WO2008071480A1 - Drehratensensor - Google Patents

Drehratensensor Download PDF

Info

Publication number
WO2008071480A1
WO2008071480A1 PCT/EP2007/060966 EP2007060966W WO2008071480A1 WO 2008071480 A1 WO2008071480 A1 WO 2008071480A1 EP 2007060966 W EP2007060966 W EP 2007060966W WO 2008071480 A1 WO2008071480 A1 WO 2008071480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
electrode
along
substrate
rotation rate
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/060966
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Burkhard Kuhlmann
Joerg Hauer
Udo-Martin Gomez
Kersten Kehr
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2008071480A1 publication Critical patent/WO2008071480A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733—Structural details or topology
    • G01C19/574—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
    • G01C19/5747—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion each sensing mass being connected to a driving mass, e.g. driving frames

Definitions

  • the present invention relates to a rotation rate sensor according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a rotation rate sensor which is known from DE 102 37 411, has a movable element which is arranged above an upper surface of a substrate and can be driven to oscillate by a drive device along a first axis which runs along the surface which is deflectable along a second axis under the action of a Coriolis force, and compensating means arranged to compensate for undesirable vibrations of the movable member along the second axis caused by the driving means.
  • the second axis runs along the surface of the substrate.
  • the yaw rate sensor is thus suitable only for detecting a Coriolis force which arises due to a rotation about an axis perpendicular to the surface of the substrate.
  • a plurality of fingers are formed on the movable element as electrodes, which engage in corresponding fingers which are formed in the substrate.
  • the change in the capacitance between the fingers is used to determine the Coriolis force.
  • the unwanted vibrations along the second axis are detected as so-called quadrature signals and distort the measurement results.
  • Cause of the quadrature signals are typically asymmetries of the sensor structure, as they are caused by manufacturing tolerances.
  • the unwanted vibrations along the second axis have the same fre- like the vibrations along the first axis. Their direction is determined by the type / shape of the asymmetry.
  • the present invention has for its object to provide a rotation rate sensor with a compensation device which is arranged, a Coriolis force which is directed perpendicular to the substrate, and thus a corresponding rotation about an axis which extends along the surface of the substrate, capture.
  • the second axis is perpendicular to the surface.
  • a rotation rate sensor with a compensation device for quadrature signals with respect to the direction of the sensing axis can be provided with unusual dimensions.
  • the rotation rate sensor can then be integrated to save space, in particular in a vehicle.
  • the rotation rate sensor can also be integrated on a chip together with further rotation rate sensors which are suitable for detecting rotations about differently oriented rotation axes.
  • the compensation takes place on the sensor element itself, whereby the evaluation is facilitated.
  • the compensation means comprises at least one electrode provided on the substrate.
  • the at least one electrode is arranged to exert an electrical force along the second axis on the movable element, the amount of which depends on a deflection of the movable element due to the oscillations of the movable element along the first axis.
  • the compensation device comprises a further electrode, which is provided on the substrate.
  • this allows a simple compensation of differently directed unwanted vibrations.
  • the further electrode exerts a further electrical force along the second axis on the movable element, the amount of which depends on the deflection of the movable element due to the vibrations of the movable element along the first axis.
  • the electrode and the further electrode are formed such that the force exerted by the electrode for the deflection of the movable element increases, while the force exerted by the further electrode decreases.
  • the electrode and the further electrode form an electrode pair, and a plurality of electrode pairs are provided on the substrate.
  • each of the electrode pairs is disposed at each one protrusion formed along the first axis on the movable member.
  • FIG. 1 is a view of a rotation rate sensor with a compensation device
  • FIG. 2a is a view of a pair of electrodes of the compensation device with a non-deflected detection mass element
  • FIG. 2b shows a view of a pair of electrodes of the compensation device with a detection mass element deflected in one direction
  • FIG. 2c shows a view of an electrode pair of the compensation device with a detection mass element deflected in an opposite direction.
  • Fig. 1 shows a view of a rotation rate sensor.
  • the rotation rate sensor comprises two identical structures 1, 2 with a constant thickness, which is arranged above a substrate which extends in the plane of the paper.
