DE10010036A1

DE10010036A1 - Acceleration sensor includes an encoder which changes binary signals output from the sensors into an encoded form according to thresholds, and outputs an acceleration measurement value in encoded form

Info

Publication number: DE10010036A1
Application number: DE2000110036
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bahr
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-06

Abstract

The acceleration sensor includes a coder which changes binary signals output from the sensors into an encoded form, and outputs an acceleration measurement value in encoded form. The sensors generate the binary signal as soon as the acceleration of an accelerating body exceeds their assigned threshold values.

Description

Die Erfindung betrifft zum einen einen Beschleunigungssensor zur Erzeugung eines die Beschleunigung eines Körpers repräsentierenden Meßwertes, mit einer Vielzahl von jeweils ein Binärsignal erzeugenden Einzelsensoren, wobei die Einzelsensoren das Binärsignal jeweils dann erzeugen, sobald die Beschleunigung des Körpers einen den Einzelsensoren jeweils individuell zugeordneten Schwellenwert überschreitet und wobei die Schwellenwerte über einen vorbestimmten Beschleunigungsbereich verteilt sind.The invention relates on the one hand to an acceleration sensor for generating a Acceleration of a measured value representing a body, with a large number of each produce a binary signal individual sensors, the individual sensors Generate binary signal as soon as the acceleration of the body one Individual sensors exceed individually assigned threshold values and where the threshold values are distributed over a predetermined acceleration range.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Beschleunigungssensor zur Erzeugung eines die Beschleunigung eines Körpers repräsentierenden Meßwertes mit einer beweglich mit dem Körper verbundenen seismischen Masse, welche aufgrund einer Beschleunigung des Körpers aus einer Ruhelage auslenkbar ist.The invention further relates to an acceleration sensor for generating a Acceleration of a measured value representing a body with a movable one seismic mass associated with the body due to an acceleration the body can be deflected from a rest position.

Derartige Beschleunigungssensoren sind zum Beispiel aus der DE 44 11 130 A1 bekannt. Diese deutsche Offenlegungsschrift offenbart eine Sensoreinheit mit mindestens einem Beschleunigungssensor zum Beispiel zur Kfz-Airbagauslösung und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die einzelnen Beschleunigungssensoren werden in mikromechanischer Technik aus einer schwingfähigen Biegefeder mit daran befestigter seismischer Masse gefertigt. Um einen möglichst großen Beschleunigungsbereich mit der Sensoreinheit erfassen zu können, wird entweder vorgeschlagen, mehrere Beschleunigungssensoren mit jeweils unterschiedlichen seismischen Massen und äquidistant angeordneten Positionsfühlern oder Beschleunigungssensoren mit gleichen Massen aber unterschiedlich beabstandeten Positionsfühlern für jede Beschleunigungsrichtung vorzusehen. Alternativ wird vorgeschlagen, nur einen Beschleunigungssensor allerdings mit einer Vielzahl von Positionsfühlern, welche jeweils unterschiedliche Beschleunigungsschwellenwerte repräsentieren, für jede Beschleunigungsrichtung vorzusehen.Such acceleration sensors are for example from DE 44 11 130 A1 known. This German publication discloses a sensor unit with at least an acceleration sensor for example for triggering a vehicle airbag and a method for its manufacture. The individual acceleration sensors are in micromechanical technology from a vibrating spiral spring with attached seismic mass manufactured. To achieve the largest possible acceleration range with the To be able to detect the sensor unit is proposed, several Acceleration sensors with different seismic masses and equidistantly arranged position sensors or acceleration sensors with the same Masses but differently spaced position sensors for each Provide acceleration direction. Alternatively, only one is suggested Acceleration sensor, however, with a variety of position sensors, each of which represent different acceleration thresholds, for each Provide acceleration direction.

Wenn der Körper, mit dem die Sensoreinheit fest verbunden ist, beschleunigt, schlägt das mit ihm verbundene beschriebene Feder-Masse-System aus. Bei Erreichen einer bestimmten Auslenkung erzeugt ein Positionsfühler ein elektrisches binäres Fühlersignal, welches das Überschreiten einer Schwelle für die Beschleunigung des Körpers anzeigt. Die Vielzahl der binären Fühlersignale bildet einen Code, aus dem eine Auswerteschaltung zumindest näherungsweise die Stärke der Beschleunigung bestimmen kann.If the body to which the sensor unit is firmly connected accelerates, it beats connected with it described spring-mass system. When you reach one certain displacement, a position sensor generates an electrical binary sensor signal, which indicates the crossing of a threshold for the acceleration of the body. The large number of binary sensor signals forms a code from which one Evaluation circuit at least approximately the strength of the acceleration can determine.

Als Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinheit ist anzusehen, daß die Anzahl der Ziffern des von den binären Fühlersignalen gebildeten Codes gleich der Anzahl der Fühlersignale ist. Daher kann, wenn zur Erzielung einer hohen Auflösung viele Positionsfühler für eine Beschleunigungsrichtung vorgesehen sind, die Codelänge sehr groß und damit nur schwer handhabbar sein. Es mangelt daher beim Stand der Technik an einer Kodierung der von den binären Fühlersignalen gelieferten Binärinformationen, so daß die Auswertung der Fühlersignale effektiver durchgeführt werden kann.A disadvantage of this sensor unit known from the prior art is that that the number of digits of the code formed by the binary sensor signals is the same the number of sensor signals. Therefore, if to achieve high resolution Many position sensors are provided for an acceleration direction, the code length very large and therefore difficult to handle. The state of the Technique on a coding of the delivered by the binary sensor signals Binary information so that the evaluation of the sensor signals is carried out more effectively can be.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Beschleunigungssensoren zur Erzeugung eines die Beschleunigung eines Körpers repräsentierenden Meßwertes derart weiterzubilden, daß der Wert für die Beschleunigung des Körpers am Ausgang der Beschleunigungssensoren als kodierter/komprimierter Meßwert zur Verfügung steht.It is therefore the object of the present invention to provide acceleration sensors Generation of a measured value representing the acceleration of a body in this way to further develop that value for the acceleration of the body at the exit of the Acceleration sensors are available as coded / compressed measured values.

Diese Aufgabe wird gemäß dem eingangs genannten ersten Beschleunigungssensor durch einen die Binärsignale der Einzelsensoren in den Meßwert für die Beschleunigung umwandelnden Kodierer gelöst, so daß der Meßwert in kodierter Form vorliegt.This task is performed according to the first acceleration sensor mentioned at the beginning through one the binary signals of the individual sensors into the measured value for the acceleration converting encoder solved so that the measured value is available in coded form.

Wenn der Meßwert für die Beschleunigung eines Körpers in kodierter Form vorliegt, hat dies den Vorteil, daß die Information über den gemessenen Beschleunigungswert in komprimierter Form vorliegt und daß deshalb der Aufwand für eine nachfolgende Bearbeitung des Meßwertes reduziert werden kann.If the measured value for the acceleration of a body is available in coded form this has the advantage that the information about the measured acceleration value in compressed form and that is why the effort for a subsequent one Processing of the measured value can be reduced.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Meßwert in binär kodierter Form vorliegt, weil er dann ohne aufwendige weitere Umformungen von handelsüblichen standardmäßigen digitalen Bauelementen weiterverarbeitet werden kann.It is particularly advantageous if the measured value is in binary coded form because it then without complex further transformations of standard commercial ones digital components can be processed.

Die Aufgabe wird weiterhin bei dem zweiten eingangs genannten Beschleunigungssensor durch eine kodierte Meßskala gelöst, von welcher der die Auslenkung der Masse und damit die Beschleunigung des Körpers repräsentierende Meßwert in kodierter Form ablesbar ist.The task continues with the second acceleration sensor mentioned at the beginning solved by a coded measuring scale, of which the deflection of the mass and thus the measured value representing the acceleration of the body in coded form is readable.

