JP5338704B2 - Acceleration calculation method and acceleration calculation device - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば物体の運動状態の検出に用いられる、加速度算出方法及び加速度算出装置に関するものである。   The present invention relates to an acceleration calculation method and an acceleration calculation device that are used, for example, to detect the motion state of an object.

従来、物体の運動状態の検出は、一般に加速度センサーや角速度センサーを物体に取り付けて行われることが多い。運動状態の検出対象としては自動車、航空機、船舶、産業用ロボットなどがある。このような対象の場合、制御の正確さを求めることから、センサーの検出精度の高さが重要となるが、常時電力を供給し続けることが可能な環境で使用されることが多いことから、消費電力の大きさが問題とされない場合がある。   Conventionally, the motion state of an object is generally often detected by attaching an acceleration sensor or an angular velocity sensor to the object. Examples of motion state detection targets include automobiles, aircraft, ships, and industrial robots. In the case of such an object, high accuracy of detection of the sensor is important because the accuracy of control is required, but since it is often used in an environment where power can be continuously supplied, The size of power consumption may not be a problem.

また、運動状態の検出は、人や動物などに対しても行われ、特許文献1には、人の状態監視を目的として加速度計を人体に装着することが提案されている。このような場合、加速度計内などに電池などの電力供給源を有することになる。しかしながら、加速度センサーや角速度センサーは常時電力を消費していることから電力供給源の交換の頻度が煩わしく感じられる場合がある。   In addition, detection of the motion state is also performed on a person, an animal, or the like, and Patent Document 1 proposes that an accelerometer is attached to the human body for the purpose of monitoring the state of the person. In such a case, the accelerometer has a power supply source such as a battery. However, since the acceleration sensor and the angular velocity sensor always consume power, the frequency of replacement of the power supply source may be annoying.

特開2004−81632号公報JP 2004-81632 A

しかしながら、制御の正確さを求める装置においても今後は二次電池を電力供給源とする場合が重要になることが考えられ、センサーの検出精度の高さが重要であるのと同じようにセンサーの消費電力の少なさが重要になる。また、上述したように、人の状態監視を目的とする場合には、消費電力の小ささが求められている。これに対応するためには、従来の加速度センサーや角速度センサーの代わりとなる、より電力の消費の小さいセンサー若しくはより電力の消費の少ない検出装置が必要となる。   However, it may be important to use a secondary battery as a power supply source in the future for devices that require accuracy of control, as well as the high detection accuracy of the sensor. Low power consumption is important. Further, as described above, low power consumption is required for the purpose of monitoring the state of a person. In order to cope with this, a sensor that consumes less power or a detection device that consumes less power is required instead of a conventional acceleration sensor or angular velocity sensor.

本発明は、上述の課題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の加速度算出方法及び加速度算出装置の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least one of the problems described above, and the invention can be implemented as a form or an application example of the following acceleration calculation method and acceleration calculation apparatus.

[適用例1]
本発明に係るひとつの加速度算出方法は、第1の電極と、前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極からなる一対の電極の間に配置され、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、を備えるセンサーを用い、単位時間における前記導通の状態を表す指標値を算出する第1処理と、所定の時間における前記指標値の2乗和を基に加速度の算出を行う第2処理と、を含むことを特徴とする。
[Application Example 1]
One acceleration calculation method according to the present invention includes a first electrode, a second electrode disposed opposite to the first electrode, and a pair of electrodes including the first electrode and the second electrode. A sensor that is disposed between the pair of electrodes and that conducts the pair of electrodes in either a conductive state or a non-conductive state, and calculates an index value that represents the conductive state in a unit time. 1 process and the 2nd process which calculates acceleration based on the square sum of the said index value in predetermined time, It is characterized by the above-mentioned.

この方法によれば、一対の電極、及び、一対の電極間に配置された導電体を備えたセンサーの出力値から単位時間あたりの導通の状態を表す指標値を算出し、所定の時間における指標値の2乗和を基にして加速度を算出することができる。一対の電極と一対の電極間に配置された導電体とを有する簡易な構造のセンサーは、導電体が一対の電極の双方に接すると一対の電極間が導通の状態となり、導電体がいずれか一方の電極にしか接していないと一対の電極間が非導通の状態となる。このため、一対の電極が導通の状態となるときに電流が流れるため、通常の加速度センサーと比較して消費電力が小さい。上述した簡易な構造のセンサーを物体に取り付けると、物体の動きに応じて一対の電極に対しての導電体の位置が変化し、これに伴う導通の状態若しくは非導通の状態の変化の回数、及び、導通の状態である時間の長さ若しくは非導通の状態である時間の長さを計測することができる。指標値は、上述した簡易な構造のセンサーの出力値を基に算出される。単位時間とは指標値を設定するのに適した時間間隔のことである。動きを検出する対象によって異なる時間間隔となることが考えられる。どの程度の時間間隔にするかは、実験などを行い決定することが好ましい。また、所定の時間とは複数の連続した単位時間からなる時間間隔であり、算出した加速度は、所定の時間における加速度である。所定の時間を単位時間の何倍にするかも動きを検出する対象によって異なることが考えられ、実験などを行い決定することが好ましい。   According to this method, an index value representing a state of conduction per unit time is calculated from an output value of a sensor including a pair of electrodes and a conductor disposed between the pair of electrodes, and an index at a predetermined time is calculated. The acceleration can be calculated based on the sum of squares of the values. A sensor having a simple structure having a pair of electrodes and a conductor disposed between the pair of electrodes is in a conductive state between the pair of electrodes when the conductor contacts both of the pair of electrodes. If only one of the electrodes is in contact, the pair of electrodes are in a non-conductive state. For this reason, since a current flows when the pair of electrodes are in a conductive state, power consumption is smaller than that of a normal acceleration sensor. When the sensor with the simple structure described above is attached to an object, the position of the conductor with respect to the pair of electrodes changes according to the movement of the object, and the number of changes in the conduction state or non-conduction state associated therewith, Further, it is possible to measure the length of time that is in a conductive state or the length of time that is in a non-conductive state. The index value is calculated based on the output value of the sensor having the simple structure described above. A unit time is a time interval suitable for setting an index value. It is conceivable that the time interval varies depending on the object whose motion is detected. It is preferable to determine the time interval by performing an experiment or the like. The predetermined time is a time interval composed of a plurality of continuous unit times, and the calculated acceleration is an acceleration at the predetermined time. It is conceivable that how many times the predetermined time is made per unit time depends on the object whose motion is to be detected.

また、上述した簡易な構造のセンサーは、物体が正立した状態で導電体が一対の電極の双方に接するように物体に装着すると、物体に所定の角度の傾斜が発生した場合に導電体がいずれか一方の電極にしか接しないようになる。すなわち、物体に所定の角度の傾斜が発生すると、上述した簡易な構造のセンサーの出力が導通の状態から非導通の状態に変化する。このことから、一対の電極の導通または非導通の状態から物体の傾斜を検出することが可能である。このため、上述した簡易な構造のセンサーは傾斜検出センサーと呼ばれることがある。以降の形態又は適用例の記載において、上述した簡易な構造のセンサーを、便宜上、傾斜検出センサーと呼ぶことにする。   Further, when the sensor with the simple structure described above is attached to an object so that the conductor is in contact with both of the pair of electrodes in a state where the object is upright, the conductor does not move when the object is inclined at a predetermined angle. It comes into contact with only one of the electrodes. That is, when an inclination of a predetermined angle occurs in the object, the output of the sensor having the simple structure described above changes from a conductive state to a non-conductive state. From this, it is possible to detect the inclination of the object from the conductive or non-conductive state of the pair of electrodes. For this reason, the sensor having the simple structure described above may be referred to as a tilt detection sensor. In the following description of the embodiments or application examples, the sensor having the simple structure described above is referred to as a tilt detection sensor for convenience.

