JP6219087B2 - 電子機器、携帯機器、および電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、従来技術1では、圧電素子と並列に、圧電素子に供給する電圧を昇圧する昇圧コイルと、圧電素子に供給する電流を切り替える3個のスイッチおよび抵抗とが接続されている。加速度センサが検出した検出結果に応じて、電子時計を使用しているユーザの状況を判断する。ここで、ユーザの状況とは、普通に行動しているとき、普通に行動しているより動きが少ないが静止している状態ではないとき、眠っているとき等である。そして、判断することによって、3つのスイッチを切り替えて圧電素子に供給する電流を切り替えて、圧電素子から出力されるアラーム音の音量を制御している。
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の例の説明においては、電子機器の一例として、電子時計について説明する。
電子機器1は、例えば、時刻を表示する腕時計、置時計等の電子時計である。以下の説明では、電子機器1が腕時計である場合を例にとって説明する。
電子機器1は、ケース10、表示部90、ベルト80を含んで構成される。
ケース10は、電子機器1を構成する素子、回路その他の部品を収容する筺体である。
ベルト80は、電子機器1を、例えば、ユーザの腕などのユーザの身体の一部に固定するための固定具である。ベルト80は、電子機器1において省略されていてもよい。
ガラス20は、基盤30の上に取り付けられている。ガラス20は、表示部90(図1)を保護している。
電源40は、電子機器1の各部、例えば、構成要素の電気回路に直流の電力を供給する電源である。電源40は、正極端子と負極端子を備える。正極端子は、電極50−2を介して圧電素子60の裏面に接続されている。正極端子での電圧が電源電圧Vccである。負極端子は、接地されている。電源40は、蓄電、放電ともに可能なニッケル水素電池等の2次電池であってもよいし、蓄電できないが放電が可能な酸化銅リチウム電池等の1次電池であってもよい。
制御部102は、入力部103から入力された検出結果に応じて、電子機器1の動作モードの切り替え、電子機器1の各動作モードにおける動作の選択を行う。制御部102は、各動作モードの制御に応じて、及び電子機器1を構成する各電子回路要素の制御等を行う。
記憶部105には、制御部102が実行するプログラム、タイマー設定情報等が記憶されている。ここで、タイマー設定情報とは、タイマーによって計時するタイマー時刻である。記憶部105は、例えばRAM(ランダム・アクセス・メモリ)である。
共振周期検出部107は、圧電素子駆動部106の駆動回路によって圧電素子60が共振させられた信号の周期を検出し、検出した周期をオン時間設定部108に出力する。
抵抗202の他端は、トランジスタ203のベース端子に接続されている。
トランジスタ203は、NPN型のトランジスタである。トランジスタ203のコレクタ端子は、コイル204の一端と、圧電素子60の一端と、共振周期検出部107の入力に接続されている。トランジスタ203のエミッタ端子は、抵抗205の一端に接続されている。
コイル204の他端は、電源電圧Vccと、圧電素子60の他端とに接続されている。なお、電源電圧Vccは、電子機器1が有する電池から供給される。また、コイル204と圧電素子60とは、並列に接続されている。
抵抗205の他端は、接地されている。
トランジスタ203がオン状態のとき、圧電素子60と並列に接続されているコイル204には、電源電圧Vccと抵抗205とに応じた電流が流れる。
一方、トランジスタ203がオフ状態のとき、コイル204の一端がオープン状態になるため、圧電素子60には、コイル204によって昇圧された電圧が、圧電素子60に供給される。
図5は、本実施形態に係る制御信号と昇圧電圧波形と共振周期検出部107が検出する周期Tを説明する図である。図5において、縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。図5(a)には、圧電素子駆動部106の入力端子201に入力される制御信号の波形301を示している。図5(b)には、圧電素子駆動部106のコイル204によって電源電圧Vccが昇圧された昇圧電圧の波形311を示している。波形311は、圧電素子60に供給される電圧の波形でもある。
より具体的には、共振周期検出部107は、コイル204と圧電素子60とにより共振が発生している図5(b)に示した電圧が0[V]〜正の期間〜負の期間〜0[V]である共振している期間(時刻t2〜t3)を、周期Tとして検出する。そして、オン時間設定部108は、インダクタンスが設計値の場合の周期Tが時間Toffと等しくなるように制御する。例えば、共振周期検出部107が検出した周期TがToffより長いとき、オン時間設定部108は、圧電素子駆動部106に入力するエネルギーを小さくなるように制御する。また、共振周期検出部107が検出した周期TがToffより短いとき、オン時間設定部108は、圧電素子駆動部106に入力するエネルギーを大きくなるように制御する。これにより、圧電素子60の音圧が一定になるように制御する。
オン時間設定部108は、共振周期検出部107が検出した周期Tを、次式(2)に代入して、トランジスタ203をオン状態に制御する時間Ton’を算出する。
