DE4341662C2 - Beschleunigungssensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor mit einem piezoelektri
schen Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere
einen Beschleunigungssensor, der in geeigne
ter Weise in ein Airbagsystem integriert ist, das beispielsweise in einem
Kraftfahrzeug montiert ist.
Ein Airbagsystem eines Kraftfahrzeugs spricht auf die bei einer Kollision oder
dergleichen auftretende Beschleunigung an. Um die Funktion eines solchen
Airbagsystems sicherzustellen, ist im allgemeinen ein Beschleunigungssensor
in das System integriert. Als Beschleunigungssensor dieses Typs ist beispiels
weise in dem US-Patent 4,700,973 ein Beschleunigungssensor mit einem
piezoelektrischen Element beschrieben worden, das durch eine darauf ausge
übte Beschleunigung verformt wird und ein elektrisches Signal ausgibt.
Ein Beispiel eines bekannten Beschleunigungssensors mit einem piezoelek
trischen Element soll unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben
werden.
Dieser Beschleunigungssensor besitzt ein piezoelektrisches Element 21 und
ein Hybrid-IC 22 mit einer Schaltung zur Verarbeitung eines Fühlersignals,
das von dem piezoelektrischen Element 21 ausgegeben wird. Ein Ende des
piezoelektrischen Elements 21 ist an einem Tragteil 25 befestigt, das seiner
seits auf einer Grundplatte 23 aus Metall befestigt ist. Ein freies Ende des
piezoelektrischen Elements 21 wird abgelenkt durch eine Beschleunigung,
die einer in Richtung G senkrecht zur Oberfläche des das piezoelektrische
Element tragenden Tragteils 25 wirkt, und liefert ein Fühlersignal, das der
Stärke der Beschleunigung entspricht.
Das Hybrid-IC 22 ist auf der Grundplatte 23 befestigt. Das piezoelektrische
Element 21 und das Hybrid-IC 22 sind durch Leitungsdrähte 26 elektrisch
miteinander verbunden. Mehrere Anschlußstifte 27 zur elektrischen Verbin
dung des Beschleunigungssensors mit einer externen Einheit oder Schaltung
sind so angeordnet, daß sie von der Grundplatte 23 aus nach unten ragen. Das
piezoelektrische Element 21 und das Hybrid-IC 22 sind durch eine Kappe 24
abgedeckt, die an der Grundplatte 23 befestigt ist.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Beschleunigungssensor wird
das piezoelektrische Element 21 durch das Tragteil 25 nach Art eines Ausle
gers gehalten, so daß das piezoelektrische Element 21 einer Biegeverfor
mung als Reaktion auf die darauf einwirkende Beschleunigung unterliegt.
Wenn eine extrem starke Beschleunigung auftritt, wird daher der freie End
bereich des piezoelektrischen Elements 21 beträchtlich ausgelenkt. Infolge
dessen kann das piezoelektrische Element brechen, wenn es einer extrem
starken Beschleunigung oder einem Stoß von beispielsweise etwa 2000 g aus
gesetzt wird.
Da bei dem oben beschriebenen Beschleunigungssensor das piezoelektrische
Element 21 und das Hybrid-IC 22 miteinander durch die mehreren Leitungs
drähte 26 verbunden sind, kann die durch die Leitungsdrähte 26 gebildete
Verbindung infolge einer durch Schwingungen hervorgerufenen Metallermü
dung unterbrochen werden. Um eine solche Unterbrechung zu vermeiden,
können die Durchmesser der Leitungsdrähte 26 vergrößert werden, so daß
ihre Stabilität verbessert wird. Wenn die Durchmesser der Leitungsdrähte 26
vergrößert werden, können die Leitungsdrähte 26 jedoch mit Schwingungen
nach einer Beschleunigung in Resonanz geraten, so daß sie einen nachteili
gen Einfluß auf die Beschleunigungsmessung mit Hilfe des piezoelektrischen
Elements 21 ausüben.
