(57)【要約】【課題】端子数の削減によって、コスト削減及び回路構成を簡易化することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置１１は、電源側端子５２にて直流電源と接続されている。また、センサ装置１１は、磁気センサ５５、電源ＩＣ５６、スイッチ回路５７及びスイッチ制御回路５８を備え、いずれも接地側として負荷側端子１２と接続されている。負荷側端子１２は、ブレーキランプ装置５３を介して接地される。磁気センサ５５は、電源ＩＣ５６により一定の電力が常に供給される。そのため、スイッチ回路５７のオフ時には、磁気センサ５５を介してブレーキランプ装置５３のＬＥＤ５３ａにブレーキランプとして機能しない程度の電力が供給される。また、スイッチ回路５７のオン時には、ＬＥＤ５３ａにブレーキランプが点灯するのに十分な電力が供給される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続される電源側端子と、
電気負荷に接続される負荷側端子と、
前記電源側端子に接続され、電力制御可能な電力制御手段と、
前記電力制御手段によって電力制御された電力が供給されるとともに検出対象を非接触にて検出するセンサ手段と、
前記電源側端子及び負荷側端子に接続され、前記センサ手段が検出したときにオンして前記電源側端子と負荷側端子との間を導通するスイッチ手段とを備えたセンサ装置であって、
前記電力制御手段及びセンサ手段のマイナス側端子が前記負荷側端子に接続されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記電力制御手段は、前記センサ手段にかかる電圧を昇圧可能なコンバータ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】
前記スイッチ手段は、前記電源側端子に接続されたソースと、前記センサ手段に接続されたゲートと、前記負荷側端子に接続されたドレインとからなるＦＥＴであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記センサ手段とスイッチ手段との間に接続され、前記センサ手段から出力された検出信号の大きさに基づいて、前記スイッチ手段のオン・オフを制御するスイッチ制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ装置に係り、詳しくは電力供給を必要とするセンサを備えたセンサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、非接触式のセンサは、所定の検出対象を検出するために電力供給が必要な構成とされている。つまり、例えば磁気センサであれば、電力供給されるのに基づいて磁気検出機能が有効化され、所定の検出対象として例えば磁化された鉄等の磁性体の磁気を検出可能となる。そのため、磁気センサを備えるセンサ装置は、当該磁気センサに電力供給を行う電力制御手段として例えば電源ＩＣ等を備える構成となっている。また、センサ装置は、電源及び所定の電気負荷と接続され、磁気センサが磁気を検出した際にオンするスイッチ回路を備えている。すなわち、このようなセンサ装置は、磁気センサの磁気検出に基づく前記スイッチ回路のオンにより、電気負荷を駆動する構成とされている。
【０００３】
ここで、図２に示すように、自動車に設けられ、ブレーキペダルの位置検出に用いられる従来のセンサ装置５１について説明する。すなわち、このセンサ装置５１は、ブレーキペダルが操作されたか否かの検出に基づいて電気負荷としてのブレーキランプを点灯するために用いられるものである。
【０００４】
センサ装置５１は、電源側端子５２及び負荷側端子５４を備えている。そして、センサ装置５１は、電源側端子５２にてバッテリからなる電源（図示しない）と接続され、負荷側端子５４にてブレーキランプ装置５３と接続されている。なお、電源側端子５２と電源との間には、センサ装置５１を過電圧から保護するヒューズ５９が直列に配設されている。そして、このセンサ装置５１は、ブレーキランプ装置５３の電力供給を制御可能な構成とされている。
【０００５】
ブレーキランプ装置５３は、そのマイナス側にて接地され、ブレーキランプとされるＬＥＤ５３ａ（発光ダイオード）及び保護抵抗５３ｂを備えている。そして、ブレーキランプ装置５３は、センサ装置５１により電力供給（処理信号が出力）されると、ＬＥＤ５３ａに電流が流れ、ＬＥＤ５３ａが発光するようになっている。なお、保護抵抗５３ｂはＬＥＤ５３ａにおける過電圧に対する保護用の抵抗である。
【０００６】
次に、センサ装置５１の具体的構成について説明する。
さて、センサ装置５１は、図２に示すように、磁気センサ５５、電源ＩＣ５６、前記スイッチ回路５７及びスイッチ制御回路５８を備えている。
【０００７】
磁気センサ５５のプラス側端子は、電源側端子５２と接続され、そのマイナス側端子は、接地側端子６１を介して接地されている。従って、磁気センサ５５は、常に電力供給され磁気検出可能状態とされる。
【０００８】
磁気センサ５５は、例えばＭＲＥ（磁気抵抗素子）やホール素子等により、例えば磁気センサ５５の近傍に備えられたバイアス磁石の磁気を検出するものである。すなわち、図示はしないが、磁気センサ５５は、所定箇所にバイアス磁石とともに固定して配置されている。一方、前記ブレーキペダルには磁性体が固着され、同磁性体はブレーキペダルの踏み込み動作に伴って変位するようになっている。
【０００９】
磁性体は、ブレーキペダルの踏み込みがない状態（以下、休止状態という。）において、磁気センサに近接配置されている。そのため、前記バイアス磁石の磁束は、休止状態では、近接した磁性体に吸収（誘導）される。一方、バイアス磁石の磁束は、ブレーキペダルが踏み込み操作されて、磁性体が磁気センサ５５から離間した場合には、前記磁性体に吸収（誘導）されない。そのため、センサ装置５１は、ブレーキペダルの休止状態とブレーキペダルが踏み込みされた状態とでは検出する磁束量が異なり、ブレーキペダルが踏み込みされた状態のほうが休止状態よりも大きな磁束量を検出するようになっている。従って、センサ装置５１は、休止状態よりも、ブレーキペダルが踏み込みされた状態のほうが大きな出力レベルの検出信号を送出する。
【００１０】
また、磁気センサ５５のプラス側端子及びマイナス側端子には、磁気センサ５５に過電圧がかかるのを防止するツェナーダイオードからなるセンサ保護部６２が磁気センサ５５と並列になるように接続されている。そのため、磁気センサ５５にかかる電圧が過電圧となり、センサ保護部６２の降伏電圧値に達したような場合には、センサ保護部６２のツェナーダイオードが短絡状態となることにより磁気センサ５５の電圧破壊が防止される。また、磁気センサ５５とさらに並列にして電源ＩＣ５６が接続されている。
【００１１】
電源ＩＣ５６は、磁気センサ５５に一定電力が供給されるように電力制御を行うものである。電源ＩＣ５６は、そのプラス側端子にて電源側端子５２と接続され、そのマイナス側端子は接地側端子６１を介して接地されている。電源ＩＣ５６は、磁気センサ５５にかかる電圧を検出可能とされ、磁気センサ５５に電圧降下が生じたような場合には磁気センサ５５に電力を供給する構成とされる。すなわち、電源ＩＣ５６は、磁気センサ５５に、磁気検出可能となる電圧以上の一定電圧がかかるように制御を行う。
【００１２】
スイッチ制御回路５８は、そのプラス側端子にて電源側端子５２と接続され、そのマイナス側端子にて接地側端子６１と接続される。また、スイッチ制御回路５８は、磁気センサ５５と電気的に接続されている。スイッチ制御回路５８は、磁気センサ５５から送出された検出信号を入力し、同検出信号を増幅する増幅回路及び増幅された検出信号を予め設定された閾値と比較する比較回路（ともに図示しない）を備える。そして、スイッチ制御回路５８の信号出力端子は、スイッチ回路５７のゲートに接続され、前記比較回路による比較の結果、増幅された検出信号が前記閾値よりも大きいＨレベルと判断されると同スイッチ回路５７のゲートに制御信号を出力する。一方、前記比較回路により検出信号が前記閾値よりも小さいＬレベルと判断されると制御信号を出力しない。
【００１３】
すなわち、スイッチ制御回路５８は、磁気センサ５５の検出する磁束量の変化に基づく検出信号の大きさを判断することにより、ブレーキペダルが踏み込み操作されたか否かの判定を行う。そして、このスイッチ制御回路５８は、ブレーキペダルが踏み込まれた状態にて入力した検出信号をＨレベルとし、制御信号を出力する構成とされる。また、スイッチ制御回路５８は、休止状態にて入力した検出信号はＬレベルとする構成とされる。
【００１４】
スイッチ回路５７は、前記ゲートＧの他、電源側端子５２に接続されたソースＳ及び前記負荷側端子５４に接続されたドレインＤを有するＦＥＴとされている。そして、スイッチ回路５７は、ゲートＧに制御信号が入力されると、ソースＳ及びドレインＤ間を導通してオンする。その結果、センサ装置５１は、電源側端子５２及び負荷側端子５４をスイッチ回路５７を介して短絡させ、ブレーキランプ装置５３を点灯する。
【００１５】
このように、従来のセンサ装置５１は、磁気センサ５５の検出する磁束量の変化に基づいてブレーキペダルの位置検出を行い、スイッチ制御回路５８によりブレーキペダルが踏み込まれたと判断された場合には、スイッチ回路５７をオンし、ブレーキランプ装置５３のＬＥＤ５３ａを点灯するというものであった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記センサ装置５１は、電源から電力供給され、スイッチ回路５７のオン時にはブレーキランプ装置５３に電力を供給する構成とされるため、電源側端子５２及び負荷側端子５４を備える必要がある。さらに、それに加えて、電力供給される磁気センサ５５、電源ＩＣ５６及びスイッチ制御回路５８（以下、磁気センサ５５等という場合がある。）を接地する接地側端子６１を備える必要がある。そのため、上記センサ装置５１は、その機能を発揮するために３つの端子を備えなければならなかった。
【００１７】
一方、リミットスイッチ等からなる機械式、すなわち、接触式のセンサ装置は、電力供給を必要とする磁気センサ５５等を備えないため、電源側端子及び負荷側端子の２つの端子を備えれば、前記接地側端子を備える必要がない。そのため、従来の非接触式のセンサ装置５１は、機械式のセンサ装置よりも端子数が増加し、製造コストが増加してしまうという問題があった。また、取引者の間では、非接触式のセンサ装置５１の端子数の削減による製造コストの低減及び回路構成の簡易化が望まれていた。
【００１８】
なお、ここで、センサ装置の端子数を減少させるために電力供給される磁気センサ等をブレーキランプ装置５３等の電気負荷と共通して接地するということも考えられる。ところが、センサ装置は、運転者が操作する操作対象物の近くに配置される一方で、ブレーキランプ装置５３等の電気負荷は車両後方等のようにセンサ装置から離間して配置されることが多い。そのため、センサ装置を電気負荷と共通して接地しようとすると、車両前方から後方に延びるような比較的長いハーネス（電線）が必要となり、センサ装置のコスト削減及び回路構成の簡易化にならなかった。
【００１９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、端子数の削減によって、コスト削減及び回路構成を簡易化することができるセンサ装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電源に接続される電源側端子と、電気負荷に接続される負荷側端子と、前記電源側端子に接続され、電力制御可能な電力制御手段と、前記電力制御手段によって電力制御された電力が供給されるとともに検出対象を非接触にて検出するセンサ手段と、前記電源側端子及び負荷側端子に接続され、前記センサ手段が検出したときにオンして前記電源側端子と負荷側端子との間を導通するスイッチ手段とを備えたセンサ装置であって、前記電力制御手段及びセンサ手段のマイナス側端子が前記負荷側端子に接続されていることを要旨とする。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ装置において、前記電力制御手段は、前記センサ手段にかかる電圧を昇圧可能なコンバータであることを要旨とする。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置において、前記スイッチ手段は、前記電源側端子に接続されたソースと、前記センサ手段に接続されたゲートと、前記負荷側端子に接続されたドレインとからなるＦＥＴであることを要旨とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のセンサ装置において、前記センサ手段とスイッチ手段との間に接続され、前記センサ手段から出力された検出信号の大きさに基づいて、前記スイッチ手段のオン・オフを制御するスイッチ制御手段を備えていることを要旨とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を自動車に設けられ、ブレーキペダルの位置検出をする磁気センサを備えたセンサ装置に具体化した一実施形態を図１に従って説明する。なお、前記従来のセンサ装置５１と同一の構成については、同一符号を付して説明し、センサ装置５１と異なるところを中心にして説明する。  本実施形態におけるセンサ装置１１は、電力制御手段としての電源ＩＣ５６に対するセンサ手段としての磁気センサ５５及びスイッチ制御手段としてのスイッチ制御回路５８の電気的接続が前記従来のセンサ装置５１と異なっている。また、負荷側端子５４及び接地側端子６１を負荷側端子１２に兼用した点で前記従来のセンサ装置５１と異なっている。前記磁気センサ５５は検出対象として例えば磁化された鉄等の磁性体の磁気を検出可能である。
【００２５】
すなわち、センサ装置１１は、電源側端子５２と、負荷側端子１２とを備えている。そして、電源側端子５２は、バッテリからなる電源（図示しない）と接続されている。負荷側端子１２は、ブレーキランプ装置５３を直列に配して接地されている。
【００２６】
電源ＩＣ５６は、そのプラス側端子が電源側端子５２と接続され、そのマイナス側端子が負荷側端子１２と接続されている。また、本実施形態の電源ＩＣ５６は、制御端子を有し、同制御端子にて磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８と電力制御可能に接続されている。また、電源ＩＣ５６は、スイッチ手段としてのスイッチ回路５７と並列に配設され、スイッチ回路５７の電圧を検出可能とされている。すなわち、本実施形態の電源ＩＣ５６は、昇圧機能を有し、例えば、１．６Ｖ〜１８Ｖまでの入力電圧に対応し、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８にかかる電圧を常に一定となるように補正可能な公知のＤＣ／ＤＣコンバータからなる。なお、バッテリ電圧（電源電圧）は８〜１６Ｖであり、前記電源ＩＣ５６の対応範囲内である。そして、電源ＩＣ５６は、スイッチ回路５７のオンにより電源側端子５２及び負荷側端子１２の間で電圧降下が生じると、その電圧降下分を補正して昇圧し、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８に一定電圧を印加する構成となっている。
【００２７】
本実施形態のスイッチ回路５７は、ＦＥＴ５７ａと抵抗５７ｂの直列回路からなる。なお、ＦＥＴ５７ａが導通状態のときをスイッチ回路５７が「オン」といい、ＦＥＴ５７ａが非導通状態のときをスイッチ回路５７が「オフ」という。
【００２８】
また、センサ装置１１の磁気センサ５５、電源ＩＣ５６、スイッチ回路５７及びスイッチ制御回路５８のマイナス側端子は、いずれも接地側として負荷側端子１２と接続されている。すなわち、センサ装置１１は、従来技術での負荷側端子５４及び接地側端子６１を負荷側端子１２に兼用することで、電源側端子５２及び負荷側端子１２の２つの端子を備える構成とされている。
【００２９】
その結果、本実施形態のブレーキランプ装置５３は、スイッチ回路５７がオフ状態であっても、磁気センサ５５等を介して常時通電される。しかし、スイッチ回路５７のオフ時においては、ブレーキランプ装置５３のＬＥＤ５３ａが十分点灯し得ず、無点灯と同じ状態（以下、無点灯状態という）で暗電流（略１ｍＡ）が流れるようにされている。一方、スイッチ回路５７のオン時においては、スイッチ回路５７を介してブレーキランプ装置５３にＬＥＤ５３ａが十分点灯するだけの電流（略２００ｍＡ）が流れる構成とされている。
【００３０】
次に、センサ装置１１の作用について説明する。
さて、スイッチ制御回路５８は、休止状態では、磁気センサ５５により入力される検出信号がＬレベルであるため、スイッチ回路５７をオフ状態とする。そして、休止状態では、電源から供給される電力は電源ＩＣ５６により制御され、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８に一定の電力が供給される。そのため、磁気センサ５５は、休止状態において、常に一定の電力を供給され、磁気検出可能とされている。そして、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８に供給された電力は、負荷側端子１２を介してブレーキランプ装置５３に常に供給される。このとき、ＬＥＤ５３ａには微弱な暗電流が流れるのみであるためＬＥＤ５３ａは無点灯状態である。
【００３１】
次に、休止状態から、ブレーキペダルが踏み込まれた状態となると、スイッチ制御回路５８は、磁気センサ５５により入力される検出信号がＨレベルとなるため、スイッチ回路５７のゲートＧに制御信号を出力する。すると、スイッチ回路５７は、オンする。
【００３２】
その結果、センサ装置１１は、スイッチ回路５７を介してブレーキランプ装置５３に休止状態の暗電流と比較して大きな電流を通電する。その結果、ブレーキランプ装置５３のＬＥＤ５３ａは、ブレーキランプとして機能するだけの十分な点灯をする。また、その後、休止状態に戻るようにブレーキペダルの踏み込みが中止され、磁気センサ５５が検出する磁束量がスイッチ制御回路５８の比較回路における閾値よりも小さくなると、スイッチ制御回路５８は、スイッチ回路５７に制御信号を出力しない。その結果、スイッチ回路５７はオフして前述した休止状態に戻る。
【００３３】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、従来のセンサ装置５１における負荷側端子５４及び接地側端子６１を負荷側端子１２に兼用し、センサ装置１１を電源側端子５２及び負荷側端子１２の２つの端子を備える構成とした。
【００３４】
従って、従来のセンサ装置５１と比較して、センサ装置１１の端子数を削減できるとともに、コスト削減及び回路構成を簡易化することができる。
（２）上記実施形態では、センサ装置１１に昇圧機能を有する電源ＩＣ５６を備えた。
【００３５】
従って、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８に安定した電力を供給することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００３６】
○上記実施形態では、センサ装置１１を、自動車に設けられ、ブレーキペダルが踏み込まれたか否かを検出するセンサ装置に具体化したが、それ以外のセンサ装置に具体化してもよい。
【００３７】
○上記実施形態では、センサ装置１１に備えるセンサを磁気センサ５５にしたが、電力供給を必要とするセンサであれば、例えば光センサ、圧力センサ等のような他のセンサであってもよい。
【００３８】
○上記実施形態では、センサ装置１１に増幅回路及び比較回路を有するスイッチ制御回路５８を備えたが、省略してもよい。この場合には、例えば、磁気センサ５５に増幅回路を備え、当該増幅回路にて増幅した検出信号を閾値と比較することなく、スイッチ回路５７に出力してもよい。
【００３９】
○上記実施形態では、スイッチ回路５７をＦＥＴとしたが、他に、例えばバイポーラトランジスタ等であってもよい。
○上記実施形態では、電源ＩＣ５６に昇圧機能を備え、磁気センサ５５及びスイッチ制御回路５８の電圧を常時昇圧可能としたが、スイッチ制御回路５８による制御信号の出力と同期させて、電源ＩＣ５６の昇圧機能を有効化してもよい。このようにすれば、電源ＩＣ５６による電力の消費を低減することができる。また、電源ＩＣ５６に昇圧機能を備えなくてもよい。
【００４０】
次に、上記実施形態及び各別例から把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
（１）前記センサ手段は、前記検出対象として磁性体の磁気を検出する磁気センサからなることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のセンサ装置。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、端子数の削減によって、コスト削減及び回路構成を簡易化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサ装置の一実施形態を示す回路図。
【図２】従来のセンサ装置を示す回路図。
【符号の説明】
１１…センサ装置、１２…負荷側端子、５２…電源側端子、５３…電気負荷、５５…センサ手段としての磁気センサ、５６…電力制御手段としての電源ＩＣ、５７…スイッチ手段としてのスイッチ回路、５７ａ…ＦＥＴ、５８…スイッチ制御手段としてのスイッチ制御回路、Ｄ…ドレイン、Ｇ…ゲート、Ｓ…ソース。
【図１】
2004198137.tif 000003
【図２】
2004198137.tif 000004