WO2003081175A1

WO2003081175A1 - Neigungssensor

Info

Publication number: WO2003081175A1
Application number: PCT/EP2003/002975
Authority: WO
Inventors: Heinz KÜCK; Daniel Warkentin; Daniel Benz
Original assignee: Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2003-10-02
Also published as: DE10261961A1

Abstract

Ein Neigungssensor umfaßt eine aus einem Spritzguß-Polymerkunststoff gebildete Bahn (20), ein entlang der Bahn bewegliches Element (10), wobei eine Stellung des beweglichen Elements (10) entlang der Bahn (20) von einer Neigung der Bahn bezüglich einer Bezugsstellung abhängt, und eine Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements (10) entlang der Bahn (20) und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements (10) entlang der Bahn (20). Dieser Aufbau des Neigungssensors eignet sich für eine preisgünstige Herstellung und Flexibilität des Einsatzes.

Description

Neigungssensor

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich Neigungssensoren und insbesondere auf preisgünstige Neigungssensoren für eine Vielzahl von Anwendungsfällen.

Allgemein können Neigungssensoren für eine Vielzahl von Anwendungen aus den Bereichen Haushalt, Industrie und Forschung eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Überschlagssensoren in Kraftfahrzeugen, Überwachungssensoren von Alarmanlagen in Fahrzeugen und Gebäuden, Positionssen- soren für automatisierte Maschinen, Bügeleisen, Waschmaschinen etc. Im Stand der Technik sind Neigungssensoren bekannt, deren Wirkungsweisen auf verschiedenen Prinzipien basieren. So sind beispielsweise Neigungssensoren bekannt, um eine Kapazitätsmessung bei neigungsbedingter Änderung durchzuführen.

Die DE 35 45 630 C2 beschreibt beispielsweise einen Beschleunigungs- und Neigungssensor, bei dem ein magnetisches Material auf einer ebenen Fläche angeordnet ist, die in vier Kondensatorplattensektoren aufgeteilt ist, wobei je nach Neigung das magnetische Material nicht mehr in der Mitte der ebenen Fläche liegt, sondern sich in Richtung der Neigung verschiebt und verformt, so daß sich Kapazitätsänderungen von Kondensatoren ergeben, die durch jeweils zwei der vier Kondensatorplatten gebildet werden.

Die DE 41 06 932 AI offenbart einen Neigungssensor mit einem an einer Neigungsachse aufgehängten asymmetrischen Ro- tor, der immer parallel zur Erdanziehung ausgerichtet bleibt, während sich ein Gehäuse, in dem der Rotor aufgehängt ist, mit einer Neigung mitdreht. Die Positionsverschiebung des Rotors zu Kondensatorelektroden am Gehäuse liefert ein Maß für eine Neigung des Neigungssensors.

Weitere Neigungssensoren führen eine Kapazitätsmessung bei neigungsbedingter Änderung einer durch ein Dielektrikum ü- berdeckten Fläche durch.

Ferner existieren Neigungssensoren, die eine thermische De- tektion der Neigung durch eine bei einer Verkippung entstehende Temperaturdifferenz (Konvektion) durchführen. Andere Neigungssensoren messen wiederum eine neigungsabhängige Leitfähigkeit einer Flüssigkeit bei deren Höhenvariation. Dieses Prinzip wird auch als konduktrometrisches Prinzip bezeichnet.

Wieder andere Neigungssensoren detektieren eine Verkippung durch Messung einer hieraus resultierenden mechanischen Spannung. Dieses Prinzip wird auch als piezoresistives Prinzip bezeichnet.

Wieder anderen Neigungssensoren führen eine optische Mes- sung der Neigung durch Brechung bzw. Reflexion an Grenzflächen statt.

Schließlich existieren auch Neigungssensoren, die eine Neigungsmessung durch Änderung der Induktivität einer Spule bei Lageänderung eines Ferrofluids durchführen. Obgleich manche Neigungssensoren sehr genaue Meßwerte liefern, sind sie jedoch für einen breiten Einsatz manchmal zu teuer und im Aufbau zu kompliziert.

Die DE 1790620 Ul zeigt einen Neigungssensor mit einer Metallkugel, die auf einer gekrümmten Bahn läuft. Die gekrümmte Bahn ist einerseits mit einer Widerstandsschicht und andererseits mit einer Kontaktschiene versehen. Die Metallkugel kann auch durch einen Quecksilbertropfen ersetzt werden. Die Position der Metallkugel bzw. des Quecksilbertropfens wird mit einer Erfassungsschaltung vom Brückenschaltungstyp auf der Basis des Ohmschen Widerstandes zwischen der Widerstandsschicht und der Kontaktschiene gemessen.

Die DE 8806850 Ul offenbart ein passives elektrisches Bauelement zur Gewinnung eines neigungsabhängigen Ohmschen Widerstandswerts. Im einzelnen sind entlang einer gekrümmten Bahn Ohmsche Widerstandsschichten angeordnet, auf denen sich ein beweglicher elektrischer Kontakt in Form eines Quecksilbertropfens befindet. Abhängig von der Lage wird eine elektrische Brücke zwischen den beiden Ohmschen Widerstandsschichten gebildet.

Die DE 4238930 AI offenbart einen in einer Leiterplatte integrierten Lageänderungssensor. Im einzelnen ist ein scheibenförmiger Bewegungsraum für die Kugel vorgesehen, in den verschiedene Elektroden hineinragen. Abhängig von einer Lageänderung des Sensors bewegt sich die Kugel aufgrund der Schwerkraft an eine andere Stelle im scheibenförmigen Bewegungsraum und schließt daher ein anderes Elektrodenpaar als vor der Lageänderung kurz. Die DE 4114992 Cl offenbart einen Beschleunigungs- und Neigungssensor, der aus einem in Sensorgehäuse konusförmig mit der Spitze nach unten ausgebildeten Hohlraum mit an den Hohlraum-Innenflächen angeordneten Kontaktstücken und einem im Hohlraum entsprechend der Neigung des Sensorgehäuses lageveränderlich positionierten Kontaktkörper besteht.

