KR100456802B1

KR100456802B1 - 센서기능의 고장진단방법 및 장치

Info

Publication number: KR100456802B1
Application number: KR10-2002-7002452A
Authority: KR
Inventors: 노무라시게오; 사카이도모유키; 오가와스미타카; 다케우치요시아키
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2004-11-10
Also published as: EP1515116A2; CN1181315C; US6882157B2; EP1229304A4; CN1383482A; EP1515116A9; EP1229304B1; MY124907A; TWI276781B; ES2559407T3; AR028774A1; ES2293999T3; US20030132756A1; EP1515116B1; DE60131830D1; WO2002003030A1; EP1515116A3; KR20020029757A; EP1229304A1; DE60131830T2

Abstract

물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서는, 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의해 제어되는 구동회로에 의해 구동된다.

1칩 마이크로컴퓨터는 센서의 출력신호가 소정의 출력범위밖이 되었을 때 센서기능이 고장이라고 판단한다. 또 1칩 마이크로컴퓨터는 상기 구동회로의 동작을 정지하였을 때에 센서의 출력신호가 일정값이 되지 않을 때에도 센서기능이 고장났다고 판단한다. 본 발명에 의하면 센서의 출력신호가 출력범위에 들어가는 센서기능의 고장이 발생하여도 이것을 검지할 수 있다.

Description

센서기능의 고장진단방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DIAGNOSING TROUBLE WITH SENSOR FUNCTION}

종래의 센서기능의 고장진단시스템의 일례를 도 7을 참조하여 설명한다. 구동회로(1)로부터의 출력신호(S1)는 센서(2)에 입력하고, 그 센서(2)를 구동한다. 센서(2)는 물리량을 전기신호로 변환하여 센서출력신호(S2)를 출력한다. 이 센서출력신호(S2)는 인터페이스회로(3)에 입력한다. 이 인터페이스회로(3)는 센서출력신호(S2)를 1칩 마이크로컴퓨터(4)가 인식할 수 있는 신호로 가공하여 전기신호(디지털신호)(S3)를 출력한다.

1칩 마이크로컴퓨터(4)는 인터페이스회로(3)로부터 받은 전기신호(S3)를 미리 메모리(4A)에 기억되어 있던 프로그램에 의해 소정의 기능을 띤 제어신호(S4)로 변환하여 출력회로(5)에 출력한다. 출력회로(5)는 상기 제어신호(S4)에 따라 부하 (6)를 구동한다.

상기 센서출력신호(S2)는 통상은 센서출력이 있는 출력범위내에 들어가 있다. 그러나 센서(2)에 기능고장이 발생하여 센서출력신호(S2)가 상기 출력범위에 들어가지 않게 되면, 인터페이스회로(3)로부터의 전기신호(S3)는 1칩 마이크로컴퓨터(4)의 입력범위로부터 벗어난다. 이 때문에 1칩 마이크로컴퓨터(4)는 고장신호 (S5)를 출력한다. 출력회로(5)는 상기 고장신호(S5)를 입력하면 고장램프(7)를 점등한다. 그 결과, 센서출력신호(S2)가 상기 출력범위에 들어가지 않게 되는 센서기능의 고장은 검지 가능하다.

그러나 센서기능의 고장이 발생하였음에도 불구하고, 센서출력신호(S2)가 상기 출력범위에 들어가 있는 경우에는, 인터페이스회로(3)로부터 출력되는 전기신호 (S3)가 어떠한 신호가 될지 불분명하여 상기 센서기능의 고장을 검지하는 것이 곤란하다.

본 발명의 목적은 센서로부터 출력된 센서출력신호가 있는 출력범위에 들어가 있어도 센서기능의 고장을 검지할 수 있는 센서기능의 고장진단방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서로부터 출력된 전기신호를 1칩 마이크로컴퓨터에 입력함으로써, 출력제어를 행하는 장치에 있어서의 센서기능의 고장진단방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 센서기능의 고장진단시스템을 나타내는 블록도,

도 2는 1칩 마이크로컴퓨터의 동작의 개요를 나타내는 플로우차트,

도 3은 본 발명의 일 구체예인 경사센서의 고장진단시스템을 나타내는 블록도,

도 4a 내지 도 4c는 경사센서의 전극과 유전성 액체의 액면과의 관계를 나타내는 도,

도 5는 도 3에 있어서의 경사센서의 각도에 대한 출력전압 특성도,

도 6은 도 3에 있어서의 주파수 의존성을 나타내는 경사센서의 각도에 대한 출력전압 특성도,

도 7은 종래의 센서기능의 고장진단시스템을 나타내는 블록도이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와, 그 전기신호를 1칩 마이크로컴퓨터에 입력함으로써 출력제어를 행하는 센서기능의 고장진단방법에 있어서, 상기 센서를 구동하는 구동회로가 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의해 제어되도록 한 점에 특징이 있다.

