JP2009503472A - 角速度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
マイクロメカニカル角速度センサは今日例えば自動車において例えばエレクトロ二カルスタビリティプログラムESP又はロール傾斜バランシングのような走行アシスタンスシステムのためのセンサとして使用される。これらのセンサはコリオリ効果によって例えば車両の垂直軸(揺れ)又は車両の長手方向軸(ローリング)の周りの角速度を測定する。
従来技術の欠点は冒頭に挙げた上位概念の本発明の方法において静電的な励振において流れる励振電流に基づいて振動エレメントの変位及び/又は運動速度を決定することによって回避される。
図1は従来技術によるマイクロメカニカル角速度センサの構造の概略図を示し、ならびに、
図2は角度センサの同時的な駆動及び同時的な速度測定のための本発明の回路装置を示す。
質量mを有する振動運動に励振可能な振動エレメントの励振のためにはこの振動エレメントの両側に振動運動の平面内に配置された2つのコンデンサ群C1及びC2が使用される。コンデンサ群C1及びC2はそれぞれ少なくとも1つのコンデンサから成る。コンデンサという概念はこの場合あらゆる種類の容量性エレメントを含み、これらの容量性エレメントにおいて電圧の印加によって静電力がキャパシタンスを形成する電荷担体の間に発生され、さらにこれらの電荷担体の間の間隔の互いの変化がキャパシタンスの変化を引き起こす。
の変化によって所定の値に閉ループ制御する。測定された位相から閉ループ制御量が決定され、この閉ループ制御量の助けによって駆動周波数が常に機械的共振周波数に保持される。共振の際には要求される位相はちょうど−π/2である。
本発明はとりわけ例えばESP、ロール傾斜バランシング、ナビゲーションなどのような走行アシスタンスシステムと結びついて使用するためのマイクロメカニカル角速度センサの製造のために産業上は適用可能である。
20 直流電圧源
31 演算増幅器
32 演算増幅器
40 角速度センサ
50 位相及び値測定装置
Claims (11)
- 静電的に励振可能な振動エレメントの駆動のための及び前記静電的に励振可能な振動エレメントの変位(x(t))及び/又は運動速度(v(t))の同時決定のための方法において、
振動エレメントの変位(x(t))及び/又は運動速度(v(t))の決定は静電的な励振において流れる励振電流(i1(t)、i2(t))に基づいて行われることを特徴とする、静電的に励振可能な振動エレメントの駆動のための及び前記静電的に励振可能な振動エレメントの変位(x(t))及び/又は運動速度(v(t))の同時決定のための方法。 - 静電的励振は振動エレメントの両側に振動運動の平面内に設けられたコンデンサ群(C1、C2)を用いておこなわれ、該コンデンサ群(C1、C2)に印加される励振電圧(U1(t)、U2(t))が個別に形成されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 両方のコンデンサ群(C1、C2)に印加される励振電圧(U1(t)、U2(t))はそれぞれ直流成分(U0)を有し、該直流成分(U0)はこれら両方のコンデンサ群(C1、C2)に対して異なる正負の符号を有するコサイン状の交流電圧(Ua(t))によって重畳されることを特徴とする、請求項2記載の方法。
- コンデンサ群(C1、C2)の中に流れ込む励振電流(i1(t)、i2(t))の和(i1(t)+i2(t))が変位(x(t))及び/又は運動速度(v(t))の決定のために評価されることを特徴とする、請求項2又は3記載の方法。
- 振動エレメントの変位及び/又は運動速度は励振電流(i1(t)、i2(t))の和(i1(t)+i2(t))を介して決定可能なコンデンサ群(C1、C2)のキャパシタンス変化(C1(t)、C2(t))に基づいて計算されることを特徴とする、請求項4記載の方法。
- 振動エレメントは振動運動へとその共振周波数において励振されることを特徴とする、請求項1〜5のうちの1項記載の方法。
- 請求項1〜7のうちの1項記載の方法を実施するための回路装置であって、振動運動に励振可能な少なくとも1つの振動エレメントを有する角速度センサ(40)ならびに前記振動エレメントの静電的励振のための手段(C1、C2)を含む、請求項1〜7のうちの1項記載の方法を実施するための回路装置において、
前記振動エレメントの静電的励振において流れる励振電流(i1(t)、i2(t))を測定するための手段(31、32、50)と、前記励振電流(i1(t)、i2(t))の和(i1(t)+i2(t))を形成するための手段、ならびに、前記励振電流(i1(t)、i2(t))の和(i1(t)+i2(t))に基づいて前記振動エレメントの運動速度(v(t))を計算するための手段(50)を有することを特徴とする、請求項1〜7のうちの1項記載の方法を実施するための回路装置。 - 振動エレメントを振動させる手段(C1、C2)の容量性変化を測定された励振電流(i1(t)、i2(t))及び励振電圧(U1(t)、U2(t))に基づいて計算するための手段、ならびに、前記振動エレメントの変位を前記キャパシタンス変化に基づいて計算するための手段を有することを特徴とする、請求項8記載の回路装置。
- 角速度センサ(40)であって、振動運動に励振可能な少なくとも1つの振動エレメント、該振動エレメントを振動運動に静電的に励振するための手段ならびに振動運動の変位及び/又は振動速度を検出するための手段を有する、角速度センサ(40)において、
前記振動エレメントを振動運動に静電的に励振するための及び振動運動の変位及び/又は振動速度を検出するための共通の手段(C1、C2)を有することを特徴とする、角速度センサ(40)。 - 振動エレメントを振動運動に静電的に励振するための及び振動運動の変位及び/又は振動速度を検出するための共通の手段(C1、C2)は、前記振動エレメントの変位に比例して変化するキャパシタンスを有する振動運動の平面内に前記振動エレメントの両側に設けられた2つのコンデンサ群(C1、C2)ならびに前記振動エレメントの振動運動への静電的な励振において流れる励振電流(i1(t)、i2(t))の検出のための手段を含むことを特徴とする、請求項10記載の角速度センサ。
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