JPH11148878A - 圧力センサのドリフト低減回路及びリセット方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力センサのドリフトを安価に補正する。 【解決手段】 印加圧力による歪みに応じて水晶２の両
端に電荷が生じる。積分回路３は水晶２の両端に生じた
電荷を電圧に変換する。リセット信号ＲＥが入力される
と、リセット回路４は、積分回路３をリセットして累積
誤差をキャンセルする。ドリフトの主な原因は、コンデ
ンサ２２から流出するＦＥＴ２３の漏れ電流Ｉａ及びコ
ンデンサ２２自身の漏れ電流Ｉｂの存在である。ダイオ
ード５をセンサの入力ラインに逆バイアス状態で付加す
ることにより、センサの漏れ電流と同じ大きさで、流れ
る向きが反対の補正電流Ｉｃをダイオード５から供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＢＳ油圧制御シ
ステム等に使用される圧力センサに係り、特に圧力セン
サのドリフト低減回路及びリセット方式に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電素子に印加された圧力に
よる歪みで発生した電荷を電圧に変換するタイプの圧電
式圧力センサが知られている。特に、圧電素子に水晶を
用いた圧電式圧力センサでは、水晶自体の特性により温
度特性や安定度が高く、特別な駆動回路も不要という優
れた特徴を有する。図９は従来の圧電式圧力センサユニ
ットの回路図である。圧電式圧力センサユニット１ｆ
は、圧電素子となる水晶２、水晶２の両端に生じた電荷
を電圧に変換する積分回路３、積分回路３をリセットす
るためのリセット回路４から構成されている。この圧電
式圧力センサユニット１ｆの出力は相対出力のため、様
々な誤差が累積される。リセット回路４は、この累積誤
差を最小限に留めるために、圧力測定直前に電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）２３をオンにして、積分回路３の
リセットを行い、累積誤差をキャンセルするものであ
る。リセット回路４を付加することにより、測定時間が
比較的長い計測や疑似絶対値計測が可能となる。

【０００３】しかし、水晶２に発生する電荷が１気圧当
たり数ｐクーロンという微少量で、積分回路３のコンデ
ンサ２２から流出するＦＥＴ２３の漏れ電流及びコンデ
ンサ２２自身の漏れ電流が存在することから、図９の圧
力センサユニット１ｆにはドリフトが発生する。よっ
て、ドリフトを低減して高精度のセンサに仕上げるに
は、各々の素子自体の特性で、漏れ電流を数十〜数百ｎ
Ａオーダーレベル以下に抑えなければならない。したが
って、非常に高価なセンサになってしまうという問題点
があった。

【０００４】これに対し、測定時間が短い計測、コンデ
ンサ２２が自然放電する程測定間隔が長い計測、あるい
はドリフトの誤差を吸収可能な程検出レベルが高い計測
の場合には、部品精度の簡略化とリセット回路の省略に
より、センサの構成を簡単にすることができる。ただ
し、このような構成では、電源投入直後からドリフト等
の誤差が累積されるため、測定時間が長い計測、測定間
隔が短い計測、あるいは絶対値計測は不可能である。一
方、図９の圧電式圧力センサユニット１ｆを例えば自動
車用のＡＢＳ（Antilock Braking System ）油圧検出シ
ステムに組み込む場合には、図１０に示すように、セン
サユニット１ｆからのセンサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴを
コントロールユニット１３ａ内のＭＰＵ１４ａが受け取
り、ＭＰＵ１４ａがリセット回路４を作動させるリセッ
ト信号ＲＥを出力していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
圧力センサでは、測定精度を上げようとすると、非常に
高価なセンサになってしまうという問題点があった。ま
た、リセット回路を省いた簡単な構成にすると、測定時
間が長い計測、測定間隔が短い計測、あるいは絶対値計
測が不可能になるという問題点があった。また、圧力セ
ンサを組み込むシステムでは、センサ出力信号受け渡し
用の信号線とリセット信号受け渡し用の信号線の２本の
信号線で圧力センサユニットとコントロールユニット間
を接続しなければならないという問題点があった。本発
明は、上記課題を解決するためになされたもので、圧力
センサのドリフトを安価に補正することができるドリフ
ト低減回路、及び圧力センサユニットとコントロールユ
ニット間の信号線の数を削減できるリセット方式を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力センサのド
リフト低減回路は、請求項１に記載のように、印加圧力
による歪みに応じて電荷が発生する圧電素子と、圧電素
子の両端に生じた電荷を電圧に変換する積分回路と、積
分回路をリセットするリセット回路と、上記圧電素子と
積分回路の入力端子との接続点に付加された逆バイアス
状態のダイオードとを有するものである。このように、
圧電素子と積分回路の入力端子との接続点に逆バイアス
状態のダイオードを設けることにより、ドリフトの原因
となるセンサの漏れ電流と同じ大きさで、流れる向きが
反対の補正電流をダイオードから供給するので、補正電
流でセンサの漏れ電流を打ち消すことができ、見かけ上
ドリフトを打ち消すことができる。また、請求項２に記
載のように、上記リセット回路内のトランジスタのオフ
バイアスを調整するためのオフバイアス調整回路と、上
記ダイオードの逆バイアスを調整するための逆バイアス
調整回路とを有するものである。このように、オフバイ
アス調整回路及び逆バイアス調整回路を設けることによ
り、上記トランジスタのオフバイアス値を変更するか、
ダイオードの逆バイアス値を変更するか、あるいはその
両方を変更し、ドリフトの原因となるセンサの漏れ電流
の特性に合わせ込むことができる。また、請求項３に記
載のように、周囲温度を検出する温度検出回路と、各温
度における上記トランジスタのオフバイアス値及びダイ
オードの逆バイアス値を記憶している記憶装置と、上記
温度検出回路によって検出された現在の周囲温度に応じ
て、この温度に対応するオフバイアス値及び逆バイアス
値を記憶装置から読み出し、上記オフバイアス調整回路
及び逆バイアス調整回路を制御する制御回路とを有する
ものである。このように、記憶装置から読み出したオフ
バイアス値及び逆バイアス値に基づいて、制御回路がオ
フバイアス調整回路及び逆バイアス調整回路を制御する
ことにより、周囲温度が変化してもドリフトを打ち消す
ことができる。

