專利名稱：傳感器功能的故障診斷方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器功能的故障診斷方法和裝置，用于采用將物理量轉(zhuǎn)換成電信號進行輸出的傳感器，其輸出的電信號輸入到單片機，由此來進行輸出控制的裝置中。
單片機4按照預先存入存儲器4A的程序，把從接口電路3接到電信號S3轉(zhuǎn)換成帶隔斷功能的控制信號S4，輸出給輸出電路5。輸出電路5根據(jù)該控制信號S4，驅(qū)動負載6。
上述傳感器輸出信號S2，一般納入傳感器輸出的某一輸出范圍內(nèi)。然而，傳感器2里發(fā)生功能故障，傳感器輸出信號S2如果變成不能納入該輸出范圍，接口電路3來的電信號S3就脫離單片機4的輸入范圍。因此，單片機4輸出故障信號S5。輸出電路5一輸入故障信號S5，就給故障燈7點燈。其結(jié)果，可以檢測傳感器輸出信號S2變成不能納入上述輸出范圍的這種傳感器功能的故障。
可是，盡管傳感器功能發(fā)生故障，而傳感器輸出信號S2仍然納入上述輸出范圍時，從接口電路3輸出的電信號S3變成什么樣的信號是不明確的，檢測該傳感器功能就很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器功能的故障診斷方法和裝置，即便傳感器輸出的傳感器輸出信號落在某輸出范圍，也能檢測出傳感器功能故障。
為了達成上述的目的，本發(fā)明傳感器功能的故障診斷方法是用于將物理量轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的傳感器和通過將其電信號輸入單片機進行輸出控制中，其特征在于，驅(qū)動上述傳感器的驅(qū)動電路由上述單片機輸出的驅(qū)動信號控制。
并且，本發(fā)明傳感器功能的故障診斷裝置是用于具備將物理量轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的傳感器和根據(jù)輸入其電信號進行輸出控制單片機的輸出控制裝置中，其特征是，包括由上述單片機輸出的驅(qū)動信號進行控制，驅(qū)動上述傳感器的驅(qū)動電路；以及根據(jù)上述單片機控制上述驅(qū)動電路的驅(qū)動，診斷傳感器功能的故障。
采用本發(fā)明，也可以檢測傳感器輸出落在輸出范圍內(nèi)的傳感器功能的故障。
圖2表示單片機工作概要流程圖。
圖3表示本發(fā)明一個具體例的傾斜傳感器的故障診斷系統(tǒng)框圖。
圖4A～4c表示傾斜傳感器的電極與介電性液體的液面的關(guān)系圖。
圖5是圖3中對傾斜傳感器角度的輸出電壓特性圖。
圖6是圖3中表示頻率相關(guān)性對傾斜傳感器角度的輸出電壓特性圖。
圖7表示現(xiàn)有傳感器功能的故障診斷系統(tǒng)框圖。
圖中，單片機14按照預先存入存儲器14A的程序輸出驅(qū)動信號S16(例如，時鐘)，該驅(qū)動信號S16輸入驅(qū)動電路11。從驅(qū)動電路11來的輸出信號S11，輸入傳感器12并驅(qū)動該傳感器12。傳感器12將物理量轉(zhuǎn)換成電信號，而輸出傳感器輸出信號S12。該傳感器輸出信號S12輸入到接口電路13。該接口電路13把傳感器輸出信號S12加工成單片機14能識別的信號，并輸出電信號(數(shù)字信號)S13。
單片機14按照一向存入存儲器14A的程序，把從接口電路13接到的電信號S13轉(zhuǎn)換成帶有規(guī)定功能的控制信號S14，并輸出給輸出電路15。輸出電路15根據(jù)該控制信號S14，驅(qū)動負載16。
