检测装置和电流传感器的制造方法
【专利摘要】一种检测装置，包括：检测部，其被配置成检测待测对象的变化，从而输出检测信号；放大部，其被配置成对从检测部输出的检测信号进行放大，从而输出第一放大信号；参考电压提供部，其被配置成向放大部提供参考电压，该参考电压被输入至放大部从而被输出为第二放大信号；开关部，其被配置成基于输入至该开关部的控制信号来切换检测部与放大部之间的连接或放大部与参考电压提供部之间的连接；以及比较部，其被配置成将放大部中的预定放大因子与从第二放大信号获得的放大因子进行比较，从而将比较结果输出为比较信号。
【专利说明】检测装置和电流传感器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及检测装置和电流传感器。
【背景技术】
[0002]作为传统技术，已知包括如下部件的电流传感器装置:磁芯，其被配置成带有空隙的环状形状，并且聚集由流过插入到环状形状的中心部分中的待测对象的待测电流所生成的磁通量；霍尔元件，其被配置成布置在磁芯的空隙中并且根据磁通量输出电信号；检验导体，其被配置成将通过允许预定检验电流流过该检验导体而生成的预定磁通量施加至霍尔元件；以及放大器，其被配置成对从霍尔元件输出的霍尔信号进行放大(例如参照JP-A-2010-133737)。
[0003]电流传感器装置能够在待测电流不流过待测对象而允许检验电流流过检验导体的情况下基于从霍尔元件输出的并被放大器放大的霍尔信号来检测霍尔元件的故障。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]PTLl JP-A-2010-133737
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]然而，由于传统的电流传感器装置不能检查是否以合适的放大因子放大了霍尔元件的霍尔信号，因此传统的电流传感器装置具有下述问题:在不输出预定霍尔信号的情况下，传统的电流传感器装置不能判断没有输出霍尔信号的事实是由霍尔元件的故障引起的还是由放大器的放大因子不同于预定的放大因子所引起的。
[0009]因此，本发明的目的是提供一种检测装置和电流传感器，该检测装置和电流传感器能够判断放大因子是否与预定的放大因子对应从而检测灵敏度的异常。本申请基于2011年5月30日提交的日本专利申请第2011-120195号，其全部内容通过引用合并于此。
[0010]解决问题的方案
[0011](I)根据本发明的一个实施例，一种检测装置包括:
[0012]检测部，其被配置成检测待测对象的变化，从而输出检测信号；
[0013]放大部，其被配置成对从检测部输出的检测信号进行放大，从而输出第一放大信号;
[0014]参考电压提供部，其被配置成向放大部提供参考电压，该参考电压被输入至放大部从而被输出为第二放大信号；
[0015]开关部，其被配置成基于输入至开关部的控制信号来切换检测部与放大部之间的连接或放大部与参考电压提供部之间的连接；以及
[0016]比较部，其被配置成将放大部中的预定放大因子与从第二放大信号获得的放大因子相比较，从而将比较结果输出为比较信号。[0017]在本发明的以上的实施例(I)中，可以做出以下的修改和变化。
[0018](i)检测部包括磁传感器。
[0019](ii)磁传感器包括具有第一磁传感器元件至第四磁传感器元件的桥式电路，并且在初始状态下参考电压提供部生成与第一磁传感器兀件和第二磁传感器兀件的第一分压对应的第一参考电压、以及与第三磁传感器元件和第四磁传感器元件的第二分压对应的第二参考电压。
[0020](iii)比较部被配置成将第三放大信号与第四放大信号进行比较，从而输出比较信号，其中，第三放大信号通过由放大部对第一分压和第二分压进行差分放大而获得，第四放大信号通过由放大部对第一分压和第二参考电压进行差分放大而获得。
[0021](iv)比较部被配置成将第三放大信号与第五放大信号进行比较，从而输出比较信号，其中，第三放大信号通过由放大部对第一分压和第二分压进行差分放大而获得，第五放大信号通过由放大部对第一参考电压和第二分压进行差分放大而获得。
[0022](2)根据本发明的另一实施例，一种电流传感器包括:
[0023]根据以上的实施例(I)所述的检测装置。
[0024]在本发明的以上的实施例(2)中，可以做出以下的修改和变化。
[0025](V)所述电流传感器连接至三相电动机的至少两个相。
[0026]在本发明的以上的实施例(I)中，还可以做出以下的修改和变化。
[0027](Vi)预定放大因子是可变的。
[0028](Vii)检测装置还包括:
[0029]判断部，其被配置成基于从比较部输出的比较信号来判断检测部和放大部的异
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[0030](viii)检测部包括被配置成对电容的变化进行检测的加速度传感器。发明的有益效果
[0031]根据本发明的一个实施例，检测装置被配置成将实际输出的放大电压与通过对从参考电压提供部提供的参考电压Vl和参考电压V2进行差分放大而获得的放大电压比较。由此，该检测装置能够输出示出放大部是否正常运行的比较信号，而不受电磁噪声的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]以下将参照附图对根据本发明的优选实施例进行描述，在附图中:
[0033]图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例的检测装置的框图；
[0034]图2是示意性地示出根据本发明的第二实施例的检测装置的框图；
[0035]图3A是示意性地示出根据第三实施例的电流传感器与三相电动机之间的关系的说明图；
[0036]图3B是示意性地示出三相电动机的三相电流与旋转角度之间的关系的说明图；
[0037]图3C是示意性地示出根据比较示例I的电流传感器与三相电动机之间的关系的说明图；以及
[0038]图3D是示意性地示出根据比较示例2的电流传感器与三相电动机之间的关系的说明图。【具体实施方式】
[0039]实施例的概要
[0040]根据实施例的检测装置包括:检测部，其被配置成检测待测对象的变化，从而输出检测信号；放大部，其被配置成对从检测部输出的检测信号进行放大，从而输出第一放大信号；参考电压提供部，其被配置成向放大部提供参考电压，该参考电压被输入至放大部从而被输出为第二放大信号；开关部，其被配置成基于输入至该开关部的控制信号来切换检测部与放大部之间的连接或放大部与参考电压提供部之间的连接；以及比较部，其被配置成将放大部中的预定放大因子与从第二放大信号获得的放大因子进行比较，从而将比较结果输出为比较信号。
[0041]第一实施例
[0042]检测装置的配置
[0043]图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例的检测装置的框图。例如，检测装置I被配置成判断放大因子是否与预定放大因子对应，从而检测灵敏度的异常。此外，在下文中，将说明根据该实施例的检测装置I安装在车辆上的情况，但不限于该情况。
[0044]检测装置I大致配置成主要包括:作为检测部的霍尔传感器2，其被配置成检测待测对象的变化，从而输出检测信号；放大部3，其被配置成对从霍尔传感器2输出的检测信号进行放大，从而输出第一放大信号；参考电压提供部4，其被配置成向放大部3提供参考电压，该参考电压被输入至放大部3从而被输出为第二放大信号；开关部5,其被配置成基于输入至该开关部5的控制信号来切换霍尔传感器2与放大部3之间的连接或放大部3与参考电压提供部4之间的连接；以及比较部6，其被配置成将放大部3中的预定放大因子与从第二放大信号获得的放大因子进行比较，从而将比较结果输出为比较信号。
[0045]另外，检测装置I还被配置成包括例如控制部7和存储器8。此外，检测装置I被配置成包括例如两种模式。第一模式是例如被配置成根据放大部3的放大因子来检测灵敏度的异常的模式。第二模式是例如被配置成对来自霍尔传感器2的输出进行放大从而将其输出的模式。
[0046]霍尔传感器2是使用霍尔效应的磁传感器，例如如图1所示，霍尔传感器2具有四个端子20至23。霍尔传感器2被配置成例如利用恒定电流驱动并且基于施加到该霍尔传感器2的磁场输出电压的变化。另外，霍尔传感器2具有例如检测表面，其中，磁场施加到检测表面上。配置霍尔传感器2，例如使得连接端子20的中心和端子21的中心的直线与连接端子22的中心和端子23的中心的直线垂直，并且由这两条直线形成的平面构成检测表面。
[0047]端子20例如电连接至输入端子10，恒定电流I。。被提供至端子20。端子21例如电连接至GND端子11。该GND端子11例如连接至地。
[0048]端子22例如电连接至开关50。端子23例如电连接至开关51。
