DE102009000880A1

DE102009000880A1 - For the detection of rotary movements, two acceleration sensors register rotary and linear accelerations

Info

Publication number: DE102009000880A1
Application number: DE102009000880A
Authority: DE
Inventors: Johannes Eschler; Hans-Peter Klose; Thomas Wittig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-03-04

Abstract

For the detection of a rotary movement, two acceleration sensors are used. A detection signal from the first sensor (10) shows initial acceleration. The signal from the second sensor (10') shows a further acceleration. The initial rotation (13) is detected according to the two sensor signals. The sensors also give linear acceleration signals (15,15').

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a method according to the preamble of Claim 1.

Solche Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 197 19 779 A1 ein Beschleunigungssensor mit einer beweglich an einem Substrat aufgehängten und aufgrund einer Beschleunigungseinwirkung in eine Richtung auslenkbaren Schwingstruktur, sowie Auswertemitteln zum Erfassen einer beschleunigungsbedingten Auslenkung der Schwingstruktur bekannt. Dabei sind lediglich die Erfassung von Linearbeschleunigungen und keine Erfassung von Drehbewegungen vorgesehen.Such methods are well known. For example, from the document DE 197 19 779 A1 an acceleration sensor with a movably suspended on a substrate and deflected due to an acceleration in one direction deflectable vibrating structure, as well as evaluation means for detecting an acceleration-induced deflection of the vibrating structure known. Only the detection of linear accelerations and no detection of rotational movements are provided.

