JP3291179B2 - 回路故障検出回路 - Google Patents

回路故障検出回路

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JP3291179B2
JP3291179B2 JP29123995A JP29123995A JP3291179B2 JP 3291179 B2 JP3291179 B2 JP 3291179B2 JP 29123995 A JP29123995 A JP 29123995A JP 29123995 A JP29123995 A JP 29123995A JP 3291179 B2 JP3291179 B2 JP 3291179B2
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bridge circuit
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克也 小木曽
泰司 西部
仁 岩田
和人 松居
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は路故障検出回路に係
り、特に、抵抗ブリッジ回路のバランスが崩れることに
より物理量を検出するセンサ回路の回路故障検出回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エアバッグ装置等に使用される加
速度センサでは、半導体ピエゾ抵抗効果を利用したもの
が知られている。
【0003】図4に示される如く、この加速度センサで
は、感知レバー70Aを有する構造をしたN型シリコン
基板70上に、P型シリコン層を拡散してゲージ抵抗R
c 、Rs が作られている。また、N型シリコン基板70
上には、センサ回路72が形成されている。
【0004】図5に示される如く、このセンサ回路72
は、ゲージ抵抗Rc 及びゲージ抵抗Rs で構成された抵
抗ブリッジ回路74に接続されており、抵抗ブリッジ回
路74の一方の出力74Aは、第1オペアンプ76の一
方の入力端子76Aに接続されており、抵抗ブリッジ回
路74の他方の出力74Bは、第2オペアンプ78の一
方の入力端子78Aに接続されている。第2オペアンプ
78の他方の入力端子78Bには、第1オペアンプ76
の出力端子76Bが抵抗R3を介して接続されており、
第2オペアンプ78の出力端子78Cと第2オペアンプ
78の入力端子78Bとは抵抗R4を介して接続されて
いる。なお、第1オペアンプ76の出力端子76Bは第
1オペアンプ76の他方の出力端子76Cに接続されて
いる。
【0005】このため、感知レバ−70Aに加速度が加
わり、感知レバ−70Aが図4の矢印G方向に撓むと、
ゲージ抵抗Rc 及びゲージ抵抗Rs が変化して、抵抗ブ
リッジ回路74の出力74A、74Bの電圧が変化して
第2オペアンプ78の出力端子78Cの電圧が変化する
ようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
なセンサ回路の故障を検出する回路故障検出回路80
は、チェクパルスが入力されるトランジスタTr1のコレ
クタCが抵抗R5を介して第1オペアンプ76の入力端
子76Aに接続されている。従って、トランジスタTr1
のベースBにチェクパルスを入力し、トランジスタTr1
をオンすると、抵抗ブリッジ回路74のブリッジバラン
スが崩れ第2オペアンプ78の出力を診断することがで
きるが、抵抗ブリッジ回路74の電流、即ち、加速度セ
ンサの電流にも影響を与えるため、抵抗R5の設定が難
しく、センサ回路72自体の故障検出精度が低下するこ
とが考えられる。
【0007】本発明は上記事実を考慮し、センサ回路自
体の故障検出精度を向上することができる回路故障検出
回路を得ることが目的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、抵抗ブリッジ回路のバランスが崩れることにより物
理量を検出するセンサ回路に接続される回路故障検出回
路であって、前記抵抗ブリッジ回路の一方の出力電圧と
規準電圧とを比較する比較手段と、チェックパルスが入
力されると前記抵抗ブリッジ回路のバランスを維持した
まま前記規準電圧を変化させ前記比較手段を反転させる
検出回路と、を有すると共に、前記規準電圧を前記比較
手段に接続された増幅手段のゲインを決めている抵抗比
に基づいて所定の電圧に設定したことを特徴としてい
る。
【0009】従って、検出回路にチェックパルスが入力
