(57)【要約】【課題】  複数のセンサを備えたセンサ装置において、端子数を増加させることなく簡単な回路構成であってもセンサ機能の切り替えを行うことができるセンサ装置を提供する。【解決手段】  第１、第２センシング素子１０、２０から電気信号がそれぞれ入力される第１、第２切替部５３ａ、５３ｂと、電源電圧検出部４０において電源端子３０から入力される電源電圧に基づいて生成される切替信号によって、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂを連動させて切り替えるモード切替スイッチ５３を有し、切替信号によってそれぞれ切り替えられた第１、第２切替部５３ａ、５３ｂのうちすべてもしくはいずれかの出力を出力信号に変換し、この出力信号を出力端子６０を介して外部に出力する信号処理部５０と、が備えられている。【選択図】        図２
2006337147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数のセンシング素子（１０、２０）と、
電源端子（３０）を介して外部から入力される電源電圧に応じて切替信号を生成して出力する電源電圧検出部（４０）と、
前記複数のセンシング素子から前記電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、前記電源電圧検出部から入力される前記切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、前記連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた前記複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として出力端子（６０）を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記電源電圧検出部は、前記電源端子から入力される電源電圧に基づいて一定電圧を発生させて出力する基準電圧発生回路（４１）と、前記電源端子から入力される前記電源電圧と、前記基準電圧発生回路から入力される前記一定電圧と、を比較して、その結果に応じて切替信号を生成して出力する電圧比較回路（４２）と、を備えてい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】
前記電源電圧は、交流電圧として前記電源端子に入力されるようになっており、
前記電源電圧検出部は、外部から前記電源端子に入力される前記交流電圧を直流成分と交流成分とに分離する交流直流分離回路（４３）と、前記交流電圧の交流成分の振幅もしくは周波数に対するしきい値を有し、このしきい値と前記交流成分の振幅もしくは周波数とを比較してその結果に応じて切替信号を生成して出力する検出回路（４４）と、を備えてい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４】
物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数のセンシング素子（１０、２０）と、
外部から出力端子（６０）に入力される交流電圧を直流成分と交流成分とに分離する交流直流分離回路（４３）と、前記交流電圧の交流成分の振幅もしくは周波数に対するしきい値を有し、このしきい値と前記交流成分の振幅もしくは周波数とを比較してその結果に応じて切替信号を生成して出力する検出回路（４４）と、を備えた電源電圧検出部（４０）と、
前記複数のセンシング素子から前記電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、前記電源電圧検出部から入力される前記切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、前記連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた前記複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として前記出力端子を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力する複数のセンシング素子（１０、２０）と、
外部から出力端子（６０）に流れ込むまたは前記出力端子から流れ出す電流を検出し、その電流に応じて切替信号を生成する電流検出回路（５７）と、前記複数のセンシング素子から前記電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、前記電流検出回路から入力される前記切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、前記連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた前記複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として前記出力端子を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力するセンシング素子（１０）と、
電源端子（３０）を介して外部から入力される電源電圧に応じて切替信号を生成する電源電圧検出部（４０）と、
複数のスイッチを備え、前記電源電圧検出部から入力される前記切替信号に応じて前記複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、このモード切替スイッチ部によって前記複数のスイッチを連動して切り替えることで少なくとも増幅率、極性、オフセットのうちいずれかの処理を前記電気信号に対して行い、その処理結果をセンサ出力とし、このセンサ出力を出力信号として出力端子（６０）を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサのセンサ出力を切り替えて出力するようにしたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、自動車用センサにおいて高機能化の流れの一つとして、複数のセンサを一つのセンサ装置としてのパッケージにまとめるという複合化が望まれている。しかしながら、単純に複数のセンサを複合化しようとすると、パッケージの出力端子が増えてしまう。このため、車両に対するパッケージの搭載性が悪化してしまい、好ましくない。
【０００３】
そこで、複数のセンサをパッケージにまとめると共に、各センサの出力を外部に出力するための出力端子を一つだけにしてしまうことが考えられる。しかし、このような方法を採用したとしても、複数のセンサのどのセンサの信号を出力させるかを切り替えるため、切り替え制御のための制御信号端子が必要になり、端子数を低減させるまでには至っていない。
【０００４】
このような問題を解決するため、センサ装置の出力端子からデジタル信号を入力することによりセンサ機能（例えば、圧力センサの出力特性）を切り替えるセンサ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなセンサ装置は、出力特性に応じて物理量を検出するセンシング素子と、外部との間で信号の入出力がなされる入出力端子と、入出力端子の電圧値をモニタする入出力制御回路と、入出力端子を介して入力される外部指令信号に応じて出力特性を切り替えるレンジ制御回路と、を備えて構成されている。
【０００５】
また、このセンサ装置に対し、センシング素子の出力特性を切り替えるためのマイコンが用意されている。このマイコンには、センシング素子の出力特性を切り替えるための外部指令信号（デジタル信号）を生成する機能が備えられている。
【０００６】
上記センサ装置では、センシング素子にて圧力に応じたアナログ信号が出力され、入出力端子を介してマイコンにアナログ電圧が入力される。また、入出力制御回路にて入出力端子における電圧値がモニタされ、マイコンにより入出力端子の電圧が高く設定され所定の範囲から外れると、それまで検出信号を出力していた入出力端子が、マイコンからの外部信号が入力される入出力端子に機能変更される。入出力端子が外部信号を入力する端子に変更された後、レンジ制御回路にて、入出力端子を介してマイコンから外部指令信号が取り込まれる。そして、レンジ制御回路にてセンシング素子の出力特性が切り替えられる。
【０００７】
この方法によれば、入出力端子を介してセンシング素子の出力特性の切り替えを行うようにしているため、センサ装置の端子数の増加を避けることができる。
【特許文献１】特開２００４−１３８５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術では、センサ装置のセンシング素子の出力特性を切り替えるため、マイコンにてセンシング素子の出力特性を切り替えるための外部指令信号をデジタル信号として作成しなければならず、マイコンにおいてデジタル信号生成のためのロジック回路が必要になってしまっていた。同様に、センサ装置においてマイコンから入力されるデジタル信号を取り込むためのレンジ制御回路が必要になってしまっていた。このため、マイコンおよびセンサ装置それぞれにおいて回路が複雑になってしまうという問題が生じていた。
【０００９】
なお、更に進んだ端子数削減アプローチとして、車内ＬＡＮなどの通信プロトコルに出力を載せるという方法が考えられる。しかしながら、通信プロトコル制御用の非常に複雑な回路が必要となるため、大きなコストアップとなり、好ましくない。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、複数のセンサを備えたセンサ装置において、端子数を増加させることなく簡単な回路構成であってもセンサ機能の切り替えを行う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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のセンシング素子（１０、２０）から電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、電源電圧検出部（４０）から入力される切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として出力端子（６０）を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
このように、電源電圧に応じてモード切替スイッチ部の複数のスイッチをそれぞれ切り替える切替信号を生成して出力する。そして、この切替信号に応じてモード切替スイッチ部の複数のスイッチを切り替え、複数のセンシング素子の出力を所望のセンサ出力として出力する。これにより、アナログ信号である電源電圧によってセンサ装置の複数のセンシング素子の出力、つまりセンサ機能を容易に切り替えることができる。
【００１３】
