DE102021200077A1

DE102021200077A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102021200077A1
Application number: DE102021200077.0A
Authority: DE
Inventors: Amin JEMILI; Steffen Becker; Jochen Reinmuth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung mit einer Halterungseinrichtung (30), einer Elektronikeinrichtung (50), einer seismischen Masse (34), welche derart an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, dass die seismische Masse (34) in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellbar ist, und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) angeordneten Elektrode (46), welche jeweils derart zu der seismischen Masse (34) angeordnet ist, dass die in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellte seismische Masse (34) in einen mechanischen Kontakt mit der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden bringbar ist, wobei die mindestens eine Elektrode (46) federnd an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, und die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zumindest zeitweise mindestens ein Spannungssignal zwischen der einzigen Elektrode (46) oder mindestens einer der Elektroden und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) fest angeordneten oder ausgebildeten Gegenelektrodenstruktur (52) anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode (46) in eine Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) versetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.
Stand der Technik
1a und 1b zeigen schematische Darstellungen eines herkömmlichen Beschleunigungssensors, welcher der Anmelderin als interner Stand der Technik bekannt ist.
Der in 1a und 1b schematisch dargestellte herkömmliche Beschleunigungssensor hat eine als asymmetrische Wippe ausgebildete seismische Masse 10, welcher über zwei schematisch wiedergegebene Federn 12 an einem Substrat 14 aufgehängt ist. Die als asymmetrische Wippe ausgebildete seismische Masse 10 wird bei einer Beschleunigung des herkömmlichen Beschleunigungssensors mit einer senkrecht zu einer funktionalisierten Substratoberfläche 14a des Substrats 14 ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null um eine mittels der Federn 12 festgelegte Drehachse gedreht. Die jeweilige Drehung der seismischen Masse 10 soll mittels zweier Sensorelektroden 16a und 16b, welche auf einer die funktionalisierte Substratoberfläche 14a teilweise abdeckenden Isolierschicht 18 liegen, detektierbar sein. Um einen mechanischen Kontakt zwischen der seismischen Masse 10 und den beiden Sensorelektroden 14a und 14b zu verhindern, weist der herkömmliche Beschleunigungssensor eine an einer zu der funktionalisierten Substratoberfläche 14a ausgerichteten Seite der seismischen Masse 10 hervorstehende Anschlagstruktur 20 und eine benachbart zu der Anschlagstruktur 20 auf der Isolierschicht 18 liegende Anschlagelektrode 22 auf.
1b zeigt den herkömmlichen Beschleunigungssensor bei einem mechanischen Kontakt seiner Anschlagstruktur 20 mit der Anschlagelektrode 22. Allerdings können bei dem mechanischen Kontakt der Anschlagstruktur 20 mit der Anschlagelektrode 22 Adhäsionskräfte zu einem permanenten Kleben des Anschlags 20 an der Anschlagelektrode 22 führen, sofern die Rückstellkräfte der verdrehten Federn 12 nicht ausreichend zum Überwinden der Adhäsionskräfte sind. Evtl. kann auch ein eine Klebekraft verminderndes Material auf der Anschlagelektrode 22 abgeschieden sein, mittels welchem die Adhäsionskräfte minimierbar sein sollen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft Sensorvorrichtungen, bei welchen es jeweils möglich ist, mittels der mindestens einen in eine Schwingbewegung versetzten Elektrode die seismische Masse der gleichen Sensorvorrichtung bei einem mechanischen Kontakt zwischen der seismischen Masse und der jeweiligen Elektrode von der jeweiligen Elektrode frei- oder loszurütteln. Die erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen weisen damit jeweils eine Möglichkeit zum automatisierten Losrütteln ihrer seismischen Masse von mindestens einer ihrer Elektroden auf. Auf diese Weise kann einem unerwünschten Kleben der seismischen Masse an mindestens einer Elektrode der gleichen Sensorvorrichtung vorteilhaft und verlässlich entgegengewirkt werden. Dies trägt zur Steigerung einer Lebensdauer der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen bei.
Bei einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung entfällt deshalb die herkömmliche Notwendigkeit, ihre mindestens eine Feder mit einer zum Bewirken einer hohen Rückstellkraft ausreichenden Federsteifigkeit auszubilden. Da die bei einem mechanischen Kontakt der seismischen Masse mit der mindestens einen Elektrode der gleichen Sensorvorrichtung auftretenden Adhäsionskräfte durch das erfindungsgemäße automatisierte Losrütteln der seismischen Masse von der jeweiligen Elektrode überwunden werden können, kann die mindestens eine Feder der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ein Design und eine Federsteifigkeit haben, welche eine gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte mechanische Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ermöglicht. Die gesteigerte mechanische Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung hat auch positive Auswirkungen auf die damit verbesserte Offsetstabilität der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung und ihre deshalb reduzierte Häufigkeit eines auftretenden Signalrauschens.
