[go: up one dir, main page]

JP2014035228A - Sensor device - Google Patents

Sensor device Download PDF

Info

Publication number
JP2014035228A
JP2014035228A JP2012175568A JP2012175568A JP2014035228A JP 2014035228 A JP2014035228 A JP 2014035228A JP 2012175568 A JP2012175568 A JP 2012175568A JP 2012175568 A JP2012175568 A JP 2012175568A JP 2014035228 A JP2014035228 A JP 2014035228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
amplifier circuit
sensor device
change amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012175568A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naofumi Fukuda
尚史 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012175568A priority Critical patent/JP2014035228A/en
Publication of JP2014035228A publication Critical patent/JP2014035228A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device capable of securing the operation range of a signal output during self-diagnosis even when a position of the zero point in the sensor circuit changes.SOLUTION: A sensor circuit 10 is connected to the negative electrode terminal 21 and the positive electrode terminal 22 of an amplifier circuit 20. A first resistive element 30 is connected to the negative electrode terminal 21 of the amplifier circuit 20, and a first switch circuit 50 is connected to this first resistive element 30. Further, a second resistive element 40 is connected to the positive electrode terminal 22 of the amplifier circuit 20, and a second switch circuit 60 is connected to this second resistive element 40. The on-off states of the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 are controlled by a zero point decision circuit 70. As a result, the amplitude of a signal output from the amplifier circuit 20 can be changed to a wider side in operation range among the operational potential side and the reference potential side during self-diagnosis, and the operation range of a signal output during self-diagnosis can be secured.

Description

本発明は、自己診断機能を備えたセンサ装置に関する。   The present invention relates to a sensor device having a self-diagnosis function.

従来より、自己診断機能を備えたセンサ装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的には、センサ素子と、センサ素子の出力電圧を増幅する増幅回路と、センサ素子の出力端子に接続された電位確定用の抵抗素子と、抵抗素子の一端と基準電位との間に接続されたスイッチ回路と、を備えた構成が提案されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a sensor device having a self-diagnosis function. Specifically, the sensor element, an amplifier circuit that amplifies the output voltage of the sensor element, a resistance element for determining the potential connected to the output terminal of the sensor element, and a connection between one end of the resistance element and the reference potential There has been proposed a configuration including a switched circuit.

抵抗素子は、センサ素子の一方の出力端子と基準電位との間、及び、センサ素子の他方の出力端子と基準電位との間にそれぞれ接続されている。さらに、スイッチ回路は各抵抗素子のいずれか一方について、当該抵抗素子の一端と基準電位との間に配置されている。   The resistance element is connected between one output terminal of the sensor element and the reference potential, and between the other output terminal of the sensor element and the reference potential. Further, the switch circuit is arranged between one end of each resistance element and the reference potential for any one of the resistance elements.

このような構成によると、センサ装置の自己診断時にスイッチ回路を動作させることにより、センサ装置内の合成抵抗値が変化する。このため、増幅回路の出力も変化するので、当該出力に基づいた自己診断が可能になる。すなわち、従来では、自己診断時に増幅させる信号の増幅極性がプラス側またはマイナス側のいずれか一方の単一極性となっている。   According to such a configuration, the combined resistance value in the sensor device changes by operating the switch circuit during the self-diagnosis of the sensor device. For this reason, since the output of the amplifier circuit also changes, self-diagnosis based on the output becomes possible. That is, conventionally, the amplification polarity of a signal to be amplified at the time of self-diagnosis is a single polarity on either the plus side or the minus side.

特開2010−85190号公報JP 2010-85190 A

しかしながら、上記従来の技術のように、自己診断時の信号振幅が単一極性の場合、増幅回路の出力の動作範囲が狭いために出力の信号振幅が基準電位もしくは動作電位に飽和してしまう可能性がある。このため、所望の信号振幅が増幅回路から出力されていることを確認できないという問題がある。   However, when the signal amplitude at the time of self-diagnosis is a single polarity as in the above-described conventional technique, the output signal amplitude may be saturated to the reference potential or the operation potential because the output operation range of the amplifier circuit is narrow. There is sex. For this reason, there is a problem that it cannot be confirmed that a desired signal amplitude is output from the amplifier circuit.

具体的な例として、センサ素子が圧力を検出する歪みゲージとして構成された場合、広範囲な大気圧すなわち高圧環境や低圧環境に応じてセンサ素子のゼロ点が変化する。ここで、ゼロ点とは、センサ素子が物理量の測定を行っていないときの出力値である。センサ素子が圧力を検出する場合のゼロ点は大気圧である。   As a specific example, when the sensor element is configured as a strain gauge that detects pressure, the zero point of the sensor element changes according to a wide range of atmospheric pressure, that is, a high pressure environment or a low pressure environment. Here, the zero point is an output value when the sensor element is not measuring a physical quantity. The zero point when the sensor element detects pressure is atmospheric pressure.

低圧環境ではゼロ点は基準電位側にシフトする一方、高圧環境ではゼロ点は動作電位側へとシフトする。そして、自己診断時にスイッチ回路を動作させた場合、低圧環境ではゼロ点が基準電位側に位置しているために基準電位側への動作範囲が狭い。このため、増幅回路の出力が基準電位側に変化した場合は当該出力が最大変化値に達する前に基準電位に飽和してしまう。同様に、高圧環境ではゼロ点が動作電位側に位置しているために動作電位側への動作範囲が狭い。このため、増幅回路の出力が動作電位側に変化した場合は当該出力が最大変化値に達する前に動作電位に飽和してしまう。その結果、ゼロ点に対して所望の信号振幅を出力していることを判定することができない。   In the low pressure environment, the zero point shifts to the reference potential side, whereas in the high pressure environment, the zero point shifts to the operating potential side. When the switch circuit is operated at the time of self-diagnosis, the zero point is located on the reference potential side in a low-pressure environment, so the operation range to the reference potential side is narrow. For this reason, when the output of the amplifier circuit changes to the reference potential side, the output is saturated to the reference potential before reaching the maximum change value. Similarly, since the zero point is located on the operating potential side in the high pressure environment, the operating range to the operating potential side is narrow. For this reason, when the output of the amplifier circuit changes to the operating potential side, the output is saturated to the operating potential before reaching the maximum change value. As a result, it cannot be determined that a desired signal amplitude is output with respect to the zero point.

本発明は上記点に鑑み、センサ回路のゼロ点の位置が変化したとしても、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができるセンサ装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a sensor device that can ensure an operation range of signal output during self-diagnosis even when the position of the zero point of the sensor circuit changes.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、動作電位に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するセンサ回路(10)と、センサ回路(10)に接続された正極端子(22)及び負極端子(21)を有し、これら正極端子(22)と負極端子(21)との電圧差をセンサ回路(10)から入力された信号として増幅して出力する増幅回路(20)と、を備えている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the sensor circuit (10) for detecting a physical quantity based on the operating potential and outputting a signal corresponding to the detected physical quantity is provided to the sensor circuit (10). It has a positive terminal (22) and a negative terminal (21) connected, and amplifies and outputs a voltage difference between the positive terminal (22) and the negative terminal (21) as a signal input from the sensor circuit (10). And an amplifier circuit (20).

また、一方の端子が負極端子(21)に接続された第1抵抗素子(30)と、一方の端子が正極端子(22)に接続された第2抵抗素子(40)と、第1抵抗素子(30)の他方の端子と動作電位よりも低い基準電位との間に接続された第1スイッチ回路(50)と、第2抵抗素子(40)の他方の端子と基準電位との間に接続された第2スイッチ回路(60)と、を備えている。   The first resistance element (30) having one terminal connected to the negative terminal (21), the second resistance element (40) having one terminal connected to the positive terminal (22), and the first resistance element The first switch circuit (50) connected between the other terminal of (30) and a reference potential lower than the operating potential, and connected between the other terminal of the second resistance element (40) and the reference potential. Second switch circuit (60).

