KR930011422B1

KR930011422B1 - 고장 검출장치

Info

Publication number: KR930011422B1
Application number: KR1019900011430A
Authority: KR
Inventors: 히사쓰구 이또; 다까시 후루이
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1993-12-06
Also published as: DE4029703A1; KR910012732A; DE4029703C2; US5081442A

Abstract

내용 없음.

Description

고장 검출장치

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 블록도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 블록도.

제3도는 본 발명의 다른 설명의 일실시예를 나타낸 회로도.

제4도는 제3도내의 판정회로의 동작을 나타낸 플로차트도.

제5도는 제3도의 동작을 설명하기 위한 파형도.

제6도는 본 발명의 다른 발명의 다른 실시예를 나타낸 회로도.

제7도는 종래의 고장검출장치를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 직류전원 (4) : 피감시저항기

(6A), (6B), (6C), (6D) : 고장검출회로 (10), (11), (32) : 저항기

(12) : 제 1의 스위치회로 (13) : 제 2의 스위치회로

(23) 제 3의 스위치회로 (15), (15B) : 직류증폭회로

(18): 판정회로 (20) : 전압조정회로

A, B : 접속점 D : 공통출력단자

Eo : 출력전압 V_A: 접속점A의 전압

V_B: 접속점B의 전압

본 발명은 자동차용 에어백장치 등에 사용되는 기동용(起動用)저항기의 고장검출장치에 관한 것으로서, 특히 염가이며 신뢰성이 높은 고장검출장치에 관한 것이다.

종래부터 자동차용 에어백장치에 있어서는 충돌시 순간에 에어백을 전개하므로, 배교적 저항치가 작은 스퀴브라고 하는 기동용 히터가 사용되고 있다. 이와 같은 기동용 저항기는 고장이 발생하면 인명에 관계되므로, 저항치에 이상이 있는가의 여부가 항상 감시되고 있다.

제7도는 예를 들면 일본국 특공소 61-57,219호 공보에 기재된 자동차용 에어백장치에 있어서의 종래의 고장검출장치를 나타낸 회로도이다.

도면에 있어서, (1)은 자동차에 탑재된 배터리 즉 직류전원, (2)는 직류전원(1)에 접속된 엔진시동용의 이그니션(점화)스위치이다.

(3)은 점화스위치(2)를 통해 직류전원(1)에 접속된 가속도센서(G센서)이며, 상개(常開)점점(31) 및 저항기(32)의 별령회로로 구성되어 있다. (4)는 접속점 A에서 G센서(3)에 접속된 에어백전개용의 스퀴브(피감시저항기)이며, G센서(3)내의 저항기(32)와 함께 제 1의 직렬회로를 구성하고 있다.

(5)는 접속점 C에서 피감시저항기(4)에 접속된 다른 G센서이며, G센서(3)와 마찬가지로 상개접점(51) 및 저항기(52)의 병렬회로로 구성되고, 타단은 접지되어 있다.

(6)은 G센서(3), (5) 및 피감시저항기(4)의 각 양단에 접속되어 피감시저항기(4)의 고장을 검출하는 고장검출회로이며, 접속점 A및 C에 접속된 직류의 차동증폭회로(7)와, 이 차동측폭회로(7)의 출력단자에 접속된 비교회로(8)로 구성되어 있다.

차동증폭회로(7)는 증폭도를 결정하기 위한 저항기(71)~(74)와 연산증폭기(75) 로 이루어지며, 저항기(71)는 접속점 A과 연산증폭기(75)의 비반전(非反轉)입력단자와의 사이, 저항기(72)는 그라운드와 연산증폭기(75)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(73)는 접속점 C와 연산증폭기(75)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(73)는 접속점 C와 연산증폭기(75)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(74)는 연산증폭기(75)의 출력단자와 비반전입력단자와의 사이에 각각 삽입되어 있다.

비교회로(8)는 직류전원(1)을 분압(分壓)하여 기준전압을 결정하기 위한 직렬저항기(81)~(83)와, 저항기(81) 및 (82)의 접속점이 비반적입력단자에 접속되어 연산증폭기(75)의 출력단자가 반전출력단자에 접속된 연산증폭기(84)와, 저항기(82) 및 (83)의 접속점이 반전입력단자에 접속되어 연산증폭기(75)의 출력단자가 비반적입력단자에 접속되어 연산증폭기(85)와 연산증폭기(84) 및 (85)의 출력의 논리적(論理的)을 취하는 앤드게이트(86)로 구성되어 있다.

(9)는 비교회로(8)의 출력단자 즉 앤드게이트(86)의 출력단자에 접속된 경보용의 램프이다.

다음에, 제7도에 나타낸 종래의 고장검출장치의 동작에 대하여 설명한다.

