(57)【要約】【課題】センサ回路のゼロ点の位置が変化したとしても、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ回路１０を増幅回路２０の負極端子２１及び正極端子２２に接続する。増幅回路２０の負極端子２１に対して第１抵抗素子３０を接続し、この第１抵抗素子３０に第１スイッチ回路５０を接続する。また、増幅回路２０の正極端子２２に対して第２抵抗素子４０を接続し、この第２抵抗素子４０に第２スイッチ回路６０を接続する。そして、ゼロ点判定回路７０によって第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０のオンオフ状態を制御する。これにより、自己診断時に、増幅回路２０から出力される信号の振幅を動作電位側及び基準電位側のうち動作範囲が広い側に変化させることができ、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作電位に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するセンサ回路（１０）と、
前記センサ回路（１０）に接続された正極端子（２２）及び負極端子（２１）を有し、これら正極端子（２２）と負極端子（２１）との電圧差を前記センサ回路（１０）から入力された信号として増幅して出力する増幅回路（２０）と、
一方の端子が前記負極端子（２１）に接続された第１抵抗素子（３０）と、
一方の端子が前記正極端子（２２）に接続された第２抵抗素子（４０）と、
前記第１抵抗素子（３０）の他方の端子と前記動作電位よりも低い基準電位との間に接続された第１スイッチ回路（５０）と、
前記第２抵抗素子（４０）の他方の端子と前記基準電位との間に接続された第２スイッチ回路（６０）と、
通常動作時に前記第１スイッチ回路（５０）及び前記第２スイッチ回路（６０）のオンオフ状態を固定する一方、自己診断時に前記第１スイッチ回路（５０）及び前記第２スイッチ回路（６０）のいずれかのオンオフ状態を制御することにより前記増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を前記動作電位側及び前記基準電位側のいずれかに変化させる極性制御回路（７０、８０）と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記極性制御回路は、前記自己診断時において、前記通常動作時における前記増幅回路（２０）の出力を取得して前記増幅回路（２０）の出力が基準値を超えるか否かを判定し、前記増幅回路（２０）の出力が前記基準値を超える場合は前記第１スイッチ回路（５０）を動作させることにより前記増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させる一方、前記増幅回路（２０）の出力が基準値を超えない場合は前記第２スイッチ回路（６０）を動作させることにより前記増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させるゼロ点判定回路（７０）であ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】
前記ゼロ点判定回路（７０）は、前記増幅回路（２０）の出力を取得して当該出力が正常範囲内であるか否かを判定し、前記増幅回路（２０）の出力が前記正常範囲内でない場合は異常が発生していると判定する異常判定機能を備えていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記極性制御回路は、前記自己診断時において、前記増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの前記増幅回路（２０）の出力の変化を第１変化量として取得すると共に、前記増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの前記増幅回路（２０）の出力の変化を第２変化量として取得するロジック回路（８０）であ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５】
前記ロジック回路（８０）は、前記第１変化量と前記第２変化量とを比較し、前記第１変化量及び前記第２変化量のうち大きい変化量を有効な変化量として出力する自己完結機能を備えていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記ロジック回路（８０）は、前記増幅回路（２０）の出力を取得して当該出力が正常範囲内であるか否かを判定し、前記増幅回路（２０）の出力が前記正常範囲内でない場合は異常が発生していると判定する異常判定機能を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記センサ回路（１０）は、ピエゾ抵抗素子（１１）により構成された圧力センサであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【請求項８】
