專利名稱：角速度傳感器及運(yùn)送設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測角速度的角速度傳感器及使用了該角速度傳感器的運(yùn)送設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為以往的角速度傳感器，有如專利文獻(xiàn)1(日本專利公開公報特開平8-327363號)中所記載的角速度傳感器。圖5是示意專利文獻(xiàn)1中所記載的以往的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5所示的角速度傳感器101，包括角速度檢測元件102、驅(qū)動電路103、檢測電路104、輸出端子107、判定器108及監(jiān)控信號端子109。檢測電路104包括第1信號處理部105和第2信號處理部106。
驅(qū)動電路103驅(qū)動角速度檢測元件102。第1信號處理部105及第2信號處理部106，處理從按照所施加的角速度而運(yùn)作的角速度檢測元件102得到的信號，第2信號處理部106，將通過該處理而得到的角速度信號輸出到輸出端子107。判定器108，監(jiān)控第1信號處理部105和第2信號處理部106的結(jié)合點N1的信號，判斷結(jié)合點N1的信號是否有異常，并將表示判斷結(jié)果的信號輸出到監(jiān)控信號端子109。
然而，在上述以往的角速度傳感器101中，僅對第1信號處理部105和第2信號處理部106的結(jié)合點N1的信號進(jìn)行監(jiān)控，而不能判斷角速度傳感器101內(nèi)多處的信號是否存在異常。
另外，為了即能指定角速度傳感器101內(nèi)多處的信號是否存在異常的位置又能對其進(jìn)行監(jiān)控，需要有與其數(shù)目相應(yīng)的多個監(jiān)控信號端子，而在設(shè)置多個監(jiān)控信號端子時，角速度傳感器會增大，從而難以實現(xiàn)角速度傳感器的小型集成化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種角速度傳感器及使用了該角速度傳感器的運(yùn)送設(shè)備，既能夠?qū)撬俣葌鞲衅鲀?nèi)多處的信號一邊指定其位置一邊進(jìn)行監(jiān)控，又可以實現(xiàn)其小型集成化。
本發(fā)明所提供的角速度傳感器，包括角速度檢測元件、用于驅(qū)動角速度檢測元件的驅(qū)動電路、用于處理由角速度檢測元件按照被施加的角速度而輸出的檢測信號并生成角速度信號的檢測電路、輸出端子、被連接在角速度傳感器內(nèi)的多個信號輸出部與輸出端子之間的開關(guān)電路、控制開關(guān)電路的連接動作的控制電路，其中，開關(guān)電路將根據(jù)控制電路的控制信號從多個信號輸出部中選擇出的一個信號輸出部與輸出端子相連接。
采用該角速度傳感器，既可以對其內(nèi)部多處的信號一邊指定其位置一邊進(jìn)行監(jiān)控，又可實現(xiàn)傳感器自身的小型集成化。
本發(fā)明還提供一種運(yùn)送設(shè)備，包括上述的角速度傳感器、判斷來自上述角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常，當(dāng)判斷出輸出信號為正常時，控制角速度傳感器而將角速度傳感器的角速度信號提供給輸出端子的控制單元。
采用該運(yùn)送設(shè)備，由于控制單元判斷來自角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常，當(dāng)判斷出輸出信號為正常時，將角速度傳感器的角速度信號提供給輸出端子，因此，無需在角速度傳感器內(nèi)獨立設(shè)置用于判斷輸出信號中是否存在異常的處理電路，從而既能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器自身的小型集成化，又可以基于對角速度傳感器內(nèi)多處的信號一邊指定其位置一邊進(jìn)行監(jiān)控而得到的信息和角速度傳感器的角速度信息，進(jìn)行運(yùn)送設(shè)備的各種控制，因此可以提高運(yùn)送設(shè)備自身的信賴性。


圖1是示意本發(fā)明第1實施例的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是圖1所示的模式信號發(fā)生電路及開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖。
