WO1999004226A1 - Capteur dote d'une fonction de reglage - Google Patents

Description

明 細 書 調整機能付きセ ンサ 技術分野

本発明は、 調整機能付きセ ンサに関する ものである。 背景技術

第 1 7図に従来の調整機能付きセ ンサの構造を示す。 第 1 7 図において、 1はセ ンサ本体であり、 2はアナログ的な補正信 号を出力する回路、 アナログ信号を入力する回路、 記憶回路を 含むマイ コ ン及びその周辺回路であり、 その他に例えば温度補 正を目的とする場合温度セ ンサなどが含まれている。 以下にお いて、 周辺回路も含めてマイ コ ン 2と呼ぶことにする。 3は信 号加算回路であり、 セ ンサ本体 1 の出力及びマイ コ ン 2 の出力 が接続される。 4は信号出力回路であり、 増幅器により構成さ れている。 5は信号出力端子である。 マイ コ ン 2のアナログ入 力端子 2 1 には、 信号加算回路 3の出力信号が接続されてい る。 6は調整モー ド信号入力端子であり、 マイ コ ン 2のデイ ジ タル入力端子 2 2に接続されている。 調整時には、 外部から調 整モー ド信号入力端子 6に信号源が接続される。

以下に、 これらの動作を説明する。 マイ コ ン 2は調整モー ド と通常動作モー ドの二つのモー ドをもち、 調整モー ド信号入力 端子 6から調整信号が入力されると調整モー ド、 それ以外の時 は通常動作モー ドで動作する。 調整信号の一例と して、 ハイ、 ローの論理レベルの判定があ る。 調整モー ド信号入力端子 6は、 調整機能付きセ ンサ内部に おいて抵抗により プルア ッ プされており、 調整モー ド信号入力 端子 6が開放状態であると し通常ハイであるとすると、 外部か ら調整モ ー ド信号入力端子 6にローの電圧を与える こ と によ り、 マイ コ ン 2 に調整モー ドである と認識させる こ とができ る。 よって、 マイ コ ン 2は、 そのディ ジタル入力端子 2 2の電 圧レベルを判定することにより、 調整モー ドの判定をすること ができる。

このとき調整終了後に調整モー ド信号入力端子 6に誤って調 整モー ドにならないように、 ローの電圧を加えることが不可能 となるように適切に処理する必要がある。

また、 ノ イ ズなどにより調整モー ド信号入力端子 6がローに なる可能性のある場合、 調整信号をシリ アル通信で構成するな どにより、 誤って、 調整モー ドになる可能性を小さ く すること ができる。

この調整機能付きセ ンサにおいては、 製造工程において調整 信号を送るために用いる調整モー ド信号入力専用の端子が必要 であるため、 これを完成時に適切に処理し、 セ ンサが誤って調 整動作しないようにすることが要求されている。 調整作業を組 み立て途中で行う こ とができ る場合、 調整モー ド信号入力専用 の端子の処理は比較的容易である。 しかし、 角速度セ ンサのよ うに、 組み立て途中では正しい出力特性が得られず、 出荷時と 同様の完成品の形態で調整作業をする必要があるような調整機 能付きセ ンサも多数存在する。 この場合は、 調整モー ド信号入 力専用の端子の処理は非常に複雑なものとなり、 これにより調 整機能付きセ ンサの端子やケースの構造を複雑にし、 またコ ス トァッ プの要因となっていた。 発明の開示

本発明は、 このよ う な調整モー ド信号入力専用の端子を廃止 できる調整機能付きセンサを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、 本発明は、 セ ンサ本体と、 この セ ンサ本体からの信号を出力するための信号出力端子と、 こ の信号出力端子からの出力信号を調整するための制御手段とに より構成したものである。

この構成とすることにより、 調整モー ド信号入力専用の端子 を廃止できる調整機能付きセンサが実現可能である。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 1を説明する ためのブロ ッ ク図、 第 2図は同セ ンサ動作のフ ロ ーチ ャ ー ト、 第 3図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 2を説明するた めのブロ ッ ク図、 第 4図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施 例 3を説明するためのブロ ッ ク図、 第 5図は本発明の調整機能 付きセンサの実施例 4を説明するためのプロ ッ ク図、 第 6図は 本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 5を説明するためのブ ロ ッ ク図、 第 7図は同センサの補正値設定モー ドの制御手順の フ ロ ーチ ャー ト、 第 8図は同センサの通常動作モー ドの制御手 順のフ ローチャー ト、 第 9図は本発明の調整機能付きセ ンサの 実施例 6を説明するためのブロ ッ ク図、 第 1 0図は本発明の調 整機能付きセ ンサの実施例 7を説明するためのブロ ッ ク図、 第 1 1図は同セ ンサのオ フ セ ッ ト誤差平均を求めるフ ロ ーチ ヤ一 ト 、 第 1 2図は同セ ンサの補正値更新のフ 口一チ ャ ー ト 、 第 1 3図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 8を説明するため のブロ ッ ク図、 第 1 4図は同セ ンサの補正値更新のフローチ ヤ 一卜、 第 1 5図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 9を説 明するためのプロ ッ ク図、 第 1 6図は同セ ンサの異常検出のフ ロ ーチ ャ ー ト 、 第 1 7図は従来の調整機能付きセ ンサを説明す るためのブロ ッ ク図である。 発明を実施するための最良の形態

(実施例 1 )

