JP2010122184A - Physical quantity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量センサに関するものである。 The present invention relates to a physical quantity sensor.
従来から、物理量を検出することができる物理量センサが提供されている。この種の物理量センサとしては、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどが挙げられる。 Conventionally, a physical quantity sensor capable of detecting a physical quantity has been provided. Examples of this type of physical quantity sensor include an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a pressure sensor, a load sensor, and a magnetic sensor.
例えば、特許文献1には、物理量センサの一例として発熱抵抗式空気流量測定装置が開示されている。特許文献1に示すものは、電源ターミナル(電源端子)、出力ターミナル(出力端子)、およびグランドターミナル(接地端子)の3本のターミナルに加えて、調整端子を備えている。このものでは、調整端子を用いて、出力特性などの種々の調整を行うことができる。そのため、製品毎に出力特性が異なってしまう等のばらつきをなくして安定した性能の製品を供給することができる。
For example,
しかしながら、調整端子を設けることは、物理量センサの価格の上昇や、大型化の原因になる。また、物理量センサを接続する外部装置においても調整端子を接続するための特別な端子を設ける必要が生じ、これによって、外部装置の構成が複雑化するという問題を引き起こしていた。さらに、物理量センサの輸送中や組み込み中などに調整端子に電流が流れて、予期せずに出力特性が変更されてしまうといった問題が生じることもあった。 However, providing the adjustment terminal causes an increase in the price of the physical quantity sensor and an increase in size. In addition, it is necessary to provide a special terminal for connecting the adjustment terminal even in the external device to which the physical quantity sensor is connected, which causes a problem that the configuration of the external device is complicated. Furthermore, there is a problem that current flows through the adjustment terminal during transportation or incorporation of the physical quantity sensor and the output characteristics are unexpectedly changed.
以上のようなデメリットが存在するために、調整端子を設けることについては、必ずしも顧客の理解が得られるとは限らない。また、調整端子による弊害を防止する方法としては、組み立て途中で調整を行うことで、最終的に調整端子を除去したりして使用できないようにすることが提案されている。しかしながら、この場合、調整後の工程で発生した応力や回路のモールド等の影響によって、調整時と組立完成時とで特性が異なってしまうという問題が生じることがある。 Because of the disadvantages as described above, the customer's understanding is not always obtained for providing the adjustment terminal. Further, as a method for preventing an adverse effect caused by the adjustment terminal, it has been proposed that adjustment is performed during assembly so that the adjustment terminal is finally removed and cannot be used. However, in this case, there may be a problem that characteristics are different at the time of adjustment and at the time of completion of assembly due to the stress generated in the process after adjustment, the mold of the circuit, or the like.
そこで、出力特性等の調整は可能にしつつも、調整端子をなくした物理量センサが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Thus, a physical quantity sensor has been proposed that allows adjustment of output characteristics and the like but eliminates an adjustment terminal (see, for example, Patent Document 2).
特許文献2に示すものは、センサ素子における感度調整、オフセット調整、オフセット温度特性調整等の電気トリミングを行うトリミング回路を備えたセンサ回路を有している。このセンサ回路は、一方が接地に使用される2つの電源端子と、1つの出力端子との合計3つの端子のみを有している。このような特許文献2に示すものでは、出力端子をトリミングデータ等の入力端子として使用することができるようになっており、これによって、トリミング用の専用端子を不要としている。
しかしながら、特許文献2に示すものでは、複数の物理量センサに対して調整を行う場合(例えば、複数の物理量センサがモジュール化されたセンサモジュールの調整を行う場合)に次のような問題があった。すなわち、特許文献2に示すものでは、出力端子を通信用の端子として利用するので、外部装置に、物理量センサと一対一対応で通信装置を設ける必要がある。そのため、外部装置の構成を簡素化することが難しいという問題が生じることとなった。また、物理量センサの出力端子には、物理量センサの出力によって制御される負荷(例えば、アクチュエータやランプ等)が直接的に接続されていることがある。このような場合に、物理量センサの出力端子により通信を行おうとすると、負荷が誤動作等をするおそれがある。また、負荷の存在によって、通信が阻害されたり、制約を受けたりするおそれがある。
However, in the one disclosed in
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、外部装置の構成を簡素化することができる物理量センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a physical quantity sensor capable of simplifying the configuration of an external device.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明では、電源端子、出力端子、および接地端子を有し少なくとも電源端子と出力端子が外部装置に接続される端子部と、所定の物理量を検出する検出部と、特性情報を記憶する記憶部と、検出部の検出出力を出力端子より出力する出力部と、外部装置とシリアル通信する通信部と、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位に基づいて外部装置が要求している動作モードを判別する判別部と、判別部の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を行う制御部とを備え、動作モードには、記憶部の特性情報を通信部が外部装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、通信部は、電源端子に入力されるシリアル信号を受信する受信部を有していることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, in the invention of
この発明によれば、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位に基づいて、外部装置が要求している動作モードを判別するので、端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。また、調整モードでは、電源端子を外部装置との通信に使用できるから、物理量センサへの給電線を通信線に兼用することができる。そのため、外部装置には、物理量センサと一対一対応で通信装置を設ける必要がなく、いわば給電線をバスラインとして一つの通信装置で多数の物理量センサと通信することが可能になる。よって、外部装置の構成を簡素化することができる。また、電源端子は一般的にバイパスコンデンサにより接地されることが多いから、出力端子により通信する場合に比べれば、高周波ノイズの影響を低減することができる。 According to the present invention, since the operation mode required by the external device is determined based on the potential of at least one of the power supply terminal and the output terminal, it is possible to shift to the adjustment mode without increasing the number of terminals. Further, in the adjustment mode, the power supply terminal can be used for communication with the external device, so that the power supply line to the physical quantity sensor can also be used as the communication line. For this reason, it is not necessary to provide the external device with a communication device in one-to-one correspondence with the physical quantity sensor. In other words, it is possible to communicate with a large number of physical quantity sensors with a single communication device using the feeder line as a bus line. Therefore, the configuration of the external device can be simplified. In addition, since the power supply terminal is generally grounded by a bypass capacitor, the influence of high frequency noise can be reduced as compared with the case where communication is performed using the output terminal.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記特性情報は、上記検出部の検出出力の補正値を含み、上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする。
In the invention of
この発明によれば、所望の出力特性を有する検出出力を得ることができる。 According to this invention, a detection output having desired output characteristics can be obtained.
請求項3の発明では、請求項1または2の発明において、上記判別部は、上記電源端子および上記出力端子それぞれの電位が所定の条件を満たしているか否かによって、上記外部装置が要求している動作モードを判別することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the determination unit requests the external device depending on whether the potentials of the power supply terminal and the output terminal satisfy a predetermined condition. It is characterized by discriminating the operation mode.
この発明によれば、電源端子または出力端子の一方のみを用いて動作モードの判別を行う場合に比べれば、動作モードの判別誤りが発生する確率を低減でき、予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができる。また、複数の物理量センサが外部装置の通信相手になるときに、通信相手の出力端子の電位のみを異ならせることによって、通信データに識別用のIDを付加しなくても通信対象を特定することが可能になる。 According to the present invention, compared to the case where the operation mode is determined using only one of the power supply terminal and the output terminal, the probability that an operation mode determination error occurs can be reduced, and the operation mode is changed unexpectedly. Can be suppressed. In addition, when a plurality of physical quantity sensors become communication partners of an external device, by specifying only the potential of the output terminal of the communication partner, the communication target can be specified without adding an identification ID to the communication data. Is possible.
請求項4の発明では、請求項1〜3のうちいずれか1項の発明において、上記判別部は、上記電位が所定の条件を満たしているか否かによって、上記外部装置が要求している動作モードを判別し、上記電位が所定の条件を満たしている状態が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to third aspects of the invention, the discriminating unit requires an operation requested by the external device depending on whether or not the potential satisfies a predetermined condition. The mode is determined, and when the state where the potential satisfies the predetermined condition is continued for a predetermined time, the determination of the operation mode is confirmed.
この発明によれば、ノイズなどの影響によって予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができ、より正確な動作モードの判別が可能になる。 According to the present invention, it is possible to prevent the operation mode from being unexpectedly changed due to the influence of noise or the like, and it is possible to more accurately determine the operation mode.
請求項5の発明では、請求項1〜4のうちいずれか1項の発明において、上記判別部は、上記出力端子と上記電源端子または上記接地端子との間が短絡しているか否かによって、上記外部装置が要求している動作モードを判別することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the determination unit determines whether or not the output terminal and the power supply terminal or the ground terminal are short-circuited. The operation mode requested by the external device is determined.
この発明によれば、短絡保護用の回路を動作モードの判別に利用することができるから、小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, the short-circuit protection circuit can be used for the determination of the operation mode, so that the size and cost can be reduced.
請求項6の発明では、請求項1〜4のうちいずれか1項の発明において、上記判別部は、上記電源端子の電位が通常時の電位よりも所定値以上低いか否かによって、上記外部装置が要求している動作モードを判別することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the invention, the determination unit determines whether the external power supply terminal has a potential that is lower than a normal value by a predetermined value or more. The operation mode requested by the apparatus is determined.
この発明によれば、通常時の電位よりも高い電位に耐え得る電気部品等を使用する必要がないから、小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since it is not necessary to use an electrical component or the like that can withstand a higher potential than the normal potential, the size and cost can be reduced.
請求項7の発明では、請求項1〜6のうちいずれか1項の発明において、上記通信部は、定電圧回路と、定電圧回路の出力電圧を増幅する負帰還増幅回路とを有し、定電圧回路および負帰還増幅回路を利用して、上記外部装置に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの少なくとも一方の電位を生成することを特徴とする。
In the invention of claim 7, in the invention of any one of
この発明によれば、外部装置に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの少なくとも一方の電位を安定した値とすることができる。 According to the present invention, the potential of at least one of the high level and the low level of the serial signal transmitted to the external device can be set to a stable value.
請求項8の発明では、請求項7の発明において、上記通信部は、上記電源端子の電位を信号受信用の閾値と比較することで上記外部装置が送信した信号のハイレベル/ロウレベルを判定する判定回路と、上記定電圧回路の出力電圧に基づいて上記信号受信用の閾値を生成して判定回路に与える閾値生成回路とを有していることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the invention, the communication unit determines the high level / low level of the signal transmitted by the external device by comparing the potential of the power supply terminal with a threshold for signal reception. And a threshold generation circuit that generates a threshold for signal reception based on an output voltage of the constant voltage circuit and supplies the threshold to the determination circuit.
この発明によれば、信号受信用の閾値を一定にすることができ、これによって、シリアル信号を正確に受信することができるようになる。 According to the present invention, the threshold value for signal reception can be made constant, whereby the serial signal can be accurately received.
請求項9の発明では、請求項1〜4のうちいずれか1項の発明において、上記外部装置は、上記通常モードを要求するにあたっては、物理量センサ用の電源を上記電源端子に電気的に接続し、上記調整モードを要求するにあたっては、当該電源を上記出力端子に電気的に接続するものであって、上記通常モードにおいては、上記電源端子より得た電力を各部に供給し、上記調整モードにおいては、上記出力端子より得た電力を各部に供給する電源部を有していることを特徴とする。
In the invention of claim 9, in the invention of any one of
この発明によれば、安定した電力供給を受けることができる。 According to the present invention, a stable power supply can be received.
請求項10の発明では、請求項9の発明において、上記判別部は、上記出力端子の電位が上記電源により与えられる電位であれば、上記外部装置が上記調整モードを要求していると判別することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the determination unit determines that the external device requests the adjustment mode if the potential of the output terminal is a potential provided by the power source. It is characterized by that.
この発明によれば、外部装置が電力を供給する端子を変更したことを動作モードの判別に使用するので、動作モードの切り替え時に行う外部装置との手続きを簡素化することができる。 According to the present invention, since the fact that the external device has changed the terminal to which power is supplied is used for the determination of the operation mode, the procedure with the external device that is performed when the operation mode is switched can be simplified.
請求項11の発明では、請求項9または10の発明において、上記記憶部は、不揮発性メモリを有し、上記出力端子の電位を不揮発性メモリへの書き込みに利用することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth or tenth aspect of the present invention, the storage unit includes a nonvolatile memory, and the potential of the output terminal is used for writing to the nonvolatile memory.
この発明によれば、電源端子への給電ラインに設けられる限流用の抵抗による電圧降下を避けることができる。そのため、不揮発性メモリの書き込みに必要な電圧を確保できないといった不具合を防止できて、不揮発性メモリの書き込みが確実に行えるようになる。 According to the present invention, it is possible to avoid a voltage drop due to a current-limiting resistor provided in the power supply line to the power supply terminal. Therefore, it is possible to prevent a problem that a voltage necessary for writing to the nonvolatile memory cannot be secured, and to perform writing to the nonvolatile memory with certainty.
請求項12の発明では、請求項9〜11の発明において、上記通信部は、上記出力端子と上記電源端子との間を短絡させる短絡部を有し、上記外部装置に送信するシリアル信号をハイレベルにする際には、短絡部によって上記出力端子を上記電源端子との間を短絡させることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the inventions of the ninth to eleventh aspects, the communication unit has a short-circuit unit that short-circuits between the output terminal and the power supply terminal, and the serial signal transmitted to the external device is high. When setting the level, the output terminal is short-circuited to the power supply terminal by a short-circuit portion.
