物理量传感器、电子设备和移动体制造技术

物理量传感器、电子设备和移动体，在从元件部收集用于检测物理量的第1信号的期间，为了监视该元件部是否异常而收集作为监视信号的第2信号，由物理量传感器单体判定元件部的状况。物理量传感器具有：第1元件部，根据物理量而变化的第1电容具有因第1物理量而饱和的第1饱和电容值；第2元件部，根据物理量而变化的第2电容具有因绝对值比第1物理量小的第2物理量而饱和的第2饱和电容值；驱动电路，向第1元件部和第2元件部输出驱动信号；多路复用器，以时分方式输出来自第1元件部的第1信号和来自第2元件部的第2信号；判定电路，将第2物理量作用时的第2信号的电平设为阈值，判定经由多路复用器输入的第2信号的电平是否达到阈值。

【技术实现步骤摘要】
物理量传感器、电子设备和移动体
本专利技术涉及物理量传感器、电子设备和移动体等。
技术介绍
近年来，开发了利用在设置于物理量检测元件的对置的电极间产生的静电电容的电容值根据物理量(加速度、角速度等)的大小以及方向而变化来检测物理量的静电电容型的物理量传感器。例如，使用硅MEMS(MicroElectroMechanicalSystem：微机电系统)技术的静电电容型的加速度传感器、角速度传感器广为人知。在这样的静电电容型的物理量传感器中，例如，若产生对置的电极之间的贴附，则静电电容变得非常大，因此物理量检测元件输出像始终施加了大的加速度那样的检测信号。另外，例如，当传送检测信号的布线被切断时，物理量检测元件输出像始终没有施加加速度那样的检测信号。因此，如果不能立即检测出这样的物理量检测元件的异常，则基于从物理量传感器输出的物理量信号进行处理的外部装置可能会发生误动作。与此相对，在专利文献1中记载了如下方法：具有判定车辆是否为停止状态的停止状态判定单元，仅在由停止状态判定单元判定为车辆为停止状态时，判定加速度检测元件的输出是否异常(技术方案5)。专利文献1：日本特开2009-19898号公报但是，由于物理量传感器中的异常判定仅在判定为车辆为停止状态时进行，因此只要车辆不因信号等交通状况或驾驶员的判断等而停止，则有可能在比较长的时间内无法进行异常判定。
技术实现思路
本公开的一个方式涉及一种物理量传感器，其具有：第1元件部，其包含根据物理量而变化的第1电容，所述第1电容具有根据第1物理量而饱和的第1饱和电容值；第2元件部，其包含根据所述物理量而变化的第2电容，所述第2电容具有根据绝对值比所述第1物理量小的第2物理量而饱和的第2饱和电容值；驱动电路，其向所述第1元件部和所述第2元件部输出驱动信号；多路复用器，其以时分的方式输出来自所述第1元件部的第1信号和来自所述第2元件部的第2信号；以及判定电路，其将所述第2物理量作用时的所述第2信号的电平作为阈值，判定经由所述多路复用器输入的所述第2信号的电平是否达到所述阈值。附图说明图1是示出实施方式的物理量传感器、惯性计测装置以及用户侧设备的关系的框图。图2是实施方式的物理量传感器的框图。图3是示出第1电容和第2电容的关系的特性图。图4是示出第1电容和第2电容的关系的其他特性图。图5是示出直接连接在共用线和端子之间的第1电容和第2电容的图。图6是说明元件部的驱动的时序图。图7是示出图2的自诊断电路的一部分的电路图。图8是自诊断电路的时序图。图9是示出实施方式的物理量传感器以及惯性计测装置的动作的流程图。图10是用于判定动作以及自诊断动作的时序图。图11是其他实施方式的电子设备的框图。图12是示出另一其他实施方式的移动体的一例的图。图13是示出移动体的结构例的框图。标号说明1：物理量传感器；2：元件部；3：物理量检测电路；10：多路复用器；26：接口；28：驱动电路；30：判定电路；40：自诊断电路；100：物理量计测装置；200：用户侧外部设备；300：电子设备；500：移动体；C1X、C3X、C1Y、C3Y、C1Z、C3Z：第1电容；C2X、C4X、C2Y、C4Y、C2Z、C4Z：第2电容；C1XS：第1饱和电容值；C2XS：第2饱和电容值；DRV：驱动信号；XP1、XN1、YP1、YN1、ZP1、ZN1：第1端子；XP2、XN2、YP2、YN2、ZP2、ZN2：第2端子。具体实施方式以下，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不对权利要求书的记载内容进行不当限定。另外，在本实施方式中说明的结构并非全部为必须结构要素。1.物理量传感器、物理量计测装置以及用户侧外部设备图1示出物理量传感器例如加速度传感器(ACC)1、物理量计测装置例如惯性计测装置(IMU)100以及用户侧外部设备200的关系。物理量传感器1与物理量计测装置100连接，物理量计测装置100与用户侧外部设备200连接。加速度传感器(ACC)1和惯性计测装置(IMU)100也可以搭载于用户侧外部设备200。在本实施方式中，在物理量传感器1从第1元件部收集用于检测物理量的第1信号的期间，为了监视第1元件部是否异常，而从第2元件部收集作为监视信号的第2信号。根据作为监视信号的第2信号，能够以物理量传感器1单体判定元件部的状况。