JP2019061368A - Sensor module and sensor signal processing circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一のアナログ信号を出力するセンサ信号処理回路、およびそれを備えたセンサモジュールに関する。 The present invention relates to a sensor signal processing circuit that outputs one analog signal, and a sensor module including the same.
近年、車両等の自動運転化に伴い、その車両等に搭載されるセンサモジュールにおいては故障検知に加えてセンサモジュール全体の機能継続を実現するための冗長化(redundancy)が検討されている。例えば特許文献1には、3つのアナログセンサからの各検出信号を処理し、真のセンサ出力信号を得るようにした3重系センサの真値出力方法が開示されている。
In recent years, along with automatic operation of vehicles and the like, in sensor modules mounted on the vehicles and the like, in addition to failure detection, redundancy for realizing the function continuation of the entire sensor module has been studied. For example,
ところで、このような冗長化の概念を取り入れたセンサモジュールを車両等の各種外部装置に搭載する場合、搭載される各種外部装置に対する負担の少ないことが望まれる。すなわち、より利便性に優れたセンサモジュールおよびそれに好適なセンサ信号処理回路を提供することが望ましい。 By the way, when mounting the sensor module which took in the concept of such redundancy in various external devices, such as a vehicle, it is desired that there is little burden to various external devices mounted. That is, it is desirable to provide a more convenient sensor module and a sensor signal processing circuit suitable therefor.
本発明の一実施態様に係るセンサモジュールは、複数のアナログ信号を各々出力する複数のアナログセンサを含むセンサ部と、センサ信号処理回路とを備える。センサ信号処理回路は、複数のアナログ信号を比較し、複数のアナログ信号の各々について正常または異常を診断する診断部と、複数のアナログ信号のうちの正常と判断された一のアナログ信号を出力するアナログ信号出力部とを有する。 A sensor module according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit including a plurality of analog sensors each outputting a plurality of analog signals, and a sensor signal processing circuit. The sensor signal processing circuit compares a plurality of analog signals, and outputs a diagnostic unit that diagnoses each of the plurality of analog signals as normal or abnormal, and one analog signal determined as normal among the plurality of analog signals. And an analog signal output unit.
本発明の一実施態様に係るセンサモジュールでは、複数のアナログセンサを有することで冗長化が実現され、いずれかのアナログセンサに障害が生じた場合であってもセンサモジュール全体としての機能が維持される。よって高い動作信頼性が得られる。その一方で、アナログ信号出力部は、正常と判断された一のアナログ信号のみを出力するので、この出力を受信するCPUなどを備えた外部装置は1つの入力アナログポートを有していればよい。すなわち、外部装置の構成が簡素化される。 In the sensor module according to one embodiment of the present invention, redundancy is realized by having a plurality of analog sensors, and the function as the entire sensor module is maintained even if any one of the analog sensors fails. Ru. Therefore, high operation reliability can be obtained. On the other hand, since the analog signal output unit outputs only one analog signal determined to be normal, an external device provided with a CPU or the like that receives this output may have one input analog port. . That is, the configuration of the external device is simplified.
本発明の一実施態様に係るセンサ信号処理回路は、複数のアナログ信号を受信して比較し、複数のアナログ信号の各々について正常または異常を診断する診断部と、複数のアナログ信号のうちの正常と判断された一のアナログ信号を出力するアナログ信号出力部とを有する。 A sensor signal processing circuit according to an embodiment of the present invention receives and compares a plurality of analog signals, and diagnoses each of the plurality of analog signals as normal or abnormal, and a normal portion of the plurality of analog signals. And an analog signal output unit that outputs one analog signal determined to be.
本発明の一実施態様に係るセンサモジュールでは、複数のアナログ信号を受信して各々について正常または異常を診断するので、冗長化に対応できる。その一方で、アナログ信号出力部は、正常と判断された一のアナログ信号のみを出力するので、この出力を受信するCPUなどを備えた外部装置は1つの入力アナログポートを有していればよい。すなわち、外部装置の構成が簡素化される。 The sensor module according to an embodiment of the present invention can cope with redundancy because it receives a plurality of analog signals and diagnoses each of normal or abnormal. On the other hand, since the analog signal output unit outputs only one analog signal determined to be normal, an external device provided with a CPU or the like that receives this output may have one input analog port. . That is, the configuration of the external device is simplified.
