EP2279422A1 - Mikromechanischer beschleunigungssensor - Google Patents

Mikromechanischer beschleunigungssensor

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Publication number
EP2279422A1
EP2279422A1 EP09745830A EP09745830A EP2279422A1 EP 2279422 A1 EP2279422 A1 EP 2279422A1 EP 09745830 A EP09745830 A EP 09745830A EP 09745830 A EP09745830 A EP 09745830A EP 2279422 A1 EP2279422 A1 EP 2279422A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acceleration sensor
seismic mass
mass
deflection
seismic
Prior art date
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Ceased
Application number
EP09745830A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Schmid
Roland Hilser
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.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2279422A1 publication Critical patent/EP2279422A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G01P15/13—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 by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
    • G01P15/131—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 by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electrostatic counterbalancing means
    • 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
    • G01P15/125—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 by capacitive pick-up
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a micromechanical acceleration sensor, a method for measuring an acceleration and the use of the acceleration sensor in motor vehicles.
  • the object of the invention has been found to propose a micromechanical acceleration sensor and a method for measuring accelerations, with which accelerations can be detected relatively precisely.
  • micromechanical acceleration sensor according to claim 1 and the method according to claim 8.
  • a resetting device is preferably understood to be a capacitive device, in particular acting according to the electrostatic principle, by means of which the deflection of the seismic mass can be influenced and the deflection of the seismic mass is particularly preferably always or constantly regulated back to a defined deflection value, wherein this defined deflection value very particularly preferably corresponds to a rest position of the seismic mass.
  • the at least one restoring device comprises at least one, in particular substantially flat, electrode and is substantially configured and arranged relative to the first seismic mass that between deflection of the first seismic mass and / or the force acting thereon due to an electrical voltage applied to the reset means and this electrical voltage is a substantially quadratic relationship.
  • the at least one restoring device comprises one or more plate capacitors and very particularly preferably no meander-shaped capacitor structure which has a substantially linear relationship between the deflection of the first seismic mass due to an electrical voltage applied to the restoring device and this electrical voltage.
  • the acceleration sensor is in particular preferably designed such that the restoring tension-acceleration characteristic essentially has the shape or the shape of a root function, at least with regard to the first seismic mass and its at least one restoring device assigned to it.
  • the electrode of the at least one restoring device is preferably arranged in an encapsulation module of the acceleration sensor, this encapsulation module is designed in particular as a lid.
  • the electrode of the at least one restoring device expediently has an angle of less than 20 ° with a base surface or substrate plane of the acceleration sensor and is arranged in particular substantially parallel to the base surface.
  • the acceleration sensor comprise at least two or a multiple of two read-out means symmetrically arranged and / or formed to a geometric or mass center and / or a geometric or mass center axis of the first seismic mass or acceleration sensor.
  • the acceleration sensor preferably has at least two or a multiple of two restoring devices, which are symmetrically arranged and / or formed to a geometric or mass-related center and / or a geometric or mass-related central axis of the first seismic mass or of the acceleration sensor.
  • the at least one restoring device and the at least one read-out device preferably have one or more capacities with the seismic mass assigned to them.
  • This capacitance is designed in particular as at least one plate capacitor, particularly preferably as comb structures with a plurality of plate capacitors. - A -
  • the two or more restoring devices and / or read-out devices of the acceleration sensor are designed such that upon deflection of at least the first seismic mass in a first direction, the at least two restoring devices and / or read-out devices undergo opposite changes in capacitance, ie mutually inverse plate spacing changes.
  • the comb structures of opposite restoring and / or read-out devices engage each other in a staggered manner.
  • These opposing capacity training particularly preferably also have the otherwise symmetrical reset and / or readout devices described above.
  • the first seismic mass is preferably suspended eccentrically with respect to its center of gravity, in particular on at least one torsion spring.
  • the center of gravity of at least the first seismic mass is particularly preferably in a direction with respect to their suspension or. Torsionsachse outsourced pronounced, while the center of gravity is very particularly preferred below or above the suspension or torsion, outsourced or pronounced on a perpendicular to this axis.
  • the center of gravity of at least the first seismic mass is particularly preferably outsourced in two directions with respect to its suspension or torsion axis, with the center of mass being very particular preferably below or above and laterally offset from the suspension or torsion axis outsourced or pronounced.
  • the acceleration sensor is designed as a triaxial sensor and has four seismic masses, which are each attached to at least one torsion spring, wherein the center of gravity of the seismic mass is respectively outsourced to the suspension axis and two seismic masses are suspended so that the Suspension axes are formed at substantially 90 ° relative to the suspension axes of the two other seismic masses.
  • the acceleration sensor comprises an electronic evaluation circuit or is connected to such an evaluation circuit which can detect the accelerations in three directions from the deflections and / or restoring voltages of the four seismic masses.
  • the suspension axes are particularly preferably arranged substantially parallel to an xy-substrate plane, wherein the suspension axes of the four seismic masses are aligned in pairs in the x-direction and y-direction, most preferably the suspension axes or torsion springs are relative to the one mass in front or on the left side and relative to the other mass behind or on the right side in each case the center of mass of the respective seismic mass arranged or formed.
  • the seismic masses are each associated with two readout electrodes, these readout electrodes are assigned or arranged on both sides of the suspension axis or the corresponding torsion spring.
  • At least the first seismic mass are assigned at least two readout devices, which are associated with a suspension axis of the first seismic mass on both sides of this suspension axis and / or on both sides relative to this suspension axis and / or which are arranged in a central region of the associated with the first seismic mass and are arranged correspondingly, and wherein the at least one restoring device of the first seismic mass relative to the suspension axis and / or the central region is assigned to the outside as the readout devices and is arranged accordingly.
  • a resetting device is arranged further outwards than the readout device, particularly preferably on both sides of the readout device.
  • the arrangement of the at least one restoring device in the outer region of the seismic mass causes the required restoring tension due to the relatively large lever, relative to the suspension axis, can remain relatively low, so only relatively low electrical reset voltages are required.
  • the acceleration sensor preferably comprises a control circuit which can adjust the deflection of the seismic mass to a defined deflection value, in particular the deflection value corresponding to a rest position of the seismic mass, by means of at least the restoring device.
  • the least one reading device detects the deflection of the seismic mass preferably according to the capacitive principle.
  • the acceleration sensor has at least two readout devices, which are assigned to the seismic mass in common, whereby a differential detection of the deflection of the seismic mass can be performed and thus in particular an offset capacity need not be considered.
