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Dokumentenidentifikation DE19744345C2 05.01.2000
Titel Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Hara, Takafumi, Tokio/Tokyo, JP;
Taruya, Masaaki, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 07.10.1997
DE-Aktenzeichen 19744345
Offenlegungstag 24.09.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.01.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.2000
IPC-Hauptklasse G01P 9/04
IPC-Nebenklasse G01C 19/64   G01P 3/44   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In DE 42 28 795 A1 ist ein derartiger Drehratensensor vorgeschlagen, der aus einem Siliziumwafer herausstrukturiert ist. Der Drehratensensor weist einen Schwinger auf, der zu Schwingungen angeregt wird, die senkrecht zur Oberfläche des Siliziumwafers sind. Durch einen auf dem Schwinger angeordneten Beschleunigungssensor kann die bei einer Drehung des Sensors um eine bestimmte Achse auftretende Coriolisbeschleunigung gemessen werden.

Ferner wird in DE 40 32 559 A1 ein Drehratensensor mit einem schichtweise aufgebauten Sensorelement vorgeschlagen, das mindestens einen in einer Schicht ausgebildeten Schwinger aufweist.

In GB 2 198 231 A ist ein Drehbewegungssensor mit Laminat- Struktur beschrieben.

Die Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer weiteren üblichen Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung, und die Fig. 13 zeigt eine Querschnittansicht der in Fig. 12 gezeigten Einrichtung entlang einer Linie XIII-XIII.

Diese Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung enthält ein Substrat 2, das aus einem Isoliermaterial, wie Glas, hergestellt ist, und eine im Querschnitt rechteckige Vertiefung 2a aufweist, sowie einen Winkelgeschwindigkeits- Sensorkörper für die Y-Achse 4, der entlang der Oberfläche des Substrats 2 zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine Y-Achse als Drehachse entlang der Oberfläche des Substrats 2 vorgesehen ist.

Der Winkelgeschwindigkeits-Sensorkörper für die Y-Achse 4 enthält einen allgemein T-förmigen Vibrator 9 mit einer Basis 7, die an dem Substrat 2 angebondet ist, und einen Stab 8, der abgelenkt werden kann und schwingungsfähig ist, eine erste und zweite Schwingungsdetektorelektrode für die X-Achse 10 und 11, die jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem Stab 8 angeordnet ist, und eine in der Vertiefung 2a gebildete Sensorelektrode 3 für eine Z-Achsen-Coriolis-Kraft.

Die Fig. 14 zeigt den Herstellungsprozeß für die auf dem Substrat 2 gebildete Sensorelektrode 3 für die Z-Achsen- Coriolis-Kraft, bei dem zunächst die Vertiefung 2a durch Ätzen von Glas mit Fluorwasserstoffsäure bzw. Flußsäure oder dergleichen hergestellt wird, wie in Fig. 14(a) gezeigt. Anschließend wird Pt auf der gesamten oberen Oberfläche des Substrats durch eine Sputtertechnik abgeschieden, wodurch die Elektrode 21 gebildet wird (Fig. 14(b)). Anschließend wird ein Resist 22 auf der Elektrode 21 aufgebracht (Fig. 14(c)). Die Resistbeschichtung 22 wird Licht unter einer festgelegten Maske 23 ausgesetzt und zum Wegnehmen bzw. Abziehen nicht gewünschter Abschnitte entwickelt (Fig. 14(d) und Fig. 14(e)). Nicht erwünschte Abschnitte der Elektrode 21 werden durch einen Ionenstrahl entfernt (Fig. 14(f)), und schließlich wird der Resist 22 zum Bilden der Sensorelektrode für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft 3 entfernt (Fig. 14(g)).

Nun wird der Betrieb der Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung erörtert. Wird der Stab 8 angetrieben und durch eine Schwingungsquelle in X-Achsenrichtung erregt, insbesondere in der Richtung parallel zum Stab 8 entlang der Ebene des Substrats 2, so schwingt der Stab 8 in einem einfachen harmonischen Modus relativ zu der Basis 7. Ein erster Abstand 13 zwischen dem Stab und der ersten Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 10 und ein zweiter Abstand 14 zwischen dem Stab 8 und der zweiten Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 11 variieren in ihrer Größe, und der von einer Detektorkapazität für die X- Achsenrichtung 70 bestehend aus dem Stab 8 und die Detektorelektrode für die X-Achsenrichtung 10, 11 erfaßte Kapazitätswert verändert sich. Auf der Grundlage des Wertes des kapazitiven Blindwiderstandes wird die Einrichtung so reguliert, daß der Stab 8 in einen festgelegten Antriebs/Erregungszustand versetzt wird.

