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JP2019168382A - Signal processing device and sensor device - Google Patents

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JP2019168382A
JP2019168382A JP2018057674A JP2018057674A JP2019168382A JP 2019168382 A JP2019168382 A JP 2019168382A JP 2018057674 A JP2018057674 A JP 2018057674A JP 2018057674 A JP2018057674 A JP 2018057674A JP 2019168382 A JP2019168382 A JP 2019168382A
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

【課題】センサの故障とターボチャージャ等の検出対象物の停止とを区別することができる信号処理装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る信号処理装置は、信号検出用の検出コイルに接続される信号処理装置であって、発振部と、検出部とを備える。発振部は、発振回路と、波形変形回路とを有する。発振回路は、正弦波信号を出力する。波形変形回路は、正弦波信号のうち基準電位より高い部分を第1の振幅、基準電位よりも低い部分を第2の振幅としたとき、検出コイルが断線したときに第1の振幅および第2の振幅のいずれか一方の波形を変形させる。検出部は、第1の検波回路と、第2の検波回路と、差動増幅回路とを有する。第1の検波回路は、第1の振幅を検波する。第2の検波回路は、第2の振幅を検波する。差動増幅回路は、第1の検波回路の出力信号と第2の検波回路の出力信号との差分を増幅する。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a signal processing device capable of distinguishing between a failure of a sensor and a stop of a detection target such as a turbocharger. A signal processing device according to one embodiment of the present invention is a signal processing device connected to a detection coil for detecting a signal, and includes an oscillation unit and a detection unit. The oscillating unit has an oscillating circuit and a waveform shaping circuit. The oscillation circuit outputs a sine wave signal. The waveform shaping circuit is configured such that when a portion higher than the reference potential in the sine wave signal is set to the first amplitude and a portion lower than the reference potential is set to the second amplitude, the first amplitude and the second amplitude are set when the detection coil is disconnected. Waveform of one of the amplitudes is deformed. The detection unit has a first detection circuit, a second detection circuit, and a differential amplifier circuit. The first detection circuit detects the first amplitude. The second detection circuit detects the second amplitude. The differential amplifier circuit amplifies a difference between an output signal of the first detection circuit and an output signal of the second detection circuit. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、例えば、渦電流損による電気信号の変化を利用した回転検出装置等に用いられる信号処理装置及びこれを備えたセンサ装置に関する。   The present invention relates to a signal processing device used in, for example, a rotation detection device using a change in an electrical signal due to eddy current loss, and a sensor device including the signal processing device.

例えば特許文献1には、車両に搭載されたターボチャージャの回転速度を検出する回転検出装置が開示されている。当該回転検出装置は、センサトップ(フェライト芯にコイルが巻回されたもの)を有する渦電流センサと、渦電流センサに接続された共振回路とを備え、センサトップに近接するターボチャージャ(ブレード)に渦電流を発生させ、その渦電流損による電気信号の変化から、ターボチャージャの回転速度を検出するように構成されている。   For example, Patent Document 1 discloses a rotation detection device that detects the rotation speed of a turbocharger mounted on a vehicle. The rotation detecting device includes an eddy current sensor having a sensor top (a coil around a ferrite core) and a resonance circuit connected to the eddy current sensor, and a turbocharger (blade) close to the sensor top. An eddy current is generated in the turbocharger, and a rotational speed of the turbocharger is detected from a change in an electrical signal due to the eddy current loss.

特許第5645207号公報Japanese Patent No. 5645207

しかしながら上記構成の回転検出装置は、センサが断線等により故障した場合とターボチャージャが回転していないときとで、渦電流センサからの電気信号が同じ波形となるため、センサの故障とターボチャージャの停止とを電気信号から区別することができない。したがって、センサの故障が原因でターボチャージャが回転していないと誤判断し、例えばターボチャージャが搭載されたエンジンの制御を行うと、ターボチャージャやエンジンの不調あるいは故障の原因を招くおそれがあった。   However, in the rotation detection device having the above configuration, the electric signal from the eddy current sensor has the same waveform when the sensor is broken due to disconnection or the like and when the turbocharger is not rotating. Stopping cannot be distinguished from electrical signals. Therefore, if it is mistakenly determined that the turbocharger is not rotating due to a sensor failure, for example, when an engine equipped with the turbocharger is controlled, the turbocharger or the engine may malfunction or cause a failure. .

