JP4311496B1 - 慣性センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、慣性センサの小型化を実現することを目的とする。
【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、駆動信号を出力する駆動回路部１１Ａと、駆動回路部１１Ａからの駆動信号が入力される検知素子１２と、検知素子１２から応答信号を取り出す検出回路部１３Ａと、検出回路部１３Ａからの応答信号が入力されるとともにこの応答信号をモニタ信号とセンス信号に分離する処理回路部１４Ａとを備え、駆動回路部１１Ａが前記モニタ信号に基づき前記駆動信号の振動振幅を調整し、駆動回路部１１Ａ、検出回路部１３Ａ、及び処理回路部１４Ａの内少なくとも１つに電気的に接続される故障診断回路１５と、故障診断回路１５からの故障検知信号と処理回路部１４Ａからのセンス信号とを時分割方式にてデジタル出力する出力回路部１６とを設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種電子機器等に用いられる慣性センサに関するものである。

従来この種の慣性センサは、まず、図５に示すごとく、駆動信号を出力する第１、第２の駆動回路部１Ａ、１Ｂと、駆動回路部１Ａ、１Ｂからの駆動信号が入力される検知素子２と、検知素子２から応答信号を取り出す第１、第２の検出回路部３Ａ、３Ｂと、第１、第２の検出回路部３Ａ、３Ｂからの応答信号が入力されるとともにこの応答信号をモニタ信号とセンス信号に分離する第１、第２の処理回路部４Ａ、４Ｂと、第１、第２の処理回路部４Ａ、４Ｂにより分離されたセンス信号を出力端子７Ａ、７Ｂから出力する第１、第２の出力回路部５Ａ、５Ｂとを備えている。

そして、第１、第２の駆動回路部１Ａ、１Ｂ、第１、第２の検出回路部３Ａ、３Ｂ、及び第１、第２の処理回路部４Ａ、４Ｂの内少なくとも１つに電気的に接続される故障診断回路６により適宜故障検知を行い、出力端子８から故障検知信号を出力する構成としていた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平８−３２７３６３号公報

このような従来の慣性センサでは、その小型化が難しいことが問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、第１、第２の出力回路部５Ａ、５Ｂが有する出力端子７Ａ、７Ｂと、故障診断回路６が有する出力端子８とが存在し、小型化が難しくなっていた。

そこで本発明は、慣性センサの小型化を実現することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、故障診断回路からの故障検知信号と処理回路部からのセンス信号とが時分割方式にてデジタル出力する出力回路部とが設けられ、前記センス信号が正常時の結果であるのか異常時の結果であるのかを判断することができるように、前記故障検知信号と、前記故障検知信号と同一時点の前記センス信号とを対応付けて時分割で出力するものである。

この構成により、故障診断回路に出力端子を設けることなく、センス信号に１対１に対応した故障検知信号を出力回路部から出力することができ、その結果として、慣性センサの小型化を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における慣性センサについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態における慣性センサは、図１に示すごとく、駆動信号を出力する第１、第２の駆動回路部１１Ａ、１１Ｂと、この第１の駆動回路部１１Ａからの第１の駆動信号が入力される角速度検知素子１２Ａと、第２の駆動回路部１１Ｂからの第２の駆動信号が入力される加速度検知素子１２Ｂと、角速度検知素子１２Ａから第１の応答信号を取り出す第１の検出回路部１３Ａと、加速度検知素子１２Ｂからの第２の応答信号を取り出す第２の検出回路部１３Ｂと、第１の検出回路部１３Ａからの第１の応答信号が入力されるとともにこの第１の応答信号を第１のモニタ信号と第１のセンス信号に分離する第１の処理回路部１４Ａと、第２の検出回路部１３Ｂからの第２の応答信号が入力されるとともにこの第２の応答信号を第２のモニタ信号と第２のセンス信号に分離する第２の処理回路部１４Ｂとを備えている。

ここで、第１の駆動回路部１１Ａは、第１の処理回路部１４Ａからの第１のモニタ信号に基づき第１の駆動信号の振動振幅を調整し、第２の駆動回路部１１Ｂは、第２の処理回路部１４Ｂからの第２のモニタ信号に基づき第２の駆動信号の振動振幅を調整している。

そして、第１の駆動回路部１１Ａ、第１の検出回路部１３Ａ、及び第１の処理回路部１４Ａの内少なくとも１つに電気的に接続されるとともに、第２の駆動回路部１１Ｂ、第２の検出回路部１３Ｂ、及び第２の処理回路部１４Ｂの内少なくとも１つに電気的に接続される故障診断回路１５と、この故障診断回路１５からの故障検知信号と第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂからの第１、第２のセンス信号とを時分割方式にてデジタル出力する出力回路部１６とを設けている。