されると、検出回路は、抵抗ブリッジ回路のバランスを
維持したまま比較手段の規準電圧を変化させる。このた
め、センサ回路が故障していなければ比較手段の出力が
反転する。また、抵抗ブリッジ回路のバランスを崩して
いないため、ブリッジ回路の電流に影響を与えることも
無い。また、規準電圧を比較手段に接続された増幅手段
のゲインを決めている抵抗比に基づいて所定の電圧に設
定したため、規準電圧を決める抵抗のうちの一つが変化
しても動作チエック時の出力が変化する。
【0010】請求項2に記載の本発明は、抵抗ブリッジ
回路のバランスが崩れることにより物理量を検出するセ
ンサ回路に接続される回路故障検出回路であって、前記
抵抗ブリッジ回路の一方の出力電圧と規準電圧とを比較
する比較手段と、チェックパルスが入力されると前記抵
抗ブリッジ回路のバランスを維持したまま前記規準電圧
を変化させ前記比較手段を反転させる検出回路と、を有
すると共に、前記抵抗ブリッジ回路に電流を供給してい
る定電流回路を有し、該定電流回路中の電流値を決める
抵抗を調整可能としたことを特徴としている。
【0011】従って、検出回路にチェックパルスが入力
されると、検出回路は、抵抗ブリッジ回路のバランスを
維持したまま比較手段の規準電圧を変化させる。このた
め、センサ回路が故障していなければ比較手段の出力が
反転する。また、抵抗ブリッジ回路のバランスを崩して
いないため、ブリッジ回路の電流に影響を与えることも
無い。また、ゲイン抵抗は固定して、定電流回路中の電
流値を決める抵抗を調整することによりセンサ感度が調
整可能である。
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の回路故障検出回路の第1
実施形態について図1に従って説明する。図1に示され
る如く、センサ回路10は、ゲージ抵抗Rc 及びゲージ
抵抗Rsで構成された抵抗ブリッジ回路12に接続され
ている。抵抗ブリッジ回路12の一方の出力12A(電
圧値VS1)は、比較手段としての第1オペアンプ14の
一方の入力端子14Aに接続されており、抵抗ブリッジ
回路12の他方の出力12B(電圧値VS2)は、増幅手
段としての第2オペアンプ16の一方の入力端子16A
に接続されている。第2オペアンプ16の他方の入力端
子16Bには、第1オペアンプ14の出力端子14Bが
抵抗R3を介して接続されており、第2オペアンプ16
の出力端子16Cと第2オペアンプ16の入力端子16
Bとは抵抗R4を介して接続されている。
【0015】このため、抵抗ブリッジ回路12のバラン
スが崩れると、ゲージ抵抗Rc 及びゲージ抵抗Rs が変
化して、抵抗ブリッジ回路12の出力12A、12Bの
各電圧が変化し第2オペアンプ16の出力端子16Cの
電圧が変化するようになっている。
【0016】このセンサ回路10の故障を検出する検出
回路20は、チェクパルスが入力されるチェック入力端
子20Aを備えており、チェック入力端子20Aは抵抗
R6を介してトランジスタTr1のベースBに接続されて
いる。トランジスタTr1のコレクタCは、抵抗R1を介
して第1オペアンプ14の他方の入力端子14Cに接続
されており、第1オペアンプ14の入力端子14Cは、
抵抗R2を介して第1オペアンプ14の他方の出力端子
14Bに接続されている。
【0017】次に、本第1実施形態の作用を説明する。
本第1実施形態では、検出回路20のチェック入力端子
20Aにチェックパルスが入力されると、トランジスタ
Tr1が、飽和領域でオンする(コレクタ、エミッタ間電
圧値VCE)。これによって、第1オペアンプ14の入力
端子14Cの規準電圧が、抵抗R1、R2によって決ま
り、第1オペアンプ14の出力端子14Bの電圧は、
(VS1−VCE)×(1+R2/R1)となる。このた
め、出力を設定する際も、抵抗R1、R2の抵抗比で簡
単に決まり、トリミングの条件出しが容易になる。
【0018】なお、この電圧(VS1−VCE)×(R2/
R1)は、抵抗ブリッジ回路12を備えた加速度セン
サ、圧力センサ等のセンサに作用する加速度、圧力等の
所定の物理量に相当する定数に設定する。
【0019】従って、検出回路20は、抵抗ブリッジ回
路12のバランスを維持したまま第1オペアンプ14の
規準電圧を変化させる。このため、センサ回路10が故
障していなければ第1オペアンプ14の出力が反転し、
第2オペアンプ16により、所定の増幅率で増幅され、
出力端子16Cに所定の出力電圧が出力される。
【0020】このように、本第1実施形態の回路故障検