  • the structures 1, 2 are produced, for example, by depositing an electrically conductive polysilicon layer on an oxide layer, which in turn is provided on a silicon substrate. In the oxide layer recesses are formed so that arise in these recesses connections from the polysilicon layer to the silicon substrate. The structures are then defined and the oxide layer removed in an etching process. The polysilicon layer remains connected to the silicon substrate.
  • Each of the structures 1, 2 has two drive mass elements 3.
  • the drive mass elements 3 are connected via four drive mass springs 4 at the ends 5 to the underlying substrate.
  • two drive mass springs 4 which connect the same drive mass element 3 to the underlying substrate, lie in a y-direction, which runs along the surface of the substrate.
  • the deflections of the drive mass elements 3 are thus limited by the opposite ends 5 relative to the underlying substrate in the y-direction.
  • the drive mass springs 4 are each arranged in a quadrangular recess 6 in one of the drive mass elements 3.
  • the springs 4 are stretchable due to the orientation of their folds, especially in the y-direction, while vibrations of the drive mass elements 3 are suppressed in the x direction. Due to the attachment of the drive mass springs 4 in the recesses 6, there is still sufficient space on the sides of the drive mass elements 3 to dispose comb drives 9 with which the drive mass elements 3 can be set into oscillation in the y direction.
  • the two drive mass elements 3 of each structure 1, 2 are connected via eight detection mass springs 7 to a substantially rectangular detection mass element 8 (two springs 7 on each side).
  • the detection element 8 may be provided with through holes (eg perforation).
  • the two drive mass elements 3 almost completely surround the detection mass element 8, but leave room to connect a coupling spring 10 and a substrate spring 11 to the detection mass element 8.
  • Each two of the detection mass springs 7 are mounted opposite to two sides of the detection mass element 8. By the formation and attachment of the detection mass springs 7, vibrations of the detection mass element 8 to the drive elements 3 in the y direction and in the x direction are suppressed, while a relative movement of the detection mass element 8 in a z direction perpendicular to the surface is easily possible.
  • the detection mass elements 8 are coupled together via the coupling spring 10.
  • the sensing mass elements 8 are connected to the underlying substrate for stabilization via substrate springs 11 at the ends 12 of the substrate springs 11.
  • the drive mass elements 3 for all embodiments are excited by the comb drives 9 to oscillate along the y-axis.
  • the Coriolis force is then directed in the z-direction perpendicular to the surface of the substrate.
  • the frequency of the comb drives 9 is preferably chosen so that the detection mass elements 8 are excited due to the coupling to antiphase oscillations.
  • an electrode is in each case formed in the substrate as a detection device. If the detection mass elements 8 are vibrated in the z direction by the Coriolis force, the capacitances between the electrodes change to the overlying detection mass elements. By subtracting the signals from the electrodes, spurious accelerations can be easily subtracted.
  • suitable dimensioning of the drive mass elements. 3 and sensing mass elements 8 ensure that their common focus is time-invariant.
  • FIG. FIG. 2A shows a pair of electrodes of the compensation device, which are arranged under the undeflected detection mass element 8.
  • an overlapping area between the electrode 15 and the protrusion 14 and an overlapping area between the electrode 16 and the protrusion 14 are equal.
  • FIG. 2B shows a view of a pair of electrodes 15, 16 of the compensation device with a detection mass element 8 deflected in one direction.
  • an overlapping area between the electrode 15 and the projection 14 is smaller than an overlapping area between the electrode 16 and the projection 14. Therefore, the electrode 16 now has a greater influence on the detection mass element 8 than in the undeflected position on.
  • FIG. 2C shows a view of a pair of electrodes 15, 16 of the compensation device with a detection mass element 8 deflected in an opposite direction.
  • Yo + ⁇ Y an overlapping area between the electrode 15 and the projection 14 is greater than an overlapping area between the electrode 16 and the pros Therefore, the electrode 15 has a greater influence on the detection mass element 8 than in the undeflected position.
  • the electrode pairs 15, 16 (or the at least one electrode) need not necessarily be provided below the detection mass elements 8, since further movable oscillating mass elements can be provided in differently constructed rotation rate sensors.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehratensensor mit einem beweglichen Element (8), das über einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist und durch eine Antriebseinrichtung (9) entlang einer ersten Achse (y), die entlang der Oberfläche verläuft, zu Schwingungen antreibbar ist, und das entlang einer zweiten Achse (z) unter Einwirkung einer Coriolis-Kraft auslenkbar ist, und einer Kompensationseinrichtung (15, 16), die eingerichtet ist, unerwünschte Schwingungen des beweglichen Elements (8) entlang der zweiten Achse (z) zu kompensieren, die durch die Antriebseinrichtung (9) hervorgerufen werden. Durch die Anordnung der zweiten Achse (z) senkrecht zur Oberfläche kann der Drehratensensor zusammen mit weiteren Drehratensensoren, die zur Erfassung von Drehungen um anders gerichtete Drehachsen geeignet sind, auf einem Chip integriert werden.