  • the at least one read-out device above and / or below or the seismic mass, based on the substrate plane, since no additional chip area is required for readout or reset structures, and thus the sensor can be made smaller.
  • the acceleration sensor preferably has in each case, in particular in pairs, in front of and behind or above and below at least the first seismic mass at least one restoring device or at least one return electrode, thereby increasing the total capacity of the restoring devices, is doubled in particular, and so lower restoring stresses, so applied to the respective restoring device electrical voltage required.
  • acceleration sensor with reset device is its small design compared to sensors with several seismic masses which are suspended on springs for different measuring ranges or with respect to several sensors. Another advantage is that existing sensor designs can be used, which only need to be extended by the at least one reset device.
  • the measuring range of a low-g sensor can preferably be extended (typically 1-5 g) to an additional, higher measuring range (50-10 0 g).
  • a hitherto partially customary or hitherto necessary, separate high-g acceleration sensor can be dispensed with.
  • At least one restoring device comprising at least one parallel plate capacitor permits the nonlinear provision of the seismic mass or of the acceleration signal. This makes it much easier to realize the conflicting requirements for the highest possible resolution in the low-g range and the largest possible measuring range with the lowest possible reset voltages in the high-g range.
  • the reduction in resolution usually associated with an increase in the measuring range only occurs at high levels in the case of this solution Accelerations on.
  • the non-linear course of the transfer characteristic ensures that a relatively high resolution can be achieved for measurements in the low-g measuring range (1-5 g).
  • the method is preferably developed by the regulation is constantly performed.
  • the acceleration detected by the acceleration sensor is calculated at least from the value of an electrical voltage which is applied to the restoring device for regulating the deflection of the seismic mass to the defined deflection value in the context of the control.
  • the invention also relates to the use of the micromechanical acceleration sensor in motor vehicles, in particular for the combined detection of relatively low accelerations, for example for ESP applications, and relatively large accelerations, for example for occupant protection and airbag applications.
  • FIG. 1 shows an exemplary control system of an acceleration sensor in the form of a block diagram, wherein the acceleration sensor comprises a provisioning control and has a relatively wide measuring range.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment with a first seismic mass, which has a center of gravity that is outsourced with respect to its suspension axis,
  • FIG. 5 shows the cross section of an exemplary acceleration sensor with two seismic masses 2b, 2c, which are deflected in phase in the z direction by an acceleration
  • Fig. 6 shows the cross section of an exemplary acceleration sensor with top and bottom electrodes and reset means.
  • Reset signal and a linearized signal as a function of acceleration shows the exemplary representation of the resolution of a reset acceleration sensor as a function of the reset voltage at the reset electrodes.
  • Circuit block 3 comprises an A / D converter which converts the analog signal into a digital signal.
  • a / D converter allows direct conversion into a digital bit signal with a given conversion width.
  • Further alternative embodiments are embodied, for example, as sigma-delta converters in which the analog signal is first converted into a pulse-width-modulated signal and then into a parallel digital signal via at least one subsequent decimation stage.
  • Circuit block 4 consists of a regulator structure which controls the output nal to adjust the input signal to 0. This regulator causes the voltage signal fed back to the reset electrodes C3, C4 via the D / A converter 7 and the high-voltage converter 8 to be adjusted such that the force of the acceleration signal acting on the seismic mass is compensated by the electrostatic force acting in C3 and C4 becomes.
  • a sigma-delta converter can also be used here.
  • a combination of the A / D converter with the D / A converter to a so-called "closed-loop signal" delta converter is possible.
  • the correlation for the parallel plate capacitor results in the nonlinear dependence of the restoring voltage on the applied acceleration shown in FIG.
  • the signal is squared by a multiplication and thus restored a linear relationship to the acceleration.
  • the adjustment of the offset and the sensitivity which is advantageous for sensors in this class of accuracy, also takes place.
  • An additional test input makes it possible to deflect the seismic mass via the electrostatic excitation for test purposes. This can be used to detect any loose particles or etching residues.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a micromechanical acceleration sensor which has a seismic mass suspended by springs Ia and Ib on a frame.
  • the acceleration sensor has restoring devices 5aa-5bb with counterelectrodes 5a / bL and 5a / b-R, respectively, designed as capacitive comb structures, with which forces can be provided or generated which counteract the movement of the seismic mass 2.
  • an acting force in particular a caused by a detected acceleration force can be compensated.
  • the four restoring devices 5aa to 5bb are arranged symmetrically to the center of seismic mass 2.
  • the signal readout takes place, for example, twice differentially by means of the two readout devices 3a and 3b, which are symmetrical to the central axis of seismic mass 2 in the x direction and arranged, however, the comb structures offset or counter-interlocking, whereby upon deflection of seismic mass 2 in negative x Direction, exemplified by the arrow, the comb structures of the readout means 3a, 4a undergo a positive capacitance change and the comb structures of the readout means 3b, 4b a negative.
  • FIG. 2b shows an exemplary embodiment with four readout devices 3a-3d, 4a-4d, which are arranged symmetrically in the center of seismic mass 2, but in each case in pairs have opposing or offset intermeshing comb structures, whereby an additional differential measurement is made possible ,
  • the capacity Changes in the dimensions c- and c + of these comb structures upon deflection of the seismic mass 2 in the direction indicated by the arrow are also illustrated.
  • four schematically indicated restoring devices 5aa to 5bb are arranged.
  • FIG. 3 shows the cross-section of an exemplary micromechanical acceleration sensor, comprising a seismic mass 2 with a center of gravity pending to the springs 1, a frame 6, read-out devices 4a, 4b and additional reset devices 5-L, 5-R formed as electrodes.
  • the acceleration sensor is closed by means of a cover or encapsulation module 7, which has electrical feedthroughs 8 with which the electrodes can be connected.
  • an exemplary three-axis acceleration sensor with four seismic masses 2a-d, with respect to the center of gravity of the masses 9a-d outsourced spring suspensions or torsion springs la-d is illustrated.
  • the acceleration sensor comprises an electronic evaluation circuit (not shown) or is connected to such an evaluation circuit which can detect the accelerations in three directions from the deflections and / or restoring voltages of the four seismic masses 2a to 2d.
  • the suspension axes are particularly preferably substantially parallel to an xy Arranged substrate plane, wherein the suspension axes of the four seismic masses in pairs in the x-direction Ia, Id and y-direction Ib, Ic are aligned and with respect to the one mass before Id or left side Ib and based on the other mass behind Ia or on the right-hand side Ic in each case of the center of gravity 9a-9d of the respective seismic mass are arranged or formed.