さらに、通常動作時に第1スイッチ回路(50)及び第2スイッチ回路(60)のオンオフ状態を固定する一方、自己診断時に第1スイッチ回路(50)及び第2スイッチ回路(60)のいずれかのオンオフ状態を制御することにより増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側及び基準電位側のいずれかに変化させる極性制御回路(70、80)を備えていることを特徴とする。   Furthermore, while the on / off state of the first switch circuit (50) and the second switch circuit (60) is fixed during normal operation, one of the first switch circuit (50) and the second switch circuit (60) is fixed during the self-diagnosis. A polarity control circuit (70, 80) is provided that changes the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) to either the operating potential side or the reference potential side by controlling the on / off state. .

これによると、極性制御回路(70、80)が自己診断時に増幅回路(20)から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御する。このため、自己診断時に増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側及び基準電位側のうち動作範囲が広い側に変化させることができる。したがって、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができる。   According to this, the polarity control circuit (70, 80) selectively controls the polarity of the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) during the self-diagnosis. For this reason, the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) during the self-diagnosis can be changed to the wide operating range side of the operating potential side and the reference potential side. Therefore, it is possible to secure an operation range of signal output at the time of self-diagnosis.

請求項2に記載の発明では、極性制御回路は、自己診断時において、通常動作時における増幅回路(20)の出力を取得して増幅回路(20)の出力が基準値を超えるか否かを判定し、増幅回路(20)の出力が基準値を超える場合は第1スイッチ回路(50)を動作させることにより増幅回路(20)から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させる一方、増幅回路(20)の出力が基準値を超えない場合は第2スイッチ回路(60)を動作させることにより増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させるゼロ点判定回路(70)であることを特徴とする。   In the second aspect of the invention, the polarity control circuit obtains the output of the amplifier circuit (20) during normal operation during self-diagnosis and determines whether the output of the amplifier circuit (20) exceeds a reference value. When the output of the amplifier circuit (20) exceeds the reference value, the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to the reference potential side by operating the first switch circuit (50). When the output of the amplifier circuit (20) does not exceed the reference value, the zero point determination circuit changes the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) to the operating potential side by operating the second switch circuit (60). (70).

このように、ゼロ点判定回路(70)によって通常動作時における増幅回路(20)の出力が基準値を超えるか否かを判定することにより、増幅回路(20)から出力される信号の振幅を適切な極性側に増幅させることができる。このため、増幅回路(20)から出力される信号の振幅が動作電位または基準電位に飽和することを防止できる。   As described above, the zero point determination circuit (70) determines whether the output of the amplifier circuit (20) in the normal operation exceeds the reference value, thereby reducing the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20). Can be amplified to the appropriate polarity side. For this reason, it is possible to prevent the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) from being saturated to the operating potential or the reference potential.

請求項4に記載の発明では、極性制御回路は、自己診断時において、増幅回路(20)から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの増幅回路(20)の出力の変化を第1変化量として取得すると共に、増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの増幅回路(20)の出力の変化を第2変化量として取得するロジック回路(80)であることを特徴とする。   In the invention according to claim 4, the polarity control circuit changes the output of the amplifier circuit (20) when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to the reference potential side during the self-diagnosis. Is obtained as the first change amount, and the change in the output of the amplifier circuit (20) when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to the operating potential side is obtained as the second change amount. It is a circuit (80).

このように、ロジック回路(80)が増幅回路(20)から出力される信号の振幅の変化の方向を両方の極性に切り替えている。このため、増幅回路(20)から出力される信号の振幅が動作電位及び基準電位のいずれか一方に飽和して十分な変化量の信号が得られないとしても、他方については十分な変化量の信号を得ることができる。   Thus, the logic circuit (80) switches the direction of change in the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) to both polarities. Therefore, even if the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is saturated to one of the operating potential and the reference potential and a signal having a sufficient amount of change cannot be obtained, a sufficient amount of change is not obtained for the other. A signal can be obtained.

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態に係るセンサ装置の構成図である。It is a block diagram of the sensor apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. ゼロ点判定回路が行う自己診断処理の内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the content of the self-diagnosis process which a zero point determination circuit performs. 高圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。3 is a timing chart showing changes in the output of an amplifier circuit in a high-pressure environment. 低圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。6 is a timing chart showing changes in the output of the amplifier circuit in a low-pressure environment. 異常判定処理における正常範囲を示したタイミングチャートである。It is a timing chart showing a normal range in the abnormality determination process. 本発明の第2実施形態に係るセンサ装置の構成図である。It is a block diagram of the sensor apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に係るスイッチ切り替え処理の内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the content of the switch change process which concerns on 2nd Embodiment. 高圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。3 is a timing chart showing changes in the output of an amplifier circuit in a high-pressure environment. 低圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。6 is a timing chart showing changes in the output of the amplifier circuit in a low-pressure environment. 本発明の第3実施形態に係る自己完結処理の内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the content of the self-contained process which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1に示されるように、本実施形態に係るセンサ装置は、センサ回路10と、増幅回路20と、第1抵抗素子30と、第2抵抗素子40と、第1スイッチ回路50と、第2スイッチ回路60と、ゼロ点判定回路70と、を備えて構成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the sensor device according to the present embodiment includes a sensor circuit 10, an amplifier circuit 20, a first resistance element 30, a second resistance element 40, a first switch circuit 50, and a second switch circuit. A switch circuit 60 and a zero point determination circuit 70 are provided.

センサ回路10は、動作電位(Vcc)に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するように構成された回路部である。本実施形態では、センサ回路10は4つのピエゾ抵抗素子11が四角形に接続されて構成されたブリッジ回路を備えている。ブリッジ回路の一方の一対の対角点は動作電位とこの動作電位よりも低い基準電位(GND)とにそれぞれ接続されている。また、ブリッジ回路の他方の一対の対角点から物理量に応じた信号が出力される。基準電位は例えばグランド電位である。このような構成のセンサ回路10は、例えばMEMS技術により半導体チップに作り込まれている。   The sensor circuit 10 is a circuit unit configured to detect a physical quantity based on the operating potential (Vcc) and output a signal corresponding to the detected physical quantity. In this embodiment, the sensor circuit 10 includes a bridge circuit configured by connecting four piezoresistive elements 11 in a square shape. One pair of diagonal points of the bridge circuit are connected to an operating potential and a reference potential (GND) lower than the operating potential. A signal corresponding to the physical quantity is output from the other pair of diagonal points of the bridge circuit. The reference potential is, for example, a ground potential. The sensor circuit 10 having such a configuration is built in a semiconductor chip by, for example, MEMS technology.

本実施形態では、4つのピエゾ抵抗素子11は半導体チップのダイヤフラムの中央部と外縁部とにそれぞれ波形状にレイアウトされている。これにより、ダイヤフラムに圧力が印加されると、ダイヤフラムが歪むので、圧力に応じて変化したピエゾ抵抗素子11の抵抗値が検出されるようになっている。すなわち、センサ回路10は圧力センサである。   In the present embodiment, the four piezoresistive elements 11 are laid out in a wave shape at the center portion and the outer edge portion of the diaphragm of the semiconductor chip. Thereby, when a pressure is applied to the diaphragm, the diaphragm is distorted, so that the resistance value of the piezoresistive element 11 that changes in accordance with the pressure is detected. That is, the sensor circuit 10 is a pressure sensor.

増幅回路20は、センサ回路10から入力した信号を所定の増幅率で増幅して外部に出力するための回路部である。増幅回路20は、図1に示されるように、負極端子21及び正極端子22を備えている。なお、増幅回路20は例えばオペアンプ等の種々の回路によって構成されている。   The amplifier circuit 20 is a circuit unit for amplifying the signal input from the sensor circuit 10 with a predetermined amplification factor and outputting the amplified signal to the outside. As illustrated in FIG. 1, the amplifier circuit 20 includes a negative terminal 21 and a positive terminal 22. The amplifier circuit 20 is composed of various circuits such as an operational amplifier.

