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JP2007178295A - Fall detection device and fall detection method - Google Patents

Fall detection device and fall detection method Download PDF

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JP2007178295A JP2005377838A JP2005377838A JP2007178295A JP 2007178295 A JP2007178295 A JP 2007178295A JP 2005377838 A JP2005377838 A JP 2005377838A JP 2005377838 A JP2005377838 A JP 2005377838A JP 2007178295 A JP2007178295 A JP 2007178295A
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frequency
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JP2005377838A
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Nobuo Furukawa
信男 古川
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TDK Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably detect a fall state by relatively simple analog circuit constitution. <P>SOLUTION: A fall detection device 10 is provided with: an acceleration sensor 11 constituted using a GMR element that is a magnetoresistive element and a magnet; a first low-pass filter 12 removing high-frequency components not less than a prescribed first frequency from an output signal of the acceleration sensor 11; a second low-pass filter 13 removing high-frequency components not less than a second frequency higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor 11; a differential amplification circuit 14 amplifying the difference between the output signal of the first low-pass filter 12 and the output signal of the second low-pass filter 13; a full wave rectification circuit 15 for fully rectifying the output signal of the differential amplification circuit 14; and a comparison circuit 16 comparing the output signal of the full wave rectification circuit 15 with a threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、落下検出装置及び落下検出方法に関し、特に、ハードディスクドライブなどの電子機器の落下状態を早期に検出する落下検出装置及び落下検出方法に関するものである。   The present invention relates to a fall detection device and a fall detection method, and more particularly to a fall detection device and a fall detection method for early detection of a fall state of an electronic device such as a hard disk drive.

近年、ハードディスクドライブの普及は目覚ましく、パソコンはもちろんのこと、ビデオレコーダから携帯音楽プレーヤまで、ありとあらゆる情報機器に搭載されるようになってきた。最近は5GBの容量をもつ1インチのハードディスクドライブも登場するなど、ハードディスクドライブの小型・薄型化が急速に進んでおり、将来的には携帯電話機の多くにハードディスクドライブが搭載されるものと期待されている。   In recent years, the spread of hard disk drives has been remarkable, and it has been installed in various information devices from video recorders to portable music players as well as personal computers. Recently, a 1-inch hard disk drive with a capacity of 5 GB has also appeared, and the miniaturization and thinning of the hard disk drive is rapidly progressing. In the future, it is expected that a large number of mobile phones will be equipped with a hard disk drive. ing.

このように、ハードディスクドライブが携帯機器に搭載され、頻繁に持ち歩かれるようになると、ハードディスクドライブを落として壊してしまうという事故が頻繁に発生することが容易に予想できる。ハードディスクドライブにとって大きな衝撃は致命的であるため、落下状態を直ちに検出して磁気ヘッドを待避させる等、衝撃を回避するための手段が必要となっている。   As described above, when a hard disk drive is mounted on a portable device and frequently carried, it can be easily predicted that an accident in which the hard disk drive is dropped and broken will frequently occur. Since a large impact is fatal for a hard disk drive, means for avoiding the impact, such as detecting the fall state immediately and retracting the magnetic head, is necessary.

このような問題を解決するため、例えば、静電型の加速度センサからの信号をセンサ内部の回路、若しくはセンサに接続された外部回路でアナログ演算し、3軸方向(XYZ方向)の加速度センサより得られる加速度の値がすべてゼロになった状態が一定時間以上継続した場合に落下状態と判定する方法が提案されている(特許文献1参照)。また、マイコンを用いて構成されたセンサ装置も提案されている(特許文献2参照)。このセンサ装置は、圧電素子による加速度センサと、加速度センサによるアナログ信号を増幅すると共に、アナログフィルタとして所定周波数帯域の信号を取り出す信号処理回路と、信号処理回路を介して供給される加速度センサの信号を演算処理するマイコンとを備えており、マイコンが有するデジタルフィルタの機能により共振周波数近傍におけるセンサ感度を低下させ、センサ出力の共振の影響を低減している。
特開2000−241442号公報 特開2003−315356号公報
In order to solve such a problem, for example, the signal from the electrostatic acceleration sensor is analog-calculated by a circuit inside the sensor or an external circuit connected to the sensor, and the acceleration sensor in the triaxial direction (XYZ direction) is used. A method has been proposed in which a fall state is determined when a state in which all the acceleration values obtained are zero continues for a certain period of time (see Patent Document 1). A sensor device configured using a microcomputer has also been proposed (see Patent Document 2). This sensor device includes an acceleration sensor using a piezoelectric element, a signal processing circuit for amplifying an analog signal from the acceleration sensor and extracting a signal in a predetermined frequency band as an analog filter, and a signal from the acceleration sensor supplied via the signal processing circuit. And a microcomputer that has a digital filter function to reduce the sensitivity of the sensor in the vicinity of the resonance frequency and reduce the influence of resonance on the sensor output.
JP 2000-241442 A JP 2003-315356 A

