JP5828298B2

JP5828298B2 - Acceleration detector

Info

Publication number: JP5828298B2
Application number: JP2012105670A
Authority: JP
Inventors: 直樹有坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: JP2013234858A

Description

本発明は、加速度センサの自己診断機能を備えた加速度検出装置に関するものである。 The present invention relates to an acceleration detection device having a self-diagnosis function of an acceleration sensor.

従来の加速度検出装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この加速度検出装置は、車両に搭載されたエアバッグ装置に用いられており、車体の前後方向の減速度を検出するためのＧｘセンサと、左右方向の減速度を検出するためのＧｙセンサを備えている。ＧｘセンサおよびＧｙセンサには、自己診断回路がそれぞれ設けられており、エンジンの始動時において、Ｇｘセンサ側の自己診断回路は、Ｇｘセンサの状態に応じて位相が正のアナログ信号を出力し、Ｇｙセンサ側の自己診断回路は、Ｇｙセンサの状態に応じて位相が負のアナログ信号を出力する。両センサの自己診断回路からそれぞれ出力されたアナログ信号は、Ｇｘセンサ側およびＧｙセンサ側のＡ／Ｄコンバータをそれぞれ介して信号処理器に入力される。 As a conventional acceleration detection device, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. This acceleration detection device is used in an airbag device mounted on a vehicle, and includes a Gx sensor for detecting a longitudinal deceleration of a vehicle body and a Gy sensor for detecting a lateral deceleration. ing. Each of the Gx sensor and the Gy sensor is provided with a self-diagnosis circuit, and when the engine is started, the self-diagnosis circuit on the Gx sensor side outputs an analog signal having a positive phase according to the state of the Gx sensor, The self-diagnosis circuit on the Gy sensor side outputs an analog signal having a negative phase according to the state of the Gy sensor. The analog signals respectively output from the self-diagnosis circuits of both sensors are input to the signal processor via the A / D converters on the Gx sensor side and the Gy sensor side, respectively.

信号処理器は、両Ａ／Ｄコンバータから出力された出力値の一方と、あらかじめ定められた所定値とを比較する。双方の自己診断回路と双方のＡ／Ｄコンバータとの間の導線に短絡が発生した場合、位相の正負が逆のアナログ信号同士が干渉して相殺される結果、Ａ／Ｄコンバータからの出力値もより小さくなるので、信号処理器は、出力値が所定値よりも小さいときには、導線に短絡が発生したものと判定する。 The signal processor compares one of the output values output from both A / D converters with a predetermined value. When a short circuit occurs between the conductors between both self-diagnostic circuits and both A / D converters, the analog signals whose phases are opposite to each other interfere and cancel each other, resulting in an output value from the A / D converter. Therefore, when the output value is smaller than the predetermined value, the signal processor determines that a short circuit has occurred in the conducting wire.

また、信号処理器は、両Ａ／Ｄコンバータからそれぞれ出力された出力値と、あらかじめ定められた所定値とを比較し、出力値が所定値以上のときには、両出力値の差が所定の範囲内にあるか否かを判別する。この差が所定の範囲内にあるときには、両センサはいずれも正常であると判定され、所定の範囲内にないときには、両出力値の差と、両Ａ／Ｄコンバータからのそれぞれの出力値との比較から、異常のあるセンサを検出する。 The signal processor compares the output value output from each of the A / D converters with a predetermined value, and when the output value is equal to or greater than the predetermined value, the difference between the two output values is within a predetermined range. It is determined whether or not it is inside. When this difference is within a predetermined range, it is determined that both sensors are normal. When the difference is not within the predetermined range, the difference between both output values and the respective output values from both A / D converters are determined. From this comparison, an abnormal sensor is detected.

特開２００５−２１２５６０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-212560

しかし、上述した特許文献に係る加速度検出装置では、加速度の検出およびセンサの診断を同時に行うことができず、導線の短絡や各センサの異常などの不具合の診断を、エンジンの始動時に実行するものであり、それ以降、次回のエンジン始動時まで、各センサなどに不具合が発生してもそれを検出することができない。また、上述した加速度検出装置では、不具合の検出に２つのセンサからの出力が必要であり、センサの状態を個別に診断することができない。 However, in the acceleration detection device according to the above-described patent document, acceleration detection and sensor diagnosis cannot be performed at the same time, and diagnosis of defects such as a short circuit of a lead wire and abnormality of each sensor is performed at the time of engine start. After that, even if a malfunction occurs in each sensor or the like until the next engine start, it cannot be detected. Moreover, in the acceleration detection apparatus mentioned above, the output from two sensors is required for the detection of a malfunction, and the state of a sensor cannot be diagnosed separately.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、エンジンの稼働中において、加速度の検出および加速度センサの自己診断を常時、実行することができる加速度検出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an acceleration detection device that can always execute acceleration detection and acceleration sensor self-diagnosis while the engine is running. It is an object.

上記の目的を達成するために、本発明に係る加速度検出装置は、第１および第２の固定電極と、当該第１および第２の固定電極の間に配置され、加速度が印加されることにより前記第１および第２の固定電極に対して相対的に変位する可動電極と、によって構成されたコンデンサを有する加速度センサと、前記可動電極の変位に伴う前記コンデンサの静電容量の変化に応じて、電圧信号を出力する電荷電圧変換回路と、前記第１および第２の固定電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、互いに異なる複数の電圧を出力する電源部と、前記駆動電圧印加手段によって前記第１および第２の固定電極の間に前記駆動電圧が印加されているときに、前記可動電極に、前記電源部から出力された前記複数の電圧を周期的に切り換えて印加することにより、前記第１および第２の固定電極の間で前記可動電極を周期的に変位させる可動電極変位手段と、前記電荷電圧変換回路から出力された電圧信号を、互いに異なる第１および第２のタイミングでサンプリングするサンプリング手段と、当該サンプリング手段により前記第１および第２のタイミングでサンプリングした前記電圧信号に基づいて、前記第１および第２のタイミングにおける前記可動電極の変位量をそれぞれ検出する変位量検出手段と、当該検出した前記第１および第２のタイミングにおける変位量の少なくとも一方に応じて、前記可動電極に印加された加速度を検出する加速度検出手段と、前記変位量検出手段によって検出した前記第１および第２のタイミングにおける変位量に応じて、前記加速度センサの自己診断を実行するセンサ診断手段と、を備え、前記電源部は、前記可動電極を前記第１の電極側に変位させるための第１の電圧と、前記可動電極を前記第２電極側に変位させるための第２の電圧と、を出力し、前記第１および第２のタイミングの少なくとも一方は、前記可動電極変位手段によって前記可動電極に印加される電圧が、前記第１および第２の電圧の一方から他方に切り換えられたことにより、前記可動電極の変位の方向が、前記第１および第２の電極の一方から他方に向かって変化したタイミングの近傍であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an acceleration detection device according to the present invention is arranged between first and second fixed electrodes and the first and second fixed electrodes, and acceleration is applied thereto. An acceleration sensor having a capacitor composed of a movable electrode that is displaced relative to the first and second fixed electrodes, and a change in capacitance of the capacitor that accompanies displacement of the movable electrode A charge voltage conversion circuit that outputs a voltage signal; drive voltage application means that applies a drive voltage between the first and second fixed electrodes; a power supply unit that outputs a plurality of different voltages; and the drive voltage When the driving voltage is applied between the first and second fixed electrodes by the applying means, the plurality of voltages output from the power supply unit are periodically switched and applied to the movable electrode. Thus, the movable electrode displacing means for periodically displacing the movable electrode between the first and second fixed electrodes and the voltage signal output from the charge-voltage conversion circuit are different from each other. Sampling means for sampling at a timing of 2 and detecting the displacement amount of the movable electrode at the first and second timings based on the voltage signal sampled at the first and second timings by the sampling means, respectively. A displacement amount detecting means for detecting, an acceleration detecting means for detecting an acceleration applied to the movable electrode in accordance with at least one of the detected displacement amounts at the first and second timings, and the displacement amount detecting means. According to the detected displacement amount at the first and second timings, the acceleration sensor self Comprising a sensor diagnostic unit for performing a cross-sectional, wherein the power supply unit includes a first voltage for displacing the movable electrode on the first electrode side, for displacing the movable electrode to the second electrode side A voltage applied to the movable electrode by the movable electrode displacing means is at least one of the first and second timings of the first and second voltages. by switched from one to the other, the direction of displacement of the movable electrode, characterized in vicinity der Rukoto of one timing is changed toward the other from the first and second electrodes.

