JP4345207B2 - Mechanical quantity detection sensor - Google Patents

Mechanical quantity detection sensor Download PDF

Info

Publication number
JP4345207B2
JP4345207B2 JP2000231649A JP2000231649A JP4345207B2 JP 4345207 B2 JP4345207 B2 JP 4345207B2 JP 2000231649 A JP2000231649 A JP 2000231649A JP 2000231649 A JP2000231649 A JP 2000231649A JP 4345207 B2 JP4345207 B2 JP 4345207B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
signal
output
voltage
processing circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000231649A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002048667A (en
Inventor
稲男 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2000231649A priority Critical patent/JP4345207B2/en
Priority to US09/666,085 priority patent/US6422088B1/en
Priority to EP06005301A priority patent/EP1666862B1/en
Priority to EP00120774A priority patent/EP1087219B1/en
Priority to EP10185385A priority patent/EP2275792B1/en
Priority to DE60028678T priority patent/DE60028678T8/en
Publication of JP2002048667A publication Critical patent/JP2002048667A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4345207B2 publication Critical patent/JP4345207B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ部の出力を増幅する回路(信号処理回路)を備えた力学量検出センサに関するもので、特に歪ゲージで構成したホイートストンブリッジ回路(以下、単にブリッジ回路という)からなるセンサ部を備えた圧力センサに用いて好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両の電子制御化が進み、種々の圧力センサが用いられるようになっている。これらは、ブレーキ制御システムにおけるブレーキ液圧測定やエンジン制御システムの吸気圧検出に用いられ、高い信頼性が要求されている。そして、万が一、これらのセンサが故障し、正規の出力信号が出力できなくなると、センサ出力に基づくブレーキ制御やエンジン制御等が行えなくなるため、センサの異常検出を行う必要がある。
【0003】
このような異常検出が行えるセンサとして、特公平6−64085号公報、特開平8−247881号公報、若しくは特表平10−506718号公報に示されるものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平6−64085号公報に示されるセンサにおいては、エンジン始動時にのみ異常検出を行うものであり、エンジン始動後に異常検出を行うことができない。
【0005】
また、特開平8−247881号公報に示されるセンサにおいては、異常検出を行う際に診断用の出力を発生させるように構成されており、診断中にはセンシング部への印加圧力に応じた圧力信号が出力できない。
【0006】
さらに、特表平10−506718号公報に示されるセンサにおいては、圧力測定用のブリッジ回路の他に診断用のブリッジ回路を備え、これら2系統の回路によって圧力検出と圧力センサの異常検出を行うようにしているため、センシングエリアが広くなると共に、各系統と電気的接続を行うワイヤボンディング箇所が多くなり、センサの回路構成が冗長になる。
【0007】
本発明は上記点に鑑みて、力学量検出センサの異常検出が行えるようにすると共に、検査時においても力学量に応じた信号が出力されるようにすることを目的とする。
【0008】
また、回路構成を冗長にすることなく、力学量センサの異常検出が行えるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、印加電圧若しくは印加電流に応じて感度が変化するセンサ部(1)と、センサ部からの出力を処理し、該センサ部からの出力に応じた出力信号を発生させる信号処理回路(3)と、信号処理回路の出力信号を保持する第1のサンプルホールド回路(4)と、センサ部に対して、第1の印加電圧若しくは第1の印加電流を加えたときにおける第1のサンプルホールド回路の出力信号と、第2の印加電圧若しくは第2の印加電流を加えたときにおける信号処理回路の出力信号とを演算処理する演算処理回路(5)と、演算処理回路による演算処理結果に基づいて、異常検出を行う判定回路(6)と、を備えていることを特徴としている。
【0010】
このような構成により、力学量検出時と診断時とで印加電圧若しくは印加電流を変化させ、力学量検出時における信号処理回路の出力を保持する第1のサンプルホールド回路の出力と診断時における信号処理回路の出力とが所定の関係を満たすか否かを判定することで、力学量検出センサの異常検出を行うことができる。これにより、回路構成を冗長にすることなく、力学量センサの異常検出が行える。
【0011】
そして、第1のサンプルホールド回路によって信号処理回路の出力信号を保持しておくことで、診断時においても第1のサンプルホールド回路によって印加圧力に応じた圧力信号を出力することができる。
【0012】
具体的には、請求項2に示すように、第1の印加電圧若しくは第1の印加電流をセンサ部に印加したときにおけるサンプルホールド回路の出力信号をV1、第2の印加電圧若しくは第2の印加電流をセンサ部に印加したときにおける信号処理回路の出力信号をV2、第2の印加電圧若しくは第2の印加電流が第1の印加電圧若しくは第1の印加電流のa倍、センサ部の出力のオフセット電圧がVOとした場合、演算処理回路は、V2=(a×V1−(a−1)×VO)に基づいて演算処理を行なう。
【0013】
請求項3に記載の発明においては、信号処理回路は、力学量検出時に所定範囲の出力信号を発生するように構成され、判定回路は、演算処理結果に基づいて異常であることが検出されると、信号処理回路が出力した出力信号を、信号処理回路が力学量検出時に発生させる範囲とは異なる出力信号に変換させるようになっていることを特徴としている。
【0014】
このように、異常であることが検出された際には、力学量検出時に出力信号とされる範囲外の出力信号が出力されるようにすることで、センサ出力から異常検出を行うことができる。
【0015】
また、請求項4に示すように、オフセット電圧が、信号処理回路が力学量検出時に発生させる範囲外の電圧に設定されていれば、その範囲内において出力電圧V1、V2が同じにならないため、上記演算によって確実にセンサの異常検出を行える。
【0016】
請求項5に記載の発明においては、判定回路の出力を保持する第2のサンプルホールド回路(7)を備えていることを特徴としている。このように、判定回路の出力を第2のサンプルホールド回路で保持することにより、保持している期間中センサが異常であることを出力することができる。
【0017】
なお、請求項6に示すように、タイミング信号を発生させるタイミング発生回路(10)を備え、タイミング信号に基づいて、第1の印加電圧若しくは第1の印加電流と第2の印加電圧若しくは第2の印加電流との切替え、第1のサンプルホールド回路及び第2のサンプルホールド回路の動作は、タイミング発生回路(10)が発生させるタイミング信号に基づいて制御することができる。
【0018】
