KR101278288B1 - 근접 디바이스 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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김석기
조순익
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실리콤텍(주)
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Abstract

본 명세서는 증폭부에서의 리셋 동작을 통해 하이 패스 필터(High Pass Filter : HPF)를 구현하여 베이스밴드 영역의 잡음을 제거하는 근접 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스는, 여기 신호를 발생시키는 신호 발생부; 임의의 객체의 근접 유무에 따라 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호를 변형하거나 유지하여 출력하는 측정 플레이트; 리셋 클록을 발생시키는 리셋부; 상기 측정 플레이트로부터 출력된 신호를 증폭하고, 상기 리셋부로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 리셋 기능을 수행하는 증폭부; 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부로부터 출력된 신호를 샘플링하여 출력하는 샘플링 및 홀딩부; 상기 샘플링 및 홀딩부로부터 출력되는 신호를 필터링하는 필터부; 상기 필터부로부터 출력된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력하는 전압 제어 발진기; 및 상기 전압 제어 발진기로부터 출력된 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

근접 디바이스 및 그의 제어 방법{Proximity device and method for controlling thereof}
본 명세서는 근접 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 근접 디바이스는 임의의 객체의 근접 유무를 확인하는 장치이다.
상기 근접 디바이스를 통해 객체의 근접 유무를 판단할 때 포함되는 잡음 신호의 제거 방식은, 일반적으로 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)를 이용하거나, 시그마-델타 ADC(sigma-delta ADC) 또는 락-인-앰프(rock-in-amp) 등의 방식을 이용하여 잡음의 영향을 줄여줄 수 있다.
하지만, 밴드 패스 필터를 이용할 경우 정확한 중심 주파수(center freqeuncy)를 맞추거나 Q(Quality Factor)를 높게 만들기 어렵고, 시그마-델타 ADC 방식을 이용할 경우 전력 소비나 면적 측면에서 비효율적이며, 락-인-앰프 방식을 이용할 경우 변조(modulation)나 후처리를 통해 데이터를 추출하는 과정이 매우 복잡한 문제점이 있다.
한국 특허 출원 번호 제10-2006-0057169호
본 명세서의 목적은, 증폭부에서의 리셋 동작을 통해 하이 패스 필터(High Pass Filter : HPF)를 구현하여 베이스밴드 영역의 잡음을 제거하는 근접 디바이스 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 다른 목적은, 기준 클록 신호와 동기된(동기화된) 신호를 이용하여 증폭부의 출력을 샘플링 및 홀딩한 후, 필터(Low Pass Filter : LPF)를 통해 고주파 잡음을 제거하는 근접 디바이스 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스는, 여기 신호를 발생시키는 신호 발생부; 임의의 객체의 근접 유무에 따라 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호를 변형하거나 유지하여 출력하는 측정 플레이트; 리셋 클록을 발생시키는 리셋부; 상기 측정 플레이트로부터 출력된 신호를 증폭하고, 상기 리셋부로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 리셋 기능을 수행하는 증폭부; 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부로부터 출력된 신호를 샘플링하여 출력하는 샘플링 및 홀딩부; 상기 샘플링 및 홀딩부로부터 출력되는 신호를 필터링하는 필터부; 상기 필터부로부터 출력된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력하는 전압 제어 발진기; 및 상기 전압 제어 발진기로부터 출력된 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호는, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 180°의 위상 차를 가질 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 필터부는, 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펄스 형태의 신호의 주파수는, 상기 필터부로부터 출력된 신호의 크기를 근거로 설정할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정하고, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 평균값 및 미리 설정된 허용 오차를 근거로 기준값을 설정하고, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 제어 방법은, 측정 플레이트를 통해, 임의의 객체의 근접 유무에 따라 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호를 변형하거나 유지하여 출력하는 단계; 증폭부를 통해 상기 출력된 신호를 증폭하고, 리셋부로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 상기 증폭부의 리셋 기능을 수행하는 단계; 샘플링 및 홀딩부를 통해, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부를 