JP6828544B2 - センサー素子制御装置、物理量センサー、電子機器、移動体及び物理量センサーの故障診断方法 - Google Patents
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Description
本適用例に係るセンサー素子制御装置は、駆動部と検出部とを有するセンサー素子に接続可能なセンサー素子制御装置であって、前記駆動部に駆動信号を出力する駆動回路と、前記検出部から出力される信号に基づいて検出信号を生成する検出回路と、前記駆動部が振動する周波数である駆動周波数と前記検出部が振動する周波数である検出周波数との差の周波数である離調周波数を有する診断信号を生成する診断信号生成回路と、前記駆動信号に前記診断信号が重畳されているときに前記検出部から出力される信号に基づいて、故障診断を行う故障診断回路と、を有する。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記診断信号が重畳されているときの前記駆動信号は、前記離調周波数で振幅が変化してもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置は、前記診断信号の振幅が可変であってもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記診断信号生成回路は、前記駆動部から出力される信号の振幅に基づいて、前記診断信号の振幅を変更してもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記検出回路は、前記検出部から出力される信号に対して同期検波を行う同期検波回路を備え、前記故障診断回路は、前記同期検波回路の出力信号に対して前記離調周波数が通過帯域に含まれるバンドパスフィルター処理がされた信号に基づいて前記故障診断を行ってもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置は、前記離調周波数の情報を記憶する記憶部をさらに含んでもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記故障診断回路は、前記センサー素子制御装置の起動時に前記故障診断を行ってもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記故障診断回路は、前記センサー素子制御装置の起動後の所定のタイミングでさらに前記故障診断を行ってもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記故障診断回路は、前記駆動部から出力される信号の振幅に基づいて、前記故障診断のための閾値を変更してもよい。
上記適用例に係るセンサー素子制御装置において、前記診断信号生成回路は、互いに異なる前記離調周波数を有する複数の前記診断信号を生成し、前記故障診断回路は、前記駆動信号に前記複数の前記診断信号の各々が重畳されているときに前記検出部から出力される信号に基づいて前記故障診断を行ってもよい。
本適用例に係る物理量センサーは、上記のいずれかのセンサー素子制御装置と、前記センサー素子と、を備えている。
上記適用例に係る物理量センサーにおいて、前記センサー素子の前記駆動部は、前記駆動信号によって振動駆動され、前記センサー素子の前記検出部は、物理量の変化に基づく信号を出力してもよい。
上記適用例に係る物理量センサーにおいて、前記センサー素子は、前記検出部と前記駆動部とを連結する複数の連結腕をさらに有し、前記検出部は、検出用基部と、前記検出用基部から延出する複数の検出振動腕と、を備え、前記駆動部は、前記複数の連結腕の各々により前記検出用基部と連結される複数の駆動用基部と、前記複数の駆動用基部の各々から延出する複数の駆動振動腕と、を備えていてもよい。
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの物理量センサーを備えている。
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの物理量センサーを備えている。
本適用例に係る物理量センサーの故障診断方法は、駆動部と検出部とを有するセンサー素子と、前記センサー素子を制御するセンサー素子制御装置とを備えている物理量センサーの故障を診断する故障診断方法であって、前記駆動部が振動する周波数である駆動周波数と前記検出部が振動する周波数である検出周波数との差の周波数である離調周波数を有する診断信号を生成する工程と、駆動信号に前記診断信号を重畳させて前記駆動部に出力する工程と、前記検出部から出力される信号に基づいて、前記物理量センサーの故障診断を行う工程と、を含む。
1−1.第1実施形態
図1は、本実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態の物理量センサー1は、物理量に関わるアナログ信号を出力するセンサー素子2と、センサー素子2に接続可能なセンサー素子制御装置3と、を備えている。
以下、第2実施形態の物理量センサー1について、第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付して第1実施形態と重複する説明を省略し、主として第1実施形態と異なる内容について説明する。
故障診断回路50は、センサー素子2の駆動部201から出力される信号(駆動電流)の振幅に基づいて、故障診断のための閾値(上限閾値VTmax及び下限閾値VTmin)を変更してもよい。例えば、図12に示すように、記憶部60(不揮発性メモリー)に、積分器14の出力電圧値を変数として上限閾値VTmax及び下限閾値VTminを補正するための補正関数が記憶されており、故障診断回路50は、当該補正関数に基づいて、積分器14の出力電圧が大きいほど上限閾値VTmax及び下限閾値VTminが大きくなるように変更(補正)してもよい。このように、センサー素子制御装置3は、駆動部201から出力される信号(駆動電流)の振幅(積分器14の出力電圧)に基づいて、故障診断のための閾値(上限閾値VTmax及び下限閾値VTmin)を変更(補正)することにより、センサー素子2の温度特性や経年変化に起因して駆動振幅レベルが変化し、その結果、検出部202から出力される信号(検出電流)の振幅が変化しても、故障診断を精度良く行うことができる。この変形例の場合、診断信号生成回路70は、センサー素子2の駆動部201から出力される信号(駆動電流)の振幅に基づいて、診断信号Sdiagの振幅を変更しなくてもよいが、変更してもよい。例えば、積分器14の出力電圧が大きいほど、診断信号生成回路70は診断信号Sdiagの振幅が小さくなるように変更し、かつ、故障診断回路50は上限閾値VTmax及び下限閾値VTminが大きくなるように変更してもよい。
