JP2003194598A - センサの異常検出方法及びセンサの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサの出力特性の異常を検出できるセンサ
の異常検出方法及びセンサの異常検出装置を提供する。 【解決手段】 磁束の向きの変化に応じた出力値が互い
に反対の出力特性を有するとともに、同出力値を加算し
た際に一定の合計出力値が得られる一対の第１，第２セ
ンサ１２，１３を異常検出装置１１に備える。第１，第
２センサ１２，１３にて磁束の向きを検出し、その検出
した両出力値を加算回路１４にて加算し、その加算結果
である電圧Ｖ３を中央演算処理装置１５に出力する。中
央演算処理装置１５は電圧Ｖ３が所定（一定）の電圧で
ある場合、第１，第２センサ１２，１３を正常と判定
し、所定の電圧でなければ第１，第２センサ１２，１３
のいずれか一方を異常と判定する。このようにして、異
常検出装置１１は第１，第２センサ１２，１３の出力特
性の異常を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ自体が正常
な出力をしているか否かを判定するセンサの異常検出方
法及びセンサの異常検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、センサは、詳細な情報を得るた
めに入力に対して比例するリニア出力が求められてい
る。このようなリニア出力を有するセンサでは、その出
力範囲を全て使用する場合、その出力値は全て有効なも
のとして扱うことになる。このため、このセンサのみの
出力信号に基づいて同センサの出力値が異常か否かを判
定することはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、入力をｘとし
出力をｙとすると、センサの出力特性は下記の式 ｙ＝ａｘ＋ｂ （ａは比例係数、ｂは定数） で表すことができる。

【０００４】この場合、図１４に示すようにセンサが正
常なときｘ１の入力があるとｙ１の出力が得られる。し
かし、センサが異常となり定数ｂが変わってしまってい
るときは、入力ｘ１に対して出力はｙ２となる。この出
力ｙ２はセンサが正常の場合には、ｘ２のときの値であ
るため結局誤検出していることになる。

【０００５】なお、センサ異常で傾きａが変わってしま
った場合も同様のことが生ずる。なお、このような問題
は、非リニアの出力特性を有するセンサにおいても、セ
ンサの出力値が異常であるか否かをその出力値のみで判
定することは困難であり同様な問題がある。

【０００６】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的はセンサの出力特性の異常を検
出できるセンサの異常検出方法及びセンサの異常検出装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、物理量の変化に応じた出
力値が互いに反対の出力特性を有するとともに、同出力
値を加算した際に一定の合計出力値が得られる一対のセ
ンサの異常検出方法であって、前記両センサの合計出力
値が一定値でないとき、いずれか一方のセンサが異常と
判定することを要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のセンサの異常検出方法において、前記各センサは、４
つの磁気抵抗素子によりブリッジ回路を構成する磁気検
出手段と、前記磁気検出手段に接続され、前記ブリッジ
回路の一対の中点の差電圧を増幅する増幅手段とを含む
ことを要旨とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のセンサの異常検出方法において、前記磁気検出手段
は、配置向きが互いに異なることによって、互いに反対
の出力特性を有するものであることを要旨とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
のセンサの異常検出方法において、前記増幅手段には反
転入力端子及び非反転入力端子を含み、前記一対のセン
サは、各ブリッジ回路を構成する磁気検出手段の配置向
きが同じであるときには、同じ出力特性を有するととも
に、前記ブリッジ回路における一対の中点の増幅手段に
対する反転入力端子と非反転入力端子との接続が互いに
反対であることを要旨とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のうちいずれか１項に記載のセンサの異常検出方
法において、前記一対のセンサは、リニア出力特性を有
することを要旨とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、物理量の変化に
応じた出力値が互いに反対の出力特性を有するととも
に、同出力値を加算した際に一定の合計出力値が得られ
る一対のセンサと、前記一対のセンサの出力を加算する
加算手段と、前記加算手段が加算した前記両センサの合
計出力値が一定値でないとき、いずれか一方のセンサが
異常と判定する判定手段を備えたことを要旨とする。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のセンサの異常検出装置において、前記各センサは、４
つの磁気抵抗素子によりブリッジ回路を構成する磁気検
出手段と、前記磁気検出手段に接続され、前記ブリッジ
回路の一対の中点の差電圧を増幅する増幅手段とを含む
ことを要旨とする。

【００１４】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のセンサの異常検出装置において、前記磁気検出手段
は、配置向きが互いに異なることによって、互いに反対
の出力特性を有するものであることを要旨とする。

【００１５】請求項９に記載の発明は、請求項７に記載
のセンサの異常検出装置において、前記増幅手段には反
転入力端子及び非反転入力端子を含み、前記一対のセン
サは、各ブリッジ回路を構成する磁気検出手段の配置向
きが同じであるときには、同じ出力特性を有するととも
に、前記ブリッジ回路における一対の中点の増幅手段に
対する反転入力端子と非反転入力端子との接続が互いに
反対であることを要旨とする。