【０００７】また、請求項４に記載のように、印加圧力
による歪みに応じて電荷が発生する圧電素子、圧電素子
の両端に生じた電荷を電圧に変換する積分回路、及び積
分回路をリセットするリセット回路からなるセンサユニ
ットと、センサユニットからのセンサ出力信号を受ける
と共にセンサユニットに対してリセット指令信号を出力
するコントロールユニットとを備えたシステムにおい
て、上記コントロールユニットは、センサユニットから
のセンサ出力信号を受ける信号線とリセット指令信号を
出力する信号線を共通化し、この信号線によりセンサユ
ニットとの接続を行うものであり、上記センサユニット
は、上記信号線に直列に挿入された抵抗と、この抵抗の
両端の電圧をそれぞれ検出してリセット回路を作動させ
るべきか否かを判定するリセット検出回路とを有するも
のである。このように、センサ出力信号受け渡し用の信
号線とリセット指令信号受け渡し用の信号線を共通化
し、センサユニットに抵抗及びリセット検出回路を設け
ることにより、センサユニットとコントロールユニット
間の信号線の数を削減できる。また、請求項５に記載の
ように、上記コントロールユニットは、センサユニット
をリセットするとき、Ｈレベルの信号とＬレベルの信号
を１組とするリセット指令信号を出力するものであり、
上記センサユニット内のリセット検出回路は、ゲート回
路からなり、上記抵抗のセンサユニット側の電圧がゲー
ト回路のＨレベル検出電圧で、コントロールユニット側
の電圧がＬレベルの場合、あるいはセンサユニット側の
電圧がゲート回路のＬレベル検出電圧で、コントロール
ユニット側の電圧がＨレベルの場合、上記リセット回路
を作動させるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態の１．次に、本発明の
実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図
１は本発明の第１の実施の形態を示す圧電式圧力センサ
ユニットの回路図である。圧電式圧力センサユニット１
は、一端が後記積分回路の第１の入力端子に接続され他
端が接地された水晶２、第１の入力端子が水晶２の一端
に接続され第２の入力端子が接地された積分回路３、積
分回路３をリセットするためのリセット回路４、アノー
ドが積分回路３の第１の入力端子に接続されカソードが
電源に接続されたドリフト低減用のダイオード５を備え
ている。

【０００９】積分回路３は、第１の入力端子が水晶２の
一端に接続され第２の入力端子が接地されたオペアンプ
２１、オペアンプ２１の第１の入力端子と出力端子との
間に設けられたコンデンサ２２から構成されている。そ
して、リセット回路４は、ドレイン又はソースの一方が
オペアンプ２１の第１の入力端子に接続されドレイン又
はソースの他方がオペアンプ２１の出力端子に接続され
た電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴとする）２３、
エミッタが電源に接続されコレクタがＦＥＴ２３のゲー
トに接続されたＰＮＰトランジスタ２４、一端がトラン
ジスタ２４のベースに接続された抵抗２５、一端が電源
に接続され他端がトランジスタ２４のベースに接続され
た抵抗２６、一端がトランジスタ２４のコレクタに接続
され他端が電源（負）に接続された抵抗２７から構成さ
れている。

【００１０】このような圧電式圧力センサユニット１で
は、印加圧力による歪みに応じて水晶２の両端に電荷が
生じる。積分回路３は、水晶２の両端に生じた電荷を電
圧に変換しセンサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴとして出力す
る。また、「Ｌ」レベルのリセット信号ＲＥが抵抗２５
の他端に入力されると、トランジスタ２４がオン状態と
なり、トランジスタ２４のエミッタ−コレクタを介して
ＦＥＴ２３のゲートにしきい値以上の電圧が印加され
る。これにより、ＦＥＴ２３がオン状態となり、積分回
路３のコンデンサ２２が強制放電される。こうして、積
分回路３がリセットされ、累積誤差がキャンセルされ
る。

