倾翻传感器的制造方法
【专利说明】倾翻传感器
[0001]相关申请
[0002]本申请是根据35U.S.C.§ 119(e)要求享有于2013年6月14日提交的、名称为“Tip-Over Sensor”的美国临时申请序列号N0.61/835，104的优先权的非临时申请，出于全部目的而将该美国临时申请的全部内容通过引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003]公知的是，加速度计可以用于测量设备的倾斜角。可以使用可从MEMSIC公司(Andover, MA)获得的数字热对流式方位传感器(DT0S)装置来测量倾斜角，以便确定设备是否落在其参数内进行操作。关于设备已经倾斜超过某个预定角度(即，设备已经“倾翻”)的指示可需要干预以便保持安全操作状况。
[0004]用于确定倾斜角的加速度计经常被放置在使该加速度计受到噪声、振动和其它不利状况的环境中。另外，加速度计经常用在手持式装置中，并且因此需要尽可能地小而同时满足高的可靠性程度。
[0005]因此，所需要的是在苛刻条件下为准确和可靠的、并且易于配置且便宜的加速度
i+o
【发明内容】
[0006]—旦倾翻传感器或检测器感测到正倾斜或已倾斜的状况，所述倾翻传感器或检测器就提供指示该状况的信号。该输出信号可以用于触发警报、或关闭已经倾翻的装置(例如但不限于摩托车、空间加热器、熨斗等)、或以其它方式表示倾翻状况。
[0007]在本发明的一个实施例中，一种检测倾翻状况的方法包括:设定倾翻阈值角度值α以及根据倾翻阈值角度值α来设定第一乘数值a和第二乘数值b。测量沿着X_轴的加速度值(Xm)和沿着Z-轴的加速度值(Zm)。该方法包括:计算第一求和值？1= (a*Zm-b*Xm)和第二求和值F2= (a*Zm+b*Xm)，并且随后根据第一求和值F:和第二求和值F2来确定是否已经发生倾翻状况。
[0008]根据本发明的另一个实施例，一种倾翻传感器包括加速度计，该加速度计测量并输出沿着X-轴的加速度值Xm和沿着Z-轴的加速度值Zm。乘法器用第一乘数值(b)乘以加速度值Xm并用第二乘数值(a)乘以加速度值Zm，并且输出(b*Xm)和(a*Zm)，其中第一值(b)和第二值(a)是根据倾翻阈值角度α来设定的。加法器输出第一求和值匕=(a*Zm+b*Xm)和第二求和值F2= (a*Zm_b*Xm)。方位传感器根据第一求和值F:和第二求和值匕来确定是否已经达到倾翻阈值角度α。
【附图说明】
[0009]以下参考附图讨论了本发明的至少一个实施例的各个方面。将意识到的是，为了示例的简化和清楚起见，附图中所示出的元件不必准确地或按比例绘制。例如，为了清楚起见，元件中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件而被夸大，或者几个物理部件可以包括在一个功能块或元件中。此外，在认为适当的情况下，附图标记可以在附图中重复以指示对应的或类似的元件。为了清楚起见，不是每一个部件会在每一个附图中标记出来。出于示例和解释的目的提供了附图，并且附图不旨在作为对本发明的限制的定义。在附图中:
[0010] 图1是本发明的实施例在摩托车上的概念性表示；
[0011 ]图2是根据本发明的实施例的坐标系的表示；
[0012]图3是根据本发明的实施例的倾斜传感器的功能框图；
[0013]图4是与图3中的实施例相对应的、根据本发明的实施例的倾斜传感器的示意图；
[0014]图5是可编程电容器的框图；
[0015]图6和图7是图4中的倾斜传感器在不同的操作阶段的功能框图；
[0016]图8是根据本发明的实施例的倾斜传感器的功能框图；
[0017]图9-图11是图8中的倾斜传感器在不同的操作阶段的功能框图；
[0018]图12是根据本发明的实施例的倾斜传感器的功能框图；以及
[0019]图13是根据本发明的实施例的倾斜传感器的操作的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]出于全部目的而将于2013年6月14日提交的、名称为“Tip-Over Sensor”的临时申请序列号N0.61/835，104通过引用方式并入本文。
