DE10261961A1

DE10261961A1 - tilt sensor

Info

Publication number: DE10261961A1
Application number: DE10261961A
Authority: DE
Inventors: Heinz Kueck; Daniel Warkentin; Daniel Benz
Original assignee: Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Current assignee: Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-16
Also published as: WO2003081175A1

Abstract

Ein Neigungssensor umfaßt eine Bahn aus einem Spritzguß-Polymerkunststoff, ein entlang der Bahn bewegliches Element, wobei eine Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn von einer Neigung der Bahn bezüglich einer Bezugsstellung abhängt, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn. Dieser Aufbau des Neigungssensors eignet sich für eine preisgünstige Herstellung und Flexibilität des Einsatzes.An inclination sensor comprises an injection molded polymer plastic sheet, a movable member along the track, wherein a position of the movable member along the sheet depends on an inclination of the sheet with respect to a reference position, and a detector for detecting the position of the movable member along the sheet and / or a temporal change in the position of the movable element along the path. This design of the inclination sensor is suitable for inexpensive manufacture and flexibility of use.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich Neigungssensoren und insbesondere auf preisgünstige Neigungssensoren für eine Vielzahl von Anwendungsfällen. The present invention relates to inclination sensors and especially on inexpensive inclination sensors for one Variety of use cases.

Allgemein können Neigungssensoren für eine Vielzahl von Anwendungen aus den Bereichen Haushalt, Industrie und Forschung eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Überschlagssensoren in Kraftfahrzeugen, Überwachungssensoren von Alarmanlagen in Fahrzeugen und Gebäuden, Positionssensoren für automatisierte Maschinen, Bügeleisen, Waschmaschinen etc. Im Stand der Technik sind Neigungssensoren bekannt, deren Wirkungsweisen auf verschiedenen Prinzipien basieren. So sind beispielsweise Neigungssensoren bekannt, um eine Kapazitätsmessung bei neigungsbedingter Änderung durchzuführen. In general, inclination sensors can be used for a variety of Applications from the fields of household, industry and Research can be used. examples for this are Rollover sensors in motor vehicles, monitoring sensors alarm systems in vehicles and buildings, Position sensors for automated machines, irons, Washing machines etc. There are inclination sensors in the prior art known, their modes of action on different principles based. For example, inclination sensors are known a capacity measurement in the event of a change due to inclination perform.

Die DE 35 45 630 C2 beschreibt beispielsweise einen Beschleunigungs- und Neigungssensor, bei dem ein magnetisches Material auf einer ebenen Fläche angeordnet ist, die in vier Kondensatorplattensektoren aufgeteilt ist, wobei je nach Neigung das magnetische Material nicht mehr in der Mitte der ebenen Fläche liegt, sondern sich in Richtung der Neigung verschiebt und verformt, so daß sich Kapazitätsänderungen von Kondensatoren ergeben, die durch jeweils zwei der vier Kondensatorplatten gebildet werden. DE 35 45 630 C2 describes, for example Acceleration and inclination sensor, where a magnetic material is arranged on a flat surface, the is divided into four capacitor plate sectors, each after inclination, the magnetic material no longer in the Lies in the middle of the flat surface, but towards the Inclination shifts and deforms, so that Changes in capacitance of capacitors result by two of the four capacitor plates are formed.

Die DE 41 06 932 A1 offenbart einen Neigungssensor mit einem an einer Neigungsachse aufgehängten asymmetrischen Rotor, der immer parallel zur Erdanziehung ausgerichtet bleibt, während sich ein Gehäuse, in dem der Rotor aufgehängt ist, mit einer Neigung mitdreht. Die Positionsverschiebung des Rotors zu Kondensatorelektroden am Gehäuse liefert ein Maß für eine Neigung des Neigungssensors. DE 41 06 932 A1 discloses an inclination sensor an asymmetrical one suspended on an inclination axis Rotor that is always aligned parallel to gravity remains while there is a housing in which the rotor is suspended, rotates with an inclination. The Position shift of the rotor to capacitor electrodes on the housing provides a measure of the inclination of the inclination sensor.

Weitere Neigungssensoren führen eine Kapazitätsmessung bei neigungsbedingter Änderung einer durch ein Dielektrikum überdeckten Fläche durch. Additional inclination sensors perform a capacity measurement change due to inclination caused by a dielectric covered area by.

Ferner existieren Neigungssensoren, die eine thermische Detektion der Neigung durch eine bei einer Verkippung entstehende Temperaturdifferenz (Konvektion) durchführen. Andere Neigungssensoren messen wiederum eine neigungsabhängige Leitfähigkeit einer Flüssigkeit bei deren Höhenvariation. Dieses Prinzip wird auch als konduktrometrisches Prinzip bezeichnet. There are also inclination sensors that are thermal Detection of the inclination by tilting Carry out the resulting temperature difference (convection). Other Tilt sensors in turn measure a tilt-dependent Conductivity of a liquid with its height variation. This principle is also called the conductometric principle designated.

Wieder andere Neigungssensoren detektieren eine Verkippung durch Messung einer hieraus resultierenden mechanischen Spannung. Dieses Prinzip wird auch als piezoresistives Prinzip bezeichnet. Still other inclination sensors detect a tilt by measuring a resulting mechanical Tension. This principle is also called piezoresistive Called principle.

Wieder anderen Neigungssensoren führen eine optische Messung der Neigung durch Brechung bzw. Reflexion an Grenzflächen statt. Still other inclination sensors carry an optical one Measurement of the inclination by refraction or reflection Interfaces instead.

Schließlich existieren auch Neigungssensoren, die eine Neigungsmessung durch Änderung der Induktivität einer Spule bei Lageänderung eines Ferrofluids durchführen. Finally, there are also inclination sensors, one Inclination measurement by changing the inductance of a coil when changing the position of a ferrofluid.

Obgleich manche Neigungssensoren sehr genaue Meßwerte liefern, sind sie jedoch für einen breiten Einsatz manchmal zu teuer und im Aufbau zu kompliziert. Although some inclinometers have very accurate readings deliver, however, they are sometimes too widely used expensive and too complicated to set up.

Die DE 17 90 620 U1 zeigt einen Neigungssensor mit einer Metallkugel, die auf einer gekrümmten Bahn läuft. Die gekrümmte Bahn ist einerseits mit einer Widerstandsschicht und andererseits mit einer Kontaktschiene versehen. Die Metallkugel kann auch durch einen Quecksilbertropfen ersetzt werden. Die Position der Metallkugel bzw. des Quecksilbertropfens wird mit einer Erfassungsschaltung vom Brückenschaltungstyp auf der Basis des Ohmschen Widerstandes zwischen der Widerstandsschicht und der Kontaktschiene gemessen. DE 17 90 620 U1 shows an inclination sensor with a Metal ball running on a curved track. The curved path is on the one hand with a resistance layer and on the other hand provided with a contact rail. The Metal ball can also be replaced by a drop of mercury become. The position of the metal ball or Mercury drop is with a detection circuit from Bridge circuit type based on ohmic resistance between the resistance layer and the contact rail measured.

