DE102008054787A1 - Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor - Google Patents

Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102008054787A1
DE102008054787A1 DE200810054787 DE102008054787A DE102008054787A1 DE 102008054787 A1 DE102008054787 A1 DE 102008054787A1 DE 200810054787 DE200810054787 DE 200810054787 DE 102008054787 A DE102008054787 A DE 102008054787A DE 102008054787 A1 DE102008054787 A1 DE 102008054787A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acceleration
rotation rate
rate sensor
coriolis
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200810054787
Other languages
German (de)
Inventor
Leopold Beer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200810054787 priority Critical patent/DE102008054787A1/en
Priority to PCT/EP2009/064415 priority patent/WO2010076059A1/en
Publication of DE102008054787A1 publication Critical patent/DE102008054787A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733—Structural details or topology
    • G01C19/574—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5726—Signal processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors mit einem Substrat und einem Coriolis-Element vorgeschlagen, wobei in einem Betriebsmodus das Coriolis-Element zu einer Schwingung relativ zum Substrat angeregt wird und das Coriolis-Element durch eine auf das Coriolis-Element wirkende Corioliskraft in Folge einer Drehrate zu einer detektierbaren Coriolisauslenkung ausgelenkt wird und wobei ferner in einem Ruhemodus von einem Beschleunigungssensor eine Beschleunigung detektiert wird und in Abhängigkeit der Beschleunigung der Betriebsmodus gestartet wird.A method for operating a rotation rate sensor with a substrate and a Coriolis element is proposed, wherein in an operating mode the Coriolis element is excited to oscillate relative to the substrate and the Coriolis element is excited by a Coriolis force acting on the Coriolis element a rotation rate is deflected to a detectable Coriolisauslenkung and further wherein in a rest mode of an acceleration sensor, an acceleration is detected and the operating mode is started in response to the acceleration.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Drehratensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The The invention is based on a rotation rate sensor according to the preamble of claim 4.

Solche Drehratensensoren sind allgemein bekannt. Beispielsweise sind aus den Druckschriften DE 101 08 196 A1 , DE 101 08 197 A1 und DE 102 37 410 A1 Drehratensensoren mit Coriolis-Elementen bekannt, wobei insbesondere ein erstes und ein zweites Coriolis-Element über eine Feder miteinander verbunden sind und zu Schwingungen parallel zu einer ersten Achse (X) angeregt werden, wobei ein erstes und ein zweites Detektionsmittel eine Auslenkung des ersten und zweites Coriolis-Elements aufgrund einer auf die Coriolis-Elemente wirkenden Corioliskraft senkrecht zur dritten Achse (Y) detektieren, so dass die Differenz aus einem ersten Detektionssignal des ersten Detektionsmittels und einem zweiten Detektionssignal des zweiten Detektionsmittels abhängig von der Corioliskraft und somit auch abhängig von der Drehrate des Drehratensensors ist, wobei die Drehachse parallel zur Flächennormalen einer Haupterstreckungsebene des Drehratensensors ist. Allgemein bekannt ist es ebenfalls derartige Drehratensensoren zur Detektion von Drehraten mit einer Drehachse in der Haupterstreckungsebene des Drehratensensors, beispielsweise parallel zur dritten Achse (Y), zu verwenden, wobei die erste und die zweite Schwingung parallel zu einer ersten Achse (X) und antiparallel zueinander schwingen und wobei die Auslenkungen des ersten und des zweiten Coriolis-Elements parallel zu einer Flächennormalen der Haupterstreckungsebene erfolgen. Nachteilig ist, dass die vorschlagenden Drehratensensoren einen vergleichsweise hohen Stromverbrauch aufweisen, welcher hauptsächlich durch die Anregungen der Coriolis-Elemente verursacht wird, wobei die Anregungen der Coriolis-Elemente auch im Fall, dass keine Bewegung des Drehratensensor vorliegt, erfolgt.Such rotation rate sensors are well known. For example, from the publications DE 101 08 196 A1 . DE 101 08 197 A1 and DE 102 37 410 A1 Rotary rate sensors with Coriolis elements known, in particular, a first and a second Coriolis element are connected to each other via a spring and are excited to oscillate parallel to a first axis (X), wherein a first and a second detection means a deflection of the first and second Coriolis element due to a force acting on the Coriolis elements Coriolis force perpendicular to the third axis (Y) detect, so that the difference between a first detection signal of the first detection means and a second detection signal of the second detection means depending on the Coriolis force and thus also dependent on the rotation rate is the rotation rate sensor, wherein the rotation axis is parallel to the surface normal of a main extension plane of the rotation rate sensor. It is also generally known to use such yaw rate sensors for detecting yaw rates with an axis of rotation in the main extension plane of the yaw rate sensor, for example parallel to the third axis (Y), the first and second oscillations being parallel to a first axis (X) and anti-parallel to each other swing and wherein the deflections of the first and the second Coriolis element take place parallel to a surface normal to the main extension plane. The disadvantage is that the proposed rotation rate sensors have a comparatively high power consumption, which is mainly caused by the suggestions of the Coriolis elements, the suggestions of the Coriolis elements also in the case that there is no movement of the rotation rate sensor occurs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors und der erfindungsgemäße Drehratensensor gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein erheblich energieeffizienterer Drehratensensor bzw. Betrieb des Drehratensensors erzielt wird, ohne dass die Funktionalität des Drehratensensors beeinträchtigt wird. Dieses Ziel wird in einer vergleichsweise einfachen und