자동차의 기동에 의해 점화스위치(2)가 폐쇄(온)되면, G센서(3),(5), 피감시저항기(4) 및 고장검출회로(6)는 직류전원(1)에 의해 급전되고, 상개접점(31) 및 (51)이 개방되어 있으므로, 피감시저항기(4)의 양단에는 직류전원(1)의 전압 V₁을 저항기(32), (52) 및 피감시저항기(4)로 분압한 전압이 발생한다.

이때, 저항기(32) 및 (52)의 저항치 R₃및 R₅가 각각 수백

이상인데 대하여, 피감시저항기(4)의 저항치 R₄는 수

이며, 또 전원전압 V₁은 약 12V이므로, 접속점 A 및 C사이의 전압차 V_AC는 수십 mV로 된다.

예를 들면,

R₃=R₅=1k

R₄=2

라고 하면, 피감시저항기(4)의 양단전압 V_AC은

V_AC=12×2/(1000+1000+2)

≒12mV

이다.

여기서, G센서(3)가 단락고장났다고 하면,

V_AC=12×2/(1000+2)

≒24mV

로 되고, 또 피감시저항기(4)가 단락고장났다고 하면,

V_AC=OV

로 된다. 이와 같이, 0~수십 mV의 범위에서 변동되는전압치에 따라서 고장의 판정을 행하기 위하여는 연산증폭기(75)의 증폭도가 100정도로 되도록 저항기(71)~(74)의 저항치를 조정할 필요가 있다. 이로써, 차동증폭기회로(7)의 출력전압 V₇은 통상 V, G센서(3) 또는 (5)의 단락고장시는 2.4V, 피감시저항기(4)의 단락고장시에는 OV로 된다.

따라서, 비교회로(8)내의 저항기(81)~(83)는 출력전압 V₇이 정상시(1.2V)에 연산증폭기(84) 및 (85)의 출력이 모두「H」레벨, G센서(3) 또는 (5)의 단락고장시( 2.4V) 연산증폭기(84) 의 출력이 「L」레벨, 피감시저항기(4)의 단락고장시에는 연산증폭기(85) 의 출력이 「L」레벨로 되도록 조정된다.

이 결과, 앤드게이트(86)의 출력은 정상시에는「H」레벨로 되어 램프(9)를 소등상태로 하지만, 고장시에는 「L」레벨로 되어 램프(9)를 점등시켜서, 운전자에게 이상을 경보한다.

G센서(3), (5) 및 피감시저항기(4)가 정상일 때 자동차가 충돌사고를 일으킨 경우에는 상개접점(31) 및 (51)이 폐쇄되므로, 피감시 저항기(4)가 발열하여 에어백을 전개기동하여, 운전자를 보호할 수 있다.

종래의 고장검출장치는 이상과 같이, 고장에 의한 전압변동을 검출하기 위해 직류의 차동증폭회로(7)의 증폭도를 100정도로 설정할 필요가 있으며, 이 때문에 증폭도가 크므로 노이즈에 약하다고하는 문제점이 있었다. 또, 직류차동증폭의 경우는 증폭회로의 입력오프셋전압 등의 영향으로 오차가 생기기 쉬우므로, 고정밀도의 증폭소자를 사용할 필요가 있고, 또한 제조단계에서의 미세조정이 요구되며, 신뢰성이 결여되는 동시에 코스트가 높아진다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 염가이며 신뢰성이 높은 고장검출장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 고장검출장치는 피감시저항기와 이 피감시저항기에 접속점 A에서 접속된 저항기로 이루어지는 제 1의 직렬회로와, 접속점 B에서 서로 접속되어 상기 제 1의 직렬회로내의 저항비와 동일한 저항비를 가진 한쌍의 저항기로 이루어지며, 상기 제 1의 직렬회로에 병렬접속되어 밸런스된 휘트스톤브리지(Wheatstone bridge)를 구성하는 제 2의 직렬회로와, 상기 휘트스톤브리지에 급전하기 위한 직류전원과, 한쪽이 상기 접속점 A 및 B에 개별로 접속되고, 다른쪽이 공통으로 공통출력단자에 접속되어 교대로 개폐되는 제 1및 제 2의 수위치회로와, 이들 스위치회로의 상기 공통출력단자에 입력단자가 접속된 직류증폭회로와, 상기 제 1 및 제 2의 스위치회로의 개폐에 동기하여 입력이 전환되는 상기 직류증폭회로의 출력전압의 차에 따라서 상기 피감시저항기의 고장의 유무를 판정하는 판정회로를 구비한 것이다.

또, 본 발명의 다른 발명에 관한 고장검출장치는 또한 제 1의 스위치회로와 동기하여 개폐되는 제 3의 스위치회로를 통해 직류증폭회로의 출력전압이 입력되는 전압조정회로를 구비하고, 제 3의 스위치회로가 폐쇄되어 있는 경우에 상기 직류증폭회로의 출력을 소정전압으로 하도록 상기 직류증폭회로에 피드백하고, 상기 제 3의 스위치회로가 개방되고나서 소정시간내는 상기 피드백의 출력전압을 유지하도록 한 것이다.