통해 증폭된 신호를 샘플링하여 출력하는 단계; 상기 샘플링 및 홀딩부를 통해 출력되는 신호를 필터링하는 단계; 상기 필터링된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및 상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호는, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 180°의 위상 차를 가질 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 신호를 필터링하는 단계는, 로우 패스 필터를 통해 상기 샘플링 및 홀딩부를 통해 출력되는 신호를 필터링할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계는, 미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하는 과정; 상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정하는 과정; 및 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계는, 미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하는 과정; 상기 측정된 주파수의 평균값 및 미리 설정된 허용 오차를 근거로 기준값을 설정하는 과정; 및 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스 및 그의 제어 방법은, 증폭부에서의 리셋 동작을 통해 하이 패스 필터(HPF)를 구현함으로써, 베이스밴드 영역의 잡음을 제거할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스 및 그의 제어 방법은, 기준 클록 신호와 동기된 신호를 이용하여 증폭부의 출력을 샘플링 및 홀딩한 후, 필터(LPF)를 통해 고주파 잡음을 제거함으로써, BPF, 시그마-델타 ADC 또는 락-인-앰프 등의 방식에 비해 간단한 방식으로 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 회로도이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 각 구성 요소의 타이밍 다이어그램이다.
도 4 및 도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 리셋 클록의 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 샘플링 및 LPF의 도이다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 근접 디바이스(100)는, 신호 발생부(110), 측정 플레이트(120), 증폭부(130), 리셋부(140), 샘플링 및 홀딩부(150), 필터부(160), 전압 제어 발진기(170) 및, 제어부(180)로 구성된다. 도 1에 도시된 근접 디바이스(100)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 근접 디바이스(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 근접 디바이스(100)가 구현될 수도 있다.
또한, 상기 근접 디바이스(100)는, 근접 센서를 포함하는 모듈일 수 있다. 이러한 근접 센서는, 소정의 검출 면에 접근하는 객체(또는, 물체), 혹은 근방에 존재하는 객체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 상기 근접 센서는, 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.
상기 근접 센서의 예로는, 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 정전식의 경우에는 상기 객체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 객체의 근접을 검출하도록 구성된다.
또한, 상기 근접 센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보를 통해 상기 객체의 근접 여부를 판단할 수 있다.
상기 신호 발생부(110)는, 여기 소스(excitation source)(기준 클록 신호 또는, 여기 신호)를 발생(또는, 생성)시킨다.
또한, 상기 신호 발생부(110)는, 상기 발생된 여기 신호를 상기 측정 플레이트(120) 및 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 전송(또는, 인가)한다.
상기 측정 플레이트(120)는, 커패시터로 구성되며, 상기 신호 발생부(110)로부터 전송되는 여기 신호를 임의의 객체의 근접(또는, 인접) 유무에 따라 변형 또는 유지하여 출력한다. 즉, 상기 측정 플레이트(120)는, 상기 임의의 객체가 상기 측정 플레이트(120)에 근접한 경우 상기 신호 발생부(110)로부터 전송되는 여기 신호의 크기를 일부 수정(또는, 변형)하여 출력한다. 또한, 상기 측정 플레이트(120)는, 상기 임의의 객체가 상기 측정 플레이트(120)에 근접하지 않은 경우, 상기 신호 발생부(110)로부터 전송되는 여기 신호를 수정함이 없이 그대로 출력한다. 이때, 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력되는 신호에는 잡음 신호가 포함될 수 있다.
상기 증폭부(130)는, 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력한다.
또한, 상기 증폭부(130)는, 상기 리셋부(140)로부터 출력되는 리셋 클록에 의해 매 클록 주기마다 리셋 동작을 수행한다.
상기 리셋부(140)는, 리셋과 샘플링을 반복하는 이산 동작(discrete operation) 기능을 수행하는 리셋 클록(또는, 리셋 신호)을 발생(또는, 생성)시킨다.
상기 샘플링 및 홀딩부(150)는, 상기 신호 발생부(110)의 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 하여 상기 증폭부(130)로부터 출력되는 신호를 샘플링하여 출력한다.