kostengünstig zu implementierenden Weise erzielt, indem die Anregung des Coriolis-Elements zur Schwingung lediglich im Betriebsmodus erfolgt, während in einem Ruhemodus keine energieaufwändige Anregung des Coriolis-Elements vorgesehen ist. Der Drehratensensor wechselt automatisch im Falle einer Beschleunigung des Drehratensensor in den Betriebsmodus, während vorzugsweise nach einer Zeit ohne Beschleunigung des Drehratensensors automatisch wieder in den Ruhezustand gewechselt wird. Die Anregung des Coriolis-Elements wird somit nicht permanent, sondern lediglich im Bedarfsfall durchgeführt. Da der Energieverbrauch im Ruhemodus aufgrund der Einsparung der Schwingungsanregung relativ zum Betriebsmodus deutlich geringer ist, wird in vorteilhafter Weise die Betriebszeit bei einem Batteriebetrieb des Drehratensensors in erheblicher Weise erhöht. Ein Beschleunigungssensor im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst sowohl einen diskreten und/oder monolithisch integrierten Beschleunigungssensor, als auch einen in den Drehratensensor integrierten Beschleunigungssensor. Die Schwingung des Coriolis-Elements umfasst insbesondere eine Drehschwingung und/oder eine Linearschwingung.The inventive method for operating a rotation rate sensor and the rotation rate sensor according to the invention have sibling claims against the The prior art has the advantage of being a considerably more energy efficient Yaw rate sensor or operation of the rotation rate sensor is achieved, without affecting the functionality of the rotation rate sensor becomes. This goal will be in a comparatively simple and inexpensive achieved by implementing the excitation of the Coriolis element for oscillation takes place only in the operating mode while in a sleep mode, no energetic excitation of the Coriolis element is provided. The rotation rate sensor changes automatically in case an acceleration of the rotation rate sensor in the operating mode, while preferably after a time without acceleration of the rotation rate sensor automatically returns to the idle state. The suggestion The Coriolis element thus does not become permanent, but merely if necessary. As the energy consumption in Sleep mode due to the saving of vibration excitation relative to the operating mode is significantly lower, is advantageously the operating time during battery operation of the rotation rate sensor increased in a significant way. An acceleration sensor for the purposes of the present invention includes both a discrete and / or monolithic integrated accelerometer, as well as a in the rotation rate sensor integrated acceleration sensor. The vibration of the Coriolis element comprises in particular a torsional vibration and / or a linear vibration.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.advantageous Refinements and developments of the invention are the subclaims, and the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Ruhemodus von dem Beschleunigungssensor eine Beschleunigung des Coriolis-Elements relativ zum Substrat detektiert wird. Besonders vorteilhaft ist der Beschleunigungssensor somit in den Drehratensensor integriert, so dass eine vergleichsweise kostengünstige und raumsparende Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Drehratensensor ermöglicht wird. Das Coriolis-Element umfasst in diesem Fall gleichzeitig eine seismische Masse für den Beschleunigungssensor, so dass die Beschleunigung des Drehratensensors durch eine Bewegung des Coriolis-Elements als seismischen Masse relativ zum Substrat detektierbar ist. Diese Bewegung wird bevorzugt kapazitiv mittels Elektroden am Coriolis-Element und entsprechenden Gegenelektroden am Substrat gemessen, wobei die Elektroden und Gegenelektroden besonders bevorzugt Teile der Anregungsmittel oder der Coriolis-Detektionsmittel sind.According to one preferred development is provided that in the sleep mode of the acceleration sensor acceleration of the Coriolis element is detected relative to the substrate. Is particularly advantageous the acceleration sensor thus integrated in the rotation rate sensor, so that a comparatively inexpensive and space-saving realization of the inventive method for operating the Rotation rate sensor is enabled. The Coriolis element includes in this case at the same time a seismic mass for the Accelerometer, allowing the acceleration of the yaw rate sensor by a movement of the Coriolis element as a seismic mass is detectable relative to the substrate. This movement is preferred Capacitive by means of electrodes on the Coriolis element and corresponding Counterelectrodes are measured on the substrate, with the electrodes and counterelectrodes particularly preferred are parts of the exciters or the Coriolis detection agent are.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Betriebsmodus von dem Beschleunigungssensor eine Beschleunigung detektiert wird, wobei bei einer Abwesenheit einer Beschleunigung für die Dauer wenigstens eines Zeitintervalls der Ruhemodus gestartet wird. Besonders bevorzugt wird somit auch im Betriebsmodus der Drehratensensor dahingehend überwacht, ob eine Beschleunigung vorliegt, so dass bei der Abwesenheit einer Beschleunigung für die Dauer des Zeitintervalls der Drehratensensor wieder in den energiesparenden Ruhemodus versetzt wird. Das Zeitintervall ist vorzugsweise vorgegeben und/oder einstellbar.According to one Another preferred development is provided that in the operating mode acceleration is detected by the acceleration sensor, wherein in the absence of acceleration for the Duration of at least one time interval, the sleep mode is started. Particularly preferred is thus also in the operating mode of the rotation rate sensor is monitored to see if there is an acceleration, so that in the absence of acceleration for the Duration of the time interval of the rotation rate sensor back to the energy-saving Is put in sleep mode. The time interval is preferably predetermined and / or adjustable.