본 발명에 있어서는, 밸런스된 휘트스톤브리지의 접속점 A 및 B로부터의 전압을 교대로 전환하여 하나의 직류증폭회로에 입력하고, 이 직류증폭회로의 출력전압차를 측정함으로써, 직류증폭회로의 입력 오프셋전압이나 측정계의 회로상수 및 소자의 불균일의 영향을 없애고, 또 제조단계에서의 미세조정도 필요없게 하여, 피감시저항기의 저항치의 천이(遷移)를 정확히 검출한다.

또, 본 발명의 다른 발명에 있어서는 제 2의 스위치회로의 폐쇄에 의해 기준측의 접속점 B의 전압이 인가되었을 때에는 제 3의 스위치 회로를 폐쇄하고, 전압조정회로를접속하여 직류증폭회로의 출력전압을 판정회로의 입력전압범위의 중앙치로 조정하고, 제 1의 스위치회로의 폐쇄에 의해 측정측의 접속점 A의 전압이 인가되었을 때에는 제 3의 스위치회로를 개방(오프)하고, 피드백전압을 유지한 채 전압조정 회로를 직류증폭회로로부터 분리시킨다. 이로써, 직류증폭회로의 출력전압이 측정계 이외의 소자 등의 특성변동에도 영향받지 않게 되고, 보다 정확한 고장검출이 가능해진다.

다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 회로도이며, (6A)는 고장 검출회로(6)에 대응하고 있으며, (1)~(4) 및 (9)는 전술한 것과 같은 것이다. 또, 고장검출회로(6A)는 다음의 (10)~(18)로 구성되어 있다.

(10) 및 (11)은 접속점 B를 통해 접속된 한쌍의 저항기로 이루어지는 제 2의 직렬회로이며, 각 저항기(10) 및 (11)의 저항치 R₁₀및 R₁₁는 저항기(32) 및 피감시저항기(4)로 이루어지는 제 1의 직렬회로의 저항비와 동일한 저항비를 갖도록 조정되어 있으며, 제 1의 직렬회로에 병렬접속되어서 밸런스된 휘트스톤브리지를 구성하고 있다.

(12) 및 (13)은 접속점 A 및 B에 개별로 접속되어서 교대로 개폐되는 제 1 및 제 2의 스위치회로이며, 이 경우 각각 FET로 구성되어 있다. (14)는 기준전압 V_RE을 발생하는 기준전원이다.

(15)는 각 스위치회로(12) 및 (13)의 공통출력단자 D에 접속된 직류증폭회로이며, 공통출력단자 D의 전압 V_D과 기준전원(14)으로 부터의 기준전압 V_RE을 가산하는 가산기(16)와, 가산기(16)로부터의 입력전압 Ei을 증폭하는증폭기(17)로 구성되어 있다.

(18)은 증폭기(17)의 출력전압 Eo에 따라서 고장의 유무를 판정하는 판정회로이며, 예를 들면 마이크로콤퓨터로 구성되어 있으며, 각 스위치회로(12) 및 (13)에 대해 게이트개폐용의 제어신호 F₁및 F₂를 출력하는 동시에, 고장을 판정할 경우에는 램프(9)를 점등하기 위한 구동신호 H를 출력하도록 되어 있다.

다음에, 제1도에 나타낸 본 발명의 일실시예의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 전원전압을 V₁이라 하고, 휘트스톤브리지내의 저항기(3), (4), (10), (11)의저항치를 각각 R₃, R₄, R₁₀, R₁₁이라고 하면, 점화스위치(2)를 폐쇠했을 때의 각 접속점 A 및 B의 전압 V_A및 V...은

V_A=V₁R₄/ (R₃+R₄) (1)

V_B=V₁R₁₁/ (R₁₀+R₁₁) (2)

로 주어진다. 여기서, 피감시저항기(4)의 정상시의 저항치를 R₄ ^*, 저항치편차를 △R₄라고 하면, 정상치 R₄ ^*로부터 저항치편차 △R₄만큼 변화했을 때의 저항치 R₄는

R₄=R₄ ^*+△R₄(3)

로 표현된다. 또, 휘트스톤브리지의 벨런스조건으로서, 피감시저항기(4)가 정상일 때에 각 직렬회로의 저항비가 같아지도록 저항기(10) 및 (11)의 저항치 R₁₀및 R₁₁가 설정되어 있으므로,

R₄ ^*/ R₃= R₁₁/ R₁₀=

(4)

단,

: 저항비로 된다. 식(1)~(4)으로부터 각 접속점 A 및 B 의 전압 V_A및 V_C은

V_A=[

V₁/ (1+

)](1+△R₄/R₄ ^*) (5)

V_B=

V₁/ (1+

) (6)

로 주어진다. 식(5), (6)에서 명백한 바와 같이 R₄= R₄ ^*즉 △R₄= 0이면, V_A=V_B이다.

