JPH0526894A - 自己診断回路付き加速度センサ - Google Patents

自己診断回路付き加速度センサ

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JPH0526894A
JPH0526894A JP3179125A JP17912591A JPH0526894A JP H0526894 A JPH0526894 A JP H0526894A JP 3179125 A JP3179125 A JP 3179125A JP 17912591 A JP17912591 A JP 17912591A JP H0526894 A JPH0526894 A JP H0526894A
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signal
circuit
self
output
offset
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JP3179125A
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Fumio Ota
文夫 太田
Nobuo Tanaka
伸雄 田中
Yoshimichi Mukasa
由道 武笠
Akira Satokura
彰 郷倉
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Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G01P15/0922—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速度センサユニット自体の機能のチェック
と共に、その電子回路及びその電源関係回路の自己診断
ができる自己診断回路付き加速度センサを提供する。 【構成】 分極部分と未分極部分を有する加速度センサ
ユニット３の未分極部分の自励電極２Ａに自励発振回路
４を接続し、該センサユニット３の分極部分の検出電極
２Ｂに、これより出力する発振信号Ｓ１，車等の衝突時
に発生する衝突信号Ｓ２を増幅する増幅回路５を接続
し、該増幅回路５に印加されるオフセット信号Ｓ３を検
出し、診断信号Ｓ４を出力するオフセット診断回路６と
上記信号Ｓ１を増幅・検出し発信診断信号Ｓ５を出力す
る自励信号診断回路７を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車の衝突時に作動してド
ライバーへの衝撃を緩和するエアバッグシステム等に適
用される加速度センサ、詳しくは衝突による衝撃を加速
度センサで感知し、その衝撃が設定値を超えた際、ステ
アリングホイールパッドに内蔵されたバッグが展開し、
ドライバーへの衝撃の緩和を図るなどに利用できる加速
度センサ、特に自己診断ができる自己診断回路付き加速
度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は圧電体の両面に電極を設けてな
り、車の衝突時に衝突信号を出力する加速度センサユニ
ットと、このユニットより出力する衝突信号を増幅する
増幅回路とよりなる。
【０００３】このような従来例は車が衝突したときその
衝撃が加速度センサユニットにより検出され、該ユニッ
トより出力する衝撃信号が増幅回路により増幅されてエ
アバッグシステムの作動に供される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例にあっては、高信頼性の加速度センサユニットを用い
たとしても、人命に係るのでセンサ自体の機能をチェッ
クすることが必要である。本発明の目的は加速度センサ
ユニット自体の機能をチェックするだけでなく、その電
子回路及びその電源関係回路の自己診断ができる自己診
断回路付き加速度センサを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明センサは上記の課
題を解決し上記の目的を達成するため、分極部分と未分
極部分を有する圧電体１を有し、未分極部分に設けた自
励電極２Ａ及び分極部分に設けた検出電極２Ｂを有する
加速度センサユニット３と、自励電極２Ａに発振信号Ｓ
０を印加する自励発振回路４と、検出電極２Ｂより出力
する車等の振動，衝突時に発生する加速度信号Ｓ２を増
幅すると共にオフセット信号Ｓ３を重畳する増幅回路５
と、オフセット信号Ｓ３を検出してオフセット信号に対
