DE10260087A1

DE10260087A1 - Miniature acceleration sensor, e.g. for use with the disk drive of a portable computer, has an inertial mass that moves relative to piezoelectric segments such that opposing polarizations are generated in each segment

Info

Publication number: DE10260087A1
Application number: DE2002160087
Authority: DE
Inventors: Sergej Dr. Lopatin
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Acceleration sensor has at least an inertial mass (7) and at least a receiver unit, whereby the inertial mass moves (8) in response to an acceleration with the movement detected by a piezoelectric unit (1) with at least one outer surface. The piezoelectric unit has at least two segments the surfaces of which are in contact with the mass and which have different, essentially opposite polarization directions. The force exerted by the mass on the piezoelectric unit has at least two force components that essentially act in opposite directions.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor mit mindestens einer trägen Masse und mindestens einer Empfangseinheit, wobei die träge Masse aufgrund einer Beschleunigung eine Bewegung ausführt.The invention relates to a Accelerometer with at least one inertial mass and at least one Receiving unit, the sluggish Mass moves due to acceleration.

Das Patent DE 195 09 179 beschreibt einen Beschleunigungssensor, bei dem auf einem Substrat ein piezo-elektrisches Element aufgebracht ist, das von einem Gewicht bedeckt wird. Das piezo-elektrische Element weist mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen auf. Die Polarisationsrichtungen liegen entweder in der Elementenebene oder in der Elementendickenrichtung. Durch eine Beschleunigung übt das Gewicht Kräfte auf das piezo-elektrische Element auf, woraus sich ableitbare elektrische Signale ergeben. Die Bereiche auf der Seite des Gewichts sind jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden. An den Bereichen auf der Substratseite befinden sich die Elektroden für die Ableitung der detektierten Signale. D.h. ersetzt man die einzelnen piezoelektrischen Elemente durch Kondensatoren, so sind sie quasi in Reihe geschaltet und die Spannung zwischen den äußeren Platten wird abgegriffen. Sind die Polarisationsrichtungen der Bereiche des piezo-elektrischen Elements einander entgegengesetzt, so lässt sich eine Beschleunigung messen, die in einer Richtung parallel zur Polarisationsrichtung wirkt. Dabei werden die Scherkräfte ausgenutzt, die sich durch die Wirkung der Beschleunigung auf das Gewicht in den piezo-elektrischen Elementen ergeben. Sind die Polarisationsrichtungen parallel, so wirkt die messbare Beschleunigung in der Rotationsrichtung um eine Achse, die senkrecht auf der Polarisationsrichtung steht. Ziel des Patentes ist es, dass die Ausgestaltung möglichst klein und platzsparend ist, so dass sie sich z.B. für Laufwerke von tragbaren Computern eignet.The patent DE 195 09 179 describes an acceleration sensor in which a piezoelectric element is applied to a substrate and is covered by a weight. The piezoelectric element has several areas with different polarization directions. The polarization directions lie either in the element plane or in the element thickness direction. When accelerated, the weight exerts forces on the piezoelectric element, which results in derivable electrical signals. The areas on the side of the weight are each connected to one another in an electrically conductive manner. The electrodes for the derivation of the detected signals are located on the areas on the substrate side. Ie if the individual piezoelectric elements are replaced by capacitors, they are virtually connected in series and the voltage between the outer plates is tapped. If the directions of polarization of the regions of the piezoelectric element are opposite to one another, then an acceleration can be measured which acts in a direction parallel to the direction of polarization. The shear forces resulting from the effect of the acceleration on the weight in the piezoelectric elements are used. If the polarization directions are parallel, the measurable acceleration acts in the direction of rotation about an axis that is perpendicular to the direction of polarization. The aim of the patent is that the design is as small and space-saving as possible, so that it is suitable, for example, for drives on portable computers.

