(57)【要約】【課題】本発明は、補正データに改竄が生じた場合に、改竄が起きているビット自身の特定を可能にして、容易に補正データを修正することができる角速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の角速度センサは、第１の不揮発性メモリ６４におけるパリティ領域を水平パリティ７４、第１の垂直パリティ７１および第２の垂直パリティ７２で構成し、データ領域７３、水平パリティ７４の水平方向およびデータ領域７３、第１の垂直パリティ７１、第２の垂直パリティ７２の垂直方向のデータの和が奇数または偶数に統一されるように構成したものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、この振動子を振動させるとともに可変直流アンプを有する駆動回路と、前記振動子に角速度が付加された際にコリオリ力により発生する電荷を出力信号に変換するとともに可変直流アンプを有する検出回路と、前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する補正データを保存するとともにデータ領域およびパリティ領域を設けた少なくとも２つの不揮発性メモリと、この少なくとも２つの不揮発性メモリに保存された補正データが互いに一致するか相補的であるときにのみ補正データを出力する比較回路と、この比較回路の出力信号を入力するとともに前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する出力用揮発性メモリとを備え、前記パリティ領域を水平パリティおよび垂直パリティで構成するとともに、データ領域およびパリティ領域の水平方向および垂直方向のデータの和が奇数または偶数に統一されるように構成した角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等に利用できる角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の角速度センサは、図７および図８に示されるような構成を有していた。
【０００３】
以下、従来の角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図７は従来の角速度センサの回路を示すブロック図、図８は同角速度センサにおける駆動回路およびその故障検出回路を示すブロック図である。
【０００５】
図７、図８において、１はＨ型の音叉からなる水晶製の振動子で、この振動子１は一対の駆動部２と、この一対の駆動部２の反対側に配設された一対の検知部３とにより構成されており、そして、この検知部３に角速度検出用電極（図示せず）を設けている。また、前記振動子１の駆動部２の一方には駆動用電極４を設け、かつ駆動部２の他方には駆動検出用電極５を設けている。６は駆動回路で、この駆動回路６は前記振動子１における駆動用電極４および駆動検出用電極５と電気的に接続されており、振動子１を一定の振幅になるように制御している。また、駆動回路６には２つのＥＥＰＲＯＭ６ａを設けており、そして図９に示すような、このＥＥＰＲＯＭ６ａに保存した８ビットからなる２つの補正データを互いに比較することにより、補正データの改竄を防止した状態で、駆動信号を補正している。７は故障診断回路で、この故障診断回路７は、ウインドウコンパレータ８と、このウインドウコンパレータ８の出力信号をモニターするビット論理９とにより構成されている。１０は検出回路で、この検出回路１０は振動子１における検知部３から出力される電荷を増幅して電圧に変換し、出力信号として入出力端子１１から外部に出力されるものである。
【０００６】
以上のように構成された従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
振動子１の駆動用電極４に交流電圧を加えると前記振動子１が共振し、前記振動子１における駆動検出用電極５に、振動子１の振動振幅に応じた電荷が発生する。そして、この電荷を駆動回路６により増幅、調整した後、駆動用電極４に入力することにより、振動子１が一定の振幅で振動するように制御している。また、振動子１のバラツキにより、振幅が所定の値と外れている場合には、駆動回路６におけるＥＥＰＲＯＭ６ａのデータを書き換えることにより、振幅を微調整している。
【０００８】
そしてまた、前記振動子１に角速度ωが加わると、一対の検知部３に設けた角速度検出用電極（図示せず）に電荷が発生する。そしてこの角速度検出用電極（図示せず）に発生する電荷を検出回路１０により、出力電圧に変換して、前記入出力端子１１より角速度の信号として、相手側のコンピュータ（図示せず）等に入力し、角速度を検出するものである。
【０００９】
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。