Bei einer Beschleunigung des Körpers wird die seismische Masse über einen bestimmten diskreten Bereich der Meßskala ausgelenkt, wobei dieser Bereich eine bestimmte Beschleunigung des Körpers repräsentiert. Der durch den diskreten Bereich repräsentierte Beschleunigungswert ist in dem Bereich als Code optisch dargestellt. Bei einer Auslenkung der Masse kann deshalb der entsprechende kodierte Beschleunigungsmeßwert unmittelbar von der Meßskala abgelesen werden, ohne daß es einer zusätzlichen Umwandlung von Meßsignalen bedarf.When the body accelerates, the seismic mass is above a certain one discrete area of the measuring scale deflected, this area a certain Represented acceleration of the body. The one through the discrete area represented acceleration value is optically represented in the area as a code. At a deflection of the mass can therefore be coded accordingly Acceleration measured value can be read directly from the measuring scale without it requires an additional conversion of measurement signals.

Weiterhin bietet die Meßskala den Vorteil, daß ein großer Beschleunigungsbereich mit Hilfe lediglich eines Masse-Feder-Systems ausgewertet werden kann. Es bedarf also nicht einer Vielzahl von binären Einzelsensoren, was den Kostenaufwand und die Anfälligkeit des Systems gegenüber Störungen erheblich reduziert.Furthermore, the measuring scale has the advantage that a large acceleration range with Only a mass-spring system can be evaluated. So it takes not a multitude of binary single sensors, what the cost and the System susceptibility to malfunctions significantly reduced.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die seismische Masse über eine Feder mit dem Körper verbunden ist. Sowohl die seismische Masse wie auch die Feder können in Mikrosystemtechnologie hergestellt werden, so daß die Abmessungen des gesamten Beschleunigungssensors sehr klein gehalten werden können.According to a first embodiment, it is advantageous if the seismic mass is connected to the body via a spring. Both the seismic mass as well the spring can be made in microsystem technology, so that the Dimensions of the entire acceleration sensor can be kept very small can.

Es ist vorteilhaft, wenn die Meßskala und der die Beschleunigung des Körpers repräsentierende Meßwert binär kodiert sind. Die von der Meßskala abgelesenen Meßwerte müssen dann nicht noch erst durch zusätzliche Einrichtungen binär kodiert werden, um in handelsüblichen digitalen Standardbauelementen weiterverarbeitet werden zu können.It is advantageous if the measuring scale and the acceleration of the body representative measured value are binary coded. The readings from the measuring scale Measured values then do not have to be binary coded by additional devices are further processed in standard digital components to be able to.

Eine Ausbildung der Meßskala als Kreissegment bietet den Vorteil, daß bei einer Auslenkung des Feder-Masse-Systems in Form einer Drehbewegung die Ablesegenauigkeit verbessert wird.Forming the measuring scale as a segment of a circle offers the advantage that with a Deflection of the spring-mass system in the form of a rotary movement Reading accuracy is improved.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die als Kreissegment ausgebildete Meßskala in einzelne Sektoren unterteilt ist und die Sektoren jeweils eine Quantisierungsstufe und damit einen diskreten binär kodierten Meßwert für die Beschleunigung des Körpers repräsentieren. Die Unterteilung der kreissegmentartig ausgebildeten Meßskala in einzelne Sektoren führt nochmals zu einer Verbesserung der Ablesegenauigkeit für den Beschleunigungsmeßwert.Finally, it is advantageous if the measuring scale designed as a circular segment in individual sectors is divided and the sectors each have a quantization level and a discrete binary coded measurement for the acceleration of the body represent. The subdivision of the measuring scale designed like a segment into individual sectors again leads to an improvement in the reading accuracy for the Acceleration measurement.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, wobeiA detailed description of two exemplary embodiments of the invention follows below Reference to the accompanying figures, wherein

