KR101457446B1 - 물체 접근 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체 접근 감지 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하는 센서 스트립과, 상기 센서 스트립에 연결되며, 상기 센서 스트립의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와, 상기 센서 스트립과 상기 RF 발진기 사이에 개재되며, 상기 센서 스트립에 유입되는 주파수를 분주하는 분주기와, 상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 설정 비율로 분주하는 프리스케일러와, 상기 프리스케일러에 연결되며, 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 MCU를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치가 개시된다.

Description

물체 접근 감지 장치 {Sensing Apparatus for Approach of Object}

본 발명은 물체 접근 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 물체의 접근에 따라 가변하는 센서 스트립의 정전용량값 변화에 따라 발진 주파수가 가변하도록 구성된 RF 발진기와 여기에 프리스케일러(pre-scaler)를 개재하여 연결된 MCU를 구비한 물체 접근 감지 장치로서, 센서 스트립과 RF 발진기 사이에 분주기를 개재(介在)함으로써, 간단한 회로 구성을 이용하면서도 센서 스트립에 유입되는 주파수를 데드 포인트가 발생되지 않는 낮은 주파수로 형성시킬 수 있도록 구성된 물체 접근 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 물체 접근 감지 장치는 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 접촉식은 장애물과 같은 물체의 접촉으로 인해 발생하는 전기적 부하의 변화나 전압의 변화를 감지하여 물체의 접근 여부를 판단하는 방식이고, 비접촉식은 정전용량의 변화, 전기장의 변화 등을 이용하여 장애물의 접근 여부를 판단하는 방식이다.

종래의 정전용량 방식 장애물 감지장치는 도 1의 개략 구성도에 예시된 바와 같이, 정전용량을 감지하는 정전용량 감지모듈(12), 정전용량 감지모듈(12)에서 출력된 신호를 이용하여 물체의 접근여부를 판단하는 제어모듈(18), 정전용량 감지모듈(12)의 출력신호를 제어모듈(18)로 전달하는 전송라인(20)을 포함한다.

정전용량 감지모듈(12)은 예를 들어, 차량의 도어나 윈도우의 주변부를 따라 설치되는 센서 스트립(14)과 센서 스트립(14)의 단부에 결합되어 센서 스트립(14)의 정전용량을 감지하는 정전용량 감지회로(16)를 포함한다.

센서 스트립(14)은 예를 들어, 유연성이 좋은 고무재질의 절연체 내부에 얇은 띠 형태의 전도체(예, 금속재)가 삽입된 것으로서, 상기 전도체가 커패시터(capacitor)의 전극역할을 하기 때문에 근처에 접근 물체가 있는 경우의 정전용량과 없는 경우의 정전용량이 서로 다르게 나타난다. 센서 스트립(14)은 차량의 도어나 윈도우 주위 또는 슬라이딩 게이트, 엘리베이터 도어 등 다양한 대상체에 설치될 수 있다. 또한 예시된 센서 스트립(14)은 직선형태로 도시되어 있으나 필요에 따라 곡선형으로 굽혀서 설치될 수도 있다.

제어모듈(18)은 예를 들어, 정전용량 감지회로(16)의 출력신호가 입력되면 미리 설정되어 있는 기준값과 비교하여 허용범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 역할을 한다. 이때 허용범위를 벗어난 것으로 판단되면 예를 들어, 차량의 도어나 윈도우를 자동으로 온/오프시키는 개폐모듈(30)로 제어신호를 전송하여 도어의 동작을 중단시키거나 반대방향으로 동작시킨다.

정전용량 감지회로(16)에는 예를 들어, 센서 스트립(14)과 연결된 RF 발진기가 구비되며, RF 발진기의 발진 주파수는 회로 제작시에 결정되므로, 장애물이 없는 정상적인 상태에서는 정전용량 감지회로(16)의 출력신호는 일정한 주파수를 가진다.