本発明の一実施態様に係るセンサモジュールおよびセンサ信号処理回路によれば、優れた動作信頼性および利便性を提供できる。 According to the sensor module and the sensor signal processing circuit according to one embodiment of the present invention, excellent operation reliability and convenience can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(センサ信号処理回路を有するセンサモジュールを備えたセンサシステムの例)
2.変形例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
1. Embodiment (an example of a sensor system provided with a sensor module having a sensor signal processing circuit)
2. Modified example
<1.実施の形態>
[センサシステムの全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係るセンサモジュール1を備えたセンサシステムの概略構成例を模式的に表したブロック図である。このセンサシステムは、センサモジュール1と、このセンサモジュール1からそれぞれ出力されるアナログ信号AS、ディジタル信号DS1,DS2を受信可能な外部装置100とを備えている。外部装置100は、例えば車両等であり、アナログ信号ASを受信する一のアナログ信号入力ポートAPと、ディジタル信号DS1を受信するディジタルポートDP1と、ディジタル信号DS2を受信するディジタルポートDP2とを有している。外部装置100は、例えば中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)101と、駆動部102とをさらに備えている。CPU101はアナログ信号ASと、ディジタル信号DS1,DS2とを受信し、それらのアナログ信号ASおよびディジタル信号DS1,DS2に基づき、駆動部102の動作制御を行うものである。
<1. Embodiment>
[Overall configuration of sensor system]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration example of a sensor system provided with a
(センサモジュール1)
センサモジュール1は、センサ部2と、センサ信号処理回路3とを備えている。
(Sensor module 1)
The
(センサ部2)
センサ部2は、センサ信号処理回路3へ向けて複数のアナログ信号を各々出力する複数のアナログセンサ(図1では、アナログ信号S21〜S23を出力する3つのアナログセンサ21〜23を例示している。)を有している。アナログセンサ21〜23は、互いに同一の物理量を検出するものであり、例えば磁場の方向の変化や磁場の強度の変化、あるいは磁場の有無を検出する磁気抵抗効果素子などの磁場検出素子を有するものが挙げられる。
(Sensor unit 2)
The
(センサ信号処理回路3)
センサ信号処理回路3は、アナログ部4とディジタル部5とを含む診断部6を有している。診断部6は、アナログ信号S21〜S23を比較し、それらアナログ信号S21〜S23の各々について正常または異常を診断するように機能する部分であり、本発明の「診断部」に対応する一具体例である。
(Sensor signal processing circuit 3)
The sensor
(アナログ部4)
アナログ部4にはアナログ信号出力ポート41が設けられている。アナログ信号出力ポート41は、診断部6において正常と判断された一のアナログ信号ASを外部装置100のアナログ信号入力ポートAPへ出力するものであり、本発明の「アナログ信号出力部」に対応する一具体例である。なお、本実施の形態では、センサ部2から出力される複数のアナログ信号S21〜S23のうちの一部のアナログ信号(具体的にはアナログ信号S21またはアナログ信号S22のいずれか)が一のアナログ信号ASとしてアナログ信号出力ポート41から出力可能となっている。すなわち、アナログセンサ23からのアナログ信号S23はアナログ信号出力ポート41から出力されることはない。
(Analog part 4)
The
(ディジタル部5)
ディジタル部5には、ディジタル信号出力ポート51とディジタル信号出力ポート52とが設けられている。ディジタル信号出力ポート51およびディジタル信号出力ポート52は、本発明の「ディジタル信号出力部」に対応する一具体例であり、複数のアナログ信号のうち正常と診断されたアナログ信号を出力するアナログセンサの数を出力するものである。具体的には、ディジタル信号出力ポート51は、診断部6においてアナログ信号S21〜S23のうち正常と診断されたものが1つのみである場合に、センサ部2が故障している旨を知らせるディジタル信号DS1を出力する。ディジタル信号出力ポート52は、診断部6においてアナログ信号S21〜S23のうち異常と診断されたものが存在する場合、センサ部2に異常がある旨を知らせるディジタル信号DS2を出力する。ここで、診断部6は、アナログ信号S21〜S23の正常または異常を多数決により判断するようになっている。
(Digital part 5)
The
[センサ信号処理回路3の詳細構成]
(アナログ部4の詳細)
図2は、図1に示したセンサ信号処理回路3の詳細を表す回路図である。センサ信号処理回路3のうちのアナログ部4は、例えば、比較器42(421〜423)と、比較器43(431A,431B,432A,432B,433A,433B)と、アナログスイッチ44,45とを有している。
[Detailed Configuration of Sensor Signal Processing Circuit 3]
(Details of the analog unit 4)
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the sensor
比較器421には、アナログセンサ21からのアナログ信号S21とアナログセンサ22からのアナログ信号S22とが入力されるようになっている。比較器422には、アナログセンサ22からのアナログ信号S22とアナログセンサ23からのアナログ信号S23とが入力されるようになっている。比較器423には、アナログセンサ21からのアナログ信号S21とアナログセンサ23からのアナログ信号S23とが入力されるようになっている。比較器421からは、アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S22の電圧との差分が出力され、比較器422からは、アナログ信号S22の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分が出力され、比較器423からは、アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分が出力されるようになっている。
