DE102018008467A1 - Sensor and sensor system for detecting movement and gravitational acceleration - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (1) mit einer Grundplatte (3) und mit einem Masseelement (4), das auf der Grundplatte (3) durch ein mindestens zwei Abschnitte aufweisendes Abstützelement (6) abgestützt ist, wobei der erste Abschnitt des Abstützelementes (6) in der Grundplatte (3) unter einem Winkel eingespannt und elastisch verformbar ist und der zweite Abschnitt starr ausgebildet, unter einem Winkel (β) mit dem ersten Abschnitt starr verbunden und Träger des Masseelementes (4) ist, und mit einem Messpunkt (8), wobei der erste Abschnitt des Abstützelementes (6) aus zwei Teilabschnitten (6.1, 6.3) besteht, wobei die Teilabschnitte einen Winkel γ > 90° einschließen, in Ruhelage der erste Teilabschnitt (6.1) senkrecht zur Grundplatte (3) angeordnet ist und der starre zweite Abschnitt (6.2) parallel zur Grundplatte (3) mit seiner Längsachse verläuft.The invention relates to a sensor (1) with a base plate (3) and with a mass element (4) which is supported on the base plate (3) by a support element (6) having at least two sections, the first section of the support element (6 ) is clamped in the base plate (3) at an angle and is elastically deformable and the second section is rigid, is rigidly connected at an angle (β) to the first section and supports the mass element (4), and with a measuring point (8) , wherein the first section of the support element (6) consists of two sections (6.1, 6.3), the sections enclosing an angle γ> 90 °, in the rest position the first section (6.1) is arranged perpendicular to the base plate (3) and the rigid second section (6.2) runs parallel to the base plate (3) with its longitudinal axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, dessen Reaktionscharakteristik bei Gravitationskräften deutlich von der üblichen Sinusform abweicht und eine Vorrichtung zur getrennten Erfassung von statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten unter Nutzung des Sensors.The invention relates to a sensor, the reaction characteristic of gravitational forces deviates significantly from the usual sinusoidal shape and a device for the separate detection of static and dynamic acceleration components using the sensor.

Bei einem konventionellen Sensor ist die Auslenkung eines federnd gelagerten Masseelementes, z. B. an einem elastischen Streifen, ein Maß für die auf die Masse einwirkende Kraft. Ob diese Kraft einer dynamischen Beschleunigung - Längs- und Querbeschleunigung - oder einer statischen Beschleunigung - einem Gravitationseinfluss - oder einer Überlagerung von beiden Einflüssen zuzuordnen ist, kann jedoch nicht erkannt werden.In a conventional sensor, the deflection of a spring-loaded mass element, for. B. on an elastic strip, a measure of the force acting on the mass. However, it cannot be determined whether this force can be assigned to a dynamic acceleration - longitudinal and lateral acceleration - or a static acceleration - a gravitational influence - or an overlay of both influences.

Auch wenn mehrere konventionelle Sensoren in unterschiedlicher Winkelstellung verwendet werden, lassen sich durch Verrechnung der Ausgangssignale die Komponenten der dynamischen Beschleunigung und der Gravitationsbeschleunigung nicht isolieren, da aufgrund der Kennliniengleichheit mit sinusförmiger Charakteristik keine neue Information hinzukommt. Würden die Ausgangsignale der Sensoren auf gleiche Beschleunigungsreaktionen kalibriert und voneinander subtrahiert, würden sich nicht nur die dynamischen Beschleunigungsanteile, sondern auch die statischen, die Gravitationsanteile, kompensieren.Even if several conventional sensors are used in different angular positions, the components of the dynamic acceleration and the gravitational acceleration cannot be isolated by offsetting the output signals, since no new information is added due to the characteristic curve equality with sinusoidal characteristics. If the output signals of the sensors were calibrated for the same acceleration reactions and subtracted from each other, not only the dynamic acceleration components, but also the static ones, the gravitational components, would be compensated.