出回路では、抵抗ブリッジ回路12のバランスを崩して
いないため、抵抗ブリッジ回路12の電流に影響を与え
ることも無い。従って、センサ回路10自体の故障検出
精度を向上することができる。
【0021】次に、本発明の回路故障検出回路の第2実
施形態について図2に従って説明する。
【0022】なお、第1実施形態と同一部材について
は、同一符号を付してその説明を省略する。
【0023】図2に示される如く、本第2実施形態で
は、検出回路20の抵抗R1と第1オペアンプ14の入
力端子14Cとの間に抵抗R0が接続されており、この
抵抗R0と抵抗R1との連結点P1には、電源電圧VCC
とグランド間に直列に接続された抵抗R5と抵抗R6と
の連結点P2が接続されている。また、R0=R4、R
2=R3とする。
【0024】従って、本第2実施形態は、抵抗ブリッジ
回路12の出力12A(電圧値VS1)と出力12B(電
圧値VS2)の電圧差を増幅して、電源電圧VCCを抵抗R
5と抵抗R6とで分割した電圧VR を中心として出力す
る回路になっている。
【0025】即ち、第2オペアンプ16の出力端子16
Cの電圧VOUT は、VOUT =(VS2−VS1)×(R4/
R3+1)+VR となる。
【0026】次に、本第2実施形態の作用を説明する。
本第2実施形態では、検出回路20のチェック入力端子
20Aにチェックパルスが入力されると、トランジスタ
Tr1が、飽和領域でオンする(コレクタ、エミッタ間電
圧値VCE≒0とする)。これによって、電圧VR ≒(R
6とR1との並列抵抗値)/{R5+(R6とR1との
並列抵抗値)}VCCとなる。
【0027】従って、所定の出力電圧VOUT が出るよう
に抵抗R1を設定すれば、センサ回路10のチエックが
可能である。例えば、抵抗R4等のゲイン抵抗が劣化等
により変化した場合やオペアンプが故障の場合には出力
電圧VOUT も変化する。
【0028】このように、本第2実施形態では、抵抗ブ
リッジ回路12の出力12A(電圧値VS1)と出力12
B(電圧値VS2)の電圧差を増幅して、電源電圧VCC
抵抗R5と抵抗R6とで分割した電圧VR を中心として
出力する回路になっていると共に、規準電圧VR を第2
オペアンプ16のゲインを決めている抵抗比R0=R
4、R2=R3に基づいて所定の電圧に設定しているた
め、ゲイン及び抵抗ブリッジ回路12の中点電位に関係
なく、一定の検出出力を出すことができ、温度特性や、
センサの中点電位の初期のばらつきに影響されないで、
センサ回路10自体の故障検出精度を向上することがで
きる。
【0029】次に、本発明の回路故障検出回路の第3実
施形態について図3に従って説明する。
【0030】なお、第1実施形態及び第2実施形態と同
一部材については、同一符号を付してその説明を省略す
る。
【0031】図3に示される如く、本第3実施形態で
は、抵抗ブリッジ回路12に電流を供給する定電流回路
30が設けられており、この定電流回路30はオペアン
プ32を備えている。また、定電流回路30は、電源電
圧VCCとグランド間に直列に接続された可変抵抗R11
と抵抗R12とを備えており、可変抵抗R11と抵抗R
12との連結点P3がオペアンプ32の一方の入力端子
32Aに接続されている。オペアンプ32の他方の入力
端子32Bは、抵抗ブリッジ回路12のゲージ抵抗Rc
、Rs の接地側に接続されており、抵抗R13を介し
て接地されている。また、オペアンプ32の出力端子3
2Cは、抵抗ブリッジ回路12のゲージ抵抗Rc 、Rs
の電源側に接続されている。
【0032】なお、第2オペアンプ16の出力端子16
Cの電圧VOUT は、VOUT =(VS2−VS1)×(R4/
R3+1)+VR となる。なお、R0=R4、R2=R
3とする。
【0033】次に、本第3実施形態の作用を説明する。
本第3実施形態では、定電流回路30において、可変抵
抗R11と抵抗R12とで電源電圧VCCを分割した電圧
3 を、抵抗ブリッジ回路12のゲージ抵抗Rc 、Rs
と抵抗R13との間の電圧V4 と同電位にすると、抵抗
ブリッジ回路12に流れる電流IS が、IS =V4 /R
13となる。
【0034】従って、抵抗ブリッジ回路12に流れる電
流値と、センサ感度との関係が変化していなければ、所
定の感度になるように可変抵抗R11を調整することが
できる。また、可変抵抗R11を抵抗値が小さい状態か
ら、抵抗値が大きくなる方向へ調整するとによって、大
信号で調整条件を出すことになり、誤差を小さくでき感
度調整精度が向上する。
【0035】