The analog signal S21 from the
比較器431A,431Bには、それぞれ、基準電圧(例えば0.1V)と、比較器421からの出力(アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S22の電圧との差分)とが入力されるようになっている。但し、比較器431Aにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号と、比較器431Bにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号とが逆になっている。比較器431A,431Bでは、基準電圧と、比較器421からの出力との比較がなされる。ここでいう基準電圧は、比較器421からの出力について許容可能な大きさ(上限)によって定まり、比較器421からの出力を0.1V以下に制限するのであれば、この基準電圧を上述のように0.1Vとすればよい。但し、0.1Vの基準電圧はあくまでも例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。なお、比較器431Aと比較器431Bとのそれぞれにおいて基準電圧と比較器421からの出力との比較を行うようにしたのは、アナログ信号S21とアナログ信号S22との大小関係によって比較器421からの出力の正負が異なるからである。いずれにせよ、比較器431A,431Bでは、比較器421からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が出力され、比較器421からの出力が基準電圧以下である場合に「0」が出力されるようになっている。
Each of the
比較器432A,432Bには、それぞれ、基準電圧(例えば0.1V)と、比較器422からの出力(アナログ信号S22の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分)とが入力されるようになっている。但し、比較器432Aにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号と、比較器432Bにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号とが逆になっている。比較器432A,432Bでは、基準電圧と、比較器422からの出力との比較がなされる。比較器432A,432Bでは、比較器422からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が出力され、比較器422からの出力が基準電圧以下である場合に「0」が出力されるようになっている。
The reference voltage (for example, 0.1 V) and the output from the comparator 422 (difference between the voltage of the analog signal S22 and the voltage of the analog signal S23) are input to the
比較器433A,433Bには、それぞれ、基準電圧(例えば0.1V)と、比較器423からの出力(アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分)とが入力されるようになっている。但し、比較器433Aにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号と、比較器433Bにおいて基準電圧が入力される入力端子の符号とが逆になっている。比較器433A,433Bでは、基準電圧と、比較器423からの出力との比較がなされる。比較器433A,433Bでは、比較器423からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が出力され、比較器423からの出力が基準電圧以下である場合に「0」が出力されるようになっている。
Each of the
(ディジタル部5の詳細)
センサ信号処理回路3のうちのディジタル部5は、例えばアンド(AND)ゲート53(531〜533)と、ノット(NOT)ゲート54(541〜544)と、オア(OR)ゲート55(551〜553)と、ANDゲート56(561〜565)とを有している。ANDゲート565の出力端子は、信号線SL1によりアナログ部4のアナログスイッチ44と接続されている。NOTゲート543の出力端子は、信号線SL2によりアナログ部4のアナログスイッチ45と接続されている。アナログスイッチ44は、チャネルCH1を通じてアナログ信号出力ポート41と接続されている。一方、アナログスイッチ45は、チャネルCH2を通じてアナログ信号出力ポート41と接続されている。すなわち、アナログスイッチ44が開状態(アナログスイッチ45は閉状態)となることで、アナログ信号S21を一のアナログ信号ASとしてチャネルCH1を通じてアナログ信号出力ポート41から出力することができるようになっている。同様に、アナログスイッチ45が開状態(アナログスイッチ44は閉状態)となることで、アナログ信号S22を一のアナログ信号ASとしてチャネルCH2を通じてアナログ信号出力ポート41から出力することができるようになっている。
(Details of the digital unit 5)
The
ANDゲート531には、比較器431A,431Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力とが入力される。ANDゲート531では、比較器431A,431Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力との双方が「1」である場合に「1」が出力され、それ以外の場合は「0」が出力されるようになっている。
The outputs from the
ANDゲート532には、比較器431A,431Bからの出力と、比較器432A,432Bからの出力とが入力される。ANDゲート532では、比較器431A,431Bからの出力と、比較器432A,432Bからの出力との双方が「1」である場合に「1」が出力され、それ以外の場合は「0」が出力されるようになっている。
The outputs from the
ANDゲート533には、比較器432A,432Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力とが入力される。ANDゲート533では、比較器432A,432Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力との双方が「1」である場合に「1」が出力され、それ以外の場合は「0」が出力されるようになっている。
The outputs from the