Eine Vorrichtung zur getrennten Erfassung von dynamischen und statischen Beschleunigungskomponenten ist aus der WO 2012/013627 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist mindestens eine Grundplatte und mindestens zwei Masseelemente auf, wobei jedes Masseelement über ein elastisches Abstützelement mit der mindestens einen Grundplatte verbunden ist und die Abstützelemente jeweils zumindest einen Messpunkt aufweisen. Die Abstützelemente mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Masseelements sind derart ausgelegt, dass das Abstützelement des mindestens einen ersten Masseelements und das Abstützelement des mindestens einen zweiten Masseelements in den Messpunkten bezüglich einer ersten, in einer ersten Richtung wirkenden Komponente einer Beschleunigung dieselbe Reaktionscharakteristik und in einer senkrecht zu der ersten Komponente wirkenden zweiten Komponente der Beschleunigung voneinander verschiedene Reaktionscharakteristiken aufweisen. Die Auslenkung der Messpunkte eines ersten und eines zweiten Abstützelements wird erfasst und ausgewertet, indem eine mathematische Eliminierung der in diesen Messwerten enthaltenen Beschleunigungskomponenten erfolgt, derart, dass zunächst durch paarweise mathematische Verknüpfung von zwei Sensoren die Beschleunigungskräfte in Längsrichtung eliminiert werden und anschließend durch mathematische Verknüpfung der aus diesen Beschleunigungspaaren gewonnenen Werte die Vertikalbeschleunigung eliminiert wird, so dass als isolierte Größe die Differenzbeträge der Gravitationsbeschleunigungen verbleiben, in deren Kenntnis die Vertikalbeschleunigung und anschließend die Längsbeschleunigung rückermittelt werden.A device for the separate detection of dynamic and static acceleration components is known from the WO 2012/013627 A1 known. This device has at least one base plate and at least two mass elements, each mass element being connected to the at least one base plate via an elastic support element and the support elements each having at least one measuring point. The support elements of at least a first and at least one second mass element are designed such that the support element of the at least one first mass element and the support element of the at least one second mass element have the same reaction characteristics in the measurement points with respect to a first component acting in a first direction and in one have second reaction characteristics acting perpendicular to the first component of the acceleration. The deflection of the measuring points of a first and a second support element is recorded and evaluated by mathematically eliminating the acceleration components contained in these measured values, such that the acceleration forces in the longitudinal direction are eliminated first by pairing two sensors mathematically and then by mathematically linking the The vertical acceleration is eliminated from the values obtained from these pairs of accelerations, so that the difference between the gravitational accelerations remains as an isolated quantity, in the knowledge of which the vertical acceleration and then the longitudinal acceleration are determined back.

Die hier eingesetzten Sensoren, die der Bedingung genügen, für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufzuweisen, bestehen aus einem elastischen Stab oder Streifen und einem abgewinkelten oder abgebogenen elastischen Stab oder Streifen, jeweils mit einem Messelement am Ende und in einem Winkel zur Grundebene aufgestellt, wobei diese Stäbe oder Streifen jeweils paarweise und spielgelbildlich angeordnet sind.
Es hat sich nun gezeigt, dass die konkret in der WO2012/013 627 A1 benannten Sensoren eine vergleichsweise kleine Auflösung aufweisen, da die Differenzwerte in den Reaktionscharakteristiken klein sind.The sensors used here, which meet the condition of having dynamically or statically identical reaction characteristics for one of the forms of acceleration and different reaction characteristics for the other forms of acceleration, consist of an elastic rod or strip and an angled or bent elastic rod or strip, each with a measuring element on End and set up at an angle to the base plane, these rods or strips are each arranged in pairs and in the manner of a game gel.
It has now been shown that the concrete in the WO2012 / 013 627 A1 named sensors have a comparatively small resolution, since the difference values in the reaction characteristics are small.