这样，能够从物理量传感器1经由物理量计测装置100向用户侧外部设备200呼叫对物理量传感器1进行自诊断的定时。由此，物理量传感器1以及物理量计测装置100不仅能够等待来自用户侧外部设备200的自诊断的请求，还能够在判定为需要自诊断时督促来自用户侧外部设备200的自诊断的请求。这样，能够消除在比较长的时间内元件部未进行自诊断，元件部的异常判定延迟的情况。2.物理量传感器2.1.元件部图2是示出本实施方式的物理量传感器1的功能结构的图。本实施方式的物理量传感器1包含元件部2和物理量检测电路3。首先，对元件部2进行说明。元件部2检测相互交叉例如垂直的3轴(X轴、Y轴、Z轴)的物理量例如加速度。如图2所示，元件部2包含：X轴检测元件Cx(C1X～C4X)，其输出与沿X轴方向施加的加速度对应的检测信号；Y轴检测元件CY(C1Y～C4Y)，其输出与沿Y轴方向施加的加速度对应的检测信号；以及Z轴检测元件Cz(C1Z～C4Z)，其输出与沿Z轴方向施加的加速度对应的检测信号。物理量检测元件CX、CY、CZ的各检测轴为X轴、Y轴、Z轴。在本实施方式中，物理量检测元件CX、CY、CZ分别包含设置有第1固定电极和第2固定电极的固定部以及可动电极(可动部)。第1固定电极和可动电极对置，由它们构成第1电容形成部。同样，第2固定电极和可动电极对置，由它们构成第2电容形成部。X轴检测元件CX包含第1电容形成部C1X～C2X和第2电容形成部C3X～C4X。Y轴检测元件CY包含第1电容形成部C1Y～C2Y和第2电容形成部C3Y～C4Y。Z轴检测元件CZ包含第1电容形成部C1Z～C2Z和第2电容形成部C3Z～C4Z。若施加物理量检测元件CX、CY、CZ检测轴方向的加速度a，则对质量m的可动部作用F＝m×a的力F。通过该力F，可动部相对于固定部相对位移。此时，根据加速度a的方向，第1电容形成部的静电电容值减小，并且第2电容形成部的静电电容值增大，或者，第1电容形成部的静电电容值增大，并且第2电容形成部的静电电容值减小。因此，当在向第1电容形成部和第2电容形成部的共同端提供电荷的状态下，加速度a作用于物理量检测元件CX、CY、CZ时，从第1电容形成部的一端和第2电容形成部的一端分别输出的电荷(信号)成为绝对值相等且符号相反的差动信号对。绝对值相等除了绝对值相等之外，还包含绝对值实质上相等的状态。即，意味着也包含如下情况：考虑到制造上可能产生的误差等，一方的电荷(信号)相对于另一方的电荷(信号)稍微偏离例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理量传感器，其具有：/n第1元件部，其包含根据物理量而变化的第1电容，所述第1电容具有根据第1物理量而饱和的第1饱和电容值；/n第2元件部，其包含根据所述物理量而变化的第2电容，所述第2电容具有根据绝对值比所述第1物理量小的第2物理量而饱和的第2饱和电容值；/n驱动电路，其向所述第1元件部和所述第2元件部输出驱动信号；/n多路复用器，其以时分的方式输出来自所述第1元件部的第1信号和来自所述第2元件部的第2信号；以及/n判定电路，其将所述第2物理量作用时的所述第2信号的电平作为阈值，判定经由所述多路复用器输入的所述第2信号的电平是否达到所述阈值。/n

【技术特征摘要】
20191031 JP 2019-1981251.一种物理量传感器，其具有：
第1元件部，其包含根据物理量而变化的第1电容，所述第1电容具有根据第1物理量而饱和的第1饱和电容值；
第2元件部，其包含根据所述物理量而变化的第2电容，所述第2电容具有根据绝对值比所述第1物理量小的第2物理量而饱和的第2饱和电容值；
驱动电路，其向所述第1元件部和所述第2元件部输出驱动信号；
多路复用器，其以时分的方式输出来自所述第1元件部的第1信号和来自所述第2元件部的第2信号；以及
判定电路，其将所述第2物理量作用时的所述第2信号的电平作为阈值，判定经由所述多路复用器输入的所述第2信号的电平是否达到所述阈值。


2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述第2物理量的绝对值为所述第1物理量的绝对值的50％～90％。


3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其中，
所述第1信号的电平和所述第2信号的电平分别是绝对值相等且符号相反的差动信号对。


4.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述第2信号是与所述第1电容和所述第2电容的合成电容成比例的信号。


5.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述驱动电路在所述第2信号的电平达到所述阈值的情况下停止所述驱动信号的输出。

【专利技术属性】
技术研发人员：柳泽良直，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP