CN107449451B - 传感器装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够与数字传感器以及模拟传感器的任意一个对应的传感器装置。传感器装置具备：接口电路，连接数字传感器或者模拟传感器来作为生成与检测对象的物理量对应的电信号的传感器；以及CPU，基于由传感器生成的电信号来运算检测对象的物理量。接口电路具有第一电源电路、第二电源电路、包含接收电路的接收器以及工作判定电路。第一电源电路生成传感器的工作电压。第二电源电路生成针对数字传感器的同步信号。接收电路接收由数字传感器生成的电信号。工作判定电路在使用模拟传感器的情况下，至少使第二电源电路的工作停止。

Description

传感器装置
技术领域
本申请主张于2016年4月1日提交的日本专利申请2016-074596号的优先权，并在此引用其全部内容。
本发明涉及传感器装置。
背景技术
以往，例如已知有如日本特开2015-228171号公报所记载的那样，具有传感器以及控制装置的传感器装置。传感器检测成为检测对象的物理量，并生成与该检测的物理量对应的电信号。控制装置基于由传感器生成的电信号来控制控制对象。在传感器装置搭载于车辆的情况下，作为传感器与控制装置之间的通信标准，存在PSI5(Peripheral SensorInterface 5：外围传感器接口)、DSI(Distributed System Interface：分布式系统接口)、以及SENT(Single Edge Nibble Transmission：单边半字节传输)等。
上述的PSI5等通信标准以使用生成数字信号的数字传感器为前提。但是，根据传感器装置的产品规格，也存在采用生成模拟信号的模拟传感器的情况。对于这一点，虽然考虑设置与数字传感器以及模拟传感器的每一个对应的专用的控制装置，但例如担心因控制装置的类别增加而导致的生产、保管中的管理上的问题。因此，期望一种能够与数字传感器以及模拟传感器的任意一个对应的传感器装置。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够与数字传感器以及模拟传感器的任意一个的使用对应的传感器装置。
本发明的一方式的传感器装置具备：接口电路，连接数字传感器以及模拟传感器的任意一个来作为生成与检测对象的物理量对应的电信号的传感器；以及运算电路，基于由上述数字传感器或者上述模拟传感器生成的电信号来运算上述检测对象的物理量。上述接口电路具有：第一电源电路，生成向上述数字传感器或者上述模拟传感器供给的工作电压；第二电源电路，在使用数字传感器来作为上述传感器的情况下，生成用于生成针对该数字传感器的同步信号的电压；接收电路，在使用数字传感器来作为上述传感器的情况下，接收由该数字传感器生成的电信号；以及工作判定电路，在使用模拟传感器来作为上述传感器的情况下，至少使上述第二电源电路的工作停止。
上述的传感器装置兼具在使用模拟传感器时必要的构成(第一电源电路)、以及在使用数字传感器时必要的构成(第一电源电路、第二电源电路、接收电路)。因此，根据上述的传感器装置，能够应对数字传感器以及模拟传感器的双方。但是，在使用模拟传感器的情况下，例如存在由于从数字传感器用的第二电源电路产生的噪声重叠于模拟传感器的工作电压，而导致模拟传感器的检测精度降低的可能性。
关于这一点，若像上述的构成那样，在使用模拟传感器的情况下，通过至少使数字传感器用的第二电源电路的工作停止，从而不存在从第二电源电路产生噪声的情况。因此，不存在被供给至模拟传感器的工作电压受到噪声的影响的情况。通过抑制因噪声而导致的模拟传感器的检测精度的降低，从而能够确保模拟传感器的检测精度。因此，能够适当地应对数字传感器以及模拟传感器的双方。
本发明的其它方式，优选在上述方式的传感器装置中，在使用模拟传感器来作为上述传感器的情况下，上述工作判定电路也使上述接收电路的工作停止。
存在也从数字传感器用的接收电路产生微弱的噪声的可能性。因此，在使用模拟传感器的情况下，通过除了使第二电源电路停止以外也使接收电路停止，从而能够进一步抑制噪声的产生。
本发明的又一其它方式，优选在上述方式的传感器装置中，上述运算电路具有存储了表示使用数字传感器以及模拟传感器的哪一个来作为上述传感器的类别信息的存储装置，上述工作判定电路基于上述类别信息来判定使用数字传感器以及模拟传感器的哪一个来作为上述传感器。
