JP2013545363A

JP2013545363A - 動き検出システムを含む特定用途向け集積回路

Info

Publication number: JP2013545363A
Application number: JP2013533842A
Authority: JP
Inventors: ジーン，シピンスキー; ジョエル，ベルトメウ; ファン，ガビレロ; ラファエル，セラノ−ゴタレドナ
Original assignee: エス．シー．ジョンソンアンドサン、インコーポレイテッド
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: AU2011314373A1; CN103250351A; JP5734442B2; US20120091219A1; US9077365B2; CN103250351B; EP2628247B1; ES2632972T3; AU2011314373B2; EP2628247A1; WO2012050609A1

Abstract

集積回路は、近接度条件を検出し、それに関する電力のパラメータを生じる検出デバイスと、検出デバイスに結合されたパラメータ測定デバイスとを有する検出器を含む。パラメータ測定デバイスは、パラメータ検出器と、パラメータ検出器に結合され、パラメータのデジタル表現を生じるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能であるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とを備える。パラメータ測定デバイスは、ＡＤＣとパラメータ検出器との間に結合され、パラメータ検出器に電力の前記パラメータを表す出力信号の大きさを生じさせるように動作可能であるレンジセレクタをさらに含み、出力信号の大きさが、前記ＡＤＣの前記動作範囲のうちの１つに含まれる。本検出器は、動きを検出するために噴霧デバイスに対する制御において使用することができる。
【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
なし

［連邦政府資金援助研究開発に関する参照］
適用なし

［アミノ酸配列］
適用なし

本発明は、一般に、検出デバイスを用いたコントローラに関し、より詳細には、例えば、人の動き（motion）を検出するための検出システムを有する集積回路に関する。

拡散デバイスまたは拡散ディスペンサは、香水、脱臭剤、殺虫剤、防虫剤などの揮発性物質を分注（dispense）するために使用される。多くのそのようなデバイスは、揮発性物質を分注するために周囲の空気の流れのみを必要とするパッシブな拡散デバイスであるが、他のデバイスとしてアクティブな拡散デバイスがある。様々な形態のアクティブな拡散デバイスがあるが、いくつかのデバイスは、揮発性物質の拡散を補助するためのファンおよび／またはヒータを含むが、他のデバイスは、エアゾール容器の中に収容された揮発性物質を分注するために、エアゾール容器のバルブステムを作動させ、さらに他のデバイスは、液体揮発性物質を液滴に分散させ、それをデバイスから排出するために超音波トランスデューサを利用し、さらに他のデバイスは、上記のタイプのまたは任意の他の既知のタイプのアクティブな拡散デバイスの任意の組合せを含む。そのようなデバイスの様々な例は、Ｈｅｌｆらの米国特許出願第１１／４０１，５７２号、Ｂｅｌａｎｄらの米国特許出願第１１／８０１，５５４号、Ｈｅｌｆらの米国特許出願第１１／８９３，４５６号、Ｈｅｌｆらの米国特許出願第１１／８９３，４７６号、Ｈｅｌｆらの米国特許出願第１１／８９３，４８９号、Ｈｅｌｆらの米国特許出願第１１／８９３，５３２号、Ｓｉｐｉｎｓｋｉらの米国特許出願第１２／０８０，３３６号、Ｓｉｐｉｎｓｋｉらの米国特許出願第１２／１５７，７０５号、Ｐｅｄｒｏｔｔｉらの米国特許第６，９１７，７５４号、Ｓｃｈｗａｒｚの米国特許第７，５４０，４７３号に見ることができ、これらの特許出願および特許はすべて、参照として本明細書に組み込まれる。

さらに、いくつかの既知のアクティブな拡散デバイスは、時間ベースで厳密に動作し、他のアクティブな拡散デバイスは、条件の有無を示す感知パラメータに応じて動作する。後者の方法にしたがって動作するデバイスの一例は、デバイスの近傍の光レベルを感知し、次いで、そのデバイスが占める空間中の個人の存在を検出するフォトトランジスタを組み込んだスプレー制御を含む。デバイスは、そのような検出に応じて揮発性物質を分注する。さらに他のデバイスは、時間と感知された条件との組合せに基づいて揮発性物質を分注する。

本出願の譲受人によって、プログラマブルコントローラと、動きセンサおよびモータコントローラとして共に動作する離散的電気構成要素とを含む揮発性物質分注デバイスが販売用に提案され、販売されてきた。モータコントローラは、モータ巻線（motor winding）がＨブリッジ(H-bridge)の出力ジャンクションの両端間に結合されるＨブリッジ構成で接続された複数のトランジスタを備える。感知構成要素と制御構成要素とがＨブリッジに接続される。動きセンサは、フォトトランジスタと、フォトトランジスタのコレクタ電流の変化を示す出力信号を生じさせる電圧増幅器とを含む。選択された時間にＬＥＤを照明したＬＥＤドライバ回路もまた設けられる。このデバイスは、デバイスの様々な感知機能および制御機能を実装するために必要である比較的多数の離散的（discrete）電気構成要素を含む。

Ｓｉｐｉｎｓｋｉらの米国特許出願第２００９／０３０９７１７号は、揮発性物質を分注するためにディスペンサ内で利用される動き感知回路を含むデバイスを対象とする。このセンサは、図５に示すように、フォトトランジスタＵ１を含むそのような適用例のフォトトランジスタ回路６０を利用する。

Ｂｌａｎｄｉｎｏらの米国特許第７，５３８，４７３号および米国特許第７，７２３，８９９号は、圧電アクチュエータまたは超音波アトマイザのための動きセンサを含む駆動回路を開示する。

Ｆｕｒｎｅｒらの米国特許出願公開第２０１０／０２４３６７３号および米国特許出願公開第２０１０／０２４３６７４号は、フォトセル（photocell）動きセンサまたは他の市販されている動き検出器を利用する小型スプレーデバイスを対象とする。

Ｃａｒｐｅｎｔｅｒらの米国特許出願公開第２００７／０１９９９５２号には、様々なタイプの動きセンサを利用する小型スプレーデバイスについて記載されている。

Ｓｅｌａｎｄｅｒらの米国特許出願公開第２００７／００２３５４０号および米国特許出願公開第２００７／００３６６７３号には、動き検出器を採用している香料放出システムの使用について記載されている。

米国特許出願第１１／４０１，５７２号明細書米国特許出願１１／８０１，５５４号明細書米国特許出願第１１／８９３，４７６号明細書米国特許出願第１１／８９３，４８９号明細書米国特許出願第１１／８９３，５３２号明細書米国特許出願第１２／０８０，３３６号明細書米国特許出願第１２／１５７，７０５号明細書米国特許第６，９１７，７５４号明細書米国特許第７，５４０，４７３号明細書米国特許出願公開第２００９／０３０９７１７号明細書米国特許第７，７２３，８９９号明細書米国特許出願公開第２０１０／０２４３６７３号明細書米国特許出願公開第２０１０／０２４３６７４号明細書米国特許出願公開第２００７／０１９９９５２号明細書米国特許出願公開第２００７／００２３５４０号明細書米国特許出願公開第２００７／００３６６７３号明細書米国特許出願第１２／７９６，４４０号明細書

本発明の一態様によれば、検出器は、近接度条件（proximity condition）を検出し、それに関する電力のパラメータを生じる検出デバイスと、検出デバイスに結合されたパラメータ測定デバイスとを含む。パラメータ測定デバイスは、パラメータ検出器と、パラメータ検出器に結合され、パラメータのデジタル表現（digital representation）を生じさせるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能であるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とを備える。パラメータ測定デバイスは、ＡＤＣとパラメータ検出器との間に結合され、パラメータ検出器に電力のパラメータを表す出力信号の大きさ（magnitude）を生じさせるように動作可能であるレンジセレクタ(range selector)をさらに含み、出力信号の大きさは、ＡＤＣの動作範囲のうちの１つに含まれる。

別の態様によれば、集積回路は、感知された条件に応じて動作可能であり、モータコントローラと、電力源に結合された複数の入力端子と、モータへの接続のための複数の出力端子とを含む。本集積回路は、感光デバイス(photosensitive device)によって生じた信号を受信するための動き検出器と、動き検出器によって検出された動きに応じて、複数の動作モードのうちの１つでモータを動作させるための手段とをさらに含む。

さらに別の態様によれば、揮発性物質分注デバイスは、モータと、揮発性物質容器とＬＥＤとを含み、本揮発性物質分注デバイスは、経過時間と感知された動きとに応じて動作する。本揮発性物質分注デバイスは、電力源と、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）とを含む。ＡＳＩＣ(application specific integrated circuit)は、モータに電流を供給するためのモータコントローラと、電力源に結合された複数の入力端子と、モータへの接続のための、モータコントローラに結合された複数の出力端子と、感光デバイスによって生じた信号を受信するための動き検出器と、動き検出器によって検出された動きに応じて、モータおよびＬＥＤを複数の動作モードのうちの１つで動作させるための手段とを有する。本揮発性物質分注デバイスは、動き検出器に結合された感光デバイスをさらに含み、ＡＳＩＣは感光デバイスに応じて動きを検出する。

以下の詳細な説明、および同様の要素が同様の参照番号に割り当てられる添付の図面について考察すると、他の態様および利点が明らかになるであろう。

本発明の一態様による特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む、１つのタイプの揮発性物質ディスペンサの等角図である。揮発性物質ディスペンサの一実施形態の等角図であり、バッテリーおよび流体容器は省略されている。図２の揮発性物質ディスペンサの正面図である。本発明のＡＳＩＣの一般化されたブロック図である。図１の揮発性物質ディスペンサを制御することができる図４のＡＳＩＣを利用する電気回路の概略図である。図１の揮発性物質ディスペンサを制御することができる図４のＡＳＩＣを利用する代替電気回路の概略図である。図１の揮発性物質ディスペンサを制御することができる図４のＡＳＩＣを利用する代替電気回路の概略図である。自動レンジングフィーチャを利用する、図５、図５Ａおよび図５ＢのうちのいずれかのＡＳＩＣによって実装される動き検出システムのブロック図である。図５のＡＳＩＣによって実装される特定の動作モードの状態図である。図５ＡのＡＳＩＣによって実装される代替的な動作モードの状態図である。図５ＢのＡＳＩＣによって実装されるさらに別の代替的な動作モードの状態図である。図５、図５Ａおよび図５Ｂのうちのいずれかの動作モードのＡＳＩＣによって実装される、動作が開始したときの制御モードの状態図である。図５、図５Ａおよび図５ＢのうちのいずれかのＡＳＩＣによって実装される、すべての動作モードに適用可能な割込み動作の状態図である。

図１〜図３に、（図６に関してより詳細に後述する）動き検出システムを実装する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２２（図４）を有する揮発性物質分注デバイス２０を示す。図１は、閉位置における揮発性物質分注デバイス２０を示す。本実施形態は、放出ボタン２４と、レンズ２６と、揮発性物質開口部３０を有する外形に密着した外側シェル２８とを含む。動作中、香料が充填されたボトルなどの揮発性物質の加圧ボトルと、２つ（または異なる個数の）バッテリー（図５）とが、外側シェル２８の内部に配設される。

一般に、ＡＳＩＣ２２は、検出器と連携して動作する。検出器は、近接度条件を検出し、それに関連する電力のパラメータを発展させる検出デバイスを含み、検出デバイスにパラメータ測定デバイスが結合される。パラメータ測定デバイスはパラメータ検出器を備え、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）は、パラメータ検出器に結合され、パラメータのデジタル表現を生じさせるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能である。パラメータ測定デバイスは、ＡＤＣと、電力のパラメータを表す出力信号の大きさをパラメータ検出器に生じさせるように動作可能であるパラメータ検出器との間に、結合されたレンジセレクタをさらに含み、出力信号の大きさはＡＤＣの動作範囲のうちの１つの範囲内にある。

再び図２および図３を参照すると、図１の揮発性物質分注デバイス２０内にアクチュエータアセンブリが配設されている。アクチュエータアセンブリは、（図５に関してより詳細に後述する）電気スイッチに結合された材料分注ボタン３２と、光学センサ３４と、さらなる揮発性物質開口部３６と、ボトル支持構造３８と、カバー取付けボア４０および４２と、アクチュエータギヤ４４、４６および４８と、アクチュエータアーム５０と、モータＭとを含む。さらに、図２および図３には、本装置２０において使用するための２つのバッテリー７８Ａおよび７８Ｂを示す。カバー取付けボア４０および４２を規定する表面は、図１の輪郭に合致したカバー２８が図２および図３に示すデバイスをカバーしたときには、そのカバー２８を支持する。ボトル支持構造３８は、デバイス２０中の揮発性物質のボトルまたは容器８０を支持する。

１つまたは複数の動作モードで動作するときに、デバイス中に配設された揮発性物質のボトル８０から揮発性物質が分注される。モータＭが動作すると、アクチュエータギヤ４４、４６および４８が回転する。ギヤ４４は、モータＭの回転軸（図示せず）に結合される。ギヤ４６は、ギヤ４４とギヤ４８との間に結合される。ギヤ４８は、アクチュエータアーム５０に結合され、アクチュエータアーム５０は、ボトル８０が図１〜図３のデバイス内に配設され、ボトル支持構造３８によって支持されたときに、ボトル８０からの揮発性物質の放出を制御する。詳細には、モータＭが順方向に回転しているとき、ギヤ４４および４６が回転し、ギヤ４８は、アクチュエータアーム５０にボトル８０のアクチュエータバルブを下向きに押圧させ、それにより、バルブが開いて、加圧された揮発性物質を、スプレーとしてボトル８０から上方に向かわせて発することができるようになる。

光学センサ３４は、センサに当たっている周囲光を検出する感光デバイスを備える。この周囲光は、センサの近傍における動きの有無を示すことができる。光学センサ３４は、好ましくは、図５に示すフォトトランジスタＱを備える。１つまたは複数の動作モードでは、光学センサ３４による移動の検出によりモータＭが動作して、より詳細に後述するように、整合した揮発性物質開口部３０および３６を通してボトル８０から揮発性物質を排出することができる。

揮発性物質分注デバイス２０は、２０１０年６月８日に出願され、本出願の譲受人が所有するＦｕｒｎｅｒらの「ＣｏｍｐａｃｔＳｐｒａｙＤｅｖｉｃｅ」と題する米国特許出願第１２／７９６，４４０号（代理人整理番号第ｊ−４０９５Ｄ）により詳細に記載されており、当該出願の開示は参照として本明細書に組み込まれる。

次に図４を参照すると、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２と、デジタルコントローラ５４と、電流基準５６と、電圧基準５８と、バッテリーモニター６０と、モータコントローラ６２と、パワーオンリセット（「ＰＯＲ」）コントローラ６４と、クロック６８とを含む。動き検出器５２は、外部感光デバイスおよびデジタルコントローラ５４と通信する。モータコントローラ６２は、図５のデジタルコントローラ５４とモータＭとの間を通信する。ＡＳＩＣ２２はさらに、詳細に口述されるように、電気スイッチＳＷ１（図５）から入力を受信し、２つの直列接続のＡＡサイズの電池を好ましくは備えるバッテリーから電力を受信する。バッテリーは、好ましくは、複数の入力端子またはパッドＶｃｃ１、Ｖｃｃ２およびＶｃｃ３、ならびにＧＮＤ１、ＧＮＤ２およびＧＮＤ３を介して、ＡＳＩＣ２２に電力を供給し、さらに様々な他の外部電気構成要素に電力を供給する。

図４および図５を参照すると、動作中、バッテリーモニター６０は、バッテリーを監視し、バッテリーによって供給された電力のパラメータが第１のしきい値条件に達したときに、バッテリーモニター６０は、ＡＳＩＣ２２をシャットダウンする。好ましい実施形態では、バッテリーの出力電圧が２．０ボルトに等しいしきい値電圧まで降下したときに、第１のしきい値条件が達成される。電力の予期された急激な降下に起因する不要なシャットダウンを回避するために、バッテリーモニター６０は、モータコントローラ６２がモータＭを動作させているとき、無効にされ、第１のしきい値条件が動作中に生じた場合でもＡＳＩＣ２２をシャットダウンしないように動作する。

電力パラメータが第２のしきい値条件に達したとき、ＰＯＲ６４はデジタルコントローラ５４をリセットする。さらに、ＰＯＲ６４は、ＡＳＩＣ２２が異なる動作状態に変わるようにデジタルコントローラ５４をリセットすることができる。様々な状態の例を図７〜図１０に示す。好ましい実施形態では、バッテリーの出力電圧が１．４ボルトに等しいしきい値電圧まで降下したときに、第２のしきい値条件が達成される。

また、動作中に、動き検出器５２は、感光デバイスの近傍範囲内の動きの有無を判断する。感光デバイスに入射する光は、そのような光に関係する電力のパラメータを生じる。本発明の好ましい実施形態では、感光デバイスは、バイポーラ接合ＮＰＮフォトトランジスタを備え、電力のパラメータは、そのフォトトランジスタのエミッタ電流の大きさＩｐｈを含む。Ｒｒｅｆは、基準エミッタ負荷抵抗である。感光デバイスのエミッタ電流は、（図５に示される）ＡＳＩＣ２２の入力端子またはパッドＰＨＯＴＯに提供される。より詳細に後述するように、動き検出器５２は、１０Ｈｚ超でフィルタ処理した後にフォトトランジスタエミッタ電流の大きさが定常状態値から８％だけ変化したときに、動きが検出されたと判断する。

動作中、デジタルコントローラ５４は、モータコントローラ６２をアクティブ化および非アクティブ化させる。好ましい実施形態では、モータコントローラ６２は、モータＭを動作させるために必要な構成要素のすべてを含む。詳細には、好ましい実施形態では、モータコントローラ６２は、双方向Ｈブリッジモータコントローラの機能を実装する。モータＭは、より詳細に後述するように、揮発性物質が揮発性物質ディスペンサの近傍内の動きの検出に応じて、および／または時間ベースで放出されるように、図１〜図３の揮発性物質ディスペンサを制御する。

デジタルコントローラ５４は、また、１つまたは複数の検出された状態に応じて、ＡＳＩＣ２２の端子ＬＥＤまたはパッドＬＥＤを介して、外部発光ダイオードＬＥＤ（図５）に電流を提供する。たとえば、動き検出器５２がしきい値条件の発生にフラグを付けたとき、デジタルコントローラ５４は、（バッテリーの合成電圧が、上述したようなシャットダウンまたはリセットを防止するのに十分であると仮定すると）所定の時間期間にわたってＬＥＤに定電流を供給し、それにより、ＬＥＤによって生じる光の明るさは、その所定の時間期間中、一定となる。

ＡＳＩＣ２２の端子またはパッドＳＷＩＴＣＨは、（図５に示される）スイッチＳＷ１によって接地に結合される。スイッチＳＷ１は、モータコントローラに外部モータを動作させるように割込みを開始し、それにより、揮発性物質がすぐに分注される。

クロック６８は、好ましくは、１６０ｋＨｚの典型的な動作周波数を有する内部Ｒ−Ｃ発振器を備える。クロック６８は、タイミング信号のすべてをＡＳＩＣ２２に提供する。電流基準５６および電圧基準５８は、ＡＳＩＣ２２の他の構成要素に基準電流および電圧値を供給する。

図５に、第１の実施形態によるＡＳＩＣ２２に結合されたさらなる電気構成要素を示す。フィルタキャパシタＣ１およびＣ２は、Ｖｃｃ（すなわち、バッテリーによって生じた正の電圧）と接地との間に接続され、さらに、キャパシタＣ３はモータの端子の両端間に接続される。出力端子またはパッドＭＰ１およびＭＰ２の第１の対はモータの第１の端子に接続され、端子またはパッドＭＮ１およびＭＮ２の第２の対は、モータの第２の端子に接続される。抵抗Ｒ２は、入力端子またはパッドＰＣとさらなる入力端子との間に結合され、あるいはパッドＰＤは接地に結合される。図５の回路図の結果、ＡＳＩＣ２２は図７の状態図にしたがって動作する。

図５Ａには、ＡＳＩＣを図８の状態図にしたがって動作させるための図５の回路図に対する修正が示されている。この場合、入力端子ＰＣは、接地に直接的に結合される。すべての他の接続および構成要素は、図５に示したものと同じである。

図５Ｂには、ＡＳＩＣを図９の状態図にしたがって動作させるための図５の回路図に対する修正が示されている。この実施形態では、入力端子ＰＣは、３つの異なる値を有する抵抗Ｒ３〜Ｒ５のうちの１つによって接地に結合される。さらに、入力端子ＰＤは、単極の３枝（または同等の）スイッチＳＷ２によって、Ｖｃｃに、または接地電位に、または抵抗Ｒ６を介してＶｃｃに直接的に結合される。図５Ａの場合と同様に、すべての他の接続および構成要素は、図５に示されているものと同じである。

モータコントローラの比較的高い電流需要がＡＳＩＣ２２に集中するので、適切にそのような電流の大きさを供給するように仮定しなければならない。図５に示すように、バッテリーＢは、複数のワイヤによって、複数の端子を介してＡＳＩＣ２２に接続されている。これらの複数のワイヤにより、ＡＳＩＣ２２内に含まれる個別のエレメントの量がより大きいと仮定されたときに、電流の適切量をＡＳＩＣ２２に供給することが可能になる。さらに、このようにすることにより、端子のサイズを小さく保つことができるので、電源とモータとの接続の単一のセットのみを有する集積回路と比較して、ＡＳＩＣ２２のサイズを小さくすることが可能になる。またさらに、そのような構成は、金などのより高価な配線とは対照的に、銅またはアルミニウムなどの比較的安価なワイヤを使用することが可能になる。最終的には、追加のワイヤにより、電源をＡＳＩＣ２２に接続するためにワイヤの単一の対を使用し、モータＭをＡＳＩＣ２２に接続するためにワイヤの単一の対を使用した場合よりも小さい直径を有するワイヤを使用することが可能になる。

図５のフォトトランジスタＱは、好ましくは、最大電流が５００マイクロアンペアであり、最小電流が５マイクロアンペアであるバイポーラ接合ＮＰＮフォトトランジスタを備える。モータＭは、好ましくは、１．８Ｖの最低電圧で動作する。本発明の一実施形態では、モータＭは、ＤＣモータを備える。この実施形態では、キャパシタＣ３は電圧フィルタとして作用する。代替的には、モータＭは、ＡＣモータを備えていてもよい。この実施形態では、キャパシタＣ３は、過渡動作中のモータＭに対する電圧の急激な上昇および降下をフィルタ処理し、実電力のみがモータＭに転送されるように力率補正を行うように選択される。

動き検出器５２および感光デバイスＱを、図６により詳細に示す。動き検出器５２は、パラメータ検出器７０と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７２と、レンジセレクタ７４と、信号処理モジュール７６とを備える。信号処理モジュール７６は、乗算器７６Ａと、フィルタ７６Ｂと、微分器７６Ｃと、除算器７６Ｄと、比較器の形態のしきい値検出器７６Ｅとを含む。ＡＤＣ７２は、好ましくは、８ビット逐次比較型Ａ／Ｄ変換器（ＳＡＲＡＤＣ）を備える。

動作中、フォトトランジスタＱのエミッタ電流の大きさは、フォトトランジスタＱのエミッタ電流を表す。図６に示すように、パラメータ検出器７０は、好ましくは、ＦＥＴのＱ２およびＱ３を含むデュアルｎｍｏｓ電流ミラーを備え、入力ＦＥＴＱ２と接地との間に制御可能なスイッチが接続され、２つのＦＥＴのＱ２のゲートとＱ３のゲートの間にアンチエイリアスフィルタＡＡＦが接続される。制御可能なスイッチは、任意の好適なトランジスタまたは他のデバイスを備えることができる。

パラメータ検出器７０は、電力のパラメータの表現を複製し、この表現をレンジセレクタ７４に提供する。この表現は、レンジセレクタ７４によって決定されたファクタＮによって除算されたエミッタ電流Ｉｐｈに等しい。レンジセレクタは、パラメータ検出器７０の出力の大きさがＡＤＣ７２の複数の動作範囲のうちの１つの範囲内となるように、パラメータ検出器７０のスイッチを制御する。ＡＤＣ７２の複数の動作範囲を合わせると、ＡＤＣ７２の総動作範囲が規定される。詳細には、レンジセレクタ７４は、ＡＤＣ７２の動作範囲のうちの１つの中にパラメータ検出器７０の出力の大きさのほぼ中心が来るようにし、それにより、Ａ／Ｄ変換が正確に達成される。さらに、レンジセレクタ７４は、低分解能Ａ／Ｄ変換器を使用する電力のパラメータの正確なデジタル表現を可能にする。

ファクタＮは、バイナリ加重数を好ましくは備える。Ｑ１と接地との間に接続されたスイッチは、好ましくは、並列なスイッチのセットであるのが好まししいＤＡＣを備え、したがって、電流ミラーの出力は、ファクタＮによってスケールされた（scaled）表現である。好ましい実施形態では、Ｎは４ビットバイナリ加重数であり、したがって、電流ミラーの出力は合計１６個のレベルによってスケールされる。Ｑ１のゲートとＱ２のゲートとの間に低域フィルタＡＡＦが接続され、それにより、電流ミラーの出力電流は、低い周波数についてフィルタ処理される。好ましくは、ＡＡＦは低域フィルタを備え、より好ましくは、ＲＣフィルタを備える。このようにして電流ミラーの出力電流をフィルタ処理すると、ＡＤＣ７２は、より大きいカットオフ周波数を有するＡＤＣ７２の内部にある低域フィルタを使用して、得られた信号を適切にオーバーサンプリングすることが可能になる。これにより、集積チップ上の内部低域フィルタのサイズが小さくなる。信号処理ユニット７６の乗算器７６Ａは、ＡＤＣ７２の出力にファクタＮを乗算して、信号の大きさを再スケールする。パラメータ検出器７０の出力のこの乗算されたデジタル表現は、デシメータ７６Ｇに入力される。デシメータ７６Ｇは、信号処理ユニット７６のフィルタ７６Ｂに入力されるデータ量を低減する。これは、ＡＤＣ７２によるオーバーサンプリングを考慮に入れるために行われる。フィルタ７６Ｂは、好ましくは、低域フィルタと連携するＤ／Ａ変換器を備える。フィルタ７６Ｂのカットオフ周波数はナイキスト（Nyquist）基準を満たし、それにより、得られたアナログ信号が正確に再生される。

アナログ信号は、信号処理ユニット７６の微分器７６Ｃによって処理される。微分器７６Ｃは、時間に関して入力されたアナログ信号の１次導関数（derivative）を生じさせ、この微分された信号を信号処理ユニット７６の除算器７６Ｄに提供する。除算器７６Ｄは、範囲選択モジュール７６Ｆによって提供されるＮによってこの信号を除算する。除算器７６Ｄによる除算は、乗算器７６Ａの乗算された信号出力に関して信号を再スケールする。信号処理ユニット７６は、しきい値検出器７６Ｅにおいてしきい値条件が満たされているかどうかを判断する。好ましい実施形態では、このしきい値条件は、時間に関して、感光デバイスＱに入射する光のパラメータの低域フィルタ処理された変化を表し、しきい値に達したという表示は、感光デバイスＱの近傍の範囲内で動きが生じたかどうかを表す。

次に、図７を参照すると、前述のように、図７に示された状態機械（state machine）図は、第１のモードにおけるＡＳＩＣ２２の動作を示している。電力がＡＳＩＣ２２に最初に供給されたとき、ＡＳＩＣは状態Ｓ１となる。状態Ｓ１において、ＡＳＩＣ２２は、所定の時間期間にわたって、外部ＬＥＤに電流を定電流レベルで提供する。１つの実施形態では、所定の期間とは１８．５秒である。所定の期間＋追加の時間期間（たとえば、０．５秒）が満了すると、ＡＳＩＣ２２は状態Ｓ２に進む。Ｓ２において、ＡＳＩＣ２２は、バッテリーによって供給された電力を検査する。１つの実施形態では、ＡＳＩＣ２２は、バッテリーモニター６０を使用して、バッテリー電圧がしきい値電圧を上回ったかどうかを判断する。好ましい実施形態では、このしきい値レベルは２ボルトである。さらに、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２をオフし、ＬＥＤを所定の回数オン／オフして明滅させる。１つの実施形態では、ＡＳＩＣ２２は、ＬＥＤを、５００ミリ秒にわたってオンにし、次いで、５００ミリ秒にわたってオフにして、合計３回にわたるオン／オフサイクルを繰り返す。またさらに、ＡＳＩＣ２２はモータＭを動作させて、揮発性物質を放出させる。たとえば、ＡＳＩＣ２２は、１０００ミリ秒にわたって順方向に動き、次いで１５０ミリ秒にわたって停止し、次いで４００ミリ秒にわたって逆方向に動くようにモータＭを制御し、その結果、流体が放出される。１つの実施形態では、容器のバルブは、所定の体積の流体を排出するように計量される。他の実施形態では、モータのサイクル、すなわち、モータが順方向状態、静止状態、および逆方向状態で費やす時間により、各状態に費やされる時間に依存して、分注される流体の体積が変動する結果となる。状態Ｓ２への移行に続く所定の時間量の後に、ＡＳＩＣ２２は、状態Ｓ３に進む。好ましい実施形態では、この所定の時間量は４．２５秒である。

状態Ｓ３において、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２をオフにする。さらに、ＡＳＩＣ２２は、５０％デューティサイクルでパルス幅動作モードを使用して外部ＬＥＤをオンする。またさらに、ＡＳＩＣ２２は、ロックアウトタイマーの動作を開始する。ロックアウトタイマーは、所定の時間量にわたってＡＳＩＣ２２を状態Ｓ３に留まらせ、次いで、ＡＳＩＣ２２は状態Ｓ４に進む。好ましい実施形態では、この所定の時間量は３０分である。ＡＳＩＣ２２が状態Ｓ３にあるとき、ＡＳＩＣ２２は、代替的には、スイッチＳＷ１がユーザによって閉じられたときに状態Ｓ５に進むことができる。

状態Ｓ４において、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２を使用して動きの有無を検出するために、周期的な感知動作を利用する。好ましい実施形態では、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２を使用して、５秒ごとに動きの存在を周期的に検出する。詳細には、好ましい実施形態では、ＡＳＩＣ２２は、５秒ごとに、（１）感光デバイスＱの出力を無視(ignore)し、最初の０．３５秒間隔中に外部ＬＥＤをオフにし、（２）動き検出器５４を使用して感光デバイスＱの出力を感知し、次に続く４．５秒間隔にわたって外部ＬＥＤをオフにし、（３）感光デバイスＱの出力を無視し、次に続く０．１５秒間隔にわってＬＥＤをオンにするという動作を循環させる。動きが検出されるまで、制御は状態Ｓ４に留まり、トランジション（transition）は状態Ｓ２に移行して戻る。スイッチＳＷ１がユーザによって閉じられた場合には、制御は代わりに、状態Ｓ４から状態Ｓ５に進むことができる。

状態Ｓ５において、ＡＳＩＣ２２は、動き検出器５２をオフにする。さらに、モータは、好ましくは、状態Ｓ２の場合のように、１０００ミリ秒にわたってモータを順方向に動作させ、１５０ミリ秒にわたってモータを停止し、次いで、４００ミリ秒にわたってモータを逆方向に動作させることによって作動する。さらに、ＡＳＩＣ２２は、状態Ｓ３に関して言及したように、ロックアウトタイマーをリセットする。制御トランジションは、１．２５秒などの所定の時間期間で、状態Ｓ５から状態Ｓ３に戻る。

図８に、別のモードにしたがって動作するＡＳＩＣ２２を示す。状態Ｓ６において、ＡＳＩＣ２２は、所定の時間にわたって外部ＬＥＤをオンにする。本発明の好ましい実施形態では、この時間は３．５秒である。０．５数秒など、追加の時間＋所定の時間の後に、ＡＳＩＣ２２は状態Ｓ７に進むが、これは、好ましくは、上述した状態Ｓ２に同様であるか、または同じである。４．２５秒など、所定の時間量の後に、ＡＳＩＣ２２は状態Ｓ８に進む。

状態Ｓ８は、好ましくは、上述の図７の状態Ｓ４に同様であるか、または同じである。状態Ｓ８にある間、動きが検出された場合には、制御は状態Ｓ９に進み、あるいは、ユーザによってスイッチＳＷ１が閉じられた場合には、制御は状態Ｓ１０に進む。状態Ｓ９は、状態Ｓ９ではバッテリー電圧が検査されないことを除いて、状態Ｓ７と同じである。好ましくは、状態Ｓ１０は、図７の状態Ｓ５に同様であるか、または同じである。制御は、４．２５秒など、所定の時間期間の経過後に、状態Ｓ９から状態Ｓ１１に進む。制御が状態Ｓ１０にトランジションされた後、制御は、１．２５秒など、さらなる所定の時間期間の経過後に、状態Ｓ１０から状態Ｓ１１に進む。状態Ｓ１１は、好ましくは、図７の状態Ｓ３に同様であるか、または同じである。

ユーザによってスイッチＳＷ１が閉じられた場合、制御は、状態Ｓ１１から状態Ｓ１０に戻る。制御が状態Ｓ１１に進んだときから、２０分など、特定の時間期間が経過すると、制御は、状態Ｓ１１から状態Ｓ８に戻る。

図９に、さらに別のモードで動作するＡＳＩＣ２２を示す。ＡＳＩＣ２２に電力供給すると、ＡＳＩＣ２２は、状態Ｓ１２で動作し、外部ＬＥＤをオンにする。制御は、４秒などの所定の時間期間にわたって状態Ｓ１２に留まり、その後、制御トランジションは状態Ｓ１３に移行するが、好ましくは、それぞれ、図７および図８の状態Ｓ２およびＳ７に同様であるか、または同じである。４．２５秒など、ある特定の時間後に、制御は状態Ｓ１４に進み、好ましくは、それぞれ、図７および図８の状態Ｓ４およびＳ８に同様であるか、または同じである。状態Ｓ１４にある間に動きが検出された場合、制御は状態Ｓ１５に進み、好ましくは、図８の状態Ｓ９に同様であるか、または同じである。ＡＳＩＣ２２が状態Ｓ１４にある間にユーザによってスイッチＳＷ１が閉じられた場合、制御は状態Ｓ１６に移行し、好ましくは、それぞれ、図７および図８の状態Ｓ５およびＳ１０に同様であるか、または同じである。制御は、４．２５秒および１．２５秒など、特定の時間期間の経過後に、それぞれ、状態Ｓ１５およびＳ１６から状態Ｓ１７に進む。状態Ｓ１７は、好ましくは、それぞれ、図７および図８の状態Ｓ３およびＳ１１に同様であるか、同じである。

ユーザがスイッチＳＷ１を閉じた場合、制御は、状態Ｓ１７から状態Ｓ１６に進む。またさらに、以下により詳細に言及するように、第１の条件が満たされた場合、制御は、状態Ｓ１７から状態Ｓ１８に進む。また、以下でより詳細に言及するように、第２の条件が生じた場合、制御は、状態Ｓ１７から状態Ｓ１４に移行する。制御は、４．２５秒など、ある特定の時間期間の経過後に、状態Ｓ１８から状態Ｓ１７に戻る。状態Ｓ１８は、好ましくは、状態Ｓ１５に同様であるか、または同じであるが、状態Ｓ１８でロックアウトタイマーがリセットされない追加の機能を備えている。

図９に示す機械状態において、第１の条件および第２の条件は、どの抵抗Ｒ３〜Ｒ５が端子ＰＣに接続されているか、およびＡＳＩＣ２２の端子ＰＤに接続されたスイッチＳＷ２の位置に左右される。以下の表１〜表３は、第１の条件がまったく生じないか、または状態Ｓ１７への移行にかかる時間ベースで生じることを示している。第２の条件は、上述したように、状態Ｓ１７への制御の移行にかかる複数の時間のうち１つの時間で生じる。スイッチＳＷ２の位置は、以下の３つの表において、（図５Ｂに示されるように）低位置、中間位置、および高位置と呼ばれる。

好ましい実施形態では、Ｒ３の抵抗値は１０ｋΩであり、Ｒ４の抵抗値は２０ｋΩであり、Ｒ５の抵抗値は１６０ｋΩである。

図１０は、ＡＳＩＣ２２が動作を開始し、たとえば、図７〜図９のうちのいずれか１つに示した動作の特定の状態機械に進むときの、ＡＳＩＣ２２の状態機械を示す。図４のＰＯＲ６４をアクティブ化すると、または、ＡＳＩＣ２２に電力供給すると、動作の状態機械は、図５のピンＰＣに接続された抵抗に依存するものとなる。システムは、状態ＰＯＲで開始し、所定の時間にわたってこの状態に留まる。好ましい実施形態では、この時間は約１秒である。この時点で、ピンＰＣに接続された抵抗がＲ２に等しいとき、ＡＳＩＣ２２は図７の状態Ｓ１に進む。本発明の好ましい実施形態では、Ｒ２の抵抗値は４０ｋΩである。ピンＰＣがＧＮＤに接続されているとき、ＡＳＩＣ２２は図８に示す状態Ｓ６に進む。ＰＣがＲ３、Ｒ４またはＲ５に接続されているとき、ＡＳＩＣ２２は図９の状態Ｓ１２に進む。

図１１に、バッテリーレベルがしきい値レベルを下回ったときのＡＳＩＣ２２の割込み動作の機械状態図を示す。本発明の好ましい実施形態では、バッテリーレベルは、上述したようなバッテリーモニター６０によって感知され、バッテリーモニター６０は、図４のＡＳＩＣ２２をシャットダウンするために、デジタルコントローラ５４に信号フラグを送る。図１１の機械状態図は、外部モータが動作していない図７〜図１０のいずれかの状態にあてはまり、これらの状態は状態Ｓ１９によって表されている。ＡＳＩＣがモータを動作させておらず、バッテリー電圧レベルがしきい値まで降下したとき、ＡＳＩＣ２２は状態Ｓ２０に進む。この状態において、ＡＳＩＣ２２は動作を停止する。

ＡＳＩＣ２２は、サイズの小さなデバイスであるにも関わらず、大きな電流の大きさを扱うことのできるデバイスである。ＡＳＩＣ２２は、比較的安価な配線とともに使用可能であり、ごく少数の外部部品を用いて完全に機能する制御を実装する。また、自動レンジング（auto-ranging）特性を使用する観点から、ＡＤＣ７２の分解能(resolution)を制限することができるという点で、ＡＤＣ７２は比較的単純なモジュールとすることができる。

上記の説明を考慮すると、当業者には多数の修正形態が明らかであろう。したがって、本明細書は、例示的なものにすぎないと解釈すべきであり、当業者が本明細書に開示したものを製作および使用すること、および、それらを実行する最良の形態を教示することができるようにすることを目的として提示されるものである。