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Drehratensensor mit einem eine Haupterstreckungsebene aufweisendem Substrat und einem relativ zum Substrat beweglichen Coriolis-Element, wobei das Coriolis-Element mittels Anregungsmitteln zu einer Schwingung anregbar vorgesehen ist und wobei das Coriolis-Element ferner durch eine auf das Coriolis-Element wirkende Corioliskraft zu einer mittels Detektionsmitteln detektierbaren Coriolisauslenkung auslenkbar vorgesehen ist und wobei ferner der Drehratensensor einen Beschleunigungssensor aufweist, wobei eine Ansteuerung der Anregungsmittel in Abhängigkeit des Beschleunigungssensors vorgesehen ist. Somit wird eine Anregung der Schwingung lediglich im Falle der Anwesenheit einer Beschleunigung des Drehratensensors ermöglicht, während im Falle einer Abwesenheit einer Beschleunigung, insbesondere über ein bestimmtes Zeitintervall hinweg, keine Anregung der Schwingung erfolgt. Besonders vorteilhaft ist somit ein im Vergleich zum Stand der Technik erheblich energieeffizienterer Drehratensensor realisierbar, da die Schwingung von den Anregungsmitteln lediglich im Bedarfsfall, d. h. im Falle einer Beschleunigung des Drehratensensor, angeregt wird. Der Drehra tensensor ist somit je nach Benutzung zwischen einem Ruhezustand (Standby-Modus) und einem Betriebsmodus schaltbar.Another subject of the present The invention relates to a rotation rate sensor having a substrate having a main extension plane and a Coriolis element which is movable relative to the substrate, wherein the Coriolis element is excitable by means of excitation means for oscillation and wherein the Coriolis element is further enhanced by a Coriolis force acting on the Coriolis element a detectable by means of detection means Coriolisauslenk is provided deflectable and further wherein the rotation rate sensor comprises an acceleration sensor, wherein a control of the excitation means is provided in response to the acceleration sensor. Thus, an excitation of the oscillation is made possible only in the case of the presence of an acceleration of the rotation rate sensor, while in the case of an absence of acceleration, in particular over a certain time interval, no excitation of the oscillation takes place. Thus, a rotation rate sensor which is considerably more energy-efficient than the prior art can be realized in a particularly advantageous manner since the oscillation is excited by the excitation means only in case of need, ie in the case of acceleration of the rotation rate sensor. The Drehra tensensor is thus depending on the use between a sleep state (standby mode) and an operating mode switchable.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor ferner einen Zeitzähler aufweist, wobei eine Ansteuerung der Anregungsmittel in Abhängigkeit des Zeitzählers vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist somit ein Abschalten der Anregungsmittel nach dem Verstreichen eines bestimmten Zeitintervalls seit der letzten Beschleunigung des Drehratensensor möglich, so dass der Drehratensensor vom Betriebsmodus wieder in den Ruhemodus wechselt und vorteilhaft die energieaufwändige Anregung der Schwingung bis zur Detektion einer weiteren Beschleunigung des Drehratensensors ausgesetzt wird.According to one preferred development is provided that the rotation rate sensor further comprises a time counter, wherein a drive the excitation means in dependence of the time counter is provided. Thus, a shutdown is particularly advantageous Stimulation means after the lapse of a certain time interval possible since the last acceleration of the rotation rate sensor, so that the rotation rate sensor returns from operating mode to sleep mode alternates and advantageously the energy-intensive excitation the vibration until the detection of further acceleration of the Yaw rate sensor is exposed.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Beschleunigungssensor zur Detektion einer Beschleunigung des Coriolis-Elements relativ zum Substrat vorgesehen ist, wobei der Beschleunigungssensor insbesondere in die Anregungsmittel und/oder in die Detektionsmittel integriert ist. Besonders vorteilhaft ist somit der Beschleunigungssensor nahezu vollständig in den Drehratensensor integriert, so dass der erfindungsgemäße Drehratensensor vergleichsweise bauraumkompakt ausführbar ist und zur Integration keine grundlegenden strukturellen Veränderungen im Aufbau bereits bestehender Drehratensensoren erfordert. Bevorzugt umfassen die Anregungsmittel Anregungselektroden an dem Coriolis-Element und entsprechenden Gegenanregungselektroden am Substrat, welche in Form von ineinandergreifenden Kammstrukturen ausgebildet sind, wobei besonders bevorzugt die Anregungselektroden und die Gegenanregungselektroden zumindest teilweise als Elektroden und Gegenelektroden des Beschleunigungssensors fungieren, wobei das Coriolis-Element die seismische Masse für den Beschleunigungssensor umfasst, so dass mit den bekannten Strukturen eine Beschleunigung des Drehratensensors zur Aktivierung des Betriebsmodus kapazitiv detektierbar ist. Alternativ sind zur Detektion der Beschleunigung des Drehratensensors Detektionselektroden der Detektionsmittel am Coriolis-Element als Elektroden des Beschleunigungssensors und entsprechenden Gegendetektionselektroden der Detektionsmittel am Substrat als Gegenelektrode des Beschleunigungssensors vorgesehen.According to one preferred development is provided that the acceleration sensor for detecting acceleration of the Coriolis element relative is provided to the substrate, wherein the acceleration sensor in particular is integrated in the excitation means and / or in the detection means. Particularly advantageous is thus the acceleration sensor almost completely integrated into the rotation rate sensor, so that the rotation rate sensor according to the invention comparatively Compact space is executable and no integration fundamental structural changes in the structure of existing ones Rotation rate sensors required. Preferably, the excitation means comprise Excitation electrodes on the Coriolis element and corresponding counter excitation electrodes on the substrate, which are formed in the form of interlocking comb structures are particularly preferred, the excitation electrodes and the Counter-excitation electrodes at least partially as electrodes and Counter electrodes of the acceleration sensor act, the Coriolis element the seismic mass for the acceleration sensor includes, so that with the known structures an acceleration the rotation rate sensor to activate the operating mode capacitive is detectable. Alternatively, to detect the acceleration of the rotation rate sensor detection electrodes of the detection means on Coriolis element as electrodes of the acceleration sensor and corresponding Gegendetektionselektroden the detection means on the substrate as a counter electrode provided the acceleration sensor.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Beschleunigungssensor eine gegenüber dem Substrat bewegliche seismische Masse auf weist, wobei eine Detektion einer Beschleunigung der seismischen Masse relativ zum Substrat bevorzugt durch einer Kapazitätsveränderung zwischen Elektroden an der seismischen Masse und entsprechenden Gegenelektroden am Substrat vorgesehen ist. Bevorzugt wird der Beschleunigungssensor durch einen eigenständigen Beschleunigungssensor realisiert, welcher eine zum Coriolis-Element getrennte seismische Masse aufweist. Besonders vorteilhaft ist somit die Nutzung von vergleichsweise kostengünstigen Standard-Beschleunigungssensoren zur Überwachung der Beschleunigung des Drehratensensors möglich.According to one preferred development is provided that the acceleration sensor a movable against the substrate seismic mass on, with a detection of an acceleration of the seismic Mass relative to the substrate preferably by a capacitance change between electrodes on the seismic mass and corresponding Counter electrodes is provided on the substrate. The acceleration sensor is preferred realized by a stand-alone acceleration sensor, which has a separate seismic mass to the Coriolis element. Especially thus advantageous is the use of relatively inexpensive Standard acceleration sensors for monitoring the acceleration the yaw rate sensor possible.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor eine Batterie als Energieversorgung aufweist, wobei durch den Wechsel zwischen Betriebsmodus und Ruhemodus in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise lange Laufzeit des Drehratensensors im Batteriebetrieb ermöglicht wird.According to one preferred development is provided that the rotation rate sensor having a battery as a power supply, wherein the change between operating mode and sleep mode advantageously a comparatively long running time of the rotation rate sensor in battery mode is possible.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematische Ansicht eines Drehratensensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1 a schematic view of a rotation rate sensor according to a first embodiment of the present invention and

2a und 2b eine schematische Aufsicht und eine schematische Seitenansicht eines Drehratensensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2a and 2 B a schematic plan view and a schematic side view of a rotation rate sensor according to a second embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In 1a ist eine schematische Aufsicht und in 1b eine schematische Seitenansicht eines Drehratensensors 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Drehratensensor 1 einen Drehratensensorbereich 1' und einen Beschleunigungssensor 200 aufweist. Im Drehratensensorbereich 1' ist ein gemäß dem Stand der Technik bekanntes Gyroskop angeordnet, wobei das Gyroskop in Abhängigkeit von einem Beschleunigungssignal 209 des Beschleunigungssensors 200 besteuert wird. Das Gyroskop wird im Falle, dass der Beschleunigungssensor 200 zumindest während eines be stimmten Zeitintervalls keine Beschleunigung detektiert, von einem Betriebszustand in einen Ruhezustand versetzt, wobei Coriolis-Elemente 3 des Gyroskops im Ruhezustand nicht zu Schwingungen angeregt werden, so dass der Energieverbrauch des Gyroskops im Ruhezustand vergleichsweise gering ist. Der Beschleunigungssensor 200 überwacht im Ruhezustand des Gyroskops die Sensoranordnung permanent oder taktweise auf eine Beschleunigungskraft. Im Falle, dass der Beschleunigungssensor 200 eine Beschleunigung detektiert, wird das Gyroskop vom Ruhezustand wieder in den Betriebszustand versetzt und die Coriolis-Element werden zu Schwingungen angeregt, so dass das Gyroskop im Betriebszustand eine Drehrate messen kann. Der Beschleunigungssensor 200 umfasst vorzugsweise wohlbekannte Beschleunigungssensoren, welche eine Beschleunigung mittels einer kapazitiven Vermessung einer Auslenkungsbewegung einer seismischen Masse in Folge einer Beschleunigungskraft detektiert.In 1a is a schematic view and in 1b a schematic side view of a rotation rate sensor 1 according to a first embodiment of the present invention, wherein the rotation rate sensor 1 a rotation rate sensor area 1' and an acceleration sensor 200 having. In the rotation rate sensor range 1' is arranged according to the prior art known gyroscope, wherein the gyroscope in response to an acceleration signal 209 of the acceleration sensor 200 is taxed. The gyroscope will in case that the acceleration sensor 200 at least during a certain time interval detected no acceleration, offset from an operating state to a resting state, wherein Coriolis elements 3 of the gyroscope in the resting state are not excited to oscillate, so that the energy consumption of the gyroscope at rest is comparatively low. The acceleration sensor 200 monitored in the idle state of the gyroscope, the sensor array permanently or intermittently to an acceleration force. In the case of the accelerometer 200 detects an acceleration, the gyroscope is put back from the idle state to the operating state and the Coriolis element are excited to vibrate, so that the gyroscope can measure a rotation rate in the operating state. The acceleration sensor 200 preferably comprises well-known acceleration sensors, which detects an acceleration by means of a capacitive measurement of a deflection movement of a seismic mass due to an acceleration force.

