JPH05240875A - Method and apparatus for detecting acceleration - Google Patents
Method and apparatus for detecting accelerationInfo
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- JPH05240875A JPH05240875A JP4042555A JP4255592A JPH05240875A JP H05240875 A JPH05240875 A JP H05240875A JP 4042555 A JP4042555 A JP 4042555A JP 4255592 A JP4255592 A JP 4255592A JP H05240875 A JPH05240875 A JP H05240875A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝撃加速度を
検出する加速度検出装置に関し、特に加速度センサの特
性を常にチェックする必要のあるエアバッグシステムに
利用する加速度検出方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration detecting device for detecting the impact acceleration of an automobile, and more particularly to an acceleration detecting method and device used in an airbag system which requires constant checking of the characteristics of an acceleration sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のエアバッグシステムに用
いる加速度検出装置としては、図４に示すような構成が
知られている。図４において、１０１、１０２は自動車
の車体に取り付けられた２個のフロント加速度センサ、
１０３はエアバッグをふくらませる窒素を発生させるた
めの点火装置、１０４は本装置の故障時に点灯させる警
告灯、１０５は主回路部、１０６は診断回路部、１０７
は電源としてのバッテリ、１０８はイグニッションキー
スイッチである。主回路部１０５は２個のカウル加速度
センサ１０９、１１０と、加速度センサ１０１、１０
２、１０９、１１０や点火装置１０３の故障を検出する
ために一時的に、かつ独立に微小電流を流すための接続
回路１１１と、バッテリ１０７の電圧が下がった場合
や、電源線が切断した場合にバックアップするための昇
圧回路１１２およびバックアップコンデンサ１１３とを
備えている。診断回路部１０６は主回路部１０５の故障
の有無を検出するものであり、昇圧回路１１２や診断回
路部１０６のための回路電源１１４と、接続回路１１１
に接続された故障検出回路１１５と、初期バルブチェッ
ク回路１１６と、故障検出回路１１５と初期バルブチェ
ック回路１１６により故障を検出すると、警告灯１０４
を点灯するための信号を出力する出力回路１１７とを備
えている。2. Description of the Related Art Conventionally, a structure shown in FIG. 4 has been known as an acceleration detecting device used in an airbag system of this type. In FIG. 4, 101 and 102 are two front acceleration sensors attached to the body of the automobile,
Reference numeral 103 is an ignition device for generating nitrogen for inflating an airbag, 104 is a warning light to be turned on when the device malfunctions, 105 is a main circuit portion, 106 is a diagnostic circuit portion, 107
Is a battery as a power source, and 108 is an ignition key switch. The main circuit unit 105 includes two cowl acceleration sensors 109 and 110 and acceleration sensors 101 and 10.
2, 109, 110 and the connection circuit 111 for flowing a small current temporarily and independently to detect a failure of the ignition device 103, when the voltage of the battery 107 drops, or when the power supply line is disconnected A booster circuit 112 and a backup capacitor 113 for backing up are provided. The diagnostic circuit unit 106 detects whether or not there is a failure in the main circuit unit 105, and includes a booster circuit 112, a circuit power supply 114 for the diagnostic circuit unit 106, and a connection circuit 111.
If a failure is detected by the failure detection circuit 115, the initial valve check circuit 116, and the failure detection circuit 115 and the initial valve check circuit 116, the warning light 104
And an output circuit 117 that outputs a signal for lighting.
【０００３】次に、上記従来の加速度検出装置の衝撃検
出動作について説明する。自動車が衝突すると、まず、
フロント加速度センサ１０１、１０２に衝撃が加わり、
その片方、または両方の接点が閉じる。次に、主回路部
１０５が収納されている車体のほぼ中央部に衝撃が加わ
り、主回路部１０５内のカウル加速度センサ１０９、１
１０の片方、または両方の接点が閉じ、点火装置１０３
に着火される。この点火装置１０３の着火により窒素を
発生させ、エアバッグをふくらませることができる。こ
のとき、加速度センサ１０１、１０２と１０９、１１０
が２個ずつ並列に設けられ、衝突の際の不動作を防止す
る並列冗長系として構成されているので、信頼性を向上
させることができる。また、２組の加速度センサ１０
１、１０２と１０９、１１０が直列に接続されているの
で、例えば、検査、点検中のハンマリングなどの誤動作
でエアバッグがふくらむのを防止することができる。Next, the shock detecting operation of the conventional acceleration detecting device will be described. When a car crashes, first
Impact is applied to the front acceleration sensors 101 and 102,
One or both contacts close. Next, a shock is applied to almost the center of the vehicle body in which the main circuit unit 105 is housed, and the cowl acceleration sensors 109, 1 in the main circuit unit 105 are
One or both contacts of 10 are closed and the ignition device 103
Is ignited by. By igniting the ignition device 103, nitrogen can be generated and the airbag can be inflated. At this time, the acceleration sensors 101, 102 and 109, 110
2 are provided in parallel to each other and are configured as a parallel redundant system for preventing a non-operation in the event of a collision, so that reliability can be improved. Also, two sets of acceleration sensors 10
Since 1, 102 and 109, 110 are connected in series, it is possible to prevent the airbag from expanding due to a malfunction such as hammering during inspection or inspection.
