KR100636391B1 - 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치에 관한 것으로서, 상기 압력감지소자는, 가해지는 압력을 전하로 변환하는 픽셀구조의 압전부와, 상기 압전부에서 변환된 전하를 일시적으로 축적하는 축적부와, 상기 축적부에 축전된 전하를 외부로 전송하는 수평 전송부를 갖는 CCD형 감지센서와; 상기 압전부 및 축적부에 수직 전송 펄스 신호를 인가하는 수직 드라이버와, 상기 축적부 및 수평 전송부에 수평 전송 펄스 신호를 인가하는 수평 드라이버와, 타이밍 클럭 신호를 생성하고, 상기 타이밍 클럭 신호를 상기 수평 및 수직 드라이버에 전달하는 타이밍 제어 회로를 갖는 센서구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 압력 감지 대상 영역을 정밀하게 분할하여 압력을 감지할 수 있고, 장비의 가격을 저렴하게 형성할 수 있는 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치가 제공된다.

압력, CCD, 전하, 센서, 압전, 축적, 전송

Description

압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치{Pressure sensing element and pressure sensing device having the them}

도 1은 본 발명에 따른 압력감지소자의 간략한 구성도,

도 2는 도 1의 압력감지소자를 갖는 압력감지장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 압력감지소자를 갖는 압력감지장치가 비행체 풍동 실험 장비로 이용되는 예를 간략하게 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 압력감지소자를 갖는 압력감지장치가 발 압력 실험장비로 이용되는 예를 간략하게 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 압력감지소자 20 : CCD형 감지센서

21 : 압전부 23 : 축적부

25 : 수평 전송부 30 : 센서구동부

31 : 수직 드라이버 33 : 수평 드라이버

35 : 타이밍 제어 회로 40 : 제어컴퓨터

본 발명은, 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치에 관한 것이다.

압력감지장비 등으로 압력을 측정하고 측정된 압력 데이터를 이용하여 소정의 제품을 생산하는 것은 다양한 산업분야에서 널리 이용되고 있다.

예를 들면, 비행체의 풍동시험에서 날개에 접촉되는 유체의 압력분포와 같은 데이터를 얻기 위한 비행체 풍동실험장비 등과, 스포츠 분야에서 육상 선수의 발바닥에서 형성되는 압력분포를 데이터화하여 기능성 운동화 등의 생산에 이용하는 발 압력 실험장비 등을 꼽을 수 있을 것이다. 물론, 이외에도 다양한 산업분야에서 압력감지장비는 유용하게 이용되고 있는 실정이다.

그러나, 종래 압력감지장비의 경우에는 압력감지센서의 크기 제약 및 압력감지센서와 센서로부터 전달되는 전기적 신호를 수집하여 데이터화하는 제어기기 간의 전기적 연결 구조의 복잡함 등의 제약이 있기 때문에, 압력 감지 대상 영역을 정밀하게 분할하여 압력을 측정하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.

또한, 압력 감지영역을 정밀하게 분할하여 압력을 측정하기 위해서는 센서 및 전기적 연결라인의 초정밀화가 필요하게 되므로 장비의 가격이 매우 고가로 형성되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 압력 감지 대상 영역을 정밀하게 분할하여 압력을 감지할 수 있고, 장비의 가격을 저렴하게 형성할 수 있는 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 압력감지소자에 있어서, 가해지는 압력을 전하로 변환하는 픽셀구조의 압전부와, 상기 압전부에서 변환된 전하를 일시적으로 축적하는 축적부와, 상기 축적부에 축전된 전하를 외부로 전송하는 수평 전송부를 갖는 CCD형 감지센서와; 상기 압전부 및 축적부에 수직 전송 펄스 신호를 인가하는 수직 드라이버와, 상기 축적부 및 수평 전송부에 수평 전송 펄스 신호를 인가하는 수평 드라이버와, 타이밍 클럭 신호를 생성하고, 상기 타이밍 클럭 신호를 상기 수평 및 수직 드라이버에 전달하는 타이밍 제어 회로를 갖는 센서구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력감지소자에 의해서 달성된다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 압력을 감지하여 전기적 신호를 출력하는 압력감지소자와, 상기 압력감지소자로부터 전달되는 감지신호를 전달받아 데이터화하는 제어컴퓨터를 갖는 압력감지장치에 있어서, 상기 압력감지소자는 상기 CCD형 감지센서와 상기 센서구동부를 갖는 압력감지소자인 것을 특징으로 하는 압력감지장치에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 압력감지소자의 간략한 구성도이고, 도 2는 도 1의 압력감지소자를 갖는 압력감지장치의 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력감지소자(10)는 다수의 픽셀구조를 가지고 압력을 감지하는 CCD형 감지센서(20)와, CCD형 감지센서(20)를 구동시키는 센서구동부(30)를 포함한 다.

CCD형 감지센서(20)는 디지털카메라 등에서 이미지 촬상소자로 이용되는 CCD(charge coupled device:전하결합소자)의 원리를 응용하는 것으로서, 압전 변환을 실행하는 픽셀구조의 압전부(21)와, 압전부(21)에서 압전 변환된 전하를 일시적으로 축적하는 축적부(23)와, 축적부(23)에 축적된 전하를 후술할 압력감지장치(1)의 제어컴퓨터(40)로 전송하는 수평 전송부(25)를 구비하고 있다.

이 CCD형 감지센서(20)는 압전 변환된 전하를 소정의 타이밍에서 압전부(21)로부터 축적부(23)로 일괄하여 전송하는 수직 전송과, 축적부(23)에 축적된 전하를 1행 단위로 제어컴퓨터(40)를 향해 고속으로 전송하는 수평 전송을 반복하여 실행함으로써, 압전부(21)에 가해지는 시간당 압력의 세기 및 압력분포를 실시간으로 고속으로 감지할 수 있다.

센서구동부(30)는 CCD형 감지센서(20)의 압전부(21) 및 축적부(23)에 수직 전송 펄스 신호를 인가하는 수직 드라이버(31)와, CCD형 감지센서(20)의 축적부(23) 및 수평 전송부(25)에 수평 전송 펄스 신호를 인가하는 수평 드라이버(33)를 구비하고 있다.

또한, 센서구동부(30)는 시스템 클럭 신호에 따라 타이밍 클럭 신호를 생성하고, 그 타이밍 클럭 신호를 수평 및 수직 드라이버(31)에 공급하는 타이밍 제어 회로(35)를 포함한다.

여기서, 타이밍 클럭 신호는 수직 드라이버(31) 및 수평 드라이버(33)로부터 출력되는 펄스 신호의 발생 시기를 결정한다. 수직 및 수평 드라이버(33)로부터 출력되는 펄스 신호의 펄스 전압은 시스템 전압으로 설정되거나, 혹은 전원 회로를 이용하여 시스템 전압을 승압 또는 강압하는 것에 의해서 얻어진 전압으로 설정된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 압력감지소자를 갖는 압력감지장치가 비행체 풍동 실험 장비로 이용되는 예를 간략하게 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 압력감지소자를 갖는 압력감지장치가 발 압력 실험장비로 이용되는 예를 간략하게 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력감지장치(1)는 전술한 압력감지소자(10)와, 압력감지소자(10)로부터 전달되는 감지신호를 전달받아 데이터화하는 제어컴퓨터(40)로 구성된다.

이때, 압력감지소자(10)는 실험 대상의 압력 측정 영역에 대응하는 형상의 시트형상으로 제작되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 비행체 날개의 풍동 실험일 경우에는 날개의 면적에 대응하는 형상으로 제작될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 발 압력 실험일 경우에는 발 바닥면에 대응하는 시트형상으로 제작될 수 있다. 물론, 압력감지소자(10)는 다양한 실험 대상에 따라서 그 형상을 변경할 수 있을 수 있다.

그리고, 제어컴퓨터(40)는 압력감지소자(10)의 수평 전송부(25)와 전기적으 로 연결되어 수평전송부(25)로부터 전달되는 전하를 미리 입력된 프로그램을 이용하여 사용자가 원하는 형태의 압력 데이터로 출력하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 압력감지소자(10) 및 이를 갖는 압력감지장치(1)는 압력감지소자(10)가 초미세 픽셀구조의 CCD형 감지센서(20)를 이용함으로써, 압력 감지 대상 영역을 정밀하게 분할하여 실시간 적으로 각 영역의 압력을 빠르고 간단하게 측정할 수 있다.

또한, 압력감지소자(10)로부터 전송되는 전기적 신호를 수평전송부(25)를 통해 압력발생장치의 제어컴퓨터(40)로 전송함으로써, 전기적 신호의 연결 구조가 간단하게 구성될 수 있다.

이에 의해서, 정밀하고 고속의 압력 감지 실험을 요구하는 각종 산업분야에서 저렴한 비용으로 압력감지장치(1)를 구비할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 압력 감지 대상 영역을 정밀하게 분할하여 압력을 감지할 수 있고, 장비의 가격을 저렴하게 형성할 수 있는 압력감지소자 및 이를 갖는 압력감지장치가 제공된다.

Claims (2)

1. 압력감지소자에 있어서,

   가해지는 압력을 전하로 변환하는 픽셀구조의 압전부와, 상기 압전부에서 변환된 전하를 일시적으로 축적하는 축적부와, 상기 축적부에 축전된 전하를 외부로 전송하는 수평 전송부를 갖는 CCD형 감지센서와;

   상기 압전부 및 축적부에 수직 전송 펄스 신호를 인가하는 수직 드라이버와, 상기 축적부 및 수평 전송부에 수평 전송 펄스 신호를 인가하는 수평 드라이버와, 타이밍 클럭 신호를 생성하고, 상기 타이밍 클럭 신호를 상기 수평 및 수직 드라이버에 전달하는 타이밍 제어 회로를 갖는 센서구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력감지소자.
2. 압력을 감지하여 전기적 신호를 출력하는 압력감지소자와, 상기 압력감지소자로부터 전달되는 감지신호를 전달받아 데이터화하는 제어컴퓨터를 갖는 압력감지장치에 있어서,

   상기 압력감지소자는 상기 청구항1의 압력감지소자인 것을 특징으로 하는 압력감지장치.

Images