本发明的又一其它方式，优选在上述方式的传感器装置中，上述接口电路被作为单一的IC芯片集成化而成。
如该构成那样，从将接口电路的尺寸小型化的观点出发，考虑将构成接口电路的多个电子电路(第一电源电路、第二电源电路、接收电路、工作判定电路)作为单一的IC芯片集成化。但是，在该情况下，存在伴随接口电路的小型化，在使用模拟传感器时担心的从第二电源电路产生的噪声的影响更加显著出现的可能性。因此，在使用模拟传感器时，至少使第二电源电路的工作停止在确保模拟传感器的检测精度的方面更加有效。
本发明的又一其它方式，在上述方式的传感器装置中，也可以在使用数字传感器来作为上述传感器的情况下，采用外围串行接口5(PSI5)作为该数字传感器与上述接口电路之间的通信标准。
基于PSI5使用的同步信号的电压比传感器的工作电压高。因此，从第二电源电路产生更大的噪声。因此，尤其优选在使用模拟传感器时，至少使第二电源电路停止。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明上述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，相同的附图标记表示相同的要素。
图1是表示在传感器装置的一实施方式中采用数字传感器时的传感器装置的状态的框图。
图2是表示在传感器装置的一实施方式中采用模拟传感器时的传感器装置的状态的框图。
具体实施方式
以下，对将本发明的传感器装置具体化的一实施方式进行说明。传感器装置例如被搭载于车辆。如图1所示那样，传感器装置10具备传感器11以及ECU(电子控制装置)12。
根据传感器装置10的规格等，采用数字传感器11a以及模拟传感器11b的任意一方来作为传感器11。数字传感器11a检测检测对象的物理量，并生成数字信号来作为与该检测的物理量对应的电信号。模拟传感器11b检测检测对象的物理量，并生成模拟信号来作为与该检测的物理量对应的电信号。应予说明，在图1中，示出作为传感器11使用数字传感器11a的情况下的传感器装置10。
ECU12在采用数字传感器11a以及模拟传感器11b的任意一个的来作为传感器11情况下均被共用使用。ECU12基于由传感器11生成的电信号来控制控制对象。ECU12具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)21以及接口电路22。
CPU21具有作为基于由传感器11生成的电信号来运算传感器11的检测对象的物理量的运算电路的功能。另外，CPU21也具有作为基于由传感器11生成的电信号来控制控制对象的控制电路的功能。在CPU21设置有模拟端子31。在使用模拟传感器11b来作为传感器11的情况下，该模拟传感器11b被连接于模拟端子31。在使用数字传感器11a来作为传感器11的情况下，不使用模拟端子31。另外，CPU21具有存储装置32。在存储装置32存储有表示使用数字传感器11a还是使用模拟传感器11b来作为传感器11的类别信息。CPU21基于存储于存储装置32的类别信息，生成高电平信号或者低电平信号作为类别信号St。CPU21在类别信息是表示数字传感器11a的信息时生成低电平信号作为类别信号St，在类别信息是表示模拟传感器11b的信息时，生成高电平信号作为类别信号St。
接口电路22向传感器11供给工作电压。这在使用数字传感器11a以及模拟传感器11b的任意一个作为传感器11的情况下均不变。另外，在使用数字传感器11a作为传感器11时，接口电路22获取由数字传感器11a生成的电信号即数字信号。作为接口电路22与数字传感器11a之间的通信标准，采用PSI5(Peripheral Sensor Interface 5)。PSI5的工作模式存在非同步模式以及同步模式，但在本例中以同步模式为前提。
接口电路22是多个电子电路作为ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)集成于单一的IC芯片而成的。接口电路22具有第一电源电路41、第二电源电路42、接收器43、以及工作判定电路44。
