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JP2012177614A - Acceleration detector - Google Patents

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JP2012177614A
JP2012177614A JP2011040682A JP2011040682A JP2012177614A JP 2012177614 A JP2012177614 A JP 2012177614A JP 2011040682 A JP2011040682 A JP 2011040682A JP 2011040682 A JP2011040682 A JP 2011040682A JP 2012177614 A JP2012177614 A JP 2012177614A
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JP
Japan
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voltage
sensor
power supply
acceleration
acceleration sensor
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Withdrawn
Application number
JP2011040682A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Matsuno
圭祐 松野
Hideaki Moriya
英朗 守屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinfonia Technology Co Ltd
Original Assignee
Sinfonia Technology Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sinfonia Technology Co Ltd filed Critical Sinfonia Technology Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration detector whose detection accuracy is improved by reducing or eliminating an error even when voltages to be applied to an acceleration sensor and an AD converter do not match to each other.SOLUTION: An acceleration detector has: an acceleration sensor 1 which outputs detection voltage Vdat corresponding to acceleration; an AD conversion part 32 which performs analog/digital conversion to the detection voltage Vdat to be output by the acceleration sensor 1 to output a converted value; sensor voltage estimation means 5 for detecting voltage Vof a sensor power supply 30 which applies voltage to the acceleration sensor 1, and estimates sensor voltage Vto be applied to the acceleration sensor 1 based on the detected power supply voltage V; and a correction part 6 which holds correlation information 6a between voltage and gain in the preset acceleration sensor or an AD converter, and corrects the value to be output from the AD conversion part 32 by using the correlation information 6a so that the value becomes a value converted by a gain according to the sensor voltage Vestimated by the sensor voltage estimation means 5.

Description

本発明は、検出精度を適正化した加速度検出装置に関する。   The present invention relates to an acceleration detection device with optimized detection accuracy.

加速度を検出するための加速度検出装置は、特許文献1に例示されるように、加速度に対応する検出電圧を出力する加速度センサと、加速度センサの出力する検出電圧をアナログ/デジタル変換し、変換した値を出力するAD変換部とを有するのが通例であり、高い検出精度が要求される。   As illustrated in Patent Document 1, an acceleration detection device for detecting acceleration is obtained by converting an acceleration sensor that outputs a detection voltage corresponding to acceleration, and analog / digital conversion of the detection voltage output from the acceleration sensor, It is usual to have an AD converter that outputs a value, and high detection accuracy is required.

特開2000−137039号公報JP 2000-137039 A

検出精度を向上させるために分解能を向上させるアプローチが一般的にとられるものの、検出精度に影響を与える要素として、分解能以外には、個体バラツキや温度バラツキ、電源バラツキ等の種々のバラツキ要素があり、これらに対する補償も考慮しなければ、検出精度の向上を真に追求したとは言えない。この中でも分解能以外では電源バラツキ要素が支配的である。すなわち、加速度センサは、電源により印加されるセンサ電圧に応じたゲインで出力電圧を出力し、AD変換部は、電源により印加されるAD電圧に応じたゲインで検出電圧をAD変換するので、加速度センサに印加されるセンサ電圧と、AD変換器に印加されるAD電圧とが一致していないという電源バラツキがあると、各々のゲインが一致せずに誤差が生じ、検出精度が低下してしまう。   Although an approach to improve the resolution to improve the detection accuracy is generally taken, there are various factors other than the resolution, such as individual variation, temperature variation, and power supply variation, as factors that affect the detection accuracy. If compensation for these is not taken into account, it cannot be said that the improvement of detection accuracy is truly pursued. Among these, the power source variation factor is dominant except for the resolution. That is, the acceleration sensor outputs an output voltage with a gain corresponding to the sensor voltage applied by the power supply, and the AD conversion unit AD converts the detection voltage with a gain corresponding to the AD voltage applied by the power supply. If there is a power supply variation that the sensor voltage applied to the sensor does not match the AD voltage applied to the AD converter, the gains do not match and an error occurs, resulting in a decrease in detection accuracy. .

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、加速度センサ及びAD変換器に印加される電圧が一致しない場合であっても、誤差を低減又は無くして検出精度を向上させた加速度検出装置を提供することである。   The present invention has been made paying attention to such a problem, and its purpose is to detect without reducing or eliminating errors even when the voltages applied to the acceleration sensor and the AD converter do not match. It is an object of the present invention to provide an acceleration detection device with improved accuracy.

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明の加速度検出装置は、電源により印加されるセンサ電圧に応じたゲインで加速度に対応する検出電圧を出力する加速度センサと、印加されるAD電圧に応じたゲインで前記加速度センサの出力する検出電圧をアナログ/デジタル変換して変換した値を出力するAD変換部と、前記加速度センサに電圧印加する電源の電圧を検出し、検出した電源電圧に基づき前記加速度センサに印加される前記センサ電圧を推定するセンサ電圧推定手段と、予め設定された加速度センサ若しくはAD変換器における電圧とゲインとの相関情報を保持し、前記センサ電圧推定手段の推定したセンサ電圧に応じたゲインで変換された値になるように、前記AD変換部から出力される値を前記相関情報を用いて補正する補正部とを備えることを特徴とする。   That is, the acceleration detection device of the present invention includes an acceleration sensor that outputs a detection voltage corresponding to acceleration with a gain corresponding to a sensor voltage applied by a power supply, and an output of the acceleration sensor with a gain corresponding to an applied AD voltage. An analog-to-digital converter that outputs a value obtained by performing analog / digital conversion on the detected voltage; and a sensor that detects a voltage of a power source to be applied to the acceleration sensor and is applied to the acceleration sensor based on the detected power source voltage. The sensor voltage estimation means for estimating the voltage and the correlation information between the voltage and the gain in the preset acceleration sensor or AD converter are held, and converted by the gain corresponding to the sensor voltage estimated by the sensor voltage estimation means. A correction unit that corrects the value output from the AD conversion unit using the correlation information so as to be a value. To.