【０００４】また、主回路部１０５の昇圧回路１１２と
バックアップコンデンサ１１３によりバッテリ１０７の
電圧が下がった場合や、自動車の衝突でバッテリ１０７
からの電源線が切られた場合でも、加速度センサ１０
１、１０２、１０９、１１０を動作させ、点火装置１０
３に着火することができる。接続回路１１１は加速度セ
ンサ１０１、１０２、１０９、１１０、あるいは点火装
置１０３の故障を検出するために一時的に、独立して微
小電流を流すためのものである。また、診断回路部１０
６は主回路部１０５の故障を検出するものである。In addition, when the voltage of the battery 107 is lowered by the booster circuit 112 of the main circuit section 105 and the backup capacitor 113, or when the vehicle collides, the battery 107 is discharged.
Even if the power line from the
1, 102, 109, 110 are operated, and the ignition device 10
Can ignite 3. The connection circuit 111 is for temporarily and independently passing a minute current in order to detect a failure of the acceleration sensor 101, 102, 109, 110 or the ignition device 103. In addition, the diagnostic circuit unit 10
Reference numeral 6 is for detecting a failure of the main circuit unit 105.
【０００５】次に、印加加速度に比例したアナログ出力
が得られる圧電型加速度センサを用いた、他の従来の加
速度検出装置について図５を参照に説明する。ここで用
いられる圧電型加速度センサは、本出願人が先に出願し
た（特願平２−１３３３７８号）圧電ディスク中心固定
型のものであり、このセンサの特徴として、機械的な加
速度の代わりにある周波数の電気的な信号を印加した場
合にも出力が得られるものである。図５において、先の
従来例と同一の構成については同一符号を記して説明を
省略する。１５１は印加加速度に比例したアナログ出力
が得られる圧電ディスク中心固定型の加速度センサであ
る。１５２は衝撃検出回路であり、加速度センサ１５１
の信号により自動車の衝突時の衝撃を検出する。１５３
は加速度センサ１５１の故障を検出するセンサフェール
検出回路である。１５４はタイマであり、発振器１５５
及びセンサフェール検出回路１５３と衝撃検出回路１５
２とを交互に機能させる。Next, another conventional acceleration detecting device using a piezoelectric type acceleration sensor that can obtain an analog output proportional to the applied acceleration will be described with reference to FIG. The piezoelectric acceleration sensor used here is a piezoelectric disk center fixed type that was previously filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2-133378). An output can be obtained even when an electric signal of a certain frequency is applied. In FIG. 5, the same components as those in the above-mentioned conventional example are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Reference numeral 151 denotes a piezoelectric disk center fixed type acceleration sensor that can obtain an analog output proportional to the applied acceleration. Reference numeral 152 denotes an impact detection circuit, which is an acceleration sensor 151.
Is used to detect the impact of a car collision. 153
Is a sensor failure detection circuit for detecting a failure of the acceleration sensor 151. 154 is a timer and an oscillator 155
And the sensor failure detection circuit 153 and the impact detection circuit 15
Alternate two and two.
【０００６】次に、上記第２の従来例の動作について説
明する。図５において、タイマ１５４により衝撃検出回
路１５２を機能させ、自動車の衝突の検出を行なう。あ
る所定の時間が経過しても衝突が検出されない場合に
は、再び、タイマ１５４により発振器１５５およびセン
サフェール検出回路１５３を機能させ、加速度センサ１
５１の故障検出を数秒以内で行なう。以上の動作を繰り
返して、自動車の衝突検出と加速度センサ１５１の故障
検出とを交互に行なう。故障検出の方法としては、発振
器１５５より一例として、100Ｈzの矩形波電圧を加速度
センサ１５１に印加し、この加速度センサ１５１の出力
より100Ｈzの信号を予め決められた判定基準値と比較す
ることにより加速度センサ１５１が正常か否かを判定す
る。また、衝突検出は衝撃検出回路１５２に衝撃加速度
にとって生じる加速度センサ１５１の出力を印加して衝
突か否かを判断する。Next, the operation of the second conventional example will be described. In FIG. 5, the timer 154 causes the impact detection circuit 152 to function to detect an automobile collision. When the collision is not detected even after a predetermined time elapses, the timer 154 causes the oscillator 155 and the sensor failure detection circuit 153 to function again, and the acceleration sensor 1
The failure detection of 51 is performed within a few seconds. By repeating the above operation, the collision detection of the automobile and the failure detection of the acceleration sensor 151 are alternately performed. As a failure detection method, as an example, the oscillator 155 applies a rectangular wave voltage of 100 Hz to the acceleration sensor 151 and compares the signal of 100 Hz from the output of the acceleration sensor 151 with a predetermined determination reference value to accelerate the acceleration. It is determined whether the sensor 151 is normal. In the collision detection, the output of the acceleration sensor 151 generated due to the impact acceleration is applied to the impact detection circuit 152 to determine whether or not the collision occurs.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加速度検出装置では、加速度センサの周波数特性に
おける印加電圧の周波数付近において、出力が平坦とな
る平坦部感度の出力値のみによって加速度センサが故障
か否かを判断しており、この平坦部出力の７０％（−３
ｄＢ）となる周波数（以下遮断周波数という）のチェッ
クを行っていない。このために、湿度や温度により加速
度センサの特性が徐々に変化するといった経時変化に対
して、平坦部感度の出力値は変化しなくても、遮断周波
数が変化し平坦部の周波数帯域が減少することにより、
印加加速度に対する加速度センサの出力レベルが低下し
てしまうため、衝突を確実に検出ができないという問題
があった。However, in the above-described conventional acceleration detecting device, whether the acceleration sensor fails due to only the output value of the flat portion sensitivity at which the output becomes flat near the frequency of the applied voltage in the frequency characteristic of the acceleration sensor. It is determined whether or not 70% (-3
The frequency that becomes dB) (hereinafter referred to as cutoff frequency) is not checked. Therefore, the cutoff frequency changes and the frequency band of the flat part decreases even if the output value of the flat part sensitivity does not change with time-dependent changes such as the characteristics of the acceleration sensor gradually changing due to humidity and temperature. By
Since the output level of the acceleration sensor with respect to the applied acceleration is lowered, there is a problem that a collision cannot be detected reliably.
