CN102099859A - 下落检测装置、磁盘装置、以及便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明构成一种下落检测装置、包括该下落检测装置的磁盘装置、以及便携式电子设备，该下落检测装置解决加速度传感器的特性偏差的问题，以防止变得无法进行下落检测，抑制误动作，并实现小型和低成本化。求出与正交三轴(x、y、z)方向的加速度相对应的检测值(ax、ay、az)，并求出这些检测值中与作为基准的y轴方向的检测值之差的判定值(dxy、dzy)，在该判定值是在预定值范围内的判定预备状态持续预定的持续时间以上时，产生下落中状态信号。

Description

下落检测装置、磁盘装置、以及便携式电子设备

技术领域

本发明涉及基于加速度对装置是否处于下落状态进行检测的下落检测装置、包括该下落检测装置的磁盘装置、以及便携式电子设备。

背景技术

以往，作为对装置的下落状态进行检测的装置，揭示有专利文献1。

图1表示专利文献1的Z轴方向的加速度传感器的输出(az)从1大致变化为0的情况。在专利文献1中，包括根据加速度传感器的输出信号计算加速度的大小的运算电路、对加速度的大小是否成为0附近的值进行比较的比较电路、以及判定加速度大致成为0后是否继续了预定时间的继续判定电路，通过(X轴、Y轴、Z轴)的所有加速度都大致成为0的状态是否继续了基准继续时间，判别例如磁盘装置是否在自由下落。

这样，判定电路将三轴所有的输出在基准时间以上都大致变成0的情况判定为“下落”。

专利文献1：日本专利第3441668号公报

发明内容

然而，在上述专利文献1所示的下落检测方法中，三轴的加速度传感器的输出大致成为0的状态必须与各轴的无重力状态相对应，需要在下落中的无重力状态下输出必定成为0的加速度传感器。

但是，由于加速度传感器存在其制造偏差、温度变化/时间变化等而引起的特性偏差，因此，在上述判定方法中会产生如下问题。

(1)若加速度传感器的特性偏差超过某一阈值时，则变得无法进行下落判定。

(2)若考虑加速度传感器的特性偏差而预先将上述阈值设定得较大，则会增加尽管不在下落、但也误判定为“下落中”的误动作。

(3)虽然可利用几种方法来校正(修正)加速度传感器的特性偏差，但为此另外需要修正用电路，成为妨碍小型化、低成本化的主要原因。

因而，本发明的目的在于提供一种下落检测装置、包括该下落检测装置的磁盘装置、以及便携式电子设备，该下落检测装置解决加速度传感器的特性偏差的问题，以防止变得无法进行下落检测的情况，抑制误动作，并实现小型和低成本化。

为了解决上述问题，本发明采用如下结构。

(1)下落检测装置基于加速度传感器的输出信号来进行下落检测，设置有：

加速度检测单元，该加速度检测单元求出与正交三轴方向的加速度相对应的检测值；以及

下落判定输出单元，该下落判定输出单元求出判定值，该判定值是所述加速度检测单元所检测出的三轴方向的检测值中与作为基准的轴方向的检测值之差，在该判定值是在预定值范围内的判定预备状态持续预定的持续时间以上时，产生下落中状态信号。

所述加速度检测单元的检测值是根据偏移等稳态误差以及加速度而决定的值。由于在下落中，即使加速度传感器的检测值没有大致成为0，也继续输出与加速度0相对应的固定值，所述判定值也保持预定范围内的值，从而通过所述下落判定输出单元所输出的下落中状态信号，可知是在下落中。

(2)包括下落中状态解除单元，该下落中状态解除单元在所述判定预备状态超过比所述持续时间要长的上限时间时，解除所述下落中状态信号。

即使实际上不在下落中而处于1G状态，但只要加速度传感器静止，其检测值就保持固定值。因此，即使在该情况下，判定值有时也会偶然保持预定范围内的值，此时将产生所述下落中状态信号，装载了该下落检测装置的磁盘装置、便携式电子设备执行防备冲击的处理。该动作不是尽管实际上在下落中、但也不产生下落中状态信号的致命误动作，而是向安全一侧的误动作。

若不在下落中而处于1G状态，则由于在比下落中的时间要长的时间内继续所述判定预备状态，从而通过所述下落中状态解除单元解除所述下落中状态信号。因此，可再次进行下落判定。

(3)包括：正常状态检测值存储单元，该正常状态检测值存储单元存储所述下落中状态解除单元进行所述解除时的所述三轴方向的检测值；以及禁止单元，该禁止单元在所述三轴方向的检测值与存储于所述正常状态检测值存储单元的值相一致或在预定值范围内相近似时，禁止下落检测判定或禁止输出下落判定结果。

在继续1G状态时，将重复利用所述下落判定输出单元产生下落中状态信号和利用所述下落中状态解除单元解除下落中状态信号，但是，若所述正常状态检测值存储单元一旦存储1G状态下的加速度传感器的检测值，则通过所述禁止单元禁止下落检测判定或禁止输出下落判定结果。因而，即使继续1G状态，但最开始由所述下落判定输出单元产生下落中状态信号，在由所述下落中状态解除单元解除下落中状态信号之后，不会再次产生下落中状态信号。

(4)磁盘装置包括所述下落检测装置，包括：磁头，该磁头对磁盘进行数据的记录或读出；以及磁头退避单元，该磁头退避单元在所述下落检测装置产生所述下落中状态信号时，使所述磁头退避到退避区域。

由此，可保护该磁盘装置免受下落的影响。

(5)便携式电子设备包括所述下落检测装置、以及可进行冲击应对处理的设备，包括冲击应对处理单元，该冲击应对处理单元在所述下落检测装置产生所述下落中状态信号时，对所述设备实施所述冲击应对处理。

由此，有效控制可进行冲击应对处理的设备，提高便携式电子设备的安全性。

根据本发明，即使加速度传感器的输出信号中含有偏移等稳态误差，也可以进行下落判定。此外，由于通过设置所述下落中状态解除单元，即使将1G状态误判定为“下落中”，之后也可解除所述下落中状态信号，从而可再次进行下落判定。

附图说明

图1是表示专利文献1的Z轴方向的加速度传感器的输出(az)从1大致变化为0的情况的图。

图2是表示实施方式1所涉及的下落检测装置的结构的框图。

图3是表示在下落前后所述加速度传感器60的各轴的检测值的时间经过的示例的图。

图4是表示图2所示的控制部74基于A/D转换器72的输出值来进行下落检测的处理步骤的流程图。

图5是表示实施方式2所涉及的下落检测装置的控制部中的处理步骤的流程图。

图6是表示实施方式3所涉及的下落检测装置的控制部中的处理步骤的流程图。

图7是表示实施方式4所涉及的硬盘驱动装置等磁盘装置的结构的框图。

图8是表示实施方式5所涉及的内置有硬盘驱动装置的笔记本电脑、音乐/视频重放装置等便携式电子设备的结构的框图。

具体实施方式

《实施方式1》

图2是表示实施方式1所涉及的下落检测装置的结构的框图。下落检测装置100包括：检测加速度、并输出与加速度相对应的模拟电压信号的加速度传感器60；将加速度传感器60的输出电压转换为数字数据的A/D转换器72；以及基于A/D转换器72的输出数据来进行下落检测、并将检测结果输出到外部(主装置)的控制部74。这里，加速度传感器60相当于本发明所涉及的“加速度检测单元”。

为了在不确定下落方向是哪个朝向的情况下也检测出其下落，检测三维方向的加速度，并基于此来进行下落检测。加速度传感器60由分别检测相互正交的X轴方向、Y轴方向、以及Z轴方向的加速度的三个加速度传感器构成，A/D转换器72将各加速度传感器的输出电压分别转换成数字数据，并将此作为各轴方向的加速度的检测值ax、ay、az输出。控制部74通过后述处理来进行下落判定。

作为加速度传感器60，可使用压电型、压电电阻型、电容型等各种形式的加速度传感器。

图3表示在下落前后所述加速度传感器60的各轴的输出电压Vx、Vy、Vz以及检测值az、ay、az的时间经过的示例。这里，纵轴用电压来表示加速度传感器60的各轴的检测值，横轴是经过时间t[ms]。

在1G状态、即下落还未开始的正常状态下，加速度传感器60的各轴的检测值(电压)保持预定值。若在某一时刻变成下落中状态(0G)，则加速度传感器60的各轴的检测值(电压)维持与0G相对应的值。之后，由于与地板或地面碰撞，加速度传感器60的各轴的输出大幅变动。

图4是作为流程图而表示图2所示的控制部74基于A/D转换器72的输出值来进行下落检测的处理步骤的图。

图中，ax是检测x轴方向的加速度的加速度传感器的检测值(将加速度传感器的输出电压进行A/D转换后的值)，ay是检测y轴方向的加速度的加速度传感器的检测值，同样地，az是检测z轴方向的加速度的加速度传感器的检测值。

首先，使计时器开始计时(S11)，读入加速度传感器60的检测值ax、ay、az(S12)。

接下来，以ay作为基准，求出ax与ay之差的绝对值dxy，并求出az与ay之差的绝对值dzy(S13)。接着，判定该两个差值的绝对值dxy、dzy是否在后述的δxy±α的范围内以及δzy±α的范围内(S14、S15)。

如图3所示，若上述dxy、dzy稳定，则步骤S14、S15均成为“是”，在“判定预备状态”达到预定的持续时间T之前，重复上述步骤S12～S16的处理(S16→S12→……)。

然后，在计时器的值达到上述T时，输出下落中状态信号(S17)。

上述步骤S13～S17相当于权利要求2所述的“下落判定输出单元”。

这样进行下落检测。根据该实施方式1，由于不是观察检测值随时间经过的变化，而是基于正交三轴的加速度中两轴之间的检测值之差的绝对值，每次都进行判定，因此，即使不缩短运算处理周期，也可进行高响应性的下落检测。

上述加速度传感器的检测值(ax，ay，az)与实际的加速度(gx，gy，gz)存在(gx+δx，gy+δy，gz+δz)的关系。这里，δ是传感器元件固有的在无重力状态下的输出偏差。即，

用(ax，ay，az)＝(gx+δx，gy+δy，gz+δz)来表示。

由于即使在无重力状态下(gx＝gy＝gz＝0)，传感器输出也成为(δx，δy，δz)，因此，在现有技术中，若这些值大于阈值，则即使在无重力状态下，也不可视为在下落中。或者，需要用于将这些值变为零的修正电路。

在该实施方式1中，由于将|ax-ay|、|az-ay|作为判定值，在

|δx-δy|-α＜|ax-ay|＜|δx-δy|+α(α＞0)

且

|δz-δy|-α＜|az-ay|＜|δz-δy|+α(α＞0)的状态持续了预定的持续时间以上的情况下，判定为下落中，因此，利用在无重力状态下，理论上上述判定值分别变成|δx-δy|、|δz-δy|。

该|δx-δy|是图4中的δxy，|δz-δy|是图4中的δzy。

参照图3说明该判定的情况。首先，由于没有特别地对加速度传感器的输出进行修正，因此，下落中(0G)状态的各轴的传感器输出较分散。在现有技术中，使用这样的传感器无法进行下落判定，或者需要利用修正电路使得一致成为0G基准电压(例如1.25[V])。

这里，若设|δx-δy|＝0.19[V]，|δz-δy|＝0.35[V]，α＝0.04[V]，则在

0.15＜|ax-ay|＜0.23

且

0.31＜|az-ay|＜0.39的基准范围内进行判定。

在用手将加速度传感器保持于空中的1G状态下，由于

|ax-ay|≒0.30[V]

|az-ay|≒0.08[V]，因此，变成在基准范围外，不可视为在下落中。

另一方面，若变成放开手而处于使传感器下落(0G)的状态，则

|ax-ay|≒0.20[V]

|az-ay|≒0.36[V]，变成在基准范围内。在该情况下，若设基准时间为100[ms]，则传感器能在与地板碰撞之前产生下落中状态信号。

由于可在事先对于各轴的每个加速度传感器在将加速度检测轴保持在水平的状态下求出加速度传感器在0G的各轴的输出值(δx，δy，δz)，因此，基于该值事先确定上述|δx-δy|以及|δz-δy|即可。

另外，虽然在该实施方式1中，是以y轴为基准，利用x、z轴的相对电压作为判定值，但是，作为基准的轴也可以是x、z轴。

虽然上面的描述是对应于无重力状态下的输出偏差，但是，由于各轴的输出因温度变化、时效变化而一般产生相同的变动，因此，对于变动也是有效的。即，若用Δ来表示该变动，则由于满足

|(ax+Δ)-(ay+Δ)|＝|ax-ay|的关系，因此，抵消其影响。由于像这样不受温度变化、时效变化的影响，因此，能防止由它们引起的误动作。或者，无需用于应对的修正电路。

《实施方式2》

基于图5说明实施方式2所涉及的下落检测装置。

若用框图来表示实施方式2所涉及的下落检测装置的结构，则与图2所示的结构相同。图5是表示图2所示的控制部74中的处理步骤的流程图。首先，使计时器开始计时(S21)，读入加速度传感器60的检测值ax、ay、az(S22)。

接下来，以ay作为基准，求出ax与ay之差的绝对值dxy，并求出az与ay之差的绝对值dzy(S23)。接着，判定该两个差值的绝对值dxy、dzy是否在δxy±α的范围内以及δzy±α的范围内(S24、S25)。该范围δxy±α、δzy±α与实施方式1所示的范围相同。

然后，在计时器值达到上述T1时，输出下落中状态信号(S26→S27)。

之后，判定计时器值是否达到比上述持续时间T1要长的上限时间T2(S28)。在计时器值达到该上限时间T2之前，重复上述步骤S22～S28的处理(S28→S22→……)。

假如计时器值超过上限时间T2，则解除上述下落中状态信号(S29)。然后，再次重启计时器，进行同样的处理(S28→S29→S21→……)。这里，步骤S29相当于权利要求2所述的“下落中状态解除单元”。

此外，一旦在步骤S27输出下落中状态信号之后，两轴检测值的差值的绝对值dxy或dzy的变动超过上述δxy±α的范围或δzy±α的范围，则视为不在下落中(通常是移动中或下落后的碰撞状态)，解除下落中状态信号(S24、S25→S29)。

这样，根据实施方式2所涉及的下落检测装置，由于尽管在1G状态即不是下落(0G)状态下，即使暂时输出下落中状态信号，但若实际上不在下落中，则也会解除该下落中状态信号，因此，不会有继续输出下落中状态信号的问题。

《实施方式3》

在图6中，sx、sy、sz是成为用于禁止基于ax、ay、az的下落检测判定或禁止输出下落判定结果的基准的数据。若在步骤S33中读入的三轴的检测值ax、ay、az分别与sx、sy、sz在预定的误差范围内相一致，则不进行这之后的用于下落判定的处理。(S34→S35→S36→S31)。

接下来，以ay作为基准，求出ax与ay之差的绝对值dxy，并求出az与ay之差的绝对值dzy(S37)。接着，判定该两个差值的绝对值dxy、dzy是否在δxy±α的范围内以及δzy±α的范围内(S38、S39)。该范围δxy±α、δzy±α与实施方式1、2所示的范围相同。

然后，在计时器值达到上述T1时，输出下落中状态信号(S40→S41)。

之后，判定计时器值是否达到比上述持续时间T1要长的上限时间T2(S42)。在计时器值达到该上限时间T2之前，重复上述步骤S33～S42的处理(S42→S33→……)。

假如计时器值超过上限时间T2，则分别将此时的(视为实际上不在下落中时的)ax、ay、az的值进行存储作为sx、sy、sz(S43)。之后，解除上述下落中状态信号(S44)。然后，再次重启计时器，进行同样的处理(S43→S44→S31→……)。

这些值sx、sy、sz如步骤S32～S36所示的那样，是成为用于禁止基于下一次的ax、ay、az的下落检测判定或禁止输出下落判定结果的基准的数据。

上述步骤S43相当于权利要求3所述的“正常状态检测值存储单元”。此外，上述步骤S33、S34～S36相当于权利要求3所述的“禁止单元”。

这样，初次之后能防止将1G状态下的稳定的静止状态误判定作为“下落中状态”。

另外，根据以上所示的实施方式1～3，由于无需进行乘法运算，因此运算负荷较轻，能利用结构极其简单的硬件来实现。

《实施方式4》

图7是表示硬盘驱动装置等磁盘装置的结构的框图。这里，读写电路202利用磁头201对磁盘上的磁道进行写入数据的读取或写入。控制电路200通过读写电路202进行数据的读写控制，并通过接口205与主装置之间进行该读写数据的通信。此外，控制电路200控制主轴电动机204，并控制音圈电动机203。下落检测装置100的结构如实施方式1～4所示。此外，控制电路200读取下落检测装置100所产生的下落检测信号，在下落状态时，控制音圈电动机203，以使磁头201退避到退避区域。由此，例如在装载有硬盘装置的便携式设备下落时，由于在便携式设备与地板或地面碰撞之前使磁头从磁盘区域退避到退避区域，因此，能防止磁头与磁盘的记录面的接触所导致的损伤。

《实施方式5》

图8是表示内置有硬盘驱动装置的笔记本电脑、音乐/视频重放装置等便携式电子设备的结构的框图。这里，下落检测装置100的结构如实施方式1～4所示。设备301是需要保护以免受下落时的碰撞所引起的冲击的设备，且是可对此进行应对处理的设备。例如是硬盘驱动装置。控制电路300基于下落检测装置100的输出信号来控制设备301。例如，若从下落检测装置100接收到下落中状态信号，则控制设备301以防备下落时的冲击。

标号说明

60…加速度传感器

72…A/D转换器

74…控制部

100…下落检测装置

205…接口

ax…x轴的加速度检测值

ay…y轴的加速度检测值

az…z轴的加速度检测值

ax0、ay0、az0…上次值

T…持续时间

T1…持续时间

T2…上限时间

Claims (5)

1.一种下落检测装置，该下落检测装置基于加速度传感器的输出信号来进行下落检测，其特征在于，设置有：

加速度检测单元，该加速度检测单元求出与正交三轴方向的加速度相对应的检测值；以及

下落判定输出单元，该下落判定输出单元求出判定值，该判定值是所述加速度检测单元所检测出的三轴方向的检测值中与作为基准的轴方向的检测值之差，在该判定值是在预定值范围内的判定预备状态持续预定的持续时间以上时，产生下落中状态信号。

2.如权利要求1所述的下落检测装置，其特征在于，包括下落中状态解除单元，该下落中状态解除单元在所述判定预备状态超过比所述持续时间要长的上限时间时，解除所述下落中状态信号。

3.如权利要求2所述的下落检测装置，其特征在于，包括：正常状态检测值存储单元，该正常状态检测值存储单元存储所述下落中状态解除单元进行所述解除时的所述三轴方向的检测值；以及禁止单元，该禁止单元在所述三轴方向的检测值与存储于所述正常状态检测值存储单元的值相一致或在预定值范围内相近似时，禁止下落检测判定或禁止输出下落判定结果。

4.一种磁盘装置，其特征在于，包括：权利要求1～3的任一项所述的下落检测装置；磁头，该磁头对磁盘进行数据的记录或读出；以及磁头退避单元，该磁头退避单元在所述下落检测装置产生所述下落中状态信号时，使所述磁头退避到退避区域。

5.一种便携式电子设备，包括权利要求1～3的任一项所述的下落检测装置、以及可进行冲击应对处理的设备，其特征在于，包括冲击应对处理单元，该冲击应对处理单元在所述下落检测装置产生所述下落中状态信号时，对所述设备实施所述冲击应对处理。

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