JP4149440B2 - アナログセンサのための保護回路 - Google Patents

Description

本発明は、給電線路とグランド線路及びセンサ出力線路に接続されているアナログセンサのための保護回路に関している。

このようなセンサは一般的に公知であり、例えば自動車における圧力センサとして用いられている。それらのセンサは特に自動車内においては、振動や揺れなどの障害的影響にさらされており、センサへの線路が破断されたり、断線に類似した差込みプラグの抜けなどが引き起される。もっとも危ないのは、グランド線路の中断である。なぜなら給電線路には引き続き給電電圧が印加されたままでセンサ出力側からは、それによって誤った信号が発生し得るからである。この信号は、有効な測定値との区別ができないものである。このことは例えばグランド線路の中断のもとで自動車の制御機器において、そのような状態が全く存在していないにもかかわらず正常な作動状態を表示してしまう（例えば輸送用の大型車両においてブレーキ装置の十分な作動圧の存在など）。このことは安全上の著しい危険性表わす。

目下公知のアナログセンサは、センサへのグランド線路が中断した場合でも測定信号を制御機器に供給する。この信号はゼロとは異なる。制御機器内で識別された信号電圧は、エラーケースの場合には負荷抵抗に大きく依存する。

本発明の課題は、冒頭に述べたような形式のアナログセンサのための保護回路において、断線の際に、特にグランド線路の中断の際に、有効信号から明らかに区別できる信号が供給されるように改善を行うことである。

前記課題は、請求項１の特徴部分に記載された本発明による保護回路によって解決される。

本発明の別の有利な実施例及び改善例は、従属請求項に記載される。

本発明の基本的な原理は、センサにおいてグランド線路内と給電線路内にそれぞれ１つのトランジスタを介在接続させ、それらの制御端子を給電線路とグランド線路の間にある分圧器に接続させることにある。この場合２つのトランジスタは通常モードでは導通しグランド線路の破断の際には少なくとも遮断される。センサ出力線路は、制御機器内においてプルダウン抵抗を介して負荷されたり/遮断され、信号がエラー発生時に確実な状態に引き込まれる（ＧＮＤ電位）。

これにより、アナログセンサの接続線路の１つが破断されたケースにおいて、（例えば制御機器内で）測定された信号電圧が、つまりセンサ出力線路における電圧が正確にゼロとなり、これによってセンサの誤った機能状態を簡単に識別できるようになる。

以下では本発明の実施例を図面に関連させて詳細に説明する。この場合、
図１は本発明による監視回路の実施例のブロック回路図である。

センサケーシング１内には、センサ２と以下で説明する監視回路が設けられている。このセンサは図示の実施例では、アナログセンサであり、その出力側は図１中で抵抗Ｒ５によって概略的に示されているように制御機器内のプルダウン抵抗によって負荷されている。センサケーシングには３つの入力側が存在しており、詳細には給電電圧（ＶＣＣ）のための入力側３と、センサ出力信号（ＯＵＴ）のための端子４と、グランド（ＧＮＤ）のための端子５である。これらは対応する制御機器１０内の端子に接続されており、このことは線路１１，１２，１３を介して行われる。前記３つの端子３，４，５は、線路６，７，８を介してセンサ２に接続される。給電線路６内にはトランジスタＴ１が接続されており、これはｐ型のＭＯＳＦＥＴトランジスタである。相応の形式で、グランド線路８内には第２のトランジスタＴ２が接続されており、これはｎ型のＭＯＳＦＥＴトランジスタである。この場合第２のトランジスタは逆方向に作動される。

給電線路６とグランド線路８の間には、第１の抵抗Ｒ１と、導通方向に接続されたダイオードＤと、第２の抵抗Ｒ２からなる直列回路で形成された分圧器が存在している。第１の抵抗Ｒ１とダイオードＤの間の接続点は、第１のトランジスタＴ１のゲート電極に接続されている。

さらに給電線路６とグランド線路８の間には、第３の抵抗Ｒ３と、第４の抵抗Ｒ４からなる直列回路で形成された分圧器が存在している。この場合には、抵抗Ｒ３とＲ４の間の接続点は、第２のトランジスタＴ２のゲート電極に接続されている。