[適用例2]
上記の適用例に係る加速度算出方法において、前記指標値は、前記単位時間における前記導通の状態の占める時間の長さの割合を用いて算出されることが好ましい。
[Application Example 2]
In the acceleration calculation method according to the application example, it is preferable that the index value is calculated using a ratio of a length of time occupied by the conduction state in the unit time.

この方法によれば、指標値を導通の状態の占める時間の長さの割合とすることで、傾斜検出センサーを装着した対象の動きの状態を区分することができる。傾斜検出センサーにおける導通の状態の変化は、傾斜検出センサーを装着した対象の動きにより発生することから、単位時間における導通の状態の占める時間の割合は傾斜検出センサーを装着した対象の動きの特徴を示していると考えることができる。   According to this method, by setting the index value as a ratio of the length of time occupied by the conduction state, it is possible to classify the state of movement of the target wearing the inclination detection sensor. Since the change in the state of conduction in the tilt detection sensor occurs due to the movement of the target wearing the tilt detection sensor, the proportion of the time occupied by the state of conduction in the unit time is a feature of the movement of the target wearing the tilt detection sensor. Can be thought of as showing.

[適用例3]
上記の適用例に係る加速度算出方法において、前記加速度は、前記2乗和で得た結果が予め作成した補正表にて補正された値であることが好ましい。
[Application Example 3]
In the acceleration calculation method according to the application example described above, the acceleration is preferably a value obtained by correcting a result obtained by the sum of squares using a correction table created in advance.

この方法によれば、予め補正表を作成しておくことで、より正確な加速度を算出することができる。所定の時間において、指標値を2乗和した値は傾斜検出センサーを装着した対象の加速度と相関がある値を取るが補正が必要となる場合がある。補正が必要となる場合、予め補正表を作成しておき、補正表を用いて補正することで容易に傾斜検出センサーを装着した対象の加速度を得ることができる。補正表は、傾斜検出センサーに与える加速度と、加速度を与えた結果得られた指標値の2乗和の値から作成しておくことが好ましい。   According to this method, a more accurate acceleration can be calculated by preparing a correction table in advance. At a predetermined time, the value obtained by summing the squares of the index values takes a value that has a correlation with the acceleration of the target equipped with the tilt detection sensor, but may need to be corrected. When correction is required, a correction table is created in advance, and correction using the correction table makes it possible to easily obtain the acceleration of the target equipped with the tilt detection sensor. The correction table is preferably created from the value of the sum of squares of the acceleration given to the inclination detection sensor and the index value obtained as a result of giving the acceleration.

[適用例4]
本発明に係る他のひとつの加速度算出方法は、第1のセンサー及び第2のセンサーを用いる方法であって、前記第1のセンサーは、第1の電極と、前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に配置され、前記第1の電極及び前記第2の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第1の導電体と、を備え、前記第2のセンサーは、第3の電極と、前記第3の電極と対向配置された第4の電極と、前記第3の電極及び前記第4の電極の間に配置され、前記第3の電極及び前記第4の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第2の導電体と、を備え、第1の単位時間において、前記第1のセンサーにおける前記導通の状態を表す第1指標値を算出する第1処理と、第1の所定の時間において、前記第1指標値の2乗和を基に第1加速度の算出を行う第2処理と、前記第2のセンサーが、第2の単位時間における前記導通の状態を表す第2指標値を算出する第3処理と、前記第2のセンサーが、第2の所定の時間における前記第2指標値の2乗和を基に第2加速度の算出を行う第4処理と、前記第1加速度及び前記第2加速度のいずれかの加速度を選択する第5処理と、を含むことを特徴とする。第1の単位時間、第1の所定の時間、第2の単位時間及び第2の所定の時間は、実験などを行い決定することが好ましい。
[Application Example 4]
Another acceleration calculation method according to the present invention is a method using a first sensor and a second sensor, wherein the first sensor is disposed opposite to the first electrode and the first electrode. And the second electrode arranged between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode are either in a conductive state or a non-conductive state The second sensor includes: a third electrode; a fourth electrode disposed opposite to the third electrode; the third electrode; and the fourth electrode. And a second conductor that places the third electrode and the fourth electrode in either a conducting state or a non-conducting state, and has a first unit time. A first process for calculating a first index value representing the state of conduction in the first sensor; And a second process for calculating a first acceleration based on a sum of squares of the first index value at a predetermined time of 1, and the second sensor represents the state of conduction in a second unit time. A third process for calculating a second index value; a fourth process in which the second sensor calculates a second acceleration based on a sum of squares of the second index value at a second predetermined time; And a fifth process of selecting one of the first acceleration and the second acceleration. The first unit time, the first predetermined time, the second unit time, and the second predetermined time are preferably determined by performing an experiment or the like.

この方法によれば、第1のセンサーの導通の状態を基に算出した第1加速度、及び、第2のセンサーの導通の状態を基に算出した第2加速度の中から適切と判断される加速度を選択することができる。   According to this method, the acceleration determined to be appropriate from the first acceleration calculated based on the conduction state of the first sensor and the second acceleration calculated based on the conduction state of the second sensor. Can be selected.

[適用例5]
上記の適用例に係る他のひとつの加速度算出方法において、前記第5処理において、前記第1のセンサー及び前記第2のセンサーの中から基準センサーを選択し、前記基準センサーにおける前記2乗和の値を基にして、前記加速度の選択を行うことが好ましい。
[Application Example 5]
In another acceleration calculation method according to the application example described above, in the fifth process, a reference sensor is selected from the first sensor and the second sensor, and the sum of squares of the reference sensor is selected. It is preferable to select the acceleration based on the value.

この方法によれば、選択の基準となるセンサーを選択しておくことで、加速度の選択を行う処理を簡易にすることができる。   According to this method, it is possible to simplify the process of selecting acceleration by selecting a sensor that is a reference for selection.

[適用例6]
上記の適用例に係る他のひとつの加速度算出方法において、前記第1の導電体及び前記第2の導電体は球状の導電体であり、前記第1の導電体及び前記第2の導電体の直径、前記第1の導電体及び前記第2の導電体の質量、前記第1の導電体及び前記第2導電体が可動できる空間の広さ、並びに、前記第1の電極の端部と前記第2の電極の端部との距離及び前記第3の電極の端部と前記第4の電極の端部との距離の少なくともひとつが異なることが好ましい。
[Application Example 6]
In another acceleration calculation method according to the application example, the first conductor and the second conductor are spherical conductors, and the first conductor and the second conductor The diameter, the mass of the first conductor and the second conductor, the size of the space in which the first conductor and the second conductor can move, and the end of the first electrode and the It is preferable that at least one of the distance between the end of the second electrode and the distance between the end of the third electrode and the end of the fourth electrode is different.

この方法によれば、第1のセンサーの少なくともひとつの構成要素の形状と第2のセンサーの少なくともひとつの構成要素の形状とを異なる形状とすることで、検出できる加速度の範囲を広げることができる。球状の導電体の直径、質量又は球状の導電体が可動できる空間の広さの少なくともひとつが異なると実際の加速度に対して相関の取れる範囲が異なってくる。従って、球状の導電体の直径、質量、球状の導電体が可動できる空間の広さ及び一対の電極の端部間の距離の少なくともひとつが異なるセンサーを複数有することで、実際の加速度と相関の取れる範囲を広げることができる。   According to this method, the shape of at least one component of the first sensor and the shape of at least one component of the second sensor are different from each other, so that the detectable acceleration range can be expanded. . When at least one of the diameter and mass of the spherical conductor or the size of the space in which the spherical conductor can move is different, the range that can be correlated with the actual acceleration differs. Therefore, by having a plurality of sensors that differ in at least one of the diameter and mass of the spherical conductor, the size of the space in which the spherical conductor can move, and the distance between the ends of the pair of electrodes, it is possible to correlate with the actual acceleration. The range that can be taken can be expanded.