지금, 제 1의 스위치회로(12)가 폐쇄(온)되고, 제 2의 스위치회로(13)가 개방(오프) 되었다고 하면,

V_D= V_A

로 되고, 직류증폭회로(15)에는 접속점 A의 전압 V_A이 입력된다. 따라서, 이 때의 증폭기(17)의 입력전압 및 출력전압을 각각 Ei₁및 Eo₁이라고 하면,

Ei₁= V_A+ V_RE(7)

Eo₁= G(V_A+ V_RE)

단, G : 증폭기(17)의 증폭도로 된다.

역으로, 제 1의 스위치회로(12)가 개방되고, 제 2의 스위치회로(13)가 폐쇄된 경우에는,

V_D= V_B

로 되어서, 접속점 B의 전압 V_B이 직류증폭회로(15)에 입력된다. 따라서, 이 때의 증폭기(17)의 입력전압 및 출력전압을 각각 Ei₂및 Eo₂라고 하면,

Ei₂= V_B+ V_RE

Eo₂= G(V_B+V_RE) (8)

로 된다.

판정회로(18)는 각 스위치회로(12) 및 (13)의 개폐에 의해 전환된 출력전압 Eo₁및 Eo₂을 개폐전환타이밍에 동기하여 입력하여, 양자의 차전압 △Eo을 연산한다. 이 차전압 △Eo은 식(5)~(8)로부터

△Eo = Eo₁- Eo₂

=

V₁△R₄(1+

)R₄ ^*(9)

로 주어지며, 저항치편차 △R₄에 비례한 값으로 된다. 여기서, R₃= 1k

, R₄ ^*=3

, R₁100k

, R₁₁= 300

, V₁= 10V,

3/1000, G=100으로 하고, 저항치편차가 △R₄= 1

이었다고 하면, 식 (9)로부터 차전압

Eo은

Eo = (3/1000)×100×10×1/(1+3/1000)×3

≒0.997V

로 된다. 즉, 피감시저항기(4)의 저항치 R₄의 편차 ΩR₄(=1

)에 대하여, 차전압

Eo(≒1V)이 생기는 것을 알 수 있다. 또, 식(9)에서 ΩR₄=0

일 때 △Eo=OV이므로

R₄=0.1

일 때 △Eo≒0.1V로 되고, 차전압 △Eo은 통상의 전자(電子)회로에서 충분히 여유를 가지고 취급할 수 있는 레벨이다.

한편, 기준전원(14)은 기준전압 V_RE을 가산기(16)에 입력하여 증폭기(17)의 입력전압 Ei을 보정하고, 직류증폭회로(15)의 출력전압 Eo이 판정회로(18)의 판정가능한 전압범위내(예를 들면 0~5V)에 들어가도록 하고 있다. 이 판정전압범위는 사용되는 반도체소자 등에 따라서 다르다.

이 때, 식 (7)에서 주이지는 측정측의 출력전압 Eo₁은 피감시저항기(4)의 저항치 R₄에 따라서 변동되지만, 크게 변동되어 0~5V의 전압범위를 초과해도 이상치라는 것은 용이하게 판정할 수 있으므로 특히 지장은 없다. 그러나, 식(8)에서 주어지는 기준측의 출력전압 Eo₂은 항상 0~5V의 전압범위내에 있을 필요가 있으며, 기준전압 V_RE은 이점을 고려하고 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같은 조건하에서 G=100으로 하면, 식(8)에서 출력전압 Eo₂은

Eo₂= 100(V_B+V_RE)

이며, 식(1)로부터

Eo₂= 100[V₁R₁₁/ (R₁₀+R₁₁) +V_RE]

로 된다. 이 출력전압 Eo₂은 다른쪽의 출력전압 Eo₁의 중간 즉 2.5V인 것이 바람직하며, 변동가능한 범위(공차)는 2.5±1V정도이다. 이상으로부터

1.5≤100(0.003V₁+ V_RE)≤3.5 (10)

이 성립한다. 또 기준전압 V_RE을 고정전압 V_RO과 종동(從動)전압(=0.003V₁)을 가산한 것이라고 생각하고,

V_RE= V_RO- 0.003V₁(11)

로 하면, 식(10), (11)에서 고정전압 V_RO의 만족조건은

15mV≤V_RO≤35mV (12)

로 된다. 식(12)을 변형하면,

V_RO=25mV±10mV

이며, 기준전압 V_RE은 회로기술적으로 충분히 여유가 있는 전압인 것을 알 수 있다.

상기 실시예에서 하나의 G센서(3)만을 사용했으나, 제2도와 같이 2개의 G센서(3), (5)를 사용해도 동등한 효과를 얻는다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 회로도로서, (14A)는입력단자가 접속점 C에 접속된 증폭도가 1인 증폭기이며, 직류증폭도회로(15B)에 바이어스전압을 부여하도록 되어 있다. (14B)는 증폭기(14A)와 함께 고장검출회로(6B)내에 배설된 기준전원으로서, 기준전압 V_R을 발생하는 기준전원이며, 직류증폭회로(15B)의 출력전압 Eo에 적당한 오프셋전압을 부여하고 있다.