車両用として構成されたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つ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、自己診断機能を備えたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自己診断機能を備えたセンサ装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、センサ素子と、センサ素子の出力電圧を増幅する増幅回路と、センサ素子の出力端子に接続された電位確定用の抵抗素子と、抵抗素子の一端と基準電位との間に接続されたスイッチ回路と、を備えた構成が提案されている。
【０００３】
抵抗素子は、センサ素子の一方の出力端子と基準電位との間、及び、センサ素子の他方の出力端子と基準電位との間にそれぞれ接続されている。さらに、スイッチ回路は各抵抗素子のいずれか一方について、当該抵抗素子の一端と基準電位との間に配置されている。
【０００４】
このような構成によると、センサ装置の自己診断時にスイッチ回路を動作させることにより、センサ装置内の合成抵抗値が変化する。このため、増幅回路の出力も変化するので、当該出力に基づいた自己診断が可能になる。すなわち、従来では、自己診断時に増幅させる信号の増幅極性がプラス側またはマイナス側のいずれか一方の単一極性となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８５１９０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、上記従来の技術のように、自己診断時の信号振幅が単一極性の場合、増幅回路の出力の動作範囲が狭いために出力の信号振幅が基準電位もしくは動作電位に飽和してしまう可能性がある。このため、所望の信号振幅が増幅回路から出力されていることを確認できないという問題がある。
【０００７】
具体的な例として、センサ素子が圧力を検出する歪みゲージとして構成された場合、広範囲な大気圧すなわち高圧環境や低圧環境に応じてセンサ素子のゼロ点が変化する。ここで、ゼロ点とは、センサ素子が物理量の測定を行っていないときの出力値である。センサ素子が圧力を検出する場合のゼロ点は大気圧である。
【０００８】
低圧環境ではゼロ点は基準電位側にシフトする一方、高圧環境ではゼロ点は動作電位側へとシフトする。そして、自己診断時にスイッチ回路を動作させた場合、低圧環境ではゼロ点が基準電位側に位置しているために基準電位側への動作範囲が狭い。このため、増幅回路の出力が基準電位側に変化した場合は当該出力が最大変化値に達する前に基準電位に飽和してしまう。同様に、高圧環境ではゼロ点が動作電位側に位置しているために動作電位側への動作範囲が狭い。このため、増幅回路の出力が動作電位側に変化した場合は当該出力が最大変化値に達する前に動作電位に飽和してしまう。その結果、ゼロ点に対して所望の信号振幅を出力していることを判定することができない。
【０００９】
本発明は上記点に鑑み、センサ回路のゼロ点の位置が変化したとしても、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、動作電位に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するセンサ回路（１０）と、センサ回路（１０）に接続された正極端子（２２）及び負極端子（２１）を有し、これら正極端子（２２）と負極端子（２１）との電圧差をセンサ回路（１０）から入力された信号として増幅して出力する増幅回路（２０）と、を備えている。
【００１１】
また、一方の端子が負極端子（２１）に接続された第１抵抗素子（３０）と、一方の端子が正極端子（２２）に接続された第２抵抗素子（４０）と、第１抵抗素子（３０）の他方の端子と動作電位よりも低い基準電位との間に接続された第１スイッチ回路（５０）と、第２抵抗素子（４０）の他方の端子と基準電位との間に接続された第２スイッチ回路（６０）と、を備えている。
【００１２】
さらに、通常動作時に第１スイッチ回路（５０）及び第２スイッチ回路（６０）のオンオフ状態を固定する一方、自己診断時に第１スイッチ回路（５０）及び第２スイッチ回路（６０）のいずれかのオンオフ状態を制御することにより増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側及び基準電位側のいずれかに変化させる極性制御回路（７０、８０）を備えていることを特徴とする。
【００１３】
