DE102014204721A1

DE102014204721A1 - Apparatus and method for detecting a magnetic field

Info

Publication number: DE102014204721A1
Application number: DE102014204721.8A
Authority: DE
Inventors: Michael CURCIC
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Erfassen eines Magnetfelds (B). Die Vorrichtung (100) weist einen ersten elektrisch leitfähigen Träger (112) und einen zweiten elektrisch leitfähigen Träger (114) auf. Hierbei sind die Träger (112, 114) durch eine magnetfeldbedingte Lorentzkraft (F) relativ zueinander auslenkbar angeordnet. Auch umfasst die Vorrichtung (100) eine Masse (130), die einen ersten Abschnitt (132) und einen zweiten Abschnitt (134) aufweist. Dabei ist die Masse (130) mittels Federn (122, 124) zwischen den ersten Träger (112) und den zweiten Träger (114) schwingfähig eingespannt. Ferner weist die Vorrichtung (100) eine erste Elektrode (140) auf, die benachbart zu dem ersten Abschnitt (132) der Masse (130) angeordnet ist. Hierbei ist die erste Elektrode (140) mit einem elektrischen Anregungssignal (301) beaufschlagbar, um die Masse (130) in Schwingung zu versetzen. Zudem weist die Vorrichtung (100) eine zweite Elektrode (150) auf, die benachbart zu dem zweiten Abschnitt (134) der Masse (130) angeordnet ist. Dabei ist an der zweiten Elektrode (150) ein elektrisches Messsignal (303) abgreifbar, um eine das Magnetfeld (B) repräsentierende Änderung der Schwingung zu erfassen.The invention relates to a device (100) for detecting a magnetic field (B). The device (100) has a first electrically conductive carrier (112) and a second electrically conductive carrier (114). In this case, the carriers (112, 114) are arranged deflectable relative to one another by a Lorentz force (F) caused by magnetic fields. Also, the device (100) comprises a mass (130) having a first portion (132) and a second portion (134). In this case, the mass (130) by means of springs (122, 124) between the first carrier (112) and the second carrier (114) is mounted vibrationally. Furthermore, the device (100) has a first electrode (140) which is arranged adjacent to the first section (132) of the mass (130). In this case, the first electrode (140) can be acted upon by an electrical excitation signal (301) in order to cause the mass (130) to oscillate. In addition, the device (100) has a second electrode (150) which is arranged adjacent to the second section (134) of the mass (130). In this case, an electrical measurement signal (303) can be tapped off at the second electrode (150) in order to detect a change in the oscillation representing the magnetic field (B).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds, auf ein Verfahren zum Erfassen eines Magnetfelds sowie auf ein entsprechendes Steuergerät.The present invention relates to a device for detecting a magnetic field, to a method for detecting a magnetic field and to a corresponding control device.

Weitverbreitete Magnetfeldsensoren umfassen beispielsweise Fluxgate-Magnetometer und Hall-Sonden. Bei vielen Anwendungen, insbesondere im Verbraucherbereich, werden immer kleinere und präzisere Magnetfeldsensoren verlangt.Widely used magnetic field sensors include, for example, fluxgate magnetometers and Hall probes. In many applications, especially in the consumer sector, smaller and more precise magnetic field sensors are required.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds, ein Verfahren zum Erfassen eines Magnetfelds sowie ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a device for detecting a magnetic field, a method for detecting a magnetic field and a control unit, which uses this method are presented according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein vorteilhafter Magnetfeldsensor bereitgestellt bzw. kann ein Magnetfeld insbesondere mittels eines Magnetfeldsensors bzw. eines Sensorbauelements vorteilhaft erfasst werden, wobei der Magnetfeldsensor eine über Federn an elektrisch leitfähige Querbalken angebundene, schwingfähige Masse aufweisen kann. Der Magnetfeldsensor bzw. die Vorrichtung zum Erfassen des Magnetfelds kann ferner mindestens eine Einrichtung zum Anregen bzw. in Schwingung Versetzen der Masse und mindestens eine Einrichtung zum Erfassen des Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer magnetfeldbedingten Schwingungsänderung der Masse aufweisen. Insbesondere kann eine Schwingungsfrequenz bzw. eine Resonanzfrequenz der Masse hinsichtlich magnetfeldbedingter Änderungen ausgewertet werden.According to embodiments of the present invention, an advantageous magnetic field sensor can be provided or a magnetic field can be advantageously detected, in particular by means of a magnetic field sensor or a sensor component, wherein the magnetic field sensor can have an oscillatable mass connected to electrically conductive crossbars via springs. The magnetic field sensor or the device for detecting the magnetic field may further comprise at least one device for exciting or oscillating the mass and at least one device for detecting the magnetic field as a function of a magnetic field-induced oscillation change of the mass. In particular, an oscillation frequency or a resonance frequency of the mass can be evaluated with regard to changes in the magnetic field.

Es wird eine Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen ersten elektrisch leitfähigen Träger und einen zweiten elektrisch leitfähigen Träger zum Leiten eines elektrischen Betriebsstroms, wobei die Träger durch eine magnetfeldbedingte Lorentzkraft relativ zueinander auslenkbar angeordnet sind;
eine Masse, die einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei die Masse mittels Federn zwischen den ersten Träger und den zweiten Träger schwingfähig eingespannt ist;
eine erste Elektrode, die benachbart zu dem ersten Abschnitt der Masse angeordnet ist, wobei die erste Elektrode mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagbar ist, um die Masse in Schwingung zu versetzen; und
eine zweite Elektrode, die benachbart zu dem zweiten Abschnitt der Masse angeordnet ist, wobei an der zweiten Elektrode ein elektrisches Messsignal abgreifbar ist, um eine das Magnetfeld repräsentierende Änderung der Schwingung zu erfassen.A device for detecting a magnetic field is presented, the device having the following features:
a first electrically conductive carrier and a second electrically conductive carrier for conducting an electrical operating current, wherein the carrier are arranged deflectable relative to each other by a magnetic field-related Lorentz force;
a mass having a first portion and a second portion, the mass being resiliently clamped by means of springs between the first carrier and the second carrier;
a first electrode disposed adjacent to the first portion of the mass, the first electrode being susceptible to an electrical excitation signal to oscillate the mass; and
a second electrode, which is disposed adjacent to the second portion of the mass, wherein at the second electrode, an electrical measurement signal is tapped to detect a magnetic field representing change of the vibration.

