JPH09232956A - センサ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル的な回路構成にて精度よく２値化
信号を出力する。 【解決手段】 入力されるセンサ信号は、可変利得増幅
器１０にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１にてディジタル
信号に変換され、そのピーク値とボトム値がピーク記憶
回路１２、ボトム記憶回路１３に更新記憶される。記憶
されたピーク値とボトム値により、しきい値演算回路１
４にてしきい値が演算され、そのしきい値がＤ／Ａ変換
器１５にてアナログ信号に変換される。そして、アナロ
グ信号に変換されたしきい値と可変利得増幅器１０にて
増幅されたセンサ信号とが比較器１６にて比較され、２
値化信号が出力される。また、第２ピーク記憶回路１
８、ボトム記憶回路１９により、Ａ／Ｄ変換器１１から
のセンサ信号のピーク値、ボトム値が記憶され、これら
の記憶値により、可変利得増幅器１０の利得およびオフ
セットが調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車速センサ、クラ
ンク角センサ、カム角センサ、ディーゼルポンプカムセ
ンサ等に用いることができるセンサ信号処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のセンサ信号処理装置とし
て、特開平６−３００５８４号公報に示すものがある。
このものにおいては、センサ信号を増幅器にて増幅し、
その増幅されたセンサ信号のピーク値とボトム値を記憶
するとともに、その記憶されたピーク値とボトム値から
しきい値を設定し、そのしきい値と前記増幅されたセン
サ信号とを比較器にて比較して、センサ信号を２値化し
た２値化信号を出力するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のものにおい
ては、コンデンサを用いてピーク値とボトム値を記憶す
るようにしている。このため、コンデンサに蓄えられた
電荷が時間経過に伴って漏洩しコンデンサの電位が時間
的に変化するため、しきい値が変化し、出力される２値
化信号の精度が悪化するという問題がある。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、ディジ
タル的な回路構成にて精度よく２値化信号を出力するこ
とを第１の目的とする。また、ディジタル的な回路構成
にした場合でも、センサ信号の振幅変動に対して精度よ
く２値化信号が出力できるようにすることを第２の目的
とする。

【０００５】

【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に記載の発明においては、可変利得増幅器
にて増幅されたセンサ信号をディジタル信号に変換し、
そのディジタル信号のピーク値とボトム値を記憶すると
ともに、記憶されたピーク値とボトム値からしきい値を
設定し、それをアナログ信号に変換して、可変利得増幅
器の出力信号と比較し、２値化信号を出力するようにし
ている。

【０００６】このことにより、ディジタル的な回路構成
にて精度よく２値化信号を出力することができる。さら
に、記憶されたピーク値とボトム値の差に基づいて可変
利得増幅器の利得を調整するようにしている。従って、
ディジタル的な回路構成にした場合でも、ピーク値とボ
トム値を用いた可変利得増幅器の利得調整により、セン
サ信号の振幅変動に対して精度よく２値化信号を出力す
ることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明においては、しきい
値設定用と利得調整用に別々のピーク・ボトム記憶手段
を設けている。このことにより、それぞれの目的に応じ
て独自にピーク値とボトム値のリセットを行うことがで
きる。請求項３に記載の発明においては、ピーク値とボ
トム値を用いて変利得増幅器のオフセット調整を行うよ
うにしている。従って、センサ信号を適正に増幅するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に本発明の一実施形態に係るセ
ンサ信号処理装置の全体構成を示す。車速センサ、クラ
ンク角センサ、カム角センサ、ディーゼルポンプカムセ
ンサ等からのセンサ信号は、可変利得増幅器１０にて増
幅される。Ａ／Ｄ変換器１１は、増幅されたセンサ信号
をディジタル信号に変換する。

【０００９】ピーク記憶回路１２は、Ａ／Ｄ変換器１１
にてディジタル信号に変換されたセンサ信号をそれまで
のピーク値と比較し、センサ信号がそれまでのピーク値
より大きいことを判定すると、そのセンサ信号を新たな
ピーク値として記憶する。同様に、ボトム記憶回路１３
は、Ａ／Ｄ変換器１１にてディジタル信号に変換された
センサ信号をそれまでのボトム値と比較し、センサ信号
がそれまでのボトム値より小さいことを判定すると、そ
のセンサ信号を新たなボトム値として記憶する。

