【2021年版】角速度センサー5選 / メーカー8社一覧
角速度センサーのメーカー8社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。
目次
角速度センサーとは
角速度センサーとは、ジャイロセンサーとも呼ばれ、１秒あたりの角度の変化量を検出します。このセンサーを使用することにより、物体の姿勢や向き、振動などを検知することができます。自動車では、カーナビゲーションでの自車位置検知、横滑り防止装置の旋回速度検知、スマートフォンやデジタルカメラの手ブレ補正などにも使われています。ジャイロセンサーの種類は主に回転機械式、振動式、光学式などがあり、用途に応じて選択する必要があります。
角速度センサーの使用用途
角速度センサーは、近年では様々な機器に使われています。以下にその一例を示します。
- 自動車
カーナビゲーションでは、自車の位置を検知するために使われます。特にGPSが受信できない場所では、角速度を検知することで現在地を特定します。
車両制御用として、車の挙動を検知して横滑り防止装置などに使われています。 - スマートフォン
スマートフォンの向きや回転などの検知に使われています。また、カメラの手ブレ振動検知にも使われます。
角速度センサーの原理
角速度センサーは、回転機械式、光学式、振動式などの方式があります。
以下に、それぞれの方式について説明します。
- 回転機械式
コリオリ力と呼ばれる、回転する物体に働く見かけの力を利用して検出します。回転する物体に角速度を与えると回転軸を傾けようとするトルクが発生します。このトルクを検出することで角速度の検出ができます。 - 光学式
サニャック効果と呼ばれる、回転する円形の光路を回転方向に沿って光が１周する時間と逆方向に１周する時間に差が発生することによる時間差から、光の周波数、光の強度、干渉を求め、角速度を算出します。 - 振動式
現在、最も一般的な方式で、静電容量式と圧電式があります。
静電要領式は、可動電極と固定電極がある場合に、可動電極が動くことによる静電要領の変化により角速度を検出します。
圧電式では、圧電性の物質は振動を発生することができ、コリオリ力により発生した移動を測定し角速度を検出します。
角速度センサーのメリット
精度の高い角速度センサーには、以下のような特徴があります。
- 電子機器そのものやその周辺の環境で発生するノイズ（雑音）は測定の誤差や誤動作の原因にもなります。ジャイロセンサーについてはノイズレベルが低く、安定した測定ができます。
- 0 点温度特性という周囲温度の変化による初期値（0 点）の変化や、感度温度特性の安定度が高いです。
また、加速度のような角速度以外の振動や、衝撃に対する影響が少ないことが、精度と安定度の高いセンサーを見極めるポイントになります。
角速度センサーと加速度センサーの違い
角速度センサーと加速度センサーは、いずれも慣性空間（慣性の法則が成り立つ空間）の動きを検出するセンサーの一種ですが、測定する動作が異なります。角速度センサーは、モノの回転や向きの変化を検知し、加速度センサーはモノの移動速度を検知するものです。
上記のようにそれぞれに特徴がありますが、それぞれの検知センサーのみでモノの複雑な動きは検知できず、両方のセンサーを活用した機器が多いです。センサーを2、3 軸と多角的に配置することでより精度の高いモノの動きを検知できます。
しかし、精度を高めるためにセンサーを増やしすぎるとコストやセンサーの置き場の関係から実現が難しいことがあります。そのため、角速度センサーと加速度センサーを複合した多軸慣性センサーなども登場しています。
ロボットの動作に欠かせない角速度センサー
ロボットの開発には、安定的に倒れないようにバランスを取りながら二足歩行で歩いたり、障害物を避けるような動作が出来るかが課題となっています。その動作を実現ためにセンサーが欠かせず、そのひとつが角速度センサーです。ロボットが倒れそうになる時の回転速度が信号として計測され、その信号と逆方向にモータを動かすことで転倒を防ぎます。
1 つのロボットに対し2、3 軸のセンサーを搭載されていることで転倒を防止し、年々高性能なジャイロセンサーが開発されているにより、ロボットにスムーズな動きが生まれています。
参考文献
https://mems.tamagawa-seiki.com/tec_info/
https://www5.epsondevice.com/ja/information/technical_info/pdf/automotive_gyro.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejsmas1995/116/4/116_4_131/_pdf
https://go.alps.jp/l/506151/2018-09-03/sx9dz
https://www.fa.omron.co.jp/product/special/knowledge/prox/magnetic_type/principle_structure.html
https://www.akm.com/jp/ja/technology/technical-tutorial/basic-knowledge-magnetic-sensor/magnetic-sensor/
https://www.jae.com/Motion_Sensor_Control/Description/
https://industrial.panasonic.com/jp/ss/technical/b14
https://ednjapan.com/edn/articles/1406/09/news014.html https://www5.epsondevice.com/ja/information/technical_info/gyro/check.html
https://04510.jp/times/articles/-/2225?page=1
https://contents.zaikostore.com/semiconductor/1913/
角速度センサーのメーカー情報
角速度センサーのメーカー8社一覧