圖3是示意本發(fā)明第2實施例的汽車的主要部分的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是示意本發(fā)明第3實施例的汽車的主要部分的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是示意以往的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實施例方式
以下參照附圖并結(jié)合各實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
(第1實施例)圖1是示意本發(fā)明第1實施例的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖1所示的角速度傳感器1包括角速度檢測元件2、檢測電路3、一個輸出端子4、驅(qū)動電路5、開關(guān)電路7及模式信號發(fā)生電路8。檢測電路3包括兩個第1及第2信號處理部21、22。另外，檢測電路3內(nèi)所具備的信號處理部的數(shù)目并不特別限定于上述之例，亦可包括1個或3個以上的信號處理部。
角速度檢測元件2，可由例如呈U字型(音叉形狀)或H字型的形狀的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)元件所構(gòu)成，通過基于科氏(Coriolis)力使振動叉(oscillatory fork)振動，檢測與振動方向垂直的方向的角速度。此處，MEMS是使用以IC制造工藝為基礎(chǔ)的微加工技術(shù)的微型傳感器、致動裝置、以及將控制電路進(jìn)行了集成化的微系統(tǒng)的總稱，通過采用該MEMS技術(shù)，在硅電路板上形成壓電薄膜并將其加工成U字型或H字型的形狀，從而形成MEMS元件。另外，作為角速度檢測元件，并不特別限定為上述之例，也可以采用由水晶、鎳鉻恒彈性鋼(艾林瓦合金，elinvar)、壓電陶瓷等構(gòu)成的各種角速度檢測元件。
驅(qū)動電路5驅(qū)動角速度檢測元件2。角速度檢測元件2與第1信號處理部21連接，將與所施加的角速度的大小相適應(yīng)的檢測信號輸出到第1信號處理部21及開關(guān)電路7。
第1信號處理部21，對角速度檢測元件2的檢測信號進(jìn)行指定的信號處理，并將經(jīng)過信號處理的信號輸出到第2信號處理部22及開關(guān)電路7。作為第1處理電路部21(即，第1信號處理部)，可以使用例如電流電壓轉(zhuǎn)換電路，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路被輸入根據(jù)施加在角速度傳感器1上的角速度而由角速度檢測元件2產(chǎn)生的電荷，并將基于該電荷的電流轉(zhuǎn)換為電壓。此時，如圖所示，第1處理電路部21包括第1運(yùn)算放大器(operationalamplifier)OP1及第1電阻R1，第1運(yùn)算放大器OP1的正輸入端子被施加指定的基準(zhǔn)電壓，第1運(yùn)算放大器OP1的負(fù)輸入端子上連接有角速度檢測元件2和第1電阻R1的一個端子，第1運(yùn)算放大器OP1的輸出端子上連接有第1電阻R1的另一個端子。另外，第1信號處理部的信號處理例并不特別限定為上述之例，亦可以進(jìn)行在角速度傳感器1內(nèi)執(zhí)行的其他處理。
第2信號處理部22，對第1信號處理部21的輸出信號進(jìn)行指定的信號處理，并將經(jīng)過信號處理的信號輸出到開關(guān)電路7。作為第2信號處理部22，可以使用例如低通濾波器(low-pass filter)，該低通濾波器被輸入通過第1處理電路部21而被轉(zhuǎn)換成與角速度的大小相適應(yīng)的電壓的檢測信號。此時，如圖所示，第2信號處理部22包括第2運(yùn)算放大器OP2、第2電阻R2、第3電阻R3及第1電容器C1，第2運(yùn)算放大器OP2的正輸入端子被施加指定的基準(zhǔn)電壓，第2運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端子介于電阻R2而連接有第1運(yùn)算放大器OP1的輸出端子。另外，第3電阻R3的一個端子與第2運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端子相連接，另一個端子與第2運(yùn)算放大器OP2的輸出端子相連接，第1電容器C1的一個端子與第2運(yùn)算放大器OP2的負(fù)輸入端子相連接，另一端子與第2運(yùn)算放大器OP2的輸出端子相連接。另外，第2信號處理部的信號處理例并不特別限定為上述之例，亦可以進(jìn)行在角速度傳感器1內(nèi)執(zhí)行的其他處理。