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、センサの故障とターボチャージャ等の検出対象物の停止とを区別することができる信号処理装置及びこれを備えたセンサ装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a signal processing device capable of distinguishing between a sensor failure and a stop of a detection target such as a turbocharger, and a sensor device including the signal processing device. .

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る信号処理装置は、信号検出用の検出コイルに接続される信号処理装置であって、発振部と、検出部とを備える。
前記発振部は、発振回路と、波形変形回路とを有する。前記発振回路は、正弦波信号を出力する。前記波形変形回路は、前記正弦波信号のうち基準電位より高い部分を第1の振幅、前記基準電位よりも低い部分を第2の振幅とし、前記検出コイルが断線したときに前記第1の振幅および前記第2の振幅のいずれか一方の波形を変形させる。
前記検出部は、第1の検波回路と、第2の検波回路と、差動増幅回路とを有する。前記第1の検波回路は、前記第1の振幅を検波する。前記第2の検波回路は、前記第2の振幅を検波する。前記差動増幅回路は、前記第1の検波回路の出力信号と前記第2の検波回路の出力信号との差分を増幅する。
In order to achieve the above object, a signal processing device according to an aspect of the present invention is a signal processing device connected to a detection coil for signal detection, and includes an oscillation unit and a detection unit.
The oscillation unit includes an oscillation circuit and a waveform deformation circuit. The oscillation circuit outputs a sine wave signal. The waveform modification circuit uses a portion of the sine wave signal that is higher than a reference potential as a first amplitude, a portion that is lower than the reference potential as a second amplitude, and the first amplitude when the detection coil is disconnected. And the waveform of any one of the second amplitude is deformed.
The detection unit includes a first detection circuit, a second detection circuit, and a differential amplifier circuit. The first detection circuit detects the first amplitude. The second detection circuit detects the second amplitude. The differential amplifier circuit amplifies a difference between the output signal of the first detection circuit and the output signal of the second detection circuit.

前記波形変形回路は、クリップ回路であってもよい。   The waveform deformation circuit may be a clip circuit.

前記検出部は、前記差動増幅回路の出力を2値化する2値化回路をさらに有してもよい。   The detection unit may further include a binarization circuit that binarizes the output of the differential amplifier circuit.

本発明によれば、センサの故障とターボチャージャ等の検出対象物の停止とを区別することができる。   According to the present invention, it is possible to distinguish between a sensor failure and a stop of a detection target such as a turbocharger.

本発明の一実施形態に係る信号検出装置を備えたセンサ装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram showing roughly the composition of the sensor device provided with the signal detection device concerning one embodiment of the present invention. 上記信号検出装置における発振部の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the oscillation part in the said signal detection apparatus. 発振部から出力される信号波形の一例であって、Aは通常時の信号波形を示し、Bはセンサトップの故障時の信号波形を示す。It is an example of the signal waveform output from an oscillation part, Comprising: A shows a signal waveform at the time of normal time, B shows the signal waveform at the time of failure of a sensor top. 上記信号検出装置における検出部の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the detection part in the said signal detection apparatus. センサトップの故障時に出力される発振回路の信号波形(A)、差動増幅回路の信号波形(B)及び二値化回路の信号波形(C)をそれぞれ示す模式図である。It is a schematic diagram showing a signal waveform (A) of an oscillation circuit, a signal waveform (B) of a differential amplifier circuit, and a signal waveform (C) of a binarization circuit that are output when a sensor top fails.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置100の構成を概略的に示すブロック図である。センサ装置100は、センサトップ10と、信号検出装置20とを備える。本実施形態においてセンサ装置100は、ターボチャージャにおける回転ブレードTの回転速度あるいは回転数を検出する回転検出装置である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a sensor device 100 according to an embodiment of the present invention. The sensor device 100 includes a sensor top 10 and a signal detection device 20. In the present embodiment, the sensor device 100 is a rotation detection device that detects the rotation speed or the rotation speed of the rotating blade T in the turbocharger.

