KR100278797B1 - 단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임으로 둘러싸인 하나의 저항포일과; 상기 저항포일 및 하나의 제어회로로 덮여진 하나의 동판이 구비된 하나의 베이스를 포함하여 구성되는 단일 저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템에 관한 것이다. 상기 프레임은 각각 하나의 전극을 가지는 4개의 모서리를 가지며, 상기 베이스는 상기 저항포일의 4개의 모서리의 전극과 각각 접촉하고 상기 제어회로에 연결되는 4개의 모서리를 가진다. 상기 제어회로는 전자스위치로서의 트랜지스터들을 가지며, 상기 동판은 상기 전자스위치들에 연결된 하나의 터미날을 가진다. 상기 저항포일이 상기 베이스와 접촉하여 전압이 인가될 때, 상기 전자스위치들을 스위칭함으로써 좌표측정이 이루어진다.

Description

단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템

본 발명은 단일저항포일을 이용한 압력감응좌표입력시스템(a single-resistor-foil pressure sensitive coordinate input system), 보다 상세하게는 저항체로 된 포일 1매와 하나의 트랜지스터회로를 가지는 압력감응좌표입력시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시되어 있듯이 저항을 이용한 종래의 압력감응입력시스템은, 하나의 상부저항포일(X), 하나의 하부저항포일 및 하나의 제어회로를 포함하여 구성되어 있다. 한쌍의 전극(X+)(X-)이 X축의 상부저항포일(X)에 연결되고, 한쌍의 전극(Y+)(Y-)이 Y축의 상부저항포일(Y)에 연결된다. 소정의 전압이 두 포일의 전극에 인가된 상태에서 포일의 표면이 압착되면, 전극이 없는 엣지(edge)위의 전압이 측정되며, 그 전압으로부터 압착점(pressure point)의 좌표가 유도될 수 있다.

제어회로는 트랜지스터(Q1∼Q4)의 도통상태(conducting behavior)를 제어하기 위한 4개의 단자(X+)(X-)(Y+)(Y-)를 가진다. 상부저항포일(X)의 전극(X+)(X-)은 각각 트랜지스터(Q1)(Q2)에 연결되고, 하부저항포일(Y)의 전극(Y+)(Y-)은 각각 트랜지스터(Q3)(Q4)에 연결된다. 전극(X+)(X-)은 트랜지스터(Q1)(Q3)를 거쳐 각각 전원전압(Vcc)에 연결된다. 저항포일의 영역위의 좌표측정을 수행하기 위해, 포일위의 압착점이 압착된다. X좌표를 측정하기 위해 트랜지스터(Q1)가 개방(open)되어 정전압(positive voltage)이 전극(X+)에 공급되고, 트랜지스터(Q2)도 개방되어 전극(X-)이 접지된다. 하부저항포일(Y)의 전극(Y+)(Y-)에 연결된 트랜지스터(Q3)(Q4)는 닫혀서, 하부저항포일(Y)을 통해 전류가 흐르지 않는다. 포일위를 압착함으로써 상·하부저항포일(X)(Y)이 연결되고, AD-X에 걸리는 전압으로부터 압착점의 X좌표가 유도된다.

Y좌표를 측정하기 위해, 트랜지스터(Q3)가 개방되고, 정전압이 전극(Y+)에 공급되며, 트랜지스터(Q4)는 개방되어 전극(Y-)이 접지된다. 상부저항포일(X)의 전극(X+)(X-)에 연결된 트랜지스터(Q1)(Q2)가 닫혀서, 상부저항포일(X)을 통해 전류가 흐르지 않는다. 포일을 압착함으로써 상·하부저항포일이 연결되고, AD-Y에 걸리는 전압으로부터 압착점의 Y좌표가 유도된다.

이러한 구조에서 전원전압(Vcc)이 계속적으로(permanently) 스위칭되므로, 전극(X+)과 전극(Y-)에 걸리는 전압(VX)(VY)은 안정되어 있지 못하다. 더욱이, 이 전압(VX)(VY)을 상·하부저항포일(X)(Y)을 거쳐서 압착점(PX)(PY)의 전극(X-)(Y-)에 대한 거리에 선형적으로 의존하여(with a linear dependence) 전송되고, 전원전압(Vcc)은 상·하부저항포일사이에서 계속저으로 스위칭되므로, 두 저항포일은 동일하고 균일한 물질로 만들어야 하는데 그것이 매우 어렵다. 노이즈(noise)와 불안정전압이 발생하기 쉬운 것이다.

