DE10028026A1 - Neigesensorik - Google Patents
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- B60R25/10—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles actuating a signalling device
- B60R25/1004—Alarm systems characterised by the type of sensor, e.g. current sensing means
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
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Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Sensorik zur Erfassung der Neigung bzgl. der Erdoberfläche oder einer beliebigen Referenzebene in mindestens einer Achse. Das Meßprinzip besteht in der besonders vorteilhaften Erfassung und Auswertung des Magnetfeldes. Der Einsatz des Sensors kann beispielsweise nutzbringend bei Fahrzeugen erfolgen.
Description
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Sensorik zur Erfas
sung der Neigung bzgl. der Erdoberfläche oder einer beliebigen
Referenzebene in mindestens einer Achse, d. h. mindestens eindi
mensional.
Nach dem Stand der Technik sind Neigesensoren z. B. in Form von
aus Glas gefertigten mechanischen Sensoren oder als in einem
SMD-Gehäuse eingepackte mikromechanische Beschleunigungssenso
ren bekannt. Eingesetzt werden solche Sensoren beispielsweise
in Fahrzeugen, wo sie die Neigung zur Fahrwerkstabilisierung
(Regelung zur Erhöhung der Sicherheit und des Komfort), zur
Diebstahlsicherung (Rüttelsensor), zur Information (Neigungsan
zeige bei Geländefahrzeugen), o. ä. eingesetzt werden.
Nachteilig bei diesen Sensoren ist neben den fertigungsbedingt
hohen Stückkosten auch der Einsatz einer Trägen Masse. Diese
Träge Masse wird bei diesen Sensoren genutzt, um eine absolute
Messung zu ermöglichen. Damit reagieren diese Sensoren aber
auch bei Beschleunigungsänderungen, wie sie beispielsweise bei
Fahrzeugen in Kurvenfahrten sowie beim Anfahren und Bremsen
auftreten, und geben damit ein verfälschtes Meßergebnis wieder.
Erfindungsgemäß soll nun die Neigung über die Messung eines
Referenz-Magnetfeldes erfaßt werden. Ein Magnetfeldsensor, z. B.
bestehend aus mindestens zwei sogenannter GMR-Sensoren, erfaßt
das Magnetfeld in mindestens zwei Achsen, welche idealerweise
nahezu senkrecht zueinander stehen sollten. Eine über eine (op
tionale) Verstärker- und Sensoransteuerschaltung nachgeschalte
te Auswerteelektronik berechnet dann aus den Meßwerten den Nei
gewinkel und gibt diesen in digitaler oder analoger Form an
einer entsprechenden Schnittstelle aus. Die Auswerteelektronik
kann beispielsweise als analoge Schaltung (z. B. als Analogrech
ner) oder als digitale Schaltung (z. B. als Mikrocontroller
schaltung) aufgebaut sein. Die Magnetfeldsensoren können mit
sehr kleinen geometrischen Abmessungen gefertigt werden (z. B.
Chip 0.6 mm × 1.2 mm × 0.4 mm), so daß sie vorteilhafter Weise
zusammen mit der Ansteuerschaltung (ggf. mit Verstärker) und
der Auswerteschaltung z. B. in Chip-on-Board- oder Chip-on-Flex-
Technik zusammen auf ein Trägermaterial gebaut werden oder zu
sammen als sogenanntes Multichipmodul in ein geeignetes Gehäuse
(z. B. SMD) eingebaut werden. Dadurch kann eine sehr kompakte
und kostengünstige Sensorschaltung erzielt werden. Als Refe
renzmagnetfeld kann das Feld eines Elektromagneten, eines Dau
ermagneten oder auch das Erdmagnetfeld genutzt werden. Auf die
se Weise kann ein verschleißfreier Neigesensor gefertigt wer
den, da keine beweglichen Teile (wie beispielsweise die Träge
Masse) erforderlich sind.
Aus den Kennwerten des Referenzmagnetfeldes und der Meßergeb
nisse der vorzugsweise dreidimensionalen Magnedfeldmessung kann
z. B. über Vektoranalysis die Neigung der Sensorik zum Referenz
magnetfeld und damit zur Referenzebene ermittelt werden Dies
kann neben der Neigungsmessung als solche auch zur Kompensation
neigungsabhängiger Meßgrößen genutzt werden.
Insbesondere, wenn das Erdmagnetfeld genutzt wird und bei
spielsweise die Kompaßrichtung ermittelt werden soll, ist es
vorteilhaft, einen Kompensationsalgorithmus zu verwenden, wel
cher z. B. in der Auswerteschaltung integriert werden kann und
die durch die Schieflage der Meßeinrichtung (z. B. Sensorik im
Fahrzeug, Fahrzeug zur Erdoberfläche o. ä.) verursachte Meßunge
nauigkeit der Kompaßrichtung ausgleicht.
So kann eine komplette Elektronik (beispielsweise für einen
Kompaß) mit der erfindungsgemäßen Neigesensorik wie folgt auf
gebaut werden: Drei Magnetfeldsensoren (besonders vorteilhaft
z. B. GMR-Sensoren) werden in Chip-Form direkt oder über ein
Frame bzw. Hilfsgehäuse zusammen mit der Ansteuer- und Auswer
teelektronik sowie optional auch der Anzeige (LCD, VFD, LED,
CRT, o. ä.), der Stromversorgung und Bedienelemente auf eine
Trägerplatine (besonders vorteilhaft z. B. flexible Leiterplatte
aus Polyimid o. ä.) aufgebracht (z. B. mittels Löten, Flip-Chip
oder Wire-Bonden). Die Magnetfeldsensoren sollten nahezu im
90°-Winkel zueinander angeordnet sein. Es ist daher vorteil
haft, die Leiterplatte lokal für den 3. Magnetfeldsensor im
90°-Winkel abzukanten (z. B. über ein Kunststoff-Formteil). Die
se Schaltung kann insbesondere bei Verwendung einer flexiblen
Leiterplatte sehr kompakt aufgebaut werden und beispielsweise
als Kompaß in einen Fahrzeuginnenspiegel integriert werden,
wobei der Sensorbereich der Leiterplatte fest mit einem statio
närem Fahrzeugteil wie beispielsweise dem Spiegelfuß, verbunden
ist (Kleben, Clipsen, o. ä.).
Eine weitere beispielhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Nei
gesensorik stellt ein System zur Erfassung der Position eines
Fahrzeug-Innenspiegels dar. Wird beispielsweise im Fuß oder
Fahrzeughimmel ein Referenzmagnet (z. B. Elektromagnet oder Per
manentmagnet) und im Spiegelkopf eine erfindungsgemäße Neige
sensorik (mit 3D-Magnetfeldmessung, d. h. in drei weitgehend
senkrecht aufeinander stehenden Achsen) bzw. umgekehrt, so kann
aus den Sensordaten die Neigung des Spiegels zum Referenzma
gnetfeld und damit die Einstellung des Spiegels zum Fahrzeug
ermittelt werden. Damit kann dann aus diesen Daten beispiels
weise auch auf die Kopf (Aug-)Position des Fahrers geschlossen
werden und die optimale Einstellung der Außenspiegel oder der
Lüftungsdüsen ermittelt werden. Zusätzlich ist optional noch
folgende Funktion möglich: Wird der zur Erzeugung des Referenz
magnetfelds eingesetzte Elektromagnet ausgeschaltet, so kann
dann des Erdmagnetfeld mit der selben Neigesensorik vermessen
werden und daraus die neigekompensierte Kompaßrichtung ermit
telt werden.
Claims (18)
1. Neigesensorik zur Erfassung mindestens eines Neigewinkels,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzmagnetfeld in vor
zugsweise drei weitgehend senkrecht zueinander stehenden
Achsen, mindestens jedoch in einer Achse, gemessen wird.
2. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Referenzmagnetfeld durch mindestens einen
Permanentmagent oder Elektromagnet erzeugt wird.
3. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Refe
renzmagnetfeld das Erdmagnetfeld ist.
4. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfas
sung des Magnetfeldes drei weitgehend senkrecht zueinander
stehende Magnetfeldsensoren, mindestens jedoch ein Magnet
feldsensor verwendet wird.
5. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Magnetfeldsensor mindestens ein magneto
resistiver Sensor, beispielsweise ein GMR-Sensor verwendet
wird.
6. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der minde
stens eine Magnetfeldsensor in Chip-Form auf einen Träger
aufgebracht und mittels Löten, Kleben, Flip-Chip-Technik,
Wire-Bonden o. ä. kontaktiert wird und der Träger ein Frame,
ein Gehäuse, eine Keramik, eine starre Leiterplatte (bei
spielsweise FR4) oder eine flexible bzw. zumindest teilfle
xible Leiterplatte (beispielsweise Polyimid) ist.
7. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mindestens eine Magnetfeldsensor direkt
oder indirekt über ein Frame, ein Gehäuse, eine Leiterplat
te, einen Keramikträger o. ä. zusammen mit der Ansteuer-
und/oder der Auswerteelektronik und/oder der Stromversor
gung und/oder der Anzeigeeinheit und/oder der Bedieneinheit
gemeinsam auf einem Trägermaterial, beispielsweise einem
Multichip-Modul, einem Multichip-Baustein, einem Kera
mikträger, einer starren, flexiblen bzw. teilflexiblen Lei
terplatte o. ä. kontaktiert ist.
8. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der Ansprü
che 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial
mindestens im Bereich eines Magnetfeldsensors um einen Win
kel von etwa 90° abgekantet ist.
9. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswer
teelektronik mindestens einen Microcontroller enthält.
10. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteu
er- und/oder Auswerteelektronik und/oder Anzeigentreiber
als ASIC ausgeführt ist.
11. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteu
er- und/oder Auswerteelektronik über mindestens einen zum
Ablegen von Eich- bzw. Referenzparameter geeigneten nicht-
flüchtigen Speicher aufweist.
12. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik mit einem Fahrzeuginnenspiegelkopf oder einem
Fahrzeuginnenspiegelfuß fest verbunden ist.
13. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik zur Neigekompensation beispielsweise bei Navigati
onssysteme oder Kompaßsysteme verwendet wird.
14. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik zur Neigekompensation verwendet wird und die Nei
gekompensation für eine oder zwei weitgehend senkrecht auf
einander stehende Neigeachsen erfolgt.
15. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik zur Erfassung der Position des Innenspiegels ge
nutzt wird.
16. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik zur Kompensation neigungsabhängiger Meßgrößen ver
wendet wird.
17. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neige
sensorik als Rüttelsensor beispielsweise zur Diebstahlsi
cherung verwendet wird.
18. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorge
nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den
Kennwerten des Referenzmagnetfeldes und den Meßergebnissen
der zweidimensionalen oder dreidimensionalen Magnetfeldmes
sung die Neigung der Sensorik zum Referenzmagnetfeld und
damit zur Referenzebene ermittelt, z. B. mittels Vektorana
lysis, Wertetabellen bzw. n-dimensionalen Matrizen ermit
telt bzw. errechnet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000128026 DE10028026A1 (de) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Neigesensorik |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000128026 DE10028026A1 (de) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Neigesensorik |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10028026A1 true DE10028026A1 (de) | 2001-12-13 |
Family
ID=7644892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000128026 Withdrawn DE10028026A1 (de) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Neigesensorik |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10028026A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1413853A1 (de) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Neigungssensor und dessen Verwendung |
DE10318798A1 (de) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Robert Bosch Gmbh | Bohrgerät mit automatischer Lageerkennung |
-
2000
- 2000-06-08 DE DE2000128026 patent/DE10028026A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1413853A1 (de) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Neigungssensor und dessen Verwendung |
DE10318798A1 (de) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Robert Bosch Gmbh | Bohrgerät mit automatischer Lageerkennung |
DE10318798B4 (de) * | 2003-04-25 | 2006-01-26 | Robert Bosch Gmbh | Bohrgerät |
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Legal Events
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