Bei der Vorrichtung kann es sich um eine Magnetfelderfassungsvorrichtung bzw. einen Magnetfeldsensor handeln. Die Vorrichtung kann als bzw. in Verbindung mit einem Lenkwinkelsensor, zur berührungslosen Strommessung in Batterien oder dergleichen verwendet werden. Längserstreckungsachsen der elektrischen leitfähigen Träger können innerhalb Montagetoleranzen parallel zueinander angeordnet sein. Sind die elektrisch leitfähigen Träger von dem elektrischen Betriebsstrom durchflossen, können dieselben durch eine von einem Magnetfeld verursachte Lorentzkraft relativ zueinander ausgelenkt werden. Die Masse kann angeordnet und ausgebildet sein, um eine Schwingung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode auszuführen. Bei den Federn kann es sich um Balkenfedern oder andere elastische Mittel handeln. Die Masse kann mittels einer ersten Feder an dem ersten Träger und mittels einer zweiten Feder an dem zweiten Träger angebracht sein. Werden die elektrisch leitfähigen Träger relativ zueinander ausgelenkt, kann sich eine Federkraft der Federn auf die Masse ändern, wobei sich ein Schwingungsverhalten der Masse ändern kann. Bei dem elektrischen Anregungssignal kann es sich um eine elektrische Spannung handeln. Bei dem elektrischen Signal kann es sich um eine von einer Kapazität der zweiten Elektrode abhängige elektrische Spannung handeln.The device may be a magnetic field detection device or a magnetic field sensor. The device may be used as or in conjunction with a steering angle sensor, for non-contact current measurement in batteries or the like. Longitudinal axes of the electrically conductive carrier can be arranged parallel to each other within assembly tolerances. If the electrically conductive supports flow through the electrical operating current, they can be deflected relative to one another by a Lorentz force caused by a magnetic field. The mass may be arranged and configured to perform a vibration between the first electrode and the second electrode. The springs may be bar springs or other elastic means. The mass may be attached to the first carrier by means of a first spring and to the second carrier by means of a second spring. If the electrically conductive carrier deflected relative to each other, a spring force of the springs can change to the mass, which can change a vibration behavior of the mass. The electrical excitation signal may be an electrical voltage. The electrical signal may be an electrical voltage dependent on a capacitance of the second electrode.

Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beim Erfassen des Magnetfeldes eine hohe Sensitivität und ein dynamischer Messbereich erreicht werden, da eine Frequenzmessung eingesetzt werden kann und Frequenzmessungen eine große Genauigkeit aufweisen. Auch kann insbesondere ein Signal-Rausch-Verhältnis der Magnetfelderfassung verbessert werden. Zudem kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei dem Magnetfeldsensor vorteilhafterweise auf magnetische Materialien verzichtet werden. Auch kann eine Herstellung des Magnetfeldsensors besonders leicht umsetzbar sein, da der Magnetfeldsensor Strukturen bzw. Elemente aufweist, die in gängigen Sensoren, z. B. Drehratensensoren, bereits eingesetzt werden. Ferner kann der Magnetfeldsensor auf einfache Weise mit bestehenden Sensoren kombinierbar sein. Außerdem weist der Magnetfeldsensor eine verbesserte Auflösung sowie eine CMOS-Kompatibilität auf, ohne dass z. B. ein Einsatz von Indiumantimonid (InSb) oder nanostrukturierten Materialien erforderlich wäre. Vorteilhaft an dem Erfassen des Magnetfeldes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ferner, dass der Magnetfeldsensor kompakt und platzsparend ausgeführt sein kann und somit auch bei Anwendungen zum Einsatz kommen kann, bei denen beispielsweise ein Fluxgate-Magnetometer bedingt größenbedingt nicht einsetzbar wäre.Advantageously, according to embodiments of the present invention, in detecting the magnetic field, a high sensitivity and a dynamic measurement range can be achieved since a frequency measurement can be used and frequency measurements have a high accuracy. In particular, a signal-to-noise ratio of the magnetic field detection can be improved. In addition, according to embodiments of the present invention, the magnetic field sensor advantageously dispenses with magnetic materials. Also, a production of the magnetic field sensor can be particularly easily implemented, since the magnetic field sensor has structures or elements that in common sensors, eg. B. gyroscopes, are already used. Furthermore, the magnetic field sensor can be combined in a simple way with existing sensors. In addition, the magnetic field sensor has an improved resolution and a CMOS compatibility without z. For example, a use of indium antimonide (InSb) or nanostructured materials would be required. Advantageous to the detection of the magnetic field according to Embodiments of the present invention is further that the magnetic field sensor can be made compact and space-saving and thus can also be used in applications in which, for example, a fluxgate magnetometer conditionally not be used.