また、負極端子21及び正極端子22はセンサ回路10のブリッジ回路の他方の一対の対角点にそれぞれ接続されている。負極端子21と正極端子22との電圧差がセンサ回路10から出力された信号となるので、増幅回路20は当該電圧差を増幅する。そして、増幅回路20は、増幅した信号(Vout)を出力端子から図示しない外部ECUに出力する。なお、外部ECUはセンサ装置から入力した圧力信号を取得して所定の制御を行う制御回路装置である。   The negative terminal 21 and the positive terminal 22 are connected to the other pair of diagonal points of the bridge circuit of the sensor circuit 10. Since the voltage difference between the negative terminal 21 and the positive terminal 22 becomes a signal output from the sensor circuit 10, the amplifier circuit 20 amplifies the voltage difference. Then, the amplifier circuit 20 outputs the amplified signal (Vout) from the output terminal to an external ECU (not shown). The external ECU is a control circuit device that acquires a pressure signal input from the sensor device and performs predetermined control.

第1抵抗素子30は、一方の端子が増幅回路20の負極端子21に接続された抵抗である。また、第2抵抗素子40は、一方の端子が増幅回路20の正極端子22に接続された抵抗である。すなわち、第1抵抗素子30及び第2抵抗素子40はピエゾ抵抗素子11に対するプルダウン抵抗である。このように、本実施形態では、増幅回路20に対してプルダウン抵抗は2系統設けられている。   The first resistance element 30 is a resistor having one terminal connected to the negative terminal 21 of the amplifier circuit 20. The second resistance element 40 is a resistor having one terminal connected to the positive terminal 22 of the amplifier circuit 20. That is, the first resistance element 30 and the second resistance element 40 are pull-down resistors for the piezoresistive element 11. Thus, in the present embodiment, two systems of pull-down resistors are provided for the amplifier circuit 20.

第1スイッチ回路50は、第1抵抗素子30の他方の端子と基準電位との間に接続された回路部である。また、第2スイッチ回路60は、第2抵抗素子40の他方の端子と基準電位との間に接続された回路部である。本実施形態では、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60は例えばMOSトランジスタで構成されている。したがって、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60のオンオフ状態に対応して増幅回路20から出力される信号の極性を制御できるようになっている。なお、オン状態がスイッチ回路の導通状態に該当し、オフ状態がスイッチ回路の遮断状態に該当する。   The first switch circuit 50 is a circuit unit connected between the other terminal of the first resistance element 30 and a reference potential. The second switch circuit 60 is a circuit unit connected between the other terminal of the second resistance element 40 and the reference potential. In the present embodiment, the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 are composed of, for example, MOS transistors. Therefore, the polarity of the signal output from the amplifier circuit 20 can be controlled corresponding to the on / off state of the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60. Note that the ON state corresponds to the conduction state of the switch circuit, and the OFF state corresponds to the cutoff state of the switch circuit.

ゼロ点判定回路70は、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60のオンオフ状態を制御する回路部である。センサ装置が圧力の検出を行う通常動作時には、ゼロ点判定回路70は第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60を両方ともオン状態に制御する。これにより、増幅回路20の正極端子22及び負極端子21の各電位がピエゾ抵抗素子11、第1抵抗素子30、第2抵抗素子40の合成抵抗値によって決まる。   The zero point determination circuit 70 is a circuit unit that controls the on / off state of the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60. During a normal operation in which the sensor device detects pressure, the zero point determination circuit 70 controls both the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 to be in an on state. As a result, each potential of the positive terminal 22 and the negative terminal 21 of the amplifier circuit 20 is determined by the combined resistance value of the piezoresistive element 11, the first resistive element 30, and the second resistive element 40.

また、ゼロ点判定回路70は、自己診断機能と異常判定機能とを備えている。自己診断機能は、ゼロ点判定回路70が外部ECUから自己診断信号を入力している自己診断時において、ゼロ点判定回路70が増幅回路20から自己診断用の出力信号を出力させる機能である。ゼロ点判定回路70が自己診断信号を入力している間が自己診断時に相当し、それ以外の期間がゼロ点判定回路70の通常動作時である。   Further, the zero point determination circuit 70 has a self-diagnosis function and an abnormality determination function. The self-diagnosis function is a function that causes the zero-point determination circuit 70 to output an output signal for self-diagnosis from the amplifier circuit 20 when the zero-point determination circuit 70 inputs a self-diagnosis signal from the external ECU. The period during which the zero point determination circuit 70 is inputting the self-diagnosis signal corresponds to the self-diagnosis, and the other period is the normal operation of the zero point determination circuit 70.

具体的には、ゼロ点判定回路70は、自己診断時において、増幅回路20の出力に基づいて第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60のいずれかのオンオフ状態を制御する。これにより、ゼロ点判定回路70は、ピエゾ抵抗素子11、第1抵抗素子30、第2抵抗素子40による合成抵抗値を変化させ、増幅回路20から出力される信号の振幅を動作電位側または基準電位側に変化させる。つまり、ゼロ点判定回路70は、増幅回路20の出力の極性を一方の極性だけでなく他方の極性にも変化させる。   Specifically, the zero point determination circuit 70 controls the on / off state of either the first switch circuit 50 or the second switch circuit 60 based on the output of the amplifier circuit 20 during the self-diagnosis. Accordingly, the zero point determination circuit 70 changes the combined resistance value of the piezoresistive element 11, the first resistive element 30, and the second resistive element 40, and changes the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 to the operating potential side or the reference Change to potential side. That is, the zero point determination circuit 70 changes the polarity of the output of the amplifier circuit 20 not only to one polarity but also to the other polarity.

また、異常判定機能は、増幅回路20から正常な信号が出力されているかを判定する機能である。ゼロ点判定回路70は増幅回路20の出力信号を入力しているので、常に異常判定が可能である。   The abnormality determination function is a function for determining whether a normal signal is output from the amplifier circuit 20. Since the zero point determination circuit 70 receives the output signal of the amplifier circuit 20, it can always determine abnormality.

上述の増幅回路20、第1抵抗素子30、第2抵抗素子40、第1スイッチ回路50、第2スイッチ回路60、及びゼロ点判定回路70は、例えば一つのICチップに作り込まれている。   The amplifying circuit 20, the first resistance element 30, the second resistance element 40, the first switch circuit 50, the second switch circuit 60, and the zero point determination circuit 70 are formed in, for example, one IC chip.

以上が、本実施形態に係るセンサ装置の全体構成である。当該センサ装置は、例えば車両用のセンサ装置として構成され、車両に搭載されて用いられる。   The above is the overall configuration of the sensor device according to the present embodiment. The sensor device is configured as a sensor device for a vehicle, for example, and is used by being mounted on a vehicle.

次に、ゼロ点判定回路70の自己診断機能について、図2〜図4を参照して説明する。通常、ゼロ点判定回路70は通常動作時の動作を行っており、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60を両方ともオン状態に制御している。そして、ゼロ点判定回路70は、外部ECUから自己診断信号を入力すると、図2に示された自己診断処理を開始する。なお、自己診断信号がゼロ点判定回路70に入力されるタイミングは、例えば、車両の電源オン時やイグニッションオン時等である。   Next, the self-diagnosis function of the zero point determination circuit 70 will be described with reference to FIGS. Normally, the zero point determination circuit 70 performs an operation during a normal operation, and controls both the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 to be in an on state. The zero point determination circuit 70 starts the self-diagnosis process shown in FIG. 2 when a self-diagnosis signal is input from the external ECU. Note that the timing at which the self-diagnosis signal is input to the zero point determination circuit 70 is, for example, when the vehicle is turned on or when the ignition is turned on.

