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专利名称：用于保护移动设备中的硬盘的自由下落识别系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于识别移动设备的自由下落的方法和装置。 现有技术这样的方法和装置是普遍公知的。在娱乐行业中，越来越多地提供具有集成硬盘的便携式电子设备。这样的设备在使用时可能会遭受碰撞或跌落，所述碰撞或跌落在硬盘运行期间由于写/读头的与此相关联的运动可以引起硬盘上的损坏以及因此引起数据丢失。为了避免这样的损坏，通常使用3轴加速度传感器，所述3轴加速度传感器可以识别碰撞并且因此提供了将写/读头及时地运动到停放位置中的可能性。在此，如果在所有三个轴上测量到近似零的加速度，则识别出自由下落。如果识别到自由下落，则可以在装置撞击之前停放设备的硬盘，也就是说，将硬盘的读头置于读头不位于磁盘上方的区域中。由此可以阻止由于读头造成的硬盘损坏。对于停放硬盘，大约需要平均访问时间的3倍，从而停放时间大约位于40至200ms的范围内。为了识别设备处于自由下落中，使用能够单独在3个正交的轴(x，y和ζ轴)上测量加速度信号的加速度传感器。只要设备不运动，则由χ，y和ζ形成的加速度矢量的长度为(ν = sqrt(x"2+y"2+z"2)) = Ig(重力加速度)。在自由下落中低于所述值并且所述值在理想的传感器系统中在线性的下落运动时等于0g。通过ν低于一个阈值来检测自由下落例如在文献US 5 227 929 A中进行了描述。在此方法中，需要计算平方和以及由所述平方和分别形成平方根。这些大量的计算操作与显著的成本开销相联系。在文献US 7 191 089 B2和US 7 450 332 B2中仅仅观察三个传感器单个通道。 逻辑运算通过“与”(UND)逻辑单元进行，并且检验是否所有三个通道都低于一个阈值。 在理想的传感器中，在没有自由下落和动力的情况下一个通道中的最小加速度值等于1/ sqrt (3)ο在根据现有技术的上述方法中不利的是，这些方法对传感器参数偏差和传感器的非理想性敏感。此外，根据现有技术的传感器需要相对较多的面积并且造成相对较高的成本。此外，根据现有技术的传感器仅仅可实现在一个微控制器中，从而不能直接在传感器中实现相对简单的电路。

发明内容
与现有技术相比，根据本发明的方法具有以下优点通过没有乘法运算或者开方运算的简单实施可达到对传感器非理想性相对较高的不敏感性和节省面积以及成本有利的实现。所述优点通过以下方式实现测量平行于第一轴的第一加速度，平行于与所述第一轴垂直的第二轴的第二加速度和平行于与所述第一轴和与所述第二轴垂直的第三轴的第三加速度，由所述第一加速度的第一量值(Betrag)、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算总和，并且根据所述总和识别自由下落。应识别其自由下落的移动设备例如是电子设备，如膝上型计算机、MP3播放器、PDA、摄像机、手机，等等。所有这些设备可以包含硬盘，其中由于跌落后的碰撞由于通过写/ 读头引起的存储盘的损坏可以造成数据丢失。因此，在识别到设备的自由下落时使写/读头止动，例如在存储盘的边缘区域上。由此可以阻止由于碰撞造成的数据丢失。本发明的有利构型和扩展方案可由从属权利要求以及参照附图的说明中得出。根据一个优选扩展方案提出借助于3轴加速度传感器测量第一加速度、第二加速度和第三加速度。通过借助于3轴加速度传感器的测量可通过简单的方式以已知的传感器技术实现所述方法。此外优选地，3轴加速度传感器形成数字信号。通过数字信号可实现相对较高的测量精确度，使得可相对干扰不敏感地实现根据本发明的方法。根据另一优选扩展方案提出将所述总和与一个阈值进行比较。所述总和与阈值的比较是相对简单的计算操作，因为仅须相互比较两个标量数字。通过所述简单的计算操作可达到对传感器非理想性的高不敏感性和节省面积以及成本有利的实现。此外有利的是，如果所述总和低于所述阈值，则产生警告信号。警告信号的产生可通过简单的方式实现，从而简化方法的实现。此外有利的是，通过警告信号以信号形式告知存在自由下落。 此外，所述简单的逻辑运算有助于方法的简单的可实现性。根据另一优选扩展方案提出在识别到自由下落时使硬盘的写/读头止动。通过写/读头的止动可以保护移动设备中的硬盘避免在碰撞时通过写/读头在硬盘上撞击而产生的损坏。通过所述保护可以阻止数据丢失。
