KR101166925B1 - 입력 오차를 보정하는 전기식 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 전극에서의 인체 접촉에 의한 입력 신호의 오차를 보정하는 전기식 스위치에 관한 것으로, 상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극에서 감지하는 전극부, 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부, 및 상기 전극부 및 상기 센서부를 연결하는 배선부를 포함하고, 상기 배선부는 상기 복수의 전극별 보상 소자를 포함하고, 상기 보상 소자는 상기 전극별로 측정 기생 요소에 합산되어 상기 복수의 전극의 기생 요소를 일정하게 하는 캐패시턴스 소자 또는 저항 소자이고, 상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치이고, 상기 측정 기생 요소는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항치인 것을 특징으로 하는 전기적 스위치를 포함한다.
전기식 스위치, 인체 접촉 감지, 센서, 기생 캐패시턴스, 입력 신호, 입력 신호 오차

Description

입력 오차를 보정하는 전기식 스위치{ELELTRIC SWITCH FOR CORRECTING INPUT ERROR}
도 1은 종래 기술의 전기식 스위치의 일실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따라 입력 오차를 보정하는 전기식 스위치의 일실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전기적 스위치에서 각 전극별 보상 소자의 크기를 결정하는 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기적 스위치의 센서부에서 전극별 기생 신호를 이용하여 오차를 보정하는 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전기식 스위치의 센서부에서 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정하는 과정을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 전기식 스위치의 신호 처리부에서 각 전극별로 접촉 판단 기준을 적용한 실시예를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
201, 202, 203: 전극
204: 전극부
205: 배선부
206: 센서부
207: 신호 처리부
본 발명은 복수의 전극에서의 인체 접촉에 의한 입력 신호의 오차를 보정하는 전기식 스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 인체 접촉에 의한 입력 신호의 오차를 보정하기 위하여 상기 전기식 스위치를 구성하는 배선부, 센서부, 신호 처리부에서 오차를 보정하는 스위치에 관한 것이다.
도 1의 도면 부호 (a)는 종래 기술의 전기식 스위치의 일실시예를 도시한 도면이다. 종래 기술에 의하면, 전기식 스위치는 인체(101)의 접촉을 감지하는 복수의 전극을 포함하는 전극부(102), 상기 전극부(102)과 센서부(104)를 연결하는 배선부(103), 상기 전극부에서 감지한 전기적 신호를 수신하여 이를 디지털 신호로 변환하는 센서부(104), 상기 센서부에서 변환한 디지털 신호를 신호 처리하는 신호 처리부(105)를 포함한다.
종래 기술에서 전극부(102)는 사용자의 입력을 직접 받는 전극을 다양한 형태로 배열할 수 있다. 특히 상기 전기식 스위치가 소형 디지털 기기에 탑재되어 사용되는 경우, 상기 전극은 다양한 형태로 배열되어 사용자로부터의 인체 접촉을 감지한다.
이 때, 상기 전극부(102)와 센서부(104)를 연결하는 배선부(103)는 PCB나 FPCB와 같은 기판상에 배선 패턴(pattern)의 형태를 가지거나 전선, 커넥터 등을 이용해 상기 전극부와 센서부를 연결한다. 센서부(104)는 전극부(102)로부터의 전기적 신호를 아날로그 형태로 수신하여 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(105)는 상기 변환된 디지털 신호를 수신하여 이를 신호 처리하여 추가적인 기능을 구현한다.
그런데 종래 기술에서는 전극부(102)의 전극을 다양한 형태로 배열하는 과정에서 상기 전극마다 상기 전극과 센서부(104)를 연결하는 배선부(103)의 배선 패턴에 차이가 생기게 되고, 이로 인해, 상기 전극부에 포함된 전극들이 각각 동일하다 하더라도 상기 전극들에서 수신되는 전기적 신호는 다르게 되어 입력 신호의 오차가 발생한다. 이러한 오차는 상기 전극에서의 인체 접촉 여부를 판단하는데 문제가 된다.