[適用例7]
本発明に係るひとつの加速度算出装置は、第1の電極と、前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極からなる一対の電極の間に配置され、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする球状の導電体と、演算処理部と、を含み、前記演算処理部は、単位時間における前記導通の状態が複数のレベルのうちのいずれのレベルにあたるかを算出するレベル算出部と、複数の前記単位時間を含む所定の時間における複数の前記レベルの値の2乗和を基に加速度の算出を行う加速度算出部と、を有することを特徴とする。
[Application Example 7]
One acceleration calculation device according to the present invention includes a first electrode, a second electrode disposed opposite to the first electrode, and a pair of electrodes including the first electrode and the second electrode. A spherical conductor disposed between the pair of electrodes to make the pair of electrodes either in a conductive state or a non-conductive state, and an arithmetic processing unit, wherein the arithmetic processing unit is the conductive in unit time Acceleration is calculated based on a level calculation unit that calculates which level of the plurality of levels corresponds to, and a square sum of values of the plurality of levels at a predetermined time including the plurality of unit times. And an acceleration calculation unit for performing the operation.

この構成によれば、レベル算出部において単位時間における傾斜検出センサーの導通の状態が複数のレベルのうちのいずれのレベルにあたるかを算出し、加速度算出部において所定の時間におけるレベルの値の2乗和を基にして加速度を算出することにより、傾斜検出センサーの出力から加速度を算出することができる。単位時間とはレベルを設定するのに適した時間間隔のことであり、動きを検出する対象によって異なることが考えられる。どの程度の時間間隔にするかは、実験などを行い決定することが好ましい。また、所定の時間とは複数の連続した単位時間からなる時間間隔であり、加速度を算出するための時間間隔のことである。所定の時間を単位時間の何倍にするかも、動きを検出する対象によって異なることが考えられることから、実験などを行い決定することが好ましい。   According to this configuration, the level calculation unit calculates which level of the plurality of levels the conduction state of the tilt detection sensor per unit time is, and the acceleration calculation unit calculates the square of the level value at a predetermined time. By calculating the acceleration based on the sum, the acceleration can be calculated from the output of the tilt detection sensor. The unit time is a time interval suitable for setting the level, and may be different depending on the object whose motion is to be detected. It is preferable to determine the time interval by performing an experiment or the like. The predetermined time is a time interval composed of a plurality of continuous unit times, and is a time interval for calculating acceleration. Since how many times the predetermined time is set to the unit time may vary depending on the object whose motion is to be detected, it is preferable to determine by performing an experiment or the like.

[適用例8]
本発明の適用例に係る他のひとつの加速度算出装置は、第1のセンサーと、第2のセンサーと、演算処理部と、を含み、前記第1のセンサーは、第1の電極と、前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に配置され、前記第1の電極及び前記第2の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第1の導電体と、を備え、前記第2のセンサーは、第3の電極と、前記第3の電極と対向配置された第4の電極と、前記第3の電極及び前記第4の電極の間に配置され、前記第3の電極及び前記第4の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第2の導電体と、を備え、前記演算処理部は、レベル算出部と、加速度算出部と、を備え、前記レベル算出部は、第1の単位時間における前記第1のセンサーの前記導通の状態が複数のレベルの中のいずれのレベルにあたるかを算出する処理と、第2の単位時間における前記第2のセンサーの前記導通の状態が前記複数のレベルの中のいずれのレベルにあたるかを算出する処理とを行い、前記加速度算出部は、複数の前記第1の単位時間を含む第1の所定の時間における前記第1のセンサーの前記レベルの値の2乗和を基にして第1加速度を算出する処理と、複数の前記第2の単位時間を含む第2の所定の時間における前記第2のセンサーの前記レベルの値の2乗和を基にして第2加速度を算出する処理と、前記第1加速度及び前記第2加速度からいずれかを選択し出力する処理とを行うことを特徴とする。
[Application Example 8]
Another acceleration calculation device according to an application example of the present invention includes a first sensor, a second sensor, and an arithmetic processing unit, wherein the first sensor includes a first electrode, A second electrode disposed opposite to the first electrode, and disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode are in a conductive state or non-conductive. A second conductor, wherein the second sensor includes a third electrode, a fourth electrode disposed opposite to the third electrode, and the second electrode. A second conductor disposed between the third electrode and the fourth electrode, and bringing the third electrode and the fourth electrode into a conductive state or a non-conductive state. The arithmetic processing unit includes a level calculation unit and an acceleration calculation unit, and the level calculation unit is configured to perform the first unit time. A process of calculating which level among the plurality of levels the conduction state of the first sensor at the second level is, and the conduction state of the second sensor in the second unit time is the plurality of levels. And calculating the level of the level of the first sensor at a first predetermined time including a plurality of the first unit times. Based on the process of calculating the first acceleration based on the sum of squares and the sum of squares of the level values of the second sensor at a second predetermined time including a plurality of the second unit times. Then, a process of calculating the second acceleration and a process of selecting and outputting either the first acceleration or the second acceleration are performed.

この方法によれば、第1のセンサーの導通の状態を基に算出した第1加速度、及び、第2のセンサーの導通の状態を基に算出した第2加速度の中から適切と判断される加速度を選択することができる。第1の単位時間、第1の所定の時間、第2の単位時間及び第2の所定の時間は、実験などを行い決定することが好ましい。   According to this method, the acceleration determined to be appropriate from the first acceleration calculated based on the conduction state of the first sensor and the second acceleration calculated based on the conduction state of the second sensor. Can be selected. The first unit time, the first predetermined time, the second unit time, and the second predetermined time are preferably determined by performing an experiment or the like.

第1実施形態における加速度算出装置のブロック図。The block diagram of the acceleration calculation apparatus in 1st Embodiment. 第1実施例におけるレベルの変化を示した図。The figure which showed the change of the level in 1st Example. 第1実施例における算出した加速度を示した図。The figure which showed the calculated acceleration in 1st Example. 第2実施例における補正前後の加速度と実際の加速度の差の例を示した図。The figure which showed the example of the difference of the acceleration before and behind correction | amendment in 2nd Example, and an actual acceleration. 第2実施形態における加速度算出装置のブロック図。The block diagram of the acceleration calculation apparatus in 2nd Embodiment. 加速度算出装置によりカバーされる加速度の範囲を示した図。The figure which showed the range of the acceleration covered with an acceleration calculation apparatus. メインフローチャート。Main flowchart. 第1処理のフローチャート。The flowchart of a 1st process. 第2処理のフローチャート。The flowchart of a 2nd process.

以下、本発明の加速度算出方法及び加速度算出装置の実施形態について、図を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of an acceleration calculation method and an acceleration calculation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1に本実施形態における加速度算出装置10の構成要素の一部を示す。加速度算出装置10は、センサー部1の特定の時間間隔における運動状態を複数のレベルのいずれかのレベルにあるかを判定し、該レベルから加速度を算出し、算出した加速度を処理結果として出力するものであり、センサー部1、検出部2、演算処理部3及び出力部4を含む。加速度算出装置10は、センサー部1の出力の変化を検出部2で検出し、検出部2の検出結果から演算処理部3で加速度を算出して出力部4が算出した加速度を加速度算出装置10の外部に出力する。加速度算出装置10の上記のそれぞれの構成要素について、更に詳しく次に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows some of the components of the acceleration calculation apparatus 10 according to this embodiment. The acceleration calculation device 10 determines whether the motion state in a specific time interval of the sensor unit 1 is at any one of a plurality of levels, calculates acceleration from the level, and outputs the calculated acceleration as a processing result. And includes a sensor unit 1, a detection unit 2, an arithmetic processing unit 3, and an output unit 4. The acceleration calculation device 10 detects a change in the output of the sensor unit 1 with the detection unit 2, calculates the acceleration with the arithmetic processing unit 3 from the detection result of the detection unit 2, and calculates the acceleration calculated by the output unit 4 with the acceleration calculation device 10. To the outside. Each of the above-described components of the acceleration calculation device 10 will be described in more detail next.