Description

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
DREHRATENSENSOR
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehratensensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Drehratensensor, der aus der DE 102 37 411 bekannt ist, weist ein bewegliches Element, das über einer O- berfläche eines Substrats angeordnet ist und durch eine Antriebseinrichtung entlang einer ersten Achse, die entlang der Oberfläche verläuft, zu Schwingungen antreibbar ist, und das entlang einer zweiten Achse unter Einwirkung einer Coriolis- Kraft auslenkbar ist, und eine Kompensationseinrichtung auf, die eingerichtet ist, unerwünschte Schwingungen des beweglichen Elements entlang der zweiten Achse zu kompensieren, die durch die Antriebseinrichtung hervorgerufen werden.
Dabei verläuft auch die zweite Achse entlang der Oberfläche des Substrats. Der Drehratensensor ist somit nur zur Erfassung einer Coriolis-Kraft geeignet, die aufgrund einer Dre- hung um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Substrats entsteht. Zur Erfassung der Coriolis-Kraft sind an dem beweglichen Element mehrere Finger als Elektroden ausgebildet, die in entsprechende Finger eingreifen, die im Substrat ausgebildet sind. Die Veränderung der Kapazität zwischen den Fingern wird zur Bestimmung der Coriolis-Kraft verwendet. Die unerwünschten Schwingungen entlang der zweiten Achse werden dabei als sogenannte Quadratursignale erfaßt und verfälschen die Meßergebnisse. Ursache für die Quadratursignale sind dabei typischerweise Asymmetrien der Sensorstruktur, wie sie durch Fertigungstoleranzen hervorgerufen werden. Die unerwünschten Schwingungen entlang der zweiten Achse haben die gleiche Fre- quenz wie die Schwingungen entlang der ersten Achse. Ihre Richtung wird durch die Art/Form der Asymmetrie bestimmt.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehratensensor mit einer Kompensationseinrichtung zu schaffen, der eingerichtet ist, eine Coriolis-Kraft, die senkrecht zu dem Substrat gerichtet ist, und damit eine entsprechende Drehung um eine Achse, die entlang der Oberfläche des Substrats verläuft, zu erfassen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Drehratensensor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß verläuft die zweite Achse senkrecht zu der Oberfläche .
Vorteilhafterweise kann ein Drehratensensor mit einer Kompensationseinrichtung für Quadratursignale mit Bezug auf die Richtung der Sensierachse ungewohnten Abmessungen geschaffen werden. Der Drehratensensor kann dann insbesondere in einem Fahrzeug platzsparend integriert werden. Der Drehratensensor kann auch zusammen mit weiteren Drehratensensoren, die zur Erfassung von Drehungen um anders gerichtete Drehachsen geeignet sind, auf einem Chip integriert werden. Zudem erfolgt die Kompensation am Sensorelement selbst, wodurch die Auswertung erleichtert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Kompensationseinrichtung mindestens eine Elektrode, die auf dem Substrat vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise läßt sich eine derartige Kompensationseinrichtung besonders leicht umsetzen, ist zuverlässig und kostengünstig. In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Elektrode eingerichtet, eine elektrische Kraft entlang der zweiten Achse auf das bewegliche Element auszuüben, deren Betrag von einer Auslenkung des beweglichen Elements aufgrund der Schwingungen des beweglichen Elements entlang der ersten Achse abhängt.
