JPH059747B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、例えば走行する物体である自動車
等に取付け設定され、この自動車に作用する加速
度の状態を検出して各種制御用に用いられるよう
にする半導体加速度センサを備えた加速度検出装
置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is designed to be attached to a moving object such as a car, and to be used for various control purposes by detecting the state of acceleration acting on the car. The present invention relates to an acceleration detection device equipped with a semiconductor acceleration sensor.
[従来の技術]
例えば、自動車においてブレーキのアンチスキ
ツド制御あるいはサスペンシヨンの自動制御等を
実行しようとする場合には、自動車の車体に作用
する前後方向さらには左右方向に作用する加速度
を検出する必要がある。このような加速度の検出
手段としては、種々の構造のものが考えられてい
るものであるが、小形に構成されると共に精度の
高い加速度検出動作が実行されるものとして、半
導体による加速度検出センサが多く使用されるよ
うになつている。[Prior Art] For example, when attempting to perform brake anti-skid control or automatic suspension control in a car, it is necessary to detect the acceleration acting on the body of the car in the longitudinal direction as well as in the lateral direction. be. Various structures have been considered as such acceleration detection means, but a semiconductor-based acceleration detection sensor is one that is compact and can perform highly accurate acceleration detection operations. It is becoming more and more used.
半導体加速度検出センサは、例えばシリコン等
の単結晶で構成される半導体基板から、単結晶シ
リコンによる振動片を形成し、この振動片が加速
度が作用したときに、この加速度の大きさに対応
して曲がるようにして構成される。そして、この
振動片にはピエゾ抵抗素子を添着し、このピエゾ
抵抗素子から上記振動片の曲がりの大きさに対応
した電気的信号が検出されるようにしている。 Semiconductor acceleration detection sensors form a single-crystal silicon vibrating piece from a semiconductor substrate made of a single crystal such as silicon, and when an acceleration acts on this vibrating piece, it responds to the magnitude of this acceleration. It is constructed in such a way that it bends. A piezoresistive element is attached to this vibrating element, and an electrical signal corresponding to the degree of bending of the vibrating element is detected from the piezoresistive element.
すなわち、この半導体加速度検出装置からは、
作用された加速度の大きさに対応した電気的な信
号が得らるえるもので、アンチスキツドあるいは
サスペンシヨンを電子的に制御しようとする場
合、この検出信号が効果的に使用できるようにな
るものである。 That is, from this semiconductor acceleration detection device,
It is possible to obtain an electrical signal corresponding to the magnitude of applied acceleration, and this detection signal can be used effectively when attempting to electronically control antiskid or suspension. be.
しかし、このような半導体加速度検出センサに
あつては、長時間に亙り、特に自然環境の激しい
条件で使用される自動車に搭載して使用される場
合、ピエゾ抵抗素子の抵抗値の経時変化、温度変
化等による直流的なドリフトが無視できないよう
になることがある。このため、例えばコンデンサ
による交流カツプリング回路等によつて、信号の
低周波成分の除去等を行うようにしている。 However, when such semiconductor acceleration detection sensors are used for long periods of time, especially in automobiles that are used in harsh natural conditions, changes in the resistance value of the piezoresistive element over time, temperature changes, etc. DC drift due to changes etc. may become impossible to ignore. For this reason, low frequency components of the signal are removed using, for example, an AC coupling circuit using a capacitor.
第6図はこのコンデンサカツプリングを使用し
た加速度検出装置の構成を示すもので、例えば2
つの辺に半導体による加速度センサS1およびS2を
設定したブリツジ回路からの出力信号を、差動増
幅器A1で増幅検出するようにしている。そし
て、この差動増幅器A1からの出力信号は、コン
デンサCおよび抵抗Rからなるフイルタ回路によ
つて構成されるカツプリング回路を介して増幅器
A2に供給され、この増幅器A2からの出力信号
が加速度検出信号として使用されるようになるも
のである。 Figure 6 shows the configuration of an acceleration detection device using this capacitor coupling.
An output signal from a bridge circuit in which semiconductor acceleration sensors S1 and S2 are set on one side is amplified and detected by a differential amplifier A1. The output signal from the differential amplifier A1 is supplied to the amplifier A2 via a coupling circuit constituted by a filter circuit consisting of a capacitor C and a resistor R, and the output signal from the amplifier A2 is used as an acceleration detection signal. It came to be used as a.
このように構成される装置において、出力信号
における低周波のカツト量は、コンデンサCおよ
び抵抗Rのそれぞれ値によつて決定されるように
なり、コンデンサCの値あるいは抵抗Rの値を無
限に大きくすれば、カツトされる周波数の値は無
限に低くなるものであるが、このコンデンサCお
よび抵抗Rの値には限界があり、通常カツトオフ
周波数は0.1〜0.5Hz程度が限界である。 In a device configured in this way, the amount of low frequency cut in the output signal is determined by the respective values of capacitor C and resistor R, and the value of capacitor C or resistor R can be infinitely increased. In this case, the value of the cut-off frequency becomes infinitely low, but there is a limit to the values of the capacitor C and the resistor R, and the limit of the cut-off frequency is usually about 0.1 to 0.5 Hz.
