(57)【要約】【課題】一般的に比較器高電力を必要とする既存のＡＳＩＣ及び類似のセンサを、電力が制限される状況で用いることができるようにする。【解決手段】信号を出力することができる回路により消費される電力を管理する方法である。本方法は、或る持続時間後に信号が有効であるその或る持続時間を決定するステップと、信号の更新レートを決定するステップとを含む。本方法はまた、電力を回路に持続時間及び更新レートに基づいて供給するステップと、信号を更新レートでラッチするステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を出力するよう動作可能な回路により消費される電力を管理する方法であって、
或る持続時間後に前記信号が有効である前記持続時間を決定するステップと、
前記信号の更新レートを決定するステップと、
電力を前記回路に前記持続時間及び前記更新レートに基づいて供給するステップと、
前記信号を前記更新レートでラッチするステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記回路を前記電力でもって前記持続時間の間前記更新レートで作動させるステップを更に備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
持続時間を決定する前記ステップが、前記回路の作動時間、開始時間、安定化時間、過渡時間、及び安全時間のうちの少なくとも１つを決定することを備える請求項１記載の方法。
【請求項４】
更新レートを決定する前記ステップが、前記持続時間のデューティ・サイクルを決定することを備え、
前記方法が更に、
前記デューティ・サイクル外の或る期間前記更新レートに基づいて前記回路に供給される電力を断にするステップと、
前記回路を前記デューティ・サイクル内の或る期間給電するステップと
を備える請求項１記載の方法。
【請求項５】
電力を前記回路に供給する前記ステップが、電力パルスを前記持続時間及び更新レートに基づいて発生することを備える請求項１記載の方法。
【請求項６】
或る現象をセンサを用いて感知するステップを更に備える請求項１記載の方法。
【請求項７】
信号を出力するよう動作可能な回路により消費される電力を管理するシステムであって、
前記回路に接続され、タイミング信号を発生するよう構成されているタイミング回路と、
前記回路に接続され、前記タイミング信号に応答して電力信号を発生し且つ当該電力信号を前記回路に供給するよう構成されているスイッチング回路と、
前記信号を格納し且つ前記信号を出力するよう構成されている記憶装置と
を備えるシステム。
【請求項８】
前記タイミング信号が、オン時間及びオフ時間を備え、
前記オン時間が、作動時間、開始時間、安定化時間、過渡時間、及び安全時間のうちの少なくとも１つを有する
請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記スイッチング回路が、前記回路に供給される電力を前記オフ時間中切り、且つ電力を前記回路に前記オン時間中送る請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記タイミング回路が、前記タイミング信号を更新レートに基づいて発生する請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
前記回路がセンサを備える請求項７記載のシステム。
【請求項１２】
前記記憶装置がラッチを備える請求項７記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムを負荷とインターフェースするよう構成されている駆動回路を更に備える請求項７記載のシステム。
【請求項１４】
前記タイミング回路が更に、ＲＣ回路と前記タイミング信号を調整するよう構成されている電圧分割器とのうちの少なくとも１つを備える請求項７記載のシステム。
【請求項１５】
第１の回路を制御する方法であって、
電力を発振回路に結合するステップと、
前記発振回路から前記第１の回路への電力をパルス化して送るステップと、
出力信号を前記第１の回路で発生するステップと、
前記出力信号をメモリに保持するステップと
を備える方法。
【請求項１６】
電力をパルス化して送る前記ステップが、作動時間、開始時間、安定化時間、過渡時間、及び安全時間のうちの少なくとも１つを決定することを備える請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
電力をパルス化して送る前記ステップが、前記電力のデューティ・サイクルを決定することを備え、
前記方法が更に、
前記回路を前記第１の回路を前記デューティ・サイクル外の或る期間アイドリングするステップと、
前記第１の回路を前記デューティ・サイクル内の或る期間給電するステップと
を備える請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の回路がセンサを備え、前記方法が更に或る現象をセンサで感知するステップを備える請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記出力信号を保持するステップが、前記出力信号をラッチを用いてラッチすることを備える請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記メモリ及び負荷を駆動回路とインターフェースするステップを更に備える請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２００４年１１月９日に出願された米国仮出願Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．６０／６２６，２２５の利益を主張し、当該出願の全体の内容が、本明細書に援用されている。
本発明は、感知装置の電力管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリング（操舵）センサ等のような感知装置及び関連の回路は、多くの場合比較的高電力を必要とする。例えば、一部の感知装置は、異なる用途のための機能を提供するため、ビルトイン（組込）型特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）又は他の回路の構成要素を有する。感知装置は、典型的には、機能するため大量の電流又は電力を引き込む。しかしながら、一部の応用は、感知装置により提供される機能の一部のみを用いる。たとえ全ての機能より少ない機能を用いても、電力要件は同じままである。その結果、感知装置は、それらの機能の一部のみを利用するために比較的大量の電流又は電力を引き込んでいて、従ってそれを消費している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に比較器高電力を必要とする既存のＡＳＩＣ及び類似のセンサを、電力が制限される状況で用いることが望ましいであろう。これは、センサを低電力用途のために変更する必要性を回避するが、しかし通常高電力のセンサをより少ない電力で動作させるための幾らかの方法又は装置を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一形態において、本発明は、既存の装置により消費される電力を管理する方法を提供する。この方法は、データを既存の装置から送るステップと、既存の装置により消費される電力のデューティ・サイクルを制御するステップとを含む。デューティ・サイクルは、典型的には、オン時間及びオフ時間を含むことができる。本方法はまた、データをオン時間及びオフ時間中に記憶するステップを含む。
【０００５】
別の形態において、本発明は、既存の感知装置により消費される電力を管理するシステムを提供する。このシステムは、データ信号を発生するよう構成された感知装置と、当該感知装置からの信号を受け取るよう構成された発振モジュールとを含む。発振モジュールはまた、オン時間及びオフ時間を有する制御信号を発生するよう構成されている。本システムはまた、データをオン時間及びオフ時間のうちの１つの時間中に記憶するよう構成された記憶装置を含む。
【０００６】
更に別の形態において、本発明は、電力を感知装置に供給する方法を提供する。この方法は、感知装置を動作させるための電力の量を決定するステップと、電力信号を、当該感知装置を動作させるための上記電力の量に基づいて発生するステップと、当該感知装置に給電するため当該電力信号をパルス化するステップとを含む。
【０００７】
更に別の形態において、本発明は、電力を感知装置に供給する方法を提供する。この方法は、感知装置を動作させるための電力の量を決定するステップと、電力信号を、当該感知装置を動作させるための電力の量に基づいて決定するステップと、データを当該感知装置から当該電力信号に基づいてサンプリングするステップとを含む。
【０００８】
更に別の形態において、本発明は、電力を感知装置に供給する装置を提供する。この装置は、感知装置からのデータを受け取るよう構成された発振器を含む。発振器はまた、オン時間及びオフ時間を有する制御信号を発生するよう構成されている。本装置はまた、データをオン時間及びオフ時間のうちの１つの時間中にラッチするよう構成されたラッチを含む。
【０００９】
更に別の形態において、本発明は、信号を出力することができる回路により消費される電力を管理する方法を提供する。この方法は、或る持続時間後に信号が有効であるその持続時間を決定するステップと、信号の更新レートを決定するステップとを含む。本方法はまた、電力を回路に持続時間及び更新レートに基づいて供給するステップと、信号を更新レートでラッチするステップとを含む。
【００１０】
更に別の形態において、本発明は、信号を出力するため動作可能である回路により消費される電力を管理するシステムを提供する。このシステムは、タイミング回路と、スイッチング回路と、記憶装置とを含む。タイミング回路は、タイミング信号を発生するよう構成されている。スイッチング回路は、タイミング信号に応答して電力信号を発生し、且つ当該電力信号を上記回路に供給するよう構成されている。記憶装置は、信号を記憶し且つ信号を出力するよう構成されている。
【００１１】
更に別の形態において、本発明は、第１の回路を制御する方法を提供する。この方法は、電力を発振回路に結合するステップと、電力をパルス化して発振回路から第１の回路へ送るステップとを含む。本方法はまた、出力信号を第１の回路で発生するステップと、出力信号を記憶装置で保持するステップとを含む。
【００１２】
本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、その応用において、以下の記載で説明され、又は添付図面に示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、そして様々な方法で実施又は実行されることが可能である。また、本明細書で用いられる表現及び専門用語は、説明の目的のためであり、限定するものと考えられるべきでないことを理解すべきである。
【００１４】
また、当業者に明らかである筈であるように、図面に示されるシステムは、実際のシステムが似ているシステムのモデルである。説明されるモジュール及び論理構造の一部は、マイクロプロセッサ又は類似のデバイスにより実行されるソフトウエアで実現されることが可能であり、又は例えば、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）を含む様々な構成要素を用いてハードウエアで実行されることが可能である。「プロセッサ」のような用語は、ハードウエア及び／又はソフトウエアの両方を含む又は意味し得る。更に、この明細書全体にわたり大文字で書かれた用語が用いられている。そのような用語は、共通の実施に適合するため、そして説明をコーディング例、式及び／又は図と相関付けすることを助けるため、用いられている。しかしながら、特定の意味が、大文字の使用のため、含意されているのではなく、また単純に推論されるべきでない。
【００１５】
本発明の実施形態は、信号を発生する回路により消費される電力を管理するシステムに関連する。このシステムは、タイミング信号を発生するタイミング回路と、当該タイミング信号に応答して電力信号を発生し且つ当該電力信号を上記回路に供給するスイッチング回路とを含む。本システムはまた、信号を保持するための記憶装置を含む。
【００１６】
図１は、感知システム１００をブロック図の形式で示す。感知システム１００は、電力信号を電源１０４からコネクタ１２８を介して受け取る発振モジュール１０８を含む。発振モジュール１０８は、電源１０４からの電力信号を第２の電力信号に変換し、そのことは以降で詳述する。或る実施形態においては、発振モジュール１０８は、信号発生器１３２及びタイミング・モジュール１３６を含む。次いで、信号発生器１３２は、調時された信号を、タイミング・モジュール１３６の設定に基づいて発生する。スイッチング・モジュール１１２が、調時された信号により作動され、それは、次いで、第２の電力信号を供給して、プロセッサ１１６を所定量の又は所定期間の作動時間にわたり動作させる。例えば、当該所定量の作動時間は、上記の調時された信号から導出されることができる。
【００１７】
ひとたび給電又は作動されると、プロセッサ１１６は、複数の感知された信号を感知素子又はセンサから受け取る。その感知された信号は、アナログ形式であり得る。プロセッサ１１６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、又は類似のものであることができる。或る実施形態においては、プロセッサ１１６は、感知素子又はセンサを含む。そのようなプロセッサの一例は、統合化されたインデックス・パルス（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｉｎｄｅｘ  ｐｕｌｓｅ）を有する方向感知ホール効果エンコーダと高精度解像度乗算型ＡＳＩＣとを含むＴｉｍｋｅｎ社からのＭＰＳ−３２ＸＦプロセッサである。他の実施形態においては、プロセッサ１１６は、当該プロセッサ１１６の外部にある感知素子から、感知された信号を受け取る。プロセッサ１１６は、ソフトウエア又はファームウエア、及び感知システム１００で用いられるデータを記憶するメモリを含むことができる。プロセッサ１１６は、感知された信号を処理し、そしてその処理された信号を、感知された信号に基づいて発生する。或る実施形態においては、プロセッサ１１６は、感知された信号をそのディジタルの等価信号に変換する。ひとたび作動時間が経過してしまうと、プロセッサ１１６は、電源１０４、又はスイッチング回路即ちスイッチング・モジュール１１２からの電気的接続を断にされる。
【００１８】
記憶装置１２０は、処理された信号を受け取って保持するためプロセッサ１１６に結合される。或る実施形態においては、記憶装置１２０は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリのようなメモリを含む。他の実施形態においては、記憶装置１２０は、ラッチ、又は複数の給電されたフリップ・フロップを含むことができる。感知システム１００はまた、任意の出力ドライバ１２４を含み、当該任意の出力ドライバ１２４は、感知システム１００と負荷との間をインターフェースし、当該負荷は、感知システム１００にコネクタ１２８で接続している。このようにして、プロセッサ１１６は、所定の更新レートで給電されるのみである。プロセッサ１１６からの出力信号は、記憶装置１２０を介してコネクタ１２８において上記更新レートで使用可能状態にとどまったままである。即ち、感知システム１００は、調時された信号がアクティブ又はハイであるとき電力を消費し、そして調時された信号がアクティブでない又はローであるときアイドル状態になり、そしてプロセッサ１１６の出力を記憶装置１２０に記憶、保存、又は保持する。その結果、感知システム１００は、プロセッサ１１６への電力が実質的に断にされ、従って電力がトランスペアレントに節約される間に、エンド・ユーザに対していずれの顕著な差無しで、実行可能な出力信号をコネクタ１２８で有する。
【００１９】
図２は、例示的な感知装置２００の概略図を示す（図１及び図２の類似の構成要素は、類似の参照番号で参照される。）。図示の実施形態において、発振モジュール１０８は、（図１の）電源１０４により給電され且つリセットされる信号発生器２０４（図１の１３２）を含む。発振モジュール１０８はまた、タイミング・モジュール２１２（図１の１３６）を含む。図示の実施形態において、タイミング・モジュール２１２は、（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ１及びＣ２を含む）抵抗−キャパシタの組み合わせを含む。詳細には、抵抗−キャパシタの組み合わせは、電圧分割器構成で直列に配置される１組の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を含む。信号発生器２０４は、そのタイミング情報をタイミング・モジュール２１２から受け取って、調時された信号を発生する。抵抗（Ｒ１，Ｒ２）の値は、タイミング情報を、従って調時された信号のアクティブな持続時間を制御するよう構成されている。他の実施形態において、ＲＣの組み合わせの抵抗は、ポテンショメータにより置換されることができる。このようにして、感知装置２００のユーザは、調時された信号のアクティブな持続時間、従って信号発生器２０４により発生された作動時間を調整することができる。
【００２０】
詳細には、ＲＣの組み合わせ、又はタイミング・モジュール２１２は、多くの場合アクティブな持続時間又はデューティ・サイクルと呼ばれるオン時間（オン状態）と、調時された信号のオフ時間（オフ状態）とを制御する。或る実施形態において、調時された信号は、例えば、１０パーセントのデューティ・サイクルを有する方形波である。即ち、調時された信号は、オン状態がその持続時間の１０パーセントであり、そしてオフ状態がその持続時間の９０パーセントである。或る実施形態において、オン状態は、３．３Ｖ、４．５Ｖ又は５．５Ｖのような高電圧を示し、一方オフ状態は、０Ｖと２Ｖとの間の低電圧を示す。
【００２１】
調時された信号のオン状態中に、その調時された信号を用いて、トランジスタ対２１６を含むスイッチング回路２１４（図１の１１２）を作動させる。ひとたび作動されると、トランジスタ対２１６は、ＡＳＩＣ２２０を含むプロセッサ１１６を作動する。抵抗Ｒ１４が、トランジスタ対２１６に結合されており、当該抵抗Ｒ１４を用いて、ＡＳＩＣ２２０に流れる非常に小さい電流を確保し、それによりＡＳＩＣ２２０が、予測可能なバイアスを用いて一貫した論理状態に作動されることができる。例えば、ＡＳＩＣ２２０が、ヒステリシスを持つ比較器を含む場合、ＡＳＩＣ２２０に流れるその小さい電流は、この比較器で生じる可能性のあるランダム性を低減又は排除する。その結果、ＡＳＩＣ２２０は、オン又はオフである一貫したバイアスでもって作動されることができる。調時された信号のオン時間は、ＡＳＩＣ２２０が安定化しそして有効な出力を生成することを保証するよう設定される。同様に、オフ時間はまた、感知装置２００の所望の更新レート又はサンプリング速度に基づいて設定され、それは、当面の応用に依存することができる。
【００２２】
コネクタ１２８において接続された負荷に対してトランスペアレントな電流節約活動を行うため、例示的感知デバイス２００はまた、ＡＳＩＣ２２０により発生されたデータを保存又は保持するため記憶装置１２０に１対のラッチ２２４を含む。詳細には、ひとたび（図１の）プロセッサ１１６又はＡＳＩＣ２２０が、感知された信号を処理又は変換することを終了すると、ＡＳＩＣ２２０は、処理された信号又はデータの有効性をオン状態の初期又は過渡部分中に確認する。その後、ラッチ２２４は、処理された信号又はデータをオン時間の（高電圧状態から低電圧状態への）立ち下がり端でラッチする。或る実施形態において、ＡＳＩＣ２２０が有効なデータを発生するため必要とする最小のオン時間が、最初に、実験的に決定される。例えば、最小オン時間は、複数のＡＳＩＣ過渡特性から決定されることができる。他の実施形態において、最小オン時間は、ＡＳＩＣの作動時間及び安定化時間のような他の特性から決定されることができる。更に他の実施形態においては、オン時間は、実験的と、ＡＳＩＣ２２０の過渡特性からとの両方で決定されることができる。
【００２３】
最小オン時間が決定された後で、全体のオン時間がラッチ２２４が処理されたデータをラッチする時間を許すように、安全時間をオン時間に加えることができる。例えば、ＡＳＩＣ２２０は、処理されたデータを完全に発生するのに０．１秒をかかる場合がある。そのような場合、例えば０．０５秒の時間をオン時間に加えて、０．１５秒のオン時間をもたらすことができる。このようにして、ＡＳＩＣ２２０は、動作して、感知された信号を処理するための十分な電力を保証されることができ、そしてラッチ２２４は、完全に処理されたデータをラッチするための十分な時間を有する。勿論、他の安全時間及び他のオン時間がまた、所望の応用に応じて用いられることができる。
【００２４】
電力がＡＳＩＣ２２０にオン時間中に供給され、そしてラッチ２２４がＡＳＩＣ２２０からのデータを記憶した後で、ＡＳＩＣ２２０へ電力が断にされる。このようにして、電力は、ＡＳＩＣ２２０がアイドリング状態である間節約されるであろう。即ち、電力は、実質的にオフ時間中に節約される。例えば、ＡＳＩＣ２２０は、典型的には０．１２５Ｗ（５Ｖ×２５ｍＡ）の平均電力を引き込むことができる一方で、電力信号の２０パーセントのデューティ・サイクルは、０．０２５Ｗの電力を生じる。従って、感知装置２００は、約０．１Ｗの電力節約を達成する。
【００２５】
図３は、複数の信号のタイミング図３００を示し、当該複数の信号は、発振モジュール１０８により発生される発振モジュール出力信号３０４（調時された信号上）と、この発振モジュール出力信号３０４に応答してスイッチング・モジュール１１２により発生されたスイッチング・モジュール出力信号（又は第２の電力）３０８とを含む。図示の実施形態において、発振モジュール出力信号３０４は、１０パーセントのデューティ・サイクルを有する。図３はまた、スイッチング・モジュール出力信号３０８が実質的に発振モジュール出力信号３０４に追従することを示す。例えば、発振モジュール出力信号３０４がハイであるとき、スイッチング・モジュール出力信号３０８もハイである。図３はまた、ＡＳＩＣデータ有効信号３１２を示し、当該ＡＳＩＣデータ有効信号３１２は、前述のプロセスにより決定された最小オン時間に加えられることができる安全時間を表す複数のパルス３１４を含む。図３はまた、スイッチング・モジュール出力信号３０８の複数の立ち下がり端３２４を示すラッチ起動タイミング信号３１８を示し、そのスイッチング・モジュール出力信号３０８の複数の立ち下がり端３２４をラッチ２２４が用いて、処理されたデータをラッチする。
【００２６】
データ・ラッチ・プロセスを説明するため、図３はまた、ラッチ起動タイミング信号３１８を基準にしてラッチ２２４によりラッチされる例示的な１組のデータ３２８を示す。データ３２８は、複数のゼロ（０）がラッチ２２４に最初にあることを示す。立ち下がり端３２４が生じるや否や、複数の一（１）及び二（２）を含む新しいデータがラッチされる。より詳細には、ラッチ２２４は、ＡＳＩＣ２２０から使用可能なデータをパルス３１４の端又は立ち下がり端３２４でラッチする。このようにして、ラッチ２２４は、ＡＳＩＣ２２０がアイドリング状態にある間、ＡＳＩＣ２２０により発生されたデータを保持し、こうして、ラッチされたデータは、コネクタ１２８で利用可能にされる。
【００２７】
感知装置１００が操舵輪センサである実施形態において、発振モジュール１０８は、調時された信号の完全なサイクル又は持続時間が操舵輪が動くことができるより早いように設定される。このようにして、データが感知装置１００から必要とされるときは常に、現在のデータが、たとえＡＳＩＣ２２０がその時間の小部分のみ給電されたとしても、感知装置１００により送られる。
【００２８】
従って、本発明は、とりわけ、制限された電力で動作することができる感知システムを提供する。本発明の様々な特徴及び利点が、添付の特許請求の範囲で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、感知装置のブロック図である。
【図２】図２は、例示的感知装置の概略図を示す。
【図３】図３は、例示的感知装置により発生される幾つかの信号のタイミング図を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１００  感知システム
１０４  電源
１０８  発振モジュール
１１２  スイッチング・モジュール
１１６  プロセッサ
１２０  記憶装置
１２４  出力ドライバ
１２８  コネクタ
１３２，２０４  信号発生器
１３６，２１２  タイミング・モジュール
２００  感知装置
２１４  スイッチング回路
２２０  ＡＳＩＣ
２２４  ラッチ
【図１】
2006195958.tif 000003
【図２】
2006195958.tif 000004
【図３】
2006195958.tif 000005
【外国語明細書】
2006195958000001.pdf