開關(guān)電路7的各輸入端子與角速度檢測元件2及第1、第2信號處理部21、22的各信號輸出部連接，開關(guān)電路7的輸出端子與輸出端子4連接。模式信號發(fā)生電路8與開關(guān)電路7連接，向開關(guān)電路7輸出作為控制信號的模式信號，該控制信號用于指示應(yīng)選擇角速度檢測元件2及第1、第2信號處理部21、22的輸出中的哪一個輸出。開關(guān)電路7按照模式信號，選擇角速度檢測元件2及第1、第2信號處理部21、22的三個輸出中的一個輸出而輸出到輸出端子4。
下面，就圖1所示的角速度傳感器1的主要部分的模式信號發(fā)生電路8及開關(guān)電路7進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖2是圖1所示的模式信號發(fā)生電路8及開關(guān)電路7的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖。另外，圖2中，為便于圖示，作為第1及第2信號處理部21、22，僅在圖中標(biāo)出運(yùn)算放大器。
如圖2所示，開關(guān)電路7包含有第1至第3開關(guān)11～13。第1開關(guān)11包括第1P通道晶體管(P-channel transistor)TP1、第1N通道晶體管TN1及第1反相器(inverter)I1。角速度檢測元件2的信號輸出部與第1P通道晶體管TP1的源極(source)及第1N通道晶體管TN1的源極連接，輸出端子4與第1P通道晶體管TP1的漏極(drain)及第1N通道晶體管TN1的漏極連接。第1反相器I1的輸入端子與第1N通道晶體管TN1的柵極(gate)連接，第1反相器I1的輸出端子與第1P通道晶體管TP1的柵極連接。
第2開關(guān)12包括第2P通道晶體管TP2、第2N通道晶體管TN2及第2反相器I2。第1信號處理部21的信號輸出部與第2P通道晶體管TP2的源極及第2N通道晶體管TN2的源極連接，輸出端子4與第2P通道晶體管TP2的漏極及第2N通道晶體管TN2的漏極連接。第2反相器I2的輸入端子與第2N通道晶體管TN2的柵極連接，第2反相器I2的輸出端子與第2P通道晶體管TP2的柵極連接。
第3開關(guān)13包括第3P通道晶體管TP3、第3N通道晶體管TN3及第3反相器I3。第2信號處理部22的信號輸出部與第3P通道晶體管TP3的源極及第3N通道晶體管TN3的源極連接，輸出端子4與第3P通道晶體管TP3的漏極及第3N通道晶體管TN3的漏極連接。第3反相器I3的輸入端子與第3N通道晶體管TN3的柵極連接，第3反相器I3的輸出端子與第3P通道晶體管TP3的柵極連接。
模式信號發(fā)生電路8具備第1及第2比較器(comparator)CP1、CP2、電壓發(fā)生器23、第1及第2或非門(NOR gate)G1、G2、第4反相器I4及與門(AND gate)G3。
電壓發(fā)生器23與第1及第2比較器CP1、CP2的正輸入端子相連接，第1比較器CP1的負(fù)輸入端子中被輸入第1基準(zhǔn)電壓V1，第2比較器CP2的負(fù)輸入端子中被輸入高于第1基準(zhǔn)電壓V1的第2基準(zhǔn)電壓V2。
第1或非門G1的其中一個輸入端子上連接有第1比較器CP1的輸出端子，另一輸入端子上連接有第2比較器CP2的輸出端子，第1或非門G1的輸出端子與第3反相器I3的輸入端子及第3N通道晶體管TN3的柵極相連接。
第2或非門G2的其中一個輸入端子介于第4反相器I4而與第1比較器CP1的輸出端子連接，另一輸入端子上連接有第2比較器CP2的輸出端子，第2或非門G2的輸出端子與第2反相器I2的輸入端子及第2N通道晶體管TN2的柵極相連接。
與門G3的其中一個輸入端子上連接有第1比較器CP1的輸出端子，另一輸入端子上連接有第2比較器CP2的輸出端子，與門G3的輸出端子與第1反相器I1的輸入端子及第1N通道晶體管TN1的柵極相連接。
下面，對具有上述結(jié)構(gòu)的角速度傳感器的工作進(jìn)行說明。作為本傳感器的工作模式，有例如，將第2處理電路部22(即，第2信號處理部)的輸出提供給輸出端子4的通常模式、將第1處理電路部21的輸出提供給輸出端子4的處理電路部診斷模式以及將角速度檢測元件2的輸出提供給輸出端子4的角速度檢測元件診斷模式。上述各模式，例如當(dāng)本傳感器被搭載于汽車上時，由ECU(electronic control unit電子控制單元，省略圖示)來決定，電壓發(fā)生器23輸出按照由ECU輸出的模式設(shè)定信號對各模式預(yù)先設(shè)定的指定電壓。另外，模式的決定方法并不特別限定為上述之例，亦可有各種變更，例如，可以通過對來自設(shè)置于角速度傳感器1內(nèi)部的振蕩電路(省略圖示)的時鐘進(jìn)行計數(shù)來建立定期的時機(jī)，按該定期的時機(jī)依次自動地切換各模式。