상기 필터부(160)는, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)로부터 출력되는 신호를 필터링하여 출력한다. 이때, 상기 필터부(160)는, 로우 패스 필터(Low Pass Filter : LPF)를 포함할 수 있다.
상기 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator : VCO)(170)는, 상기 필터부(160)로부터 출력되는 신호를 근거로 원하는 발진 주파수를 출력한다. 즉, 상기 전압 제어 발진기(170)는, 상기 필터부(160)로부터 출력되는 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 상기 전압 제어 발진기(170)의 출력 신호(또는, 출력 펄스)의 주파수는, 상기 필터부(160)로부터 출력되는 신호의 크기에 따라 결정(또는, 설정)된다.
상기 제어부(180)는, 상기 전압 제어 발진기(170)로부터 출력되는 신호의 주파수를 근거로 임의의 객체의 근접 여부를 판단한다. 이때, 상기 제어부(180)는, 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor : DSP)일 수 있다.
또한, 상기 제어부(180)는, 상기 판단 결과를 근거로 소정의 제어 기능을 수행하거나 또는, 상기 판단 결과를 출력하거나 임의의 통신 연결된 단말기에 전송한다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 회로도이다.
상기 신호 발생부(110)는, 일단이 접지에 연결되고, 타단이 상기 측정 플레이트(120) 및 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 연결된다.
또한, 상기 신호 발생부(110)는, 여기 소스(기준 클록 신호 또는, 여기 신호)를 발생시키고, 상기 발생된 여기 신호를 상기 연결된 측정 플레이트(120) 및 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 전송한다. 여기서, 상기 신호 발생부(110)에 의해 발생되는 여기 신호는, 도 3에 도시한 바와 같이, X의 크기를 가지는 펄스 형태의 신호(또는, 파형)(A)일 수 있다.
상기 측정 플레이트(120)는, 일단이 상기 신호 발생부(110)에 연결되고, 타단이 상기 증폭부(130), 상기 리셋부(140) 및 제2 커패시터에 연결된다. 여기서, 상기 측정 플레이트(120)는, 제1 커패시터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정 플레이트(120)는, 임의의 객체의 근접 유무에 따라 상기 신호 발생부(110)로부터 전송되는 여기 신호를 변형 또는 유지하여 출력한다. 즉, 상기 측정 플레이트(120)는, 임의의 객체가 상기 측정 플레이트(120)에 근접한 경우 상기 X의 크기를 가지는 신호보다 작은 크기의 신호를 갖는 신호를 출력하고, 임의의 객체가 상기 측정 플레이트(120)에 근접하지 않은 경우 상기 X의 크기를 가지는 신호를 출력한다. 이때, 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력되는 신호에는 잡음 신호가 포함되어 있을 수 있다.
상기 증폭부(130)는, 일단이 상기 측정 플레이트(120)와 상기 리셋부(140)에 연결되고, 타단이 상기 리셋부(140)의 타단과 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 연결된다. 이때, 상기 증폭부(130)는, 일반적으로 OP 앰프(Operational Amplifier)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 증폭부(130)는, 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 이때, 증폭되어 출력되는 신호의 이득은, 상기 측정 플레이트(120)에 구비된 제1 커패시터와 상기 증폭부(130)에 병렬 연결된 제2 커패시터 간의 비율(제1 커패시터 값/제2 커패시터 값)일 수 있다. 또한, 상기 증폭되어 출력되는 신호의 위상은, 상기 신호 발생부(110)로부터 발생된 여기 신호와 위상이 반대(180°차이)이다.
또한, 상기 증폭부(130)는, 상기 리셋부(140)로부터 발생된 리셋 클록에 의해 매 클록 주기마다 리셋된다.
상기 리셋부(140)는, 일단이 상기 측정 플레이트(120)와 상기 증폭부(130)의 일단에 연결되고, 타단이 상기 증폭부(130)의 타단과 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 연결된다. 즉, 상기 리셋부(140)는, 상기 증폭부(130) 및 상기 제2 커패시터와 병렬로 연결된다.
