WO2011042053A1 - Micromechanical detector for detecting accelerations that occur - Google Patents

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WO2011042053A1
WO2011042053A1 PCT/EP2009/063030 EP2009063030W WO2011042053A1 WO 2011042053 A1 WO2011042053 A1 WO 2011042053A1 EP 2009063030 W EP2009063030 W EP 2009063030W WO 2011042053 A1 WO2011042053 A1 WO 2011042053A1
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micromechanical
mass body
detector
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PCT/EP2009/063030
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Hans-Henning Klos
Jürgen SCHIMMER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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Definitions

  • Micromechanical detector for detecting occurring accelerations
  • the invention relates to a micromechanical detector for detecting occurring accelerations.
  • Monitoring objects for their accelerations is desirable in many areas. For example, if impermissibly high accelerations occur on electronic goods, this can lead to their damage. A constant monitoring of the occurring accelerations or detecting the maximum acceleration occurred is desirable here. The detection should also work without electrical Energyzu ⁇ drove.
  • a Vorrich ⁇ device that is, by a micromechanical detector for detecting occurring accelerations comprising: - a micromechanical body,
  • a micromechanical mass body movably mounted with respect to the base body, which is designed, with respect to the base body, when a first acceleration of the micromechanical detector is exceeded, a first state change from a first position to a second position which differs from the first position is to perform,
  • the mass body and the Grundkör ⁇ pers form a signal unit which is adapted to assume a first signal state in the first position and a second signal state different from the first signal state in the second position, wherein the main body has latching means, which is adapted thereto are, the To prevent mass body after the first state change of a further state change back to the first position.
  • micromechanical mass body is movably mounted relative to the base body, this can take different positions. About a latching the mass body is held in the respective position. The micromechanical mass body is in a ground state in a first position. If the micromechanical detector is subjected to an acceleration and the first acceleration is exceeded, the micromechanical mass body is moved from the first position to the second position. The latching means is thus "overcome" and the first state change is present.
  • the locking means ensures that Zvi ⁇ rule counteracts the mass body and the base body a counter force caused in particular by the acceleration of the micromechanical detector state change entge- force. Only when the exceeding of the first acceleration is present, the state change force of the counter ⁇ force predominates and it comes to the first state change. By the counterforce thus the required state change force is determined, which causes a state change.
  • the locking means thus characterizes the first acceleration and thus the time when it is exceeded. In addition, it can be ensured by the latching means that the mass body does not undesirably return to the first position after the first state change. A constant monitoring without external energy supply is thus by the
  • the counteracting force is characterized in particular by the geometric configuration of the latching means.
  • terlaut which is overcome only by the exceeding of the first acceleration.
  • the mass body can thus, depending on whether or not a state change has occurred not have a difference ⁇ Liche position, namely the first position or the second position. Characterized in that a part of the mass body and a part of the body together form the signal unit, the signal unit is in the first position before a different signal state than in the second position. It can thus be a first signal state, if the mass body is in the first position, or a second signal state, if the mass body is in the second position, present. By determining the present state of the signal Sig- nalillon thus the present position of the Massekör ⁇ pers can be determined. Consequently, it can be determined via the present signal state whether an exceeding of the first acceleration of the micromechanical detector has taken place or not.
  • the signal state is preferably determined by a Be ⁇ seek a variable characterizing between the base body and the mass body, such as a capacitance or an optical configuration. It can be achieved accession example by appropriate dimensioning capaci tive ⁇ structures on the mass body, a position-dependent different capacitance value between the base body and the mass body. Consequently, by measuring the capacitance between the main body and the mass body, it can be detected whether there is a state change or not.
  • the micromechanical detector can detect different and therefore multiple excesses of accelerations .
  • the acceleration that brings about the first state change in this case is lower than the acceleration ⁇ performs the second state change brought about. If there is now an exceeding of the first acceleration for the mass body lying in the first position, this leads to the first state change.
  • Sig- nalillon the position of the mass body can be determined who ⁇ . It will be appreciated that the mass body is in the second position and, as a result, the first acceleration has been exceeded. If, on the other hand, there is an over- When the second acceleration occurs, the mass body assumes a third position. The signal unit would determine that the mass body has assumed the third position and consequently exceeded the second acceleration. It is also conceivable that the mass body can take more acceleration-dependent positions and the micromechanical detector can tektieren several ⁇ re different violations of accelerations decentralized in this way.
  • the mass body and the base body are integrally formed.
  • Micromechanical structures can be manufactured very cost-effectively in large numbers and, despite their size, enable both the realization of the sensor system and structural design possibilities, in particular for non-reversible latching mechanisms, which can be read out electrically or optically.
  • the advantage of such a micromechanical detector is that it requires almost no electrical energy, since the detection of the acceleration and the latching or storing of the state takes place purely mechanically. In this way, an advantageous long maintenance-free operation is possible.
  • the micromechanical detector further comprises a micromechanical spring, which is fastened at one end to the main body and at the other end to the mass body, so that the mass body can be guided by the main body via the spring , Due to the spring force of the spring caused by the acceleration state change force can be attenuated. It can thus be detected that an unwanted acceleration is exceeded, which is caused solely by the energy of the unwanted acceleration would bring about overcoming the latching means. Thanks to the supporting spring, therefore, a larger unwanted acceleration can be detected.
  • the latching means is formed by a latching lug of the base body and a corresponding locking lug counterpart of the mass body.
  • the position of the mass body can preferably be determined by positioning the signal unit at the location of the latching means.
  • the mass body has in a first position another latching nose opponent against the latching lug of the base body, as in a second position.
  • the signal unit compares each ⁇ wells a state between the detent and the Rastnasen- opponent, so at a different configuration of each part of the signal unit of the Rastnasenge ⁇ genumpss, a different signal with respect to the un ⁇ teretzlichen positions of the mass body relative to the base body via the signal unit be determined.
  • the detent opponent each differed ⁇ Liche capacitive structures, so different capacities are measured at a measurement of the capacitance between the latching lug and the latching lug opponent and can thus draw conclusions about the respective position of Massekör- pers be drawn. Based on the present position data of the mass body again a conclusion on the paced over ⁇ acceleration can occur.
  • a capacitive structure on the mass body and the base body, the signal unit, wherein the mass body relative to the main body in the first position, a first capacitance, in the second position one of the first capacitance different second capacitance, and if present in the third position has a different from the first and second capacitance third capacity.
  • the present position of the mass body can be determined by measuring the capacitance between the locking lug and the latch nose counterpart. Exceeding the acceleration of the mass body can be determined by this.
  • an oscillating circuit of an antenna of the transponder can be influenced such that a determination of the respective position and thus an optionally Exceeding an acceleration over the resonant circuit can be determined.
  • the capacitive structure is formed by a first comb structure of the mass body and a second comb structure of the base body.
  • the mass body is such ⁇ be arranged that the first ridge structure rises in the first positi ⁇ on in the second comb structure and less protruding into the second positive on in the second comb structure.
  • a large difference in capacitance between the first comb structure and the second comb structure with respect to the first and second position of the first comb structure can be achieved in the smallest space. structure.
  • a determination of the position of the mass body by measuring the capacitance difference can be improved with the comb structures.
  • the micromechanical detector comprises strip a strain gauge ⁇ which is arranged between the mass body and the base body, wherein the signal unit includes strip ⁇ the strain gauge, wherein said mass body relative to the base body in the first position a first mold of the strain gauge, in the second position has a different from the first first shape second form of the strain ⁇ measuring strip, and if present in the third position has a different from the first and second form third third form of the strain gauge.
  • the strain gauge thus has a different ohmic resistance depending on the position of the mass body relative to the base body and thus depending on its shape. From a measurement of the ohmic resistance of the strain gage the respective Po ⁇ sition of the mass body can ultimately be determined.
  • the strain gauge ⁇ strip is hereby preferably partially in the mass body and the body.
  • an optical display which is formed by a portion of the mass body and the base body, the Sig ⁇ nalvenez, wherein the mass body is arranged such that in the first position, a first optical pattern and in the second position a different from the first pattern second optical pattern is present, so that based on a Be ⁇ observation of the optical pattern, the respective position of the mass body can be determined.
  • Such a pattern can be formed for example by an interlocking in the first state signal input ⁇ unit. Is a second state prior, it is counter to the basic body a second optical pattern devisgeru ⁇ fen by the spatial position change of the mass body, which signals a change of state.
  • This pattern can be optically read out, for example, with an LED as an optical excitation and by means of a photodiode as a receiver from an external device.
  • the micromechanical detector further comprises an RFID scarf ⁇ tion, which is adapted to detect the respective Signalzu ⁇ stood.
  • the RFID circuit is designed to output the respective signal state via its resonant circuit.
  • the present position of the mass body can be output by a coupling of the resonant circuit with the signal unit, and hence the respective present capaci ty ⁇ ⁇ the. On the basis of the present position, it can finally be recognized whether an exceeding of the acceleration of the micromechanical detector has taken place.
  • the micromechanical detector further comprises a readout ⁇ circuit, which is adapted to output the respective Sig ⁇ nalschreib.
  • the micromechanical detector has a solvent, wel ⁇ Ches is adapted to release the latching means, so that the mass body can take the first position again.
  • the mass body can take the first Po ⁇ sition again and fixing certificates re-detecting the micromechanical detector with regard to occurring accelera- done. In this way, the micromechanical detector can be reused.
  • the acceleration-dependent first and if present two ⁇ te change of state of the micromechanical detector can be adjusted in addition to the choice of material, in particular based on the weight of the mass ⁇ body, the dimensioning of the latching means and / or so ⁇ remotely available to the spring constant of the spring. In particular, with these sizes can be adjusted at the ⁇ micromechanical African detector at which acceleration a state change to be brought about.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a first micromechanical detector
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a second micromechanical detector
  • FIG. 3 shows a schematic structure of a third micromechanical detector
  • the fourth micromechanical detector shows a schematic structure of a fourth micromechanical detector.
  • 1 shows a schematic structure of a first mikrome ⁇ chanical detector 1.
  • This micromechanical detector 1 may be made, for example, silicon or plastic.
  • the micromechanical detector 1 in this case has a micromechanical mass body 3 and a micromechanical main body 2.
  • the micromechanical mass body 3 is movable gela ⁇ siege within the micromechanical base body 2.
  • the mass body 3 is fixedly connected at its tapered end to the base body 2.
  • About a latching means 5 of the mass body 3 is held relative to the base body 2 in a predetermined position.
  • the latching means 5 in this case consists of a locking nose 7 of the base body 2 and a latching lug 8 opponent of the mass body 3.
  • the Rastnasenge ⁇ genwort 8 is formed by a trough. It can be seen that the mass body 3 five latch nose counter 8 and thus can take five different positions.
  • the latching lug 7 is located in FIG. 1 in the first position of the mass body 3 and is arranged opposite a first capacitive structure 9 of the first latching lug counterpart 8.