Die DE 4031344 AI offenbart eine elektronische Neigung- Meßeinrichtung mit einem Keramiksubstrat, auf dem drei E- lektroden in einer kammartigen Ineingriffnahmesituation gezeigt sind. Ferner ist ein Gefäß mit einer Flüssigkeit gezeigt, in das eine Elektrode zum Teil eingetaucht ist. Die Flüssigkeit kann ein elektrischer Leiter oder ein Dielektrikum sein, wobei unterschiedliche Flüssigkeitsstände zu unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der kammartigen ineinandergreifenden Elektrodenpaare führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen preisgünstigen und einfachen Neigungssensor zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Neigungssensor nach Patentanspruch 1 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Neigungssensor mit einer Bahn, entlang der sich ein bewegliches Element abhängig von der Neigung des Neigungssensors bewegen kann, und mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn preisgünstig herstellbar und im Zusammenbau einfach ist. Als bewegliches Element wird vorzugsweise ein Wälzkörper, wie z. B. eine Kugel oder ein Zylinder eingesetzt, dessen Position auf der gekrümmten Bahn die Verkippung des Sensors zum Gravitationsfeld bezüglich einer Achse anzeigt. Dabei wird es ferner bevorzugt, die Position durch eine Elektrodenstruktur entweder kapazitiv oder galvanisch zu bestimmen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Bahn als gekrümmte Bahn ausgeführt. Der gleiche Effekt ist jedoch auch durch eine gerade Bahn und einen gekrümmten Wälzkörper oder dadurch zu erreichen, daß sowohl die Bahn als auch der Wälzkörper gekrümmte Oberflächen haben.

Das erfindungsgemäße Neigungssensorprinzip ist dahingehend vorteilhaft, daß es einfach aus wenigen Bauelementen aufbaubar ist. Bedingt durch diese unkomplizierte Sensorbau- weise kann der erfindungsgemäße Neigungssensor für beliebige Anwendungen flexibel skaliert werden. So können größere Neigungssensoren hergestellt werden, um die Neigung größerer Gegenstände zu erfassen, oder aber auch kleine Neigungssensoren, um die Neigung kleinerer Gegenstände zu er- fassen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich die gekrümmte Bahn günstig in Kunststoff ausführen läßt, und daß insbesondere standardisierte und preisgünstige Kunststoffspritzgußherstellungsverfahren ohne weiteres zum Einsatz kommen können.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß für den erfindungsgemäßen Neigungssensor keine Temperaturkompensationseinrichtung benötigt wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Neigungssensor unabhängig gegenüber Betragsänderungen der Erdbeschleunigung ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale schematische Ansicht eines Neigungssensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der erreichbaren Auflösung eines Neigungssensors mit inkrementeller Elektrodenanordnung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Elektrodenanordnung zur Detektion der Neigung des Neigungssensors und ferner der Neigungsrichtung;

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer Auswerteelektronik;

Fig. 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung zur absoluten Neigungsmessung;

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild zur Messung der Neigung als analoges Ausgangssignal;

Fig. 7 eine schematische Prinzipdarstellung zur Anord- nung zweier Leiterstrukturen, die mittels eines

Flüssigkeitsfilms elektrisch verbunden sind, dessen Widerstand sich neigungsabhängig ändert; Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Neigungssensors mit einer Elektrodenanordnung für eine kapazitive Neigungserfassung; und

Fig. 9 eine bevorzugte Ausgestaltung von Leitungselektroden und Referenzelektroden, die in sich wiederholenden Gruppen in der Bahn des beweglichen Elements angeordnet werden können.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Neigungssensor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der erfindungsgemäße Neigungssensor umfaßt ein bewegliches Element 10 in Form eines Wälzkörpers. Der Wälzkörper 10 ist in einer gekrümmten Bahn 20 untergebracht, wobei die gekrümmte Bahn 20 ei- nen Krümmungsradius bezüglich einer Neigungsachse 12 aufweist. Die gekrümmte Bahn 20 ist in einem Gehäuse untergebracht, das ein Gehäuseoberteil 30 und ein Gehäuseunterteil 40 aufweist. Alternativ kann der Sensor auch so ausgeführt werden, daß das Gehäuse aus einem oder mehreren Seitentei- len aufgebaut ist.

In Fig. 1 ist ferner eine Erfassungseinrichtung 50 gezeigt, die zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stel- lung des beweglichen Elements entlang der Bahn ausgebildet ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Gehäuse, das aus dem Gehäuseoberteil 30 und dem Gehäuseunterteil 40 besteht, aus Kunststoff und insbesondere aus Polymerkunststoff gebildet ist, wobei sowohl das Gehäuseoberteil 30 als auch das Gehäuseunterteil 40 Kunststoff-Spritzgußteile sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element als Wälzkörper und insbesondere als Kugel dargestellt. Passend zur Kugel ist die gekrümmte Bahn als Rinne ausgeführt, deren Querschnitt bei 14 gezeigt ist. Das obere Gehäuseteil 30 und das untere Gehäuseteil 40 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Rinne zur Hälfte in einem Gehäuseteil gebildet ist, derart, daß der Zusammenbau einfach ist, da das bewegliche Element einfach in das unte- re Gehäuseteil gelegt werden kann, um dann das obere Gehäuseteil auf das untere Gehäuseteil samt Rinne zu plazieren. Alternativ kann jedoch auch die Rinne vollständig in einem Gehäuseteil vorgesehen sein, wobei das bewegliche Element, wie z. B. eine Kugel, seitlich in die Rinne eingeführt wer- den kann, wonach die Einführungsöffnung für einen Betrieb des Neigungssensors mittels eines Stöpsels verschlossen werden kann.

Obgleich die gekrümmte Bahn 20 in Fig. 1 als Rinne gezeigt ist, ist dies nicht notwendigerweise der Fall. Die gekrümmte Bahn könnte auch einfach eine gekrümmte ebene Fläche sein, auf der sich die Kugel abhängig von der Neigung bewegen kann, auf der sich jedoch auch ein zylindrischer Wälzkörper oder sogar ein Tropfen einer leitfähigen Flüssigkeit mit hoher Oberflächenspannkraft, wie z. B. Quecksilber, bewegen könnte.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß sich in der Rinne 20 von Fig. 1 nicht unbedingt ein kugelförmiger Wälzkörper be- finden muß, sondern daß auch ein zylindrischer Körper vorgesehen sein kann, der sich nicht entlang der Rinne wälzt, sondern der entlang der Rinne aufgrund der Schwerkraft vor- und zurückgeschoben wird. Im weiteren kann die rinne so ausgeführt werden, daß darin ein beliebiger rotationssymmetrischer Körper abrollen kann. Ebenso können auch andere Wälzkörper realisiert werden, die nicht rotationssymmetrisch sind, wie z. B. ein Wälzkörper mit gekrümmter Ober- fläche, der im Querschnitt kreissegmentförmig ist und mit seiner gekrümmten Oberfläche auf der Bahn einen begrenzten Bereich hin- und herrollen kann.

