JP2009129246A - 物理量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ本体の異常状態を瞬時に判定可能な安価な物理量検出装置を提供する。
【解決手段】同一の物理量を検出するセンサ本体２ａ，２ｂを有するセンサモジュール３と、センサモジュール３内に配設された、センサ本体２ａ，２ｂの検出値の差分値を増幅出力する増幅回路５と、増幅回路５から出力された差分値と所定値とを比較して制御信号を生成する比較回路６と、比較回路６からの制御信号に従ってセンサ本体２ａの検出値とセンサ本体２ａ，２ｂが異常状態にあることを示す異常信号との間で出力信号を切り換える出力回路７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の物理量を検出する複数のセンサを備える物理量検出装置に関する。

従来より、同一の物理量を検出する複数のセンサ本体を有するセンサモジュールと、出力信号線を介してセンサモジュール内の各センサ本体に接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備え、ＥＣＵが各出力信号線から入力されたセンサ本体の出力値を比較することにより、センサ本体の異常状態を判定するセンサモジュールの異常診断回路が知られている。
特開２００３−２０１９０７号公報

従来のセンサモジュールの異常診断回路は、センサモジュール外に設けられたＥＣＵが各出力信号線から入力されたセンサ本体の出力値を比較することによりセンサ本体の異常状態を判定する構成になっているために、ＥＣＵの処理負荷が大きく、センサ本体の異常を瞬時に判定することが難しい。また各センサ本体とＥＣＵとを出力信号線により接続するために、センサ本体の数分だけ出力信号線やＡＤ入力ポートを用意しなければならず、異常診断回路を安価に構成することが難しい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、センサ本体の異常状態を瞬時に判定可能な安価な物理量検出装置を提供することにある。

本発明に係る物理量検出装置は、同一の物理量を検出する複数のセンサ本体を有するセンサモジュールと、センサモジュール内に配設された、複数のセンサ本体により検出された物理量の差又は和が所定範囲内にあるか否かを判別することにより、複数のセンサ本体が正常状態と異常状態のどちらの状態にあるかを判定し、複数のセンサ本体が正常状態にあると判定した場合、センサ本体により検出された物理量を出力し、複数のセンサ本体が異常状態にあると判定した場合には、センサ本体が異常状態にあることを示す異常信号を出力する異常判定回路とを備える。

本発明に係る物理量検出装置によれば、異常判定回路がセンサモジュール内に設けられているので、ＥＣＵの処理負荷を低減し、センサ本体の異常状態を瞬時に判定することができる。また本発明に係る物理量検出装置によれば、出力信号線やＡＤ入力ポートの数を少なくできるので、センサモジュールの異常診断回路を安価に構成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態となる物理量検出装置の構成について説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態となる物理量検出装置１は、図１に示すように、同一の物理量を検出する複数のセンサ本体２ａ，２ｂを有するセンサモジュール３と、センサモジュール３からの出力信号に基づいて各種処理を実行するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを主な構成要素として備える。センサモジュール３は、本発明に係る異常判定回路として、センサ本体２ａ，２ｂの検出値の差分値を増幅出力する増幅回路５と、増幅回路５から出力された差分値と所定値とを比較して制御信号を生成する比較回路６と、比較回路６からの制御信号に従ってセンサ本体２ａの検出値とセンサ本体２ａ，２ｂが異常状態にあることを示す異常信号との間で出力信号を切り換える出力回路（バッファ回路）７とを備える。

増幅回路５は増幅器８により構成され、増幅器８は、反転入力端子に入力される抵抗素子Ｒ１，Ｒ２によって定義される増幅率で増幅されたセンサ本体２ａの検出値と、非反転入力端子に入力される抵抗素子Ｒ３，Ｒ４によって定義される増幅率で増幅されたセンサ本体２ｂの検出値との差分値を出力する。なお本実施形態では、センサ本体２ａ，２ｂの検出値の差分値を増幅出力するとしたが、センサ本体２ａ，２ｂの出力値の和値を増幅出力するように回路を構成してもよい。

比較回路６は、非反転入力端子に入力される分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６によって定められる電圧と反転入力端子に入力される増幅器８の出力電圧とを比較して比較結果に従って出力回路７に制御信号を出力するオープンコレクタ（又はオープンドレイン）型の比較器９ａと、反転入力端子に入力される分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８によって定められる電圧と非反転入力端子に入力される増幅器８の出力電圧とを比較して比較結果に従って出力回路７に制御信号を出力するオープンコレクタ（又はオープンドレイン）型の比較器９ｂとを有する。