図２はこの出力回路部１６からのデジタル出力の様子を示す図である。図２に示す如く、第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂから出力される第１、第２のセンス信号が時間に伴って変化しており、同様に故障診断回路１５から出力される故障検知信号も時間に伴って変化している。この第１、第２のセンス信号と故障検知信号が出力回路部１６に入力されると、各タイミングにおいて第１、第２のセンス信号の情報と対応して故障検知信号の情報とが時分割でデジタル出力される。

ここでは、図２に示す如く、ｔｓ１時点では故障検知信号による判断が「正常」であるが、ｔｓ２時点では「異常」となっており、この異常と判断された故障検知信号情報と対応付けられた第１、第２のセンス信号による出力は「異常時の結果」として扱われる。従って、例えば自動車の制御に本実施の形態に示す慣性センサを用いれば、この「異常時の結果」と判断されたｔｓ２時点における第１、第２のセンス信号を当該車の制御に使用しない等の判断を行うことにより、自動車がこのｔｓ２時点における第１、第２のセンス信号に基づいて制御することに起因する当該自動車自身の誤作動の発生を抑制することができる。

このような構成により、故障診断回路１５に出力端子を設けることなく、センス信号に１対１に対応した故障検知信号を出力回路部１６の出力端子１７から出力することができ、その結果として、慣性センサの小型化を実現することができるのである。

なお、本実施の形態においては、検知素子１２として角速度検知素子１２Ａと加速度検知素子１２Ｂとを用い、これに対応する回路構成として、第１、第２の駆動回路部１１Ａ、１１Ｂ、第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂ、第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂを有する構成を用いて説明したが、検知素子を１つとし、これに対応する回路構成として、駆動回路部、検出回路部、処理回路部をそれぞれ１つずつのみ設ける構成としても構わない。

なお、本実施の形態においては、故障診断回路１５が、第１の駆動回路部１１Ａ、第１の検出回路部１３Ａ、及び第１の処理回路部１４Ａの内少なくとも１つに電気的に接続されるとともに、第２の駆動回路部１１Ｂ、第２の検出回路部１３Ｂ、及び第２の処理回路部１４Ｂの内少なくとも１つに電気的に接続される構成として説明したが、故障診断回路１５が複数の故障診断回路からなり、この複数の故障診断回路のそれぞれが第１、第２の駆動回路部１１Ａ、１１Ｂ、第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂ、及び第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂの内少なくともいずれか１つに電気的に接続され、この複数の故障診断回路からの複数の故障検知信号と第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂからのセンス信号とを出力回路部１６が時分割方式にてデジタル出力する構成とすることも可能である。

具体的には、図３に示す如く、故障診断回路１５が第１、第２の故障診断回路１５Ａ、１５Ｂからなり、それらが出力回路部１６に電気的に接続されており、第１の故障診断回路１５Ａが第１の検出回路部１３Ａ及び第２の検出回路部１３Ｂに電気的に接続され、第２の故障診断回路１５Ｂが第１の駆動回路部１１Ａ及び第２の駆動回路部１１Ｂに電気的に接続されているような構成である。

このような構成にした場合、出力回路部１６からのその出力信号は図４のようになる。即ち、第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂから出力される第１、第２のセンス信号が時間に伴って変化しており、同様に、第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂに電気的に接続された第１の故障診断回路１５Ａから出力される第１の故障検知信号と、第１、第２の駆動回路部１１Ａ、１１Ｂに電気的に接続された第２の故障診断回路１５Ｂから出力される第２の故障検知信号も時間に伴って変化している。この第１、第２のセンス信号と第１、第２の故障検知信号が出力回路部１６に入力されると、各タイミングにおいて第１、第２のセンス信号の情報と、これに対応する第１、第２の故障検知信号の情報とが時分割でデジタル出力される。

ここでは、図４に示す如く、ｔｓ１時点では故障検知信号による判断が「正常」であるが、ｔｓ２時点では第１の故障検知信号は正常であるものの第２の故障検知信号が異常となっているため、全体として「異常」の判断となっており、この異常と判断された第２の故障検知信号情報と対応付けられた第１、第２のセンス信号による出力は「異常時の結果」として扱われる。従って、例えば自動車の制御に本実施の形態に示す慣性センサを用いれば、この「異常時の結果」と判断されたｔｓ２時点における第１、第２のセンス信号を当該自動車の制御に使用しない等の判断を行うことにより、自動車がこのｔｓ２時点における第１、第２のセンス信号に基づいて制御されることに起因する、当該自動車の誤作動の発生を抑制することができる。