応したオフセット診断信号Ｓ４を出力するオフセット診
断回路６と、発振信号Ｓ０に対応して検出電極２Ｂに発
生する発振信号Ｓ１を検出しこの発振信号Ｓ１に対応す
る発振診断信号Ｓ５を出力する自励信号診断回路７とよ
りなる。
【０００６】
【作用】加速度センサユニット３の自励電極２Ａに自励
発振回路４より発振信号Ｓ０が印加すると、検出電極２
Ｂに発振信号Ｓ０に比例した発振信号Ｓ１がキャパシタ
ンス結合により誘起され、この発振信号Ｓ１が検出され
ている間はセンサユニット３が正常に動作していると診
断することができる。この発振信号Ｓ１は増幅回路５に
よりインピーダンス変換され、自励信号診断回路７に入
力される。
【０００７】増幅回路５に印加する設定されたＤＣオフ
セット信号Ｓ３は、加速度０Ｇ時のＤＣオフセット出力
電圧として増幅・出力され、オフセット診断回路６にて
設定される電圧範囲内にある場合はオフセット診断信号
Ｓ４が“Ｈ”状態であり、増幅回路５及び各回路部の電
源関係回路が正常であると診断できることになる。
【０００８】又、信号Ｓ１が自励信号診断回路７により
検出され、この検出信号Ｓ１に対応する発振診断信号Ｓ
５を該回路７より出力している場合は自励発振回路４及
びセンサユニット３が正常であると診断できることにな
る。
【０００９】
【実施例】図１は本発明センサの１実施例の構成を示す
接続図、図２は本発明における加速度センサユニットの
一例を示す表面図、図３はその裏面図、図４は同じく断
面図である。図１において、加速度センサユニット３は
圧電用膜体を部分的に分極して圧電体１を形成し、分極
を有しない部分に自励電極２Ａを、分極し圧電性を有す
る部分に検出電極２Ｂと共通電極２Ｃを設け（図２参
照）、他面に中間電極２Ｄを設け（図３参照）、この中
間電極２Ｄ側に裏打材９及び支持枠１０を取付けた構成
になっている（図４参照）。
【００１０】なお、圧電体１の一面に検出電極２Ｂと共
通電極２Ｃを設け、他面に中間電極２Ｄを設け、図５の
等価回路を形成したから、圧電体１に温度変化が生じた
場合にも焦電出力が相殺され、温度変化による出力変化
が防止されるように構成されている。
【００１１】４はセンサユニット３の自励電極２Ａに周
波数例えば５ｋHzの発振信号Ｓ０を印加する自励発振回
路であり、２１は常時監視、タイミング監視のためのス
イッチで、常時監視の時は閉じておき、タイミング監視
の時は所望時間だけ閉じるスイッチである。
【００１２】５はセンサユニット３の検出電極２Ｂより
出力する発振信号Ｓ０に比例した信号Ｓ１、車の振動，
衝突時に発生する加速度信号Ｓ２を増幅し、設定された
ＤＣオフセット信号Ｓ３を重畳する増幅回路である。こ
の増幅回路５は発振信号Ｓ１と加速度信号Ｓ２を入力す
るインピーダンス変換部１１と、該インピーダンス変換
部１１の出力を入力するハイパスフィルタ１２と、該フ
ィルタ１２の出力とオフセット信号発生器２０によるオ
フセット電圧Ｓ３を入力とする増幅部１３及び該増幅部
１３の出力を入力するローパスフィルタ１４とよりな
る。加速度信号Ｓ２と一緒に増幅された発振信号Ｓ１
は、該ローパスフィルタ１４により除去されて加速度信
号Ｓ２とオフセット電圧Ｓ３が出力される。
【００１３】６は増幅された信号Ｓ２及びオフセット電
圧Ｓ３を入力し、出力オフセット信号電圧に対応した信
号Ｓ４を出力するオフセット診断回路である。このオフ
セット診断回路６はローパスフィルタ１４より出力する
信号Ｓ２、Ｓ３を設定電圧と比較し、Ｓ２＋Ｓ３が正常
で設定電圧内の時正常出力をＳ２＋Ｓ３が異常で設定電
圧を超えた時０Ｖを出力する２つのコンパレータ回路１
５よりなる。なお、センサユニット３及び増幅回路５が
正常であっても車の振動が大きい衝突時は、加速度信号
Ｓ２が設定電圧を超え、コンパレータ回路１５は短時間
０Ｖを出力する。
【００１４】７はインピーダンス変換部１１より出力さ
れた信号Ｓ１，Ｓ２のうち発振信号Ｓ１を検出し、この
検出信号Ｓ１に対応する発振診断信号Ｓ５を出力する自
励信号診断回路である。この自励信号診断回路７はイン
ピーダンス変換部１１より出力する信号Ｓ１，Ｓ２のう
ち発振信号Ｓ１を検出するハイパスフィルタ１７と、該
フィルタ１７の出力を増幅する増幅部１８と、この増幅
部１８の出力を設定電圧により方形波の発振診断信号Ｓ
５として積分器１６に出力するコンパレータ回路１９と
よりなる。
【００１５】８はオフセット診断回路６及び自励信号診
断回路７の出力を設定電圧と比較し、所定出力範囲のと
き正常動作中である旨の自己診断信号Ｓ７を出力する異