【００１６】請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至
請求項９のうちいずれか１項に記載のセンサの異常検出
装置において、前記一対のセンサは、リニア出力特性を
有することを要旨とする。

【００１７】（作用）従って、請求項１に記載の発明に
おいては、各センサに同じ入力信号をそれぞれ入力する
と、各センサは互いに反対の出力特性の出力値を出力す
る。そして、その各出力値を合計すると、入力信号の大
きさにかかわらず常に一定値になるように設定されてい
る。そのため、両センサのうち少なくとも一方が異常を
きたし、入力された入力信号の大きさに対応した出力値
がでなくなると、前記両出力値の合計が一定とならな
い。即ち、前記両出力値の合計が一定でない場合には、
両センサのうち少なくとも一方が異常をきたしたという
ことが判定できる。

【００１８】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の発明の作用に加えて、各センサの各磁気検出
手段は、外部からの磁束の方向を検出し、検出した磁束
の方向に応じて各出力値を出力する。そして、その各出
力値を各増幅手段にて増幅し、増幅した各出力値を合計
した値が一定か否かを判定することでセンサが異常か否
かを判定する。

【００１９】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載の発明の作用に加えて、各センサの各磁気検出
手段を互いに向きが異なるように配置することで、各セ
ンサは互いに反対の出力特性となる。

【００２０】請求項４に記載の発明においては、請求項
２に記載の発明の作用に加えて、各磁気検出手段はそれ
ぞれ同じ出力特性のため、外部からの磁束の方向を検出
すると、その磁束の方向に応じた出力値も同じとなる。
その各出力値を各増幅手段にて増幅すると、その増幅し
た各出力値は互いに反対の出力特性の値となる。そし
て、その増幅した各出力値を合計した値が一定か否かを
判定することでセンサが異常か否かを判定する。

【００２１】請求項５に記載の発明においては、請求項
１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明の作用
に加えて、各センサはリニアな出力値を出力し、その各
出力値を用いてセンサが異常か否かを判定する。

【００２２】請求項６に記載の発明においては、各セン
サに同じ入力信号をそれぞれ入力すると、各センサは互
いに反対の出力特性の出力値を出力する。そして、その
各出力値を加算手段にて加算する。両センサの合計出力
値は、入力信号の大きさにかかわらず常に一定値になる
ように設定されている。そのため、両センサのうち少な
くとも一方が異常をきたし、入力された入力信号の大き
さに対応した出力値がでなくなると、前記両出力値の合
計が一定とならない。即ち、前記両出力値の合計が一定
でない場合には、両センサのうち少なくとも一方が異常
をきたしたということが判定手段により判定できる。

【００２３】請求項７に記載の発明においては、請求項
６に記載の発明の作用に加えて、各センサの各磁気検出
手段は、外部からの磁束の方向を検出し、検出した磁束
の方向に応じて各出力値を出力する。そして、その各出
力値を各増幅手段にて増幅し、増幅した各出力値を合計
した値が一定か否かを判定することでセンサが異常か否
かを判定手段により判定する。

【００２４】請求項８に記載の発明においては、請求項
７に記載の発明の作用に加えて、各センサの各磁気検出
手段を互いに向きが異なるように配置することで、各セ
ンサは互いに反対の出力特性となる。

【００２５】請求項９に記載の発明においては、請求項
７に記載の発明の作用に加えて、各磁気検出手段はそれ
ぞれ同じ出力特性のため、外部からの磁束の方向を検出
すると、その磁束の方向に応じた出力値も同じとなる。
その各出力値を各増幅手段にて増幅すると、その増幅し
た各出力値は互いに反対の出力特性の値となる。そし
て、その増幅した各出力値を合計した値が一定か否かを
判定手段により判定することでセンサが異常か否かを判
定する。

【００２６】請求項１０に記載の発明においては、請求
項６乃至請求項９のうちいずれか１項に記載の作用に加
えて、各センサはリニアな出力値を出力し、その各出力
値を用いてセンサが異常か否かを判定手段により判定す
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態を図１〜図４に従って説明す
る。

【００２８】図１に示すように、本実施形態のセンサの
異常検出装置１１は、異常検出装置１１を通過する磁束
の向きの変化を検出するものである。異常検出装置１１
は、センサとしての第１，第２センサ１２，１３と、加
算手段としての加算回路１４と、判定手段としての中央
演算処理装置（以下、ＣＰＵという）１５を備えてい
る。前記第１，第２センサ１２，１３及び加算回路１４
は、それぞれ公知技術のものである。前記第１，第２セ
ンサ１２，１３は磁気検出手段としての検出回路２０，
２１及び増幅手段としてのオペアンプ２２，２３をそれ
ぞれ備えている。

【００２９】図２に示すように、検出回路２０，２１は
互いに近接して配置されると共に、検出した磁束の向き
によって検出電圧が変化するものである。図３に示すよ
うに、同検出回路２０，２１は、調整用抵抗体Ｒ０，Ｒ
０’と検出した磁束の向きによって抵抗値が変化する磁
気抵抗素子としての抵抗体Ｒ１〜Ｒ４とによりそれぞれ
構成されている。前記各抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、ブリッジ
回路としての４端子ブリッジ回路Ｂを構成するように接
続されている。また、抵抗体Ｒ３側には調整用抵抗体Ｒ
０が接続され、抵抗体Ｒ１側には調整用抵抗体Ｒ０’が
接続されている。