  • the latching means 5 is designed such that the mass body 3 can perform a change in position in one direction, namely the direction of movement 18 of the mass body. If there is an exceeding of a first acceleration of the micromechanical detector 1, then the mass body 3 moves in the direction of the direction of movement 18 due to the occurring acceleration forces. The locking lug 7 thus slips into the next locking lug counterpart 8.
  • the mass body If a second acceleration is then exceeded again of the micromechanical detector 1, the mass body thus moves again in the direction of the direction of movement 18 and the latching lug 7 slips into the next latching nose counterpart 8.
  • the mass body 3 can thus assume different positions which depend on exceeding of accelerations of the micromechanical detector 1. be called. Based on the respective position of the mass body 3 can thus be detected, which exceeded an acceleration of the micromechanical detector 1 was present.
  • the latching means 5 is dimensioned such that a specific state change takes place as a function of the respective acceleration. In a first state change will "jump" the catch 7 in the next Rastnasenge ⁇ genpository 8. During another second state change "jumps" in turn the next left-most
  • Locking nose opponent 8 It can thus four state changes are made possible by the micromechanical detector 1 shown.
  • the individual locking lugs counter ⁇ players are designed such that the first state change takes place at a lower exceeding an acceleration, as the second state change.
  • the third to stand ⁇ exchange is designed so that the required excess of the acceleration is larger than in the second state change.
  • the fourth change of state is as ⁇ derum designed such that it requires a greater acceleration of the micromechanical detector than the third to stand ⁇ alternately.
  • four different overshoots of accelerations can be detected.
  • the micromechanical detector 1 has a signal unit 4.
  • This signal unit 4 is designed such that a different signal state exists depending on the present position of the mass body 3.
  • the per ⁇ wholesome latching lug opponent 8 form the locking points of the locking lug 7.
  • the movable mass body 3 is movable in the direction BEWE ⁇ supply 18th In the opposite direction, however, no movement is possible by the design of the locking lug 7 and the respective latch nose counterpart 8.
  • On the mass body 3 are capacitive structures (eg tracks).
  • the mass body 3 has a RFID circuit 16 on. This RFID circuit 16 is connected via a conductor track with the respective latch nose counterpart 8, wherein the respective latch nose counter 8 have a different capacitive structure.
  • the RFID circuit 16 with the locking lug 7 of the main body 2 ver ⁇ connected.
  • the first capacitive structure 9 is thus different dimensio ⁇ defined as a second capacitive structure 10.
  • a third capacitive structure 11 in turn is dimensioned differently than the first and second capacitive structure 9,10, etc.
  • the Sig ⁇ nalillon 4 is thus formed by the capacitive structure formed on the latching lug 7 and on the respective latch nose counter 8.
  • the RFID circuit 16 can determine the present position of the mass body 3 by an analysis of the available capacitance between the detent 7 and the respective latch nose counter 8. Since the position of the mass body 3 is dependent on exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1, it can be determined with the aid of the signal unit 4 whether an acceleration of the micromechanical detector 1 has been exceeded, and if so, what excess has occurred. By using the RFID technology, a simple readout of the respective state of the micromechanical detector 1 or the respective position of the mass body 3 can take place.
  • the RFID circuit 16 can also be connected externally. Furthermore, it is conceivable that instead of the RFID circuit 16, the state determination by means of a direct connection of the signal unit 4 to a readout ⁇ circuit with display option.
  • micromechanical detector 1 The advantage of such a micromechanical detector 1 is that micromechanical structures can be produced inexpensively in large quantities and both the realization of the sensors for limit accelerations (up to the 1.00 Og range) and structural Horsdorfkei ⁇ th, especially for non-reversible latching mechanisms, which are given in this case electrically but also optically read are given. For the detection of no electrical energy is required since the detection of the Accelerat ⁇ n Trent and snapping or store the state is carried out purely mechanically. Since no additional energy supply is necessary for the operation, a long maintenance-free operation is possible.
  • the second micromechanical De ⁇ Tektor 1 comprises a base body 2, and a mass body 3 on.
  • This mass body 3 is movable in the direction of movement 18 by exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1.
  • the latching means 5 is in this case formed by a latching lug 7 and a latching lug counterpart 8.
  • the mass body 3 in this case has five Rastna ⁇ senumblell 8, thus four state changes of the mass body 3 are possible. Each state defines a change exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1. With an increasing change of state of mikrome ⁇ chanical detector 1 a greater acceleration has been suspended.
  • strain gauge 14 which is integrated directly into the micromechanical structure, reacts piezoresistively with respect to its shape. It is also conceivable to exploit the piezoelectric effect of a strain gauge.
  • another difference in resistance of the strain ⁇ gauge 14 via conductor tracks 17 may be, for example, an RFID circuit 16 this difference contactless readable ready stel ⁇ len.
  • 3 shows a schematic structure of a third mikrome ⁇ chanical detector 1.
  • the third micromechanical detector 1 in this case has a basic body 2, and a movably mounted mass body 3.
  • the mass body 3 is in this case connected via a spring 6 to the base body 2.
  • the mass body 3 is movable in the direction of the movement direction 18 when the acceleration of the micromechanical detector 1 is exceeded.
  • the spring 6 also exerts a force in the direction of the direction of movement 18 on the mass body 3.
  • a latching means 5 holds in an initial state the mass ⁇ body 3 in its illustrated position.
  • the latching means 5 is in this case formed by a latching lug 7 of the base body and a latching lug counterpart 8 of the mass body 3. If an acceleration of the micromechanical detector 1 is exceeded, the mass body 3 is moved in the direction of movement 18 via the latching means 5. The latching means 5 now holds the movable mass body 3 in a second position, so that it can no longer occupy the first position. On the other hand, if the acceleration of the micromechanical detector 1 is not exceeded, the latching means 5 prevents a change in the position of the mass body 3.
  • a Signalein ⁇ unit 4 is in this case designed such that in the first Po ⁇ position a different signal state is present as in the second position of the mass body 3.
  • the signal unit 4 is by a first comb structure 12 of the mass body 3 and a second comb structure 13 of the main body. 2 educated.
  • the respective position of the mass body 3 can thus be detected. If the mass body 3 is in the second position, the first comb structure 12 does not engage in the second comb structure 13. There is thus a different capacitance between the first comb structure 12 and the second comb structure 13 as compared with the imaged state (initial state).
  • Capacitance measurement can be measured by means of an RFID circuit 16, which is connected via a conductor track 17 to the first comb structure 12.
  • the latching nose counterpart 8 is in this case designed such that it again makes it possible to bring about the initial state.
  • the Rastna ⁇ senumblerop 8 must be pressed again on the locking lug 7, so that the first comb structure 12 again projects into the second comb structure 13.
  • the acceleration can be defi ⁇ ned, in which when exceeding this acceleration, a state change of the mass body 3 is brought about.
  • 5 4 shows a schematic structure of a fourth mikrome ⁇ chanical detector 1.
  • This micromechanical detector 1 has almost the same structure as the micro-mechanical Detek ⁇ tor 1 of FIG 3. Only the signal unit 4 is designed here at ⁇ different. Instead of a transmission by means of an RFID circuit, an indication of the state is effected by means of an optical display 15. The read-out of the respective state of the mass body 3 takes place optically.
  • the unlocked state of the latching means ie in the first position of the mass body 3 (shown illustration) results in the signal unit 4, a different pattern than when a state change has occurred and the mass body 3 has taken the second position.
  • the pattern is formed at the pitch ⁇ by visible externally applied tracks (for example, conductor tracks) on the overlapping parts of the mass body 3 and the base body. 2 If a change of state is present, compared to the basic ⁇ body was a spatial variation of the overlapping portion of the mass body 3 2.
  • the optical display 15 At the position of the signal unit 4 and thus is now on the optical display 15 another optical pattern before. Due to the different patterns between the jeweili ⁇ gen positions of the mass body 2 is thus a ande ⁇ res reflection pattern or Interferrenzmuster results.
  • the optical display 15 can be optically read out from an external device, for example, an LED as optical excitation and at ⁇ means of a photodiode as a receiver.

Abstract

The invention relates to a micromechanical detector for detecting accelerations that occur. In order to enable low-cost, continuous monitoring of objects in regard to the acceleration thereof in the most energy-efficient manner possible, a micromechanical detector (1) for detecting accelerations that occur comprises a micromechanical main body (2), a micromechanical mass body (3), which is movably supported relative to the main body (2) and which is designed to carry out a first state change from a first position to a second position that is different from the first position relative to main body (2) if a first acceleration of the micromechanical detector is exceeded, wherein at least part of the mass body (3) and part of the main body form a signal unit (4), which is designed to assume a first signal state in the first position and a second signal state different from the first signal state in the second position, wherein the main body (2) comprises engaging means (5), which are designed to prevent the mass body (3) from performing a further state change back to the first position after the first state change.

Description

Beschreibung description
Mikromechanischer Detektor zur Detektion auftretender Beschleunigungen Micromechanical detector for detecting occurring accelerations
Die Erfindung betrifft einen mikromechanischen Detektor zur Detektion auftretender Beschleunigungen. The invention relates to a micromechanical detector for detecting occurring accelerations.
Das Überwachen von Objekten bezüglich deren Beschleunigungen ist in vielen Bereichen wünschenswert. Treten beispielsweise an Elektronikgütern unzulässig hohe Beschleunigungen auf, so kann dies zu deren Beschädigung führen. Ein ständiges Überwachen der auftretenden Beschleunigungen bzw. Detektieren der maximal aufgetretenen Beschleunigung ist hierbei wünschens- wert. Die Detektion sollte zudem ohne elektrische Energiezu¬ fuhr funktionieren. Monitoring objects for their accelerations is desirable in many areas. For example, if impermissibly high accelerations occur on electronic goods, this can lead to their damage. A constant monitoring of the occurring accelerations or detecting the maximum acceleration occurred is desirable here. The detection should also work without electrical Energiezu ¬ drove.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünsti¬ ge, ständige Überwachung von Objekten hinsichtlich ihrer Be- schleunigung möglichst energieeffizient zu ermöglichen. It is an object of the present invention to provide a kostengünsti ¬ ge, constant monitoring of objects with respect to their acceleration to enable energy-efficient as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrich¬ tung gemäß Anspruch 1, d.h. durch einen mikromechanischen Detektor zur Detektion auftretender Beschleunigungen umfassend: - einen mikromechanischen Grundkörper, According to the invention this object is achieved by a Vorrich ¬ device according to claim 1, that is, by a micromechanical detector for detecting occurring accelerations comprising: - a micromechanical body,
- einen in Bezug auf den Grundkörper beweglich gelagerten mikromechanischen Massekörper, welcher dazu ausgebildet ist, in Bezug auf den Grundkörper bei Überschreitung einer ersten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors ei- nen ersten Zustandswechsel von einer erste Position in eine zweite Position, welche von der ersten Position unterschiedlich ist, durchzuführen,  a micromechanical mass body movably mounted with respect to the base body, which is designed, with respect to the base body, when a first acceleration of the micromechanical detector is exceeded, a first state change from a first position to a second position which differs from the first position is to perform,
wobei zumindest ein Teil des Massekörpers und des Grundkör¬ pers eine Signaleinheit bilden, welche dazu ausgebildet ist, in der ersten Position einen ersten Signalzustand und in der zweiten Position einen vom ersten Signalzustand unterschiedlichen zweiten Signalzustand einzunehmen, wobei der Grundkörper Einrastmittel aufweist, welche dazu ausgebildet sind, den Massekörper nach dem ersten Zustandswechsel von einem weiteren Zustandswechsel zurück in die erste Position zu hindern. wherein at least a part of the mass body and the Grundkör ¬ pers form a signal unit which is adapted to assume a first signal state in the first position and a second signal state different from the first signal state in the second position, wherein the main body has latching means, which is adapted thereto are, the To prevent mass body after the first state change of a further state change back to the first position.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jewei- ligen abhängigen Ansprüchen definiert. Advantageous developments of the invention are defined in the respective dependent claims.