Im Unterschied zu den als Klebekraftverminderer bekannten Materialien des Stands der Technik, welche herkömmlicherweise zur Minderung der Adhäsionskraft beitragen sollen, unterliegt die zum Bewirken des automatisierten Losrüttelns eingesetzte Technologie der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (im Wesentlichen) keiner Alterung. Während sich ein als Klebekraftverminderer eingesetztes Material gemäß dem Stand der Technik im Laufe des Lebenszyklus verschlechtern kann, sind derartige Alterungseffekte bei einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung nicht zu befürchten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist die Elektronikeinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert, zu detektieren oder abzuschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung verstellten seismischen Masse und der einzigen Elektrode oder zumindest einer der Elektroden vorliegt, und zumindest dann das mindestens eine Spannungssignal zwischen der jeweiligen Elektrode und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode in ihre Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung versetzbar ist. Dies bewirkt das automatisierte Losrütteln der seismischen Masse von der jeweiligen Elektrode trotz des mechanischen Kontakts der seismischen Masse mit der jeweiligen Elektrode.
Vorteilhafterweise kann die Elektronikeinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, zumindest sofern das Vorliegen eines mechanischen Kontakts zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung verstellten seismischen Masse und der einzigen Elektrode oder zumindest einer der Elektroden einmalig oder mit einer Häufigkeit über einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit detektiert ist, eine Warnlichteinrichtung der Sensorvorrichtung zu aktivieren, eine Tonausgabeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Aussenden eines vorgegebenen Tonsignals zu aktivieren und/oder eine Anzeigeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Anzeigen eines vorgegebenen Anzeigesignals zu aktivieren. Einem Benutzer der hier beschriebenen Ausführungsform der Sensorvorrichtung kann damit mitgeteilt werden, ob die Sensorvorrichtung evtl. extremen Belastungen ausgesetzt war. Auf diese Weise besteht insbesondere die Möglichkeit, den Benutzer auf einen möglichen Fehlgebrauch der Sensorvorrichtung hinzuweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist die Elektronikeinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert, während eines Einschaltvorgangs der Sensorvorrichtung, während eines Transports der Sensorvorrichtung, während eines Öffnens der Sensorvorrichtung oder eines mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts, während eines Öffnens einer Verpackung der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Ausführung mindestens einer vorgegebenen Aktion der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Vorliegen mindestens eines vorgegebenen Zustands der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei einer von der Elektronikeinrichtung detektierten oder an die Elektronikeinrichtung bereitgestellten Beschleunigung der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Beschleunigungs-Normalwertebereichs, bei einer von der Elektronikeinrichtung detektierten oder an die Elektronikeinrichtung bereitgestellten Drehrate der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Drehraten-Normalwertebereichs und/oder während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Ablauf einer vorgegebenen oder festgelegten Wartezeit das mindestens eine Spannungssignal zwischen der einzigen Elektrode oder zumindest einer der Elektroden und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode in ihre Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung versetzbar ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist es somit nicht notwendig, das Vorliegen eines mechanischen Kontakts zwischen der seismischen Masse und der einzigen Elektrode oder zumindest einer der Elektroden der Sensorvorrichtung zu detektieren. Stattdessen kann immer dann, wenn ein erhöhtes Risiko für ein Vorliegen des mechanischen Kontakts besteht, unabhängig davon, ob der mechanische Kontakt tatsächlich vorliegt, das automatisierte Losrütteln der seismischen Masse von der jeweiligen Elektrode sichergestellt werden. Da bei der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung der Losrüttelvorgang derart gestaltet ist, dass er keine negativen Auswirkungen auf einen Betrieb der Sensorvorrichtung hat, ist seine Ausführbarkeit nicht auf das tatsächliche Vorliegen des mechanischen Kontakts zwischen der seismischen Masse und der jeweiligen Elektrode beschränkt.
Vorzugsweise ist die Elektronikeinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert, als das mindestens eine Spannungssignal jeweils ein Spannungssignal mit einer vorgegebenen Frequenz oder mindestens einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zwischen der einzigen Elektrode oder mindestens einer der Elektroden und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur anzulegen. Die vorgegebene Frequenz oder der vorgegebene Frequenzbereich können dabei so festgelegt sein, dass sie einer Grund-Eigenfrequenz eines aus der im mechanischen Kontakt mit der zumindest einen Elektrode vorliegenden seismischen Masse gebildeten Systems entsprechen. Über eine derartige resonante Anregung kann Energie in das System „gepumpt“ werden und die seismische Masse kann schnell freigerüttelt werden.
Beispielsweise kann die mindestens eine Elektrode derart federnd an der Halterungseinrichtung angebunden sein, dass eine Elektroden-Eigenfrequenz für eine harmonische Schwingung der jeweiligen Elektrode in Bezug zu der Halterungseinrichtung definiert ist, wobei die mindestens eine Frequenz des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz der mindestens einen Elektrode ist. Dies stellt sicher, dass die mindestens eine ohne einen mechanischen Kontakt mit der seismischen Masse vorliegende Elektrode mittels des jeweiligen Spannungssignals kaum zu Schwingungen angeregt wird. Demgegenüber tritt bei einem mechanischen Kontakt zwischen der seismischen Masse und der jeweiligen Elektrode ein Stromstärke-Abfall an einer zum Anlegen des jeweiligen Spannungssignals genutzten Leitung auf, woran der mechanische Kontakt mittels einer vergleichsweise kostengünstigen Elektronik verlässlich detektierbar ist. Deshalb muss bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Sensorvorrichtung auch keine aufwändige oder teure Sensorik zum Detektieren des mechanischen Kontakts eingesetzt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die seismische Masse über mindestens eine Feder derart an der Halterungseinrichtung angebunden sein, dass eine Grund-Eigenfrequenz für eine harmonische Schwingung der seismischen Masse in Bezug zu der Halterungseinrichtung unter Verbiegung der mindestens einen Feder definiert ist, wobei die mindestens eine Frequenz des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 größer als die Grund-Eigenfrequenz der seismischen Masse ist. Die mindestens eine Frequenz des mindestens einen Spannungssignals trifft in diesem Fall gut eine Grund-Eigenfrequenz des aus der im mechanischen Kontakt mit der mindestens einen Elektrode vorliegenden seismischen Masse gebildeten Systems, wodurch die oben schon beschriebene resonante Anregung zum Losrütteln der seismischen Masse bewirkbar ist.