この加速度検出装置装置によれば、第１および第２の固定電極と、これらの間に配置された可動電極とを有するコンデンサに、加速度が印加されると、可動電極が固定電極に対して相対的に変位し、それにより第１および第２の固定電極と可動電極の間の間隔が変動するのに伴い、コンデンサの静電容量が変動する。この静電容量の変化に応じて、電圧信号が電荷電圧変換回路から出力される。 According to this acceleration detection device, when acceleration is applied to a capacitor having the first and second fixed electrodes and the movable electrode disposed between them, the movable electrode is relative to the fixed electrode. The capacitance of the capacitor changes as the distance between the first and second fixed electrodes and the movable electrode changes. A voltage signal is output from the charge-voltage conversion circuit in accordance with the change in capacitance.

また、駆動電圧印加手段によって第１および第２の固定電極の間に駆動電圧が印加された状態で、電源部から出力される互いに異なる複数の電圧を、可動電極変位手段によって可動電極に周期的に切り換えて印加することにより、第１および第２の固定電極と可動電極との間の静電引力が周期的に変動し、その結果、可動電極が、第１および第２の固定電極の間で周期的に変位する。これにより、第１および第２の固定電極と可動電極の間の間隔が強制的に変動させられ、それによるコンデンサの静電容量の周期的な変動が、電圧信号に反映される。 Further, in a state where the driving voltage is applied between the first and second fixed electrodes by the driving voltage applying unit, a plurality of different voltages output from the power supply unit are periodically applied to the movable electrode by the movable electrode displacing unit. The electrostatic attractive force between the first and second fixed electrodes and the movable electrode is periodically fluctuated by applying to the first and second fixed electrodes. As a result, the movable electrode is moved between the first and second fixed electrodes. It is displaced periodically. As a result, the interval between the first and second fixed electrodes and the movable electrode is forcibly varied, and the periodic variation of the capacitance of the capacitor is reflected in the voltage signal.

この電圧信号は、サンプリング手段によって、互いに異なる第１および第２のタイミングでサンプリングされ、第１および第２のタイミングにおける可動部の変位量が、変位量検出手段によって検出される。そして、可動電極に印加された加速度が、加速度検出手段によって、第１および第２のタイミングにおける変位量の少なくとも一方に応じて、検出される。また、第１および第２のタイミングの双方における可動電極の変位量に応じて、加速度センサの自己診断が、センサ診断手段によって実行される。 This voltage signal is sampled by the sampling means at first and second timings different from each other, and the displacement amount of the movable part at the first and second timings is detected by the displacement amount detection means. Then, the acceleration applied to the movable electrode is detected by the acceleration detection means according to at least one of the displacement amounts at the first and second timings. In addition, the self-diagnosis of the acceleration sensor is executed by the sensor diagnosis unit in accordance with the displacement amount of the movable electrode at both the first timing and the second timing.

以上の構成によれば、可動電極変位手段によって可動電極が周期的に変位し、このような状態のもとで、第１および第２のタイミングにおける変位量がそれぞれ検出される。加速度センサが正常に稼働していれば、加速度が印加されていないときには、第１および第２のタイミングにおける変位量のいずれにも変化が生じず、加速度が印加されたときには、第１および第２のタイミングにおける変位量の双方に同じ変位が生じる。したがって、第１および第２のタイミングにおける変位量の少なくとも一方に基づいて、可動電極に印加された加速度を検出することができる。 According to the above configuration, the movable electrode is periodically displaced by the movable electrode displacement means, and the displacement amounts at the first and second timings are detected under such a state. If the acceleration sensor is operating normally, there is no change in the amount of displacement at the first and second timings when no acceleration is applied, and the first and second when the acceleration is applied. The same displacement occurs in both of the displacement amounts at the timing. Therefore, the acceleration applied to the movable electrode can be detected based on at least one of the displacement amounts at the first and second timings.

また、加速度センサが正常に稼働しているときには、第１および第２のタイミングにおける変位量の関係に変化が生じることはないのに対し、例えば、可動電極の固着やコンデンサの電極への微細な異物の噛込みなどの不具合が加速度センサに発生した場合、加速度が印加されても、コンデンサの静電容量の変化に加速度の影響が正しく反映されない。そのような場合、第１および第２のタイミングで検出した変位量の間の関係が、加速度センサの正常稼働時とは異なるものになる。したがって、この加速度検出装置では、第１および第２のタイミングにおける変位量の双方に応じて、上述した加速度の検出とともに加速度センサの自己診断を常時、実行することができる。 In addition, when the acceleration sensor is operating normally, there is no change in the relationship between the displacement amounts at the first and second timings. For example, the movable electrode is fixed or the capacitor is finely attached to the electrode. When a defect such as a foreign object biting occurs in the acceleration sensor, even if the acceleration is applied, the influence of the acceleration is not correctly reflected in the change in the capacitance of the capacitor. In such a case, the relationship between the displacement amounts detected at the first and second timings is different from that during normal operation of the acceleration sensor. Therefore, in this acceleration detection device, the self-diagnosis of the acceleration sensor can be executed at the same time as the above-described acceleration detection according to both the displacement amounts at the first and second timings.

本発明による加速度検出装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the acceleration detection apparatus by this invention. 図１の加速度検出装置を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the acceleration detection apparatus of FIG. 図１の加速度検出装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of operation | movement of the acceleration detection apparatus of FIG. 図１の加速度検出装置に加速度が印加されたときの動作の一例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart illustrating an example of an operation when an acceleration is applied to the acceleration detection device of FIG. 1. 図１の加速度検出装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the modification of the acceleration detection apparatus of FIG.

以下、本発明の実施形態に係る加速度検出装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態による加速度検出装置１は、車両に搭載されたエアバッグ装置（いずれも図示せず）の一部として設けられている。エアバッグ装置は、複数の加速度検出装置１（１つのみ図示）と、複数の加速度検出装置１で検出した加速度に基づいて、エアバッグを膨張させるための制御装置（いずれも図示せず）を備えている。複数の加速度検出装置１は、車両の各所に分散して配置されていて、静電容量式の加速度センサ１０および検出回路２０をそれぞれ備えている。 Hereinafter, an acceleration detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The acceleration detection device 1 according to the present embodiment is provided as a part of an airbag device (none of which is shown) mounted on a vehicle. The airbag device includes a plurality of acceleration detection devices 1 (only one is shown) and a control device (not shown) for inflating the airbag based on the acceleration detected by the plurality of acceleration detection devices 1. I have. The plurality of acceleration detection devices 1 are distributed in various places of the vehicle, and each include a capacitance type acceleration sensor 10 and a detection circuit 20.

加速度センサ１０は、半導体製造技術を利用したマイクロマシニング技術によって形成されており、図１に示すように、基板１１と、加速度を検知して変位する可動部１２を有している。可動部１２は、板状に形成されており、長方形状の可動部本体１２ａと、その短辺方向に四隅からそれぞれ延びる梁部１２ｂと、各梁部１２ｂの先端に形成されたアンカ部１２ｃを有している。可動部１２は、アンカ部１２ｃによって基板１１に結合されている。計４つのアンカ１２ｃのうちの１つには、検出回路２０が接続されている。 The acceleration sensor 10 is formed by a micromachining technique using a semiconductor manufacturing technique, and includes a substrate 11 and a movable part 12 that detects and displaces an acceleration as shown in FIG. The movable portion 12 is formed in a plate shape, and includes a rectangular movable portion main body 12a, a beam portion 12b extending from each of the four corners in the short side direction, and an anchor portion 12c formed at the tip of each beam portion 12b. Have. The movable part 12 is coupled to the substrate 11 by an anchor part 12c. The detection circuit 20 is connected to one of the four anchors 12c in total.