Die DE 88 06 850 U1 offenbart ein passives elektrisches Bauelement zur Gewinnung eines neigungsabhängigen Ohmschen Widerstandswerts. Im einzelnen sind entlang einer gekrümmten Bahn Ohmsche Widerstandsschichten angeordnet, auf denen sich ein beweglicher elektrischer Kontakt in Form eines Quecksilbertropfens befindet. Abhängig von der Lage wird eine elektrische Brücke zwischen den beiden Ohmschen Widerstandsschichten gebildet. DE 88 06 850 U1 discloses a passive electrical Component for obtaining an inclination-dependent ohmic Resistance value. In particular, are curved along one Bahn arranged ohmic resistance layers on which there is a movable electrical contact in the form of a Mercury drop is located. Depending on the location an electrical bridge between the two ohms Resistance layers formed.

Die DE 42 38 930 A1 offenbart einen in einer Leiterplatte integrierten Lageänderungssensor. Im einzelnen ist ein scheibenförmiger Bewegungsraum für die Kugel vorgesehen, in den verschiedene Elektroden hineinragen. Abhängig von einer Lageänderung des Sensors bewegt sich die Kugel aufgrund der Schwerkraft an eine andere Stelle im scheibenförmigen Bewegungsraum und schließt daher ein anderes Elektrodenpaar als vor der Lageänderung kurz. DE 42 38 930 A1 discloses one in a printed circuit board integrated position change sensor. In particular there is one disk-shaped movement space provided for the ball in the protrude different electrodes. Depending on one Change in position of the sensor causes the ball to move Gravity to another point in the disc shape Movement space and therefore closes a different pair of electrodes than shortly before the change of position.

Die DE 41 14 992 C1 offenbart einen Beschleunigungs- und Neigungssensor, der aus einem in Sensorgehäuse konusförmig mit der Spitze nach unten ausgebildeten Hohlraum mit an den Hohlraum-Innenflächen angeordneten Kontaktstücken und einem im Hohlraum entsprechend der Neigung des Sensorgehäuses lageveränderlich positionierten Kontaktkörper besteht. DE 41 14 992 C1 discloses an acceleration and Inclination sensor, which consists of a cone-shaped in sensor housing the tip downward formed cavity with the Cavity inner surfaces arranged contact pieces and one in the cavity according to the inclination of the sensor housing positionally positioned contact body exists.

Die DE 40 31 344 A1 offenbart eine elektronische Neigung- Meßeinrichtung mit einem Keramiksubstrat, auf dem drei Elektroden in einer kammartigen Ineingriffnahmesituation gezeigt sind. Ferner ist ein Gefäß mit einer Flüssigkeit gezeigt, in das eine Elektrode zum Teil eingetaucht ist. Die Flüssigkeit kann ein elektrischer Leiter oder ein Dielektrikum sein, wobei unterschiedliche Flüssigkeitsstände zu unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der kammartigen ineinandergreifenden Elektrodenpaare führen. DE 40 31 344 A1 discloses an electronic inclination Measuring device with a ceramic substrate on which three Electrodes in a comb-like engagement situation are shown. There is also a vessel with a liquid shown, in which an electrode is partially immersed. The An electrical conductor or a liquid can Be dielectric with different fluid levels to different electrical properties of the lead comb-like interlocking electrode pairs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen preisgünstigen und einfachen Neigungssensor zu schaffen. The object of the present invention is a to create inexpensive and simple tilt sensor.

Diese Aufgabe wird durch einen Neigungssensor nach Patentanspruch 1 gelöst. This task is followed by a tilt sensor Claim 1 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Neigungssensor mit einer Bahn, entlang der sich ein bewegliches Element abhängig von der Neigung des Neigungssensors bewegen kann, und mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn preisgünstig herstellbar und im Zusammenbau einfach ist. Als bewegliches Element wird vorzugsweise ein Wälzkörper, wie z. B. eine Kugel oder ein Zylinder eingesetzt, dessen Position auf der gekrümmten Bahn die Verkippung des Sensors zum Gravitationsfeld bezüglich einer Achse anzeigt. Dabei wird es ferner bevorzugt, die Position durch eine Elektrodenstruktur entweder kapazitiv oder galvanisch zu bestimmen. The present invention is based on the finding that that an inclination sensor with a path along which a movable element depending on the inclination of the Inclination sensor can move, and with a detection device for detecting the position of the movable element along the train and / or a change in position over time of the movable element along the path inexpensive is manufacturable and simple to assemble. As a mobile Element is preferably a rolling element, such as. Legs Ball or cylinder inserted, its position on the curved path the tilt of the sensor to Displays the gravitational field with respect to an axis. It will be further preferred, the position through an electrode structure to be determined either capacitively or galvanically.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Bahn als gekrümmte Bahn ausgeführt. Der gleiche Effekt ist jedoch auch durch eine gerade Bahn und einen gekrümmten Wälzkörper oder dadurch zu erreichen, daß sowohl die Bahn als auch der Wälzkörper gekrümmte Oberflächen haben. According to a preferred embodiment, the web is executed as a curved path. The same effect is but also by a straight path and a curved one Rolling elements or to achieve that both the track as the rolling elements also have curved surfaces.

Das erfindungsgemäße Neigungssensorprinzip ist dahingehend vorteilhaft, daß es einfach aus wenigen Bauelementen aufbaubar ist. Bedingt durch diese unkomplizierte Sensorbauweise kann der erfindungsgemäße Neigungssensor für beliebige Anwendungen flexibel skaliert werden. So können größere Neigungssensoren hergestellt werden, um die Neigung größerer Gegenstände zu erfassen, oder aber auch kleine Neigungssensoren, um die Neigung kleinerer Gegenstände zu erfassen. The inclination sensor principle according to the invention is in this regard advantageous that it is easy from a few components is buildable. Due to this uncomplicated The tilt sensor according to the invention can be of sensor construction any application can be scaled flexibly. So bigger ones can Tilt sensors are made to measure the tilt larger objects, or small ones Inclination sensors to detect the inclination of smaller objects to capture.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich die gekrümmte Bahn günstig in Kunststoff ausführen läßt, und daß insbesondere standardisierte und preisgünstige Kunststoffspritzgußherstellungsverfahren ohne weiteres zum Einsatz kommen können. Another advantage of the present invention is in that the curved path is cheap in plastic can be carried out, and that in particular standardized and inexpensive plastic injection molding manufacturing process without other can be used.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß für den erfindungsgemäßen Neigungssensor keine Temperaturkompensationseinrichtung benötigt wird. Another advantage of the present invention is in that none for the tilt sensor according to the invention Temperature compensation device is required.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Neigungssensor unabhängig gegenüber Betragsänderungen der Erdbeschleunigung ist. Another advantage of the present invention is in that the tilt sensor is independently opposed Changes in the amount of gravitational acceleration.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention are referred to below with reference to the enclosed Drawings explained in detail. Show it:

Fig. 1 eine dreidimensionale schematische Ansicht eines Neigungssensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a three-dimensional schematic view of an inclination sensor according to a preferred embodiment of the present invention;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der erreichbaren Auflösung eines Neigungssensors mit inkrementeller Elektrodenanordnung; Figure 2 is a schematic diagram for explaining the achievable resolution of an inclination sensor with incremental electrode assembly.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Elektrodenanordnung zur Detektion der Neigung des Neigungssensors und ferner der Neigungsrichtung; Figure 3 is a schematic illustration of an electrode arrangement for detecting the inclination of the inclination sensor, and further the direction of inclination.