사람의 손이나 신체의 일부, 또는 이물질이 문이나 도어에 근접하는 경우, 센서 스트립(14)의 정전용량이 변화하게 되고, 센서 스트립(14)에 연결된 RF 발진기의 발진 주파수가 달라진다. 이렇게 RF 발진기의 발진 주파수가 달라짐에 따라, 정전용량 감지회로(16)의 출력신호가 허용 주파수범위를 벗어나면 제어모듈(18)은 장애물과 같은 물체의 접근이 있는 것으로 판단한다.

그런데, 이러한 종래의 물체 접근 감지 장치는 물체가 접근하여도 이를 감지하지 못하는 지점(이하 '데드 포인트')이 센서 스트립에 주기적으로 나타나는 문제점이 있었다.

실험에 따르면 900MHz의 RF 발진기를 사용하는 경우에는 대략 14cm의 간격으로 데드 포인트가 나타나고, 450MHz의 RF 발진기를 사용하는 경우에는 대략 28cm의 간격으로 데드 포인트가 나타난다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 일예로서, 대한민국 등록특허 제10-1232742호(2013.02.13.)에서는, RF 발진기와 MCU 사이에 프리스케일러(pre-scaler)를 개재시켜 RF 발진기의 발진 주파수를 설정 비율로 분주하여 MCU에 입력되도록 하면서, 다수의 병렬 연결된 RF 발진기를 이용하거나 MCU에 의해 제어되는 주파수 변경부를 이용함으로써, 서로 다른 복수의 주파수가 발진되도록 하는 방식으로 데드 포인트로 인한 감지불능 문제를 해결하는 구성을 제안한 바 있다.

보다 상세하게 보면, 상기 종래 기술은, RF 스위치를 통해 병렬 연결된 두 개 이상의 RF 발진기를 사용하여 다수의 주파수를 일정주기에 따라 교대로 발진하도록 하거나, 하나의 RF 발진기에 MCU에 의해 제어되는 주파수 변경부를 연결하여 RF 발진기의 발진 주파수를 다수의 주파수로 일정주기에 따라 교번하여 발진하도록 함으로써, 서로 다른 주파수의 조절에 따라 데드 포인트가 겹치지 않도록 하는 구성을 제안하였다.

그러나, 이렇게 두 개 이상의 RF 발진기를 사용하는 경우에는 두 개 이상의 발진회로를 사용함으로 인해 회로가 복잡하게 구성될 수밖에 없고, 두 개의 발진 회로의 사용에 따라 고장의 확률이 높아지는 문제점이 있었다. 또한 두 개의 발진회로가 위상이 동일할 때에는 이론적으로 예를 들어, 28cm 간격으로 데드 포인트가 발생할 수 있다는 문제점도 있었다.

또한, 두 개의 RF 발진 회로를 사용하는 경우, 임피던스 매칭이 필요하게 되므로, 센서 스트립의 설계가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

또한, 센서 스트립 간의 정전 용량값이 일정하지 못하므로, 일정하게 발진 주파수를 유지하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 센서 스트립에 실리는 유입 주파수가 높게 형성됨으로 타기기에 전자파에 의한 영향을 주거나, 다수의 센서 간에 간섭이 발생될 수 있다는 한계점도 있었다.