Vorteilhafterweise kann auf diese dynamische Weise eine um- fassendere Kompensation als auf statische Weise erreicht werden .
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Kompensationseinrichtung eine weitere Elektrode, die auf dem Substrat vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache Kompensation von unterschiedlich gerichteten unerwünschten Schwingungen.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform übt die weitere Elektrode eine weitere elektrische Kraft entlang der zweiten Achse auf das bewegliche Element aus, deren Betrag von der Auslenkung des beweglichen Elements aufgrund der Schwingungen des beweglichen Elements entlang der ersten Achse abhängt.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform sind die Elektrode und die weitere Elektrode derart ausgebildet, daß die durch die Elektrode ausgeübte Kraft für die Aus- lenkung des beweglichen Elements zunimmt, während die durch die weitere Elektrode ausgeübte Kraft abnimmt.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform bilden die Elektrode und die weitere Elektrode ein Elektro- denpaar, und sind mehrere Elektrodenpaare auf dem Substrat vorgesehen . In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes der E- lektrodenpaare bei jeweils einem Vorsprung angeordnet, der entlang der ersten Achse an dem beweglichen Element ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: FIG. 1 eine Ansicht eines Drehratensensors mit einer Kompensationseinrichtung;
FIG. 2a eine Ansicht eines Elektrodenpaars der Kompensationseinrichtung mit einem nicht ausgelenkten Erfassungsmassenelement; FIG. 2b eine Ansicht eines Elektrodenpaars der Kompensationseinrichtung mit einem in eine Richtung ausgelenkten Erfassungsmassenelement; und
FIG. 2c eine Ansicht eines Elektrodenpaars der Kompensationseinrichtung mit einem in eine entgegengesetzte Richtung aus- gelenkten Erfassungsmassenelement.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Drehratensensors. Der Drehra- tensensor umfaßt zwei identische Strukturen 1, 2 mit einer konstanten Dicke, die über einem Substrat, welches in der Papierebene verläuft, angeordnet ist. Die Strukturen 1, 2 werden beispielsweise erzeugt, indem eine elektrisch leitende Polysiliziumschicht auf einer Oxidschicht abgeschieden wird, die wiederum auf einem Siliziumsubstrat vorgesehen ist. In der Oxidschicht sind Aussparungen ausgebildet, so daß in diesen Aussparungen Verbindungen von der Polysiliziumschicht zu dem Siliziumsubstrat entstehen. Die Strukturen werden daraufhin definiert und die Oxidschicht in einem Ätzprozeß ent- fernt. Die Polysiliziumschicht bleibt dabei mit dem Siliziumsubstrat verbunden. Jede der Strukturen 1, 2 weist zwei Antriebsmassenelemente 3 auf. Die Antriebsmassenelemente 3 sind über vier Antriebsmassenfedern 4 an den Enden 5 mit dem darunterliegenden Substrat verbunden. Dabei liegen jeweils zwei Antriebsmassenfedern 4, die das gleiche Antriebsmassenelement 3 mit dem darunterliegenden Substrat verbinden, in einer y-Richtung, die entlang der Oberfläche des Substrats verläuft, gegenüber. Die Auslenkungen der Antriebsmassenelemente 3 sind somit durch die gegenüberliegenden