JP5939136B2

JP5939136B2 - Sensor device

Info

Publication number: JP5939136B2
Application number: JP2012249431A
Authority: JP
Inventors: 直記吉田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-11-13
Also published as: JP2014099707A

Description

本発明は、センサエレメントから可動部と固定部との間に構成される容量の変化に応じたセンサ信号を出力させると共に、センサ信号を巡回型Ａ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換し、そのデジタル信号に基づいてセンサ出力を発生させるセンサ装置に関するものである。 The present invention outputs a sensor signal corresponding to a change in capacitance formed between the movable part and the fixed part from the sensor element, converts the sensor signal into a digital signal by a cyclic A / D converter, The present invention relates to a sensor device that generates a sensor output based on the digital signal.

従来、例えば特許文献１において、アナログ信号として出力されるセンサ信号などをデジタル信号に変換する巡回型Ａ／Ｄ変換器が開示されている。巡回型Ａ／Ｄ変換器では、スイッチと容量とを組み合わせた段が複数段備えられており、各段が１つのオペアンプの入力端子に接続され、各段に備えられたスイッチのオンオフを切り替えることで、オペアンプの出力電圧の切替を行っている。そして、オペアンプの出力電圧がコンパレータに入力され、コンパレータにてセンサ信号と参照電圧とを大小比較し、オンするスイッチを切り替えつつ、コンパレータの出力が“０”から“１”に切り替わるタイミングを確認している。これにより、センシング部が出力するセンサ信号にて表される物理量の大きさを検出している。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a cyclic A / D converter that converts a sensor signal output as an analog signal into a digital signal. In the cyclic A / D converter, a plurality of stages in which switches and capacitors are combined are provided, and each stage is connected to the input terminal of one operational amplifier, and the on / off of the switch provided in each stage is switched. Thus, the output voltage of the operational amplifier is switched. The output voltage of the operational amplifier is input to the comparator. The comparator compares the sensor signal with the reference voltage, and checks the timing when the output of the comparator switches from “0” to “1” while switching on the switch. ing. Thereby, the magnitude | size of the physical quantity represented by the sensor signal which a sensing part outputs is detected.

また、センサ装置では、センシング部の可動部および固定部を構成するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）の折れや可動部と固定部との間の異物の噛み込み等の故障診断を行っている。故障診断の際には、センシング部に備えられる可動部を強制的に移動させることで可動部と固定部の間に構成される容量を変化させ、その容量変化に基づくセンサ信号の変化を確認することで、故障診断を行っている。この場合にも、コンパレータにて、複数段のスイッチのオンオフを制御してオペアンプの出力電圧を変化させながらコンパレータにてセンサ信号と参照電圧とを大小比較することで、センサ信号をＡ／Ｄ変換して“０”もしくは“１”で表されるデータとしている。そして、その変換後のデータに基づいてセンサ出力を発生させ、故障診断を行っている。 In the sensor device, failure diagnosis such as bending of a MEMS (Micro Electro Mechanical System) that constitutes the movable part and the fixed part of the sensing part and the biting of foreign matter between the movable part and the fixed part is performed. Is going. When diagnosing a fault, the movable part provided in the sensing part is forcibly moved to change the capacity configured between the movable part and the fixed part, and the sensor signal change based on the change in capacity is confirmed. Therefore, failure diagnosis is performed. In this case as well, the sensor signal is A / D converted by comparing the sensor signal with the reference voltage in the comparator while controlling the ON / OFF of the switches in multiple stages and changing the output voltage of the operational amplifier. Thus, the data is represented by “0” or “1”. A sensor output is generated based on the converted data, and a failure diagnosis is performed.

また、センサ装置では、センシング部の製造誤差などによる物理量が０（例えば加速度が０Ｇ）のときのオフセットを補正するために、オフセットを予め測定しておき、そのオフセットを加味して０Ｇのときにコンパレータの出力がすべて“０”もしくは“１”となるようにしている。そして、データの最初のビット（以下、このビットを最先ビットという）をプラスマイナスを表す符合ビットとして用いて、物理量の印加に基づく容量値の増減をプラスとマイナスのいずれかの値で表すようにしている。例えば、可動部が固定部から所定距離のときを物理量＝０のときとし、物理量の印加に基づく物理量＝０からの容量の増加をプラス、容量の減少をマイナスとして、容量変化に応じて変化するセンサ信号をデータ化している。 Further, in the sensor device, in order to correct the offset when the physical quantity due to the manufacturing error of the sensing unit is 0 (for example, acceleration is 0 G), the offset is measured in advance, and when the offset is 0 G All the outputs of the comparators are set to “0” or “1”. Then, by using the first bit of data (hereinafter referred to as the first bit) as a sign bit representing plus / minus, the increase / decrease in the capacitance value based on the application of the physical quantity is represented by either plus or minus value. I have to. For example, when the movable part is a predetermined distance from the fixed part, the physical quantity = 0, the increase of the capacity from the physical quantity = 0 based on the application of the physical quantity is plus, and the decrease of the capacity is minus. The sensor signal is converted into data.

特開２００１−５３６１０号公報JP 2001-53610 A

しかしながら、故障診断の際に、出力されるデータが“０”または“１”のまま固定されてしまった状態（以下、この状態を固着という）になったことを検出することができなくなる。上記したように、物理量＝０のときにコンパレータの出力がすべて“０”もしくは“１”となるようにしているため、故障によって出力がすべて“０”もしくは“１”で固着してしまったのか、それとも物理量の印加が無くて出力がすべて“０”もしくは“１”になっているのかが区別できない。例えば、センサ装置の故障には、ＭＥＭＳの折れや可動部と固定部との間の異物の噛み込み等のほか、オペアンプの故障や複数段備えられた容量やスイッチの故障などがあるが、これらの故障の場合にも、出力がすべて“０”もしくは“１”で固着することになる。 However, at the time of failure diagnosis, it becomes impossible to detect that the output data is fixed at “0” or “1” (hereinafter, this state is referred to as fixation). As described above, since the output of the comparator is all “0” or “1” when the physical quantity = 0, is the output fixed to “0” or “1” due to the failure? Or, it is impossible to distinguish whether the output is all “0” or “1” because no physical quantity is applied. For example, sensor device failures include MEMS folds, foreign object bites between the movable part and the fixed part, as well as operational amplifier failures and multiple stage capacity and switch failures. Even in the case of the failure, the output is fixed at all “0” or “1”.

このような場合、故障しているのか正常なのか、もしくは故障している場合であればその故障のモードを特定することができず、センサ装置の検出に基づいて作動させる装置を作動させられなくなる。 In such a case, if it is malfunctioning, normal, or malfunctioning, the failure mode cannot be specified, and the device that operates based on the detection of the sensor device cannot be operated. .