Aus US 5 095 751 ist ein Beschleunigungssensor nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Beschleunigungssensor ist eine erste Elek
trode auf einer Hauptfläche einer Platine angeordnet, und das piezoelektri
sche Element ist auf der Elektrode befestigt. Auf dem piezoelektrischen Ele
ment ist ein Gewichtsstück befestigt, dessen auf dem piezoelektrischen Ele
ment aufliegende Unterseite elektrisch leitfähig ist und eine zweite Elektro
de bildet. Die Elektroden sind auch hier über Leitungsdrähte mit der zugehö
rigen elektronischen Schaltung verbunden, so daß sich ähnliche Probleme
ergeben wie bei dem oben erörterten Stand der Technik.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Beschleunigungssensor zu schaf
fen, der eine höhere Stoßfestigkeit und eine größere Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind zwei Elektroden nebeneinander auf
derselben Hauptfläche der Platine angebracht. Auf der einen Elektrode ist
das piezoelektrische Element befestigt, während auf der anderen Elektrode
ein leitfähiges Element befestigt ist. Das Gewichtsstück erstreckt sich
brückenförmig über das piezoelektrische Element und das leitfähige Element
und stellt mit seiner elektrisch leitfähigen Unterseite die elektrische Verbin
dung zwischen dem piezoelektrischen Element und dem leitfähigen Element
her.
Selbst wenn nur eine kleine Beschleunigung einwirkt, ist der erfindungsge
mäße Beschleunigungssensor in der Lage, empfindlich auf diese Beschleuni
gung anzusprechen. Andererseits weist der Beschleunigungssensor eine er
höhte Stoßfestigkeit auf, und er wird auch bei extrem starken Beschleunigun
gen nicht beschädigt. Da für den elektrischen Anschluß des piezoelektri
schen Elements keine Leitungsdrähte benötigt werden, wird die Gefahr einer
Unterbrechung der Leitungsdrähte vermieden, und die Beschleunigungsmes
sung wird nicht durch Resonanz der Leitungsdrähte beeinträchtigt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor mit
zwei piezoelektrischen Elementen versehen. Das zweite piezoelektrische Ele
ment dient zur Fehlererfassung, während das erste piezoelektrische Element
das Beschleunigungs-Meßelement bildet. Mit diesem Beschleunigungssensor
kann somit eine Fehler-Selbstdiagnose durchgeführt werden, indem das als
Meßelement dienende piezoelektrische Element einer künstlich erzeugten
Schwingung ausgesetzt und das als Reaktion auf diese künstlich erzeugte
Schwingung erhaltene Beschleunigungs-Ausgangssignal ausgewertet wird.
Die beiden piezoelektrischen Elemente sind an der Beschleunigungssignal-
Ausgangselektrode sowie an einer Erregungs-Eingangselektrode befestigt und
sind weiterhin über die Oberfläche des Gewichtsstückes in Serie mit der Er
dungselektrode verbunden, so daß auch hier auf Leitungsdrähte für den elek
trischen Anschluß verzichtet werden kann und somit die sich daraus erge
benden Probleme vermieden werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene schematische perspektivische An
sicht des Gesamtaufbaus eines Beschleunigungssensors gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile des Be
schleunigungssensors nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungs
form der wesentlichen Teile des Beschleunigungssensors nach
Fig. 2;
Fig. 4 eine weitere Abwandlung der wesentlichen Teile des Beschleu
nigungssensors nach Fig. 2;
Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des
Gesamtaufbaus eines Beschleunigungssensors gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile des Be
schleunigungssensors nach Fig. 5 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der wesentlichen Teile des
Beschleunigungssensors nach Fig. 5;
Fig. 8 eine teilweise aufgebrochene Grundrißskizze eines herkömmli
chen Beschleunigungssensors; und
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 8.
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Beschleunigungssensor umfaßt eine Schal
tungsplatine 1, ein als Beschleunigungs-Meßelement dienendes piezoelektri-
sches Element 2, ein leitfähiges Teil 3, ein Gewichtsstück 4 und ein abschir mendes Gehäuse 5 zur Abdeckung dieser Bauteile.
sches Element 2, ein leitfähiges Teil 3, ein Gewichtsstück 4 und ein abschir mendes Gehäuse 5 zur Abdeckung dieser Bauteile.
Eine Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 und eine Masse-Elektrode 7
sind in vorgegebenem Abstand zueinander auf der oberen Oberfläche der
Schaltungsplatine 1 ausgebildet. Außerdem ist auf der oberen Oberfläche der
Schaltungsplatine 1 ein Hybrid-IC 8 montiert, das eine (nicht gezeigte) Be
schleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des von dem
piezoelektrischen Element 2 ausgegebenen Beschleunigungssignals enthält.