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer Auswerteelektronik; Fig. 4 is a schematic diagram of a transmitter;

Fig. 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung zur absoluten Neigungsmessung; Fig. 5 is an alternative embodiment of an electrode arrangement for absolute slope measurement;

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild zur Messung der Neigung als analoges Ausgangssignal; Fig. 6 is a schematic circuit diagram for measuring the inclination of an analog output signal;

Fig. 7 eine schematische Prinzipdarstellung zur Anordnung zweier Leiterstrukturen, die mittels eines Flüssigkeitsfilms elektrisch verbunden sind, dessen Widerstand sich neigungsabhängig ändert; und Fig. 7, the resistance of which changes a basic diagram for the arrangement of two conductor patterns are electrically connected by means of a liquid film tilt sensitive; and

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Neigungssensors mit einer Elektrodenanordnung für eine kapazitive Neigungserfassung. Fig. 8 is a schematic representation of an inclination sensor with an electrode arrangement for a capacitive tilt detection.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Neigungssensor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der erfindungsgemäße Neigungssensor umfaßt ein bewegliches Element 10 in Form eines Wälzkörpers. Der Wälzkörper 10 ist in einer gekrümmten Bahn 20 untergebracht, wobei die gekrümmte Bahn 20 einen Krümmungsradius bezüglich einer Neigungsachse 12 aufweist. Die gekrümmte Bahn 20 ist in einem Gehäuse untergebracht, das ein Gehäuseoberteil 30 und ein Gehäuseunterteil 40 aufweist. Alternativ kann der Sensor auch so ausgeführt werden, daß das Gehäuse aus einem oder mehreren Seitenteilen aufgebaut ist. Fig. 1 shows an inclination sensor according to the invention according to a preferred embodiment. The inclination sensor according to the invention comprises a movable element 10 in the form of a rolling element. The rolling element 10 is accommodated in a curved path 20 , the curved path 20 having a radius of curvature with respect to an inclination axis 12 . The curved track 20 is accommodated in a housing which has an upper housing part 30 and a lower housing part 40 . Alternatively, the sensor can also be designed so that the housing is constructed from one or more side parts.

In Fig. 1 ist ferner eine Erfassungseinrichtung 50 gezeigt, die zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn ausgebildet ist. In Fig. 1, a detection device 50 is also shown which is designed for detecting the position of the movable member along the path and / or a time change of the position of the movable member along the path.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Gehäuse, das aus dem Gehäuseoberteil 30 und dem Gehäuseunterteil 40 besteht, aus Kunststoff und insbesondere aus Polymerkunststoff gebildet ist, wobei sowohl das Gehäuseoberteil 30 als auch das Gehäuseunterteil 40 Kunststoff-Spritzgußteile sind. In a preferred embodiment of the present invention, in which the housing, which consists of the upper housing part 30 and the lower housing part 40 , is formed from plastic and in particular from polymer plastic, both the upper housing part 30 and the lower housing part 40 being plastic injection molded parts.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element als Wälzkörper und insbesondere als Kugel dargestellt. Passend zur Kugel ist die gekrümmte Bahn als Rinne ausgeführt, deren Querschnitt bei 14 gezeigt ist. Das obere Gehäuseteil 30 und das untere Gehäuseteil 40 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Rinne zur Hälfte in einem Gehäuseteil gebildet ist, derart, daß der Zusammenbau einfach ist, da das bewegliche Element einfach in das untere Gehäuseteil gelegt werden kann, um dann das obere Gehäuseteil auf das untere Gehäuseteil samt Rinne zu plazieren. Alternativ kann jedoch auch die Rinne vollständig in einem Gehäuseteil vorgesehen sein, wobei das bewegliche Element, wie z. B. eine Kugel, seitlich in die Rinne eingeführt werden kann, wonach die Einführungsöffnung für einen Betrieb des Neigungssensors mittels eines Stöpsels verschlossen werden kann. In the embodiment shown in Fig. 1, the movable element is shown as a rolling element and in particular as a ball. Matching the ball, the curved path is designed as a groove, the cross section of which is shown at 14. The upper housing part 30 and the lower housing part 40 are preferably designed so that the groove is formed half in one housing part, in such a way that the assembly is simple since the movable element can simply be placed in the lower housing part and then the upper one Place the housing part on the lower housing part together with the gutter. Alternatively, however, the channel can also be provided entirely in a housing part, the movable element, such as. B. a ball can be inserted laterally into the channel, after which the insertion opening can be closed for operation of the inclination sensor by means of a plug.

Obgleich die gekrümmte Bahn 20 in Fig. 1 als Rinne gezeigt ist, ist dies nicht notwendigerweise der Fall. Die gekrümmte Bahn könnte auch einfach eine gekrümmte ebene Fläche sein, auf der sich die Kugel abhängig von der Neigung bewegen kann, auf der sich jedoch auch ein zylindrischer Wälzkörper oder sogar ein Tropfen einer leitfähigen Flüssigkeit mit hoher Oberflächenspannkraft, wie z. B. Quecksilber, bewegen könnte. Although the curved path 20 is shown as a gutter in Figure 1, this is not necessarily the case. The curved path could also simply be a curved flat surface on which the ball can move depending on the inclination, but on which there is also a cylindrical rolling element or even a drop of a conductive liquid with a high surface tension, such as e.g. B. mercury could move.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß sich in der Rinne 20 von Fig. 1 nicht unbedingt ein kugelförmiger Wälzkörper befinden muß, sondern daß auch ein zylindrischer Körper vorgesehen sein kann, der sich nicht entlang der Rinne wälzt, sondern der entlang der Rinne aufgrund der Schwerkraft vor- und zurückgeschoben wird. Im weiteren kann die rinne so ausgeführt werden, daß darin ein beliebiger rotationssymmetrischer Körper abrollen kann. Ebenso können auch aädere Wälzkörper realisiert werden, die nicht rotationssymmetrisch sind, wie z. B. ein Wälzkörper mit gekrümmter Oberfläche, der im Querschnitt kreissegmentförmig ist und mit seiner gekrümmten Oberfläche auf der Bahn einen begrenzten Bereich hin- und herrollen kann. It should also be noted that there is not necessarily a spherical rolling element in the channel 20 of FIG. 1, but that a cylindrical body can also be provided which does not roll along the channel, but rather along the channel due to gravity is pushed back and forth. Furthermore, the channel can be designed so that any rotationally symmetrical body can roll in it. Likewise, other rolling elements can also be realized that are not rotationally symmetrical, such as. B. a rolling element with a curved surface, which is in the form of a segment of a circle in cross section and with its curved surface on the track can roll back and forth a limited area.

Die Elektrodenanordnung 50 in Fig. 1 ist schematisch als parallele Einzelelektroden skizziert. In der einfachsten Ausführungsform können immer zwei benachbarte Einzelelektroden mit einer Spannung beaufschlagt werden, und ist der Wälzkörper aus einem leitfähigen. Material ausgeführt bzw. hat eine leitfähige Oberfläche, so daß, abhängig von seiner Position, zwei benachbarte Elektroden kurzgeschlossen werden, derart, daß die Position des Wälzkörpers durch einen Stromfluß durch zwei benachbarte Elektroden feststellbar ist. The electrode arrangement 50 in FIG. 1 is schematically outlined as parallel individual electrodes. In the simplest embodiment, voltage can always be applied to two adjacent individual electrodes, and the rolling element is made of a conductive one. Material made or has a conductive surface, so that, depending on its position, two adjacent electrodes are short-circuited, such that the position of the rolling element can be determined by a current flow through two adjacent electrodes.

In diesem Fall sind die Einzelelektroden, von denen ein Querschnitt in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, in der Führungsrinne aufgebracht, die eine gewölbte Oberfläche hat, welche direkt Einfluß auf die Auflösung und den Meßbereich des Sensors besitzt. Die Wölbung wird, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, durch einen Bahnradius r_Bahn dargestellt. In this case, the individual electrodes, a cross section of which is shown schematically in FIG. 2, are applied in the guide trough which has a curved surface which has a direct influence on the resolution and the measuring range of the sensor. As shown in FIG. 2, the curvature is represented by a _path radius r _path .

Generell kann die Elektrodenstruktur 50 derart ausgebildet sein, daß einzelne Elektroden innerhalb der Rinne angeordnet sind. Je nach Anordnung der Elektroden lassen sich somit unterschiedliche Sensorprinzipien realisieren, wie z. B. ein inkrementelles Zählen der Kurzschlüsse, um die Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erfassen, eine Messung der Zeiten zwischen den Kurzschlüssen, um eine zeitliche Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erfassen, eine Messung der Widerstandsänderung über den Kurzschluß, oder eine Messung der Kapazitätsänderung durch eine Verlagerung des Wälzkörpers entlang der Bahn. In general, the electrode structure 50 can be designed in such a way that individual electrodes are arranged inside the channel. Depending on the arrangement of the electrodes, different sensor principles can be implemented, such as B. incrementally counting the short circuits to detect the position of the movable element along the path, measuring the times between the short circuits to detect a temporal change in the position of the movable element along the path, measuring the change in resistance across the short circuit , or a measurement of the change in capacity by a displacement of the rolling element along the track.

Es wird ferner bevorzugt, zur positiven Beeinflussung der Sensorcharakteristik eine Dämpfung des beweglichen Elements mit einem in die Rinne eingebrachten Fluid einzustellen. Hierbei kann prinzipiell eine Flüssigkeit oder ein unter Druck stehendes Gas verwendet werden. It is also preferred to positively influence the Sensor characteristic a damping of the movable element with a fluid introduced into the channel. In principle, a liquid or an under Pressurized gas can be used.

Bei der in Fig. 1 dargestellten einfachen Elektrodenstrukturvariante, die eine inkrementelle Erfassung ermöglicht, sind die einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnung 50derart angeordnet, daß wenn sich der Wälzkörper 10 innerhalb der Rinne 20 bedingt durch die Schwerkraft im Erdmagnetfeld die jeweils tiefstmögliche Position einnimmt, zwei in der Rinne liegende Elektroden durch den Wälzkörper elektrisch verbunden werden. Durch diese Verbindung kann somit ein elektrischer Strom fließen, welcher von einer geeigneten Elektronik, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, detektiert wird. Bei bekanntem Abstand zweier nebeneinander liegender Elektroden kann somit durch Zählen der Kurzschlußstromimpulse die jeweilige Neigung des Sensors bestimmt werden. In the simple electrode structure variant shown in FIG. 1, which enables incremental detection, the individual electrodes of the electrode arrangement 50 are arranged such that when the rolling element 10 takes on the lowest possible position within the groove 20 due to gravity in the earth's magnetic field, two in electrodes located in the trough are electrically connected by the rolling elements. An electrical current can thus flow through this connection, which is detected by suitable electronics, as is shown, for example, in FIG. 4. If the distance between two adjacent electrodes is known, the respective inclination of the sensor can thus be determined by counting the short-circuit current pulses.

Ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, der Neigungssensor als inkrementeller Sensor konzipiert, so bedeutet dies, daß ein einzelner Stromimpuls dem minimalen detektierbaren Winkel, welcher durch die Strukturabstände der Elektroden zueinander und den Radius rann der Rinne festgelegt ist, entspricht. Der minimale Winkel ergibt sich folgendermaßen:

Is, as shown in Fig. 2, the inclination sensor designed as an incremental sensor, this means that a single current pulse corresponds to the minimum detectable angle, which is determined by the structural spacing of the electrodes and the radius of the gutter. The minimum angle is as follows:

In der vorstehenden Gleichung ist s_min der Pitch der hergestellten Elektrodenstruktur. s_min wird als der Abstand der Mitten zwischen zwei Einzelelektroden der Elektrodenanordnung 50 gemessen. In the above equation, s _{min is} the pitch of the electrode structure produced. s _min is measured as the distance between the centers between two individual electrodes of the electrode arrangement 50 .

Im nachfolgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, um eine alternative Elektrodenanordnung darzustellen, mit der sowohl die Neigungsrichtung als auch die Ruheposition eines Wälzkörpers 20 erfaßbar ist. Insbesondere umfaßt die Elektrodenanordnung eine mittlere Elektrode 51, die sich entlang der gekrümmten Bahn erstreckt und nur an einer Ruheposition 60, die der Wälzkörper 20 einnimmt, wenn keine Neigung angelegt ist, durch eine Referenzelektrode 52 unterbrochen ist und sich auf der anderen Seite der Ruheposition 60 wieder durchgehend in der Rinne erstreckt. In the following, reference is made to FIG. 3 in order to illustrate an alternative electrode arrangement with which both the direction of inclination and the rest position of a rolling element 20 can be detected. In particular, the electrode arrangement comprises a central electrode 51 which extends along the curved path and only at a rest position 60 , which the rolling element 20 assumes when no inclination is applied, is interrupted by a reference electrode 52 and is located on the other side of the rest position 60 again extends continuously in the gutter.

Die Elektrodenanordnung umfaßt ferner eine erste kammartige Elektrodenanordnung 53 und eine zweite kammartige Elektrodenanordnung 54, wobei die erste kammartige Elektrodenanordnung 53 als auch L2 bezeichnet wird, während die zweite kammartige Elaktrodenanordnung 54 auch als L3 bezeichnet wird. The electrode arrangement further comprises a first comb-like electrode arrangement 53 and a second comb-like electrode arrangement 54 , the first comb-like electrode arrangement 53 also being referred to as L2, while the second comb-like electrode arrangement 54 is also referred to as L3.

Die Einzelelektroden, die sich quer zur gekrümmten Bahn 20 erstrecken, wobei die gekrümmte Bahn entlang der Elektrode 51 ausgerichtet ist, sind so bezüglich den Einzelelektroden der anderen Kammelektrode angeordnet, daß ein Versatz existiert, der zwischen 0 und 0,5 s_min ist. Damit ist es möglich, anhand des zeitlichen Aufeinanderfolgens eines Kurzschlusses zwischen L1 und L3 bzw. zwischen L1 und L2 festzustellen, ob sich die Kugel 20 Bezug nehmend auf Fig. 3 nach links oder nach rechts bewegt. The individual electrodes, which extend transversely to the curved path 20 , the curved path being aligned along the electrode 51 , are arranged with respect to the individual electrodes of the other comb electrode in such a way that an offset exists which is between 0 and 0.5 s _min . It is thus possible to determine on the basis of the chronological sequence of a short circuit between L1 and L3 or between L1 and L2 whether the ball 20 moves to the left or to the right with reference to FIG. 3.

Wenn sich die Kugel nach rechts bewegt, wird ein Kurzschluß zwischen der Leitung L1 und der Leitung L3 auftreten. Nach kurzer Zeitspanne wird dann ein Kurzschluß zwischen L1 und L2 auftreten. Wenn sich die Kugel dann weiterbewegt, wird nach längerer Zeit wieder ein Kurzschluß zwischen L1 und L3 auftreten. Bei einer Bewegung nach rechts ist daher die Zeitspanne zwischen zwei Kurzschlüssen der Leitung L1 und der Leitung L3 bzw. L2 kleiner als ein Kurzschluß zwischen der Leitung L1 und L3 und der Leitung L1 und L2. If the ball moves to the right, there will be a short circuit occur between line L1 and line L3. To short period of time, a short circuit between L1 and L2 occur. If the ball continues to move, then after a long time again a short circuit between L1 and L3 occur. When moving to the right is therefore Time between two short circuits on line L1 and the line L3 or L2 less than a short circuit between the line L1 and L3 and the line L1 and L2.

Bewegt sich die Kugel dagegen bezüglich Fig. 3 nach links, so wird ein Kurzschluß zwischen der Leitung L1 und L2 auftreten und dann, nach kurzer Zeitspanne ein Kurzschluß zwischen der Leitung L1 und L3 auftreten. Der zeitliche Abstand zwischen einem Kurzschluß der Leitungen L1 und L2 und einem Kurzschluß zwischen den Leitungen LT und L3 ist somit länger als der zeitliche Abstand zwischen Kurzschlüssen der jeweiligen anderen Leitungen. If, on the other hand, the ball moves to the left with respect to FIG. 3, a short circuit will occur between lines L1 and L2 and then, after a short period of time, a short circuit will occur between lines L1 and L3. The time interval between a short circuit of lines L1 and L2 and a short circuit between lines LT and L3 is thus longer than the time interval between short circuits of the respective other lines.

Die in Fig. 4 gezeigte Prozessoreinheit umfaßt Eingänge 62 für die Leitungen 51, 52, 53 und 54, einen Zähler 63 zum Zählen der Kurzschlüsse vorzugsweise zwischen der Leitung L1 und entweder der Leitung L2 oder der Leitung L3, um die absolute Position zu bestimmen, sowie eine Recheneinheit 64 und einen Speicher 65, um den beschriebenen Algorithmus zur Richtungsbestimmung der Kugel durchzuführen. The processor unit shown in FIG. 4 comprises inputs 62 for lines 51 , 52 , 53 and 54 , a counter 63 for counting the short circuits, preferably between line L1 and either line L2 or line L3, in order to determine the absolute position, and an arithmetic unit 64 and a memory 65 in order to carry out the algorithm described for determining the direction of the ball.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist ferner die Referenzleitung 52 vorhanden, wobei ein Kurzschluß, an dem die Referenzleitung 52 beteiligt ist, wie z. B. ein Kurzschluß zwischen der Leitung 52 und der Leitung 53 darauf hindeutet, daß die Kugel in ihrer Bezugsposition ist, die beispielsweise ein horizontaler Zustand des Neigungssensors von Fig. 1 ist, bei dem die Kugel im "Tal" der gekrümmten Bahn positioniert ist. As shown in Fig. 3, the reference line 52 is also present, a short circuit in which the reference line 52 is involved, such as. B. A short circuit between line 52 and line 53 indicates that the ball is in its reference position, which is, for example, a horizontal state of the tilt sensor of Fig. 1, in which the ball is positioned in the "valley" of the curved path.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Referenzelektrode 52 von Fig. 3 ferner zur Sensorkalibrierung eingesetzt werden kann. Zur Kalibrierung des Sensorsnullpunkts im laufenden Betrieb wird die Referenzelektrode 52, die an genau definierter Position in dem Neigungssensor eingebaut ist, verwendet. Bei einem Impuls durch diese Elektrode kann somit der Meßwert durch die Elektronik von Fig. 4 neu eingestellt werden. It should be noted that the reference electrode 52 of FIG. 3 can also be used for sensor calibration. The reference electrode 52 , which is installed in a precisely defined position in the inclination sensor, is used to calibrate the sensor zero point during operation. In the event of a pulse through this electrode, the measured value can thus be reset by the electronics of FIG. 4.

Die Auswertung der Strompulse erfolgt durch die Elektronik in mehreren Schritten. Der Zähler 63 registriert zunächst die ankommenden Impulse. Jeder Impuls entspricht dem durch die Dimensionierung der Sensorgröße und der Strukturbreite der Elektrodenfolge gegebenen inkrementellen Winkel α_min, der in Fig. 2 dargestellt ist. Daher wird bei jedem gemessenen Impuls der Gesamtmeßwert entsprechend der Neigungsrichtung angepaßt, d. h. inkrementiert oder dekrementiert. Die Neigungsrichtung wird, wie es ausgeführt worden ist, ermittelt, indem die Elektronik die Reihenfolge der jeweihg kontaktierten Leiterbahnen erkennt und somit anhand des im Speicher hinterlegten Algorithmus die Richtung der Neigung ermittelt. The electronics evaluate the current pulses in several steps. The counter 63 first registers the incoming pulses. Each pulse corresponds to the incremental angle α _min given by the dimensioning of the sensor size and the structure width of the electrode sequence, which is shown in FIG. 2. For each measured pulse, the total measured value is therefore adapted according to the direction of inclination, ie incremented or decremented. As has been stated, the direction of inclination is determined by the electronics recognizing the sequence of the respective conductor tracks contacted and thus determining the direction of the inclination using the algorithm stored in the memory.

Es sei darauf hingewiesen, daß im Betrieb ständig Störungen auftreten können, wie z. B. ein Stromausfall der Elektronik, ein Überspringen von Impulsen durch starke Erschütterungen etc. Es wird daher bevorzugt, mindestens die Referenzelektrode 52 auszulesen, die bei Kontakt veranlaßt, dass der aktuelle Meßwert mit dem im Speicher hinterlegten Wert verglichen wird und bei Abweichung entsprechend korreliert wird. It should be noted that malfunctions can occur continuously during operation, such as. B. a power failure of the electronics, a skipping of pulses due to strong vibrations, etc. It is therefore preferred to read at least the reference electrode 52 , which causes the current measured value to be compared with the value stored in the memory and correlated accordingly in the event of a deviation ,

Im nachfolgenden wird Bezug nehmend auf Fig. 5 auf einen Absolutneigungssensor Bezug genommen. Der Neigungssensor entspricht hinsichtlich der Merkmale der gekrümmten Bahn und des beweglichen Elements dem bisher beschriebenen Neigungssensor. Als Erfassungseinrichtung wird jedoch die in Fig. 5 dargestellte Elektrodenanordnung bevorzugt. Die Elektrodenanordnung umfaßt wieder eine erste Elektrode 51', die z. B. eine wie in Fig. 5 gezeigte meanderförmige Form hat, sowie eine zweite Elektrode 53', die ebenfalls eine wie in Fig. 5 gezeigte beispielsweise meanderförmige Form hat. Beide Elektroden L1, L2 haben in die gekrümmte Bahn 20 vorstehende Teilelektroden, wobei das bewegliche Element 10 immer einen Kurzschluß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilelektroden von L1 und L2 ausführt. Der Wälzkörper 10 kontaktiert somit jeweils zwei benachbarte Elektroden, die quer zur Bahn 20 verlaufen. Hierbei sind, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, die zuführenden Leiterbahnen so angeordnet, daß die Gesamtlänge der zu- und abführenden Leiterbahnen jeweils für einen nachfolgenden Kontakt um einen gewissen Betrag Δl länger werden. Eine geeignete Anordnung ist beispielsweise die in Fig. 5 gezeigte Mäanderform. Durch Neigung des Sensorgehäuses und der dadurch bedingten Lageänderung des beweglichen Elements 10 läßt sich somit der Widerstand bzw. die Widerstandsänderung des Leiters messen und bedingt durch die Änderung der Länge der kontaktierten Leiter die absolute Position des Wälzkörpers ermitteln. Dieser Zusammenhang ist durch die nachfolgende Gleichung dargestellt:

In the following, reference is made to an absolute inclination sensor with reference to FIG. 5. The inclination sensor corresponds to the previously described inclination sensor with regard to the features of the curved path and the movable element. However, the electrode arrangement shown in FIG. 5 is preferred as the detection device . The electrode arrangement again comprises a first electrode 51 'which, for. B. has a meandering shape as shown in FIG. 5, and a second electrode 53 ', which also has an example of a meandering shape as shown in FIG. 5. Both electrodes L1, L2 have partial electrodes protruding into the curved path 20 , the movable element 10 always short-circuiting between two successive partial electrodes of L1 and L2. The rolling element 10 thus contacts two adjacent electrodes, which run transversely to the track 20 . Here, as is shown in FIG. 5, the supplying conductor tracks are arranged in such a way that the total length of the supplying and discharging conductor tracks becomes longer for a subsequent contact by a certain amount Δl. A suitable arrangement is, for example, the meandering shape shown in FIG. 5. By tilting the sensor housing and the resulting change in position of the movable element 10 , the resistance or the change in resistance of the conductor can thus be measured and, due to the change in the length of the conductors contacted, the absolute position of the rolling element can be determined. This relationship is shown by the following equation:

In der vorstehenden Gleichung ist R_Leiter der Widerstand des kontaktierten Leiters. ρ ist der spezifische Widerstand des Leiterwerkstoffs. 1 ist die Länge der Leiterbahn und A ist der Querschnitt der Leiterbahn. In the above equation, R _{conductor is} the resistance of the contacted conductor. ρ is the specific resistance of the conductor material. 1 is the length of the conductor track and A is the cross section of the conductor track.

Zur Erzielung eines kontinuierlichen analogen Neigungssignals kann ebenfalls eine Elektrodenstruktur verwendet werden, bei welcher der Sensor gleichzeitig beide Leiterbahnen durchgehend kontaktiert. Hierbei sind in Fig. 6 der erste Leiter 51" und der zweite Leiter 53" beide auf der gekrümmten Bahn 20 angeordnet, beispielsweise parallel zueinander verlaufend am Boden der gekrümmten Bahn oder parallel zueinander verlaufend seitlich an der gekrümmten Bahn, auf jeden Fall derart, daß das bewegliche Element in dauerndem Kontakt mit den beiden Leitern L1 und L2 ist. Die Widerstandsänderung des Stromkreises bestehend aus L1, L2 und dem beweglichen Element 10 bzw. der absolute Widerstand dieses Stromkreises bestimmt wieder die Position, die beispielsweise mittels einer Tabelle oder einer analytischen Funktion in einen Neigungswinkel α umzurechnen ist. Die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 5 gegebene Gleichung ist ebenfalls auf das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfassungseinrichtung anwendbar. To achieve a continuous analog tilt signal, an electrode structure can also be used, in which the sensor contacts both conductor tracks continuously at the same time. Here, the first conductors 51 "and the second conductor 53" are shown in FIG. 6 are arranged both on the curved path 20, for example parallel to each other at the bottom of the curved path or parallel to each other on the side of the curved path, and in any case such that the movable element is in constant contact with the two conductors L1 and L2. The change in resistance of the circuit consisting of L1, L2 and the movable element 10 or the absolute resistance of this circuit again determines the position, which can be converted into an inclination angle α, for example using a table or an analytical function. The equation given above in connection with FIG. 5 can also be applied to the exemplary embodiment of the detection device shown in FIG. 6.

Neben der gleichzeitigen Kontaktierung beider Leiterbahnen kann ebenfalls der Kontakt nur zu einer Leiterbahn dauerhaft bestehen. Die Kontaktierung der zweiten, typischerweise schräg zur ersten Leiterbahn verlaufenden Leiterbahn kann dabei über eine ins Gehäuse eingebrachte Flüssigkeit bestehen, welche den nicht vorhandenen Kontakt zwischen der Kugel und der zweiten Leiterbahn hochohmig überbrückt. Hierzu wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 7 gezeigte Anordnung lediglich schematisch ist. Je nach Anwendungsfall wird es bei Fig. 7 bevorzugt, dal% entweder die erste Leiterbahn L1 oder die zweite Leiterbahn L2 in einem Bereich 68 isoliert ist, so daß der Stromfluß hauptsächlich über den Wälzkörper 10 und über den Bereich der Flüssigkeit, der zwischen dem Wälzkörper 10 und der zweiten Leiterbahn vorhanden ist, stattfindet. Die Kontaktierung der zweiten Leiterbahn L2, die schräg zur ersten Leiterbahn L2 verläuft, erfolgt somit über die ins Gehäuse des Neigungssensors eingebrachte Flüssigkeit, welche den nicht vorhandenen Kontakt zwischen Kugel und zweiter Leiterstruktur hochohmig überbrückt. Dadurch wird der entstehende und hauptsächlich vom Abstand des Wälzkörpers 10 zur zweiten Leiterbahn L2 abhängige Widerstand zur Detektion der Neigung herangezogen. Gleichungsmäßig ausgedrückt lautet dies folgendermaßen:

R_ges = R_Leiter + R_flüssig
In addition to the simultaneous contacting of both conductor tracks, there can also be permanent contact with only one conductor track. The contacting of the second conductor track, which typically runs at an angle to the first conductor track, can consist of a liquid introduced into the housing, which bridges the non-existent contact between the ball and the second conductor track with high resistance. For this purpose, reference is made to FIG. 7. It should be noted that the arrangement shown in Fig. 7 is only schematic. Depending on the application, it is preferred in FIG. 7 that either the first conductor track L1 or the second conductor track L2 is insulated in a region 68 , so that the current flow mainly over the rolling element 10 and over the region of the liquid which is between the rolling element 10 and the second conductor track is present takes place. The contacting of the second conductor track L2, which runs obliquely to the first conductor track L2, thus takes place via the liquid introduced into the housing of the inclination sensor, which bridges the non-existent contact between the ball and the second conductor structure with high resistance. As a result, the resulting resistance, which is mainly dependent on the distance between the rolling element 10 and the second conductor track L2, is used to detect the inclination. Expressed equally, this is as follows:

R _total = R _conductor + R _liquid

In der vorstehenden Gleichung ist der Gesamtwiderstand R_ges der Widerstand, der sich durch die Reihenschaltung der neigungsabhängigsn Widerstände R_Leiter und R_flüssig ergibt. In the above equation, the total resistance R _{tot is} the resistance that results from the series connection of the inclination-dependent resistors R _conductor and R _liquid .