この発明によれば、物理量センサを構成する電気部品の抵抗値等のばらつきによる影響によって、シリアル信号のハイレベルの電位が変動してしまうことを抑制でき、外部装置とのシリアル通信の通信精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the high-level potential of the serial signal from fluctuating due to the influence of variations in the resistance values of the electrical components constituting the physical quantity sensor, and to improve the communication accuracy of serial communication with an external device. Can be improved.
請求項13の発明では、請求項9〜12のうちいずれか1項の発明において、上記通信部は、上記調整モード時の上記出力端子の電位を降下させて上記電源端子に与える電圧降下回路を有し、当該電圧降下回路で降下させた電位を上記外部装置に送信するシリアル信号のロウレベルの電位として用い、電圧降下回路は、上記出力端子にアノードが、上記電源端子にカソードが電気的に接続される形で、上記出力端子と上記電源端子との間に挿入される1乃至複数のダイオードよりなることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the invention, in the invention according to any one of the ninth to twelfth aspects, the communication unit includes a voltage drop circuit that drops the potential of the output terminal in the adjustment mode and applies the voltage to the power supply terminal. The voltage drop circuit uses the potential dropped by the voltage drop circuit as the low level potential of the serial signal transmitted to the external device. The voltage drop circuit is electrically connected to the anode at the output terminal and the cathode to the power supply terminal. It is characterized by comprising one or more diodes inserted between the output terminal and the power supply terminal.
この発明によれば、物理量センサを構成する電気部品の抵抗値等のばらつきによる影響によって、シリアル信号のハイレベルおよびロウレベルの電位が変動してしまうことを抑制でき、外部装置とのシリアル通信の通信精度を向上することができる。また、静電気等に対する耐性を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the high-level and low-level potentials of the serial signal from fluctuating due to the influence of variations in the resistance values and the like of the electrical components constituting the physical quantity sensor, and to communicate serial communication with an external device. Accuracy can be improved. In addition, resistance to static electricity and the like can be improved.
請求項14の発明では、請求項9〜13のうちいずれか1項の発明において、上記電源端子には、バイパスコンデンサが接続され、上記通信部は、上記電源端子の電位を、上記外部装置に送信するシリアル信号のハイレベルに対応する電位からロウレベルに対応する電位に低下させるドライバ回路を有し、ドライバ回路は、上記シリアル信号をハイレベルからロウレベルに切り替えるにあたっては、切り替え開始時におけるバイパスコンデンサの放電電流を、切り替え終了時におけるバイパスコンデンサの放電電流よりも大きくすることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the ninth to thirteenth aspects, a bypass capacitor is connected to the power supply terminal, and the communication unit transmits the potential of the power supply terminal to the external device. The driver circuit has a driver circuit that reduces the potential corresponding to the high level of the serial signal to be transmitted from the potential corresponding to the low level, and the driver circuit switches the serial signal from the high level to the low level when the switching capacitor starts. The discharge current is made larger than the discharge current of the bypass capacitor at the end of switching.
この発明によれば、外部装置に送信するシリアル信号の電位をハイレベルからロウレベルに素早く低下させることができ、しかも、電位の過剰な低下を抑制することができる。 According to the present invention, the potential of the serial signal transmitted to the external device can be quickly reduced from the high level to the low level, and an excessive decrease in the potential can be suppressed.
請求項15の発明では、請求項1〜14のうちいずれか1項の発明において、上記記憶部は、不揮発性の第1の記憶部と、揮発性の第2の記憶部とを有し、上記調整モードには、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第2の記憶部で記憶する仮調整モードと、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第1の記憶部で記憶する本調整モードとが含まれていることを特徴とする。
In the invention of
この発明によれば、第1の記憶部が1回しか書き込みができない記憶装置である場合に、第2の記憶部を利用して調整結果の確認や再調整が可能になる。 According to this invention, when the first storage unit is a storage device that can be written only once, the adjustment result can be confirmed and readjusted using the second storage unit.
請求項16の発明では、請求項1〜14のうちいずれか1項の発明において、上記記憶部は、不揮発性の第1の記憶部と、揮発性の第2の記憶部とを有し、上記調整モードでは、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第2の記憶部で記憶する第1の動作と、第1の記憶部の補正値を上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値に書き換える第2の動作と、第1の記憶部の補正値を第2の記憶部に記憶させる第3の動作とを上記外部装置の要求に応じて行うことを特徴とする。
In the invention of
この発明によれば、第1の記憶部が1回しか書き込みができない記憶装置である場合に、第2の記憶部を利用して調整結果の確認や再調整が可能になる。 According to this invention, when the first storage unit is a storage device that can be written only once, the adjustment result can be confirmed and readjusted using the second storage unit.
請求項17の発明では、請求項1〜16のうちいずれか1項の発明において、少なくとも検出部を除く部位は、モノリシックICにより構成されていることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、小型化を図ることができる。 According to this invention, size reduction can be achieved.
請求項18の発明では、請求項17の発明において、上記外部装置は、上記通常モードを要求するにあたっては、物理量センサ用の電源を上記電源端子に電気的に接続し、上記調整モードを要求するにあたっては、当該電源を上記出力端子に電気的に接続するものであって、上記モノリシックICには、N型バルクにP型領域を形成してなる半導体素子が含まれており、半導体素子のN型バルクは、抵抗を介して上記電源端子に接続されていることを特徴とする。
In the invention of claim 18, in the invention of
この発明によれば、通常モードから調整モードへの切り替えの際に、電源端子の電位が、半導体素子のP型領域の電位より低くなって、P型領域とN型バルクが導通しても、抵抗によって過電流の発生を抑制することができる。 According to this invention, when switching from the normal mode to the adjustment mode, even if the potential of the power supply terminal becomes lower than the potential of the P-type region of the semiconductor element and the P-type region and the N-type bulk are conducted, The generation of overcurrent can be suppressed by the resistor.
請求項19の発明では、請求項17の発明において、上記外部装置は、上記通常モードを要求するにあたっては、物理量センサ用の電源を上記電源端子に電気的に接続し、上記調整モードを要求するにあたっては、当該電源を上記出力端子に電気的に接続するものであって、上記モノリシックICには、N型バルクにP型領域を形成してなる半導体素子と、上記通常モード時には半導体素子のN型バルクを上記電源端子に接続し、上記調整モード時には半導体素子のN型バルクを上記出力端子に接続する切替部とが含まれていることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the invention, in the invention of the seventeenth aspect, the external device requests the adjustment mode by electrically connecting a power supply for a physical quantity sensor to the power supply terminal when requesting the normal mode. In this case, the power source is electrically connected to the output terminal. The monolithic IC includes a semiconductor element in which a P-type region is formed in an N-type bulk, and an N of the semiconductor element in the normal mode. And a switching unit for connecting the N-type bulk of the semiconductor element to the output terminal in the adjustment mode.
この発明によれば、半導体素子のP型領域とN型バルクの接続先とが導通してしまうことを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent conduction between the P-type region of the semiconductor element and the connection destination of the N-type bulk.
請求項20の発明では、請求項19の発明において、上記半導体素子のN型バルクは、少なくとも上記通常モード時においては、スイッチング素子を介して上記電源端子に短絡接続されていることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、ノイズ環境下においても、N型バルクの電位を安定させることができる。 According to the present invention, the potential of the N-type bulk can be stabilized even in a noise environment.
本発明は、外部装置の構成を簡素化することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that the configuration of the external device can be simplified.
(実施形態1)
本実施形態の物理量センサ(以下、単に「センサ」と略称する)1は、図2に示すような物理量検出システムに利用される。図2に示す物理量検出システムは、例えば、電子制御装置(Electronic Control Unit;ECU)による自動車のエンジン運転における電気的な制御に用いられる。この物理量検出システムは、2つのセンサ1と、外部装置であるECUよりなる管理装置2とで構成されている(このものでは、センサ1がスレーブ、管理装置2がマスタとして使用される)。また、当該物理量検出システムでは、2つセンサ1は同一の物理量を検出するものであって、同一の筐体に収納されている。そして、管理装置2は、2つのセンサ1の検出出力を比較して、2つのセンサ1の一方の異常が発生しているか否かを判定し、これによって、信頼性の高い検出結果が得られるようになっている。
(Embodiment 1)
A physical quantity sensor (hereinafter simply referred to as “sensor”) 1 of the present embodiment is used in a physical quantity detection system as shown in FIG. The physical quantity detection system shown in FIG. 2 is used, for example, for electrical control in driving an automobile engine by an electronic control unit (ECU). This physical quantity detection system is composed of two
センサ1は、図1に示すように、端子部(以下、スレーブ側端子部と称する)10と、検出部11と、記憶部12と、出力補正部(出力部)13と、通信部(以下、スレーブ側通信部と称する)14と、判別部15と、制御部(以下、スレーブ側制御部と称する)16と、電源部17とを備えている。また、センサ1は、各部10〜17を構成する電気機器等を収納する筐体(図示せず)を備えている。
As shown in FIG. 1, the
スレーブ側端子部10は、管理装置2との接続に使用されるものであり、電源端子10aと、出力端子10bと、接地端子10cとを備えている。電源端子10aは、センサ1に電力を供給するための端子であり、出力端子10bはセンサ1の検出出力を管理装置2に出力するための端子であり、接地端子10cは基準電位点を与えるための端子である。本実施形態では、電源端子10aと出力端子10bの2つの端子が管理装置2に有線接続されるようになっている。また、電源端子10aと接地端子10cとの間には、電源ノイズや輻射ノイズなどの高周波ノイズ対策として、図示しないバイパスコンデンサ(パスコン)が挿入されている。
The slave
検出部11は、所定の物理量を検出するためのものであり、例えば、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどの検出素子が挙げられる。このような検出部11は、例えば、物理量の検出値に応じた電位を有する信号(検出信号)を検出出力として出力する。
The
記憶部12は、例えば、不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリや、EEPROM、ヒューズ、OTPROMその他の電気的に書き込みが可能な記憶媒体)を備えている。この記憶部12には、センサ1に関する特性情報が書き込まれる。本実施形態において、特性情報は、検出部11の検出出力の補正、すなわち検出値の補正に使用する補正値である。なお、このような特性情報は、センサ1の規格や、製品ID、クランプ電圧、その他種々のセンサ1に関する情報であってもよい。
The
出力補正部13は、検出部11の検出出力を補正して出力する。より詳細には、出力補正部13は、検出部11より検出出力を得ると、検出出力より検出値を取得する。そして、出力補正部13は、取得した検出値を記憶部12に記憶された補正値を用いて補正する。そして、出力補正部13は、補正した検出値に応じた電位を有する信号を補正後の検出出力として出力端子10bに出力する。例えば、出力補正部13は、検出部11の検出出力より得られる検出値に所定の加算値(オフセット値)を加算するオフセット処理と、オフセット処理後の値に所定の乗算値(ゲイン値)を乗算するゲイン処理とを行うことで、検出出力の補正を行う。すなわち、本実施形態では、上述のオフセット値とゲイン値が記憶部12の補正値に含まれている。上述したオフセット値は、正または負の値であり、ゲイン値は、0を除く値である。また、出力補正部13は、後述する通常モード時のみ動作する。
The
このような出力補正部13によるオフセット処理やゲイン処理は、例えば、検出部11が出力する検出出力の電位を所望の範囲内の値に設定することを目的として行われる。例えば、センサ1の使用場所や使用状況によっては、検出出力の電位の大きさが、管理装置2で検出可能な大きさより大きく、正しい検出結果が得られなくなってしまうおそれがある。このような場合には、出力補正部13により検出出力を補正してその大きさを管理装置2で検出可能な範囲内に収まるようにすることで、適切な検出結果を得ることが可能になる。また、部品等の特性にばらつきによって製品毎に検出出力の値の範囲が異なってしまうことを防止でき、いずれの製品においても検出出力を所望の範囲内に収めることが可能となる。なお、出力補正部13は、オフセット処理とゲイン処理に加えて、温度補正処理を実行するものであってもよく、さらに他の補正処理(例えば、検出出力の反転などの処理)を実行してもよいし、これら種々の処理を択一的に実行するものであってもよい。また、出力補正部13がどの処理を実行するかを、記憶部12に記憶させる特性情報に含めるようにしてもよい。さらに、出力補正部13は、検出部11の検出出力を補正した最終結果ではなく、その中間結果を出力端子10bに出力する機能を有していてもよく、このような出力補正部13の機能の切り替えは、上述の特性情報によって与えることができるようにしてもよい。