本発明は上記点に鑑みて、故障しているのか正常なのかの特定、さらには故障のモードを特定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 specify whether a failure has occurred or is normal, and further specify a failure mode.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、センサエレメント（１０）における容量の変化に応じたアナログ信号で示されるセンサ信号を二進数のデジタル信号に変換する巡回型Ａ／Ｄ変換器を含むデジタル信号出力部（３２）と、物理量が印加されていないときにデジタル信号出力部から出力されるデジタル信号を調整する調整部（３３）と、自己診断時に、センサ信号を自己診断用の信号にしてデジタル信号出力部に入力させる自己診断機能部（３４）と、デジタル信号出力部から出力されたデジタル信号に基づいて、故障診断を行う故障診断手段（４７）を有したデジタル処理部（４０）とを有し、調整部は、物理量が印加されていないときにデジタル信号出力部から出力されるデジタル信号がすべて０もしくはすべて１とされる値から所定のオフセットを設けた値となるように調整し、故障診断手段は、自己診断時に自己診断機能部にてセンサ信号が自己診断用の信号とされたときに、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号に基づいて故障診断を行うことを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cyclic A / D conversion that converts a sensor signal indicated by an analog signal corresponding to a change in capacitance in the sensor element (10) into a binary digital signal. A digital signal output unit (32) including a detector, an adjustment unit (33) for adjusting a digital signal output from the digital signal output unit when no physical quantity is applied, and a sensor signal for self-diagnosis during self-diagnosis A digital processing unit having a self-diagnostic function unit (34) to be input to the digital signal output unit as a signal of the above and a fault diagnosis means (47) for performing a fault diagnosis based on the digital signal output from the digital signal output unit (40), and the adjustment unit outputs all 0s or all 1s of digital signals output from the digital signal output unit when no physical quantity is applied. The failure diagnosing means adjusts from the digital signal output unit when the sensor signal is a signal for self-diagnosis in the self-diagnosis function unit during self-diagnosis. A failure diagnosis is performed based on the output digital signal.

このように、調整部にて、物理量が印加されていないときにデジタル信号出力部から出力されるデジタル信号がすべて０もしくはすべて１とされる値から所定のオフセットを設けた値となるように調整している。このため、自己診断時に自己診断機能部にてセンサ信号が自己診断用の信号とされたときに、正常であれば、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号がオフセット分ずれた信号となり、異常であれば、デジタル信号がオフセット分ずれた信号にはならず、例えば、すべて０もしくはすべて１の信号となったり、設定されたオフセット分よりも大幅に大きな値となったりする。したがって、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号に基づいて、故障しているのか正常なのかの特定でき、さらには故障のモードを特定することができるセンサ装置とすることが可能となる。 In this way, the adjustment unit adjusts the digital signal output from the digital signal output unit to a value provided with a predetermined offset from the value of all 0s or all 1s when no physical quantity is applied. doing. For this reason, when the sensor signal is used as a self-diagnosis signal in the self-diagnosis function unit at the time of self-diagnosis, if it is normal, the digital signal output from the digital signal output unit will be a signal shifted by an offset, and If so, the digital signal does not become a signal shifted by an offset, and becomes, for example, a signal of all 0s or all 1s, or a value significantly larger than a set offset. Therefore, based on the digital signal output from the digital signal output unit, it is possible to specify whether the sensor is malfunctioning or normal, and it is possible to provide a sensor device that can identify the failure mode.

なお、上記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の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態にかかるセンサ装置の回路構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the circuit structure of the sensor apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. データ信号が示す値の範囲と０Ｇのときのオフセットの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the range of the value which a data signal shows, and the offset at the time of 0G. 本発明の第２実施形態にかかるセンサ装置の回路構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the circuit structure of the sensor apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 信号反転入力部の回路構成の一例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed an example of the circuit structure of a signal inversion input part.

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、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるセンサ装置について、図１を参照して説明する。本実施形態では、センサ装置として車両の加速度を検出する加速度センサに適用される場合を例に挙げて説明する。 (First embodiment)
A sensor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a case where the sensor device is applied to an acceleration sensor that detects the acceleration of a vehicle will be described as an example.

図１に示すように、センサ装置は、センサエレメント（センサＭＥＭＳ）１０と検出回路２０とを有した構成とされている。 As shown in FIG. 1, the sensor device has a sensor element (sensor MEMS) 10 and a detection circuit 20.

センサエレメント１０は、可動電極１１ａ、１１ｂおよび固定電極１２ａ、１２ｂを備えており、検出回路２０は、可動電極１１ａ、１１ｂと固定電極１２ａ、１２ｂによる差動容量の変化に基づいて加速度に応じたセンサ出力を発生させると共に故障診断を行う。 The sensor element 10 includes movable electrodes 11a and 11b and fixed electrodes 12a and 12b, and the detection circuit 20 responds to acceleration based on a change in differential capacitance caused by the movable electrodes 11a and 11b and the fixed electrodes 12a and 12b. Generates sensor output and performs fault diagnosis.

センサエレメント１０は、センシング部を構成するものであり、例えば梁構造体を有するＭＥＭＳで構成されている。このＭＥＭＳによって可動部としての可動電極１１ａ、１１ｂおよび固定部としての固定電極１２ａ、１２ｂが構成されており、対向配置された可動電極１１ａおよび固定電極１２ａと可動電極１１ｂおよび固定電極１２ｂとによって差動の容量を構成している。そして、センサ装置は、可動電極１１ａ、１１ｂに対して所定電圧Ｖで周期的に振幅する信号（搬送波）を印加し、固定電極１２ａ、１２ｂの電圧の変位に応じた差動容量変化に基づいて、加速度検出を行っている。 The sensor element 10 constitutes a sensing unit, and is composed of, for example, a MEMS having a beam structure. The MEMS constitutes movable electrodes 11a and 11b as movable parts and fixed electrodes 12a and 12b as fixed parts. The difference between the movable electrode 11a and the fixed electrode 12a, the movable electrode 11b and the fixed electrode 12b arranged opposite to each other is provided. Dynamic capacity. And a sensor apparatus applies the signal (carrier wave) which periodically amplitudes with the predetermined voltage V with respect to movable electrode 11a, 11b, and based on the differential capacity | capacitance change according to the displacement of the voltage of fixed electrode 12a, 12b. , Acceleration detection.