Claims

近接度条件を検出し、それに関する電力のパラメータを生じる検出デバイスと、
前記検出デバイスに結合されたパラメータ測定デバイスと、を備え、
前記パラメータ測定デバイスは、
パラメータ検出器、
前記パラメータ検出器に結合され、前記パラメータのデジタル表現を生じるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能であるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、および
前記ＡＤＣと前記パラメータ検出器との間に結合され、前記パラメータ検出器に電力の前記パラメータを表す出力信号の大きさを生じさせるように動作可能であるレンジセレクタであって、前記出力信号の大きさが、前記ＡＤＣの前記動作範囲のうちの１つに含まれる、レンジセレクタ
を含む、検出器。
前記ＡＤＣが、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器（ＳＡＲＡＤＣ）を備える、請求項１に記載の検出器。
前記ＳＡＲＡＤＣに結合された信号処理ユニットをさらに含み、前記信号処理ユニットが、検出器出力信号を生じる、請求項２に記載の検出器。
前記信号処理ユニットが、乗算器と、フィルタと、微分器と、比較器とを備える、請求項３に記載の検出器。
前記信号処理ユニットが、前記微分器と前記比較器との間に結合された除算器をさらに含む、請求項４に記載の検出器。
前記検出デバイスが、フォトトランジスタを備え、電力の前記パラメータが、前記フォトトランジスタのエミッタ電流の大きさを含む、請求項１に記載の検出器。
前記パラメータ検出器が、電流ミラーを備える、請求項６に記載の検出器。
前記電流ミラーが、フォトトランジスタ電流の大きさの前記大きさを表す出力信号を生じる、請求項７に記載の検出器。
前記電流ミラーが、前記フォトトランジスタに結合された入力トランジスタと、前記入力トランジスタに結合されたアンチエイリアスフィルタと、前記アンチエイリアスフィルタと前記ＡＤＣとの間に結合された出力トランジスタとを含み、前記入力トランジスタの主電流経路電極および前記出力トランジスタの主電流経路電極に結合されたスイッチと、前記スイッチを制御するための、前記ＡＤＣの出力と前記スイッチとの間に結合されたレンジセレクタとをさらに含む、請求項８に記載の検出器。
モータコントローラと、
電力源に結合された複数の入力端子と、
モータへの接続のための複数の出力端子と、
感光デバイスによって生じた信号を受信するための動き検出器と、
前記動き検出器によって検出された動きに応じて、複数の動作モードのうちの１つで前記モータを動作させるための手段と
を備える、感知された条件に応じて動作可能な集積回路。
前記１つの動作モードでの動作中にＬＥＤを照明するための手段をさらに含む、請求項１０に記載の集積回路。
前記感光デバイスが電力のパラメータを生じ、前記動き検出器が、パラメータ検出器と、前記パラメータ検出器に結合され、前記パラメータのデジタル表現を生じるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能であるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、前記ＡＤＣと前記パラメータ検出器との間に結合され、前記パラメータ検出器に前記パラメータを表す出力信号の大きさを生じさせるように動作可能であるレンジセレクタであって、と前記出力信号の大きさが、前記ＡＤＣの動作範囲のうちの１つに含まれる、レンジセレクタとを備える、請求項１０に記載の集積回路。
前記ＡＤＣが、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器（ＳＡＲＡＤＣ）を備え、前記ＳＡＲＡＤＣに結合された信号処理ユニットをさらに含み、前記信号処理ユニットが、検出器出力信号を生じる、請求項１２に記載の集積回路。
前記信号処理ユニットが、乗算器と、前記乗算器に結合されたフィルタと、前記フィルタに結合された微分器と、前記微分器に結合された除算器と、比較器とを備える、請求項１３に記載の集積回路。
前記感光デバイスと組み合わせて、フォトトランジスタを備え、電力の前記パラメータが、前記フォトトランジスタのエミッタ電流の大きさを含む、請求項１２に記載の集積回路。
モータと、揮発性物質容器と、ＬＥＤとを有する揮発性物質分注デバイスにおいて、前記揮発性物質分注デバイスが、経過時間と感知された動きとに応じて動作し、
電力源と、
特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であって、
前記モータに電流を供給するためのモータコントローラ、
前記電力源に結合された複数の入力端子、
前記モータへの接続のための、前記モータコントローラに結合された複数の出力端子、
感光デバイスによって生じた信号を受信するための動き検出器、および
前記動き検出器によって検出された動きに応じて、前記モータおよび前記ＬＥＤを複数の動作モードのうちの１つで動作させるための手段
を備える、特定用途向け集積回路と、
前記動き検出器に結合された感光デバイスと
を備え、
前記ＡＳＩＣが、前記感光デバイスに応じて動きを検出する、
揮発性物質分注デバイス。
前記モータコントローラが、前記モータを順方向および逆方向に動作させるように動作可能である、請求項１６に記載の揮発性物質分注デバイス。
前記感光デバイスが電力のパラメータを生じ、前記動き検出器が、パラメータ検出器と、前記パラメータ検出器に結合され、前記パラメータのデジタル表現を生じるように複数の動作範囲のうちの１つで動作可能なアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、前記ＡＤＣと前記パラメータ検出器との間に結合され、前記パラメータを表す出力信号の大きさを前記パラメータ検出器に生じさせるように動作可能であるレンジセレクタであって、前記出力信号の大きさが、前記ＡＤＣの前記動作範囲のうちの１つに含まれる、レンジセレクタとを備える、請求項１７に記載の揮発性物質分注デバイス。
前記ＡＤＣが、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器（ＳＡＲＡＤＣ）を備え、前記ＳＡＲＡＤＣに結合された信号処理ユニットをさらに含み、前記信号処理ユニットが、検出器出力信号を生じる、請求項１８に記載の揮発性物質分注デバイス。
前記信号処理ユニットが、乗算器と、前記乗算器に結合されたフィルタと、前記フィルタに結合された微分器と、前記微分器に結合された除算器と、比較器とを備え、前記感光デバイスがフォトトランジスタを備え、電力の上記パラメータが、前記フォトトランジスタのエミッタ電流の大きさを含む、請求項１９に記載の揮発性物質分注デバイス。