Fig. 8 zeigt im Gegensatz zu den anderen Ausführungsbeispielen eine Erfassungseinrichtung, die auf einem kapazitiven Erfassungsprinzip arbeitet. Insbesondere ist ein Querschnitt durch eine gekrümmte Bahn 20 dargestellt, wobei am Boden der Bahn eine erste Elektrode 80 angebracht ist, während an seitlichen Begrenzungen der Bahn 20 zweite Elektroden 81, 82 angeordnet sind. Wenn das bewegliche Element 10, das in Fig. 8 als Kugel dargestellt ist, leitfähig ist, so bildet sich Eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 80 und der Kugel 10 als erste Kondensatorelektrode und der Elektrode 82 als zweite Kondensatorelektrode. Zur inkrementalen Erfassung ist, längs der Bahn gesehen, die zweite Elektrode 82 als eine Mehrzahl von diskreten voneinander iisolierten Teilelektroden ausgeführt, so daß sich, wenn sich die Kugel an einer Teilelektrode vorbeibewegt, eine Kapazitätszunahme ergibt, die in eine Kapazitätsabnahme übergeht, wenn die Kugel sich von der Elektrode 82 wieder entfernt. Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, daß der Wälzkörper 10 elektrisch leitfähig ist. Ist derselbe aus einem Dielektrikum gebildet, das eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante zum umgebenden Medium, wie z. B. Luft oder eine isolierende Flüssigkeit, ist, so wird sich ebenfalls eine Kapazitätszu- oder -abnahme ergeben. In contrast to the other exemplary embodiments, FIG. 8 shows a detection device which works on a capacitive detection principle. In particular, a cross section through a curved path 20 is shown, a first electrode 80 being attached to the bottom of the path, while second electrodes 81 , 82 are arranged at lateral boundaries of the path 20 . If the movable element 10 , which is shown as a sphere in FIG. 8, is conductive, a capacitance is formed between the first electrode 80 and the sphere 10 as the first capacitor electrode and the electrode 82 as the second capacitor electrode. For incremental detection, as seen along the path, the second electrode 82 is designed as a plurality of discrete sub-electrodes which are insulated from one another, so that when the ball moves past a sub-electrode there is an increase in capacitance which changes into a decrease in capacitance when the ball moves away from the electrode 82 again. It should be noted that it is not absolutely necessary for the rolling element 10 to be electrically conductive. Is the same formed from a dielectric that has a different dielectric constant to the surrounding medium, such as. B. air or an insulating liquid, there will also be an increase or decrease in capacity.

Alternativ wird es bevorzugt, eine kapazitive Erfassung dadurch zu realisieren, daß eine auf der Bahn angebrachte Elektrodenstruktur durch ein Dielektrikum bedeckt ist. Auf dem Wälzkörper ist eine Elektrodenstruktur im wesentlichen quer zu dessen Wälzrichtung aufgebracht. Die Bodenelektroden sind so ausgebildet, daß quer zur Wälzrichtung angeordnete gegenüberliegende Elektrodenfinger vorhanden sind. Durch die neigungsabhängige Bewegung des Wälzkörpers über die durch das Dielektrikum isolierten Elektrodenfinger wird dann anhand entstehender Kapazitätsmaxima- und minima die Neigung des Gehäuses detektiert. Insbesondere ergibt sich ein Maximum, wenn der Wälzkörper direkt über den Fingern angeordnet ist. Ein Minimum ergibt sich dagegen, wenn der Körper zwischen zwei benachbarten Fingerpaaren angeordnet ist, wobei der Wälzkörper nicht das Dielektrikum zwischen den gegenüberliegenden Fingern beeinflußt. Alternatively, it is preferred to have capacitive sensing by realizing that one attached to the track Electrode structure is covered by a dielectric. On the rolling element is essentially an electrode structure applied transversely to its rolling direction. The Bottom electrodes are designed so that they are transverse to the direction of rolling arranged opposite electrode fingers are present. Due to the inclination-dependent movement of the rolling element which becomes electrode fingers isolated by the dielectric then based on the resulting maximum and minimum capacities Inclination of the housing is detected. In particular, it follows a maximum when the rolling element is directly over the fingers is arranged. However, there is a minimum if the Body arranged between two adjacent pairs of fingers is, wherein the rolling element is not the dielectric between affected the opposite fingers.

An dieser Stelle sei ferner darauf hingewiesen, daß die in Fig. 8 gezeigte Anordnung auch alternativ eingesetzt werden kann, wenn sich die Kugel 10 entlang einer Richtung bewegt, die durch einen Richtungspfeil 83 dargestellt ist. Bewegt sich die Kugel 10 nach links, so wird die Kapazität zwischen der Kugel und der linken Elektrode 82 zunehmen, während die Kapazität zwischen der Kugel und der rechten Elektrode 81 abnehmen wird. Bewegt sich die Kugel dagegen nach rechts, so wird die Kapazität zwischen der Elektrode 82 und der Kugel 10 abnehmen, während die Kapazität zwischen der Kugel 10 und der rechten Elektrode 81 zunehmen wird. In diesem Fall wird es bevorzugt, eine Differenzfassung einzusetzen, um eine höhere Empfindlichkeit zu erreichen. At this point it should also be pointed out that the arrangement shown in FIG. 8 can also be used as an alternative if the ball 10 moves in a direction which is represented by an arrow 83 . If the ball 10 moves to the left, the capacitance between the ball and the left electrode 82 will increase, while the capacitance between the ball and the right electrode 81 will decrease. On the other hand, if the ball moves to the right, the capacitance between the electrode 82 and the ball 10 will decrease, while the capacitance between the ball 10 and the right electrode 81 will increase. In this case, it is preferred to use differential detection to achieve higher sensitivity.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen neben der Messung der eingehenden Signale ebenfalls die Zeiten deren Änderungen gemessen und ausgewertet werden können, um dadurch eine Erhöhung der Sensorauflösung und insbesondere auch eine Erfassung der zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erreichen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch die Messung des Zeitsignals zusätzlich zum Wegsignal mittels einer geeigneten Schaltung der Aufenthaltsort und der Bewegungsverlauf des Wälzkörpers rekonstruiert. Dadurch kann ferner eine höhere Auflösung, als sie durch die gemessenen Signale alleine möglich wäre, mittels Interpolation, d. h. mittels der Nachverfolgung und Vorhersage dei Bewegungsbahn, erreicht werden. It should be noted that all of the above Embodiments in addition to measuring the incoming Signals also measured the times of their changes and can be evaluated, thereby increasing the Sensor resolution and in particular also a detection of the temporal change in the position of the movable element to reach along the train. With a preferred one Embodiment is by measuring the time signal in addition to the path signal using a suitable circuit the location and the course of movement of the rolling element reconstructed. This can also result in a higher resolution, than would be possible through the measured signals alone, by means of interpolation, i.e. H. through tracking and Prediction of the trajectory.