以下、 本発明の実施例 1 について、 第 1図、 第 2図を用いて 説明する。 第 1図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 1を 示し、 第 1図において、 1はセ ンサ本体であり、 2はアナログ 的な捕正信号を出力する回路、 アナログ信号を入力する回路、 記憶回路を含むマイ コ ン及びその周辺回路であり、 その他に例 えば温度補正を目的とする場合、 温度セ ンサなどを含む。 以下 において、 周辺回路も含めてマイ コ ン 2と呼ぶことにする。 3 は信号加算回路であり、 セ ンサ本体 1 の出力及びマイ コ ン 2 の 出力が接続される。 4は信号出力回路であり、 出力抵抗をもつ 増幅器により構成されている。 5は信号出力端子である。 マイ コ ン 2のアナ口グ入力端子 2 1には信号加算回路 3の出力信号 が、 ディ ジタル入力端子 2 2には信号出力回路 4の出力が接続 されている。 調整時には、 外部から信号出力端子 5に調整モー ド信号を送信するための信号源が接続される。

以下に、 これらの動作を説明する。 調整時に、 外部の信号源 から信号出力端子 5を通してあらかじめ設定された調整信号を 送信する。 この信号は、 本来セ ンサが出力し得る信号に比べ、 十分に複雑なものでなければならない。 信号出力端子 5は本来 出力端子であるため、 この出カイ ン ピー ダンスは比較的低い が、 外部に接続する信号源は信号出力回路 4に含まれる出力抵 抗を負荷抵抗と して駆動できるものとする。 これにより、 マイ コ ン 2は信号出力回路 4の出力部において、 ディ ジタル入力端 子 2 2を通して読み取ることで外部からの信号を受けることが できる。 このとき、 信号出力回路 4が何らかの信号を出力して も、 マイ コ ン 2 のディ ジタル入力端子 2 2はその影響を受けず に外部からの信号を受けるこ とができる。

ここでは、 調整信号を 8 ビッ トデータにスター ト ビッ ト とス ト ッ プビッ トをつけたものが n個からなる ものとする。 つま り、 nパイ 卜のデータで構成されるものと し、 非同期式のシリ アル通信によってこれを送信するものとする。 通信速度は、 ノ ィ ズの影響を避けるためにも、 起動時間などの他の制約が許す 限り、 遅い方がよい。

マイ コ ン 2は、 上記の調整信号を受信するためにシリ アル信 号受信手順を実行する。 一例を以下に示す。

マイ コ ン 2は、 ディ ジタ ル入力端子 2 2の値を t 1秒ごとに チ ェ ッ ク する。 こ こで、 t 1 は、 通信速度を V と したときに、 1 1 < 1ノ 1 0 を満たす値とする。 W

6

このと き、 ス タ ー ト ビッ トを検出する と 1 パイ トのデータ受 信を開始する。

まず、 t 2秒待ち最初のビッ トを読み取る。 こ こで、 t 2 = 1 . 5 / V。 次からは、 t 3秒毎に 7個のビッ トを読み取り、 1 バイ ト のデー タ を確定する。 こ こで、 t 3 = l Z v。 さ ら に、 t 3秒待ちス ト ッ プビッ 卜が正しいかどうかチェ ッ クす る。 ここで、 正しく ない場合には、 不正データ とみなす。

また、 調整終了後の通常動作時に誤って調整動作を行わない よ う に、 マイ コ ン 2がディ ジ タ ル入力端子 2 2 にサ ンプリ ング を行う期間を電源投入時のある一定時間のみとすることは効果 的である。

これらの フ ロ ーチ ャ ー ト を第 2図に示す。 マイ コ ン 2 はス テ ツ プ S 1 においてディ ジタル入力端子 2 2をチヱ ッ ク し、 ス テ ツ プ S 2 において調整信号が有るか否かを判断し、 調整信号 を正し く受信すると、 ステッ プ S 3において不正データの有無 を判断し、 不正データなしの場合にステッ プ S 4において調整 モー ドを実行する。 例えば温度補正を目的と した調整の場合、 調整機能付きセ ンサを恒温槽などにより動作温度範囲を ト レー スさせ、 各温度におけるセ ンサ本体 1 の出力値を測定し、 信号 加算回路 3 にセ ンサ本体 1 の出力をちよ う ど補正するだけの値 を出力し、 その値を記憶する。 このとき、 信号加算回路 3の出 力をマイ コ ン 2のアナ ロ グ入力端子 2 1 にフ ィ ー ドパッ ク し、 捕正結果を確認するこ とで捕正量の精度を上げる こ とができ る。 また、 セ ンサ本体 1 が温度ヒ ステ リ シスをも っている場合 には、 動作温度範囲を往復 ト レース し、 温度上昇時の捕正値と 温度降下時の補正値との平均値をその温度における確定値とす るこ とで、 補正精度を上げるこ とができる。

マ イ コ ン 2は、 ステ ッ プ S 5において所定時間内に調整信号 の有無を判断し、 その結果と して調整信号を受け取らなかった とき、 も しく はステッ プ S 3において不正な信号を受けたとき にはステ ッ プ S 6 において通常動作モー ドと して動作する。 こ れにより市場において調整モー ドと して動作するような誤動作 の確率を小さ く することができる。 通常動作モー ドは、 例えば 上述の温度補正の場合、 現在の温度を測定し、 その温度に対応 する補正値を読み出し、 信号加算回路に出力することで温度変 化によるセ ンサ本体の出力誤差を補正する。

(実施例 2 )