  • the seismic masses each have two readout electrodes, not shown, associated with these readout electrodes are associated on both sides of the suspension axis or the corresponding torsion spring.
  • Fig. 5 an embodiment is shown in which the seismic masses 2b and 2c, each eccentrically suspended with respect to their center of gravity 9 by means of torsion springs are assigned two readout devices 4a and 4b, the both sides of the suspension axis above the seismic mass 2b, 2c in a central region of these masses are arranged. Further out is each Resetting device 5 associated with the seismic masses and arranged.
  • the arrangement of the restoring devices 5 in the outer region of the seismic masses 2b, 2c causes the required restoring tension due to the relatively large lever, relative to the suspension axis, can remain relatively low, so only relatively low electrical reset voltages are required.
  • FIG. 6 shows an exemplary cross-section of an acceleration sensor with a seismic mass 2 which is eccentric with respect to its center of mass of the torsion spring
  • Seismic mass 2 are each on both sides of the suspension axis or torsion spring 1 readout above 4aa, 4ab and below 4ba, 4bb assigned, relative to the z-direction, perpendicular to the x-y substrate plane. With regard to the readout devices, seismic masses are also above and below both sides

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Abstract

Mikromechanischer Beschleunigungssensor, umfassend zumindest eine erste seismische Masse (2), welche auslenkbar aufgehängt ist, mindestens eine Ausleseeinrichtung (3a, 4a; 3b, 4b) zur Erfassung der Auslenkung der ersten seismischen Masse und wenigstens eine Rückstelleinrichtung (5).

Description

Mikromechanischer Beschleunigungssensor
Die Erfindung betrifft einen mikromechanischen Beschleunigungssensor, ein Verfahren zur Messung einer Beschleunigung sowie die Verwendung des Beschleunigungssensors in Kraftfahrzeugen .
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen mikromechanischen Beschleunigungssensor sowie ein Verfahren zur Messung von Beschleunigungen vorzuschlagen, mit welchem Beschleunigungen relativ präzise erfasst werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den mikromechanischen Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 8.
Unter einer Rückstelleinrichtung wird vorzugsweise eine kapazitive Einrichtung verstanden, insbesondere nach dem e- lektrostatischen Prinzip wirkend, mittels derer die Auslenkung der seismischen Masse beeinflusst werden kann und dabei die Auslenkung der seismischen Masse besonders bevorzugt immer bzw. ständig auf einen definierten Auslenkungswert zurückgeregelt wird, wobei dieser definierte Auslenkungswert ganz besonders bevorzugt einer Ruhelage der seismischen Masse entspricht.
Es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine Rückstelleinrichtung zumindest eine, insbesondere im Wesentlichen flach ausgebildete, Elektrode umfasst und im Wesentlichen so ausgebildet und relativ zur ersten seismischen Masse angeordnet ist, dass zwischen Auslenkung der ersten seismischen Masse und/oder der auf diese wirkende Kraft aufgrund einer an die Rückstelleinrichtung angelegten elektrischen Spannung und dieser elektrischen Spannung ein im Wesentlichen quadratischer Zusammenhang besteht. Besonders bevorzugt umfasst die wenigstens eine Rückstelleinrichtung einen oder mehrere Plattenkondensatoren und ganz besonders bevorzugt keine mä- anderförmige Kondensatorstruktur, welche einen im Wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen der Auslenkung der ersten seismischen Masse aufgrund einer an die Rückstelleinrichtung angelegten elektrischen Spannung und dieser elektrischen Spannung aufweist. Durch den oben beschriebenen quadratischen Zusammenhang bzw. der entsprechenden Ausbildung der Rückstelleinrichtung können sowohl relativ große als auch relativ geringe Beschleunigungen relativ präzise erfasst werden, da im Bereich relativ niedriger Beschleunigungen die Rückstellungsspannung-Beschleunigungs-Kennlinie relativ steil ist und der Sensor daher in diesem Bereich eine relativ hohe Auflösung aufweist und im Bereich relativ hoher Beschleunigungen diese Kennlinie relativ flach ist und so für diese relativ großen Beschleunigungen keine allzu großen Rückstellspannungen erforderlich sind. Der Beschleunigungssensor ist dabei insbesondere bevorzugt so ausgebildet, dass die Rückstellungsspannung-Beschleunigungs- Kennlinie zumindest bezüglich der ersten seismischen Masse und der ihr zugeordneten wenigstens einen Rückstelleinrichtung im Wesentlichen den Verlauf bzw. die Gestalt einer Wurzelfunktion aufweist.
Die Elektrode der wenigstens einen Rückstelleinrichtung ist vorzugsweise in einem Verkapselungsmodul des Beschleunigungssensors angeordnet, wobei dieses Verkapselungsmodul insbesondere als Deckel ausgebildet ist.
Die Elektrode der wenigstens einen Rückstelleinrichtung weist zweckmäßigerweise mit einer Basisfläche bzw. Substratebene des Beschleunigungssensors einen Winkelbetrag von weniger als 20° auf und ist insbesondere im Wesentlichen parallel zur Basisfläche angeordnet.
Es ist bevorzugt, dass der Beschleunigungssensor mindestens zwei oder ein Vielfaches von zwei, Ausleseeinrichtung aufweist, welche zu einem geometrischen oder massenbezogenen Mittelpunkt und/oder einer geometrischen oder massenbezogenen Mittelachse der ersten seismischen Masse oder des Beschleunigungssensors, symmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet sind.
Der Beschleunigungssensor weist vorzugsweise mindestens zwei oder ein Vielfaches von zwei, Rückstelleinrichtungen auf, welche zu einem geometrischen oder massenbezogenen Mittelpunkt und/oder einer geometrischen oder massenbezogenen Mittelachse der ersten seismischen Masse oder des Beschleunigungssensors, symmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet sind.
Die wenigstens eine Rückstelleinrichtung und die mindestens eine Ausleseeinrichtung weisen mit der diesen zugeordneten seismischen Masse bevorzugt eine oder mehrere Kapazitäten auf. Diese Kapazität ist insbesondere als zumindest ein Plattenkondensator ausgebildet, besonders bevorzugt als Kammstrukturen mit mehreren Plattenkondensatoren. - A -
Es ist zweckmäßig, dass die zwei oder mehr Rückstelleinrichtungen und/oder Ausleseeinrichtungen des Beschleunigungssensors so ausgebildet sind, dass bei Auslenkung zumindest der ersten seismischen Masse in eine erste Richtung die zumindest zwei Rückstelleinrichtungen und/oder Ausleseeinrichtungen gegenläufig Kapazitätsänderungen erfahren, also zueinander inverse Plattenabstandsänderungen . Insbesondere greifen dabei die Kammstrukturen gegenüberliegender Rückstell- und/oder Ausleseeinrichtungen zueinander versetzt ineinander. Diese gegenläufige Kapazitätsausbildung weisen besonders bevorzugt auch weiter oben beschriebene ansonsten symmetrische Rückstell- und/oder Ausleseeinrichtungen auf.