또한, 상기 리셋부(140)는, 데이터가 전달되는 위상 외의 나머지 위상에서 모든 커패시터에 공통 레벨(common level)로 리셋을 수행한다. 즉, 상기 리셋부(140)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 리셋과 샘플링을 반복하는 이산 동작 기능을 수행하는 리셋 클록(또는, 리셋 신호)을 발생시킨다.
이와 같이, 상기 증폭부(130)가 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력된 신호를 단순히 증폭하는 것이 아니라, 상기 증폭부(130)가 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력된 신호를 증폭한 후, 상기 리셋부(140)로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 리셋 기능을 수행함으로써, 하이 패스 필터(High Pass Filter : HPF)의 기능을 수행하여, 베이스밴드 영역의 저주파 잡음을 제거한 신호를 상기 증폭부(130)에서 출력할 수 있다.
따라서, 상기 리셋부(140)의 출력 신호는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, X의 크기를 가지는 펄스가 이득(gain)만큼 그 크기가 변화된 신호(B)일 수 있으며, 이때, 임의의 객체에 의해 이득이 변화된 경우, 상기 신호(B)의 후반부(B'')에 나타낸 바와 같이, 상기 신호(B)의 전반부(B')에 비해 신호의 크기가 변화된(또는, 감소된) 상태가 된다.
또한, 상기 증폭부(130)의 출력 신호는, 상기 리셋부(140)에서 발생된 리셋 클록에 의해 매 클록 주기마다 한 번씩 리셋 동작이 수행되므로, 실제로 잡음이 동작에 영향을 미치는 구간은 샘플링을 수행하는 구간 동안이다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 잡음이 동작에 영향을 미치는 구간은, 샘플링을 수행하는 구간(WS) 동안이다. 따라서, 상기 증폭부(130)의 출력 신호에 영향을 줄 수 있는 최대의 잡음 크기는, 잡음의 기울기가 최대가 되는 부분이다.
이와 같이, 상기 증폭부(130)가 상기 리셋부(140)의 리셋 클록에 의해 그 출력 신호를 제어함으로써, 이산 형태로 동작하여 샘플링 구간에서만 영향을 받기 때문에 누적된 형태로 잡음에 영향을 받는 연속 형태(continuous type)의 회로에 비해서, 잡음 필터링 기능을 수행하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 샘플링 및 홀딩부(150)는, 일단이 상기 증폭부(130), 상기 리셋부(140) 및, 상기 신호 발생부(110)에 연결되고, 타단이 상기 필터부(160)와 연결된다.
또한, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 신호 발생부(110)로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호(C)를 근거로 하여 상기 증폭부(130)의 출력 신호(B)를 샘플링하여 출력(D)한다. 이때, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호(D)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 동기화된 신호(C) 및 상기 증폭부(130)의 출력 신호(B)를 샘플링한 신호이다. 또한, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 임의의 객체가 근접한 경우, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호는 임의의 크기(또는, DC 값)만큼 감소한다.
상기 필터부(160)는, 일단이 상기 샘플링 및 홀딩부(150)에 연결되고, 타단이 상기 전압 제어 발진기(170)에 연결된다.
또한, 상기 필터부(160)는, 로우 패스 필터(LPF)로 구성되며, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)로부터 출력된 신호를 로우 패스 필터링한다. 즉, 상기 필터부(160)로부터 출력되는 신호는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호(D)를 필터링한 신호(E)이다. 이때, 상기 필터부(160)의 출력 신호(E)는, 일정 값(τ)만큼의 지연(delay)이 생긴다.
