-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors. Die Erfindung betrifft weiterhin einen mikromechanischen z-Beschleunigungssensor.
-
Stand der Technik
-
MEMS-basierte Beschleunigungssensoren bzw. mikromechanische Beschleunigungssensoren werden heutzutage in großen Stückzahlen für Consumer-Anwendungen und Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt, sowohl einzelnen als auch integriert in eine Beschleunigungsmesseinheit (engl. inertial measurement unit, IMU) mit einem Gyroskop und/oder als Kompass mit einem Magnetsensor.
-
In der Fertigung und teilweise auch nach der Montage in einem Anwendungs- bzw. Endgerät werden die Sensoren kalibriert, sodass Empfindlichkeitsfehler und Nullpunktfehler (Offset) minimiert werden. Über eine Betriebsdauer des Sensors ist dabei angestrebt, dass weder eine Empfindlichkeit noch ein Offset des Sensors driften. Diverse Nicht-Idealitäten (z.B. Package-Einflüsse, Ladungsdriften, usw.) im System führen über die Betriebsdauer des Sensors jedoch zu kleineren oder auch größeren Driften von Beschleunigungswerten. Diese sind schwer von tatsächlichen Beschleunigungswerten zu unterscheiden, weshalb nur unter definierten Bedingungen (zum Beispiel Ruhelage, oder bekannte Orientierung) ein entstandener Offset des Beschleunigungswerts detektiert und gegebenenfalls korrigiert werden kann.
-
Zum einfachen Funktionstest beinhalten Beschleunigungssensoren eine Selbsttestfunktion (engl. Built-In Test, BITE), die mittels einer elektrostatischen Auslenkung eine anliegende Beschleunigung emuliert. Das Selbsttestsignal wird üblicherweise auch beim Abgleich der Sensoren und bei der Montage beim Kunden am Band geprüft.
-
Im Anwendungsgerät werden die Sensoren üblicherweise mittels Software (z.B. Gerätetreiber, funktionserweiternde Software, usw.) betrieben.
-
Herkömmliche Sensoren zur Messung von physikalischer Beschleunigung weisen üblicherweise eine mikromechanische Struktur aus Silizium (Sensorkern) und eine Auswerteelektronik auf. Sensorkerne, die es ermöglichen, eine Beschleunigung in einer Richtung orthogonal zu einer Hauptebene des Sensorkerns zu messen, werden als z-Sensoren bezeichnet. Derartige Sensoren werden im Kraftfahrzeugbereich beispielsweise in ESP-Systemen oder im Consumer-Bereich beispielsweise in der Mobiltelefonie benutzt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors, aufweisend die Schritte:
- – Anlegen eines Testsignals an eine Elektrode zum Erzeugen einer definierten Auslenkung der Wippe des z-Beschleunigungssensors im Betrieb des z-Beschleunigungssensors;
- – Erfassen von Auslenkungen der Wippe und Umrechnen der Auslenkungen in einen Beschleunigungswert; und
- – Auswerten des erfassten Beschleunigungswerts durch Ermitteln einer Differenz zwischen dem erfassten Beschleunigungswert und einem in einem Herstellungsprozess erfassten initialen Beschleunigungswert, wobei eine Differenz zwischen dem erfassten Beschleunigungswert und dem initialen Beschleunigungswert mit einem definierten Schwellwert verglichen und bewertet wird.
-
Auf diese Weise ist mittels einer Erfassung und Auswertung eines Beschleunigungswerts im Feld und eines Vergleichs des Beschleunigungswerts mit einem initialen Beschleunigungswert möglich, eine eingetretene Ladungsdrift zu erkennen. Dies lässt sich dadurch begründen, dass durch das Wegdriften der elektrischen Ladungen im Laufe der Zeit veränderte Beschleunigungswerte generiert werden, die sich als ein Offset der Beschleunigungswerte auswirken. Vorteilhaft lässt sich die erkannte Ladungsdrift auf unterschiedliche Weisen verwenden. Auf diese Weise können vorteilhaft Auslegungsspezifikationen des z-Beschleunigungssensors berücksichtigt werden. Vorteilhaft lässt sich das Verfahren für ganze Sensorfamilien bzw. für Typen von Sensoren kategorisieren.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem mikromechanischen z-Beschleunigungssensor, aufweisend:
- – eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln von Beschleunigungswerten des z Beschleunigungssensors; und
- – eine mit der Ermittlungseinrichtung funktional verbundene Erkennungseinrichtung die ausgebildet ist, eine Differenz zwischen einem initialen Beschleunigungswert und einem im Betrieb des z-Beschleunigungssensors erfassten Beschleunigungswert zu erkennen und zu bewerten.
-
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen z-Beschleunigungssensors sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Beschleunigungswert nach definierten Zeitintervallen wiederholt erfasst wird. Auf diese Weise lassen sich während der Erfassung des Beschleunigungswerts Einflüsse von Störungen weitgehend ausschließen bzw. zumindest reduzieren.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass eine Korrelation zwischen einem erfassten Beschleunigungswert ohne angelegtem Testsignal und einem erfassten Beschleunigungswert mit angelegtem Testsignal ermittelt wird, wobei die Korrelation folgende mathematische Funktion hat: Offsetdrift = C0 + C1·(B1 – B0)
- C0, C1 ...
- designspezifische Koeffizienten
wobei die Korrelation zu einer Korrektur des im Betrieb des z-Beschleunigungssensors ermittelten Beschleunigungswerts verwendet wird. Dadurch kann eine Korrektur des Beschleunigungswerts insbesondere für eine nicht-sicherheitskritische Anwendung des z-Beschleunigungssensors in einer Consumer-Elektronik-Anwendung, wie z.B. Handy, Tablet, Spielkonsole, usw. benutzt werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Testsignal und ein Algorithmus zu einer Erkennung und Korrektur einer Offsetdrift des z-Beschleunigungssensors mittels eines Computerprogrammprodukts gesteuert werden. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, das Verfahren auf einfache Weise auszuführen und abzuändern.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors ist dadurch gekennzeichnet, dass der initiale Beschleunigungswert und designspezifische Koeffizienten für eine Korrektur einer Offsetdrift des Beschleunigungswerts in einem Speicher des z-Beschleunigungssensors abgespeichert ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine einfach zu realisierende Möglichkeit zum Abspeichern des initialen Beschleunigungswerts bereitgestellt.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Korrektureinrichtung der Beschleunigungswert korrigierbar ist. Auf diese Weise kann die Wirkung der Ladungsdrift im Betrieb des Beschleunigungssensors korrigiert werden, wodurch ein komfortabler Betrieb eines Endgeräts mit dem z-Beschleunigungssensor unterstützt ist.
-
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Darstellung in der Beschreibung oder in den Figuren sowie unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt.
-
Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend einen mikromechanischen z-Beschleunigungssensor ergeben und umgekehrt.
-
In den Figuren zeigt:
-
1 eine prinzipielle Darstellung eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors;
-
2 ein Histogramm mit einer graphisch dargestellten Wirkpfadhypothese zur Darstellung einer Ladungsdrift;
-
3 eine prinzipielle Darstellung von Beschleunigungswerten von z-Beschleunigungssensoren nach einem Abgleichvorgang und vor einem Lebensdauerstress;
-
4 eine prinzipielle Darstellung von Beschleunigungswerten der z-Beschleunigungssensoren von 3 nach einem Lebensdauerstress;
-
5 eine prinzipielle Darstellung einer Wirkungsweise des Erkennens von Ladungsdriften bei z-Beschleunigungssensoren;
-
6 ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des vorgeschlagenen mikromechanischen z-Beschleunigungssensors; und
-
8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen mikromechanischen z-Beschleunigungssensors.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Offsetdrift in einem z-Kanal eines mikromechanischen Beschleunigungssensors aufgrund von Ladungsdriften erkennbar gemacht wird. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass sich der mikromechanische z-Beschleunigungssensor dazu nicht in einer besonderen Lage bzw. Ruhelage befinden muss.
-
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf ein bei aktuellen Consumer-Beschleunigungssensoren (z.B. für Mobiltelefone, Tablets, usw.) verwendetes Auswerteverfahren. Automotive Beschleunigungssensoren können sich unter Umständen anders verhalten, wobei jedoch die prinzipiellen Wirkprinzipien die gleichen wie bei den Consumer-Beschleunigungssensoren sind.