常信号診断回路で、積分器１６とコンパレータ回路２２
よりなる。
【００１６】上記の構成において本実施例の作用を図６
を用いて説明する。図６は本発明電子回路の各部の動作
説明用波形図である。常時監視の時はスイッチ２１を閉
じた状態にしておき、又、タイミング監視の時はスイッ
チ２１を所望時間の間だけ閉じた状態にする。加速度セ
ンサユニット３の自励電極２Ａに自励発振回路４より発
振信号Ｓ０（図６の（ａ）参照）が印加すると、検出電
極２Ｂに発振信号Ｓ０に比例した信号がキャパシタンス
結合により誘和され、この発振信号Ｓ１が検出されてい
る間はセンサユニット３が正常に動作していると診断す
ることができる。又、発振信号Ｓ１が検出できない時は
センサユニット３が異常、例えば電極剥離、接続部の断
線等が生じたことが判る（図６の（ｂ），（ｃ）参
照）。
【００１７】この発振信号Ｓ１は増幅回路５のインピー
ダンス変換部１１に入力される。このインピーダンス変
換部１１はセンサユニット３の検出電極２Ｂの出力イン
ピーダンスとハイパスフィルタ１２及び１７の入力イン
ピーダンスの整合を図り、発振信号Ｓ１及び加速度信号
Ｓ２がロスすることなくハイパスフィルタ１２，１７に
出力する役目を果たす。発振信号Ｓ１はハイパスフィル
タ１２，１７を通り増幅部１３，１８に入力されて増幅
される。ここでハイパスフィルタ１２はインピーダンス
変換部１１のＤＣ出力を除去する目的で設置され、カッ
トオフ周波数は低周波数（約１Hz以下）に設定される。
又、自励信号診断回路７のハイパスフィルタ１７は発振
信号周波数付近にカットオフ周波数が設定され、比較的
低周波である加速度信号Ｓ２は除去される。
【００１８】増幅された発振信号Ｓ１と加速度信号Ｓ２
及び加速度０Ｇ時のＤＣ出力オフセット電圧Ｓ３（図６
の（ｄ）参照）は、ローパスフィルタ１４に入力され
る。該フィルタ１４により発振信号Ｓ１は除去され、加
速度信号Ｓ２とＤＣ出力オフセット電圧Ｓ３（図６の
（ｅ）参照）がオフセット診断回路６のコンパレータ回
路１５に入力され、２つの設定電圧と比較されてこれよ
りオフセット診断信号Ｓ４（図６の（ｆ）参照）が出力
される。増幅回路５等に異常が生じＳ２＋Ｓ３が設定電
圧を超えた時、オフセット診断信号Ｓ４は０Ｖとなる。
【００１９】一方、自励信号診断回路７のハイパスフィ
ルタ１７に入力された発振信号Ｓ１は、該フィルタ１７
を発振信号Ｓ１のみ通過して増幅部１８に入力し増幅さ
れる。この増幅された発振信号Ｓ１はコンパレータ回路
１９に入力されて設定電圧と比較され該回路１９より高
周波の方形波の発振診断信号Ｓ５（図６の（ｃ）参照）
が出力される。
【００２０】自励信号診断回路７のコンパレータ回路１
９より方形波の発振診断信号Ｓ５が出力しているとき
は、自励発振回路４、増幅回路５のインピーダンス変化
部１１、及びセンサユニット３の自励，検出電極２Ａ，
２Ｂの状態，接続状態が正常であることを示しており、
該信号Ｓ５が出力されていない場合はセンサユニット
３、自励発振回路４及び増幅回路５のインピーダンス変
換部１１のいずれかが異常であることになる。
【００２１】オフセット診断信号Ｓ４，発振診断信号Ｓ
５は異常診断回路８の積分器１６に入力され、所定の直
流電圧信号Ｓ６（図６の（ｇ）参照）を出力し、コンパ
レータ回路２２に入力され、設定電圧と比較され、自己
診断信号Ｓ７が出力される。オフセット診断信号Ｓ４，
発振診断信号Ｓ５が正常の場合、いずれも電源電圧値で
あり、積分器出力信号Ｓ６は電源電圧に近い値となり自
己診断信号Ｓ７は０Ｖを出力し、正常動作中である旨を
示す。又センサユニット３，増幅回路５等に異常がある
場合、発振診断信号Ｓ５及びオフセット診断信号Ｓ４の
いずれか或いは両方が０Ｖになり、積分器出力信号Ｓ６
も０Ｖとなる。この結果、自己診断信号Ｓ７は開放状態
を出力し、異常が発生した旨を示す（図６の（ｈ）参
照）。
【００２２】かくして本実施例によれば、圧電体１の一
面に自励電極２Ａ，検出電極２Ｂ及び共通電極２Ｃを，
他面に中間電極２Ｄを設け、この中間電極２Ｄ側に裏打
材９及び支持枠１０を取付けてなる高信頼性の加速度セ
ンサユニット３を使用することにより、加速度を一層確
実に検出できると共にこの加速度センサユニット３の自
励電極２Ａに発振信号Ｓ０を入力し、検出電極２Ｂより
発振信号を出力するようにすることによりセンサユニッ
ト３の診断ができる。
【００２３】又、センサユニット３の検出電極２Ｂに増
幅回路５を接続し、この増幅回路５にオフセット診断回