また、可動部本体１２ａの長辺方向（図１に示すＤ１−Ｄ２方向）における梁部１２ｂ、１２ｂの間の領域には、例えば４つの可動電極１２ｄが、ほぼ等間隔で配置されている。各可動電極１２ｄは、可動部本体１２ａから、梁部１２ｂと平行に延びている。可動部１２は一体に形成された導体であり、したがって各可動電極１２ｄの電位は同一になっている。 Further, for example, four movable electrodes 12d are arranged at substantially equal intervals in the region between the beam portions 12b and 12b in the long side direction (D1-D2 direction shown in FIG. 1) of the movable portion main body 12a. Each movable electrode 12d extends in parallel with the beam portion 12b from the movable portion main body 12a. The movable portion 12 is an integrally formed conductor, and therefore the potential of each movable electrode 12d is the same.

また、Ｄ１−Ｄ２方向における各可動電極１２ｄの両側には、一対の第１の固定電極１１ａおよび第２の固定電極１１ｂが配置されており、各固定電極１１ａ、１１ｂは基板１１に固定されている。各固定電極１１ａ、１１ｂは、可動電極１２ｄと平行に延びており、所定の間隔を隔てて可動電極１２ｄに対向するように配置されている。また、各可動電極１２ｄの一方の側に設けられた計８つの第１の固定電極１１ａ同士、および他方の側に設けられた計８つの第２の固定電極１１ｂ同士が、それぞれ共通結線されており、検出回路２０に接続されている。また、第１の固定電極１１ａおよび第２の固定電極１１ｂは、基板１１上において互いに絶縁されている。したがって、第１の固定電極１１ａ同士と、第２の固定電極１１ａ同士の電位は、それぞれ同一になっている。 A pair of first fixed electrode 11a and second fixed electrode 11b are arranged on both sides of each movable electrode 12d in the D1-D2 direction, and each fixed electrode 11a, 11b is fixed to the substrate 11. Yes. Each of the fixed electrodes 11a and 11b extends in parallel with the movable electrode 12d, and is arranged to face the movable electrode 12d with a predetermined interval. In addition, a total of eight first fixed electrodes 11a provided on one side of each movable electrode 12d and a total of eight second fixed electrodes 11b provided on the other side are respectively connected in common. And connected to the detection circuit 20. Further, the first fixed electrode 11 a and the second fixed electrode 11 b are insulated from each other on the substrate 11. Accordingly, the potentials of the first fixed electrodes 11a and the second fixed electrodes 11a are the same.

以上のように設けた可動電極１２ｄおよび第１および第２の固定電極１１ａ、１１ｂによって、計８つの検出用コンデンサＣｄが構成されている。各検出用コンデンサＣｄは、直列に接続された一対の第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２を有している。具体的には、可動電極１２ｄおよび第１の固定電極１１ａによって第１コンデンサＣ１が構成され、可動電極１２ｄおよび第２の固定電極１１ｂによって第２コンデンサＣ２が構成されている。また、加速度が印加されていない状態では、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２間の静電容量の差が０になるように、可動電極１２ｄ、第１および第２固定電極１１ａ、１１ｂの大きさおよび形状などが設定されている。 The movable electrode 12d and the first and second fixed electrodes 11a and 11b provided as described above constitute a total of eight detection capacitors Cd. Each detection capacitor Cd has a pair of first and second capacitors C1 and C2 connected in series. Specifically, the movable capacitor 12d and the first fixed electrode 11a constitute a first capacitor C1, and the movable electrode 12d and the second fixed electrode 11b constitute a second capacitor C2. Further, when no acceleration is applied, the magnitudes of the movable electrode 12d and the first and second fixed electrodes 11a and 11b are set so that the difference in capacitance between the first and second capacitors C1 and C2 becomes zero. The height and shape are set.

例えばエアバッグ装置を搭載した走行中の車両が急減速したときに、加速度センサ１２がＤ１−Ｄ２方向の加速度を受けると、可動部１２は、慣性力によって、各梁部１２ｂを撓ませながら基板１１に対してＤ１−Ｄ２方向に相対的に変位する。これにより、各可動電極１２ｄと第１および第２固定電極１１ａ、１１ｂとの間の間隔が増減する結果、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２の一方の静電容量が増大し、他方の静電容量が減少する。このときの第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２間の静電容量の差は、加速度の大きさに応じて変化し、この静電容量の差に相当する信号が、アンカ部１２ｃを介して検出回路２０に出力される。 For example, when a traveling vehicle equipped with an airbag device is suddenly decelerated and the acceleration sensor 12 receives acceleration in the D1-D2 direction, the movable portion 12 causes the substrate to bend while bending each beam portion 12b by inertial force. 11 is relatively displaced in the D1-D2 direction. As a result, the distance between each movable electrode 12d and the first and second fixed electrodes 11a and 11b increases and decreases, and as a result, the capacitance of one of the first and second capacitors C1 and C2 increases, Electric capacity decreases. The difference in capacitance between the first and second capacitors C1 and C2 at this time changes according to the magnitude of acceleration, and a signal corresponding to the difference in capacitance is detected via the anchor portion 12c. It is output to the circuit 20.

図２に示すように、検出回路２０は、電荷電圧変換回路２１、制御回路２２、電圧切換え回路２３および電源部２４を有している。電荷電圧変換回路２１は、電荷検出用の負帰還コンデンサ２１ｂを備えた演算増幅器２１ａを有しており、加速度センサ１０の可動電極１２ｄがアンカ部１２ｃを介して演算増幅器２１ａの反転入力端子に接続されている。電荷電圧変換回路２１には、上述した第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２間の静電容量の差に応じた信号が入力され、電荷電圧変換回路２１は、この信号を電圧信号に変換して出力する。また、電荷電圧変換回路２１は、負帰還コンデンサ２１ｂに並列に接続され、負帰還コンデンサ２１ｂに蓄積された電荷を放電させるための放電スイッチ２１ｃを有している。 As shown in FIG. 2, the detection circuit 20 includes a charge / voltage conversion circuit 21, a control circuit 22, a voltage switching circuit 23, and a power supply unit 24. The charge-voltage conversion circuit 21 has an operational amplifier 21a having a negative feedback capacitor 21b for charge detection, and the movable electrode 12d of the acceleration sensor 10 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 21a via the anchor portion 12c. Has been. A signal corresponding to the difference in capacitance between the first and second capacitors C1 and C2 is input to the charge-voltage conversion circuit 21, and the charge-voltage conversion circuit 21 converts this signal into a voltage signal. Output. In addition, the charge-voltage conversion circuit 21 includes a discharge switch 21c that is connected in parallel to the negative feedback capacitor 21b and discharges the charge accumulated in the negative feedback capacitor 21b.

制御回路２２は、本実施形態において、駆動電圧印加手段、可動電極変位手段、サンプリング手段、変位量検出手段、加速度検出手段およびセンサ診断手段を構成するものであり、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）（図示せず）を備えており、マイコンは、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを有している（いずれも図示せず）。ＣＰＵには、各種の信号が、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、入力され、ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、各種の制御処理を実行する。 In this embodiment, the control circuit 22 constitutes drive voltage application means, movable electrode displacement means, sampling means, displacement amount detection means, acceleration detection means, and sensor diagnosis means, and is a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”). ) (Not shown), and the microcomputer has an I / O interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown). Various signals are input to the CPU after A / D conversion and shaping are performed by the I / O interface, and the CPU receives various signals according to the control programs stored in the ROM in accordance with these input signals. Execute control processing.

また、制御回路２２には、共通結線された第１の固定電極１１ａ、および第２の固定電極１１ｂがそれぞれ接続されており、電圧レベルが互いに反転した第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２が、制御回路２２から、第１および第２の固定電極１１ａ、１１ｂにそれぞれ入力される。第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２の電圧レベルは、所定の駆動電圧Ｖａ（例えば５Ｖ）と０（Ｖ）の間で変動する。また、制御回路２２は、上述した放電スイッチ２１ｃに接続されており、負帰還コンデンサ２１ｂに充電された電荷を必要に応じて放電させるために、放電スイッチ２１ｃをオン／オフする駆動信号を出力する。 The control circuit 22 is connected to the first fixed electrode 11a and the second fixed electrode 11b that are connected in common, and the first and second carrier signals FE1 and FE2 whose voltage levels are inverted from each other. Is input from the control circuit 22 to the first and second fixed electrodes 11a and 11b, respectively. The voltage levels of the first and second carrier signals FE1 and FE2 vary between a predetermined drive voltage Va (for example, 5 V) and 0 (V). The control circuit 22 is connected to the above-described discharge switch 21c and outputs a drive signal for turning on / off the discharge switch 21c in order to discharge the charge charged in the negative feedback capacitor 21b as necessary. .

また、電荷電圧変換回路２１から出力された電圧信号は、制御回路２２に入力される。制御回路２２は、後述するように、互いに異なるタイミングで、且つ双方とも同じ所定の周期で、電圧信号をサンプリングし、サンプリングした電圧信号に基づいて、加速度センサ１０に印加された加速度の検出、および加速度センサ１０の自己診断を行う。 The voltage signal output from the charge / voltage conversion circuit 21 is input to the control circuit 22. As will be described later, the control circuit 22 samples the voltage signal at different timings and both at the same predetermined cycle, detects the acceleration applied to the acceleration sensor 10 based on the sampled voltage signal, and Self-diagnosis of the acceleration sensor 10 is performed.

また、各加速度検出装置１で検出された加速度は、これを表す加速度信号として通信バス２を介して制御装置に送信され、制御装置は、複数の加速度検出装置１から受信した複数の加速度信号に応じて、車両の衝突の有無を判定し、判定結果に応じてエアバッグを作動させる。 Further, the acceleration detected by each acceleration detection device 1 is transmitted to the control device via the communication bus 2 as an acceleration signal representing this, and the control device converts the plurality of acceleration signals received from the plurality of acceleration detection devices 1. Accordingly, the presence or absence of a vehicle collision is determined, and the airbag is activated according to the determination result.

電圧切換え回路２３は、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を有しており、これらは、制御回路２２からの駆動信号によってそれぞれオン／オフされる。また、電源部２４は、第１〜第３の電圧Ｖ１〜Ｖ３をそれぞれ出力する第１〜第３の電源２４ａ〜２４ｃを有している。第１スイッチＳＷ１がオンされる一方、第２および第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３がオフされたときには、第１の電圧Ｖ１（例えば３．４Ｖ）が、第１の電源２４ａから演算増幅器２１ａの非反転入力端子に入力される。また、第２スイッチＳＷ２がオンされる一方、第１および第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３がオフされたときには、第２の電圧Ｖ２（例えば１．６Ｖ）が第２の電源２４ｂから非反転入力端子に入力される。また、第３スイッチＳＷ３がオンされる一方、第１および第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフされたときには、第３の電圧Ｖ３（例えば２．５Ｖ）が第３の電源２４ｃから非反転入力端子に入力される。この第３の電圧Ｖ３の大きさは、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２により第１および第２の固定電極１１ａ、１１ｂに入力される駆動電圧Ｖａの１／２に設定されている。また、第１の電圧Ｖ１は、駆動電圧Ｖａよりも低く且つ第３の電圧Ｖ３よりも高い電圧に設定され、第２の電圧Ｖ２は、第３の電圧Ｖ３よりも低い電圧に設定されている。 The voltage switching circuit 23 has first to third switches SW1 to SW3, which are turned on / off by a drive signal from the control circuit 22, respectively. The power supply unit 24 includes first to third power supplies 24a to 24c that output the first to third voltages V1 to V3, respectively. When the first switch SW1 is turned on and the second and third switches SW2 and SW3 are turned off, the first voltage V1 (for example, 3.4 V) is not inverted from the first power supply 24a to the operational amplifier 21a. Input to the input terminal. When the second switch SW2 is turned on while the first and third switches SW1 and SW3 are turned off, the second voltage V2 (for example, 1.6 V) is applied from the second power supply 24b to the non-inverting input terminal. Entered. In addition, when the third switch SW3 is turned on and the first and second switches SW1 and SW2 are turned off, the third voltage V3 (for example, 2.5 V) is supplied from the third power supply 24c to the non-inverting input terminal. Entered. The magnitude of the third voltage V3 is set to ½ of the drive voltage Va input to the first and second fixed electrodes 11a and 11b by the first and second carrier signals FE1 and FE2. . The first voltage V1 is set to a voltage lower than the drive voltage Va and higher than the third voltage V3, and the second voltage V2 is set to a voltage lower than the third voltage V3. .

放電スイッチ２１ｃがオフされているときに、演算増幅器２１ａに入力された第１〜第３の電圧Ｖ１〜Ｖ３のいずれかは、演算増幅器２１ａの仮想短絡により、可動部１２のアンカ部１２ｃを介して可動電極に１２ｄに入力される。また、第１の搬送波信号ＦＥ１が立ち上がる一方、第２の駆動電圧ＦＥ２が立ち下がると、第１コンデンサＣ１が充電され、第２コンデンサＣ２は放電される。一方、第１の搬送波信号ＦＥ１が立ち下がる一方、第２の駆動電圧ＦＥ２が立ち上がると、第１コンデンサＣ１は放電され、第２コンデンサＣ２は充電される。 When the discharge switch 21c is turned off, any one of the first to third voltages V1 to V3 input to the operational amplifier 21a passes through the anchor portion 12c of the movable portion 12 due to a virtual short circuit of the operational amplifier 21a. Then, 12d is input to the movable electrode. When the first carrier signal FE1 rises and the second drive voltage FE2 falls, the first capacitor C1 is charged and the second capacitor C2 is discharged. On the other hand, when the first carrier signal FE1 falls while the second drive voltage FE2 rises, the first capacitor C1 is discharged and the second capacitor C2 is charged.

第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２が充放電されるときに、加速度を印加されることにより可動電極１２ｄが変位していると、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量がそれぞれ加速度の大きさに応じて変化する。そして、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２における充放電量に応じた電荷が負帰還コンデンサ２１ｂに充電され、負帰還コンデンサ２１ｂに充電された電荷に応じて、可動部１２の変位量を表す電圧信号が、演算増幅器２１ａから出力される。なお、電荷電圧変換回路２１において、負帰還コンデンサ２１ｂに充電された電荷をキャンセルするために、放電スイッチ２１ｃが、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２に合わせてオン／オフされ、オフのときに、電荷電圧変換回路２１から電圧信号が出力される。 When the movable electrode 12d is displaced by applying an acceleration when the first and second capacitors C1 and C2 are charged and discharged, the capacitances of the first and second capacitors C1 and C2 are accelerated. It changes according to the size of. Then, the electric charge according to the charge / discharge amount in the first and second capacitors C1, C2 is charged in the negative feedback capacitor 21b, and the voltage representing the displacement amount of the movable part 12 according to the electric charge charged in the negative feedback capacitor 21b. A signal is output from the operational amplifier 21a. In the charge-voltage conversion circuit 21, in order to cancel the charge charged in the negative feedback capacitor 21b, the discharge switch 21c is turned on / off in accordance with the first and second carrier signals FE1 and FE2, and is turned off. Sometimes, a voltage signal is output from the charge-voltage conversion circuit 21.

次いで、上述した加速度検出装置１の動作の一例について説明する。例えばエンジンの始動直後において、図３に示すように、第１の搬送波信号ＦＥ１の電圧レベルが駆動電圧Ｖａ、第２の搬送波信号ＦＥ２の電圧レベルが０で、可動電極１２ｄに第１の電圧Ｖ１が入力されたときには、可動電極１２ｄには、Ｄ１側（以下、「＋側」という）に静電気力が作用する。したがって、可動部１２は中立位置から＋側に変位を開始する。 Next, an example of the operation of the acceleration detection apparatus 1 described above will be described. For example, immediately after the engine is started, as shown in FIG. 3, the voltage level of the first carrier signal FE1 is the driving voltage Va, the voltage level of the second carrier signal FE2 is 0, and the first voltage V1 is applied to the movable electrode 12d. Is input, an electrostatic force acts on the movable electrode 12d on the D1 side (hereinafter referred to as “+ side”). Therefore, the movable part 12 starts to be displaced from the neutral position to the + side.

この中立位置は以下のように設定されている。加速度センサ１０に加速度が印加されていないときに、第１および第２の固定電極１１ａ、１１ｂに、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２を、短い周期で振動する矩形波パルス信号として入力するとともに、可動電極１２ｄに第３の電圧Ｖ３を入力する。これにより、可動電極１２ｄと、第１および第２固定電極１１ａ、１１ｂとの間の静電引力の釣り合いによって、可動電極１２ｄは、第１および第２固定電極１１ａ、１１ｂの中間で両者１１ａ、１１ｂに対して静止する。このときの可動部１２の位置が、変位量が０の中立位置として設定されている。 This neutral position is set as follows. When no acceleration is applied to the acceleration sensor 10, the first and second carrier signals FE1 and FE2 are input to the first and second fixed electrodes 11a and 11b as rectangular wave pulse signals that vibrate in a short cycle. In addition, the third voltage V3 is input to the movable electrode 12d. Thereby, due to the balance of electrostatic attraction between the movable electrode 12d and the first and second fixed electrodes 11a and 11b, the movable electrode 12d is positioned between the first and second fixed electrodes 11a and 11b. It stops with respect to 11b. The position of the movable part 12 at this time is set as a neutral position where the amount of displacement is zero.

可動電極１２ｄなどへの電圧の印加を開始したときから期間ｔａが経過したタイミングｔ１において、可動電極１２への入力電圧が第２の電圧Ｖ２に切り換えられると、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２における静電引力の強さが逆転し、可動電極１２ｄに作用する静電気力がＤ２側（以下「−側」という）に切り換えられる。それにより、可動部１２は＋側への変位を停止し、−側への変位を開始する。 When the input voltage to the movable electrode 12 is switched to the second voltage V2 at the timing t1 when the period ta has elapsed from the start of applying the voltage to the movable electrode 12d and the like, the first and second capacitors C1, C2 The strength of the electrostatic attractive force at the reverse is reversed, and the electrostatic force acting on the movable electrode 12d is switched to the D2 side (hereinafter referred to as “− side”). Thereby, the movable part 12 stops the displacement to the + side and starts the displacement to the-side.

可動部１２の変位方向が−側に切り換わったタイミングの近傍、具体的にはタイミングｔ１から期間ｔｂが経過し、可動部１２が−側への変位を開始した直後のタイミングｔ２において、第１の搬送波信号ＦＥ１が０に、第２の搬送波信号ＦＥ２が駆動電圧Ｖａにそれぞれ切り換えられる。このとき、放電スイッチ２１ｃはオフされる。これにより、第１および第２固定電極１１ａ、１１ｂに印加される電圧が逆転し、可動電極１２ａから負帰還コンデンサ２１ｂに電荷が移動し、負帰還コンデンサ２１ｂに充電された電荷量に応じた電圧信号が、電荷電圧変換回路２１から出力される。このときを第１のタイミングとして、電圧信号が制御回路２２によってサンプリングされる。制御回路２２は、サンプリングした電圧信号に基づいて、タイミングｔ２における可動部２２の中立位置からの変位量を算出する。 In the vicinity of the timing when the displacement direction of the movable part 12 switches to the negative side, specifically, at the timing t2 immediately after the period tb has elapsed from the timing t1 and the movable part 12 starts to be displaced toward the negative side, the first time is reached. The carrier signal FE1 is switched to 0, and the second carrier signal FE2 is switched to the drive voltage Va. At this time, the discharge switch 21c is turned off. As a result, the voltage applied to the first and second fixed electrodes 11a and 11b is reversed, the charge is transferred from the movable electrode 12a to the negative feedback capacitor 21b, and the voltage corresponding to the amount of charge charged in the negative feedback capacitor 21b. A signal is output from the charge-voltage conversion circuit 21. With this time as the first timing, the voltage signal is sampled by the control circuit 22. The control circuit 22 calculates the amount of displacement from the neutral position of the movable part 22 at the timing t2 based on the sampled voltage signal.

そして、タイミングｔ２から期間ｔｃが経過したとき、すなわちサンプリングを実行した直後のタイミングｔ３において、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２が、駆動電圧Ｖａおよび０にそれぞれ戻され、可動部１２は、−側への変位を継続する。 Then, when the period tc elapses from the timing t2, that is, at the timing t3 immediately after the sampling is performed, the first and second carrier signals FE1 and FE2 are returned to the driving voltages Va and 0, respectively, and the movable part 12 is , Continue to the negative side.

次いで、制御回路２２は、タイミングｔ３から期間ｔｄが経過したタイミングｔ４において、タイミングｔ２と同様に、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２を切り換え、このときを第２のタイミングとして電圧信号をサンプリングするとともに、可動部２２の変位量を算出する。タイミングｔ４は、加速度センサ１０に加速度が印加されていない状態で、上述したタイミングで可動電極１２ｄへの入力電圧を第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２に切り換えた場合に、可動部１２が中立位置を通過するタイミングとして設定されている。制御回路２２は、第２のタイミングでサンプリングした電圧信号に基づく可動部１２の変位量に基づいて、加速度を検出する。 Next, at the timing t4 when the period td has elapsed from the timing t3, the control circuit 22 switches the first and second carrier signals FE1 and FE2 similarly to the timing t2, and uses this time as the second timing to output the voltage signal. While sampling, the displacement amount of the movable part 22 is calculated. At timing t4, when the acceleration is not applied to the acceleration sensor 10 and the input voltage to the movable electrode 12d is switched from the first voltage V1 to the second voltage V2 at the timing described above, the movable portion 12 It is set as the timing to pass the neutral position. The control circuit 22 detects acceleration based on the displacement amount of the movable part 12 based on the voltage signal sampled at the second timing.

加速度センサ１０にＤ１−Ｄ２方向の加速度が印加されている場合、可動電極１２ｄへの入力電圧の切換えにより、可動部１２に作用する静電気力だけでなく、慣性力によって、可動部１２が基板１１に対して相対的に変位する。例えばＤ２側への加速度が印加されている場合、図４に示すように、可動部１２は、加速度の大きさに応じた変位量ｄ１だけ＋側にずれた状態で変位する。したがって、制御回路２２は、第２のタイミングでサンプリングした電圧信号に基づく変位量ｄ１に基づいて、加速度センサ１０に印加された加速度の大きさを検出する。 When acceleration in the direction D1-D2 is applied to the acceleration sensor 10, the movable part 12 is moved to the substrate 11 not only by the electrostatic force acting on the movable part 12 but also by the inertial force by switching the input voltage to the movable electrode 12d. Is relatively displaced. For example, when acceleration toward the D2 side is applied, as shown in FIG. 4, the movable part 12 is displaced in a state shifted to the + side by a displacement amount d1 corresponding to the magnitude of the acceleration. Therefore, the control circuit 22 detects the magnitude of the acceleration applied to the acceleration sensor 10 based on the displacement d1 based on the voltage signal sampled at the second timing.

また、制御回路２２は、加速度センサ１０の自己診断のために、第１および第２のタイミングでサンプリングした電圧信号に基づく変位量の差分ｄ２を算出する。加速度が印加されている間においては、可動部１２は＋側または−側に変位量ｄ１だけ常時、変位するので、差分ｄ２は加速度の有無にかかわらずほぼ一定の値になる。したがって、差分ｄ２が、加速度の大きさに応じてあらかじめ設定された値を含む所定の範囲内にあり、あらかじめ設定された値と差分ｄ２がほぼ同じときには、加速度センサ１０は正常に機能しているものと制御装置２２によって診断され、所定の範囲内にないときには、加速度センサ１０に不具合が発生したものと診断される。 Further, the control circuit 22 calculates a displacement difference d2 based on the voltage signals sampled at the first and second timings for the self-diagnosis of the acceleration sensor 10. While the acceleration is applied, the movable part 12 is always displaced to the + side or the − side by the displacement amount d1, so that the difference d2 becomes a substantially constant value regardless of the presence or absence of acceleration. Therefore, when the difference d2 is within a predetermined range including a value set in advance according to the magnitude of acceleration, and the difference d2 is substantially the same as the preset value, the acceleration sensor 10 is functioning normally. If it is not within the predetermined range, the acceleration sensor 10 is diagnosed as having a problem.

そして、タイミングｔ４から期間ｔｃが経過したとき、すなわちタイミングｔ４直後のタイミングｔ５において、第１および第２搬の送波信号ＦＥ１、ＦＥ２などを、タイミングｔ３のときと同様に、切換え前の状態に戻す。 When the period tc elapses from the timing t4, that is, at the timing t5 immediately after the timing t4, the first and second transport signals FE1, FE2, etc. are set to the state before switching as in the timing t3. return.

そして、タイミングｔ５から期間ｔｅが経過したタイミングｔ６において、可動電極１２ｄへの入力電圧を第１の電圧Ｖ１に切り換えることによって、第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２の静電引力の大きさが再度、逆転し、可動電極１２ｄに作用する静電気力が−側から＋側に変化する。これにより、可動部１２は、−側への変位を停止し、＋側への変位を開始する。タイミングｔ６から期間ｔｆが経過し、可動部１２が中立位置を通過して＋側への移動がほぼ限界に達したタイミングｔ７において、タイミングｔ２と同様に可動電極１２ｄのへの入力電圧を第２の電圧Ｖ２に切り換えることによって、可動部１２に作用する静電気力が−側に切り換わる。 Then, at the timing t6 when the period te has elapsed from the timing t5, the magnitude of the electrostatic attractive force of the first and second capacitors C1 and C2 is changed again by switching the input voltage to the movable electrode 12d to the first voltage V1. The electrostatic force acting on the movable electrode 12d changes from the negative side to the positive side. Thereby, the movable part 12 stops the displacement to the-side, and starts the displacement to the + side. At time t7 when the period tf elapses from the timing t6 and the movable portion 12 passes through the neutral position and the movement toward the + side almost reaches the limit, the input voltage to the movable electrode 12d is set to the second voltage similarly to the timing t2. By switching to the voltage V2, the electrostatic force acting on the movable part 12 is switched to the-side.

次いで、上述したタイミングｔ１〜ｔ７の間の期間Ｔａを所定の周期として、タイミングｔ１〜ｔ７と同様の動作を繰り返し実行する。それにより、タイミングｔ２から期間Ｔａが経過したタイミングｔ８を第１のタイミングとして、また、タイミングｔ４から期間Ｔａが経過したタイミングｔ１０を第２のタイミングとして、電圧信号のサンプリングおよび可動部１２の変位量の算出がそれぞれ実行される。そして、タイミングｔ１０における変位量に基づいて加速度を検出し、タイミングｔ８およびｔ１０での変位量の差分ｄ２に基づいて、加速度センサ１０の自己診断を実行する。そして、エンジンが停止されるまで、第１および第２のタイミングにおいて、期間Ｔａごとに電圧信号をそれぞれサンプリングし、加速度の検出および加速度センサ１０の自己診断を実行する。 Next, the operation similar to that at the timings t1 to t7 is repeatedly executed with the period Ta between the timings t1 to t7 as a predetermined period. Thereby, the timing t8 at which the period Ta has elapsed from the timing t2 is set as the first timing, and the timing t10 at which the period Ta has elapsed from the timing t4 is set as the second timing. Are respectively calculated. Then, the acceleration is detected based on the displacement amount at the timing t10, and the self-diagnosis of the acceleration sensor 10 is executed based on the difference d2 between the displacement amounts at the timings t8 and t10. Until the engine is stopped, the voltage signal is sampled for each period Ta at the first and second timings, and acceleration detection and self-diagnosis of the acceleration sensor 10 are executed.

以上のように、本実施形態に係る加速度検出装置１によれば、可動電極１２ｄに第１および第２の電圧Ｖ１、Ｖ２を周期的に切り換えて入力することによって、可動電極１２ｄが、第１および第２の固定電極１１ａ、１１ｂの間で期間Ｔａごとに周期的に変位する。そして、第１および第２のタイミングにおける可動部１２の基板１１に対する変位量が、期間Ｔａごとにそれぞれ検出される。このように、可動部１２を周期的に変位させ、この周期に同期して第２のタイミングにおいて検出した変位量に基づいて、加速度が検出される。 As described above, according to the acceleration detection device 1 according to the present embodiment, the first and second voltages V1 and V2 are periodically switched and input to the movable electrode 12d. And it displaces periodically for every period Ta between the 2nd fixed electrodes 11a and 11b. And the displacement amount with respect to the board | substrate 11 of the movable part 12 in a 1st and 2nd timing is each detected for every period Ta. As described above, the movable portion 12 is periodically displaced, and the acceleration is detected based on the displacement amount detected at the second timing in synchronization with the cycle.

したがって、加速度センサ１０に加速度が印加されていないときには、第２のタイミングにおける変位量には変化が生じないのに対し、加速度が印加されたときには変位量ｄ１だけ変化するので、第２のタイミングにおける変位量を期間Ｔａごとに検出することによって、加速度を常時、適切に検出することができる。なお、第１のタイミングで検出した変位量に基づいて加速度を検出するようにしてもよい。また、第１および第２のタイミング以外の任意のタイミングで変位量を期間Ｔａごとに検出し、それに基づいて加速度を検出するようにしてもよい。 Therefore, when no acceleration is applied to the acceleration sensor 10, the displacement amount at the second timing does not change, whereas when the acceleration is applied, the displacement amount d1 changes, so that at the second timing. By detecting the displacement amount for each period Ta, the acceleration can be always properly detected. The acceleration may be detected based on the displacement amount detected at the first timing. Alternatively, the displacement amount may be detected for each period Ta at any timing other than the first and second timings, and the acceleration may be detected based on the detected displacement amount.

また、加速度センサ１０が正常に稼働しているときには、第１および第２のタイミングにおける変位量の差分ｄ２には変化が生じないのに対し、加速度センサ１０に不具合が生じ、加速度が印加されたときの第１および第２コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量の変化が、正常稼働時対して異なると、変位量の差分ｄ２にも変化が生じる。したがって、この加速度検出装置１では、第１および第２のタイミングにおける変位量の差分ｄ２を期間Ｔａごとに検出することによって、上述した加速度の検出とともに、加速度センサ１０の自己診断を常時、加速度センサ１０ごとに実行することができる。 Further, when the acceleration sensor 10 is operating normally, the difference d2 between the displacement amounts at the first and second timings does not change, whereas a defect occurs in the acceleration sensor 10 and acceleration is applied. If the change in capacitance of the first and second capacitors C1 and C2 at the time differs from that during normal operation, the difference d2 in the displacement amount also changes. Therefore, in the acceleration detection device 1, by detecting the difference d2 between the displacement amounts at the first and second timings for each period Ta, the acceleration sensor 10 is always self-diagnosed with the above-described acceleration detection. It can be executed every 10th.

また、第１のタイミングは、可動部１２の変位が＋側から−側に切り換わった直後に設定されており、それにより、可動部１２の変位速度が低下したタイミングで変位量が検出される。したがって、第１のタイミングで期間Ｔａごとに算出した変位量に生じるばらつきを抑制できるので、この変位量に応じた加速度センサ１０の自己診断の信頼性を、より向上させることができる。 Further, the first timing is set immediately after the displacement of the movable portion 12 is switched from the + side to the − side, whereby the displacement amount is detected at the timing when the displacement speed of the movable portion 12 is reduced. . Therefore, since the dispersion | variation which arises in the displacement amount computed for every period Ta at the 1st timing can be suppressed, the reliability of the self-diagnosis of the acceleration sensor 10 according to this displacement amount can be improved more.

