JP4710848B2

JP4710848B2 - 検出システム

Info

Publication number: JP4710848B2
Application number: JP2007045974A
Authority: JP
Inventors: 和広小玉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP2008209230A

Description

本発明は、特定の物理量を検出する検出システムに関する。

従来、駐車時などの低速運転時や通常走行などの運転状況に適した障害物検知を行う車載用の障害物検出システムがあり、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。このような検出システムの従来例を下記に挙げる。この従来例は、図４に示すように、特定の物理量を検出する検出装置１００と、検出装置１００からの出力を処理する処理装置２００とから成り、検出装置１００は、前記物理量を電気信号に変換する検出部１０１と、検出部１０１から出力される電気信号に応じた電流を処理装置２００に出力する出力部１０２とを備え、処理装置２００は、出力部１０２から出力される電流を負荷抵抗（プルダウン抵抗）ＲＬを介して電圧に変換して処理部２０２に入力する入力部２０１と、入力部２０１からの電圧を処理する処理部２０２とを備え、検出装置１００及び処理装置２００は、処理装置２００から検出装置１００に電源を供給する電源線Ｌ１及び回路のグラウンドと接続される接地線Ｌ２、並びに電気信号を伝送する信号線Ｌ３によって接続される検出システムである。

検出装置１００で検出される特定の物理量とは、例えば電流であって、検出部１０１に入力される電流を検出部１０１に設けられたシャント抵抗（図示せず）で電圧変換し、該電圧信号を上記出力部１０２、入力部２０１を介して処理部２０２に入力することで入力電流の検出結果に応じた処理を行う。

検出装置１００の検出部１０１及び出力部１０２は、処理装置２００に設けられて入力部２０１及び処理部２０２に電源を供給する電源部２０３から電源線Ｌ１と接地線Ｌ２を介して電源が供給されている。尚、接地線Ｌ２は、検出装置１００の回路のグラウンドと処理装置２００の回路のグラウンドとを接続している。信号線Ｌ３は、検出装置１００の出力部１０２の出力端子と処理装置２００の入力部２０１の入力端子とを接続している。

出力部１０２の出力端子と電源線Ｌ１との間及び出力部１０２の出力端子と接地線Ｌ２との間には、それぞれ順方向及び逆方向の過電圧が出力部１０２に印加されないように保護ダイオードＤ１，Ｄ２を挿入している。尚、信号線Ｌ３は処理装置２００において入力部２０１のプルダウン抵抗ＲＬを介して接地線Ｌ２と接続することでプルダウンされている。

以下、上記従来例の動作説明をする。先ず、検出部１０１で特定の物理量を電気信号に変換し、変換された電気信号を出力部１０２で増幅して電流信号（アナログ信号）を出力し、信号線Ｌ３と接地線Ｌ２を介して処理装置２００の入力部２０１に送る。アナログ信号は入力部２０１のプルダウン抵抗ＲＬに流れ込み、その電圧降下分がバッファ２０１ａを介して処理部２０２に入力される。処理部２０２は、入力される電圧値が所定の範囲内にある場合は通常の処理を行い、所定の範囲外にある場合には異常があると判定して適切な処理を行う。

具体的には、電源部２０３から５Ｖの電圧が検出装置１００及び処理装置２００に供給されているとすると、検出装置１００は正常な動作時には負荷抵抗ＲＬにおいて０．５〜４．５Ｖとなるアナログ信号を処理部２０２に出力する。検出装置１００に何らかの異常がある場合には、自動的に又は自己診断機能が働いて負荷抵抗ＲＬにおいて０〜０．５Ｖ、又は４．５〜５Ｖとなるアナログ信号を処理部２０２に出力する。処理部２０２は、入力される電圧値が０．５〜４．５Ｖの場合は通常の処理を行い、０〜０．５Ｖ、又は４．５〜５Ｖの場合は異常があると判定して適切な処理を行う。例えば、電源線Ｌ１が断線した場合には、負荷抵抗ＲＬにおいて０Ｖとなるアナログ信号を処理部２０２に出力するため、異常があると判定される。同様に、信号線Ｌ３が断線した場合には、負荷抵抗ＲＬにおいて０Ｖとなるアナログ信号を処理部２０２に出力するため、異常があると判定される。
特開平１１−３０１３８３号公報

