DE19601449A1 - Acceleration sensor for safety systems in passenger conveying vehicles - Google Patents
Acceleration sensor for safety systems in passenger conveying vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsfühler, insbeson dere für Sicherheitssysteme in Fahrzeugen zur Personenbeför derung nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The invention relates to an acceleration sensor, in particular for security systems in vehicles for passenger transportation change according to the preamble of claim 1.
Derartige Beschleunigungsfühler werden insbesondere für Si cherheitssysteme verwendet, die z. B. in Personenkraftwagen eingesetzt werden und im Falle eines Unfalls, insbesondere bei einem Aufprall, Fahrzeuginsassen schützende Einrichtun gen, wie z. B. Airbag oder Gurtstraffer, auslösen. Dabei wir ken die Beschleunigungsfühler mit einer nachgeschalteten Auf prallerkennungsschaltung eines Auslösegeräts zusammen, um ei nen gefährlichen Aufprall sicher zu erkennen.Such acceleration sensors are used especially for Si security systems used, the z. B. in passenger cars be used and in the event of an accident, in particular in the event of an impact, vehicle occupant protective devices conditions such. B. trigger airbag or belt tensioner. Here we the acceleration sensors with a downstream open impact detection circuit of a trigger device together to ei safely detect a dangerous impact.
Bei einem bekannten Beschleunigungsfühler werden zur Erken nung von Falschsignalen, die infolge mechanischer und/oder thermische Störeinflüsse auftreten können, zwei piezoelektri sche, bimorphe Biegeelemente oder -schwinger verwendet, um die von den beiden Biegeelementen erzeugten Ausgangssignale miteinander zu vergleichen und auf ihre Plausibilität hin zu untersuchen. Es werden also die Ausgangssignale daraufhin un tersucht, ob sie auf eine gemeinsame Ursache, nämlich einen zu erkennenden Aufprall, oder auf Störeinflüsse zurückzufüh ren sind, die an den beiden Biegeelementen keine einander entsprechenden Signale bewirken.In a known accelerometer are used for detection False signals caused by mechanical and / or thermal interference can occur, two piezoelectric bimorph bending elements or vibrators used to the output signals generated by the two bending elements to compare with each other and their plausibility examine. The output signals are then un is looking for a common cause, namely one detectable impact, or due to interference ren are that on the two bending elements no one another cause appropriate signals.
Zu Verringerung mechanischer Störeinflüsse ist außerdem das Gehäuse des Beschleunigungsfühlers mit einer besonderen Ent koppelungshalterung im Auslösegerätgehäuse angeordnet.This is also to reduce mechanical interference Accelerometer housing with a special Ent Coupling bracket arranged in the release device housing.
Da ein derartiger Beschleunigungsfühler zwei Biegeschwinger benötigt, ist er relativ aufwendig und teuer. Außerdem ist eine entsprechend aufwendige Signalverarbeitungsschaltung er forderlich. Zusätzlich ist der Einbau dieses Beschleunigungs fühlers mit einer verhältnismäßig komplizierten Halterung im Auslösegerät nötig.Because such an acceleration sensor has two flexural vibrators needed, it is relatively complex and expensive. Besides, is a correspondingly complex signal processing circuit conducive. In addition, the installation of this acceleration feelers with a relatively complicated bracket in the Trigger device necessary.
Ferner sind bereits Beschleunigungsfühler bekannt, bei denen das Biegeelement mittels eines Abstandhalters parallel zu ei nem Trägerelement angeordnet ist. Auch hierbei ist eine Ent koppelung zwischen dem Trägerelement und dem Beschleunigungs fühlergehäuse oder zwischen dem Beschleunigungsfühlergehäuse und dem Auslösegerätgehäuse bzw. dem Fahrzeug erforderlich.Furthermore, acceleration sensors are already known in which the bending element by means of a spacer parallel to egg Nem carrier element is arranged. Here too is an Ent coupling between the carrier element and the acceleration sensor housing or between the accelerometer housing and the trigger device housing or the vehicle.
