KR100992614B1

KR100992614B1 - capacitive proximity sensor and apparatus for detecting hacking ATM data using the same sensor

Info

Publication number: KR100992614B1
Application number: KR1020080070687A
Authority: KR
Inventors: 김상희; 배상한; 최미흥; 오지은
Original assignee: 경원훼라이트공업 주식회사
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-11-08
Also published as: KR20100009871A

Abstract

본 발명은 물체가 근접하는 것을 검출하는 정전 용량 방식의 정전 근접 센서에 관련된다. 본 발명의 일 양상에 따른 정전 근접 센서는 주변의 물체에 따라 정전용량이 변화되는 감지 극판과, 이 감지 극판 주위로 외부 물체가 근접함에 따라 감지극판의 정전용량 값의 변화치를 수반하는 전기 신호를 출력하는 감지회로부와, 상기 감지 회로부의 출력 신호를 처리하여 차분 정전용량 값을 산출하여 출력하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a capacitive proximity sensor of capacitive type that detects proximity of an object. An electrostatic proximity sensor according to an aspect of the present invention includes a sensing pole plate in which capacitance changes according to an object around it, and an electrical signal accompanying a change in capacitance value of the sensing pole plate as an external object approaches the sensing pole plate. And a signal processing unit for outputting a sensing circuit unit to calculate an differential capacitance value by processing an output signal of the sensing circuit unit.

이에 따라, 본 발명은 감지 극판의 정전용량 값의 절대 값이 아닌, 물체가 근접함에 따라 초래되는 감지 극판의 정전용량 값의 변화가 검출되므로, 센서의 민감도를 향상시키는 것이 가능하다.Accordingly, the present invention detects a change in the capacitance value of the sensing electrode plate, which is caused by the proximity of an object, rather than the absolute value of the capacitance value of the sensing electrode plate, thereby improving the sensitivity of the sensor.

정전근접센서, 감지극판, 정전용량, 전자 스위치, 대역여파기, 포락선검파기, 신용카드, 해킹 Electrostatic proximity sensor, sensing electrode plate, capacitance, electronic switch, band filter, envelope detector, credit card, hacking

Description

Capacitive proximity sensor and apparatus for detecting hacking ATM data using the same sensor}

본 발명은 센서에 관련되며 특히 물체가 근접하는 것을 검출하는 정전 용량 방식의 정전 근접 센서에 관련된다. The present invention relates to a sensor and in particular to a capacitive proximity sensor of capacitive type for detecting the proximity of an object.

정전 근접 센서는 용량 값의 변화를 검출하여 외부 물체의 근접을 감지하는 것으로 휴대기기 등의 스위치나 조작부, 또는 정전용량방식의 터치 패널 등에 사용되고 있다. 이들은 손가락 등의 터치를 검출하는 것이므로 정전용량 값의 충분한 변화가 초래되고 따라서 정밀한 구조가 요구되지는 않는다.The capacitive proximity sensor detects a change in capacitance value and detects proximity of an external object, and is used in a switch, an operation unit of a portable device, or a capacitive touch panel. Since these are to detect a touch of a finger or the like, a sufficient change of the capacitance value is caused, and thus a precise structure is not required.

최근 들어서 현금자동인출기(ATM)에서 비접촉식 카드가 널리 사용되고 있다. 비접촉식 카드는 알에프 태그에 저장된 데이터를 알에프 리더기가 무선으로 읽어들이는 방식이다. 그런데 범죄자들이 현금자동인출기의 알에프 리더기가 부착된 표면이나 이면에 또 다른 리더기를 설치하고, 이를 알지 못하고 현금 인출을 시도하는 고객들의 카드를 읽어들여 중요한 금융 데이터를 해킹하는 사례가 보고되고 있어 심각한 우려를 불러 일으키고 있다. Recently, contactless cards have been widely used in ATMs. The contactless card is a method in which the RFID reader wirelessly reads data stored in the RFID tag. However, there are reports of criminals hacking important financial data by installing another reader on the surface or the backside of the ATM reader of the ATM, and reading the cards of customers who are trying to withdraw cash without knowing this. Is causing the.

본 발명자는 알에프 리더기 주위에 정전용량 센서를 부착하여 정전 용량의 변화를 검출함으로써 이와 같은 해킹 장치의 설치 여부를 판별하고자 하였다. 그러나 기존의 정전 용량 센서로는 작은 기판으로된 이 같은 해킹 장치의 설치에 따른 미세한 정전 용량 값의 변화를 읽어내는데 어려움이 있었다. The present inventors attempted to determine whether such a hacking device is installed by attaching a capacitive sensor around the RFID reader and detecting a change in capacitance. However, with the existing capacitive sensor, it was difficult to read the minute change of capacitance value due to the installation of such a hacking device made of a small substrate.

본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 정전용량센서의 민감도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. The present invention is derived from this background, and aims to improve the sensitivity of the capacitive sensor.

나아가 본 발명은 컴팩트한 싸이즈의 정전용량센서를 제공하는 것을 추가적인 목적으로 한다. The present invention further aims to provide a compact sized capacitive sensor.

더 나아가 본 발명은 정전용량센서의 지향성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention further aims to improve the directivity of the capacitive sensor.

더 나아가 본 발명은 정전 용량 센서의 초기화를 편리하게 하는 것을 목적으로 한다. The present invention further aims to facilitate the initialization of the capacitive sensor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 정전 근접 센서는 주변의 물체에 따라 정전용량이 변화되는 감지극판과, 이 감지극판 주위로 외부 물체가 근접함에 따라 감지극판의 정전용량 값의 변화치를 수반하는 전기 신호를 출력하는 감지회로부와, 상기 감지 회로부의 출력 신호를 처리하여 차분 정전용량 값을 산출하여 출력하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Electrostatic proximity sensor according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a sensing electrode plate whose capacitance changes in accordance with the surrounding objects, and the change of the capacitance value of the sensing electrode plate as the external object near the sensing electrode plate near And a sensing circuit unit for outputting an electrical signal accompanying a value, and a signal processing unit for processing the output signal of the sensing circuit unit to calculate and output a differential capacitance value.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 감지극판의 정전용량 값의 절대 값이 아닌, 물체가 근접함에 따라 초래되는 감지극판의 정전용량 값의 변화가 검출되므로, 센서의 민감도를 향상시키는 것이 가능하다. According to this aspect of the present invention, it is possible to improve the sensitivity of the sensor since the change in the capacitance value of the sensing electrode caused by the proximity of an object is detected, rather than the absolute value of the capacitance value of the sensing electrode.

본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 근접 센서는 감지극판이 절연체 판과 이 절연체 판의 일면에 일정한 간격을 갖고 대향하여 배치된 2개의 전극패턴들을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention is characterized in that the sensing electrode plate includes an insulator plate and two electrode patterns disposed to face each other at regular intervals on one surface of the insulator plate.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 근접 센서는 정전용량센서가 판상으로 형성되고, 그 판상의 일측면에 센서를 구성하는 전극 패턴이 모두 형성되므로, 탐지방향을 유지하는데 유리하다. According to this aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention is advantageous in maintaining the detection direction because the capacitance sensor is formed in a plate shape and all electrode patterns constituting the sensor are formed on one side of the plate. .