Um die Differenzwerte in den Reaktionscharakteristiken zu erhöhen, was zu einer höheren Auflösung und damit zu verbesserten Messwertgenauigkeit führt, wird in der DE 10 2014 009 003 A1 ein Sensorsystem vorgestellt, das eine Grundplatte und mindestens drei Masseelemente aufweist, wobei jedes Masseelement über ein elastisches Abstützelement mit der Grundplatte verbunden und in der gemeinsamen Ebene oder den parallelen Ebenen auslenkbar ist, wobei mindestens das Abstützelement eines Masseelements ein Stab oder Streifen ist, der so angeordnet ist, dass die Gravitationskennlinie eine symmetrische sinusförmige Charakteristik aufweist und der einen Messpunkt besitzt und die Abstützelemente der anderen Masseelemente spiegelbildlich angeordnete gleiche mindestens zweifach abgewinkelte elastische Stäbe oder Streifen sind mit Messpunkten entfernt von den Masseelementen sowie eine Auswerteschaltung der an den Messpunkten entstehenden Signale.In order to increase the difference values in the reaction characteristics, which leads to a higher resolution and thus to improved measurement value accuracy, the DE 10 2014 009 003 A1 presented a sensor system having a base plate and at least three mass elements, each mass element being connected to the base plate via an elastic support element and being deflectable in the common plane or the parallel planes, wherein at least the support element of a mass element is a rod or strip which is so it is arranged that the gravitational characteristic has a symmetrical sinusoidal characteristic and that has one measuring point and the support elements of the other mass elements are arranged in mirror image and are the same at least twice angled elastic rods or strips with measuring points away from the mass elements as well as an evaluation circuit for the signals generated at the measuring points.

Charakteristisch für die vorgenannten Sensoren der Vorrichtung ist, dass sie eine im Wesentlichen sinusförmige Kennlinie beibehalten, allerdings mit seitlichen Abflachungen, aus deren Differenz dann der Messwert für die Gravitationsbeschleunigung generierbar ist. Die seitlichen Abflachungen sind dabei das Resultat von umgelenkten Kräften. Weitere elastische Streifen zur Masseabstützung führen nur zu unwesentlich größeren Verformungen.It is characteristic of the aforementioned sensors of the device that they maintain an essentially sinusoidal characteristic curve, however with lateral flattenings, from the difference of which the measured value for the gravitational acceleration can then be generated. The side flats are the result of deflected forces. Additional elastic strips for mass support only lead to insignificantly larger deformations.

Bei dem in der DE 10 2016 007 057 A1 vorgeschlagenen Sensor mit einer Grundplatte und mit einem Masseelement, das auf der Grundplatte durch ein mindestens zwei Abschnitte aufweisendes Abstützelement abgestützt ist, wobei der erste Abschnitt des Abstützelementes in der Grundplatte eingespannt und elastisch verformbar ist und das Abstützelement einen Messpunkt aufweist, wird vorgeschlagen, dass der zweite Abschnitt starr ausgebildet, unter einem Winkel (β) mit dem ersten Abschnitt starr verbunden und Träger des Masseelementes ist. Durch die Anordnung des starren Abschnitts wird eine größere Abweichung vom Sinusverlauf erzielt.The one in the DE 10 2016 007 057 A1 proposed sensor with a base plate and with a mass element that is on the base plate is supported by a support element having at least two sections, the first section of the support element being clamped in the base plate and being elastically deformable and the support element having a measuring point, it is proposed that the second section be rigid, at an angle ( β ) rigidly connected to the first section and is the carrier of the mass element. The arrangement of the rigid section results in a greater deviation from the sine curve.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Nutzung von starren und elastischen Abstützelementen die Abweichung von der Sinusform weiter zu vergrößern, um zu genaueren Messergebnissen zu gelangen.The object of the invention is to further increase the deviation from the sinusoidal shape using rigid and elastic support elements in order to arrive at more precise measurement results.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Sensorsysteme benennen die Ansprüche 6 und 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features of claim 1. Sensor systems name claims 6 and 8.
Advantageous refinements are the subject of the dependent claims.