[0049]霍尔传感器2被配置成例如经由端子22和端子23输出由于与施加到检测表面的磁场的检测表面垂直的分量而在端子22侧生成的电势(分压V12)和在端子23侧生成的电势(分压V34)。此外，在通用霍尔传感器的情况下，即使在不施加磁场或磁场太小以致于不能被检测到的情况下，也会在端子22和端子23中生成不等于零的不平衡电压(偏置电压)，但是根据该实施例的霍尔传感器2将被配置成使得即使是在不施加磁场或者磁场太小以致于不能被检测到的状态下，偏置电压也成为零。此外，检测装置I的初始状态意味着例如如下状态:在该状态下，不向霍尔传感器2施加磁场或磁场太小以致于不能被检测到，并且通过对分压V12和分压V34进行差分放大而获得的放大信号变为零。
[0050]放大部3被配置成包括运算放大器30、输入阻抗31和反馈阻抗32。例如，输入阻抗31电连接至运算放大器30的反相输入端子(_)。另外，例如，以下描述的开关部5的开关51和开关53电连接至运算放大器30的同相输入端子(+ )。输入阻抗31的阻抗值例如为札。反馈阻抗32的阻抗值例如为R2。因此，放大部3的放大因子示出为R2/Rlt)
[0051]例如，在开关部5的开关50处于接通状态的情况下，分压V12经由开关50和输入阻抗31输入至运算放大器30的反相输入端子(_)。另外，例如，在开关部5的开关51处于接通状态的情况下，分压V34经由开关51输入至运算放大器30的同相输入端子(+ )。
[0052]运算放大器30的输出端子电连接至例如开关部5的开关54和输出端子12。
[0053]参考电压提供部4被配置成例如生成作为第一参考电压的参考电压V1和作为第二参考电压的参考电压V2，从而将其经由开关部5提供给放大部3。作为一个示例，参考电压提供部4被配置成向运算放大器30的反相输入端子(_)侧提供参考电压V1，而向运算放大器30的同相输入端子(+ )侧提供参考电压V2。
[0054]在检测装置I被设定成第一模式的情况下，作为一个示例，参考电压提供部4被配置成生成5V的参考电压V1和OV的参考电压V2。
[0055]开关部5被配置成例如包括开关50至54。开关部5被配置成例如能够按照从以下描述的控制部7输出的开关控制信号来在接通状态与断开状态之间切换。
[0056]例如，开关50在其一端处电连接至霍尔传感器2的端子22，而在其另一端处电连接至放大部3的输入阻抗31以及开关52。
[0057]例如，开关51在其一端处电连接至霍尔传感器2的端子23，而在其另一端处电连接至运算放大器30的同相输入端子(+ )以及开关53。
[0058]例如，开关52在其一端处电连接在开关50与输入阻抗31之间，而在其另一端处电连接至参考电压提供部4。
[0059]例如，开关53在其一端处电连接在开关51与运算放大器30的反相输入端子(_)之间，而在其另一端处电连接至参考电压提供部4。
[0060]例如，开关54在其一端处电连接在运算放大器30的输出端子与检测装置I的输出端子12之间，而在其另一端处电连接至比较部6。
[0061]比较部6被配置成例如在开关部5的开关54位于接通状态时经由开关54电连接至放大部3的输出端子。
[0062]作为一个示例，在第一模式中，比较部6被配置成将放大电压V3与预定放大电压进行比较，其中，放大电压V3是基于参考电压V1和参考电压V2差分放大的，预定放大电压是基于参考电压V1和参考电压V2利用放大部3中的预定放大因子进行差分放大而获得的。
[0063]具体地，作为一个示例，比较部6被配置成包括运算放大器，并且被配置成使得:将从放大部3输出的放大电压V3输入至该运算放大器的反相输入端子(_)，而将利用放大部3中的预定放大因子放大的放大电压输入至该运算放大器的同相输入端子(+ )作为要比较的电压。例如，在第一模式中，比较部6被配置成比较上述两个电压，从而在两个电压彼此不一致的情况下输出指示放大因子不同的比较信号。[0064]控制部7被配置成例如基于经由控制端子13输入的控制信号和存储在存储器8中的开关信息80来控制开关部5。另外，控制部7被配置成例如对比较部6进行控制。
[0065]存储器8被配置成例如存储开关信息80。开关信息80例如是开关50至开关54的、与第一模式和第二模式对应的信息。
[0066]控制部7被配置成生成如下开关控制信号，从而输出至开关部5:在第一模式中，该开关控制信号使得开关50和51处于断开状态并且使得开关52?54处于接通状态。控制部7被配置成生成如下开关控制信号，从而输出至开关部5:在第二模式中，该开关控制信号使得开关50和51处于接通状态并且使得开关52?54处于断开状态。
[0067]第一模式例如是通过使用车辆的主电源的施加作为触发而执行并输出比较信号的模式。第二模式例如是输出霍尔传感器2的检测信号的模式。此外，车辆的主电源的施加意味着例如使安装在车辆上的电子装置处于可操作的状态。
[0068]检测装置I的操作
[0069]以下将解释根据本实施例的检测装置I的操作。