センサー部1は、絶縁状態に保たれ位置関係が固定された一対の電極と、該一対の電極間に形成される空間に存在する可動する球状の導電体を有するものである。一対の電極間に形成される空間は球状の形状の空間であり、球状の導電体は該空間内をセンサー部1が装着された対象の動きに対応して移動する。球状の導電体が一対の電極の両方に接すれば一対の電極は導通の状態(以降、オンと呼ぶ)となり、球状の導電体が一対の電極の一方のみに接するか又はいずれの電極にも接しなければ一対の電極は非導通の状態(以降、オフと呼ぶ)となる。   The sensor unit 1 includes a pair of electrodes that are kept in an insulated state and have a fixed positional relationship, and a movable spherical conductor that exists in a space formed between the pair of electrodes. The space formed between the pair of electrodes is a spherical space, and the spherical conductor moves in the space in accordance with the movement of the object to which the sensor unit 1 is attached. When the spherical conductor is in contact with both of the pair of electrodes, the pair of electrodes is in a conductive state (hereinafter referred to as ON), and the spherical conductor is in contact with only one of the pair of electrodes or with any electrode. Otherwise, the pair of electrodes are in a non-conducting state (hereinafter referred to as “off”).

検出部2は、センサー部1の出力の変化からセンサー部1のオン・オフの状態を検出し、検出結果を演算処理部3に出力する機能を有する。演算処理部3は検出部2からの検出結果の変化を割込み信号の変化として認識する。   The detection unit 2 has a function of detecting an on / off state of the sensor unit 1 from a change in the output of the sensor unit 1 and outputting a detection result to the arithmetic processing unit 3. The arithmetic processing unit 3 recognizes a change in the detection result from the detection unit 2 as a change in the interrupt signal.

演算処理部3は、レベル算出部5、加速度算出部6及び処理制御部7を有する。検出部2からの検出信号を割込み信号として処理し、第1の所定の時間の長さを有する単位時間におけるセンサー部1の一対の電極の導通の状態の時間の占める割合を算出し、導通の状態の占める割合がいずれのレベルであるかを算出(第1処理)するのがレベル算出部5である。レベル算出部5が決定したレベルは、決定したレベルを示す値(指標値)に対応付けられ、指標値が加速度算出部6に送られる。加速度算出部6は複数の単位時間を有する第2の所定の時間における複数のレベルの2乗和を求め、該2乗和を基に加速度を算出(第2処理)して出力部4に出力する。   The arithmetic processing unit 3 includes a level calculation unit 5, an acceleration calculation unit 6, and a process control unit 7. The detection signal from the detection unit 2 is processed as an interrupt signal, and the ratio of the conduction state of the pair of electrodes of the sensor unit 1 in the unit time having the first predetermined time length is calculated. The level calculator 5 calculates (first process) which level the state occupies. The level determined by the level calculation unit 5 is associated with a value (index value) indicating the determined level, and the index value is sent to the acceleration calculation unit 6. The acceleration calculation unit 6 calculates a sum of squares of a plurality of levels at a second predetermined time having a plurality of unit times, calculates acceleration based on the sum of the squares (second processing), and outputs it to the output unit 4 To do.

処理制御部7は、演算処理部3全体の制御を行う処理ブロックであり、レベル算出部5、加速度算出部6及び出力部4の動作モードの設定、起動、停止及び動作タイミングの同期などの制御を行う。処理制御部7の行う処理の一部をメインフローチャート100として図7に示す。   The processing control unit 7 is a processing block that controls the entire arithmetic processing unit 3. The processing control unit 7 controls the operation modes of the level calculation unit 5, the acceleration calculation unit 6, and the output unit 4. I do. A part of the processing performed by the processing control unit 7 is shown as a main flowchart 100 in FIG.

メインフローチャート100に示した処理は、加速度算出装置10の装置電源投入後、パワーオンリセットが終了した後に起動される。検出部2、レベル算出部5、加速度算出部6及び出力部4は、パワーオンリセット後は動作停止状態にあり、処理制御部7の指示により所定の動作を開始する。レベル算出部5で処理される第1処理のフローチャートをフローチャート200として図8に、加速度算出部6で処理される第2処理のフローチャートをフローチャート300として図9に示す。また、本実施形態ではパワーオンリセットで演算処理部3における割込み信号のマスクがオンにされるものとする。   The process shown in the main flowchart 100 is started after the power-on reset is completed after the apparatus power of the acceleration calculating apparatus 10 is turned on. The detection unit 2, the level calculation unit 5, the acceleration calculation unit 6, and the output unit 4 are in an operation stop state after the power-on reset, and start a predetermined operation according to an instruction from the processing control unit 7. A flowchart of the first process processed by the level calculation unit 5 is shown in FIG. 8 as a flowchart 200, and a flowchart of the second process processed by the acceleration calculation unit 6 is shown in FIG. 9 as a flowchart 300. In the present embodiment, it is assumed that the interrupt signal mask in the arithmetic processing unit 3 is turned on by a power-on reset.

まず、図7・処理S101において、加速度算出装置10の初期設定が行われる。加速度算出装置10内部の構成要素における初期設定の順番の記載はしないが、本実施形態においては処理制御部7の初期設定が行われた後、他の構成要素の初期設定が行われる。しかしながら、初期設定の順番は、実施形態によって異なってくるものなので、必ずしも本実施形態と同じである必要はない。   First, in FIG. 7 and process S101, the acceleration calculation apparatus 10 is initialized. Although the order of initial setting in the components inside the acceleration calculation apparatus 10 is not described, in the present embodiment, after the initial setting of the processing control unit 7 is performed, the initial setting of other components is performed. However, since the order of the initial setting varies depending on the embodiment, it is not necessarily the same as that in the present embodiment.

処理制御部7は、図7・処理S102において検出部2、レベル算出部5、加速度算出部6及び出力部4に処理の開始を指示し、図7・処理S103において割込みマスクをオフ(割込みを許可にする)にする。尚、割込みのマスクのオフの設定は、加速度算出装置10内の構成要素の動作の管理が役割の処理制御部7において行われるが、本実施形態においては割込み処理のすべてが処理制御部7で実行される訳ではない。割込み処理の実行に関しては必要に応じて後述する。   The process control unit 7 instructs the detection unit 2, the level calculation unit 5, the acceleration calculation unit 6 and the output unit 4 to start the process in FIG. 7 / process S102, and turns off the interrupt mask (interrupt is interrupted) in FIG. 7 / process S103. To allow). The interrupt mask is turned off in the processing control unit 7 whose role is to manage the operation of the components in the acceleration calculation apparatus 10. In the present embodiment, all interrupt processing is performed in the processing control unit 7. It is not executed. The execution of the interrupt process will be described later as necessary.