Dadurch, dass der mikromechanische Massekörper beweglich gegenüber dem Grundkörper gelagert ist, kann dieser unterschiedliche Positionen einnehmen. Über ein Einrastmittel wird der Massekörper in der jeweiligen Position gehalten. Der mikromechanische Massekörper befindet sich in einem Grundzustand in einer ersten Position. Wird der mikromechanische Detektor einer Beschleunigung ausgesetzt und kommt es zu einer Überschreitung der ersten Beschleunigung, so wird der mikromecha- nische Massekörper von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Das Einrastmittel wird somit „überwunden" und der erste Zustandswechsel liegt vor. The fact that the micromechanical mass body is movably mounted relative to the base body, this can take different positions. About a latching the mass body is held in the respective position. The micromechanical mass body is in a ground state in a first position. If the micromechanical detector is subjected to an acceleration and the first acceleration is exceeded, the micromechanical mass body is moved from the first position to the second position. The latching means is thus "overcome" and the first state change is present.
Damit dieser Zustandswechsel beschleunigungsabhängig erfolgt und letztendlich gehalten wird, weist der Grundkörper dasSo that this state change takes place dependent on acceleration and is finally held, the main body has the
Einrastmittel auf. Das Einrastmittel sorgt dafür, dass zwi¬ schen dem Massekörper und dem Grundkörper eine Gegenkraft einer insbesondere durch die Beschleunigung des mikromechanischen Detektors hervorgerufenen Zustandswechselkraft entge- genwirkt. Erst wenn die Überschreitung der ersten Beschleunigung vorliegt überwiegt die Zustandswechselkraft der Gegen¬ kraft und es kommt zu dem ersten Zustandswechsel. Durch die Gegenkraft wird somit die benötigte Zustandswechselkraft festgelegt, welche einen Zustandwechsel herbeiführt. Das Ein- rastmittels charakterisiert folglich die erste Beschleunigung und somit den Zeitpunkt, wann eine Überschreitung vorliegt. Zudem kann durch das Einrastmittel sichergestellt werden, dass der Massekörper nach dem ersten Zustandswechsel nicht unerwünscht wieder die erste Position einnimmt. Ein ständiges Überwachen ohne externe Energiezufuhr wird somit durch dasLatching means on. The locking means ensures that Zvi ¬ rule counteracts the mass body and the base body a counter force caused in particular by the acceleration of the micromechanical detector state change entge- force. Only when the exceeding of the first acceleration is present, the state change force of the counter ¬ force predominates and it comes to the first state change. By the counterforce thus the required state change force is determined, which causes a state change. The locking means thus characterizes the first acceleration and thus the time when it is exceeded. In addition, it can be ensured by the latching means that the mass body does not undesirably return to the first position after the first state change. A constant monitoring without external energy supply is thus by the
Einrastmittel ermöglicht. Insbesondere über die geometrische Ausgestaltung des Einrastmittels wird die Gegenkraft charak- terisiert, welche erst durch die Überschreitung der ersten Beschleunigung überwunden wird. Snap-in allows. The counteracting force is characterized in particular by the geometric configuration of the latching means. terisiert, which is overcome only by the exceeding of the first acceleration.
Der Massekörper kann folglich in Abhängigkeit davon, ob ein Zustandswechsel eingetreten ist oder nicht, eine unterschied¬ liche Position aufweisen, nämlich die erste Position oder die zweite Position. Dadurch, dass ein Teil des Massekörpers und ein Teil des Grundkörpers zusammen die Signaleinheit bilden, liegt der Signaleinheit in der ersten Position ein anderer Signalzustand vor als in der zweiten Position. Es kann somit ein erster Signalzustand, sofern der Massekörper in der ersten Position liegt, oder ein zweiter Signalzustand, sofern der Massekörper in der zweiten Position liegt, vorliegen. Durch ein Ermitteln des vorliegenden Signalzustandes der Sig- naleinheit kann somit die vorliegende Position des Massekör¬ pers ermittelt werden. Folglich kann über den vorliegenden Signalzustand ermittelt werden, ob eine Überschreitung der ersten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors stattgefunden hat oder nicht. The mass body can thus, depending on whether or not a state change has occurred not have a difference ¬ Liche position, namely the first position or the second position. Characterized in that a part of the mass body and a part of the body together form the signal unit, the signal unit is in the first position before a different signal state than in the second position. It can thus be a first signal state, if the mass body is in the first position, or a second signal state, if the mass body is in the second position, present. By determining the present state of the signal Sig- naleinheit thus the present position of the Massekör ¬ pers can be determined. Consequently, it can be determined via the present signal state whether an exceeding of the first acceleration of the micromechanical detector has taken place or not.
Hierbei wird vorzugsweise der Signalzustand durch ein Be¬ trachten einer charakterisierenden Größe zwischen dem Grundkörper und dem Massekörper, wie beispielsweise eine Kapazität oder eine optische Ausgestaltung, ermittelt. Es kann bei- spielsweise durch eine entsprechende Dimensionierung kapazi¬ tiver Strukturen auf dem Massekörper ein positionsabhängiger unterschiedlicher Kapazitätswert zwischen dem Grundkörper und dem Massekörper erzielt werden. Folglich kann durch eine Messung der Kapazität zwischen dem Grundkörper und dem Massekör- per erkannt werden ob ein Zustandswechsel vorliegt oder nicht . Here, the signal state is preferably determined by a Be ¬ seek a variable characterizing between the base body and the mass body, such as a capacitance or an optical configuration. It can be achieved accession example by appropriate dimensioning capaci tive ¬ structures on the mass body, a position-dependent different capacitance value between the base body and the mass body. Consequently, by measuring the capacitance between the main body and the mass body, it can be detected whether there is a state change or not.
Der Vorteil hierbei besteht darin, dass die Detektion auftre¬ tender Beschleunigungen ohne zusätzliche Energiezufuhr andau- ernd erfolgt. Durch das Einrastmittel wird der Zustandswech¬ sel mechanisch „gesteuert". Welcher Zustand vorliegt, wird letztendlich durch das Ermitteln des vorliegenden Signalzustandes der Signaleinheit detektiert. Eine interne Energie- quelle zur Detektion auftretender Beschleunigungen sowie zur Ermittlung der vorliegenden Position ist nicht erforderlich. Des Weiteren werden durch das Ausnutzen des mikromechanischen Detektors geringe Materialkosten erzielt. Zudem kann durch das Verwenden des mikromechanischen Detektors und die daraus resultierende Baugröße ein extrem platzsparender Detektor zur Detektion auftretender Beschleunigungen angeboten werden. Derartige Beschleunigungsdetektoren können folglich in Geräte eingebaut werden, welche einen begrenzten Platz für ihre Ein- bauelemente aufweisen. The advantage here is that the detection of auftre ¬ tender accelerations takes place without additional energy supply continuously. By latching the state Wech ¬ sel is "steered" mechanically. Which state is present, is detected ultimately by determining the present signal state of the signal unit. An internal energy Source for detecting occurring accelerations and for determining the present position is not required. Furthermore, by exploiting the micromechanical detector low material costs are achieved. In addition, by using the micromechanical detector and the resulting size an extremely space-saving detector for detecting occurring accelerations can be offered. Such acceleration detectors can consequently be installed in devices which have a limited space for their components.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei Überschreitung einer gegenüber der ersten Beschleunigung größeren zweiten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors der Massekörper dazu ausgebildet, in Bezug auf den Grund¬ körper einen zweiten Zustandswechsel in eine dritte Posi¬ tion, welche von der ersten und zweiten Position unterschiedlich ist, durchzuführen, In an advantageous embodiment of the invention when exceeding a compared with the first acceleration larger second acceleration of the micromechanical detector of the mass body is adapted in relation to the basic ¬ body a second state change in a third Posi ¬ tion, which is different from the first and second positions is to perform,
die Signaleinheit dazu ausgebildet, in der dritten Posi¬ tion einen von dem ersten und dem zweiten Signalzustand unterschiedlichen dritten Signalzustand einzunehmen, und das Einrastmittel dazu ausgebildet, den Massekörper bei dem zweiten Zustandswechsel in der dritten Position zu halten, so dass der erste und zweite Zustand nicht einge¬ nommen werden kann. formed the signal unit to assume in the third Posi ¬ tion a different one of the first and second signal states third signal state, and formed the latching means to hold the mass body in the second state change in the third position, so that the first and second state can not be accepted ¬.
