(57)【要約】  複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する装置及び方法。複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する装置（１，４）であって、複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と、圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の状態を監視する監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）と、を備え、監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）は、アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有し、圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）は互いに並列に接続され、かつ、ｉ）スイッチ（５４）、ii）スイッチ（５４）に並列に接続された抵抗（５２）、並びにiii）アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有するコントローラ（５８）を備える電流検出回路（１３２；６８）と並列に接続され、コントローラ（５８）は、非アクティブ状態にあるコントローラ（５８）に応じてスイッチ（５４）を開状態にし、アクティブ状態にあるコントローラ（５８）に応じてスイッチ（５４）を閉状態にするように構成され、スイッチ（５４）の閉状態はそれらの非アクティブ状態からそれらのアクティブ状態への監視手段（１２２，１２４，１２６；６２）の状態変化を引き起こすことを特徴とする。また、本発明は独立の方法請求項を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する装置（１，４）であって、
複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の状態を監視する監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）と、を備え、
前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）は、アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有し、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）は互いに並列に接続され、かつ、ｉ）スイッチ（５４）、ii）前記スイッチ（５４）に並列に接続された抵抗（５２）、並びにiii）アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有するコントローラ（５８）を備える電流検出回路（１３２；６８）と並列に接続され、
前記コントローラ（５８）は、非アクティブ状態にある前記コントローラ（５８）に応じて前記スイッチ（５４）を開状態にし、
アクティブ状態にある前記コントローラ（５８）に応じて前記スイッチ（５４）を閉状態にするように構成され、前記スイッチ（５４）の閉状態はそれらの非アクティブ状態からそれらのアクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２）の状態変化を引き起こすことを特徴とする装置（１，４）。
【請求項２】
前記監視手段（１２２，１２４，１２６）は、各々の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６）に各々接続された監視回路（１２２，１２４，１２６）であるか、又は前記監視回路（１２２，１２４，１２６）を含むことを特徴とする請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記監視手段（６２，６４）は、アナログ−ディジタル変換器（６４）に接続されたマルチプレクサ（６２）であるか、又は前記マルチプレクサ（６２）を含み、前記マルチプレクサ（６２）は各々の圧電コンポーネント（７２，７４，７６）に接続された入力（６２１，６２２，６２３）を有することを特徴とする請求項１記載の装置（４）。
【請求項４】
前記電流検出回路（１３２）は、基準電圧（ＶＴＲＩＧＲＥＦ）を前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６）のいずれかの電圧と比較し、十分に高電流の場合に前記コントローラ（５８）の状態をアクティブに変更するように構成されている電圧コンパレータ（５６）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項５】
前記電流検出回路（１３２）は、前記抵抗（５２）の端子間電圧を周期的に測定し、十分に高電圧の場合に前記コントローラ（５８）の状態をアクティブに変更するように構成されているアナログ−ディジタル変換器を更に含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項６】
前記装置（１，４）はセンサ装置であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項７】
前記センサ装置は、機械、装置、又はシステムのユーザインターフェースの一部であることを特徴とする請求項６記載の装置（１，４）。
【請求項８】
複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の監視手段におけるエネルギ消費量を低減する方法であって、
前記複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の活動状態を検出するために請求項１ないし７のいずれか１による装置（１，４）を用いるステップと、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）のいずれもがアクティブ状態でないことの検出に応答して前記装置（１，４）内のスイッチを開状態にし、それにより非アクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）の状態変化を引き起こすステップと、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の少なくとも１つがアクティブ状態であることの検出に応答して前記装置（１，４）内のスイッチを閉状態にし、それによりアクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）の状態変化を引き起こすステップと、を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ技術に関し、特に圧電コンポーネントが用いられるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の圧電コンポーネントが用いられ、また、当該複数の圧電コンポーネントの各々が各監視手段で監視される必要がある機械（マシーン）、装置（デバイス）、及びシステムにおいては、その監視動作が電力を消費する傾向にあるので圧電コンポーネントのいずれもが使用されていないときでさえ電力消費が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、複数の圧電コンポーネントの監視手段において圧電コンポーネントが１つも動作していないとき消費電力を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
独立請求項１に記載の装置の使用によって、また独立請求項８に記載の方法の使用によって本発明の目的を達成することができる。
【０００５】
複数の従属請求項は装置の有利な実施形態を説明している。
【０００６】
複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する装置は、複数の圧電コンポーネントと、圧電コンポーネントの状態を監視する監視手段とを備え、前記監視手段は、アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有する。
【０００７】
その装置においては、圧電コンポーネントは互いに並列に接続され、かつ、ｉ）スイッチ、ii）前記スイッチに並列に接続された抵抗、並びにiii）アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有するコントローラを備える電流検出回路と並列に接続され、コントローラは非アクティブ状態にあるコントローラに応じてスイッチを開状態にし、アクティブ状態にあるコントローラに応じてスイッチを閉状態にするように構成され、スイッチの閉状態はそれらの非アクティブ状態からそれらのアクティブ状態への監視手段の状態変化を引き起こす。
【０００８】
複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する方法は、
複数の圧電コンポーネントの活動状態を検出するために本発明による装置を用いるステップと、
前記圧電コンポーネントのいずれもがアクティブ状態でないことの検出に応答して前記装置内のスイッチを開状態にし、それにより非アクティブ状態への監視手段の状態変化を引き起こすステップと、
前記圧電コンポーネントの少なくとも１つがアクティブ状態であることの検出に応答して前記装置内のスイッチを閉状態にし、それによりアクティブ状態への監視手段の状態変化を引き起こすステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
当該装置及び方法では、複数の圧電コンポーネントを有する監視手段における電力消費量を、圧電コンポーネントのいずれもが用いられていないときに低減することができる。
【００１０】
本発明者は、既知の全ての以前の機械、装置及びシステムにおいて、複数の圧電コンポーネントが用いられている場合に、圧電コンポーネント毎に特定の監視回路が使用されているか、又は圧電コンポーネントの各々がマルチプレクサに接続されていることを気付いている。圧電コンポーネントを監視するために、特定の監視回路の各々は各々の圧電コンポーネントをポーリングする必要があり、又はマルチプレクサソリューションが選択されているならば、マルチプレクサは圧電コンポーネントの各々を連続的にポーリングする必要がある。両方のソリューションは多くの電力を消費する。
【００１１】
本装置は、単一の電流検出回路が、複数の圧電コンポーネントの活動状態を監視し、活動状態が検出されたならば、監視手段の状態変化を引き起こすために単一の電流検出回路を用いることができるという発見を利用している。単一の電流検出回路を使用することにより、圧電コンポーネントのいずれもがアクティブでないときに電力消費量が監視されるべきにある圧電コンポーネントの数に比例しないので電力を節約することができる。
【００１２】
特に、単一の電流検出回路が、
ｉ）前記圧電コンポーネントのいずれもがアクティブ状態でないことの検出に応答して装置内のスイッチを開状態にし、それにより非アクティブ状態への監視手段の状態変化を引き起こし、
ii）前記圧電コンポーネントの少なくとも１つがアクティブ状態であることの検出に応答して装置内のスイッチを閉状態にし、それによりアクティブ状態への監視手段の状態変化を引き起こすならば、
電力を節約することができる。
【００１３】
このアプローチは、複数の圧電コンポーネントを監視するためにマルチプレクサを有するというアプローチと、圧電コンポーネント毎に専用の監視回路を有しているというアプローチの両方に有用である。
【００１４】
監視手段が圧電コンポーネントに接続された複数の監視回路であるか、又はそれらを含むならば、装置は、圧電コンポーネント毎に専用の監視回路が存在する構成において省エネルギを可能にする。
【００１５】
監視手段がアナログ−ディジタル変換器に接続されたマルチプレクサであるか、又はそれを含むならば、マルチプレクサは各々の圧電コンポーネントに接続されている入力を有し、装置は、複数の圧電コンポーネントを監視するためにマルチプレクサが存在する構成において省エネルギを可能にする。
【００１６】
電流検出回路が基準電圧と圧電センサのいずれかの電圧とを比較し、十分に高電流である場合にはコントローラの状態をアクティブに変更するように構成されている電圧コンパレータを含むならば、電流検出回路を特に簡単な方法で自動化することができる。
【００１７】
電流検出回路が、抵抗の端子間電圧を周期的に測定し、十分に高い電圧である場合にアクティブにコントローラの状態を変更するように構成されているアナログ−ディジタル変換器を更に含むならば、電流検出回路をディジタル処理で実現することができ、また、その測定が周期的に実行されるという事実のためにその装置では省エネルギを実現することができる。
【００１８】
最も有利なことに、その装置は、センサ装置であり、特にタッチセンサである。そのセンサ装置は、機械、装置、又はシステムのユーザインターフェースの中で最も有利な部分である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下においては、方法及び装置の例示的な実施形態が添付図面に示した例を参照してより詳細に説明される。
【図１】図１は本発明のコンポーネントの概略図である。
【図２】図２は電流検出回路の概略図である。
【図３】図３は電流検出回路の別の実施形態の概略図であり、
【図４】図４は非アクティブ状態からアクティブ状態に変更するために電流検出回路を利用して３チャンネル測定回路の一実施形態の概略図である。
【００２０】
同一の参照符号は全ての図面において類似の技術的特徴を参照している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
多くの圧電コンポーネントの電気信号が監視されているならば、圧電コンポーネント当たり１つの監視装置が必要とされるか、又は多くの圧電素子がマルチプレクサを介して１つの監視装置に接続されている。第１の例では、各モニタが動作するために電流を必要とするので消費電流は圧電素子の量に応じて増加する。第２の例では、各圧電コンポーネントは、マルチプレクサでそれを選択することにより、連続的にポーリングされる必要がある。連続的なポーリングは動作するために電流を必要とする。両方の場合に、圧電素子のいずれもが信号を生成しないとき多くの電力がおそらく長い期間に亘って要求される。また、両方の場合に、電力消費量は圧電コンポーネント素子の量に応じて増加する。
【００２２】
よって、動作していない間に監視回路の動作を停止することができ、また、任意の数の圧電素子のために単一のトリガ回路を使用して監視回路の動作を開始することができることが望ましい。
【００２３】
本発明の共同発明者は、単一の活動検出回路だけを用いて大量の圧電素子の活動状態を検出することができることを見つけ出した。
【００２４】
装置及び方法の以下の説明は、例示的な実施形態において３つの圧電コンポーネントを使用するが、圧電コンポーネントの数を変更することができることが理解されるべきであり、３つに限定されていない。
【００２５】
詳細に本発明に言及すると、図１には監視回路によって各々監視される３つの圧電コンポーネントを有する回路１１４が示されている。すなわち、第１の圧電コンポーネント１０２は第１の監視回路１２２に接続され、第２の圧電コンポーネント１０４は第２の監視回路１２４に接続され、第３の圧電コンポーネント１０６は第３の監視回路１２６に接続されている。圧電コンポーネント１０２，１０４，１０６は電流検出回路１３２に各々接続されている。監視回路１２２，１２４及び１２６のリターンは、電流検出回路１３２に各々接続されている。
【００２６】
監視回路１２２，１２４及び１２６は、２つの状態、アクティブ及び非アクティブを有している。非アクティブ状態では、監視回路１２２，１２４及び１２６は、対応する圧電コンポーネント１０２，１０４又は１０６からの信号を測定していない。アクティブ状態では、それらは対応する圧電素子１０２，１０４又は１０６からの信号を測定し、その結果、より多くの電力を使用する。監視回路１２２，１２４及び１２６が非アクティブ状態にある間に圧電コンポーネント１０２，１０４、１０６のいずれかが活動すると、電流は電流検出回路１３２を通って流れ、それは、それらのパッシブ状態からアクティブ状態に監視回路１２２，１２４及び１２６の状態変化を引き起こす（トリガ）する原因となる。監視回路１２２,１２４，１２６は圧電センサ１０２，１０４又は１０６の状態について独立している外部的事象に起因してアクティブ状態と非アクティブ状態との間で遷移しても良い。
【００２７】
図２は、抵抗５２、コントローラ５８の第１の出力１３３に接続されたディジタル制御スイッチ５４、及びコントローラ５８の第１の入力１３４に接続された電圧コンパレータ５６を備えた電流検出回路１３２の一実施形態を示している。コントローラ５８は非アクティブ状態であるときに、スイッチ５４を開位置に維持する電圧比較器５６の出力を監視している。十分に高い電流、すなわちトリガ電圧レベルの場合には、コンパレータ５６は、その出力１３３の状態を変化させる。この状態変化は、コントローラ５８によって検出され、コントローラ５８はアクティブ状態に入り、スイッチ５４の状態を閉位置に変更する。コントローラ５８は、非アクティブ状態に入ると、スイッチ５４の状態を開位置に変更することにより電流検出回路１３２を有効にする。
【００２８】
装置１，４は外部回路と通信しているときなどには圧電コンポーネント１０２，１０４，１０６，７２，７４，７６の状態に拘わらずアクティブ状態にあっても良い。
【００２９】
コントローラ５８は以下の全ての基準が満たされたときに非アクティブ状態に入っても良い。
【００３０】
ｉ）圧電コンポーネント１０２，１０４，１０６，７２，７４，７６のいずれについても検出可能な活動がなく、また、
ii）圧電コンポーネント１０２，１０４，１０６，７２，７４，７６を測定する以外には、コントローラ５８の外部回路との通信又はコントローラの内部のソフトウェア又はハードウェアタスクの実行などの実行中のタスクはない。
【００３１】
コントローラ５８は、次のいずれかの基準が満たされるならば、非アクティブ状態を終了しても良い。
【００３２】
ｉ）電圧コンパレータ５６はコントローラ５８のアクティブ状態を引き起こすか、又は
ii）コントローラ５８の外部回路が通信することを必要とし、それによりコントローラ５８のアクティブ状態を引き起こす。
【００３３】
図３は、コンパレータ５６が存在しない電流検出回路６８の他の実施形態を示している。代わりに、抵抗５２の端子間電圧がコントローラ５８内のアナログ−ディジタル変換器６８１を用いて周期的に測定される。
【００３４】
図４は、マルチプレクサ６２に接続された３つの圧電コンポーネント７２，７４，７６を含む測定回路６０の一実施形態を示している。すなわち、第１の圧電コンポーネント７２は抵抗８２と、マルチプレクサ６２の第１の入力６２１の両方に接続され、第２の圧電コンポーネント７４は抵抗８４と、マルチプレクサ６２の第２の入力６２２の両方に接続され、第３の圧電コンポーネント７６は抵抗８６と、マルチプレクサ６２の第３の入力６２３の両方に接続されている。マルチプレクサ６２は、その入力６２１，６２２，６２３のいずれか１つをアナログ−ディジタル変換器６４に接続することができる。圧電コンポーネント７２，７４，７６の各々は電流検出回路６８に接続されている。抵抗８２，８４，８６の各々は電流検出回路６８に接続されている。
【００３５】
本発明は、測定するための関連する信号がない間に、コントローラ５８と、その周囲のマルチプレクサ６２やアナログ−ディジタル変換器６４等の回路とを完全に非アクティブのままにすることができ、最小量の電力を消費する。コントローラ５８と、マルチプレクサ６２と、アナログ−ディジタル変換器６４と周辺回路の動作を可能にします。活動を検出すると、コントローラ５８及び周辺回路は、高電力状態に活性化される。
【００３６】
本発明は、監視されている圧電コンポーネント素子の量に依存しない非常に低い消費電力を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電コンポーネントの監視手段におけるエネルギ消費量を低減する装置（１，４）であって、
圧電センサである複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の状態を監視する監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）と、を備え、
前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）は、アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有し、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）は互いに並列に接続され、かつ、ｉ）スイッチ（５４）、ii）前記スイッチ（５４）に並列に接続された抵抗（５２）、並びにiii）アクティブ及び非アクティブの２つの状態を有するコントローラ（５８）を備える電流検出回路（１３２；６８）と並列に接続され、
前記コントローラ（５８）は、前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）のいずれかから閾値（ＶＴＲＩＧＲＥＦ）を超える信号が存在しないときに、非アクティブ状態にある前記コントローラ（５８）に応じて前記スイッチ（５４）を開状態にし、それにより前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）との間の追加抵抗（５２）の迂回路を非接続にし、
アクティブ状態にある前記コントローラ（５８）に応じて前記スイッチ（５４）を閉状態にし、前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）のいずれかから閾値（ＶＴＲＩＧＲＥＦ）を超える信号が存在するときに、前記スイッチ（５４）の閉状態はそれらの非アクティブ状態からそれらのアクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２）の状態変化を引き起こし、それにより前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）との間の前記追加抵抗（５２）を迂回するように構成されていることを特徴とする装置（１，４）。
【請求項２】
前記監視手段（１２２，１２４，１２６）は、各々の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６）に各々接続された監視回路（１２２，１２４，１２６）であるか、又は前記監視回路（１２２，１２４，１２６）を含むことを特徴とする請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記監視手段（６２，６４）は、アナログ−ディジタル変換器（６４）に接続されたマルチプレクサ（６２）であるか、又は前記マルチプレクサ（６２）を含み、前記マルチプレクサ（６２）は各々の圧電コンポーネント（７２，７４，７６）に接続された入力（６２１，６２２，６２３）を有することを特徴とする請求項１記載の装置（４）。
【請求項４】
前記電流検出回路（１３２）は、基準電圧（ＶＴＲＩＧＲＥＦ）を前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６）のいずれかの電圧と比較し、十分に高電流の場合に前記コントローラ（５８）の状態をアクティブに変更するように構成されている電圧コンパレータ（５６）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項５】
前記電流検出回路（１３２）は、前記抵抗（５２）の端子間電圧を周期的に測定し、十分に高電圧の場合に前記コントローラ（５８）の状態をアクティブに変更するように構成されているアナログ−ディジタル変換器を更に含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項６】
前記装置（１，４）はセンサ装置であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１記載の装置（１，４）。
【請求項７】
前記センサ装置は、機械、装置、又はシステムのユーザインターフェースの一部であることを特徴とする請求項６記載の装置（１，４）。
【請求項８】
複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の監視手段におけるエネルギ消費量を低減する方法であって、
圧電センサである前記複数の圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の活動状態を検出するために請求項１ないし７のいずれか１による装置（１，４）を用いるステップと、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）のいずれもがアクティブ状態でないことの検出に応答して前記装置（１，４）内のスイッチを開状態にし、それにより非アクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）の状態変化を引き起こし、前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）との間の追加抵抗（５２）の迂回路を非接続にするステップと、
前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）の少なくとも１つがアクティブ状態であることの検出に応答して前記装置（１，４）内のスイッチを閉状態にし、それにより前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）のいずれかから閾値（ＶＴＲＩＧＲＥＦ）を超える信号が存在するときに、アクティブ状態への前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）の状態変化を引き起こし、前記圧電コンポーネント（１０２，１０４，１０６；７２，７４，７６）と前記監視手段（１２２，１２４，１２６；６２，６４）との間の前記追加抵抗（５２）を迂回するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2013536598.tif 000007
2013536598.tif 000008
2013536598.tif 000009