処理制御部7は、図7・処理S103で割込みマスクをオフにした後は、処理制御部7において実行が必要な割込みを監視し(図7・処理S104)、割込みが終了を示すものであれば(図7・処理S105)終了処理(図7・処理S106)に進み、割込みが終了を示すものでない場合は割込み処理1(図7・処理S107)に進む。割込み処理1は加速度算出装置10として定義が必要な複数の割込み処理を含む処理であり、本発明に直接関係ない割込み処理も有することから本説明においては特に詳細の言及はしない。このため、割込み処理1の具体的なフローチャートについては割愛した。   After the interrupt mask is turned off in FIG. 7 and processing S103, the processing control section 7 monitors the interrupt that needs to be executed in the processing control section 7 (FIG. 7 and processing S104). (FIG. 7, process S105), the process proceeds to the end process (FIG. 7, process S106). If the interrupt does not indicate the end, the process proceeds to interrupt process 1 (FIG. 7, process S107). The interrupt process 1 is a process including a plurality of interrupt processes that need to be defined as the acceleration calculating device 10 and includes an interrupt process that is not directly related to the present invention. For this reason, the specific flowchart of the interrupt process 1 is omitted.

次に、レベル算出部5について説明する。レベル算出部5は第1処理を行うが、第1処理のみを行う訳ではない。従って、フローチャート200に示した処理以外の処理も実行される。例えば、フローチャート200に示していない割込み処理などが存在する。しかし、レベル算出部5で行われる第1処理以外の処理については本発明との関係は薄く、所謂設計事項にあたると判断することから本実施形態においては特に説明は行わず、説明が必要と判断した部分についてのみ言及することにする。所謂設計事項と判断される事に関しては、他の構成要素に関しても同様とする。   Next, the level calculation unit 5 will be described. The level calculation unit 5 performs the first process, but does not perform only the first process. Accordingly, processing other than the processing shown in the flowchart 200 is also executed. For example, there is an interrupt process not shown in the flowchart 200. However, the processing other than the first processing performed by the level calculation unit 5 is not related to the present invention and is determined to be a so-called design item, so that it is not particularly described in this embodiment, and it is determined that description is necessary. We will only mention the parts that have been made. The same applies to other components as to what is called a design matter.

レベル算出部5で処理される第1処理は、パワーオンリセット後に処理制御部7からの起動指示により起動する。処理制御部7により割込みが許可されると(図7・処理S103)、割込みが発生したかどうかの検出を行う(図8・処理S201)。割込み要因が単位時間の経過を示すものであるかどうかを判定し(図8・処理S202)、単位時間の経過を示すものであった場合はレベル値TLnの出力を行う(図8・処理S203)。割込み要因が単位時間の経過を示すものでなかった場合は、検出部2からの検出信号による割込みが発生したかどうかの判定を行う(図8・処理S204)。検出信号による割込みであった場合、まずオンからオフへの変化を示すものであるかどうかを判定し(図8・処理S205)、オンからオフへの変化を示すものであれば、オンの累積時間OnTnを算出する(図8・処理S206)。オフからオンへの変化を示すものであればオフの累積時間OfTnを算出する(図8・処理S209、処理S210)。   The first process processed by the level calculation unit 5 is activated by an activation instruction from the process control unit 7 after power-on reset. When the interrupt is permitted by the process control unit 7 (FIG. 7, process S103), it is detected whether an interrupt has occurred (FIG. 8, process S201). It is determined whether or not the interrupt factor indicates that the unit time has elapsed (FIG. 8, process S202). If the interrupt factor indicates that the unit time has elapsed, the level value TLn is output (FIG. 8, process S203). ). If the interrupt factor does not indicate that the unit time has elapsed, it is determined whether an interrupt has occurred due to a detection signal from the detection unit 2 (FIG. 8, process S204). If the interrupt is due to a detection signal, it is first determined whether or not it indicates a change from on to off (FIG. 8, process S205). Time OnTn is calculated (FIG. 8, process S206). If it indicates a change from OFF to ON, the OFF accumulated time OfTn is calculated (FIG. 8, processing S209, processing S210).

オンの累積時間OnTn及びオフの累積時間OfTnの算出後、図8・処理S207、処理S208、処理S211、処理S212、処理S213、処理S214及び処理S215によりレベルTLnを決定し、次の割込みの発生の検出を行う(図8・処理S201)。   After calculating the ON cumulative time OnTn and the OFF cumulative time OfTn, the level TLn is determined by the processing S207, processing S208, processing S211, processing S212, processing S213, processing S214, and processing S215 in FIG. 8, and the next interrupt is generated. Is detected (FIG. 8, process S201).

尚、TLn及びOnTnなどの変数の末尾のnは0以上の整数を示し、変数の組が複数存在することを表すものである。単位時間が切り替わると直前の単位時間に使用していた変数の組と異なる変数の組が使用される。これは、ひとつの単位時間が終了し次の単位時間に入るときに、次の単位時間の計測のために変数をクリアしてしまうことで直前の単位時間の加速度の算出ができなくなってしまうことを防ぐためである。   Note that n at the end of variables such as TLn and OnTn represents an integer of 0 or more, and indicates that there are a plurality of sets of variables. When the unit time is switched, a variable set different from the variable set used in the previous unit time is used. This means that when one unit time ends and the next unit time is entered, the acceleration of the previous unit time cannot be calculated by clearing the variable for measurement of the next unit time. Is to prevent.

本実施形態では単位時間の計測は処理制御部7により行い、単位時間として規定した所定の時間間隔が経過すると処理制御部7に割り込みが発生し、処理制御部7の割込み処理1(図7・処理S107)の処理の中においてレベル算出部5に単位時間経過を示す割込み信号を出力する。図8・処理S202はこの割込み信号の発生の確認を行うものである。   In the present embodiment, the unit time is measured by the process control unit 7, and when a predetermined time interval defined as the unit time elapses, an interrupt is generated in the process control unit 7, and the interrupt process 1 of the process control unit 7 (FIG. 7). During the process S107), an interrupt signal indicating the passage of unit time is output to the level calculator 5. The process S202 in FIG. 8 confirms the generation of this interrupt signal.

上述した第1処理により単位時間が経過する度に加速度算出部6に単位時間におけるレベル値が出力される。第2処理は、このレベル値を用いて加速度算出部6により実行される。次に、図9に示した第2処理のフローチャート300について説明する。   Each time the unit time elapses by the first process described above, the level value in the unit time is output to the acceleration calculation unit 6. The second process is executed by the acceleration calculation unit 6 using this level value. Next, the flowchart 300 of the second process shown in FIG. 9 will be described.

加速度算出部6は、上述したようにパワーオンリセット後の停止状態にあり、図7・処理S102により起動がかけられる。起動後、2乗和計算結果及び加速度算出結果はクリアされ(図9・処理301)、レベル値の受信監視の状態になる(図9・処理S302)。レベル値を受信すると受信したレベル値を一旦加速度算出部6内部のメモリー又はレジスター(共に図示せず)に保存し(図9・処理S303)、レベル値を用いた下記式による2乗和の計算を行い(図9・処理S304)、2乗和の計算が規定の回数行われたかどうかを判断する(図9・処理S305)。下記式において、V(t)がレベル値であり、Tが規定の回数を示す。kは比例定数であり、2乗和の計算結果がaである。   The acceleration calculation unit 6 is in a stopped state after the power-on reset as described above, and is activated by the process S102 in FIG. After startup, the sum of squares calculation result and acceleration calculation result are cleared (FIG. 9, process 301), and the level value reception monitoring state is entered (FIG. 9, process S302). When the level value is received, the received level value is temporarily stored in a memory or a register (both not shown) in the acceleration calculation unit 6 (FIG. 9, process S303), and the sum of squares is calculated by the following equation using the level value. (FIG. 9, process S304), and it is determined whether the calculation of the sum of squares has been performed a prescribed number of times (FIG. 9, process S305). In the following formula, V (t) is a level value, and T indicates a specified number of times. k is a proportionality constant, and the calculation result of the sum of squares is a.

Figure 0005338704
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2乗和の計算が規定の回数行われた後、補正が必要であるかどうかの判断を行い(図9・処理S306)、補正が必要であれば加速度算出部6内に有する補正テーブルにより補正を行い(図9・処理S307)、補正後の結果を加速度算出結果として出力部4に出力する(図9・処理S308)。   After the calculation of the sum of squares is performed a prescribed number of times, it is determined whether correction is necessary (FIG. 9, process S306). If correction is necessary, correction is performed using a correction table in the acceleration calculation unit 6. (FIG. 9, process S307), and outputs the corrected result as an acceleration calculation result to the output unit 4 (FIG. 9, process S308).

図8及び図9で示すフローチャートで分かるように、本実施形態においては第1処理及び第2処理は一度起動がかけられると電源の供給が続けられている限り実行し続ける設定としている。また、本実施形態で使用するパラメーター類は予め実験などで決められているものとする。   As can be seen from the flowcharts shown in FIGS. 8 and 9, in the present embodiment, the first process and the second process are set to continue to be executed as long as the power supply is continued once activated. In addition, parameters used in the present embodiment are determined in advance through experiments or the like.

本実施形態を用いて求めた加速度の例を示す。図2は式(1)で用いる変数に関して示した図である。T0は単位時間の時間間隔を示す。Tは加速度を検出する時間範囲であるが、単位時間の数により定められる。この数が式(1)における規定の回数Tである。T0は1秒以内、Tは長くても10秒程度となる値とするのが好ましい。本実施例においては、T0を0.1秒、Tを10(1秒)とした。   The example of the acceleration calculated | required using this embodiment is shown. FIG. 2 is a diagram showing variables used in the equation (1). T0 indicates a time interval of unit time. T is a time range in which acceleration is detected, but is determined by the number of unit times. This number is the prescribed number of times T in equation (1). It is preferable that T0 be within 1 second, and T should be about 10 seconds at the longest. In this example, T0 was set to 0.1 second and T was set to 10 (1 second).

図3は、加振機により実際に与えた加速度と本実施形態の加速度算出装置10で得られた加速度を示したものである。ただし、補正は行っておらず式(1)で得られた結果を図示したものである。図3の横軸は加振機によって与えた加速度である。図3の縦軸は本実施形態による加速度算出装置10に得られた加速度を示している。図3から、補正無しの状態でも、本実施形態による加速度算出装置10によって算出した加速度は、0.9Gから1.1Gにおいて実用的に使用可能であることがわかる。比例定数kは実験の結果により定めた。   FIG. 3 shows the acceleration actually given by the shaker and the acceleration obtained by the acceleration calculation device 10 of the present embodiment. However, no correction is performed, and the result obtained by the equation (1) is illustrated. The horizontal axis in FIG. 3 is the acceleration applied by the shaker. The vertical axis | shaft of FIG. 3 has shown the acceleration obtained by the acceleration calculation apparatus 10 by this embodiment. FIG. 3 shows that the acceleration calculated by the acceleration calculation device 10 according to the present embodiment can be used practically from 0.9 G to 1.1 G even without correction. The proportionality constant k was determined based on experimental results.

本実施例では補正についての例を示す。図3から分かるように、補正なしでは0.9Gから1.1Gの範囲でしか実用的な使用ができない。しかしながら2乗和の値は0.7Gから変化してきており、例えば図4に示した曲線aを図4に示した直線a’となるように補正を行うことで使用できる範囲を広げることが可能である。   In this embodiment, an example of correction will be shown. As can be seen from FIG. 3, practical use is possible only in the range of 0.9 G to 1.1 G without correction. However, the value of the sum of squares has changed from 0.7 G. For example, it is possible to expand the usable range by correcting the curve a shown in FIG. 4 so as to become the straight line a ′ shown in FIG. It is.

補正の方法としては、計算結果が特定の値となった場合に実験などにより求めた係数を計算結果に掛け合わせる方法や、計算結果に対応した加速度を実験により求め、計算結果と加速度の対応表を作成しておき、この対応表を用いて実際の測定で得られた計算結果から加速度を求める方法などがある。本実施形態では、対応表を補正テーブルとして加速度算出部6に有している。その結果、本実施形態による加速度算出装置に10おいて、0.7Gから1.3Gの範囲において図3のbで示したように、与えられた加速度と同じ値となる出力値を得ることができた。   As a correction method, when the calculation result becomes a specific value, a method of multiplying the calculation result by a coefficient obtained by an experiment or the like, an acceleration corresponding to the calculation result is obtained by an experiment, and a correspondence table between the calculation result and the acceleration There is a method in which acceleration is obtained from a calculation result obtained by actual measurement using this correspondence table. In the present embodiment, the acceleration calculation unit 6 has a correspondence table as a correction table. As a result, in the acceleration calculation apparatus 10 according to the present embodiment, an output value that is the same value as the given acceleration can be obtained in the range of 0.7 G to 1.3 G, as indicated by b in FIG. did it.

(第2実施形態)
図5に本実施形態における加速度算出装置20の構成要素の一部を示す。加速度算出装置20は、センサー部11、21及び31、検出部22、演算処理部23及び出力部24を有する。センサー部が複数存在することで、検出部22及び演算処理部23の内部の構成が第1実施形態における検出部2及び演算処理部3とは異なる。出力部24は、第1実施形態における出力部4と同じでよい。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows some of the components of the acceleration calculation device 20 according to this embodiment. The acceleration calculation device 20 includes sensor units 11, 21 and 31, a detection unit 22, an arithmetic processing unit 23 and an output unit 24. Due to the presence of a plurality of sensor units, the internal configurations of the detection unit 22 and the arithmetic processing unit 23 are different from the detection unit 2 and the arithmetic processing unit 3 in the first embodiment. The output unit 24 may be the same as the output unit 4 in the first embodiment.

図5にはセンサー部11、センサー部21及びセンサー部31の球状の導電体の直径が異なるものとして示しているが、センサー部11、21及び31は、球状の導電体の直径、球状の導電体の質量、球状の導電体が可動できる空間の広さ及び一対の電極間の絶縁部分の距離の少なくともひとつが他のセンサー部と異なっていればよい。これにより、センサー部11、21及び31に同じ加速度を与えたときの球状の導電体の動きがそれぞれ異なる。これによりセンサー部11、21及び31の各々の出力信号に対する検出部22からの各々の検出信号が異なるものとなり、検出信号が異なることを利用して加速度算出装置20で算出できる加速度の範囲を広げることが可能となる。   Although FIG. 5 shows that the diameters of the spherical conductors of the sensor unit 11, the sensor unit 21, and the sensor unit 31 are different from each other, the sensor units 11, 21, and 31 have a spherical conductor diameter and a spherical conductivity. It is only necessary that at least one of the mass of the body, the size of the space in which the spherical conductor can move, and the distance of the insulating portion between the pair of electrodes be different from those of the other sensor units. Thereby, the movements of the spherical conductors when the same acceleration is applied to the sensor units 11, 21, and 31 are different. As a result, the detection signals from the detection unit 22 with respect to the output signals of the sensor units 11, 21, and 31 are different, and the range of acceleration that can be calculated by the acceleration calculation device 20 is expanded by using the different detection signals. It becomes possible.

検出部22が、センサー部11、21及び31の各々に対して行う処理は第1実施形態における検出部2と基本的に同じである。このため、少なくとも検出部22は検出部2の3倍の処理を行う必要があり、これに見合った処理能力が必要となる。   The processing performed by the detection unit 22 for each of the sensor units 11, 21, and 31 is basically the same as that of the detection unit 2 in the first embodiment. For this reason, at least the detection unit 22 needs to perform processing three times that of the detection unit 2, and processing capacity corresponding to this is required.