Auf diese Weise können durch den mikromechanischen Detektor unterschiedliche und somit mehrere Überschreitungen von Be¬ schleunigungen detektiert werden. Die Beschleunigung, die den ersten Zustandswechsel herbeiführt, ist hierbei niedriger als die Beschleunigung, die den zweiten Zustandswechsel herbei¬ führt. Liegt für den in der ersten Position liegenden Massekörper nun eine Überschreitung der ersten Beschleunigung vor, so führt dies zu dem ersten Zustandswechsel. Mittels der Sig- naleinheit kann die Position des Massekörpers ermittelt wer¬ den. Es wird erkannt, dass der Massekörper in der zweiten Position liegt und folglich eine Überschreitung der ersten Beschleunigung stattgefunden hat. Liegt dagegen eine Über- schreitung der zweiten Beschleunigung vor, so nimmt der Massekörper eine dritte Position ein. Die Signaleinheit würde ermitteln, dass der Massekörper die dritte Position eingenommen hat und es folglich zu einer Überschreitung der zweiten Beschleunigung kam. Ferner ist es denkbar, dass deren Massekörper weitere beschleunigungsabhängige Positionen einnehmen kann und der mikromechanische Detektor auf diese Weise mehre¬ re unterschiedliche Überschreitungen von Beschleunigungen de- tektieren kann. In this way, the micromechanical detector can detect different and therefore multiple excesses of accelerations . The acceleration that brings about the first state change in this case is lower than the acceleration ¬ performs the second state change brought about. If there is now an exceeding of the first acceleration for the mass body lying in the first position, this leads to the first state change. By means of Sig- naleinheit the position of the mass body can be determined who ¬. It will be appreciated that the mass body is in the second position and, as a result, the first acceleration has been exceeded. If, on the other hand, there is an over- When the second acceleration occurs, the mass body assumes a third position. The signal unit would determine that the mass body has assumed the third position and consequently exceeded the second acceleration. It is also conceivable that the mass body can take more acceleration-dependent positions and the micromechanical detector can tektieren several ¬ re different violations of accelerations decentralized in this way.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Massekörper und der Grundkörper einstückig ausgebildet . Hierdurch wird eine vereinfachte Herstellung des mikromecha¬ nischen Detektors ermöglicht. Mikromechanische Strukturen lassen sich in hohen Stückzahlen sehr kostengünstig fertigen und ermöglichen trotz ihrer Baugröße sowohl die Realisierung der Sensorik als auch strukturelle Gestaltungsmöglichkeiten, insbesondere für nichtreversible Einrastmechanismen, welche elektrisch oder optisch ausgelesen werden können. Der Vorteil eines derartigen mikromechanischen Detektors ist, dass dieser nahezu keine elektrische Energie benötigt, da die Detektion der Beschleunigung und das Einrasten bzw. Speichern des Zu- Standes rein mechanisch erfolgt. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter langer wartungsfreier Betrieb ermöglicht. In a further advantageous embodiment of the invention, the mass body and the base body are integrally formed. This enables a simplified production of the micromechanical ¬ African detector. Micromechanical structures can be manufactured very cost-effectively in large numbers and, despite their size, enable both the realization of the sensor system and structural design possibilities, in particular for non-reversible latching mechanisms, which can be read out electrically or optically. The advantage of such a micromechanical detector is that it requires almost no electrical energy, since the detection of the acceleration and the latching or storing of the state takes place purely mechanically. In this way, an advantageous long maintenance-free operation is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der mikromechanische Detektor ferner eine mikromechani- sehe Feder auf, welche mit dem einen Ende an dem Grundkörper und mit dem anderen Ende an dem Massekörper befestigt ist, so dass der Massekörper von dem Grundkörper über die Feder führbar ist. Durch die Federkraft der Feder kann die durch die Beschleunigung hervorgerufene Zustandswechselkraft gedämpft werden. Es kann somit ein Überschreiten einer unerwünschten Beschleunigung detektiert werden, welche alleine durch die Energie der unerwünschten Beschleunigung ein Überwinden des Einrastmittels herbeiführen würde. Dank der unterstützenden Feder kann folglich eine größere unerwünschte Beschleunigung detektiert werden . In a further advantageous embodiment of the invention, the micromechanical detector further comprises a micromechanical spring, which is fastened at one end to the main body and at the other end to the mass body, so that the mass body can be guided by the main body via the spring , Due to the spring force of the spring caused by the acceleration state change force can be attenuated. It can thus be detected that an unwanted acceleration is exceeded, which is caused solely by the energy of the unwanted acceleration would bring about overcoming the latching means. Thanks to the supporting spring, therefore, a larger unwanted acceleration can be detected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Einrastmittel durch eine Rastnase des Grundkörpers und einen entsprechenden Rastnasengegenspieler des Massekörpers ausgebildet. In a further advantageous embodiment of the invention, the latching means is formed by a latching lug of the base body and a corresponding locking lug counterpart of the mass body.
Auf diese Weise kann nach einem Zustandswechsel sicherge¬ stellt werden, dass der erste Zustand nicht mehr eingenommen wird. Ferner kann vorzugsweise durch die Positionierung der Signaleinheit an die Stelle des Einrastmittels die jeweilige Position des Massekörpers ermittelt werden. Der Massekörper weist in einer ersten Position einen anderen Rastnasengegenspieler gegenüber der Rastnase des Grundkörpers auf, als in einer zweiten Position. Vergleicht nun die Signaleinheit je¬ weils einen Zustand zwischen der Rastnase und dem Rastnasen- gegenspieler, so kann bei einer unterschiedlichen Ausgestaltung jeweils eines Teils der Signaleinheit des Rastnasenge¬ genspielers ein unterschiedliches Signal hinsichtlich der un¬ terschiedlichen Positionen des Massekörpers gegenüber dem Grundkörper über die Signaleinheit ermittelt werden. Weist beispielsweise der Rastnasengegenspieler jeweils unterschied¬ liche kapazitive Strukturen auf, so werden bei einer Messung der Kapazität zwischen der Rastnase und dem Rastnasengegenspieler unterschiedliche Kapazitäten gemessen und es kann somit ein Rückschluss auf die jeweilige Position des Massekör- pers gezogen werden. Anhand der vorliegenden Positionsdaten des Massekörpers kann wiederum ein Rückschluss auf die über¬ schrittene Beschleunigung erfolgen. In this way sicherge ¬ represents may be after a state change that the first condition is no longer taken. Furthermore, the position of the mass body can preferably be determined by positioning the signal unit at the location of the latching means. The mass body has in a first position another latching nose opponent against the latching lug of the base body, as in a second position. Now the signal unit compares each ¬ weils a state between the detent and the Rastnasen- opponent, so at a different configuration of each part of the signal unit of the Rastnasenge ¬ genspielers, a different signal with respect to the un ¬ terschiedlichen positions of the mass body relative to the base body via the signal unit be determined. Includes, for example, the detent opponent each differed ¬ Liche capacitive structures, so different capacities are measured at a measurement of the capacitance between the latching lug and the latching lug opponent and can thus draw conclusions about the respective position of Massekör- pers be drawn. Based on the present position data of the mass body again a conclusion on the paced over ¬ acceleration can occur.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet eine kapazitive Struktur auf dem Massekörper und dem Grundkörper die Signaleinheit, wobei der Massekörper gegenüber dem Grundkörper in der ersten Position eine erste Kapazität, in der zweiten Position eine von der ersten Kapazität unterschiedliche zweite Kapazität, und sofern vorhanden in der dritten Position eine von der ersten und zweiten Kapazität unterschiedliche dritte Kapazität aufweist. Durch eine Messung der Kapazität zwischen dem Massekörper und dem Grundkörper kann die vorliegende Position des Massekörpers gegenüber dem Grundkörper ermittelt werden. Hierbei erfolgt vorzugsweise eine Messung der Kapazität zwischen der Rastnase und dem Rastnasegegenspieler. Da jeweils an der Stelle des Rastnasengegenspielers der Teil der Signaleinheit des Massekörpers durch eine unterschiedliche kapazitive In a further advantageous embodiment of the invention forms a capacitive structure on the mass body and the base body, the signal unit, wherein the mass body relative to the main body in the first position, a first capacitance, in the second position one of the first capacitance different second capacitance, and if present in the third position has a different from the first and second capacitance third capacity. By measuring the capacitance between the mass body and the main body, the present position of the mass body relative to the main body can be determined. In this case, preferably, a measurement of the capacitance between the locking lug and the latch nose counterpart takes place. Since in each case at the location of the catch nose counterpart of the part of the signal unit of the mass body by a different capacitive
Struktur ausgebildet ist, kann durch die Messung der Kapazität zwischen der Rastnase und dem Rastnasengegenspielers die vorliegende Position des Massekörpers ermittelt werden. Die Überschreitung der Beschleunigung des Massekörpers kann hierdurch bestimmt werden. Structure is formed, the present position of the mass body can be determined by measuring the capacitance between the locking lug and the latch nose counterpart. Exceeding the acceleration of the mass body can be determined by this.
Erfolgt zudem eine Signalausgabe des Signalzustandes des mik¬ romechanischen Detektors beispielsweise mittels eines Trans- ponders, so kann anhand der unterschiedlichen Kapazität zwischen dem Grundkörper und dem Massekörper ein Schwingkreis einer Antenne des Transponders derart beeinflusst werden, dass eine Ermittlung der jeweiligen Position und somit eine gegebenenfalls vorliegenden Überschreitung einer Beschleuni- gung über den Schwingkreis ermittelt werden kann. Also carried out a signal output of the signal state of the mik ¬ romechanischen detector for example by means of a transponder, so on the basis of different capacity between the base body and the mass body, an oscillating circuit of an antenna of the transponder can be influenced such that a determination of the respective position and thus an optionally Exceeding an acceleration over the resonant circuit can be determined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die kapazitive Struktur durch eine erste Kammstruktur des Massekörpers und eine zweite Kammstruktur des Grundkörpers ausgebildet. In a further advantageous embodiment of the invention, the capacitive structure is formed by a first comb structure of the mass body and a second comb structure of the base body.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Massekörper derart ange¬ ordnet ist, dass die erste Kammstruktur in der ersten Positi¬ on in die zweite Kammstruktur ragt und in der zweiten Positi- on weniger in die zweite Kammstruktur ragt. Auf diese Weise kann auf kleinstem Raum ein großer Kapazitätsunterschied zwischen der ersten Kammstruktur und der zweiten Kammstruktur hinsichtlich der ersten und zweiten Position der ersten Kamm- struktur erzielt werden. Eine Ermittlung der Position des Massekörpers durch eine Messung des Kapazitätsunterschieds kann mit den Kammstrukturen verbessert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der mikromechanische Detektor einen Dehnungsmess¬ streifen, welcher zwischen dem Massekörper und dem Grundkörper angeordnet ist, wobei die Signaleinheit den Dehnungsmess¬ streifen umfasst, wobei der Massekörper gegenüber dem Grund- körper in der ersten Position eine erste Form des Dehnungsmessstreifens aufweist, in der zweiten Position eine von der ersten erste Form unterschiedliche zweite Form des Dehnungs¬ messstreifens aufweist, und sofern vorhanden in der dritten Position eine von der ersten und zweiten Form unterschiedli- che dritte Form des Dehnungsmessstreifens aufweist. In this case it is advantageous when the mass body is such ¬ be arranged that the first ridge structure rises in the first positi ¬ on in the second comb structure and less protruding into the second positive on in the second comb structure. In this way, a large difference in capacitance between the first comb structure and the second comb structure with respect to the first and second position of the first comb structure can be achieved in the smallest space. structure. A determination of the position of the mass body by measuring the capacitance difference can be improved with the comb structures. In a further advantageous embodiment of the invention, the micromechanical detector comprises strip a strain gauge ¬ which is arranged between the mass body and the base body, wherein the signal unit includes strip ¬ the strain gauge, wherein said mass body relative to the base body in the first position a first mold of the strain gauge, in the second position has a different from the first first shape second form of the strain ¬ measuring strip, and if present in the third position has a different from the first and second form third third form of the strain gauge.