検出回路２０は、アナログ処理部３０とデジタル処理部４０とを有した構成とされている。アナログ処理部３０は、センサエレメント１０からアナログ信号として出力される差動出力をデジタル変換したりする部分である。また、デジタル処理部４０は、アナログ処理部３０にてデジタル変換された後のデータ信号を入力し、それをデジタル処理してセンサ出力として発生させる部分である。具体的には、アナログ処理部３０およびデジタル処理部４０は、以下のように構成されている。 The detection circuit 20 includes an analog processing unit 30 and a digital processing unit 40. The analog processing unit 30 is a part that digitally converts the differential output output as an analog signal from the sensor element 10. The digital processing unit 40 is a part that receives the data signal that has been digitally converted by the analog processing unit 30 and digitally processes it to generate a sensor output. Specifically, the analog processing unit 30 and the digital processing unit 40 are configured as follows.

アナログ処理部３０は、搬送波発生回路３１、デジタル信号出力部３２、０Ｇ調整部３３および自己診断機能部３４を備えた構成とされている。 The analog processing unit 30 includes a carrier wave generation circuit 31, a digital signal output unit 32, a 0G adjustment unit 33, and a self-diagnosis function unit 34.

搬送波発生回路３１は、所定電圧Ｖで周期的に振幅する搬送波を発生させている。この搬送波発生回路３１により発生させられた搬送波が可動電極１１ａ、１１ｂに対して印加される。なお、搬送波発生回路３１で発生させられる搬送波のタイミングについては、デジタル信号出力部３２に入力されており、この搬送波のタイミングに基づいて、デジタル信号出力部３２が駆動されている。 The carrier wave generation circuit 31 generates a carrier wave that periodically swings at a predetermined voltage V. A carrier wave generated by the carrier wave generation circuit 31 is applied to the movable electrodes 11a and 11b. Note that the timing of the carrier wave generated by the carrier wave generation circuit 31 is input to the digital signal output unit 32, and the digital signal output unit 32 is driven based on the timing of the carrier wave.

デジタル信号出力部３２は、可動電極１１ａおよび固定電極１２ａにて構成される容量と可動電極１１ｂおよび固定電極１２ｂにて構成される容量の差動容量に応じたセンサ信号を入力し、このセンサ信号をデジタル変換した二進数のデジタル信号を出力する。具体的には、デジタル信号出力部３２には、差動増幅回路、Ｃ／Ｖ変換回路および巡回型Ａ／Ｄ変換器などが備えられている。 The digital signal output unit 32 inputs a sensor signal corresponding to a differential capacitance of a capacitance constituted by the movable electrode 11a and the fixed electrode 12a and a capacitance constituted by the movable electrode 11b and the fixed electrode 12b. A binary digital signal obtained by digitally converting is output. Specifically, the digital signal output unit 32 includes a differential amplifier circuit, a C / V conversion circuit, a cyclic A / D converter, and the like.

差動増幅回路は、センサエレメント１０から出力される差動容量に応じたセンサ信号を増幅した出力を発生させる。 The differential amplifier circuit generates an output obtained by amplifying a sensor signal corresponding to the differential capacitance output from the sensor element 10.

Ｃ／Ｖ変換回路は、例えばオペアンプと、オペアンプの反転入力端子および非反転入力端子の間に接続されたコンデンサおよびスイッチにて構成されている（例えば、特開２００２−４００４７号公報参照）。このＣ／Ｖ変換回路では、差動増幅回路の出力をオペアンプの反転入力端子に入力すると共に、搬送波の中間電圧Ｖ／２を非反転入力端子に入力し、増幅後のセンサ信号を電圧変換している。 The C / V conversion circuit includes, for example, an operational amplifier, a capacitor and a switch connected between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-40047). In this C / V conversion circuit, the output of the differential amplifier circuit is input to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the intermediate voltage V / 2 of the carrier wave is input to the non-inverting input terminal to convert the amplified sensor signal into a voltage. ing.

巡回型Ａ／Ｄ変換器は、上位ビットから下位ビットに向かって順に比較演算を繰り返して、アナログ信号をデジタル信号に変換する。巡回型Ａ／Ｄ変換器としては、例えばＣ／Ｖ変換回路の出力に接続されるスイッチと容量とを組み合わせた段を複数段備えたコンデンサアレイ回路を有し、各段を１つのオペアンプの入力端子に接続し、各段に備えられたスイッチのオンオフを切り替えることで、オペアンプに入力される電圧の切替えを行うという特許文献１と同様の構成が用いられる。この巡回型Ａ／Ｄ変換器において、複数段のスイッチのオンオフを順に切り替えることで、Ｃ／Ｖ変換回路でＣ／Ｖ変換を行った後のセンサ信号のアナログ値を“０”もしくは“１”のデジタル値に変換している。このため、巡回型Ａ／Ｄ変換器の出力が“０”から“１”もしくは“１”から“０”に反転したビットがセンサ信号が示す差動容量、つまりそのときに印加された加速度を表すことになる。 The cyclic A / D converter repeats the comparison operation in order from the upper bit to the lower bit to convert the analog signal into a digital signal. As the cyclic A / D converter, for example, it has a capacitor array circuit having a plurality of stages combining a switch and a capacitor connected to the output of the C / V conversion circuit, and each stage is input to one operational amplifier. The same configuration as in Patent Document 1 is used in which the voltage input to the operational amplifier is switched by switching on and off the switches provided in each stage and connected to the terminals. In this cyclic A / D converter, the analog value of the sensor signal after C / V conversion in the C / V conversion circuit is changed to “0” or “1” by sequentially switching on and off the plurality of stages of switches. Is converted to a digital value. For this reason, the bit obtained by inverting the output of the cyclic A / D converter from “0” to “1” or “1” to “0” indicates the differential capacitance indicated by the sensor signal, that is, the acceleration applied at that time. Will represent.

したがって、データ内容が反転したビットがいずれのビットであるかを確認することで、センサ信号が示す差動容量、つまりそのときに印加された加速度を確認できるようになっている。 Therefore, by confirming which bit the bit whose data content is inverted is, the differential capacitance indicated by the sensor signal, that is, the acceleration applied at that time can be confirmed.

なお、巡回型Ａ／Ｄ変換器の出力するデータ信号の例えば最先ビットについては、プラスマイナスを表す符合ビットとして用いている。このため、データ信号がすべて“０”もしくは“１”となるときを中心として、その中心からの差動容量の増減をプラスとマイナスのいずれかの値で表すようにしている。 For example, the first bit of the data signal output from the cyclic A / D converter is used as a sign bit representing plus or minus. For this reason, when the data signals are all “0” or “1”, the increase / decrease in the differential capacitance from the center is expressed by either a positive or negative value.