또한, 상기 필터부(160)는, 상기 도 6에 도시한 바와 같이, 로우 패스 필터를 통해 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호(D)를 필터링하여, 고주파 신호(또는, 고주파 잡음)를 제거할 수 있다. 즉, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)와 상기 필터부(160)를 통해 밴드 패스 필터(Band Pass Filter : BPF)의 기능을 구현할 수 있으며, 이를 통해 효과적으로 고주파 잡음을 제거할 수 있다. 또한, 일반적인 밴드 패스 필터를 이용할 경우, Q(Quality Factor)를 높게 만들기 힘든 반면, 본 명세서에서와 같이 로우 패스 필터를 이용할 경우 컷-오프 주파수(cut-off frequency)를 아주 낮게 만들어 줄 수 있기 때문에 밴드 패스 필터를 이용할 때보다 제작이 용이할 수 있다.
이와 같이, 상기 증폭부(130)를 통해 베이스밴드 영역의 저주파 잡음이 제거된 신호에 대해서, 상기 샘플링 및 홀딩부(150) 및 상기 필터부(160)를 통해 고주파 잡음을 제거하여, 간단하면서도 효과적으로 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
상기 전압 제어 발진기(VCO)(170)는, 일단이 상기 필터부(160)에 연결되고, 타단이 상기 제어부(180)에 연결된다.
또한, 상기 전압 제어 발진기(170)는, 상기 필터부(160)로부터 출력되는 신호를 근거로 원하는 발진 주파수를 갖는 펄스 형태의 신호를 출력한다. 즉, 상기 전압 제어 발진기(170)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 필터부(160)의 출력 신호(E)를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력(F)한다. 이때, 상기 전압 제어 발진기(170)의 출력 신호(F)의 주파수는, 상기 필터부(160)의 출력 신호(E)의 크기에 따라 결정된다. 즉, 임의의 객체의 근접이 일어날 경우, 상기 측정 플레이트(120)에 구비된 제1 커패시터의 크기가 감소하기 때문에 이득이 작아지게 되어, 상기 증폭부(130)의 출력 신호(B)의 크기가 감소하게 되고, 이에 따라 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호(D)의 크기(또는, DC 값)도 감소하게 된다. 이와 같이, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)의 출력 신호(D) 및 상기 필터부(160)의 출력 신호(E)의 크기가 감소하기 때문에, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 전압 제어 발진기(170)의 출력 펄스의 주파수가 달라진다(f1≠f2).
상기 제어부(180)는, 일단이 상기 전압 제어 발진기(170)에 연결된다.
또한, 상기 제어부(180)는, 상기 전압 제어 발진기(170)로부터 출력되는 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 확인하기 위한 디지털 신호 처리 장치일 수 있다.
또한, 상기 제어부(180)는, 상기 전압 제어 발진기(170)로부터 출력되는 신호를 근거로 일정 주기에서의 주파수를 모니터링하여, 주파수의 변화량을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 변화량을 근거로 객체의 근접 유무(또는, 근접 여부)를 판단한다.
또한, 상기 제어부(180)는, 미리 설정된 시간(예를 들어, 1초) 동안의 주파수의 평균값을 측정하여, 상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정한다. 이후, 상기 제어부(180)는, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 실시간으로 객체의 근접 여부를 판단한다. 이와 같은 방식에 의해, 락(lock) 동작 속도가 빨라진다.
또한, 상기 제어부(180)는, 상기 기준값을 설정할 때, 허용 오차(tolerance)를 반영할 수 있다. 즉, 미리 설정된 시간(예를 들어, 1초) 동안 미리 설정된 개수(예를 들어, 100개)의 샘플 중 다양한 요인에 의해 기준값과 차이가 많이 나는 값이 존재할 수 있다. 따라서, 기준 허용 오차를 설정하여, 상기 설정된 기준 허용 오차 이상의 값을 갖는 샘플은 기준값을 설정하는 데이터에서 제외할 수 있다. 또한, 미리 설정된 개수 중에서 기준 허용 오차 이상의 값을 갖는 샘플이 미리 설정된 개수 이상인 경우, 해당 주기의 데이터 전체를 사용하지 않을 수도 있다.