Die Ausgangselektrode 6 und die Masse-Elektrode 7 sind elektrisch mit dem
Hybrid-IC 8 verbunden. Das Hybrid-IC 8 kann auch in die Schaltungsplatine 1
integriert sein. Schaltungsplatinen mit einer solchen internen Struktur sind
im Stand der Technik bekannt und werden allgemein als Hybrid-IC-Substrate
bezeichnet.
Das piezoelektrische Element 2 ist mit Hilfe eines leitfähigen Klebers oder
dergleichen (nicht gezeigt) auf der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode
6 auf der Schaltungsplatine 1 befestigt und elektrisch mit der Ausgangselek
trode 6 verbunden. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem piezoelek
trischen Element 2 um ein solches, bei dem Elektroden auf beiden Hauptflä
chen eines Blockes aus piezoelektrischer Keramik ausgebildet sind.
Weiterhin ist das oben beschriebene piezoelektrische Element 2 so ausgebil
det, daß seine Polarisationsachse X in der Richtung G orientiert ist, in der
die zu messende Beschleunigung wirkt, d. h., in der Richtung, in der das pie
zoelektrische Element 2 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind.
Das leitfähige Element 3 besteht aus einem metallischen Material wie etwa
einer 42-Fe-Ni-Legierung und ist auf der zum Anlegen eines Bezugspotentials
dienenden Masse-Elektrode 7 befestigt und elektrisch mit dieser verbunden.
Das Gewichtsstück 4 besteht aus einem leitfähigen Material, beispielsweise
aus dem selben Material wie das leitfähige Element 3, und ist so auf dem pie
zoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3 befestigt, daß des
diese Elemente überbrückt. Die Befestigung kann durch leitfähige Klebemit
tel erreicht werden.
Das piezoelektrische Element 2 und das leitfähige Element 3 sind somit
durch das Gewichtsstück 4 elektrisch miteinander verbunden.
Das Gewichtsstück 4 kann allgemein so aufgebaut sein, daß wenigstens seine
mit dem piezoelektrischen Element 2 und dem leitfähigen Element 3 in Be
rührung stehende Oberfläche elektrisch leitfähig ist. Folglich kann es sich bei
dem Gewichtsstück 4 auch um einen quaderförmigen Block aus nicht leiten
der Keramik handeln, der auf der Unterseite mit Silber oder dergleichen be
schichtet ist, so daß dort ein nicht gezeigter elektrisch leitender Film gebil
det wird. Obgleich im gezeigten Beispiel das leitfähige Element 3 und das Ge
wichtsstück 4 als getrennte Bauteile ausgebildet sind, können diese Bauteile
auch in einem Stück ausgebildet sein.
Das piezoelektrische Element 2 ist dadurch, daß es auf einer Oberfläche der
Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 befestigt ist, elektrisch mit die
ser Elektrode verbunden. Die entgegengesetzte Oberfläche des piezoelektri
schen Elements 2 ist durch das leitfähige Gewichtsstück 4 und das leitfähige
Element 3 in Serie mit der Masse-Elektrode 7 verbunden.
Wenn eine Beschleunigung in Richtung parallel zur Polarisationsachse X auf
das so angeschlossene und befestigte piezoelektrische Element 2 wirkt, so
ergibt sich in dem piezoelektrischen Element 2 in der Richtung G, in der die
Beschleunigung wirkt, eine Scherspannung, die der Stärke der Beschleuni
gung entspricht. Aufgrund dieser Scherspannung tritt auf der Seite des pie
zoelektrischen Elements 2, die der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode
6 zugewandt ist, eine positive oder negative elektrische Ladung auf. Eine po
sitive Ladung entsteht, wenn die Richtung der Beschleunigung mit der Polari
sationsrichtung des piezoelektrischen Elements übereinstimmt, und wenn
die Richtung der Beschleunigung der Polarisationsrichtung entgegengesetzt
ist, so entsteht eine negative Ladung.
Da das piezoelektrische Element 2 eine bestimmte Kapazität besitzt, äußert
sich diese Ladung in einer elektrischen Spannung. Diese Spannung wird über
die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 ausgegeben und als Beschleu
nigungssignal des piezoelektrischen Elements 2 verarbeitet.