In einer kostengünstigen Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist die seismische Masse derart an der ein Substrat umfassenden Halterungseinrichtung angebunden, dass die seismische Masse in Bezug zu der Halterungseinrichtung um eine vorgegebene Drehachse drehbar ist, wobei die seismische Masse eine Wippenstruktur mit einer bezüglich einer die Drehachse umfassenden und senkrecht zu einer Substratoberfläche des Substrats ausgerichteten Ebene asymmetrischen Masseverteilung ist. Die hier beschriebene kostengünstige Sensorvorrichtung kann vorteilhaft als Beschleunigungssensor eingesetzt werden.
Sofern die Halterungseinrichtung das Substrat mit der zu der mindestens einen Elektrode ausgerichteten Substratoberfläche umfasst, kann die mindestens eine Elektrode über je einen Isolierbereich aus mindestens einem elektrisch-isolierenden Material an der Substratoberfläche und/oder mindestens einer die Substratoberfläche zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht so angebunden sein, dass jeweils mindestens ein Luftspalt zwischen der mindestens einen Elektrode und der Substratoberfläche oder der mindestens einen Zwischenschicht vorliegt.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Betreiben einer Sensorvorrichtung gewährleistet. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der Sensorvorrichtung weitergebildet werden kann.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1a und 1b schematische Darstellungen eines herkömmlichen Beschleunigungssensors;
2a und 2b schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung; und
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung
2a und 2b zeigen schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung.
Die in 2a und 2b schematisch dargestellte Sensorvorrichtung hat eine Halterungseinrichtung 30, welche beispielhaft ein Substrat 32 umfasst/ist. Das Substrat 32 kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat, wie insbesondere ein Siliziumsubstrat, sein. Eine seismische Masse 34, welche an und/oder in der Halterungseinrichtung 30 angeordnet ist, ist derart an dem Substrat 32 angebunden, dass eine Substratoberfläche 32a des Substrats 32 zu der seismischen Masse 34 ausgerichtet ist und die seismische Masse 34 in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 verstellbar ist. Vorzugsweise ist die seismische Masse 34 über mindestens eine (in 2a und 2b schematisch wiedergegebene) Feder 36 derart an dem Substrat 32/der Halterungseinrichtung 30 angebunden, dass eine Grund-Eigenfrequenz f₃₄ für eine harmonische Schwingung der seismischen Masse 34 in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 unter Verbiegung der mindestens einen Feder 36 definiert ist. Unter der Grund-Eigenfrequenz der harmonischen Schwingung der seismischen Masse 34 ist im Weiteren die als Grundfrequenz bezeichnete Eigenfrequenz zu verstehen.
In dem Beispiel der 2a und 2b ist die seismische Masse 34 derart zwischen zwei Federn 36 an der Halterungseinrichtung 30 aufgehängt, dass die seismische Masse 34 in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 um eine vorgegebene Drehachse 38 drehbar ist. Beispielhaft weist die seismische Masse 34 auch eine Wippenstruktur/Wippenform mit einer asymmetrischen Masseverteilung bezüglich einer die seismische Masse 34 schneidenden Ebene 40 auf, wobei die Ebene 40 die Drehachse 38 umfasst und senkrecht zu der Substratoberfläche 32a des Substrats 32 ausgerichtet ist. Eine Beschleunigung der Sensorvorrichtung mit einer senkrecht zu der Substratoberfläche 32a ausgerichteten Beschleunigungskomponente ungleich Null bewirkt deshalb eine Drehung der seismischen Masse 34 um die Drehachse 38. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die in 2a und 2b bildlich wiedergegebene Ausbildung der seismischen Masse 34 nur beispielhaft zu interpretieren ist.
Zur Detektion einer Drehung der seismischen Masse 34 um die Drehachse 38 weist die Sensorvorrichtung der 2a und 2b auch zwei Sensorelektroden 42a und 42b auf, welche auf einer die Substratoberfläche 32a zumindest teilweise abdeckenden Isolierschicht 44 liegen. Während eine erste Sensorelektrode 42a der zwei Sensorelektroden 42a und 42b auf einer ersten Seite der Ebene 40 liegt, ist eine zweite Sensorelektrode 42b der zwei Sensorelektroden 42a und 42b auf einer zweiten Seite der Ebene 40 angeordnet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausstattung der Sensorvorrichtung mit den zwei Sensorelektroden 42a und 42b nur beispielhaft zu interpretieren ist.