Such offset processing and gain processing by the
スレーブ側通信部14は、記憶部12に記憶させる特性情報(補正値)を管理装置2から受け取るためのものである。このスレーブ側通信部14は、電源端子10aを利用して、管理装置2と有線による通信(シリアル通信)を行う。このようなスレーブ側通信部14は、通信処理部14aと、クロック回路14bと、判定回路14cと、スイッチQ10と、抵抗R10とを備えている。判定回路14cは、コンパレータなどを備え、電源端子10aの電位を信号受信用の閾値と比較することで、電源端子10aの電位がハイレベルであるかロウレベルであるかを判定する。例えば、本実施形態では、信号受信用の閾値を10Vに設定してあり、判定回路14cは、電源端子10aの電位が10V超過であればハイレベルと判定し、10V以下であればロウレベルと判定する。
The slave
一方、スイッチQ10は、電源端子10aとグラウンド(基準電位点)との間に挿入されている。このようなスイッチQ10としては、MOSFETなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチを用いることができる。抵抗R10は、スイッチQ10がオンであるときに電源端子10aの電位を、スイッチQ10がオフであるときよりも低い所定電位に設定するためのものである。
On the other hand, the switch Q10 is inserted between the
通信処理部14aは、シリアル信号の送受信を行うためのものである。通信処理部14aは、判定回路14cの判定結果とクロック回路14bとを利用して、シリアル信号の受信処理(すなわちシリアル信号のビット列を識別する処理)を行う。また、通信処理部14aは、スイッチQ10とクロック回路14bとを利用してシリアル信号の送信処理(送信するシリアル信号のビット列に応じて電源端子10の電位を変化させる処理)を行う。このような通信処理部14aは、例えば、論理回路や、マイクロコンピュータ(マイクロコントローラ、略称としてマイコン、広義にはCPUとも称される)などを利用して構成されている。本実施形態では、通信処理部14aと判定回路14cによって、電源端子10aに入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部14aとスイッチQ10によって、シリアル信号を電源端子10aに出力する送信部が構成される。
The
スレーブ側制御部16は、センサ1の全体的な制御を行う制御装置である。このようなスレーブ側制御部16は、例えば、マイクロコンピュータを備え、メモリに記憶されたプログラムをCPUで実行することにより種々の機能を実現する。なお、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14の通信処理部14aと一体に構成されていてもよい。
The slave-
本実施形態において、スレーブ側制御部16は、通常モードと調整モードとの2種類の動作モードを有している(すなわち、センサ1は通常モードと調整モードのいずれか一方の動作モードで動作する)。
In the present embodiment, the slave-
調整モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13の駆動を停止し、スレーブ側通信部14を駆動する。これによって、検出出力の出力を行わないようにし、また管理装置2とのシリアル通信を可能とする。そして、管理装置2とのシリアル通信によって補正値を取得すると、スレーブ側制御部16は、記憶部12の補正値を管理装置2より取得した補正値に書き換えさせる。書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の記憶部12の補正値を管理装置2に送信させる。すなわち、調整モードは、検出出力の出力を行わないが、記憶部12の補正値の書き換えは可能とするモードである。
In the adjustment mode, the slave
一方、通常モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13を駆動し、スレーブ側通信部14の駆動を停止する。これによって、検出出力(出力補正部13で補正された検出出力)を出力端子10bに出力可能とし、また管理装置2とシリアル通信を行わないようにする。すなわち、通常モードは、検出出力の出力を行うが、記憶部12の補正値の書き換えは禁止するモードである。
On the other hand, in the normal mode, the slave
このようなスレーブ側制御部16が調整モードと通常モードのいずれの動作モードで動作するかは、管理装置2の要求に応じて決定される。
Whether the slave-
判別部15は、管理装置2がいずれの動作モードを要求しているかを判別するためのものであり、その判別結果をスレーブ側制御部16に通知する。よって、スレーブ側制御部16は、判別部15の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を実行する。
The
本実施形態において、判別部15は、電源端子10aの電位変化に基づいて、管理装置2が要求している動作モードを判別する。例えば、判別部15は、電源端子10aの電位が6Vを越えれば、管理装置2が調整モードを要求していると判別し、電源端子10aの電位が6V以下であれば、管理装置2が通常モードを要求していると判別する。このような判別部15は、電源端子10aの電位と動作モード判別用の閾値とを比較する比較回路を利用することで得ることができる。
In the present embodiment, the
電源部17は、電源端子10aより得た電力を元にしてセンサ1の動作電圧を生成するものである。このような電源部17には、例えば、電源端子10aと接地端子10cとの間の電位差(電源電圧)に基づいて所定の電圧を生成する三端子レギュレータなどが必要に応じて用いられている。なお、電源端子10aの電位をそのまま使用できる場合には、電源部17を設ける必要はなく、各部を構成する電気回路にそのまま電源端子10aを接続すればよい。
The
管理装置2は、図2に示すように、センサ1を接続するための端子部(以下、マスタ側端子部と称する)20と、センサ1用の電源である供給電源部21と、センサ1とシリアル通信するための通信部(以下、マスタ側通信部と称する)22と、管理装置2の全体的な制御を行う制御部(以下、マスタ側制御部と称する)23とを備えている。また、管理装置2は、各部20〜23を構成する電気機器等を収納する筐体(図示せず)を備えている。
As shown in FIG. 2, the
マスタ側端子部20は、給電端子20aと、入力端子20bとを備えている。給電端子20aは、供給電源部21からセンサ1に給電するための端子であり、入力端子20bは、センサ1より検出出力を得るための端子である。入力端子20bは接続するセンサ1の数に応じた数だけ設けられる(図2に示す例では、センサ1を2つ接続するために2つの入力端子20bが設けられている)。したがって、センサ1は、電源端子10aを給電端子20aに、出力端子10bを入力端子20bに、それぞれ電線(給電線)L1および電線(出力線)L2を用いて接続することによって、管理装置2に接続される。なお、センサ1の接地端子10cは、電線(接地線)L3によって基準電位点(例えば車のボディ)に接続されている。
The master
供給電源部21は、出力電圧を変更することができる可変型の電源であり、例えば、自動車に搭載されたバッテリと、バッテリの直流電圧を所定電圧に降圧可能な降圧チョッパ回路とで構成されている。本実施形態において、供給電源部21は、出力電圧として5Vと12Vとを択一的に選択することができるように構成されている。このような供給電源部21は従来周知のものを採用することができるから詳細な説明は省略する。
The
マスタ側通信部22は、センサ1(センサ1のスレーブ側通信部14)と有線による通信(シリアル通信)を行うためのものである。このマスタ側通信部22は、給電端子20aを利用してセンサ1とシリアル通信を行うように構成されている。より詳細には、マスタ側通信部22は、スレーブ側通信部14と同様の構成のものであり、通信処理部22aと、クロック回路22bと、判定回路22cと、スイッチQ20と、抵抗R20とを備えている。判定回路22cは、判定回路14cと同様のものであり、給電端子20aの電位(電源端子10aの電位に等しい)が信号受信用の閾値(本実施形態では10V)超過であればハイレベルと判定し、10V以下であればロウレベルと判定する。また、スイッチQ20および抵抗R20も、スイッチQ10および抵抗R10と同様のものである。通信処理部22aは、通信処理部14aと同様のものであるから詳細な説明は省略する。
The master
マスタ側制御部23は、図示しない入出力部からの指示に応じて、センサ1に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。
The master
ここで、上記入出力部は、ユーザが情報を入力するための操作ボタンなどの入力部と、ユーザに情報を提示するための画像表示装置などの出力部とを備えたユーザインタフェースであり、管理装置2と一体に、または別体に設けられる。
Here, the input / output unit is a user interface including an input unit such as an operation button for a user to input information and an output unit such as an image display device for presenting information to the user. It is provided integrally with the
マスタ側制御部23は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定する。一方、マスタ側制御部23は、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を12Vに設定する。
When receiving an instruction from the input / output unit to set the operation mode to the normal mode, the master-
ここで、管理装置2では、供給電源部21と給電端子20aとの間に、抵抗R21およびスイッチQ21よりなる並列回路が挿入されている。マスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定する際にはスイッチQ21をオンにし、供給電源部21の出力電圧を12Vに設定する際にはスイッチQ21をオフにする。これによって、調整モード時には、供給電源部21と給電端子20aとの間に抵抗R21が挿入される。この抵抗R21は、スイッチQ10,Q20のオン時に、電源端子10aの電位を、信号受信用の閾値以下に低下させるためのものである。したがって、供給電源部21の電圧が12Vである場合には、供給電源部21の電圧を抵抗R10と抵抗R21とで分圧した電圧、および抵抗R20と抵抗R21とで分圧した電圧が、信号受信用の閾値以下(例えば9V)となるように、抵抗R10,20,21の抵抗値が設定されている。
Here, in the
さらに、マスタ側制御部23は、マスタ側通信部22を制御して、上記入出力部を用いてユーザが入力した補正値をセンサ1に送信する機能を有する。ここで、マスタ側制御部23は、マスタ側通信部22に補正値を送信させた後に、所定時間以内に、センサ1からの応答(センサ1における更新後の補正値)が得られれば、補正値の更新が成功したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。また、マスタ側制御部23は、上記所定時間以内に、センサ1からの応答(センサ1における更新後の補正値)が得られなかったとき、あるいは、得られたがその補正値がセンサ1に送信した補正値と一致しなかったときに、補正値の更新が失敗したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。加えて、マスタ側制御部23は、入力端子20bに入力された検出出力を上記入出力部に出力して、上記入出力部にセンサ1の検出出力を表示させる機能を有する。ただし、この機能による動作(上記入出力部にセンサ1の検出出力を表示させる動作)は、通常モード時のみに行われ、調整モード時には行われない。この他、マスタ側制御部23は、入力端子20bに入力された検出出力に応じて種々の制御を実行する機能を有する。
Further, the master-
以下、センサ1と管理装置2により構築された物理量検出システムの動作について図3を参照して説明する。なお、図3は、電源端子10aの電位変化(電位の時間変化)を示している。
Hereinafter, the operation of the physical quantity detection system constructed by the
まず、初期状態(図3における時刻T1前)では、センサ1が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置2のマスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定するとともに、スイッチQ21をオンとする。この場合、センサ1の電源端子10aには、5Vの電位が与えられる。そのため、判別部15は、管理装置2が通常モードを要求していると判断する。その結果、スレーブ側制御部16は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ1は、記憶部12に記憶されている補正値で検出部11の検出出力を補正して得られた検出出力(補正後の検出出力)を出力端子10bに出力する。出力端子10bに出力された補正後の検出出力は、入力端子20bに入力され、マスタ側制御部23によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
First, it is assumed that the
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、マスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を12Vに設定するとともに、スイッチQ21をオフとする(時刻T1)。この場合、センサ1の電源端子10aには、12Vの電位が与えられる。より正確には、12Vからセンサ1の消費電流による抵抗R21の電圧降下を差し引いた電位となる。しかしながら、以下の説明では、簡略化のために消費電流を無視して説明する。
On the other hand, when the adjustment mode is selected by the input / output unit, the master-
そのため、判別部15は、管理装置2が調整モードを要求していると判断する。その結果、スレーブ側制御部16は動作モードを調整モードに設定する。よって、スレーブ側通信部14が駆動されて、管理装置2とのシリアル通信が可能になる。そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、マスタ側制御部23は、入力された補正値をマスタ側通信部22に送信させる。
Therefore, the
マスタ側通信部22は、上述したように、スイッチQ20を制御することで、電源端子10aの電位を12Vあるいは9Vに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。例えば、シリアル信号により送信する補正値データは3バイトのデータであり、そのうちの2バイトが補正値(各々1バイトのオフセット値およびゲイン値)、残りの1バイトがセンサ1の製品IDを示している。マスタ側通信部22は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間(時刻t1〜t2)、電源端子10aの電位を9Vに設定することでスタートビットSTB1を送信し、その後に補正値データを示すビット列DB1の送信を行う。なお、マスタ側通信部22は、ビット列DB1の送信後には、ストップビット(図示せず)を送信してセンサ1に送信を終えたことを通知する。
As described above, the master-
スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品IDが自己のIDと同じかを確認する。IDが同じであれば、スレーブ側制御部16は、記憶部12の補正値を、補正値データが示す補正値(オフセット値およびゲイン値)に書き換えさせる。なお、IDが同じでなければ、補正値データを破棄する。
When the slave
書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の記憶部12の補正値を示す応答データを管理装置2に送信させる。この応答データは補正値データと同様に3バイトのデータであり、そのうちの2バイトが補正値(各々1バイトのオフセット値およびゲイン値)、残りの1バイトがセンサ1の製品IDである。スレーブ側通信部14は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間(時刻t3〜t4)、電源端子10aの電位を9Vに設定することでスタートビットSTB2を送信し、その後に応答データを示すビット列DB2の送信を行う。なお、スレーブ側通信部14は、ビット列DB2の送信後には、ストップビット(図示せず)を送信してセンサ1に送信を終えたことを通知する。
When the rewriting is completed, the slave-
マスタ側制御部23は、マスタ側通信部22でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品IDが、補正値データに含まれる補正値および製品IDに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
When the master-
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、マスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定するとともに、スイッチQ21をオンとする(時刻T2)。この場合、センサ1の電源端子10aには、5Vの電位が与えられ、その結果、センサ1のスレーブ側制御部16の動作モードが通常モードに設定される。
Thereafter, when the normal mode is selected by the input / output unit, the master-
以上述べたように、本実施形態のセンサ1によれば、電源端子10aの電位変化に基づいて、管理装置2が要求している動作モードを判別するので、端子部10の端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。
As described above, according to the
また、調整モードでは、電源端子10aを管理装置2との通信に使用するから、センサ1への給電線L1を通信線に兼用することができる。そのため、管理装置2には、センサ1と一対一対応でマスタ側通信部(通信装置)22を設ける必要がなく、一つのマスタ側通信部22で多数のセンサ1と通信することが可能になる。よって、管理装置2の構成を簡素化することができる。また、電源端子10aは一般的にバイパスコンデンサ(図示せず)により接地されることが多いから、出力端子10bにより通信する場合に比べれば、高周波ノイズの影響を低減することができる。
In the adjustment mode, since the
ところで、上記の例における判別部15は、電源端子10aの電位が所定の条件を満たしているか否か、すなわち、電源端子10aの電位が10Vより高いか否かによって管理装置2が要求している動作モードを判別している。また、判別部15は、電源端子10aの電位が所定のパターンで変化したか否か(例えば、電位が所定周波数で所定回数変化したか等)、すなわち電位変化によって動作モードの判別を行ってもよい。このように判別部15は、電源端子10aの電位波形に基づいて、動作モードの判別を行うものであればよい。
By the way, the
また、判別部15は、電源端子10aの電位(電位変化を含む)が所定の条件を満たした際に、動作モードの判別を確定するのではなく、電源端子10aの電位が所定の条件を満たしている期間が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定するものであってもよい。このようにすればノイズなどの影響によって予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができ、より正確な動作モードの判別が可能になる。