[0070]首先，当乘务员施加车辆的主电源时，从控制端子13输入控制信号。
[0071]控制部7响应于基于控制信号输入的第一模式来切换开关部5,从而使得参考电压提供部4、放大部3和比较部6彼此电连接。
[0072]具体地，控制部7基于从控制端子13输入的控制信号从存储器8获得开关信息80，并且基于所获得的开关信息80生成与第一模式对应的开关控制信号。之后，控制部7将所生成的开关控制信号输出至开关部5。开关部5基于开关信号而使得开关50和51处于断开状态并且使得开关52?54处于接通状态。
[0073]然后，参考电压提供部4向放大部3提供参考电压V1和参考电压V2。
[0074]然后，放大部3经由开关54向比较部6输出通过对输入的参考电压V1和参考电压V2进行差分放大而获得的放大电压V3。
[0075]具体地，放大部3利用与输入阻抗31和反馈阻抗32对应的放大因子对参考电压V1和参考电压V2进行差分放大。
[0076]然后，比较部6将通过利用预定放大因子对参考电压V1和参考电压V2进行差分放大而获得的放大电压与实际输出的放大电压V3进行比较。
[0077]然后，比较部6输出比较结果作为比较信号。之后，如果控制部7判断已输出比较信号，则控制部7响应于第二模式切换开关部5，从而使得霍尔传感器2和放大部3彼此电连接。
[0078]此处，例如将包括霍尔传感器和放大部的检测装置解释为“比较示例”。根据“比较示例”的放大部能够在其正常运行时利用预定放大因子放大输入电压以便输出。然而，认为:即使根据“比较示例”的霍尔传感器正常运行，从霍尔传感器输出的电压也受到车辆中生成的电磁噪声等的影响。也就是说，由于上述原因，在待测对象处于标准状况且霍尔传感器输出作为标准的参考输出的情况下，即使通过放大参考输出而获得的实际放大电压与通过利用预定放大因子放大参考输出而获得的放大电压对应，也不能判断根据“比较示例”的检测装置是否正常运行，换句话说，也不能判断是否发生了故障或者灵敏度失调。
[0079]另一方面，根据本实施例的检测装置I将通过对从参考电压提供部4提供的参考电压V1和参考电压V2 (而不是来自霍尔传感器2的输出)进行差分放大而获得的放大电压与利用预定放大因子放大的放大电压进行比较，从而能够输出示出放大部3是否利用正常的放大因子进行放大的比较信号。例如，车辆的电子控制单元(ECU)能够基于从检测装置I输出的检测信号确定放大部3是否正常。
[0080]此外，检测装置I例如能够在确定放大部3正常之后检测霍尔传感器2的异常。具体地，在检测装置切换至第二模式之后，如果确定放大部3是正常的并且检测装置I处于初始状态，则使得开关50、51和54处于接通状态，并且使得开关52和53处于断开状态。之后，比较部6将通过对从霍尔传感器2输出的分压V12和分压V34进行差分放大而获得的放大电压与利用预定放大因子放大的放大电压比较。根据本实施例的霍尔传感器2在初始状态被配置成使得分压V12和分压V34成为零，由此在放大电压V3在以零为中心的可接受范围内的情况下，比较部6输出示出霍尔传感器2正常的比较信号，而在不同于上述情况的情况中，比较部6输出示出霍尔传感器2异常的比较信号。
[0081]第一实施例的优点
[0082]依据根据第一实施例的检测装置1，该检测装置I能够确定放大因子是否是预定放大因子并且能够检测灵敏度的异常。检测装置I通过使用通过对从参考电压提供部4提供的参考电压V1和参考电压V2进行差分放大而获得的放大电压来进行比较，由此与使用通过将霍尔传感器的输出放大而获得的放大电压的情况相比较，较少地受到电子噪声的影响，并且可以输出示出放大部3是否正常运行的比较信号。
[0083]另外，与对霍尔传感器2的异常的检测是在没有执行对放大部的异常的检测的情况下基于通过在放大部处对霍尔传感器2的输出进行放大而获得的信号来执行的情况相比较，依据根据本实施例的检测装置1，该检测装置I能够在确定放大部3正常运行之后输出示出霍尔传感器2是否正常运行的比较信号，由此检测装置I能够输出更准确地示出霍尔传感器2是否正常运行的比较信号。
[0084]第二实施例
[0085]第二实施例与第一实施例的不同在于:使用磁阻(MR)传感器2a作为检测部，并且除了对放大部3的放大因子的异常进行检测之外还执行对MR传感器2a的异常的检测。此夕卜，在以下描述的实施例中，对于与第一实施例具有相同配置和功能的元件给予相同的代码而不进行解释。
[0086]图2是示意性地示出根据本发明的第二实施例的检测装置的框图。如图2所示，根据本实施例的MR传感器2a例如被配置成使得由四个磁传感器元件(磁阻元件)24至27构成桥式电路。