【００３０】前記抵抗体Ｒ１と抵抗体Ｒ２との接続点
（中点）ａは、基板に設けられたオペアンプ２２，２３
の非反転入力端子Ｔ１にそれぞれ接続されている。抵抗
体Ｒ３と抵抗体Ｒ４との接続点（中点）ｂは、同オペア
ンプ２２，２３の反転入力端子Ｔ２に接続されている。
また、調整用抵抗体Ｒ０，Ｒ０’は抵抗体Ｒ１〜Ｒ４よ
りも小さい抵抗値を有し、抵抗体Ｒ１〜Ｒ４とは異な
り、温度抵抗変化の少ない材質で基板に形成されてい
る。

【００３１】また、図２に示すように前記各抵抗体Ｒ１
〜Ｒ４は素子面ｆ上に配置されており、その素子面ｆに
対して平行する向きの磁束を検出するように構成されて
いる。各抵抗体Ｒ１〜Ｒ４はＮｉＣｏ薄膜を基板に対し
て折れ線状に成膜されたものであり、同温度雰囲気下に
おいて抵抗値が同一となるように設定されている。な
お、抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は雰囲気温度が上昇すると、感度
が変化する感度温度特性を備えている。この感度温度特
性は、感度温度変化率と抵抗温度変化率とが一致してい
るのが好ましい。

【００３２】次に、検出回路２０における抵抗体Ｒ１〜
Ｒ４の配置方向について説明する。図２に示すように、
抵抗体Ｒ１，Ｒ４は同じ方向に向かって配置され、抵抗
体Ｒ２，Ｒ３は前記抵抗体Ｒ１，Ｒ４の向く方向に対し
て直交する方向に向かって配置されている。同図中の中
心線ｍ１，ｎ１は、抵抗体Ｒ１，Ｒ４及び抵抗体Ｒ２，
Ｒ３が向かう方向を示したものである。基準線ｓ１は、
中心線ｍ１，ｎ１が交わる点を基点としてその基点を通
ると共に中心線ｍ１，ｎ１のなす角の二等分線である。
また、本実施形態では、基準線ｓ１に沿う磁束の方向を
０度、中心線ｍ１に沿う磁束の方向を＋４５度、中心線
ｎ１に沿う磁束の方向を−４５度とする。

【００３３】前記検出回路２０は、−４５度から＋４５
度までの磁束の方向を検出可能に構成されている。検出
した磁束が−４５度の向きの際には、抵抗体Ｒ１，Ｒ４
の抵抗値が最大となり、抵抗体Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が最
小となる。この結果、接続点ａはＬレベルの電圧とな
り、接続点ｂはＨレベルの電圧となる。この両接続点
ａ，ｂの差電圧がオペアンプ２２により増幅され、オペ
アンプ２２から出力される電圧Ｖ１は最小電圧となる
（図４参照）。

【００３４】一方、検出した磁束が＋４５度の向きの際
には、抵抗体Ｒ１，Ｒ４の抵抗値が最小となり、抵抗体
Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が最大となる。この結果、接続点ａ
はＨレベルの電圧となり、接続点ｂはＬレベルの電圧と
なる。この両接続点ａ，ｂの差電圧がオペアンプ２２に
より増幅され、オペアンプ２２から出力される電圧Ｖ１
は最大電圧となる（図４参照）。

【００３５】そして、検出した磁束の方向が−４５度か
ら＋４５度へ向かうにつれて、電圧Ｖ１が正の所定の傾
きを有するリニアな電圧を出力するように第１センサ１
２は構成されている。

【００３６】そして、第１センサ１２は、検出した磁束
の方向が−４５度の際にその出力が自身の最大出力の５
％となり、検出した磁束の方向が０度の際にその出力が
自身の最大出力の５０％となるように構成されている。
また、第１センサ１２は、検出した磁束の方向が＋４５
度の際にその出力が自身の最大出力の９５％となるよう
に構成されている。

【００３７】即ち、以下の関係式が成り立つ。 第１センサ１２の出力（％） ＝ ５０（％） ＋ ｆ
（θ） なお、ｆ（θ）は、θの関数であり、（−４５（％）
≦ ｆ（θ） ≦ ＋４５（％））とし、θは磁束の方
向を示している。又、θが０のとき、ｆ（θ）＝０
（％）である。

【００３８】次に、検出回路２１における抵抗体Ｒ１〜
Ｒ４の配置方向について説明する。図２に示すように、
前記検出回路２１の抵抗体Ｒ１〜Ｒ４の配置方向は、検
出回路２０の抵抗体Ｒ１〜Ｒ４を反時計回りに９０度回
転させたものに相当する。