第一电源电路41与电池等直流电源45连接。第一电源电路41将直流电源45的电压变换为适于传感器11的电压。例如，存在在数字传感器11a和模拟传感器11b中，分别适用的工作电压不同的情况。在该情况下，第一电源电路41与被使用的传感器11的类别对应地，使生成的电压在与适于数字传感器11a的电压与适于模拟传感器11b的电压之间切换。但是，也考虑在数字传感器11a以及模拟传感器11b中，分别适用的工作电压相同的情况。在该情况下，第一电源电路41不进行生成的电压的切换。
第二电源电路42也与直流电源45连接。第二电源电路42具有对直流电源45的电压进行升压的电荷泵或者开关稳定器等升压电路42a。第二电源电路42用于生成针对数字传感器11a的电压同步信号Ssync。也存在电压同步信号Ssync具有比直流电源45的电压以及由第一电源电路41生成的工作电压的任意一个电压高的电压的情况。电压同步信号Ssync是在使用数字传感器11a作为传感器11的情况下，成为数字传感器11a与接口电路22之间的数据通信的契机的脉冲信号。
接收器43具有驱动器51、接收电路52以及端子53。端子53经由传输路径54与传感器11连接。在采用PSI5作为通信标准的情况下，传输路径54被作为2芯线路设置。在使用数字传感器11a以及模拟传感器11b的任意一个作为传感器11的情况下，驱动器51将由第一电源电路41生成的工作电压经由传输路径54向传感器11供给。另外，在使用数字传感器11a作为传感器11时，驱动器51利用由第二电源电路42生成的电压生成电压同步信号Ssync。驱动器51将该生成的电压同步信号Ssync以规定的周期重叠于传输路径54的电压的形式向数字传感器11a供给。数字传感器11a通过将接收到电压同步信号Ssync为契机，对作为检测结果的电信号进行编码来生成数字信号SDIG，并将该数字信号SDIG经由传输路径54发送至接收电路52。数字信号SDIG作为重叠于传输路径54的电压的脉冲而被发送至接收电路52。接收电路52通过对通过传输路径54接收的数字信号SDIG进行解码来生成检测信号Sd。
应予说明，在采用PSI5作为通信标准的情况下，作为编码方式采用曼彻斯特编码。工作判定电路44基于由CPU21生成的类别信号St生成工作指令Son或者停止指令Soff。工作指令Son是用于命令第一电源电路41、第二电源电路42以及接收器43工作的信号。停止指令Soff是用于命令第一电源电路41、第二电源电路42以及接收器43停止工作的信号。
工作判定电路44在类别信号St是表示使用数字传感器11a作为传感器11的信号时，分别针对第一电源电路41、第二电源电路42以及接收器43供给工作指令Son。其中，针对第一电源电路41的工作指令Son包括表示生成适于数字传感器11a的电压的意思的命令。
工作判定电路44在类别信号St是表示使用模拟传感器11b作为传感器11的信号时，针对第一电源电路41供给工作指令Son，针对第二电源电路42以及接收器43分别供给停止指令Soff。其中，针对第一电源电路41的工作指令Son包括表示生成适于模拟传感器11b的电压的意思的命令。
接下来，对使用数字传感器11a作为传感器11的情况下的传感器装置10的工作进行说明。在CPU21的存储装置32存储有表示使用数字传感器11a作为传感器11的类别信息。
如图1所示那样，CPU21生成低电平信号作为表示使用数字传感器11a来作为传感器11的类别信号St。工作判定电路44基于类别信号St生成针对第一电源电路41、第二电源电路42以及接收器43的工作指令Son。第一电源电路41、第二电源电路42以及接收器43分别接受工作指令Son并工作。第一电源电路41生成适于数字传感器11a的工作电压V1。第二电源电路42通过升压电路42a生成电压同步信号Ssync用的电压Vsync。
驱动器51将由第一电源电路41生成的工作电压V1经由传输路径54向数字传感器11a供给。数字传感器11a接受工作电压V1的供给并工作。另外，驱动器51使用由第二电源电路42生成的电压Vsync，并以规定的周期生成电压同步信号Ssync，并将该生成的电压同步信号Ssync经由传输路径54向数字传感器11a供给。数字传感器11a每当接收到电压同步信号Ssync时，将作为检测结果的数字信号SDIG经由传输路径54向接收器43供给。接收电路52基于作为经由传输路径54供给的检测结果的数字信号SDIG来生成检测信号Sd，并将该生成的检测信号Sd向CPU21供给。CPU21基于被从接收电路52供给的检测信号Sd运算数字传感器11a的检测对象的物理量，并基于该运算的物理量来控制控制对象。