Die Sensorvorrichtung hat auch mindestens eine weitere an und/oder in der Halterungseinrichtung 30 angeordnete Elektrode 46, welche im Weiteren als die mindestens eine Anschlagelektrode 46 bezeichnet wird. Die mindestens eine Anschlagelektrode 46 ist jeweils derart zu der seismischen Masse 34 angeordnet, dass die in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 verstellte seismische Masse 34 in einen mechanischen Kontakt mit der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 bringbar ist. In der Ausführungsform der 2a und 2b ist dies daran erkennbar, dass an einer zu der einzigen Anschlagelektrode 46 ausgerichteten Seite der seismischen Masse 34 eine hervorstehende Anschlagstruktur 48 ausgebildet ist. Bei einer Ausbildung der seismischen Masse 34 kann jedoch auch auf eine derartige Anschlagstruktur 48 verzichtet werden.
Außerdem ist die mindestens eine Anschlagelektrode 46 federnd an der Halterungseinrichtung 30 angebunden. Zusätzlich hat die Sensorvorrichtung eine Elektronikeinrichtung 50, welche dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zumindest zeitweise mindestens ein Spannungssignal zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung 30 fest angeordneten oder ausgebildeten Gegenelektrodenstruktur 52 anzulegen. Auf diese Weise ist/wird die jeweilige Anschlagelektrode 46 in eine mittels des Pfeils 54 in 2b wiedergegebene Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 versetzbar/versetzt. Das mittels der Elektronikeinrichtung 50 zwischen der jeweiligen Anschlagelektrode 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 angelegte Spannungssignal stellt sicher, dass die evtl. die jeweilige Anschlagelektrode 46 kontaktierende seismische Masse 34, wie in 2b dargestellt, automatisiert von der jeweiligen Anschlagelektrode 46 frei- oder losgeschüttelt wird. Selbst wenn gerade ein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 vorliegt, können die während des mechanischen Kontakts auftretenden Adhäsionskräfte mittels des automatisierten Losrüttelns überwunden werden. Man kann dies auch so umschreiben, dass ein Klebeereignis zwischen der seismischen Masse 34 und der jeweiligen Anschlagelektrode 46 mittels des Losschüttelns der seismischen Masse 34 von der jeweiligen Anschlagelektrode 46 schnell aufgehoben wird. Die vorteilhafte federnde Anbindung der mindestens einen Anschlagelektrode 46 an die Halterungseinrichtung 30 und die besondere Ausbildung/Programmierung der Elektronikeinrichtung 50 stellt somit sicher, dass kein unerwünschtes Anhaften/Kleben der seismischen Masse 34 an der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 einen Betrieb der Sensorvorrichtung längere Zeit beeinträchtigt. Die Sensorvorrichtung weist deshalb eine gesteigerte Lebensdauer auf.
Die mindestens eine Gegenelektrodenstruktur 52 kann beispielsweise eine in das Substrat 32 eingebrachte Dotierung 52 sein. Die mindestens eine Gegenelektrodenstruktur 52 ist darum auf einfache Weise und mit einem geringen Arbeitsaufwand an der Halterungseinrichtung 30 ausbildbar. Das Anlegen des mindestens einen Spannungssignals zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 steigert den Stromverbrauch der Sensorvorrichtung lediglich geringfügig. Außerdem kann die mindestens eine Anschlagelektrode 46 leicht so an der Halterungseinrichtung 30 positioniert werden, dass auch ein Versetzen der mindestens einen Anschlagelektrode 46 in ihre jeweilige Schwingbewegung mittels des mindestens einen Spannungssignals zu keinem mechanischen Kontakt der jeweiligen Anschlagelektrode 46 mit der sich in ihren üblichen Stellungen/Positionen vorliegenden seismischen Masse 34 führt. Liegt somit kein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 vor, so hat das Anlegen des mindestens einen Spannungssignals keinen/kaum einen Einfluss auf eine Verstellbarkeit der seismischen Masse 34 oder auf Bewegungen der seismischen Masse 34. Darum muss nicht befürchtet werden, dass ein häufiges Anlegen des mindestens einen Spannungssignals zu Beschädigungen oder Alterungseffekten an der seismischen Masse, wie beispielsweise zu einer Beschädigung/Alterung einer auf die seismische Masse 34 aufgebrachten Schutzschicht, führt. In der Regel wird somit die seismische Masse 34 durch das Anlegen des mindestens einen Spannungssignals weder gestört noch beeinträchtigt.
Vorzugsweise ist die Elektronikeinrichtung 50 dazu ausgelegt/programmiert, als das mindestens eine Spannungssignal jeweils ein Spannungssignal mit einer vorgegebenen Frequenz f oder mindestens einer Frequenz f innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 anzulegen. Durch Begrenzung der mindestens einen Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals auf einen vergleichsweise schmalbandigen Frequenzbereich kann ein Anregen von höheren oder parasitären Moden verhindert werden.
Außerdem ist die mindestens eine Anschlagelektrode 46 bevorzugter Weise derart federnd an der Halterungseinrichtung 30 angebunden, dass eine Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ für eine harmonische Schwingung der jeweiligen Anschlagelektrode 46 in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 definiert ist. Unter der Elektroden-Eigenfrequenz der harmonischen Schwingung der jeweiligen Anschlagelektrode 46 ist im Weiteren die als Grundfrequenz bezeichnete Eigenfrequenz jeweiligen Anschlagelektrode 46 zu verstehen.
