[发明专利]用于最小化旋转速率传感器的比例因子误差的控制装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于控制旋转速率传感器的控制装置(200)，其具有第一控制回路(202)和第二控制回路(204)。第一控制回路具有用于控制旋转速率传感器沿第一方向的振动的第一控制单元(210)、第一数字‑模拟转换器(240)，用以将由第一控制单元(210)输出的第一数字控制信号(215)转换成第一模拟信号(245)，借助该第一模拟信号控制旋转速率传感器沿第一方向的振动、以及第一模拟‑数字转换器(250)，用以将描述旋转速率传感器沿第一方向的振动的第一模拟测量信号(235)转换成向第一控制单元(210)传输的第一数字读取信号(255)。

技术领域

本发明涉及一种用于最小化旋转速率传感器的、由基准电压引起的比例因子误差的装置，以及一种用于最小化该比例因子误差的方法。

背景技术

在当今技术的许多传感器中使用了控制回路，以控制传感器的各个部件并调节至特定值。在此，通常需要将数字控制变量转换成模拟信号，借助该模拟信号能够直接控制待控制的部件。同样地，可能需要将表示部件基于模拟控制信号的反应的模拟测量信号转换成数字信号，该数字信号可以与控制变量相比较。为此，在传感器中使用了数字-模拟转换器和/或模拟-数字转换器，用以将数字信号转换成模拟信号以及将模拟信号转换成数字信号。

数字-模拟转换器和模拟-数字转换器使用基准电压，以采样和转换数字信号和/或模拟信号。通常情况下，数字-模拟转换器和/或模拟-数字转换器作为预制部件装入传感器中。在此产生的问题是，转换器所使用的基准电压在时间上并不恒定，而是可能由于老化而随时间呈现较高或较低的值。因此，对于依赖于数字-模拟转换器和/或模拟-数字转换器的传感器的运作，固有误差源在于转换器所使用的基准电压的老化。当基准电压作为比例因子参与由传感器进行的测量值的计算时，传感器的测量精度直接受到基准电压的老化的消极影响。

因此，期望提供一种装置，其使由基准电压的老化引起的比例因子误差最小化。还期望提出一种用于最小化这种比例因子误差的方法。

目前，数字-模拟转换器和模拟-数字转换器特别用于旋转速率传感器的领域。图1示出了旋转速率传感器100的示意性框图。该旋转速率传感器100具有激励质量110，该激励质量通过第一弹性元件120与基座相连。弹性元件120设计为，使得激励质量110能够相对于基座在第一方向上振动，而通过第一弹性元件120的特殊形状阻止在垂直于第一方向的第二方向上的振动。根据图1所示的旋转速率传感器100的实施例，激励质量110能够沿x方向振动，而沿y方向的偏移则通过第一弹性元件120的平行于y方向的形状得以阻止。

典型地，在旋转速率传感器100中，激励质量110沿x方向的振动通过激振电极130产生。该振动通过在激振电极130上施加特殊的、适用于激励的电压波形来激励。例如，在激振电极130上施加交流电压导致了激振电极130和与激励质量110相连的电极132之间的交替的静电引力。由此激励沿x轴的振动。

读取质量140通过第二弹性元件150与激励质量110相连。该第二弹性元件150设计为，使得读取质量140能够沿着垂直于第一方向的第二方向振动，而通过第二弹性元件150的形状阻止读取质量140沿着第一方向的、相对于激励质量110的振动。在图1所示的实施例中，读取质量140能够沿y方向，但不能沿x方向偏移。读取质量140的偏移通过施加于读取电极160的电压的变化检测。读取电极160上的电压的变化提供了有关读取质量140的振动的频率和振幅的信息。

根据图1中的框图构造的旋转速率传感器100的工作原理在于，使激励质量110沿x方向进行精确限定的振动。若旋转速率传感器100绕垂直于x方向和y方向的方向旋转，则产生科里奥利力，该力使读取质量140关于激励质量110沿着y方向偏移。该偏移与旋转速率成正比。因此，通过能够检测读取质量140的振动的读取电极160，能够推算出绕垂直于x方向和y方向的方向的旋转的旋转速率。