微机械传感器系统和用于运行微机械传感器系统的方法与流程

    专利查询2026-01-26  6


    本发明涉及一种微机械传感器系统,该系统具有微机械结构并且具有操控和检测装置。


    背景技术:

    1、用于测量加速度、转速、气压等的微机械传感器系统是大量的电子设备应用的组成部分。正是在专门的应用或使用以及对微机械传感器系统的功率需求或者说能量消耗和/或信号稳定性和信号质量方面,常常存在目标冲突,因为大多数情况下只能或者优化功率需求或者说能量消耗、或者优化信号稳定性和信号质量。一种在现有技术中广泛使用的针对许多应用节省或者达到尽可能低的功率需求或能量消耗的可能性(即消耗优化的运行模式)是微机械传感器系统在所谓的“低功率模式”中运行,在该模式中,微机械传感器系统在短时间内(在测量区间开始时)启动,相对快速地进行测量(借助在制造时确定的参数)或者说相对快速地产生传感器测量值,然后将微机械传感器系统或操控和检测装置(再)置于节能模式(占空比)。

    2、除了上述(消耗优化地)运行微机械传感器系统(占空比)的方法之外,根据现有技术还已知,使用合适的电路,例如由快速模数转换器(analog-digital-converter,adc)组成的电路,借助该电路也能够相对快速地生成传感器测量值。

    3、然而上述用于优化功率需求或者能量消耗的方法的边界彼此邻接,因为,由于机械结构在测量时间区间内的瞬态过程(所述瞬态过程例如通过施加读出电压而产生;所谓的“空置时间”,在该时间中不能生成传感器测量值或者在该时间中传感器测量值例如由于机械结构的这种瞬态过程而极其错误)测量时间区间不能任意减少。在选择较短的空置时间(出于节能原因,测量时间区间尽可能短)时传感器测量值的生成将会更加错误,这对信号稳定性和信号质量产生相应的负面影响,并导致开头提到的目标冲突,因为对较长空置时间的容忍也要求微机械传感器系统功率更强地运行。

    4、现有技术设置了这样的空置时间区间,在该区间中不(能)生成传感器测量值或仅(能)生成有错误的传感器测量值,在制造微机械传感器系统时已经确定;因此,这些空置时间区间只能被针对特定的应用或使用(及其要求)来选择,因此在制造传感器系统时已经确定。因此得出这样的技术任务:如此设计微机械传感器系统,使得微机械传感器的运行——特别是在能量消耗方面——能够针对特定的应用或使用及其要求来灵活地适配,尤其是在(正在进行的)运行期间,例如由用户进行适配。


    技术实现思路

    1、本发明的任务是,提供一种微机械传感器系统,其具有微机械结构并且具有操控和检测装置,所述微机械传感器系统不具有上述缺点。

    2、根据本发明的微机械传感器系统具有微机械结构并且具有操控和检测装置,与现有技术相比的优点在于,一方面(在时间上在输出时间区间的第一部分之后并且作为测量时间区间的一部分)在准备或空置时间区间期间准备传感器测量值的生成,另一方面,在制造微机械传感器设备之后也可以改变或适配准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间第一部分的持续时间。即使在传感器系统制造之后准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间的第一部分的持续时间也具有可适配性,这极其有利地使得能够尤其针对特定应用或使用地设计微机械传感器系统的运行或微机械传感器系统的调试。这有利地是可能的,因为,一方面,一些应用或使用要求高的功率需求或功率消耗以提供对于该应用或使用适当的信号稳定性和信号质量,对于这些应用或使用能够有利地适配准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间的第一部分的持续时间,并且有必要时在进一步进展中或者说在进一步运行中如果特定应用要求或使用要求本身发生改变则可以有利地(再次)适配准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间的第一部分的持续时间。后一种情况可能例如由于对信号稳定性和信号质量的要求的变化而发生:它们的优先级可能在(现在)对功率需求或能量消耗的要求提高(即要求较低的功率需求或能量消耗)的情况下被降低。通过根据本发明的传感器系统的这种进一步可配置性的可能性,例如也可以完全跨越准备或空置时间区间(即减少到0)或将其置为最小值;此外,也可以根据(或基于)期望的(传感器测量值)精度标准来选择准备或空置时间区间。