【特許文献１】特開２００２−１７４５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成においては、ＥＥＰＲＯＭ６ａに保存した８ビットからなる２つの補正データを互いに比較することにより、補正データの改竄を防止した状態で、駆動信号を補正しているため、改竄が起きているビット自身は特定できないこととなり、補正データを修正することが困難になってしまうという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、補正データに改竄が生じた場合に、改竄が起きているビット自身の特定を可能にして、容易に補正データを修正することができる角速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、振動子と、この振動子を振動させるとともに可変直流アンプを有する駆動回路と、前記振動子に角速度が付加された際にコリオリ力により発生する電荷を出力信号に変換するとともに可変直流アンプを有する検出回路と、前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する補正データを保存するとともにデータ領域およびパリティ領域を設けた少なくとも２つの不揮発性メモリと、この少なくとも２つの不揮発性メモリに保存された補正データが互いに一致するか相補的であるときにのみ補正データを出力する比較回路と、この比較回路の出力信号を入力するとともに前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する出力用揮発性メモリとを備え、前記パリティ領域を水平パリティおよび垂直パリティで構成するとともに、データ領域およびパリティ領域の水平方向および垂直方向のデータの和が奇数または偶数に統一されるように構成したもので、この構成によれば、パリティ領域を水平パリティおよび垂直パリティで構成するとともに、データ領域およびパリティ領域の水平方向および垂直方向のデータの和が奇数または偶数に統一されるように構成しているため、データ領域、水平パリティ、垂直パリティの３値を比較することにより、容易に補正データのうちの誤っているデータを認識することができ、これにより、容易に補正データを修正することが可能な角速度センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の角速度センサは、振動子と、この振動子を振動させるとともに可変直流アンプを有する駆動回路と、前記振動子に角速度が付加された際にコリオリ力により発生する電荷を出力信号に変換するとともに可変直流アンプを有する検出回路と、前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する補正データを保存するとともにデータ領域およびパリティ領域を設けた少なくとも２つの不揮発性メモリと、この少なくとも２つの不揮発性メモリに保存された補正データが互いに一致するか相補的であるときにのみ補正データを出力する比較回路と、この比較回路の出力信号を入力するとともに前記駆動回路または検出回路における可変直流アンプの補正量を指定する出力用揮発性メモリとを備え、前記パリティ領域を水平パリティおよび垂直パリティで構成するとともに、データ領域およびパリティ領域の水平方向および垂直方向のデータの和が奇数または偶数に統一されるように構成しているため、データ領域、水平パリティ、垂直パリティの３値を比較することにより、容易に補正データのうちの誤っているデータを認識することができ、これにより、容易に補正データを修正することができる角速度センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの回路を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、３１は振動子で、この振動子３１は一対の駆動部３２と、この一対の駆動部３２のそれぞれの先端に配設された一対の検知部３３とにより構成されている。また前記振動子３１の駆動部３２の一方には駆動用電極３４を設けるとともに、前記駆動部３２の他方には駆動検出用電極３５を設けている。そしてまた前記振動子３１における一対の検知部３３には角速度検出用電極３６を設けている。３７はモニタ回路で、このモニタ回路３７は前記振動子３１の駆動検出用電極３５の電荷を入力する電流アンプ３８と、この電流アンプ３８の出力信号を入力するバンドパスフィルタ３９と、このバンドパスフィルタ３９の出力信号を入力する整流器４０と、この整流器４０の出力信号を入力する平滑回路４１とにより構成されている。４２はＡＧＣ回路で、このＡＧＣ回路４２は前記モニタ回路３７における平滑回路４１の出力信号を入力し、かつ前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の出力信号を増幅あるいは減衰させるものである。４３は制御回路で、この制御回路４３は前記ＡＧＣ回路４２の出力信号を入力するとともに、前記振動子３１の駆動用電極３４に駆動信号を入力するものである。そして、前記モニタ回路３７、ＡＧＣ回路４２および制御回路４３によって駆動回路４４を構成している。
【００１８】
