JPH0140396B2

JPH0140396B2 -

Info

Publication number: JPH0140396B2
Application number: JP7825681A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Tsunoda
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1981-05-23
Filing date: 1981-05-23
Publication date: 1989-08-28
Also published as: JPS57193899A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車用センサの信号処理装置に関
し、より詳しくは、マイクロコンピユータ等の信
号処理装置を車両に搭載してセンサからの信号に
基づいて各種の制御を行うシステムにおいてセン
サと信号処理装置との間に信号伝送を行う自動車
用センサの信号伝送装置に関する。

従来、例えば、自動車のエンジンの吸気負圧や
エンジン水温等の各種パラメータを検出して排ガ
ス浄化を行うエンジンの排ガス浄化システムたと
えば特開昭56−18720号公報参照においては、上
記の各種パラメータをセンサで夫々検出し、これ
ら各センサの出力をそのまゝ、もしくはインピー
ダンス変換用のバツフア増巾器を通して上記各セ
ンサの出力をインピーダンス変換した後、伝送線
を通して信号処理装置に出力する一方、電源供給
を必要とするセンサやバツフア増巾器には、上記
の信号処理装置側から伝送線とは別個に設けた電
源ラインを通して、上記のセンサやバツフア増巾
器に電源を供給するようにしていた。

上記のようにしてセンサから信号処理装置へ信
号の伝送を行うようにした場合、センサから出力
する信号は、アナログ信号の形で信号処理装置に
伝送されるため、上記のように、バツフア増巾器
により、センサの出力インピーダンスを低下させ
て伝送しても、伝送線が長くなると、伝送線には
エンジンの点火時等に発生する雑音が乗り、信号
処理装置を含むシステムが誤動作するばかりでな
く、伝送線の他にセンサやバツフア増巾器へ給電
を行う電源ラインを必要とするため、信号処理装
置とセンサとを結ぶワイヤハーネスが複雑になる
問題があつた。

本発明は従来の自動車用センサの信号伝送装置
における上記問題を解消すべくなされたものであ
つて、センサ本体と信号処理装置とを単一の伝送
線で結線するとともに、センサ本体内に物理量を
電気量に変換する電気素子の出力をデイジタル直
列信号に変換する集積回路と、伝送線に信号処理
装置側から供給されるパルス信号をチヤージする
コンデンサとを内蔵させ、該コンデンサから少く
とも上記集積回路に電源供給を行うことにより、
一本の伝送線でセンサ本体と信号処理装置との信
号伝送および信号処理装置からセンサ本体への電
源供給を行い、信号処理装置とセンサ本体とを結
ぶワイヤハーネスを簡単にするとともに、センサ
本体の出力をデイジタル化して伝送し、伝送線に
乗る雑音による誤動作を防止するようにした自動
車用センサの信号伝送装置を提供することを目的
としている。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図に本発明に係る自動車用センサの信号伝
送装置のブロツク図を示す。

第１図において、１はセンサ本体、２は信号処
理装置、３はこれらセンサ本体１と信号処理装置
２とを結合する伝送線である。

本発明においては、上記のセンサ本体１に、例
えば、自動車（図示せず。）のエンジンの吸気負
圧を検出する半導体ダイヤフラム等のセンサ４、
該センサ４の出力をデイジタル直列信号に変換す
る信号変換回路５、該信号変換回路５のデイジタ
ル直列信号を伝送線３に送り出す送信回路６およ
び上記伝送線３にダイオード７を通して接続され
るコンデンサ８を内蔵させ、信号処理装置２に設
けられたクロツクパルス発生回路９から伝送線に
送り出したクロツクパルスを、ダイオード７を通
して、上記コンデンサ８にチヤージし、少なくと
も上記信号変換回路５に電源を供給する一方、送
信回路６から伝送線３を通して、信号処理装置２
の受信回路１０に上記デイジタル直列信号を伝送
するようにしている。

このようにすれば、単一の伝送線を使用して、
信号処理装置２からセンサ本体１への電源供給と
センサ本体１から信号処理装置２へのデイジタル
直列信号の伝送を行うことができる。

次に、本発明のより具体的な実施例を第２図に
示す。

第２図においては、第１図に対応する部分を一
点鎖線で囲むとともに、第１図と同一の番号を付
して示す。

センサ本体１のセンサ４は、例えば、自動車
（図示せず。）のエンジンの吸気負圧を検出する半
導体ダイヤフラム１１、抵抗R₀，R₁および演算
増巾器１２から構成され、上記半導体ダイヤフラ
ム１１と抵抗R₀，R₁とにより上記の吸気負圧を
検出するブリツジ回路を形成し、その出力を演算
増巾器１２により直流増巾して、信号変換回路５
のアナログ−デイジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変
換器と略記する。）１３の入力端子Ｉに入力して
いる。