０Ｇ調整部３３は、加速度が印加されていないとき（＝０Ｇ）に出力されるデータ信号が所定値を表すデータとなるように、０Ｇ調整（オフセット補正）を行う。０Ｇ調整部３３は、例えばセンサエレメント１０から出力される差動容量を補正する可変容量などによって構成される。巡回型Ａ／Ｄ変換器に備えられる容量およびスイッチの段数が例えば９段とされる場合、オンするスイッチを切り替えることにより、巡回型Ａ／Ｄ変換器の出力値を±９ビットで変化させられ、十進数表示で−５１１から＋５１２の範囲のデジタル値に可変させられる。 The 0G adjustment unit 33 performs 0G adjustment (offset correction) so that a data signal output when no acceleration is applied (= 0G) becomes data representing a predetermined value. The 0G adjustment unit 33 is configured by, for example, a variable capacitor that corrects the differential capacitance output from the sensor element 10. When the capacity and the number of switch stages provided in the cyclic A / D converter are, for example, nine, the output value of the cyclic A / D converter can be changed by ± 9 bits by switching the switch to be turned on. , And can be changed to a digital value in the range of −511 to +512 in decimal notation.

従来では、センシング部の製造誤差などによる０Ｇのときのオフセットを補正するために、オフセットを予め測定しておき、そのオフセット分を調整して、０Ｇのときに巡回型Ａ／Ｄ変換器から出力されるデータ信号がすべて“０”もしくは“１”となるようにしている。これに対して、本実施形態では、０Ｇ調整部３３により、０Ｇのときと巡回型Ａ／Ｄ変換器から出力されるデータ信号がすべて“０”もしくは“１”となるときを一致させず、０Ｇのときはデータ信号がすべて“０”もしくは“１”にはならず、どこかのビットが他のビットと異なる値となるようにする。例えば図２に示すように、データ信号が示す値が０Ｇのときには＋Ｘだけオフセットするようにしている。すなわち、“０”もしくは“１”の二進数表示であれば、最先ビット以降の全ビットのうちの１つが他のビットから反転した値となるようにしている。 Conventionally, in order to correct an offset at 0G due to a manufacturing error of the sensing unit, the offset is measured in advance, and the offset is adjusted and output from the cyclic A / D converter at 0G. All the data signals to be set to “0” or “1”. On the other hand, in the present embodiment, the 0G adjustment unit 33 does not match the time when 0G and the data signals output from the cyclic A / D converter all become “0” or “1”. When 0G, the data signals are not all “0” or “1”, and some bits are set to values different from other bits. For example, as shown in FIG. 2, when the value indicated by the data signal is 0G, the offset is + X. That is, if the binary number is represented by “0” or “1”, one of all the bits after the first bit is inverted from the other bits.

自己診断機能部３４は、自己診断時にデジタル信号出力部３２から自己診断用の信号を出力させるものである。本実施形態の場合、自己診断機能部３４は、センサエレメント１０に対して自己診断用の電圧を印加することで可動電極１１ａ、１１ｂを強制的に移動させ、可動電極１１ａ、１１ｂと固定電極１２ａ、１２ｂとの間の差動容量を自己診断用の値に変化させる。自己診断機能部３４による可動電極１１ａ、１１ｂの移動方向は、０Ｇ調整部３３で調整された後の０Ｇのときのオフセット（＝＋Ｘ）と反対の極性の方とされ、移動量は、そのオフセット分よりも大きくされる。このため、自己診断機能部３４によって可動電極１１ａ、１１ｂが移動させられると、極性が反対かつオフセット分よりも大きな移動となることから、移動前と比較して、デジタル信号出力部３２から出力されるデジタル信号の極性を反転させられる。 The self-diagnosis function unit 34 outputs a signal for self-diagnosis from the digital signal output unit 32 at the time of self-diagnosis. In the case of the present embodiment, the self-diagnosis function unit 34 applies the voltage for self-diagnosis to the sensor element 10 to forcibly move the movable electrodes 11a and 11b, and the movable electrodes 11a and 11b and the fixed electrode 12a. , 12b is changed to a value for self-diagnosis. The moving direction of the movable electrodes 11a and 11b by the self-diagnostic function unit 34 is set to the opposite polarity to the offset (= + X) at 0G after being adjusted by the 0G adjusting unit 33, and the moving amount is the offset Be bigger than a minute. For this reason, when the movable electrodes 11a and 11b are moved by the self-diagnostic function unit 34, the polarity is opposite and the movement is larger than the offset, so that the digital signal output unit 32 outputs it compared to before the movement. The polarity of the digital signal can be reversed.

一方、デジタル処理部４０は、入力処理部４１、第１ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）４２、感度調整部４３、第２ＬＰＦ４４、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦという）４５、出力処理部４６および調整モニター４７とを有した構成とされている。 On the other hand, the digital processing unit 40 includes an input processing unit 41, a first low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 42, a sensitivity adjustment unit 43, a second LPF 44, a high-pass filter (hereinafter referred to as HPF) 45, an output processing unit 46, and an adjustment monitor. 47.

入力処理部４１は、アナログ処理部３０から入力されるアナログ信号にて示されるデータ信号を信号処理し、デジタル処理部４０内の各部で演算し易いように整えている。 The input processing unit 41 performs signal processing on the data signal indicated by the analog signal input from the analog processing unit 30 and arranges it so that it can be easily calculated by each unit in the digital processing unit 40.

第１ＬＰＦ４２は、入力処理部４１にて信号処理されたデータ信号から高次ノイズを除去する。感度調整部４３は、第１ＬＰＦ４２にてノイズ除去された後に所望の感度とすべく、データ信号のゲイン調整を行っている。第２ＬＰＦ４４は、感度調整後のデータ信号から高次ノイズを除去する。 The first LPF 42 removes high-order noise from the data signal signal-processed by the input processing unit 41. The sensitivity adjustment unit 43 adjusts the gain of the data signal so as to obtain a desired sensitivity after the noise is removed by the first LPF 42. The second LPF 44 removes high-order noise from the data signal after sensitivity adjustment.

ＨＰＦ４５は、データ信号から低周波数帯域のノイズ除去を行う。本実施形態の場合、０Ｇ調整部３３にて０Ｇのときの出力について、出力がすべて“０”もしくは“１”となる値からオフセットを設けるようにしていることから、ＨＰＦ４５は、最終的にデジタル処理部から出力されるセンサ出力から当該オフセット分が取り除かれるようにしている。具体的には、ＨＰＦ４５では、データ信号が示す値からのオフセット分に相当する減算量を演算しており、第２ＬＰＦ４４を通じて出力されるデータ信号が示す値からその減算量を差し引くことで、オフセット分を取り除いたデータ信号を生成している。 The HPF 45 performs noise removal in the low frequency band from the data signal. In the case of this embodiment, since the 0G adjustment unit 33 provides an offset from the value at which the output is all “0” or “1” for the output at 0G, the HPF 45 is finally digital. The offset is removed from the sensor output output from the processing unit. Specifically, the HPF 45 calculates a subtraction amount corresponding to the offset from the value indicated by the data signal, and subtracts the subtraction amount from the value indicated by the data signal output through the second LPF 44 to obtain the offset amount. Is generated.