【００３９】従って、検出回路２１の抵抗体Ｒ１，Ｒ４
が向かう方向を示す中心線ｍ２は前記中心線ｎ１と同方
向であり、検出回路２１の抵抗体Ｒ２，Ｒ３が向かう方
向を示す中心線ｎ２は前記中心線ｍ１と同方向である。
また、検出回路２１の基準線ｓ２は、前記基準線ｓ１に
対して直交する方向とされている。

【００４０】前記検出回路２１は、−４５度から＋４５
度までの磁束の方向を検出可能に構成されている。検出
回路２１における抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、検出回路２０の
抵抗体Ｒ１〜Ｒ４と同じ配列パターンで、配置方向だけ
９０度変わっている。そのため、検出した磁束が−４５
度の向きの際には、抵抗体Ｒ１，Ｒ４の抵抗値が最小と
なり、抵抗体Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が最大となる。この結
果、接続点ａはＨレベルの電圧となり、接続点ｂはＬレ
ベルの電圧となる。この両接続点ａ，ｂの差電圧がオペ
アンプ２３により増幅され、オペアンプ２３から出力さ
れる電圧Ｖ２は最大電圧となる（図４参照）。

【００４１】一方、検出回路２１は検出した磁束が＋４
５度の向きの際には、抵抗体Ｒ１，Ｒ４の抵抗値が最大
となり、抵抗体Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が最小となる。この
結果、接続点ａはＬレベルの電圧となり、接続点ｂはＨ
レベルの電圧となる。この両接続点ａ，ｂの差電圧がオ
ペアンプ２３により増幅され、オペアンプ２３から出力
される電圧Ｖ２は最小電圧となる（図４参照）。

【００４２】そして、検出した磁束の方向が−４５度か
ら＋４５度へ向かうにつれて、電圧Ｖ２が負の所定の傾
きを有するリニアな電圧を出力するように第２センサ１
３は構成されている。

【００４３】そして、第２センサ１３は、検出した磁束
の方向が−４５度の際にその出力が自身の最大出力の９
５％となり、検出した磁束の方向が０度の際にその出力
が自身の最大出力の５０％となるように構成されてい
る。また、第２センサ１３は、検出した磁束の方向が＋
４５度の際にその出力が自身の最大出力の５％となるよ
うに構成されている。

【００４４】即ち、以下の関係式が成り立つ。 第２センサ１３の出力（％） ＝ ５０（％） − ｆ
（θ） なお、ｆ（θ）は、θの関数であり、（−４５（％）
≦ ｆ（θ） ≦ ＋４５（％））とする。又、θが０
のとき、ｆ（θ）＝０（％）である。

【００４５】なお、本実施形態において、「互いに反対
の出力特性を有する」関係とは前記両電圧Ｖ１，Ｖ２の
両特性線の交点を通過するＸ軸に平行な線（以下、対称
線Ｔという）を基準としてその両特性線が線対称となる
関係をいう（図４参照）。

【００４６】図１に示すように、前記オペアンプ２２は
加算回路１４及び中央演算処理装置１５に接続されてお
り、電圧Ｖ１が加算回路１４及び中央演算処理装置１５
に入力されるように構成されている。また、前記オペア
ンプ２３は加算回路１４に接続されており、電圧Ｖ２が
加算回路１４に入力されるように構成されている。前記
加算回路１４は中央演算処理装置１５に接続されてお
り、入力した前記両電圧Ｖ１，Ｖ２を加算し、その加算
結果である電圧Ｖ３を中央演算処理装置１５に出力する
ように構成されている。

【００４７】中央演算処理装置１５は入力した電圧Ｖ３
が所定（一定）の電圧であるか否かをあらかじめ図示し
ないＲＯＭ（読み出し専用記憶メモリ）に格納したデー
タと比較判定する。ここでいう、所定とは第１センサ１
２の出力、又は第２センサ１３の出力の１００％に相当
する。中央演算処理装置１５は電圧Ｖ３が所定の電圧で
あると判定すると、第１センサ１２は正常であるとす
る。すなわち、オペアンプ２２から入力した電圧Ｖ１を
中央演算処理装置１５が制御している図示しない外部装
置のための制御プログラムに使用する。

【００４８】これは、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とが互いに反
対の出力特性のため、両電圧Ｖ１，Ｖ２が正常な検出電
圧であれば対称線Ｔに対して互いに対称な出力電圧とな
る。この結果、その両電圧Ｖ１，Ｖ２の加算値である電
圧Ｖ３は常に所定値（一定値）となるからである。この
ため、第１センサ１２は正しく作動していると判定でき
るのである。

【００４９】一方、中央演算処理装置１５は電圧Ｖ３が
所定の電圧でないと判定すると、中央演算処理装置１５
は図示しない異常警告装置へ異常信号を出力し、その異
常警告装置で適宜異常処理を行う。これは、電圧Ｖ１と
電圧Ｖ２とが対称線Ｔに対して互いに対称とならない場
合には、その両電圧Ｖ１，Ｖ２の加算値は所定値（一定
値）にならないからである。

【００５０】従って、上記第１実施形態の異常検出装置
１１によれば、以下のような効果を得ることができる。 （１）本実施形態では、素子面ｆを通過する磁束の向き
の変化を検出する第１，第２センサ１２，１３を異常検
出装置１１に備えた。第１，第２センサ１２，１３は出
力値（電圧Ｖ１，Ｖ２）が互いに反対の出力特性を有す
るように構成した。前記第１，第２センサ１２，１３の
両出力値を加算回路１４にて加算し、その加算結果であ
る電圧Ｖ３を中央演算処理装置１５に出力するようにし
た。そして、中央演算処理装置１５は電圧Ｖ３が所定
（一定）の電圧である場合、第１，第２センサ１２，１
３を正常と判定し、所定の電圧でなければ第１，第２セ
ンサ１２，１３のいずれか一方を異常と判定した。従っ
て、異常検出装置１１は第１，第２センサ１２，１３の
出力特性の異常を検出できる。

【００５１】（２）本実施形態では、第１，第２センサ
１２，１３の検出回路２０，２１を抵抗体Ｒ１〜Ｒ４及
び調整用抵抗体Ｒ０，Ｒ０’にてそれぞれ構成した。前
記抵抗体Ｒ１〜Ｒ４により４端子ブリッジ回路Ｂを構成
するようにした。そして、両抵抗体Ｒ１，Ｒ２の接続点
（中点）ａにおける電圧と、両抵抗体Ｒ３，Ｒ４の接続
点（中点）ｂにおける電圧との差電圧で磁束の方向を検
出するようにした。従って、抵抗体Ｒ１〜Ｒ４からなる
４端子ブリッジ回路Ｂを使って素子面ｆを通過する磁束
の向きの変化を検出できる。

【００５２】（３）本実施形態では、第１，第２センサ
１２，１３及び加算回路１４は、それぞれ公知技術のも
ので構成した。従って、異常検出装置１１を制作する際
に、新たに自ら制作する部品がほとんどなく、制作コス
トを抑えることができる。

【００５３】（第２実施形態）以下、本発明を具体化し
た第２実施形態を図５及び図６に従って説明する。な
お、第２実施形態及び第３実施形態は、前記第１実施形
態を変更したものであり、前記第１実施形態と同様の構
成については、同一符号を付して、その詳細な説明を省
略し、異なるところのみを説明する。

【００５４】本実施形態の異常検出装置３１は、前記第
１実施形態と比較して第２センサの構成のみが変更され
ている。具体的には、前記第１実施形態では検出回路２
１の配置方向を検出回路２０に対して９０度ずらしてい
たが、本実施形態の第２センサ３２における検出回路２
１の配置方向は検出回路２０に対して同方向としている
（図６参照）。前記第２センサ３２はセンサに相当す
る。

【００５５】そして、検出回路２１の接続点ａがオペア
ンプ２３の反転入力端子Ｔ２に接続され、接続点ｂがオ
ペアンプ２３の非反転入力端子Ｔ１に接続されている。
この結果、両第１，第２センサ１２，３２の電圧Ｖ１，
Ｖ２の出力値が互いに反対の出力特性となるように構成
した。

【００５６】従って、第２実施形態の異常検出装置３１
においても、前記第１実施形態の（１）〜（３）の効果
と同様の効果を得ることができる。 （第３実施形態）以下、本発明を具体化した第３実施形
態を図７に従って説明する。

【００５７】本実施形態の異常検出装置４１は、前記第
１実施形態の異常検出装置１１と比して加算回路１４が
省略されている。その代わりに判定手段としての中央演
算処理装置（以下、ＣＰＵという）４２が両電圧Ｖ１，
Ｖ２の大きさを検出し、検出結果の値をソフト的に加算
演算するところが異なっている。従って、本実施形態に
おいては、中央演算処理装置１５は加算手段にも相当す
る。

【００５８】従って、第３実施形態の異常検出装置４１
においては、両電圧Ｖ１，Ｖ２の加算演算をＣＰＵ４２
が行うこと以外は、異常検出装置１１と同じ作用を奏す
るため前記第１実施形態の（１）、（２）の効果と同様
の効果を得ることができる。それとともに、以下の効果
を得ることができる。

【００５９】（１）本実施形態の異常検出装置４１は、
第１実施形態の異常検出装置１１と比して加算回路１４
が省略されている。従って、異常検出装置１１と比して
加算回路１４を省略した分だけ異常検出装置４１は部品
点数を減らすことができる。

【００６０】（２）本実施形態では、第１，第２センサ
１２，１３は、それぞれ公知技術のもので構成した。従
って、異常検出装置４１を制作する際に、新たに自ら制
作する部品がほとんどなく、制作コストを抑えることが
できる。

【００６１】（第４実施形態）以下、本発明を具体化し
た第４実施形態を図８に従って説明する。なお、第４実
施形態は、前記第２実施形態を変更したものであり、前
記第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付
して、その詳細な説明を省略し、異なるところのみを説
明する。

