專利名稱：用于檢測物理量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測物理量的裝置，更特別地，涉及一種用于檢測液壓的裝置，其對(duì)于異常電源電壓具有故障診斷功能。
背景技術(shù)：
通常，安裝在車輛上的液壓制動(dòng)器系統(tǒng)設(shè)置有壓力傳感器，用以檢測該系統(tǒng)所控制的壓力。例如，壓力傳感器裝置具有下面一種配置，其通過液壓傳感器將制動(dòng)器管路中的壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并且通過例如緩沖器電路和放大器將電壓信號(hào)輸出到外部控制單元，例如ECU(電子控制單元)。迄今，為了增強(qiáng)壓力傳感器裝置的檢測可靠性，在同一制動(dòng)器管路系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)液壓傳感器。檢測每個(gè)液壓傳感器的電壓之間的電壓差，以通過用于液壓制動(dòng)器系統(tǒng)故障診斷的外部控制單元將電壓差與一預(yù)定值進(jìn)行比較。另一方面，最近需要一種具有故障診斷功能的壓力傳感器裝置，該壓力傳感器裝置對(duì)于多個(gè)液壓傳感器具有同一檢測能力水平。
作為上面介紹的壓力傳感器之一，至今，已裝載了一種具有故障診斷功能的壓力傳感器裝置，其檢測導(dǎo)線束(通常用于電源線、信號(hào)線以及接地線)的斷開、壓力傳感器裝置和外部控制單元的連接、以及在導(dǎo)線束處的缺陷連接(例如，接線連接器部分，焊點(diǎn)部分)。在例如上述的壓力傳感器裝置中，配置可以如下例如，監(jiān)測電源線和接地線之間的電壓差。如果該差變得低于一預(yù)定值，通過將傳感器裝置的輸出電壓從正常輸出電壓強(qiáng)制改變到超出正常范圍作為一事故信號(hào)而將事故發(fā)生通知給外部控制單元。但是，在此配置中，當(dāng)電壓差變得低于預(yù)定值時(shí)，如果變低是由于電源線的電壓變低而引起(通過增加電源線的阻抗)，或者由于接地線的電壓升高而引起(通過增加接地線的阻抗)，不可能分清電壓降低的原因。結(jié)果，如果事故信號(hào)固定在高電壓側(cè)或者低電壓側(cè)，事故信號(hào)將落入壓力傳感器的正常輸出電壓范圍內(nèi)，導(dǎo)致不能測定事故是否發(fā)生。
鑒于上述問題，已經(jīng)開發(fā)了下面的物理量傳感器裝置(例如，日本專利特開No.2001-183164)。物理量傳感器裝置包括電源監(jiān)測電路和振蕩器電路。監(jiān)測電源線和接地線之間的電壓差。如果電壓差低于一預(yù)定值，電源監(jiān)測電路輸出事故信號(hào)，以及振蕩器電路響應(yīng)于事故信號(hào)開始工作并且以預(yù)定周期交替輸出高電平信號(hào)和低電平信號(hào)。
在日本專利特開No.2001-183164中所公開的保證工作電壓為大約3V。然后，如果電源電壓低于3V，物理量傳感器將不能輸出事故信號(hào)。結(jié)果，不能在寬的電壓范圍內(nèi)檢測由在電源線和/或接地線的連接部分處的缺陷連接所引起的電源電壓異常，導(dǎo)致故障診斷功能較低的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
考慮在技術(shù)背景部分的上述問題而做出本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在寬的電壓范圍內(nèi)檢測電源電壓異常的物理量傳感器裝置，以及相應(yīng)地提供一種物理量傳感器裝置，它具有以可靠方式在裝置中診斷故障的功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的第一方面，提供一種包含在電子系統(tǒng)中的警報(bào)裝置，一電源電壓被提供給該電子系統(tǒng)，該警報(bào)裝置包括第一電壓測定電路，用于通過將電源電壓和與電源電壓無關(guān)的參考電壓進(jìn)行比較而測定電源電壓，由此當(dāng)電源電壓低于一第一預(yù)定電壓時(shí)輸出事故狀態(tài)信號(hào)；第二電壓測定電路，該第二電壓測定電路工作在一預(yù)定電壓范圍，在該預(yù)定電壓范圍內(nèi)，第一電壓測定電路是不受第二電壓測定電路的工作的影響的，該第二電壓測定電路通過將電源電壓與該預(yù)定電壓范圍的上限進(jìn)行比較而測定電源電壓，由此當(dāng)電源電壓低于小于第一預(yù)定電壓的上限時(shí)，輸出事故狀態(tài)信號(hào)；以及警報(bào)信號(hào)輸出電路，響應(yīng)于輸出的事故狀態(tài)信號(hào)而輸出警報(bào)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的配置可用于具有電源電壓的所有電子系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的第二方面，提供一種包含在電子系統(tǒng)中的傳感器裝置，一電源電壓被提供給該電子系統(tǒng)，該傳感器裝置具有一傳感器電路，該傳感器電路檢測一物理量以輸出對(duì)應(yīng)于檢測的物理量的傳感器信號(hào)，該傳感器裝置包括第一電壓測定電路，通過將電源電壓和與電源電壓無關(guān)的參考電壓進(jìn)行比較而估計(jì)電源電壓，由此當(dāng)電源電壓低于一第一預(yù)定電壓時(shí)，輸出事故狀態(tài)信號(hào)；第二電壓測定電路，該第二電壓測定電路工作在一預(yù)定電壓范圍，在該預(yù)定范圍內(nèi)，第一電壓測定電路是不受第二電壓測定電路的工作的影響的，該第二電壓測定電路通過將電源電壓與該預(yù)定電壓范圍的上限進(jìn)行比較而估計(jì)電源電壓，由此當(dāng)電源電壓低于小于第一預(yù)定電壓的上限時(shí)，輸出事故狀態(tài)信號(hào)；以及警報(bào)信號(hào)輸出電路，響應(yīng)于輸出的事故狀態(tài)信號(hào)而輸出警報(bào)信號(hào)。
優(yōu)選地，根據(jù)第二方面的傳感器裝置進(jìn)一步包括輸出電路，當(dāng)電源電壓超過第一預(yù)定電壓時(shí)、依賴于從傳感器電路所輸出的傳感器信號(hào)而輸出一傳感器輸出電壓，并且響應(yīng)于事故狀態(tài)信號(hào)的輸出而禁止輸出電路輸出傳感器輸出電壓，以便當(dāng)電源電壓等于或者低于第一預(yù)定電壓時(shí)，警報(bào)信號(hào)輸出電路提供警報(bào)信號(hào)。
如果電源電壓和接地線中的至少之一在連接部分有缺陷接觸，電源電壓會(huì)變低，其中電源是通過電源電壓和接地線從外部控制系統(tǒng)提供給物理量傳感器裝置。如果電源電壓變得低于一預(yù)定值，將從第一電壓測定電路輸出事故狀態(tài)信號(hào)，結(jié)果，響應(yīng)于事故狀態(tài)信號(hào)從輸出電路輸出警報(bào)信號(hào)。第一電壓測定電路具有一比較器，用于根據(jù)電源電壓和與電源電壓無關(guān)的參考電壓之間的比較而輸出事故狀態(tài)信號(hào)。從而，對(duì)于是否電源電壓低于預(yù)定電壓執(zhí)行準(zhǔn)確的測定。而且，來自輸出電路的警報(bào)信號(hào)具有的電壓高于對(duì)應(yīng)于具有預(yù)定容限的傳感器信號(hào)的傳感器輸出電壓的最大電壓。傳感器信號(hào)在輸出電路被放大。結(jié)果，警報(bào)信號(hào)明顯不同于輸出電路輸出的傳感器輸出電壓，導(dǎo)致精確地檢測電源電壓的異常。
另一方面，如果電源電壓低于比較器的工作電壓，第二電壓測定電路響應(yīng)于開關(guān)元件的工作而輸出事故狀態(tài)信號(hào)，結(jié)果，從輸出電路輸出警報(bào)信號(hào)。然后，通過第一電壓測定電路和第二電壓測定電路的工作，在寬的電壓范圍內(nèi)檢測電源電壓的異常。從而，實(shí)現(xiàn)用于檢測電源電壓異常的可靠故障診斷功能。
優(yōu)選地，本發(fā)明的第二方面可以包括鉗位電路，用于將來自輸出電路的傳感器輸出電壓鉗位在不同于警報(bào)信號(hào)電壓的一電壓電平。鉗位電路被配置以使得如果輸出事故狀態(tài)信號(hào)則停止其操作。
該鉗位電路被設(shè)置用于將來自輸出電路的最大電壓鉗位在低于具有一預(yù)定容限的警報(bào)信號(hào)的電壓。然后，對(duì)于警報(bào)信號(hào)和從輸出電路輸出的對(duì)應(yīng)于傳感器信號(hào)的傳感器輸出電壓之間的差總是可以實(shí)現(xiàn)明顯的檢測而不會(huì)失敗。
如果輸出事故狀態(tài)信號(hào)，則停止鉗位電路的工作。然后，可以避免鉗位電路對(duì)警報(bào)信號(hào)的不利影響。
在本發(fā)明的第二方面中，優(yōu)選地，警報(bào)信號(hào)是一分壓，該分壓是通過利用在輸出電路中的負(fù)載電阻器和多個(gè)分壓電阻器之間的電阻比率、對(duì)與傳感器裝置無關(guān)的穩(wěn)定電源的輸出電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生的，負(fù)載電阻器被配置以連接輸出電路的信號(hào)線和穩(wěn)定電源。