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Fig. 2 shows a second embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt einen Beschleunigungssensor zur Erzeugung eines die Beschleunigung eines Körpers 10 repräsentierenden Meßwertes mit einer Vielzahl von Einzelsensoren 20. Jeder der Einzelsensoren 20 erzeugt jeweils dann ein Binärsignal, wenn die Beschleunigung des Körpers 10 in Richtung des Pfeils 30 einen dem jeweiligen Einzelsensor individuell zugeordneten Beschleunigungsschwellenwert überschreitet. Die von den Einzelsensoren 20 individuell erzeugten Binärsignale werden von einem Kodierer 40 empfangen und derart ausgewertet, daß am Ausgang des Kodierers ein Meßwert für die Beschleunigung des Körpers 10 in kodierter, insbesondere in binär kodierter Form vorliegt. Fig. 1 shows an acceleration sensor for generating an acceleration of a body 10 representing the measured value with a plurality of individual sensors 20. Each of the individual sensors 20 generates a binary signal when the acceleration of the body 10 in the direction of arrow 30 exceeds an acceleration threshold value individually assigned to the respective individual sensor. The binary signals individually generated by the individual sensors 20 are received by an encoder 40 and evaluated in such a way that at the output of the encoder there is a measured value for the acceleration of the body 10 in a coded, in particular in a binary coded form.

Jeder der Einzelsensoren umfaßt eine seismische Masse 22 welche über eine Feder 24, insbesondere eine Biegezunge, mit dem beschleunigenden Körper 10 beweglich verbunden ist. Die biegsame Feder 24 ist jeweils fest sowohl mit dem Körper 10 wie auch mit der seismischen Masse 22 verbunden.Each of the individual sensors comprises a seismic mass 22 which is movably connected to the accelerating body 10 via a spring 24 , in particular a bending tongue. The flexible spring 24 is firmly connected to both the body 10 and the seismic mass 22 .

Im Auslenkungs- oder Bewegungsbereich des frei beweglichen Endes der Einzelsensoren 20, d. h. desjenigen Endes, welches nicht fest mit dem Körper 10 verbunden ist, sind jeweils ein oder mehrere Positionsfühler 50 angeordnet. Die Positionsfühler 50 repräsentierten jeweils einen bestimmten Schwellenwert für die Beschleunigung des Körpers 20. Die Positionsfühler sind einzeln elektrisch mit dem Eingang des Kodierers 40 verbunden, welcher an seinem Ausgang einen kodierten Meßwert für die Beschleunigung des Körpers 10 bereitstellt.One or more position sensors 50 are arranged in each case in the deflection or movement range of the freely movable end of the individual sensors 20 , that is to say the end which is not firmly connected to the body 10 . The position sensors 50 each represented a certain threshold value for the acceleration of the body 20 . The position sensors are individually electrically connected to the input of encoder 40 , which provides a coded measurement value for the acceleration of body 10 at its output.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Beschleunigungssensors gemäß Fig. 1 beschrieben. The operation of the acceleration sensor according to FIG. 1 is described below.

Im Falle einer Beschleunigung des Körpers 10 in Richtung des Pfeiles 30 werden auch die seismischen Massen 22 in gleicher Weise mitbeschleunigt. Aufgrund von entstehenden Trägheitskräften hinkt die Bewegung der seismischen Massen jedoch der Bewegung des Körpers stets hinterher, so daß es bei einer Beschleunigung des Körpers 10 zu einer Auslenkung der seismischen Massen aus ihrer Ruhelage kommt. Diese Auslenkung der seismischen Massen aufgrund der Beschleunigung des Körpers 10 wird von den Positionsfühlern 50 erfaßt, wenn der dem jeweiligen Positionsfühler zugeordnete Schwellenwert für die Beschleunigung überschritten wird.If the body 10 accelerates in the direction of the arrow 30 , the seismic masses 22 are also accelerated in the same way. Due to the resulting inertial forces, however, the movement of the seismic masses always lags behind the movement of the body, so that when the body 10 is accelerated, the seismic masses are deflected from their rest position. This deflection of the seismic masses due to the acceleration of the body 10 is detected by the position sensors 50 when the acceleration threshold value assigned to the respective position sensor is exceeded.

