JP2018165641A - 故障判定回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
本適用例に係る故障判定回路は、温度センサーからの出力電圧と、第1基準電圧と、を含む信号を入力し、時分割に出力する切替部と、前記切替部の出力を、A/D変換する変換部と、第1判定部と、を含み、前記第1判定部は、前記温度センサーからの出力電圧が前記変換部によりA/D変換された第1デジタル信号に基づく信号と、前記第1基準電圧が前記変換部によりA/D変換された第2デジタル信号に基づく信号と、前記温度センサーの温度による特性の変化及び前記第1基準電圧の温度による特性の変化に基づく温度特性データと、に基づき前記温度センサーの故障を判定する。
上記適用例に係る故障判定回路は、前記切替部には、第2基準電圧がさらに入力され、前記第1基準電圧の温度による特性の変化と、前記第2基準電圧の温度による特性の変化と、は異なってもよい。
上記適用例に係る故障判定回路は、前記切替部には、第3基準電圧がさらに入力され、前記第3基準電圧の温度による特性の変化は、前記第1基準電圧の温度による特性の変化よりも小さくてもよい。
上記適用例に係る故障判定回路は、記憶部をさらに備え、前記記憶部には、前記温度特性データが記憶され、前記記憶部に記憶された、前記温度特性データは変更可能であってもよい。
上記適用例に係る故障判定回路は、第2判定部をさらに備え、前記第1基準電圧は、第1電源電圧に基づき生成され、前記第2判定部は、前記第1電源電圧と、前記第1電源電圧とは異なる第2電源電圧と、が入力され、前記第1電源電圧と、前記第2電源電圧と、を比較し、前記第1電源電圧の異常を判定してもよい。
本適用例に係る物理量検出装置は、上記適用例のいずれかの故障判定回路を備えている。
上記適用例に係る物理量検出装置は、物理量検出素子と、出力補正部と、を備え、前記切替部には、前記物理量検出素子が検出した物理量検出信号に基づく信号がさらに入力され、前記出力補正部は、前記物理量検出素子が検出した前記物理量検出信号に基づく信号が、前記変換部によりA/D変換された第3デジタル信号に基づく信号を、前記温度センサーの出力電圧が前記変換部によりA/D変換された第1デジタル信号に基づく信号で、補正し出力してもよい。
本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る物理量検出装置を備えている。
本適用例に係る移動体は、上記適用例に係る物理量検出装置を備えている。
1.1 第1実施形態
[物理量検出装置の構成]
図1は、物理量検出装置(角速度処理装置)1の第1実施形態における構成例を示す図である。物理量検出装置1は第1実施形態において、物理量検出素子100と、物理量検出回路200と、を含み構成され、さらに、物理量検出装置1から出力されたデータを用いて、各種の計算処理や制御を行うMCU(Micro Control Unit)3を含んで構成されてもよい。
次に、駆動回路20について説明する。図5は、駆動回路20の構成例を示す図である。図5に示すように、物理量検出装置1の第1実施形態における駆動回路20は、I/V変換回路210、ハイパスフィルター(HPF)220、コンパレーター230、全波整流回路240、積分器250及びコンパレーター260を含む。なお、駆動回路20は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
次に、検出回路30について説明する。図6は、検出回路30の構成例を示す図である。図6に示すように、物理量検出装置1の第1実施形態における検出回路30は、チャージアンプ310,320、差動アンプ330、ハイパスフィルター(HPF)340、ACアンプ350、同期検波回路360、可変ゲインアンプ370、スイッチトキャパシタフィルター(SCF)380、出力バッファー390を含む。なお、物理量検出装置1の第1実施形態における検出回路30は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
次に、物理量処理回路40の詳細について説明する。図7は、物理量処理回路40の構成例を示す図である。物理量処理回路40は、デジタル演算回路41及びインターフェイス回路42を含んで構成される。
ここで、物理量検出装置1の第1実施形態における温度センサー70の故障判定方法について、図9及び図10を用いて説明を行う。物理量検出装置1の第1実施形態における温度センサー70の故障判定は、温度センサー70の温度による特性の変化と、温度により特性が変化する基準電圧VREF2及び基準電圧VREF3の少なくともいずれか一方の温度による特性の変化と、を用いて行う。そのため、図9及び図10の説明においては、温度特性を有する基準電圧VREF2,VREF3は、特に区別せず単に基準電圧VREFとして説明を行う。また、基準電圧VREFが、A/D変換回路410においてデジタル信号に変換された信号を、デジタル基準電圧VDREFとして説明を行う。
以上に説明したように、物理量検出装置1の第1実施形態では、故障判定回路は、マルチプレクサー420と、A/D変換回路410と、故障判定部460と、を含み構成されている。マルチプレクサー420は、温度センサー70が出力した温度信号VTOと、温特を有する基準電圧VREF2と、を含む複数の信号が入力され、これらの信号を時分割に出力する。A/D変換回路410は、マルチプレクサー420から出力された温度センサー70が出力した温度信号VTOと、温特を有する基準電圧VREF2と、を含む信号をデジタル信号に変換しMUX出力デジタル信号VDMOを出力する。そして、故障判定部460は、温度センサー70が出力した温度信号VTOが変換された温度デジタル信号VDTOに基づく信号と、基準電圧VREF2が変換されたデジタル基準電圧VDREF2に基づく信号と、温度センサー70が出力する温度信号VTOと基準電圧VREF2とから算出される温度特性データと、に基づき温度センサー70の故障判定を行う。