即使電源電壓變得幾乎為零或者接近零，輸出分壓被輸出作為警報(bào)信號(hào)。
本發(fā)明的第二方面能應(yīng)用于物理量傳感器裝置，用于在寬的電源電壓范圍內(nèi)檢測其電源電壓的異常。
結(jié)果，在從零電平到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)電壓的電源電壓寬的電壓范圍內(nèi)有效地輸出指示電源電壓異常的警報(bào)信號(hào)。因此，可以增加用于檢測電源電壓之異常的物理量傳感器的故障診斷功能的可靠性。


通過下面給出的詳細(xì)說明以及本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖將使本發(fā)明被更充分地理解，但是，以下的說明不應(yīng)該被認(rèn)為將本發(fā)明限定于具體的實(shí)施例，而是僅僅用于解釋和理解目的。
在圖中圖1是顯示實(shí)施例的電路的方框圖；圖2A是實(shí)施例的半導(dǎo)體傳感器的頂視圖；圖2B是沿圖2A中的A-A線截取的實(shí)施例的半導(dǎo)體傳感器的橫截面圖；圖3是顯示實(shí)施例的壓力傳感器電路的方框圖；圖4示出了由液壓傳感器所檢測的壓力與從輸出電路所輸出的輸出電壓之間的關(guān)系；圖5示出了從輸出電路所輸出的輸出電壓Vout(V)和電源電壓V之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在圖1中，顯示了用于車載液壓制動(dòng)器系統(tǒng)的壓力傳感器之主要部分的電路和相關(guān)電氣配置。如圖所示，壓力傳感器裝置1(對(duì)應(yīng)于物理量傳感器裝置)通過導(dǎo)線束連接到外部控制單元ECU 2。
圖2A和圖2B表示根據(jù)本發(fā)明原理所構(gòu)造的半導(dǎo)體壓力傳感器裝置101之配置的例子。圖2A是半導(dǎo)體壓力傳感器101的頂視圖，以及圖2B是半導(dǎo)體壓力傳感器101的沿圖2A中的A-A線截取的橫截面圖。
如圖2A所示，半導(dǎo)體壓力傳感器101被制作在硅襯底104上。硅襯底104由在P型硅襯底104a上的N型外延層104b組成。使P型硅襯底104a的中心部分變薄，以及該中心部分和N型外延層104b形成一個(gè)薄膜105。
通過將P型摻雜物擴(kuò)散在薄膜105中，將壓電電阻元件G1-G4制作在薄膜105上。如果薄膜受壓，薄膜105和壓電電阻元件G1-G4會(huì)變形，結(jié)果是例如壓電電阻元件G1和G2的電阻變高，以及G3和G4的電阻變低。壓電電阻元件G1-G4被連接，以形成如圖3所示的橋式電路。
從恒定電流源6提供恒定電流Ia給橋式電路中的壓電電阻元件G1和G3的連接點(diǎn)。如果薄膜105受壓，在壓變電阻元件G1和G3的連接點(diǎn)處的電壓Vp1變高，以及另一方面，在G2和G4的連接點(diǎn)處的電壓變低。差值Vp1-Vp2幾乎與加到薄膜105上的應(yīng)力強(qiáng)度成正比例。
通過差分放大電路2放大電壓差Vp1-Vp2，并且輸出放大的電壓V0。有多種類型的差分放大電路。如圖3所示的差分放大電路2具有兩個(gè)運(yùn)算放大器OP2和OP3以及四個(gè)電阻器R3-R6。將在橋式電路中的連接點(diǎn)處的電壓Vp1和Vp2分別輸入到OP2和OP3的非反相輸入端。電阻器R3-R6串聯(lián)設(shè)置在OP2的輸出端和一共同連接節(jié)點(diǎn)NVref之間，在其中的電壓高于具有基準(zhǔn)電壓Vref的接地的電壓。電阻器R3的一端也連接到運(yùn)算放大器OP2的輸出端以及另一端連接到運(yùn)算放大器OP2的反相輸入端。另外，電阻R5的一端連接到運(yùn)算放大器OP3的輸出端以及另一端連接到OP3的反相輸入端。電阻器R6的兩端之一連接到共同連接節(jié)點(diǎn)NVref。運(yùn)算放大器OP2的輸出端和共同連接節(jié)點(diǎn)NVref之間的電壓差是差分放大電路2的輸出電壓V0。如果電阻器R3-R6的每一個(gè)具有相同的值，輸出電壓V0為2(Vp1-Vp2)。
實(shí)際上，穩(wěn)定電源3設(shè)置在外部控制單元ECU 2中，以將來自車載蓄電池+B的輸出電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓(在本實(shí)施例中為5V)。穩(wěn)定電源3的輸出端P通過電源線L1連接到壓力傳感器裝置1的電源端+Vcc。同時(shí)，在ECU 2中設(shè)置信號(hào)輸入端S和接地端E，信號(hào)輸入端S接收對(duì)應(yīng)于檢測的物理量(壓力)的傳感器輸出電壓。在壓力傳感器裝置1中的信號(hào)輸出端Q和接地端GND通過信號(hào)線L2和接地線L3連接到信號(hào)輸入端S和接地端E。另外，ECU 2的端子S通過負(fù)載電阻器4連接到穩(wěn)定電源3的輸出端P。