ORゲート551の入力端子は、ANDゲート531〜533の各出力端子とそれぞれ接続されている。但し、ORゲート551とANDゲート531との間にはNOTゲート541が設けられている。したがって、ORゲート551には、ANDゲート531からの出力がNOTゲート541を介して入力され、ANDゲート532からの出力が直接入力され、ANDゲート533からの出力が直接入力されるようになっている。また、ORゲート551の出力端子は、NOTゲート543の入力端子と接続されている。
The input terminals of the
ANDゲート561の入力端子は、ANDゲート532およびANDゲート533の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ANDゲート561には、ANDゲート532,533からの出力がそれぞれ直接入力されるようになっている。また、ANDゲート561の出力端子は、NOTゲート544の入力端子と接続されている。
The input terminal of the AND
ANDゲート562の入力端子は、ANDゲート531およびANDゲート532の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ANDゲート562には、ANDゲート531,532からの出力がそれぞれ直接入力されるようになっている。また、ANDゲート562の出力端子は、ORゲート553の入力端子と接続されている。
The input terminal of the AND
ANDゲート563の入力端子は、ANDゲート531およびANDゲート533の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ANDゲート563には、ANDゲート531,533からの出力がそれぞれ直接入力されるようになっている。また、ANDゲート563の出力端子は、ORゲート553の入力端子と接続されている。
The input terminal of the AND
ANDゲート564の入力端子は、ANDゲート532およびANDゲート533の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ANDゲート564には、ANDゲート532,533からの出力がそれぞれ直接入力されるようになっている。また、ANDゲート564の出力端子は、ORゲート553の入力端子と接続されている。
The input terminal of the AND
ORゲート552の入力端子は、ANDゲート531〜533の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ORゲート552には、ANDゲート531〜533からの出力が直接入力されるようになっている。また、ORゲート552の出力端子からはディジタル信号DS2が出力されるようになっている。
The input terminals of the
ORゲート553の入力端子は、上述したように、ANDゲート562〜564の各出力端子とそれぞれ接続されている。したがって、ORゲート553には、ANDゲート562〜564からの出力が直接入力されるようになっている。また、ORゲート553の出力端子からはディジタル信号DS1が出力されるようになっている。
As described above, the input terminals of the
ANDゲート565の入力端子は、NOTゲート542を介してANDゲート531の出力端子と接続されると共にNOTゲート544を介してANDゲート561の出力端子と接続されるようになっている。
The input terminal of the AND
[動作]
このセンサシステムでは、センサモジュール1から発せられた一のアナログ信号ASおよびディジタル信号DS1,DS2が外部装置100に適宜入力されることとなる。
[Operation]
In this sensor system, one analog signal AS and digital signals DS1 and DS2 generated from the
具体的には、センサモジュール1のセンサ部2におけるアナログセンサ21〜23は、検出対象とする物理量をそれぞれ検出すると、各々の物理量に応じたアナログ信号S21〜S23をそれぞれセンサ信号処理回路3のアナログ部4へ送信する。
Specifically, when each of the
アナログ信号S21およびアナログ信号S22が比較器421に入力される。比較器421では、アナログ信号S21とアナログ信号S22との比較がなされ、アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S22の電圧との差分が比較器421から出力されたのち、その出力が比較器431Aおよび比較器431Bにそれぞれ入力される。比較器431Aおよび比較器431Bでは、それぞれ基準電圧(例えば0.1V)と比較器421からの出力との比較がなされる。その結果、比較器421からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が比較器431Aまたは比較器431Bから出力され、比較器421からの出力が基準電圧以下である場合に比較器431Aまたは比較器431Bから「0」が出力される。
The analog signal S21 and the analog signal S22 are input to the
また、アナログ信号S22およびアナログ信号S23が比較器422に入力される。比較器422では、アナログ信号S22とアナログ信号S23との比較がなされ、アナログ信号S22の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分が比較器422から出力されたのち、その出力が比較器432Aおよび比較器432Bにそれぞれ入力される。比較器432Aおよび比較器432Bでは、それぞれ基準電圧(例えば0.1V)と比較器422からの出力との比較がなされる。その結果、比較器422からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が比較器432Aまたは比較器432Bから出力され、比較器422からの出力が基準電圧以下である場合に比較器432Aまたは比較器432Bから「0」が出力される。
Also, the analog signal S22 and the analog signal S23 are input to the
さらに、アナログ信号S21およびアナログ信号S23が比較器423に入力される。比較器423では、アナログ信号S21とアナログ信号S23との比較がなされ、アナログ信号S21の電圧とアナログ信号S23の電圧との差分が比較器423から出力されたのち、その出力が比較器433Aおよび比較器433Bにそれぞれ入力される。比較器433Aおよび比較器433Bでは、それぞれ基準電圧(例えば0.1V)と比較器423からの出力との比較がなされる。その結果、比較器423からの出力が基準電圧を上回る場合に「1」が比較器433Aまたは比較器433Bから出力され、比較器423からの出力が基準電圧以下である場合に比較器433Aまたは比較器433Bから「0」が出力される。