Gemäß einer Ausführungsform können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Masse kammförmig ausgeformt sein. Dabei können die erste Elektrode und die zweite Elektrode als Kammelektroden ausgeformt sein. Ferner kann hierbei die erste Elektrode in den ersten Abschnitt der Masse eingreifend angeordnet sein und kann die zweite Elektrode in den zweiten Abschnitt der Masse eingreifend angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine magnetfeldbedingte Änderung des Schwingungsverhaltens der Masse noch präziser erfasst werden kann.According to one embodiment, the first portion and the second portion of the mass may be formed comb-shaped. In this case, the first electrode and the second electrode may be formed as comb electrodes. Furthermore, in this case, the first electrode can be arranged engaging in the first portion of the mass and the second electrode can be arranged engaging in the second portion of the mass. Such an embodiment offers the advantage that a magnetic field-related change in the vibration behavior of the mass can be detected even more precisely.

Die Träger zum Leiten des elektrischen Betriebsstroms können miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sein. Dadurch ist nur eine Stromquelle zum Bereitstellen des Betriebsstroms erforderlich.The carriers for conducting the electrical operating current may be electrically connected in series with each other. As a result, only one power source is required to provide the operating current.

Die Träger können zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet sein. Eine durch die Schwingung bewirkbare Auslenkung der Masse kann zumindest annähernd parallel zu den Trägern erfolgen. Vorteilhaft können Vektoren des Magnetfelds, der Flussrichtung des Betriebsstroms und der Lorentzkraft orthogonal zueinander ausgerichtet sein. Dadurch kann eine große Auswirkung einer Magnetfeldänderung auf die Schwingung gewährleistet werden.The carriers can be arranged at least approximately parallel to one another. A deflection of the mass, which can be effected by the vibration, can take place at least approximately parallel to the carriers. Advantageously, vectors of the magnetic field, the flow direction of the operating current and the Lorentz force can be oriented orthogonal to one another. Thereby, a large effect of a magnetic field change on the vibration can be ensured.

Insbesondere kann die Vorrichtung als ein mikroelektromechanisches System ausgeführt sein. Hierbei können insbesondere die Elektroden und die Masse mit deren Abschnitten ein mikroelektromechanisches System bzw. MEMS repräsentieren. Somit kann die Vorrichtung als ein resonanter MEMS-Magnetfeldsensor ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Platz und Bauraum eingespart werden können, wodurch sich eine vielfältige Anwendbarkeit ergibt.In particular, the device may be embodied as a microelectromechanical system. In particular, the electrodes and the mass with their sections may represent a microelectromechanical system or MEMS. Thus, the device may be implemented as a resonant MEMS magnetic field sensor. Such an embodiment has the advantage that space and space can be saved, resulting in a variety of applicability.

Auch können die erste Elektrode sowie die zweite Elektrode und zusätzlich oder alternativ der erste Abschnitt sowie der zweite Abschnitt der Masse mit einem Dielektrikum beschichtet sein. Insbesondere können die Elektroden bzw. Kammelektroden mit einem Dielektrikum bzw. dielektrischen Material beschichtet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Sensitivität der Vorrichtung weiter erhöht werden kann. Zudem können Kurzschlüsse zwischen den Elektroden über die Masse zuverlässiger vermieden werden.Also, the first electrode and the second electrode and additionally or alternatively, the first portion and the second portion of the mass may be coated with a dielectric. In particular, the electrodes or comb electrodes can be coated with a dielectric or dielectric material. Such an embodiment offers the advantage that a sensitivity of the device can be further increased. In addition, short circuits between the electrodes across the ground can be more reliably avoided.

Ferner können die erste Elektrode sowie die zweite Elektrode und zusätzlich oder alternativ der erste Abschnitt sowie der zweite Abschnitt der Masse Anschlagelemente zum Begrenzen der Schwingung der Masse aufweisen. Dabei können die Anschlagelemente aus einem dielektrischen Material ausgeformt sein. Die Elektroden bzw. Kammelektroden können mit Anschlagelementen versehen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Schwingungsbewegung bzw. Schwingungsamplitude der Masse begrenzt werden kann, um einen Kontakt zwischen der Masse und den Elektroden zu vermeiden.Further, the first electrode and the second electrode and, additionally or alternatively, the first portion and the second portion of the mass may include stop members for limiting the vibration of the mass. In this case, the stop elements may be formed from a dielectric material. The electrodes or comb electrodes can be provided with stop elements. Such an embodiment offers the advantage that a vibration movement or oscillation amplitude of the mass can be limited in order to avoid contact between the mass and the electrodes.

Zudem kann die Vorrichtung eine erste elektrische Signalquelle zum Erzeugen des elektrischen Betriebsstroms in dem ersten elektrisch leitfähigen Träger und in dem zweiten elektrisch leitfähigen Träger aufweisen. Auch kann die Vorrichtung eine zweite elektrische Signalquelle zum Erzeugen des elektrischen Anregungssignals in der ersten Elektrode aufweisen. Die Vorrichtung kann zudem eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des elektrischen Messsignals von der zweiten Elektrode aufweisen. Dabei können die erste elektrische Signalquelle, die zweite elektrische Signalquelle und die Auswerteeinrichtung mit einem Steuergerät verbunden oder Teil eines Steuergerätes sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Magnetfeld mittels einer platzsparenden Vorrichtung mit geringer Teileanzahl präzise erfasst werden kann.In addition, the device may have a first electrical signal source for generating the electrical operating current in the first electrically conductive carrier and in the second electrically conductive carrier. The device may also have a second electrical signal source for generating the electrical excitation signal in the first electrode. The device may also have an evaluation device for evaluating the electrical measurement signal from the second electrode. In this case, the first electrical signal source, the second electrical signal source and the evaluation device can be connected to a control unit or be part of a control unit. Such an embodiment offers the advantage that a magnetic field can be detected precisely by means of a space-saving device with a small number of parts.