圖1圖示了壓力傳感器裝置1中的輸出電路5、鉗位電路6、電源監(jiān)測電路7、傳感器電路M以及放大電路N。輸出電路5包括用作反相放大器的運(yùn)算放大器8，運(yùn)算放大器8將放大的電壓信號(hào)Vout輸出到信號(hào)輸出端Q。配置運(yùn)算放大器8，以通過電阻9(用作分壓器)接收傳感器信號(hào)至反相輸入端(-)，以及標(biāo)準(zhǔn)電壓(在本實(shí)施例中為0.5Vcc)至非反相輸入端(+)。用于負(fù)反饋的電阻器10(用作分壓器)也連接到放大器8。雖然沒有示出，但是放大器8包括雙極晶體管，雙極晶體管在輸出級(jí)具有開路的集電極輸出端。配置放大器8，使得如果到輸出禁止端FD的輸入信號(hào)被降低至一低電平，則強(qiáng)制斷開雙極晶體管(輸出禁止功能)。放大器8是單電源型的。通過電源端+Vcc提供電源。
沒有示出，當(dāng)通過電源端+Vcc提供電源時(shí)，被配置來檢測制動(dòng)器管路中壓力的液壓傳感器工作，并且輸出對(duì)應(yīng)于檢測的壓力的傳感器信號(hào)電壓。在將傳感器信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成傳感器信號(hào)輸出之后，將傳感器信號(hào)電壓通過電阻器9輸送到運(yùn)算放大器8的反相輸入端(-)，該傳感器信號(hào)輸出的特征在于變換到與檢測的壓力之增加成反比例的低電壓側(cè)。通過包括例如差分放大電路的信號(hào)處理電路來實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)電壓的轉(zhuǎn)換。傳感器信號(hào)輸出變換到低電壓側(cè)的量為1V的數(shù)量級(jí)。來自液壓傳感器的傳感器信號(hào)電壓的變化與電源電壓的變化成正比，具有與傳感器信號(hào)電壓和電源電壓之間相同的比率。即，傳感器信號(hào)電壓對(duì)于電源電壓具有一比例度量特性。結(jié)果，提供到運(yùn)算放大器8的傳感器信號(hào)輸出的變化也與電源電壓的變化成正比。這就是說，傳感器信號(hào)輸出對(duì)于電源電壓也是比例度量的。
雖然沒有示出，但是提供到運(yùn)算放大器8的非反相輸入端(+)的標(biāo)準(zhǔn)電壓是一個(gè)分壓，其由分壓器電路通過利用在電源端+Vcc的電源電壓所產(chǎn)生。通過在后續(xù)級(jí)的緩沖器電路輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓。
設(shè)置鉗位電路6，用以將從輸出電路5所輸出的傳感器輸出電壓Vout鉗位在一預(yù)定上限電壓。鉗位電路6是一種眾所周知的電路。電路6包括用于對(duì)在電源端+Vcc的電源電壓進(jìn)行分壓的分壓器電路11、形成電流鏡電路的npn雙極晶體管12和13、恒定電流電路14、通過由分壓器電路11所產(chǎn)生的輸出電壓基極偏壓的npn雙極晶體管15、用于鉗位傳感器輸出電壓的npn雙極晶體管16、通過晶體管13被提供基極電流的晶體管16、以及電阻17，18和19。晶體管16的發(fā)射極連接到信號(hào)輸出端Q。晶體管16的集電極通過電阻器19連接到接地端。
在具有上述所介紹的配置的鉗位電路6中，當(dāng)信號(hào)輸出端Q的電壓(晶體管16的發(fā)射極電壓)高于由分壓器電路11所產(chǎn)生的分壓時(shí)，晶體管16切換到接通狀態(tài)(ON)。當(dāng)晶體管16切換到ON時(shí)，則實(shí)現(xiàn)鉗位。在本實(shí)施例中，利用鉗位電路的鉗位電壓設(shè)置在低于異常診斷信號(hào)電壓(大約4.6V。這將在后面說明。異常診斷信號(hào)對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的警報(bào)信號(hào))并具有預(yù)定容限的電壓，例如4.3V，其比4.6V低03V。
提供電壓監(jiān)測電路7，用于監(jiān)測電源電壓(在電源端+Vcc的電壓)。電路7由第一電壓測定電路20和第二電壓測定電路21組成。