しかしながら、上記従来例では、接地線Ｌ２が断線した場合に、検出装置１００において回路のグラウンドの電位が信号線Ｌ３の電位よりも高くなり、電源線Ｌ１と回路のグラウンドとの間を流れる電流が保護ダイオードＤ２を通して処理装置２００の入力部２０１の負荷抵抗ＲＬに流れ込んで電圧降下を生じるため、出力部１０２の内部インピーダンスが高ければ正常時の０．５〜４．５Ｖのアナログ信号が処理部２０２に出力され、接地線Ｌ２の断線を判定し難いという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、接地線の断線を容易に判定することのできる検出システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、特定の物理量を検出する検出装置と、検出装置からの出力を処理する処理装置とから成り、検出装置は、前記物理量を電気信号に変換する検出部と、検出部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力する第一の出力部と、第一の出力部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力し且つ第一の出力部と出力特性の異なる第二の出力部とを備え、検出装置及び処理装置は、処理装置から検出装置に電源を供給する電源線及び回路のグラウンドと接続される接地線、並びに接地線と対となって第一の出力部から処理装置に電気信号を伝送する第一の信号線及び接地線と対となって第二の出力部から処理装置に電気信号を伝送する第二の信号線によって接続される検出システムであって、処理装置は、第一の出力部から出力される電流信号を第一のプルダウン抵抗を介して電圧変換して処理部に入力する第一の入力部と、第二の出力部から出力される電流信号を第二のプルダウン抵抗を介して電圧変換して処理部に入力する第二の入力部とを備え、処理部は、第一の入力部からの出力信号と第二の入力部からの出力信号とを比較することで各電線の少なくとも何れか１本が断線したことを検出することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、第一の出力部及び第二の出力部は、何れも入力信号を非反転増幅して出力する増幅器を備えたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、第一の出力部は、非反転入力端子に検出部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第一の信号線が接続される増幅器と、増幅器の出力端子と電源線との間及び増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成り、第二の出力部は、非反転入力端子に第一の出力部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第二の信号線が接続される増幅器と、増幅器の出力端子と電源線との間及び増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成ることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、第一の出力部は、入力信号を非反転増幅して出力する第一の増幅器を備え、第二の出力部は、入力信号を反転増幅して出力する第二の増幅器を備えたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、第一の出力部は、非反転入力端子に検出部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第一の信号線が接続される第一の増幅器と、第一の増幅器の出力端子と電源線との間及び第一の増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成り、第二の出力部は、非反転入力端子が回路のグラウンドと接続されるとともに反転入力端子に抵抗を介して第一の出力部から出力される電気信号が入力され、出力端子に第二の信号線が接続される第二の増幅器と、第二の増幅器の出力端子と電源線との間及び第二の増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成ることを特徴とする。

本発明によれば、検出部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力する第一の出力部と、第一の出力部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力し且つ第一の出力部と出力特性の異なる第二の出力部と、第一の出力部から第一の入力部を介して出力される信号と第二の出力部から第二の入力部を介して出力される信号とを比較する処理部を備えたので、各出力部の正常動作時の入出力特性に基づいて各出力部の接地線の断線時の出力信号を比較することで接地線の断線を容易に判定することができる。

（実施形態１）
以下、本発明に係る検出システムの実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、特定の物理量（本実施形態では電流）を検出する検出装置１と、検出装置１からの出力を処理する処理装置２とから成る。検出装置１は、入力電流を電圧信号に変換する検出部１０と、検出部１０から出力される電圧信号を電流信号に変換して処理装置２に出力する第一の出力部１１と、第一の出力部１１から出力される電圧信号を電流信号に変換して処理装置２に出力する第二の出力部１２とを備える。処理装置２は、第一のプルダウン抵抗ＲＬ１及びオペアンプ２０ａから成る周知の電流電圧変換回路であって第一の出力部１１から出力される電流信号を電圧信号に変換して処理部２２に入力する第一の入力部２０と、第二のプルダウン抵抗ＲＬ２及びオペアンプ２１ａからなる周知の電流電圧変換回路であって第二の出力部１２から出力される電流信号を電圧信号に変換して処理部２２に入力する第二の入力部２１と、第一の入力部２０からの出力電圧及び第二の入力部２１からの出力電圧を処理する処理部２２とを備える。

