JP2605170B2 - 入力信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、入力信号を所定の信号形態に変換して外部
装置に入力する入力信号処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関やモータ等を駆動制御する各種制
御装置においては、制御に必要な信号，例えば車速セン
サやエンコーダ等から出力される検出信号を、波形整形
等の処理を施し、特定の信号形態に変換して入力する入
力信号処理装置が備えられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種の入力信号処理装置は、センサから
の信号に応じて設計する必要があり、例えば、電磁ピッ
クアップ式車速センサからの車速信号（アナログ信号）
を処理する信号処理回路とリードスイッチ式車速センサ
からの車速信号（パルス信号）を処理する信号処理回路
とでは全く異なった構成となっている。

従って、こういった入力信号処理装置を用いて構成さ
れる制御装置、例えば、車速信号を用いてエンジンの制
御を実行するエンジン制御装置においては、使用される
車速センサに応じて、入力信号処理装置を変更して設計
・製造しなければならず、設計・製造工数が増大すると
いう問題があった。

そこで本願発明者は、入力信号処理装置に、入力信号
の形態に応じた複数の入力信号処理回路を設けておき、
これら各信号処理回路からの出力をワイヤドオアにて制
御装置に入力することにより、信号を入力する入力信号
処理回路を、入力信号の形態に応じて切り換えるだけ
で、所望形態の信号を制御装置に入力できるようにする
ことを考えた。つまり、入力信号処理装置を共通化する
ことにより、入力信号処理装置の量産化、及び制御装置
の製造効率の向上を図ることを考えた。

ところで上記のように複数の入力信号処理回路からの
出力をワイヤドオアにて制御装置に入力するようにした
場合、入力信号の形態にかかわらず入力信号処理装置と
制御装置との接続作業を共通化でき、また信号処理に使
用する入力信号処理回路を変更する場合にも入力信号処
理装置と外部装置との接続を変更するだけでよく、その
組み付け作業を簡単にすることができるのであるが、各
入力信号処理回路の出力がそのまま接続されているた
め、誤配線等により、信号処理に使用しない入力信号処
理回路の出力端に異常信号が生成されると、信号処理を
行った入力信号処理回路からの出力信号がこの異常信号
により影響を受けて、正常な入力信号が得られなくなる
ことが考えられる。

以下、この点について図を参照して具体的に説明す
る。

第５図は従来の入力信号処理装置の構成を表す電気回
路図である。図に示す如く、入力信号処理装置は、周知
の電磁ピックアップ式車速センサから出力される図に示
す如き正弦波の車速信号を一対の入力端子SP＋,SP−を
介して入力し、制御に必要なパルス波形に変換する信号
処理回路Ｉと、リードスイッチ式車速センサから出力さ
れる図に示す如きパルス波形の車速信号を入力端子SPを
介して入力し、制御に必要なパルス波形に変換する信号
処理回路IIとを備え、各信号処理回路I,IIの出力端はワ
イヤドオアにて直接接続されており、いずれか一方の信
号処理回路Ｉ又はIIに、対応する車速センサからの車速
信号を入力するだけで、その車速信号を制御に必要な車
速信号SPOに変換して、エンジン制御用CPUに入力できる
ようにされている。

そして、信号処理回路Ｉでは、入力端子SP＋,SP−を
介して入力された車速信号を、抵抗器R1,R2、コンデン
サC1〜C3、ダイオードD1及びツェナーダイオードD2から
なる入力フィルタ回路10にて、ノイズ吸収，逆流防止等
の処理を施し、その信号を、演算増幅器OP1からなるコ
ンパレータ12に入力して、抵抗R3,R4,R7にて決まる基準
電圧と大小比較し、更に、このコンパレータ12からの出
力信号を演算増幅器OP2からなるコンパレータ14に入力
して、分圧抵抗器R5,R6にて決定される基準電圧と大小
比較することにより制御に必要な車速信号SPOを生成す
る。

なお、演算増幅器OP1,抵抗R3,R4,R7は、周知のシュミ
ットトリガ回路を構成しており、演算増幅器OP1の非反
転入力に印加される基準電圧（図中）は、演算増幅器
OP1の出力（図中）がHighレベルの時には、第１比較
レベルVHとなり、演算増幅器OP1の出力がLowレベルの時
には、第２比較レベルVLとなって、所謂ヒステリシスを
有する。