Nachteilig an diesem Patent ist, dass besondere Ausgestaltungen der Leiterplatten erforderlich sind. Weiterhin werden die Bereiche auf Seiten des Gewichts direkt leitend miteinander verbunden, wodurch sich nur die halbe elektrische Ladung ergibt, die sich aus der Beschleunigung ergeben könnte, wenn die Bereiche jeweils ein elektrisches Signal mit dem gleichen Vorzeichen erzeugen würden.The disadvantage of this patent is that that special designs of the circuit boards are required. Furthermore, the areas on the weight side become directly conductive connected to each other, resulting in only half the electrical charge that could result from the acceleration if the areas each have an electrical signal with the same sign would generate.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschleunigung mit einer einfachen und möglichst robusten Konstruktion zu messen.The object of the invention is a Acceleration with a simple and robust construction to eat.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung derart gelöst, dass in der Empfangseinheit mindestens eine Piezoeinheit mit mindestens einer Außenfläche vorgesehen ist, über die die träge Masse mit der Piezoeinheit verbunden ist, und die aus mindestens zwei Segmenten mit unterschiedlichen Polarisationen besteht, wobei die Polarisationsrichtungen einander im Wesentlichen entgegengerichtet sind, und dass die träge Masse derartig beschaffen, angeordnet und/oder mit der Piezoeinheit verbunden ist, dass eine Kraft, die die träge Masse auf die Piezoeinheit ausübt, aus mindestens zwei unterschiedlichen Kraftkomponenten besteht, wobei die Kraftkomponenten im Wesentlichen einander entgegengerichtet sind.The object is achieved by the invention so solved that in the receiving unit at least one piezo unit with at least provided an outer surface is about the the sluggish Mass is connected to the piezo unit, and which consists of at least consists of two segments with different polarizations, where the polarization directions are essentially opposite to each other are and that the sluggish Obtain mass in such a way, arranged and / or with the piezo unit is connected that a force exerted by the inertial mass on the piezo unit there is at least two different force components, whereby the force components are essentially opposite to each other.

Eine praktische Ausgestaltung sieht vor, dass die Polarisationsrichtungen und die Richtungen der Kraftkomponenten im Wesentlichen parallel und/oder gleich sind. Liegen also die Polarisationsrichtungen in einer Ebene senkrecht zur Außenfläche, so wirken auch die Kraftkomponenten senkrecht dazu. Es treten also keine Scherkräfte auf.A practical design looks before that the polarization directions and the directions of the force components are substantially parallel and / or the same. So are the polarization directions in a plane perpendicular to the outer surface, see above the force components also act perpendicular to it. So it occurs no shear forces on.

Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Empfangseinheit mindestens eine Piezoeinheit mit mindestens einer Außenfläche vorgesehen ist, über die die träge Masse mit der Piezoeinheit verbunden ist, und dass die träge Masse derartig beschaffen, angeordnet und/oder mit der Piezoeinheit verbunden ist, dass eine Kraft, die die träge Masse auf die Piezoeinheit ausübt, aus mindestens zwei unterschiedlichen Kraftkomponenten besteht, und dass die Außenfläche aus mindestens zwei Segmenten besteht, die aufgrund der Kraftkomponenten, die auf die Segmente wirken, jeweils ein elektrisches Signal erzeugen, wobei die Vorzeichen der elektrischen Signale der einzelnen Segmente auf der Außenfläche gleich sind.The object is also achieved according to the invention solved, that in the receiving unit at least one piezo unit with at least provided an outer surface is about the the sluggish Mass is connected to the piezo unit, and that the inert mass procured in this way, arranged and / or connected to the piezo unit is that a force that is sluggish Exerts mass on the piezo unit, consists of at least two different force components, and that the outer surface from consists of at least two segments, which are due to the force components, that act on the segments each produce an electrical signal, where the signs of the electrical signals of the individual segments the outer surface are the same.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die unterschiedlichen Kraftkomponenten im Wesentlichen einander entgegengerichtet sind. Ein Beispiel dafür ist, dass die träge Masse eine Kippbewegung ausführt, so dass auf ein Segment ein Druck und auf ein anderes Segment ein Zug wirkt. Es kann sich jedoch auch um eine Drehbewegung der trägen Masse handeln.An embodiment includes that the different force components essentially mutually are opposed. An example of this is that the inert mass performs a tilting movement so press one segment and another segment Train works. However, it can also be a rotational movement of the inertial mass act.

