(57)【要約】【課題】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ようにする。【解決手段】０Ｇ調整部３３にて、加速度が印加されていないときにデジタル信号出力部３２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する。これにより、自己診断時に自己診断機能部３４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３２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。これにより、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とすることが可能となる。【選択図】図１
2014099707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【符号の説明】
【００５３】
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
３３  ０Ｇ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
４５  ＨＰＦ
４７  調整モニター
４８  反転処理部
【図１】
2014099707.tif 000003
【図２】
2014099707.tif 000004
【図３】
2014099707.tif 000005
【図４】
2014099707.tif 000006