转速传感器制造技术

提出一种转速传感器，其中转速传感器的第一科里奥利质量具有第一和第二分区，转速传感器的第二科里奥利质量具有第三和第四分区，在第一分区对面设置与其构成第一电容的第一电极，在第二分区对面设置与其构成第二电容的第二电极，在第三分区对面设置与其构成第三电容的第三电极，在第四分区对面设置与其构成第四电容的第四电极，第一和第二科里奥利质量在衬底或驱动装置上的连接和各电极的布置和构造使得在围绕第一方向的旋转加速度下通过各分区的与探测方向平行的偏转或对各分区的与探测方向平行的力作用引起的第一和第三电容以及第二和第四电容的变化或者第一和第二电容以及第三和第四电容的变化相互补偿。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提出一种转速传感器，其中转速传感器的第一科里奥利质量具有第一和第二分区，转速传感器的第二科里奥利质量具有第三和第四分区，在第一分区对面设置与其构成第一电容的第一电极，在第二分区对面设置与其构成第二电容的第二电极，在第三分区对面设置与其构成第三电容的第三电极，在第四分区对面设置与其构成第四电容的第四电极，第一和第二科里奥利质量在衬底或驱动装置上的连接和各电极的布置和构造使得在围绕第一方向的旋转加速度下通过各分区的与探测方向平行的偏转或对各分区的与探测方向平行的力作用引起的第一和第三电容以及第二和第四电容的变化或者第一和第二电容以及第三和第四电容的变化相互补偿。【专利说明】转速传感器
本专利技术从根据独立权利要求的前序部分所述的转速传感器出发。
技术介绍
由现有技术已知了转速传感器。例如由出版文献W003064975A1公开了一种具有两个振动质量元件的转速传感器。用于测量围绕与传感器的衬底的主延伸平面平行的方向的转速的微机械转速传感器通常借助平面振动的质量实现或作为在平面内转动的质量实现，其在出现围绕与主延伸平面平行的方向的旋转运动的情况下在探测方向上——即与主延伸平面垂直地经受科里奥利力。所述科里奥利力在此或者通过位置反向调节所需的静电反作用力(闭环调节)求得或者例如通过由至衬底的距离变化引起的电容变化来测量(开环运行)。典型地，这种已知的转速传感器具有两个能够振动的质量(分振动器)，其被驱动成反平行模式。在存在转速的情况下通过科里奥利力激励反平行的探测振动，电容式地检测所述探测振动并且借助分析处理电子电路将其换算成转速。现有技术是，分振动器由驱动振动器和科里奥利振动器构造。驱动振动器仅仅参与驱动振动而不参与探测振动。科里奥利振动器不仅参与驱动振动而且参与探测振动。除科里奥利力以外，对于实际相关的使用情况存在其他的力，传感器或传感器的部件经受所述其他的力并且所述其他的力同样可以引起信号或者可以使分配给科里奥利力的信号失真，尤其是由线性加速度和由旋转加速度引起的惯性力。这些力的出现不利地导致运行中的误差信号，因为例如围绕灵敏轴的转动振动形式的旋转加速度直接导致转速信号。尤其当以驱动转速传感器的频率与科里奥利力同相地进行转动振动时，导致特别大的可干扰性。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供一种转速传感器和一种用于运行转速传感器的方法，其不具有现有技术的缺点并且不仅对与探测方向平行的线性加速度而且对根据转速传感器的灵敏方向的旋转加速度不灵敏。根据本专利技术的根据独立权利要求的转速传感器相对于现有技术具有以下优点:其对关于围绕与第一方向相应的方向(即与转速传感器的灵敏方向或者测量方向相应的那个方向)旋转的旋转加速度形式的和与转速传感器的探测方向平行的线性加速度形式的干扰加速度不灵敏，或者这种干扰加速度的影响与实际上待探测的、围绕相应方向的转速的影响可能不同。根据本专利技术，科里奥利质量被如此构造或连接(在衬底上或驱动装置上)并且第一、第二、第三和第四电极被如此构造，使得在围绕灵敏方向、即围绕第一方向的转速加速度的情况下通过科里奥利质量的第一、第二、第三和第四分区的偏转或对科里奥利质量的第一、第二、第三和第四分区的力作用在与探测方向平行的方向上引起的-或者第一和第二电容的变化以及第二和第四电容的变化-或者第一和第二电容的变化以及第三和第四电容的变化相互补偿。由此可以以有利的方式通过转速传感器(以科里奥利质量在衬底上或在驱动装置上悬挂或连接的形式和以第一、第二、第三和第四电极的构造的形式)的机械构造并且通过转速传感器(以在第一、第二、第三和第四分区的偏转或对第一、第二、第三和第四分区的力作用的情况下第一、第二、第三和第四电容的电容变化的最终得到的测量信号的形式)引起:旋转加速度甚至对待分析处理的测量信号没有影响或者仅仅以很受抑制的形式影响所述测量信号。根据本专利技术，转速传感器如此构造，使得探测到围绕与衬底的主延伸平面平行地延伸的第一方向的转速(也就是说，在感器或感器的情况下，因此在其敏感方向是围绕与主延伸平面平行地延伸的第一方向的转动的转速传感器的情况下)。在这种情况下，驱动装置如此设置，使得其与垂直于第一方向延伸的驱动方向平行地驱动第一科里奥利质量和第二科里奥利质量，其中所述驱动方向同样与主延伸平面平行地延伸。然后，探测方向与主延伸平面垂直地延伸。本专利技术的构型和扩展方案由从属权利要求以及参考附图的描述得出。根据本专利技术的一种优选扩展方案规定，驱动装置具有第一驱动元件和第二驱动元件，其中所述第一驱动元件与驱动方向平行地驱动第一科里奥利质量，其中第二驱动元件与驱动方向平行地驱动第二科里奥利质量，其中第一科里奥利质量配置成相对于第一驱动元件围绕与第一方向平行的第一倾覆轴可倾覆，其中第二科里奥利质量相对于第二驱动元件围绕与第一方向平行的第二倾覆轴可倾覆。