【００６２】本実施形態の異常検出装置５１は、前記第
２実施形態の異常検出装置３１と比して加算回路１４が
省略されている。その代わりに判定手段としての中央演
算処理装置（以下、ＣＰＵという）５２が両電圧Ｖ１，
Ｖ２の大きさを検出し、検出結果の値をソフト的に加算
演算するところが異なっている。従って、本実施形態に
おいては、中央演算処理装置１５は加算手段にも相当す
る。

【００６３】従って、第４実施形態の異常検出装置５１
においては、両電圧Ｖ１，Ｖ２の加算処理をＣＰＵ５２
が行うこと以外は、異常検出装置３１と同じ作用を奏す
るため前記第１実施形態の（１）、（２）の効果と同様
の効果を得ることができる。それとともに、以下の効果
を得ることができる。

【００６４】（１）本実施形態の異常検出装置５１は、
第２実施形態の異常検出装置３１と比して加算回路１４
が省略されている。従って、異常検出装置３１と比して
加算回路１４を省略した分だけ異常検出装置５１は部品
点数を減らすことができる。

【００６５】（２）本実施形態では、第１，第２センサ
１２，１３は、それぞれ公知技術のもので構成した。従
って、異常検出装置５１を制作する際に、新たに自ら制
作する部品がほとんどなく、制作コストを抑えることが
できる。

【００６６】（他の実施形態）なお、上記各実施形態は
以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよ
い。

【００６７】・前記第１，第２実施形態では、オペアン
プ２２をＣＰＵ１５に接続することで電圧Ｖ１をＣＰＵ
１５に入力するようにした。そして、ＣＰＵ１５は、電
圧Ｖ３が所定値（一定値）と判定した際に、第１センサ
１２は正常であるとする。すなわち、オペアンプ２２か
ら入力した電圧Ｖ１を中央演算処理装置１５が制御して
いる図示しない外部装置のための制御プログラムに使用
していた。

【００６８】これに限らず、オペアンプ２２の代わりに
オペアンプ２３をＣＰＵ１５に接続することで電圧Ｖ２
をＣＰＵ１５に入力する。そして、ＣＰＵ１５は電圧Ｖ
３が所定値（一定値）と判定した際に、電圧Ｖ２を中央
演算処理装置１５が制御している図示しない外部装置の
ための制御プログラムに使用してもよい。

【００６９】・前記第３，第４実施形態では、ＣＰＵ４
２，５２は、電圧Ｖ３が所定値（一定値）と判定した際
に、電圧Ｖ１を検出電圧利用装置へ出力していた。これ
に限らず、ＣＰＵ４２，５２は電圧Ｖ３が所定値（一定
値）と判定した際に、電圧Ｖ２を中央演算処理装置１５
が制御している図示しない外部装置のための制御プログ
ラムに使用してもよい。

【００７０】・前記各実施形態のオペアンプ２２，２３
を例えば図９に示す公知技術の増幅手段としての差動増
幅回路６１に置き換えてもよい。この差動増幅回路６１
は、入力端子Ｖａ，Ｖｂ、抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１７、アン
プ６２〜６４、基準電圧端子Ｖ_REF、及び出力端子Ｖｃ
を備えている。そして、第１実施形態の検出回路２０，
２１、第２実施形態の検出回路２０、第３実施形態の検
出回路２０，２１、第４実施形態の検出回路２０におけ
る、接続点ａを入力端子Ｖａ、接続点ｂを入力端子Ｖｂ
に接続する。また、第２，第４実施形態の検出回路２１
における、接続点ａを入力端子Ｖｂ、接続点ｂを入力端
子Ｖａに接続する。なお、抵抗値においては、Ｒ１１＝
Ｒ１４、Ｒ１２＝Ｒ１５、Ｒ１６＝Ｒ１７となるように
構成されている。この図に示すように各部材を電気的に
接続すると、以下の関係式が成り立つ。

【００７１】Ｖｃ＝（Ｒ１６／Ｒ１２）×（１＋（２×
Ｒ１１ ／ Ｒ１３））×（Ｖａ−Ｖｂ）＋Ｖ_REF なお、Ｖ_REFは基準電圧端子Ｖ_REFの電圧である。

【００７２】以下、この実施形態を第１別例という。 ・前記各実施形態のオペアンプ２２，２３を例えば図１
０に示す公知技術の増幅手段としての差動増幅回路７１
に置き換えてもよい。この差動増幅回路７１は、入力端
子Ｖｄ，Ｖｅ、抵抗体Ｒ２１〜Ｒ２４、アンプ７２，７
３、基準電圧端子Ｖ_REF、及び出力端子Ｖｆを備えてい
る。そして、第１及び第３実施形態の検出回路２０，２
１、第２及び第４実施形態の検出回路２０における、接
続点ａを入力端子Ｖｄ、接続点ｂを入力端子Ｖｅに接続
する。また、第２及び第４実施形態の検出回路２１にお
ける、接続点ａを入力端子Ｖｅ、接続点ｂを入力端子Ｖ
ｄに接続する。なお、抵抗値においては、Ｒ２３＝Ｒ２
２、Ｒ２１＝Ｒ２４となるように構成されている。この
図に示すように各部材を電気的に接続すると、以下の関
係式が成り立つ。