한편, RF 발진기의 발진 주파수 자체를 상대적으로 낮은 주파수(예, 10MHz)로 설정하는 구성도 고려될 수도 있으나, 이 경우 센서 스트립의 물체 감지 민감도가 저해된다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0627922 호 (2006.09.18) 대한민국 등록특허 제10-0947559 호 (2010.03.08.) 대한민국 등록특허 제10-1232742 호 (2013.02.13.)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 물체의 접근에 따라 가변하는 센서 스트립의 정전용량값 변화에 따라 발진 주파수가 가변하도록 구성된 RF 발진기와 여기에 프리스케일러(pre-scaler)를 개재하여 연결된 MCU를 구비한 물체 접근 감지 장치로서, 센서 스트립과 RF 발진기 사이에 분주기를 개재(介在)함으로써, 간단한 회로 구성을 이용하면서도 센서 스트립에 유입되는 주파수를 데드 포인트가 발생되지 않는 낮은 주파수로 형성시킬 수 있도록 구성된 물체 접근 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 RF 발진 회로를 사용하지 않게 되어 임피던스 매칭이 필요없게 되어 센서 스트립의 설계가 용이해지는 물체 접근 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 분주기를 통해 센서 스트립에 실리는 유입 주파수가 낮게 형성됨으로 타기기에 전자파에 의한 영향을 주지않고, 다수의 센서간에 간섭이 발생되지 않는 물체 접근 감지 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하는 센서 스트립과, 상기 센서 스트립에 연결되며, 상기 센서 스트립의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와, 상기 센서 스트립과 상기 RF 발진기 사이에 개재되며, 상기 센서 스트립에 유입되는 주파수를 분주하는 분주기와, 상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 설정 비율로 분주하는 프리스케일러와, 상기 프리스케일러에 연결되며, 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 MCU를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치가 개시된다.

바람직하게, 상기 센서 스트립의 길이보다 데드 포인트의 간격이 더 크게 되도록 상기 분주기의 분주율이 설정될 수 있다.

바람직하게, 상기 MCU는, 상기 전기적 신호로서 상기 프리스케일러에서 분주된 RF 발진기의 실제 주파수를 이용하며, 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수를 기준 주파수와 비교하여 물체의 접근 여부를 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 MCU는, 미리 설정된 소정의 판단주기마다 물체의 접근 여부를 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 기준 주파수는, 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수를 상기 판단주기 직전의 소정의 설정 시간 동안 평균 산출한 주파수이거나, 또는 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수로서 상기 판단주기 직전의 소정의 시점에 검출된 실제 주파수일 수 있다.

바람직하게, 상기 MCU는, 상기 RF 발진기의 동작 여부를 제어하는 기능과, 상기 판단주기를 설정하는 기능과, 상기 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능을 2 이상의 MCU가 분담하여 수행하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 센서 스트립은 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되며, 상기 물체는 상기 대상체에 접근하거나 접근되는 장애물일 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 센서 스트립과 RF 발진기 사이에 분주기를 개재(介在)함으로써, 센서 스트립에 예를 들어, 10MHz 정도의 낮은 주파수만이 실리게 되어 데드 포인트의 발생 영향이 전혀 존재하지 않게 됨으로써, 간단한 회로 구성을 통해서도 물체 접근 감지의 오류를 저감시키는 효과를 제공한다.

또한, 두 개의 RF 발진 회로를 사용하지 않게 되어 임피던스 매칭이 필요없게되어 센서 스트립의 설계가 용이해지는 효과가 있다.

또한, 분주기를 통해 센서 스트립에 유입되어 실리는 주파수가 낮게 형성됨으로 타기기에 전자파에 의한 영향을 주지않고, 다수의 센서간에 간섭이 발생되지 않을 뿐만 아니라, 불량률을 대폭적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 이를 통해, 물체(특히, 이물질) 접근 감지용으로 센서 스트립을 조립하거나 설계 시에 전자파를 고려한 설계 난이도를 경감시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 회로 구성도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 회로 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하는 센서 스트립(110)과; 상기 센서 스트립(110)에 연결되며, 상기 센서 스트립(110)의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기(120)와; 상기 센서 스트립(110)과 상기 RF 발진기(120) 사이에 개재되며, 상기 센서 스트립(110)에 유입되는 주파수를 분주하는 분주기(130)와; 상기 RF 발진기(120)에 연결되며, 상기 RF 발진기(120)의 발진 주파수를 설정 비율로 분주하는 프리스케일러(140; pre-scaler)와; 상기 프리스케일러(140)에 연결되며, 상기 프리스케일러(140)에서 분주된 상기 RF 발진기(120)의 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 MCU(151; Micro Controller Unit)를 포함하여 이루어진다.