第一電壓測定電路包括恒定電壓電路22，其產(chǎn)生與電源電壓無關(guān)的恒定電壓；第一分壓器電路23，通過對(duì)電路22的輸出電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓Vref；第二分壓器電路24，產(chǎn)生與電源電壓成比例的監(jiān)測電壓Vd；以及比較器25，比較標(biāo)準(zhǔn)電壓Vref和監(jiān)測電壓Vd。比較器25由具有雙極性晶體管的單電源型運(yùn)算放大器組成，其在輸出級(jí)具有一集電極開路端。通過電源端+Vcc向比較器25提供電源。
配置第一電壓測定電路20，使得如果電源電壓低于輸出電路5中的運(yùn)算放大器8的工作電壓之下限(例如5±0.25V)時(shí)，輸出一事故狀態(tài)信號(hào)。在本實(shí)施例中，考慮到事故誤差的容限，被判斷為在電源電壓上發(fā)生事故的電壓設(shè)定為低于4.5V。這是預(yù)定電源電壓的下限值。換句話說，配置第一電壓測定電路，使得如果電源電壓是由正常電源電壓(5V)下降10％(即，預(yù)定電源電壓的下限值)，就產(chǎn)生事故狀態(tài)信號(hào)。
實(shí)際上，如下配置比較器25。如果Vref≤Vd，使比較器25輸出級(jí)的晶體管為斷開(OFF)，結(jié)果，比較器25變成高阻抗?fàn)顟B(tài)。另一方面，如果Vref＞Vd，使得輸出級(jí)的晶體管為ON，導(dǎo)致比較器25切換到低電阻狀態(tài)，這指示一事故狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)此切換操作，如果電源電壓低于4.5V，標(biāo)準(zhǔn)電壓Vref和監(jiān)測電壓Vd之間的關(guān)系設(shè)定為Vref＞Vd。比較器25包括一反饋電阻器，用于在實(shí)際電路中向其中增加一滯后。
比較器25的輸出端(在輸出級(jí)的晶體管的集電極)連接到輸出電路5中的運(yùn)算放大器8的輸出禁止端FD以及鉗位電路6中的晶體管12和13的基極。從而，如果發(fā)生電源電壓的事故(在電源電壓低于4.5V的情況下)，從比較器25中輸出對(duì)應(yīng)于事故狀態(tài)的低電平信號(hào)(接地電平電壓+輸出級(jí)晶體管的集電極-發(fā)射極飽和電壓，此后稱為“VCEsat”)。然后，到輸出電路5中的放大器8的輸出禁止端FD的輸入信號(hào)被降低至低電平，導(dǎo)致放大器8切換到輸出禁止?fàn)顟B(tài)。另外，在鉗位電路6中的晶體管12和13的基極電壓降低到低電平，強(qiáng)制停止晶體管12和13的工作，導(dǎo)致停止鉗位電路6的工作。
如果電源電壓變得低于4.5V，在上述配置中的第一電壓測定電路20能夠精確地測定電源電壓的事故狀態(tài)。然而，如果電源電壓被降低至低于約1.4V，構(gòu)成比較器25的運(yùn)算放大器不能工作，這是因?yàn)槌隽朔糯笃鞯墓ぷ鞣秶?。然后，如果電源電壓低?.4V，事故狀態(tài)的測定變得不可能?；谝陨显颍O(shè)置第二電壓測定電路21以克服上述問題。
配置第二電壓測定電路21，使得如果電源電壓低于例如2V(其是將預(yù)定容限增加到運(yùn)算放大器的工作電壓的下限得到的電壓)，則輸出事故狀態(tài)信號(hào)。電路21包括分壓器電路26、第二串聯(lián)電路、以及第三串聯(lián)電路，分壓器電路26由第一串聯(lián)電路組成，第一串聯(lián)電路具有例如在電源端+Vcc和接地端之間彼此串聯(lián)的三個(gè)二極管26a、電阻器26b和26c，第二串聯(lián)電路與分壓器電路26并聯(lián)并且由電阻器27和npn雙極性晶體管28的集電極-發(fā)射極路徑組成，第三串聯(lián)電路也與分壓器電路26并聯(lián)并且由電阻器29和npn雙極性晶體管30(對(duì)應(yīng)于開關(guān)元件)的集電極-發(fā)射極路徑組成。另外，晶體管28的基極連接到分壓器電路26的輸出端(電阻器26b和26c的公共連接點(diǎn))，以及晶體管30的基極連接到晶體管28的集電極。
如下配置分壓器電路26。如果電源電壓高于2V，分壓器電路26輸出高于下限電壓的分壓，以使晶體管28接通(ON)，以及如果電源電壓低于2V，電路26輸出分壓，以使晶體管28斷開(OFF)。相應(yīng)地，如果電源電壓高于2V，晶體管30保持接通，從晶體管30的集電極輸出高電平信號(hào)(與電源端+Vcc同樣的電壓電平)。然而，如果電源電壓低于2V，從晶體管30的集電極輸出低電平信號(hào)(晶體管30的接地電平電壓+VCEsat)，這是因?yàn)轫憫?yīng)于晶體管28的斷開，使得晶體管30接通。