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、加速度センサの周波数特性の検出を行
い、加速度センサの経時変化に対しても正確にかつ確実
に衝突検出ができ、さらに加速度センサの故障を確実に
検出することのできる優れた加速度検出方法及び装置を
提供することを目的とするものである。The present invention solves such a conventional problem by detecting the frequency characteristic of the acceleration sensor and accurately and surely detecting a collision even with the aging of the acceleration sensor. An object of the present invention is to provide an excellent acceleration detecting method and device capable of surely detecting a failure of the acceleration sensor.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、分割電極を有する圧電型加速度センサ
と、この加速度センサに特性評価用の信号を印加する発
振器と、前記加速度センサの出力特性を検出し前記加速
度センサの故障を判定する故障判定手段と、前記加速度
センサの出力特性を記憶する記憶器と、この記憶器の記
憶値から衝撃検出の判定基準値を作成する比較器と、前
記加速度センサの出力と前記比較器の判定基準値との関
係より自動車が衝突したか否かを判定する衝突検出手段
と、この衝突検出手段と前記故障判定手段とを交互に機
能させる手段とを設け、前記加速度センサの経時的に変
化する出力特性を検出するようにしたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a piezoelectric acceleration sensor having divided electrodes, an oscillator for applying a characteristic evaluation signal to the acceleration sensor, and an acceleration sensor for the acceleration sensor. Failure determination means for detecting an output characteristic to determine a failure of the acceleration sensor, a storage device that stores the output characteristic of the acceleration sensor, and a comparator that creates a determination reference value for impact detection from the storage value of the storage device. A collision detection means for determining whether or not a vehicle has collided based on the relationship between the output of the acceleration sensor and the determination reference value of the comparator; and means for alternately operating the collision detection means and the failure determination means. Is provided to detect the output characteristic of the acceleration sensor, which changes with time.
【００１０】[0010]
【作用】したがって、本発明によれば、加速度センサに
正弦波もしくは矩形波の電圧を印加し、この時の出力波
形より加速度センサの周波数特性における平坦部感度、
低域及び高域遮断周波数を求めて、この周波数特性を初
期において記憶した値と比較して、自動車が衝突したか
否かを判定する衝突判定基準値を変化させることによ
り、加速度センサの経時変化に対しても、正確にかつ確
実に衝突検出ができる。さらに、経時的に変化する加速
度センサの周波数特性と加速度センサの故障を判定する
故障判定基準値とを比較することにより、正確にかつ確
実に加速度センサの故障検出ができる。Therefore, according to the present invention, a sine wave or rectangular wave voltage is applied to the acceleration sensor, and the flat portion sensitivity in the frequency characteristic of the acceleration sensor is determined from the output waveform at this time.
Changes in the acceleration sensor over time are obtained by calculating the low-frequency and high-frequency cutoff frequencies and comparing this frequency characteristic with the initial stored value to change the collision determination reference value for determining whether or not a vehicle has collided. Even with respect to, it is possible to accurately and surely detect a collision. Further, by comparing the frequency characteristic of the acceleration sensor, which changes with time, with the failure determination reference value for determining the failure of the acceleration sensor, the failure of the acceleration sensor can be detected accurately and reliably.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１において、１はエアバッグをふくら
ませる窒素を発生させるための点火装置、２は本装置の
故障時に点灯させる警告灯、３は車内のコントローラ、
４は電源としてのバッテリ、５はイグニッションキース
イッチである。コントローラ３において、６は衝撃加速
度に比例した電圧を出力する加速度センサであり、図５
に示すものと同様に機械的な加速度の代わりにある周波
数の電気的な信号を印加した場合にも出力が得られるも
のである。７は発振器であり、加速度センサ６の出力特
性評価用の信号を発生する。８はセンサフェール検出回
路であり、発振器７よりの信号に対する加速度センサ６
の出力特性を検出し、加速度センサ６の故障を判定する
基準値との関係より、加速度センサ６が故障したか否か
を判定する回路である。９は記憶器であり、センサフェ
ール検出回路８より出力される加速度センサ６の初期の
出力特性と現特性とを記憶するものである。１０は比較
器であり、記憶器９の記憶値から衝撃検出の判定基準値
を作成する回路である。１１は衝撃検出回路であり、加
速度センサ６の出力と比較器１０の判定基準値との関係
より、自動車が衝突したか否かを判定する回路である。
１２はタイマであり、衝撃検出と加速度センサ６の故障
検出とを交互に機能させるコントローラとしての動作を
する。１３ａと１３ｂは第１と第２のスイッチであり、
それぞれ通常時にはＯＦＦとなっており、衝撃検出回路
１１からの衝撃検出信号によりＯＮになり、点火装置１
を着火させる。１４は昇圧回路であり、１５はバックア
ップコンデンサであり、バッテリ４の電圧が下がった場
合や、電源線が切断した場合にバックアップする。１６
は昇圧回路１４と電源との間に接続されたレギュレータ
である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an ignition device for generating nitrogen for inflating an airbag, 2 is a warning light that is turned on when the device is out of order, 3 is a controller in a vehicle,
Reference numeral 4 is a battery as a power source, and 5 is an ignition key switch. In the controller 3, 6 is an acceleration sensor that outputs a voltage proportional to the impact acceleration.