Verändert sich der erfaßte Kapazitätswert der Detektorkapazität für die X-Achsenrichtung 70, so wird die Veränderung des Kapazitätswerts als ein Spannungswert über eine Kapazitätswert-Spannungs-Umsetzschaltung überwacht. Da die Spannungsänderung mit der Veränderung des Kapazitätswerts korreliert ist, und die Veränderung des Kapazitätswerts wiederum mit der Verstellung aufgrund der Schwingung korreliert ist, kann die Verstellung aufgrund der Schwingung konstant reguliert werden, und zwar durch Konstanthalten der Spannungsveränderung. Insbesondere erfolgt die Steuerung bzw. Regelung derart, daß die Amplitude des als Ausgangsgröße erhaltenen Spannungswerts konstant gehalten wird. Bei dem Verfahren zum Regulieren der Amplitude des Spannungswerts auf einen konstanten Wert erfolgt für die Signalform der Spannung eine Halbwellen- bzw. Einweggleichrichtung oder eine Vollweg- bzw. Zweigweg-Gleichrichtung, und sie wird integriert, und eine Regelung wird so durchgeführt, daß der integrierte Wert konstant gehalten wird. Auf diese Weise wird die Amplitude der Schwingung des Stabs 8 auf einen festgelegten Wert eingestellt.

Es liegt eine Winkelgeschwindigkeit um eine Y-Achsenrichtung als Drehachse, d. h. um die Längsachse des Stabs 8, in dem Vibrator 9 dann vor, wenn der Stab in einem einfachen harmonischen Modus relativ zu der Basis 7 entlang der Ebene des Substrats 2 schwingt, und es entsteht eine Coriolis-Kraft in Z-Achsenrichtung, insbesondere in der rechtwinklig zu dem Substrat 2 verlaufenen Richtung. Im Ergebnis bewirkt dies sich aufgrund der in Z-Achsenrichtung wirkenden Coriolis- Kraft und der in X-Achsenrichtung einwirkenden Antriebskraft ergebende Kraft eine Verstellung des Stabs 8 entlang einer elliptischen Trajektorie, und somit verändert sich die Größe eines dritten Abstands 15 zwischen dem Stab 8 und der Sensorelektrode 3 für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft. Dies bedeutet, daß sich auch der erfaßte Kapazitätswert einer Sensorkapazität für eine Z-Achsen-Coriolis-Kraft, gebildet durch den Stab 8 und die Sensorelektrode für die Z-Achsen- Coriolis-Kraft, verändert. Die Veränderung des Kapazitätswerts wird als Ausgangsspannung durch die Kapazitätswert-Spannungs-Umsetzschaltung ausgegeben, und das entsprechende Ausgangssignal wird einer Computereinheit zugeführt, und hierdurch wird die Winkelgeschwindigkeit und die Y-Achse als Drehachse erfaßt.

Bei einer solchen üblichen Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung wirkt die Coriolis-Kraft in einer Richtung, die rechtwinklig zu der Antriebsrichtung des Stabs 8 verläuft, und zum Erfassen der Position des aufgrund der Coriolis-Kraft verstellten Stabs 8 wird die Amplitude der Veränderung des dritten Stabs 15 zwischen dem Stab 8 und der Sensorelektrode für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft 3 als Kapazitätswert der Sensorelektrode für die Z-Achsen-Coriolis- Kraft 71 erfaßt. Aus diesem Grund muß die Sensorelektrode für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft 3, die ein Element der Sensorkapazität für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft 71 darstellt, in der Vertiefung 2a des Substrats 2 aus einem Isolationsmaterial hergestellt werden, wie in Fig. 14 gezeigt, was einen komplexen Herstellungsprozeß erfordert, der die Herstellungskosten nach oben treibt.

Demnach besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung, die mit einem vereinfachten Herstellungsprozeß und mit verringerten Herstellungskosten herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch eine Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit in der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung einen ersten Stab, der sich entlang der Oberfläche eines Substrats erstreckt und auf den eine Schwingungsantriebsquelle eine Schwingung in X- Achsenrichtung entlang der Oberfläche des Substrats ausübt, und einen zweiten Stab, der einer elliptischen Trajektorie entlang der Oberfläche des Substrats folgt.

Ansprechend auf die Kraft, die sich aus der Kraft in X- Achsenrichtung ergibt, sowie einer Coriolis-Kraft, die in Y- Achsenrichtung wirkt, rechtwinklig zu der X-Achsenrichtung, und zwar entlang der Oberfläche des Substrats, bildet ferner eine Detektorelektrode für eine X-Achsenschwingung eine Schwingungsdetektorkapazität zusammen mit dem ersten Stab, und eine Sensorelektrode für eine Y-Achsen-Coriolis-Kraft eine Coriolis-Kraft-Sensorkapazität zusammen mit dem zweiten Stab.

Die Coriolis-Kraft-Sensorelektrode läßt ich somit in derselben Schicht wie der erste und zweite Stab bilden. Ein komplexer Herstellungsprozeß beispielsweise zum Bilden einer Coriolis-Kraft-Sensorelektrode in einer Vertiefung eines Substrats aus Isoliermaterial läßt sich vermeiden. Somit ist der Herstellungsprozeß vereinfacht und die Herstellungskosten sind reduziert.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste Stab, der zweite Stab, die Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung und die Sensorelektrode für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft aus demselben Material hergestellt.