Further, the analog signal S21 and the analog signal S23 are input to the
比較器43からの出力はディジタル部5におけるANDゲート53に入力される。具体的には、例えばANDゲート531には比較器431A,431Bからの出力と比較器433A,433Bからの出力とが入力される。ANDゲート531では、比較器431A,431Bからの出力と比較器433A,433Bからの出力との双方が「1」である場合にANDゲート531から「1」が出力され、それ以外の場合はANDゲート531から「0」が出力される。ここで、ANDゲート531が「1」を出力する場合、アナログ信号S21が異常であると診断され、そのアナログ信号S21を出力したアナログセンサ21に障害が発生していると診断される。一方、ANDゲート531が「0」を出力する場合にはアナログ信号S21が正常であると診断され、そのアナログ信号S21を出力したアナログセンサ21には障害が発生していないと診断される。
The output from the comparator 43 is input to the AND gate 53 in the
また、ANDゲート532には比較器431A,431Bからの出力と比較器432A,432Bからの出力とが入力される。ANDゲート532では、比較器431A,431Bからの出力と比較器432A,432Bからの出力との双方が「1」である場合にANDゲート532から「1」が出力され、それ以外の場合はANDゲート532から「0」が出力される。ここで、ANDゲート532が「1」を出力する場合、アナログ信号S22が異常であると診断され、そのアナログ信号S22を出力したアナログセンサ22に障害が発生していると診断される。一方、ANDゲート532が「0」を出力する場合にはアナログ信号S22が正常であると診断され、そのアナログ信号S22を出力したアナログセンサ22には障害が発生していないと診断される。
Further, the outputs from the
さらに、ANDゲート533には、比較器432A,432Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力とが入力される。ANDゲート533では、比較器432A,432Bからの出力と、比較器433A,433Bからの出力との双方が「1」である場合に「1」が出力され、それ以外の場合は「0」が出力される。ここで、ANDゲート533が「1」を出力する場合にはアナログ信号S23が異常であると診断され、そのアナログ信号S23を出力したアナログセンサ23に障害が発生していると診断される。一方、ANDゲート533が「0」を出力する場合にはアナログ信号S23が正常であると診断され、そのアナログ信号S23を出力したアナログセンサ23には障害が発生していないと診断される。
Further, the outputs from the
診断部6では、アナログ信号S21〜S23(アナログセンサ21〜23)の診断結果に応じて、例えば表1に示した状態テーブルに従って、アナログ信号出力ポート41から出力される一のアナログ信号ASや、ディジタル信号出力ポート51,52からのディジタル信号DS1,DS2の出力の有無が選択される。
According to the diagnosis result of the analog signals S21 to S23 (
例えば状態1は、アナログ信号S21〜S23の全てが正常である(アナログセンサ21〜23の全てにおいて障害が発生していない)と診断された場合であり、ANDゲート531〜533がいずれも「0」を出力する場合である。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565からは「1」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44は開状態となる。よって、チャネルCH1が選択され、一のアナログ信号ASとしてアナログ信号S21がチャネルCH1を通じてアナログ信号出力ポート41から出力される。なお、状態1では、ORゲート552,553はいずれも「0」を出力するので、ディジタル信号DS1,DS2はいずれも出力されない。よって、状態1は正常運転状態と言える。
For example,
また、状態2は、アナログ信号S21,S22が正常である(アナログセンサ21,22において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S23が異常である(アナログセンサ23において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート531,532は「0」を出力する一方、ANDゲート533は「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565からは「1」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44は開状態となる。よって、チャネルCH1が選択され、一のアナログ信号ASとしてアナログ信号S21がチャネルCH1を通じてアナログ信号出力ポート41から出力される。また、状態2では、ORゲート553は「0」を出力するのでディジタル信号DS1は出力されないが、ORゲート552は「1」を出力するのでディジタル信号DS1が出力される。このディジタル信号DS2は、センサ部2のアナログセンサ23に障害が発生していることを表す注意信号である。この注意信号は、3つのアナログセンサ21〜23のうち2つは正常であるが1つに障害が発生している旨を知らせるものである。すなわち、注意信号であるディジタル信号DS2は、センサ部2からのアナログ信号ASは信頼できるものであるが、直ちにセンサモジュール1の修理を行う必要があるものとして取り扱われる。よって、状態2は注意運転状態と言える。
In
また、状態3は、アナログ信号S21,S23が正常である(アナログセンサ21,23において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S22が異常である(アナログセンサ22において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート531,533は「0」を出力する一方、ANDゲート532は「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565からは「1」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44は開状態となる。よって、チャネルCH1が選択され、一のアナログ信号ASとしてアナログ信号S21がチャネルCH1を通じてアナログ信号出力ポート41から出力される。また、状態3では、ORゲート553は「0」を出力するのでディジタル信号DS1は出力されないが、ORゲート552は「1」を出力するのでディジタル信号DS2が出力される。よって、状態3は注意運転状態と言える。