首先，在通常模式下，作為指定的指令電壓，低于第1及第2基準(zhǔn)電壓V1、V2的電壓VL由電壓發(fā)生器23輸出，因此第1及第2比較器CP1、CP2的輸出都為低(Low)。因此，與門G3的輸出為低，第1反相器I1的輸出為高(High)，第1P通道晶體管TP1關(guān)閉，第1N通道晶體管TN1關(guān)閉。由此，角速度檢測元件2的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。
而且，第4反相器I4的輸出為高，第2或非門G2的輸出為低，第2反相器I2的輸出為高，第2P通道晶體管TP2關(guān)閉，第2N通道晶體管TN2關(guān)閉。由此，第1信號處理部21的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。
另外，第1或非門G1的輸出為高(High)，第3反相器I3的輸出為低(Low)，第3P通道晶體管TP3打開，第3N通道晶體管TN3打開。因此，第2信號處理部22的信號輸出部、即檢測電路3的信號輸出部與輸出端子4被電連接。由此，本傳感器的角速度信號從輸出端子4予以輸出。
然后，當(dāng)本傳感器中發(fā)生什么故障而需要判定是何處的異常時，若處理電路部診斷模式被設(shè)定，則電壓發(fā)生器23輸出作為指定的指令電壓的高于第1基準(zhǔn)電壓V1、低于第2基準(zhǔn)電壓V2的電壓VM。由此，第1比較器CP1的輸出為高，第2比較器CP2的輸出為低。因此，第4反相器I4的輸出為低，第2或非門G2的輸出為高，第2反相器I2的輸出為低，第2P通道晶體管TP2打開，第2N通道晶體管TN2打開。由此，因第1信號處理部21的信號輸出部與輸出端子4電連接，所以可以從本傳感器的外部通過輸出端子4來觀測本傳感器內(nèi)部的信號(第1信號處理部21的輸出信號)。
此時，第1或非門G1的輸出為低，第3反相器I3的輸出為高，第3P通道晶體管TP3關(guān)閉，第3N通道晶體管TN3關(guān)閉。因此，第2信號處理部22的信號輸出部、即檢測電路3的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。另外，與門G3的輸出為低，第1反相器I1的輸出為高，第1P通道晶體管TP1關(guān)閉，第1N通道晶體管TN1關(guān)閉。由此，角速度檢測元件2的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。于是，因第1信號處理部21的信號輸出部以外的信號輸出部相對輸出端子4而被切斷，所以可以準(zhǔn)確地監(jiān)控第1信號處理部21的輸出。
另外，若角速度檢測元件診斷模式被設(shè)定，則電壓發(fā)生器23輸出例如作為指定的指令電壓的高于第1及第2基準(zhǔn)電壓V1、V2的電壓VH。于是，第1及第2比較器CP1、CP2的輸出均為高。因此，與門G3的輸出為高，第1反相器I1的輸出為低，第1P通道晶體管TP1打開，第1N通道晶體管TN1打開。由此，因角速度檢測元件2的信號輸出部與輸出端子4電連接，所以可以從本傳感器的外部通過輸出端子4來觀測本傳感器內(nèi)部的信號(角速度檢測元件2的輸出信號)。
此時，第4反相器I4的輸出為低，第2或非門G2的輸出為低，第2反相器I2的輸出為高，第2P通道晶體管TP2關(guān)閉，第2N通道晶體管TN2關(guān)閉。因此，第1信號處理部21的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。另外，第1或非門G1的輸出為低，第3反相器I3的輸出為高，第3P通道晶體管TP3關(guān)閉，第3N通道晶體管TN3關(guān)閉。因此，第2信號處理部22的信號輸出部、即檢測電路3的信號輸出部與輸出端子4被電切斷。于是，因角速度檢測元件2的信號輸出部以外的信號輸出部相對輸出端子4而被切斷，所以可以準(zhǔn)確地監(jiān)控角速度檢測元件2的輸出。
如上所述，通過按照由模式信號發(fā)生電路8輸入到開關(guān)電路7的模式信號，切換向輸出端子4輸出的角速度傳感器1內(nèi)的各部的信號，使用一個輸出端子4，就可以對角速度傳感器1內(nèi)部的多處一邊指定其位置一邊準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)控，因此，無需為每一個信號輸出部設(shè)置專用的監(jiān)控端子，從傳感器的小型集成化和故障檢測能力的提高的角度而言，具有顯著的效果。