第 3図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 2 'を示し、 第 3図において、 セ ンサ本体 1 、 マ イ コ ン及び周辺回路 2、 信 号加算回路 3、 信号出力回路 4及び信号出力端子 5は実施例 1 の調整機能付きセ ンサと同様の構成である。 ただし、 信号出力 回路 4は必ずしも出力抵抗をもつている必要はなく、 またマイ コ ン 2のディ ジタル入力端子 2 3には、 後述するダイァグノ シ ス出力回路の出力端子が接続されている。 7はダイ ァグノ シス 出力回路であり、 セ ンサ本体 1及びマイ コ ン 2のそれぞれのダ ィ ァグノ シス信号端子の信号を入力とする。 8はダイ ァグノ シ ス出力端子であり、 ダイ ァグノ シス出力回路の出力に接続され る。 調整時には、 ダイ ァグノ シス出力端子 8 に外部から調整 モ— ド信号を送信するための信号源が接続される。

以下に、 これらの動作を説明する。 調整時に、 外部の信号源 からダイ ァグノ シス出力端子 8を通してあらかじめ設定された 調整信号を送信する。 この信号は、 本来セ ンサが出力し得る信 号に比べ、 十分に複雑なものでなければならない。 ダイ ァグノ シス出力端子 8 は本来出力端子であるため、 この出力イ ン ピー ダンスは比較的低いが、 外部に接続する信号源はダイ ァグノ シ ス出力回路 7に含まれる出力抵抗を負荷抵抗と して駆動できる ものとする。 これにより、 マイ コ ン 2はダイ ァグノ シス出力回 路 7の出力部において、 ディ ジタル入力端子 2 3を通して読み 取ることで外部からの信号を受けることができる。 このとき、 ダイ ァグノ シス出力回路 7が何らかの信号を出力しても、 マイ コ ン 2 のディ ジタル入力端子 2 3はその影響を受けずに外部か らの信号を受けるこ とができ る。

このとき用いる調整信号は、 実施例 1 の調整機能付きセ ンサ で示したものと同様に考えられる。 またマイ コ ン 2は調整モー ド及び通常動作モー ドと して、 実施例 1で示したものと同様の 動作を行う。

また、 一般にダイァグノ シス出力は、 調整モ一ドにおいて動 作させる必要がないため、 調整モー ド中ずっ とマイ コ ン 2に外 部から信号を与えることができる。

(実施例 3 )

第 4図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 3を示し、 第 4図において、 セ ンサ本体 1、 マイ コ ン及び周辺回路 2、 信号 加算回路 3、 信号出力回路 4、 信号出力端子 5、 ダイ ァグノ シ ス出力回路 7、 ダイァグノ シス出力端子 8は実施例 2 の調整機 能付きセ ンサと同様の構成である。 ただし、 マイ コ ン 2 は二つ のディ ジタル入力端子 2 2及び 2 3をもち、 端子 2 2には信号 出力回路 4の出力が、 端子 2 3にはダイァグノ シス出力回路 7 の出力が接続されている。 調整時には、 信号出力端子 5及びダ ィ ァグノ シス出力端子 8にそれぞれ外部から調整モー ド信号を 送信するための信号源が接続される。

以下に、 これらの動作を説明する。 調整時に、 一つの外部の 信号源から信号出力端子 5を通して、 またもう一つの信号源か らダイ ァグノ シス出力端子 8を通して、 あらかじめ設定された 調整信号を送信する。 これら各信号は、 本来セ ンサが出力し得 る信号に比べ、 十分に複雑なものでなければならない。 信号出 力端子 5及びダイ ァグノ シス出力端子 8は本来出力端子である ため、 この出力イ ン ピー ダンスは比較的低いが、 外部に接続す る信号源はそれぞれ信号出力回路 4及びダイァグノ シス出力回 路 7に含まれる出力抵抗を負荷抵抗と して駆動できるものとす る。 これにより、 マイ コ ン 2は、 信号出力回路 4の出力部にお いてディ ジタル入力端子 2 2を通し、 またダイァグノ シス出力 回路 7の出力部においてディ ジタル入力端子 2 3を通して、 読 み取る こ とで外部からの信号を受ける こ とができる。 このと き、 信号出力回路 4及びダイ ァグノ シス出力回路 7が何らかの 信号を出力しても、 マイ コ ン 2のディ ジタ ル入力端子 2 2及び 2 3はその影響を受けずに外部からの信号を受けることができ このとき用いる調整信号は、 実施例 1の調整機能付きセ ンサ で示したものと同様に考えられる。 またマイ コ ン 2は調整モー ド及び通常動作モー ドと して、 実施例 1で示したものと同様の 動作を行う。

この形態により、 外部から二つの信号を送ることができるた め、 実施例 1や実施例 2で示したものより も、 誤動作の確率を 小さ く するなどの効果を得ることができる。

(実施例 4 )

第 5図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 4を示し、 第 5図において、 1はセンサ本体であり、 2はマイ コ ン及びその 周辺回路であり、 セ ンサ本体 1 の信号を制御する機能を有す る。 9は交流成分分離回路 （第 5図中では A C分離回路と称 す） であり、 電源ライ ンに揷入され、 その交流成分出力はシュ ミ ッ ト ト リ ガ回路などを介してハイまたはローのディ ジタル信 号として出力されており、 マイ コ ン 2のディ ジタル入力端子 2 4 に接続されている。 1 0は電源端子であり、 1 1は電源端子 1 0 に対するグラ ン ド端子である。 調整時には、 電源端子 1 0に電 源が接続されると と もに、 その電源ラィ ンに交流成分混合回路 を介して外部から調整モー ド信号を送信するための信号源が接 ί^Ε れる。