-
Ein kapazitiver z-Beschleunigungssensor detektiert üblicherweise durch Auslenkung aus der Ebene heraus. Eine dafür vorgesehene Wippenstruktur ist prinzipiell und nicht maßstabsgetreu in einer Querschnittsansicht in 1 dargestellt. Man erkennt einen z-Beschleunigungssensors 100 mit einer Wippe 10, die in der Polysilizium-Ebene ausgebildet ist. Die Wippe 10 ist mittels einer im rechten Bereich ausgebildeten Zusatzmasse asymmetrisch ausgebildet.
-
Als Folge einer orthogonal zu einer Hauptebene der Wippe 10 wirkenden Beschleunigung (vertikale Beschleunigung in z-Richtung) kann die Struktur der Wippe 10 aufgrund der Asymmetrie der beiden Wippenarme um die Torsionsachse 11 tordieren. Unterhalb der Wippe 10 ist ein Sensorsubstrat 20 erkennbar, auf dem ein Oxid 30 angeordnet ist. Auf dem Oxid 30 befinden sich Elektroden 40, 41 und 42 zum Realisieren eines kapazitiven Auswertekonzepts für den mikromechanischen z-Beschleunigungssensor 100.
-
Mehrere mechanische Anschlagselemente (nicht dargestellt) sollen sicherstellen, dass die Wippenstruktur bei Überlast an definierten Punkten an das Substrat anschlägt und sollen verhindern, dass die Wippe 10 bei seitlichen Überlastbeschleunigungen eine kritische Auslenkung erreicht bzw. überschreitet. Die Auslenkung wird durch die abstandsbedingte Änderung der Kapazität zwischen der beweglichen Masse der Wippe 10 und einer ortsfesten Elektrode in ein elektrisches Signal gewandelt. Dazu werden zwischen fester Elektrode und beweglicher Masse elektrische Spannungspulse angelegt. Diese Spannungspulse führen zu einer zusätzlichen, elektrostatischen Kraft auf die bewegliche Masse der Wippe 10, die proportional zum Quadrat des Effektivwerts dieser elektrischen Spannung ist und die Masse der Wippe 10 weiter in Richtung der festen Elektrode auslenkt (anziehende Kraft).
-
Eine Neigungsänderung der Wippe 10 wird mithilfe einer elektronischen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) durch eine Erfassung und Auswertung von Ladungsänderungen auf den Elektroden 40, 41, 42 detektiert. Auf diese Art kann eine in z-Richtung auf den mikromechanischen z-Beschleunigungssensor 100 wirkende Vertikalbeschleunigung ermittelt werden.
-
Prozessbedingt (z.B. bedingt durch elektrochemische Abscheidungsvorgänge) befinden sich auf den Oberflächen, so auch auf der beweglichen Masse der Wippe 10 elektrische Ladungen, denen ein elektrisches Oberflächenpotential entspricht. Bei der Wandlung der Auslenkung in elektrische Signale wird dadurch die elektrische Spannung verfälscht. Dies ist unproblematisch, solange die genannten elektrischen Oberflächenladungen konstant bleiben. Kommt es jedoch über eine Betriebsdauer des z-Beschleunigungssensors 100 zu einer Ladungsdrift, driftet auch die elektrostatische Kraft, dadurch bedingt auch die zusätzliche Auslenkung der beweglichen Masse der Wippe 10 und dadurch bedingt auch das Ausgangssignal („Beschleunigungssignal“) des z-Beschleunigungssensors 100. Es entsteht somit eine Drift eines Nullpunktfehlers (Offsetdrift), deren Auswirkung anhand von 2 in einem Histogramm prinzipiell dargestellt ist.
-
2 zeigt qualitativ eine Auswirkung einer Ladungsdrift bei mikromechanischen z-Beschleunigungssensoren. Auf der x-Achse ist eine Beschleunigung B skaliert und auf der y-Achse ist eine Anzahl A der z-Beschleunigungssensoren skaliert. Zwei strichliert dargestellte Schwellenwerte BS1, BS2 auf der x-Achse definieren erlaubte Schranken von Beschleunigungswerten der z-Beschleunigungssensoren. Man erkennt, dass einige z-Beschleunigungssensoren außerhalb der Schranken BS1, BS2 liegen, wobei die Anordnung der z-Beschleunigungssensoren außerhalb der Schranken BS1, BS2 durch Ladungsdriften verursacht wurde.
