Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SENSOR FOR MEASURING A MOTIONAL PARAMETER, IN PARTICULAR CRASH SENSOR FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1989/011658
Kind Code:
A1
Abstract:
A sensor for measuring the motional parameter of an object in the event of an accident includes a support (H), by which it is attached to the object, a sensor element (M/K/C), which emits an electrical sensor signal in the event of a relevant motion to be measured, and a seismic mass (M), which is swung into a different position in the event of a motion to be measured and in the test case and which in its movement mechanically touches or moves the electric contact (C) of an electric current switch, thereby actuating said switch (C); said sensor also includes a body (F, K), containing ferromagnetic material and an electromagnet (E) with an air gap, which, when it is activated with test current pulses (I) of predetermined strength and flow, attracts the body over the air gap, the electromagnet (E) and body being of such dimensions that the test current pulse, by attracting the body (K), simulates the motional parameter to be measured, even when the support is unmoved through lack of external mechanical influence, because the magnetic field created by the electromagnet under the effect of the test current pulse moves the seismic mass in the air gap of the electromagnet as far or even further than the position which actuates the current switch that emits the test sensor signal. The seismic mass according to said invention is a cylinder (M) which, when the sensor is not in operation, is held in its resting position by means of a volute spring (F). The body is identical to the cylinder and/or is a part (F) attached to the cylinder, and the cylinder can be pulled directly into the air gap by means of the test current pulse.