예를 들어, 상기 전극부에 포함된 전극들의 캐패시턴스의 크기 변화를 이용하여 인체 접촉 여부를 판단하는 전기식 스위치의 경우, 상기 전극에 인체를 접촉할 때 생기는 캐패시티브 성분은 상기 전극 구성 및 배열 과정에서 생성되는 기생 캐패시티브 성분과 인체의 접촉에 의해 추가로 생기는 휴먼 캐패시티브 성분을 포함한다.
이 때 기생 캐패시티브 성분의 크기에 비해 휴먼 캐패시티브 성분이 상대적으로 큰 값을 가진다면 센서 입력에서 생기는 오차는 접촉 여부를 판별하는데 영향을 끼치지 않을 수 있다. 그러나 전기식 스위치를 모바일 기기 등 소형 디지털 기기에 탑재하기 위해서는 전극의 크기 등을 소형화하게 되므로 대부분의 전기적 스 위치의 경우 휴먼 캐패시티브 성분은 기생 캐패시티브 성분의 수분의 일 정도의 크기를 가지는 경우가 대부분이다.
즉, 종래 기술에 의하면 전기식 스위치의 배선부(103)의 배선 패턴 차이에 의해 발생한 기생 캐패시티브 성분이 휴먼 캐패시티브 성분을 감지하는데 영향을 줄 정도로 커지게 되어 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 제대로 입력 받을 수 없다는 문제점이 있다.
도 1의 도면 부호 (b)는 종래 기술의 전기식 스위치의 각 전극에서 얻어지는 전기적 신호의 범위를 도시한 도면이다. 전기적 신호의 분포 형태는 전기식 스위치의 구현 방법에 따라 다양하게 나타날 수 있다.
도 1의 도면 부호 (b)를 참조하면, 각 전극에 인체 접촉하기 전 전기적 신호(106)와 각 전극의 인체 접촉 후 전기적 신호(108)의 값이 다르다.
종래 기술의 전기식 스위치는 상기 전극에서의 인체 접촉 여부를 판단하는 기준으로서, 도면 부호(109)와 같은 접촉 여부 판단 기준을 사용한다. 상기 접촉 여부 판단 기준은 소정의 값으로 설정된다.
그러나 상기와 같은 배선 패턴의 차이로 인한 기생 요소 또는 기생 성분으로 인해 각 전극에서의 전기적 신호는 전극 별로 다른 분포를 가지게 된다.
도 1의 도면 부호 (c)는 종래 기술의 전기식 스위치의 복수의 전극에서 얻어지는 전기적 신호의 범위를 도시한 도면이다. 도 1의 도면 부호 (c)를 참조하면, 전기식 스위치에 포함된 전극 #m의 전기적 신호의 범위(109) 및 전극 #n의 전기적 신호의 범위(110) 및 전극 #1의 전기적 신호의 범위(111)은 각기 다른 범위를 가진 다.
상기와 같은 결과는 배선 패턴의 차이로 인한 기생 성분의 크기 및 휴먼 캐패시티브 성분의 크기의 비율이 각 전극별로 다르기 때문이다.
상기 도1의 도면 부호 (c)와 같이 각 전극마다 전기적 신호의 범위가 차이가 많이 나는 경우에는 공통된 접촉 여부 판단 기준을 설정할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 전기적 신호의 범위가 도면 부호(109) 및 도면 부호(110)처럼 중복되는 경우, 상기 전극 #m에 대한 접촉 여부 판단 기준 및 상기 전극 #n에 대한 접촉 여부 판단 기준을 상기 신호 범위가 중복되는 범위 중에 설정함으로써 두 전극에 대해 접촉 여부를 판단할 수 있다.
그러나 상기의 경우에도, 중복 범위가 좁게 나타나는 경우에는, 중복 범위 내에서 접촉 여부 판단 기준을 잡는다고 하더라도 입력 신호에 생기는 노이즈 등 외부적 요인의 영향으로 상기 전극에서의 인체 접촉 여부의 판단이 어려워지는 문제가 발생한다.
또한, 전기적 신호의 범위가 도면 부호(109) 및 도면 부호(110)처럼 분리되어 측정되는 경우에는 상기 전극 #m에 대한 접촉 여부 판단 기준 및 상기 전극 #l에 대한 접촉 판단 기준을 동시에 설정할 수 있는 없는 문제점이 있다.
상기 전기적 스위치에 포함되는 복수의 전극들의 접촉 판단 기준을 모두 일정하게 설정할 수 있으면 각각의 전극에서의 인체 접촉 판단 여부를 일괄적으로 판단할 수 있으나, 상기와 같이 접촉 판단 기준을 동시에 설정하지 못하면, 상기 전기적 스위치의 복수의 전극 중 인체 접촉 여부를 판단하지 못하는 전극이 생기는 문제점이 있다.
상기와 같은 배선 패턴 차에 의해 생기는 전기적 신호 범위의 차이는 상기 센서부에서 수행되는 디지털 변환 과정에서도 그대로 적용되어 상기 전기적 신호가 변환된 디지털 변환 값에 있어서도 차이를 보이게 된다. 따라서, 상기 전극별로 감지되는 인체 접촉에 의한 전기적 신호의 범위가 차이가 나는 경우는 디지털 변환값에서도 차이가 나기 때문에 접촉 여부 판별 기준을 정할 수가 없는 문제점이 그대로 발생한다. 이러한 문제점을 도 1의 도면 부호 (d)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1의 도면 부호(d)는 종래 기술의 전기적 스위치의 각 전극에서 입력 받은 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하였을 때 나타나는 디지털 신호의 범위를 도시한 도면이다.
도 1의 도면 부호(d)를 참조하면, 종래 기술의 전기적 스위치의 전극 #m에서 감지되는 전기적 신호의 범위는 도면 부호(113)이고, 전극 #n에서 감지되는 전기적 신호의 범위는 도면 부호(114)일 수 있다. 이 때, 전기적 스위치의 센서부는 상기 전극 #m의 전기적 신호 및 전극 #n의 전기적 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는데, 디지털 변환 신호 범위(112) 내에 포함되는 전기적 신호들은 그대로 디지털 변환하고, 상기 디지털 변환 신호 범위 내에 포함되지 않는 전기적 신호들은 변환하지 않거나 또는 디지털 변환 신호 범위의 상한 이상일 때는 상기 디지털 변환 범위의 상한에 대응하는 디지털 값으로, 디지털 변환 신호 범위의 하한 미만일 때에는 상기 디지털 변환 범위의 하한에 대응하는 디지털 값으로 변환한다.
그런데 종래 기술의 전기적 스위치는 복수의 전극별로 동일한 디지털 변환 신호 범위(112)를 적용하므로, 상기 전극별로 감지되는 인체 접촉에 의한 전기적 신호의 범위가 차이가 나는 경우는 디지털 변환값에서도 차이가 나기 때문에 접촉 여부 판별 기준을 정할 수가 없는 문제점이 그대로 발생한다.
즉, 도 1의 도면 부호 (d)에서 전극 #m의 전기적 신호를 디지털 신호로 변환한 범위(115)는 전극 #n의 전기적 신호를 디지털 신호로 변환한 범위(116)과 다른 범위를 가지므로, 접촉 여부 판별 기준을 공통적으로 적용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기생 캐패시티브 성분의 크기보다 휴먼 캐패시티브 성분을 현저하게 크게 설정하면 되나, 상기 전기식 스위치를 구현하는 과정에서 생기는 여러 제약 조건과 상기 전기식 스위치가 소형 디지털 기기에 탑재되어 사용되는 경우가 많다는 점을 고려하면 상기와 같은 해결 방법으로는 종래 기술의 문제점을 해결하기 어려운 단점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 배선부의 배선 패턴으로 인해 발생하는 기생 성분 또는 기생 요소에 의한 오차를 보정함으로써 전극부의 각 전극에서 입력된 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 감지하여 처리할 수 있는 전기식 스위치의 필요성이 절실하다.