Enden 5 relativ zu dem darunterliegenden Substrat in y-Richtung begrenzt. Die Antriebsmassenfedern 4 sind jeweils in einer viereckigen Aussparung 6 in einem der Antriebmassenelemente 3 angeordnet. Die Federn 4 sind wegen der Ausrichtung ihrer Faltungen vor allem in y-Richtung dehnbar, während Schwingungen der Antriebsmassenelemente 3 in x- Richtung unterdrückt werden. Aufgrund der Anbringung der Antriebsmassenfedern 4 in den Aussparungen 6 ist dabei noch genügend Raum auf den Seiten der Antriebsmassenelemente 3 vorhanden, um Kammantriebe 9 anzuordnen, mit denen die Antriebsmassenelemente 3 in y-Richtung in Schwingungen versetzt wer- den können.
Die zwei Antriebsmassenelemente 3 einer jeden Struktur 1, 2 sind über acht Erfassungsmassenfedern 7 mit einem im wesentlichen rechteckigen Erfassungsmassenelement 8 (zwei Federn 7 auf jeder Seite) verbunden. Das Erfassungselement 8 kann mit durchgehenden Löchern (z.B. Perforation) versehen sein. Die zwei Antriebsmassenelemente 3 umgeben das Erfassungsmassenelement 8 fast vollständig, lassen jedoch Raum, um eine Kopplungsfeder 10 und eine Substratfeder 11 an das Erfassungsmas- senelement 8 anzubinden. Jeweils zwei der Erfassungsmassenfedern 7 sind gegenüberliegend auf zwei Seiten des Erfassungsmassenelements 8 angebracht. Durch die Ausbildung und diese Anbringung der Erfassungsmassenfedern 7 werden Schwingungen des Erfassungsmassenelements 8 zu den Antriebselemen- ten 3 in y-Richtung und in x-Richtung unterdrückt, während eine Relativbewegung des Erfassungsmassenelements 8 in einer z-Richtung senkrecht zur Oberfläche leicht möglich ist. Die Erfassungsmassenelemente 8 sind über die Kopplungsfeder 10 miteinander gekoppelt. Die Erfassungsmassenelemente 8 sind zur Stabilisierung über Substratfedern 11 an den Enden 12 der Substratfedern 11 mit dem darunterliegenden Substrat verbunden .
Entlang der y-Richtung sind an den gegenüberliegenden Seiten der Erfassungsmassenelemente 8 viereckige Aussparungen 13 vorgesehen, zwischen denen viereckige Vorsprünge 14 ausgebildet sind. Auf dem Substrat sind unter den viereckigen Aussparungen 13 Elektrodenpaare 15, 16 ausgebildet, die von dem Substrat elektrisch isoliert sind. Die Elektroden 15 sind jeweils mit der Stromversorgung Vi elektrisch verbunden und die Elektroden 16 sind jeweils mit einer Stromversorgung V2 e- lektrisch verbunden, so daß die Elektroden 15 mit einer anderen Spannung versorgt werden können als die Elektroden 16. Die Strukturen 1, 2 und somit die Vorsprünge 14 sind mit der Stromversorgung V3 elektrisch verbunden.
Wenn der Sensor um die x-Achse gedreht wird, werden die Antriebsmassenelemente 3 für alle Ausführungsformen durch die Kammantriebe 9 zu Schwingungen entlang der y-Achse angeregt. Die Coriolis-Kraft ist dann in z-Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats gerichtet. Dabei wird die Frequenz der Kammantriebe 9 vorzugsweise so gewählt, daß die Erfassungsmassenelemente 8 aufgrund der Kopplung zu gegenphasigen Schwingungen angeregt werden. Unter den Erfassungsmassenelementen 8 ist jeweils im Substrat eine Elektrode als Erfas- sungseinrichtung ausgebildet. Werden die Erfassungsmassenelemente 8 durch die Coriolis-Kraft in z-Richtung in Schwingungen versetzt, verändern sich die Kapazitäten zwischen den E- lektroden zu den darüberliegenden Erfassungsmassenelementen. Durch Differenzbildung der Signale von den Elektroden können Störbeschleunigungen einfach abgezogen werden. Zudem wird durch geeignete Dimensionierung der Antriebsmassenelemente 3 und Erfassungsmassenelemente 8 dafür gesorgt, daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt zeitinvariant ist.