【００７３】Ｖｆ＝（１＋（Ｒ２４／Ｒ２３））×（Ｖ
ｄ−Ｖｅ）＋Ｖ_REF なお、Ｖｆは出力端子の端子電圧、Ｖｄ，Ｖｅは入力端
子の端子電圧、Ｒ２３，Ｒ２４は抵抗Ｒ２３，２４の抵
抗値である。Ｖ_REFは基準電圧端子Ｖ_REFの電圧である。

【００７４】以下、この実施形態を第２別例という。 ・前記第１，第２実施形態の加算回路１４を図１１に示
す公知技術の加算手段としての加算増幅回路８１に置き
換えてもよい。この加算増幅回路８１は、入力端子Ｖ
ｇ，Ｖｈ、抵抗体Ｒ３１〜Ｒ３４、アンプ８２、基準電
圧端子Ｖ_REF、及び出力端子Ｖｉを備えている。そし
て、第１，第２実施形態のオペアンプ２２，２３の出力
端子をそれぞれ入力端子Ｖｇ，Ｖｈに接続する。なお、
抵抗値においては、Ｒ３１＝Ｒ３２となるように構成さ
れている。この図に示すように各部材を電気的に接続す
ると、以下の関係式が成り立つ。

【００７５】Ｖｉ＝−（Ｒ３３／Ｒ３１）×（Ｖｇ＋Ｖ
ｈ） ＋ Ｖ_REF×（１＋（２×Ｒ３３ ／ Ｒ３
１）） なお、Ｖｉは出力端子の端子電圧、Ｖｇ，Ｖｈは入力端
子の端子電圧、Ｒ３１，Ｒ３３は抵抗Ｒ３１，３３の抵
抗値である。Ｖ_REFは基準電圧端子Ｖ_REFの電圧である。

【００７６】・前記第１別例では、第２センサ１３は、
検出した磁束の方向が０度の際にその出力が自身の最大
出力の５０％となるように構成していた。これに限ら
ず、図９に示す基準電圧端子Ｖ_REFの電圧を調節するこ
とで、検出した磁束の方向が０度の際にその出力が例え
ば自身の最大出力の（５０＋α）％となるように第２セ
ンサ１３を構成してもよい。このようにすると、以下に
示す効果を得ることができる。なお、α＞０である。

【００７７】前記第１別例では、検出回路側で異常が生
じた際、５０％出力で固定しまう場合がある。そのた
め、両センサ１２，１３の両センサ１２，１３共に異常
となり５０％出力で固定してしまうと、故障しているに
もかかわらず故障と判定できないことがある。それを防
ぐために、基準電圧端子Ｖ_REFの電圧を例えばαだけ上
乗せしておき、正常な状態での和を「１００＋α」に設
定する。このようにすると、両センサ１２，１３の検出
回路が共に５０％出力固定で故障しても、両センサ１
２，１３共に５０％出力で落ち着いてしまうことがな
い。加えて、このような変更を前記第２別例で具体化し
てもよい。

【００７８】また、このように基準電圧端子Ｖ_REFを調
節する代わりに第２センサ１３における検出回路２１を
数度ずらして配置するようにしてもよい。このようにし
ても第２センサ１３は、検出した磁束の方向が０度の際
にその出力が例えば自身の最大出力の（５０＋α）％と
なる。

【００７９】・前記第１実施形態では、両センサ１２，
１３は、所定の傾きを有するリニアな電圧Ｖ１，Ｖ２を
出力する特性となっていた。これに限らず、図１３に示
すような曲線を描く非リニアの出力特性を備えた両セン
サを用いてもよい。要は、両電圧Ｖ１，Ｖ２の特性線が
対称線Ｔを基準として線対称になるようなものなら何で
もよい。また、このような変更を前記第２〜第４実施形
態で具体化してもよい。

【００８０】・前記第１実施形態の異常検出装置１１で
は、検出した磁束の方向に応じた出力値が互いに反対の
出力特性を有するとともに、出力値を加算した際に一定
の合計出力値が得られる一対のセンサ１２，１３を備え
るようにしていた。このような磁束の方向を検出するセ
ンサ１２，１３の代わりに、電流の大きさを出力するセ
ンサや、受光した光の量に応じて電圧を出力する一対の
センサを備えるように異常検出装置１１を構成してもよ
い。この場合でもその一対のセンサは、物理量の変化に
応じた出力値が互いに反対の出力特性を有するととも
に、同出力値を加算した際に一定の合計出力値が得られ
るものを採用する。このように構成すると、電流の大き
さを検出するセンサの異常検出装置や、光量を検出する
センサの異常検出装置などを具体化できる。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜１０に
記載の発明によれば、センサの出力特性の異常を検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態における異常検出装置の電気的
構成を示す電気回路図。

