JPH01272904A

JPH01272904A - 圧力センサの故障検知回路

Info

Publication number: JPH01272904A
Application number: JP10289888A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okano; 秀生岡野
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1988-04-26
Publication date: 1989-10-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は圧力センサの故障検知回路、特に断線を生じ
る場合のものに関する。

（従来の技術）油圧シリンダの油圧を知る等のため圧力センサが設けら
れることがある。

これを第４図で説明すると、感圧素子は圧力の変化を電
気抵抗値に変換するための素子であり、その抵抗値をＲ
５とすると、他の３つの基準抵抗Ｒ＋−Ｒｓとで直列接
続したブリッジが組まれる。

ここに、ブリッジが平衡していれば、Ｂ−Ｄ間に電圧が
出ないが、油圧に応じてＲ５の値が変化すると、プリツ
ノの平衡がくずれてＢ−Ｄ間に電圧が現れる。そこで、
Ｂ点電位とＤ点電位を増幅器（オペレージ９ナルアンプ
で構成する）ＯＰに入力させると、増幅器ＯＰの出力が
センサ出力（Ｖ。

０丁）として得られる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、感圧素子そのものに不良があるがどうか、あ
るいは抵抗素子間や電源電圧への接続線に接続不良や断
線があるがどうがといったことは、感圧素子を加圧して
Ａ点に定電圧（Ｖｃｃ）を作用させ、そのときのセンサ
出力ＶＯＵＴを実際に測定することで判断していた。

しかしながら、こうした方法によって故障があるかどう
かを１’ｌＪ断するのでは、必ずしも感圧素子そのもの
の不良に限らず断線による故障まで含めた故障全般を網
羅できるものではない。また、その都度感圧素子に圧力
をかける必要があって検査に手間がかがる。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、接続不良や断線した場合の出力を基準値として各
種設定し、この各基準値との比較により故障であるかど
うかを判断させるようにした装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）この発明は感圧素子（Ｒ５）と３つの基準抵抗（Ｒ１・
−Ｒ＋＋）を直列に接続したくたとえば反１時計方向に
Ａ−Ｄ点で接続）ブリッジに一定の電圧（Ｖｃｃ）を作
用させる定電圧源と、定電圧Ｖｃｃの作用する接続点（
たとえばＡ点）の両隣りの接続点（Ｂ点とＤ点）間の各
電位を入力し、その電位差に応じた出力をする増幅器と
を備える圧力センサにおいて、前記定電圧の作用する接
続点に対しこれと対向する接続点（０点）とアース間と
を接続する検出抵抗（Ｒｏ）と、接続不良や断線した場
合の前記検出抵抗両端の出力電圧（Ｖｏ）と増幅器の出
力電圧（ＶＯＵＴ）とをそれぞれ所定の基準値として設
定する手段と、検出抵抗両端の出力電圧（Ｖｏ）または
増幅器の出力電圧（ＶＯＵＴ）をこれらと対応する基準
値と比較するコンパレータとを備えた。

（作用）検出抵抗（Ｒｕ）が新たに設けられると、その両端電圧
（Ｖｏ）は断線の如何により値が変化する。

したがって、断線した場合の両端電圧を基準値（後述す
るＶＨ２）として、この基準値とＶ　ｕとをフンパレー
タにて比較させれば、コンパレータの出力よりｌＦｒ＃
ｉｌに起因する故障が生じたかどうかが判断される。

同様にして、接続不良や断線した場合の増幅器出力を基
準値として、この基準値とＶＯＵｌを比較させることで
、これらに起因する故障が判断される。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例で、第４図と対応させて示
す。なお、第４図と同一の部分には同一の符号を付して
いる。ＲＴはブリッジを平衡させるための電圧調整用可
変抵抗である。ただし、Ｒ５とＲ３の位置が逆であって
も構わない。

さて、圧力センサの故障については、感圧素子自体に生
ずる不良は少なく、それよりも断線に起因するものが殆
んどであることが知られている。

ただし、この例では、断線に起因するとしないとを区別
することなく、いずれの場合も故障であると判断するも
のとする。

（イ）まず、断線にまで至らず接続不良の程度のもので
あれば、増幅器出力（センサ出力）ＶＯ［ＪＴが正常時
よりも低下するので、正常時のセンサ出力が定電圧（Ｖ
ｃｃ）と一致するように設定しておけば、これより所定
値（たとえば１．５Ｖ）以上低下した場合に接続不良で
あると判断される。

（ロ）次に、断線に起因する場合を明確にするた一４＝め、Ｖｃｃを作用させる接続ノχＡに対し、これと対向
する接続点Ｃを検出抵抗（Ｒｎ）を介し′Ｃアースに接
続し、このＲ）Ｉの両端電圧（Ｖｕ）が断線にてどのよ
うになるかを見てみる。

断線を生じていない場合に得られるＲ　ｎの両端電圧（
ＶＩＩｏとおく）を先に求めておくと、１２図に示すよ
うにブリッジの全インピーダンス（分布容量を無視する
と全抵抗）をＲＴＯＴＡＬとして、Ｖｎｏ　　＝（Ｒ＋
＋／（Ｒｒｏ　　ＴＡ　　Ｌ　　＋　Ｒｕ））ＸＶｃｃ
　　　　　　　　　・・・（１）である。ただし、Ｒｎ
　＞＞　ＲＴとする。

これに対して、断線を生じた場合として、第３図に示す
ように、■定電圧源への接続線が０点で断線したとき、
■ブリッジの接続線がｂ点あるいは０点で断線したとき
、■ブリッジと検出抵抗間の接続線がｄ点で断線したと
きの３つの場合を代表として考える。ただし、第３図に
おいて、各プリッソ接続点間の抵抗値を単純に同じＲと
する。

まず、■の場合のＲｕの両端電圧（Ｖ＋＋１とおく）は
、Ｖｕｌ＝Ｏ（Ｖ）である。ただし、この場合にはセンサ出力（Ｖ。

Ｕ　丁１　とお（）も、Ｖｏｕ　　Ｔｌ　　＝Ｏ（Ｖ）　　　　　　　　　　　
−（２）となるので、Ｖ　ｕ　１　を見るまでもなく、
ＶＯＵＴｌで断線を判断できる。

次に、■の場合のＲＩ＋の両端電圧（ＶＨ２とおく　）
はＶＨ２＝（Ｒｏ／（２Ｒ＋Ｒ＋＋））ＸＶｃ　　ｃとな
る。

ここで、Ａ−Ｂ−０間とＡ−Ｄ、Ｄ’　−０間の抵抗値
を等しくとれば、ＶＨＯを用いてＶ　ｏ２　＝（１／２
）Ｖ　Ｈｏ　　　　　　　−（３）と表せる。

また、■の場合のＲＨの両端電圧（ＶＨ３とおく　）はＶ　　Ｉ（３＝Ｏ（Ｖ　　〕　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・（４）である。ただし、こ
の場合には、断線といっても、センサ出力にはなんの異
常もない。

したがって、（イ）、（ロ）の結果をまとめると、次の
３つの状態になったときに、接続不良や断線に起因した
故障があると判断される。

（ｉ）Ｖｏｕｉ≧Ｖｃｃ−１，５（Ｖ）（ｉｉ　）ＶＯ
ＬＩｒ　＝Ｖｏ　ｕ　ｒ　１（ｉｉｉ）Ｖｎ＝Ｖｏ２こうした判断を行わせるには、Ｖｃｃ　　１．５、ＶＯ
Ｕ丁１％Ｖｌ＋２を各基準値として、ＶＯＵＴあるいは
ＶＨを対応する基準値と比較させることであり、第１図
に示すように３つのコンパレータＣＰＩ〜ＣＰ　３を並
列に設け、それぞれ（ｉ）〜（１ｉｉ）を満たす場合に
ハイレベルの信号を出力させる。

ただし、（ｉｉ）の場合の基準値については、コンパレ
ータＣＰ２として用いるオペレージａナルアンプにオフ
セット電圧（ＶｏｐｒｓＥｔ）があることを考慮してい
る。

そして、３つのコンパレータＣＰ１〜ＣＰ３からの信号
をさらにＯＲデー）Ｇを介して出力させると、ＯＲデー
ト出力が故障検知信号として得られる。つまり、いずか
のコンパレータＣＰＩ　〜ＣＰ３からの信号がハイレベ
ルになると、ＯＲデー“トＧからハイレベルの信号が出
力されるのであり、このハイレベルの信号にてチエツク
ランプを点灯するようにしておけば、センサ出力を実測
しなくとも、チエツクランプの点灯だけから容易にしか
も確実に接続不良や断線があることを検出することがで
きる。こうすることで、圧力センサの素子の作成から増
幅器の実装までの段階での不良原因のチエツクに有効な
手段となり得るのである。

また、第４図に示す検出抵抗ＲＩ（ｔコンパレータＣＰ
Ｉ〜ＣＰ３．ＯＲデートＧを増幅器などとアセンブリに
して予め組み付けておくことで、ＯＲデー）Ｇからの故
障検知信号を自己診断機能に用いることができることに
なり、自己診断機能付きセンサとしての適用が可能とな
る。

（発明の効果）以上説明したように、この発明では、ブリッジに一定の
電圧を作用させる定電圧源と、定電圧の作用する接続点
の両隣りの接続点間の各電位を入力し、その電位差に応
じた出力をする増幅器とを備える圧力センサにおいて、
定電圧の作用する接続点に対しこれと対向する接続点と
アース間とを接続する検出抵抗と、接続不良や断線した
場合の検出抵抗両端の出力電圧と増幅器の出力電圧とを
それぞれ所定の基準値として設定する手段と、検出抵抗
両端の出力電圧または増幅器の出力電圧をこれらと対応
する基準値と比較するコンパレータとを備えたので、接
続不良や断線の場合をも含めた故障全般について簡単に
しかも確実に判断することができる。。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図と第３図
はこの実施例の基準値を説明するための回路図、第４図
は従来の回路図である。Ｒ５・・・感圧素子の抵抗、Ｒ１−Ｒ３・・・基準抵抗
、Ｖｃｃ・・・定電圧、ＯＰ・・・増幅器、Ｒ＋＋・・
・検出抵抗、ＣＰＩ　〜ＣＰ３・・・コンパレータ、Ｇ
・・・ＯＲデート。

Claims

【特許請求の範囲】

　感圧素子と３つの基準抵抗を直列に接続したブリッジ
に一定の電圧を作用させる定電圧源と、定電圧の作用す
る接続点の両隣りの接続点間の各電位を入力し、その電
位差に応じた出力をする増幅器とを備える圧力センサに
おいて、前記定電圧の作用する接続点に対しこれと対向
する接続点とアース間とを接続する検出抵抗と、接続不
良や断線した場合の前記検出抵抗両端の出力電圧と増幅
器の出力電圧とをそれぞれ所定の基準値として設定する
手段と、検出抵抗両端の出力電圧または増幅器の出力電
圧をこれらと対応する基準値と比較するコンパレータと
を備えたことを特徴とする圧力センサの故障検知回路。