Besonders problematisch sind bei derartigen Beschleunigungs fühlern mechanische und thermische Störeinflüsse wegen der von ihnen bewirkten Falschsignale, die insbesondere durch Er wärmung des Biegeelements infolge des pyroelektrischen Ef fekts auftreten können, wenn die beiden piezoelektrischen Plättchen des bimorphen Biegeelements nicht genügend gleich ausgebildet sind und daher bei Erwärmung unterschiedliche py roelektrische Spannungen liefern oder wenn infolge von man gelnder Spannungsfestigkeit Randüberzündungen auftreten.Are particularly problematic with such acceleration feel mechanical and thermal interference due to the false signals caused by them, in particular by Er heating of the bending element due to the pyroelectric Ef can occur if the two piezoelectric Plate of the bimorph bending element is not sufficiently the same are trained and therefore different py when heated supply Roelectric voltages or if due to man applicable dielectric strength, edge over-ignition occurs.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei nen weiteren Beschleunigungsfühler der eingangs genannten Art zu schaffen, der insbesondere bei mechanischen und thermi schen Störeinflüssen kein wesentliches Falschsignal am Aus gang liefert, das die Erkennung eines Aufpralls stören würde.Based on this, the invention is based on the object NEN further acceleration sensor of the type mentioned to create the particular mechanical and thermal no significant false signal at the end gang delivers that would interfere with the detection of an impact.
Diese Aufgabe wird bei einem Beschleunigungsfühler der ein gangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is the one with an accelerometer gangs mentioned by the characteristic features of the Claim 1 solved.
In den Unteransprüchen sind weiter vorteilhafte Ausgestaltun gen der Erfindung beschrieben.In the subclaims there are further advantageous configurations described the invention.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Flächen jedes der beiden Plättchen des bimorphen Biegeelements über jeweils ei nen Ableitwiderstand elektrisch miteinander verbunden sind, so daß durch Wärmeeinflüsse hervorgerufene Spannungen an den Plättchen durch Ausgleichsströme über die Ableitwiderstände abgebaut werden können.According to the invention it is provided that the surfaces of each of the two plates of the bimorph bending element over each egg leakage resistance are electrically connected to each other, so that stresses caused by heat effects on the Platelets due to compensating currents via the bleeder resistors can be broken down.
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die von den aneinan der liegenden Flächen der beiden piezoelektrischen Plättchen gebildete leitende Mittelfläche des Biegeelements durch eine vorzugsweise im Randbereich des Biegeelements vorgesehene Ausnehmung in einem der beiden Plättchen elektrisch zugäng lich ist.It is particularly useful if those of each other of the lying surfaces of the two piezoelectric plates formed conductive central surface of the bending element by a preferably provided in the edge region of the bending element Recess in one of the two plates electrically accessible is.
Um den elektrischen Anschluß der leitenden Mittelfläche des Biegeelements zu erleichtern liegt die Ausnehmung vorteilhaf terweise auf der vom Trägerelement abgewandten Seite des Bie geelements. To the electrical connection of the conductive central surface of the To facilitate bending element, the recess is advantageous usually on the side of the bie facing away from the carrier element geelements.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Ableitwiderstände in Dickschichttechnik auf dem Trägerelement ausgebildet sind. Auch der Abstandhalter kann in Dickschichttechnik auf das vorzugsweise aus Keramik, insbesondere aus Aluminiumoxid ge bildete Trägerelement aufgebracht werden, was insbesondere für großen Serienstückzahlen von Vorteil ist.It is particularly useful if the bleeder resistors in Thick film technology are formed on the carrier element. The spacer can also be applied to the preferably made of ceramic, in particular of aluminum oxide formed carrier element are applied, which in particular is advantageous for large series quantities.
Die Übertragung von Zug-, Biege- und Torsionsspannungen und -vibrationen auf das Biegeelement, die zu entsprechenden Falschsignalen führen können, läßt sich besonders einfach da durch vermeiden, daß das das Biegeelement tragende Trägerele ment senkrecht zur Bodenplatte des Gehäuses angeordnet und darauf über vorzugsweise zwei Auflageteile aus Glas abge stützt ist.The transmission of tensile, bending and torsional stresses and -vibrations on the bending element that lead to corresponding Can lead false signals, is particularly easy there by avoiding that the support element carrying the bending element ment arranged perpendicular to the bottom plate of the housing and then abge preferably over two glass support parts is supported.