演算処理部23と演算処理部3との大きな違いは、演算処理部23は、センサー部11、21及び31の出力を基に算出した加速度の中から加速度算出装置20として出力する加速度を選択する回路が存在することである。これ以外においては演算処理部23がセンサー部11、21及び31の各々に対して行う処理は第1実施形態における演算処理部3と基本的に同じである。尚、3つのセンサーの処理をひとつの演算処理部23で行うことで、各々のセンサー部の2乗和の計算値の補正において自センサー部以外の他のセンサー部の計算値を参照して行うようにすることもできる。演算処理部23は、第1実施形態の演算処理部3の少なくとも3倍の処理を行う必要があり、これに見合った処理能力が必要となる。   The major difference between the arithmetic processing unit 23 and the arithmetic processing unit 3 is that the arithmetic processing unit 23 selects an acceleration to be output as the acceleration calculating device 20 from the accelerations calculated based on the outputs of the sensor units 11, 21 and 31. The circuit exists. Other than this, the processing performed by the arithmetic processing unit 23 for each of the sensor units 11, 21, and 31 is basically the same as the arithmetic processing unit 3 in the first embodiment. In addition, by performing the processing of the three sensors with one arithmetic processing unit 23, correction of the calculated sum of squares of each sensor unit is performed with reference to the calculated values of other sensor units other than the own sensor unit. It can also be done. The arithmetic processing unit 23 needs to perform at least three times the processing of the arithmetic processing unit 3 of the first embodiment, and processing capacity corresponding to this processing is required.

本実施例は、センサー部21に対して相対的に低い加速度の算出に対応したセンサーをセンサー部11に用い、センサー部21に対して相対的に高い加速度の算出に対応したセンサーをセンサー部31に用い、複数のセンサーを使用することで、計測可能となる範囲が広がることを示す例である。本実施例における加速度算出装置20の加速度の算出結果を図6に示す。尚、図5に示したセンサー部11、センサー部21及びセンサー部31の形状の差は本実施例における各々センサーの形状を限定するものではない。   In this embodiment, a sensor corresponding to the calculation of relatively low acceleration with respect to the sensor unit 21 is used for the sensor unit 11, and a sensor corresponding to the calculation of relatively high acceleration with respect to the sensor unit 21 is used as the sensor unit 31. It is an example which shows that the range which becomes measurable expands by using a plurality of sensors. FIG. 6 shows the result of calculating the acceleration of the acceleration calculating device 20 in this embodiment. In addition, the difference in the shape of the sensor part 11, the sensor part 21, and the sensor part 31 shown in FIG. 5 does not limit the shape of each sensor in a present Example.

図6の横軸は加振機により与えた加速度の大きさを示し、図6の縦軸は本実施例における加速度算出装置20により算出した加速度の大きさを示す。センサー部11の上記式(1)による計算結果を曲線11で、センサー部21の上記式(1)による計算結果を曲線21で、センサー部31の上記式(1)による計算結果を曲線31で示している。また、加速度算出装置20で算出する加速度の最大値を1.2Gとし、これらの計算値を基にして補正を行って得た加速度を太線で示した。   The horizontal axis in FIG. 6 indicates the magnitude of acceleration applied by the vibrator, and the vertical axis in FIG. 6 indicates the magnitude of acceleration calculated by the acceleration calculating device 20 in this embodiment. The calculation result of the sensor unit 11 according to the above formula (1) is represented by a curve 11, the calculation result of the sensor unit 21 by the above formula (1) is represented by a curve 21, and the calculation result of the sensor unit 31 by the above formula (1) is represented by a curve 31. Show. Further, the maximum value of acceleration calculated by the acceleration calculating device 20 is 1.2 G, and the acceleration obtained by performing correction based on these calculated values is indicated by a bold line.

図6からわかるように、センサー部11、センサー部21及びセンサー部31の出力を基にしての計算結果でオーバーラップする部分が存在することから、それぞれの計算結果のすべてに対して補正をする必要がないことが分かる。いずれの計算結果を用いて補正を行い加速度算出装置20の出力とするかの判断は、センサー部21の出力を基にしての計算結果を基準にして行うことができる。センサー部11を基にしての計算結果がセンサー部21の出力を基にしての計算結果以下の場合は、センサー部11の出力を基にしての計算結果に対して補正を行う。これにより、0.1Gから0.65Gの範囲の加速度の算出が可能となる。センサー部21の出力を基にしての計算結果がセンサー部11の出力を基にしての計算結果よりも大きくかつセンサー部31の出力を基にしての計算結果以上の場合はセンサー部21の出力を基にしての計算結果に補正を行う。これにより、0.65Gより大きく1.2G以下の範囲の加速度の算出が可能となる。加速度算出装置20で算出可能な加速度の範囲を図6に太線で示した。   As can be seen from FIG. 6, since there are overlapping portions in the calculation results based on the outputs of the sensor unit 11, the sensor unit 21, and the sensor unit 31, all the calculation results are corrected. It turns out that it is not necessary. The determination of which calculation result is used for correction and the output of the acceleration calculation device 20 can be made based on the calculation result based on the output of the sensor unit 21. When the calculation result based on the sensor unit 11 is equal to or less than the calculation result based on the output of the sensor unit 21, the calculation result based on the output of the sensor unit 11 is corrected. As a result, acceleration in the range of 0.1 G to 0.65 G can be calculated. If the calculation result based on the output of the sensor unit 21 is larger than the calculation result based on the output of the sensor unit 11 and is greater than the calculation result based on the output of the sensor unit 31, the output of the sensor unit 21 The calculation result based on is corrected. As a result, it is possible to calculate acceleration in a range greater than 0.65G and less than or equal to 1.2G. The range of acceleration that can be calculated by the acceleration calculating device 20 is shown by a bold line in FIG.

上述したように、本発明を適用することにより、傾斜検出センサーを用いて加速度の算出を行うことができる。また、複数の傾斜検出センサーを用いることにより、加速度の算出範囲を広げることができる。   As described above, by applying the present invention, acceleration can be calculated using a tilt detection sensor. Moreover, the calculation range of acceleration can be expanded by using a plurality of inclination detection sensors.

本発明の適用は上述した方法に限らない。例えば検出部2からの検出結果を無線などの通信手段で送信し、演算処理部3(23)で行う処理をパソコンなどで行ってもよい。また、導電体は球状でなくてもよく、たとえば扁球(楕円体)や円柱等の回転体等、傾斜に応じて動く形状であればよい。また、上述の実施形態、実施例ではセンサー部が有する電極間に形成される空間は球状の空間であると説明したが、必ずしも球状でなくてもよく、扁球(楕円体)や円柱等の回転体等導電体が動くことができる空間であればどのような形状であってもよい。   The application of the present invention is not limited to the method described above. For example, the detection result from the detection unit 2 may be transmitted by wireless communication means, and the processing performed by the arithmetic processing unit 3 (23) may be performed by a personal computer or the like. Further, the conductor does not have to be spherical, and may be any shape that moves according to the inclination, such as a rotating body such as an oblate ball (ellipsoid) or a cylinder. In the above-described embodiments and examples, the space formed between the electrodes of the sensor unit has been described as a spherical space. However, the space may not necessarily be a spherical shape, and may be rotated as an oblate (ellipsoid) or a cylinder. Any shape may be used as long as the conductor can move.

1,11,21,31…センサー部、2,22…検出部、3,23…演算処理部、4,24…出力部、5,25…レベル算出部、6,26…加速度算出部、7,27…処理制御部、10,20…加速度算出装置、100,200,300…フローチャート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11,21,31 ... Sensor part, 2,22 ... Detection part, 3,23 ... Arithmetic processing part, 4,24 ... Output part, 5,25 ... Level calculation part, 6,26 ... Acceleration calculation part, 7 27, processing control unit, 10, 20 ... acceleration calculation device, 100, 200, 300 ... flowchart.

Claims (8)

第1の電極と、
前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極からなる一対の電極の間に配置され、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、
を備えるセンサーを用い、
単位時間における前記導通の状態を表す指標値を算出する第1処理と、
所定の時間における前記指標値の2乗和を基に加速度の算出を行う第2処理と、を含むことを特徴とする加速度算出方法。
A first electrode;
A second electrode disposed opposite the first electrode;
A conductor disposed between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode, and bringing the pair of electrodes into a conductive state or a non-conductive state;
Using a sensor with
A first process for calculating an index value representing the state of conduction in unit time;
A second process of calculating an acceleration based on a sum of squares of the index values at a predetermined time.
前記指標値は、前記単位時間における前記導通の状態の占める時間の長さの割合を用いて算出されることを特徴とする請求項1に記載の加速度算出方法。   The acceleration calculation method according to claim 1, wherein the index value is calculated using a ratio of a time length occupied by the conduction state in the unit time. 前記加速度は、前記2乗和で得た結果を予め作成した補正表にて補正された値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の加速度算出方法。   The acceleration calculation method according to claim 1, wherein the acceleration is a value obtained by correcting a result obtained by the sum of squares using a correction table created in advance. 第1のセンサー及び第2のセンサーを用いる方法であって、
前記第1のセンサーは、
第1の電極と、
前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極の間に配置され、前記第1の電極及び前記第2の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第1の導電体と、
を備え、
前記第2のセンサーは、
第3の電極と、
前記第3の電極と対向配置された第4の電極と、
前記第3の電極及び前記第4の電極の間に配置され、前記第3の電極及び前記第4の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第2の導電体と、
を備え、
第1の単位時間において、前記第1のセンサーにおける前記導通の状態を表す第1指標値を算出する第1処理と、
第1の所定の時間において、前記第1指標値の2乗和を基に第1加速度の算出を行う第2処理と、
前記第2のセンサーが、第2の単位時間における前記導通の状態を表す第2指標値を算出する第3処理と、
前記第2のセンサーが、第2の所定の時間における前記第2指標値の2乗和を基に第2加速度の算出を行う第4処理と、
前記第1加速度及び前記第2加速度のいずれかの加速度を選択する第5処理と、
を含むことを特徴とする加速度算出方法。
A method using a first sensor and a second sensor,
The first sensor is
A first electrode;
A second electrode disposed opposite the first electrode;
A first conductor disposed between the first electrode and the second electrode, and bringing the first electrode and the second electrode into a conductive state or a non-conductive state; ,
With
The second sensor is
A third electrode;
A fourth electrode disposed opposite to the third electrode;
A second conductor disposed between the third electrode and the fourth electrode, and bringing the third electrode and the fourth electrode into a conductive state or a non-conductive state; ,
With
A first process for calculating a first index value representing the state of conduction in the first sensor in a first unit time;
A second process for calculating a first acceleration based on a sum of squares of the first index value at a first predetermined time;
A third process in which the second sensor calculates a second index value representing the state of conduction in a second unit time;
A fourth process in which the second sensor calculates a second acceleration based on a sum of squares of the second index value at a second predetermined time;
A fifth process of selecting an acceleration of either the first acceleration or the second acceleration;
The acceleration calculation method characterized by including.
前記第5処理において、前記第1のセンサー及び前記第2のセンサーの中から基準センサーを選択し、前記基準センサーにおける前記2乗和の値を基にして、前記加速度の選択を行うことを特徴とする請求項4に記載の加速度算出方法。   In the fifth process, a reference sensor is selected from the first sensor and the second sensor, and the acceleration is selected based on the value of the sum of squares in the reference sensor. The acceleration calculation method according to claim 4. 前記第1の導電体及び前記第2の導電体は球状の導電体であり、
前記第1の導電体及び前記第2の導電体の直径、前記第1の導電体及び前記第2の導電体の質量、前記第1の導電体及び前記第2導電体が可動できる空間の広さ、並びに、前記第1の電極の端部と前記第2の電極の端部との距離及び前記第3の電極の端部と前記第4の電極の端部との距離の少なくともひとつが異なることを特徴とする請求項4又は5に記載の加速度算出方法。
The first conductor and the second conductor are spherical conductors,
The diameter of the first conductor and the second conductor, the mass of the first conductor and the second conductor, the wide space in which the first conductor and the second conductor can move And at least one of the distance between the end of the first electrode and the end of the second electrode and the distance between the end of the third electrode and the end of the fourth electrode are different. The acceleration calculation method according to claim 4 or 5, wherein
第1の電極と、
前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極からなる一対の電極の間に配置され、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする球状の導電体と、
演算処理部と、
を含み、
前記演算処理部は、単位時間における前記導通の状態が複数のレベルのうちのいずれのレベルにあたるかを算出するレベル算出部と、複数の前記単位時間を含む所定の時間における複数の前記レベルの値の2乗和を基に加速度の算出を行う加速度算出部と、を有することを特徴とする加速度算出装置。
A first electrode;
A second electrode disposed opposite the first electrode;
A spherical conductor disposed between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode, and bringing the pair of electrodes into a conductive state or a non-conductive state;
An arithmetic processing unit;
Including
The arithmetic processing unit includes: a level calculation unit that calculates which level among the plurality of levels the conduction state in unit time; and a plurality of level values in a predetermined time including the plurality of unit times And an acceleration calculation unit that calculates acceleration based on a square sum of.
第1のセンサーと、
第2のセンサーと、
演算処理部と、を含み、
前記第1のセンサーは、
第1の電極と、
前記第1の電極と対向配置された第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極の間に配置され、前記第1の電極及び前記第2の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第1の導電体と、を備え、
前記第2のセンサーは、
第3の電極と、
前記第3の電極と対向配置された第4の電極と、
前記第3の電極及び前記第4の電極の間に配置され、前記第3の電極及び前記第4の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする第2の導電体と、を備え、
前記演算処理部は、レベル算出部と、加速度算出部と、を備え、
前記レベル算出部は、第1の単位時間における前記第1のセンサーの前記導通の状態が複数のレベルの中のいずれのレベルにあたるかを算出する処理と、第2の単位時間における前記第2のセンサーの前記導通の状態が前記複数のレベルの中のいずれのレベルにあたるかを算出する処理とを行い、
前記加速度算出部は、複数の前記第1の単位時間を含む第1の所定の時間における前記第1のセンサーの前記レベルの値の2乗和を基にして第1加速度を算出する処理と、複数の前記第2の単位時間を含む第2の所定の時間における前記第2のセンサーの前記レベルの値の2乗和を基にして第2加速度を算出する処理と、前記第1加速度及び前記第2加速度からいずれかを選択し出力する処理とを行うことを特徴とする加速度算出装置。
A first sensor;
A second sensor;
An arithmetic processing unit,
The first sensor is
A first electrode;
A second electrode disposed opposite the first electrode;
A first conductor disposed between the first electrode and the second electrode, and bringing the first electrode and the second electrode into a conductive state or a non-conductive state; With
The second sensor is
A third electrode;
A fourth electrode disposed opposite to the third electrode;
A second conductor disposed between the third electrode and the fourth electrode, and bringing the third electrode and the fourth electrode into a conductive state or a non-conductive state; With
The arithmetic processing unit includes a level calculation unit and an acceleration calculation unit,
The level calculating unit calculates a level of a plurality of levels in which the conduction state of the first sensor in a first unit time corresponds, and the second unit time in a second unit time. Performing a process of calculating which level of the plurality of levels the conduction state of the sensor corresponds to;
The acceleration calculation unit calculates a first acceleration based on a sum of squares of the level values of the first sensor at a first predetermined time including a plurality of the first unit times; A process of calculating a second acceleration based on a sum of squares of the level values of the second sensor at a second predetermined time including a plurality of the second unit times; the first acceleration; An acceleration calculation apparatus that performs a process of selecting and outputting one of the second accelerations.
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