电容性物理量传感器及其诊断的方法技术

一种电容性传感器，用于检测物理量，包括可移动电极（１ａ，１ｂ）和固定电极（２ａ，２ｂ），及控制单元（２２，２４），控制单元用于在可移动电极（１ａ，１ｂ）与固定电极（２ａ，２ｂ）之间施加一个信号。控制单元（２２，２４）包括输入端，输出端，及时间测量装置，时间测量装置用于测量时间段。控制单元（２２，２４）对将诊断指令信号输入到输入端的时间段进行计数。在指令信号持续了预定时间段后，控制单元（２２，２４）执行自诊断。

【技术实现步骤摘要】
电容性物理量传感器及其诊断的方法
本专利技术涉及用于检测物理量的电容性物理量传感器及其诊断方法。例如，所述传感器可以用作加速度传感器，其中当施加物理量时，在可移动电极和固定电极之间所形成的电容发生改变。
技术介绍
U.S.专利NO.6,483,322(与JP-A-2002-40047对应)公开了一种具有自诊断功能的加速度传感器，其作为电容性传感器，用于检测物理量(动态量)。当该传感器处于自诊断模式时，将电压施加到传感器中的可移动电极和固定电极之间。由此，可移动电极被强制移动并使其振荡。传感器通过检测与该振荡相对应的加速度信号的输出，来执行与产生异常有关的自诊断。具体的，该传感器包括控制电路，其施加用于驱动可移动电极的电压，以便于检测加速度并执行自诊断。控制电路包括输入端和与输出端相对应的状态(STAT)端。将用于指示自诊断的个人识别码(PIN)信号输入到输入端中，STAT端输出识别(ID)信号，用于表示哪个加速度传感器正在执行自诊断。当PIN信号输入进输入端中，通过在可移动电极和固定电极之间施加电压来执行自诊断。图11是示出常规加速度传感器的自诊断操作的时序图。在图11中如所示，当PIN信号被设定为高电平(Hi)时，自诊断模式启动，并且加速度传感器的输出信号Go被设定为Hi。同时，STAT端被设定为Hi，自诊断开始。随后，在PIN信号被设定为低电平(Lo)之后，ID信号从STAT端输出，以表示哪个加速度传感器正在执行自诊断。然而，当PIN信号被外部噪声设定为Hi时，例如电磁噪声，尽管加速度传感器没有处于自诊断模式中，但加速度传感器的输出信号-->Go被设定为Hi。该信号可以表示施加了加速度，并且基于加速度传感器而运行的设备就会发生误操作故障(malfunction)。
技术实现思路
鉴于上述的和其它的问题，本专利技术的一个目的是提供一种电容性物理量传感器，其具有自诊断功能并减少由外部噪声所引起的误操作故障。根据本专利技术的第一实例，用于检测物理量(动态量)的电容性传感器包括可移动电极和固定电极，及控制电路，所述控制电路用于在可移动电极和固定电极之间施加信号。控制电路包括输入端、输出端和用于测量时间周期的时间测量装置。控制电路测量所述时间周期，每个所述时间周期都将用于指示自诊断的指令信号输入到输入端。在所述指令信号持续了预定时间周期后，控制电路执行自诊断。根据本专利技术的第二实例，一种诊断电容性物理量传感器的方法，包括输入步骤，确定步骤，指示步骤和诊断步骤。在输入步骤中，将预备信号在第一预定时间内持续输入到电容性物理量传感器的输入端。在确定步骤中，确定电容性物理量传感器的输出端是否已经响应所述预备信号而在第一预定时间内持续输出第一输出信号。在指示步骤中，如果确定输出端已经在第一预定时间内持续输出第一输出信号，则通过在第二预定时间内将指令信号持续输入到输入端来指示自诊断。在诊断步骤中，如果输出端在第二预定时间内持续输出第二输出信号，则电容性物理量传感器就被诊断为正常。附图说明本专利技术的上述和其它的目的，特征和优点将在以下参照附图的详细说明中变得更加显而易见。在附图中：图1是根据本专利技术的第一实施例的电容性加速度传感器的框图；图2是图1中所示的加速度传感器的状态转换图；图3A是示出在自诊断模式中加速度传感器操作的时序图，及图3B是示出当在非自诊断模式中PIN信号被外部噪声瞬间设定为Hi-->时，加速度传感器操作的时序图；图4是根据本专利技术的第二实施例的电容性加速度传感器的状态转换图；图5A是示出在自诊断模式中加速度传感器操作的时序图，及图5B是示出当在非自诊断模式中PIN信号被外部噪声瞬间设定为Hi时，加速度传感器操作的时序图；图6是示出根据第三实施例的加速度传感器的IC组件的框图；图7A是示出加速度传感器的装配结构的侧视图，及图7B是沿图7A中VIIB-VIIB线获得的IC组件的平面图；图8是示出IC组件的输入/输出信号和ECU的图；图9是自诊断过程的流程图；图10是自诊断过程的时序图；以及图11是示出常规加速度传感器的自诊断操作的时序图。具体实施方式如在图1中所示，加速度传感器包括传感器元件10和检测电路20。传感器元件10包括可移动电极1a，1b和固定电极2a，2b。检测电路20基于在可移动电极1a，1b和固定电极2a，2b之间的微分电容的变化来检测加速度。传感器元件10包括横梁结构，可移动电极1a，1b和固定电极2a，2b与横梁结构构建在一起。微分电容由可移动电极1a，1b和固定电极2a，2b构成，其彼此相对放置。电压周期性地施加到固定电极2a，2b中的每一个，且施加到固定电极2a，2b的电压彼此相反。由此，基于微分电容的变化，加速度被检测，且变化量与可移动电极1a，1b的位移相对应。检测电路20包括电容-电压(C-V)转换电路21，开关电路22，信号处理电路23和控制信号产生电路24。C-V转换电路21将微分电容的变化转换为电压，并且其包括运算放大器21a，电容器21b和开关21c。放大器21a的反相输入端连接到可移动电极1a，1b，电容器21b和开关21c与放大器21a并联连-->接在反相输入端和输出端之间。开关21c由来自控制信号产生电路24的信号S1驱动。通过开关电路22，给放大器21a的非反相输入端提供以下两个电压中的任意一个：施加到固定电极2a，2b的电压Vcc的一半电压Vcc/2，其是作为中间电压Vcc/2，或者与中间电压不同的、通过开关电路22的作为偏置电压的电压。在该实施例中，中间电压是2.5V，偏置电压是4V。开关电路22将电压从电压源(未示出)输入到放大器21a的非反相输入端，并且开关电路22包括第一开关22a和第二开关22b。第一和第二开关22a，22b由来自控制信号产生电路24的信号St驱动。当开关22a，22b中的一个闭合时，另一个开关则断开。信号处理电路23包括采样和保持(SH)电路23a和开关电容滤波器(SCF)电路23b。SH电路23a由来自电路24的信号S2驱动。SH电路23a对C-V转换电路21的输出进行采样，并在预定的时间段内保持该输出。SCF电路23b由来自电路24的时钟信号F1驱动。SCF电路23b从SH电路23a的输出中选择预定频带分量的信号，并输出该信号作为加速度信号。控制信号产生电路24输出用于指示施加到固定电极2a，2b的电压的时机的信号PW1，PW2，用于指示对开关电路22进行开关的时机的信号St，用于指示对开关21c进行开关的时机的信号S1，用于SH电路23a的信号S2以及用于SCF电路23b的信号F1。接下来，将说明加速度传感器的操作。首先，将说明正常加速度测量的操作。在正常操作中，由来自电路24的信号St闭合开关22a并断开开关22b。来自电路24的输出信号PW1，PW2中的每一个都具有电压Vcc(5V)的预定振幅，且输出信号PW1，PW2的电压Vcc的电平彼此相反。信号PW1，PW2是具有预定振幅的方波波形，并在每个检测周期中的四个时间段T1-T4中在高电平(Hi)和低电平(Lo)之间变化。在第一时间段T1中，信号PW1，PW2将固定电极2a的电位设定为Vcc，将固定电极2b的电位设定为0V。而且，开关21c被来自电路24的信号S1闭合。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容性传感器，用于检测物理量，所述传感器包括：可移动电极（１ａ，１ｂ）和固定电极（２ａ，２ｂ）；及控制单元（２２，２４），其用于在所述可移动电极（１ａ，１ｂ）与所述固定电极（２ａ，２ｂ）之间施加信号，所述控制单元（２２，２４）包括输入端，用于指示自诊断的指令信号被输入到所述输入端中，输出端，其输出用于表示所述自诊断的状态的指示信号，以及时间测量装置，其用于测量所述指令信号被输入到所述输入端的时间段，其中所述控制单元（２２，２４）在所述指令信号持续预定时间段之后，执行所述自诊断。

