JP4337952B1

JP4337952B1 - センサ装置

Info

Publication number: JP4337952B1
Application number: JP2009024663A
Authority: JP
Inventors: 猛植村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: JP2010181259A; US8103400B2; KR100972077B1; CN101799481B; US20100194401A1; US20110208443A1; CN101799481A; EP2216629A1; US8055404B2; EP2216629B1

Abstract

【課題】本発明は、センサ装置の信頼性を向上させ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、処理回路部１４Ａ、１４Ｂからのセンス信号を出力する第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂと、駆動回路部１１Ａ、１１Ｂ、検知素子１２Ａ、１２Ｂ、検出回路部１３Ａ、１３Ｂ、及び処理回路部１４Ａ、１４Ｂの内少なくともいずれか１つを被故障診断部とし、被故障診断部が正常か異常かを判断するとともに異常と判断した場合には故障検知信号を第２の出力端子１６Ａから出力する故障診断回路１６と、を備え、被故障診断部からの故障検知信号に関する出力が第２の出力端子１６Ａにたどり着くまでの時間が、被故障診断部からのセンス信号に関する出力が第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂにたどり着くまでの時間よりも短いセンサ装置としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等に用いられるセンサ装置に関するものである。

従来この種のセンサ装置は、図３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からの応答信号からセンス信号を取り出す第１、第２の処理回路部４Ａ、４Ｂと、第１、第２の処理回路部４Ａ、４Ｂからのセンス信号を出力する出力端子５Ａ、５Ｂとを備えている。

そして、第１、第２の駆動回路部１Ａ、１Ｂ、検知素子２、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つを被故障診断部とし、この被故障診断部に電気的に接続される故障診断回路６により、適宜、前記被故障診断部の故障検知を行い、故障診断回路６に設けられた出力端子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２００４−３０１５１２号公報

このような従来のセンサ装置では、その信頼性の低さ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、その信号伝達経路の相違により、故障検知信号が出力端子８から出力されるよりも先に、センス信号が出力端子５Ａ、５Ｂから出力されてしまうような場合、実際には既に故障診断回路６により被故障診断部の故障が検知されているにもかかわらず、その異常時のセンス信号が自動車等の制御対象に伝達されてしまうため、この異常時におけるセンス信号を自動車等の制御に用いてしまう可能性があり、その結果として信頼性が低くなってしまっていた。

そこで本発明は、センサ装置の信頼性を向上させ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、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、前記処理回路部からのセンス信号を出力する第１の出力端子と、前記駆動回路部、前記検知素子、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つを被故障診断部とし、前記被故障診断部が正常か異常かを判断するとともに異常と判断した場合には故障検知信号を第２の出力端子から出力する故障診断回路と、を備え、前記被故障診断部からの前記故障検知信号に関する出力が前記第２の出力端子にたどり着くまでの時間が、前記被故障診断部からの前記センス信号に関する出力が前記第１の出力端子にたどり着くまでの時間よりも短いセンサ装置としたものである。

この構成により、異常時のセンス信号が前記第１の出力端子から出力されるよりも先に、当該センス信号が異常時のものであることを示す故障検知信号を前記第２の出力端子から出力することができるため、当該異常時のセンス信号を自動車等の制御に用いないようにすることができ、その結果として信頼性を向上させることができるのである。

（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の応答信号から第１のセンス信号を取り出す第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の応答信号から第２のセンス信号を取り出す第２の処理回路部１４Ｂと、これら第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂからのセンス信号を出力する第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂを備えている。

そして、前記第１の駆動回路部１１Ａ、前記角速度検知素子１２Ａ、前記第１の検出回路部１３Ａ、及び前記第１の処理回路部１４Ａの内少なくとも１つを第１の被故障診断部とし、前記第２の駆動回路部１１Ｂ、前記加速度検知素子１２Ｂ、前記第２の検出回路部１３Ｂ、及び前記第２の処理回路部１４Ｂの内少なくとも１つを第２の被故障診断部とし、前記第１、第２の被故障診断部が正常か異常かを判断するとともに、異常と判断した場合には、前記センス信号が異常である旨の故障検知信号を第２の出力端子１６Ａから出力する故障診断回路１６を有している。

そして、前記第１、第２の被故障診断部からの前記故障検知信号に関する出力が前記第２の出力端子１６Ａにたどり着くまでの時間が、前記第１、第２の被故障診断部からの前記センス信号に関する出力が前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂにたどり着くまでの時間よりも短い構成としている。