これによると、極性制御回路（７０、８０）が自己診断時に増幅回路（２０）から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御する。このため、自己診断時に増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側及び基準電位側のうち動作範囲が広い側に変化させることができる。したがって、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、極性制御回路は、自己診断時において、通常動作時における増幅回路（２０）の出力を取得して増幅回路（２０）の出力が基準値を超えるか否かを判定し、増幅回路（２０）の出力が基準値を超える場合は第１スイッチ回路（５０）を動作させることにより増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させる一方、増幅回路（２０）の出力が基準値を超えない場合は第２スイッチ回路（６０）を動作させることにより増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させるゼロ点判定回路（７０）であることを特徴とする。
【００１５】
このように、ゼロ点判定回路（７０）によって通常動作時における増幅回路（２０）の出力が基準値を超えるか否かを判定することにより、増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を適切な極性側に増幅させることができる。このため、増幅回路（２０）から出力される信号の振幅が動作電位または基準電位に飽和することを防止できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、極性制御回路は、自己診断時において、増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの増幅回路（２０）の出力の変化を第１変化量として取得すると共に、増幅回路（２０）から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの増幅回路（２０）の出力の変化を第２変化量として取得するロジック回路（８０）であることを特徴とする。
【００１７】
このように、ロジック回路（８０）が増幅回路（２０）から出力される信号の振幅の変化の方向を両方の極性に切り替えている。このため、増幅回路（２０）から出力される信号の振幅が動作電位及び基準電位のいずれか一方に飽和して十分な変化量の信号が得られないとしても、他方については十分な変化量の信号を得ることができる。
【００１８】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した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を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の構成図である。
【図２】ゼロ点判定回路が行う自己診断処理の内容を示したフローチャートである。
【図３】高圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。
【図４】低圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。
【図５】異常判定処理における正常範囲を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の構成図である。
【図７】第２実施形態に係るスイッチ切り替え処理の内容を示したフローチャートである。
【図８】高圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。
【図９】低圧環境における増幅回路の出力の変化を示したタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る自己完結処理の内容を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１に示されるように、本実施形態に係るセンサ装置は、センサ回路１０と、増幅回路２０と、第１抵抗素子３０と、第２抵抗素子４０と、第１スイッチ回路５０と、第２スイッチ回路６０と、ゼロ点判定回路７０と、を備えて構成されている。
【００２２】
センサ回路１０は、動作電位（Ｖｃｃ）に基づいて物理量を検出すると共に、検出した物理量に応じた信号を出力するように構成された回路部である。本実施形態では、センサ回路１０は４つのピエゾ抵抗素子１１が四角形に接続されて構成されたブリッジ回路を備えている。ブリッジ回路の一方の一対の対角点は動作電位とこの動作電位よりも低い基準電位（ＧＮＤ）とにそれぞれ接続されている。また、ブリッジ回路の他方の一対の対角点から物理量に応じた信号が出力される。基準電位は例えばグランド電位である。このような構成のセンサ回路１０は、例えばＭＥＭＳ技術により半導体チップに作り込まれている。