センサトップ10は、例えば突出型渦電流センサであり、金属製の回転ブレードTに近接して配置される信号検出用の検出コイルL1を有する。検出コイルL1は、例えばフェライト等の軟磁性材料で構成された磁心の周囲に巻回されたエナメル線等の樹脂被覆銅線で形成される。検出コイルL1は、信号検出装置20の発振部21に接続され、回転ブレードTに渦電流を生じさせる磁界を発生させる。   The sensor top 10 is, for example, a protruding eddy current sensor, and has a detection coil L1 for signal detection that is disposed in the vicinity of the metallic rotating blade T. The detection coil L1 is formed of a resin-coated copper wire such as an enameled wire wound around a magnetic core made of a soft magnetic material such as ferrite. The detection coil L <b> 1 is connected to the oscillation unit 21 of the signal detection device 20 and generates a magnetic field that generates an eddy current in the rotating blade T.

信号検出装置20は、発振部21と、検出部22とを有する。発振部21は、発振回路211と、波形変形回路212とを有する。検出部22は、検波回路221と、差動増幅回路222と、二値化回路223と、分周回路224とを有する。   The signal detection device 20 includes an oscillation unit 21 and a detection unit 22. The oscillation unit 21 includes an oscillation circuit 211 and a waveform deformation circuit 212. The detection unit 22 includes a detection circuit 221, a differential amplifier circuit 222, a binarization circuit 223, and a frequency divider circuit 224.

図2は、発振部21の構成例を示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the oscillation unit 21.

発振回路211は、共振コンデンサCと、共振コンデンサCと並列に接続された検出コイルL1及び内部コイルL2とを含む。また発振回路で必要な増幅素子についてはここでは図示を省略している。検出コイルL1と内部コイルL2とは共振コンデンサCに直列にかつコイル同士は互いに並列に接続される。発振回路211は、図示しない電源から電圧が入力されることで、共振コンデンサCの静電容量と検出コイルL1及び内部コイルL2の合成インダクタンスとにより定まる発振周波数f0で発振する。発振周波数f0は特に限定されず、例えば、3.5MHzである。   The oscillation circuit 211 includes a resonance capacitor C, and a detection coil L1 and an internal coil L2 connected in parallel with the resonance capacitor C. Further, illustration of the amplifying elements necessary for the oscillation circuit is omitted here. The detection coil L1 and the internal coil L2 are connected in series to the resonance capacitor C, and the coils are connected in parallel to each other. The oscillation circuit 211 oscillates at an oscillation frequency f0 determined by the capacitance of the resonance capacitor C and the combined inductance of the detection coil L1 and the internal coil L2 when a voltage is input from a power supply (not shown). The oscillation frequency f0 is not particularly limited and is, for example, 3.5 MHz.

発振回路211は、検出信号として、発振周波数f0の正弦波信号を出力する。検出コイルL1に対向する回転ブレードTは、検出コイルL1に流れる電流によって発生する磁界の影響を受ける位置を通過する。回転ブレードTが検出コイルL1に対向する位置にあるときは、回転ブレードTに誘起される渦電流によって渦電流損が発生する。この影響により、発振回路211から出力される検出信号の電圧Vが変化する。この渦電流損による検出信号の電圧変化を検出部22で検出することで、後述するように回転ブレードTの回転速度が検出される。   The oscillation circuit 211 outputs a sine wave signal having an oscillation frequency f0 as a detection signal. The rotating blade T facing the detection coil L1 passes through a position affected by the magnetic field generated by the current flowing through the detection coil L1. When the rotating blade T is at a position facing the detection coil L1, eddy current loss occurs due to the eddy current induced in the rotating blade T. Due to this influence, the voltage V of the detection signal output from the oscillation circuit 211 changes. By detecting the voltage change of the detection signal due to this eddy current loss by the detection unit 22, the rotational speed of the rotary blade T is detected as will be described later.

波形変形回路212は、センサトップ10(検出コイルL1)が断線したときに、発振回路211の出力信号の波形を変形させるためのものである。
すなわち、従来のこの種の回転検出装置では、センサトップが断線した場合、発振回路211が検波回路211に向け出力される信号波形はターボチャージャの回転停止時と同じ形状となるため、センサの故障とターボチャージャの停止とを区別することができなかった。そこで本実施形態では、図1に概念的に示すように、検出コイルL1の断線時に波形変形回路212を機能させ、検出コイルL1の断線時に発振回路211の信号波形を意図的に変形させる。
The waveform deformation circuit 212 is for deforming the waveform of the output signal of the oscillation circuit 211 when the sensor top 10 (detection coil L1) is disconnected.
That is, in this type of conventional rotation detection device, when the sensor top is disconnected, the signal waveform output from the oscillation circuit 211 to the detection circuit 211 has the same shape as when the rotation of the turbocharger is stopped. And turbocharger stoppage could not be distinguished. Therefore, in the present embodiment, as conceptually shown in FIG. 1, the waveform deformation circuit 212 is caused to function when the detection coil L1 is disconnected, and the signal waveform of the oscillation circuit 211 is intentionally deformed when the detection coil L1 is disconnected.