このように、センサ電圧推定手段が加速度センサに電圧印加する電源の電圧を検出し、検出した電源電圧に基づき加速度センサに印加されるセンサ電圧を推定し、補正部が、予め設定された加速度センサ若しくはAD変換器における電圧とゲインとの相関情報を保持し、推定したセンサ電圧に応じたゲインで変換された値となるように、AD変換部から出力される値を相関情報を用いて補正するので、センサ電圧及びAD電圧が一致しない場合であっても、補正後の値が加速度センサに印加されるセンサ電圧に応じたゲインで変換された値となり、誤差を低減又は無くして検出精度を向上させることが可能となる。   In this way, the sensor voltage estimation means detects the voltage of the power supply applied to the acceleration sensor, estimates the sensor voltage applied to the acceleration sensor based on the detected power supply voltage, and the correction unit sets the preset acceleration sensor. Alternatively, the correlation information between the voltage and the gain in the AD converter is held, and the value output from the AD conversion unit is corrected using the correlation information so that the value is converted with the gain according to the estimated sensor voltage. Therefore, even if the sensor voltage and AD voltage do not match, the corrected value becomes a value converted with a gain corresponding to the sensor voltage applied to the acceleration sensor, and the detection accuracy is improved by reducing or eliminating the error. It becomes possible to make it.

より検出精度を向上させるためには、前記センサ電圧推定手段は、前記電源から前記加速度センサに至る経路上の抵抗又はインピーダンスによる電圧ドロップに関する電圧ドロップ情報を有し、前記電圧ドロップ情報に基づき得られる電圧ドロップ値を前記検出した電源電圧から差し引いた値を前記センサ電圧として推定するように構成するのが好ましい。   In order to further improve the detection accuracy, the sensor voltage estimation means has voltage drop information related to voltage drop due to resistance or impedance on the path from the power source to the acceleration sensor, and is obtained based on the voltage drop information. It is preferable that a value obtained by subtracting a voltage drop value from the detected power supply voltage is estimated as the sensor voltage.

電源と加速度センサとの間の経路において短絡が発生した場合であっても装置全体の電源遮断を回避するためには、前記加速度センサに電圧印加する電源とは別に、前記AD変換部に電圧印加するAD電源を設けていることが望ましい。   Even if a short circuit occurs in the path between the power supply and the acceleration sensor, in order to avoid the power interruption of the entire apparatus, a voltage is applied to the AD converter separately from the power supply to which the voltage is applied to the acceleration sensor. It is desirable to provide an AD power supply.

電源と加速度センサとの間におけるハーネス部等の経路で短絡が発生したか否かを他の障害と切り分けて判別可能とするためには、前記検出した電源電圧に基づき前記加速度センサと電源との間の経路に短絡が発生したか否かを判定する短絡判定部を設けていることが効果的である。   In order to be able to determine whether a short circuit has occurred in a path such as a harness portion between the power source and the acceleration sensor by distinguishing it from other faults, the acceleration sensor and the power source are connected based on the detected power source voltage. It is effective to provide a short-circuit determination unit that determines whether or not a short-circuit has occurred in the path between them.

本発明は、以上説明したように、加速度センサに電圧印加する電源の電圧に基づき加速度センサに印加されるセンサ電圧を推定し、推定したセンサ電圧に応じたゲインで変換された値となるように、AD変換部から出力される値を加速度センサ若しくはAD変換部における電圧とゲインとの相関情報を用いて補正するので、センサ電圧及びAD変換部に印加されるAD電圧が一致しない場合であっても、補正後の検出値が加速度センサに印加されるセンサ電圧に応じたゲインで変換された値となり、誤差を低減又は無くして検出精度を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, the sensor voltage applied to the acceleration sensor is estimated based on the voltage of the power supply applied to the acceleration sensor, and is converted to a value corresponding to the estimated sensor voltage. Since the value output from the AD converter is corrected using the correlation information between the voltage and gain in the acceleration sensor or AD converter, the sensor voltage and the AD voltage applied to the AD converter do not match. However, the corrected detection value becomes a value converted by a gain corresponding to the sensor voltage applied to the acceleration sensor, and the detection accuracy can be improved by reducing or eliminating the error.

本発明の一実施形態に係る加速度検出装置を模式的に示す構成図。The block diagram which shows typically the acceleration detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る加速度検出装置のより詳細な構成図。The more detailed block diagram of the acceleration detection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態の加速度検出装置を図1とは別の観点から模式的に示す構成図。The block diagram which shows typically the acceleration detection apparatus of this embodiment from a viewpoint different from FIG. 本実施形態の電源部分を模式的に示す図。The figure which shows the power supply part of this embodiment typically. 本発明の他の実施形態に係る加速度検出装置を模式的に示す構成図。The block diagram which shows typically the acceleration detection apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 従来の加速度検出装置を模式的に示す図。The figure which shows the conventional acceleration detection apparatus typically.

以下、本発明の一実施形態に係る加速度検出装置を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an acceleration detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

加速度検出装置は、図1に示すように、加速度センサ1と、加速度センサ1に電力供給するとともに加速度センサ1から出力される検出電圧Vdatを入力するコントローラ3とを備えている。   As shown in FIG. 1, the acceleration detection apparatus includes an acceleration sensor 1 and a controller 3 that supplies power to the acceleration sensor 1 and inputs a detection voltage Vdat output from the acceleration sensor 1.

