JP2009180638A - 物理量センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ出力を微分回路23dにて微分することにより、センサ出力のオフセットのエッジのみを捉えた信号を得る。そして、この信号を用いて、マイコン30にて、診断パルスを出力したタイミングと自己診断用の出力が自己診断用の閾値を超えるタイミングとが一致しているか否かを判定することにより自己診断を行う。これにより、自己診断中に実際の物理量が入力されたとしても、的確に自己診断を行うことができる加速度センサとすることが可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明の一実施形態にかかる物理量センサとして、半導体式の容量式加速度センサを例に挙げて説明する。図1は、容量式加速度センサの全体構成を示した図である。以下、この図に基づいて加速度センサの構成を説明する。
図2は、通常の加速度検出時における可動電極1a、1bと固定電極2a、2bへの印加電圧の様子を示したものである。なお、図2中には示していないが、通常の加速度検出時には信号Stはローレベル(Low)となり、スイッチ22aがオン、スイッチ22bがオフされることで、オペアンプ21aの非反転入力端子に中点電圧Vdd/2(例えば、2.5V)が印加され、可動電極1a、1bが中点電圧とされる。
図3は、自己診断時における診断パルスとセンサ出力および診断用の出力(センサ出力の微分値)を示したタイミングチャートである。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の加速度センサは、第1実施形態に対して診断パルスを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の加速度センサも、第1実施形態に対して診断パルスを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の加速度センサは、第1実施形態に対して加速度検出を行いつつ自己診断も行うものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記実施形態では容量式物理量センサとして加速度センサを例に挙げて説明したが、それ以外のセンサ、例えば圧力センサやヨーレートセンサにも本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明は、物理量センサにおいて物理量が加えられたときに変位する物理量検出部を自己診断時に電気的に強制的に変位させることができるような構造であればどのような物理量センサに対しても適用することが可能である。したがって、上記各実施形態では、容量型の加速度センサを例に挙げて説明したが、他のセンシング形式、例えばダイヤフラム型の物理量センサに対しても本発明を適用することができる。
2a、2b 固定電極
10 センサエレメント
20 検出回路
21 C−V変換回路
21a オペアンプ
21b コンデンサ
21c スイッチ
22 スイッチ回路
23 信号処理回路
23a サンプルホールド回路
23b SCF回路
23c 自己診断用回路
23d 微分回路
23e ダイオード
24 制御信号発生回路
30 マイコン
Claims (11)
- 物理量の変化に応じて変位する物理量検出部(10)を有し、該物理量に応じたセンサ出力を発生させるセンサ部(10、20)と、
前記センサ出力を入力し、前記センサ出力に基づいて前記物理量を求める制御部(30)と、を備え、
前記制御部(30)から前記センサ部(10、20)に対して自己診断用の診断パルスを出力することにより、前記物理量検出部(10)を電気的に変位させ、そのときの前記センサ部(10、20)が発生させるセンサ出力に基づいて該センサ部(10、20)の故障を検出する自己診断機能を有する物理量センサであって、
前記センサ部(10、20)が発生させる前記センサ出力の微分値を求める微分手段(23d)が備えられ、
前記制御部(30)は、前記診断パルスを出力したタイミングと前記微分手段(23d)が求めた前記微分値が自己診断用の閾値を超えるタイミングとが一致しているか否かに基づいて前記自己診断時であることを検出すると共に、該自己診断時の前記微分値を閾値と比較することにより前記センサ部(10、20)の故障を検出することを特徴とする物理量センサ。 - 前記制御部(30)は、前記診断パルスを所定周期ごとに複数回繰り返し出力することを特徴とする請求項1に記載の物理量センサ。
- 前記制御部(30)は、前記診断パルスを所定周期ごとに複数回繰り返し出力したのち、前記診断パルスを所定期間を出力しないようにし、その後、再び前記診断パルスを所定周期ごとに複数回繰り返し出力することを特徴とする請求項1に記載の物理量センサ。
- 前記制御部(30)は、前記診断パルスを異なる周期で複数回出力することを特徴とする請求項1に記載の物理量センサ。
- 前記微分手段は、前記制御部(30)のA/D入力に対して前記微分値を入力する微分回路(23d)であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の物理量センサ。
- 前記制御部(30)にはA/D入力が2つ備えられており、該2つのA/D入力の一方に前記センサ出力が入力され、他方に前記微分回路(23d)が出力する前記微分値が入力されることを特徴とする請求項5に記載の物理量センサ。
- 前記制御部(30)は、前記2つのA/D入力のうち前記センサ出力が入力される側のA/D変換の周期に比べて、前記2つのA/D入力のうち前記微分回路(23d)が出力する前記微分値が入力される側のA/D変換の周期を短くすると共に、前記2つのA/D入力のうち前記センサ出力が入力される側のA/D変換のタイミングと異なるタイミングに前記診断パルスを出力し、前記センサ出力に基づいて前記物理量を求めつつ、前記自己診断も同時に行うことを特徴とする請求項6に記載の物理量センサ。
- 前記微分回路(23d)と前記制御部(30)のA/D入力の間に、前記A/D入力に対してマイナス値が入力されることを防止するダイオード(23e)が配置されていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1つに記載の物理量センサ。
- 前記制御部(30)は、前記自己診断中には、前記自己診断中ではないときと比べて前記A/D入力におけるA/D変換の周期を短くすることを特徴とする請求項5ないし8のいずれか1つに記載の物理量センサ。
- 前記微分手段は、前記制御部(30)内に備えられたデジタルフィルタにて微分処理を行うものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の物理量センサ。
- 前記物理量検出部(10)として、前記物理量の変化に応じて変位する可動電極(10)と、前記可動電極に対向して配置された固定電極(2a、2b)とを有すると共に、
容量変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に周期的に印加する信号印加手段(24)と、
前記容量変化を検出するための信号が前記可動電極と前記固定電極との間に印加されているときに、前記可動電極と前記固定電極からなる容量の変化に応じた電圧を出力するC−V変換手段(21)と、
前記C−V変換手段(21)の出力電圧を信号処理して前記センサ出力を発生する信号処理手段(23)と、を備え、
前記物理量の変化に応じて前記可動電極(1a、1b)と前記固定電極(2a、2b)の間の容量値を変化させ、該容量値の変化に基づいて前記物理量を検出することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の物理量センサ。
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