상기한 센서 스트립(110)은 종래와 마찬가지로 고무재질의 절연체 내부에 얇은 띠 형태의 전도체(예, 금속재)가 삽입된 형태를 가진다. 정전용량 감지모듈(100)은 예를 들어, 소형의 PCB기판 위에 탑재되어 상기 센서 스트립(110)의 일 단부에 장착된다.

본 실시예에서는, 물체의 접근에 의해 상기 센서 스트립(110)의 정전용량이 달라지면 이에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 RF 발진기(120)와 프리스케일러(140)를 포함하는 정전용량 감지모듈(100)이 구성된다. 또한, 상기 정전용량 감지모듈(100)은 제어모듈(150)과 전기적으로 연결되어 프리스케일러(140)의 출력신호를 전달받아 물체의 접근 여부를 판단하는 한편, 예를 들어, 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 개폐모듈(170)의 동작 여부를 감지하거나 또는 개폐모듈(170)로 소정의 제어신호를 전달하도록 하고 있다. 제어모듈(150)은 MCU(151) 및 입력부(153), 전원부(154), AC 필터(152) 등을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 도 2에서는 편의상 정전용량 감지모듈(100)과 제어모듈(150)이 하나의 통합적 모듈로 구현된 경우를 예시하고 있다.

한편, 본 실시예의 센서 스트립(110)은 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되며, 상기 물체는 상기 대상체에 접근하거나 접근되는 장애물이 된다. 즉, 본 실시예에서는 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 개폐모듈(170)을 예시하지만, 개폐 동작 이외에 다양한 응용 분야에서 물체의 접근 여부에 따라 제어 동작이 요구되는 경우에 본 실시예의 물체 접근 감지 장치가 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 장애물 감지가 필요한 로봇 청소기, 조작자의 손의 접근 여부 감지가 필요한 비접촉식 전기 스위치 등이 본 실시예의 센서 스트립이 설치되는 대상체가 될 수 있다.

상기 RF 발진기(120)는 센서 스트립(110)에 연결되어 발진 주파수가 센서 스트립(110)에 실릴 수 있도록 되어 있다.

이때, 상기 센서 스트립(110)과 상기 RF 발진기(120) 사이에는 분주기(130; divider)가 개재(介在)되어, RF 발진기(120)에서 발진되는 상대적으로 높은 주파수를 분주하여 센서 스트립(110)에 유입되어 실리는 주파수를 상대적으로 낮게 조정하는 역할을 수행한다. 분주기(130; divider)는 RF 발진기(120)의 주파수를 1/N(단, N은 정수)로 분주하는 통상의 주파수 분주기가 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 '분주기'라는 용어가 사용되는데, 이를 다른 관점에서 1/N의 배수를 갖는 체배기(multiplier)의 개념으로 이해할 수도 있다.

즉, 통상 RF 발진기(120)에서 발진되는 주파수는 대략 900MHz∼1GHz 이지만, 분주기(130)는 발진 주파수를 1/90∼1/100으로 분주하여, 실제로 센서 스트립(110)에 대략 9MHz∼10MHz의 낮은 주파수가 유입되어 실리게 된다.

이와 같이, 대략 10MHz의 낮은 주파수가 센서 스트립(110)에 실리게 됨으로, 데드 포인트의 간격이 예를 들어, 15m 정도로 넓어지기 때문에, 대략 2m 길이 이내의 센서 스트립(110)에서는 종래와 같은 데드 포인트의 발생 영향이 전혀 존재하지 않게 된다. 이를 위하여 바람직하게는, 상기 센서 스트립(110)의 길이보다 데드 포인트의 간격이 더 크게 되도록 상기 분주기(130)의 분주율이 설정된다.

이러한 구성을 통해, 센서 스트립(110)에 실리는 주파수가 예를 들어, 대략 10MHz로 낮아지게 되는데, 이는 분주기(130)에 의해 주파수 조정되어 낮아진 것일 뿐, RF 발진기(120)에서 발진되는 주파수는 당초 발진 주파수 그대로 높은 고주파수(900MHz∼1GHz)를 유지하고 있음으로, 종래의 기술과 비교하여 센서의 민감도가 저해되지는 않게 된다.