Zweckmäßigerweise wird das Trägerelement an den Kontaktstif ten im Innern des mit einem Deckel hermetisch verschließbaren Gehäuses nicht nur elektrisch verbunden, sondern auch mecha nisch befestigt.The carrier element is expediently attached to the contact pin inside the hermetically sealable lid Housing not only electrically connected, but also mecha niche attached.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:The invention is described below, for example, with reference to Drawing explained in more detail. In this shows:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines antiseriell polarisierten bimorphen Biegeelements für einen Beschleunigungsfühler nach der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of an anti-series polarized bimorph bending element for an acceleration sensor according to the invention,
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der elektronischen Schaltung eines Beschleunigungsfühlers nach der Erfindung, Fig. 2 is a schematic diagram of the electronic circuitry of an acceleration sensor according to the invention,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Beschleunigungs fühlers mit abgenommener Gehäusekappe, und Fig. 3 is a schematic side view of an acceleration sensor with the housing cap removed, and
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Beschleunigungsfühler im wesentlichen nach Linie IV-IV in Fig. 3. Fig. 4 is a plan view of the acceleration sensor substantially along line IV-IV in Fig. 3.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the different figures of the drawing, one another is ent speaking components with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt ein piezoelektrisches Biegeelement 10 mit zwei parallel zueinander angeordneten piezoelektrischen Plättchen 11, 12, die mit Flächen 13, 14 gleicher Polarität aufeinander liegend, z. B. durch Kleben, aneinander befestigt sind. Die aufeinander liegenden Flächen 13, 14 sind mit einem ihre Oberflächenleitfähigkeit verbessernden Belag versehen, der z. B. von einem leitenden Kleber gebildet sein kann. Der lei tende Kleber verbindet dabei die beiden Plättchen 11, 12 so wohl elektrisch als auch mechanisch miteinander, so daß eine leitende Mittelfläche 15 des Biegeelements 10 gebildet ist. Die voneinander abgewandten Flächen 16, 17 der Plättchen 11, 12 sind ebenfalls mit einem ihre Leitfähigkeit verbessernden Belag versehen. Fig. 1 shows a piezoelectric bending element 10 with two mutually parallel piezoelectric plates 11 , 12 , which lie on one another with surfaces 13 , 14 of the same polarity, for. B. are attached to each other by gluing. The superimposed surfaces 13 , 14 are provided with a coating which improves their surface conductivity and which, for. B. can be formed by a conductive adhesive. The lei Tende adhesive connects the two plates 11 , 12 as well electrically and mechanically with each other, so that a conductive central surface 15 of the bending element 10 is formed. The surfaces 16 , 17 of the platelets 11 , 12 which face away from one another are likewise provided with a coating which improves their conductivity.
Das eine, in Fig. 1 obere Plättchen 12 ist etwa in der Mitte eines seiner Randbereiche mit einer sich über seine Dicke er streckenden Ausnehmung 20 versehen, so daß die in der Mittel fläche 15 liegende leitende Fläche 13 des anderen Plättchens 11 einen freien Kontaktbereich aufweist, über den die leiten de Mittelfläche 15 elektrisch zugänglich ist.The one in Fig. 1 upper plate 12 is approximately in the middle of one of its edge areas with a thickness 20 he extending recess 20 , so that the central surface 15 lying in the conductive surface 13 of the other plate 11 has a free contact area , via which the leading de central surface 15 is electrically accessible.
Das piezoelektrische Biegeelement 10 ist auf einem auf einem Trägerelement 18 angebrachten Abstandhalter 19, z. B. durch Löten oder Kleben, insbesondere leitendes Kleben, so befe stigt, daß das die Ausnehmung 20 aufweisende Plättchen 12 auf der dem Trägerelement 18 abgewandten Seite liegt. Um die dem Trägerelement 18 zugewandte leitende Fläche 16 des piezoelek trische Biegeelements 10 mit auf dem Trägerelement 18 ange ordneten Bauelementen einer elektronischen Beschleunigungs fühlerschaltung zu verbinden, ist der Abstandhalter 19 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet oder mit einer leitenden Oberfläche versehen.The piezoelectric bender element 10 is mounted on a mounted on a support member 18 spacer 19, z. B. by soldering or gluing, especially conductive gluing, so BEFE Stigt that the recess 20 having plate 12 is on the side facing away from the support member 18 . To the support member 18 facing conductive surface 16 of the piezoelek tric bending element 10 to be on the support member 18 arranged components of an electronic acceleration sensing circuit to connect the spacer 19 is formed of an electrically conductive material or provided with a conductive surface.