具体的には、例えば故障診断回路１６を第１の検出回路部１３Ａと第２の検出回路部１３Ｂの双方に電気的に接続し、第１の被故障診断部を前記第１の検出回路部１３Ａとし、第２の被故障診断部を前記第２の検出回路部１３Ｂとする。そして、この第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂのそれぞれが正常か異常かを故障診断回路１６が判断するわけであるが、この第１、第２の被故障診断部である第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂから前記故障検知信号に関する出力が、故障診断回路１６経由で第２の出力端子１６Ａまで伝達される時間をＴ１とし、前記第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂから第１、第２のセンス信号に関する出力、即ち第１、第２の応答信号が、第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂにたどり着くまでの時間をＴ２とした場合に、Ｔ１の方がＴ２よりも短い構成、即ち、故障検知信号が第１、第２のセンス信号よりも先に出力される構成としている。

このような構成により、第１、第２のセンス信号が前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから出力されるよりも先に、故障検知信号を前記第２の出力端子１６Ａから出力することができるため、誤って異常時の第１、第２のセンス信号を自動車等の制御に用いないようにすることができ、信頼性を向上させることができるのである。

即ち、故障検知信号が前記第２の出力端子１６Ａから出力されるよりも先に第１、第２のセンス信号が第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから出力される構成であれば、実際には既に故障診断回路１６により被故障診断部（本実施の形態においては第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂ）の故障が検知されているにもかかわらず、その異常時の故障検知信号の出力が間に合わないために、この異常時における第１、第２のセンス信号を自動車等の制御に用いてしまう可能性があるが、本実施の形態によれば、異常時の結果である前記第１、第２のセンス信号が前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから出力されるよりも先に、当該センス信号が異常時のものであることを示す故障検知信号を第２の出力端子１６Ａから出力することができるため、当該異常時の第１、第２のセンス信号を自動車等の制御に用いないようにすることができ、その結果として信頼性を向上させることができるのである。

なお、本実施の形態においては、前記第１、第２のセンス信号及び前記故障検知信号がデジタル出力信号であっても、アナログ出力信号であっても構わないが、図１に示すごとく、第１、第２のセンス信号が出力される第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂと、故障検知信号が出力される前記第２の出力端子１６Ａを別個独立に設ける構成とすることにより、アナログ出力信号を採用する構成を実現することができる。

なお、本実施の形態では第１、第２の被故障診断部を第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂとし、角速度検知系、加速度検知系それぞれにおける同一部分を被故障診断部とする例を説明したが、第１の被故障診断部を第１の駆動回路部１１Ａとし、第２の被故障診断部を第２の処理回路部１４Ｂとするように、２つの被故障診断部を角速度検知系、加速度検知系それぞれにおける同一部分としない構成としても構わない。その場合においては、前記第１、第２の被故障診断部から第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂまでの前記第１、第２のセンス信号に関する出力の伝達時間の内、短い方をＴ２とし、前記第１、第２の被故障診断部から第２の出力端子１６Ａまでの故障検知信号に関する出力の伝達時間の内、長い方の時間をＴ１とし、当該Ｔ１がＴ２よりも短くなるよう設定する必要がある。その理由は、上述のとおり、第１、第２のセンス信号よりも故障検知信号を先に第２の出力端子１６Ａから出力するためである。

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との２つを用い、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１２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、図２に示すごとく、第１の駆動回路部１１Ａから、角速度検知素子１２Ａ、第１の検出回路部１３Ａ、第１の処理回路部１４Ａ、第１の出力端子１５Ａまでの電気的接続ラインにおけるいずれかの場所に第１の遅延回路１８Ａを設けると共に、第２の駆動回路部１１Ｂから、加速度検知素子１２Ｂ、第２の検出回路部１３Ｂ、第２の処理回路部１４Ｂ、第１の出力端子１５Ｂまでの電気的接続ラインにおけるいずれかの場所に第２の遅延回路１８Ｂを設けることにより、上述した信頼性向上に関する効果をより確実に得ることができるため望ましい。