【技术特征摘要】
JP 2005-11-30 345308/2005;JP 2006-9-21 255723/20061、一种电容性传感器，用于检测物理量，所述传感器包括：可移动电极(1a，1b)和固定电极(2a，2b)；及控制单元(22，24)，其用于在所述可移动电极(1a，1b)与所述固定电极(2a，2b)之间施加信号，所述控制单元(22，24)包括输入端，用于指示自诊断的指令信号被输入到所述输入端中，输出端，其输出用于表示所述自诊断的状态的指示信号，以及时间测量装置，其用于测量所述指令信号被输入到所述输入端的时间段，其中所述控制单元(22，24)在所述指令信号持续预定时间段之后，执行所述自诊断。2、根据权利要求1所述的传感器，还包括：C-V转换电路(21)，其输出与所述可移动电极和所述固定电极所形成的电容的变化相对应的电压；以及信号处理电路(23)，其通过处理来自所述C-V转换电路(21)的电压，输出与所述物理量的变化相对应的信号，其中所述可移动电极(1a，1b)依据所述物理量的变化而被移动，所述控制单元(22，24)定期地施加检测信号，用于在正常测量模式中检测所述电容的变化，以及所述控制单元(22，24)在所述自诊断模式中施加所述检测信号之前，施加移动信号，用于移动所述可移动电极(1a，1b)。3、根据权利要求1或2所述的传感器，其中：所述时间测量装置通过使用用于产生时钟信号的时钟，来测量所述时间段；以及所述预定时间段与长于外部噪声所持续的假定时间的时间相对应。4、根据权利要求1或2所述的传感器，其中：当所述指令信号由于所述自诊断的完成而结束时，所述控制单元(22，24)从所述输出端输出所述指示信号。5、根据权利要求1或2所述的传感器，其中：在将多个指令信号输入到所述输入端的情况下，所述控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：五藤敬介，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]