JPWO2006061950A1 - 落下検知装置および磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の装置は、加速度センサの検出信号の微分出力信号が略0であるか否かによって、その落下検知装置が自由落下状態であるか否かを検知するようにしている。
このような制約は装置の低コスト化を阻むものであった。
10−状態判定手段
100−落下検知装置
図1は、落下検知装置の構成を示すブロック図である。加速度センサ1は、加速度に応じた応力により圧電効果が生じる圧電式の加速度センサである。この加速度センサ1の出力信号P1は、検出可能な所定範囲で加速度に比例した電圧信号として出力する。ただし圧電式の加速度センサであるので、直流成分およびごく低周波成分の信号は含まない。すなわちDC加速は検出しない。
〈落下時の動作〉
図2の(A)は加速度センサ1が受ける加速度の時間変化を示す図であり、横軸に時間、縦軸に入力加速度をとっている。ここでは、落下を開始した時刻を0としている。
落下時以外に加速度センサ1に印加される加速度としては、この落下検知装置が搭載された機器が他の物体にぶつかる際の衝撃がある。この場合について図4を基に落下検知装置の動作について説明する。
落下時以外に加速度センサに加速度が印加される状態としては、その他に機器利用者のモーションがある。その例について図5・図6を基に説明する。
図7の(A)は落下検知装置全体の構成を示すブロック図である。ここでx軸落下検知装置100xは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がx軸を向いた落下検知装置である。y軸落下検知装置100yは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がy軸を向いた落下検知装置である。また、z軸落下検知装置100zは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がz軸を向いた落下検知装置である。これら3つの落下検知装置100x,100y,100zのそれぞれの構成は図1に示したものと同様である。論理和回路ORは3つの落下検知装置100x,100y,100zの出力信号out(x),out(y),out(z)の論理和信号を出力する論理回路である。
Gy=1G×|sinθ・sinφ|
Gz=1G×|cosθ|
ここでGは重力加速度である。Gx,Gy,Gzの最大値をGmaxとすると、Gmaxが最小となる落下方向は(θ,φ)=(±54.7°,±45°)、(±54.7°,±135°)、(±125.3°,±45°)、(±125.3°,±135°)であり、その時のGmaxは0.577Gとなる。これは、どの方向を向いて落下したとしても、x,y,zの軸のいずれかの加速度センサには0.577Gから0Gのステップ状の加速度が印加されることに相当する。
この落下検知装置は、加速度微分信号が所定のしきい値を超えた後の一定時間だけ加速度検出信号を積分し、その積分信号が所定のしきい値を超えた時に落下状態と見なすものである。
すなわち、図1に示した構成では、積分器5は加速度センサ1の出力信号P1を常に所定の時定数で2回積分するのに対し、図8に示した構成では、積分器5は単安定マルチバイブレータ4の出力信号P4が出力されている時間(ローレベルである期間)だけ加速度センサ1の出力信号P1を積分し、単安定マルチバイブレータ4の出力信号P4がハイレベルに戻った段階でリセットする。そのため、落下検知装置を搭載した機器の利用者によるモーションの結果、図6の(A)などに示したように低周波の振動や回転などによる加速度変化が生じると、積分器5の出力信号P5は、図1の構成によれば図6の(D)のように大きく変化する。その結果、積分信号の比較を行う比較器6の比較結果は図6の(E)に示したようにほとんどの時間においてローレベル(アクティブ状態)となってしまう。このような状態で図4の(A)に示したような衝撃が加わると、その時点で単安定マルチバイブレータ4の出力がローレベルとなり、その結果、落下状態として誤検知されることになる。これに対して、図8に示した構成によれば、微分器2の出力信号P2はしきい値THdを超えた後の一定時間(単安定マルチバイブレータ4の単安定時間)だけ積分を行い、その時間だけで積分出力が上昇するので上記の誤検知についても確実に防止できる。
図9はハードディスクドライブ装置などの磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。ここで、読み書き回路202はヘッド201を用いて磁気ディスク上のトラックに、書き込まれているデータの読み取りまたは書き込みを行う。制御回路200は読み書き回路202を介してデータの読み書き制御を行い、この読み書きデータをインタフェース205を介してホスト装置との間で通信する。また制御回路200はスピンドルモータ204を制御し、ボイスコイルモータ203を制御する。また制御回路200は落下検知装置100による落下検知信号を読み取って、落下状態の時、ボイスコイルモータ203を制御してヘッド201を退避領域に退避させる。これにより、たとえば、ハードディスク装置が搭載された携帯機器を落下させた際に、携帯機器が地面に接地(激突)するまでにヘッドを磁気ディスクの領域から退避領域へ退避させるので、ヘッド201の磁気ディスクの記録面に対する接触による損傷が防止できる。
特許文献1の装置は、加速度センサの検出信号の微分出力信号が略0であるか否かによって、その落下検知装置が自由落下状態であるか否かを検知するようにしている。
このような制約は装置の低コスト化を阻むものであった。
図1は、落下検知装置の構成を示すブロック図である。加速度センサ1は、加速度に応じた応力により圧電効果が生じる圧電式の加速度センサである。この加速度センサ1の出力信号P1は、検出可能な所定範囲で加速度に比例した電圧信号として出力する。ただし圧電式の加速度センサであるので、直流成分およびごく低周波成分の信号は含まない。すなわちDC加速は検出しない。
〈落下時の動作〉
図2の(A)は加速度センサ1が受ける加速度の時間変化を示す図であり、横軸に時間、縦軸に入力加速度をとっている。ここでは、落下を開始した時刻を0としている。
落下時以外に加速度センサ1に印加される加速度としては、この落下検知装置が搭載された機器が他の物体にぶつかる際の衝撃がある。この場合について図4を基に落下検知装置の動作について説明する。
落下時以外に加速度センサに加速度が印加される状態としては、その他に機器利用者のモーションがある。その例について図5・図6を基に説明する。
図7の(A)は落下検知装置全体の構成を示すブロック図である。ここでx軸落下検知装置100xは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がx軸を向いた落下検知装置である。y軸落下検知装置100yは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がy軸を向いた落下検知装置である。また、z軸落下検知装置100zは、その内部の加速度センサの加速度検出方向がz軸を向いた落下検知装置である。これら3つの落下検知装置100x,100y,100zのそれぞれの構成は図1に示したものと同様である。論理和回路ORは3つの落下検知装置100x,100y,100zの出力信号out(x),out(y),out(z)の論理和信号を出力する論理回路である。
Gy=1G×|sinθ・sinφ|
Gz=1G×|cosθ|
ここでGは重力加速度である。Gx,Gy,Gzの最大値をGmaxとすると、Gmaxが最小となる落下方向は(θ,φ)=(±54.7°,±45°)、(±54.7°,±135°)、(±125.3°,±45°)、(±125.3°,±135°)であり、その時のGmaxは0.577Gとなる。これは、どの方向を向いて落下したとしても、x,y,zの軸のいずれかの加速度センサには0.577Gから0Gのステップ状の加速度が印加されることに相当する。
この落下検知装置は、加速度微分信号が所定のしきい値を超えた後の一定時間だけ加速度検出信号を積分し、その積分信号が所定のしきい値を超えた時に落下状態と見なすものである。
すなわち、図1に示した構成では、積分器5は加速度センサ1の出力信号P1を常に所定の時定数で2回積分するのに対し、図8に示した構成では、積分器5は単安定マルチバイブレータ4の出力信号P4が出力されている時間(ローレベルである期間)だけ加速度センサ1の出力信号P1を積分し、単安定マルチバイブレータ4の出力信号P4がハイレベルに戻った段階でリセットする。そのため、落下検知装置を搭載した機器の利用者によるモーションの結果、図6の(A)などに示したように低周波の振動や回転などによる加速度変化が生じると、積分器5の出力信号P5は、図1の構成によれば図6の(D)のように大きく変化する。その結果、積分信号の比較を行う比較器6の比較結果は図6の(E)に示したようにほとんどの時間においてローレベル(アクティブ状態)となってしまう。このような状態で図4の(A)に示したような衝撃が加わると、その時点で単安定マルチバイブレータ4の出力がローレベルとなり、その結果、落下状態として誤検知されることになる。これに対して、図8に示した構成によれば、微分器2の出力信号P2はしきい値THdを超えた後の一定時間(単安定マルチバイブレータ4の単安定時間)だけ積分を行い、その時間だけで積分出力が上昇するので上記の誤検知についても確実に防止できる。
図9はハードディスクドライブ装置などの磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。ここで、読み書き回路202はヘッド201を用いて磁気ディスク上のトラックに、書き込まれているデータの読み取りまたは書き込みを行う。制御回路200は読み書き回路202を介してデータの読み書き制御を行い、この読み書きデータをインタフェース205を介してホスト装置との間で通信する。また制御回路200はスピンドルモータ204を制御し、ボイスコイルモータ203を制御する。また制御回路200は落下検知装置100による落下検知信号を読み取って、落下状態の時、ボイスコイルモータ203を制御してヘッド201を退避領域に退避させる。これにより、たとえば、ハードディスク装置が搭載された携帯機器を落下させた際に、携帯機器が地面に接地(激突)するまでにヘッドを磁気ディスクの領域から退避領域へ退避させるので、ヘッド201の磁気ディスクの記録面に対する接触による損傷が防止できる。
10−状態判定手段
100−落下検知装置
Claims (6)
- 加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、該加速度センサの出力信号を微分する微分手段と、前記加速度センサの出力信号を積分する積分手段と、前記微分信号が所定のしきい値を超え且つ前記積分手段による積分信号が所定のしきい値を超える特定状態であるか否かを判定する状態判定手段と、を備えた落下検知装置。
- 前記加速度センサを、それぞれの加速度センサの加速度検出方向が互いに直交する3軸方向を向くように3つ配置し、前記状態判定手段が前記3つの加速度センサの出力信号のそれぞれについて前記特定状態を判定するようにし、該状態判定手段が前記3つの加速度センサの出力信号のいずれかについて前記特定状態を判定したとき落下状態であることを示す信号を出力する検知結果出力手段を備えた請求項1に記載の落下検知装置。
- 前記積分手段は1回積分または2回積分を行うものである請求項1または2に記載の落下検知装置。
- 前記加速度センサは、加速度に応じた応力により圧電効果が生じる圧電式の加速度センサである請求項1,2または3に記載の落下検知装置。
- 前記積分手段は、前記微分信号が所定のしきい値を超えたときから一定時間積分するものである請求項1〜4のいずれかに記載の落下検知装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の落下検知装置と、磁気ディスクに対してデータの記録または読み出しを行うヘッドと、前記落下検知装置が落下状態を検知したとき、前記ヘッドを退避領域に退避させるヘッド退避手段とを備えた磁気ディスク装置。
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