検出装置１の検出部１０及び第一の出力部１１及び第二の出力部１２には、処理装置２に設けられて第一の入力部２０及び第二の入力部２１及び処理部２２に電源を供給する電源部２３から電源線Ｌ１と接地線Ｌ２とを介して電源が供給されている。尚、接地線Ｌ２は、検出装置１の回路のグラウンドと処理装置２の回路のグラウンドとを接続している。また、第一の出力部１１の出力端子と第一の入力部２０の入力端子との間、及び第二の出力部１２の出力端子と第二の入力部２１の入力端子との間は各々第一の信号線Ｌ３及び第二の信号線Ｌ４を介して接続されている。

第一の出力部１１は、図２（ａ）に示すように、非反転入力端子に検出部１０から出力される電圧信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗Ｒ１を介して接地線Ｌ２と接続されたオペアンプ１１ａを備え、反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ２を挿入した周知の電圧電流変換回路となっている。また、オペアンプ１１ａの出力端子と電源線Ｌ１との間、及びオペアンプ１１ａの出力端子と接地線Ｌ２との間には、順方向及び逆方向の過電圧からオペアンプ１１ａを保護するための保護ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ挿入されている。

第二の出力部１２は、図２（ａ）に示すように、非反転入力端子に第一の出力部１１から出力される電圧信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗Ｒ３を介して接地線Ｌ２と接続されたオペアンプ１２ａを備え、反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４を挿入した周知の電圧電流変換回路となっている。また、オペアンプ１２ａの出力端子と電源線Ｌ１との間、及びオペアンプ１２ａの出力端子と接地線Ｌ２との間には、順方向及び逆方向の過電圧からオペアンプ１２ａを保護するための保護ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ挿入されている。

以下、本実施形態の動作説明をする。先ず、検出部１０に電流が入力されると、検出部１０に設けられたシャント抵抗１０ａで入力電流を電圧信号に変換し、変換された電圧信号を第一の出力部１１及び第二の出力部１２各々で電流信号に変換して出力し、第一の信号線Ｌ３及び接地線Ｌ２、並びに第二の信号線Ｌ４及び接地線Ｌ２を介して処理装置２の第一の入力部２０及び第二の入力部２１にそれぞれ送る。各電流信号は、それぞれ第一の入力部２０及び第二の入力部２１において電圧変換されて処理部２２に出力される。処理部２２は、各入力部２０，２１から出力される電圧値が所定の範囲内にある場合は通常の処理を行い、所定の範囲外にある場合には異常があると判定して適切な処理を行う。

具体的には、電源部２３から５Ｖの電圧が検出装置１及び処理装置２に供給されているとすると、検出装置１は、正常な動作時には第一の入力部２０及び第二の入力部２１それぞれにおいて０．５〜４．５Ｖとなる電圧信号を処理部２２に出力する。検出装置１に何らかの異常がある場合には、自動的に又は自己診断機能が働いて第一の入力部２０又は第二の入力部２１において０〜０．５Ｖ、又は４．５〜５Ｖとなる電圧信号を処理部２２に出力する。例えば、電源線Ｌ１が断線した場合には、第一の入力部２０及び第二の入力部２１の何れにおいても０Ｖとなる電圧信号を処理部２２に出力する。また、第一の信号線Ｌ３が断線した場合には、第一の入力部２０において０Ｖとなる電圧信号を処理部２２に出力し、第二の信号線Ｌ４が断線した場合には、第二の入力部２１において０Ｖとなる電圧信号を処理部２２に出力する。上述のようにして、電源線Ｌ１、第一の信号線Ｌ３、第二の信号線Ｌ４の断線を判定することができる。