晶體管30的集電極(即，第二電壓測定電路21的信號(hào)輸出端)連接到輸出電路5中的運(yùn)算放大器8的輸出禁止端FD以及鉗位電路6中的晶體管12和13的基極。從而，如果第二電壓測定電路21檢測到一事故發(fā)生(在電源電壓低于2V的情況下)，響應(yīng)于從晶體管30的集電極輸出的低電平事故狀態(tài)信號(hào)，將在輸出電路5中的運(yùn)算放大器8切換到輸出禁止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)，響應(yīng)于被降低至低電平的晶體管12和13的基極電壓，鉗位電路6停止工作。
參考圖4，下面將描述上述電路的功能。圖4顯示了由液壓傳感器所檢測的壓力和來自輸出電路5的傳感器輸出電壓Vout之間的關(guān)系。
如果將電源提供給ECU 2，來自穩(wěn)定電源3的輸出電源(電壓是5V)通過電源線L1和接地線L3提供在壓力傳感器系統(tǒng)1的電源端+Vcc和接地端GND之間，由此使得壓力傳感器系統(tǒng)1接通。如果電源線L1和接地線L3正常連接，在壓力傳感器裝置1的端子+Vcc的電壓是5V。在正常情況下，從輸出電路5輸出傳感器輸出電壓Vout，傳感器輸出電壓Vout是傳感器信號(hào)輸出的反相和放大的信號(hào)(傳感器信號(hào)輸出變換到與檢測的壓力增加成反比的負(fù)數(shù)側(cè))。如圖4所示，傳感器輸出電壓Vout的增加與檢測的壓力的增加成正比。但是，傳感器輸出電壓Vout由鉗位電路6鉗位在4.3V，而不會(huì)增加超過4.3V。
另一方面，如果電源線L1和/或接地線L3在連接部分具有缺陷接觸，結(jié)果，如果壓力傳感器裝置1的電源電壓低于4.5V，電源電壓被電源監(jiān)測電路7中的第一電壓測定電路20認(rèn)為是事故狀態(tài)。然后，從第一電壓測定電路20中的比較器25輸出事故狀態(tài)信號(hào)(低電平信號(hào))。將事故狀態(tài)信號(hào)輸送到輸出電路5中的運(yùn)算放大器8的輸出禁止端FD和鉗位電路6中的晶體管12和13的基極。從而，使得輸出電路5中的放大器8的輸出級(jí)的晶體管被強(qiáng)制斷開(OFF)，導(dǎo)致放大器8切換到輸出禁止?fàn)顟B(tài)。使得鉗位電路6中的晶體管12和13也被強(qiáng)制斷開，結(jié)果，晶體管16保持?jǐn)嚅_，導(dǎo)致鉗位電路停止工作。
如果使得運(yùn)算放大器8的輸出級(jí)的晶體管斷開(集電極開路輸出端處于高阻抗?fàn)顟B(tài))，在信號(hào)輸出端Q的電壓被切換到一分壓，分壓是通過利用ECU 2中的負(fù)載電阻器4以及輸出電路5中的輸入電阻器9和反饋電阻器10對(duì)穩(wěn)定電源3的輸出電壓(5V)與放大器8中的反相輸入端(-)的輸入電壓之間的電壓差進(jìn)行分壓而產(chǎn)生的。在本實(shí)施例中，設(shè)置負(fù)載電阻器4、輸入電阻器9和反饋電阻器10之間的電阻比，使得當(dāng)傳感器信號(hào)輸出為0V(零伏特)時(shí)，在信號(hào)輸出端Q的電壓變?yōu)?.6V。然后，如果壓力傳感器裝置1的電源電壓低于4.5V，大約4.6V的電壓信號(hào)(即，指示故障發(fā)生的異常診斷信號(hào)(對(duì)應(yīng)于一個(gè)異常信號(hào)))被提供給ECU 2。異常診斷信號(hào)具有的電壓高于具有一預(yù)定容限(大約0.3V)的最大傳感器輸出電壓(4.3V)。
而且，如果壓力傳感器裝置1的電源電壓變得低于2V，使得在第二電壓測定電路21中的晶體管30接通，并從電路21輸出事故狀態(tài)信號(hào)。然后，事故狀態(tài)信號(hào)被提供給在輸出電路5中的運(yùn)算放大器8的輸出禁止端FD、以及在鉗位電路6中的晶體管12和13的基極。結(jié)果，輸出電路5中的運(yùn)算放大器8被切換到輸出禁止?fàn)顟B(tài)，并且同時(shí)停止鉗位電路6的工作。從而，將異常診斷信號(hào)提供給ECU 2。
由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)勢。第一電壓測定電路20具有比較器25。比較器25被配置以使得根據(jù)監(jiān)測電壓Vd和恒定標(biāo)準(zhǔn)電壓Vref之間的比較而輸出事故狀態(tài)信號(hào)。通過對(duì)電源電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生Vd。另一方面，Vref與電源電壓無關(guān)。結(jié)果，可以精確地測定電源電壓是否低于預(yù)定電壓(4.5V)。而且，從輸出電路5輸出的異常診斷信號(hào)具有的電壓(大約4.6V)高于具有一預(yù)定容限(大約0.3V)的最大傳感器輸出電壓Vout(4.3V)。在輸出電路5中放大傳感器信號(hào)輸出之后輸出Vout。從而，可以明顯地使異常診斷信號(hào)不同于傳感器輸出電壓Vout，導(dǎo)致對(duì)電源電壓的異常之可靠檢測。