このような構成により、故障診断回路１５に出力端子を設けることなく、センス信号に１対１に対応した故障検知信号を出力回路部１６の出力端子１７から出力することができ、その結果として、慣性センサの小型化を実現することができるのである。

さらに、故障診断回路１５を複数の故障診断回路を用いて構成したとしても、この故障診断回路１５の数に比例して出力端子１７の数が増えることが無く、より慣性センサの小型化を実現することができるのである。

本発明の慣性センサは、小型化を実現することができるという効果を有し、デジタルカメラ、カーナビゲーション等の各種電子機器や自動車において有用である。

本発明の実施の形態１における慣性センサを示す電気回路図 本発明の実施の形態１における慣性センサの出力信号の変化を示す図 本発明の実施の形態１における慣性センサのその他の実施例を示す電気回路図 本発明の実施の形態１における慣性センサのその他の実施例における出力信号の変化を示す図 従来の慣性センサを示す電気回路図

１１Ａ 駆動回路部（第１の駆動回路部）
１２ 検知素子
１３Ａ 検出回路部（第１の検出回路部）
１４Ａ 処理回路部（第１の処理回路部）
１５ 故障診断回路
１６ 出力回路部

Claims (4)

1. 駆動信号を出力する駆動回路部と、
   前記駆動回路部からの駆動信号が入力される検知素子と、
   前記検知素子から応答信号を取り出す検出回路部と、
   前記検出回路部からの応答信号が入力されるとともに
   この応答信号からセンス信号を取り出す処理回路部とを備え、
   前記駆動回路部、前記検出回路部、及び前記処理回路部の内少なくともいずれか１つに
   電気的に接続される故障診断回路と、
   前記故障診断回路からの故障検知信号と前記処理回路部からのセンス信号とを
   時分割方式にてデジタル出力する出力回路部とが設けられ、
   前記センス信号が正常時の結果であるのか異常時の結果であるのかを判断することができるように、前記故障検知信号と、前記故障検知信号と同一時点の前記センス信号とを対応付けて時分割で出力する
   慣性センサ。
2. 前記故障診断回路が複数の故障診断回路からなり、
   前記複数の故障診断回路のそれぞれが
   前記駆動回路部、前記検出回路部、及び前記処理回路部の内少なくともいずれか１つに電気的に接続され、
   前記複数の故障診断回路からの複数の故障検知信号と
   前記処理回路部からのセンス信号とを
   前記出力回路部が時分割方式にてデジタル出力する
   請求項１に記載の慣性センサ。
3. 駆動信号を出力する第１、第２の駆動回路部と、
   前記第１の駆動回路部からの第１の駆動信号が入力される角速度検知素子と、
   前記第２の駆動回路部からの第２の駆動信号が入力される加速度検知素子と、
   前記角速度検知素子から第１の応答信号を取り出す第１の検出回路部と、
   前記加速度検知素子からの第２の応答信号を取り出す第２の検出回路部と、
   前記第１の検出回路部からの第１の応答信号が入力されるとともに
   この第１の応答信号から第１のセンス信号を取り出す第１の処理回路部と、
   前記第２の検出回路部からの第２の応答信号が入力されるとともに
   この第２の応答信号から第２のセンス信号を取り出す第２の処理回路部とを備え、
   前記第１の駆動回路部、前記第１の検出回路部、及び前記第１の処理回路部の内少なくともいずれか１つに電気的に接続されるとともに、
   前記第２の駆動回路部、前記第２の検出回路部、及び前記第２の処理回路部の内少なくともいずれか１つに電気的に接続される故障診断回路と、
   前記故障診断回路からの故障検知信号と前記第１、第２の処理回路部からの第１、第２のセンス信号とを時分割方式にてデジタル出力する出力回路部とが設けられ、
   前記第１、第２のセンス信号が正常時の結果であるのか異常時の結果であるのかを判断することができるように、前記故障検知信号と、前記故障検知信号と同一時点の前記第１、第２のセンス信号とを対応付けて時分割で出力する
   慣性センサ。
4. 前記故障診断回路が複数の故障診断回路からなり、
   前記複数の故障診断回路のそれぞれが
   前記第１、第２の駆動回路部、前記第１、第２の検出回路部、及び前記第１、第２の処理回路部の内少なくともいずれか１つに電気的に接続され、
   前記複数の故障診断回路からの複数の故障検知信号と
   前記第１、第２の処理回路部からの第１、第２のセンス信号とを
   前記出力回路部が時分割方式にてデジタル出力する
   請求項３に記載の慣性センサ。

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