Der Dehnungsmessstreifen weist somit in Abhängigkeit der Position des Massekörpers gegenüber dem Grundkörper und somit in Abhängigkeit seiner Form einen unterschiedlichen ohmschen Widerstand auf. Anhand einer Messung des ohmschen Widerstands des Dehnungsmessstreifens kann letztendlich die jeweilige Po¬ sition des Massekörpers ermittelt werden. Der Dehnungsmess¬ streifen befindet sich hierbei vorzugsweise teilweise in dem Massekörper und dem Grundkörper. The strain gauge thus has a different ohmic resistance depending on the position of the mass body relative to the base body and thus depending on its shape. From a measurement of the ohmic resistance of the strain gage the respective Po ¬ sition of the mass body can ultimately be determined. The strain gauge ¬ strip is hereby preferably partially in the mass body and the body.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet eine optische Anzeige, welche durch einen Bereich des Massekörpers und des Grundkörpers ausgebildet ist, die Sig¬ naleinheit, wobei der Massekörper derart angeordnet ist, dass in der ersten Position ein erstes optisches Muster und in der zweiten Position ein von dem ersten Muster unterschiedliches zweites optisches Muster vorliegt, so dass anhand einer Be¬ trachtung des optischen Musters die jeweilige Position des Massekörpers ermittelbar ist. In a further advantageous embodiment of the invention forms an optical display, which is formed by a portion of the mass body and the base body, the Sig ¬ naleinheit, wherein the mass body is arranged such that in the first position, a first optical pattern and in the second position a different from the first pattern second optical pattern is present, so that based on a Be ¬ observation of the optical pattern, the respective position of the mass body can be determined.
Im nicht eingerasteten Zustand des Massekörpers ergibt sich somit ein anderes optisches Muster als wenn der Massekörper durch eine aufgetretene Überschreitung einer Beschleunigung eingerastet ist. Ein derartiges Muster kann beispielsweise durch eine im ersten Zustand ineinandergreifende Signalein¬ heit gebildet werden. Liegt ein zweiter Zustand vor, so wird durch die räumliche Positionsänderung des Massekörpers gegen- über dem Grundkörper ein zweites optisches Muster hervorgeru¬ fen, welches eine Zustandsänderung signalisiert. Dieses Mus¬ ter kann beispielsweise mit einer LED als optische Anregung und mittels einer Photodiode als Empfänger von einer externen Einrichtung optisch ausgelesen werden. In the unlocked state of the mass body thus results in a different optical pattern than if the mass body by a transgression exceeded an acceleration is engaged. Such a pattern can be formed for example by an interlocking in the first state signal input ¬ unit. Is a second state prior, it is counter to the basic body a second optical pattern hervorgeru ¬ fen by the spatial position change of the mass body, which signals a change of state. This pattern can be optically read out, for example, with an LED as an optical excitation and by means of a photodiode as a receiver from an external device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der mikromechanische Detektor ferner eine RFID-Schal¬ tung, welche dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Signalzu¬ stand zu detektieren. In a further advantageous embodiment of the invention, the micromechanical detector further comprises an RFID scarf ¬ tion, which is adapted to detect the respective Signalzu ¬ stood.
Durch eine derartige RFID-Schaltung kann ein berührungsloses Auslesen des jeweiligen Zustandes ermöglicht werden. By such an RFID circuit, a contactless reading of the respective state can be made possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die RFID- Schaltung dazu ausgebildet, den jeweiligen Signalzustand über ihren Schwingkreis auzugeben. In a further advantageous embodiment, the RFID circuit is designed to output the respective signal state via its resonant circuit.
Wird eine Zustandsänderung durch eine Kapazitätsänderung de- tektiert, so kann durch eine Koppelung des Schwingkreises mit der Signaleinheit und somit der jeweils vorliegenden Kapazi¬ tät die vorliegende Position des Massekörpers ausgegeben wer¬ den. Anhand der vorliegenden Position kann letztendlich erkannt werden ob eine Überschreitung der Beschleunigung des mikromechanischen Detektors stattgefunden hat. If a state change tektiert de- by a change in capacitance, the present position of the mass body can be output by a coupling of the resonant circuit with the signal unit, and hence the respective present capaci ty ¬ ¬ the. On the basis of the present position, it can finally be recognized whether an exceeding of the acceleration of the micromechanical detector has taken place.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der mikromechanische Detektor ferner eine Auslese¬ schaltung, welche dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Sig¬ nalzustand auszugeben. In a further advantageous embodiment of the invention, the micromechanical detector further comprises a readout ¬ circuit, which is adapted to output the respective Sig ¬ nalzustand.
Mit Hilfe dieser Ausleseschaltung kann erkannt werden, ob eine Überschreitung der Beschleunigung des mikromechanischen Detektors stattgefunden hat. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der mikromechanische Detektor ein Lösemittel auf, wel¬ ches dazu ausgebildet ist, das Einrastmittel zu lösen, so dass der Massekörper die erste Position wieder einnehmen kann . With the help of this readout circuit can be detected whether an exceeding of the acceleration of the micromechanical detector has taken place. In a further advantageous embodiment of the invention, the micromechanical detector has a solvent, wel ¬ Ches is adapted to release the latching means, so that the mass body can take the first position again.
Mit Hilfe des Lösemittels kann der Massekörper die erste Po¬ sition wieder einnehmen und ein erneutes Detektieren des mikromechanischen Detektors hinsichtlich auftretender Beschleu- nigungen kann erfolgen. Auf diese Weise kann der mikromechanische Detektor wieder verwendet werden. With the help of the solvent, the mass body can take the first Po ¬ sition again and fixing certificates re-detecting the micromechanical detector with regard to occurring accelera- done. In this way, the micromechanical detector can be reused.
Der beschleunigungsabhängige erste und sofern vorhanden zwei¬ te Zustandswechsel des mikromechanischen Detektors kann neben der Materialwahl insbesondere anhand des Gewichts des Masse¬ körpers, der Dimensionierung des Einrastmittels und/oder so¬ fern vorhanden der Federkonstante der Feder eingestellt werden. Insbesondere mit diesen Größen kann bei dem mikromecha¬ nischen Detektor eingestellt werden, bei welcher Beschleuni- gung eine Zustandsänderung herbeigeführt werden soll. The acceleration-dependent first and if present two ¬ te change of state of the micromechanical detector can be adjusted in addition to the choice of material, in particular based on the weight of the mass ¬ body, the dimensioning of the latching means and / or so ¬ remotely available to the spring constant of the spring. In particular, with these sizes can be adjusted at the ¬ micromechanical African detector at which acceleration a state change to be brought about.
Im Folgenden werden die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: In the following, the invention and embodiments of the invention of the embodiments illustrated in the figures will be described and explained in more detail. Show it:
FIG 1 einen schematischen Aufbau eines ersten mikromechanischen Detekt 1 shows a schematic structure of a first micromechanical detector
FIG 2 einen schematischen Aufbau eines zweiten mikrome- chanischen Detekt 2 shows a schematic structure of a second micromechanical detector
FIG 3 einen schematischen Aufbau eines dritten mikromechanischen Detektors, 3 shows a schematic structure of a third micromechanical detector,
FIG 4 einen schematischen Aufbau eines vierten mikromechanischen Detektors. FIG 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines ersten mikrome¬ chanischen Detektors 1. Dieser mikromechanische Detektor 1 kann beispielsweise aus Silizium oder Kunststoff gefertigt sein. Der mikromechanische Detektor 1 weist hierbei einen mikromechanischen Massekörper 3 und einen mikromechanischen Grundkörper 2 auf. Der mikromechanische Massekörper 3 ist innerhalb des mikromechanischen Grundkörpers 2 beweglich gela¬ gert. Der Massekörper 3 ist an seinem spitz zulaufenden Ende mit dem Grundkörper 2 fest verbunden. Über ein Einrastmittel 5 wird der Massekörper 3 gegenüber dem Grundkörper 2 in einer vorbestimmten Position gehalten. Das Einrastmittel 5 besteht hierbei aus einer Rastnase 7 des Grundkörpers 2 und einem Rastnasengegenspieler 8 des Massekörpers 3. Der Rastnasenge¬ genspieler 8 wird durch eine Mulde ausgebildet. Hierbei ist ersichtlich, dass der Massekörper 3 fünf Rastnasengegenspieler 8 und somit fünf unterschiedliche Positionen einnehmen kann. Die Rastnase 7 befindet sich in der FIG 1 in der ersten Position des Massekörpers 3 und ist einer ersten kapazitiven Struktur 9 des ersten Rastnasengegenspielers 8 gegenüber an- geordnet. Das Einrastmittel 5 ist derart ausgebildet, dass der Massekörper 3 eine Positionsänderung in eine Richtung, nämlich der Bewegungsrichtung 18 des Massekörpers durchführen kann. Liegt eine Überschreitung einer ersten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 vor, so bewegt sich der Massekörper 3 durch die auftretenden Beschleunigungskräfte in die Richtung der Bewegungsrichtung 18. Die Rastnase 7 rutscht somit in den nächsten Rastnasengegenspieler 8. Kommt es nun erneut zu einer Überschreitung einer zweiten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 so bewegt sich der Masse- körper erneut in Richtung der Bewegungsrichtung 18 und die Rastnase 7 rutscht in den nächsten Rastnasengegenspieler 8. Der Massekörper 3 kann somit unterschiedliche Positionen einnehmen, welche in Abhängigkeit vorliegende Überschreitungen von Beschleunigungen des mikromechanischen Detektors 1 her- vorgerufen werden. Anhand der jeweiligen Position des Massekörpers 3 kann somit detektiert werden, welche Überschreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 vorlag. Hierbei ist das Einrastmittel 5 derart dimensioniert, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Beschleunigung ein spezifischer Zustandswechsel erfolgt. Bei einem ersten Zustands- wechsel "springt" die Rastnase 7 in den nächsten Rastnasenge¬ genspieler 8. Bei einem erneuten zweiten Zustandswechsel "springt" diese wiederum in den nächsten links gelegenen4 shows a schematic structure of a fourth micromechanical detector. 1 shows a schematic structure of a first mikrome ¬ chanical detector 1. This micromechanical detector 1 may be made, for example, silicon or plastic. The micromechanical detector 1 in this case has a micromechanical mass body 3 and a micromechanical main body 2. The micromechanical mass body 3 is movable gela ¬ siege within the micromechanical base body 2. The mass body 3 is fixedly connected at its tapered end to the base body 2. About a latching means 5 of the mass body 3 is held relative to the base body 2 in a predetermined position. The latching means 5 in this case consists of a locking nose 7 of the base body 2 and a latching lug 8 opponent of the mass body 3. The Rastnasenge ¬ genspieler 8 is formed by a trough. It can be seen that the mass body 3 five latch nose counter 8 and thus can take five different positions. The latching lug 7 is located in FIG. 1 in the first position of the mass body 3 and is arranged opposite a first capacitive structure 9 of the first latching lug counterpart 8. The latching means 5 is designed such that the mass body 3 can perform a change in position in one direction, namely the direction of movement 18 of the mass body. If there is an exceeding of a first acceleration of the micromechanical detector 1, then the mass body 3 moves in the direction of the direction of movement 18 due to the occurring acceleration forces. The locking lug 7 thus slips into the next locking lug counterpart 8. If a second acceleration is then exceeded again of the micromechanical detector 1, the mass body thus moves again in the direction of the direction of movement 18 and the latching lug 7 slips into the next latching nose counterpart 8. The mass body 3 can thus assume different positions which depend on exceeding of accelerations of the micromechanical detector 1. be called. Based on the respective position of the mass body 3 can thus be detected, which exceeded an acceleration of the micromechanical detector 1 was present. Here, the latching means 5 is dimensioned such that a specific state change takes place as a function of the respective acceleration. In a first state change will "jump" the catch 7 in the next Rastnasenge ¬ genspieler 8. During another second state change "jumps" in turn the next left-most
Rastnasengegenspieler 8. Es können somit vier Zustandswechsel durch den abgebildeten mikromechanischen Detektor 1 ermöglicht werden. Durch einen Zustandswechsel wird eine Über¬ schreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detek- tors 1 detektiert. Hierbei sind die einzelnen Rastnasengegen¬ spieler derart ausgebildet, dass der erste Zustandswechsel bei einer geringeren Überschreitung einer Beschleunigung stattfindet, als der zweite Zustandswechsel. Der dritte Zu¬ standswechsel ist derart ausgebildet, dass die erforderliche Überschreitung der Beschleunigung größer ist als bei dem zweiten Zustandswechsel. Der vierte Zustandswechsel ist wie¬ derum derart ausgebildet, dass er eine größere Beschleunigung des mikromechanischen Detektors erfordert als der dritte Zu¬ standswechsel. Somit können vier unterschiedliche Überschrei- tungen von Beschleunigungen detektiert werden. Durch die Dimensionierung des Rastnasengegenspielers 8 sowie durch das Gewicht des Massekörpers 3 und der Dimensionierung der Rast¬ nase 7 kann die benötigte Beschleunigung vorgegeben werden, ab welcher eine Überschreitung vorliegt und es zu einen Zu- Standswechsel kommt. Locking nose opponent 8. It can thus four state changes are made possible by the micromechanical detector 1 shown. By a change of state over a ¬ underrange an acceleration of the micromechanical Detek- gate 1 is detected. In this case, the individual locking lugs counter ¬ players are designed such that the first state change takes place at a lower exceeding an acceleration, as the second state change. The third to stand ¬ exchange is designed so that the required excess of the acceleration is larger than in the second state change. The fourth change of state is as ¬ derum designed such that it requires a greater acceleration of the micromechanical detector than the third to stand ¬ alternately. Thus, four different overshoots of accelerations can be detected. By dimensioning the locking lug counterpart 8 and by the weight of the mass body 3 and the dimensioning of the detent ¬ nose 7, the required acceleration can be specified, from which there is an overrun and there is a Zu- Standswechsel.