４５はチャージアンプで、このチャージアンプ４５は前記振動子３１における一対の角速度検出用電極３６にコリオリ力により発生する電荷を電圧に変換するものである。４６は第１の検出回路で、この第１の検出回路４６は、前記チャージアンプ４５の出力信号を入力する第１のバンドパスフィルタ４７と、この第１のバンドパスフィルタ４７の出力信号を入力する第１の同期検波器４８と、この第１の同期検波器４８の出力信号を入力する第１の平滑回路４９と、この第１の平滑回路４９の出力信号を入力するとともに、増幅して角速度信号を出力する第１の可変直流アンプ５０とにより構成されている。そして、この第１の可変直流アンプ５０は、図２に示すように、アンプ本体５０ａと、このアンプ本体５０ａの増幅率を変化させる８つのラダー抵抗５０ｂとこのラダー抵抗５０ｂのオンオフを調整する８つのスイッチ５０ｃとで構成されている。５１は第２の検出回路で、この第２の検出回路５１は、前記チャージアンプ４５の出力信号を入力する第２のバンドパスフィルタ５２と、この第２のバンドパスフィルタ５２の出力信号を入力する第２の同期検波器５３と、この第２の同期検波器５３の出力信号を入力する第２の平滑回路５４と、この第２の平滑回路５４の出力信号を入力するとともに、増幅して角速度信号を出力する第２の可変直流アンプ５５とにより構成されている。５６は故障検出回路で、この故障検出回路５６は、前記第１の検出回路４６の可変直流アンプ５０の出力信号と、前記第２の検出回路５１の第２の可変直流アンプ５５の出力信号とを比較して、両者の電圧差を出力する差動アンプ５７と、この差動アンプ５７の出力信号を入力するとともに、基準電圧器５８の電圧と比較して、故障情報を出力電圧として出力する比較器５９とにより構成されている。
【００１９】
６０は第１のＡＤ変換器で、この第１のＡＤ変換器６０は第１の検出回路４６における第１の可変直流アンプ５０から出力されるアナログからなる出力信号をデジタル信号に変換するものである。６１は第２のＡＤ変換器で、この第２のＡＤ変換器６１は故障検出回路５６における比較器５９から出力されるアナログからなる故障信号をデジタル信号に変換するものである。６２は揮発性メモリで、この揮発性メモリ６２には角速度情報としての出力信号、駆動回路４４の補正データおよび故障検出回路５６から出力された故障情報等がデータとして保存されているものである。６３は３線式シリアル通信におけるスレブに相当する通信制御回路で、この通信制御回路６３は揮発性メモリ６２とデータのやり取りを行っている。
【００２０】
６４はＥＥＰＲＯＭからなる第１の不揮発性メモリで、この第１の不揮発性メモリ６４は、図３に示すように、各々８ビットからなる第１のアドレス６５、第２のアドレス６６、第３のアドレス６７、第４のアドレス６８、第５のアドレス６９、第６のアドレス７０、第１の垂直パリティ７１および第２の垂直パリティ７２とで構成されている。そして、各々のアドレスは、７ビットからなるデータ領域７３と、１ビットからなる水平パリティ７４とからなり、この水平パリティ７４により、各アドレスの“１”の個数の和が偶数になるように設定されている。例えば、第１の不揮発性メモリ６４における第１のアドレス６５は、データ領域７３に３つの“１”があるため、水平パリティ７４は“１”であり、一方、第４のアドレス６８は、データ領域７３に４つの“１”があるため、水平パリティ７４は“０”となる。また、７１は第１の垂直パリティで、この第１の垂直パリティ７１には、前記第１のアドレス６５、第２のアドレス６６、第３のアドレス６７、第４のアドレス６８および第１の垂直パリティ７１における垂直方向のビットの和が偶数になるように、“０”または“１”の値を入力している。例えば、第１のアドレス６５および第２のアドレス６６における先頭ビットは“１”であるため、第１の垂直パリティ７１における先頭ビットを“０”とすることにより、垂直方向のビットの和が偶数値“２”となっている。これと同様に、第１のアドレス６５、第２のアドレス６６および第４のアドレス６８における第２番目のビットは“１”であるため、第１の垂直パリティ７１における第２番目のビットを“１”とすることにより、垂直方向のビットの和が偶数値“４”となっている。そしてまた、７２は第２の垂直パリティで、この第２の垂直パリティ７２には、前記第５のアドレス６９および第６のアドレス７０における垂直方向のビットの和が偶数になるように、“０”または“１”の値を入力している。
【００２１】
７５はＥＥＰＲＯＭからなる第２の不揮発性メモリで、この第２の不揮発性メモリ７５は、図４に示すように、各々８ビットからなる第１のアドレス７６、第２のアドレス７７、第３のアドレス７８、第４のアドレス７９、第５のアドレス８０、第６のアドレス８１、第１の垂直パリティ８２および第２の垂直パリティ８３とにより構成されている。そして、各々のアドレスは、７ビットからなるデータ領域８４と、１ビットからなる水平パリティ８５とからなり、データ領域８４には、前記第１の不揮発性メモリ６４におけるデータ領域７３に格納されたデータと互いに、相補性を有するデータが格納されている。そしてまた、水平パリティ８５により、各アドレスの“１”の個数の和が偶数になるように設定されている。