(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミック測定レンジを使用して現象を感知するためのデバイスであって、
第1の測定レンジを使用して前記現象を測定し、前記現象の値のアナログ表示を提供するように構成された感知素子と、
前記感知素子に結合され、前記アナログ表示をデジタル表示に変換するように構成されたアナログデジタル変換器(ADC)と、
前記ADCおよび前記感知素子に結合されたプロセッサを含み、
前記プロセッサが、
前記感知素子の第2の測定レンジを決定するために前記デジタル表示を分析し、
前記現象の少なくとも１つの以前の測定値から予想される測定値に基づいて、前記感知素子に前記第1の測定レンジから、現象の次回の測定のための前記第2の測定レンジに変更させるための信号を前記感知素子に提供するように構成され、
前記第1の測定レンジが前記第2の測定レンジとは異なるデバイス。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジ内にあるかどうか、および前記第1の測定レンジが前記感知素子の利用可能な最小の測定レンジであるかどうかを決定し、前記値が前記第1の測定レンジ内にあり、前記第1の測定レンジが前記利用可能な最小の測定レンジよりも大きいことに応答して、前記第2の測定レンジを前記第1の測定レンジよりも小さくするように構成された、請求項1に記載のデバイス。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジ外にあることの決定に応答して、前記第2の測定レンジを前記第1の測定レンジよりも大きくするように構成された、請求項1に記載のデバイス。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記現象の前記値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項1に記載のデバイス。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジの境界の閾値内にあるという決定に応答して、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項1に記載のデバイス。
【請求項６】
前記プロセッサが、利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項1に記載のデバイス。
【請求項７】
現象を測定する方法であって、
感知素子が第1の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップと、
前記第1の測定レンジを適用した前記感知の結果の第1の表示を提供するステップと、
前記感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップであり、前記第2の測定レンジが前記第1の測定レンジとは異なる、ステップと、
少なくとも１つの以前の測定値から前記現象の予想される測定値を決定するステップと、
前記第2の測定レンジを適用した前記感知の結果の第2の表示を提供するステップであり、前記第2の測定レンジが前記現象の前記予想される測定値に基づく、ステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、
前記第1の表示が無効なレンジ外の測定を示すことの決定に応答して、前記感知素子が前記第2の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップであり、前記第2の測定レンジが前記第1の測定レンジよりも大きい、ステップと
をさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、
前記第1の測定レンジが前記感知素子の利用可能な最小のレンジであるかどうかを決定するステップと、
前記第1の表示が有効なレンジ内の第1の値の測定を示すことに応答して、前記感知素子が前記第2の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップであり、前記第1の測定レンジが前記感知素子の前記利用可能な最小のレンジよりも大きく、前記第2の測定レンジが前記第1の測定レンジよりも小さい、ステップと
をさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記第2の測定レンジが、前記感知素子の前記利用可能な最小のレンジであり、前記方法が、前記第1の値がオフセットによって調整される前記第2の測定レンジ内にあるように前記感知素子の前記オフセットを設定するステップをさらに含み、前記現象の値は、測定レンジにオフセットを加えた範囲で測定される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、
前記現象の値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、前記感知素子が前記第2の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップと
をさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項１２】
前記感知素子が前記第2の測定レンジを適用する状態で前記現象を感知するステップが、前記現象の値が前記第1の測定レンジの境界の閾値内にあるという決定に応答する、請求項7に記載の方法。
【請求項１３】
利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って前記第2の測定レンジを選択するステップをさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項１４】
コンピュータ可読記録媒体であって、
プロセッサに、第1の測定レンジを使用して感知素子によって感知される現象の値の表示を分析させる命令と、
プロセッサに、前記第1の測定レンジを使用して感知された前記値の前記表示に基づいて前記感知素子の第2の測定レンジを決定させる命令と、
プロセッサに、少なくとも１つの以前の測定値から前記現象の予想される測定値を決定させる命令と、
前記現象を感知するために、前記感知素子に、前記第2の測定レンジとは異なる前記第1の測定レンジから前記第2の測定レンジに、プロセッサが変更させるようにする命令であって、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された前記命令が、前記現象の前記予想される測定値に基づいて、前記第2の測定レンジを設定するように構成される命令と、
を含むように構成されたコンピュータ可読命令を記録するコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１５】
前記プロセッサに前記表示を分析させる命令が、
プロセッサに、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジ内にあるかどうか、および前記第1の測定レンジが前記感知素子の利用可能な最小の測定レンジであるかどうかを決定させ、
前記値が前記第1の測定レンジ内にあり、前記第1の測定レンジが前記利用可能な最小の測定レンジよりも大きいことに応答して、前記プロセッサに、前記第2の測定レンジを前記第1の測定レンジよりも小さくさせるように構成された、請求項14に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１６】
前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された前記命令が、前記プロセッサに、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジ外にあることの決定に応答させて、前記第2の測定レンジを前記第1の測定レンジよりも大きくするように構成された、請求項14に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１７】
前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された前記命令が、前記現象の前記値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項14に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１８】
前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された前記命令が、前記現象の前記値が前記第1の測定レンジの境界の閾値内にあることの決定に応答して、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項14に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【請求項１９】
前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された前記命令が、利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って、前記感知素子に、前記第2の測定レンジに変更させるように構成された、請求項14に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のいくつかの態様は、一般にダイナミックセンサレンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば速度、加速度、温度、圧力、光、動き、磁界など、様々な量を検出するためのセンサが存在する。Bosch SMB380加速度計などいくつかの既存のセンサでは、比較的静的なレンジを設定するための調整操作を実行するユーザによって、それらの測定レンジを設定することができる。ひとたび設定されると、センサは、そのレンジを使用して、センサに固有の現象/状況を検出する。
【０００３】
自動車から携帯電話まで、多数の機械的および電気的デバイスは、いくつかの種類のセンサを使用する。アプリケーションに応じて、異なるセンサ測定レンジおよびオフセットが対象となり得る。たとえば、運動検出アプリケーションは、対象の何らかの閾値あたりのセンサ読取値に注意を払い得る。閾値を著しく下回るまたは上回る値は、アプリケーションとは無関係であり得るが、閾値のすぐ近くの読取値は、正確に認識される必要があり得る。
【０００４】
今日のセンサでは、測定精度は、一般的に、(デジタルセンサのアナログデジタル変換器(ADC)の機能である)センサ出力ビット幅、およびセンサがカバーするようにプログラムされている測定レンジによって決定される。たとえば、加速度計の一般的なレンジは、-2gと+2との間、-4gと+4gとの間、および-8gと+8gとの間である。運動検出アプリケーションセンサは、およそmgの測定精度を有し得る。しかしながら、今日のセンサ設計では、6ビットの出力および+/-2gのレンジを想定すると、測定精度は、4g/64=g/16、または約数十から100mgとなり、したがって所望のものに比べてあまり正確でなくなる。
【０００５】
センサパラメータは、一般的に、顧客のニーズに従って、製造中に整えられる。他の場合には、センサパラメータは、センサのハードウェアの外部にあるいくつかの電子構成要素(たとえば、キャパシタおよび/または抵抗器など)の公称値を選択することによって、ユーザによってカスタマイズすることができる。センサパラメータは、動作サイクルを通して、さらにはデバイスの寿命を通して一定のままであった。
【０００６】
センサは現在、センサに再構成コマンドを送ることによって、必要に応じてユーザが変更できるカスタマイズ可能な「オンザフライ」パラメータを特徴としている。たとえば、磁気コンパスは、一般的には、最大の地磁界である約0.7ガウスの測定レンジを有する。シングルレンジコンパスは、デバイス内部で、またはデバイスの外部で、金属物体への可能なコンパスの近接に対応するために、より広いレンジ(一般的には2〜6ガウス)で設計される。最新技術の多くのコンパスは、ユーザが選択可能な測定レンジを特徴としている。さらなる例として、異なる動きモードに対応するために、加速度計は、2g、4g、8gなど、ユーザが選択可能なレンジで設計されることが多く、ジャイロスコープは、1秒当たり100度および1秒当たり300度のユーザが選択可能なレンジで設計されることが多い。
【０００７】
構成可変な測定レンジを特徴としているセンサでは、レンジは、通常、所与のモードについてできるだけ狭くなるように、アプリケーションによって設定される。これは、センサ誤差(デジタルセンサのノイズ、オフセット、ドリフト、量子化誤差)が、一般的に、測定されたパラメータ値ではなく、むしろセンサ測定レンジに依存するからである。誤差は時として測定レンジに正比例し、または、そうでない場合であっても、測定レンジがより広いと、誤差はより高い。したがって、レンジを低減することは、通常、測定誤差の低減をもたらす。しかしながら、使用のモードが事前にわかっていない場合、レンジは、所与のモード、および複数のモードについて最も広いレンジに設定される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ダイナミック測定レンジを使用して現象を感知するためのデバイスの一例は、第1の測定レンジを使用して現象を測定し、現象の値のアナログ表示を提供するように構成された感知素子と、感知素子に結合され、アナログ表示をデジタル表示に変換するように構成されたアナログデジタル変換器(ADC)と、ADCおよび感知素子に結合され、感知素子の第2の測定レンジを決定するためにデジタル表示を分析し、現象の測定のために、感知素子に、第1の測定レンジから第2の測定レンジに変更させるように構成されたプロセッサであり、第1の測定レンジが第2の測定レンジとは異なる、プロセッサとを含む。
【０００９】
そのようなデバイスの実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。プロセッサは、感知素子の所望の測定レンジを決定し、現象を測定するための第2の測定レンジとして感知素子に所望の測定レンジを使用させるための信号を感知素子に提供するように構成される。プロセッサは、現象の値が第1の測定レンジ内にあるかどうか、および第1の測定レンジが感知素子の利用可能な最小の測定レンジであるかどうかを決定し、値が第1の測定レンジ内にあり、第1の測定レンジが利用可能な最小の測定レンジよりも大きいことに応答して、第2の測定レンジを第1の測定レンジよりも小さくするように構成される。プロセッサは、現象の値が第1の測定レンジ外にあることの決定に応答して、第2の測定レンジを第1の測定レンジよりも大きくするように構成される。
【００１０】
代替または追加として、そのようなデバイスの実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。プロセッサは、現象の予想される測定値に基づいて、現象の測定のために、感知素子に、第1の測定レンジから第2の測定レンジに変更させるように構成される。プロセッサは、現象の値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。プロセッサは、現象の値が第1の測定レンジの境界の閾値内にあるという決定に応答して、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。プロセッサは、利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。
【００１１】
現象を感知するためのデバイスの一例は、測定レンジとオフセットとの組合せを使用して、並行して現象を測定し、現象の値に対応する測定レンジとオフセットとの組合せについての対応するアナログ出力を提供するように構成された感知素子と、感知素子に結合され、アナログ出力をデジタル出力に変換するように構成されたアナログデジタル変換器(ADC)と、ADCに結合され、デジタル出力を分析し、デジタル出力のうちの1つをデバイスによって出力させるように構成されたプロセッサとを含む。
【００１２】
そのようなデバイスの実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。組合せは、異なるオフセットおよび同様の測定レンジを含む。同様の測定レンジは、感知素子のために利用可能な最小の測定レンジである。
【００１３】
現象を感知するためのデバイスの別の例は、測定レンジとオフセットとの組合せを使用して現象を測定し、並行して、現象の値に対応する測定レンジとオフセットとの組合せの各々についての対応するアナログ出力を提供するための測定手段と、測定手段に結合され、アナログ出力をデジタル出力に変換するように構成されたアナログデジタル変換器(ADC)と、デジタル出力のうちの1つをデバイスによって選択的に出力させるための、ADCに結合された選択手段とを含む。
【００１４】
そのようなデバイスの実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。組合せは、異なるオフセットおよび同様の測定レンジを含む。同様の測定レンジは、感知素子のために利用可能な最小の測定レンジである。
【００１５】
現象を測定する方法の一例は、感知素子が第1の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップと、第1の測定レンジを適用した感知の結果の第1の表示を提供するステップと、感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップであり、第2の測定レンジが第1の測定レンジとは異なる、ステップと、第2の測定レンジを適用した感知の結果の第2の表示を提供するステップとを含む。
【００１６】
そのような方法の実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。方法は、第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、第1の表示が無効なレンジ外の測定を示すことの決定に応答して、感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップであり、第2の測定レンジが第1の測定レンジよりも大きい、ステップとをさらに含む。方法は、第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、第1の測定レンジが感知素子の利用可能な最小のレンジであるかどうかを決定するステップと、第1の表示が有効なレンジ内の第1の値の測定を示すことに応答して、感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップであり、第1の測定レンジが感知素子の利用可能な最小のレンジよりも大きく、第2の測定レンジが第1の測定レンジよりも小さい、ステップとをさらに含む。第2の測定レンジは、感知素子の利用可能な最小のレンジであり、方法は、第1の値がオフセットによって調整される第2の測定レンジ内にあるように感知素子のオフセットを設定するステップをさらに含む。方法は、現象の予想値を決定するステップであり、第2の測定レンジが現象の予想される測定値に基づく、ステップをさらに含む。方法は、第1の表示が有効なレンジ内の測定を示すかどうかを決定するステップと、現象の値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップとをさらに含む。感知素子が第2の測定レンジを適用する状態で現象を感知するステップは、現象の値が第1の測定レンジの境界の閾値内にあるという決定に応答する。方法は、利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って第2の測定レンジを選択するステップをさらに含む。
【００１７】
コンピュータ可読媒体にあるコンピュータプログラム製品の一例は、プロセッサに、第1の測定レンジを使用して感知素子によって感知される現象の値の表示を分析させ、第1の測定レンジを使用して感知された値の表示に基づいて感知素子の第2の測定レンジを決定させ、現象を感知するために、感知素子に、第2の測定レンジとは異なる第1の測定レンジから第2の測定レンジに変更させるように構成されたコンピュータ可読命令を含む。
【００１８】
そのようなコンピュータプログラム製品の実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。プロセッサに表示を分析させるように構成された命令は、プロセッサに、現象の値が第1の測定レンジ内にあるかどうか、および第1の測定レンジが感知素子の利用可能な最小の測定レンジであるかどうかを決定させ、値が第1の測定レンジ内にあり、第1の測定レンジが利用可能な最小の測定レンジよりも大きいことに応答して、第2の測定レンジを第1の測定レンジよりも小さくするように構成される。感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成された命令は、プロセッサに、現象の値が第1の測定レンジ外にあることの決定に応答させて、第2の測定レンジを第1の測定レンジよりも大きくするように構成される。コンピュータプログラム製品は、プロセッサに、現象の予想される測定値を決定させるように構成された命令をさらに含み、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成された命令が、現象の予想される測定値に基づいて第2の測定レンジを設定するように構成される。感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成された命令は、現象の値が急速に変化しつつあることの決定に応答して、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成された命令は、現象の値が第1の測定レンジの境界の閾値内にあることの決定に応答して、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成された命令は、利用可能な測定レンジの定義済みシーケンスに従って、感知素子に、第2の測定レンジに変更させるように構成される。
【００１９】
本明細書で説明する項目および/または技法は、以下の機能のうちの1つまたは複数を提供することができる。現象の測定の精度を上げることができる。たとえば、異なる測定レンジを有する測定サイクルが使用され得、および/または複数の並列の測定が感知素子によって感知され、1つまたは複数のコンバータによりデジタル形式に変換され、所望の測定レンジを使用して取得された有効な測定値について分析され、したがって測定精度が得られ得る。現象の有効なレンジ内の測定および/または有効な測定のシーケンスを決定するために使用される時間は短縮され得る。感知素子の測定レンジは、測定の変更に適応することを含めて、動的に変更することができる。項目/技法と効果の対について説明しているが、言及したもの以外の手段によって、言及した効果を達成することが可能であり、言及した項目/技法が必ずしも言及した効果をもたらすとは限らない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】感知素子を含むデバイスのブロック図である。
【図２】図1に示されるデバイスの機能ブロック図である。
【図３】図1に示される感知素子のオフセットおよび/またはレンジを動的に設定し、調整するプロセスのブロック流れ図である。
【図４】図1に示される感知素子のオフセットおよび/またはレンジを調整するプロセスのブロック流れ図である。
【図５】予想される測定値に基づいて感知素子のレンジおよび/またはオフセットを調整するプロセスのブロック流れ図である。
【図６】感知素子のレンジおよび/またはオフセットを調整する代替のプロセスのブロック流れ図である。
【図７】複数の並列の出力を提供する感知素子を含むデバイスのブロック図である。
【図８】図7に示される感知素子から所望の出力を選択するプロセスのブロック流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で説明する技法は、動的に調整可能なセンサレンジを提供する。センサは、それらの感度レンジを設定するために内部または外部で制御され得る。たとえば、センサによる1つまたは複数の以前の測定を使用して、所望のレベルの精度、好ましくは現象の将来の量を含むセンサの制約内の精度の最高のレベルの精度で、現象/状況の将来の量を捕捉するためのレンジを決定することができる。さらにまた、好ましくは、将来の量を含むより狭いレンジを可能にするのを助けるために、センサのオフセットが動的に調整される。他の実施形態は、開示および特許請求の範囲内である。
【００２２】
図1を参照すると、センサを含むデバイス10は、感知素子12、アナログデジタル変換器(ADC)14、プロセッサ16、およびメモリ18を含む。プロセッサ16は、好ましくは、インテリジェントハードウェアデバイス、たとえば、Intel(登録商標)社またはAMD(登録商標)によって作られるものなどの中央処理装置(CPU)、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)などである。メモリ18は、情報を記憶するように構成され、たとえば、ランダムアクセスメモリ(RAM)および/または読取り専用メモリ(ROM)を含み得る。メモリ18は、実行されると、プロセッサ16に、本明細書で説明する様々な機能を実行させるように構成された命令を含むコンピュータ可読コンピュータ実行可能ソフトウェアコード20を記憶する。あるいは、ソフトウェア20は、プロセッサ16によって直接実行可能ではなく、機能を実行するために、プロセッサ16によってコンパイルされ、次いで実行されるように構成され得る。
【００２３】
感知素子12、ADC14、プロセッサ16、およびメモリ18の様々な組合せは、センサの一部であり得る。たとえば、感知素子12がセンサ13の(図1に示される構成要素のうちの)唯一の構成要素であり、図1に示される他の構成要素はセンサ13の外部にあってもよい。代わりに、感知素子12およびADC14がセンサ15の内部にあり、プロセッサ16およびメモリ18がセンサ15の外部にあってもよい。さらに、感知素子12、ADC14、プロセッサ16、およびメモリ18のすべてがセンサ17の内部にあってもよい。さらに他の構成が可能である。
【００２４】
図2も参照すると、デバイス10は、測定監視モジュール32、ダイナミックレンジ調整モジュール34、およびダイナミックオフセット調整モジュール36を機能的に含む。好ましくは、モジュール32、34、36は、プロセッサ16およびメモリ18によって実施される。監視モジュール32は、感知素子12によって行われる測定に関する情報を受信し、および/または記憶する。レンジ調整モジュール34は、将来の測定についての感知素子12のレンジを調整するかどうか、およびその方法を決定するための監視モジュールからの情報を使用する。オフセット調整モジュール36は、監視モジュールからの情報を使用して、将来の測定のために感知素子12のオフセットを調整するかどうか、およびその方法を決定する。
【００２５】
さらに図1〜図2を参照して図3を参照すると、感知素子12の測定レンジおよび/またはオフセットを動的に調整するプロセス110は、図示の段階を含む。プロセス110は、例にすぎず、制限ではない。プロセス110は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００２６】
段階112で、感知素子12についての測定オフセットおよびレンジが設定される。段階112における最初のパススルーでは、感知素子12のオフセットおよびレンジがデフォルト値に設定されているのがわかる。段階112の将来のパススルーでは、以下で説明するように、測定オフセットおよび/またはレンジが適宜に調整される。好ましくは、オフセットは、感知素子12によって感知される値の最大レンジの真ん中のデフォルト値に設定される。たとえば、-8gから+8gまでのレンジの値を測定することが予想される加速度計では、オフセットは、好ましくは0gに設定される。予想されるレンジが-4gから+12gまでである場合、オフセットは、好ましくは+4gに設定されることになる。デフォルトのレンジは、好ましくは、感知素子12によって使用される最小のレンジ、少なくとも、感知素子12による感知が予想される妥当に大きい数または量の値を含む、比較的小さいが、実際的なレンジに設定される。たとえば、+/-2g、+/-4g、または+/-8gのレンジの値を有する加速度計の感知素子12では、デフォルトのレンジは、好ましくは、最初は+/-2gに設定される。好ましくは、感知素子12は、素子12を設定することができる固定数のレンジを有する。許容可能なレンジの量は、好ましくは比較的小さく、たとえば3または5レンジである。許容可能なレンジの量は、好ましくは、結果を取得でき、ユーザに提供できるような妥当な時間内に、レンジのそれぞれを設定でき、パラメータをすべて感知するために使用できるように十分小さい。好ましくは、デフォルトのレンジは、望ましい精度を提供しながら、妥当な量の測定を含むのに十分広い。
【００２７】
段階114で、関連のあるパラメータまたは現象が感知される。感知素子12は、段階112で確立されたオフセットおよびレンジを適用または使用して、適切な現象を感知する。たとえば、感知素子12は、加速度、速度、温度、圧力、湿度などを感知することができる。
【００２８】
段階116では、段階114で感知された値がデジタル形式に変換される。ADC14は、感知された現象の値を示すアナログ信号を感知素子12から受信し、アナログ信号をデジタル形式に変換する。ADC14は、感知された現象のデジタル値の表示をプロセッサ16、およびデバイス10の出力に提供する。デバイス10の出力は、数値形式で提供されてもよく、またはディスプレイの手段(図1には図示せず)によって提供されてもよい。
【００２９】
段階118で、感知素子12からの測定が有効かどうか、すなわち感知素子12の現在のレンジ内にあるかどうかについて、問合せが行われる。感知素子12からの測定が感知素子12の現在のレンジ内にある場合、プロセッサ16は、段階120で測定値の出力を始める旨の表示をADC14に送る。しかしながら、測定が有効でない場合、すなわち、現在の感知素子のレンジ内にはない場合、プロセッサ16は、現在の測定を出力しないようADC14に指示し、プロセス110は段階112に戻る。
【００３０】
段階112の第2のまたはさらなるパススルーで、感知素子12の測定オフセットおよび/またはレンジは、適宜に調整され得る。プロセッサ16は、より良いオフセットおよび/またはレンジを感知素子のために使用することができるかどうかを決定することができる。たとえば、より良いレンジは、それ以上の精度およびより少ないノイズを提供するより狭いレンジであり得る。しかしながら、たとえば、現在のレンジがすでに感知素子12のために設定可能な最小レンジである場合、より小さいレンジを利用できない場合がある。さらに、プロセッサ16は、感知素子12によってより小さいレンジが使用され得るように、感知素子12のオフセットを設定することができる。オフセットおよび/またはレンジは、様々な技法を使用して調整され得る。たとえば、オフセットは、最小から最大に、その逆に、ランダムになど、任意の順序で、すべての利用可能なオフセットを循環することができる。したがって、たとえば、+/-8gのレンジ、ならびに-6g、-2g、+2g、および+6gの利用可能なオフセットを有する加速度計では、オフセットは、+/-2gで固定されてもよく、オフセットは、たとえば-6g、-2g、+2g、+6g、-2gなど、段階112の各パススルーで変更されてもよい。レンジは、たとえば、0gの固定オフセットを有する、また、段階112の各パススルーで+/-2、+/-4g、+/-8g、+/-2gなどと変更されるレンジなど、同様の方法で循環されてもよい。有効な測定が取得されるかどうかにかかわらず、そのような循環が行われ得る。さらなる技法については、以下で説明する。
【００３１】
図4を参照すると、段階112の第2のまたはさらなるパススルーにおいて感知素子12の測定オフセットおよび/またはレンジを調整するプロセス140は、図示の段階を含む。プロセス140は、例にすぎず、制限ではない。プロセス140は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００３２】
段階142で、現在の測定値が有効かどうかについての問合せが行われる。この段階は、図3に示される段階118と同じとすることができ、したがって別の問合せでない。プロセス140は、段階142を除外し、適宜に、直接段階144または段階146に進むことができる。現在の測定が有効でない場合、プロセス140は段階144に進む。現在の測定が有効である場合、プロセス140は段階146に進む。
【００３３】
段階144で、プロセッサ16は、感知素子12に、より広いレンジおよび/または異なるオフセットを持たせる。たとえば、プロセッサ16は、レンジの上端での仕切りのために測定が有効でない場合、オフセットを増加させることができる。たとえば、感知素子12が+/-2gの現在のレンジおよび0gのオフセットを有する加速度計であり、測定が+2gで仕切られる場合、プロセッサ16は、感知素子12にそのレンジを+/-4gに増加させることができ、および/またはそのオフセットを+2gに移動させることができる。次いで、処理140は、図13の段階114に進む。
【００３４】
段階146で、現在の測定が有効な測定である状態で、現在のレンジが最小の利用可能なレンジであるかどうかについての問合せが行われる。プロセッサ16は、感知素子12の現在の設定が感知素子12の最小のレンジ設定であるかどうかを評価する。そうであれば、プロセス140は段階150に進み、そうでなければ、プロセス140は段階148に進む。
【００３５】
段階148で、感知素子12のレンジは適宜に低減され、感知素子12のオフセットは適宜に変更される。プロセッサ16は、たとえば、次に小さい利用可能なレンジに変更するための信号を感知素子12に送ることによって、感知素子12に、より小さいレンジに変更させる。代わりに、最小のレンジに、(次に小さいレンジが最小ではない場合)現在のレンジよりも小さい2つの利用可能なレンジであるレンジになど、レンジを変更することができる。プロセッサ16はさらに、好ましくは、現在の測定値が新しいオフセット/レンジの組合せの下で有効であるように、適宜に、オフセットを変更する。たとえば、オフセットが0g、レンジが+/-4g、測定値が-3.2であり、レンジが+/-2gに変更された場合、オフセットは、-3.2gの現在の測定値が新しいオフセット/レンジの組合せの下で有効であるように、現在の測定値、または別の値、たとえばこの場合-3gにリセットされ得る。
【００３６】
段階150で、感知素子12のレンジおよび/またはオフセットが予想される測定値に従って調整される。プロセッサ16は、次の測定値を予測するために、以前の測定値を分析する。プロセッサ16によって分析された以前の測定値の量は、好ましくは2であるが、他の量を使用することができる。次の測定値が予測された状態で、プロセッサ16は、それに応じてオフセットおよびレンジを設定する。好ましくは、プロセッサ16は、オフセットを予測された次の測定値に(もしくは最も端の(最小もしくは最大の)利用可能なオフセットに)、または最も近い利用可能なオフセットに設定し、レンジを利用可能な/設定可能な最小のレンジに設定する。プロセッサ16は、好ましくは、測定値が比較的ゆっくり、またはたとえば閾値率ほど急速ではないなど、少なくともそれほど急ではなく変わりつつある場合のみ、レンジを最小のレンジに設定する。そうでない場合、プロセッサ16は、レンジを現在のレンジよりも小さいレンジ、必ずしもそうではないが、最小のレンジ、たとえば、現在のレンジと比較して次に小さいレンジなどに設定することができる。代わりに、プロセッサ16は、たとえば、オフセットを変更することの有無にかかわらず、予想される測定値が新しい測定レンジ内に含まれるように、レンジを大きくすることによって、予想される測定値に対応するようにレンジを設定することができる。
【００３７】
段階148または段階150の後、プロセス140は、図3の段階114に進む。
【００３８】
さらに図1〜図4を参照して図5を参照すると、図4に示される段階150を実施するプロセス160は、図示の段階を含む。プロセス160は、例にすぎず、制限ではない。たとえば、プロセス160は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００３９】
段階162で、問合せが行われ、プロセッサ16は、測定が急速に変化しつつあるかどうかを決定する。プロセッサ16は、感知素子12によって感知される値が、たとえば、5%、10%または他の割合など、あらかじめ決定された割合を超えるなど、連続的な測定間の閾値率を超えて、急速に変化しつつあるかどうかを決定する。プロセッサ16は、前の2つの測定、前の3つの測定など、前の測定を評価することによって変化率を決定することができる。測定が急速に変化しつつあるとプロセッサが決定した場合、プロセス160は、段階164に進み、プロセッサ16は、感知素子12のオフセットおよび/またはレンジを調整する。たとえば、プロセッサ16は、レンジの変更に値するほど測定が急速に変化しつつあると決定した場合、好ましくは、感知素子12のオフセットを測定の予測された次の値に調整し、レンジを調整することができる。たとえば、変化率がたとえば20%などの閾値を超える場合、プロセッサ16は、感知素子12のレンジを広げることができる。プロセッサ16は、レンジの値を変更することを決定した場合、好ましくは、より広いレンジの1レベルだけ、または、デフォルトとしての最大レンジまで、レンジを増分する。段階162で、感知素子12からの測定値が急速に変化していないことをプロセッサが決定した場合、プロセス160は段階166に進む。
【００４０】
段階166で、プロセッサ16は、感知素子12のオフセットの変更に値するほど測定値がレンジの境界に近いかどうかを決定する。プロセッサ16は、現在の測定値がレンジの境界または端の閾値内にあるかどうかを決定する。たとえば、プロセッサ16は+/-2gのレンジの場合0.2g以内、またはレンジのある割合以内など、現在の測定が測定レンジ境界の所定の値以内にあるかどうかを決定することができる。たとえば、プロセッサ16は、現在の測定が、レンジ境界(低い境界または高い境界)のレンジの10%以内にあるかどうかを評価することができる。現在の測定がレンジ境界の閾値内にあるとプロセッサ16が決定した場合、プロセス160は、プロセッサ16が感知素子12のオフセットを調整する段階168に進む。プロセッサ16は、感知素子12のレンジを調整することもできるが、これは、好ましくは、測定が急速に変化していないことが決定されているので、行われない。プロセッサ16は、次の測定値を予測し、感知素子12のオフセットをその値に調整することができ、オフセットを現在の測定値に調整する、またはオフセットを別の値に調整することができる。現在の測定値がレンジ境界の閾値内にないことをプロセッサ16が段階166で決定した場合、プロセス160は図3に示される段階114に進む。
【００４１】
さらに図1〜図3を参照して図6を参照すると、図3の段階112の測定オフセットおよび/またはレンジの調整を実施するための代替のプロセス180は、図示の段階を含む。プロセス180は、例にすぎず、制限ではない。プロセス180は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００４２】
段階182で、現在の測定が有効かどうかについての問合せが行われる。プロセッサ16は、現在の測定が感知素子12の現在設定されている測定レンジ内にあるかどうかを決定する。プロセッサ16が、測定監視モジュール32によって、現在の測定が有効であると決定した場合、プロセス180は以下で説明する段階186に進み、そうでなければ段階184に進む。たとえば、以下で説明する段階182は、プロセス180から削除され得る。
【００４３】
段階184で、現在のレンジまたはオフセットがその最大値であるかどうかについての問合せが行われる。プロセッサ16は、現在のレンジが感知素子12のために利用可能な最大レンジであるかどうかを決定する。代わりに、プロセッサ16は、現在のオフセットが感知素子12のために利用可能な最高オフセットであるかどうかを決定する。感知素子12のために利用可能なオフセットは、すべての利用可能なオフセットの循環が、感知素子12のために利用可能なレンジ全体、または所望の測定レンジ全体をカバーするように、あらかじめ決定された決まりきったオフセットでもよい。たとえば、+/-4gのレンジを有する加速度計では、レンジが+/-2gで設定され、利用可能なオフセットは、-6g、-2g、+2g、および+6gで設定され得る。レンジがその最大値である、またはオフセットがその利用可能な最大値であることを、プロセッサ16が段階184で決定した場合、プロセス180は、段階186に進み、そうでなければ段階188に進む。
【００４４】
段階186で、レンジまたはオフセットは、そのそれぞれの利用可能な最小の値にリセットされる。プロセス180がレンジを調整するためのものである場合、レンジ調整モジュール34は、たとえば加速度計での+/-2gなど、利用可能な最小レンジに感知素子12の現在のレンジをリセットする。代わりに、プロセス180が感知素子12のオフセットを調整するためのものである場合、オフセット調整モジュール36は、たとえば、前のパラグラフの所与の例ではたとえば-6gなど、その最低値に感知素子12のオフセットをリセットする。
【００４５】
段階188で、感知素子12のレンジまたはオフセットが調整され、または増分される。プロセス180が感知素子12のレンジを調整するためのものである場合、レンジ調整モジュール34は、感知素子のレンジを次の利用可能なレンジの増分に調整する、増分する、または増加させる。代わりに、最初はレンジをその最も広いレンジに設定し、段階188の調整で、レンジを低減または減分することができるが、増分が好ましい。さらに、プロセス180が固定レンジを有する感知素子12のオフセットを調整するためのものである場合、段階188で、オフセット調整モジュール36は、次の利用可能なオフセット値にオフセットを増分する。レンジの調整と同様に、オフセットは、その最高レベルで開始し、下位レベルに移動することができる。さらにまた、必ずしも昇順または降順ではなく、すべての利用可能なオフセットが選択されるように、バラバラの順序で、オフセット値を選択することができる。たとえば、-6g、-2g、+2g、および+6gのオフセット、ならびに+/-2gの固定レンジの利用可能な加速度計では、シーケンスは、-6g、-2g、+2g、+6g、または+6g、+2g、-2g、-6g、または-6g、+2g、-2g、+6g、またはその他とすることができる。この説明は、プロセッサ16が感知素子のオフセットを設定する閉ループシステムのためのものである。プロセッサ16が感知素子12のレンジまたはオフセットを設定しない開ループ構成(感知素子12に信号を提供するためにプロセッサ16が接続されない)を使用することができる。たとえば、感知素子12は、単一のレンジに設定され、測定サイクルごとに、感知素子12自体によって、オフセットが変更され得る。したがって、たとえば、レンジが+/-2gに設定され、オフセットは、上記のように順に行われ、有効な測定がADC14によって出力され得る。
【００４６】
段階186でのリセット、または段階188でのレンジまたはオフセットの調整の後、プロセス180は、図3に示される段階114に進む。
【実施例】
【００４７】
以下の表は、オフセットおよびレンジの例示的なシーケンス、および対応する感知され、出力される測定値を示す。表はすべて、+/-8gの最大有効測定レンジを有する加速度計の例のものである。
【００４８】
表1は、感知素子12が+/-8g、+/-4g、+/-2gの利用可能なレンジ、0gの固定オフセットを有し、プロセッサ16が利用可能なレンジを循環する例示的な実施形態を示す。ここで、感知素子12は、有効な測定がいつ取得されるかにかかわらず、3つすべてのレンジについての測定値を出力する。プロセッサ16は、出力のために最小のレンジを有する測定のみを選択する。
【００４９】
【表１】
0005478774.tif 000002
【００５０】
表2は、感知素子12が+/-8g、+/-4g、+/-2gの利用可能なレンジ、0gの固定オフセットを有し、プロセッサ16が利用可能なレンジを循環する例示的な実施形態を示す。ここで、感知素子12は、有効な測定までレンジを循環する。次いで、感知素子のレンジは、感知素子12自体、またはプロセッサ16によって最初のレンジにリセットされる。
【００５１】
【表２】
0005478774.tif 000003
【００５２】
表3は、感知素子12が+/-8g、+/-4g、および+/-2gの利用可能なレンジ、-6gと+6gとの間の利用可能なオフセットを有し、プロセッサ16がオフセットを(ここでは、1gの1/10の精度で)現在の測定値に調整し、レンジを利用可能な最小のレンジに設定する例示的な実施形態を示す。
【００５３】
【表３】
0005478774.tif 000004
【００５４】
表4は、感知素子12が+/-8g、+/-4g、および+/-2gの利用可能なレンジ、-6gと+6gとの間の利用可能なオフセットを有し、プロセッサ16が前の測定値(ここでは2つの前の値)に基づいてオフセットおよびレンジを調整して、レンジを利用可能な最小のレンジに設定する例示的な実施形態を示す。自由落下(0gの加速度)が検出された場合、オフセットは0gに設定され、レンジは+/-8gの最大レンジに設定される。
【００５５】
【表４】
0005478774.tif 000005
【００５６】
表4は、実際の測定値が3.7gから1.3gに急速に変化するとき、結果としてレンジが+/-4gに増加されることを示す。さらに、0gの3つの連続する値が測定されるとき、レンジは加速度スパイクを予想して最大値に設定される。3つの連続する測定は例にすぎず、他の量を使用することができる。
【００５７】
表5は、有効な測定が取得されるかどうかにかかわらず、すべてのオフセットが選択され、使用される場合の、レンジが+/-2gで固定された感知素子12のために利用可能なオフセット-6g、-2g、+2g、+6gの例示的なシーケンスを示す。
【００５８】
【表５】
0005478774.tif 000006
【００５９】
表6は、ひとたび有効な測定が取得されると、サイクルが再開される場合の、レンジが+/-2gで固定された感知素子12のために利用可能なオフセット-6g、-2g、+2g、+6gの例示的なシーケンスを示す。
【００６０】
【表６】
0005478774.tif 000007
【００６１】
表7は、測定値が、レンジ境界の閾値内、ここでは0.5gになるとき、オフセットが変更される場合の、-6g、-4g、-2g、0g、2g、4、6gの利用可能なオフセット、および+/-2gの固定レンジの例示的な実施形態を示す。
【００６２】
【表７】
0005478774.tif 000008
【００６３】
他の実施形態は可能であり、本開示の範囲内である。
【００６４】
たとえば、図7を参照すると、デバイス210は、感知素子212、ADC214、およびプロセッサ216を含む。感知素子212は、複数の、ここでは3つの出力をADC214に提供するように構成され、接続される。素子212は、複数の感知素子に、内部で異なるパラメータが設定させる。出力のそれぞれは、異なるオフセット-レンジの組合せ(O/RC)を有する。たとえば、感知素子は、+/-8gの最大レンジを有する加速度計とすることができ、示される3つの出力がそれぞれ0gのオフセット、ならびに+/-2g、+/-4g、および+/-8gのレンジを有する。感知素子212は、出力上で信号を同時にADC214に提供する。ADC214は、感知素子212の各出力について1つの、複数の個々のADCを有する。代わりに、ADC214は、より少ない個々のADCを有し、出力間での切り替えを行うことができる。プロセッサ216は、ADC214によってデジタル形式に変換される感知素子212からの測定を分析し、ADC214に最低の測定レンジに対応する有効な測定値を出力させるように構成される。たとえば、3.2gの値では、+/-2gのレンジ出力での感知素子の出力は、ポジティブレールであり、したがって無効であり、+/-4gのレンジおよび+/-8gのレンジでの感知素子の出力はいずれも4.2gであり、プロセッサ216は、ADC214に、+/-4gのレンジを有する感知素子の出力から測定を出力させる。感知素子212の信号調整は、アナログおよび/またはデジタル信号処理、増幅などを含む。出力のそれぞれのために提供される信号調整は、他の出力のうちの1つまたは複数の場合とは異なっていてもよい。
【００６５】
さらに図7を参照して図8を参照すると、複数の可能な感知素子の出力のうちの1つを選択するためのプロセス220は、図示の段階を含む。プロセス220は、例にすぎず、制限ではない。プロセス180は、たとえば、段階を追加する、削除する、または、並べ替えることによって変更され得る。
【００６６】
段階222で、関連のある現象が感知素子212によって感知される。現象は、異なるパラメータ、ここでは異なる感知レンジおよび場合によっては異なるオフセットを使用して感知される。好ましくは、現象は、異なる構成(異なるパラメータ)を使用して、同時に/並行して感知される。感知素子は、異なる感知構成から値を出力する。
【００６７】
段階224で、感知素子212からの出力が受信され、デジタル化される。ADC214は、複数の出力値を受信し、これらの値をデジタル化する。好ましくは、値は、同時にデジタル化される。デジタル化された出力は、プロセッサ216に提供される。
【００６８】
段階226で、デジタル化された値のうちの1つは、ADC214からの出力として選択される。プロセッサ216は、デジタル化された値を分析し、最低の感知レンジを有する有効な出力を選択する。プロセッサ216は、ADC214に、値のうちどれが選択されるかについて指示する。
【００６９】
段階228で、選択された値が出力される。ADC214は、どの値が選択されるかのプロセッサの指示に応答し、対応する値を対応する感知構成から出力する。
【符号の説明】
【００７０】
10  デバイス
12  感知素子
13  センサ
14  アナログデジタル変換器(ADC)
15  センサ
16  プロセッサ
17  センサ
18  メモリ
20  コンピュータ可読コンピュータ実行可能ソフトウェアコード
32  測定監視モジュール
34  ダイナミックレンジ調整モジュール
36  ダイナミックオフセット調整モジュール
210  デバイス
212  感知素子
214  ADC
216  プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005478774.tif 000011
【図４】
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【図５】
0005478774.tif 000013
【図６】
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【図７】
0005478774.tif 000015
【図８】
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