Zwischen den Antriebsmassenelementen 3 und den Erfassungsmas- senelementen 8 können auch weitere Schwingmassenelemente vorgesehen sein, die miteinander gekoppelt sind. So ist es möglich nur die Schwingung in z-Richtung aufgrund der Coriolis- Kraft auf die Erfassungsmassenelemente 8 zu übertragen.
FIG. 2A zeigt ein Elektrodenpaar der Kompensationseinrichtung, die unter die nicht ausgelenkten Erfassungsmassenelement 8 angeordnet sind. In der nicht ausgelenkten Position Y0 sind ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 15 und dem Vorsprung 14 und ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 16 und dem Vorsprung 14 gleich groß. Aufgrund der an das Erfassungsmassenelement 8 angelegten Spannung V3, der an die Elektrode 15 angelegten Spannung V2 und der an die E- lektrode 16 angelegten Spannung Vi wirkt eine Kraft zwischen den Elektroden 15, 16 und dem Vorsprung 14, welche das Erfas- sungselement 8 in z-Richtung geringfügig verschiebt.
FIG. 2B zeigt eine Ansicht eines Elektrodenpaars 15, 16 der Kompensationseinrichtung mit einem in einer Richtung ausgelenkten Erfassungsmassenelement 8. In der ausgelenkten Posi- tion Yo+ΔY ist ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 15 und dem Vorsprung 14 kleiner als ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 16 und dem Vorsprung 14. Daher hat nun die Elektrode 16 einen größeren Einfluß auf das Erfassungsmassenelement 8 als in der nicht ausgelenkten Positi- on .
FIG. 2C zeigt eine Ansicht eines Elektrodenpaars 15, 16 der Kompensationseinrichtung mit einem in einer entgegengesetzten Richtung ausgelenkten Erfassungsmassenelement 8. In der aus- gelenkten Position Yo+ΔY ist ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 15 und dem Vorsprung 14 größer als ein überlappender Bereich zwischen der Elektrode 16 und dem Vor- sprung 14. Daher hat nun die Elektrode 15 einen größeren Einfluß auf das Erfassungsmassenelement 8 als in der nicht ausgelenkten Position.
Bei geeigneter Einstellung der Spannungen Vi und V2 lassen sich durch die Krafteinwirkung der Elektroden 15 und 16 die Kräfte kompensieren, die zu den unerwünschten Schwingungen in z-Richtung und Quadratursignalen führen. Aufgrund den separaten Stromversorgungen für die Elektroden 15 und 14 können die Quadratursignale dabei individuell in zwei entgegengesetzte Richtungen berichtigt werden.
Allgemein müssen die Elektrodenpaare 15, 16 (oder muß die mindestens eine Elektrode) nicht unbedingt unter den Erfas- sungsmassenelementen 8 vorgesehen sein, da in anders ausgebildeten Drehratensensoren weitere bewegliche Schwingmassenelemente vorgesehen sein können. Voraussetzung für eine geeignete Vorsehung der Elektrodenpaare 15, 16 ist jedoch, daß die Elektrodenpaare 15, 16 auf dem Substrat unter (oder über) einem beweglichen Element vorgesehen sind, das sich sowohl in y-Richtung aufgrund der Kammantriebe als auch in z-Richtung aufgrund der Coriolis-Kraft bewegen kann (dies gilt auch für eine einzige Kompensationselektrode) .