従って、第６図に示す如く、演算増幅器OP1の反転入
力端子に、センサからの車速信号が印加され、最初、基
準電圧が第１比較レベルVHに設定されていたとすると、
演算増幅器OP1からの出力は、車速信号が第１比較レベ
ルVH以下の間はHighレベルに保持されるが、第１比較レ
ベルVHを越えるとLowレベルとなり、これに伴って、基
準電圧が第２比較レベルVLに切り替わる。そして、基準
電圧が第２比較レベルVLとなった状態では、演算増幅器
OP1の出力は、車速信号が第２比較レベルVL以上の間はL
owレベルに保持されるが、第２比較レベルVLより低くな
るとHighレベルとなり、これに伴って、基準電圧が第１
比較レベルVHに切り替わり、以下同様の動作を繰り返
す。

一方、信号処理回路IIでは、入力端子SPに入力された
車速信号を、抵抗R10,コンデンサC10からなる入力フィ
ルタ回路20にてノイズ吸収等の処理を施した後、演算増
幅器OP1からなるコンパレータ22に入力して、バッテリ
電圧＋Ｂを分圧する分圧抵抗器R11,R12にて決定される
基準電圧と大小比較し、このコンパレータ22からの出力
信号によりエミッタ接地されたスイッチングトランジス
タTR1をON・OFFすることにより、制御に必要な車速信号
SPOを生成する。

このように構成された入力信号処理装置において、例
えば、リードスイッチ式車速センサを使用し、信号処理
回路IIにて生成された車速信号SPOをエンジン制御用CPU
に入力する場合には、信号処理回路Ｉ側の入力端子SP＋
を接地すれば、信号処理回路Ｉのコンパレータ12への入
力信号レベルをLowレベルに、コンパレータ14の出力レ
ベルをHighレベルに保持して、信号処理回路IIにて生成
された車速信号SPOを車速信号としてそのままエンジン
制御用CPUに入力することができるようになる。

ところが、何等かの理由により、信号処理回路IIの入
力端子SP＋に接続した接地用のリード線が断線したとす
ると、演算増幅器OP1の反転入力の信号レベルはダイオ
ードD1により略0.7Vに保持される。この値は、第１比較
レベルVH及び第２比較レベルVLの略中間値となるように
設定されているため、演算増幅器OP1の出力は、電源立
ち上げ時に設定される状態が保持されることになる。こ
こでは演算増幅器OP1の出力は、Highレベルに保持され
るものとする。

一方、信号処理回路IIでは、リードスイッチ式車速セ
ンサからパルス信号が入力され、これに応じてパルス信
号がCPUに入力される。

ここで、第７図に示すように、入力端子SP＋にノイズ
Ｎが重畳され、演算増幅器OP1の反転入力の信号レベル
（図中）が、第１比較レベルVHを越えたとすると、演
算増幅器OP1の出力（図中）がLowレベルとなり、その
結果、信号処理回路Ｉの出力はLowレベルに設定され
る。そして、信号処理回路I,IIの出力はワイヤドオアに
て接続されているので、以後、信号処理回路IIの出力に
関わらず、車速信号SPO（図中）はLowレベルとなって
しまい、エンジン制御用CPUに正常な車速信号を入力す
ることができなくなるのである。

そこで本発明は、上記のように入力信号処理装置を共
通化して、入力信号処理装置の量産化及び制御装置の製
造効率の向上を図った入力信号処理装置において、常に
正常な入力信号が得られるようにすることを目的として
なされた。

［課題を解決するための手段］ 即ち、上記目的を達成するためになされた請求項１に
記載の発明は、 少なくとも一対の入力端子間に接続されたコンデンサ
を有し、該入力端子間に入力されたアナログ信号を積分
してノイズを除去するフィルタと、該フィルタの出力を
予め設定されたしきい値電圧と比較して、その比較結果
を二次信号として出力する比較器とを備えたアナログ信
号処理回路と、 入力端子に入力されたパルス信号を予め設定された基
準電圧とを比較して、その比較結果を二次信号として出
力するデジタル信号処理回路と、 を備え、前記各信号処理回路の出力は共通に直接接続さ
れ、前記アナログ信号処理回路とデジタル信号処理回路
とのいずれか一つにて処理された前記二次信号を外部装
置に出力する入力信号処理装置において、 前記デジタル信号処理回路が前記パルス信号を前記二
次信号に変換するときに、前記コンデンサの充電電圧を
所定の電圧に設定することにより、前記アナログ信号処
理回路の出力を固定する出力固定手段を設けたことを特
徴とする。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の入力
信号処理装置において、前記出力固定手段は、スイッチ
ング手段を備え、前記アナログ信号処理回路の出力を固
定するときには、該スイッチング手段を駆動することに
より、前記コンデンサを接地して放電させることを特徴
とし、 請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記
載の入力信号処理装置において、前記出力固定手段は、
前記デジタル信号処理手段の出力に基づき駆動されるこ
とを特徴とする。