また、センサ装置と外部との信号の受け渡しにはアナログ信号のみを使うことになるため、複雑な回路構成が不要となり、センサ装置を容易に構成することができる。さらに、センサ装置のセンサ機能を切り替えるための指令（つまり電源電圧）を電源端子に入力するようにしているため、センサ機能を切り替える切替信号を入力するための端子を増やす必要が無くなり、端子数増加を防ぐことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、電源電圧検出部は、電源端子から入力される電源電圧に基づいて一定電圧を発生させて出力する基準電圧発生回路（４１）と、電源端子から入力される電源電圧と、基準電圧発生回路から入力される一定電圧と、を比較して、その結果に応じて切替信号を生成して出力する電圧比較回路（４２）と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
このように、電源電圧検出部を構成する。これにより、電源電圧の値に応じて連動スイッチを切り替える切替信号を容易に生成することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、電源電圧は、交流電圧として電源端子に入力されるようになっており、電源電圧検出部は、外部から電源端子に入力される交流電圧を直流成分と交流成分とに分離する交流直流分離回路（４３）と、交流電圧の交流成分の振幅もしくは周波数に対するしきい値を有し、このしきい値と交流成分の振幅もしくは周波数とを比較してその結果に応じて切替信号を生成して出力する検出回路（４４）と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
このように、電源電圧検出部を構成する。これにより、請求項２と同様に、交流電圧の交流成分の振幅に応じて連動スイッチを切り替える切替信号を容易に生成することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、外部から出力端子（６０）に入力される交流電圧を直流成分と交流成分とに分離する交流直流分離回路（４３）と、交流電圧の交流成分の振幅もしくは周波数に対するしきい値を有し、このしきい値と交流成分の振幅もしくは周波数とを比較してその結果に応じて切替信号を生成して出力する検出回路（４４）と、を備えた電源電圧検出部（４０）と、複数のセンシング素子（１０、２０）から電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、電源電圧検出部から入力される切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として出力端子を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴としている。
【００１９】
このように、電源電圧検出部に出力端子から入力される交流電圧から切替信号を生成する。これにより、請求項１と同様に、センサ装置において、切替信号を入力するための端子を必要とせず、アナログ信号のみによって容易にセンサ機能を切り替えることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、外部から出力端子（６０）に流れ込むまたは出力端子から流れ出す電流を検出し、その電流に応じて切替信号を生成する電流検出回路（５７）と、複数のセンシング素子（１０、２０）から電気信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ（５３ａ、５３ｂ）と、電流検出回路から入力される切替信号に応じて、これら複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、連動スイッチによってそれぞれ切り替えられた複数のスイッチのうちすべてもしくはいずれかの出力に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として出力端子を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴としている。
【００２１】
このように、出力端子に入出力される電流に基づき電流検出回路にて切替信号を生成する。これにより、請求項４と同様に、センサ装置において、切替信号を入力するための端子を必要とせず、アナログ信号のみによって容易にセンサ機能を切り替えることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力するセンシング素子（１０）と、電源端子（３０）を介して外部から入力される電源電圧に応じて切替信号を生成する電源電圧検出部（４０）と、複数のスイッチを備え、電源電圧検出部から入力される切替信号に応じて複数のスイッチを連動させて切り替えるモード切替スイッチ部（５３）を有し、このモード切替スイッチ部によって複数のスイッチを連動して切り替えることで少なくとも増幅率、極性、オフセットのうちいずれかの処理を電気信号に対して行い、その処理結果をセンサ出力とし、このセンサ出力を出力信号として出力端子（６０）を介して外部に出力する信号処理部（５０）と、を備えていることを特徴としている。
【００２３】
このように、センシング素子の出力に対し、モード切替スイッチ部に備えられた複数のスイッチによって処理内容を切り替える。これにより、センシング素子にて検出される物理量に対し、所望の処理を施した上で外部に出力するようにすることができる。また、アナログ信号である電源電圧によってセンサ装置のセンシング素子の出力に対する処理を容易に切り替えることができる。さらに、請求項１と同様に、複雑な回路構成が不要となり、センサ装置を容易に構成することができる。