【００２３】
本実施形態では、４つのピエゾ抵抗素子１１は半導体チップのダイヤフラムの中央部と外縁部とにそれぞれ波形状にレイアウトされている。これにより、ダイヤフラムに圧力が印加されると、ダイヤフラムが歪むので、圧力に応じて変化したピエゾ抵抗素子１１の抵抗値が検出されるようになっている。すなわち、センサ回路１０は圧力センサである。
【００２４】
増幅回路２０は、センサ回路１０から入力した信号を所定の増幅率で増幅して外部に出力するための回路部である。増幅回路２０は、図１に示されるように、負極端子２１及び正極端子２２を備えている。なお、増幅回路２０は例えばオペアンプ等の種々の回路によって構成されている。
【００２５】
また、負極端子２１及び正極端子２２はセンサ回路１０のブリッジ回路の他方の一対の対角点にそれぞれ接続されている。負極端子２１と正極端子２２との電圧差がセンサ回路１０から出力された信号となるので、増幅回路２０は当該電圧差を増幅する。そして、増幅回路２０は、増幅した信号（Ｖｏｕｔ）を出力端子から図示しない外部ＥＣＵに出力する。なお、外部ＥＣＵはセンサ装置から入力した圧力信号を取得して所定の制御を行う制御回路装置である。
【００２６】
第１抵抗素子３０は、一方の端子が増幅回路２０の負極端子２１に接続された抵抗である。また、第２抵抗素子４０は、一方の端子が増幅回路２０の正極端子２２に接続された抵抗である。すなわち、第１抵抗素子３０及び第２抵抗素子４０はピエゾ抵抗素子１１に対するプルダウン抵抗である。このように、本実施形態では、増幅回路２０に対してプルダウン抵抗は２系統設けられている。
【００２７】
第１スイッチ回路５０は、第１抵抗素子３０の他方の端子と基準電位との間に接続された回路部である。また、第２スイッチ回路６０は、第２抵抗素子４０の他方の端子と基準電位との間に接続された回路部である。本実施形態では、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０は例えばＭＯＳトランジスタで構成されている。したがって、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０のオンオフ状態に対応して増幅回路２０から出力される信号の極性を制御できるようになっている。なお、オン状態がスイッチ回路の導通状態に該当し、オフ状態がスイッチ回路の遮断状態に該当する。
【００２８】
ゼロ点判定回路７０は、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０のオンオフ状態を制御する回路部である。センサ装置が圧力の検出を行う通常動作時には、ゼロ点判定回路７０は第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０を両方ともオン状態に制御する。これにより、増幅回路２０の正極端子２２及び負極端子２１の各電位がピエゾ抵抗素子１１、第１抵抗素子３０、第２抵抗素子４０の合成抵抗値によって決まる。
【００２９】
また、ゼロ点判定回路７０は、自己診断機能と異常判定機能とを備えている。自己診断機能は、ゼロ点判定回路７０が外部ＥＣＵから自己診断信号を入力している自己診断時において、ゼロ点判定回路７０が増幅回路２０から自己診断用の出力信号を出力させる機能である。ゼロ点判定回路７０が自己診断信号を入力している間が自己診断時に相当し、それ以外の期間がゼロ点判定回路７０の通常動作時である。
【００３０】
具体的には、ゼロ点判定回路７０は、自己診断時において、増幅回路２０の出力に基づいて第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０のいずれかのオンオフ状態を制御する。これにより、ゼロ点判定回路７０は、ピエゾ抵抗素子１１、第１抵抗素子３０、第２抵抗素子４０による合成抵抗値を変化させ、増幅回路２０から出力される信号の振幅を動作電位側または基準電位側に変化させる。つまり、ゼロ点判定回路７０は、増幅回路２０の出力の極性を一方の極性だけでなく他方の極性にも変化させる。
【００３１】
また、異常判定機能は、増幅回路２０から正常な信号が出力されているかを判定する機能である。ゼロ点判定回路７０は増幅回路２０の出力信号を入力しているので、常に異常判定が可能である。
【００３２】
上述の増幅回路２０、第１抵抗素子３０、第２抵抗素子４０、第１スイッチ回路５０、第２スイッチ回路６０、及びゼロ点判定回路７０は、例えば一つのＩＣチップに作り込まれている。
【００３３】
以上が、本実施形態に係るセンサ装置の全体構成である。当該センサ装置は、例えば車両用のセンサ装置として構成され、車両に搭載されて用いられる。