まず、ステップ100では、ゼロ点の設定が行われる。このため、ゼロ点判定回路70は、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60を両方ともオン状態に固定する。これにより、外部ECUは、センサ回路10が圧力の測定を行っていないときの増幅回路20の出力を取得する。すなわち、外部ECUは大気圧であるゼロ点の信号を取得する。   First, in step 100, a zero point is set. For this reason, the zero point determination circuit 70 fixes both the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 to the on state. Thereby, the external ECU acquires the output of the amplifier circuit 20 when the sensor circuit 10 is not measuring the pressure. That is, the external ECU acquires a zero point signal that is atmospheric pressure.

この後、ステップ110では、ゼロ点が基準値を超えるか否かが判定される。基準値は動作電位と基準電位との間の電位である。本実施形態では、動作電位をVccとすると、基準値は(1/2)Vccである。したがって、ゼロ点判定回路70は、増幅回路20の出力(Vout)を取得し、Vout>(1/2)Vccの条件を満たすか否かを判定する。これにより、ゼロ点が高圧環境の出力値であるのか、低圧環境の出力値であるのかを判定する。   Thereafter, in step 110, it is determined whether or not the zero point exceeds the reference value. The reference value is a potential between the operating potential and the reference potential. In this embodiment, when the operating potential is Vcc, the reference value is (1/2) Vcc. Therefore, the zero point determination circuit 70 acquires the output (Vout) of the amplifier circuit 20 and determines whether or not the condition of Vout> (1/2) Vcc is satisfied. Thereby, it is determined whether the zero point is the output value of the high pressure environment or the output value of the low pressure environment.

そして、ステップ110でVout>(1/2)Vccの条件を満たす場合、ステップ120に進む。この場合はセンサ装置が高圧環境に置かれていることを示す。   When the condition of Vout> (1/2) Vcc is satisfied in step 110, the process proceeds to step 120. This indicates that the sensor device is placed in a high pressure environment.

ステップ120では、第2スイッチ回路60のオン状態を維持しつつ、第1スイッチ回路50がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路20の負極端子21に接続された抵抗の合成抵抗値が変化するので、第1スイッチ回路50がオン状態の場合よりも負極端子21の電位が上昇する。つまり、増幅回路20への入力電位差が変化する。これにより、増幅回路20によって負極側の信号を増幅させることとなり、増幅回路20から出力される信号の振幅をゼロ点から基準電位側に変化させることができる。この様子を図3に示す。   In step 120, the first switch circuit 50 is controlled to be in an OFF state while the second switch circuit 60 is maintained in an ON state. As a result, the combined resistance value of the resistors connected to the negative terminal 21 of the amplifier circuit 20 changes, so that the potential of the negative terminal 21 rises more than when the first switch circuit 50 is in the ON state. That is, the input potential difference to the amplifier circuit 20 changes. Thereby, the signal on the negative electrode side is amplified by the amplifier circuit 20, and the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 can be changed from the zero point to the reference potential side. This is shown in FIG.

図3に示されるように、高圧環境では、増幅回路20のゼロ点(Vp1)は動作電位(Vcc)側に位置している。増幅回路20の出力が動作電位側に変化する場合、ヘッドルームまでの変化の幅が限られている。しかし、時点T10後、増幅回路20の出力の極性はマイナスとなり、増幅回路20の出力信号はゼロ点から基準電位側に変化する。増幅回路20の出力はゼロ点を基準としたマイナス側への変化に対して十分な余裕があるので、当該出力が最大変化値(Vout1)に達する。この最大変化値(Vout1)が外部ECUに取得される。   As shown in FIG. 3, in the high voltage environment, the zero point (Vp1) of the amplifier circuit 20 is located on the operating potential (Vcc) side. When the output of the amplifier circuit 20 changes to the operating potential side, the range of change up to the headroom is limited. However, after time T10, the polarity of the output of the amplifier circuit 20 becomes negative, and the output signal of the amplifier circuit 20 changes from the zero point to the reference potential side. Since the output of the amplifier circuit 20 has a sufficient margin for the change to the minus side with respect to the zero point, the output reaches the maximum change value (Vout1). This maximum change value (Vout1) is acquired by the external ECU.

そして、時点T11でゼロ点判定回路70が第1スイッチ回路50をオン状態に戻すことで増幅回路20の出力は時点T12でゼロ点に戻る。こうして自己診断処理は終了する。なお、時点T10から時点T12までの自己診断の期間を初期診断と言う。   Then, the zero point determination circuit 70 returns the first switch circuit 50 to the ON state at time T11, so that the output of the amplifier circuit 20 returns to the zero point at time T12. Thus, the self-diagnosis process ends. Note that the period of self-diagnosis from time T10 to time T12 is referred to as initial diagnosis.

一方、ステップ110でVout>(1/2)Vccの条件を満たさない場合はステップ130に進む。この場合はセンサ装置が低圧環境に置かれていることを示す。   On the other hand, if the condition of Vout> (1/2) Vcc is not satisfied in step 110, the process proceeds to step 130. This indicates that the sensor device is placed in a low pressure environment.

ステップ130では、第1スイッチ回路50のオン状態を維持しつつ、第2スイッチ回路60がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路20の正極端子22に接続された抵抗の合成抵抗値が変化するので、第2スイッチ回路60がオン状態の場合よりも正極端子22の電位が上昇する。これにより、増幅回路20によって正極側の信号を増幅させることなり、増幅回路20から出力される信号の振幅をゼロ点から動作電位側に変化させることができる。この様子を図4に示す。   In step 130, the second switch circuit 60 is controlled to be in an off state while maintaining the on state of the first switch circuit 50. As a result, the combined resistance value of the resistors connected to the positive terminal 22 of the amplifier circuit 20 changes, so that the potential of the positive terminal 22 rises more than when the second switch circuit 60 is on. Thereby, the signal on the positive electrode side is amplified by the amplifier circuit 20, and the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 can be changed from the zero point to the operating potential side. This is shown in FIG.

図4に示されるように、低圧環境では、増幅回路20のゼロ点(Vp2)は基準電位側に位置している。増幅回路20の出力が基準電位側に変化する場合、基準電位までの変化の幅が限られている。しかし、時点T20後、増幅回路20の出力の極性はプラスとなり、増幅回路20の出力信号はゼロ点から動作電位側に変化する。増幅回路20の出力はゼロ点を基準としたプラス側への変化に対して十分な余裕があるので、当該出力が最大変化値(Vout2)に達する。この最大変化値(Vout2)が外部ECUに取得される。   As shown in FIG. 4, in the low pressure environment, the zero point (Vp2) of the amplifier circuit 20 is located on the reference potential side. When the output of the amplifier circuit 20 changes to the reference potential side, the range of change up to the reference potential is limited. However, after time T20, the polarity of the output of the amplifier circuit 20 becomes positive, and the output signal of the amplifier circuit 20 changes from the zero point to the operating potential side. Since the output of the amplifier circuit 20 has a sufficient margin for the change to the plus side with respect to the zero point, the output reaches the maximum change value (Vout2). This maximum change value (Vout2) is acquired by the external ECU.

そして、時点T21でゼロ点判定回路70が第2スイッチ回路60をオン状態に戻すことで増幅回路20の出力は時点T22でゼロ点に戻る。この後、自己診断処理は終了する。   Then, when the zero point determination circuit 70 returns the second switch circuit 60 to the ON state at time T21, the output of the amplifier circuit 20 returns to the zero point at time T22. Thereafter, the self-diagnosis process ends.

以上のように、ゼロ点が(1/2)Vccを超える場合は増幅回路20のマイナス入力側の第1スイッチ回路50をオフし、増幅回路20の信号振幅の極性をマイナスにする。また、ゼロ点が(1/2)Vccを下回る場合は増幅回路20のプラス入力側の第2スイッチ回路60をオフし、増幅回路20の信号振幅の極性をプラスにする。これにより、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができる。   As described above, when the zero point exceeds (1/2) Vcc, the first switch circuit 50 on the negative input side of the amplifier circuit 20 is turned off, and the polarity of the signal amplitude of the amplifier circuit 20 is made negative. When the zero point is lower than (1/2) Vcc, the second switch circuit 60 on the positive input side of the amplifier circuit 20 is turned off, and the polarity of the signal amplitude of the amplifier circuit 20 is made positive. Thereby, the operation range of signal output at the time of self-diagnosis can be secured.