また、可動電極１２ｄに第１および第２の電圧Ｖ１、Ｖ２を周期的に切り換えて印加し、可動部１２を、中立位置を中心として＋側と−側に大きく振動させることにより、差分ｄ２がより大きな値として検出され、期間Ｔａごとに算出した差分ｄ２に生じるばらつきを抑制できるので、加速度センサ１０の自己診断の信頼性をさらに向上させることができる。なお、本実施形態では、可動部１２が＋側から中立位置を通過するタイミングを第２のタイミングとして説明したが、例えば、可動部１２の変位が−側から＋側に切り換わるタイミングの近傍を第２のタイミングとして設定してもよい。それにより、第１および第２のタイミングで検出した変位量の差分ｄ２に基づく自己診断の信頼性を、さらに向上させることができる。また、可動部１２の変位が−側から＋側に切り換わるタイミングの近傍における変位量を、第１および第２のタイミングでの変位量とは別個に検出し、加速度の検出や加速度センサ１０の自己診断に用いてもよい。 In addition, the first and second voltages V1 and V2 are periodically switched and applied to the movable electrode 12d, and the movable portion 12 is vibrated greatly to the + side and the − side with respect to the neutral position, whereby the difference d2 is obtained. Since the variation detected in the difference d2 calculated for each period Ta and detected as a larger value can be suppressed, the reliability of the self-diagnosis of the acceleration sensor 10 can be further improved. In the present embodiment, the timing at which the movable portion 12 passes the neutral position from the + side has been described as the second timing. However, for example, the vicinity of the timing at which the displacement of the movable portion 12 switches from the − side to the + side. The second timing may be set. Thereby, the reliability of the self-diagnosis based on the difference d2 between the displacement amounts detected at the first and second timings can be further improved. Further, the displacement amount in the vicinity of the timing at which the displacement of the movable portion 12 switches from the-side to the + side is detected separately from the displacement amounts at the first and second timings, and the acceleration detection and the acceleration sensor 10 are detected. It may be used for self-diagnosis.

次いで、上述した実施形態に係る加速度検出装置１の変形例について説明する。変形例に係る加速度検出装置は、加速度検出装置１と同じ構成を有しており、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２や、可動電極１２への入力電圧の切換えタイミングなどが、実施形態に係る加速度検出装置１と異なっている。以下、加速度検出装置１との差異を中心として、変形例に係る加速度検出装置について説明する。 Next, a modification of the acceleration detection device 1 according to the above-described embodiment will be described. The acceleration detection device according to the modification has the same configuration as that of the acceleration detection device 1, and the first and second carrier wave signals FE1 and FE2, the switching timing of the input voltage to the movable electrode 12, and the like are the embodiments. This is different from the acceleration detecting apparatus 1 according to the above. Hereinafter, the acceleration detection device according to the modification will be described with a focus on differences from the acceleration detection device 1.

図５に示すように、第１の搬送波信号ＦＥ１の電圧レベルがＶａで、第２の搬送波信号ＦＥ２の電圧レベルが０のときに、可動電極１２ｄに第１の電圧Ｖ１が入力されると、可動電極１２ｄに＋側の静電気力が作用し、可動部１２が中立位置から＋側に変位を開始する。そして、期間ｔｇが経過したタイミングｔ２１から、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２をそれぞれ駆動電圧Ｖａと０の間で振動させるとともに、可動電極１２ｄへの入力電圧を第３の電圧Ｖ３に切り換えると、可動電極１２ｄに−側への静電気力が作用することによって、可動部１２が−側に変位を開始する。このように可動部１２の変位方向が−側に切り換わった直後で、タイミングｔ２１から期間ｔｈが経過したタイミングｔ２１ａを第１のタイミングとして、電荷電圧変換回路２１から出力された電圧信号がサンプリングされ、このときの可動部１２の変位量が制御回路２２によって検出される。 As shown in FIG. 5, when the voltage level of the first carrier signal FE1 is Va and the voltage level of the second carrier signal FE2 is 0, when the first voltage V1 is input to the movable electrode 12d, The + side electrostatic force acts on the movable electrode 12d, and the movable portion 12 starts to be displaced from the neutral position to the + side. Then, from the timing t21 when the period tg has elapsed, the first and second carrier wave signals FE1 and FE2 are oscillated between the drive voltages Va and 0, respectively, and the input voltage to the movable electrode 12d is changed to the third voltage V3. When the switching is performed, an electrostatic force toward the negative side acts on the movable electrode 12d, and the movable portion 12 starts to be displaced toward the negative side. Thus, immediately after the displacement direction of the movable portion 12 is switched to the negative side, the voltage signal output from the charge-voltage conversion circuit 21 is sampled with the timing t21a at which the period th has elapsed from the timing t21 as the first timing. The displacement amount of the movable part 12 at this time is detected by the control circuit 22.

可動部１２が中立位置に近づくと、その変位速度が低下し、中立位置を通過すると、再度、変位速度が増大する。制御回路２２では、タイミング２１ａから期間ｔｉが経過し、可動部１２が中立位置を通過したタイミングｔ２１ｂを第２のタイミングとして、変位量のサンプリング、および加速度センサ１０に印加された加速度の検出が実行される。また、制御回路２２は、タイミングｔ２１ａおよびｔ２１ｂで検出した可動部１２の変位量の差分ｄ３に基づいて、実施形態と同様に加速度センサ１０の自己診断を実行する。 When the movable part 12 approaches the neutral position, the displacement speed decreases, and when the movable part 12 passes through the neutral position, the displacement speed increases again. In the control circuit 22, sampling of the displacement amount and detection of the acceleration applied to the acceleration sensor 10 are executed with the timing t21b when the period ti has elapsed from the timing 21a and the movable portion 12 has passed the neutral position as the second timing. Is done. Further, the control circuit 22 performs a self-diagnosis of the acceleration sensor 10 in the same manner as in the embodiment based on the difference d3 of the displacement amount of the movable part 12 detected at the timings t21a and t21b.

そして、タイミングｔ２１ｂから期間ｔｊが経過し、可動部１２の−側への変位量が最大に近づいたタイミングｔ２２において、可動電極１２ｄへの入力電圧を第２の電圧Ｖ２に切り換えるとともに、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２の電圧レベルを駆動電圧Ｖａ、および０にそれぞれ固定する。これにより、可動電極１２ｄに＋側の静電気力が作用し、可動部１２が−側への変位を停止して＋側への変位を開始する。そして、中立位置付近で変位速度を一旦、減速しながら、＋側への移動を継続する。 At time t22 when the period tj elapses from the timing t21b and the amount of displacement of the movable portion 12 toward the negative side approaches the maximum, the input voltage to the movable electrode 12d is switched to the second voltage V2, and the first and The voltage levels of the second carrier signals FE1 and FE2 are fixed to the drive voltages Va and 0, respectively. As a result, the positive electrostatic force acts on the movable electrode 12d, and the movable portion 12 stops the displacement to the − side and starts the displacement to the + side. Then, the movement toward the + side is continued while the displacement speed is once decelerated near the neutral position.

そして、タイミングｔ２２から期間ｔｋが経過したタイミングｔ２３において、可動電極１２ｄへの入力電圧を第３の電圧Ｖ３に切り換えるとともに、タイミングｔ２１〜ｔ２２と同様に、タイミングｔ２３〜ｔ２４にかけて、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２を振動させる。これにより、可動電極１２ｄに再度、−側の静電気力が作用し、可動部１２が−側への変位を開始する。そして、タイミングｔ２１ａ、ｔ２１ｂと同様に、可動部１２の変位速度が低下したタイミングｔ２３ａおよびｔ２３ｂをそれぞれ第１および第２タイミングとして、制御回路２２によって、変位量の検出およびその差分ｄ３が検出されるとともに、加速度センサ１０の自己診断が実行される。 Then, at the timing t23 when the period tk has elapsed from the timing t22, the input voltage to the movable electrode 12d is switched to the third voltage V3, and, similarly to the timings t21 to t22, the first and second timings from the timing t23 to t24. The carrier signals FE1 and FE2 are vibrated. As a result, the negative electrostatic force acts again on the movable electrode 12d, and the movable portion 12 starts to move to the negative side. Then, similarly to the timings t21a and t21b, the control circuit 22 detects the displacement amount and the difference d3 by using the timings t23a and t23b at which the displacement speed of the movable portion 12 is lowered as the first and second timings, respectively. At the same time, self-diagnosis of the acceleration sensor 10 is executed.

そして、タイミングｔ２４において、タイミングｔ２２と同様に、第１および第２の搬送波信号ＦＥ１、ＦＥ２と、可動電極１２ｄへの入力電圧を切り換え、この状態をタイミングｔ２５まで維持することによって、可動部１２が＋側に変位する。 At timing t24, similarly to timing t22, the first and second carrier wave signals FE1 and FE2 and the input voltage to the movable electrode 12d are switched, and this state is maintained until timing t25. Displaces to the + side.