[0021]在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的实施例的彻底理解。本领域普通技术人员将理解的是，本发明的这些实施例可以在没有这些具体细节中的某些具体细节的情况下得以实施。在其它实例中，公知的方法、过程、部件和结构可以不详细描述，以免使本发明的实施例模糊不清。
[0022]在详细地解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用上不限于在下面的描述中所阐述的或在附图中所示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够为其它实施例或以不同的方式来实施或执行。同样，应当理解的是，本文所采用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被认为是限制性的。
[0023]应当理解的是，本发明的某些特征(为了清楚起见在单独实施例的背景下所描述的)可以组合地提供在单个实施例中。相反地，也可以单独地或者以任何适当的子组合来提供本发明的各个特征(为了简洁起见在单个实施例的背景下所描述的)。
[0024]本发明提供一种倾翻传感器，该倾翻传感器在一个实施例中利用非常鲁棒、可靠并且耐受冲击的MEMS热对流式加速度计。该装置特别适合苛刻环境或高振动环境，诸如用在摩托车或其它交通工具中。
[0025]可以在一个实施例中实施根据本发明的倾翻传感器，以便为用户提供用于编程(即，从多个阈值中选定倾翻阈值角度)的接口。如果装置相对于参考的方位超过了所编程的倾翻阈值角度，则数据输出改变状态以提供倾翻、倒下事件的警报。在另一个实施例中，可以将阈值角度预先编程(即，预先选择或硬连线)到装置中。
[0026]现在参考图1，两轴加速度计105或传感器105 (未按比例)安装在例如例如摩托车110上。其具有两个轴的灵敏度:X和Z。当摩托车110处于“正常”骑行位置(即，垂直的)时，传感器105感测到Z-轴上lg的加速度和X-轴上0g的加速度。如果摩托车110向一侧倾斜，则传感器105将记录Z-轴上较小的加速度值以及X-轴上的非零加速度值。X-轴信号值可以是正的或负的，取决于摩托车110向左还是向右倾斜(在朝向前轮的方向看去，即，操作员或骑行者的正常方位)。
[0027]现在，考虑到，如果倾斜角(LA)等于预定的倾翻阈值角度(α)，则如果摩托车110向右倾斜，那么下面的关系将成立:
[0028]Z = lg*cos(a)公式(1)
[0029]X=lg*sin(a)公式(2)
[0030]公式1和公式2可以重新写为:
[0031]Z*sin(a) =X*cos(a)公式(3)
[0032]出于解释本发明的实施例的目的，公式(3)的两边都被乘以系数，该系数基于两个比例因子a和b。a和b的值被选定为使得满足下面的比率:
[0033]a/b = tan ( α )公式(4)
[0034]公式(3)可以重新写为:
[0035]a*Z = b*X公式(5)
[0036]或，如:
[0037]a*Z_b*X = 0公式(6)
[0038]如果摩托车110正向左倾斜，并且倾翻阈值角度仍然为α (或数学上正确的为-α )，公式5和公式6变为:
[0039]a*Z = _b*X公式(7)
[0040]以及:
[0041]a*Z+b*X = 0公式(8)
[0042]出于讨论的目的，摩托车110的方位矢量被定义为穿过骑行者的脊柱，起始于骑行者的座位处并退出于骑行者的头部处，即，Z-轴。
[0043]现在参考图2，摩托车110的可能方位被认为是四个象限中的一个:顶部、右部、底部以及左部。这些象限由倾翻阈值角度α所定义的边界来限定。
[0044]如果摩托车110的方位矢量(SM顷斜角(LA))位于顶部象限，则以下各项为真:
[0045]a*Z-b*X>0公式(9)
[0046]a*Z+b*X>0公式(10)
[0047]如果摩托车110的方位矢量位于右部象限