Similar to the one shown in (1), an output can be obtained when an electric signal of a certain frequency is applied instead of the mechanical acceleration. An oscillator 7 generates a signal for evaluating the output characteristic of the acceleration sensor 6. Reference numeral 8 denotes a sensor failure detection circuit, which is an acceleration sensor 6 for a signal from the oscillator 7.
Is a circuit for determining whether or not the acceleration sensor 6 has failed based on the relationship with the reference value for determining the failure of the acceleration sensor 6 by detecting the output characteristic of. A storage device 9 stores the initial output characteristics and the current characteristics of the acceleration sensor 6 output from the sensor failure detection circuit 8. Reference numeral 10 is a comparator, which is a circuit that creates a judgment reference value for impact detection from the stored value of the storage device 9. An impact detection circuit 11 is a circuit that determines whether or not the vehicle has collided, based on the relationship between the output of the acceleration sensor 6 and the determination reference value of the comparator 10.
Reference numeral 12 denotes a timer, which operates as a controller that alternately causes the impact detection and the failure detection of the acceleration sensor 6 to function. 13a and 13b are first and second switches,
Each of them is normally OFF, and is turned ON by an impact detection signal from the impact detection circuit 11, so that the ignition device 1
Ignite Reference numeral 14 is a booster circuit, and 15 is a backup capacitor, which backs up when the voltage of the battery 4 drops or when the power supply line is disconnected. 16
Is a regulator connected between the booster circuit 14 and the power supply.
【００１３】次に、上記実施例の動作について説明す
る。電源が投入されてからシステムのイニシャライズが
終了した後、まず、タイマ１２により発振器７を機能さ
せると共に、センサフェール検出回路８を機能させ、衝
撃検出回路１１の機能を停止させる。ここで、発振器７
より加速度センサ６の出力特性評価用の信号が加速度セ
ンサ６に印加され、この加速度センサ６の出力がセンサ
フェール検出回路８に印加される。センサフェール検出
回路８においては、加速度センサ６の出力特性（周波数
特性）が検出されて、この特性が記憶器９及び比較器１
０に出力されるとともに、加速度センサ６が故障したか
否かを判定する基準値と加速度センサ６の出力とが比較
されて加速度センサ６の故障が判定される。Next, the operation of the above embodiment will be described. After the initialization of the system is completed after the power is turned on, first, the timer 12 causes the oscillator 7 to function, the sensor failure detection circuit 8 functions, and the impact detection circuit 11 stops functioning. Where oscillator 7
A signal for evaluating the output characteristics of the acceleration sensor 6 is applied to the acceleration sensor 6, and the output of the acceleration sensor 6 is applied to the sensor failure detection circuit 8. In the sensor failure detection circuit 8, the output characteristic (frequency characteristic) of the acceleration sensor 6 is detected, and this characteristic is stored in the memory 9 and the comparator 1.
The output of the acceleration sensor 6 is compared with the reference value for determining whether or not the acceleration sensor 6 has failed, and the failure of the acceleration sensor 6 is determined.
【００１４】次に、加速度センサ６の周波数特性の検出
方法について説明する。発振器７により作成されて加速
度センサ６に印加される電圧波形としては、図２に示す
ように２種類のものがある。図２（ａ）は加速度センサ
６の周波数特性を示しており、ｆ0は印加電圧の周波数
であり、加速度センサ６の出力はｆ0を中心にして平坦
部を有した特性となる。平坦部の出力を 100％とした場
合に、出力が70％（−３ｄＢ）となる周波数でｆ0の高
域側がｆH（高域遮断周波数）であり、ｆ0の低域側がｆ
L（低域遮断周波数）である。図２（ｂ）及び図２
（ｃ）は発振器７よりの出力電圧波形を示しており、そ
れぞれ正弦波及び矩形波の出力電圧波形である。Next, a method of detecting the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 will be described. There are two types of voltage waveforms created by the oscillator 7 and applied to the acceleration sensor 6, as shown in FIG. FIG. 2A shows the frequency characteristic of the acceleration sensor 6, f 0 is the frequency of the applied voltage, and the output of the acceleration sensor 6 has a flat portion centered on f 0 . When the output of the flat part is 100%, the high frequency side of f 0 is f H (high frequency cutoff frequency) and the low frequency side of f 0 is f f at the frequency where the output is 70% (-3 dB).
L (low cutoff frequency). 2 (b) and 2
(C) shows output voltage waveforms from the oscillator 7, which are sine wave and rectangular wave output voltage waveforms, respectively.
【００１５】図３は、図２（ａ）（ｂ）に示す電圧を印
加した場合の加速度センサ６の出力電圧波形を示してい
る。図３（ａ）は正弦波の電圧を印加した場合であり、
図３（ｂ）は矩形波の電圧を印加した場合であり、図３
（ｃ）は図２（ｂ）の一部を拡大したものである。図３
に示すように、正弦波を印加した場合には出力も同一周
波数の正弦波となり、矩形波を印加した場合には図３
（ｃ）に示すような立上り及び立下り特性を有する同一
周波数の矩形波となる。FIG. 3 shows an output voltage waveform of the acceleration sensor 6 when the voltages shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are applied. FIG. 3A shows the case where a sinusoidal voltage is applied,
FIG. 3B shows the case where a rectangular wave voltage is applied.