出力処理部４６は、ＨＰＦ４５にてオフセット分が取り除かれたデータ信号を所定の通信フォーマットに載せ代えて外部に出力する。この出力処理部４６からの出力がセンサ装置のセンサ出力として用いられ、センサ装置の加速度検出に基づいて作動させる装置、例えばエアバッグ装置のＥＣＵなどに入力される。そして、このセンサ出力に基づいて、例えば所定の閾値を超える加速度が印加されたときには、エアバッグ装置を作動させることで、車両乗員の安全性を向上させられる。 The output processing unit 46 replaces the data signal from which the offset is removed by the HPF 45 with a predetermined communication format and outputs the data signal to the outside. The output from the output processing unit 46 is used as a sensor output of the sensor device, and is input to a device that operates based on the acceleration detection of the sensor device, for example, an ECU of an airbag device. Based on the sensor output, for example, when an acceleration exceeding a predetermined threshold is applied, the safety of the vehicle occupant can be improved by operating the airbag device.

調整モニター４７は、自己診断機能部３４から自己診断タイミングであることを示す信号を受け取り、自己診断時にＨＰＦ４５で演算されるオフセット分に相当する減算量を監視し、その減算量が示すオフセットレベルに基づいて、故障診断を行うと共にその故障診断結果を外部に出力する。すなわち、自己診断の際には、オフセット分を超える反対の極性の移動量で可動電極１１ａ、１１ｂが移動させられることから、オフセット分に相当する減算量が変化する。しかしながら、このときの移動に伴うオフセット分に相当する減算量は、可動電極１１ａ、１１ｂの移動後の変位の収束に伴って、０Ｇ調整部３３で設定されたオフセット分に相当する減算量に戻っていく。このため、故障が発生しておらず正常な状態であれば、オフセット分に相当する減算量に戻り、故障していれば、減算量が一定のまま変化しない。これに基づき、自己診断の際にＨＰＦ４５で演算される減算量に基づいて、故障診断を行っている。 The adjustment monitor 47 receives a signal indicating that it is a self-diagnosis timing from the self-diagnosis function unit 34, monitors a subtraction amount corresponding to the offset calculated by the HPF 45 at the time of self-diagnosis, and sets the offset level indicated by the subtraction amount. Based on this, the failure diagnosis is performed and the failure diagnosis result is output to the outside. That is, at the time of self-diagnosis, the movable electrodes 11a and 11b are moved by the movement amount of the opposite polarity exceeding the offset amount, so that the subtraction amount corresponding to the offset amount changes. However, the subtraction amount corresponding to the offset amount accompanying the movement at this time returns to the subtraction amount corresponding to the offset amount set by the 0G adjustment unit 33 as the displacement after the movement of the movable electrodes 11a and 11b converges. To go. For this reason, if a failure has not occurred and is in a normal state, the subtraction amount corresponding to the offset is returned, and if a failure has occurred, the subtraction amount remains constant. Based on this, failure diagnosis is performed based on the subtraction amount calculated by the HPF 45 during self-diagnosis.

以上のようにして、本実施形態にかかるセンサ装置が構成されている。続いて、このように構成されるセンサ装置の作動について、通常の加速度検出時と自己診断時とに分けて説明する。 As described above, the sensor device according to the present embodiment is configured. Next, the operation of the sensor device configured as described above will be described separately for normal acceleration detection and self-diagnosis.

まず、通常の加速度検出時には、搬送波発生回路３１から所定電圧Ｖで周期的に振幅する搬送波が可動電極１１ａ、１１ｂに印加される。このときにセンサエレメント１０に対して加速度が印加されると、可動電極１１ａ、１１ｂが印加された加速度に応じて変位し、その変位に応じた差動容量がデジタル信号出力部３２に入力される。そして、デジタル信号出力部３２から、入力された差動容量に応じたデジタル信号で表されるデータ信号が出力され、これがデジタル処理部４０の各部を通じて信号処理されたのち、センサ出力として出力される。このとき、ＨＰＦ４５にて、オフセット分の減算量が演算され、データ信号からオフセット分の減算量が減算されてオフセット分が取り除かれるようにされる。このため、最終的なセンサ出力は、加速度が印加されていないときの０Ｇのときのデータ信号がすべて“０”もしくは“１”となり、加速度が印加されたときには印加された加速度に応じた値を示すデータ信号となる。 First, at the time of normal acceleration detection, a carrier wave that periodically swings at a predetermined voltage V is applied from the carrier wave generation circuit 31 to the movable electrodes 11a and 11b. When acceleration is applied to the sensor element 10 at this time, the movable electrodes 11 a and 11 b are displaced according to the applied acceleration, and a differential capacitance corresponding to the displacement is input to the digital signal output unit 32. . Then, the digital signal output unit 32 outputs a data signal represented by a digital signal corresponding to the input differential capacitance, which is subjected to signal processing through each unit of the digital processing unit 40 and then output as a sensor output. . At this time, the HPF 45 calculates a subtraction amount for the offset, and subtracts the subtraction amount for the offset from the data signal to remove the offset. For this reason, the final sensor output has all the data signals at 0 G when no acceleration is applied, “0” or “1”, and when acceleration is applied, a value corresponding to the applied acceleration is obtained. The data signal is as follows.

続いて、自己診断時には、０Ｇ調整部３３が設定したオフセットに対して反対の極性で、かつ、そのオフセット分よりも大きな移動量となるように、可動電極１１ａ、１１ｂに対して自己診断用電圧を印加し、可動電極１１ａ、１１ｂを強制的に移動させる。そして、このような動作を行ったときのＨＰＦ４５で演算される減算量を調整モニター４７で監視することで、正常であるか故障しているかを判定し、故障している場合にはその故障のモードを特定するという故障診断を行っている。 Subsequently, at the time of self-diagnosis, the self-diagnosis voltage is applied to the movable electrodes 11a and 11b so that the movement amount is larger than the offset with the opposite polarity to the offset set by the 0G adjustment unit 33. To forcibly move the movable electrodes 11a and 11b. Then, the subtraction amount calculated by the HPF 45 when such an operation is performed is monitored by the adjustment monitor 47 to determine whether it is normal or faulty. Fault diagnosis is performed to identify the mode.