上記信号変換回路５は、演算増巾器１２から入
力するアナログ信号を８ビツトのデイジタル並列
信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３、該Ａ／Ｄ変換
器１３の出力をデイジタル直列信号に変換するシ
フトレジスタ１４、伝送線３を通して信号処理装
置２から伝送されてくるクロツクパルスによりオ
ン、オフするトランジスタ１５、該トランジスタ
１５のコレクタの電位（出力as）の立下りでトリ
ガされる単安定マルチバイブレータ（以下、ワン
シヨツトと記す。）１６および２つの入力がとも
に〓Low″アクテイブのゲート１７とから構成
される。

なお、上記ワンシヨツト１６に接続されたコン
デンサC₁および抵抗R₂は、上記のワンシヨツト
１６の出力パルス巾を決めるコンデンサおよび抵
抗である。

上記トランジスタ１５のエミツタはアースに、
ベースはセンサ本体１の端子１８に夫々接続さ
れ、コレクタはＡ／Ｄ変換器１３、シフトレジス
タ１４およびワンシヨツト１６の各トリガ端子Ｔ
に夫々接続される。

一方、ゲート１７には、トランジスタ１５およ
びワンシヨツト１６の出力b_sが夫々入力してお
り、該ゲート１７の出力c_sはＡ／Ｄ変換器１３の
変換スタート端子STおよびシフトレジスタ１４
の書込端子Ｗに入力する。

信号変換回路５の上記Ａ／Ｄ変換器１３、シフ
トレジスタ１４、ワンシヨツト１６、ゲート１７
およびセンサ４の演算増巾器１２は、いずれも
CMOSの集積回路により構成されており、その
消費電流は、次に述べる送信回路６の消費電流も
含めて、センサ本体１全体で約1mA程度の小さ
な値となるようにすることが好ましい。

上記の送信回路６は、信号処理装置２から出力
するクロツクパルスに応じて電位が〓High″と
〓Low″の間を往復する伝送線３の電位の立上り
時間を、信号変換回路５のシフトレジスタ１４の
出力に応じて変化させ、信号処理装置２の受信回
路１０側で上記の立上り時間を判定させることに
より、実質的に、センサ本体１から信号処理装置
２へ信号の伝送を行わせる回路である。

上記送信回路６は、トランジスタ１９、ダイオ
ード２０、抵抗R₃およびコンデンサC₂から構成
され、このトランジスタ１９は信号線３のアース
に対するインピーダンスを変化させるようトラン
ジスタ１９のエミツタはアースに、コレクタはセ
ンサ本体１の入力端子１８に夫々接続されてい
る。またベースは抵抗R₃を介して信号変換回路
５のシフトレジスタ１４の出力端子D₀に接続さ
れる。

また、上記コンデンサC₂はトランジスタ１９
のコレクタとシフトレジスタ１４の出力端子D₀
との間に接続する一方、ダイオード２０のアノー
ドおよびカソードは夫々アースおよびシフトレジ
１４の出力端子D₀に夫々接続している。

以上に説明したセンサ４および信号変換回路５
には、センサ本体１の電源ライン２１を通して、
コンデンサ８にチヤージされた電荷を供給するこ
とにより電源供給を行つており、上記コンデンサ
８は電源ライン２１とアースとの間に接続する一
方、該電源ライン２１の一端をダイオード７のカ
ソードに接続している。

上記ダイオード７のアノードは、センサ本体１
の端子１８に接続され、該端子１８は伝送線３を
通して信号処理装置２の端子２２に接続される。

上記センサ本体１のアース端子２３および信号
処理装置２のアース端子２４はいずれも自動車の
ボデイに接続され、該ボデイを通して相互に導通
している。

次に、信号処理装置２のクロツクパルス発生回
路９は、センサ本体１のＡ／Ｄ変換器１３、シフ
トレジスタ１４および信号処理装置２の受信回路
１０を動作させるためのクロツクパルスを発生す
る回路で、パルス発振器２５、８進カウンタ２
６、ゲート２７、インバータ２８、トランジスタ
２９、抵抗R₄，R₅，R₆およびコンデンサC₃から
構成されている。

上記８進カウンタ２６はパルス発振器２５から
トリガ端子Ｔに入力するパルスをカウントし、そ
の第１桁目の出力Q₁および第４桁目の出力Q₄を
夫々ゲート２７に入力している。

