特開 2024-131929 センサー回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131929

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】センサー回路

(51)【国際特許分類】

   G08C 15/06 20060101AFI20240920BHJP

   G08C 15/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G08C15/06 H

G08C15/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042505

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000660

【氏名又は名称】Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｐａｒｔｎｅｒｓ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】五味 正揮

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073AA01

2F073AA03

2F073AA11

2F073AB01

2F073AB02

2F073AB03

2F073BB04

2F073BC01

2F073CC03

2F073CC10

2F073CD11

2F073DD07

2F073DE17

2F073EF08

2F073FG02

2F073FG04

(57)【要約】

【課題】複数のセンサーの検出結果の比較精度の向上。
【解決手段】物理量を検出する第１センサー素子と、前記第１センサー素子からの信号が入力され、同期信号に基づいて、前記物理量を示す第１検出データを出力する第１検出回路と、前記物理量を検出する第２センサー素子と、前記第２センサー素子からの信号が入力され、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データが示す前記物理量と同一タイミングの前記物理量を示す第２検出データを出力する第２検出回路と、前記第１検出データおよび前記第２検出データを取り込む、レジスターと、前記第１検出データおよび前記第２検出データを前記レジスターから読み出し、読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データを比較する比較部と、を備えるセンサー回路を構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物理量を検出する第１センサー素子と、
前記第１センサー素子からの信号が入力され、同期信号に基づいて、前記物理量を示す第１検出データを出力する第１検出回路と、
前記物理量を検出する第２センサー素子と、
前記第２センサー素子からの信号が入力され、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データが示す前記物理量と同一タイミングの前記物理量を示す第２検出データを出力する第２検出回路と、
前記第１検出データおよび前記第２検出データを取り込む、レジスターと、
前記第１検出データおよび前記第２検出データを前記レジスターから読み出し、読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データを比較する比較部と、
を備えるセンサー回路。

【請求項2】

前記比較部は、
読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データの差分が閾値以下である場合に、読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データの一方または統計値を出力する、
請求項１に記載のセンサー回路。

【請求項3】

前記比較部は、
読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データの差分が閾値より大きい場合に故障であることを示す故障検出信号を出力する、
請求項１または請求項２に記載のセンサー回路。

【請求項4】

前記物理量を検出する第３センサー素子と、
前記第３センサー素子からの信号が入力され、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データが示す前記物理量と同一タイミングの前記物理量を示す第３検出データを出力する第３検出回路と、をさらに備え、
前記レジスターは、前記第１検出データと、前記第２検出データと、前記第３検出データと、を取り込み、
前記比較部は、前記第１検出データと、前記第２検出データと、前記第３検出データと、を前記レジスターから読み出し、
読み出した前記第１検出データと、前記第２検出データと、前記第３検出データと、から選択された２つのデータを比較し、差分が閾値以下であるデータの一つまたは統計値を出力する、
請求項１に記載のセンサー回路。

【請求項5】

前記第１センサー素子と前記第２センサー素子は、
前記物理量を異なる精度で検出するセンサーであり、
前記比較部は、
前記第１検出データと、前記第２検出データと、の少なくとも一方の信号レベルを調整し、比較する、
請求項１または請求項２に記載のセンサー回路。

【請求項6】

前記第１検出回路と前記第２検出回路は、
前記同期信号に基づいて生成されたトリガーが入力された後、前記物理量を検出するまでの所要時間が異なり、
前記第１検出回路に入力される前記トリガーと前記第２検出回路に入力される前記トリガーには、前記所要時間の差分に相当する遅延時間が与えられている、
請求項１または請求項２に記載のセンサー回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサー回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、センサーを冗長化する技術が知られている。例えば、特許文献１においては、第１の慣性力センサーと同一の慣性力を検出する第２の慣性力センサーが検出した慣性力を相互比較し、比較結果に基づいて故障を診断する故障診断部を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２４７０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術においては、複数のセンサーが独立に動作しているため、各センサーによって測定されたデータが異なるタイミングにおける物理量を示している可能性がある。異なるタイミングにおける物理量が検出された場合、当該物理量を比較しても、不正確な結論になり得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための一実施形態としてのセンサー回路は、物理量を検出する第１センサー素子と、前記第１センサー素子からの信号が入力され、同期信号に基づいて、前記物理量を示す第１検出データを出力する第１検出回路と、前記物理量を検出する第２センサー素子と、前記第２センサー素子からの信号が入力され、前記同期信号に基づいて、前記第１検出データが示す前記物理量と同一タイミングの前記物理量を示す第２検出データを出力する第２検出回路と、前記第１検出データおよび前記第２検出データを取り込む、レジスターと、前記第１検出データおよび前記第２検出データを前記レジスターから読み出し、読み出した前記第１検出データおよび前記第２検出データを比較する比較部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係るセンサーモジュールの構成例。

【図2】センサーモジュールの動作を説明するタイミングチャート。

【図3】マイクロコントローラーの動作を説明するフローチャート。

【図4】比較処理を説明するフローチャート。

【図5】第２実施形態に係るセンサーモジュールの構成例。

【図6】第２実施形態に係る比較処理を説明するフローチャート。

【図7】第３実施形態に係るセンサーデバイスの構成例。

【図8】第４実施形態に係るセンサーデバイスの構成例。

【図9】第５実施形態に係るセンサーデバイスの構成例。

【図10】第６実施形態に係るセンサーデバイスの構成例。

【図11】第６実施形態の動作を説明するタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

【0008】

（１）第１実施形態
図１に本実施形態のセンサーモジュール１０の構成例を示す。センサーモジュール１０は複数のセンサーデバイスにより構成される物理量検出モジュールであり、このセンサーモジュール１０によりセンサーシステムやセンサーユニットが実現される。図１のセンサーモジュール１０は、第１センサーデバイス２０Ｘと、第２センサーデバイス２０Ｙと、マイクロコントローラー８０を含む。なおセンサーモジュール１０は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形が可能である。例えば図１ではセンサーデバイスの個数が２個の場合の例を示しているが、センサーデバイスの個数は３個以上であってもよい。例えば本実施形態のセンサーモジュール１０は第１センサーデバイス～第ｎセンサーデバイス（ｎは２以上の整数）を含むことができる。

【0009】

第１センサーデバイス２０Ｘは、第１センサー素子５０Ｘと、第１センサー素子５０Ｘからの信号が入力されて検出処理を行う第１検出回路６０Ｘと、第１検出回路６０Ｘからの第１検出データＳＤ１を出力する第１インターフェース７０Ｘを含む。第１センサーデバイス２０Ｘは、第１センサー素子５０Ｘと、第１検出回路６０Ｘ及び第１インターフェース７０Ｘを含む集積回路装置とが、パッケージに収容されたデバイスである。集積回路装置は半導体により実現されるＩＣチップである。第２センサーデバイス２０Ｙは、第２センサー素子５０Ｙと、第２センサー素子５０Ｙからの信号が入力されて検出処理を行う第２検出回路６０Ｙと、第２検出回路６０Ｙからの第２検出データＳＤ２を出力する第２インターフェース７０Ｙを含む。第２センサーデバイス２０Ｙは、第２センサー素子５０Ｙと、第２検出回路６０Ｙ及び第２インターフェース７０Ｙを含む集積回路装置とが、パッケージに収容されたデバイスである。