具体的には、請求項7に示すように、タイミング発生回路が発生させるタイミング信号により、第1のサンプルホールド回路による前信号処理回路の出力信号の保持、第1の印加電圧若しくは第1の印加電流と第2の印加電圧若しくは第2の印加電流との切替え、第2のサンプルホールド回路による判定回路の出力の保持の順で行われるようにする。
【0019】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1に、本発明の一実施形態を適用した力学量検出センサとしての圧力センサの回路構成を示す。以下、図1に基づいて、本実施形態における圧力センサの構成について説明する。
【0021】
図1に示す圧力センサは、例えば車両におけるブレーキ液圧測定等に用いられる。図1に示すように、圧力センサには、歪ゲージ(拡散抵抗)1a〜1dで構成したブリッジ回路からなるセンサ部1、定電流Iを発生させる定電流回路2、センサ部1の出力を信号処理する信号処理回路3、所定のタイミングの際に信号処理回路3の出力信号を保持するサンプルホールド回路(第1のサンプルホールド回路)4、及び所定のタイミングに自己診断指令信号を発生させるタイミング発生回路としての自己診断指令発生回路10が備えられている。
【0022】
センサ部1には、定電流回路2が発生させる定電流Iが印加されるようになっており、この印加電流Iの大きさに応じてセンサ部1の感度が変化する。
【0023】
定電流回路2が流す印加電流Iは、自己診断信号発生回路10からの自己診断指令信号に基づいて大きさが切替えられるようになっており、圧力検出を行う際(以下、圧力検出時という)には定電流I1とされ、圧力センサの異常を診断する際(以下、診断時という)には診断用の電流I2とされる。
【0024】
一方、印加圧力に応じて変動するブリッジ回路の各中点の電位差をセンサ部1の出力とし、この出力がアンプを含む信号処理回路3で増幅されたのち、サンプルホールド回路4を介してセンサ出力として外部へ出力される。
【0025】
信号処理回路3の出力電圧Vsigは、圧力センサの通常使用圧力範囲と対応させてあり、例えば電源として5V電源を用いる場合には、信号処理回路3から0.5〜4.5Vのアナログ信号が出力されるように設定してある。本実施形態では、図2に示すように、印加圧力Pと出力電圧Vsigの関係が、圧力検出時における定電流I1がセンサ部1に流された時には直線Aで示され、診断時における電流I2がセンサ部1に流された時には直線Bで示されるように設定してある。
【0026】
また、信号処理回路3の出力は、後述する異常が検出された時には、上記範囲外の電圧(例えば電源電圧の近傍、若しくはGND電圧の近傍)がダイアグ信号として出力されるようになっている。このダイアグ信号を意味するセンサ出力により、圧力センサからの出力信号が送られるシステム(図示せず)側において、圧力センサが異常であることが確認されるようになっている。
【0027】
サンプルホールド回路4は、圧力検出時には信号処理回路3の出力電圧をセンサ出力Voutとしてそのまま出力し、診断時、つまり自己診断信号発生回路10から自己診断信号が送られている期間中には、そのときの信号処理回路3の出力電圧を保持するようになっている。このように、診断時にサンプルホールド回路4によって、診断前の信号処理回路3の出力電圧を保持することにより、診断時に信号処理回路3が発生させる診断用の出力信号がセンサ外部に出力されることを防止することができる。
【0028】
また、圧力センサには、サンプルホールド回路4の出力信号と信号処理回路3の出力信号に基づいて演算処理を行う演算処理回路5、演算処理回路5の演算処理結果に基づいて圧力センサの異常を判定する判定回路としてのウィンドウコンパレータ6、及びウィンドウコンパレータ6の出力信号を保持するサンプルホールド回路(第2のサンプルホールド回路)7が備えられている。
【0029】
演算処理回路5では、サンプルホールド回路4の出力電圧Voutと信号処理回路3の出力電圧Vsigとに基づいて所定の演算を行う。以下、この演算について説明する。
【0030】
上述したように、診断時には定電流回路2が流す電流が定電流I1から診断用の電流I2に切替えられると共に、このときに出力されていた出力電圧Voutがサンプルホールド回路4にて保持される。これにより、センサ部1の感度が変化し、印加圧力Pと信号処理回路3の出力電圧Vsigとの関係が図2の直線Bで示される圧力−出力電圧特性になる。
【0031】
ここで、サンプルホールド回路4に保持されている出力電圧をV1とし、診断直前におけるセンサ部1への印加圧力をP、センサ部1の感度をS1、直線Aと直線Bとの交点の電圧であるオフセット電圧をVOとすると、出力電圧V1は次式のように表される。
【0032】
【数1】
V1=S1×P+VO
また、感度S1は定電流I1に比例するので、比例定数をKとすると、数1は以下のように置換される。
【0033】
【数2】
V1=K×I1×P+VO
一方、電流I2がI2=a×I1(ただし、aは任意の定数)の関係であるとし、診断時における信号処理回路3の出力電圧VsigをV2とすると、出力電電圧V2は次式のように表される。
【0034】
【数3】
V2=K×I2×P+VO
従って、数2、数3より、次式が導き出される。
【0035】
【数4】
V2−V1=K×(I2−I1)×P
この式を出力電圧V2の式に置き換えると、次式となる。
【0036】
【数5】
V2=K×(I2−I1)×P+V1
そして、電流I2について、I2=a×I1であると考えると、数5は以下のように変換できる。
【0037】
【数6】
V2=K×(a−1)×I1×P+V1
=(a−1)×S1×P+V1
=(a−1)×(V1−VO)十V1
=a×V1一(a−1)×VO
例えば、a=0.5の時は、V2=0.5×V1+0.5×VOとなる。この式から明らかなように、この式には圧力Pが関数として含まれていないので、全圧力範囲で常にこの式の関係が成り立つことになる。
【0038】
従って、定電流I1を印加した時の出力電圧V1と診断用の電流I2を印加した時の出力電圧V2が、上記数6から外れた時、センサ特性が異常となっていることになる。例えば、歪ゲージ1aが汚染などにより、その抵抗値が変動した場合等は、上記数6の関係が崩れることになる。このため、演算処理回路5によって数7に示されるΔVを求めている。
【0039】
【数7】
ΔV=V2−(a×V1−(a−1)×VO)
ウィンドウコンパレータ6では、演算処理回路5で求められたΔVと所定のスレッショルドレベルとを比較し、ΔVが所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、ΔVが所定範囲内にない場合には、ウィンドウコンパレータ6は圧力センサが異常であるとしてダイアグ指令信号を発生させる。本実施形態の場合には、Hiレベル信号を出力する。
【0040】
サンプルホールド回路7では、自己診断信号発生回路10からの診断指令信号を受けて、ウィンドウコンパレータ6の出力を次の診断指令信号が送られてくるまで保持する。サンプルホールド回路7に対して上記のように圧力センサが異常であるというダイアグ指令信号(Hiレベル信号)が入力されると、所定期間中トランジスタ8がオンされるようになっている。このようにトランジスタ8がオンになると、出力電圧VoutがGND電圧近傍となり、サンプルホールド回路4が圧力検出時に出力する範囲外の電圧となる。これにより、圧力センサからの出力信号が送られるシステム側において、圧力センサが異常であることが確認される。
【0041】
続いて、図3に、自己診断信号発生回路10がサンプルホールド回路4、定電流回路2、及びサンプルホールド回路7に発生させる各診断指令信号S1、S2、S3のタイミングチャートを示し、診断時における圧力センサの作動説明を行う。
【0042】
図3に示すように、診断時には診断指令信号S1、S2、S3の順に各部に送られる。まず、サンプルホールド回路4に診断指令信号S1が送られる。これにより、サンプルホールド回路4はそのとき発生していた出力電圧Voutを保持する。このときの出力電圧Voutが電圧V1に相当する。
【0043】
その後、定電流回路2に診断指令信号S2が送られ、定電流回路2は定電流I1を診断用の電流I2に変える。これにより、信号処理回路3の出力電圧Vsigが診断用の電圧V2に変わり、演算処理回路5で電圧V1と電圧V2に基づく演算処理が成される。
【0044】
そして、演算処理回路5での演算結果に基づいてウィンドウコンパレータ6で異常検出が成される。このとき、診断指令信号S3がサンプルホールド回路7に送られ、ウィンドウコンパレータ6の出力がサンプルホールド回路7にて保持される。
【0045】