路６及び自励信号診断回路７を接続することによりセン
サユニット３のみならず自励発振回路４，各回路の電源
関係回路及び増幅回路５の診断ができる。
【００２４】
【発明の効果】上述の説明より明らかなように本発明に
よれば、加速度センサユニット３自体の機能をチェック
することができるばかりでなく、その電子回路４，５，
６，７及びそれらの電源関係回路の異常診断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明センサの１実施例の構成を示す接続図で
ある。
【図２】本発明における加速度センサユニットの一例を
示す表面図である。
【図３】その裏面図である。
【図４】同じく断面図である。
【図５】同じく等価回路図である。
【図６】本発明電子回路の各部の動作説明用波形図であ
る。
【符号の説明】
１ 圧電体 ２Ａ 自励電極 ２Ｂ 検出電極 ２Ｃ 共通電極 ２Ｄ 中間電極 ３ 加速度センサユニット ４ 自励発振回路 ５ 増幅回路 ６ オフセット診断回路 ７ 自励信号診断回路 ８ 異常診断回路 １０ 支持枠 １１ インピーダンス変換部 １２ ハイパスフィルタ １３ 増幅部 １４ ローパスフィルタ １５ コンパレータ回路 １６ 積分器 １７ ハイパスフィルタ １８ 増幅部 １９ コンパレータ回路 ２０ オフセット信号発生器 Ｓ０ 発振信号 Ｓ１ 発振信号比例信号 Ｓ２ 加速度信号 Ｓ３ オフセット信号（電圧） Ｓ４ オフセット診断信号 Ｓ５ 発振診断信号 Ｓ６ 積分器出力信号 Ｓ７ 自己診断信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郷倉 彰 東京都千代田区丸の内二丁目５番２号 三 菱油化株式会社電子商品開発センター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分極部分と未分極部分を有する圧電体
    （１）を有し、未分極部分に設けた自励電極（２Ａ）及
    び分極部分に設けた検出電極（２Ｂ）を有する加速度セ
    ンサユニット（３）と、自励電極（２Ａ）に発振信号
    （Ｓ０）を印加する自励発振回路（４）と、検出電極
    （２Ｂ）より出力する車等の振動，衝突時に発生する加
    速度信号（Ｓ２）を増幅すると共にオフセット信号（Ｓ
    ３）を重畳する増幅回路（５）と、オフセット信号（Ｓ
    ３）を検出してオフセット信号に対応したオフセット診
    断信号（Ｓ４）を出力するオフセット診断回路（６）
    と、発振信号（Ｓ０）に対応して検出電極（２Ｂ）に発
    生する発振信号（Ｓ１）を検出しこの発振信号（Ｓ１）
    に対応する発振診断信号（Ｓ５）を出力する自励信号診
    断回路（７）とよりなる自己診断回路付き加速度セン
    サ。
  2. 【請求項２】 オフセット診断回路（６）及び自励信号
    診断回路（７）の出力を入力して該出力が所定出力範囲
    のとき、正常動作中である旨の自己診断信号（Ｓ７）を
    出力する異常診断回路（８）を付設してなる請求項１の
    自己診断回路付き加速度センサ。
  3. 【請求項３】 加速度センサユニット（３）は中間電極
    （２Ｄ）側に支持枠（１０）を取付けたことを特徴とす
    る請求項１の自己診断回路付き加速度センサ。
  4. 【請求項４】 増幅回路５は発振信号（Ｓ１）と加速度
    信号（Ｓ２）を入力するインピーダンス変換部（１１）
    と、該インピーダンス変換部（１１）の出力を入力する
    ハイパスフィルタ（１２）と、該フィルタ（１２）の出
    力とＤＣオフセット信号設定出力（Ｓ３）を入力する増
    幅部（１３）と、該増幅部（１３）の出力を入力するロ
    ーパスフィルタ（１４）とよりなり、オフセット診断回
    路（６）には、該ローパスフィルタ（１４）の出力と設
    定電圧とを比較するコンパレータ回路（１５）よりな
    り、又、自励信号診断回路（７）は、インピーダンス変
    換部（１１）の出力を入力するハイパスフィルタ（１
    ７）と、該フィルタ（１７）の出力を増幅する増幅部
    （１８）と、この増幅部（１８）の出力と設定電圧とを
    比較して発振診断信号（Ｓ５）を出力するコンパレータ
    回路（１９）とよりなることを特徴とする請求項１の自
    己診断回路付き加速度センサ。
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