    3、本发明的有利构型和扩展可以参考附图从技术方案和说明书中得出。

    4、根据本发明的一个有利构型设置,微机械传感器系统可以在至少一个第一运行模式和至少一个第二运行模式中运行,其中,所述至少一个第一运行模式是消耗优化运行模式,所述至少一个第二运行模式是性能优化运行模式,其中,在至少一个第一运行模式中输出时间区间的第一部分的持续时间选择为大于在至少一个第二运行模式中和/或准备或空置时间区间的持续时间选择为小于在至少一个第二运行模式中,其中,即使在制造微机械传感器系统之后也能够从第一运行模式变换到第二运行模式或者反之。通过提供至少一个第一运行模式和至少一个第二运行模式,特别是通过在这两种运行模式之间变换的可能性,特别是在制造之后,非常有利地得出,在微机械传感器系统运行期间能够有目的地针对特定的定应用或使用在应用或使用要求消耗优化的运行模式的情况下提供或选择至少一个第一运行模式,并且与应用或使用朝向要求性能优化的运行模式的改变相关地也可以从消耗优化的运行模式变换到性能优化的运行模式。这也适用于运行模式的反向变换。此外,消耗优化的运行模式是小的功率需求或者说能量消耗优化优先的运行模式,性能优化的运行模式是高的信号稳定性和信号质量优先的运行模式。相应地,后一种需要高的或更高的功率需求或能量消耗。

    5、根据本发明的一个有利构型设置,微机械传感器系统能够在工作运行中从第一运行模式变换到第二运行模式,或者反之,特别是通过借助参数预给定进行的准备或空置时间区间的持续时间改变和/或输出时间区间的第一部分的持续时间改变。因此,通过提供或输入(单独的)参数预给定能够有效地确保在微机械传感器系统的工作运行中从第一运行模式(在这里例如理解为消耗优化的运行模式,针对要求尽可能低的功率需求或能量消耗的应用或使用)到第二运行模式(在这里理解为性能优化的运行模式,针对要求尽可能高的信号质量和信号稳定性的应用或使用)的变换。因此,通过可单独设定的参数预给定得到如下可能性:单独地根据特定的应用或应用来适配微机械传感器系统的运行模式变换,所述应用或应用具有对功率需求或使能量消耗和/或对信号稳定性和信号质量的对应要求。

    6、根据本发明的一个有利构型设置,所述微机械传感器系统被配置为,为了启动另一测量周期,在输出时间区间的持续时间期间重复地并且借助计时器启动或控制地:

    7、--在测量时间区间开始时进行系统启动,

    8、--等待相应于准备或空置时间区间的瞬态等待时间,伴随有借助参数预给定来改变或设定所述准备或空置时间区间的可能性,

    9、--进行测量以生成传感器测量值,以及

    10、--在输出时间区间的第一部分开始时进行所述操控和检测装置的很大程度的停机。

    11、通过在测量周期期间(即在运行期间)改变或设定参数预给定(即其可改变性或可适配性),非常有利地得到这种可能性:特别是使瞬态等待时间适配于特定的应用或使用并且因此也能够在消耗优化的第一运行模式中通过(借助参数预给定)适配的瞬态等待时间来确保或实现低的功率需求或者能量消耗。这也适用于性能优化的第二运行模式,第二运行模式通过(借助参数预给定)适配的瞬态等待时间来保证或确保高的信号稳定性和信号质量。特别是,可以通过合适的参数预给定能够极其有利地实现从消耗优化的第一运行模式到性能优化的运行模式的变换(两者都适配于对应的特定应用或使用及其要求)。

    12、根据本发明的有利构型设置,输出时间区间的第一部分占据输出时间区间的至少30%、优选50%、进一步优选60%、进一步优选70%、进一步优选80%的时间份额。由此能够有利地确保有效和高效的运行。