Im Falle des Überschreitens des Schwellenwertes wird der entsprechende Positionsfühler zum Beispiel elektronisch angeregt und erzeugt daraufhin ein Binärsignal, welches an den Eingang des Kodierers 40 weitergeleitet wird. Um einen großen Beschleunigungsbereich erfassen zu können, weist der Beschleunigungssensor gemäß Fig. 1 eine Vielzahl von Einzelsensoren 20 auf, welche sich durch einen jeweils anderen zugeordneten Beschleunigungsschwellenwert unterscheiden.If the threshold value is exceeded, the corresponding position sensor is excited electronically, for example, and then generates a binary signal which is forwarded to the input of the encoder 40 . In order to be able to detect a large acceleration range, the acceleration sensor according to FIG. 1 has a large number of individual sensors 20 , which differ in each case by a different assigned acceleration threshold value.

Dabei stehen für die Erfassung der unterschiedlichen Beschleunigungsschwellenwerte eine Vielzahl von konstruktiven Alternativen für den Aufbau der Einzelsensoren zur Verfügung.It stands for the acquisition of the different acceleration threshold values a variety of constructive alternatives for the construction of the individual sensors Available.

Eine erste Alternative zur Ausgestaltung der Einzelsensoren besteht darin, den Abstand zwischen den jeweiligen seismischen Massen 22 und dem Körper 10 gleich zu bemessen, aber die einzelnen seismischen Massen unterschiedlich zu gewichten. Unterschiedliche Beschleunigsschwellenwerte werden von dieser ersten Ausgestaltung der Einzelsensoren dann erfaßt, wenn jeweils ein Positionsfühler 50 in äquidistantem Abstand zu der Ruhelage der seismischen Masse 22 angeordnet ist.A first alternative to the design of the individual sensors consists in dimensioning the distance between the respective seismic masses 22 and the body 10 equally, but weighting the individual seismic masses differently. Different acceleration threshold values are detected by this first embodiment of the individual sensors when a position sensor 50 is arranged at an equidistant distance from the rest position of the seismic mass 22 .

Gemäß einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Sensoren 20 können die jeweiligen Federn 24 unterschiedliche Steifigkeiten bei jeweils gleicher seismischer Masse aufweisen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Steifigkeit unterscheiden sich dann die Auslenkungen der einzelnen Federn bei einer jeweils gleichen erfahrenen Beschleunigung. According to a second alternative embodiment of the sensors 20 , the respective springs 24 can have different stiffnesses with the same seismic mass. Because of their different stiffness, the deflections of the individual springs differ with the same experienced acceleration.

Soll das Überschreiten von Beschleunigungsschwellenwerten sowohl für positive wie auch für negative Beschleunigungen in Richtung des Pfeiles 30 erfaßt werden, so sind die Positionsfühler 50 jeweils zu beiden Seiten der Ruhelage der Einzelsensoren anzuordnen.If the exceeding of acceleration threshold values for both positive and negative accelerations is to be detected in the direction of arrow 30 , the position sensors 50 are to be arranged on both sides of the rest position of the individual sensors.

Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung eines Einzelsensors kann, insbesondere wenn jeder Einzelsensor lediglich das Überschreiten eines Beschleunigungsschwellenwertes erfaßt, eine Vielzahl von Einzelsensoren benutzt werden, um die Beschleunigung des Körpers 10 über einen großen Beschleunigungsbereich zu erfassen. Grundsätzlich gilt: Je mehr Einzelsensoren an dem Körper 10 befestigt werden, desto genauer, d. h. mit desto höherer Auflösung, kann dessen Beschleunigung ermittelt werden.Irrespective of the specific configuration of an individual sensor, in particular if each individual sensor only detects that an acceleration threshold value has been exceeded, a large number of individual sensors can be used to detect the acceleration of the body 10 over a large acceleration range. Basically, the following applies: the more individual sensors are attached to the body 10 , the more precisely, ie with the higher resolution, its acceleration can be determined.