本发明的另一主题是一种用于识别自由下落的装置，其中，所述装置具有3轴加速度传感器和分析处理电路，其中，可根据一个总和识别自由下落，其中，可测量平行于第一轴(X)的第一加速度、平行于与所述第一轴(X)垂直的第二轴(Y)的第二加速度和平行于与所述第一轴(X)和与所述第二轴(Y)垂直的第三轴(Z)的第三加速度，其中，可由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算所述总和。与现有技术相比，所述装置具有以下优点通过没有乘法运算或开方运算的简单实施可达到对传感器非理想性相对较高的不敏感性和节省面积以及成本有利的实现。在分析处理电路中，基于3轴加速度传感器检测中间存储器(例如采样&保持单元)中的检测到的加速度信号。例如在前置放大器中电放大这样获得的信号。在所述前置放大器中可附加地实施例如灵敏度的均衡以及信号的平滑。此外，形成加速度信号的量值。 然后，由这些加速度信号的量值形成总和。此外使用比较器，以便将所述总和与阈值进行比较。如果所述总和小于阈值，则确定存在自由下落。此外优选地，所述装置实现为微机电系统(MEMQ。进一步优选地，3轴加速度传感器与分析处理电路集成在一个壳体中。优选地， 壳体中的3轴加速度传感器设置在第一衬底上而分析处理电路设置在第二衬底上。由此， 有利地实现成本有利的制造。本发明的另一主题是用于识别自由下落的装置的应用，用于保护移动设备避免由自由下落后的碰撞造成的损坏，其中，所述装置具有用于写/读头的止动的止动机构，其中，根据一个总和识别自由下落，其中，测量平行于第一轴(X)的第一加速度、平行于与所述第一轴(X)垂直的第二轴(Y)的第二加速度和平行于与所述第一轴(X)和与所述第二轴 (Y)垂直的第三轴(Z)的第三加速度，其中，由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算所述总和，其中，在识别到自由下落后通过止动机构使移动设备的写/读头止动。与现有技术相比，根据本发明的应用具有以下优
4点通过没有乘法运算或开方运算的简单实施可达到对传感器非理想性相对较高的不敏感性和节省面积以及成本有利的实现。


本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明对其进行详细解释。附图示出图1 具有根据本发明的用于识别自由下落的装置的移动设备的示意图，图2 根据第一实施形式，根据本发明的根据加速度参量的检测的自由下落识别的流程图，以及图3 根据第二实施形式，根据本发明的根据加速度参量的检测的自由下落识别的流程图。具体实施形式在不同的附图中，相同的部分始终设有相同的附图标记，因此通常也分别仅仅命名或提及一次。在图1中示意性示出了具有根据本发明的用于识别自由下落的装置的移动设备 100。在此，例如可以是膝上型计算机、MP3播放器、PDA、手机或其它电子设备，其可以由于跌落后的碰撞遭受损坏。特别是，在所述设备中的硬盘在跌落时受到损坏的威胁，因为写/ 读头可以由于碰撞而接触存储盘并且可能甚至不可修复地损坏存储盘。这样的损坏可以导致数据丢失或者硬盘或装置的损害。为了阻止损坏，因此提出将3轴加速度传感器120 的测量信号读入到控制单元110中，以便阻止自由下落以及(因此)阻止即将发生的碰撞。 如果控制单元110识别出自由下落，则其采取止动硬盘140的写/读头的措施，例如其方式是，控制单元将写/读头驶到硬盘存储器的边缘上以及使写/读头在那里止动。替换地，可以将3轴加速度传感器120的信号读入到单独的分析处理电路130中以识别自由下落。通过这样的分析处理电路130可实现仅仅在检测到自由下落时才通知控制单元110。因此控制单元110内部的计算开销降低。在图2中描述一种算法，所述算法是根据第一实施方式的、根据本发明的用于识别自由下落的方法。相应的程序例如在控制单元Iio中运行。在启动1之后，在步骤200 中检测3轴加速度传感器的加速度信号。在步骤210中，形成这些加速度信号的量值。在步骤220中，将加速度信号的各个量值相加成一个总和。在步骤230中，将加速度信号的各个量值的总和与一个阈值进行比较。如果所述总和不小于所述阈值，即如果所述总和大于或等于所述阈值，则程序在方框250中结束。如果所述总和小于所述阈值，则在步骤240中发出信息存在自由下落。所述信息输出例如通过中断发生。程序在方框沈0中结束。替换地，可在单独的分析处理电路中实施自由下落的识别。这样的分析处理电路例如根据图3中的第二实施形式进行说明。基于3轴加速度传感器120检测中间存储器 310(例如采样&保持单元)中的检测到的加速度信号。例如在前置放大器320中电放大这样获得的信号。在所述前置放大器320中可附加地实施例如灵敏度的均衡以及信号的平滑。在方框330中形成加速度信号的量值。在方框340中由加速度信号的量值形成总和。 在方框350中使用比较器以便将所述总和与阈值进行比较。如果所述总和小于阈值，则在方框360中确定存在自由下落。
3轴加速度传感器120可集成到设备100的壳体中。替换地，3轴加速度传感器 120可以集成到设备100的一个部件中。在最简单的情况下，3轴加速度传感器120仅仅需要供电装置以及包含用于信号分析处理的数字输出端。为了在电池驱动的装置100中节省电流，可以向3轴加速度传感器120的供电装置提供时钟，其中，将用于分析处理的信号存储在保持单元(采样&保持)中。替换地，也可以借助于模数转换器数字地分析处理信号。
权利要求
1.用于识别自由下落的方法，其中，在第一步骤中测量平行于第一轴(X)的第一加速度、平行于与所述第一轴(X)垂直的第二轴(Y)的第二加速度和平行于与所述第一轴(X) 和与所述第二轴(Y)垂直的第三轴(Z)的第三加速度，其特征在于，在第二步骤中由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算一个总和，以及在第三步骤中根据所述总和识别所述自由下落。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于3轴加速度传感器(120)测量所述第一加速度、所述第二加速度和所述第三加速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述3轴加速度传感器(120)形成数字信号。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述总和与阈值进行比较。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述总和低于所述阈值，则产生警告信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述警告信号使存在所述自由下落信号化。
7.根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于，在识别到所述自由下落时使硬盘的写/读头止动。
8.用于识别自由下落的装置，其中，所述装置具有3轴加速度传感器(120)和分析处理电路(130)，其特征在于，可根据一个总和识别所述自由下落，其中，可测量平行于第一轴 (X)的第一加速度、平行于与所述第一轴(X)垂直的第二轴(Y)的第二加速度和平行于与所述第一轴(X)和与所述第二轴(Y)垂直的第三轴(Z)的第三加速度，其中，可由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算所述总和。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置实现为微机电系统。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述3轴加速度传感器(120)和所述分析处理电路(130)集成在一个传感器壳体中。
11.根据权利要求8、9或10中任一项所述的装置的应用，用于保护移动设备(100)避免由自由下落后的碰撞造成的损坏，其中，所述装置具有用于写/读头的止动的止动机构， 其特征在于，根据一个总和识别所述自由下落，其中，测量平行于第一轴(X)的第一加速度、平行于与所述第一轴(X)垂直的第二轴(Y)的第二加速度和平行于与所述第一轴(X) 和与所述第二轴(Y)垂直的第三轴(Z)的第三加速度，其中，由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算所述总和，其中，在识别到所述自由下落后，通过所述止动机构使所述移动设备(100)的写/读头止动。
全文摘要
本发明涉及一种用于识别自由下落的方法，其中，测量平行于第一轴的第一加速度、平行于与所述第一轴垂直的第二轴的第二加速度和平行于与所述第一轴和与所述第二轴垂直的第三轴的第三加速度，其中，由所述第一加速度的第一量值、所述第二加速度的第二量值和所述第三加速度的第三量值计算一个总和，其中，根据所述总和识别所述自由下落。本发明还涉及一种用于识别自由下落的装置。
文档编号G01P15/18GK102200542SQ201110058320
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者J·巴托洛麦奇克, S·沙伊尔曼 申请人:罗伯特·博世有限公司