まず、ＭＥＭＳの折れや可動電極１１ａ、１１ｂと固定電極１２ａ、１２ｂとの間の異物の噛み込み等の故障が発生していなければ、可動電極１１ａ、１１ｂの移動に伴って、デジタル信号出力部３２から出力されるデータ信号が表す値の極性が反転する。このため、ＨＰＦ４５で演算される減算量の極性も変わる。したがって、自己診断時に減算量の極性が変われば、最先ビットの固着は発生していないと言える。 First, if there is no failure such as the bending of the MEMS or the inclusion of foreign matter between the movable electrodes 11a and 11b and the fixed electrodes 12a and 12b, the digital signal output unit is moved along with the movement of the movable electrodes 11a and 11b. The polarity of the value represented by the data signal output from 32 is inverted. For this reason, the polarity of the subtraction amount calculated by the HPF 45 also changes. Therefore, if the polarity of the subtraction amount changes during self-diagnosis, it can be said that the first bit is not stuck.

そして、可動電極１１ａ、１１ｂを強制的に移動させたのち、それを元の位置に戻すと、可動電極１１ａ、１１ｂの移動に伴ってセンサ信号が変化し、それに伴ってデジタル信号出力部３２の出力するデジタル値も変化する。このため、ＨＰＦ４５で演算される減算量も変化する。このとき、正常であれば、可動電極１１ａ、１１ｂが０Ｇのときの位置に戻ると、それに伴ってＨＰＦ４５で演算される減算量も０Ｇのときのオフセット分に相当する値に収束することになる。しかしながら、故障していた場合には、ＨＰＦ４５で演算される減算量が収束せず、減算量が故障のモードに応じた値になる。例えば、設定されたオフセットから想定される減算量よりも大幅に大きくなったり、減算量の変化が急峻であるなど、故障のモードにより減算量が変わる。 When the movable electrodes 11a and 11b are forcibly moved and then returned to their original positions, the sensor signal changes with the movement of the movable electrodes 11a and 11b, and accordingly the digital signal output unit 32 The output digital value also changes. For this reason, the subtraction amount calculated by the HPF 45 also changes. At this time, if it is normal, when the movable electrodes 11a and 11b return to the position at 0G, the subtraction amount calculated by the HPF 45 also converges to a value corresponding to the offset at 0G. . However, if there is a failure, the subtraction amount calculated by the HPF 45 does not converge, and the subtraction amount becomes a value corresponding to the failure mode. For example, the amount of subtraction varies depending on the failure mode, such as being significantly larger than the amount of subtraction assumed from the set offset or a sharp change in the amount of subtraction.

したがって、減算量が０Ｇのときのオフセット分に相当する値に収束するか否かに基づいて故障しているか否かを判定できると共に、故障していた場合に、減算量に基づいてその故障のモードを特定することが可能となる。 Therefore, it is possible to determine whether or not a failure has occurred based on whether or not the subtraction amount converges to a value corresponding to the offset when the subtraction amount is 0G. It becomes possible to specify the mode.

このようにして、自己診断が行われると、調整モニター４７より自己診断結果に応じた出力が外部に伝えられる。例えば、故障である場合にその故障のモードに応じたダイアグ信号を出力したり、減算量を示す信号を外部に伝える。これにより、外部で正常であるか故障しているか否かを判定することができると共に、故障している場合にその故障のモードを特定することが可能となる。 In this way, when the self-diagnosis is performed, an output corresponding to the self-diagnosis result is transmitted from the adjustment monitor 47 to the outside. For example, when a failure occurs, a diagnosis signal corresponding to the failure mode is output, or a signal indicating the subtraction amount is transmitted to the outside. As a result, it is possible to determine whether the device is normal or malfunctioning outside, and it is possible to specify the failure mode when there is a malfunction.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してデジタル信号出力部３２へのセンサ信号の入力の仕方とデジタル処理部４０に反転処理部を設けた点を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the sensor signal is input to the digital signal output unit 32 and the digital processing unit 40 is provided with an inversion processing unit. Since it is the same as that of embodiment, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated.

図３に示すように、センサエレメント１０とデジタル信号出力部３２との間に信号反転入力部３５を備えている。信号反転入力部３５は、可動電極１１ａ、１１ｂと固定電極１２ａ、１２ｂによる差動容量の変化をデジタル信号出力部３２に入力するときに、入力される信号の切替を行うスイッチである。すなわち、信号反転入力部３５は、可動電極１１ａと固定電極１２ａとの間の容量（第１容量）を示す信号（第１信号）と可動電極１１ｂと固定電極１２ｂとの間の容量（第２容量）を示す信号（第２信号）を通常通り入力する場合と入れ替えて入力する場合とに切り替える。具体的には、信号反転入力部３５は、各容量を表す信号として用いられている固定電極１２ａ、１２ｂの電圧を通常通り入力する場合と、入れ替えて入力する場合に切り替えている。この信号反転入力部３５の信号の反転については、自己診断機能部３４から入力される切替信号に基づいて行われる。 As shown in FIG. 3, a signal inversion input unit 35 is provided between the sensor element 10 and the digital signal output unit 32. The signal inversion input unit 35 is a switch that switches a signal to be input when a change in differential capacitance caused by the movable electrodes 11 a and 11 b and the fixed electrodes 12 a and 12 b is input to the digital signal output unit 32. That is, the signal inversion input unit 35 includes a signal (first signal) indicating a capacity (first capacity) between the movable electrode 11a and the fixed electrode 12a and a capacity (second signal) between the movable electrode 11b and the fixed electrode 12b. The signal (second signal) indicating (capacity) is switched between normal input and switched input. Specifically, the signal inversion input unit 35 switches between the case where the voltages of the fixed electrodes 12a and 12b used as signals representing each capacitance are input as usual and the case where the voltages are switched and input. The inversion of the signal of the signal inversion input unit 35 is performed based on the switching signal input from the self-diagnosis function unit 34.