또한, 상기 제어부(180)가 객체의 근접 여부를 판단하는 단계에서, 한 주기(예를 들어, 10ms)만의 값과 기준값과의 비교시 에러 발생 확률이 높아질 수 있다. 또한, 객체가 근접했을 경우, 연속된 수 주기 동안의 값이 기준값과 차이가 많이 날 확률이 높기 때문에, 상기 제어부(180)가 실제 객체의 근접 여부를 판단할 때, 연속된 다수의 주기의 측정값이 미리 설정된 기준 변화율 이상 차이가 발생하는 경우에만 객체가 근접한 것으로 판단하도록 구성할 수 있다.
이와 같이, 증폭부에서의 리셋 동작을 통해 하이 패스 필터(HPF)를 구현하여, 베이스밴드 영역의 잡음을 제거할 수 있다.
또한, 이와 같이, 기준 클록 신호와 동기된 신호를 이용하여 증폭부의 출력을 샘플링 및 홀딩한 후, 필터(LPF)를 통해 고주파 잡음을 제거하여, 간단한 방식으로 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 근접 디바이스의 제어 방법을 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 근접 디바이스의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 신호 발생부(110)는, 여기 소스(기준 클록 신호 또는 여기 신호)를 발생시킨다. 즉, 상기 신호 발생부(110)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 여기 신호(A)를 발생시킨다.
또한, 상기 신호 발생부(110)는, 상기 발생된 여기 신호를 측정 플레이트(120) 및 샘플링 및 홀딩부(150)에 전송(또는, 인가)한다(S110).
이후, 상기 측정 플레이트(120)는, 객체의 근접 유무에 따라 변형된 여기 신호를 출력한다(S120).
이후, 증폭부(130)는, 상기 측정 플레이트(120)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 즉, 상기 증폭부(130)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 증폭된 신호(B)를 출력한다. 또한, 상기 증폭부(130)는, 리셋부(140)로부터 출력되는 리셋 클록에 의해 매 클록 주기마다 리셋 동작을 수행한다(S130).
이후, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)는, 상기 신호 발생부(110)의 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부(130)로부터 출력되는 신호를 샘플링하여 출력한다. 즉, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 신호 발생부(110)의 여기 신호(A)와 동기화된 신호(C)를 이용하여 상기 증폭부(130)로부터 출력되는 신호(B)를 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호(D)를 출력한다(S140).
이후, 필터부(160)는, 상기 샘플링 및 홀딩부(150)로부터 출력되는 신호를 필터링하여 출력한다. 즉, 상기 필터부(160)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 샘플링된 신호(D)를 로우 패스 필터링하여, 필터링된 신호(E)를 출력한다(S150).
이후, 전압 제어 발진기(170)는, 상기 필터링된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 전압 제어 발진기(170)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 필터링된 신호(E)를 상기 필터링된 신호(E)의 크기에 대응하는 임의의 주파수로 변환한 펄스 형태의 신호(F)를 출력한다(S160).
이후, 제어부(180)는, 상기 전압 제어 발진기(170)로부터 출력되는 신호를 근거로 객체의 근접 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 근거로 소정의 제어 기능을 수행하거나 상기 판단 결과를 전송/출력한다.
일 예로, 상기 제어부(180)는, 미리 설정된 시간(예를 들어, 1초) 동안의 주파수의 평균값을 측정하여, 상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정한다. 이후, 상기 제어부(180)는, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 실시간으로 객체의 근접 여부를 판단한다.
다른 일 예로, 상기 제어부(180)는, 미리 설정된 시간(예를 들어, 1초) 동안의 주파수의 평균값을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 평균값 및 미리 설정된 허용 오차를 근거로 기준값을 설정한다. 이후, 상기 제어부(180)는, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 실시간으로 객체의 근접 여부를 판단한다(S170).