図12は、物理量検出装置1の第2実施形態における構成を示す図である。また、図13は物理量検出装置1の第2実施形態における物理量処理回路40の構成を示す図である。第1実施形態の物理量検出装置1では、一つの物理量検出素子100が検出した信号を、連続してA/D変換を行う1つのA/D変換回路410に入力し物理量を取得したのに対し、物理量検出装置1の第2実施形態では、複数(物理量検出装置1の第2実施形態では3個)の物理量検出素子100A,100B,100Cが検出した信号を、時分割にA/D変換回路410に入力することで物理量を取得する。これにより3軸の角速度センサーが実現できる。
上述した実施形態では、角速度を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置(角速度検出装置)を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の物理量を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置にも適用することができる。また、物理量検出素子が検出する物理量は、角速度に限らず、角加速度、加速度、地磁気、傾斜などであってもよい。また、物理量検出素子の振動片は、ダブルT型でなくてもよく、例えば、音叉型やくし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。また、物理量検出素子の振動片の材料としては、水晶(SiO2)の代わりに、例えば、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いてもよいし、シリコン半導体を用いてもよい。また、例えば、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。また、物理量検出素子は、圧電型の素子に限らず、動電型、静電容量型、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の振動式の素子であってもよい。あるいは、物理量検出素子の方式は、振動式に限らず、例えば、光学式、回転式、流体式であってもよい。
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係る物理量検出装置1を含む。以下では、本発明に係る物理量検出装置1として、物理量検出器400を含む電子機器について、説明する。
用することができる。
次に、本実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る移動体は、本発明に係る物理量センサーを含む。以下では、本発明に係る物理量センサーとして、物理量検出器400を含む移動体について、説明する。
Claims (9)
- 温度センサーからの出力電圧と、第1基準電圧と、を含む信号を入力し、時分割に出力する切替部と、
前記切替部の出力を、A/D変換する変換部と、
第1判定部と、
を含み、
前記第1判定部は、前記温度センサーからの出力電圧が前記変換部によりA/D変換された第1デジタル信号に基づく信号と、前記第1基準電圧が前記変換部によりA/D変換された第2デジタル信号に基づく信号と、前記温度センサーの温度による特性の変化及び前記第1基準電圧の温度による特性の変化に基づく温度特性データと、に基づき前記温度センサーの故障を判定する、故障判定回路。 - 前記切替部には、第2基準電圧がさらに入力され、
前記第1基準電圧の温度による特性の変化と、前記第2基準電圧の温度による特性の変化と、は異なる、請求項1に記載の故障判定回路。 - 前記切替部には、第3基準電圧がさらに入力され、
前記第3基準電圧の温度による特性の変化は、前記第1基準電圧の温度による特性の変化と、は異なる、請求項1又は2に記載の故障判定回路。 - 記憶部をさらに備え、
前記記憶部には、前記温度特性データが記憶され、
前記記憶部に記憶された、前記温度特性データは変更可能である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の故障判定回路。 - 第2判定部をさらに備え、
前記第1基準電圧は、第1電源電圧に基づき生成され、
前記第2判定部は、前記第1電源電圧と、前記第1電源電圧とは異なる第2電源電圧と、が入力され、前記第1電源電圧と、前記第2電源電圧と、を比較し、前記第1電源電圧の異常を判定する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の故障判定回路。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の故障判定回路を備えている、物理量検出装置。
- 物理量検出素子と、
出力補正部と、
を備え、
前記切替部には、前記物理量検出素子が検出した物理量検出信号に基づく信号がさらに入力され、
前記出力補正部は、前記物理量検出素子が検出した前記物理量検出信号に基づく信号が、前記変換部によりA/D変換された第3デジタル信号に基づく信号を、前記温度センサーの出力電圧が前記変換部によりA/D変換された第1デジタル信号に基づく信号で、補正し出力する、請求項6に記載の物理量検出装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の物理量検出装置を備えている、電子機器。
- 請求項6又は請求項7に記載の物理量検出装置を備えている、移動体。
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