角速度信号を得ているため、高精度の検出を行うことができる。
また、各ホットワイヤを定温度制御しているため、周波数特性の良好な角速度信号の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による角速度検出装置を示すブロック図である。
【図２】  従来の角速度検出装置を示すブロック図である。
【図３】  従来の角速度検出装置の一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
２    気体ポンプ
２ａ    ガス流
Ｈ１，Ｈ２    第１及び第２ホットワイヤ
７ａ    角速度信号
Ｒ１〜Ｒ８    第１〜８抵抗
Ｐ０    共通接続点
Ｐ１〜Ｐ６    第１〜第６接続点
Ｅａ    共通接続アース
６，６Ａ    ブリッジ回路
Ｑ１〜Ｑ４    第１〜第４差動増巾器
Ｑ５    出力用差動増巾器
１０，１２    第１、第２ハイパスフィルタ
１１，１３    第１、第２全波整流器
【図１】
0003933224.tif 000006
【図２】
0003933224.tif 000007
【図３】
0003933224.tif 000008