Ferner wird ein Verfahren zum Erfassen eines Magnetfelds vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Anlegen eines elektrischen Betriebsstroms an einen ersten elektrisch leitfähigen Träger und einen zweiten elektrisch leitfähigen Träger zum Leiten des elektrischen Betriebsstroms, wobei die Träger durch eine magnetfeldbedingte Lorentzkraft relativ zueinander auslenkbar angeordnet sind;
Beaufschlagen einer ersten Elektrode mit einem elektrischen Anregungssignal, um eine Masse in Schwingung zu versetzen, wobei die Masse einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei die Masse mittels Federn zwischen den ersten Träger und den zweiten Träger schwingfähig eingespannt ist, wobei die erste Elektrode benachbart zu dem ersten Abschnitt der Masse angeordnet ist; und
Abgreifen eines elektrischen Messsignals an einer benachbart zu dem zweiten Abschnitt der Masse angeordneten, zweiten Elektrode, um eine das Magnetfeld repräsentierende Änderung der Schwingung zu erfassen.Furthermore, a method for detecting a magnetic field is presented, the method comprising the following steps:
Applying an electrical operating current to a first electrically conductive carrier and a second electrically conductive carrier for conducting the electrical operating current, wherein the carriers are arranged deflectable relative to each other by a magnetic field-related Lorentz force;
Energizing a first electrode with an electrical excitation signal to oscillate a mass, the mass having a first portion and a second portion, the mass being vibratorably clamped between the first carrier and the second carrier by means of springs, the first electrode is disposed adjacent to the first portion of the mass; and
Picking up an electrical measurement signal at a second electrode located adjacent to the second portion of the mass to detect a change in the vibration representative of the magnetic field.

Das Verfahren kann in Verbindung mit bzw. unter Verwendung einer Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds vorteilhaft ausgeführt werden, um ein Magnetfeld zu erfassen. Dabei kann das Verfahren in Verbindung mit einem Lenkwinkelsensor, zur berührungslosen Strommessung in Batterien oder dergleichen verwendet werden.The method can be advantageously carried out in conjunction with or using an embodiment of the aforementioned device for detecting a magnetic field to detect a magnetic field. In this case, the method in conjunction with a steering angle sensor, for contactless current measurement in batteries or the like can be used.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a control unit which is designed to carry out or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used for carrying out and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also of advantage in particular when the program product is executed on a computer or a device.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a device for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention;

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 2 a flowchart of a method for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention; and

3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 a schematic representation of an apparatus for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind von der Vorrichtung 100 hierbei ein erster elektrisch leitfähiger Träger 112 bzw. Querbalken, ein zweiter elektrisch leitfähiger Träger 114 bzw. Querbalken, eine elektrische Leitung 116, eine erste Feder 122, eine zweite Feder 124, eine schwingende bzw. schwingfähige Masse 130, ein erster kammförmiger Abschnitt 132, ein zweiter kammförmiger Abschnitt 134, eine erste Elektrode bzw. ein Antriebskamm 140, eine zweite Elektrode bzw. ein Detektionskamm 150, eine Auswerteeinrichtung 160, eine erste elektrische Spannungsquelle 170 bzw. Signalquelle, eine zweite elektrische Spannungsquelle 180 bzw. Signalquelle, ein Magnetfeld, das durch ein Symbol für magnetische Flussdichte B repräsentiert ist, eine Lorentzkraft, die durch zwei Richtungspfeile F symbolhaft dargestellt ist, ein elektrischer Betriebsstrom I, eine elektrische Betriebsspannung V_D und ein elektrisches Anregungssignal V_A = V₀ + V_AC. 1 shows a schematic representation of a device 100 for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention. Shown are from the device 100 Here, a first electrically conductive carrier 112 or crossbar, a second electrically conductive carrier 114 or crossbar, an electrical line 116 , a first spring 122 , a second spring 124 , a vibrating mass 130 , a first comb-shaped section 132 , a second comb-shaped section 134 , a first electrode or a drive comb 140 , a second electrode or a detection comb 150 , an evaluation device 160 , a first electrical voltage source 170 or signal source, a second electrical voltage source 180 or signal source, a magnetic field represented by a symbol for magnetic flux density B, a Lorentz force represented symbolically by two directional arrows F, an electrical operating current I, an electrical operating voltage V _D and an electrical excitation signal V _A = V ₀ + V _AC .

Die Vorrichtung 100 ist hierbei als ein mikroelektromechanisches System bzw. MEMS ausgeführt. Dabei ist die Vorrichtung 100 beispielsweise als bzw. in Verbindung mit einem Lenkwinkelsensor, zur berührungslosen Strommessung in Batterien oder dergleichen einsetzbar. Anders ausgedrückt zeigt 1 eine schematische Draufsicht eines resonanten MEMS-Magnetometers.The device 100 is designed here as a microelectromechanical system or MEMS. Here is the device 100 For example, as or used in conjunction with a steering angle sensor, for contactless current measurement in batteries or the like. In other words, shows 1 a schematic plan view of a resonant MEMS magnetometer.