In
また、状態4は、アナログ信号S21のみが正常である(アナログセンサ21において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S22,S23が異常である(アナログセンサ22,23において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート531は「0」を出力する一方、ANDゲート532,533はいずれも「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565から「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44も閉状態となる。よって、チャネルCH1,CH2はいずれも非選択となり、アナログ信号出力ポート41からアナログ信号ASは出力されない。また、状態4では、ORゲート552,553はいずれも「1」を出力するのでディジタル信号DS1,DS2の双方が出力される。このディジタル信号DS1は、センサ部2のアナログセンサ23に故障が発生していることを表す警告信号である。この警告信号は、3つのアナログセンサ21〜23のうち1つは正常であるが2つに障害が発生している旨を知らせるものである。すなわち、警告信号であるディジタル信号DS1は、センサ部2からのアナログ信号ASの信頼性は低く、直ちに外部装置100の駆動部102の駆動を停止する必要があるものとして取り扱われる。よって、状態4は警告状態である。
In
また、状態5は、アナログ信号S22,S23が正常である(アナログセンサ22,23において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S21が異常である(アナログセンサ21において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート532,533は「0」を出力する一方、ANDゲート531は「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「0」が出力され、NOTゲート543からは「1」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は開状態となる。一方、ANDゲート565からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44は閉状態となる。よって、チャネルCH2が選択され、一のアナログ信号ASとしてアナログ信号S22がチャネルCH2を通じてアナログ信号出力ポート41から出力される。また、状態5では、ORゲート553は「0」を出力するのでディジタル信号DS1は出力されないが、ORゲート552は「1」を出力するのでディジタル信号DS2が出力される。よって、状態5は注意運転状態と言える。
In the
また、状態6は、アナログ信号S22のみが正常である(アナログセンサ22において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S21,S23が異常である(アナログセンサ21,23において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート532は「0」を出力する一方、ANDゲート531,533はいずれも「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565から「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44も閉状態となる。よって、チャネルCH1,CH2はいずれも非選択となり、アナログ信号出力ポート41からアナログ信号ASは出力されない。また、状態6では、ORゲート552,553はいずれも「1」を出力するのでディジタル信号DS1,DS2の双方が出力される。よって、状態6は警告状態である。
In
また、状態7は、アナログ信号S23のみが正常である(アナログセンサ23において障害が発生していない)と診断され、アナログ信号S21,S22が異常である(アナログセンサ22,23において障害が発生している)と診断された場合である。すなわち、ANDゲート533は「0」を出力する一方、ANDゲート531,532はいずれも「1」を出力する。この場合、ORゲート551からは「1」が出力され、NOTゲート543からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565から「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44も閉状態となる。よって、チャネルCH1,CH2はいずれも非選択となり、アナログ信号出力ポート41からアナログ信号ASは出力されない。また、状態7では、ORゲート552,553はいずれも「1」を出力するのでディジタル信号DS1,DS2の双方が出力される。よって、状態7は警告状態である。
In the state 7, it is diagnosed that only the analog signal S23 is normal (no failure occurs in the analog sensor 23), and the analog signals S21 and S22 are abnormal (a failure occurs in the
また、状態8は、アナログ信号S21〜S23の全てが異常である(アナログセンサ21〜23の全てにおいて障害が発生している)と診断された場合であり、ANDゲート531〜533がいずれも「1」を出力する場合である。この場合、ORゲート551からは「0」が出力され、NOTゲート543からは「1」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ45は閉状態となる。一方、ANDゲート565からは「0」が出力されるので、アナログ部4のアナログスイッチ44も閉状態となる。よって、チャネルCH1,CH2はいずれも非選択となり、アナログ信号出力ポート41からアナログ信号ASは出力されない。また、状態8では、ORゲート552,553はいずれも「1」を出力するのでディジタル信号DS1,DS2の双方が出力される。よって、状態8は警告状態である。
State 8 is a case where it is diagnosed that all of the analog signals S21 to S23 are abnormal (a failure occurs in all of the
このようにしてセンサモジュール1から発せられた一のアナログ信号ASおよびディジタル信号DS1,DS2は、アナログ信号入力ポートAPおよびディジタル信号入力ポートDP1,DP2を介して外部装置100のCPU101に適宜入力される。CPU101は、それらのアナログ信号ASおよびディジタル信号DS1,DS2に応じて駆動部102の動作を制御する。
Thus, one analog signal AS and digital signals DS1, DS2 generated from the