본 발명은 전기적 스위치에 포함된 배선부에 전극별 보상 소자를 포함함으로써, 전극부에 포함된 복수의 전극들의 기생 요소를 일정하게 하여 상기 전극 별 배 선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정한 전기식 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전기적 스위치에 포함된 센서부에 전극별 기생 신호를 미리 설정하고, 전극별로 수신한 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 이를 디지털 신호로 변환함으로써, 센서부에서 디지털 신호로 변환하기 전의 전기적 신호를 일정하게 하여 전극별 배선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정한 전기식 스위치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 센서부에서 복수의 전극별 변환 신호 범위를 설정함으로써 각 전극에서 감지한 전기적 신호를 디지털 변환한 디지털 신호의 범위를 유사하게 함으로써, 복수의 전극에 일정한 접촉 기준을 적용하여 상기 디지털 신호를 신호 처리하는 과정을 단순하게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 접촉 기준을 상기 전극부의 모든 전극으로부터 수신하여 디지털 변환한 신호에 적용할 수 있으므로, 상기 전기적 스위치에서 신호 처리 과정을 간단하게 구현할 수 있는 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 신호 처리부에서 전극별 접촉 판단 기준을 적용하여 입력 오차에 의한 영향을 제거한 디지털 신호를 생성할 수 있는 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
상기의 목적을 달성하고 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따라 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위 치는
상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극에서 감지하는 전극부, 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부, 및 상기 전극부 및 상기 센서부를 연결하는 배선부를 포함하고, 상기 배선부는 상기 복수의 전극별 보상 소자를 포함하고, 상기 보상 소자는 상기 전극별로 측정 기생 요소에 합산되어 상기 복수의 전극의 기생 요소를 일정하게 하는 캐패시턴스 소자 또는 저항 소자이고, 상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치이고, 상기 측정 기생 요소는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항치인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따라 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치는 상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부, 및 상기 전극별 기생 신호를 저장하고, 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 디지털 신호로 변환하는 센서부를 포함하고, 상기 전극별 기생 신호는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 전기적 신호인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따라 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치는 상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부, 및 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정하고, 상기 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 상한 이상인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 상한에 대응하는 디지털 신호로 변환하고, 상기 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 하한 이하인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 하한에 대응하는 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따라 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치는 상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부, 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부, 및 상기 센서부로부터 상기 디지털 신호를 수신하고, 상기 디지털 신호를 신호 처리하여 소정의 스위칭 신호를 생성하는 신호 처리부 상기 스위칭 신호는 온(on) 신호 및 오프(off) 신호를 포함함 - 를 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 복수의 전극별로 접촉 판단 기준를 저장하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 판단 기준 이상인 경우, 상기 디지털 신호를 상기 온(on) 신호로 생성하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 미만인 경우 상기 오프(off) 신호로 생성하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따라 입력 오차를 보정하는 전기식 스위치에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따라 입력 오차를 보정하는 전기식 스위치의 일실시예를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따라 입력 오차를 보정하는 스위치는 복수의 전극(201, 202, 203)을 포함하는 전극부(204), 배선부(205), 센서부(206), 신호 처리부(207)를 포함한다.
전극부(204)는 복수의 전극(201, 202, 203)를 포함하고, 상기 복수의 전극들은 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 감지한다. 상기 전기적 신호는 상기 전극에 인체를 접촉할 때 생기는 캐패시티브 성분에 의해 영향받으며, 상기 전극에 인체를 접촉할 때 생기는 캐패시티브 성분은 상기 전극 구성 및 배열 과정에서 생성되는 기생 캐패시티브 성분과 인체의 접촉에 의해 추가로 생기는 휴먼 캐패시티브 성분을 포함한다.
배선부(205)는 상기 전극부 및 상기 센서부를 연결한다.
센서부(206)는 상기 전극부로부터 전기적 신호를 수신하여 이를 디지털 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 아날로그 신호일 수 있으며, 상기 센서부는 디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(207)는 상기 센서부로부터 수신한 디지털 신호를 입력 받아 신호 처리한 후 여러 부가 기능을 구현한다. 상기 신호 처리부는 마이크로 컨트롤러를 이용한 임베디드 시스템이나 PC 등의 외부 장치로 구현될 수 있고, 상기 센서부와 동일한 칩 내에서 구현할 수도 있다.
본 발명의 전기적 스위치는 배선부(205), 센서부(206), 신호 처리부(207)에서 각각 입력 오차를 보정하여 처리할 수 있고, 이와 같은 과정에 대해 이하에서 상세히 설명한다. 본 발명의 전기식 스위치는 입력 오차를 보정하여 처리할 수 있는 구성인 배선부(205), 센서부(206), 신호 처리부(207) 중 하나 이상을 포함하여 입력 오차를 보정할 수 있다.