    13、根据本发明的有利构型设置,微机械传感器系统包括至少一个转速传感器、线性加速度传感器、压力传感器。因此,有利地可以保证有效和高效的运行。

    14、本发明的另一主题是一种根据本发明的用于运行微机械传感器系统的方法,该微机械传感器具有微机械结构并且具有操控和检测装置。

    15、根据本发明的用于运行具有微机械结构并且具有操控和检测装置的微机械传感器系统的方法与现有技术相比被证明是有利的,因为一方面在运行期间(时间上在输出时间区间的第一部分之后并且作为测量时间区间的一部分)在准备或空置时间区间期间准备传感器测量值的生成,另一方面即使在制造之后(也就是在工作运行期间)也可以改变或适配准备或空置时间区间和/或输出时间区间第一部分的持续时间。特别是通过准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间的第一部分的可改变性或可适应性能够在微机械传感器系统运行期间为微机械传感器系统极其有利地确保适配于特定的应用或使用。由于在运行期间对准备或空置时间区间的持续时间和/或输出时间区间的第一部分的持续时间的适配,不仅能够确保或实现针对要求高的信号稳定性和信号质量的应用或使用的运行,而且能够确保或实现针对需要低的功率需求或能量消耗的应用或使用的运行。特别是甚至能够借助适配持续时间来对应用或使用的变换、更确切地说对应用或使用的要求的变换做出反应。例如因此能够首先实现微机械传感器系统的运行针对要求以低的功率需求或能量消耗运行的特定应用或使用。由于对运行的要求的变化而改变改持续时间并且因此对例如要求高的信号质量和信号稳定性的应用或使用做出反应。

    16、此外有利地补充,在准备或空置时间区间期间(即在时间上在输出时间区间的第一部分之后并且作为测量时间区间的一部分)准备传感器测量值的生成。这以有利的方式在针对特定的应用或使用及其对微机械传感器系统的要求的运行方面支持微机械传感器系统的运行,特别是支持特定的应用或使用的要求的变换以及由此引起的在运行期间准备或空置时间区间的持续时间的变化。

    17、对于用于运行具有微机械结构和操控和检测装置的微机械传感器系统的方法,可以应用结合根据本发明的具有微机械结构和操控和检测装置的微机械传感器系统的实施例描述的优点和构型。


    技术特征:

    1.微机械传感器系统(100),其具有微机械结构(110)并且具有操控和检测装置(120),其中,所述微机械传感器系统(100)为了

    2.根据权利要求1所述的微机械传感器系统(100),其特征在于,所述微机械传感器系统(100)能够在至少一个第一运行模式和至少一个第二运行模式中运行,其中,所述至少一个第一运行模式是消耗优化的运行模式,所述至少一个第二运行模式是性能优化的运行模式,其中,在至少一个第一运行模式中所述输出时间区间(200)的第一部分(210)的持续时间选择得比在至少一个第二运行模式中大和/或所述准备或空置时间区间(221)的持续时间选择得比在至少一个第二运行模式中小,

    3.根据前述权利要求之一所述的微机械传感器系统(100),其特征在于,所述微机械传感器系统(100)能够在工作运行中从所述第一运行模式变换到所述第二运行模式或者反之,特别是通过借助于参数预给定(310)所进行的对所述准备或空置时间区间(221)的持续时间和/或所述输出时间区间(200)的第一部分(210)的持续时间的改变。

    4.根据前述权利要求之一所述的微机械传感器系统(100),其特征在于,所述微机械传感器系统(100)被配置为,为了启动另一测量周期(305),在输出时间区间(200)的持续时间期间重复地并且借助计时器启动或控制地:

    5.根据前述权利要求之一所述的微机械传感器系统(100),其特征在于,所述输出时间区间(200)的第一部分(210)占据所述输出时间区间(200)至少30%、优选50%、进一步优选60%、进一步优选70%、进一步优选80%的时间份额。

    6.根据前述权利要求之一所述的微机械传感器系统(100),其特征在于,所述微机械传感器系统(100)包括至少一个转速传感器、线性加速度传感器、压力传感器。

    7.一种用于运行微机械传感器系统(100)的方法,所述微机械传感器系统具有微机械结构(110)并具有操控和检测装置(120),其中,所述微机械传感器系统(100)为了


    技术总结
    本发明涉及一种微机械传感器系统(100),具有微机械结构(110)并且具有操控和检测装置(120),为了以预给定的输出数据速率在输出端(130)处重复地生成和输出传感器测量值,在与微机械传感器系统(100)的输出数据速率相应的输出时间区间(200)的第一部分(210)期间操控和检测装置(120)实现节能运行模式。为了生成传感器测量值在输出时间区间(200)期间由控制和检测装置(120)操控微机械结构(110)和/或检测其位置或配置。在准备或空置时间区间(221)期间准备传感器测量值的生成。即使在微机械传感器系统(100)制造之后也能改变或适配准备或空置时间区间(221)和/或输出时间区间(200)的第一部分(210)的持续时间。本发明还涉及一种用于运行微机械传感器系统(100)的方法。

    技术研发人员:A·叶米利,C·皮特曼,J·施瓦茨
    受保护的技术使用者:罗伯特·博世有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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