Die Elektrodenanordnung 50 in Fig. 1 ist schematisch als parallele Einzelelektroden skizziert. In der einfachsten Ausführungsform können immer zwei benachbarte Einzelelektroden mit einer Spannung beaufschlagt werden, und ist der Wälzkörper aus einem leitfähigen Material ausgeführt bzw. hat eine leitfähige Oberfläche, so daß, abhängig von seiner Position, zwei benachbarte Elektroden kurzgeschlossen werden, derart, daß die Position des Wälzkörpers durch einen Stromfluß durch zwei benachbarte Elektroden feststellbar ist .

In diesem Fall sind die Einzelelektroden, von denen ein Querschnitt in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, in der Führungsrinne aufgebracht, die eine gewölbte Oberfläche hat, welche direkt Einfluß auf die Auflösung und den Meßbereich des Sensors besitzt. Die Wölbung wird, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, durch einen Bahnradius r_Bahn dargestellt.

Generell kann die Elektrodenstruktur 50 derart ausgebildet sein, daß einzelne Elektroden innerhalb der Rinne angeordnet sind. Je nach Anordnung der Elektroden lassen sich so- mit unterschiedliche Sensorprinzipien realisieren, wie z. B. ein inkrementelles Zählen der Kurzschlüsse, um die Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erfassen, eine Messung der Zeiten zwischen den Kurzschlüssen, um eine zeitliche Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erfassen, eine Messung der Widerstandsänderung über den Kurzschluß, ode.r eine Messung der Kapazitätsänderung durch eine Verlagerung des Wälzkörpers entlang der Bahn.

Es wird ferner bevorzugt, zur positiven Beeinflussung der Sensorcharakteristik eine Dämpfung des beweglichen Elements mit einem in die Rinne eingebrachten Fluid einzustellen. Hierbei kann prinzipiell eine Flüssigkeit oder ein unter Druck stehendes Gas verwendet werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten einfachen Elektrodenstruk- turvariante, die eine inkrementelle Erfassung ermöglicht, sind die einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnung 50 derart angeordnet, daß wenn sich der Wälzkörper 10 innerhalb der Rinne 20 bedingt durch die Schwerkraft im Erdmagnetfeld die jeweils tiefstmögliche Position einnimmt, zwei in der Rinne liegende Elektroden durch den Wälzkörper e- lektrisch verbunden werden. Durch diese Verbindung kann somit ein elektrischer Strom fließen, welcher von einer geeigneten Elektronik, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, detektiert wird. Bei bekanntem Abstand zweier nebeneinander liegender Elektroden kann somit durch Zählen der Kurzschlußstromimpulse die jeweilige Neigung des Sensors bestimmt werden.

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

V ^ ^{' r}Bahπ J

In der vorstehenden Gleichung ist Sπά_n der Pitch der hergestellten Elektrodenstruktur. s_min wird als der Abstand der Mitten zwischen zwei Einzelelektroden der Elektrodenanordnung 50 gemessen.

Im nachfolgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, um eine alternative Elektrodenanordnung dazustellen, mit der sowohl die Neigungsrichtung als auch die Ruheposition eines Wälzkörpers 20 erfaßbar ist. Insbesondere umfaßt die Elektro- denanordnung eine mittlere Elektrode 51, die sich entlang der gekrümmten Bahn erstreckt und nur an einer Ruheposition 60, die der Wälzkörper 20 einnimmt, wenn keine Neigung angelegt ist, durch eine Referenzelektrode 52 unterbrochen ist und sich auf der anderen Seite der Ruheposition 60 wie- der durchgehend in der Rinne erstreckt.

Die Elektrodenanordnung umfaßt ferner eine erste kammartige Elektrodenanordnung 53 und eine zweite kammartige Elektrodenanordnung 54, wobei die erste kammartige Elektrodenan- Ordnung 53 als auch L2 bezeichnet wird, während die zweite kammartige Elektrodenanordnung 54 auch als L3 bezeichnet wird.

Die Einzelelektroden, die sich quer zur gekrümmten Bahn 20 erstrecken, wobei die gekrümmte Bahn entlang der Elektrode

51 ausgerichtet ist, sind so bezüglich den Einzelelektroden der anderen Kammelektrode angeordnet, daß ein Versatz x e- xistiert, der zwischen 0 und 0,5 Smin ist. Damit ist es möglich, anhand des zeitlichen Aufeinanderfolgens eines Kurzschlusses zwischen Ll und L3 bzw. zwischen Ll und L2 festzustellen, ob sich die Kugel 20 Bezug nehmend auf Fig. 3 nach links oder nach rechts bewegt.

Wenn sich die Kugel nach rechts bewegt, wird ein Kurzschluß zwischen der Leitung Ll und der Leitung L3 auftreten. Nach kurzer Zeitspanne wird dann ein Kurzschluß zwischen Ll und L2 auftreten. Wenn sich die Kugel dann weiterbewegt, wird nach längerer Zeit wieder ein Kurzschluß zwischen Ll und L3 auftreten. Bei einer Bewegung nach rechts ist daher die Zeitspanne zwischen zwei Kurzschlüssen der Leitung Ll und der Leitung L3 bzw. L2 kleiner als ein Kurzschluß zwischen der Leitung Ll und L3 und der Leitung Ll und L2.

Bewegt sich die Kugel dagegen bezüglich Fig. 3 nach links, so wird ein Kurzschluß zwischen der Leitung Ll und L2 auftreten und dann, nach kurzer Zeitspanne ein Kurzschluß zwi- sehen der Leitung Ll und L3 auftreten. Der zeitliche Abstand zwischen einem Kurzschluß der Leitungen Ll und L2 und einem Kurzschluß zwischen den Leitungen Ll und L3 ist somit länger als der zeitliche Abstand zwischen Kurzschlüssen der jeweiligen anderen Leitungen.