Ferner ist aus der Druckschrift DE 101 08 196 A1 ein Drehratensensoren mit Coriolis-Elementen zur Messung einer Drehgeschwindigkeit bekannt, wobei ein erstes und ein zweites Coriolis-Element über eine Feder miteinander verbunden sind und zu Schwingungen parallel zu einer ersten Achse angeregt werden, wobei ein erstes und ein zweites Detektionsmittel eine Auslenkung des ersten und zweites Coriolis-Elements aufgrund einer auf die Coriolis-Elemente wirkenden Corioliskraft detektieren, so dass die Differenz aus einem ersten Detektionssignal des ersten Detektionsmittels und einem zweiten Detektionssignal des zweiten Detektionsmittels abhängig von der Corioliskraft und somit auch abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Drehratensensors ist. Nachteilig an diesen Drehratensensoren ist, dass eine Messung einer Drehgeschwindigkeit erst nach dem Verstreichen einer gewissen Einschwingzeit der Schwingung parallel zur ersten Achse möglich ist und ferner der Energieverbrauch aufgrund der permanenten Anregung der Schwingungen vergleichsweise hoch ist.Furthermore, from the document DE 101 08 196 A1 a rotation rate sensor with Coriolis elements for measuring a rotational speed, wherein a first and a second Coriolis element are connected to each other via a spring and are excited to oscillate parallel to a first axis, wherein a first and a second detection means a deflection of the first and detect second Coriolis element due to acting on the Coriolis elements Coriolis force, so that the difference between a first detection signal of the first detection means and a second detection signal of the second detection means is dependent on the Coriolis force and thus also dependent on the rotational speed of the rotation rate sensor. A disadvantage of these rotation rate sensors is that a measurement of a rotational speed is possible only after the lapse of a certain settling time of the oscillation parallel to the first axis and also the energy consumption due to the permanent excitation of the vibrations is comparatively high.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion einer Drehbewegung gemäß Anspruch 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine vergleichsweise energieeffiziente und schnell einschaltbare Detektion einer Drehbewegung ermöglicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Drehbewegung nicht mittels eines Drehratensensors mit Coriolis-Elementen, sondern lediglich mittels zweier Beschleunigungssensoren detektiert wird. Die Beschleunigungssensoren benötigen dabei einerseits keine energieaufwändige Schwingungsanregung und andererseits keine zeitaufwändige Einschwingzeit. Dies hat den Vorteil, dass unmittelbar nach dem Einschalten der Beschleunigungssensoren eine Messung des ersten und zweiten Detektionssignals und somit die Bestimmung des ersten Drehsignals möglich ist und somit auch eine kurzzeitige Abschaltung der Beschleunigungssensoren zur Energieeinsparung realisierbar ist. Insbesondere bei der Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in mobile und batteriebetriebene Geräte werden aufgrund des im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringeren Leistungsbedarfs somit vorteilhafterweise deutlich längere Betriebszeiten und/oder kleinere Batteriegrößen bei der Messung von Drehbewegungen ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind der erste und der zweite Beschleunigungssensor voneinander beabstandet, so dass bei der ersten Drehbewegung der Sensoranordnung aus erstem und zweitem Beschleunigungssensor unterschiedliche Beschleunigungskräfte auf den ersten und den zweiten Beschleunigungssensor wirken. Diese unterschiedlichen Beschleunigungskräfte werden in Form des ersten und des zweiten Detektionssignals gemessen und erlauben eine Bestimmung des ersten Drehsignals, welches insbesondere proportional zur ersten Drehbewegung ist.The inventive method for detecting a Rotary movement according to claim 1 opposite The prior art has the advantage that a comparatively energy-efficient and fast turn-on detection of a rotational movement allows becomes. This is achieved in that the rotational movement is not by means of a rotation rate sensor with Coriolis elements, but only is detected by means of two acceleration sensors. The acceleration sensors need on the one hand no energy-consuming Vibration excitation and on the other hand, no time-consuming Settling. This has the advantage that immediately after switching on the acceleration sensors a measurement of the first and second Detection signal and thus the determination of the first rotation signal possible is and therefore also a short-term shutdown of the acceleration sensors to save energy is feasible. Especially in the implementation of the method according to the invention in mobile and Battery powered devices are compared by comparison the state of the art considerably lower power consumption thus advantageously significantly longer operating times and / or smaller battery sizes when measuring rotational movements allows. In the method according to the invention are the first and the second acceleration sensor from each other spaced, so that during the first rotational movement of the sensor assembly from first and second accelerometer different acceleration forces act on the first and the second acceleration sensor. These different acceleration forces are in shape measure and allow the first and second detection signals a determination of the first rotational signal, which in particular is proportional to the first rotational movement.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.advantageous Refinements and developments of the invention are the subclaims, and the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass vom ersten Beschleunigungssensor ein drittes Detektionssignal in Abhängigkeit einer dritten Beschleunigung und vom zweiten Beschleunigungssensor ein viertes Detektionssignal in Abhängigkeit einer vierten Beschleunigung erzeugt werden und wo bei zur Detektion einer zweiten Drehbewegung ein zweites Drehsignal in Abhängigkeit des dritten und des vierten Detektionssignals erzeugt wird, wobei insbesondere die erste und die zweiten Drehbewegung im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft umfassen der erste und der zweite Beschleunigungssensor in diesem Fall jeweils einen zweiachsigen bzw. mehrachsigen Beschleunigungssensor, so dass mit insgesamt nur zwei Beschleunigungssensoren zwei zueinander senkrechte erste und zweite Drehbewegungen unabhängig voneinander detektierbar sind. Der erste und der zweite Beschleunigungssensor sind dabei bevorzugt auf einem gemeinsamen Trägersubstrat, insbesondere ein Halbleitersubstrat oder eine Leiterplatte, angeordnet, wobei besonders bevorzugt eine der beiden Drehachsen der ersten oder zweiten Drehbewegung senkrecht und die andere der beiden Drehachsen der ersten oder zweiten Drehbewegungen parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägersubstrats ausgerichtet ist.According to one preferred development is provided that of the first acceleration sensor a third detection signal in response to a third Acceleration and from the second acceleration sensor a fourth Detection signal in response to a fourth acceleration be generated and where to detect a second rotational movement a second rotation signal in response to the third and the fourth detection signal is generated, wherein in particular the first and the second rotational movement substantially orthogonal to each other are. Particularly advantageously, the first and the second acceleration sensor comprise in this case in each case a biaxial or multiaxial acceleration sensor, so that with a total of only two acceleration sensors two to each other vertical first and second rotational movements independently are detectable. The first and the second acceleration sensor are preferably on a common carrier substrate, in particular a semiconductor substrate or a printed circuit board, wherein particularly preferably one of the two axes of rotation of the first or second rotational movement perpendicular and the other of the two axes of rotation of the first or second Rotational movements parallel to the main extension plane of the carrier substrate is aligned.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Detektionssignal in Abhängigkeit einer ersten Linearbeschleunigung, das zweite Detektionssignal in Abhängigkeit einer zweiten Linearbeschleunigung, das dritte Detektionssignal in Abhängigkeit einer dritten Linearbeschleunigung und/oder das vierte Detektionssignal in Abhängigkeit einer vierten Linearbeschleunigung erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist somit lediglich eine direkte Messung von Linearbeschleunigungen durch die ersten und zweiten Beschleunigungssensoren zur Detektion der ersten und/oder zweiten Drehbewegung erforderlich, wobei die ersten und/oder zweiten Drehsignale indirekt aus den gemessenen Linearbeschleunigungen bestimmt werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the first detection signal in response to a first linear acceleration, the second detection signal in response to a second linear acceleration, the third Detek tion signal in response to a third linear acceleration and / or the fourth detection signal in response to a fourth linear acceleration are generated. Thus, only a direct measurement of linear accelerations by the first and second acceleration sensors for detecting the first and / or second rotational movement is particularly advantageously required, wherein the first and / or second rotational signals are determined indirectly from the measured linear accelerations.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Linearbeschleunigung eine erste Winkelbeschleunigung der ersten Drehbewegung, die zweite Linearbeschleunigung eine zweite Winkelbeschleunigung der ersten Drehbewegung, die dritte Linearbeschleunigung eine dritte Winkelbeschleunigung der zweiten Drehbewegung und/oder die vierte Linearbeschleunigung eine vierte Winkelbeschleunigung der zweiten Drehbewegung umfassen. Besonders vorteilhaft ist somit eine Drehbewegung in Form einer Drehbeschleunigung mittels einer Messung der entsprechenden Winkelbeschleunigungen möglich, da die Winkelbeschleunigungen proportional zu der Drehbeschleunigung sind. So wird eine erste Drehbeschleunigung durch eine Messung der ers ten und zweiten Winkelbeschleunigung der ersten Drehbewegung um eine erste Drehachse gemessen. Liegt die erste Drehachse zwischen dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor, so wird die erste und zweite Winkelbeschleunigung von dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor als erste und zweite Linearbeschleunigung gemessen, welche tangential zur Kreisbahn des ersten und zweiten Beschleunigungssensors um die erste Drehachse in Drehrichtung zeigt. Analog wird die dritte und vierte Winkelbeschleunigung gemessen, um eine zweite Drehbeschleunigung in Form der zweiten Drehbewegung zu messen.According to one Another preferred embodiment provides that the first Linear acceleration is a first angular acceleration of the first Rotational movement, the second linear acceleration a second angular acceleration the first rotational movement, the third linear acceleration a third Angular acceleration of the second rotational movement and / or the fourth Linear acceleration is a fourth angular acceleration of the second Include rotational movement. Thus, a rotational movement is particularly advantageous in the form of a spin by means of a measurement of the corresponding Angular acceleration possible because the angular accelerations are proportional to the spin. This will be a first Spin acceleration by measuring the first and second angular acceleration measured the first rotational movement about a first axis of rotation. Lies the first axis of rotation between the first and second acceleration sensors, so the first and second angular acceleration of the first and second acceleration sensor as first and second linear acceleration measured, which are tangent to the circular path of the first and second Acceleration sensor about the first axis of rotation in the direction of rotation shows. Analogously, the third and fourth angular acceleration are measured, a second spin in the form of the second rotary motion to eat.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Linearbeschleunigung eine erste Zentrifugalbeschleunigung der ersten Drehbewegung, die zweite Linearbeschleunigung eine zweite Zentrifugalbeschleunigung der ersten Drehbewegung, die dritte Linearbeschleunigung eine dritte Zentrifugalbeschleunigung der zweiten Drehbewegung und/oder die vierte Linearbeschleunigung eine vierte Zentrifugalbeschleunigung der zweiten Drehbewegung umfassen. Besonders vorteilhaft ist somit eine Drehbewegung in Form einer gleichförmigen Drehgeschwindigkeit mittels einer Messung der entsprechenden Zentrifugalbeschleunigungen möglich, da die Zentrifugalbeschleunigungen proportional zur Drehgeschwindigkeit sind. So wird eine erste Drehbeschleunigung durch eine Messung der ersten und zweiten Winkelbeschleunigung der ersten Drehbewegung um eine erste Drehachse gemessen. Liegt die erste Drehachse zwischen dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor, so wird die erste und zweite Zentrifugalkraft von dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor als erste und zweite Linearbeschleunigung gemessen, welche in radialer Richtung von der ersten Drehachse weg zeigt. Analog wird die dritte und vierte Zentrifugalbeschleunigung gemessen, um eine zweite Drehgeschwindigkeit in Form der zweiten Drehbewegung zu messen. Besonders vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren somit eine Messung sowohl von beschleunigten Drehbewegungen (Drehbeschleunigungen) über die Winkelbeschleunigungen, als auch von gleichförmigen Drehbewegungen (Drehgeschwindigkeiten) über die Zentrifugalbeschleunigungen.According to one Another preferred embodiment provides that the first Linear acceleration is a first centrifugal acceleration of the first Rotational movement, the second linear acceleration, a second centrifugal acceleration of the first rotational movement, the third linear acceleration a third Centrifugal acceleration of the second rotary motion and / or the fourth linear acceleration a fourth centrifugal acceleration of the second rotational movement. Thus, a particularly advantageous is Rotational motion in the form of a uniform rotational speed by means of a measurement of the corresponding centrifugal accelerations possible because the centrifugal accelerations are proportional are to the rotational speed. This is how a first spin becomes by measuring the first and second angular acceleration of the first Rotational movement measured around a first axis of rotation. Is the first axis of rotation between the first and second acceleration sensors, the first and second centrifugal force from the first and second acceleration sensors measured as first and second linear acceleration, which in radial Direction pointing away from the first axis of rotation. Analog becomes the third and fourth centrifugal acceleration measured at a second rotational speed to measure in the form of the second rotational movement. Especially advantageous allows the method according to the invention thus a measurement of both accelerated rotational movements (spins) over Angular accelerations, as well as uniform Rotational movements (rotational speeds) over the centrifugal accelerations.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Drehsignal durch eine differenzielle Auswertung des ersten und zweiten Detektionssignals und/oder dass das zweite Drehsignal durch eine differenzielle Auswertung des dritten und vierten Detektionssignals erzeugt werden. Besonders vorteilhaft wird somit eine vergleichsweise präzise Auswertung der ersten und/oder zweiten Drehbewegung ermöglicht, wobei insbesondere lediglich solche ersten bzw. zweiten Drehbewegungen berücksichtigt werden, wobei die erste bzw. zweite Drehachse im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten Beschleunigungssensor angeordnet ist.According to one Another preferred embodiment provides that the first Rotational signal through a differential evaluation of the first and second Detection signal and / or that the second rotation signal by a Differential evaluation of the third and fourth detection signal be generated. Particularly advantageous is thus a comparatively precise evaluation of the first and / or second rotational movement allows, in particular, only such first or second rotational movements are taken into account, wherein the first and second rotation axis substantially between the first and the second acceleration sensor is arranged.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass von einem dritten Beschleunigungssensor ein fünftes Detektionssignal in Abhängigkeit einer fünften Beschleunigung und von einem vierten Beschleunigungssensor ein sechstes Detektionssignal in Abhängigkeit einer sechsten Beschleunigung erzeugt wird, wobei zur Detektion einer dritten Drehbewegung ein drittes Drehsignal in Abhängigkeit des fünften und des sechsten Detektionssignals erzeugt wird, wobei insbesondere die erste, die zweite und/oder die dritte Drehbewegung im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft wird mittels des dritten und vierten Beschleunigungssensors zusätzlich zur ersten und zweiten Drehbewegung die dritte Drehbewegung detektiert, so dass Drehbewegungen in alle drei Raumrichtungen detektierbar sind. Besonders vorteilhaft wird somit eine vergleichsweise kostengünstige und energieeffiziente Sensoranordnung realisiert, welche Drehbewegungen in alle drei Raumrichtungen detektiert und lediglich vier Beschleunigungssensoren umfasst, wobei vorzugsweise zwei Beschleunigungssensoren lediglich jeweils eine Sensierachse und zwei Beschleunigungssensoren jeweils zwei Sensierachsen umfassen.According to one Another preferred development is that of a third acceleration sensor, a fifth detection signal in response to a fifth acceleration and from a fourth acceleration sensor, a sixth detection signal is generated in response to a sixth acceleration, wherein for detecting a third rotational movement, a third rotational signal in response to the fifth and sixth detection signals is generated, in particular the first, the second and / or the third rotational movement is substantially orthogonal to each other are. Particularly advantageous is by means of the third and fourth Acceleration sensor in addition to the first and second Rotational motion detects the third rotational movement, allowing rotational movements are detectable in all three spatial directions. Especially advantageous thus becomes a comparatively inexpensive and energy-efficient Sensor arrangement realized, which rotational movements in all three spatial directions detected and comprises only four acceleration sensors, wherein preferably two acceleration sensors only one each Sensierachse and two acceleration sensors each have two sensing axes include.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das dritte Drehsignal analog zum ersten Drehsignal ermittelt wird, so dass in vorteilhafter Weise von den dritten und vierten Beschleunigungssensor ebenfalls fünfte und sechste Linearbeschleunigungen gemessen werden, welche insbesondere fünfte und sechste Winkelbeschleunigungen oder fünfte und sechste Zentrifugalbeschleunigungen umfassen. Besonders vorteilhaft sind daher auch dritte Drehbeschleunigungen und/oder dritte Drehgeschwindigkeiten in Form der dritten Drehbewegung detektierbar.According to a further preferred embodiment, it is provided that the third rotational signal is determined analogously to the first rotational signal, so that Advantageously, fifth and sixth linear accelerations, which in particular include fifth and sixth angular accelerations or fifth and sixth centrifugal accelerations, are also measured by the third and fourth acceleration sensors. Therefore, third rotational accelerations and / or third rotational speeds in the form of the third rotational movement can also be detected with particular advantage.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Drehsignal eine erste Drehgeschwindigkeit und/oder eine erste Drehbeschleunigung umfasst und/oder dass das zweite Drehsignal eine zweite Drehgeschwindigkeit und/oder eine zweite Drehbeschleunigung umfasst und/oder dass das dritte Drehsignal eine dritte Drehgeschwindigkeit und/oder eine dritte Drehbeschleunigung umfasst. Besonders vorteilhaft sind somit in alle drei Raumrichtungen sowohl Drehbeschleunigungen, als auch Drehgeschwindigkeiten detektierbar.According to one Another preferred embodiment provides that the first Rotational signal a first rotational speed and / or a first spin and / or that the second rotation signal has a second rotation speed and / or includes a second spin and / or that the third Rotational signal a third rotational speed and / or a third Spin includes. Thus, particularly advantageous are in all three spatial directions both spin and rotational speeds detectable.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenIt demonstrate

1a und 1b schematische Prinzipskizzen eines Verfahrens gemäß einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1a and 1b schematic schematic diagrams of a method according to a first and a second embodiment of the present invention,

2 eine schematische Perspektivansicht einer Sensoranordnung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 a schematic perspective view of a sensor arrangement for carrying out a method according to a third embodiment of the present invention and

3 eine schematische Perspektivansicht einer Sensoranordnung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 a schematic perspective view of a sensor arrangement for carrying out a method according to a fourth embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In 1a und 1b sind schematische Prinzipskizzen eines Verfahrens gemäß einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei in 1a ein Sensoranordnung 1 mit einem ersten Beschleunigungssensor 10 und mit einem zweiten Beschleunigungssensor 20 dargestellt sind, wobei der ersten und der zweite Beschleunigungssensor 10, 10' einen Abstand 11 voneinander aufweisen. Der erste und der zweite Beschleunigungssensor 10, 10' weisen eine gemeinsame Haupterstreckungsebene 100 auf. In der Haupterstreckungsebene 100 werden der erste und der zweite Beschleunigungssensor 10, 10' durch eine erste Drehbewegung 13 um eine erste Drehachse 12 gedreht. Die erste Drehachse 12 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 100 und liegt parallel zur Haupterstreckungsebene 100 mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Beschleunigungssensor 10, 10'. Die erste Drehbewegung 13 umfasst eine erste Drehbeschleunigung 14, welche den ersten und zweiten Beschleunigungssensor 10, 10' um die erste Drehachse 12 beschleunigt, so dass der erste Beschleunigungssensor 10 eine erste Linearbeschleunigung 15 detektiert, welche einer ersten Winkelbeschleunigung 16 des ersten Beschleunigungssensors 10 um die erste Drehachse 12 entspricht. Die erste Linearbeschleunigung 15 wirkt somit tangential zu einer ersten Kreisbahn des ersten Beschleunigungssensors 10 und ist proportional zur ersten Drehbeschleunigung 14. Der erste Beschleunigungssensor 10 erzeugt ein erstes Detektionssignal, welches von der ersten Drehbeschleunigung 14 abhängt. Analog wird von dem zweiten Beschleunigungssensor 10' eine zweite Linearbeschleunigung 15' entsprecht einer zweiten Winkelbeschleunigung 16' detektiert, welches ebenfalls proportional zur ersten Drehbeschleunigung 14 ist. Entsprechend erzeugt der zweite Beschleunigungssensor 10' ein zweites Detektionssignal, welches von der ersten Drehbeschleunigung 14 abhängt. Mittels einer differenziellen Auswertung des ersten und des zweiten Detektionssignals wird ein erstes Drehsignal erzeugt, welches von der ersten Drehbeschleunigung 14 abhängt. In 1b ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der in 1a illustrierten ersten Ausführungsform gleicht, wobei die erste Drehbewegung 13 eine gleichförmige erste Drehgeschwindigkeit 17 ohne Winkelbeschleunigung 16 ist. Der erste und zweite Beschleunigungssensor 10, 10' messen wiederum eine erste und zweite Linearbeschleunigung 15, 15', wobei die erste Linearbeschleunigung 15 jedoch eine erste Zentrifugalbeschleunigung 18 und die zweite Linearbeschleunigung 15' eine zweite Zentrifugalbeschleunigung 18' umfassen. Die erste und zweite Zentrifugalbeschleunigung 18, 18' weisen dabei aufgrund der durch die erste Drehgeschwindigkeit 17 hervorgerufenen Trägheitsbeschleunigung jeweils in radialer Richtung 19 von der Drehachse 12 weg. Die erste und zweite Zentrifugalbeschleunigung 18, 18' sind proportional zu ersten Drehgeschwindigkeit 17, so dass durch eine differenzielle Auswertung des ersten und zweiten Detektionssignals ein erstes Drehsignal erzeugt wird, welches von der ersten Drehgeschwindigkeit 17 abhängt.In 1a and 1b FIG. 2 shows schematic schematic diagrams of a method according to a first and a second embodiment of the present invention, wherein 1a a sensor arrangement 1 with a first acceleration sensor 10 and with a second acceleration sensor 20 are shown, wherein the first and the second acceleration sensor 10 . 10 ' a distance 11 have from each other. The first and the second acceleration sensor 10 . 10 ' have a common main extension plane 100 on. In the main extension plane 100 become the first and the second acceleration sensor 10 . 10 ' by a first rotational movement 13 around a first axis of rotation 12 turned. The first axis of rotation 12 is substantially perpendicular to the main plane of extension 100 and lies parallel to the main extension plane 100 centered between the first and second acceleration sensors 10 . 10 ' , The first rotation 13 includes a first spin 14 , which the first and second acceleration sensor 10 . 10 ' around the first axis of rotation 12 accelerates, making the first accelerometer 10 a first linear acceleration 15 detects which of a first angular acceleration 16 of the first acceleration sensor 10 around the first axis of rotation 12 equivalent. The first linear acceleration 15 thus acts tangentially to a first circular path of the first acceleration sensor 10 and is proportional to the first spin 14 , The first acceleration sensor 10 generates a first detection signal derived from the first spin 14 depends. Analog is from the second acceleration sensor 10 ' a second linear acceleration 15 ' corresponds to a second angular acceleration 16 ' detected, which is also proportional to the first spin 14 is. The second acceleration sensor generates accordingly 10 ' a second detection signal, which is from the first spin 14 depends. By means of a differential evaluation of the first and the second detection signal, a first rotation signal is generated, which of the first spin 14 depends. In 1b shows a second embodiment of the method according to the invention, wherein the second embodiment is substantially the in 1a illustrated first embodiment, wherein the first rotational movement 13 a uniform first rotational speed 17 without angular acceleration 16 is. The first and second acceleration sensor 10 . 10 ' again measure a first and second linear acceleration 15 . 15 ' , where the first linear acceleration 15 however, a first centrifugal acceleration 18 and the second linear acceleration 15 ' a second centrifugal acceleration 18 ' include. The first and second centrifugal acceleration 18 . 18 ' in this case have due to the first rotational speed 17 caused inertial acceleration in each case in the radial direction 19 from the axis of rotation 12 path. The first and second centrifugal acceleration 18 . 18 ' are proportional to the first rotational speed 17 such that a first rotational signal is generated by a differential evaluation of the first and second detection signal, which of the first rotational speed 17 depends.

In 2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Sensoranordnung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen der in 1a illustrierten ersten Ausführungsform gleicht, wobei die ersten und zweiten Beschleunigungssensoren 10, 10' aufgrund einer zweiten Drehbewegung 23 um eine zweite Drehachse 22 gedreht werden. Die zweite Drehachse 22 ist in diesem Fall parallel zur Haupterstreckungsebene 100 ausgerichtet und schneidet die erste Drehachse 12 im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten Beschleunigungssensor 10, 10. Die erste Drehbewegung 13 umfasst eine erste Drehbeschleunigung 14, während die zweite Drehbewegung 23 eine zweite Drehbeschleunigung 24 umfasst. Die erste Drehbewegung 13 erzeugt wiederrum erste und zweite Linearbeschleunigungen 15, 15' aufgrund von ersten und zweiten Winkelbeschleunigungen 16, 16', wobei die zweite Linearbeschleunigung und die zweite Winkelbeschleunigung 15, 16' negativ sind. Zusätzlich detektiert der erste Beschleunigungssensor 10 eine zur ersten Linearbeschleunigung 15 senkrechte dritte Linearbeschleunigung 25 und der zweite Beschleunigungssensor 10' eine zur zweiten Linearbeschleunigung 15' senkrechte vierte Linearbeschleunigung 25'. Die dritte und vierte Linearbeschleunigung 25, 25' resultieren aus einer dritten und vierten Winkelbeschleunigung 26, 26' und sind somit proportional zur zweiten Drehbeschleunigung 24. Der erste Beschleunigungssensor 10 erzeugt aus der dritten Linearbeschleunigung 25 ein drittes Detektionssignal und der zweite Beschleunigungssensor 10' aus der vierten Linearbeschleunigung 25' ein vierte Detektionssignal, wobei durch differentielle Auswertung des dritten und vierten Detektionssignals ein zweiten Drehsignal erzeugt wird, welche von der zweiten Drehbewegung 23 abhängt. Alternativ wäre auch eine Messung einer ersten und/oder zweiten gleichförmigen Drehgeschwindigkeit analog zur in 1b dargestellte zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar.In 2 is a schematic perspective view of a sensor arrangement 1 for performing a method according to a third embodiment of the present invention, wherein the third embodiment is substantially the same as in 1a illustrated first embodiment is similar wherein the first and second acceleration sensors 10 . 10 ' due to a second rotational movement 23 around a second axis of rotation 22 to be turned around. The second axis of rotation 22 is in this case parallel to the main extension plane 100 aligned and cuts the first axis of rotation 12 essentially between the first and the second acceleration sensor 10 . 10 , The first rotation 13 includes a first spin 14 while the second rotational movement 23 a second spin 24 includes. The first rotation 13 in turn generates first and second linear accelerations 15 . 15 ' due to first and second angular accelerations 16 . 16 ' wherein the second linear acceleration and the second angular acceleration 15 . 16 ' are negative. In addition, the first acceleration sensor detects 10 one for the first linear acceleration 15 vertical third linear acceleration 25 and the second acceleration sensor 10 ' one to the second linear acceleration 15 ' vertical fourth linear acceleration 25 ' , The third and fourth linear acceleration 25 . 25 ' result from a third and fourth angular acceleration 26 . 26 ' and are thus proportional to the second spin 24 , The first acceleration sensor 10 generated from the third linear acceleration 25 a third detection signal and the second acceleration sensor 10 ' from the fourth linear acceleration 25 ' a fourth detection signal, wherein a second rotation signal is generated by differential evaluation of the third and fourth detection signal, which of the second rotational movement 23 depends. Alternatively, a measurement of a first and / or second uniform rotational speed would be analogous to in 1b illustrated second embodiment of the present invention conceivable.