しかし、自動車のアンチスキツド制御、サスペ
ンシヨン制御等の電子的な制御を行う場合、これ
まで交流カツプリング回路等で除去されていた直
流に近い加速度変化を計測することが要求される
ようになつている。しかし、上記のようにコンデ
ンサによるカツプリング回路では、その領域値に
限界があるものであるため、直流成分に近い加速
度の変化を検出するような需要の条件を満たすよ
うに構成することはできないものである。 However, when performing electronic control such as anti-skid control and suspension control of automobiles, it is now required to measure acceleration changes close to direct current, which were previously removed by AC coupling circuits and the like. However, as mentioned above, the coupling circuit using a capacitor has a limit in its range, so it cannot be configured to meet the demand conditions such as detecting changes in acceleration close to the DC component. be.
[発明が解決しようとする問題点]
この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、充分に小形軽量に構成することができ、例え
ば自動車等に効果的に搭載して電子制御用に使用
できるようにすると共に、充分な低周波の加速度
変化をも確実に検出できるようにし、例えば電子
的なアンチスキツド制御、サスペンシヨン制御等
のための検出要素として効果的に使用できるよう
にする加速度検出装置を提供しようとするもので
ある。[Problems to be Solved by the Invention] This invention has been made in view of the above points, and can be configured to be sufficiently small and lightweight, and can be effectively installed in, for example, a car, etc. for electronic control. acceleration detection, which also ensures that sufficient low-frequency changes in acceleration can be detected, such that it can be used effectively as a detection element for e.g. electronic antiskid control, suspension control, etc. The aim is to provide equipment.
[問題点を解決するための手段]
すなわち、この発明に係る加速度検出装置にあ
つては、半導体検出センサを含むセンサ回路から
の検出信号を増幅する増幅手段の基準動作点を可
変制御するようにしているものであり、この基準
動作点がドリフトを除去する方向に補正制御され
るようにしているものである。[Means for Solving the Problems] That is, in the acceleration detection device according to the present invention, the reference operating point of the amplification means for amplifying the detection signal from the sensor circuit including the semiconductor detection sensor is variably controlled. This reference operating point is corrected and controlled in a direction that eliminates drift.
[作用]
上記のように構成される加速度検出装置にあつ
ては、センサ回路からの出力信号を増幅する増幅
手段の基準動作点が、ドリフトの発生状態に対応
して修正補正されるようになつている。したがつ
て、この増幅手段から出力される信号がそのまま
加速度検出信号として使用されるようになるもの
であり、しかもこの出力信号からはドリフト成分
が除去されているものである。すなわち、直流成
分に近い状態の加速度変化に対応した信号も確実
に出力されるようになるもので、例えば自動車の
Bンチスキツド制御、自動サスペンシヨン制御等
の電子制御が確実に実行させるようにする加速度
検出信号が得られるようになるものである。[Operation] In the acceleration detection device configured as described above, the reference operating point of the amplification means for amplifying the output signal from the sensor circuit is corrected in accordance with the state of occurrence of drift. ing. Therefore, the signal output from this amplification means is used as it is as an acceleration detection signal, and moreover, the drift component has been removed from this output signal. In other words, it is possible to reliably output a signal corresponding to changes in acceleration in a state close to a DC component. This allows a detection signal to be obtained.
[発明の実施例]
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第1図はその構成を示しているもので、
半導体による抵抗111および112は、抵抗1
21および122と共にブリツジ回路を構成する
ように接続される。この場合、上記抵抗111,
112は、例えばそれぞれ半導体によつて構成さ
れる振動片に取付け設定されるピエゾ抵抗素子に
よつて構成され、上記振動片の曲りに対応した抵
抗値に設定されるようになる。そして、このブリ
ツジ回路からの出力信号は差動増幅器13に供給
されるもので、この差動増幅器13から加速度に
対応した検出信号が出力される。この差動増幅器
13からの出力信号は出力増幅器14で増幅さ
れ、ドリフトを含めた全ての周波数成分が増幅さ
れ、出力として取出されるようになつている。[Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1 shows its configuration.
Resistors 111 and 112 made of semiconductors are resistors 1
21 and 122 to form a bridge circuit. In this case, the resistor 111,
Reference numeral 112 is constituted by a piezoresistance element that is attached to a vibrating piece made of a semiconductor, for example, and is set to a resistance value corresponding to the bending of the vibrating piece. The output signal from this bridge circuit is supplied to a differential amplifier 13, and a detection signal corresponding to the acceleration is output from the differential amplifier 13. The output signal from the differential amplifier 13 is amplified by an output amplifier 14, and all frequency components including drift are amplified and taken out as output.