共振回路211が出力する正弦波信号のうち基準電位(本例ではグランド電位)よりも高い部分を第1の振幅、上記基準電位よりも低い部分を第2の振幅とすると、本実施形態において波形変形回路212は、検出コイルL1が断線したときに第2の振幅の波形を変形させることが可能なクリップ回路で形成される。このクリップ回路は、入力された負電位の信号波形を所定電圧以下に制限(クリップ)して正電位の信号波形と非対称となるように変形させる。   In the present embodiment, if a portion of the sine wave signal output from the resonance circuit 211 is higher than a reference potential (in this example, the ground potential) is a first amplitude, and a portion lower than the reference potential is a second amplitude, the waveform in this embodiment. The deformation circuit 212 is formed of a clip circuit that can deform the waveform of the second amplitude when the detection coil L1 is disconnected. This clipping circuit restricts (clips) the input negative potential signal waveform to a predetermined voltage or less and deforms it so as to be asymmetric with the positive potential signal waveform.

ここで、検出コイルL1が断線すると、発振回路211の合成インダクタンスが大きくなるため発振周波数f0は低下するとともに、発振回路211のインピーダンスが増大するため信号電圧(V)は上昇する。例えば、発振回路211は、検出コイルL1が断線したとき、発振周波数が3.5MHz(通常時)から800kHzに低下し、信号電圧が6V(通常時)から8Vに上昇するように設定される。
ここで例えば検出コイルL1の断線の検出に関しては、上述の発振周波数の変化や信号電圧の変化を利用すればよい。あるいは検出コイルL1に直流電流を流す別回路を付加し、その電流値の変化を検知するなどの方法も考えられる。
Here, when the detection coil L1 is disconnected, the combined inductance of the oscillation circuit 211 increases, so that the oscillation frequency f0 decreases, and the impedance of the oscillation circuit 211 increases, so that the signal voltage (V) increases. For example, the oscillation circuit 211 is set such that when the detection coil L1 is disconnected, the oscillation frequency is decreased from 3.5 MHz (normal time) to 800 kHz, and the signal voltage is increased from 6 V (normal time) to 8 V.
Here, for example, regarding the detection of the disconnection of the detection coil L1, the above-described change in oscillation frequency or change in signal voltage may be used. Alternatively, a method of adding another circuit for passing a direct current to the detection coil L1 and detecting a change in the current value is also conceivable.

波形変形回路212は、検出コイルL1が断線したときに上昇する信号電圧のうち負側の正弦波の一部をクリップする。一例として、図3Aに通常時における発振回路211の信号波形を示し、図3Bに検出コイルL1の断線時における発振回路211の信号波形を示す。上記所定電圧は、検出コイルL1が断線したときに負側の正弦波のピーク電圧付近をクリップし、ピーク電圧がクリップ前の例えば1/2倍となるように設定されればよい。   The waveform deformation circuit 212 clips a part of the negative sine wave in the signal voltage that rises when the detection coil L1 is disconnected. As an example, FIG. 3A shows a signal waveform of the oscillation circuit 211 at the normal time, and FIG. 3B shows a signal waveform of the oscillation circuit 211 when the detection coil L1 is disconnected. The predetermined voltage may be set such that when the detection coil L1 is disconnected, the vicinity of the peak voltage of the negative sine wave is clipped, and the peak voltage is, for example, ½ times before clipping.