加速度センサ1は、コネクタ部2a及びハーネス部2bを介してコントローラ3と電気的に接続され、コントローラ3から印加されるセンサ電圧VSEをベースとし、センサ電圧VSEに応じたゲインで加速度に対応する検出電圧Vdatを出力する加速度検出デバイス10を有する。 The acceleration sensor 1 is electrically connected to the controller 3 via the connector portion 2a and the harness portion 2b, and is based on the sensor voltage VSE applied from the controller 3, and supports acceleration with a gain corresponding to the sensor voltage VSE. And an acceleration detection device 10 that outputs a detection voltage Vdat.

コントローラ3は、加速度センサ1に電力供給するためのセンサ電源30と、アナログインターフェイス部31を介して加速度センサ1から入力した検出電圧Vdatをアナログ/デジタル変換し、変換した値を出力するAD変換部32と、アナログインターフェイス部31及びAD変換部32に電力供給するAD電源33とを有する。AD変換部32は、AD電源33により印加されるAD電圧VASをベースとし、AD電圧VASに応じたゲインで変換を行う。図中では、センサ電源30側のグランドVSGとAD電源33側のグランドVAGとが接続されている。AD電源33は、図示しないCPU等を備えた主要デバイスにも電力を供給するメイン電源でもある。 The controller 3 includes a sensor power source 30 for supplying power to the acceleration sensor 1, and an AD conversion unit that converts the detected voltage Vdat input from the acceleration sensor 1 via the analog interface unit 31 from analog to digital and outputs the converted value. 32 and an AD power source 33 that supplies power to the analog interface unit 31 and the AD conversion unit 32. The AD conversion unit 32 performs conversion with a gain corresponding to the AD voltage V AS based on the AD voltage V AS applied by the AD power supply 33. In the figure, a ground V SG on the sensor power source 30 side and a ground V AG on the AD power source 33 side are connected. The AD power source 33 is also a main power source that supplies power to a main device including a CPU (not shown).

上記構成に加え、図2に示すように、加速度センサ1に電圧印加するセンサ電源30の電圧(センサ電源電圧VSO)を検出する電源電圧検出手段4と、電源電圧検出手段4の検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)に基づき加速度センサ1に印加されるセンサ電圧VSEを推定するセンサ電圧推定手段5と、予め設定された加速度センサ1若しくはAD変換部32における電圧とゲインとの相関情報6aを保持し、センサ電圧推定手段5の推定したセンサ電圧VSEに応じたゲインで変換された値になるように、検出電圧Vdatを変換するAD変換部32から出力される値を相関情報6aを用いて補正する補正部6とを設けている。 In addition to the above configuration, as shown in FIG. 2, the power supply voltage detecting means 4 for detecting the voltage (sensor power supply voltage V SO ) of the sensor power supply 30 that applies a voltage to the acceleration sensor 1, and the power supply detected by the power supply voltage detecting means 4 The sensor voltage estimation means 5 for estimating the sensor voltage VSE applied to the acceleration sensor 1 based on the voltage (sensor power supply voltage V SO ), and the correlation between the preset voltage and gain in the acceleration sensor 1 or AD converter 32. The value output from the AD conversion unit 32 that converts the detected voltage Vdat so as to have a value converted by a gain corresponding to the sensor voltage VSE estimated by the sensor voltage estimation means 5 is stored in the correlation information. A correction unit 6 that performs correction using 6a is provided.

具体的には、加速度センサ1からの検出電圧Vdatをアナログ/デジタル変換するために以下の手段を講じている。すなわち、図2に示すように、加速度センサ1からの検出電圧Vdatをインターフェイス回路部31a(ゲイン:Gs)に入力し、インターフェイス回路部31aからレベル変換加速度信号(Vdat・Gs)を出力し、このレベル変換加速度信号(Vdat・Gs)をAD変換部32においてAD電源33から印加されるAD電圧VASに応じたゲイン(Admax/VAS)で変換し、変換した値(Vdat・Gs・Admax/VAS)を出力する。 Specifically, the following means are taken in order to convert the detected voltage Vdat from the acceleration sensor 1 from analog to digital. That is, as shown in FIG. 2, the detection voltage Vdat from the acceleration sensor 1 is input to the interface circuit unit 31a (gain: Gs), and the level conversion acceleration signal (Vdat · Gs) is output from the interface circuit unit 31a. The level conversion acceleration signal (Vdat · Gs) is converted by the AD converter 32 with a gain (Admax / V AS ) corresponding to the AD voltage V AS applied from the AD power supply 33 and converted (Vdat · Gs · Admax / V AS ) is output.