In diesem Fall ist die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals vorzugsweise um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ der mindestens einen Anschlagelektrode 46, so das gilt: 2,5 f < f₄₆. Sofern die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ der mindestens einen Anschlagelektrode 46 ist, führt das jeweils anliegende Spannungssignal bei einem fehlenden mechanischen Kontakt der jeweiligen Anschlagelektrode 46 mit der seismischen Masse 34 nicht/kaum zu Schwingungen der Anschlagelektrode 46. Wenn die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ der mindestens einen Anschlagelektrode 46 ist, tritt während eines Anlegens des mindestens einen Spannungssignals zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 auch kaum ein Stromstärke-Abfall in mindestens einer zum Anlegen des mindestens einen Spannungssignals genutzten Leitung auf.
Da die mindestens eine Anschlagelektrode 46 verlässlich mit einer genau definierten Steifigkeit ausgebildet werden kann und in der Regel eine (verglichen mit der seismischen Masse 34) relativ geringe Masse aufweist, kann die jeweilige Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ der mindestens einen Anschlagelektrode 46 leicht so hoch festgelegt werden, dass die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz f₄₆ der mindestens einen Anschlagelektrode 46 ist.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals außerdem um zumindest einen Faktor von 2,5 größer als die Grund-Eigenfrequenz f₃₄ der seismischen Masse, so das gilt: f > 2,5 f₃₄. Dies ist leicht bewirkbar, da die Grund-Eigenfrequenz f₃₄ der seismischen Masse 34 in der Regel aufgrund ihrer (insbesondere verglichen mit der mindestens einen Anschlagelektrode 46) relativ großen Masse einen vergleichsweise geringen Wert aufweist. Die Grund-Eigenfrequenz f₃₄ der seismischen Masse 34 kann beispielsweise in einem Bereich von 1 kHz bis 5 kHz liegen.
Ein aus der seismischen Masse 34 mit mechanischem Kontakt zu der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 gebildetes System hat aufgrund der „zusätzlichen Fixierung“ eine Grund-Eigenfrequenz f_system, welche über der Grund-Eigenfrequenz f₃₄ der seismischen Masse 34 liegt. Im Weiteren wird das System aus der seismischen Masse 34 mit mechanischem Kontakt zu der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 als Masse-Elektroden-System bezeichnet.) Bevorzugter Weise ist die Steifigkeit der mindestens einen Anschlagelektrode 46 derart festgelegt, dass die damit bewirkte „zusätzliche Fixierung“ des Masse-Elektroden-Systems die Grund-Eigenfrequenz f_system des Masse-Elektroden-Systems nicht über das 25-fache der Grund-Eigenfrequenz f₃₄ der seismischen Masse 34 steigert, so das gilt: f_system < 25 f₃₄.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals jeweils so gewählt, dass sie (nahezu) der Grund-Eigenfrequenz f_system des jeweiligen Masse-Elektroden-Systems entspricht. Das mindestens eine Spannungssignal bewirkt in diesem Fall eine resonante Anregung des Masse-Elektroden-Systems, wodurch die jeweilige Anschlagelektrode 46 zu resonanten Schwingungen mit hoher Amplitude und damit guten Freirütteleigenschaften angeregt wird. Die jeweilige Anschlagelektrode 46 kann auf diese Weise häufig zu resonanten Schwingungen mit Amplituden von mindestens 50 nm, insbesondere zu Amplituden von mindestens 200 nm, angeregt werden. Derartige resonanten Schwingungen bewirken ein starkes Freischütteln der seismischen Masse 34 bei Vorliegen des mechanischen Kontakts zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46. Sofern die mindestens eine Frequenz f des mindestens einen Spannungssignals (nahezu) der Grund-Eigenfrequenz f_system des jeweiligen Masse-Elektroden-Systems entspricht, tritt in der Regel auch ein deutlicher Stromstärke-Abfall in der mindestens einen zum Anlegen des mindestens einen Spannungssignals genutzten Leitung auf.
Die Elektronikeinrichtung 50 kann dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, vor einem Anlegen des mindestens einen Spannungssignals zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 erst zu detektieren oder abzuschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 verstellten seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 vorliegt. Die Elektronikeinrichtung 50 kann dann zumindest beim Detektieren oder Schätzen, dass ein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 (tatsächlich) vorliegt, dazu ausgelegt/programmiert sein, das mindestens eine Spannungssignal zwischen der jeweiligen Anschlagelektrode 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 anzulegen, wodurch die jeweilige Anschlagelektrode 46 in ihre Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 versetzbar ist/versetzt wird.
