JP2004184421A - 容量型水検出手段を含む携帯型電子装置及びその実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時計等の携帯型装置が水に浸かったことを簡単に確実に検出する。
【解決手段】本発明は、ケース（２）及びガラス（３）により形成された組立体の外部領域に接触した水の存在を検出するための手段（２０、２２）を収容したガラス（３）で閉鎖された専用ケース（２）を備える携帯型装置（１）に関する。好ましい実施形態において、水の存在を検出するための手段は、装置（１）が水中に浸されると各々の静電容量が変化するように装置（１）の周辺領域に配置された複数の容量センサ（２０）を含む。従って、センサ（２０）の各々の静電容量値の数量特性は、周期的に測定されて記憶される。各々の測定後、新たに得られた値を前の値と比較して、対応する静電容量に変化があったか否かを検出する。容量センサ（２０）の一部で、静電容量の各々が、同時に、２つの測定値の間で大きく変化する場合、水の存在の検出が確認される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にデータ処理ユニットを含む電子回路に電力を供給するための電力供給手段を含む携帯型電子装置であって、電子回路がガラスで閉鎖されたケースで形成された組立体内に収容され、本装置は圧力センサと、データ処理ユニットへ送信される電気信号を生成することができる水の存在を検出するための手段とを更に含み、その検出手段が特にコンデンサを含む少なくとも１つの容量センサを含み、コンデンサの１つのプレートがケース−ガラス組立体の内側領域に配置された電極により形成され、前記外側領域が水と接触する場合のように、電極に面するケース−ガラス組立体の外側領域に直接接触するように置かれた外部媒体の性質の変化に応答してコンデンサの静電容量が変化するようになっている携帯型電子装置に関する。

また、本発明は、この種の装置内の水の存在を検出する手段を実装するための方法に関する。

前記形式の電気装置は本技術分野では公知である。
１９８５年１２月６日に公開された実開昭６０−１８３８９６には、特に圧力センサを備え、潜水深さを測定して表示するための手段を取り付けた電子装置が開示されている。圧力センサを作動させるには大きな電気エネルギーの消費を伴うので、装置に水の存在を検出する手段を設けて圧力センサへの電力供給を制御し、装置の着用者が水中にいない場合には電気供給を遮断するようになっている。従って、提案されている解決手法は、ガラスの内面に配置された透明な電極を含む容量センサを用いている。この容量センサにより、ガラスに水が接触すると静電容量が現れ、結果的に電子処理回路を流れる基準信号が変化する。従って、装置のガラスに水が接触したことが検出された場合にのみ圧力センサにエネルギーが供給される。

まず、水の存在を検出するためのオーム型手段が実装された多数の装置が公知であることに留意されたい。これらの検出手段は、一般に電力消費は少ないが、多少複雑な構造を必要とするという大きな欠点がある。特に、この装置のケースに孔を設ける必要があり、防水性の問題を生じる場合がある。特に、この理由により、本出願人は、装置のケースに特別の孔を設ける必要がない、容量型検出システムの改良に関心を寄せてきた。

しかし、前記の実用新案公報に示された技術的解決手法にはいくつかの欠点がある。特に、圧力センサへの電力供給を制御するためにメインスイッチが設けられ、水の存在を検出する手段と関連して作動する。ある意味では、水の存在を検出する手段は、二次スイッチの機能を果たしている。メインスイッチが存在することによる直接的な影響は、装置が水中に浸されていないときには圧力を測定できない点にあるが、これは、以下に説明するように、ある特定の状況では有用であろう。更に、メインスイッチを配置するために確保される場所は、水の存在を検出する手段がクロック信号から永久的に電力供給を受けるようになっている。従って、これらの検出手段は、水の存在の検査が永久的に起こる限り、また、圧力センサへの電力供給を遮断するためのこの手段の二次スイッチの機能が検出手段の下流にあるという点で、長期間の無駄なエネルギー消費を引き起こす。

また、提案されている解決手法は、容量センサに対して記載されている構造が浮遊容量を有しているので、装置のガラスに形成される静電容量を比較的大きな値に選択して、検出手段が有効に作動できるようにする必要があることが考慮されていない点に留意されたい。その結果として、静電容量が大きいので、検出手段の電力消費が大きくなるという更なる欠点も生じる。装置が置かれる環境条件の関数として、特に、温度の関数として浮遊容量が変化する場合には、選択した静電容量値を更に大きくする必要がある。同様に、水の存在の検出が、基準信号の変化量を検出することにより行われ、更にこれらの変化量の大きさが、水の存在により現れる静電容量値によって変化するので、静電容量は、電気処理回路で検出可能な変化量の大きさにするのに十分な値にする必要がある。

更に、浮遊容量の値は、長期的に変化する可能性があり、これにより、特に、測定が絶対的であり相対的でないため、検出手段の誤作動を引き起こす可能性がある。

日本公開実用新案 実開昭６０−１８３８９６公報

本発明の第１の目的は、水の存在を検出する容量型手段を備える装置であって、電力消費が少なく、広範な環境条件で長期にわたり信頼性が高い装置を提供することにより、前述の先行技術の欠点を解消することである。

従って、本発明では、圧力センサが、少なくとも２つの電力供給モード、即ち、陸上モードと称する第１の電力供給モード、及び潜水モードと称する第２の電力供給モードで作動し、検出手段が、周期的に起動されてコンデンサの静電容量を表す数量の測定を行うようにされていることを特徴とし、更に、検出手段は、前記数量の少なくとも２つの連続する測定値を比較し、２つの連続する測定値の間の所定値よりも大きな変化量に応じて潜水電力供給モードを起動する電気信号を生成する手段を含む、前述の型式の携帯型電子装置を提供する。

好ましい実施態様では、装置のガラス上に規則的に配置された複数の容量センサが設けられ、各々の容量センサの静電容量を検出手段の各々の電力供給期間に測定し、単一のセンサで発生し得る偶発的な潜水電力供給モードの起動を制限するようにしている。従って、測定量の一部、好ましくは少なくとも半分又はその全てが所定値を超えて変化した場合に潜水電力供給モードを起動するように検出手段を配置している。実際には、このような構造により、ガラスの全表面領域の大部分が解析されることになり、例えば、装置の着用者がガラスに指をのせると直ぐに圧力センサへの電力供給が始まるのを防止できる。

もしくは、実質的にガラスの全表面を覆う単一の電極をガラスの内面に配置することもできる。その結果、容量コンデンサの静電容量が覆われた表面の関数であるので、覆われたガラスの比率に関する所定値に対応するトリガしきい値を設けることができる。例示的に、測定値がガラスの全表面の半分を覆う場合に対応する場合に装置が水に浸っているとするように、任意に決定できる。その結果、前述の主たる実施態様の作動に関しては、潜水電力供給モードを起動するためには、２つの連続する測定値の間の変化量が、前記の所定の閾値よりも大きい値である新しい所定値を超える必要がある。

本発明による水の存在を検出するための手段は、潜水コンピュータ型装置、又は潜水専用機能を組み込んだ腕時計型装置に実装される。後者の場合、圧力測定は、ユーザが潜水状態でないときにも定期的に行われることが好ましい。このような測定値は、腕時計で実行されるアルゴリズム計算で考慮して潜水パラメータの決定精度を高めることができる。

更に、容量センサには、装置が水中にない場合、手動制御部材の機能を果たすといった付加的な用途を考えることもできる。

本発明は、添付の図面を参照し、種々の実施形態に関する以下の説明から容易に理解できる筈である。

図１は、非制限的に、ケース２及びガラス３を含む腕時計型装置の形に概略的に表した電子装置１の断面図を示す。電子回路４は、ケース２の内部に配置されている。先行技術で公知の構造に合わせて、好ましくは透明な導電電極５が装置１のガラス３の内面６に配置されている。導線７は電極５を電子回路４へ接続する。また、電池又は他の電力源８がケース２内に配置され、導線９により電子回路４の正端子に接続されている。

電極５は、容量センサ２０（図２に概略的に示す）のプレートの一方を形成し、この容量センサの他方のプレート２１は、装置１が水中に浸されると水で覆われるガラスにより形成される。水によって、装置１のケース２とガラス３との間に電気的接続が確立し（図１に点線で表す）、これによって、ケース２が電子回路４及び電池８の負端子に接続されている場合には、ガラス３の外面の電位は電子回路４の接地１１に戻される。

更に、装置１は、ケース２に収容され、導線１３により電子回路４に接続されている従来型の圧力センサ１２を含む。

図２は、図１の装置に用いられ、容量センサ２０の起動に応答して電気制御信号を生成する水の存在を検出するための電子回路２２の好ましい実施形態を例示する。この検出回路２２は周波数検出器ＤＦに接続されている。周波数検出器ＤＦは圧力センサ１２の作動を管理するデータ処理ユニット（図３に概略的に示す）に接続されている。

検出回路２２は容量センサ２０を含む。その浮遊静電容量Ｃｐが電極５と装置１のケース２との間の構成により生じる。浮遊静電容量は図２のコンデンサ２３により表されている。容量センサ２０とコンデンサ２３は、接地１１と演算増幅器２４の反転入力との間に並列に接続される。

また、検出回路２２は、増幅器２４の出力と接地１１との間に全て直列に接続された抵抗器２５、２６、２７を含む。増幅器２４の非反転入力は、抵抗器２６と２７との間の接続部に接続される。この構成では、増幅器２４と抵抗器２５、２６、２７は、シュミットトリガ回路を形成し、これにより、その出力、即ち抵抗器２５と２６の接続部には、増幅器２４の反転及び非反転入力に存在する電圧の相対値の関数として、高論理レベル又は低論理レベルのいずれかの信号が供給される。２つのツェナーダイオード２９、３０は、それらの論理レベルをそれぞれ規定する電圧を安定化するために、極性を逆向きにした直列接続で出力２８と接地１１との間に接続されている。

また、検出回路２２は、出力２８と増幅器２４の反転入力との間に接続されている抵抗器３１を含む。この抵抗器３１は、容量センサ２０及びコンデンサ２３と共に、シュミットトリガ回路出力の電圧を積分する低域フィルタ部を形成する。コンデンサ２０、２３のプレート電位は増幅器２４の反転入力に印加される。その結果、検出回路２２は、電圧−周波数変換器、即ち電圧制御発振器のように機能する。

図２に示す実施形態において、電圧−周波数変換器は非安定マルチバイブレータ形式に設計されており、自励発振しながら２つの準安定状態を有する周期的信号を生成する。しかし、任意の周期的信号発生装置の形式に設計することができ、特に、前述の電圧制御発振器の形式に設計することもできる。図２に示す構成は、製造が簡単で精密な電子部品を必要としないので特に好都合である。
検出回路２２の発振周期Ｔは、
Ｔ＝２Ｒ₃₁Ｃ_totＩｎ（１＋（２Ｒ₂₆）／Ｒ₂₇）
で与えられ、式中、Ｒ₃₁、Ｒ₂₆、及びＲ₂₇は、それぞれ抵抗器３１、２６、及び２７の値であり、Ｃ_totは、増幅器２４の反転入力と接地１１との間の全静電容量である。従って、検出回路の出力信号の発振周波数は全静電容量Ｃ_totに逆比例するので、浮遊静電容量とあわせた容量センサの静電容量は、検出回路２２の発振周波数の値を決定することが分かるであろう。