FIG. 2C is an enlarged view of a part of FIG. Figure 3
As shown in Fig. 3, when a sine wave is applied, the output also becomes a sine wave of the same frequency, and when a rectangular wave is applied,
It becomes a rectangular wave of the same frequency having rising and falling characteristics as shown in (c).
【００１６】加速度センサ６の周波数特性を検出するに
は、正弦波及び矩形波の場合とも、ある周波数（ｆ0）
の信号を印加した際の加速度センサ６の出力（図２
（ａ）の平坦部出力）を 100％とした時に、周波数を変
化させて加速度センサ６の出力が周波数がｆ0の場合の7
0％（−３ｄＢ）となる周波数を、ｆ0の高域側をｆ
H（高域遮断周波数）とし、ｆ0の低域側をｆL（低域遮
断周波数）とすれば、これらの値を検出することによ
り、加速度センサ６の周波数特性を検出することができ
る。このように、正弦波及び矩形波の場合とも、印加す
る信号の周波数を変化させて、ｆHとｆLを求めることが
できるが、この場合には発振器７の回路が複雑になるの
で、周波数を一定の値に固定して求める方法を次に説明
する。In order to detect the frequency characteristic of the acceleration sensor 6, both a sine wave and a rectangular wave have a certain frequency (f 0 ).
Output of the acceleration sensor 6 when the signal of
When the output of the flat part in (a) is set to 100%, the frequency is changed to 7 when the output of the acceleration sensor 6 is f 0.
The frequency of 0% (-3 dB) is set to f on the high frequency side of f 0.
If H (high cutoff frequency) and f L (low cutoff frequency) on the low frequency side of f 0 are detected, the frequency characteristics of the acceleration sensor 6 can be detected by detecting these values. As described above, in the case of the sine wave and the rectangular wave, f H and f L can be obtained by changing the frequency of the applied signal. However, in this case, the circuit of the oscillator 7 becomes complicated, so Next, a method of fixing and fixing the value will be described.
【００１７】図３（ｃ）に示すように、矩形波を印加し
た場合の出力は、ｆH（高域遮断周波数）とｆL（低域遮
断周波数）とに関連して決定される立上がり及び立下が
り特性が得られる。印加電圧の周波数ｆ0は、ｆLの測定
精度から考慮して、図２（ａ）に示す平坦部の範囲内
で、下記に示す（数１）を満足することが望ましい。As shown in FIG. 3C, the output when a rectangular wave is applied rises and is determined in relation to f H (high cutoff frequency) and f L (low cutoff frequency). A fall characteristic is obtained. Considering the measurement accuracy of f L , the frequency f 0 of the applied voltage preferably satisfies the following (Equation 1) within the range of the flat portion shown in FIG.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】図３（ｃ）における、立上がり波形
（ＶH）は、ｆH及び加速度センサ６に内蔵されているロ
ーパスフィルタのロールオフより算出できる。ここで、
平坦部出力をＶ0、立上がり波形の時定数をτH、ローパ
スフィルタの次数をｎとすれば、Ｖ H、τHは下記の（数
２）（数３）となる。Rising waveform in FIG. 3 (c)
(VH) Is fHAnd the built-in acceleration sensor 6
It can be calculated from the roll-off of the pass filter. here,
Flat part output is V0, Time constant of rising waveform is τH, Ropa
If the order of the filter is n, then V H, ΤHIs the (number
2) (Equation 3)
【００２０】[0020]
【数２】 [Equation 2]
【００２１】[0021]
【数３】 [Equation 3]
【００２２】一方、立下がり波形（ＶL）は、ｆL及び加
速度センサ６に内蔵されているローパスフィルタのロー
ルオフより算出できる。ここで、立下がり波形の時定数
をτ L、ローパスフィルタの次数をｍとすれば、ＶL、τ
Lは下記の（数４）（数５）となる。On the other hand, the falling waveform (VL) Is fLAnd
The low-pass filter built in the speed sensor 6
It can be calculated from Ruoff. Where the time constant of the falling waveform
Τ L, If the order of the low-pass filter is m, then VL, Τ
LIs the following (Equation 4) (Equation 5).
【００２３】[0023]
【数４】 [Equation 4]
【００２４】[0024]
【数５】 [Equation 5]
【００２５】ｍとｎは予め設定された既知の値であり、
また衝撃検出に使用される加速度センサ６の特性は、ｆ
L≪ｆH であるために、出力が最大値となる時（ｔ＝ｔ
1）での出力電圧（ＶMAX）をＶ0としても誤差は少な
い。つまり、例えば、ｔ1＝４τH とみなして計算して
も、誤差は２％程度でしかなくかつ相対的に判断できれ
ばよい。よって、ｆHは（数３）より下記の（数６）に
より計算できる。M and n are preset known values,
The characteristic of the acceleration sensor 6 used for impact detection is f
Since L << f H , when the output has the maximum value (t = t
Even if the output voltage (V MAX ) in 1 ) is V 0 , the error is small. That is, for example, even if the calculation is performed assuming that t 1 = 4τ H , the error is only about 2% and it is only necessary to make a relative judgment. Therefore, f H can be calculated from (Equation 3) by the following (Equation 6).
【００２６】[0026]
【数６】 [Equation 6]
【００２７】また、τLは、下記の（数７）の関係よ
り、（数８）となる。Further, τ L becomes (Equation 8) from the following (Equation 7) relationship.