Bei einem Sensor mit einer Grundplatte und mit einem Masseelement, das auf der Grundplatte durch ein mindestens zwei Abschnitte aufweisendes Abstützelement abgestützt ist, wobei der erste Abschnitt des Abstützelementes in der Grundplatte unter einem Winkel eingespannt und elastisch verformbar ist und der zweite Abschnitt starr ausgebildet, unter einem Winkel (β) mit dem ersten Abschnitt starr verbunden und Träger des Masseelementes ist, und mit einem Messpunkt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass
der erste Abschnitt des Abstützelementes aus zwei Teilabschnitten besteht, wobei die Teilabschnitte einen Winkel γ > 90° einschließen,
in Ruhelage der erste Abschnitt senkrecht zur Grundplatte angeordnet ist und
der starre zweite Abschnitt parallel zur Grundplatte mit seiner Längsachse verläuft.In the case of a sensor with a base plate and with a mass element which is supported on the base plate by a support element having at least two sections, the first section of the support element being clamped in the base plate at an angle and being elastically deformable and the second section being rigid, below an angle ( β ) rigidly connected to the first section and is the carrier of the mass element, and with a measuring point, it is proposed according to the invention that
the first section of the support element consists of two sections, the sections enclosing an angle γ> 90 °,
in the rest position the first section is arranged perpendicular to the base plate and
the rigid second section runs parallel to the base plate with its longitudinal axis.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird als Messpunkt am Abstützelement die starre Verbindungsstelle zwischen dem zweiten starren Abschnitt und dem abgewinkelten elastischen Teilabschnitt gewählt. Der Messwert ist hier am größten wie noch gezeigt wird.In a preferred embodiment, the rigid connection point between the second rigid section and the angled elastic section is selected as the measuring point on the support element. The measured value is greatest here, as will be shown.

Weiter sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass das Masseelement am freien Ende des starren zweiten Abschnittes angeordnet ist.Furthermore, an advantageous embodiment provides that the mass element is arranged at the free end of the rigid second section.

Entsprechend einem konventionellen Sensor weist der erfindungsgemäße Sensor ein elastisches Abstützelement, zum Beispiel einen Streifen auf, jedoch wird dieses nicht über das Masseelement direkt verformt, sondern unter Einbeziehung des zweiten, des starren Abschnitts, der durch die starre Anbindung an das elastische Abstützelement als Hebel wirkt.According to a conventional sensor, the sensor according to the invention has an elastic support element, for example a strip, but this is not deformed directly via the mass element, but rather by including the second, the rigid section, which acts as a lever due to the rigid connection to the elastic support element .

Im Gegensatz zu einem kraftproportionalen Versatz des Endes eines elastischen Abstützelementes, welcher durch ein Masseelement hervorgerufen wird, bewirkt der Hebel eine Verdrehung des Endbereiches des elastischen Abstützelementes.In contrast to a force-proportional offset of the end of an elastic support element, which is caused by a mass element, the lever causes the end region of the elastic support element to rotate.

Dadurch, dass sich der Verdrehungsradius mit zunehmender Hebelkraft verengt, wird dieser Kraft eine überproportional ansteigende Kraft entgegengesetzt, wodurch die Messauslenkungen am Messpunkt, dem starren Verbindungspunkt zwischen den beiden Abstützelementen, unterproportional ansteigen. Das hat zur Folge, dass es zu Abflachungen der Gravitationskennlinie gegenüber der eines konventionellen Sensors kommt.Because the radius of rotation narrows with increasing leverage, this force is opposed by a disproportionately increasing force, as a result of which the measuring deflections at the measuring point, the rigid connection point between the two support elements, increase disproportionately. The consequence of this is that the gravitational characteristic curve is flattened compared to that of a conventional sensor.