Inventors:
Huber, Anton
Application Number:
PCT/DE1989/000202
Publication Date:
November 30, 1989
Filing Date:
March 30, 1989
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT HUBER, Anton.
International Classes:
G01P15/00; G01P21/00; H01H35/14; (IPC1-7): G01P21/00
Foreign References:
FR2416816A1
US3120622A
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Sensor (H, E, M, K, C in FIG 4 bis 9) zur Erfassung eines bei einem Unfall auftretenden Bewegungsparameters eines Objek tes (0), z.B. Verzögerung, Beschlεunigung, Auslεπkung und/ odεr Vεrdrehung eines Objektes (0), also z.B. ein Crashsensor (H, E, M, K, C) zur Auslösung der Zün¬ dung eines Airbag eines KFZ (0) mit einer Halterung (H), über die (H) er am Objekt (0) befestig¬ bar ist, und einem von der Halterung (H) gehaltenen eigεntlichen Sensor element (M/K/C), das (M/K/C) bei einer betreffenden, zu er fasseπdεn Bewegung ein εlεktrischεs Sensorsignal (S) abgibt, einεr sεismischen Masse (M), welche (M) bei der zu erfas sεndεn Bewegung z.B. also in einεm Crashfalle und im Testfalle in eine mehr oder weniger vorgegεbene andere Lage geschleudεrt wird und durch diεsεs Schlεudern einen elεktrischεn Kontakt (C) des elεktrischεπ Stromschal tεrs εchanisch berührt oder bεwegt und damit den Strom¬ schalter (C) betätigt, einem Körper (F, K), welcher (F, K) aus ferromagnetischem Material besteht oder zumindest einen aus ferromagπetischem Material bestehεndεπ Abschnitt (K) εnthält und welcher (F, K) mit der seismischen Masse (M) identisch ist oder mit der seismischen Masse (M) mechanisch unmittelbar oder mittelbar verbunden ist, __ einem einen Luftspalt aufweisenden Elektromagnεtεn (E), welcher von der Halterung (H) gεhalten wird und welcher, bei Erregung mit Teststromimpulsεn (I) definiertεr Stärkε und dεfiniεrten Verlaufes, jeweils über dεn Luftspalt hin¬ weg auf den Körper (F, K) anziehεnd wirkt, _ so dimεnsioniertem Elektromagnetεn (E) und Körper (F, K), daß der Teststromimpuls (I) durch Anziehen des Körpers (K) den zu erfassenden Bewegungsparameter des mit dem Sensor (H, E, M, K, C) verbundεnen oder nicht verbundenen Objek¬ tes (0) simuliert, auch wenn die Halterung (H), mangels äußerer mechanischer Einwirkung z.B. des Objektes (0) auf den Sensor (H, E, M, K, C), unbewegt ist, indem das von dem Elektromagnεteπ (E) unter dεm Einfluß dεs Teststromim pulsεs (I) erzeugte Magnetfεld im Luftspalt dεs Elεktroma gneten (E) diε sεismischε Massε (M) bis zu jener Lage bzw. noch über jene Lage hinaus bewegt, bei welchεr dεr das TestSensorsignal (S) abgebendε Stromschaltεr (C) betätigt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n ε t , daß diε sεismische Masse (M) einε im Ruhεzustand des Sensors mittels einer Bandfeder (F) in ihrer Ruhelage gehaltene Walze (M) ist (FIG 4 bis 9), der Körpεr (K) mit dεr Walzε (M) identisch ist und/oder ein an der Walze (M) befestigtes Teil (Bandfederteil F) ist, und die Walzε (M) mittεls dεs Tεststromimpulsεs unmittεlbar in den Luftspalt des Elektro agnεtεn (E) ziεhbar ist.
2. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß der Körper (K) in der Achse der Walze (M) angebracht ist (FIG. 4, 5, 6, 8).
3. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 1 odεr 2, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß die sεismische Masse (M) selbst und/oder ein daran befe¬ stigtes, bei der zu erfassεndεn Bewegung und im Testfalle durch die seismische Masse (M) bewegtes Elemεnt (F) εine elεktrisch lεitεndε Fläche als Kontaktfläche (F) aufweist, welche im Betrieb des Sensors an ein elektrisches Poten¬ tial gelegt ist, und sowohl die betrεffεnde Kontaktfläche (F) als auch der Kon¬ takt (C) Bestandteile des durch die seismische Masse (M) betätigbaren Stromschalters sind.
4. Sensor (H, E, K, W) nach εinem dεr vorhεrgεhεndεn Patentan¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Baπdfeder (F) den Körper (K) oder einεπ von mεhrεren, durch den Elektromagnεten (E) anziehbaren Körpern (F,K) darstellt.
5. Sensor (H, E, K, W in FIG 1 bis 3) zur Erfassung einεs bεi einem Unfall auftretenden Bewegungsparameters einεs Objεktεs (0) z.B. Verzögerung, Beschlεunigung, Auslεnkung und/ oder Verdrεhung εinεs Objεktes (0), also z.B. ein Crashsensor (H, E, M, K, C) zur Auslösung der Zün duπg eines Airbag εinεs KFZ (0) mit einer Halterung (H), über die (H) er am Objekt (0) befestig bar ist, eiπεm von dεr Halterung (H) gehaltenεn Biegeteil (B, W/K) mit eigentlichen PiezoSensorelemεnt (W), das (W) sεiπer seits durch Verbiegen des Biegeteiles (B, W/M/K) ein elek¬ trisches Sensorsignal (S) abgibt, einεr seismischen Masse (K) , welche (K) bei der zu erfas¬ senden Bewegung _ z.B. also in einem Crashfalle und im Testfallε ein Vεrbiεgεn des Biegeteils (B, W/M/K) bewirkt und durch dieses Verbiegen das Abgebεn dεs Seπsor signalεs (S) auslöst, einem Körper (K), welcher (K) aus ferromagnetischεm Materi al besteht oder zumindest einεn aus fεrromagnetischεm Matε rial bestehenden Abschnitt enthält und welcher (K) mit der seismischen Masse (K) identisch ist oder mit dεr seismi¬ schen Masse (K) unmittelbar oder mittelbar mechanisch so verbunden ist, daß beim Bewegen des Körpers (K) das Biegε tεil (B, W/M/K) gebogen und dadurch das Sensorsignal (S) ausgelost wird, einem einen Luftspalt aufweisenden Elektromagnetεn (E) wεlcher von der Haltεrung (H) gehalten wird und welcher bei Erregung mit Teststromi pulsεn (I) dεfiπierter Stärke und definierten Verlaufεs, jeweils über den Luftspalt den Körper (K) so anzieht, daß der Körper (K) das Biegεtεil (B, W/M/K) in dεr SOLLBiεgεrichtung vεrbiegt, so dimensioniertem Elektromagnetεn (E) und Körper (K) , daß der Teststromimpuls (I) durch Anziehen des Körpers (K) den zu erfassεndεn Bεwegungsparameter dεs mit dem Sensor (H, E, K, W) verbundεnεn odεr nicht verbuno'enεn Objektes (0) simuliert, auch wεnn diε Haltεrung (H), mangεls äußεrεr mechanischer Einwirkung z.B. des Objektes (0) auf den Sensor (H, E, K, W), unbεwεgt ist, d a d u r c h g e k ε n n z e i c h n ε t , daß sein Sεnsorele εnt (W/K) εinεn piεzorεsistiveπ Lεiter (W) darstellt (FIG 1 und 2).
6. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß sεin PiεzoSεnsorelement (W) einem Dehnungsmεßstrεifεn (W) enthält (FIG. 1).
7. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sein Biegeteil (B) ein Biegebalken (B) ist, an dessen (B) freiεm Ende der Körper (K) un ittεlbar odεr mittεlbar be festigt ist..
8. Sensor (H, E, K, W) nach Patεntanspruch 7, d a d u r c h g ε k e n n z ε i c h n e t , daß sein Biegebalken (B) selber piezorεsistiv ist.
9. Sεnsor (H, E, K, W) nach Patεntanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß sεin Sεnsorεlεmεnt (W/M/K) εinε Halbleitermembran (W) ent¬ hält, deren Widerstand beim Ausschlagen der Membran ein Maß für den Bewεgungspara εtεr, z.B. Beschleunigung/Vεrzögεrung ist, und der Körper (K) unmittεlbar oder mittelbar an εinεr schwing fähigεn Stelle der Halbleitermembran (W) befεstigt ist (FIG 2).
10. Sεnsor (H, E, K, W) nach Patεntanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Verstärkung dεr Ausschlägε εinε sεismische Masse (M) an einer schwingfähigen Stelle der Membran (W) angebracht ist.
11. Sensor (H, E, K, W) nach einem der vorhergehenden Patentan¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Körper (K) oder bei Vorhandensεin von mehreren Kör¬ pern (K) : zumindest einer dieser Körper (K) mittelbar, nämlich über mindestens einen Hebel und/oder über minde¬ stens eine Feder (F), auf die seismische Masse (M) ein¬ wirkt.
12. Sensor (H, E, K, W) nach einem der vorhergehendεπ Patentan sprüchε, d a d u r c h g ε k ε n n z e i c h n e t , daß er (H, E, K, W) den Körper (K) und den Elektromagneten (E) während der ganzen Dauer seiner Verbindung mit dem Objekt (0) enthält.
13. Sensor (H, E, K, W) nach εinem der vorhergehεndεπ Patεπtan sprüche, d a d u r c h g e k ε n n z ε i c h n ε t , daß im Testfall die zur Erzeugung des TestSensorsignals (S) jeweils notwendige MindestAmplitude des Teststromimpulses (I) zur Erregung dεs Elεktromagneten (E) mehr oder weniger präzise gemessen wird.
14. Sensor (H, E, K, W in FIG 1 bis 3 bzw. H, E, M, K, C mit W = M/K/C in FIG 4 bis 9) zur Erfassung eines Bewegungsparame tεrs eines Objektes (0), z.B. Verzögerung, Beschleunigung, Auslenkung und/ oder Verdrehung einεs Objεktes (0), also z.B. ein Crashsensor (H, E, M, K, C) zur Auslösung dεr Zün¬ dung eines Airbag eines KFZ (0) mit einer Halterung (H), über die (H) er am Objekt (0) befestig¬ bar ist, und einεm von der Halterung (H) gehaltεnen eigentlichen Sensor εlεment (W), das (W) bei einer be reffenden, zu erfassenden Bewegung ein elεktrischεs Sensorsignal (S) abgibt, einer seismischen Masse (K), welche bei der zu erfassenden Bewegung z.B. also in einem Crashfalle und im Testfalle das Abgeben des Sensorsigπales (S) aus¬ löst, εinem Körper (K) , wεlchεr aus ferromagnεtischεm Matεrial bεstεht odεr zumindest einen aus ferromagnetischem Material bestehεndεn Abschnitt εnthält und wεlchεr mit der seismi¬ schen Masse (M) identisch ist oder mit der seismischen Masse (M) unmittelbar oder mittelbar mechanisch so verbun den ist, daß beim Bewegen des Körpers (K) das Sensorsignal (S) ausgelöst wird, εinεm εinεn Luftspalt aufweisenden Elektromagneten (E), welcher von der Haltεrung (H) gehalten wird und welcher, bei Erregung mit Teststromimpulsεn (I) definiεrtεr Stärkε und dεfiniεrtεn Vεrlaufes, jeweils über den Luftspalt hin weg den Körper (K) anziεhεnd wirkt, und so dimensioniεrtεm Elεktromagneten (E) und Körper (K) , daß der Teststromimpuls (I) durch Anziehεn des Körpεrs (K) dεn zu εrfassεndεn Bεwεgungsparameter des mit dem Sensor (H, E, K, W) verbundenen oder nicht verbundenεn Objektes (0) simuliert, auch wenn die Halterung (H), mangels äußerer mechanischer Einwirkung z.B. des Objektes (0) auf den Sensor (H, E, K, W), unbewegt ist, z.B. nach einem der vorhergehenden Patentansprüchε, d a d u r c h g ε k ε n n z e i c h n ε t , daß dεr Tεststromimpuls (I) zur wiederholtεn Übεrprüfuπg der Funktionstüchtigkeit des Sensors (H, E, K, W) von Zeit zu Zeit wiederholt wird, sein TestSensorsignal (S) über εinεn A/DWandler einεm P OM z.B. εinεm EEPROM zugεlεitεt wird, und im PROM das bεi εinεm ursprünglichεn Tεst abgegebεnε Tεst Sensorsignal (S) digitalisiert gespeichert wird.
15. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im PROM auch zumindest einzelne der bεi spätεren Testungen abgegebεnen TestSensorsignale (S) gespeichert werden.
16. Sensor (H, E, K, W) nach einεm dεr vorhεrgehendεn Patεntan sprüche, d a d u r c h g e k ε n n z ε i c h n e t , daß seine Halterung (H) mehrerε, gεtrennt erregbare Elektromag nete (E) hält, von denen jeder (E) mittels getrennt ein spεisbarεr Tεststromimpulsε (I) jeweils eiπε unterschied¬ liche Bewegungsart z.B. Bewegungen um unterschiedliche Rota¬ tionsachsen und/oder in unterschiedliche linearε Richtungen simuliert.
17. Sensor (H, E, K, W) nach Patentanspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n ε t , daß sεin Sensorelement (W/K) nur einem einzigen Körper (K) enthält, der Körper (K) von den verschiedenen Elektromagneten (E) in unterschiedliche Richtungen angezogen werden kann, und der Körper (K) unter dem Einfluß εines der vεrschiedenεn Elεktromagnεtε (E) jεwεils unterschiedliche Bewεgungen des Sensors (H, E, K, W) bzw. des Objεktεs (0) simuliεrt. ~.
Description:
Sensor zur Erfassung eines Bewegungsparameters, z. B. Crashsen¬ sor eines KFZ

Die Erfindung betrifft einen besonderen Typ von Sensoren, πäm- lieh auf bestimmte Weise testbare Verzögerungs- bzw. Beschleuni¬ gungssensoren, die zu Testzwecken einen Elektromagneten und einen Körper, der ferro agnetisches Mateial aufweist, enthalten. Mit dem Elektromagneten kann man die Funktioπstüchtigkeit des testbaren Sensors zu beliebigen Zeiten beliebig oft, auch später, z.B. auch noch nach Jahren, testen. Das Prinzip dieses testbaren Sensortyps ist seit Jahrzehnten bekannt, wobei auch in neuester Zeit noch ein weiterer solcher testbarer Sensor bekannt wurde, vergleiche US 3 120 622, 3 295 355, 3 664 175 und 3 877 314, ferner EP-A-251 048 und die erst vor kurzem (24.11.1988) veröf- fentlichte DE-Cl-37 26 145.

Diese bekannten Sensoren dieses testbaren Typs unterscheiden sich untereinander vor allem durch die räumliche Dimensionierung und durch die kinetischen Prinzipien für den Elektromagneten und den Körper, für die seismische Masse und für die Betriebsweise jenes Schalters, welcher, gesteuert vom Körper bzw. von der seismische Masse, schließlich das Sensorsigπal am Sensorausgang liefert.

