DE102005029820A1

DE102005029820A1 - Winkelgeschwindigkeitssensor

Info

Publication number: DE102005029820A1
Application number: DE102005029820A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Kariya Higuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2006-01-26
Also published as: JP4556515B2; US7194904B2; US20060000280A1; JP2006017624A

Abstract

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor (100) des Vibrationstyps erzeugt einen geeigneten Vibrationszustand von Vibratoren (30, 40) durch Aufhebung einer Verschiebung der Vibratoren, welche durch Schwerkraft bedingt wird. Der Winkelgeschwindigkeitssensor weist Basisabschnitte (20), die mit den Basisabschnitten (20) verbundenen Vibratoren (30, 40), Erregervorrichtungen (34, 44, 211 bis 214, 220) zum Antreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren in x-Richtung und Erkennungsvorrichtungen (60, 70, 231 bis 234) auf, welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit anliegt, während die Vibratoren angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit, basierend auf Vibrationen der Vibratoren (30, 40), in y-Richtung im rechten Winkel zur x-Richtung erkennen, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor (100) weiterhin Positionseinstellvorrichtungen (81, 82, 250) aufweist, um die Positionen der Vibratoren derart einzustellen, daß der Versetzungsbetrag aufgehoben wird, um welchen die Vibratoren in Schwerkraftrichtung durch die Schwerkraft versetzt werden.

Description

Diese Erfindung betrifft einen Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps, der den Vibrator mittels einer Erregervorrichtung betreibt und in Vibrationen versetzt und, wenn eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, diese Winkelgeschwindigkeit basierend auf der Vibration des Vibrators in einer Richtung im rechten Winkel zur Richtung der Antriebsvibration erkennt.

Als Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps wurde ein Sensor vorgeschlagen mit einem Basisabschnitt, einem Vibrator, der mit dem Basisabschnitt verbunden ist, einer Erregervorrichtung zum Betreiben und Vibrieren lassen des Vibrators in einer ersten Richtung und einer Erkennungsvorrichtung zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit basierend auf der Vibration des Vibrators in einer zweiten Richtung im rechten Winkel zu der ersten Richtung, wenn die Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, während der Vibrator angetrieben und in Vibration versetzt wird (vergleiche beispielsweise JP-A-2003-42767).

4 der beigefügten Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau eines Winkelgeschwindigkeitssensors 800 dieser Art zusammen mit einem Schaltkreisabschnitt 900.

Der in 4 dargestellte Winkelgeschwindigkeitssensor 800 weist ein Halbleitersubstrat 10, beispielsweise ein Siliziumsubstrat auf, in welchem Gräben unter Verwendung einer bekannten Halbleiterbearbeitungstechnologie, beispielsweise Ätzen, ausgebildet sind, um so Basisabschnitte 20 am Aussenumfang auszubilden und um zwei Vibratoren 30 und 40 sowie Elektroden am inneren Umfangsab schnitt in einzelnen Sektionen oder Abschnitten auszubilden.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 800 weist hierbei einen Vibrator auf, der gebildet wird durch den ersten Vibrator 30 und den zweiten Vibrator 40, welche beweglich an den Basisabschnitten 20 angeordnet sind.

Weiterhin ist der Schaltkreisabschnitt 900 auf einem anderen IC-Chip ausgebildet, der nicht dargestellt ist, oder er wird durch integrierte Ausbildung der Elemente, beispielsweise der Transistoren in dem Halbleitersubstrat 10 gebildet, welches den Winkelgeschwindigkeitssensor 800 bildet, wobei ebenfalls auf bekannte Halbleiterherstellungstechnologie zurückgegriffen wird. Die Verbindung des Schaltkreisabschnittes 900 zu den Basisabschnitten 20, den Vibratoren 30 und 40 und Elektroden kann unter Verwendung von Bonddrähten oder verschiedenen Verdrahtungsteilen erfolgen.

Der erste Vibrator 30 (untere Seite in der Zeichnung) und der zweite Vibrator 40 (obere Seite in der Zeichnung) liegen am Innenumfang der Basisabschnitte 20, sind entlang der x-Richtung (ersten Richtung) in 1 ausgerichtet und beide relativ zu den Basisabschnitten 20 beweglich.

Die beiden Vibratoren 30 und 40 weisen Rahmenabschnitte 31 bzw. 41, rechteckige Abschnitte 32 bzw. 42 von annähernd rechteckförmiger Form an der Innenseite der Rahmenabschnitte 31 und 41 und Erkennungsausleger 33 bzw. 43 auf, um die Rahmenabschnitte 31, 41 mit den rechteckförmigen Abschnitten 32, 42 zu verbinden. Die beiden Vibratoren 30 und 40 sind an ihren Rahmenabschnitten 31 und 41 gelagert, in dem sie an den Rahmenabschnitten 20 über Antriebsausleger 50 verbunden sind.

Die Antriebsausleger 50 haben Beweglichkeit oder einen Freiheitsgrad in x-Richtung (erster Richtung) in 1 und die Erkennungsausleger 33 und 43 haben Beweglichkeit oder einen Freiheitsgrad in y-Richtung (zweiter Richtung) in 1.

Der erste Vibrator 30 und der zweite Vibrator 40 haben Erregervorrichtungen auf beiden Seiten der Vibratoren 30 und 40 entlang der x-Richtung zur Erzeugung einer elektrostatischen Kraft, um die beiden Vibratoren 30 und 40 in der x-Richtung in entgegengesetzten Phasen zueinander anzutreiben und vibrieren zu lassen.

Die Erregervorrichtungen sind hierbei gebildet durch Treiberelektroden 34, 44, Verstärker 811, 812, 813 und 814 und einen Treibersignal-Erzeugungsschaltkreis 820 in dem Schaltkreisabschnitt 900.

In der Erregervorrichtung wird eine Treiberspannung an die Treiberelektroden 33 und 44 von dem Treibersignal-Erzeugungsschaltkreis 820 und den Verstärkern 811 bis 814 angelegt. Die Treiberspannung ist eine Wechselspannung, beispielsweise in Sinus- oder Rechteckform.

Die Vibratoren 30 und 40 sind so aufgebaut, dass die Wechselspannungen entgegengesetzter Phase an die Treiberelektroden 34 und 44 von beiden Seiten her angelegt werden. Aufgrund von elektrostatischen Kräften werden somit die Vibratoren 30 und 40 in x-Richtung (Antriebsrichtung x) in entgegengesetzten Phasen zueinander angetrieben und in Vibration versetzt.

Bezugnehmend auf 4, so sind weiterhin Erkennungsvorrichtungen für die Vibratoren 30 und 40 in Verbindung mit den Basisabschnitten 20 vorgesehen, um die Winkelgeschwindigkeit zu erkennen. Die Erkennungsvorrichtungen werden gebildet durch Erkennungselektroden 60 und 70 und C/V-Wandler 931, 932, 933 und 934 im Schaltkreisabschnitt 900.

Wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse (Erkennungsachse) in 4 angelegt wird, während die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, vibrieren die Vibratoren 30 und 40 aufgrund der Corioliskraft in y-Richtung (Erkennungsrichtung y) im rechten Winkel zu der x-Richtung. Aufgrund der Vibration der Vibratoren 30 und 40 in y-Richtung ändern sich die Kapazitäten zwischen den Erkennungselektroden 60 und 70 und den rechteckförmigen Abschnitten 32 und 42 der Vibratoren 30 und 40, die den Erkennungselektroden 60 und 70 gegenüberliegen. Änderungen in den Kapazitäten werden über die C/V-Wandler 931 bis 934 in Spannungen umgewandelt und ausgegeben.

Ein Differenzausgang zwischen beiden C/V-Wandlern 931 und 932 im ersten Vibrator 30 wird erhalten und weiterhin wird ein Differenzausgang zwischen den beiden C/V-Wandlern 933 und 934 im zweiten Vibrator 40 erhalten. Weiterhin wird dann eine Differenz zwischen diesen beiden Differenzausgängen erhalten und als Winkelgeschwindigkeitssignal ausgegeben. Somit wird aufgrund der Tatsache, dass die ersten und zweiten Vibratoren 30 und 40 in entgegengesetzten Phasen relativ zueinander angetrieben und in Vibration versetzt werden, ein Winkelgeschwindigkeitssignal erhalten, welches die Beschleunigungskomponente in y-Richtung aufhebt.

Gemäss 4 ist der Schaltkreisabschnitt 900 des Winkelgeschwindigkeitssensors 800 mit Konstantpotentialabschnitten 940 versehen, welche die Vibratoren 30 und 40 auf bestimmten Potentialen halten. Die Konstantpotential abschnitte 940 sind elektrisch mit den Basisabschnitten 20 verbunden, welche die Rahmenabschnitte 31 und 41 der Vibratoren 30 und 40 tragen.

Wenn hierbei der obige Winkelgeschwindigkeitssensor 800 zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit um die vertikale Achse verwendet wird, d. h. zur Erkennung einer Gierrate, werden die Antriebsrichtung x der Vibratoren 30 und 40 und die Erkennungsrichtung y, in der die Corioliskraft wirkt, in eine horizontale Ebene gelegt, so dass sie senkrecht zueinander sind. Daher werden die Vibratoren 30 und 40 gleichförmig nach rechts und links angetrieben und in Vibration versetzt.

Wenn der Winkelgeschwindigkeitssensor 800 zur Erkennung beispielsweise der Winkelgeschwindigkeit um die Achse in Vorwärts/Rückwärtsrichtung verwendet wird, d. h. zur Erkennung einer Rollrate, sowie einer Winkelgeschwindigkeit um die Achse in einer Richtung von rechts nach links, d. h. einer Nickrate unterschiedlich zur Gierrate, ist die Erkennungsachse (die oben erwähnte z-Achse), um welche die Winkelgeschwindigkeit auftritt, in der horizontalen Ebene. Somit stimmt entweder die Antriebsrichtung x oder die Erkennungsrichtung y mit der Richtung der Schwerkraft überein.

Die Vibratoren 30 und 40 werden in einen Zustand versetzt, bei dem dann eine Schwerkraft von 1G zu jeder Zeit in Vibrationsrichtung hinzuaddiert wird. Somit werden die Vibratoren 30 und 40 in einem Zustand angetrieben und in Vibration versetzt, in welchen sie durch die Schwerkraft 1G in eine der Vibrationsrichtungen gezogen werden. Somit werden die Antriebsausleger durch die rechten und linken Vibrationen unterschiedlich verformt und der Vibrationszustand wird ungleichförmig.

Wenn weiterhin die Erkennungsrichtung y in Übereinstimmung mit der Schwerkraftwirkrichtung ist, weichen die Vibratoren 30 und 40 zu jeder Zeit von den geometrischen Mitten ab, d. h. sie weichen von den Positionen der Vibratoren ab, die vorliegen würden, wenn diese stationär und ohne Schwerkrafteinfluss wären. Daher werden die Erkennungsausleger verformt und die Antriebsvibration wirkt in die Erkennungsrichtung y ein, was ein Grund für Störrauschen wird. Da hier jedoch eine Differenz in den Ausgängen der Erkennungselektroden abgegriffen wird, kann das Störrauschen vom Prinzip her beseitigt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme gemacht und es ist Aufgabe hiervon, einen geeigneten Vibrationszustand der Vibratoren bei einem Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps zu realisieren, in dem die Verschiebung der Vibratoren aufgehoben wird, welche durch die Schwerkraft bewirkt wird.

Zur Lösung der obigen Aufgabe weist gemäss einem ersten Aspekt ein Winkelgeschwindigkeitssensor auf: Basisabschnitte; Vibratoren, welche mit den Basisabschnitten verbunden sind; Erregervorrichtungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren in einer ersten Richtung (x); und Erkennungsvorrichtungen, welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, während die Vibratoren angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit basierend auf Vibrationen der Vibratoren in einer zweiten Richtung (y) im rechten Winkel zur ersten Richtung (x) erkennen, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor weiterhin Positionseinstellvorrichtungen zum Einstellen der Positionen der Vibratoren derart aufweist, dass der Versetzungsbetrag, um welchen die Vibratoren in Schwerkraftrichtung durch die Schwerkraft versetzt werden, aufgehoben wird, wenn die Erkennungsachse in rechten Winkeln zu der ersten Richtung (x) ist und die zweite Richtung (y) parallel zur horizontalen Ebene ist und wenn die erste Richtung (x) die Vertikalrichtung ist.

Die Positionseinstellvorrichtungen wirken dahingehend, dass die Positionen der Vibratoren derart eingestellt werden, dass die Verschiebungbeträge, um welche die Vibratoren durch Schwerkrafteinfluss in Wirkrichtung der Schwerkraft verschoben werden, aufgehoben werden.

Mit der vorliegenden Erfindung kann somit ein passender Vibrationszustand der Vibratoren in dem Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps erhalten werden, in dem die durch Schwerkraft bewirkte Verschiebung der Vibratoren aufgehoben oder beseitigt wird.

Ein zweiter Aspekt betrifft einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäss obigem ersten Aspekt, bei dem die Erregervorrichtungen Treiberspannungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren anlegen, um eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen, wobei die Positionseinstellvorrichtungen durch Überwachungsvorrichtungen gebildet werden, welche den Vibrationszustand der Vibratoren auf der Grundlage von Änderungen in den Kapazitäten relativ zu den Vibratoren überwachen und wobei Einstellvorrichtungen vorgesehen sind, um die Gleichspannungskomponenten in den Treiberspannungen, welche von den Erregervorrichtungen erzeugt werden, basierend auf den Signalen von den Überwachungsvorrichtungen einzustellen.

Ein dritter Aspekt befasst sich mit einem Winkelgeschwindigkeitssensor des obigen ersten oder zweiten Aspekts, wobei die Vibratoren einen ersten Vibrator und einen zweiten Vibrator aufweisen, welche entsprechend mit den Basisabschnitten verbunden sind, wobei die Positionseinstellvorrichtungen für den ersten Vibrator bzw. zweiten Vibrator vorgesehen sind.

Ein vierter Aspekt betrifft einen Winkelgeschwindigkeitssensor des obigen dritten Aspekts, wobei die Erregervorrichtungen die ersten und zweiten Vibratoren in der ersten Richtung (x) in entgegengesetzten Phasen zueinander betreiben und in Vibration versetzen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Es zeigt:
1 schematisch in Draufsicht einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäss einer ersten Ausführungsform;
2 schematisch den Aufbau des Winkelgeschwindigkeitssensors von 1 einschliesslich eines Schaltkreisabschnittes;
3A und 3B jeweils schematische Schnittdarstellungen durch den Aufbau des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäss einer modifizierten Ausführungsform; und
4 schematisch den Aufbau eines Schaltkreisabschnittes und eines Winkelgeschwindigkeitssensors nach dem Stand der Technik.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der nachfolgenden Zeichnung sind gleiche oder einander äquivalente Teile oder Abschnitte mit gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung zu vereinfachen.
1 ist eine schematische Darstellung und zeigt in Draufsicht einen Winkelgeschwindigkeitssensor 100 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung und 2 ist eine Darstellung, welche den Sensor zusammen mit einem Schaltkreisabschnitt 200 zeigt. In den 1 und 2 sollen die gestrichelten Bereiche die Übersichtlichkeit verbessern.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 weist ein Halbleitersubstrat 10, beispielsweise ein Siliziumsubstrat, auf. Unter Verwendung bekannter Halbleiterherstellungstechnologien, beispielsweise Ätztechniken, werden in dem Halbleitersubstrat 10 Gräben ausgebildet, um am äusseren Umfangsabschnitt hiervon Basisabschnitte 20 auszubilden und um zwei Vibratoren 30 und 40, sowie Elektroden am inneren Umfangsabschnitt hiervon jeweils sektoriell unterteilt auszubilden.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 weist einen Vibrator auf, der durch einen ersten Vibrator 30 und einen zweiten Vibrator 40 gebildet wird, welche beweglich an den Basisabschnitten 20 angeordnet sind.
Der Schaltkreisabschnitt 200 wird durch einen weiteren nicht dargestellten IC-Chip gebildet oder er wird durch integrierte Ausbildung der Elemente hiervon, beispielsweise von Transistoren, auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet, welches den Winkelgeschwindigkeitssensor 100 bildet, wobei ebenfalls auf bekannte Halbleiterherstellungstechnologien zurückgegriffen wird. Die Verbindung zwischen Schaltkreisabschnitt 200, Basisabschnitten 20, Vibratoren 30 und 40 und den Elektroden kann unter Verwendung von Bonddrähten oder verschiedenen Verdrahtungsteilen erfolgen.
Der erste Vibrator 30 (untere Seite in der Zeichnung) und der zweite Vibrator 40 (obere Seite in der Zeichnung) liegen am Innenumfang der Basisabschnitte 20 und sind zueinander formsymmetrisch. In dieser Ausführungsform sind die beiden Vibratoren 30 und 40 entlang der x-Richtung (ersten Richtung) in 1 angeordnet und sie sind beide relativ zu den Basisabschnitten 20 beweglich.
Die beiden Vibratoren 30 und 40 werden durch Grabenätzen und dann durch Trennätzen derart gebildet, dass das Halbleitersubstrat 10 mit Ausnahme der Abschnitte, welche mit den Basisabschnitten 20 verbunden sind, getaucht wird.
Die beiden Vibratoren 30 und 40 weisen Rahmenabschnitte (erste Vibrationsabschnitte) 31 und 41, rechteckförmige Abschnitte (zweite Vibrationsabschnitte) 32 und 42 von annähernder Rechteckform an den Innenseiten der Rahmenabschnitte 31 und 41 und Erkennungsausleger 33 und 43 auf, mit denen die Rahmenabschnitte 31 und 41 mit den rechteckförmigen Abschnitten 32 und 42 verbunden sind. Die beiden Vibratoren 30 und 40 sind an ihren Rahmenabschnitten 31 und 41 in Verbindung mit den Basisabschnitten 20 über Antriebsausleger 50 gelagert.
Die Antriebsausleger 50 haben Beweglichkeit oder einen Freiheitsgrad in x-Richtung (erster Richtung) in 1 und in dieser Ausführungsform haben sie eine Form, welche sich in y-Richtung erstreckt, um eine elastische Verformung in x-Richtung zu erlauben. Die Erkennungsausleger 33 und 43 haben Beweglichkeit oder einen Freiheitsgrad in y-Richtung (zweiter Richtung) in 1 und sind in dieser Ausführungsform von einer Form, dass sie sich in x-Richtung erstrecken, um in y-Richtung elastisch verformbar zu sein.
Der erste Vibrator 30 und der zweite Vibrator 40 haben Treiberelektroden 34 und 44, welche als Erregervorrichtungen dienen und an beiden Seiten der Vibratoren 30 und 40 entlang der x-Richtung angeordnet sind, um Vibrationen zum Antrieb der beiden Vibratoren 30 und 40 in x-Richtung in entgegengesetzten Phasen zueinander zu bewirken.
Die Treiberelektroden 33 und 44 haben eine Kammzahnform und an den Rahmenabschnitten 31 und 41 der Vibratoren 30 und 40 gegenüber den Antriebselektroden 34 und 44 sind Kammzahnabschnitte 31a und 41a in Eingriff oder Verzahnung mit den Kammzahnabschnitten der Treiberelektroden 34 und 44 ausgebildet.
Die Treiberelektroden 34 und 44, welche als Erregervorrichtungen dienen, haben den nachfolgenden Aufbau; ihre Arbeitsweise wird später erläutert.
Die Treiberelektroden 34 und 44 bilden zusammen mit Verstärkern 211, 212, 213 und 214 und einem Treibersignal-Erzeugungsschaltkreis 220 im Schaltkreisabschnitt 200 gemäss 2 die Erregervorrichtungen in dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100.
In den Erregervorrichtungen werden Treiberspannungen an die Treiberelektroden 34 und 44 vom Treibersignal-Erzeugungsschaltkreis 220 und den Verstärkern 211 bis 214 angelegt. Die Treiberspannung ist hierbei eine Wechselspannung, beispielsweise eine Sinus- oder Rechteckwelle.
Die Vibratoren 30 und 40 sind gemäss 1 mit den Treiberelektroden 34 und 44 an den beiden oberen und unteren Seiten versehen, wobei Wechselspannungen entgegengesetzter Phasen an die Treiberelektroden 34 und 44 auf beiden Seiten angelegt werden.
Für jeden der Vibratoren 30 und 40 sind zwei Verstärker vorgesehen. Um Wechselspannungen entgegengesetzter Phasen zu erzeugen, sind die Verstärker 211 und 213 auf der einen Seite mit Invertierern 212a und 213a versehen.
Aufgrund von elektrostatischen Kräften, die von den Treiberelektroden 33 und 44 erzeugt werden, vibrieren oder schwingen die Vibratoren 30 und 40 in x-Richtung. Damit werden die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt. Weiterhin werden in dieser Ausführungsform die Vibratoren 30 und 40 in entgegengesetzten Phasen angetrieben und vibrieren entsprechend.
Genauergesagt, wenn der erste Vibrator 30 in 1 nach oben entlang der x-Richtung ausgelenkt oder verschoben wird, wird der zweite Vibrator 40 in 1 nach unten ausgelenkt oder verschoben. Somit werden die ersten und zweiten Vibratoren 30 und 40 in entgegengesetzten Phasen zueinander angetrieben und in Vibration versetzt, um eine Beschleunigungskomponente in y-Richtung aufzuheben.
Weiterhin sind gemäss 1 die Vibratoren 30 und 40 mit Erkennungselektroden 60 und 70 versehen, welche als Erkennungsvorrichtungen dienen und mit den Basisabschnitten 20 verbunden sind, um die Winkelgeschwindigkeit zu erkennen.
Die Erkennungselektroden 60 und 70 sind so angeordnet, dass sie von den Basisabschnitten 20 vorstehen und den rechteckförmigen Abschnitten 32 und 42 der Vibratoren 30 und 40 gegenüberliegen. In dieser Ausführungsform bilden die Erkennungselektroden 60 und 70 und die rechteckförmigen Abschnitte 32 und 42 der Vibratoren 30 und 40, die den Erkennungselektroden 60 und 70 gegenüberliegen, Kapazitätsabschnitte, welche einander in einem parallelen Zustand gegenüberliegen.
Die Erkennungselektroden 60 und 70, welche als Erkennungsvorrichtungen dienen, haben den nachfolgenden Aufbau; ihre Arbeitsweise wird später erläutert.
Die Erkennungselektroden 60 und 70 bilden zusammen mit C/V-Wandlern 231, 232, 233 und 234 in dem Schaltkreisabschnitt 200 von 2 die Erkennungsvorrichtungen in dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse angelegt wird, welche die Erkennungsachse in 1 ist, während die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, erkennen die Erkennungsvorrichtungen die Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage von Vibrationen der Vibratoren 30 und 40 in y-Richtung im rechten Winkel zur x-Richtung.
Genauergesagt, zwischen den Erkennungselektroden 60 und 70 und den rechteckförmigen Abschnitten 32 und 42 der Vibratoren 30 und 40 gegenüber den Erkennungselektroden 60 und 70 ändern sich die Kapazitäten aufgrund der Vibrationen der Vibratoren 30 und 40 in y-Richtung. Die Kapazitätsänderungen werden über die C/V-Wandler 231 bis 234 in Spannungen gewandelt und ausgegeben.
Hierbei wird ein Differenzausgang zwischen den beiden C/V-Wandlern 231 und 232 des ersten Vibrators 30 erhalten und ein Differenzausgang zwischen den beiden C/V-Wandlern 233 und 234 des zweiten Vibrators 40 wird erhalten. Weiterhin wird eine Differenz zwischen diesen beiden Differenzausgängen erhalten und als Winkelgeschwindigkeitssignal ausgegeben. Da die ersten und zweiten Vibratoren 30 und 40 in entgegengesetzten Phasen relativ zueinander an getrieben und in Vibration versetzt werden, wird daher ein Winkelgeschwindigkeitssignal erhalten, welches die Beschleunigungskomponente in y-Richtung aufhebt bzw. nicht enthält.
Gemäss 2 ist der Schaltkreisabschnitt 200 des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 weiterhin mit Konstantpotentialabschnitten 240 zum Halten der Vibratoren 30 und 40 auf vorbestimmten Potentialen ausgestattet. Die Konstantpotentialabschnitte 240 sind elektrisch mit den Basisabschnitten 20 verbunden, welche die Rahmenabschnitte 31 und 41 der Vibratoren 30 und 40 tragen.
Wie oben beschrieben weist der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 dieser Ausführungsform im wesentlichen die Basisabschnitte 20, die Vibratoren 30 und 40 in Verbindung mit den Basisabschnitten 20, die Erregervorrichtungen 33, 44, 211 bis 214 und 220 zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren 30 und 40 in x-Richtung und die Erkennungsvorrichtungen 60, 70 und 231 bis 234 auf, welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse herum angelegt wird, während die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit basierend auf den Vibrationen der Vibratoren 30 und 40 in einer y-Richtung im rechten Winkel zu der x-Richtung erkennen.
In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform weist der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 Positionseinstellvorrichtungen zur Einstellung der Positionen der Vibratoren 30 und 40 derart auf, dass die Verschiebungsbeträge, um welche die Vibratoren 30 und 40 durch die Schwerkraft in Schwerkraftrichtung verschoben werden, wenn die Erkennungsachse z im rechten Winkel zur x-Richtung ist und wenn die y-Richtung parallel zu der horizon talen Ebene ist und die x-Richtung in vertikaler Richtung festgelegt ist, aufgehoben werden.
Genauergesagt, in dieser Ausführungsform legen die Erregervorrichtungen Treiberspannungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren 30 und 40 an, um eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen und die Positionseinstellvorrichtungen werden durch Überwachungselektroden 81 und 82 gebildet, die an dem äusseren Umfangsabschnitt des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind, sowie durch einen Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250, der in dem Schaltkreisabschnitt 200 angeordnet ist.
Die Überwachungselektroden 81 und 82 bilden eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Vibrationszustandes der Vibratoren 30 und 40 auf der Grundlage von Kapazitätsänderungen zwischen den Vibratoren 30 und 40. Die Überwachungselektroden 81 und 82 haben hierbei eine Kammzahnform, welche den Kammzahnabschnitten 31a und 41a der Rahmenabschnitte 31 und 41 der Vibratoren 30 und 40 gegenüberliegen, um in Eingriff oder Verzahnung hiermit zu sein, so dass Kapazitäten bezüglich den gegenüberliegenden Kammzahnabschnitten 31a und 41a gebildet werden.
Wenn die Vibrationszustände der Vibratoren 30 und 40 sich ändern, wenn die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, ändern sich die Kapazitäten zwischen den Vibratoren 30 und 40 und den Überwachungselektroden 81 und 82. Signale, welche die Kapazitätsänderungen der Überwachungselektroden 81 und 82 darstellen, werden als Änderungen im Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 dem Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 zugeführt.
Der Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 ist als Einstellvorrichtung zur Einstellung der Gleichspannungs komponenten in den Treiberspannungen ausgelegt, welche von den Erregervorrichtungen in Antwort auf Signale von den Überwachungselektroden 81 und 82 erzeugt werden.
Genauergesagt, der Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 stellt die virtuelle Masse (Massepotential odr GND) der Verstärker 211 bis 214 in den Erregervorrichtungen ein, um in den Treiberspannungen die Gleichspannungskomponenten (Gleichstromkomponenten) zu ändern.
Wie weiter oben beschrieben, kann die elektrische Verbindung des Schaltkreisabschnittes 200 mit den Basisabschnitten 20, den Vibratoren 30 und 40 und den Elektroden unter Verwendung von Bondierungsdrähten oder anderen Verdrahtungsbauteilen aufgebaut sein. Aluminiumkissen, welche nicht dargestellt sind, sind an den Basisabschnitten 20, den Vibratoren 30 und 40 und den Elektroden ausgebildet und die Bondierungsdrähte oder die anderen Verdrahtungsteile sind mit den Kissen verbunden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 beschrieben. Zunächst werden von den Erregervorrichtungen 33, 34, 211 bis 214 und 220 Treiberspannungen an die Treiberelektroden 34 und 44 angelegt. Wie oben beschrieben, werden somit die ersten und zweiten Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in entgegengesetzten Phasen zueinander in Vibration versetzt.
Genauergesagt, die Vibratoren 30 und 40 vibrieren in x-Richtung, um die Treiberelektroden 34 und 44 aufgrund der Wirkung einer elektrostatischen Kraft zwischen den Kammzahnabschnitten der Treiberelektroden 34 und 44 und den Kammzahnabschnitten 31a und 41a der Vibratoren 30 und 40 anzunähern oder zu trennen. In diesem Fall vibrieren der erste Vibrator 30 und der zweite Vibrator 40 in x-Richtung, jedoch zueinander umgekehrt (d. h. mit entge gengesetzten Phasen), da die Wechselspannungskomponenten der Treiberspannungen in entgegengesetzten Phasen zueinander sind.
Wenn eine Winkelgeschwindigkeit um die Erkennungsachse herum angelegt wird, d. h. um die z-Achse (siehe 1), während die beiden Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, empfangen die Vibratoren 30 und 40 Corioliskräfte in y-Richtung, welche zueinander entgegengesetzt sind. Aufgrund dieser Corioliskräfte vibrieren die rechteckförmigen Abschnitte 32 und 42 der Vibratoren 30 und 40 y-Richtung in entgegengesetzten Phasen zueinander aufgrund der Wirkung der Erkennungsausleger 33 und 43 (Vibrationserkennung).
Bei der Vibrationserkennung ändern sich die Kapazitäten der Erkennungselektroden 60 und 70 entsprechend den Vibratoren 30 und 40 abhängig von der Grösse der angelegten Winkelgeschwindigkeit (Corioliskraft) Die Kapazitätsänderungen werden durch die C/V-Wandler 231 bis 234 in Spannungen umgewandelt. Durch Ermittlung des Differenzausgangs wie oben beschrieben kann der Ausgang von den Erkennungsvorrichtungen als Winkelgeschwindigkeitssignal erhalten werden.
Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 gemäss obiger Beschreibung werden die beiden Vibratoren 30 und 40 wie ebenfalls oben beschrieben in entgegengesetzten Phasen angetrieben und in Vibrationen versetzt, um die Erkennungssignale bezüglich der Winkelgeschwindigkeit als Summe aus den beiden Vibratoren 30 und 40 zu erkennen, so dass eine gute Empfindlichkeit erhalten wird, wobei eine externe Beschleunigung aufgehoben wird, was vorteilhaft ist. Die voranstehende Erläuterung betraf den grundsätzlichen Betrieb des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit.
Wenn der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 beispielsweise zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit um die Achse in Vorwärts/Rückwärtsrichtung verwendet wird, d. h. für eine Rollrate und für die Winkelgeschwindigkeit um die Achse in einer Richtung von rechts nach links, d. h. für eine Nickrate, gelangt die Antriebsrichtung x oder die Erkennungsrichtung y in Übereinstimmung mit der Schwerkraftrichtung. Somit wird der Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 aufgrund der Schwerkraft ungleichförmig.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform ist mit den Positionseinstellvorrichtungen 81, 82 und 250 ausgestattet und die Vibratoren 30 und 40 werden trotz der in x-Richtung anliegenden Schwerkraft (d. h. in Antriebsrichtung anliegenden Schwerkraft) in einem geeigneten Vibrationszustand versetzt.
Wenn die Schwerkraft in Antriebsrichtung x angelegt ist bzw. wirkt, werden die angetriebenen und in Vibration versetzten Vibratoren 30 und 40 in Schwerkraftrichtung verschoben, d. h. durch die Grösse der Schwerkraft in Antriebsrichtung x. Somit ändert sich der Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40, welche angetrieben und in Vibration versetzt werden, durch den Verschiebungs- oder Versetzungsbetrag.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Änderung im Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 in Form von Signalen erkannt, welche Kapazitätsänderungen der Überwachungselektroden 81 und 82 wiedergeben und diese Signale werden dem Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 zugeführt. In Antwort auf die Signale von den Überwachungselektroden 81 und 82 stellt der Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 die Gleichspannungskomponenten in den von den Erregervorrichtungen erzeugten Treiberspannungen ein.
Genauer gesagt und wie bereits weiter oben erwähnt, der Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 stellt die virtuelle Masse (GND) der Verstärker 211 bis 214 in den Erregervorrichtungen ein, um die Gleichspannungskomponenten (Gleichstromkomponenten) der Treiberspannungen zu ändern.
Genauer gesagt, wenn beispielsweise die Schwerkraft in den 1 und 2 nach unten gerichtet anliegt, werden die Vibratoren 30 und 40 auf ähnliche Weise nach unten verschoben.
Eine Änderung im Vibrationszustand wird von den Überwachungselektroden 81 und 82 überwacht und der Vibrationspositions-Steuerschaltkreis 250 stellt die virtuelle Masse (GND) der Verstärker 212 und 214 entsprechend den Treiberelektroden 34 und 44 an der oberen Seite der Zeichnung an den Vibratoren 30 und 40 ein, so dass die Gleichspannungskomponenten in den Treiberspannungen für die Treiberelektroden 34 und 44 entsprechend den Verstärkern 212 und 214 erhöht werden.
Wenn daher die Schwerkraft in den 1 und 2 nach unten wirkt, kehren die Vibrationsmittelpunkte der Vibratoren 30 und 40 in die Positionen der Vibratoren zurück, wenn diese stationär wären, d. h. wenn keine Schwerkraft anliegen würde. Damit werden die Positionen der Vibratoren 30 und 40 eingestellt, d. h. die Vibratoren 30 und 40 werden korrekt angetrieben und ohne Verlust der Gleichförmigkeit in Vibration versetzt.
Gemäss der oben beschriebenen Ausführungsform wird somit ein Winkelgeschwindigkeitssensor 100 geschaffen, der die Basisabschnitte 20, die Vibratoren 30 und 40 in Verbindung mit dem Basisabschnitten 20, die Erregervorrichtungen 34, 44, 211 bis 214 und 220 zum Antreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren 30 und 40 in x-Richtung und die Erkennungsvorrichtungen 60, 70 und 231 bis 234 aufweist, welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, während die Vibratoren 30 und 40 angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit basierend auf den Vibrationen der Vibratoren 30 und 40 in y-Richtung in rechten Winkeln zu der x-Richtung erkennen, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 weiterhin die Positionseinstellvorrichtungen 81, 82 und 250 aufweist, um die Positionen der Vibratoren 30 und 40 derart einzustellen, dass ein Verschiebungs- oder Versetzungsbetrag aufgehoben wird, um welchen die Vibratoren 30 und 40 in Schwerkraftrichtung durch die Schwerkraft verschoben oder versetzt werden, wenn die Erkennungsachse z im rechten Winkel zur x-Richtung liegt und wenn die y-Richtung parallel zu einer horizontalen Ebene liegt und wenn die x-Richtung in Vertikalrichtung gelegt ist.
Die Positionseinstellvorrichtungen 81, 82 250 arbeiten dahingehend, dass die Positionen der Vibratoren 30 und 40 derart eingestellt werden, dass der Verschiebungs- oder Versetzungsbetrag aufgehoben wird, um welchen die Vibratoren 30 und 40 in Schwerkraftrichtung durch diese Schwerkraft verschoben oder versetzt werden.
Mit der vorliegenden Ausführungsform kann damit ein geeigneter Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 im Winkelgeschwindigkeitssensor 100 des Vibrationstyps durch Aufheben oder Beseitigung der Verschiebung der Vibratoren 30 und 40 realisiert werden, welche durch die Schwerkraft bewirkt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform legen die Erregervorrichtungen 34, 44, 211 bis 214 und 220 Treiberspannungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren 30 und 40 an, um eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen und die Positionseinstellvorrichtungen werden durch die Überwachungsvorrichtungen 81 und 82 zur Überwachung des Vibrationszustandes der Vibratoren 30 und 40 basierend auf Kapazitätsänderungen relativ zu den Vibratoren 30 und 40 und durch die Einstellvorrichtungen 250 gebildet, welche basierend auf den Signalen von den Überwachungsvorrichtungen 81 und 82 die Gleichspannungskomponenten in den Treiberspannungen von den Erregervorrichtungen 34, 44, 211 bis 214 und 220 einstellen.