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 근접 센서는 추가로 감지회로부가 절연체 판과, 이 절연체 판의 일면에 넓게 형성된 접지판과, 이 절연체 판의 타면에 형성된 인쇄회로패턴과, 이 인쇄회로패턴에 고정된 다수의 회로 소자들을 포함하며, 감지회로부가 감지극판과 접합되되, 감지회로부의 접지판이 감지극판의 타면에 접합되는 것을 특징으로 한다. According to still another aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention further includes a sensing circuit portion having an insulator plate, a ground plate widely formed on one surface of the insulator plate, a printed circuit pattern formed on the other surface of the insulator plate, It includes a plurality of circuit elements fixed to the printed circuit pattern, characterized in that the sensing circuit portion is bonded to the sensing electrode plate, the ground plate of the sensing circuit portion is bonded to the other surface of the sensing electrode plate.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 센서의 감지부가 컴팩트해질 뿐 아니라, 접지판을 개재하여 전자회로부가 설치되므로 센서에 근접해 있는 전자회로에 따른 오동작의 가능성을 최소화시킬 수 있다. According to this aspect of the present invention, not only the sensing part of the sensor is compact, but also the electronic circuit part is installed through the ground plate, thereby minimizing the possibility of malfunction due to the electronic circuit close to the sensor.

본 발명의 보다 구체적인 일 양상에 따르면, 정전 접근 센서의 감지회로부는 기준 전하를 충방전하는 기준 용량기(referece capacitor)와, 감지극판과 기준 용량기를 정, 역 교번 구동하는 스위칭 구동부와, 이 스위칭 구동부에 의해 구동되는 동안 감지극판에서 충전된 전하와 기준 용량기에서 충전된 전하의 차분 전하를 검출하는 차분검출부를 포함하여 구성될 수 있다. According to a more specific aspect of the present invention, the sensing circuit portion of the electrostatic approach sensor, the reference capacitor (referece capacitor) for charging and discharging the reference charge, the switching driver for forward and reverse driving of the sensing electrode plate and the reference capacitor, and the switching It may be configured to include a differential detector for detecting the differential charge of the charge charged in the sensing electrode plate and the charge charged in the reference capacitor while being driven by the driver.

이 같은 양상에 따라, 외부 물체가 접근하기 전에 감지극판이 가지는 정전용량의 영향이 기준 용량기에 의해 상쇄되고, 외부 물체의 접근에 따른 감지극판의 정전용량의 변화치 만이 검출되어, 감지극판을 설치한 주위 환경, 예를 들면 감지극판과 감지회로부를 연결하는 케이블의 영향이 배제되고, 또한 감지극판에서 온도변화에 생기는 영향이 배제되어 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. According to this aspect, before the external object approaches, the influence of the capacitance of the sensing electrode plate is canceled by the reference capacitor, and only the change value of the capacitance of the sensing electrode plate according to the approach of the external object is detected, thereby providing the sensing electrode plate. The influence of the surrounding environment, for example, the cable connecting the sensing electrode plate and the sensing circuit part, is excluded, and the influence of the temperature change on the sensing electrode plate is excluded, thereby improving the reliability of the sensor.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 신호처리부는 감지극판에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 기준 용량기가 감지극판과 동일한 전하량을 충전하도록 상기 스위칭 구동부에 기준 구동 신호를 인가하는 영점 신호 인가부를 더 포함하여 구성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the signal processing unit further applies a zero signal applying unit for applying a reference driving signal to the switching driver so that the reference capacitor charges the same amount of charge as the sensing electrode plate in a zero state in which an external object does not approach the sensing electrode plate. It can be configured to include.

이때, 영점 신호 인가부는 센서 초기화 시에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 신호처리부의 출력 값을 실질적으로 최소로 하는 기준 구동 신호를 탐색하여 저장하는 영점신호 탐색부와 저장된 기준 구동 신호를 상기 스위칭 구동부에 인가하는 영점 신호 출력부를 포함하여 구성될 수 있다. At this time, the zero signal applying unit switches the zero signal search unit and the stored reference drive signal to search and store a reference drive signal that substantially minimizes an output value of the signal processor in a zero state in which an external object does not approach when the sensor is initialized. It may be configured to include a zero signal output unit for applying to the driver.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 접근 센서는 설치시에 주변의 영향에 의한 고정 용량분을 효과적으로 측정하여 배제할 수 있을 뿐 아니라, 이 같은 영점 조정 과정을 사람의 조작을 거치지 않고 자동적으로 수행하여 설치 작업을 간편하게 할 수 있는 장점이 있다. According to this aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention can not only effectively measure and exclude the fixed capacitance due to the surrounding influence at the time of installation, but also perform the zero adjustment process through human operation. There is an advantage that the installation can be easily done by automatically performing without.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 접근 센서는 감지회 로부가 차분검출부 다음에 차분검출부의 출력을 상기 정, 역 구동 중의 안정된 기간 중에 샘플링하고 홀드하여 출력하는 샘플홀드부를 더 포함하여 구성될 수 있다. According to a further aspect of the present invention, the electrostatic approach sensor according to the present invention further includes a sample holding unit for sensing and sampling the output of the differential detection unit next to the differential detection unit and holding the output during the stable period during the forward and reverse driving. Can be configured.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 차분검출부의 출력은 스위칭 구동부의 회로적인 스위칭에 의한 영향이 배제되고 완전한 구형파에 가까운 파형이 출력되어, 이론적인 값에 근사한 안정된 출력이 얻어질 수 있다. According to this aspect of the present invention, the output of the differential detection section excludes the influence of the circuit switching of the switching driver and outputs a waveform close to a perfect square wave, so that a stable output close to the theoretical value can be obtained.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 신호처리부는 입력 신호에서 기본 대역 신호를 추출하는 대역 여파기와, 기본 대역의 신호에서 포락선을 검출하여 출력하는 포락선 검파기를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 구형파 신호에 포함된 차분 정전 용량 값은 안정된 센서 값으로 변환되어 용이하게 검출될 수 있다. According to a further aspect of the present invention, the signal processor may include a band filter for extracting a base band signal from an input signal, and an envelope detector for detecting and outputting an envelope from the signal of the base band. Accordingly, the differential capacitance value included in the square wave signal may be easily converted to a stable sensor value.

본 발명에 따르는 정전 스위칭 방식의 근접센서는 디지털 스위칭 신호를 제어신호로 이용하고 있어 집적회로화(VLSI)가 용이할 뿐만 아니라 회로의 안정화를 이룰 수가 있고, 케이블 길이의 영향을 배제할 수가 있다. The proximity sensor of the electrostatic switching method according to the present invention uses a digital switching signal as a control signal to facilitate integrated circuit (VLSI), stabilize the circuit, and eliminate the influence of the cable length.