【００２４】
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を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（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。以下で示されるセンサ装置は、例えばディーゼル車の排気ガスのガス圧を検出するためにマフラーに設置され、排ガス制御等に用いられる。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置のブロック構成図である。また、図２は、図１に示されるセンサ装置Ｓ１の具体的な回路図を示したものである。図１に示されるように、センサ装置Ｓ１は、第１、第２センシング素子１０、２０と、電源端子３０と、電源電圧検出部４０と、信号処理部５０と、出力端子６０と、ＧＮＤ端子７０と、を備えて構成されている。
【００２７】
第１、第２センシング素子１０、２０は、物理量を検出してそのレベルに応じた電気信号を出力するものである。本実施形態では、第１、第２センシング素子１０、２０は圧力媒体の圧力を検出するものとして採用される。したがって、第１、第２センシング素子１０、２０は、圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生するものであり、ピエゾ抵抗効果を利用した周知構成のもので、センシング部（圧力受圧部）としてのダイヤフラムおよび拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路などを備えた構成となっている。
【００２８】
なお、図２に示されるように、本実施形態では、第１センシング素子１０が圧力Ａを検出し、第２センシング素子２０が圧力Ｂを検出するようになっている。
【００２９】
電源端子３０は、センサ装置Ｓ１を作動させるための電源電圧を外部から入力するための端子である。この電源端子３０には、例えば外部ＥＣＵから電源電圧が入力される。
【００３０】
電源電圧検出部４０は、電源端子３０に入力された電源電圧の大きさを検出するものであり、図２に示されるように、基準電圧発生回路４１と、電圧比較回路４２と、を備えて構成されている。
【００３１】
基準電圧発生回路４１は、電源端子３０から入力される電源電圧に基づいて一定電圧を発生させ、その一定電圧を電源比較回路４２に入力するものである。また、電圧比較回路４２は、電源端子３０から入力される電源電圧と、基準電圧発生回路４１から入力される一定電圧と、を比較し、その結果に応じて後述する信号処理部５０のモード切替スイッチ５３を切り替える切替信号を出力するものである。このような電圧比較回路４２は、例えばコンパレータを備えた構成となっている。
【００３２】
信号処理部５０は、第１、第２センシング素子１０、２０から入力される各電気信号に対し、電源電圧検出部４０の電圧検出部４０から入力される切替信号に基づいてセンサ出力を求め、このセンサ出力を出力信号として出力するものであり、第１、第２差動アンプ５１、５２と、モード切替スイッチ５３と、加減算回路５４と、アンプ５５と、を備えて構成されている。
【００３３】
第１、第２差動アンプ５１、５２は、第１、第２センシング素子１０、２０からそれぞれ入力される各電気信号の差動増幅信号を出力するものである。
【００３４】
モード切替スイッチ５３は、第１、第２差動アンプ５１、５２を介して第１、第２センシング素子１０、２０から入力される電気信号を選択的に出力するものである。このようなモード切替スイッチ５３は、連動して切り替わる第１切替部５３ａと、第２切替部５３ｂと、を備えて構成されている。
【００３５】
第１、第２切替部５３ａ、５３ｂは、第１、第２差動アンプ５１、５２を介して第１、第２センシング素子１０、２０から入力される電気信号をスイッチが接続される接点の場所に応じて出力するものである。すなわち、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂは、連動して接続状態が切り替えられる。
【００３６】
また、モード切替スイッチ５３は、電圧比較回路４２から入力される切替信号によって、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂの接続状態を連動して切り替えるものである。このようなスイッチとして、例えばトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなどが採用される。
【００３７】
具体的に、図２に示されるように、第１切替部５３ａには第１差動アンプ５１側に第１〜第３接点５３１〜５３３が備えられており、切替信号によってこれら第１〜第３接点５３１〜５３３のいずれかに接続されるようになっている。同様に、第２切替部５３ｂには第２差動アンプ５２側に第４〜第６接点５３４〜５３６が備えられており、切替信号によってこれら第４〜第６接点５３４〜５３６のいずれかに接続されるようになっている。
【００３８】
本実施形態では、切替信号によって、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂのうち第１接点５３１および第４接点５３４、第２接点５３１および第５接点５３４、第３接点５３１および第６接点５３４のいずれかの接続状態とされる。そして、切替信号に基づいて接続された第１、第２切替部５３ａ、５３ｂから電気信号が出力される。なお、モード切替スイッチ５３は、本発明のモード切替スイッチ部に相当する。また、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂは本発明の複数のスイッチに相当する。