一方、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項
２に記載の入力信号処理装置において、前記出力固定手
段は、当該入力信号処理装置からの出力信号の異常を判
断する異常判定手段を備え、該異常判定手段にて出力信
号が異常である旨判断されたときに、前記アナログ信号
処理回路の出力を固定することを特徴とし、 請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の入力信号
処理装置において、前記出力固定手段は、前記異常検出
手段により駆動されることを特徴とする。

また請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５い
ずれか記載の入力信号処理装置において、前記比較器の
しきい値電圧はヒステリシスを有することを特徴とす
る。

［作用及び発明の効果］ このように構成された請求項１に記載の入力信号処理
装置においては、アナログ信号処理回路にアナログ信号
を入力すれば、フィルタによりこのアナログ信号からノ
イズが除去されて、比較器により二次信号（２値信号）
に変換される。またデジタル信号処理回路にパルス信号
を入力すれば、このパルス信号がノイズのない二次信号
（２値信号）に変換される。そして、これら各信号処理
回路の出力は共通に直接接続されているため、一方の信
号処理回路に対応する信号（アナログ信号又はデジタル
信号）を入力すれば、その入力信号に対応した二次信号
を外部装置に入力できる。

また、デジタル信号処理回路がパルス信号を二次信号
に変換するときには、出力固定手段が、アナログ信号処
理回路の入力端子間に接続されたコンデンサの充電電圧
を所定の電圧に設定することにより、アナログ信号処理
回路の出力を固定する。

このため、本発明の入力信号処理装置によれば、アナ
ログ信号及びデジタル信号を夫々処理した二次信号のい
ずれかを外部装置に入力でき、従来各入力信号毎に構成
していた装置を一つの装置で実現できると共に、デジタ
ル信号処理回路が処理した二次信号を外部装置に入力す
るときは、アナログ信号処理回路の出力に影響されるこ
となく、正確な二次信号を外部装置に入力することがで
きる。

また請求項２に記載の入力信号処理装置においては、
出力固定手段が、アナログ信号処理回路の出力を固定す
るときには、スイッチング手段を駆動することにより、
アナログ信号処理回路の入力端子間に設けられたコンデ
ンサを接地して放電させる。従って、この入力信号処理
装置によれば、出力固定手段により、アナログ信号処理
回路のフィルタ出力が0Vに固定されることにより、アナ
ログ信号処理回路からの出力（二次信号）を固定でき
る。

また次に請求項３に記載の入力信号処理装置において
は、出力固定手段が、デジタル信号処理手段の出力に基
づき駆動される。つまり、デジタル信号処理手段が動作
しており、その出力信号（二次信号）がハイ・ローいず
れかの２値信号であるときに、出力固定手段が動作す
る。従って、この入力信号処理装置によれば、デジタル
信号処理手段から出力される二次信号がハイレベル又は
ローレベルになったときに、アナログ信号処理回路の出
力を固定でき、その後、外部装置に入力される二次信号
がアナログ信号処理回路からの出力の影響を受けて異常
信号になるのを防止できる。

一方、請求項４に記載の入力信号処理装置において
は、出力固定手段が、入力信号処理装置からの出力信号
の異常を判断する異常判定手段を備え、この異常判定手
段にて出力信号が異常である旨判断されたときに、アナ
ログ信号処理回路の出力を固定する。従って、この入力
信号処理装置によれば、デジタル信号処理回路が動作し
ているときに、デジタル信号処理回路から出力される二
次信号がアナログ信号処理回路からの出力の影響を受け
て、外部装置への出力信号が異常になった場合には、ア
ナログ信号処理回路の出力を固定することにより、外部
装置への出力信号が異常になるのを防止することがで
き、請求項１に記載の入力信号処理回路と同様の効果を
得ることができる。

また次に、請求項５に記載の入力信号処理装置におい
ては、出力固定手段が、異常検出手段により駆動され
る。従って、異常検出手段からの出力信号を処理する回
路を別途設けることなく、請求項４に記載の入力信号処
理装置を簡単に構成できる。

また請求項６に記載の入力信号処理装置においては、
アナログ信号処理回路に設けられる比較器のしきい値電
圧がヒステリシスを有することから、例えば、アナログ
信号処理回路において、フィルタによりアナログ信号か
らノイズを充分除去できず、比較器にノイズが重畳され
た信号が入力されたとしても、その信号から二次信号を
正確に生成することができるようになり、ノイズに強い
装置を構成できる。