ゲート２７は上記出力Q₄に対して〓Low″ア
クテイブであつて、その出力ａはインバータ２８
で反転された後、抵抗R₅を介して、トランジス
タ２９に入力する。

上記トランジスタ２９のエミツタはアースに接
続し、コレクタと電源＋Vccとの間には抵抗R₆を
接続している。

また、８進カウンタ２６の上記出力Q₄の出力
端子とアースとの間には抵抗R₄とコンデンサC₃
とからなる積分回路を接続しており、その出力
は、次に述べる受信回路１０のアドレスカウンタ
３０のリセツト端子に入力している。

上記受信回路１０は、伝送線３のアースに対し
るインピーダンスの変化に伴なつて波形が変化す
るクロツクパルスによりオン、オフするトランジ
スタ３１、該トランジスタ３１の出力を反転する
インバータ３２、該インバータ３２の出力doを
ラツチするデータレジスタ３３、該データレジス
タ３３のアドレスを指定するアドレスカウンタ３
０、上記データレジスタ３３のトリガパルスを発
生するゲート３４、抵抗R₇，R₈，R₉およびコン
デンサC₄から構成される。

上記トランジスタ３１は、エミツタをアースに
接続する一方、コレクタと電源＋Vccとの間には
抵抗R₈を、また、ベースと信号処理装置２の端
子２２との間には抵抗R₉を夫々接続している。

データレジスタ３３には、上記トランジスタ３
１の出力がインバータ３２を通して入力端子Ｄ
に、アドレスカウンタ３０の出力がアドレス端子
Ａ，ＢおよびＣに、また、ゲート３４の出力がト
リガ端子Ｔに夫々入力しており、該データレジス
タ３３にラツチされたデータは、その出力端子
D₀，D₁，…，D₇から、インバータを通して、マ
イクロコンピユータ（いずれも図示せず。）に入
力する。

上記アドレスカウンタ３０の〓Low″アクテ
イブのトリガ端子にはインバータ２８の出力が
入力する一方、ゲート３４には、ゲート２７の出
力とインバータ２８の出力の立上りを遅らせて上
記ゲート３４からトリガパルスを出力させるため
の抵抗R₇およびコンデンサC₄からなる積分回路
の出力が入力する。

次に、第３図イからルに夫々示すタイムチヤー
トを参照して第２図の動作を説明する。

〔センサ本体１への電源供給動作〕先ず、信号処理装置２からセンサ本体１側への
電源供給について説明する。

今、自動車のキースイツチがオンしており、エ
ンジンが回転しているものとすると、信号処理装
置２にはバツテリから電源が供給され、クロツク
パルス発振器２５は一定周波数のクロツクパルス
を発生する。

上記のクロツクパルスは８進カウンタ２６でカ
ウントされるが、該８進カウンタ２６の第１桁目
の出力Q₁はクロツクパルスが入力する毎にその
状態を変えるのに対し、第４桁目の出力Q₄は８
個のクロツクパルスが入力すると〓Low″から
〓High″に変化する。

このため、ゲート２７の出力ａは、第３図イに
示すようになり、該出力ａは、第３図ロに示すよ
うに、インバータ２８で反転されてその出力は
トランジスタ２９に入力する。

上記トランジスタ２９はインバータ２８の出力
ａによりオン、オフし、信号処理装置２の端子２
２を通して、上記トランジスタ２９のコレクタに
接続された伝送線３を通して、上記トランジスタ
２９からセンサ本体１側にクロツクパルスｄ（第
３図リ参照）が伝送される。

センサ本体１側では、上記のクロツクパルスｄ
は、〓High″の期間にダイオード７を通してコン
デンサ８をチヤージし、該コンデンサ８にチヤー
ジされた電荷は、ダイオード７で伝送線３側への
逆流が阻止されて、センサ４および信号変換回路
５に例えば５ボルト程度の電源電圧ｐ（第３図ル
参照）を供給することになる。

なお、伝送線３からセンサ本体１に供給される
上記クロツクパルスｄの立上り時間は、送信回路
６により、信号変換回路５のシフトレジスタ１４
の出力ｆに応じて変化させられる（第３図チおよ
びリ参照）が、上記送信回路６の動作について
は、次の〔センサ本体１からの信号の伝送動作〕
において説明する。

〔センサ本体１からの信号の伝送動作〕上記のようにして、センサ本体１のセンサ４お
よび信号変換回路５に電源電圧ｐが供給される
と、センサ４の演算増巾器１２からは、エンジン
の吸気負圧に応じたアナログ信号が信号変換回路
５のＡ／Ｄ変換器１３に入力する。