Alternativ oder ergänzend kann die Elektronikeinrichtung 50 auch dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, während eines Einschaltvorgangs der Sensorvorrichtung, während eines Transports der Sensorvorrichtung, während eines Öffnens der Sensorvorrichtung oder eines mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts und während eines Öffnens einer Verpackung der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Ausführung mindestens einer vorgegebenen Aktion der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Vorliegen mindestens eines vorgegebenen Zustands der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei einer von der Elektronikeinrichtung 50 detektierten oder an die Elektronikeinrichtung 50 bereitgestellten Beschleunigung der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Beschleunigungs-Normalwertebereichs, bei einer von der Elektronikeinrichtung 50 detektierten oder an die Elektronikeinrichtung 50 bereitgestellten Drehrate der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Drehraten-Normalwertebereichs und/oder während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Ablauf einer vorgegebenen oder festgelegten Wartezeit das mindestens eine Spannungssignal zwischen der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 anzulegen. Auf ein Detektieren oder Abschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 vorliegt, kann somit häufig auch verzichtet werden, indem vorsorglich immer dann, wenn ein erhöhtes Risiko für ein „Anstoßen“ der seismischen Masse 34 an der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 besteht, ein unerwünschtes Haften der seismischen Masse 34 an der jeweiligen Anschlagelektrode 46 durch einen Freischüttelvorgang aufgehoben/verhindert wird. Eine Ausstattung der Sensorvorrichtung mit einer Sensorik zum Detektieren oder Abschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 (tatsächlich) vorliegt, ist deshalb meistens nicht notwendig.
Insbesondere beim Einschalten der Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung häufig Belastungen ausgesetzt, welche das Auftreten eines mechanischen Kontakts zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder mindestens einer der Anschlagelektroden 46 wahrscheinlicher machen. Entsprechend treten auch während eines Transports der Sensorvorrichtung, während eines Öffnens der Sensorvorrichtung oder des mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts und während eines Öffnens der Verpackung der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts häufig Erschütterungen auf, welche ein „Anstoßen“ der seismischen Masse 34 an der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 auslösen können. In allen hier beschriebenen Situationen kann jedoch mittels des mindestens einen angelegten Spannungssignals dafür (vor-)gesorgt werden, dass ein evtl. auftretender mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der jeweiligen Anschlagelektrode 46 schnell aufgehoben wird. Ein Transport der Sensorvorrichtung, ein Öffnen der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts und ein Öffnen der Verpackung der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts können beispielsweise anhand einer Beschleunigung der Sensorvorrichtung und/oder einer Drehrate der Sensorvorrichtung erkannt werden.
Als Beispiel für die vorgegebene Aktion der Sensorvorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Geräts, ist ein Landeanflug einer mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Flugdrohne aufgeführt. Insbesondere wenn beim Landeanflug kurz über dem Boden Propeller der Flugdrohne abgestellt werden, besteht ein hohes Risiko für ein „Anstoßen“ der seismischen Masse 34 an der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46, und damit für ein unerwünschtes Kleben der seismischen Masse 34. Mittels des mindestens einen angelegten Spannungssignals kann jedoch vorgesorgt werden, dass ein Klebeereignis, selbst wenn der Landeanflug als effektiver Sturz ausgeführt wird, nicht eintritt. Der vorgegebene Zustand der Sensorvorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Geräts ist z.B. ein Schalten einer mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Aktionskamera (Action-Cam) in einen Sportmodus oder in einen Modus mit einer Auswirkungen von Bewegungen korrigierenden Bildstabilisation. Auch in diesem Fall kann mittels des mindestens einen Spannungssignals sichergestellt werden, dass kein unerwünschtes Haften der seismischen Masse 34 auftritt.
Auch bei einer Beschleunigung der Sensorvorrichtung außerhalb des vorgegebenen Beschleunigungs-Normalwertebereichs und/oder bei einer Drehrate der Sensorvorrichtung außerhalb des vorgegebenen Drehraten-Normalwertebereichs ist die Sensorvorrichtung meistens hohen Belastungen ausgesetzt, weshalb das Anlegen des mindestens einen Spannungssignals zum Starten der oben beschriebenen Losrüttelprozedur in diesem Fall oft sinnvoll ist. Eine Beschleunigung mit einem Betrag über 0,1g deutet z.B. auf ein Fallen der Sensorvorrichtung hin, so dass bei einem folgenden Aufprall der Sensorvorrichtung ein gesteigertes Risiko für ein „Anstoßen“ der seismischen Masse 34 an der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 besteht.
Durch Anlegen des mindestens einen Spannungssignals während des vorgegebenen Zeitintervalls nach Ablauf der vorgegebenen oder festgelegten Wartezeit ist eine zyklische Losrüttelprozedur ausführbar. Evtl. kann die Wartezeit unter Berücksichtigung einer an der Sensorvorrichtung gemessenen physikalischen Größe, wie beispielsweise einer Bewegungsgeschwindigkeit der Sensorvorrichtung, bestimmt/festgelegt werden.
Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Elektronikeinrichtung 50 auch dazu ausgelegt/programmiert sein, zumindest sofern das Vorliegen eines mechanischen Kontakts zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung 30 verstellten seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 einmalig oder mit einer Häufigkeit über einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit detektiert ist, eine Warnlichteinrichtung der Sensorvorrichtung zu aktivieren, eine Tonausgabeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Aussenden eines vorgegebenen Tonsignals zu aktivieren und/oder eine Anzeigeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Anzeigen eines vorgegebenen Anzeigesignals zu aktivieren. Ein Benutzer der Sensorvorrichtung kann somit darüber informiert werden, dass seine Benutzung der Sensorvorrichtung zu einer hohen Belastung der Sensorvorrichtung führt, was evtl. auf eine unsachgemäße Benutzung der Sensorvorrichtung, bzw. des mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts, zurückzuführen ist.