Demnach werden der erste und zweite Stab, die Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung und die Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft gleichzeitig gebildet, indem ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unterzogen wird, unter Einsatz von Masken mit festgelegten Formen, und der Herstellungsprozeß ist somit vereinfacht.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite Stab mit dem ersten Stab an einem Ende des ersten Stabs verbunden.

In diesem Fall ist die Antriebsverstellung des zweiten Stabs ebenfalls am größten. Deshalb wirkt eine größere Coriolis- Kraft auf den zweiten Stab, was zu einer größeren Verstellung des zweiten Stabs und zu einer erhöhten Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit führt.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der zweite Stab seitlich ausgehend von dem ersten Stab an beiden Seiten des ersten Stabs, und die Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft sind jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten des zweiten Stabs vorgesehen.

Hierdurch ist es möglich, die Summe der Schwingungen aufgrund der Coriolis-Kraft an jedem Ende des zweiten Stabs zu erfassen; Schwankungen des Kapazitätswerts der Coriolis- Kraft-Sensorkapazitäten nehmen zu, und eine Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit nimmt ebenfalls zu.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung erstrecken sich mehrere zweite Stäbe seitlich ausgehend von dem ersten Stab an beiden Seiten des ersten Stabs, und die Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft ist jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten jedes der zweiten Stäbe vorgesehen.

Hierdurch sind die Schwankungen aufgrund der Coriolis-Kraft summiert, und Veränderungen des Kapazitätswerts der Coriolis- Kraft-Sensorkapazitäten nehmen zu, und die Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit nimmt ebenfalls zu.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste Stab, der zweite Stab, die Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung und die Sensorelektrode für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft aus Silizium hergestellt. Hierdurch wird der Herstellungsprozeß vereinfacht.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Detektorelektroden für die X-Achsenschwingung jeweils an beiden Seiten des ersten Stabes vorgesehen.

Hierdurch nimmt der Bereich des ersten Stabs zu, der den Detektorelektroden für die X-Achsenrichtung gegenüberliegt, was eine größere Veränderung des Kapazitätswerts der Schwingungsdetektorkapazitäten ermöglicht. Die Amplitude der Verstellung des ersten Stabs wird zuverlässig auf einem festgelegten Wert reguliert, und die Winkelgeschwindigkeits- Sensorempfindlichkeit ist somit erhöht.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorkörper für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine X-Achse als Drehachse und ein Sensorkörper für eine Y-Achsen- Winkelgeschwindigkeit zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine Y-Achse als Drehachse auf der Oberfläche des Substrats angeordnet, auf den der Sensorkörper für die Z- Achsen-Winkelgeschwindigkeit angeordnet ist.

Hierdurch ist es möglich, mit einer einzigen Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung die Winkelgeschwindigkeit um die X-, Y- und Z-Achse zu erfassen.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein Sensorkörper für eine Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit, ein Sensorkörper für eine X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine X-Achse als Drehachse und ein Sensorkörper für eine Y-Achsen- Winkelgeschwindigkeit zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit um eine Y-Achse als Drehachse in einer Verbund- bzw. Schichtstruktur hergestellt.

Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau und eine erhöhte Flexibilität bei der Montage der Einrichtung.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Sensorkörper für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit einen Vibrator, der einer elliptischen Trajektorie folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich aus der Antriebskraft in X-Achsenrichtung ergibt, sowie der in Z-Achsenrichtung wirkenden Coriolis-Kraft, und ferner eine Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung zum Bilden der Schwingungsdetektorkapazität zusammen mit dem Vibrator, und eine Sensorelektrode für die Z-Achsen-Coriolis-Kraft zum Bilden der Coriolis-Kraft-Sensorkapazität zusammen mit dem Vibrator; und der Sensorkörper für die X-Achsen- Winkelgeschwindigkeit enthält einen zweiten Vibrator, der einer elliptischen Trajektorie folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich aus der Antriebskraft in Y-Achsenrichtung und der in Z-Achsenrichtung wirkenden Coriolis-Kraft ergibt, sowie eine Detektorelektrode für die Y-Achsenrichtung zum Bilden der Schwingungsdetektorkapazität zusammen mit dem zweiten Vibrator und eine Sensorelektrode für eine Z-Achsen- Coriolis-Kraft zum Bilden der Coriolis-Kraft-Sensorkapazität zusammen mit dem zweiten Vibrator.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Einrichtung;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Explosionsansicht der in Fig. 9 gezeigten Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer üblichen Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12; und

Fig. 14 einen Herstellungsprozeß für eine Z-Achsen- Coriolis-Kraft-Sensorelektrode auf einem Substrat.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung.