또 본 발명은 물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와, 그 전기신호를 입력함으로써 출력제어를 행하는 1칩 마이크로컴퓨터를 구비한 출력제어장치에 있어서의 센서기능의 고장진단장치에 있어서, 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의해 제어되는 상기 센서를 구동하는 구동회로를 구비하고, 상기 1칩 마이크로컴퓨터가 상기 구동회로의 구동을 제어함으로써 센서기능의 고장을 진단하도록 한 점에 다른 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 센서출력이 출력범위에 들어가는 센서기능의 고장도 검지할 수 있게 된다.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 센서기능의 고장시스템의 블록도이다.

도면에 있어서, 1칩 마이크로컴퓨터(14)는 미리 메모리(14A)에 기억된 프로그램에 의해 구동신호(S16)(예를 들면 클록)를 출력하고, 이 구동신호(S16)는 구동회로(11)에 입력한다. 구동회로(11)로부터의 출력신호(S11)는 센서(12)에 입력하여 이 센서(12)를 구동한다. 센서(12)는 물리량을 전기신호로 변환하여 센서출력신호 (S12)를 출력한다. 이 센서출력신호(S12)는 인터페이스회로(13)에 입력한다. 이 인터페이스회로(13)는 센서출력신호(S12)를 1칩 마이크로컴퓨터(14)가 인식할 수 있는 신호로 가공하여 전기신호(디지털신호)(S13)를 출력한다.

1칩 마이크로컴퓨터(14)는 인터페이스회로(13)로부터 받은 전기신호(S13)를 미리 메모리(14A)에 기억되어 있던 프로그램에 의해 소정의 기능을 띤 제어신호 (S14)로 변환하여 출력회로(15)에 출력한다. 출력회로(15)는 상기 제어신호(S14)에 따라 부하(16)를 구동한다.

그러면 1칩 마이크로컴퓨터(14)가 구동신호(S16)에 의해 구동회로(11)를 정지시키면 센서(12)는 미리 결정된 일정한 센서출력신호(S12)를 출력한다. 인터페이스회로(13)는 상기 일정한 센서출력신호(S12)를 받으면 그것에 따른 일정한 전기신호 (디지털신호)(S13)를 출력한다.

여기서 센서(12)가 고장임에도 불구하고, 센서(12)로부터 소정의 출력범위내의 센서출력신호(S12)가 출력되고 있는 경우를 상정한다. 이 경우 1칩 마이크로컴퓨터(14)로부터 구동신호(S16)를 정지하여 구동회로(11)를 정지시키면, 센서(12)로부터는 상기 미리 결정된 일정한 센서출력신호(S12)가 출력되지 않게 되어 인터페이스회로(13)로부터도 상기 일정한 전기신호(S13)가 출력되지 않게 된다. 그 결과 1 칩 마이크로컴퓨터(14)는 센서(12)가 고장났다고 판단하여 출력회로(15)에 고장신호 (S15)를 출력한다. 이에 의하여 출력회로(15)는 고장램프(17)를 점등한다.

또한 센서(12)의 고장에 의하여 센서출력신호(S12)가 상기 출력범위에 들어가지 않게 되면 인터페이스회로(13)로부터의 전기신호(S13)는 1칩 마이크로컴퓨터 (14)의 입력범위로부터 벗어난다. 이 때문에 1칩 마이크로컴퓨터(14)는 고장신호 (S15)를 출력하여 고장램프(17)를 점등하여 고장을 진단하는 것은 종래장치와 마찬가지다.

도 2는 1칩 마이크로컴퓨터(14)의 동작을 설명하는 플로우차트이다. 단계 (S1)에서는 고장진단모드인지의 여부의 판단이 이루어져, 이 판단이 부정(실행모드)일 때에는 단계(S2)로 진행하여 구동회로(11)를 구동한다. 단계(S3)에서는 인터페이스회로(13)로부터의 전기신호(S13)는 소정의 출력범위내인지의 여부의 판단이 이루어진다. 이 판단이 긍정일 때에는 단계(S4)로 진행하여 센서(12)는 정상이라고 판정한다. 단계(S5)에서는 부하(16)를 구동하고, 단계(S6)에서는 센서(12)의 구동을 종료하라는 뜻의 지령을 받았는지의 여부의 판단이 이루어진다. 이 판단이 긍정 이면 동작을 종료하고, 부정이면 단계(S1)로 되돌아간다. 이와 같이 정상적인 동작시에는 단계(S1 내지 S6)가 반복되나, 단계(S3)의 판단이 부정이 되면 1칩 마이크로컴퓨터(14)는 센서(2)가 기능고장을 일으켰다고 판단하고, 단계(S12)로 진행하여 고장램프(17)를 점등한다.

다음에 상기 단계(S1)의 판단이 긍정이 되어 고장진단모드로 들어 가면 단계 (S8)로 진행하여 1칩 마이크로컴퓨터(14)는 구동회로(11)의 동작을 정지한다. 단계 (S9)에서는 인터페이스(13)로부터의 전기신호(S13)가 미리 정해진 일정값인지의 여부의 판단이 이루어지고, 이 판단이 긍정일 때에는 단계(S10)로 진행하여 센서 (12)는 정상이라고 판단한다. 한편, 단계(S9)의 판단이 부정일 때에는 단계(S11)로 진행하여 센서(12)는 이상이라고 판정한다. 그리고 단계(S12)로 진행하여 고장램프 (17)를 점등한다.

이상과 같이 하여 1칩 마이크로컴퓨터(14)는 센서(12)의 고장을 검지할 수 있다.

다음에 본 발명을 구체예를 들어 설명한다. 도 3은 유전성 액체의 액면의 경사를 정전용량의 변화로서 검출하는 경사센서를 사용하여 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의해 제어되는 경사센서의 경사각도를 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호를 1칩 마이크로컴퓨터에 입력함으로써 출력제어를 행하는 장치의 블록도이다.

1칩 마이크로컴퓨터(24)는 미리 메모리(24A)에 기억된 프로그램에 의하여 클록신호(S26)를 발생하고, 이 클록신호(S26)를 구동회로로서의 버퍼회로(예를 들면 C-MOS 인버터)(21)에 공급한다. 버퍼회로(21)는 상기 클록신호(S26)를 파형 정형하여, 예를 들면 파형의 찌그러짐을 보정한다. 파형 정형된 클록신호(S21)는 경사센서 (22)에 공급된다.

경사센서(22)는 유전성 액체의 경사를 정전용량의 변화로서 검출한다. 상기경사센서(22)는 경사에 의해 변화하는 정전용량(22C, 22D)과, 그 2개의 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V(용량-전압)변환기(22A, 22B)로 이루어지고, 그 C-V 변환기 (22A, 22B)로부터 출력전압(V1, V2)을 각각 출력한다. 이와 같이 하여 경사각은 (V2-V1)로 변환된다. 또한 상기 경사센서(22)의 원리와 구조는 이미 알려져 있기 때문에 이하에 간단하게 설명한다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 경사센서(22)와 그 경사(θ)를 모식적으로 나타내는 도면이다. 경사센서(22)는 공통전극(30)과 양쪽 끝이 잘라 내어진 대략 반원형의 제 1 전극(31a)과, 제 2 전극(31b)과, 상기 공통전극(30)과 제 1, 제 2 전극(31a, 31b) 사이에 수용된 유전성 액체(34)로 구성되고, 상기 공통전극(30)과 제 1, 제 2 전극(31a, 31b)은 평행으로 또한 소정간격 떨어져 배치되어 있다.

경사 θ= 0일 때에는 도 4a에 나타내고 있는 바와 같이 유전성 액체(34)의 액면 (34a)은 제 1 전극(31a)에 도달하지 않고, 한편 제 2 전극(31b)을 완전히 침지시킨다. 이 때문에 제 1 전극(31a)의 정전용량(C1)과 제 2 전극(31b)의 정전용량(C2)과의 차는 가장 커져 상기 (V2-V1)의 절대치는 최대가 된다. 다음에 θ> 0, θ< 0일 때에는 각각 도 4b, 도 4c와 같이 되어 제 1 전극(31a)의 정전용량(C1)과 제 2 전극 (31b)의 정전용량(C2)과의 차의 절대치는 θ가 양(+) 또는 음(-)의 방향으로 커짐에 따라 감소한다.