Es wird hier auch darauf hingewiesen, dass zum Detektieren eines mechanischen Kontakts zwischen der seismischen Masse und der jeweiligen Anschlagelektrode 46 auch das mindestens eine zwischen der jeweiligen Anschlagelektrode 46 und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 52 angelegte Spannungssignal genutzt werden kann. Häufig ist an einem Stromstärke-Abfall in der mindestens einen zum Anlegen des mindestens einen Spannungssignals genutzten Leitung der vorliegende mechanische Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der jeweiligen Anschlagelektrode 46 erkennbar. Durch die resonante Anregung des Masse-Elektroden-Systems wird mehr Energie in die Anregung der jeweiligen Anschlagelektrode 46 zu harmonischen Schwingungen entzogen. Ein derartiger Stromstärke-Abfall in der mindestens einen zum Anlegen des mindestens einen Spannungssignals genutzten Leitung ist außerdem bereits mittels einer relativ kostengünstigen Elektronik erkennbar. Auf eine Ausstattung der Sensorvorrichtung mit einer aufwendigen Sensorik zum Detektieren oder Abschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der seismischen Masse 34 und der einzigen Anschlagelektrode 46 oder zumindest einer der Anschlagelektroden 46 (tatsächlich) vorliegt, kann deshalb auch häufig dann verzichtet werden, wenn der Benutzter der Sensorvorrichtung mittels der Warnlichteinrichtung, der Tonausgabeeinrichtung und/oder der Anzeigeeinrichtung auf seine unsachgemäße Benutzung der Sensorvorrichtung, bzw. des mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts, hingewiesen werden soll.
In der Ausführungsform der 2a und 2b ist die mindestens eine Anschlagelektrode 46 über je einen Isolierbereich 56 aus mindestens einem elektrisch-isolierenden Material an der Substratoberfläche 32a so angebunden ist, dass jeweils mindestens ein Luftspalt 58 zwischen der mindestens einen Anschlagelektrode 46 und der Substratoberfläche 32a vorliegt. Alternativ kann die mindestens eine Anschlagelektrode 46 über je den einen Isolierbereich 56 auch an mindestens einer die Substratoberfläche 32a zumindest teilweise abdeckenden (nicht skizzierten) Zwischenschicht so angebunden sein, dass zwischen der mindestens einen Anschlagelektrode 46 und der mindestens einen Zwischenschicht jeweils der mindestens eine Luftspalt 58 vorliegt. Der jeweilige Isolierbereich 56 aus dem mindestens einen elektrisch-isolierenden Material kann insbesondere aus der zum elektrischen Isolieren der Sensorelektroden 42a und 42b genutzten Isolierschicht 44 herausstrukturiert sein. Die federnde Anbindung der mindestens einen Anschlagelektrode 46 ist somit leicht ausbildbar.
Lediglich beispielhaft ist die Sensorvorrichtung der 2a und 2b ein Beschleunigungssensor. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der Sensorvorrichtung nicht auf diesen Sensortyp beschränkt ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.
Das im Weiteren beschriebene Verfahren ist mit (nahezu) jeder Sensorvorrichtung ausführbar, welche mit einer Halterungseinrichtung, einer verstellbar an und/oder in der Halterungseinrichtung angebundenen seismischen Masse und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung angeordneten Elektrode ausgestattet ist. Meistens ist die mindestens eine Elektrode bei einer derartigen Sensorvorrichtung jeweils derart zu der seismischen Masse angeordnet, dass die in Bezug zu der Halterungseinrichtung verstellte seismische Masse in einem mechanischen Kontakt mit der einzigen Elektrode oder zumindest einer der Elektroden vorliegen kann.
Als Verfahrensschritt S1 des Verfahrens wird zumindest zeitweise mindestens ein Spannungssignal zwischen der mindestens einen federnd an der Halterungseinrichtung angebundene Elektrode und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung fest angeordneten oder ausgebildeten Gegenelektrodenstruktur angelegt. Dies löst einen Schritt S2 aus, in welchem die jeweilige Elektrode in eine Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung versetzt wird. Sofern die seismische Masse während des Schritts S2 die jeweilige Elektrode tatsächlich mechanisch kontaktiert, wird ein Klebeereignis zwischen der seismischen Masse und der jeweiligen Elektrode mittels des Losschüttelns der seismischen Masse von der jeweiligen Elektrode verhindert oder schnell aufgehoben. Damit bewirkt auch das hier beschriebene Verfahren die oben schon erläuterten Vorteile.