ここで上記出力増幅器14は、動作点補正回路
15によつて基準動作点が補正変化されるように
なつている。この動作点補正回路15には、出力
増幅器14からの出力信号が供給されているもの
で、この増幅器14からの出力信号の状態に対応
して補正点が設定されるようにしている。またこ
の動作点補正回路15には、自動車停止判定回路
16からの停止状態の判定信号が供給されてお
り、この自動車の停止状態の停止状態判定時にお
いてのみ、上記補正動作が実行されるようにして
いる。 Here, the reference operating point of the output amplifier 14 is corrected and changed by an operating point correction circuit 15. The operating point correction circuit 15 is supplied with an output signal from the output amplifier 14, and a correction point is set in accordance with the state of the output signal from the amplifier 14. Further, this operating point correction circuit 15 is supplied with a stop state determination signal from a vehicle stop determination circuit 16, so that the above-mentioned correction operation is executed only when determining the stopped state of the vehicle. ing.
この加速度検出装置は、自動車に搭載設定され
るもので、自動車の発進および停止時に車体に作
用する加速度、さらにカーブ走行する場合等の横
方向に作用する加速度を検出するもので、現実に
加速度が作用することがない自動車の停止時にお
いて、増幅器14からの出力信号を検出し、この
出力信号の偏差量を検出する。そして、この偏差
量に対応して増幅器14の動作点を修正するよう
にする。すなわち、この動作点補正回路15によ
るフイードバツク系によつて、加速度の計測の必
要のない自動車の停止時において、直流ドリフト
による出力誤差をキヤンセルさせるようにしてい
る。したがつて、この増幅器14からの出力信号
が車体に作用した加速度に正確に対応したものと
されるように補正しているものである。 This acceleration detection device is installed in a car and detects the acceleration that acts on the car body when the car starts and stops, as well as the acceleration that acts in the lateral direction when driving around a curve. When the vehicle is stopped, the output signal from the amplifier 14 is detected, and the amount of deviation of this output signal is detected. Then, the operating point of the amplifier 14 is corrected in accordance with this amount of deviation. That is, the feedback system using the operating point correction circuit 15 cancels output errors due to DC drift when the vehicle is stopped, where measurement of acceleration is not necessary. Therefore, the output signal from the amplifier 14 is corrected so that it accurately corresponds to the acceleration acting on the vehicle body.
第2図は上記装置をより具体化して示している
ものであり、上記ブリツジ回路および差動増幅器
13よりなるセンサ回路21部からの出力信号は、
増幅器14の一部を構成するようになるオペアン
プ22に供給するもので、このオペアンプ22か
らの出力信号が動作点の制御された増幅器出力信
号として使用されるようにしている。 FIG. 2 shows the above device in more detail, and the output signal from the sensor circuit 21 section consisting of the bridge circuit and the differential amplifier 13 is as follows.
It is supplied to an operational amplifier 22 that forms part of the amplifier 14, and the output signal from this operational amplifier 22 is used as an amplifier output signal whose operating point is controlled.
オペアンプ22からの出力信号は、さらにコン
パレータ23および24にそれぞれ供給される。
このコンパレータ23および24には、さらに抵
抗R1〜R3による電圧設定回路で設定された基
準値に対する+ΔVおよび−ΔVの基準電圧がそ
れぞれ供給設定されている。ここで、上記基準値
は例えば加速度“0”の状態に対応した電圧値で
あり、センサ回路21から加速度を検出する状態
では、コンパレータ23および24からの出力は
かなり頻度の高い状態でオン・オフが繰返される
ようになつている。 The output signal from operational amplifier 22 is further supplied to comparators 23 and 24, respectively.
The comparators 23 and 24 are further supplied with reference voltages of +ΔV and −ΔV, respectively, with respect to the reference value set by a voltage setting circuit including resistors R1 to R3. Here, the reference value is, for example, a voltage value corresponding to a state of acceleration "0", and when the acceleration is detected from the sensor circuit 21, the outputs from the comparators 23 and 24 are turned on and off quite frequently. is becoming repeated.
このコンパレータ23および24からの出力信
号は、エクスクルーシブオア25に供給し、この
エクスクルーシブオア25からの出力信号によつ
て単安定マルチバイブレータ26にセツト指令と
して供給するようにしている。 The output signals from the comparators 23 and 24 are supplied to an exclusive OR 25, and the output signal from the exclusive OR 25 is supplied to a monostable multivibrator 26 as a set command.
ここで、この単安定マルチバイブレータ26に
は、リトリガ機能が設定されているもので、この
マルチバイブレータ26で設定される時定数以内
に入つてきた最新のトリガ(セツト指令)によつ
て、それぞれ新たに出力の他立上がりが設定され
るようになつている。 Here, this monostable multivibrator 26 is set with a retrigger function, and each new trigger is triggered by the latest trigger (set command) that comes within the time constant set by this multivibrator 26. The rising edge of the output is set to .
したがつて、この単安定マルチバイブレータ2
6の時定数を、自動車が動いている間に発生する
加速度の最大周期より長く設定すれば、このマル
チバイブレータ26からの出力信号は、“自動車
の動いてりう時間範囲+時定数”の間、ハイレベ
ルに設定されるようになる。 Therefore, this monostable multivibrator 2
If the time constant of 6 is set to be longer than the maximum period of acceleration that occurs while the car is moving, the output signal from the multivibrator 26 will be within the period of "time range of the car moving + time constant". It will be set to high level.
