專利名稱：用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備。
技術(shù)背景
一直以來，陀螺儀已知被作為用于感測角速度的角速度傳感器。在陀螺儀中，具體地，使用振動器的陀螺儀被稱作振動陀螺儀，該振動陀螺儀被廣泛地用在各種用途中，諸如用于感測攝像機(jī)或數(shù)字靜物照相機(jī)(digital stillcamera)中的握手(hand-shake)，用于感測車導(dǎo)航系統(tǒng)中的方向，用于控制車輛中的移動物體的形態(tài)(posture)等等。
該陀螺儀通過使用振動物體的科里奧利力(Coriolis force)來測量角速度。
科里奧利力由下面的等式(1)來表示
F = 2mV Ω (1)
其中，F(xiàn)是科里奧利力，m是質(zhì)量，V是速度，以及Ω是角速度。
根據(jù)等式⑴，由科里奧利力導(dǎo)致的角速度Ω被表示為Ω = 2mV/F。當(dāng)對物體施加恒定的速度V時，角速度Ω可以通過測量科里奧利力F來獲得。
F、V、Ω是具有相互垂直的方向的向量。例如，通過在χ方向上施加速度V并測量 y方向上的科里奧利力F，來獲得ζ方向上的角速度Ω。
另外，可以通過在Z方向上施加速度V并測量y方向禾Π X方向上的科里奧利力F， 來獲得X方向和y方向上的角速度Ω。
也就是說，需要改變振動物體的振動方向，以測量各個方向上的角速度。
由于陀螺儀通常對具有高Q值的物體進(jìn)行振動，所以因慣性影響產(chǎn)生的振動需要大量的停止時間，以便通過在Z軸上進(jìn)行驅(qū)動來測量X方向和y方向上的角速度，并然后在改變物體的移動方向之后，通過在χ軸上進(jìn)行驅(qū)動來測量ζ軸上的角速度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備，該設(shè)備能夠在方向改變時使驅(qū)動時間最小。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備，該設(shè)備包括驅(qū)動單元，用于根據(jù)起始控制信號，來驅(qū)動角速度傳感器的振動器基于相應(yīng)的軸進(jìn)行振動；定時控制單元，用于輸出起始控制信號到驅(qū)動單元，其中當(dāng)基于軸驅(qū)動穩(wěn)定部分 (drive stabilization section)和驅(qū)動停止部分(drive off section)對一個軸進(jìn)行驅(qū)動時，所述起始控制信號使得該軸在軸驅(qū)動穩(wěn)定部分期間等待并然后在該相應(yīng)軸的驅(qū)動停止部分期間控制另一軸啟動；以及感測單元，用于感測從角速度傳感器輸出的輸出值以生成和輸出軸向角速度信號。
驅(qū)動單元可以包括振蕩電路，該振蕩電路用于根據(jù)起始控制信號來驅(qū)動角速度傳感器的振動器基于相應(yīng)的軸進(jìn)行振動。
定時控制單元可以輸出起始控制信號，以用于在進(jìn)入驅(qū)動停止部分的同時控制另一軸啟動。
定時控制單元可以包括驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器，用于根據(jù)角速度傳感器的輸出信號來檢測和輸出振動器是否進(jìn)入驅(qū)動穩(wěn)定部分；驅(qū)動停止部分進(jìn)入檢測器，用于根據(jù)角速度傳感器的輸出信號來檢測和輸出振動器是否進(jìn)入驅(qū)動停止部分；以及起始控制信號輸出裝置，用于在輸出針對一個軸的起始控制信號之后，在由驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器檢測到的驅(qū)動穩(wěn)定部分期間維持相同的狀態(tài)，以及在由驅(qū)動停止部分進(jìn)入檢測器檢測到的驅(qū)動停止部分期間生成和輸出用于驅(qū)動另一軸的起始控制信號。
定時控制單元還可以包括用于存儲關(guān)于多個軸的驅(qū)動順序的驅(qū)動順序存儲器，并且起始控制信號輸出裝置可以根據(jù)在驅(qū)動順序存儲器中存儲的軸的順序來輸出用于驅(qū)動角速度傳感器的振動器的起始控制信號。
感測單元可以包括差動電路，用于差動地放大來自振動器的檢測信號；同步檢測電路，用于檢測由差動電路差動地放大的信號，以將檢測到的信號作為檢測信號進(jìn)行輸出；以及整流電路，用于對從同步檢測電路輸出的檢測信號進(jìn)行整流，以將整流后的信號作為檢測電壓信號進(jìn)行輸出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖2是示出了由圖1中的定時控制單元來生成起始驅(qū)動信號的過程的時序圖3是圖1中的定時控制單元的內(nèi)部框圖；以及
圖4是圖1中的驅(qū)動單元和感測單元的內(nèi)部框圖。
具體實(shí)施方式
在本說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和詞語不應(yīng)被解釋為局限于典型含義或詞典定義，而應(yīng)基于發(fā)明者能夠適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的概念來最合適地描述他/她知曉的實(shí)施本發(fā)明的最好方法的規(guī)則被解釋為具有與本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的含義和概念。
