(57)【要約】  【課題】  センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う際の信号処理ユニットの消費電流を低減させるセンサシステムおよびセンサ信号処理方法を提供する。  【解決手段】  センサユニット２と信号処理ユニット３とを備えたセンサシステム１を構成するに際し、信号処理ユニット３は、センサユニット２の通常動作時の出力信号処理のみを行う第１の処理動作と、センサユニット２の通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作とを切り替える処理状態切替機能を備えている。処理状態切替機能は、前記第１の処理動作の時間間隔が前記第２の処理動作の時間間隔より短くなるように処理状態を切り替える機能であることが望ましい。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサユニットと、該センサユニットの出力信号を処理する信号処理ユニットとを備えたセンサシステムにおいて、
前記信号処理ユニットは、前記センサユニットの通常動作時の出力信号処理のみを行う第１の処理動作と、前記センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作とを切り替える処理状態切替機能を備えている
ことを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
前記処理状態切替機能は、前記第１の処理動作の時間間隔が前記第２の処理動作の時間間隔より短くなるように処理状態を切り替える機能であることを特徴とする、請求項１記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記センサユニットの出力信号はアナログ電圧信号であることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記第１の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を所定のしきい値により２値の電圧値に変換し、該変換後の電圧を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であり、前記第２の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であることを特徴とする、請求項３記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記信号処理ユニットは電池に接続されて該電池から直接電源の供給を受けていることを特徴とする、請求項１〜請求項４記載のセンサシステム。
【請求項６】
センサユニットの出力信号を処理するセンサ信号処理方法において、
前記センサユニットの通常動作時の出力信号処理のみを行う第１の処理動作と、前記センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作とを切り替える
ことを特徴とするセンサ信号処理方法。
【請求項７】
前記第１の処理動作の時間間隔が前記第２の処理動作の時間間隔より短くなるように処理動作を切り替えることを特徴とする、請求項６記載のセンサ信号処理方法。
【請求項８】
前記第１の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を所定のしきい値により２値の電圧値に変換し、該変換後の電圧を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であり、前記第２の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であることを特徴とする、請求項６または請求項７記載のセンサ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサシステムおよびセンサ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサユニットを備えたセンサシステムは、広い用途に用いられている。一般に、センサシステムは、センサユニットの出力信号を処理する信号処理ユニットを備えている。
【０００３】
以下、例えば自動車のドアのオープン・クローズ用スイッチ、シートベルトのバックルスイッチなどに用いられているセンサシステムについて説明する。自動車のバッテリーから直接電源が供給される信号処理ユニットは、イグニッションスイッチの開閉状態に応じて処理動作を変化させることがある。イグニッションスイッチがＯＦＦ状態のときは、バッテリーが充電されないため、バッテリー上がりを防止することを目的として信号処理ユニットには低消費電流動作が求められる。通常は、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態のときは、ＯＮ状態のときより簡素な動作処理を行い、消費電流を抑えている。
【０００４】
例えば、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態のとき、センサシステムはドアのオープン・クローズ用スイッチを監視し、スイッチがＯＮ状態（ドアがオープンになっている状態）になると車内灯を点灯する処理を行ったり、シートベルトのバックルスイッチを監視し、スイッチがＯＮ状態（バックルスイッチが装着された状態）になると、チャイルドシートと呼ばれる幼児拘束装置（Child Restraint System：ＣＲＳ）の装着状態の検知処理を行ったりする。
