DE10348984A1 - Motion sensitive electronic circuit for activating or deactivating an electrically powered device - Google Patents
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Abstract
Eine bewegungsempfindliche elektronische Schaltung dient zum Aktivieren oder Deaktivieren einer elektrisch betriebenen Einrichtung. Sie besteht aus einem Vibrationssensor, der bei Bewegung zwischen zwei Zuständen, leitend oder komplementär, nichtleitend, hin- und herspringt und der seriell über einen Vorwiderstand an eine elektrische Versorgung angeschlossen ist. Eine Auswerteelektronik aus einem logischen Gatter mit Schalthysterese, einem Schmitt-Trigger und daran angeschlossenem elektronischen Zeitglied mit mindestens einem Schaltausgang greift das widerstandsseitige Potential am Vibrationsschalter ab. Ein Schaltausgang des Zeitglieds ist mit dem Steuereingang des Schalters verbunden. Das Zeitglied wird mit der ansteigenden oder abfallenden Flanke eines Digitalpulses am Gatterausgang für das vorgegebene Zeitintervall gesetzt.A motion-sensitive electronic circuit is used to activate or deactivate an electrically powered device. It consists of a vibration sensor that jumps back and forth when moving between two states, conductive or complementary, non-conductive and is connected in series via a series resistor to an electrical supply. An evaluation of a logic gate with switching hysteresis, a Schmitt trigger and connected electronic timer with at least one switching output accesses the resistance-side potential on the vibration switch. A switching output of the timer is connected to the control input of the switch. The timer is set with the rising or falling edge of a digital pulse on the gate output for the given time interval.
Description
Die Erfindung betrifft eine bewegungsempfindliche elektronische Schaltung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer elektrisch betriebenen Einrichtung.The The invention relates to a motion-sensitive electronic circuit to activate or deactivate an electrically operated device.
Elektrisch betriebene Einrichtungen sind Energieverbraucher, die je nach elektrischem Leistungsbedarf in ihrer Unterhaltung mehr oder weniger teuer sind. Eine Beschränkung/Reduzierung des Energieverbrauchs auf tatsächliche Nutzungszeiten bedeutet daher unter Umständen eine erhebliche Einsparung und verbessert in Folge die Wirtschaftlichkeit. Hier ist insbesondere an bewegliche Einrichtungen und stationäre Einrichtungen mit beweglichen Bereichen gedacht.electrical operated facilities are energy consumers, depending on the electrical Power requirements in their entertainment are more or less expensive. A limitation / reduction of energy consumption to actual Times of use therefore may mean a considerable saving and improves the economy in a row. Here is in particular to movable and stationary equipment with moving areas thought.
Beispielsweise
sei auf die Informations-/Datenverarbeitung hingewiesen. Zur Steuerung
eines PC-Cursors werden sogenannte Mäuse zur Wechselwirkung des
Bedieners mit einem PC verwendet, um Daten zu übermitteln/verarbeiten. Die
Positionserfassung erfolgt durch Auswertung optischer Signale einer
Leuchtdiode, LED, wie beispielsweise in der
Die Ansteuerelektronik für eine Maus, die heute mehr und mehr eingesetzt wird, ist batteriebetrieben. Die Lebenszeit der Batterien in einer solchen Maus ist aufgrund einer beschränkten Energieverwaltung recht kurz, etwa 1 Monat beim Betrieb mit hochwertigen Akkus. Die Datenübertragung zum PC kann eingestellt werden, wenn nach einiger Zeit keine Bewegungsänderung der Maus mehr erfolgt, nicht jedoch die Positionsabfrage und der Betrieb der Optik selbst. Der Strombedarf einer LED für Mäuse liegt immer noch nur im Bereich einiger Milliampere.The Control electronics for a mouse, which is used more and more today, is battery operated. The lifetime of the batteries in such a mouse is due a limited Power management quite short, about 1 month when operating with high quality Battery. The data transmission to PC can be set, if after some time no movement change The mouse is more, but not the position query and the Operation of the optic itself. The power consumption of a LED for mice is still only in the range of a few milliamps.
In
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bewegungsempfindliche elektronische Schaltung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer elektrisch betriebenen Einrichtung bereitzustellen, die einen einfachen, zuverlässigen Aufbau hat und in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.Of the Invention is based on the object, a movement sensitive electronic circuit for activating or deactivating an electrical to provide powered equipment that provides a simple, reliable construction has and in big numbers can be produced.
Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete elektronische Schaltung gelöst. Sie besteht aus einem Vibrationssensor, der zwei Zustände einnehmen kann, einen leitenden oder den dazu komplementären, den sperrenden Zustand. Bei beschleunigten Bewegungen springt er zwischen diesen beiden Zuständen entsprechend der Bewegungsart mehr oder weniger schnell hin und her. Der Vibrationssensor ist ein bewegungsempfindlicher Schalter. Er ist seriell über einen Vorwiderstand an eine elektrische Versorgung angeschlossen. Dieser Kreis aus elektrischer Versorgung, Vorwiderstand und Vibrationssensor dient als Signalgeber.The Task is characterized by the in claim 1 electronic Circuit solved. It consists of a vibration sensor that occupies two states may, a conductive or complementary, the blocking state. With accelerated movements he jumps between these two states according to the type of movement more or less quickly and ago. The vibration sensor is a motion-sensitive switch. He is serial over a series resistor connected to an electrical supply. This circuit of electrical supply, series resistor and vibration sensor serves as a signal generator.
Zu der Schaltung gehört eine Auswerteelektronik, die aus einem logischen Gatter mit Schalthysterese (Schmitt-Trigger-Charakteristik) besteht. An das Gatter ist ein elektronisches Zeitglied mit mindestens einem Schaltausgang angeschlossen, das vorteilhafterweise als retriggerbares Monoflop mit Schmitt-Trigger-Eingangscharakteristik ausgeführt ist. Der Schaltausgang ist auf den Steuereingang des Schalters für die ein- bzw. auszuschaltende Einrichtung gelegt. Eingangsseitig ist die Auswerteelektronik, also das logische Gatter, an die Vorwiderstandsseite des Vibrationssensors angeschlossen, um dort das momentane elektrische Potential abzugreifen und bei Überschreiten einer vorgegebenen Potentialschwelle am Ausgang des Gatters einen definierten elektrischen Puls zu starten, der bei folgendem Unterschreiten einer ebenfalls vorgegebenen 2.ten Potentialschwelle, die einen anderen Wert als die erste Potenzialschwelle besitzt, wieder endet. Der Potentialpuls wird mit dem Gatter digitalisiert. Am Ausgang des Gatters wird aufgrund dieses Potentialpulses ein definierter Puls erzeugt, der zwar die zeitliche Dauer zwischen Potentialschwellen-Überschreitung und folgender Potentialschwellen-Unterschreitung wiedergibt, sonst aber stets ein und dieselbe Signalhöhe hat. Die beiden Potentialschwellen des Gatters sind bedeutsam, da der Vibrationssensor nicht notwendigerweise zwischen zwei definierten Potentialen hin und herspringt, sondern je nach Art der Bewegung der Vibrationssensor nicht völlig in den leitenden Zustand springt und eventuell durchaus kurz einen höherohmigen Leitzustand einnimmt, dessen Widerstandswert vergleichbar dem des Vorwiderstands ist.To belongs to the circuit an evaluation, which consists of a logic gate with switching hysteresis (Schmitt trigger characteristic). At the gate is a electronic timer connected to at least one switching output, this advantageously as retriggerable monoflop with Schmitt trigger input characteristic is executed. The switching output is connected to the control input of the switch for the or switched off. On the input side is the Evaluation, ie the logic gate, to the Vorwiderstandsseite connected to the vibration sensor to there the current electrical Potential to tap and when crossing a predetermined potential threshold at the output of the gate a defined electrical pulse to start, the following below an also given 2.ten potential threshold, the one has a value other than the first potential threshold, ends again. The potential pulse is digitized with the gate. At the exit of the Gatters becomes a defined pulse due to this potential pulse Although the time duration between potential threshold exceeded and following potential threshold underrun, otherwise but always has one and the same signal level. The two potential thresholds of the gate are significant because the vibration sensor is not necessarily between two defined potentials and jumps, but depending on the type of movement the vibration sensor is not completely in the conductive state jumps and possibly quite a short higher resistance Conductor occupies the resistance value comparable to that of Vorwiderstands is.
Der digitalisierte Puls wirkt auf das Zeitglied und damit auf den Steuereingang des ausgangsseitig angeschlossenen Schalters. Elektronisch werden hier allgemein die beiden Flanken, die ansteigende und abfallende, des digitalisierten Pulses genutzt. Es gibt vier Möglichkeiten, die Flanken zu nutzen: nur die Anstiegsflanke oder nur die abfallende Flanke oder nur die Anstiegsflanke zum Schalten und die abfallende Flanke zum Setzen des Zeitglieds oder umgekehrt. Die Festlegung auf eine der vier wird vom Anwendungsfall bestimmt. Wesentlich ist, dass das Zeitglied mit jedem folgenden digitalen Puls erneut gesetzt wird. Der Schaltausgang des Zeitglieds bleibt in seinem Zustand, wenn die digitalen Pulse innerhalb des eingestellten Zeitintervalls aufeinander folgen. Der Schaltausgang ändert seinen Zustand erst, wenn nach einem digitalen Puls eine Pulspause folgt, die größer als das am Zeitglied eingestellte Zeitintervall ist. Bei der Schaltungsrealisierung wird festgelegt, ob nur das Zeitglied mit der ansteigenden oder abfallenden Flanke eines Digitalpulses am Gatterausgang für das vorgegebene Zeitintervall gesetzt wird und den Schaltausgang, der zunächst ebenfalls mit der ansteigen den oder abfallenden Flanke dieses Digitalpulses am Gatterausgang von einem vorhergehenden Zustand in den dazu komplementären gesetzt wird, bei gesetztem Zeitintervall in diesem hält, also die bewegungsempfindliche Schaltung entweder in Ruhe ist oder sich eventuell im Zustand der gleichförmigen/unbeschleunigten Bewegung befindet.The digitized pulse acts on the timer and thus on the control input of the output side connected switch. Electronically, the two flanks, the rising and falling, of the digitized pulse are generally used here. There are four ways to use the edges: only the rising edge or only the falling edge or only the rising edge for switching and the falling edge for setting the timer or vice versa. The determination of one of the four is determined by the use case. It is essential that the timer with each successive digital pulse again is set. The switching output of the timer remains in its state when the digital pulses follow each other within the set time interval. The switching output does not change state until after a digital pulse a pulse pause follows that is greater than the time interval set at the timer. In the circuit realization, it is determined whether only the timer is set with the rising or falling edge of a digital pulse on the gate output for the predetermined time interval and the switching output, which also initially with the rising or falling edge of this digital pulse at the gate output from a previous state in the is set complementary thereto, with set time interval holds in this, so the motion-sensitive circuit is either at rest or possibly in the state of uniform / unaccelerated motion.
In
den Unteransprüchen
2 bis 4 sind die Bauteile der Schaltung spezifiziert. So ist nach
Anspruch 2 der Vibrationssensor ein SMD-Kugelschalter, wie beispielsweise
aus der
Für andere Einsatzfälle kann der Kugelschalter diskret als solcher und räumlich größer gebaut sein. Grundsätzlich wird der Vibrations-/Bewegungssensor anwendungsgerecht ausgewählt und eingebaut. Vom Prinzip her, weil auf beschleunigte Bewegungsvorgänge reagiert werden soll, kann dieser Vibrationssensor auch nach dem mechanischen Federprinzip, Blatt- oder Schraubenfeder, arbeiten.For others applications the ball switch can be discretely built as such and spatially larger. Basically the vibration / motion sensor is selected according to the application and built-in. In principle, because it responds to accelerated motion This vibration sensor can also be used after the mechanical Spring principle, leaf or coil spring, work.
Das Zeitglied ist ein elektronischer Baustein und beispielsweise nach Anspruch 3 ein monostabiler, retriggerbarer Multivibrator mit Schmitt-Trigger-Eingang und für einstellbare Zeitintervalle im Sekunden- bis Minuten-Bereich geeignet. Für sehr lange Zeitintervalle im Minutenbereich bis Stundenbereich ist ein Mikroprozessor oder einfacher eine Zeitschaltuhr verwendbar (Anspruch 4).The Timer is an electronic component and, for example, after Claim 3 a monostable, retriggerable multivibrator with Schmitt trigger input and for adjustable time intervals in the second to minute range suitable. For very long time intervals in the minute range to hour range is on Microprocessor or simpler a timer used (claim 4).
Der Schalter, der das Gerät in den aktiven oder inaktiven Zustand versetzt, ist beispielsweise ein FET oder ein IGBT oder Bipolartransistor oder ein sonstiger geeigneter elektronischer oder elektromechanischer Schalter (Anspruch 5).Of the Switch that the device is set to the active or inactive state, for example, a FET or an IGBT or bipolar transistor or any other suitable electronic or electromechanical switch (claim 5).