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- 株式会社村田製作所 会社公式サイト
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- 株式会社共和電業 会社公式サイト
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- 多摩川精機株式会社 会社公式サイト
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- 丸文株式会社 会社公式サイト
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- 三協インタナショナル株式会社 会社公式サイト
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- パナソニック株式会社 会社公式サイト
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- サンハヤト株式会社 会社公式サイト
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- アナログ・デバイセズ株式会社 会社公式サイト
角速度センサーのメーカーランキング
社員数の規模
- 1 パナソニック株式会社
- 2 株式会社村田製作所
- 3 丸文株式会社
設立年の新しい会社
- 1 アナログ・デバイセズ株式会社
- 2 三協インタナショナル株式会社
- 3 サンハヤト株式会社
歴史のある会社
- 1 丸文株式会社
- 2 パナソニック株式会社
- 3 多摩川精機株式会社
角速度センサー5選
ジャイロセンサ
株式会社村田製作所
画像出典: 株式会社村田製作所公式サイト特徴
ジャイロセンサは、シリコンを3次元構造に成形しセンサ精度を高めた「3D MEMS (3次元・マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム) 」技術と高度な集積回路技術によって作られています。
1軸または2軸のジャイロスコープと3軸加速度センサが一体化したジャイロセンサです。
用途としては、高い安全性が求められる自動運転や、高精度・高信頼性が要求される求められるプラットフォームの制御、運動解析および制御、誘導システムおよびナビゲーションシステムなどへの使用に適しています。
株式会社村田製作所の会社概要
- 会社所在地: 京都府長岡京市東神足 (ひがしこうたり) 1丁目10番1号
- URL: https://www.murata.com/ja-jp?intcid5=com_xxx_xxx_cmn_hd_xxx
- 創業: 1950年
- 従業員数: 74,109人
GSAT-A-9003軸ジャイロセンサ
株式会社共和電業
画像出典: 株式会社共和電業公式サイト特徴
「GSAT-A-900」は、３方向の角速度が同時に計測可能な３軸ジャイロセンサです。
大きさは10×8×20mm、重さは約10gの小型で軽量であることが特徴のジャイロセンサです。
耐衝撃性に優れているので、姿勢計測に適しています。
性能としては、許容過負荷は1000%、許容衝撃負荷は9807m/s2(1000G)、定格容量は±15.71rad/s (±900deg/s)、許容温度範囲は-10℃～60℃です。
株式会社共和電業の会社概要
- 会社所在地: 東京都調布市調布ヶ丘3-5-1
- URL: https://www.kyowa-ei.com/jpn/
- 創業: 1949年
- 従業員数: 900人
2軸レートジャイロTAG242
多摩川精機株式会社
画像出典: 多摩川精機株式会社公式サイト特徴
２軸レートジャイロ「TAG242」は、コリオリ現象の原理を利用して製作された角速度検出ジャイロです。
小さくて軽く、フレクシャ・トルカ・ジャイロロータ・ピックオフ・ドライブモータなどのパーツで作られており、全体の部品数が少ないので、精度および信頼性が高いことが特徴です。
２軸レートジャイロ１台で２軸の角速度を計測することが可能であり、空間安定装置やストラップダウン型の慣性装置などにおいて使用できます。
多摩川精機株式会社の会社概要
- 会社所在地: 長野県飯田市大休1879
- URL: https://www.tamagawa-seiki.co.jp/
- 創業: 1938年
- 従業員数: 758人
ジャイロセンサ
パナソニック株式会社
画像出典: パナソニック株式会社公式サイト特徴
ジャイロセンサは、圧電薄膜を表面に直接形成したMEMSシリコン音叉とベアチップASICを1 つのセラミックパッケージ内に実装した、小型のジャイロセンサです。
SMDタイプであり、耐衝撃性および耐振動特性が高く、自己診断機能が内蔵されており、システムのフェールセーフに適応していることが特徴です。
用途としては、自動車の横滑り防止装置(ESC)や自動車のロールオーバ検出、各種産業用機器の姿勢制御の使用に適しています。
パナソニック株式会社の会社概要
- 会社所在地: 大阪府門真市大字門真1006番地
- URL: https://www.panasonic.com/jp/home.html
- 創業: 1935年
- 従業員数: 259,835人
9軸慣性センサーモジュール（3軸加速度、3軸ジャイロ、3軸地磁気）
サンハヤト株式会社
画像出典: サンハヤト株式会社公式サイト特徴
9軸慣性センサーモジュール（３軸加速度、３軸ジャイロ、３軸地磁気）は、STマイクロ製の９軸環境センサーLSM9DS1をピッチ変換した機器です。
インターフェースは、I2CまたはSPIによる通信が可能です。
仕様としては、３軸の加速度センサおよび３軸のジャイロセンサ（角速度）さらに、３軸の地磁気センサが付属されており、全部で９軸の計測が可能です。
電源はDC1.9～3.6V、大きさは33.0×23.0mm、基板の厚さは1.0mmです。
サンハヤト株式会社の会社概要
- 会社所在地: 東京都豊島区南大塚3丁目40番1号
- URL: https://www.sunhayato.co.jp
- 創業: 1962年
- 従業員数: 40人