【００３９】
加減算回路５４は、モード切替スイッチ５３から入力される電気信号を加減算の演算を行うと共に増幅して出力するものである。このような加減算回路５４は、複数の抵抗と、オペアンプ５４ａと、を備えて構成されており、第１切替部５３ａから入力された電気信号はオペアンプ５４ａの負の符号の端子（反転入力端子）に入力され、第２切替部５３ｂから入力された電気信号はオペアンプ５４ａの正の符号の端子（非反転入力端子）に入力される。そして、加減算回路５４による演算結果が出力信号として出力される。
【００４０】
アンプ５５は、加減算回路５４から入力された出力信号を増幅して出力するものである。また、出力端子６０は、アンプ５５から入力される信号を外部ＥＣＵに出力する端子であり、ＧＮＤ端子７０は、センサ装置Ｓ１の接地のための端子である。これら出力端子６０、ＧＮＤ端子７０、そして電源端子３０には外部ＥＣＵから配線が接続される。以上が、本実施形態に係るセンサ装置Ｓ１の構成である。
【００４１】
次に、上記センサ装置Ｓ１において、センサ装置Ｓ１の電源端子３０に入力される電源電圧に応じて各センシング素子１０、２０の出力を切り替えて出力する作動について説明する。
【００４２】
まず、第１、第２センシング素子１０、２０にて圧力に応じたレベルの電気信号が第１、第２差動アンプ５１、５２を介してそれぞれ増幅されると共に、それぞれモード切替スイッチ５３の第１、第２切替部５３ａ、５３ｂにそれぞれ出力される。
【００４３】
また、外部ＥＣＵから電源端子３０を介して電源電圧が入力される。この電源電圧は、基準電圧発生回路４１および電圧比較回路４２にそれぞれ入力される。基準電圧発生回路４１に電源電圧が入力されると、一定電圧が発生されると共に、その一定電圧が電圧比較回路４２に入力される。
【００４４】
本実施形態では、一定電圧２．２５Ｖ（第１しきい値）、一定電圧２．７５Ｖ（第２しきい値）を発生させて電圧比較回路４２に出力する。
【００４５】
そして、電圧比較回路４２には、基準電圧発生回路４１から一定電圧であるしきい値、および電源電圧の１／２が入力され、電源電圧の１／２としきい値とが比較される。本実施形態では、電源電圧の１／２が第１しきい値よりも小さい場合、第１切替部５３ａの第１接点５３１および第２切替部５３ｂの第４接点５３４が各スイッチによってそれぞれ接続されるように切替信号が電圧比較回路４２からモード切替スイッチ５３に入力される。
【００４６】
これにより、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）が、第１差動アンプ５１および第２切替部５３ｂの第４接点５３４を介して、加減算回路５４のオペアンプ５４ａの非反転入力端子に入力される。なお、第２センシング素子２０の出力は、第２切替部５３ｂのスイッチ接続状態により、モード切替スイッチ５３から加減算回路５４に出力されない。したがって、第１センシング素子１０の出力のみが加減算回路５４を介してアンプ５５にて増幅され、センサ出力として出力端子６０から外部ＥＣＵに出力される。
【００４７】
同様に、電源電圧の１／２が第１しきい値よりも大きく第２しきい値よりも小さい場合、第１切替部５３ａの第２接点５３２および第２切替部５３ｂの第５接点５３５が各スイッチによってそれぞれ接続されるように切替信号が電圧比較回路４２からモード切替スイッチ５３に入力される。
【００４８】
これにより、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）が、第１差動アンプ５１および第１切替部５３ａを介して加減算回路５４の反転入力端子に入力される。また、第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）が、第２差動アンプ５２および第２切替部５３ｂを介して加減算回路５４の非反転入力端子に入力される。したがって、加減算回路５４のオペアンプ５４ａからは、第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）と第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）との差圧（圧力Ｂ−圧力Ａ）に相当する出力信号が出力され、アンプ５５にて増幅されて、センサ出力として出力端子６０から外部ＥＣＵに出力される。
【００４９】
また、電源電圧の１／２が第２しきい値よりも大きい場合、第１切替部５３ａの第３接点５３３および第２切替部５３ｂの第６接点５３６が各スイッチによってそれぞれ接続されるように切替信号が電圧比較回路４２からモード切替スイッチ５３に入力される。
【００５０】
これにより、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）は、第１切替部５３ａで止められる。また、第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）は、第２差動アンプ５２および第２切替部５３ｂを介して加減算回路５４のオペアンプ５４ａの非反転入力端子に入力される。したがって、第２センシング素２０の出力のみが加減算回路５４を介してアンプ５５にて増幅され、センサ出力として出力端子６０から外部ＥＣＵに出力される。
【００５１】