一方、上記信号変換回路５のトランジスタ１５
のベースには、センサ本体１の端子１８からクロ
ツクパルスｄが入力し、該トランジスタ１５のコ
レクタからは、第３図ホに示す信号a_sが出力し、
該信号a_sはＡ／Ｄ変換器１３、シフトレジスタ１
４、ワンシヨツト１６およびゲート１７に入力す
る。

上記のワンシヨツト１６の出力b_sは、第３図ヘ
に示すように、トランジスタ１５から出力する信
号a_sの立下りでトリガされ、クロツクパルスｄの
パルス巾よりも充分大きなパルス巾を有する信号
b_sを出力する。

なお、ワンシヨツト１６のパルス巾を上記のよ
うに設定しているため、該ワンシヨツト１６の出
力b_sは、第３図ヘに示すように、信号処理装置２
のクロツクパルス発生回路９の８進カウンタ２６
の第４桁目の出力Q₄が〓Low″の期間には、信
号a_sの立下り時に、極く短い時間、〓Low″とな
る。

上記ゲート１７からは、第３図トに示すよう
に、a_s＝〓Low″、b_s〕＝〓Low″のときに、c_s＝
〓High″の信号c_sがＡ／Ｄ変換器１３およびシフ
トレジスタ１４に入力する。

Ａ／Ｄ変換器１３に上記信号c_sが入力すると、
該Ａ／Ｄ変換器１３は上記信号c_sの立上りのタイ
ミングでセンサ４の演算増巾器１２のアナログ出
力をデイジタル信号に変換し、シフトレジスタ１
４に並列に出力する。

上記シフトレジスタ１４は、ゲート１７から入
力する信号c_sの立下りのタイミングで、Ａ／Ｄ変
換器１３から入力するデイジタル並列信号を読み
込む。

シフトレジスタ１４に読み込まれた上記のデイ
ジタル並列信号は、トランジスタ１５から出力す
る信号a_sの立上りのタイミングでシフトされ、最
上位桁（MSB）から順に、シフトレジスタ１４
からデイジタル直列信号ｆ（第３図チ参照）とし
て送信回路６に出力する。

上記第３図チは、Ａ／Ｄ変換器１３によりデイ
ジタル信号に変換されたセンサ４の演算増巾器１
２の出力が「10100111」であることを示してい
る。

なお、Ａ／Ｄ変換器１３の内容は、変換開始に
先立つて、トランジスタ１５の出力a_sの立下りの
タイミングで消去される。

送信回路６にシフトレジスタ１４からの信号ｆ
が入力すると、該送信回路６は、第３図チおよび
リに示すように、伝送線３から伝送されるクロツ
クパルスｄの立上り時間は、上記信号ｆが〓１″
（〓High″）であるか〓０″（〓Low″）であるかに
より変化する。

即ち、シフトレジスタ１４の出力ｆが〓１″で
あるときは、信号処理装置２のクロツクパルス発
生回路９のトランジスタ２９がオンの期間に送信
回路６のコンデンサC₂にチヤージされた電荷が、
上記トランジスタ２９のオフのタイミングで、低
抗R₃を通してトランジスタ１９のベースに流れ
込むため、該トランジスタ１９は上記コンデンサ
C₂の放電時に一時的にオンとなり、第３図リに
示すように、伝送線３から伝送されるクロツクパ
ルスｄの立上り時間が長くなる。

上記とは逆に、シフトレジスタ１４の信号ｆが
〓０″であるときは、信号処理装置２のクロツク
パルス発生回路９のトランジスタ２９がオンの期
間に送信回路６のコンデンサC₂には、その両極
の電位が等しいため、充電が行われず、トランジ
スタ１９が上記コンデンサC₂の電荷によりオン
することはなく、クロツクパルスｄの立上り時間
は短くなる。

なお、上記コンデンサC₂はクロツクパルスｄ
が〓High″である期間にもチヤージされるが、
このときにチヤージされた電荷は、ダイオード２
０により、上記クロツクパルスｄが〓High″か
ら〓Low″になつたときに放電される。

また、送信回路６のトランジスタ１９のオン、
オフは、信号変換回路５のシフトレジスタ１４が
CMQSで構成されているため、上記のように、
コンデンサC₂の電荷により制御されることにな
る。

クロツクパルスｄの立上り時間の変化は、信号
処理装置２の受信回路１０で判別される。

上記クロツクパルスｄは信号処理装置２のトラ
ンジスタ３１に入力され、該トランジスタ３１を
オン、オフさせる。

上記トランジスタ３１は、インバータ３２で反
転し、その出力d₀（第３図ヌ参照）はデータレジ
スタ３３に入力する。

上記データレジスタ３３のアドレスは、アドレ
スカウンタ３０により指定されるが、該アドレス
カウンタ３０はクロツクパルス発生回路９のイン
バータ２８から入力するパルス（信号）をカウ
ントし、そのカウント値に従つて、データレジス
タ３３のアドレスを指定する。