ここで、接地線Ｌ２の断線の判定動作について図２（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、検出部１０に入力される入力電流を第一の出力部１１、第一の信号線Ｌ３、第一の入力部２０を介して処理部２２に電圧変換して出力する第一の経路と、検出部１０に入力される入力電流を第一の出力部１１、第二の出力部１２、第二の信号線Ｌ４、第二の入力部２１を介して処理部２２に電圧変換して出力する第二の経路とでそれぞれ異なる入出力特性を有している。即ち、図２（ｂ）に示すように、第二の経路では、約−５０Ａ〜約５０Ａの入力電流に対して処理部２２に出力される電圧（以下、「出力電圧」と呼ぶ）が約０．５Ｖ〜約４．５Ｖの間で急峻に変化するナローレンジの入出力特性であって、第一の経路では、約−２００Ａ〜約２００Ａの入力電流に対して出力電圧が約０．５Ｖ〜約４．５Ｖの間で緩やかに変化するワイドレンジの入出力特性となっている。処理部２２は、上記各経路の入出力特性を参照して、各経路の出力電圧からそれぞれ入力電流の検出値を求める。

ここで、接地線Ｌ２が断線していない正常動作時であれば、各経路の出力電圧は入力電流に応じた値となるため、処理部２２において各経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値は等しくなるが、接地線Ｌ２が断線した場合には、各経路の出力電圧は入力電流と無関係の値となるため、処理部２２において各経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値は互いに異なる。したがって、処理部２２において各経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値を比較することで接地線Ｌ２が断線しているかどうかを判定することができる。

例えば、図２（ｂ）に示すように、第二の経路の出力電圧が約４．５Ｖ、第一の経路の出力電圧が約４Ｖを示す場合、何れの経路でも入力電流の検出値が約１５０Ａと同じ大きさであるため、正常状態であると判定される。接地線Ｌ２が断線したとすると、第一の経路及び第二の経路の出力電圧は何れも約３．５Ｖを示すが、処理部２２において第二の経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値が約２０Ａであるのに対して、第一の経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値が約１００Ａとなり、入力電流の検出値が互いに異なることから接地線Ｌ２が断線したと判定される。

上述のように、各経路の出力電圧から求められる入力電流の検出値を比較することで接地線Ｌ２の断線を容易に判定することができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る検出システムの実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、実施形態１と共通の部位には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は第二の出力部１２に特徴があり、図３（ａ）に示すように、オペアンプ１２ａの非反転出力端子に接地線Ｌ２が接続されるとともに反転入力端子に抵抗Ｒ３を介して第一の出力部１１の出力信号が入力され、反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４を挿入した、所謂反転増幅回路となっている。したがって、本実施形態の第二の出力部１２の出力信号は、実施形態１の第二の出力部１２の出力信号を反転させたものとなるので、本実施形態の第一の経路の入出力特性は実施形態１の第一の経路の入出力特性を反転させたものとなる（図３（ｂ）参照）。

以下、本実施形態における接地線Ｌ２の断線の判定動作について図３（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、接地線Ｌ２が断線していない正常動作時であれば、各経路の出力電圧は入力電流に応じた値となるため、各経路の出力電圧の大きさが互いに異なるが、接地線Ｌ２が断線した場合には、各経路の出力電圧は入力電流と無関係の同じ値を示す。したがって、処理部２２において各経路の出力電圧の大きさを比較することで接地線Ｌ２が断線しているかどうかを判定することができる。

例えば、図３（ｂ）に示すように、第二の経路の出力電圧が約４．５Ｖ、第一の経路の出力電圧が約１Ｖを示す場合、各経路の出力電圧の差が０Ｖより大きいために正常状態であると判定される。ここで、接地線Ｌ２が断線したとすると、第一の経路及び第二の経路の出力電圧は何れも約３．５Ｖと同じ値を示す。したがって、各経路の出力電圧が等しくなることから接地線Ｌ２が断線したと判定される。