因?yàn)殂Q位電路6被設(shè)置用于將從輸出電路5輸出的傳感器輸出電壓Vout鉗位在上限電壓(4.3V)，所以總是可以使異常診斷信號(hào)絕對(duì)不同于傳感器輸出電壓Vout。另外，因?yàn)楫?dāng)輸出異常診斷信號(hào)時(shí)，鉗位電路停止工作，所以鉗位電路對(duì)異常診斷信號(hào)的電壓沒有任何不利影響。
同時(shí)，如果電源電壓變得低于比較器25的工作范圍(2V)，響應(yīng)于在電路21中的晶體管30的工作，從第二電壓測定電路21輸出事故狀態(tài)信號(hào)。結(jié)果，從輸出電路5輸出異常診斷信號(hào)。從而，可以在寬的電壓范圍內(nèi)有效地檢測電源電壓的異常信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)于檢測電源電壓異常的可靠故障診斷。
在本實(shí)施例中，如果將輸出電路5的集電極開路輸出端切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，則輸出分壓(該分壓是利用在ECU 2中的負(fù)載電阻器4、輸出電路5中的輸出電阻器9和反饋電阻器10、通過對(duì)ECU 2中的穩(wěn)定電源3的輸出電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生)作為異常診斷信號(hào)。然后，即使電源電壓被降低到接近于零時(shí)，通過使用ECU 2中的穩(wěn)定電壓源3而輸出分壓作為異常診斷信號(hào)。從而，可以有效地和較寬地在電源電壓的接近于零到預(yù)定電壓范圍內(nèi)輸出異常診斷信號(hào)。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)用于檢測電源電壓之異常的可靠故障診斷。
(變型)本發(fā)明可以以其它具體形式實(shí)施而不偏離其精神或基本特征。因此，本實(shí)施例在任何方面應(yīng)該被視為示例性的而并非限制性的，因此，由所附權(quán)利要求而不是由前述說明所指示的本發(fā)明的范圍以及在權(quán)利要求等效的意義和范圍內(nèi)產(chǎn)生的所有變化都應(yīng)被包含在其中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)許多其它修改的或者改進(jìn)的實(shí)施例。
本發(fā)明的應(yīng)用并不限于用于車載液壓制動(dòng)器系統(tǒng)的壓力傳感器。本發(fā)明也可以應(yīng)用于很多采用響應(yīng)于所檢測的物理量的傳感器輸出信號(hào)的其它物理量傳感器裝置。如果需要，可以設(shè)置鉗位電路。顯而易見的是輸出電路5中的電路并不限于用作反相型放大器的運(yùn)算放大器8的類型。
權(quán)利要求
1.一種包含在電子系統(tǒng)中的警報(bào)裝置，一電源電壓被提供給該電子系統(tǒng)，該警報(bào)裝置包括第一電壓測定電路，用于通過將所述電源電壓和與所述電源電壓無關(guān)的參考電壓進(jìn)行比較而測定所述電源電壓，由此當(dāng)所述電源電壓低于第一預(yù)定電壓時(shí)，輸出事故狀態(tài)信號(hào)；第二電壓測定電路，所述第二測定電路工作在一預(yù)定電壓范圍內(nèi)，在該預(yù)定電壓范圍內(nèi)，所述第一電壓測定電路不受其工作的影響，所述第二電壓測定電路通過將所述電源電壓與所述預(yù)定電壓范圍的上限進(jìn)行比較而測定所述電源電壓，由此當(dāng)所述電源電壓比小于所述第一預(yù)定電壓的上限更低時(shí)，輸出所述事故狀態(tài)信號(hào)；以及警報(bào)信號(hào)輸出電路，響應(yīng)于所輸出的事故狀態(tài)信號(hào)而輸出警報(bào)信號(hào)。
