JP2007249497A - 故障警告機能を有する電子機器および故障警告方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は携帯型の電子機器が受ける衝撃により故障する前に、故障の可能性を警報することを目的とする。
【解決手段】 電子機器内に、電子機器に加わる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力を積分する衝撃積分手段と、衝撃積分手段の積分結果を限界閾値と比較し、限界閾値に達したとき限界到達の記録をする限界検出手段と、前記限界到達記録を検出したとき警報を表示する警報表示手段とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は携帯型の電子機器が受ける衝撃を累積記録し、故障の可能性を警報する機能に関する。

ノートパソコンやＰＤＡ、携帯電話器あるいはデジタルカメラなどの携帯型の電子機器は持ち運んで使用することを前提としているため、常に衝撃を受けることを覚悟しなければならない。そのため各種の衝撃吸収機構や対策がとられている。しかし限界を超えると故障を起こす。

単発的な、過大な衝撃を受けたときに、記録し警報を表示することは従来技術として存在する。
特開２００５−３０９３７号公報 これは携帯電子機器装置内に加速度センサを備え、補助電池を電源に加速度センサが駆動させ、装置に加わる３次元的な衝撃を常時検知する。あらかじめ定めた加速度閾値以上の衝撃加速度が装置に加わった場合、衝撃加速度の３次元成分値と衝撃発生日時からなる衝撃データを記憶部に保存する。衝撃データを解析することにより、装置構成部品の改善や、装置使用者の過誤か否かなど不具合原因追求の助けとする。また、過大な衝撃が加わった場合は視覚的もしくは聴覚的な方法で装置使用者に警告する。

しかし、直ちに故障するような過大な衝撃ではないものの、継続的、断続的な小振動の積み重ねによって故障が発生しやすくなることも考慮する必要がある。使用者にとっては、携帯電子機器が突然故障して使えなくなることは非常に困ることである。特にデータが失われることは大きな損失となる。故障する前に故障の可能性を示されれば何らかの対応をとることができる。

電子機器内に、電子機器に加わる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力を積分する衝撃積分手段と、衝撃積分手段の積分結果を限界閾値と比較し、所定の限界閾値に達したとき限界到達の記録をする限界検出手段と、前記限界到達記録を検出したとき警報を表示する警報表示手段とを設ける。

具体的には、電子機器の主電源が投入されていなくても補助電源等により動作するようにして、電子機器に加わる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力が基準値を越えるか否かを検出する基準比較手段と、積分結果記憶手段の内容と基準比較手段で基準値を越えると示された衝撃センサの出力値のみを加算して衝撃の積分結果とする衝撃積分手段と、衝撃の積分結果が所定の値、すなわち限界閾値に達したことを検出して限界到達の記録をする限界検出手段と、限界到達記録を検出したとき警報を表示する警報表示手段とを設ける。

ここで、限界閾値は故障の可能性が非常に高くなることを示す衝撃累積の限界値であり、基準値とは、手に持って運んでいるときなどの、ごく小さい無視してよい程度の振動等による衝撃の最大値をあらわす値である。

さらに、電子機器の主電源が入っている場合と入っていない場合とを区別する手段を設け、基準比較手段は主電源が入っている場合は入っていない場合より小さい基準値を用いるようにする。

さらに、衝撃の積分結果を保持する積分結果記憶手段を設け、それぞれ主電源が入っている場合と入っていない場合とで区別して値を保持し、限界検出手段は限界閾値として、主電源が入っている場合は、電源が入っていない場合の値より小さい値を用い、衝撃の積分結果のどちらかの比較結果が限界閾値に達したとき限界到達記録をする。

主電源が投入されている場合に、衝撃の積分結果が限界閾値に達して限界到達と記録されると、すぐ限界記録が検出されるのですぐに警告を表示することができる。主電源が投入されていない場合は、限界到達の記録がされていれば、後に主電源が投入されたとき限界記録を検出して警告を表示する。

上記の方法により、故障の可能性が高い状態になったことを検出・表示することができるので、使用者は、故障に至る前にあらかじめデータをバックアップする、重要な場面での使用をやめる（別の機器を使用する）などの対応を取ることができる。

衝撃検出部は、３次元の衝撃を検出できるものが望ましいが、１次元でも２次元でも本質には変わりはない。衝撃加速度が装置に加わった場合その値を累積加算（積分）し、積分値が所定の値に達すると警報を発する。あまりに小さな衝撃は除いたほうがよいので、あらかじめ定めた基準値以上の衝撃加速度が装置に加わった場合に累積加算（積分）する。