【００２８】[0028]
【数７】 [Equation 7]
【００２９】[0029]
【数８】 [Equation 8]
【００３０】よって、ｆLは、（数５）と上記の（数
８）から下記の（数９）により計算できる。Therefore, f L can be calculated from (Equation 5) and (Equation 8) above by (Equation 9) below.
【００３１】[0031]
【数９】 [Equation 9]
【００３２】このように、加速度センサ６に印加する電
圧波形が矩形波の場合には、固定周波数であっても、ｆ
H（高域遮断周波数）及びｆL（低域遮断周波数）を計算
により求めることができ、加速度センサ６の出力特性
（周波数特性）を検出することができる。In this way, when the voltage waveform applied to the acceleration sensor 6 is a rectangular wave, f
H (high cutoff frequency) and f L (low cutoff frequency) can be obtained by calculation, and the output characteristic (frequency characteristic) of the acceleration sensor 6 can be detected.
【００３３】検出された加速度センサ６の周波数特性は
記憶器９のメモリに記憶される。この際に、使用開始時
の初期値と使用途中の現特性とを別々に記憶される。加
速度センサ６は長時間使用すると湿度や温度変化により
内部の振動子の特性の変化などにより、ｆH及びｆLの値
が変化して平坦部の周波数帯域が減少することがある。
このような場合には、衝撃加速度に対応した加速度セン
サ６の出力レベルが減少するために、自動車が衝突した
か否かを判定する衝突判定基準値を初期状態から変更す
る必要が発生する。比較器１０は記憶器９に記憶された
初期特性と現特性との比較を行い、現特性に対応して必
要に応じて衝突判定基準値を更新し、その値を衝撃検出
回路１１に送信する。The detected frequency characteristic of the acceleration sensor 6 is stored in the memory of the storage device 9. At this time, the initial value at the start of use and the current characteristic during use are separately stored. When the acceleration sensor 6 is used for a long time, the values of f H and f L may change and the frequency band of the flat part may decrease due to changes in the characteristics of the internal vibrator due to changes in humidity and temperature.
In such a case, since the output level of the acceleration sensor 6 corresponding to the impact acceleration decreases, it is necessary to change the collision determination reference value for determining whether or not the vehicle has collided from the initial state. The comparator 10 compares the initial characteristic stored in the memory 9 with the current characteristic, updates the collision determination reference value as necessary in accordance with the current characteristic, and transmits the value to the impact detection circuit 11. ..
【００３４】また、センサフェール検出回路８において
は、平坦部の出力値（Ｖ0）とｆH及びｆLの値とから、
加速度センサ６の故障を判定するための故障判定基準値
を設定しており、この基準値と現特性との関係より、加
速度センサ６が故障したか否かを判定する。ここでも
し、故障と判定された場合には、警告灯２を点灯し衝撃
検出動作を停止する。Further, in the sensor failure detection circuit 8, from the output value (V 0 ) of the flat portion and the values of f H and f L ,
A failure determination reference value for determining a failure of the acceleration sensor 6 is set, and whether or not the acceleration sensor 6 has failed is determined based on the relationship between the reference value and the current characteristic. If it is determined that there is a failure, the warning lamp 2 is turned on and the impact detection operation is stopped.
【００３５】センサフェール検出回路８における加速度
センサ６の故障判定が終了すると、タイマ１２の制御に
より、センサフェール検出回路８の機能を停止させ、衝
撃検出回路１１を機能させる。衝撃検出回路１１におい
ては、比較器１０よりの衝突判定基準値と加速度センサ
６に印加される衝撃加速度による出力との関係より、自
動車が衝突したか否かを検出する。ここでもし、衝突し
たと検出されると衝撃検出信号が発っせられて、第１及
び第２のスイッチ１３ａ，１３ｂがＯＮになり、点火装
置１を着火させ窒素を発生させ、エアバッグをふくらま
せる。When the failure determination of the acceleration sensor 6 in the sensor failure detection circuit 8 is completed, the function of the sensor failure detection circuit 8 is stopped and the impact detection circuit 11 is operated by the control of the timer 12. The impact detection circuit 11 detects whether or not the automobile has collided based on the relationship between the collision determination reference value from the comparator 10 and the output of the impact acceleration applied to the acceleration sensor 6. Here, if a collision is detected, an impact detection signal is emitted, the first and second switches 13a and 13b are turned on, the ignition device 1 is ignited, nitrogen is generated, and the airbag is inflated. ..
【００３６】所定の時間だけ衝撃検出動作が継続する
と、再びタイマ１２の制御により、センサフェール検出
回路８による加速度センサ６の故障判定がおこなわれ
る。以上の動作を繰り返すことにより、衝撃検出と加速
度センサ６の故障検出とを交互に機能させることができ
る。When the shock detection operation continues for a predetermined time, the failure of the acceleration sensor 6 is judged by the sensor failure detection circuit 8 again by controlling the timer 12. By repeating the above operation, impact detection and failure detection of the acceleration sensor 6 can be made to function alternately.