つまり、電圧−周波数変換器の発振周波数は、ガラス３の外面上に水が存在するか否かの関数として変化する。装置１が水中に浸されていない場合、結果的に、容量センサ２０のプレート２１は図２に示す回路に存在しない。この場合の合計静電容量は、電極５と接地１１との間の浮遊静電容量Ｃｐに等しい。従って、検出回路２２の出力信号の発振周波数は浮遊静電容量Ｃｐの逆数に等しくなる。

一方、装置１を水中に浸すと、プレート２１が形成され、結果的に、容量センサは静電容量Ｃｄを有し、検出回路２２に実際に作用する。この状態では、全静電容量Ｃ_totは、静電容量ＣｄとＣｐとの合計に等しくなる。

従って、公知のように、検出回路２２の出力信号の所望のデータが出力信号の周波数に含まれ、単純に設計されたデジタル手段を用いてそれを復元するだけでよい。例示的に、一定の作動期間中にＯＮされるパルスカウンタを組み込むことができる。一定期間中に受信したパルス数は、直接、周波数を表すので、ガラス３に接触する水の有無を表すことになる。本技術分野では公知であるため、当業者には、これらの手段又はその等価手段を組み込むことは容易であろう。

図３は、ブロック図の形態で本発明による装置１の電子回路セットの好ましい実施形態を示す。図３には、本発明に直接関係のある要素だけが示されている。

装置１のガラス３は、容量センサ６をその内面に設けた構成で図３に概略的に表されており、電極５ａ〜５ｆが示されている。当然、この特定の実施形態に関する以下の説明は、当業者であれば単一のセンサを用いた簡単な解決手法で実現することができるが、一般的な作動原理は同じである。

６つの電極５ａ〜５ｆの各々は、導電経路１０１を経由して従来型のマルチプレクサ回路１００に接続され、マルチプレクサ回路１００の出力は、図２に関連して説明した形式の検出回路２２の入力に接続される。検出回路２２の出力は、前述のように、データ処理ユニット１０２に接続されるが、データ処理ユニット１０２は、更に検出回路２２を制御するための指令を送信できる。

データ処理ユニット１０２は、装置１の電池８から電力が供給される。処理ユニット１０２は圧力センサ１２に接続されている。この圧力センサ１２は、アナログ−デジタル変換器１０３に送信されるアナログ型の電気信号を生成する。アナログ−デジタル変換器１０３は、デジタルデータを送信するために処理ユニット１０２に接続されている。また、処理ユニット１０２は、表示手段（図示せず）及び２つのメモリ領域１０５及び１０６のための制御回路への電気接続を含む。図３において、メモリ領域１０５及び１０６の各々は、６つの別個のアドレスを示すように図示されているのが分かるであろう。アドレスのそれぞれの機能は、以下に説明する。

また、装置１の電子回路は、処理ユニット１０２にクロック信号を送る例えば、水晶共振器を備えた時間基準器（図示せず）を有するが、この時間基準器は、内部に一体化するか、又は処理ユニットの外側であって装置１の電子回路の別の部位に配置することができる。

上述の構造を基に、本発明による水の存在を検出するための手段を動作させるめの好ましい方法を以下に説明する。

装置１は、少なくとも２つの作動モードと、好ましくは各々の作動モードに対応する特定の電力供給モード及び特定の表示モードとを含む。第１の作動モードは、陸上モードといわれ、装置１が水に浸されていないときに起動し、第２の作動モードは、潜水モードといわれ、装置１に接触する水の存在が検出されると起動する。

陸上作動モードでは、例示的に、従来型の現在の時間を計測する手段を設けて、時間を表示することができる。前述のように、圧力センサ１２は、この作動モードで電力が供給され、例えば、約３０分〜１時間の範囲とすることができる所定期間で、環境圧力を周期的に測定することが好ましい。圧力の測定値は、後で潜水中に利用できるように、専用メモリ（図示せず）に記憶させる。実際には、本発明による装置１が、特に、潜水上昇時に減圧パラメータを計算するための潜水コンピュータの形式で作られる場合、その減圧アルゴリズムは電子回路の専用メモリに記憶される。このメモリは、処理ユニット１０２内に直接配置できる。潜水する前に時計の装着者が経験する環境圧力の値の履歴を考慮することにより、減圧パラメータの計算精度を高めることができる。

当然、当業者は、利用する電池８の特徴、減圧パラメータの所望の精度、及び所望の作動自律性に応じて、地上モードにおける圧力センサ１２への電力供給期間の値を選択できる。

更に、クロック信号に基づき、データ処理ユニット１０２は、水の存在を検出するための手段２０、２２、１００を周期的に起動し、装置１が水に浸されているか否かを決定する。この目的で、検出回路２２は、マルチプレクサ１００を経由して、電極５ａ〜５ｆに関連する各々の容量センサの静電容量を継続的に測定し、第１の一連の測定値Ｓ１を得る。測定量は、好ましくは、図２に関連して先に説明した方法で周波数に変換し、その後、メモリ領域１０５、１０６の第１のメモリ領域１０５に記憶される。つまり、メモリ領域１０５の各々のアドレスは、特定の容量センサ２０に関する値を受け取る。

典型的には２〜３０秒後、好ましくは約１０秒後である、検出手段への次の電力供給期間において、検出回路２２は、マルチプレクサ１００を経由して各々の容量センサ２０の静電容量を測定し、第２の一連の測定値Ｓ２を得る。第２の一連の測定値Ｓ２は、第２のメモリ領域１０６に記憶され、第２のメモリ領域の各々のアドレスは、特定の容量センサに関する値を受け取る。