특히 출력 신호에 스위칭 주파수 성분이 영향을 미치지 않아 주위 환경변화에 따르는 발진기의 주파수 변화에 따른 영향을 근본적으로 차단할 수 있다. 또한 감지회로부의 출력은 구형파형의 진폭에만 비례하도록 되어있으므로 동상모드(Common Mode)의 잡음을 원천적으로 차단할 수가 있어 60Hz전원 잡음을 차단하는데 효과가 있다. 또한 영점조절신호를 이용하여 회로의 경시변화에 따르는 불안정을 보정할 수가 있어 회로의 오동작을 방지한다. 감지극판 구조면에서는 정전극판 이 배치된 뒷면에 접지면을 형성시켜 센서감지방향이 극판의 앞면으로 향하도록 하여 감지의 방향성과,안정성을 향상시켰다.In particular, the switching frequency component does not affect the output signal, thereby fundamentally blocking the influence of the oscillator's frequency change caused by the change in the surrounding environment. In addition, since the output of the sensing circuit is proportional to the amplitude of the square waveform, it can block the noise in common mode, which is effective in blocking the noise of 60Hz power supply. In addition, the zero adjustment signal can be used to compensate for instability caused by changes in the circuit over time, preventing malfunction of the circuit. In the structure of the sensing electrode plate, the ground plane is formed on the back side where the positive electrode plate is disposed so that the sensor sensing direction is directed to the front of the electrode plate, thereby improving the direction and stability of the sensing.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예들을 통하여 이하에서 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명된다. The foregoing and further aspects of the invention are described in detail below to enable those skilled in the art to readily understand and reproduce through the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 근접 센서의 전체적인 외관을 개략적으로 도시한다. 바람직한 일 실시예에 따른 정전 근접 센서는 감지극판과, 감지극판에 근접하여 설치되는 감지회로부가 일체화된 센서 모듈(10)과, 상기 센서 모듈(10)에서 출력된 신호를 처리하여 외부 물체의 근접 여부를 판단하여 결과를 출력하는 제어 회로 모듈(30) 및 출력 값이 외부로 인출되는 신호종단부(50)를 포함하여 구성된다. 센서 모듈(10)과 제어 회로 모듈(30)은 동축 케이블로 연결된다. 신호종단부(50)는 디지털 출력 혹은 접점신호 형태로 출력되는 커넥터이다. 1 schematically illustrates the overall appearance of an electrostatic proximity sensor in accordance with one embodiment of the present invention. Electrostatic proximity sensor according to an embodiment of the present invention is a sensor module 10 is integrated with a sensing electrode plate, a sensing circuit unit installed in close proximity to the sensing electrode plate, and the signal output from the sensor module 10 to process the proximity of an external object It includes a control circuit module 30 for determining whether or not to output a result and the signal termination unit 50 is output to the output value. The sensor module 10 and the control circuit module 30 are connected by coaxial cable. The signal termination unit 50 is a connector that is output in the form of a digital output or a contact signal.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 모듈(10)의 개략적인 구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 센서 모듈은 감지극판과 감지회로부가 일체화된 컴팩트한 구조를 갖고 있다. 도시된 일 실시예에 있어서, 감지극판은 절연체 판(11)과 이 절연체 판의 일면에 일정한 간격을 갖고 대향하여 배치된 2개의 전극패턴(13,15)들을 포함하여 구성된다. 2개의 전극 패턴은 빗살모양으로 어긋나게 배열되어 전하가 충전될 수 있는 표면적을 넓히고 있다. 2A shows a schematic structure of a sensor module 10 according to a preferred embodiment of the present invention. As shown, the sensor module has a compact structure in which a sensing electrode plate and a sensing circuit unit are integrated. In the illustrated embodiment, the sensing electrode plate comprises an insulator plate 11 and two electrode patterns 13, 15 arranged to face one surface of the insulator plate at regular intervals. The two electrode patterns are arranged in a comb-toothed manner to widen the surface area where charge can be charged.

본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 근접 센서는 추가로 감지회로부가 절연체 판(18)과, 이 절연체 판의 일면에 넓게 형성된 접지판(17)과, 이 절연체 판(18)의 타면에 형성된 인쇄회로패턴(미도시)과, 이 인쇄회로패턴(미도시)에 고정된 다수의 회로 소자들(19)을 포함하며, 감지회로부가 감지극판과 접합되되, 감지회로부의 접지판이 감지극판의 타면에 접합되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention further includes a sensing circuit portion of the insulator plate 18, a ground plate 17 formed on one surface of the insulator plate, and the insulator plate 18. A printed circuit pattern (not shown) formed on the other surface and a plurality of circuit elements 19 fixed to the printed circuit pattern (not shown), the sensing circuit portion is bonded to the sensing electrode plate, the ground plate of the sensing circuit portion is detected It is characterized in that it is bonded to the other surface of the electrode plate.

도시된 실시예에 있어서, 접지판(17)은 감지극판의 절연체판(11)의 타면에 형성되는 것으로 도시되었으나, 감지극판과 감지회로부가 접합되므로 이는 설명의 편의에 불과하며, 실제에 있어서 감지극판과 감지회로부는 다층 기판으로 구현되므로, 접지판(17)은 감지극판의 절연체 판(11)에 형성된 것으로 볼 수도 있고, 감지회로부의 절연체 판(18)에 형성된 것으로 볼 수도 있다. In the illustrated embodiment, the ground plate 17 is shown as being formed on the other surface of the insulator plate 11 of the sensing electrode plate, but since the sensing electrode plate and the sensing circuit portion are bonded, this is merely for convenience of explanation and in practice Since the pole plate and the sensing circuit unit are implemented as a multilayer board, the ground plate 17 may be viewed as formed on the insulator plate 11 of the sensing electrode plate, or may be seen as formed on the insulator plate 18 of the sensing circuit unit.