即ち、前記故障検知信号に関する出力が前記第１、第２の被故障診断部から前記故障診断回路１６経由で前記第２の出力端子１６Ａにたどり着くまでの時間Ｔ１が何らかの事由により長くなってしまうような場合、具体的には、前記第１、第２の被故障診断部から前記故障診断回路１６経由で前記第２の出力端子１６Ａにたどり着くまでの各回路部における処理時間が長くなってしまうような場合においても、第１、第２の遅延回路１８Ａ、１８Ｂを第１、第２の駆動回路部１１Ａ、１１Ｂから、角速度検知素子１２Ａ、加速度検知素子１２Ｂ、第１、第２の検出回路部１３Ａ、１３Ｂ、第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂ、第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂまでの電気的接続ラインにおけるいずれかの場所に設けておくことにより、前記時間Ｔ１を、前記第１、第２のセンス信号に関する出力が前記被故障診断部から前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂにたどり着くまでの時間Ｔ２よりも確実に短くすることができ望ましい。

なお、本実施の形態においては、角速度検知素子１２Ａ、加速度検知素子１２Ｂなどを用いて説明したが、その他圧力センサなど、各種センサ装置についても実施することが可能である。

なお、故障診断回路１６が前記被故障診断部が異常であると判断した場合には、前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから通常の出力電圧範囲外の信号を出力する構成とすることが望ましい。

具体的には、前記故障診断回路１６が前記被故障診断部が異常であると判断した場合、前記故障診断回路１６がその情報を前記第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂに伝達し、この情報伝達を受けた第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂがその第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから出力する値を、通常の出力電圧範囲外の値として出力するような構成である。ここで、故障診断回路１６が前記第１、第２の処理回路部１４Ａ、１４Ｂに伝達する前記情報を、以下「異常電圧値出力命令信号」とする。

なお、上述した「通常の出力電圧範囲」とは、例えば感度が６ｍＶ／deg／ｓで、ダイナミックレンジが±３００deg／ｓであるとすると、０点電圧から±１．８Ｖの範囲を意味する。即ち、０点電圧が２．５Ｖ±０．１５Ｖであれば、１．５５Ｖ〜４．４５Ｖが通常の出力電圧範囲となる。

このような構成とすることにより、自動車等の制御対象が、前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから出力されたセンス信号が正常時のものであるのか、あるいは異常時のものであるのかを判断するまでもなく、当該制御対象側において、異常時のセンス信号を誤って制御に使用してしまう可能性をより一層低減させることができ、その結果としてより一層の信頼性向上を図ることができるのである。

また、このように、故障診断回路１６が前記被故障診断部が異常であると判断した場合に前記第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂから通常の出力電圧範囲外の信号を出力する構成を採用するに際しては、前記被故障診断部から前記故障検知信号に関する出力が、故障診断回路１６に伝達され、前記故障診断回路１６が「異常電圧値出力命令信号」を出力するのに要する時間Ｔ３を、前記第１、第２の被故障診断部から第１、第２のセンス信号に関する出力が、第１の出力端子１５Ａ、１５Ｂにたどり着くまでの時間Ｔ２よりも短くする構成とすることが望ましい。このような構成とすることにより、異常時におけるセンス信号を確実に上述した「通常の出力電圧範囲外」の値として出力することができ、より一層の信頼性の向上を図ることができるためである。

本発明のセンサ装置は、信頼性を向上させることができるという効果を有し、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等において有用である。

本発明の実施の形態１におけるセンサ装置を示す電気回路図本発明の実施の形態１におけるセンサ装置のその他の実施例を示す電気回路図従来のセンサ装置を示す電気回路図

１１Ａ駆動回路部（第１の駆動回路部）
１２Ａ検知素子（角速度検知素子）
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）
１５Ａ第１の出力端子
１６故障診断回路
１６Ａ第２の出力端子

Claims

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、
前記処理回路部からのセンス信号を出力する第１の出力端子と、
前記駆動回路部、前記検知素子、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つを被故障診断部とし、
前記被故障診断部が正常か異常かを判断するとともに
異常と判断した場合には故障検知信号を第２の出力端子から出力する故障診断回路と、
を備え、
前記被故障診断部からの前記故障検知信号に関する出力が前記第２の出力端子にたどり着くまでの時間が、
前記被故障診断部からの前記センス信号に関する出力が前記第１の出力端子にたどり着くまでの時間よりも短い
センサ装置。
前記被故障診断部から前記第１の出力端子までの電気的接続ラインにおけるいずれかの場所に遅延手段を設けた
請求項１に記載のセンサ装置。
前記故障診断回路が前記被故障診断部が異常であると判断した場合には、
前記故障診断回路が異常電圧値出力命令信号を出力することにより、
前記第１の出力端子が通常の出力電圧範囲外の信号を出力する
請求項１に記載のセンサ装置。