【００１１】以上のような圧電式圧力センサにおけるド
リフトの主な原因は、積分用コンデンサ２２から流出す
るＦＥＴ２３の漏れ電流Ｉａ及びコンデンサ２２自身の
漏れ電流Ｉｂの存在である。

【００１２】そこで、本実施の形態では、ドリフトの原
因となるセンサの全漏れ電流（Ｉａ，Ｉｂ等の漏れ電流
の和）の特性に似通った漏れ電流特性を有するダイオー
ド５を選定し、このダイオード５をセンサの入力ライン
に図１のような逆バイアス状態で付加する。これによ
り、センサの漏れ電流と同じ大きさで、流れる向きが反
対の補正電流Ｉｃをダイオード５から供給する。こうし
て、補正電流Ｉｃでセンサの漏れ電流を打ち消すことに
より、見かけ上ドリフトを打ち消すことができ、ドリフ
トを簡易的に低減させることができる。

【００１３】実施の形態の２．図２は本発明の他の実施
の形態を示す圧電式圧力センサユニットの回路図であ
り、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。補
正用ダイオードを１つ用いた実施の形態の１の回路では
補正電流が不足して補正しきれない場合、図２に示す圧
電式圧力センサユニット１ａのように、補正用ダイオー
ド５−１〜５−ｎを複数使用する。ダイオード５−１〜
５−ｎの特性の和により、ドリフトの原因となるセンサ
の全漏れ電流の特性に合わせ込むことができ、見かけ上
ドリフトを打ち消すことができる。

【００１４】実施の形態の３．図３は本発明の他の実施
の形態を示す圧電式圧力センサユニットの回路図であ
り、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。補
正用ダイオードの複数使用でも補正しきれない場合、図
３に示す圧電式圧力センサユニット１ｂのように、リセ
ット回路４内のＦＥＴ２３のオフバイアスを調整するた
めのオフバイアス調整回路６、ダイオード５の逆バイア
スを調整するための逆バイアス調整回路７を付加する。

【００１５】抵抗２７の他端に接続されたオフバイアス
調整回路６は、出力電圧の調整によってＦＥＴ２３のオ
フバイアス値（オフ時のゲート電圧）を変更することが
可能で、これによりＦＥＴ２３の漏れ電流を変化させる
ことができる。ダイオード５のカソードに接続された逆
バイアス調整回路７は、出力電圧の調整によってダイオ
ード５の逆バイアス値を変更することが可能で、これに
よりダイオード５の漏れ電流を変化させることができ
る。

【００１６】こうして、ＦＥＴ２３のオフバイアス値を
変更するか、補正用ダイオード５の逆バイアス値を変更
するか、あるいはその両方を変更することにより、ドリ
フトの原因となるセンサの全漏れ電流の特性に合わせ込
むことができ、見かけ上ドリフトを打ち消すことができ
る。

【００１７】実施の形態の４．図４は本発明の他の実施
の形態を示す圧電式圧力センサユニットの回路図であ
り、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。以
上の実施の形態では、補正用ダイオードの漏れ電流特性
に基本的に依存しているため、センサの全漏れ電流特性
のカーブに補正電流のカーブを精度よく合わせたり、温
度特性を改善したりする高精度なドリフト補正は困難で
ある。

【００１８】本実施の形態では、図４に示す圧電式圧力
センサユニット１ｃのように、実施の形態の３の回路に
温度検出回路８、制御回路９、ＥＰＲＯＭ等の記憶装置
１０を付加している。記憶装置１０には、各温度におけ
るＦＥＴ２３のオフバイアス値及びダイオード５の逆バ
イアス値が予め記憶されている。

【００１９】制御回路９は、温度検出回路８によって検
出された現在の周囲温度に応じて、この温度に対応する
ＦＥＴ２３のオフバイアス値及びダイオード５の逆バイ
アス値を記憶装置１０から読み出す。そして、制御回路
９は、読み出したオフバイアス値をオフバイアス調整回
路６ａに与え、逆バイアス値を逆バイアス調整回路７ａ
に与える。

【００２０】オフバイアス調整回路６ａは、出力電圧の
調整によってＦＥＴ２３のオフバイアス値を制御回路９
から入力された値に変更する。逆バイアス調整回路７ａ
は、出力電圧の調整によってダイオード５の逆バイアス
値を制御回路９から入力された値に変更する。以上の構
成により、周囲温度が変化してもドリフトを打ち消すこ
とができるので、より高精度なドリフト補正を行うこと
ができる。