また、外部ECUは、ゼロ点(Vp1、Vp2)に対する変化量を算出する。外部ECUは、高圧環境の場合は|Vout1−Vp1|を算出し、低圧環境の場合は|Vout2−Vp2|を算出する。そして、外部ECUは算出した値が所定値を超えるか否かを判定することにより、センサ装置が正常に動作しているかを判定する。   Further, the external ECU calculates the amount of change with respect to the zero points (Vp1, Vp2). The external ECU calculates | Vout1-Vp1 | for the high pressure environment, and | Vout2-Vp2 | for the low pressure environment. Then, the external ECU determines whether the sensor device is operating normally by determining whether the calculated value exceeds a predetermined value.

以上のように、本実施形態では、ゼロ点判定回路70は自己診断時に増幅回路20から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御できる構成となっているので、増幅回路20から出力される信号の振幅を適切な極性側に変化させることができる。このため、自己診断時に増幅回路20から出力される信号の振幅が動作電位または基準電位に飽和することを防止できる。したがって、外部ECUに確実な自己診断を行わせることができる。   As described above, in the present embodiment, the zero point determination circuit 70 is configured to be able to selectively control the polarity of the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 during self-diagnosis, and thus is output from the amplifier circuit 20. The signal amplitude can be changed to an appropriate polarity. For this reason, it is possible to prevent the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 during the self-diagnosis from being saturated with the operating potential or the reference potential. Accordingly, it is possible to cause the external ECU to perform a reliable self-diagnosis.

特に、センサ装置は圧力センサとして構成されているので、大気圧に対して、常に出力動作範囲が広い側での信号振幅を得られるようにすることができる。   In particular, since the sensor device is configured as a pressure sensor, it is possible to always obtain a signal amplitude on the wide output operation range with respect to atmospheric pressure.

続いて、ゼロ点判定回路70の異常判定機能について、図5を参照して説明する。ゼロ点判定回路70は、図1に示されるように、増幅回路20の出力端子と接続されている。したがって、ゼロ点判定回路70には、常時、増幅回路20から出力される信号(Vp)が入力される。   Next, the abnormality determination function of the zero point determination circuit 70 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the zero point determination circuit 70 is connected to the output terminal of the amplifier circuit 20. Therefore, the signal (Vp) output from the amplifier circuit 20 is always input to the zero point determination circuit 70.

そして、ゼロ点判定回路70は、取得した増幅回路20の出力が正常範囲内であるか否かを判定する。正常範囲は、増幅回路20から出力された信号(Vp)が正常であると言える振幅の範囲である。   Then, the zero point determination circuit 70 determines whether or not the acquired output of the amplification circuit 20 is within the normal range. The normal range is an amplitude range in which the signal (Vp) output from the amplifier circuit 20 can be said to be normal.

図5に示されるように、正常範囲の動作電位側の上限値は動作電位より僅かに小さい値であり、正常範囲の基準電位側の下限値は基準電位より僅かに大きい値である。つまり、正常範囲は、増幅回路20の出力が動作電位に張り付くHigh固着と、増幅回路20の出力が基準電位に張り付くLow固着を検出するための判定値である。   As shown in FIG. 5, the upper limit value on the operation potential side in the normal range is slightly smaller than the operation potential, and the lower limit value on the reference potential side in the normal range is slightly larger than the reference potential. That is, the normal range is a determination value for detecting High fixation where the output of the amplifier circuit 20 sticks to the operating potential and Low fixation where the output of the amplifier circuit 20 sticks to the reference potential.

したがって、ゼロ点判定回路70は、増幅回路20の出力が正常範囲の上限値より大きい場合または正常範囲の下限値よりも小さい場合は異常が発生していると判定する。このように、ゼロ点判定回路70の異常判定機能によって増幅回路20の出力の異常を検出することができる。   Therefore, the zero point determination circuit 70 determines that an abnormality has occurred when the output of the amplifier circuit 20 is larger than the upper limit value of the normal range or smaller than the lower limit value of the normal range. As described above, the abnormality of the output of the amplifier circuit 20 can be detected by the abnormality determination function of the zero point determination circuit 70.

ゼロ点判定回路70は、異常判定の結果を外部ECUに出力する。外部ECUは、ゼロ点判定回路70から入力した異常判定の結果が異常を示す場合はセンサ装置に異常が生じていることをダイアグ信号等で報知することとなる。   The zero point determination circuit 70 outputs the result of the abnormality determination to the external ECU. When the result of the abnormality determination input from the zero point determination circuit 70 indicates an abnormality, the external ECU notifies the sensor device that an abnormality has occurred using a diagnosis signal or the like.

以上説明したように、センサ装置は、ゼロ点判定回路70が増幅回路20から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御する構成となっている。そして、圧力センサのゼロ点は圧力センサが置かれる環境に応じて変化するため、本実施形態に係るセンサ装置の構成は圧力センサの自己診断時に特に有効である。また、車両は使用される地域に応じた大気圧の変化を受けるため、センサ回路10が受ける大気圧が変化したとしても、外部ECUに確実な自己診断を行わせることが可能となる。   As described above, the sensor device has a configuration in which the zero point determination circuit 70 selectively controls the polarity of the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20. And since the zero point of a pressure sensor changes according to the environment where a pressure sensor is put, the composition of the sensor device concerning this embodiment is especially effective at the time of self-diagnosis of a pressure sensor. Further, since the vehicle receives a change in the atmospheric pressure according to the area where it is used, even if the atmospheric pressure received by the sensor circuit 10 changes, it is possible to cause the external ECU to perform a reliable self-diagnosis.

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ゼロ点判定回路70が特許請求の範囲の「極性制御回路」に対応する。   As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the zero point determination circuit 70 corresponds to the “polarity control circuit” of the claims.

(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図6に示されるように、本実施形態に係るセンサ装置は、センサ回路10と、増幅回路20と、第1抵抗素子30と、第2抵抗素子40と、第1スイッチ回路50と、第2スイッチ回路60と、ロジック回路80と、を備えて構成されている。このうち、ロジック回路80以外の構成は第1実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the sensor device according to the present embodiment includes a sensor circuit 10, an amplifier circuit 20, a first resistance element 30, a second resistance element 40, a first switch circuit 50, and a second switch circuit. A switch circuit 60 and a logic circuit 80 are provided. Among these, the configuration other than the logic circuit 80 is the same as that of the first embodiment.

ロジック回路80は、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60のオンオフ状態を交互に制御する回路である。ロジック回路80は、通常動作時には、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60を両方ともオン状態に固定する。   The logic circuit 80 is a circuit that alternately controls the on / off states of the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60. In the normal operation, the logic circuit 80 fixes both the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 to the on state.

また、ロジック回路80は、スイッチ切り替え機能と異常判定機能とを備えている。スイッチ切り替え機能は、ロジック回路80がセンサ装置の機能診断を行う自己診断時において、増幅回路20から出力される信号の極性を交互に切り替えたときの振幅の変化量を取得する機能である。   Further, the logic circuit 80 has a switch switching function and an abnormality determination function. The switch switching function is a function of acquiring the amount of change in amplitude when the polarity of the signal output from the amplifier circuit 20 is alternately switched during the self-diagnosis of the logic circuit 80 for performing the function diagnosis of the sensor device.