【0010】

第１センサー素子５０Ｘ、第２センサー素子５０Ｙは、物理量を検出するセンサー素子であり、物理量トランスデューサーとも言うことができる。物理量は、例えば角速度、加速度、角加速度、速度、距離、圧力、音圧又は磁気量等である。第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙは、同一の物理量を検出する。角速度を例にとれば、第１センサー素子５０Ｘが第１軸回りの角速度を検出する場合、第２センサー素子５０Ｙも第１軸回りの角速度を検出する。但し、第１センサー素子５０Ｘと、第２センサー素子５０Ｙとの一方において測定可能な物理量が他方において測定不可能であっても良い。例えば、一方において３軸や６軸についての物理量を検出可能であり、他方において１軸についての物理量を検出可能である構成等が想定される。

【0011】

第１検出回路６０Ｘ、第２検出回路６０Ｙは、アナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路を含むことができる。アナログ回路は、センサー素子からの信号を増幅する増幅回路や、同期検波回路などの検波回路や、ゲイン調整回路や、或いはオフセット調整回路などを含むことができる。Ａ／Ｄ変換回路は、デジタルの検出データをインターフェースに出力する。Ａ／Ｄ変換回路のＡ／Ｄ変換方式としては、逐次比較型、デルタシグマ型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用できる。

【0012】

第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙは、例えばデジタルのインターフェース処理を行う回路であり、例えばシリアルデータの送信や受信を行う。具体的には、これらのインターフェースは、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの通信規格のインターフェース処理を行う。或いはＳＰＩ又はＩ２Ｃを発展した通信規格や、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの規格の一部を改良又は改変した通信規格のインターフェース処理を行ってもよい。

【0013】

マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘからの第１検出データＳＤ１及び第２センサーデバイス２０Ｙからの第２検出データＳＤ２が入力される。センサーモジュール１０は、第１センサーデバイス２０Ｘ及び第２センサーデバイス２０Ｙとマイクロコントローラー８０とを電気的に接続するデジタルインターフェースバスＢＳを含む。デジタルインターフェースバスＢＳは第１インターフェース７０Ｘ及び第２インターフェース７０Ｙが行うインターフェース処理の通信規格に準拠したバスである。デジタルインターフェースバスＢＳはデータ信号線、クロック信号線等を含む。またチップセレクト信号を含んでもよい。マイクロコントローラー８０には、デジタルインターフェースバスＢＳを介して、第１センサーデバイス２０Ｘから第１検出データＳＤ１が入力され、第２センサーデバイス２０Ｙから第２検出データＳＤ２が入力される。なお第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙは、各々、端子ＴＤ１、端子ＴＤ２を介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。ここで電気的に接続とは電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続である。マイクロコントローラー８０は、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに対してマスターとなるコントローラーである。マイクロコントローラー８０は、集積回路装置であり、例えばＭＰＵ、ＣＰＵなどのプロセッサーにより実現できる。或いはマイクロコントローラー８０を、ゲートアレイなどの自動配置配線によるＡＳＩＣにより実現してもよい。

【0014】

本実施形態では、第１センサーデバイス２０Ｘが、同期信号ＳＹＣが入力される第１同期端子ＴＳ１を有する。そして第１インターフェース７０Ｘは、第１同期端子ＴＳ１に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて、第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力する。また第２センサーデバイス２０Ｙは、同期信号ＳＹＣが入力される第２同期端子ＴＳ２を含む。そして第２インターフェース７０Ｙは、第２同期端子ＴＳ２に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて、第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。

【0015】

ここで同期信号ＳＹＣは、外部同期信号又は外部同期信号に基づく信号である。外部同期信号ＥＸＳＹＣは、センサーモジュール１０に接続される外部機器からセンサーモジュール１０に入力される信号であり、同期タイミング毎にアクティブになる信号である。例えば外部同期信号ＥＸＳＹＣは一定期間毎にアクティブになる信号である。アクティブとは、正論理の場合にはＨレベル（ハイレベル）であり、負論理の場合にはＬレベル（ローレベル）である。第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙに入力される同期信号ＳＹＣは、外部同期信号ＥＸＳＹＣそのものであってもよいし、外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号であってもよい。外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号とは、外部同期信号ＥＸＳＹＣを用いて生成された信号である。例えば外部同期信号ＥＸＳＹＣに基づく信号は、マイクロコントローラー８０などの他の回路が、外部同期信号ＥＸＳＹＣをサンプリングすることなどにより生成される信号である。第１同期端子ＴＳ１、第２同期端子ＴＳ２は、例えば第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙのパッケージに設けられる端子であり、外部接続用の端子である。

【0016】

以上のように本実施形態のセンサーモジュール１０では、第１センサーデバイス２０Ｘが第１同期端子ＴＳ１を含み、第２センサーデバイス２０Ｙが第２同期端子ＴＳ２を含むというように、各々のセンサーデバイスが専用の同期端子を有している。そして第１センサーデバイス２０Ｘは、第１同期端子ＴＳ１に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて第１検出データＳＤ１をマイクロコントローラー８０に出力し、第２センサーデバイス２０Ｙは、第２同期端子ＴＳ２に入力された同期信号ＳＹＣに基づいて第２検出データＳＤ２をマイクロコントローラー８０に出力する。従って、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙの各々のセンサーデバイスは、同期端子に入力された同期信号ＳＹＣを用いて、同一タイミングにおいて同一の物理量を検出した検出データを取得し、マイクロコントローラー８０に出力できるようになる。これにより、センサーモジュール１０を用いて計測される情報の高精度化等を図れるようになる。

【0017】

マイクロコントローラー８０は、デジタルインターフェース８２、処理回路９０、信号処理回路９２、割り込みコントローラー９４、外部インターフェース９６を含む。デジタルインターフェース８２は、第１センサーデバイス２０Ｘ，第２センサーデバイス２０Ｙとのインターフェース処理を行う回路である。即ち、第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙとの間でマスターとしてのインターフェース処理を行う。デジタルインターフェース８２は、端子ＴＭを介してデジタルインターフェースバスＢＳに接続される。デジタルインターフェース８２は、第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙと同様に、ＳＰＩ又はＩ２Ｃの通信規格、又はこれを発展させたり一部を改良又は改変させたりした通信規格のインターフェース処理を行う。

【0018】

処理回路９０は、マイクロコントローラー８０のコアＣＰＵに対応する回路であり、各種の演算処理や制御処理を実行する。処理回路９０は、各種のレジスターを有するレジスター９１を含む。信号処理回路９２は、比較処理やフィルター処理、補正処理などのデジタル信号処理を行う回路であり、ＤＳＰなどにより実現できる。具体的には信号処理回路９２は、レジスター９１に取り込まれた検出データを読み出して比較する。当該処理を実行するため、本実施形態においては、信号処理回路９２が比較部に相当する。

【0019】

さらに、信号処理回路９２は、レジスター９１を参照し、検出データに対して最新のＪ個の検出データの移動平均を計算した後、１／Ｋのレート（Ｊ、Ｋは２以上の整数）にダウンサンプリングする処理を行う。また信号処理回路９２は、フィルター処理後の検出データに対する温度補正等の補正処理を行う。そして処理回路９０は、補正処理後の検出データを、レジスター９１に書き込む。そして処理回路９０は、検出データの準備完了信号である信号ＤＲＤＹを生成して、端子ＴＲを介して、外部機器に信号ＤＲＤＹを出力する。この信号ＤＲＤＹは、信号処理回路９２でのデジタル信号処理が完了したことを知らせる信号である。

【0020】

信号処理回路９２における各種処理の順序は、種々の順序であって良い。例えば、信号処理回路９２が、レジスター９１から読み出した第１検出データおよび第２検出データに対して移動平均、ダウンサンプリング、フィルター処理、温度補正などの信号処理を行い、処理後の第１検出データおよび第２検出データに対して比較や故障検出などをおこなってもよい。この場合、信号処理回路９２は、レジスター９１に取り込まれた検出データを読み出し、読み出した第１検出データおよび第２検出データに対して、最新のＪ個の検出データの移動平均を計算する。さらに、信号処理回路９２は、移動平均後のデータを１／Ｋのレート（Ｊ、Ｋは２以上の整数）にダウンサンプリングする処理を行い、温度補正等の補正処理を行う。そして、信号処理回路９２は、処理後の第１検出データおよび第２検出データの差分を取得する。さらに、信号処理回路９２は、差分が閾値以下である場合に、読み出した第１検出データおよび第２検出データの統計値である平均値を算出し、レジスター９１に出力し、書き込む。書き込まれたデータは、センサーが正常である場合の検出データと見なされる。一方、信号処理回路９２は、差分が閾値より大きい場合に、故障であることを示す故障検出信号をレジスター９１に出力し、書き込む。

【0021】

なお、信号処理回路９２が、レジスター９１から読み出した第１検出データおよび第２検出データに対して比較や故障検出などを行い、処理後の第１検出データおよび第２検出データに対して移動平均、ダウンサンプリング、フィルター処理、温度補正などの信号処理を行う構成を採用可能してもよい。

【0022】

レジスター９１は、外部よりアクセス可能な複数のレジスターを有する。例えば、外部機器は、外部インターフェース９６を介してレジスター９１のデータレジスターにアクセスして、検出データを読み出すことができる。なお処理回路９０は、検出データのデータレジスターの更新回数のカウント処理を行う。そしてカウントされた更新回数を、レジスター９１の更新回数レジスターに書き込む。これにより外部機器は、マイクロコントローラー８０から読み出した検出データが、何番目のデータであるのかを特定できる。

【0023】

割り込みコントローラー９４は各種の割り込み要求を受け付ける。そして優先順位と割り込みレベルに従って、処理回路９０に対して、割り込み要求、割り込みレベル、ベクター番号を知らせる信号を出力する。割り込みコントローラー９４には、割り込み要求信号の１つとして同期端子ＴＳを介して外部同期信号ＥＸＳＹＣが入力される。処理回路９０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求が受け付けられると、対応する割り込み処理を実行する。なお割り込み要求としては、外部インターフェース９６のＳＰＩやＵＡＲＴによる割り込み要求、各種タイマーによる割り込み要求、Ｉ２Ｃによる割り込み要求などがある。外部インターフェース９６は、端子ＴＨを介して、外部機器とのデジタルのインターフェース処理を行う回路である。例えば外部インターフェース９６は、ＳＰＩやＵＡＲＴなどのシリアルデータ通信を、外部機器とのインターフェース処理として行う。

【0024】

図２はセンサーモジュール１０の動作を説明する信号波形図である。図２に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣが同期タイミング毎にアクティブになる。即ち所定の時間間隔毎にアクティブになる。そして外部同期信号ＥＸＳＹＣは、同期信号ＳＹＣとして第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙの第１同期端子ＴＳ１、第２同期端子ＴＳ２に入力される。すると外部同期信号ＥＸＳＹＣである同期信号ＳＹＣがアクティブ（Ｈレベル）になる同期タイミングｔ１において、図２のＥ２に示すように第１検出回路６０Ｘの第１検出データＳＳＤ１、第２検出回路６０Ｙの第２検出データＳＳＤ２が、出力される。具体的には、第１インターフェース７０Ｘ，第２インターフェース７０Ｙに取り込まれる。

【0025】

本実施形態では第１センサーデバイス２０Ｘと第２センサーデバイス２０Ｙは、別個のクロック信号に基づいて動作している。例えば各センサーデバイスが内蔵する発振回路からのクロック信号や、各センサーデバイスが有する水晶振動子などの振動子を用いて生成されたクロック信号に基づいて、各センサーデバイスが動作する。このため図２のＥ２に示すように、各センサーデバイスの検出回路からは、お互いに非同期で検出データが出力される。

【0026】

但し、本実施形態にかかる第１検出回路６０Ｘおよび第２検出回路６０Ｙは、遅延が無い（またはほぼ無視できる）状態で、物理量を検出する回路である。従って、同一タイミングにおいてアクティブになる同期信号ＳＹＣが第１センサーデバイス２０Ｘおよび第２センサーデバイス２０Ｙに入力されることにより、同一タイミングの物理量を示す第１検出データおよび第２検出データが、第１インターフェース７０Ｘおよび第２インターフェース７０Ｙのそれぞれに取り込まれる。

【0027】

そこで、本実施形態では、これらの第１検出データＳＳＤ１，第２検出データＳＳＤ２を、同一の同期信号ＳＹＣをトリガーにしてラッチし、取り込む。この結果、同一タイミングの物理量を示す第１検出データおよび第２検出データが取り込まれる。そしてＥ３に示すように、取り込まれた検出データは、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２として、第１センサーデバイス２０Ｘ、第２センサーデバイス２０Ｙからマイクロコントローラー８０に出力される。なお、実際には後述するようにマイクロコントローラー８０が読み出しコマンドを発行し、この読み出しコマンドに基づいて、第１検出データＳＤ１、第２検出データＳＤ２が出力される。

【0028】

一方、本実施形態では、外部同期信号ＥＸＳＹＣは同期端子ＴＳを介してマイクロコントローラー８０にも入力されている。そして図２のＥ１で外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、割り込みコントローラー９４がこれを受け付け、Ｅ４に示すように信号ＳＹＣＩＮＴによる割り込み処理が開始する。そしてＥ３で出力された検出データが、Ｅ５に示すように、検出データＳＤＡＴとしてデジタルインターフェース８２を介してマイクロコントローラー８０に取り込まれる。次にＥ６に示すように信号処理回路９２によるデジタル信号処理が開始される。例えば、移動平均などのフィルター処理、温度補正などの補正処理、比較処理等が実行され、Ｅ７に示すように処理後の検出データＳＤＡＴＣが生成される。するとデジタル信号処理が完了し、データの準備完了を知らせる信号ＤＲＤＹが、端子ＴＲを介して外部機器に出力される。そして外部機器が外部インターフェース９６を介してレジスター９１にアクセスすることで、Ｅ９に示すように検出データＳＤＡＴＱが外部機器に出力される。

【0029】

同様に、次の同期タイミングｔ２でＥ１１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ１２に示すように各センサーデバイスの検出回路からの検出データが取り込まれ、Ｅ１３に示すように各センサーデバイスから各検出データが出力される。そしてＥ１４、Ｅ１５、Ｅ１６、Ｅ１７に示すように、マイクロコントローラー８０では割り込み処理やデジタル信号処理が行われ、Ｅ１８、Ｅ１９に示すように信号ＤＲＤＹが出力されて、検出データＳＤＡＴＱが出力される。また次の同期タイミングｔ３でＥ２１に示すように外部同期信号ＥＸＳＹＣがアクティブになると、Ｅ２２、Ｅ２３に示すように各センサーデバイスでの検出データの取り込みと出力が行われ、Ｅ２４に示すようにマイクロコントローラー８０での各処理が行われる。図２のＥ２５、Ｅ２６、Ｅ２７、Ｅ２８においても同様の処理が行われる。