Damit ein jeweiliger vorliegender Zustand ausgelesen werden kann, weist der mikromechanische Detektor 1 eine Signaleinheit 4 auf. Diese Signaleinheit 4 ist derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit der vorliegenden Position des Massekörpers 3 ein unterschiedlicher Signalzustand vorliegt. Die je¬ weiligen Rastnasengegenspieler 8 bilden die Einrastpunkte für die Rastnase 7. Der bewegliche Massekörper 3 ist in die Bewe¬ gungsrichtung 18 beweglich. In die entgegengesetzte Richtung ist jedoch durch die Ausgestaltung der Rastnase 7 und des jeweiligen Rastnasengegenspielers 8 keine Bewegung möglicht. Auf dem Massekörper 3 befinden sich kapazitive Strukturen (z.B. Leiterbahnen) . Ferner weist der Massekörper 3 eine RFID-Schaltung 16 auf. Diese RFID-Schaltung 16 ist über eine Leiterbahn mit den jeweiligen Rastnasengegenspielern 8 verbunden, wobei die jeweiligen Rastnasengegenspieler 8 eine unterschiedliche kapazitive Struktur aufweisen. Ferner ist die RFID-Schaltung 16 mit der Rastnase 7 des Grundkörpers 2 ver¬ bunden. Durch eine Analyse der Kapazität zwischen der Rastna¬ se 7 und dem Rastnasengegenspieler 8 kann durch die unterschiedlichen kapazitiven Strukturen des Rastnasengegenspielers 8 und somit unterschiedlichen Kapazitäten zwischen der Rastnase 7 und den jeweiligen Rastnasengegenspieler 8 nun die vorliegende Position des Massekörpers 3 ermittelt werden. Die erste kapazitive Struktur 9 ist somit anders dimensio¬ niert, als eine zweite kapazitive Struktur 10. Eine dritte kapazitive Struktur 11 ist wiederum anders dimensioniert, als die erste und zweite kapazitive Struktur 9,10, usw. Die Sig¬ naleinheit 4 wird somit durch die kapazitive Struktur auf der Rastnase 7 sowie auf den jeweiligen Rastnasengegenspielern 8 ausgebildet. Die RFID-Schaltung 16 kann durch eine Analyse der vorliegenden Kapazität zwischen der Rastnase 7 und den jeweiligen Rastnasengegenspielern 8 die vorliegende Position des Massekörpers 3 ermitteln. Da die Position des Massekörpers 3 in Abhängigkeit auftretender Überschreitungen einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 steht, kann mithilfe der Signaleinheit 4 ermittelt werden, ob eine Über- schreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 stattgefunden hat, und wenn ja, welche Überschreitung stattgefunden hat. Durch den Einsatz der RFID-Technologie kann ein einfaches Auslesen des jeweiligen Zustandes des mikromechanischen Detektors 1 bzw. der jeweiligen Position des Massekörpers 3 erfolgen. Die RFID-Schaltung 16, welche direkt in die mikromechanische Struktur integriert ist, wertet die Kapazität zwischen der Rastnase 7 und den Rastnasengegenspie¬ lern 8 über die Leiterbahn 17 beispielsweise über einen So that a respective existing state can be read out, the micromechanical detector 1 has a signal unit 4. This signal unit 4 is designed such that a different signal state exists depending on the present position of the mass body 3. The per ¬ weiligen latching lug opponent 8 form the locking points of the locking lug 7. The movable mass body 3 is movable in the direction BEWE ¬ supply 18th In the opposite direction, however, no movement is possible by the design of the locking lug 7 and the respective latch nose counterpart 8. On the mass body 3 are capacitive structures (eg tracks). Furthermore, the mass body 3 has a RFID circuit 16 on. This RFID circuit 16 is connected via a conductor track with the respective latch nose counterpart 8, wherein the respective latch nose counter 8 have a different capacitive structure. Furthermore, the RFID circuit 16 with the locking lug 7 of the main body 2 ver ¬ connected. By analyzing the capacitance between the Rastna ¬ se 7 and the latch nose counterpart 8 can now be determined by the different capacitive structures of the latching nose counterpart 8 and thus different capacities between the locking lug 7 and the respective latch nose opponent 8, the present position of the mass body. The first capacitive structure 9 is thus different dimensio ¬ defined as a second capacitive structure 10. A third capacitive structure 11 in turn is dimensioned differently than the first and second capacitive structure 9,10, etc. The Sig ¬ naleinheit 4 is thus formed by the capacitive structure formed on the latching lug 7 and on the respective latch nose counter 8. The RFID circuit 16 can determine the present position of the mass body 3 by an analysis of the available capacitance between the detent 7 and the respective latch nose counter 8. Since the position of the mass body 3 is dependent on exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1, it can be determined with the aid of the signal unit 4 whether an acceleration of the micromechanical detector 1 has been exceeded, and if so, what excess has occurred. By using the RFID technology, a simple readout of the respective state of the micromechanical detector 1 or the respective position of the mass body 3 can take place. The RFID circuit 16, which is integrated directly into the micromechanical structure, evaluates the capacitance between the latching lug 7 and the latching lug counterspe ¬ learning 8 via the conductor 17, for example via a
Schwingkreis aus, so dass anhand des vorliegenden Schwing- kreises eine Überschreitung des mikromechanischen Detektors 1 detektierbar ist. Die RFID-Schaltung 16 kann ebenso extern angeschlossen werden. Ferner ist es denkbar, dass anstelle der RFID-Schaltung 16 die Zustandsbestimmung mittels eines direkten Anschlusses der Signaleinheit 4 an eine Auslese¬ schaltung mit Anzeigemöglichkeit erfolgt. Resonant circuit, so that on the basis of the present resonant circuit, an exceeding of the micromechanical detector 1 can be detected. The RFID circuit 16 can also be connected externally. Furthermore, it is conceivable that instead of the RFID circuit 16, the state determination by means of a direct connection of the signal unit 4 to a readout ¬ circuit with display option.
Der Vorteil eines derartigen mikromechanischen Detektors 1 besteht darin, dass sich mikromechanische Strukturen in hohen Stückzahlen kostengünstig fertigen lassen und sowohl die Realisierung der Sensorik für Grenzbeschleunigungen (bis in den 1.00 Og-Bereich) als auch strukturelle Gestaltungsmöglichkei¬ ten, insbesondere für nicht reversible Einrastmechanismen, welche in diesem Fall elektrisch aber auch optisch ausgelesen werden können gegeben sind. Für die Detektion wird keine elektrische Energie benötigt, da die Detektion der Beschleu¬ nigung und das Einrasten bzw. Speichern des Zustands rein mechanisch erfolgt. Da somit für den Betrieb keine zusätzliche Energiezufuhr notwendig ist, ist ein langer wartungsfreier Betrieb möglich. The advantage of such a micromechanical detector 1 is that micromechanical structures can be produced inexpensively in large quantities and both the realization of the sensors for limit accelerations (up to the 1.00 Og range) and structural Gestaltungsmöglichkei ¬ th, especially for non-reversible latching mechanisms, which are given in this case electrically but also optically read are given. For the detection of no electrical energy is required since the detection of the Accelerat ¬ nigung and snapping or store the state is carried out purely mechanically. Since no additional energy supply is necessary for the operation, a long maintenance-free operation is possible.