Der erste elektrisch leitfähige Träger 112 und der zweite elektrisch leitfähige Träger 114 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Dabei erstrecken sich eine Längserstreckungsachse des ersten Trägers 112 und eine Längserstreckungsachse des zweiten Trägers 114 innerhalb Montagetoleranzen parallel zueinander. Der erste Träger 112 und der zweite Träger 114 sind ausgebildet, um den elektrischen Betriebsstrom I zu leiten. Dazu ist ein erstes Ende des ersten Trägers 112 elektrisch leitfähig an die erste Spannungsquelle 170 angeschlossen. Ein zweites Ende des ersten Trägers 112 ist mittels der elektrischen Leitung 116 an ein erstes Ende des zweiten Trägers 114 elektrisch leitfähig angeschlossen. Somit sind der erste Träger 112 und der zweite Träger 114 miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Ferner sind die Träger 112 und 114 durch eine magnetfeldbedingte Lorentzkraft F relativ zueinander auslenkbar angeordnet.The first electrically conductive carrier 112 and the second electrically conductive support 114 are arranged substantially parallel to each other. In this case, a longitudinal extension axis of the first carrier extend 112 and a longitudinal axis of extension of the second carrier 114 within mounting tolerances parallel to each other. The first carrier 112 and the second carrier 114 are designed to conduct the electrical operating current I. This is a first end of the first carrier 112 electrically conductive to the first voltage source 170 connected. A second end of the first carrier 112 is by means of the electric wire 116 to a first end of the second carrier 114 electrically conductive connected. Thus, the first carrier 112 and the second carrier 114 electrically connected in series with each other. Further, the carriers 112 and 114 arranged deflectable by a magnetic field-related Lorentz force F relative to each other.

Die erste Spannungsquelle 170 ist ausgebildet, um die elektrische Betriebsspannung V_D zu erzeugen bzw. um den elektrischen Betriebsstrom I in dem ersten Träger 112 und in dem zweiten Träger 114 zu erzeugen. Sind die Träger 112 und 114 von dem elektrischen Betriebsstrom I durchflossen, so können dieselben durch die Lorentzkraft F aufgrund der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfeldes relativ zueinander ausgelenkt werden. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wirkt die Lorentzkraft F aufgrund der magnetischen Flussdichte B auf die Träger 112 und 114 der Art, dass dieselben voneinander weg ausgelenkt werden. The first voltage source 170 is designed to generate the electrical operating voltage V _D or to the electrical operating current I in the first carrier 112 and in the second carrier 114 to create. Are the carriers 112 and 114 are traversed by the electrical operating current I, they can be deflected by the Lorentz force F due to the magnetic flux density B of a magnetic field relative to each other. According to the in 1 illustrated embodiment of the present invention, the Lorentz force F acts due to the magnetic flux density B on the carrier 112 and 114 the way that they are deflected away from each other.

Zwischen den ersten Träger 112 und den zweiten Träger 114 ist mittels der ersten Feder 122 und der zweiten Feder 124 die Masse 130 schwingfähig eingespannt. Dabei ist die Masse 130 mittels der ersten Feder 122 an dem ersten Träger 112 angebracht und mittels der zweiten Feder 124 an dem zweiten Träger 114 angebracht. Bei den Federn 122 und 124 kann es sich beispielsweise um Balkenfedern handeln. Die erste Feder 122 ist an einer ersten Seitenfläche der Masse 130 befestigt. Die zweite Feder 124 ist an einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden, zweiten Seitenfläche der Masse 130 befestigt. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Masse 130 einen ersten kammförmigen Abschnitt 132 und einen zweiten kammförmigen Abschnitt 134 auf. Die kammförmigen Abschnitte 132, 134 erstrecken sich an zwei gegenüberliegenden Seiten der Masse 130 zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche der Masse 130.Between the first carrier 112 and the second carrier 114 is by means of the first spring 122 and the second spring 124 the mass 130 vibrationally clamped. Here is the mass 130 by means of the first spring 122 on the first carrier 112 attached and by means of the second spring 124 on the second carrier 114 appropriate. At the springs 122 and 124 For example, they can be bar springs. The first spring 122 is on a first side surface of the mass 130 attached. The second spring 124 is at a second side surface of the mass opposite the first side surface 130 attached. According to the in 1 illustrated embodiment of the present invention has the mass 130 a first comb-shaped section 132 and a second comb-shaped section 134 on. The comb-shaped sections 132 . 134 extend on two opposite sides of the mass 130 between the first side surface and the second side surface of the mass 130 ,

Der Antriebskamm 140 ist als eine kammförmige Elektrode bzw. Kammelektrode ausgeformt. Dabei ist der Antriebskamm 140 benachbart zu dem ersten kammförmigen Abschnitt 132 der Masse 130 angeordnet. Der Antriebskamm 140 ist hierbei in den ersten kammförmigen Abschnitt 132 der Masse 130 eingreifend angeordnet. Auch ist der Antriebskamm 140 an die zweite elektrische Spannungsquelle 180 angeschlossen.The drive comb 140 is formed as a comb-shaped electrode or comb electrode. Here is the drive comb 140 adjacent to the first comb-shaped section 132 the crowd 130 arranged. The drive comb 140 is here in the first comb-shaped section 132 the crowd 130 arranged engaging. Also, the drive comb 140 to the second electrical voltage source 180 connected.

Die zweite elektrische Spannungsquelle 180 ist ausgebildet, um das elektrische Anregungssignal V_A = V₀ + V_AC zu erzeugen. Mittels der zweiten elektrischen Spannungsquelle 180 ist der Antriebskamm 140 mit dem elektrischen Anregungssignal V_A = V₀ + V_AC beaufschlagbar. Das elektrische Anregungssignal V_A = V₀ + V_AC ist geeignet, um die Masse 130 in Schwingung zu versetzen. Dabei weist das Anregungssignal V_A = V₀ + V_AC gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Spannung V_A mit einem Gleichanteil V₀ und einer oszillierenden Spannung V_AC variabler Frequenz auf.The second electrical voltage source 180 is designed to generate the electrical excitation signal V _A = V ₀ + V _AC . By means of the second electrical voltage source 180 is the drive comb 140 with the electrical excitation signal V _A = V ₀ + V _AC acted upon. The electrical excitation signal V _A = V ₀ + V _AC is suitable for the mass 130 to vibrate. In this case, the excitation signal V _A = V ₀ + V _AC according to the in 1 illustrated embodiment of the present invention, a voltage V _A with a DC component V ₀ and an oscillating voltage V _AC variable frequency.