再者，單片機14一旦隨驅(qū)動信號S16使驅(qū)動電路11停止工作，傳感器12就輸出預定的一定的傳感器輸出信號S12。接口電路13接收該固定的傳感器輸出信號S12，輸出與其對應的固定電信號(數(shù)字信號)S13。
在這里，盡管傳感器12發(fā)生故障，但是假定從傳感器12輸出在某輸出范圍內(nèi)的傳感器輸出信號S12的情況。這時，由于單片機14停止驅(qū)動信號S16，使驅(qū)動電路11停止工作，從傳感器12變成沒有輸出上述預定的固定的傳感器輸出信號S12，從接口電路13也變成沒有上述固定的電信號S13。其結(jié)果，單片機14判斷為傳感器12發(fā)生故障，并向輸出電路15輸出故障信號S15。因此，輸出電路15給故障燈17點燈。
另外，因為傳感器12的故障，傳感器輸出信號S12變成不能納入上述輸出范圍內(nèi)時，從接口電路13來的電信號S13就會脫離單片機14的輸入范圍。因此，單片機14輸出故障信號S15，點亮故障燈17，所說故障診斷就跟現(xiàn)有裝置同樣。
圖2是說明單片機14工作的流程圖。在步驟S1，執(zhí)行是否是故障診斷模式的判斷，該判斷為否定(執(zhí)行模式)時，進到步驟S2，驅(qū)動驅(qū)動電路11。在步驟S3，對從接口電路13來的電信號S13執(zhí)行是否是在規(guī)定的輸出范圍內(nèi)的判斷。該判斷為肯定時，進到步驟S4，并判斷為傳感器12是正常的。在步驟S5，驅(qū)動負載16，在步驟S6，執(zhí)行是否接到結(jié)束驅(qū)動傳感器12意旨的指令。如果該判斷為肯定，就結(jié)束工作，如果為否定，則返回步驟S1。這樣，正常工作時，重復步驟S1～S6，然而只要步驟S3的判斷變成否定，單片機14就判斷為傳感器2發(fā)生功能故障，前進到步驟S12，給故障燈17點燈。
其次，上述步驟S1的判斷變成肯定，一進入故障診斷模式，就前進到步驟S8，單片機14停止驅(qū)動電路11的工作。在步驟S9，對接口電路13來的電信號S13執(zhí)行是否是預定的固定值的判斷，該判斷為肯定時，前進到步驟S10，并判斷傳感器12正常。另一方面，步驟S9的判斷為否定時，進到步驟S11，并判斷為傳感器12異常。而且，進到步驟S12，點亮故障指示燈17。
以上這樣，單片機14就可以檢測傳感器12的故障。
其次，舉出具體例說明本發(fā)明。圖3是利用傾斜傳感器檢測介電性液體的液面傾斜作為靜電電容的變化，把由單片機輸出的驅(qū)動信號控制的傾斜傳感器的傾斜角度轉(zhuǎn)換成電信號，通過把該電信號輸入單片機進行輸出控制的裝置框圖。
單片機24按照預先存入存儲器24A的程序，產(chǎn)生時鐘信號S26，將該時鐘信號S26供給作為驅(qū)動電路的緩沖電路(例如，C-MOS反相器)21。緩沖電路21對該時鐘信號S26進行波形整形，例如校正波形的衰減，波形整形后的時鐘信號S21供給傾斜傳感器22。
傾斜傳感器22，作為靜電電容的變化檢測介電性液體的傾斜。該傾斜傳感器22由隨傾斜而變化的靜電電容器22C、22D和把該2個靜電電容轉(zhuǎn)換成電壓的C-V變換器22A、22B構(gòu)成，從該C-V變換器22A、22B分別輸出輸出電壓V1、V2。這樣一來，將傾斜角度轉(zhuǎn)換成(V2-V1)。另外，該傾斜傳感器22的原理和構(gòu)造是已知的，以下簡單說明。
圖4A、圖4B、和圖C是典型地表示傾斜傳感器22及其傾角θ圖。傾斜傳感器22是由共同電極30、兩端被切除大致半圓形的第1電極31a、第2電極31b、收容于該共同電極30與第1、第2電極31a、31b之間的介電性液體34構(gòu)成，上述共同電極30與第1、第2電極31a、31b平行而且間隔規(guī)定距離配置起來。