또 경사(θ)가 양 및 음의 방향으로 커지면 (V2-V1)의 절대치는 2차 함수적으로 감소한다.

상기 인터페이스회로로서의 증폭회로(23)는 2개의 연산증폭기(23A, 23B)와,기준전압(Vref)(23C)과, 저항[23D 내지 23G (R1 내지 R4)]로 구성되어 있고, 상기 경사센서(22)의 출력전압(V1, V2)은 각각 연산증폭기(23A, 23B)에 입력된다. 증폭회로(23)의 출력신호(S23)는 하기의 수학식 (1)로 표시된다.

S23 = -「(R1 + 1)/R2] ×｜V2-V1｜+ Vref ‥·

단, R1 = R4, R2 = R3이다.

여기서 출력신호(S23)는 R1과 R2의 비율에 의하여 1칩 마이크로컴퓨터(24)가 인식할 수 있는 게인(이득)으로 조정되어 출력된다. 예를 들면 1V 내지 4V의 전압범위로 설정된다. 또 (V2-V1)의 절대치는 2차 함수적으로 변화된다.

1칩 마이크로컴퓨터(24)는 미리 메모리(24A)에 기억된 프로그램과 출력신호 (S23)에 의하여 경사각을 인식하고, 출력신호(S24)를 출력회로(25)에 출력한다. 출력회로(25)는 출력신호(S24)에 따라 부하(26)를 구동한다.

여기서 출력신호(S23)는 소정의 전압범위로 출력하도록 설정되어 있다(예를 들면 1V 내지 4V). 경사센서(22)가 이상한 전압(V1, V2)을 출력하여 출력신호 (S23)의 출력전압이 설정된 전압범위를 벗어난 경우에는, 1칩 마이크로컴퓨터(24)는 미리 메모리(24A)에 기억된 프로그램에 의하여 경사센서(22)가 고장이라고 판단한다. 그리고 고장신호(S25)를 출력하고, 출력회로(25)를 거쳐 고장램프(27)를 점등시킨다.

또 경사센서(22)는 클록신호(S21)에 의해 구동되고 있고, 클록신호(S21)가 정지("H" 또는 "L"에 고정)했을 경우, 경사센서(22)의 출력(V1-V2)은 0V가 되어 상기 수학식 (1)에 의하여 출력신호(S23)는 S23 = Vref가 된다. 즉 경사센서(22)가 정상 이면 클록신호(S21)가 정지했을 경우, 1칩 마이크로컴퓨터(24)에는 일정전압(Vref)이 입력되게 된다.

바꾸어 말하면, 1칩 마이크로컴퓨터(24)가 클록신호(S26)를 정지시켰을 때의 출력신호(S23)의 전압이 Vref라는 기대값이면, 센서기능은 정상, 기대값이 아닌 Vref 이외의 전압이면 센서기능은 이상, 즉 고장이라고 판단할 수 있다.

또 유전성 액체의 경사를 정전용량의 변화로서 검출하는 경사센서의 감도는 클록의 주파수에 의존한다. 이 때문에 클록을 정지시키지 않고 주파수를 변경함으로써 경사센서의 감도를 변경하여 기대값을 얻는 고장진단방법도 가능하다.

도 5는 상기한 유전성 액체의 액면의 경사를 정전용량의 변화로서 검출하는 경사센서의 출력을 차동증폭회로에서 증폭하였을 때의 대표적인 각도에 대한 출력전압을 나타내는 도면이다. 도면의 직선(a)은 1칩 마이크로컴퓨터(24)가 클록신호 (S21)의 송출을 정지하였을 때(고장진단모드)의 특성, 곡선(b)은 1칩 마이크로컴퓨터(24)가 클록신호(S21)를 송출하고 있을 때(실행모드)의 특성을 나타낸다. 도시되어 있는 바와 같이 실행모드일 때에 경사각 θ= O의 경우에는 출력전압은 최저이고, 경사각(θ)이 양 또는 음의 방향으로 커지면 2차 함수적으로 증대한다.