第２の一連の測定値Ｓ２を記憶した後、データ処理ユニット１０２は、メモリ１０５及び１０６の内容を順に読み出す。各々の読み取り段階において、処理ユニットは、２つの一連の測定値Ｓ１とＳ２との間での特定の容量センサ２０に関連する周波数の変化量を計算するために、各々のメモリ領域１０５及び１０６の同じ容量センサ２０に関する各々のアドレスの内容を読み取る。次に、処理ユニット１０２は、この周波数に関する変化率を計算し、その後、特に装置の設計者により予め決定され典型的には約１０％である基準値である別の値と比較することができる数量が得られる。これらの作動は、全てのメモリアドレスに対して連続的に実行され、６つの容量センサの各々に関する周波数の変化率を計算する。変化率の各々に対して得られる各々の値は、基準値と比較されるが、基準値はトリガ閾値である。

次の電力供給期間に測定された次の一連の周波数測定値は、第１のメモリ領域１０５に記憶されて第１の一連の測定値と置き換えられ、第２の一連の測定値と比較できるようになっており、以下同様である。

このように、各々の新たな一連の測定値の記憶は、常に、新たな一連の測定値が、対応するメモリ領域に記憶された古い一連の測定値と置き換わるように実行される。その結果として、常に、新たな一連の測定値とその前の一連の測定値との間で比較が行われ、この２つの一連の測定値は、１回の検出手段の電力供給期間による時間で区別される。

判定基準は、関連する周波数の変化量が２つの連続する一連の測定値の間で基準値を超える容量センサ２０の数又は比率の関数として、測定した値に基づいて水の存在を確認するために与えられる。

例示的に、装置１と接触する水の存在の確認は、容量センサ２０にそれぞれ関する周波数セットがトリガ閾値を越えた場合に行われる。

しかしながら、好ましい変形形態によれば、水の存在は、測定した周波数の全部ではなく、例えば半分といった一部が変化してトリガ閾値を越えた場合にも確認することができる。

実際には、装置が水中に浸されている場合、各々の容量センサに関する全ての量は、例えば、水中に浸される直前に行われる一連の測定時にユーザが容量センサの１つに不注意で触れない限り、通常、所定のトリガ閾値を超えて変化する。このような場合には、浸される前の一連の測定値は、起動状態に対応する静電容量値を有する容量センサに対して記憶され、装置が水中に浸されている間に行われる次の一連の測定値は、起動状態である全ての容量センサに対して記憶される。従って、それぞれ容量センサに関連し、これらの一連の測定値に基づいて計算された変化率は、浸される前に起動されたものを除く、全ての容量センサに対して所定のトリガ閾値よりも大きな値をもつ。

この場合、記憶された水の存在を確認する判定基準が全ての容量センサの同時起動に対応している場合には、容量センサの１つに対する測定量が検出閾値を越えず、水の存在が確認されない。例えば、少なくとも半分の容量センサが起動されたときに水の存在を確認するといった、柔軟性の高い確認判定基準を定めると、水の存在の検出の信頼性が向上する。

更に、上述のように、特定の容量センサの静電容量は、周囲環境の変化により時間の経過と共にゆっくりと変化する場合があるが、本発明で利用する連続した測定値を比較することによる計算方法によれば、このような変化により生じる計算誤差を回避することができる。

同時に、即ち、同一の一連の測定時に、使用した変化量の判定基準に依存する容量センサ２０の全て又はその一部がトリガ閾値を越えると、データ処理ユニット１０２は、圧力センサ１２の電力供給モードを変更する。潜水電力供給モードの起動時には、圧力センサ１２により測定される環境圧力の頻度は、陸上電力供給モードの場合よりはるかに高い。例えば、環境圧力の測定の頻度は、１秒当たり約１回程度とすることができ、１秒当たり１回以上とすることもできる。

環境圧力の測定値は、アナログ−デジタル変換器１０３を経由してデータ処理ユニット１０２に送信され、減圧アルゴリズムのために、処理ユニット１０２に直接取り込まれるか、又は処理ユニットに接続された付加的な集積回路（図示せず）に取り込まれる。これらの計算により、例示的に潜水時に装置の着用者を守るために、公知の方法で減圧パラメータを定めることができる。その後、処理ユニット１０２又は付加的な集積回路から信号が生成され、表示手段制御回路１０４に送られ、特に潜水中の深度及び種々の減圧パラメータを表示する。これらの減圧パラメータは、例えば、装置の着用者に上昇中の減圧ステージを行わせる迄の残りの潜水時間、又は上昇中に遵守すべき任意の減圧ステージに関するデータを含むことができる。

当業者であれば、圧力測定を高い頻度で行うことによる減圧アルゴリズムで実行される計算精度の改善と、圧力センサによる電力消費の制限との間の妥協点を見出し、装置１の適切な自律性を保つことは、困難なことではないと思われる。

当然、非常に単純な装置１を実装することもでき、この装置は、本発明による水の存在を検出するための装置により潜水が検出された瞬間から、ユーザに、主に又は専ら（擬似の）瞬間的な深度を示すことができる。

好ましくは、水の存在を検出するための手段は、装置１が潜水電力供給モードである場合、陸上モードと同じ電力供給周期で電力が供給される。装置１が水中に浸されている限り、種々の容量センサの静電容量の各々の値は、２つの連続する一連の測定値の間であまり変化しない。