另外，在本實施例中，舉例說明的是，通過對電壓發(fā)生器23所產(chǎn)生的電壓和第1及第2基準(zhǔn)電壓V1、V2的級別進(jìn)行比較，來設(shè)定作為指示信號的模式信號，該指示信號用于將角速度檢測元件2和第1及第2信號處理部21、22的各輸出中的任一輸出有選擇性地連接到輸出端子4上，但并不一定限定于此。例如，作為模式信號發(fā)生電路8，亦可采用包括振蕩器和與該振蕩器連接的計數(shù)器，并可從該計數(shù)器得到構(gòu)成用于使開關(guān)電路7以指定的形式工作的邏輯結(jié)構(gòu)的輸出信號的結(jié)構(gòu)。
另外，第1至第3開關(guān)11～13是由晶體管構(gòu)成，但并不一定限定于此。另外，上述實施例中，是使用反相器來實現(xiàn)第1至第3開關(guān)11～13的打開狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)的切換，但也并不一定限定于此。此外，本實施例中，是對在第1至第3開關(guān)11～13的第1至第3P通道晶體管TP1～TP3的一側(cè)連接第1至第3反相器I1～I(xiàn)3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但當(dāng)然亦可采用在第1至第3N通道晶體管TN1～TN3的一側(cè)連接反相器的結(jié)構(gòu)。
另外，還將本實施例的角速度傳感器1搭載在汽車上，利用搭載在作為運(yùn)送設(shè)備的汽車上的ECU，在從輸出端子4輸出角速度檢測元件2的輸出的角速度檢測元件診斷模式、從輸出端子4輸出第1處理電路部21的輸出的處理電路部診斷模式以及從輸出端子4輸出第2處理電路部22的輸出的通常模式之間，來切換角速度傳感器1的工作模式時，不僅不需要用于獨立判斷角速度傳感器1內(nèi)各輸出信號是否存在異常的處理電路，還可以確認(rèn)各輸出信號是否存在異常，基于檢測電路3的正常輸出(角速度信息)進(jìn)行各種控制，從而提高運(yùn)送設(shè)備自身的信賴性。
另外，本實施例中，也可以是在第2信號處理部22的輸出從輸出端子4輸出時，將該輸出信號臨時儲存在內(nèi)置于ECU中的存儲器(未圖示)中，當(dāng)角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出被判斷為正常時，將儲存在上述存儲器中的第2信號處理部22的輸出作為角速度傳感器1的正規(guī)信號而采用。
另外，本實施例中，重點對正確地監(jiān)控角速度傳感器1的角速度檢測元件2、第1信號處理部21的例子進(jìn)行了說明，而除此之外，雖未進(jìn)行圖示，但也可以是，利用模式信號發(fā)生電路8和開關(guān)電路7向輸出端子提供角速度檢測元件2的驅(qū)動電路5的信號、驅(qū)動電路5內(nèi)的振蕩部的信號、用于補(bǔ)正與所施加的角速度相適應(yīng)的從角速度檢測元件2得到的信號的溫度傳感器(或者有時亦可利用處理IC內(nèi)的二極管特性)的信號、儲存在存儲器中的信息、用于驅(qū)動邏輯電路的振蕩部的信號、或通過了第1信號處理部21內(nèi)的角速度檢測元件2的放大器的信號。特別是，通過監(jiān)控溫度傳感器，或用于驅(qū)動邏輯電路的振蕩部，在將其他傳感器(例如加速度傳感器)與這些結(jié)構(gòu)要素共同使用時，可以產(chǎn)生提高該傳感器的信賴性的獨特的效果。
(第2實施例)圖3是示意本發(fā)明第2實施例的汽車主要部分的結(jié)構(gòu)方的框圖。圖3所示的汽車32是運(yùn)送設(shè)備的一個例子，包括角速度傳感器1，車輪33以及作為控制單元的一例的剎車機(jī)構(gòu)34。另外，圖3所示的角速度傳感器1的結(jié)構(gòu)與圖1及圖2所示的角速度傳感器1相同，因此省略其詳細(xì)說明。
剎車機(jī)構(gòu)34，被輸入有角速度傳感器1的檢測電路3(參照圖1)的輸出信號(角速度信息)，或?qū)撬俣葌鞲衅?內(nèi)部的多處一邊指定其位置一邊進(jìn)行正確監(jiān)控的信號，基于這些信號來控制各車輪33的制動力。
具體而言，剎車機(jī)構(gòu)34包括由RAM等構(gòu)成的存儲器34a及由微型計算機(jī)等構(gòu)成的判斷部34b。存儲器34a接收角速度傳感器1的第2信號處理部22(參照圖1)的角速度信號，并臨時儲存該角速度信號表示的角速度信息。而且，存儲器34a還將角速度檢測元件2(參照圖1)的輸出和第1及第2信號處理部21、22(參照圖1)的輸出輸出到判斷部34b。另外，這些輸出也可以不經(jīng)過存儲器34a，而直接從角速度傳感器1輸出到判斷部34b。