【0030】

以上のように本実施形態では、Ｅ２、Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ２６に示すように、複数のセンサーデバイスの各センサーデバイスが、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる同一の同期タイミングで、検出回路からの検出データを取り込む。従って複数のセンサーデバイスからの検出データが、同一タイミングで検出された物理量を示している。

【0031】

図３はマイクロコントローラー８０の動作を説明するフローチャートである。マイクロコントローラー８０の処理回路９０は割り込み要求が発生したか否かを判断する（ステップＳ１１）。具体的には割り込みコントローラー９４に割り込み要求信号が入力されたか否かを判断する。そして割り込み要求が発生した場合、処理回路９０は、当該割り込み要求の割り込み要因を判断する（ステップＳ１２）。割り込み要求が、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み要求であった場合、処理回路９０は、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理として、センサーデバイス２０の検出データの読み出しコマンドの発行処理を行う（ステップＳ１４）。割り込み要求が、優先順位が高い他の割り込み要求（外部同期信号による割り込み要求以外の割り込み要求）であった場合、処理回路９０は、当該他の割り込み要求の処理を行う（ステップＳ１３）。優先順位が高い他の割り込み要求としては、例えば外部インターフェース９６のＳＰＩやＵＡＲＴによる割り込み要求がある。また、例えば外部機器がレジスター９１にアクセスするための割り込み要求がある。このような優先順位が高い割り込み要求がある場合には、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理の実行をウェイトする。そして優先順位が高い割り込み要求の処理が終了した後に、外部同期信号ＥＸＳＹＣによる割り込み処理を実行する。このようなウェイト時間が原因で、検出データの読み出しコマンドの発行のタイミングに時間的なゆらぎが発生する。

【0032】

マイクロコントローラー８０の処理回路９０は、読み出しコマンドの発行後、センサーデバイス２０からの検出データの読み出し処理を行う（ステップＳ１５）。これにより図２のＥ３に示すように、センサーデバイス２０からの検出データが読み出され、レジスター９１に記録される。読み出される検出データは、Ｅ２に示すように同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙに取り込まれたデータである。従って、ステップＳ１４の読み出しコマンドの発行タイミングに時間的なゆらぎが発生しても、第１センサーデバイス２０Ｘ，第２センサーデバイス２０Ｙからの検出データの取得タイミングには、時間的なゆらぎが発生しない。

【0033】

次にマイクロコントローラー８０の信号処理回路９２は、センサーデバイス２０から読み出された検出データに対するデジタル信号処理を実行する（ステップＳ１６）。具体的には比較処理、フィルター処理や温度補正処理を実行する。比較処理については、後述する。そして、処理回路９０は、デジタル信号処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ１７）、終了した場合には、デジタル信号処理後の検出データの準備完了を知らせる信号ＤＲＤＹを、外部機器に出力する（ステップＳ１８）。外部機器は、当該信号を受け付けると、端子ＴＨを介してマイクロコントローラー８０のレジスター９１にアクセスし、検出データを読み出す。

【0034】

図４は、ステップＳ１６において実行される比較処理を示すフローチャートである。比較処理が開始されると、信号処理回路９２は、第１検出データと第２検出データの差分を取得する（ステップＳ１６０）。次に、信号処理回路９２は、差分が閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ１６１）。ここで、閾値は、第１検出データと第２検出データとが実質的に同じ物理量であるか否かを判定するための値であり、両検出データが実質的に同じ物理量であると見なせるように設定された小さい値である。

【0035】

ステップＳ１６１において、差分が閾値以下であると判定された場合、信号処理回路９２は、第１検出データおよび第２検出データの統計値である平均値を算出し、出力する（ステップＳ１６２）。すなわち、信号処理回路９２は、平均値をレジスター９１に書き込む。

【0036】

本実施形態において、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙは、同一の物理量を検出するように構成されている。従って、異常が無ければ第１検出データおよび第２検出データは実質的に同一の値になるはずである。また、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙとが同時に故障する可能性は低い。このため、第１検出データと第２検出データの差分が閾値以下である場合、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙは故障しておらず、かつ、適正に物理量を検出していると推定することができる。

【0037】

そこで、信号処理回路９２は、第１検出データと第２検出データの差分が閾値以下である場合には、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙによる検出結果を出力する。この際、信号処理回路９２は、第１検出データと第２検出データの平均値を取得することにより、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙによる検出値のばらつきを抑制するように構成されている。以上の構成によれば、検出対象の物理量を正確に検出することが可能である。

【0038】

一方、ステップＳ１６１において、差分が閾値以下であると判定されない場合、信号処理回路９２は、エラー割り込み信号を出力し、故障フラグをオンに設定する（ステップＳ１６３）。具体的には、信号処理回路９２は、レジスター９１を制御し、センサーモジュール１０が故障したことを示す故障フラグをオンにする。さらに、信号処理回路９２は、処理回路９０にエラー割り込み信号の出力を指示する。この場合、処理回路９０は、外部インターフェース９６を介して、外部機器に対してエラー割り込み信号を出力する。この場合において、外部機器は、センサーモジュール１０のレジスター９１を読み出し、故障フラグがオンになっていることを確認することでセンサーモジュール１０が故障したと判断する。以上の構成においては、同一タイミングにおいて検出された第１検出データおよび第２検出データを比較しているため、センサーモジュール１０が故障しているか否かを正確に判定することが可能である。

【0039】

（２）第２実施形態
上述の実施形態は一例であり、他にも種々の構成が採用されてよい。例えば、センサーモジュール１０が搭載するセンサーデバイスは２個に限定されない。図５は、センサーデバイスが３個である構成例を示す図である。図５において、図１と同様の構成は図１と同様の符号を付して示している。本実施形態は、図１に示す構成に対して第３センサーデバイス２０Ｚが追加された構成である。

【0040】

第３センサーデバイス２０Ｚは、第３センサー素子５０Ｚと、第３センサー素子５０Ｚからの信号が入力されて検出処理を行う第３検出回路６０Ｚと、第３検出回路６０Ｚからの第３検出データＳＤ３を出力する第３インターフェース７０Ｚを含む。第３センサーデバイス２０Ｚは、第３センサー素子５０Ｚと、第３検出回路６０Ｚ及び第３インターフェース７０Ｚを含む集積回路装置とが、パッケージに収容されたデバイスである。集積回路装置は半導体により実現されるＩＣチップである。

【0041】

第３センサー素子５０Ｚは、物理量を検出するセンサー素子である。物理量は、例えば角速度、加速度、角加速度、速度、距離、圧力、音圧又は磁気量等であるが、本実施形態においても、第３センサー素子５０Ｚによって検出される物理量は、第１センサー素子５０Ｘおよび第２センサー素子５０Ｙと同一の物理量である。角速度を例にとれば、第３センサー素子５０Ｚが検出する角速度の軸と、第１センサー素子５０Ｘおよび第２センサー素子５０Ｙが検出する角速度の軸は同一である。むろん、第１センサー素子５０Ｘ，第２センサー素子５０Ｙ，第３センサー素子５０Ｚの少なくともいずれかは、多軸の物理量が検出可能であっても良い。