[作用・効果]
このように、本実施の形態のセンサモジュール1は、複数のアナログ信号S21〜S23を各々出力する複数のアナログセンサ21〜23を含むセンサ部2と、センサ信号処理回路3とを備える。センサ信号処理回路3は、複数のアナログ信号S21〜S23を比較し、複数のアナログ信号S21〜S23の各々について正常または異常を診断する診断部6と、複数のアナログ信号S21〜S23のうちの正常と判断された一のアナログ信号ASを出力するアナログ信号出力ポート41とを有するようにした。センサモジュール1では、複数のアナログセンサ21〜23を有することで冗長化が実現され、アナログセンサ21〜23のいずれかに障害が生じた場合であってもセンサモジュール1全体としての機能が維持される。よってセンサモジュール1として高い動作信頼性が得られる。その一方で、アナログ信号出力ポート41は、正常と判断された一のアナログ信号ASのみを出力するので、この出力を受信するCPU101などを備えた外部装置100は1つのアナログ信号入力ポートAPを有していればよい。そのうえ、複数のアナログ信号の正常および異常などの診断を外部装置100において実行しなくてすむ。よって、外部装置100に対する信号処理の負担が軽減され、CPU101として安価で簡素な構成の汎用CPUを採用できる。すなわち、外部装置100の構成が簡素化され、外部装置100の小型化やコストダウンに有利となる。また、アナログセンサ21,22からのアナログ信号S21,S22のいずれかをそのままアナログ信号出力ポート41から出力するようにしたので、例えば複数のアナログ信号を平均化するなどの処理を加えてアナログ信号出力ポート41から出力する場合と比べて、アナログ信号S21,S22の異常(アナログセンサ21,22の故障)を検出しやすい。よって、センサモジュール1は、センサシステム全体としての機能を維持しつつ、信頼性に優れ、より高い汎用性を有する使い勝手の良いものとなる。
[Operation / effect]
As described above, the
また、本実施の形態のセンサモジュール1では、診断部6が複数のアナログ信号S21〜S23の正常または異常を多数決により診断するようにした。このため、例えばアナログ信号ASを受信する外部装置100などのCPU101においてそのようなセンサ部2における正常および異常の診断を行う必要性がない。すなわち、外部装置100の構成や動作を簡素化できる。
Further, in the
また、本実施の形態のセンサモジュール1では、センサ信号処理回路3が、複数のアナログ信号S21〜S23のうち正常と診断されたアナログ信号ASを出力するアナログセンサ21〜23の数を、ディジタル信号出力ポート51,52から出力するようにした。このため、複数のアナログセンサ21〜23のうち、障害が発生していると診断されたものの数が把握でき、直ちに外部装置100の動作を停止すべきか否かの判断などを行うことができ、利便性の向上に寄与する。
Further, in the
また、本実施の形態のセンサモジュール1では、センサ部2から出力される複数のアナログ信号S21〜S23から選択される一部のアナログ信号が、一のアナログ信号ASとしてアナログ信号出力ポート41から出力可能となっている。具体的には、アナログ信号S21〜S23のうち、アナログ信号S21,S22は一のアナログ信号ASとしてアナログ信号出力ポート41から出力可能である。アナログ信号S23は、アナログ信号出力ポート41から出力されず、アナログ信号S21,S22の比較対象としてのみ用いられるようになっている。このため、センサモジュール1は故障検知機能を有しているにも関わらず、アナログ信号S21〜S23の全てを個別のチャネルから外部へ出力する場合と異なり、センサモジュール1と外部装置100とを結ぶチャネルは1つで足りる。よって、外部装置100においてアナログ信号入力ポートAPは1つあればよいので、外部装置100の構成は簡素化される。
Further, in the
<2.変形例>
以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
<2. Modified example>
Although the present disclosure has been described above by the embodiments, the present disclosure is not limited to the embodiments, and various modifications are possible.
例えば、センサモジュール1における各部材の構成例(形状、配置、個数等)を具体的に挙げて説明したが、それらは上記実施の形態で説明したものには限られず、他の形状や配置、個数等であってもよい。また、図2に示した回路構成は一例であって、本発明は他の回路構成を取り得るものである。
For example, although the configuration example (shape, arrangement, number, etc.) of each member in the
また、上記実施の形態では、アナログセンサとして磁気抵抗効果素子を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、物理量として磁場を検出するものであればホール素子を用いてもよい。また、物理量として磁場以外のもの、具体的には熱、湿度、歪み、ガスなどを検出するセンサを用いてもよい。具体的には、温度センサ、湿度センサ、圧電センサ、酸素センサなどが挙げられる。また、アナログセンサの数は3つに限定されるものではなく、2つ、または4以上であってもよい。 Further, in the above embodiment, the magnetoresistive element is illustrated as the analog sensor, but the present invention is not limited to this. For example, a Hall element may be used as long as it detects a magnetic field as a physical quantity. Moreover, you may use the sensor which detects things other than a magnetic field, specifically heat, humidity, distortion, gas etc. as a physical quantity. Specifically, a temperature sensor, a humidity sensor, a piezoelectric sensor, an oxygen sensor, etc. are mentioned. Also, the number of analog sensors is not limited to three, and may be two or four or more.