接下来，对使用模拟传感器11b来作为传感器11的情况下的传感器装置10的工作进行说明。在CPU21的存储装置32存储有表示使用模拟传感器11b来作为传感器11的类别信息。
如图2所示那样，在模拟端子31经由传输路径55连接有模拟传感器11b的模拟输出端子(图示略)。CPU21生成高电平信号作为表示使用模拟传感器11b来作为传感器11的类别信号St。工作判定电路44基于类别信号St生成针对第一电源电路41的工作指令Son。另外，工作判定电路44基于类别信号St生成针对第二电源电路42以及接收器43的停止指令Soff。
第一电源电路41接受工作指令Son并工作，生成适于模拟传感器11b的工作电压V2。第二电源电路42接受停止指令Soff并停止工作。接收器43接受停止指令Soff并使接收电路52的工作停止。驱动器51将由第一电源电路41生成的工作电压V2经由传输路径55向传感器11供给。模拟传感器11b接受工作电压V2的供给并工作，生成与检测对象的物理量对应的模拟信号即检测信号SALG。CPU21基于被从模拟传感器11b经由传输路径55供给的检测信号SALG运算模拟传感器11b的检测对象的物理量，并基于该被运算的物理量来控制控制对象。
应予说明，在图2中通过对表示第二电源电路42的框以及表示接收电路52的框实施均匀的点图案的图案填涂，来表示第二电源电路42以及接收电路52正在停止的情况。
在使用模拟传感器11b来作为传感器11时，使第二电源电路42以及接收电路52停止的理由如下。
在使用模拟传感器11b来作为传感器11的情况下，当第二电源电路42以及接收电路52的工作没有被停止时，存在着伴随第二电源电路42以及接收电路52的工作而产生的噪声的影响波及到由第一电源电路41生成的工作电压V2的可能性。尤其担心伴随第二电源电路42中的升压电路42a的工作产生的噪声的影响。另外，从将接口电路22，进而将ECU12的尺寸小型化的观点来说，将构成接口电路22的多个电子电路(41～44)作为汇集于1个芯片而成的ASIC来构成也是工作电压V2容易受到噪声的影响的一个因素。这是因为第一电源电路41与成为噪声的产生源的第二电源电路42的距离更近。
在此，作为噪声的影响，例如考虑由于从第二电源电路42产生的噪声、或者虽然微弱但也从接收电路52产生的噪声重叠于由第一电源电路41生成的工作电压V2，从而工作电压V2发生变动。由于工作电压V2的变动也给作为模拟传感器11b的检测结果的数字信号SDIG带来影响，因此，存在模拟传感器11b的检测精度降低的可能性。
因此，在如本例那样，在使用模拟传感器11b来作为传感器11时，优选使数字传感器专用的第二电源电路42以及接收电路52停止。若这样，则不存在从第二电源电路42以及接收电路52产生噪声的情况，因此，也不存在噪声重叠于由第一电源电路41生成的工作电压V2的情况。进而，抑制模拟传感器11b的检测精度的降低，由此，能够确保模拟传感器11b的检测精度。顺便说一下，在使用数字传感器11a时，模拟传感器11b这样的噪声的影响不成为问题。这是因为数字传感器11a(数字信号)与模拟传感器11b(模拟信号)相比不易受到噪声的影响。
因此，即使在使用数字传感器11a以及模拟传感器11b的任意一个来作为传感器11的情况下，也能够适当地使用同一ECU12。即，即使在将ECU12(接口电路22)构成为兼具在使用数字传感器11a时必要的构成、以及使用模拟传感器11b时必要的构成的情况下，也能够适当地对应数字传感器11a以及模拟传感器11b的双方。顺便说一下，对于使用数字传感器11a时必要的构成包括第一电源电路41、第二电源电路42、驱动器51以及接收电路52。对于使用模拟传感器11b时必要的构成包括第一电源电路41以及驱动器51。
应予说明，对于本实施方式，也可以如以下这样变更实施。
CPU21也可以在存储于存储装置32的类别信息表示数字传感器11时生成高电平信号来作为类别信号St，在类别信息表示模拟传感器11b时生成低电平信号来作为类别信号St。即使这样，也能够基于类别信号St来判定使用的传感器11的类别。