Durch das erfindungsgemäße Abwinkeln des elastischen Abschnitts in zwei Teilabschnitte wird der Hebeleffekt noch verstärkt. Das gilt ebenso für die Maßnahme, die Länge des starren zweiten Abschnittes größer ist als die des abgewinkelten Teilabschnitts zu wählen.By angling the elastic section into two sections according to the invention, the lever effect is further enhanced. This also applies to the measure of making the length of the rigid second section longer than that of the angled section.

Der Winkel γ zwischen den beiden elastischen Teilabschnitten beträgt bevorzugt zwischen 120° und 140°.The angle γ between the two elastic sections is preferably between 120 ° and 140 °.

Zur Trennung der Krafteinflüsse bezüglich der Längsbeschleunigung, Vertikalbeschleunigung und Gravitationsbeschleunigung wird für eine Betrachtung in einer Ebene ein Sensorsystem eingesetzt, das aus zwei spiegelbildlich angeordneten erfindungsgemäßen Sensoren und einem konventionellen Sensor besteht, die jeweils senkrecht auf einer oder parallelen Grundplatten abgestützt sind.To separate the force influences with regard to the longitudinal acceleration, vertical acceleration and gravitational acceleration, a sensor system is used for viewing in one plane, which consists of two sensors according to the invention arranged in mirror image and a conventional sensor, which are each supported vertically on one or parallel base plates.

Zur räumlichen Erfassung der dynamischen Größen ist ein zweites um 90 Grad versetztes Sensorsystem erforderlich.A second sensor system offset by 90 degrees is required for the spatial detection of the dynamic variables.

Die Eliminierung der Beschleunigungsanteile erfolgt in bekannter Form und wird anhand des Ausführungsbeispiels nochmals erläutert.The elimination of the acceleration components takes place in a known form and is explained again using the exemplary embodiment.

Es zeigen:

  • 1 den Sensor,
  • 2 das Sensorsystem und
  • 3 die Eliminierung der Beschleunigungsanteile.
Show it:
  • 1 the sensor,
  • 2nd the sensor system and
  • 3rd the elimination of the acceleration components.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Sensor 1 in einer bevorzugten Ausführung. Der Sensor 1 ist auf einer Grundplatte 3 angeordnet und weist ein Masseelement 4 und einen Messpunkt 5 auf. Das Masseelement 4 wird durch ein Abstützelement 6 gegenüber der Grundplatte 3 abgestützt. 1 shows the sensor according to the invention 1 in a preferred embodiment. The sensor 1 is on a base plate 3rd arranged and has a mass element 4th and a measuring point 5 on. The mass element 4th is supported by a support element 6 opposite the base plate 3rd supported.

Das Abstützelement 6 besteht aus zwei elastischen Teilabschnitten 6.1, 6.3, wobei die Teilabschnitte einen Winkel γ > 90°, vorzugsweise von 110° bis 140° einschließen, und einem zweiten Abschnitt 6.2 der selbst starr ist und mit dem elastischen Teilabschnitt 6.3 starr verbunden ist. In Ruhelage nimmt der erste elastische Teilabschnitt 6.1 eine senkrechte Lage zur Grundplatte ein, während der starre zweite Abschnitt 6.2 in der Ruhestellung parallel zur Grundplatte 3 mit seiner Längsachse verläuft.The support element 6 consists of two elastic sections 6.1 , 6.3 , the Sub-sections include an angle γ> 90 °, preferably from 110 ° to 140 °, and a second section 6.2 which itself is rigid and with the elastic section 6.3 is rigidly connected. In the rest position the first elastic section takes 6.1 a perpendicular position to the base plate while the rigid second section 6.2 in the rest position parallel to the base plate 3rd runs with its longitudinal axis.

Durch diese Anordnung besteht eine strikte Trennung der Einflüsse von Längs- und Vertikalkräften.With this arrangement there is a strict separation of the influences of longitudinal and vertical forces.