【図２】 第１実施形態における各抵抗体の配置状態を
示す説明図。

【図３】 第１実施形態における抵抗体の等価回路。

【図４】 第１実施形態における磁束の向きと各センサ
の出力特性との関係を示す特性図。

【図５】 第２実施形態における異常検出装置の電気的
構成を示す電気回路図。

【図６】 第２実施形態における各抵抗体の配置状態を
示す説明図。

【図７】 第３実施形態における異常検出装置の電気的
構成を示す電気回路図。

【図８】 第４実施形態における異常検出装置の電気的
構成を示す電気回路図。

【図９】 他の実施形態における差動増幅回路の電気的
構成を示す電気回路図。

【図１０】 他の実施形態における差動増幅回路の電気
的構成を示す電気回路図。

【図１１】 他の実施形態における加算増幅回路の電気
的構成を示す電気回路図。

【図１２】 他の実施形態における磁束の向きと各セン
サの出力特性との関係を示す特性図。

【図１３】 他の実施形態における磁束の向きと各セン
サの出力特性との関係を示す特性図。

【図１４】 従来技術における入力と出力との関係を示
す特性図。

【符号の説明】

１１，３１，４１，５１…センサの異常検出装置、１２
…センサとしての第１センサ、１３，３２…センサとし
ての第２センサ、１４…加算手段としての加算回路、１
５…判定手段としての中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２
０，２１…磁気検出手段としての検出回路、２２，２３
…増幅手段としてのオペアンプ、Ｂ…ブリッジ回路とし
ての４端子ブリッジ回路、Ｒ１〜Ｒ４…磁気抵抗素子と
しての抵抗体、Ｔ１…非反転入力端子、Ｔ２…反転入力
端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西部 泰司 愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 市古 公一 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ 株式会社内 (72)発明者 新家 徹 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F076 AA06 AA18 2G017 AA06 AD55 BA09 BA11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物理量の変化に応じた出力値が互いに反
   対の出力特性を有するとともに、同出力値を加算した際
   に一定の合計出力値が得られる一対のセンサの異常検出
   方法であって、 前記両センサの合計出力値が一定値でないとき、いずれ
   か一方のセンサが異常と判定することを特徴とするセン
   サの異常検出方法。
2. 【請求項２】 前記各センサは、 ４つの磁気抵抗素子によりブリッジ回路を構成する磁気
   検出手段と、 前記磁気検出手段に接続され、前記ブリッジ回路の一対
   の中点の差電圧を増幅する増幅手段とを含むことを特徴
   とする請求項１に記載のセンサの異常検出方法。
3. 【請求項３】 前記磁気検出手段は、 配置向きが互いに異なることによって、互いに反対の出
   力特性を有するものであることを特徴とする請求項２に
   記載のセンサの異常検出方法。
4. 【請求項４】 前記増幅手段には反転入力端子及び非反
   転入力端子を含み、 前記一対のセンサは、 各ブリッジ回路を構成する磁気検出手段の配置向きが同
   じであるときには、同じ出力特性を有するとともに、前
   記ブリッジ回路における一対の中点の増幅手段に対する
   反転入力端子と非反転入力端子との接続が互いに反対で
   あることを特徴とする請求項２に記載のセンサの異常検
   出方法。
5. 【請求項５】 前記一対のセンサは、リニア出力特性を
   有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちい
   ずれか１項に記載のセンサの異常検出方法。
6. 【請求項６】 物理量の変化に応じた出力値が互いに反
   対の出力特性を有するとともに、同出力値を加算した際
   に一定の合計出力値が得られる一対のセンサと、 前記一対のセンサの出力を加算する加算手段と、 前記加算手段が加算した前記両センサの合計出力値が一
   定値でないとき、いずれか一方のセンサが異常と判定す
   る判定手段を備えたことを特徴とするセンサの異常検出
   装置。
7. 【請求項７】 前記各センサは、 ４つの磁気抵抗素子によりブリッジ回路を構成する磁気
   検出手段と、 前記磁気検出手段に接続され、前記ブリッジ回路の一対
   の中点の差電圧を増幅する増幅手段とを含むことを特徴
   とする請求項６に記載のセンサの異常検出装置。
8. 【請求項８】 前記磁気検出手段は、 配置向きが互いに異なることによって、互いに反対の出
   力特性を有するものであることを特徴とする請求項７に
   記載のセンサの異常検出装置。
9. 【請求項９】 前記増幅手段には反転入力端子及び非反
   転入力端子を含み、 前記一対のセンサは、 各ブリッジ回路を構成する磁気検出手段の配置向きが同
   じであるときには、同じ出力特性を有するとともに、前
   記ブリッジ回路における一対の中点の増幅手段に対する
   反転入力端子と非反転入力端子との接続が互いに反対で
   あることを特徴とする請求項７に記載のセンサの異常検
   出装置。
10. 【請求項１０】 前記一対のセンサは、リニア出力特性
    を有することを特徴とする請求項６乃至請求項９のうち
    いずれか１項に記載のセンサの異常検出装置。