このようにして、圧力センサが異常であることが検出された際には、出力電圧VoutがGND電位近傍となり、異常でない場合には、出力電圧Voutが診断前における印加圧力に応じた電圧となる。
【0046】
なお、自己診断信号発生回路10が発生させる診断指令信号S1〜S3のパルス幅は個々に決定すればよいが、診断指令信号S2のパルス幅に関しては、センサ部1の出力が変動しないくらい短時間に設定するのが好ましい。電圧V1と電圧V2が同一圧力の際における信号処理回路3の出力であることを想定し、これら電圧V1、V2を比較することで異常検出を行っているため、センサ部1に印加される圧力が変化しないくらい短時間にすることが必要とされるからである。
【0047】
以上説明したように、圧力検出時と診断時とで定電流回路2が流す電流値を変化させ、圧力検出時における信号処理回路3の出力電圧と診断時における信号処理回路3の出力電圧とが所定の関係を満たすか否かを判定することにより、圧力センサの異常検出を行うことができる。そして、このような1系統の回路構成によって圧力センサの異常検出を行えるため、回路が冗長にならない。
【0048】
また、サンプルホールド回路4によって、診断時にも診断前の圧力信号が保持されるようにすることで、圧力検出時に圧力センサの異常検出が行え、診断時にも印加圧力に応じた圧力信号を出力できると共に、診断用の出力電圧がセンサ外部に出力されることを防止することができる。
【0049】
なお、本実施形態では、圧力検出時及び診断時における圧力−電圧特性が図2に示す関係となるようにしているが、このような関係とするために、圧力センサの通常使用圧力範囲において出力電圧として使用される電圧範囲外の電圧にオフセット電圧を設定している。これは、上記電圧範囲内にオフセット電圧を設定すると、圧力センサの通常使用圧力範囲内において直線A、Bが重なることになるが、このような場合にはその交点の圧力の際に出力電圧V1と出力電圧V2が同じ(V1=V2=VO)になってしまい、異常検出が行えなくなるからである。
【0050】
また、自己診断信号発生回路10からの自己診断指令信号の発生タイミングは、圧力センサ自身にクロック機能を持たせることで一定期間毎に発生させるようにしても良いし、センサ外部からの要求信号に基いて発生させるようにしても良い。
【0051】
(他の実施形態)
上記実施形態では、サンプルホールド回路7に次の自己診断信号が送られるまで、サンプルホールド回路7で状態保持が成されるようにしているが、用途に応じて変更してもよい。例えば、圧力センサが異常になった時には、異常値を保持しつづけるようにしてもよいし、また、別途リセット信号がサンプルホールド回路7に送られるようにして、リセット信号が送られてきたときに状態をリセットするようにしても良い。
【0052】
また、上記実施形態では、センサ部1に定電流Iを印加する場合を説明したが、定電圧を印加する場合においても同様に本発明を適用できる。
【0053】
また、上記実施形態では、出力電圧Voutをダイアグ出力とすることによって、センサ異常を外部に出力する例、つまり圧力検出信号を送る出力端子からセンサ異常を出力する例について説明したが、出力端子とは別にセンサ異常を送るための端子を設けるようにしてもよい。
【0054】
また、本発明は圧力センサに関らず、他の力学量検出センサ、例えば加速度センサにも用いることができる。なお、この場合には、圧力Pが加速度Gに置き換わることになる。
【0055】
また、本発明は、ブリッジ式のセンサ部1をもつ力学量検出センサに限らず、電流あるいは電圧に応じてセンサ感度が変化するものであれば、他の方式のセンサ部を有する力学量検出センサに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における圧力センサの回路構成を示す図である。
【図2】定電流I1と診断用の電流I2それぞれの場合における圧力Pと出力電圧Vsigとの関係を示した図である。
【図3】各診断指令信号S1〜S3の発生タイミングを表すタイミングチャートを示した図である。
【符号の説明】
1…センサ部、2…定電流回路、3…信号処理回路、
4…サンプルホールド回路、5…演算処理回路、6…ウィンドウコンパレータ、7…サンプルホールド回路、8…トランジスタ、10…自己診断信号発生回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mechanical quantity detection sensor provided with a circuit (signal processing circuit) for amplifying the output of a sensor unit, and in particular, a sensor unit comprising a Wheatstone bridge circuit (hereinafter simply referred to as a bridge circuit) composed of a strain gauge. It is suitable for use in a pressure sensor provided.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic control of vehicles has progressed, and various pressure sensors have been used. These are used for brake fluid pressure measurement in a brake control system and intake pressure detection in an engine control system, and high reliability is required. If these sensors fail and a normal output signal cannot be output, brake control and engine control based on the sensor output cannot be performed, so it is necessary to detect sensor abnormality.
[0003]
As sensors capable of detecting such an abnormality, there are sensors disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-64085, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-247881, or Japanese Patent Publication No. 10-506718.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-64085, abnormality detection is performed only when the engine is started, and abnormality detection cannot be performed after the engine is started.
[0005]
In addition, the sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-247881 is configured to generate an output for diagnosis when performing abnormality detection, and a pressure corresponding to the pressure applied to the sensing unit during diagnosis. The signal cannot be output.
[0006]