このように、本実施形態の波形変形回路212は、検出コイルL1が断線していない通常時には機能せず、検出コイルL1が断線したときのみ機能する。このため、図1に概念的に示したように、波形変形回路212は、検出コイルL1の断線(オープン)を検出したときのみ波形整形を開始させるスイッチSWを有する。
スイッチSWの制御を行うブロックについては図示を省略しているが、前述の断線の検出方法により断線を検出し、スイッチSWをオンとする制御となる。
Thus, the waveform deformation circuit 212 of the present embodiment does not function during normal times when the detection coil L1 is not disconnected, and functions only when the detection coil L1 is disconnected. For this reason, as conceptually shown in FIG. 1, the waveform deformation circuit 212 includes a switch SW that starts waveform shaping only when a disconnection (open) of the detection coil L1 is detected.
Although the block for controlling the switch SW is not shown, the disconnection is detected by the above-described disconnection detection method and the switch SW is turned on.

続いて、検出部22について説明する。図4は、検波回路221及び差動増幅回路222の一構成例を示す回路図である。   Next, the detection unit 22 will be described. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the detection circuit 221 and the differential amplifier circuit 222.

検波回路221は、第1の検波回路221Aと、第2の検波回路221Bとを有する。   The detection circuit 221 includes a first detection circuit 221A and a second detection circuit 221B.

第1の検波回路221Aは、コンデンサC1,C2,C3と、ダイオードD1と、抵抗R1とを有する。ダイオードD1、コンデンサC2及び抵抗R1は、発振回路211に接続される第1の信号線S1と基準電位との間に並列に接続される。そして、コンデンサC2及び抵抗R1は、発振回路211が出力する正弦波信号(検出信号)のうち基準電位よりも高い(正電位)の第1の振幅を検波する積分回路F1を構成する。   The first detection circuit 221A includes capacitors C1, C2, and C3, a diode D1, and a resistor R1. The diode D1, the capacitor C2, and the resistor R1 are connected in parallel between the first signal line S1 connected to the oscillation circuit 211 and the reference potential. The capacitor C2 and the resistor R1 constitute an integration circuit F1 that detects the first amplitude higher than the reference potential (positive potential) in the sine wave signal (detection signal) output from the oscillation circuit 211.

第2の検波回路221Bは、コンデンサC4,C5,C6と、ダイオードD2と、抵抗R2とを有する。ダイオードD2、コンデンサC4及び抵抗R2は、発振回路211に接続される第2の信号線S2と基準電位との間に並列に接続される。そして、コンデンサC5及び抵抗R2は、発振回路211が出力する正弦波信号のうち基準電位よりも低い(負電位)の第2の振幅を検波する積分回路F2を構成する。   The second detection circuit 221B includes capacitors C4, C5, C6, a diode D2, and a resistor R2. The diode D2, the capacitor C4, and the resistor R2 are connected in parallel between the second signal line S2 connected to the oscillation circuit 211 and the reference potential. The capacitor C5 and the resistor R2 constitute an integration circuit F2 that detects a second amplitude lower than the reference potential (negative potential) in the sine wave signal output from the oscillation circuit 211.

差動増幅回路222は、第1の検波回路221Aの出力信号と第2の検波回路221Bの出力信号との差分を増幅する。差動増幅回路222は、オペアンプOPと、抵抗R3,R4,R5,R6と、バイアス電源Eとを有する。抵抗R3は、検波回路221の第1の信号線S1とオペアンプOPの入力端子(非反転入力端子)との間に接続され、抵抗R4は、検波回路221の第2の信号線S2とオペアンプOPの反転入力端子との間に接続される。抵抗R5は、オペアンプOPの負帰還抵抗であり、抵抗R6は、バイアス電源EとオペアンプOPの入力端子との間に接続される。   The differential amplifier circuit 222 amplifies the difference between the output signal of the first detection circuit 221A and the output signal of the second detection circuit 221B. The differential amplifier circuit 222 includes an operational amplifier OP, resistors R3, R4, R5, and R6, and a bias power source E. The resistor R3 is connected between the first signal line S1 of the detection circuit 221 and the input terminal (non-inverting input terminal) of the operational amplifier OP, and the resistor R4 is connected to the second signal line S2 of the detection circuit 221 and the operational amplifier OP. Is connected to the inverting input terminal of. The resistor R5 is a negative feedback resistor of the operational amplifier OP, and the resistor R6 is connected between the bias power supply E and the input terminal of the operational amplifier OP.