이 경우, 직류증폭회로(15B)는 직렬접속된 연산증폭기(17A) 및 (17B)와, 저항기(19A)~(19H)로 구성되어 있으며, 저항기 (19A)는 공통출력단자 D와 연산증폭기(17A)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(19B)는 증폭기(14A)의 출력단자와 연산증폭기(17A)의 비반전입력 단자와의 사이, 저항기(19C)는 증폭기(14A)의 출력단자와 연산증폭기(17A)의 반전입력단자와의 사이, 저항기(19E)는 연산증폭기(17A)의 출력단자의 연산증폭기(17B)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(19E)는 기준전원(14B) 연산증폭기(17B)의 비반전입력단자와의 시이, 저항기(19G)는 증폭기(14A)의 출력단자와 연산증폭기(17B)의 비반전입력단자와의 사이, 저항기(19H)는 연산증폭기(17B)의 출력단자와 반전입력단자와의 사이에 각각 삽입되어 있다.

여기서,저항기(19A)~(19H)의 저항치를 각각 R_A~R_H로 하고,

R_A=R_C=R_E=R_R=R_S(13)

R_B=R_D=R_F=R_S=R_T(14)

라고 하면, 각 스위치회로(12) 및 (13)가 각각 폐쇄되었을 때의 출력 전압 Eo₁및 Eo₂

은

Eo₁=(V_A-V_C)(R_P/R_S)²+V_R+V_OFㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(15)

Eo₂=(V_B-V_C)(R_P/R_S)²+V_R+V_OFㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(16)

로 주어진다. 단, V_C는 접속점 C의 전압이다. 또 V_OF는 연산증폭기(17A) 및 (17B)의 입력오프셋전압이며, 식(13), (14)에서 주어진 값으로부터의 각 저항기(19A)~(19H)의 편차에 의해 생기는 오차성분도 포함한 값이다.

또, 식(15), (16)에 있어서,

V_AC=V_A-V_C=(V₁-V_C)R₄/(R₃+R₄)ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(17)

V_BC=V_B-V_C=(V₁-V_C)R₁₁(R₁₀+R₁₁)ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(18)

이며, 이들은 전술한 식(3), (4) 즉

R₄=R₄ ^*+△R₄

R₄ ^*/R₃=R₁₁/R₁₀=

을 고려하여 변형할 수 있다. 예를 들면, 저항치편차 △R₄의 약간의 변동을 문제로 할 경우

△R₄≒ 0

이므로, 식(17), (18)은 근사적으로

A_AC=

(V₁-V_C)(1+△R₄/R₄ ^*)/(1+

)ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(19)

V_BC=

(V₁-V_C)/(1+

)ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(20)

로 표현할 수 있다.

따라서, 판정회로(18)에서 연산되는 차전압 △Eo은 식(15), (16), (19), (20)으로부터

△Eo=

(V₁-V_C) (R_P/S_S)²△R₄/(1+

)R₄ ^*ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(21)

로 표현된다. 여기서, 전술한 바와 같이 각 저항치를 R₃=1k

, R₄ ^*=3

, R₁₀=100k

, R₁₁= 300

로 하고, R_P/R_S=10으로 한다. 또 저항기(52)의 저항치 R₅를

R₁₀＞R₅(=R₃)＞R₄

로 하면,

V₁-V_C=V₁/2

=10V

로 되고, 식(21)은

△Eo≒ 3△R₄/R₄ ^*

=△R₄

로 된다.

따라서, △R₄=0.1

에 대하여 △Eo=0.1V가 얻어지고 전술한 바와 같은 감도로 고장검출할 수 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 하여, 기준측의 접속점 B의 전압 V_B에 대응한 출력전압 Eo₂과, 측정측의 접속점 A의 전압 V_A에 대응한 출력전압 Eo₁과의 차전압 △Eo으로부터 피감시저항기(4)의 변화분을 검출함으로써, 측정계의 특성변동에 의해 영향받지 않는 정확한 검출이 실현된다.

그러나, 측정계 이외의 전원전압 V₁이 변동되거나, G센서(5)내의 저항기(52)의 변동에 의해 접속점 C의 접압 V_C이 변동되거나 하면, 식(10)으로 표현되는 기준측의 전압 V_CD(=V_C-V_C)이 변동된다. 이 결과, 출력전압 Eo₂이 판정회로(18) 의 입력전압범위(0~5V)의 중심치(2.5V)로부터 벗어나서, 검출대상으로 되는 접속점 A측의 출력전압 Eo₁을 측정할 수 없게 될 염려가 있다.

다음에, 측정계 이외의 전원전압 V₁또는 G센서의 저항기(52)등의 조건이 변동되어도 출력전압 Eo을 안정시킬 수 있는 본 발명의 다른 발명에 대하여 설명한다.