一方、上記のデータレジスタ３３がインバータ
３２から出力する信号d₀の取込みのタイミング
は、第３図ニに示すゲート３４から出力するタイ
ミングパルスｃにより決定される。

ところで上記のタイミングパルスｃは、クロツ
クパルス発生回路９のゲート２７の出力ａと、該
出力ａをインバータ２８で反転した出力を遅延
させた信号ｂ（第３図ハ参照）とを入力とするゲ
ート（アンドゲート）３４で作成されており、伝
送線３から伝送されるクロツクパルスｄの立上り
開始のタイミングで上記タイミングパルスｃが立
ち上る（第３図ニ、リ参照）。

このため、上記クロツクパルスｄの立上り時間
が長くなると、受信回路１０のトランジスタ３１
は、上記クロツクパルスｄがトランジスタ３１の
ベース・エミツタ間電圧V_BEを越えるまでオンせ
ず、上記タイミングパルスｃの立上りのタイミン
グでは、インバータ３２の出力d₀は、第３図ヌに
示すように、〓Low″となり、データレジスタ３
３には、〓０″が記憶されることになる。

上記とは逆に、クロツクパルスｄの立上り時間
が短い場合は、タイミングパルスｃの立上りと同
時に、インバータ３２の上記出力d₀が立ち上り、
データレジスタ３３には〓１″が記憶されること
になる。

従つて、上記データレジスタ３３には、センサ
本体１の信号変換回路５のＡ／Ｄ変換器１３の出
力「10100111」は、上記データレジスタ３３に
は、「01011000」の形で記憶されることになるが、
上記データレジスタ３３に記憶されたデータは、
図示しないインバータを通して出力すれば、上記
Ａ／Ｄ変換器１３と同一のデイジタル並列信号を
得ることができる。

以下、センサ本体１からクロツクパルスｄの立
上り時間の変化として送り出されたデータがデー
タレジスタ３３に次々にラツチされ、マイクロコ
ンピユータに送り出されることになる。

以上のようにして、単一の伝送線３を使用し
て、センサ本体１への電源供給と、センサ本体１
からのデータ伝送を行うことができる。

なお、本発明は自動車等の車両のエンジンの制
御に限定されるものではなく、複数のセンサから
の信号をこれらセンサから離れた位置に設けたデ
ータ処理装置で受けてデータ処理を行うシステム
に広く適用することができる。

以上、詳細に説明したことからも明らかなよう
に、本発明は、センサ本体にセンサにより検出し
たアナログ信号をデイジタル化する集積回路を組
み込むとともに一本の伝送線を使用してセンサ本
体と信号処理装置との間の信号伝送およびセンサ
本体への電源供給を行うようにしたから、信号処
理装置から出るワイヤが少くなり、信号処理装置
とセンサ本体とを結ぶワイヤハーネスが大巾に簡
単になる一方、センサ本体からはデイジタル化さ
れた信号が信号処理装置に伝送され、伝送線に雑
音が乗つても、信号処理装置が誤動作することも
少くなる等、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用センサの信号伝
送装置のブロツク図、第２図は本発明に係る自動
車用センサの信号伝送装置の具体的な回路図、第
３図イからルは夫々第２図の信号伝送装置の各部
の動作を示すタイムチヤートである。１…センサ本体、２…信号処理装置、３…伝送
線、４…センサ、５…信号変換回路、６…送信回
路、７…ダイオード、８…コンデンサ、９…クロ
ツクパルス発生回路、１０…受信回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１車両に設置されるセンサ本体および信号処理
装置を備え、センサ本体と信号処理装置とを単一
の伝送線で結線する一方、上記センサ本体内に物
理量を電気量に変換する電気素子と、該電気素子
の出力信号をデイジタル直列信号に変換する信号
変換回路を構成する集積回路と、伝送線に接続さ
れ上記デイジタル直列信号に従つて伝送線のイン
ピーダンスを変化させる送信回路と、上記伝送線
に接続されて少くとも上記集積回路に給電を行う
コンデンサとを内蔵させ、かつ信号処理装置に伝
送線に接続され、パルス信号を送出する発振回路
と、上記伝送線のインピーダンス変化を検出する
受信回路を設けたことを特徴とする自動車用セン
サの信号伝送装置。