抵抗対Ｒ１/Ｒ２ないしＲ３/Ｒ４は、分圧器として作用しており、それらは通常状態においてトランジスタＴ１ないしＴ２のゲート電極にトランジスタの導通を引き起す電圧が供給される。通常モードにおいてはトランジスタＴ２は逆に動作する。ドレイン端子とソース端子間の寄生ダイオードは、スイッチオンの瞬間に電流が流れるように働く。引き続きトランジスタはゲート電圧を介して低抵抗に切り替わる。

センサ２に対するグランド線路１３が中断１４した場合には、センサ内のグランド電位が抵抗Ｒ１、ダイオードＤ、抵抗Ｒ２を介して引き上げられる。それに基づいてトランジスタＴ１とＴ２は遮断される。その場合抵抗Ｒ１とＲ２は、エラーの際にＧＮＤ電位をプルダウン抵抗Ｒ５の抵抗に対して、トランジスタＴ１が遮断されるまで強く引き上げられるようにするために、比較的低抵抗に選定されなければならない。この場合トランジスタＴ２は、給電電圧（ＶＣＣ）から抵抗Ｒ１、ダイオードＤ、抵抗Ｒ２及びセンサ２を介して出力端子４への電流の通流を阻止する役割を果たす。それに伴って、センサに対応付けられているプルダウン抵抗Ｒ５は、センサの出力端子４をグランド電位に引き込む。このプルダウン抵抗Ｒ５は、グランド端子８に依存することなく制御機器１０内の給電部のグランド電位に接続される。

給電線路６の断線は、もはや臨界的にはならない。なぜならいずれにしてもセンサを介して誤った信号が出力端子４に到達する危険性が何も生じないからである。その他にも給電線路の断線の際には、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２も遮断され、それによってプルダウン抵抗Ｒ５は、センサ２の出力端子も同様にグランド電位に引き込む。

センサ出力線路１２（ないし７）の断線も臨界的にはならない。なぜならプルダウン抵抗Ｒ５が電位をグランド電位に引き込むからである。センサ電圧は常に抵抗Ｒ５を介して測定されるので、有利にはこのプルダウン抵抗Ｒ５が制御機器１０内に収容される。またこの抵抗をセンサケーシング１内の線路７に設けてもよい。但しその場合には、当該抵抗Ｒ５の他方の端子を制御機器１０のグランド電位に接続させてグランド線路１３の断線の際にもグランド電位がそこに引き込まれるように配慮しなければならない。このことはさらなる線路を必要とするので、その点では前述したような制御機器１０内の配置構成の方が有利である。

本発明による監視回路の実施例のブロック回路図

Claims (5)

1. アナログセンサのための保護回路であって、該保護回路は、給電線路とグランド線路及びセンサ出力線路に接続されている形式のものにおいて、
   給電線路（６）とグランド線路（８）にそれぞれ１つのトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）が介在接続されており、それらの制御端子はそれぞれ給電線路（６）とグランド線路（８）の間に存在している分圧器（Ｒ１，Ｒ２；Ｒ３，Ｒ４）に接続されており、
   前記２つのトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、通常モードにおいて導通され、少なくともグランド線路（Ｍ８）の中断の際には遮断され、
   センサ出力線路（７）がプルダウン抵抗（Ｒ５）を介して、グランド線路（８）に依存しないグランド電位に接続されていることを特徴とする保護回路。
2. 前記プルダウン抵抗（Ｒ５）は、センサ（２）のケーシング（１）外で制御機器（１０）内において設けられ、制御機器のグランド電位と測定入力側の間に配設されている、請求項１記載の保護回路。
3. 前記２つのトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタである、請求項１記載の保護回路。
4. グランド線路（８）内で介在接続されているトランジスタ（Ｔ２）は、インバース動作される、請求項３記載の保護回路。
5. 給電線路（６）内に接続されているトランジスタの制御端子が接続されている分圧器（Ｒ１，Ｒ２）内にさらに給電側からグランド側に向けて導通する方向で接続されている付加的なダイオード（Ｄ）が接続されている、請求項１記載の保護回路。

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