【００２１】実施の形態の５．図５は本発明の他の実施
の形態を示す圧電式圧力センサユニットの回路図であ
り、図１、図４と同一の構成には同一の符号を付してあ
る。本実施の形態では、図４の記憶装置１０の代わり
に、ＯＴＰ（one time programmable read onry memor
y）やＥＥＰＲＯＭ等の書き込み可能な不揮発性メモリ
である記憶装置１０ａを用いる。これにより、記憶装置
１０ａに記憶させる補正値の自動設定が可能となり、よ
り高精度なドリフト補正が可能となる。

【００２２】まず、記憶装置１０ａへの補正値の設定
は、以下の手順で行われる。 （１）図示しない温度設定手段によって圧電式圧力セン
サユニット１ｄの周囲温度を設定する。 （２）図示しない圧力設定手段によって圧力センサユニ
ット１ｄの周囲圧力を設定する。 （３）圧力センサユニット１ｄの温度が設定された周囲
温度と等しくなるように所定の時間をおいた後、制御回
路９ａにトリガ信号を与える。

【００２３】（４）トリガ信号を受けた制御回路９ａ
は、記憶装置１０ａに予め記憶された、設定周囲温度及
び設定周囲圧力における基準出力値よりセンサ出力信号
ＳＥＮ−ＯＵＴが大きい場合、信号ＳＥＮ−ＯＵＴが減
少するようにオフバイアス調整回路６ａ及び逆バイアス
調整回路７ａを作動させる。 （５）また、制御回路９ａは、上記基準出力値よりセン
サ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴが小さい場合、信号ＳＥＮ−
ＯＵＴが増加するようにオフバイアス調整回路６ａ及び
逆バイアス調整回路７ａを作動させる。 （６）そして、制御回路９ａは、上記基準出力値とセン
サ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴが一致した場合、このときの
オフバイアス値と逆バイアス値を温度検出回路８による
検出温度と共に記憶装置１０ａに書き込む。

【００２４】（７）上記の（２）〜（５）の動作を、使
用圧力範囲内で周囲圧力を変えながら数ポイント分繰り
返す。 （８）上記の（１）〜（７）の動作を、使用温度範囲内
で周囲温度を変えながら数ポイント分繰り返す。以上の
ような補正値の設定後、制御回路９ａは、記憶装置１０
ａに記憶された補正値（オフバイアス値と逆バイアス
値）及び検出温度を基に、補正値の補間計算を行い、補
間計算後の補正値と温度を記憶装置１０ａに書き込む。

【００２５】実際のドリフト補正においては、制御回路
９ａは、温度検出回路８によって検出された現在の周囲
温度に応じて、この温度に対応するＦＥＴ２３のオフバ
イアス値及びダイオード５の逆バイアス値を記憶装置１
０ａから読み出し、読み出したオフバイアス値をオフバ
イアス調整回路６ａに与え、逆バイアス値を逆バイアス
調整回路７ａに与える。

【００２６】オフバイアス調整回路６ａは、出力電圧の
調整によってＦＥＴ２３のオフバイアス値を制御回路９
ａから入力された値に変更する。逆バイアス調整回路７
ａは、出力電圧の調整によってダイオード５の逆バイア
ス値を制御回路９ａから入力された値に変更する。

【００２７】以上のように本実施の形態では、記憶装置
１０ａへの補正値の設定を自動的に行うことができる。
通常、センサユニット１ｄに対して設定する周囲温度、
周囲圧力は前もって定められている。そこで、これらの
値と設定順序、そして設定周囲温度及び設定周囲圧力に
おける基準出力値（センサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴの真
値）を記憶装置１０ａに予め設定しておけば、各ポイン
トで周囲温度及び周囲圧力を設定し終わった時点でセン
サユニット１ｄにトリガ信号を与えることを繰り返すだ
けで、自動的に補正値の設定が行える。

【００２８】よって、複数の圧力センサユニットに対し
て同時に補正値設定を実施することができ、どんなに大
量の圧力センサユニットに対して設定を行う場合でも、
共通のトリガ信号１つを各圧力センサユニットに与える
だけで済む。また、大量の圧力センサユニットの設定を
同時に行えば、１ユニット当たりの補正値設定時間を短
縮することができる。これは、周囲圧力や周囲温度を変
更するのに必要な時間に比べて、補正値を記憶装置１０
ａに設定する時間は無視できる程短いので、１０個のユ
ニットの補正値設定を１０回繰り返して１００個のユニ
ットの補正値設定を行っても、１０００個のユニットの
補正値設定を１０回繰り返して１００００個のユニット
の補正値設定を行っても、所要時間はほとんど同じだか
らである。

【００２９】実施の形態の６．図６は本発明の他の実施
の形態となる圧電式圧力センサユニットを用いたＡＢＳ
油圧検出システムのブロック図である。コントロールユ
ニット１３は、圧電式圧力センサユニット１ｅから出力
されたセンサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴによりセンサユニ
ット１ｅ（水晶２）に印加された圧力を検出し、この検
出圧力を基に各制御値を決定する。