Der Detektionskamm 150 ist als eine kammförmige Elektrode bzw. Kammelektrode ausgeformt. Dabei ist der Detektionskamm 150 benachbart zu dem zweiten kammförmigen Abschnitt 134 der Masse 130 angeordnet. Der Detektionskamm 150 ist hierbei in den zweiten kammförmigen Abschnitt 134 der Masse 130 eingreifend angeordnet. Die Masse 130 ist mittels des Anregungssignals V_A = V₀ + V_AC zu einer Schwingung zwischen dem Antriebskamm 140 und dem Detektionskamm 150 anregbar. Der Detektionskamm 150 ist an die Auswerteeinrichtung 160 angeschlossen.The detection comb 150 is formed as a comb-shaped electrode or comb electrode. Here is the detection comb 150 adjacent to the second comb-shaped section 134 the crowd 130 arranged. The detection comb 150 is here in the second comb-shaped section 134 the crowd 130 arranged engaging. The crowd 130 is by means of the excitation signal V _A = V ₀ + V _AC to a vibration between the drive comb 140 and the detection comb 150 excitable. The detection comb 150 is to the evaluation device 160 connected.

Die Auswerteeinrichtung 160 ist ausgebildet, ein elektrisches Messsignal an dem Detektionskamm 150 abzugreifen und auszuwerten. Dabei ist die Auswerteeinrichtung 160 ausgebildet, um in Abhängigkeit von dem elektrischen Messsignal eine das Magnetfeld repräsentierende Änderung der Schwingung der Masse 130 zu erfassen.The evaluation device 160 is formed, an electrical measurement signal on the detection comb 150 to tap and evaluate. In this case, the evaluation device 160 formed to a function of the electrical measurement signal representing a magnetic field change in the vibration of the mass 130 capture.

Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung 100 als ein MEMS-Magnetfeldsensor auf Basis einer schwingenden Kammstruktur bzw. MEMS-Struktur in Gestalt der Masse 130 vorgeschlagen, die über die Federn 122 und 124, wie beispielsweise als Balkenfedern ausgeformt sind, an stromdurchflossenen Querbalken bzw. den Trägern 112 und 114 angebunden ist. Liegt ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B vor, wirkt die Lorentzkraft F auf die stromdurchflossenen Balken bzw. Träger 112 und 114. Die Lorentzkraft F führt dazu, dass über die Federn 122 und 124 die schwingende Masse 130 versteift, wobei sich eine Resonanzfrequenz des Schwingers ändert. Diese Änderung dient als Messsignal.According to the in 1 illustrated embodiment of the present invention is the device 100 as a MEMS magnetic field sensor based on a vibrating comb structure or MEMS structure in the form of the mass 130 suggested that about the springs 122 and 124 , such as are formed as a bar springs, on current-carrying transom or the carriers 112 and 114 is connected. If a magnetic field with a magnetic flux density B is present, the Lorentz force F acts on the beams or carriers through which current flows 112 and 114 , The Lorentz force F causes that over the springs 122 and 124 the vibrating mass 130 stiffened, wherein a resonance frequency of the vibrator changes. This change serves as a measuring signal.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine schwingende Masse 130, die zwei Kammelektroden-Strukturen bzw. kammförmige Abschnitte 132 und 134 aufweist. Die Masse 130 ist über Federn 122 und 124 mit den seitlich angebrachten und elektrisch leitfähigen Querbalken bzw. Trägern 112 und 114 verbunden. Der elektrische Strom I durch die Träger 112 und 114 wird durch die erste Spannungsquelle 170 über die Betriebsspannung V_D eingestellt. Das anliegende Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B ruft in den Trägern 112 und 114 die Lorentzkraft F hervor. Eine über die Federn 122 und 124 eingekoppelte axiale Belastung führt in der schwingenden Masse 130 zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz. Die Auswerteeinrichtung 160 ist ausgebildet, um die Resonanzfrequenz elektrisch auszuwerten. Der Antriebskamm 140 ist ausgebildet, um aufgrund des eingespeisten Anregungssignals bzw. einer Spannung V_A mit einem Gleichanteil V₀ und einer oszillierenden Spannung V_AC variabler Frequenz die Schwingung der Masse 130 zu bewirken. Erfolgt die Anregung in Resonanz, kann als das Messsignal eine Kapazitätsänderung an dem Detektionskamm 150 mit bekannten Verfahren, insbesondere basisband bzw. trägerfrequent, ausgewertet werden.The device 100 includes a vibrating mass 130 , the two comb electrode structures or comb-shaped sections 132 and 134 having. The crowd 130 is about springs 122 and 124 with the side-mounted and electrically conductive crossbeams or straps 112 and 114 connected. The electric current I through the carrier 112 and 114 is through the first voltage source 170 adjusted via the operating voltage V _D. The applied magnetic field with the magnetic flux density B calls in the carriers 112 and 114 the Lorentz force F emerges. One over the springs 122 and 124 coupled axial load leads in the oscillating mass 130 to a shift of the resonance frequency. The evaluation device 160 is designed to electrically evaluate the resonant frequency. The drive comb 140 is designed to be due to the injected excitation signal or a voltage V _A with a DC component V ₀ and an oscillating voltage V _AC variable frequency, the oscillation of the mass 130 to effect. If the excitation takes place in resonance, can as the measuring signal a Capacity change on the detection comb 150 be evaluated with known methods, in particular baseband or carrier frequency.

Dabei ist die Vorrichtung 100 bzw. der Magnetfeldsensor, insbesondere sowohl auf MEMS-Seite als auch auf ASIC-Seite, auf einfache Weise mit bestehenden anderen bzw. Sensoren kombinierbar.Here is the device 100 or the magnetic field sensor, in particular both on the MEMS side and on the ASIC side, can be combined in a simple manner with existing other or sensors.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Antriebskamm 140 und der Detektionskamm 150 und zusätzlich oder alternativ der erste kammförmige Abschnitt 132 sowie der zweite kammförmige Abschnitt 134 der Masse 130 mit einem Dielektrikum beschichtet.According to one embodiment, the drive comb 140 and the detection comb 150 and additionally or alternatively the first comb-shaped section 132 and the second comb-shaped section 134 the crowd 130 coated with a dielectric.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen der Antriebskamm 140 und der Detektionskamm 150 und zusätzlich oder alternativ der erste kammförmige Abschnitt 132 sowie der zweite kammförmige Abschnitt 134 der Masse 130 Anschlagelemente zum Begrenzen der Schwingung der Masse 130 auf.According to one embodiment, the drive comb 140 and the detection comb 150 and additionally or alternatively the first comb-shaped section 132 and the second comb-shaped section 134 the crowd 130 Stop elements for limiting the vibration of the mass 130 on.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 ist unter Verwendung bzw. in Verbindung mit einer Magnetfelderfassungsvorrichtung wie der Vorrichtung zum Erfassen eines Magnetfelds aus 1 vorteilhaft ausführbar. 2 shows a flowchart of a method 200 for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention. The procedure 200 is using or in conjunction with a magnetic field detection device such as the device for detecting a magnetic field 1 advantageous executable.

Das Verfahren 200 weist einen Schritt 210 des Anlegens eines elektrischen Betriebsstroms an einen ersten elektrisch leitfähigen Träger und einen zweiten elektrisch leitfähigen Träger auf. Der erste elektrisch leitfähige Träger und der zweite elektrisch leitfähige Träger sind zum Leiten des elektrischen Betriebsstroms miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Dabei sind die Träger durch eine magnetfeldbedingte Lorentzkraft relativ zueinander auslenkbar angeordnet.The procedure 200 has a step 210 the application of an electrical operating current to a first electrically conductive carrier and a second electrically conductive carrier. The first electrically conductive carrier and the second electrically conductive carrier are electrically connected in series with one another for conducting the electrical operating current. In this case, the carriers are arranged deflectable relative to one another by a magnetic field-related Lorentz force.

Das Verfahren 200 weist auch einen Schritt 220 des Beaufschlagens einer ersten Elektrode mit einem elektrischen Anregungssignal auf, um eine Masse in Schwingung zu versetzen. Die Masse ist mittels Federn zwischen dem ersten Träger und den zweiten Träger schwingfähig eingespannt. Hierbei weist die Masse einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Dabei ist die erste Elektrode benachbart zu dem ersten Abschnitt der Masse angeordnet.The procedure 200 also has a step 220 energizing a first electrode with an electrical excitation signal to vibrate a mass. The mass is vibrationally clamped by means of springs between the first carrier and the second carrier. In this case, the mass has a first section and a second section. In this case, the first electrode is arranged adjacent to the first section of the mass.

Ferner weist das Verfahren 200 einen Schritt 230 des Abgreifens eines elektrischen Messsignals an einer benachbart zu dem zweiten Abschnitt der Masse angeordneten, zweiten Elektrode auf, um eine das Magnetfeld repräsentierende Änderung der Schwingung zu erfassen.Further, the method has 200 one step 230 of picking up an electrical measurement signal at a second electrode disposed adjacent to the second portion of the mass to detect a change in the vibration representative of the magnetic field.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Magnetfelds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Funktionsweise der Vorrichtung 100 ist entsprechend der Funktionsweise der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung. Auch weist die Vorrichtung 100 den der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung entsprechende Elemente auf. 3 shows a schematic representation of a device 100 for detecting a magnetic field according to an embodiment of the present invention. The operation of the device 100 is according to the operation of the basis of 1 described device. Also, the device has 100 that of the basis of 1 described device corresponding elements.