먼저 본 발명의 전기식 스위치의 배선부(205)에서 입력 오차를 보정하여 처 리하는 과정에 대해 설명한다. 상기 입력 오차는 전극부의 각 전극 별 배선 패턴 차이에 의해 기생 요소에 차이가 나서 생성되는 것임은 이미 설명한 바 있다. 상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치일 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 전기적 스위치의 배선부(205)는 상기 복수의 전극별로 보상 소자를 포함한다. 상기 보상 소자는 캐패시턴스 소자 또는 저항 소자로서, 상기 복수의 전극의 기생 요소를 일정하게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기적 스위치에서 각 전극별 보상 소자의 크기를 결정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 보상 소자의 크기를 결정하기 위해 본 발명의 전기적 스위치의 전극부(204)에 포함된 복수의 전극(301)별로 측정 기생요소를 설정한다.
상기 측정 기생 요소는 상기 각 전극에 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항치로써, 각 전극에서의 캐패시턴스 또는 저항치를 측정하는 장치를 이용하여 측정될 수 있다.
상기 전극별 측정 기생 요소가 측정되면, 보상 소자(303)의 크기는 상기 측정 기생 요소(302)에 합산되어 상기 복수의 전극의 기생 요소를 일정하게 하는 캐패시턴스 또는 저항치로 결정된다. 예를 들어, 각 전극별 보상 소자(303)의 크기는 복수의 전극의 기생 요소인 캐패시턴스를 "10 F"으로 일정하게 하는 캐패시턴스로 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전기적 스위치의 배선부(205)는 상기 전극별로 설정된 보상 소자(303)의 크기를 갖는 보상 소자를 상기 전극별로 설치함으로써 기생 요소에 의한 오차를 보정할 수 있다.
상기 보상 소자는 상기 배선부에 상기 전극별로 설정된 크기의 캐패시턴스 또는 저항치를 갖는 독립적인(discrete) 보상 소자를 설치하거나, 상기 배선부에 포함된 배선 패턴의 폭이나 높이 등을 조절하여 상기 보상 소자를 생성하여 상기 복수의 전극들의 기생 요소의 크기를 일정하게 한다.
따라서, 본 발명에 따르면 전기적 스위치에 포함된 배선부에 전극별 보상 소자를 포함함으로써, 전극부에 포함된 복수의 전극들의 기생 요소를 일정하게 하여 상기 전극 별 배선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기식 스위치의 센서부(205)에서 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하기 전 단계에서 입력 오차를 보정하여 처리하는 과정에 대해 설명한다. 상기 입력 오차는 전극부의 각 전극 별 배선 패턴 차이에 의해 기생 요소에 차이가 나서 생성되는 것이고, 상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치일 수 있음은 이미 설명한 바 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 전기적 스위치의 상기 센서부(205)는 상기 전극별 기생 신호를 설정하고, 상기 전극부로부터 전기적 신호를 수신하면 상기 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 디지털 신호로 변환한다. 상기 전극별 기생 신호는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 전기적 신호이다.
상기 기생 요소에 의한 오차는 상기 전극에서의 전기적 신호로 고정된 값으로 나타나므로, 상기 전극에서의 전기적 신호 가운데 인체 접촉이 아닌 기생 요소에 의해서만 나타나는 전기적 신호에 대해 미리 정보를 가지고 있다면 인체 접촉에 의한 전기적 신호는 이를 분리해 감지할 수 있다.
상기 전극별 기생 신호는 상기 전극부에 포함된 복수의 전극별로, 전기적 신호 측정 장치 등을 이용하여 측정될 수 있고, 상기 센서부는 전극별로 측정된 상기 전극별 기생 신호를 저장한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기적 스위치의 센서부에서 전극별 기생 신호를 이용하여 오차를 보정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전기적 스위치의 센서부(205)는 상기 전극별로 측정된 기생 신호(401)를 설정하여 저장한다. 상기 기생 신호는 전극별 배선 패턴의 차이가 있다면, 각각의 전극별로 다른 값을 가진다.
