JP2012251946A - Sensor module - Google Patents

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泰史 吉川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easy-to-use sensor module which reduces time required for measurement to be started by shortening a warm-up period without increasing the number of components.SOLUTION: A sensor module 10 includes a physical quantity sensor 20 which detects a predetermined physical quantity and outputs the same as a detection signal; and a heating component 30 which generates heat when used. The heating component has a switching control section 46 which switches a plurality of operation modes. The switching control section, by switching between a normal operation mode to make the physical quantity sensor detect the physical quantity as well as output output data on the basis of the detection signal and a warm-up mode which changes a temperature of the physical quantity sensor to a target temperature, controls the warm-up mode to be executed before the normal operation mode when a predetermined condition is satisfied with a saturation temperature in the normal operation mode as the target temperature.

Description

本発明は、センサーモジュール等に関する。   The present invention relates to a sensor module and the like.

近年、所定の物理量(例えば、圧力、加速度等)を検出する物理量センサーと、検出信号を演算処理する演算処理部等を一体化したセンサーモジュールが使用されている。センサーモジュールにおいては、物理量センサー以外の部分(例えば、演算処理部等)が、物理量センサーの温度を上昇させる熱源となり得る。   In recent years, sensor modules in which a physical quantity sensor that detects a predetermined physical quantity (for example, pressure, acceleration, and the like) and an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on a detection signal have been integrated. In the sensor module, a part other than the physical quantity sensor (for example, an arithmetic processing unit or the like) can be a heat source for increasing the temperature of the physical quantity sensor.

物理量センサーは温度変化の影響を受けやすく、例えばセンサーモジュールを起動させた場合に直ちに正確な測定をすることはできない。一般に、センサーモジュールには、起動後に温度が安定するまでの測定待機時間(ウォームアップ時間)が存在する。ウォームアップ時間が短いほど、起動後にすばやく測定を開始できるので、使い勝手のよいセンサーモジュールであるといえる。   The physical quantity sensor is easily affected by a change in temperature. For example, when the sensor module is activated, accurate measurement cannot be performed immediately. In general, a sensor module has a measurement waiting time (warm-up time) until the temperature becomes stable after activation. The shorter the warm-up time, the quicker the measurement can be started after startup, so it can be said that the sensor module is easy to use.

例えば特許文献1は圧力計測装置の例であるが、使用環境温度の影響を低減し、ウォームアップ時間を短縮する発明が開示されている。   For example, Patent Document 1 is an example of a pressure measuring device, but discloses an invention that reduces the influence of the operating environment temperature and shortens the warm-up time.

特開平8−178775号公報JP-A-8-178775

しかし、特許文献1の手法では、圧力センサー以外にもF/Vコンバーターなどの多くの部品を対称的にセンサーモジュールに搭載する必要がある。すると、センサーモジュールの小型化の要求や、コストを減らしたいとの要求に応えることが難しくなる。   However, in the method of Patent Document 1, it is necessary to symmetrically mount many components such as an F / V converter in addition to the pressure sensor on the sensor module. As a result, it becomes difficult to meet the demands for downsizing the sensor module and reducing the cost.

一方、熱源からの熱の影響を物理量センサーが受けないように離して配置すれば、ウォームアップ時間を短くできる場合がある。しかし、センサーモジュールの小型化に伴って、物理量センサーを演算処理部等などの熱源から十分離すことは困難になってきている。   On the other hand, if the physical quantity sensor is arranged away from the influence of heat from the heat source, the warm-up time may be shortened. However, with the downsizing of the sensor module, it has become difficult to separate the physical quantity sensor from a heat source such as an arithmetic processing unit.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、部品を増やすことなく、ウォームアップ時間を短くして、測定開始までの時間を早める、使い勝手のよいセンサーモジュールを提供できる。   The present invention has been made in view of such problems. According to some aspects of the present invention, it is possible to provide an easy-to-use sensor module that shortens the warm-up time and increases the time to start measurement without increasing the number of parts.

(1)本発明は、センサーモジュールであって、所定の物理量を検出して検出信号として出力する物理量センサーと、使用されることで発熱する発熱部品と、を含み、前記発熱部品は、複数の動作モードを切り替える切り替え制御部を含み、前記切り替え制御部は、前記物理量センサーに前記所定の物理量を検出させ、前記検出信号に基づく出力データを出力させる通常動作モードと、前記物理量センサーの温度をターゲット温度に変化させるウォームアップモードと、を切り替え、所与の条件を満たした場合に、前記ウォームアップモードが前記通常動作モードの前に実行されるように制御を行い、前記通常動作モード時における飽和温度を前記ターゲット温度とする。 (1) The present invention is a sensor module including a physical quantity sensor that detects a predetermined physical quantity and outputs it as a detection signal, and a heat generating component that generates heat when used, and the heat generating component includes a plurality of heat generating components. A switching control unit that switches an operation mode, wherein the switching control unit causes the physical quantity sensor to detect the predetermined physical quantity and outputs output data based on the detection signal; and targets the temperature of the physical quantity sensor Switching between a warm-up mode for changing to a temperature, and when a given condition is satisfied, control is performed so that the warm-up mode is executed before the normal operation mode, and saturation in the normal operation mode is performed. Let temperature be the target temperature.

(2)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、起動時であることを前記所与の条件としてもよい。 (2) In this sensor module, the switching control unit may set the given condition as being at the time of activation.

これらの発明によれば、例えば検出された値に基づくデータの出力等をする通常動作モードの前に、所与の条件を満たした場合には、物理量センサーの温度をターゲット温度に変化させるウォームアップモードを実行する。このとき、部品を増やすことなく、ウォームアップにかかる時間を短くすることができる。そのため、測定開始までの時間を早めて、使い勝手のよいセンサーモジュールを実現する。   According to these inventions, for example, when a predetermined condition is satisfied before the normal operation mode in which data is output based on the detected value or the like, the temperature of the physical quantity sensor is changed to the target temperature. Run the mode. At this time, the time required for warm-up can be shortened without increasing the number of parts. For this reason, a sensor module that is easy to use is realized by shortening the time to start measurement.

ここで、ターゲット温度は、通常動作モード時における飽和温度である。飽和温度は、センサーモジュールやその後段回路(例えばMCU)が通常の動作をしたときに到達する、飽和状態の安定した温度のことをいう。ウォームアップモードは、通常動作と異なる動作モードであるので温度上昇の効果が高い。また、ターゲット温度が飽和温度であるので温度を安定させる効果が高い。   Here, the target temperature is a saturation temperature in the normal operation mode. The saturation temperature refers to a stable temperature in a saturated state that is reached when a sensor module or a subsequent circuit (for example, MCU) operates normally. Since the warm-up mode is an operation mode different from the normal operation, the effect of increasing the temperature is high. Moreover, since the target temperature is the saturation temperature, the effect of stabilizing the temperature is high.

このとき、例えばウォームアップモードを実行する所与の条件とは起動時であってもよい。また、例えば所与の条件とは飽和温度から所定の温度だけ物理量センサーの温度が低下したことであってもよい。必要な場合にだけ、ウォームアップモードが行われるので、効率的に所定の物理量を検出することができる。   At this time, for example, the given condition for executing the warm-up mode may be a startup time. Further, for example, the given condition may be that the temperature of the physical quantity sensor is lowered from the saturation temperature by a predetermined temperature. Since the warm-up mode is performed only when necessary, a predetermined physical quantity can be detected efficiently.

これらの発明では、熱源となる発熱部品の制御で、物理量センサーの温度を通常動作モードにおける飽和温度で安定させる。このとき、特許文献1の発明のような部品の増加はない。なお、所定の物理量とは、例えば圧力、加速度、角速度、速度等であるが、これらに限るものではない。   In these inventions, the temperature of the physical quantity sensor is stabilized at the saturation temperature in the normal operation mode by controlling the heat-generating component as a heat source. At this time, there is no increase in parts as in the invention of Patent Document 1. The predetermined physical quantity is, for example, pressure, acceleration, angular velocity, speed, etc., but is not limited thereto.

(3)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、前記発熱部品に供給されるクロックであって、前記通常動作モードで使用される通常動作用クロックと、前記ウォームアップモードで使用されるウォームアップ用クロックと、を生成し、前記ウォームアップ用クロックの周波数として、通常動作用クロックも含めた中で最も高い第1の周波数を用いてもよい。 (3) In this sensor module, the switching control unit is a clock supplied to the heat-generating component, and is a normal operation clock used in the normal operation mode and a warm-up used in the warm-up mode. And the first highest frequency including the normal operation clock may be used as the frequency of the warm-up clock.

本発明によれば、ウォームアップモードでは、発熱部品に供給するクロックの周波数として、通常動作モードを含めて最も高い第1の周波数を用いる。そのため、物理量センサーの温度を素早く上昇させることができる。クロック周波数の選択という比較的簡単な手法により、ウォームアップ時間を早め、測定開始までの待ち時間が短いセンサーモジュールを実現する。   According to the present invention, in the warm-up mode, the highest first frequency including the normal operation mode is used as the frequency of the clock supplied to the heat generating component. Therefore, the temperature of the physical quantity sensor can be quickly raised. A relatively simple method of selecting the clock frequency realizes a sensor module that shortens the warm-up time and has a short waiting time until the start of measurement.

(4)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、前記ウォームアップモードにおいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数を、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度を超える第1の温度になるまで前記第1の周波数とし、その後は前記第1の周波数よりも周波数が低い第2の周波数としてもよい。 (4) In this sensor module, in the warm-up mode, the switching control unit sets the frequency of the warm-up clock until the temperature of the physical quantity sensor reaches a first temperature exceeding the target temperature. Then, the second frequency may be lower than the first frequency.

本発明によれば、ウォームアップモードにおいて飽和温度に収束させるのに、発熱部品に供給するクロックの周波数を最初は最も高い第1の周波数とするが、ターゲット温度を超える第1の温度になった場合には、より低い第2の周波数に切り替える。2つのクロック周波数を状況に応じて切り替えて用いるため、ウォームアップモードにおいて飽和温度に収束させやすくなる。   According to the present invention, in order to converge to the saturation temperature in the warm-up mode, the frequency of the clock supplied to the heat-generating component is initially set to the highest first frequency, but has become the first temperature exceeding the target temperature. If so, switch to a lower second frequency. Since the two clock frequencies are switched and used according to the situation, it is easy to converge to the saturation temperature in the warm-up mode.

(5)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、前記ウォームアップモードにおいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数が前記第2の周波数の場合であって、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度未満の第2の温度になった後は、前記ウォームアップ用クロックの周波数を前記第1の周波数より低くかつ前記第2の周波数より高い第3の周波数としてもよい。 (5) In this sensor module, in the warm-up mode, the switching control unit is configured when the frequency of the warm-up clock is the second frequency, and the temperature of the physical quantity sensor is lower than the target temperature. After reaching the second temperature, the frequency of the warm-up clock may be a third frequency that is lower than the first frequency and higher than the second frequency.

本発明によれば、ウォームアップモードにおいて飽和温度に収束させるのに、発熱部品に供給するクロックの周波数として、最も高い第1の周波数、それより低い第2の周波数を切り替えて用いる。そして、第2の周波数であるときに、ターゲット温度未満の第2の温度になった後は、さらに第3の周波数に切り替える。ここで、第3の周波数は、第1の周波数より低いが、第2の周波数よりは高い。3つのクロック周波数を状況に応じて切り替えて用いるため、ウォームアップモードにおいて飽和温度に収束させやすくなる。   According to the present invention, in order to converge to the saturation temperature in the warm-up mode, the highest first frequency and the second lower frequency are switched and used as the frequency of the clock supplied to the heat generating component. And when it is the 2nd frequency, after it becomes 2nd temperature lower than target temperature, it switches to the 3rd frequency further. Here, the third frequency is lower than the first frequency but higher than the second frequency. Since the three clock frequencies are switched and used according to the situation, it is easy to converge to the saturation temperature in the warm-up mode.

(6)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、ウォームアップモードにおいて、温度情報に基づいて、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度を超えないように制御を行い、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度に近づくにつれて、前記ウォームアップ用クロックの周波数を低くしてもよい。 (6) In the sensor module, in the warm-up mode, the switching control unit performs control so that the temperature of the physical quantity sensor does not exceed the target temperature based on temperature information, and the temperature of the physical quantity sensor is As the temperature approaches the target temperature, the frequency of the warm-up clock may be lowered.

(7)このセンサーモジュールにおいて、前記切り替え制御部は、前記ウォームアップモードが開始されてからの経過時間に基づいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数および期間の少なくとも一方を定めてもよい。 (7) In the sensor module, the switching control unit may determine at least one of a frequency and a period of the warm-up clock based on an elapsed time from the start of the warm-up mode.

これらの発明によれば、ウォームアップモードにおいて飽和温度に収束させるのに、最初は発熱部品に供給するクロックの周波数として最も高い第1の周波数を用いて、飽和温度に近づくにつれて、徐々に周波数が低いクロックに切り替える。このとき、段階的にかつ正確に飽和温度に近づけることが可能になる。   According to these inventions, in order to converge to the saturation temperature in the warm-up mode, first, the first frequency that is the highest as the frequency of the clock supplied to the heat-generating component is used, and the frequency gradually increases as the temperature approaches the saturation temperature. Switch to a lower clock. At this time, it becomes possible to approach the saturation temperature stepwise and accurately.

このとき、ウォームアップモード中は物理量センサーの温度はターゲット温度である飽和温度以下である。そして、ウォームアップモードの開始からの経過時間によって上昇温度を予測することができる。そこで、この経過時間に基づいて、徐々に周波数が低いクロックに切り替えてもよい。そして、ウォームアップモードから通常動作に切り替えるタイミングも、ウォームアップモードが開始されてからの経過時間に基づいて定めてもよい。経過時間に基づく動作の切り換え制御は、制御方法を単純化し回路規模を小さくすることを可能にする。   At this time, during the warm-up mode, the temperature of the physical quantity sensor is equal to or lower than the saturation temperature that is the target temperature. The rising temperature can be predicted based on the elapsed time from the start of the warm-up mode. Therefore, the clock may be gradually switched to a lower frequency based on this elapsed time. The timing for switching from the warm-up mode to the normal operation may also be determined based on the elapsed time from the start of the warm-up mode. The operation switching control based on the elapsed time makes it possible to simplify the control method and reduce the circuit scale.

なお、温度情報は、物理量センサーから得られてもよいし、別途温度センサーがセンサーモジュールに含まれており、その温度センサーから得られる情報であってもよい。センサーモジュールは少なくとも熱が伝わるように一体化されている。よって、いずれの温度情報に基づいても、リアルタイムに温度に基づいて周波数調整等ができる。   The temperature information may be obtained from a physical quantity sensor, or may be information obtained from a separate temperature sensor included in the sensor module. The sensor module is integrated so that at least heat is transmitted. Therefore, frequency adjustment or the like can be performed based on the temperature in real time based on any temperature information.

(8)このセンサーモジュールにおいて、前記物理量センサーは、前記所定の物理量として、少なくとも圧力を検出してもよい。 (8) In this sensor module, the physical quantity sensor may detect at least a pressure as the predetermined physical quantity.

本発明によれば、物理量センサーとは圧力センサーであってもよい。圧力センサーが検出する圧力の情報は温度変動の影響を受けやすいため、その測定時に温度が安定している必要がある。ウォームアップ時間を短くできる本発明のセンサーモジュールは、起動後に素早く正確な値を測定することを可能にする。   According to the present invention, the physical quantity sensor may be a pressure sensor. Since the pressure information detected by the pressure sensor is easily affected by temperature fluctuations, the temperature needs to be stable during the measurement. The sensor module of the present invention that can shorten the warm-up time makes it possible to measure an accurate value quickly after activation.

第1実施形態におけるセンサーモジュールのブロック図。The block diagram of the sensor module in 1st Embodiment. 図2(A)は第1実施形態におけるセンサーモジュールの接続を示すブロック図。図2(B)はセンサーモジュールの物理的な構造例における断面図。FIG. 2A is a block diagram showing connection of the sensor module in the first embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view of a physical structure example of the sensor module. 図3(A)〜図3(B)は第1実施形態のフローチャート。FIG. 3A to FIG. 3B are flowcharts of the first embodiment. 図4(A)は第1実施形態の通常動作モードの発熱量の関係図。図4(B)は第1実施形態の温度と検出される圧力の変化を表す図。FIG. 4A is a relationship diagram of the heat generation amount in the normal operation mode of the first embodiment. FIG. 4B is a diagram illustrating changes in temperature and detected pressure according to the first embodiment. 図5(A)は通常動作工程だけの温度変化の例を表す図。図5(B)はウォームアップ工程がある場合の起動時間を表す図。FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a temperature change only in a normal operation process. FIG. 5B is a diagram illustrating the start-up time when there is a warm-up process. ウォームアップ工程の実行条件を表す図。The figure showing the execution conditions of a warm-up process. 図7(A)は温度と圧力の時間変化を表す図(第1の例)。図7(B)はMCUと圧力センサーの具体的な制御の例を示す図(第1の例)。FIG. 7A is a diagram showing a change with time in temperature and pressure (first example). FIG. 7B is a diagram (first example) illustrating an example of specific control of the MCU and the pressure sensor. 図8(A)は温度と圧力の時間変化を表す図(第2の例)。図8(B)はMCUと圧力センサーの具体的な制御の例を示す図(第2の例)。FIG. 8A is a diagram (second example) showing temporal changes in temperature and pressure. FIG. 8B is a diagram showing a specific example of control of the MCU and the pressure sensor (second example). 図9(A)は温度と圧力の時間変化を表す図(第3の例)。図9(B)はMCUと圧力センサーの具体的な制御の例を示す図(第3の例)。FIG. 9A is a diagram showing a change over time in temperature and pressure (third example). FIG. 9B is a diagram showing a specific example of control of the MCU and the pressure sensor (third example). 図10(A)は温度と圧力の時間変化を表す図(第4の例)。図10(B)はMCUと圧力センサーの具体的な制御の例を示す図(第4の例)。FIG. 10A is a diagram showing a change over time in temperature and pressure (fourth example). FIG. 10B is a diagram illustrating a specific control example of the MCU and the pressure sensor (fourth example). 図11(A)〜図11(C)はセンサーモジュールの部品の配置の一例を示す図。FIG. 11A to FIG. 11C are diagrams showing an example of arrangement of parts of the sensor module. 図12(A)〜図12(C)はセンサーモジュールの部品の配置の別の例を示す図。FIG. 12A to FIG. 12C are diagrams showing another example of the arrangement of parts of the sensor module. 第2実施形態におけるセンサーモジュールのブロック図。The block diagram of the sensor module in 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、第2実施形態の説明において、第1実施形態と同じ要素については同一符号を付し、説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the second embodiment, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

1.第1実施形態
1.1.センサーモジュールの構成
本発明の第1実施形態について図1〜図12(C)を参照して説明する。図1は、本実施形態のセンサーモジュール10のブロック図である。
1. First embodiment 1.1. Configuration of Sensor Module A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12C. FIG. 1 is a block diagram of a sensor module 10 of the present embodiment.

本実施形態のセンサーモジュール10は、圧力センサー20、MCU30を含む。圧力センサー20は圧力を検出する物理量センサーである。また、MCU30は動作中に発熱して圧力センサー20の温度に影響する発熱部品としての性質を有する。本実施形態のセンサーモジュール10は、他にTCXO(temperature compensated crystal oscillator)50を含む。TCXO50は温度補償型水晶発振器であり、温度補償されたクロック信号150を圧力センサー20に供給する。   The sensor module 10 of this embodiment includes a pressure sensor 20 and an MCU 30. The pressure sensor 20 is a physical quantity sensor that detects pressure. Further, the MCU 30 has a property as a heat generating component that generates heat during operation and affects the temperature of the pressure sensor 20. The sensor module 10 of this embodiment additionally includes a TCXO (temperature compensated crystal oscillator) 50. The TCXO 50 is a temperature compensated crystal oscillator and supplies a temperature compensated clock signal 150 to the pressure sensor 20.

ここで、センサーモジュール10には回路規模を小さく抑えて、小型化したいとの要求がある。一方、MCU30は複数のクロック信号を必要とし、それらのクロック信号を動的に停止・動作させて消費電力を低くしたいとの要求がある。   Here, the sensor module 10 is required to be reduced in size while reducing the circuit scale. On the other hand, the MCU 30 requires a plurality of clock signals, and there is a demand to reduce power consumption by dynamically stopping and operating these clock signals.

例えば、MCU30のクロック源として複数のTCXOを用意する構成もありえる。しかし、センサーモジュール10の小型化の要求に反するため現実的ではない。また、動的なクロック信号の停止・動作のためには、MCU30自体が発振回路を含んでいることが好ましい。そのため、本実施形態のセンサーモジュール10は、圧力センサー20のみにクロック信号を供給するTCXO50を1つだけ含んでいる。   For example, there may be a configuration in which a plurality of TCXOs are prepared as the clock source of the MCU 30. However, it is not realistic because it goes against the demand for downsizing the sensor module 10. In order to stop and operate a dynamic clock signal, the MCU 30 itself preferably includes an oscillation circuit. Therefore, the sensor module 10 of this embodiment includes only one TCXO 50 that supplies a clock signal only to the pressure sensor 20.