Bei der Ausführungsform weisen die Vibratoren weiterhin den ersten Vibrator 30 und den zweiten Vibrator 40 auf, welche mit den Basisabschnitten 20 verbunden sind und die Positionseinstellvorrichtungen 81, 82 und 250 sind jeweils für den ersten Vibrator 30 und den zweiten Vibrator 40 vorgesehen.
<Abwandlungen>
Wie oben beschrieben, ist der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, einen geeigneten Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 zu realisieren, in dem die Versetzung der Vibratoren 30 und 40 aufgrund von Schwerkraft aufgehoben wird, wenn eine Rollrate und eine Nickrate erkannt werden sollen.
Wenn der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 jedoch in einer Umgebung verwendet werden soll, bei der die Schwerkraft zu jeder Zeit in einer bestimmten Richtung einwirkt oder angelegt wird, wird der Verschiebungs- oder Versetzungsbetrag der Vibratoren 30 und 40 durch die Schwerkraft bestimmt. Der Versetzungsbetrag kann daher vorab abgeschätzt werden, um somit die Gleichspannungskomponenten in den Treiberspannungen von den Erregervorrichtungen 34, 44, 211 bis 214 und 220 konstant einzustellen. In diesem Fall ist keine Überwachungsvorrichtung notwendig, welche als Positionseinstellvorrichtung arbeitet. Als ein Beispiel kann ein Verfahren zum Aufheben des Schwerkrafteffekts in Richtung der Erkennungsachse z verwendet werden. Gemäss 3A wird der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 unter Verwendung eines SOI-Substrats als Halbleitersubstrat 10 realisiert, welches durch Zusammenheften eines Paares von Siliziumsubstraten 11 und 12 über einen Oxidfilm 13 (Isolierschicht) und durch Ausbilden der Basisabschnitte 20, Vibratoren 30 und 40 und Elektroden auf dem einen Siliziumsubstrat 11 erhalten wird.
In diesem Fall ist das andere Siliziumsubstrat 12 als ein Trägersubstrat 12 zum Tragen verschiedener Abschnitte im Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ausgebildet.
Gemäss 3A wird der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 über ein Verbindungsteil 220 an einem Schaltkreischip 210 angeordnet, wobei das Siliziumsubstrat 11, auf welchem die Vibratoren 30 und 40 ausgebildet sind, auf der Unterseite liegt. Die Anordnung erfolgt somit in einer Flach-Chip-Form. In diesem Fall arbeitet der Sensor dahingehend, eine Gierrate zu erkennen, was eine Winkelgeschwindigkeit in Vertikalrichtung, d. h. um die z-Achse ist.
Das Verbindungsteil 220 ist hierbei ein elektrisch leitfähiges Bauteil, wenn eine elektrische Verbindung hergestellt werden muss, oder es kann ein elektrisch nicht leitendes Material sein, wenn keine elektrisch leitende Verbindung notwendig ist. Auf dem Schaltkreischip 210 ist der Schaltkreisabschnitt 200 des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 ausgebildet.
Im Fall der Anordnung von 3A sei die obere Seite in der Zeichnung die Oberseite und die untere Seite in Richtung Erdoberfläche weisend, so dass dann die Schwerkraft in Richtung von dem Halbleitersubstrat 10 zu dem Schaltkreischip 210 wirkt. Insbesondere wirkt die Schwerkraft zu jeder Zeit auf die Vibratoren 30 und 40.
In einem Zustand, in dem die Schwerkraft wie oben beschrieben wirkt, ist, wie in 3B gezeigt, eine Rückenelektrode 12a an dem Halbleitersubstrat 10 auf der Rückseite der Vibratoren 30 und 40 gegenüber dem Tragsubstrat 12 ausgebildet, d. h. auf dem anderen Siliziumsubstrat 12 des Halbleitersubstrats 10 und eine variable Spannungsquelle 300 ist zwischen der Rückenelektrode 12a und den Vibratoren 30 und 40 vorgesehen, um eine Vorspannungs-Gleichspannung anzulegen.
Die Rückenelektrode 12a kann hierbei als eine Leiterschicht gebildet werden, welche eine diffundierte Schicht oder ein vergrabener Film ist. Die variable Spannungsquelle 300 ist als eine Positionseinstellvorrichtung ausgelegt, um die Positionen der Vibratoren 30 und 40 derart einzustellen, dass der Verschiebungs- oder Versetzungsbetrag aufgehoben wird, um welchen die Vibratoren 30 und 40 aufgrund der Schwerkrafteinwirkung in Schwerkraftrichtung verschoben oder versetzt werden.
Genauer gesagt, die Schwerkraft liegt an den Vibratoren 30 und 40 zu jeder Zeit in Richtung Erdmittelpunkt an. Durch Schätzen eines Versetzungsbetrags, um welchen die Vibratoren 30 und 40 aufgrund der Schwerkraft in Richtung Erdmittelpunkt verschoben oder versetzt werden, kann somit eine vorbestimmte Vorspannungs-Spannung von der variablen Spannungsquelle 300 an die Vibratoren 30 und 40 angelegt werden, so dass die Vibratoren 30 und 40 in Richtung Oberseite angehoben werden.
Wie oben beschrieben ist der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 dieser modifizierten Ausführungsform auch in der Lage, einen geeigneten Vibrationszustand der Vibratoren 30 und 40 zu realisieren, in dem die Versetzung der Vibratoren 30 und 40 aufgrund von Schwerkrafteinfluss aufgehoben wird.
<Andere Ausführungsformen>
In den obigen Ausführungsformen weist der Vibrator den ersten Vibrator 30 und den zweiten Vibrator 40 auf, welche jeweils mit den Basisabschnitten 20 verbunden sind. Es kann jedoch auch nur ein Vibrator verwendet werden oder drei oder mehr Vibratoren.
In den obigen Ausführungsformen ist die Positonseinstellvorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zur Einstellung der Positionen der Vibratoren aufgrund der elektrostatischen Kraft. Das Verfahren zur Einstellung der Positionen der Vibratoren ist jedoch nicht auf ein Verfahren beschränkt, bei welchem auf die elektrostatische Kraft zurückgegriffen wird.
Bei einem Winkelgeschwindigkeitssensor, der einen Vibrator elektromagnetisch antreibt, können die Positionen der Vibratoren beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass auf die elektromagnetische Kraft zurückgegriffen wird. Bei einem Winkelgeschwindigkeitssensor, der als Vibratoren Piezoelemente verwendet, können die Positionen der Vibratoren durch Anlegen einer Spannung an die Piezoelemente eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung befasst sich somit mit einem Winkelgeschwindigkeitssensor, der als Hauptabschnitte die Basisabschnitte, die mit den Basisabschnitten verbundenen Vibratoren, Erregervorrichtungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren in einer ersten Richtung und Erkennungsvorrichtungen aufweist, welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, während die Vibratoren angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit basierend auf den Vibrationen der Vibratoren in einer zweiten Richtung im rechten Winkel zu der ersten Richtung erkennen, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor weiterhin Positionseinstellrichtungen aufweist, um die Positionen der Vibratoren so einzustellen, dass ein Versetzungsbetrag aufgehoben wird, um welchen die Vibratoren in Schwerkraftrichtung durch die Schwerkraft versetzt werden. Andere Abschnitte können geeignet ausgelegt und abgewandelt werden.