しかしながら、このような値の各々は、装置１を水から取り出すと、新たに大きく変化し、このことは、水の存在を検出するための回路２２を経由してデータ処理ユニット１０２により検出され、測定値は、その後、メモリ領域１０５及び１０６に保存される。トリガ閾値を越える変化量の検出では、この新らしい変化は、使用する判定基準により、全ての容量センサ２０に対して同時、又は一部に、水に入る瞬間に起こる変化と反対方向に起こり、この検出により、データ処理ユニット１０２は、潜水電力供給モードの作動を停止して陸上電力供給モードを起動する。

水の不在を検出する方法は、水の存在を検出することに関して前記した方法と同じ原理に基づくので詳細に説明しない。

図３に関連した説明の水の存在を検出するための手段が、１つの容量センサ２０のみを含む場合でも有効であることに留意されたい。装置１の電子回路４は、全く同じに作ることができ、必要な部品だけを有するように単純化することもできる。その場合、マルチプレクサ１００は省略することができ、メモリ１０５及び１０６は、それぞれ唯一のメモリアドレスを有するように単純化できる。このように単純化された電子回路４の作動は、前述の、即ち、連続する測定値の比較の原理に基づく電子回路と依然として同様である。

単一の容量センサを備える別の実施形態において、対応する電極は、ガラスの内面領域と実質的に等しい表面領域を有することができる。この場合、水の存在を検出するための変化判定基準は、覆われたガラスの表面領域の特定の比率の関数として調節することができる。従って、静電容量値変化閾値は、例えば、ガラス表面領域を５０％覆うのに対応するように予め定めることができ、それによって、データ処理ユニットは、電子装置が水と接触していると判断する。

更に、前述のメモリ領域及びその作動モードの数は、限定的ではなく、メモリ領域の数を２つより多くして、最後の一連の測定値を直前の測定値と単に比較するのではなく、いくつかのその前の一連の測定値と比較してもよいことに留意されたい。従って、前述の実施形態の範囲から逸脱することなく、４つのメモリ領域のうちの３つを一連の測定値が交互に記憶されるようにすることができる。

同様に、例えば、４つのメモリ領域がシフトレジスタのように作動する、すなわち一連の測定値のあらたな記憶は常に第１のメモリ領域に発生し、メモリ領域ｉすなわち列ｉの内容がメモリ領域ｉ＋１にシフトされるような変形例を作ることもできる。このようにして、最も古い一連の測定値に対応する最後のメモリ領域、この例では第４のメモリ領域の内容が削除されて第３のメモリ領域の内容に置き換えられ、第３のメモリ領域の内容が第２のメモリ領域の内容に置き換えられ、第２のメモリ領域の内容が第１のメモリ領域の内容に置き換えられる。このような方法で、処理ユニットは、新たな一連の測定値を３つの以前の一連の測定値と同時に比較するようにプログラムすることができ、これによって、水の存在の検出の信頼性が向上する。

当業者であれば、電子回路内にメモリ領域が占めるスペースと水の存在の検出の信頼性との間の最良の妥協点を見出すように、特定の場合及び作動に最も適する数のメモリ領域を組み込むのは困難なことではない。

水の存在を検出する手段が複数の容量センサ２０を含む、好都合な別の実施形態は、付加的な手動制御部材機能を容量センサ２０に結びつけることにある。
この場合、好都合で非限定的な方法で以下の構造及び作動がもたらされる。

装置は、起動されると、処理ユニット１０２の特定の指令を起動できる押しボタン等の従来型の手動制御部材１０７を含む。更に、装置は、容量センサ２０毎に少なくとも１つのメモリアドレスを含む付加的なメモリ領域１０８を含む。従って、図３には６つのメモリアドレスを有するように示されている。

また、本発明では、各々の容量センサに結び付いており、ユーザが電極５ａ〜５ｆの１つに向き合わせて指を置くことによって対応する容量センサに及ぼされた作用に応答して起動される１つの作動モード又は１つの機能を備えている。この目的で、電子回路は、容量センサにそれぞれ関連付けられた付加的な機能を制御するためのユニット１０９を含むことができる。

公知の方法で、容量センサ制御部材機能は、電力消費という明白な理由、及び容量センサにそれぞれ関連付けられた機能が不意に作動するのを防止するために、永久的には作動しない。

従って、データ処理ユニット１０２は、容量センサ２０に対する手動制御部材の機能が、制御部材１０７で検出されるユーザの行動に応答して作動するように作られる。

上記目的、及び容量センサの１つに置かれたユーザの指を確実に検出するために、データ処理ユニット１０２は、制御部材１０７で検出される作動に応答して検出手段２０、２２、１００を起動させ、マルチプレクサ１００を経由して電極５ａ〜５ｆに関連する容量センサの各々を順に測定する。このようにして得られた第１の一連の測定値は、次に、メモリ領域１０８に記憶させて一連の基準値を形成し、センサ２０の静電容量値の時間の経過と共に生じる前述の機能の問題を取り除く。

次に、検出手段へ継続的に電力が供給される所定期間、好ましくは２０秒台の期間中に新たに一連の測定を行う。同時に、前述のように、特定の容量センサ２０に関する測定量の各々は、メモリ領域１０８内の対応する基準値と比較される。

前述のように、利用する比較方法は、基準測定値と各々の新たな測定値との間の変化率の計算に基づくことが好ましい。容量センサ２０の１つに対して計算した変化率が、測定時に前述の所定閾値を超える場合、この超過は、当該容量センサに関連する機能を起動する指令を意味するものとしてデータ処理ユニット１０２で判断される。次に、関連する機能は、直接処理ユニット１０２により、又は適切な場合には付加的な機能制御ユニット１０９を経由して起動される。更に、適合された電気信号が、表示手段制御回路１０４に送られ、起動された新しい機能に関するデータを表示する。本装置に組み込むことができる機能は、クロノグラフ、警報、時間帯変更、或いは、温度計、コンパス、又は高度計機能といった任意の従来型のものとされるが、これらは網羅的ではなく制限的でもない。