In 2 ist eine schematische Aufsicht eines Drehratensensors 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Drehratensensor 1 ein eine Haupterstreckungsebene 100 aufweisendes Substrat 2, ein erstes Coriolis-Element 3 und ein zweites Coriolis-Element 23 aufweist, wobei das zweite Coriolis-Element 23 parallel zur Haupterstreckungsebene 100 neben dem ersten Coriolis-Element 3 angeordnet ist. Das erste Coriolis-Element 3 wird mittels erster Anregungsmittels 4 zu einer ersten Schwingung 5 parallel zu einer ersten Achse X in der Haupterstreckungsebene 100 angeregt, während zweite Anregungsmittel 24 das zweite Coriolis-Element 23 zu einer zweiten Schwingung 25 parallel zur ersten Achse X anregt. Die erste und die zweite Schwingung 5, 25 schwingen gegenphasig zueinander, d. h. dass sie sich antiparallel zueinander bewegen. Eine erste Coriolisauslenkung des ersten Coriolis-Elements 3 in einer im Wesentlichen zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechten zweiten Achse Z aufgrund einer auf das erste Coriolis-Element 3 wirkenden Corioliskraft wird mittels erster Coriolis-Detektionsmittel 6 nachgewiesen, während eine zweite Coriolisauslenkung des zweiten Coriolis-Elements 23 in einer im Wesentlichen zur Haupterstreckungsebene 100 senkrechten zweiten Achse Z aufgrund einer auf das zweite Coriolis-Element 3 wirkenden Corioliskraft mittels zweiter Coriolis-Detektionsmittel 26 nachgewiesen wird. Im Falle einer Drehrate des Drehratensensor ums eine Drehachse parallel zur zweiten Achse Z wirken auf das erste und das zweite Coriolis-Element 3, 23 Corioliskräfte parallel zur zweiten Achse Z. Aufgrund der antiparallelen Schwingung 5, 25 des ersten und des zweiten Coriolis-Elements 3, 23 bewirken die Corioliskräfte bezüglich der zweiten Achse Z eine zueinander antiparallele erste und zweite Coriolisauslenkung. Die Differenz eines ersten Detektionssignals des ersten Coriolis-Detektionsmittels 6 und eines zweiten Detektionssignals des zweiten Coriolis-Detektionsmittels 26 ist insbesondere abhängig von den Corioliskräften und somit auch abhängig von Drehrate. Da die Corioliskräfte ebenfalls von den Geschwindigkeiten des ersten und zweiten Coriolis-Elements 3, 23 in der ersten und zweiten Schwingung 5, 25 sind, wird die erste Schwingung 5 mittels eines ersten Detektionselements 40 und die zweite Schwingung 25 mittels eines zweiten Detektionselements 42 vermessen. Das erste und zweite Coriolis-Element 3, 23 sind durch Koppelelemente 44 miteinander und jeweils durch weitere Koppelelementen 45 mit dem Substrat 2 verbunden. Die Koppelelemente 44, 45 umfassen vorzugsweise Federelemente. Die ersten und zweiten Anregungsmittel 4, 24, sowie die erste und zweiten Detektionselemente 40, 42 umfassen jeweils ineinandergreifende Kammelektroden und basieren wie die ersten und zweiten Detektionsmittel 6, 26 insbesondere auf einer elektrostatischen Funktionsweise. In den Drehratensensor 1 sind zwei Beschleunigungssensoren 200 integriert, wobei das erste und das zweite Coriolis-Element 3, 23 die seismischen Massen für die Beschleunigungssensoren 200 umfassen und wobei zumindest Teilbereiche 210, 211, 212, 213 der ersten und zweiten Anregungsmittel 4, 24 und der ersten und zweiten Detektionsmittel 40, 42 als Elektroden 202 und Gegenelektroden 201 ausgebildet sind. Die Elektroden 202 und die Gegenelektroden 201 sind zur Detektion einer Beschleunigung des Drehratensensors 1 vorgesehen, so dass in Abhängigkeit dieser Beschleunigung der Drehratensensor 1 zwischen einem Ruhemodus und einem Betriebsmodus schaltbar ist, wobei lediglich im Betriebsmodus die Schwingungsanregung der ersten und zweiten Coriolis-Elemente 3, 23 durch die ersten und zweiten Anregungsmittel 4, 24 erfolgt, während im Ruhezustand zur Energieeinsparung keine Schwingungsanregung vorgesehen ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnten alternativ auch Teilbereiche der ersten und zweiten Coriolis-Detektionsmittel 6, 26 als Elektroden 202 und Gegenelektroden 201 des Beschleunigungssensor ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform könnte der Drehratensensor 1 auch derart ausgeführt, sein, dass das erste und das zweite Coriolis-Element 3, 23 eine gemeinsame Drehschwingung um die Drehachse parallel zur dritten Achse Y ausführen, wobei die ersten und zweiten Anregungsmittel 4, 24 und die ersten und zweiten Detektionsmittel 40, 42 in radialer Richtung um die Drehachse angeordnet sind.In 2 is a schematic plan view of a rotation rate sensor 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the rotation rate sensor 1 a main extension plane 100 having substrate 2 , a first Coriolis element 3 and a second Coriolis element 23 wherein the second Coriolis element 23 parallel to the main extension plane 100 next to the first Coriolis element 3 is arranged. The first Coriolis element 3 is by means of first excitation means 4 to a first vibration 5 parallel to a first axis X in the main plane of extension 100 stimulated while second stimulant 24 the second Coriolis element 23 to a second vibration 25 excites parallel to the first axis X. The first and the second vibration 5 . 25 swing against each other in opposite directions, ie that they move antiparallel to each other. A first Coriolis excursion of the first Coriolis element 3 in a direction substantially to the main extension plane 100 vertical second axis Z due to a on the first Coriolis element 3 acting Coriolis force is by means of first Coriolis detection agent 6 detected during a second Coriolis excursion of the second Coriolis element 23 in a direction substantially to the main extension plane 100 perpendicular second axis Z due to a on the second Coriolis element 3 acting Coriolis force by means of second Coriolis detection agent 26 is detected. In the case of a rate of rotation of the rotation rate sensor about a rotation axis parallel to the second axis Z acting on the first and the second Coriolis element 3 . 23 Coriolis forces parallel to the second axis Z. Because of the antiparallel oscillation 5 . 25 of the first and second Coriolis elements 3 . 23 cause the Coriolis forces with respect to the second axis Z to each other antiparallel first and second Coriolisauslenkung. The difference of a first detection signal of the first Coriolis detection means 6 and a second detection signal of the second Coriolis detection means 26 depends in particular on the Coriolis forces and thus also on the rate of rotation. As the Coriolis forces also depend on the velocities of the first and second Coriolis elements 3 . 23 in the first and second vibration 5 . 25 are, the first vibration 5 by means of a first detection element 40 and the second vibration 25 by means of a second detection element 42 measured. The first and second Coriolis element 3 . 23 are by coupling elements 44 each other and each other by further coupling elements 45 with the substrate 2 connected. The coupling elements 44 . 45 preferably comprise spring elements. The first and second stimulants 4 . 24 , as well as the first and second detection elements 40 . 42 each comprise interdigitated comb electrodes and are based like the first and second detection means 6 . 26 in particular on an electrostatic operation. In the rotation rate sensor 1 are two acceleration sensors 200 integrated, with the first and the second Coriolis element 3 . 23 the seismic masses for the acceleration sensors 200 include and wherein at least portions 210 . 211 . 212 . 213 the first and second excitation means 4 . 24 and the first and second detection means 40 . 42 as electrodes 202 and counter electrodes 201 are formed. The electrodes 202 and the counter electrodes 201 are for detecting an acceleration of the rotation rate sensor 1 provided so that in dependence of this acceleration of the rotation rate sensor 1 between a sleep mode and an operating mode is switchable, wherein only in the operating mode, the vibration excitation of the first and second Coriolis elements 3 . 23 by the first and second excitation means 4 . 24 takes place while in the idle state for energy saving no vibration excitation is provided. In an embodiment which is not illustrated, it would also be possible alternatively to use partial regions of the first and second Coriolis detection means 6 . 26 as electrodes 202 and counter electrodes 201 be formed of the acceleration sensor. In a further embodiment, the rotation rate sensor 1 also be designed such that the first and the second Coriolis element 3 . 23 perform a common torsional vibration about the axis of rotation parallel to the third axis Y, wherein the first and second Anremitmit tel 4 . 24 and the first and second detection means 40 . 42 are arranged in the radial direction about the axis of rotation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10108196 A1 [0002] - DE 10108196 A1 [0002]
  • - DE 10108197 A1 [0002] - DE 10108197 A1 [0002]
  • - DE 10237410 A1 [0002] - DE 10237410 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors (1) mit einem Substrat (2) und einem Coriolis-Element (3, 23), wobei in einem Betriebsmodus das Coriolis-Element (3, 23) zu einer Schwingung relativ zum Substrat (2) angeregt wird und das Coriolis-Element (3, 23) durch eine auf das Coriolis-Element (3, 23) wirkende Corioliskraft in Folge einer Drehrate zu einer detektierbaren Coriolisauslenkung ausgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ruhemodus von einem Beschleunigungssensor (200) eine Beschleunigung detektiert wird und in Abhängigkeit der Beschleunigung der Betriebsmodus gestartet wird.Method for operating a rotation rate sensor ( 1 ) with a substrate ( 2 ) and a Coriolis element ( 3 . 23 ), wherein in one operating mode the Coriolis element ( 3 . 