In addition, when the potential of the
さらに、判別部15は、電源端子10aの電位が所定の条件を満たした際ではなく、出力端子10bの電位が所定の条件を満たした際に、動作モードの判別を確定するようにしてもよい。さらに、判別部15は、出力端子10bの電位が所定の条件を満たしている期間が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定するようにしてもよい。このように、電源端子10aや出力端子10bの電位が所定の条件を満たしている期間が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定するという技術的思想は、後述の実施形態にも採用することができる。
Further, the
また、本実施形態における供給電源部21は、出力電圧を変えるための降圧チョッパ回路を備えているが、出力電圧が異なる2つの電源を有するものであってもよい。いずれの場合においても、出力電圧の切り替え時に、センサ1への給電が停止されることがないようにすることが好ましい。
Further, the
(実施形態2)
本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14と、判別部15とが実施形態1と異なっている。なお、本実施形態のセンサ1におけるその他の構成は実施形態1と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して図示および説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the
本実施形態におけるスレーブ側通信部14は、実施形態1と同様に、通信処理部14aと、クロック回路14bと、判定回路14cと、スイッチQ10と、抵抗R10とを備えている。本実施形態における判定回路14cは、信号受信用の閾値を3.5Vに設定してあり、判定回路14cは、電源端子10aの電位が3.5V超過であればハイレベルと判定し、3.5V以下であればロウレベルと判定する。そのため、本実施形態においては、抵抗R10,R20,R21それぞれの抵抗値は、スイッチQ10,Q20がオフであるときの電源端子10aの電位が4Vである場合、スイッチQ10,Q20がオンであるときの電源端子10aの電位が3Vとなるように設定されている。なお、スイッチQ10,Q20については実施形態1と同様であるから説明を省略する。また、本実施形態における通信処理部14aは、管理装置2とシリアル通信を行うにあたっては、図4に示すように、最初にクロック回路14bのクロックのタイミングに合わせて同期ビット(同期信号)SYNCを送信する。
As in the first embodiment, the slave-
本実施形態における判別部15は、電源端子10aの電位が4.5Vを越えれば、管理装置2が通常モードを要求していると判別し、電源端子10aの電位が4.5V以下であれば、管理装置2が調整モードを要求していると判別する。
The
ここで、本実施形態のセンサ1とともに使用される管理装置2では、供給電源部21と、マスタ側通信部22と、マスタ側制御部23とが実施形態1の管理装置2と異なっている。なお、本実施形態における管理装置2の他の構成は実施形態1のものと同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して図示および説明を省略する。
Here, in the
本実施形態における供給電源部21は、実施形態1と同様に、出力電圧を変更することができる可変型の電源であるが、出力電圧として5Vと4Vとを択一的に選択することができるように構成されている。
The
本実施形態におけるマスタ側通信部22は、実施形態1と同様に、通信処理部22aと、クロック回路22bと、判定回路22cと、スイッチQ20と、抵抗R20とを備えている。本実施形態における判定回路22cは、給電端子20aの電位(電源端子10aの電位に等しい)が3.5V超過であればハイレベルと判定し、3.5V以下であればロウレベルと判定する。本実施形態における抵抗R20の抵抗値は、上述したとおりである。また、本実施形態における通信処理部22aは、同期ビットSYNCを計測することで、センサ1のクロック情報(位相、周期)を取得する。例えば、通信処理部22aは、同期ビットSYNCを得ると、その同期ビットSYNCの時間をカウントし、そのカウント結果より、スレーブ側通信部14が送信するシリアル信号の1ビット当たりの時間を算出する。そして、通信処理部22aは、このようにして算出したシリアル信号1ビット当たりの時間に基づいてスイッチQ20のオン・オフ制御を実行する。
As in the first embodiment, the master-
本実施形態におけるマスタ側制御部23は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定する一方、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を4Vに設定する点で、実施形態1のものと異なっている。本実施形態におけるマスタ側制御部23のその他の点については実施形態1と同様であるから説明は省略する。
When receiving an instruction to set the operation mode to the normal mode from the input / output unit, the master-
以下、本実施形態のセンサ1と管理装置2により構築された物理量検出システムの動作について図4を参照して説明する。なお、図4は、電源端子10aの電位変化(電位の時間変化)を示している。
Hereinafter, the operation of the physical quantity detection system constructed by the
まず、初期状態(図4における時刻T1前)では、センサ1が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置2のマスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定するとともに、スイッチQ21をオンとする。この場合、センサ1の電源端子10aには、5Vの電位が与えられる。そのため、判別部15は、管理装置2が通常モードを要求していると判断する。その結果、スレーブ側制御部16は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ1は、記憶部12に記憶されている補正値で検出部11の検出出力を補正して得られた検出出力(補正後の検出出力)を出力端子10bに出力する。出力端子10bに出力された補正後の検出出力は、入力端子20bに入力され、マスタ側制御部23によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
First, it is assumed that the
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、マスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を4Vに設定するとともに、スイッチQ21をオフとする(時刻T1)。この場合、センサ1の電源端子10aには、4Vの電位が与えられる。そのため、判別部15は、管理装置2が調整モードを要求していると判断する。その結果、スレーブ側制御部16は動作モードを調整モードに設定する。よって、スレーブ側通信部14が駆動されて、管理装置2とのシリアル通信が可能になる。このとき、スレーブ側通信部14は、クロック回路14bのクロックのタイミングに合わせて所定時間の間(時刻t11〜t12)、電源端子10aの電位を3Vに設定することで同期ビットSYNCを送信する。管理装置2は、同期ビットSYNCを計測することで、センサ1のクロック情報(位相、周期)を取得する。
On the other hand, when the adjustment mode is selected by the input / output unit, the master-
そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、マスタ側制御部23は、入力された補正値をマスタ側通信部22に送信させる。
When the user inputs a correction value using the input / output unit, the master-
マスタ側通信部22は、上述したように、スイッチQ20を制御することで、電源端子10aの電位を4Vあるいは3Vに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。マスタ側通信部22は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間(時刻t13〜t14)、電源端子10aの電位を3Vに設定することでスタートビットSTB1を送信し、その後に実施形態1と同様の補正値データを示すビット列DB1およびストップビット(図示せず)の送信を行う。
As described above, the master
スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品IDが自己のIDと同じかを確認する。IDが同じであれば、スレーブ側制御部16は、記憶部12の補正値を、補正値データが示す補正値(オフセット値およびゲイン値)に書き換えさせる。なお、IDが同じでなければ、補正値データを破棄する。
When the slave
書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、実施形態1と同様の応答データを管理装置2に送信させる。スレーブ側通信部14は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間(時刻t15〜t16)、電源端子10aの電位を3Vに設定することでスタートビットSTB2を送信し、その後に応答データを示すビット列DB2およびストップビット(図示せず)の送信を行う。
When the rewriting is completed, the slave-
マスタ側制御部23は、マスタ側通信部22でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品IDが、補正値データに含まれる補正値および製品IDに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
When the master-
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、マスタ側制御部23は、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定するとともに、スイッチQ21をオンとする(時刻T2)。この場合、センサ1の電源端子10aには、5Vの電位が与えられ、その結果、センサ1のスレーブ側制御部16の動作モードが通常モードに設定される。
Thereafter, when the normal mode is selected by the input / output unit, the master-
以上述べた本実施形態のセンサ1によれば、実施形態1の効果に加えてさらに次の効果を得ることができる。
According to the
すなわち、本実施形態のセンサ1では、判別部15は、電源端子10aの電位が通常時の電位(本実施形態では5V)よりも所定値以上低いか否かによって、管理装置2が要求している動作モードを判別する。そのため、実施形態1のように調整モード時に電源端子10aの電位を上昇させる(5Vから12Vに上昇させる)ものとは異なり、通常時の電位(5V)よりも高い電位(12V)に耐え得る電気部品、すなわち高耐圧性を有する電気部品等を使用する必要がないから、小型化および低コスト化を図ることができる。
That is, in the
また、本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14は、管理装置2とシリアル通信を開始するにあたっては、同期ビットSYNCを送信することで、管理装置2と同期を取る処理を実行する。そのため、シリアル通信の通信精度を向上することができる。
In the
しかも、管理装置2と同期を取る処理は、管理装置2に同期用の信号である同期ビットを送信する処理である。そのため、センサ1に設けられるクロック回路14bに管理装置2の動作(クロック回路22b)を合わせることができるから、センサ1に設けるクロック回路14bとして比較的低精度のものを使用することができるようになり、低コスト化および小型化を図ることができる。
Moreover, the process of synchronizing with the
(実施形態3)
本実施形態のセンサ1では、図5に示すように、主として判別部15の構成が実施形態1と異なっている。なお、本実施形態のセンサ1のその他の構成については、実施形態1と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、図5では、電源部17の図示を省略している。
(Embodiment 3)
In the
本実施形態における判別部15は、電圧検出部15aと、短絡検出部15bと、論理積回路15cとを備えている。
The
電圧検出部15aは、電源端子10aの電位が所定の電圧を越えているか否かを検出する過電圧検出回路である。この電圧検出部15aは、検出した電源端子10aの電位が6Vを越えていればハイレベル、6V以下であればロウレベルの信号を論理積回路15cに出力する。このような電圧検出部15aはコンパレータなどを用いて実現可能であるから詳細な説明は省略する。
The
短絡検出部15bは、出力端子10bが短絡されているか否かを検出するための回路である。短絡検出部15bは、出力端子10bが短絡されている場合には、ハイレベルの信号を出力し、短絡されていない場合には、ロウレベルの信号を出力する。本実施形態では、出力端子10bと電源端子10aとの間の短絡を検出しており、短絡検出部15bは、出力端子10bの電位と電源端子10aとの電位差が短絡判定用の閾値よりも低ければ、ハイレベルの信号を出力する。なお、短絡検出部15bは、出力端子10bと接地端子10cとの間の短絡を検出するものであってもよく、この場合は、出力端子10bの電位と接地端子10cとの電位差が短絡判定用の閾値よりも低ければ、ハイレベルの信号を出力する。さらに、短絡検出部15bは、出力端子10bに流れる電流の大きさによって短絡を検出するものとできる。この場合、短絡検出部15bは、出力端子10bに流れる電流が短絡判定用の閾値を越えていればハイレベルの信号を出力する。このような短絡検出部15bの具体的な回路構成については従来周知のものを採用することができるから、詳細な説明は省略する。
The
ところで、図5では、図示を省略しているが、本実施形態のセンサ1には、短絡から電気回路を保護するための保護回路が備えられている。このような保護回路は、センサ1の電気回路を保護するために、例えば、出力補正部13の駆動の停止その他の必要な処理を実行する。この種の保護回路は従来周知のものを採用することができるから詳細な説明は省略する。
By the way, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 5, the
論理積回路15cは、AND回路である。よって、論理積回路15cは、電圧検出部15aおよび短絡検出部15bそれぞれが出力する信号が両方ともハイレベルであるときに、ハイレベルの信号をスレーブ側制御部16に出力し、一方がロウレベルであれば、スレーブ側制御部16にはロウレベルの信号を出力する。
The AND
一方、本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、論理積回路15cからハイレベルの信号を受け取った際に、動作モードを調整モードに設定し、ロウレベルの信号を受け取った際に、動作モードを通常モードに設定するように構成されている。ただし、上記保護回路の動作は、動作モードとは関係なく行われる。
On the other hand, the slave-
つまり、判別部15は、電源端子10aと出力端子10bの両方の電位変化に基づいて、管理装置2が要求している動作モードを判別する。本実施形態においては、判別部15は、電源端子10aの電位が6Vを越え、かつ、短絡検出部15bより短絡発生信号を受信した際に、管理装置2が調整モードを要求していると判別し、それ以外のときには、管理装置2が通常モードを要求していると判別する。
That is, the
これに対応して、本実施形態のセンサ1とともに使用される管理装置2には、入力端子20bを給電端子20aに接続するための短絡スイッチ(図示せず)が設けられている。すなわち、この管理装置2のマスタ側制御部23は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を5Vに設定し、スイッチQ21をオンとし、上記短絡スイッチをオフとする。一方、マスタ側制御部23は、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部21の出力電圧を12Vに設定し、スイッチQ21をオフとし、上記短絡スイッチをオンとする。なお、短絡検出部15bが、出力端子10bと接地端子10cとの間の短絡を検出するものであるときは、管理装置2には、入力端子20bを接地するための短絡スイッチ(図示せず)が設けられる。
Correspondingly, the
以上述べたように本実施形態のセンサ1では、判別部15は、電源端子10aおよび出力端子10bそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置2が要求している動作モードを判別する。
As described above, in the
よって、本実施形態のセンサ1によれば、電源端子10aの電位が通常モード時とは異なり、かつ、出力端子10bの電位が通常モード時とは異なるときのみ、動作モードが通常モードから調整モードに移行する。よって、実施形態1のように電源端子10aのみを用いて動作モードの判別を行う場合や、出力端子10bのみを用いて動作モードの判別を行う場合に比べれば、動作モードの判別誤りが発生する確率を低減できる。したがって、予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができる。また、本実施形態のように電源端子10aと出力端子10bを両方用いることによって、出力端子10bを調整モードへの移行を要求するセンサ1の選択に使用することも可能になる。
Therefore, according to the
また、判別部15は、管理装置2が要求している動作モードを判別するにあたっては、出力端子10bと電源端子10a(または接地端子10c)との間が短絡しているか否かを利用している。そのため、短絡保護用の回路である短絡検出部15bを動作モードの判別に利用することができる。よって、出力端子10bの電位変化を検出するための回路を別途設けなくて済み、小型化および低コスト化を図ることができる。
Further, when determining the operation mode requested by the
ところで、本実施形態の技術的思想は、実施形態2にも適用することができる。この場合、電圧検出部15aとして、電源端子10aの電位が所定の電圧以下であるか否かを検出する低電圧検出回路を用いればよい。この場合の電圧検出部15aは、検出した電源端子10aの電位が4.5Vを越えていればロウレベル、4.5V以下であればハイレベルの信号を論理積回路15cに出力するものである。
By the way, the technical idea of the present embodiment can also be applied to the second embodiment. In this case, a low voltage detection circuit that detects whether or not the potential of the
この場合、判別部15は、電源端子10aの電位が4.5Vを下回り、かつ、短絡検出部15bより短絡発生信号を受信した際に、ハイレベルの信号をスレーブ側制御部16に出力し、それ以外のときには、ロウレベルの信号をスレーブ側制御部16に出力する。
In this case, the
このようにすれば、実施形態2と同様に、高耐圧性を有する電気部品等を使用する必要がなくなって、小型化および低コストを図ることが可能になる。 In this way, similarly to the second embodiment, it is not necessary to use an electric component or the like having a high withstand voltage, and it becomes possible to reduce the size and cost.
