KR20070072627A

KR20070072627A - 낙하검지 장치 및 자기디스크 장치

Info

Publication number: KR20070072627A
Application number: KR1020077012781A
Authority: KR
Inventors: 치카히로 호리구치; 준 타보타
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-07-04
Also published as: WO2006061950A1; US20080001607A1; CN101073013A; JP4434208B2; JPWO2006061950A1; US7551388B2

Abstract

가속도 센서(1)는 가속도에 따른 신호(P1)를 출력하고, 미분기(2)는 그 미분신호(P2)를 출력하며, 비교기(3)는 이 미분신호(P2)가 역치(THd)를 넘었을 때, 출력(P3)의 상태를 반전시킨다. 단안정 멀티바이브레이터(4)는 비교기(3)의 출력(P3)의 상태 반전 신호를 일정 시간 계속한다. 적분기(5)는 가속도 검출신호(P1)를 적분하고, 비교기(6)는 그 적분신호(P5)가 역치(THi)를 넘었을 때, 출력신호(P6)의 상태를 반전시킨다. 낙하판정 처리부(7)는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력(P4)이 액티브일 때에 비교기(6)의 출력(P6)이 상태 반전하면 낙하 검지상태를 나타내는 신호(out)를 출력한다.

가속도 센서, 낙하검지 장치, 비교기, 적분기, 미분기

Description

낙하검지 장치 및 자기디스크 장치{FALL DETECTING APPARATUS AND MAGNETIC DISC APPARATUS}

본 발명은 장치가 낙하상태인지 아닌지를, 가속도를 기초로 검지하는 낙하검지 장치 및 그것을 구비한 자기디스크 장치에 관한 것이다.

종래, 장치의 낙하상태를 검지하는 장치로서 특허문헌 1∼3이 개시되어 있다.

특허문헌 1의 장치는, 가속도 센서의 검출신호의 미분출력신호가 거의 0인지 아닌지에 의해, 그 낙하검지 장치가 자유 낙하상태인지 아닌지를 검지하도록 하고 있다.

특허문헌 2의 장치는, 가속도 센서의 출력신호를 1회 적분해서 속도신호를 구하고, 그 속도가 기준 이상이 된 경우에 낙하상태인 것으로 판정하도록 하고 있다.

특허문헌 3의 장치는, 가속도 센서의 출력과 그것을 1회 적분한 속도신호 및 2회 적분한 거리신호에 기초해서 낙하상태를 판정하도록 하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 2000-241442호 공보

특허문헌 2: 일본국 특허공개 평08-221886호 공보

특허문헌 3: 일본국 특허공개 2000-298136호 공보

그러나, 특허문헌 1에 나타나 있는 구성에서는, 가속도가 거의 0인 것을 검지할 필요가 있기 때문에, 직류 가속도(DC가속도)를 검지 가능한 가속도 센서가 필수가 된다. 또한, 그 DC가속도의 출력은 0G 인가시(즉 낙하시)에 적어도 거의 0 이하가 되도록 조정하고, 또 온도·습도 등의 외적요인이나 경시변화에 대해서도 마찬가지로 거의 0 이하가 출력되도록 조정해 둘 필요가 있다. 그 때문에, 가속도 센서 및 그것을 이용하는 회로가 복잡해져서 비용이 높아진다.

특허문헌 2의 장치에서는, 가속도를 1회(1차) 적분해서 낙하시의 속도를 구하고, 그 속도가 기준값 이상이 되었는지 아닌지에 의해 낙하를 검지하는 것이므로, 또한, 특허문헌 3의 장치에서는, DC가속과 그 출력을 1회 적분한 속도신호와, 2회 적분한 거리신호에 의해 낙하를 검지하는 것이므로, 어떠한 경우도 다음에 서술하는 바와 같이, 그 낙하검지 장치가 편입된 휴대기기의 기울기를 변화시킨 경우라도, 그것을 낙하상태로 판단한다고 하는 오검지(誤檢知)가 많아진다고 하는 문제가 있다.

즉 중력 가속도의 방향과 가속도의 검지축 방향의 기울기가 θ 변화하면 출력은 (1-cosθ)만큼 변화한다. 예를 들면, 가속도 검출축이 중력 가속도 방향을 향하고 있는 상태에서, 가속도 검출축이 중력 가속도 방향으로부터 90° 기운 경우라도 "낙하"라고 판단되어 버린다.

또한 특허문헌 3의 경우, 낙하시의 가속도 센서출력은 적어도 역치 이하로 조정할 필요가 있으며, 또한 온도·습도 등의 외적요인이나 경시변화에 대해서도 마찬가지로 0.2G 이하가 되도록 설정해 둘 필요가 있다.

이러한 제약은 장치의 저비용화를 저해하는 것이었다.

또한, 특허문헌 1에 나타나 있는 장치에서는, 가속도 검출신호의 미분출력과 가속도 검출출력이 모두 거의 0인 상태가 일정 기간 계속된 상태를 낙하상태로 판정하지만, 미분출력은 낙하 개시시에 가속도 센서가 받는 중력 가속도만큼 순간적으로 출력되고, 그 후 미분기의 시정수에 따라 0까지 수속(收束)한다. 그 때문에, 그 시정수분만큼 낙하상태의 판정이 늦어진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 1이나 특허문헌 3의 장치와 같이, DC가속도를 검지할 필요가 있는 것에서는, 그 가속도 센서에 가해지는 가속도 방향에 대하여 DC가속도인지 아닌지를 검출하지 않으면 안 되므로, 검지대상인 장치가 어떠한 방향에서 낙하하는지 특정할 수 없는 환경에서는, 서로 직교하는 3축 방향의 가속도를 검지할 필요가 있다. 한편, 하드디스크 장치 등의 자기디스크 장치에 있어서는, 자기 디스크의 기록면에 대하여 수직 방향의 가속도에 약하기 때문에, 그 방향으로만 낙하 검지할 수 있으면 된다. 그러나, 상술과 같이 DC가속도를 검지하는 방법에서는 이론상 3개의 가속도 센서 및 센서출력을 신호 처리하는 회로가 필요해지기 때문에, 전체적으로 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, DC가속도의 검출을 필요로 하지 않으며, 또한 낙하판정을 빠르게 하고, 상술한 각종 문제를 해소한 낙하검지 장치 및 그것을 구비한 자기디스크 장치를 제공하는 데 있다.

(1)본 발명의 낙하검지 장치는, 가속도에 따른 신호를 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서의 출력신호를 미분하는 미분수단과, 상기 가속도 센서의 출력신호를 적분하는 적분수단과, 상기 미분신호가 소정의 역치를 넘으며 또한 상기 적분수단에 의한 적분신호가 소정의 역치를 넘는 특정상태인지 아닌지를 판정하는 상태판정수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

(2)상기 가속도 센서는, 예를 들면 각각의 가속도 센서의 가속도 검출 방향이 서로 직교하는 3축 방향을 향하도록 3개 배치하고, 상기 상태판정수단이 3개의 가속도 센서의 출력신호의 각각에 대하여 상기 특정상태를 판정하도록 하며, 상기 상태판정수단이 상기 3개의 가속도 센서의 출력신호 중 어느 하나에 대하여 상기 특정상태를 판정했을 때 낙하상태인 것을 나타내는 신호를 출력하는 검지결과 출력수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

(3)상기 적분수단은 예를 들면 1회 적분 또는 2회 적분을 행하는 것으로 한다.

(4)상기 가속도 센서는, 예를 들면 가속도에 따른 응력에 의해 압전효과가 발생하는 압전식의 가속도 센서로 한다.

(5)상기 적분수단은, 상기 미분신호가 소정의 역치를 넘었을 때부터 적분을 개시하는 것으로 한다.

(6)또한, 본 발명의 자기디스크 장치는, 상기 어느 하나의 구성의 낙하검지 장치와, 자기 디스크에 대하여 데이터의 기록 또는 읽기를 행하는 헤드와, 상기 낙하검지 장치가 낙하상태를 검지했을 때, 상기 헤드를 퇴피영역으로 퇴피시키는 헤드퇴피수단을 구비한다.

<발명의 효과>

(1)가속도 센서의 출력신호의 미분신호와 적분신호의 양방에 기초해서 각각이 소정의 역치를 넘는지 아닌지에 의해 낙하상태의 판정을 행하도록 하였으므로, DC가속도 검출이 가능한 가속도 센서를 이용할 필요가 없어져서, 저비용화가 도모된다.

또한, 미분출력의 수속에 요하는 시간을 기다리지 않아도 되므로, 미분출력과 가속도출력이 모두 거의 0인 상태가 일정 시간 계속됨으로써 낙하를 판정하는 것에 비하여, 낙하 검지에 요하는 시간을 단축화할 수 있다.

또한, 가속도가 0인 것을 검출하는 것이 조건이 아니므로, 서로 직교하는 3축 방향의 가속도를 검출할 필요가 없으며, 검출하고 싶은 축 방향의 가속도를 검출하도록 가속도 센서를 설치하고, 그 출력신호를 기초로 낙하 검지를 행하면 되어, 반드시 3축 방향으로 나누어 가속도를 검출하지 않아도 된다. 이 경우, 가속도 검출 방향의 축에 완전히 직교하는 방향만이 불감축(不感軸)이 되지만, 이 불감축으로부터 인가 가속도의 방향이 조금이라도 어긋나 있으면 낙하 검지가 가능해진다. 그 때문에, 저비용화가 도모된다.

(2)상기 가속도 센서를 각각의 가속도 검출 방향이 서로 직교하는 3축 방향을 향하도록 3개 배치해서 각각에 대한 상기 특정상태(미분신호 및 적분신호가 모두 소정의 역치를 넘는 상태)를 판정하도록 구성하면, 상기 불감축이 발생하지 않게 되어, 전 방향의 낙하 검지가 가능해진다.

(3)상기 적분수단이 1회 적분하는 것으로 하면, 속도가 소정의 역치를 넘는 것이 하나의 조건이 되고, 2회 적분을 행하면 변위량이 소정의 역치를 넘는지 아닌지가 하나의 조건이 된다. 전자의 "속도"를 조건의 하나로 하면, 적분출력 변화가 비교적 빠르므로 낙하 검지의 응답성을 빠르게 할 수 있다. 또한 후자의 "변위량"을 조건의 하나로 하면, 비교적 단거리에서의 장치의 이동을 잘못해서 낙하로서 오검지할 확률을 보다 낮출 수 있다.

(4)상기 가속도 센서를 압전식의 가속도 센서로 함으로써, 소형이면서 또한 저비용의 낙하검지 장치를 구성할 수 있다.

(5)상기 적분수단을, 상기 미분신호가 소정의 역치를 넘었을 때부터 적분을 개시하도록 구성함으로써, 항상 소정의 시정수로 적분하는 것에 비하여, 장치의 저주파 진동이나 회전 등의 영향을 받기 어려워지며, 올바른 낙하 검지가 가능해진다.

(6)이와 같은 낙하검지 장치를 구비하고, 낙하를 검지했을 때에 헤드를 자기 디스크로부터 퇴피시키도록 구성함으로써, 그 자기디스크 장치를 내장하는 휴대기기의 낙하시의 자기디스크 장치의 보호를 행할 수 있으며, 또한 오검지가 적으므로, 사용 중에서의 자기디스크 장치의 액세스 응답속도의 저하의 문제를 해소할 수 있다.

도 1은 제1의 실시형태에 따른 낙하검지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 낙하시에 발생하는 도 1의 각부의 파형을 나타내는 도면이다.

도 3은 낙하시에 발생하는 도 1의 각부의 파형을 나타내는 도면이다.

도 4는 충격시에 발생하는 도 1 각부의 파형도이다.

도 5는 이용자에 의한 모션의 예를 나타내는 도면이다.

도 6은 동(同) 모션에 의한 도 1 각부의 파형도이다.

도 7은 제2의 실시형태에 따른 낙하검지 장치 전체의 구성과, 3개의 낙하검지 장치의 배치관계를 나타내는 도면이다.

도 8은 제3의 실시형태에 따른 낙하검지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 9는 제4의 실시형태에 따른 자기디스크 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

<부호의 설명>

1: 가속도 센서 10: 상태판정수단

100: 낙하검지 장치

제1의 실시형태에 따른 낙하검지 장치의 구성을 도 1∼도 7을 기초로 설명한다.

도 1은 낙하검지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 가속도 센서(1)는 가속도에 따른 응력에 의해 압전효과가 발생하는 압전식의 가속도 센서이다. 이 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)는 검출 가능한 소정 범위에서 가속도에 비례한 전압신 호로서 출력한다. 단 압전식의 가속도 센서이므로, 직류 성분 및 극히 저주파 성분의 신호는 포함하지 않는다. 즉 DC가속은 검출하지 않는다.

미분기(2)는 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)를 미분해서 미분신호(P2)를 출력하는 회로이다. 예를 들면 오피 앰프(operational amplifier)와 CR의 시정수 회로로 구성한다. 이 미분신호(P2)는 가속도 신호의 미분신호이므로 가가속도에 상당하는 신호이다.

비교기(3)는 미리 정한 소정의 역치(THd)와 상기 미분신호(P2)를 비교해서, 미분신호(P2)가 역치(THd)를 넘었을 때, 출력신호(P3)의 상태를 반전한다. 이 비교기(3)의 출력신호(P3)는 논리레벨의 신호, 즉 하이레벨(Hi)이나 로우레벨(Lo) 중 어느 하나를 채택하는 신호이다.

단안정 멀티바이브레이터(4)는 비교기(3)의 출력신호(P3)의 상태가 정상상태에서 반전한 타이밍으로부터 일정 시간 그 상태를 유지하는 신호(P4)를 출력한다.

한편, 적분기(5)는 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)를 2회 적분해서 적분신호(P5)를 출력하는 회로이다. 이 적분기(5)는 오피 앰프와 CR 시정수 회로에 의한 적분 회로를 2단으로 한 것이다. 이 적분신호(P5)는 가속도 센서의 출력신호(P1)의 2회 적분이므로, 장치의 위치(변위량)에 상당하는 신호이다.

비교기(6)는 미리 정한 소정의 역치(THi)와 적분기(5)의 적분신호(P5)를 비교해서, 적분신호(P5)가 역치(THi)를 상회했을 때, 출력신호(P6)의 상태를 반전시킨다. 이 비교기(6)의 출력신호는 논리레벨의 신호이다.

낙하판정 처리부(7)는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)와 비교 기(6)의 출력신호(P6)에 기초해서, 낙하상태인지 아닌지를 판정하여 출력신호(out)를 출력한다. 이 낙하판정 처리부(7)는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)의 상태가 정상상태로부터 반전하고 있는 상태이며, 또한 비교기(6)의 출력신호(P6)가 상기 역치(THi)보다 적분신호(P5)가 상회하고 있는 상태(특정상태)인지 아닌지를 판정하고, 그 특정상태일 때, 장치는 낙하 중인 것으로 간주하여, 그것에 대응하는 논리레벨의 신호를 출력한다.

다음으로, 도 1에 나타낸 낙하검지 장치의 각부의 파형과 낙하판정 처리부(7)의 동작에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.

<낙하시의 동작>

도 2A는 가속도 센서(1)가 받는 가속도의 시간 변화를 나타내는 도면으로, 가로축에 시간, 세로축에 입력 가속도를 취하고 있다. 여기에서는, 낙하를 개시한 시각을 0으로 하고 있다.

도 2B는 도 1에 나타낸 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)의 파형이다. 도 2C는 도 1에 나타낸 미분기(2)의 출력신호(미분신호(P2))의 파형이다. 여기에서는 낙하 방향의 가속도를 세로축의 상방향에 취하고 있다. 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)는 낙하를 개시한 순간에 상승하고, 그 후, 가속도 센서(1)의 회로 구성에 의해 정해지는 시정수로 점차로 저하해 간다. 따라서, 미분신호(P2)는 낙하를 개시한 순간에 하강하고 그 직후, 미분기(2)의 시정수에 따라 상승한다. 여기에서는 낙하 방향의 가가속도 방향을 세로축의 하방향에 취하고 있다.

자유 낙하시, 이 미분신호(P2)의 절대값은 역치(THd)를 넘는다. 바꿔 말하 면, 자유 낙하시에 미분기(2)의 출력신호(P2)가 역치(THd)를 넘도록, 이 역치(THd)를 정해 둔다.

도 2D는 도 1에 나타낸 적분기(5)의 출력신호(적분신호)(P5)의 파형도이다. 이 신호는 도 2B에 나타낸 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)의 2회 적분 파형이며, 낙하를 개시하고 나서 방물선(2차 곡선)을 따른 변화를 나타내고, 미리 정한 역치(THi)를 넘는다. 그 후는 적분기의 시정수에 따라 신호의 크기는 다시 감소한다.

이 예에서는 상기 역치(THi)를 낙하 개시로부터 0.15s 후에 넘고 있다. 바꿔 말하면, 낙하를 개시하고 나서 필요한 응답시간(예를 들면 0.2s) 이내에 역치(THi)를 넘도록 그 역치(THi)를 정해 둔다.

도 3A는 도 1에 나타낸 비교기(3)의 출력신호(P3)의 파형, 도 3B는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)의 파형이다. 도 2C에 나타낸 바와 같이, 미분신호(P2)가 역치(THd)를 넘고 있는 시간만큼 비교기(3)의 출력신호(P3)는 로우레벨(Lo)이 되고, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)는 비교기(3)의 출력신호(P3)가 하강하고 나서 일정 시간(T) 후, tm의 타이밍에서 상승한다.

도 3C는 도 1에 나타낸 비교기(6)의 출력신호(P6)의 파형도이다. 도 2D에 나타낸 바와 같이, 적분신호(P5)가 ti에서 역치(THi)를 상회하므로, 비교기(6)의 출력신호(P6)는 이 타이밍 ti에서 로우레벨(Lo)로 반전한다.

도 3D는 도 1에 나타낸 낙하판정 처리부(7)의 출력신호(out)의 파형도이다. 낙하판정 처리부(7)는 정논리에서의 NOR 게이트로서 작용하며, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)와 비교기(6)의 출력신호(P6)가 모두 로우레벨(Lo)상태일 때, 하이레벨을 출력한다. 따라서 도 3D에 나타낸 바와 같이, 0에서 낙하를 개시하고 나서 ti의 타이밍에서 상승하고, tm에서 하강하는 신호를 출력한다. 이 하이레벨의 발생이 즉 낙하를 검지한 것을 의미한다. 따라서, 이 낙하검지 장치를 이용하는 기기는 출력신호(out)가 상승했을 때에 낙하대책을 행하면 된다.

또한, 도 2·도 3에 나타낸 예에서는 설명상, 가속도의 방향이 1방향인 것으로서 설명하였으나, 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)는 양극성이므로, 낙하 방향은 양방향으로 검지 가능하다. 따라서, 비교기(3)의 역치(THd)는 정부(正負) 양극성용으로 각각 형성한다. 마찬가지로 비교기(6)의 역치(THi)도 정부 양극성용으로 형성한다.

또한, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 낙하를 개시해서 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)가 상승한 직후부터 출력이 서서히 저하하고 있는 것은, 가속도 센서(1)의 저역(低域) 차단 주파수 특성에 의한 것이다. 이 저역 차단 주파수는 검지하고 싶은 시간 내(낙하거리(L)로 환산하면, L=1/2G·t²)에서, 출력변화가 거의 없도록 매우 낮게 한다. 이 예에서는 0.4Hz로 하였다. 여기에서, G는 중력 가속도, t는 낙하를 개시하고 나서 그것을 검지하기까지의 필요한 응답시간이다.

<낙하시 이외의 동작(part 1)>

낙하시 이외에 가속도 센서(1)에 인가되는 가속도로서는, 그 낙하검지 장치가 탑재된 기기가 다른 물체에 부딪힐 때의 충격이 있다. 이 경우에 대해서 도 4를 기초로 낙하검지 장치의 동작에 대해서 설명한다.

도 4A는 상기 충격에 의한 입력 가속도이다. 이 가속도는, 0[G]을 중심으로 해서 플러스 마이너스의 양방향으로 흔들리는 버스트(burst) 형상의 가속도가 예를 들면 0.2s 주기 정도로 반복된 것이다.

도 4B는 미분기(2)의 출력신호(P2)의 파형도이다. 입력 가속도는 ±2G를 넘는 큰 가속도이므로, 그 미분신호도 양극성의 역치(THdn, THdp)를 그때마다 넘는다.

도 4C는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)의 파형도이다. 비교기(3)의 출력신호(P3)는 미분신호(P2)가 역치(THdn, THdp)를 넘을 때마다 하이레벨과 로우레벨을 반전하는 파형이 되지만, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)의 로우레벨의 시간(T)은 이 단안정 멀티바이브레이터(4)가 출력하는 1파형분보다 짧아지지 않으며, 도 4C에 나타내는 바와 같은 파형이 된다.

한편, 적분기(5)의 출력신호(P5)는 도 4D에 나타내는 바와 같이 거의 0을 유지하므로, 역치(THin, THip)를 넘는 일은 없다. 그 때문에, 비교기(6)의 출력신호(P6)는 도 4E에 나타내는 바와 같이 통상상태인 하이레벨을 유지한다.

도 4F는 낙하판정 처리부(7)의 출력신호(out)의 파형도이다. 비교기(6)의 출력신호(P6)는 하이레벨을 유지하고 있으므로, 이 출력신호(out)는 로우레벨(Lo)인 상태이다. 따라서 낙하상태가 아닌 것으로서 정상으로 검지된다.

<낙하시 이외의 동작(part 2)>

낙하시 이외에 가속도 센서에 가속도가 인가되는 상태로서는, 그 외에 기기 이용자의 모션이 있다. 그 예에 대해서 도 5·도 6을 기초로 설명한다.

도 5는 낙하검지 장치(100) 또는 그것을 탑재한 장치에, 도면 중 화살표 R로 나타내는 바와 같이 90°반복 변화하는 모션이 가해진 예를 나타내고 있다. 여기에서 낙하검지 장치(100)의 가속도 검출축(z)이 연직 방향(v)을 향하고 있고, 이 z축에 서로 직교하는 2개의 축(x, y)이 수평면의 면 내를 향하고 있다. 또한, G는 중력 가속도의 방향을 나타내고 있다.

이러한 상황에서 도 6A는 가속도 센서(1)에 가해지는 입력 가속도의 파형도이다. 도 5의 낙하검지 장치(100)가 실선으로 나타내는 상태에 있을 때, 입력 가속도는 1.0[G], 파선으로 나타내는 상태로 정지하고 있을 때, 중력 가속도는 0[G]이 되므로, 이 도 6A에 나타내는 바와 같이 1Gpp의 가속도가 인가되게 된다.

도 6B는 미분기(2)의 출력신호(미분신호)(P2)의 파형도이다. 낙하시와 달리, 이러한 인가 가속도가 완만하게 변화하는 상태에서는 미분신호의 변화가 작아, 역치(THdn, THdp)를 넘지 않는다.

도 6C는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)의 파형도이다. 비교기(3)의 출력신호(P3)는 하이레벨을 유지하기 때문에, 이와 같이 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)는 하이레벨을 유지한다.

도 6D는 적분기(5)의 출력신호(적분신호)(P5)의 파형도이다. 이와 같이 입력 가속도가 완만하게 변화함으로써, 적분신호(P5)도 완만하게 또한 크게 변화하여, 역치(THin, THip)를 넘는다.

도 6E는 비교기(6)의 출력신호(P6)의 파형도이다. 도 6D에 나타낸 바와 같이, 적분신호(P5)가 역치(THin, THip)를 넘고 있는 기간 로우레벨이 된다. 그러나, 상술과 같이 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)는 하이레벨인 상태이므로, 낙하판정 처리부(7)의 출력신호(out)는 도 4F와 마찬가지로 로우레벨을 유지한다. 즉 낙하상태가 아닌 것으로서 올바르게 검지결과를 출력한다.

다음으로, 제2의 실시형태에 따른 낙하검지 장치에 대해서 도 7을 기초로 설명한다.

도 7A는 낙하검지 장치 전체의 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서 x축 낙하검지 장치(100x)는 그 내부의 가속도 센서의 가속도 검출 방향이 x축을 향한 낙하검지 장치이다. y축 낙하검지 장치(100y)는 그 내부의 가속도 센서의 가속도 검출 방향이 y축을 향한 낙하검지 장치이다. 또한, z축 낙하검지 장치(100z)는 그 내부의 가속도 센서의 가속도 검출 방향이 z축을 향한 낙하검지 장치이다. 이들 3개의 낙하검지 장치(100x, 100y, 100z)의 각각의 구성은 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 논리합회로(OR)는 3개의 낙하검지 장치(100x, 100y, 100z)의 출력신호(out(x), out(y), out(z))의 논리합 신호를 출력하는 논리회로이다.

도 7B는 상기 3개의 낙하검지 장치(100x, 100y, 100z)의 배치관계를 나타내고 있다. 낙하 방향의 수평면 내의 방위를 φ, z축(연직)에 대한 기울기를 θ로 하면, 3개의 낙하검지 장치의 가속도 센서가 받는 가속도는 다음의 관계로 나타난다.

Gx=1G×│sinθ·cosφ│

Gy=1G×│sinθ·sinφ│

Gz=1G×│cosθ│

여기에서 G는 중력 가속도이다. Gx, Gy, Gz의 최대값을 Gmax라 하면, Gmax가 최소가 되는 낙하 방향은 (θ, φ)=(±54.7°, ±45°), (±54.7°, ±135°), (±125.3°, ±45°), (±125.3°, ±135°)이고, 그 때의 Gmax는 0.577G가 된다. 이것은, 어느 방향을 향해서 낙하했다고 하더라도, x, y, z의 축 중 어느 하나의 가속도 센서에는 0.577G에서 0G의 스텝 형상의 가속도가 인가되는 것에 상당한다.

그래서, 도 7A에 나타낸 각 낙하검지 장치(100x, 100y, 100z)의 비교기(3)의 역치(THd)를, 0G에서 0.577G의 스텝 입력에 대하여 발생하는 미분신호의 최대값 이하로 한다. 또한, 비교기(6)의 역치(THi)를, 0G에서 0.577G의 스텝 입력으로부터 시간(t) 경과시에 있어서의 적분신호의 값 이하로 한다. 여기에서 시간(t)은 낙하의 순간을 0[s]으로 해서, 낙하를 검지하고 싶은 응답시간의 최대값이다.

이와 같이 비교기(3, 6)의 역치(THd, THi)를 정함으로써 전 방향으로 낙하의 검지를 행할 수 있게 된다.

상술한 예에서는 설명의 편의상, 가속도의 인가 방향을 1방향으로 해서 비교기(3, 6)의 역치를 정하도록 하였으나, 실제로는 가속도의 인가 방향의 양극성의 가속도에 대하여 검출하므로, 비교기(3, 6)에 정하는 역치도 도 4나 도 6에 나타낸 예와 마찬가지로 양극성용으로 각각 정한다.

또한, 이 제2의 실시형태에서는, 서로 직교하는 3축 방향으로 가속도 센서의 축이 향하도록 3개의 낙하검지 장치를 이용하였으나, 특정 방향으로의 낙하 검지가 필요 없는 경우에는, 그 특정 방향에 불감축을 갖도록, 직교하는 2축 방향에만 낙하검지 장치를 설치해도 좋다. 예를 들면 도 7B에 나타낸 y축 방향으로의 낙하에 대하여 특별한 대책이 필요 없는 경우, 낙하검지 장치(100y)를 이용하지 않고, 나 머지 2개의 낙하검지 장치(100x, 100z)만을 이용하면 된다. 이 경우, y축 방향을 중심으로 하는 소정 확대 각도의 원뿔형 범위로의 낙하만을 검지할 수 없게 되지만, 나머지 광범위의 방향으로의 낙하는 검지 가능해진다.

다음으로, 제3의 실시형태에 따른 낙하검지 장치의 구성을, 도 8을 기초로 설명한다.

이 낙하검지 장치는 가속도 미분신호가 소정의 역치를 넘은 후의 일정 시간만큼 가속도 검출신호를 적분하고, 그 적분신호가 소정의 역치를 넘었을 때에 낙하상태로 간주하는 것이다.

도 8에 있어서, 가속도 센서(1)는 가속도에 따른 전압신호를 출력한다. 미분기(2)는 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)의 미분신호(P2)를 출력한다. 비교기(3)는 미리 정한 소정의 역치(THd)와 미분신호(P2)를 비교해서, 미분신호(P2)가 역치(THd)를 넘었을 때, 출력신호(P3)의 상태를 반전한다. 단안정 멀티바이브레이터(4)는 비교기(3)의 출력신호(P3)의 상태가 정상상태에서 반전한 타이밍으로부터 일정 시간 그 상태를 유지하는 신호(P4)를 출력한다. 적분기(5)는 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)를 2회 적분해서 적분신호(P5)를 출력한다. 비교기(6)는 미리 정한 소정의 역치(THi)와 적분기(5)의 적분신호(P5)를 비교해서, 적분신호(P5)가 역치(THi)를 상회했을 때, 출력신호(P6)의 상태를 반전시킨다. 이 비교기(6)의 출력신호(out)가 낙하 검지 신호이다.

여기에서 도 8의 동작을 다시 도 2를 이용해서 설명한다. 시각 0에서 낙하를 개시하면, 도 2C에 나타낸 바와 같이 미분기(2)의 출력신호(P2)는 급격하게 저하하 여, 역치(THd)를 넘으므로, 도 3A에 나타낸 바와 같이 비교기(3)의 출력신호(P3)는 낙하를 개시한 후, 거의 동시에 로우레벨이 된다. 그 때문에, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력(P4)은 도 3B에 나타낸 바와 같이 일정 시간(T)만큼 로우레벨을 유지한다. 한편, 적분기(5)의 적분신호(P5)의 파형은 도 2D에 나타낸 바와 같이 변화하고, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 시간(T) 사이에 적분신호(P5)가 역치(THi)를 넘음으로써, 도 3D에 나타낸 바와 같이 출력(out)을 하이레벨로 한다. 그 후, 타이밍(Tm)에서 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력(P4)이 하이레벨로 되돌아오면, 적분기(5)는 그것에 의해 리셋되고, 비교기(6)의 출력은 로우레벨로 되돌아온다. 따라서, 출력(out)의 파형은 도 3D에 나타낸 것과 동일해진다.

단, 이 제3의 실시형태에 따른 낙하검지 장치와 제1의 실시형태에 따른 낙하검지 장치는 다음의 점에서 작용 효과가 다르다.

즉, 도 1에 나타낸 구성에서는, 적분기(5)는 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)를 항상 소정의 시정수로 2회 적분하는 데 비해서, 도 8에 나타낸 구성에서는, 적분기(5)는 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)가 출력되고 있는 시간(로우레벨인 기간)만큼 가속도 센서(1)의 출력신호(P1)를 적분하여, 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력신호(P4)가 하이레벨로 되돌아온 단계에서 리셋한다. 그 때문에, 낙하검지 장치를 탑재한 기기의 이용자에 의한 모션의 결과, 도 6A 등에 나타낸 바와 같이 저주파의 진동이나 회전 등에 의한 가속도 변화가 발생하면, 적분기(5)의 출력신호(P5)는 도 1의 구성에 따르면 도 6D와 같이 크게 변화한다. 그 결과, 적분신호의 비교를 행하는 비교기(6)의 비교결과는 도 6E에 나타낸 바와 같이 대부분의 시간에 있어서 로우레벨(액티브 상태)이 되어 버린다. 이와 같은 상태에서 도 4A에 나타낸 바와 같은 충격이 가해지면, 그 시점에서 단안정 멀티바이브레이터(4)의 출력이 로우레벨이 되어, 그 결과, 낙하상태로서 오검지되게 된다. 이에 비해서, 도 8에 나타낸 구성에 따르면, 미분기(2)의 출력신호(P2)는 역치(THd)를 넘은 후의 일정 시간(단안정 멀티바이브레이터(4)의 단안정 시간)만큼 적분을 행하며, 그 시간만으로 적분출력이 상승하므로 상기의 오검지에 대해서도 확실하게 방지할 수 있다.

다음으로, 도 4의 실시형태에 따른 자기디스크 장치에 대해서 도 9를 기초로 설명한다.

도 9는 하드디스크 드라이브 장치 등의 자기디스크 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서, 읽기 쓰기 회로(202)는 헤드(201)를 이용해서 자기 디스크상의 트랙에, 저장되어 있는 데이터의 읽어내기 또는 저장을 행한다. 제어회로(200)는 읽기 쓰기 회로(202)를 통해서 데이터의 읽기 쓰기 제어를 행하고, 이 읽기 쓰기 데이터를 인터페이스(205)를 통해서 호스트 장치와의 사이에서 통신한다. 또한 제어회로(200)는 스핀들 모터(204)를 제어하여, 보이스 코일 모터(203)를 제어한다. 또한 제어회로(200)는 낙하검지 장치(100)에 의한 낙하 검지 신호를 읽어내고, 낙하상태일 때, 보이스 코일 모터(203)를 제어해서 헤드(201)를 퇴피영역으로 퇴피시킨다. 이것에 의해, 예를 들면, 하드디스크 장치가 탑재된 휴대기기를 낙하시켰을 때에, 휴대기기가 지면에 접지(격돌)할 때까지 헤드를 자기 디스크의 영역으로부터 퇴피영역으로 퇴피시키므로, 헤드(201)의 자기 디스크의 기록면에 대 한 접촉에 의한 손상을 방지할 수 있다.

Claims

가속도에 따른 신호를 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서의 출력신호를 미분하는 미분수단과, 상기 가속도 센서의 출력신호를 적분하는 적분수단과, 상기 미분신호가 소정의 역치를 넘으며 또한 상기 적분수단에 의한 적분신호가 소정의 역치를 넘는 특정상태인지 아닌지를 판정하는 상태판정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 낙하검지 장치.
제1항에 있어서, 상기 가속도 센서를, 각각의 가속도 센서의 가속도 검출 방향이 서로 직교하는 3축 방향을 향하도록 3개 배치하고, 상기 상태판정수단이 상기 3개의 가속도 센서의 출력신호의 각각에 대하여 상기 특정상태를 판정하도록 하며, 상기 상태판정수단이 상기 3개의 가속도 센서의 출력신호 중 어느 하나에 대하여 상기 특정상태를 판정했을 때 낙하상태인 것을 나타내는 신호를 출력하는 검지결과 출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 낙하검지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적분수단은 1회 적분 또는 2회 적분을 행하는 것임을 특징으로 하는 낙하검지 장치.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가속도 센서는, 가속도에 따른 응력에 의해 압전효과가 발생하는 압전식의 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 낙하 검지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적분수단은 상기 미분신호가 소정의 역치를 넘었을 때부터 일정 시간 적분하는 것임을 특징으로 하는 낙하검지 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 낙하검지 장치와, 자기 디스크에 대하여 데이터의 기록 또는 읽기를 행하는 헤드와, 상기 낙하검지 장치가 낙하상태를 검지했을 때, 상기 헤드를 퇴피영역으로 퇴피시키는 헤드퇴피수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자기디스크 장치.