判斷部34b，通過將模式設(shè)定信號輸出到角速度傳感器1，對角速度傳感器1進(jìn)行控制，以便依次切換角速度檢測元件診斷模式、處理電路部診斷模式及通常模式這三個模式而依次輸出角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出。而且，判斷部34b，還判斷角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出是否正常。例如，判斷部34b，按以微型計算機(jī)的工作時鐘為基準(zhǔn)而建立的一定時間(例如1msec)間隔對各輸出進(jìn)行取樣，對各輸出每取樣一次，便在各輸出處于預(yù)先設(shè)定的電壓范圍內(nèi)時判斷各輸出為正常。另外，判斷處理的時機(jī)并不特別限定為上述之例，亦可有各種變更，例如可以每取樣多次進(jìn)行一次判斷。
如果所有的輸出均被判斷為正常，判斷部34b則讀取臨時儲存在存儲器34a內(nèi)的角速度信息，并基于該角速度信息控制各車輪33的制動力。另一方面，如果任一輸出被判斷為異常，判斷部34b則刪去角速度傳感器1的角速度信息，不進(jìn)行各車輪33的制動力控制，而是發(fā)出讓點亮指定的警告燈等的警告，通知駕駛者發(fā)生了異常。
如上所述，本實施例中，判斷部34b，當(dāng)判斷所有的輸出為正常時，可以利用臨時儲存在存儲器34a內(nèi)的正常的角速度信息來控制各車輪33的制動力，因此可以提高剎車機(jī)構(gòu)34的信賴性，并使汽車32自身的信賴性提高一層。而且，角速度傳感器1內(nèi)也無需設(shè)置用于獨立判斷角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出是否存在異常的處理電路，從而可實現(xiàn)角速度傳感器1自身的小型化。
另外，本實施例中，是在存儲器34a中臨時儲存了角速度信息，但并不特別限定為此例，亦可有各種變更，例如，亦可省略存儲器34a，此時，可在指定時機(jī)執(zhí)行上述的判斷處理，當(dāng)所有的輸出均正常時，判斷部34b則將角速度傳感器1設(shè)定成通常模式，利用在通常模式下輸出的角速度信號來控制各車輪33的制動力。
(第3實施例)圖4是示意本發(fā)明第3實施例的汽車主要部分的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖4所示的汽車32是運(yùn)送設(shè)備的一個例子，包括角速度傳感器1、安全氣囊(airbag)36以及作為控制單元的一例的安全氣囊機(jī)構(gòu)37。另外，圖4所示的角速度傳感器1的結(jié)構(gòu)與圖1及圖2所示的角速度傳感器1相同，因此省略其詳細(xì)說明。
安全氣囊36被設(shè)置在汽車32的至少一個座位的附近，撞擊時工作以保護(hù)駕駛者或搭乘者。安全氣囊機(jī)構(gòu)37，被輸入有角速度傳感器1的檢測電路3(參照圖1)的輸出信號(角速度信息)，或?qū)撬俣葌鞲衅?內(nèi)部的多處一邊指定其位置一邊進(jìn)行正確監(jiān)控的信號，基于這些信號來控制安全氣囊36的展開。
具體而言，安全氣囊機(jī)構(gòu)37包括由RAM等構(gòu)成的存儲器37a及由微型計算機(jī)等構(gòu)成的判斷部37b。存儲器37a接收角速度傳感器1的第2信號處理部22(參照圖1)的角速度信號，并臨時儲存該角速度信號表示的角速度信息。而且，存儲器37a還將角速度檢測元件2(參照圖1)的輸出和第1及第2信號處理部21、22(參照圖1)的輸出輸出到判斷部37b。另外，這些輸出也可以不經(jīng)過存儲器37a，而直接從角速度傳感器1輸出到判斷部37b。
判斷部37b，通過將模式設(shè)定信號輸出到角速度傳感器1，對角速度傳感器1進(jìn)行控制，以便依次切換角速度檢測元件診斷模式、處理電路部診斷模式及通常模式這三個模式而依次輸出角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出。而且，判斷部37b，還判斷角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出是否正常。例如，判斷部37b，按以微型計算機(jī)的工作時鐘為基準(zhǔn)而建立的一定時間(例如1msec)間隔對各輸出進(jìn)行取樣，對各輸出每取樣一次，便在各輸出處于預(yù)先設(shè)定的電壓范圍內(nèi)時判斷各輸出為正常。另外，判斷處理的時機(jī)并不特別限定為上述之例，亦可有各種變更，例如可以每取樣多次進(jìn)行一次判斷。
如果所有的輸出均被判斷為正常，判斷部37b則讀取暫且存儲在存儲器37a內(nèi)的角速度信息，并基于該角速度信息控制安全氣囊36的展開。另一方面，如果任一輸出被判斷為異常，判斷部37b則刪去角速度傳感器1的角速度信息，不展開安全氣囊36，而是發(fā)出讓點亮指定的警告燈等的警告，通知駕駛者發(fā)生了異常。