傾角θ=0時，如圖4所示的那樣，介電性液體34的液面34a達不到第1電極31a，另一方面，完全浸沒第2電極31b。因而，第1電極31a的靜電電容C1與第2電極31b的靜電電容C2之差增加最多，即上述(V2-V1)的絕對值變成最大。其次，θ＞0、θ＜0時，分別成為如圖4B、圖C所示，第1電極31a的靜電電容C1與第2電極31b的靜電電容C2之差的絕對值，隨著θ沿正或負方向增大而減少。
并且，如果傾角θ沿正或負方向增大，(V2-V1)的絕對值按2次函數(shù)方式減少。
作為上述接口電路的放大電路23是由2個運算放大器23A，23B、基準電壓(Vref)23C、電阻23D-23G(R1～R4)構(gòu)成，上述傾斜傳感器22的輸出電壓V1、V2分別輸入到運算放大器23A、23B。放大電路23的輸出信號S23以下述的(1)式表示。
S23=-[(R1+1)/R2]×|V2-V1|+Vref…(1)但是，R1=R4、R2=R3。
在這里，通過R1與R2之比，將輸出信號S23調(diào)整到單片機24能識別的范圍(增益)進行輸出。例如，設定在1V～4V的電壓范圍。并且，(V2-V1)的絕對值按2次函數(shù)方式變化。
單片機24按照預先存入存儲器24A內(nèi)的程序和輸出信號S23，識別傾斜角度，并向輸出電路25輸出輸出信號S24。輸出電路25，根據(jù)輸出信號S24驅(qū)動負載26。
在這里，應設定輸出信號S23使其在一定電壓范圍內(nèi)進行輸出(例如，1V～4V)。傾斜傳感器22輸出異常電壓V1、V2，當輸出信號S23的輸出電壓脫離所設定的電壓范圍時，單片機24按照預先存入存儲器24A內(nèi)的程序，判斷為傾斜傳感器22發(fā)生故障。而且，輸出故障信號S25，通過輸出電路25點亮故障燈27。
并且，傾斜傳器22用時鐘信號S21進行驅(qū)動，時鐘信號S21停止(固定于“H”或“L”)時，傾斜傳感器22的輸出(V1-V2)為0，由上述式(1)，輸出信號S23變成S23＝Vref就是，傾斜傳感器22如果正常，時鐘信號S21停止時，就變成向單片機24輸入固定電壓Vref。
換句話說，單片機24在停止時鐘信號S26時的輸出信號S23電壓只要是所說Vref的期望值，傳感器功能就正常，只要是非期望值的Vref以外的電壓，傳感器功能就異常，即可判斷為故障。
并且，作為靜電電容的變化，測定介電性液體傾斜度的傾斜傳感器的靈敏度依存于時鐘頻率。因而，不停止時鐘而采用變更頻率的辦法，變更傾斜傳感器的靈敏度，獲得期望值的故障診斷方法也可以。
圖5是表示對于用差動放大電路放大作為靜電電容的變化測定上述介電性液體的液面傾斜度的傾斜傳感器輸出時的代表性角度的輸出電壓圖。圖中直線a表示單片機24停止發(fā)送時鐘信號S21時(故障診斷模式)的特性，曲線b表示單片機24發(fā)送時鐘信號S21時(執(zhí)行模式)的特性。如圖所示，在執(zhí)行模式時，傾角θ=0的情況下輸出電壓為最低，傾角θ如果沿正或負方向加大，就會按2次函數(shù)增大。
圖6是表示用差動放大電路放大作為靜電電容的變化測定上述介電性液體的液面傾斜度的傾斜傳感器輸出時的頻率依存性圖。如圖所示，隨著時鐘頻率降低，輸出電壓的特性向上方推移。
如上所述，采用本發(fā)明，按照預先存入單片機的程序，進行自動傳感器功能的確認，因而早期就可能診斷傳感器功能的故障，并向外部通知故障，防止誤動作，同時可以提高安全性。
另外，本發(fā)明并不是限定于上述的實施例，而是基于本發(fā)明的構(gòu)思，種種變形都有可能，而且不能把這些排除在本發(fā)明的范圍之外。
采用本發(fā)明，按照預先存入單片機的程序，進行自動傳感器功能的確認，因而早期就可能診斷傳感器功能的故障，并向外部通知故障。
權(quán)利要求