Das zur Abdeckung und/oder Abschirmung dienende Gehäuse 5 hat die Form
eines Zylinders oder Topfes mit einem Boden aus Metall oder Kunststoff. Das
Gehäuse 5 ist so an der Schaltungsplatine 1 befestigt, daß es die Schaltungs
platine 1 bedeckt. Folglich sind das piezoelektrische Element 2, das leitfähi
ge Element 3, das Gewichtsstück 4 und das Hybrid-IC 8 und dergleichen in
einem Hohlraum eingeschlossen, der durch die Schaltungsplatine 1 und das
Gehäuse 5 gebildet wird.
In Fig. 1 ist die gesamte Oberfläche der Schaltungsplatine 1 durch das Ge
häuse 5 abgedeckt. Der Beschleunigungssensor kann jedoch beispielsweise
auch so ausgebildet sein, daß das Gehäuse 5 nur die notwendigen Komponen
ten des Beschleunigungssensors abdeckt. Das Bezugszeichen 9 in Fig. 1 be
zeichnet einen Anschlußstift für den Anschluß des Beschleunigungssensors
an eine externe Einheit oder Schaltung. Der Anschlußstift 9 ragt durch die
Schaltungsplatine 1 hindurch nach außen und ist so angeordnet, daß er den
Beschleunigungssensor mit anderen notwendigen Einrichtungen verbindet.
Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Beschleunigungssensors nach dem er
sten Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
Wenn auf den Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in der Richtung G
wirkt, d. h., in einer Richtung parallel zur Ebene der Schaltungsplatine 1 und
parallel zur Verbindungslinie zwischen dem piezoelektrischen Element 2 und
dem leitfähigen Element 3, so wird das Gewichtsstück 4 aufgrund seiner
Massenträgheit längs der Achse ausgelenkt, die der Wirkrichtung G der Be
schleunigung entspricht, und die Stärke der Auslenkung entspricht der Stär
ke der Beschleunigung. Durch diese Auslenkung des Gewichtsstücks 4 wird
in dem zwischen dem Gewichtsstück 4 und der Schaltungsplatine 1 eingefüg
ten piezoelektrischen Element 2, dessen Polarisationsachse X zur Wirkrich
tung G der Beschleunigung parallel ist, eine Scherspannung erzeugt. Hier
durch wird auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elements, die der Be
schleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 zugewandt ist, eine positive Ladung
hervorgerufen. Da das piezoelektrische Element 2 in Serie zwischen die Mas
se-Elektrode 7 und die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6 geschal
tet ist, entsteht durch die Ladung auf der Oberfläche des piezoelektrischen
Elements 2 eine Spannung, die durch die Beschleunigungssignal-Ausgangse
lektrode 6 abgegriffen wird. Diese Spannung wird in der Beschleunigungs
signal-Verarbeitungsschaltung in dem Hybrid-IC 8 verarbeitet, so daß die
Richtung und Stärke der Beschleunigung gemessen wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Polarisationsachse X des pie
zoelektrischen Elements 2 parallel zur Ebene der Schaltungsplatine 1 und
parallel zur Verbindungslinie zwischen dem piezoelektrischen Element 2 und
dem leitfähigen Element 3 orientiert. Wahlweise kann jedoch die Polarisa
tionsachse X und damit auch die Richtung G, in der die Beschleunigung ge
messen wird, anders orientiert sein. Spezielle Abwandlungsbeispiele sind in
Fig. 3 und 4 gezeigt.
In Fig. 3 liegen die Polarisationsachse X und die Richtung G, in der die Be
schleunigung gemessen wird, in der Ebene der Schaltungsplatine 1, Jedoch
rechtwinklig zu der Richtung, in der das piezoelektrische Element 2 und das
leitfähige Element 3 angeordnet sind. In Fig. 4 steht die Polarisationsrich
tung X senkrecht auf der Ebene der Schaltungsplatine 1. Die Polarisations
richtung kann jeweils auch zu der in Fig. 3 und 4 durch einen Pfeil ange
gebenen Richtung entgegengesetzt sein.
Nachfolgend soll anhand der Fig. 5 bis 7 ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert werden.