如上所述，本實施例中，判斷部37b，當(dāng)判斷所有的輸出為正常時，可以利用臨時儲存在存儲器37a內(nèi)的正常的角速度信息來控制安全氣囊36的展開，因此可以提高安全氣囊機(jī)構(gòu)37的信賴性，并使汽車32自身的信賴性提高一層。而且，角速度傳感器1內(nèi)也無需設(shè)置用于獨立判斷角速度檢測元件2的輸出和第1及第2信號處理部21、22的輸出是否存在異常的處理電路，從而可實現(xiàn)角速度傳感器1自身的小型化。
另外，本實施例中，是在存儲器37a中臨時儲存了角速度信息，但并不特別限定為此例，亦可有各種變更，例如，亦可省略存儲器37a，此時，可按指定時機(jī)執(zhí)行上述的判斷處理，當(dāng)所有的輸出均正常時，判斷部37b則將角速度傳感器1設(shè)定為通常模式，利用在通常模式下輸出的角速度信號來控制安全氣囊36的展開。
另外，在上述的第2及第3實施例中，是將剎車機(jī)構(gòu)34及安全氣囊機(jī)構(gòu)37作為獨立的對象而進(jìn)行了說明，但亦可由一個ECU實現(xiàn)剎車機(jī)構(gòu)及安全氣囊機(jī)構(gòu)的功能。另外，本發(fā)明的角速度傳感器中所使用的控制單元，并不特別限定于上述各例，在運(yùn)送設(shè)備中使用的各種控制單元也同樣適用，并可以得到同樣的效果。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的角速度傳感器，既能夠?qū)ζ鋬?nèi)部多處的信號一邊指定其位置一邊進(jìn)行監(jiān)控，又可以實現(xiàn)傳感器的小型集成化，作為檢測角速度的角速度傳感器等極為有用，并通過在運(yùn)送設(shè)備中使用該角速度傳感器，可以使運(yùn)送設(shè)備整體的信賴性更提高一層，從而在汽車等運(yùn)送設(shè)備中是有用的。
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，其特征在于包括角速度檢測元件；驅(qū)動電路，用于驅(qū)動上述角速度檢測元件；檢測電路，用于處理由上述角速度檢測元件按照被施加的角速度而輸出的檢測信號，并生成角速度信號；輸出端子；開關(guān)電路，被連接在角速度傳感器內(nèi)的多個信號輸出部與上述輸出端子之間；控制電路，控制上述開關(guān)電路的連接動作；其中，上述開關(guān)電路，將根據(jù)上述控制電路的控制信號從上述多個信號輸出部中選擇出的一個信號輸出部與上述輸出端子相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于上述檢測電路包括，第1信號處理部，處理由上述角速度檢測元件輸出的檢測信號；和第2信號處理部，處理上述第1信號處理部的輸出信號并輸出角速度信號；上述開關(guān)電路，將根據(jù)上述控制電路的控制信號從上述角速度檢測元件的信號輸出部、上述第1信號處理部的信號輸出部以及上述第2信號處理部的信號輸出部中選擇出的一個信號輸出部與上述輸出端子相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角速度傳感器，其特征在于上述開關(guān)電路包括，第1開關(guān)，與上述角速度檢測元件的信號輸出部和上述輸出端子相連接；第2開關(guān)，與上述第1信號處理部的信號輸出部和上述輸出端子相連接；和第3開關(guān)，與上述第2信號處理部的信號輸出部和上述輸出端子相連接；其中，上述第1開關(guān)至上述第3開關(guān)的每個分別具有反相器、P通道晶體管、N通道晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的角速度傳感器，其特征在于上述控制電路包括，電壓發(fā)生器，產(chǎn)生指定的指令電壓；第1比較器，在正輸入端子接收上述電壓發(fā)生器所產(chǎn)生的指令電壓且在負(fù)輸入端子接收第1基準(zhǔn)電壓時，將上述指令電壓和上述第1基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；第2比較器，在正輸入端子接收上述電壓發(fā)生器所產(chǎn)生的指令電壓且在負(fù)輸入端子接收高于上述第1基準(zhǔn)電壓的第2基準(zhǔn)電壓時，將上述指令電壓和上述第2基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；與門，接收上述第1及第2比較器的輸出；第1或非門，接收上述第1及第2比較器的輸出；第4反相器，反轉(zhuǎn)上述第1比較器的輸出；第2或非門，接收上述第4反相器的輸出和上述第2比較器的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角速度傳感器，其特征在于上述第1開關(guān)，按照上述與門的輸出將上述角速度檢測元件的信號輸出部與上述輸出端子相連接；上述第2開關(guān)，按照上述第2或非門的輸出將上述第1信號處理部的信號輸出部與上述輸出端子相連接；上述第3開關(guān)，按照上述第1或非門的輸出將上述第2信號處理部的信號輸出部與上述輸出端子相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的角速度傳感器，其特征在于上述電壓發(fā)生器，當(dāng)監(jiān)控上述角速度信號時，向上述第1及第2比較器輸出低于上述第1及第2基準(zhǔn)電壓的指令電壓，當(dāng)監(jiān)控上述第1信號處理部的輸出信號時，向上述第1及第2比較器輸出高于上述第1基準(zhǔn)電壓且低于上述第2基準(zhǔn)電壓的指令電壓，當(dāng)監(jiān)控上述檢測信號時，向上述第1及第2比較器輸出高于上述第1及第2基準(zhǔn)電壓的指令電壓。
7.一種運(yùn)送設(shè)備，其特征在于包括角速度傳感器，如權(quán)利要求1至6中的任一項所述；控制單元，判斷來自上述角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常，當(dāng)判斷出上述輸出信號為正常時，控制上述角速度傳感器從而將上述角速度傳感器的角速度信號提供給輸出端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述控制單元包括，存儲器，臨時儲存由上述角速度傳感器的輸出端子所提供的角速度信號表示的角速度信息；判斷部，判斷來自上述角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常；其中，上述判斷部，當(dāng)判斷出上述輸出信號為正常時，利用儲存在上述存儲器內(nèi)的角速度信息來控制運(yùn)送設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述控制單元，將用于從上述多個信號輸出部中選擇一個信號輸出部的模式設(shè)定信號輸出到上述控制電路；上述控制電路，根據(jù)上述模式設(shè)定信號，輸出用于控制上述開關(guān)電路的連接動作的控制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述控制單元為控制車輪的制動力的剎車機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述剎車機(jī)構(gòu)包括，存儲器，臨時儲存由上述角速度傳感器的輸出端子所提供的角速度信號表示的角速度信息；判斷部，判斷來自上述角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常；其中，上述判斷部，當(dāng)判斷出上述輸出信號為正常時，利用儲存在上述存儲器內(nèi)的角速度信息來控制車輪的制動力。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述控制單元為控制安全氣囊的展開動作的安全氣囊機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的運(yùn)送設(shè)備，其特征在于上述安全氣囊機(jī)構(gòu)包括，存儲器，臨時儲存由上述角速度傳感器的輸出端子所提供的角速度信號表示的角速度信息；判斷部，判斷來自上述角速度傳感器內(nèi)多個點的輸出信號的異常；其中，上述判斷部，當(dāng)判斷出上述輸出信號為正常時，利用儲存在上述存儲器內(nèi)的角速度信息來控制安全氣囊的展開動作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種角速度傳感器及運(yùn)送設(shè)備，能夠?qū)鞲衅鲀?nèi)多處的信號一邊指定其位置一邊進(jìn)行監(jiān)控，并可以實現(xiàn)其小型集成化。該角速度傳感器所具備的角速度檢測元件(2)和第1及第2信號處理部(21)、(22)的各輸出，被提供給具有與其數(shù)目相應(yīng)的輸入端子數(shù)目的開關(guān)電路(7)的各輸入端子，開關(guān)電路(7)的輸出端子與輸出端子(4)連接。開關(guān)電路(7)，按照由模式信號發(fā)生電路(8)輸出的模式信號來切換連接狀態(tài)，選擇角速度檢測元件(2)和第1及第2信號處理部(21)、(22)的各輸出中的任何之一提供給輸出端子(4)。
文檔編號G01C19/56GK1947019SQ200580012439
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月21日
發(fā)明者黑田啟介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社