比較回路６は、増幅回路５の出力電圧が所定範囲（分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６と分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８によって定められる電圧範囲）内にある場合、センサ本体２ａ，２ｂは正常状態にあると判定し、出力のトランジスタをオフ状態にする。一方、増幅回路５の出力電圧が所定範囲内にない場合には、比較回路６は、センサ本体２ａ，２ｂは異常状態にあると判定し、センサ本体２ａから出力回路７への信号経路をＧＮＤショートする。

出力回路７は、非反転入力端子が比較回路６の出力端と抵抗素子Ｒ９を介してセンサ本体２ａの出力端に接続された比較器１０（ボルテージフォロア）により構成されている。出力回路７は、比較回路６の出力のトランジスタがオフ状態にある場合、センサ本体２ａの検出値をそのままＥＣＵ４に出力する。なお出力回路７は、センサ本体２ａの検出値にゲイン・オフセットを与えてＥＣＵ４に出力してもよい。一方、センサ本体２ａから出力回路７への信号経路がＧＮＤショートされている場合には、出力回路部７はセンサ本体２ａ，２ｂが異常状態にあることを示す異常信号をＥＣＵ４に出力する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる物理量検出装置１によれば、異常判定回路がセンサモジュール３内に設けられているので、ＥＣＵ４の処理負荷を低減し、センサ本体２ａ，２ｂの異常状態を瞬時に判定することできる。またこれにより、センサモジュール３とＥＣＵ４間の出力信号線やＥＣＵ４のＡＤ入力ポートの数を少なくすることができるので、センサモジュール３の異常判定回路を安価に構成できる。

また本発明の第１の実施形態となる物理量検出装置１によれば、センサ本体２ａ，２ｂが正常状態にある場合には、出力回路７は、センサ本体２ａの検出値をＥＣＵ４に出力するので、ＥＣＵ４に検出値を出力しないセンサ本体２ｂには相対的に精度が低いセンサを用いることにより、物理量検出装置をより安価に構成することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態となる物理量検出装置１は、図２に示すように、上記第１の実施形態となる物理量検出装置における出力回路７が出力回路１１に置き換わった構成になっている。そこで以下では、出力回路１１の構成についてのみ説明し、その他の部位の説明は省略する。

出力回路１１は、非反転入力端子が比較回路６の出力端と抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０を介してセンサ本体２ａ，２ｂの出力端に接続された加算器１２により構成されている。出力回路１１は、比較回路６の出力のトランジスタがオフ状態にある場合、センサ本体２ａとセンサ本体２ｂの検出値の平均値をＥＣＵ４に出力する。一方、センサ本体２ａから出力回路７への信号経路がＧＮＤショートされている場合には、出力回路１１はセンサ本体２ａ，２ｂが異常状態にあることを示す異常信号をＥＣＵ４に出力する。なお出力回路１１は、センサ本体２ａとセンサ本体２ｂの検出値の平均値にゲイン・オフセットを与えてＥＣＵ４に出力してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる物理量検出装置１によれば、出力回路１１が、センサ本体２ａとセンサ本体２ｂの検出値の平均値をＥＣＵ４に出力するので、上記第１の実施形態となる物理量検出装置１により得られる技術的効果に加えて、センサ本体２ａ，２ｂの個体ばらつきを抑えて、物理量の検出精度を高めるという技術的効果を得ることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

本発明の第１の実施形態となる物理量検出装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態となる物理量検出装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１：物理量検出装置
２ａ，２ｂ：センサ本体
３：センサモジュール
４：ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５：増幅回路
６：比較回路
７，１１：出力回路

Claims (3)

1. 同一の物理量を検出する複数のセンサ本体を有するセンサモジュールと、
   前記センサモジュール内に配設された、前記複数のセンサ本体により検出された物理量の差又は和が所定範囲内にあるか否かを判別することにより、複数のセンサ本体が正常状態と異常状態のどちらの状態にあるかを判定し、複数のセンサ本体が正常状態にあると判定した場合、センサ本体により検出された物理量を出力し、複数のセンサ本体が異常状態にあると判定した場合には、センサ本体が異常状態にあることを示す異常信号を出力する異常判定回路と
   を備えることを特徴とする物理量検出装置。
2. 請求項１に記載の物理量検出装置において、
   前記異常判定回路は、複数のセンサ本体が正常状態にあると判定した場合、複数のセンサ本体のうちの一つのセンサ本体により検出された物理量、又は当該物理量にゲイン・オフセットを与えたものを出力することを特徴とする物理量検出装置。
3. 請求項１に記載の物理量検出装置において、
   前記異常判定回路は、複数のセンサ本体が正常状態にあると判定した場合、複数のセンサ本体により検出された物理量の平均値、又は当該平均値にゲイン・オフセットを与えたものを出力することを特徴とする物理量検出装置。

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