【００１０】しきい値演算回路１４は、ピーク記憶回路
１２に記憶されたピーク値とボトム記憶回路１３に記憶
されたボトム値とからしきい値を演算する。例えば、ピ
ーク値とボトム値の１／２にしきい値を設定する。な
お、ピーク値とボトム値の１／４と３／４にそれぞれし
きい値を設定し、２値化動作にヒステリシスを与えるよ
うにしてもよい。

【００１１】この設定されたしきい値はＤ／Ａ変換器１
５にてアナログ信号に変換される。比較器１６は、アナ
ログ信号に変換されたしきい値と、可変利得増幅器１０
にて増幅されたセンサ信号を比較し、２値化した２値化
信号を出力する。また、リセット回路１７は、比較器１
８の出力信号に応じ、出力信号の立ち上がりエッジにて
ピーク記憶回路１２の記憶値をリセットし、出力信号の
立ち下がりエッジにてボトム記憶回路１３の記憶値をリ
セットする。

【００１２】上記構成において、図２に示す波形図を用
いて作動を説明する。なお、説明を簡単にするため、セ
ンサ信号を三角波とする。センサ信号（図２（ａ）参
照）は、可変利得増幅器１０にて増幅され、Ａ／Ｄ変換
器１１にてディジタル値に変換される（図２（ｂ）参
照）。そのディジタル値により、ピーク値とボトム値が
ピーク記憶回路１２、ボトム記憶回路１３に更新記憶さ
れる。記憶されたピーク値とボトム値により、しきい値
演算回路１４にてしきい値が演算され、そのしきい値が
Ｄ／Ａ変換器１５にてアナログ信号に変換される。そし
て、アナログ信号に変換されたしきい値と、可変利得増
幅器１０にて増幅されたセンサ信号とが比較器１６にて
比較され、２値化信号が出力される（図２（ｄ）参
照）。

【００１３】ここで、リセット回路１７により、２値化
信号の立ち上がりエッジにてピーク記憶回路１２の記憶
値がリセットされ、２値化信号の立ち下がりエッジにて
ボトム記憶回路１３の記憶値がリセットされる。従っ
て、図２（ｃ）に示すように、ピーク記憶回路１２、ボ
トム記憶回路１３のリセットタイミングが異なり、しき
い値演算回路１４にて演算されるしきい値が変化する。
この変化は、センサ信号の変化に追従したものとなる。

【００１４】なお、図１に示す回路の作動開始時には、
ピーク値、ボトム値、しきい値が正確でないため、正確
なる２値化信号を出力することができない。そこで、し
きい値演算回路１４に、しきい値の初期値を記憶する初
期データＲＯＭを設けておけば、ピーク値とボトム値が
検出されるまでの間であっても、その初期値を使って適
正なる２値化信号を出力することができる。

【００１５】上記した構成によれば、センサ信号を２値
化する回路においてディジタル回路構成のものを用いて
いるから、従来のコンデンサを用いた記憶と異なり、記
憶データが時間的に変化することがないため、精度よく
２値化信号を出力することができる。また、従来のもの
ではコンデンサからのリーク電流により２値化するセン
サ信号の周波数に下限値が存在するが、上記したディジ
タル回路構成により、センサ信号が０Ｈｚでも２値化を
行うことができる。

【００１６】また、上記したセンサ信号の２値化以外
に、本実施形態においては、図１に示すように、第２の
ピーク記憶回路１８、第２のボトム記憶回路１９を備
え、Ａ／Ｄ変換器１１からのディジタル化センサ信号の
ピーク値、ボトム値をそれぞれ記憶している。これらの
記憶されたピーク値、ボトム値は、可変利得増幅器１０
の利得およびオフセット調整のために用いられる。

【００１７】利得およびオフセット演算回路２０は、第
２のピーク記憶回路１８、第２のボトム記憶回路１９に
記憶されたピーク値、ボトム値に基づいて図３に示す利
得およびオフセット調整のための演算処理を行う。ま
ず、予め設定された上限値よりピーク値が大きいか、も
しくは予め設定された下限値よりボトム値が小さいかを
判定する（ステップ１００）。そのいずれかの状態を判
定すると、オフセット調整を行う（ステップ１０１）。
具体的には、可変利得増幅器１０において、センサ信号
と基準電圧の差が、可変利得増幅器１０の増幅領域に入
るように、オフセット調整回路２２により基準電圧を変
化させる。例えば、可変利得増幅器１０が反転増幅器で
構成されている場合、ピーク値が上限値より大きいと基
準電圧を低下させ、ボトム値が下限値より小さいと基準
電圧を上昇させる。