具体的には、ロジック回路80は、自己診断時において、増幅回路20から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの増幅回路20の出力の変化を第1変化量として取得する。また、ロジック回路80は、増幅回路20から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの増幅回路20の出力の変化を第2変化量として取得する。これら第1変化量及び第2変化量は、それぞれゼロ点を基準とした増幅回路20の出力信号の振幅の変化量であり、振幅の変化の絶対量である。   Specifically, at the time of self-diagnosis, the logic circuit 80 acquires the change in the output of the amplifier circuit 20 when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 is changed to the reference potential side as the first change amount. . In addition, the logic circuit 80 acquires, as the second change amount, a change in the output of the amplifier circuit 20 when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 is changed to the operating potential side. The first change amount and the second change amount are the change amount of the amplitude of the output signal of the amplifier circuit 20 based on the zero point, and are the absolute amount of change of the amplitude.

ロジック回路80の異常判定機能はゼロ点判定回路70に備えられた異常判定機能と同じである。以上が、本実施形態に係るセンサ装置の全体構成である。   The abnormality determination function of the logic circuit 80 is the same as the abnormality determination function provided in the zero point determination circuit 70. The above is the overall configuration of the sensor device according to the present embodiment.

次に、ロジック回路80の自己診断時におけるスイッチ切り替え機能について、図7〜図9を参照して説明する。第1実施形態と同様に、ロジック回路80は通常動作時の動作を行っており、第1スイッチ回路50及び第2スイッチ回路60を両方ともオン状態に制御している。そして、ロジック回路80は外部ECUから自己診断信号を入力すると、図7に示されたスイッチ切り替え処理を実行する。   Next, the switch switching function at the time of self-diagnosis of the logic circuit 80 will be described with reference to FIGS. As in the first embodiment, the logic circuit 80 performs an operation during normal operation, and controls both the first switch circuit 50 and the second switch circuit 60 to be in an on state. When the logic circuit 80 receives a self-diagnosis signal from the external ECU, the logic circuit 80 executes the switch switching process shown in FIG.

まず、ステップ200では、ゼロ点の設定が行われる。これは、上述のステップ100と同じ処理である。   First, in step 200, a zero point is set. This is the same processing as step 100 described above.

続いて、ステップ210では、第1スイッチ回路50のオン状態を維持しつつ、第2スイッチ回路60がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路20から出力される信号の振幅をプラス側である動作電位側に変化させる。   Subsequently, in step 210, the second switch circuit 60 is controlled to be in an off state while maintaining the on state of the first switch circuit 50. Thereby, the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 is changed to the operating potential side, which is the plus side.

そして、ステップ220では、ゼロ点に対する増幅回路20の出力の変化である第1変化量が取得される。具体的には、第1変化量をV1とし、ロジック回路80が第2スイッチ回路60をオフしたときの増幅回路20の出力の振幅をVout1とし、ゼロ点の振幅をVp1とすると、第1変化量V1はV1=|Vout1−Vp1|となる。ロジック回路80は第1変化量V1を取得した後、第2スイッチ回路60をオン状態に戻す。   In step 220, a first change amount that is a change in the output of the amplifier circuit 20 with respect to the zero point is acquired. Specifically, when the first change amount is V1, the amplitude of the output of the amplifier circuit 20 when the logic circuit 80 turns off the second switch circuit 60 is Vout1, and the zero point amplitude is Vp1, the first change The amount V1 is V1 = | Vout1-Vp1 |. After acquiring the first change amount V1, the logic circuit 80 returns the second switch circuit 60 to the on state.

続いて、ステップ230では、第2スイッチ回路60のオン状態を維持しつつ、第1スイッチ回路50がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路20から出力される信号の振幅をマイナス側である基準電位側に変化させる。   Subsequently, in step 230, the first switch circuit 50 is controlled to be off while maintaining the on state of the second switch circuit 60. Thereby, the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 is changed to the reference potential side which is the minus side.

そして、ステップ240では、ゼロ点に対するロジック回路80は増幅回路20の出力の変化である第2変化量が取得される。具体的には、第2変化量をV2とし、ロジック回路80が第1スイッチ回路50をオフしたときの増幅回路20の出力の振幅をVout2とし、ゼロ点の振幅をVp2とすると、第2変化量V2はV2=|Vout2−Vp2|となる。ロジック回路80は第2変化量V2を取得した後、第1スイッチ回路50をオン状態に戻す。こうしてスイッチ切り替え処理は終了する。   In step 240, the logic circuit 80 with respect to the zero point obtains a second change amount that is a change in the output of the amplifier circuit 20. Specifically, when the second change amount is V2, the amplitude of the output of the amplifier circuit 20 when the logic circuit 80 turns off the first switch circuit 50 is Vout2, and the zero point amplitude is Vp2, the second change The amount V2 is V2 = | Vout2-Vp2 |. After obtaining the second change amount V2, the logic circuit 80 returns the first switch circuit 50 to the on state. Thus, the switch switching process is completed.

ロジック回路80は、取得した第1変化量及び第2変化量を外部ECUに出力する。外部ECUは、ロジック回路80から受け取った各変化量を比較し、大きい変化量を有効な変化量とする。そして、外部ECUは有効とした変化量が所定値を超えるか否かを判定することにより、センサ装置が正常に動作しているかを判定する。   The logic circuit 80 outputs the acquired first change amount and second change amount to the external ECU. The external ECU compares each change amount received from the logic circuit 80, and sets a large change amount as an effective change amount. Then, the external ECU determines whether or not the sensor device is operating normally by determining whether or not the effective change amount exceeds a predetermined value.

高圧環境では、図8に示されるように、増幅回路20のゼロ点は動作電位側に位置している。このため、時点T30で第2スイッチ回路60がオフされると増幅回路20の出力はプラス側に変化するので動作電位に飽和する。したがって、第1変化量V1は十分な変化量を確保できていない。時点T31で第2スイッチ回路60がオン状態に戻される。   In a high pressure environment, as shown in FIG. 8, the zero point of the amplifier circuit 20 is located on the operating potential side. For this reason, when the second switch circuit 60 is turned off at the time T30, the output of the amplifier circuit 20 changes to the plus side and is saturated to the operating potential. Therefore, the first change amount V1 cannot secure a sufficient change amount. At time T31, the second switch circuit 60 is returned to the on state.

一方、時点T32で第1スイッチ回路50がオフされることにより増幅回路20の出力はマイナス側である基準電位側に変化する。この場合、マイナス側への変化に対して十分な余裕があるので、増幅回路20の出力が最大変化値(Vout1)に達する。したがって、十分な振幅の第2変化量V2を取得することができる。時点T33で第1スイッチ回路50がオン状態に戻される。そして、時点T34でスイッチ切り替え処理が終了する。   On the other hand, when the first switch circuit 50 is turned off at time T32, the output of the amplifier circuit 20 changes to the reference potential side which is the minus side. In this case, since there is a sufficient margin for the change to the minus side, the output of the amplifier circuit 20 reaches the maximum change value (Vout1). Therefore, the second change amount V2 having a sufficient amplitude can be acquired. At time T33, the first switch circuit 50 is returned to the on state. At time T34, the switch switching process ends.

外部ECUは、図8に示された第1変化量V1及び第2変化量V2のうち、変化量が大きい第2変化量V2が有効であると判定する。そして、外部ECUは第2変化量V2に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。   The external ECU determines that the second change amount V2 having a large change amount is effective among the first change amount V1 and the second change amount V2 shown in FIG. Then, the external ECU determines whether the sensor device is operating normally based on the second change amount V2.

また、低圧環境では、図9に示されるように、増幅回路20のゼロ点は基準電位側に位置している。このため、時点T40で第2スイッチ回路60がオフされると増幅回路20の出力はプラス側である動作電位側に変化する。これにより、十分な振幅の第1変化量V1を確保することができる。時点T41で第2スイッチ回路60がオン状態に戻される。   Further, in the low pressure environment, as shown in FIG. 9, the zero point of the amplifier circuit 20 is located on the reference potential side. Therefore, when the second switch circuit 60 is turned off at time T40, the output of the amplifier circuit 20 changes to the operating potential side, which is the positive side. Thereby, it is possible to secure the first change amount V1 having a sufficient amplitude. At time T41, the second switch circuit 60 is returned to the on state.