도 2b는 본 발명의 또다른 바람직한 일 실시예에 따른 센서 모듈(10)의 개략적인 구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 센서 모듈은 감지극판과 감지회로부가 일체화된 컴팩트한 구조를 갖고 있다. 도시된 일 실시예에 있어서, 감지극판은 절연체 판(11)과 이 절연체 판의 일면에 일정한 간격을 갖고 대향하여 배치된 2개의 전극패턴(13,15)들을 포함하여 구성된다. 2개의 전극 패턴은 동심의 원 및 원 띠로 배열되어 있다. 전하가 충전될 수 있는 표면적을 넓히기 위해 원띠 모양의 패턴이 복수개 반복될 수 있고, 이들 패턴에 의해 형성되는 패턴들을 병렬로 연결하여 용량을 늘일 수 있다. 병렬 연결패턴은 다층 기판에서 또 다른 층을 추가하여 그 추가된 층에서 형성될 수 있다. 2b shows a schematic structure of a sensor module 10 according to another preferred embodiment of the present invention. As shown, the sensor module has a compact structure in which a sensing electrode plate and a sensing circuit unit are integrated. In the illustrated embodiment, the sensing electrode plate comprises an insulator plate 11 and two electrode patterns 13, 15 arranged to face one surface of the insulator plate at regular intervals. The two electrode patterns are arranged in concentric circles and circle bands. A plurality of circular patterns may be repeated to increase the surface area in which charges can be charged, and the patterns formed by these patterns may be connected in parallel to increase capacity. The parallel connection pattern may be formed in the added layer by adding another layer in the multilayer substrate.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 근접 센서는 추가로 감지회로부가 절연체 판(18)과, 이 절연체 판의 일면에 넓게 형성된 접지판(17)과, 이 절연체 판(18)의 타면에 형성된 인쇄회로패턴(미도시)과, 이 인쇄회로패턴(미도시)에 고정된 다수의 회로 소자들(19)을 포함하며, 감지회로부가 감지극판과 접합되되, 감지회로부의 접지판이 감지극판의 타면에 접합되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the electrostatic proximity sensor according to the present invention further includes a sensing circuit portion having an insulator plate 18, a ground plate 17 formed on one surface of the insulator plate, and the insulator plate 18. A printed circuit pattern (not shown) formed on the other surface of the circuit board and a plurality of circuit elements 19 fixed to the printed circuit pattern (not shown), wherein the sensing circuit part is bonded to the sensing electrode plate, and the ground plate of the sensing circuit part is It is characterized in that it is bonded to the other surface of the sensing electrode plate.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전근접센서의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 4는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 실시예를 도시한 블럭도이다. 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Figure 3 is a block diagram schematically showing the overall structure of the electrostatic proximity sensor according to an embodiment of the present invention. 4 is a block diagram illustrating a more specific embodiment of the embodiment shown in FIG. 3. Referring to Figures 3 and 4 will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 바람직한 일 실시예에 따른 정전근접센서는 주변의 물체에 따라 정전용량이 변화되는 감지극판(100)과, 이 감지극판 주위로 외부 물체가 근접함에 따라 감지극판(100)의 정전용량값의 변화치를 수반하는 전기 신호를 출력하는 감지회로부(300)와, 감지 회로부(300)의 출력 신호를 처리하여 차분 정전용량값을 산출하여 출력하는 신호처리부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다. As shown, the electrostatic proximity sensor according to the preferred embodiment of the present invention has a sensing electrode plate 100 whose capacitance changes according to an object around it, and an electrostatic discharge of the sensing electrode plate 100 as an external object approaches the sensing electrode plate. And a sensing circuit unit 300 for outputting an electrical signal accompanying a change in capacitance value, and a signal processing unit 500 for processing the output signal of the sensing circuit unit 300 to calculate and output a differential capacitance value. do.

전술한 바와 같이 일 실시예에 따른 감지극판(100)은 절연체 판과 이 절연체 판의 일면에 일정한 간격을 갖고 대향하여 배치된 2개의 전극패턴들을 포함하여 구성되며, 회로적으로는 커패시터이다. 이 커패시터는 그 전극 패턴들이 외부로 노출되어 있어 두 전극패턴간의 유전율이 외부의 환경에 영향을 받아 외부 물체가 주위에 근접하면 정전용량이 변화한다. 전술한 바와 같이, 바람직한 일 실시예에 있어서, 감지회로부(300)는 감지극판(100)의 배면에 일체로 형성되며, 넓은 접지판이 그 사이에 개재되어 정전기적으로 격리시키고 있다. As described above, the sensing electrode plate 100 according to an embodiment includes an insulator plate and two electrode patterns disposed to face each other with a predetermined distance from one surface of the insulator plate, and is a capacitor. This capacitor has its electrode patterns exposed to the outside, so the dielectric constant between the two electrode patterns is affected by the external environment, and the capacitance changes when the external object is close to the surroundings. As described above, in one preferred embodiment, the sensing circuit unit 300 is integrally formed on the rear surface of the sensing electrode plate 100, and a wide ground plate is interposed therebetween to isolate the electrostatically.

감지회로부(300)는 이 정전용량의 절대적인 값에 비례하는 값을 수반하는 전기 신호가 아니라, 외부 물체의 접근에 의해 초래되는 정전 용량의 변화치를 수반하는 전기 신호를 출력한다는 점에서 본 발명의 일 특징이 있다. The sensing circuit unit 300 outputs an electrical signal accompanied by a change in capacitance caused by the approach of an external object, rather than an electrical signal accompanied by a value proportional to an absolute value of the capacitance. There is a characteristic.

신호처리부(500)는 아날로그 및 디지털 회로를 포함하여 감지회로부(300)에서 출력되는 전기 신호로부터 외부 물체의 존재를 판별하여 결과 값을 출력하며, 감지회로부(300)의 동작에 필요한 제어 신호를 공급한다. The signal processor 500 determines the presence of an external object from the electrical signals output from the sensing circuit unit 300, including analog and digital circuits, and outputs a result value, and supplies a control signal necessary for the operation of the sensing circuit unit 300. do.

본 발명의 보다 구체적인 일 양상에 따라, 감지회로부(300)는 기준 전하를 충방전하는 기준 용량기(referece capacitor)(370)와, 감지극판(100)과 기준 용량기(370)를 정, 역 교번 구동하는 스위칭 구동부(350)와, 이 스위칭 구동부(350)에 의해 구동되는 동안 감지극판(100)에서 충전된 전하와 기준 용량기(370)에서 충전된 전하의 차분 전하를 검출하는 차분검출부(310)를 포함하여 구성될 수 있다. According to a more specific aspect of the present invention, the sensing circuit unit 300 reverses and reverses the reference capacitor 370 and the sensing electrode plate 100 and the reference capacitor 370 that charge and discharge the reference charge. The switching driver 350 alternately driving and the differential detection unit detecting the differential charge of the charge charged in the sensing electrode plate 100 and the charge charged in the reference capacitor 370 while being driven by the switching driver 350 ( 310 may be configured to include.

본 실시예에 있어서, 스위칭 구동부(350)는 아날로그 스위치 어레이로 구현된다. 차분 검출부(310)를 구성하는 증폭기는 OP-amp로 구현된다. In the present embodiment, the switching driver 350 is implemented as an analog switch array. The amplifier constituting the difference detector 310 is implemented with an OP-amp.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 본 발명에 따른 정전 접근 센서는 감지회로부(300)가 차분검출부(310) 다음에 차분검출부(310)의 출력을 상기 정, 역 구동 중의 안정된 기간 중에 샘플링하고 홀드하여 출력하는 샘플홀드부(330)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 샘플 홀더부(330)는 동기 신호에 동기되어 그 순간의 입력값을 샘플링하여 다음 동기 신호가 떨어질 때까지 유지하는 회로로 범용성이 있는 부품이다. 본 발명은 샘플 홀더부(330)를 채용하여 스위칭 구동부(350)의 스위칭 중에 발생하는 비정상적인 전압의 불안정성을 해소한다. According to a further aspect of the present invention, the electrostatic approach sensor according to the present invention is characterized in that the sensing circuit unit 300 is sampled and hold the output of the differential detection unit 310 after the differential detection unit 310 during the stable period during the forward and reverse driving It may be configured to further include a sample holding unit 330 to output. The sample holder 330 is a circuit having a versatile component that is configured to sample an input value at that moment in synchronization with a synchronous signal and to hold it until the next synchronous signal falls. The present invention employs the sample holder 330 to solve the instability of the abnormal voltage generated during the switching of the switching driver 350.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 신호처리부(500)는 입력 신호에서 기본 대역 신호를 추출하는 대역 여파기(530)와, 기본 대역의 신호에서 포락선을 검출하여 출력하는 포락선 검파기(570)를 포함하여 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 신ㅎ처리부(500)는 추가적으로 입력 신호의 레벨을 조절하는 이득 조절부(510)와, 그리고 대역 여파된 신호를 증폭하는 대역 증폭기(550)를 더 포함할 수 있다. According to an additional aspect of the present invention, the signal processor 500 includes a band filter 530 for extracting a base band signal from an input signal, and an envelope detector 570 for detecting and outputting an envelope from the signal of the base band. Can be. As shown, the signal processor 500 may further include a gain controller 510 for adjusting the level of the input signal, and a band amplifier 550 for amplifying the band filtered signal.

본 발명의 또다른 양상에 따라, 신호처리부(500)는 감지극판(100)에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 기준 용량기(370)가 감지극판(100)과 동일한 전하량을 충전하도록 상기 스위칭 구동부(350)에 기준 구동 신호를 인가하는 영점 신호 인가부(520)를 더 포함하여 구성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the signal processing unit 500 is switched so that the reference capacitor 370 charges the same amount of charge as the sensing electrode plate 100 in a zero state in which an external object does not approach the sensing electrode plate 100. The apparatus may further include a zero signal applying unit 520 for applying a reference driving signal to the driving unit 350.

이때, 영점 신호 인가부는 센서 초기화시에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 신호처리부(500)의 출력 값을 실질적으로 최소로 하는 기준 구동 신호를 탐색하여 저장하는 영점신호 탐색부(521)와 저장된 기준 구동 신호를 상기 스위칭 구동부(350)에 인가하는 영점 신호 출력부(523)를 포함하여 구성될 수 있다. 기준 구동 신호는 반도체 메모리로 된 저장부(525)에 디지털 형태로 저장된다. In this case, the zero signal applying unit is stored with the zero signal searching unit 521 for searching and storing a reference driving signal that substantially minimizes the output value of the signal processing unit 500 in a zero state in which an external object does not approach when the sensor is initialized. It may include a zero signal output unit 523 for applying a reference driving signal to the switching driver 350. The reference driving signal is stored in a digital form in the storage unit 525 made of a semiconductor memory.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 일 실시예에 따른 신호처리부는 스위칭 구동부 및 샘플 홀더부에 타이밍 신호를 생성하여 출력하고, 포락선 검파기의 출력으로부터 외부 물체의 근접 여부에 대해 판단하여 출력하는 센서 제어부(590)를 더 포함하여 구성될 수 있다. According to an additional aspect of the present invention, the signal processing unit according to an embodiment generates a timing signal to the switching driver and the sample holder and outputs, and the sensor control unit for determining whether or not the proximity of the external object from the output of the envelope detector ( 590 may be further included.

센서 제어부(590) 및 영점신호 인가부(520)는 도 3에 도시된 마이크로프로세서에 의해 구현된다.The sensor controller 590 and the zero signal applying unit 520 are implemented by the microprocessor shown in FIG. 3.

이하에서는 도 4에 도시된 회로의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저 회로의 동작이 시작되면, 초기에 센서 제어부(590)는 SW3 를 ON 시켜 Cf의 내부전하를 방전시켜 초기화한다. Cf는 감지극판(100)과 기준 용량기(370)에 각각 충전된 전하의 차분이 충전되는 역할을 하며, 차분치를 기억하는 기억장소로 동작한다. Hereinafter, the operation of the circuit shown in FIG. 4 will be described in detail. First, when the operation of the circuit starts, the sensor control unit 590 initially turns on the SW3 to discharge the internal charge of Cf to initialize it. Cf serves to charge the difference between the charges charged in the sensing electrode plate 100 and the reference capacitor 370, respectively, and acts as a memory for storing the difference value.

센서 제어부(590)는 SW1 과 SW2에 구동 신호를 인가하여 감지극판(100) 및 기준 용량기(370)를 충방전시킨다. 먼저 SW1이 T1, SW2는 T2에 연결 될 때, 감지극판 Cs와 기준 용량기 Cr 는 +Vcc와 영점 신호인 전압 V_CTL 사이에 직렬로 연결된다. 영점 신호에 대해서는 이후에 설명한다. 이때, 감지극판 Cs (100)와 기준 용량기 Cr (370)에 충전되는 전하량 Qs, Qr 은 각각 아래 수학식 1,2와 같이 표시된다. The sensor controller 590 applies driving signals to SW1 and SW2 to charge and discharge the sensing electrode plate 100 and the reference capacitor 370. First, when SW1 is connected to T1 and SW2 is connected to T2, the sensing plate Cs and the reference capacitor Cr are connected in series between + Vcc and the zero signal voltage V _CTL . The zero signal will be described later. At this time, the charge amounts Qs and Qr charged in the sensing plate Cs 100 and the reference capacitor Cr 370 are represented by Equations 1 and 2 below.

노드 A에서 볼 때 이들 Cs, Cr, Cf 에 충전되는 전하량의 보존 법칙으로부터 아래 수학식 3이 성립한다. Equation 3 below holds from the law of conservation of the amount of charge charged to these Cs, Cr, and Cf in the node A.

따라서, 차분 검출부(310)의 출력 전압은 아래의 수학식 4로 나타낼 수 있다. Therefore, the output voltage of the difference detector 310 may be represented by Equation 4 below.

위 수식에서 보듯이 출력 전압은 감지 극판(100)에 충전된 전하량 CsVcc와 기준 용량기(370)에 충전된 전하량 CrV_CTL 의 차분 값을 수반한다. As shown in the above equation, the output voltage is accompanied by a difference between the charge amount CsVcc charged in the sensing electrode plate 100 and the charge amount CrV _CTL charged in the reference capacitor 370.

다음으로, 센서 제어부(590)의 스위칭 제어 신호 Sd에 의해 SW1이 T2, SW2는 T1에 연결 될 때, 감지극판 Cs와 기준 용량기 Cr 는 -Vcc와 +Vcc 사이에 직렬로 연결된다. 이때, 노드 A에서 볼 때 이들 Cs, Cr, Cf 에 충전되는 전하량의 보존 법칙으로부터 아래 수학식 5가 성립한다. Next, when SW1 is connected to T2 and SW2 is connected to T1 by the switching control signal Sd of the sensor controller 590, the sensing electrode plate Cs and the reference capacitor Cr are connected in series between -Vcc and + Vcc. At this time, Equation 5 below holds from the law of conservation of the amount of charge charged in these Cs, Cr, and Cf as viewed from the node A.