例えば、第２の不揮発性メモリ７５における第１のアドレス７６におけるデータ領域８４に４つの “１”があるため、水平パリティは“０”であり、一方、第４のアドレス７９は、データ領域８４に３つの“１”があるため、水平パリティ８５は“１”となる。また、８２は第１の垂直パリティで、この第１の垂直パリティ８２には、前記第１のアドレス７６、第２のアドレス７７、第３のアドレス７８、第４のアドレス７９および第１の垂直パリティ８２における垂直方向のビットの和が偶数になるように、“０”または“１”の値を入力している。例えば、第３のアドレス７８および第４のアドレス７９における先頭ビットが“１”であるため、第１の垂直パリティ８２における先頭ビットを“０”とすることにより、垂直方向のビットの和が偶数値“２”となっている。これと同様に、第３のアドレス７８における第２番目のビットは“１”であるため、第１の垂直パリティ８２における第２番目のビットを“１”とすることにより、垂直方向のビットの和は偶数値“２”となるものである。そしてまた、８３は第２の垂直パリティで、この第２の垂直パリティ８３には、前記第５のアドレス８０、第６のアドレス８１および第２の垂直パリティ８３のビットの和が偶数になるように、“０”または“１”の値を入力している。
【００２２】
８６は比較回路で、この比較回路８６は第１の不揮発性メモリ６４におけるデータ領域７３および第２の不揮発性メモリ７５におけるデータ領域８４に保存された補正データが相補的に一致したときのみにその補正データを選択して出力するものである。８７は出力用揮発性メモリで、この出力用揮発性メモリ８７は、前記比較回路８６から出力された補正データを保存するとともに、この出力用揮発性メモリ８７の出力データを基に、第１の可変直流アンプ５０または第２の可変直流アンプ５５の増幅度を変化させるものである。
【００２３】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【００２４】
振動子３１の駆動用電極３４に交流電圧を加えると、前記振動子３１が共振し、この振動子３１における駆動検出用電極３５に電荷が発生する。そして、この駆動検出用電極３５に発生した電荷を駆動回路４４における電流アンプ３８に入力し、正弦波形の出力電圧に変換する。そしてこの電流アンプ３８の出力電圧をモニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９に入力し、前記振動子３１の共振周波数のみを抽出し、ノイズ成分を除去した図５（ａ）に示すような正弦波形を出力する。そしてまた、前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の出力信号を整流器４０に入力することにより、負電圧成分を正電圧に変換した後、平滑回路４１に入力することにより、直流電圧信号に変換する。さらに、前記ＡＧＣ回路４２は前記平滑回路４１の直流電圧信号が大の場合には、前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の出力信号を減衰させるような信号を、一方、前記平滑回路４１の直流電圧信号が小の場合には、前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の出力信号を増幅させるような信号を制御回路４３に入力し、前記振動子３１の振動が一定振幅となるように調整するものである。
【００２５】
また、前記振動子３１の駆動部３２が駆動方向に速度Ｖで屈曲振動している状態において、前記振動子３１の長手方向の中心軸周りに振動子３１が角速度ωで回転すると、この振動子３１の検知部３３にＦ＝２ｍＶ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により前記検知部３３における一対の角速度検出用電極３６に、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すような電荷が発生する。そしてこの角速度検出用電極３６に発生する電荷はコリオリ力により発生するため、前記駆動検出用電極３５に発生する信号より位相が９０度進んでいる。そしてまた、前記一対の角速度検出用電極３６に発生した出力信号を重ね合わせることにより図５（ｄ）に示すような電荷の信号を得る。さらにチャージアンプ４５により、図５（ｅ）に示すような出力電圧に変換する。このとき、前記チャージアンプ４５はコンデンサ（図示せず）を設けており、前記角速度検出用電極３６の出力をさらに９０度進めるものである。そしてこのチャージアンプ４５の出力信号を２つの出力信号に分岐するとともに、この分岐した出力信号の一方を第１の検出回路４６における第１のバンドパスフィルタ４７により前記振動子３１の共振周波数成分のみを抽出し、ノイズ成分を除去するとともに、この第１のバンドパスフィルタ４７の出力を第１の同期検波器４８に入力し、前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の振動の周期で位相検波するとともに、前記第１のバンドパスフィルタ４７の電力電圧の負電圧成分を正電圧に変換し、図５（ｆ）に示すような出力信号を得る。