Alle Sensoren dieses Typs lösen, ebenso wie die Erfindung, die allgemeine Aufgabe, die Zuverlässigkeit des Sensors beliebig oft überprüfen und damit Defekte des Sensors frühzeitig, im allgemeinen recht¬ zeitig, erkennen zu können, β selbst falls der vom Sensor im Betrieb zu erfassende

Bewegungsparameter

- z. B. die extrem hohe Verzögerung bei einem Crashfall - nie oder nur sehr selten ernsthaft auftreten sollte, β selbst falls also der Sensor

- z.B. wenn er ein Crashsensor eines KFZ ist - nie oder nur ganz sporadisch tätig sein sollte.

Nicht nach diesem Prinzip testbare Sensoren, welche Verzögerun¬ gen bzw. Beschleunigungen erfassen, aber also keinen Elektroma¬ gneten und keinen Körper für beliebige spätere Teste aufweisen, gibt es in sehr großer Zahl schon seit langem, und solche Sen- soren werden laufend auch heute noch am Markt angeboten.

Im Prinzip ist es fast immer möglich, diese zuletzt genannten bekannten nichttestbaren Sensoren zusätzlich nach dem Vorbild der genannten Schriften mittels eines Elektromagneten und eines Körpers so umzugestalten, daß sie einen testbaren Sensor bil¬ den, der also nachträglich zu beliebigen Zeiten beliebig oft testbar ist. Das Problem hierbei ist jedoch, eine geschickte Auswahl unter den vielen bekannten nichttestbaren Sensoren zu treffen, und den Elektromagneten, und den Körper geschickt zu dimensionieren, verbunden mit einer geschickten Wahl für die seismische Masse, für den Schalter und besonders für das allge¬ meine kinetische und das elektrische Prinzip, nach welchem schließlich ein Sensorsignal gewonnen wird.

Unter anderem ist bereits ein nichttestbarer Sensor der Firma Technar auf dem Markt käuflich erwerbbar, der sich als Crash¬ sensor für ein KFZ eignet und im wesentlichen den FIG. 5 und 6 der vorliegenden Schrift entspricht. Dieser bekannte, in einem Gehäuse mit einem Deckel D und mit einer Grundplatte G untεrge- brachte Sensor enthält als das eigentliche Seπscrelement vor allem zwei Komponenten, nämlich eine seismische Masse M sowie einen Schalter mit einem Kontakt C. Die seismische Masse M wird dort durch eine bewegliche Walze M gebildet, welche auf einer Halterung H durch eine Bandfeder F, die sich zu strecken ver- sucht, in ihrer Ruhelage, vgl. den Anschlag Q, gehalten wird; das eine Ende dieser Bandfεder F ist nämlich mittels einer Stüt¬ ze T an der Halterung H befestigt. Die Walze M wird im Crashfal¬ le in Richtung X in eine mehr oder weniger vorgegebene zweite, andere Lage bis zum Anschlag P geschleudert, wobei die Walze M durch dieses Schleudern den elektrischen Kontakt C betätigt, der seinerseits dann das Sensorsignal S abgibt.

Außerdem sind für sich Dehnungsmeßstreifen bekannt, die einen piezoresistiveπ Leiter enthalten.

Außerdem ist für sich bekannt, in einem PROM beliebige Daten zu speichern, die beim Abschalten der Stromversorgung nicht ge¬ löscht werden.

Die spezielle Aufgabe der Erfindung ist, auf besonders geschickte, einfache Weise einen aufwands- armen, langzeitstabil besonders zuverlässigen, und trotz¬ dem sehr kompakten, robusten Sensor zur Verfügung zu stel¬ len, der zuverlässig nach Belieben auch später, (möglichst sogar während der ganzen Lebensdauer des vom Sensor über¬ wachten Objekts, z.B. möglichst während der ganzen Lebens- dauer des KFZ) beliebig oft auf seine Funktionstüchtigkeit, besonders auf seine Ansprechempfindlichkeit, getestet werden kann.

Hierbei sollte eine möglichst enge technische Verwandt¬ schaft mit einem solchen bekannten nichttestbaren Sensor angestrebt werden, der für sich bereits als hoch zuver¬ lässig bekannt ist und erprobterweise in Massenfertigung zuverlässig herstellbar ist, um eine maximale Zuverläs¬ sigkeit des erfindungsgemäßen testbarer, Sensors garan¬ tieren zu können.

Es zeigte sich, daß es zwei, untereinander sehr ähnliche erfin¬ dungsgemäße Lösungen gibt, je nachdem, ob man einen mechanischen Kontakt eines Stromschalters zur Erzeugung des Sensorsigπals be¬ nutzen will, oder statt dessen ein Piezo-Sensorelement.

Dementsprechend geht der Patentanspruch 1, vergleiche dessen Oberbegriff, von US 3 295 355, FIG 1 aus. Die Erfindung ist je¬ doch kompakter, robuster, langzeitstabil zuverlässiger, auch aus besonders kleinen Bauteilen herstellbar, wobei die seismische Masse auf besonders einfache Weise in ihrer Ruhelage langzeit¬ stabil zuverlässig stabilisiert werden kann.

Dieselbe Aufgabe der Erfindung löst der Gegenstand des Patent¬ anspruches 5, welcher, vergleiche dessen Oberbegriff, von US 3 120 622, besonders FIG 4 ausgeht. Diese Variante der Erfindung vermeidet jedoch eine zum Zerbrechen neigende Piezo-Keramik oder einen Piezo-Kristall, welche beide überdies Isolatoren statt Leiter darstellen und daher ein zu hohes Spannungs-/Stromver- hältnis (hoher ausgangsseitiger Innenwiderstand) besitzen und dadurch sehr störanfällig für induktiv und kapazitiv eingestreu¬ te Störspannungen fremder Störquellεn sind. Die Erfindung ver- wendet stattdessen ein hinsichtlich Störspaπnungen und mechani¬ sche Robustheit zuverlässigeres piezoresisitves Sensorelεment mit niedrigem Innenwiderstand.

Alle Sensoren des testbaren Typs, besonders die beiden genannten erfiπdungsgemäßeπ Varianten, können auf besonders einfache Weise präzise hinsichtlich ihres Langzeitverhaltens beobachtet werden, wenn die im Patentanspruch 14 definierten Maßnahmen benutzt werden.

Der erfindungsgemäße Sensor wurde zunächst zwar als Crashsensor eines KFZ entwickelt. Es stellte sich jedoch heraus, daß die Erfindung auch darüber hinaus für alle sonstigen Sensoren, die mit hoher Zuverlässigkeit einen bei einem Unfall auftretenden Bewegungsparameter beliebiger Objekte erfassen sollen, Bedeutung hat.

Die Er findung ist also auch z um Testen v on KFZ-Seπsoren , darü¬ ber hinaus auch zum Testen von Sensoren für li neare und drehen¬ de Bewegungen sonstiger Objekte wie Schienenfahrzeuge , Flugzeu- ge , Werkzeugmaschinen bzw . Roboter , Türen , Schleusen und vielen weiteren Ob jekten geeignet.

Die i n den übrigen Ansprüchen an gegebenen z usätzlichen Maßnahmen gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen . Unter an derem ge- statten die Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch

2 , das Verhalten des besonders einfach au fgebauten Sensors bei extremen Beschleunigungen bzw . Verzögerungen z u simulieren ,

also z.B. sein Verhalten in einem Crashfalle zu simulieren, und trotzdem eine besonders hohe Zuverlässigkeit des Sensors zu erreichen, solange der Sensor in Berieb ist,

3, auf besonders einfache Weise das zur Schalterbetätiguπg nötige elektrische Potential an den Schaltern anlegen zu können,

4, den für die Erfindung nötigen ferromagnetischen Körper in besonders einfacher Weise herstellen und im Sensor anbringen zu können, 6, 7, 8 und 9, jeweils einen besonders kompakten Aufbau des Sen¬ sors zu ermöglichen,

10, das Verhältnis von der Amplitude der Sensorsignale - auch der Test-Sensorsignale - zur jeweiligen Stärke des zu mes¬ senden Bewegungsparameters zu vergrößern und damit die Emp- findlichkeit des Sensors zu verbessern,

11, den Abstand zwischen den Polen des Elektromagneten einer¬ seits und dem ferromagnetischen Körper andererseits auch während der Ruhelage der seismischen Masse sehr klein machen zu können, 12, fortlaufend von Zeit zu Zeit einen Test des -Sensors während der gesamten Verbindung mit dem Objekt - damit im allgemei¬ nen auch während der ganzen Lebensdauer des Objekts - zu ermöglichen, 13, auf besonders einfache Weise den Grad der Alterung des Sen- sors laufend messen zu können,

15, auf besonders einfache Weise das Langzeitverhalten ganz prä¬ zise beobachten zu können,

16, die Empfindlichkeit des Sensors für unterschiedliche Bewe- guπgsarteπ, z.B. für unterschiedliche lineare Bewegungsrich- tungen und/oder für Umdrehungen um unterschiedliche Rota¬ tionsachsen der Objekte zu testen, sowie

17, einen besonders einfachen Aufbau des Sensors zu ermöglichen, obwohl jeweils unterschiedliche Bewegungsarten simuliert werden, also der Sensor für unterschiedliche Bewegungspara- meter getestet wird.

Die Erfindung und deren Weiterbildungen werden anhand der in den FIGUREN schematisch gezeigten Beispiele weiter erläutert. Dabei zeigt

FIG 1 ein Beispiel eines Beschleunigungssensors/Verzögerungs- sensors mit Biegebalken,

FIG 2 ein Beispiel eines Beschleunigungssensors/Verzögerungs¬ sensors mit Halbleitermembran, wobei hier der Übersicht¬ lichkeit wegen die Halterung und die Stromleitungen zum Weiterleiten des erzeugten elektrischen Sensorsignales nicht eingezeichnet sind,

FIG 3 ein Objekt, nämlich ein KFZ, in welchem der Sensor ange¬ bracht ist, FIG 4 ein Beispiel eines e findungsgemäßen Sensors, der einen, durch eine walzenförmige seismische Masse betätigten, Schalter bzw. Kontakt enthält,

FIG 5 eine schräge Ansicht des geöffneten, in FIG 4 gezeigten Beispiels, jedoch unter Weglassung des erfindungsgemäß anzubringenden Elektromagneten, FIG 6 ein Detail der in den FIG 4 und 5 gezeigten Beispiele, bei welchem eine Bandfeder die walzenförmige " seismische

Masse in ihrer Ruhelage hält, FIG 7 ein Beispiel für die in FIG 6 gezeigte Bandfeder im ge¬ streckten Zustand, FIG 8 schematisch das Prinzip, nach welchem die in den FIG 4 und 6 gezeigte seismische Masse durch das Magnetfeld des

Elektromagneten aus der Ruhelage in eine andere, zwi¬ schen den Polen des Elektromagneten liegende Lage bewegt wird, sowie, FIG 9 eine schräge Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels für die Position des Elektromagneten in dem in FIG 4 und 5 gezeigtem Beispiel.

Alle FIGUREN zeigen also jeweils ein Beispiel des Sensors H/E/K/W, in FIG 1 bis 3 bzw. H/E/(K/W = M/K/C) in FIG 4 bis 9 oder Teile von diesen Beispielen. Der Sensor dient jeweils zur Erfassung eines Bewεgungspara eters, also z.B. zur Erfassung der Beschleunigung, Auslenkung und/oder Vεrdrehung εinεs Objεk-

tes 0, also z.B. εinεs KFZ 0, vgl. FIG 3. Es handelt sich also z.B. um einen Crashsensor zur Erfassung einer starken ruckarti¬ gen Bεschlεunigung und/oder Verzögerung eines KFZ 0, wobei im Crashfall Teile des Sensors, z.B. seine seismische Masse M bzw. K, z.B. in die Richtung X gemäß FIG 3 geschleudert werden - vgl. damit auch die Richtung X und die oft ebenfalls in einem solchen Crashfalle ausnutzbare Richtung X 1 der Bewεgung einer seismi¬ schen Masse M bzw. K in FIG 1, 2, 4 bis 6 und 8, 9.

Der Sensor weist jewεils einε Haltεruπg H auf, übεr die er an dem Objekt 0 befestigbar ist, vgl. die FIG 1 sowie 4 bis 6 und 9 (in den FIG 2, 7 und 8 ist die Haltεrung H dεr Übersichtlich- kεit wεgεn nicht eingezeichnet), wobei die Halterung H das ei¬ gentliche Seπsαrelemeπt W bzw. M/K/C hält, welches seinerseits bei einer entsprechenden Bewegung X bzw. X 1 ein elektrisches

Seπsorsigπal S übεr zumindεst εinen seiπεr Anschlüssε A abgibt, vgl. die FIG 1 sowie 4 bis 6 und 9. (In den FIG 2, 7 und 8 wur¬ de der Übersichtlichkeit wegen das Abgreifen dieses Sensorsigna¬ les S nicht gezeigt).

Das eigentliche Sensorelement W bzw. M/K/C, welchεs bεi einer entsprechenden Bewegung X bzw. X 1 ein elektrisches Sensorsignal S abgibt, kann bei der Erfindung an sich - im Rahmen des durch die Patentansprüche 1, 5 und 14 definierten U fanges - im Prin- zip beliebig aufgebaut sein, also auch weitgehend bekannte Sen¬ soren, - wobei erfindungsgemäß aber zusätzlich zumindest ein Elektromagnet E und zumindest εin ferromagnetischer Körper K angebracht ist. In den Unteransprüchεn sind vortεilhafte Vari¬ anten der Erfindung definiert.

In FIG 1 ist beispielhaft angenommen, daß es sich um eine pie- zoresistive Mäanderleitung handelt, die in Schichttechnik oder auch als kompakte Leitung oder mittels Dehnungsmeßstreifen hergestellt sein kann.

In FIG 2 - in welchεr zur Vεrbesserung der Übersichtlichkeit die Halterung H, mit der die sonstigen Sensorbestandteile ge-

halten wεrden bzw. die die sonstigen Sensorbεstandtεilε unmit- tεlbar oder mittelbar trägt, weggelassεπ wurdε - ist beispiel¬ haft angenommεπ, daß εs sich um einen Siliziumrahmen Z / eine Siliziu halterung Z mit dünner piezoresistiver Siliziummembraπ W handelt, wobei in der Membranmitte eine sεismischε Schwing- massε M - z.B. aus Silizium - zur Vεrgrößεrung dεr Schwingungs¬ amplitude der Membran W bei derεn entsprechεnden Bewεgung, z.B. in der Richtung X bzw, X 1 , also zur Vergrößεrung der Empfind¬ lichkeit dieses Sensors anαebracht ist.

Bei dem in den FIG 4 bis 9 gezεigtεn weiteren Sensorbeispiel bestεht das eigentlich Sεnsorεlε εnt wiε dεr Tεchnar'schε Sεnsor aus εinεm εlektrischen Schalter mit εinem Kontakt C, wεlchεr durch εinε sεismische Masse M bei einer entsprechenden Bewegung X - also z.B. im Crashfalle - betätigt wird und dann das Sensorsignal S abgibt.

In allen Fällen ist aber bei dεr Erfindung zusätzlich zumindεst ein einzigεr Elektromagnet, vgl E in dεn FIG 1, 2, 4, 8, 9, und zumindest ein einzigεr ferromagnεtischer Körper, vgl. K in den FIG 1, 2, 4 bis 6, 8, 9, so angebracht, daß dieser Körper K un¬ ter dem Einfluß eines durch den Elektromagnetεn E fließenoen Tεststromimpulses I, vgl. bεscnders FIG 1, 2, 8, 9, eine ent- sprechεnde Bewegung des Sensors simuliert wird bzw. εinε ent- sprεchεnde Bewegung des damit verbundεnεn Objektes 0 simuliert wird, wodurch ein Test-Sensorsignal S erzεugt wird, solangε dεr Sεnsor in Ordnung ist, solangε dεr Sεnsor also nicht defekt ist.