도 6은 상기한 유전성 액체의 액면의 경사를 정전용량의 변화로서 검출하는 경사센서의 출력을 차동증폭회로에서 증폭하였을 때의 주파수 의존성을 나타내는 도면이다. 도시되어 있는 바와 같이 클록주파수가 낮아짐에 따라 출력전압의 특성은 위쪽으로 추이(推移)한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 1칩 마이크로컴퓨터에 미리 기억시킨 프로그램에 의하여 스스로 센서기능의 확인이 행하여지므로, 빠른 시기에 센서기능의 고장의 진단, 외부로의 고장통지가 가능하게 되어 오동작을 방지함과 동시에 안전성의 향상을 도모할 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지에 의거하여 여러가지의 변형이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.

본 발명에 의하면 1칩 마이크로컴퓨터에 미리 기억시킨 프로그램에 의하여 스스로 센서기능의 확인을 행할 수 있으므로, 빠른 시기에 센서기능의 고장진단, 외부로의 고장통지가 가능하게 된다.

Claims

물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와;

상기 전기신호를 1칩 마이크로컴퓨터에 입력함으로써 출력제어를 행하는 장치의 센서기능의 고장진단방법에 있어서,

상기 센서를 구동하는 구동회로가, 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의하여 제어되고,

상기 1칩 마이크로컴퓨터가 구동신호를 출력하였을 때에 센서는 정상동작시의 출력 범위의 센서 전기신호를 출력하고, 한편 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터의 구동신호가 정지하였을 때에 센서는 미리 정해진 일정값의 전기신호를 출력하고,

상기 구동신호의 정지시에 상기 일정값의 전기신호가 출력되지 않을 때에 센서기능의 고장이라고 진단하도록 한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단방법.
제 1항에 있어서,

상기 1칩 마이크로컴퓨터는 미리 기억시킨 프로그램을 가지고, 스스로 센서기능의 확인을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단방법.
물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와;

상기 전기신호를 1칩 마이크로컴퓨터에 입력함으로써 출력제어를 행하는 장치의 센서기능의 고장진단방법에 있어서,

상기 센서를 구동하는 구동회로가, 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의하여 제어되고,

상기 1칩 마이크로컴퓨터가 구동신호를 출력하였을 때에 센서는 정상동작시의 출력 범위의 센서 전기신호를 출력하고, 한편 상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터의 구동신호의 주파수를 변경함으로써 센서의 감도를 변경하여 미리 기대된 전기신호를 출력시키고,

상기 구동신호의 주파수의 변경시에 상기 기대된 전기신호가 출력되지 않을 때에 센서기능의 고장이라고 진단하도록 한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단방법.
제 3항에 있어서,

상기 1칩 마이크로컴퓨터는 미리 기억된 프로그램을 가지고, 스스로 센서기능의 확인을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단방법.
물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와;

상기 전기신호를 입력함으로써 출력제어를 행하는 1칩 마이크로컴퓨터를 구비한 출력제어장치에 있어서의 센서기능의 고장진단장치에 있어서,

상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의하여 제어되는 상기 센서를 구동하는 구동회로를 구비하고,

상기 1칩 마이크로컴퓨터는 상기 구동회로의 구동을 정지하고, 또한 상기 센서출력이 일정값인지의 여부를 검출함으로써, 센서기능의 고장을 진단하도록 한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.
제 5항에 있어서,

상기 구동회로는 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력된 신호를 파형 정형하기 위한 버퍼회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.
제 5항에 있어서,

상기 센서의 출력을 증폭하고, 상기 증폭한 신호를 상기 1칩 마이크로컴퓨터에 보내는 인터페이스회로를 구비한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.
물리량을 전기신호로 변환하여 출력하는 센서와;

상기 전기신호를 입력함으로써 출력제어를 행하는 1칩 마이크로컴퓨터를 구비한 출력제어장치에 있어서의 센서기능의 고장진단방법에 있어서,

상기 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 구동신호에 의하여 제어되는 상기 센서를 구동하는 구동회로를 구비하고,

상기 1칩 마이크로컴퓨터는 상기 구동회로에 공급하는 구동신호의 주파수를 변경하고, 또한 상기 센서출력이 미리 기대된 전기신호를 출력하였는지의 여부를 출력함으로써, 센서기능의 고장을 진단하도록 한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.
제 8항에 있어서,

상기 구동회로는 1칩 마이크로컴퓨터로부터 출력된 신호를 파형 정형하기 위한 버퍼회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.
제 8항에 있어서,

상기 센서의 출력을 증폭하고, 상기 증폭한 신호를 상기 1칩 마이크로컴퓨터에 보내는 인터페이스회로를 구비한 것을 특징으로 하는 센서기능의 고장진단장치.