【００１８】また、ステップ１００の判定がＮＯの時に
は、ピーク値が上記上限値より大きく、かつボトム値が
上記下限値より小さいかを判定する（ステップ１０
２）。その条件を満たす時には、センサ信号の振幅が大
きいため、その振幅に応じた利得となるように、利得設
定回路２１により可変利得増幅器１０の利得を調整する
（ステップ１０３）。

【００１９】図４に可変利得増幅器１０の具体的な構成
を示す。可変利得増幅器１０は、反転増幅器１０ａ、入
力抵抗１０ｂ、帰還抵抗１０ｃにて構成されている。利
得設定回路２１は、帰還抵抗１０ｃの個々に対して設け
られたディジタルスイッチ２１ａ、２１ｂ、…、２１ｃ
にて構成されており、利得およびオフセット演算回路２
０からの指令信号により、それらのディジタルスイッチ
２１ａ、２１ｂ、…、２１ｃが選択的にオンされる。こ
のことにより、帰還抵抗１０ｃの抵抗値が変化し、可変
利得増幅器１０の利得が調整される。

【００２０】なお、上記した第２のピーク記憶回路１
８、第２のボトム記憶回路１９は一定時間毎等にリセッ
トされる。また、第２のピーク記憶回路１８、第２のボ
トム記憶回路１９への記憶において、ノイズによる影響
を防止するため、Ａ／Ｄ変換器１１からの信号を平均化
した値を記憶したり、あるいはＡ／Ｄ変換器１１からの
信号が異常な値を示す時にはそれを記憶しないようにす
るのが好ましい。

【００２１】また、上記した実施形態においては、ピー
ク記憶回路１２、ボトム記憶回路１３が比較器１６の出
力信号に応じて異なるタイミングでリセットされるた
め、第２のピーク記憶回路１８、第２のボトム記憶回路
１９を別途設けたが、ピーク記憶回路１２、ボトム記憶
回路１３の記憶値を、利得およびオフセット調整用にも
使えるような構成であれば、ピーク記憶回路、ボトム記
憶回路をそれぞれ１つにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ信号処理装置
の全体構成を示す図である。

【図２】図１中の各部の信号波形を示す波形図である。

【図３】利得およびオフセット演算回路の演算処理を示
すフローチャートである。

【図４】可変利得増幅器１０の構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０…可変利得増幅器、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２、１
８…ピーク記憶回路、１３、１９…ボトム記憶回路、１
４…しきい値演算回路、１５…Ｄ／Ａ変換器、１６…比
較器、１７…リセット回路、２０…利得およびオフセッ
ト演算回路、２１…利得設定回路、２２…オフセット調
整回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 正紀 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ信号を増幅する可変利得増幅器
   （１０）と、 この可変利得増幅器の出力信号をディジタル信号に変換
   するＡ／Ｄ変換手段（１１）と、 このＡ／Ｄ変換手段からのディジタル信号のピーク値と
   ボトム値を記憶するピーク・ボトム記憶手段（１２、１
   ３、１７、１８、１９）と、 このピーク・ボトム記憶手段に記憶されたピーク値とボ
   トム値からしきい値を設定するしきい値設定手段（１
   ４）と、 このしきい値設定手段にて設定されたしきい値をアナロ
   グ信号に変換するＤ／Ａ変換手段（１５）と、 前記可変利得増幅器の出力信号と前記Ｄ／Ａ変換手段か
   らのアナログ信号とを比較して、前記センサ信号を２値
   化した２値化信号を出力する比較手段（１６）と、 前記ピーク・ボトム記憶手段に記憶されたピーク値とボ
   トム値の差に基づいて前記可変利得増幅器の利得を調整
   する利得調整手段（２０、１０２、１０３、２１）とを
   備えたことを特徴とするセンサ信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記ピーク・ボトム記憶手段は、前記し
   きい値を設定するために用いられるピーク値とボトム値
   を記憶する第１のピーク・ボトム記憶手段（１２、１
   ３、１７）と、前記利得調整に用いられるピーク値とボ
   トム値を記憶する第２のピーク・ボトム記憶手段（１
   ８、１９）とからなることを特徴とする請求項１に記載
   のセンサ信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記第２のピーク・ボトム記憶手段に記
   憶されたピーク値とボトム値に基づいて前記可変利得増
   幅器のオフセットを調整するオフセット調整手段（２
   ０、１００、１０１、２２）を備えたことを特徴とする
   請求項２に記載のセンサ信号処理装置。