Die Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung enthält ein Substrat 32, das aus einem Isoliermaterial, wie Glas, hergestellt ist, und das eine erste Vertiefung 32a mit einer im Querschnitt rechteckigen Form aufweist, sowie einen zweiten Abschnitt 32b, der sich senkrecht zu der ersten Vertiefung 32a erstreckt, und einen Sensorkörper für eine Z- Achsen-Winkelgeschwindigkeit 33, die an dem Substrat 32 befestigt ist, und zwar zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine Z-Achse als Drehachse, die rechtwinklig zu dem Substrat 32 verläuft.

Der Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 33 enthält einen Vibrator 37, dessen Basis 34 an dem Substrat 32 angebondet ist, und dessen erster Stab 35 abgelenkt werden kann, und dessen zweiter Stab 36, der ebenfalls abgelenkt werden kann, zweigt von dem ersten Stab 35 in rechten Winkel ab, und ferner eine erste Detektorelektrode für die X- Achsenschwingung 38 und eine zweite Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 39, die beide jeweils an beiden Seiten und parallel zu dem ersten Stab 35 angeordnet sind, sowie eine erste Sensorelektrode für eine Y-Achsen-Coriolis-Kraft 40 und eine zweite Sensorelektrode für eine Y-Achsen-Coriolis-Kraft 41, die beide jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem zweiten Stab 36 angeordnet sind.

Der Vibrator 37, die Detektorelektroden für die X- Achsenschwingung 38, 39 und die Sensorelektroden für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft 40, 41 werden gleichzeitig gebildet, indem ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unter Einsatz von Masken mit festgelegten Formen unterzogen wird.

Der Betrieb der obigen Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung wird nun erörtert. Wird der erste Stab 35 entlang einer X-Achsenrichtung angetrieben und erregt, die die Längsrichtung des zweiten Stabs 36 darstellt, so schwingt der erste Stab 35 in einem einfachen harmonischen Modus relativ zu seiner Basis 34. Die Schwingung erfolgt sowohl im Hinblick auf die Größe des ersten Abstands 42 zwischen dem ersten Stab 35 und der ersten Detektorelektrode für die X- Achsenschwingung 38 als auch der Größe des zweiten Abstands 43 zwischen dem ersten Stab 35 und der zweiten Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 39, und der erfaßte Kapazitätswert einer Detektorkapazität für die X- Achsenschwingung 72, die durch den ersten Stab 35 sowie die Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung gebildet ist, verändert sich. Unter Bezug auf den Wert der Kapazität wird der erste Stab 35 so gesteuert, daß er einen festgelegten Antriebs/Erregungszustand einnimmt.

Wird der erste Stab 35 zuverlässig in X-Achsenrichtung angetrieben und verstellt, insbesondere entlang der Längsrichtung des zweiten Stabs 36, so wird auch der zweite Stab 36 entlang seiner Längsrichtung verstellt. Wirkt unter dieser Bedingung eine Winkelgeschwindigkeit um eine Z- Achsenrichtung als Drehachse rechtwinklig zu dem Substrat 32 auf den zweiten Stab 36 ein, so wird eine Coriolis-Kraft in Y-Achsenrichtung auf den zweiten Stab 36 ausgeübt, insbesondere in Längsrichtung des ersten Stabs 35. Im Ergebnis wird in Ansprechen auf die sich anhand der Coriolis- Kraft und der auf den zweiten Stab 36 in X-Achsenrichtung einwirkenden Antriebskraft ergebenen Kraft der zweite Stab 36 entlang der Oberfläche des Substrats 32 entlang einer elliptischen Trajektorie verstellt, und somit erfolgt eine Veränderung sowohl im Hinblick auf die Größe eines dritten Abstands 44 zwischen dem zweiten Stab 36 und der ersten Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 40 als auch der Größe eines vierten Abstands 45 zwischen dem zweiten Stab 36 und der zweiten Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis- Kraft 41. Deshalb verändert sich der erfaßte Kapazitätswert einer Sensorkapazität für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 73, die aus dem zweiten Stab 36 und den ersten Sensorelektroden die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 40, 41 gebildet ist. Die Ausgangsspannung relativ zu der Veränderung des Kapazitätswerts der Sensorkapazität für die Y-Achsen- Coriolis-Kraft 73 wird gebildet, und dieses Ausgangssignal wird einer Computereinheit zugeführt, in der die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse als Drehachse hierdurch bestimmt wird.

Bei der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung werden Detektorelektroden für die X-Achsenschwingung 38, 39 und Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 40, 41gleichzeitig gebildet, indem ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unterzogen wird, unter Einsatz von Masken mit festgelegten Formen zur selben Zeit, in der der Vibrator 37 gebildet wird. Deshalb ist ein komplexer Herstellungsprozeß, beispielsweise das Bilden einer Coriolis-Kraft- Sensorelektrode in einer Vertiefung eines Substrats aus Isoliermaterial nicht erforderlich. Obgleich hier zwei Detektorelektroden für die X-Achsenschwingung 38, 39 und zwei Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 40, 41 eingesetzt werden, ist der Einsatz einer einzigen Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung und einer einzigen Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft in vollem Umfang dann akzeptabel, wenn eine ausreichende Empfindlichkeit erzielt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung. Komponenten, die identisch oder äquivalent zu den im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen sind, sind anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird hier nicht wiederholt.