Ein Beschleunigungssensor, der in einem Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug
verwendet wird, sollte eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweisen, und es soll
te deshalb die Möglichkeit bestehen, einen etwaigen Ausfall oder eine Funk
tionsstörung des Beschleunigungssensors rasch festzustellen. Bisher ist zur
Feststellung eines Fehlers des Beschleunigungssensors ein externes Fehler
diagnosegerät verwendet worden. Das nachfolgend beschriebene Ausfüh
rungsbeispiel trägt dagegen dem Bedürfnis nach einem Beschleunigungssen
sor Rechnung, der eine sogenannte Fehler-Selbstdiagnosefunktion aufweist.
Gemäß Fig. 5 weist der Beschleunigungssensor zusätzlich zu der Schal
tungsplatine 1, dem piezoelektrischen Element 2, dem leitfähigen Element
3, dem Gewichtsstück 4 und dem Gehäuse 5 ein weiteres piezoelektrisches
Element 10 auf, das zusammen mit den übrigen Komponenten eine Fehlerer
fassungseinrichtung bildet. Die piezoelektrischen Elemente 2 und 10, das
leitfähige Element 3 und das Gewichtsstück 4 sind jeweils quaderförmig aus
gebildet. Die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode 6, die Masse-Elektro
de 7 und eine Erregungs-Eingangselektrode 11 sind in vorgegebenem Ab
stand zueinander auf der Oberfläche der Schaltungsplatine 1 ausgebildet, die
auch das Hybrid-IC 8 trägt. Das Hybrid-IC 8 weist in diesem Fall außer der
Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung des von dem
piezoelektrischen Element 2 erzeugten Beschleunigungssignals auch eine
Erregungs-Treiberschaltung auf, die ein Erregungssignal zur künstlichen Er
zeugung einer Schwingung zum Zweck der Fehlerdiagnose liefert.
Das leitfähige Element 3 und das Gewichtsstück 4 sind Teil der Beschleuni
gungs-Meßeinrichtung und bilden zugleich in Kombinationen mit dem pie
zoelektrischen Element 10 die Einrichtung zur Fehlerermittlung. Das pie
zoelektrische Element 10 ist mit Hilfe eines leitfähigen Klebers oder derglei
chen (nicht gezeigt) auf der Erregungs-Eingangselektrode 11 auf der Schal
tungsplatine 1 befestigt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das piezoelektrische Ele
ment 10 ist so angeordnet, daß seine Polarisationsachse Y in der Richtung G
orientiert ist, in der die Beschleunigung gemessen wird, d. h., parallel zur
Ebene der Schaltungsplatine 1 und zu der Richtung, in der die piezoelektri
schen Elemente 2, 10 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind. Die
Polarisationsachse Y des piezoelektrischen Elements 10 ist somit auch paral
lel zur Polarisationsachse X des piezoelektrischen Elements 2.
Das piezoelektrische Element 2 ist auf der Beschleunigungssignal-Ausgangs
elektrode 6 auf der Schaltungsplatine 1 befestigt, während das leitfähige Ele
ment 3 auf der Masse-Elektrode 7 befestigt und mit dieser verbunden ist. Das
Gewichtsstück 4, das wenigstens eine leitfähige Oberfläche aufweist, ist so
auf den beiden piezoelektrischen Elementen 2 und 10 und auf dem leitfähi
gem Element 3 befestigt, daß es diese Elemente überbrückt. Das zur Be
schleunigungsmessung dienende piezoelektrische Element 2 und das leitfä
hige Element 3 sind somit durch das Gewichtsstück 4 mit dem im piezoelek
trischen Element 10 zu einer Einheit zusammengefaßt, und die piezoelektri
schen Elemente 2 und 10 sind durch das Gewichtsstück 4 auch mechanisch
miteinander verbunden.