Further, the sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 10-506718 includes a bridge circuit for diagnosis in addition to the bridge circuit for pressure measurement, and detects pressure and abnormality of the pressure sensor by these two systems. As a result, the sensing area is widened, the number of wire bonding locations for electrical connection with each system is increased, and the circuit configuration of the sensor becomes redundant.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to enable detection of an abnormality of a mechanical quantity detection sensor and to output a signal corresponding to the mechanical quantity even at the time of inspection.
[0008]
It is another object of the present invention to detect an abnormality of a mechanical quantity sensor without making the circuit configuration redundant.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the sensor unit (1) whose sensitivity changes in accordance with the applied voltage or the applied current, the output from the sensor unit, and the output from the sensor unit are processed. A signal processing circuit (3) that generates an output signal according to the first sample hold circuit (4) that holds the output signal of the signal processing circuit, and the sensor unit, the first applied voltage or the first An arithmetic processing circuit for arithmetically processing the output signal of the first sample and hold circuit when the applied current is applied and the output signal of the signal processing circuit when the second applied voltage or the second applied current is applied ( 5) and a determination circuit (6) that performs abnormality detection based on the calculation processing result of the calculation processing circuit.
[0010]
With such a configuration, the output of the first sample hold circuit that holds the output of the signal processing circuit at the time of dynamic quantity detection and the signal at the time of diagnosis by changing the applied voltage or applied current at the time of dynamic quantity detection and at the time of diagnosis. By determining whether or not the output of the processing circuit satisfies a predetermined relationship, it is possible to detect abnormality of the mechanical quantity detection sensor. Thereby, abnormality detection of the mechanical quantity sensor can be performed without making the circuit configuration redundant.
[0011]
Then, by holding the output signal of the signal processing circuit by the first sample and hold circuit, the pressure signal corresponding to the applied pressure can be output by the first sample and hold circuit even at the time of diagnosis.
[0012]
Specifically, as shown in claim 2, when the first applied voltage or the first applied current is applied to the sensor unit, the output signal of the sample hold circuit is V1, the second applied voltage, or the second applied voltage. When the applied current is applied to the sensor unit, the output signal of the signal processing circuit is V2, the second applied voltage or the second applied current is the first applied voltage or a times the first applied current, the output of the sensor unit When the offset voltage of VO is VO, the arithmetic processing circuit performs arithmetic processing based on V2 = (a * V1- (a-1) * VO).
[0013]
In the invention according to claim 3, the signal processing circuit is configured to generate an output signal in a predetermined range when the mechanical quantity is detected, and the determination circuit is detected to be abnormal based on the calculation processing result. The output signal output from the signal processing circuit is converted into an output signal that is different from the range generated by the signal processing circuit when the dynamic quantity is detected.
[0014]
As described above, when an abnormality is detected, an abnormality signal can be detected from the sensor output by outputting an output signal outside the range that is used as an output signal when the mechanical quantity is detected. .