圧力センサー20は、圧力を検出する圧力検出部22と、温度を検出する温度検出部24、これらの検出部とMCU30とのデータの入出力を制御するロジック部26とを含む。   The pressure sensor 20 includes a pressure detection unit 22 that detects pressure, a temperature detection unit 24 that detects temperature, and a logic unit 26 that controls input and output of data between these detection units and the MCU 30.

圧力検出部22は、センサーモジュール10の外部からの指示をロジック部26経由で制御信号121として受け取り、制御信号121の内容に従って動作する。動作中は、例えばリアルタイムに検出した圧力データ122をロジック部26経由でセンサーデータ126として出力する。   The pressure detection unit 22 receives an instruction from the outside of the sensor module 10 as the control signal 121 via the logic unit 26 and operates according to the content of the control signal 121. During operation, for example, pressure data 122 detected in real time is output as sensor data 126 via the logic unit 26.

ここで、本実施形態において検出される圧力は圧力センサー20の周囲の大気圧であるが、これに限るものではない。また、圧力データ122は所定の時間間隔で出力されてもよいし、ロジック部26が圧力データ122を平均化、又は選択してセンサーデータ126として出力してもよい。   Here, the pressure detected in the present embodiment is the atmospheric pressure around the pressure sensor 20, but is not limited thereto. The pressure data 122 may be output at predetermined time intervals, or the logic unit 26 may average or select the pressure data 122 and output it as sensor data 126.

温度検出部24は、センサーモジュール10の外部からの指示をロジック部26経由で制御信号123として受け取り、制御信号123の内容に従って動作する。動作中は、例えばリアルタイムに検出した温度データ124をロジック部26経由でセンサーデータ126として出力する。   The temperature detection unit 24 receives an instruction from the outside of the sensor module 10 as the control signal 123 via the logic unit 26 and operates according to the content of the control signal 123. During operation, for example, temperature data 124 detected in real time is output as sensor data 126 via the logic unit 26.

ここで、本実施形態において検出される温度は圧力センサー20の周囲の温度であるが、これに限るものではない。例えば、圧力センサー20の表面温度などであってもよい。また、温度データ124は所定の時間間隔で出力されてもよいし、ロジック部26が温度データ124を平均化、又は選択してセンサーデータ126として出力してもよい。   Here, the temperature detected in the present embodiment is the temperature around the pressure sensor 20, but is not limited thereto. For example, the surface temperature of the pressure sensor 20 may be used. The temperature data 124 may be output at a predetermined time interval, or the logic unit 26 may average or select the temperature data 124 and output it as sensor data 126.

なお、本実施形態ではセンサーモジュール10は密封されており、圧力センサー20の温度はセンサーモジュール10の内部の他の部分の温度と同じであるとする。そして、以下では圧力センサー20の温度を単に温度と表現することもある。   In the present embodiment, the sensor module 10 is hermetically sealed, and the temperature of the pressure sensor 20 is the same as the temperature of other parts inside the sensor module 10. In the following description, the temperature of the pressure sensor 20 may be simply expressed as temperature.

ロジック部26は、前記のように圧力検出部22、温度検出部24とMCU30との間のデータの入出力を制御する。センサーモジュール10の外部からの指示に基づく制御信号130をMCU30から受け取り、圧力検出部22および温度検出部24の少なくとも一方に出力する。また、圧力データ122と温度データ124とをセンサーデータ126としてMCU30に出力する。ロジック部26は、データ管理のために、例えばタイムスタンプ情報などをセンサーデータ126に付加して出力してもよい。   As described above, the logic unit 26 controls data input / output between the pressure detection unit 22, the temperature detection unit 24, and the MCU 30. A control signal 130 based on an instruction from the outside of the sensor module 10 is received from the MCU 30 and output to at least one of the pressure detection unit 22 and the temperature detection unit 24. Further, the pressure data 122 and the temperature data 124 are output to the MCU 30 as sensor data 126. The logic unit 26 may add, for example, time stamp information to the sensor data 126 and output the data for data management.

なお、圧力センサー20とMCU30との間の通信方式はパラレル転送でもシリアル転送でもよい。そして、シリアル転送の場合には、例えば、I2C(Inter-Integrated Circuit)やSPI(Serial Peripheral Interface)といった通信方式を使用してもよい。   The communication method between the pressure sensor 20 and the MCU 30 may be parallel transfer or serial transfer. In the case of serial transfer, for example, a communication method such as I2C (Inter-Integrated Circuit) or SPI (Serial Peripheral Interface) may be used.

MCU30は、センサーデータを演算処理する演算処理部34、センサーモジュール10の外部との通信を制御する通信制御部44、センサーモジュール10の動作モードを切り替えて、動作モードに応じた周波数のクロック信号を生成して供給するクロック生成切り替え部46、CR発振回路47を含む。   The MCU 30 switches the operation mode of the sensor module 10, the communication control unit 44 that controls communication with the outside of the sensor module 10, and the operation mode of the sensor module 10, and generates a clock signal having a frequency according to the operation mode. A clock generation switching unit 46 for generating and supplying and a CR oscillation circuit 47 are included.

MCU30は、センサーデータ126を一時保存してセンサーデータ132として出力するセンサーデータ格納部32、それぞれ圧力、温度に関するセンサーデータ132を演算処理して得られる圧力情報134、温度情報135を一時保存する圧力情報格納部38、温度情報格納部40、センサーモジュール10の外部との通信データを一時保存する通信データ格納部42を含んでいてもよい。   The MCU 30 temporarily stores the sensor data 126 and outputs it as sensor data 132. The pressure data 134 and the pressure information temporarily store the temperature information 135 obtained by calculating the sensor data 132 related to pressure and temperature, respectively. An information storage unit 38, a temperature information storage unit 40, and a communication data storage unit 42 for temporarily storing communication data with the outside of the sensor module 10 may be included.

さらに、MCU30は、センサーモジュール10の外部からの指示を圧力センサー20の制御信号130に変換して出力するセンサー動作設定部36、電源投入時などに起動時間を計測する起動時間計測部48を含んでいてもよい。   Further, the MCU 30 includes a sensor operation setting unit 36 that converts an instruction from the outside of the sensor module 10 into a control signal 130 of the pressure sensor 20 and outputs the control signal 130, and an activation time measurement unit 48 that measures activation time when the power is turned on. You may go out.

なお、これらの機能ブロックのそれぞれには、適切なクロック信号がクロック生成切り替え部46から供給されているが、図1では図示を省略している。また、これらの機能ブロックの全てが必須の構成要素というわけではなく、適宜省略が可能である。   An appropriate clock signal is supplied to each of these functional blocks from the clock generation switching unit 46, but is not shown in FIG. In addition, all of these functional blocks are not essential components and can be omitted as appropriate.

MCU30は、圧力センサー20からのセンサーデータ126をセンサーデータ格納部32に保存する。そして、所定のタイミングでセンサーデータ格納部32からセンサーデータ132が読み出されて、演算処理部34によって演算処理が行われる。   The MCU 30 stores the sensor data 126 from the pressure sensor 20 in the sensor data storage unit 32. Then, sensor data 132 is read from the sensor data storage unit 32 at a predetermined timing, and the arithmetic processing unit 34 performs arithmetic processing.

本実施形態では、センサーデータ126は圧力センサー20が検出したいわゆる生データであるとする。例えば、圧力と温度とを圧力センサーが内蔵する基準値に対する相対的な値で表現した加工されていないデータである。そして、演算処理部34が行う演算処理によって、センサーモジュール10の出力データとして形式に変換される。例えば、演算処理部34は、生データであるセンサーデータ132から、それぞれ「Pa」単位の圧力情報134、「℃」単位の温度情報135を出力する。   In the present embodiment, the sensor data 126 is so-called raw data detected by the pressure sensor 20. For example, unprocessed data in which pressure and temperature are expressed as relative values with respect to a reference value built in the pressure sensor. And it is converted into a format as output data of the sensor module 10 by the arithmetic processing performed by the arithmetic processing unit 34. For example, the arithmetic processing unit 34 outputs pressure information 134 in units of “Pa” and temperature information 135 in units of “° C.” from the sensor data 132 that is raw data.

圧力情報134、温度情報135は、それぞれ圧力情報格納部38、温度情報格納部40に一時保存された後、圧力情報136、温度情報140として読み出されて通信データ格納部42で一時保存される。このとき、通信に適したフォーマットへの変換が行われる。そして、MCU出力データ100として、通信制御部44からの通信タイミング信号144に基づいて、所定の転送レートで出力される。   The pressure information 134 and the temperature information 135 are temporarily stored in the pressure information storage unit 38 and the temperature information storage unit 40, respectively, and then read out as the pressure information 136 and the temperature information 140 and temporarily stored in the communication data storage unit 42. . At this time, conversion into a format suitable for communication is performed. Then, it is output as MCU output data 100 at a predetermined transfer rate based on the communication timing signal 144 from the communication control unit 44.

また、通信データ格納部42は、MCU入力データ102を一時保存する。MCU入力データ102は、センサーモジュール10の外部からの圧力センサー20への指示等である。そして、センサー動作設定部36は通信データ格納部42から一時保存されたMCU入力データ137を受け取り、圧力センサー20の制御信号130に変換して出力する。   The communication data storage unit 42 temporarily stores the MCU input data 102. The MCU input data 102 is an instruction to the pressure sensor 20 from the outside of the sensor module 10. The sensor operation setting unit 36 receives the MCU input data 137 temporarily stored from the communication data storage unit 42, converts it into a control signal 130 for the pressure sensor 20, and outputs it.

ここで、センサーモジュール10と外部との通信方式は、パラレル転送でもシリアル転送でもよい。そして、シリアル転送の場合には、例えば、I2C、SPIであってもよいし、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 、USB(Universal Serial Bus)であってもよい。   Here, the communication method between the sensor module 10 and the outside may be parallel transfer or serial transfer. In the case of serial transfer, for example, I2C or SPI may be used, or UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or USB (Universal Serial Bus) may be used.

そして、CR発振回路47は、原振クロック信号147を起動時間計測部48、クロック生成切り替え部46に供給する。CR発振回路47は、MCU30における発振回路部としての機能を有する。   Then, the CR oscillation circuit 47 supplies the original oscillation clock signal 147 to the activation time measurement unit 48 and the clock generation switching unit 46. The CR oscillation circuit 47 has a function as an oscillation circuit unit in the MCU 30.

起動時間計測部48は、原振クロック信号147に基づいて起動時間を測定し、タイミング信号148をクロック生成切り替え部46に出力する。クロック生成切り替え部46では、タイミング信号148等に基づいて動作モードの切り替えを行う。   The activation time measuring unit 48 measures the activation time based on the original oscillation clock signal 147 and outputs a timing signal 148 to the clock generation switching unit 46. The clock generation switching unit 46 switches the operation mode based on the timing signal 148 and the like.

クロック生成切り替え部46は、原振クロック信号147から動作モードに応じた必要なクロック信号を生成して他の機能ブロックに供給する。クロック信号の生成は、例えば分周によって行われてもよい。なお、クロック生成切り替え部46は、クロック生成回路としての機能と、動作モードの切り替え制御部としての機能を備える。   The clock generation switching unit 46 generates a necessary clock signal corresponding to the operation mode from the original clock signal 147 and supplies it to other functional blocks. The generation of the clock signal may be performed by frequency division, for example. The clock generation switching unit 46 has a function as a clock generation circuit and a function as an operation mode switching control unit.

また、クロック生成切り替え部46は、通信制御部44のカウンターを動作させるクロック信号146を出力する。通信制御部44は、カウンター値に基づいて通信データの入出力タイミングを定める通信タイミング信号144を生成する。   The clock generation switching unit 46 outputs a clock signal 146 that operates the counter of the communication control unit 44. The communication control unit 44 generates a communication timing signal 144 that determines the input / output timing of communication data based on the counter value.

なお、通信制御部44とクロック生成切り替え部46は、温度情報格納部40から温度情報140を受け取り、動作モードの切り替えのタイミング(すなわち、各動作モードの期間)や通信タイミングを決めるカウンターのサイクルを調整してもよい。   The communication control unit 44 and the clock generation switching unit 46 receive the temperature information 140 from the temperature information storage unit 40, and perform a counter cycle for determining the operation mode switching timing (that is, the period of each operation mode) and the communication timing. You may adjust.

1.2.センサーモジュールの接続
図2(A)は、電子機器1における、センサーモジュール10とセンサーモジュール10と通信を行うホストMCU(以下、ホスト)14との接続を示す図である。なお、図1と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
1.2. Connection of Sensor Module FIG. 2A is a diagram illustrating a connection between the sensor module 10 and a host MCU (hereinafter referred to as a host) 14 that communicates with the sensor module 10 in the electronic device 1. Note that the same elements as those in FIG.

図2(A)のように、本実施形態のセンサーモジュール10はフォーマット変換モジュール12を介してホスト14と接続される。フォーマット変換モジュール12は、通信時の通信データのフォーマットを変換するものである。例えばホスト14がPC(パソコン)の一部である場合には、フォーマット変換モジュール12の出力データ104、入力データ106はUSBの通信方式に従ってもよい。このとき、センサーモジュール10自体の通信方式がUSBでない場合でも、ホスト14と通信を行うことができる。   As shown in FIG. 2A, the sensor module 10 of this embodiment is connected to the host 14 via the format conversion module 12. The format conversion module 12 converts the format of communication data during communication. For example, when the host 14 is a part of a PC (personal computer), the output data 104 and the input data 106 of the format conversion module 12 may conform to a USB communication system. At this time, even if the communication method of the sensor module 10 itself is not USB, communication with the host 14 can be performed.

フォーマット変換モジュール12を介することで、センサーモジュール10が1つの通信方式に従う場合であっても、センサーモジュール10と通信可能なホスト14の種類を増やすことができる。なお、センサーモジュール10とホスト14とが直接接続可能な場合には、フォーマット変換モジュール12は省略されてもよい。   Through the format conversion module 12, even if the sensor module 10 conforms to one communication method, the types of hosts 14 that can communicate with the sensor module 10 can be increased. When the sensor module 10 and the host 14 can be directly connected, the format conversion module 12 may be omitted.

図2(B)は、本実施形態のセンサーモジュール10およびフォーマット変換モジュール12の構造例を示す図である。図2(B)のモジュール群2は、図2(A)に点線で図示したモジュール群2に対応する。なお、図1〜図2(A)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。なお、センサーモジュール10、フォーマット変換モジュール12を覆うカバー等については図示を省略している。   FIG. 2B is a diagram illustrating a structure example of the sensor module 10 and the format conversion module 12 of the present embodiment. The module group 2 in FIG. 2B corresponds to the module group 2 illustrated by the dotted line in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-2 (A), and description is abbreviate | omitted. Note that illustrations of a cover for covering the sensor module 10 and the format conversion module 12 are omitted.

図2(B)のモジュール群2は、センサーモジュール10とフォーマット変換モジュール12とをコネクター64で接続して構成される。図2(B)は、モジュール群2の断面図を示している。フォーマット変換モジュール12は、例えばUSBの通信方式に従うように、通信データを変換するフォーマット変換回路13と、例えばUSBコネクターであるホスト接続用コネクター66を図2(B)のように基板62に配置している。   The module group 2 in FIG. 2B is configured by connecting the sensor module 10 and the format conversion module 12 with a connector 64. FIG. 2B shows a cross-sectional view of the module group 2. The format conversion module 12 arranges a format conversion circuit 13 that converts communication data and a host connection connector 66 that is, for example, a USB connector on a substrate 62 as shown in FIG. ing.

センサーモジュール10は、基板60の両面にそれぞれ圧力センサー20とMCU30とを配置している。ここで、近年の小型化への要求に対応するために、圧力センサー20とMCU30とを十分に離して配置することは困難である。しかし、MCU30を動作させると熱源となるため(図2(B)の矢印参照)、近くに圧力センサー20が配置されていれば、その温度を上昇させてしまうことになる。温度の上昇時(変動時)には、圧力センサー20からの検出信号(センサーデータ)に温度変動による誤差が生じるため、正確な値の検出が困難である。   In the sensor module 10, the pressure sensor 20 and the MCU 30 are arranged on both surfaces of the substrate 60, respectively. Here, it is difficult to dispose the pressure sensor 20 and the MCU 30 sufficiently apart from each other in order to meet the recent demand for miniaturization. However, since the MCU 30 operates as a heat source (see the arrow in FIG. 2B), if the pressure sensor 20 is disposed nearby, the temperature will be increased. When the temperature rises (when it fluctuates), an error due to temperature fluctuation occurs in the detection signal (sensor data) from the pressure sensor 20, so that it is difficult to detect an accurate value.

ここで、図2(B)のような構造であっても、MCU30が一定の時間動作し続けた場合には、圧力センサー20の温度は飽和することがわかっている。温度が飽和した状態で圧力を検出した場合には、温度変動による誤差が生じることを回避することができる。   Here, even in the structure as shown in FIG. 2B, it is known that the temperature of the pressure sensor 20 is saturated when the MCU 30 continues to operate for a certain time. When the pressure is detected in a state where the temperature is saturated, it is possible to avoid the occurrence of an error due to temperature fluctuation.

そこで、圧力センサー20の温度変動を抑えるように、熱源であるMCU30の動作制御を工夫して、早期に温度を飽和させることを考える。以下に、まず、センサーモジュール10の動作モードのフローを説明した上で、本実施形態におけるMCU30の動作制御について詳細を説明する。   Therefore, it is considered to saturate the temperature at an early stage by devising the operation control of the MCU 30 as a heat source so as to suppress the temperature fluctuation of the pressure sensor 20. Below, after explaining the flow of the operation mode of the sensor module 10, the operation control of the MCU 30 in this embodiment will be described in detail.

1.3.動作モードのフロー
図3(A)〜図3(B)は、本実施形態におけるセンサーモジュールの動作モードのフローチャートである。センサーモジュールに含まれる圧力センサー、MCUは、動作モードに従って所定の動作を行ったり、待機状態であるスタンバイ状態になったりする。また、センサーモジュールはその内部又は外部に動作モードを切り替える制御部(切り替え制御部)を有するが、本実施形態ではクロック生成切り替え部(図1参照)がその機能を有する。
1.3. Flow of Operation Mode FIGS. 3A to 3B are flowcharts of the operation mode of the sensor module in this embodiment. The pressure sensor and MCU included in the sensor module perform a predetermined operation according to the operation mode or enter a standby state that is a standby state. In addition, the sensor module has a control unit (switching control unit) that switches the operation mode inside or outside, but in this embodiment, the clock generation switching unit (see FIG. 1) has the function.

ここで、一般にセンサーモジュールは、その起動時にウォームアップを行う。センサーモジュールは、ウォームアップの期間に、温度の低い状態から温度が安定して正確な圧力を検出できる状態(温度が飽和した状態)に変化する。そして、ウォームアップの後に通常動作が行われる。   Here, the sensor module generally warms up when it is activated. During the warm-up period, the sensor module changes from a low temperature state to a state where the temperature is stable and an accurate pressure can be detected (a state where the temperature is saturated). And normal operation is performed after warm-up.

図3(A)は、本実施形態におけるセンサーモジュールの動作モードのフローチャートである。まず、ウォームアップを行う工程の必要性が判断される(S10)。必要な場合には(S10Y)、ウォームアップ工程が行われて(S12)、その後に通常動作が続く(S20)。また、ウォームアップ工程が不要と判断されれば(S10N)、直ちに通常動作工程に移る(S20)。なお、ウォームアップ工程が実行される条件(S10)は、圧力センサーの温度が飽和温度より低いことであってもよいし、起動時であることでもよい。   FIG. 3A is a flowchart of the operation mode of the sensor module in the present embodiment. First, the necessity of a warm-up process is determined (S10). If necessary (S10Y), a warm-up process is performed (S12), followed by normal operation (S20). If it is determined that the warm-up process is unnecessary (S10N), the process immediately moves to the normal operation process (S20). The condition (S10) for executing the warm-up process may be that the temperature of the pressure sensor is lower than the saturation temperature, or may be at the time of startup.

本実施形態におけるセンサーモジュールでは、終了指示がなければ(S30N)、S10に再び戻り一連の処理を繰り返す。なお、例えば使用者からの終了指示や設定した時間の経過に伴う終了指示等があれば、センサーモジュールは動作を終了する(S30Y)。   In the sensor module according to the present embodiment, if there is no end instruction (S30N), the process returns to S10 and the series of processes is repeated. For example, if there is an end instruction from the user or an end instruction accompanying the elapse of the set time, the sensor module ends the operation (S30Y).

ここで、通常動作工程(S20)は、センサーモジュールが通常動作時に行う、センシング動作、所定の形式のデータの出力、といった動作に対応する工程である。   Here, the normal operation step (S20) is a step corresponding to an operation such as a sensing operation or outputting of data in a predetermined format that the sensor module performs during normal operation.

図3(B)のように、通常動作工程(S20)は、3つの動作モードに対応する工程を含む。具体的には、圧力センサー動作工程(S22)、MCU動作工程(S24)、待機工程(S26)である。本実施形態では、これらの工程が順に行われるが、待機工程(S26)は省略されてもよい。   As shown in FIG. 3B, the normal operation step (S20) includes steps corresponding to three operation modes. Specifically, a pressure sensor operation step (S22), an MCU operation step (S24), and a standby step (S26). In the present embodiment, these steps are performed in order, but the standby step (S26) may be omitted.

圧力センサー動作工程(S22)においては、クロック生成切り替え部は、圧力センサー動作制御を行い、圧力センサーにセンシング動作を実行させる。このとき、クロック生成切り替え部は、MCUのうちセンサーデータを受け取るセンサーデータ格納部(図1参照)だけを動作させて消費電力を抑えてもよい。   In the pressure sensor operation step (S22), the clock generation switching unit performs pressure sensor operation control and causes the pressure sensor to perform a sensing operation. At this time, the clock generation switching unit may operate only the sensor data storage unit (see FIG. 1) that receives the sensor data in the MCU to suppress power consumption.

MCU動作工程(S24)においては、クロック生成切り替え部は、MCU動作制御を行い、MCUにセンサーデータの演算処理を実行させる。このとき、クロック生成切り替え部は、圧力センサーをスタンバイ状態にさせてもよい。   In the MCU operation step (S24), the clock generation switching unit performs MCU operation control and causes the MCU to perform sensor data calculation processing. At this time, the clock generation switching unit may place the pressure sensor in a standby state.

待機工程(S26)においては、クロック生成切り替え部は、待機制御を行い、MCUの通信機能だけを動作させてもよい。このとき、クロック生成切り替え部は、圧力センサーをスタンバイ状態にさせてもよい。なお、クロック生成切り替え部は、圧力センサー動作工程(S22)とMCU動作工程(S24)においても、MCUの通信機能を動作させてもよい。   In the standby step (S26), the clock generation switching unit may perform standby control and operate only the MCU communication function. At this time, the clock generation switching unit may place the pressure sensor in a standby state. The clock generation switching unit may operate the MCU communication function also in the pressure sensor operation step (S22) and the MCU operation step (S24).

このようにセンサーモジュールの動作モードは遷移し、圧力センサーとMCUの動作状態も変化する。この変化を前提に、ウォームアップ期間をできるだけ短くするように、MCUの動作制御を行う必要がある。   As described above, the operation mode of the sensor module is changed, and the operation states of the pressure sensor and the MCU are also changed. On the premise of this change, it is necessary to control the operation of the MCU so as to make the warm-up period as short as possible.

1.4.飽和温度
本実施形態におけるセンサーモジュールの飽和温度の例について図4(A)〜図4(B)を参照して説明する。
1.4. Saturation Temperature An example of the saturation temperature of the sensor module in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (B).

図4(A)は、本実施形態における圧力センサー動作工程における発熱量Q1とMCU動作工程における発熱量Q2とを比較したものである。本実施形態では、MCU動作工程において、MCUのクロック信号の周波数は、必要な転送レートでホストにデータを送信可能であるように選択されるものとする。そして、発熱量Q2が発熱量Q1と同じになるように、MCU動作工程の期間も調整されるものとする。   FIG. 4A shows a comparison between the heat generation amount Q1 in the pressure sensor operation process and the heat generation amount Q2 in the MCU operation process in the present embodiment. In this embodiment, in the MCU operation process, the frequency of the clock signal of the MCU is selected so that data can be transmitted to the host at a necessary transfer rate. The period of the MCU operation process is also adjusted so that the heat generation amount Q2 is the same as the heat generation amount Q1.

図4(B)は、温度と検出される圧力の関係を示したものである。この例では、発熱量Q2が発熱量Q1と同じになるようにしているため、温度が安定し、圧力にも温度変動の影響が生じない。このとき、図4(B)の一定した温度を飽和温度とできる。   FIG. 4B shows the relationship between temperature and detected pressure. In this example, the calorific value Q2 is set to be the same as the calorific value Q1, so that the temperature is stable and the pressure is not affected by temperature fluctuations. At this time, the constant temperature in FIG. 4B can be set as the saturation temperature.

そして、この飽和温度をウォームアップモードのターゲット温度とする。ターゲット温度として飽和温度を選択することで、ウォームアップモードから通常動作モードへの切り替え時にも温度の変動を抑えて安定させることができる。   This saturation temperature is set as the target temperature in the warm-up mode. By selecting the saturation temperature as the target temperature, temperature fluctuation can be suppressed and stabilized even when switching from the warm-up mode to the normal operation mode.

なお、発熱量Q2が発熱量Q1に差がある場合でも、圧力センサーとMCUからの発熱とセンサーモジュールの放熱との関係によって、最終的にはある温度に飽和することが知られている。ただし、このときは温度の安定までに時間がかかるので、十分な時間(例えば、数分)が経過した場合に到達する温度を飽和温度としてもよい。飽和温度は計算によって求めてもよいし、事前の実測によるデータに基づいて決めてもよい。   It is known that even when the calorific value Q2 is different from the calorific value Q1, it eventually saturates to a certain temperature due to the relationship between the heat generated from the pressure sensor and MCU and the heat radiation of the sensor module. However, since it takes time until the temperature stabilizes at this time, the temperature reached when a sufficient time (for example, several minutes) has elapsed may be set as the saturation temperature. The saturation temperature may be obtained by calculation or may be determined based on data obtained by actual measurement in advance.

ここで、待機工程については、その期間によって温度への影響が異なると考えられる。待機工程の期間が短い場合には温度は維持されると考えられる。そして、長い場合には飽和温度からの低下がありえるので、後述のようにウォームアップモードを行う必要が生じる。   Here, it is considered that the temperature of the standby process varies depending on the period. It is considered that the temperature is maintained when the period of the standby process is short. And if it is long, there is a possibility of a drop from the saturation temperature, so that it is necessary to perform the warm-up mode as will be described later.

1.5.ウォームアップの条件
ここで、ウォームアップが必要な場合(図3(A)のS10Y参照)の例を図5(A)〜図6を参照して説明する。
1.5. Warm-up Conditions Here, an example of a case where warm-up is necessary (see S10Y in FIG. 3A) will be described with reference to FIGS.

図5(A)〜図5(B)は、起動時におけるウォームアップ工程の効果について説明する図である。図5(A)は比較例であり、起動時から通常動作工程だけを行った場合の温度変化を示す。この場合でも、図5(A)のように温度上昇期間TA0において温度が飽和温度Tに到達すると、その後は温度がほとんど変化しない温度安定期間Tになる。しかし、温度変化が圧力の検出値に影響する温度上昇期間TA0が長く続くため、正確な測定を起動後すぐに行うことはできない。 FIG. 5A to FIG. 5B are diagrams for explaining the effect of the warm-up process at the time of startup. FIG. 5A is a comparative example, and shows a temperature change when only the normal operation process is performed from the start-up. In this case, when the temperature reaches the saturation temperature T s at the temperature rising period T A0 as shown in FIG. 5 (A), the then to a temperature stabilization period T B in which the temperature hardly changes. However, since the temperature rise period T A0 in which the temperature change affects the detected pressure value continues for a long time, accurate measurement cannot be performed immediately after activation.

そこで、本実施形態のセンサーモジュールでは、起動時等に熱源であるMCUに多くの電流が流れるように動作させるウォームアップ工程を実行する。すると、図5(B)のように、温度上昇期間TA1が短縮されて、早期に温度安定期間Tに移る。よって、起動時間が早くて使い勝手のよいセンサーモジュールを実現できる。 Therefore, in the sensor module of the present embodiment, a warm-up process is performed in which operation is performed so that a large amount of current flows through the MCU that is a heat source at the time of startup or the like. Then, as in FIG. 5 (B), is shortened temperature rising period T A1 is, moves to the temperature stabilization period T B early. Therefore, an easy-to-use sensor module with a quick start-up time can be realized.

また、起動時以外でも、通常動作工程のうちの待機工程が長く続いた場合に温度の低下が生じる場合がある。この場合にも、早期にセンサーモジュールの温度を飽和温度Tに戻すことが好ましい。このような場合、本実施形態では、図6のように待機工程の後にウォームアップ工程を実行する。これにより、安定して圧力を検出可能なセンサーモジュールを実現できる。 Further, even at times other than the start-up, the temperature may decrease when the standby process in the normal operation process continues for a long time. Also in this case, it is preferable to return the temperature of the sensor module to the saturation temperature T s early. In such a case, in this embodiment, the warm-up process is executed after the standby process as shown in FIG. Thereby, the sensor module which can detect a pressure stably is realizable.

ここで、起動時以外であって、待機工程による温度低下もないような場合にはウォームアップ工程は不要になる。そのため、本実施形態ではウォームアップ工程を実施するか否かを状況に応じて決定できるようにしている(図3(A)のS10参照)。   Here, the warm-up process is not necessary when the temperature is not lowered due to the standby process except at the time of startup. For this reason, in the present embodiment, whether or not to perform the warm-up process can be determined according to the situation (see S10 in FIG. 3A).

なお、待機工程による温度低下の有無を、待機工程の期間によって判断してもよい。このとき、ウォームアップ工程を実施する場合には、ウォームアップ工程によって温度上昇させる期間も、待機工程の期間の長さに基づいて調整してもよい。例えば、待機工程が長い場合(例えば、数秒)には温度が大きく低下すると判断されるので、ウォームアップ工程の期間を長く(例えば、500ms)してもよい。   In addition, you may judge the presence or absence of the temperature fall by a standby process by the period of a standby process. At this time, when the warm-up process is performed, the period during which the temperature is increased by the warm-up process may be adjusted based on the length of the standby process. For example, when the standby process is long (for example, several seconds), it is determined that the temperature is greatly reduced, so the period of the warm-up process may be lengthened (for example, 500 ms).

1.6.クロック生成切り替え部の制御の具体例
1.6.1.第1の例
図7(A)は、図5(B)の起動時における温度変化のグラフに、圧力センサーが検出するデータ(圧力)を追加したものである。図7(A)のように、温度が安定すれば圧力センサーが検出するデータも安定することになる。センシング動作を含む通常動作は、温度が安定するt以降に行われる。
1.6. Specific example of control of clock generation switching unit 1.6.1. First Example FIG. 7A is obtained by adding data (pressure) detected by a pressure sensor to the graph of temperature change at the time of activation in FIG. 5B. As shown in FIG. 7A, when the temperature is stabilized, the data detected by the pressure sensor is also stabilized. Normal operation including sensing operation is performed after t b when the temperature is stabilized.

図7(B)は、クロック生成切り替え部が行う、各工程におけるMCUと圧力センサーに対する具体的な制御を示す図である。MCUについては、そのクロックを切り替える制御を行う。ここで、圧力センサー動作工程、MCU動作工程、待機工程、そしてウォームアップ工程ではそれぞれ異なるクロックを使用するものとする。   FIG. 7B is a diagram illustrating specific control for the MCU and the pressure sensor in each step performed by the clock generation switching unit. For the MCU, control is performed to switch the clock. Here, it is assumed that different clocks are used in the pressure sensor operation process, the MCU operation process, the standby process, and the warm-up process.

ここで、説明の便宜のために、圧力センサー動作工程、MCU動作工程、待機工程で使用されるクロックをそれぞれ、第1のクロック、第2のクロック、第3のクロックと呼ぶ。また、ウォームアップ工程で使用されるクロック信号を第4のクロックと呼ぶ。このとき、第1〜第3のクロックは、通常動作モードで使用される通常動作用クロックに区分される。そして、第4のクロックはウォームアップ用クロックである。   Here, for convenience of description, clocks used in the pressure sensor operation process, the MCU operation process, and the standby process are referred to as a first clock, a second clock, and a third clock, respectively. A clock signal used in the warm-up process is called a fourth clock. At this time, the first to third clocks are divided into normal operation clocks used in the normal operation mode. The fourth clock is a warm-up clock.

圧力センサーについては、クロック信号は常にTCXO(図1参照)から供給されており、クロック生成切り替え部はスタンバイ状態にさせるか否かを制御する。なお、スタンバイ状態とは停止状態など、センシング動作以外の状態を意味する。   As for the pressure sensor, the clock signal is always supplied from the TCXO (see FIG. 1), and the clock generation switching unit controls whether or not to enter the standby state. The standby state means a state other than the sensing operation such as a stopped state.

本実施形態では、クロック生成切り替え部は、CR発振回路からの原振クロック信号に基づいて4つのクロックを生成する。そして、それぞれのクロックに割り当てられる4つの周波数F、F、F、Fは、F≦F<F<Fの関係があるものとする。 In this embodiment, the clock generation switching unit generates four clocks based on the original oscillation clock signal from the CR oscillation circuit. The four frequencies F 0 , F 1 , F 2 , and F 3 assigned to each clock are assumed to have a relationship of F 0 ≦ F 1 <F 2 <F 3 .

第1実施形態では、ウォームアップ工程の期間は、温度上昇期間に対応する。そして、ウォームアップ工程の期間ができるだけ短いことが好ましい。そのため、ウォームアップ工程の第4のクロックには、最も高い周波数(第1の周波数)Fを割り当てる。このとき、MCUは発熱量が多くなるので、ウォームアップ工程の期間を短くすることができる。 In the first embodiment, the period of the warm-up process corresponds to the temperature increase period. And it is preferable that the period of a warm-up process is as short as possible. Therefore, the fourth clock of the warm-up process, assign the highest frequency (first frequency) F 3. At this time, since the amount of heat generated by the MCU increases, the period of the warm-up process can be shortened.

この第1の例では、第4のクロックの周波数はFのまま変化しない。そのため、制御が簡単であり、クロック生成切り替え部の回路規模を小さくすることが可能である。なお、圧力センサーはスタンバイ状態である。停止していてもよいが、ウォームアップ工程の発熱量を更に多くするためにダミー動作を行ってもよい。 In the first example, the frequency of the fourth clock remains unchanged at F 3. Therefore, the control is simple, and the circuit scale of the clock generation switching unit can be reduced. Note that the pressure sensor is in a standby state. Although it may be stopped, a dummy operation may be performed in order to further increase the amount of heat generated in the warm-up process.

通常動作工程のうち、演算処理能力を高める必要があるMCU動作工程においては、高い周波数のクロック信号が用いられることが好ましい。よって、MCU動作工程の第2のクロックには、周波数Fを割り当てる。なお、このとき圧力センサーはスタンバイ状態である。 Of the normal operation process, a high frequency clock signal is preferably used in the MCU operation process in which the processing capacity needs to be increased. Therefore, the second clock MCU operating process, assigns a frequency F 2. At this time, the pressure sensor is in a standby state.

そして、通常動作工程のうち、待機工程においては、消費電力を抑えるために、最も低い周波数のクロック信号が用いられることが好ましい。よって、待機工程の第3のクロックには、周波数Fを割り当てる。なお、圧力センサーもスタンバイ状態であって、消費電力を抑えることが好ましい。 Of the normal operation steps, in the standby step, the clock signal having the lowest frequency is preferably used in order to reduce power consumption. Therefore, the frequency F 0 is assigned to the third clock in the standby process. The pressure sensor is also in a standby state, and it is preferable to suppress power consumption.

通常動作工程のうち、圧力センサー動作工程の第1のクロックには、周波数Fを割り当てる。センサーデータを格納する処理を実行しつつ、消費電力を抑えるためである。このとき、圧力センサーはセンシング動作を行う。 Among normal operation process, the first clock of the pressure sensor operation step, assigning a frequency F 1. This is to reduce power consumption while executing processing for storing sensor data. At this time, the pressure sensor performs a sensing operation.

このように、クロック生成切り替え部は図7(B)のような制御を行うことで、第1実施形態のセンサーモジュールの起動時間等を早めるという効果を実現できる。なお、本実施形態では、動作工程毎に異なるクロックを生成して切り替えて使用しているが、MCUへ供給されるクロックは1つであって、その周波数が動作工程毎に変化してもよい。   As described above, the clock generation switching unit can realize the effect of speeding up the activation time and the like of the sensor module of the first embodiment by performing the control as shown in FIG. 7B. In this embodiment, a different clock is generated and switched for each operation process. However, only one clock is supplied to the MCU, and the frequency may be changed for each operation process. .

1.6.2.第2の例
図8(A)は、第2の例の制御を行った場合の、起動時における温度、圧力の変化を表す図である。なお、図7(A)〜図7(B)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。図8(A)の例でもセンシング動作を含む通常動作は、温度が安定するt以降に行われる。
1.6.2. Second Example FIG. 8A is a diagram illustrating changes in temperature and pressure at start-up when the control of the second example is performed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 7 (A)-FIG.7 (B), and description is abbreviate | omitted. Normal operation also comprising sensing operation in the example of FIG. 8 (A) is carried out after t b the temperature stabilizes.

図7(A)の例(第1の例)とは異なり、図8(A)ではウォームアップ工程中に飽和温度T以上の第1の温度Tに達し(時刻t)、その後に飽和温度Tに収束している(時刻t)。最も高い周波数(第1の周波数)とウォームアップ工程の期間の組み合わせによっては、図8(A)のようにウォームアップ工程中にターゲット温度である飽和温度Tを超えることがあり得る。また、ウォームアップ工程中に飽和温度Tを超えるような急速な温度上昇を行わせれば、ウォームアップ工程の期間を更に短くすることができる。 Unlike the example of FIG. 7A (first example), in FIG. 8A, a first temperature T 1 equal to or higher than the saturation temperature T s is reached during the warm-up process (time t a ), and thereafter It has converged to the saturation temperature T s (time t b ). Depending on the combination of the highest frequency (first frequency) and the period of the warm-up process, the saturation temperature T s that is the target temperature may be exceeded during the warm-up process as shown in FIG. 8A. In addition, if the temperature is rapidly increased so as to exceed the saturation temperature T s during the warm-up process, the period of the warm-up process can be further shortened.

第2の例では、ウォームアップ工程で2つのクロック周波数(第1の周波数、および第2の周波数)を切り替えて使用する。それにより、ウォームアップ工程において、第1の例よりも飽和温度に収束させやすくなる。   In the second example, two clock frequencies (first frequency and second frequency) are switched and used in the warm-up process. Thereby, in the warm-up process, it becomes easier to converge to the saturation temperature than in the first example.

本実施形態では、クロック生成切り替え部は、CR発振回路からの原振クロック信号に基づいて通常動作用クロックと、ウォームアップ用クロックとを生成する。ここで、これらのクロックに割り当てられる5つの周波数F、F、F、F、Fは、F≦F<F<F、かつF<Fの関係があるものとする。 In this embodiment, the clock generation switching unit generates a normal operation clock and a warm-up clock based on the original oscillation clock signal from the CR oscillation circuit. Here, the five frequencies F 0 , F 1 , F 2 , F 3 , and F 4 assigned to these clocks have a relationship of F 0 ≦ F 1 <F 2 <F 4 and F 3 <F 4 . Shall.

図8(B)は具体的な制御を示す図である。ウォームアップ工程においては次のような制御が行われる。ウォームアップ用クロックには最初に、第1の周波数として最も高いFが割り当てられる。そして、第1の温度Tに達した後は(図8(A)の時刻t以降)、第2の周波数としてFが割り当てられる。F<Fの関係があるため、温度は第1の温度Tから下がって、飽和温度Tに収束する。 FIG. 8B is a diagram showing specific control. In the warm-up process, the following control is performed. The warm-up clock is first assigned the highest F 4 as the first frequency. Then, after reaching the first temperature T 1 (time t a the following figures 8 (A)), F 3 is assigned as the second frequency. Since there is a relationship of F 3 <F 4 , the temperature falls from the first temperature T 1 and converges to the saturation temperature T s .

なお、通常動作工程は第1の例と同じである。つまり、演算処理能力を高めたいMCU動作工程においては高い周波数Fのクロックが使用され、消費電力を抑えたい待機工程では低い周波数Fのクロックが使用され、圧力センサー動作工程では周波数Fのクロックが使用される。また、圧力センサーについても第1の例と同じであるため、説明を省略する。 The normal operation process is the same as in the first example. That, is used the clock high frequency F 2 in MCU operation step For greater processing power, the clock of a lower frequency F 0 in the standby step it is desired to suppress power consumption is used, the frequencies F 1 is a pressure sensor operating step A clock is used. Further, the pressure sensor is the same as that in the first example, and thus the description thereof is omitted.

このように、クロック生成切り替え部は図8(B)のような制御を行うことで、センサーモジュールの起動時間等をより早めることができる。なお、第1の温度Tは飽和温度Tに基づいて定められてもよい。例えば、飽和温度Tよりも所定の温度(例えば、数℃)高い温度としてもよいし、飽和温度Tに一定の比率(例えば、110%)を乗じて得られる温度であってもよい。 In this way, the clock generation switching unit can make the startup time of the sensor module faster by performing the control as shown in FIG. 8B. Note that first temperature T 1 may be determined based on the saturation temperature T s. For example, predetermined temperature than the saturation temperature T s (for example, several ° C.) may be as high temperatures, a constant ratio to the saturation temperature T s (e.g., 110%) may be a temperature obtained by multiplying a.

1.6.3.第3の例
図9(A)は、第3の例の制御を行った場合の、起動時における温度、圧力の変化を表す図である。なお、図7(A)〜図8(B)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。図9(A)の例でもセンシング動作を含む通常動作は、温度が安定するt以降に行われる。
1.6.3. Third Example FIG. 9A is a diagram illustrating changes in temperature and pressure at start-up when the control of the third example is performed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 7 (A)-FIG. 8 (B), and description is abbreviate | omitted. In the example of FIG. 9A, the normal operation including the sensing operation is performed after t b when the temperature is stabilized.

図8(A)の例(第2の例)の変化に加えて、図9(A)ではウォームアップ工程中に飽和温度T未満の第2の温度Tになり(時刻ta1)、その後に飽和温度Tに収束している(時刻t)。ウォームアップ工程中に飽和温度Tを超えるような急速な温度上昇と、その後に飽和温度Tを下回る温度下降を行わせれば、ウォームアップ工程の期間を更に短くすることができる。 In addition to the change in the example of FIG. 8A (second example), in FIG. 9A, a second temperature T 2 lower than the saturation temperature T s is reached during the warm-up process (time t a1 ), After that, it converges to the saturation temperature T s (time t b ). The period of the warm-up process can be further shortened by performing a rapid temperature rise exceeding the saturation temperature T s during the warm-up process and then a temperature decrease below the saturation temperature T s .

第3の例では、ウォームアップ工程で3つのクロック周波数(第1の周波数、第2の周波数、および第3の周波数)を切り替えて使用する。それにより、ウォームアップ工程において、第2の例よりも飽和温度に収束させやすくなる。   In the third example, three clock frequencies (first frequency, second frequency, and third frequency) are switched and used in the warm-up process. Thereby, in the warm-up process, it becomes easier to converge to the saturation temperature than in the second example.

本実施形態では、クロック生成切り替え部は、CR発振回路からの原振クロック信号に基づいて通常動作用クロックと、ウォームアップ用クロックとを生成する。ここで、これらのクロックに割り当てられる6つの周波数F、F、F、F、F、Fは、F≦F<F<F、かつF<F<Fの関係があるものとする。 In this embodiment, the clock generation switching unit generates a normal operation clock and a warm-up clock based on the original oscillation clock signal from the CR oscillation circuit. Here, the six frequencies F 0 , F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 assigned to these clocks are F 0 ≦ F 1 <F 2 <F 5 and F 3 <F 4 < it is assumed that there is a relationship of F 5.

図9(B)は具体的な制御を示す図である。ウォームアップ工程においては次のような制御が行われる。ウォームアップ用クロックには最初に、第1の周波数として最も高いFが割り当てられる。そして、第1の温度Tに達した後は(図9(A)の時刻ta0以降)、第2の周波数としてFが割り当てられる。F<Fの関係があるため、温度は第1の温度Tから下がって、この例では、飽和温度T未満の第2の温度Tになる(図9(A)の時刻ta1)。 FIG. 9B is a diagram showing specific control. In the warm-up process, the following control is performed. The warm-up clock is first assigned the highest F 5 as the first frequency. Then, after reaching the first temperature T 1 (after time ta 0 in FIG. 9A), F 3 is assigned as the second frequency. Since there is a relationship of F 3 <F 5 , the temperature falls from the first temperature T 1 , and in this example, becomes a second temperature T 2 lower than the saturation temperature T s (time t in FIG. 9A). a1 ).

その後、第3の周波数としてFが割り当てられる。F<F<Fの関係があるため、温度は第2の温度Tから上がって、飽和温度Tに収束する。 Thereafter, F 4 is assigned as the third frequency. Since there is a relationship of F 3 <F 4 <F 5 , the temperature rises from the second temperature T 2 and converges to the saturation temperature T s .

なお、通常動作工程は第1の例と同じである。つまり、演算処理能力を高めたいMCU動作工程においては高い周波数Fのクロックが使用され、消費電力を抑えたい待機工程では低い周波数Fのクロックが使用され、圧力センサー動作工程では周波数Fのクロックが使用される。また、圧力センサーについても第1の例と同じであるため、説明を省略する。 The normal operation process is the same as in the first example. That, is used the clock high frequency F 2 in MCU operation step For greater processing power, the clock of a lower frequency F 0 in the standby step it is desired to suppress power consumption is used, the frequencies F 1 is a pressure sensor operating step A clock is used. Further, the pressure sensor is the same as that in the first example, and thus the description thereof is omitted.

このように、クロック生成切り替え部は図9(B)のような制御を行うことで、センサーモジュールの起動時間等をより早めることができる。なお、第2の温度Tは飽和温度Tに基づいて定められてもよい。例えば、飽和温度Tよりも所定の温度(例えば、数℃)低い温度としてもよいし、飽和温度Tに一定の比率(例えば、90%)を乗じて得られる温度であってもよい。また、さらに第3の温度、第4の温度、…を定め、これらの温度に対応する周波数を設定して、一層ウォームアップ工程の期間を短くしてもよい。 As described above, the clock generation switching unit can make the startup time of the sensor module faster by performing the control as shown in FIG. 9B. The temperature T 2 of the second may be determined based on the saturation temperature T s. For example, predetermined temperature than the saturation temperature T s (for example, several ° C.) may be used as the low temperature, a constant ratio to the saturation temperature T s (e.g., 90%) may be a temperature obtained by multiplying a. Further, a third temperature, a fourth temperature,... May be determined, and frequencies corresponding to these temperatures may be set to further shorten the period of the warm-up process.

1.6.4.第4の例
図10(A)は、第4の例の制御を行った場合の、起動時における温度、圧力の変化を表す図である。なお、図7(A)〜図9(B)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。図10(A)の例でもセンシング動作を含む通常動作は、温度が安定するt以降に行われる。
1.6.4. Fourth Example FIG. 10A is a diagram illustrating changes in temperature and pressure at start-up when the control of the fourth example is performed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 7 (A)-FIG. 9 (B), and description is abbreviate | omitted. In the example of FIG. 10A, the normal operation including the sensing operation is performed after t b when the temperature is stabilized.

図10(A)のように、この例ではターゲット温度である飽和温度Tを超えることがないように制御が行われる。時間の経過に伴って温度が上昇していくため、経過時間に基づいて温度制御を行うことが可能になる。このとき、周波数を切り替えるタイミングや適切なクロック周波数などを、例えばシミュレーションやMCUによる計算等で容易に求めることができる。 As shown in FIG. 10A, in this example, control is performed so as not to exceed the saturation temperature T s that is the target temperature. Since the temperature rises with time, temperature control can be performed based on the elapsed time. At this time, the timing for switching the frequency, an appropriate clock frequency, and the like can be easily obtained by, for example, simulation or calculation by MCU.

例えば、最初は最も高い周波数F(第1の周波数に対応)を割り当て、時刻ta0になったときに周波数Fn−1(<F)に切り替える。そして、さらに時刻ta1になったときに周波数Fn−2(<Fn−1)に切り替える。このような制御により、単調増加で、飽和温度Tに収束させることができる。 For example, first, the highest frequency F n (corresponding to the first frequency) is assigned, and when the time t a0 is reached, the frequency F n−1 (<F n ) is switched. Then, when the time t a1 is reached, the frequency is switched to the frequency F n−2 (<F n−1 ). By such control, it is possible to converge to the saturation temperature T s with a monotone increase.

図10(B)は、この制御を表にしたものである。周波数F、F、F、F、…Fを用意し、3以上の添え字については、大きくなるにつれて周波数を高くする。ウォームアップ工程では、少なくとも2つの周波数を切り替える。これにより、経過時間に基づく簡単な制御で、飽和温度Tに収束させることができる。ここで、nは自然数であって、4以上であるとする。 FIG. 10B is a table showing this control. The frequencies F 0 , F 1 , F 2 , F 3 ,... F n are prepared, and for three or more subscripts, the frequency is increased as it increases. In the warm-up process, at least two frequencies are switched. Thereby, it is possible to converge to the saturation temperature T s by simple control based on the elapsed time. Here, n is a natural number and is 4 or more.

なお、通常動作工程は第1の例と同じである。つまり、演算処理能力を高めたいMCU動作工程においては高い周波数Fのクロックが使用され、消費電力を抑えたい待機工程では低い周波数Fのクロックが使用され、圧力センサー動作工程では周波数Fのクロックが使用される。また、圧力センサーについても第1の例と同じであるため、説明を省略する。 The normal operation process is the same as in the first example. That, is used the clock high frequency F 2 in MCU operation step For greater processing power, the clock of a lower frequency F 0 in the standby step it is desired to suppress power consumption is used, the frequencies F 1 is a pressure sensor operating step A clock is used. Further, the pressure sensor is the same as that in the first example, and thus the description thereof is omitted.

1.7.センサーモジュールの部品の配置について
第1実施形態においては、熱源となるMCUと圧力センサーとを離して配置する必要がない。このことは、センサーモジュールにおける部品の配置の自由度を高め、さらなる小型化を可能にする。
1.7. About arrangement | positioning of the component of a sensor module In 1st Embodiment, it is not necessary to arrange | position the MCU used as a heat source, and a pressure sensor separately. This increases the degree of freedom of component placement in the sensor module and enables further miniaturization.

ウォームアップ工程では、MCUと圧力センサーとが近くに配置されている方が起動時間等を早める効果が高い。以下に、第1実施形態に適したセンサーモジュールにおける部品の配置の例を図11(A)〜図12(C)を参照して説明する。   In the warm-up process, it is more effective to shorten the startup time and the like when the MCU and the pressure sensor are arranged close to each other. Hereinafter, an example of the arrangement of components in the sensor module suitable for the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 (A) to 12 (C).

図11(A)は、基板60の表面に圧力センサー20とTCXO50が配置されている様子を示している。一方、図11(B)は、基板60の裏面にMCU30と、フォーマット変換モジュール等と接続するためのコネクター64が配置されている様子を示している。   FIG. 11A shows a state where the pressure sensor 20 and the TCXO 50 are disposed on the surface of the substrate 60. On the other hand, FIG. 11B shows a state in which a connector 64 for connecting the MCU 30 and a format conversion module or the like is disposed on the back surface of the substrate 60.

ここで、図11(C)は、図11(A)および図11(B)のx−x線断面図である。基板60を挟んで、圧力センサー20とMCU30とは、幅Wだけ重なるように配置されている。そのため、MCU30からの熱が圧力センサー20に伝わりやすく、ウォームアップ工程における温度上昇期間を短くする効果がある。例えば、圧力センサー20とMCU30が、熱の伝導性が高いCOB(Chip On Board)実装されることで効果が高まる。さらに、基板60を薄くすることで、一層効果を高めることができる。 Here, FIG. 11C is a cross-sectional view taken along line xx of FIGS. 11A and 11B. The pressure sensor 20 and the MCU 30 are arranged so as to overlap each other by a width W o with the substrate 60 interposed therebetween. For this reason, heat from the MCU 30 is easily transmitted to the pressure sensor 20, and there is an effect of shortening the temperature rise period in the warm-up process. For example, the effect is enhanced by mounting the pressure sensor 20 and the MCU 30 on COB (Chip On Board) having high heat conductivity. Furthermore, the effect can be further enhanced by making the substrate 60 thinner.