特許文献1に記載の方法では、簡単なアナログ回路だけで構成し、ある閾値よりも高いか低いかといった単純な判断により落下検出を行っているため、例えば温度変化等でセンサ出力にドリフトが発生した場合や、電池消耗によってセンサ出力が変動した場合に、実生活での通常の使用状態であるにもかかわらず誤って落下状態と判定するおそれがあり、安定した落下検出を行うことができないという問題がある。また、XYZの軸の数だけ演算回路が必要となる。また、特許文献2に記載の方法では、落下検出の際に周波数成分を選別するためのフィルタ機能が必要になるという問題がある。   In the method described in Patent Document 1, since it is configured by only a simple analog circuit and the drop detection is performed based on a simple determination whether it is higher or lower than a certain threshold value, for example, drift occurs in the sensor output due to a temperature change or the like. If the sensor output fluctuates due to battery consumption, it may be erroneously determined to be in a fall state despite being in normal use in real life, and stable fall detection cannot be performed. There's a problem. Further, as many arithmetic circuits as the number of XYZ axes are required. In addition, the method described in Patent Document 2 has a problem that a filter function for selecting a frequency component is required when detecting a fall.

したがって、本発明の目的は、比較的簡単な回路構成により落下状態を安定的に検出することが可能な落下検出装置及び落下検出方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fall detection device and a fall detection method capable of stably detecting a fall state with a relatively simple circuit configuration.

本発明の上記目的は、加速度センサと、前記加速度センサの出力信号に含まれる第1の周波数よりも低い周波数成分を除去するノイズ除去回路と、前記周波数成分が除去された前記加速度センサの出力信号を閾値と比較する比較回路とを備えることを特徴とする落下検出装置によって達成される。   An object of the present invention is to provide an acceleration sensor, a noise removal circuit for removing a frequency component lower than a first frequency included in an output signal of the acceleration sensor, and an output signal of the acceleration sensor from which the frequency component has been removed. And a comparison circuit that compares the threshold value with a threshold value.

前記ノイズ除去回路は、前記加速度センサの出力信号から前記第1の周波数以上の周波数成分を除去する第1のローパスフィルタと、前記加速度センサの出力信号と前記第1のローパスフィルタの出力信号との差分信号を生成する差動増幅回路を含み、前記比較回路は、前記差分信号を閾値と比較することが好ましい。   The noise removal circuit includes: a first low-pass filter that removes a frequency component equal to or higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor; an output signal of the acceleration sensor; and an output signal of the first low-pass filter. Preferably, the comparator circuit includes a differential amplifier circuit that generates a differential signal, and the comparator circuit compares the differential signal with a threshold value.

前記ノイズ除去回路は、前記加速度センサの出力信号から前記第1の周波数よりも高い第2の周波数以上の周波数成分を除去する第2のローパスフィルタをさらに含み、前記差動増幅回路は、前記第1のローパスフィルタの出力信号と前記第2のローパスフィルタの出力信号との差分信号を生成することが好ましい。   The noise removal circuit further includes a second low-pass filter that removes a frequency component equal to or higher than a second frequency higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor, and the differential amplifier circuit includes the first low-pass filter. It is preferable to generate a differential signal between the output signal of the first low-pass filter and the output signal of the second low-pass filter.

本発明の落下検出装置は、前記差分信号を全波整流して前記差分信号の絶対値を出力する全波整流回路をさらに備え、前記比較回路は、前記差動信号の絶対値と前記閾値とを比較することが好ましい。   The fall detection device of the present invention further includes a full-wave rectification circuit that full-wave rectifies the differential signal and outputs an absolute value of the differential signal, and the comparison circuit includes the absolute value of the differential signal, the threshold value, Are preferably compared.

本発明の落下検出装置は、前記第1の周波数は、0.1Hzから1.0Hzまでの範囲内の周波数であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の落下検出装置。   5. The fall detection device according to claim 2, wherein the first frequency is a frequency within a range of 0.1 Hz to 1.0 Hz. apparatus.

本発明において、前記第2の周波数は、1Hzから10Hzまでの範囲内の周波数であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の落下検出装置。   6. The fall detection device according to claim 3, wherein the second frequency is a frequency within a range of 1 Hz to 10 Hz.

本発明の上記目的はまた、加速度センサの出力信号から所定の周波数以下の周波数成分を除去するステップと、前記周波数成分が除去された前記加速度センサの出力信号を閾値と比較し、前記出力信号が前記閾値を超えた場合に落下状態と判定するステップとを有することを特徴とする落下検出方法によっても達成される。   The object of the present invention is also to remove a frequency component below a predetermined frequency from the output signal of the acceleration sensor, compare the output signal of the acceleration sensor from which the frequency component has been removed with a threshold value, and And a step of determining a fall state when the threshold value is exceeded.

本発明によれば、比較的簡単なアナログ回路構成により、落下状態を安定的に検出することができる。   According to the present invention, the falling state can be stably detected with a relatively simple analog circuit configuration.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係る落下検出装置の回路構成を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a drop detection device according to a preferred embodiment of the present invention.

図1に示すように、この落下検出装置10は、磁気抵抗素子であるGMR(Giant Magnetic Resistance)素子と磁石とを用いて構成された加速度センサ11と、加速度センサ11の出力信号から所定の周波数(以下、第1の周波数という)以上の高周波成分を除去する第1のローパスフィルタ12と、第1のローパスフィルタ12と同様、加速度センサ11の出力信号から第1の周波数よりも高い所定の周波数(以下、第2の周波数という)以上の高周波成分を除去する第2のローパスフィルタ13と、第1のローパスフィルタ12の出力信号と第2のローパスフィルタ13の出力信号との差分を増幅する差動増幅回路14と、差動増幅回路14の出力信号を全波整流する全波整流回路15と、全波整流回路15の出力信号を閾値と比較する比較回路16とを備えている。   As shown in FIG. 1, the drop detection device 10 includes an acceleration sensor 11 configured using a GMR (Giant Magnetic Resistance) element that is a magnetoresistive element and a magnet, and a predetermined frequency based on an output signal of the acceleration sensor 11. The first low-pass filter 12 that removes the above high-frequency components (hereinafter referred to as the first frequency), and a predetermined frequency higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor 11 as in the first low-pass filter 12. A difference that amplifies the difference between the output signal of the second low-pass filter 13 and the output signal of the second low-pass filter 13 from the second low-pass filter 13 that removes the above high-frequency components (hereinafter referred to as the second frequency). Dynamic amplifier circuit 14, full wave rectifier circuit 15 for full wave rectification of the output signal of differential amplifier circuit 14, and comparison circuit for comparing the output signal of full wave rectifier circuit 15 with a threshold value 16.

図2は、加速度センサ11の構成の一例を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the acceleration sensor 11.

図2に示すように、加速度センサ11は、ベースプレート21と、ベースプレートに連結された弾性体22と、弾性体22の先端側に取り付けられた錘23と、錘23に取り付けられた磁石24と、磁石24の直下に配置された磁気抵抗素子25とを備えている。弾性体22は、その基端側が連結されて片持ち梁構造とされ、これにより加速度を受けた錘23は3軸方向に変位可能となっている。磁石24は磁気抵抗素子25に対してバイアス磁界を与えているが、錘23の変位により、磁石24から発生する磁場も変化するので、磁気抵抗素子25の抵抗値が変位する。以上の構成により、加速度を検出することができる。   As shown in FIG. 2, the acceleration sensor 11 includes a base plate 21, an elastic body 22 connected to the base plate, a weight 23 attached to the distal end side of the elastic body 22, a magnet 24 attached to the weight 23, And a magnetoresistive element 25 disposed immediately below the magnet 24. The elastic body 22 has a cantilever structure in which the base end side is connected, and the weight 23 receiving the acceleration can be displaced in three axial directions. Although the magnet 24 applies a bias magnetic field to the magnetoresistive element 25, the magnetic field generated from the magnet 24 also changes due to the displacement of the weight 23, so that the resistance value of the magnetoresistive element 25 is displaced. With the above configuration, acceleration can be detected.

加速度センサ11の出力信号は、第1及び第2のローパスフィルタ12、13にそれぞれ入力される。第1のローパスフィルタ12は抵抗RとキャパシタCによって構成され、カットオフ周波数である第1の周波数は0.1〜1.0Hzの範囲内に設定されている。第2のローパスフィルタ13は抵抗RとキャパシタCによって構成されており、カットオフ周波数である第2の周波数は1〜10Hzの範囲内に設定されている。 The output signal of the acceleration sensor 11 is input to the first and second low-pass filters 12 and 13, respectively. The first low-pass filter 12 includes a resistor R 1 and a capacitor C 1 , and the first frequency that is a cutoff frequency is set within a range of 0.1 to 1.0 Hz. Second low-pass filter 13 is constituted by a resistor R 2 and capacitor C 2, a second frequency is a cutoff frequency is set in the range of 1 to 10 Hz.

第1のローパスフィルタ12と第2のローパスフィルタ13は共にセンサ信号の高周波成分を除去するものであるが、第1のローパスフィルタ12は、比較的ゆっくりと変化する信号成分を通過させ、第2のローパスフィルタ13は、落下時の比較的急激に変化する信号成分を通過させる点で相違する。すなわち、第1のローパスフィルタ12を通過して得られる信号は、温度変化等でセンサ出力にドリフトの発生、電池消耗によるセンサ出力の変動等に起因する非常に低周波なノイズ成分であり、第2のローパスフィルタ13を通過して得られる信号は、高周波ノイズが除去された加速度センサ11の出力信号そのものである。なお、第1の周波数の範囲の低周波側を0.01Hz程度まで広げ、より低周波の用途に対応することも可能である。また、第2の周波数の範囲の高周波側を100Hz程度まで広げ、より高周波の用途に対応することも可能である。   The first low-pass filter 12 and the second low-pass filter 13 both remove high-frequency components of the sensor signal, but the first low-pass filter 12 passes a signal component that changes relatively slowly, The low-pass filter 13 is different in that it passes a signal component that changes relatively abruptly when it falls. That is, a signal obtained by passing through the first low-pass filter 12 is a very low-frequency noise component caused by a drift in the sensor output due to a temperature change or the like, a fluctuation in the sensor output due to battery consumption, and the like. The signal obtained by passing through the low-pass filter 13 is the output signal itself of the acceleration sensor 11 from which high-frequency noise has been removed. Note that the low frequency side of the first frequency range can be expanded to about 0.01 Hz to cope with lower frequency applications. Further, the high frequency side of the second frequency range can be expanded to about 100 Hz, and it is possible to cope with higher frequency applications.

差動増幅回路14は、主としてオペアンプOPで構成されている。差動増幅回路14は、ローパスフィルタ12,13の出力信号の差分を演算し、加速度センサ11の出力信号の急激な信号変化分を取り出す。こうしてセンサ信号から比較的緩やかに変化する信号成分を除去することにより、電源電圧の変動、センサ特性の経時変化、周囲温度の変化等の影響を取り除くことができ、落下時の急激な変化を確実に検出することが可能となる。差動増幅回路14で生成された差分信号は、全波整流回路15に入力される。 The differential amplifier circuit 14 is mainly constituted by an operational amplifier OP 1. The differential amplifier circuit 14 calculates the difference between the output signals of the low-pass filters 12 and 13 and extracts a sudden change in the output signal of the acceleration sensor 11. By removing signal components that change relatively slowly from the sensor signal in this way, effects such as fluctuations in power supply voltage, changes in sensor characteristics over time, changes in ambient temperature, etc. can be removed, and sudden changes at the time of falling can be assured. Can be detected. The differential signal generated by the differential amplifier circuit 14 is input to the full-wave rectifier circuit 15.

全波整流回路15は、オペアンプOP、ダイオードD、D、オペアンプOP等で構成されており、センサ出力の絶対値を算出する。図2に示した加速度センサを用いた場合、落下による加速度の方向は、正方向の加速度になるか、負方向の加速度になるか不明であるため、加速度の絶対値を用いて落下状態を判定する必要がある。なお、非常に短い衝撃によるノイズの影響を取り除くため、全波整流回路15内にローパスフィルタを設けてもよい。全波整流回路15の出力信号は、比較回路16に入力される。 The full-wave rectifier circuit 15 includes an operational amplifier OP 2 , diodes D 1 and D 2 , an operational amplifier OP 3 and the like, and calculates an absolute value of the sensor output. When the acceleration sensor shown in FIG. 2 is used, it is unknown whether the direction of acceleration due to falling is positive or negative, so the fall state is determined using the absolute value of acceleration. There is a need to. Note that a low-pass filter may be provided in the full-wave rectifier circuit 15 to remove the influence of noise due to a very short impact. The output signal of the full wave rectification circuit 15 is input to the comparison circuit 16.

比較回路16は、主としてオペアンプOPで構成されており、全波整流回路15の出力信号を所定の閾値と比較する。比較回路16の一方の入力端子には全波整流回路15の出力信号が供給され、他方の入力端子には閾値電圧Vが供給されている。こうして、比較回路16は全波整流回路15の出力信号を閾値と比較し、全波整流回路15の出力信号が閾値を超えた場合には、落下状態にあるものと判定する。 Comparison circuit 16 is constituted mainly of an operational amplifier OP 4, it compares the output signal of the full-wave rectifier circuit 15 with a predetermined threshold value. To one input terminal of the comparison circuit 16 the output signal of the full-wave rectifier circuit 15 is supplied, the threshold voltage V s is supplied to the other input terminal. Thus, the comparison circuit 16 compares the output signal of the full-wave rectifier circuit 15 with the threshold value, and determines that the output signal of the full-wave rectifier circuit 15 is in the fall state when the output signal of the full-wave rectifier circuit 15 exceeds the threshold value.

図3は、落下検出装置10内の各点における信号波形図であり、横軸は時刻t、縦軸は信号レベルを示している。図3において、信号Sは加速度センサ11の出力信号、信号Sは第1のローパスフィルタ12の出力信号、信号Sは第2のローパスフィルタ13の出力信号、信号Sは差動増幅回路14の出力信号、信号Sは、全波整流回路15の出力信号をそれぞれ示している。つまり、信号S〜Sは、図1中のP〜P点における信号レベルにそれぞれ対応している。 FIG. 3 is a signal waveform diagram at each point in the fall detection apparatus 10, where the horizontal axis indicates time t and the vertical axis indicates the signal level. 3, signals S 1 output signal, the signal S 2 is the output signal of the first low-pass filter 12, the signal S 3 output signal of the second low-pass filter 13, the signal S 4 of the acceleration sensor 11 is a differential amplifier the output signal of the circuit 14, the signal S 5 shows the output signal of the full-wave rectifier circuit 15, respectively. That is, the signals S 1 to S 5 correspond to the signal levels at points P 1 to P 5 in FIG.

図3に示すように、加速度センサ11の出力信号は、タイミングtにおいて急激に大きくなり、タイミングtにおいて急激に低下している。これは、tにおいて落下検出装置10が落下し始め、加速度が急に大きくなったことを意味しており、またタイミングtにおいて落下検出装置10が地面に到達し、加速度が急に小さくなったことを意味している。このような加速度センサ11の出力信号Sが第1のローパスフィルタ12を通過した後の信号Sの波形は、図示のように非常に緩やかな波形になるが、第2のローパスフィルタ13を通過した後の信号Sの波形は、フィルタリング前の信号Sの波形とほぼ等しい。そして、信号Sと信号Sとの差分信号Sの波形は、図示のようにt〜t間でマイナス側に大きく振れ、タイミングt以降はプラス側に大きく振れた波形となる。そして、この差分信号Sを全波整流した後の信号Sの波形は、t〜t間の波形がプラス側に反転した波形となる。このような信号Sのレベルを所定の閾値と比較することにより、落下状態かどうかを判定することができる。 As shown in FIG. 3, the output signal of the acceleration sensor 11 is rapidly increases at the timing t 1, which rapidly decreases at time t 2. This begins to fall fall detection device 10 in t 1, it indicates that the acceleration has suddenly increased and reaches the ground fall detection device 10 at the timing t 2, the acceleration is suddenly reduced It means that. The waveform of the signal S 2 after the output signal S 1 of the acceleration sensor 11 passes through the first low-pass filter 12 becomes a very gentle waveform as shown in FIG. the waveform of the signal S 3 having passed through is approximately equal to the unfiltered signals S 1 waveform. Then, the waveform of the differential signal S 4 and the signal S 2 and the signal S 3, large swings negative between t 1 ~t 3 As shown, the timing t 3 after a larger deflection waveform on the positive side . The waveform of the signal S 5 after the differential signal S 4 full-wave rectifier has a waveform in which the waveform between t 1 ~t 3 is inverted to the positive side. By comparing the level of such signal S 5 with a predetermined threshold value, it can be determined whether the falling state.

図4は、落下検出装置10による落下検出手順を説明するためのフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining a fall detection procedure by the fall detection device 10.

図4に示すように、落下検出装置10による落下検出のための演算処理は、加速度センサ11の出力信号から第1の周波数以上の高周波成分を除去するステップ(S41)と、加速度センサ11の出力信号から第2の周波数以上の高周波成分を除去するステップ(S42)と、第1の周波数以上の高周波成分が除去された信号と、第2の周波数以上の高周波成分が除去された信号との差分信号を求めるステップ(S43)と、差分信号の絶対値を算出するステップ(S44)と、差分信号の絶対値を閾値と比較し、閾値を超えた場合に落下状態と判定するステップ(S45〜S47)、により構成されている。ここで、ステップS41〜S43は、加速度センサ11の出力信号から所定の周波数以下の低周波成分を除去するステップであり、ステップS44以降は、低周波成分が除去された加速度センサの出力信号を閾値と比較し、出力信号が閾値を超えた場合に落下状態と判定するステップとして捕らえることができる。上述の落下検出装置10は、以上のような演算処理をアナログ回路で行うものであり、比較的簡単なアナログ回路構成でありながら、落下状態を安定的に判定することができる。   As shown in FIG. 4, calculation processing for drop detection by the drop detection device 10 includes a step of removing a high frequency component equal to or higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor 11 (S 41), and an output of the acceleration sensor 11. A step (S42) of removing a high frequency component equal to or higher than the second frequency from the signal, and a difference between the signal from which the high frequency component equal to or higher than the first frequency is removed and the signal from which the high frequency component equal to or higher than the second frequency is removed. A step of obtaining a signal (S43), a step of calculating an absolute value of the difference signal (S44), a step of comparing the absolute value of the difference signal with a threshold value, and determining a fall state when the threshold value is exceeded (S45 to S47) ). Here, steps S41 to S43 are steps for removing a low frequency component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency from the output signal of the acceleration sensor 11, and after step S44, the output signal of the acceleration sensor from which the low frequency component has been removed is used as a threshold value. As a step of determining a fall state when the output signal exceeds a threshold value, it can be captured. The above-described drop detection device 10 performs the arithmetic processing as described above with an analog circuit, and can stably determine the fall state while having a relatively simple analog circuit configuration.

図5は、落下検出装置10を内蔵するハードディスクドライブ100の構成を示す模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of the hard disk drive 100 incorporating the fall detection device 10.

図5に示すように、ハードディスクドライブ100は、記録媒体であるプラッタ101と、プラッタ101を回転駆動するスピンドルモータ102と、プラッタ101にデータを記録し、又は記録されたデータを再生する磁気ヘッド103と、磁気ヘッド103をプラッタ101上でスライドさせるアーム104と、アーム104を駆動するボイスコイルモータ105と、各部を制御するための制御部106と、ハードディスクドライブ1の落下状態を検知する落下検出装置10とを備えている。なお、実際の制御部16及び落下検出装置17はハードディスクドライブ10の筐体内に収容されている。   As shown in FIG. 5, a hard disk drive 100 includes a platter 101 that is a recording medium, a spindle motor 102 that rotationally drives the platter 101, and a magnetic head 103 that records data on the platter 101 or reproduces recorded data. An arm 104 that slides the magnetic head 103 on the platter 101, a voice coil motor 105 that drives the arm 104, a control unit 106 that controls each unit, and a fall detection device that detects the fall state of the hard disk drive 1 10. The actual control unit 16 and the fall detection device 17 are accommodated in the housing of the hard disk drive 10.

ハードディスクドライブ100が損傷する所定の高さから落下し、落下検出装置10によってハードディスクドライブ100が自由落下状態にあると判定されると、この判定結果(退避信号)を受けた制御部106は、ボイスコイルモータ15を作動させてアーム及び磁気ヘッド13を図1の破線で示す退避領域Pに移動する。   When the hard disk drive 100 falls from a predetermined height at which it is damaged and the fall detection device 10 determines that the hard disk drive 100 is in a free fall state, the control unit 106 that receives this determination result (retraction signal) The coil motor 15 is operated to move the arm and the magnetic head 13 to the retreat area P indicated by a broken line in FIG.

制御部106は、ハードディスクドライブ100全体の制御に必要とされる一般的な回路であって、例えば、ヘッドアンプ、リードライトチャネル回路、ハードディスクコントローラ、CPU、メモリ等で構成されている。制御部7はアナログ系とデジタル系に分けられ、スピンドルモータ102やアーム104の制御にはアナログ系の回路が用いられる。落下状態を早期に検出し、プラッタ101に損傷を与えないようにディスクの回転を停止し、且つ磁気ヘッド103を所定の待避位置に待避させるには、落下検出装置10の判定結果をアナログ系の制御回路に直ちに伝達する必要があるが、落下検出装置10がアナログ回路で構成されているので、これらのアナログ系制御回路との組み合わせが容易である。すなわち、落下検出装置10がアナログ回路で構成されていれば、ハードディスクドライブのアクチュエータ駆動用アナログ回路と一体に構成することが可能であり、落下検出結果の伝達遅延の問題はない。また、ノイズの影響を極力少なくするため、アナログ回路はできるだけアクチュエータの近くに配置しなければならず、ハードディスクドライブ100内の回路配置に大きな制約があるが、本実施形態の落下検出装置10は比較的簡単且つ小規模な回路構成であるため、特に問題はない。   The control unit 106 is a general circuit required for controlling the entire hard disk drive 100, and includes, for example, a head amplifier, a read / write channel circuit, a hard disk controller, a CPU, and a memory. The control unit 7 is divided into an analog system and a digital system, and an analog circuit is used to control the spindle motor 102 and the arm 104. In order to detect the fall state at an early stage, stop the rotation of the disk so as not to damage the platter 101, and retract the magnetic head 103 to a predetermined retreat position, the determination result of the fall detection device 10 is converted to an analog type. Although it is necessary to immediately transmit it to the control circuit, since the fall detection device 10 is constituted by an analog circuit, the combination with these analog system control circuits is easy. That is, if the fall detection device 10 is configured with an analog circuit, it can be configured integrally with the actuator drive analog circuit of the hard disk drive, and there is no problem of transmission delay of the fall detection result. Further, in order to minimize the influence of noise, the analog circuit must be arranged as close to the actuator as possible, and there is a great restriction on the circuit arrangement in the hard disk drive 100, but the drop detection device 10 of this embodiment is compared. Since the circuit configuration is simple and small, there is no particular problem.

以上説明したように、本実施形態によれば、加速度センサの出力信号に対して所定のアナログ演算処理を行うことにより、落下状態を早期かつ確実に検出することができるので、ハードディスクドライブ等の衝撃に弱い電子機器を早期に保護することができる。特に、本実施形態の落下検出装置はアナログ回路で構成されているので、ハードディスクドライブのアクチュエータ駆動用アナログ回路内に組み込みやすく、制御回路と落下検出装置とを一体に構成することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the fall state can be detected early and reliably by performing predetermined analog calculation processing on the output signal of the acceleration sensor. It is possible to protect sensitive electronic devices at an early stage. In particular, since the fall detection device of this embodiment is configured by an analog circuit, it can be easily incorporated into an analog circuit for driving an actuator of a hard disk drive, and the control circuit and the fall detection device can be configured integrally.

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

例えば、上記実施形態においては、全波整流回路15を用いてセンサ出力の絶対値を算出しているが、落下検出装置10に加わる落下による加速度の方向が一方向の場合には、全波整流回路15を省略してもよい。   For example, in the above embodiment, the absolute value of the sensor output is calculated using the full-wave rectifier circuit 15, but when the direction of acceleration applied to the drop detection device 10 is one direction, full-wave rectification is performed. The circuit 15 may be omitted.

また、上記実施形態においては、第1のローパスフィルタ12によって高周波成分が除去されたセンサ信号と、第2のローパスフィルタによって高周波成分が除去されたセンサ信号との差分を求めた後、全波整流回路15で差分信号の絶対値を求めているが、演算処理の順番は逆であってもよい。つまり、第1のローパスフィルタ12によって高周波成分が除去されたセンサ信号の絶対値と、第2のローパスフィルタ13によって高周波成分が除去されたセンサ信号の絶対値をそれぞれ求めた後、これらの差分を求めてもよい。   In the above embodiment, full-wave rectification is performed after obtaining the difference between the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the first low-pass filter 12 and the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the second low-pass filter. Although the circuit 15 calculates the absolute value of the difference signal, the order of the arithmetic processing may be reversed. That is, after obtaining the absolute value of the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the first low-pass filter 12 and the absolute value of the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the second low-pass filter 13, respectively, You may ask for it.

また、上記実施形態においては、第1のローパスフィルタ12によって高周波成分が除去されたセンサ信号と、第2のローパスフィルタによって高周波成分が除去されたセンサ信号との差分を求めているが、第2のローパスフィルタを省略してもよい。つまり、第1のローパスフィルタ12によって高周波成分が除去されたセンサ信号と、加速度センサ11の出力信号そのものとの差分を求めてもよい。   In the above embodiment, the difference between the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the first low-pass filter 12 and the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the second low-pass filter is obtained. The low-pass filter may be omitted. That is, the difference between the sensor signal from which the high-frequency component has been removed by the first low-pass filter 12 and the output signal itself of the acceleration sensor 11 may be obtained.

本発明の好ましい実施形態に係る落下検出装置の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the fall detection apparatus which concerns on preferable embodiment of this invention. 加速度センサ11の構成の一例を示す模式図である。2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an acceleration sensor 11. FIG. 落下検出装置10内の各点における信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram at each point in the fall detection device 10. 落下検出装置10による落下検出手順を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a drop detection procedure by the drop detection device 10; 落下検出装置10を内蔵するハードディスクドライブ100の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a hard disk drive 100 that incorporates a fall detection device 10. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 落下検出装置
11 加速度センサ
12 第1のローパスフィルタ
13 第2のローパスフィルタ
14 差動増幅回路
15 全波整流回路
16 比較回路
21 ベースプレート
22 弾性体
23 錘
24 磁石
25 磁気抵抗素子
OP オペアンプ
OP オペアンプ
OP オペアンプ
OP オペアンプ
〜R12 抵抗
〜C キャパシタ
、D ダイオード
加速度センサ11の出力信号
第1のローパスフィルタ12の出力信号
第2のローパスフィルタ13の出力信号
差動増幅回路14の出力信号
全波整流回路15の出力信号
閾値電圧
タイミング(落下開始)
タイミング(着地)
タイミング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fall detection apparatus 11 Acceleration sensor 12 1st low pass filter 13 2nd low pass filter 14 Differential amplifier circuit 15 Full wave rectifier circuit 16 Comparison circuit 21 Base plate 22 Elastic body 23 Weight 24 Magnet 25 Magnetoresistance element OP 1 Operational amplifier OP 2 op OP 3 op OP 4 op R 1 to R 12 resistor C 1 -C 5 capacitor D 1, D 2 diode output signal S 2 output signal S 3 of the first low-pass filter 12 and the second low-pass S 1 acceleration sensor 11 the output signal V s threshold voltage t 1 timing of the output signal S 5 full-wave rectifier circuit 15 of the output signal S 4 the differential amplifier circuit 14 of the filter 13 (falling start)
t 2 timing (landing)
t 3 timing

Claims (7)

加速度センサと、前記加速度センサの出力信号に含まれる第1の周波数よりも低い周波数成分を除去するノイズ除去回路と、前記周波数成分が除去された前記加速度センサの出力信号を閾値と比較する比較回路とを備えることを特徴とする落下検出装置。   An acceleration sensor; a noise removal circuit that removes a frequency component lower than a first frequency included in the output signal of the acceleration sensor; and a comparison circuit that compares the output signal of the acceleration sensor from which the frequency component has been removed with a threshold value A fall detection device comprising: 前記ノイズ除去回路は、前記加速度センサの出力信号から前記第1の周波数以上の周波数成分を除去する第1のローパスフィルタと、前記加速度センサの出力信号と前記第1のローパスフィルタの出力信号との差分信号を生成する差動増幅回路を含み、前記比較回路は、前記差分信号を閾値と比較することを特徴とする請求項1に記載の落下検出装置。   The noise removal circuit includes: a first low-pass filter that removes a frequency component equal to or higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor; an output signal of the acceleration sensor; and an output signal of the first low-pass filter. The drop detection device according to claim 1, further comprising a differential amplifier circuit that generates a difference signal, wherein the comparison circuit compares the difference signal with a threshold value. 前記ノイズ除去回路は、前記加速度センサの出力信号から前記第1の周波数よりも高い第2の周波数以上の周波数成分を除去する第2のローパスフィルタをさらに含み、前記差動増幅回路は、前記第1のローパスフィルタの出力信号と前記第2のローパスフィルタの出力信号との差分信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の落下検出装置。   The noise removal circuit further includes a second low-pass filter that removes a frequency component equal to or higher than a second frequency higher than the first frequency from the output signal of the acceleration sensor, and the differential amplifier circuit includes the first low-pass filter. The fall detection device according to claim 2, wherein a difference signal between an output signal of one low-pass filter and an output signal of the second low-pass filter is generated. 前記差分信号を全波整流して前記差分信号の絶対値を出力する全波整流回路をさらに備え、前記比較回路は、前記差動信号の絶対値と前記閾値とを比較することを特徴とする請求項2又は3に記載の落下検出装置。   A full-wave rectifier circuit for full-wave rectifying the differential signal and outputting an absolute value of the differential signal; and the comparison circuit compares the absolute value of the differential signal with the threshold value. The fall detection device according to claim 2 or 3. 前記第1の周波数は、0.1Hzから1.0Hzまでの範囲内の周波数であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の落下検出装置。   5. The fall detection device according to claim 2, wherein the first frequency is a frequency within a range from 0.1 Hz to 1.0 Hz. 前記第2の周波数は、1Hzから10Hzまでの範囲内の周波数であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の落下検出装置。   The fall detection device according to any one of claims 3 to 5, wherein the second frequency is a frequency within a range of 1 Hz to 10 Hz. 加速度センサの出力信号から所定の周波数以下の低周波成分を除去するステップと、前記低周波成分が除去された前記加速度センサの出力信号を閾値とを比較し、前記出力信号が前記閾値を超えた場合に落下状態と判定するステップとを有することを特徴とする落下検出方法。
The step of removing a low frequency component below a predetermined frequency from the output signal of the acceleration sensor is compared with a threshold value of the output signal of the acceleration sensor from which the low frequency component has been removed, and the output signal exceeds the threshold value. And a step of determining a fall state.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009266060A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Aichi Micro Intelligent Corp Pedometer
EP2923277A4 (en) * 2012-11-21 2016-04-13 Calamp Corp Systems and methods for efficient characterization of acceleration events
CN108542369A (en) * 2018-04-16 2018-09-18 华南师范大学 A kind of heart rate breathing detection method and system
US10102689B2 (en) 2012-10-18 2018-10-16 Calamp Corp Systems and methods for location reporting of detected events in vehicle operation
US10219117B2 (en) 2016-10-12 2019-02-26 Calamp Corp. Systems and methods for radio access interfaces
US10395438B2 (en) 2016-08-19 2019-08-27 Calamp Corp. Systems and methods for crash determination with noise filtering
US10466269B2 (en) 2013-02-19 2019-11-05 Calamp Corp. Systems and methods for low latency 3-axis accelerometer calibration
US10473750B2 (en) 2016-12-08 2019-11-12 Calamp Corp. Systems and methods for tracking multiple collocated assets
US10599421B2 (en) 2017-07-14 2020-03-24 Calamp Corp. Systems and methods for failsafe firmware upgrades
US11570529B2 (en) 2016-07-08 2023-01-31 CalAmpCorp. Systems and methods for crash determination
US11924303B2 (en) 2017-11-06 2024-03-05 Calamp Corp. Systems and methods for dynamic telematics messaging

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009266060A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Aichi Micro Intelligent Corp Pedometer
US10102689B2 (en) 2012-10-18 2018-10-16 Calamp Corp Systems and methods for location reporting of detected events in vehicle operation
US10107831B2 (en) 2012-11-21 2018-10-23 Calamp Corp Systems and methods for efficient characterization of acceleration events
EP2923277A4 (en) * 2012-11-21 2016-04-13 Calamp Corp Systems and methods for efficient characterization of acceleration events
EP3196771A1 (en) * 2012-11-21 2017-07-26 Calamp Corp. Systems and methods for efficient characterization of acceleration events
US10466269B2 (en) 2013-02-19 2019-11-05 Calamp Corp. Systems and methods for low latency 3-axis accelerometer calibration
US11480587B2 (en) 2013-02-19 2022-10-25 CalAmpCorp. Systems and methods for low latency 3-axis accelerometer calibration
US11570529B2 (en) 2016-07-08 2023-01-31 CalAmpCorp. Systems and methods for crash determination
US10395438B2 (en) 2016-08-19 2019-08-27 Calamp Corp. Systems and methods for crash determination with noise filtering
US10219117B2 (en) 2016-10-12 2019-02-26 Calamp Corp. Systems and methods for radio access interfaces
US10645551B2 (en) 2016-10-12 2020-05-05 Calamp Corp. Systems and methods for radio access interfaces
US10473750B2 (en) 2016-12-08 2019-11-12 Calamp Corp. Systems and methods for tracking multiple collocated assets
US11022671B2 (en) 2016-12-08 2021-06-01 Calamp Corp Systems and methods for tracking multiple collocated assets
US10599421B2 (en) 2017-07-14 2020-03-24 Calamp Corp. Systems and methods for failsafe firmware upgrades
US11436002B2 (en) 2017-07-14 2022-09-06 CalAmpCorp. Systems and methods for failsafe firmware upgrades
US11924303B2 (en) 2017-11-06 2024-03-05 Calamp Corp. Systems and methods for dynamic telematics messaging
CN108542369A (en) * 2018-04-16 2018-09-18 华南师范大学 A kind of heart rate breathing detection method and system
CN108542369B (en) * 2018-04-16 2024-03-26 华南师范大学 Heart rate respiration detection method and system

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