Ein Sensorkörper für eine Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 46 und der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung enthält eine Vibrator 47, dessen Basis 34 an dem Substrat 32 gebondet ist, und ferner einen ersten Stab 35, der ablenkbar ist, und einen zweiten Stab 50, der ebenfalls ablenkbar ist und der von dem Ende des ersten Stabs 35 im rechten Winkel abzweigt, eine erste Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 38 und eine zweite Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 39, die beide jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem ersten Stab 35 verlaufen, eine erste Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 51 und eine zweite Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 52, die beide jeweils an beiden Seiten von und parallel zu einem Endabschnitt des zweiten Stabs 50 angeordnet sind, und eine dritte Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 53, sowie eine vierte Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 54, die beide jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem anderen Endabschnitt des zweiten Stabs 50 angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Stab 50 mit dem Ende des ersten Stabs 35 verbunden, an dem der erste Stab 35 seine größte Verstellung aufweist, und somit wird der zweite Stab 50 in erheblichem Umfang durch die Schwingung entlang der X-Achsenrichtung zusammen mit der Verstellung des ersten Stabs 35 verstellt. Wirkt eine Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse als Drehachse auf das Substrat 32 bei starker Schwingung des zweiten Stabs 50 in X-Achsenrichtung ein, so wirkt eine große Coriolis-Kraft in Y-Achsenrichtung auf den zweiten Stab 50 ein, und die sich aus der Coriolis-Kraft und der auf den zweiten Stab 50 in X-Achsenrichtung einwirkenden Kraft ergebende Kraft verstellt den zweiten Stab 50 entlang einer elliptischen Trajektorie auf der Oberfläche des Substrats 32. Deshalb erfolgt eine Veränderung sowohl der Größe eines ersten Abstands 55 zwischen dem zweiten Stab 50 und der ersten Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis- Kraft 51 als auch der Größe eines zweiten Abstands 56 zwischen dem zweiten Stab 50 und der Sensorelektrode für die zweite Y-Achsen-Coriolis-Kraft 52; somit verändert sich der erfaßte Kapazitätswert einer ersten Sensorkapazität für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 54, die durch den zweiten Stab 50 und eine erste und zweite Sensorelektrode für die Y-Achsen- Coriolis-Kraft 51, 52 gebildet ist. Ferner treten Veränderungen sowohl im Hinblick auf die Größe eines dritten Abstands 57 zwischen dem zweiten Stab 50 und der dritten Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 53 als auch die Größe eines vierten Abstands 58 zwischen dem zweiten Stab 50 und der vierten Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis- Kraft 54 auf; demnach verändert sich der erfaßte Kapazitätswert einer zweiten Sensorkapazität für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft 75, die durch den zweiten Stab 50 und die dritte und vierte Sensorelektrode für die Y-Achsen- Coriolis-Kraft 53, 54 gebildet ist.

Auf diese Weise wird eine Veränderung des Kapazitätswerts aufgrund der Verstellung des zweiten Stabs 50 durch Summieren der Veränderung der erfaßten Kapazität bei der ersten Sensorkapazität für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft 74 und der Veränderung der erfaßten Kapazität bei der zweiten Sensorkapazität für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft vergrößert, die sich beide aufgrund der Verstellung des zweiten Stabs 50 ergeben, und es ergibt sich eine erhöhte Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit.

Die Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit kann ferner durch Anordnen mehrerer zweiter Stäbe ausgehend von und quer zu dem ersten Stab erhöht werden, sowie von Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft an beiden Seiten von jedem Endabschnitt der zweiten Stäbe.

Die Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Einrichtung, die Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII in Fig. 6, und die Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in Fig. 6.

Bei dieser Ausführungsform ist an der Oberfläche eines Substrats 60 ein Sensorkörper für die Y-Achsen- Winkelgeschwindigkeit 4A angeordnet, der aus Elementen aufgebaut ist, die identisch zu denjenigen des in Fig. 12 gezeigten üblichen Sensorkörpers für die Y-Achsen- Winkelgeschwindigkeit 4 sind. Der Sensorkörper für die Y- Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A enthält einen im wesentlichen T-förmigen Vibrator 9A, dessen Basis 7A an einem Substrat 60 gebondet ist, und einen Stab 8A, der ablenkbar und schwingungsfähig ist, eine erste und zweite Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 10A und 11A, die jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem Stab 8A angeordnet ist, und eine Sensorelektrode für eine Z-Achsen-Coriolis-Kraft 3A, die in einer Vertiefung 60a gebildet ist.

Der Sensorkörper für eine X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4B enthält einen allgemein T-förmigen Vibrator 9B, dessen Basis 7B an das Substrat 60 gebondet ist, sowie einen Strahl 8B, der ablenkbar und schwingungsfähig ist, sowie eine erste und zweite Detektorelektrode für die Y-Achsenrichtung 65 und 66, die jeweils an beiden Seiten von und parallel zu dem Stab 8B angeordnet ist, und eine Sensorelektrode für die Z-Achsen- Coriolis-Kraft 3B, die in einer Vertiefung 60b gebildet ist.

Auf der Oberfläche des Substrats 60 ist ferner ein Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 46 angeordnet, der im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde; gleiche Komponenten sind anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird hier nicht wiederholt.

Bei dieser Ausführungsform erfaßt der Sensorkörper für die Y- Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A die Winkelgeschwindigkeit um die Y-Achse als Drehachse, und der Sensorkörper für die X- Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4B erfaßt die Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse als Drehachse, und der Sensorkörper für die Z-Achse-Winkelgeschwindigkeit 46 erfaßt die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse als Drehachse. Deshalb erfaßt eine einzige Winkelgeschwindigkeit- Sensoreinrichtung 3 Anteile einer Winkelgeschwindigkeit, und zwar jeweils diejenigen um die X-, Y- und Z-Achse als Drehachse.

Auf dem Substrat 60 sind angeordnet: Detektorelektroden für die X-Achsenschwingung 10A, 11A, Vibratoren 9A, 9B, Detektorelektroden für die Y-Achsenschwingung 65; 66, ein Vibrator 47 des Sensorkörpers für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit 46, eine erste und zweite Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung 38, 39, eine erste bis vierte Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis- Kraft 51, 52, 53 und 54, und diese Elemente werden gleichzeitig dadurch gebildet, daß ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unter Einsatz von Masken mit festgelegter Form unterzogen wird.

Die Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Fig. 10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach Fig. 9, und die Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XI-XI in Fig. 10.

Bei dieser Ausführungsform ist auf einem ersten Substrat 61 ein Sensorkörper für eine Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A für die Y-Achse angeordnet, sowie ein Sensorkörper für eine Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit für die X-Achse. Der Sensorkörper für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A und der Sensorkörper für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4B enthalten Elemente, die identisch zu den Entsprechungen bei der dritten Ausführungsform sind, und deren Beschreibung wird hier nicht wiederholt.

An der Oberfläche eines zweiten Substrats 62 unterhalb des ersten Substrats 61 ist der Sensorkörper für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit 46 der zweiten Ausführungsform angeordnet.

Wie bei der dritten Ausführungsform, ermöglicht die vierte Ausführungsform, daß eine einzige Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung 3 Anteile der Winkelgeschwindigkeit erfaßt, und zwar diejenigen um die X-, Y- und Z-Achse, und ferner sind der Sensorkörper für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A, der Sensorkörper für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4B und der Sensorkörper für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit 46 zueinander schichtförmig angeordnet, was zu einem kompakten Entwurf führt und zu einer erhöhten Flexibilität bei der Montage der Einrichtung beiträgt.

Der Sensorkörper für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4A, der Sensorkörper für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 4B und der Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit 46 können getrennt in unterschiedlichen Schichten angeordnet sein.

Wie oben beschrieben, enthält der Sensorkörper für die Z- Achsen-Winkelgeschwindigkeit in der Winkelgeschwindigkeits- Sensoreinrichtung den ersten Stab, der sich entlang der Oberfläche des Substrats und dem die Schwingungsantriebsquelle eine Schwingung in X-Achsenrichtung entlang der Oberfläche des Substrats aufbringt, sowie einen zweiten Stab, der der elliptischen Trajektorie entlang der Oberfläche des Substrats folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich anhand der Kraft in X-Achsenrichtung und der in Y- Achsenrichtung rechtwinklig zu der X-Achsenrichtung entlang der Oberfläche des Substrats wirkenden Coriolis-Kraft ergibt. Die Coriolis-Kraft-Sensorelektrode läßt sich somit in derselben Schicht wie der erste und zweite Stab bilden. Ein komplexer Herstellungsprozeß beispielsweise zum Bilden einer Coriolis-Kraft-Sensorelektrode in einer Vertiefung eines Substrats aus Isoliermaterial läßt sich vermeiden. Somit ist der Herstellungsprozeß vereinfacht und die Herstellungskosten sind reduziert.

Sind der erste Stab, der zweite Stab, die Detektorelektroden für die X-Achsenrichtung und die Sensorelektroden für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft aus demselben Material hergestellt, so werden der erste und zweite Stab, die Detektorelektrode für die X-Achsenschwingung und die Sensorelektroden für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft gleichzeitig gebildet, indem ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unterzogen wird, unter Einsatz von Masken mit festgelegten Formen, und der Herstellungsprozeß ist somit vereinfacht.