Der Messpunkt 5 am Abstützelement 6 ist an der starren Verbindungsstelle zwischen dem zweiten starren Abschnitt 6.2 und dem abgewinkelten elastischen Teilabschnitt 6.3 angeordnet.The measuring point 5 on the support element 6 is at the rigid junction between the second rigid section 6.2 and the angled elastic section 6.3 arranged.

Das elastische Abstützelement 6.1, 6.3, zum Beispiel ein Streifen oder ein Stab, werden bei dieser Ausführung bei Längskräften direkt verformt und bei Vertikalkräften über die Hebelwirkung des Masseelement 4 in Verbindung mit dem starren Abschnitt 6.2.The elastic support element 6.1 , 6.3 , for example a strip or a rod, are deformed directly in this embodiment with longitudinal forces and with vertical forces via the leverage of the mass element 4th in connection with the rigid section 6.2 .

Die Vertikalkräfte führen in der Sensorebene auf diese Weise zu einer Verdrehung des Endbereiches des elastischen Teilabschnittes 6.3 und damit zu einer deutlichen Abweichung der Gravitationskennlinie von der Sinusform, was für die genauere Ermittlung der Gravitationsanteile an der Beschleunigung ursächlich ist.In this way, the vertical forces in the sensor plane lead to a twisting of the end region of the elastic section 6.3 and thus to a significant deviation of the gravitational characteristic from the sinus shape, which is the reason for the more precise determination of the gravitational components of the acceleration.

Das Masseelement 4 ist am freien Ende des starren zweiten Abschnittes 6.2 angeordnet.The mass element 4th is at the free end of the rigid second section 6.2 arranged.

Ferner ist die Länge des starren zweiten Abschnittes 6.2 größer ist als die des abgewinkelten Teilabschnitts 6.3.Furthermore, the length of the rigid second section 6.2 is greater than that of the angled section 6.3 .

2 zeigt ein Sensorsystem zur Trennung der Krafteinflüsse bezüglich der Längsbeschleunigung LB, Vertikalbeschleunigung VB und Gravitationsbeschleunigung in einer Ebene E. Dabei finden zwei spiegelbildlich angeordnete Sensoren S1 und S2 und ein konventioneller Sensor S2, bestehend aus einem senkrecht in einer Grundplatte angeordneten elastischen Abstützelement mit einem Masseelement und einem Meßpunkt an seinem von der Grundplatte entfernten Ende, Verwendung. 2nd shows a sensor system for separating the force influences with respect to the longitudinal acceleration LB , Vertical acceleration VB and gravitational acceleration in one plane E . There are two sensors arranged in mirror image S1 and S2 and a conventional sensor S2 , consisting of an elastic support element arranged vertically in a base plate with a mass element and a measuring point at its end remote from the base plate, use.

Anstelle einer gemeinsamen Grundplatte 3 können die Sensoren S1 - S3 auch auf parallelen Grundplatten 3 in der Sensorebene angeordnet sein.Instead of a common base plate 3rd can the sensors S1 - S3 also on parallel base plates 3rd be arranged in the sensor plane.

Anhand der 3 soll die Eliminierung der Beschleunigungsanteile dargestellt werden.Based on 3rd the elimination of the acceleration components should be shown.

Die Beschleunigungskraft B lässt sich in eine Längs-und Vertikalkomponente LB und VB aufteilen.The acceleration force B can be divided into a longitudinal and vertical component LB and VB split up.

Die kraftlinearen LB Anteile werden durch Subtraktion bzw. Addition des Ausgangssignals von S2 von denen der Sensoren S1 und S3 eliminiert.The linear force LB Shares are obtained by subtracting or adding the output signal from S2 of those of the sensors S1 and S3 eliminated.

Die beiden Ergebnissignale weisen neben dem Differenzbetrag der Gravitationssignalanteile noch den von der Vertikalbeschleunigung hervorgerufenen Signalanteil VBS bei S1 und S3 auf. Diese Anteile sind zwar wegen des Abflachungseffektes abhängig von der Gesamthöhe der Vertikalkraft, also auch von den unterlagerten Gravitationskraftkomponenten in Vertikalrichtung. Aufgrund deren Gleichheit entsprechen sich jedoch auch die von der Vertikalbeschleunigung VB hervorgerufenen Anteile, sodass sie sich durch arithmetische Verknüpfung der Ergebnissignale eliminieren lassen.In addition to the difference between the gravitational signal components, the two result signals also have the signal component caused by the vertical acceleration VBS at S1 and S3 on. Because of the flattening effect, these parts are dependent on the total height of the vertical force, i.e. also on the underlying gravitational force components in the vertical direction. Because of their equality, however, those of vertical acceleration also correspond VB generated parts, so that they can be eliminated by arithmetically combining the result signals.

Die resultierende Kennlinie weist einen über die benachbarten Quadranten ansteigenden Verlauf mit leichten Krümmungen auf.The resulting characteristic curve has a curve with slight curvatures that rises over the neighboring quadrants.

Zum Vergleich: Würde die gleiche Prozedur mit konventionellen Sensoren durchgeführt, würden sich sämtliche Größen gegenseitig kompensieren. Unabhängig von der Anzahl und der Arbeitspunktlage der Sensoren, das Endergebnis wäre stets Null gleich Null.For comparison: If the same procedure were carried out with conventional sensors, all sizes would compensate each other. Regardless of the number and working point position of the sensors, the end result would always be zero equal to zero.

Der resultierende Gravitationssignalanteil repräsentiert die Winkelstellung α des Sensorsystems in dessen Kenntnis die Beschleunigungskomponenten über die Sensorsignale und die Hebelkennlinie rückermittelt werden. Durch verschiedene Gegenkontrollen lassen sich mögliche Systemunschärfen z.B. durch Temperaturen oder Alterserscheinungen, korrigieren.The resulting gravitational signal component represents the angular position α of the sensor system, in the knowledge of which the acceleration components are determined back via the sensor signals and the lever characteristic. Various system checks can be used to correct possible system blurring, for example due to temperatures or signs of aging.

BezugszeichenlisteReference list

11
Sensorsensor
22nd
VerbindungsstelleLiaison
33rd
GrundplatteBase plate
44th
MasseelementMass element
55
MesspunktMeasuring point
66
AbstützelementSupport element
6.16.1
elastischer Abschnittelastic section
6.26.2
starrer Abschnittrigid section
6.36.3
elastischer Abschnitt elastic section
SS
SensorsystemSensor system
S1S1
neuer Sensornew sensor
S2S2
konventioneller Sensorconventional sensor
S3S3
neuer Sensornew sensor
VBVB
VertikalbeschleunigungVertical acceleration
LB LB
LängsbeschleunigungLongitudinal acceleration
LBSLBS
Signalanteil durch LB Signal portion through LB
VBSVBS
Signalanteil durch VB Signal portion through VB
αα
Winkelstellung des SensorsystemsAngular position of the sensor system
AWAW
AusgangswertBaseline
SVSV
SignalverarbeitungSignal processing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2012/013627 A1 [0004, 0005]WO 2012/013627 A1 [0004, 0005]
  • DE 102014009003 A1 [0006]DE 102014009003 A1 [0006]
  • DE 102016007057 A1 [0008]DE 102016007057 A1 [0008]

Claims (8)