Die in Fig. 4 gezeigte Prozessoreinheit umfaßt Eingänge 62 für die Leitungen 51, 52, 53 und 54, einen Zähler 63 zum Zählen der Kurzschlüsse vorzugsweise zwischen der Leitung Ll und entweder der Leitung L2 oder der Leitung L3, um die absolute Position zu bestimmen, sowie eine Recheneinheit 64 und einen Speicher 65, um den beschriebenen Algorithmus zur Richtungsbestimmung der Kugel durchzuführen. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist ferner die Referenzleitung 52 vorhanden, wobei ein Kurzschluß, an dem die Referenzleitung 52 beteiligt ist, wie. z. B. ein Kurzschluß zwischen der Leitung 52 und der Leitung 53 darauf hindeutet, daß die Kugel in ihrer Bezugsposition ist, die beispielsweise ein horizontaler Zustand des Neigungssensors von Fig. 1 ist, bei dem die Kugel im „Tal" der gekrümmten Bahn positioniert ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Referenzelektrode 52 von Fig. 3 ferner zur Sensorkalibrierung eingesetzt werden kann. Zur Kalibrierung des Sensorsnullpunkts im laufenden Betrieb wird die Referenzelektrode 52, die an genau definierter Position in dem Neigungssensor eingebaut ist, ver- wendet. Bei einem Impuls durch diese Elektrode kann somit der Meßwert durch die Elektronik von Fig. 4 neu eingestellt werden.

Die Auswertung der Strompulse erfolgt durch die Elektronik in mehreren Schritten. Der Zähler 63 registriert zunächst die ankommenden Impulse. Jeder Impuls entspricht dem durch die Dimensionierung der Sensorgröße und der Strukturbreite der Elektrodenfolge gegebenen inkrementellen Winkel O_mi_n, der in Fig. 2 dargestellt ist. Daher wird bei jedem gemes- senen Impuls der Gesamtmeßwert entsprechend der Neigungsrichtung angepaßt, d. h. inkrementiert oder dekrementiert . Die Neigungsrichtung wird, wie es ausgeführt worden ist, ermittelt, indem die Elektronik die Reihenfolge der jeweilig kontaktierten Leiterbahnen erkennt und somit anhand des im Speicher hinterlegten Algorithmus die Richtung der Neigung ermittelt. Es sei darauf hingewiesen, daß im Betrieb ständig Störungen auftreten können, wie z. B. ein Stromausfall der Elektronik, ein Überspringen von Impulsen durch starke Erschütterungen etc. Es wird daher bevorzugt, mindestens die Refe- renzelektrode 52 auszulesen, die bei Kontakt veranlaßt, dass der aktuelle Meßwert mit dem im Speicher hinterlegten Wert verglichen wird und bei Abweichung entsprechend korre- liert wird.

In einer bevorzugten Ausführung kann das beschriebene Prozessorsystem beispielsweise ein hochfrequent getakteter Mikroprozessor sein, mit dem die Elektroden einzeln verbunden sind. Zur Reduzierung der Anschlüsse können die Elektroden zu geeigneten Gruppen zusammengefaßt werden, wie es beispielsweise in Figur 9 dargestellt ist. So zeigt Figur 9 eine erste Gruppe von sogenannten Leitungselektroden Ll, L2, L3, L4, die sich über die Bahn erstrecken, und die kammartig mit Referenzelektroden L_Refι, L_ef2, L_Ref3 und L_Ref4 ineinander greifen. Solche Gruppen von Leitungselektroden Ll bis L4 und Referenzelektroden L_Ren bis L_Ref4 können nacheinander angeordnet werden, um somit eine gesamte Bahn eines beweglichen Elements aufzufüllen.

Im einzelnen ist die Anordnung der Leitungselektroden und der Referenzelektroden so, daß immer anhand eines

Kurzschlußes zwischen einer Leitungselektrode und einer Referenzelektrode bestimmt werden kann, wo innerhalb einer Gruppe sich das bewegliche Element befindet. Liegt beispielsweise ein Kurzschluß zwischen der Referenzelektrode L_Refι und der Leitungselektrode L4 vor, so ist unmittelbar bekannt, daß sich das bewegliche Element, wie z.B. eine Kugel, die die beiden genannten Elektroden kurzschließt, in Figur 9 betrachtet oben angeordnet ist, da nur an dieser Position eine Kurzschluß zwischen der ersten Referenzelektrode und der vierten Leitungselektrode möglich ist. Wird dagegen festgestellt, daß ein Kurzschluß zwischen beispielsweise der dritten Referenzelektrode L_Ref3 und der dritten Leitungselektrode vorhanden ist, so ist ebenfalls genau bekannt, wo sich die Kugel befindet, da dieser Kurzschluß nur an einer bestimmten Position entlang der in Figur 9 gezeigten Bahn möglich ist.

Allgemein ist daher eine Gruppe von Leitungselektroden und Referenzelektroden so ineinander eingreifend angeordnet, daß anhand eines Kurzschlußes zwischen einer bestimmten Leitungselektrode und einer bestimmten Referenzelektrode die absolute Position der Kugel innerhalb einer Gruppe von Leitungselektroden und Referenzelektroden genau bestimmbar ist.