Die erste seismische Masse ist bevorzugt exzentrisch bezüglich ihres Massenschwerpunktes aufgehängt, insbesondere an zumindest einer Torsionsfeder. Bei Ausbildung des Beschleunigungssensors als ein-achsiger Sensor, also zur Erfassung von Beschleunigungen in einer Richtung, ist der Massenschwerpunkt zumindest der ersten seismischen Masse besonders bevorzugt in einer Richtung bezüglich ihrer Aufhängungsbzw. Torsionsachse ausgelagert ausgeprägt, dabei ist der Massenschwerpunkt ganz besonders bevorzugt unterhalb oder oberhalb der Aufhängungs- bzw. Torsionsachse, auf einer Senkrechten zu dieser Achse ausgelagert bzw. ausgeprägt. Bei Ausbildung des Beschleunigungssensors als mehr-achsiger Sensor, also zur Erfassung von Beschleunigungen in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen, ist der Massenschwerpunkt zumindest der ersten seismischen Masse besonders bevorzugt in zwei Richtung bezüglich ihrer Aufhängungs- bzw. Torsionsachse ausgelagert ausgeprägt, dabei ist der Massenschwerpunkt ganz besonders bevorzugt unterhalb oder oberhalb und seitlich versetzt zur Aufhängungs- bzw. Torsionsachse ausgelagert bzw. ausgeprägt.
Es ist zweckmäßig, dass der Beschleunigungssensor als dreiachsiger Sensor ausgebildet ist und vier seismische Massen aufweist, welche jeweils an zumindest einer Torsionsfeder angehängt sind, wobei der Massenschwerpunkt der seismischen Masse jeweils gegenüber der Aufhängungsachse ausgelagert ist und jeweils zwei seismischen Massen so aufgehängt sind, dass die Aufhängungsachsen um im Wesentlichen 90° gegenüber den Aufhängungsachsen der zwei anderen seismischen Massen ausgebildet sind. Der Beschleunigungssensor umfasst insbesondere eine elektronische Auswerteschaltung oder ist an eine solche Auswerteschaltung angeschlossen, die aus den Auslenkungen und/oder Rückstellspannungen der vier seismischen Massen die Beschleunigungen in drei Richtungen erfassen kann. Die Aufhängungsachsen sind besonders bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer x-y-Substratebene angeordnet, wobei die Aufhängungsachsen der vier seismischen Massen paarweise in x- Richtung und y-Richtung ausgerichtet sind, ganz besonders bevorzugt sind die Aufhängungsachsen bzw. Torsionsfedern dabei bezogen auf die eine Masse davor bzw. linksseitig und bezogen auf die andere Masse dahinter bzw. rechtsseitig jeweils des Massenschwerpunktes der jeweiligen seismischen Masse angeordnet bzw. ausgebildet. Oberhalb und/oder unterhalb, also in z-Richtung beabstandet, sind den seismischen Massen jeweils zwei Ausleseelektroden zugeordnet, wobei diese Ausleseelektroden beidseitig der Aufhängungsachse bzw. der entsprechenden Torsionsfeder zugeordnet bzw. angeordnet sind. Durch die jeweils ausgelagerten Massenschwerpunkte bezogen auf die jeweilige Aufhängungsachse bzw. durch die je- weils bezogen auf die Massenschwerpunkte exzentrisch ausgebildet bzw. angeordneten Torsionsfedern wird ein Paar seismischer Massen bei Einwirkung einer Beschleunigung in x- Richtung gegenphasig um die y-Achse tordierend ausgelenkt und das andere Paar seismischer Massen bei Einwirkung einer Beschleunigung in y-Richtung gegenphasig um die x-Achse tordierend ausgelenkt. Bei Einwirkung einer Beschleunigung in z-Richtung, also senkrecht zur Substratebene, werden alle vier seismischen Massen gleichphasig tordierend um ihre jeweilige Aufhängungsachse ausgelenkt.
Es ist zweckmäßig, dass wenigstens der ersten seismischen Masse zumindest zwei Ausleseeinrichtungen zugeordnet sind, welche bezüglich einer Aufhängungsachse der ersten seismischen Masse diesseits und jenseits dieser Aufhängungsachse und/oder beidseitig bezogen auf diese Aufhängungsachse zugeordnet und entsprechend angeordnet sind und/oder welche einem zentralen Bereich der ersten seismischen Masse zugeordnet sind und entsprechend angeordnet sind, und wobei die wenigstens eine Rückstelleinrichtung der ersten seismischen Masse bezogen auf deren Aufhängungsachse und/oder den zentralen Bereich weiter außen als die Ausleseeinrichtungen zugeordnet ist und entsprechend angeordnet ist. Insbesondere ist jeweils eine Rückstelleinrichtung weiter außen als die Ausleseeinrichtung, besonders bevorzugt beidseitig der Ausleseeinrichtungen, angeordnet. Die Anordnung der wenigstens einen Rückstelleinrichtung im äußeren Bereich der seismischen Masse bewirkt, dass die benötigte Rückstellspannung aufgrund des relativ großen Hebels, bezogen auf die Aufhängungsachse, relativ gering bleiben kann, also nur relativ geringe elektrische Rückstellspannungen erforderlich sind.
Der Beschleunigungssensor umfasst bevorzugt einen Regelkreis, welcher die Auslenkung der seismischen Masse auf einen definierten Auslenkungswert, insbesondere den einer Ruhelage der seismischen Masse entsprechenden Auslenkungswert, mittels zumindest der Rückstelleinrichtung einregeln kann.
Die wenigsten eine Ausleseeinrichtung erfasst die Auslenkung der seismischen Masse vorzugsweise nach dem kapazitiven Prinzip .
Es ist zweckmäßig, dass der Beschleunigungssensor wenigstens zwei Ausleseeinrichtungen aufweist, welche der seismischen Masse gemeinsam zugeordnet sind, wodurch eine differentielle Erfassung der Auslenkung der seismischen Masse durchgeführt werden kann und somit insbesondere eine Offsetkapazität nicht berücksichtigt werden muss.