제3도는 본 발명에 다른 발명의 일실시예를 나타낸 회로도이며, (1)~(18)은 제2도와 같은 것이다. 단, 이 경우 증폭기(14A)의 입력단자는 기준측의 접속점 B에 접속되어 있다.

(20)는 직류증폭회로(15B)에 피드백접속되어 직류증폭회로(15B)의 출력전압 Eo을 조정하기 위한 전압조정회로이며, 연산증폭기(21)와, 연산증폭기(21)의 입출력단자사이에 삽입된 콘덴서(22)로 구성되어 있다.

(23)은 전압조정회로(20)와 직류증폭회로(15B)와의 사이에 삽입된 제3의 스위치회로이며, 판정회로(18)로부터의 제어신호 F₃에 의해 제 2의 스위치회로(13)와 동기하여 개폐되도록 되어 있다.

직류증폭회로(15B)의 출력전압 Eo의 제 2의 스위치회로(23)를 통해 연산증폭기(21)의 반전입력단자(-)에 인가되고, 기준전압(14B)의 기준전압 V_R은 연산증폭기(21)의 비반전입력단자(+)에 인가되어 있다.

전압조정회로(20)내의 연산증폭기(21)로부터 출력되는 피드백전압 V_F은 콘덴서(22)를 통해 자체의 반전입력단자(-)에 인가되는 동시에, 직류증폭회로(15B)내의 저항기(19F)를 통해 연산증폭기(17B)의 비반전입력단자(+)에 인가되어 있다.

다음에, 제4도의 플로차트도 및 제5도의 파형도를 참조하면서, 제3도에 도시한 본 발명의 다른 발명의 일실시예의 동작에 대하여 설명한다.

직류증폭회로(15B)에 입력되는 전압은 접속점 D의 전압 V_D과, 버퍼엠프 즉 증폭기(14A)의 출력전압 V_E(=V_B)이다.

따라서, 직류증폭회로(15B)로부터의 출력전압 Eo은

Eo={R_B/(R_A+R_B)}{(R_C+R_D/R_C)}{R_F/(R_E+R_F)}ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(22)

×{R_G+R_H)R_G}(V_D-V_E)

+{(R_FR_G-R_ER_H)/R_G(R_E+R_F)}V_E

+{(R_G+R_H)/R_G}{R_E/(R_E+R_F)}V_F+V_OF

로 표현된다. 여기서, 각 저항치 R_A~R_H는 식(13), (14)을 만족시키고 있으므로, 식(22)은,

Eo=(R_P/R_S)²(V_D-V_E)+V_F+V_OFㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(23)

로 된다.

한편, 판정회로(18)로부터는 제5도와 같이 제어신호 F₁~F₃가 출력되고, 각 스위치회로(12), (13) 및 (23)의 동작모드는

(Ⅰ) 기준전압(EO₂)모드

제1의 스위치회로(12)가 오프

제 2, 제 3의 스위치회로(13), (23)가 온

(Ⅱ) 즉정전압(EO₁)모드

제1의 스위치회로(12)가 온

제 2, 제 3의 스위치회로(13), (23)가 오프

의 두 가지로 된다.

먼저, 시작 t₀~t₁에 있어서, 제어신호 F₁가 오프, 제어신호 F₂및 F₃가 온으로 되면, 제 1의 스위치회로(12)가 오프로 되고, 제 2 및 제 3의스위치회로(13) 및 (23)가 온으로 된다(제4도의 스텝 S1).

이때, 동작모드는 기준전압모드(Ⅰ)이며, 출력전압 Eo은 기준측의 접속점 B에 대응한 출력전압 Eo₂으로 된다(스텝 S2).

또, 제2의 스위치회로(13)의 도통의 의해

V_D=V_E=V_B

로 되므로, 식 (23)으로부터 출력전압 Eo₂은

Eo₁=V_F+V_0Fㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(24)

로 된다. 또한, 제 3의 스위치회로(23)의 도통에 의해 출력전압 Eo₂이 전압조정회로(20)에 입력되고, 연산증폭기(21)는 식(24)에 있어서

V_F+V_OF=R_R

로 되도록 피드백전압 V_F을 조정한다. 이로써, 출력전압 Eo₂은 판정회로(18)의 입력전압범위의 중심치인 기준전압 V_R으로 정확히 조정된다.

다음에, 시각 t₁~t₂에 있어서 각 제어신호 F₁~F₃가 반전하고, 제 1의 스위치회로(12)가 온, 제 2 및 제 3의 스위치회로(13) 및 (23)가 오프로 되면(스텝 S3), 동작모드는 측정전압모드(Ⅱ)로 되고, 출력전압 Eo은 측정측의 접속점 A에 대응한 출력전압 Eo₁으로 된다 (스텝 S4).