(実施形態4)
本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14の構成が実施形態1と異なっている。なお、本実施形態のセンサ1のその他の構成については実施形態1と同様であるから詳細な説明は省略する。
(Embodiment 4)
In the
本実施形態におけるスレーブ側通信部14は、図6に示すように、通信処理部14aと、クロック回路14bと、判定回路14cと、定電圧回路14dと、閾値生成回路14eと、電位設定回路14fとを備えている。また、図6における符号14gは、電源端子10aに接続される端子である。なお、図6に示す構成中、通信処理部14aおよびクロック回路14bについては実施形態1と同様のものであるから、説明を省略する。
As shown in FIG. 6, the slave
定電圧回路14dは、電源部17が生成する動作電圧を元にして所望の定電圧を与えるためのものであり、例えば、バンドギャップリファレンス回路などを利用して構成されている。定電圧回路14dの回路構成については従来周知であるから詳細な説明は省略する。
The
閾値生成回路14eは、判定回路14cで利用する受信判定用の閾値を生成するための回路である。閾値生成回路14eは、オペアンプOP1と、2つの抵抗R100,R101とを備えている。オペアンプOP1の出力端子と反転入力端子との間には、帰還用の抵抗R100が挿入され、反転入力端子は抵抗R101により接地されている。これらオペアンプOP1および抵抗R100,R101はいわゆる非反転増幅器として負帰還増幅回路FB1を構成している。よって、閾値生成回路14eは、定電圧回路14dの出力電圧を負帰還増幅回路FB1で増幅して出力する。閾値生成回路14eのオペアンプOP1の出力端子の電位が判定回路14cにおいて受信判定用の閾値として使用される。
The
電位設定回路14fは、センサ1から管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルの電位およびロウレベルの電位を定めるためのものである。電位設定回路14fは、オペアンプOP2と、5つの抵抗R102〜R106と、スイッチQ10とを備えている。オペアンプOP2の出力端子は、抵抗R102を介して端子14gに接続されている。抵抗102と端子14gとの接続点は、抵抗R103によりオペアンプOP2の反転入力端子に接続されている。オペアンプO2の反転入力端子は抵抗R104を介して接地されている。これらオペアンプOP2および抵抗R102〜R104は負帰還増幅回路FB2を構成している。また、オペアンプOP2の非反転入力端子は、抵抗R105を介して定電圧回路14dの出力端子に接続され、また、抵抗106およびスイッチQ10の直列回路によって接地されている。
The
よって、電位設定回路14fは、スイッチQ10がオフであれば、定電圧回路14dの出力電圧を負帰還増幅回路FB2で増幅した電位を端子14gに与える。また、電位設定回路14fは、スイッチQ10がオンであれば、定電圧回路14dの出力電圧を抵抗105,106で分圧して得られる電圧を負帰還増幅回路FB2で増幅した電位を端子14gに与える。よって、電位設定部14fは、スイッチQ10がオフのときにハイレベルの電位を与え、スイッチQ10がオンのときにロウレベルの電位を与える。なお、スイッチQ10は、実施形態1でも述べたように通信処理部14aによって制御される。
Therefore, if the switch Q10 is OFF, the
判定回路14cは、コンパレータCMPと、2つの抵抗R107,R108とを備えている。コンパレータCMPには、端子14gの電位を抵抗R107,R108で分圧して得られる電位と、閾値生成回路14eの出力端子の電位が入力される。判定回路14cは、これらの電位の高低を比較することで、管理装置2が送信するシリアル信号のハイレベル/ロウレベルを判定する。
The
以上述べたように、本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14は、定電圧回路14dと、電位設定回路14fとを有している。電位設定回路14fは、定電圧回路14dの出力電圧を増幅する負帰還増幅回路FB2を有し、定電圧回路14dおよび負帰還増幅回路FB2を利用して、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの電位を生成する。このような本実施形態のセンサ1によれば、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの電位を安定した値とすることができる。
As described above, in the
ところで、本実施形態における電位設定回路14fは、定電圧回路14dおよび負帰還増幅回路FB2を利用して、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの両方の電位を生成している。しかしながら、電位設定回路14fは、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの少なくとも一方の電位を生成するものであってもよく、この場合、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルとロウレベルの少なくとも一方の電位を安定した値とすることができる。
By the way, the
また、本実施形態のセンサ1におけるスレーブ側通信部14では、判定回路14cに与える信号受信用の閾値を、定電圧回路14dの出力電圧に基づいて生成している。そのため、信号受信用の閾値を一定にすることができ、これによって、シリアル信号を正確に受信することができるようになる。
Further, in the slave
なお、本実施形態におけるスレーブ側通信部14に関する技術的思想は、実施形態1だけではなく前述の実施形態2,3および後述する実施形態5,6にも適用することができる。
In addition, the technical idea regarding the slave
(実施形態5)
本実施形態のセンサ1は、図7に示すように、スレーブ側端子部10と、検出部11と、記憶部12と、出力補正部13と、スレーブ側通信部14と、判別部15と、スレーブ側制御部16と、電源部17とを主構成要素として備えている。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 7, the
一方、本実施形態のセンサ1とともに使用される管理装置2は、マスタ側端子部20と、第1の電源部21aと、第2の電源部21bと、マスタ側通信部22と、マスタ側制御部23とを主構成要素として備えている。なお、マスタ側端子部20については実施形態1のものと同様であるから説明を省略する。
On the other hand, the
本実施形態においては、第1の電源部21aと第2の電源部21bとで供給電源部21が構成されている。ここで、第1の電源部21aは、通常モード時に使用される電源であって、その出力電圧は5Vに設定されている。この第1の電源部21aは、スイッチSW20を介して給電端子20aに接続されている。一方、第2の電源部21bは、調整モード時に使用される電源であって、その出力電圧は12Vに設定されている。この第2の電源部21bは、スイッチSW21を介して給電端子20aに接続されるとともに、スイッチSW22を介して入力端子20bに接続されている。これらスイッチSW20〜23は、継電器等であって、マスタ側制御部23によってオン・オフ制御される。
In the present embodiment, the first
マスタ側通信部22は、実施形態1と同様に、通信処理部22aと、クロック回路22bと、判定回路22cと、抵抗R20と、スイッチQ20とを備えている。また、マスタ側通信部22は、給電端子20aとスイッチSW21との間に挿入される並列回路を有し、当該並列回路は抵抗R22とスイッチQ22によって構成されている。なお、クロック回路22b、判定回路22c、抵抗R20、およびスイッチQ20については実施形態1と同様であるから説明を省略する。また、図7ではクロック回路22bの図示を省略している。
Similarly to the first embodiment, the master
本実施形態における通信処理部22aは、実施形態1で述べた通信処理部14aと同様に受信処理および送信処理を行う。ただし、本実施形態における通信処理部22aは、送信処理においては、スイッチQ20をオフ、スイッチQ22をオンとすることで、シリアル信号をハイレベルとし、スイッチQ20をオン、スイッチQ22をオフとすることで、シリアル信号をロウレベルとする。また、通信処理部22aは、アイドル状態(センサ1からのシリアル信号の受信待ち状態)では、スイッチQ20,Q22をともにオフに設定する。
The
本実施形態におけるマスタ側制御部23は、実施形態1と同様に、図示しない入出力部からの指示に応じて、センサ1に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。
Similar to the first embodiment, the master-
本実施形態において、マスタ側制御部23は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、スイッチSW20をオン、スイッチSW21,22をオフに設定する。これによって、第1の電源部21aのみが給電端子20aに接続されるため、センサ1の電源端子10aの電位は5Vに設定される。
In the present embodiment, when receiving an instruction to set the operation mode to the normal mode from the input / output unit, the master
一方、マスタ側制御部23は、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、スイッチSW20をオフ、スイッチSW21,22をオンに設定する。これによって、第1の電源部21aは給電端子20aより切り離されるとともに、第2の電源部21bが給電端子20aおよび入力端子20bに接続される。よって、センサ1の電源端子10aおよび出力端子10bの電位はともに12Vに設定される(ただし、スイッチQ22がオフであるときは、電源端子10aの電位は、抵抗R22の抵抗値によって低くなる)。
On the other hand, when receiving an instruction to set the operation mode to the adjustment mode, the master-
なお、マスタ側制御部23の他の機能は、実施形態1で述べたとおりであり、調整モード時においては、マスタ側制御部23は、上記入出力部にセンサ1の検出出力を表示させる動作は行わない。
The other functions of the master
本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14と、判別部15と、スレーブ側制御部16と、電源部17とが実施形態1と異なっている。なお、検出部11、記憶部12、および出力補正部13については実施形態1のものと同様であるから説明を省略する。
In the
本実施形態におけるスレーブ側端子部10は、実施形態1と同様に、電源端子10a、出力端子10b、および接地端子10c(図7では不図示)を備えている。また、本実施形態では、図7に示すように、電源端子10aと接地端子10cとの間に、電源ノイズや輻射ノイズなどの高周波ノイズ対策として、バイパスコンデンサ(パスコン)Cが挿入されている。さらに、出力端子10bは、ダイオードD2を介して接地されている。ダイオードD2の挿入向きは、カソードが出力端子10bに接続される向きである。
As in the first embodiment, the slave-
本実施形態におけるスレーブ側通信部14は、通信処理部14aと、クロック回路14bと、判定回路14cと、スイッチQ11,12と、抵抗R11と、電圧降下回路14hとを備えている。なお、クロック回路14b、判定回路14cについては実施形態1と同様であるから説明を省略する。また、図7ではクロック回路14bの図示を省略している。
The slave
スイッチQ11は、電源端子10aとグラウンド(基準電位点)との間に挿入されている。抵抗R11は、スイッチQ11と電源端子10aとの間に挿入されている。スイッチQ12は、電源端子10aと出力端子10bとの間に挿入されている。
The switch Q11 is inserted between the
電圧降下回路14hは、管理装置2に送信するシリアル信号のロウレベルの電位を規定するためのものである。この電圧降下回路14hは、出力端子10bにアノードが、電源端子10aにカソードが電気的に接続される形で、出力端子10bと電源端子10aとの間に挿入される複数のダイオードD1よりなる直列回路である。本実施形態では、ダイオードD1の数は3個であり、ダイオードD1として0.7Vの電圧降下を有するものを使用している。よって、電圧降下回路14hは、そのアノード側に対してカソード側の電位を2.1V低下させる。なお、電圧降下回路14hは、1個のダイオードD1よりなるものであってよいが、複数個のダイオードD1を用いるほうが、シリアル信号のロウレベルの電位の設定を容易に行える。また、ダイオードD1,D2は、通常モードにおいて、出力端子10bを静電気やサージから保護する役割も果たす。
The
