发明内容
在将所述加速度开关及传感器与微机进行组合的信号处理电路的情况下,需要始终驱动检测振动或者加速度的传感器,并且供给用于使微机动作的电源。特别是在装入仅能搭载小容量的电池的设备的情况下,需要通过在未探测到振动时使包含信号处理电路的系统待机,在探测到振动的时间点使系统动作,从而构成为使电池的电力不会浪费地使用。
本发明是考虑到这样的情况而完成的,其目的在于提供一种信号处理电路、振动检测电路及电子装置,在对加速度开关仅施加小于既定值的振动时,使主控制部或者传感器停止或者低电流动作;在对加速度开关施加既定值以上的振动时,使主控制部或者传感器启动,并且在主控制部启动后控制向加速度开关或者传感器的电源的供给,进一步降低系统整体的消耗电流。
为解决上述课题,本发明提出以下的方案。
本发明所涉及的信号处理电路基于加速度开关的开闭状态来检测施加至所述加速度开关的振动,其特征在于,所述信号处理电路具备:主判定部,将所述加速度开关的输出与预先设定的第一判定基准比较,判定施加至所述加速度开关的振动;电源控制部,基于所述主判定部的判定结果,控制电源的供给;主控制部,基于由所述电源控制部供给的电源,对控制对象进行控制;以及传感器,基于由所述电源控制部供给的电源,检测施加至自身的物理量,作为物理量计测信息输出该检测结果,且所述加速度开关与所述主判定部连接,所述电源控制部基于由所述主判定部进行的施加至所述加速度开关的振动的判定结果,控制向所述主控制部或者所述传感器的至少一个的电源的供给。
依据本发明,基于由主判定部进行的施加至加速度开关的振动的判定结果,电源控制部通过不将电源供给至主控制部或者传感器,在主控制部及传感器停止时不消耗电流,在对加速度开关施加振动时,电源控制部通过将电源供给至主控制部或者传感器,能够降低包含加速度开关和信号处理电路的系统整体的消耗电流。
另外,所述信号处理电路的特征在于,所述加速度开关与所述电源控制部连接,所述电源控制部基于由所述主判定部进行的施加至所述加速度开关的振动的判定结果,控制向所述加速度开关的电源的供给。
依据本发明,除了上述内容,通过控制向加速度开关的电源的供给,能够降低供给至加速度开关的电流,所以能够降低包含加速度开关和信号处理电路的系统整体的消耗电流。
另外,所述信号处理电路的特征在于,所述主控制部具备判定功能,将所述传感器输出的物理量计测信息与预先设定的第二判定基准比较,来判定施加至所述传感器的物理量的状态,所述电源控制部基于施加至所述传感器的物理量的状态的判定结果,控制向所述加速度开关的电源的供给。
依据本发明,除了上述内容,电源控制部通过基于传感器输出的物理量计测结果控制向加速度开关的电源的供给,能够根据需要降低供给至加速度开关的电流,所以能够降低包含加速度开关与信号处理电路的系统整体的消耗电流。
另外,所述信号处理电路的特征在于,具备判定部,所述判定部包含所述主判定部和变更输入侧的电位的电位电平切换部,所述主控制部基于所述主判定部的判定结果,利用所述电位电平切换部来变更所述判定部的输入侧的电位。
依据本发明,除了上述内容,主控制部基于施加至加速度开关的振动的判定结果,利用电位电平切换部来变更判定部的输入侧的电位,由此,在加速度开关的闭状态的情况下,能够降低流动于加速度开关的电流,所以能够进一步降低包含加速度开关和信号处理电路的系统整体的消耗电流。
另外,所述信号处理电路的特征在于,具备判定部,所述判定部包含所述主判定部和变更输入侧的电位的电位电平切换部,所述主控制部基于施加至所述传感器的物理量的状态的判定结果,利用所述电位电平切换部来变更所述判定部的输入侧的电位。
依据本发明,除了上述内容,主控制部判定施加至所述传感器的物理量的状态,基于该判定结果利用电位电平切换部来变更判定部的输入侧的电位,由此,在加速度开关的闭状态的情况下,能够降低供给的电流,所以能够进一步降低包含加速度开关和信号处理电路的系统整体的消耗电流。
本发明所涉及的振动检测电路的特征在于,包含所述信号处理电路和所述加速度开关,所述主控制部基于由所述主判定部进行的施加至所述加速度开关或者所述传感器的物理量的状态的判定结果,控制所述控制对象。
依据本发明,主控制部基于施加至加速度开关的振动的判定结果,启动或者停止控制对象,控制包含加速度开关及信号处理电路的振动检测电路的电流,由此,能够降低振动检测电路的消耗电流,所以能够降低包含振动检测电路和控制对象的系统整体的消耗电流。
另外,本发明所涉及的电子装置的特征在于,包含所述信号处理电路、所述加速度开关以及所述控制对象,所述主控制部基于由所述主判定部进行的施加至所述加速度开关的振动的判定结果、或者施加至所述传感器的物理量的状态的判定结果,控制所述控制对象。
依据本发明,主控制部基于施加至加速度开关的振动的判定结果,不仅对加速度开关和信号处理电路,还对控制对象的动作进行控制,由此能够降低信号处理电路、加速度开关及控制对象的各个消耗电流,所以能够降低电子装置的系统整体的消耗电流。
依据本发明所涉及的信号处理电路、振动检测电路及电子装置,能够构筑在施加至加速度开关的振动小于既定值时,使信号处理电路的驱动电流大幅降低的系统。另外,还在施加至加速度开关的振动为既定值以上时,在从启动主控制部或者传感器到主控制部或者传感器的动作结束的期间,控制供给至加速度开关的电源,由此,能够抑制流动于加速度开关的电流,所以能够降低包含加速度开关和信号处理电路的系统整体的消耗电流。
具体实施方式
(第一实施方式)
基于图1~3对本发明所涉及的信号处理电路的第一实施方式进行说明。首先,基于图1、2对与信号处理电路连接的加速度开关进行说明。
图1是示出在重锤(重り)内部的空间具有后述的对置电极的加速度开关10的结构的截面图。图2是以图1所示的A-A’面切开加速度开关10的纵截面图。此外,图1是以图2所示的B-B’面切开的截面图。
图1、2所示的加速度开关10是层叠有使用绝缘材料的第一基板11、使用单晶硅等的第二基板12、使用玻璃等绝缘材料的第三基板13的结构。14是配置于加速度开关的周边部的支撑部。15是固定于支撑部14的梁。16是在内部形成空间,经由梁15由支撑部14支撑的重锤。17是配置于重锤16的内部空间,在施加一定值以上的加速度的情况下限制重锤的移动,并且与重锤接触而电导通的对置电极。此外,第二基板12由单晶硅构成,以取得支撑部14、梁15、重锤16、对置电极17的电导通。18和19是通过向第一基板11埋入金等导电性材料,成为用于将加速度开关与后述的信号处理电路电连接的接点的贯通电极。此外,第一基板11和第三基板13利用阳极接合等方法固定于支撑部14及对置电极17,还具备保护梁15及重锤16不受外部环境影响的功能。
该加速度开关10是常开型的加速度开关,若施加至加速度开关的振动的强度为既定值以上,则成为贯通电极18、19间导通的闭状态;在振动强度小于既定值时,贯通电极18、19间不导通,成为开状态。
接下来,基于图3对本发明所涉及的信号处理电路的第一实施方式进行说明。图3是示出与加速度开关10连接的信号处理电路20的结构的框图。信号处理电路20包含主判定部21、电源控制部22、主控制部23、传感器24。
主判定部21与加速度开关10的一端(贯通电极18)连接,检测加速度开关的开闭状态,将该检测信号与预先设定的判定基准比较,判定振动的产生并作为判定结果进行输出。
电源控制部22基于主判定部21的判定结果,控制主控制部23的电源的供给,进行启动及停止控制、低电流及常规动作模式的切换控制,控制传感器24的电源的供给,进行传感器24的启动及停止控制、低电流模式及常规动作模式的切换控制。
另外,电源控制部22与加速度开关10的另一端(贯通电极19)连接,并且进行将电源供给至加速度开关10,也进行供给的电压及电流的控制。
主控制部23基于由电源控制部22供给的电源而动作,对控制对象30的动作进行控制。另外,接受后述的传感器24的加速度检测结果作为加速度(物理量)计测信息,将该加速度计测信息与预先设定的判定基准比较,进行施加至传感器的振动的判定。
传感器24基于由电源控制部22供给的电源而动作,检测施加至自身的加速度(物理量),将检测结果作为加速度(物理量)计测信息输出至主控制部23。如图4所示,传感器24包含加速度(物理量)检测部25和A/D转换部26,具备这样的功能:用加速度检测部检测加速度,用A/D转换部将模拟值转换为数字值,作为加速度计测信息进行输出。
另外,信号处理电路20还包含由电阻或者电容器构成的负载31。该负载31连接在加速度开关10的一端(贯通电极18)与主判定部21的输入之间,具备这样的功能:在加速度开关为断开(开状态)时调整主判定部21的输入侧的电位。另外,负载31可以是将电阻、电容器串联及并联等任意的组合,而且,也能构成为由晶体管等有源元件构成,并且根据主控制部23的输出,实际上变更负载电阻。
接下来,基于图3对信号处理电路20的动作进行说明。首先,对在加速度开关10不施加振动、或者施加小于既定值的振动的低振动状态的动作进行说明。在该状态下,用主判定部21检测加速度开关10的开闭状态,将该检测信号与预先设定的第一判定基准比较,判定为低振动状态。基于该判定结果,电源控制部22将主控制部23停止或者设定为仅进行一部分的功能的动作的低电流模式。并且,电源控制部22控制向加速度开关10的电源的供给。此外,向加速度开关10的输出电压设定为与正电源电压VDD同样的高电平。另外,在低振动状态下,加速度开关10常规断开(开状态),主判定部21的输入侧由负载31下拉,所以成为与负电源电压VSS同样的低电平。
接下来,对在加速度开关10施加既定值以上的振动的高振动状态的动作进行说明。在该状态下,加速度开关10成为闭状态,用主判定部21检测加速度开关的开闭状态,与预先设定的第一判定基准比较,判定为在加速度开关施加振动。基于该判定结果,电源控制部22启动主控制部23或者切换至执行常规功能的常规动作模式。另外,电源控制部22基于主判定部21的判定结果,控制向加速度开关的电源的供给,降低流动于加速度开关的电流、或者使其为0。即使该信号处理电路20处于高振动状态下,也使经由加速度开关10和负载31流动的电流降低、或者为0,所以能够降低包含信号处理电路的系统整体的消耗电流。
接下来,对在高振动状态下开始加速度的计测且移至低振动状态时的动作进行说明。首先,为了用传感器24开始加速度的计测,电源控制部22输出传感器启动信号,启动传感器24,或者切换至常规动作模式。由此,传感器24用加速度检测部25开始加速度的检测,用A/D转换部26将该加速度检测部所检测的模拟值转换为数字值,作为包含传感器24的动作状态的加速度计测信息,输出至主控制部23。
此外,主控制部23基于该加速度计测信息,对控制对象的动作进行控制。将加速度计测信息与预先设定的第二判定基准比较,若判定为其加速度的状态与常规不同,则输出控制信号,使控制对象30动作(启动)。另一方面,若判定为在既定期间内施加至传感器24的加速度低于第二判定基准,则主控制部23将基于该判定结果的停止信号输出至电源控制部22,电源控制部22基于该停止信号,将主控制部23及传感器24停止或者设定为低电流模式。另外,电源控制部22基于该停止信号,控制向加速度开关的电源的供给,将向加速度开关10的输出电压从低电平设定为高电平,用主判定部21检测加速度开关10的开闭状态,变更为可判定振动的状态。
如上所述,本发明所涉及的加速度开关的信号处理电路20,在低振动状态下,通过使主控制部23及传感器24停止或者为低电流模式,降低消耗电流;在高振动状态下,通过使流过加速度开关10及负载31的电流降低或者为0,能够使包含信号处理电路的系统整体的消耗电流降低。此外,主控制部23的也可以构成为:首先启动控制对象30,接下来,根据基于传感器24的加速度检测信息的判定结果来停止控制对象。在该情况下,主控制部能够以更短时间启动控制对象。
(第二实施方式)
接下来,基于图5、6对本发明所涉及的信号处理电路的第二实施方式进行说明。图5是示出包含与图3所示的第一实施方式有一部分不同的结构的信号处理电路40的框图。图6是示出信号处理电路40的判定部28的结构的框图。信号处理电路40包含电源控制部22、主控制部23、传感器24以及判定部28。该判定部28具有主判定部21,在主判定部21的输入侧具有电位电平切换部27,该电位电平切换部27根据主控制部23的控制,将输入侧变更为下拉或者上拉或者禁止(disable,高阻抗)。信号处理电路40通过包含该判定部28,不需要设置图3的信号处理电路所示的负载31。
另外,判定部28在输入侧连接有加速度开关10的一端(贯通电极18),检测加速度开关的开闭状态,将该检测信号与预先设定的第一判定基准比较,用主判定部21判定施加至加速度开关的振动的产生,将该判定结果输出至电源控制部22。
接下来,基于图5对加速度开关的信号处理电路40的动作进行说明。首先,主控制部23将判定部28的输入侧设定为禁止状态(高阻抗)。若从该状态成为施加既定值以上的振动的高振动状态,则加速度开关10成为闭状态,判定部28接受高电平输入,与第一判定基准比较,探测振动的产生。根据该判定结果,电源控制部22将电源供给至主控制部23,使其启动。随后,主控制部23将判定部28的输入侧切换至上拉状态、或者继续维持禁止状态。由此,即使加速度开关10再次变化为闭状态,电流也不会流动至判定部28的输入侧,流动于加速度开关的电流变为0。随后,电源控制部22通过将电源供给至传感器24使其启动,传感器开始加速度检测,计测施加至传感器的实时加速度,作为加速度计测信息输出至主控制部23。
另外,基于该加速度计测信息,主控制部23在既定期间,提取施加至传感器24的加速度作为加速度计测信息,与用于探测地震波等在既定状态下产生的加速度的第二判定基准比较,若判定为加速度的状态与常规不同(地震波),则使控制对象30启动,使控制对象动作既定期间后,使其停止。另一方面,若主控制部23判定为常规状态,则维持控制对象的停止状态。随后,在使判定部28的输入侧为下拉状态后,为了使其为禁止状态,并且降低传感器24的消耗电流,主控制部23将使利用传感器的加速度检测停止的控制信号输出至电源控制部22。随后,电源控制部22使主控制部23停止,降低信号处理电路40的消耗电流。此外,在从这样的状态对加速度开关10施加预先设定的第一判定基准以上的振动、加速度开关10再次成为闭状态的情况下,将高电平输入至判定部28,基于判定部的判定结果,电源控制部22再次将电源供给至主控制部23或者传感器24。
此外,在信号处理电路所包含的判定部不能进行下拉或者上拉的切换的情况下,通过在判定部的输入侧连接对下拉和上拉进行切换的电路,也能切换为下拉或者上拉。另外,也能通过连接具有使用了晶体管等有源元件的输入条件变更功能的电路,与判定部的输入侧连接,作出下拉或者禁止状态。
在至此说明的信号处理电路的实施方式中,以在施加有高电平作为判定部的输入信号的情况下,输出(中断输出)至电源控制部22为例进行说明,但在低电平施加至判定部的情况下,也能输出。在该情况下,在图3、5所示的信号处理电路的结构中,即使是分别将与负载31连接的负电源替换为正电源(VDD),与加速度开关连接的正电源(VDD)替换为负电源,下拉替换为上拉,上拉替换为下拉,高电平替换为低电平的结构,也能实现本发明的目的,即能够降低在低振动状态下流动于信号处理电路的主控制部或者传感器的电流,降低在高振动状态下流动于加速度开关的电流。
(第三实施方式)
接下来,作为本发明所涉及的第三实施方式,基于图7的框图,对包含第一实施方式所示的信号处理电路且基于施加至加速度开关的振动的检测结果来进行既定动作的电子装置、对作为这样的电子装置的一个例子的用电池驱动的地震计进行说明。
图7是包含加速度开关和信号处理电路且搭载小容量的电池的地震计60的框图。地震计60包含振动检测电路61;相当于进行声音、光、或者数据发送的控制对象的警报发送单元62;将电源供给至振动检测电路和警报发送单元的电池63。此外,振动检测电路61包含加速度开关10和信号处理电路20(40),构成为以施加至加速度开关的既定值以上的振动使微机64及传感器24启动。此外,微机64包含图3、5的信号处理电路的框图所示的主判定部21、电源控制部22、主控制部23。此外,在图7所示的地震计中,为包含第一实施方式所示的信号处理电路20的结构,但也可以为第二实施方式所示的包含具有判定部28的信号处理电路40以代替该信号处理电路20的结构。
微机64的主控制部23具有地震波的判定功能和控制对象的控制功能。传感器24将用加速度检测部25检测到的加速度检测结果用A/D转换部26转换为加速度计测信息,输出至主控制部23。主控制部23将该传感器24输出的加速度计测信息与预先设定的基准比较,对是否产生地震进行判定,基于该判定结果,对控制对象的启动或者停止进行控制。警报发送单元62具有这样的功能:基于微机64的主控制部24的控制信号S4,通过扬声器或发光单元产生声音或光等。
接下来,基于图7对地震计60的动作进行说明。在施加至加速度开关10的振动小于既定值的情况下,地震计所包含的信号处理电路20(40)维持待机或者停止状态,警报发送单元62也维持待机状态。另一方面,在施加至加速度开关的振动为既定值以上的情况下,主判定部21检测表示加速度开关的开闭状态的输出信号(S1),与预先设定的既定值比较,对施加至加速度开关10的振动的产生进行判定。基于该判定结果,电源控制部22使主控制部23启动。而且,主控制部23将启动信号(S2)输出至传感器24,开始利用传感器检测加速度。该传感器24检测加速度,输出将该检测结果转换为数字值的加速度测定信息(S3)。将该加速度测定信息(S3)与预先设定的判定基准比较,主控制部23若判定为产生了地震,则基于该判定结果,将控制信号(S4)向警报发送单元62输出。警报发送单元62基于控制信号(S4),经由扬声器或发光设备、无线设备等,将作为警报的声音或光、数据发送至周围。此外,在发送警报既定期间后,主控制部23使警报发送单元停止,用电源控制部22停止向主控制部23及传感器24的电源供给,由此,微机64切换为低电流模式,地震计60移至待机状态。
这样,本发明所涉及的电子装置用主判定部21进行施加至加速度开关10的振动的判定,基于该判定结果,微机64的电源控制部22将电源供给至主控制部23及传感器24,使其启动。接下来,主控制部23用传感器24开始加速度的计测,得到施加至传感器的加速度的计测信息,将该信息与预先设定的判定基准比较,若判定为产生了地震,则启动控制对象,以产生声音、光等警报及向其他终端等发送等,开始既定动作。另一方面,微机64的主控制部23控制为:在判定为未产生地震的情况下、或判定为在加速度开关施加了小于既定值的振动的情况下,使控制对象的动作停止;这样地,由于能够降低电子装置自身的消耗电流,所以能够减少电子装置的电池更换频度。
此外,在本发明所涉及的信号处理电路及电子装置的实施方式中,以计测加速度的传感器为例进行了说明,但不限于计测加速度的传感器,也能为例如包含对温湿度、回转(gyro)、压力等物理量进行计测的各种传感器的结构。这些传感器检测施加至自身的物理量,基于作为该检测结果的集合的物理量测定信息,电源控制部控制电源的供给,将主控制部及传感器适当启动、停止或者切换至低电流模式,由此,能够降低信号处理电路的消耗电流。