따라서, 차분 검출부(310)의 출력 전압은 아래의 수학식 6으로 나타낼 수 있다. Therefore, the output voltage of the difference detector 310 may be represented by Equation 6 below.

앞서 수학식 4와 마찬가지로 위 수식에서 보듯이 출력 전압은 감지 극판(100)에 충전된 전하량 CsVcc와 기준 용량기(370)에 충전된 전하량 CrV_CTL 의 차분 값을 수반한다. As shown in Equation 4 above, the output voltage is accompanied by a difference between the charge amount CsVcc charged in the sensing electrode plate 100 and the charge amount CrV _CTL charged in the reference capacitor 370.

센서 제어부(590)에 의해 출력되는 스위칭 제어신호 Sd에 따라 스위칭 구동부(350)가 교번적으로 감지 극판(100) 및 기준 용량기(370)를 충방전시킴에 따라, 위에서 보는 바와 같이 스위칭 주파수에 맞추어 Vout+와 Vout- 전압이 교번적으로 출력된다. 그러나 스위칭 시의 전기적인 불안정성으로 인해, 스위칭 순간의 전압은 상당히 불안정하다. 이에 따라 본 실시예에 있어서, 샘플 홀더부(330)는 스위 칭 후의 안정된 순간에 전압을 샘플링하고 이를 다음 스위칭 신호가 입력될 때까지 유지한다. 이에 따라 샘플 홀더부(330)의 출력은 Vout+와 Vout- 전압이 스위칭 주파수에 맞추어 교번적으로 출력되는 이상적인 구형파에 보다 근접하게 된다. As the switching driver 350 alternately charges and discharges the sensing electrode plate 100 and the reference capacitor 370 according to the switching control signal Sd output by the sensor controller 590, as shown above, In response, the voltages Vout + and Vout- are alternately output. However, due to electrical instability during switching, the voltage at the instant of switching is quite unstable. Accordingly, in the present embodiment, the sample holder 330 samples the voltage at a stable moment after switching and maintains it until the next switching signal is input. Accordingly, the output of the sample holder 330 is closer to the ideal square wave in which the Vout + and Vout− voltages are alternately output according to the switching frequency.

도 5에 스위칭 신호들의 타이밍을 예시한다. SW1, SW2의 구동 신호는 위상이 반전된 동상 신호이고, SW3 구동 신호는 동상으로 보이지만, 샘플 홀더부(330)는 네거티브 에지에 트리거되므로, SW1, SW2의 타이밍보다 펄스폭 만큼 지연되어 입력 신호를 샘플링한다.5 illustrates the timing of the switching signals. The driving signals of SW1 and SW2 are in phase inverted phase signals, while the SW3 driving signal appears in phase, but since the sample holder 330 is triggered on the negative edge, it is delayed by a pulse width than the timing of SW1 and SW2 to input the input signal. Sample.

수학식 4,6에서 보듯이 샘플 홀더부(330)의 출력인 구형파의 진폭은 감지 극판(100)의 용량값 Cs에 비례한다. Cr, Cf, Vcc, V_CTL이 상수라고 하면, 구형파의 진폭은 V_out ₊ - V_out _- 의 크기를 가지며, 감지 극판(100)에 충전된 전하량 CsVcc와 기준 용량기(370)에 충전된 전하량 CrV_CTL 의 차분 값을 수반한다. As shown in Equations 4 and 6, the amplitude of the square wave output from the sample holder 330 is proportional to the capacitance value Cs of the sensing electrode plate 100. When Cr, Cf, Vcc, and V _CTL are constant, the amplitude of the square wave has the magnitude of V _out ₊ -V _out _- and the amount of charge charged in the sensing electrode plate 100 CsVcc and the amount of charge charged in the reference capacitor 370. It involves the difference value of CrV _CTL .

이득조절기(510)는 샘플 홀더부(330)의 출력 값을 신호처리에 적당한 크기로 조정한다. 대역 여파기(530) 및 포락선 검파기(570)의 동작을 설명하기 위해, 구형파 신호인 샘플 홀더부(330)의 출력을 퓨리어시리즈(Fourier Series)로 전개하면 다음 식과 같다.The gain controller 510 adjusts the output value of the sample holder 330 to a size suitable for signal processing. In order to explain the operation of the band filter 530 and the envelope detector 570, the output of the sample holder 330, which is a square wave signal, is developed in a Fourier Series as follows.

여기서 here

위 수식에서 보는 바와 같이 구형파는 기본대역부터 무한대의 대역까지 고조파를 포함하고 있으나, 기본대역에서 에너지가 많이 포함되고 있다. 대역 여파기(530)의 통과 대역을 기본대역인 w에 맞추어 이득 조절기(510)의 출력을 대역여파기로 통과 시키면, 출력 신호는 정형파이고, 정형파의 진폭은 감지극판(100)의 용량값인 Cs의 값에 비례한다. 보다 정확하게, 정형파의 진폭은 감지극판(100)에 충전된 전하량과, 기준 용량기(370)에 충전된 전하량의 차분에 비례한다. 따라서 이 정형파의 진폭을 포락선 검파기(570)에 의해 검출하면, 감지극판(100)의 용량값인 Cs 를 검출할 수 있다. Cs 값은 감지극판(100)의 주변에 외부 물체가 근접할 경우 달라지므로, 그 값의 변화로부터 외부 물체의 근접 여부를 판단할 수 있다. As shown in the above equation, the square wave includes harmonics from the base band to the infinite band, but contains a lot of energy in the base band. Passing the output of the gain regulator 510 to the band filter by adjusting the pass band of the band filter 530 to the base band w, the output signal is a square wave, the amplitude of the square wave is the capacitance value of the sensing electrode plate 100 It is proportional to the value of Cs. More precisely, the amplitude of the square wave is proportional to the difference between the amount of charge charged in the sensing electrode plate 100 and the amount of charge charged in the reference capacitor 370. Therefore, when the amplitude of the square wave is detected by the envelope detector 570, it is possible to detect Cs, which is the capacitance of the sensing electrode plate 100. Since the value of Cs varies when an external object approaches the periphery of the sensing electrode plate 100, it may be determined whether the external object is close to the change of the value.

일 실시예에 있어서, 센서 제어부(590)는 포락선 검파기(570)의 출력을 아날로그 디지털 변환기로디지털로 변환하여, 이 값을 기준 값과 비교하여 그 차이가 일정 이상이면, 외부 물체가 접근한 것으로 판단한다. In one embodiment, the sensor controller 590 converts the output of the envelope detector 570 to digital by an analog-to-digital converter, compares this value with a reference value, and if the difference is more than a predetermined value, an external object approaches. To judge.

전술한 바와 같이 포락선 검파기(570)의 출력 값은 감지극판(100)에 충전된 전하량과, 기준 용량기(370)에 충전된 전하량의 차분에 비례한다. 만약 기준 용량기(370)에 인가되는 영점 전압인 V_CTL을 조절하여, 기준 용량기(370)에 충전된 전하량이 외부 물체가 없을 때 감지극판(100)에 충전된 전하량과 같도록 한다면, 포락 선 검파기(570)의 출력 값은 정확히 외부 물체가 접근함에 따라 감지극판(100)에 추가로 충전된 전하량을 반영하게 된다. As described above, the output value of the envelope detector 570 is proportional to the difference between the charge amount charged in the sensing electrode plate 100 and the charge amount charged in the reference capacitor 370. If the charge amount to adjust the zero point voltage of V _CTL applied to the reference capacitor group 370, a reference capacitor group 370 to be equal to the amount of charges charged in the detection electrode plate (100) in the absence of an external object, envelope The output value of the line detector 570 accurately reflects the amount of charge additionally charged in the sensing plate 100 as the external object approaches.

본 발명의 특징적인 양상에 따라, 신호처리부(500)는 감지극판(100)에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 기준 용량기(370)가 감지극판(100)과 동일한 전하량을 충전하도록 감지회로부(300)의 스위칭 구동부(350)에 기준 구동 신호를 인가하는 영점 신호 인가부(520)를 더 포함한다. According to a characteristic aspect of the present invention, the signal processing unit 500 includes a sensing circuit unit such that the reference capacitor 370 charges the same amount of charge as the sensing electrode plate 100 in a zero state in which an external object does not approach the sensing electrode plate 100. The apparatus further includes a zero signal applying unit 520 for applying a reference driving signal to the switching driver 350 of 300.

일 실시예에 있어서, 영점 신호 인가부(520)는 센서 초기화시에 외부 물체가 근접하지 않는 영점 상태에서 신호처리부의 출력 값을 실질적으로 최소로 하는 기준 구동 신호를 탐색하여 저장하는 영점신호 탐색부(521)와, 이 저장된 기준 구동 신호를 스위칭 구동부(350)에 인가하는 영점 신호 출력부(523)를 포함한다. In one embodiment, the zero-signal applying unit 520 searches for and stores a reference drive signal that substantially minimizes the output value of the signal processing unit in a zero state in which an external object does not approach when the sensor is initialized. 521 and a zero signal output unit 523 for applying the stored reference drive signal to the switching driver 350.

영점 신호 탐색부(521)에서 탐색된 값은 저장부(525)에 디지털 값으로 저장된다. 영점신호 출력부(523)의 출력값인 디지털 값은 D/A 변환기에서 아날로그 신호로 변환되어 스위칭 구동부(350)에 기준 구동신호로 인가된다. The value searched by the zero signal searcher 521 is stored as a digital value in the storage unit 525. The digital value, which is an output value of the zero point signal output unit 523, is converted into an analog signal by the D / A converter and applied to the switching driver 350 as a reference drive signal.

이하에서는 영점신호 탐색부(521)의 동작을 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영점 신호의 탐색 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. Hereinafter, the operation of the zero signal search unit 521 will be described in detail. 6 is a flowchart schematically illustrating a method for searching for a zero signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

영점 신호의 탐색은 영점조절신호 V_CTL 를 점차적으로 증가시키면서 포락선 검파기(570)의 출력 값의 변화를 모니터링하여 그 출력 값이 최소로 되는 V_CTL 값을 찾는 과정이다. V_CTL 값의 제어는 도 4에 있어서, 영점 신호 탐색부(521)를 구성하 는 마이크로프로세서가 V_CTL 값을 만들어내는 DA 변환기에 디지털 값을 기록함에 의해 이루어진다. 포락선 검파기(570)의 출력 값의 모니터링은 도 4에서 AD 변환기의 출력 값을 읽어들임에 의해 이루어진다. Searching for a zero signal is a process of finding a V _CTL value at which the output value is minimized by monitoring a change in the output value of the envelope detector 570 while gradually increasing the zero adjustment signal V _CTL . V in Figure 4 control the _CTL value, a microprocessor to configure the signal zero point search section 521 is made by recording the digital value to the DA converter to produce a value V _CTL. Monitoring of the output value of the envelope detector 570 is accomplished by reading the output value of the AD converter in FIG. 4.

도 6에 도시된 바와 같이, 신호 처리부(500)의 영점 신호 탐색부(521)는 정전 근접 센서를 처음 설치 시, 영점조절신호 V_CTL 및 카운터 N을 초기화한다(단계 S10). 카운터 N은 DA 변환기에 기록되는 값으로, N 이 증가하면 영점 조절 신호 V_CTL 의 크기가 커진다. 예를 들어 12비트 디지털 아날로그 변환기의 경우 2048 단계의 V_CTL 전압을 인가하는 것이 가능하다. max 값은 Vdo 출력의 가장 큰 값보다 크도록 여유있게 설정한 값이다. 이후에 N 의 값을 1 증가시킨다(단계 S11). As shown in FIG. 6, the zero signal search unit 521 of the signal processing unit 500 initializes the zero adjustment signal V _CTL and the counter N when the electrostatic proximity sensor is first installed (step S10). Counter N is a value recorded in the DA converter. As N increases, the magnitude of the zero adjustment signal V _CTL increases. For example, in the case of a 12-bit digital-to-analog converter, it is possible to apply a V _CTL voltage of 2048 steps. The max value is a value set to be larger than the largest value of the Vdo output. Thereafter, the value of N is increased by one (step S11).

다음으로 D/A 변환기에 N 값을 출력한다. 최초 영점조절신호에서 출력되는 값은 도 7에서 도시된 가장 좌측의 가장 낮은 값이 출력된다(단계 S12). 이후에 A/D 변환기의 입력값을 읽어 들여 설정된 V_CTL 전압에 따른 포락선 검파기의 출력 값, 즉 감지된 값을 읽어들인다(단계 S13). Next, the N value is output to the D / A converter. As for the value output from the initial zero adjustment signal, the lowest leftmost value shown in Fig. 7 is output (step S12). Thereafter, the input value of the A / D converter is read to read the output value of the envelope detector according to the set V _CTL voltage, that is, the detected value (step S13).

도 7 (a), (b) 에서 보듯이 대역 여파기(530)를 통과한 신호는 기본대역신호이며, 포락선 검파기(570)는 그 기본대역신호의 진폭파형을 검파해낸다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 대역 증폭기(54)에서 출력된 신호(Vfo)는 포락선 검파기(55)에서 진폭만을 취하여 정형파 형태의 신호(Vdo)로 출력된다. 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 이들 출력은 N 값이 증가하면 감소하다가 일정 값부터 다 시 증가한다. 이 변곡점은 감지부(10)의 감도가 가장 좋은 상태의 영점조절신호값을 나타낸다. 이 변곡점을 찾기 위해 영점신호탐색부(521)는 N 값을 증가시키면서 Vdo(N) 이 최저로 되는 N 값을 찾아 저장한다(단계 S14, S15, S11, S12, S13을를 포함하는 루프). 영점신호출력부(523)는 저장부(525)에 저장된 이 N 값, 즉 외부 물체가 접근하지 않은 정상 상태에서 센서의 출력 값이 최소로 되는 때의 영점신호 제어 값을 읽어들여 D/A 변환기에 출력한다. 이후부터 마이크로프로세서는 A/D 변환기의 출력을 모니터링함으로써 외부 물체의 접근을 감지하게 된다. 예를 들면, 포락선 검파기의 출력이 어느 값 이상으로 증가하면 외부에 물체가 접근한 것으로 판단한다. As shown in FIGS. 7A and 7B, the signal passing through the band filter 530 is a baseband signal, and the envelope detector 570 detects an amplitude waveform of the baseband signal. As shown in FIG. 5A, the signal Vfo output from the band amplifier 54 takes only an amplitude from the envelope detector 55 and is output as a signal Vdo in the form of a square wave. As shown in (a) and (b) of FIG. 7, these outputs decrease as the value of N increases and then increase again from a certain value. This inflection point represents the zero adjustment signal value in the state where the sensitivity of the sensing unit 10 is the best. In order to find this inflection point, the zero-signal search unit 521 finds and stores the N value at which Vdo (N) becomes the minimum while increasing the N value (loop including steps S14, S15, S11, S12, S13). The zero signal output unit 523 reads this N value stored in the storage unit 525, that is, the zero signal control value when the output value of the sensor is minimized in the normal state in which no external object approaches. Output to. The microprocessor then detects the approach of an external object by monitoring the output of the A / D converter. For example, when the output of the envelope detector increases above a certain value, it is determined that an object approaches the outside.

본 발명에 따른 정전 근접 센서는 현금 자동 인출기의 알에프 카드 리더기 주변에서 데이터 해킹을 위해 설치되어 외부 물체를 검출하는데 응용될 수 있다. 예를 들어 정전 근접 센서는 현금 자동 인출기에서 비접촉식 카드를 읽어들이는 리더기 뒷면에 리더기와 중첩되어 설치되어서 불법적인 데이터 해킹을 검지하는데 사용될 수 있다. The electrostatic proximity sensor according to the present invention may be installed for data hacking around an RF card reader of an ATM machine and may be applied to detect an external object. For example, the electrostatic proximity sensor may be installed on the back of the reader that reads a contactless card from the ATM, and may be used to detect illegal data hacking.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되 어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 근접 센서의 전체적인 외관을 개략적으로 도시한다. 1 schematically illustrates the overall appearance of an electrostatic proximity sensor in accordance with one embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 모듈(10)의 개략적인 구조를 도시한다. 2A shows a schematic structure of a sensor module 10 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2b는 본 발명의 또다른 바람직한 일 실시예에 따른 센서 모듈(10)의 개략적인 구조를 도시한다. 2b shows a schematic structure of a sensor module 10 according to another preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전근접센서의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 블럭도이다. Figure 3 is a block diagram schematically showing the overall structure of the electrostatic proximity sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 보다 구체적인 실시예를 도시한 블럭도이다.4 is a block diagram illustrating a more specific embodiment of the embodiment shown in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 스위칭 신호들의 타이밍을 예시한다. Figure 5 illustrates the timing of the switching signals in one preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영점 신호의 탐색 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart schematically illustrating a method for searching for a zero signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 영점 신호의 탐색시에 발생하는 신호들을 나타낸다. 7 illustrates signals generated when searching for a zero signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims

A sensing electrode plate in which capacitance changes according to surrounding objects; A sensing circuit unit for outputting an electrical signal accompanying a change in capacitance value of the sensing plate as an external object approaches the sensing plate; An electrostatic proximity sensor for detecting an external object installed for data hacking around an RF card reader of a cash dispenser, comprising: a signal processor for processing an output signal of the sensing circuit unit to calculate and output a differential capacitance value; The sensing circuit portion:

Insulator plates;

A ground plate formed on one surface of the insulator plate;

A printed circuit pattern formed on the other surface of the insulator plate;

A plurality of circuit elements fixed to the printed circuit pattern;

Including;

And the sensing circuit unit is bonded to the sensing electrode plate, and the ground plate of the sensing circuit unit is bonded to one surface of the sensing electrode plate.

The method of claim 1, wherein the sensing plate is:

Insulator plate

Two electrode patterns disposed on one surface of the insulator plate and disposed to face each other at regular intervals;

Electrostatic proximity sensor comprising a.

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A reference capacitor for charging and discharging reference charges;

A switching driver for driving the sensing electrode plate and the reference capacitor forward and reverse alternately;

A differential detection unit which detects a differential charge between the charge charged in the sensing electrode plate and the charge charged in the reference capacitor while being driven by the switching driver;

Electrostatic proximity sensor comprising a.

The method of claim 4, wherein the signal processing unit:

A zero signal applying unit configured to apply a reference driving signal to a switching driver of the sensing circuit unit so that the reference capacitor charges the same amount of charge as the sensing electrode plate in a zero state in which an external object does not approach the sensing electrode plate;

Electrostatic proximity sensor further comprises.

The method of claim 5, wherein the zero signal applying unit:

A zero signal search unit configured to search for and store a reference driving signal that substantially minimizes an output value of the signal processor in a zero state in which an external object does not approach at the time of sensor initialization;

A zero signal output unit configured to apply a stored reference drive signal to the switching driver;

Electrostatic proximity sensor comprising a.

The method of claim 4, wherein the sensing circuit unit is disposed between the difference detection unit and the signal processing unit:

A sample holding part sampling and holding the output of the difference detecting part during a stable period during the forward and reverse driving;

Electrostatic proximity sensor further comprises.

The method of claim 4, wherein the signal processing unit:

A band filter for extracting a base band signal from the input signal;

An envelope detector for detecting and outputting an envelope from a signal of a basic band;

Electrostatic proximity sensor comprising a.

The method of claim 8, wherein the signal processing unit:

And a sensor controller configured to generate and output a timing signal to the switching driver and the sample holder, and to determine whether an external object is in proximity from the output of the envelope detector.

A sensing electrode plate in which capacitance changes according to surrounding objects; A sensing circuit unit for outputting an electrical signal accompanying a change in capacitance value of the sensing plate as an external object approaches the sensing plate; A signal processing unit for processing an output signal of the sensing circuit unit to calculate and output a differential capacitance value; Data hacking detection apparatus for detecting an external object installed for data hacking around the RF card reader of the ATM; The sensing circuit unit:

Insulator plates;

A ground plate formed on one surface of the insulator plate;

A printed circuit pattern formed on the other surface of the insulator plate;

A plurality of circuit elements fixed to the printed circuit pattern;

Including;

The method of claim 10, wherein the sensing plate is:

Insulator plate

Data hacking detection device of an automatic cash dispenser comprising a.

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