本実施形態における通信処理部14aは、実施形態1で述べたものと同様に受信処理および送信処理を行う。ただし、本実施形態における通信処理部14aは、送信処理においては、スイッチQ11をオフ、スイッチQ12をオンとすることで、シリアル信号をハイレベルとする。この場合、スイッチQ12によって出力端子10bと電源端子10aが短絡されるため、シリアル信号のハイレベルの電位は12Vとなる。また、通信処理部14aは、スイッチQ11をオン、スイッチQ12をオフとすることで、シリアル信号をロウレベルとする。この場合、電源端子10aが抵抗R11とスイッチQ11を介して接地されるため、シリアル信号のロウレベルの電位は、出力端子10bの電位を電圧降下回路14hで低下させた値(本実施形態の場合は、9.9V)となる。なお、通信処理部14aは、アイドル状態(管理装置2からのシリアル信号の受信待ち状態)では、スイッチQ11,Q12をともにオフに設定する。
The
このように本実施形態におけるスレーブ側通信部14では、通信処理部14aと判定回路14cによって、電源端子10aに入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部14a、スイッチQ11,Q12、および電圧降下回路14hによって、シリアル信号を電源端子10aに出力する送信部が構成される。
As described above, in the slave
本実施形態における判別部15は、第1の電圧検出部15dと、第2の電圧検出部15eと、論理積回路15fとを備えている。
The
第1の電圧検出部15dは、電源端子10aの電位が所定の電圧を越えているか否かを検出する過電圧検出回路である。この第1の電圧検出部15dは、検出した電源端子10aの電位が6Vを越えていればハイレベル、6V以下であればロウレベルの信号を論理積回路15fに出力する。
The first
一方、第2の電圧検出部15eは、出力端子10bの電位が所定の電圧を越えているか否かを検出する過電圧検出回路である。この第2の電圧検出部15eは、検出した出力端子10bの電位が6Vを越えていればハイレベル、6V以下であればロウレベルの信号を論理積回路15fに出力する。これら第1の電圧検出部15dおよび第2の電圧検出部15eはコンパレータなどを用いて実現可能であるから詳細な説明は省略する。
On the other hand, the second
この第2の電圧検出部15eの出力は、スイッチSW10にも入力される。スイッチSW10は、出力補正部13と出力端子10bとの間に挿入されている。このスイッチSW10は、第2の電圧検出部15eの出力がロウレベルであればオンとなり、ハイレベルであればオフとなる。これによって、出力補正部13に高電圧が印加されてしまうことを防止するとともに、出力端子10bを高インピーダンスにする。
The output of the
論理積回路15fは、AND回路である。よって、論理積回路15fは、第1の電圧検出部15dおよび第2の電圧検出部15eそれぞれが出力する信号が両方ともハイレベルであるときに、ハイレベルの信号をスレーブ側制御部16および電源部17に出力し、一方がロウレベルであれば、スレーブ側制御部16および電源部17にはロウレベルの信号を出力する。
The AND
すなわち、本実施形態における判別部15は、実施形態3と同様に、電源端子10aおよび出力端子10bそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置2が要求している動作モードを判別する。よって、電源端子10aと出力端子10bのいずれか一方のみを用いて動作モードの判別を行う場合に比べれば、動作モードの判別誤りが発生する確率を低減できる。したがって、予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができる。
That is, the
本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、実施形態1と同様に、通常モードと、調整モードとの2つの動作モードを有している。そして、スレーブ側制御部16は、論理積回路15fからハイレベルの信号を受け取った際に、動作モードを調整モードに設定し、ロウレベルの信号を受け取った際に、動作モードを通常モードに設定する。
As in the first embodiment, the slave-
また、本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、通常モードにおいては、スイッチSW11をオフに設定し、調整モードにおいては、スイッチSW11をオンに設定する。これによって、調整モード時には、記憶部12に補正値を書き込むための電圧を与える。そのため、記憶部12に、EEPROMなどのデータの書き込みに比較的高い電圧を必要とする記憶媒体を利用したときでも、記憶部12の補正値の書き換えが可能になる。よって、書き込み用に別途昇圧回路などを設ける必要がなくなり、低コスト化および小型化を図ることができる。なお、スレーブ側制御部16のその他の機能については、実施形態1で述べたとおりであるから、説明は省略する。
Further, the slave-
本実施形態における電源部17は、管理装置2より得た電力を元にしてセンサ1の動作電圧を生成するものである。ここで、本実施形態における管理装置2は、通常モードを要求するにあたっては、供給電源部21の第1の電源部21aを電源端子10aに電気的に接続する。また、管理装置2は、調整モードを要求するにあたっては、供給電源部21の第2の電源部21bを出力端子10bに電気的に接続する。
The
そのため、電源部17は、電源端子10aより得た電力を元にして動作電圧を生成する第1の電源回路(図示せず)と、出力端子10bより得た電力を元にして動作電圧を生成する第2の電源回路(図示せず)とを備えている。そして、電源部17は、論理積回路15fからロウレベルの信号を受け取った際に、上記第1の電源回路により動作電圧を生成し、ハイレベルの信号を受け取った際に、上記第2の電源回路により動作電圧を生成する。このように電源部17は、通常モードにおいては、電源端子10aより得た電力を各部に供給し、調整モードにおいては、出力端子10bより得た電力を各部に供給する。なお、上記第1の電源回路や上記第2の電源回路としては、三端子レギュレータなどの従来周知のものを採用することができる。
Therefore, the
以下、本実施形態のセンサ1と管理装置2により構築された物理量検出システムの動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the physical quantity detection system constructed by the
まず、初期状態では、センサ1が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置2のマスタ側制御部23は、スイッチSW20をオン、スイッチSW21,SW22をオフとすることで、供給電源部21の第1の電源部21aを給電端子20aに接続する。この場合、センサ1の電源端子10aには、5Vの電位が与えられる。そのため、判別部15の第1の電圧検出部15fが出力する信号はロウレベルになるから、論理積回路15fからは、ロウレベルの信号が出力される。よって、スレーブ側制御部16は動作モードを通常モードに設定し、電源部17は上記第1の電源回路によって動作電圧を生成する。
First, it is assumed that the
したがって、センサ1は、記憶部12に記憶されている補正値で検出部11の検出出力を補正して得られた検出出力(補正後の検出出力)を出力端子10bに出力する。出力端子10bに出力された補正後の検出出力は、入力端子20bに入力され、マスタ側制御部23によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
Therefore, the
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、マスタ側制御部23は、スイッチSW20をオフ、スイッチSW21,SW22をオンとすることで、供給電源部21の第2の電源部21bを給電端子20aおよび出力端子20bに接続する。この場合、センサ1の電源端子10aおよび出力端子10bそれぞれには、12Vの電位が与えられる。そのため、判別部15の各電圧検出部15d,15eそれぞれが出力する信号はハイレベルになるから、論理積回路15fからはハイレベルの信号が出力される。よって、スレーブ側制御部16は動作モードを調整モードに設定し、電源部17は上記第2の電源回路によって動作電圧を生成する。
On the other hand, when the adjustment mode is selected by the input / output unit, the master-
これによって、スレーブ側通信部14が駆動されて、管理装置2とのシリアル通信が可能になる。なお、補正値の書き換えについての処理は、実施形態1と同様の処理であるから説明を省略する。
As a result, the slave
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、マスタ側制御部23は、スイッチSW20をオン、スイッチSW21,SW22をオフとすることで、供給電源部21の第1の電源部21aを給電端子20aに接続する。その結果、スレーブ側制御部16は動作モードを通常モードに設定し、電源部17は上記第1の電源回路によって動作電圧を生成する。
Thereafter, when the normal mode is selected by the input / output unit, the master-
以上述べたように、本実施形態のセンサ1によれば、実施形態1と同様の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the
すなわち、本実施形態のセンサ1では、電源部17は、通常モードにおいては、電源端子10aより得た電力を元にして動作電圧を生成し、調整モードにおいては、出力端子10bより得た電力を元にして動作電圧を生成する機能を有している。
That is, in the
そのため、管理装置2として調整モードの要求時に供給電源部21を出力端子10bに電気的に接続するものを用いることで、調整モードにおいては、シリアル信号によって電位が安定しない電源端子10aではなく、出力端子10bの電位に基づいて動作電圧を生成することができる。よって、本実施形態のセンサ1によれば、管理装置2から安定した電力供給を受けることができる。
Therefore, by using the
また、判別部15は、出力端子10bの電位が供給電源部21により与えられる電位であれば、管理装置2が調整モードを要求していると判別する。つまり、本実施形態のセンサ1では、管理装置2が電力を供給する端子を変更(本実施形態の場合、給電端子20aから入力端子20bに変更)したことを動作モードの判別に使用するので、動作モードの切り替え時に行う管理装置2との手続きを簡素化することができる。
Further, the
また、本実施形態のセンサ1では、出力端子10bの電位を利用して不揮発性メモリである記憶部12への書き込みを行うから、電源端子10aへの給電ラインに設けられる限流用の抵抗(図7における抵抗R22)による電圧降下を避けることができる。そのため、不揮発性メモリの書き込みに必要な電圧を確保できないといった不具合を防止できて、不揮発性メモリの書き込みが確実に行えるようになる。
Further, in the
また、本実施形態のセンサ1では、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルの電位を、調整モード時の出力端子10bの電位としている。そのため、センサ1を構成する電気部品の抵抗値等のばらつきによる影響によって、シリアル信号のハイレベルの電位が変動してしまうことを抑制でき、管理装置2とのシリアル通信の通信精度を向上することができる。
In the
また、本実施形態のセンサ1では、管理装置2に送信するシリアル信号のロウレベルの電位を、調整モード時の出力端子10bの電位を電圧降下回路14hで降下させた電位としている。そのため、センサ1を構成する電気部品の抵抗値等のばらつきによる影響によって、シリアル信号のロウレベルの電位が変動してしまうことを抑制でき、管理装置2とのシリアル通信の通信精度を向上することができる。
In the
ところで、本実施形態のセンサ1では、少なくとも検出部11を除く部位は、モノリシックICにより構成されていてもよい。このようにすれば、センサ1の小型化を図ることができる。なお、検出部11が、MEMS技術を利用した加速度センサであれば、検出部11もモノリシックICとして一体化することができる。また、検出部11が、ホール素子とその検出回路とからなる磁気センサである場合には、検出部11の検出回路をモノリシックICとして一体化してもよい。
By the way, in the
ここで、モノリシックICとした場合には、スイッチにはトランジスタなどの半導体スイッチング素子が使用され、抵抗にはバルクに不純物を注入した拡散抵抗が使用される。例えば、N型バルクにP型領域を形成してなるPNP型のバイポーラ・トランジスタや、PチャネルMOSFET、拡散抵抗などが使用される。 Here, in the case of a monolithic IC, a semiconductor switching element such as a transistor is used for the switch, and a diffused resistor in which impurities are implanted into the bulk is used for the resistor. For example, a PNP bipolar transistor formed by forming a P-type region in an N-type bulk, a P-channel MOSFET, a diffused resistor, or the like is used.