또, 제1의 스위치회로(12)이 도통에 의해

V_D=V_A

V_E=V_B

로 되므로, 식(23)으로부터 출력전압 Eo₁은

Eo=(R_P/R_S)²(V_A-V_B)+V_F+V_OFㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(25)

로 된다.

이 때, 제 3의 스위치회로(23)가 오프로 되고, 연산증폭기(21)의 입력이 얻어지지 않게 되지만, 콘덴서(22)에 의해 기준동작모드(Ⅰ)시의 피드백전압 V_F이 유지되고 있으므로, 식(24)로부터

V_F=Eo₂-V_OFㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(26)

V_R-V_OF

로 된다. 따라서, 출력전압 Eo₁은 식(25), (26)으로부터

Eo₁=(R_P/R_S)²(V_A-B_B)+V_Rㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(27)

로 된다.

식(27)에서 명백한 바와 같이, 측정전압모드시의 출력전압 Eo₁은 항상 기준전압 V_R을 중심으로 해서, 휘트스톤브리지의 접속점 A 및 B의 전압차(A_A- B_B)를 증폭한 값만큼 변동된 값으로된다. 따라서, 기준전압 V_R을 판정회로(18)의 입력전압범위의 중심치로 설정해 두면, 전원전압 V₁의 변동이나, G센서(3) 및 (5)의 저항비의변동등에 영향을 받지 않고, 전압차(V_A- V_B)를 측정할 수 있으며, 제2도의 경우와 마찬가지로 피감시저항기(4)의 저항치변화를 검출할 수 있다.

즉, 차전압 △Eo (=Eo₁-Eo₂)이 미리 설정된 허용변동폭 △E이상인가의 여부를 판정하고 (스텝 S5).

│Eo₁-Eo₂│≥△E

로 되어을 때에 구동신호 H를 출력하여, 경보용 램프(9)를 점등시킨다(스텝 S6).

한편, 스텝 S5에 있어서 차전압 △Eo이 허용변동폭 △E의 범위내라고 판정된 경우에는 스텝 S1으로 복귀하여, 같은 동작을 반복한다.

제5도는 시각 t₁~t₅의 구간에 있어서 출력전압 Eo₁이 허용변동폭 △E을 초과했다는 것이 검출되고, 처리동작의 지연시간 후의 시각 t₄에 있어서 구동신호 H가 온으로 된 경우를 나타낸다.

상기 실시예에서는, 하나의 에어백시스템의 피감시저항기(4)의 저항치변동을 검출하는 경우를 나타냈으나, 복수의 피감시저항기의 저항치변동을 동시에 검출할 수도 있다.

제6도는 본 발명의 다른 발명의 다른 실시예의 회로도이며, 2개의 에어백시스템의 고장검출에 적용한 예를 나타낸다.

이 경우, G센서(3'), (5') 및 피감시저항기(4')로 이루어지는 제2의 에어백시스템이 (3)∼(5)로 이루어지는 제1의 에어백시스템과 병렬로 배설되어 있다.

또한, 고장검출회로(6D)내에는 G센서(3')내의저항기 및 피감시저항기(4')와 함께 제 2의 휘트스톤브리지를 구성하기 위한 저항기(10') 및 (11')와, 제 2의 휘트스톤브리지에 대응하는 제 1 및 제 2의 스위치회로(12') 및 (13')와, 제 1 및 제 2의 휘트스톤브리지의 접속점 B 및 B'을 선택적으로 증폭기(14A)에 접속하기 위한 제 4의 스위치회로(24) 및 (24')가 다시 배설되어 있다.

따라서, 판정회로(18)는 각 스위치회로에 대응한 제어신호 F₁~F₄, R₁', F₂' 및 R₄'에 의해, 각 휘트스톤브리지에 대하여 교대로 각각 2가지의 동작모드로 전환된다.

즉, 피감시저항기(4)를 감시하는 경우에는 제 1의 휘트스톤브리지를 선택하기 위해, 제 4의스위치회로(24)를 구동하기 위한 제어신호 F₄가 온으로 되고, 제어신호 F₁', F₂', 및 F₄' 는 모두 오프로 된다. 이때, 제어신호 F₁~F₃는 제4도와 같이 동작모드를 (Ⅰ)및 (Ⅱ)로 전환한다.

또한, 피감시저항기(4')를 감시하는 경우에는 제 2의 휘트스톤브리지를 선택하기 위해, 제 4의 스위치회로(24')를 구동하기 위한 제어신호 F₄' 가 온으로 되고, 제어신호 F₁, F₂, 및 F₄는 모두 오프로 된다. 이때, 제어신호 F₁', F₂', 및 F₃는 제4도의 F₁~F₃와 같이 동작하고, 2가지 동작모드 (Ⅰ')및 (Ⅱ')로 전환된다.

어느 경우도, 기준전압모드(Ⅰ) 또는 (Ⅰ')에 있어서는 접속점 B 또는 B'에 대응한 출력전압 Eo₂이 얻어지며, 측정전압모드 (Ⅱ) 또는 (Ⅱ')에 있어서는 접속점 A 또는 A'에 대응한 출력전압 Eo₁이 얻어진다.

이때, 제 2의 휘트스톤브리지에 있어서의 저항기(3') 및 피감시 저항기(4')와 저항기(10') 및 (11')와의 저항비의 상위에 의해, 접속점 A' 및 B'의 전압 V_A' 및 V_B' 이 V_A및 V_B와 다르다고 해도, 출력전압 Eo₁은 기준전압 V_R을 중심으로 하여 변동되므로 전혀 지장은 발생하지 않는다.

그리고, 상기 각 실시예에서는 각 스위치회로를 전환구동하는 제어신호를 판정회로(18)에 의해 생성하였으나, 별개의 타이밍회로(도시하지 않음)에 의해 생성해도 된다.

또한, 파감시저항기(4)가 자동차용 에어백장치의 기동용 히터의 경우를 나타냈으나, 마찬가지로 비교적 저저항치의 것이면 다른 저항기에 적용해도 동등한 효과를 얻는 것은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 피감시저항기와 이 피감시저항기에 접속점 A에서 접속된 저항기로 이루어지는 제 1의 직렬회로와, 접속점 B에서 서로 접속되어 제 1의 직렬회로내의 저항비와 동일한 저항비를 가진 한쌍의 저항기로 이루어지며, 제 1의 직렬회로에 병렬접속되어 밸런스된 휘트스톤브리지를 구성하는 제 2의 직렬회로와, 휘트스톤브리지에 급전하기 위한 직류전원과, 한쪽이 접속점 A 및 B에 개별로 접속되고, 다른 쪽이 공통으로 공통출력단자에 접속되어 교대로 개폐되는 제 1 및 제 2의 스위치회로와, 이들 스위치회로의 공통출력단자에 입력단자가 접속된 직류증폭회로와, 제1 및 제2의스위치회로의 개폐에 동기하여 입력이 전환되는 직류증폭회로의 출력전압의 차에 따라서 피감시저항기의 고장의 유무를 판정하는 판정회로를 구비하였으므로, 직류증폭회로의 입력오프셋전압이나 계측계의 회로 상수 및 소자의 불균일의 영항이 없어지는 동시에, 제조단계에서는 미세조정도 필요없게 되며, 염가이며 신뢰성이 높은 고장검출장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다른 발명에 의하면, 또한 제 1의 스위치회로와 동기하여 개폐되는 제 3의 스위치회로를 통해 직류증폭회로의 출력전압이 입력되는 전압조정회로를 구비하고, 제 3의스위치회로가 폐쇄되어 있는 경우에 직류증폭회로의 출력을 소정전압으로 하도록 직류증폭회로에 피드백하고, 제 3의 스위치회로가 개방되고나서 소정시간내는 피드백의 출력전압을 유지하도록 하였으므로, 직류증폭회로의 출력전압이 측정계 이외의 소자 등의 특성변동에도 영향받지 않으며, 보다 정확하고 신뢰성이 높은 고장검출장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims

피감시저항기(4)와 이 피감시저항기(4)에 접속점 A에서 접속된 저항기(32)로 이루어지는 제 1의 직렬회로와, 접속점 B에서 서로 접속되어 상기 제 1의 직렬회로내의저항비와 동일한 저항비를 가진 한쌍의 저항기(10), (11)로 이루어지며, 상기 제 1의 직렬회로에 병렬접속되어 밸런스된 휘트스톤브리지(Wheatstonebridge)를 구성하는 제 2의 직렬회로와, 상기 휘트스톤브리지에 급전하기 위한 직류전원(1)와, 한쪽이 상기 접속점 A 및 B에 개별로 접속되고, 다른쪽이 공통으로 공통출력단자에 접속되어 교대로 개폐되는 제 1 및 제 2의 스위치회로(12), (13)와 이들 스위치회로의 상기 공통출력단자에 입력단자가 접속된 직류증폭회로(15)와, 상기 제 1 및 제 2의 스위치회로(12), (13)의 개폐에 동기하여 입력이 전환되는 상기 직류증폭회로(15)의 출력전압의 차에 따라서 상기 피감시저항기(4)의 고장의 유무를 판정하는 판정회로(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 고장검출장치.
제1항에 있어서, 제 1의 스위치회로(12)와 동기하여 개폐되는 제 3의 스위치회로(23)를 통해 직류증폭회로(15)의 출력전압이 입력되는 전압조정회로(20)를구비하고, 제 3의 스위치회로(23)가 폐쇄되어 있는 경우에 상기 직류증폭회로(15)의 출력을 소정전압으로 하도록 상기 직류증폭회로(15)에 피드백하고, 상기 제 3의 스위치회로(23)가 개방되고나서 소정시간내의 상기 피드백의 출력전압을 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 고장검출장치.