以下に、 これらの動作を説明する。 調整時に、 外部の信号源 から電源端子 1 0を通してあらかじめ設定された調整信号を送 信する。 この信号は、 電源変動に比べ、 十分に複雑なものでな ければならない。 外部の信号源から送られた信号は、 電源ライ ンを通って交流成分分離回路 9に入力され、 その出力と して信 号が取り出され、 マイ コ ン 2のディ ジタル入力端子 2 4に入力 される。 これにより、 マイ コ ン 2はディ ジタル入力端子 2 4を 読み取ることで外部からの信号を受けることができる。 このと き用いる調整信号は、 実施例 1 の調整機能付きセ ンサで示した ものと同様に考えられる。 ただし、 調整信号送信時に電源ライ ンにノ ィ ズなどが加わると、 調整信号を正しく受信できない可 能性があるため、 例えば、 実施例 1 の調整機能付きセ ンサで示 したものと同様に信号を三回送信し、 二回以上正しい信号を受 信したときに調整モー ドを実行するなどの方法が好ま しい。 ま た、 マイ コ ン 2 は調整モー ド及び通常動作モー ドと して、 実施 例 1で示したものと同様の動作を行う。

以上のように実施例 1から実施例 4で説明したように、 マイ コ ンのディ ジ タ ル入力端子に信号出力端子を利用して調整モー ド信号を送信するようにしたので調整モー ド信号入力専用の端 子が不要になり、 端子構造が簡素化できるという有利な効果が 得られる。 これにより コス ト低減が図られ、 同時に調整後に調 整モー ド信号入力専用の端子を使用不可能にするという作業が 不要となり、 信頼性の向上も図れる という優れた効果を有す る

(実施例 5 )

以下、 本発明の実施例 5について、 第 6図から第 8図を用い て説明する。 第 6図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 5 を示し、 第 6図において、 3 0はセ ンサ本体であり、 セ ンス部 3 1、 信号出力段 3 2、 加算器 3 3などで構成され、 加算器 3 3 はセ ンス部 3 1 と信号出力段 3 2の間に挿入され、 捕正信号を 入力して本来のセ ンサの信号を調整することができる。 4 0は 制御手段と してのマイ コ ンであり、 付加機能と して A Z Dコ ン パータ 4 1、 Dノ Aコ ンバータ 4 2、 書き換え可能なメ モ リ 4 3 をもつ。 これらは、 マイ コ ンに内蔵されているか、 もしく はマ ィ コ ンの周辺に外付けされた構成と し、 外付けされた場合に は、 その周辺を含めてマイ コ ン と呼ぶ。 マイ コ ン 4 0の D Z A コ ンバー タ 4 2 の出力は、 セ ンサ本体 3 0 の加算器 3 3 に接続 される。 5 0 は温度セ ンサであり、 マイ コ ン 4 0 の A Z D コ ン バータ 4 1 に接続される。 6 0は調整値入力端子であり、 マイ コ ン 4 0 の A Z D コ ンバータ 4 1 に接続される。

以下に、 これらの動作を説明する。 セ ンサ本体 3 0は他の構 成部位の動作に関わらず、 セ ンサ本来の動作を行う。 ただし、 その出力は、 加算器 3 3 によ り外部から調整される。

マイ コ ン 4 0は大別して、 二つの動作を行う。 一つは補正値 設定モー ド、 他の一つは通常動作モー ドである。 補正値が設定 されていない場合は、 マイ コ ン 4 0は補正値設定モー ドで動作 し、 設定されている場合には通常動作モー ドで動作する。

まず補正値設定モー ドを説明する。 補正値を設定するため に、 調整機能付きセ ンサは、 恒温槽などの温度を制御できる装 置 （以下、 恒温槽とする） に設置され、 調整値入力端子 6 0に は、 セ ンサ出力とセ ンサ出力基準値との誤差信号が入力され る。 捕正値設定モ— ドを実行するにあたり、 恒温槽は調整機能 付きセ ンサの動作温度すベてを ト レースするよ う に温度制御さ れる。

こ こでは、 温度は最低動作温度 T I から最高動作温度 T hへ 制御される ものと してマイ コ ン 4 0の制御手順を第 7図のフ ロ ーチ ャー トを用いて説明する。 また、 こ こで補正値を設定す る温度分解能が決められており、 その温度分解能において定ま る温度毎に補正値を設定する。

マイ コ ン 40は、 A Z Dコ ンバータ 41の入力を温度セ ンサ 50側に設定し、 ステ ッ プ S 10において、 温度情報を A ZD 変換する。 温度は、 動作最低温度から上昇するように制御され るため、 ステッ プ S 1 1において、 現在の温度から次の捕正温 度に上昇するまでの温度上昇の検出を続ける。 温度上昇が検出 されると、 ステッ プ S 12において、 その温度が動作最高温度 であるかどうか判定する。 動作最高温度を超えている場合は、 ステ ッ プ S 1 3において、 補正値設定モー ドが終了する。 動作 最高温度を超えない場合は、 ステ ッ プ S 1 4において AZD入 力端子を調整値入力端子 60に設定し、 A/D変換を行う。 こ の値はセ ンサ出力のオ フセ ッ ト誤差を表している。 この AZD 変換値に基づいてステツ プ S 15において補正値を Aコ ン パータ 42から出力する。 ステッ プ S 16， S 1 7 , S 18に おいて、 この値がセ ンサ本体 30の加算器 33に入力されセ ン サ出力が調整される。 マイ コ ン 40は再度調整値入力端子 60 の信号の A ZD変換を行い、 ステ ッ プ S 1 7において、 この値 が捕正誤差と して定められた既定値以内であるかどうか判定す る。 通常この既定値は、 AZD変換のビッ トで ± 1程度に定め られる。 この値が既定値以内であれば、 ステッ プ S 19におい て、 この値をその温度における補正値と して書き換え可能メ モ リ 43に設定し、 再度温度上昇の検出を始める。 既定値に入ら ない場合には、 ステ ッ プ S 18において、 補正値の微調整を行 い、 既定値内に入るまで、 この動作を続ける。

