EP2059821A1 - Vorrichtung zum fallschutz von drehratensensoren - Google Patents

Vorrichtung zum fallschutz von drehratensensoren

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EP2059821A1
EP2059821A1 EP07787364A EP07787364A EP2059821A1 EP 2059821 A1 EP2059821 A1 EP 2059821A1 EP 07787364 A EP07787364 A EP 07787364A EP 07787364 A EP07787364 A EP 07787364A EP 2059821 A1 EP2059821 A1 EP 2059821A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotation rate
sensor
control means
rate sensor
acceleration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07787364A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Kohn
Christoph Gahn
Leopold Beer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0891—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values with indication of predetermined acceleration values

Definitions

  • the invention is based on a device with a rotation rate sensor and with at least one acceleration sensor.
  • Micromechanical rotation rate sensors which function on the basis of the corriolis effect, inherently contain vibrating structures. In case tests (standard: 1.5m drop on concrete surface) or other unforeseen accelerations, micromechanical structures may possibly be destroyed, for example by breakage of suspension springs or vibrating springs.
  • the invention is based on a device with a rotation rate sensor and with at least one acceleration sensor.
  • the essence of the invention consists in that the device has a control means by means of which the rotation rate sensor can be controlled as a function of an acceleration measured with the acceleration sensor.
  • the rotation rate sensor can thereby be protected against damage in the event of a fall or impact or other accelerations that are outside the permissible operating parameters.
  • the rotation rate sensor has a vibration structure provided with a drive and the drive and by means of the control means is controllable. It is particularly advantageous that the drive can be switched off by means of the control means.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that by means of the control means a locking of movable parts, in particular the oscillating structure, of the rotation rate sensor can be actuated.
  • the device is designed in microsystem technology.
  • the advantage here is that the rotation rate sensor, as well as the acceleration sensor or the control means are arranged on a common semiconductor substrate.
  • the device has a plurality of acceleration sensors, for example for different measuring ranges or sensing directions for the different spatial directions.
  • an additional sensor such as a triaxial acceleration sensor can advantageously be detected a case and measures are taken in the rotation rate sensor to increase the robustness. So could e.g. the drive of the oscillating structure are switched off or the oscillator are pulled electrostatically into a certain position or a locking of the sensor take place.
  • Figure 1 shows schematically a device according to the invention with rotation rate sensor, acceleration sensor and control means.
  • Figure 1 shows schematically a device according to the invention with rotation rate sensor, acceleration sensor and control means. Shown is a device 1, which has an acceleration sensor 10 and a rotation rate sensor. The acceleration sensor 10 is disposed in the vicinity of the rotation rate sensor 20, so that it measures substantially accelerations, which also receives the rotation rate sensor 20. A sensor signal of the acceleration sensor is supplied to a control means 30. in the
  • Control means 30 a control signal is generated from the sensor signal, which is supplied to the rotation rate sensor 20.
  • the control means 30 may be embodied as an electronic circuit. In this schematic representation, it is proposed as a separate entity. However, the control means 30 may also be a component of the acceleration sensor 10, for example
  • control means 30 may also be part of the yaw rate sensor 20, for example by its drive circuit.
  • acceleration sensor 10, rotation rate sensor 20 and control means 30 can also be provided on a common semiconductor substrate, wherein micromechanical structures for the
  • Acceleration sensor 10 in the same M EMS manufacturing process as the rotation rate sensor 20 are manufactured and thus produced on a chip 40 or as a sensor cluster.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Drehratensensor (20) und mit wenigstens einem Beschleunigungssensor (10). Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung (1) ein Steuerungsmittel (30) aufweist, mittels dessen der Drehratensensor (20) abhängig von einer mit dem Beschleunigungssensor (10) gemessenen Beschleunigung steuerbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum Fallschutz von Drehratensensoren
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Drehratensensor und mit wenigstens einem Beschleunigungssensor.
Mikromechanische Drehratensensoren, die auf Basis des Corrioliseffekts funktionieren, enthalten prinzipbedingt schwingende Strukturen. Bei Falltests (Standard: 1.5m Fall auf Betonoberfläche) oder anderen unvorhergesehenen Beschleunigungen können möglicherweise die mikromechanischen Strukturen zerstört werden, beispielsweise durch Bruch von Aufhängefedern oder Schwingfedern.