【００３０】また、センサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴを受
けるＭＰＵ１４の入力端子ＩＮに接続された信号線と、
リセット指令信号を出力するＭＰＵ１４の出力端子ＯＵ
Ｔに接続された信号線は、一本化され圧力センサユニッ
ト１ｅとの接続に供される。圧力センサユニット１ｅ内
では、コントロールユニット１３と接続された上記信号
線にリセット検出用の抵抗１１が直列に挿入されてい
る。リセット検出回路１２は、抵抗１１の両端の電圧を
それぞれ検出して、リセット回路４を作動させるべきか
否かを判定する。

【００３１】コントロールユニット１３は、通常、圧力
センサユニット１ｅからのセンサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵ
Ｔを受ける状態ではハイインピーダンスとなるため、抵
抗１１にはほとんど電流は流れず、抵抗１１の両端には
電位差も生じない。また、圧力センサユニット１ｅの出
力にはバッファ（オペアンプ２１）が設けられているた
め、コントロールユニット１３のリセット指令信号出力
による上記信号線のインピーダンス変化に対し、センサ
出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴのレベルはほとんど影響されな
い。

【００３２】よって、コントロールユニット１３は、リ
セット検出用抵抗１１の追加の影響を受けることなく、
センサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴを受け取ることができ
る。そして、リセット検出回路１２は、抵抗１１の両端
の電圧のうち、センサユニット１ｅ側の電圧（センサ出
力信号ＳＥＮ−ＯＵＴ）とコントロールユニット１３側
の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴとを個別に検出でき、センサ出力
信号ＳＥＮ−ＯＵＴとＭＰＵ１４が出力したリセット指
令信号とを個別に検出できる。

【００３３】ここで、抵抗１１のセンサユニット１ｅ側
の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが取り得る値は、以下の６つに分
類される。 （ａ）ＳＥＮ−ＯＵＴ＜（１／５）ＶＤＤ （ｂ）（１／５）ＶＤＤ≦ＳＥＮ−ＯＵＴ≦ＶIL （ｃ）ＶIL＜ＳＥＮ−ＯＵＴ＜ＶIH ただし、各ゲートが「Ｌ」レベル検出をしている場合 （ｄ）ＶIL＜ＳＥＮ−ＯＵＴ＜ＶIH ただし、各ゲートが「Ｈ」レベル検出をしている場合 （ｅ）ＶIH≦ＳＥＮ−ＯＵＴ≦（４／５）ＶＤＤ （ｆ）ＳＥＮ−ＯＵＴ＞（４／５）ＶＤＤ

【００３４】ただし、ＶＤＤは電源電圧である。また、
ＶILは各ゲートが「Ｌ」レベル入力と認識する最大値で
ある。よって、これ以下の電圧を印加すれば、入力電圧
が「Ｌ」レベルであることが保証される。同様に、ＶIH
は各ゲートが「Ｈ」レベル入力と認識する最小値であ
る。よって、これ以上の電圧を印加すれば、入力電圧が
「Ｈ」レベルであることが保証される。ＶILＨは約０．
３ＶＤＤ付近の電圧で、ＶIHは０．７ＶＤＤ付近の電圧
である。

【００３５】また、抵抗１１のコントロールユニット１
３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが取り得る値は、ＭＰＵ１４
からのリセット指令信号の出力の有無にかかわらず、以
下の３つに分類される。 （ｇ）ＭＰＵ−ＯＵＴ＜（１／５）ＶＤＤ （ｈ）（１／５）ＶＤＤ≦ＭＰＵ−ＯＵＴ≦（４／５）
ＶＤＤ （ｉ）ＭＰＵ−ＯＵＴ＞（４／５）ＶＤＤ

【００３６】したがって、抵抗１１のセンサユニット１
ｅ側の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴとコントロールユニット１３
側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴの組み合わせは、６×３＝１８
通り考えられるが、リセット検出回路１２がリセット入
力と判定して、「Ｌ」レベルのリセット信号ＲＥを出力
するのは、下記の条件を満足した場合である。

【００３７】（イ）リセット検出用抵抗１１のセンサユ
ニット１ｅ側の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴがゲートＩＣの
「Ｈ」レベル検出電圧以上で、コントロールユニット１
３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが（１／５）ＶＤＤ以下 （ロ）リセット検出用抵抗１１のセンサユニット１ｅ側
の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴがゲートＩＣの「Ｌ」レベル検出
電圧以下で、コントロールユニット１３側の電圧ＭＰＵ
−ＯＵＴが（４／５）ＶＤＤ以上

【００３８】つまり、１８通りの組み合わせのうち、リ
セット検出回路１２がリセット入力と判定して、「Ｌ」
レベルのリセット信号ＲＥを出力するのは、条件（イ）
を満足する組み合わせとして、電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条
件（ｄ）で、電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが条件（ｇ）の場合、
電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条件（ｅ）で、電圧ＭＰＵ−ＯＵ
Ｔが条件（ｇ）の場合、電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条件
（ｆ）で、電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが条件（ｇ）の場合があ
る。