上述のように、各経路の出力電圧の大きさを比較することで接地線Ｌ２の断線を容易に判定することができる。但し、正常動作時においても第一の経路の出力電圧と第二の経路の出力電圧が等しくなる場合がある（例えば、図３（ｂ）において第一の経路の出力電圧と第二の経路の出力電圧とが何れも約２．５Ｖの場合）。この場合、接地線Ｌ２が断線すると各経路の出力電圧が何れも約３．５Ｖを示すことから、何れかの経路の出力電圧が約２．５Ｖであれば正常状態であると判定することができる。

尚、上記各実施形態では、検出部１０においてシャント抵抗１０ａを用いて電流を検出する構成となっているが、検出部１０の構成はこれに限定される必要は無く、他の物理量を検出するように構成にしても構わない。

本発明の実施形態１の検出システムを示す回路図である。同上の第一の出力部及び第二の出力部を示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は入出力特性を示すグラフである。本発明の実施形態２の検出システムにおける第一の出力部及び第二の出力部を示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）は入出力特性を示すグラフである。従来の検出システムを示す回路図である。

符号の説明

１検出装置
１０検出部
１１第一の出力部
１２第二の出力部
２処理装置
２０第一の入力部
２１第二の入力部
２２処理部
Ｌ１電源線
Ｌ２接地線
Ｌ３第一の信号線
Ｌ４第二の信号線
ＲＬ１第一のプルダウン抵抗
ＲＬ２第二のプルダウン抵抗

Claims

特定の物理量を検出する検出装置と、検出装置からの出力を処理する処理装置とから成り、検出装置は、前記物理量を電気信号に変換する検出部と、検出部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力する第一の出力部と、第一の出力部から出力される電気信号に応じて変換した電気信号を処理装置に出力し且つ第一の出力部と出力特性の異なる第二の出力部とを備え、検出装置及び処理装置は、処理装置から検出装置に電源を供給する電源線及び回路のグラウンドと接続される接地線、並びに接地線と対となって第一の出力部から処理装置に電気信号を伝送する第一の信号線及び接地線と対となって第二の出力部から処理装置に電気信号を伝送する第二の信号線によって接続される検出システムであって、処理装置は、第一の出力部から出力される電流信号を第一のプルダウン抵抗を介して電圧変換して処理部に入力する第一の入力部と、第二の出力部から出力される電流信号を第二のプルダウン抵抗を介して電圧変換して処理部に入力する第二の入力部とを備え、処理部は、第一の入力部からの出力信号と第二の入力部からの出力信号とを比較することで各電線の少なくとも何れか１本が断線したことを検出することを特徴とする検出システム。
前記第一の出力部及び第二の出力部は、何れも入力信号を非反転増幅して出力する増幅器を備えたことを特徴とする請求項１記載の検出システム。
前記第一の出力部は、非反転入力端子に検出部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第一の信号線が接続される増幅器と、増幅器の出力端子と電源線との間及び増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成り、第二の出力部は、非反転入力端子に第一の出力部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第二の信号線が接続される増幅器と、増幅器の出力端子と電源線との間及び増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成ることを特徴とする請求項２記載の検出システム。
前記第一の出力部は、入力信号を非反転増幅して出力する第一の増幅器を備え、第二の出力部は、入力信号を反転増幅して出力する第二の増幅器を備えたことを特徴とする請求項１記載の検出システム。
前記第一の出力部は、非反転入力端子に検出部から出力される電気信号が入力されるとともに反転入力端子が抵抗を介して回路のグラウンドと接続され、出力端子に第一の信号線が接続される第一の増幅器と、第一の増幅器の出力端子と電源線との間及び第一の増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成り、第二の出力部は、非反転入力端子が回路のグラウンドと接続されるとともに反転入力端子に抵抗を介して第一の出力部から出力される電気信号が入力され、出力端子に第二の信号線が接続される第二の増幅器と、第二の増幅器の出力端子と電源線との間及び第二の増幅器の出力端子と接地線との間に各々挿入されるダイオードとから成ることを特徴とする請求項４記載の検出システム。