-
Ein elektrisches Testsignal dient in erster Linie einer schnellen Funktionsprüfung des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors 100, wobei mittels einer durch das Testsignal erzeugten elektrostatischen Zusatzkraft eine Beschleunigung auf die Wippe 10 emuliert wird. Dies erfolgt zum Beispiel durch eine Änderung des Taktschemas der kapazitiven Wandlung derart, dass in einer Phase eine Nettokraft entsteht. Diese entspricht einer Beschleunigung zwischen ca. mehreren 100 mg und ca. mehreren g. Auch diese elektrostatische Kraft wird durch die vorhandenen elektrischen Oberflächenladungen verfälscht. Dies wiederum führt dazu, dass sich im Falle einer Ladungsdrift auch ein Ausgangssignal des Sensors, das als ein Beschleunigungswert interpretiert wird, entsprechend verschiebt.
-
Die genannten Offsetdriften sind im Feld nur schwer zu erkennen. Eine vom Benutzer unabhängige Erkennung und Korrektur ist nur mithilfe aufwendiger Algorithmen (zum Beispiel mit herkömmlichen, z.B. aus
DE 10 2009 029 216 A1 bekannten Kalman-Filtern) und auch damit nur sehr eingeschränkt möglich. Sind die Offsetdriften auf Ladungsdriften zurückzuführen, ergibt sich aufgrund der oben dargestellten Wirkzusammenhänge eine nachfolgend beschriebene Möglichkeit der Erkennung und Korrektur.
-
Dies ist prinzipiell anhand der 3 bis 5 mit dimensionslosen Werten prinzipiell angedeutet.
-
3 zeigt eine Verteilung von Beschleunigungswerten an vielen z-Beschleunigungssensoren vor einer Einwirkung von Lebensdauerstress, wobei auf der x-Achse ein Testsignal TS dimensionslos skaliert ist. Man erkennt auf der y-Achse mit der dimensionslos skalierten Beschleunigung B die obere Schranke BS2 und die untere Schranke BS1, die den Schranken von 2 entsprechen, zwischen denen erlaubte Werte von Beschleunigungen der mikromechanischen z-Beschleunigungssensoren liegen dürfen. Man erkennt, dass die Beschleunigungswerte aller z-Beschleunigungssensoren zwischen den Schranken BS1 und BS2 angeordnet sind, d.h. dass sich alle z-Beschleunigungssensoren innerhalb des erlaubten Bereichs befinden.
-
4 zeigt eine Verteilung der Beschleunigungswerte der z-Beschleunigungssensoren von 3 nach Einwirken von Lebensdauerstress (z.B. durch Temperatureinflüsse, wechselnde Umweltbedingungen, usw.), der aufgrund von Ladungsdriften bei einigen der z-Beschleunigungssensoren dazu geführt hat, dass die Beschleunigungswerte außerhalb der erlaubten Schranken bzw. Grenzwerte BS1, BS2 liegen (unterer Bereich von 4). Im Ergebnis sind diese z-Beschleunigungssensoren in ihrem Beschleunigungswert um ca. mehrere 100 mg gedriftet, wodurch ein unerwünschter Offset des Beschleunigungswerts generiert wurde.
-
5 zeigt qualitativ die Drift des Beschleunigungswerts, die zwischen dem Zustand des z-Beschleunigungssensors ohne Lebensdauerstress und dem Zustand des z-Beschleunigungssensors mit Lebensdauerstress stattgefunden hat, wobei in einem linken unteren Bereich von 5 diejenigen z-Beschleunigungssensoren angeordnet sind, bei denen eine Ladungsdrift stattgefunden hat, wodurch als Konsequenz die Beschleunigungswerte gedriftet sind. Im Ergebnis ist dadurch eine klar erkennbare Gruppe von „schlechten, gedrifteten“ z-Beschleunigungssensoren (5 links unten) identifizierbar, die klar von der Referenzgruppe der „guten, nicht-gedrifteten“ z-Beschleunigungssensoren (5 rechts oben) unterscheidbar ist.