[0015]
Further, as described in claim 4, if the offset voltage is set to a voltage outside the range that is generated by the signal processing circuit when detecting the dynamic quantity, the output voltages V1 and V2 are not the same within the range. By the above calculation, the sensor abnormality can be reliably detected.
[0016]
The invention according to claim 5 is characterized in that a second sample hold circuit (7) for holding the output of the determination circuit is provided. In this way, by holding the output of the determination circuit by the second sample and hold circuit, it can be output that the sensor is abnormal during the holding period.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, a timing generation circuit (10) for generating a timing signal is provided, and based on the timing signal, the first applied voltage or the first applied current and the second applied voltage or the second applied voltage are provided. The operation of the first sample hold circuit and the second sample hold circuit can be controlled based on the timing signal generated by the timing generation circuit (10).
[0018]
Specifically, according to a seventh aspect, the timing signal generated by the timing generation circuit holds the output signal of the previous signal processing circuit by the first sample hold circuit, the first applied voltage, or the first application. Switching between the current and the second applied voltage or the second applied current is performed in the order of holding the output of the determination circuit by the second sample and hold circuit.
[0019]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit configuration of a pressure sensor as a mechanical quantity detection sensor to which an embodiment of the present invention is applied. Hereinafter, based on FIG. 1, the structure of the pressure sensor in this embodiment is demonstrated.
[0021]
The pressure sensor shown in FIG. 1 is used, for example, for measuring brake fluid pressure in a vehicle. As shown in FIG. 1, the pressure sensor includes a sensor unit 1 including a bridge circuit composed of strain gauges (diffusion resistors) 1a to 1d, a constant current circuit 2 that generates a constant current I, and an output of the sensor unit 1 as a signal. A signal processing circuit 3 to be processed, a sample hold circuit (first sample hold circuit) 4 for holding an output signal of the signal processing circuit 3 at a predetermined timing, and a timing generation for generating a self-diagnosis command signal at a predetermined timing A self-diagnosis command generation circuit 10 as a circuit is provided.
[0022]
A constant current I generated by the constant current circuit 2 is applied to the sensor unit 1, and the sensitivity of the sensor unit 1 changes according to the magnitude of the applied current I.
[0023]
The applied current I flowing through the constant current circuit 2 can be switched in magnitude based on a self-diagnosis command signal from the self-diagnosis signal generation circuit 10, and when pressure is detected (hereinafter referred to as pressure detection). Is a constant current I1, and when diagnosing an abnormality in the pressure sensor (hereinafter referred to as a diagnosis), it is a current I2 for diagnosis.
[0024]
On the other hand, the potential difference at each midpoint of the bridge circuit that fluctuates according to the applied pressure is used as the output of the sensor unit 1, and this output is amplified by the signal processing circuit 3 including an amplifier, and then output through the sample hold circuit 4. Is output to the outside.
[0025]
The output voltage Vsig of the signal processing circuit 3 corresponds to the normal operating pressure range of the pressure sensor. For example, when a 5 V power source is used as the power source, an analog signal of 0.5 to 4.5 V is output from the signal processing circuit 3. It is set to output. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the relationship between the applied pressure P and the output voltage Vsig is indicated by a straight line A when the constant current I1 at the time of pressure detection is passed through the sensor unit 1, and the current I2 at the time of diagnosis. Is set to be indicated by a straight line B when it is passed through the sensor unit 1.
[0026]
The output of the signal processing circuit 3 outputs a voltage outside the above range (for example, near the power supply voltage or near the GND voltage) as a diagnostic signal when an abnormality to be described later is detected. The sensor output indicating the diagnosis signal confirms that the pressure sensor is abnormal on the system (not shown) side where the output signal from the pressure sensor is sent.
[0027]
The sample hold circuit 4 outputs the output voltage of the signal processing circuit 3 as it is as the sensor output Vout when pressure is detected, and during the diagnosis, that is, during the period when the self-diagnosis signal is sent from the self-diagnosis signal generation circuit 10 The output voltage of the signal processing circuit 3 at that time is held. Thus, by holding the output voltage of the signal processing circuit 3 before diagnosis by the sample hold circuit 4 at the time of diagnosis, a diagnostic output signal generated by the signal processing circuit 3 at the time of diagnosis is output to the outside of the sensor. Can be prevented.
[0028]
The pressure sensor includes an arithmetic processing circuit 5 that performs arithmetic processing based on the output signal of the sample hold circuit 4 and the output signal of the signal processing circuit 3, and abnormality of the pressure sensor based on the arithmetic processing result of the arithmetic processing circuit 5. A window comparator 6 as a determination circuit and a sample hold circuit (second sample hold circuit) 7 that holds an output signal of the window comparator 6 are provided.
[0029]
The arithmetic processing circuit 5 performs a predetermined calculation based on the output voltage Vout of the sample hold circuit 4 and the output voltage Vsig of the signal processing circuit 3. Hereinafter, this calculation will be described.
[0030]
As described above, the current flowing through the constant current circuit 2 at the time of diagnosis is switched from the constant current I1 to the diagnostic current I2, and the output voltage Vout output at this time is held in the sample hold circuit 4. As a result, the sensitivity of the sensor unit 1 is changed, and the relationship between the applied pressure P and the output voltage Vsig of the signal processing circuit 3 becomes a pressure-output voltage characteristic indicated by a straight line B in FIG.
[0031]
Here, the output voltage held in the sample hold circuit 4 is V1, the pressure applied to the sensor unit 1 immediately before diagnosis is P, the sensitivity of the sensor unit 1 is S1, and the voltage at the intersection of the straight line A and the straight line B is P1. If a certain offset voltage is VO, the output voltage V1 is expressed by the following equation.