FIG 2 zeigt einen schematischen Aufbau eines zweiten mikrome¬ chanischen Detektors 1. Dieser mikromechanische Detektor 1 weist im groben denselben Aufbau auf wie der erste mikrome¬ chanische Detektor aus FIG 1. Der zweite mikromechanische De¬ tektor 1 weist einen Grundkörper 2 sowie einen Massekörper 3 auf. Dieser Massekörper 3 ist in die Bewegungsrichtung 18 durch eine Überschreitung einer Beschleunigung des mikrome- chanischen Detektors 1 bewegbar. Das Einrastmittel 5 ist hierbei durch eine Rastnase 7 und einen Rastnasengegenspieler 8 ausgebildet. Der Massekörper 3 weist hierbei fünf Rastna¬ sengegenspieler 8 auf, folglich sind vier Zustandswechsel des Massekörpers 3 möglich. Jeder Zustandswechsel definiert eine Überschreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1. Mit zunehmendem Zustandswechsel wurde der mikrome¬ chanische Detektor 1 einer größeren Beschleunigung ausgesetzt. Es lässt sich folglich anhand der Position der Rastna¬ se 7 gegenüber dem Rastnasengegenspieler 8 die maximale Über- schreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 detektieren. In FIG 1 erfolgt die Detektion über eine Signaleinheit, welche zwischen der Rastnase 7 und dem Rastna¬ sengegenspieler 8 angeordnet ist. In FIG 2 erfolgt dies hin- gegen über einen Dehnungsmessstreifen 14. Die Signaleinheit 4 wird somit durch einen Dehnungsmessstreifen 14 gebildet. Dieser Dehnungsmessstreifen 14 ist am spitz zulaufenden Ende des Massekörpers 3 angeordnet, welcher den Übergang zu dem Grund- körper 2 definiert. Der Dehnungsmessstreifen 14 sitzt somit zum Teil in dem Grundkörper 2 als auch in dem beweglich gelagerten Massekörper 3. Kommt es nun zu einer Zustandsänderung des beweglich gelagerten Massekörpers 3, so kommt es zu einer Veränderung der Form des Dehnungsmessstreifens 14. Je mehr Zustandsänderungen des Massekörpers 3 vorliegen, desto intensiver wird der Dehnungsmessstreifen 14 verformt bzw. gebogen. Der Dehnungsmessstreifen 14, welcher direkt in die mikromechanische Struktur integriert ist, reagiert piezoresistiv hinsichtlich seiner Form. Es ist ebenso denkbar den piezo- elektrischen Effekt eines Dehnungsmessstreifens auszunutzen. Je nach Auslenkung bzw. Position der Rastnase 7 gegenüber den Rastnasengegenspieler 8 ergibt sich für den Dehnungsmessstreifen 14 eine andere Differenz im Widerstand des Dehnungs¬ messstreifens 14. Über Leiterbahnen 17 kann z.B. eine RFID- Schaltung 16 diese Differenz kontaktlos auslesbar bereitstel¬ len. Da die Position des Massekörpers 3 in Abhängigkeit von Überschreitungen einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 vorliegt und ebenso der Dehnungsmessstreifen 14 in Abhängigkeit der Position des Massekörpers 3 ein unter- schiedliches Signal vorliegt bzw. ausgibt, kann über den Deh¬ nungsmessstreifen 14 die maximale Überschreibung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 detektiert werden . FIG 3 zeigt einen schematischen Aufbau eines dritten mikrome¬ chanischen Detektors 1. Der dritte mikromechanische Detektor 1 weist hierbei einen Grundkörper 2 sowie einen beweglich gelagerten Massekörper 3 auf. Der Massekörper 3 ist hierbei über eine Feder 6 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Der Masse- körper 3 ist bei einer Überschreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 in Richtung der Bewegungsrichtung 18 bewegbar. Die Feder 6 übt ebenso eine Kraft in Richtung der Bewegungsrichtung 18 auf dem Massekörper 3 aus. Ein Einrastmittel 5 hält in einem Anfangszustand den Masse¬ körper 3 in seiner abgebildeten Position. Das Einrastmittel 5 ist hierbei durch eine Rastnase 7 des Grundkörpers und einen Rastnasengegenspieler 8 des Massekörpers 3 ausgebildet. Kommt es nun zu einer Überschreitung einer Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1, so wird der Massekörper 3 in die Bewegungsrichtung 18 über das Einrastmittel 5 bewegt. Das Einrastmittel 5 hält nun den beweglichen Massekörper 3 in einer zweiten Position, so dass er die erste Position nicht mehr einnehmen kann. Die erste Position stellt hierbei die abgebildete Position dar. Liegt hingegen keine Überschreitung der Beschleunigung des mikromechanischen Detektors 1 vor, so verhindert das Einrastmittel 5 eine Positionsänderung des Massekörpers 3. Durch eine Überschreitung einer Beschleuni- gung des mikromechanischen Detektors 1 kann somit ein Zu- standswechsel von einer ersten Position in eine zweite Posi¬ tion des Massekörpers 3 herbeigeführt werden. Eine Signalein¬ heit 4 ist hierbei derart ausgebildet, dass in der ersten Po¬ sition ein anderer Signalzustand vorliegt wie in der zweiten Position des Massekörpers 3. Die Signaleinheit 4 ist durch eine erste Kammstruktur 12 des Massekörpers 3 und eine zweite Kammstruktur 13 des Grundkörpers 2 ausgebildet. Durch eine Messung einer Kapazität zwischen der ersten Kammstruktur 12 und der zweiten Kammstruktur 13 kann somit die jeweilige Po- sition des Massekörpers 3 detektiert werden. Befindet sich der Massekörper 3 in der zweiten Position, so greift die erste Kammstruktur 12 nicht in die zweite Kammstruktur 13 ein. Es liegt folglich im Vergleich zu dem abgebildeten Zustand (Anfangszustand) eine andere Kapazität zwischen der ersten Kammstruktur 12 und der zweiten Kammstruktur 13 vor. Diese2 shows a schematic structure of a second mikrome ¬ chanical detector 1. This micromechanical detector 1 has roughly the same structure as the first mikrome ¬-mechanical detector of FIG 1. The second micromechanical De ¬ Tektor 1 comprises a base body 2, and a mass body 3 on. This mass body 3 is movable in the direction of movement 18 by exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1. The latching means 5 is in this case formed by a latching lug 7 and a latching lug counterpart 8. The mass body 3 in this case has five Rastna ¬ sengegenspieler 8, thus four state changes of the mass body 3 are possible. Each state defines a change exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1. With an increasing change of state of mikrome ¬ chanical detector 1 a greater acceleration has been suspended. It thus can be based on the position of the Rastna ¬ se 7 relative to the latching lug 8 opponent, the maximum acceleration of the exceeding of a micromechanical detector 1 detecting. In FIG 1, the detection of a signal unit which is arranged between the detent lug 7 and the Rastna ¬ sengegenspieler 8 occurs. In FIG. 2, this takes place. against a strain gauge 14. The signal unit 4 is thus formed by a strain gauge 14. This strain gauge 14 is disposed at the tapered end of the mass body 3, which defines the transition to the base body 2. The strain gauge 14 thus sits partly in the main body 2 and in the movably mounted mass body 3. If there is now a change in state of the movably mounted mass body 3, then there is a change in the shape of the strain gauge 14. The more changes in state of the mass body. 3 be present, the more intense the strain gauge 14 is deformed or bent. The strain gauge 14, which is integrated directly into the micromechanical structure, reacts piezoresistively with respect to its shape. It is also conceivable to exploit the piezoelectric effect of a strain gauge. Depending on the deflection or position of the locking nose 7 with respect to the latching nose opponent 8 is obtained for the strain gauges 14 another difference in resistance of the strain ¬ gauge 14 via conductor tracks 17 may be, for example, an RFID circuit 16 this difference contactless readable ready stel ¬ len. Since the position of the mass body 3 as a function of exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1 and also the strain gauge 14 depending on the position of the mass body 3 a different signal is present or outputs, via the Deh ¬ voltage measuring strip 14, the maximum overwriting a Acceleration of the micromechanical detector 1 can be detected. 3 shows a schematic structure of a third mikrome ¬ chanical detector 1. The third micromechanical detector 1 in this case has a basic body 2, and a movably mounted mass body 3. The mass body 3 is in this case connected via a spring 6 to the base body 2. The mass body 3 is movable in the direction of the movement direction 18 when the acceleration of the micromechanical detector 1 is exceeded. The spring 6 also exerts a force in the direction of the direction of movement 18 on the mass body 3. A latching means 5 holds in an initial state the mass ¬ body 3 in its illustrated position. The latching means 5 is in this case formed by a latching lug 7 of the base body and a latching lug counterpart 8 of the mass body 3. If an acceleration of the micromechanical detector 1 is exceeded, the mass body 3 is moved in the direction of movement 18 via the latching means 5. The latching means 5 now holds the movable mass body 3 in a second position, so that it can no longer occupy the first position. On the other hand, if the acceleration of the micromechanical detector 1 is not exceeded, the latching means 5 prevents a change in the position of the mass body 3. By exceeding an acceleration of the micromechanical detector 1, a state change can thus take place be brought from a first position in a second Posi ¬ tion of the mass body 3. A Signalein ¬ unit 4 is in this case designed such that in the first Po ¬ position a different signal state is present as in the second position of the mass body 3. The signal unit 4 is by a first comb structure 12 of the mass body 3 and a second comb structure 13 of the main body. 2 educated. By measuring a capacitance between the first comb structure 12 and the second comb structure 13, the respective position of the mass body 3 can thus be detected. If the mass body 3 is in the second position, the first comb structure 12 does not engage in the second comb structure 13. There is thus a different capacitance between the first comb structure 12 and the second comb structure 13 as compared with the imaged state (initial state). These
Kapazitätsmessung kann mittels einer RFID-Schaltung 16, welche über eine Leiterbahn 17 mit der ersten Kammstruktur 12 verbunden ist, gemessen werden. Der Rastnasengegenspieler 8 ist hierbei derart ausgebildet, dass er wieder ein Herbeifüh- ren des Anfangszustands ermöglicht. Hierbei muss der Rastna¬ sengegenspieler 8 wieder über die Rastnase 7 gedrückt werden, so dass die erste Kammstruktur 12 wieder in die zweite Kammstruktur 13 ragt. Über das Gewicht des Massekörpers 3 sowie der Feder bzw. der Federkonstante der Feder 18 und der Ausbildung des Einrastmittels 5 kann die Beschleunigung defi¬ niert werden, bei welcher bei einer Überschreitung dieser Beschleunigung ein Zustandswechsel des Massekörpers 3 herbeige- führt wird. Durch den Einsatz der Feder 18 können Beschleunigungen detektiert werden, deren alleinige Beschleunigungs¬ kraft nicht zu einem Überschreiten des Einrastmittels 5 füh¬ ren würde . FIG 4 zeigt einen schematischen Aufbau eines vierten mikrome¬ chanischen Detektors 1. Dieser mikromechanische Detektor 1 weist nahezu denselben Aufbau wie der mikromechanische Detek¬ tor 1 aus FIG 3 auf. Lediglich die Signaleinheit 4 ist hier¬ bei anders ausgebildet. Es erfolgt anstelle einer Übermitt- lung mittels einer RFID-Schaltung eine Zustandsangabe mittels einer optischen Anzeige 15. Das Auslesen des jeweiligen Zu- standes des Massekörpers 3 findet hierbei optisch statt. Im nicht eingerasteten Zustand des Einrastmittels, d.h. in der ersten Position des Massekörpers 3 (abgebildete Darstellung) ergibt sich bei der Signaleinheit 4 ein anderes Muster als wenn ein Zustandswechsel eingetreten ist und der Massekörper 3 die zweite Position eingenommen hat. Das Muster wird bei¬ spielsweise durch von außen sichtbar aufgebrachten Bahnen (z.B. Leiterbahnen) auf den überlappenden Teilen des Masse- körpers 3 und des Grundkörpers 2 gebildet. Liegt eine Zu- standsänderung vor, so erfolgte eine räumliche Änderung des überlappenden Teils des Massekörpers 3 gegenüber den Grund¬ körpers 2. An der Stelle der Signaleinheit 4 und somit an der optischen Anzeige 15 liegt nun ein anderes optisches Muster vor. Durch das unterschiedliche Muster zwischen den jeweili¬ gen Positionen des Massekörpers 2 ergibt sich somit ein ande¬ res Reflektionsmuster bzw. Interferrenzmuster . Die optische Anzeige 15 kann beispielsweise mit einer LED als optische An¬ regung und mittels einer Photodiode als Empfänger von einer externen Einrichtung optisch ausgelesen werden. Capacitance measurement can be measured by means of an RFID circuit 16, which is connected via a conductor track 17 to the first comb structure 12. The latching nose counterpart 8 is in this case designed such that it again makes it possible to bring about the initial state. Here, the Rastna ¬ sengegenspieler 8 must be pressed again on the locking lug 7, so that the first comb structure 12 again projects into the second comb structure 13. About the weight of the mass body 3 as well The spring or the spring constant of the spring 18 and the formation of the latching means 5, the acceleration can be defi ¬ ned, in which when exceeding this acceleration, a state change of the mass body 3 is brought about. Through the use of the spring 18 accelerations can be detected, whose sole acceleration ¬ force would not füh ¬ ren to an exceeding of the latching means. 