次に第 8図のフ ローチ ヤ一トを用いて通常動作モー ドを説明 する。 マ イ コ ン 40は、 A/Dコ ンバータ 4 1の入力を温度セ ンサ 5 0に設定し、 ステッ プ S 2 0において、 温度の A /D変 換を行う。 次に、 ステ ッ プ S 2 1において、 この温度に対する 補正値を書き換え可能メ モ リ 43より読み出し、 ステ ッ プ S 22 において、 その値を D/Aコ ンパ一タ 42より出力する。 この 値がセ ンサ本体 3 0の加算器 33に入力され、 セ ンサ出力の捕 正を行う。 以上の一連の動作を繰り返す。

以上の構成により、 各温度におけるオ フセッ トの低減を図る ことができるため、 温度の関数と して複雑な特性を示すセ ンサ であっても、 有効にそのオフセッ 卜の温度ドリ フ 卜を打ち消す こ とができる。 こ こで、 セ ンサ本体 3 0の出力と温度セ ンサ 5 0の出力の温度特性において、 温度ヒ ステリ シスがないと仮 定し、 捕正値を設定するための温度分解能は、 セ ンサ本体 3 0 のオフセッ 卜の温度変化に対して十分細かいものとする。 この とき、 補正誤差は、 マイ コ ン 40の DZAコ ンパ一タ 42の分 解能によつて決まると ころのセンサの補正分解能によつて定ま る。 例えば、 D Z Aコ ンバータ 4 2がビッ ト 1変化したときの セ ンサ出力変化が XmVであるとする。 このと き、 DZAコ ン パータ 4 2の精度が土 1 ビッ 卜であるとすると、 捕正誤差の最 大値は、 ± Xm Vとなる。

なお、 補正値設定モー ドの起動に関して、 マイ コ ン 40に調 整指示入力端子を設けることで、 補正値が設定されている状態 においてでも、 再度捕正値設定モー ドで動作させることが可能 である。

また、 捕正値の精度を要求する場合、 補正値設定モー ドにお いて次のような手法をとることが望ま しい。 一般に、 温度とセ ンサ出力の関係において、 セ ンサ本体 3 0固有の温度ヒステ リ シス、 及び温度センサ 5 0の取り付け位置とセ ンサ本体 3 0 と の温度変化のずれにより温度的なヒ ステリ シスが生じる。 これ によ り、 温度上昇時と温度下降時では、 この ヒ ステリ シスによ り、 捕正誤差を生じる。 前記に示した低温から高温に変化させ て補正値を設定した場合には、 通常動作モー ドにおいて、 温度 下降時になった場合には、 その補正誤差が大き く なる。

そこで、 捕正値設定モー ドにおいて、 温度変化を動作最低温 度と動作最高温度の間で一巡以上させ、 ある温度の補正値をそ の温度上昇時の値と、 温度下降時の値の平均値と して確定する ことで、 その通常動作モー ドにおける補正誤差の最大値を小さ く する ことができる。

(実施例 6 )

第 9図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 6を示す。 な お、 第 9図において、 基本的には第 6図に示した実施例 5の調 整機能付きセ ンサと同じ構成であるので、 同一構成部分には同 一番号を付して詳細な説明を省略する。

第 9図において、 7 0は誤差ア ンプであり、 セ ンサ出力及び 後述の基準値出力電圧源 8 0の出力値を入力し、 その出力はマ イ コ ン 4 0の A Z D コ ンバータ 4 1の入力端子に接続される。 以下に、 この動作を説明するが、 基本的には実施例 5におい て示したものと同一であり、 異なる部分のみ詳細に説明する。

センサ本体 3 0は、 本来の動作のみ行う。 マイ コ ン 4 0は捕 正値設定モー ドと通常動作モー ドをもち、 実施例 5に示したも のと同一の動作を行う。 ただし、 その補正値設定モー ドにおい て、 実施例 5における調整値入力端子 6 0の値を A / D変換し ていた部分は、 誤差ア ンプ 7 0の出力値を A Z D変換すること になる。 誤差アンプ 7 0からの出力は、 実施例 5における調整 値入力端子 6 0から入力されるものと同一である。

基準値出力電圧源 8 0からは常に、 セ ンサのオ フセ ッ トの中 心値が出力されており 、 この値はセ ンサの ものに比べ、 温度 的、 経年的に十分安定していなければならない。

以上の構成により、 実施例 5で述べたものと同様の効果が得 られるのに加え、 以下の効果を有する。 誤差ァ ンプ 7 0をもつ ていることにより、 捕正値設定において、 外部からセ ンサ出力 とセ ンサ出力の基準値との誤差信号を入力する必要がない。 こ れは、 製造工程における設備の観点から大きなメ リ ツ ト となり 得る。

ただし、 補正精度を上げるためには、 基準値出力電圧源 8 0 及び誤差ァ ンプ 7 0の温度的、 経年的な出力変化を、 マイ コ ン 4 0の A Z D コ ンパ一タ 4 1の分解能と比較して、 十分小さい ものとする必要がある。

なお、 マイ コ ン 4 0の制御手順において、 その通常動作モー ドで誤差ア ンプ 7 0の出力を A Z D変換することで、 セ ンサ出 力をモニタすることができ、 故障診断などに応用することが可 能である。

(実施例 7 )