Der Abstandhalter 19 kann dabei in Dickfilm- oder Dick schichttechnik auf das vorzugsweise aus Keramik, insbesondere aus Al₂O₂ gefertigte Trägerelement 18 aufgebracht sein und eine solche Dicke aufweisen, daß das Biegeelement 10 mit sei nen frei vom Abstandhalter 19 weg ragenden Abschnitten unge hindert schwingen kann. Daneben ist es auch möglich, den Ab standhalter 19 als gesondertes Bauteil bereitzustellen, das in geeigneter Weise, zum Beispiel durch Löten oder leitendes Kleben auf dem Trägerelement 18 befestigt ist.The spacer 19 can be applied in thick film or thick layer technology to the preferably made of ceramic, in particular Al₂O₂ carrier element 18 and have such a thickness that the bending element 10 with its NEN projecting freely from the spacer 19 sections can swing unhindered. In addition, it is also possible to provide the spacer 19 as a separate component which is fastened to the carrier element 18 in a suitable manner, for example by soldering or conductive gluing.
Die Eigenstabilität des Trägerelements 18 kann durch Wahl der Trägerelementdicke an die jeweiligen Anforderungen einge stellt werden, um eine gute mechanische Übertragung der die zu erfassenden Beschleunigungen bewirktenden Kräfte zu erzie len.The inherent stability of the carrier element 18 can be adjusted by the choice of the carrier element thickness to the respective requirements in order to achieve a good mechanical transmission of the forces which cause the accelerations to be detected.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die eine leitenden Fläche 17 des piezo elektrischen Biegeelements 10 an einen Eingang eines Verstär kers 21, vorzugsweise an den nicht invertierenden Eingang ei nes Operationsverstärkers, angeschlossen, während die andere leitenden Fläche 16 mit einem Bezugsspannungsabgriff 22 eines von einem ersten und einem zweiten Widerstand 23 bzw. 24 ge bildeten Spannungsteiler 25 verbunden ist, der zwischen einem Versorgungsspannungsanschluß V⁺ und einem Massenanschluß 26 liegt.As shown in FIG. 2, the one conductive surface 17 of the piezoelectric bending element 10 is connected to an input of an amplifier 21 , preferably to the non-inverting input of an operational amplifier, while the other conductive surface 16 is connected to a reference voltage tap 22 one of one first and a second resistor 23 and 24 ge formed voltage divider 25 is connected, which is between a supply voltage terminal V⁺ and a ground terminal 26 .
Der andere Eingang des Verstärkers 21 ist über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 27 mit dem Bezugsspannungsabgriff 22 des Spannungsteilers 25 und über einen Rückkoppelungswider stand 28 mit seinem Ausgang verbunden, der den Ausgang 29 der Beschleunigungsfühlerschaltung bildet. Der Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten Widerstände 27 ist über ei nen Kondensator 30 an den Masseanschluß 26 angelegt. Durch die äußere Beschaltung des Verstärkers 21 wird seine Verstär kung und sein Frequenzgang festgelegt.The other input of the amplifier 21 is connected via two resistors 27 connected in series with the reference voltage tap 22 of the voltage divider 25 and via a feedback resistor 28 to its output, which forms the output 29 of the acceleration sensor circuit. The connection point of the two resistors 27 connected in series is applied to the ground terminal 26 via a capacitor 30 . By the external wiring of the amplifier 21 , its amplification and its frequency response is determined.
Die leitende Mittelfläche 15 des Biegeelements 10 ist über jeweils einen Ableitwiderstand 31 bzw. 32 mit jeder leitenden Fläche 16 bzw. 17 verbunden. Auf diese Weise wird erreicht, daß Spannungen, die infolge von pyroelektrischen Eigenschaf ten des Biegeelements 10 zwischen den der Mittelfläche 15 zu geordneten Flächen und den äußeren Flächen 16, 17 der Plätt chen 11, 12 auftreten, durch einen Ausgleichsstrom über die Ableitwiderstände 31, 32 abgebaut werden.The conductive middle surface 15 of the bending element 10 is connected to each conductive surface 16 or 17 via a respective bleeder resistor 31 or 32 . In this way it is achieved that voltages which occur as a result of pyroelectric properties of the bending element 10 between the surfaces 15 to 15 arranged and the outer surfaces 16 , 17 of the plates 11 , 12 , by a compensating current via the bleeder resistors 31 , 32nd be dismantled.