CPU21基于存储于存储装置32的传感器11的类别信息，生成高电平信号或者低电平信号来作为类别信号St，但也可以生成将传感器11的类别作为数据而包含的类别信号St。即使这样，也能够基于类别信号St来判定使用的传感器11的类别。
也可以在CPU21设置连接外部输入装置的外部输入端子。通过将外部输入装置与CPU21的外部输入端子连接，能够通过外部输入装置向存储装置32写入信息，或者改写存储装置32的信息。
在本例中，使CPU21具有作为基于由传感器11生成的电信号来控制控制对象的控制电路的功能，但也可以省略作为该控制电路的功能。即，仅使CPU21具有作为基于由传感器11生成的电信号来运算传感器11的检测对象的物理量的运算电路的功能。并且，也可以在ECU12另外设置具有作为控制控制对象的控制电路的功能的其它的CPU或者微型计算机。作为该控制电路的其它的CPU或者微型计算机基于由作为运算电路的CPU21运算的物理量来控制控制对象。
也可以在使用数字传感器11a的情况和使用模拟传感器11b的情况下，使ECU12的整体不为相同的构成。至少作为ASIC构成的接口电路22与数字传感器11a以及模拟传感器11b的双方对应即可。例如在使用模拟传感器11b来作为传感器11的情况下，也可以省略用于在接收器43与CPU21之间交换检测信号Sd的信号路线。另外，在使用数字传感器11a来作为传感器11的情况下，也可以采用不具有模拟端子31的CPU21。
在使用模拟传感器11b来作为传感器11时，使数字传感器专用的第二电源电路42以及接收电路52停止，但也可以仅使第二电源电路42停止。由于第二电源电路42具有升压电路42a，因此，也是在构成接口电路22的各种电子电路中最大的噪声产生源。因此，即使仅使第二电源电路42停止，也能够大幅降低针对由第一电源电路41生成的工作电压V2的噪声的影响。
传感器装置10能够应用于各种技术领域。作为传感器装置10的搭载对象，例如能够列举汽车等车辆。在该情况下，作为ECU12的控制对象，能够列举电动动力转向系统或者安全气囊系统等各种车载系统。在ECU12的控制对象为电动动力转向系统时，作为传感器11，能够列举检测被赋予至转向器的转向操作转矩的转矩传感器等。另外，在ECU12的控制对象为安全气囊系统时，作为传感器11，能够列举检测车辆的碰撞的碰撞传感器等。

Claims (5)

1.一种传感器装置，具备：
接口电路，连接数字传感器以及模拟传感器的任意一个来作为生成与检测对象的物理量对应的电信号的传感器；以及
运算电路，基于由所述数字传感器或者所述模拟传感器生成的电信号来运算所述检测对象的物理量，
所述传感器装置的特征在于，
所述接口电路具有：
第一电源电路，生成向所述数字传感器或者所述模拟传感器经由共用的传输路径供给的工作电压；
第二电源电路，在使用数字传感器来作为所述传感器的情况下，生成用于生成经由所述传输路径与所述工作电压一起被供给至该数字传感器的针对所述数字传感器的同步信号的电压；
接收电路，在使用数字传感器来作为所述传感器的情况下，经由所述传输路径接收由该数字传感器生成的电信号；以及
工作判定电路，在使用模拟传感器来作为所述传感器的情况下，至少使所述第二电源电路的工作停止。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
在使用模拟传感器来作为所述传感器的情况下，所述工作判定电路也使所述接收电路的工作停止。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，
所述运算电路具有存储装置，该存储装置存储了表示使用数字传感器以及模拟传感器的哪一个来作为所述传感器的类别信息，
所述工作判定电路基于所述类别信息来判定使用数字传感器以及模拟传感器的哪一个作为所述传感器。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，
所述接口电路被集成化为单一的IC芯片而形成。
5.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，
在使用数字传感器来作为所述传感器的情况下，采用串行外设接口5，作为该数字传感器与所述接口电路之间的通信标准。
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