센서부(205)는 전극부(204)로부터 전기적 신호(402)를 수신하면, 상기 전기적 신호에서 미리 설정된 기생 신호(401)를 차감하여 이를 디지털 신호로 변환한다.
따라서, 본 발명에 따르면 전기적 스위치에 포함된 센서부에 전극별 기생 신호를 미리 설정하고, 전극별로 수신한 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 이를 디지털 신호로 변환함으로써, 센서부에서 디지털 신호로 변환하기 전의 전기적 신호를 일정하게 하여 전극별 배선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명의 전기식 스위치의 센서부(205)에서 전극부에서 수신한 전기 적 신호를 디지털 변환 신호로 변환하는 단계에서 입력 오차를 보정하여 처리하는 과정에 대해 설명한다. 상기 입력 오차는 전극부의 각 전극 별 배선 패턴 차 이에 의해 기생 요소에 차이가 나서 생성되는 것이고, 상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치일 수 있음은 이미 설명한 바 있다.
본 발명에 따라 입력 오차를 보정하는 전기식 스위치의 센서부(205)는 상기 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정한다. 상기 변환 신호 범위는 상기 전극별 변환 신호 범위는 전극별 측정 기생 요소를 고려하여 설정된다. 상기 측정 기생 요소는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항임은 이미 설명한 바 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전기식 스위치의 센서부에서 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 전기식 스위치에서의 센서부는 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정한다. 상기 변환 신호 범위는 상기 센서부에서 수신한 전기적 신호가 디지털 신호로 변환될 수 있는 범위로, 상한 및 하한값을 가진다.
일례로, 도 5의 도면 부호 (a)는 본 발명의 전기 스위치의 센서부에서 전극 #m에 대하여 변환 신호 범위를 설정한 일실시예를 도시한 도면이다. 도면 부호 (a)를 참조하면, 본 발명의 전기적 스위치의 센서부는 전극 #m의 전기적 신호 범위(503)를 고려하여 변환 신호 범위를 설정한다. 상기 변환 신호 범위는 변환 신호 범위 상한(501)으로부터 변환 신호 범위 하한(502) 사이의 구간이다.
상기 전극 #m의 전기적 신호 범위(503)는 상기 전극 #m에서 감지되는 상기 전기적 신호의 범위로, 상기 전극에서 소정의 측정 기기 등을 이용하여 측정 가능하고, 상기 변환 신호 범위는 상기 전극 #m의 전기적 신호 범위(503) 근방의 일정 구간으로 정해진다.
본 발명의 전기적 스위치의 센서부는 전극 #m의 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 상한(501) 이상인 경우, 전극 #m의 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 상한(501)에 대응하는 디지털 신호로 변환하고, 상기 전극 #m의 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 하한(502) 이하인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 하한에 대응하는 디지털 신호로 변환한다.
마찬 가지로, 도 5의 도면 부호 (b)를 참조하면, 본 발명의 전기적 스위치의 센서부는 전극 #n의 전기적 신호 범위(506)를 고려하여 변환 신호 범위를 설정한다. 상기 변환 신호 범위는 변환 신호 범위 상한(504)으로부터 변환 신호 범위 하한(505) 사이의 구간이다.
상기 전극 #n의 전기적 신호 범위(506)는 상기 전극 #n에서 감지되는 상기 전기적 신호의 범위로, 상기 전극에서 소정의 측정 기기 등을 이용하여 측정 가능하고, 상기 변환 신호 범위는 상기 전극 #n의 전기적 신호 범위(506) 근방의 일정 구간으로 정해진다. 본 발명의 전기적 스위치의 센서부는 전극 #n의 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 상한(504) 이상인 경우, 전극 #n의 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 상한(504)에 대응하는 디지털 신호로 변환하고, 상기 전극 #n의 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 하한(505) 이하인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 하한에 대응하는 디지털 신호로 변환한다.
도 5의 도면 부호 (c)는 본 발명의 전기적 스위치에서 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정한 후, 각 전극에서 감지된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하 였을 때 변환된 디지털 신호의 범위를 도시한 도면이다.
도면 부호 (c)를 참조하면, 전극 #m 및 전극 #n에서 감지한 전기적 신호에 각각의 변환 신호 범위를 설정하여 디지털 신호로 변환하는 경우 변환된 전극 #m 및 전극 #n의 디지털 신호의 범위(507)는 두 전극 모두 유사하다.