Hierdurch lassen sich Spannungen an den beiden Plättchen 11, 12 des Biegeelements 10 so begrenzen, daß Spannungsdurchbrü che, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Biegeele ments 10 sowie zu Falschsignalen führen können, auch dann si cher vermieden werden können, wenn beispielsweise durch nicht erkannte Fertigungsfehler, wie zum Beispiel ungleichmäßigen Kleberauftrag beim Verkleben der beiden Plättchen 11, 12, die an sich hohe Spannungsfestigkeit des Biegeelements 10 verrin gert sein sollte.As a result, voltages on the two plates 11 , 12 of the bending element 10 can be limited in such a way that voltage breakthroughs, which can damage or destroy the bending element 10 and can lead to false signals, can also be avoided if, for example, by undetected Manufacturing errors, such as uneven application of adhesive when gluing the two plates 11 , 12 , the inherently high dielectric strength of the bending element 10 should be reduced.
Die Ableitwiderstände 31, 32 werden dabei so dimensioniert, daß sie zusammen mit den jeweiligen Kapazitäten der piezo elektrischen Plättchen 11, 12 RC-Glieder bilden, deren Zeit konstante in Bezug auf die schnelle piezoelektrische Aufla dung der Plättchen 11, 12 eine relativ langsame Entladung be wirken, während sie in Bezug auf die langsame pyroelektrische Aufladung infolge thermischer Einflüsse eine relativ schnelle Entladung, also einen relativ schnellen Spannungsausgleich zwischen den jeweiligen Flächen der beiden Plättchen 11, 12 bewirken. Auf den Frequenzgang des Verstärkers 21 haben die Ableitwiderstände keinen Einfluß.The bleeder resistors 31 , 32 are dimensioned so that they form together with the respective capacities of the piezoelectric plates 11 , 12 RC elements, the time constant with respect to the fast piezoelectric charge of the plates 11 , 12 be a relatively slow discharge act while in relation to the slow pyroelectric charging due to thermal influences cause a relatively rapid discharge, that is to say a relatively rapid voltage equalization between the respective surfaces of the two plates 11 , 12 . The bleeder resistances have no influence on the frequency response of the amplifier 21 .
Wie in Fig. 3 dargestellt, sind auf dem Trägerelement 18, welches das Biegeelement 10 in der beschriebenen Weise trägt, drei elektrisch leitende Anschlußbereiche 33, 34 und 35 vor zugsweise in Dickschichttechnik ausgebildet, die zum Anschluß der Versorgungsspannung V⁺, des Ausgangs 29 der Beschleuni gungsfühlerschaltung bzw. der Schaltungsmasse dienen. Vom An schlußbereich 33 für die Versorgungsspannung V⁺ führt eine Leiterbahn 36 zu einem Anschluß des Spannungsteilers 25, des sen anderer Anschluß über eine weitere Leiterbahn 37, die der Einfachheit halber nur schematisch als Linie dargestellt ist, mit dem Anschlußbereich 35 für die Schaltungsmasse verbunden ist. Der Spannungsteiler 25 ist dabei wie die anderen Wider stände 27, 28, 31, 32 und Leiterbahnen in Dickschichttechnik auf dem Trägerelement 18 ausgebildet, in der Zeichnung jedoch nur schematisch dargestellt.As shown in Fig. 3, three electrically conductive connection regions 33 , 34 and 35 are formed on the carrier element 18 , which carries the bending element 10 in the manner described, preferably in thick-film technology, which are used to connect the supply voltage V⁺, the output 29 of the Acceleration sensor circuit or the circuit ground serve. From the connection area 33 for the supply voltage V⁺ leads a conductor 36 to a connection of the voltage divider 25 , the other connection sen via a further conductor 37 , which for the sake of simplicity is only shown schematically as a line, is connected to the connection area 35 for the circuit ground . The voltage divider 25 is formed like the other opposites 27 , 28 , 31 , 32 and conductor tracks in thick-film technology on the carrier element 18 , but only shown schematically in the drawing.