電源電圧検出手段4は、加速度センサ1に電圧印加するセンサ電源30の電圧(センサ電源電圧VSO)を検出するもので、具体的には、次のように構成されている。すなわち、図2に示すように、センサ電源電圧VSOを電圧変換部40(ゲイン:Gv)に入力し、電圧変換部40から分圧センサ電源電圧(VSO・Gv)を出力し、この分圧センサ電源電圧(VSO・Gv)をセンサ電源電圧用AD変換部41においてAD電源33から印加されるAD電圧VASに応じたゲイン(Admax/VAS)で変換し、センサ電源電圧検出値(VSO・Gv・Admax/VAS)を出力する。また、予め定めた基準電圧Vrefを基準電圧生成部42から出力し、この基準電圧Vrefを基準電圧用AD変換部43においてAD電源33から印加されるAD電圧VASに応じたゲイン(Admax/VAS)で変換し、基準電圧検出値(Vref・Admax/VAS)を出力する。そして、センサ電源電圧検出値(VSO・Gv・Admax/VAS)にゲイン(1/Gv)を乗じてAD電圧とセンサ電源電圧の比(VSO・Admax/VAS)を算出し、除算器44においてAD電圧とセンサ電源電圧の比(VSO・Admax/VAS)を基準電圧検出値(Vref・Admax/VAS)で除算して、センサ電源電圧と基準電圧の比(VSO/Vref)を算出し、このセンサ電源電圧と基準電圧の比(VSO/Vref)に対し予め定めた基準電圧値Vrefを乗算器45で乗算することでセンサ電源電圧VSOを求める。これは、AD電圧VASがバラついた場合に、アナログ/デジタル変換後の値が正しい値であるとは限らないため、センサ電源電圧VSOを変換する際のゲインと同じゲインで既知の基準電圧値Vrefをアナログ/デジタル変換し、各々の変換結果を除算することでバラついたゲイン(電源バラツキ)による誤差をキャンセルして真のセンサ電源電圧VSOを求めている。 The power supply voltage detection means 4 detects the voltage (sensor power supply voltage VSO ) of the sensor power supply 30 that applies a voltage to the acceleration sensor 1, and is specifically configured as follows. That is, as shown in FIG. 2, sensor power supply voltage V SO voltage conversion unit 40: input to (gain Gv), and outputs a divided sensor supply voltage (V SO · Gv) from the voltage conversion unit 40, this amount converted by pressure sensor supply voltage (V SO · Gv) was according to AD voltage V aS applied from AD power source 33 in the AD converter 41 for the sensor supply voltage gain (Admax / V aS), sensor power supply voltage detection value to output (V SO · Gv · Admax / V AS). Also, a predetermined reference voltage Vref is output from the reference voltage generator 42, and the reference voltage Vref is gained according to the AD voltage V AS applied from the AD power supply 33 in the reference voltage AD converter 43 (Admax / V AS ), and a reference voltage detection value (Vref · Admax / V AS ) is output. The calculated sensor power supply voltage detection value ratio (V SO · Gv · Admax / V AS) the gain (1 / Gv) AD voltage and sensor supply voltage multiplied by (V SO · Admax / V AS ), the division is divided by the ratio of the AD voltage and sensor supply voltage (V SO · Admax / V aS ) the reference voltage detection value (Vref · Admax / V aS) in vessel 44, the ratio of the sensor power supply voltage and a reference voltage (V SO / calculates Vref), determining the sensor power supply voltage V SO by multiplying a predetermined reference voltage value Vref by the multiplier 45 to the ratio of the sensor power supply voltage and a reference voltage (V SO / Vref). This is because, when the AD voltage V AS varies, the value after analog / digital conversion is not always a correct value, so that a known reference with the same gain as that used when converting the sensor power supply voltage VSO is used. The true sensor power supply voltage VSO is obtained by performing analog / digital conversion on the voltage value Vref and dividing the respective conversion results to cancel an error caused by a variable gain (power supply variation).

センサ電圧推定手段5は、電源電圧検出手段4の検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)に基づき加速度センサ1に印加されるセンサ電圧VSEを推定するもので、センサ電源30から加速度センサ1に至る経路上の抵抗又はインピーダンスによる電圧ドロップに関する電圧ドロップ情報50を有し、電圧ドロップ情報50に基づき得られる電圧ドロップ値Drを電源電圧(センサ電源電圧VSO)から差し引いた値(VSO−Dr)をセンサ電圧VSEとして推定する。勿論、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)をそのままセンサ電圧VSEとして推定してもよい。具体的には、電圧ドロップ情報50は、センサ電源30から加速度センサ1に至る片道(一方向)の配線・コネクタ合成抵抗をRhとし、加速度センサ1に供給される電流をIsとした場合に、電圧ドロップ値Dr=Rh×Isで表される式に関する情報である。ドロップ補正部51は、上記の電圧ドロップ情報50を保持し、上記の式を用いて電圧ドロップ値Drを算出し、電源電圧検出手段4の検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)から電圧ドロップ値Drを減算器52において減算した値(VSO−Dr)をセンサ電圧VSEとしている。本実施形態では、加速度センサ1に供給される電流Isを予め測定した平均値として記憶しているが、電流検出器を設けて随時検出した電流値を用いて電圧ドロップ値Drを算出するように構成してもよい。このように構成すると、より検出精度を向上させることが可能となる。また、本実施形態では、電圧ドロップ情報50は、電圧ドロップ値Drを算出するための式であるが、電圧ドロップ値Drを予めテーブル化して記憶しておいてもよい。 The sensor voltage estimation means 5 estimates the sensor voltage V SE applied to the acceleration sensor 1 based on the power supply voltage (sensor power supply voltage V SO ) detected by the power supply voltage detection means 4. Voltage drop information 50 relating to voltage drop due to resistance or impedance on the path leading to, and a value (V SO −) obtained by subtracting the voltage drop value Dr obtained based on the voltage drop information 50 from the power supply voltage (sensor power supply voltage V SO ). Dr) is estimated as the sensor voltage VSE . Of course, the detected power supply voltage (sensor power supply voltage VSO ) may be estimated as the sensor voltage VSE as it is. Specifically, the voltage drop information 50 is obtained when the one-way (one-way) wiring / connector combined resistance from the sensor power supply 30 to the acceleration sensor 1 is Rh, and the current supplied to the acceleration sensor 1 is Is. This is information related to the expression expressed by the voltage drop value Dr = Rh × Is. The drop correction unit 51 holds the voltage drop information 50 described above, calculates the voltage drop value Dr using the above formula, and drops the voltage from the power supply voltage (sensor power supply voltage VSO ) detected by the power supply voltage detection means 4. value obtained by subtracting the (V SO -Dr) is the sensor voltage V SE in the subtracter 52 the value Dr. In this embodiment, the current Is supplied to the acceleration sensor 1 is stored as an average value measured in advance, but the voltage drop value Dr is calculated using a current value that is detected as needed by providing a current detector. It may be configured. If comprised in this way, it will become possible to improve detection accuracy more. In the present embodiment, the voltage drop information 50 is an expression for calculating the voltage drop value Dr. However, the voltage drop value Dr may be stored in a table in advance.