Typischerweise wird die Strecke, die durch die ineinander greifenden Leitungselektroden und Referenzelektroden von Figur 9 überdeckt wird, also die Strecke von der untersten Leitungselektrode Ll bis zur obersten Referenzelektrode L_Refi_/ nicht groß genug sein, um einen kompletten Neigungssensor auszustatten. Für längeren Bewegungsbahnen wird es daher bevorzugt, die in Figur 9 gezeigte Gruppe mehrfach hintereinander anzuordnen, und jeweils alle ersten Leistungselektroden, alle zweiten Leitungselektroden, alle dritten Leitungselektroden und alle vierten Leitungselekt- roden der einzelnen in der Bewegungsbahn des beweglichen Elements angeordneten Gruppen jeweils miteinander zu ver- binden, und gleichzeitig die Referenzelektroden der einzelnen Gruppen und der entsprechenden Wertigkeit miteinander zu verbinden. Die Bestimmung der Position der Kugel beispielsweise in der Bewegungsbahn findet dann dadurch statt, daß einerseits erfaßt wird, zwischen welcher Referenzelektrode und welcher Leitungselektrode ein Kurzschluß vorhanden ist. Wenn in diesen Fall viele Gruppen entlang der Bewegungsbahn angeordnet sind, so ist es zunächst nur bekannt, an welcher Position innerhalb einer Gruppe sich die Kugel befindet. Es ist jedoch noch nicht bekannt, in welcher der verschiedenen Gruppen sich die Kugel befindet. Diese Information ist je- doch ohne weiteres daraus erhaltbar, daß frühere Positionsinformationen der Kugel berücksichtigt werden, wenn ferner berücksichtigt wird, daß die Kugel beispielsweise nicht eine komplette Gruppe von Leitungselektroden und ineinander greifenden Referenzelektroden überspringen kann, sondern dass sie - wenn überhaupt - höchstens ein paar Elektroden innerhalb einer Gruppe überspringt. Wenn daher die Kurzschlußsituation der Kugel überwacht wird, während die Kugel von einer Gruppe in eine andere Gruppe rollt, so wird eine lückenlose "Gruppenüberstreichung" der Kugel erfaßt werden, so daß es aufgrund dieser "Historieninformation" ohne weiteres möglich ist, nicht nur die Position einer Kugel innerhalb einer Gruppe sondern auch die tatsächliche Gruppe, in der sich die Kugel befindet, zu ermitteln.

Die in Figur 9 gezeigte Anordnung aus ineinander greifenden Elektroden, die selektiv auslesbar sind, stellt somit gewissermaßen einen gemischten Absolut-/Relativ-Sensor dar. Wenn beispielsweise das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrachtet wird, bei dem die Kugel bei- spielsweise auf der durchgehenden Elektrode Ll rollt und immer dann, wenn sie auch noch eine Teilelektrode der anderen Leitungselektrode L2 berührt, einen Kurzschluß erzeugt, so ist ausgehend von einem „Ur-Referenzpunkt", der bei- spielsweise durch die Referenzelektrode 52 bestimmt ist, immer anhand der Anzahl der Kurzschlüsse, die eine Kugel ausgelöst hatte, während sie von einem Ruhepunkt zum nächsten Ruhepunkt gerollt ist, und der ursprünglichen Referenz- Information eine aktuelle Position der Kugel bestimmbar, ohne daß reine Absolutinformationen benötigt werden. Die selbe Situation könnte erhalten werden, wenn die Kugel nicht auf der Elektrode 51 läuft, sondern wenn die Elektrode Ll genauso wie die Elektrode L2 ausgeführt ist, und sich Teilelektroden der Elektrode Ll in Zwischenräume zwischen Teilelektroden der Elektrode L2 hinein erstrecken. Dieser Fall würde vorhanden sein, wenn alle Referenzelektroden in Figur 9 und alle Leitungselektroden in Figur 9 miteinander kurzgeschlossen wären. Auch dann wäre lediglich ein Relativ-Sensor geschaffen, bei dem zur absoluten Positionsbestimmung der Kugel entlang der Bahn und damit zur Neigungsbestimmung ein Referenzausgangspunkt benötigt wird, der einerseits direkt von einer Referenzelektrode wie in Figur 3 gezeigt, erzeugt werden kann, oder der genauso eine Positionsbestimmung aus der vorherigen Messung sein kann.

In diesem Fall, also wenn alle Leitungselektroden miteinander verbunden sind und alle Referenzelektroden in Figur 9 miteinander verbunden sind, entsteht der besprochene Fall von Figur 3. Der Mikroprozessor, der in Figur 4 gezeigt ist, würde dann lediglich einen Leitungsanschluß Ll und einen Leitungs-anschluß LRef haben, und eine Positionsbestimmung würde anhand des Zählens der Kurzschlüsse zwischen der Leitung Ll und der Leitung LRef stattfinden, wobei noch die Historie benötigt wird, also der Stand des beweglichen Elements in der Bahn vor der aktuellen Neigungsänderung oder die vorherige Neigung vor der Änderung zur aktuellen Neigung. Im Fall von Figur 9 steigt der Verdrahtungsaufwand an, da nunmehr vier Leitungselektroden Ll bis L4 und vier Referenzelektroden selektiv ausgelesen werden müssen, um immer festzustellen, wo in einer Gruppe der Kurzschluß ist. Die Auswahl der Gruppe findet wieder auf der Basis eines Historienwerts statt, wobei dann, wenn sich die Kugel während einer Neigungsänderung über mehrere Gruppen bewegt, die Folge der Kurzschlüsse zwischen den Leitungs- und Referenz- elektroden ausgewertet werden kann, und zwar beispielsweise durch Zählen, um anhand der gezählten Kurzschlüsse festzustellen, über wie viele Gruppen sich die Kugel bewegt hat.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Leitungselektroden beliebig groß sein kann. Ferner sei darauf hingewiesen, daß auch die Anzahl der Referenzelektroden beliebig sein kann, wobei die Anzahl der Leitungselektroden und die Anzahl der Referenzelektroden nicht unbedingt gleich sein muß. Auf jeden Fall wird für einen Hybridsen- sor, also für eine gemischte Absolut-/Relativ-Bestimmung, eine Anzahl von wenigstens zwei Leitungselektroden und eine Anzahl von wenigstens zwei Referenzelektroden benötigt, die so angeordnet sind, daß bei jeder Position des beweglichen Elements innerhalb der Gruppe immer ein anderes Paar einer Leitungselektrode und einer Referenzelektrode kurzgeschlossen ist.

Dieses Ausführungsbeispiel hat einerseits den Nachteil, daß mehr Elektroden ausgewertet werden müssen, hat jedoch den Vorteil der größeren Robustheit gegenüber einem Springen der Kugel auf der Bahn dahingehend, daß eine Kugel zwar zwei Elektroden durchläuft, jedoch, wenn sie gerade springt, keine Kurzschlußsituation auslöst. So hat sich herausgestellt, daß die Strecke, die eine Kugel springt, immer relativ begrenzt ist. Wenn daher der Bereich der Bahn, der durch eine Gruppe abgedeckt wird, größer als die mittlere "Springstrecke" der Kugel ist, ist auch unter rau- en Umgebungsbedingungen ohne weiteres eine sichere Neigungserfassung durchführbar.