Die Träger 112, 114 der Vorrichtung 100 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet und weisen Schnittstellen zum Aufnehmen und Abgeben des Betriebsstroms I auf. Eine Stromflussrichtung des Betriebsstroms I durch den ersten Träger ist dabei entgegengesetzt zu einer Stromflussrichtung des Betriebsstroms durch den zweiten Träger sein. Die Federn 122, 124 erstrecken sich quer zu den Trägern 112, 114 und sind beispielsweise mittig an den Träger 112, 114 befestigt. Die Masse 130 ist durch die Federn 122, 124 mittig zwischen den Trägern 112, 114 aufgehängt. Die Masse 130 ist zwischen den Elektroden 140, 150 frei schwingend angeordnet. Die Masse 130 kann eine geeignete Form, beispielsweise auch plattenförmig oder quaderförmig, aufweisen. Die Abschnitte 132, 134 der Masse 130 bilden einander gegenüberliegende Oberflächen der Masse 130. Den Abschnitten 132, 134 gegenüberliegende Oberflächen der Elektroden 140, 150 können an eine Form der Abschnitte 132, 134 angepasst sein, um eine möglichst gute Anregung der Schwingung der Masse 130 sowie eine möglichst gute Erfassung der Schwingung der Masse 130 zu ermöglichen. Die Masse 130 kann quer zu einer Erstreckungsrichtung der sich in Ruhe befindlichen Federn 122, 124 schwingen. Zum Anregen der Schwingung der Masse 130 kann ein geeignetes Anregungssignal 301 an eine Schnittstelle der ersten Elektrode 140 bereitgestellt werden. Zum Erfassen der Schwingung der Masse 130 kann ein Messsignal 303 über eine Schnittstelle der zweiten Elektrode 150 erfasst werden.The carriers 112 . 114 the device 100 are arranged according to this embodiment, at least approximately parallel to each other and have interfaces for receiving and discharging the operating current I. A current flow direction of the operating current I through the first carrier is opposite to a current flow direction of the operating current through the second carrier. The feathers 122 . 124 extend across the straps 112 . 114 and are for example centered on the carrier 112 . 114 attached. The crowd 130 is through the springs 122 . 124 in the middle between the straps 112 . 114 suspended. The crowd 130 is between the electrodes 140 . 150 freely swinging arranged. The crowd 130 may have a suitable shape, for example, also plate-shaped or cuboidal. The sections 132 . 134 the crowd 130 form opposing surfaces of the mass 130 , The sections 132 . 134 opposite surfaces of the electrodes 140 . 150 can be attached to a form of the sections 132 . 134 be adapted to the best possible excitation of the vibration of the mass 130 and the best possible detection of the vibration of the mass 130 to enable. The crowd 130 can transverse to a direction of extension of the springs at rest 122 . 124 swing. To stimulate the vibration of the mass 130 can be a suitable excitation signal 301 to an interface of the first electrode 140 to be provided. For detecting the vibration of the mass 130 can be a measuring signal 303 via an interface of the second electrode 150 be recorded.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Steuergerät 305 vorgesehen, das ausgebildet ist, um den elektrischen Betriebsstrom I an die Träger 112, 114 bereitzustellen, die erste Elektrode 140 mit dem elektrischen Anregungssignal 301 zu beaufschlagen und das elektrische Messsignal 303 an der zweiten Elektrode 150 abzugreifen. Dazu kann das Steuergerät 305 geeignete Schnittstellen zum Koppeln des Steuergeräts 305 mit den entsprechenden Schnittstellen der Vorrichtung 100 aufweisen.According to one embodiment, a control device 305 provided, which is adapted to the electrical operating current I to the carrier 112 . 114 to provide the first electrode 140 with the electrical excitation signal 301 to apply and the electrical measurement signal 303 at the second electrode 150 tap off. For this purpose, the control unit 305 suitable interfaces for coupling the controller 305 with the corresponding interfaces of the device 100 exhibit.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Contraption ( 100 ) for detecting a magnetic field (B), wherein the device ( 100 ) has the following features: a first electrically conductive support ( 112 ) and a second electrically conductive carrier ( 114 ) for conducting an electrical operating current (I), wherein the carriers ( 112 . 114 ) are arranged deflectable relative to each other by a magnetic field-related Lorentz force (F); a mass ( 130 ), a first section ( 132 ) and a second section ( 134 ), wherein the mass ( 130 ) by means of springs ( 122 . 124 ) between the first carriers ( 112 ) and the second carrier ( 114 ) is vibrationally clamped; a first electrode ( 140 ) adjacent to the first section ( 132 ) the crowd ( 130 ), wherein the first electrode ( 140 ) with an electrical excitation signal (V _A , 301 ) can be acted upon the mass ( 130 ) to vibrate; and a second electrode ( 150 ) adjacent to the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ), wherein at the second electrode ( 150 ) an electrical measurement signal ( 303 ) can be tapped to detect a change in the vibration representing the magnetic field (B).

Contraption ( 100 ) according to claim 1, wherein the first section ( 132 ) and the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ) are formed comb-shaped, wherein the first electrode ( 140 ) and the second electrode ( 150 ) are formed as comb electrodes, wherein the first electrode ( 140 ) in the first section ( 132 ) the crowd ( 130 ) is arranged engaging and the second electrode ( 150 ) in the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ) is arranged engaging.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the supports ( 112 . 114 ) are electrically connected in series with each other for conducting the electrical operating current (I).

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the supports ( 112 . 114 ) are arranged at least approximately parallel to each other and a be effected by the vibration deflection of the mass ( 130 ) at least approximately parallel to the carriers ( 112 . 114 ) he follows.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, designed as a microelectromechanical system.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first electrode ( 140 ) as well as the second electrode ( 150 ) and / or the first section ( 132 ) as well as the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ) are coated with a dielectric.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first electrode ( 140 ) as well as the second electrode ( 150 ) and / or the first section ( 132 ) as well as the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ) Stop elements for limiting the vibration of the mass ( 130 ) exhibit.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, having a first electrical signal source ( 170 ) for generating the electrical operating current (I) in the first electrically conductive carrier ( 112 ) and in the second electrically conductive carrier ( 114 ), with a second electrical signal source ( 180 ) for generating the electrical excitation signal (V _A , 301 ) in the first electrode ( 140 ) and with an evaluation device ( 160 ) for evaluating the electrical measurement signal ( 303 ) from the second electrode ( 150 ).

Procedure ( 200 ) for detecting a magnetic field (B), the method ( 200 ) has the following steps: Create ( 210 ) of an electrical operating current (I) to a first electrically conductive carrier ( 112 ) and a second electrically conductive carrier ( 114 ) for conducting the electrical operating current (I), the supports ( 112 . 114 ) are arranged deflectable relative to each other by a magnetic field-related Lorentz force (F); Charge ( 220 ) of a first electrode ( 140 ) with an electrical excitation signal (V _A , 301 ) to a mass ( 130 ) to vibrate, the mass ( 130 ) a first section ( 132 ) and a second section ( 134 ), wherein the mass ( 130 ) by means of springs ( 122 . 124 ) between the first carriers ( 112 ) and the second carrier ( 114 ) is vibrationally clamped, wherein the first electrode ( 140 ) adjacent to the first section ( 132 ) the crowd ( 130 ) is arranged; and tapping ( 230 ) of an electrical measurement signal ( 303 ) at one adjacent to the second section ( 134 ) the crowd ( 130 ) arranged second electrode ( 150 ) to detect a change in the vibration representing the magnetic field (B).

Control device that is designed to handle all steps of a process ( 200 ) according to claim 7.