Bei einer Verwendung von 256 Einzelsensoren ist eine entsprechend hohe Auflösung eines Beschleunigungsmeßbereichs realisierbar. Jeder Einzelsensor, dessen zugehöriger Positionsfühler 50 eine bestimmte Schwelle für die Beschleunigung des Körpers 10 realisiert, erzeugt dann ein Binärsignal, dessen Pegel davon abhängt, ob die Beschleunigung des Körpers 10 den jeweiligen Schwellenwert überschritten hat oder nicht. Bei einer Beschleunigung des Körpers 10 von einem Viertel des durch die Einzelsensoren erfassbaren maximalen Beschleunigungsmeßbereiches würden demnach die ersten 64 (¼ . 256) Einzelsensoren ansprechen und deshalb zum Beispiel einen hohen Pegel in ihrem Binärsignal erzeugen, während die restlichen Einzelsensoren jeweils nicht ansprechen und deshalb einen niedrigen Pegel in ihrem Binärsignal erzeugen würden.If 256 individual sensors are used, a correspondingly high resolution of an acceleration measuring range can be achieved. Each individual sensor, whose associated position sensor 50 realizes a certain threshold for the acceleration of the body 10 , then generates a binary signal, the level of which depends on whether the acceleration of the body 10 has exceeded the respective threshold value or not. If the body 10 were accelerated by a quarter of the maximum acceleration measurement range detectable by the individual sensors, the first 64 (¼. 256) individual sensors would respond and therefore generate, for example, a high level in their binary signal, while the remaining individual sensors would not respond and therefore one would produce a low level in their binary signal.

Die Vielzahl von zum Beispiel 256 Einzelsensoren und von diesen jeweils erzeugten 256 Binärsignalen erfordert einen nicht unerheblichen schaltungstechnischen- und damit Kostenaufwand, wenn diese Binärsignale alle einzeln ausgewertet und verarbeitet werden würden. Zur Vereinfachung einer Auswertung und Weiterverarbeitung dieser Binärsignale ist es daher vorteilhaft, wenn diese vielen Binärsignale vor einer Weiterverarbeitung durch Kodierung komprimiert werden. Diese Aufgabe leistet der Kodierer 40, indem er zum Beispiel die 256 eingehenden Binärsignale der Positionsfühler 50 in einen lediglich 8-bit breiten Binärcode umwandelt. Am Ausgang des Kodierers 40 steht dann lediglich ein 8-bit breites Datenwort anstelle der 256 Binärsignale als Meßwert für die Beschleunigung zur Verfügung. Diese komprimierte kodierte Beschleunigungsinformation bietet eine gute Basis für eine effektive Weiterverarbeitung. The large number of, for example, 256 individual sensors and 256 binary signals generated in each case requires a not inconsiderable expenditure in terms of circuitry and therefore cost if these binary signals were all evaluated and processed individually. To simplify the evaluation and further processing of these binary signals, it is therefore advantageous if these many binary signals are compressed by coding before further processing. The encoder 40 does this by, for example, converting the 256 incoming binary signals from the position sensors 50 into a binary code that is only 8 bits wide. At the output of the encoder 40 , only an 8-bit data word is then available as a measured value for the acceleration instead of the 256 binary signals. This compressed, coded acceleration information offers a good basis for effective further processing.

Eine sehr kostengünstige Herstellung einer Vielzahl von Einzelsensoren, an die aufgrund der lediglich zu treffenden binären Entscheidung nur relativ geringe Anforderungen gestellt werden müssen, ist mit Hilfe moderner mikrotechnologischer Methoden möglich. So ermöglichen heutige mikrotechnische Fertigungsverfahren ein Bauvolumen des Beschleunigungssensors gemäß Fig. 1 mit 256 Einzelsensoren von unter 1 cm³.A very cost-effective production of a large number of individual sensors, to which only relatively low requirements have to be made due to the binary decision that has to be made, is possible with the aid of modern microtechnological methods. Today's microtechnical manufacturing processes enable a construction volume of the acceleration sensor according to FIG. 1 with 256 individual sensors of less than 1 cm ³ .