第 1 0図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 7を示す。 なお、 第 1 0図において、 第 9図に示した実施例 6の調整機能 付きセ ンサと同一の構成であり、 マイ コ ン 4 0の制御手順のみ 異なるので、 その他の構成に関する説明を省略する。

以下に、 その動作を説明する。 実施例 6で示したのと同様 に、 捕正値設定モー ド及び通常動作モー ドで動作し、 補正値設 定モー ドは実施例 6で示したものと同一の動作で温度によるセ ンサのオ フセ ッ ト ド リ フ 卜が捕正される。 こ こではその説明を 省略する。 次に、 通常動作モー ドについて、 第 1 1図及び第 1 2 図に示すフ ローチ ヤ一トを用いて説明する。

通常動作モー ドは、 本センサが何らかの システムに組み込ま れた状態で動作していると考えられる。 このとき、 マイ コ ン 4 0 は実施例 6で示したのと同様に第 8図に示すフ ロ ーチ ャー トに 従った動作を行う。 これに加え、 本実施例においては第 1 1図 に示すフ ローチ ャー トに従った動作を行う。 これは、 比較的短 い周期毎に実行される。 この周期は、 セ ンサの特性及びそのシ ステム的な使用条件により異なるが、 1分程度が適当と考えら れ、 以下の説明においては 1分とする。

マイ コ ン 4 0は、 まず A / Dコ ンバータ 4 1 の入力を温度セ ンサ 5 0の方に切換え、 ステ ッ プ S 3 0 において、 その時間に おける温度 Tを測定する。 Tは補正値設定モー ドで用いた温度 分解能によ って決ま る捕正値設定温度毎の値とする。 次に、 A Z D コ ンバータ 4 1 の入力を誤差ァ ンプ 7 0の方に切換え、 ステップ S 3 1において、 センサの基準値からの誤差 X i ( T ) を測定する。 この値は、 セ ンサのオ フセ ッ 卜 の経年的な ド リ フ ト と と もにセ ンサが変位量を検出した正規の出力も含んでい る。 一般的にセ ンサは、 変位量無しの状態で動作しており、 変 位量が生じている状態は時間的にごく まれであると考えられ る。 そ こで、 定期的にこの値を測定し、 多数の値を平均するこ とで、 正規の変位量出力を打ち消し、 経年的に生じたオ フセッ トのみが残ると考えられる。 ステッ プ S 3 2において、 次のよ うな処理を行う。

各温度 Tにおけるセ ンサの基準値からの誤差 X i (T) の平 均値 X (T) があり、 この誤差 X i (T) を測定する毎に平均 に加えられる。 一例と して次のように平均値 X (T) を更新す る計算例が挙げられる。

X (T) = (N - 1 ) X X (T) /N + X i (T) / N ここで、 Nは平均に用いるデータの数で十分に大きいものと する。

また、 本調整機能付きセ ンサがシステムに組み込まれた時点 の平均値 X (T) の初期値はセ ンサの基準値とする。

次に、 マイ コ ン 40がオ フセ ッ ト ドリ フ ト の経年変化を考慮 した、 捕正値の更新する動作を第 1 2図のフ ロ ーチャ ー トを用 いて説明する。

これは、 平均値の更新に比べて十分に長い値とする必要が り、 セ ンサのオ フセ ッ ト ド リ フ ト の大きさや、 システムにおけ る変位量の検出頻度によって異なるが、 一般的に一週間程度が 適当と考えられ、 以下の説明においては一週間とする。

マイ コ ン 40は、 ステッ プ S 3 3において、 各温度 Tにおけ るセ ンサの基準値からの誤差の平均値 X ( τ ) のすベての温度 における平均値を求める。 つまり、

X =∑ X (T) /M こ こで、 Mは補正値設定温度 Tの数である。

次に、 ステ ッ プ S 3 4において、 すべての温度において、 そ の温度における補正値 F (Τ) に上記誤差の平均値 X (Τ) を 加え、 新しい捕正値とする。

F (T) — F (T) + X

以降において、 補正値の出力値は新しいこの値が用いられ る。

以上の構成により、 温度的及び経年的なセ ンサのオ フセ ッ ト ドリ フ トを低減できるという効果がある。 経年的なオ フセ ッ ト ドリ フ トに関して、 セ ンサ固有の特性が電圧的にシフ トする傾 向がある場合、 本実施例で示した構成方法は特に有効である。

(実施例 8 )

第 1 3図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 8を示す。 なお、 第 1 3図において、 第 9図に示した実施例 6の調整機能 付きセ ンサと同じ構成であり、 マイ コ ン 40の制御手順のみ異 なるので、 その他の構成に関する説明を省略する。

以下に、 その動作を説明する。 実施例 6で示したのと同様 に、 補正値設定モー ド及び通常動作モー ドで動作し、 補正値設 定モー ドは実施例 6で示したものと同一の動作で温度によるセ ンサのオ フセ ッ ト ド リ フ 卜が補正される。 こ こではその説明を 省略する。 次に、 通常動作モー ドについて、 第 1 4図に示すフ ローチ ヤ 一 トを用いて説明する。

通常動作モー ドは、 本セ ンサが何らかのシステムに組み込ま れた伏態で動作していると考えられる。 このとき、 マイ コ ン 40 は実施例 6で示したのと同様に第 8図に示すフ ロ ーチ ャー トに 従った動作を行う。 さらに実施例 7 において示した第 1 1図に 示すフ ロ ーチ ヤ一トに従つた動作についても実施例 7に示した ものと同様に動作を行う。