補正部6は、加速度センサ1の仕様である供給される電圧とゲインとの関係グラフ等の相関情報6aを記憶(保持)しており、センサ電圧推定手段5の推定したセンサ電圧VSEに応じたゲインで変換された値になるように、AD変換部32から出力される値(Vdat・Gs・Admax/VAS)を相関情報6aを用いて補正する。本実施形態では、AD電圧VASが一定であるとして、センサ電圧VSE毎に補正値を関連付けた相関情報6aを規定しておき、相関情報6aのうちセンサ電圧VSEに対応する補正値を取得し、乗算器6bにおいて上記AD変換部32から出力される値(Vdat・Gs・Admax/VAS)に補正値を乗算することで行う。本実施形態では、補正値をセンサ電圧VSE毎に関連付けてテーブルで記憶しておき、推定したセンサ電圧VSEに対応する補正値を用いているが、センサ電圧VSEに基づき補正値を演算で算出するように構成してもよい。なお、別途にAD電圧VASを検出する手段を設けて、検出したAD電圧VASと推定したセンサ電圧VSEと相関情報6aとを用いて補正するようにしてもよい。また、本実施形態では、相関情報として加速度センサにおける電源とゲインとの関係を保持しているが、加速度センサ1若しくはAD変換部32の少なくとも一方における電圧とゲインとの関係を保持するようにしてもよい。 The correction unit 6 stores (holds) correlation information 6 a such as a relationship graph between a supplied voltage and a gain, which is a specification of the acceleration sensor 1, and corresponds to the sensor voltage V SE estimated by the sensor voltage estimation unit 5. The value (Vdat · Gs · Admax / V AS ) output from the AD conversion unit 32 is corrected using the correlation information 6a so that the value converted by the gain is obtained. In the present embodiment, assuming that the AD voltage V AS is constant, correlation information 6a in which a correction value is associated with each sensor voltage V SE is defined, and a correction value corresponding to the sensor voltage V SE in the correlation information 6a is defined. This is obtained by multiplying the value (Vdat · Gs · Admax / V AS ) output from the AD converter 32 by the correction value in the multiplier 6b. In the present embodiment stores the correction values in the table in association with each sensor voltage V SE, but by using a correction value corresponding to the estimated sensor voltage V SE, calculating a correction value based on the sensor voltage V SE You may comprise so that it may calculate by. Note that a means for detecting the AD voltage V AS may be provided separately, and correction may be performed using the detected AD voltage V AS , the estimated sensor voltage V SE, and the correlation information 6a. Further, in this embodiment, the relationship between the power source and the gain in the acceleration sensor is held as the correlation information, but the relationship between the voltage and the gain in at least one of the acceleration sensor 1 or the AD conversion unit 32 is held. Also good.

このように構成すれば、センサ電圧が5.0[V]として、4.75[V]から5.25[V]まで±5%で電圧がバラつき、定型(typical)では1.0000[V/G]となる検出ゲインが、4.75[V]で0.906[V/G]、5.25[V]で1.094[V/G]の範囲でバラついてしまう場合であっても、これを適切に補正して検出精度を向上させることが可能となる。   With this configuration, the sensor voltage is 5.0 [V], the voltage varies from ± 75% from 4.75 [V] to 5.25 [V], and the typical detection gain is 1.000 [V / G]. , Even if it varies in the range of 0.906 [V / G] at 4.75 [V] and 1.094 [V / G] at 5.25 [V], this can be corrected appropriately to improve detection accuracy It becomes possible.

ところで、従来では、図6に示すように、コントローラ1003側に設けたメイン電源1033からハーネス部1002bを介して加速度センサ1001に電圧印加するとともに、同じメイン電源1033からアナログ回路部1034及びデジタル回路部1035に電力供給するように加速度検出装置を構成していた。この場合、アナログ回路部1034、デジタル回路部1035及び外部の加速度センサ1001の電源を全て一つの回路で実施しているために、出力電力が大きく、損失を減らすためにスイッチング方式の電源を採用していたが、スイッチングノイズが発生し、高度なEMC要求のある適用例(例えば本実施形態の加速度検出装置を自動車制振装置における振動を検出する振動検出部として適用した場合等が挙げられる)では、ノイズ対策用の部品が別途必要になる場合がある。また、この構成では、外部のハーネス部1002bからEMCノイズが内部電源に混入するため、EMCノイズの影響を緩和するためにコイルによるフィルタ分岐(LC)を設けているが、このフィルタ分岐(LC)のデバイスが高価なため、製造コストが増大してしまう。さらに、外来サージから回路破損を防止するために、ツェナダイオード等を用いた過電圧クランプ回路(CL)を電源とは別に電源出力端に配置する必要がある。   In the prior art, as shown in FIG. 6, a voltage is applied from the main power supply 1033 provided on the controller 1003 side to the acceleration sensor 1001 via the harness section 1002b, and the analog circuit section 1034 and the digital circuit section from the same main power supply 1033 The acceleration detection device was configured to supply power to 1035. In this case, since the analog circuit unit 1034, the digital circuit unit 1035, and the external acceleration sensor 1001 are all powered by a single circuit, the output power is large and a switching power source is used to reduce loss. However, in an application example in which switching noise occurs and there is an advanced EMC requirement (for example, the case where the acceleration detection device of the present embodiment is applied as a vibration detection unit that detects vibration in an automobile vibration control device). In some cases, noise countermeasure parts may be required separately. In this configuration, since EMC noise is mixed into the internal power supply from the external harness portion 1002b, a filter branch (LC) using a coil is provided to reduce the influence of the EMC noise, but this filter branch (LC) This device is expensive, which increases the manufacturing cost. Furthermore, in order to prevent circuit damage from an external surge, it is necessary to arrange an overvoltage clamp circuit (CL) using a Zener diode or the like at the power supply output terminal separately from the power supply.