これらのような半導体素子は、N型バルクにP型領域を適宜形成してなるものであり、その使用時には、P型領域とN型バルクとが導通しないように、N型バルクを電源端子10aなどの電気回路中の最高電位に接続するのが一般的である。
Such semiconductor elements are formed by appropriately forming a P-type region in an N-type bulk, and when used, the N-type bulk is connected to the
しかしながら、本実施形態の場合、管理装置2は、通常モードを要求するにあたっては5Vの第1の電源部21aを電源端子10aに電気的に接続し、調整モードを要求するにあたっては12Vの第2の電源部21bを出力端子10bおよび電源端子10aそれぞれに電気的に接続する。
However, in the case of the present embodiment, the
そのため、通常モードから調整モードに切り替える際および調整モード時に、電源端子10aの電位が出力端子10bの電位より低くなるおそれがある。
Therefore, when switching from the normal mode to the adjustment mode and during the adjustment mode, the potential of the
例えば、図7に示すスイッチQ12が、4端子のPチャネルMOSFETであり、バルク(バックゲート)およびドレインが電源端子10aに、ソースが出力端子10bにそれぞれ接続されている場合には、オフに設定されていても、ソースとバルクが短絡してしまう。この場合には、過電流が流れるおそれがある。また、図7に示すものにおいては、電源端子10aには、電圧降下回路14hではなく、スイッチQ12のPN接合によって電圧降下された電位が発生することになり、電源端子10aの電位をロウレベルに設定できないといった問題も生じうる。
For example, when the switch Q12 shown in FIG. 7 is a four-terminal P-channel MOSFET, and the bulk (back gate) and drain are connected to the
そこで、このような問題を解決するためには、図8に示すような回路構成を採用することが考えられる。図8において、スイッチQP1,QP2は、PチャネルMOSFETであり、N型バルクが抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されている。また、一方のP型領域であるドレインは、出力端子10bに接続されている。なお、他方のP型領域であるソースや、ゲートの接続先は種々のものを選択可能であるから省略する。
In order to solve such a problem, it is conceivable to employ a circuit configuration as shown in FIG. In FIG. 8, switches QP1 and QP2 are P-channel MOSFETs, and an N-type bulk is connected to the
図8に示す回路構成では、スイッチQP1,QP2のN型バルクは、抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されているから、通常モードから調整モードへの切り替えの際に、電源端子10aの電位が、スイッチQP1,QP2のP型領域(ドレイン)の電位より低くなって、P型領域とN型バルクが導通しても、抵抗RP1によって過電流の発生を抑制することができる。また、スイッチQP1,QP2がスイッチQ12である場合には、ドレインとバックゲートが導通しても、抵抗RP1によって電圧が降下するため、電源端子10aの電位をシリアル信号のロウレベルに対応する電位まで低下させることができる。なお、この場合における抵抗RP1には、ポリシリコン抵抗や、モノリシックICに外付けする抵抗器(金属被膜や炭素被膜などの半導体を利用していない抵抗器)を利用することが好ましい。
In the circuit configuration shown in FIG. 8, since the N-type bulks of the switches QP1 and QP2 are connected to the
また、図8に示すものの代わりに、図9に示す回路構成を利用することが考えられる。図9において、スイッチQP1〜QP3は、PチャネルMOSFETである。スイッチQP1のドレインは出力端子10bに、バックゲートは抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されている。スイッチQP2のドレインおよびバックゲートは抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されている。スイッチQP3のソースは出力端子10bに接続され、ドレインおよびバックゲートは抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されている。また、スイッチQP3のソースとゲートとは抵抗RP2によって接続されている。スイッチQP4は、NチャンネルMOSFETであり、ドレインが抵抗RP2とスイッチQP3のゲートとの接続点、ソースおよびバックゲートが基準電位点に接続されている。このスイッチQP4のオン・オフは、スレーブ側制御部16により行われる。
Further, it is conceivable to use the circuit configuration shown in FIG. 9 instead of the one shown in FIG. In FIG. 9, switches QP1 to QP3 are P-channel MOSFETs. The drain of the switch QP1 is connected to the
ここで、スレーブ側制御部16は、判別部15の判別結果に応じて、スイッチQP4のオン・オフ制御を行う。判別部15が通常モードと判断した場合、スレーブ側制御部16は、スイッチQP4のゲートをロウレベルにしてスイッチQP4をオフにする。このとき、スイッチQP3がオフになるように抵抗RP2の抵抗値が設定してあり、スイッチQP3がオフであるときは、スイッチQP1,QP2のバックゲートは、抵抗RP1を介して電源端子10bに接続されている。一方、判別部15が調整モードと判断した場合、スレーブ側制御部16は、スイッチQP4のゲートをハイレベルに設定してスイッチQP4をオンにする。このとき、スイッチQP3のゲートが接地され、スイッチQP3がオンになるから、スイッチQP1,QP2のバックゲートは、スイッチQP3を介して出力端子10bにも接続される。
Here, the slave-
すなわち、図9に示す例では、スイッチQP3,QP4と制御部16とによって、通常モード時にはスイッチQP1,QP2のN型バルクを電源端子10aに接続し、調整モード時にはスイッチQP1,QP2のN型バルクを出力端子10bに接続する切替部が構成されている。
That is, in the example shown in FIG. 9, the switches QP3 and QP4 and the
図9に示すものによれば、電源端子10aの電位が出力端子10bより高い間(通常モード時)は、スイッチQP1,QP2のN型バルクが抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されるから、スイッチQP1,QP2においてP型領域とN型バルクが導通することがない。また、電源端子10aの電位が出力端子10bより低くなる間(例えば通常モードから調整モードへの切り替え時および調整モード時)は、スイッチQP1,QP2のN型バルクが出力端子10bに接続されるから、やはりスイッチQP1,QP2においてP型領域とN型バルクが導通することがない。したがって、図9に示すものによれば、半導体素子(スイッチQP1.QP2)のP型領域とN型バルクの接続先とが導通してしまうことを防止することができる。なお、図9における抵抗RP2には、抵抗RP1と同様に、ポリシリコン抵抗や、モノリシックICに外付けする抵抗器(金属被膜や炭素被膜などの半導体を利用していない抵抗器)を利用することが好ましい。
According to the configuration shown in FIG. 9, while the potential of the
さらに、図9に示すものの代わりに、図10に示す回路構成を利用することが考えられる。図10に示す回路構成は、図9に示すものに、スイッチQP5,QP6と、抵抗RP3と、インバータINVとを付加したものである。 Furthermore, it is conceivable to use the circuit configuration shown in FIG. 10 instead of the one shown in FIG. The circuit configuration shown in FIG. 10 is obtained by adding switches QP5 and QP6, a resistor RP3, and an inverter INV to that shown in FIG.
スイッチQP5は、PチャネルMOSFETであり、そのソースは電源端子10bに接続され、ドレインおよびバックゲートは抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されている。また、スイッチQP5のソースとゲートとは抵抗RP3によって接続されている。スイッチQP6は、NチャンネルMOSFETであり、ドレインが抵抗RP3とスイッチQP5のゲートとの接続点、ソースおよびバックゲートが基準電位点に接続されている。このスイッチQP6のオン・オフは、スレーブ側制御部16により行われる。
The switch QP5 is a P-channel MOSFET, the source of which is connected to the
図10において、スレーブ側制御部16は、判別部15の判別結果が通常モードであればロウレベル、調整モードであればハイレベルの制御信号を出力する。スレーブ側制御部16が出力した制御信号は、スイッチQP4のゲートに入力されるとともに、インバータINVによって反転されてスイッチQP6のゲートに入力される。
In FIG. 10, the slave-
したがって、通常モードにおいては、スイッチQP4がオフ、スイッチQP6がオンになり、その結果、スイッチQP3がオフ、スイッチQP5がオンになる。そのため、スイッチQP1,QP2のバックゲートは、スイッチQP5を介して電源端子10bに接続される。一方、調整モードにおいては、スイッチQP4がオン、スイッチQP6がオフになり、その結果、スイッチQP3がオン、スイッチQP5がオフになる。そのため、スイッチQP1,QP2のバックゲートは、スイッチQP3を介して出力端子10bにも接続される。
Accordingly, in the normal mode, the switch QP4 is turned off and the switch QP6 is turned on. As a result, the switch QP3 is turned off and the switch QP5 is turned on. Therefore, the back gates of the switches QP1 and QP2 are connected to the
図10に示す回路構成によれば、図9に示すものと同様に、半導体素子(スイッチQP1,QP2)のP型領域とN型バルクの接続先とが導通してしまうことを防止することができる。特に、図10に示す例では、半導体素子(スイッチQP1.QP2)のN型バルクは、通常モード時においては、スイッチング素子であるスイッチQP5を介して電源端子10aに接続されている。スイッチQP5のオン抵抗は、抵抗RP1よりも十分に小さく設定されており、おおよそ数十〜数百Ωである。つまり、半導体素子(スイッチQP1.QP2)のN型バルクは、抵抗RP1よりも低抵抗の素子(低インピーダンス素子)を介して電源端子10aに短絡接続されている。そのため、抵抗RP1を介して電源端子10aに接続されているときに比べれば、ノイズ環境下においても、N型バルク(スイッチQP1,QP2のバックゲート)の電位を安定させることができる。
According to the circuit configuration shown in FIG. 10, as in the case shown in FIG. 9, it is possible to prevent the P-type region of the semiconductor element (switches QP1, QP2) from being connected to the N-type bulk connection destination. it can. In particular, in the example shown in FIG. 10, the N-type bulk of the semiconductor element (switches QP1 and QP2) is connected to the
なお、図10における抵抗RP3には、抵抗RP1,RP2と同様に、ポリシリコン抵抗や、モノリシックICに外付けする抵抗器(金属被膜や炭素被膜などの半導体を利用していない抵抗器)を利用することが好ましい。 Note that the resistor RP3 in FIG. 10 uses a polysilicon resistor or a resistor externally attached to the monolithic IC (resistor that does not use a semiconductor such as a metal film or a carbon film) similarly to the resistors RP1 and RP2. It is preferable to do.
(実施形態6)
本実施形態のセンサ1では、スレーブ側通信部14の構成が実施形態1と異なっている。なお、本実施形態のセンサ1のその他の構成については実施形態5と同様であるから詳細な説明は省略する。
(Embodiment 6)
In the
本実施形態におけるスレーブ側通信部14は、図11に示すように、実施形態5の構成に加えて、スイッチQ13と抵抗R13を備えている。
As shown in FIG. 11, the slave-
本実施形態では、通信処理部14aと、スイッチQ11,Q12,Q13と、抵抗R11,13によってドライバ回路が構成されている。当該ドライバ回路は、電源端子10aの電位を、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルに対応する電位あるいはロウレベルに対応する電位に設定する。特に、通信処理部14aと、スイッチQ11,Q13と、抵抗R11,13によって、ロウレベル用のドライバ回路が構成されている。ロウレベル用のドライバ回路は、電源端子10aの電位を、管理装置2に送信するシリアル信号のハイレベルに対応する電位(本実施形態では12V)からロウレベルに対応する電位(本実施形態では9.9V)に低下させる。
In the present embodiment, a driver circuit is configured by the
スイッチQ13と抵抗R13は直列回路を構成し、当該直列回路は、電源端子10aと基準電位点との間に挿入されている。ここで、抵抗R13としては、抵抗値が抵抗R11よりも小さいものを使用している。なお、以下の説明では、抵抗R13の抵抗値には、スイッチQ13のオン抵抗が含まれているとし、抵抗R11の抵抗値には、スイッチQ11のオン抵抗が含まれているとする。
The switch Q13 and the resistor R13 constitute a series circuit, and the series circuit is inserted between the
本実施形態における通信処理部14aは、シリアル信号をハイレベルに設定するときは、スイッチQ12をオフ、スイッチQ11,Q13それぞれをオフに設定する。これによって、電源端子10aと出力端子10bが短絡されるため、シリアル信号のハイレベルの電位は12Vとなる。
When the serial signal is set to a high level, the
一方、通信処理部14aは、シリアル信号をロウレベルに設定するときは、まず、スイッチQ12をオフに設定する。次に、通信処理部14aは、スイッチQ11,Q13を両方ともオンに設定する。これによって、バイパスコンデンサCの電荷が、抵抗R13およびスイッチQ13よりなる放電路(第1の放電路)と、抵抗R11およびスイッチQ11よりなる放電路(第2の放電路)とによって放電される。このときの放電速度は、抵抗R11と抵抗R13の合成抵抗によって決まる。通信処理部14aは、電源端子10aの電位が判定回路22cの信号受信用の閾値(本実施形態では10V)を下回ると、スイッチQ13をオフに設定する。これによって、バイパスコンデンサCの電荷は、上記第2の放電路のみによって放電され、やがて、電源端子10a電位は、シリアル信号のロウレベルの電位(すなわち、出力端子10bの電位を電圧降下回路14hで低下させた値)となる。
On the other hand, when setting the serial signal to the low level, the
ここで、抵抗R13の抵抗値は、抵抗R11よりも小さいので、第1の放電路に流れるバイパスコンデンサCの放電電流は、第2の放電路に流れるバイパスコンデンサCの放電電流よりも大きい。 Here, since the resistance value of the resistor R13 is smaller than that of the resistor R11, the discharge current of the bypass capacitor C flowing in the first discharge path is larger than the discharge current of the bypass capacitor C flowing in the second discharge path.
そのため、電源端子10aの電位が信号受信用の閾値を下回るまでは、放電電流が相対的に大きいから、管理装置2に送信するシリアル信号の電位(電源端子10aの電位)をハイレベルからロウレベルに素早く低下させることができる。一方、電源端子10aの電位が信号受信用の閾値を下回ると、下回る前よりも放電電流を相対的に小さくするから、管理装置2に送信するシリアル信号の電位の過剰な低下を抑制することができる。
Therefore, since the discharge current is relatively large until the potential of the
このように本実施形態のセンサ1によれば、電源端子10aにバイパスコンデンサCが接続されている場合であっても、管理装置2に送信するシリアル信号の電位(電源端子10aの電位)をハイレベルからロウレベルに素早く低下させることができ、しかも、電位の過剰な低下を抑制することができる。
As described above, according to the
(実施形態7)
本実施形態のセンサ1では、図12に示すように、主として記憶部12の構成が実施形態3と異なっている。
(Embodiment 7)
In the
本実施形態における記憶部12は、第1の記憶部12aと、第2の記憶部12bとを有している。第1の記憶部12aは、EEPROMなどの不揮発性メモリを備えたものである。第2の記憶部12bは、例えばRAMなどの揮発性メモリである。
The
本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、動作モードとして、通常モード(以下、第1の通常モードという)と、調整モード(以下、第1の調整モードという)とを有している。
The slave-
第1の通常モードには、仮通常モードと本通常モードの2つのモードがある。 The first normal mode includes two modes, a temporary normal mode and a normal mode.
本通常モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13を駆動し、スレーブ側通信部14の駆動を停止する。ここで、出力補正部13は、記憶部12の第1の記憶部12aに記憶された補正値を用いて、検出出力の補正を実行する。
In the normal mode, the slave
仮通常モードでは、スレーブ側制御部16は、本通常モードと同様に、検出部11および出力補正部13を駆動し、スレーブ側通信部14の駆動を停止する。しかしながら、仮通常モードでは、出力補正部13は、記憶部12の第2の記憶部12bに記憶された補正値を用いて、検出出力の補正を実行する。
In the temporary normal mode, the slave-
一方、第1の調整モードには、仮調整モードと本調整モード(上書き調整モード)の2つのモードがある。 On the other hand, the first adjustment mode includes two modes, a temporary adjustment mode and a main adjustment mode (overwrite adjustment mode).