例えば、信号反転入力部３５は、図４に示す回路によって構成されている。図４に示すように、固定電極１２ａとデジタル信号出力部３２の２つの入力端子を２本のラインで繋ぐと共に固定電極１２ｂとデジタル信号出力部３２の２つの入力端子も２本のラインで繋ぎ、各ラインにスイッチ３５ａ〜３５ｄを備えている。固定電極１２ａとデジタル信号出力部３２の一方の入力端子を接続するラインのスイッチ３５ａと固定電極１２ｂとデジタル信号出力部３２の他方の入力端子を接続するラインのスイッチ３５ｄには同じ切替信号でオンオフが制御される。そして、固定電極１２ａとデジタル信号出力部３２の他方の入力端子を接続するラインのスイッチ３５ｂと固定電極１２ｂとデジタル信号出力部３２の他方の入力端子を接続するラインのスイッチ３５ｃは、インバータ３５ｅ、３５ｆを介してスイッチ３５ａ、３５ｄを駆動する切替信号を反転させた信号でオンオフが制御される。 For example, the signal inverting input unit 35 is configured by a circuit shown in FIG. As shown in FIG. 4, the two input terminals of the fixed electrode 12a and the digital signal output unit 32 are connected by two lines, and the two input terminals of the fixed electrode 12b and the digital signal output unit 32 are also connected by two lines. Each line is provided with switches 35a to 35d. The switch 35a of the line connecting the fixed electrode 12a and one input terminal of the digital signal output unit 32 and the switch 35d of the line connecting the fixed electrode 12b and the other input terminal of the digital signal output unit 32 are turned on and off with the same switching signal. Is controlled. A switch 35b for a line connecting the fixed electrode 12a and the other input terminal of the digital signal output unit 32, and a switch 35c for a line connecting the fixed electrode 12b and the other input terminal of the digital signal output unit 32 are an inverter 35e, On / off is controlled by a signal obtained by inverting a switching signal for driving the switches 35a and 35d via 35f.

このような構成とすることで、通常時には、スイッチ３５ａ、３５ｄがオン、スイッチ３５ｂ、３５ｃがオフされ、固定電極１２ａの電圧がデジタル信号出力部３２の一方の入力端子、固定電極１２ｂの電圧がデジタル信号出力部３２の他方の入力端子に入力される。そして、自己診断時には、時分割で信号を反転させる。そのときには、スイッチ３５ａ、３５ｄがオフ、スイッチ３５ｂ、３５ｃがオンされ、固定電極１２ａの電圧がデジタル信号出力部３２の他方の入力端子、固定電極１２ｂの電圧がデジタル信号出力部３２の一方の入力端子に入力される。 With such a configuration, normally, the switches 35a and 35d are turned on, the switches 35b and 35c are turned off, and the voltage of the fixed electrode 12a is equal to the voltage of one input terminal of the digital signal output unit 32 and the voltage of the fixed electrode 12b. The signal is input to the other input terminal of the digital signal output unit 32. At the time of self-diagnosis, the signal is inverted in a time division manner. At that time, the switches 35a and 35d are turned off, the switches 35b and 35c are turned on, the voltage of the fixed electrode 12a is the other input terminal of the digital signal output unit 32, and the voltage of the fixed electrode 12b is one input of the digital signal output unit 32. Input to the terminal.

このような信号反転入力部３５を備え、自己診断時に時分割で信号を反転させるようにすれば、０Ｇのときのオフセットに相当する差動容量を符号が反転した状態でデジタル信号出力部３２に入力することができる。これにより、第１実施形態において、０Ｇのときのオフセットと反対の極性となるように可動電極１１ａ、１１ｂを強制的に移動させた場合と同様の状態となるようにできる。 If such a signal inverting input unit 35 is provided and the signal is inverted in a time-sharing manner during self-diagnosis, the differential capacitance corresponding to the offset at 0G is transferred to the digital signal output unit 32 with the sign inverted. Can be entered. Thereby, in 1st Embodiment, it can be set as the state similar to the case where the movable electrodes 11a and 11b are forcedly moved so that it may become a polarity opposite to the offset at the time of 0G.

したがって、センサ装置が正常であれば、自己診断時にデジタル信号出力部３２より反転したデジタル信号が時分割で出力されるようになる。このため、このときのデジタル信号が反転しているか否かを確認すること、つまりＨＰＦ４５で演算される減算量が示すオフセットレベルが反転しているか否かにより、第１実施形態と同様に、故障診断を行うことができる。 Therefore, if the sensor device is normal, the digital signal inverted from the digital signal output unit 32 at the time of self-diagnosis is output in a time division manner. Therefore, as in the first embodiment, it is determined whether or not the digital signal at this time is inverted, that is, whether or not the offset level indicated by the subtraction amount calculated by the HPF 45 is inverted. Diagnosis can be made.

なお、自己診断時には、アナログ処理部３０よりデジタル処理部４０に入力されたデータ信号が反転した状態になっている。このため、デジタル処理部４０に反転処理部４８を備えてあり、反転処理部４８により、アナログ処理部３０から反転した状態で伝えられたデータ信号について、それを元の状態に戻すようにしている。 During the self-diagnosis, the data signal input from the analog processing unit 30 to the digital processing unit 40 is inverted. For this reason, the digital processing unit 40 includes an inversion processing unit 48, and the inversion processing unit 48 restores the data signal transmitted from the analog processing unit 30 to the original state. .

以上説明したように、信号反転入力部３５を備え、固定電極１２ａ、１２ｂの電圧を通常通り入力する場合と、入れ替えて入力する場合に切り替えられるようにし、自己診断時に時分割で信号を反転させるようにしている。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, the signal inversion input unit 35 is provided, and the signals can be switched between when the voltages of the fixed electrodes 12a and 12b are inputted as usual and when they are exchanged, and the signals are inverted by time division at the time of self-diagnosis. I am doing so. Even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

なお、このような自己診断を行う場合、可動電極１１ａ、１１ｂを強制的に移動させる必要がない。このため、通常の加速度検出時にデータ信号を取得する前に自己診断を行うようにしておけば、調整モニター４７では自己診断機能部３４から自己診断時であることを示す信号を受け取らなくても良い。 When performing such self-diagnosis, there is no need to forcibly move the movable electrodes 11a and 11b. For this reason, if the self-diagnosis is performed before the data signal is acquired at the time of normal acceleration detection, the adjustment monitor 47 does not need to receive a signal indicating that the self-diagnosis is being performed from the self-diagnosis function unit 34. .

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、デジタル信号出力部３２には、固定電極１２ａ、１２ｂの電圧が入力されるようにすることで、差動容量に応じた電圧が入力されるようにしたが、可動電極１１ａ、１１ｂの電圧がデジタル信号出力部３２に入力されるようにしても良い。この場合、各固定電極１２ａ、１２ｂに搬送波が入力されるようにし、可動電極１１ａ、１１ｂの電圧が差動容量に応じた電圧となるようにすれば良い。また、デジタル信号出力部３２に備えられる巡回型Ａ／Ｄ変換器についても、特許文献１に示されるものに限る必要はなく、他の構造のものを適用しても良い。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. For example, the voltage corresponding to the differential capacitance is input to the digital signal output unit 32 by inputting the voltage of the fixed electrodes 12a and 12b, but the voltage of the movable electrodes 11a and 11b is input. May be input to the digital signal output unit 32. In this case, a carrier wave may be input to each of the fixed electrodes 12a and 12b, and the voltage of the movable electrodes 11a and 11b may be a voltage corresponding to the differential capacitance. In addition, the cyclic A / D converter provided in the digital signal output unit 32 is not limited to the one shown in Patent Document 1, and one having another structure may be applied.