ここで、幅Wは0より大きな値である。また、図11(C)の例では、圧力センサー20の幅をW、MCU30の幅をWとした場合に、WとWのうち小さい方の幅よりも小さな値である。つまり、図11(C)の例では、圧力センサー20とMCU30とは部分的に重なっている。なお、重なりあう方向に特に制限はない。 Here, the width W o is a value larger than zero. In the example of FIG. 11 (C), the when the width of the pressure sensor 20 has a width of W s, MCU 30 and W m, is smaller than the width of the smaller one of W s and W m. That is, in the example of FIG. 11C, the pressure sensor 20 and the MCU 30 partially overlap. There are no particular restrictions on the overlapping direction.

図12(A)〜図12(C)は、別の部品の配置例を示す。なお、図11(A)〜図11(C)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。   FIGS. 12A to 12C show another example of arrangement of parts. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 11 (A)-FIG.11 (C), and description is abbreviate | omitted.

この例では、図12(A)〜図12(B)のように、MCU30と圧力センサー20がなるべく重なるように配置されている。図12(C)の断面図のように、この例では、幅Wは圧力センサーの幅Wに等しい。そのため、MCU30からの熱がより圧力センサー20に伝わりやすく、ウォームアップ工程における温度上昇期間をさらに短くする効果がある。また、図12(A)〜図12(C)の例では、熱の伝わり方が均一になる。 In this example, as shown in FIGS. 12A to 12B, the MCU 30 and the pressure sensor 20 are arranged to overlap as much as possible. As shown in the cross-sectional view of FIG. 12C, in this example, the width W o is equal to the width W s of the pressure sensor. Therefore, the heat from the MCU 30 is more easily transmitted to the pressure sensor 20, and there is an effect of further shortening the temperature rise period in the warm-up process. Moreover, in the example of FIG. 12 (A)-FIG.12 (C), the way of heat transmission becomes uniform.

2.第2実施形態
本発明の第2実施形態について図13を参照して説明する。なお、図1〜図12(C)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
2. Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-12C, and description is abbreviate | omitted.

図13は、本実施形態のセンサーモジュール10Aのブロック図である。第1実施形態のセンサーモジュールと異なり、圧力センサーではなく加速度センサー20Aを含んでいる。本実施形態では、圧力情報の代わりに加速度情報が得られる。また、ウォームアップ工程におけるクロックの周波数選択に使用するために温度を検出する温度センサー20Bも含んでいる。   FIG. 13 is a block diagram of the sensor module 10A of the present embodiment. Unlike the sensor module of the first embodiment, an acceleration sensor 20A is included instead of a pressure sensor. In the present embodiment, acceleration information is obtained instead of pressure information. It also includes a temperature sensor 20B that detects the temperature for use in clock frequency selection in the warm-up process.

しかし、このようにセンサー部分が変化しても、MCU30Aの部分の構成やクロック生成切り替え部46が行う制御にほとんど変更はない。そのため、第1実施形態と同じ制御手法によって、様々な物理量センサー(第2実施形態では加速度センサー)を含むセンサーモジュールを実現することができる。   However, even if the sensor portion changes in this way, the configuration of the MCU 30A and the control performed by the clock generation switching unit 46 are hardly changed. Therefore, a sensor module including various physical quantity sensors (acceleration sensor in the second embodiment) can be realized by the same control method as in the first embodiment.

3.その他
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
3. Others The present invention is not limited to these examples, and the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and effects). . In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1…電子機器、2…モジュール群、10,10A…センサーモジュール、12…フォーマット変換モジュール、13…フォーマット変換回路、14…ホストMCU(ホスト)、20…圧力センサー、20A…加速度センサー、20B…温度センサー、22…圧力検出部、24…温度検出部、26…ロジック部、30,30A…MCU、32…センサーデータ格納部、34…演算処理部、36…センサー動作設定部、38…圧力情報格納部、38A…加速度情報格納部、40…温度情報格納部、42…通信データ格納部、44…通信制御部、46…クロック生成切り替え部、47…CR発振回路、48…起動時間計測部、50…TCXO、60,62…基板、64…コネクター、66…ホスト接続用コネクター、100…MCU出力データ、102,137…MCU入力データ、104…出力データ、106…入力データ、121…制御信号、122…圧力データ、123…制御信号、124…温度データ、126,126A,126B…センサーデータ、130,130A,130B…制御信号、132…センサーデータ、134…圧力情報、134A…加速度情報、135…温度情報、136…圧力情報、136A…加速度情報、140…温度情報、144…通信タイミング信号、146…クロック信号、147…原振クロック信号、148…タイミング信号、150…クロック信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic device, 2 ... Module group 10, 10A ... Sensor module, 12 ... Format conversion module, 13 ... Format conversion circuit, 14 ... Host MCU (host), 20 ... Pressure sensor, 20A ... Acceleration sensor, 20B ... Temperature Sensor, 22 ... Pressure detection unit, 24 ... Temperature detection unit, 26 ... Logic unit, 30, 30A ... MCU, 32 ... Sensor data storage unit, 34 ... Calculation processing unit, 36 ... Sensor operation setting unit, 38 ... Pressure information storage 38A ... Acceleration information storage unit 40 ... Temperature information storage unit 42 ... Communication data storage unit 44 ... Communication control unit 46 ... Clock generation switching unit 47 ... CR oscillation circuit 48 ... Start-up time measurement unit 50 ... TCXO, 60, 62 ... Board, 64 ... Connector, 66 ... Host connection connector, 100 ... MCU output data, 10 137 ... MCU input data 104 ... Output data 106 ... Input data 121 ... Control signal 122 ... Pressure data 123 ... Control signal 124 ... Temperature data 126,126A, 126B ... Sensor data 130,130A, 130B ... Control signal 132 ... Sensor data 134 ... Pressure information 134A ... Acceleration information 135 ... Temperature information 136 ... Pressure information 136A ... Acceleration information 140 ... Temperature information 144 ... Communication timing signal 146 ... Clock signal 147 ... Original oscillation clock signal, 148 ... Timing signal, 150 ... Clock signal

Claims (8)

センサーモジュールであって、
所定の物理量を検出して検出信号として出力する物理量センサーと、
使用されることで発熱する発熱部品と、を含み、
前記発熱部品は、
複数の動作モードを切り替える切り替え制御部を含み、
前記切り替え制御部は、
前記物理量センサーに前記所定の物理量を検出させ、前記検出信号に基づく出力データを出力させる通常動作モードと、前記物理量センサーの温度をターゲット温度に変化させるウォームアップモードと、を切り替え、
所与の条件を満たした場合に、前記ウォームアップモードが前記通常動作モードの前に実行されるように制御を行い、
前記通常動作モード時における飽和温度を前記ターゲット温度とするセンサーモジュール。
A sensor module,
A physical quantity sensor that detects a predetermined physical quantity and outputs it as a detection signal;
Including heat-generating components that generate heat when used,
The heat generating component is
Including a switching control unit for switching a plurality of operation modes,
The switching control unit
Switching between a normal operation mode for causing the physical quantity sensor to detect the predetermined physical quantity and outputting output data based on the detection signal, and a warm-up mode for changing the temperature of the physical quantity sensor to a target temperature,
Control so that the warm-up mode is executed before the normal operation mode when a given condition is satisfied;
A sensor module having a saturation temperature in the normal operation mode as the target temperature.
請求項1に記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
起動時であることを前記所与の条件とするセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 1,
The switching control unit
A sensor module having the given condition as being at startup.
請求項1乃至2のいずれかに記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
前記発熱部品に供給されるクロックであって、前記通常動作モードで使用される通常動作用クロックと、前記ウォームアップモードで使用されるウォームアップ用クロックと、を生成し、
前記ウォームアップ用クロックの周波数として、通常動作用クロックも含めた中で最も高い第1の周波数を用いるセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 1,
The switching control unit
A clock supplied to the heat-generating component, and a normal operation clock used in the normal operation mode, and a warm-up clock used in the warm-up mode,
A sensor module that uses the highest first frequency among the warm-up clock frequencies including the normal operation clock.
請求項3に記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
前記ウォームアップモードにおいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数を、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度を超える第1の温度になるまで前記第1の周波数とし、その後は前記第1の周波数よりも周波数が低い第2の周波数とするセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 3, wherein
The switching control unit
In the warm-up mode, the frequency of the warm-up clock is set to the first frequency until the temperature of the physical quantity sensor reaches a first temperature exceeding the target temperature, and then the frequency is higher than the first frequency. Sensor module with a low second frequency.
請求項4に記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
前記ウォームアップモードにおいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数が前記第2の周波数の場合であって、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度未満の第2の温度になった後は、前記ウォームアップ用クロックの周波数を前記第1の周波数より低くかつ前記第2の周波数より高い第3の周波数とするセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 4, wherein
The switching control unit
In the warm-up mode, when the frequency of the warm-up clock is the second frequency and the temperature of the physical quantity sensor becomes a second temperature lower than the target temperature, the warm-up clock A sensor module, wherein a clock frequency is a third frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency.
請求項3に記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
ウォームアップモードにおいて、温度情報に基づいて、前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度を超えないように制御を行い、
前記物理量センサーの温度が前記ターゲット温度に近づくにつれて、前記ウォームアップ用クロックの周波数を低くするセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 3, wherein
The switching control unit
In the warm-up mode, based on the temperature information, control so that the temperature of the physical quantity sensor does not exceed the target temperature,
A sensor module that lowers the frequency of the warm-up clock as the temperature of the physical quantity sensor approaches the target temperature.
請求項7に記載のセンサーモジュールにおいて、
前記切り替え制御部は、
前記ウォームアップモードが開始されてからの経過時間に基づいて、前記ウォームアップ用クロックの周波数および期間の少なくとも一方を定めるセンサーモジュール。
The sensor module according to claim 7,
The switching control unit
A sensor module that determines at least one of a frequency and a period of the warm-up clock based on an elapsed time from the start of the warm-up mode.
請求項1乃至7のいずれかに記載のセンサーモジュールにおいて、
前記物理量センサーは、
前記所定の物理量として、少なくとも圧力を検出するセンサーモジュール。
The sensor module according to any one of claims 1 to 7,
The physical quantity sensor
A sensor module that detects at least pressure as the predetermined physical quantity.
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