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

A p

In der vorstehenden Gleichung ist R_Lei_te_r der Widerstand des kontaktierten Leiters, p ist der spezifische Widerstand des Leiterwerkstoffs. 1 ist die Länge der Leiterbahn und A ist der Querschnitt der Leiterbahn.

Zur Erzielung eines kontinuierlichen analogen Neigungssignals kann ebenfalls eine Elektrodenstruktur verwendet wer- den, bei welcher der Sensor gleichzeitig beide Leiterbahnen durchgehend kontaktiert. Hierbei sind in Fig. 6 der erste Leiter 51'' und der zweite Leiter 53'' beide auf der gekrümmten Bahn 20 angeordnet, beispielsweise parallel zueinander verlaufend am Boden der gekrümmten Bahn oder parallel zueinander verlaufend seitlich an der gekrümmten Bahn, auf jeden Fall derart, daß das bewegliche Element in dauerndem Kontakt mit den beiden Leitern Ll und L2 ist. Die Widerstandsänderung des Stromkreises bestehend aus Ll, L2 und dem beweglichen Element 10 bzw. der absolute Widerstand dieses Stromkreises bestimmt wieder die Position, die beispielsweise mittels einer Tabelle oder einer analytischen Funktion in einen Neigungswinkel α umzurechnen ist. Die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 5 gegebene Gleichung ist ebenfalls auf das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbei- spiel der Erfassungseinrichtung anwendbar. Neben der gleichzeitigen Kontaktierung beider Leiterbahnen kann ebenfalls der Kontakt nur zu einer Leiterbahn dauerhaft bestehen, die Kontaktierung der zweiten, typischerweise schräg zur ersten Leiterbahn verlaufenden Leiterbahn kann dabei über eine ins Gehäuse eingebrachte Flüssigkeit bestehen, welche den nicht vorhandenen Kontakt zwischen der Kugel und der zweiten Leiterbahn hochohmig überbrückt. Hierzu wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 7 gezeigte Anordnung lediglich schematisch ist. Je nach Anwendungsfall wird es bei Fig. 7 bevorzugt, daß entweder die erste Leiterbahn Ll oder die zweite Leiterbahn L2 in einem Bereich 68 isoliert ist, so daß der Stromfluß hauptsächlich über den Wälzkörper 10 und über den Bereich der Flüssigkeit, der zwischen dem Wälzkör- per 10 und der zweiten Leiterbahn vorhanden ist, stattfindet. Die Kontaktierung der zweiten Leiterbahn L2, die schräg zur ersten Leiterbahn L2 verläuft, erfolgt somit ü- ber die ins Gehäuse des Neigungssensors eingebrachte Flüssigkeit, welche den nicht vorhandenen Kontakt zwischen Ku- gel und zweiter Leiterstruktur hochohmig überbrückt. Dadurch wird der entstehende und hauptsächlich vom Abstand des Wälzkörpers 10 zur zweiten Leiterbahn L2 abhängige Widerstand zur Detektion der Neigung herangezogen. Gleichungsmäßig ausgedrückt lautet dies folgendermaßen:

In der vorstehenden Gleichung ist der Gesamtwiderstand R_ges der Widerstand, der sich durch die Reihenschaltung der neigungsabhängigen Widerstände R_Lei_ter und R_fiu_ssig ergibt. Fig. 8 zeigt im Gegensatz zu den anderen Ausführungsbeispielen eine Erfassungseinrichtung, die auf einem kapazitiven Erfassungsprinzip arbeitet. Insbesondere ist ein Querschnitt durch eine gekrümmte Bahn 20 dargestellt, wobei am Boden der Bahn eine erste Elektrode 80 angebracht ist, während an seitlichen Begrenzungen der Bahn 20 zweite Elektroden 81, 82 angeordnet sind. Wenn das bewegliche Element 10, das in Fig. 8 als Kugel dargestellt ist, leitfähig ist, so bildet sich eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode 80 und der Kugel 10 als erste Kondensatorelektrode und der E- lektrode 82 als zweite Kondensatorelektrode. Zur inkremen- talen Erfassung ist, längs der Bahn gesehen, die zweite E- lektrode 82 als eine Mehrzahl von diskreten voneinander i- solierten Teilelektroden ausgeführt, so daß sich, wenn sich die Kugel an einer Teilelektrode vorbeibewegt, eine Kapazitätszunahme ergibt, die in eine Kapazitätsabnahme übergeht, wenn die Kugel sich von der Elektrode 82 wieder entfernt. Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, daß der Wälzkörper 10 elektrisch leitfähig ist. Ist derselbe aus einem Dielektrikum gebildet, das eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante zum umgebenden Medium, wie z. B. Luft oder eine isolierende Flüssigkeit, ist, so wird sich ebenfalls eine Kapazitätszu- oder abnähme ergeben.

Alternativ wird es bevorzugt, eine kapazitive Erfassung dadurch zu realisieren, daß eine auf der Bahn angebrachte E- lektrodenstruktur durch ein Dielektrikum bedeckt ist. Auf dem Wälzkörper ist eine Elektrodenstruktur im wesentlichen quer zu dessen Wälzrichtung aufgebracht. Die Bodenelektroden sind so ausgebildet, daß quer zur Wälzrichtung angeordnete gegenüberliegende Elektrodenfinger vorhanden sind. Durch die neigungsabhängige Bewegung des Wälzkörpers über die durch das Dielektrikum isolierten Elektrodenfinger wird dann anhand entstehender Kapazitätsmaxima- und minima die Neigung des Gehäuses detektiert.- Insbesondere ergibt sich ein Maximum, wenn der Wälzkörper direkt über den Fingern angeordnet ist. Ein Minimum ergibt sich dagegen, wenn der Körper zwischen zwei benachbarten Fingerpaaren angeordnet ist, wobei der Wälzkörper nicht das Dielektrikum zwischen den gegenüberliegenden Fingern beeinflußt.