Der Verstärker 21 und der Kondensator 30, die in Fig. 3 der Einfachheit halber als übliche Halbleiterbauelemente darge stellt sind, sind jedoch vorzugsweise in einem SO-Gehäuse an geordnet oder als Flip-Chip ausgebildet und auf dem Trägere lement 18 befestigt und elektrisch mit den in Dickschicht technik gebildeten Schaltungselementen der Beschleunigungs fühlerschaltung verbunden.The amplifier 21 and the capacitor 30 , which are shown in FIG. 3 for the sake of simplicity as conventional semiconductor components, are however preferably arranged in an SO housing or designed as a flip chip and fastened to the carrier element 18 and electrically connected to the circuit elements of the acceleration sensor circuit connected in thick-film technology.
Die dem Trägerelement 18 zugewandte Fläche 16 des Biegeele ments 10 ist über den Abstandhalter 19 und eine auf dem Trä gerelement 18 aufgebrachte Leiterbahn 38 mit dem Bezugsspan nungsabgriff 22 des Spannungsteilers 25 verbunden, während die andere Fläche 17, die vom Trägerelement 18 abgewandt liegt, über zwei dünne Drahtverbindungen, sogenannte Bond drahtverbindungen 39 mit einer zum Verstärker 21 führenden Leiterbahn 40 verbunden ist.The carrier element facing 18 surface 16 of the Biegeele ment 10 is via the spacer 19, and a coating applied to the Trä gerelement 18 conductor 38 nungsabgriff with the reference chip 22 of the voltage divider 25 is connected, while the other surface 17 that is facing away from the carrier element 18, on two thin wire connections, so-called bond wire connections 39, are connected to a conductor track 40 leading to amplifier 21 .
Die Ableitwiderstände 31, 32 sind in der Nähe des Abstandhal ters 19 unter dem Biegeelement 10 angeordnet und verbinden die Leiterbahnen 38, 40, die die Flächen 16 und 17 des Biege elements 10 mit dem Bezugsspannungsabgriff 22 bzw. mit dem Verstärker 21 verbinden, mit einem Kontaktbereich 41, an den die leitende Mittelfläche 15 des Biegeelements 10 über zwei weitere Bonddrahtverbindungen 42 angeschlossen ist.The bleeder resistors 31 , 32 are arranged in the vicinity of the spacer 19 under the bending element 10 and connect the conductor tracks 38 , 40 , which connect the surfaces 16 and 17 of the bending element 10 to the reference voltage tap 22 and to the amplifier 21 , respectively Contact area 41 , to which the conductive central surface 15 of the bending element 10 is connected via two further bond wire connections 42 .
Um das Trägerelement 18 mit dem darauf angeordneten Biegeele ment 10 und der darauf integrierten Beschleunigungsfühler schaltung zur Impedanzwandlung, Vorverstärkung und Filterung des Ausgangssignals des Biegeelements 10 einfach in einem Ge häuse anordnen zu können, sind an einer Bodenplatte 49 eines Gehäuses im wesentlichen senkrecht dazu angeordnete Kontakt stifte 43, 44, 45 vorgesehen, die parallel zueinander verlau fend und sich durch die Bodenplatte 49 hindurch erstreckend in in dieser in einer Reihe angeordneten Durchgangsöffnungen 46, 47, 48 gehalten sind. Um die Trägerelementdicke gegen die Reihe der Kontaktstifte 43, 44 und 45 versetzt, ist ein Hal testift 53 angeordnet, der sich ebenfalls durch die Boden platte 49 hindurch erstreckt, um eine Aufnahme für das Trä gerelement 18 zu bilden. Im Bereich dieser Aufnahme sind in der Bodenplatte 49 mehrere, vorzugsweise zwei Auflageteile 50 vorgesehen, an denen das Trägerelement 18 an Auflageteilen 50 anliegt, wenn es zwischen den Kontaktstifte 43, 44, 45 und dem Haltestift 53 eingesetzt ist.In order to be able to easily arrange the carrier element 18 with the bending element 10 arranged thereon and the acceleration sensor circuit integrated thereon for impedance conversion, preamplification and filtering of the output signal of the bending element 10 in a housing, contact is arranged on a base plate 49 of a housing essentially perpendicular to it pins 43 , 44 , 45 are provided, which are parallel to each other and extend through the base plate 49 and are held in a row of through openings 46 , 47 , 48 in this. To offset the support element thickness against the row of contact pins 43 , 44 and 45 , a Hal test pin 53 is arranged, which also extends through the bottom plate 49 to form a receptacle for the Trä gerelement 18 . In the area of this receptacle, several, preferably two, support parts 50 are provided in the base plate 49 , on which the carrier element 18 rests on support parts 50 when it is inserted between the contact pins 43 , 44 , 45 and the holding pin 53 .