Verwendung kann die bewegungsempfindliche elektronische Schaltung nach Anspruch 6 bei vielen Einrichtungen finden, z.B. bei einer Maschine oder einem Fahrzeug oder einem Bewegungsmelder oder ein bewegliches Werkzeug/Instrument/Gerät wie ein Bügeleisen (Anspruch 6).use can the motion sensitive electronic circuit according to claim 6 in many facilities, e.g. in a machine or a vehicle or a motion detector or a moving tool / instrument / device such as a Iron (Claim 6).
Ein spezieller Verwendungsfall ist der nach Anspruch 7 in einer Maus, wie zur Steuerung eines PC-Cursors verwendet wird. Dort ist auffällig bisher, wie oft und lange an Arbeiten mit dem PC eine solche Maus nur kurz oder mit langen Pausen bewegt wird.One special case of use is that of claim 7 in a mouse, as used to control a PC cursor. There is striking so far, how often and long to work with the PC such a mouse only briefly or is moved with long pauses.
Der Aufbau der Schaltung richtet sich nach dem Einsatzfall. In kleinen Geräten ist Schaltung mit auf einer elektronischen Platine diskret aufgebaut oder liegt samt Vibrationssensor als integrierter Baustein vor.Of the Construction of the circuit depends on the application. In small devices is circuit discretely constructed with or on an electronic board is complete with vibration sensor as integrated component.
Die Vorteile der bewegungsempfindlichen elektronischen Schaltung bestehen in der Einführung eines intelligenten Power-Managements. Mit dieser Schaltung lässt sich die Energieaufnahme nahezu auf diesen jeweiligen Zeitraum beschränken, in dem das Gerät tatsächlich aktiv sein muss, funktionieren soll. Man erhält ganz erheblich höhere Betriebsdauer und Einsatzbereitschaft des Geräts.The Advantages of motion-sensitive electronic circuit exist in the introduction of a intelligent power management. With this circuit can be limit energy intake to almost that particular period, in the device indeed must be active, work. It gives you considerably longer operating time and Operational readiness of the device.
Eine vorgeschlagene, beispielhafte Lösung dient zum Aktivieren oder Deaktivieren einer Maus, wie sie bei PC-Arbeiten benutzt wird, und wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.A proposed, exemplary solution is used to activate or deactivate a mouse, as in PC work is used, and will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Als
Vibrationssensor wird der in der
Der
Kugelschalter ist in Reihe mit dem 1 MΩ großen Vorwiderstand an die mit
Wort in
Der Vorgang ist so eingestellt, dass mit Start des Potentialpulses nach längerer Zeit als das eingestellte Zeitintervall des Zeitglieds der Schalter für die Elektronik der Maus durch den beginnenden Digitalpuls am Schmitt-Trigger-Ausgang durch das Zeitglied hindurch in den aktiven, den leitenden Zustand versetzt wird und damit die Maus-Elektronik aktiviert hält.Of the Operation is set so that with start of the potential pulse after longer Time as the set time interval of the timer of the switch for the electronics the mouse by the incipient digital pulse at the Schmitt trigger output through the timer into the active, the conductive state is moved and thus keeps the mouse electronics activated.
Mit
der abfallenden Flanke des Digitalpulses am Schmitt-Trigger-Ausgang und damit
dem Unterschreiten seiner Ausschaltschwelle wird das Zeitglied gesetzt
und der Schalter in seinem Zustand gehalten (siehe
Die folgende Pulspause am Schmitt-Trigger-Ausgang ist länger als das Zeitintervall, somit fällt der Schalter in seinen Ruhezustand, den sperrenden, zurück und bleibt in diesem, bis erneut ein Potentialpuls, der über die Einschaltschwelle des Schmitt-Triggers steigt, auf der Vorwiderstandsseite des Kugelschalters auftritt.The the following pulse break at the Schmitt trigger output is longer than the time interval, so that falls Switch to its idle state, the locking, back and forth in this, until again a potential pulse that rises above the turn-on threshold of the Schmitt trigger, occurs on the Vorwiderstandsseite the ball switch.
Der Schalter wird mit Beginn eines Potentialpulses nach längerer Zeit als das eingestellte Zeitintervall geschaltet. Das Zeitglied wird mit Ende dieses Pulses erstmals gesetzt. Die gesamte Schaltungselektronik lässt sich platzsparend auf der Steuerelektronik der Maus integrieren.Of the Switch is at the beginning of a potential pulse after a long time switched as the set time interval. The timer is first set with the end of this pulse. The entire circuit electronics let yourself save space on the control electronics of the mouse.
Claims (10)
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WO2005050340A3 (en) | 2005-09-01 |
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