Es ist bevorzugt, die wenigstens eine Ausleseeinrichtung o- berhalb und/oder unterhalb bzw. der seismischen Masse anzuordnen, bezogen auf die Substratebene, da hier keine zusätzliche Chipfläche für Auslese- bzw. Rückstellstrukturen erforderlich sind und somit der Sensor kleiner gefertigt werden kann.
Der Beschleunigungssensor weist bevorzugt jeweils, insbesondere paarweise, vor und hinter oder über und unter zumindest der ersten seismischen Masse wenigsten eine Rückstelleinrichtung bzw. zumindest eine Rückstellelektrode auf, wodurch die Gesamtkapazität der Rückstelleinrichtungen vergrößert, insbesondere verdoppelt wird, und so geringere Rückstellspannugen, also an die jeweilige Rückstelleinrichtung angelegte elektrische Spannung, erforderlich sind.
Ein Vorteil des Beschleunigungssensors mit Rückstelleinrich- tung/en ist die kleine Bauform gegenüber Sensoren mit mehreren seismischen Massen, welche an Federn für verschiedene Messbereiche aufgehängt sind, oder gegenüber mehreren Sensoren. Ein weiterer Vorteil ist, dass bestehende Sensordesigns verwendet werden können, welche nur um die wenigstens eine Rückstelleinrichtung erweitert werden müssen.
Allein durch Integration wenigstens einer Rückstelleinrichtung bzw. zusätzlicher Elektroden kann der Messbereich eines low-g Sensors vorzugsweise (typisch l-5g) auf einen zusätzlichen höheren Messbereich (50-10Og) erweitert werden. Durch geeignete Anordnung in einem Kraftfahrzeug kann dadurch ein bisher teilweise üblicher bzw. bisher notwendiger, separater high-g Beschleunigungssensor entfallen.
Insbesondere gegenüber Rückstelleinrichtungen, die als mäan- derförmige Kammstrukturen ausgebildet sind, erlaubt wenigstens eine Rückstelleinrichtung umfassend zumindest einen Pa- rallelplattenkondensator die nichtlineare Rückstellung der seismischen Masse bzw. des Beschleunigungssignals. Hierdurch wird es deutlich erleichtert, die gegenläufigen Anforderungen nach möglichst hoher Auflösung im low-g Bereich und möglichst großem Messbereich bei möglichst kleinen Rückstellspannungen im high-g Bereich zu realisieren. Die üblicherweise mit einer Erhöhung des Messbereichs verbundene Reduzierung der Auflösung tritt bei dieser Lösung nur bei hohen Beschleunigungen auf. Durch den nichtlinearen Verlauf der Übertragungskennlinie ist damit sichergestellt, dass bei Messungen im low-g Messbereich (l-5g) eine relativ hohe Auflösung erzielt werden kann.
Das Verfahren wird vorzugweise weitergebildet, indem die Regelung ständig durchgeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass zumindest aus dem Wert einer elektrischen Spannung, welche an die Rückstelleinrichtung zur Regelung der Auslenkung der seismischen Masse auf den definierten Auslenkungswert im Rahmen der Regelung angelegt wird, die durch den Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung berechnet wird.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des mikromechanischen Beschleunigungssensors in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur kombinierten Erfassung von relativ geringen Beschleunigungen, beispielsweise für ESP-Applikationen, und relativ großen Beschleunigungen, beispielsweise für Insassenschutz- und Airbag-Applikationen .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 ein beispielhaftes Regelungssystem eines Beschleunigungssensors in Form eines Blockschaltbilds, wo- bei der Beschleunigungssensor eine Rückstellungsregelung umfasst und einen relativ breiten Messbereich aufweist.
Fig. 2 a) ein Ausführungsbeispiel mit vier Rückstelleinrichtungen, b) einen beispielhaften Beschleunigungssensor mit vier Ausleseeinrichtungen,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einer ersten seismischen Masse, die einen gegenüber ihrer Aufhängungsachse ausgelagerten Massenschwerpunkt aufweist,
Fig. 4 ein beispielhafter drei-achsiger Beschleunigungssensor,
Fig. 5 den Querschnitt eines beispielhaften Beschleunigungssensors mit zwei seismischen Massen 2b, 2c, welche durch eine Beschleunigung gleichphasig in z-Richtung ausgelenkt werden,
Fig. 6 den Querschnitt einer beispielgemäßen Beschleunigungssensors mit oben- und untenliegenden Elektroden und Rückstelleinrichtungen. Hierdurch wird weniger Rückstellspannung benötigt, da die Kapazität sich vergrößert. Ebenso ist die Signalstärke der Ausleseelektroden aus demselben Grund größer,
Fig. 7 eine beispielhafte Übertragungsfunktion eines
Rückstellsignals und eines linearisierten Signals als Funktion der Beschleunigung, und Fig. 8 die beispielhafte Darstellung der Auflösung eines rückgestellten Beschleunigungssensors in Abhängigkeit der Rückstellspannung an den Rückstellelektroden .
Fig. 1 zeigt beispielhaft das Funktionsprinzip mit den Schaltungsbestandteilen eines an Sensorelement 1, schematisch bestehend aus den Messkapazitäten Cl und C2, angeschlossenen elektronischen Reglers. Mit diesen Kapazitäten wird die Auslenkung der seismischen Masse gemessen. Die Anordnung von Cl, C2 ist dabei so gewählt, dass eine Auslenkung der seismischen Masse eine gegenläufige Änderung der beiden Kapazitäten Cl und C2 bewirkt. Die Konvertierung des Kapazitätssignals in eine elektrische Messgröße erfolgt durch Einspeisung einer konstanten Wechselspannung an Pin (Carrier) . Über den nachfolgenden Strom-Spannungswandler bestehend aus dem Verstärkerblock 2 und den beiden Referenzkapazitäten CREFl und CREF2 werden die Kapazitätsänderungen in Cl, C2 in ein proportionales Spannungssignal umgewandelt. Schaltungsblock 3 umfasst einen A/D-Wandler der das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt. Für die Implementierung des A/D-Wandlers gibt es mehrere Ausführungsformen. Parallele Wandler erlauben die direkte Umsetzung in ein digitales Bit-Signal mit einer vorgegebenen Wandlungsbreite. Weitere alternative Ausführungsformen sind beispielsweise als Sigma-Delta Wandler ausgebildet, bei denen das analoge Signal zuerst in ein puls-weiten-moduliertes Signal und danach über wenigstens eine nachfolgende Dezimationsstufe in ein paralleles Digitalsignal gewandelt werden. Schaltungsblock 4 besteht aus einer Reglerstruktur die das Ausgangsig- nal so einstellt, dass das Eingangssignal zu 0 geregelt wird. Dieser Regler bewirkt, dass das über den D/A-Wandler 7 und den Hochvoltconverter 8 auf die Rückstellelektroden C3, C4 zurückgeführte Spannungssignal sich so einstellt, dass die auf die seismische Masse einwirkende Kraft des Beschleunigungssignals durch die in C3 und C4 wirkende elektrostatische Kraft kompensiert wird. Ähnlich wie bei dem A/D-Wandler kann auch hier ein Sigma-Delta-Wandler eingesetzt werden. Auch eine Kombination des A/D-Wandlers mit dem D/A-Wandler zu einem sogenannten „closed-loop-signal"-Delta-Wandler ist möglich .