Eine nützliche Realisierung sieht vor, dass die Segmente symmetrisch zueinander ausgestaltet sind. Es kann sich beispielsweise um zwei Hälften eines Zylinders handeln. Damit wird erreicht, dass Kräfte, die nicht auf die bezeichneten Außenflächen wirken, sich in ihrer Wirkung gerade kompensieren. Die Idee ist, dass die Segmente quasi miteinander kurzgeschlossen sind. Somit ist der Beschleunigungsssnsor relativ unempfindlich gegen z.B. transversale Kräfte. In dem Fall, dass gleiche Kräfte auf die Segmente auf den bezeichneten Außenflächen wirken, gibt es durch die symmetrische Ausgestaltung ebenfalls keine elektrischen Signale. Somit werden auch pyroelektrische Effekte vermieden, wodurch der Sensor auch in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzbar ist. Diese Ausgestaltung füht dazu, dass der Sensor nur in eine Beschleunigungsrichtung empfindlich ist. Weiterhin ergibt sich keine pyroelektrische Ladung, wenn der Sensor bei einem Temperaturgradienten eingesetzt wird.See a useful realization before that the segments are symmetrical to each other. For example, it can be two halves of a cylinder. This ensures that forces that do not affect the designated outer surfaces, Just compensate for the effect. The idea is that the segments are quasi are shorted together. This is the acceleration sensor relatively insensitive to e.g. transverse forces. In the event that same personnel act on the segments on the designated outer surfaces the symmetrical design also no electrical signals. This also avoids pyroelectric effects, which means that Sensor also in potentially explosive atmospheres Areas can be used. This configuration means that the sensor only is sensitive in an acceleration direction. Furthermore results there is no pyroelectric charge when the sensor is at a temperature gradient is used.

Eine nützliche Ausgestaltung beinhaltet, dass die unterschiedlichen Kraftkomponenten im Wesentlichen jeweils auf unterschiedliche Segmente ausgeübt werden. Wirken unterschiedliche Kraftkomponenten auf das gleiche Segment, so zeigt sich ein Effekt nur, wenn die Beträge der Kraftkomponenten unterschiedlich sind.A useful embodiment includes that the different force components are essentially exerted on different segments. Different Kraftkom effect components on the same segment, an effect can only be seen if the amounts of the force components are different.

Eine sinnvolle Weiterbildung sieht vor, dass mindestens eine Elektrode vorgesehen ist, die mit mindestens zwei unterschiedlichen Segmenten auf der Außenfläche leitend verbunden ist. Dies ermöglicht es, die elektrischen Signale abzuleiten, wobei sich daraus auch eine Parallelschaltung der Kapazitäten der Segmente ergibt, da die elektrischen Signale der einzelnen Segmente jeweils das gleiche Vorzeichen tragen. Der große Unterschied zu Patent DE 19 1 09 179 besteht eben auch darin, dass die einzelnen Segmente nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet werden, wodurch sich die Kapazität und somit die elektrische Ladung als Ganzes, die abgreifbar ist, erhöht.A useful further development provides that at least one electrode is provided, which is conductively connected to at least two different segments on the outer surface. This makes it possible to derive the electrical signals, which also results in a parallel connection of the capacitances of the segments, since the electrical signals of the individual segments each have the same sign. The big difference to patent DE 19 1 09 179 consists in the fact that the individual segments are not connected in series but in parallel, which increases the capacitance and thus the electrical charge as a whole, which can be tapped off.

Eine sinnvolle Realisierung beinhaltet, dass die Piezoeinheit mindestens zwei Außenflächen aufweist, die einander im Wesentlichen gegenüberliegen, dass mindestens zwei Elektroden vorgesehen sind, die auf unterschiedlichen Außenflächen jeweils mit mindestens zwei unterschiedlichen Segmenten leitend verbunden sind, und dass das elektrische Signal zwischen den beiden Elektroden als Maß für die Beschleunigung benutzt wird. Die Piezoeinheit hat also oben und unten jeweils eine Außenfläche mit unterschiedlichen Segmenten. Die elektrischen Signale der Segmente tragen auf den Außenflächen jeweils das gleiche Vorzeichen. Die Vorzeichen der elektrischen Signale zweier einander gegenüberliegender Außenflächen einer Piezoeinheit sind jedoch unterschiedlich. Wird z.B. eine Spannung zwischen diesen beiden Elektroden gemessen, so ist dies ein Maß für die Beschleunigung, die auf die träge Masse gewirkt hat. Es besteht auch die Möglichkeit, dass eine Elektrode geerdet wird.A meaningful realization includes that the piezo unit has at least two outer surfaces that face each other essentially oppose that at least two electrodes are provided, which are on different Outside surfaces with each at least two different segments are conductively connected, and that the electrical signal between the two electrodes as Measure of the acceleration is used. The piezo unit has one at the top and one at the bottom Outer surface with different segments. The electrical signals of the segments wear that on the outer surfaces same sign. The signs of the electrical signals of two mutually opposite outer surfaces of one Piezo units are different, however. E.g. a tension measured between these two electrodes, so this is a measure of the acceleration, the on the sluggish Mass worked. There is also the possibility of an electrode is grounded.

Eine nützliche Umsetzung sieht vor, dass in der Empfangseinheit mindestens ein Stapel vorgesehen ist, der aus mindestens zwei Piezoeinheiten besteht, die elektrisch parallel und mechanisch in Reihe geschaltet sind und/oder die so angeordnet sind, dass sich eine Signal- und/oder Kraftverstärkung ergibt. Die elektrischen Signale der Segmente werden also dadurch verstärkt, dass mehrere Piezoeinheiten miteinander zu einem Stapel verbunden werden. Dies entspricht dem Fall, dass eine Piezoeinheit mit einer höheren Dicke verwendet wird. Mehrere dünnere Piezoeinheiten haben meist den Vorteil, kostengünstiger zu sein als eine einzige Einheit gleicher Dicke.A useful implementation provides that at least one stack is provided in the receiving unit, which consists of at least two piezo units that are electrically parallel and are mechanically connected in series and / or arranged in this way are that there is a signal and / or force amplification. The electrical Signals of the segments are thus amplified by the fact that several piezo units are connected to one another be connected to a stack. This corresponds to the case that a piezo unit with a higher one Thickness is used. Several thinner Piezo units usually have the advantage of being cheaper than a single one Unit of the same thickness.

Eine nützliche Realisierung beinhaltet, dass zwei träge Massen und zwei Piezoeinheiten vorgesehen sind, wobei die trägen Massen jeweils mit einer Außenfläche einer Piezoeinheit verbunden sind, und wobei die Bewegungen, die die trägen Massen aufgrund der Beschleunigung ausführen, im Wesentlichen die gleiche Richtung haben. Dies ermöglicht es, dass durch eine Beschleunigung zwei träge Massen bewegt und dass dadurch die elektrischen Signale verdoppelt werden.A useful realization includes that two sluggish Masses and two piezo units are provided, the inertial masses each with an outer surface of one Piezounit are connected, and being the movements that the inert masses because of the acceleration, have essentially the same direction. This enables that by moving two inert masses and that the electrical signals are doubled.

Die vorgestellten Ausführungen des Sensors stellen keine Beschränkung dar, sondern sind nur Beispiele, um das Prinzip zu verdeutlichen.The presented versions of the sensor pose no restriction but are only examples to illustrate the principle.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on the following Drawings closer explained. It shows:

1: einen Aufbau einer Piezoeinheit mit zwei Segmenten, 1 : a structure of a piezo unit with two segments,

2: einen Aufbau einer Piezoeinheit mit zwei Segmenten und mit einer Bohrung; 2 : a structure of a piezo unit with two segments and with a bore;

3: eine Seitenansicht eines Stapels aus zwei Piezoelementen mit Elektroden; 3 : a side view of a stack of two piezo elements with electrodes;

4: ein Schnitt durch eine Ausführung eines Beschleunigungssensors; 4 : a section through an embodiment of an acceleration sensor;

5: ein Schnitt durch eine weitere Ausführung; 5 : a section through another version;

6: eine schematische Verdeutlichung der wirkenden Kräfte; und 6 : a schematic illustration of the acting forces; and

7: eine Schnitt durch eine weitere Anordnung des Sensors mit zwei trägen Massen. 7 : a section through a further arrangement of the sensor with two inert masses.

In den Figuren 1 und 2 ist der Aufbau einer Piezoeinheit 1 dargestellt. Als Beispiel findet sich eine runde Scheibe, deren Außenfläche 12 die zwei Segmente 2, 3 aufweist, deren Polarisation einander entgegengesetzt ist (hier dargestellt durch Plus + und Minus -). Für das Durchführen von Bauteilen oder für das Fixieren der Einheit ist es möglich, eine oder mehrere Bohrungen 4 in der Scheibe anzubringen (2). Die Tatsache, dass hier und im folgenden die Piezoeinheiten rund dargestellt sind, soll keine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die geometrische Ausgestaltung unterliegt keinerlei Beschränkung. Es kann sich also z.B. auch um eckige Scheiben o.ä. handeln. Es sollte nur sichergestellt sein, dass die träge Masse mit mindestens zwei Segmenten mit unterschiedlicher Polarisation, bzw. mit unterschiedlicher Kraftkomponente verbunden ist.In the figures 1 and 2 is the construction of a piezo unit 1 shown. As an example, there is a round disc, the outer surface 12 the two segments 2 . 3 whose polarization is opposite to each other (represented here by plus + and minus -). For the passage of components or for fixing the unit, it is possible to drill one or more holes 4 to be installed in the pane ( 2 ). The fact that here and in the following the piezo units are shown as round is not intended to represent a limitation of the generality. The geometric configuration is not subject to any restrictions. So it can also be square discs or similar. act. It should only be ensured that the inertial mass is connected to at least two segments with different polarization or with different force components.

3 demonstriert die Anordnung zweier Piezoeinheiten 1 zu einem Stapel 13. Ein Vorteil des Stapels 13 liegt darin, dass sich bei gleicher wirkender Kraft eine höhere elektrische Ladung ergibt. Die beiden Piezoeinheiten 1 sind derart angeordnet, dass sich jeweils die Segmente 2, 3 mit gleicher Polarisation, bzw. mit gleicher Kraftkomponente gegenüberliegen. Dies kann dadurch verdeutlicht werden, dass quasi zwei Hände Applaus klatschen. Die Polarisationsrichtungen 16 der Segmente sind hier mit Pfeilen bezeichnet. Zwischen den beiden Elementen 1 befindet sich eine Elektrode 14, die die Elemente 2, 3 und die Piezoeinheiten 1 innerhalb des Stapels 13 miteinander kurzschließt. Eine Möglichkeit anstelle der Elektrode 14 ist z.B. eine Lötfahne. An den Außenflächen 12 des Stapels 13 sind ebenfalls Elektroden 14 befestigt, wobei die Vorzeichen der ableitbaren Spannungen jeweils alternieren. Deshalb sind auch in diesem Fall die beiden äußeren Elektroden 14 miteinander verbunden. Somit sind also die Piezoeinheiten 1 elektrisch parallel und mechanisch in Reihe geschaltet. Aus Schutz-Gründen sich noch zwei Isolierscheiben 15 auf den Außenflächen 12 des Stapels 13 angebracht. Im Falle einer einzigen Piezoeinheit 1 liegen die Elektroden 14 an den beiden Außenflächen 12. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektroden 14 ist dann ein Maß für die Beschleunigung, wobei eine Elektrode 14 auch geerdet sein kann. 3 demonstrates the arrangement of two piezo units 1 to a stack 13 , An advantage of the stack 13 lies in the fact that a higher electrical charge results with the same acting force. The two piezo units 1 are arranged in such a way that the segments 2 . 3 with the same polarization or with the same force component. This can be illustrated by the fact that two hands clap applause. The directions of polarization 16 the segments are indicated with arrows here. Between the two elements 1 there is an electrode 14 that the elements 2 . 3 and the piezo units 1 within the stack 13 shorts with each other. One option instead of the electrode 14 is for example a solder tail. On the outer surfaces 12 of the stack 13 are also electrodes 14 attached, with the signs of the derivable voltages alternating. That is why the two outer electrodes are also in this case 14 connected with each other. So the piezo units are 1 electrically connected in parallel and mechanically in series. For protection reasons there are two insulating washers 15 on the outer surfaces 12 of the Sta pels 13 appropriate. In the case of a single piezo unit 1 lie the electrodes 14 on the two outer surfaces 12 , The voltage difference between the two electrodes 14 is then a measure of acceleration, being an electrode 14 can also be grounded.

In 4 ist dargestellt, wie beispielsweise ein rechteckiger Körper als träge Masse 7 über der Piezoeinheit 1 befestigt ist. Diese Piezoeinheit 1 ist wiederum über eine Verschraubung 5 mit einem Gehäuse 6 verbunden. Wirkt eine Beschleunigung auf die träge Masse 7, so führt die träge Masse 7 eine Kippbewegung oder eine Drehbewegung aus. Bei der Kippbewegung ergibt sich auf ein Segment der Piezoeinheit ein Zug- 9 und auf das andere eine Druckkraft 10. Die Elektroden – wegen der Übersichtlichkeit hier nicht eingezeichnet – zur Ableitung des elektrischen Signals können durch die Bohrung 4 geführt werden, in der die Verschraubung 5 sitzt. Dies ermöglicht eine sehr gute elektrische Abschirmung der Leitungen gegenüber Streufeldern von außen.In 4 is shown, such as a rectangular body as an inert mass 7 over the piezo unit 1 is attached. This piezo unit 1 is in turn via a screw connection 5 with a housing 6 connected. Has an acceleration on the inertial mass 7 , so the inert mass leads 7 a tilting movement or a rotary movement. During the tilting movement, there is a pull on a segment of the piezo unit. 9 and a pressure force on the other 10 , The electrodes - not shown here for the sake of clarity - for deriving the electrical signal can pass through the hole 4 in the screw connection 5 sitting. This enables very good electrical shielding of the lines from stray fields from the outside.

5 zeigt einen ähnlichen Aufbau, wobei hier sehr gut der Stapel 13 aus 3 mit den zwei Piezoeinheiten 1 und den zwei Isolierscheiben 15 zu erkennen ist. In diesem Fall ist die Verschraubung 5 durch die träge Masse 7 hindurchgeführt. 5 shows a similar structure, whereby the stack is very good 13 out 3 with the two piezo units 1 and the two insulating washers 15 can be seen. In this case the screw connection 5 through the inert mass 7 passed.

6 verdeutlicht die beim Sensor wirkenden Kräfte, wie er in 4 und 5 dargestellt ist. Die Plus- und Minus-Zeichen geben die Polarisation der Segmente 2, 3 der Piezoeinheit 1 an. Die Pfeile bezeigen die Kippbewegung 8, die Zug- 9 und die Druckkraft 10. Dadurch, dass die Polarisationen der Segmente 2, 3 unterschiedlich sind und dass gleichzeitig die Richtungen der Kraftkomponenten 9, 10 unterschiedlich sind, haben die Spannungen auf den Außenflächen der Segmente 2, 3 jeweils das gleiche Vorzeichen. Somit ergibt sich also eine elektrische Parallelschaltung der Kondensatoren, die die piezoelektrische Segmente 2, 3 darstellen. 6 illustrates the forces acting on the sensor as it is in 4 and 5 is shown. The plus and minus signs indicate the polarization of the segments 2 . 3 the piezo unit 1 on. The arrows show the tilting movement 8th , the train- 9 and the pressure force 10 , Because of the polarizations of the segments 2 . 3 are different and that at the same time the directions of the force components 9 . 10 have different tensions on the outer surfaces of the segments 2 . 3 always the same sign. This results in an electrical parallel connection of the capacitors, which are the piezoelectric segments 2 . 3 represent.

In 7 findet sich eine Ausgestaltung, die quasi eine Verdoppelung der Ausgestaltung in 3 darstellt. Es sind zwei träge Massen 7 und zwei Piezoeinheiten 1 vorgesehen, wobei die trägen Massen 7 jeweils mit einer Außenfläche 12 der Piezoeinheiten 1 verbunden sind. Die beiden freien Außenflächen 12 der Piezoeinheiten 1 sind miteinander über eine Membran 11 verbunden. Somit führt eine Beschleunigung 8 dazu, dass die beiden trägen Massen 7 ausgelenkt werden und dass sich somit das doppelte Signal ergibt. Dies ermöglicht eine feinere Messung der Beschleunigung, da die elektrische Ladung deutlich größer als im einfachen Fall ist.In 7 there is a configuration that virtually doubles the configuration in 3 represents. They are two inert masses 7 and two piezo units 1 provided, the inertial masses 7 each with an outer surface 12 of the piezo units 1 are connected. The two free outer surfaces 12 of the piezo units 1 are together via a membrane 11 connected. This leads to an acceleration 8th to make the two lazy crowds 7 are deflected and that this results in the double signal. This enables a more precise measurement of the acceleration, since the electrical charge is significantly larger than in the simple case.