Claims

Sensorvorrichtung mit: einer Halterungseinrichtung (30); einer Elektronikeinrichtung (50); einer seismischen Masse (34), welche derart an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, dass die seismische Masse (34) in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellbar ist; und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) angeordneten Elektrode (46), welche jeweils derart zu der seismischen Masse (34) angeordnet ist, dass die in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellte seismische Masse (34) in einen mechanischen Kontakt mit der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden bringbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (46) federnd an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist; und die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zumindest zeitweise mindestens ein Spannungssignal zwischen der einzigen Elektrode (46) oder mindestens einer der Elektroden und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) fest angeordneten oder ausgebildeten Gegenelektrodenstruktur (52) anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode (46) in eine Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) versetzbar ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zu detektieren oder abzuschätzen, ob ein mechanischer Kontakt zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellten seismischen Masse (34) und der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden vorliegt, und zumindest dann das mindestens eine Spannungssignal zwischen der jeweiligen Elektrode (46) und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur (52) anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode (46) in ihre Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) versetzbar ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, zumindest sofern das Vorliegen eines mechanischen Kontakts zwischen der in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellten seismischen Masse (34) und der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden einmalig oder mit einer Häufigkeit über einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit detektiert ist, eine Warnlichteinrichtung der Sensorvorrichtung zu aktivieren, eine Tonausgabeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Aussenden eines vorgegebenen Tonsignals zu aktivieren und/oder eine Anzeigeeinrichtung der Sensorvorrichtung zum Anzeigen eines vorgegebenen Anzeigesignals zu aktivieren.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, während eines Einschaltvorgangs der Sensorvorrichtung, während eines Transports der Sensorvorrichtung, während eines Öffnens der Sensorvorrichtung oder eines mit der Sensorvorrichtung ausgestatteten Geräts, während eines Öffnens einer Verpackung der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Ausführung mindestens einer vorgegebenen Aktion der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei Vorliegen mindestens eines vorgegebenen Zustands der Sensorvorrichtung oder des damit ausgestatteten Geräts, bei einer von der Elektronikeinrichtung (50) detektierten oder an die Elektronikeinrichtung (50) bereitgestellten Beschleunigung der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Beschleunigungs-Normalwertebereichs, bei einer von der Elektronikeinrichtung (50) detektierten oder an die Elektronikeinrichtung (50) bereitgestellten Drehrate der Sensorvorrichtung außerhalb eines vorgegebenen Drehraten-Normalwertebereichs und/oder während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Ablauf einer vorgegebenen oder festgelegten Wartezeit das mindestens eine Spannungssignal zwischen der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur (52) anzulegen, wodurch die jeweilige Elektrode (46) in ihre Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) versetzbar ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronikeinrichtung (50) dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, als das mindestens eine Spannungssignal jeweils ein Spannungssignal mit einer vorgegebenen Frequenz oder mindestens einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zwischen der einzigen Elektrode (46) oder mindestens einer der Elektroden und der mindestens einen zugeordneten Gegenelektrodenstruktur (52) anzulegen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Elektrode (46) derart federnd an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, dass eine Elektroden-Eigenfrequenz für eine harmonische Schwingung der jeweiligen Elektrode (46) in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) definiert ist, und wobei die mindestens eine Frequenz des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 kleiner als die mindestens eine Elektroden-Eigenfrequenz der mindestens einen Elektrode (46) ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die seismische Masse (34) über mindestens eine Feder (36) derart an der Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, dass eine Grund-Eigenfrequenz für eine harmonische Schwingung der seismischen Masse (34) in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) unter Verbiegung der mindestens einen Feder (36) definiert ist, und wobei die mindestens eine Frequenz des mindestens einen Spannungssignals um zumindest einen Faktor von 2,5 größer als die Grund-Eigenfrequenz der seismischen Masse (34) ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die seismische Masse (34) derart an der ein Substrat (32) umfassenden Halterungseinrichtung (30) angebunden ist, dass die seismische Masse (34) in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) um eine vorgegebene Drehachse (38) drehbar ist, und wobei die seismische Masse (34) eine Wippenstruktur mit einer bezüglich einer die Drehachse (38) umfassenden und senkrecht zu einer Substratoberfläche (32a) des Substrats (32) ausgerichteten Ebene (40) asymmetrischen Masseverteilung ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterungseinrichtung (30) das Substrat (32) mit der zu der mindestens einen Elektrode (46) ausgerichteten Substratoberfläche (32a) umfasst, und wobei die mindestens eine Elektrode (46) über je einen Isolierbereich (56) aus mindestens einem elektrisch-isolierenden Material an der Substratoberfläche (32a) und/oder mindestens einer die Substratoberfläche (32a) zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht so angebunden ist, dass jeweils mindestens ein Luftspalt (58) zwischen der mindestens einen Elektrode (46) und der Substratoberfläche (32a) oder der mindestens einen Zwischenschicht vorliegt.
Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung mit einer Halterungseinrichtung (30), einer verstellbar an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) angebundenen seismischen Masse (34) und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) angeordneten Elektrode (46), welche jeweils derart zu der seismischen Masse (34) angeordnet ist, dass die in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) verstellte seismische Masse (34) in einen mechanischen Kontakt mit der einzigen Elektrode (46) oder zumindest einer der Elektroden bringbar ist, gekennzeichnet durch den Schritt, dass: Zumindest zeitweise mindestens ein Spannungssignal zwischen der mindestens einen federnd an der Halterungseinrichtung (30) angebundene Elektrode (46) und mindestens einer an und/oder in der Halterungseinrichtung (30) fest angeordneten oder ausgebildeten Gegenelektrodenstruktur (52) angelegt wird (S1), wodurch die jeweilige Elektrode (46) in eine Schwingbewegung in Bezug zu der Halterungseinrichtung (30) versetzt wird (S2).