[0032]
[Expression 1]
V1 = S1 × P + VO
Further, since the sensitivity S1 is proportional to the constant current I1, if the proportionality constant is K, Equation 1 is replaced as follows.
[0033]
[Expression 2]
V1 = K × I1 × P + VO
On the other hand, assuming that the current I2 has a relationship of I2 = a × I1 (where a is an arbitrary constant), and the output voltage Vsig of the signal processing circuit 3 at the time of diagnosis is V2, the output voltage V2 is given by It is expressed in
[0034]
[Equation 3]
V2 = K × I2 × P + VO
Therefore, the following equation is derived from Equations 2 and 3.
[0035]
[Expression 4]
V2−V1 = K × (I2−I1) × P
When this expression is replaced with the expression of the output voltage V2, the following expression is obtained.
[0036]
[Equation 5]
V2 = K × (I2−I1) × P + V1
When it is considered that I2 = a × I1 with respect to the current I2, Equation 5 can be converted as follows.
[0037]
[Formula 6]
V2 = K * (a-1) * I1 * P + V1
= (A-1) * S1 * P + V1
= (A-1) x (V1-VO) + V1
= A x V1 one (a-1) x VO
For example, when a = 0.5, V2 = 0.5 × V1 + 0.5 × VO. As is apparent from this equation, since the pressure P is not included as a function in this equation, the relationship of this equation always holds in the entire pressure range.
[0038]
Therefore, when the output voltage V1 when the constant current I1 is applied and the output voltage V2 when the diagnostic current I2 is applied deviate from the above equation 6, the sensor characteristics are abnormal. For example, when the resistance value of the strain gauge 1a fluctuates due to contamination or the like, the relationship of Equation 6 is broken. For this reason, ΔV shown in Equation 7 is obtained by the arithmetic processing circuit 5.
[0039]
[Expression 7]
ΔV = V2− (a × V1− (a−1) × VO)
The window comparator 6 compares ΔV obtained by the arithmetic processing circuit 5 with a predetermined threshold level, and determines whether ΔV is within a predetermined range. If ΔV is not within the predetermined range, the window comparator 6 generates a diagnosis command signal that the pressure sensor is abnormal. In the case of this embodiment, a Hi level signal is output.
[0040]
The sample hold circuit 7 receives the diagnosis command signal from the self-diagnosis signal generation circuit 10 and holds the output of the window comparator 6 until the next diagnosis command signal is sent. When a diagnosis command signal (Hi level signal) indicating that the pressure sensor is abnormal as described above is input to the sample hold circuit 7, the transistor 8 is turned on for a predetermined period. When the transistor 8 is turned on in this way, the output voltage Vout is in the vicinity of the GND voltage, and becomes a voltage outside the range that the sample hold circuit 4 outputs at the time of pressure detection. Thereby, it is confirmed that the pressure sensor is abnormal on the system side to which the output signal from the pressure sensor is sent.
[0041]
Next, FIG. 3 shows a timing chart of the diagnostic command signals S1, S2, and S3 that the self-diagnosis signal generation circuit 10 causes the sample hold circuit 4, the constant current circuit 2, and the sample hold circuit 7 to generate. The operation of the pressure sensor will be described.
[0042]
As shown in FIG. 3, at the time of diagnosis, diagnosis command signals S1, S2, and S3 are sent to each unit in this order. First, a diagnosis command signal S1 is sent to the sample hold circuit 4. Thereby, the sample hold circuit 4 holds the output voltage Vout generated at that time. The output voltage Vout at this time corresponds to the voltage V1.
[0043]
Thereafter, a diagnostic command signal S2 is sent to the constant current circuit 2, and the constant current circuit 2 changes the constant current I1 to a diagnostic current I2. As a result, the output voltage Vsig of the signal processing circuit 3 changes to the diagnostic voltage V2, and the arithmetic processing circuit 5 performs arithmetic processing based on the voltages V1 and V2.
[0044]
The window comparator 6 detects an abnormality based on the calculation result in the calculation processing circuit 5. At this time, the diagnosis command signal S3 is sent to the sample hold circuit 7, and the output of the window comparator 6 is held in the sample hold circuit 7.
[0045]
Thus, when it is detected that the pressure sensor is abnormal, the output voltage Vout is in the vicinity of the GND potential, and when it is not abnormal, the output voltage Vout is a voltage corresponding to the applied pressure before diagnosis. .
[0046]
Note that the pulse widths of the diagnostic command signals S1 to S3 generated by the self-diagnosis signal generation circuit 10 may be determined individually, but the pulse width of the diagnostic command signal S2 is short enough that the output of the sensor unit 1 does not fluctuate. It is preferable to set to. Assuming that the voltage V1 and the voltage V2 are outputs of the signal processing circuit 3 at the same pressure, an abnormality is detected by comparing these voltages V1 and V2, so that the pressure applied to the sensor unit 1 This is because it is necessary to make the time so short that it does not change.
[0047]
As described above, the value of the current flowing through the constant current circuit 2 is changed between pressure detection and diagnosis, and the output voltage of the signal processing circuit 3 at pressure detection and the output voltage of the signal processing circuit 3 at diagnosis are By determining whether or not the predetermined relationship is satisfied, the abnormality of the pressure sensor can be detected. Further, since the abnormality of the pressure sensor can be detected by such a one-system circuit configuration, the circuit does not become redundant.
[0048]
Further, the pressure signal before diagnosis is held by the sample hold circuit 4 even at the time of diagnosis, so that the abnormality of the pressure sensor can be detected at the time of pressure detection, and the pressure signal corresponding to the applied pressure can be output even at the time of diagnosis. At the same time, the output voltage for diagnosis can be prevented from being output to the outside of the sensor.