Das von der Halterung H gehaltenε Sεnsorelement W bzw. M/K/C ist also erfindungsgεmäß unmittεlbar odεr mittelbar - also z.B. mechanisch starr, oder übεr εine Feder und/oder über εiπεn He¬ bel - mit einem fεrrcmagnetischen Körper K verbundεn, welcher seinεrsεits, jε nach Bεdarf, eine kompakte sεismischε Masse M = K, vgl. FIG 1, 4 bis 6 und 8, 9, oder auch eine ausreichend dicke magnetische Schicht K z.B. gemäß FIG 2 darstellen kann.

Außerdem enthält der Sensor also zumindest einen einzigen Elek¬ tromagneten E, welcher z.B. direkt an der Halterung H mechanisch befestigt sein kann, vgl. besonders FIG 1, 2, 4, 8, 9 und wel¬ cher mit Teststromimpulsen I definierter Stärker und definiεπen Vεrlaufs mittεls einer entsprechend erzeugtεπ Spannung U erreg¬ bar ist. Diesε Teststromimpulse I erzeugεπ im Elεktromagnεten E jεwεils bestimmte, nämlich hinsichtlich Stärke und zeitlichem Verlauf defiπierbarε Magnεtf lder, die so auf den ferromagneti¬ schen Körper K wirken, daß der Teststromimpuls I eine entspre- chende Bewεgung dεs Objεktes 0 simuliεrt, auch wenn die Halte¬ rung H oder ein daran befestigtes Objekt 0 unbewegt bleibt. Der Teststromimpuls I bewirkt nämlich, daß sich der Körper K im Magnetfeld bewegt und so eine entsprechende Bewegung und/oder Verformung des Sεnsorεlεments W bzw. M/K/C und damit die Abgabe eines Test-Sεnsorsignalεs S auslöst. Auf diese Weise gestattet die Erfindung, mittels des Teststromimpulses I definierter Stärke und dεfinierten Verlaufs zu Testzwεcken ein Sensorsignal S zu erzεugen, also eine bestimmte Bewegung des Objektes 0 zu simulierεn, - sogar schon wann der Sensor H/E/K/W bzw. H/E/M/K/C sεlbst noch gar nicht am Objεkt 0 bεfεstigt wurde, sondern wenn dieser Sensor z.B. im Rahmen seiner Herstεllung bei der Endprü¬ fung erst noch getestet wird.

Aber auch dann, wenn der Sensor bereits am Objekt 0 befεstigt ist, kann dieser Sensor zu beliebigεn Zeiten, auch mehrmals nacheinander von Zeit zu Zeit, getestet werden, z.B. um zu über¬ wachen, ob er noch immer einwandfrei mit genügεndεr Empfindlich- kεit funktioniεrt, indεm gεprüft wird, ob dεr Sεnsor das Sensor¬ signal S, genauer: Test-Sensorsignales S, einwandfrei abgibt oder nicht.

Der zeitliche Verlauf und die Maximalamplitude der betreffenden Bewegung des Körpers K im Magnetfeld hängt dabei nicht nur von dε zεitlichen Verlauf und von der Stärke des Teststromimpulses i und damit von dem zeitlichεn Vεrlauf und von der Stärke der zugehörenden Spannung U an den Eingängen des Elektromagnεtεn E ab. Dεr Verlauf und die Maximalamplitude der betrεffεnden Bewe-

guπg des Körpεrs K hängt auch von sonstigεn konstruktivεn Maß- πahmεn ab, z.B. von dεr Form und Größe und oen magnetischen Eigenschaftεn des Körpers K, von der Form und von der Intensi¬ tät des erzεugtεn Magnεtfeldes und damit auch vom Aufbau dεs Elektromagnetεn E und vom Abstand des Elektromagneten E zum Körper K, aber auch von der Fεderkonstante fεdεrnder Teile des Sεnsors wiε von der Federkonstante des Biegebalkens B in FIG 1, auf welchem das Sεnsorεlεmεnt W bεfestigt ist oder von dεr Fe¬ derkonstante der Halbleiter-Mεmbran W, auf der gemäß FIG 2 die seismischε Massε M und darübεr der Körper K bεfεstigt ist, oder auch von der Feder onstante in den FIG 4 bis 7 und 9 gezeigtεn Fεder F. Darüber hinaus hängt der Vεrlauf und dεr Maximalampli¬ tude der betreffεndεn Bεwεguπg des Körpers K auch von Vorspan¬ nungen solcher Federn ab. Diε Erfindung gεstattεt also, diε Empfindlichkεit dεs jeweiligen Sensortyps auch durch entsprε- chεndε Dimεnsioniεrung dεr Federkonstantε und/odεr dεr Fεder- vorspannung nach dem jewεiligen Bedarf eiπzustεllεn bzw. auszu- wählεn.

Darübεr hinaus gεstattεt diε Erfindung im Prinzip, dεn Aufbau dεs Sensors zu variierεπ - also z.B. einen Sensor vom Biegebal¬ ken-Prinzip gemäß FIG 1 mit der auf dem Biegεbalkεn B bεfestig- teπ Piezolεitung W, z.B. Dehnungsmeßstreifen W, oder einen Halb- lεitεr-Bεwεgungssεnsor gεmäß FIG 2 mit Piεzowidεrstand-Mεmbraπ W als eigentliches Sensorεlement W, das bei einεr εntsprεchenden Bεwεgung ein elεktrischεs Sεnsorsignal S abgeben kann, zu wäh¬ len, vgl. auch das in dεn FIG 4 bis 9 gεzεigtε Sεnsorbεispiεl mit sεis ischεr Massε M und Kontakt C.

Ein Grundkonzept der Erfindung bεruht hierbei darauf, mittels mindestens eines einzigεn Elektromagnetεn E und mindestεns εinεs εinzigen ferro agnεtischεn Körpεrs K εntsprεchεndε Bεwεgungεn dεs Sensors H/E/K/W bzw. des Objektes 0 zu simulieren, und zwar im Prinzip zu beliebigen Zeitpunktes wiedεrholbar, um diε Emp- findlichkeit und damit die Zuverlässigkeit des Sεnsors überprü¬ fen und um Defekte des Sensors frühzeitig erkennen zu können, also um - im allgemeinen rechtzeitig - bei Bedarf den Sεnsor

repariεrεπ oder austauschen zu können.

Der Übersichtlichkeit wegen wurden in den FIG 1 und 2 sowie 4, 8, 9 jeweils nur ein einziger Elektromagnet E pro Sensor ge- zeigt. Es ist jedoch häufig sehr vorteilhaft, nicht nur einen einzigεn Elεktromagneteπ E am Sensor anzubringen. Stattdessen kann man mehrere, getrennt für sich durch Teststromimpulse I erregbare Elektromagneten E anbringen, wobεi diε Teststromim¬ pulse I, je nachdem welchεr der Elektromagnete E erregt wird, unterschiedliche Bewegungsarten - also z.B. unterschiedliche lineare Bewεgungsrichtungen, also auch senkrecht aufeinander stehεπde lineare Richtungen, und/oder unterschiedliche Achsen von Torsionsbewegungen - des Sensors bzw. des Objektes 0 simu¬ lieren können. Auf diεse Weise kann man die Empfindlichkeit des Sensors für die unterschiedlichen Bewegungsarten jewεils gemäß dem Bedarf einzeln für sich nacheinander, oder auch simultan gegeπsεitig übεrlagεrt, mittels der verschiedεnεn Elektromagnete E des Sensors testen.

Wenn mehrere solche Elektromagneten E pro Sensor angebracht sind, dann kann man sein Sensorεlε εnt W bzw. M/K/C mechanisch, statt mit mehreren ferromagnetischen Körpern, auch mit nur ei¬ nem einzigen ferromagnetischen Körper K ausstatten bzw. verbiπ- dεn, dεr seinerseits so angeordnet wird, daß er von den ver- schiedenen Elεktromagneten E jεwεils in unterschiedlichεr Wεise bεwεgt wird, also z.B. von dεm einen Elektromagneten in X-Rich¬ tung und von dem anderen Elektromagneten senkrecht dazu, vgl. FIG 1 und 2, - falls also bei diesen beiden Beispiεlen zwei ge¬ trennte Elektromagnete E angebracht werden, bei denen der eine den Körper K in die X-Richtung, der andεre in die andere Rich¬ tung beschleunigt. Z. B. mittels mehrerer solcher testbarer Sensorεπ, die an verschiεdenen Stellen des Objektes 0, vgl. FIG 3, angebracht sind, sind auch Drehbewegungen des Objektεs 0 me߬ bar und die Funktioπstüchtigkeit dieser Sensoren zur Erfassung von plötzlichen Rotationen des Objektes ist dann ebenfalls test¬ bar. Auf diese Weise simulieren die den Elektromagneten E zuge- führtεn Tεststromimpulsε I unterschiedliche Bewegungsarten des Sensors bzw. des Objektes 0, weil der Körper jeweils typische

Bewεgungεn, diε nur dem betreffenden Elektromagneten E zugeord¬ net sind, auslöst. Auf diesε Weisε ist εs mit besonders wenig Aufwand und mit einεm besonders einfachen Aufbau des Sensors, möglich, die Empfiπdkeit des Sensors für die zugehörεndεn untεr- " schiedlichen Beweguπgsarten zu beliebigen Zeitpunkten zu testen.

Wenn der Sensor H/E/K/W bzw H/E/M/K/C mit oem Objekt 0 verbun¬ den ist, vgl. FIG 3, kann dieser Sensor den Körper K und dεn Elεktromagnεten E bzw. die Elektromagnεtεn E jeweils sogar un- unterbrochen während der ganzen Dauer seiner Verbindung mit dem Objekt 0 enthalten. Auf diese Weisε kann im Prinzip während der ganzen Lebεnsdauεr des Ob ektεs 0, zumindest fortlaufend von Zeit zu Zeit während der gesamtεn Vεrbindung diεses Sensors mit dem Objekt 0, die Empfindlichkeit des Sensors für die betrεf- fεndεn Bεwεgungsparameter dεs Objεktes 0 mittels der Teststrom- impuise I getestεt wεrdεn - wobei durch Anbringung eines einzi¬ gen Elektromagneten E im allge einεn nur εin einziger Bewegungs¬ parameter erfaßt wird, wobei durch Anbringung mehrεrer Elektro- magnεtε E pro Sεnsor auch ganz untεrschiedliche Bewεgungspara- 3 mεter, bei Bedarf getrennt voneinander und/oder simultan übεr- lagεrt übεreinander, erfaßt werden können.

Wenn sich dεr bεtrεffendε Sεnsor zur Erfassung einer abrupten linearen Bewegung in einer bestimmtεn Richtung, z.B. X oder X 1 , mit bestimmtεr Mindest-Beschlεunigung/Mindest-Verzögerung eig¬ nen soll, wenn es sich also z.B. um einen Crashsensor handelt, sollte der Teststromimpuls I eine εntsprεchεndε abruptε lineare Bewegung X oder X 1 dεs Sεnsors si uliεren können. Es kann sich hierbei z.B. um den Test einεs Crashsεπsors für εiπ KFZ 0 haπ- - ' dεln, vgl. FIG 3, oder z.B. um einen Sensor für ein entspre¬ chendes anderes Objekt 0, das z.B. einen Arm eines Robotors oder eines Handhabungsgerätes darstellt, - unabhängig davon ob diese Objekte 0 mehr oder wεnigεr automatisch gεstεuert oder von Hand gestεuεrt werden. Ein solcher Sensor kann z.B. als Auslöser in einer Zündeinrichtung einεs Airbag und/odεr eines Gurtstrammers in einem KFZ 0 dienεn, wobei - selbst bei ruhεndεm KFZ 0 - mitteils des Elektromagnεtεn E und des Körpers K das Verhaltεn

des Sensors bei extremen Beschleunigungen bzw. Verzögerungen simuliert werden kann, wobei also der Sensor auch bei stehendem KFZ 0 für den Crashfall getestet werden kann.

Selbstverständlich ist es bei einem εrfinduπgsgεmäßeπ - z.B. als KFZ-Airbag-Auslöser dienenden - Crashsensor im allgemeinen rat¬ sam dafür zu sorgen, daß das durch dεn Tεststro i puls I ausgε- löste Test-Sensorsignal S nicht wirklich die Zündpille des Air- bag zündet und damit den Airbag aufbläst, wozu während der Dauer des Testes des Sensors die elεktrische Übertragung des Test-Sen¬ sorsignals S zur Zündpille des Airbag mittels eines oder mehre¬ rer Schalter unterbrochεn wεrden kann.

Aus dem Vorhergehenden geht bereits hervor, daß der Teststrom- impuls I von Zeit zu Zeit wiederholt werden kann und daß das mittεls der Teststromimpulse I erzeugte Test-Sensorsignal S zu wiederholten Überprüfungen der Funktionstüchtigkeit dεs Sensors H/ E/K/W bzw. H/E/M/K/C dienen können. Durch ein solches, von Zeit zu Zeit wiederholtes Testen des Sensors wird also eine be- sonders hohe Zuverlässigkeit des Sεnsors garantiεrbar, wεil rεchtzeitig Schäden am Sensor erkannt werden, wobei im Prinzip diese Zuverlässigkeit des Sensors selbst währεnd dεr gεsamtεn Lebensdauer des Sensors laufend überprüft werden kann.

Dieses wiederholte Testen wird besonders genau und aussagekräf¬ tig, wenn das Test-Sensorsignal S über εinεn A/D-Wandler einem dauerhaften Speicher, also einem irgendwiε geartetεn PROM - z.B. einem EEPROM - zugelεitεt wird, wobei im PROM zumindest das bei einem einzigεn, z.B. dem erstmaligen/ursprünglichen, Test abge- gebene Test-Sensorsignal S entsprechend digitalisiert gespei¬ chert wird. Um Alterungen des Sensor besser erkennen zu können, kann man im Testfall auch noch diε zur Erzeugung des Test-Sen- sorsigπals S jεwεils gεgεbene A plitudε, und/odεr die jeweils notwendige Mindestamplitude, des Teststromimpulses I zur Erre- gung des Elektromagneten E mehr odεr wεnigεr präzise messen und in diesεm PROM itabspεichern. Die betrεffende Mindestamplitude des Teststromimpulsεs I zeigt z.B. an, ob sich die Federkonstan-

te, Federvorspannungen und/oder diε Größe einεr seismischεn

Massε M odεr gar ob sich diε ferromagnetischε Eigεnschaf tεn des Körpers K durch Alterung, Beschädigung oder Abnutzung irgendwie im Laufe dεr Zεit ändεrtεn. Es kann nachträglich sogar ganz be- sondεrs präzise das Langzεitverhalten des Sensors überwacht werden, z.B. bei Routiπeüberprüfungen in Werkstätten, wenn im PROM - statt nur das jeweils letzte Test-Sensorsignal S zu speichern - auch zumindest einzelnε der bei früheren Tεstεn abgegebenen Test-Sensorsignalε S weiterhin mit abgespeichert statt gelöscht werden.

Ein besondεrs εinfacher und kompakter Aufbau des Sensors ist vor allem auch dadurch erreichbar, daß man unter den vielen mög¬ lichen nichttεstbarεn Sensorarten einεn solchen auswählt, der von Haus aus εinen einfachen, kompakten Aufbau aufweist. Es zeigte sich, daß dazu besonders Sensorelεmεnte geeignεt sind, die aus einεm piεzoresistiven Leiter hergestεllt sind, odεr die einεn durch die seismische Masse gesteuεrtεn Kontakt bzw. Schal- tεr, z.B. gεmäß der Dimεnsionierung in den FIGUREN 4 bis 9, enthalten.

Besondεrs εinfach wird dabεi diε Mεssung von Bεschlεunigungεn und/odεr Vεrzögεruπgεn. wenn sein Sensorelεment W, vgl. FIG 1, an einεm Biεgelbalken B angebracht ist oder wenn dieses Sensor- εlεmεnt W sεlbst einen solchen Biegεbalkεn B darstellt, wobei das freie Ende des Biegebalkens B unmittelbar - oder mittelbar, also z.B. über mindestεns εine Fedεr und/odεr z.B. mindestens einen Hebεl - mit dεm ferromagnetischen Körper K verbunden ist. Ein solcher Sensor kann besonders empfindlich gemacht werden, indem die Federkonstantε für das Biεgen des Biegebalkens B ent¬ sprechend gewählt wird.

Darüber hinaus kann das Sensorelement W aber auch, vgl. FIG 2, durch εinε Halblεitεrmεmbran W gεbildet werdεn, deren Wider- stand beim Ausschlagen der Membran W ein Maß für die betreffεn- dε Bεwεgung des Sensors bzw. des Objektes 0 ist. Die von einem solchen Halbleiter-Sensorelement W gemessene Bewegungsart stellt

normalerwεisε eine Beschlεunigung bzw. Verzögerung dar. Bei einem solchen durch eine Halbleitermembran gebildεtεπ Sεnsorele- mεnt W kann dεr Körpεr K - εbεnfalls unmittεlbar oder mittelbar - an einer besondεrs schwingfähigen Stelle der Halblεitermem- bran W befestigt sein, also beispielhaft gemäß FIG 2 etwa in der Mitte der Membran W. Ein solches Halbleitεrmεmbran-Sεπsor- element W ist besondεrs kompakt. Um das Verhältnis der Amplitu¬ de der Sensorsigπale zur jeweiligεn Stärkε dεs zu mεssεndεn Be- wegeungsparameters noch größer zu machen und um damit die Emp- findlichkeit des Sensors noch wεitεr zu εrhöhεn, kann man zur Vεrstärkung der Ausschläge der Membran W die seismische Masse an einer gut schwingfähigeπ Stelle der Membran W anbringen, vgl. die seismische Masse M in der Mitte dεr Mεmbran W in FIG 2. Einε solchε sεismischε Masse M kann z.B. ebenso an einer gut schwingf higen Stelle des Biegebalkens B in FIG 1 angebracht werden.

Besonders kompakt wird der Aufbau eines solchen Sensors mit seismischer Masse M übrigens dann, wenn die seismische Masse M sεlbεr aus f erromagnetischem Material besteht und damit selber den ferromagnetischen Körper K darstellt, vgl. auch FIG 1. Dann kann auch ein kleinerer leichterer Elektromagnet E benutzt werden.

Die FIGUREN 4 bis 9 betreffen ein Beispiεl der Erfindung, wel¬ ches einε erfindungsgemäße Weiterbildung des für sich vorbekann¬ ten Sensors der Firma Tεchπar darstellt. Auch dieses, in diesen FIGUREN gεzεigtε Beispiel de onstriεrt , daß die erfindungsgemä¬ ßen Maßnahmen auch bei einεm bεkannten Sensor angewandt werden können, dessen Sensorelement hier nämlich eine seismische Mas¬ se, enthält, die während der zu εrfassεnden Bewεguπg in εinε mehr oder weniger vorgegebene andere Lage geschleudεrt wird und durch dieses Schleudern einen elεktrischen Kontakt, vgl. C, ei¬ nεs elεktrischεn Schaltεrs berührt oder bewegt und damit diesen Schalter betätigt, - wobei dann dieser Schalter bevorzugt ein binäres Sensorsignal S oder einen Signalimpuls S abgibt.

Die FIG 4 zeigt einε erfindungsgemäßε Weiterbildung mit Elektro¬ magneten E, dessen Magnetfεld diε sεismische Masse M von ihrer Ruhelagε, also vom Anschlag Q, in ihrε andere Lage am Anschlag P bewegen soll, vgl. auch FIG 5 und 6. Während diεsεr Bewegung berührt die Masse M den Kontakt C und drückt diesεn Kontakt in sεinε Stellung C r . Durch diesε Berührung zwischen der Massε M und dem Kontakt C wird die Abgabe des Sensorsignalεs S ausge- löst.

in FIG 4 ist zusätzlich εin ohmscher Widerstand R gezεigt, dεr in dεn Stromverlauf des Sensorsignalεs S eingefügt ist und einεn Schutzwidεrstand R darstellt, der den Strom dεs Sensorsignales S begrεnzt. Diεser Strom des Sensorsignales S fließt nämlich bεi dεm gεzεigtεn Ausführungsbεispiεl übεr dεn Widerstand R, über 5 die elεktrisch lεitende Stütze T und übεr εiπε elektrisch lei¬ tende Bandfedεr F - vgl. dazu auch insbesondere FIG 6 - und um die seismischε Masse M hεru zu jεnεr Stelle, an der die Fεdεr F den Kontakt C bεrührt, sowiε εntlang dεs hiεr fεdernden Fort¬ satzes diesεs Kontaktεs C/C zum Außεnanschluß des hiεr zwεipo- 0 - " ligen Sensorsignalanschlusses, vgl. S. Wie hier die Bandfeder F aufgebaut und dimensioniεrt ist, so daß siε nicht nur die Masse M normalerweise in ihrer Ruhelage mit einer Vorspannung an den Anschlag Q drückt, sondern zusätzlich einen Bestandteil des Schaltεrs F/C darstellt, wird später besondεrs anhand dεr FIG 7 5 noch näher beschrieben. - Übrigens ist in FIG 4 der Übersicht- lichkεit wεgεn nicht gεzεigt, wiε besondere Schieπεn im Innεrεn dεs Dεckels D verhindern, daß die Masse M nach oben gegεn den Deckεl D geschlεudεrt wird, so daß diε Massε M nur mehr oder wεnigεr entlang der in FIG 4 durch einen Pfeil markierten Bahn Q von αer Ruhεlage, vgl. Q, in die anderε Lagε, vgl. P, bεwεgt wird.

Der bekanntε Sεnsor dεr Firma Tεchnar wurde also vor allem da¬ durch εrfindungsgemäß weitεrgεbildεt, daß ein Elektromagnεt E "5 und εin von dessen Magnetfεld bewegbarεr ferromagnetischer Kör¬ per K angebracht wurde, welcher unter dem Einfluß des Magnet- fεldεs εin Test-Sensorsignal S auslösen soll. Dazu konnte also z.B. die seismische Masse M oder ein Abschnitt davon aus ferro- agnetischem Matεrial hεrgεstellt werden, nämlich z.B. indem

koaxial ein ferromagnetischer Kern K in diesem, im übrigen aus z.B. Keramik oder Kunststoff bεstεhenden walzenförmigen seismi¬ schen Masse M angebracht wurde, vgl. den Kεrn K in den FIG 4 bis 6 sowie 8 und 9. Außerdem wurde er f induπgsgemäß ein Elektroma- gnεt E so im Sεπsor angεbracht, vgl FIG 4, 5, 8 und 9, daß sein Magnetfeld unter dem Einfluß des Teststromimpulses I, vgl. FIG 8, 9, den ferromagnetischen Körper K zusammen mit der damit ver¬ bundenen seismischen Masse M bis zu jener Lage bewegt ocer noch über jene Lage hinausbewegt, bei welcher die seismische Masse M den Schalter F/C durch Berühren des Koπtaktεs C, vgl. FIG 4 bis 6, 9, betätigt.

Weil dieser Kontakt C eiπεn Bεstandteil eines elektrischen Schalters, vgl. F/ C, darstellt, erzeugt der Tes-tstrαmimpuls I durch Schleudern der seismischen Masse M in Richtung X mittels des Kontaktes C das Test-Sensorsignal S. Wenn also ein Test¬ stromimpuls I dem Elektro agten E zugeführt wird und wenn da¬ durch ein Test-Sensorsignal S am εntsprechenden Signalausgang des Sensors abgegebεn wird, ist die Zuverlässigkεit des Sensors gegebεn. Falls hiεrbei der Teststromimpuls I hingεgεn kein Tεst- Sεnsorsignal S auslöst, ist damit ein Defekt des Sensors nachge¬ wiesen, jedenfalls dann, falls der betreffende Teststromimpuls I an sich ausreichend stark war, um bei einem einwandfrei funktio¬ nierenden Sensor das Test-Sensorsignal S auszulösen.

Statt die ganze Masse M oder deren Kern K als ferromagnetischen Körper K auszubilden, kann auch ein eigenεr zusätzlicher ferro¬ magnetischer Körper, zunächst getrεnnt von dεr Masse M, ange¬ bracht werden, wobei dieser Körper dann mittelbar, also z.B. wieder über εinε Fεdεr odεr übεr εinen Hebel, erfindungsgemäß auf die betreffende seismsische Masse M einwirken kann. Dann wirkt das Magnetfeld des Elektromagneten E über diesen Körper K nur noch mittelbar auf die seismische Masse M ein, um ein Test- Sensorsignal S zu erzεugen. Auf diese Weisε kann ein kleines Magnetfeld, trotz der relativ kleinen räumlichen Ausdehnung diesεs Magnetfeldes, auch dann noch auf eine seismische Masse M stark einwirken, wenn diesε Masse M in ihrer Ruhelage weit ent¬ fernt vom kleinen Magnetfeld liegt.

1 Die seismische Masse M kann z.B. mittels der in den FIG 4, 7 bis 9 gezeigten Bandfeder F in ihrer Ruhelage gehalten werden, so daß die betreffεnde, walzenförmigε Masse M mit einer gewissεn Federvorspannung in ihre Ruhεlagε gehalten wird. Von der Größε 5 ' dεr betreffenden Federvorspannuπg ist jenε Mindest-Verzögεrung/ Mindεst-Bεschleunigung abhängig, bei welchεr dεr bεtreffende Sensor εiπ Sεnsorsignal S abgibt - bei gεringeren Verzögεrungεn/ Bεschlεunigungen blεibt nämlich die betrεffende Masse M weitεr- hin in ihrεr Ruhεlagε und löst dann keine Sensorsignal S aus.

10.

Diε betreffende, an der seismischεn Masse M befestigte Bandfeder F selbst kann ihrersεits bεrεits den ferromagnεtischεn Körpεr K bildεn, wobei im übrigen der ganze Sensor, abgesehen vom Elek¬ tromagneten E selbst, keine weiterεπ ferromagnetischen Körper

15 mehr zu enthalten braucht. Auch dann läßt sich der bεtrεffende Sensor erfindungsgemäß beliεbig oft testen, weil die Bandfedεr F, wεlchε dann allεine für sich den ferromagnetischεn Körper K bildet, durch das Magnεtfεld dεs Elεktro agnεtεn E so bεεinflußt wird, daß siε sich bεwegt, z.B. zusammenrollt, und damit dεπ

20 sεismischεn Körper M in seinε andεre Lage bεwεgt und damit d-as Tεst-Sεπsorsignal S εrzεugt.

Bεi dem in den FIG 4 bis 9 gezeigten Beispiεl ist oεr Kontakt C in εinem Loch V dεr Bandfeder F angebracht, vgl. besonders FIG 7

25 mit FIG 4, 5 und 9. Man kann dann die Bandfeoer F, wenn sie εlεktrisch lεitεnd ist, also z.B. aus Mεtali bεstεht, an ein elεktrischεs Potεntial lεgεn; außεrdem kann man der Bandfeder F einε solche Form geben, daß beim bestimmungsgemäßεn Bεwεgen der seismischen Masse M, diε Bandfεder F - genauer: ein auf dem

50 elektrischen Potential liegεndεr Abschnitt dεr Bandfeder F - den elektrisch lεitenoen Kontakt C berührt und damit einen Strom auslöst, der das Sensorsignal S bildet und der übεr den Kontakt C und über Bandfedεr F fliεßt. Dazu kann z.B. gεmäß FIG 5 bis 7 diε Bandfeder F auch einεn Abschnitt L aufwεisεn, dεr mεhr odεr

55 wεniger um die walzenfδrmigε sεismischε Massε M gεwickεlt ist, wobei diεser Abschnitt L der Bandfεdεr F noch εinε bεsondεrε Er¬ weiterung als eigenε Kontaktflächε aufwεisen kann, wεlche ihrer¬ sεits im Schlεuderfalle den Kontakt C berührt - vgl. auch dεn Hinwεis auf dεn Durch εssεr d der seismischen Masse M in FIG 6

und den Hinweis auf dεn in FIG 7 gεzεigtεn, dem Umfang der Masse entsprechenden Abrollabstand.

Ganz allgemein kann bei eiπεm dεrartigen Sensor diε seismische Masse, vgl. M, selbst - und/oder εin an diεsεr Masse bεfεstig- tεs, sowohl bεi dεr zu εrfassεndεn Bεwegung als auch im Test¬ falle bewegter Bestandtεil, vgl. F - εine elektrisch leitende Fläche als Kontaktfläche, vgl. F, aufweisen, welche beim Bεtriεb dεs Sεπsors an ein elektrisches Potential gelegt wird, wobei sowohl die betreffεnde Kontaktfläche, vgl. F, als auch jeπεr

Kontakt, vgl. C, jeweils Bestandteile einεs Schaltεrs sind, der durch die seismische Masse bεtätigbar ist und dεr sowohl bεi dεr zu εrfassεnden Bewegung als auch im Testfall jeweils das Sensor¬ signal S bzw. das Test-Sensorsignal S liefert oder auslöst. Eine solche Ausnutzung einer elektrisch leitenden Kontaktfläche, die mit der seismischen Masse M bewegt wird, ermöglicht einen beson¬ ders einfachen Aufbau des betreffenden Schalters, vgl. C/F.

In FIG 9 ist in schräger Sicht nochmals schεmatisch gezeigt, wie der Elektromagnet E gegenübεr dεr sεismischεn Masse M, der Band¬ feder F, dem Kontakt C und der Stütze T räumlich angeordnet sein kann. Die Massε M wird bεi diεsεm Bεispiεl wεgεn ihres ferroma¬ gnetischen Kernes K in den Luftspalt des Elεktro agnεten E gemäß FIG 8 hineingezogen, sobald mittels des Teststromimpulses I zwi- sehen den Polen dεs Elektromagneten E ein Magnetfεld entsteht, das den ferromagnetischen Körper K in den Luftspalt dεs Elektro¬ magneten hineinzieht. Ein Vorteil der flachen Baπdfeder F ist, daß bei dem in FIG 9 gezεigtεπ Bεispiεl diε walzenförmige Masse M gemäß FIG 8 weitgehend ohne Verkanten in den Luftspalt hinein- gezogen wird, weil die flache, damit relativ breitε Bandfεdεr F verhindεrt, daß sich diε Achsε der walzenförmigen Masse M zu¬ sätzlich verdreht, statt sich durch paralleles seitliches Bewe¬ gen seiner Walzenachse in den Luftspalt hinein zu bewegen.

im übrigen ist in FIG 9 durch Weglassεn des Gehäusεs D/G und durch das tεilweise Weglassεn dεr Halterung H besonders deutlich gezeigt, wie der Luftspalt des Elektromagnεtεπ E angebracht sein kann, um erfindungemäß wirken zu können. Hinsichtlich der Lage des Elektromagneten im Sensor ist nämlich die Lage des Luft-

Spalts diesεs Elektromagneten E, bezogεn auf die Massε M, wich¬ tiger als die räumliche Lage der elektrischen Windungen und des Magnetkεrnes dieses Elektromagneten E. Der Elektromagnεt E kann dahεr grundsätzlich auch eine völlig andere Lage im Sensor be- sitzεn, solangε besonders sein Luftspalt zweckgemäß so neben der Masse M angεbracht wird, daß diε Massε M untεr dεm Einfluß des Teststromimpulses I bestimmungsgemäß bewεgt und dann im Rεgεl- fall das Sεnsorsignal S auslöst.

Untεr εinem ferromagnεtischen Körper wird hiεr ein Körper ver¬ standen, der, zumindest unter bestimmten Becingungεn wiε untεr bεstimmten Tempεraturεn, εinε Permeabilität aufweist, die sehr viel höher als die Permeabilität des Vakuums ist. Manche Autoren unterscheidεn zwar zwischen ferromagnetischen und ferrimagneti- sehen Körpern, indem sie hierbei auf bestimmtε Bεdingungεn, unter denen die hohe Pεrmeabilität auftritt und sich ändert, Bezug neh εn. In dεr vorliegenden Schrift sind immεr nur "ferro- magnεtische" Körper angegeben, wobei die Erfindung aber auch jene "fεrrimagnεtischε" Körper erfaßt, solange diεse unter den üblichen Betriεbsbεdingungen des Sensors einε hohε Pεrmεabilität im Vεrgleich zum Vakuum aufweisen. Im Sinne der vorliegεndεn Schrift wird also zwischen "ferromagnetischen" und "ferrimagne- tischen" Körpern sprachlich nicht unterschieden, sondern stets nur der Ausdruck "fεrromagnetischer" Körpεr für alle diesε Kör- per verwendet, die untεr den Bεtriebsbedingungεn dεs Sensors jenε erfindungsgemäß geforderte hohe Pεrmεabilität aufwεisen.