따라서, 본 발명은 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 다르게 설정하여 전기적 신호를 디지털 신호로 변환함으로써, 상기 변환된 디지털 신호가 유사한 범위에 포함되도록 하는 효과가 있다.
이 때, 상기 센서부는 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 전극에서의 인체 접촉 여부를 판단할 수 있는 접촉 기준를 설정하고, 상기 변환된 디지털 신호가 상기 접촉 기준 이상인 경우, 상기 디지털 신호를 온(on) 신호로 생성하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 미만인 경우 상기 디지털 신호를 오프(off) 신호로 생성하여 전기 스위치에 포함된 전극에서의 인체 접촉 여부에 따른 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 전극별로 변환된 디지털 신호는 유사한 범위에 포함되므로, 상기 접촉 기준은 상기 복수의 전극에서 일정하므로 각 전극에서의 인체 접촉 여부에 따른 디지털 신호를 생성할 수 있다. 도 5의 도면 부호 (c)를 참조하면, 각 전극에서 감지된 전기적 신호가 변환된 디지털 신호는 유사한 범위(507)내에 포함되므로, 접촉 기준(508)을 상기 도면 부호(507)의 범위 내에서 설정하면, 상기 전기적 스위치에 포함되는 모든 전극에 대한 디지털 신호를 이용하여 상기 전극에서의 인체 접촉 여부를 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명은 각 전극에서 수신한 전기적 신호를 변환한 디지털 신호의 접촉 기준을 상기 모든 전극에 일괄적으로 적용 할 수 있으므로, 상기 전기적 스위치에서 디지털 처리 과정을 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명의 전기식 스위치의 신호 처리부(206)에서 전극별 접촉 판단 기준을 이용하여 입력 오차를 보정하여 처리하는 과정에 대해 설명한다.
본 발명의 전기적 스위치의 신호 처리부(206)는 상기 센서부로부터 상기 디지털 신호를 수신하고, 상기 디지털 신호를 신호 처리하여 소정의 스위칭 신호를 생성한다. 상기 스위칭 신호는 전극에서의 사용자의 접촉을 나타내는 온(on) 신호 및 비접촉을 나타내는 오프(off) 신호를 포함한다.
이 때, 상기 신호 처리부는 상기 복수의 전극별로 접촉 판단 기준를 설정하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 판단 기준 이상인 경우, 상기 디지털 신호를 상기 온(on) 신호로 생성하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 미만인 경우 상기 오프(off) 신호로 생성한다.
상기 전극별 접촉 판단 기준은 상기 전극별 측정 기생 요소를 고려하여 설정될 수 있다. 일례로, 상기 복수의 전극별로 전기적 신호를 감지하여, 상기 전기적 신호를 디지털 변환한 전압값을 측정하고, 상기 전압값을 참조하여 상기 신호 처리부에서 각 전극별로 접촉 판단 기준을 다르게 적용시킴으로써 전극별 접촉 여부에 의한 스위칭 신호를 생성한다. 상기 전극별로 감지되어 디지털 변환된 전압값은 상기 전극별 측정 기생 요소에 따라 다른 값을 가지게 된다.
따라서, 본 발명은 복수의 전극별로 전기적 신호를 감지하고, 상기 감지된 전기적 신호를 디지털 변환한 전압값을 측정하고, 상기 전압값을 참조하여 상기 신호 처리부에서 각 전극별로 접촉 판단 기준을 다르게 적용시킴으로써 전극별 접촉 여부에 의한 스위칭 신호를 생성한다.