Weiterhin ist es dann, wenn der zweite Stab mit dem ersten Stab an einem Ende des ersten Stabs verbunden ist, an dem die Antriebsverstellung am größten ist, die Antriebsverstellung des zweiten Stabs ebenfalls am größten. Deshalb wirkt eine größere Coriolis-Kraft auf den zweiten Stab, was zu einer größeren Verstellung des zweiten Stabs und zu einer erhöhten Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit führt.

Weiterhin ist es dann, wenn der zweite Stab sich seitlich ausgehend von dem ersten Stab an beiden Seiten des ersten Stabs erstreckt und jede Sensorelektrode für die Y-Achsen- Coriolis-Kraft jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten des zweiten Stabs vorgesehen ist, möglich, die Summe der Schwingungen aufgrund der Coriolis-Kraft an jedem Ende des zweiten Stabs zu erfassen; Schwankungen des Kapazitätswerts der Coriolis-Kraft-Sensorkapazitäten nehmen zu, und eine Winkelgeschwindigkeits-Sensorempfindlichkeit nimmt ebenfalls zu.

Weiterhin werden dann, wenn sich mehrere der zweiten Stäbe seitlich ausgehend von dem ersten Stab an beiden Seiten des ersten Stabs erstrecken und die Sensorelektroden für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten jedes der zweiten Stäbe vorgesehen sind, die Schwankungen aufgrund der Coriolis-Kraft summiert, und Veränderungen des Kapazitätswerts der Coriolis-Kraft- Sensorkapazitäten nehmen zu, und die Winkelgeschwindigkeits- Sensorempfindlichkeit nimmt ebenfalls zu.

Ferner nimmt dann, wenn die Detektorelektroden für die X- Achsenschwingungen jeweils an beiden Seiten des ersten Stabs angeordnet sind, der Bereich des ersten Stabs zu, der den Detektorelektroden für den X-Achsenrichtung gegenüberliegt, was eine größere Veränderung des Kapazitätswerts der Schwingungsdetektorkapazitäten ermöglicht. Die Amplitude der Verstellung des ersten Stabs wird zuverlässig auf einem festgelegten Wert reguliert, und die Winkelgeschwindigkeits- Sensorempfindlichkeit ist somit erhöht.

Weiterhin ist es dann, wenn der Sensorkörper für die X- Achsen-Winkelgeschwindigkeit und der Sensorkörper für die Y- Achsen-Winkelgeschwindigkeit auf der Oberfläche desselben Substrats wie für den Sensorkörper für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit angeordnet sind, möglich, mit einer einzigen Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung die Winkelgeschwindigkeit um die X-, Y- und Z-Achse zu erfassen.

Weiterhin ist es möglich, den Vibrator, die Detektorelektroden für die Y-Achsenschwingung, die Detektorelektroden für die X-Achsenschwingung und die Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft einfach zu bilden, beispielsweise indem ein einziges Siliziumsubstrat einem Ätzprozeß unter Einsatz von Masken mit festgelegten Formen unterzogen wird.

Weiterhin führt das schichtförmige Zusammenfügen des Sensorkörpers für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit, des Sensorkörpers für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit und des Sensorkörpers für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit zu einem kompakten Aufbau und einer erhöhten Flexibilität bei der Montage der Einrichtung.


Anspruch[de]
  1. 1. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung enthaltend ein Substrat (32) bestehend aus einem Isoliermaterial sowie einem Sensorkörper für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit (33), der auf dem Substrat (32) vorgesehen ist, zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse als Drehachse in einer rechtwinklig zu dem Substrat (32) verlaufenden Richtung,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    der Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (33) enthält:

    einen ersten Stab (35), der sich entlang der Hauptoberfläche des Substrats (32) erstreckt, derart, daß ein Ende des ersten Stabs (35) an dem Substrat (32) fixiert ist und die Antriebskraft einer Schwingungsantriebsquelle eine Schwingung bewirkt, die auf den ersten Stab (35) in einer X-Achseneinrichtung entlang der Oberfläche des Substrats (32) übertragen wird;

    einen mit dem ersten Stab (35) verbundenen zweiten Stab (36), der sich rechtwinklig zu dem ersten Stab (35) entlang der Oberfläche des Substrats (32) erstreckt und der einer elliptischen Trajektorie entlang der Oberfläche des Substrats (32) folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich durch die Kraft in X-Achsenrichtung, ausgeübt über den ersten Stab (35), sowie eine in Y- Achsenrichtung rechtwinklig zu der X-Achsenrichtung entlang der Oberfläche des Substrats (32) wirkenden Coriolis-Kraft ergibt;

    eine X-Achsen-Antriebs/Sensorelektrode (38, 39), die gegenüber dem ersten Stab (35) vorgesehen ist und zusammen mit dem ersten Stab (35) eine Antriebs/Sensorkapazität (72) bildet; und eine Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft (40, 41; 51, 52, 53, 54), die gegenüber dem zweiten Stab (36, 50) vorgesehen ist und zusammen mit dem zweiten Stab eine Coriolis-Kraft-Sensorkapazität (73) bildet, derart, daß