以上のように、電源端子３０から入力される電源電圧に応じて基準電圧発生回路４１にて一定電圧を発生させ、電源電圧の値に応じてセンサ装置Ｓ１のセンサ出力を切り替えることができる。本実施形態では、上述のように、電源端子３０から入力される電源電圧の値に応じて基準電圧発生回路４１にしきい値が設定され、そのしきい値に基づいて電圧比較回路４２にてモード切替スイッチ５３が切り替えられるのである。
【００５２】
本実施形態では、基準電圧発生回路４１にてしきい値が２．２５Ｖもしくは２．７５Ｖとなるように設定されることで、電源電圧が４Ｖのときに圧力Ａ、電源電圧が５Ｖのときに差圧Ｂ−Ａ、電源電圧が６Ｖのときに圧力Ｂが出力されるように、センサ機能を切り替えることができるようになっている。
【００５３】
以上、説明したように、本実施形態では、電源電圧に応じてモード切替スイッチ５３の第１、第２切替部５３ａ、５３ｂをそれぞれ切り替える切替信号を生成して出力することを特徴としている。そして、この切替信号に応じてモード切替スイッチ５３の第１、第２切替部５３ａ、５３ｂをそれぞれ切り替えて第１、第２センシング素子１０、２０の出力を切り替えて出力する。これにより、アナログ信号である電源電圧によってセンサ装置Ｓ１の第１、第２センシング素子１０、２０の出力、つまりセンサ機能を容易に切り替えることができる。
【００５４】
また、センサ装置Ｓ１と外部ＥＣＵとの信号の受け渡しにはアナログ信号のみを使うことになるため、複雑な回路構成が不要となり、センサ装置Ｓ１の構成を容易にすることができる。さらに、電源端子３０に入力された電源電圧に基づいて切替信号を生成しているため、外部にて切替信号を生成する必要が無くなると共に、センサ機能を切り替える切替信号を入力するための端子を増やす必要が無くなり、端子数増加を防ぐことができる。
【００５５】
（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のみ説明する。本実施形態では、第１、第２センシング素子１０、２０、モード切替スイッチ５３、そして第１、第２差動アンプ５１、５２の接続形態が第１実施形態と異なる。
【００５６】
以下、本実施形態に係るセンサ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００５７】
図３は、本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図を示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、第１、第２センシング素子１０、２０の各出力が、モード切替スイッチ５３を介して第１、第２差動アンプ５１、５２にそれぞれ入力され、各差動アンプ５１、５２にて増幅された後、加減算回路５４に入力される接続形態となっている。
【００５８】
このような接続形態に応じて、本実施形態では、モード切替スイッチ５３の第１、第２切替部５３ａ、５３ｂに備えられたスイッチがそれぞれ２つとなり、接点がそれぞれ６個となっている。したがって、モード切替スイッチ５３では、第１、第２切替部５３ａ、５３ｂの４つのスイッチが連動して切り替わる。
【００５９】
具体的には、接点５３７ａ、５３７ｄ、５３８ａ、５３８ｄがそれぞれスイッチ接続された状態になると、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）は、第１切替部５３ａで止められ、第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）は、第２差動アンプ５２に入力される。したがって、加減算回路５４には第２センシング素子２０の出力のみが入力され、アンプ５５を介して第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）が出力端子６０から外部ＥＣＵに出力される。
【００６０】
同様に、接点５３７ｂ、５３７ｅ、５３８ｂ、５３８ｅがそれぞれスイッチ接続された状態になると、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）は、第１差動アンプ５１を介して加減算回路５４のオペアンプ５４ａの反転入力端子に入力される。また、第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）は、第２差動アンプ５２を介して加減算回路５４のオペアンプ５４ａの非反転入力端子に入力される。これにより、加減算回路５４のオペアンプ５４ａからは第２センシング素子２０の出力（圧力Ｂ）と第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）との差圧（圧力Ｂ−圧力Ａ）に相当する出力信号が出力される。
【００６１】
そして、接点５３７ｃ、５３７ｆ、５３８ｃ、５３８ｆがそれぞれスイッチ接続された状態になると、第２センシング素子２０の出力は第２切替部５３ｂで止められ、第１センシング素子１０の出力（圧力Ａ）は、第１差動アンプ５１を介して加減算回路５４に入力される。したがって、加減算回路５４からは第１センシング素子１０の出力のみが出力され、アンプ５５を介して出力端子６０から外部ＥＣＵに出力される。
【００６２】
本実施形態では、上記のような構成としても、電源端子３０から入力される電源電圧の値に基づきモード切替スイッチ５３を切り替えることで、第１センシング素子１０の出力のみ、第２センシング素子２０の出力と第１センシング素子１０の出力との差の出力、第２センシング素子２０の出力のみ、のいずれかを出力端子６０から出力させるようにすることができる。