【００３９】また、条件（ロ）を満足する組み合わせと
して、電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条件（ａ）で、電圧ＭＰＵ
−ＯＵＴが条件（ｉ）の場合、電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条
件（ｂ）で、電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが条件（ｉ）の場合、
電圧ＳＥＮ−ＯＵＴが条件（ｃ）で、電圧ＭＰＵ−ＯＵ
Ｔが（ｉ）の場合がある。残りの１２通りの組み合わせ
は、全てリセットと検出されない。

【００４０】以上のような動作を実現するリセット検出
回路１２の回路図を図７に示す。リセット検出回路１２
は、反転入力端子に抵抗１１のコントロールユニット１
３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが入力されるコンパレータ３
１、非反転入力端子に電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが入力される
コンパレータ３２、抵抗１１のセンサユニット１ｅ側の
電圧ＳＥＮ−ＯＵＴを論理反転させるインバータゲート
３３、コンパレータ３１の出力と電圧ＳＥＮ−ＯＵＴの
否定論理積をとるＮＡＮＤゲート３４、コンパレータ３
２の出力とインバータゲート３３の出力の否定論理積を
とるＮＡＮＤゲート３５、ＮＡＮＤゲート３４の出力と
ＮＡＮＤゲート３５の出力の論理積をとるＡＮＤゲート
３６、一端が電源に接続され他端がコンパレータ３２の
反転入力端子に接続された抵抗３７、一端がコンパレー
タ３２の反転入力端子に接続され他端がコンパレータ３
１の非反転入力端子に接続された抵抗３８、一端がコン
パレータ３１の非反転入力端子に接続され他端が接地さ
れた抵抗３９、一端が電源に接続され他端がコンパレー
タ３２の出力に接続された抵抗４０、一端が電源に接続
され他端がコンパレータ３１の出力に接続された抵抗４
１から構成されている。

【００４１】そして、コンパレータ３１の非反転入力端
子の電圧Ｖ31は、（１／５）ＶＤＤに設定され、コンパ
レータ３２の反転入力端子の電圧Ｖ32は、（４／５）Ｖ
ＤＤに設定されている。

【００４２】次に、リセット検出回路１２の動作を説明
する。条件（イ）を満足した場合、抵抗１１のコントロ
ールユニット１３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが（１／５）
ＶＤＤ以下なので、コンパレータ３１の出力は「Ｈ」レ
ベル、コンパレータ３２の出力は「Ｌ」レベルとなる。
よって、ＮＡＮＤゲート３４の第１の入力端子への入力
は「Ｈ」レベル、ＮＡＮＤゲート３５の第１の入力端子
への入力は「Ｌ」レベルとなる。

【００４３】また、条件（イ）を満足した場合、抵抗１
１のセンサユニット１ｅ側の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴがゲー
トＩＣの「Ｈ」レベル検出電圧以上なので、ＮＡＮＤゲ
ート３４の第２の入力端子への入力は「Ｈ」レベル、Ｎ
ＡＮＤゲート３５の第２の入力端子への入力はインバー
タゲート３３によって論理反転されることにより「Ｌ」
レベルとなる。よって、ＮＡＮＤゲート３４の出力は
「Ｌ」レベル、ＮＡＮＤゲート３５の出力は「Ｈ」レベ
ルとなるので、ＡＮＤゲート３６は、「Ｌ」レベルのリ
セット信号ＲＥを出力する。こうして、リセット回路４
が作動し、積分回路３がリセットされる。

【００４４】条件（ロ）を満足した場合、抵抗１１のコ
ントロールユニット１３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴが（４
／５）ＶＤＤ以上なので、コンパレータ３１の出力は
「Ｌ」レベル、コンパレータ３２の出力は「Ｈ」レベル
となる。よって、ＮＡＮＤゲート３４の第１の入力端子
への入力は「Ｌ」レベル、ＮＡＮＤゲート３５の第１の
入力端子への入力は「Ｈ」レベルとなる。

【００４５】また、条件（ロ）を満足した場合、抵抗１
１のセンサユニット１ｅ側の電圧ＳＥＮ−ＯＵＴがゲー
トＩＣの「Ｌ」レベル検出電圧以下なので、ＮＡＮＤゲ
ート３４の第２の入力端子への入力は「Ｌ」レベル、Ｎ
ＡＮＤゲート３５の第２の入力端子への入力はインバー
タゲート３３によって論理反転されることにより「Ｈ」
レベルとなる。よって、ＮＡＮＤゲート３４の出力は
「Ｈ」レベル、ＮＡＮＤゲート３５の出力は「Ｌ」レベ
ルとなるので、ＡＮＤゲート３６は、「Ｌ」レベルのリ
セット信号ＲＥを出力する。こうして、リセット回路４
が作動し、積分回路３がリセットされる。