Durch den für den Parallelplattenkondensator geltenden Zusammenhang, dass die wirkende elektrostatische Kraft proportional zum Quadrat der einwirkenden Spannung ist, ergibt sich die in Fig. 7 dargestellte, nichtlineare Abhängigkeit der Rückstellspannung von der einwirkenden Beschleunigung. In dem Signalverarbeitungsblock 8 wird das Signal durch eine Multiplikation quadriert und damit wieder ein linearer Zusammenhang zur Beschleunigung hergestellt. In Signalverarbeitungsblock 8 erfolgt dann ebenfalls der für Sensoren in dieser Genauigkeitsklasse vorteilhafte Abgleich des Offset und der Empfindlichkeit. Über einen zusätzlichen Testeingang ist es möglich, die seismischen Masse über die elektrostatische Anregung für Testzwecke auszulenken. Damit können eventuell vorhandene lose Partikel oder Ätzrückstände erkannt werden .
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines mikromechanischen Beschleunigungssensors dargestellt, welcher eine mit Federn Ia und Ib an einem Rahmen aufgehängte seismische Mas- se 2, Ausleseeinrichtungen 3a, 3b mit am Substrat befestigte Gegenelektroden 4a, 4b, mit denen eine Kapazitätsänderung dieser Kammstrukturen differentiell erfasst werden kann, um- fasst. Zusätzlich weist der Beschleunigungssensor Rückstelleinrichtungen 5aa-5bb mit Gegenelektroden 5a/b-L bzw. 5a/b- R, als kapazitive Kammstrukturen ausgebildet, auf, mit welchen Kräfte bereitgestellt bzw. erzeugt werden können, die der Bewegung der seismischen Masse 2 entgegenwirken. Durch ein Anlegen von einer zur Schwingung der seismischen Masse 2 phasenrichtigen elektrischen Spannung an 5a/b-L bzw. 5a/b-R kann eine einwirkende Kraft, insbesondere eine durch eine erfasste Beschleunigung hervorgerufene Kraft, kompensiert werden. Die vier Rückstelleinrichtungen 5aa bis 5bb sind zum Mittelpunkt seismischer Masse 2 symmetrisch angeordnet. Die Signalauslesung erfolgt beispielgemäß doppelt differentiell mittels der beiden Ausleseeinrichtungen 3a und 3b, welche symmetrisch zur Mittelachse seismischer Masse 2 in x- Richtung ausgebildet und angeordnet sind, wobei allerdings die Kammstrukturen versetzt bzw. gegenläufig ineinander greifen, wodurch bei Auslenkung seismischer Masse 2 in negativer x-Richtung, beispielhaft durch den Pfeil veranschaulicht, die Kammstrukturen der Ausleseeinrichtung 3a, 4a eine positive Kapazitätsänderung erfahren und die Kammstrukturen der Ausleseeinrichtung 3b, 4b eine negative.
In Fig. 2b) ist ein Ausführungsbeispiel mit vier Ausleseeinrichtungen 3a-3d, 4a-4d abgebildet, die im den Mittelpunkt seismischer Masse 2 symmetrisch angeordnet sind, dabei allerdings jeweils paarweise gegenläufig bzw. versetzt ineinandergreifende Kammstrukturen aufweisen, wodurch ein zusätzlich differentiellen Messen ermöglicht wird. Die Kapazi- tätsänderungen c- und c+ dieser Kammstrukturen bei Auslenkung seismischer Masse 2 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung sind ebenfalls veranschaulicht. Im äußeren Bereich sind vier schematisch angedeutete Rückstelleinrichtungen 5aa bis 5bb angeordnet.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines beispielhaften mikromechanischen Beschleunigungssensors, umfassend eine seismische Masse 2 mit zu den Federn 1 ausgelagertem Massenschwerpunkt, einem Rahmen 6, Ausleseeinrichtungen 4a, 4b sowie als Elektroden ausgebildete zusätzliche Rückstelleinrichtungen 5-L, 5-R. Der Beschleunigungssensor ist mittels eines Deckels bzw. Verkapselungsmoduls 7 verschlossen, welcher elektrische Durchkontaktierungen 8 aufweist, mit denen die Elektroden angeschlossen werden können.
Anhand der Fig. 4 ist ein beispielhafter drei-achsiger Beschleunigungssensor mit vier seismischen Massen 2a-d, mit bezüglich des Schwerpunkts der Massen 9a-d ausgelagerten Federaufhängungen bzw. Torsionsfedern la-d veranschaulicht. Von den vier seismischen Massen 2a-2d sind jeweils zwei seismischen Massen 2b, 2c so aufgehängt sind, dass die Aufhängungsachsen um im Wesentlichen 90° gegenüber den Aufhängungsachsen der zwei anderen seismischen Massen 2a, 2d ausgerichtet sind. Der Beschleunigungssensor umfasst insbesondere eine nicht dargestellt elektronische Auswerteschaltung oder ist an eine solche Auswerteschaltung angeschlossen, die aus den Auslenkungen und/oder Rückstellspannungen der vier seismischen Massen 2a bis 2d die Beschleunigungen in drei Richtungen erfassen kann. Die Aufhängungsachsen sind besonders bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer x-y- Substratebene angeordnet, wobei die Aufhängungsachsen der vier seismischen Massen paarweise in x-Richtung Ia, Id und y-Richtung Ib, Ic ausgerichtet sind und dabei bezogen auf die eine Masse davor Id bzw. linksseitig Ib und bezogen auf die andere Masse dahinter Ia bzw. rechtsseitig Ic jeweils des Massenschwerpunktes 9a - 9d der jeweiligen seismischen Masse angeordnet bzw. ausgebildet sind. Oberhalb und/oder unterhalb, also in z-Richtung beabstandet, sind den seismischen Massen jeweils zwei nicht dargestellte Ausleseelektroden zugeordnet, wobei diese Ausleseelektroden beidseitig der Aufhängungsachse bzw. der entsprechenden Torsionsfeder zugeordnet sind. Durch die jeweils ausgelagerten Massenschwerpunkte bezogen auf die jeweilige Aufhängungsachse bzw. durch die jeweils bezogen auf die Massenschwerpunkte exzentrisch ausgebildet bzw. angeordneten Torsionsfedern wird ein Paar seismischer Massen bei Einwirkung einer Beschleunigung in x- Richtung gegenphasig um die y-Achse tordierend ausgelenkt werden und das andere Paar seismischer Massen bei Einwirkung einer Beschleunigung in y-Richtung gegenphasig um die x- Achse tordierend ausgelenkt. Bei Einwirkung einer Beschleunigung in z-Richtung, also senkrecht zur Substratebene, werden alle vier seismischen Massen gleichphasig tordierend um ihre jeweilige Aufhängungsachse ausgelenkt.