図5に示した例では、時間Toffが約120[μsec]、周期Tが約110[μsec]である。このため、オン時間設定部108は、時間Ton’を約130[μsec](=120+(120−110))に設定する。この意味合いは、図5(b)の波形311において、(Toff−T)である10[μsec](=時刻t3〜時刻t4の期間)分を、時間Tonに加算して調整することを意味している。そして、コイル204は、時間Ton’の期間、エネルギーを蓄積し、時間Toffの期間、蓄積したエネルギーを圧電素子60に放出していることになる。
このため、オン時間設定部108は、上述したように、トランジスタ203をオン状態にする時間Ton’を、共振周期検出部107が測定した周期Tに基づいて、算出する。そして、時間Ton’に基づいて、制御信号を設定する。このように、オン時間設定部108は、時間Tonの長さを変更することで、波形301の立ち下がり321の位置を変更し、トランジスタ203をオフ状態にする期間を変更して、昇圧電圧の周期Tの期間のみトランジスタ203がオフ状態になるように制御する。
(ステップS1)共振周期検出部107は、昇圧電圧の値が、予め定められているしきい値以上であるか否かを判別する。なお、しきい値とは、例えば図5の時刻t4の電圧値である。共振周期検出部107は、昇圧電圧値がしきい値以上であると判別した場合(ステップS1;Yes)、ステップS2に進み、昇圧電圧値がしきい値以上ではないと判別した場合(ステップS1;No)、ステップS1を繰り返す。
(ステップS3)オン時間設定部108は、ステップS2で共振周期検出部107が検出した周期Tを上式(2)に代入して、トランジスタ203(図4)をオン状態に制御する時間Ton’を算出する。
(ステップS4)オン時間設定部108は、算出した時間Ton’の間、トランジスタ203がオン状態になるような制御信号を圧電素子駆動部106に出力する。
以降、共振周期検出部107とオン時間設定部108は、ステップS1〜S4の処理を繰り返す。
このように、トランジスタ203のオン状態とオフ状態の各々の期間が一定の場合、図8(b)の波形511〜513のように、昇圧電圧の最大値、およびトランジスタ203がオフ状態からオン状態に切り替わるときの電圧値が、コイル204のインダクタンスの値によって異なっている。
インダクタンスが設計値−40%の場合、図8(b)に示す波形512のように、時刻t107において、昇圧電圧は、約8[V]であり、時刻t101〜t107の期間における昇圧電圧値の最大値は、約17[V]である。
インダクタンスが設計値+40%の場合、図8(b)に示す波形513のように、時刻t107において、昇圧電圧は、約0[V]であり、時刻t101〜t107の期間における昇圧電圧値の最大値は、約15[V]である。
また、本実施形態の電子機器1において、調整部(オン時間設定部108)は、周期検出部(共振周期検出部107)が検出した周期Tに基づいて、圧電素子60が振動しない期間(Toffの期間)を調整することで、圧電素子が振動する大きさを調整する。
または、共振周期検出部107は、周期Tを常時、検出して周期Tの平均値を算出し、算出した周期Tの平均値をオン時間設定部108に出力するようにしてもよい。また、共振周期検出部107は、算出した周期Tの誤差を算出し、算出した誤差が予め定められている範囲内の場合、周期Tの検出を停止するようにしてもよい。この場合、オン時間設定部108は、算出した時間Ton’を自部に記憶させておくようにしてもよい。周期Tの検出を停止する場合、共振周期検出部107は、予め定められている間隔で、周期Tを検出するようにしてもよい。ここで、予め定められているタイミングとは、1日に1回、週に1回、月に1回、年に1回等である。これにより、共振周期検出部107の検出に要する消費電力を削減することができる。
第1実施形態では、共振周期検出部107が、昇圧電圧の周期Tを検出する例を説明したが、本実施形態では、周期Tをコンパレータ回路と制御部とによって検出する例を説明する。
ここで、検出部109の構成を説明する。図10は、本実施形態に係る検出部109の構成例を説明する図である。図10に示すように、検出部109は、コンパレータ回路110(周期検出用のコンパレータ回路)を備えている。
圧電素子60は、裏蓋70の内部に伝達された衝撃に応じて変形し、その変形に応じた圧電効果によって、その両面の間に起電圧を発生させる。本実施形態では、電子機器は、報知に加えて、電子機器のケース10が叩かれたとき、発生した電圧を検出し、検出結果に基づいてユーザが電子機器を叩いたことを検出する例を説明する。
図12は、本実施形態に係る検出部109bの構成例を説明する図である。
また、検出部109bは、コンパレータ回路111によって、報知を行っていないとき、ケース10が叩かれたことによって圧電素子60が発生した電圧を検出し、検出したことを示す検出結果を制御部102bに出力する。例えば、コンパレータ回路111は、叩かれたことによって圧電素子60が発生した電圧としきい値Vth2(起電圧発生検出用のしきい値)とを比較して検出結果を制御部102bに出力する。このように、本実施形態では、検出部109のコンパレータ回路110によって、昇圧電圧がしきい値以上である期間を検出するとともに、さらにコンパレータ回路111によって、ケース10が叩かれたことによって発生する電圧を検出する。なお、検出部109bは、絶対値回路と1つのコンパレータ回路110を備えるようにしてもよい。この場合、制御部102bは、報知を行うときのコンパレータ回路110のしきい値Vth1と、衝撃を検出するときのコンパレータ回路110のしきい値Vth2とを切り替えるように制御するようにしてもよい。
あるいは、制御部102bは、所定の時間内に検出部109のコンパレータ回路110が出力した複数の検出信号があるとき、その検出信号と検出信号との周期を計時し、計時した周期に応じて、予め定められている処理を行うようにしてもよい。
Claims (13)
- 圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する駆動部と、
報知指示に応じて前記駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする電子機器。 - 前記圧電素子は、外装体と接触することを特徴とする請求項1の電子機器。
- 前記調整部は、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子に印加する電圧の大きさを調整することで、前記圧電素子が振動する大きさを調整する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。 - 前記駆動部は、
前記圧電素子に供給する電圧を昇圧する昇圧コイルと、
前記圧電素子と前記昇圧コイルとに接続されるスイッチと、
を備え、
前記調整部は、
前記スイッチをオン状態にする期間を調整することによって、前記スイッチがオン状態の期間に前記圧電素子が振動する大きさを調整する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記周期検出部は、
周期検出用のコンパレータ回路を備え、
前記駆動信号の電圧と周期検出用のしきい値とを前記周期検出用のコンパレータ回路により比較した結果として出力される電圧のハイレベルまたはローレベルの期間に基づいて前記駆動信号の周期を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記周期検出部は、
さらに、前記圧電素子が外部から受けた衝撃に応じて発生する起電圧を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記周期検出部は、前記圧電素子に前記報知指示に応じて供給される駆動信号の周期と周期検出用のしきい値と比較し、前記衝撃に応じて発生する起電圧と起電圧発生検出用のしきい値と比較する比較部を備える
ことを特徴とする請求項6に記載の電子機器。 - 前記周期検出部は、
起電圧発生検出用のコンパレータ回路を備え、
前記圧電素子が外部から受けた衝撃に応じて発生する起電圧と起電圧発生検出用のしきい値とを前記起電圧発生検出用のコンパレータ回路により比較した結果として出力される電圧に基づいて前記起電圧の発生を検出し、
前記周期検出部は、
前記起電圧発生検出用のコンパレータ回路として、周期検出用のコンパレータ回路とは別のコンパレータ回路を備える構成、または、前記起電圧発生検出用のコンパレータ回路と周期検出用のコンパレータ回路とを共用のコンパレータ回路として備え、当該共用のコンパレータ回路のしきい値を前記起電圧発生検出用のしきい値と周期検出用のしきい値とで切り替えることで、当該共用のコンパレータ回路により比較した結果として出力される電圧に基づいて、前記駆動信号の周期または前記起電圧の発生の検出を行う構成を有する ことを特徴とする請求項6に記載の電子機器。 - 圧電素子と、
報知指示に応じて前記圧電素子を駆動する駆動部と、
前記駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整部と、を備える
ことを特徴とする携帯機器。 - 外装体に接触する圧電素子と、
報知指示に応じて前記圧電素子を駆動する駆動部と、
前記駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整部と、を備える
ことを特徴とする携帯機器。 - 圧電素子と、
報知指示に応じて前記圧電素子を駆動する駆動部と、
前記駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整部と、を備え
前記周期検出部は、前記圧電素子が外部から受けた衝撃に応じて発生する起電圧を検出する
ことを特徴とする携帯機器。 - 圧電素子と、
報知指示に応じて前記圧電素子を駆動する駆動部と、
前記駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部が検出した前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整部と、を備え
前記周期検出部は、前記圧電素子が外部から受けた衝撃に応じて発生する起電圧を検出し、
前記周期検出部は、前記圧電素子に前記報知指示に応じて供給される駆動信号の周期と周期検出用のしきい値と比較し、前記衝撃に応じて発生する起電圧と起電圧発生検出用のしきい値と比較する比較部を備える
ことを特徴とする携帯機器。 - 周期検出部が、報知指示に応じて圧電素子を駆動する駆動部が前記圧電素子に供給する駆動信号の周期を検出する周期検出手順と、
調整部が、前記周期検出手順により検出された前記周期に基づいて、前記圧電素子が振動する大きさを調整することで報知量を調整する調整手順と、
を含むことを特徴とする電子機器の制御方法。
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