Die Kontaktstifte 43, 44, 45 und der Haltestift 53 sind dabei vorzugsweise paarweise angeordnet, wobei jedes der beiden Auflageteile 50, die eine nahezu punktförmige Auflage für das Trägerelement bilden, möglichst dicht an einer dieser beiden Stiftpaare 43, 53 bzw. 44, 45 angeordnet sind, um möglichst kompakte Befestigungsbereiche für das Trägerelement 18 an der Bodenplatte 49 zu erhalten, so daß auf die Bodenplatte 49 wirkende mechanische Biegespannungen praktisch nicht auf das Biegeelement 10 übertragen werden.The contact pins 43 , 44 , 45 and the holding pin 53 are preferably arranged in pairs, each of the two support parts 50 , which form an almost punctiform support for the carrier element, being arranged as close as possible to one of these two pairs of pins 43 , 53 and 44 , 45 are in order to obtain the most compact possible fastening areas for the carrier element 18 on the base plate 49 , so that mechanical bending stresses acting on the base plate 49 are practically not transmitted to the bending element 10 .
Durch die Anordnung und Abmessungen der Auflageteile 50 in Bezug auf die Kontakt- und Haltestifte 43, 44, 45, 53 läßt sich also eine den jeweiligen Anforderungen entsprechende gu te mechanische Entkoppelung des Trägerelements 18 und des Biegeelements 10 vom Gehäuse erreichen. Diese Entkoppelung verhindert die Übertragung von Vibrationen und Spannungen auf das Biegeelement 10, so daß sich mechanische Störeinflüsse weitgehend unterdrücken lassen.Due to the arrangement and dimensions of the support parts 50 in relation to the contact and retaining pins 43 , 44 , 45 , 53 , a mechanical te decoupling of the support element 18 and the bending element 10 from the housing corresponding to the respective requirements can be achieved. This decoupling prevents the transmission of vibrations and voltages to the bending element 10 , so that mechanical interference can be largely suppressed.
Die Kontaktstifte 43, 44, 45 bzw. der Haltestift 53 sind durch Löten oder leitendes Kleben mit den Anschlußbereichen 33, 34, 35 auf dem Trägerelement 18 bzw. mit dessen Rückseite verbunden.The contact pins 43 , 44 , 45 and the holding pin 53 are connected to the connection areas 33 , 34 , 35 on the carrier element 18 or to the rear thereof by soldering or conductive adhesive.
Um die Kontaktstifte 43, 44, 45 gegen die Bodenplatte 49 des Gehäuses, dessen Deckel oder Kappenteil nicht dargestellt ist, elektrisch zu isolieren, sind die Durchgangsöffnungen 46, 47, 48 mit buchsenförmigen Isolierelementen 51 ausgeklei det die gleichzeitig die Kontaktstifte 43, 44, 45 halten.In order to electrically isolate the contact pins 43 , 44 , 45 against the bottom plate 49 of the housing, the cover or cap part of which is not shown, the through openings 46 , 47 , 48 are lined with socket-shaped insulating elements 51, which at the same time contact pins 43 , 44 , 45 hold.
Die Auflageteile 50 und die Isolierelemente 51 können zweck mäßiger Weise aus Glas bestehen. Die Verwendung von Auflage teilen und Isolierelemente aus Glas hat dabei den Vorteil, daß hochentwickelte Standardverfahren kostengünstig einge setzt werden können, um gute mechanische und elektrische Ei genschaften zu gewährleisten. The support parts 50 and the insulating elements 51 can suitably consist of glass. The use of support parts and insulating elements made of glass has the advantage that sophisticated standard methods can be used inexpensively to ensure good mechanical and electrical properties.