【００３４】
次に、ゼロ点判定回路７０の自己診断機能について、図２〜図４を参照して説明する。通常、ゼロ点判定回路７０は通常動作時の動作を行っており、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０を両方ともオン状態に制御している。そして、ゼロ点判定回路７０は、外部ＥＣＵから自己診断信号を入力すると、図２に示された自己診断処理を開始する。なお、自己診断信号がゼロ点判定回路７０に入力されるタイミングは、例えば、車両の電源オン時やイグニッションオン時等である。
【００３５】
まず、ステップ１００では、ゼロ点の設定が行われる。このため、ゼロ点判定回路７０は、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０を両方ともオン状態に固定する。これにより、外部ＥＣＵは、センサ回路１０が圧力の測定を行っていないときの増幅回路２０の出力を取得する。すなわち、外部ＥＣＵは大気圧であるゼロ点の信号を取得する。
【００３６】
この後、ステップ１１０では、ゼロ点が基準値を超えるか否かが判定される。基準値は動作電位と基準電位との間の電位である。本実施形態では、動作電位をＶｃｃとすると、基準値は（１／２）Ｖｃｃである。したがって、ゼロ点判定回路７０は、増幅回路２０の出力（Ｖｏｕｔ）を取得し、Ｖｏｕｔ＞（１／２）Ｖｃｃの条件を満たすか否かを判定する。これにより、ゼロ点が高圧環境の出力値であるのか、低圧環境の出力値であるのかを判定する。
【００３７】
そして、ステップ１１０でＶｏｕｔ＞（１／２）Ｖｃｃの条件を満たす場合、ステップ１２０に進む。この場合はセンサ装置が高圧環境に置かれていることを示す。
【００３８】
ステップ１２０では、第２スイッチ回路６０のオン状態を維持しつつ、第１スイッチ回路５０がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路２０の負極端子２１に接続された抵抗の合成抵抗値が変化するので、第１スイッチ回路５０がオン状態の場合よりも負極端子２１の電位が上昇する。つまり、増幅回路２０への入力電位差が変化する。これにより、増幅回路２０によって負極側の信号を増幅させることとなり、増幅回路２０から出力される信号の振幅をゼロ点から基準電位側に変化させることができる。この様子を図３に示す。
【００３９】
図３に示されるように、高圧環境では、増幅回路２０のゼロ点（Ｖｐ１）は動作電位（Ｖｃｃ）側に位置している。増幅回路２０の出力が動作電位側に変化する場合、ヘッドルームまでの変化の幅が限られている。しかし、時点Ｔ１０後、増幅回路２０の出力の極性はマイナスとなり、増幅回路２０の出力信号はゼロ点から基準電位側に変化する。増幅回路２０の出力はゼロ点を基準としたマイナス側への変化に対して十分な余裕があるので、当該出力が最大変化値（Ｖｏｕｔ１）に達する。この最大変化値（Ｖｏｕｔ１）が外部ＥＣＵに取得される。
【００４０】
そして、時点Ｔ１１でゼロ点判定回路７０が第１スイッチ回路５０をオン状態に戻すことで増幅回路２０の出力は時点Ｔ１２でゼロ点に戻る。こうして自己診断処理は終了する。なお、時点Ｔ１０から時点Ｔ１２までの自己診断の期間を初期診断と言う。
【００４１】
一方、ステップ１１０でＶｏｕｔ＞（１／２）Ｖｃｃの条件を満たさない場合はステップ１３０に進む。この場合はセンサ装置が低圧環境に置かれていることを示す。
【００４２】
ステップ１３０では、第１スイッチ回路５０のオン状態を維持しつつ、第２スイッチ回路６０がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路２０の正極端子２２に接続された抵抗の合成抵抗値が変化するので、第２スイッチ回路６０がオン状態の場合よりも正極端子２２の電位が上昇する。これにより、増幅回路２０によって正極側の信号を増幅させることなり、増幅回路２０から出力される信号の振幅をゼロ点から動作電位側に変化させることができる。この様子を図４に示す。
【００４３】
図４に示されるように、低圧環境では、増幅回路２０のゼロ点（Ｖｐ２）は基準電位側に位置している。増幅回路２０の出力が基準電位側に変化する場合、基準電位までの変化の幅が限られている。しかし、時点Ｔ２０後、増幅回路２０の出力の極性はプラスとなり、増幅回路２０の出力信号はゼロ点から動作電位側に変化する。増幅回路２０の出力はゼロ点を基準としたプラス側への変化に対して十分な余裕があるので、当該出力が最大変化値（Ｖｏｕｔ２）に達する。この最大変化値（Ｖｏｕｔ２）が外部ＥＣＵに取得される。
【００４４】
そして、時点Ｔ２１でゼロ点判定回路７０が第２スイッチ回路６０をオン状態に戻すことで増幅回路２０の出力は時点Ｔ２２でゼロ点に戻る。この後、自己診断処理は終了する。
【００４５】