본 발명의 목적은 모서리에 위치하고 제어회로에 연결된 4개의 전극을 구비한 단일저항포일, 그리고 전압측정을 위한 하나의 터미날을 구비한 하나의 베이스를 포함하고, 저항포일이 압축될 때 노이즈와 불안정전압의 발생이 방지되는 압력감응 좌표입력시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱 충분한 이해를 위해 첨부도면을 참고로 아래에 상세히 설명한다.

도1은 종래의 좌표입력시스템을 개략적으로 도시한 도면,

도2는 본 발명을 개략적으로 나타낸 도면,

도3은 본 발명의 선형응답특성을 개략적으로 나타낸 도면,

도4는 본 발명의 실효회로를 개략적으로 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 저항포일 2 : 베이스

11 : 프레임 21 : 접촉점

22 : 제어회로 23 : 동판

111∼114 : 전극 Q1∼Q6 : 트랜지스터

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압력감응 좌표입력시스템은 하나의 저항포일(1)과, 이 저항포일이 놓여지는 하나의 표면 및 하나의 배면을 가지는 하나의 베이스(2)를 포함하여 구성된다. 상부좌측, 상부우측, 하부우측 및 하부좌측등 4개의 모서리가 형성된 하나의 프레임(11)이 저항포일(1)을 감싸고 있다. 프레임(11)의 좌측하부, 우측상부, 우측하부 및 좌측하부 모서리는, 베이스(2)표면의 접촉점(21)에 각각 연결된 전극(111)(112)(113)(114)을 가지고 있다. 접촉점(21)은, 트랜지스터(Q1∼Q6)를 전원전압(Vcc)과 접지(0V)에 연결하기 위해, 베이스(2)배면의 제어회로(22)에 이어져 있다. 트랜지스터(Q1∼Q6)들도 I/O 단자(LT)(LB)(RT)(RB)에 연결된다. 베이스(2)의 표면위에는, 저항포일(1)과 면적이 같고, 테스트입력 또는 동작대기용의(for test input or stand-by operation) 트랜지스터(Q7)에 연결되는 시험단자(231)를 가장자리에 가지는, 하나의 동판(23)이 장착된다.

제어회로는 베이스(2) 표면의 4개의 모서리위의 접촉점(21)에 연결된다. 이 접촉점(21)은 다시 프레임(11)위의 전극(111)(112)(113)(114)에 연결되는데, 이들은 전원전압의 단자역할을 한다. 그에 따라, 프레임(11)과 제어회로(22)사이의 거리가 최소한으로 감소되어, 인가된 전압이 전원전압과 다름이 없으며, 이에 따라 적정한 측정이 보장된다.

I/O 단자(LT)(LB)(RT)(RB)는 트랜지스터(Q1∼Q6)의 도통상태, 예를 들어 공급전압이 전극(111)(112)(113)(114)에 전해지도록 또는 끊어지도록 제어한다. 제어회로의 하나의 A/D컨버터가 단자(AD-X)에 직접 연결된다. 트랜지스터(Q1∼Q6)의 도통상태(conducting state)는 I/O 단자별로 아래와 같다.

LT Q1 output LB Q2 Q3 output

0 ON Vcc 0 ON OFF Vcc

1 OFF Vcc 1 OFF ON OV

RT Q4 Q5 output RB Q6 output

0 ON OFF Vcc 0 ON OV

1 OFF ON OV 1 OFF OV

저항포일(1)의 압착점의 X좌표를 측정하기 위해, 트랜지스터(Q1)가 전원(Vcc)을 전극(111)에 연결하면, 프레임(11)의 저항이 낮으므로, 프레임(11)의 좌측 엣지에 전원전압(Vcc)이 걸린다. 트랜지스터(Q6)가 접지(OV)를 전극(113)에 연결하여, 프레임(11)의 우측 엣지가 접지된다. 테스트지점의 전압은 좌·우측 엣지로부터의 거리에 따라 선형적으로 변화한다(도 3참조). 도 3에서, P는 압착점, Vp는 압착점의 전압, Xp는 압착점의 X좌표, X는 X좌표축, V는 V좌표축의 전압을 나타낸다. 저항포일(1)의 압착점을 압착한 때, 저항포일(1)의 동판(23)과의 접촉이 이루어진다. 트랜지스터(Q7)가 도통되어 있지 않으므로, 압착점은 A/D콘버터에 직접 연결된다. A/D콘버터는 압착점의 X좌표를 출력한다.

1압착점의 Y좌표를 유도하기 위해, 프레임(11)의 상·하부 엣지는 동일하게 전원전압(Vcc)과 접지(OV)에 노출되어(exposed) 있다. 이것이 이루어지는 것은, I/O단자(LB) 나아가 트랜지스터(Q2)(Q3)의 도통상태를 스위칭하고, 그에 따라 프레임(11)의 좌측하부 모서리의 전극(114)에 걸리는 전압을 전원전압(Vcc)으로부터 OV로 바꾸어줌으로써, 그리고 I/O단자(RT) 나아가 트랜지스터(Q4)(Q5)의 도통상태를 스위칭하고 그에 따라 프레임(11)의 우측상부 모서리의 전극(112)에 걸린 전압을 바꾸어줌으로써 가능하다. 테스트지점의 전압은 상·하부 엣지로부터의 거리에 따라 선형적으로 변화한다. 저항포일(1)상의 압착점을 압착한 때, 저항포일(1)의 동판(23)과의 접촉이 이루어진다. 트랜지스터(Q7)가 도통되어 있지 않으므로, 압착점은 A/D콘버터와 직접 연결된다. A/D콘버터는 압착점의 Y좌표를 출력한다.

도4에 있어서, 프레임(11)의 상부좌측 모서리는 트랜지스터(Q1)를 거쳐서 항상 전원전압(Vcc)이 걸려 있고, 하부우측 모서리는 트랜지스터(Q6)를 통해 OV로 유지되므로, 프레임(11)의 하나의 엣지는 전원전압(Vcc)이 걸리고, 그 반대편의 엣지는 접지되어, 도4에 도시된 바와 같은 실효회로(effective circuit)가 된다(S1, S2는 스위치, P는 압착점, X,Y는 저항포일을 나타낸다). 압착점의 X좌표와 Y좌표간을 스위칭하기 위해서는, 프레임(11)의 우측상부 모서리의 전극(112)과 좌측하부 모서리 전극(114)의 전압만이 바뀌면 된다.

도2에 있어서, 동작대기를 위해 트랜지스터(Q2)는 도통되고 트랜지스터(Q3)는 도통되지 않으며, 이에 따라 전원전압(Vcc)이 전극(114)에 인가된다. 더욱이, 트랜지스터(Q4)가 도통되고, 트랜지스터(Q5)가 도통되지 않으므로, 전원전압(Vcc)이 전극(112)에도 인가된다. 저항포일(1)은 정전압을 가지며, 단자(AD-X)뿐만 아니라 동판(23)이 트랜지스터(Q7)와 저항(R7)을 통해 접지된다. 저항포일(1)의 압착점이 압착된 때, 저항(R)이 저항포일(1)을 통해, 단자(AD-X)를 향하여 가해진다. AD콘버터의 전압은 다음과 같이 나타난다.

Vcc = +5V

R1 = 10K

R = 50K

VY = V + XR / (R1+R)

그러므로, VY는 Vcc와 같이 상대적으로 높은 전압이다. 만일 단자(AD-X)가 문턱값(2.5V정도)이상의 전압을 가지면, 저항포일(1)이 압착되는 것은 명확히 감지되며, 그렇지 않으면 감지되지 않는다. 그리하여 저항포일(1)을 살짝 접촉할 때의 오측정이 방지된다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 동판(23)대신에 신축성 포일을 사용할 수도 있다. 신축성포일은 저항포일(1)에 접착되어 좌표입력과 동일한 효과를 가지고 저항포일(1)에 직접연결된다.

본 발명은 하나의 저항포일만을 사용하여 간단한 구조의 압력감응 좌표입력시스템을 구성하는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하나의 전극을 각각 구비한 4개의 모서리를 가지는 하나의 프레임에 의해 둘러싸인 하나의 저항포일과;

   하나의 동판을 구비한 하나의 표면, 하나의 배면 및 4개의 모서리를 가지는 하나의 베이스;를 포함하여 구성되어;

   상기 저항포일은 상기 동판을 덮고 있는 상기 표면에 밀접하게 위치하고, 그 4개의 모서리의 전극들은 상기 배면에 장치되어 전자스위치를 가지는 하나의 제어회로에 연결되는 상기 베이스의 4개의 모서리와 접촉하고 있으며, 상기 동판은 상기 전자스위치에 연결된 하나의 터미날을 가지고 있어서;

   상기 저항포일이 상기 베이스와 접촉하여 상기 저항포일에 전압이 인가될 때, 상기 전자스위치를 스위칭함으로써 좌표측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어회로의 전자스위치가, 상기 프레임을 전원전압에 연결하는 3개의 트랜지스터 및 상기 프레임을 접지에 연결하는 3개의 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 터미날이 하나의 트랜지스터에 의해 상기 제어회로에 연결되어, 상기 좌표측정 및 동작대기를 위한 입력을 시키는 것을 특징으로 하는, 단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 동판대신에 신축성재질의 저항포일이 사용되는 것을 특징으로 하는 단일저항포일을 이용한 압력감응 좌표입력시스템.