Claims

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor, mit: Basisabschnitten (20); Vibratoren (30, 40), welche mit den Basisabschnitten (20) verbunden sind; Erregervorrichtungen (34. 44, 211 bis 214, 220) zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren (30, 40) in einer ersten Richtung (x); und Erkennungsvorrichtungen (60, 70,231 bis 234), welche, wenn eine Winkelgeschwindigkeit angelegt wird, während die Vibratoren (30, 40) angetrieben und in Vibration versetzt werden, die Winkelgeschwindigkeit basierend auf Vibrationen der Vibratoren (30, 40) in einer zweiten Richtung (y) im rechten Winkel zur ersten Richtung (x) erkennen, wobei der Winkelgeschwindigkeitssensor weiterhin Positionseinstellvorrichtungen (81, 82, 250) zum Einstellen der Positionen der Vibratoren (30, 40) derart aufweist, daß der Versetzungsbetrag, um welchen die Vibratoren (30, 40) in Schwerkraftrichtung durch die Schwerkraft versetzt werden, aufgehoben wird, wenn die Erkennungsachse (z) in rechten Winkeln zu der ersten Richtung (x) ist und die zweite Richtung (y) parallel zur horizontalen Ebene ist und wenn die erste Richtung (x) die Vertikalrichtung ist.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, wobei: die Erregervorrichtungen (34, 44, 211 bis 214, 220) Treiberspannungen zum Betreiben und Vibrieren lassen der Vibratoren (30, 40) anlegen, um eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen; und die Positionseinstellvorrichtungen gebildet werden durch Überwachungsvorrichtungen (81, 82) zur Überwachung des Vibrationszustandes der Vibratoren (30, 40) auf der Grundlage von Kapazitätsänderungen relativ zu den Vibratoren (30, 40) und durch Einstellvorrichtungen (250), um basierend auf den Signalen von den Überwachungsvorrichtungen (81, 82) die Gleichspannungskomponenten in den Treiberspannungen einzustellen, welche von den Erregervorrichtungen (34, 44, 211 bis 214, 220) erzeugt werden.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vibratoren einen ersten Vibrator (30) und einen zweiten Vibrator (40) in Verbindung mit den Basisabschnitten (20) aufweisen und wobei die Positionseinstellvorrichtungen (81, 82, 250) jeweils für den ersten Vibrator (30) und den zweiten Vibrator (40) vorgesehen sind.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 3, wobei die Erregervorrichtungen (34, 44, 211 bis 214, 220) die ersten und zweiten Vibratoren (30, 40) in der ersten Richtung (x) in entgegengesetzten Phasen zueinander antreiben und vibrieren lassen.