11: Piezoeinheitpiezounit
22: Segmentsegment
33: Segmentsegment
44: Bohrungdrilling
55: Verschraubungscrew
66: Gehäusecasing
77: Träge MasseSluggish mass
88th: BewegungMove
99: Zugtrain
1010: Druckprint
1111: Membranmembrane
1212: Außenflächeouter surface
1313: Stapel von Piezoeinheitenstack of piezo units
1414: Elektrodeelectrode
1515: Isolierscheibeinsulating
1616: Polarisationsrichtungpolarization direction

Claims

Accelerometer with at least one inertial mass ( 7 ) and at least one receiving unit, the inertial mass ( 7 ) movement due to acceleration ( 8th ), characterized in that at least one piezo unit ( 1 ) with at least one outer surface ( 12 ) is provided, over which the inertial mass ( 7 ) with the piezo unit ( 1 ) and which consists of at least two segments ( 2 . 3 ) with different polarizations, the polarization directions ( 16 ) are essentially opposite to each other and that the inertial mass ( 7 ) procured, arranged and / or with the piezo unit ( 1 ) is that a force that applies the inertial mass to the piezo unit ( 1 ) exercises from at least two different force components ( 9 . 10 ), where the force components ( 9 . 10 ) are essentially opposite to each other.

Device according to claim 1, characterized in that the polarization directions ( 16 ) and the directions of the force components ( 9 . 10 ) are essentially parallel and / or the same.

Accelerometer with at least one inertial mass ( 7 ) and at least one receiving unit, the inertial mass ( 7 ) movement due to acceleration ( 8th ), characterized in that at least one piezo unit ( 1 ) with at least one outer surface ( 12 ) is provided, over which the inertial mass ( 7 ) with the piezo unit ( 1 ) and that the inertial mass ( 7 ) procured, arranged and / or with the piezo unit ( 1 ) is that a force that applies the inertial mass to the piezo unit ( 1 ) exercises from at least two different force components ( 9 . 10 ) and that the outer surface consists of at least two segments ( 2 . 3 ), which each generate an electrical signal due to the force components acting on the segments, the signs of the electrical signals of the individual segments being the same on the outer surface.

Device according to claim 3, characterized in that the different force components ( 9 . 10 ) are essentially opposite to each other.

Device according to claim 1 or 3, characterized in that the segments ( 2 . 3 ) are symmetrical to each other.

Device according to claim 1 or 3, characterized in that the different force components ( 9 . 10 ) essentially on different segments ( 2 . 3 ) are exercised.

Device according to claim 1 or 3, characterized in that at least one electrode ( 14 ) is provided, which has at least two different segments ( 2 . 3 ) on the outer surface ( 12 ) is conductively connected.

Device according to claim 1 or 3, characterized in that the piezo unit ( 1 ) at least two outer surfaces ( 12 ), which are essentially opposite each other, that at least two electrodes ( 14 ) are provided, which are on different external surfaces ( 12 ) each with at least two different segments ( 2 . 3 ) are conductively connected, and that the electrical signal between the two electrodes ( 14 ) is used as a measure of the acceleration.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one stack ( 13 ) is provided, which consists of at least two piezo units ( 1 ), which are electrically connected in parallel and mechanically in series and / or which are arranged in such a way that there is signal and / or force amplification.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that two inert masses ( 7 ) and two piezo units ( 1 ) are provided, the inertial masses ( 7 ) each with an outer surface ( 12 ) a piezo unit ( 1 ) are connected, and the movements that the inert masses ( 7 ) execute due to the acceleration, have essentially the same direction.