そこで、本実施形態では、図3に示すように、加速度センサ1に電圧印加するセンサ電源30とは別に、アナログ回路部34及びデジタル回路部35に電力を供給する電源すなわちAD変換部に電圧印加するメイン電源でもあるAD電源33を設けている。これら電源は、図4に示すように、スイッチング方式ではなく三端子レギュレータからなるドロッパ方式の電源を用いている。さらに、図3に示すように、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)に基づき加速度センサ1と電源(センサ電源30)との間の経路に短絡が発生したか否かを判定する短絡判定部36を設けている。具体的には、短絡判定部36は、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)が所定値以下である場合に短絡発生したと判定し、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)が所定値を上回る場合に短絡発生していないと判定する。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in addition to the sensor power supply 30 that applies a voltage to the acceleration sensor 1, a voltage is applied to a power supply that supplies power to the analog circuit section 34 and the digital circuit section 35, that is, an AD conversion section. An AD power supply 33 which is also a main power supply is provided. As shown in FIG. 4, these power sources use a dropper type power source composed of a three-terminal regulator instead of a switching type. Further, as shown in FIG. 3, a short circuit determination for determining whether or not a short circuit has occurred in the path between the acceleration sensor 1 and the power supply (sensor power supply 30) based on the detected power supply voltage (sensor power supply voltage V SO ). A portion 36 is provided. Specifically, the short circuit determination unit 36 determines that a short circuit has occurred when the detected power supply voltage (sensor power supply voltage VSO ) is equal to or lower than a predetermined value, and the detected power supply voltage (sensor power supply voltage VSO ) is predetermined. When the value is exceeded, it is determined that a short circuit has not occurred.

このように構成すれば、外部のハーネス部2bが短絡する等により電源短絡異常を発生させたとしても、電源垂下するのはセンサ電源30のみであるため、デジタル回路部35及びアナログ回路部34の電源が垂下せず、短絡判定部36により短絡が発生したか否かを他の障害と切り分けて検知することが可能となる。また、センサ電源30とAD電源33とを分離しているので、両電源30・33の間にコイルによるフィルタ分岐(LC)を設ける必要がなく、コストダウンを図ることができるとともに、外来からのノイズにも強くなり、さらに、電源が分離しているので、放熱もしやすくなる。電源回路を複数設けると、コスト高になるように思われるが、フィルタ分岐用のコイルを設けることに比べれば、電源回路を複数設けた方が廉価となるので、トータルでのコストダウンが可能となる。さらに、電源を従来のスイッチング方式からドロッパ方式に変更しているので、スイッチングノイズを低減して、コントローラ内部で生じるEMCノイズレベルを格段に低減させることが可能となる。これに伴いスイッチングノイズ対策部品を省略して製造コストを低減させることも可能である。特に、本実施形態のように電源をドロッパ方式とした場合には、図4に示すように、ドロッパ回路の入出力間に逆電圧防止用のクランプダイオードが設けられるのが一般的であるので、出力負荷側の電圧が何らかの要因で上昇したとしても、入力電源側に充電するパスが発生し、過電圧から回路を保護する機能を備えている。よって、電源をドロッパ方式にした場合には、電源とは別に図6に示す過電圧クランプ回路LCを新たに設ける必要がなくなり、コストダウンを図ることが可能となる。   With this configuration, even if a power supply short-circuit abnormality occurs due to a short circuit of the external harness unit 2b or the like, only the sensor power supply 30 hangs down, so that the digital circuit unit 35 and the analog circuit unit 34 The power supply does not hang down, and it is possible to detect whether or not a short circuit has occurred by distinguishing from other faults by the short circuit determination unit 36. In addition, since the sensor power supply 30 and the AD power supply 33 are separated, there is no need to provide a filter branch (LC) with a coil between the power supplies 30 and 33, so that the cost can be reduced and the external power supply can be reduced. It becomes strong against noise, and furthermore, since the power source is separated, it is easy to dissipate heat. Providing multiple power supply circuits seems to increase costs, but providing multiple power supply circuits is less expensive than providing a filter branching coil, so the total cost can be reduced. Become. Furthermore, since the power supply is changed from the conventional switching method to the dropper method, the switching noise can be reduced and the EMC noise level generated inside the controller can be significantly reduced. Accordingly, it is possible to reduce the manufacturing cost by omitting switching noise countermeasure components. In particular, when the power source is a dropper type as in this embodiment, as shown in FIG. 4, it is common to provide a clamp diode for preventing reverse voltage between the input and output of the dropper circuit. Even if the voltage on the output load side rises for some reason, a path for charging on the input power source side is generated, and the circuit is protected from overvoltage. Therefore, when the power source is of a dropper type, it is not necessary to newly provide an overvoltage clamp circuit LC shown in FIG. 6 separately from the power source, and the cost can be reduced.

