JP2017204105A

JP2017204105A - 電子鈴デバイス

Info

Publication number: JP2017204105A
Application number: JP2016094954A
Authority: JP
Inventors: 和典浅中; Kazunori Asanaka
Original assignee: A-Vekt Kk
Current assignee: A-Vekt Kk
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-11-16
Also published as: WO2017195713A1

Abstract

【課題】動きを検出し音を発生させるための鈴を、電子的に実現する。【解決手段】測定値に応じて割り込み信号を発生する加速度センサと、前記割り込み信号で起動するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサで制御可能なサウンダ又はスピーカを備え、前記マイクロプロセッサが前記割り込み信号で起動後に、前記加速度センサの測定値を評価し、評価結果に基づいて、前記サウンダ又はスピーカで音の発生を開始することを特徴とするデバイスを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、動きを検出し音を発生させるための鈴を、電子的に実現するためのものである。

鈴は、土器や金属、陶器などでできた中空の外身の中に小さな玉が入っており、全体を振り動かすことで音を発生させる。

鈴の外身を中心として考えると、鈴が振り動かされることで、鈴の中の玉には慣性力が働く。この慣性力が小さい場合、玉が外身の中を転がることで、鈴の音が発生する。慣性力が大きくなると、玉が飛び跳ねるため、鈴の音は大きくなる。

鈴の用途としては、猫の首輪につけて、猫の所在を知らせたり、キーホルダにつけることで、鍵が鞄から落下したことを知らせたりするなど、動きを検出するために用いることが多い。

しかしながら、鈴の音の発生は、鈴を振り動かすときの機械的な作用に依存しており、音が発生するための加速度の敷居値などの条件と、発生する音の大きさや長さなどを分離して制御するのが困難である。このため、鈴を落下検出用として使用した場合は、音が一瞬しか発生しないため、落下に気が付かないことがあったり、少し動くだけで音が発生するため、騒音になったりすることもある。また、鈴は厚みをＩＣカードのように薄くするの困難であるため、財布には入らないことが多い。

この代替策として、鍵などの紛失用防止用としては、Bluetooth（登録商標）などの無線を用いた紛失用防止用タグが販売されている（非特許文献１）。紛失用防止用タグは受信機と結びづけを行うため、紛失用防止用タグを取り付けた荷物全てを、受信機と一緒に持ち歩く必要がある。このため、様々な荷物に紛失用防止用タグを取り付けると、常時持ち運ぶ必要がある荷物が増えてしまうという欠点がある。

米国特許出願公開第２００５／０１９００５９号明細書米国特許第７１９１０８９号明細書

「ＲＥＸ−ＳＥＥＫ２ユーザーズマニュアル」ラトックシステム株式会社２０１５年「ＬＩＳ２ＤＨ１２Ｄａｔａｓｈｅｅｔ」ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ２０１３年

解決しようとする問題点は、鈴での音の発生は機械的な作用に依存しているため、加速度の検出と音の発生を分離できないという問題点である。

本発明は、加速度センサ用いて加速度を電子的に検出し、音を電子的に発生させることで、鈴の機能を電子的に実現することを特徴とする。

加速度センサには、通常時は重力加速度が加わる。デバイスを落下した場合は無重力となるため、加速度の低下により、デバイスの落下を検出することができる。

デバイスの落下はいつ発生するか分からないため、加速度は常時監視する必要がある。一方、落下検出用のデバイスは電池駆動である必要性があり、利便性を考えると、長期間、電池の充電や交換が不要であるのが望ましい。例えば容量が90mAhのコイン型電池で、1年間、無交換・無充電とするためには、平均消費電流を10マイクロアンペア以下に抑える必要がある。

そこで、加速度センサのみを常時稼働させ、デバイスの落下で加速度センサの検出値が敷居値以下になった場合は、加速センサからの割り込み信号でマイクロプロセッサを起動させる。マイクロプロセッサがその後の加速度の経過を監視し、デバイスが落下したと判定する場合は、音を発生させる。加速度センサの消費電流は非常に小さいため（非特許文献２）、常時稼働させていても、上記の消費電流を実現することが可能である。

また、デバイスの動きを検出して音を発生させる場合は、加速度センサのいずれかの軸（例：Ｘ軸）を鉛直方向にそろえることで、水平方向の加速度による割り込み信号を用いて、マイクロプロセッサを起動させることができる。

外部電源を供給可能な場合など、消費電流が問題とならない場合は、マイクロプロセッサを常時稼働させたままでもかまわない。この場合は、加速度センサからの割り込み信号は使用しなくても良い。

加速度センサで得られる加速度の測定値をもとに、鈴の外身と玉の動作の物理シミュレーションを行うことで、鈴と同様の音を再現することも可能である。

本発明では、加速度を検出するためのデバイスと、音を発生させるためのデバイスを分離しているため、音を発生するための加速度の敷居値、音の大きさ、音色、長さなどを自由に設定することができ、さらに厚みを薄くしたり、音の発生のオン／オフの切り替えを行うことも可能である。

また、本発明の電子鈴デバイスを荷物の紛失防止用の落下検出を目的で使用する場合は、常時持ち運ばない様々な荷物にも取り付けることができるため、従来の紛失用防止用タグの欠点を補完することが可能である。

第１の実施形態及び第２の実施形態で共通の電子鈴デバイスの構成例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る電子鈴デバイスの状態遷移図である。第１の実施形態に係る電子鈴デバイスの時系列での動作を説明した図である。第２の実施形態に係る電子鈴デバイスの加速度センサの方向を示す図である。第２の実施形態に係る電子鈴デバイスの時系列での動作を説明した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態の電子鈴デバイスは、鍵などの紛失防止用の落下検出を目的とする。図１のブロック図、図２の状態遷移図及び図３の時系列での動作の説明図を参照して、第１の実施形態の基本的な概念を説明する。

電子鈴デバイス１００は、加速度センサ１０１、マイクロプロセッサ１０２、サウンダ１０３で構成される。加速度センサ１０１からの割り込み信号１０４を用いて、マイクロプロセッサ１０２を起動することが可能である。マイクロプロセッサ１０２から加速度センサ１０１の制御及びデータの読み出しではＳＰＩインターフェース１０５を用いる。なお、ＳＰＩインターフェース１０５の代わりに、Ｉ２Ｃインターフェースなどを用いても良い。また、サウンダ１０３の代わりにスピーカを用いてもよい。

通常時は電子鈴デバイス１００は停止状態２０１で、加速度センサ１０１のみが稼働している。

電子鈴デバイス１００の落下が発生した場合は、加速度センサ１０１で加速度を検出し、加速度の大きさ３０１が敷居値３０２以下となった場合（あるいは加速度のＸ、Ｙ、Ｚ成分の絶対値が全て敷居値３０２以下となった場合）に、加速度センサ１０１からの割り込み信号１０４がマイクロプロセッサ１０２に対して発生する。これにより、マイクロプロセッサ１０２が起動し、デバイスは起動状態２０２となる。

その後、ＳＰＩインターフェース１０５経由で周期的に加速度データのチェックを行う。落下中は加速度の大きさ３０１が０に近くなり、地面に衝突時は大きな加速度を検出する。地面に落下後は重力加速度のみが加わるため、加速度は安定する。このパターンにより、デバイスが地面に落下したことを判定し、デバイスはアラーム状態２０３となり、アラーム音を発生する。

人がデバイス拾った場合は、加速度センサ１０１で測定される加速度は不安定となる。これにより、人が電子鈴デバイス１００を拾ったとを判定し、電子鈴デバイスは停止状態２０１となり、アラーム音が停止する。人が拾ったと判定できない場合は、タイマによりアラーム音を停止する。アラーム音を停止後、マイプロプロセッサ１０２は停止する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の電子鈴デバイスは、猫の首輪などに用いる鈴の代替を目的とする。回路構成は第１の実施形態と同様であるが、加速度センサ１０１では特定の方向の加速度により、割り込み信号１０４を発生させる。このため、加速度センサ１０１の取り付け方向が重要である。図１の第１の実施形態と共通のブロック図、図４の加速度センサの方向を示す図及び図５の時系列での動作の説明図を参照して説明する。

基板４０１上には加速度センサ１０１、マイクロプロセッサ１０２、サウンダ１０３、電池４０２が実装され、基板上部のつり下げ用金具４０３で、首輪などからつり下げる。

加速度センサ１０１のＸ方向は鉛直下向きを向いており、静止時は重力加速度が加わる。Ｙ方向及びＺ方向には水平方向を向いているため、重力加速度は加わらない。

電子鈴デバイス１００が揺り動かされた場合は、図５に示すように、Ｙ方向あるいはＺ方向に加速度が加わる。この加速度が敷居値３０２を超えた場合は割り込み信号１０４が発生し、マイクロプロセッサ１０２が起動する。

その後、ＳＰＩインターフェース１０５経由で周期的に加速度データのチェックを行い、加速度センサ１０１の測定値に応じて、鈴の音を発生させる。加速度センサ１０１で得られる加速度の測定値をもとに、鈴の外身と玉の動作の物理シミュレーションを行うことで、鈴と同様の音を再現することも可能である。

第２の実施形態を猫の首輪に用いた場合は、猫が動くたびに割り込み信号１０４が発生し、マイクロプロセッサ１０２が起動するため、消費電流が大きくなるが、第１の実施形態の紛失防止用とは異なり、気が付かない間に電池切れが発生しても問題となる用途ではないため、電池切れが発生するたびに充電を行うというのでも良い。また、首輪につけた太陽電池で電力供給を行ったり、猫の動きで発電して電力供給を行っても良い。

外部電源を供給可能な場合は、電池４０２の実装は不要であり、マイクロプロセッサ１０２は常時起動した状態のままで、無停止でもかまわない。この場合は、マイクロプロセッサ１０２を起動するための割り込み信号１０４は使用しなくても良い。なお、割り込み信号１０４を使用しない場合は、加速度センサ１０１の向きを重力の向きに合わせる必要はない。

第１の実施形態の電子鈴デバイスは、ＩＣカードと同様に薄型化することで財布に入れることも可能となり、落下による財布の紛失防止に応用することができる。また、第２の実施形態の電子鈴デバイスは、風鈴などにも使用することが可能である。

しかしながら、鈴の音の発生は、鈴を振り動かすときの機械的な作用に依存しており、音が発生するための加速度の閾値などの条件と、発生する音の大きさや長さなどを分離して制御するのが困難である。このため、鈴を落下検出用として使用した場合は、音が一瞬しか発生しないため、落下に気が付かないことがあったり、少し動くだけで音が発生するため、騒音になったりすることもある。また、鈴は厚みをＩＣカードのように薄くするの困難であるため、財布には入らないことが多い。

そこで、加速度センサのみを常時稼働させ、デバイスの落下で加速度センサの検出値が閾値以下になった場合は、加速センサからの割り込み信号でマイクロプロセッサを起動させる。マイクロプロセッサがその後の加速度の経過を監視し、デバイスが落下したと判定する場合は、音を発生させる。加速度センサの消費電流は非常に小さいため（非特許文献２）、常時稼働させていても、上記の消費電流を実現することが可能である。

本発明では、加速度を検出するためのデバイスと、音を発生させるためのデバイスを分離しているため、音を発生するための加速度の閾値、音の大きさ、音色、長さなどを自由に設定することができ、さらに厚みを薄くしたり、音の発生のオン／オフの切り替えを行うことも可能である。

電子鈴デバイス１００の落下が発生した場合は、加速度センサ１０１で加速度を検出し、加速度の大きさ３０１が閾値３０２以下となった場合（あるいは加速度のＸ、Ｙ、Ｚ成分の絶対値が全て閾値３０２以下となった場合）に、加速度センサ１０１からの割り込み信号１０４がマイクロプロセッサ１０２に対して発生する。これにより、マイクロプロセッサ１０２が起動し、デバイスは起動状態２０２となる。

電子鈴デバイス１００が揺り動かされた場合は、図５に示すように、Ｙ方向あるいはＺ方向に加速度が加わる。この加速度が閾値３０２を超えた場合は割り込み信号１０４が発生し、マイクロプロセッサ１０２が起動する。

Claims

測定値に応じて割り込み信号を発生する加速度センサと、前記割り込み信号で起動するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサで制御可能なサウンダ又はスピーカを備え、前記マイクロプロセッサが前記割り込み信号で起動後に、前記加速度センサの測定値を評価し、評価結果に基づいて、前記サウンダ又はスピーカで音の発生を開始することを特徴とするデバイス。
前記加速度センサの測定値の評価結果に基づいて、前記サウンダ又はスピーカで開始した音の発生を停止することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
加速度センサと、マイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサで制御可能なサウンダ又はスピーカを備え、前記マイクロプロセッサが前記加速度センサの測定値を評価し、前記サウンダ又はスピーカで、前記測定値に応じた音量又は音色の音を発生することを特徴とするデバイス。