この単安定マルチバイブレータ26からの出力
信号は、インバータ27で反転してアンド回路2
8に供給されるようになつている。このアンド回
路28には、クロツク発生器29からのクロツク
信号が供給されているものであるが、上記マルチ
バイブレータ26からの出力信号がハイレベルで
ある間は、このアンド回路28からクロツク信号
が出力されることがない。 The output signal from this monostable multivibrator 26 is inverted by an inverter 27 and sent to an AND circuit 2.
8. This AND circuit 28 is supplied with a clock signal from a clock generator 29, and while the output signal from the multivibrator 26 is at a high level, the clock signal is output from this AND circuit 28. never be done.
コンパレータ23および24からの出力信号
は、フリツプフロツプ回路30にセツトおよびリ
セツト指令として供給されるもので、コンパレー
タ23および24からの出力が繰返される毎に、
フリツプフロツプ回路30がセツトおよびリセツ
トを繰返すようになる。そして、このフリツプフ
ロツプ回路30のセツト状態、すなわちコンパレ
ータ23から出力が発生される状態で、アツプ/
ダウンカウンタ31にカウントダウン指令を与
え、またコンパレータ24から出力が発生されて
フリツプフロツプ回路30がリセツトされた状態
で、上記カウンタ31にカウントアツプ指令が与
えられるようにする。 The output signals from the comparators 23 and 24 are supplied to the flip-flop circuit 30 as set and reset commands, and each time the outputs from the comparators 23 and 24 are repeated,
Flip-flop circuit 30 will now be repeatedly set and reset. Then, in the set state of the flip-flop circuit 30, that is, in the state in which the output is generated from the comparator 23, the up/down
A count-down command is given to the down counter 31, and a count-up command is given to the counter 31 in a state in which an output is generated from the comparator 24 and the flip-flop circuit 30 is reset.
上記アツプ/ダウンカウンタ31は、エクスク
ルーシブオア25からの出力信号の供給されるイ
ンバータ32の出力によつてイネーブルの状態に
設定され、アンド回路28からのクロツク信号
を、上記アツプカウントあるいはダウンカウント
の指令に対応して計数する。そして、このカウン
タ31の計数値データは、抵抗ラダー回路33よ
つて電圧値に変換、すなわちD/A変換して適宜
増幅して前記オペアンプ22に供給するものであ
る。 The up/down counter 31 is set to an enabled state by the output of the inverter 32 which is supplied with the output signal from the exclusive OR 25, and uses the clock signal from the AND circuit 28 as the up-count or down-count command. Count accordingly. The count value data of the counter 31 is converted into a voltage value by the resistor ladder circuit 33, that is, D/A converted, and is appropriately amplified and supplied to the operational amplifier 22.
上記のように構成される装置において、この加
速度検出措置を搭載して自動車が走行状態にあつ
て、車体に加速度が頻繁に作用する状態にあつて
は、オペアンプ22からの出力信号が頻繁に変動
し、この変動に伴つてコンパレータ23および2
4からの出力が頻繁に反転して発生されるように
なる。そして、エクスクルーシブオア25からの
出力によつて単安定マルチバイブレータ26がセ
ツト状態に保持され、アンド回路28がクロツク
信号の出力を阻止する状態とされる。したがつ
て、抵抗ラダー回路33からの出力も変化せず、
増幅器14の動作点の補正動作は実行されない。 In the device configured as described above, when the vehicle equipped with this acceleration detection device is running and acceleration is frequently applied to the vehicle body, the output signal from the operational amplifier 22 fluctuates frequently. However, due to this fluctuation, the comparators 23 and 2
The output from 4 is frequently inverted. The monostable multivibrator 26 is held in the set state by the output from the exclusive OR 25, and the AND circuit 28 is brought into a state in which output of the clock signal is blocked. Therefore, the output from the resistance ladder circuit 33 does not change either.
No correction operation of the operating point of amplifier 14 is performed.
これに対して自動車が停止して車体に作用する
加速度が存在しない状態となると、オペアンプ2
2からの出力信号が安定する。この状態でオペア
ンプ22からの出力にドリフトによる偏差が存在
すると、コンパレータ23あるいは24の一方か
ら出力信号が発生するようになり、エクスクルー
シブオア25からの出力がローレベルとなつてア
ツプ/ダウンカウンタ31をイネーブルの状態と
する。また、エクスクルーシブオア26の出力は
安定した状態に設定されるようになるものである
ため、単安定マルチバイブレータ26はオペアン
プ22からの出力が安定してから、設定された時
定数に相当する時間が経過した後、すなわち自動
車の停止が確認された状態でリセツト状態とされ
るようになり、アンド回路28にゲート信号を与
えて、クロツク発生器29で発生されたクロツク
信号をカウンタ31に与えるようになる。 On the other hand, when the car is stopped and there is no acceleration acting on the car body, the operational amplifier 2
The output signal from 2 becomes stable. In this state, if there is a deviation due to drift in the output from the operational amplifier 22, an output signal will be generated from either the comparator 23 or 24, and the output from the exclusive OR 25 will become a low level, causing the up/down counter 31 to be output. Enabled. Furthermore, since the output of the exclusive OR 26 is set to a stable state, the monostable multivibrator 26 takes a time corresponding to the set time constant after the output from the operational amplifier 22 becomes stable. After the time has elapsed, that is, when it is confirmed that the vehicle has stopped, the reset state is entered, and a gate signal is given to the AND circuit 28, so that the clock signal generated by the clock generator 29 is given to the counter 31. Become.
そして、この状態ではコンパレータ23あるい
は24からの出力信号に対応してカウンタ31が
アツプカウント状態あるいはダウンカウント状態
に設定されているものであつて、この設定状態に
応じて上記入力クロツクを計数するようになり、
このカウンタ31の計数値に対応した抵抗ラダー
回路33からの電圧信号がオペアンプ22に供給
されるようになる。すなわち、オペアンプ22か
らの出力の基準値からの偏差に対応した方向に動
作点が補正されるようになり、その補正が完了し
た状態でコンパレータ23および24からの出力
信号が共にローレベルとされる。 In this state, the counter 31 is set to an up-count state or a down-count state in response to the output signal from the comparator 23 or 24, and the counter 31 counts the input clock according to this setting state. become,
A voltage signal from the resistance ladder circuit 33 corresponding to the count value of the counter 31 is supplied to the operational amplifier 22. That is, the operating point is corrected in a direction corresponding to the deviation of the output from the operational amplifier 22 from the reference value, and when the correction is completed, both the output signals from the comparators 23 and 24 are set to a low level. .
コンパレータ23および24からの出力が共に
ローレベルとなると、エクスクルーシブオア25
の出力がハイレベルとなり、インバータ32から
の出力信号がローレベルとなつてアツプ/ダウン
カウンタ31は非動作状態に設定され、動作点の
補正動作が停止された状態とされ、動作点の補正
動作が終了された状態となる。したがつて、この
後センサ回路21からの出力に対応してオペアン
プ22から得られるセンサ出力は、ドリフト分を
含まない加速度検出信号とされるものである。 When the outputs from comparators 23 and 24 both become low level, exclusive OR 25
The output from the inverter 32 becomes high level, the output signal from the inverter 32 becomes low level, the up/down counter 31 is set to a non-operating state, and the operating point correction operation is stopped. is now in a completed state. Therefore, the sensor output subsequently obtained from the operational amplifier 22 in response to the output from the sensor circuit 21 is an acceleration detection signal that does not include a drift component.
このように構成される加速度検出装置にあつて
は、自動車が動いているときには、特に急ブレー
キあるいは急ハンドル等の操作を行わなくとも、
常に何らかの加速度が作用していることを利用し
て、ある一定値以下の加速度変化しかない状態が
特定される時間範囲継続したときに、これを自動
車の停止と判断させるようにしている。そして、
この自動車の停止を判定したときに、出力信号に
含まれる直流ドリフト成分をキヤンセルするよう
に補正し、直流ドリフト成分がカツトされるよう
にしているものであり、その他の自動車が動いて
いると判断されたときには、直流成分までも含め
て出力させるようにしている。 With the acceleration detecting device configured in this way, when the car is moving, there is no need to perform any sudden braking or sudden steering operations.
Taking advantage of the fact that some kind of acceleration is always acting, when a state in which the change in acceleration is less than a certain value continues for a specified time range, it is determined that the vehicle has stopped. and,
When it is determined that this vehicle has stopped, the system corrects the DC drift component included in the output signal so that the DC drift component is cut out, and it is determined that other vehicles are moving. When this occurs, the DC component is also included in the output.
したがつて、自動車が停止と判断されない状態
のときには、直流ドリフトを無くすることはでき
ないものであるが、このときに起こるドリフトは
充分に軽微なものであり、充分に実用に耐える範
囲のものである。ここで、実質的に自動車が動い
ていると判断される状態が継続するのは、長くと
も1日程度と考えられ、この間に発生するドリフ
トは実質的に極く微量である。 Therefore, although it is not possible to eliminate DC drift when the vehicle is not judged to be stopped, the drift that occurs at this time is sufficiently slight and within a range that is sufficiently practical. be. Here, it is thought that the state in which it is determined that the vehicle is substantially in motion continues for about one day at most, and the amount of drift that occurs during this period is substantially extremely small.
自動車におけるアンチスキツド制御、自動サス
ペンシヨン制御等で要求される加速度周波数範囲
は、例えば定常旋回時に作用する横方向加速度が
ハンドルを切り続ける限り継続する状態に対応す
る直流レベルから、サスペンシヨンの動作範囲の
上限であるが約100Hz程度までである。したがつ
て、検出機構および信号処理回路のドリフトを、
低い周波数の加速度と完全に分離でき、ドリフト
をキヤンセルできるようにすれば、理論的に直流
成分の加速度まで検出可能となる。 The acceleration frequency range required for anti-skid control, automatic suspension control, etc. in automobiles ranges from the DC level, which corresponds to the state in which the lateral acceleration that acts during steady turning continues as long as the steering wheel is turned, to the range in which the suspension operates. The upper limit is approximately 100Hz. Therefore, the drift of the detection mechanism and signal processing circuit is
If it can be completely separated from low-frequency acceleration and cancel drift, it will theoretically be possible to detect even DC component acceleration.