二値化回路223は、差動増幅回路222の出力を所定電位と比較する比較器を含む。所定電位は、センサトップ10に対する回転ブレードTの接近に伴って変化する信号電圧の変動を検出することができる適宜の値に設定される。二値化回路223は、回転ブレードTの回転によるセンサトップ10に対する接近及び離間に伴う電圧変動を、その回転数に応じた周波数のパルス信号として出力する。   The binarization circuit 223 includes a comparator that compares the output of the differential amplifier circuit 222 with a predetermined potential. The predetermined potential is set to an appropriate value capable of detecting a change in signal voltage that changes as the rotating blade T approaches the sensor top 10. The binarization circuit 223 outputs the voltage fluctuation accompanying the approach and separation from the sensor top 10 due to the rotation of the rotating blade T as a pulse signal having a frequency corresponding to the number of rotations.

また、二値化回路223は、センサトップ10の故障時に波形変形回路212によって変形させられ、差動増幅回路222によって増幅された発振回路211の出力波形(正弦波)の正電位側(第1の振幅)と負電位側(第2の振幅)との間に所定以上の振幅差が検出されたときに結果としてパルス信号が出力される。   Also, the binarization circuit 223 is deformed by the waveform deformation circuit 212 when the sensor top 10 fails, and is amplified by the differential amplifier circuit 222. The output waveform (sinusoidal wave) of the oscillation circuit 211 is positive (first potential). ) And a negative potential side (second amplitude), a pulse signal is output as a result when an amplitude difference of a predetermined value or more is detected.

分周回路224は、二値化回路223の出力を所定の分周比で分周する。これにより、回転タービンTの回転数に対応する検出信号が得られる。得られた検出信号は、ECU(Electronic Control Unit)30へ出力され、回転タービンTの回転数が検出される。なお、分周回路224は、ECU30に設けられてもよい。   The frequency dividing circuit 224 divides the output of the binarizing circuit 223 by a predetermined frequency dividing ratio. Thereby, the detection signal corresponding to the rotation speed of the rotating turbine T is obtained. The obtained detection signal is output to an ECU (Electronic Control Unit) 30 to detect the rotational speed of the rotating turbine T. Note that the frequency dividing circuit 224 may be provided in the ECU 30.

以上のように構成される検出部22において、第1の検波回路221Aは、発振回路211から出力される検出信号を検波して正電位のパルス信号に変換し、第2の検波回路221Bは、発振回路211から出力される検出信号を検波して負電位のパルス信号に変換する。発振回路211から出力される検出信号は、センサトップ10に回転タービンTが接近したときに振幅が小さくなり、センサトップ10から回転タービンTが離間したときに振幅が大きくなる高周波信号である。したがって、ターボチャージャが回転しているときは、回転タービンTの回転数に応じて検出信号の振幅が周期的に変化するため、二値化回路223及び分周回路224を介して、回転タービンTの回転数に関する情報がECU30へ出力される。   In the detection unit 22 configured as described above, the first detection circuit 221A detects the detection signal output from the oscillation circuit 211 and converts it into a pulse signal having a positive potential, and the second detection circuit 221B The detection signal output from the oscillation circuit 211 is detected and converted to a negative potential pulse signal. The detection signal output from the oscillation circuit 211 is a high-frequency signal that decreases in amplitude when the rotating turbine T approaches the sensor top 10 and increases in amplitude when the rotating turbine T moves away from the sensor top 10. Therefore, when the turbocharger is rotating, the amplitude of the detection signal periodically changes in accordance with the rotational speed of the rotating turbine T. Therefore, the rotating turbine T is supplied via the binarization circuit 223 and the frequency dividing circuit 224. Is output to the ECU 30.

一方、回転タービンTの回転が停止しているときは、発振回路211から出力される検出信号の振幅は変化しない。このため、検波回路221(第1の検波回路221A及び第2の検波回路221B)の検出電圧及び差動増幅回路222の出力がいずれも一定であるため、二値化回路223の出力(パルス信号)は出力されなくなる。   On the other hand, when the rotation of the rotating turbine T is stopped, the amplitude of the detection signal output from the oscillation circuit 211 does not change. For this reason, since the detection voltage of the detection circuit 221 (the first detection circuit 221A and the second detection circuit 221B) and the output of the differential amplifier circuit 222 are both constant, the output of the binarization circuit 223 (pulse signal) ) Will not be output.

