物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサ
【課題】調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサを提供することにある。
【解決手段】物理量検出システムは、物理量センサ１及び管理装置２を備える。物理量センサ１は、電源端子１０ａと、出力端子１０ｂと、管理装置２とのシリアル通信用の通信部１４を有する。管理装置２は、電源端子１０ａを接続する給電端子２０ａと、出力端子１０ｂを接続する入力端子２０ｂと、センサ１とのシリアル通信用の通信部２２と、調整モード時に通信部２２及び入力端子２０ｂにクロック信号を出力するクロック信号出力部２４を有する。通信部１４は、入力端子２０ｂを通じて出力端子１０ｂに入力されるクロック信号に同期して電源端子１０ｂを通じたシリアル信号の送受信を行い、通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号に同期して給電端子２０ａを通じたシリアル信号の送受信を行う。
【解決手段】物理量検出システムは、物理量センサ１及び管理装置２を備える。物理量センサ１は、電源端子１０ａと、出力端子１０ｂと、管理装置２とのシリアル通信用の通信部１４を有する。管理装置２は、電源端子１０ａを接続する給電端子２０ａと、出力端子１０ｂを接続する入力端子２０ｂと、センサ１とのシリアル通信用の通信部２２と、調整モード時に通信部２２及び入力端子２０ｂにクロック信号を出力するクロック信号出力部２４を有する。通信部１４は、入力端子２０ｂを通じて出力端子１０ｂに入力されるクロック信号に同期して電源端子１０ｂを通じたシリアル信号の送受信を行い、通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号に同期して給電端子２０ａを通じたシリアル信号の送受信を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から物理量検出システムが提案されている。このものは、種々の物理量を検出する物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置（監視・制御装置）とを備えている。
【０００３】
ここで、上記の物理量センサとしては、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどがある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、物理量センサの一例として発熱抵抗式空気流量測定装置が開示されている。特許文献１に示すものは、電源ターミナル（電源端子）、出力ターミナル（出力端子）、およびグランドターミナル（接地端子）の３本のターミナルに加えて、調整端子を備えている。このものでは、調整端子を用いて、出力特性などの種々の調整を行うことができる。そのため、製品毎に出力特性が異なってしまう等のばらつきをなくして安定した性能の製品を供給することができる。
【０００５】
しかしながら、調整端子を設けることは、物理量センサの価格の上昇や、大型化の原因になる。また、物理量センサを接続する外部装置においても調整端子を接続するための特別な端子を設ける必要が生じ、これによって、外部装置の構成が複雑化するという問題を引き起こしていた。さらに、物理量センサの輸送中や組み込み中などに調整端子に電流が流れて、予期せずに出力特性が変更されてしまうといった問題が生じることもあった。
【０００６】
以上のようなデメリットが存在するために、調整端子を設けることについては、必ずしも顧客の理解が得られるとは限らない。
【０００７】
そこで、出力特性等の調整は可能にしつつも、調整端子をなくした物理量センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献２に示すものは、センサ素子における感度調整、オフセット調整、オフセット温度特性調整等の電気トリミングを行うトリミング回路を備えたセンサ回路を有している。このセンサ回路は、一方が接地に使用される２つの電源端子と、１つの出力端子との合計３つの端子のみを有している。このような特許文献２に示すものでは、出力端子をトリミングデータ等の入力端子として使用することができるようになっており、これによって、トリミング用の専用端子を不要としている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に示すものでは、出力端子を通信用の端子として利用するので、外部装置に、物理量センサと一対一対応で通信装置を設ける必要があり、これによって、外部装置の構成を簡素化することが難しいという問題が生じることとなった。
【００１０】
このような点に鑑みて、図５に示すような物理量センサ（以下、単に「センサ」と略称する）１が提案されている。
【００１１】
センサ１は、図６に示すような物理量検出システムに利用される。図６に示す物理量検出システムは、例えば、電子制御装置（Electronic Control Unit；ＥＣＵ）による自動車のエンジン運転における電気的な制御に用いられる。この物理量検出システムは、２つのセンサ１と、ＥＣＵよりなる管理装置２とで構成されている。このものでは、センサ１がスレーブと、管理装置２がマスタとして使用される。なお、この物理量検出システムでは、２つセンサ１は同一の物理量を検出するものであって、同一の筐体に収納されている。そして、管理装置２は、２つのセンサ１の検出出力を比較して、２つのセンサ１の一方の異常が発生しているか否かを判定し、これによって、信頼性の高い検出結果が得られるようになっている。
【００１２】
センサ１は、図５に示すように、端子部（以下、第１の端子部と称する）１０と、検出部１１と、記憶部１２と、出力補正部（出力部）１３と、通信部（以下、第１の通信部と称する）１４と、判別部１５と、制御部（以下、第１の制御部と称する）１６と、電源部１７とを備えている。また、センサ１は、各部１０〜１７を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。
【００１３】
第１の端子部１０は、管理装置２との接続に使用されるものであり、電源端子１０ａと、出力端子１０ｂと、接地端子１０ｃとを備えている。電源端子１０ａは、センサ１に電力を供給するための端子であり、出力端子１０ｂはセンサ１の検出出力を管理装置２に出力するための端子であり、接地端子１０ｃは基準電位点を与えるための端子である。このセンサ１では、電源端子１０ａと出力端子１０ｂの２つの端子が管理装置２に有線接続されるようになっている。また、電源端子１０ａと接地端子１０ｃとの間には、電源ノイズや輻射ノイズなどの高周波ノイズ対策として、図示しないバイパスコンデンサ（パスコン）が挿入されている。
【００１４】
検出部１１は、所定の物理量を検出するためのものであり、例えば、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどの検出素子が挙げられる。このような検出部１１は、例えば、物理量の検出値に応じた電位を有する信号（検出信号）を検出出力として出力する。
【００１５】
記憶部１２は、例えば、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリや、ＥＥＰＲＯＭ、ヒューズ、ＯＴＰＲＯＭその他の電気的に書き込みが可能な記憶媒体）を備えている。この記憶部１２には、特性情報が書き込まれる。ここで、特性情報は、検出部１１の検出出力の補正、すなわち検出値の補正に使用する補正値である。なお、このような特性情報は、センサ１の規格や、製品ＩＤ、クランプ電圧、その他種々のセンサ１に関する情報が採用される。
【００１６】
出力補正部１３は、検出部１１より検出出力を得ると、記憶部１２に記憶されている補正値を用いて検出値を補正し、その補正後の検出値に応じた電位を有する信号を補正後の検出出力として出力端子１０ｂに出力する。例えば、出力補正部１３は、検出部１１の検出出力より得られる検出値に所定の加算値（オフセット値）を加算するオフセット処理と、オフセット処理後の値に所定の乗算値（ゲイン値）を乗算するゲイン処理とを行うことで、検出出力の補正を行う。すなわち、センサ１では、上述のオフセット値とゲイン値が記憶部１２の補正値に含まれている。上述したオフセット値は、正または負の値であり、ゲイン値は、０を除く数である。また、出力補正部１３は、後述する通常モード時のみ動作する。
【００１７】
このような出力補正部１３によるオフセット処理やゲイン処理は、例えば、検出部１１が出力する検出信号の電位を所望の範囲内の値に設定することを目的として行われる。例えば、センサ１の使用場所や使用状況によっては、検知信号の電位の大きさが、管理装置２で検出可能な大きさより大きく、正しい検出結果が得られなくなってしまうおそれがある。このような場合には、出力補正部１３により検出出力を補正して検知信号の大きさを管理装置２で検出可能な範囲内に収まるようにすることで、適切な検出結果を得ることが可能になる。また、部品等の特性にばらつきによって製品毎に検知信号の値の範囲が異なってしまうことを防止でき、いずれの製品においても検知信号の値を所望の範囲内の値とすることが可能となる。
【００１８】
第１の通信部１４は、記憶部１２に記憶させる補正値を管理装置２から受け取るためのものである。この第１の通信部１４は、電源端子１０ａを利用して、管理装置２と有線による通信（シリアル通信）を行う。このような第１の通信部１４は、通信処理部１４ａと、クロック回路１４ｂと、判定回路１４ｃと、スイッチＱ１０と、抵抗Ｒ１０とを備えている。判定回路１４ｃは、コンパレータなどを備え、電源端子１０ａの電位を信号受信用の閾値と比較することで、電源端子１０ａの電位がハイレベルであるかロウレベルであるかを判定する。例えば、このものでは、信号受信用の閾値を３．５Ｖに設定してあり、判定回路１４ｃは、電源端子１０ａの電位が３．５Ｖ超過であればハイレベルと判定し、３．５Ｖ以下であればロウレベルと判定する。
【００１９】
一方、スイッチＱ１０は、電源端子１０ａとグラウンド（基準電位点）との間に挿入されている。このようなスイッチＱ１０としては、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチを用いることができる。抵抗Ｒ１０は、スイッチＱ１０がオンであるときに電源端子１０ａの電位を、スイッチＱ１０がオフであるときよりも低い所定電位に設定するためのものである。
【００２０】
通信処理部１４ａは、シリアル信号の送受信を行うためのものである。通信処理部１４ａは、判定回路１４ｃの判定結果とクロック回路１４ｂとを利用して、シリアル信号の受信処理を行う。また、通信処理部１４ａは、スイッチＱ１０とクロック回路１４ｂとを利用してシリアル信号の送信処理を行う。通信処理部１４ａは、例えば、論理回路や、マイクロコンピュータ（マイクロコントローラ、略称としてマイコン、広義にはＣＰＵとも称される）などを利用して構成される。このような通信処理部１４ａと判定回路１４ｃによって、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部１４ａとスイッチＱ１０によって、シリアル信号を電源端子１０ａに出力する送信部が構成される。
【００２１】
また、通信処理部１４ａは、管理装置２とシリアル通信を行うにあたっては、図７に示すように、クロック回路１４ｂのクロックのタイミングで、シリアル信号１ビットの周期を示す同期ビット（同期信号）ＳＹＮＣを送信する。
【００２２】
第１の制御部１６は、センサ１の全体的な制御を行う管理装置である。このような第１の制御部１６は、例えば、マイクロコンピュータを備え、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより種々の機能を実現する。なお、第１の制御部１６は、第１の通信部１４の通信処理部１４ａと一体に構成されていてもよい。
【００２３】
この第１の制御部１６は、通常モードと調整モードとの２種類の動作モードを有している（すなわち、センサ１は通常モードと調整モードのいずれか一方の動作モードで動作する）。
【００２４】
ここで、調整モードでは、第１の制御部１６は、検出部１１および出力補正部１３の駆動を停止し、第１の通信部１４を駆動する。これによって、検出出力の出力を行わないようにし、また管理装置２とのシリアル通信を可能とする。そして、管理装置２とのシリアル通信によって補正値を取得すると、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を管理装置２より取得した補正値に書き換えさせる。書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、書き換え後の記憶部１２の補正値を管理装置２に送信させる。すなわち、調整モードは、検出出力の出力を行わないが、記憶部１２の補正値の書き換えは可能とするモードである。
【００２５】
一方、通常モードでは、第１の制御部１６は、検出部１１および出力補正部１３を駆動し、第１の通信部１４の駆動を停止する。これによって、検出出力（出力補正部１３で補正された検出出力）の出力を可能とし、また管理装置２とシリアル通信を行わないようにする。すなわち、通常モードは、検出出力の出力を行うが、記憶部１２の補正値の書き換えは禁止するモードである。
【００２６】
第１の制御部１６が調整モードと通常モードのいずれの動作モードで動作するかは、管理装置２の要求に応じて決定される。
【００２７】
判別部１５は、管理装置２がいずれの動作モードを要求しているかを判別するためのものであり、その判別結果を第１の制御部１６に通知する。よって、第１の制御部１６は、判別部１５の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を実行する。
【００２８】
判別部１５は、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別する。例えば、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖを越えれば、管理装置２が通常モードを要求していると判別し、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖ以下であれば、管理装置２が調整モードを要求していると判別する。このような判別部１５は、電源端子１０ａの電位と動作モード判別用の閾値とを比較する比較回路を利用することで得ることができる。
【００２９】
電源部１７は、電源端子１０ａより得た電力を元にしてセンサ１の動作電圧を生成するものである。この給電が必要な電気機器には、この電源部１７より給電される。このような電源部１７には、例えば、電源端子１０ａと接地端子１０ｃとの間の電位差（電源電圧）に基づいて所定の電圧を生成する三端子レギュレータなどが必要に応じて用いられている。
【００３０】
管理装置２は、図６に示すように、センサ１を接続するための端子部（以下、第２の端子部と称する）２０と、センサ１用の電源である供給電源部２１と、センサ１とシリアル通信するための通信部（以下、第２の通信部と称する）２２と、管理装置２の全体的な制御を行う制御部（以下、第２の制御部と称する）２３とを備えている。また、管理装置２は、各部２０〜２３を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。
【００３１】
第２の端子部２０は、給電端子２０ａと、入力端子２０ｂとを備えている。給電端子２０ａは、供給電源部２１からセンサ１に給電するための端子であり、入力端子２０ｂは、センサ１より検出出力を得るための端子である。入力端子２０ｂは接続するセンサ１の数に応じた数だけ設けられる（図６に示す例では、センサ１を２つ接続するために２つの入力端子２０ｂが設けられている）。したがって、センサ１は、電源端子１０ａを給電端子２０ａに、出力端子１０ｂを入力端子２０ｂに、それぞれ電線（給電線）Ｌ１および電線（出力線）Ｌ２を用いて接続することによって、管理装置２に接続される。なお、センサ１の接地端子１０ｃは、電線（接地線）Ｌ３によって基準電位点（例えば車のボディ）に接続されている。
【００３２】
供給電源部２１は、出力電圧を変更することができる可変型の電源であり、例えば、自動車に搭載されたバッテリと、バッテリの直流電圧を所定電圧に降圧可能な降圧チョッパ回路とで構成されている。例えば、供給電源部２１は、出力電圧として５Ｖと４Ｖとを択一的に選択することができるように構成されている。このような供給電源部２１は従来周知のものを採用することができるから詳細な説明は省略する。
【００３３】
第２の通信部２２は、センサ１（センサ１の第１の通信部１４）と有線による通信（シリアル通信）を行うためのものである。この第２の通信部２２は、給電端子２０ａを利用してセンサ１とシリアル通信を行うように構成されている。より詳細には、第２の通信部２２は、第１の通信部１４と同様の構成のものであり、通信処理部２２ａと、クロック回路２２ｂと、判定回路２２ｃと、スイッチＱ２０と、抵抗Ｒ２０とを備えている。判定回路２２ｃは、判定回路１４ｃと同様のものであり、給電端子２０ａの電位（電源端子１０ａの電位に等しい）が３．５Ｖ超過であればハイレベルと判定し、３．５Ｖ以下であればロウレベルと判定する。また、スイッチＱ２０および抵抗Ｒ２０も、スイッチＱ１０および抵抗Ｒ１０と同様のものである。通信処理部２２ａは、第１の通信部１４からの同期ビットＳＹＮＣが得られるまでシリアル信号の送信を行わない。通信処理部２２ａは、同期ビットＳＹＮＣを計測することで、センサ１の通信クロックの情報（位相、周期）を取得する。そして、通信処理部２２ａは、この通信クロックに基づいて、シリアル信号の送受信のタイミングを設定し、シリアル通信を行う。この他の通信処理部２２ａの動作は通信処理部１４ａと同様であるから説明を省略する。
【００３４】
第２の制御部２３は、図示しない入出力部からの指示に応じて、センサ１に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。
【００３５】
ここで、上記入出力部は、ユーザが情報を入力するための操作ボタンなどの入力部と、ユーザに情報を提示するための画像表示装置などの出力部とを備えたユーザインタフェースであり、管理装置２と一体に、あるいは別体に設けられる。
【００３６】
第２の制御部２３は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する一方、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する。
【００３７】
ここで、管理装置２では、供給電源部２１と給電端子２０ａとの間に、抵抗Ｒ２１およびスイッチＱ２１よりなる並列回路が挿入されている。第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する際にはスイッチＱ２１をオンにし、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する際にはスイッチＱ２１をオフにする。これによって、調整モード時には、供給電源部２１と給電端子２０ａとの間に抵抗Ｒ２１が挿入される。この抵抗Ｒ２１は、スイッチＱ１０，Ｑ２０のオン時に、電源端子１０ａの電位を、信号受信用の閾値以下に低下させるためのものである。したがって、供給電源部２１の電圧が４Ｖである場合には、供給電源部２１の電圧を抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ２１とで分圧した電圧、および抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１とで分圧した電圧が、信号受信用の閾値（例えば３．５Ｖ）以下となるように、抵抗Ｒ１０，２０，２１の抵抗値が設定されている。
【００３８】
さらに、第２の制御部２３は、第２の通信部２２を制御して、上記入出力部を用いてユーザが入力した補正値をセンサ１に送信する機能を有する。ここで、第２の制御部２３は、第２の通信部２２に補正値を送信させた後に、所定時間以内に、センサ１からの応答（センサ１における更新後の補正値）が得られれば、補正値の更新が成功したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。また、第２の制御部２３は、上記所定時間以内に、センサ１からの応答（センサ１における更新後の補正値）が得られなかったとき、あるいは、得られたがその補正値がセンサ１に送信した補正値と一致しなかったときに、補正値の更新が失敗したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。
【００３９】
加えて、第２の制御部２３は、入力端子２０ｂに入力された検出出力を上記入出力部に出力して、上記入出力部にセンサ１の検出出力を表示させる機能を有する。ただし、この機能による動作（上記入出力部にセンサ１の検出出力を表示させる動作）は、通常モード時のみに行われ、調整モード時には行われない。この他、第２の制御部２３は、入力端子２０ｂに入力された検出出力に応じて種々の制御を実行する機能を有する。
【００４０】
以下、このセンサ１と管理装置２により構築された物理量検出システムの動作について図７を参照して説明する。なお、図７（ａ）は、電源端子１０ａの電位変化（電位の時間変化）を示し、図７（ｂ）は、管理装置２が同期ビットより算出したシリアル信号の検出タイミングを示している。
【００４１】
まず、初期状態（図７における時刻Ｔ１前）では、センサ１が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置２の第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、５Ｖの電位が与えられる。より正確には、電源端子１０ａからセンサ１の消費電流による抵抗Ｒ２１の電圧降下を差し引いた電位となる。しかしながら、以下の説明では、簡略化のために消費電流を無視して説明する。
【００４２】
そのため、判別部１５は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ１は、記憶部１２に記憶されている補正値で検出部１１の検出出力を補正して得られた検出出力（補正後の検出出力）を出力端子１０ｂに出力する。出力端子１０ｂに出力された補正後の検出出力は、入力端子２０ｂに入力され、第２の制御部２３によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
【００４３】
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する（時刻Ｔ１）。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、４Ｖの電位が与えられる。そのため、判別部１５は、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを調整モードに設定する。よって、第１の通信部１４が駆動されて、管理装置２とのシリアル通信が可能になる。このとき、第１の通信部１４は、所定時間の間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することで同期ビットＳＹＮＣを送信する。
【００４４】
そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、第２の制御部２３は、入力された補正値を第２の通信部２２に送信させる。
【００４５】
第２の通信部２２は、上述したように、スイッチＱ２０を制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。例えば、シリアル信号により送信する補正値データは３バイトのデータであり、そのうちの２バイトが補正値（各々１バイトのオフセット値およびゲイン値）、残りの１バイトがセンサ１の製品ＩＤを示している。第２の通信部２２は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ１を送信し、その後に補正値データを示すビット列ＤＢ１の送信を行う。なお、通信処理部２２ａは、ビット列ＤＢ１の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信してセンサ１に送信を終えたことを通知する。
【００４６】
第１の制御部１６は、第１の通信部１４でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品ＩＤが自己のＩＤと同じかを確認する。ＩＤが同じであれば、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を、補正値データが示す補正値（オフセット値およびゲイン値）に書き換えさせる。なお、ＩＤが同じでなければ、補正値データを破棄する。
【００４７】
書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、書き換え後の記憶部１２の補正値を示す応答データを管理装置２に送信させる。この応答データは補正値データと同様に３バイトのデータであり、そのうちの２バイトが補正値（各々１バイトのオフセット値およびゲイン値）、残りの１バイトがセンサ１の製品ＩＤである。第１の通信部１４は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間（時刻ｔ１５〜ｔ１６）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ２を送信し、その後に応答データを示すビット列ＤＢ２の送信を行う。なお、通信処理部１４ａは、ビット列ＤＢ２の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信して管理装置２に送信を終えたことを通知する。
【００４８】
第２の制御部２３は、第２の通信部２２でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品ＩＤが、補正値データに含まれる補正値および製品ＩＤに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
【００４９】
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定するとともに、スイッチＱ２３をオンとする（時刻Ｔ２）。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、５Ｖの電位が与えられ、その結果、センサ１の第１の制御部１６の動作モードが通常モードに設定される。
【００５０】
以上述べた物理量検出システムによれば、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別するので、端子部１０の端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。
【００５１】
特に、調整モードでは、電源端子１０ａを管理装置２との通信に使用するから、センサ１への給電線Ｌ１を通信線に兼用することができる。そのため、管理装置２には、センサ１と一対一対応で第２の通信部（通信装置）２２を設ける必要がなく、一つの第２の通信部２２で多数のセンサ１と通信することが可能になる。よって、管理装置２の構成を簡素化することができる。
【特許文献１】特開２００２−１４８０７７号公報
【特許文献２】特開２００６−７１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５２】
上述した物理量検出システムでは、センサ１が管理装置２に同期ビットＳＹＮＣを送信し、これによって、シリアル通信の同期を取っている。
【００５３】
しかしながら、管理装置２は、同期ビットＳＹＮＣの時間を測定して、通信クロックを得ている。そのため、通信クロックの一周期には、測定誤差が含まれる可能性が高い。よって、図７（ｂ）に示すように、センサ１の通信クロックと管理装置２の通信クロックの位相のずれが時間によって変化することになり、安定した通信を行うことが難しい。
【００５４】
すなわち、上述の物理量検出システムでは、調整モード時に高精度なシリアル通信を行うことが難しいという問題があった。
【００５５】
また、このような同期のずれに起因する通信精度の悪化は、通信時間が長くなったときだけではなく、周囲温度、周囲湿度、電圧変動、外部の電界・磁界などの通常存在する外乱（ノイズ）によっても発生する。そして、同期ビットを利用して同期を取る場合、このような外乱を無くすこと、または外乱を防ぐことは実質的に不可能であった。
【００５６】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００５７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置とを備え、物理量センサは、電源端子、出力端子、および接地端子を有する第１の端子部と、所定の物理量を検出する検出部と、特性情報が書き込まれる書き換え可能な記憶領域を有する記憶部と、検出部の検出出力を出力端子より出力する出力部と、管理装置とシリアル通信する第１の通信部と、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位変化に基づいて管理装置が要求している動作モードを判別する判別部と、判別部の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を行う第１の制御部と、電源端子より得た電力を元にして動作電圧を生成する電源部とを有し、動作モードには、記憶部の特性情報を第１の通信部が管理装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、管理装置は、電源端子を接続する給電端子および出力端子を接続する入力端子を有する第２の端子部と、給電端子より物理量センサに給電する供給電源部と、第１の通信部とシリアル通信する第２の通信部と、物理量センサに動作モードの切り替えを要求する第２の制御部と、物理量センサの動作モードが調整モードであるときに第２の通信部および出力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部とを有し、第１の通信部は、出力端子に入力されるクロック信号に同期して、電源端子に入力されるシリアル信号の受信、および電源端子へのシリアル信号の出力を行い、第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して、給電端子に入力されるシリアル信号の受信、および給電端子へのシリアル信号の出力を行うことを特徴とする。
【００５８】
この発明によれば、管理装置に、調整モード時に第２の通信部および入力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部を設けてあり、第１の通信部は、入力端子を通じて出力端子に入力されるクロック信号に同期して電源端子を通じたシリアル信号の送受信を行い、第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して給電端子を通じたシリアル信号の送受信を行う。そのため、従来例のように同期ビットを用いるものとは異なり、測定誤差や、種々の外乱の影響を無くすことができ、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる。
【００５９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記特性情報は、上記検出部の検出出力の補正値を含み、上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする。
【００６０】
この発明によれば、所望の出力特性を有する検出出力を得ることができる。
【００６１】
請求項３の発明では、請求項１または２記載の物理量検出システムに用いられることを特徴とする。
【００６２】
この発明によれば、シリアル通信の通信精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００６３】
本発明は、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
本発明の一実施形態の物理量検出システムは、上述した従来例と同様に、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）による自動車のエンジン運転における電気的な制御に用いられる。本実施形態の物理量検出システムも、従来例と同様に、のセンサ１と、ＥＣＵよりなる管理装置２とで構成されている。
【００６５】
本実施形態における管理装置２は、図１に示すように、第２の端子部２０と、供給電源部２１と、第２の通信部２２と、第２の制御部２３と、クロック信号出力部２４とを備えている。また、管理装置２は、各部２０〜２４を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。なお、供給電源部２１は、従来例と同様のものであるから説明を省略する。
【００６６】
本実施形態における第２の端子部２０は、従来例と同様に給電端子２０ａと、入力端子２０ｂとを有している。また、第２の端子部２０は、給電端子２０ａと入力端子２０ｂに加えて、接地端子２０ｃを有している。この接地端子２０ｃは、基準電位点（例えば車のボディ）に接続されている。
【００６７】
本実施形態における第２の制御部２３は、従来例と同様に、センサ１に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。本実施形態では、第２の制御部２３は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定し、かつその旨（通常モードに設定する旨）を後述する波形発生部２４ｂに通知する。また、第２の制御部２３は、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定し、かつその旨（調整モードに設定する旨）を波形発生部２４ｂに通知する。なお、本実施形態における第２の制御部２３のその他の動作については、従来例で述べたとおりであるから説明は省略する。
【００６８】
クロック信号出力部２４は、クロック回路２４ａと、前述の波形発生部２４ｂと、一対のスイッチＱ２１，Ｑ２２とを備えている。スイッチＱ２１は、スイッチＱ２２とともに直列回路を構成し、当該直列回路は、供給電源部２１に並列に接続されている。また、スイッチＱ２１とスイッチＱ２２との接続点は、入力端子２０ｂに接続されている。なお、スイッチＱ２１，Ｑ２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチである。
【００６９】
波形発生部２４ｂは、第２の制御部２３より調整モードに設定する旨の通知を受けたときは（センサ１の動作モードが調整モードであるときは）、入力端子２０ｂにクロック信号（第１のクロック信号）を出力する。このクロック信号は、波形発生部２４ｂが、クロック回路２４ａを利用して、所定周期でスイッチＱ２１，Ｑ２２のオン・オフを交互に切り替えることで得られる。すなわち、波形発生部２４ｂは、クロック回路２４ａを利用して一定周期で、スイッチＱ２１がオン、スイッチＱ２２がオフである状態（入力端子２０ｂの電位がハイレベルである状態）と、スイッチＱ２１がオフ、スイッチＱ２２がオンである状態（入力端子２０ｂの電位がロウレベルである状態）とを切り替えることで、図２（ｂ）に示すようなクロック信号を入力端子２０ｂに出力する。なお、図２（ｂ）に示すものでは、ハイレベルの電位は４Ｖであり、ロウレベルの電位は０Ｖである。
【００７０】
また、波形発生部２４ｂは、第１のクロック信号と位相が等しいクロック信号（第２のクロック信号）を第２の通信部２２の通信処理部２２ａに出力する。
【００７１】
一方、波形発生部２４ｂは、第２の制御部２３より通常モードに設定する旨の通知を受けたときは（センサ１の動作モードが通常モードであるときは）、クロック信号の出力を行わない。このとき、両スイッチＱ２１，Ｑ２２はオフに設定され、これによって、センサ１の検出出力が第２の制御部２３に入力される。
【００７２】
本実施形態における第２の通信部２２は、センサ１（センサ１の第１の通信部１４）と有線による通信（シリアル通信）を行うためのものである。この第２の通信部２２は、通信処理部２２ａと、判定回路２２ｃと、スイッチＱ２０と、抵抗Ｒ２０とを従来例と共通に有しているが、クロック回路２２ｂは有していない。
【００７３】
本実施形態における通信処理部２２ａでは、クロック回路２２ｂの代わりに、クロック信号出力部２４より得られる第２のクロック信号を利用する。
【００７４】
この点について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、電源端子１０ａ（給電端子２０ａ）の電位を示し、ＳＴＢ１およびＤＢ１は管理装置２が送信するスタートビットおよびビット列であり、ＳＴＢ２およびＤＢ２はセンサ１が送信するスタートビットおよびビット列である。なお、図２（ｂ）は、第１のクロック信号を示しているが、第２のクロック信号は、第１のクロック信号と同位相の信号であるから、図２（ｂ）を第２のクロック信号の説明にも使用する。
【００７５】
通信処理部２２ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリアル信号を送信する際には、第２のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部２２ａは、当該期間において第２のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ２０を制御する。また、通信処理部２２ａは、シリアル信号を受信する際においても、第２のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部２２ａは、当該期間において第２のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）における判定回路２２ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。
【００７６】
このように第２の通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第２のクロック信号）に同期して、給電端子２０ａに入力されるシリアル信号の受信、および給電端子２０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、判定回路２２ｃ、スイッチＱ２０、および抵抗Ｒ２０については従来例と同様のものであるから説明は省略する。
【００７７】
本実施形態におけるセンサ１は、図１に示すように、第１の端子部１０と、検出部１１と、記憶部１２と、出力補正部１３と、第１の通信部１４と、判別部１５と、第１の制御部１６と、電源部１７と、クロック信号検出部１８とを備えている。また、センサ１は、各部１０〜１８を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。なお、第１の端子部１０、検出部１１、記憶部１２、出力補正部１３、第１の制御部１６、および電源部１７については上述の従来例と同様のものであるから説明を省略する。
【００７８】
このようなセンサ１は、電源端子１０ａを給電端子２０ａに、出力端子１０ｂを入力端子２０ｂに、接地端子１０ｃを接地端子２０ｃに、それぞれ給電線Ｌ１、出力線Ｌ２、接地線Ｌ３を用いて接続することによって、管理装置２に接続される。
【００７９】
本実施形態における判別部１５は、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別する。例えば、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖを越えているか否かと、出力端子１０ｂに第１のクロック信号が入力されているか否かによって、動作モードの判別を行う。本実施形態の場合、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖ以下で、かつ、出力端子１０ｂに第１のクロック信号が入力されていれば、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。そして、判別部１５は、上記以外の場合は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。本実施形態における判別部１５は、判別結果を、第１の制御部１６と、クロック検出部１８の後述する波形認識部１８ｂに与える。このような判別部１５の具体的な回路構成については従来周知の回路を応用して容易に構成することができるから、詳細な説明は省略する。
【００８０】
クロック信号検出部１８は、判定回路１８ａと、前述の波形認識部１８ｂとを備えている。判定回路１８ａは、出力端子１０ａの電位と所定のクロック判定用の閾値とを比較することで、出力端子１０ａに入力される第１のクロック信号がハイレベルかロウレベルかを判定する。本実施形態では、クロック判定用の閾値は、例えば３Ｖに設定されている。波形認識部１８ｂは、判別部１５によって調整モードと判別された際に、判定回路１８ａの判定結果に基づいて、第１のクロック信号と同期した信号を通信処理部１４ａに出力する。
【００８１】
本実施形態における第１の通信部１４は、記憶部１２に記憶させる補正値を管理装置２から受け取るためのものである。この第１の通信部１４は、通信処理部１４ａと、判定回路１４ｃと、スイッチＱ１０と、抵抗Ｒ１０とを従来例と共通に有しているが、クロック回路１４ｂは有していない。
【００８２】
本実施形態における通信処理部１４ａでは、クロック回路１４ｂの代わりに、波形認識部１８ｂが出力する信号、すなわち、クロック信号出力部２４より入力端子２０ｂ、出力線Ｌ２、出力端子１０ｂを通じて得られる第１のクロック信号を利用する。
【００８３】
この点について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。通信処理部１４ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリアル信号を送信する際には、第１のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ１０を制御する。また、通信処理部１４ａは、シリアル信号を受信する際においても、第１のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）における判定回路１４ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。
【００８４】
このように第１の通信部１４は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第１のクロック信号）に同期して、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号の受信、および電源端子１０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、判定回路１４ｃ、スイッチＱ１０、および抵抗Ｒ１０については従来例と同様のものであるから説明は省略する。
【００８５】
以下、本実施形態の物理量検出システムの動作について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００８６】
まず、初期状態（図２における時刻Ｔ１前）では、センサ１が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置２の第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する。また、クロック信号出力部２４は、スイッチＱ２１，Ｑ２２を両方ともオフに設定するため、クロック信号（第１のクロック信号および第２のクロック信号）は出力されない。
【００８７】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには５Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力されていない。そのため、判別部１５は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ１は、記憶部１２に記憶されている補正値で検出部１１の検出出力を補正して得られた検出出力（補正後の検出出力）を出力端子１０ｂに出力する。出力端子１０ｂに出力された補正後の検出出力は、入力端子２０ｂに入力され、第２の制御部２３によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
【００８８】
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定し、クロック信号出力部２４は、クロック信号の出力を開始する（時刻Ｔ１）。
【００８９】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには４Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力される。そのため、判別部１５は、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを調整モードに設定する。よって、第１の通信部１４が駆動されて、管理装置２とのシリアル通信が可能になる。
【００９０】
そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、第２の制御部２３は、入力された補正値を第２の通信部２２に送信させる。
【００９１】
第２の通信部２２は、上述したように第２のクロック信号に同期してスイッチＱ２０をオン・オフ制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。第２の通信部２２は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ１を送信し、その後に従来例と同様の補正値データを示すビット列ＤＢ１の送信を行う。第２の通信部２２は、ビット列ＤＢ１の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信してセンサ１に送信を終えたことを通知する。
【００９２】
第１の通信部１４は、上述したように第１のクロック信号を利用して、シリアル信号の受信を行う。第１の制御部１６は、第１の通信部１４でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品ＩＤが自己のＩＤと同じかを確認する。ＩＤが同じであれば、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を、補正値データが示す補正値（オフセット値およびゲイン値）に書き換えさせる。なお、ＩＤが同じでなければ、補正値データを破棄する。
【００９３】
書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、従来例と同様の応答データを管理装置２に送信させる。第１の通信部１４は、上述したように第１のクロック信号に同期してスイッチＱ１０をオン・オフ制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。また、第１の通信部１４は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ２を送信し、その後に応答データＤＢ２の送信を行う。第１の通信部１４は、ビット列ＤＢ２の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信して管理装置２に送信を終えたことを通知する。
【００９４】
第２の通信部２２は、上述したように第２のクロック信号を利用して、シリアル信号の受信を行う。第２の制御部２３は、第２の通信部２２でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品ＩＤが、補正値データに含まれる補正値および製品ＩＤに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
【００９５】
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定し、クロック信号出力部２４は、クロック信号の出力を停止する（時刻Ｔ２）。
【００９６】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには５Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力されていない。その結果、第１の制御部１６の動作モードは、通常モードに設定される。
【００９７】
以上述べたように、本実施形態の物理量検出システムによれば、第１の通信部１４は、入力端子２０ｂを通じて出力端子１０ｂに入力されるクロック信号出力部２４のクロック信号に同期して電源端子１０ａを通じたシリアル信号の送受信を行い、第２の通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号に同期して給電端子２０ａを通じたシリアル信号の送受信を行う。そのため、従来例のように同期ビットＳＹＮＣ（図７参照）を用いるものとは異なり、測定誤差や、種々の外乱の影響を無くすことができ、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる。
【００９８】
また、同期ビットＳＹＮＣを用いた同期処理を行う必要がなくなるから、このような処理に要していた時間を節約することができる。そのため、シリアル通信の効率を向上することができる（単位時間に送信できるデータ量を増やすことができる）。また、通信対象のセンサ１には管理装置２からクロック信号が送信される。そのため、シリアル信号にＩＤなどを付加して通信対象のセンサ１を識別する必要がなくなり、ＩＤ等のためのビット列が不要になる。よって、シリアル通信の効率を向上することができる。
【００９９】
ところで、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図２（ｂ）に示すように、ハイレベルが４Ｖ、ロウレベルが０Ｖである信号に限定されない。
【０１００】
例えば、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図３（ｂ）に示すように、ハイレベルが０Ｖ、ロウレベルが−５Ｖである信号であってもよいし、図４（ｂ）に示すように、ハイレベルが５Ｖ、ロウレベルが−５Ｖである信号であってもよい。
【０１０１】
いずれの場合においても、通信処理部１４ａは、図３，４に示すように、シリアル信号を送信する際には、第１のクロック信号の立ち下がり時ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ１０を制御する。また、通信処理部１４ａは、シリアル信号を受信する際においても、第１のクロック信号の立ち下がり時ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）における判定回路１４ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。このようにして、第１の通信部１４は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第１のクロック信号）に同期して、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号の受信、および電源端子１０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、このような点は、第２の通信部２２においても同様である。
【０１０２】
なお、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図２〜図４に示すもの以外の信号であってもよく、要は、第１の通信部１４と第２の通信部２２とが十分に同期を取ることができるような信号であればよい。
【０１０３】
また、本実施形態の物理量検出システムによれば、下記の効果が得られる。すなわち、本実施形態の物理量検出システムによれば、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別するので、端子部１０の端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。さらに、調整モードでは、電源端子１０ａを管理装置２との通信に使用するから、センサ１への給電線Ｌ１を通信線に兼用することができる。そのため、管理装置２には、センサ１と一対一対応で第２の通信部（通信装置）２２を設ける必要がなく、一つの第２の通信部２２で多数のセンサ１と通信することが可能になる。よって、管理装置２の構成を簡素化することができる。その上、電源端子１０ａは一般的にバイパスコンデンサ（図示せず）により接地されることが多いから、出力端子１０ｂにより通信する場合に比べれば、高周波ノイズの影響を低減することができる。
【０１０４】
また、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が通常時の電位（本実施形態では５Ｖ）よりも所定値以上低いか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別する。そのため、調整モード時に電源端子１０ａの電位を上昇させる（例えば５Ｖから１２Ｖに上昇させる）場合とは異なり、通常時の電位（５Ｖ）よりも高い電位（１２Ｖ）に耐え得る電気部品、すなわち高耐圧性を有する電気部品等を使用する必要がないから、小型化および低コスト化を図ることができる。この場合、電源がオンになって、電源端子１０ａの電位が０Ｖから５Ｖまで上昇する際に、判別部１５によって調整モードと判断されるおそれがあるが、管理装置２から出力端子１０ｂにクロック信号が送信されないので、意図せずに通信が行われてしまうおそれがない。
【０１０５】
ところで、本実施形態において、判別部１５は、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別している。この点に関して、判別部１５は、電源端子１０ａと出力端子１０ｂの一方の電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別してもよい。ただし、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別するほうが、いずれか一方のみで動作モードの判別を行う場合に比べて、動作モードの判別誤りが発生する確率を低減できて、予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができる。
【０１０６】
また、判別部１５は、電源端子１０ａの電位変化が所定の条件を満たした際に、動作モードの判別を確定するのではなく、電源端子１０ａの電位変化が所定の条件を満たしている期間が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定するようにしてもよい。このようにすればノイズなどの影響によって予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができ、より正確な動作モードの判別が可能になる。この他、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が所定のパターンで変化したか否か（例えば、電位が所定周波数で所定回数変化したか等）によって動作モードの判別を行ってもよい。
【０１０７】
また、第１の端子部１０、検出部１１、記憶部１２、出力補正部１３、第１の通信部１４、判別部１５、第１の制御部１６、電源部１７、およびクロック信号検出部１８などの各部に使用される電気部品のうちの少なくとも２つはモノリシックＩＣとして一体化されていてもよく、このようにすれば、センサ１の小型化を図ることができる。
【０１０８】
また、本実施形態における供給電源部２１は、出力電圧を変えるための降圧チョッパ回路を備えているが、出力電圧が異なる２つの電源を有するものであってもよい。いずれの場合においても、出力電圧の切り替え時に、センサ１への給電が停止されることがないようにすることが好ましい。
【０１０９】
また、本実施形態では、製品ＩＤを利用して通信先のセンサ１を特定している。ここで、管理装置２と通信するセンサ１を選択する方法としては、センサ１の出力端子１０ｂを利用することが考えられる。すなわち、センサ１に出力端子１０ｂの電位を検出する手段を設け、管理装置２が出力端子１０ｂの電位を所定の閾値に設定する（例えば、出力端子１０ｂを短絡させる）ことで、センサ１に通信相手として選択されていることを通知することができる。
【０１１０】
以上、本発明の物理量検出システムの実施形態について述べたが、上述のものは、あくまでも一実施形態に過ぎない。よって、本発明の技術的範囲は上記の例に限定されず、上述の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の一実施形態の物理量検出システムのブロック図である。
【図２】同上におけるシリアル通信の説明図である。
【図３】同上におけるシリアル通信の他例の説明図である。
【図４】同上におけるシリアル通信の他例の説明図である。
【図５】従来例の物理量センサのブロック図である。
【図６】同上の物理量センサを適用した物理量検出システムのブロック図である。
【図７】同上におけるシリアル通信の説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 物理量センサ
２ 管理装置
１０ 端子部（第１の端子部）
１０ａ 電源端子
１０ｂ 出力端子
１０ｃ 接地端子
１１ 検出部
１２ 記憶部
１３ 出力補正部
１４ 通信部（第１の通信部）
１５ 判別部
１６ 制御部（第１の制御部）
１７ 電源部
１８ クロック信号検出部
２０ 端子部（第２の端子部）
２０ａ 給電端子
２０ｂ 入力端子
２１ 供給電源部
２２ 通信部（第２の通信部）
２３ 制御部（第２の制御部）
２４ クロック信号出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から物理量検出システムが提案されている。このものは、種々の物理量を検出する物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置（監視・制御装置）とを備えている。
【０００３】
ここで、上記の物理量センサとしては、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどがある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、物理量センサの一例として発熱抵抗式空気流量測定装置が開示されている。特許文献１に示すものは、電源ターミナル（電源端子）、出力ターミナル（出力端子）、およびグランドターミナル（接地端子）の３本のターミナルに加えて、調整端子を備えている。このものでは、調整端子を用いて、出力特性などの種々の調整を行うことができる。そのため、製品毎に出力特性が異なってしまう等のばらつきをなくして安定した性能の製品を供給することができる。
【０００５】
しかしながら、調整端子を設けることは、物理量センサの価格の上昇や、大型化の原因になる。また、物理量センサを接続する外部装置においても調整端子を接続するための特別な端子を設ける必要が生じ、これによって、外部装置の構成が複雑化するという問題を引き起こしていた。さらに、物理量センサの輸送中や組み込み中などに調整端子に電流が流れて、予期せずに出力特性が変更されてしまうといった問題が生じることもあった。
【０００６】
以上のようなデメリットが存在するために、調整端子を設けることについては、必ずしも顧客の理解が得られるとは限らない。
【０００７】
そこで、出力特性等の調整は可能にしつつも、調整端子をなくした物理量センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献２に示すものは、センサ素子における感度調整、オフセット調整、オフセット温度特性調整等の電気トリミングを行うトリミング回路を備えたセンサ回路を有している。このセンサ回路は、一方が接地に使用される２つの電源端子と、１つの出力端子との合計３つの端子のみを有している。このような特許文献２に示すものでは、出力端子をトリミングデータ等の入力端子として使用することができるようになっており、これによって、トリミング用の専用端子を不要としている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に示すものでは、出力端子を通信用の端子として利用するので、外部装置に、物理量センサと一対一対応で通信装置を設ける必要があり、これによって、外部装置の構成を簡素化することが難しいという問題が生じることとなった。
【００１０】
このような点に鑑みて、図５に示すような物理量センサ（以下、単に「センサ」と略称する）１が提案されている。
【００１１】
センサ１は、図６に示すような物理量検出システムに利用される。図６に示す物理量検出システムは、例えば、電子制御装置（Electronic Control Unit；ＥＣＵ）による自動車のエンジン運転における電気的な制御に用いられる。この物理量検出システムは、２つのセンサ１と、ＥＣＵよりなる管理装置２とで構成されている。このものでは、センサ１がスレーブと、管理装置２がマスタとして使用される。なお、この物理量検出システムでは、２つセンサ１は同一の物理量を検出するものであって、同一の筐体に収納されている。そして、管理装置２は、２つのセンサ１の検出出力を比較して、２つのセンサ１の一方の異常が発生しているか否かを判定し、これによって、信頼性の高い検出結果が得られるようになっている。
【００１２】
センサ１は、図５に示すように、端子部（以下、第１の端子部と称する）１０と、検出部１１と、記憶部１２と、出力補正部（出力部）１３と、通信部（以下、第１の通信部と称する）１４と、判別部１５と、制御部（以下、第１の制御部と称する）１６と、電源部１７とを備えている。また、センサ１は、各部１０〜１７を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。
【００１３】
第１の端子部１０は、管理装置２との接続に使用されるものであり、電源端子１０ａと、出力端子１０ｂと、接地端子１０ｃとを備えている。電源端子１０ａは、センサ１に電力を供給するための端子であり、出力端子１０ｂはセンサ１の検出出力を管理装置２に出力するための端子であり、接地端子１０ｃは基準電位点を与えるための端子である。このセンサ１では、電源端子１０ａと出力端子１０ｂの２つの端子が管理装置２に有線接続されるようになっている。また、電源端子１０ａと接地端子１０ｃとの間には、電源ノイズや輻射ノイズなどの高周波ノイズ対策として、図示しないバイパスコンデンサ（パスコン）が挿入されている。
【００１４】
検出部１１は、所定の物理量を検出するためのものであり、例えば、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなどの検出素子が挙げられる。このような検出部１１は、例えば、物理量の検出値に応じた電位を有する信号（検出信号）を検出出力として出力する。
【００１５】
記憶部１２は、例えば、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリや、ＥＥＰＲＯＭ、ヒューズ、ＯＴＰＲＯＭその他の電気的に書き込みが可能な記憶媒体）を備えている。この記憶部１２には、特性情報が書き込まれる。ここで、特性情報は、検出部１１の検出出力の補正、すなわち検出値の補正に使用する補正値である。なお、このような特性情報は、センサ１の規格や、製品ＩＤ、クランプ電圧、その他種々のセンサ１に関する情報が採用される。
【００１６】
出力補正部１３は、検出部１１より検出出力を得ると、記憶部１２に記憶されている補正値を用いて検出値を補正し、その補正後の検出値に応じた電位を有する信号を補正後の検出出力として出力端子１０ｂに出力する。例えば、出力補正部１３は、検出部１１の検出出力より得られる検出値に所定の加算値（オフセット値）を加算するオフセット処理と、オフセット処理後の値に所定の乗算値（ゲイン値）を乗算するゲイン処理とを行うことで、検出出力の補正を行う。すなわち、センサ１では、上述のオフセット値とゲイン値が記憶部１２の補正値に含まれている。上述したオフセット値は、正または負の値であり、ゲイン値は、０を除く数である。また、出力補正部１３は、後述する通常モード時のみ動作する。
【００１７】
このような出力補正部１３によるオフセット処理やゲイン処理は、例えば、検出部１１が出力する検出信号の電位を所望の範囲内の値に設定することを目的として行われる。例えば、センサ１の使用場所や使用状況によっては、検知信号の電位の大きさが、管理装置２で検出可能な大きさより大きく、正しい検出結果が得られなくなってしまうおそれがある。このような場合には、出力補正部１３により検出出力を補正して検知信号の大きさを管理装置２で検出可能な範囲内に収まるようにすることで、適切な検出結果を得ることが可能になる。また、部品等の特性にばらつきによって製品毎に検知信号の値の範囲が異なってしまうことを防止でき、いずれの製品においても検知信号の値を所望の範囲内の値とすることが可能となる。
【００１８】
第１の通信部１４は、記憶部１２に記憶させる補正値を管理装置２から受け取るためのものである。この第１の通信部１４は、電源端子１０ａを利用して、管理装置２と有線による通信（シリアル通信）を行う。このような第１の通信部１４は、通信処理部１４ａと、クロック回路１４ｂと、判定回路１４ｃと、スイッチＱ１０と、抵抗Ｒ１０とを備えている。判定回路１４ｃは、コンパレータなどを備え、電源端子１０ａの電位を信号受信用の閾値と比較することで、電源端子１０ａの電位がハイレベルであるかロウレベルであるかを判定する。例えば、このものでは、信号受信用の閾値を３．５Ｖに設定してあり、判定回路１４ｃは、電源端子１０ａの電位が３．５Ｖ超過であればハイレベルと判定し、３．５Ｖ以下であればロウレベルと判定する。
【００１９】
一方、スイッチＱ１０は、電源端子１０ａとグラウンド（基準電位点）との間に挿入されている。このようなスイッチＱ１０としては、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチを用いることができる。抵抗Ｒ１０は、スイッチＱ１０がオンであるときに電源端子１０ａの電位を、スイッチＱ１０がオフであるときよりも低い所定電位に設定するためのものである。
【００２０】
通信処理部１４ａは、シリアル信号の送受信を行うためのものである。通信処理部１４ａは、判定回路１４ｃの判定結果とクロック回路１４ｂとを利用して、シリアル信号の受信処理を行う。また、通信処理部１４ａは、スイッチＱ１０とクロック回路１４ｂとを利用してシリアル信号の送信処理を行う。通信処理部１４ａは、例えば、論理回路や、マイクロコンピュータ（マイクロコントローラ、略称としてマイコン、広義にはＣＰＵとも称される）などを利用して構成される。このような通信処理部１４ａと判定回路１４ｃによって、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部１４ａとスイッチＱ１０によって、シリアル信号を電源端子１０ａに出力する送信部が構成される。
【００２１】
また、通信処理部１４ａは、管理装置２とシリアル通信を行うにあたっては、図７に示すように、クロック回路１４ｂのクロックのタイミングで、シリアル信号１ビットの周期を示す同期ビット（同期信号）ＳＹＮＣを送信する。
【００２２】
第１の制御部１６は、センサ１の全体的な制御を行う管理装置である。このような第１の制御部１６は、例えば、マイクロコンピュータを備え、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより種々の機能を実現する。なお、第１の制御部１６は、第１の通信部１４の通信処理部１４ａと一体に構成されていてもよい。
【００２３】
この第１の制御部１６は、通常モードと調整モードとの２種類の動作モードを有している（すなわち、センサ１は通常モードと調整モードのいずれか一方の動作モードで動作する）。
【００２４】
ここで、調整モードでは、第１の制御部１６は、検出部１１および出力補正部１３の駆動を停止し、第１の通信部１４を駆動する。これによって、検出出力の出力を行わないようにし、また管理装置２とのシリアル通信を可能とする。そして、管理装置２とのシリアル通信によって補正値を取得すると、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を管理装置２より取得した補正値に書き換えさせる。書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、書き換え後の記憶部１２の補正値を管理装置２に送信させる。すなわち、調整モードは、検出出力の出力を行わないが、記憶部１２の補正値の書き換えは可能とするモードである。
【００２５】
一方、通常モードでは、第１の制御部１６は、検出部１１および出力補正部１３を駆動し、第１の通信部１４の駆動を停止する。これによって、検出出力（出力補正部１３で補正された検出出力）の出力を可能とし、また管理装置２とシリアル通信を行わないようにする。すなわち、通常モードは、検出出力の出力を行うが、記憶部１２の補正値の書き換えは禁止するモードである。
【００２６】
第１の制御部１６が調整モードと通常モードのいずれの動作モードで動作するかは、管理装置２の要求に応じて決定される。
【００２７】
判別部１５は、管理装置２がいずれの動作モードを要求しているかを判別するためのものであり、その判別結果を第１の制御部１６に通知する。よって、第１の制御部１６は、判別部１５の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を実行する。
【００２８】
判別部１５は、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別する。例えば、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖを越えれば、管理装置２が通常モードを要求していると判別し、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖ以下であれば、管理装置２が調整モードを要求していると判別する。このような判別部１５は、電源端子１０ａの電位と動作モード判別用の閾値とを比較する比較回路を利用することで得ることができる。
【００２９】
電源部１７は、電源端子１０ａより得た電力を元にしてセンサ１の動作電圧を生成するものである。この給電が必要な電気機器には、この電源部１７より給電される。このような電源部１７には、例えば、電源端子１０ａと接地端子１０ｃとの間の電位差（電源電圧）に基づいて所定の電圧を生成する三端子レギュレータなどが必要に応じて用いられている。
【００３０】
管理装置２は、図６に示すように、センサ１を接続するための端子部（以下、第２の端子部と称する）２０と、センサ１用の電源である供給電源部２１と、センサ１とシリアル通信するための通信部（以下、第２の通信部と称する）２２と、管理装置２の全体的な制御を行う制御部（以下、第２の制御部と称する）２３とを備えている。また、管理装置２は、各部２０〜２３を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。
【００３１】
第２の端子部２０は、給電端子２０ａと、入力端子２０ｂとを備えている。給電端子２０ａは、供給電源部２１からセンサ１に給電するための端子であり、入力端子２０ｂは、センサ１より検出出力を得るための端子である。入力端子２０ｂは接続するセンサ１の数に応じた数だけ設けられる（図６に示す例では、センサ１を２つ接続するために２つの入力端子２０ｂが設けられている）。したがって、センサ１は、電源端子１０ａを給電端子２０ａに、出力端子１０ｂを入力端子２０ｂに、それぞれ電線（給電線）Ｌ１および電線（出力線）Ｌ２を用いて接続することによって、管理装置２に接続される。なお、センサ１の接地端子１０ｃは、電線（接地線）Ｌ３によって基準電位点（例えば車のボディ）に接続されている。
【００３２】
供給電源部２１は、出力電圧を変更することができる可変型の電源であり、例えば、自動車に搭載されたバッテリと、バッテリの直流電圧を所定電圧に降圧可能な降圧チョッパ回路とで構成されている。例えば、供給電源部２１は、出力電圧として５Ｖと４Ｖとを択一的に選択することができるように構成されている。このような供給電源部２１は従来周知のものを採用することができるから詳細な説明は省略する。
【００３３】
第２の通信部２２は、センサ１（センサ１の第１の通信部１４）と有線による通信（シリアル通信）を行うためのものである。この第２の通信部２２は、給電端子２０ａを利用してセンサ１とシリアル通信を行うように構成されている。より詳細には、第２の通信部２２は、第１の通信部１４と同様の構成のものであり、通信処理部２２ａと、クロック回路２２ｂと、判定回路２２ｃと、スイッチＱ２０と、抵抗Ｒ２０とを備えている。判定回路２２ｃは、判定回路１４ｃと同様のものであり、給電端子２０ａの電位（電源端子１０ａの電位に等しい）が３．５Ｖ超過であればハイレベルと判定し、３．５Ｖ以下であればロウレベルと判定する。また、スイッチＱ２０および抵抗Ｒ２０も、スイッチＱ１０および抵抗Ｒ１０と同様のものである。通信処理部２２ａは、第１の通信部１４からの同期ビットＳＹＮＣが得られるまでシリアル信号の送信を行わない。通信処理部２２ａは、同期ビットＳＹＮＣを計測することで、センサ１の通信クロックの情報（位相、周期）を取得する。そして、通信処理部２２ａは、この通信クロックに基づいて、シリアル信号の送受信のタイミングを設定し、シリアル通信を行う。この他の通信処理部２２ａの動作は通信処理部１４ａと同様であるから説明を省略する。
【００３４】
第２の制御部２３は、図示しない入出力部からの指示に応じて、センサ１に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。
【００３５】
ここで、上記入出力部は、ユーザが情報を入力するための操作ボタンなどの入力部と、ユーザに情報を提示するための画像表示装置などの出力部とを備えたユーザインタフェースであり、管理装置２と一体に、あるいは別体に設けられる。
【００３６】
第２の制御部２３は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する一方、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する。
【００３７】
ここで、管理装置２では、供給電源部２１と給電端子２０ａとの間に、抵抗Ｒ２１およびスイッチＱ２１よりなる並列回路が挿入されている。第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する際にはスイッチＱ２１をオンにし、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する際にはスイッチＱ２１をオフにする。これによって、調整モード時には、供給電源部２１と給電端子２０ａとの間に抵抗Ｒ２１が挿入される。この抵抗Ｒ２１は、スイッチＱ１０，Ｑ２０のオン時に、電源端子１０ａの電位を、信号受信用の閾値以下に低下させるためのものである。したがって、供給電源部２１の電圧が４Ｖである場合には、供給電源部２１の電圧を抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ２１とで分圧した電圧、および抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１とで分圧した電圧が、信号受信用の閾値（例えば３．５Ｖ）以下となるように、抵抗Ｒ１０，２０，２１の抵抗値が設定されている。
【００３８】
さらに、第２の制御部２３は、第２の通信部２２を制御して、上記入出力部を用いてユーザが入力した補正値をセンサ１に送信する機能を有する。ここで、第２の制御部２３は、第２の通信部２２に補正値を送信させた後に、所定時間以内に、センサ１からの応答（センサ１における更新後の補正値）が得られれば、補正値の更新が成功したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。また、第２の制御部２３は、上記所定時間以内に、センサ１からの応答（センサ１における更新後の補正値）が得られなかったとき、あるいは、得られたがその補正値がセンサ１に送信した補正値と一致しなかったときに、補正値の更新が失敗したと判断し、その旨を上記入出力部により使用者に通知する。
【００３９】
加えて、第２の制御部２３は、入力端子２０ｂに入力された検出出力を上記入出力部に出力して、上記入出力部にセンサ１の検出出力を表示させる機能を有する。ただし、この機能による動作（上記入出力部にセンサ１の検出出力を表示させる動作）は、通常モード時のみに行われ、調整モード時には行われない。この他、第２の制御部２３は、入力端子２０ｂに入力された検出出力に応じて種々の制御を実行する機能を有する。
【００４０】
以下、このセンサ１と管理装置２により構築された物理量検出システムの動作について図７を参照して説明する。なお、図７（ａ）は、電源端子１０ａの電位変化（電位の時間変化）を示し、図７（ｂ）は、管理装置２が同期ビットより算出したシリアル信号の検出タイミングを示している。
【００４１】
まず、初期状態（図７における時刻Ｔ１前）では、センサ１が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置２の第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、５Ｖの電位が与えられる。より正確には、電源端子１０ａからセンサ１の消費電流による抵抗Ｒ２１の電圧降下を差し引いた電位となる。しかしながら、以下の説明では、簡略化のために消費電流を無視して説明する。
【００４２】
そのため、判別部１５は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ１は、記憶部１２に記憶されている補正値で検出部１１の検出出力を補正して得られた検出出力（補正後の検出出力）を出力端子１０ｂに出力する。出力端子１０ｂに出力された補正後の検出出力は、入力端子２０ｂに入力され、第２の制御部２３によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
【００４３】
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定する（時刻Ｔ１）。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、４Ｖの電位が与えられる。そのため、判別部１５は、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを調整モードに設定する。よって、第１の通信部１４が駆動されて、管理装置２とのシリアル通信が可能になる。このとき、第１の通信部１４は、所定時間の間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することで同期ビットＳＹＮＣを送信する。
【００４４】
そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、第２の制御部２３は、入力された補正値を第２の通信部２２に送信させる。
【００４５】
第２の通信部２２は、上述したように、スイッチＱ２０を制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。例えば、シリアル信号により送信する補正値データは３バイトのデータであり、そのうちの２バイトが補正値（各々１バイトのオフセット値およびゲイン値）、残りの１バイトがセンサ１の製品ＩＤを示している。第２の通信部２２は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ１を送信し、その後に補正値データを示すビット列ＤＢ１の送信を行う。なお、通信処理部２２ａは、ビット列ＤＢ１の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信してセンサ１に送信を終えたことを通知する。
【００４６】
第１の制御部１６は、第１の通信部１４でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品ＩＤが自己のＩＤと同じかを確認する。ＩＤが同じであれば、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を、補正値データが示す補正値（オフセット値およびゲイン値）に書き換えさせる。なお、ＩＤが同じでなければ、補正値データを破棄する。
【００４７】
書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、書き換え後の記憶部１２の補正値を示す応答データを管理装置２に送信させる。この応答データは補正値データと同様に３バイトのデータであり、そのうちの２バイトが補正値（各々１バイトのオフセット値およびゲイン値）、残りの１バイトがセンサ１の製品ＩＤである。第１の通信部１４は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間（時刻ｔ１５〜ｔ１６）、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ２を送信し、その後に応答データを示すビット列ＤＢ２の送信を行う。なお、通信処理部１４ａは、ビット列ＤＢ２の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信して管理装置２に送信を終えたことを通知する。
【００４８】
第２の制御部２３は、第２の通信部２２でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品ＩＤが、補正値データに含まれる補正値および製品ＩＤに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
【００４９】
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定するとともに、スイッチＱ２３をオンとする（時刻Ｔ２）。この場合、センサ１の電源端子１０ａには、５Ｖの電位が与えられ、その結果、センサ１の第１の制御部１６の動作モードが通常モードに設定される。
【００５０】
以上述べた物理量検出システムによれば、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別するので、端子部１０の端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。
【００５１】
特に、調整モードでは、電源端子１０ａを管理装置２との通信に使用するから、センサ１への給電線Ｌ１を通信線に兼用することができる。そのため、管理装置２には、センサ１と一対一対応で第２の通信部（通信装置）２２を設ける必要がなく、一つの第２の通信部２２で多数のセンサ１と通信することが可能になる。よって、管理装置２の構成を簡素化することができる。
【特許文献１】特開２００２−１４８０７７号公報
【特許文献２】特開２００６−７１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５２】
上述した物理量検出システムでは、センサ１が管理装置２に同期ビットＳＹＮＣを送信し、これによって、シリアル通信の同期を取っている。
【００５３】
しかしながら、管理装置２は、同期ビットＳＹＮＣの時間を測定して、通信クロックを得ている。そのため、通信クロックの一周期には、測定誤差が含まれる可能性が高い。よって、図７（ｂ）に示すように、センサ１の通信クロックと管理装置２の通信クロックの位相のずれが時間によって変化することになり、安定した通信を行うことが難しい。
【００５４】
すなわち、上述の物理量検出システムでは、調整モード時に高精度なシリアル通信を行うことが難しいという問題があった。
【００５５】
また、このような同期のずれに起因する通信精度の悪化は、通信時間が長くなったときだけではなく、周囲温度、周囲湿度、電圧変動、外部の電界・磁界などの通常存在する外乱（ノイズ）によっても発生する。そして、同期ビットを利用して同期を取る場合、このような外乱を無くすこと、または外乱を防ぐことは実質的に不可能であった。
【００５６】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる物理量検出システムおよびそれに用いる物理量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００５７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置とを備え、物理量センサは、電源端子、出力端子、および接地端子を有する第１の端子部と、所定の物理量を検出する検出部と、特性情報が書き込まれる書き換え可能な記憶領域を有する記憶部と、検出部の検出出力を出力端子より出力する出力部と、管理装置とシリアル通信する第１の通信部と、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位変化に基づいて管理装置が要求している動作モードを判別する判別部と、判別部の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を行う第１の制御部と、電源端子より得た電力を元にして動作電圧を生成する電源部とを有し、動作モードには、記憶部の特性情報を第１の通信部が管理装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、管理装置は、電源端子を接続する給電端子および出力端子を接続する入力端子を有する第２の端子部と、給電端子より物理量センサに給電する供給電源部と、第１の通信部とシリアル通信する第２の通信部と、物理量センサに動作モードの切り替えを要求する第２の制御部と、物理量センサの動作モードが調整モードであるときに第２の通信部および出力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部とを有し、第１の通信部は、出力端子に入力されるクロック信号に同期して、電源端子に入力されるシリアル信号の受信、および電源端子へのシリアル信号の出力を行い、第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して、給電端子に入力されるシリアル信号の受信、および給電端子へのシリアル信号の出力を行うことを特徴とする。
【００５８】
この発明によれば、管理装置に、調整モード時に第２の通信部および入力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部を設けてあり、第１の通信部は、入力端子を通じて出力端子に入力されるクロック信号に同期して電源端子を通じたシリアル信号の送受信を行い、第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して給電端子を通じたシリアル信号の送受信を行う。そのため、従来例のように同期ビットを用いるものとは異なり、測定誤差や、種々の外乱の影響を無くすことができ、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる。
【００５９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記特性情報は、上記検出部の検出出力の補正値を含み、上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする。
【００６０】
この発明によれば、所望の出力特性を有する検出出力を得ることができる。
【００６１】
請求項３の発明では、請求項１または２記載の物理量検出システムに用いられることを特徴とする。
【００６２】
この発明によれば、シリアル通信の通信精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００６３】
本発明は、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
本発明の一実施形態の物理量検出システムは、上述した従来例と同様に、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）による自動車のエンジン運転における電気的な制御に用いられる。本実施形態の物理量検出システムも、従来例と同様に、のセンサ１と、ＥＣＵよりなる管理装置２とで構成されている。
【００６５】
本実施形態における管理装置２は、図１に示すように、第２の端子部２０と、供給電源部２１と、第２の通信部２２と、第２の制御部２３と、クロック信号出力部２４とを備えている。また、管理装置２は、各部２０〜２４を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。なお、供給電源部２１は、従来例と同様のものであるから説明を省略する。
【００６６】
本実施形態における第２の端子部２０は、従来例と同様に給電端子２０ａと、入力端子２０ｂとを有している。また、第２の端子部２０は、給電端子２０ａと入力端子２０ｂに加えて、接地端子２０ｃを有している。この接地端子２０ｃは、基準電位点（例えば車のボディ）に接続されている。
【００６７】
本実施形態における第２の制御部２３は、従来例と同様に、センサ１に動作モードの切り替えを要求する機能を有している。本実施形態では、第２の制御部２３は、上記入出力部より動作モードを通常モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定し、かつその旨（通常モードに設定する旨）を後述する波形発生部２４ｂに通知する。また、第２の制御部２３は、動作モードを調整モードに設定する旨の指示を受けた場合には、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定し、かつその旨（調整モードに設定する旨）を波形発生部２４ｂに通知する。なお、本実施形態における第２の制御部２３のその他の動作については、従来例で述べたとおりであるから説明は省略する。
【００６８】
クロック信号出力部２４は、クロック回路２４ａと、前述の波形発生部２４ｂと、一対のスイッチＱ２１，Ｑ２２とを備えている。スイッチＱ２１は、スイッチＱ２２とともに直列回路を構成し、当該直列回路は、供給電源部２１に並列に接続されている。また、スイッチＱ２１とスイッチＱ２２との接続点は、入力端子２０ｂに接続されている。なお、スイッチＱ２１，Ｑ２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチである。
【００６９】
波形発生部２４ｂは、第２の制御部２３より調整モードに設定する旨の通知を受けたときは（センサ１の動作モードが調整モードであるときは）、入力端子２０ｂにクロック信号（第１のクロック信号）を出力する。このクロック信号は、波形発生部２４ｂが、クロック回路２４ａを利用して、所定周期でスイッチＱ２１，Ｑ２２のオン・オフを交互に切り替えることで得られる。すなわち、波形発生部２４ｂは、クロック回路２４ａを利用して一定周期で、スイッチＱ２１がオン、スイッチＱ２２がオフである状態（入力端子２０ｂの電位がハイレベルである状態）と、スイッチＱ２１がオフ、スイッチＱ２２がオンである状態（入力端子２０ｂの電位がロウレベルである状態）とを切り替えることで、図２（ｂ）に示すようなクロック信号を入力端子２０ｂに出力する。なお、図２（ｂ）に示すものでは、ハイレベルの電位は４Ｖであり、ロウレベルの電位は０Ｖである。
【００７０】
また、波形発生部２４ｂは、第１のクロック信号と位相が等しいクロック信号（第２のクロック信号）を第２の通信部２２の通信処理部２２ａに出力する。
【００７１】
一方、波形発生部２４ｂは、第２の制御部２３より通常モードに設定する旨の通知を受けたときは（センサ１の動作モードが通常モードであるときは）、クロック信号の出力を行わない。このとき、両スイッチＱ２１，Ｑ２２はオフに設定され、これによって、センサ１の検出出力が第２の制御部２３に入力される。
【００７２】
本実施形態における第２の通信部２２は、センサ１（センサ１の第１の通信部１４）と有線による通信（シリアル通信）を行うためのものである。この第２の通信部２２は、通信処理部２２ａと、判定回路２２ｃと、スイッチＱ２０と、抵抗Ｒ２０とを従来例と共通に有しているが、クロック回路２２ｂは有していない。
【００７３】
本実施形態における通信処理部２２ａでは、クロック回路２２ｂの代わりに、クロック信号出力部２４より得られる第２のクロック信号を利用する。
【００７４】
この点について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、電源端子１０ａ（給電端子２０ａ）の電位を示し、ＳＴＢ１およびＤＢ１は管理装置２が送信するスタートビットおよびビット列であり、ＳＴＢ２およびＤＢ２はセンサ１が送信するスタートビットおよびビット列である。なお、図２（ｂ）は、第１のクロック信号を示しているが、第２のクロック信号は、第１のクロック信号と同位相の信号であるから、図２（ｂ）を第２のクロック信号の説明にも使用する。
【００７５】
通信処理部２２ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリアル信号を送信する際には、第２のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部２２ａは、当該期間において第２のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ２０を制御する。また、通信処理部２２ａは、シリアル信号を受信する際においても、第２のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部２２ａは、当該期間において第２のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）における判定回路２２ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。
【００７６】
このように第２の通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第２のクロック信号）に同期して、給電端子２０ａに入力されるシリアル信号の受信、および給電端子２０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、判定回路２２ｃ、スイッチＱ２０、および抵抗Ｒ２０については従来例と同様のものであるから説明は省略する。
【００７７】
本実施形態におけるセンサ１は、図１に示すように、第１の端子部１０と、検出部１１と、記憶部１２と、出力補正部１３と、第１の通信部１４と、判別部１５と、第１の制御部１６と、電源部１７と、クロック信号検出部１８とを備えている。また、センサ１は、各部１０〜１８を構成する電気機器等を収納する筐体（図示せず）を備えている。なお、第１の端子部１０、検出部１１、記憶部１２、出力補正部１３、第１の制御部１６、および電源部１７については上述の従来例と同様のものであるから説明を省略する。
【００７８】
このようなセンサ１は、電源端子１０ａを給電端子２０ａに、出力端子１０ｂを入力端子２０ｂに、接地端子１０ｃを接地端子２０ｃに、それぞれ給電線Ｌ１、出力線Ｌ２、接地線Ｌ３を用いて接続することによって、管理装置２に接続される。
【００７９】
本実施形態における判別部１５は、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別する。例えば、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖを越えているか否かと、出力端子１０ｂに第１のクロック信号が入力されているか否かによって、動作モードの判別を行う。本実施形態の場合、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が４．５Ｖ以下で、かつ、出力端子１０ｂに第１のクロック信号が入力されていれば、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。そして、判別部１５は、上記以外の場合は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。本実施形態における判別部１５は、判別結果を、第１の制御部１６と、クロック検出部１８の後述する波形認識部１８ｂに与える。このような判別部１５の具体的な回路構成については従来周知の回路を応用して容易に構成することができるから、詳細な説明は省略する。
【００８０】
クロック信号検出部１８は、判定回路１８ａと、前述の波形認識部１８ｂとを備えている。判定回路１８ａは、出力端子１０ａの電位と所定のクロック判定用の閾値とを比較することで、出力端子１０ａに入力される第１のクロック信号がハイレベルかロウレベルかを判定する。本実施形態では、クロック判定用の閾値は、例えば３Ｖに設定されている。波形認識部１８ｂは、判別部１５によって調整モードと判別された際に、判定回路１８ａの判定結果に基づいて、第１のクロック信号と同期した信号を通信処理部１４ａに出力する。
【００８１】
本実施形態における第１の通信部１４は、記憶部１２に記憶させる補正値を管理装置２から受け取るためのものである。この第１の通信部１４は、通信処理部１４ａと、判定回路１４ｃと、スイッチＱ１０と、抵抗Ｒ１０とを従来例と共通に有しているが、クロック回路１４ｂは有していない。
【００８２】
本実施形態における通信処理部１４ａでは、クロック回路１４ｂの代わりに、波形認識部１８ｂが出力する信号、すなわち、クロック信号出力部２４より入力端子２０ｂ、出力線Ｌ２、出力端子１０ｂを通じて得られる第１のクロック信号を利用する。
【００８３】
この点について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。通信処理部１４ａは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリアル信号を送信する際には、第１のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ１０を制御する。また、通信処理部１４ａは、シリアル信号を受信する際においても、第１のクロック信号の立ち下がり時（ハイレベルからロウレベルに切り替わるとき）ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）における判定回路１４ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。
【００８４】
このように第１の通信部１４は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第１のクロック信号）に同期して、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号の受信、および電源端子１０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、判定回路１４ｃ、スイッチＱ１０、および抵抗Ｒ１０については従来例と同様のものであるから説明は省略する。
【００８５】
以下、本実施形態の物理量検出システムの動作について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００８６】
まず、初期状態（図２における時刻Ｔ１前）では、センサ１が通常モードであるとする。この初期状態では、管理装置２の第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定する。また、クロック信号出力部２４は、スイッチＱ２１，Ｑ２２を両方ともオフに設定するため、クロック信号（第１のクロック信号および第２のクロック信号）は出力されない。
【００８７】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには５Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力されていない。そのため、判別部１５は、管理装置２が通常モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを通常モードに設定する。よって、センサ１は、記憶部１２に記憶されている補正値で検出部１１の検出出力を補正して得られた検出出力（補正後の検出出力）を出力端子１０ｂに出力する。出力端子１０ｂに出力された補正後の検出出力は、入力端子２０ｂに入力され、第２の制御部２３によって上記入出力部に送られ、ユーザに提示される。
【００８８】
一方、上記入出力部によって調整モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を４Ｖに設定し、クロック信号出力部２４は、クロック信号の出力を開始する（時刻Ｔ１）。
【００８９】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには４Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力される。そのため、判別部１５は、管理装置２が調整モードを要求していると判断する。その結果、第１の制御部１６は動作モードを調整モードに設定する。よって、第１の通信部１４が駆動されて、管理装置２とのシリアル通信が可能になる。
【００９０】
そして、使用者が上記入出力部を用いて補正値の入力を行うと、第２の制御部２３は、入力された補正値を第２の通信部２２に送信させる。
【００９１】
第２の通信部２２は、上述したように第２のクロック信号に同期してスイッチＱ２０をオン・オフ制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。第２の通信部２２は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ１を送信し、その後に従来例と同様の補正値データを示すビット列ＤＢ１の送信を行う。第２の通信部２２は、ビット列ＤＢ１の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信してセンサ１に送信を終えたことを通知する。
【００９２】
第１の通信部１４は、上述したように第１のクロック信号を利用して、シリアル信号の受信を行う。第１の制御部１６は、第１の通信部１４でシリアル信号を受信すると、その補正値データの製品ＩＤが自己のＩＤと同じかを確認する。ＩＤが同じであれば、第１の制御部１６は、記憶部１２の補正値を、補正値データが示す補正値（オフセット値およびゲイン値）に書き換えさせる。なお、ＩＤが同じでなければ、補正値データを破棄する。
【００９３】
書き換えが終了すると、第１の制御部１６は、第１の通信部１４を制御して、従来例と同様の応答データを管理装置２に送信させる。第１の通信部１４は、上述したように第１のクロック信号に同期してスイッチＱ１０をオン・オフ制御することで、電源端子１０ａの電位を４Ｖあるいは３Ｖに設定し、これによって、シリアル信号の送信を行う。また、第１の通信部１４は、シリアル信号を送信するにあたっては、所定時間の間、電源端子１０ａの電位を３Ｖに設定することでスタートビットＳＴＢ２を送信し、その後に応答データＤＢ２の送信を行う。第１の通信部１４は、ビット列ＤＢ２の送信後には、ストップビット（図示せず）を送信して管理装置２に送信を終えたことを通知する。
【００９４】
第２の通信部２２は、上述したように第２のクロック信号を利用して、シリアル信号の受信を行う。第２の制御部２３は、第２の通信部２２でシリアル信号を受信すると、その応答データに含まれる補正値および製品ＩＤが、補正値データに含まれる補正値および製品ＩＤに等しいかどうかを確認し、等しければ、補正値の更新が成功したと判断し、等しくなければ、補正値の更新が失敗したと判断する。この判断結果は、上記入出力部によって使用者に通知される。
【００９５】
この後に、上記入出力部によって通常モードが選択されると、第２の制御部２３は、供給電源部２１の出力電圧を５Ｖに設定し、クロック信号出力部２４は、クロック信号の出力を停止する（時刻Ｔ２）。
【００９６】
この場合、センサ１の電源端子１０ａには５Ｖの電位が与えられ、また、出力端子１０ｂには第１のクロック信号が入力されていない。その結果、第１の制御部１６の動作モードは、通常モードに設定される。
【００９７】
以上述べたように、本実施形態の物理量検出システムによれば、第１の通信部１４は、入力端子２０ｂを通じて出力端子１０ｂに入力されるクロック信号出力部２４のクロック信号に同期して電源端子１０ａを通じたシリアル信号の送受信を行い、第２の通信部２２は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号に同期して給電端子２０ａを通じたシリアル信号の送受信を行う。そのため、従来例のように同期ビットＳＹＮＣ（図７参照）を用いるものとは異なり、測定誤差や、種々の外乱の影響を無くすことができ、調整モード時のシリアル通信の通信精度を向上することができる。
【００９８】
また、同期ビットＳＹＮＣを用いた同期処理を行う必要がなくなるから、このような処理に要していた時間を節約することができる。そのため、シリアル通信の効率を向上することができる（単位時間に送信できるデータ量を増やすことができる）。また、通信対象のセンサ１には管理装置２からクロック信号が送信される。そのため、シリアル信号にＩＤなどを付加して通信対象のセンサ１を識別する必要がなくなり、ＩＤ等のためのビット列が不要になる。よって、シリアル通信の効率を向上することができる。
【００９９】
ところで、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図２（ｂ）に示すように、ハイレベルが４Ｖ、ロウレベルが０Ｖである信号に限定されない。
【０１００】
例えば、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図３（ｂ）に示すように、ハイレベルが０Ｖ、ロウレベルが−５Ｖである信号であってもよいし、図４（ｂ）に示すように、ハイレベルが５Ｖ、ロウレベルが−５Ｖである信号であってもよい。
【０１０１】
いずれの場合においても、通信処理部１４ａは、図３，４に示すように、シリアル信号を送信する際には、第１のクロック信号の立ち下がり時ｔ４から、次の立ち下り時ｔ６までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ５から立ち下り時ｔ６までの期間）に、シリアル信号がハイレベルもしくはロウレベルとなるように、スイッチＱ１０を制御する。また、通信処理部１４ａは、シリアル信号を受信する際においても、第１のクロック信号の立ち下がり時ｔ１から、次の立ち下り時ｔ３までの期間を、シリアル信号の１ビットの期間とする。そして、通信処理部１４ａは、当該期間において第１のクロック信号がハイレベルである期間（立ち上がり時ｔ２から立ち下り時ｔ３までの期間）における判定回路１４ｃの判定結果によって、シリアル信号のビット値を得る。このようにして、第１の通信部１４は、クロック信号出力部２４より得たクロック信号（第１のクロック信号）に同期して、電源端子１０ａに入力されるシリアル信号の受信、および電源端子１０ａへのシリアル信号の出力を行う。なお、このような点は、第２の通信部２２においても同様である。
【０１０２】
なお、クロック信号出力部２４が出力するクロック信号は、図２〜図４に示すもの以外の信号であってもよく、要は、第１の通信部１４と第２の通信部２２とが十分に同期を取ることができるような信号であればよい。
【０１０３】
また、本実施形態の物理量検出システムによれば、下記の効果が得られる。すなわち、本実施形態の物理量検出システムによれば、電源端子１０ａの電位変化に基づいて、管理装置２が要求している動作モードを判別するので、端子部１０の端子数を増やすことなく調整モードへの移行が行える。さらに、調整モードでは、電源端子１０ａを管理装置２との通信に使用するから、センサ１への給電線Ｌ１を通信線に兼用することができる。そのため、管理装置２には、センサ１と一対一対応で第２の通信部（通信装置）２２を設ける必要がなく、一つの第２の通信部２２で多数のセンサ１と通信することが可能になる。よって、管理装置２の構成を簡素化することができる。その上、電源端子１０ａは一般的にバイパスコンデンサ（図示せず）により接地されることが多いから、出力端子１０ｂにより通信する場合に比べれば、高周波ノイズの影響を低減することができる。
【０１０４】
また、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が通常時の電位（本実施形態では５Ｖ）よりも所定値以上低いか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別する。そのため、調整モード時に電源端子１０ａの電位を上昇させる（例えば５Ｖから１２Ｖに上昇させる）場合とは異なり、通常時の電位（５Ｖ）よりも高い電位（１２Ｖ）に耐え得る電気部品、すなわち高耐圧性を有する電気部品等を使用する必要がないから、小型化および低コスト化を図ることができる。この場合、電源がオンになって、電源端子１０ａの電位が０Ｖから５Ｖまで上昇する際に、判別部１５によって調整モードと判断されるおそれがあるが、管理装置２から出力端子１０ｂにクロック信号が送信されないので、意図せずに通信が行われてしまうおそれがない。
【０１０５】
ところで、本実施形態において、判別部１５は、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別している。この点に関して、判別部１５は、電源端子１０ａと出力端子１０ｂの一方の電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別してもよい。ただし、電源端子１０ａおよび出力端子１０ｂそれぞれの電位変化が所定の条件を満たしているか否かによって、管理装置２が要求している動作モードを判別するほうが、いずれか一方のみで動作モードの判別を行う場合に比べて、動作モードの判別誤りが発生する確率を低減できて、予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができる。
【０１０６】
また、判別部１５は、電源端子１０ａの電位変化が所定の条件を満たした際に、動作モードの判別を確定するのではなく、電源端子１０ａの電位変化が所定の条件を満たしている期間が所定時間継続された際に、動作モードの判別を確定するようにしてもよい。このようにすればノイズなどの影響によって予期せずに動作モードが変更されてしまうことを抑制することができ、より正確な動作モードの判別が可能になる。この他、判別部１５は、電源端子１０ａの電位が所定のパターンで変化したか否か（例えば、電位が所定周波数で所定回数変化したか等）によって動作モードの判別を行ってもよい。
【０１０７】
また、第１の端子部１０、検出部１１、記憶部１２、出力補正部１３、第１の通信部１４、判別部１５、第１の制御部１６、電源部１７、およびクロック信号検出部１８などの各部に使用される電気部品のうちの少なくとも２つはモノリシックＩＣとして一体化されていてもよく、このようにすれば、センサ１の小型化を図ることができる。
【０１０８】
また、本実施形態における供給電源部２１は、出力電圧を変えるための降圧チョッパ回路を備えているが、出力電圧が異なる２つの電源を有するものであってもよい。いずれの場合においても、出力電圧の切り替え時に、センサ１への給電が停止されることがないようにすることが好ましい。
【０１０９】
また、本実施形態では、製品ＩＤを利用して通信先のセンサ１を特定している。ここで、管理装置２と通信するセンサ１を選択する方法としては、センサ１の出力端子１０ｂを利用することが考えられる。すなわち、センサ１に出力端子１０ｂの電位を検出する手段を設け、管理装置２が出力端子１０ｂの電位を所定の閾値に設定する（例えば、出力端子１０ｂを短絡させる）ことで、センサ１に通信相手として選択されていることを通知することができる。
【０１１０】
以上、本発明の物理量検出システムの実施形態について述べたが、上述のものは、あくまでも一実施形態に過ぎない。よって、本発明の技術的範囲は上記の例に限定されず、上述の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の一実施形態の物理量検出システムのブロック図である。
【図２】同上におけるシリアル通信の説明図である。
【図３】同上におけるシリアル通信の他例の説明図である。
【図４】同上におけるシリアル通信の他例の説明図である。
【図５】従来例の物理量センサのブロック図である。
【図６】同上の物理量センサを適用した物理量検出システムのブロック図である。
【図７】同上におけるシリアル通信の説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 物理量センサ
２ 管理装置
１０ 端子部（第１の端子部）
１０ａ 電源端子
１０ｂ 出力端子
１０ｃ 接地端子
１１ 検出部
１２ 記憶部
１３ 出力補正部
１４ 通信部（第１の通信部）
１５ 判別部
１６ 制御部（第１の制御部）
１７ 電源部
１８ クロック信号検出部
２０ 端子部（第２の端子部）
２０ａ 給電端子
２０ｂ 入力端子
２１ 供給電源部
２２ 通信部（第２の通信部）
２３ 制御部（第２の制御部）
２４ クロック信号出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置とを備え、
物理量センサは、電源端子、出力端子、および接地端子を有する第１の端子部と、所定の物理量を検出する検出部と、特性情報が書き込まれる書き換え可能な記憶領域を有する記憶部と、検出部の検出出力を出力端子より出力する出力部と、管理装置とシリアル通信する第１の通信部と、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位変化に基づいて管理装置が要求している動作モードを判別する判別部と、判別部の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を行う第１の制御部と、電源端子より得た電力を元にして動作電圧を生成する電源部とを有し、動作モードには、記憶部の特性情報を第１の通信部が管理装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、
管理装置は、電源端子を接続する給電端子および出力端子を接続する入力端子を有する第２の端子部と、給電端子より物理量センサに給電する供給電源部と、第１の通信部とシリアル通信する第２の通信部と、物理量センサに動作モードの切り替えを要求する第２の制御部と、物理量センサの動作モードが調整モードであるときに第２の通信部および出力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部とを有し、
第１の通信部は、出力端子に入力されるクロック信号に同期して、電源端子に入力されるシリアル信号の受信、および電源端子へのシリアル信号の出力を行い、
第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して、給電端子に入力されるシリアル信号の受信、および給電端子へのシリアル信号の出力を行うことを特徴とする物理量検出システム。
【請求項２】
上記特性情報は、上記検出部の検出出力の補正値であり、
上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする請求項１記載の物理量検出システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の物理量検出システムに用いられることを特徴とする物理量センサ。
【請求項１】
物理量センサと、物理量センサを監視・制御する管理装置とを備え、
物理量センサは、電源端子、出力端子、および接地端子を有する第１の端子部と、所定の物理量を検出する検出部と、特性情報が書き込まれる書き換え可能な記憶領域を有する記憶部と、検出部の検出出力を出力端子より出力する出力部と、管理装置とシリアル通信する第１の通信部と、電源端子と出力端子の少なくとも一方の電位変化に基づいて管理装置が要求している動作モードを判別する判別部と、判別部の判別結果に応じた動作モードで各部の制御を行う第１の制御部と、電源端子より得た電力を元にして動作電圧を生成する電源部とを有し、動作モードには、記憶部の特性情報を第１の通信部が管理装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、記憶部の特性情報の書き換えを許可しない通常モードとが含まれ、
管理装置は、電源端子を接続する給電端子および出力端子を接続する入力端子を有する第２の端子部と、給電端子より物理量センサに給電する供給電源部と、第１の通信部とシリアル通信する第２の通信部と、物理量センサに動作モードの切り替えを要求する第２の制御部と、物理量センサの動作モードが調整モードであるときに第２の通信部および出力端子にクロック信号を出力するクロック信号出力部とを有し、
第１の通信部は、出力端子に入力されるクロック信号に同期して、電源端子に入力されるシリアル信号の受信、および電源端子へのシリアル信号の出力を行い、
第２の通信部は、クロック信号出力部より得たクロック信号に同期して、給電端子に入力されるシリアル信号の受信、および給電端子へのシリアル信号の出力を行うことを特徴とする物理量検出システム。
【請求項２】
上記特性情報は、上記検出部の検出出力の補正値であり、
上記出力部は、上記検出部の検出出力を上記記憶部に記憶された補正値を用いて補正して上記出力端子より出力することを特徴とする請求項１記載の物理量検出システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の物理量検出システムに用いられることを特徴とする物理量センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２３０７６（Ｐ２０１０−１２３０７６Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９８５８１（Ｐ２００８−２９８５８１）
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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