(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を電気信号に変換し出力するセンサと、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なうセンサ機能の故障診断方法において、
前記センサをクロック式の出力信号によって駆動する駆動回路が、前記１チップマイコンから出力される駆動信号によって制御され、
前記１チップマイコンは駆動信号を出力することにより正常動作時のセンサに基づく電気信号を出力させ、
一方、前記１チップマイコンからの前記駆動信号を停止させることで前記クロック式の出力信号がハイレベル又はローレベルに固定されたときは、予め決められた一定の電圧の出力となるセンサに基づく電気信号を出力させ、当該予め決められた一定の電圧の出力となるセンサに基づく電気信号が得られない場合に、故障と診断することを特徴とするセンサ機能の故障診断方法。
【請求項２】
請求項１記載のセンサ機能の故障診断方法において、前記１チップマイコンは予め記憶させたプログラムを有し、自らセンサ機能の確認を実行することを特徴とするセンサ機能の故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物理量を電気信号に変換し出力するセンサと、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なう、センサ機能の故障診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、以下に示すようなものがあった。
図５は従来のセンサ機能の故障診断システムの構成図である。
この図に示すように、１は駆動回路、Ｓ1 は駆動回路１からの出力信号、２はセンサ、Ｓ2 はセンサ２からのセンサ出力信号、３はインターフェイス回路、Ｓ3 はインターフェイス回路３からの電気信号、４は１チップマイコンであり、メモリ４Ａを有している。Ｓ4 は１チップマイコン４からの出力信号、Ｓ5 は１チップマイコン４からのフェイル信号、５は出力回路、６は負荷、７はフェイルランプである。
【０００３】
ここでは、物理量を電気信号に変換し出力するセンサ２と、その電気信号を１チップマイコン４に入力することによって出力制御を行なう系を有する。
すなわち、駆動回路１はセンサ２を駆動し、このセンサ２は物理量を電気信号に変換し、インターフェイス回路３へセンサ出力信号Ｓ2 を出力する。
インターフェイス回路３はセンサ出力信号Ｓ2 を１チップマイコン４が認識出来る信号へ加工し、電気信号（デジタル信号）Ｓ3 として出力する。
【０００４】
１チップマイコン４はインターフェイス回路３より受け取った電気信号Ｓ3 と、予めメモリ４Ａに記憶されたプログラムにより出力回路５へ出力信号Ｓ4 を出力する。この出力回路５は出力信号Ｓ4 に応じて負荷６を駆動する。
ところで、通常センサ出力信号Ｓ2 はある出力レンジ内に収まっているので、センサ出力信号が出力レンジに収まらない様なセンサ機能故障が発生した場合、電気信号Ｓ3 は１チップマイコン４の入力レンジを外れ、１チップマイコン４はフェイル信号Ｓ5 を出力し、出力回路５を介しフェイルランプ７を点灯させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の物理量を電気信号に変換し出力するセンサと、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なうセンサ機能の故障診断システムは、センサ出力信号が出力レンジに収まらない様なセンサ機能故障が発生した場合においては故障の判断が可能であり、また、フェイルランプの点灯等が可能である。
【０００６】
しかし、センサ出力信号がセンサ出力の出力レンジに収まる様なセンサ機能の故障が発生した際、電気信号はどの様な信号になるのか想像がつかない。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、センサ出力信号がセンサ出力の出力レンジに収まる様なセンサ機能の故障が発生しても、負荷が誤動作しない、物理量を電気信号に変換し出力するセンサと、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なうことができるセンサ機能の故障診断方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕物理量を電気信号に変換し出力するセンサと、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なうセンサ機能の故障診断方法において、前記センサをクロック式の出力信号によって駆動する駆動回路が、前記１チップマイコンから出力される駆動信号によって制御され、前記１チップマイコンは駆動信号を出力することにより正常動作時のセンサに基づく電気信号を出力させ、一方、前記１チップマイコンからの前記駆動信号を停止させることで前記クロック式の出力信号がハイレベル又はローレベルに固定されたときは、予め決められた一定の電圧の出力となるセンサに基づく電気信号を出力させ、当該予め決められた一定の電圧の出力となるセンサに基づく電気信号が得られない場合に、故障と診断することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載のセンサ機能の故障診断方法において、前記１チップマイコンは予め記憶させたプログラムを有し、自らセンサ機能の確認を実行することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すセンサ機能の故障診断システムの構成図である。
この図において、１１は駆動回路、Ｓ11は駆動回路１１からの出力信号、１２はセンサ、Ｓ12はセンサ１２からのセンサ出力信号、１３はインターフェイス回路、Ｓ13はインターフェイス回路１３からの電気信号（デジタル信号）、１４は１チップマイコンであり、メモリ１４Ａを有している。Ｓ14は１チップマイコン１４からの出力信号、Ｓ15は１チップマイコン１４からのフェイル信号、Ｓ16は１チップマイコン１４からの駆動回路の駆動信号、１５は出力回路、１６は負荷、１７はフェイルランプである。
【００１０】
ここでは、１チップマイコン１４は予めメモリ１４Ａに記憶されたプログラムにより駆動信号Ｓ16を出力し、駆動回路１１を動作させる。
駆動回路１１はセンサ１２を駆動し、センサ１２は物理量を電気信号に変換し、インターフェイス回路１３へセンサ出力信号Ｓ12を出力する。
インターフェイス回路１３はセンサ出力信号Ｓ12を１チップマイコン１４が認識出来るレベルに加工し、電気信号（デジタル信号）Ｓ13として出力する。
【００１１】
また、１チップマイコン１４はインターフェイス回路１３より受け取った電気信号（デジタル信号）Ｓ13と、予めメモリ１４Ａに記憶されたプログラムにより出力回路１５へ出力信号Ｓ14を出力する。
そこで、正常動作時に１チップマイコン１４が駆動信号Ｓ16を停止して駆動回路１１を停止させると、センサ１２は予め決められた一定のセンサ出力信号Ｓ12を出力する。
【００１２】
インターフェイス回路１３は予め決められた一定のセンサ出力信号Ｓ12によりそれに見合う電気信号（デジタル信号）Ｓ13を出力する。
よって、故障が発生していない場合、１チップマイコン１４は駆動信号Ｓ16を出力することにより正常動作時の電気信号Ｓ13を得られ、一方、駆動信号Ｓ16を停止させることにより予め決められた一定の電気信号Ｓ13を得ることが出来る。
【００１３】
つまり、駆動信号Ｓ16を停止させた時に、予め決められた一定の電気信号Ｓ13が得られない場合、センサ出力信号Ｓ12がセンサ出力の出力レンジに収まるようなセンサ機能の故障が発生したと判断し、フェイルランプ１７を点灯させる。
また、センサ出力信号Ｓ12が出力レンジ内に収まっていないようなセンサ機能故障が発生した場合は、従来の系の様に電気信号Ｓ13は１チップマイコン１４の入力レンジを外れ、故障の診断を行うことができる。
【００１４】
図２は本発明の誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサを用いて、１チップマイコンから出力される駆動信号によって制御される傾斜センサの傾斜角度を電気信号に変換し、その電気信号を１チップマイコンに入力することによって出力制御を行なう系の具体的実施例である。
この図において、２１はバッファ（駆動回路）、Ｓ21はバッファ２１の出力信号としてのＣＬＫ信号、２２は傾斜センサ、２２ＡはＣ−Ｖ変換器（１）、２２ＢはＣ−Ｖ変換器（２）、２２Ｃ，２２Ｄは傾斜によって変化する静電容量、Ｓ22-1はＣ−Ｖ変換器（１）の出力電圧Ｖ1 、Ｓ22-2はＣ−Ｖ変換器（２）の出力電圧Ｖ2 、２３は増幅回路（インターフェイス回路）、２３Ａは初段のＯＰ増幅器（差動増幅回路）、２３Ｂは後段のＯＰ増幅器（差動増幅回路）、２３Ｃは基準電圧Ｖref 、２３Ｄは抵抗Ｒ1 、２３Ｅは抵抗Ｒ2 、２３Ｆは抵抗Ｒ3 、２３Ｇは抵抗Ｒ4 である。２４は１チップマイコン、２４Ａはメモリ、Ｓ23は増幅回路２３の電気信号、Ｓ26は１チップマイコン２４からの駆動信号としてのＣＬＫ（クロック信号）、Ｓ24は１チップマイコン２４の出力信号、Ｓ25は１チップマイコン２４からのフェイル信号、２５は出力回路、２６は負荷、２７はフェイルランプである。
【００１５】
そこで、１チップマイコン２４は予めメモリ２４Ａに記憶されたプログラムによりＣＬＫ（クロック信号）Ｓ26を駆動回路としてのバッファ２１へ出力する。バッファ２１は傾斜センサ２２に見合う波形へＣＬＫ信号Ｓ26を変換し、ＣＬＫ信号Ｓ21として出力する。
誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサ２２の原理、構造は既知のものであるが、２つの電極と夫々の電極用のＣ−Ｖ変換器（１）、Ｃ−Ｖ変換器（２）を有し、そのＣ−Ｖ変換器（１）、Ｃ−Ｖ変換器（２）から出力電圧Ｖ1 、出力電圧Ｖ2 を出力する。傾斜角度は（Ｖ2 −Ｖ1 ）として電圧に変換される。
【００１６】
インターフェイス回路としての増幅回路２３は２つのＯＰ増幅器２３Ａ，２３Ｂで構成された差動増幅回路であり、初段のＯＰ増幅器２３Ａに傾斜センサ２２の出力電圧Ｖ1 、後段のＯＰ増幅器２３Ｂに傾斜センサ２２の出力電圧Ｖ2 が入力される。増幅回路２３の出力信号Ｓ23は下記出力式で表わされる。
Ｓ23＝〔（Ｒ1 ＋１）／Ｒ2 〕×（Ｖ2 −Ｖ1 ）＋Ｖref       …（１）
但し、Ｒ1 ＝Ｒ4 ，Ｒ2 ＝Ｒ3 
ここで、出力信号Ｓ23はＲ1 とＲ2 の比率によって１チップマイコン２４が認識出来るＧａｉｎ（利得）に調整し、例えば１Ｖ〜４Ｖというようなある電圧範囲に設定する。
【００１７】
１チップマイコン２４は予めメモリ２４Ａに記憶されたプログラムと出力信号Ｓ23により傾斜角度を認識し、出力信号Ｓ24を出力回路２５へ出力する。出力回路２５は出力信号Ｓ24に応じ負荷２６を駆動する。
ここで、出力信号Ｓ23はある電圧範囲に出力するよう設定されており、傾斜センサ２２が異常なＶ1 、Ｖ2 を出力して出力信号Ｓ23の出力が設定された電圧範囲を外れた場合、１チップマイコン２４は予めメモリ２４Ａに記憶されたプログラムにより故障と判断し、フェイル信号Ｓ25を出力し、出力回路２５を介しフェイルランプ２７を点灯させる。
【００１８】
また、傾斜センサ２２はＣＬＫ信号Ｓ21によって駆動されており、ＣＬＫ信号Ｓ21が停止（“Ｈ”または“Ｌ”固定）した場合、傾斜センサ２２の出力（Ｖ1 −Ｖ2 ）は０Ｖとなり、上記式（１）より出力信号Ｓ23＝Ｖref となる。すなわち、傾斜センサ２２が正常であれば、ＣＬＫ信号Ｓ21が停止した場合、１チップマイコン２４にはＶref という決まった電圧が入力されることになる。
【００１９】
つまり、１チップマイコン２４がＣＬＫ信号Ｓ26を停止させた時の出力信号Ｓ23の電圧がＶref という期待値であれば、センサ機能は正常、期待値でないＶref 以外の電圧であれば、センサ機能は異常であり故障と判断出来る。
また、誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサはＣＬＫの周波数に対する感度依存性があり、ＣＬＫを停止させないで周波数を変更し感度を変更し、期待値を得る方法も故障診断手法として十分考えられる。
【００２０】
図３は上記した誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサの出力を差動増幅回路にて増幅した代表的な角度に対する出力電圧を示す図である。
図４は上記した下誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサの出力を差動増幅回路にて増幅した出力の周波数依存性を示す図である。
【００２１】
上記したように、本発明によれば、１チップマイコンに予め記憶させたプログラムにより、自らセンサ機能の確認が行なえるため、早期にセンサ機能の故障の診断、外部への故障通知が可能となり、誤動作を防ぐとともに、安全性の向上を図ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、１チップマイコンに予め記憶させたプログラムにより、自らセンサ機能の確認が行なえるため、早期にセンサ機能の故障の診断、外部への故障通知が可能となり、誤動作を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示すセンサ機能の故障診断システムの構成図である。
【図２】  本発明の具体的実施例である誘電性液体の液面の傾きを静電容量の変化として検出する傾斜センサ機能の故障診断システムの構成図である。
【図３】  図２における傾斜センサの角度に対する出力電圧特性図である。
【図４】  図２における傾斜センサの出力を差動増幅回路にて増幅した出力の周波数依存性を示す図である。
【図５】  従来のセンサ機能の故障診断システムの構成図である。
【符号の説明】
１１    駆動回路
１２    センサ
１３    インターフェイス回路
１４，２４    １チップマイコン
１４Ａ，２４Ａ    メモリ
１５，２５    出力回路
１６，２６    負荷
１７，２７    フェイルランプ
２１    バッファ（駆動回路）
２２    傾斜センサ
２２Ａ    Ｃ−Ｖ変換器（１）
２２Ｂ    Ｃ−Ｖ変換器（２）
２２Ｃ，２２Ｄ    傾斜によって変化する静電容量
２３    増幅回路（インターフェイス回路）
２３Ａ    初段のＯＰ増幅器（差動増幅回路）
２３Ｂ    後段のＯＰ増幅器（差動増幅回路）
２３Ｃ    基準電圧Ｖref 
２３Ｄ    抵抗Ｒ1 
２３Ｅ    抵抗Ｒ2 
２３Ｆ    抵抗Ｒ3 
２３Ｇ    抵抗Ｒ4 
Ｓ11    駆動回路からの出力信号
Ｓ12    センサからの出力信号
Ｓ13    インターフェイス回路からの電気信号（デジタル信号）
Ｓ14，Ｓ24    １チップマイコンからの出力信号
Ｓ15，Ｓ25    １チップマイコンからのフェイル信号
Ｓ16    １チップマイコンからの駆動回路の駆動信号
Ｓ21    バッファの出力信号としてのＣＬＫ信号
Ｓ22-1    出力電圧Ｖ1 
Ｓ22-2    出力電圧Ｖ2 
Ｓ23    増幅回路からの出力信号
Ｓ26    １チップマイコンからの駆動信号としてのＣＬＫ（クロック信号）
【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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