【発明の効果】請求項1に記載の本発明は、抵抗ブリッ
ジ回路のバランスが崩れることにより物理量を検出する
センサ回路に接続される回路故障検出回路であって、抵
抗ブリッジ回路の一方の出力電圧と規準電圧とを比較す
る比較手段と、チェックパルスが入力されると抵抗ブリ
ッジ回路のバランスを維持したまま規準電圧を変化させ
比較手段を反転させる検出回路と、を有すると共に、規
準電圧を前記比較手段に接続された増幅手段のゲインを
決めている抵抗比に基づいて所定の電圧に設定した構成
としたので、センサ回路自体の故障検出精度を向上する
ことができるという優れた効果を有する。
【0036】請求項2に記載の本発明は、抵抗ブリッジ
回路のバランスが崩れることにより物理量を検出するセ
ンサ回路に接続される回路故障検出回路であって、抵抗
ブリッジ回路の一方の出力電圧と規準電圧とを比較する
比較手段と、チェックパルスが入力されると抵抗ブリッ
ジ回路のバランスを維持したまま規準電圧を変化させ比
較手段を反転させる検出回路と、を有すると共に、抵抗
ブリッジ回路に電流を供給している定電流回路を有し、
定電流回路中の電流値を決める抵抗を調整可能としたの
で、センサ回路自体の故障検出精度を向上することがで
きるという優れた効果を有する。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の回路故障検出回路を示
す回路図である。
【図2】本発明の第2実施形態の回路故障検出回路を示
す回路図である。
【図3】本発明の第3実施形態の回路故障検出回路を示
す回路図である。
【図4】加速度センサを示す斜視図である。
【図5】従来例の回路故障検出回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
10 センサ回路 12 抵抗ブリッジ回路 14 第1オペアンプ(比較手段) 16 第2オペアンプ(増幅手段) 20 検出回路 30 定電流回路 32 オペアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松居 和人 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田1番 地 株式会社東海理化電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−255664(JP,A) 特公 平5−9747(JP,B2) 特公 平6−64085(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 21/00 G01R 31/00 G01L G01K G01B G01D 5/00 G01G

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗ブリッジ回路のバランスが崩れるこ
    とにより物理量を検出するセンサ回路に接続される回路
    故障検出回路であって、前記抵抗ブリッジ回路の一方の
    出力電圧と規準電圧とを比較する比較手段と、チェック
    パルスが入力されると前記抵抗ブリッジ回路のバランス
    を維持したまま前記規準電圧を変化させ前記比較手段を
    反転させる検出回路と、を有すると共に、前記規準電圧
    を前記比較手段に接続された増幅手段のゲインを決めて
    いる抵抗比に基づいて所定の電圧に設定したことを特徴
    とする回路故障検出回路。
  2. 【請求項2】 抵抗ブリッジ回路のバランスが崩れるこ
    とにより物理量を検出するセンサ回路に接続される回路
    故障検出回路であって、前記抵抗ブリッジ回路の一方の
    出力電圧と規準電圧とを比較する比較手段と、チェック
    パルスが入力されると前記抵抗ブリッジ回路のバランス
    を維持したまま前記規準電圧を変化させ前記比較手段を
    反転させる検出回路と、を有すると共に、前記抵抗ブリ
    ッジ回路に電流を供給している定電流回路を有し、該定
    電流回路中の電流値を決める抵抗を調整可能としたこと
    を特徴とする回路故障検出回路。
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CN113049987B (zh) * 2021-06-01 2021-08-03 北京博科测试系统股份有限公司 一种实时监测传感器在线状态的监测模块

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