前述のように、２０秒台の所定期間の後に、測定量が連続した一連の測定の間に一度もトリガ閾値を越えない場合、処理ユニット１０２は、検出手段２０、２２、１００へ継続的に電力を供給すると判断する。

前述の特定の作動に基づいて、検出手段２０、２２、１００は、同時に、本発明による装置に接触する水の存在を検出する機能を確実に果たすことが好ましい。

従って、データ処理ユニット１０２は、クロック信号、即ち、検出手段２０、２２、１００に周期的に電力を供給することに関して先に定義した期間に対応する時間間隔に基づいて計算を続ける。更に、処理ユニット１０２は、必要であれば、即ち、特に、検出手段の電力供給期間が２０秒未満に固定されている場合には、各々の間隔の終わりに、メモリ領域１０５及び１０６に交互に、一連の測定値を記憶するように指令する。同様に、２つの連続する一連の測定値を用いて、各々の容量センサに対して測定量の変化率を計算し、前述のように、全ての容量センサ又は一部の容量センサが、同時に、所定の変動閾値を越えるとこれに応答して潜水電力供給モードを起動させる。

手動制御部材としての容量センサ２０の作動は、装置に接触する水の存在が検出されると直ぐに停止されることが好ましい。更に、特定の付加的機能制御ユニット１０９が設けられている場合には、水の存在が検出されると同様に作動停止される。

水の存在を確認する判断基準の選択に関しては、別の実施形態も可能であり、この別の実施形態も、当然、本発明の教示事項に含まれることに留意されたい。例示的に、検出手段が複数の容量センサを含む場合、変化率の計算を行う前に行われる周波数測定を処理するための付加的な段階を設けることもできる。付加的な処理段階は、全ての容量センサに対する一連の測定段階の間に得られた測定値の平均値を計算し、前述のように、対応する変化率を計算することにより２つの連続した一連の測定値に対してそれぞれ計算された２つの平均値を相互に比較する形態で実現できる。

従って、水の存在を確認するための判断基準は、容量センサ２０にそれぞれ関連する平均周波数に対して計算される変化率の計算に関して定義することができる。このような場合、装置が多数の容量センサを含むと、水の存在の検出の信頼性が向上することは明らかである。

もしくは、前述の第１の実施形態は、データ処理ユニット１０２にフィルタ機能を加えることにより、各々の容量センサに対する周波数変化率計算に基づいて実現することもできる。実際には、任意の一連の測定値において、不意の接触又は制御部材機能を使用することにより容量センサの１つだけが起動される場合、処理ユニットは、メモリ領域１０５、１０６のうちの１つに記憶させる段階で、前の一連の測定時に保存された周波数値を新しい関連周波数の値と置き換える。

このような場合、水の存在の検出に関する信頼性の問題を生じることなく、全ての容量センサの同時起動に基づく水の存在を確認するための前述の判断基準を適用することができる。

当然、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、前述のものと等価な他の比較手段を実施することが困難ではないと考える。

更に、前記の説明は、例示的に特定の実施形態を説明したものであり、本発明は、例えば、容量センサに関して説明した数又は位置に限定されない。詳細には、装置のガラスの中心に容量センサを配置することもでき、本発明による装置のケース及びガラスで形成される組立体の適切な異なる領域に少なくとも１つ又は全ての容量センサを配置することもできる。

本発明による装置の好ましい実施形態の概略断面図である。 水の存在を検出するための手段の実施形態の単純化した電子回路図である。 水の存在を検出するための手段が複数の容量センサを含む場合の、本発明による装置の実施形態を例示するブロック図である。

符号の説明

１ 電子装置、 ２ ケース、 ３ ガラス、 ４ 電子回路、 ５ 導電電極、 ６ 内面、 ７ 導線、 ８ 電力源、 ９ 導線、 １１ 接地、 １２ 圧力センサ、 １３ 導線

Claims (20)

1. データ処理ユニット（１０２）を含む電子回路（４）に電力を供給するための電力供給手段（８）を含む携帯型電子装置（１）であって、前記電子回路（４）がガラス（３）で閉鎖されたケース（２）により形成された組立体内に収容され、本装置が、圧力センサ（１２）と、前記処理ユニット（１０２）へ送信される電気信号を生成することができる水の存在を検出するための手段（２０、２２、１００）とを更に含み、前記検出手段がコンデンサを含む少なくとも１つの容量センサ（２０）を含み、前記容量センサ（２０）のプレートの１つが、前記ケース−ガラス組立体の内側領域上に配置された電極により形成され、前記容量センサ（２０）の静電容量（Ｃｄ）が、前記ケース−ガラス組立体の前記電極（５）に向き合っている外側領域に直接接触するように置かれた外部媒体の性質の変化、例えば前記領域が水と接触することに応答して変化し得るようになっている電子装置（１）であって、前記圧力センサ（１２）が、少なくとも２つの電力供給モード、即ち、陸上モードと称する第１の電力供給モード及び潜水モードと称する第２の電力供給モードで作動し、前記検出手段（２０、２２、１００）が、周期的に起動されて前記コンデンサの静電容量値を表す数量を測定し、前記電子回路（４）が、前記数量の少なくとも２つの連続する測定値を比較して、前記数量の２つの連続する測定値の間の前記静電容量の変化量が所定値よりも大きいことに応答して、前記潜水電力供給モードを起動するための電気信号を生成する手段（１０２、１０５、１０６）を更に含むことを特徴とする電子装置（１）。
2. 前記電極（５）が、透明であり前記ガラス（３）の内面に配置されている装置であって、前記電極の表面領域が、前記ガラスの前記内面の表面領域に実質的に等しく、前記所定値が、前記第２の外部媒体が前記電極（５）の表面領域の所定部分を表す表面領域を覆って前記ガラス（３）と接触する際に、第１の外部媒体と第２の外部媒体との間で前記測定量に起こる変化に対応することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 特にデータ処理ユニット（１０２）を含む電子回路（４）へ電力を供給するための電力供給手段（８）を含む携帯型電子装置（１）であって、前記電子回路（４）がガラス（３）で閉鎖されたケース（２）により形成された組立体内に収容され、本装置が、圧力センサ（１２）と、前記処理ユニット（１０２）へ送信される電気信号を生成することができる水の存在を検出するための手段（２０、２２、１００）とを更に含む電子装置（１）であって、前記圧力センサ（１２）が、少なくとも２つの電力供給モード、即ち、陸上モードと称する第１の電力供給モード及び潜水モードと称する第２の電力供給モードで作動し、水の存在を検出するための手段が各々がコンデンサを含む少なくとも第１及び第２の容量センサ（２０）を含み、前記容量センサ（２０）のプレートの１つが、前記ケース−ガラス組立体の内側領域に配置された電極で形成され、前記容量センサ（２０）の静電容量（Ｃｄ）が、前記ケース−ガラス組立体の前記電極（５）に向き合っている外側領域に直接接触するように置かれた外部媒体の性質の変化、例えば前記領域が水と接触することに応答して変化することができ、例えば、前記領域は水と接触する状態になり、前記検出手段（２０、２２、１００）が、周期的に起動されて前記第１、第２のコンデンサの静電容量の個々の値を表す第１、第２の数量を個々に測定するようになっており、前記電子回路（４）が、前記第１の数量及び前記第２の数量の各々の少なくとも２つの連続する測定値を比較して、２つの連続する測定値の間の前記第１及び第２の数量の各々の変化量が、同時に所定値よりも大きい場合に、前記潜水電力供給モードを起動するための電気信号を生成する手段を更に含むことを特徴とする電子装置（１）。
4. 前記検出手段が、少なくとも３つの容量センサ（２０）を含み、前記容量センサが、前記ガラス（３）の周囲に近接して実質的に規則的に配置されており、前記容量センサ（２０）の各々に関連する前記数量の少なくとも半分が、同時に２つの連続する測定の間で個々に変化し、該変化量が前記所定値よりも大きい場合に、前記検出手段（２０、２２、１００）が、前記潜水電力供給モード起動信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記電子回路（４）が、前記検出手段（２０、２２、１００）の各々の起動期間に容量センサ（２０）毎に１回の測定を行い、前記容量センサの各々にそれぞれ関連する前記数量の一連の測定値を形成するための多重化手段（１００）を含み、２回の連続する一連の測定値が、第１及び第２のメモリ領域（１０５、１０６）に交互に記憶され、各々の一連の測定の後に、最後の一連の測定値とその前の一連の測定値との間で前記数量の各々のそれぞれの変化量を計算するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記電子回路（４）が、前記検出手段（２０、２２、１００）の各々の起動期間に容量センサ（２０）毎に１回の測定を行い、前記容量センサの各々にそれぞれ関連する前記数量の一連の測定値を形成するための多重化手段（１００）を含み、２回の連続する一連の測定値が、第１及び第２のメモリ領域（１０５、１０６）に交互に記憶され、各々の一連の測定の後に、最後の一連の測定値とその前の一連の測定値との間で前記数量の各々のそれぞれの変化量を計算するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記電子回路（４）が、前記検出手段（２０、２２、１００）の各々の起動期間に容量センサ（２０）毎に１回の測定を行い、前記容量センサの各々にそれぞれ関連する前記数量の一連の測定値を形成するための多重化手段（１００）を含み、前記データ処理ユニット（１０２）が、前記容量センサ（２０）にそれぞれ関連する前記一連の測定値の平均値を計算し、前記平均値が、第１及び第２のメモリ領域（１０５、１０６）にそれぞれ交互に記憶され、各々の一連の測定の後に、最後の一連の測定値とその前の一連の測定値との間で前記平均値の各々のそれぞれの変化量を計算するようになっており、前記所定値が、一連の測定値の前記平均値に関連して定められることを特徴とする請求項３に記載の装置。
8. 前記電子回路（４）が、前記検出手段（２０、２２、１００）の各々の起動期間に容量センサ（２０）毎に１回の測定を行い、前記容量センサの各々にそれぞれ関連する前記数量の一連の測定値を形成するための多重化手段（１００）を含み、前記データ処理ユニット（１０２）が、前記容量センサ（２０）にそれぞれ関連する前記一連の測定値の平均値を計算し、前記平均値が、第１及び第２のメモリ領域（１０５、１０６）にそれぞれ交互に記憶され、各々の一連の測定の後に、最後の一連の測定値とその前の一連の測定値との間で前記平均値の各々のそれぞれの変化量を計算するようになっており、前記所定値が、一連の測定値の前記平均値に関連して定められることを特徴とする請求項４に記載の装置。