In 3 ist eine schematische Perspektivansicht einer Sensoranordnung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen der in 2 illustrierten dritten Ausführungsform gleicht, wobei die Sensoranordnung 1 zusätzlich zu dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor 10, 10' einen dritten und vierten Beschleunigungssensor 30, 30' aufweist. Der erste und zweite Beschleunigungssensor 10, 10' arbeiten dabei analog zur dritten Ausführungsform. Der dritte und vierte Beschleunigungssensor 30, 30' sind wie der erste und zweite Beschleunigungssensor 10, 10' in der Haupterstreckungsebene 100 spiegelsymmetrisch um die erste Drehachse 12 angeordnet, wobei der dritte und vierte Beschleunigungssensor 30, 30' bezüglich der ersten Drehachse 12 um 90 Grad gegenüber dem ersten und zweiten Beschleunigungssensor 10, 10' verdreht angeordnet sind. Die Sensoranordnung 1 wird aufgrund einer dritten Dreh bewegung 33 um eine dritte Drehachse 32 gedreht, wobei die dritte Drehachse 32 im Wesentlichen sowohl senkrecht zur ersten Drehachse 12, als auch senkrecht zur zweiten Drehachse 22 angeordnet ist. Die dritte Drehbewegung 33 umfasst dabei eine dritte Drehbeschleunigung 34, so dass der dritte und vierte Beschleunigungssensor 30, 30' jeweils eine fünfte und sechste Linearbeschleunigung 35, 35' aufgrund einer fünften und sechsten Winkelbeschleunigung 36, 36' detektieren und in Form eines fünften und sechstens Detektionssignals ausgeben. Das fünfte und sechste Detektionssignal ist dabei proportional zur dritten Drehbeschleunigung 34, so dass eine differenzielle Auswertung des fünften und sechstens Detektionssignals zu einem dritten Drehsignal führen, welches von der dritten Drehbewegung 33 ist. Die Sensoranordnung 1 ermöglicht somit eine Sensierung von Drehbewegungen 13, 23, 33 um drei voneinander unabhängige Drehachsen 12, 22, 32. Alternativ wäre auch eine Messung einer, zweite und/oder dritten gleichförmigen Drehgeschwindigkeit analog zur in 1b dargestellte zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar.In 3 is a schematic perspective view of a sensor arrangement 1 for carrying out a method according to a fourth embodiment of the present invention, wherein the third embodiment is substantially the same in 2 illustrated third embodiment, wherein the sensor arrangement 1 in addition to the first and second acceleration sensors 10 . 10 ' a third and fourth acceleration sensor 30 . 30 ' having. The first and second acceleration sensor 10 . 10 ' work analogous to the third embodiment. The third and fourth acceleration sensor 30 . 30 ' are like the first and second accelerometer 10 . 10 ' in the main extension plane 100 mirror-symmetrical about the first axis of rotation 12 arranged, wherein the third and fourth acceleration sensor 30 . 30 ' with respect to the first axis of rotation 12 90 degrees from the first and second accelerometers 10 . 10 ' are arranged twisted. The sensor arrangement 1 is due to a third rotational movement 33 around a third axis of rotation 32 rotated, the third axis of rotation 32 essentially both perpendicular to the first axis of rotation 12 , as well as perpendicular to the second axis of rotation 22 is arranged. The third rotation 33 includes a third spin 34 so that the third and fourth accelerometer 30 . 30 ' in each case a fifth and sixth linear acceleration 35 . 35 ' due to fifth and sixth angular acceleration 36 . 36 ' detect and output in the form of a fifth and sixth detection signal. The fifth and sixth detection signal is proportional to the third spin 34 such that a differential evaluation of the fifth and sixth detection signals results in a third rotation signal being generated by the third rotation 33 is. The sensor arrangement 1 thus allows a sensing of rotational movements 13 . 23 . 33 around three independent axes of rotation 12 . 22 . 32 , Alternatively, a measurement of one, second and / or third uniform rotational speed would be analogous to in 1b illustrated second embodiment of the present invention conceivable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19719779 A1 [0002]
- DE 10108196 A1 [0003]