    die Kapazität der Antriebs/Sensorkapazität (72) in Ansprechen auf die Größe des Abstands zwischen dem ersten Stab (35) und der X-Achsen- Antriebs/Sensorelektrode (38, 39) variiert und die Antriebskraft der Schwingungsantriebsquelle anhand des Werts der Kapazität so reguliert ist, daß der erste Stab (35) einen festgelegten Schwingungszustand einnimmt; und

    sich der Kapazitätswert der Coriolis-Kraft- Sensorkapazität (73) in Ansprechen auf die Größe des Abstands zwischen dem zweiten Stab (36, 50) und der Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft (40, 41; 51, 52, 53, 54) verändert und die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse als Drehachse als Kapazitätswert der Coriolis-Kraft-Sensorkapazität (73) erfaßt ist.
  2. 2. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stab (35), der zweite Stab (36, 50), die X-Achsen- Antriebs/Sensorelektrode (38, 39) und die Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft (40, 41; 51, 52, 53, 54) aus demselben Material bestehen.
  3. 3. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stab (36, 50) mit dem ersten Stab (35) an einem Ende des ersten Stabs (35) verbunden ist.
  4. 4. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Stab (50) seitlich von dem ersten Stab (35) an beiden Seiten des ersten Stabs (35) erstreckt und daß die Sensorelektroden für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft (51, 52, 53, 54) jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten des zweiten Stabs (50) vorgesehen sind.
  5. 5. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich mehrere zweite Stäbe seitlich ausgehend von dem ersten Stab (35) an beiden Seiten des ersten Stabs (35) erstrecken und daß die Sensorelektroden für die Y- Achsen-Coriolis-Kraft (51, 52, 53, 54) jeweils an entgegengesetzten Endabschnitten jedes der zweiten Stäbe vorgesehen sind.
  6. 6. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stab (35), der zweite Stab (36, 50) und die Sensorelektrode für die Y-Achsen-Coriolis-Kraft (40, 41; 51, 52, 53, 54) aus Silizium bestehen.
  7. 7. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die X- Achsen-Antriebs/Sensorelektroden (38, 39) jeweils an beiden Seiten des ersten Stabes (35) vorgesehen sind.
  8. 8. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch ein Sensorkörper für eine X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (4B) zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine X- Achse als Drehachse und ein Sensorkörper für eine X- Achsen-Winkelgeschwindigkeit zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine Y-Achse als Drehachse auf der Oberfläche des Substrats (60) angeordnet sind, auf der der Sensorkörper für die Z-Achsen- Winkelgeschwindigkeit angeordnet ist.
  9. 9. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper für die Z-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (46), ein Sensorkörper für eine X-Achsen- Winkelgeschwindigkeit (4B) zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine X-Achse als Drehachse und ein Sensorkörper für eine Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (4A) zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit um eine Y- Achse als Drehachse in einer Schichtstruktur ausgebildet sind.
  10. 10. Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper für die Y-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (4A) einen Vibrator (9A) enthält, der an einem Ende an dem Substrat (60) fixiert ist und der einer elliptischen Trajektorie folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich anhand der Antriebskraft in X-Achsenrichtung, gebildet durch die Schwingungsantriebsquelle, und der in eine Z- Achsenrichtung wirkenden Coriolis-Kraft ergibt, sowie eine X-Achsen-Antriebs/Sensorelektrode (10A, 11A), die gegenüber dem Vibrator (9A) vorgesehen ist und zusammen mit dem Vibrator die Antriebs/Sensorkapazität bildet, und eine Sensorelektrode für eine Z-Achsen-Coriolis- Kraft (3A), die gegenüber dem Vibrator (9A) an dem Substrat (60) vorgesehen ist und zusammen mit dem Vibrator (9A) die Coriolis-Kraft-Sensorkapazität bildet; und

    der Sensorkörper für die X-Achsen-Winkelgeschwindigkeit (4B) einen zweiten Vibrator (9B) enthält, der an einem Ende an dem Substrat (60) fixiert ist und der einer elliptischen Trajektorie folgt, in Ansprechen auf die Kraft, die sich anhand der Antriebskraft in Y- Achsenrichtung, gebildet durch die Schwingungsantriebsquelle, und der in Z-Achsenrichtung wirkenden Coriolis-Kraft ergibt, sowie eine Y-Achsen- Antriebs/Sensorelektrode (65, 66), die gegenüber dem zweiten Vibrator (9B) die Antriebs/Sensorkapazität bildet, und eine Sensorelektrode für die Z-Achsen- Coriolis-Kraft (3B), die gegenüber dem zweiten Vibrator (9B) auf dem Substrat (60) vorgesehen ist und zusammen mit dem zweiten Vibrator (9B) die Coriolis-Kraft- Sensorkapazität bildet.






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