由此有利地可能的是，特别好地补偿进行干扰的旋转加速度、尤其是具有驱动振动的频率范围内的频率分量的旋转加速度的影响并且因此使其与相应的转速相区分。根据本专利技术的另一优选扩展方案规定，-对于与第一科里奥利质量的主延伸平面平行的每面积单元，第一分区和第二分区具有不同的质量，并且对于与第二科里奥利质量的主延伸平面平行的每面积单元，第三分区和第四分区具有不同的质量，或者-第一科里奥利质量的与主延伸平面平行的每面积单元的质量随着距转速传感器的平行于第一方向延伸的对称轴的距离的增加而下降(尤其是与距对称轴的距离的平方成反比)，并且第二科里奥利质量的与主延伸平面平行的每面积单元的质量随着距转速传感器的平行于第一方向延伸的对称轴的距离的增加而下降。由此根据本专利技术有利地可能的是，对于一方面是旋转加速度而另一方面是转速的情况引起不同的运动行为或不同的偏转或对第一和第二科里奥利质量的第一和第三分区或对第二和第四分区的不同的力作用，从而在与第一、第二、第三和第四电极的电极布置的实施的相互作用中产生旋转加速度的影响(在测量信号中)的抑制和补偿。根据本专利技术的另一优选扩展方案规定，-在围绕第一方向的旋转加速度的情况下，第一分区和第三分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用比第二分区和第四分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用更大，并且与第一电极和第三电极的主延伸平面平行的面比与第二电极和第四电极的主延伸平面平行的面更小，或者-在围绕第一方向的旋转加速度的情况下，第一分区、第二分区、第三分区和第四分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用大小相同，并且与第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的主延伸平面平行的面大小相同。由此，根据本专利技术以有利的方式可能的是，在测量信号中补偿旋转加速度的影响。根据本专利技术的另一优选扩展方案规定，第一科里奥利质量与第一驱动元件借助第一扭转悬挂装置在第一倾覆轴的区域中连接，并且第二科里奥利质量与第二驱动元件借助第二扭转悬挂装置在第二倾覆轴的区域中连接。由此，根据本专利技术有利地可能的是，可实现转速传感器的特别简单但稳健的机械结构。根据另一优选扩展方案规定，-驱动装置被配置用于在驱动方向上分别彼此反向地驱动第一科里奥利质量和第二科里奥利质量，或者-驱动装置具有驱动框架，其中驱动框架具有四个角形元件，其在框架的角部中可转动偏转地连接在衬底上，其中角形元件中的各两个彼此通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转速传感器（100），所述转速传感器具有衬底（101），所述衬底具有主延伸平面（110），所述转速传感器用于探测围绕与所述主延伸平面（110）平行地延伸的第一方向（OR）的转速，其中，所述转速传感器（100）具有驱动装置（1）、第一科里奥利质量（5）和第二科里奥利质量（5“），其中，所述驱动装置（1）被配置用于与垂直于所述第一方向（OR）延伸的驱动方向（AR）平行地驱动所述第一科里奥利质量（5）和所述第二科里奥利质量（5“），其中，所述第一科里奥利质量（5）和所述第二科里奥利质量（5“）在围绕所述第一方向（OR）的转速的情况下经受与不仅垂直于所述驱动方向（AR）而且垂直于所述第一方向（OR）延伸的探测方向（DR）平行的科里奥利加速度，其中，所述转速传感器（100）关于所述科里奥利质量（5，5“）具有与所述第一方向（OR）平行地延伸的对称轴，其特征在于，所述第一科里奥利质量（5）具有第一分区（9）和第二分区（10），所述第二科里奥利质量（5“）具有第三分区（9“）和第四分区（10“），其中，所述第一分区和所述第三分区（9，9“）设置得更远离与所述第一方向（OR）平行地延伸的对称轴并且所述第二分区和所述第四分区（10，10“）设置得更靠近与所述第一方向（OR）平行地延伸的对称轴，其中，在所述第一分区（9）的对面设置与所述第一分区（9）一起构成第一电容的第一电极（E9），其中，在所述第二分区（10）的对面设置与所述第二分区（10）一起构成第二电容的第二电极（E10），其中，在所述第三分区（9“）的对面设置与所述第三分区（9“）一起构成第三电容的第三电极（E9“），其中，在所述第四分区（10“）的对面设置与所述第四分区（10“）一起构成第四电容的第四电极（E10“），其中，所述第一科里奥利质量和所述第二科里奥利质量（5，5“）在所述衬底（101）或在所述驱动装置（1）上的连接和所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极（E9，E10，E9“，E10“）的布置和构造如此设置，使得在围绕所述第一方向（OR）的旋转加速度的情况下通过所述第一分区、所述第二分区、所述第三分区和所述第四分区（9，10，9“，10“）的与所述探测方向（DR）平行的偏转或者对所述第一分区、所述第二分区、 所述第三分区和所述第四分区（9，10，9“，10“）的与所述探测方向（DR）平行的力作用引起的?或者所述第一电容和所述第三电容的变化以及所述第二电容和所述第四电容的变化?或者所述第一电容和所述第二电容的变化以及所述第三电容和所述第四电容的变化相互补偿。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·库尔曼，R·舍本，D·C·迈泽尔，B·施密特，T·巴尔斯林科，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：