アナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法
【課題】冗長化デジタル出力半導体センサにおけるアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法を提供する。
【解決手段】二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法である。本発明によれば、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができるため、本来のセンサ性能を有効に活用することができる。
【解決手段】二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法である。本発明によれば、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができるため、本来のセンサ性能を有効に活用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冗長化デジタル出力半導体センサにおけるアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の角速度や加速度などの走行状態を検出するセンサでは、車両姿勢安定化制御システム、運転軽減システム、自動運転制御システムなど、車両に搭載される複数のシステムがセンサの情報をもとに制御を行うため、センサ信号やその他の情報共有化を目的とした社内ＬＡＮ（ＣＡＮ，ＬＩＮ，ＦｌｅｘＲＡＹ等）に対応したデジタルネットワーク対応型センサの需要が高くなりつつある。
一方、角速度センサについては、車両姿勢安定化制御システムに代表されるように、システムを制御する上で、センサ情報への依存度が高いことから、信頼性向上を目的とした冗長化センサも提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、デジタル出力化のための量子化処理（アナログ−デジタル変換）を行う場合、図４に示すようにＡ／Ｄコンバータの直線性誤差によりアナログ電圧が高くなるに従いデジタル出力の誤差も大きくなるという問題がある。このため、仮に高精度のアナログセンサを内蔵していたとしても、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル化する際に量子化により発生する誤差によって、本来のセンサ性能を悪化させてしまうという問題が発生する。
また、デジタル出力の誤差を解消する技術として特許文献１、２等も提案されているが、これらの誤差解消技術では、冗長化デジタル出力半導体センサにおけるアナログセンサ信号の量子化誤差を効果的に抑制することはできないという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４５５３８
【特許文献２】特開２００４−２７９３２４
【０００５】
そこで本発明では、二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバ−タにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため本発明が採用した技術解決手段は、
二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができるため、本来のセンサ性能を有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止する。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明のアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法の実施例を図面を参照して説明すると、図１は本発明に係る要部ブロック図、図２はセンサ出力を１種類とした場合の同フローチャート、図３はセンサ出力を２種類とした場合の同フローチャートである。
図１において、本実施例は、逆極性を有する二つのセンサ１、２とこれらセンサに接続されたＡ／Ｄコンバータ３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ３には、Ａ／Ｄコンバータの直線性誤差を最小源におさえるための制御手段が内蔵されている。
【００１０】
前記Ａ／Ｄコンバータ３に内蔵された制御手段では図２または図３に示すプログラムを実行する。
まず、センサ出力を１種類とした場合のプログラムについて図２を参照して説明する。なお、ここではセンサ１からの検出値に基づいて制御する場合を説明する。
プログラムが開始されると、ステップＳ１においてセンサ１で検出した信号が中点電圧以上か否かを判断する。
ステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以上であるとステップＳ２にすすみ、センサ１の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力する。
出力値＝３ＦＦ−センサ２の検出値
ここで、出力値の演算は補数演算であり、本例の場合は１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータであるので量子化最大値３ＦＦ（ｈｅｘ）との補数となる。
ついでステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以下であるとステップＳ３において、センサ１の出力値をセンサ１の検出値とし、その結果を出力し、プログラムを終了する。
なお、上記センサ１の代わりにセンサ２からの出力に基づいて制御する場合は、上記センサ１の代わりにセンサ２の検出値を採用し、上記と同様の演算を行う（フローチャート中のカッコ内の数字を参照）。また上記ステップＳ１の条件を、「センサ１の検出値が中点電圧以上であり、かつセンサ２の検出値が中点電圧以下」とすることもできる。
【００１１】
次にセンサ出力を２種類とした場合のプログラムについて図３を参照して説明をする。 なお、ここではセンサ１からの検出値に基づいて制御する場合を説明する。
プログラムが開始されると、ステップＳ１においてセンサ１で検出した信号が中点電圧以上か否かを判断する。
ステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以上であるとステップＳ２にすすみ、センサ１の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力する。
センサ１の出力値＝３ＦＦ−センサ２の検出値
ここで、出力値の演算は補数演算であり、本例の場合は１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータであるので量子化最大値３ＦＦ（ｈｅｘ）との補数となる。
ついでステップ３において、センサ２の出力値をセンサ２の検出値とし、その結果を出力し、プログラムを終了する。
またステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以下であるとステップＳ４において、センサ１の出力値をセンサ１の検出値とし、さらに、ステップ５においてセンサ２の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力してプログラムを終了する。
センサ２の出力値＝３ＦＦ−センサ１の検出値
なお、上記センサ１の代わりにセンサ２からの出力に基づいて制御する場合は、上記センサ１の代わりにセンサ２の検出値を採用し、上記と同様の演算を行う（フローチャート中のカッコ内の数字を参照）。
以上のような制御を行うことで、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができる。
【００１２】
ここで、両極性の物理量検出が必要な自動車用半導体センサ（角速度や加速度センサ等）では、電源電圧を５Ｖとすると、入力物理量（角速度や加速度）がゼロの時の出力信号（以下、中点電圧と呼ぶ）を２．５Ｖに設定し、物理量の入力によって発生する出力信号が２．５〜５Ｖの範囲を正極性（または負極性）、０〜２．５Ｖの範囲を負極性（または正極性）と規定している。
例えば、角速度センサにおいて検出感度が２０ｍＶ／（ｄｅｇ／ｓｅｃ）の場合、＋５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（右旋回）時に３．５Ｖ、−５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（左旋回）時に１．５Ｖの出力信号となる。
【００１３】
本発明では、これらのセンサを冗長化する場合、センサの極性を反転させることによって中点電圧以下で両極性の物理量を検出できる。
具体的には、上記のような角速度センサを冗長化する場合、＋５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（右旋回）時にセンサ１の出力信号が３．５Ｖ、センサ２の出力信号が１．５Ｖとなるようにレイアウトすることによって、−５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（左旋回）時には、センサ１が１．５Ｖ、センサ２が３．５Ｖとなるため、右旋回時にはセンサ２、左旋回時にはセンサ１の信号を利用することで、中点電圧以下で両極性の物理量が検出可能である。
これにより、アナログ電圧の低い領域（中点電圧以下）でＡ／Ｄコンバータの直線性誤差の少ない領域を使用するため、センサ本来の性能を悪化させずにデジタル出力化が可能となる。
【００１４】
以上詳細に説明したが、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、逆極性でレイアウトした二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止するものであり、自動車の姿勢安定化制御システムや自動運転制御システム等のために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法の要部ブロック図である。
【図２】センサ出力を１種類とした場合の同フローチャートである。
【図３】センサ出力を２種類とした場合の同フローチャートである。
【図４】Ａ／Ｄコンバータの性能グラフである。
【符号の説明】
【００１７】
１、２ センサ ３ Ａ／Ｄコンバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冗長化デジタル出力半導体センサにおけるアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の角速度や加速度などの走行状態を検出するセンサでは、車両姿勢安定化制御システム、運転軽減システム、自動運転制御システムなど、車両に搭載される複数のシステムがセンサの情報をもとに制御を行うため、センサ信号やその他の情報共有化を目的とした社内ＬＡＮ（ＣＡＮ，ＬＩＮ，ＦｌｅｘＲＡＹ等）に対応したデジタルネットワーク対応型センサの需要が高くなりつつある。
一方、角速度センサについては、車両姿勢安定化制御システムに代表されるように、システムを制御する上で、センサ情報への依存度が高いことから、信頼性向上を目的とした冗長化センサも提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、デジタル出力化のための量子化処理（アナログ−デジタル変換）を行う場合、図４に示すようにＡ／Ｄコンバータの直線性誤差によりアナログ電圧が高くなるに従いデジタル出力の誤差も大きくなるという問題がある。このため、仮に高精度のアナログセンサを内蔵していたとしても、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル化する際に量子化により発生する誤差によって、本来のセンサ性能を悪化させてしまうという問題が発生する。
また、デジタル出力の誤差を解消する技術として特許文献１、２等も提案されているが、これらの誤差解消技術では、冗長化デジタル出力半導体センサにおけるアナログセンサ信号の量子化誤差を効果的に抑制することはできないという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４５５３８
【特許文献２】特開２００４−２７９３２４
【０００５】
そこで本発明では、二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバ−タにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため本発明が採用した技術解決手段は、
二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができるため、本来のセンサ性能を有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止する。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明のアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法の実施例を図面を参照して説明すると、図１は本発明に係る要部ブロック図、図２はセンサ出力を１種類とした場合の同フローチャート、図３はセンサ出力を２種類とした場合の同フローチャートである。
図１において、本実施例は、逆極性を有する二つのセンサ１、２とこれらセンサに接続されたＡ／Ｄコンバータ３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ３には、Ａ／Ｄコンバータの直線性誤差を最小源におさえるための制御手段が内蔵されている。
【００１０】
前記Ａ／Ｄコンバータ３に内蔵された制御手段では図２または図３に示すプログラムを実行する。