【００６３】
（第３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のみ説明する。本実施形態では、電源電圧検出部４０の構成が第１実施形態と異なる。
【００６４】
以下、本実施形態に係るセンサ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００６５】
図４は、本発明の第３実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図を示したものである。この図に示されるように、本実施形態に係るセンサ装置Ｓ３の電源電圧検出部４０は、交流直流分離回路４３と、振幅検出回路４４と、を備えて構成されている。
【００６６】
交流直流分離回路４３は、外部ＥＣＵから電源端子３０に入力される交流の電源電圧を直流成分と交流成分とに分離するものである。この交流直流分離回路４３にて分離された電源電圧の直流成分は、センサ装置Ｓ３の電源として使用される。また、電源電圧の交流成分は、振幅検出回路４４に入力される。
【００６７】
振幅検出回路４４は、交流直流分離回路４３から入力される電源電圧の交流成分の振幅を検出するものである。具体的には、振幅検出回路４４は、電源電圧の交流成分の振幅に対するしきい値を有しており、このしきい値と電源電圧の交流成分の振幅とを比較してその結果に応じた切替信号をモード切替スイッチ５３に出力する。なお、振幅検出回路４４は、本発明の検出回路に相当する。
【００６８】
したがって、モード切替スイッチ５３は、振幅検出回路４４から入力される切替信号に基づき第１、第２センシング素子１０、２０の出力を加減算回路５４に出力する。
【００６９】
以上のように、電源電圧の交流成分の振幅の大きさに基づいてモード切替スイッチ５３を切り替える切替信号を生成し、この切替信号によってセンサ装置Ｓ３のセンサ出力を切り替えることができるようにしても良い。
【００７０】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、モード切替スイッチ５３を切り替える切替信号が出力端子から入力されることが第１〜第３実施形態と異なる。
【００７１】
以下、本実施形態に係るセンサ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１〜第３実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００７２】
図５は、本発明の第４実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図を示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、電源端子３０にはセンサ装置Ｓ４を作動させるための電源電圧が入力されるのみとなっている。また、信号処理部５０には、出力抵抗５６が設けられている。この出力抵抗５６は、出力端子６０から入力される切替信号が加減算回路５４に影響を及ぼさないようにするためのバッファとして機能するものであり、アンプ５５と出力端子６０との間に接続された状態になっている。
【００７３】
また、本実施形態では、切替信号を生成および出力するものとして、重畳回路８１およびローパスフィルタ８２がセンサ装置Ｓ４の外部に設けられている。
【００７４】
重畳回路８１は交流電圧を発生させるものであり、交流電源８１ａおよびコンデンサ８１ｂを備えて構成されている。この交流電源８１ａは、外部からの信号に応じて交流電圧の振幅が変えられるようになっている。また、ローパスフィルタ８２は、出力端子６０から出力された出力信号に重畳回路８１にて発生された交流電圧の交流成分を除去して出力するものであり、抵抗８２ａおよびコンデンサ８２ｂを備えた周知のものである。
【００７５】
このような構成を有するセンサ装置Ｓ４では、外部ＥＣＵによって重畳回路８１の交流電源８１ａの交流電圧の振幅が変えられ、その交流電圧が出力される。この交流電圧は、センサ装置Ｓ４の出力端子６０に入力されると、電源電圧検出部４０の交流直流分分離回路４３に入力される。また、出力端子６０に入力された交流電圧は、出力抵抗５６によって加減算回路５４には入力されない。
【００７６】
そして、上記第３実施形態と同様に、交流電圧が直流成分と交流成分とに分離されて、交流成分の振幅に応じて切替信号が生成され、この切替信号によってモード切替スイッチ５３が切り替えられる。これにより、センサ装置Ｓ４のセンサ出力を切り替えることができるようになっている。この後、加減算回路５４から出力された出力信号は出力端子６０から出力される。この出力信号は、重畳回路８１で発生した交流電圧と重畳してしまうが、ローパスフィルタ８２によって出力信号に重畳された交流成分が除去され、外部ＥＣＵに入力される。
【００７７】
以上のように、センサ装置Ｓ４の出力端子６０からモード切替スイッチ５３を切り替えるための信号を入力するようにしても構わない。
【００７８】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、センサ装置の出力端子に入力された電流に応じて切替信号が生成されることが第１、第４実施形態と異なる。
【００７９】
以下、本実施形態に係るセンサ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態で用いられる図において、上記第１、第４実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００８０】