【０００５】
また、ドアのオープン・クローズ用スイッチやバックルスイッチなどをセンサユニットの一部であるセンサとして備えたセンサシステムは、センサユニットの通常動作時の出力信号処理だけでなく、センサユニットの故障時の出力信号処理をあわせて行うことが一般的である。ここで、センサユニットの故障とは、センサ配線のバッテリーラインやＧＮＤラインとの短絡、センサ配線の断線などを意味する。
【０００６】
前述のセンサシステムの信号処理ユニットが処理するセンサユニットの出力信号は、例えば、検出される電圧の低い順に、スイッチハーネスがＧＮＤラインと短絡している状態（故障状態）、スイッチＯＮ状態、スイッチＯＦＦ状態、スイッチハーネスが開放した状態（故障状態）、スイッチハーネスがバッテリーラインと短絡した状態（故障状態）の５つの状態があり、これらの状態を示す電圧の範囲が明確であれば、信号処理ユニットでセンサユニットの出力信号を処理することによりセンサユニットの通常動作時および故障時の各状態を検知することが可能になる。
【０００７】
ところで、上記のようにセンサユニットの通常動作時および故障時の出力信号を信号処理ユニットで検出して処理する場合、複数の比較器を用いて検出することは、しきい値の数が多くなると困難となるので、一般にＡ／Ｄコンバータを利用してセンサユニットの出力信号電圧を検出することが一般的である。また、Ａ／Ｄコンバータは単独であったりマイコン内に組み込まれていたりするが、Ａ／Ｄコンバータは比較器より消費電流が大きいという問題点があり、例えばこの問題点を解決するために、スイッチのＯＮ状態を検知してマイコンの動作モードを低電流動作モードから通常動作モードに切り替えることが知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−５６６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載された技術を用いても、センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う際の信号処理ユニットの消費電流を低減させることは困難であり、信号処理ユニットの消費電流を低減させるためには新たな手法が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は、センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う際の信号処理ユニットの消費電流を低減させるセンサシステムおよびセンサ信号処理方法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】
請求項１の発明は、センサユニットと、該センサユニットの出力信号を処理する信号処理ユニットとを備えたセンサシステムにおいて、前記信号処理ユニットは、前記センサユニットの通常動作時の出力信号処理のみを行う第１の処理動作と、前記センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作とを切り替える処理状態切替機能を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記処理状態切替機能は、前記第１の処理動作の時間間隔が前記第２の処理動作の時間間隔より短くなるように処理状態を切り替える機能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記センサユニットの出力信号はアナログ電圧信号であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第１の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を所定のしきい値により２値の電圧値に変換し、該変換後の電圧を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であり、前記第２の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の発明において、前記信号処理ユニットは電池に接続されて該電池から直接電源の供給を受けていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、センサユニットの出力信号を処理するセンサ信号処理方法において、前記センサユニットの通常動作時の出力信号処理のみを行う第１の処理動作と、前記センサユニットの通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作とを切り替えることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記第１の処理動作の時間間隔が前記第２の処理動作の時間間隔より短くなるように処理動作を切り替えることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明において、前記第１の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を所定のしきい値により２値の電圧値に変換し、該変換後の電圧を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であり、前記第２の処理動作は、前記センサユニットの出力信号の電圧値を前記信号処理ユニットで測定した結果に基づいて処理する動作であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセンサシステムおよびセンサ信号処理方法によれば、センサユニットの通常動作時の出力信号処理のみを行う処理動作を主に行いつつ、センサユニットの故障時の出力信号処理を必要に応じて行うことができるため、信号処理ユニットにセンサユニットの故障状態の検知機能を持たせたまま、信号処理ユニットの消費電流を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態であるセンサシステムの一例を概略的に示す説明図である。図１において、センサシステム１は、センサユニット２と信号処理ユニット３とを備えている。
【００２２】
センサユニット２は、センサ２１と電源２２とを備えている。電源２２は、センサ２１の出力信号を発生させるために設けられている。なお、電源２２は、電源信号処理ユニット３から電源線等を介して供給されていてもよく、センサユニット２内に設置されている必要はない。
【００２３】
ここで、センサ２１の出力インピーダンスが高い場合には、図２に示すように、センサ２１の出力側に緩衝増幅器２３を設けることで、センサユニット２の出力インピーダンスを低下させ、信号処理ユニット３の入力側におけるノイズの影響を最小限にとどめることができる。なお、緩衝増幅器２３の電源としては、センサ２１に接続されている電源２２を共用してもよく、例えば電源信号処理ユニット３から電源線等を介して供給するなど、別の電源を用いてもよい。
【００２４】
また、センサ２１は、スイッチ、可変抵抗器、固定抵抗器（以下、単に「抵抗」とする）などを使用して構成することができるが、電圧出力するセンサであれば種類を問わず使用することが可能であり、例えば非接触型センサであるＭＲセンサやホールセンサなどを使用することもできる。以下、スイッチ、可変抵抗器、固定抵抗器などを使用してセンサ２１を構成した例について説明する。
【００２５】
図３は、センサ２１に２極スイッチを用いた一例を示す説明図であり、図４はセンサ２１に３極スイッチを用いた一例を示す説明図であり、図５はセンサ２１に可変抵抗器を用いた一例を示す説明図である。なお、本実施形態におけるセンサ２１の構成は、図３〜図５に例示された構成には限られない。
【００２６】
図３において、センサ２１は、電源側からグラウンド（以下、ＧＮＤとする）側の順に抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３が直列接続され、抵抗Ｒ３２と並列に２極スイッチ２４が接続されて構成される。センサ２１の出力信号は、図３においては２極スイッチ２４の電源側（抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の間）から取り出しているが、２極スイッチ２４のＧＮＤ側（抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ３３の間）から取り出してもよい。
【００２７】
図４において、センサ２１は、電源側からグラウンド（以下、ＧＮＤとする）側の順に抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３が直列接続され、抵抗Ｒ４２と並列に３極スイッチ２５が接続されて構成される。
【００２８】
図５において、センサ２１は、電源側からグラウンド（以下、ＧＮＤとする）側の順に抵抗Ｒ５１、可変抵抗器２６、抵抗Ｒ５２が直列接続されて構成される。センサ２１の出力信号は、可変抵抗器２６の可動部から取り出している。
【００２９】
そして、図３〜図５に例示するようにセンサ２１を構成することにより、センサユニット２の通常動作時および故障時に対応する出力信号を得ることができる。
【００３０】
信号処理ユニット３は、センサユニット２の出力信号を検出する機能を備えている。信号処理ユニット３は、この機能を実現するため、Ａ／Ｄコンバータ３１と比較器３２と演算器３３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ３１はセンサユニット２の出力電圧をその電圧値に応じたディジタル信号に変換する動作を行い、比較器３２は特定のしきい値によりセンサユニット２の出力電圧をＨレベル（ほぼ電源電圧レベル）またはＬレベル（ほぼＧＮＤレベル）に変換する動作を行う。また、演算器３３は、Ａ／Ｄコンバータ３１および比較器３２の出力電圧を検出してセンサの開閉状態および故障状態を判定する機能を有する。
【００３１】
信号処理ユニット３は、演算器３３の入力側に入力切替手段３４を備えている。この入力切替手段３４は、センサユニット２の通常動作時の出力信号処理のみを主に行いつつ、センサユニット２の通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作を必要に応じて行うために設けられている。
【００３２】
また、信号処理ユニット３は、Ａ／Ｄコンバータ３１に接続された電源３５を断続させる電源断続手段３６を備えている。この電源断続手段３６は、センサユニット２の通常動作時および故障時の出力信号処理を行う第２の処理動作を行うときのみＡ／Ｄコンバータ３１を動作させるようにするために設けられている。
【００３３】
演算器３３は監視状態切替機能を備えており、入力切替手段３４および電源断続手段３６は、演算器３３から出力される制御信号により制御される。なお、入力切替手段３４および電源断続手段３６は、半導体を用いたスイッチ回路、半導体スイッチング素子などを用いて構成してもよい。
【００３４】
また、演算器３３における監視状態切替機能は、第１の処理動作の時間間隔が第２の処理動作の時間間隔より短くなるように監視状態を切り替えるように設定されることで、Ａ／Ｄコンバータ３１の動作時間を必要最小限の時間に短縮することができ、信号処理ユニット３にセンサユニット２の故障状態の検知機能を持たせたまま信号処理ユニット３の消費電流を低減することができる。
【００３５】
本実施形態によれば、信号処理ユニット３にセンサユニット２の故障状態の検知機能を持たせたまま信号処理ユニット３の消費電流を低減することができるが、以下にその具体的一例をセンサ信号処理方法として説明する。
【００３６】
主に図１のセンサシステムを参照して説明する。まず、センサユニット２の出力信号の電圧値を、電圧の低い順に、センサ配線がＧＮＤラインと短絡している状態（故障状態１）、センサ２１が正常動作時の低電位である状態（正常状態１）、センサ２１が正常動作時の高電位である状態（正常状態２）、センサ配線が開放した状態（故障状態２）、センサ配線が電源ラインと短絡した状態（故障状態３）の５つの状態となるように、センサ２１の構成を最適化する。
【００３７】
電源２２の電圧が５Ｖの場合であれば、故障状態１、正常状態１、正常状態２、故障状態２、故障状態３の電圧を、例えばそれぞれ０〜０．７５Ｖ、１．２５Ｖ〜１．７５Ｖ、２．２５Ｖ〜２．７５Ｖ、３．２５Ｖ〜３．７５Ｖ、４．２５Ｖ〜５Ｖの範囲となるようにする。もちろん、電圧の範囲はこの範囲には限られない。
【００３８】
次に、センサユニット２と信号処理ユニット３とを接続し、センサユニット２の出力信号がＡ／Ｄコンバータ３１および比較器３２に入力されるようにする。以下、信号処理ユニット３の処理動作および処理動作の切り替えについて説明する。
【００３９】
信号処理ユニット３の第１の処理動作について説明する。比較器３２は特定のしきい値Ｖａ（例えば２Ｖ）を持ち、比較器３２の入力電圧に対して、しきい値以上であれば高電位出力を、しきい値以下であれば低電位出力を出力し、２値の電圧値に変換する。そして、演算器３３は、その入力側に設けられた入力切替手段３４を通して比較器３２の出力を検出する。この場合、電源断続手段３６はＡ／Ｄコンバータ３１に電源３５からの電力を供給しないようにして、信号処理ユニット３全体の消費電力を低減させる。
【００４０】
信号処理ユニット３の第２の処理動作について説明する。センサユニット２の通常動作時および故障時の出力信号処理を行う場合には、電源断続手段３６はＡ／Ｄコンバータ３１に電源３５からの電力を供給し、演算器３３は、その入力側に設けられた入力切替手段３４を通してＡ／Ｄコンバータ３１の出力を検出する。
【００４１】
信号処理ユニット３における消費電流の大きさは、例えば、第１の処理動作では数十μＡ程度であり、第２の処理動作では１０〜３０ｍＡ程度となるので、第１の処理動作では第２の処理動作の数百分の１程度の消費電流で済むため、消費電力の低減が図られる。
【００４２】
信号処理ユニット３における第１の処理動作と第２の処理動作との切り替えは、演算器３３から出力される制御信号により入力切替手段３４および電源断続手段３６を制御することで行う。例えば、第１の処理動作を９回連続で行った後で第２の処理動作を１回行うことを繰り返す。この場合、１０回に１回のタイミングで故障の検出を行うことになり、第２の処理動作を毎回行うよりも故障の検出時間が長くなるが、第１の処理動作または第２の処理動作を行う時間間隔を数ｍｓ〜数百ｍｓ程度で行えば、数秒以内には故障検出ができるため、実用上問題となることはない。
【００４３】
ここで、故障状態の検出時間を調整したい場合には、第２の処理動作の割合を変えること、第１の処理動作または第２の処理動作を行う時間間隔を調整することなどで対応することができる。
【００４４】
本実施形態のセンサシステムおよびセンサ信号処理方法は、例えばドアのオープン・クローズ用スイッチ、シートベルトのバックルスイッチなどに好適に利用できるほか、ドアの開閉検知スイッチなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態であるセンサシステムの一例を概略的に示す説明図である。
【図２】センサの出力側に緩衝増幅器を設けた例を示す説明図である。
【図３】センサに２極スイッチを用いた一例を示す説明図である。
【図４】センサに３極スイッチを用いた一例を示す説明図である。
【図５】センサに可変抵抗器を用いた一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  センサシステム
２  センサユニット
３  信号処理ユニット
２１  センサ
２２  電源
２３  緩衝増幅器
２４  ２極スイッチ
２５  ３極スイッチ
２６  可変抵抗器
３１  Ａ／Ｄコンバータ
３２  比較器
３３  演算器
３４  入力切替手段
３５  電源
３６  電源断続手段
【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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