携帯電子機器としてノートパソコンの場合を想定すると、図１に示すように、演算・制御を行うＣＰＵ１、通常チップセットと呼ばれるノースハブ２とサウスハブ３が中心にあり、高速データ転送を行うためディスプレイ４とメモリ５がノースハブ２に結合され、その他の構成要素はサウスハブ３に結合され制御される。ハードディスク６、ブザーやスピーカー等のオーディオ部７、オプション的に追加される要素のためのＰＣＩバスやＵＳＢバスのコントローラなどがサウスハブ３を介して接続される。衝撃検出部１０は初期設定や結果の表示・通知のためサウスハブ３又はＰＣＩバス等に接続される。他に駆動する電源部（図示していない）がある。装置の主電源（外部からのＡＣ電源、大容量内蔵電池）により電源供給が行われているとき以外にも、装置に加わる衝撃加速度を常時検知する必要があり、小容量の補助電池を有する。

衝撃検出部の構成例を図２に示す。衝撃センサ１１として一般的な加速度センサを用いる。１個もしくは複数個の加速度センサの組み合わせで、あるいはそのように構成されたセンサにより３次元の加速度検知ができる事が望ましい。３次元衝撃センサとして構成されたものがあり、３次元（X,Y,Z ３方向）の衝撃を別々に検出することができる。それに対し、２次元衝撃センサでは２次元（X,Y ２方向）、１次元衝撃センサでは１次元（X １方向）の衝撃しか検出することができない。衝撃センサの機器への実装方法によっては２次元センサでも、衝撃センサを機器に対して傾けて実装するなどにより、実質的に３次元の衝撃を検出することはできるが、３次元センサの方がよいことは当然である。通常、携帯電子機器に加わる加速度の方向はランダムであるため、３次元全ての方向の加速度が検知できることが望ましい。衝撃検知方式には検知方法により、ピエゾ抵抗型、静電容量型、圧電型などがあるが、ここではどれでもよい。ここではセンサの方式については特に問題にしない。

また、携帯電子機器装置は主電源スイッチをＯＮにしているとは限らないため、主電源スイッチのオン、オフに関わらず衝撃加速度を常時検知できることが必要である。通常、時計機構などのため主電源ＯＦＦ時は補助電池により電源を供給されている回路が存在する。その場合は衝撃検知部にもこのための補助電源を供給することでよい。当然、主電源ＯＮ時は主電源により駆動させ、かつ補助電池に充電するなどが行われる。

衝撃センサ１１はms単位のクロック毎に加速度値を検出する。その値が基準値k2に達しているか比較する基準比較手段１２で比較され、達していれば加算器１３に送られる。その結果は衝撃累積値（衝撃の積分結果）としてレジスタ１４に保存される。このレジスタは省電力の面から、フラッシュメモリを用いる。レジスタ１４には基準値k2より大きい値が検出されるごとに累積加算される。この値が限界閾値Ｋ１より大きいかを比較する限界検出手段１５で比較され、大きければ限界値到達としてフラッシュメモリに記録される。

限界を検出したとき主電源が投入されている場合は、それを警告表示手段１６が検出して警告を表示することができる。主電源が投入されていない場合は記録が残されるだけであるが、後に主電源が投入されたとき警告表示手段１６が検出して警告を表示する。

この警告表示手段１６は、ノートパソコンやＰＤＡなどの場合は、ＢＩＯＳやファームウェア、基本ソフトなどで構成することができる。

ところで、衝撃に対する耐性は、主電源が入って、通常の動作を行っているときの方が低い。したがって、電子機器の主電源が入っている場合と入っていない場合とを区別して処理する方が望ましい。

すなわち、主電源手段が入っている場合と入っていない場合とを区別する手段を設け、基準比較手段は主電源が入っている場合は入っていない場合より小さい基準値（閾値）を用いる。これにより主電源手段が入っている場合の衝撃に重みをつける。

また、さらに、衝撃累積値（衝撃の積分結果）を保持する積分結果記憶手段は、それぞれ主電源が入っている場合と入っていない場合とで区別して値を保持し、限界検出手段は限界閾値として、主電源が入っている場合は、電源が入っていない場合の値より小さい値を用い、衝撃累積値（積分結果）のどちらかの比較結果が閾値に達したとき限界到達とする。あるいはそれらの重み付け加算を行って閾値を越えるか否かを判定する。これにより、より確度の高い予測ができる。