Aufgrund derartig kleiner Abmessungen bei gleichzeitig hoher Auflösung ist der beschriebene Beschleunigungssensor für sehr viele Anwendungen insbesondere im Kfz- Bereich interessant.Due to such small dimensions and high resolution at the same time described acceleration sensor for a large number of applications, in particular in the automotive Area interesting.

Der Kodierer 40 kann zusammen mit den Positionsfühlern 50 auf einem Siliziumchip integriert werden (on-chip-Electronik). Auch eine zusätzliche Integration der Einzelsensoren 22 in den Siliziumchip ist denkbar.The encoder 40 can be integrated together with the position sensors 50 on a silicon chip (on-chip electronics). An additional integration of the individual sensors 22 in the silicon chip is also conceivable.

Bei der beschriebenen Verwendung von Biegezungen 24 als Träger der seismischen Massen in einem Einzelsensor kann die Auslenkung der Biegezunge bei Beschleunigung nicht nur, wie beschrieben, binär über Positionsfühler, sondern alternativ auch über piezoresistive Dehnmeßelemente erfolgen. Für die Erzeugung eines digitalen Meßsignals wäre dann allerdings eine Digitalumwandlung des analogen Meßsignals der Meßelemente erforderlich. Viel einfacher ist demgegenüber eine Ausgestaltung der beschriebenen Positionsfühler 50 als Kontaktschalter. Dies würde nicht nur die Analog/Digitalumwandlung ersparen, sondern darüber hinaus den Vorteil bieten, daß die Positionsfühler als Anschlag für die Biegezungen dienen könnten, so daß die Biegezungen vor einer Überdehnung bei Auftreten von Beschleunigungen oberhalb ihres jeweiligen Beschleunigungsteilmeßbereiches geschützt sind.In the described use of bending tongues 24 as carriers of the seismic masses in a single sensor, the deflection of the bending tongue during acceleration can not only take place in a binary manner, as described, via position sensors, but alternatively also via piezoresistive strain gauges. To generate a digital measurement signal, however, a digital conversion of the analog measurement signal of the measuring elements would then be necessary. In contrast, it is much simpler to design the position sensors 50 described as contact switches. This would not only save the analog / digital conversion, but would also offer the advantage that the position sensors could serve as a stop for the bending tongues, so that the bending tongues are protected against overstretching when accelerations occur above their respective partial acceleration measuring range.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Beschleunigungssensors zur Erzeugung eines die Beschleunigung eines Körpers 10 repräsentierenden Meßwertes. Eine als Biegezunge ausgebildete Feder 24 ist mit ihrem einen Ende fest mit dem Körper 10 verbunden, während sie an ihrem anderen freien Ende die seismische Masse 22 trägt. Bei einer Beschleunigung des Körpers 10 in Richtung des Pfeiles 30 wird die Blattfeder 24 aufgrund von wirkenden Trägheitskräften aus ihrer Ruhelage ausgelenkt, wobei das Maß der Auslenkung den Wert für die Beschleunigung des Körpers 10 repräsentiert. Fig. 2 shows a second embodiment of the acceleration is an acceleration sensor for generating a body 10 representing the measured value. A spring 24 designed as a bending tongue is firmly connected at one end to the body 10 , while at its other free end it carries the seismic mass 22 . When the body 10 accelerates in the direction of the arrow 30 , the leaf spring 24 is deflected from its rest position due to acting inertial forces, the degree of deflection representing the value for the acceleration of the body 10 .