9. 前記装置（１）が、好ましくは押しボタン型の少なくとも１つの制御部材（１０７）を含み、前記電極（５）が、透明であり前記ガラス（３）の内面に配置され、また、前記容量センサ（２０）の少なくとも１つが、前記陸上モードで、前記制御部材（１０７）の作動に応答して付加的な制御部材の機能を果たすことを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記装置（１）が、好ましくは押しボタン型の少なくとも１つの制御部材（１０７）を含み、前記電極（５）が、透明であり前記ガラス（３）の内面に配置され、また、前記容量センサ（２０）の少なくとも１つが、前記陸上モードで、前記制御部材（１０７）の作動に応答して付加的な制御部材の機能を果たすことを特徴とする請求項３に記載の装置。
11. 前記検出手段が、特に、振幅が単数又は複数の前記コンデンサの静電容量値に依存する第１の電気信号を、周波数が前記静電容量に依存すると共に前記測定量に対応する第２の周期的電気信号に変換するための付加的な手段（２４〜２７、３１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 前記検出手段が、特に、振幅が単数又は複数の前記コンデンサの静電容量値に依存する第１の電気信号を、周波数が前記静電容量に依存すすると共に前記測定量に対応する第２の周期的電気信号に変換するための付加的な手段（２４〜２７、３１）を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
13. 前記圧力センサ（１２）が、前記陸上電力供給モードで、好ましくは１時間毎に環境圧力を周期的に測定し、前記潜水モードでは、ほぼリアルタイムに環境圧力を測定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記圧力センサ（１２）が、前記陸上電力供給モードで、好ましくは１時間毎に環境圧力を周期的に測定し、前記潜水モードで、ほぼリアルタイムに環境圧力を測定することを特徴とする請求項３に記載の装置。
15. 特にデータ処理ユニット（１０２）を含む電子回路（４）に電力を供給するための電力供給手段（８）を含む携帯型電子装置（１）に接触する水の存在を検出するための方法であって、前記電子回路（４）がガラス（３）で閉鎖されたケース（２）により形成された組立体内に収容され、圧力センサ（１２）が、少なくとも２つの電力供給モード、即ち、陸上モードと称する第１の電力供給モード及び潜水モードと称する第２の電力供給モードで作動し、前記装置（１）が、前記処理ユニット（１０２）へ送信される電気信号を生成する検出手段（２０、２２、１００）を更に含み、水の存在を検出する前記手段が、コンデンサを含む少なくとも１つの容量センサ（２０）を含み、前記容量センサ（２０）のプレートの１つ（２１）が、前記ケース−ガラス組立体の内側領域上に配置された電極により形成され、前記容量センサ（２０）の静電容量（Ｃｄ）が、前記電極（５）に向き合っている前記ケース−ガラス組立体の外側領域に直接接触するように置かれた外部媒体の性質の変化、例えば前記領域が水と接触することに応答して変化することができ、前記検出手段（２０、２２、１００）が、周期的に起動されて前記コンデンサの静電容量の値を表す数量を測定する方法であって、前記方法が、定期的に実行される、
    ａ）前記数量の値を測定する段階と、
    ｂ）前記数量を新たに測定する毎に、前記新たな値と前の値との間の変化量を計算する段階と、
    ｃ）前記変化量が、所定値よりも大きい場合に、前記潜水電力供給モードを起動し、そうでない場合は、次の期間に段階（ａ）を再度開始する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 前記電子回路（４）が、前記検出手段（２０、２２、１００）の各々の電力供給期間に、前記コンデンサの静電容量の値を表す数量に関して測定した値を記憶するための少なくとも２つのメモリ領域（１０５、１０６）を含み、前記メモリ領域（１０５、１０６）が、期間毎に交互に用いられ、前記数量を新たに測定する毎に、前の値に対する前記新たな値の変化量を計算するために利用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記検出手段が、ｎ個の容量センサ（２０）（ｎは少なくとも２に等しい）を含み、前記メモリ領域（１０５、１０６）の各々が、少なくともｎ個のメモリアドレスを含む方法であって、
    ａ）前記検出手段（２０、２２、１００）の電力供給期間の間に、前記ｎ個の容量センサの各々に関する前記数量の値を測定し、一連のｎ個の測定値を形成する段階と、
    ｂ）新たな一連の測定値毎に、前記容量センサ（２０）の各々に関する前記数量の新しい値と対応するその前の値との間の変化量の各々を計算する段階と、
    ｃ）段階（ｂ）で計算した前記ｎ個の変化量の少なくとも半分が、同時に、各々の所定値よりも大きい値を有する場合は潜水電力供給モードを起動し、そうでない場合は次の期間に段階（ａ）を再度開始する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記検出手段が、ｎ個の容量センサ（２０）（ｎは少なくとも２に等しい）を含む方法であって、
    ａ）前記検出手段（２０、２２、１００）の電力供給期間の間に、前記ｎ個の容量センサの各々に関する前記数量の値を測定し、一連のｎ個の測定値を形成する段階と、
    ｂ）新たな一連の測定値毎に、得られた前記ｎ個の測定値の平均値を計算する段階と、
    ｃ）段階（ｂ）で計算した新しい平均値と前の一連の測定値に対応する平均値との間の変化量の各々を計算する段階と、
    ｄ）段階（ｃ）で計算した前記変化量が所定値よりも大きい値を有する場合は、潜水電力供給モードを起動し、そうでない場合は、次の期間に段階（ａ）を再度開始する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記検出手段が、多重化手段（１００）と、振幅レベルがコンデンサの静電容量の値を表す第１の電気信号を、周波数が前記静電容量値を表す第２の電気信号に変換するための手段（２４〜２７、３１）とを含み、前記測定量が周波数に対応し、前記多重化手段（１００）を用いて一連のｎ個の測定を行うことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記検出手段（２０、２２、１００）の電力供給期間が、約２と３０秒との間、好ましくは１０秒台の値を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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