1.一種傳感器功能的故障診斷方法，用于將物理量轉(zhuǎn)換成電信號輸出的傳感器和通過將其電信號輸入單片機進行輸出控制的裝置，其特征是驅(qū)動上述傳感器的驅(qū)動電路，由上述單片機輸出的驅(qū)動信號進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器功能的故障診斷方法，其特征是上述單片機具有預先存儲的程序，自動執(zhí)行傳感器功能的確認。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器功能的故障診斷方法，其特征是在上述單片機輸出驅(qū)動信號時，傳感器輸出正常工作時的傳感器電信號，另一方面，在上述單片機來的驅(qū)動信號停止時，傳感器輸出預定的固定值的電信號；上述驅(qū)動信號停止時，上述固定值的電信號沒有輸出時，就診斷為傳感器功能出故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器功能的故障診斷方法，其特征是在上述單片機輸出驅(qū)動信號時，傳感器輸出正常工作時的傳感器電信號，另一方面，隨著變更上述單片機來的驅(qū)動信號頻率，變更傳感器的靈敏度，傳輸出預期的電信號；上述驅(qū)動信號頻率變更時，上述期望的電信號沒有輸出時，就診斷為傳感器功能出故障。
5.一種傳感器功能的故障診斷裝置，用于包括將物理量轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的傳感器和根據(jù)輸入其電信號進行輸出控制單片機的輸出控制裝置中，其特征是包括根據(jù)上述單片機輸出的驅(qū)動信號進行控制，驅(qū)動上述傳感器的驅(qū)動電路；以及通過上述單片機控制上述驅(qū)動電路的驅(qū)動，診斷傳感器功能的故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器功能的故障診斷裝置，其特征是上述單片機停止上述驅(qū)動電路的驅(qū)動，而且根據(jù)測定上述傳感器輸出是否是固定值，診斷傳感器功能的故障。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器功能的故障診斷裝置，其特征是上述單片機變更供給上述驅(qū)動電路的驅(qū)動信號頻率，而且根據(jù)測定上述傳感器輸出是否是預定的電信號，診斷傳感器功能的故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器功能的故障診斷裝置，其特征是上述驅(qū)動電路是由用于對從單片機輸出的信號進行波形整形的緩沖電路構(gòu)成。
9．根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器功能的故障診斷裝置，其特征是還包括放大上述傳感器的輸出，并將該放大后的信號送給上述單片機的接口電路。
全文摘要
將物理量轉(zhuǎn)換成電信號進行輸出的傳感器,由根據(jù)單片機輸出的驅(qū)動信號由所控制的驅(qū)動電路進行驅(qū)動。當傳感器的輸出信號變成規(guī)定輸出范圍外的時候,單片機判斷傳感器功能出故障。并且,在單片機停止上述驅(qū)動電路的工作時,而傳感器的輸出信號不為一定值時,也判斷為傳感器功能出故障。采用本發(fā)明,即使發(fā)生傳感器的輸出信號落在輸出范圍也能檢測出傳感器功能故障。
文檔編號G01C25/00GK1383482SQ01801871
公開日2002年12月4日 申請日期2001年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者野村重夫, 酒井智幸, 小川純孝, 竹內(nèi)義明 申請人:本田技研工業(yè)株式會社