본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이 증폭부에서의 리셋 동작을 통해 하이 패스 필터(HPF)를 구현하여, 베이스밴드 영역의 잡음을 제거할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이 기준 클록 신호와 동기된 신호를 이용하여 증폭부의 출력을 샘플링 및 홀딩한 후, 필터(LPF)를 통해 고주파 잡음을 제거하여, BPF, 시그마-델타 ADC 또는 락-인-앰프 등의 방식에 비해 간단한 방식으로 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 근접 디바이스 110: 신호 발생부
120: 측정 플레이트 130: 증폭부
140: 리셋부 150: 샘플링 및 홀딩부
160: 필터부 170: 전압 제어 발진기
180: 제어부

Claims (12)

  1. 여기 신호를 발생시키는 신호 발생부;
    임의의 객체의 근접 유무에 따라 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호를 변형하거나 유지하여 출력하는 측정 플레이트;
    리셋 클록을 발생시키는 리셋부;
    상기 측정 플레이트로부터 출력된 신호를 증폭하고, 상기 리셋부로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 리셋 기능을 수행하는 증폭부;
    상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부로부터 출력된 신호를 샘플링하여 출력하는 샘플링 및 홀딩부;
    상기 샘플링 및 홀딩부로부터 출력되는 신호를 필터링하는 필터부;
    상기 필터부로부터 출력된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력하는 전압 제어 발진기; 및
    상기 전압 제어 발진기로부터 출력된 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호는,
    상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 180°의 위상 차를 가지는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 필터부는,
    로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스 형태의 신호의 주파수는,
    상기 필터부로부터 출력된 신호의 크기를 근거로 설정하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정하고, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하고, 상기 측정된 주파수의 평균값 및 미리 설정된 허용 오차를 근거로 기준값을 설정하고, 상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스.
  7. 측정 플레이트를 통해, 임의의 객체의 근접 유무에 따라 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호를 변형하거나 유지하여 출력하는 단계;
    증폭부를 통해 상기 출력된 신호를 증폭하고, 리셋부로부터 발생된 리셋 클록을 근거로 매 클록 주기마다 상기 증폭부의 리셋 기능을 수행하는 단계;
    샘플링 및 홀딩부를 통해, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호를 근거로 상기 증폭부를 통해 증폭된 신호를 샘플링하여 출력하는 단계;
    상기 샘플링 및 홀딩부를 통해 출력되는 신호를 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 신호를 펄스 형태의 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및
    상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 동기화된 신호는,
    상기 신호 발생부로부터 발생된 여기 신호와 180°의 위상 차를 가지는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 신호를 필터링하는 단계는,
    로우 패스 필터를 통해 상기 샘플링 및 홀딩부를 통해 출력되는 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 펄스 형태의 신호의 주파수는,
    상기 필터링된 신호의 크기를 근거로 설정하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계는,
    미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하는 과정;
    상기 측정된 주파수의 평균값을 기준값으로 설정하는 과정; 및
    상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 펄스 형태의 신호를 근거로 객체의 근접 유무를 판단하는 단계는,
    미리 설정된 시간 동안의 주파수의 평균값을 측정하는 과정;
    상기 측정된 주파수의 평균값 및 미리 설정된 허용 오차를 근거로 기준값을 설정하는 과정; 및
    상기 설정된 기준값과 실시간으로 측정되는 주파수를 비교하여 객체의 근접 유무를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 디바이스의 제어 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070114063A (ko) * 2006-05-26 2007-11-29 가부시키가이샤후지쿠라 근접 감지기 및 근접 감지 방법
KR20100085062A (ko) * 2007-09-25 2010-07-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 정전용량 센서 및 이를 사용한 근접 검출기
KR20110030559A (ko) * 2008-06-13 2011-03-23 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 용량성 근접 디바이스 및 용량성 근접 디바이스를 포함하는 전자 디바이스

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070114063A (ko) * 2006-05-26 2007-11-29 가부시키가이샤후지쿠라 근접 감지기 및 근접 감지 방법
KR20100085062A (ko) * 2007-09-25 2010-07-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 정전용량 센서 및 이를 사용한 근접 검출기
KR20110030559A (ko) * 2008-06-13 2011-03-23 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 용량성 근접 디바이스 및 용량성 근접 디바이스를 포함하는 전자 디바이스

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