[0049]
In this embodiment, the pressure-voltage characteristics at the time of pressure detection and diagnosis are set to have the relationship shown in FIG. 2, but in order to obtain such a relationship, output is performed in the normal operating pressure range of the pressure sensor. The offset voltage is set to a voltage outside the voltage range used as the voltage. This is because when the offset voltage is set within the above voltage range, the straight lines A and B overlap within the normal use pressure range of the pressure sensor. In such a case, the output voltage V1 at the intersection pressure This is because the output voltage V2 becomes the same (V1 = V2 = VO) and abnormality detection cannot be performed.
[0050]
Further, the generation timing of the self-diagnosis command signal from the self-diagnosis signal generation circuit 10 may be generated at regular intervals by providing the pressure sensor itself with a clock function, or as a request signal from the outside of the sensor. It may be generated based on this.
[0051]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the sample and hold circuit 7 holds the state until the next self-diagnosis signal is sent to the sample and hold circuit 7. However, the state may be changed according to the application. For example, when the pressure sensor becomes abnormal, the abnormal value may be kept, or when a reset signal is sent to the sample and hold circuit 7 separately. The state may be reset.
[0052]
In the above embodiment, the case where the constant current I is applied to the sensor unit 1 has been described. However, the present invention can be similarly applied to the case where a constant voltage is applied.
[0053]
In the above embodiment, an example in which the sensor abnormality is output to the outside by using the output voltage Vout as a diagnostic output, that is, an example in which the sensor abnormality is output from the output terminal that sends the pressure detection signal has been described. Alternatively, a terminal for sending sensor abnormality may be provided.
[0054]
Moreover, the present invention can be used for other mechanical quantity detection sensors, for example, acceleration sensors, regardless of the pressure sensor. In this case, the pressure P is replaced with the acceleration G.
[0055]
The present invention is not limited to a mechanical quantity detection sensor having a bridge-type sensor unit 1, but may be a mechanical quantity detection sensor having another type of sensor unit as long as the sensor sensitivity changes according to current or voltage. It is also possible to apply to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a pressure P and an output voltage Vsig in each case of a constant current I1 and a diagnostic current I2.
FIG. 3 is a timing chart showing generation timings of diagnostic command signals S1 to S3.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor part, 2 ... Constant current circuit, 3 ... Signal processing circuit,
4 ... sample hold circuit, 5 ... arithmetic processing circuit, 6 ... window comparator, 7 ... sample hold circuit, 8 ... transistor, 10 ... self-diagnosis signal generation circuit.

Claims (7)

印加電圧若しくは印加電流に応じて感度が変化するセンサ部(1)と、
前記センサ部からの出力を処理し、該センサ部からの出力に応じた出力信号を発生させる信号処理回路(3)と、
前記信号処理回路の出力信号を保持する第1のサンプルホールド回路(4)と、
前記センサ部に対して、第1の印加電圧若しくは第1の印加電流を加えたときにおける前記サンプルホールド回路の出力信号と、第2の印加電圧若しくは第2の印加電流を加えたときにおける前記信号処理回路の出力信号とを演算処理する演算処理回路(5)と、
前記演算処理回路による演算処理結果に基づいて、異常検出を行う判定回路(6)と、を備えていることを特徴とする力学量検出センサ。
A sensor unit (1) whose sensitivity changes according to an applied voltage or an applied current;
A signal processing circuit (3) for processing an output from the sensor unit and generating an output signal corresponding to the output from the sensor unit;
A first sample and hold circuit (4) for holding an output signal of the signal processing circuit;
The output signal of the sample and hold circuit when the first applied voltage or the first applied current is applied to the sensor unit, and the signal when the second applied voltage or the second applied current is applied. An arithmetic processing circuit (5) for arithmetically processing the output signal of the processing circuit;
A mechanical quantity detection sensor comprising: a determination circuit (6) that performs abnormality detection based on a calculation processing result by the calculation processing circuit.
前記第1の印加電圧若しくは前記第1の印加電流を前記センサ部に印加したときにおける前記サンプルホールド回路の出力信号をV1、前記第2の印加電圧若しくは前記第2の印加電流を前記センサ部に印加したときにおける前記信号処理回路の出力信号をV2、前記第2の印加電圧若しくは前記第2の印加電流が前記第1の印加電圧若しくは前記第1の印加電流のa倍、前記センサ部の出力のオフセット電圧がVOとした場合、
前記演算処理回路は、V2=(a×V1−(a−1)×VO)に基づいて演算処理を行なうようになっていることを特徴とする請求項1に記載の力学量検出センサ。
When the first applied voltage or the first applied current is applied to the sensor unit, the output signal of the sample and hold circuit is V1, and the second applied voltage or the second applied current is applied to the sensor unit. The output signal of the signal processing circuit when applied is V2, the second applied voltage or the second applied current is a times the first applied voltage or the first applied current, and the output of the sensor unit. If the offset voltage is VO,
2. The mechanical quantity detection sensor according to claim 1, wherein the arithmetic processing circuit performs arithmetic processing based on V2 = (a * V1- (a-1) * VO).
前記信号処理回路は、力学量検出時に所定範囲の出力信号を発生させるように構成され、
前記判定回路は、前記演算処理結果に基づいて異常であることが検出されると、前記信号処理回路が出力した出力信号を、前記信号処理回路が前記力学量検出時に発生させる範囲とは異なる出力信号に変換させるようになっていることを特徴とする請求項2に記載の力学量検出センサ。
The signal processing circuit is configured to generate an output signal in a predetermined range when a mechanical quantity is detected,
When it is detected that the determination circuit is abnormal based on the calculation processing result, the output signal output from the signal processing circuit is different from the range in which the signal processing circuit generates the dynamic quantity at the time of detection. The mechanical quantity detection sensor according to claim 2, wherein the mechanical quantity detection sensor is converted into a signal.