Eine besonders einfache und schnelle Erfassung eines kodierten Meßwertes für die Beschleunigung ist dadurch realisierbar, daß die Blattfeder mit einer kodierten, insbesondere binär kodierten Meßskala 60 unterlegt ist. Es ist vorteilhaft, wenn die Meßskala 60 fest mit dem Körper 10 verbunden ist, weil dann gegebenenfalls der Meßwert für die Beschleunigung des Körpers 10 in kodierter Form ablesbar ist. Das Ablesen wird erleichtert, wenn die Meßskala 60 kreissegmentartig ausgebildet und in einzelne Sektoren 70 unterteilt ist. Die einzelnen Sektoren repräsentieren dabei einzelne Quantisierungsstufen oder Beschleunigungsschwellenwerte. Der Binärcode für die einzelnen Beschleunigungsschwellenwerte ist vorteilhafterweise optisch, zum Beispiel in Form einer Schwarz/Weiß-Markierung in die einzelnen Sektoren eingetragen.A particularly simple and quick detection of a coded measurement value for the acceleration can be achieved in that the leaf spring is underlaid with a coded, in particular binary-coded measurement scale 60 . It is advantageous if the measuring scale 60 is firmly connected to the body 10 , because then the measured value for the acceleration of the body 10 can then be read in coded form. Reading is made easier if the measuring scale 60 is designed like a segment of a circle and is divided into individual sectors 70 . The individual sectors represent individual quantization levels or acceleration threshold values. The binary code for the individual acceleration threshold values is advantageously entered optically, for example in the form of a black / white marking in the individual sectors.

Für eine Weiterverarbeitung der gemessenen Beschleunigungswerte empfiehlt sich eine optische Abtastung der Meßskala mit Hilfe einer hier nicht dargestellten optischen Einrichtung. Aufgrund der Binärkodierung der Meßskala 60 wird der gemessene Beschleunigungswert unmittelbar in digitaler Form, insbesondere binärer Form abgelesen, so daß eine separate Analog/Digitalwandlung entbehrlich ist. Die Auflösung des Beschleunigungssensors gemäß Fig. 2 bestimmt sich über die Anzahl der auf der Meßskala 60 vorgesehenen Sektoren 70 innerhalb des Auslenkungsbereichs der Feder 24.For further processing of the measured acceleration values, an optical scanning of the measuring scale using an optical device, not shown here, is recommended. On the basis of the binary coding of the measuring scale 60 , the measured acceleration value is read off directly in digital form, in particular in binary form, so that a separate analog / digital conversion is unnecessary. The resolution of the acceleration sensor according to FIG. 2 is determined by the number of sectors 70 provided on the measuring scale 60 within the deflection range of the spring 24 .

Claims

1. Acceleration sensor for generating a measured value representing the acceleration of a body ( 10 ) with a plurality of individual sensors ( 20 ) each generating a binary signal, the individual sensors generating the binary signal each time the acceleration of the body exceeds a threshold value individually assigned to the individual sensors , and wherein the threshold values are distributed over a predetermined acceleration range, characterized by an encoder ( 40 ) which converts the binary signals of the individual sensors into the measurement value for the acceleration, so that the measurement value is present in coded form.

2. Acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the measured value is in binary coded form.

3. Acceleration sensor for generating a measured value representing the acceleration of a body ( 10 ) with a seismic mass ( 22 ) movably connected to the body ( 10 ), which can be deflected from a rest position due to an acceleration of the body ( 10 ), characterized by a coded Measuring scale ( 60 ), from which the measured value representing the deflection of the mass ( 22 ) and thus the acceleration of the body ( 10 ) can be read in coded form.

4. Acceleration sensor according to claim 3, characterized in that the mass is connected via a spring ( 24 ) to the body ( 10 ).

5. Acceleration sensor according to claim 3 or 4, characterized in that the measuring scale and the acceleration of the Body-representative measured value are binary coded.

6. Acceleration sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring scale is designed as a segment of a circle.

7. Acceleration sensor according to claim 6, characterized in that the measuring scale designed as a circular segment in individual sectors is divided and the sectors each have a quantization level and thus a discrete binary coded measured value for the acceleration of the Represent body.