したがつて、実施例で示されるようにドリフト
に対応する信号成分をキヤンセルするような動作
点補正動作を実行することによつて、ドリフトが
キヤンセルされるようになるものであり、また自
動車に作用する充分低い周波数の加速度までも確
実に検出できるようになり、各種車両の電子的制
御が行なえるようになる。 Therefore, as shown in the embodiment, by performing an operating point correction operation that cancels the signal component corresponding to the drift, the drift can be canceled, and the effect on the automobile may be reduced. This makes it possible to reliably detect even accelerations at sufficiently low frequencies, making it possible to electronically control various vehicles.
第3図は他の実施例を示しているもので、この
実施例にあつても前実施例と同様にピエゾ項かを
有する抵抗111,112、および121,12
2によつて構成されるブリツジ回路の出力を差動
増幅器13で検出するように構成されるもので、
この差動増幅器13からの出力信号は、出力増幅
器14に供給し、この出力増幅器14から加速度
検出出力信号が得られるようにしている。そし
て、この出力増幅器14からの出力信号は、動作
点補正回路15に供給し、この動作点補正回路1
5からの信号で出力増幅器14の動作点が補正さ
れるようにフイードバツク制御しているものであ
る。 FIG. 3 shows another embodiment, in which resistors 111, 112 and 121, 12 each have a piezoelectric term as in the previous embodiment.
The differential amplifier 13 is configured to detect the output of the bridge circuit configured by 2.
The output signal from the differential amplifier 13 is supplied to an output amplifier 14, from which an acceleration detection output signal is obtained. The output signal from this output amplifier 14 is supplied to an operating point correction circuit 15.
Feedback control is performed so that the operating point of the output amplifier 14 is corrected by the signal from the output amplifier 14.
ここでこの実施例にあつては、動作点補正回路
15はタイミング回路17からのタイミング信号
によつて補正動作が実行されるようにしている。
すなわち、特定されるタイミング毎に出力増幅器
14からの出力信号を監視し、この出力信号の状
態に対応して出力増幅器14の動作点が補正され
るようにしているものである。 In this embodiment, the operating point correction circuit 15 executes the correction operation in response to a timing signal from the timing circuit 17.
That is, the output signal from the output amplifier 14 is monitored at each specified timing, and the operating point of the output amplifier 14 is corrected in accordance with the state of the output signal.
第4図は上記実施例を具体化した構成を示して
いるもので、上記ブリツジ回路および差動増幅器
13からなるセンサ回路21からの出力信号の供
給される出力増幅器14からの出力信号が、一対
のコンパレータ41および42に供給されるよう
になつている。このコンパレータ41および42
には、それぞれ抵抗R4〜R6で構成される抵抗
分圧回路で設定される基準電圧VAおよびVBが比
較電圧として供給されているもので、出力増幅器
14からの出力信号が正のレベルにあるときはコ
ンパレータ41の出力がハイレベルとされ、上記
出力信号が負のレベルのときはコンパレータ42
からの出力信号がハイレベルとされるようにして
いる。そして、このコンパレータ41および42
それぞれからの出力信号は、アツプ/ダウンカウ
ンタ31にダウンカウント指令およびアツプカウ
ント指令として供給されるようにする。 FIG. 4 shows a configuration embodying the above embodiment, in which the output signal from the output amplifier 14, which is supplied with the output signal from the sensor circuit 21 consisting of the bridge circuit and the differential amplifier 13, is The signal is supplied to comparators 41 and 42 of. This comparator 41 and 42
are supplied with reference voltages V A and V B set by resistor voltage divider circuits each consisting of resistors R4 to R6 as comparison voltages, so that the output signal from the output amplifier 14 reaches a positive level. When the output signal of the comparator 41 is at a high level, when the output signal is at a negative level, the output of the comparator 42 is set at a high level.
The output signal is set to high level. And these comparators 41 and 42
The output signals from each are supplied to the up/down counter 31 as a down count command and an up count command.
上記カウンタ31にはクロツク発生器29から
のクロツク信号が供給され、コンパレータ41あ
るいは42から供給される指令に対応してダウン
カウントあるいはアツプカウントされるようにな
る。このカウンタ31の計数値情報は、抵抗ラダ
ー回路33でアナログ電圧信号に変換し、3/2
増幅器43で適宜増幅して出力増幅器14にフイ
ードバツクするもので、この増幅器14において
はフイードバツクされた信号に基づいてその動作
点が設定されるようにしている。 The counter 31 is supplied with a clock signal from a clock generator 29, and is counted down or up in response to a command supplied from a comparator 41 or 42. The count value information of this counter 31 is converted into an analog voltage signal by the resistance ladder circuit 33, and
The signal is appropriately amplified by the amplifier 43 and fed back to the output amplifier 14, and the operating point of the amplifier 14 is set based on the fed back signal.