【００４６】上記以外の条件に対しては、ＡＮＤゲート
３６の出力は「Ｈ」レベルとなり、センサユニット１ｅ
はリセットされない。また、センサ出力信号ＳＥＮ−Ｏ
ＵＴのレペルがゲートＩＣのしきい値付近では、ＮＡＮ
Ｄゲート３４の第２入力端子、インバータゲート３３の
入力端子の値が不確定となるが、このときのコンパレー
タ３１，３２の出力は共に「Ｌ」レベルとなるので、Ｎ
ＡＮＤゲート３４の第１入力端子及びＮＡＮＤゲート３
５の第１入力端子の値が「Ｌ」レベルである。よって、
ＮＡＮＤゲート３４の第２入力端子、インバータゲート
３３の入力端子の値にかかわらず、ＡＮＤゲート３６の
出力は「Ｈ」となり、センサユニット１ｅはリセットさ
れない。

【００４７】図８はリセット検出用抵抗１１の両端の電
圧のうち、コントロールユニット１３側の電圧ＭＰＵ−
ＯＵＴの波形を示す図である。コントロールユニット１
３側の電圧ＭＰＵ−ＯＵＴは、ＭＰＵ１４がリセット指
令信号を出力していないとき（図８のセンサ入力期
間）、センサ出力信号ＳＥＮ−ＯＵＴのレベルとなり、
ＭＰＵ１４が出力端子ＯＵＴからリセット指令信号を出
力しているとき、リセット指令信号のレベルとなる。

【００４８】ここで、ＭＰＵ１４は、センサユニット１
ｅをリセットするとき、図８に示すように、「Ｈ」レベ
ル（（４／５）ＶＤＤ以上）の信号と「Ｌ」レベル
（（１／５）ＶＤＤ以下）の信号を１組とするリセット
指令信号を出力する。このようなリセット指令信号がＭ
ＰＵ１４から出力されると、上述の条件（イ）又は
（ロ）の何れかが成立するので、これによりセンサユニ
ット１ｅのリセットが実施される。

【００４９】以上のように、コントロールユニット１３
から出力するリセット指令信号を「Ｈ」レベルの信号と
「Ｌ」レベルの信号を１組とする信号とし、リセット検
出回路１２をゲート回路によって構成して、ゲート回路
のしきい値を利用することにより、コントロールユニッ
ト１３及びリセット検出回路１２の構成を複雑にするこ
となく、センサユニット１ｅとコントロールユニット１
３間の信号線の数を削減できる。

【００５０】本実施の形態のようなリセット検出回路１
２を使用せずにセンサユニット１ｅとコントロールユニ
ット１３間の信号線の数を削減するには、時分割多重、
ＡＭ変調、ＦＭ変調、パルス変調等の技術によって、１
つの信号線に２つの信号を多重することが必要になる。
しかし、このような技術では、リセット検出回路１２及
びコントロールユニット１３の構成が複雑になる。

【００５１】なお、本実施の形態では、コントロールユ
ニット１３と組み合わせるセンサユニットの１例とし
て、実施の形態の１のセンサユニットを用いているが、
その他のセンサユニットを用いてもよいことは言うまで
もない。また、圧力センサユニットを組み込むシステム
は、ＡＢＳ油圧検出システムに限らないことは言うまで
もない。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、圧電素子と積分回路の入力端子との接続点に逆バイ
アス状態のダイオードを設けることにより、ドリフトの
原因となるセンサの漏れ電流と同じ大きさで、流れる向
きが反対の補正電流をダイオードから供給するので、補
正電流でセンサの漏れ電流を打ち消すことができ、見か
け上ドリフトを打ち消すことができる。その結果、圧力
センサのドリフト補正を安価に実現できる。

【００５３】また、請求項２に記載のように、オフバイ
アス調整回路及び逆バイアス調整回路を設けることによ
り、リセット回路内のトランジスタのオフバイアス値を
変更するか、ダイオードの逆バイアス値を変更するか、
あるいはその両方を変更して、ドリフトの原因となるセ
ンサの漏れ電流の特性に合わせ込むことができ、より高
精度なドリフト補正を実現できる。また、圧力センサ自
体の個々のばらつきを補正できるので、部品精度や造り
込み精度を簡略化でき、圧力センサの部品特性でドリフ
ト低減を行うよりも安価に実現できる。

【００５４】また、請求項３に記載のように、温度検出
回路、記憶装置及び制御回路を設けることにより、周囲
温度が変化しても圧力センサのドリフトを打ち消すこと
ができるので、更に高精度なドリフト補正を安価に実現
できる。また、圧力センサ自体の個々のばらつきを補正
できるので、部品精度や造り込み精度を簡略化でき、圧
力センサの部品特性でドリフト低減を行うよりも安価に
実現できる。また、記憶装置に書き込み可能なタイプを
用いれば、記憶装置への補正値（オフバイアス値及び逆
バイアス値）設定を自動化することもでき、複数の圧力
センサに対して同時に補正値設定を実施することもでき
る。

【００５５】また、請求項４に記載のように、センサ出
力信号受け渡し用の信号線とリセット指令信号受け渡し
用の信号線を共通化し、センサユニットに抵抗及びリセ
ット検出回路を設けることにより、センサユニットとコ
ントロールユニット間の信号線の数を削減できる。その
結果、信号線、コネクタ極数の削減により、ケースの小
型化が可能となり、アクチュエータ内部への実装が容易
となる。