In Fig. 5 wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem den seismischen Massen 2b und 2c, die jeweils bezüglich ihres Massenschwerpunkts 9 mittels Torsionsfedern 1 exzentrisch aufgehängt sind zwei Ausleseeinrichtungen 4a und 4b zugeordnet sind, die beidseitig der Aufhängungsachse oberhalb der seismischen Masse 2b, 2c in einem zentralen Bereich dieser Massen angeordnet sind. Weiter außen ist jeweils Rückstelleinrichtung 5 den seismischen Massen zugeordnet und angeordnet. Die Anordnung der Rückstelleinrichtungen 5 im äußeren Bereich der seismischen Massen 2b, 2c bewirkt, dass die benötigte Rückstellspannung aufgrund des relativ großen Hebels, bezogen auf die Aufhängungsachse, relativ gering bleiben kann, also nur relativ geringe elektrische Rückstellspannungen erforderlich sind.
Fig. 6 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Beschleunigungssensors mit einer seismischen Masse 2, die gegenüber ihrem Massenschwerpunkt exzentrisch an Torsionsfeder
1 aufgehängt ist. Seismischer Masse 2 sind dabei jeweils beidseitig der Aufhängungsachse bzw. Torsionsfeder 1 Ausleseeinrichtungen oberhalb 4aa, 4ab und unterhalb 4ba, 4bb zugeordnet, bezogen auf die z-Richtung, senkrecht zur x-y- Substratebene . Bezogen auf die Ausleseeinrichtungen sind e- benfalls beidseitig oberhalb und unterhalb seismischer Masse
2 in einem äußeren Bereich Rückstelleinrichtungen 5 zugeordnet und entsprechend angeordnet. Diese sind mittels Durch- kontaktierungen 8a, 8b der Verkapselungsmodule bzw. Deckel 7a, 7b elektrisch kontaktiert.

Claims

Patentansprüche
1. Mikromechanischer Beschleunigungssensor, umfassend zumindest eine erste seismische Masse (2), welche auslenkbar aufgehängt ist, mindestens eine Ausleseeinrichtung
(3a, 4a; 3b, 4b) zur Erfassung der Auslenkung der ersten seismischen Masse und wenigstens eine Rückstelleinrichtung (5) .
2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rückstelleinrichtung (5) zumindest eine, insbesondere im Wesentlichen flach ausgebildete, Elektrode umfasst und im Wesentlichen so ausgebildet und relativ zur ersten seismischen Masse (2) angeordnet ist, dass zwischen Auslenkung der ersten seismischen Masse aufgrund einer an die Rückstelleinrichtung angelegten elektrischen Spannung und dieser e- lektrischen Spannung ein im Wesentlichen quadratischer Zusammenhang besteht.
3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor mindestens zwei oder ein Vielfaches von zwei Ausleseeinrichtung aufweist, welche zu einem geometrischen oder massenbezogenen Mittelpunkt und/oder einer geometrischen oder massenbezogenen Mittelachse der ersten seismischen Masse oder des Beschleunigungssensors, symmetrisch angeordnet sind.
4. Beschleunigungssensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor mindestens zwei oder ein Vielfaches von zwei Rückstelleinrichtungen aufweist, welche zu einem geometrischen oder massenbezogenen Mittelpunkt und/oder einer geometrischen oder massenbezogenen Mittelachse der ersten seismischen Masse oder des Beschleunigungssensors, symmetrisch angeordnet sind.
5. Beschleunigungssensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Regelkreis umfasst, welcher zumindest die Auslenkung der ersten seismischen Masse auf einen definierten Auslenkungswert, insbesondere den einer Ruhelage der ersten seismischen Masse entsprechenden Auslenkungswert, mittels zumindest der Rückstelleinrichtung einregelt.
6. Beschleunigungssensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste seismische Masse (2) exzentrisch bezüglich ihres Massenschwerpunkts (9) aufgehängt ist, insbesondere an zumindest einer Torsionsfeder (1) .
7. Beschleunigungssensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der ersten seismischen Masse zumindest zwei Ausleseeinrichtungen zugeordnet sind, welche bezüglich einer Aufhängungsachse der ersten seismischen Masse diesseits und jenseits dieser Aufhängungsachse und/oder beidseitig bezogen auf diese Aufhängungsachse zugeordnet und entspre- chend angeordnet sind und/oder welche einem zentralen Bereich der ersten seismischen Masse zugeordnet sind und entsprechend angeordnet sind, und wobei die wenigstens eine Rückstelleinrichtung der ersten seismischen Masse bezogen auf deren Aufhängungsachse und/oder den zentralen Bereich weiter außen als die Ausleseeinrichtungen zugeordnet ist und entsprechend angeordnet ist.
8. Verfahren zur Messung einer Beschleunigung mit einem mikromechanischen Beschleunigungssensor, insbesondere einem Sensor gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Auslenkung zumindest einer ersten seismischen Masse mittels wenigstens einer Ausleseeinrichtung erfasst wird und die seismische Masse im Zuge eines Regelungsverfahrens mittels eines elektronischen Reglers, der mindestens eine Rückstelleinrichtung ansteuert, auf einen definierten Auslenkungswert, insbesondere den einer Ruhelage der seismischen Masse entsprechenden Auslenkungswert, eingeregelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest aus dem Wert einer elektrischen Spannung, welche an die Rückstelleinrichtung zur Regelung der Auslenkung der ersten seismischen Masse auf den definierten Wert im Rahmen der Regelung angelegt wird, die durch den Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigung berechnet wird.
10. Verwendung des mikromechanischen Beschleunigungssensors gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in Kraftfahrzeugen .