여기서, 상기한 RF 발진기(120)는 예컨데, 전압으로 주파수를 조정할 수 있는 VCO(Voltage Control Oscilltor)가 바람직하나, 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

한편 본 실시예의 물체 접근 감지 장치는, RF 발진기(120)의 발진 주파수를 반드시 일정하게 유지시키지 않아도 된다. 예를 들어, 장기간의 사용에 의한 열화 또는 환경적 요인으로 인하여 RF 발진기(120)의 발진 주파수가 약간 변하더라도 그로 인한 주파수 변화량은 센서 스트립(110)에 장애물이 접근하였을 때의 주파수 변화량에 비해 상대적으로 매우 작기 때문에 RF 발진기(120)의 주파수 변화량을 이용하여 장애물의 근접여부를 충분히 판단할 수 있다.

프리스케일러(140)는 RF 발진기(120)의 발진 주파수를 MCU(151)가 인식할 수 있는 정도로 분주하고, 분주된 신호를 MCU(151)로 전송한다. 예를 들어, 프리스케일러(140)의 분주율은 1/100 이상의 분주율(예, 1/100, 1/200,..)로 설정될 수 있으며, MCU(151)의 사양 등을 고려하여 적절한 분주율로 설정될 수 있다. 프리스케일러(140)의 일반적 구성은 이미 공지되어 있으므로 이에 대한 상세 설명은 생락한다.

본 실시예의 MCU(151)는, 상기 RF 발진기(120)의 동작 여부(ON/OFF)를 제어하는 기능과, 판단주기(MCU가 물체의 접근 여부를 실제 주파수에 근거해서 판단하는 동작을 하는 주기)를 설정하는 기능과, 기준 주파수(실제 주파수와 비교하여 물체 접근 여부를 판단하기 위한 주파수)를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능을 수행한다.

특히, 상기 MCU(151)는, 프리스케일러(140)로부터 입력받은 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 개폐모듈(170)에 대한 제어 신호를 전송한다. 개폐모듈(170)에 대한 제어 신호는 예를 들어, 현재 실행 중인 개방 동작 또는 폐쇄 동작을 멈추거나 반대 방향으로 동작하도록 제어하기 위한 신호이다.

상기 MCU(151)는, 물체의 접근 여부를 판단하기 위한 전기적 신호로서 상기 프리스케일러(140)에서 분주된 RF 발진기(120)의 실제 주파수를 이용하며, 상기 프리스케일러(140)에서 분주된 상기 RF 발진기(120)의 실제 주파수를 기준 주파수와 비교하여 물체의 접근 여부를 판단한다.

특히, 상기 MCU(151)는, 미리 설정된 소정의 판단주기마다 물체의 접근 여부를 판단한다. 판단주기는 예를 들어, 입력부(153)를 통해 설정될 수 있으며, 적절한 시간 간격으로 설정될 수 있다. 판단주기가 'O'이 되거나 '0'에 가까운 값으로 설정되는 경우에는, MCU(151)가 동작하는 동안에 실질적으로 상시로 물체 접근 여부를 판단하는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 상기 기준 주파수는, 상기 프리스케일러(140)에서 분주된 상기 RF 발진기(120)의 실제 주파수를 상기 판단주기 직전의 소정의 설정 시간 동안 평균 산출한 주파수이거나, 또는 상기 프리스케일러(140)에서 분주된 상기 RF 발진기(120)의 실제 주파수로서 상기 판단주기 직전의 소정의 시점에 검출된 실제 주파수를 이용할 수 있다. 기준 주파수 산출을 위한 상기 설정 시간이나 시점의 설정은, 예를 들어, 입력부(153)를 통해 상기 MCU(151)에 설정될 수 있다. 다른 예로서, 기준 주파수는 소정의 설정값으로 직접 입력 설정될 수도 있으며, 상술한 방법과 다른 방법을 적용하는 것도 가능하다.