以上のように、本実施形態の加速度検出装置は、電源(センサ電源30)により印加されるセンサ電圧VSEに応じたゲインで加速度に対応する検出電圧Vdatを出力する加速度センサ1と、印加されるAD電圧VASに応じたゲイン(Admax/VAS))で加速度センサ1の出力する検出電圧Vdatをアナログ/デジタル変換して変換した値(Vdat・Gs・Admax/VAS)を出力するAD変換部32と、加速度センサ1に電圧印加する電源(AD電源33)の電圧(センサ電源電圧VSO)を検出し、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)に基づき加速度センサ1に印加されるセンサ電圧VSEを推定するセンサ電圧推定手段5と、予め設定された加速度センサ若しくはAD変換器における電圧とゲインとの相関情報6aを保持し、センサ電圧推定手段5の推定したセンサ電圧VSEに応じたゲインで変換された値になるように、AD変換部32から出力される値(Vdat・Gs・Admax/VAS)を相関情報6aを用いて補正する補正部6とを備えている。 As described above, the acceleration detecting device of the present embodiment, the acceleration sensor 1 for outputting a detection voltage Vdat corresponding to acceleration gain corresponding to the sensor voltage V SE applied by a power supply (sensor power supply 30), is applied A value (Vdat · Gs · Admax / V AS ) obtained by converting the detected voltage Vdat output from the acceleration sensor 1 by analog / digital conversion with a gain (Admax / V AS ) corresponding to the AD voltage V AS to be output. The voltage (sensor power supply voltage V SO ) of the converter 32 and the power supply (AD power supply 33) for applying a voltage to the acceleration sensor 1 is detected and applied to the acceleration sensor 1 based on the detected power supply voltage (sensor power supply voltage V SO ). a sensor voltage estimation unit 5 for estimating the that sensor voltage V SE, holds correlation information 6a between voltage and gain in a preset acceleration sensor or AD converter, Capacitors so that the voltage estimated transformed values with a gain corresponding to the sensor voltage V SE of the estimator 5, the value output from the AD converter 32 and correlation information 6a to (Vdat · Gs · Admax / V AS) And a correction unit 6 that corrects using the correction unit 6.

このように、センサ電圧推定手段5が加速度センサ1に電圧印加するセンサ電源30の電圧を検出し、検出したセンサ電源電圧VSOに基づき加速度センサ1に印加されるセンサ電圧VSEを推定し、補正部6が、予め設定された加速度センサ若しくはAD変換器における電圧とゲインとの相関情報6aを保持し、推定したセンサ電圧VSEに応じたゲインで変換された値となるように、AD変換部32から出力される値(Vdat・Gs・Admax/VAS)を相関情報6aを用いて補正するので、センサ電源電圧VSO及びAD電圧VASが一致しない場合であっても、補正後の値が加速度センサ1に印加されるセンサ電圧VSEに応じたゲインで変換された値となり、検出誤差を低減又は無くして検出精度を向上させることが可能となる。 Thus, the sensor voltage estimation means 5 detects the voltage of the sensor power supply 30 to which the voltage is applied to the acceleration sensor 1, estimates the sensor voltage VSE applied to the acceleration sensor 1 based on the detected sensor power supply voltage VSO , The correction unit 6 holds correlation information 6a between a voltage and a gain in a preset acceleration sensor or AD converter, and performs AD conversion so that a value converted with a gain corresponding to the estimated sensor voltage VSE is obtained. since the value output from the section 32 (Vdat · Gs · Admax / V aS) corrected using the correlation information 6a, even when the sensor power supply voltage V sO and AD voltage V aS does not match, the corrected The value becomes a value converted by a gain corresponding to the sensor voltage VSE applied to the acceleration sensor 1, and the detection accuracy can be improved by reducing or eliminating the detection error.

さらに、本実施形態では、センサ電圧推定手段5は、電源(センサ電源30)から加速度センサ1に至る経路上の抵抗又はインピーダンスによる電圧ドロップに関する電圧ドロップ情報50を有し、電圧ドロップ情報50に基づき得られる電圧ドロップ値Drを検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)から差し引いた値(VSO−Dr)をセンサ電圧VSEとして推定するので、ハーネスドロップ等の経路上の抵抗又はインピーダンスによる電圧ドロップを考慮して、より検出精度を向上させることが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the sensor voltage estimation means 5 has voltage drop information 50 regarding voltage drop due to resistance or impedance on the path from the power source (sensor power source 30) to the acceleration sensor 1, and based on the voltage drop information 50. since the resulting voltage drop value Dr of the detected power supply voltage value obtained by subtracting from the (sensor power supply voltage V sO) to (V sO -Dr) estimated as the sensor voltage V SE, voltage according to the resistance or impedance of the path such harnesses drop In consideration of the drop, it becomes possible to further improve the detection accuracy.

さらにまた、本実施形態では、加速度センサ1に電圧印加する電源(センサ電源30)とは別に、AD変換部32に電圧印加するAD電源33を設けているので、加速度センサ1とセンサ電源30との間のハーネス部2bで短絡が生じた場合でも、コントローラ3側のAD電源33の電源遮断を回避して、システム全体の電源遮断を回避することが可能となる。さらに、センサ電源30とAD電源33とを分離しているので、両電源30・33の間にコイルによるフィルタ分岐(LC)を設ける必要がなく、コストダウンを図ることができるとともに、外来ノイズにも堅固となる。   Furthermore, in the present embodiment, since the AD power supply 33 for applying a voltage to the AD conversion unit 32 is provided separately from the power supply (sensor power supply 30) for applying a voltage to the acceleration sensor 1, the acceleration sensor 1, the sensor power supply 30, and the like. Even when a short circuit occurs in the harness portion 2b between them, it is possible to avoid the power shutdown of the AD power supply 33 on the controller 3 side and the power shutdown of the entire system. Further, since the sensor power supply 30 and the AD power supply 33 are separated, there is no need to provide a filter branch (LC) by a coil between the power supplies 30 and 33, and the cost can be reduced and external noise can be reduced. Will also be solid.

その他、本実施形態では、検出した電源電圧(センサ電源電圧VSO)に基づき加速度センサ1と電源(センサ電源30)との間の経路に短絡が発生したか否かを判定する短絡判定部36を設けているので、ハーネス部等の外部経路において短絡が発生したか否かを他の障害と切り分けて判別することが可能となる。 In addition, in the present embodiment, the short-circuit determining unit 36 that determines whether or not a short circuit has occurred in the path between the acceleration sensor 1 and the power source (sensor power source 30) based on the detected power source voltage (sensor power source voltage V SO ). Therefore, it is possible to determine whether or not a short circuit has occurred in an external path such as a harness part by distinguishing it from other faults.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific structure of each part is not limited only to embodiment mentioned above.

例えば、本実施形態では、図3に示すように、アナログ回路部34及びデジタル回路部35の電源を共通化しているが、図5に示すように、アナログ回路部34に電力を供給するアナログ電源137とは別に、デジタル回路部35に電力を供給するデジタル電源138を設けて、電源を分離してもよい。   For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power supply of the analog circuit unit 34 and the digital circuit unit 35 is shared, but as shown in FIG. In addition to 137, a digital power source 138 that supplies power to the digital circuit unit 35 may be provided to separate the power sources.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…加速度センサ
30…センサ電源(電源)
32…AD変換部
33…AD電源
36…短絡判定部
5…センサ電圧推定手段
50…電圧ドロップ情報
6…補正部
6a…相関情報
SE…センサ電圧
Vdat…検出電圧
AS…AD電圧
SO…電源電圧(センサ電源電圧)
Dr…電圧ドロップ値
1 ... acceleration sensor 30 ... sensor power supply (power supply)
32 ... AD converter unit 33 ... AD power supply 36 ... short-circuit determination unit 5 ... sensor voltage estimation unit 50 ... voltage drop information 6 ... correcting section 6a ... correlation information V SE ... sensor voltage Vdat ... detection voltage V AS ... AD voltage V SO ... Power supply voltage (sensor power supply voltage)
Dr: Voltage drop value

Claims (4)

電源により印加されるセンサ電圧に応じたゲインで加速度に対応する検出電圧を出力する加速度センサと、
印加されるAD電圧に応じたゲインで前記加速度センサの出力する検出電圧をアナログ/デジタル変換して変換した値を出力するAD変換部と、
前記加速度センサに電圧印加する電源の電圧を検出し、検出した電源電圧に基づき前記加速度センサに印加される前記センサ電圧を推定するセンサ電圧推定手段と、
予め設定された加速度センサ若しくはAD変換器における電圧とゲインとの相関情報を保持し、前記センサ電圧推定手段の推定したセンサ電圧に応じたゲインで変換された値になるように、前記AD変換部から出力される値を前記相関情報を用いて補正する補正部とを備えることを特徴とする加速度検出装置。
An acceleration sensor that outputs a detection voltage corresponding to acceleration with a gain corresponding to the sensor voltage applied by the power supply;
An AD converter that outputs a value obtained by converting the detection voltage output from the acceleration sensor by analog / digital conversion with a gain corresponding to the applied AD voltage;
Sensor voltage estimation means for detecting a voltage of a power supply to be applied to the acceleration sensor and estimating the sensor voltage applied to the acceleration sensor based on the detected power supply voltage;
Correlation information between voltage and gain in a preset acceleration sensor or AD converter is held, and the AD conversion unit so as to have a value converted with a gain corresponding to the sensor voltage estimated by the sensor voltage estimation means An acceleration detection apparatus comprising: a correction unit that corrects a value output from the image using the correlation information.
前記センサ電圧推定手段は、前記電源から前記加速度センサに至る経路上の抵抗又はインピーダンスによる電圧ドロップに関する電圧ドロップ情報を有し、前記電圧ドロップ情報に基づき得られる電圧ドロップ値を前記検出した電源電圧から差し引いた値を前記センサ電圧として推定する請求項1に記載の加速度検出装置。   The sensor voltage estimation means has voltage drop information related to voltage drop due to resistance or impedance on a path from the power source to the acceleration sensor, and a voltage drop value obtained based on the voltage drop information is determined from the detected power source voltage. The acceleration detection apparatus according to claim 1, wherein a subtracted value is estimated as the sensor voltage. 前記加速度センサに電圧印加する電源とは別に、前記AD変換部に電圧印加するAD電源を設けている請求項1又は2に記載の加速度検出装置。   The acceleration detection apparatus according to claim 1, wherein an AD power supply for applying a voltage to the AD converter is provided separately from a power supply for applying a voltage to the acceleration sensor. 前記検出した電源電圧に基づき前記加速度センサと電源との間の経路に短絡が発生したか否かを判定する短絡判定部を設けている請求項3に記載の加速度検出装置。   The acceleration detection device according to claim 3, further comprising a short-circuit determination unit that determines whether a short circuit has occurred in a path between the acceleration sensor and the power source based on the detected power supply voltage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017118314A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社デンソー Electronic control device

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