図13は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。図13に示すように、本実施形態の電子機器300は、物理量センサー310、制御装置(MCU)320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360、表示部370を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図13の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図15は、本実施形態の移動体の一例を示す図(上面図)である。図15に示す移動体400は、物理量センサー410、コントローラー440,450,460、バッテリー470、ナビゲーション装置480を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図15の構成要素(各部)の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
Claims (16)
- 駆動部と検出部とを有するセンサー素子に接続可能なセンサー素子制御装置であって、
前記駆動部に駆動信号を出力する駆動回路と、
前記検出部から出力される信号に基づいて検出信号を生成する検出回路と、
前記駆動部が振動する周波数である駆動周波数と前記検出部が振動する周波数である検出周波数との差の周波数である離調周波数を有する診断信号を生成する診断信号生成回路と、
前記駆動信号に前記診断信号が重畳されているときに前記検出部から出力される信号に基づいて、故障診断を行う故障診断回路と、を有する、センサー素子制御装置。 - 前記診断信号が重畳されているときの前記駆動信号は、前記離調周波数で振幅が変化する、請求項1に記載のセンサー素子制御装置。
- 前記診断信号の振幅が可変である、請求項1又は2に記載のセンサー素子制御装置。
- 前記診断信号生成回路は、
前記駆動部から出力される信号の振幅に基づいて、前記診断信号の振幅を変更する、請求項3に記載のセンサー素子制御装置。 - 前記検出回路は、
前記検出部から出力される信号に対して同期検波を行う同期検波回路を備え、
前記故障診断回路は、
前記同期検波回路の出力信号に対して前記離調周波数が通過帯域に含まれるバンドパスフィルター処理がされた信号に基づいて前記故障診断を行う、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置。 - 前記離調周波数の情報を記憶する記憶部をさらに含む、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置。
- 前記故障診断回路は、前記センサー素子制御装置の起動時に前記故障診断を行う、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置。
- 前記故障診断回路は、前記センサー素子制御装置の起動後の所定のタイミングでさらに前記故障診断を行う、請求項7に記載のセンサー素子制御装置。
- 前記故障診断回路は、
前記駆動部から出力される信号の振幅に基づいて、前記故障診断のための閾値を変更する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置。 - 前記診断信号生成回路は、
互いに異なる前記離調周波数を有する複数の前記診断信号を生成し、
前記故障診断回路は、前記駆動信号に前記複数の前記診断信号の各々が重畳されているときに前記検出部から出力される信号に基づいて前記故障診断を行う、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のセンサー素子制御装置と、前記センサー素子と、を備えている、物理量センサー。
- 前記センサー素子の前記駆動部は、前記駆動信号によって振動駆動され、
前記センサー素子の前記検出部は、物理量の変化に基づく信号を出力する、請求項11に記載の物理量センサー。 - 前記センサー素子は、前記検出部と前記駆動部とを連結する複数の連結腕をさらに有し、
前記検出部は、
検出用基部と、前記検出用基部から延出する複数の検出振動腕と、を備え、
前記駆動部は、
前記複数の連結腕の各々により前記検出用基部と連結される複数の駆動用基部と、前記複数の駆動用基部の各々から延出する複数の駆動振動腕と、を備えている、請求項11又は12に記載の物理量センサー。 - 請求項11乃至13のいずれか1項に記載の物理量センサーを備えている、電子機器。
- 請求項11乃至13のいずれか1項に記載の物理量センサーを備えている、移動体。
- 駆動部と検出部とを有するセンサー素子と、前記センサー素子を制御するセンサー素子制御装置とを備えている物理量センサーの故障を診断する故障診断方法であって、
前記駆動部が振動する周波数である駆動周波数と前記検出部が振動する周波数である検出周波数との差の周波数である離調周波数を有する診断信号を生成する工程と、
駆動信号に前記診断信号を重畳させて前記駆動部に出力する工程と、
前記検出部から出力される信号に基づいて、前記物理量センサーの故障診断を行う工程と、を含む、物理量センサーの故障診断方法。
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