一方、時点T42で第1スイッチ回路50がオフされることにより増幅回路20の出力はマイナス側である基準電位側に変化する。このため、増幅回路20の出力は基準電位に飽和する。したがって、第2変化量V2は十分な変化量を確保できていない。時点T43で第1スイッチ回路50がオン状態に戻される。そして、時点T44でスイッチ切り替え処理が終了する。   On the other hand, when the first switch circuit 50 is turned off at time T42, the output of the amplifier circuit 20 changes to the reference potential side which is the minus side. For this reason, the output of the amplifier circuit 20 is saturated to the reference potential. Therefore, the second change amount V2 cannot secure a sufficient change amount. At time T43, the first switch circuit 50 is returned to the ON state. Then, the switch switching process ends at time T44.

そして、外部ECUは、図9に示された第1変化量V1及び第2変化量V2のうち、変化量が大きい第1変化量V1が有効であると判定する。そして、外部ECUは第1変化量V1に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。   Then, the external ECU determines that the first change amount V1 having a large change amount is effective among the first change amount V1 and the second change amount V2 shown in FIG. Then, the external ECU determines whether the sensor device is operating normally based on the first change amount V1.

図8及び図9に示されるように、ロジック回路80は増幅回路20から出力される信号の振幅の変化の方向を両方の極性に交互に切り替えている。このため、大気圧に対して、常に出力動作範囲が広い側の信号振幅を得ることができる。したがって、増幅回路20から出力される信号の振幅が動作電位及び基準電位のいずれかに一方に飽和して十分な変化量が得られないとしても、他方については十分な変化量を得ることができる。したがって、外部ECUに確実な自己診断を行わせることができる。   As shown in FIGS. 8 and 9, the logic circuit 80 alternately switches the direction of change in the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 to both polarities. For this reason, it is possible to always obtain a signal amplitude with a wide output operation range with respect to the atmospheric pressure. Therefore, even if the amplitude of the signal output from the amplifier circuit 20 is saturated to one of the operating potential and the reference potential and a sufficient amount of change cannot be obtained, a sufficient amount of change can be obtained for the other. . Accordingly, it is possible to cause the external ECU to perform a reliable self-diagnosis.

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ロジック回路80が特許請求の範囲の「極性制御回路」に対応する。   As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the logic circuit 80 corresponds to the “polarity control circuit” of the claims.

(第3実施形態)
本実施形態では、第2実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ロジック回路80は、第1変化量と第2変化量とを比較し、第1変化量及び第2変化量のうち大きい変化量を有効な変化量として出力する自己完結機能を備えている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the second embodiment will be described. In the present embodiment, the logic circuit 80 has a self-contained function that compares the first change amount and the second change amount, and outputs a large change amount as the effective change amount among the first change amount and the second change amount. I have.

具体的に、ロジック回路80の自己完結処理について、図10を参照して説明する。図10に示されるように、ステップ250では、ステップ200〜ステップ240のスイッチ切り替え処理が実行される。   Specifically, the self-completion processing of the logic circuit 80 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in step 250, the switch switching process in steps 200 to 240 is executed.

この後、ステップ260では、第1変化量V1>第2変化量V2の条件を満たすか否かが判定される。そして、第1変化量V1が第2変化量V2よりも大きい場合はステップ270に進み、第1変化量V1が第2変化量V2よりも小さい場合はステップ280に進む。   Thereafter, in step 260, it is determined whether or not the condition of the first change amount V1> the second change amount V2 is satisfied. If the first change amount V1 is larger than the second change amount V2, the process proceeds to step 270. If the first change amount V1 is smaller than the second change amount V2, the process proceeds to step 280.

ステップ270では、第1変化量V1及び第2変化量V2のうち第1変化量V1が有効であることを外部ECUに出力する。こうして自己完結処理は終了する。一方、ステップ280では、第1変化量V1及び第2変化量V2のうち第2変化量V2が有効であることを外部ECUに出力する。こうして自己完結処理は終了する。外部ECUはロジック回路80から入力した有効な変化量に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。   In step 270, the fact that the first change amount V1 out of the first change amount V1 and the second change amount V2 is valid is output to the external ECU. This completes the self-contained process. On the other hand, in step 280, the fact that the second change amount V2 of the first change amount V1 and the second change amount V2 is valid is output to the external ECU. This completes the self-contained process. The external ECU determines whether the sensor device is operating normally based on the effective amount of change input from the logic circuit 80.

以上のように、ロジック回路80は両極における信号の振幅の変化量をそれぞれ取得するだけでなく、どちらの変化量が自己診断に有効であるかを判定することができる。このように、自己完結にて自己診断に有効な変化量を外部に出力することができる。   As described above, the logic circuit 80 can not only acquire the amount of change in the amplitude of the signal at both poles, but also determine which amount of change is effective for self-diagnosis. In this manner, the amount of change effective for self-diagnosis can be output to the outside by self-completion.

(他の実施形態)
上記各実施形態で示されたセンサ装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、センサ装置のゼロ点判定回路70やロジック回路80は異常判定機能を備えていなくても良い。
(Other embodiments)
The configuration of the sensor device described in each of the above embodiments is an example, and the present invention is not limited to the configuration described above, and may be another configuration that can realize the present invention. For example, the zero point determination circuit 70 and the logic circuit 80 of the sensor device may not have an abnormality determination function.

第1実施形態では、ゼロ点が高圧環境に位置するかまたは低圧環境に位置するかを判定するための基準値を(1/2)Vccとしていたが、これは基準値の一例である。したがって、もちろん他の値を基準値としても良い。   In the first embodiment, the reference value for determining whether the zero point is located in the high pressure environment or the low pressure environment is (1/2) Vcc, but this is an example of the reference value. Therefore, of course, other values may be used as the reference value.

第2実施形態では、先に第2スイッチ回路60がオフされ、その後に第1スイッチ回路50がオフされる順番になっている。しかし、これは一例であり、先に第1スイッチ回路50がオフされ、この後に第2スイッチ回路60がオフされる順番でも良い。   In the second embodiment, the second switch circuit 60 is turned off first, and then the first switch circuit 50 is turned off. However, this is only an example, and the order in which the first switch circuit 50 is turned off first and then the second switch circuit 60 is turned off may be used.

また、センサ回路10が検出する物理量は圧力に限らない。すなわち、センサ回路10はピエゾ抵抗素子11によって検出可能な加速度等の他の物理量を検出するように構成されていても良い。   The physical quantity detected by the sensor circuit 10 is not limited to pressure. That is, the sensor circuit 10 may be configured to detect other physical quantities such as acceleration that can be detected by the piezoresistive element 11.

さらに、センサ装置の用途はもちろん車両用に限られない。物理量を検出するように構成されたセンサ装置において、増幅回路20の自己診断を行うものに適用することができる。   Furthermore, the application of the sensor device is not limited to the vehicle. The sensor device configured to detect the physical quantity can be applied to a device that performs self-diagnosis of the amplifier circuit 20.

