JP3624572B2

JP3624572B2 - Vertical motion detector, pedometer

Info

Publication number: JP3624572B2
Application number: JP23870396A
Authority: JP
Inventors: 正明竹中; 勉山沢; 智夫渡辺; 伸哉田中
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH09223214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行や走行時の体動等を検出する上下動検出装置、その上下動検出装置を用いて歩数を計測する歩数計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歩数計は一般に、本体と、この本体に設けられ、体動による歩数信号を検出する加速度センサと、この加速度センサの出力に基づいて歩数を計数する歩数計数手段とを備え、歩行（又は走行）に伴う体動（上下動）から歩数を計測するものである。
【０００３】
ところで、上下動を検出する場合、歩行場所の状態、着用の靴、歩行の仕方等により、上向きの移動と下向きの移動はそれぞれ大きく変化するので、上向き移動と下向き移動のいずれか一方に対応する出力のみを検出して歩数を計数する従来の歩数計では、歩数を正確に測定できないという問題点がある。
この問題点を解決するために、例えば特開平２−１６１９３２号（先行技術(1) ）に記載された「歩数計」は、上向きの加速度と下向きの加速度をそれぞれ検出する上検出部及び下検出部と、上・下検出部のうちのどちらから発生する歩行信号を計数の対象とするのかを選択する選択部とを備え、歩行場所、靴、歩き方等によらず、歩数を正確に測定できるようにしている。
【０００４】
一方、例えば特開平１−２８７４１７号（先行技術(2) ）に記載された「歩数計」は、片支持構造を形成した圧電素子をセンサとし、このセンサの自由端には重りがあり、固定端が衝撃緩衝部材を介して支持された加速度センサを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術(1) に記載された歩数計も含めて、従来の歩数計は、いずれも加速度センサを内蔵する歩数計本体をズボンやスカートのベルト等に装着して歩数を計数するものであるため、ベルトの不要な服装では、本体を装着することができず、歩数を測定できないという問題点がある。又、本体をベルトに装着しても、歩数計は或る程度の大きさや厚みを有するものであるから、歩数計が目立ち、歩数を測定していることが他人に分かり易いばかりか、歩数計を服装で覆い隠したとしても、歩数計の部分が膨らんだりして体裁が悪くなり、ファッション性を損なうという問題点がある。
【０００６】
一方、上記先行技術(2) に記載されたような歩数計では、重りと圧電素子を重りケースに接着する必要があるため、組立性が悪く、加工費用が高くなるという問題点がある。又、複数の仮想軸方向の検出が必要な場合、同じ加速度センサを各軸方向にそれぞれ個別に配置する必要があるため、コストが高くなるという問題点がある。
【０００７】
従って、本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、姿勢方向を気にすることなく、歩数を計測でき、しかも組立性を良くし、コストを削減する上下動検出装置、歩数計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この出願の特許請求の範囲の請求項１に係る上下動検出装置は、互いに取付け方向が異なるように本体内に配置され、上下方向の振動成分に応じた出力信号を出す複数のセンサと、前記本体内に設けられ、前記本体の向きを検出する角度検出センサと、この角度検出センサの検出信号に基づいて、前記複数のセンサの出力信号の内の一つを選択する選択手段と、を備えている。
【０００９】
この上下動検出装置は、本体が上下動すると、複数の各センサが上下方向の振動成分に応じた出力信号を出し、角度検出センサが本体の角度を検出する。この角度検出センサで検出した角度信号に基づいて、複数センサの出力信号のうちの一つを選択する。装置本体がいずれの向きにあっても上下動を検出できる。
また、請求項２に係る歩数計は、互いに取付け方向が異なるように本体内に配置され、上下方向の振動成分に応じた出力信号を出す複数のセンサと、前記本体内に設けられ、前記本体の向きを検出する角度検出手段と、この角度検出手段の検出信号に基づいて、前記複数のセンサの出力信号の内の一つを選択する選択手段と、この選択手段の選択に基づいて選択されたセンサの出力信号から歩数を計数する歩数計数手段と、を備えている。
【００１０】
この歩数計は、請求項１に係る上下動検出装置を使用しており、同様に角度検出手段で検出した角度信号に基づいて、複数のセンサの出力信号のうちの一つを選択する。選択されたセンサの出力信号から歩数を計数する。
この歩数計は本体の向きによらず、歩数を計数できる。本体の装着箇所が腰のベルトに限定されず、例えばポケットの中、カバンの中等、歩行（又は走行）時に所持できるものであれば、どのようなものであっても、歩数測定が可能である。
【００１１】
上記上下方向の振動成分に応じた出力信号を出す複数のセンサは、例えば加速度センサである（請求項３）。
上記複数の加速度センサは、例えば、それぞれ片持ち支持されたレバーと、このレバーに取付けられた圧電素子とを備え、前記レバーが互いに直角方向に向くように配置された２個の加速度センサである（請求項４）。
【００１２】
また、上記加速度センサは、例えば重りと、圧電素子と、この圧電素子の一端側に取付けられた重りケースと、前記圧電素子の他端側に取付けられた支持材とを有するものでもよい（請求項５）。
また、請求項６に係る歩数計は、請求項３に係るものにおいて、前記角度検出手段により一定周期毎に検出された本体の傾斜角度の検出信号が変化し、その変化した検出信号が予め設定した周期回数連続する場合に、使用する加速度センサを変更するものである。
【００１３】
また、請求項７に係る歩数計は、請求項３に係るものにおいて、前記歩数計数手段がアナログ回路を有し、前記角度検出手段の検出信号に基づいて、前記加速度センサの出力信号を増幅する前記アナログ回路の電源を制御するものである。
また、請求項８に係る歩数計は、請求項７に係るものにおいて、前記アナログ回路が、フィードバック回路部を有し、このフィードバック回路部にダイオードを設けたものである。
【００１４】
また、請求項９に係る歩数計は、請求項７に係るものにおいて、前記アナログ回路は、フィードバック回路部を有し、このフィードバック回路部にアナログスイッチを設けたものである。
【００１５】
また、請求項１０に係る歩数計は、請求項２に係るものにおいて、前記角度検出手段は、複数の導電性ピンと、この複数のピンを囲む導電性リングとからなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
その第１の実施形態に係る歩数計の本体の内部構造を図１に簡潔に示す。歩数計の本体１の内部には、図示のような形状の基板２が配置され、この基板２に２個の加速度センサ３，４と角度検出センサ５が実装されている。この実施形態では、加速度センサ３，４は、共に片持ち支持形式のもので揺動可能に支持され、互いに垂直な２つの仮想軸方向（水平方向と垂直方向）にそれぞれ配置され、加速度センサ３が水平方向に、加速度センサ４が垂直方向に配置されている。
【００１７】
この歩数計の構成ブロック図を図２に示す。加速度センサ（１）３の出力信号は、アナログ回路１０のアナログ増幅回路（１）１１で増幅され、コンパレータ（１）１２を経てＭＰＵ１６に入力される。同様に、加速度センサ（２）４の出力信号は、アナログ回路１３のアナログ増幅回路（２）１４で増幅され、コンパレータ（２）１５を経てＭＰＵ１６に入力される。又、角度検出センサ５の出力信号は、ＭＰＵ１６に直接入力される。このブロック図から分かるように、加速度センサ３，４の出力信号は、それぞれ専用のアナログ回路１０，１３を経てＭＰＵ１６に取り込まれるように構成されている。
【００１８】
なお、上記第１の実施形態では、２個の加速度センサ３，４が水平方向と垂直方向にそれぞれ配置されているが、中心から等角度間隔を置いた複数の仮想軸方向にそれぞれ加速度センサを配置してもよい。例えば、３個の加速度センサを中心から１２０度の角度間隔で配置してもよい。
第２の実施形態に係る歩数計に使用する加速度センサの構成例を、図３〔外観斜視図（ａ）、及び側面図（ｂ）〕、図４（分解斜視図）に示す。ここに示す加速度センサ２０では、圧電素子２１の一端２１ａ側に重りケース２２が取付けられ、他端２１ｂ側に支持材２３が取付けられる。重りケース２２には、重り２４と圧電素子２１の一端２１ａ側が圧入され、支持材２３には、圧電素子の他端２１ｂ側が圧入されている。又、支持材２３は固定具２５に圧入され、この固定具２５は歩数計本体の適所にビス２６によって固定される。
【００１９】
このような加速度センサ２０は、例えば図５に示すように歩数計に組み込まれる。ここでは、圧電素子２１が水平方向を向くように、加速度センサ２０が歩数計の本体ケース３０内に固定具２５により固定され、圧電素子２１が基板３１にリード線３２によって接続される。なお、基板３１には、表示器３３とスイッチ３４が設けられている。
【００２０】
ところで、加速度センサを複数個備える歩数計の場合、加速度センサを、中心から等角度間隔を置いた複数の仮想軸方向にそれぞれ配置するが、特に２個の加速度センサを使用する場合は、互いに垂直な２つの仮想軸方向（水平方向と垂直方向）にそれぞれ配置する。その場合、２個の加速度センサを図６に示すような構成とするのが好ましい。
【００２１】
図６では、２個の加速度センサ４０ａ，４０ｂが水平方向と垂直方向に配置されて一体化されている。即ち、加速度センサ４０ａ，４０ｂは、それぞれ一端側が固定端として一体化された支点Ｐから水平方向及び垂直方向に延伸する弾性板（例えばシム材）４１ａ，４１ｂと、各弾性板４１ａ，４１ｂに貼付された圧電素子４２ａ，４２ｂと、各弾性板４１ａ，４１ｂの他端側に設けられた重り４３ａ，４３ｂとを有する。弾性板４１ａ，４１ｂは、例えば１枚の帯状の弾性板を直角に折り曲げることで形成することができ、折曲点が支点Ｐとなる。
【００２２】
このような構成とすることで、複数の仮想軸方向にそれぞれ個別に加速度センサを配置するのに比べて、複数個分の加速度センサを低価格で提供できる。なお、図６では、２個の加速度センサの例であるが、３個以上の加速度センサを使用する場合、即ち３軸以上の方向の加速度を検出する場合、それに応じた数の弾性板を支点Ｐから放射状に設ければよい。
【００２３】
次に、第１の実施形態の歩数計における角度検出センサ５の形態例を図７に示す。図７に示す角度検出センサは、中心から等距離に配置された４本の導電性のピン (1)〜(4) と、これらのピン (1)〜(4) が内側に位置し、ピン (1)〜(4) の回りにピンに接触するよう回動自在に配置された導電性のリング７０とを有する。４本のピン (1)〜(4) のうち、ピン (1)，(4) とピン(2) ，(3) はそれぞれ電気的に接続されている。なお、ピン (1)〜(4) は歩数計本体に内蔵された基板に突出状に固定されている。
【００２４】
ここで、歩数計本体が反時計方向に回転していくと、図７のように４本のピン (1)〜(4) も同様に回転していく。図７のＡ，Ｂの状態では、リング７０がピン(1) ，(2) に接触し、４本のピン (1)〜(4) の全てが電気的に接続しているので、本体は水平方向付近を向いていると判定できる。一方、図７のＣ，Ｄ，Ｅの状態では、リング７０はピン(2) とのみ接触し、またＦ，Ｇの状態では、リング７０はピン(2) ，(3) と接触し、いずれもピン (1)，(4) とピン(2) ，(3) は電気的に接続していないので、本体は垂直方向付近を向いていると判定できる。これにより、本体が水平方向付近又は垂直方向付近のいずれに傾いているかを検出できる。勿論、本体が時計方向に回転する場合も同様である。
【００２５】
図２において、図７のように構成した角度検出センサ５により、歩数計本体の傾き状態を示す信号がＭＰＵ１６に入力される。例えば、歩数計本体の傾きを水平方向とＭＰＵ１６で判定したならば、水平方向の加速度センサ３に連関するアナログ増幅回路１１とコンパレータ１２の電源にＭＰＵ１６の出力ポートから電流が供給される。又、この時、垂直方向の加速度センサ４に連関するアナログ増幅回路１４とコンパレータ１５の電源には電流が供給されない。反対に、歩数計本体の傾きを垂直方向とＭＰＵ１６で判定したならば、ＭＰＵ１６の出力ポートからアナログ増幅回路１４とコンパレータ１５の電源に電流が供給されるが、アナログ増幅回路１１とコンパレータ１２の電源には電流は供給されない。このようにして、角度検出センサ５の出力に応じて、アナログ回路１０，１３の電源を制御する。
【００２６】
このアナログ回路１０，１３の電源制御に関連して、使用する加速度センサを変更した場合、即ちアナログ回路への電流断の状態から電流入の状態になった場合、素早い応答性能を確保するためには電源供給時の立ち上がり時間をできるだけ短くすることが望ましい。例えば、図８に示すような回路で、信号が入力されない場合、Ｖ_OUTには基準電圧Ｖ１が出力される。なお、この回路において、加速度センサ回路は、圧電素子５１、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３から構成される。動作時は、加速度センサ回路の出力が、オペアンプ５０、抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２からなる増幅回路に入力され、出力Ｖ _OUT として出力される。この回路において、ダイオードＤが無い状態でオペアンプ５０に電源が供給されると、Ｖ_OUTがＶ１になるまで数秒を要する。これは、低周波領域において、増幅率を上げるにはコンデンサＣ１の定数、抵抗Ｒ２の定数が大きくなるために、コンデンサＣ１への充電時間が長くなるからである。この結果、電源供給時の立ち上がり時間が長くなる。
【００２７】
そこで、ダイオードＤを図８のように配線することで、コンデンサＣ１への充電が抵抗Ｒ２を通らずに、ダイオードＤを通って行われるため、充電時間が短くなり、電源供給時の立ち上がり時間が１／２以下になる。ダイオードＤの代わりに、図９に示すようにＭＰＵに制御されるアナログスイッチＳＷ１を配置してもよい。この場合、増幅回路に電源が投入されてからアナログスイッチＳＷ１を一定時間ＯＮ状態にすれば、前記と同様の作用により、充電時間が短くなり、電源供給時の立ち上がり時間が短縮される。
【００２８】
第１の実施形態に係る歩数計の特に角度検出処理動作を、図１０と図１１のフロー図及び図１２のタイミング図に基づいて説明する。勿論、歩数測定に先立ち、歩数計本体１は、ベルトに装着したり、ポケットの中やカバンの中等に入れておく。まず、ステップ（以下、ＳＴと略す）１で、処理タイミングか否かを問い、ＮＯならば処理を終了する。ＹＥＳなら、角度検出センサ５の回路電源を投入する（ＳＴ２）。ここで、処理タイミングは、例えば２５０ｎｓ（サンプリング４Ｈｚ）毎に角度検出処理を行うものである。角度検出センサ５の出力信号はＭＰＵ１６に入力され、ＭＰＵ１６はその信号をデータＤとして読み込み（ＳＴ３）、その後に角度検出センサ５の回路電源を遮断する（ＳＴ４）。処理タイミング時において、角度検出センサ５に電源を投入し、データＤを抽出した後、角度検出センサ５の電源を遮断しているのは、低消費電流化を図るためである。
【００２９】
次のＳＴ５では、加速度センサ３を使用しているか否かを判定し、そうであるなら前記読み込んだデータＤがＬｏｗかどうかを判定し（ＳＴ６）、これがＹＥＳならカウンタｉ≧４かどうかを判定し（ＳＴ７）、これもＹＥＳなら使用加速度センサを加速度センサ４に変更し（ＳＴ１０）、カウンタｉ＝０に初期化して（ＳＴ１１）、処理を終了する。つまり、角度検出センサ５により一定周期毎に検出された本体の傾斜角度の出力信号が変化し、その変化した出力信号が予め設定した周期回数（ここでは４回）連続するので、使用する加速度センサを変更する。又、ＳＴ６でＮＯの場合はカウンタｉ＝０とし（ＳＴ８）、ＳＴ７でＮＯの場合はカウンタｉ＝ｉ＋１とし（ＳＴ９）、それぞれ処理を終了する。【００３０】
一方、ＳＴ５でＮＯの場合、データＤがＨｉかどうかを判定し（ＳＴ１２）、これがＹＥＳならカウンタｉ≧４かどうかを判定し（ＳＴ１３）、これもＹＥＳなら、前記した理由に基づき、使用加速度センサを加速度センサ３に変更し（ＳＴ１６）、カウンタｉ＝０にして（ＳＴ１１）、処理を終了する。ＳＴ１２でＮＯの場合はカウンタｉ＝０とし（ＳＴ１４）、ＳＴ１３でＮＯの場合はカウンタｉ＝ｉ＋１とし（ＳＴ１５）、それぞれ処理を終了する。
【００３１】
上記フロー図の処理から分かるように、ＭＰＵ１６では、角度検出センサ５からのデータＤに基づいて、水平方向又は垂直方向のどちらの加速度センサからの出力信号を選択するか判定し、選択された加速度センサからの出力信号により歩数をカウントする。又、角度検出センサ５による角度変化を所定回数（４回）連続して検出した場合に、使用する加速度センサを変更しているため、歩行等の体動による角度検出センサの信号（ノイズ）をキャンセルし、角度検出センサ５の誤認識を防ぐことができる（図１２参照）。
【００３２】
なお、上記各実施形態は歩数計について説明したが、この発明の他の実施形態として、互いに取付け方向が異なるように本体内に配置され、上下方向の振動成分に応じた出力信号を出す複数のセンサ（例えば図１の加速度センサ３、４）と、前記本体内に設けられ、前記本体の向きを検出する角度検出センサ（例えば図１の角度検出センサ５）と、この角度検出センサの検出信号に基づいて、前記複数のセンサの出力信号の内の一つを選択する選択手段とから上下動検出装置を構成できる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、本体の向き、姿勢にかかわらず、上下方向の振動成分を検出できる。
また、請求項２、請求項３、請求項４に係る発明によれば、本体の向き、姿勢にかかわらず、上下方向の振動成分を検出できるので、本体の装着箇所を腰のベルトに限定する必要がなく、歩数計を服やズボンのポケットの中、カバンの中等に入れておいても、歩数測定が可能である。
【００３４】
また、請求項５に係る発明によれば、簡易な構成の加速度センサを採用するので、組立性が向上し、加工費用が安くなる。
また、請求項６に係る発明によれば、本体の傾き状態の誤認識（即ち角度検出手段の誤認識）を防止できる。
また、請求項７に係る発明によれば、アナログ回路での消費電流を低減でき、電源の長寿命化を図れる。
【００３５】
また、請求項８及び請求項９に係る発明によれば、アナログ回路の立ち上がり時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る歩数計の本体の内部構造を簡潔に示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る歩数計の構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係る歩数計における加速度センサの外観斜視図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。
【図４】図３の加速度センサの分解斜視図である。
【図５】図３の加速度センサを歩数計本体に組み込んだ状態を示す図である。
【図６】２個の加速度センサを一体化して構成した例を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る歩数計における角度検出センサの形態例とその作用を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態に係る歩数計における角度検出センサに連関するアナログ回路の一例を示す回路図である。
【図９】第１の実施形態に係る歩数計における角度検出センサに連関するアナログ回路の別例を示す回路図である。
【図１０】第１の実施形態に係る歩数計の角度検出処理動作の一例を示すフロー図である。
【図１１】図１０に続くフロー図である。
【図１２】第１の実施形態に係る歩数計の角度検出処理のタイミング図である。
【符号の説明】
１歩数計本体
２基板
３，４加速度センサ
５角度検出センサ
１０，１３アナログ回路
２０加速度センサ
２１圧電素子
２２重りケース
２３支持材
２４重り
４１ａ，４１ｂ弾性板
４２ａ，４２ｂ圧電素子
４３ａ，４３ｂ重り[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, vertical movement detecting device for detecting a body motion or the like during walking or running, about the pedometer for measuring the number of steps using the vertical movement detecting device.
[0002]
[Prior art]
A pedometer generally includes a main body, an acceleration sensor that is provided in the main body and detects a step signal due to body movement, and a step counting unit that counts the number of steps based on the output of the acceleration sensor, and walks (or runs). The number of steps is measured from the body movement (vertical movement) associated with.
[0003]
By the way, when detecting the vertical movement, the upward movement and the downward movement largely change depending on the state of the walking place, the shoes worn, the way of walking, etc., so it corresponds to either the upward movement or the downward movement. The conventional pedometer that detects only the output and counts the number of steps has a problem that the number of steps cannot be measured accurately.
In order to solve this problem, for example, a “pedometer” described in JP-A-2-161932 (prior art (1) ) uses an upper detection unit and a lower detection for detecting upward acceleration and downward acceleration, respectively. And a selection unit that selects whether the walking signal generated from the upper or lower detection unit is to be counted, and accurately measures the number of steps regardless of walking location, shoes, walking method, etc. I can do it.
[0004]
On the other hand, the “pedometer” described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-287417 (prior art (2) ) uses a piezoelectric element having a one-side support structure as a sensor, and the free end of this sensor has a weight and is fixed. An acceleration sensor whose end is supported via an impact buffering member is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, all of the conventional pedometers including the pedometer described in the above prior art (1) count the number of steps by attaching the pedometer body incorporating the acceleration sensor to a belt of trousers or a skirt. For this reason, there is a problem in that the body cannot be worn and the number of steps cannot be measured in clothes that do not require a belt. Also, even if the main body is attached to the belt, the pedometer has a certain size and thickness, so it is easy for others to understand that the pedometer is conspicuous and measuring the number of steps. Even if it is covered with clothes, there is a problem that the part of the pedometer swells up and looks bad and impairs fashion.
[0006]
On the other hand, the pedometer as described in the above prior art (2) has a problem that it is necessary to adhere the weight and the piezoelectric element to the weight case, so that the assembling property is poor and the processing cost is high. Further, when it is necessary to detect a plurality of virtual axis directions, the same acceleration sensor needs to be individually arranged in each axis direction, which causes a problem that the cost increases.
[0007]
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and can measure the number of steps without worrying about the posture direction, improve assembly, and reduce costs, The purpose is to provide a pedometer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The vertical motion detection device according to claim 1 of the claims of this application is arranged in the main body so that the mounting directions are different from each other, and a plurality of sensors for outputting an output signal corresponding to a vibration component in the vertical direction, An angle detection sensor provided in the body for detecting the orientation of the main body, and selection means for selecting one of the output signals of the plurality of sensors based on a detection signal of the angle detection sensor. ing.
[0009]
In this vertical motion detection device, when the main body moves up and down, each of the plurality of sensors outputs an output signal corresponding to the vibration component in the vertical direction, and the angle detection sensor detects the angle of the main body. Based on the angle signal detected by the angle detection sensor, one of the output signals of the plurality of sensors is selected. The vertical movement can be detected regardless of the orientation of the apparatus main body.
Further, the pedometer according to claim 2 is disposed in the main body so that the mounting directions are different from each other, and is provided in the main body with a plurality of sensors for outputting an output signal corresponding to a vibration component in the vertical direction. An angle detection means for detecting the orientation of the sensor, a selection means for selecting one of the output signals of the plurality of sensors based on a detection signal of the angle detection means, and a selection based on the selection of the selection means. Step count counting means for counting the number of steps from the output signal of the sensor.
[0010]
This pedometer uses the vertical motion detection device according to claim 1 and similarly selects one of the output signals of a plurality of sensors based on the angle signal detected by the angle detection means. The number of steps is counted from the output signal of the selected sensor.
This pedometer can count the number of steps regardless of the orientation of the main body. The body attachment location is not limited to the waist belt. For example, you can measure the number of steps as long as you can carry it while walking (or running), such as in a pocket or bag. .
[0011]
The plurality of sensors that output an output signal corresponding to the vertical vibration component are, for example, acceleration sensors.
The plurality of acceleration sensors are, for example, two acceleration sensors each including a lever supported in a cantilever manner and a piezoelectric element attached to the lever, and the levers are disposed so as to face each other at right angles. (Claim 4).
[0012]
The acceleration sensor may include, for example, a weight, a piezoelectric element, a weight case attached to one end side of the piezoelectric element, and a support member attached to the other end side of the piezoelectric element. Item 5).
The pedometer according to claim 6 is the pedometer according to claim 3 , wherein the detection signal of the tilt angle of the main body detected at regular intervals by the angle detection means changes, and the changed detection signal is preset. The acceleration sensor to be used is changed when the number of cycles is repeated.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the pedometer according to the third aspect , the step counting means includes an analog circuit, and amplifies the output signal of the acceleration sensor based on the detection signal of the angle detection means. The power supply for the analog circuit is controlled.
According to an eighth aspect of the present invention, in the pedometer according to the seventh aspect of the present invention, the analog circuit includes a feedback circuit unit, and a diode is provided in the feedback circuit unit.
[0014]
Further, the pedometer according to claim 9, in which according to claim 7, wherein the analog circuit includes a feedback circuit portion, Ru der one provided an analog switch to the feedback circuit.
[0015]
The pedometer according to a tenth aspect is the pedometer according to the second aspect, wherein the angle detecting means includes a plurality of conductive pins and a conductive ring surrounding the plurality of pins.
[00 16 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.
The internal structure of the main body of the pedometer according to the first embodiment is briefly shown in FIG. Inside the main body 1 of the pedometer, a substrate 2 having a shape as shown in the figure is arranged, and two acceleration sensors 3 and 4 and an angle detection sensor 5 are mounted on the substrate 2. In this embodiment, the acceleration sensors 3 and 4 are both of the cantilever support type and are swingably supported, and are arranged in two virtual axis directions (horizontal direction and vertical direction) perpendicular to each other. Are arranged in the horizontal direction, and the acceleration sensor 4 is arranged in the vertical direction.
[00 17 ]
A configuration block diagram of this pedometer is shown in FIG. The output signal of the acceleration sensor (1) 3 is amplified by the analog amplifier circuit (1) 11 of the analog circuit 10 and input to the MPU 16 through the comparator (1) 12. Similarly, the output signal of the acceleration sensor (2) 4 is amplified by the analog amplifier circuit (2) 14 of the analog circuit 13 and input to the MPU 16 through the comparator (2) 15. The output signal of the angle detection sensor 5 is directly input to the MPU 16. As can be seen from this block diagram, the output signals of the acceleration sensors 3, 4 are configured to be taken into the MPU 16 via the dedicated analog circuits 10, 13, respectively.
[00 18 ]
In the first embodiment, the two acceleration sensors 3 and 4 are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. However, the acceleration sensors are respectively arranged in a plurality of virtual axis directions at equal angular intervals from the center. You may arrange. For example, three acceleration sensors may be arranged at an angular interval of 120 degrees from the center.
A configuration example of the acceleration sensor used in the pedometer according to the second embodiment is shown in FIG. 3 [appearance perspective view (a) and side view (b)] and FIG. 4 (exploded perspective view). In the acceleration sensor 20 shown here, a weight case 22 is attached to the one end 21a side of the piezoelectric element 21, and a support member 23 is attached to the other end 21b side. A weight 24 and one end 21a side of the piezoelectric element 21 are press-fitted into the weight case 22, and the other end 21b side of the piezoelectric element is press-fitted into the support member 23. The support member 23 is press-fitted into a fixing tool 25, and the fixing tool 25 is fixed to a proper position of the pedometer main body by a screw 26.
[00 19 ]
Such an acceleration sensor 20 is incorporated in a pedometer as shown in FIG. 5, for example. Here, the acceleration sensor 20 is fixed in the main body case 30 of the pedometer by the fixing tool 25 so that the piezoelectric element 21 faces in the horizontal direction, and the piezoelectric element 21 is connected to the substrate 31 by the lead wire 32. The substrate 31 is provided with a display 33 and a switch 34.
[00 20 ]
By the way, in the case of a pedometer having a plurality of acceleration sensors, the acceleration sensors are respectively arranged in a plurality of virtual axis directions spaced equiangularly from the center. However, particularly when two acceleration sensors are used, they are perpendicular to each other. Are arranged in two virtual axis directions (horizontal direction and vertical direction). In that case, the two acceleration sensors are preferably configured as shown in FIG.
[00 21 ]
In FIG. 6, two acceleration sensors 40a and 40b are arranged in a horizontal direction and a vertical direction and integrated. That is, the acceleration sensors 40a and 40b are attached to elastic plates (for example, shim materials) 41a and 41b extending in the horizontal direction and the vertical direction from a fulcrum P integrated at one end side as a fixed end, and the elastic plates 41a and 41b. Piezoelectric elements 42a and 42b, and weights 43a and 43b provided on the other end side of the elastic plates 41a and 41b. The elastic plates 41a and 41b can be formed, for example, by bending a single belt-like elastic plate at a right angle, and the bending point becomes the fulcrum P.
[00 22 ]
By adopting such a configuration, a plurality of acceleration sensors can be provided at a lower price than when the acceleration sensors are individually arranged in a plurality of virtual axis directions. FIG. 6 shows an example of two acceleration sensors. However, when three or more acceleration sensors are used, that is, when acceleration in a direction of three or more axes is detected, a number of elastic plates corresponding to the acceleration plates are supported. What is necessary is just to provide radially from P.
[00 23 ]
Next, an embodiment of the angle detection sensor 5 in the pedometer of the first embodiment in FIG. The angle detection sensor shown in FIG. 7 has four conductive pins (1) to (4) arranged equidistant from the center, and these pins (1) to (4) are located on the inner side. (1) to (4) having a conductive ring 70 rotatably disposed so as to contact the pin. Of the four pins (1) to (4) , the pins (1) and (4) and the pins (2) and (3) are electrically connected to each other. The pins (1) to (4) are fixed in a protruding manner on a substrate built in the pedometer body.
[00 24 ]
Here, when the pedometer main body is gradually rotated in the counterclockwise direction, four pins (1) to (4) as shown in Figure 7 is also going to rotate as well. A in FIG. 7, in the state of B, the ring 70 pin (1), in contact with (2), since all the four pins (1) to (4) are electrically connected, the body It can be determined that it is facing near the horizontal direction. On the other hand, in the state of C, D and E in FIG. 7 , the ring 70 contacts only with the pin (2), and in the state of F and G, the ring 70 contacts with the pins (2) and (3). Since the pins (1) , (4) and the pins (2) , (3) are not electrically connected, it can be determined that the main body is facing the vicinity of the vertical direction. Thereby, it can be detected whether the main body is inclined near the horizontal direction or the vertical direction. Of course, the same applies when the main body rotates clockwise.
[00 25 ]
In FIG. 2, a signal indicating the tilt state of the pedometer body is input to the MPU 16 by the angle detection sensor 5 configured as shown in FIG. 7 . For example, when the inclination of the pedometer body is determined by the horizontal direction and the MPU 16, current is supplied from the output port of the MPU 16 to the power supply of the analog amplifier circuit 11 and the comparator 12 associated with the acceleration sensor 3 in the horizontal direction. At this time, no current is supplied to the power supply of the analog amplifier circuit 14 and the comparator 15 associated with the acceleration sensor 4 in the vertical direction. On the other hand, if the MPU 16 determines the inclination of the pedometer body in the vertical direction, current is supplied from the output port of the MPU 16 to the power supply of the analog amplifier circuit 14 and the comparator 15, but the power supply of the analog amplifier circuit 11 and the comparator 12. Is not supplied with current. In this way, the power sources of the analog circuits 10 and 13 are controlled according to the output of the angle detection sensor 5.
[00 26 ]
In order to ensure quick response performance when the acceleration sensor to be used is changed in relation to the power supply control of the analog circuits 10 and 13, that is, when the current interruption to the analog circuit is changed to the current input state. It is desirable to make the rise time when power is supplied as short as possible. For example, in the circuit as shown in FIG. 8 , when no signal is input, the reference voltage V1 is output to V _OUT . In this circuit, the acceleration sensor circuit includes a piezoelectric element 51, a resistor R3, and a capacitor C3. During operation, the output of the acceleration sensor circuit is input to an amplifier circuit composed of an operational amplifier 50, resistors R1 and R2, and capacitors C1 and C2, and is output as an output V _OUT . In this circuit, when power is supplied to the operational amplifier 50 without the diode D, it takes several seconds until V _OUT becomes V1. This is because in order to increase the amplification factor in the low frequency region, the constant of the capacitor C1 and the constant of the resistor R2 are large, so that the charging time for the capacitor C1 becomes long. As a result, the rise time during power supply becomes longer.
[00 27 ]
Therefore, by wiring the diode D as shown in FIG. 8 , the capacitor C1 is charged through the diode D instead of passing through the resistor R2, so that the charging time is shortened and the rise time at the time of power supply is reduced. 1/2 or less. Instead of the diode D, it may be arranged the analog switch SW1 controlled by the MPU as shown in FIG. In this case, if the analog switch SW1 is turned on for a certain period of time after power is supplied to the amplifier circuit, the charging time is shortened by the same operation as described above, and the rise time at the time of power supply is shortened.
[00 28 ]
The particular angle detection process operation of the pedometer according to the first embodiment will be described with reference to flow diagrams and timing diagrams of FIG. 12 in FIG. 10 and FIG. 11. Of course, prior to measuring the number of steps, the pedometer main body 1 is attached to a belt, placed in a pocket, a bag or the like. First, in step (hereinafter abbreviated as ST) 1, it is asked whether or not it is processing timing. If NO, the processing is terminated. If YES, the circuit power supply of the angle detection sensor 5 is turned on (ST2). Here, the processing timing is to perform angle detection processing, for example, every 250 ns (sampling 4 Hz). The output signal of the angle detection sensor 5 is input to the MPU 16, and the MPU 16 reads the signal as data D (ST3), and then shuts off the circuit power supply of the angle detection sensor 5 (ST4). The reason why the power supply to the angle detection sensor 5 is cut off after the angle detection sensor 5 is powered on and the data D is extracted at the processing timing is to reduce the current consumption.
[00 29 ]
In the next ST5, it is determined whether or not the acceleration sensor 3 is used. If so, it is determined whether or not the read data D is Low (ST6). If this is YES, it is determined whether or not the counter i ≧ 4. If this is also YES, the use acceleration sensor is changed to the acceleration sensor 4 (ST10), the counter i is initialized to 0 (ST11), and the process is terminated. In other words, the output signal of the tilt angle of the main body detected at fixed intervals by the angle detection sensor 5 changes, and the changed output signal continues for a preset number of cycles (here, 4 times). To change. If NO in ST6, the counter i = 0 (ST8), and if NO in ST7, the counter i = i + 1 is set (ST9), and the process ends. [00 30 ]
On the other hand, if NO in ST5, it is determined whether or not the data D is Hi (ST12). If this is YES, it is determined whether or not the counter i ≧ 4 (ST13). If this is also YES, based on the reason described above, the use acceleration is determined. The sensor is changed to the acceleration sensor 3 (ST16), the counter i = 0 is set (ST11), and the process is terminated. If NO in ST12, the counter i = 0 is set (ST14), and if NO in ST13, the counter i = i + 1 is set (ST15), and the process ends.
[00 31 ]
As can be seen from the processing of the above flow chart, the MPU 16 determines whether to select an output signal from the acceleration sensor in the horizontal direction or the vertical direction based on the data D from the angle detection sensor 5, and selects the selected acceleration. The number of steps is counted by the output signal from the sensor. In addition, when the angle change by the angle detection sensor 5 is continuously detected a predetermined number of times (four times), the acceleration sensor to be used is changed, so the signal (noise) of the angle detection sensor due to body movement such as walking is changed. It can cancel and the misrecognition of the angle detection sensor 5 can be prevented (refer FIG. 12 ).
[00 32 ]
In addition, although each said embodiment demonstrated the pedometer, as other embodiment of this invention, it arrange | positions in a main body so that an attachment direction may mutually differ, and several output signals according to the vibration component of an up-down direction are output. Sensors (for example, acceleration sensors 3 and 4 in FIG. 1), an angle detection sensor (for example, angle detection sensor 5 in FIG. 1) that is provided in the main body and detects the orientation of the main body, and a detection signal of the angle detection sensor Based on the above, it is possible to configure a vertical movement detection device from selection means for selecting one of the output signals of the plurality of sensors.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the vibration component in the vertical direction can be detected regardless of the orientation and posture of the main body.
Further, according to the inventions according to claim 2, claim 3, and claim 4 , since the vibration component in the vertical direction can be detected regardless of the orientation and posture of the main body, the mounting position of the main body is limited to the waist belt. There is no need, and it is possible to measure the number of steps even if the pedometer is placed in a pocket of clothes or trousers or in a bag.
[00 34 ]
According to the invention of claim 5, since the acceleration sensor having a simple configuration is adopted, the assemblability is improved and the processing cost is reduced.
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 6, the misrecognition of the inclination state of a main body (namely, misrecognition of an angle detection means ) can be prevented.
According to the seventh aspect of the invention, the current consumption in the analog circuit can be reduced, and the life of the power supply can be extended.
[00 35 ]
Further, according to the inventions according to claims 8 and 9, the rise time of the analog circuit can be shortened .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram simply showing an internal structure of a main body of a pedometer according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a pedometer according to the first embodiment.
FIG. 3 is an external perspective view (a) and a side view (b) of an acceleration sensor in a pedometer according to a second embodiment.
4 is an exploded perspective view of the acceleration sensor of FIG. 3. FIG.
5 is a view showing a state in which the acceleration sensor of FIG. 3 is incorporated in a pedometer main body.
FIG. 6 is a diagram showing an example in which two acceleration sensors are integrated.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an angle detection sensor and its operation in the pedometer according to the first embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of an analog circuit associated with an angle detection sensor in the pedometer according to the first embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of the analog circuit related to the angle detection sensor in the pedometer according to the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing an example of an angle detection processing operation of the pedometer according to the first embodiment.
FIG. 11 is a flowchart following FIG. 10 ;
FIG. 12 is a timing chart of angle detection processing of the pedometer according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pedometer main body 2 Substrate 3, 4 Acceleration sensor 5 Angle detection sensor 10, 13 Analog circuit 2 0 Acceleration sensor 21 Piezoelectric element 22 Weight case 23 Support material 2 Four weights 41a, 41b Elastic plate 42a, 42b Piezoelectric element 43a, 43b Weight

Claims

A plurality of sensors that are arranged in the main body so that their mounting directions are different from each other, and that output an output signal corresponding to the vibration component in the vertical direction,
An angle detection sensor provided in the main body for detecting the orientation of the main body;
A vertical movement detection device comprising: selection means for selecting one of the output signals of the plurality of sensors based on a detection signal of the angle detection sensor.

A plurality of sensors that are arranged in the main body so that their mounting directions are different from each other, and that output an output signal corresponding to the vibration component in the vertical direction,
Angle detection means provided in the main body for detecting the orientation of the main body;
Selection means for selecting one of the output signals of the plurality of sensors based on the detection signal of the angle detection means;
A pedometer comprising: step count counting means for counting the number of steps from the output signal of the sensor selected based on the selection by the selection means.

A plurality of acceleration sensors arranged in the main body so that the mounting directions are different from each other, and outputting an electrical signal corresponding to the vibration component in the vertical direction,
Angle detection means provided in the main body for detecting the orientation of the main body;
Selection means for selecting one of the output signals of the plurality of acceleration sensors based on the detection signal of the angle detection means;
A pedometer comprising: a step count counting unit that counts the number of steps from the output signal of the acceleration sensor selected based on the selection by the selection unit.

Each of the plurality of acceleration sensors includes a lever supported in a cantilever manner and a piezoelectric element attached to the lever, and the acceleration sensors include two acceleration sensors arranged so as to face each other at right angles. 4. The pedometer according to claim 3, wherein

The acceleration sensor includes a weight, a piezoelectric element, according to claim 3, wherein the weight case attached to one end of the piezoelectric element, to have a support member attached to the other end of said piezoelectric element Pedometer as described.

The acceleration sensor to be used is changed when the detection signal of the tilt angle of the main body detected at fixed intervals by the angle detection means changes and the changed detection signal continues for a preset number of cycles. The pedometer according to claim 3.

4. The step count according to claim 3, wherein the step count counting means has an analog circuit and controls a power source of the analog circuit for amplifying an output signal of the acceleration sensor based on a detection signal of the angle detection means. Total.

8. The pedometer according to claim 7, wherein the analog circuit includes a feedback circuit unit, and a diode is provided in the feedback circuit unit.

8. The pedometer according to claim 7, wherein the analog circuit includes a feedback circuit unit, and an analog switch is provided in the feedback circuit unit.

The pedometer according to claim 2, wherein the angle detection means includes a plurality of conductive pins and a conductive ring surrounding the plurality of pins.