前記オフセット電圧は、前記信号処理回路が前記力学量検出時に発生させる範囲外の電圧に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の力学量検出センサ。4. The mechanical quantity detection sensor according to claim 3, wherein the offset voltage is set to a voltage outside a range that is generated by the signal processing circuit when the mechanical quantity is detected. 前記判定回路の出力を保持する第2のサンプルホールド回路(7)を備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の力学量検出センサ。The mechanical quantity detection sensor according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second sample hold circuit (7) that holds an output of the determination circuit. タイミング信号を発生させるタイミング発生回路(10)を備え、
前記タイミング信号に基づいて、前記第1の印加電圧若しくは前記第1の印加電流と前記第2の印加電圧若しくは前記第2の印加電流との切替えが行われると共に、
前記タイミング信号に基づいて、前記第1のサンプルホールド回路及び前記第2のサンプルホールド回路が動作するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の力学量検出センサ。
A timing generation circuit (10) for generating a timing signal;
Based on the timing signal, switching between the first applied voltage or the first applied current and the second applied voltage or the second applied current is performed,
6. The mechanical quantity detection sensor according to claim 5, wherein the first sample hold circuit and the second sample hold circuit are configured to operate based on the timing signal.
前記タイミング発生回路が発生させる前記タイミング信号により、
前記第1のサンプルホールド回路による前信号処理回路の出力信号の保持、前記第1の印加電圧若しくは前記第1の印加電流と前記第2の印加電圧若しくは前記第2の印加電流との切替え、前記第2のサンプルホールド回路による前記判定回路の出力の保持の順で行われるようになっていることを特徴とする請求項6に記載の力学量検出センサ。
By the timing signal generated by the timing generation circuit,
Holding the output signal of the previous signal processing circuit by the first sample-and-hold circuit, switching between the first applied voltage or the first applied current and the second applied voltage or the second applied current, The mechanical quantity detection sensor according to claim 6, wherein the determination is performed in the order of holding the output of the determination circuit by a second sample hold circuit.
JP2000231649A 1999-09-24 2000-07-31 Mechanical quantity detection sensor Expired - Fee Related JP4345207B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000231649A JP4345207B2 (en) 2000-07-31 2000-07-31 Mechanical quantity detection sensor
US09/666,085 US6422088B1 (en) 1999-09-24 2000-09-21 Sensor failure or abnormality detecting system incorporated in a physical or dynamic quantity detecting apparatus
EP06005301A EP1666862B1 (en) 1999-09-24 2000-09-22 Sensor failure or abnormality detecting system incorporated in a physical or dynamic quantity detecting apparatus
EP00120774A EP1087219B1 (en) 1999-09-24 2000-09-22 Sensor failure or abnormality detecting system incorporated in a physical or dynamic quantity detecting apparatus
EP10185385A EP2275792B1 (en) 1999-09-24 2000-09-22 Sensor failure or abnormality detecting system
DE60028678T DE60028678T8 (en) 1999-09-24 2000-09-22 A system for determining faults or abnormalities of a sensor incorporated in a device for measuring a physical or dynamic quantity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000231649A JP4345207B2 (en) 2000-07-31 2000-07-31 Mechanical quantity detection sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002048667A JP2002048667A (en) 2002-02-15
JP4345207B2 true JP4345207B2 (en) 2009-10-14

Family

ID=18724454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000231649A Expired - Fee Related JP4345207B2 (en) 1999-09-24 2000-07-31 Mechanical quantity detection sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4345207B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060195064A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Fresenius Medical Care Holdings, Inc. Portable apparatus for peritoneal dialysis therapy
JP5282370B2 (en) * 2007-04-19 2013-09-04 株式会社デンソー Pressure sensor device
KR102035924B1 (en) * 2018-02-02 2019-11-08 최정태 Pressure sensor having bridge structure integrated with breakwon diagnosis circuit and breakdown diagnosis method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002048667A (en) 2002-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107257915B (en) Measuring bridge assembly and method with improved fault detection
US6518880B2 (en) Physical-quantity detection sensor
JP4008044B2 (en) Sensor bridge function monitoring method and function monitoring circuit device
US8164324B2 (en) Rotation sensor
CN110595524B (en) Sensor saturation fault detection
US5621326A (en) Fault diagnosis device for passenger protection apparatus
JP2001208625A (en) Method and device for detecting failure within range of state responding sensor
US6922152B2 (en) Passenger weight measuring apparatus
JP2002311045A (en) Acceleration sensor
US6912887B2 (en) Oxygen sensor abnormality detecting device having offset voltage circuit
JP4514432B2 (en) Wheatstone bridge adjustment circuit
JP4345207B2 (en) Mechanical quantity detection sensor
JP2538185Y2 (en) Diagnostic circuit for semiconductor acceleration sensor
WO2016111128A1 (en) Failure detection device
JP2007285925A (en) Sensor device and control system using it
JP4487416B2 (en) Physical quantity detection device
JP5589969B2 (en) Sensor device
JP4517490B2 (en) Sensor device
JPH0626968A (en) Failure detecting device for sensor
JP4352555B2 (en) Pressure sensor
JPH06213673A (en) Fault detector circuit device
EP1213563A2 (en) Method and apparatus for providing detection of excessive negative offset of a sensor
JP2007093592A (en) Temperature sensor control device
JP2002084151A (en) Physical quantity detector
JP2002176327A (en) Method and device for detecting excessive negative offset of sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060811

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090623

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090706

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130724

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees