(57)【要約】【課題】常用領域の検出感度の低下を抑制しつつ、ダイアグ領域を設けることのできる圧力センサを提供する。【解決手段】センシング部１０から出力された電気的信号に対して所定の増幅ゲインを乗算すると共に所定のオフセット値を加算して出力する第１処理部２２と、センシング部１０から出力された電気的信号に対して、第１処理部２２と異なる増幅ゲインを乗算すると共に第１処理部２２と異なるオフセット値を加算して出力する第２処理部２３と、を有する信号処理部２０と、信号処理部２０から出力された二つの電気的信号のうち出力電圧が大きい信号または出力電圧が小さい信号を選択して出力する選択部とを備える。そして、選択部３０から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性が二直線で示されるようにし、二直線のうち傾きが大きい直線の検出領域を常用領域とすると共に傾きが小さい直線の検出領域をダイアグ領域とする。【選択図】図１
2012088195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定媒体の圧力に応じた電気的信号を出力するセンシング部（１０）と、
前記センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して所定の増幅ゲインを乗算すると共に所定のオフセット値を加算して出力する第１処理部（２２）と、前記センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して、前記第１処理部（２２）と異なる増幅ゲインを乗算すると共に前記第１処理部（２２）と異なるオフセット値を加算して出力する第２処理部（２３）と、を有する信号処理部（２０）と、
前記信号処理部（２０）から出力された二つの電気的信号のうち出力電圧が大きい信号または出力電圧が小さい信号を選択して出力する選択部（３０）と、を有し、
前記選択部（３０）から出力される電気的信号の前記圧力と前記出力電圧との出力特性は二直線で示され、二直線のうち傾きが大きい直線の検出領域が常用領域とされていると共に傾きが小さい直線の検出領域がダイアグ領域とされていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記二直線のうち、前記圧力が小さい側から順に、常用領域、ダイアグ領域とされていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して温特補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記センシング部（１０）は、ダイヤフラム部に備えられた４個の歪み抵抗（１０ａ〜１０ｄ）で構成されたホイートストンブリッジ回路を含み、前記測定媒体の圧力に応じて歪み抵抗（１０ａ〜１０ｄ）の抵抗値が変化してブリッジ回路の中間電位の電位差を出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記センシング部（１０）は、ダイヤフラム部に備えられた可動電極と、前記可動電極と対向すると共に前記可動電極との間に所定の間隔を有する固定電極により構成され、前記測定媒体の圧力に応じて変化する前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を出力し、
前記センシング部（１０）と前記信号処理部（２０）との間には、容量電圧変換回路が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記測定媒体は、燃料ポンプから吐き出される燃料、連続可変トランスミッションフルード、またはエンジンオイルとされ、
前記ダイアグ領域にて前記測定媒体の圧力脈動を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定媒体の圧力に応じて電気的信号を出力する圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定媒体の圧力に応じて電気的信号を出力するセンシング部を有し、センシング部から出力された電気的信号を圧力および電圧で示される一次関数（直線）として出力する圧力センサが知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、特許文献１には、センシング部と、センシング部から出力された電気的信号に対して互いに異なる増加ゲインを乗算すると共に互いに異なるオフセット値を加算する第１、第２圧力検出手段と、第１、第２圧力検出手段から出力された信号のうち要求される理想直線に近い値を選択して出力する選択部と、を有する圧力センサが開示されている。
【０００４】
このような圧力センサでは、選択部から出力される電気的信号が圧力および電圧で示される一次関数に近づくようにしているため、高精度の圧力検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような圧力センサでは、最近、通常の圧力を検出する常用領域に加えて、常用領域と異なる検出領域であるダイアグ領域を設け、ダイアグ領域の圧力を検出することにより、つまりダイアグ領域で異常圧力や圧力脈動を検出することにより、ロバスト性を向上させることができるようにすることが望まれている。
【０００７】
しかしながら、上記圧力センサでは、通常、出力電圧の最大値が決められている。このため、単純に、ダイアグ領域を設けて検出領域を広くした場合には、選択部から出力される電気的信号の傾きが緩やかになり、常用領域の圧力の検出精度が低下してしまうという問題がある。特に、燃料ポンプから吐き出される燃料の圧力を測定する圧力センサでは、常用領域の圧力検出を高精度に行うことができ、検出領域の広いダイアグ領域を備えることが望まれている。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、常用領域の検出感度の低下を抑制しつつ、ダイアグ領域を設けることのできる圧力センサ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、測定媒体の圧力に応じた電気的信号を出力するセンシング部（１０）と、センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して所定の増幅ゲインを乗算すると共に所定のオフセット値を加算して出力する第１処理部（２２）と、センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して、第１処理部（２２）と異なる増幅ゲインを乗算すると共に第１処理部（２２）と異なるオフセット値を加算して出力する第２処理部（２３）と、を有する信号処理部（２０）と、信号処理部（２０）から出力された二つの電気的信号のうち出力電圧が大きい信号または出力電圧が小さい信号を選択して出力する選択部（３０）と、を有し、選択部（３０）から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性が二直線で示されるようにし、二直線のうち傾きが大きい直線の検出領域が常用領域とされていると共に傾きが小さい直線の検出領域がダイアグ領域とされていることを特徴としている。
【００１０】
このような圧力センサでは、選択部（３０）から出力される電気的信号の出力特性を二直線で示されるようにし、傾きが大きい直線の検出領域を常用領域とすると共に傾きが小さい直線の検出領域をダイアグ領域としている。
【００１１】
このため、単純に検出領域を広くした圧力センサと比較して、常用領域の傾きがダイアグ領域の傾きより大きくされているため、常用領域の検出精度が低下することを抑制しつつ、ダイアグ領域を設けることができる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載の発明のように、二直線のうち、圧力が小さい側から順に、常用領域、ダイアグ領域とすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、センシング部（１０）から出力された電気的信号に対して温特補正を行うこともできる。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明のように、センシング部（１０）を、ダイヤフラム部に備えられた４個の歪み抵抗（１０ａ〜１０ｄ）で構成されたホイートストンブリッジ回路を含む構成とし、測定媒体の圧力に応じて歪み抵抗（１０ａ〜１０ｄ）の抵抗値が変化してブリッジ回路の中間電位の電位差を出力するものとすることができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、センシング部（１０）を、ダイヤフラム部に備えられた可動電極と、可動電極と対向すると共に可動電極との間に所定の間隔を有する固定電極により構成して、測定媒体の圧力に応じて変化する可動電極と固定電極との間の静電容量を出力するものとし、センシング部（１０）と信号処理部（２０）との間に容量電圧変換回路を備えることができる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明のように、測定媒体を燃料ポンプから吐き出される燃料、連続可変トランスミッションフルード、またはエンジンオイルとすることができ、ダイアグ領域にて測定媒体の圧力脈動を検出するようにすることができる。
【００１７】
なお、この欄およ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】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態における圧力センサの回路構成を示す図である。
【図２】（ａ）は第１処理部から出力される電気的信号の圧力と電圧との出力特性を示す図、（ｂ）は第２処理部から出力される電気的信号の圧力と電圧との出力特性を示す図である。
【図３】選択部から出力される電気的信号の圧力と電圧との出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態における圧力センサの回路構成を示す図である。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、燃料ポンプから油圧式で吐き出される燃料の圧力測定について適用されると好適である。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態の圧力センサ１は、センシング部１０、信号処理部２０、選択部３０を有する構成とされており、これらセンシング部１０、信号処理部２０、選択部３０は一つのチップ内にそれぞれ形成されている。
【００２１】
センシング部１０は、本実施形態では、半導体基板のダイヤフラム部に形成された４個の歪み抵抗１０ａ〜１０ｄで構成されるホイートストンブリッジ回路を含む構成とされている。そして、歪み抵抗１０ａ、１０ｄの共通接続部は電源４０と接続されて電源４０から所定電圧Ｖｃｃが印加されるようになっており、歪み抵抗１０ｂ、１０ｃの共通接続部は接地されている。
【００２２】
このセンシング部１０は、測定媒体の圧力が印加されると、印加された圧力の大きさに応じて歪み抵抗の抵抗値が変化してホイートストンブリッジ回路の２箇所の中間電位（図１中点Ａ、点Ｂの電位）が変化する。そして、センシング部１０は、中間電位（図１中点Ａ、点Ｂの電位）の電位差を圧力に応じた検出信号として信号処理部２０に出力する。
【００２３】
信号処理部２０は、電圧増幅部２１と、第１、第２処理部２３、２３とを有する構成とされている。電圧増幅部２１は、センシング部１０から出力された電気的信号を所定倍に増幅して出力する。
【００２４】
第１処理部２２は、電圧増幅部２１から出力された電気的信号に対して所定の増幅ゲインを乗算すると共に所定のオフセット値を加算して出力する。具体的には、本実施形態では、第１処理部２２は、オペアンプやこのオペアンプに接続される抵抗等を有する構成とされており、例えば、抵抗をトリミング処理することで増幅ゲインやオフセット値が所定の値になるように調整されている。
【００２５】
第２処理部２３は、電圧増幅部２１から出力された電気的信号に対して、第１処理部２２と異なる増幅ゲインを乗算すると共に第１処理部２２と異なるオフセット値を加算して出力する。この第２処理部２３も、第１処理部２２と同様に、オペアンプや当該オペアンプに接続される抵抗等を有する構成とされており、例えば、抵抗をトリミング処理することで増幅ゲインやオフセット値が所定の値、つまり第１処理部２２の増幅ゲインやオフセット値と異なる値となるように調整されている。
【００２６】
本実施形態では、第１処理部２２の増幅ゲインが第２処理部２３の増幅ゲインよりも大きくされており、第１処理部２２のオフセット値が第２処理部２３のオフセット値よりも小さくされている。
【００２７】
図２（ａ）は、第１処理部２２から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性を示す図であり、図２（ｂ）は第２処理部２３から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性を示す図である。図２に示されるように、第１、第２処理部２３、２３それぞれは、電圧増幅部２１から出力された電気的信号に対して異なる増幅ゲインを乗算すると共に異なるオフセット値を加算するため、出力特性が異なっている。
【００２８】
すなわち、センシング部１０に印加された圧力をＸとし、第１処理部２２の増幅ゲインをＡ、第１処理部２２のオフセット値をＢとすると、第１処理部２２から出力される電気的信号Ｙ１はＹ１＝ＡＸ＋Ｂで示される。同様に、第２処理部２３の増幅ゲインをＣ（＜Ａ）、第２処理部２３のオフセット値をＤ（＞Ｂ）とすると、第２処理部２３から出力される電気的信号Ｙ２はＣＸ＋Ｄで示される。
【００２９】
また、図１に示されるように、選択部３０は、コンパレータ等を有する構成とされており、第１、第２処理部２３、２３から出力された電気的信号Ｙ１、Ｙ２のうち出力電圧の小さい値を選択して出力する。すなわち、選択部３０から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性は二直線で示されることになる。上記のように、第１処理部２２の増幅ゲインが第２処理部２３の増幅ゲインよりも大きくされており、第１処理部２２のオフセット値が第２処理部２３のオフセット値よりも小さくされているため、任意の圧力Ｘａで第１処理部２２から出力される電気的信号Ｙ１と、第２処理部２３から出力される電気的信号Ｙ２とが交わるためである。
【００３０】
そして、二直線のうち傾きが大きい直線の圧力の検出領域が常用領域とされていると共に傾きが小さい直線の圧力の検出領域がダイアグ領域とされている。図３は、選択部３０から出力される電気的信号の圧力と出力電圧との出力特性を示す図である。
【００３１】
図３に示されるように、選択部３０から出力される電気的信号は、印加される圧力がＸａより小さいきにはＹ１＝ＡＸ＋Ｂで示され、印加される圧力がＸａより大きいときにはＹ１＝ＣＸ＋Ｄで示される。すなわち、本実施形態では、Ｘａより小さい検出領域の直線の傾きがＸａより大きい検出領域の直線の傾きより大きくなるため、Ｘａより小さい圧力の検出領域が常用領域、Ｘａより大きい圧力の検出領域がダイアグ領域とされている。
【００３２】
したがって、例えば、燃料ポンプから吐き出される燃料の圧力を測定する場合には、常用領域となる低圧側で精度の高い圧力検出を行うことができる。また、ダイアグ領域となる高圧側では、例えば、圧力脈動を検出することにより燃料ポンプの故障を検出することができる。すなわち、例えば、燃料ポンプの吐き出し口に煤等の異物が固着してしまったような場合には、通常状態より大きな圧力脈動が発生したり、また、圧力脈動が発生しなかったりするため、圧力脈動を検出することにより燃料ポンプの故障を検出することができる。
【００３３】
なお、常用領域とダイアグ領域の境界であるＸａは、ＡＸ＋Ｂ＝ＣＸ＋Ｄを満たす圧力Ｘで示されることになるが、増幅ゲイン（傾き）Ａ、Ｂおよびオフセット値（切片）Ｃ、Ｄを適宜選択することにより、常用領域およびダイアグ領域の検出領域は変更することができる。
【００３４】
このような圧力センサ１では、第１、第２処理部２２、２３は、電圧増幅部２１から出力された電気的信号に対して互いに異なる増幅ゲインを乗算すると共に互いに異なるオフセット値を加算した電気的信号を出力している。選択部３０は、第１、第２処理部２２、２３から出力された電気的信号のうち出力電圧の小さい信号を選択して出力することにより出力特性を二直線で示されるようにしている。そして、傾きが大きい直線の検出領域を常用領域とすると共に傾きが小さい直線の検出領域をダイアグ領域としている。
【００３５】
このため、単純に検出領域を広くした圧力センサと比較して、常用領域の傾きがダイアグ領域の傾きより大きくされているため、常用領域の検出精度が低下することを抑制しつつ、ダイアグ領域を設けることができる。
【００３６】
なお、例えば、センシング部を二つ備え、各センシング部で検出領域を互いに異ならせて一方のセンシング部で常用領域の圧力検出を行うと共に他方のセンシング部でダイアグ領域の圧力検出を行わせることもできるが、このような圧力センサでは、センシング部を二つ備えるために大型化してしまうことになる。しかしながら、本実施形態の圧力センサ１では、センシング部は一つのみでよく、圧力センサ１が大型化することも抑制することができる。
【００３７】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、測定媒体を燃料ポンプから吐き出される燃料とした例について説明したが、例えば、測定媒体は連続可変トランスミッションフルードであってもよいし、またはカム作動用のエンジンオイルであってもよい。
【００３８】
また、上記第１実施形態では、センシング部１０をホイートストンブリッジ回路で構成した例について説明したが、センシング部１０を圧力に応じて静電容量が変化するものとすることもできる。すなわち、例えば、ダイヤフラム部に可動電極を備えると共に、可動電極と対向し、当該可動電極との間に所定の間隔を有する固定電極を備え、測定媒体の圧力に応じて変化する可動電極と固定電極との間の静電容量を出力する容量式のセンシング部１０とすることもできる。この場合は、センシング部１０と信号処理部２０との間に、容量電圧変換回路を備え、センシング部１０の静電容量を電圧に変換した後に、上記第１実施形態と同様の処理を行うようにすることが好ましい。
【００３９】
さらに、上記第１実施形態では、センシング部１０から出力された電気的信号を電圧増幅部２１で増幅した後、第１、第２処理部２２、２３に入力する例について説明したが、例えば、センシング部１０から出力された電気的信号をそのまま第１、第２処理部２２、２３に入力するようにしてもよい。
【００４０】
そして、上記第１実施形態では、選択部３０は、第１、第２処理部２３、２３から出力された電気的信号Ｙ１、Ｙ２のうち出力電圧の小さい値を選択して出力する例について説明したが、例えば、電気的信号Ｙ１、Ｙ２のうち出力電圧の大きい値を選択して出力するようにしてもよい。すなわち、上記のように、電気的信号Ｙ１、Ｙ２の交わる点をＸａとすると、印加される圧力がＸａより小さいときの直線の傾きがＹ２＝ＣＸ＋Ｄで示され、印加される圧力がＸａより大きいときの直線の傾きがＹ１＝ＡＸ＋Ｂで示されるようにしてもよい。
【００４１】
このような圧力センサでは、Ｘａより小さい検出領域の直線の傾きがＸａより大きい検出領域の直線の傾きより小さくなるため、Ｘａより小さい圧力の検出領域がダイアグ領域、Ｘａより大きい圧力の検出領域が常用領域となる。すなわち、常用領域となる高圧側で精度の高い圧力検出を行うことができる。また、ダイアグ領域となる低圧側では、例えば、圧力脈動を検出することにより、燃料ポンプの故障を検出することができる。
【００４２】
さらに、上記第１実施形態において、信号処理部２０において、温特補正を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１      圧力センサ
１０    センシング部
２０    信号処理部
２１    電圧増幅部
２２    第１処理部
２３    第２処理部
３０    選択部
４０    電源
【図１】
2012088195.tif 000003
【図２】
2012088195.tif 000004
【図３】
2012088195.tif 000005