［実施例］ 以下に本発明を、車両用内燃機関の燃料噴射量や点火
時期等を制御するエンジン制御用CPUに、車速センサか
らの車速信号を取り込むための入力信号処理装置を例に
とり、図面と共に説明する。

まず第１図は、実施例の入力信号処理装置の構成を表
す電気回路図である。

第１図に示す如く、本実施例の入力信号処理装置は、
第５図にて示した入力信号処理装置において、上記スイ
ッチングトランジスタTR1とは別に、デジタル信号処理
回路としての信号処理回路IIのコンパレータからの出力
信号によりON・OFFされる、エミッタ接地された出力固
定手段としてのスイッチングトランジスタTR2を設け、
このスイッチングトランジスタTR2のコレクタを、アナ
ログ信号処理回路としての信号処理回路Ｉ側のコンパレ
ータ（本発明の比較器に相当）12のアナログ信号の入力
端に接続したものである。

このように構成された本実施例の入力信号処理装置に
おいては、信号処理回路II側のコンパレータ22からHigh
レベルの信号が入力されたときに、信号処理回路Ｉ側の
フィルタ回路10を構成するコンデンサC1及びC3を接地し
て放電させることにより、コンパレータ12の入力を強制
的にLowレベルにし、これによって信号処理回路Ｉの出
力をHighレベルに固定する。

ここで、第４図に示すタイミング図を用いて本実施例
の動作を詳しく説明する。

信号処理回路Ｉの入力端子SP＋が開放状態にされてい
るとすると、演算増幅器OP1の反転入力の信号レベル
（図中）は、通常は、ダイオードD1により0.7Vに保持
され、リードスイッチ式車速センサからの車速信号（図
中に対応）がLowレベルとなるタイミングで、トラン
ジスタTR2がオンすることにより接地レベル（0V）とな
る。

従って、入力端子SP＋にノイズＮが重畳して、フィル
タ回路10のコンデンサC1,C3に電荷が蓄積されることに
より、演算増幅器OP1の反転入力の信号レベルが第１比
較レベルVHを越えて、演算増幅器OP1の出力（図中）
がLowレベルになり、その結果、信号処理回路Ｉの出力
がLowレベルに固定されたとしても、その後、入力端子S
Pからの車速信号がLowレベルになると、コンデンサC1及
びC3がスイッチングトランジスタTR2により接地され
て、コンデンサC1及びC3に蓄積された電荷が放電される
ので、演算増幅器OP1の反転入力は、第２比較レベルVL
より低い接地レベルになり、演算増幅器OP1の出力はHig
hレベルとなって、信号処理回路Ｉの出力もHighレベル
に戻される。

そして、その後、スイッチングトランジスタTR2は、
リードスイッチ式車速センサからの車速信号がLowレベ
ルとなる度にONされるため、コンデンサC1及びC2が充電
されることはなく、信号処理回路Ｉの出力はHighレベル
に固定、維持されることになる。

この結果本実施例の入力信号処理装置によれば、リー
ドスイッチ式の車速センサからの車速信号を制御に必要
な車速信号に変換してエンジン制御用CPUに入力する場
合には、常に正確な車速信号をエンジン制御用CPUに入
力することができるようになる。

ここで上記実施例では、信号処理回路IIに車速信号が
入力されているときに信号処理回路Ｉ側の出力をHighレ
ベルに固定することにより、信号処理回路IIにて生成し
た車速信号をエンジン制御用CPU側に正確に入力できる
ように構成したが、信号処理回路Ｉに車速信号が入力さ
れているときに信号処理回路II側の出力をHighレベルに
固定するように構成すれば、信号処理回路Ｉにて生成し
た車速信号をエンジン制御用CPU側に常に正確に入力さ
せることができ、更に一方の信号処理回路I,IIに車側信
号が入力されているときに他方の信号処理回路II,I側の
出力をHighレベルに固定するように構成すれば、使用す
る車速センサにかかわらず、車速信号をエンジン制御用
CPUに常に正確に入力させることができる。

また次に上記実施例では、信号処理回路II内の信号に
よりスイッチングトランジスタTR2をONして、信号処理
回路Ｉの出力をHighレベルに固定するように構成した
が、第２図に示す如く、エンジン制御用CPU30にスイッ
チングトランジスタTR2の制御信号を出力する制御信号
出力端子Poを設け、エンジン制御用CPU30において、第
３図に示す如き異常判定処理を実行することにより、車
速信号入力端子Piの信号レベルが異常な場合にのみ、制
御信号出力端子PoからHighレベルの信号を出力して、ス
イッチングトランジスタTR2をONするようにしてもよ
い。

即ち、第３図に示す如く、エンジン制御用CPUにおい
て、例えばエンジン回転時に、変速機がエンジ回転を駆
動輪側に伝達している場合に、車速信号入力端子Piの信
号レベルがLowレベルのままであるか否かを判断するこ
とにより、車速信号SPOに異常が生じているか否かを判
断し（ステップ100）、車速信号SPOに異常が生じていれ
ば、制御信号出力端子PoをHighレベルにして（ステップ
110）、スイッチングトランジスタTR2をONさせるように
すれば、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
尚第２図において、各信号処理回路I,IIの回路構成につ
いては、上記実施例と同様であるため、第１図と同符号
を付し、説明は省略する。

またこの場合、スイッチングトランジスタTR2をONし
た後の車速信号SPOが正常になったか否かを判断するこ
とにより、信号処理回路Ｉが本当に異常であるか否かを
判断することができる。このため、第３図に示す如く、
車速信号SPOの異常に伴いステップ110にて制御信号出力
端子PoをHighレベルにした場合には、その後、車速信号
入力端子Piに車速信号が入力されるようになったか否か
を判断し（ステップ120）、車速信号入力端子Piに車速
信号が入力されていなければ、信号処理回路II自体が異
常であると判断して（ステップ130）、信号処理回路II
側の車速信号入力端子SPが異常である旨の警告を出力す
る（ステップ140）と共にその旨を記憶し（ステップ15
0）、逆に車速信号入力端子Piに車速信号が入力されて
いれば、信号処理回路Ｉが異常であると判断して（ステ
ップ160）、信号処理回路Ｉ側の車速信号入力端子SP＋,
SP−が異常である旨の警告を出力する（ステップ170）
と共にその旨を記憶する（ステップ180）、ようにすれ
ば、信号処理回路Ｉ又はIIの異常を運転者に報知して、
異常状態を速やかに回避させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の入力信号処理装置の構成を表す電気回
路図、第２図は入力信号処理装置の他の構成例を表す電
気回路図、第３図は第２図の入力信号処理装置を使用し
たエンジン制御用CPUにて実行される異常判定処理を表
すフローチャート、第４図は第１図の入力信号処理装置
の動作を表すタイミング図、第５図は従来の入力信号処
理装置の構成を表す電気回路図、第６図は信号処理回路
Ｉにおけるコンパレータ12の動作を表すタイミング図、
第７図は第５図の入力信号処理装置の動作を表すタイミ
ング図である。 I,II……信号処理回路 10,20……入力フィルタ回路 12,14,22……コンパレータ 30……エンジン制御用CPU TR2……スイッチングトランジスタ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一対の入力端子間に接続された
   コンデンサを有し、該入力端子間に入力されたアナログ
   信号を積分してノイズを除去するフィルタと、該フィル
   タの出力を予め設定されたしきい値電圧と比較して、そ
   の比較結果を二次信号として出力する比較器とを備えた
   アナログ信号処理回路と、 入力端子に入力されたパルス信号を予め設定された基準
   電圧とを比較して、その比較結果を二次信号として出力
   するデジタル信号処理回路と、 を備え、前記各信号処理回路の出力は共通に直接接続さ
   れ、前記アナログ信号処理回路とデジタル信号処理回路
   とのいずれか一つにて処理された前記二次信号を外部装
   置に出力する入力信号処理装置において、 前記デジタル信号処理回路が前記パルス信号を前記二次
   信号に変換するときに、前記コンデンサの充電電圧を所
   定の電圧に設定することにより、前記アナログ信号処理
   回路の出力を固定する出力固定手段を設けたことを特徴
   とする入力信号処理装置。
2. 【請求項２】前記出力固定手段は、スイッチング手段を
   備え、前記アナログ信号処理回路の出力を固定するとき
   には、該スイッチング手段を駆動することにより、前記
   コンデンサを接地して放電させることを特徴とする請求
   項１に記載の入力信号処理装置。
3. 【請求項３】前記出力固定手段は、前記デジタル信号処
   理手段の出力に基づき駆動されることを特徴とする請求
   項１又は請求項２に記載の入力信号処理装置。
4. 【請求項４】前記出力固定手段は、当該入力信号処理装
   置からの出力信号の異常を判断する異常判定手段を備
   え、該異常判定手段にて出力信号が異常である旨判断さ
   れたときに、前記アナログ信号処理回路の出力を固定す
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の入力
   信号処理装置。
5. 【請求項５】前記出力固定手段は、前記異常検出手段に
   より駆動されることを特徴とする請求項４に記載の入力
   信号処理装置。
6. 【請求項６】前記比較器のしきい値電圧はヒステリシス
   を有することを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか
   記載の入力信号処理装置。