2.一種包含在電子系統(tǒng)中的傳感器裝置，一電源電壓被提供給該電子系統(tǒng)，該傳感器裝置具有一傳感器電路，該傳感器電路檢測物理量以輸出對(duì)應(yīng)于所檢測的物理量的傳感器信號(hào)，該傳感器裝置包括第一電壓測定電路，通過將所述電源電壓和與所述電源電壓無關(guān)的參考電壓進(jìn)行比較而測定該電源電壓，由此當(dāng)所述電源電壓低于第一預(yù)定電壓時(shí)，輸出事故狀態(tài)信號(hào)；第二電壓測定電路，該第二電壓測定電路工作在一預(yù)定電壓范圍內(nèi)，在該預(yù)定范圍內(nèi)，所述第一電壓測定電路不受其工作的影響，所述第二電壓測定電路通過將所述電源電壓與所述預(yù)定電壓范圍的上限進(jìn)行比較而測定該電源電壓，由此當(dāng)所述電源電壓比小于所述第一預(yù)定電壓的上限更低時(shí)，輸出所述事故狀態(tài)信號(hào)；以及警報(bào)信號(hào)輸出電路，響應(yīng)于所輸出的事故狀態(tài)信號(hào)而輸出警報(bào)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，包括一輸出電路，當(dāng)所述電源電壓超過所述第一預(yù)定電壓時(shí)，依賴于從所述傳感器電路輸出的傳感器信號(hào)而輸出一傳感器輸出電壓；以及響應(yīng)于所述事故狀態(tài)信號(hào)的輸出而禁止所述輸出電路輸出所述傳感器輸出電壓，以便當(dāng)所述電源電壓等于或者低于所述第一預(yù)定電壓時(shí)，所述警報(bào)信號(hào)輸出電路提供所述警報(bào)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，其中所述警報(bào)信號(hào)電壓被設(shè)定為高于來自所述輸出電路的所述傳感器輸出電壓的最大電壓，所述警報(bào)信號(hào)電壓具有在所述最大電壓上的一預(yù)定容限。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器裝置，其中所述傳感器裝置還包括一鉗位電路，用于將來自所述輸出電路的所述傳感器輸出電壓鉗位在不同于該警報(bào)信號(hào)電壓的一電壓電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器裝置，其中，所述不同于該警報(bào)信號(hào)電壓的電壓電平被設(shè)定為低于具有一預(yù)定容限的所述警報(bào)信號(hào)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器裝置，其中所述鉗位電路被配置以使得如果輸出所述事故狀態(tài)信號(hào)則停止其工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器裝置，其中所述警報(bào)信號(hào)電壓是一分壓，該分壓是通過利用所述輸出電路中的負(fù)載電阻器和多個(gè)分壓電阻器之間的電阻比率、對(duì)與所述傳感器裝置無關(guān)的穩(wěn)定電源之輸出電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生的，該負(fù)載電阻器被配置以連接所述輸出電路的信號(hào)線和所述穩(wěn)定電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器裝置，其中所述警報(bào)信號(hào)電壓是一分壓，該分壓是通過利用所述輸出電路中的負(fù)載電阻器和多個(gè)分壓電阻器之間的電阻比率、對(duì)與所述傳感器裝置無關(guān)的穩(wěn)定電源之輸出電壓進(jìn)行分壓而產(chǎn)生的，該負(fù)載電阻器被配置以連接所述輸出電路的信號(hào)線和所述穩(wěn)定電源。
全文摘要
一種檢測物理量的傳感器裝置，包括第一電壓測定電路、第二電壓測定電路，警報(bào)信號(hào)輸出電路以及傳感器輸出電路。第一電壓測定電路通過將電源電壓和參考電壓進(jìn)行比較而測定電源電壓，以及當(dāng)電源電壓低于第一預(yù)定電壓時(shí)，輸出事故信號(hào)。第二電壓測定電路工作在一較低電壓范圍內(nèi)，第一電壓測定電路在該較低電壓范圍內(nèi)不受影響，當(dāng)電源電壓低于小于第二預(yù)定電壓時(shí)，第二電壓測定電路輸出事故信號(hào)。警報(bào)信號(hào)輸出電路響應(yīng)于事故信號(hào)而輸出警報(bào)信號(hào)。傳感器輸出電路輸出傳感器信號(hào)并且響應(yīng)于事故信號(hào)禁止電路輸出傳感器信號(hào)，使得警報(bào)信號(hào)輸出電路響應(yīng)于事故信號(hào)提供警報(bào)信號(hào)。
文檔編號(hào)B60T17/18GK1532526SQ20041003134
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者今井正人, 篠田丈司, 司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