通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將會更清楚地被理解。在說明書中，在向整個附圖的組件添加參考標(biāo)記時，需要注意的是，相同的參考標(biāo)記指代相同的組件，即使各組件顯示于不同的附圖中。此外，當(dāng)確定對與本發(fā)明相關(guān)的公知技術(shù)的詳細(xì)說明會模糊本發(fā)明的主旨時，將省略對其的詳細(xì)說明。
下面，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備包括定時控制單元10、驅(qū)動單元20、感測單元30和角速度傳感器40。
定時控制單元10輸出起始控制信號。當(dāng)一個軸被驅(qū)動時，每個起始控制信號基于4軸起始部分、以及軸驅(qū)動穩(wěn)定部分和軸驅(qū)動停止部分來在該相應(yīng)軸的軸驅(qū)動停止部分期間控制另一個軸啟動。
優(yōu)選地，定時控制單元10輸出在進(jìn)入驅(qū)動停止部分的同時控制另一個軸啟動的起始控制信號。
例如，如圖2所示，定時控制單元10輸出ζ軸起始控制信號，該ζ軸起始控制信號通過驅(qū)動信號來執(zhí)行ζ軸驅(qū)動，從而控制角速度傳感器40的振動器通過驅(qū)動單元20的驅(qū)動而基于ζ軸啟動。
隨后，定時控制單元10檢測驅(qū)動穩(wěn)定部分以在驅(qū)動穩(wěn)定部分期間維持等待狀態(tài)， 然后，當(dāng)檢測到進(jìn)入到ζ軸驅(qū)動停止部分時，向驅(qū)動單元20輸出用于角速度傳感器40的χ 軸驅(qū)動的軸起始控制信號，以控制角速度傳感器40的振動器基于χ軸被驅(qū)動。
圖3示出了執(zhí)行該功能的定時控制單元10的一個示例。定時控制單元10包括驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器11、驅(qū)動停止部分檢測器12、驅(qū)動順序存儲器13和起始控制信號輸出裝置14。
在起始控制信號輸出裝置14輸出起始控制信號之后，驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器11根據(jù)角速度傳感器40的輸出來檢測和輸出角速度傳感器40的振動器是否關(guān)于相應(yīng)的軸進(jìn)入驅(qū)動穩(wěn)定部分。
在角速度傳感器40在預(yù)定時間段期間被驅(qū)動之后，驅(qū)動停止部分檢測器12根據(jù)角速度傳感器40的輸出來檢測和輸出相應(yīng)的振動器是否進(jìn)入驅(qū)動停止部分。
然后，驅(qū)動順序存儲器13存儲與多個軸相關(guān)的驅(qū)動順序，并且驅(qū)動順序可以根據(jù)用戶的設(shè)定而被改變。
同時，起始控制信號輸出裝置14根據(jù)起始控制信號在驅(qū)動順序存儲器13中的存儲順序、響應(yīng)于角速度傳感器40的驅(qū)動請求信號來輸出用于驅(qū)動角速度傳感器40的起始控制信號。
在此，在根據(jù)起始控制信號在存儲器13中的存儲順序輸出針對初始軸的起始控制信號之后，起始控制信號輸出裝置14在由驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器11檢測到的驅(qū)動穩(wěn)定部分期間維持相同的狀態(tài)，以及在驅(qū)動停止部分檢測器12檢測到的驅(qū)動停止部分期間根據(jù)所述順序來生成和輸出用于驅(qū)動另一軸的起始控制信號。
這樣，可以通過在驅(qū)動停止部分期間當(dāng)起始控制信號輸出裝置14輸出起始控制信號時執(zhí)行重疊驅(qū)動，使得單質(zhì)多軸(single mass multi-axial)傳感器中的采樣時間得到明顯改善。
由于采樣時間減少了，所以可以改善角速度傳感器的大大依賴于采樣時間的測量頻率帶寬。
接下來，驅(qū)動單元20根據(jù)從定時控制單元10輸出的起始控制信號、基于相應(yīng)的軸來驅(qū)動角速度傳感器40的振動器。
感測單元30感測從角速度傳感器40生成和輸出的輸出值，以生成和輸出軸向角速度信號。
圖4是示出了驅(qū)動單元20和感測單元30的示例的框圖。
驅(qū)動單元20由振蕩電路20a組成，并且感測單元30包括差動電路30a、同步檢測電路30b和整流電路30c。
振動器連接到驅(qū)動單元20和感測單元30的端子1、2、3和4。
對于驅(qū)動單元20而言，振蕩電路20a連接到用于檢測振動器的電極，并且連接到用于驅(qū)動振動器和同步檢測電路30b的電極，以及振蕩電路20a由自振蕩電路構(gòu)成。
由于該構(gòu)造，來自振蕩電路20a的振蕩信號作為驅(qū)動信號被施加到振動器上，從而驅(qū)動振動器。
來自振動器的檢測信號被施加到差動電路30a，并然后被差動電路30a差動地放大。來自振蕩電路20a的振蕩信號作為用于同步檢測的信號被施加到同步檢測電路30b。 同步檢測電路30b對與用于同步檢測的信號同步的差動放大后的信號進(jìn)行檢測，并輸出差動放大后的信號作為檢測信號。該檢測信號被整流電路30c整流，并作為檢測電壓信號從輸出端子被輸出。
同時，根據(jù)驅(qū)動單元20的驅(qū)動信號來驅(qū)動角速度傳感器40，以計(jì)算和輸出角速度值。
角速度傳感器40具有多種形狀，諸如音叉形狀、H形狀、T形狀或音片形狀等等。
角速度傳感器40包括振動器，并且科里奧利力(內(nèi)力)因振動器的振動和旋轉(zhuǎn)而生成。感測單元30感測因科里奧利力而從角速度傳感器40生成的信號，以計(jì)算和輸出角速度傳感器40的旋轉(zhuǎn)角速度。
如上所述，本發(fā)明能夠通過執(zhí)行重疊驅(qū)動來明顯改善單質(zhì)多軸傳感器中的采樣時間。
所以，由于采樣時間減少了，本發(fā)明能夠改善角速度傳感器的大大依賴于采樣時間的測量頻率帶寬。
雖然為了示出的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求書所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改、 添加和替換都是可能的。因此，這種修改、添加和替換也應(yīng)該被理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備，該設(shè)備包括驅(qū)動單元，用于根據(jù)起始控制信號來驅(qū)動角速度傳感器的振動器基于相應(yīng)的軸進(jìn)行振動；定時控制單元，用于輸出所述起始控制信號到所述驅(qū)動單元，其中當(dāng)基于軸驅(qū)動穩(wěn)定部分和驅(qū)動停止部分對一個軸進(jìn)行驅(qū)動時，所述起始控制信號使得該軸在所述軸驅(qū)動穩(wěn)定部分期間等待，并然后在該相應(yīng)軸的驅(qū)動停止部分期間控制另一軸啟動；以及感測單元，用于感測從所述角速度傳感器輸出的輸出值以生成和輸出軸向角速度信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述驅(qū)動單元包括振蕩電路，該振蕩電路用于根據(jù)所述起始控制信號來驅(qū)動所述角速度傳感器的振動器基于所述相應(yīng)軸進(jìn)行振動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述定時控制單元輸出所述起始控制信號，以用于在進(jìn)入所述驅(qū)動停止部分的同時控制另一軸啟動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述定時控制單元包括驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器，用于根據(jù)所述角速度傳感器的輸出信號來檢測和輸出所述振動器是否進(jìn)入所述驅(qū)動穩(wěn)定部分；驅(qū)動停止部分進(jìn)入檢測器，用于根據(jù)所述角速度傳感器的所述輸出信號來檢測和輸出所述振動器是否進(jìn)入所述驅(qū)動停止部分；以及起始控制信號輸出裝置，用于在輸出針對一個軸的起始控制信號之后，在由所述驅(qū)動穩(wěn)定部分檢測器檢測到的驅(qū)動穩(wěn)定部分期間維持相同的狀態(tài)，以及在由所述驅(qū)動停止部分進(jìn)入檢測器檢測到的驅(qū)動停止部分期間生成和輸出用于驅(qū)動另一軸的起始控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述定時控制單元還包括用于存儲關(guān)于多個軸的驅(qū)動順序的驅(qū)動順序存儲器，并且所述起始控制信號輸出裝置根據(jù)在所述驅(qū)動順序存儲器中存儲的軸的順序來輸出用于驅(qū)動所述角速度傳感器的振動器的所述起始控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述感測單元包括 差動電路，用于差動地放大來自所述振動器的檢測信號；同步檢測電路，用于檢測由所述差動電路差動地放大的信號，以將檢測到的信號作為檢測信號進(jìn)行輸出；以及整流電路，用于對從所述同步檢測電路輸出的所述檢測信號進(jìn)行整流，以將整流后的信號作為檢測電壓信號進(jìn)行輸出。
全文摘要
本文公開了一種用于驅(qū)動多軸角速度傳感器的設(shè)備。該設(shè)備包括驅(qū)動單元；定時控制單元，用于輸出起始控制信號到所述驅(qū)動單元，其中當(dāng)一個軸被驅(qū)動時，每個起始控制信號基于軸起始部分、以及軸驅(qū)動穩(wěn)定部分和軸驅(qū)動停止部分來在該相應(yīng)軸的軸驅(qū)動停止部分期間控制另一個軸啟動；以及感測單元。所以，本發(fā)明能夠顯著地改善多軸傳感器中的采樣時間。
文檔編號G01P1/04GK102539810SQ20111016086
公開日2012年7月4日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李汀苑, 李秉烈, 鄭鎬燮, 黃炳元 申請人:三星電機(jī)株式會社