5 4 shows a schematic structure of a fourth mikrome ¬ chanical detector 1. This micromechanical detector 1 has almost the same structure as the micro-mechanical Detek ¬ tor 1 of FIG 3. Only the signal unit 4 is designed here at ¬ different. Instead of a transmission by means of an RFID circuit, an indication of the state is effected by means of an optical display 15. The read-out of the respective state of the mass body 3 takes place optically. In the unlocked state of the latching means, ie in the first position of the mass body 3 (shown illustration) results in the signal unit 4, a different pattern than when a state change has occurred and the mass body 3 has taken the second position. The pattern is formed at the pitch ¬ by visible externally applied tracks (for example, conductor tracks) on the overlapping parts of the mass body 3 and the base body. 2 If a change of state is present, compared to the basic ¬ body was a spatial variation of the overlapping portion of the mass body 3 2. At the position of the signal unit 4 and thus is now on the optical display 15 another optical pattern before. Due to the different patterns between the jeweili ¬ gen positions of the mass body 2 is thus a ande ¬ res reflection pattern or Interferrenzmuster results. The optical display 15 can be optically read out from an external device, for example, an LED as optical excitation and at ¬ means of a photodiode as a receiver.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikromechanischer Detektor (1) zur Detektion auftretender Beschleunigungen umfassend: 1. Micromechanical detector (1) for detecting occurring accelerations comprising:
- einen mikromechanischen Grundkörper (2), a micromechanical basic body (2),
einen in Bezug auf den Grundkörper (2) beweglich gelagerten mikromechanischen Massekörper (3) , welcher dazu ausgebildet ist, in Bezug auf den Grundkörper (2) bei Überschreitung einer ersten Beschleunigung des mikromechani- sehen Detektors einen ersten Zustandswechsel von einer erste Position in eine zweite Position, welche von der ersten Position unterschiedlich ist, durchzuführen, wobei zumindest ein Teil des Massekörpers (3) und des Grund¬ körpers eine Signaleinheit (4) bilden, welche dazu ausgebil- det ist, in der ersten Position einen ersten Signalzustand und in der zweiten Position einen vom ersten Signalzustand unterschiedlichen zweiten Signalzustand einzunehmen, wobei der Grundkörper (2) Einrastmittel (5) aufweist, welche dazu ausgebildet sind, den Massekörper (3) nach dem ersten Zu- Standswechsel von einem weiteren Zustandswechsel zurück in die erste Position zu hindern. a micromechanical mass body (3) movably mounted with respect to the base body (2), which is designed, with respect to the base body (2), when a first acceleration of the micromechanical detector is exceeded, a first state change from a first position to a second one Position, which is different from the first position to perform, wherein at least a part of the mass body (3) and the basic ¬ body form a signal unit (4) which is designed to det, in the first position, a first signal state and in the second position to assume a second signal state different from the first signal state, wherein the base body (2) latching means (5) which are adapted to prevent the mass body (3) after the first state change from a further state change back to the first position ,
2. Mikromechanischer Detektor (1) nach Anspruch 1, wobei bei Überschreitung einer gegenüber der ersten Beschleunigung grö- ßeren zweiten Beschleunigung des mikromechanischen Detektors der Massekörper (3) dazu ausgebildet ist, in Bezug auf den Grundkörper (2) einen zweiten Zustandswechsel in eine dritte Position, welche von der ersten und zweiten Position unterschiedlich ist, durchzuführen, 2. A micromechanical detector (1) according to claim 1, wherein when exceeding a greater than the first acceleration second acceleration of the micro-mechanical detector of the mass body (3) is formed with respect to the base body (2) a second state change into a third Position which is different from the first and second positions to perform
- die Signaleinheit (4) dazu ausgebildet ist, in der dritten Position einen von dem ersten und dem zweiten Signalzustand unterschiedlichen dritten Signalzustand einzunehmen, und - The signal unit (4) is adapted to take in the third position of a different from the first and the second signal state, the third signal state, and
das Einrastmittel (5) dazu ausgebildet ist, den Massekör- per (3) bei dem zweiten Zustandswechsel in der dritten Po¬ sition zu halten, so dass der erste und zweite Zustand nicht eingenommen werden kann. the latching means (5) is adapted to hold the Massekör- by (3) in the second state change in the third Po ¬ sition, so that the first and second state may not be taken.
3. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massekörper (3) und der Grundkörper (2) einstückig ausgebildet ist. 3. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the mass body (3) and the base body (2) is integrally formed.
4. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der mikromechanische Detektor ferner eine mikro¬ mechanische Feder (6) aufweist, welche mit dem einen Ende an dem Grundkörper (2) und mit dem anderen Ende an dem Massekörper (3) befestigt ist, so dass der Massekörper (3) von dem Grundkörper (2) über die Feder (6) führbar ist. 4. A micromechanical detector (1) according to any one of claims 1 to 2, wherein the micro-mechanical detector further comprises a micro ¬ mechanical spring (6) connected to the (one end on the base body (2) and with the other end to the mass body 3), so that the mass body (3) of the main body (2) via the spring (6) is feasible.
5. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einrastmittel (5) durch eine Rastna¬ se (7) des Grundkörpers (2) und einen entsprechenden Rastna- sengegenspieler (8) des Massekörpers (3) ausgebildet ist. 5. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the latching means (5) by a Rastna ¬ se (7) of the base body (2) and a corresponding Rastna- sengegenspieler (8) of the mass body (3) is formed.
6. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine kapazitive Struktur auf dem Masse¬ körper (3) und dem Grundkörper (2) die Signaleinheit (4) bil- det, wobei der Massekörper (3) gegenüber dem Grundkörper (2) in der ersten Position eine erste Kapazität, in der zweiten Position eine von der ersten Kapazität unterschiedliche zwei¬ te Kapazität, und sofern vorhanden in der dritten Position eine von der ersten und zweiten Kapazität unterschiedliche dritte Kapazität aufweist. 6. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein a capacitive structure on the mass ¬ body (3) and the base body (2) the signal unit (4) forms det, wherein the mass body (3) relative to the main body ( 2) in the first position has a first capacitance, in the second position has a two ¬ te capacity different from the first capacitance, and if present in the third position has a different from the first and second capacitance third capacity.
7. Mikromechanischer Detektor (1) nach Anspruch 6, wobei die kapazitive Struktur durch eine erste Kammstruktur (12) des Massekörpers (3) und eine zweite Kammstruktur (13) des Grund- körpers (2) ausgebildet ist. 7. A micromechanical detector (1) according to claim 6, wherein the capacitive structure by a first comb structure (12) of the mass body (3) and a second comb structure (13) of the base body (2) is formed.
8. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mikromechanische Detektor einen Dehnungs¬ messstreifen (14), welcher zwischen dem Massekörper (3) und dem Grundkörper (2) angeordnet ist umfasst, wobei die Signal¬ einheit (4) den Dehnungsmessstreifen (14) umfasst, wobei der Massekörper (3) gegenüber dem Grundkörper (2) in der ersten Position eine erste Form des Dehnungsmessstreifens (14) auf- weist, in der zweiten Position eine von der ersten erste Form unterschiedliche zweite Form des Dehnungsmessstreifens (14) aufweist, und sofern vorhanden in der dritten Position eine von der ersten und zweiten Form unterschiedliche dritte Form des Dehnungsmessstreifens (14) aufweist. 8. Micromechanical detector (1) according to one of claims 1 to 5, wherein the micromechanical detector comprises a strain ¬ measuring strip (14) which is arranged between the mass body (3) and the base body (2), wherein the signal ¬ unit ( 4) comprises the strain gauge (14), wherein the mass body (3) relative to the base body (2) in the first position, a first form of the strain gauge (14) has, in the second position, a second shape of the strain gauge (14) different from the first first shape, and if present in the third position has a third shape of the strain gauge (14) different from the first and second shapes.
9. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine optische Anzeige (15), welche durch einen Bereich des Massekörpers (3) und des Grundkörpers (2) ausge- bildet ist, die Signaleinheit (4) bildet, wobei der Massekör¬ per (3) derart angeordnet ist, dass in der ersten Position ein erstes optisches Muster und in der der zweiten Position ein von dem ersten Muster unterschiedliches zweites optisches Muster vorliegt, so dass anhand einer Betrachtung des opti- sehen Musters die jeweilige Position des Massekörpers (3) er¬ mittelbar ist. 9. A micromechanical detector (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein an optical display (15) which is formed by a region of the mass body (3) and the base body (2) forms the signal unit (4), wherein the Massekör ¬ per (3) is arranged such that in the first position, a first optical pattern and in the second position is a different from the first pattern second optical pattern, so that by looking at the optical pattern see the respective Position of the mass body (3) is he ¬ indirect.
10. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikromechanische Detektor ferner eine RFID-Schaltung (16) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Signalzustand zu detektiert. 10. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the micromechanical detector further comprises an RFID circuit (16) which is adapted to detect the respective signal state.
11. Mikromechanischer Detektor (1) nach Anspruch 10, wobei die RFID-Schaltung (16) dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Signalzustand über ihren Schwingkreis auszugeben. 11. Micromechanical detector (1) according to claim 10, wherein the RFID circuit (16) is adapted to output the respective signal state via its resonant circuit.
12. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikromechanische Detektor ferner eine Ausleseschaltung umfasst, welche dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Signalzustand auszugeben. 12. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the micromechanical detector further comprises a readout circuit which is adapted to output the respective signal state.
13. Mikromechanischer Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mikromechanische Detektor ferner ein Lösemittel aufweist, welches dazu ausgebildet ist, das Einrastmittel (5) zu lösen, so dass der Massekörper (3) die erste Position wieder einnehmen kann. 13. Micromechanical detector (1) according to one of the preceding claims, wherein the micromechanical detector further comprises a solvent which is adapted to release the latching means (5), so that the mass body (3) can assume the first position again.
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