【００３７】このように、上記実施例によれば、加速度
センサ６に矩形波もしくは正弦波の電圧を印加し、出力
波形より加速度センサ６の周波数特性における平坦部感
度（Ｖ0）、低域遮断周波数（ｆL）及び高域遮断周波数
（ｆH）を求めて、この周波数特性を初期において記憶
した特性値と現特性値と比較することにより、加速度セ
ンサの経時変化を確実に検出することができる。そし
て、加速度センサの経時変化にともない、自動車が衝突
したか否かを判定する衝突判定基準値を変化させること
により、加速度センサの経時変化に対しても、正確にか
つ確実に衝突検出ができる。また、タイマ１２の制御に
より衝突検出と加速度センサ６の故障検出とを交互に行
うことにより、加速度センサ６の経時変化に対しても、
加速度センサ６の周波数特性からなる故障判定基準値と
現特性値とを比較することにより、確実に加速度センサ
６の故障を検出することができる。As described above, according to the above-described embodiment, the rectangular wave or sine wave voltage is applied to the acceleration sensor 6, and the flat portion sensitivity (V 0 ) and the low frequency cutoff in the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 are obtained from the output waveform. By obtaining the frequency (f L ) and the high cutoff frequency (f H ) and comparing this frequency characteristic with the characteristic value initially stored and the current characteristic value, it is possible to reliably detect the change with time of the acceleration sensor. it can. Then, by changing the collision determination reference value for determining whether or not the automobile has collided with the aging of the acceleration sensor, it is possible to accurately and reliably detect the collision even with the aging of the acceleration sensor. Further, by alternately performing collision detection and failure detection of the acceleration sensor 6 under the control of the timer 12, even if the acceleration sensor 6 changes with time,
By comparing the failure determination reference value including the frequency characteristic of the acceleration sensor 6 with the current characteristic value, the failure of the acceleration sensor 6 can be detected with certainty.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明は、上記実施例からも明らかなよ
うに、加速度センサに矩形波もしくは正弦波の電圧を印
加し、出力波形より加速度センサの周波数特性における
平坦部感度、低域遮断周波数及び高域遮断周波数を求め
て、この周波数特性を初期において記憶した特性値と現
特性値と比較することにより、加速度センサの経時変化
を確実に検出することができるという効果を有する。As is apparent from the above embodiment, the present invention applies a rectangular wave or sine wave voltage to the acceleration sensor, and detects the flat portion sensitivity and the low cutoff frequency in the frequency characteristic of the acceleration sensor from the output waveform. Also, by obtaining the high cutoff frequency and comparing this frequency characteristic with the characteristic value initially stored and the current characteristic value, it is possible to reliably detect the change with time of the acceleration sensor.
【００３９】また、加速度センサの周波数特性の経時変
化を検出し、この変化にともない、自動車が衝突したか
否かを判定する衝突判定基準値を変化させることによ
り、加速度センサの経時変化に対しても、正確にかつ確
実に衝突検出ができるという効果を有する。Further, by detecting a change with time of the frequency characteristic of the acceleration sensor and changing the collision judgment reference value for judging whether or not a car has collided with this change, the change with time of the acceleration sensor is corrected. Also has the effect that collision detection can be performed accurately and reliably.
【００４０】さらに、タイマの制御により衝突検出と加
速度センサの故障検出とを交互に行うことにより、加速
度センサの経時変化に対しても、加速度センサの周波数
特性からなる故障判定基準値と現特性値とを比較するこ
とにより、確実に加速度センサの故障を検出することが
できる。Further, the collision detection and the failure detection of the acceleration sensor are alternately performed by the control of the timer, so that the failure judgment reference value and the current characteristic value based on the frequency characteristic of the acceleration sensor are maintained even with the aging of the acceleration sensor. By comparing with, the failure of the acceleration sensor can be surely detected.
【図１】本発明の一実施例における加速度検出装置のブ
ロック図FIG. 1 is a block diagram of an acceleration detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）同装置に用いる加速度センサの周波数特
性 （ｂ）加速度センサに印加する正弦波の電圧波形 （ｂ）加速度センサに印加する矩形波の電圧波形FIG. 2A is a frequency characteristic of an acceleration sensor used in the same apparatus. FIG. 2B is a sine wave voltage waveform applied to the acceleration sensor. FIG. 2B is a rectangular wave voltage waveform applied to the acceleration sensor.
【図３】（ａ）加速度センサに正弦波を印加した時の出
力波形図 （ｂ）加速度センサに矩形波を印加した時の出力波形図 （ｃ）（ｂ）の波形の拡大図3A is an output waveform diagram when a sine wave is applied to the acceleration sensor. FIG. 3B is an output waveform diagram when a rectangular wave is applied to the acceleration sensor. FIG. 3C is an enlarged view of the waveform in FIG.
【図４】従来の第一の加速度検出装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a conventional first acceleration detection device.
【図５】従来の第二の加速度検出装置のブロック図FIG. 5 is a block diagram of a second conventional acceleration detection device.
１ 点火装置 ２ 警告灯 ３ コントローラ ６ 加速度センサ ７ 発振器 ８ センサフェール検出回路 ９ 記憶器 １０ 比較器 １１ 衝撃検出回路 １２ タイマ 1 Ignition device 2 Warning light 3 Controller 6 Acceleration sensor 7 Oscillator 8 Sensor failure detection circuit 9 Memory device 10 Comparator 11 Impact detection circuit 12 Timer
Claims (9)
使用した加速度検出装置において、前記加速度センサに
電圧を印加し、前記加速度センサの出力を使用初期にお
いて記憶し、この初期値と使用中の出力を比較して、前
記加速度センサの出力の経時変化を検出することを可能
とした加速度検出方法。1. An acceleration detecting device using a piezoelectric type acceleration sensor having divided electrodes, wherein a voltage is applied to the acceleration sensor, an output of the acceleration sensor is stored at an initial stage of use, and an initial value and an output during use are stored. And an acceleration detection method capable of detecting a change over time in the output of the acceleration sensor.
使用した加速度検出装置において、前記加速度センサに
正弦波の電圧を印加し、前記加速度センサの出力波形よ
り、前記加速度センサの出力感度及び遮断周波数を検出
することを特徴とする加速度検出方法。2. An acceleration detection device using a piezoelectric acceleration sensor having split electrodes, wherein a sinusoidal voltage is applied to the acceleration sensor, and the output waveform and the cutoff frequency of the acceleration sensor are determined from the output waveform of the acceleration sensor. A method for detecting acceleration, which comprises:
使用した加速度検出装置において、前記加速度センサに
矩形波の電圧を印加し、前記加速度センサの出力波形よ
り、前記加速度センサの出力感度及び遮断周波数を検出
することを特徴とする加速度検出方法。3. An acceleration detecting device using a piezoelectric acceleration sensor having split electrodes, wherein a rectangular wave voltage is applied to the acceleration sensor, and the output waveform and the cutoff frequency of the acceleration sensor are determined from the output waveform of the acceleration sensor. A method for detecting acceleration, which comprises:
ことを特徴とする請求項１記載の加速度検出方法。4. The acceleration detecting method according to claim 1, wherein a sinusoidal voltage is applied to the acceleration sensor.
ことを特徴とする請求項１記載の加速度検出方法。5. The acceleration detecting method according to claim 1, wherein a rectangular wave voltage is applied to the acceleration sensor.
現特性との関係より、前記加速度センサの故障を検出す
る判定基準値を設定し、経時変化する現特性に対応して
自動車の衝突検出用の判定基準値を変化させることを特
徴とする請求項１記載の加速度検出方法。6. A collision reference for an automobile for setting a judgment reference value for detecting a failure of the acceleration sensor based on a relationship between an initial characteristic of the acceleration sensor and a current characteristic that changes with time, and corresponding to the current characteristic that changes with time. 2. The acceleration detection method according to claim 1, wherein the determination reference value is changed.
数の矩形波の電圧を印加し、前記加速度センサの出力波
形より前記加速度センサの周波数特性における平坦部感
度、低域及び高域遮断周波数のうち少なくとも一つ以上
を求めることを特徴とする請求項３記載の加速度検出方
法。7. A voltage of a rectangular wave having a predetermined fixed frequency is applied to the acceleration sensor, and a flat part sensitivity, a low frequency band and a high frequency cutoff frequency in a frequency characteristic of the acceleration sensor is selected from output waveforms of the acceleration sensor. The acceleration detection method according to claim 3, wherein at least one or more is obtained.
０倍の周波数に予め決められた固定周波数の矩形波の電
圧を印加することを特徴とする請求項７記載の加速度検
出方法。8. An acceleration sensor having a low cutoff frequency of 3 to 3
8. The acceleration detecting method according to claim 7, wherein a voltage of a rectangular wave having a predetermined fixed frequency is applied to the frequency of 0 times.
と、この加速度センサに特性評価用の信号を印加する発
振器と、前記加速度センサの出力特性を検出し前記加速
度センサの故障を判定する故障判定手段と、前記加速度
センサの出力特性を記憶する記憶器と、この記憶器の記
憶値から衝撃検出の判定基準値を作成する比較器と、前
記加速度センサの出力と前記比較器の判定基準値との関
係より自動車が衝突したか否かを判定する衝突検出手段
と、この衝突検出手段と前記故障判定手段とを交互に機
能させる手段とを備えた加速度検出装置。9. A piezoelectric acceleration sensor having divided electrodes, an oscillator for applying a characteristic evaluation signal to the acceleration sensor, and a failure determination means for detecting a failure of the acceleration sensor by detecting output characteristics of the acceleration sensor. A storage device that stores the output characteristics of the acceleration sensor; a comparator that creates a determination reference value for impact detection from the storage value of the storage device; and an output of the acceleration sensor and a determination reference value of the comparator. An acceleration detecting device comprising: collision detecting means for determining whether or not a vehicle has collided based on the relationship; and means for alternately operating the collision detecting means and the failure determining means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4042555A JP2773518B2 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Method and apparatus for detecting acceleration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4042555A JP2773518B2 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Method and apparatus for detecting acceleration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05240875A true JPH05240875A (en) | 1993-09-21 |
| JP2773518B2 JP2773518B2 (en) | 1998-07-09 |
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ID=12639298
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4042555A Expired - Fee Related JP2773518B2 (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Method and apparatus for detecting acceleration |
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|---|---|
| JP (1) | JP2773518B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002533281A (en) * | 1998-12-23 | 2002-10-08 | オーチス エレベータ カンパニー | Electronic elevator safety system |
| WO2018147158A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Acceleration sensor |
| CN108614128A (en) * | 2018-06-04 | 2018-10-02 | 江苏科技大学 | A kind of courier packages' collision detecting system and method |
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| JPH01102372A (en) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Honda Motor Co Ltd | Piezoelectric type acceleration sensor |
| JPH03239964A (en) * | 1990-02-19 | 1991-10-25 | Fujikura Ltd | Piezoelectric type acceleration sensor |
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-
1992
- 1992-02-28 JP JP4042555A patent/JP2773518B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN108614128A (en) * | 2018-06-04 | 2018-10-02 | 江苏科技大学 | A kind of courier packages' collision detecting system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773518B2 (en) | 1998-07-09 |
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