23 ) to a vibration relative to the substrate ( 2 ) and the Coriolis element ( 3 . 23 ) by one on the Coriolis element ( 3 . 23 ) Coriolis force is deflected as a result of a rotation rate to a detectable Coriolisauslenkerung, characterized in that in a rest mode of an acceleration sensor ( 200 ) An acceleration is detected and the operating mode is started depending on the acceleration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhemodus von dem Beschleunigungssensor (200) eine Beschleunigung des Coriolis-Elements (3, 23) relativ zum Substrat (2) detektiert wird.A method according to claim 1, characterized in that in the sleep mode of the acceleration sensor ( 200 ) an acceleration of the Coriolis element ( 3 . 23 ) relative to the substrate ( 2 ) is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebsmodus von dem Beschleunigungssensor (200) eine Beschleunigung detektiert wird, wobei bei einer Abwesenheit einer Beschleunigung für die Dauer wenigstens eines Zeitintervalls der Ruhemodus gestartet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the operating mode of the acceleration sensor ( 200 ) an acceleration is detected, wherein in the absence of acceleration for the duration of at least one time interval, the sleep mode is started. Drehratensensor (1) mit einem eine Haupterstreckungsebene (100) aufweisendem Substrat (2) und einem relativ zum Substrat (2) beweglichen Coriolis-Element (3, 23), wobei das Coriolis-Element (3, 23) mittels Anregungsmitteln (4, 24) zu einer Schwingung (5, 25) anregbar vorgesehen ist und wobei das Coriolis-Element (3, 23) ferner durch eine auf das Coriolis-Element (3) wirkende Corioliskraft zu einer mittels Coriolis-Detektionsmitteln (6, 26) detektierbaren Coriolisauslenkung auslenkbar vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) einen Beschleunigungssensor (200) aufweist, wobei eine Ansteuerung der Anregungsmittel (4, 24) in Abhängigkeit des Beschleunigungssensors (200) vorgesehen ist.Rotation rate sensor ( 1 ) with a main extension plane ( 100 ) having substrate ( 2 ) and one relative to the substrate ( 2 ) movable Coriolis element ( 3 . 23 ), wherein the Coriolis element ( 3 . 23 ) by means of excitation means ( 4 . 24 ) to a vibration ( 5 . 25 ) is provided excitable and wherein the Coriolis element ( 3 . 23 ) by a to the Coriolis element ( 3 ) acting Coriolis force to one by means of Coriolis detection means ( 6 . 26 ) is provided deflectable deflectable Coriolisauslenk, characterized in that the rotation rate sensor ( 1 ) an acceleration sensor ( 200 ), wherein a drive of the excitation means ( 4 . 24 ) as a function of the acceleration sensor ( 200 ) is provided. Drehratensensor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) einen Zeitzähler aufweist, wobei eine Ansteuerung der Anregungsmittel (4, 24) in Abhängigkeit des Zeitzählers vorgesehen ist.Rotation rate sensor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the rotation rate sensor ( 1 ) has a time counter, wherein a control of the excitation means ( 4 . 24 ) is provided in dependence of the time counter. Drehratensensor (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (200) zur Detektion einer Beschleunigung des Coriolis-Elements (3, 23) relativ zum Substrat (2) vorgesehen ist, wobei der Beschleunigungssensor (200) insbesondere in die Anregungsmittel (4, 24) und/oder in die Coriolis-Detektionsmittel (6, 26) integriert ist.Rotation rate sensor ( 1 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the acceleration sensor ( 200 ) for detecting an acceleration of the Coriolis element ( 3 . 23 ) relative to the substrate ( 2 ), wherein the acceleration sensor ( 200 ), in particular into the stimulants ( 4 . 24 ) and / or into the Coriolis detection means ( 6 . 26 ) is integrated. Drehratensensor (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (1) eine gegenüber dem Substrat (2) bewegliche seismische Masse aufweist, wobei eine Detektion einer Beschleunigung der seismischen Masse relativ zum Substrat (2) bevorzugt durch einer Kapazitätsveränderung zwischen Elektroden (201) an der seismischen Masse und entsprechenden Gegenelektroden (202) am Substrat (2) vorgesehen ist.Rotation rate sensor ( 1 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the acceleration sensor ( 1 ) one opposite the substrate ( 2 ) has movable seismic mass, wherein a detection of an acceleration of the seismic mass relative to the substrate ( 2 ) preferably by a change in capacitance between electrodes ( 201 ) on the seismic mass and corresponding counterelectrodes ( 202 ) on the substrate ( 2 ) is provided. Drehratensensor (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) eine Batterie als Energieversorgung aufweist.Rotation rate sensor ( 1 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the rotation rate sensor ( 1 ) has a battery as a power supply.
