[發(fā)明專利]微機(jī)械科氏轉(zhuǎn)速傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210563246.0
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103175982B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞歷桑德魯·羅基;埃萊奧諾拉·馬爾凱蒂;洛倫佐·貝爾蒂尼
• 申請（專利權(quán)）人: 馬克西姆綜合產(chǎn)品公司
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44;G01C19/5712;B81B7/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 蔡勝利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定轉(zhuǎn)速的微機(jī)械科氏轉(zhuǎn)速傳感器（MEMS轉(zhuǎn)速傳感器），包括基底、測量軸線（X軸）、檢測軸線（Y軸）以及驅(qū)動軸線（Z軸），每個軸線相對彼此正交地安置。轉(zhuǎn)速傳感器還包括在平行于所述基底的X-Y平面內(nèi)安置的第一和第二驅(qū)動模塊，其中每個驅(qū)動模塊借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接到所述基底。沿Y軸安置有兩個中央懸架。在每個中央懸架處還設(shè)有用于產(chǎn)生驅(qū)動模塊繞驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動器件。

背景技術(shù)

由美國專利US5635640可知采用MEMS技術(shù)并且包括兩個驅(qū)動模塊的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器。兩個驅(qū)動模塊都連接至基底并且相對于基底能夠移位地安置。兩個驅(qū)動模塊借助于彈簧彼此相連，借此實(shí)現(xiàn)兩個驅(qū)動模塊繞它們對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。兩個驅(qū)動模塊借助于對應(yīng)的驅(qū)動器件驅(qū)動以移動，由于中央彈簧所述兩個驅(qū)動模塊同幅地且大體上反相地移動。如果基底繞測量軸線旋轉(zhuǎn)，則在旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動模塊上作用的科氏力使得所述兩個驅(qū)動模塊以（大小）相同且（方向）相反的方式繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)或傾斜。由于所述傾斜運(yùn)動以及導(dǎo)致的驅(qū)動模塊與基底之間距離的變化，在驅(qū)動模塊和基底之間安置的電極產(chǎn)生了允許得出關(guān)于基底旋轉(zhuǎn)運(yùn)動結(jié)論的電信號。

傳統(tǒng)的科氏轉(zhuǎn)速傳感器例如用于車輛或傳感器能受到?jīng)_擊的其他裝置中。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器的缺點(diǎn)在于所述傳感器對這樣的外力影響相對靈敏。因此獲得不精確的測量，或者傳感器甚至能夠被損壞。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的是制造一種基本上抗振的轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器對由于其機(jī)械構(gòu)造產(chǎn)生的所述外部影響不敏感，并且能夠檢測振動效應(yīng)以防止誤測。

本發(fā)明的目的通過具有權(quán)利要求1特征的微機(jī)械科氏轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械科氏轉(zhuǎn)速傳感器被設(shè)置用于檢測繞測量軸線（X軸）的轉(zhuǎn)速。所述轉(zhuǎn)速傳感器包括基底以及第一和第二驅(qū)動模塊。測量軸線（X軸）、檢測軸線（Y軸）以及驅(qū)動軸線（Z軸）分別相對于彼此正交地安置。所述第一和第二驅(qū)動模塊在與所述基底平行的X-Y平面內(nèi)安置。每個驅(qū)動模塊借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接至所述基底。沿Y軸安置兩個中央懸架，以使得所述兩個驅(qū)動模塊大體上配置成彼此平行。在每個中央懸架處還設(shè)有用于產(chǎn)生所述驅(qū)動模塊繞所述驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動器具。驅(qū)動器具大體上是電極，所述電極通過交變極性產(chǎn)生驅(qū)動模塊繞其中央懸架的振蕩驅(qū)動。

為了制造尤其對沖擊不敏感的轉(zhuǎn)速傳感器，根據(jù)本發(fā)明，至少一個彈性連接元件在檢測軸線（Y軸）兩側(cè)并與其隔開地設(shè)置在驅(qū)動模塊上。兩個驅(qū)動模塊由此件彼此連接，并且實(shí)現(xiàn)兩個驅(qū)動模塊的相互諧調(diào)的振蕩。在轉(zhuǎn)速傳感器受到?jīng)_擊的情況下，所述連接元件還使得兩個驅(qū)動模塊同相而不是反相地偏轉(zhuǎn)。因此，盡管驅(qū)動模塊在正常操作中以完全相反的方式移位，兩個驅(qū)動模塊由于沖擊沿同一方向偏轉(zhuǎn)。通過利用連接元件將兩個驅(qū)動模塊連接，兩個驅(qū)動模塊的同相偏轉(zhuǎn)因而通過在轉(zhuǎn)速傳感器上作用的振動而產(chǎn)生。因此，在基底旋轉(zhuǎn)時的正常操作中，在基底與驅(qū)動模塊之間安置的檢測元件將因而產(chǎn)生完全相反的信號，而在轉(zhuǎn)速傳感器上沖擊的效果是在Y軸同一側(cè)、例如Y軸的左側(cè)上安置的檢測元件產(chǎn)生相同的信號。只要是這種情況的話，則電信號的分析使得作出傳感器上的沖擊已經(jīng)發(fā)生并且已經(jīng)歪曲轉(zhuǎn)速實(shí)際測量值的結(jié)論。

連接元件還進(jìn)一步確保了系統(tǒng)大致更加穩(wěn)定，這是因為兩個驅(qū)動模塊在沿繞Y軸沿同一偏轉(zhuǎn)的情況下彼此相互影響，并且因而顯著地降低了轉(zhuǎn)速傳感器上與振動狀態(tài)相關(guān)的敏感度。

驅(qū)動模塊沿X軸（測量軸線）方向包括伸長部。對于驅(qū)動模塊這樣的實(shí)施例，連接元件有利地在驅(qū)動模塊的沿X軸方向看過去的最外端連接。因此當(dāng)驅(qū)動模塊繞驅(qū)動軸線振蕩時，獲得連接元件相對大的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)振動狀態(tài)出現(xiàn)時，因為相對于中央懸架以及驅(qū)動模塊的旋轉(zhuǎn)軸線實(shí)現(xiàn)大力臂，所以兩個驅(qū)動模塊彼此施加的力也最有效。

在連接元件的有利實(shí)施例中，所述元件包括懸臂和彈性連接彈簧。相互作用因此能夠以針對性的方式受影響。特別地，連接彈簧以及懸臂的設(shè)計能夠影響兩個驅(qū)動模塊的彼此反相振蕩。連接彈簧因此有利地設(shè)置成，連接彈簧在驅(qū)動模塊的朝向彼此移動的端部處被壓縮并且在同時連接模塊遠(yuǎn)離彼此移動的相反端被拉伸。在相應(yīng)的設(shè)計中所述彈簧在X-Y平面內(nèi)被設(shè)置成非常有彈性。相對于沿Z方向的偏轉(zhuǎn)，所述彈簧允許兩個驅(qū)動模塊針對普通操作也完全相反的偏轉(zhuǎn)，但是在在沿同一方向偏轉(zhuǎn)的情況下在兩個驅(qū)動模塊上產(chǎn)生了特定的推力，這正如轉(zhuǎn)速傳感器上的沖擊效應(yīng)所能出現(xiàn)那樣。