[0087]磁阻元件(第一磁传感器元件)24的阻抗值例如为R3。磁阻元件(第二磁传感器元件)25的阻抗值例如为R4。磁阻元件24的一端电连接至磁阻元件26的一端并且同时电连接至输入端子10。另外，磁阻元件24的另一端电连接至磁阻元件25的一端。磁阻元件25的另一端电连接至GND端子11。此外，电压V。。经由输入端子10施加至MR传感器2a。作为一个不例，根据本实施例的电压V。。是5V。
[0088]磁阻元件(第三磁传感器元件)26的阻抗值例如为R5。磁阻元件(第四磁传感器元件)27的阻抗值例如为R6。磁阻元件26的另一端电连接至磁阻元件27的一端。磁阻元件27的另一端电连接至磁阻元件25的另一端并且同时电连接至GND端子11。此外，MR传感器2a被配置成使得阻抗值R3?R6取决于磁场的强度而变化。另外，磁阻元件24?27被配置成例如在检测装置I处于初始状态的情况下彼此具有相同的阻抗值。也就是说，例如，MR传感器2a被配置成使得:在初始状态下，作为磁阻元件24和磁阻元件25的第一分压的分压V12与作为磁阻元件26和磁阻元件27的第二分压的分压V34相等。作为一个示例，根据本实施例的分压V12和分压V34是2.5V。此外，初始状态意味着例如:通过对分压V12和分压V34进行差分放大而获得的放大信号变为零的状态。
[0089]除了关于第一实施例中的第一模式和第二模式的信息之外，根据本实施例的检测装置I的开关信息80包括如下信息:例如关于被配置成用于检测MR传感器2a的异常的第三模式的信息。如以下表1所示，第三模式包括例如第一相和第二相。
[0090]表1
[0091]
【权利要求】
1.一种检测装置，包括: 检测部，其被配置成检测待测对象的变化，从而输出检测信号； 放大部，其被配置成对从所述检测部输出的所述检测信号进行放大，从而输出第一放大信号； 参考电压提供部，其被配置成向所述放大部提供参考电压，所述参考电压被输入至所述放大部从而被输出为第二放大信号； 开关部，其被配置成基于输入至所述开关部的控制信号来切换所述检测部与所述放大部之间的连接或所述放大部与所述参考电压提供部之间的连接；以及 比较部，其被配置成将所述放大部中的预定放大因子与从所述第二放大信号获得的放大因子进行比较，从而将比较结果输出为比较信号。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述检测部包括磁传感器。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其中，所述磁传感器包括具有第一磁传感器元件至第四磁传感器元件的桥式电路，并且所述参考电压提供部在初始状态下生成与第一磁传感器元件和第二磁传感器元件的第一分压对应的第一参考电压、以及与第三磁传感器元件和第四磁传感器元件的第二分压对应的第二参考电压。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其中，所述比较部被配置成将第三放大信号与第四放大信号进行比较，从而输出比较信号，其中，所述第三放大信号通过由所述放大部对所述第一分压和所述第二分压进行差分放大而获得，所述第四放大信号通过由所述放大部对所述第一分压和所述第二参考电压进行差分放大而获得。
5.根据权利要求3所述的检测装置，其中，所述比较部被配置成将第三放大信号与第五放大信号进行比较，从而输出比较信号，其中，所述第三放大信号通过由所述放大部对所述第一分压和所述第二分压进行差分放大而获得，所述第五放大信号通过由所述放大部对所述第一参考电压和所述第二分压进行差分放大而获得。
6.—种电流传感器,包括: 根据权利要求1所述的检测装置。
7.根据权利要求6所述的电流传感器，其中，所述电流传感器连接至三相电动机的至少两相。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述预定放大因子是可变的。
9.根据权利要求1所述的检测装置，还包括: 判断部，其被配置成基于从所述比较部输出的所述比较信号来判断所述检测部和所述放大部的异常。
10.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述检测部包括用于检测电容变化的加速度传感器。
【文档编号】G01R33/07GK103703382SQ201280026636
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2011年5月30日
【发明者】上野洋, 金丸健次, 森大辅, 弗朗索瓦·皮耶特, 沃特·莱滕 申请人:株式会社东海理化电机制作所, 梅莱克塞斯有限公司