次に、検出コイルL1の断線等による検出コイルL1の断線(センサトップ10の故障)検知方法について説明する。図5A〜Cはそれぞれ、発振回路211、差動増幅回路222及び二値化回路223の出力波形を模式的に示す図である。   Next, a detection method for detecting disconnection (failure of the sensor top 10) of the detection coil L1 due to disconnection of the detection coil L1 will be described. 5A to 5C are diagrams schematically illustrating output waveforms of the oscillation circuit 211, the differential amplifier circuit 222, and the binarization circuit 223, respectively.

検出コイルL1が断線したとき、上述のように、発振回路211の発振周波数f0が低下し、信号電圧Vが大きくなる。このため、発振回路211は、波形変形回路212により正弦波の負電位側の第2の振幅のピーク領域がクリップされた検出信号を出力する(図5A参照)。検波回路221は、正弦波の正電位側の第1の振幅と、上記第2の振幅とを検波する。   When the detection coil L1 is disconnected, the oscillation frequency f0 of the oscillation circuit 211 is lowered and the signal voltage V is increased as described above. For this reason, the oscillation circuit 211 outputs a detection signal in which the peak region of the second amplitude on the negative potential side of the sine wave is clipped by the waveform transformation circuit 212 (see FIG. 5A). The detection circuit 221 detects the first amplitude on the positive potential side of the sine wave and the second amplitude.

差動増幅回路222は、第1の検波回路221Aの出力信号と第2の検波回路221Bの出力信号の差分を増幅し、二値化回路223へ出力する(図5B参照)。二値化回路223は、差動増幅回路222の出力信号のうち所定電位(Vref)以上の信号成分を抽出したパルス波形の信号を出力する(図5B,C参照)。二値化回路223の出力は、分周回路224を介してECU30へ出力される。前述の通り断線により発振回路211の発振周波数f0は低下するため、これによりパルスの周波数も低下する。これによりECU30はセンサトップ10の故障を知ることができる。   The differential amplifier circuit 222 amplifies the difference between the output signal of the first detection circuit 221A and the output signal of the second detection circuit 221B, and outputs the amplified difference to the binarization circuit 223 (see FIG. 5B). The binarization circuit 223 outputs a pulse waveform signal obtained by extracting a signal component of a predetermined potential (Vref) or higher from the output signal of the differential amplifier circuit 222 (see FIGS. 5B and 5C). The output of the binarization circuit 223 is output to the ECU 30 via the frequency dividing circuit 224. As described above, the oscillation frequency f0 of the oscillation circuit 211 decreases due to the disconnection, and thus the pulse frequency also decreases. Thereby, the ECU 30 can know the failure of the sensor top 10.

以上のように本実施形態によれば、発振部21が波形変形回路212を備えているため、センサトップ10の故障とターボチャージャの停止とを区別することができる。これにより、センサトップ10の故障によるターボチャージャが回転していないとの誤判断が回避されるので、ターボチャージャやエンジンの不調あるいは故障を防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, since the oscillation unit 21 includes the waveform deformation circuit 212, it is possible to distinguish between failure of the sensor top 10 and stop of the turbocharger. Accordingly, an erroneous determination that the turbocharger is not rotating due to a failure of the sensor top 10 is avoided, so that a malfunction or failure of the turbocharger or the engine can be prevented.

さらに本実施形態によれば、発振回路211の検出信号からセンサトップ10の故障を検出することができるため、センサトップ10の異常検出信号を出力するための端子を発振部21に別途設ける必要がなくなり、1つの出力端子で通常時の検出信号と異常時の検出信号とを出力することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the failure of the sensor top 10 can be detected from the detection signal of the oscillation circuit 211, it is necessary to separately provide a terminal for outputting the abnormality detection signal of the sensor top 10 in the oscillation unit 21. The normal detection signal and the abnormal detection signal can be output from one output terminal.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.

例えば以上の実施形態では、波形変形回路212は、発振回路211が出力する正弦波信号のうち基準電位よりも低い第2の振幅の波形を変形させるように構成されたが、これに限られず、基準電位よりも高い第1の振幅の波形を変形させるように構成されてもよい。これによっても第1の信号成分と第2の信号成分とを基準電位に対して非対称な信号波形を形成することができるので、上述と同様の作用効果を得ることができる。   For example, in the above embodiment, the waveform deformation circuit 212 is configured to deform the waveform of the second amplitude lower than the reference potential among the sine wave signals output from the oscillation circuit 211, but is not limited thereto. The first amplitude waveform higher than the reference potential may be deformed. This also makes it possible to form an asymmetric signal waveform with respect to the reference potential for the first signal component and the second signal component, so that the same effect as described above can be obtained.