한편, 제어모듈(150)은 MCU(151), 입력부(153), 전원부(154) 및 인터페이스(미도시) 등을 포함한다.

상기 MCU(151)는 프리스케일러(140)에서 출력되는 전기적 신호(예, 분주된 실제 주파수)을 감지하여 물체의 접근 여부를 판단하는 한편, 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 개폐모듈(170)의 동작 여부를 감지 및/또는 제어하는 역할을 한다.

또한, 상기 MCU(151)에 연결된 입력부(153)는 사용자가 조작신호나 리셋(reset) 신호 등을 입력하는 부분이며, 전원부(154)는 센서 스트립(110), RF 발진기(120), 프리스케일러(140), 및 MCU(151)로 구동 전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서 예를 들어 DC 5V의 직류전원을 제공한다.

미도시된 인터페이스는 외부의 개폐모듈(170)과 MCU(151)가 통신하도록 기능하는 인터페이스이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 회로 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, MCU가 제1 및 제2 MCU(250, 261)로 분리 구성되는 점에서 도 2의 실시예와 차이점이 있다.

이러한 구성을 통해, 본 실시예의 MCU(250, 261)는, RF 발진기(220)의 동작 여부를 제어하는 기능과, 상기 판단주기를 설정하는 기능과, 상기 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능을 각 MCU(250, 261)가 분담하여 수행할 수 있다.

예를 들어, RF 발진기(220)의 동작 여부를 제어하는 기능과, 상기 판단주기를 설정하는 기능은 제1 MCU(250)가 수행하고, 상기 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능은 제2 MCU(261)가 수행할 수 있다.

다른 예로서, 예를 들어, 상기 판단주기를 설정하는 기능은 제1 MCU(250)가 수행하고, 상기 RF 발진기(220)의 동작 여부를 제어하는 기능과, 상기 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능은 제2 MCU(261)가 수행할 수도 있는 등 필요에 따라 기능 수행을 적절하게 선택하여 구현할 수 있다.

이를 위해, 본 실시예의 제어모듈(260)은 상기 제2 MCU(261), 입력부(262), 전원부(263) 및 인터페이스(미도시) 등을 포함한다.

이러한 구성을 통해, 상기 제2 MCU(261)는, 프리스케일러(240)로부터 입력받은 전기적 신호를 제1 MCU(250)를 통해 전송받아, 물체의 접근 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 개폐모듈(270)에 대한 제어 신호를 전송한다.

한편, 제2 MCU(261)는 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 개폐모듈(270)의 동작 여부를 감지하여 소정의 제어신호를 전송라인(251)을 통해 제1 MCU(250)로 전송할 수 있다.

또한, 제2 MCU(261)에 연결된 입력부(262)는 사용자가 조작신호나 리셋(reset) 신호 등을 입력하는 부분이며, 전원부(263)는 센서 스트립(210), RF 발진기(220), 프리스케일러(240), 및 제1 및 제2 MCU(250, 261)로 구동 전원을 공급하는 역할을 수행하는 것으로서 예를 들어 DC 5V의 직류전원을 제공한다.

미도시된 인터페이스는 외부의 개폐모듈(270)과 제2 MCU(261)가 통신하도록 기능한다.

한편, 본 실시예의 센서 스트립(210)은 도 2의 실시예와 마찬가지로 고무재질의 절연체 내부에 얇은 띠 형태의 전도체가 삽입된 형태를 가지며, RF 발진기(220)도 도 2의 실시예와 마찬가지로 센서 스트립(210)에 연결되어 발진 주파수가 센서 스트립(210)에 실릴 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 센서 스트립(210)과 상기 RF 발진기(220) 사이에는 분주기(230; divider)가 개재(介在)되어, RF 발진기(220)에서 발진되는 상대적으로 높은 주파수를 분주하여 센서 스트립(210)에 실리는 주파수를 상대적으로 낮게 조정하는 역할을 수행한다. 이러한 구성은 실질적으로 도 2의 실시예와 동일함으로, 추가적인 부연설명은 생략하기로 한다.

프리스케일러(240)의 기능도 실질적으로 도 2의 실시예와 동일함으로, 중복 설명은 생략하기로 한다.

한편, 제1 MCU(250)와 제어모듈(260)의 제2 MCU(261)를 연결하는 전송라인(251)은 정전용량 감지모듈(200)의 내부에서 제어신호라인(254)과 전원선(255)으로 분기된다.

제어신호라인(254)은 제어모듈(260)에서 공급되는 구형파 또는 사인파 형태의 제어신호를 전송하기 위한 것으로서, 제어모듈(260)에서 공급되는 DC전원신호를 차단하기 위해 중간에 DC필터(253)가 설치된다.

전원선(255)은 제어모듈(260)의 전원부(263)에서 공급되는 DC전원을 RF 발진기(220), 프리스케일러(240), 제1 MCU(250) 등에 공급하기 위한 것이며, 상기 전원선(255)에는 구형파, 사인파 등의 제어신호를 차단하기 위한 AC 필터(256)가 설치된다.

따라서, 상기한 제1 MCU(250)와 제어모듈(260)을 연결하는 전송라인(251)에는 제어모듈(260)의 전원부(263)에서 공급되는 DC 전원(예, DC 5V), 제2 MCU(261)에서 출력된 구형파 또는 사인파 제어신호, 제1 MCU(250)에서 제2 MCU(261)로 전달되는 물체의 접근 여부에 대한 전기적 신호 정보 등이 공존하게 된다.

전술한 바와 같이 물체의 접근 여부는 제1 MCU(250) 또는 제2 MCU(261)에서 판단할 수 있으며, 어떠한 방법에 의해서든지 일단 물체가 접근하는 것으로 판단되면, 제2 MCU(260)는 개폐모듈(270)을 제어하여 문닫는 동작을 중단시키거나 반대 방향으로 동작시킨다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 물체 접근 감지 장치에 따른 물체 접근 감지 동작을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 센서 스트립(210)과 상기 RF 발진기(220) 사이에 개재된 분주기(230; divider)는 RF 발진기(220)에서 발진되는 상대적으로 높은 주파수(대략 900MHz∼1GHz)를 분주(1/90∼1/100)하여 센서 스트립(210)에 실리는 주파수를 상대적으로 낮게 조정(대략 9MHz∼10MHz)하게 된다.

이와 같이, 대략 9MHz∼10MHz의 낮은 주파수가 센서 스트립(210)에 실리게 됨으로 데드 포인트의 간격이 15m 정도로 넓어지기 때문에, 대략 2m 길이 이내의 센서 스트립(210)에는 데드 포인트의 발생 영향이 전혀 존재하지 않는 상태가 된다.

이때, 상술한 기준 주파수를 제1 MCU(250)(및/또는 제2 MCU(261))에 설정해 둔다.

여기서, 실제로 센서 스트립(210)에 실리는 주파수가 대략 9MHz∼10MHz로 낮지만, 이는 분주기(230)에 의해 조정되어 낮아진 것이며, RF 발진기(220)에서 발진되는 주파수는 상대적으로 높은 고주파수(900MHz∼1GHz)를 유지하고 있음으로, 센서의 민감도가 전혀 저해되지 않게 된다.

한편, 물체의 접근에 따라 가변하는 RF 발진기(220)의 실제 발진 주파수를 기준 주파수와 비교하기 위해서는 이러한 비교 판단을 위한 소프트웨어를 탑재하거나 해당 알고리즘을 구현하는 하드웨어를 구비하고 있어야 한다.

이러한 기준 주파수 또는 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 조건 등을 제1 MCU(256)(및/또는 제2 MCU(261))에 입력 설정하는 것도 가능하다.

기준 주파수 또는 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 조건이 입력 설정된 상태에서, 사용자가 문닫힘 버튼 등을 조작하면 제어모듈(260)은 개폐모듈(270)을 동작시키는 한편 물체 접근 감지장치를 대기상태에서 동작모드로 전환시킨다.