また、タイミングｔ２５以降は、上述したタイミングｔ２１〜ｔ２５の間の期間Ｔｂを所定の周期として、タイミングｔ２１〜ｔ２５と同様の動作を繰り返し実行する。それにより、制御装置２２は、期間Ｔｂに応じた第１のタイミングとして、タイミングｔ２１ａからタイミングｔ２３ａの間の期間Ｔｂ／２ごとに、また、同じく期間Ｔｂに応じた第２のタイミングとして、タイミングｔ２１ｂからタイミングｔ２３ｂの間の期間Ｔｂ／２ごとに、電圧信号のサンプリングおよび可動部１２の変位量の算出をそれぞれ実行する。また、第２のタイミングで検出した電圧信号に応じて加速度を検出するとともに、第１および第２のタイミングでの変位量の差分ｄ３に基づいて、加速度センサ１０の自己診断を実行する。 Further, after the timing t25, the same operation as the timings t21 to t25 is repeatedly executed with the period Tb between the timings t21 to t25 described above as a predetermined period. Thereby, the control device 22 sets the timing t21b as the first timing corresponding to the period Tb for each period Tb / 2 between the timing t21a and the timing t23a and also as the second timing corresponding to the period Tb. Sampling for the voltage signal and calculation of the displacement amount of the movable portion 12 are performed for each period Tb / 2 from the timing t23b to t23b. Further, acceleration is detected according to the voltage signal detected at the second timing, and self-diagnosis of the acceleration sensor 10 is executed based on the difference d3 between the displacement amounts at the first and second timings.

以上のように、本変形例に係る加速度検出装置によれば、可動部１２が変位する速度が低下する第１および第２のタイミングにおいて、可動部１２の変位量が検出される。したがって、第１および第２のタイミングの双方において可動部１２の変位量がより高い精度で検出され、加速度センサ１０に印加された加速度を、より精度よく検出できるとともに、加速度センサ１０の自己診断の信頼性をより向上させることができる。 As described above, according to the acceleration detection device according to the present modification, the displacement amount of the movable portion 12 is detected at the first and second timings when the speed at which the movable portion 12 is displaced decreases. Accordingly, the displacement amount of the movable portion 12 is detected with higher accuracy at both the first and second timings, and the acceleration applied to the acceleration sensor 10 can be detected with higher accuracy, and self-diagnosis of the acceleration sensor 10 can be performed. Reliability can be further improved.

なお、上述した実施形態および変形例では、第１および２のタイミングにおいて電圧信号をサンプリングするごとに可動部１２の変位量を算出するものとして説明したが、例えば、第１および第２のタイミングにおいて複数の周期にわたってサンプリングした複数の電圧信号に応じ、それらの平均値に基づいて、変位量をそれぞれ算出するようにしてもよい。それにより、サンプリングした電圧信号にばらつきが生じたとしても、そのばらつきが変位量に及ぼす影響を緩和することができる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 In the embodiment and the modification described above, the displacement amount of the movable portion 12 is calculated every time the voltage signal is sampled at the first and second timings. However, for example, at the first and second timings, In accordance with a plurality of voltage signals sampled over a plurality of periods, the amount of displacement may be calculated based on the average value thereof. As a result, even if the sampled voltage signal varies, the influence of the variation on the displacement can be reduced. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

１加速度検出装置
１０加速度センサ
１１ａ第１の固定電極
１１ｂ第２の固定電極
１２ｄ可動電極
２１電荷電圧変換回路
２２制御回路（駆動電圧印加手段、可動電極変位手段、サンプリング手段、
変位量検出手段、加速度検出手段、センサ診断手段）
２４電源部
Ｃ１第１のコンデンサ（コンデンサ）
Ｃ２第２のコンデンサ（コンデンサ）
ＳＷ１〜ＳＷ３第１〜第３スイッチ（可動電極変位手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration detection apparatus 10 Acceleration sensor 11a 1st fixed electrode 11b 2nd fixed electrode 12d Movable electrode 21 Charge voltage conversion circuit 22 Control circuit (Drive voltage application means, movable electrode displacement means, sampling means,
(Displacement detection means, acceleration detection means, sensor diagnosis means)
24 Power supply
C1 first capacitor (capacitor)
C2 Second capacitor (capacitor)
SW1 to SW3 First to third switches (movable electrode displacement means)

Claims

Arranged between the first and second fixed electrodes (11a, 11b) and the first and second fixed electrodes, and relative to the first and second fixed electrodes by applying an acceleration. An accelerometer having a capacitor (C1, C2) constituted by a movable electrode (12d) that is displaced in a movable manner,
A charge-voltage conversion circuit (21) that outputs a voltage signal in accordance with a change in capacitance of the capacitor accompanying displacement of the movable electrode;
Drive voltage applying means (22) for applying a drive voltage (Va) between the first and second fixed electrodes;
A power supply unit (24) for outputting a plurality of different voltages (V1 to V3);
When the drive voltage is applied between the first and second fixed electrodes by the drive voltage application means, the plurality of voltages output from the power supply unit are periodically switched to the movable electrode. Movable electrode displacing means (22, SW1 to SW3) for periodically displacing the movable electrode between the first and second fixed electrodes,
Sampling means (22) for sampling the voltage signal output from the charge-voltage conversion circuit at different first and second timings;
Displacement amount detection means (22) for detecting the displacement amount of the movable electrode at the first and second timings based on the voltage signals sampled at the first and second timings by the sampling means;
Acceleration detecting means (22) for detecting an acceleration applied to the movable electrode in accordance with at least one of the detected displacement amounts at the first and second timings;
Sensor diagnostic means (22) for performing self-diagnosis of the acceleration sensor according to the displacement amounts at the first and second timings detected by the displacement amount detection means;
Equipped with a,
The power supply unit is
A first voltage for displacing the movable electrode toward the first electrode;
A second voltage for displacing the movable electrode toward the second electrode;
Output
At least one of the first timing and the second timing is determined when the voltage applied to the movable electrode by the movable electrode displacement means is switched from one of the first and second voltages to the other. direction of displacement of the electrodes, the acceleration detecting device, wherein the vicinity der Rukoto timing changes toward the other from one of said first and second electrodes.

Arranged between the first and second fixed electrodes (11a, 11b) and the first and second fixed electrodes, and relative to the first and second fixed electrodes by applying an acceleration. An accelerometer having a capacitor (C1, C2) constituted by a movable electrode (12d) that is displaced in a movable manner,
A charge-voltage conversion circuit (21) that outputs a voltage signal in accordance with a change in capacitance of the capacitor accompanying displacement of the movable electrode;
Drive voltage applying means (22) for applying a drive voltage (Va) between the first and second fixed electrodes;
A power supply unit (24) for outputting a plurality of different voltages (V1 to V3);
When the drive voltage is applied between the first and second fixed electrodes by the drive voltage application means, the plurality of voltages output from the power supply unit are periodically switched to the movable electrode. Movable electrode displacing means (22, SW1 to SW3) for periodically displacing the movable electrode between the first and second fixed electrodes,
Sampling means (22) for sampling the voltage signal output from the charge-voltage conversion circuit at different first and second timings;
Displacement amount detection means (22) for detecting the displacement amount of the movable electrode at the first and second timings based on the voltage signals sampled at the first and second timings by the sampling means;
Acceleration detecting means (22) for detecting an acceleration applied to the movable electrode in accordance with at least one of the detected displacement amounts at the first and second timings;
Sensor diagnostic means (22) for performing self-diagnosis of the acceleration sensor according to the displacement amounts at the first and second timings detected by the displacement amount detection means;
With
The power supply unit is
A first voltage for displacing the movable electrode toward the first electrode;
A second voltage for displacing the movable electrode toward the second electrode;
Outputting a third voltage intermediate between the first and second voltages;
Output
The movable electrode displacing means includes the first to third voltages in order of one of the first and second voltages, the third voltage, the other of the first and second voltages, and the third voltage. The voltage is switched periodically and applied,
At least one of the first and second timings is that the voltage applied to the movable electrode by the movable electrode displacement means is switched from the first or second voltage to the third voltage, An acceleration detection apparatus characterized by being in the vicinity of a timing at which the displacement speed of the movable electrode is reduced .

The sensor diagnosis means performs self-diagnosis of the acceleration sensor based on a difference between displacement amounts of the movable electrode at the first and second timings detected by the displacement amount detection means. The acceleration detection apparatus according to claim 1 or 2.