ジャイロセンサの出力について

質問

現在、ジャイロセンサを用いた実験を行っているのですが、
ジャイロセンサをプラス方向に運動させ、
運動を急に止めるとマイナスの値が出力されてしまいます。
このマイナス成分をなくすためにはどのようにしたら良いでしょうか。
実験ではMATLAB/Simulink、dSPACEを使用しています。
ジャイロセンサは、KYOHRITSUのSK-GYRO(村田製作所製の
圧電振動ジャイロ「ENC03J」にローパス、ハイパスフィルタが
ついています)です。
また、急停止してもマイナスの値が出力されないようなジャイロセンサ
をご存知の方はご教授お願いします。
宜しくお願いします。

回答No.4

rugby2008

昨日の,回答はちょっと不親切でした。もう一度,順序立てて説明します。
まず　貴殿の使用している回路は,微分回路と積分回路からなるバンドパスフィルター回路です。　今,お悩みの現象は,微分回路としての特性をどうしたものかと質問であることを認識してください。
従って,対処方法の一つは、微分回路のC1とR1を取り除くことです。センサ出力信号をOPの＋へ結ぶことで,　お悩みの現象は消えます。

どうしても,DC成分のドリフトを除去したいのでしたら,今回の回路としては,角速度信号ではなくて,加角速度信号になっているということで、微分信号を積算して,角速度信号にしてください。　すなわち,角度にするには,時間の2重積分です。積分定数を調整する必要があります。
私は,1番目の,微分回路部分を除去することをお勧めします。　それでもドリフトが気になるようでしたら,エプソントヨコムの素子を使用してみたら如何ですか？　村田さんの素子でも,短時間の角度変化の測定でしたら、ドリフト量は,あまり気になりません。　温度変化によるDC成分の変化はどうしても気になるでしょうから,　AD変換後の温度補正による,処置をする手もあります。　　頑張ってください。

回答No.3

rugby2008

村田さんの推奨回路を使用している思います。　この回路は,ゼロ点ドリフトを除去するために,ハイパスフィルターが入っています。
私は,エプソントヨコム製のXV-3500BCを利用しました。DC成分をカットする部分をやめて,利用しています。
元々、センサの温度特性も良いので,DC成分のドリフトは無視できます。 基本的に,この問題を解決するには,DC成分をカットしないことです。（私は,センサ出力の最初のコンデンサーを取り外して、ショートする回路にして,そのような応答特性を回避しています。）

参考URL：

http://rugbysensor.com/~ohata/

回答No.2

inara1

＞ハイパスフィルタの4.7[μF]をショートしてみたのですが、それでも急減速したときマイナスの値がでてしまいました

そうですか。ショートしてもマイナスになるのなら、コンデンサに溜まった電荷によるものではないのですね。4.7μFのコンデンサをショートした状態で急減速したとき、CN2 の出力でなく、ジャイロセンサの出力端子にもマイナスの信号が出ますか？

回答No.1

inara1

ジャイロモジュールはこれ（http://www.kyohritsu.com/CATALOG/SENSOR/PHOTO/skgyro.jpeg）ですね。マイナスの値が出力されるというのはコネクタ2（CN2）のところですね。

ジャイロモジュールの内部回路（http://www.kyohritsu.com/CATALOG/SENSOR/PICTURE/skgyro.gif）を見ると、CN2 の出力は、1.2V（静止時）を中心に振れますが、OPアンプの負側の電源電圧が 0V なので、マイナスの出力が出ることはないと思います。

ただ、ハイパスフィルタに使われているコンデンサの容量が大きいので、急減速したとき、過渡的にハイパスフィルタの出力がマイナスになるのかもしれません。その場合はコンデンサの容量を 1μF などに落とせばよくなるかもしれませんが、同時に、ゆっくりした動きにに対する感度が落ちます。ゆっくりした動きにに対する感度を落とさないようにするには、ハイパスフィルタに使われているコンデンサの容量と抵抗の積を一定にすることです（ コンデンサを 1μF にしたら、抵抗を 470kΩ にする）。

全体の感度を落としてもいいのなら、10kΩの抵抗を 22kΩとか 33kΩ とかに変更すれば、出力信号は小さくなりますが、マイナス側に振れにくくなると思います。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
回路のことはよく分からないのでとても参考になりました。

SK-GYROの説明書に、「ハイパスフィルタの4.7[μF]で、
DCカットする回路となっていますが、0.3[Hz]以下の場合、
微分された出力となり、データの取り扱いが面倒となります。
これを避けるため、動作確認後は、4.7[μF]をショートして
ご使用されたほうが計測用途としてデータの扱い及び意味合いが
明確となります(∵一般に角速度はDC成分が重要となるため)。」
とあったため、ハイパスフィルタの4.7[μF]をショートしてみたの
ですが、それでも急減速したときマイナスの値がでてしまいました。

inara1さんからご教授していただいた方法は、ハイパスフィルタの
4.7[μF]をショートする方法とは全く別の感じなのでしょうか。