Als eigenständige Überprüfung des Sensors im laufenden Betrieb kann das Element 10 mittels Energieeinkopplung über die Erfassungseinrichtung kurzfristig aus seiner momentanen Lage bewegt werden. Eine entsprechende Elektronik überwacht dann die Reaktion des Elements 10 mittels der Erfassungseinrichtung. Stimmt die Reaktion des Elements 10 mit einer erwarteten Reaktion überein, ist der Sensor funktionsfähig. Ergibt sich allerdings eine Abweichung vom erwarteten Zielwert, kann die Elektronik dadurch auf eine Funktionsstörung des Sensors schließen. As an independent check of the sensor during operation, the element 10 can be moved briefly out of its current position by means of energy coupling via the detection device. Appropriate electronics then monitor the reaction of the element 10 by means of the detection device. If the reaction of the element 10 matches an expected reaction, the sensor is functional. However, if there is a deviation from the expected target value, the electronics can conclude that the sensor is malfunctioning.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß der Neigungssensor auch derart ausgeführt werden kann, daß Neigungen bezüglich einer zweiten Neigungsachse gleichzeitig mit Neigungen bezüglich einer ersten Neigungsachse gemessen werden. Hierfür ist es erforderlich, daß die Rinne, als die die gekrümmte Bahn bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, in eine zweidimensional gekrümmte Ebene modifiziert wird, und daß entlang der Ebene eine weitere Verdrahtungsstruktur in Form von weiteren Elektrodenstrukturen realisiert wird, so daß sich das bewegliche Element 10 nicht nur um die Neigungsachse 12 bewegen kann, sondern ebenfalls um eine zur Neigungsachse 12 senkrechten zweiten Neigungsachse bewegen kann. Die Stellung des beweglichen Elements bezüglich der gekrümmten Bahn in Form einer zweidimensionalen gekrümmten Oberfläche ist dann mittels der weiteren Elektrodenstruktur erfaßbar. Finally, it should be pointed out that the inclination sensor can also be designed such that inclinations with respect to a second inclination axis are measured simultaneously with inclinations with respect to a first inclination axis. For this, it is necessary that the groove, as the curved path in the embodiment shown in Fig. 1, is modified in a two-dimensionally curved plane, and that a further wiring structure in the form of further electrode structures is realized along the plane, so that the movable member 10 can move around the tilt axis 12 not only, but also can move to a direction perpendicular to tilt axis 12 of the second tilt axis. The position of the movable element with respect to the curved path in the form of a two-dimensional curved surface can then be determined by means of the further electrode structure.

Claims

1. Inclination sensor with the following features:
a sheet ( 20 ) of injection molded polymer plastic;
a mobile along the path (20) element (10), wherein a position of the movable member along the path (20) (20) with respect to a reference position (60) depends on an inclination of the web; and
a detection device (L1, L2, L3, Lref) for detecting the position of the movable element along the path and / or a temporal change in the position of the movable element along the path.

2. The tilt sensor of claim 1, wherein the web ( 20 ) is a curved web, the web is a straight web, and the movable member has a curved surface that engages the web, or both the web and a surface of the movable member which engages the web have different curvatures so that the member is movable depending on the inclination.

3. Tilt sensor according to claim 1 or 2, wherein the detection device is designed to capacitively detect the position or a change in the position of the movable element by means of an electrode arrangement ( 80 , 81 , 82 ).

4. Tilt sensor according to claim 3, wherein the detection device has the following features:
a first electrode ( 80 ) along the path on which the movable member is movable; and
at least one second electrode ( 81 , 82 ) which is arranged such that the movable element does not touch the same, the first and the at least one second electrode forming a capacitor.

5. Tilt sensor according to claim 3 or 4, in which the movable element ( 10 ) is wholly or partially conductive and together with an electrode ( 80 ) of the electrode arrangement forms a capacitor, the capacitance of a position of the movable element along the track ( 20 ) depends.

6. Inclination sensor according to one of the preceding claims, in which the movable element ( 10 ) is a rolling element or a drop of a liquid with a surface tension force which is selected such that the drop does not split up when moving along the track ( 20 ).

7. inclination sensor according to claim 6,
in which the rolling element ( 10 ) has a plurality of electrodes arranged transversely to a rolling direction,
in which a dielectric is arranged on the electrodes, on which the rolling element is arranged, and
in which a movement of the rolling element can be detected by ascertaining capacitance maxima and capacitance minima between the electrodes.

8. inclination sensor according to claim 1 or 2,
in which the movable element ( 10 ) is wholly or partly electrically conductive, and
in which the detection device has the following features:
a first electrode arrangement (L1);
a second electrode arrangement (L2);
means for applying a voltage between the first and the second electrode arrangement, the first and the second electrode arrangement being designed such that the movable element short-circuits the first and the second electrode arrangement depending on the position.

9. tilt sensor according to claim 8,
in which the first electrode arrangement ( 51 ') has a plurality of first partial electrodes extending transversely to the path;
in which the second electrode arrangement ( 51 ) is continuous; and
wherein the detection device further comprises a device for counting ( 63 ) short circuits between the first and the second electrode arrangement or for determining ( 64 ) a time between two short circuits.

10. inclination sensor according to claim 8,
in which the first electrode arrangement has a plurality of first partial electrodes extending transversely to the path;
in which a second electrode arrangement has a plurality of second sub-electrodes extending transversely to the path, and
in which the detection device is designed to detect short circuits between the first electrode arrangement ( 51 ') and the second electrode arrangement ( 53 ').

11. Tilt sensor according to claim 8,
in which the first electrode arrangement has a plurality of first partial electrodes extending transversely to the path,
in which the second electrode arrangement has a plurality of second partial electrodes extending transversely to the path,
two adjacent partial electrodes of the first and / or the second electrode arrangement being connected to one another in a meandering manner,
wherein the detection device is designed to determine a position of the movable element via an ohmic resistance between the first electrode arrangement and the second electrode arrangement.

12. The inclination sensor according to claim 9, wherein the detection device further comprises a third electrode arrangement ( 54 ) which has a plurality of third sub-electrodes extending transversely to the web, less than the plurality of first sub-electrodes extending transversely to the web of the first electrode arrangement are offset as half a partial electrode width, so that a direction of inclination can be determined from whether a short circuit between the second electrode arrangement and the first electrode arrangement follows in time rather than a short circuit between the second electrode arrangement and the third electrode arrangement.

13. Tilt sensor according to claim 8, wherein the detection device further comprises a third electrode arrangement ( 54 ) which has a plurality of third sub-electrodes extending transversely to the web, which is offset by half an electrode gap from the plurality of first sub-electrodes extending transversely to the web are.

14. Tilt sensor according to claim 9, further comprising a reference electrode ( 52 ) at the reference position ( 60 ) of the movable element ( 10 ), by means of which a signal can be output when the movable element is in the reference position ( 60 ).

15. inclination sensor according to claim 1,
in which the movable element ( 10 ) is electrically conductive,
in which a first electrode arrangement ( 51 ") is provided,
in which a second electrode arrangement ( 53 ") is provided;
the first electrode arrangement and the second electrode arrangement being arranged such that the movable element either contacts both electrode arrangements at the same time or only contacts one electrode arrangement and sees it in conductive contact with the other electrode arrangement via a conductive medium, and
wherein there is further provided means for determining an ohmic resistance between the first and the second electrode arrangement, which depends on a position of the movable element ( 10 ).

16. Inclination sensor according to one of the preceding claims, in which the track ( 20 ) is designed as a groove with lateral boundaries for the movable element ( 10 ) in order to detect an inclination along an inclination axis.

17. Tilt sensor according to one of claims 1 to 12, in which the track is designed to move the Elements according to two different axes of inclination permit.

18. Tilt sensor according to one of the preceding claims, in which a damping medium is arranged along the track in order to dampen a movement of the movable element ( 10 ).

19. Tilt sensor according to one of the preceding claims, in which the detection device or the element ( 10 ) has electrodes which are selectively metallized on the plastic.

20. Inclination sensor according to one of the preceding Expectations, the dis movable element is made of plastic and has a metal material.

21. Tilt sensor according to one of the preceding claims, further comprising a device for causing a deflection of the element ( 10 ) and a monitoring device which is designed such that an actual deflection of the element caused by the device for causing with a predetermined target Deflection is compared to conclude that the inclination sensor is functional.

22. Inclination sensor according to one of the preceding Claims further comprising a housing of the Inclination sensor integrated electronic circuit for Determination of the inclination.