An dieser Stelle sei ferner darauf hingewiesen, daß die in Fig. 8 gezeigte Anordnung auch alternativ eingesetzt werden kann, wenn sich die Kugel 10 entlang einer Richtung bewegt, die durch einen Richtungspfeil 83 dargestellt ist. Bewegt sich die Kugel 10 nach links, so wird die Kapazität zwi- sehen der Kugel und der linken Elektrode 82 zunehmen, während die Kapazität zwischen der Kugel und der rechten E- lektrode 81 abnehmen wird. Bewegt sich die Kugel dagegen nach rechts, so wird die Kapazität zwischen der Elektrode 82 und der Kugel 10 abnehmen, während die Kapazität zwi- sehen der Kugel 10 und der rechten Elektrode 81 zunehmen wird. In diesem Fall wird es bevorzugt, eine Differenzfassung einzusetzen, um eine höhere Empfindlichkeit zu erreichen.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen neben der Messung der eingehenden Signale ebenfalls die Zeiten deren Änderungen gemessen und ausgewertet werden können, um dadurch eine Erhöhung der Sensorauflösung und insbesondere auch eine Erfassung der zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn zu erreichen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch die Messung des Zeitsignals zusätzlich zum Wegsignal mittels einer geeigneten Schaltung der Aufenthaltsort und der Bewegungsverlauf des Wälzkörpers rekonstruiert. Dadurch kann ferner eine höhere Auflösung, als sie durch die gemessenen Signale alleine möglich wäre, mittels Interpolation, d. h. mittels der Nachverfolgung und Vorhersage der Bewegungsbahn, erreicht werden.

Als eigenständige Überprüfung des Sensors im laufenden Betrieb kann das Element 10 mittels Energieeinkopplung über die Erfassungseinrichtung kurzfristig aus seiner momentanen Lage bewegt werden. Eine entsprechende Elektronik überwacht dann die Reaktion des Elements 10 mittels der Erfassungseinrichtung. Stimmt die Reaktion des Elements 10 mit einer erwarteten Reaktion überein, ist der Sensor funktionsfähig. Ergibt sich allerdings eine Abweichung vom erwarteten Ziel- wert, kann die Elektronik dadurch auf eine Funktionsstörung des Sensors schließen.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß der Neigungssensor auch derart ausgeführt werden kann, daß Neigungen bezüglich einer zweiten Neigungsachse gleichzeitig mit Neigungen bezüglich einer ersten Neigungsachse gemessen werden. Hierfür ist es erforderlich, daß die Rinne, als die die gekrümmte Bahn bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, in eine zweidimensional gekrümmte Ebene modifi- ziert wird, und daß entlang der Ebene eine weitere Verdrahtungsstruktur in Form von weiteren Elektrodenstrukturen realisiert wird, so daß sich das bewegliche Element 10 nicht nur um die Neigungsachse 12 bewegen kann, sondern ebenfalls um eine zur Neigungsachse 12 senkrechten zweiten Neigungs- achse bewegen kann. Die Stellung des beweglichen Elements bezüglich der gekrümmten Bahn in Form einer zweidimensiona- len gekrümmten Oberfläche ist dann mittels der weiteren E- lektrodenstruktur erfaßbar.

Claims

Patentansprüche

1. Neigungssensor mit folgenden. Merkmalen:

einer Bahn (20) , die aus einem Spritzguß- Polymerkunststoff ausgebildet ist;

einem entlang der Bahn (20) beweglichen Element (10) , wobei eine Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn (20) von einer Neigung der Bahn (20) bezüglich einer Bezugsstellung (60) abhängt; und

einer Erfassungseinrichtung (Ll, L2, L3, Lref) zum Erfassen der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn und/oder einer zeitlichen Änderung der Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn.

2. Neigungssensor nach Anspruch 1,

bei dem die Bahn (20) eine gekrümmte Bahn ist, bei dem die Bahn eine gerade Bahn ist und das bewegliche Element eine gekrümmte Oberfläche hat, die mit der Bahn in Eingriff ist, oder bei dem sowohl die Bahn als auch eine Oberfläche des beweglichen Elements, die mit der Bahn in Eingriff ist, unterschiedliche Krümmungen haben, so daß das Element in Abhängigkeit von der Neigung beweglich ist.

Neigungssensor nach Anspruch 1 oder 2,

bei dem die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, um die Stellung oder eine Änderung der Stellung des be- weglichen Elements mittels einer Elektrodenanordnung (80, 81, 82) kapazitiv zu erfassen.

4. Neigungssensor nach Anspruch 3,

bei dem die Erfassungseinrichtung folgende Merkmale aufweist :

eine erste Elektrode (80) entlang der Bahn, auf der das bewegliche Element bewegbar ist; und

zumindest eine zweite Elektrode (81, 82), die so angeordnet ist, daß das bewegliche Element dieselbe nicht berührt, wobei die erste und die zumindest eine zweite Elektrode einen Kondensator bilden.

5. Neigungssensor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das bewegliche Element (10) ganz oder teilweise leitfähig ist und zusammen mit einer Elektrode (80) der Elektro- denanordnung einen Kondensator bildet, dessen Kapazität von einer Stellung des beweglichen Elements entlang der Bahn (20) abhängt.

6. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe,

bei dem das bewegliche Element (10) ein Wälzkörper o- der ein Tropfen einer Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannkraft ist, die so gewählt ist, daß sich der Tropfen bei einer Bewegung entlang der Bahn (20) nicht zerteilt .

7. Neigungssensor nach Anspruch 6, bei dem der Wälzkörper (10) eine Mehrzahl von quer zu einer Wälzrichtung angeordneten Elektroden aufweist,

bei dem auf den Elektroden ein Dielektrikum angeordnet ist, auf dem der Wälzkörper angeordnet ist, und

bei dem eine Bewegung des Wälzkörpers durch Feststellen von Kapazitätsmaxima und Kapazitätsminima zwischen den Elektroden erfaßbar ist.

8. Neigungssensor nach Anspruch 1 oder 2,

bei dem das bewegliche Element (10) ganz oder teilwei- se elektrisch leitfähig ist, und

bei dem die Erfassungseinrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine erste Elektrodenanordnung (Ll) ;

eine zweite Elektrodenanordnung (L2);

eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung, wobei die erste und die zweite Elektrodenanordnung so ausgebildet sind, daß das bewegliche Element abhängig^' von der Stellung die erste und die zweite Elektrodenanordnung kurzschließt.

Neigungssensor nach Anspruch 8, bei dem die erste Elektrodenanordnung (51') eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden ersten Teilelektroden aufweist;

bei dem die zweite Elektrodenanordnung (51) durchgehend ist; und

bei dem die Erfassungseinrichtung ferner eine Einrichtung zum Zählen (63) von Kurzschlüssen zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung oder zum Bestimmen (64) einer Zeit zwischen zwei Kurzschlüssen aufweist .