물체 접근 감지장치가 대기상태에 있는 경우, 예를 들어 차량의 도어나 윈도우가 오픈되어 있는 경우에는 RF 발진기(220)는 임의의 주파수로 동작하거나 동작이 중단된 상태에 있다. 다만, 필요에 따라, 동작모드 여부와 무관하게 RF 발진기(220)를 항상 동작하도록 설정할 수도 있다.

대기상태의 시스템을 동작모드로 전환시키기 위해서는 제어모듈(260)의 제2 MCU(261)가 예를 들어 구형파 또는 사인파 형태의 제어신호를 전송라인(251)을 통해 제1 MCU(250)로 전송한다.

동작모드에서 물체가 접근하여 센서 스트립(210)의 정전용량이 달라지면 발진 주파수(실제 주파수)가 기준 주파수에서 벗어나게 된다.

이때, 제1 MCU(250)는 프리스케일러(240)에서 출력되는 분주된 실제 주파수를 감시하고 있다가, 이를 기준 주파수와 비교하여 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하거나, 검출된 실제 주파수를 제2 MCU(261)로 전송한다.

제1 MCU(250) 또는 제2 MCU(261)에서 실제 주파수가 허용 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 제어모듈(260)의 제2 MCU(261)는 제어신호를 송출하여 개폐모듈(270)의 동작을 중단시키거나 반대방향으로 동작시킨다.

만일 문이 닫히는 과정(동작모드)에서 별다른 물체가 없다면 프리스케일러(240)에서 출력되는 분주된 실제 주파수는 기준 주파수값을 허용 범위 내에서 계속 유지할 것이고, 문닫는 동작은 정상적으로 진행된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100, 200: 정전용량 감지모듈
110, 210: 센서 스트립 120, 220: RF 발진기
130, 230: 분주기 140, 240: 프리스케일러
150, 260: 제어모듈 170, 270: 개폐모듈
151: MCU 152, 256: AC 필터
153, 262: 입력부 154, 263: 전원부
250: 제1 MCU 251: 전송 라인
253: DC필터 254: 제어신호라인
255: 전원선 261: 제2 MCU

Claims (7)

1. 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변하는 센서 스트립과,
   상기 센서 스트립에 연결되며, 상기 센서 스트립의 정전용량값의 변화에 따라 발진 주파수가 가변하는 RF 발진기와,
   상기 센서 스트립과 상기 RF 발진기 사이에 개재되며, 상기 센서 스트립에 유입되는 주파수를 분주하는 분주기와,
   상기 RF 발진기에 연결되며, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 설정 비율로 분주하는 프리스케일러와,
   상기 프리스케일러에 연결되며, 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 전기적 신호를 이용하여 물체의 접근 여부를 판단하는 MCU를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서 스트립의 길이보다 데드 포인트의 간격이 더 크게 되도록 상기 분주기의 분주율이 설정되는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 MCU는,
   상기 전기적 신호로서 상기 프리스케일러에서 분주된 RF 발진기의 실제 주파수를 이용하며,
   상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수를 기준 주파수와 비교하여 물체의 접근 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 MCU는,
   미리 설정된 소정의 판단주기마다 물체의 접근 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 기준 주파수는,
   상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수를 상기 판단주기 직전의 소정의 설정 시간 동안 평균 산출한 주파수이거나,
   또는 상기 프리스케일러에서 분주된 상기 RF 발진기의 실제 주파수로서 상기 판단주기 직전의 소정의 시점에 검출된 실제 주파수인 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 MCU는,
   상기 RF 발진기의 동작 여부를 제어하는 기능과, 상기 판단주기를 설정하는 기능과, 상기 기준 주파수를 산출하기 위한 설정 기능과, 물체의 접근 여부를 판단하는 기능을 2 이상의 MCU가 분담하여 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 센서 스트립은 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되며, 상기 물체는 상기 대상체에 접근하거나 접근되는 장애물인 것을 특징으로 하는 물체 접근 감지 장치.

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