-
Dieses Verhalten kann im Feld bei z-Beschleunigungssensoren zu einer Erkennung der Offsetdrift der Beschleunigung genutzt werden. Dazu sind folgende Schritte vorgesehen:
Zunächst wird zu einem ersten Zeitpunkt (bei Abgleich des Sensors durch den Hersteller, oder beim Einbau des z-Beschleunigungssensors in ein Anwendungsgerät bzw. Endgerät) eine Ermittlung eines initialen Beschleunigungswerts B0 bei aktiviertem Testsignal durchgeführt. Dies erfolgt vorzugsweise am Bandende und entspricht einem initialen Abgleich und Erfassung eines ersten Beschleunigungswerts B0 des z-Beschleunigungssensors.
-
Dieser erfasste initiale Beschleunigungswert B0 wird danach in einem Speicherbereich des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors 100 hinterlegt bzw. abgespeichert. Alternativ kann der initiale Beschleunigungswert B0 auch im Anwendungsgerät, in dem der z-Beschleunigungssensor verbaut ist, abgespeichert werden.
-
Während des regulären Betriebs des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors 100 erfolgt in definierten zeitlichen Intervallen ein Anlegen des genannten elektrischen Testsignals zum Ermitteln des Beschleunigungswerts B1 im Regulärbetrieb.
-
Dabei wird jeweils ein Vergleich des ermittelten Beschleunigungswerts B1 mit dem initial erfassten Beschleunigungswert B0 durchgeführt. Der Vergleich kann beispielsweise anhand eines definierten Schwellwerts erfolgen, der festlegt, ob eine Ladungsdrift stattgefunden hat oder nicht.
-
Schließlich wird bei einem Überschreiten des genannten Schwellwerts erkannt, dass eine Ladungsdrift stattgefunden hat, wobei im Falle des Überschreitens des Schwellwerts ein Offset des Beschleunigungswerts erkannt wird.
-
In vorteilhaften Varianten des Verfahrens kann zu einem Ausschließen von Störungen (zum Beispiel durch eine Bewegung des Anwendungsgeräts) während der Messung des Beschleunigungswerts B1 vorgesehen sein, dass die Messungen mehrfach wiederholt oder auch moduliert werden. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, den Detektionsalgorithmus direkt in einem Treiber des z-Beschleunigungssensors 100 für das System des Anwendungsgeräts laufen zu lassen oder in einem im z-Beschleunigungssensor 100 vorhandenen Mikrocontroller. Ferner kann auch ein Signifikanztest vorgesehen sein, der für einen Vergleich der Differenz zwischen dem Beschleunigungswert B1 und dem abgespeicherten Initialwert B0 mit dem Schwellwert zusätzlich übliche Fluktuationen der Messwerte im Umfeld der aktuellen Messung berücksichtigt.
-
Auf diese Weise ist es im Ergebnis vorteilhaft möglich, eine innerhalb des z-Beschleunigungssensors aufgetretene Ladungsdrift zu erkennen.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist es möglich, dass insbesondere bei nicht sicherheitskritischen Anwendungen die erkannte Ladungsdrift korrigiert wird. Dabei ist es z.B. bei Anwendungen für Beschleunigungssensoren im Consumer-Bereich (zu Beispiel für Handys, Tablets, usw.) nützlich, eine Korrektur der Ladungsdrift derart vorzunehmen, dass die erkannte Ladungsdrift in eine Änderung des z-Beschleunigungswerts umgerechnet wird. Auf diese Weise ist es vorteilhaft nicht erforderlich, das mobile Endgerät umzutauschen bzw. einem Reparaturprozess zu unterziehen.
-
Die Differenz der beschriebenen Beschleunigungswerte B0 und B1 und der durch die Ladungsdrift verursachte Offsetdrift sind miteinander korreliert. Der Zusammenhang zwischen den genannten Größen ist spezifisch für ein vorhandenes Sensordesign (z.B. elektrische Spannungen, Geometrien, usw.). Insbesondere kann die Korrelation eine einfache lineare Form der Form: Offsetdrift = C0 + C1·(B1 – B0) aufweisen, mit den zwei designspezifischen Koeffizienten C0 und C1. Diese Korrelation kann zur Ermittlung einer Kennlinie genutzt werden, deren Koeffizienten im z-Beschleunigungssensor selbst oder in einem System eines Anwenders hinterlegt und zur Korrektur der Drift des Beschleunigungswerts genutzt werden können. Die Koeffizienten C0, C1 werden durch geeignete Versuche an vielen Sensoren im Rahmen des Entwicklungsprozesses ermittelt.