仮調整モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13の駆動を停止し、スレーブ側通信部14を駆動する。これによって、検出出力の出力を行わないようにし、また管理装置2とのシリアル通信を可能とする。そして、スレーブ側制御部16は、管理装置2とのシリアル通信によって補正値を取得すると、記憶部12の第2の記憶部12bの補正値を管理装置2より取得した補正値に書き換える。書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の第2の記憶部12bの補正値を管理装置2に送信させる。
In the temporary adjustment mode, the slave
本調整モードでは、仮調整モードと同様に、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13の駆動を停止し、スレーブ側通信部14を駆動する。そして、スレーブ側制御部16は、管理装置2とのシリアル通信によって補正値を取得すると、記憶部12の第1の記憶部12aの補正値を管理装置2より取得した補正値に書き換える。書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の第1の記憶部12aの補正値を管理装置2に送信させる。
In this adjustment mode, as in the temporary adjustment mode, the slave-
スレーブ側制御部16が第2の調整モード(仮調整モード、本調整モード)と通常モード(仮通常モード、本通常モード)のいずれの動作モードで動作するかは、管理装置2の要求に応じて決定される。例えば、管理装置2は、実施形態1で述べたように、要求する動作モードに応じて、電源端子10aの電位を変更し、判別部15において電源端子10aの電位に基づいて動作モードを判別することで、動作モードが4つであっても、その判別が可能である。
Whether the slave-
本実施形態のセンサ1は、仮調整モードにおいて、スレーブ側通信部14が管理装置2より受け取った補正値を第2の記憶部12bに記憶させることができる。そして、動作モードを仮通常モードに設定すれば、検出部11の検出出力を第2の記憶部12bに記憶させた補正値を用いて補正した結果を、出力端子10bより得ることができる。したがって、仮調整モードと仮通常モードを利用して、好適な補正値を決定してから、本調整モードに設定することで、好適な補正値を第1の記憶部12aに記憶させることができる。これ以後は、本通常モードで動作させれば、検出部11の検出出力を第1の記憶部12aに記憶させた補正値を用いて補正した結果を、出力端子10bより得ることができる。
In the temporary adjustment mode, the
このように、本実施形態のセンサ1では、調整結果を確認しながら調整を行うことができる。また、本調整モードに設定することで、設定した補正値を不揮発性の第1の記憶部12bに記憶させることができる。したがって、本実施形態のセンサ1によれば、第1の記憶部12aが1回しか書き込みができない記憶装置である場合に、第2の記憶部12bを利用して調整結果の確認や再調整が可能になる。また、第2の記憶部12bとして、第1の記憶部12aよりも読み書きが高速に行える記憶装置を用いれば、調整にかかる時間を短縮することができる。
Thus, in the
ところで、本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、動作モードとして、第1の通常モードとは別の第2の通常モードと、第1の調整モードとを有していてもよい。
By the way, the slave
第2の通常モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13を駆動し、スレーブ側通信部14の駆動を停止する。この第2の通常モードでは、第2の通常モードの設定時や一定時間毎に、第1の記憶部12aに記憶された補正値を、第2の記憶部12bに記憶させる。そして、出力補正部13は、記憶部12の第2の記憶部12bに記憶された補正値を用いて、検出出力の補正を実行する。
In the second normal mode, the slave
このものでは、本通常モードと仮通常モードとを切り替える必要がなくなるから、動作モードとして第1の通常モードを有しているものに比べれば、動作の切り替えの設定が簡単になり、調整作業などをより簡単に行うことができるようになる。 In this case, since it is not necessary to switch between the normal mode and the temporary normal mode, the setting for switching the operation is simpler than that having the first normal mode as the operation mode, and adjustment work, etc. Can be done more easily.
また、本実施形態におけるスレーブ側制御部16は、動作モードとして、第1の通常モードと、第1の調整モードとは別の第2の調整モードとを有していてもよい。
Moreover, the slave
第2の調整モードでは、スレーブ側制御部16は、検出部11および出力補正部13の駆動を停止し、スレーブ側通信部14を駆動する。これによって、検出出力の出力を行わないようにし、また管理装置2とのシリアル通信を可能とする。そして、スレーブ側制御部16は、管理装置2とのシリアル通信によって補正値を取得すると、記憶部12の第2の記憶部12bの補正値を管理装置2より取得した補正値に書き換える動作(第1の動作)を行う。書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の第2の記憶部12bの補正値を管理装置2に送信させる。
In the second adjustment mode, the slave
また、第2の調整モードでは、スレーブ側制御部16は、シリアル通信によって管理装置2からセット信号を受信すると、記憶部12の第1の記憶部12aの補正値を管理装置2より取得した補正値に書き換える動作(第2の動作)を行う。この書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の第1の記憶部12aの補正値を管理装置2に送信させる。
In the second adjustment mode, when the slave-
また、第2の調整モードでは、スレーブ側制御部16は、シリアル通信によって管理装置2からリセット信号を受信すると、記憶部12の第2の記憶部12bの補正値を第1の記憶部12aの補正値に書き換える動作(第3の動作)を行う。この書き換えが終了すると、スレーブ側制御部16は、スレーブ側通信部14を制御して、書き換え後の第2の記憶部12bの補正値を管理装置2に送信させる。また、スレーブ側制御部16は、シリアル通信によって管理装置2から転送中止信号を受信すると、第2の通常モード時に、第1の記憶部12aから第2の記憶部12bに補正値を転送しないように、第2の通常モード中の動作を変更する動作を行う。
In the second adjustment mode, when the slave-
このように第2の調整モードでは、スレーブ側通信部14が管理装置2より受け取った補正値を第2の記憶部12bで記憶する第1の動作と、第1の記憶部12aの補正値をスレーブ側通信部14が管理装置2より受け取った補正値に書き換える第2の動作と、第1の記憶部12aの補正値を第2の記憶部12bに記憶させる第3の動作とを管理装置2の要求に応じて行うことができる。
As described above, in the second adjustment mode, the slave
このものでは、上述した本実施形態のセンサ1と同様に、調整にかかる時間を短縮することができる。また、このものでは、動作モードは、第2の通常モードと第2の調整モードとの2種類だけであるから、動作モードが3種類以上ある場合に比べれば、動作モードの判別の誤りを低減することができる。
In this case, like the
以上、本発明のセンサ1の実施形態について述べたが、上述のものは、あくまでも一実施形態に過ぎない。よって、本発明の技術的範囲は上記の例に限定されず、上述の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
As mentioned above, although embodiment of the
以上の各実施形態では、センサ1のスレーブ側通信部14は、電源端子10aに入力されるシリアル信号を受信する上記受信部と、シリアル信号を電源端子10bに出力する上記送信部とを有している。しかしながら、スレーブ側通信部14は、必ずしも上記送信部を有している必要はない。この場合は、通常モード時の、出力端子10bの電位に基づいて補正値が変更されたかどうかを判断する。
In each of the embodiments described above, the slave-
1 物理量センサ
2 管理装置(外部装置)
10 端子部
10a 電源端子
10b 出力端子
10c 接地端子
11 検出部
12 記憶部
13 出力補正部(出力部)
14 通信部
14c 判定回路
14d 定電圧回路
14e 閾値生成回路
14h 電圧降下回路
15 判別部
16 制御部
17 電源部
21 供給電源部(電源)
D1 ダイオード
FB2 負帰還増幅回路
1
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
D1 Diode FB2 Negative feedback amplifier circuit
Claims (20)
動作モードには、記憶部の特性情報を通信部が外部装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、
通信部は、電源端子に入力されるシリアル信号を受信する受信部を有していることを特徴とする物理量センサ。 A terminal unit that has a power terminal, an output terminal, and a ground terminal, and at least the power terminal and the output terminal are connected to an external device, a detection unit that detects a predetermined physical quantity, a storage unit that stores characteristic information, and a detection unit An output unit that outputs the detected output from the output terminal, a communication unit that serially communicates with the external device, and a determination unit that determines the operation mode requested by the external device based on the potential of at least one of the power supply terminal and the output terminal And a control unit that controls each unit in an operation mode according to the determination result of the determination unit,
The operation mode includes an adjustment mode that rewrites the characteristic information of the storage unit to the characteristic information received from the external device by the communication unit, and a normal mode that does not allow rewriting of the characteristic information of the storage unit,
The physical quantity sensor, wherein the communication unit includes a receiving unit that receives a serial signal input to the power supply terminal.
上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする請求項1記載の物理量センサ。 The characteristic information is a correction value of the detection output of the detection unit,
The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the output unit corrects the detection output of the detection unit using a correction value stored in the storage unit and outputs the correction value from the output terminal.
上記通常モードにおいては、上記電源端子より得た電力を各部に供給し、上記調整モードにおいては、上記出力端子より得た電力を各部に供給する電源部を有していることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項記載の物理量センサ。 When requesting the normal mode, the external device electrically connects the power source for the physical quantity sensor to the power supply terminal, and when requesting the adjustment mode, the external device is electrically connected to the output terminal. To do,
In the normal mode, the power obtained from the power supply terminal is supplied to each part, and in the adjustment mode, the power obtained from the output terminal is supplied to each part. Item 5. The physical quantity sensor according to any one of Items 1 to 4.
上記出力端子の電位を不揮発性メモリへの書き込みに利用することを特徴とする請求項9または10記載の物理量センサ。 The storage unit includes a nonvolatile memory,
11. The physical quantity sensor according to claim 9, wherein the potential of the output terminal is used for writing to a nonvolatile memory.
電圧降下回路は、上記出力端子にアノードが、上記電源端子にカソードが電気的に接続される形で、上記出力端子と上記電源端子との間に挿入される1乃至複数のダイオードよりなることを特徴とする請求項9〜12のうちいずれか1項記載の物理量センサ。 The communication unit includes a voltage drop circuit that drops the potential of the output terminal in the adjustment mode and applies the voltage to the power supply terminal, and transmits a potential dropped by the voltage drop circuit to the external device. Used as low level potential
The voltage drop circuit is composed of one or more diodes inserted between the output terminal and the power supply terminal in such a manner that an anode is electrically connected to the output terminal and a cathode is electrically connected to the power supply terminal. The physical quantity sensor according to claim 9, wherein the physical quantity sensor is any one of claims 9 to 12.
上記通信部は、上記電源端子の電位を、上記外部装置に送信するシリアル信号のハイレベルに対応する電位からロウレベルに対応する電位に低下させるドライバ回路を有し、
ドライバ回路は、上記シリアル信号をハイレベルからロウレベルに切り替えるにあたっては、切り替え開始時におけるバイパスコンデンサの放電電流を、切り替え終了時におけるバイパスコンデンサの放電電流よりも大きくすることを特徴とする請求項9〜13のうちいずれか1項記載の物理量センサ。 A bypass capacitor is connected to the power supply terminal,
The communication unit includes a driver circuit that lowers the potential of the power supply terminal from a potential corresponding to a high level of a serial signal transmitted to the external device to a potential corresponding to a low level.
The driver circuit, when switching the serial signal from a high level to a low level, makes the discharge current of the bypass capacitor at the start of switching larger than the discharge current of the bypass capacitor at the end of switching. 14. The physical quantity sensor according to any one of 13.
上記調整モードには、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第2の記憶部で記憶する仮調整モードと、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第1の記憶部で記憶する本調整モードとが含まれていることを特徴とする請求項1〜14のうちいずれか1項記載の物理量センサ。 The storage unit includes a nonvolatile first storage unit and a volatile second storage unit,
The adjustment mode includes a temporary adjustment mode in which the correction value received by the communication unit from the external device is stored in the second storage unit, and a correction value received by the communication unit from the external device in the first storage unit. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the adjustment mode is stored in the physical adjustment mode.
上記調整モードでは、上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値を第2の記憶部で記憶する第1の動作と、第1の記憶部の補正値を上記通信部が上記外部装置より受け取った補正値に書き換える第2の動作と、第1の記憶部の補正値を第2の記憶部に記憶させる第3の動作とを上記外部装置の要求に応じて行うことを特徴とする請求項1〜14のうちいずれか1項記載の物理量センサ。 The storage unit includes a nonvolatile first storage unit and a volatile second storage unit,
In the adjustment mode, the communication unit receives the correction value received from the external device by the second storage unit in the second storage unit, and the communication unit receives the correction value of the first storage unit from the external device. The second operation of rewriting to the corrected value and the third operation of storing the correction value of the first storage unit in the second storage unit are performed in response to a request from the external device. The physical quantity sensor of any one of 1-14.
上記モノリシックICには、N型バルクにP型領域を形成してなる半導体素子が含まれており、
半導体素子のN型バルクは、抵抗を介して上記電源端子に接続されていることを特徴とする請求項17記載の物理量センサ。 When requesting the normal mode, the external device electrically connects the power source for the physical quantity sensor to the power supply terminal, and when requesting the adjustment mode, the external device is electrically connected to the output terminal. To do,
The monolithic IC includes a semiconductor element in which a P-type region is formed in an N-type bulk,
18. The physical quantity sensor according to claim 17, wherein the N-type bulk of the semiconductor element is connected to the power supply terminal via a resistor.
上記モノリシックICには、N型バルクにP型領域を形成してなる半導体素子と、上記通常モード時には半導体素子のN型バルクを上記電源端子に接続し、上記調整モード時には半導体素子のN型バルクを上記出力端子に接続する切替部とが含まれていることを特徴とする請求項17記載の物理量センサ。 When requesting the normal mode, the external device electrically connects the power source for the physical quantity sensor to the power supply terminal, and when requesting the adjustment mode, the external device is electrically connected to the output terminal. To do,
The monolithic IC includes a semiconductor element in which a P-type region is formed in an N-type bulk, and an N-type bulk of the semiconductor element connected to the power supply terminal in the normal mode, and an N-type bulk of the semiconductor element in the adjustment mode. The physical quantity sensor according to claim 17, further comprising: a switching unit that connects the output to the output terminal.
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