Zur Befestigung der nicht gezeigten Gehäusekappe weist die Bodenplatte 50 einen um ihren Außenumfang umlaufenden Flansch 52 auf. Der Haltestifte 53 dient neben seiner Funktion als Stützelement für das Trägerelement 18 zusammen mit einem an der Bodenplatte des Gehäuses angebrachten Befestigungselement 54 als Anschlußelement für die Gehäusemasse.To fasten the housing cap (not shown), the base plate 50 has a flange 52 which runs around its outer circumference. In addition to its function as a support element for the carrier element 18 , the holding pins 53 together with a fastening element 54 attached to the base plate of the housing serve as a connection element for the housing mass.
Das Kernstück des beschriebenen Beschleunigungsfühlers, also das Trägerelement 18 mit dem darauf angeordneten Biegeelement und der Beschleunigungsfühlerschaltung läßt sich in einfacher Weise vormontieren und auf der Bodenplatte 49 zwischen den Kontaktstiften 43, 44, 45 und dem Haltestift 53 anordnen.The core of the acceleration sensor described, that is to say the carrier element 18 with the bending element arranged thereon and the acceleration sensor circuit, can be preassembled in a simple manner and arranged on the base plate 49 between the contact pins 43 , 44 , 45 and the holding pin 53 .
Vor dem Einbau in das Gehäuse läßt sich der vormontierte Be schleunigungsfühler, insbesondere die Beschleunigungsfühler schaltung auf einfache Weise prüfen, da sich ein durch einen zu erfassenden Aufprall von dem Biegeelement erzeugter Span nungsimpuls einfach durch einen an den Bezugspannungsabgriff 22 des Spannungsteilers 25 angelegten Spannungsimpuls simu lieren und die Antwort der Beschleunigungsfühlerschaltung darauf, also das vom Verstärker 21 gelieferte Ausgangssignal einfach erfassen und bewerten läßt.Before installation in the housing, the preassembled acceleration sensor, in particular the acceleration sensor circuit, can be checked in a simple manner, since a voltage pulse generated by an impact to be detected by the bending element can be simulated simply by a voltage pulse applied to the reference voltage tap 22 of the voltage divider 25 and the response of the acceleration sensor circuit to it, that is to say the output signal supplied by the amplifier 21 can be easily detected and evaluated.
Danach können die Kontaktstifte 43, 44, 45 mit den Kontakt bereichen 33, 34, 35 z. B. verlötet werden, wobei zweckmäßi gerweise ein Infrarot-Punktlichtlötgerät einsetzbar ist. An schließend braucht dann nur noch die Gehäusekappe aufgesetzt werden und der fertig montierte Beschleunigungsfühler kann an seinem vorgesehenen Einbauort, insbesondere in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung, angebracht werden und über die aus dem Gehäuse vorstehenden Kontaktstifte 43, 44, 45 mit dem Si cherheitssystem verbunden werden.Then the contact pins 43 , 44 , 45 with the contact areas 33 , 34 , 35 z. B. be soldered, where appropriate, an infrared point light soldering device can be used. At closing then only the housing cap needs to be put on and the fully assembled acceleration sensor can be attached at its intended installation location, in particular in a vehicle for the transportation of passengers, and connected to the safety system via the contact pins 43 , 44 , 45 protruding from the housing.
Claims (17)
daß die beiden piezoelektrischen Plättchen (11, 12) mit ihren einander zugewandten Flächen (13, 14) aneinander liegend aneinander befestigt sind, und
daß das eine der beiden Plättchen (12) eine sich über seine Dicke erstreckende Ausnehmung (20) aufweist, in deren Bereich die Ableitwiderstände (31, 32) an die einander zugewandten Flächen (13, 14) der Plättchen (11, 12) angeschlossen sind. 2. Accelerometer according to claim 1, characterized in
that the two piezoelectric plates ( 11 , 12 ) are attached to one another with their mutually facing surfaces ( 13 , 14 ), and
that one of the two plates ( 12 ) has a recess ( 20 ) extending over its thickness, in the area of which the bleeder resistors ( 31 , 32 ) are connected to the mutually facing surfaces ( 13 , 14 ) of the plates ( 11 , 12 ) .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996101449 DE19601449A1 (en) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | Acceleration sensor for safety systems in passenger conveying vehicles |
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Publications (1)
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| DE19601449A1 true DE19601449A1 (en) | 1997-07-24 |
Family
ID=7782933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996101449 Withdrawn DE19601449A1 (en) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | Acceleration sensor for safety systems in passenger conveying vehicles |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE19601449A1 (en) |
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