10 センサ回路
11 ピエゾ抵抗素子
20 増幅回路
21 負極端子
22 正極端子
30 第1抵抗素子
40 第2抵抗素子
50 第1スイッチ回路
60 第2スイッチ回路
70 ゼロ点判定回路(極性制御回路)
80 ロジック回路(極性制御回路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor circuit 11 Piezoresistive element 20 Amplifying circuit 21 Negative terminal 22 Positive terminal 30 1st resistive element 40 2nd resistive element 50 1st switch circuit 60 2nd switch circuit 70 Zero point determination circuit (polarity control circuit)
80 Logic circuit (polarity control circuit)

Claims (8)

動作電位に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するセンサ回路(10)と、
前記センサ回路(10)に接続された正極端子(22)及び負極端子(21)を有し、これら正極端子(22)と負極端子(21)との電圧差を前記センサ回路(10)から入力された信号として増幅して出力する増幅回路(20)と、
一方の端子が前記負極端子(21)に接続された第1抵抗素子(30)と、
一方の端子が前記正極端子(22)に接続された第2抵抗素子(40)と、
前記第1抵抗素子(30)の他方の端子と前記動作電位よりも低い基準電位との間に接続された第1スイッチ回路(50)と、
前記第2抵抗素子(40)の他方の端子と前記基準電位との間に接続された第2スイッチ回路(60)と、
通常動作時に前記第1スイッチ回路(50)及び前記第2スイッチ回路(60)のオンオフ状態を固定する一方、自己診断時に前記第1スイッチ回路(50)及び前記第2スイッチ回路(60)のいずれかのオンオフ状態を制御することにより前記増幅回路(20)から出力される信号の振幅を前記動作電位側及び前記基準電位側のいずれかに変化させる極性制御回路(70、80)と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
A sensor circuit (10) for detecting a physical quantity based on the operating potential and outputting a signal corresponding to the detected physical quantity;
A positive terminal (22) and a negative terminal (21) connected to the sensor circuit (10) are provided, and a voltage difference between the positive terminal (22) and the negative terminal (21) is input from the sensor circuit (10). An amplification circuit (20) for amplifying and outputting the signal as
A first resistance element (30) having one terminal connected to the negative terminal (21);
A second resistance element (40) having one terminal connected to the positive terminal (22);
A first switch circuit (50) connected between the other terminal of the first resistance element (30) and a reference potential lower than the operating potential;
A second switch circuit (60) connected between the other terminal of the second resistance element (40) and the reference potential;
While the on-off state of the first switch circuit (50) and the second switch circuit (60) is fixed during normal operation, either the first switch circuit (50) or the second switch circuit (60) is used during self-diagnosis. A polarity control circuit (70, 80) for changing the amplitude of a signal output from the amplifier circuit (20) to either the operating potential side or the reference potential side by controlling the on / off state of A sensor device.
前記極性制御回路は、前記自己診断時において、前記通常動作時における前記増幅回路(20)の出力を取得して前記増幅回路(20)の出力が基準値を超えるか否かを判定し、前記増幅回路(20)の出力が前記基準値を超える場合は前記第1スイッチ回路(50)を動作させることにより前記増幅回路(20)から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させる一方、前記増幅回路(20)の出力が基準値を超えない場合は前記第2スイッチ回路(60)を動作させることにより前記増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させるゼロ点判定回路(70)であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The polarity control circuit obtains an output of the amplifier circuit (20) during the normal operation at the time of the self-diagnosis and determines whether the output of the amplifier circuit (20) exceeds a reference value, When the output of the amplifier circuit (20) exceeds the reference value, the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to the reference potential side by operating the first switch circuit (50), If the output of the amplifier circuit (20) does not exceed a reference value, the second switch circuit (60) is operated to change the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) to the operating potential side. The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is a point determination circuit. 前記ゼロ点判定回路(70)は、前記増幅回路(20)の出力を取得して当該出力が正常範囲内であるか否かを判定し、前記増幅回路(20)の出力が前記正常範囲内でない場合は異常が発生していると判定する異常判定機能を備えていることを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置。   The zero point determination circuit (70) acquires the output of the amplifier circuit (20) and determines whether the output is within a normal range, and the output of the amplifier circuit (20) is within the normal range. The sensor device according to claim 2, further comprising an abnormality determination function that determines that an abnormality has occurred if not. 前記極性制御回路は、前記自己診断時において、前記増幅回路(20)から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの前記増幅回路(20)の出力の変化を第1変化量として取得すると共に、前記増幅回路(20)から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの前記増幅回路(20)の出力の変化を第2変化量として取得するロジック回路(80)であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。   The polarity control circuit changes the output change of the amplifier circuit (20) when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to a reference potential side during the self-diagnosis. And a logic circuit (80) for acquiring a change in the output of the amplifier circuit (20) when the amplitude of the signal output from the amplifier circuit (20) is changed to the operating potential side as a second change amount. The sensor device according to claim 1, wherein: 前記ロジック回路(80)は、前記第1変化量と前記第2変化量とを比較し、前記第1変化量及び前記第2変化量のうち大きい変化量を有効な変化量として出力する自己完結機能を備えていることを特徴とする請求項4に記載のセンサ装置。   The logic circuit (80) compares the first change amount and the second change amount, and outputs a large change amount of the first change amount and the second change amount as an effective change amount. The sensor device according to claim 4, comprising a function. 前記ロジック回路(80)は、前記増幅回路(20)の出力を取得して当該出力が正常範囲内であるか否かを判定し、前記増幅回路(20)の出力が前記正常範囲内でない場合は異常が発生していると判定する異常判定機能を備えていることを特徴とする請求項4または5に記載のセンサ装置。   The logic circuit (80) acquires the output of the amplifier circuit (20), determines whether the output is within a normal range, and the output of the amplifier circuit (20) is not within the normal range 6. The sensor device according to claim 4, further comprising an abnormality determination function for determining that an abnormality has occurred. 前記センサ回路(10)は、ピエゾ抵抗素子(11)により構成された圧力センサであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のセンサ装置。   The sensor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor circuit (10) is a pressure sensor constituted by a piezoresistive element (11). 車両用として構成されたものであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載のセンサ装置。   8. The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is configured for a vehicle.
JP2012175568A 2012-08-08 2012-08-08 Sensor device Pending JP2014035228A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012175568A JP2014035228A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Sensor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012175568A JP2014035228A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Sensor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014035228A true JP2014035228A (en) 2014-02-24

Family

ID=50284286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012175568A Pending JP2014035228A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Sensor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014035228A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018189545A (en) * 2017-05-09 2018-11-29 株式会社島津製作所 Gas supply controller, gas chromatograph, and method for determining abnormality of pressure sensor
JP2022548717A (en) * 2019-09-24 2022-11-21 ローズマウント インコーポレイテッド Process transmitter and test method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018189545A (en) * 2017-05-09 2018-11-29 株式会社島津製作所 Gas supply controller, gas chromatograph, and method for determining abnormality of pressure sensor
JP2022548717A (en) * 2019-09-24 2022-11-21 ローズマウント インコーポレイテッド Process transmitter and test method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9118338B2 (en) Offset compensation circuit and method thereof
JP6581443B2 (en) Sensor device
WO2015045267A1 (en) Sensor signal detection device
KR20100083729A (en) Detection circuit and sensor device
JP6237453B2 (en) Physical quantity detection device
JP2014035228A (en) Sensor device
JPH085654A (en) Acceleration sensor
US10054502B2 (en) Sensor driving device
JP2007187509A (en) Physical quantity sensor of capacitance type
JP4561528B2 (en) Sensor circuit
JP2010198331A (en) Sensor failure detection device
US11280646B2 (en) Method and sensor system with integrated calibration mechanism
JP2010071858A (en) Sensor signal processing apparatus
JP2006292469A (en) Capacitance-type physical quantity sensor
JP6489081B2 (en) Sensor device
JP2010085319A (en) Sensor signal detection circuit, ratiometric correction circuit, and sensor device
TWI695582B (en) Signal processing circuit
JP2010156621A (en) Semiconductor device for sensor
JP2008243400A (en) Capacitance type proximity switch device
KR20150043844A (en) Driving apparatus of piezo actuator and driving method thereof
JP7553042B2 (en) Signal processing circuit and load detection device
JP6386970B2 (en) Sensor abnormality detection device and sensor device
JP2006284272A (en) Sensor circuit in capacitive physical quantity sensor
JP5443710B2 (en) Sensor circuit
JP4797961B2 (en) AD converter circuit