以上のように、ゼロ点が（１／２）Ｖｃｃを超える場合は増幅回路２０のマイナス入力側の第１スイッチ回路５０をオフし、増幅回路２０の信号振幅の極性をマイナスにする。また、ゼロ点が（１／２）Ｖｃｃを下回る場合は増幅回路２０のプラス入力側の第２スイッチ回路６０をオフし、増幅回路２０の信号振幅の極性をプラスにする。これにより、自己診断時の信号出力の動作範囲を確保することができる。
【００４６】
また、外部ＥＣＵは、ゼロ点（Ｖｐ１、Ｖｐ２）に対する変化量を算出する。外部ＥＣＵは、高圧環境の場合は｜Ｖｏｕｔ１−Ｖｐ１｜を算出し、低圧環境の場合は｜Ｖｏｕｔ２−Ｖｐ２｜を算出する。そして、外部ＥＣＵは算出した値が所定値を超えるか否かを判定することにより、センサ装置が正常に動作しているかを判定する。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、ゼロ点判定回路７０は自己診断時に増幅回路２０から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御できる構成となっているので、増幅回路２０から出力される信号の振幅を適切な極性側に変化させることができる。このため、自己診断時に増幅回路２０から出力される信号の振幅が動作電位または基準電位に飽和することを防止できる。したがって、外部ＥＣＵに確実な自己診断を行わせることができる。
【００４８】
特に、センサ装置は圧力センサとして構成されているので、大気圧に対して、常に出力動作範囲が広い側での信号振幅を得られるようにすることができる。
【００４９】
続いて、ゼロ点判定回路７０の異常判定機能について、図５を参照して説明する。ゼロ点判定回路７０は、図１に示されるように、増幅回路２０の出力端子と接続されている。したがって、ゼロ点判定回路７０には、常時、増幅回路２０から出力される信号（Ｖｐ）が入力される。
【００５０】
そして、ゼロ点判定回路７０は、取得した増幅回路２０の出力が正常範囲内であるか否かを判定する。正常範囲は、増幅回路２０から出力された信号（Ｖｐ）が正常であると言える振幅の範囲である。
【００５１】
図５に示されるように、正常範囲の動作電位側の上限値は動作電位より僅かに小さい値であり、正常範囲の基準電位側の下限値は基準電位より僅かに大きい値である。つまり、正常範囲は、増幅回路２０の出力が動作電位に張り付くＨｉｇｈ固着と、増幅回路２０の出力が基準電位に張り付くＬｏｗ固着を検出するための判定値である。
【００５２】
したがって、ゼロ点判定回路７０は、増幅回路２０の出力が正常範囲の上限値より大きい場合または正常範囲の下限値よりも小さい場合は異常が発生していると判定する。このように、ゼロ点判定回路７０の異常判定機能によって増幅回路２０の出力の異常を検出することができる。
【００５３】
ゼロ点判定回路７０は、異常判定の結果を外部ＥＣＵに出力する。外部ＥＣＵは、ゼロ点判定回路７０から入力した異常判定の結果が異常を示す場合はセンサ装置に異常が生じていることをダイアグ信号等で報知することとなる。
【００５４】
以上説明したように、センサ装置は、ゼロ点判定回路７０が増幅回路２０から出力される信号の振幅の極性を選択的に制御する構成となっている。そして、圧力センサのゼロ点は圧力センサが置かれる環境に応じて変化するため、本実施形態に係るセンサ装置の構成は圧力センサの自己診断時に特に有効である。また、車両は使用される地域に応じた大気圧の変化を受けるため、センサ回路１０が受ける大気圧が変化したとしても、外部ＥＣＵに確実な自己診断を行わせることが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ゼロ点判定回路７０が特許請求の範囲の「極性制御回路」に対応する。
【００５６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図６に示されるように、本実施形態に係るセンサ装置は、センサ回路１０と、増幅回路２０と、第１抵抗素子３０と、第２抵抗素子４０と、第１スイッチ回路５０と、第２スイッチ回路６０と、ロジック回路８０と、を備えて構成されている。このうち、ロジック回路８０以外の構成は第１実施形態と同じである。
【００５７】
ロジック回路８０は、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０のオンオフ状態を交互に制御する回路である。ロジック回路８０は、通常動作時には、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０を両方ともオン状態に固定する。
【００５８】
また、ロジック回路８０は、スイッチ切り替え機能と異常判定機能とを備えている。スイッチ切り替え機能は、ロジック回路８０がセンサ装置の機能診断を行う自己診断時において、増幅回路２０から出力される信号の極性を交互に切り替えたときの振幅の変化量を取得する機能である。
【００５９】