Offenbarung der Erfindung
VORTEILE DER ERFIN DUNG
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Drehratensensor und mit wenigstens einem Beschleunigungssensor. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung ein Steuerungsmittel aufweist, mittels dessen der Drehratensensor abhängig von einer mit dem Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung steuerbar ist. Vorteilhaft kann hierdurch der Drehratensensor bei einem Fall oder Stoß oder sonstigen Beschleunigungen, die außerhalb der zulässigen Betriebsparameter liegen, vor Beschädigungen geschützt werden.
Vorteilhaft ist, dass der Drehratensensor eine mit einem Antrieb versehene Schwingstruktur aufweist und der Antrieb und mittels des Steuerungsmittels steuerbar ist. Vorteilhaft ist insbesondere, dass der Antrieb mittels des Steuerungsmittels abschaltbar ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mittels des Steue- rungsmittels eine Verriegelung beweglicher Teile, insbesondere der Schwingstruktur, des Drehratensensors betätigbar ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung in Mikrosystemtechnik ausgeführt ist. Vorteil haft ist dabei, dass der Drehratensensor, sowie der Beschleunigungs- sensor oder auch das Steuerungsmittel auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat angeordnet sind.
Vorteilhaft weist die Vorrichtung mehrere Beschleunigungssensoren, beispielsweise für unterschiedliche Messbereiche oder Sensierungsrichtungen für die ver- schiedenen Raumrichtungen auf.
Durch einen zusätzlichen Sensor, wie beispielsweise einen dreiachsigen Beschleunigungssensor kann vorteilhaft ein Fall detektiert werden und Maßnahmen im Drehratensensor zur Steigerung der Robustheit getroffen werden. So könnte z.B. der Antrieb der Schwingstruktur abgeschaltet werden oder der Schwinger in eine bestimmte Position elektrostatisch gezogen werden oder eine Verriegelung des Sensors erfolgen.
ZEICHNUNG
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Drehratensensor, Beschleunigungssensor und Steuerungsmittel.
AUSFÜ HRUNGSBEISPIEL
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Drehratensensor, Beschleunigungssensor und Steuerungsmittel. Dargestellt ist eine Vorrichtung 1, die einen Beschleunigungssensor 10 und einen Drehratensensor aufweist. Der Beschleunigungssensor 10 ist in der Nähe des Drehratensensors 20 angeordnet, so dass er im wesentlichen Beschleunigungen misst, die auch der Drehratensensor 20 erfährt. Ein Sensorsignal des Beschleunigungssensors wird einem Steuerungsmittel 30 zugeführt. Im
Steuerungsmittel 30 wird aus dem Sensorsignal ein Steuersignal generiert, welches dem Drehratensensor 20 zugeführt wird. Das Steuerungsmittel 30 kann als elektronische Schaltung ausgeführt sein. In dieser schematischen Darstellung ist es als eigenständige Einheit vorgeschlagen. Das Steuerungsmittel 30 kann jedoch auch ein Bestandteil des Beschleunigungssensors 10, beispielsweise
Bestandteil von dessen Auswerteschaltung sein. Das Steuerungsmittel 30 kann auch Bestandteil des Drehratensensors 20, beispielsweise von dessen Antriebsschaltung sein. Schließlich können auch Beschleunigungssensor 10, Drehratensensor 20 und Steuerungsmittel 30 auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat vorgesehen sein, wobei mikromechanische Strukturen für den
Beschleunigungssensor 10 und den Drehratensensor 20 und beispielsweise gemeinsame elektronische Schaltungen, die auch das Steuerungsmittel 30 beinhalten, auf dem Halbleitersubstrat 40 vorgesehen sind.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein dreiachsiger
Beschleunigungssensor 10 im gleichen M EMS Herstellungsprozess wie der Drehratensensor 20 gefertigt werden und somit auf einem Chip 40 oder auch als Sensor Cluster hergestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung mit einem Drehratensensor (20) und mit einem Beschleunigungssensor (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Steuerungsmittel (30) aufweist, mittels dessen der Drehratensensor (20) ab- hängig von einer mit dem Beschleunigungssensor (10) gemessenen Beschleunigung steuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (20) eine mit einem Antrieb versehene Schwingstruktur aufweist und der Antrieb mittels des Steuerungsmittels (30) steuerbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mittels des Steuerungsmittels (30) abschaltbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuerungsmittels (30) eine Verriegelung beweglicher Teile, insbesondere der Schwingstruktur, des Drehratensensors (20) betätigbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Vorrichtung (1) in Mikrosystemtechnik ausgeführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (20), sowie der Beschleunigungssensor (10) und/oder das Steuerungsmittel (30) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat (40) angeordnet sind.
EP07787364A 2006-08-28 2007-07-11 Vorrichtung zum fallschutz von drehratensensoren Withdrawn EP2059821A1 (de)

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EP (1) EP2059821A1 (de)
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