10. Neigungssensor nach Anspruch 8,

bei dem die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden ersten Teilelektroden aufweist;

bei dem die zweite Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden zweiten Teilelektroden aufweist, und

bei dem die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, um Kurzschlüsse zwischen der ersten Elektrodenanordnung (51') und der zweiten Elektrodenanordnung (53') zu erfassen.

11. Neigungssensor nach Anspruch 8,

bei dem die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden ersten Teilelektroden aufweist, bei dem die zweite Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden zweiten Teilelektroden aufweist,

wobei zwei benachbarte Teilelektroden der ersten und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mäanderförmig miteinander verbunden sind,

wobei die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, um eine Stellung des beweglichen Elements über einen Ohmschen Widerstand zwischen der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung zu ermitteln.

12. Neigungssensor nach Anspruch 9,

bei dem die Erfassungseinrichtung ferner eine dritte Elektrodenanordnung (54) aufweist, die eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden dritten Teil- elektroden aufweist, die zu der Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden ersten Teilelektroden der ersten Elektrodenanordnung um weniger als eine halbe Teilelektrodenbreite versetzt sind,

so daß eine Neigungsrichtung daraus bestimmbar ist, ob ein Kurzschluß zwischen der zweiten Elektrodenanordnung und der ersten Elektrodenanordnung zeitlich eher auf einen Kurzschluß zwischen der zweiten Elektrodenanordnung und der dritten Elektrodenanordnung folgt oder nicht.

13. Neigungssensor nach Anspruch 8, bei dem die Erfassungseinrichtung ferner eine dritte Elektrodenanordnung (54) aufweist, die eine Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden dritten Teilelektroden aufweist, die zu der Mehrzahl von sich quer zur Bahn erstreckenden ersten Teilelektroden um einen halben Elektrodenzwischenraum versetzt sind.

14. Neigungssensor nach Anspruch 9,

bei dem ferner eine Referenzelektrode (52) an der Bezugsstellung (60) des beweglichen Elements (10) vorgesehen ist, mittels der ein Signal ausgebbar ist, wenn sich das bewegliche Element in der Bezugsstellung (60) befindet.

15. Neigungssensor nach Anspruch 1,

bei dem das bewegliche Element (10) elektrisch leitfähig ist,

bei dem eine erste Elektrodenanordnung (51'') vorgesehen ist,

bei dem eine zweite Elektrodenanordnung (53'') vorge- sehen ist;

wobei die erste Elektrodenanordnung und die zweite E- lektrodenanordnung so angeordnet sind, daß das bewegliche Element entweder beide Elektrodenanordnungen gleichzeitig kontaktiert oder nur eine Elektrodenanordnung kontaktiert und über ein leitfähiges Medium mit der anderen Elektrodenanordnung in leitfähigem Kontakt steht, und wobei ferner eine Einrichtung zum Bestimmen eines Ohmschen Widerstandes zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung vorgesehen ist, der von einer Stellung des beweglichen Elements (10) abhängt.

16. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Bahn (20) als Rinne mit seitlichen Begrenzungen für das bewegliche Element (10) ausgeführt ist, um eine Neigung gemäß einer Neigungsachse zu erfassen.

17. Neigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

bei dem die Bahn ausgebildet ist, um eine Bewegung des Elements gemäß zwei unterschiedlichen Neigungsachsen zuzulassen.

18. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem entlang der Bahn ein Dämpfungsmedium angeordnet ist, um eine Bewegung des beweglichen Elements (10) zu dämpfen.

19. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,

- bei dem das bewegliche Element ganz oder teilweise e- lektrisch leitfähig ist, bei dem die Erfassungseinrichtung folgende Merkmale aufweist :

eine Mehrzahl von sich über die Bahn erstreckenden Leitungselektroden (Ll, L2, L3, L4);

eine Mehrzahl von sich über die Bahn erstreckenden Referenzelektroden (L_Refi, L_Ref₂, L_Ref3, L_ref₄) , wobei die Elektroden so ineinander eingreifen, daß eine Kugel an einer Position ein Elektrodenpaar aus einer Leitungselektrode und einer Referenzelektrode kurzschließt und an einer anderen Position ein anderes Leitungspaar mit einer Leitungselektrode und einer Referenzelektrode kurzschließt, wobei sich die Leitungselektrode und/oder die Referenzelektrode des anderen Leitungspaares von der Leitungselektrode und/oder der Referenzelektrode des einen Leitungspaares unterscheidet; und

wobei die Erfassungseinrichtung ferner ausgebildet ist, um festzustellen, zwischen welchem Leitungspaar ein Kurzschluß vorhanden ist, und um auf der Basis des ermittelten Leitungspaares Neigungsinformationen zu gewinnen.

20. Neigungssensor nach Patentanspruch 19,

bei dem entlang der Bahn eine Mehrzahl von Gruppen von Leitungselektroden und Referenzelektroden nacheinander angeordnet sind, wobei Leitungselektroden der selben

Wertigkeit in allen Gruppen und Referenzelektroden der selben Wertigkeit in allen Gruppen jeweils miteinander verbunden sind, und wobei die Erfassungseinrichtung ferner ausgebildet ist, um eine Gruppe, in der das bewegliche Element einen Kurzschluß auslöst, auf der Basis einer Überwa- chung von Kurzschlüssen zu identifizieren, die das bewegliche, Element auslöst, wenn es sich entlang der Bahn von einer Position zu einer nächsten Position bewegt, wobei die erste Position einer ersten Neigung entspricht und wobei die zweite Position einer zweiten Neigung entspricht.

21. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Erfassungseinrichtung oder das Element (10) Elektroden aufweist, die auf dem Kunststoff selektiv metallisiert sind.

22. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe,

bei dem das bewegliche Element aus Kunststoff ist und ein Metallmaterial aufweist.

23. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Einrichtung zum Bewirken einer Auslenkung des Elements (10) sowie eine Überwachungseinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, daß eine durch die Einrichtung zum Bewirken bewirkte Ist- Auslenkung des Elements mit einer vorbestimmten Soll- Auslenkung verglichen wird, um auf eine Funktionsfähigkeit des Neigungssensors zu schließen.

4. Neigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine in einem Gehäuse des Neigungssensors integrierte elektronische Schaltung zur Ermittlung der Neigung aufweist.