図６は、本発明の第５実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図を示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、第４実施形態と同様に電源端子３０にはセンサ装置Ｓ５を作動させるための電源電圧が入力されるのみとなっている。
【００８１】
また、信号処理部５０には、電流検出回路５７が備えられている。この電流検出回路５７は、出力端子６０に流れ込む（シンク）または出力端子６０から流れ出す（ソース）電流を検出し、その電流に応じてモード切替スイッチ５３を切り替えるための切替信号を発生させるものである。このような電流検出回路５７は、アンプ５５と出力端子６０との間に設置される。電流検出回路５７はアンプ５５から入力される出力信号を、出力端子６０を介して外部ＥＣＵに出力する。
【００８２】
また、本実施形態では、電流出力回路９０がセンサ装置Ｓ５の外部に設けられている。この電流出力回路９０は、センサ装置Ｓ５の出力端子６０に電流を流入させて、電流検出回路５７にて切替信号を生成させるためのものである。このような電流出力回路９０は、電流を流出させる抵抗９１およびスイッチ９２と、電流を流入させるスイッチ９３および抵抗９４と、を備えて構成されている。
【００８３】
これらスイッチ９２、９３が、例えば外部ＥＣＵによって切り替えられることで、センサ装置Ｓ５の出力端子６０に電流が流出入される。これにより、出力端子６０のシンク・ソース電流に応じて電流検出回路５７にてモード切替スイッチ５３が切り替えられる。
【００８４】
以上のように、センサ装置Ｓ５の出力端子６０に入力される電流によってモード切替スイッチ５３を切り替えるようにしても良い。
【００８５】
（他の実施形態）
上記第１〜第５実施形態に示される各センサ装置Ｓ１〜Ｓ５の構成は、それぞれ一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。また、上記各実施形態では省略してあるが、必要に応じて各センシング素子の特性を合わせこむための調整回路も実際には各センサ装置Ｓ１〜Ｓ５に含まれる。
【００８６】
第３、第４実施形態では、電源電圧検出部４０の振幅検出回路４４にて電源電圧の交流成分の振幅をモニタしているが、電源電圧の交流成分の周波数をモニタし、この周波数に応じて切替信号を生成するようにしても構わない。
【００８７】
上記第１〜第５実施形態の各センサ装置Ｓ１〜Ｓ５において、第１、第２センシング素子１０、２０は例えば圧力センサであると示したが、これは一例であって、第１、第２センシング素子１０、２０は物理量を検出する素子であれば、どんな素子でも構わない。圧力センサの他に、例えば、加速度センサ、温度センサ、湿度センサ等を採用することができる。そして、モード切替スイッチ５３により、所望の出力を得るようにすれば良い。
【００８８】
また、センシング素子の数は上記実施形態のように２つに限定されるものではなく、いくつ用いても構わない。
【００８９】
さらに、上記第１〜第５実施形態では、信号処理部５０において、モード切替スイッチ５３から出力された電気信号が加減算回路５４にて演算されるようになっているが、モード切替スイッチ５３の出力は、加減算回路５４以外の他の演算回路を介して出力されるようにしても構わない。
【００９０】
上記各実施形態では、センシング素子を複数用いているが、センシング素子は１つであって、その出力に対する複数の処理を切り替えるようにしても構わない。すなわち、センシング素子から信号処理部５３に入力される電気信号が処理される場合、まず、モード切替スイッチ５３に切替信号が入力されて複数のスイッチが切り替えられ、これにより信号処理部５０において例えば増幅率、極性、オフセットのうちいずれかの処理がなされる。そして、その処理結果がセンサ出力とされ、このセンサ出力が出力信号とされて出力端子６０を介して外部に出力される。
【００９１】
このように、センシング素子の出力に対し、モード切替スイッチ部に備えられた複数のスイッチによって処理内容を切り替えるようにすることも可能である。これにより、センシング素子にて検出される物理量に対し、所望の処理を施した上で外部に出力するようにすることができる。なお、このように複数の処理を切り替える構成であっても、例えば切替信号を生成する構成や方法は、上記各実施形態のうちいずれの形態を採用しても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ装置のブロック構成図である。
【図２】図１に示されるセンサ装置Ｓ１の具体的な回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るセンサ装置の具体的な回路図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０、２０…第１、第２センシング素子、３０…電源端子、４０…電源電圧検出部、
４１…基準電圧発生回路、４２…電圧比較回路、４３…交流直流分離回路、
４４…振幅検出回路、５０…信号処理部、５１、５２…第１、第２差動アンプ、
５３…モード切替スイッチ、５３ａ…第１切替部、５３ｂ…第２切替部、
５４…加減算回路、５５…アンプ、５７…電流検出回路、
６０…出力端子、７０…ＧＮＤ端子。
【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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