また、波形変形回路212を構成するクリップ回路は、ピーククリッパに限られず、ベースクリッパであってもよい。さらに、クリップ回路以外の他の波形変形回路が採用されてもよい。   Further, the clip circuit constituting the waveform deformation circuit 212 is not limited to the peak clipper, and may be a base clipper. Furthermore, other waveform deformation circuits other than the clip circuit may be employed.

また、以上の実施形態では、回転速度の検出対象としてターボチャージャにおける回転ブレードを例に挙げて説明したが、検出対象はこれに限られず、例えば、空冷ファンや送風ファン等の回転羽根等であってもよい。   In the above embodiment, the rotating blade in the turbocharger has been described as an example of the rotational speed detection target. However, the detection target is not limited to this, for example, a rotary blade such as an air cooling fan or a blower fan. May be.

さらに以上の実施形態では、センサトップ10として渦電流センサを例に挙げて説明したが、これに限られず、コイルを有する各種のセンサやアンテナ等であってもよく、これらの断線検知に本発明が適用されてもよい。   Further, in the above embodiment, the eddy current sensor has been described as an example of the sensor top 10. However, the sensor top 10 is not limited to this, and may be various sensors having a coil, an antenna, and the like. May be applied.

10…センサトップ
20…信号検出装置
21…発振部
22…検出部
30…ECU
100…センサ装置
211…発振回路
212…波形変形回路
221…検波回路
221A…第1の検波回路
221B…第2の検波回路
222…差動増幅回路
223…二値化回路
224…分周回路
L1…検出コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor top 20 ... Signal detection apparatus 21 ... Oscillation part 22 ... Detection part 30 ... ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Sensor apparatus 211 ... Oscillation circuit 212 ... Waveform deformation circuit 221 ... Detection circuit 221A ... 1st detection circuit 221B ... 2nd detection circuit 222 ... Differential amplification circuit 223 ... Binarization circuit 224 ... Frequency division circuit L1 ... Detection coil

Claims (4)

信号検出用の検出コイルに接続される信号処理装置であって、
正弦波信号を出力する発振回路と、
前記正弦波信号のうち基準電位より高い部分を第1の振幅、前記基準電位よりも低い部分を第2の振幅とし、前記検出コイルが断線したときに前記第1の振幅および前記第2の振幅のいずれか一方の波形を変形させる波形変形回路と、を有する発振部と、
前記第1の振幅を検波する第1の検波回路と、前記第2の振幅を検波する第2の検波回路と、前記第1の検波回路の出力信号と前記第2の検波回路の出力信号との差分を増幅する差動増幅回路と、を有する検出部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。
A signal processing device connected to a detection coil for signal detection,
An oscillation circuit that outputs a sine wave signal;
A portion of the sine wave signal that is higher than a reference potential is a first amplitude, a portion that is lower than the reference potential is a second amplitude, and the first amplitude and the second amplitude when the detection coil is disconnected. An oscillating unit having a waveform deforming circuit for deforming any one of the waveforms,
A first detection circuit for detecting the first amplitude, a second detection circuit for detecting the second amplitude, an output signal of the first detection circuit, and an output signal of the second detection circuit; A signal processing device comprising: a differential amplification circuit that amplifies the difference between the detection unit and the detection unit.
請求項1に記載の信号処理装置であって、
前記波形変形回路は、クリップ回路である信号処理装置。
The signal processing device according to claim 1,
The signal processing apparatus, wherein the waveform deformation circuit is a clip circuit.
請求項1又は2に記載の信号処理装置であって、
前記検出部は、前記差動増幅回路の出力を2値化する2値化回路をさらに有する信号処理装置。
The signal processing device according to claim 1 or 2,
The signal processing apparatus, wherein the detection unit further includes a binarization circuit that binarizes an output of the differential amplifier circuit.
請求項1に記載の信号処理装置を備えたセンサ装置。   A sensor device comprising the signal processing device according to claim 1.
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