次に、 マイ コ ン 4 0がオ フセ ッ ト ドリ フ 卜の経年変化を考慮 した、 捕正値の更新する動作を第 1 4図のフ ローチャ ー トを用 いて説明する。

これは、 平均値の更新と比較して十分に長い値とする必要が あり、 実施例 6 と比較してもさらに長く する必要がある。 セ ン サのオ フ セ ッ ト ドリ フ ト の大きさや、 システムにおける変位量 の検出頻度によって異なるが、 一般的に一ヶ月間程度が適当と 考えられ、 以下の説明においては一ヶ月間とする。

マイ コ ン 4 0は、 ステ ッ プ S 3 5において、 動作最低温度か ら動作最高温度まで、 いく つかの温度区間が設けられており、 この各区間を R i とする。 各区間 R i に含まれる温度 Tすべて において、 その温度におけるセ ンサの出力の基準値に対する誤 差の平均 X ( T ) を平均値と して、 区間変化量 （R i ) を計算 する。 つま り、

X ( R i ) =∑ X ( T ) ただし、 Tは R i に含まれる。 上記の計算をすベての区間 R i について行う。 次に、 ステツ プ S 3 6 において、 各補正量の更新を行う。 こ こでは、 区間変 化量の平滑化を行いながら、 各補正値を更新するものとする。 区間平滑化は、 区間 R i と区間 R i + 1 との間の捕正量の段差 をなく すためのものである。 一例と して、 次のような方法が考 えられる。

まず、 最も温度の低い区間 R 0 と次の区間 R 1 とを比較し て、 異なる場合には、 区間 R 0に含まれる M 0個の捕正値を区 間 R 0の区間変化量 X (R 0 ) と区間 X (R 1 ) の値を用い る。 区間 R 0の最低温度では区間変化量 X (R 0 ) に、 最高温 度では区間変化量 X (R 1 ) に一致するような値を加えること により、 区間 R 0に含まれる各温度 Tの補正値 F (T) を更新 する。 つま り、

F (T) F (T)

+ X(R 0) + (X(R 0)- X(R 1))CT - T R 0]/M こ こで、 T R 0は区間 R 0の始まる温度とする。

以下同様に、 順次すベての区間 R i について、 以上の計算を 仃ぅ。

以上の構成により、 温度的及び経年的なセンサのオ フセッ ト ドリ フ トを低減できるという効果がある。 経年的なォフセ ッ ト ドリ フ ト に関して、 セ ンサ固有の特性が一定の傾向をもたず、 実施例 6で示した構成法ではオ フセ ッ ト補正の精度を上げるこ とが困難な場合でも、 本実施例で示した構成方法は特に有効で ある。 ただし、 実施例 6で示した構成法と比較すると、 補正値 更新の周期を十分に長く する必要があり、 使用頻度の低い温度 域において、 補正精度が悪く なる可能性がある。

(実施例 9)

第 15図は本発明の調整機能付きセ ンサの実施例 9を示す。 なお、 第 15図において、 基本的には、 第 7図に示した実施例 5の調整機能付きセ ンサと同じ構成であるので、 同一構成部分 には同一番号を付して詳細な説明を省略する。

第 1 5図において、 9 0は異常値検出出力端子であり、 マイ コ ン 4 0に接铳される。 また、 加算器 3 3に接続される A コ ンパータ 4 2の出力は、 AZDコ ンパータ 4 1にも接続され る o

以下に、 この動作を説明するが、 基本的には実施例 6におい て示したものと同一であり、 異なる部分のみ詳細に説明する。

セ ンサ本体 3 0は、 本来の動作のみ行う。 マイ コ ン 40は捕 正値設定モー ドと通常動作モー ドをもち、 実施例 6に示したも のと同一の動作を行う。 ただし、 以下に示す動作を行う場合 は、 第 1 6図のフ ロ ー チ ャー ト に示すように異常の判定を行 う。

すなわち、 第 1 6図 (a)に示すようにステツ プ S 41において 温度セ ンサ 5 0の出力を AZD変換し、 温度セ ンサ 5 0の出力 を読み取る際、 ステッ プ S 42, S 43において、 その値が温 度最大値か、 温度最低値かを判断することによ り、 温度セ ンサ 5 0の出し得る電圧値以外を AZDコ ンバータ 4 1が検出した 場合には異常とみなし、 ステ ッ プ S 44において異常値検出出 力端子 9 0をァクティ ブとする。

また、 第 1 6図 (b)に示すようにステップ S 45において DZA 変換し、 DZAコ ンバータ 42の出力を行う際、 この値を AZD コ ンバータ 4 1で読み取り、 ステッ プ S 46において AZD変 換し、 ステツ プ S 47において D A値が A D値と一致している か否かを判断し、 誤差と して許容できる範囲を考慮して同一の 値とみなせない場合は異常と し、 ステップ S 48において異常 値検出出力端子 9 0をアクティ ブとする。

また、 第 1 6図 (c)に示すよ う にステ ッ プ S 49において誤差 ア ンプ 7 0の出力を A / D変換し、 セ ンサ出力を読み取る際、 ステ ッ プ S 5 0， S 5 1 において誤差最大値以上か誤差最小値 以下かを判断するこ とによ り セ ンサ出力の範囲外の値を検出し た場合は異常と し、 ステ ッ プ S 5 2 において異常値検出出力端 子 9 0をアクティ ブとする。