-
Für die genannte Korrektur der Drift des Beschleunigungswerts sind folgende Schritte vorgesehen:
Zunächst wird das elektrische Testsignal TS beim Einbau des z-Beschleunigungssensors in das Anwendungsgerät angelegt und der initiale Beschleunigungswert B0 gemessen.
-
Danach wird der initiale Beschleunigungswerts B0 im Anwendungsgerät oder in einem Speicher (z.B. ASIC) des z-Beschleunigungssensors 100 abgespeichert.
-
Danach erfolgt ein Abspeichern der designspezifischen Kennlinienkoeffizienten im Anwendungsgerät oder im z-Beschleunigungssensor.
-
Während des regulären Betriebs des z-Beschleunigungssensors erfolgt ein Anlegen des Testsignals TS in definierten Abständen.
-
Danach erfolgt eine Ermittlung der vermuteten Drift des Beschleunigungswerts mithilfe der genannten Kennlinie.
-
Schließlich erfolgt eine Korrektur des Ausgangs-Beschleunigungswertes des z-Beschleunigungssensors um den ermittelten Offsetwert.
-
6 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In einem Schritt 200 wird ein Anlegen eines Testsignals an eine Elektrode 42 zum Erzeugen einer definierten Auslenkung einer Wippe 10 des z-Beschleunigungssensors 100 im Betrieb des z-Beschleunigungssensors 100 durchgeführt.
-
In einem Schritt 210 wird ein Erfassen von Auslenkungen der Wippe 10 und ein Umrechnen der Auslenkungen in einen Beschleunigungswert B1 durchgeführt.
-
In einem Schritt 220 wird ein Auswerten des Beschleunigungswerts B1 durch Ermitteln einer Differenz zwischen dem erfassten z-Beschleunigungswert B1 und einem in einem Herstellungsprozess erfassten initialen Beschleunigungswert B0 durchgeführt.
-
7 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des mikromechanischen z-Beschleunigungssensors 100. Erkennbar ist eine Ermittlungseinrichtung 50, die funktional mit einer Erkennungseinrichtung 60 verbunden ist. Mittels der Ermittlungseinrichtung 50 werden Beschleunigungswerte des z-Beschleunigungssensors 100 ermittelt. Mittels der Erkennungseinrichtung 60 wird eine Differenz zwischen einem initialen Beschleunigungswert B0 und einem im Betrieb des z-Beschleunigungssensors 100 erfassten Beschleunigungswert B1 erkannt.
-
Das Testsignal und ein Algorithmus zu einer Erkennung und Korrektur einer Offsetdrift des z-Beschleunigungssensors werden vorzugsweise mittels einer auf einer Recheneinheit ablaufenden Software gesteuert. Dabei kann die Recheneinheit z.B. in der Erkennungseinrichtung 60 oder in einer übergeordneten Einheit (nicht dargestellt) angeordnet sein. Parameter der genannten Korrelation sind vorzugsweise in einem Speicher (nicht dargestellt) des z-Beschleunigungssensors hinterlegt.
-
8 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des z-Beschleunigungssensors 100, die sich von jener von 7 lediglich darin unterscheidet, dass in diesem Fall auch eine Korrektureinrichtung 70 vorgesehen ist, um die oben genannte Korrektur des Beschleunigungswerts durchzuführen.
-
Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen z-Beschleunigungssensors bereitgestellt, mit dem es möglich ist, seit einem Herstellvorgang stattgefundene Ladungsdriften zu erkennen. Durch das Erkennen der Ladungsdrift können geeignete Maßnahmen getroffen werden, um die erkannte Ladungsdrift im Betrieb des z-Beschleunigungssensors zu berücksichtigen.
-
Obwohl die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, dass vielfältige Abwandlungen möglich sind, die vorgehend nicht oder nur teilweise beschrieben wurden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009029216 A1 [0037]