具体的には、ロジック回路８０は、自己診断時において、増幅回路２０から出力される信号の振幅を基準電位側に変化させたときの増幅回路２０の出力の変化を第１変化量として取得する。また、ロジック回路８０は、増幅回路２０から出力される信号の振幅を動作電位側に変化させたときの増幅回路２０の出力の変化を第２変化量として取得する。これら第１変化量及び第２変化量は、それぞれゼロ点を基準とした増幅回路２０の出力信号の振幅の変化量であり、振幅の変化の絶対量である。
【００６０】
ロジック回路８０の異常判定機能はゼロ点判定回路７０に備えられた異常判定機能と同じである。以上が、本実施形態に係るセンサ装置の全体構成である。
【００６１】
次に、ロジック回路８０の自己診断時におけるスイッチ切り替え機能について、図７〜図９を参照して説明する。第１実施形態と同様に、ロジック回路８０は通常動作時の動作を行っており、第１スイッチ回路５０及び第２スイッチ回路６０を両方ともオン状態に制御している。そして、ロジック回路８０は外部ＥＣＵから自己診断信号を入力すると、図７に示されたスイッチ切り替え処理を実行する。
【００６２】
まず、ステップ２００では、ゼロ点の設定が行われる。これは、上述のステップ１００と同じ処理である。
【００６３】
続いて、ステップ２１０では、第１スイッチ回路５０のオン状態を維持しつつ、第２スイッチ回路６０がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路２０から出力される信号の振幅をプラス側である動作電位側に変化させる。
【００６４】
そして、ステップ２２０では、ゼロ点に対する増幅回路２０の出力の変化である第１変化量が取得される。具体的には、第１変化量をＶ１とし、ロジック回路８０が第２スイッチ回路６０をオフしたときの増幅回路２０の出力の振幅をＶｏｕｔ１とし、ゼロ点の振幅をＶｐ１とすると、第１変化量Ｖ１はＶ１＝｜Ｖｏｕｔ１−Ｖｐ１｜となる。ロジック回路８０は第１変化量Ｖ１を取得した後、第２スイッチ回路６０をオン状態に戻す。
【００６５】
続いて、ステップ２３０では、第２スイッチ回路６０のオン状態を維持しつつ、第１スイッチ回路５０がオフ状態に制御される。これにより、増幅回路２０から出力される信号の振幅をマイナス側である基準電位側に変化させる。
【００６６】
そして、ステップ２４０では、ゼロ点に対するロジック回路８０は増幅回路２０の出力の変化である第２変化量が取得される。具体的には、第２変化量をＶ２とし、ロジック回路８０が第１スイッチ回路５０をオフしたときの増幅回路２０の出力の振幅をＶｏｕｔ２とし、ゼロ点の振幅をＶｐ２とすると、第２変化量Ｖ２はＶ２＝｜Ｖｏｕｔ２−Ｖｐ２｜となる。ロジック回路８０は第２変化量Ｖ２を取得した後、第１スイッチ回路５０をオン状態に戻す。こうしてスイッチ切り替え処理は終了する。
【００６７】
ロジック回路８０は、取得した第１変化量及び第２変化量を外部ＥＣＵに出力する。外部ＥＣＵは、ロジック回路８０から受け取った各変化量を比較し、大きい変化量を有効な変化量とする。そして、外部ＥＣＵは有効とした変化量が所定値を超えるか否かを判定することにより、センサ装置が正常に動作しているかを判定する。
【００６８】
高圧環境では、図８に示されるように、増幅回路２０のゼロ点は動作電位側に位置している。このため、時点Ｔ３０で第２スイッチ回路６０がオフされると増幅回路２０の出力はプラス側に変化するので動作電位に飽和する。したがって、第１変化量Ｖ１は十分な変化量を確保できていない。時点Ｔ３１で第２スイッチ回路６０がオン状態に戻される。
【００６９】
一方、時点Ｔ３２で第１スイッチ回路５０がオフされることにより増幅回路２０の出力はマイナス側である基準電位側に変化する。この場合、マイナス側への変化に対して十分な余裕があるので、増幅回路２０の出力が最大変化値（Ｖｏｕｔ１）に達する。したがって、十分な振幅の第２変化量Ｖ２を取得することができる。時点Ｔ３３で第１スイッチ回路５０がオン状態に戻される。そして、時点Ｔ３４でスイッチ切り替え処理が終了する。
【００７０】
外部ＥＣＵは、図８に示された第１変化量Ｖ１及び第２変化量Ｖ２のうち、変化量が大きい第２変化量Ｖ２が有効であると判定する。そして、外部ＥＣＵは第２変化量Ｖ２に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。
【００７１】
また、低圧環境では、図９に示されるように、増幅回路２０のゼロ点は基準電位側に位置している。このため、時点Ｔ４０で第２スイッチ回路６０がオフされると増幅回路２０の出力はプラス側である動作電位側に変化する。これにより、十分な振幅の第１変化量Ｖ１を確保することができる。時点Ｔ４１で第２スイッチ回路６０がオン状態に戻される。
【００７２】