Sensor (1) mit einer Grundplatte (3) und mit einem Masseelement (4), das auf der Grundplatte (3) durch ein mindestens zwei Abschnitte aufweisendes Abstützelement (6) abgestützt ist, wobei der erste Abschnitt des Abstützelementes (6) in der Grundplatte (3) unter einem Winkel eingespannt und elastisch verformbar ist und der zweite Abschnitt starr ausgebildet, unter einem Winkel (β) mit dem ersten Abschnitt starr verbunden und Träger des Masseelementes (4) ist, und mit einem Messpunkt (8), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des Abstützelementes (6) aus zwei Teilabschnitten (6.1, 6.3) besteht, wobei die Teilabschnitte einen Winkel γ > 90° einschließen, in Ruhelage der erste Teilabschnitt (6.1) senkrecht zur Grundplatte (3) angeordnet ist und der starre zweite Abschnitt (6.2) parallel zur Grundplatte (3) mit seiner Längsachse verläuft.Sensor (1) with a base plate (3) and with a mass element (4) which is supported on the base plate (3) by a support element (6) having at least two sections, the first section of the support element (6) in the base plate (3) is clamped at an angle and is elastically deformable and the second section is rigid, is rigidly connected at an angle (β) to the first section and is a carrier of the mass element (4), and has a measuring point (8), characterized in that that the first section of the support element (6) consists of two sections (6.1, 6.3), the sections enclosing an angle γ> 90 °, in the rest position the first section (6.1) is arranged perpendicular to the base plate (3) and the rigid second Section (6.2) runs parallel to the base plate (3) with its longitudinal axis. Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt (8) am Abstützelement (6) an der starren Verbindungsstelle (2) zwischen dem zweiten starren Abschnitt (6.2) und dem abgewinkelten Teilabschnitt (6.3) liegt.Sensor (1) after Claim 1 , characterized in that the measuring point (8) on the support element (6) lies at the rigid connection point (2) between the second rigid section (6.2) and the angled section (6.3). Sensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Masseelement (4) am freien Ende des starren zweiten Abschnittes (6.2) angeordnet ist.Sensor (1) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the mass element (4) is arranged at the free end of the rigid second section (6.2). Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel γ zwischen 110° und 140° liegt.Sensor (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the angle γ is between 110 ° and 140 °. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des starren zweiten Abschnittes (6.2) größer ist als die des abgewinkelten Teilabschnitts (6.3).Sensor (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the length of the rigid second section (6.2) is greater than that of the angled section (6.3). Sensorsystem (S) zur Trennung der Krafteinflüsse bezüglich der Längsbeschleunigung (LB), Vertikalbeschleunigung (VB) und Gravitationsbeschleunigung in einer Ebene (E), bestehend aus zwei spiegelbildlich angeordneten Sensoren (S1, S3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem konventioneller Sensor (S2) mit einem senkrecht in einer Grundplatte angeordneten elastischen Abstützelement mit einem Masseelement und einem Messpunkt an seinem von der Grundplatte (3) entfernten Ende.Sensor system (S) for separating the force influences with respect to the longitudinal acceleration (LB), vertical acceleration (VB) and gravitational acceleration in one plane (E), consisting of two sensors (S1, S3) arranged in mirror image according to one of the Claims 1 to 5 and a conventional sensor (S2) with an elastic support element arranged vertically in a base plate with a mass element and a measuring point at its end remote from the base plate (3). Sensorsystem (S) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1, S2, S3) auf einer gemeinsamen Grundplatte (3) in der Sensorebene oder auf parallelen Grundplatten (3) angeordnet sind.Sensor system (S) after Claim 6 , characterized in that the sensors (S1, S2, S3) are arranged on a common base plate (3) in the sensor plane or on parallel base plates (3). Sensorsystem zur Trennung der Krafteinflüsse bezüglich der Längsbeschleunigung (LB), Vertikalbeschleunigung (VB) und Gravitationsbeschleunigung im Raum, bestehend aus zwei um 90 Grad zueinander versetzten Sensorsystemen (S) nach einem der Ansprüche 6 oder 7 angeordnet sind.Sensor system for separating the force influences with regard to the longitudinal acceleration (LB), vertical acceleration (VB) and gravitational acceleration in space, consisting of two sensor systems (S) offset by 90 degrees to one another according to one of the Claims 6 or 7 are arranged.
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