１０センサエレメント
３０アナログ処理部
３１搬送波発生回路
３２デジタル信号出力部
３３０Ｇ調整部
３４自己診断機能部
３５信号反転入力部
４０デジタル処理部
４５ＨＰＦ
４７調整モニター
４８反転処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor element 30 Analog processing part 31 Carrier wave generation circuit 32 Digital signal output part 33 0G adjustment part 34 Self-diagnosis function part 35 Signal inversion input part 40 Digital processing part 45 HPF
47 Adjustment monitor 48 Inversion processing section

Claims

固定電極（１２ａ、１２ｂ）を有すると共に前記固定電極に対向配置された可動電極（１１ａ、１１ｂ）を有し、印加される物理量に応じて前記可動電極が移動して前記固定電極との間の距離が変位することで前記固定電極と前記可動電極との間に構成される容量を変化させるセンサエレメント（１０）と、
前記センサエレメントにおける前記容量の変化に応じたアナログ信号で示されるセンサ信号を二進数のデジタル信号に変換する巡回型Ａ／Ｄ変換器を含むデジタル信号出力部（３２）と、
前記物理量が印加されていないときに前記デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号を調整する調整部（３３）と、
自己診断時に、前記センサ信号を自己診断用の信号にして前記デジタル信号出力部に入力させる自己診断機能部（３４）と、
前記デジタル信号出力部から出力されたデジタル信号に基づいて、故障診断を行う故障診断手段（４７）を有したデジタル処理部（４０）とを備え、
前記調整部は、前記物理量が印加されていないときに前記デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号がすべて０もしくはすべて１とされる値から所定のオフセットを設けた値となるように調整し、
前記故障診断手段は、前記自己診断時に前記自己診断機能部にて前記センサ信号が前記自己診断用の信号とされたときに、前記デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号に基づいて故障診断を行うことを特徴とするセンサ装置。 It has a fixed electrode (12a, 12b) and a movable electrode (11a, 11b) arranged opposite to the fixed electrode, and the movable electrode moves between the fixed electrode and the fixed electrode. A sensor element (10) that changes a capacitance formed between the fixed electrode and the movable electrode by changing a distance;
A digital signal output unit (32) including a cyclic A / D converter that converts a sensor signal indicated by an analog signal corresponding to a change in the capacitance of the sensor element into a binary digital signal;
An adjustment unit (33) for adjusting a digital signal output from the digital signal output unit when the physical quantity is not applied;
A self-diagnostic function unit (34) for making the sensor signal a self-diagnosis signal and inputting it to the digital signal output unit during self-diagnosis;
A digital processing unit (40) having a fault diagnosis means (47) for performing fault diagnosis based on the digital signal output from the digital signal output unit;
The adjusting unit adjusts the digital signal output from the digital signal output unit when the physical quantity is not applied to a value provided with a predetermined offset from a value that is all 0s or all 1s,
The failure diagnosis means performs failure diagnosis based on a digital signal output from the digital signal output unit when the sensor signal is used as the self-diagnosis signal in the self-diagnosis function unit during the self-diagnosis. A sensor device.

前記自己診断機能部は、前記自己診断時に前記可動電極を強制的に移動させ、該可動電極と前記固定電極との間の容量が自己診断用の容量となるようにすることで、前記センサ信号を前記自己診断用の信号にしており、前記可動電極を強制的に移動させる際に、前記可動電極を前記オフセットと極性が反対の方に移動させつつ、かつ、当該移動量を前記オフセット分よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。 The self-diagnosis function unit forcibly moves the movable electrode during the self-diagnosis so that a capacitance between the movable electrode and the fixed electrode becomes a capacitance for self-diagnosis. Is a signal for self-diagnosis, and when the movable electrode is forcibly moved, the movable electrode is moved in a direction opposite in polarity to the offset, and the amount of movement is determined from the offset amount. The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is also made larger.

前記デジタル処理部には、前記デジタル信号出力部から出力されたデジタル信号から前記オフセット分に相当する減算量を演算するハイパスフィルタ（４５）が備えられ、前記故障診断手段は、前記自己診断時における前記減算量に基づいて、前記故障診断を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。 The digital processing unit is provided with a high-pass filter (45) for calculating a subtraction amount corresponding to the offset from the digital signal output from the digital signal output unit, and the failure diagnosing means is provided at the time of the self-diagnosis. The sensor device according to claim 1, wherein the failure diagnosis is performed based on the subtraction amount.

前記センサエレメントは、前記可動電極として第１、第２可動電極（１１ａ、１１ｂ）を有すると共に、前記固定電極として第１、第２固定電極（１２ａ、１２ｂ）を有し、前記第１可動電極（１１ａ）と前記第１固定電極（１２ａ）とが対向配置されて第１容量を構成していると共に、前記第２可動電極（１１ｂ）と前記第２固定電極（１２ｂ）とが対向配置されて第２容量を構成しており、
前記デジタル信号出力部には、前記センサエレメントから伝えられる前記第１容量に対応する第１信号および前記第２容量に対応する第２信号を入力して差動増幅する差動増幅回路が備えられ、
前記自己診断機能部は、前記自己診断時に、前記センサエレメントから前記差動増幅回路に対して前記第１信号および前記第２信号を入力するときに、前記第１信号および前記第２信号が前記差動増幅回路に入力される入力端子を時分割で切り替えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。 The sensor element has first and second movable electrodes (11a, 11b) as the movable electrodes, and has first and second fixed electrodes (12a, 12b) as the fixed electrodes. (11a) and the first fixed electrode (12a) are arranged to face each other to form a first capacitor, and the second movable electrode (11b) and the second fixed electrode (12b) are arranged to face each other. The second capacity,
The digital signal output unit includes a differential amplifier circuit that differentially amplifies a first signal corresponding to the first capacitor transmitted from the sensor element and a second signal corresponding to the second capacitor. ,
When the self-diagnosis function unit inputs the first signal and the second signal from the sensor element to the differential amplifier circuit during the self-diagnosis, the first signal and the second signal are The sensor device according to claim 1, wherein input terminals input to the differential amplifier circuit are switched in a time division manner.