以上の構成によ り、 調整機能付きセ ンサに異常が生じた場 合、 それを外部に告知することができ、 信頼性を向上させるこ とができる。

以上のように実施例 5から実施例 9で説明したように、 制御 手段と してのマイ コ ンがセ ンサ出力の調整機能を備えるので、 固有のォフセ ッ ト ド リ フ トが大き く かつ温度的、 経年的に複雑 に変化しうるセ ンサにおいても、 温度的、 経年的な変化に対す るオ フセ ッ ト ド リ フ トを低減できるという有利な効果が得られ る o 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明によれば信号出力端子からの出力信号 を調整するための制御手段を備えているため、 調整モー ド信号 入力専用の端子を廃止することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲 . セ ンサ本体と、 このセ ンサ本体からの信号を出力するため の信号出力端子と、 この信号出力端子からの出力信号を調 整するための制御手段とを備えた調整機能付きセ ンサ。 . セ ンサ本体の出力及びマイ コ ン及びその周辺回路を有する 制御手段からの出力とが接続された信号加算回路と、 前記 信号加算回路の出力が、 出力側から駆動するのに十分な出 力抵抗をもつ信号出力回路を介して接続された信号出力端 子を備え、 前記マイ コ ンのアナ口グ入力端子に前記信号加 算回路の出力が接続され、 調整モー ド信号受信用のディ ジ タル入力端子には前記信号出力端子が接続され、 前記信号 出力端子に加えられる調整モー ド信号を伝達するように構 成した請求の範囲第 1項に記載の調整機能付きセ ンサ。

3 . セ ンサ本体の出力及びマイ コ ン及びその周辺回路を有する 制御手段からの出力とが接続された信号加算回路と、 前記 信号加算回路の出力が、 信号出力回路を介して接続された 信号出力端子と、 前記セ ンサ本体または前記マイ コ ンもし く はその両方から異常検知時にァクティ ブとなるダイ ァグ ノ シス出力が接続され、 出力側から駆動するのに十分な出 力抵抗をもつダイ ァ グノ シス出力回路を介して接続された ダイ ァグノ シス出力端子を備え、 前記マイ コ ンのアナ ロ グ 入力端子に前記信号加算回路の出力が接続され、 調整モー ド信号受信用のディ ジタ ル入力端子には前記ダイ ァグノ シ ス出力端子が接続され、 前記ダイ ァグノ シス出力端子に加 えられる調整モー ド信号を伝達するように構成した請求の 範囲第 1項に記載の調整機能付きセ ンサ。

セ ンサ本体の出力及びマイ コ ン及びその周辺回路を有する 制御手段からの出力とが接続された信号加算回路と、 前記 信号加算回路の出力が、 出力側から駆動するのに十分な出 力抵抗をもつ信号出力回路を介して接続された信号出力端 子と、 前記セ ンサ本体または前記マイ コ ンも しく はその両 方から異常検知時にァクティ ブとなるダイ ァグノ シス出力 が接続され、 出力側から駆動するのに十分な出力抵抗をも つダイァグノ シス出力回路を介して接続されたダイ ァグノ シス出力端子を備え、 前記マイ コ ンのアナログ入力端子に 前記信号加算回路の出力が接続され、 一つ目の調整モー ド 信号受信用のディ ジタル入力端子には前記信号出力端子に 加えられる調整モー ド信号を伝達し、 二つ目の調整モー ド 信号受信用のディ ジタル入力端子には前記ダイァグノ シス 出力端子に加えられる も う一つの調整モー ド信号を伝達す るように構成した請求の範囲第 1項に記載の調整機能付き セ ンサ。

セ ンサ本体の出力及びマイ コ ン及びその周辺回路を有する 制御手段からの出力とが接続された信号加算回路と、 前記 信号加算回路の出力が信号出力回路を介して接続された信 号出力端子を備え、 前記マイ コ ンの調整モー ド信号受信用 のディ ジタル入力端子には前記交流成分分離回路の交流成 分出力が伝達されるように構成した請求の範囲第 1項に記 載の調整機能付きセ ンサ。

6 . セ ンス部と信号出力段と前記セ ンス部と前記信号出力段の 間に設けられた加算器を有するセ ンサ本体と、 A Z Dコ ン パータ、 D Z A コ ンバータ、 書き換え可能なメ モ リを有す ル制御手段とを備え、 前記加算器に前記 D Z Aコ ンパータ から捕正信号が出力され、 前記 A / D コ ンバー タ の入力端 子には温度セ ンサが接続され、 前記セ ンサ本体からの出力 とセ ンサ出力基準値との誤差信号を調整値入力端子を介し て前記 A Z D コ ンバータの入力端子に入力するように構成 した請求の範囲第 1項に記載の調整機能付きセ ンサ。

7 . 調整値入力端子に代えて、 セ ンサ本体のオ フセッ 卜の基準 値を出力する基準出力電圧源の出力とセ ンサ本体からの出 力とを入力する誤差アンプとを備え、 この誤差アンプから の出力が A Z D コ ンバータの入力端子に接続されるよ う に 構成した請求の範囲第 6項に記載の調整機能付きセ ンサ。

8 . 制御手段は、 常に各温度毎のセ ンサ本体からの出力の平均 値をと り、 全温度範囲一定のオフセッ ト変化と してある期 間毎に各補正値を更新する手段を含む請求の範囲第 7項に 記載の調整機能付きセ ンサ。

9 . 制御手段は、 常に各温度毎のセ ンサ本体からの出力の平均 値をとり、 いく つかに分割された温度区間内の各々のオ フ セ ッ ト変化量を考慮し、 さらに各区間境界の捕正値が一致 するように考慮して、 ある期間毎に各捕正値を更新する手 段を含む請求の範囲第 7項に記載の調整機能付きセンサ。

10. 制御手段に異常検出出力端子を付加した請求の範囲第 6項 または第 7項に記載の調整機能付きセ ンサ。