도 6은 본 발명에 따른 전기식 스위치의 신호 처리부에서 각 전극별로 접촉 판단 기준을 적용한 실시예를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 상기 신호 처리부는 전극별로 디지털 변환한 전압값에 대한 접촉 판단 기준(601)을 설정한다. 본 발명에 따른 전기적 스위치는 전극별로 디지털 변환된 값의 분포가 다르더라도 신호 처리부에서는 전극별로 접촉 판단 기준을 다르게 적용하기 때문에, 배선 패턴의 차이에 따른 입력 오차를 보상하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 전기식 스위치에서의 오차 보정 과정은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 전기적 스위치에 포함된 배선부에 전극별 보상 소자를 포함함으로써, 전극부에 포함된 복수의 전극들의 기생 요소를 일정하게 하여 상기 전극 별 배선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정한 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 전기적 스위치에 포함된 센서부에 전극별 기생 신호를 미리 설정하고, 전극별로 수신한 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 이를 디지털 신호로 변환함으로써, 센서부에서 디지털 신호로 변환하기 전의 전기적 신호를 일정하게 하여 전극별 배선 패턴 차이에 의한 입력 오차를 보정한 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 센서부에서 복수의 전극별 변환 신호 범위를 설정함으로써 각 전극에서 감지한 전기적 신호를 디지털 변환한 디지털 신호의 범위를 유사하게 함으로써, 복수의 전극에 일정한 접촉 기준을 적용하여 상기 디지털 신호를 신호 처리하는 과정을 단순하게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 접촉 기준을 상기 전극부의 모든 전극으로부터 수신하여 디지털 변환한 신호에 적용할 수 있으므로, 상기 전기적 스위치에서 신호 처리 과정을 간단하게 구현할 수 있는 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 신호 처리부에서 전극별 접촉 판단 기준을 적용하여 입력 오차에 의한 영향을 제거한 디지털 신호를 생성할 수 있는 전기식 스위치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치에 있어서,
    상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극에서 감지하는 전극부;
    상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부; 및
    상기 전극부 및 상기 센서부를 연결하는 배선부
    를 포함하고,
    상기 배선부는 복수의 전극별 보상 소자를 포함하고,
    상기 보상 소자는 상기 전극별로 측정 기생 요소에 합산되어 상기 복수의 전극의 기생 요소를 일정하게 하는 캐패시턴스 소자 또는 저항 소자이고,
    상기 기생 요소는 상기 전극의 캐패시턴스 또는 저항치이고,
    상기 측정 기생 요소는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항치인 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  2. 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치에 있어서,
    상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부; 및
    전극별 기생 신호를 설정하고, 상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호에서 상기 기생 신호를 차감하여 디지털 신호로 변환하는 센서부
    를 포함하고,
    상기 전극별 기생 신호는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 전기적 신호인 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  3. 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치에 있어서,
    상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부; 및
    상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부
    를 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 복수의 전극별로 변환 신호 범위를 설정하고,
    상기 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 상한 이상인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 상한에 대응하는 디지털 신호로 변환하고,
    상기 전기적 신호가 상기 변환 신호 범위의 하한 이하인 경우, 상기 전기적 신호를 상기 변환 신호 범위의 하한에 대응하는 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극별 변환 신호 범위는 상기 전극별로 감지되는 상기 전기적 신호의 범위를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서부는 접촉 기준를 설정하고,
    상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 이상인 경우, 상기 디지털 신호를 온(on) 신호로 생성하고,
    상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 미만인 경우 상기 디지털 신호를 오프(off) 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접촉 기준은 상기 복수의 전극에서 일정한 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  7. 인체 접촉을 감지하는 복수의 전극을 이용한 전기식 스위치에 있어서,
    상기 인체 접촉에 의한 전기적 신호를 상기 복수의 전극별로 감지하는 전극부;
    상기 전극부로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 상기 디지털 신호를 수신하고, 상기 디지털 신호를 신호 처리하여 소정의 스위칭 신호를 생성하는 신호 처리부 - 상기 스위칭 신호는 온(on) 신호 및 오프(off) 신호를 포함함 -;
    를 포함하고,
    상기 신호 처리부는
    상기 복수의 전극별로 접촉 판단 기준를 설정하고,
    상기 디지털 신호가 상기 접촉 판단 기준 이상인 경우, 상기 디지털 신호를 상기 온(on) 신호로 생성하고, 상기 디지털 신호가 상기 접촉 기준 미만인 경우 상기 오프(off) 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극별 접촉 판단 기준은 전극별 측정 기생 요소를 고려하여 설정되고,
    상기 측정 기생 요소는 상기 전극에 상기 인체 접촉이 없을 때 측정된 캐패시턴스 또는 저항인 것을 특징으로 하는 전기적 스위치.
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