Claims

Ansprüche
1. Drehratensensor mit einem beweglichen Element (8), das über einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist und durch eine Antriebseinrichtung (9) entlang einer ersten Achse (y) , die entlang der Oberfläche verläuft, zu Schwingungen antreibbar ist, und das entlang einer zweiten Achse (z) unter Einwirkung einer Coriolis-Kraft auslenkbar ist, und mit einer Kompensationseinrichtung (15, 16), die eingerichtet ist, unerwünschte Schwingungen des beweglichen Elements (8) entlang der zweiten Achse (z) zu kompensieren, die durch die Antriebseinrichtung (9) hervorgerufen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse (z) senkrecht zu der Oberfläche verläuft.
2. Drehratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (15, 16) mindestens eine Elektrode (15) umfaßt, die auf dem Substrat vorgesehen ist.
3. Drehratensensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Elektrode (15) eingerichtet ist, eine elektrische Kraft entlang der zweiten Achse (z) auf das bewegliche Element (8) ausüben, deren Betrag von einer Auslenkung des beweglichen Elements
(8) aufgrund der Schwingungen des beweglichen Elements (8) entlang der ersten Achse (y) abhängt.
4. Drehratensensor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung
(15, 16) eine weitere Elektrode (16) umfaßt, die auf dem Substrat vorgesehen ist.
5. Drehratensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode (16) eingerichtet ist, eine weitere elektrische Kraft entlang der zweiten Ach- se (z) auf das bewegliche Element (8) auszuüben, deren Betrag von der Auslenkung des beweglichen Elements (8) aufgrund der Schwingungen des beweglichen Elements (8) entlang der ersten Achse (y) abhängt.
6. Drehratensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15) und die weitere Elektrode
(16) derart ausgebildet sind, daß die durch die Elektrode (15) ausgeübte Kraft für die Auslenkung des beweglichen Elements (8) zunimmt, während die durch die weitere Elektrode (16) ausgeübte Kraft abnimmt.
7. Drehratensensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15) und die weitere Elektrode (16) ein Elektrodenpaar bilden, und daß mehrere Elektrodenpaare auf dem Substrat vorgesehen sind.
8. Drehratensensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Elektrodenpaare bei jeweils einem Vorsprung (14) angeordnet ist, der entlang der ersten Achse an dem beweglichen Element (8) ausgebildet ist.
PCT/EP2007/060966 2006-12-12 2007-10-15 Drehratensensor WO2008071480A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610058746 DE102006058746A1 (de) 2006-12-12 2006-12-12 Drehratensensor
DE102006058746.4 2006-12-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008071480A1 true WO2008071480A1 (de) 2008-06-19

Family

ID=38866813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/060966 WO2008071480A1 (de) 2006-12-12 2007-10-15 Drehratensensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006058746A1 (de)
WO (1) WO2008071480A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8650954B2 (en) 2008-11-25 2014-02-18 Robert Bosch Gmbh Quadrature compensation for a rotation-rate sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009001847B4 (de) 2009-03-25 2022-07-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil, Sensorvorrichtung mit einem mikromechanischen Bauteil und Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10237411A1 (de) * 2002-01-12 2003-07-24 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
US20060213265A1 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 Honeywell International Inc Quadrature reduction in mems gyro devices using quad steering voltages

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10237411A1 (de) * 2002-01-12 2003-07-24 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
US20060213265A1 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 Honeywell International Inc Quadrature reduction in mems gyro devices using quad steering voltages

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8650954B2 (en) 2008-11-25 2014-02-18 Robert Bosch Gmbh Quadrature compensation for a rotation-rate sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006058746A1 (de) 2008-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008044053B4 (de) Quadraturkompensation für einen Drehratensensor
EP2049871B1 (de) Drehratensensor
EP1373831B1 (de) Drehratensensor
EP1377797B1 (de) Drehratensensor
EP2389561B1 (de) Drehratensensor
EP1478902B1 (de) Drehratensensor
EP2082189B1 (de) Drehratensensor mit quadraturkompensationsstruktur
WO1996038710A9 (de) Mikromechanischer drehratensensor
EP0981755B1 (de) Beschleunigungssensor
EP1468248A1 (de) Drehratensensor
EP0828992A1 (de) Mikromechanischer drehratensensor
DE102011083487A1 (de) Beschleunigungssensor und Verfahren zum Betrieb eines Beschleunigungssensors
DE102013212112A1 (de) Drehratensensor mit drei sensitiven Achsen und Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors
DE4428405A1 (de) Drehratensensor
DE102015216460A1 (de) Zweiachsiger ultrarobuster Drehratensensor für Automotive Anwendungen
DE102008054749A1 (de) Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors
DE102009045420B4 (de) Drehratensensor, Drehratensensoranordnung und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors
DE10237410A1 (de) Drehratensensor
DE102013212059A1 (de) Mikromechanischer Inertialsensor und Verfahren zum Betrieb eines Inertialsensors
WO2008071480A1 (de) Drehratensensor
EP1332374B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum elektrischen nullpunktabgleich für ein mikromechanisches bauelement
DE102013212056A1 (de) Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors
DE10237411A1 (de) Drehratensensor
DE102010039236B4 (de) Sensoranordnung und Verfahren zum Abgleich einer Sensoranordnung
EP2425208B1 (de) Messelement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07821333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07821333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1