本発明における携帯電子機器の衝撃検出部の動作フローチャートを図３に示す。
待機状態(s0)において、
１〜１０msごとのクロックにより加速度測定をおこなう(s1)。
基準値と比較して(s2)、基準値より大であれば(s3)、累積衝撃値に加算する(s4)。
衝撃累積値と限界閾値とを比較して(s5)、
衝撃累積値が大きければ(s6)、限界到達を記録する(s7)。
主電源ON(p0)などのトリガにより、
限界到達記録をチェック(p1)し、
記録があれば(p2)、
警告表示する(p3)。

図４により衝撃値の累積を説明する。
図４(a)は加速度を示し、図４(b)はその累積値を示す。

加速度は時間Δtごとに検出するものとする。この時間は１〜１０ms程度とする。なお、Δtの間の最大値を検出する回路も考えられる。

まず、機器の故障に影響のない程度の衝撃（加速度）を無視するために、加速度に対して基準値を設ける。この基準値以下の加速度に関しては衝撃としてカウントせず、無視する。
（１）時刻「t1」に計測した加速度を時間「t0-t1」間の平均加速度とみなす。

この図の場合、この加速度は基準値より小さいため、衝撃値としてはカウントせず無視する。
（２）同様に「t2」「t3」「t4」も加速度は閾値の絶対値より小さいため無視する。しかし、「t5」での加速度は閾値より大きいため、この加速度を衝撃値としてカウントし、累積衝撃値として加算する。「t6」「t7」では加速度が閾値より小さいため無視する。「t8」では再び閾値より大きい加速度が検出されるため、衝撃値として「t5」に加えて累積する。
注）上記における加速度と閾値は絶対値について比較する。
（３）このようにして加速度の累積値が閾値１に達したとき、限界到達表示をする。これをそのまま表示してもよいが、ノートパソコンをはじめ、携帯電子機器では、この表示をフラッシュメモリに記録しておき、主電源投入時、すなわち、通常の動作状態のとき、ＢＩＯＳや専用ユティリテイなどで読み出し、ディスプレイ等に表示、音声による警告などすればよい。そのような構成でない装置の場合は何らかの表示を行えばよい。いずれにしても、主電源が入っていないときに電力を使って表示しても、使用者には伝わらない。

ノートパソコンでの構成例 衝撃検出部の構成例 衝撃検出部の動作フローチャート 衝撃値の累積概念図

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ ノースハブ
３ サウスハブ
４ ディスプレイ
５ メモリ
６ ハードディスク
７ オーディオ
１０ 衝撃検出部
１１ 衝撃センサ（加速度センサ）
１２ 基準比較手段
１３ 加算器
１４ レジスタ
１５ 限界検出手段
１６ 警告表示手段

Claims (5)

1. 電子機器に加わる衝撃を検出する衝撃センサと、
   前記衝撃センサの出力を積分して積分結果を得る衝撃積分手段と、
   前記積分結果を所定の限界閾値と比較し、限界閾値に達したとき限界到達の記録をする限界検出手段と、
   前記限界到達記録を検出したとき警報を表示する警報表示手段と
   を有する電子機器。
2. 電子機器に加わる衝撃を検出する衝撃センサと、
   前記衝撃センサの出力値が所定の基準値を越えるか否かを検出する基準比較手段と、
   前記基準比較手段で基準値を越えると示された衝撃センサの出力値のみを加算して衝撃の積分結果とする衝撃積分手段と、
   前記積分結果を限界閾値と比較し、限界閾値に達したとき限界到達の記録をする限界検出手段と、
   前記限界到達記録を検出したとき警報を表示する警報表示手段と
   を有する電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器であって、
   前記電子機器の主電源が入っている場合と入っていない場合とを区別する手段を有し、
   前記基準比較手段は主電源が入っている場合は入っていない場合より小さい基準値を用いることを特徴とする電子機器。
4. 請求項３に記載の電子機器であって、
   主電源が入っている場合と入っていない場合とで区別して、それぞれ衝撃の積分結果を保持する積分結果記憶手段を有し、
   前記限界検出手段は、限界閾値として、主電源が入っている場合は、電源が入っていない場合の値より小さい値を用い、それぞれの前記積分結果を対応する限界閾値と比較し、どちらかが限界閾値に達したとき限界到達の記録をする
   ことを特徴とする電子機器。
5. 衝撃センサを有する電子機器において、
   前記衝撃センサの出力を定期的に衝撃値として検出するステップと、
   検出された前記衝撃値を加算して衝撃の積分結果として記憶するステップと、
   前記積分結果が限界値に達しているか判定して記録するステップと、
   限界値に達したと判定された記録があるとき警告を表示するステップと
   を有する故障警告方法。

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