一方、時点Ｔ４２で第１スイッチ回路５０がオフされることにより増幅回路２０の出力はマイナス側である基準電位側に変化する。このため、増幅回路２０の出力は基準電位に飽和する。したがって、第２変化量Ｖ２は十分な変化量を確保できていない。時点Ｔ４３で第１スイッチ回路５０がオン状態に戻される。そして、時点Ｔ４４でスイッチ切り替え処理が終了する。
【００７３】
そして、外部ＥＣＵは、図９に示された第１変化量Ｖ１及び第２変化量Ｖ２のうち、変化量が大きい第１変化量Ｖ１が有効であると判定する。そして、外部ＥＣＵは第１変化量Ｖ１に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。
【００７４】
図８及び図９に示されるように、ロジック回路８０は増幅回路２０から出力される信号の振幅の変化の方向を両方の極性に交互に切り替えている。このため、大気圧に対して、常に出力動作範囲が広い側の信号振幅を得ることができる。したがって、増幅回路２０から出力される信号の振幅が動作電位及び基準電位のいずれかに一方に飽和して十分な変化量が得られないとしても、他方については十分な変化量を得ることができる。したがって、外部ＥＣＵに確実な自己診断を行わせることができる。
【００７５】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ロジック回路８０が特許請求の範囲の「極性制御回路」に対応する。
【００７６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ロジック回路８０は、第１変化量と第２変化量とを比較し、第１変化量及び第２変化量のうち大きい変化量を有効な変化量として出力する自己完結機能を備えている。
【００７７】
具体的に、ロジック回路８０の自己完結処理について、図１０を参照して説明する。図１０に示されるように、ステップ２５０では、ステップ２００〜ステップ２４０のスイッチ切り替え処理が実行される。
【００７８】
この後、ステップ２６０では、第１変化量Ｖ１＞第２変化量Ｖ２の条件を満たすか否かが判定される。そして、第１変化量Ｖ１が第２変化量Ｖ２よりも大きい場合はステップ２７０に進み、第１変化量Ｖ１が第２変化量Ｖ２よりも小さい場合はステップ２８０に進む。
【００７９】
ステップ２７０では、第１変化量Ｖ１及び第２変化量Ｖ２のうち第１変化量Ｖ１が有効であることを外部ＥＣＵに出力する。こうして自己完結処理は終了する。一方、ステップ２８０では、第１変化量Ｖ１及び第２変化量Ｖ２のうち第２変化量Ｖ２が有効であることを外部ＥＣＵに出力する。こうして自己完結処理は終了する。外部ＥＣＵはロジック回路８０から入力した有効な変化量に基づいてセンサ装置が正常に動作しているかを判定する。
【００８０】
以上のように、ロジック回路８０は両極における信号の振幅の変化量をそれぞれ取得するだけでなく、どちらの変化量が自己診断に有効であるかを判定することができる。このように、自己完結にて自己診断に有効な変化量を外部に出力することができる。
【００８１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたセンサ装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、センサ装置のゼロ点判定回路７０やロジック回路８０は異常判定機能を備えていなくても良い。
【００８２】
第１実施形態では、ゼロ点が高圧環境に位置するかまたは低圧環境に位置するかを判定するための基準値を（１／２）Ｖｃｃとしていたが、これは基準値の一例である。したがって、もちろん他の値を基準値としても良い。
【００８３】
第２実施形態では、先に第２スイッチ回路６０がオフされ、その後に第１スイッチ回路５０がオフされる順番になっている。しかし、これは一例であり、先に第１スイッチ回路５０がオフされ、この後に第２スイッチ回路６０がオフされる順番でも良い。
【００８４】
また、センサ回路１０が検出する物理量は圧力に限らない。すなわち、センサ回路１０はピエゾ抵抗素子１１によって検出可能な加速度等の他の物理量を検出するように構成されていても良い。
【００８５】
さらに、センサ装置の用途はもちろん車両用に限られない。物理量を検出するように構成されたセンサ装置において、増幅回路２０の自己診断を行うものに適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  センサ回路
１１  ピエゾ抵抗素子
２０  増幅回路
２１  負極端子
２２  正極端子
３０  第１抵抗素子
４０  第２抵抗素子
５０  第１スイッチ回路
６０  第２スイッチ回路
７０  ゼロ点判定回路（極性制御回路）
８０  ロジック回路（極性制御回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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