【００５６】また、請求項５に記載のように、リセット
指令信号をＨレベルの信号とＬレベルの信号を１組とす
る信号とし、リセット検出回路をゲート回路から構成す
ることにより、リセット指令信号を出力するコントロー
ルユニット及びリセット検出回路の構成を複雑にするこ
となく、センサユニットとコントロールユニット間の信
号線の数を削減できる。また、センサ出力信号に対して
異なる判定基準を設けることにより、いかなるセンサ出
力信号レベルに対しても、リセット指令信号の検出が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す圧電式圧力
センサユニットの回路図である。

【図２】 本発明の他の実施の形態を示す圧電式圧力セ
ンサユニットの回路図である。

【図３】 本発明の他の実施の形態を示す圧電式圧力セ
ンサユニットの回路図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態を示す圧電式圧力セ
ンサユニットの回路図である。

【図５】 本発明の他の実施の形態を示す圧電式圧力セ
ンサユニットの回路図である。

【図６】 本発明の他の実施の形態となる圧電式圧力セ
ンサユニットを使用したＡＢＳ油圧検出システムのブロ
ック図である。

【図７】 リセット検出回路の回路図である。

【図８】 リセット検出用抵抗の両端の電圧のうちコン
トロールユニット側の電圧波形を示す図である。

【図９】 従来の圧電式圧力センサユニットの回路図で
ある。

【図１０】 図９の圧電式圧力センサユニットを使用し
た従来のＡＢＳ油圧検出システムのブロック図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…圧電式圧力センサ
ユニット、２…水晶、３…積分回路、４…リセット回
路、５、５−１、５−２…ダイオード、６、６ａ…オフ
バイアス調整回路、７、７ａ…逆バイアス調整回路、８
…温度検出回路、９、９ａ…制御回路、１０、１０ａ…
記憶装置、１１…抵抗、１２…リセット検出回路、１３
…コントロールユニット、１４…ＭＰＵ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加圧力による歪みに応じて電荷が発生
   する圧電素子と、 圧電素子の両端に生じた電荷を電圧に変換する積分回路
   と、 積分回路をリセットするリセット回路と、 前記圧電素子と積分回路の入力端子との接続点に付加さ
   れた逆バイアス状態のダイオードとを有することを特徴
   とする圧力センサのドリフト低減回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧力センサのドリフト低
   減回路において、 前記リセット回路内のトランジスタのオフバイアスを調
   整するためのオフバイアス調整回路と、 前記ダイオードの逆バイアスを調整するための逆バイア
   ス調整回路とを有することを特徴とする圧力センサのド
   リフト低減回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載の圧力センサのドリフト低
   減回路において、 周囲温度を検出する温度検出回路と、 各温度における前記トランジスタのオフバイアス値及び
   ダイオードの逆バイアス値を記憶している記憶装置と、 前記温度検出回路によって検出された現在の周囲温度に
   応じて、この温度に対応するオフバイアス値及び逆バイ
   アス値を記憶装置から読み出し、前記オフバイアス調整
   回路及び逆バイアス調整回路を制御する制御回路とを有
   することを特徴とする圧力センサのドリフト低減回路。
4. 【請求項４】 印加圧力による歪みに応じて電荷が発生
   する圧電素子、圧電素子の両端に生じた電荷を電圧に変
   換する積分回路、及び積分回路をリセットするリセット
   回路からなるセンサユニットと、センサユニットからの
   センサ出力信号を受けると共にセンサユニットに対して
   リセット指令信号を出力するコントロールユニットとを
   備えたシステムにおいて、 前記コントロールユニットは、センサユニットからのセ
   ンサ出力信号を受ける信号線とリセット指令信号を出力
   する信号線を共通化し、この信号線によりセンサユニッ
   トとの接続を行うものであり、 前記センサユニットは、前記信号線に直列に挿入された
   抵抗と、この抵抗の両端の電圧をそれぞれ検出してリセ
   ット回路を作動させるべきか否かを判定するリセット検
   出回路とを有するものであることを特徴とする圧力セン
   サのリセット方式。
5. 【請求項５】 請求項４記載の圧力センサのリセット方
   式において、 前記コントロールユニットは、センサユニットをリセッ
   トするとき、Ｈレベルの信号とＬレベルの信号を１組と
   するリセット指令信号を出力するものであり、前記セン
   サユニット内のリセット検出回路は、ゲート回路からな
   り、前記抵抗のセンサユニット側の電圧がゲート回路の
   Ｈレベル検出電圧で、コントロールユニット側の電圧が
   Ｌレベルの場合、あるいはセンサユニット側の電圧がゲ
   ート回路のＬレベル検出電圧で、コントロールユニット
   側の電圧がＨレベルの場合、前記リセット回路を作動さ
   せるものであることを特徴とする圧力センサのリセット
   方式。