まず、センサ出力を１種類とした場合のプログラムについて図２を参照して説明する。なお、ここではセンサ１からの検出値に基づいて制御する場合を説明する。
プログラムが開始されると、ステップＳ１においてセンサ１で検出した信号が中点電圧以上か否かを判断する。
ステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以上であるとステップＳ２にすすみ、センサ１の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力する。
出力値＝３ＦＦ−センサ２の検出値
ここで、出力値の演算は補数演算であり、本例の場合は１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータであるので量子化最大値３ＦＦ（ｈｅｘ）との補数となる。
ついでステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以下であるとステップＳ３において、センサ１の出力値をセンサ１の検出値とし、その結果を出力し、プログラムを終了する。
なお、上記センサ１の代わりにセンサ２からの出力に基づいて制御する場合は、上記センサ１の代わりにセンサ２の検出値を採用し、上記と同様の演算を行う（フローチャート中のカッコ内の数字を参照）。また上記ステップＳ１の条件を、「センサ１の検出値が中点電圧以上であり、かつセンサ２の検出値が中点電圧以下」とすることもできる。
【００１１】
次にセンサ出力を２種類とした場合のプログラムについて図３を参照して説明をする。 なお、ここではセンサ１からの検出値に基づいて制御する場合を説明する。
プログラムが開始されると、ステップＳ１においてセンサ１で検出した信号が中点電圧以上か否かを判断する。
ステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以上であるとステップＳ２にすすみ、センサ１の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力する。
センサ１の出力値＝３ＦＦ−センサ２の検出値
ここで、出力値の演算は補数演算であり、本例の場合は１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータであるので量子化最大値３ＦＦ（ｈｅｘ）との補数となる。
ついでステップ３において、センサ２の出力値をセンサ２の検出値とし、その結果を出力し、プログラムを終了する。
またステップＳ１でセンサ１からの検出信号が中点電圧以下であるとステップＳ４において、センサ１の出力値をセンサ１の検出値とし、さらに、ステップ５においてセンサ２の出力値を以下の式で演算し、その結果を出力してプログラムを終了する。
センサ２の出力値＝３ＦＦ−センサ１の検出値
なお、上記センサ１の代わりにセンサ２からの出力に基づいて制御する場合は、上記センサ１の代わりにセンサ２の検出値を採用し、上記と同様の演算を行う（フローチャート中のカッコ内の数字を参照）。
以上のような制御を行うことで、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止することができる。
【００１２】
ここで、両極性の物理量検出が必要な自動車用半導体センサ（角速度や加速度センサ等）では、電源電圧を５Ｖとすると、入力物理量（角速度や加速度）がゼロの時の出力信号（以下、中点電圧と呼ぶ）を２．５Ｖに設定し、物理量の入力によって発生する出力信号が２．５〜５Ｖの範囲を正極性（または負極性）、０〜２．５Ｖの範囲を負極性（または正極性）と規定している。
例えば、角速度センサにおいて検出感度が２０ｍＶ／（ｄｅｇ／ｓｅｃ）の場合、＋５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（右旋回）時に３．５Ｖ、−５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（左旋回）時に１．５Ｖの出力信号となる。
【００１３】
本発明では、これらのセンサを冗長化する場合、センサの極性を反転させることによって中点電圧以下で両極性の物理量を検出できる。
具体的には、上記のような角速度センサを冗長化する場合、＋５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（右旋回）時にセンサ１の出力信号が３．５Ｖ、センサ２の出力信号が１．５Ｖとなるようにレイアウトすることによって、−５０ｄｅｇ／ｓｅｃ（左旋回）時には、センサ１が１．５Ｖ、センサ２が３．５Ｖとなるため、右旋回時にはセンサ２、左旋回時にはセンサ１の信号を利用することで、中点電圧以下で両極性の物理量が検出可能である。
これにより、アナログ電圧の低い領域（中点電圧以下）でＡ／Ｄコンバータの直線性誤差の少ない領域を使用するため、センサ本来の性能を悪化させずにデジタル出力化が可能となる。
【００１４】
以上詳細に説明したが、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、逆極性でレイアウトした二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡ／Ｄコンバータの直線性誤差を防止するものであり、自動車の姿勢安定化制御システムや自動運転制御システム等のために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法の要部ブロック図である。
【図２】センサ出力を１種類とした場合の同フローチャートである。
【図３】センサ出力を２種類とした場合の同フローチャートである。
【図４】Ａ／Ｄコンバータの性能グラフである。
【符号の説明】
【００１７】
１、２ センサ ３ Ａ／Ｄコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡＤコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡＤコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法。
【請求項１】
二つのセンサを逆極性でレイアウトし、それぞれのアナログ信号をＡＤコンバータにて量子化するに当たり、二つのセンサの中点電圧以下だけの量子化データを使用することによりＡＤコンバータの直線性誤差を防止することを特徴とするアナログセンサ信号の量子化誤差抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１３４９８４（Ｐ２００７−１３４９８４Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２６３３８（Ｐ２００５−３２６３３８）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Ｆターム（参考）】
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