ここで、通常に発生する加速度波形が第5図の
Aで示すようになるものと仮定し、さらに直流ド
リフトによる動作点変動波形が第5図のBで示す
ようになるものと仮定すると、センサ回路21か
らの出力信号の波形は、上記第5図のAおよびB
の波形を加算した第5図のCに破線で示すような
波形となる。 Here, assuming that the acceleration waveform that normally occurs is as shown in A in Figure 5, and further assuming that the operating point fluctuation waveform due to DC drift is as shown in B in Figure 5, the sensor The waveform of the output signal from the circuit 21 is as shown in A and B in FIG.
The waveform obtained by adding the waveforms shown in FIG. 5 by the broken line C is obtained.
この装置においては、出力増幅器14からの出
力信号をコンパレータ41および42においてそ
れぞれ設定された基準電圧VAおよびVBと比較す
る。そして、出力信号がVAより高い正極性であ
るときはコンパレータ41の出力がハイレベル
に、負極性のときにはコンパレータ42からの出
力がハイレベルとされるもので、出力信号がVA
より高い状態ではアツプ/ダウンカウンタ31の
計数値をクロツク信号のタイミングで“−1”
し、出力信号がVBより低いときには、上記カウ
ンタ31をクロツク信号のタイミングで“+1”
する。そして、出力信号が0ボルトに近い“VA”
≦出力信号電圧≦VB”のときには、カウンタ3
1の計数動作は行われず、それまでの状態が保持
される。 In this device, the output signal from output amplifier 14 is compared with reference voltages V A and V B set in comparators 41 and 42, respectively. When the output signal has a positive polarity higher than V A , the output of the comparator 41 is at a high level, and when the output signal has a negative polarity, the output from the comparator 42 is at a high level .
In a higher state, the count value of the up/down counter 31 is set to “-1” at the timing of the clock signal.
However, when the output signal is lower than V B , the counter 31 is set to "+1" at the timing of the clock signal.
do. Then, the output signal is “V A ” close to 0 volts.
≦Output signal voltage≦V B ”, counter 3
A counting operation of 1 is not performed, and the state up to that point is maintained.
すなわち、第5図のCに実線で示すようにクロ
ツク発生器29からのクロツク信号に対応する補
正タイミング毎に、出力信号が正極性の状態でこ
の信号のレベルが1ビツト分低く補正され、負極
性のときには1ビツト分高くするように補正され
るものである。 That is, as shown by the solid line in C in FIG. 5, at each correction timing corresponding to the clock signal from the clock generator 29, the level of this signal is corrected to be lower by 1 bit while the output signal is in the positive polarity state, and the output signal is in the negative polarity state. When the value is negative, the value is corrected to be one bit higher.
このような補正はクロツク発生器29に相当す
るタイミング回路17のタイミング時間間隔(ク
ロツク発生器29の周波数)によつて出力波形が
“0”点に復帰するまでの時間(コンデンサカツ
プリングのカツトオフ周波数に対応)が変化され
るようになり、実質的に従来実現が困難であつた
極低いカツトオフ周波数の回路が実現できるよう
になる。 This type of correction is performed by changing the time it takes for the output waveform to return to the "0" point (the cutoff frequency of the capacitor coupling) by the timing time interval (frequency of the clock generator 29) of the timing circuit 17 corresponding to the clock generator 29. (corresponding to) can now be changed, making it practically possible to realize a circuit with an extremely low cutoff frequency, which has been difficult to realize in the past.
ここで、上記補正幅は例えば10mV程度であ
り、またタイミング周波数は1Hz程度に設定すれ
ばよい。 Here, the correction width is, for example, about 10 mV, and the timing frequency may be set to about 1 Hz.
この実施例におけるドリフトのキヤンセル動作
は、クロツク信号周波数とカウンタ31および抵
抗ラダー回路33からなるD/A変換回路のビツ
ト数(1回の動作で変化させられる電圧補正幅)
によつて、疑似的な時定数が自由に設定できる。
そして、その設定条件によつて充分に低いカツト
オフ周波数が実現できるようになるものである。 The drift canceling operation in this embodiment is based on the clock signal frequency and the number of bits (voltage correction width that can be changed in one operation) of the D/A conversion circuit consisting of the counter 31 and the resistance ladder circuit 33.
A pseudo time constant can be freely set by .
Depending on the setting conditions, a sufficiently low cutoff frequency can be achieved.
[発明の効果]
以上のようにこの発明に係る加速度検出装置に
よれば、例えば経時的変化温度変化等に対応して
発生する直流ドリフトが効果的にキヤンセルされ
る状態とされ、直流成分に近い加速度変化をも確
実に検出できるようになる。したがつて、例えば
自動車等に搭載した場合、この自動車の走行時に
おける加速、ブレーキ操作さらにはハンドル操作
に対応して車体に作用する加速度が確実に検出で
きるものであり、自動車のアンチスキツド制御、
自動サスペンシヨン制御等の電子制御等が確実に
実行できるようになる。[Effects of the Invention] As described above, according to the acceleration detection device according to the present invention, the DC drift that occurs in response to, for example, changes in temperature over time is effectively canceled, and the Changes in acceleration can also be detected reliably. Therefore, when installed in a car, for example, it is possible to reliably detect the acceleration that acts on the car body in response to acceleration, brake operation, and steering wheel operation when the car is running, and is useful for anti-skid control of the car.
Electronic control such as automatic suspension control can be executed reliably.
第1図はこの発明の一実施例に係る加速度検出
装置を説明する構成図、第2図は上記実施例をよ
り詳細にして示す構成図、第3図はこの発明の他
の実施例を説明する構成図、第4図は上記実施例
をより詳細にして示す構成図、第5図は上記実施
例を説明するための信号波形の形態を示す図、第
6図は従来の加速度検出装置を説明する図であ
る。
111,112,121,122……抵抗(加
速度検知用)、13……差動増幅器、14……出
力増幅器、15……動作点補正回路、16……自
動車停止判定回路、17……タイミング回路、2
1……センサ回路、23,24,41,42……
コンパレータ、31……アツプ/ダウンカウン
タ、33……抵抗ラダー回路。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an acceleration detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the above embodiment in more detail, and FIG. 3 is a block diagram illustrating another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the above embodiment in more detail, FIG. 5 is a diagram showing the form of a signal waveform for explaining the above embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional acceleration detection device. FIG. 111, 112, 121, 122...Resistor (for acceleration detection), 13...Differential amplifier, 14...Output amplifier, 15...Operating point correction circuit, 16...Car stop determination circuit, 17...Timing circuit ,2
1...Sensor circuit, 23, 24, 41, 42...
Comparator, 31...up/down counter, 33...resistance ladder circuit.
Claims (1)
の加速度検出センサと、 この加速度検出センサを含むセンサ回路からの
検出信号の供給される増幅手段と、 この増幅手段の基準動作点を補正する手段と、 上記増幅手段からの出力信号レベルの変化を検
出し、この検出結果に対応した補正値を上記動作
点補正手段に指令する補正指令手段とを具備し、 上記基準動作点補正手段によつて、上記増幅手
段の動作基準点が直流ドリフトを除去する動作点
に設定されるようにしたことを特徴とする加速度
検出装置。 2 上記補正指令手段は加速度の作用しない停止
状態を検出する停止判別手段によつて構成され、
上記基準動作点補正手段は上記停止判別手段で停
止が判別された状態で上記増幅手段からの出力信
号の偏差方向を判別する手段、および上記判別さ
れた偏差方向に対応した補正値を設定する手段に
よつて構成されるようにした特許請求の範囲第1
項記載の加速度検出装置。 3 上記基準点補正手段は、上記増幅手段からの
出力信号の極性を判別する極性判別手段、および
この極性判別結果に対応した補正値を修正する手
段によつて構成され、上記補正指令手段はクロツ
ク信号発生手段によつて構成されるようにするも
ので、上記クロツク信号発生手段からのクロツク
信号に対応して上記補正値の修正が行われるよう
にした特許請求の範囲第1項記載の加速度検出装
置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor acceleration detection sensor that detects the magnitude of applied acceleration, an amplification means to which a detection signal from a sensor circuit including this acceleration detection sensor is supplied, and a reference operation of this amplification means. and correction command means for detecting a change in the output signal level from the amplifying means and instructing the operating point correcting means to a correction value corresponding to the detection result, An acceleration detection device characterized in that the correction means sets the operation reference point of the amplification means to an operation point that eliminates DC drift. 2. The correction command means is constituted by a stop determination means for detecting a stop state where no acceleration is applied;
The reference operating point correction means includes means for determining the deviation direction of the output signal from the amplification means in a state in which stoppage has been determined by the stoppage determination means, and means for setting a correction value corresponding to the determined deviation direction. Claim 1 consisting of
Acceleration detection device described in Section 2. 3. The reference point correction means comprises a polarity determination means for determining the polarity of the output signal from the amplification means, and means for modifying a correction value corresponding to the polarity determination result, and the correction command means is configured by a clock. Acceleration detection according to claim 1, wherein the acceleration detection device is constituted by signal generation means, and the correction value is corrected in response to a clock signal from the clock signal generation means. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31183087A JPH01153966A (en) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Acceleration detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31183087A JPH01153966A (en) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Acceleration detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153966A JPH01153966A (en) | 1989-06-16 |
| JPH059747B2 true JPH059747B2 (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=18021913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31183087A Granted JPH01153966A (en) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Acceleration detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01153966A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0659815B2 (en) * | 1990-04-17 | 1994-08-10 | 富士通テン株式会社 | Vehicle theft alarm device |
| JP4568141B2 (en) * | 2005-02-23 | 2010-10-27 | 株式会社東芝 | Calibration system |
| JP6766443B2 (en) * | 2016-05-20 | 2020-10-14 | 富士電機株式会社 | Semiconductor integrated circuit |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP31183087A patent/JPH01153966A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01153966A (en) | 1989-06-16 |
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