【0042】

第３検出回路６０Ｚは、第１検出回路６０Ｘ，第２検出回路６０Ｙと同様に、アナログ回路と、アナログ回路からのアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路を含むことができる。第３インターフェース７０Ｚは、第１インターフェース７０Ｘ，第２インターフェース７０Ｙと同様に、デジタルのインターフェース処理を行う回路であり、例えばシリアルデータの送信や受信を行う。第３インターフェース７０Ｚは、端子ＴＤ３を介してデジタルインターフェースバスＢＳに電気的に接続される。

【0043】

以上の構成において、デジタルインターフェース８２は、第１センサーデバイス２０Ｘ，第２センサーデバイス２０Ｙおよび第３センサーデバイス２０Ｚとのインターフェース処理を行う。マイクロコントローラー８０等によって信号処理が行われる際のタイミングチャートは、図２と同様であるが、本実施形態においては、センサーデバイスが３個存在するため、第１検出データＳＳＤ１，第２検出データＳＳＤ２と類似の第３検出データＳＳＤ３が存在する。但し、第３検出データＳＳＤ３は、第１検出データＳＳＤ１，第２検出データＳＳＤ２と非同期である。

【0044】

本実施形態によれば、外部同期信号ＥＸＳＹＣによって同一タイミングで第１検出データＳＳＤ１，第２検出データＳＳＤ２および第３検出データＳＳＤ３がラッチされる。このため、第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙおよび第３インターフェース７０Ｚから、第１検出データＳＤ１，第２検出データＳＤ２および第３検出データＳＤ３が出力されると、これらは同一タイミングの物理量を各センサー素子で検出した検出値を示している。

【0045】

以上の構成において、マイクロコントローラー８０の処理回路９０および信号処理回路９２が実行する処理は図３に示す処理と一部が共通している。具体的には、図３に示すステップＳ１１～Ｓ１４は本実施形態においても同様である。一方、ステップＳ１５において、処理回路９０は、検出データの読み出し処理を行うが、この際、処理回路９０は、同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて第１インターフェース７０Ｘ、第２インターフェース７０Ｙ、第３インターフェース７０Ｚに取り込まれた検出データを読み出し、レジスター９１に記録させる。ステップＳ１６において、信号処理回路９２は、検出データに対するデジタル信号処理を実行する。この際、信号処理回路９２は、第１検出データ，第２検出データ，第３検出データに基づいてデジタル信号処理を実行する。当該デジタル信号処理に含まれる比較処理は、後述する。さらに、処理回路９０は、デジタル信号処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ１７）、終了した場合には、デジタル信号処理後の検出データの準備完了を知らせる信号ＤＲＤＹを、外部機器に出力する（ステップＳ１８）。この結果、外部機器から、検出データを読み出し可能になる。

【0046】

図６は、本実施形態にかかる比較処理のフローチャートである。比較処理が開始されると、信号処理回路９２は、第１検出データと第２検出データと第３検出データとから選択した２個の検出データの差分を取得する（ステップＳ１６５）。すなわち、信号処理回路９２は、３個の検出データから２個の検出データを選択する組合せの全てについて、差分を取得する。具体的には、以下の差分を取得する。
第１検出データ－第２検出データ
第２検出データ－第３検出データ
第３検出データ－第１検出データ
なお、差分は絶対値である。

【0047】

次に、信号処理回路９２は、差分と閾値とを比較する（ステップＳ１６６）。すなわち、信号処理回路９２は、３個の差分のそれぞれと閾値とを比較する。当該閾値は、第１実施形態と同様の閾値である。なお、差分の絶対値を閾値と比較したが、これに限られず、差分の偶数乗を閾値の偶数乗と比較してもよい。なお、偶数乗とは、差分を偶数回乗算したものである。

【0048】

ステップＳ１６６において、３個の差分の全てが閾値以下であると判定された場合、信号処理回路９２は、３個の検出データの統計値である平均値を算出し、出力する（ステップＳ１６７）。すなわち、信号処理回路９２は、第１検出データ，第２検出データ，第３検出データの平均値をレジスター９１に書き込む。

【0049】

本実施形態において、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙと第３センサー素子５０Ｚは、同一の物理量を検出するように構成されている。従って、異常が無ければ第１検出データ、第２検出データおよび第３検出データは実質的に同一の値になるはずである。また、第１検出データ，第２検出データ，第３検出データの全てが実質的に同一の値である場合、第１センサー素子５０Ｘ，第２センサー素子５０Ｙ，第３センサー素子５０Ｚが故障している可能性は低い。このため、３個の差分の全てが閾値以下である場合、第１センサー素子５０Ｘと第２センサー素子５０Ｙと第３センサー素子５０Ｚとは故障しておらず、かつ、適正に物理量を検出していると推定することができる。

【0050】

そこで、信号処理回路９２は、３個の差分の全てが閾値以下である場合には、第１検出データ，第２検出データ，第３検出データの平均値を検出結果として出力する。以上の構成によれば、検出対象の物理量を正確に検出することが可能である。

【0051】

一方、ステップＳ１６６において、１個または２個の差分が閾値以下であると判定された場合、信号処理回路９２は、故障していないセンサーと故障しているセンサーとを区別して出力を行う。このために、信号処理回路９２は、ステップＳ１６８において、差分が最小となる２個の検出データの平均を出力する。また、信号処理回路９２は、残りの検出データに対応するセンサー番号と、エラー割り込み信号を出力する。さらに、信号処理回路９２は、一部故障フラグをオンに設定する。

【0052】

ステップＳ１６６において、３個の差分のうち、１個が閾値以下であり、２個が閾値より大きいと判定された場合、差分が閾値以下となる２個の検出データは正常値であり、残りの検出データは異常値であると推定することができる。例えば、差分「第１検出データ－第２検出データ」が閾値以下であり、他の差分「第２検出データ－第３検出データ」「第３検出データ－第１検出データ」が閾値より大きい場合、第１検出データおよび第２検出データが正常値である。また、「第１検出データ－第２検出データ」が最小となる。このため、これらを検出した第１センサー素子５０Ｘ、第２センサー素子５０Ｙは故障していないと推定される。一方、第３検出データは異常値であるため、第３センサー素子５０Ｚが故障していると推定される。

【0053】

３個の差分のうち、２個が閾値以下であり、１個が閾値より大きい場合、差分が閾値以下となる検出データのうち、少なくとも差分が最小となる２個の検出データは正常値であり、残りの検出データは異常値であると推定することができる。例えば、差分「第１検出データ－第２検出データ」と「第２検出データ－第３検出データ」が閾値以下であり、差分「第３検出データ－第１検出データ」が閾値より大きい場合、少なくとも第２検出データを検出した第２センサー素子５０Ｙは故障していないと推定される。従って、「第１検出データ－第２検出データ」と「第２検出データ－第３検出データ」のうち、小さい方の差分は正常値に基づいて算出されたと推定することができる。このため、当該差分を検出したセンサー素子は故障していないと推定される。一方、残りの検出データを検出したセンサー素子は故障していると推定される。

【0054】

以上のように、故障していないセンサー素子と、故障しているセンサー素子とが推定されると、信号処理回路９２は、故障しているセンサーに対応付けられたセンサー番号を示すセンサー番号をレジスター９１に記憶させる。また、信号処理回路９２は、レジスター９１を制御し、センサーモジュール１０が備えるセンサーの一部が故障したことを示す一部故障フラグをオンにする。さらに、信号処理回路９２は、処理回路９０にエラー割り込み信号の出力を指示する。この場合、処理回路９０は、外部インターフェース９６を介して、外部機器に対してエラー割り込み信号を出力する。この場合において、外部機器は、センサーモジュール１０のレジスター９１を読み出し、一部故障フラグがオンになっていることを確認することでセンサーモジュール１０の一部が故障したと判断する。また、外部機器は、センサーモジュール１０のレジスター９１を読み出し、センサー番号を取得することで故障しているセンサー素子を特定する。以上の構成においては、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データおよび第３検出データを比較しているため、センサーモジュール１０が故障しているか否かを正確に判定することが可能である。

【0055】

ステップＳ１６６において、３個の差分の全てが閾値より大きいと判定された場合、信号処理回路９２は、エラー割り込み信号を出力し、全故障フラグをオンに設定する（ステップＳ１６９）。具体的には、信号処理回路９２は、レジスター９１を制御し、センサーモジュール１０が備えるセンサー素子の全てが故障したことを示す全故障フラグをオンにする。さらに、信号処理回路９２は、処理回路９０にエラー割り込み信号の出力を指示する。この場合、処理回路９０は、外部インターフェース９６を介して、外部機器に対してエラー割り込み信号を出力する。この場合において、外部機器は、センサーモジュール１０のレジスター９１を読み出し、全故障フラグがオンになっていることを確認することでセンサーモジュール１０が備えるセンサー素子の全てが故障したと判断する。以上の構成においては、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データおよび第３検出データを比較しているため、センサーモジュール１０が故障しているか否かを正確に判定することが可能である。

【0056】

（３）第３実施形態
上述の実施形態は一例であり、他にも種々の構成が採用されてよい。例えば、センサーデバイスが複数のセンサー素子を備え、センサーデバイスが比較部を備えていても良い。図７は、２個のセンサー素子を備え、各センサー素子の検出データを比較する比較部を備えたセンサーデバイス２００の構成例である。センサーデバイス２００は、第１センサー素子５００，第２センサー素子５１０，第１検出回路６００，第２検出回路６１０，第１インターフェース７００，第２インターフェース７１０，平均演算器８００，比較器８１０，インターフェース９００を備える。また、センサーデバイス２００は、第１センサーデバイス２０Ｘと同一の端子ＴＳ１，ＴＤ１を備える。端子ＴＳ１には、上述の実施形態と同様に同期信号ＳＹＣが入力される。端子ＴＤ１はバスに接続される端子であり、センサーデバイス２００はバスを介して外部機器やマイクロコントローラー８０と通信可能である。

【0057】

第１センサー素子５００，第２センサー素子５１０，第１検出回路６００，第２検出回路６１０，第１インターフェース７００，第２インターフェース７１０は、図１に示す第１センサー素子５０Ｘ，第２センサー素子５０Ｙ，第１検出回路６０Ｘ，第２検出回路６０Ｙ，第１インターフェース７０Ｘ，第２インターフェース７０Ｙと同様の回路で実現可能である。従って、センサーデバイス２００は、第１センサー素子５００および第２センサー素子５１０によって同一の物理量を検出するデバイスである。なお、第１インターフェース７００は、第１検出回路６００が検出した第１検出データを取り込むレジスターを備え、第２インターフェース７１０は、第２検出回路６１０が検出した第２検出データを取り込むレジスターを備えている。

【0058】

平均演算器８００は、第１インターフェース７００にバッファされている第１検出データと、第２インターフェース７１０にバッファされている第２検出データと、の統計値である平均値を演算する回路である。演算された平均値はインターフェース９００が備えるレジスターに取り込まれる。

【0059】

比較器８１０は、第１インターフェース７００にバッファされている第１検出データと、第２インターフェース７１０にバッファされている第２検出データと、を比較する回路である。具体的には、比較器８１０は、第１検出データおよび第２検出データの差分を取得し、閾値以下であるか否か判定する。閾値は、上述の実施形態と同一である。従って、第１検出データおよび第２検出データの差分が閾値以下である場合には、第１センサー素子５００，第２センサー素子５１０が故障しておらず、正常であると推定することができる。

【0060】

比較器８１０は、第１検出データおよび第２検出データの差分が閾値以下である場合、センサーデバイス２００が故障していないことを示すフラグを出力する。一方、比較器８１０は、第１検出データおよび第２検出データの差分が閾値より大きい場合、センサーデバイス２００が故障したことを示すフラグを出力する。出力されたフラグは、インターフェース９００が備えるレジスターに取り込まれる。なお、平均演算器８００や比較器８１０は、素子を組み合わせて演算を実行する回路で実現されても良いし、プロセッサーによって実現されても良い。

【0061】

インターフェース９００は、同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて第１インターフェース７００、第２インターフェース７１０に取り込まれた検出データの読み出しを開始する。この結果、平均演算器８００によって平均化された値と、比較器８１０による比較結果を示す情報が図示しないレジスターに取り込まれる。この状態において、外部機器やマイクロコントローラー８０が、端子ＴＤ１を介してレジスターに記録された情報を読み出す。以上の構成によれば、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データに基づいて取得された平均値をセンサーデバイス２００による検出結果として用いることができる。また、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データに基づいて比較が行われるため、センサーデバイス２００が故障しているか否かを正確に判定することが可能である。なお、以上の構成は一例であり、例えば、センサーデバイス２００が割り込み信号出力端子を備える構成とし、センサーデバイス２００が故障していると判定される場合、当該割り込み信号出力端子から故障したことを示す割り込み信号が出力されるように構成されていても良い。

【0062】

（４）第４実施形態
センサーデバイスが備えるセンサー素子の数は、２個に限定されない。図８は、３個のセンサー素子を備え、各センサー素子の検出データを比較する比較部を備えたセンサーデバイス２０１の構成例である。センサーデバイス２０１は、第１センサー素子５０１，第２センサー素子５１１，第３センサー素子５２１，第１検出回路６０１，第２検出回路６１１，第３検出回路６２１，第１インターフェース７０１，第２インターフェース７１１，第３インターフェース７２１，インターフェース９０１を備える。また、センサーデバイス２０１は、第１センサーデバイス２０Ｘと同一の端子ＴＳ１，ＴＤ１と、エラー割り込み信号の出力を行う端子ＴＥを備える。本実施形態においても、端子ＴＳ１には、上述の実施形態と同様に同期信号ＳＹＣが入力される。端子ＴＤ１はバスに接続され、センサーデバイス２０１はバスを介して外部機器やマイクロコントローラー８０と通信可能である。

【0063】

第１センサー素子５０１，第２センサー素子５１１，第１検出回路６０１，第２検出回路６１１，第１インターフェース７０１，第２インターフェース７１１は、図６に示す第１センサー素子５００，第２センサー素子５１０，第１検出回路６００，第２検出回路６１０，第１インターフェース７００，第２インターフェース７１０と同様の回路で実現可能である。

【0064】

また、第３センサー素子５２１は、第１センサー素子５０１および第２センサー素子５１１と同一の物理量を検出するセンサーである。第３検出回路６２１は第１検出回路６００と同様の回路で実現可能であり、第３インターフェース７２１は第１インターフェース７００と同様の回路で実現可能である。

【0065】

インターフェース９０１は、多数決演算を行う多数決演算部８０１とレジスター９１０とを備える。なお、インターフェース９０１は、素子を組み合わせて演算を実行する回路で実現されても良いし、プロセッサーによって実現されても良い。多数決演算部８０１は、第１インターフェース７０１，第２インターフェース７１１，第３インターフェース７２１から取り込んだ第１検出データ，第２検出データ，第３検出データに基づいて、多数決演算を実行する回路である。多数決演算は、種々の処理によって実現されてよく、例えば、図６に示す処理によって実現可能である。

【0066】

レジスター９１０は、各種のデータを保存する回路である。図８においては、多数決演算部８０１が図６に示す処理で実現される場合において、当該処理で用いられる閾値、平均値によって求められた検出データ、当該処理で出力され得る故障センサー番号、一部故障フラグ、全故障フラグがレジスター９１０に保存される例が示されている。

【0067】

インターフェース９０１は、同期信号ＳＹＣの同期タイミングにおいて第１インターフェース７０１、第２インターフェース７１１、第３インターフェースに取り込まれた検出データの読み出しを開始する。そして、多数決演算部８０１は、第２実施形態と同様の処理を実行する。この結果、センサー素子が故障していないか、一部故障している状態であれば、検出データがレジスター９１０に書き込まれる。また、センサー素子が一部故障している場合には、故障センサー番号と、一部故障フラグとがレジスター９１０に書き込まれる。さらに、全てのセンサー素子が故障している場合には、全故障フラグがレジスター９１０に書き込まれる。さらに、外部機器やマイクロコントローラー８０が、端子ＴＤ１を介してレジスター９１０に記録された情報を読み出す。

【0068】

以上の構成によれば、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データ、第３検出データに基づいて、故障していないセンサー素子から得られた平均値をセンサーデバイス２０１による検出結果として用いることができる。また、同一タイミングにおいて検出された第１検出データ、第２検出データ、第３検出データに基づいて比較が行われるため、センサーデバイス２０１が故障しているか否かを正確に判定することが可能である。

【0069】

（５）第５実施形態
上述の実施形態は一例であり、他にも種々の構成が採用されてよい。例えば、センサーデバイスにおいて各種の補正が可能であってもよい。図９は、複数のセンサー素子の精度が異なる事に起因して各センサー素子が検出する検出データの信号レベルが異なっている場合のセンサーデバイス２０２を示している。センサーデバイス２０２は、第１センサー素子５０２，第２センサー素子５１２，第１検出回路６０２，第２検出回路６１２，第１インターフェース７０２，第２インターフェース７１２，平均演算器８０２，比較器８１２，インターフェース９０２を備える。また、センサーデバイス２０２は、第１センサーデバイス２０Ｘと同一の端子ＴＳ１，ＴＤ１を備える。端子ＴＳ１には、上述の実施形態と同様に同期信号ＳＹＣが入力される。端子ＴＤ１はバスに接続される端子であり、センサーデバイス２０２はバスを介して外部機器やマイクロコントローラー８０と通信可能である。

【0070】

以上の回路の構成は、図７に示すセンサーデバイス２００と同様である。但し、センサーデバイス２０２は、さらに、第１乗算回路８２２、第２乗算回路８３２を備える。第１乗算回路８２２は、第１検出回路６０２から出力される第１検出データが入力され、所定のゲインを乗じて出力する回路である。ゲインが乗じられた後の第１検出データは、第１インターフェース７０２が備えるレジスターに保存される。第２乗算回路８３２は、第２検出回路６１２から出力される第２検出データが入力され、所定のゲインを乗じて出力する回路である。ゲインが乗じられた後の第２検出データは、第２インターフェース７１２が備えるレジスターに保存される。

【0071】

本実施形態において、ゲインは、インターフェース９０２が備えるレジスターに保存される。第１スケール値は、第１検出回路６０２が出力する第１検出データに乗じられるゲインを示し、第２スケール値は、第２検出回路６１２が出力する第２検出データに乗じられるゲインを示している。本実施形態にかかる第１センサー素子５０２と第２センサー素子５１２は、同一の物理量を検出するセンサー素子であるが、その検出精度は異なっている。また、検出精度が異なることに起因して、両センサー素子によって検出される検出データの信号レベルが異なっている。

【0072】

本実施形態においては、平均演算器８０２および比較器８１２によって第１検出データおよび第２検出データを平均化したり、直接比較したりする必要がある。このため、本実施形態においては、第１検出データおよび第２検出データの信号レベルを調整し、同一のスケールで直接的に比較等ができるように構成されている。この調整を行うために、第１スケール値および第２スケール値は、第１検出データと第２検出データとの信号レベルが同一になるように決定されている。すなわち、ゲインを乗じた後の第１検出データおよび第２検出データにおいて、０レベルから最大値レベルまでの範囲が一致するように第１スケール値および第２スケール値が決定されている。以上の構成によれば、異なる精度のセンサー素子が用いられたとしても、各センサー素子において同一タイミングで検出された検出データを用いて検出結果を出力するセンサーデバイス２０２を提供することができる。

【0073】

なお、本実施形態においては、第１スケール値および第２スケール値によるゲイン調整の結果、第１検出データと第２検出データとの信号レベルが同一になればよい。従って、第１スケール値および第２スケール値の少なくとも一方のゲインが１ではない値であり他方のゲインが１であっても良いし、両者のゲインが１ではない値であっても良い。さらに、第１スケール値および第２スケール値は定数でなくても良い。例えば、第１検出データや第２検出データに応じて変化する値であっても良い。このような値は、第１検出データや第２検出データに応じて変化する多項式等によって定義可能である。

【0074】

（６）第６実施形態
上述の実施形態は一例であり、他にも種々の構成が採用されてよい。例えば、同期信号ＳＹＣに基づいて、センサー素子毎に検出データの取り込みタイミングが調整されても良い。図１０は、センサー素子の検出結果を検出データとして生成するまでの所要時間がセンサー素子毎に異なっている構成において、取り込みのタイミングを調整するセンサーデバイス２０３を示している。センサーデバイス２０３は、第１センサー素子５０３，第２センサー素子５１３，第１検出回路６０３，第２検出回路６１３，第１インターフェース７０３，第２インターフェース７１３，平均演算器８０３，比較器８１３，インターフェース９０３を備える。また、センサーデバイス２０３は、第１センサーデバイス２０Ｘと同一の端子ＴＳ１，ＴＤ１を備える。端子ＴＳ１には、上述の実施形態と同様に同期信号ＳＹＣが入力される。端子ＴＤ１はバスに接続される端子であり、センサーデバイス２０３はバスを介して外部機器やマイクロコントローラー８０と通信可能である。

【0075】

以上の回路の構成は、図７に示すセンサーデバイス２００と同様である。但し、センサーデバイス２０３においては、センサー素子の検出結果を検出回路で検出する際に要する所要時間が、センサー素子毎に異なる。これらの所要時間の差異を相殺するため、本実施形態においては、インターフェース９０３によって遅延時間が異なるトリガーが生成され、第１検出回路６０３、第２検出回路６１３に入力される。

【0076】

図１１は、遅延時間による所要時間の相殺を説明するためのタイミングチャートである。ＴＲ１は、第１検出回路６０３に対して取り込みの開始を指示するトリガーとなる同期信号を示している。図１１に示す例においては、同期信号ＴＲ１の立ち下がりに応じて第１検出回路６０３の動作が開始される。第１検出回路６０３は、動作開始後、所要時間ＳＴ１（例えば２００μｓ）が経過すると第１検出データをサンプリングする。第１検出データがサンプリングされると、当該第１検出データが第１インターフェース７０３に書き込まれる。すなわち、第１検出データが第１インターフェース７０３のレジスターに書き込まれ、以後、平均演算器８０３，比較器８１３による演算が可能な状態になる。

【0077】

ＴＲ２は、第２検出回路６１３に対して取り込みの開始を指示するトリガーとなる同期信号を示している。図１１に示す例においては、同期信号ＴＲ２の立ち下がりに応じて第２検出回路６１３の動作が開始される。第２検出回路６１３は、動作開始後、所要時間ＳＴ２（例えば３００μｓ）が経過すると第２検出データをサンプリングする。第２検出データがサンプリングされると、当該第２検出データが第２インターフェース７１３に書き込まれる。すなわち、第２検出データが第２インターフェース７１３のレジスターに書き込まれ、以後、平均演算器８０３，比較器８１３による演算が可能な状態になる。

【0078】

このように、本実施形態においては、第１検出回路６０３および第２検出回路６１３に対してトリガーが与えられた後、サンプリングが行われるまでの所要時間が異なるため、同一のトリガーに応じて動作すると、サンプリングタイミングが異なってしまう。そこで、本実施形態においては、所要時間ＳＴ１，ＳＴ２の差分に相当する遅延時間をトリガーに対して与えることで、所要時間のずれを相殺するように構成されている。

【0079】

具体的には、所要時間ＳＴ１，ＳＴ２の差分である遅延時間ＤＬ１が予め特定され、所要時間が短い方のセンサー素子の検出回路へのトリガーには、所要時間が長い方のセンサー素子の検出回路へのトリガーより遅延時間ＤＬ１だけ遅くなるようにトリガーが与えられる。すなわち、インターフェース９０３は、端子ＴＳ１に対して供給される同期信号ＳＹＣに応じて、遅延時間を調整して同期信号ＴＲ１を生成し、第１検出回路６０３に出力する。また、インターフェース９０３は、端子ＴＳ１に対して供給される同期信号ＳＹＣに応じて、遅延時間を調整して同期信号ＴＲ２を生成し、第２検出回路６１３に出力する。

【0080】

遅延時間の調整のためにインターフェース９０３はレジスターを備えており、同期信号ＳＹＣに対して、第１検出回路６０３へのトリガーを遅延させるための時間が第１トリガー遅延時間として保存されている。また、レジスターには、同期信号ＳＹＣに対して、第２検出回路６１３へのトリガーを遅延させるための時間が第２トリガー遅延時間として保存されている。この構成により、第１検出回路６０３に与えられるトリガーは、第２検出回路６１３に与えられるトリガーに対して、第１トリガー遅延時間－第２トリガー遅延時間だけ遅延するように構成されている。

【0081】

図１１においては、第１トリガー遅延時間が遅延時間ＤＬ１であって所要時間ＳＴ２－所要時間ＳＴ１に等しく、第２トリガー遅延時間が０である例を示している。この構成によれば、同期信号ＳＹＣに基づいて、インターフェース９０３が遅延時間０で同期信号ＴＲ２を生成する（立ち下がりに変化させる）。この結果、第２検出回路６１３は、同期信号ＳＹＣに同期して動作を開始し、所要時間ＳＴ２だけ経過するとタイミングＴｓで第２検出データをサンプリングする。

【0082】

また、同期信号ＳＹＣの立ち下がりが発生すると、インターフェース９０３は遅延時間ＤＬ１だけ遅延させた後に同期信号ＴＲ１を生成する（立ち下がりに変化させる）。この結果、第１検出回路６０３は、同期信号ＳＹＣよりも遅延時間ＤＬ１だけ遅延したタイミングで動作を開始し、所要時間ＳＴ１だけ経過するとタイミングＴｓで第１検出データをサンプリングする。以上の構成により、第１検出回路６０３および第２検出回路６１３は、同一タイミングでサンプリングを行って第１検出データおよび第２検出データのそれぞれを生成する。

【0083】

図１１においては、第１検出回路６０３および第２検出回路６１３によって第１検出データおよび第２検出データが生成された後、しばらく後に平均演算器８０３によって平均値が出力され、比較器８１３によって比較結果による故障フラグが出力される様子も示されている。インターフェース９０３は、これらの値を取り込んでレジスターに保存する。この状態において、外部機器やマイクロコントローラー８０は、端子ＴＤ１を介してレジスター９１０に記録された情報を読み出す。以上の構成によれば、各センサー素子において同一タイミングで物理量を検出し、検出された検出データを用いて平均化されたことにより、高精度化された検出結果を出力するセンサーデバイス２０３を提供することができる。

【0084】

なお、本実施形態においては、第１トリガー遅延時間および第２トリガー遅延時間による遅延時間調整の結果、同一タイミングでサンプリングされて第１検出データと第２検出データが生成されれば良い。従って、第１トリガー遅延時間および第２トリガー遅延時間の少なくとも一方が０ではない値であり他方が０であっても良いし、両者が０ではない値であっても良い。

【0085】

（７）他の実施形態等
上述の実施形態は本発明を実施するための例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、検出データの統計値は平均値に限定されず、最頻値や中央値等であっても良い。さらに、センサーデバイス、センサーモジュールは、種々の用途に使用されて良い。例えば、各種の電子機器や車載機器等に使用されて良い。車載機器としては、各種のナビゲーション機器や自動運転の制御機器等が挙げられる。また、車両の位置を測位する測位機器に使用されても良い。

【0086】

第１検出回路および第２検出回路は、同期信号に基づいて第１検出データおよび第２検出データを出力することができればよく、同期信号がインターフェースを介して供給される構成に限定されず、同期信号が直接供給される構成等であっても良い。また、同期信号は、第１検出データおよび第２検出データが同一タイミングの物理量となるように制御する信号であれば良く、同期信号に対して各種の処理が行われた信号によってタイミングが制御されても良い。

【0087】

レジスターは、第１検出データおよび第２検出データを取り込む回路であれば良く、センサーデバイスに設けられても良いし、センサーデバイスの外部の回路、例えばマイクロコントローラーに設けられても良い。さらに、センサーモジュールの外部機器にレジスターが設けられても良い。

【0088】

比較部は、少なくとも第１検出データと第２検出データとを比較可能であれば良く、比較に関連した各種の処理が行われてもよい、平均化や多数決演算は比較に関連した処理である。信号処理回路９２，平均演算器８００，平均演算器８０２，平均演算器８０３，比較器８１０，比較器８１２，比較器８１３，多数決演算部８０１，第１乗算回路８２２，第２乗算回路８３２は、それぞれの演算の前後で、移動平均等の各種の統計演算，ダウンサンプリング，フィルター処理，温度補正処理，多項式演算処理，故障診断処理のいずれかの処理、または、複数の処理を組み合わせて実行してもよい。他にも、移動平均等の各種の統計演算が行われても良いし、故障診断のための各種の処理、例えば、検出データのドリフトの特定処理や変化傾向の特定処理等が実行されてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１０…センサーモジュール、２０…センサーデバイス、２０Ｘ…第１センサーデバイス、２０Ｙ…第２センサーデバイス、２０Ｚ…第３センサーデバイス、５０Ｘ…第１センサー素子、５０Ｙ…第２センサー素子、５０Ｚ…第３センサー素子、６０Ｘ…第１検出回路、６０Ｙ…第２検出回路、６０Ｚ…第３検出回路、７０Ｘ…第１インターフェース、７０Ｙ…第２インターフェース、７０Ｚ…第３インターフェース、８０…マイクロコントローラー、８２…デジタルインターフェース、９０…処理回路、９１…レジスター、９２…信号処理回路、９４…割り込みコントローラー、９６…外部インターフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】