Inertialsensorik

Hochleistungs-MEMS-Drehratesensoren

© Fraunhofer ENAS
Hochpräziser Drehratesensor.

Ein Schwerpunkt der FuE-Aktivitäten am Fraunhofer ENAS ist die Entwicklung hochpräziser Inertialsensoren. 2016 wurde ein großes Industrieprojekt zur Entwicklung von MEMS-Drehratesensoren erfolgreich abgeschlossen. Drehratesensoren sind Inertialsensoren, welche die Winkelgeschwindigkeit ohne externe Referenzen messen können. Die Herausforderung für die Entwicklung der mikromechanischen Systeme besteht darin, die Zielanforderungen für extrem niedriges Rauschen und geringe Drift zu erreichen. Das System selbst besteht aus einer mikromechanischen Struktur, die die Winkelgeschwindigkeit in eine Kapazitätsänderung transformiert. Diese wird mit einer analogen Front-End-Elektronik ausgelesen. Der digitale IC des Systems wurde ebenfalls in das CLDCC68-Package integriert und ist für die Demodulation und die Signalaufbereitung verantwortlich. Er dient gleichzeitig als Schnittstelle für die nächsthöhere Systemebene. Der Messbereich des Drehratesensors beträgt ± 500 °/s mit einer Auflösung von 0,0014 °/s (5 °/h) bei einer Datenrate von 2000 Hz. Die Gyroskop-spezifischen Werte für die Bias-Instabilität und dem Angle Random Walk liegen bei < 5 °/h bzw. < 0.1 °/√h.