Im einzelnen ist eine Oberfläche des piezoelektrischen Elements 10 auf der
Erregungs-Eingangselektrode 11 befestigt, während die entgegengesetzte
Oberfläche durch das leitfähige Gewichtsstück 4 und das leitfähige Element
3 in Serie mit der Masse-Elektrode 7 verbunden ist. Wenn ein von der Erre
gungs-Treiberschaltung des Hybrid-ICs 8 erzeugtes Erregungssignal über die
Erregungs-Eingangselektrode 11 an das piezoelektrische Element 10 ange
legt wird, so wird deshalb das piezoelektrische Element 10 in einer Richtung
parallel zu seiner Polarisationsachse Y verformt. Das Gewichtsstück 4 wird
durch die Verformung des piezoelektrischen Elements 10 ausgelenkt. Folg
lich bewirkt das Gewichtsstück 4 aus den im Zusammenhang mit dem ersten
Ausführungsbeispiel beschriebenen Gründen die Erzeugung von Ladungen auf
der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 2, die der Beschleunigungs
signal-Ausgangselektrode 6 zugewandt ist. Wenn das so auf der Grundlage der
künstlich erzeugten Schwingung erhaltene Ausgangssignal in der gleichen
Weise wie ein normales Beschleunigungssignal verarbeitet wird, läßt sich ein
eventueller Fehler des Beschleunigungssensors diagnostizieren.
Die Reihenfolge und die Abstände, in der die piezoelektrischen Elemente 2,
10 und das leitfähige Element 3 angeordnet sind, ist nicht auf das in Fig. 6
gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann das leitfähige
Element 3 auch zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen 2 und 10
angeordnet sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Ebenso wie bei dem ersten Aus
führungsbeispiel können auch die Polarisationsachsen X und Y der piezoelek
trischen Elemente 2 und 10 und somit die Richtung, in der Beschleunigun
gen gemessen werden, von der in Fig. 7 gezeigten Richtung verschieden
sein.
Claims (11)
1. Beschleunigungssensor mit:
- - einer Schaltungsplatine (1), die auf einer ihrer Hauptflächen mit einer Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) versehen ist,
- - einem auf der Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) befestigten piezoelektrische Element (2), und
- - einem auf dem piezoelektrischen Element (2) befestigten Gewichtsstück (4), das zumindest an seiner mit dem piezoelektrischen Element in Berüh rung stehenden Oberfläche elektrisch leitfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine eine Masse-Elektrode (7) auf derselben Hauptfläche der Schaltungs platine (1) angeordnet ist wie die Beschleunigungssignal-Ausgangselektrode (6),
- - ein leitfähiges Element (3), auf der Masse-Elektrode (7) befestigt ist und
- - das Gewichtsstück (4) brückenförmig auf dem piezoelektrischen Element (2) und dem leitfähigen Element (3) befestigt ist und durch seine leitfähige Oberfläche elektrisch mit dem leitfähigen Element (3) verbunden ist.
2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsplatine (1) eine Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung
aufweist.
3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung durch ein auf der Schal
tungsplatine (1) montiertes Hybrid-IC (8) gebildet wird.
4. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Gewichtsstück (4) aus leitfähigem Material
besteht.
5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gewichtsstück (4) ein Block aus isolierendem Material
ist, dessen Oberfläche auf einer Seite mit einem leitfähigen Film versehen ist.
6. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element (3) und das Gewichtsstück
(4) als getrennte Bauteile ausgebildet sind.
7. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch ein an der Schaltungsplatine (1) angebrachtes Gehäuse
(5), das zumindest einen Teil der einen Hauptfläche der Schaltungsplatine
(1) überdeckt und zusammen mit der Schaltungsplatine zumindest das pie
zoelektrische Element (2), das leitfähige Element (3) und das Gewichtsstück
(4) einschließt.
8. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (2) und das leitfä
hige Element (3) auf einer Achse angeordnet sind, die zu der Polarisations
achse (X) des piezoelektrischen Elements parallel ist.
9. Beschleunigungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (1) auf der mit der Be
schleunigungssignal-Ausgangselektrode (6) und der Masse-Elektrode (7) ver
sehenen Hauptfläche zusätzlich eine Erregungs-Eingangselektrode (11) auf
weist, auf der ein weiteres piezoelektrisches Element (10) befestigt ist, und
daß das Gewichtsstück (4) auch auf dem weiteren piezoelektrischen Element
(10) befestigt ist.
10. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden piezoelektrischen Elemente (2, 10) und das leitfähige Element
(3) in einer Reihe angeordnet sind, wobei sich das leitfähige Element (3) an
einem Ende der Reihe befindet.
11. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das leitfähige Element (3) zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen
(2, 10) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
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