DE200810054787 2008-12-17 2008-12-17 Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor Withdrawn DE102008054787A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810054787 DE102008054787A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor
PCT/EP2009/064415 WO2010076059A1 (en) 2008-12-17 2009-11-02 Method for operating a yaw rate sensor and yaw rate sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810054787 DE102008054787A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008054787A1 true DE102008054787A1 (en) 2010-06-24

Family

ID=41571415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810054787 Withdrawn DE102008054787A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008054787A1 (en)
WO (1) WO2010076059A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019220544A1 (en) * 2019-12-23 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Sensor arrangement and method for operating a sensor arrangement

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6195051B2 (en) 2013-03-04 2017-09-13 セイコーエプソン株式会社 Gyro sensor, electronic device, and moving object
JP2016099269A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 セイコーエプソン株式会社 Gyro sensor, electronic equipment, and mobile body

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108197A1 (en) 2001-02-21 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Yaw rate sensor
DE10108196A1 (en) 2001-02-21 2002-10-24 Bosch Gmbh Robert Yaw rate sensor
DE10237410A1 (en) 2002-01-12 2003-08-28 Bosch Gmbh Robert Rotation rate sensor using Coriolis measuring effect has force mediating devices acting between substrate and relatively displaced sensor elements

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006040250A1 (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Device for the fall protection of rotation rate sensors
JP5034808B2 (en) * 2006-10-17 2012-09-26 セイコーエプソン株式会社 Drive device, physical quantity measuring device and electronic device
KR101261179B1 (en) * 2007-03-23 2013-05-09 퀄컴 인코포레이티드 Multi-sensor data collection and/or processing
DE102007060773A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Rotary speed sensor, e.g. for motor vehicles, registers deflections of the Coriolis elements to show acceleration as well as rotary speed
DE102007062705A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-02 Robert Bosch Gmbh Method for controlling the energy consumption of electrical and / or electronic components and apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108197A1 (en) 2001-02-21 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Yaw rate sensor
DE10108196A1 (en) 2001-02-21 2002-10-24 Bosch Gmbh Robert Yaw rate sensor
DE10237410A1 (en) 2002-01-12 2003-08-28 Bosch Gmbh Robert Rotation rate sensor using Coriolis measuring effect has force mediating devices acting between substrate and relatively displaced sensor elements

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019220544A1 (en) * 2019-12-23 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Sensor arrangement and method for operating a sensor arrangement
US11982530B2 (en) 2019-12-23 2024-05-14 Robert Bosch Gmbh Sensor array and method for operating a sensor array

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010076059A1 (en) 2010-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112012003562B4 (en) Improved detection structure for a z-axis resonance accelerometer
EP1794543B1 (en) Rotation speed sensor
DE19530007C2 (en) Yaw rate sensor
DE4032559C2 (en) Yaw rate sensor and manufacturing method
DE10017572B4 (en) Rolling bearings with remote sensing units
DE19654304B4 (en) microgyroscope
DE69822756T2 (en) Micromechanical oscillating gyro
DE19537577C2 (en) Symmetrical test mass accelerometer with self-diagnosis capability and its manufacturing process
DE102012200929B4 (en) Micromechanical structure and method for manufacturing a micromechanical structure
DE3938624A1 (en) RESONANCE BRIDGE MICRO ACCELERATION PROBE
DE10203515A1 (en) Micromechanical rotation rate sensor
DE102012200132A1 (en) Rotation rate sensor and method for operating a rotation rate sensor
EP3368867B1 (en) Mems sensor for measuring at least one measurement variable of a fluid
DE102004017480A1 (en) Rotary rotation rate sensor with mechanically decoupled vibration modes
EP1994363A1 (en) Micromechanical rotational speed sensor
DE102008054787A1 (en) Method for operating a rotation rate sensor and rotation rate sensor
DE3843143A1 (en) SENSOR FOR DETERMINING THE ANGLE SPEED
DE102006024671A1 (en) Micromechanical unit for e.g. monitoring e.g. tire pressure, has diaphragm and seismic mass arranged at distance from each other and arranged one above other, where seismic mass is movable parallel to layer levels
DE4228795C2 (en) Yaw rate sensor and manufacturing method
DE102013208817A1 (en) Yaw rate sensor with a main extension plane having a substrate for detecting a rate of rotation
EP1759216B1 (en) Acceleration sensor and method for detecting acceleration
DE102008040567B4 (en) Method for operating a sensor module and a sensor module
DE4430439C2 (en) Sensor unit with at least one rotation rate sensor and method for its production
EP1608988A1 (en) Acceleration sensor and method for detecting an acceleration
DE102010060906A1 (en) Sensor module with alarm

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110701