また、上記実施の形態で説明したセンサモジュール1は、センサ部2とセンサ信号処理回路3とが異なる基板にそれぞれ設けられていてもよいし、センサ部2とセンサ信号処理回路3とが一の基板に設けられていてもよい。また、センサ部2においても、各アナログセンサが異なる基板にそれぞれ設けられていてもよい。また、それらの異なる基板同士がフレキシブル基板等の弾性材料により連結されるようにしてもよい。
Further, the
加えて、上記実施の形態で説明した一連の処理は、ハードウェア(回路)で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア(プログラム)で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。 In addition, the series of processes described in the above embodiment may be performed by hardware (circuit) or may be performed by software (program). When performed by software, the software is configured by a group of programs for causing a computer to execute each function. For example, each program may be incorporated in advance in the computer and used, or may be installed and used in the computer from a network or a recording medium.
また、上記実施の形態では、外部装置として車両等を例示して説明したが、この例には限られず、車両以外の他の装置にも、本発明のセンサモジュール1を適用することが可能である。
In the above embodiment, the vehicle or the like is illustrated as the external device, but the present invention is not limited to this example, and the
さらに、これまでに説明した各種の例を、任意の組み合わせで適用させるようにしてもよい。 Furthermore, the various examples described above may be applied in any combination.
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, is not limited, and may have other effects.
1…センサモジュール、2…センサ部、21〜23…アナログセンサ、S21〜S23…アナログ信号、3…センサ信号処理回路、4…アナログ部、41…アナログ信号出力ポート、42(421〜423)…比較器、43(431A,431B,432A,432B,433A,433B)…比較器、44,45…アナログスイッチ、5…ディジタル部、51,52…ディジタル信号出力ポート、53(531〜533)…ANDゲート、54(541〜544)…NOTゲート、55(551〜553)…ORゲート、56(561〜565)…ANDゲート、6…診断部、100…外部装置、101…CPU、102…駆動部、AP…アナログ信号入力ポート、DS1,DS2…ディジタル信号、DP1,DP2…ディジタル信号入力ポート。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
センサ信号処理回路と
を備え、
前記センサ信号処理回路は、
前記複数のアナログ信号を比較し、前記複数のアナログ信号の各々について正常または異常を診断する診断部と、
前記複数のアナログ信号のうちの正常と判断された一の前記アナログ信号を出力するアナログ信号出力部と
を有する
センサモジュール。 A sensor unit including a plurality of analog sensors each outputting a plurality of analog signals;
And a sensor signal processing circuit,
The sensor signal processing circuit
A diagnostic unit that compares the plurality of analog signals and diagnoses each of the plurality of analog signals as normal or abnormal;
An analog signal output unit configured to output one of the plurality of analog signals determined to be normal among the plurality of analog signals.
請求項1記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 1, wherein the diagnosis unit diagnoses normality or abnormality of the plurality of analog signals by majority decision.
前記複数のアナログ信号のうち正常と診断された前記アナログ信号の数を出力するディジタル信号出力部をさらに有する
請求項1または請求項2に記載のセンサモジュール。 The sensor signal processing circuit
The sensor module according to claim 1, further comprising a digital signal output unit that outputs the number of the analog signals diagnosed as normal among the plurality of analog signals.
請求項3記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 3, wherein the digital signal output unit outputs that the sensor unit is broken when only one analog signal diagnosed as normal among the plurality of analog signals is present. .
請求項3記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 3, wherein the digital signal output unit outputs that a failure has occurred in the sensor unit when the analog signal diagnosed as abnormal among the plurality of analog signals is present.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のセンサモジュール。 A part of said analog signal selected from said plurality of analog signals outputted from said sensor part can be outputted from said analog signal output part as said one analog signal. The sensor module according to item 1.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のセンサモジュール。 The sensor module according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of analog sensors detect the same physical quantity.
前記複数のアナログ信号のうちの正常と判断された一の前記アナログ信号を出力するアナログ信号出力部と
を有する
センサ信号処理回路。 A diagnostic unit that receives and compares a plurality of analog signals and diagnoses each of the plurality of analog signals as normal or abnormal;
An analog signal output unit configured to output one of the plurality of analog signals determined to be normal among the plurality of analog signals.
請求項8記載のセンサ信号処理回路。 The sensor signal processing circuit according to claim 8, wherein the diagnosis unit judges normality or abnormality of the plurality of analog signals by majority decision.
前記複数のアナログ信号のうち正常と診断された前記アナログ信号の数を出力するディジタル信号出力部をさらに有する
請求項8または請求項9に記載のセンサ信号処理回路。 The sensor signal processing circuit
The sensor signal processing circuit according to claim 8, further comprising a digital signal output unit that outputs the number of the analog signals diagnosed as normal among the plurality of analog signals.
請求項8から請求項10のいずれか1項に記載のセンサ信号処理回路。
11. The analog signal output unit according to any one of claims 8 to 10, wherein a part of the analog signal selected from the plurality of analog signals received by the diagnosis unit can be output as the one analog signal. The sensor signal processing circuit according to item 5.
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