そしてこの第１の同期検波器４８の出力電圧を第１の平滑回路４９および第１の可変直流アンプ５０により平滑化するとともに、増幅し、図５（ｇ）に示すような出力信号を得る。またこれと同様に、前記チャージアンプ４５の出力信号のうち、他方の出力信号から第２の検出回路５１における第２のバンドパスフィルタ５２により前記振動子３１の共振周波数成分のみを抽出し、ノイズ成分を除去するとともに、この第２のバンドパスフィルタ５２の出力を第２の同期検波器５３に入力し、前記モニタ回路３７におけるバンドパスフィルタ３９の振動の周期で位相検波させるとともに、前記第２のバンドパスフィルタ５２の出力電圧の負電圧成分を正電圧に変換し、図５（ｆ）に示すような出力信号を得る。そしてこの第２の同期検波器５３の出力電圧を第２の平滑回路５４および第２の可変直流アンプ５５により平滑化するとともに、増幅し、図５（ｇ）に示すような出力信号を得る。そして、前記第１の検出回路４６における第１の可変直流アンプ５０あるいは前記第２の検出回路５１における第２の可変直流アンプ５５の出力信号をアナログからなる角速度情報として第１のＡＤ変換器６０に入力する。そしてまた、この第１のＡＤ変換器６０は、前記可変直流アンプ５０から出力されるアナログからなる出力情報をデジタルからなる出力信号に変換するものである。
【００２６】
そして、角速度センサの通常の使用状態において、角速度センサの出力信号値を適正な値に補正するために、予め、第１の不揮発性メモリ６４および第２の不揮発性メモリ７５に補正データが格納されており、この補正データを基に、第１の可変直流アンプ５０および第２の可変直流アンプ５５におけるスイッチ５０ｃを切り替えることにより、角速度センサの出力信号を補正している。すなわち、第１の不揮発性メモリ６４および第２の不揮発性メモリ７５の各々に、互いに相補性を有する８ビットからなる補正データを入力する。そして、比較回路８６により、第１の不揮発性メモリ６４および第２の不揮発性メモリ７５に保管された補正データが一致したときのみ、その補正データを出力用揮発性メモリ８７から第１の可変直流アンプ５０および第２の可変直流アンプ５５におけるスイッチ５０ｃに入力することにより、第１の可変直流アンプ５０および第２の可変直流アンプ５５の増幅率を補正するものである。
【００２７】
ここで、例えば、図６に示すように、第１の不揮発性メモリ６４におけるデータ領域７３に格納された補正データのうち、第３のアドレス６７における第３番目のビットが“０”から“１”にデータ化けした場合を考えると、本発明の一実施の形態における角速度センサにおいては、パリティ領域を水平パリティ７４および第１の垂直パリティ７１で構成するとともに、データ領域およびパリティ領域の水平方向および垂直方向のデータの和が偶数に統一されるように構成しているため、水平パリティ７４により第３のアドレスに異常なデータが存在することが分かり、また、第１の垂直パリティにより、第３番目のビットに異常なデータが存在することが分かることになり、これにより、容易に補正データのうちの誤っているデータが、第３のアドレス６７における第３番目のビットであることを認識することができるため、容易に補正データを修正することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る角速度センサは、容易に補正データを修正することが可能な角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等に利用できる角速度センサとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態における角速度センサの回路を示すブロック図
【図２】同角速度センサの増幅アンプの等価回路図
【図３】同角速度センサにおける第１の不揮発性メモリを示す図
【図４】同角速度センサにおける第２の不揮発性メモリを示す図
【図５】同角速度センサが動作する状態を示す波形図
【図６】同角速度センサにおける第１の不揮発性メモリの補正データの１つのビットが化けた状態を示す図
【図７】従来の角速度センサの回路を示すブロック図
【図８】従来の角速度センサにおける駆動回路および検出回路を示すブロック図
【図９】従来の角速度センサの不揮発性メモリにおける補正データを示す図
【符号の説明】
【００３０】
３１  振動子
４４  駆動回路
４６，５１  検出回路
５０，５５  可変直流アンプ
６４，７５  不揮発性メモリ
７１，７２，８２，８３  垂直パリティ
７３，８４  データ領域
７４，８５  水平パリティ
８６  比較回路
８７  出力用揮発性メモリ
【図１】
2009168543.tif 000003
【図２】
2009168543.tif 000004
【図３】
2009168543.tif 000005
【図４】
2009168543.tif 000006
【図５】
2009168543.tif 000007
【図６】
2009168543.tif 000008
【図７】
2009168543.tif 000009
【図８】
2009168543.tif 000010
【図９】
2009168543.tif 000011