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4738521B2 (ja) * 2009-09-24 2011-08-03 株式会社東芝 電子機器及びデータ送受信システム
DE102010039236B4 (de) * 2010-08-12 2023-06-29 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung und Verfahren zum Abgleich einer Sensoranordnung
US9229026B2 (en) * 2011-04-13 2016-01-05 Northrop Grumman Guaidance and Electronics Company, Inc. Accelerometer systems and methods
DE102013217478A1 (de) 2013-09-03 2015-03-05 Bert Grundmann Beschleunigungssensor, Anordnung und Verfahren zum Detektieren eines Haftungsverlusts eines Fahrzeugrades
DE102015000158A1 (de) * 2015-01-05 2016-07-07 Northrop Grumman Litef Gmbh Beschleunigungssensor mit reduziertem Bias und Herstellungsverfahren eines Beschleunigungssensors
JP6309113B2 (ja) * 2015-05-27 2018-04-11 株式会社日立製作所 加速度センサシステム
GB2555804B (en) 2016-11-09 2022-02-02 Atlantic Inertial Systems Ltd Accelerometer control
DE102019200839A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-30 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Inertialsensor
JP6870761B2 (ja) * 2019-05-15 2021-05-12 株式会社村田製作所 ロバストなｚ軸加速度センサ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003104823A1 (de) * 2002-06-11 2003-12-18 Conti Temic Microelectronic Gmbh Mehrachsiger monolithischer beschleunigungssensor
US20060156818A1 (en) * 2001-03-08 2006-07-20 Konrad Kapser Micromechanical capacitive acceleration sensor

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0543901B1 (de) * 1990-08-17 1995-10-04 Analog Devices, Inc. Monolithischer beschleunigungsmesser
JP2938989B2 (ja) * 1991-01-29 1999-08-25 キヤノン株式会社 角加速度センサ
US5565625A (en) * 1994-12-01 1996-10-15 Analog Devices, Inc. Sensor with separate actuator and sense fingers
US5587518A (en) * 1994-12-23 1996-12-24 Ford Motor Company Accelerometer with a combined self-test and ground electrode
DE19541388A1 (de) * 1995-11-07 1997-05-15 Telefunken Microelectron Mikromechanischer Beschleunigungssensor
US5767584A (en) * 1995-11-14 1998-06-16 Grow International Corp. Method for generating electrical power from fuel cell powered cars parked in a conventional parking lot
US6107691A (en) * 1995-11-14 2000-08-22 Grow International Corp. Methods for utilizing the electrical and non electrical outputs of fuel cell powered vehicles
US5880369A (en) * 1996-03-15 1999-03-09 Analog Devices, Inc. Micromachined device with enhanced dimensional control
DE19639946B4 (de) * 1996-09-27 2006-09-21 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
US6196067B1 (en) * 1998-05-05 2001-03-06 California Institute Of Technology Silicon micromachined accelerometer/seismometer and method of making the same
US6543286B2 (en) * 2001-01-26 2003-04-08 Movaz Networks, Inc. High frequency pulse width modulation driver, particularly useful for electrostatically actuated MEMS array
US6829937B2 (en) * 2002-06-17 2004-12-14 Vti Holding Oy Monolithic silicon acceleration sensor
US7152474B2 (en) * 2002-09-18 2006-12-26 Carnegie Mellon University Built-in self test of MEMS
US6871992B2 (en) * 2002-09-23 2005-03-29 Seong Woong Kim Brake light system
FI119528B (fi) * 2003-02-11 2008-12-15 Vti Technologies Oy Kapasitiivinen kiihtyvyysanturirakenne
US6841992B2 (en) * 2003-02-18 2005-01-11 Honeywell International, Inc. MEMS enhanced capacitive pick-off and electrostatic rebalance electrode placement
EP1603830B1 (de) * 2003-02-28 2016-10-05 Atlantic Inertial Systems Limited Beschleunigungsmesser
US6935175B2 (en) * 2003-11-20 2005-08-30 Honeywell International, Inc. Capacitive pick-off and electrostatic rebalance accelerometer having equalized gas damping
US20060250902A1 (en) * 2005-05-05 2006-11-09 Afs Trinity Power Corporation Plug-in hybrid vehicle with fast energy storage
US7337671B2 (en) * 2005-06-03 2008-03-04 Georgia Tech Research Corp. Capacitive microaccelerometers and fabrication methods
FI119299B (fi) * 2005-06-17 2008-09-30 Vti Technologies Oy Menetelmä kapasitiivisen kiihtyvyysanturin valmistamiseksi ja kapasitiivinen kiihtyvyysanturi
WO2007037972A2 (en) * 2005-09-23 2007-04-05 Afs Trinity Power Corporation Method and apparatus for power electronics and control of plug-in hybrid propulsion with fast energy storage
JP5117716B2 (ja) * 2006-02-14 2013-01-16 セイコーインスツル株式会社 力学量センサ
FR2898683B1 (fr) * 2006-03-14 2008-05-23 Commissariat Energie Atomique Accelerometre triaxial a membrane
US7578189B1 (en) * 2006-05-10 2009-08-25 Qualtre, Inc. Three-axis accelerometers
US20070282495A1 (en) * 2006-05-11 2007-12-06 University Of Delaware System and method for assessing vehicle to grid (v2g) integration
US7552637B2 (en) * 2006-09-19 2009-06-30 Honeywell International Inc. Torque driving circuit
US7610809B2 (en) * 2007-01-18 2009-11-03 Freescale Semiconductor, Inc. Differential capacitive sensor and method of making same
US7578190B2 (en) * 2007-08-03 2009-08-25 Freescale Semiconductor, Inc. Symmetrical differential capacitive sensor and method of making same
US8116915B2 (en) * 2008-03-03 2012-02-14 University Of Delaware Methods and apparatus using hierarchical priority and control algorithms for grid-integrated vehicles
DE102008017156A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mikromechanischer Beschleunigungssensor
DE102008040855B4 (de) * 2008-07-30 2022-05-25 Robert Bosch Gmbh Dreiachsiger Beschleunigungssensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060156818A1 (en) * 2001-03-08 2006-07-20 Konrad Kapser Micromechanical capacitive acceleration sensor
WO2003104823A1 (de) * 2002-06-11 2003-12-18 Conti Temic Microelectronic Gmbh Mehrachsiger monolithischer beschleunigungssensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009138498A9 (de) 2010-01-21
WO2009138498A1 (de) 2009-11-19
DE102009021567A1 (de) 2009-12-31
US20110113880A1 (en) 2011-05-19

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