Claims

Method for detecting a rotational movement with a first acceleration sensor ( 10 ) and a second acceleration sensor ( 10 ' ), whereby the first acceleration sensor ( 10 ) a first detection signal in response to a first acceleration is generated and wherein the second acceleration sensor ( 10 ' ) a second detection signal in response to a second acceleration is generated, characterized in that for detecting a first rotational movement ( 13 ) generates a first rotation signal in response to the first and the second detection signal.

Method according to Claim 1, characterized in that the first acceleration sensor ( 10 ) a third detection signal in response to a third acceleration and the second acceleration sensor ( 10 ' ) a fourth detection signal in response to a fourth acceleration are generated and wherein for detecting a second rotational movement ( 23 ) a second rotation signal is generated as a function of the third and the fourth detection signal, wherein in particular a first axis of rotation (FIG. 12 ) of the first rotary movement ( 13 ) substantially orthogonal to a second axis of rotation ( 22 ) of the second rotational movement ( 23 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first detection signal in response to a first linear acceleration ( 15 ), the second detection signal in response to a second linear acceleration ( 15 ' ), the third detection signal in response to a third linear acceleration ( 25 ) and / or the fourth detection signal as a function of a fourth linear acceleration ( 25 ' ) be generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first linear acceleration ( 15 ) a first angular acceleration ( 16 ) of the first rotary movement ( 13 ), the second linear acceleration ( 15 ' ) a second angular acceleration ( 16 ' ) of the first rotary motion ( 13 ), the third linear acceleration ( 25 ) a third angular acceleration ( 26 ) of the second rotational movement ( 23 ) and / or the fourth linear acceleration ( 25 ' ) a fourth angular acceleration ( 26 ' ) of the second rotational movement ( 23 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first linear acceleration ( 15 ) a first centrifugal acceleration ( 18 ) of the first rotary movement ( 13 ), the second linear acceleration ( 15 ' ) a second centrifugal acceleration ( 18 ' ) of the first rotary movement ( 13 ), the third linear acceleration ( 25 ) a third centrifugal acceleration of the second rotational movement ( 23 ) and / or the fourth linear acceleration ( 25 ' ) a fourth centrifugal acceleration of the second rotational movement ( 23 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first rotation signal by a differential Evaluation of the first and second detection signal and / or that the second rotation signal by a differential evaluation of the third and fourth detection signal are generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by a third acceleration sensor ( 30 ) a fifth detection signal in response to a fifth acceleration and a fourth acceleration sensor ( 30 ' ) generates a sixth detection signal in response to a sixth acceleration, wherein for detecting a third rotational movement ( 33 ) a third rotation signal is generated as a function of the fifth and the sixth detection signal, wherein in particular a third axis of rotation ( 32 ) of the third rotational movement ( 33 ) substantially orthogonal to the first and second axes of rotation ( 12 . 22 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the third rotation signal analogous to the first Rotation signal is detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first, second and / or third rotational signal, a first, second and / or third rotational speed ( 17 ) and / or a first, second and / or third spin ( 14 . 24 . 34 ).