KR101609757B1 - Capacitive Sensor Apparatus, Fabrication Method and Operating Method Thereof - Google Patents
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Abstract
정전용량 방식의 센서 장치, 그 제조 방법 및 동작 방법을 제시한다.
본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 방식의 센서 장치는 정전용량 센서 IC가 전기적으로 결합되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판 상에 인쇄되어 정전용량 센서 IC와 전기적으로 접속되는 전원단자, 접지단자 및 단일의 입출력단자 및 인쇄회로기판을 차폐하는 사출구조물을 포함할 수 있다.A capacitive sensor device, a manufacturing method thereof, and an operation method are described.
A capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention includes a printed circuit board on which a capacitive sensor IC is electrically coupled, a power terminal that is printed on a printed circuit board and is electrically connected to the capacitive sensor IC, A single input / output terminal and an injection structure for shielding the printed circuit board.
Description
본 발명은 센서 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 정전용량 방식의 센서 장치, 그 제조 방법 및 동작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device, and more particularly, to a sensor device of a capacitance type, a manufacturing method thereof, and an operation method thereof.
센서 장치란 측정하고자 하는 대상의 상태를 이미 알고 있는 물리적 또는 화학적인 양으로 변화시켜 측정하기 위한 장치이다. 센서의 피측정 대상은 물체 유무, 위치, 변위, 각도, 변형, 크기, 압력, 중량, 접근 여부, 빛, 온도, 진동, 가속도 등으로 매우 다양하다.The sensor device is a device for measuring the state of the object to be measured by changing it to a known physical or chemical quantity. The object to be measured of the sensor varies greatly depending on the presence or absence of an object, position, displacement, angle, deformation, size, pressure, weight, approach, light, temperature, vibration and acceleration.
센서는 피측정 대상의 상태를 측정하는 방식에 따라 광학 방식, 초음파 방식, 정전용량 방식 등 다양하게 구현될 수 있다.The sensor can be implemented in various ways such as an optical method, an ultrasonic method, and a capacitance method according to a method of measuring a state of an object to be measured.
정전용량 방식의 센서는 센싱면에 유전체가 접근 또는 접촉했을 때 발생하는 정전용량 변화를 감지하여 그에 대응하는 신호를 출력하는 장치로, 터치패드, 터치 스크린, 터치 키, 착좌 센서, 레벨 센서, 근접 센서 등 다양한 분야에 이용되고 있다.The capacitance type sensor is a device that senses a change in capacitance caused when a dielectric comes in contact with or touches a sensing surface and outputs a signal corresponding thereto. The sensing device includes a touch pad, a touch screen, a touch key, a seating sensor, Sensors and so on.
정전용량 방식의 센서 중 예를 들어 착좌 센서는 도 1에 도시한 방식에 의해 제조될 수 있다.Among the sensors of the capacitive type, for example, the seating sensor can be manufactured by the method shown in Fig.
도 1은 일반적인 정전용량 방식 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method of manufacturing a general electrostatic capacity type sensor device.
먼저, 정전용량 센서 IC(Integrated Chip)를 제조하고, 이것이 실장될 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)을 제조한 후, 정전용량 센서 IC를 PCB와 조립한다(S101). 이때 외부로 연장되는 케이블을 솔더링하는 과정이 수행될 수 있다.First, a capacitive sensor IC (Integrated Chip) is manufactured, a printed circuit board (PCB) to be mounted thereon is manufactured, and the capacitive sensor IC is assembled with a PCB (S101). At this time, a process of soldering the cable extending to the outside can be performed.
이후, 정전용량 센서 IC가 실장된 PCB 즉, 센서 PCB를 장착할 케이스를 제작하고(S103), 센서 PCB와 케이스를 조립한다(S105).Then, a case for mounting the PCB on which the capacitive sensor IC is mounted, that is, the sensor PCB, is prepared (S103), and the sensor PCB and the case are assembled (S105).
이어서 조립된 케이스에 에폭시 수지 등과 같은 몰딩재를 이용하여 몰딩하고(S107), 몰딩재를 응고시킨다(S109).Subsequently, the assembled case is molded using a molding material such as epoxy resin (S107), and the molding material is solidified (S109).
이와 같이 현재의 정전용량 센서 장치는 복잡한 과정을 통해 제조되며, 몰딩재를 응고시키는 데에도 6시간 이상의 긴 시간이 필요하다.Thus, the current capacitive sensor device is manufactured through a complicated process, and it takes a longer time than 6 hours to solidify the molding material.
또한 몰딩재에 의해 센서 PCB를 마감하는 경우, 센서 장치가 설치되는 외부 환경에 따라 오류, 고장 등이 발생할 수 있다. 예를 들어 착좌센서나 수위센서 등과 같이 습도가 높은 환경에서는 몰딩재 내로 습기가 침투할 수 있으므로 신뢰성 있는 동작 및 담보한 수명을 보장하기 어렵다.Also, when the sensor PCB is closed by the molding material, an error or failure may occur depending on the external environment in which the sensor device is installed. For example, moisture can penetrate into the molding material in a high humidity environment such as a seat sensor or a water level sensor, so it is difficult to ensure a reliable operation and a guaranteed life span.
한편, 정전용량 센서 장치는 설치되는 외부 환경(온도, 습도, 잡음, 몰딩재의 유전율 등)에 따라 기생 캐패시턴스가 발생하게 된다. 이러한 기생 캐패시턴스는 기준 캐패시턴스를 변화시키는 요인이 되고, 결국 정전용량 센서 장치가 오동작하는 결과를 가져올 수 있다.On the other hand, the capacitance sensor device generates parasitic capacitance depending on the external environment (temperature, humidity, noise, dielectric constant of the molding material, etc.) installed. This parasitic capacitance is a factor for changing the reference capacitance, which may result in malfunction of the capacitance sensor device.
본 기술의 실시예는 공정 과정을 단순화하고 공정 시간을 단축할 수 있는 정전용량 센서 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present technology provide a capacitance sensor device and a method of manufacturing the same that can simplify a process and shorten a process time.
본 기술의 실시예는 외부 환경에 내성이 강한 정전용량 센서 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present technology provide a capacitance sensor device with high resistance to external environments and a method of manufacturing the same.
본 기술의 실시예는 외부 환경의 변화에 적응적인 정전용량 센서 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.Embodiments of the present technology provide a capacitive sensor device and method of operation that are adaptable to changes in the external environment.
본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치는 정전용량 센서 IC가 전기적으로 결합되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 인쇄되어 상기 정전용량 센서 IC와 전기적으로 접속되는 전원단자, 접지단자 및 단일의 입출력단자; 및 상기 인쇄회로기판을 차폐하는 사출구조물;을 포함할 수 있다.A capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention includes a printed circuit board on which a capacitive sensor IC is electrically coupled; A power terminal, a ground terminal, and a single input / output terminal printed on the printed circuit board and electrically connected to the capacitance sensor IC; And an injection structure for shielding the printed circuit board.
본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 제조 방법은 정전용량 센서 IC가 실장되며, 상기 정전용량 센서 IC와 전기적으로 접속되는 전원단자, 접지단자 및 단일의 입출력단자가 구비되는 센서 PCB를 제작하는 단계; 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 제외한 상기 센서 PCB를 사출 성형하여 1차 사출물을 제작하는 단계; 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자에 각각 전원공급 라인, 접지 라인 및 입출력 라인을 전기적으로 연결하는 단계; 및 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 포함하는 상기 인쇄회로기판과, 상기 1차 사출물을 차폐하도록 하우징을 제작하는 단계;를 포함할 수 있다.A manufacturing method of a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention includes a sensor PCB having a power terminal, a ground terminal, and a single input / output terminal, to which a capacitive sensor IC is mounted and electrically connected to the capacitive sensor IC Producing; Forming a first injection molded product by injection molding the sensor PCB excluding the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal; Electrically connecting the power supply line, the ground line, and the input / output line to the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal, respectively; And the printed circuit board including the power supply terminal, the ground terminal, and the input / output terminal, and manufacturing the housing to shield the primary injection molding.
본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 동작 방법은 기준 캐패시턴스와 가변 캐패시턴스의 차이에 기초하여 센싱을 수행하는 정전용량 센서 IC와, 전원단자, 접지단자 및 단일의 입출력단자를 구비하고, 사출구조물에 의해 차폐되는 정전용량 센서 장치의 동작 방법으로서, 상기 정전용량 센서 장치의 제작 완료 후, 상기 정전용량 센서 장치의 감도를 판단하는 단계; 상기 정전용량 센서 장치에 요구되는 기 설정된 감도 레벨에 기초하여 상기 가변 캐패시턴스에 대한 보상값을 산출하는 단계; 및 상기 보상값을 상기 입출력단자를 통해 상기 정전용량 센서 IC에 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of operating a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention includes a capacitive sensor IC that performs sensing based on a difference between a reference capacitance and a variable capacitance, a power supply terminal, a ground terminal, and a single input / A method of operating a capacitive sensor device that is shielded by an injection structure, the method comprising: determining sensitivity of the capacitive sensor device after fabrication of the capacitive sensor device; Calculating a compensation value for the variable capacitance based on a predetermined sensitivity level required for the capacitance sensor device; And storing the compensation value in the capacitance sensor IC through the input / output terminal.
본 기술에 의하면 사출 방식에 의해 정전용량 센서 장치의 공정 과정 및 공정 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 센서 PCB를 이중 사출 구조로 제작하는 경우 습도 등의 외부 환경에 내성이 강한 정전용량 센서 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention, the process and the process time of the electrostatic capacitance sensor device can be reduced by the injection method. Also, when the sensor PCB is manufactured by a double injection structure, a capacitance sensor device having high resistance to external environment such as humidity can be manufactured.
아울러 센서 장치의 일 단자를 출력 및 입력 겸용 단자로 활용하여 센서 장치가 부착되는 환경에 맞게 기준 캐패시턴스를 보상해 줄 수 있어 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 더욱이 이러한 보상과정을 통해 센서 장치의 감도를 자유롭게 설정할 수 있으며, 감도 설정 과정이 센서 장치의 제작 완료 후 수행될 수 있으므로 센서 장치의 일괄 생산 후 용도에 맞게 감도를 설정함에 따라 효율적인 재고 관리가 가능한 이점이 있다.In addition, since one terminal of the sensor device is used as both the output terminal and the input terminal, the reference capacitance can be compensated for according to the environment in which the sensor device is attached, thereby improving the operational reliability. Further, since sensitivity can be set freely through the compensation process and the sensitivity setting process can be performed after the production of the sensor device is completed, sensitivity can be set for the purpose of collective production of the sensor device, .
도 1은 일반적인 정전용량 방식 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개념도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 사출 방법을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 IC의 구성도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 감도 조절부의 구성도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a view for explaining a manufacturing method of a general capacitance type sensor device,
FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing a configuration of a capacitance sensor device according to an embodiment of the present invention,
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention.
4 to 9 are conceptual diagrams for explaining a method of manufacturing a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention,
10 is a view for explaining an injection method according to an embodiment of the present invention,
11 is a configuration diagram of a capacitance sensor IC according to an embodiment of the present invention,
12 is a configuration diagram of a sensitivity adjusting unit according to an embodiment of the present invention;
13 is a flowchart illustrating an operation method of the capacitance sensor device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 구성도이다.2A and 2B are block diagrams of a capacitance sensor device according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치(10)는 센서 PCB가 내장되어 차폐되는 사출구조물(110) 및 센서 PCB로부터 사출구조물(110) 외부로 연장되는 복수의 케이블(IO, VCC, GND)을 포함할 수 있다.2A, a
센서 PCB는 정전용량 센서 IC가 실장된 PCB를 의미하며, 센서 PCB의 지정된 위치에는 입출력 단자, 전원공급 단자 및 접지 단자를 포함하는 케이블 접속 단자가 마련된다. 복수의 케이블 중 입출력 라인(IO)은 입출력 단자와 전기적으로 접속되어 사출구조물(110) 외부로 연장된다. 복수의 케이블 중 전원공급 라인선(VCC) 및 접지 라인(GND) 또한 각각 전원공급 단자 및 접지 단자와 전기적으로 접속되어 사출구조물(110) 외부로 연장된다.The sensor PCB means a PCB on which a capacitive sensor IC is mounted. A cable connection terminal including an input / output terminal, a power supply terminal, and a ground terminal is provided at a designated position of the sensor PCB. Out of the plurality of cables, the input / output line IO is electrically connected to the input / output terminal and extends outside the
입출력 라인(IO)은 단일 라인으로 구성되며, 정전용량 센서 IC의 센싱 신호를 외부로 출력하는 한편, 외부장치로부터 수신되는 보상값을 정전용량 센서 IC 내에 저장한다. 정전용량 센서 IC에 보상값을 저장해 둠으로써 외부 환경에 적응적인 센싱 동작을 수행할 수 있으며, 이에 대해서는 후술할 것이다.The input / output line IO consists of a single line, outputs the sensing signal of the capacitance sensor IC to the outside, and stores the compensation value received from the external device in the capacitance sensor IC. By storing the compensation value in the capacitance sensor IC, sensing operation adaptable to the external environment can be performed, which will be described later.
이러한 정전용량 센서 장치의 제조 방법을 도 3 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A manufacturing method of such a capacitive sensor device will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 9. FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention. FIGS. 4 to 9 illustrate a method of manufacturing a capacitive sensor device according to an embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram.
먼저, 정전용량 센서 IC가 실장된 PCB를 제작하고, 제작된 PCB 상에 정전용량 센서 IC를 조립한다(S201). 도 4를 참조하면, PCB(201) 상에 정전용량 센서 IC(203)가 실장되고, PCB의 지정된 위치에는 입출력 단자(T_IO), 전원공급 단자(T_VCC) 및 접지 단자(T_GND)를 포함하는 케이블 접속 단자가 마련된 것을 알 수 있다. 미설명 부호 205는 정전용량 센서 IC가 동작하도록 하기 위한 보조 회로이다.First, a PCB on which a capacitive sensor IC is mounted is fabricated, and a capacitive sensor IC is assembled on the fabricated PCB (S201). 4, a capacitive sensor IC 203 is mounted on a
다음, 케이블 접속 단자를 제외한 센서 PCB에 대한 사출 공정을 진행하여(S203), 도 5와 같은 1차 사출물(207)을 성형한다.Next, the injection process is performed on the sensor PCB except for the cable connection terminal (S203), and the
그리고 케이블 접속 단자에 케이블을 조립한다(S205). 즉, 입출력 단자(T_IO), 전원공급 단자(T_VCC) 및 접지 단자(T_GND) 각각에 입출력 라인(IO), 전원공급 라인(VCC) 및 접지 라인(GND)를 전기적으로 연결하며, 이러한 상태를 도 6에 나타내었다.Then, the cable is assembled to the cable connection terminal (S205). That is, the input / output line IO, the power supply line VCC, and the ground line GND are electrically connected to the input / output terminal T_IO, the power supply terminal T_VCC, and the ground terminal T_GND, 6.
케이블이 조립된 후에는 케이블 접속 단자 및 1차 사출물(207)를 차폐하도록 하우징을 제작한다(S207). 하우징 제작 후 완성된 정전용량 센서 장치는 예를 들어 도 2a와 같은 형태를 가질 수 있다.After the cable is assembled, the housing is manufactured so as to shield the cable connection terminal and the primary injection molding 207 (S207). The completed capacitive sensor device after fabricating the housing may have the form, for example, as shown in FIG.
본 발명의 실시예에서, 하우징은 사출 공정을 통해 제작할 수 있다. 1차 사출물(207)에 의해 센서 PCB를 마감한 상태에서, 케이블 접속 단자 및 1차 사출물을 2차 사출하여 사출구조물(110)을 제작하게 되면 외부 환경에 보다 내성이 강한 정전용량 센서 장치를 제작할 수 있다. 아울러, 센서 PCB를 수납하기 위한 케이스 제작, 몰딩 공정, 몰딩재 응고 공정 등을 수행할 필요 없이 사출 성형에 의해 센서 장치를 제조하므로 공정 과정을 단순화할 수 있음은 물론, 공정 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the housing may be manufactured through an injection process. When the cable connection terminal and the primary injection object are secondarily injected to manufacture the
한편, 하우징의 형태는 도 2b에 도시한 것과 같이 고정홀(112)을 포함할 수 있다. 고정홀(112)을 포함하는 경우 정전용량 센서 장치(10-1)를 원하는 대상물에 용이하게 부착할 수 있다.Meanwhile, the shape of the housing may include a fixing
하우징 제작은 사출 성형 방식에 한정되는 것은 아니며 별도로 제작된 하우징을 이용하는 것도 가능하다.The manufacture of the housing is not limited to the injection molding method, and a separately manufactured housing may be used.
한편, 정전용량 센서 IC가 실장되는 PCB는 도 7과 같은 형태를 가질 수도 있다. 도 7을 참조하면, PCB(201A)는 일측에 케이블 접속 단자의 수에 대응하는 만큼의 홈을 구비하며, 그 홈 내에 케이블 접속 단자(T_IO, T_VCC, T_GND)가 마련될 수 있다.On the other hand, the PCB on which the capacitance sensor IC is mounted may have a shape as shown in FIG. Referring to FIG. 7, the
이 경우에도 도 8과 같이 케이블 접속 단자를 제외한 센서 PCB에 대한 사출 공정을 진행하여 도 8과 같은 1차 사출물(207)을 성형하고, 도 9와 같이 케이블 조립 공정이 수행될 수 있음은 물론이다.In this case as well, it is needless to say that the injection molding process for the sensor PCB except for the cable connection terminal is performed as shown in FIG. 8 to mold the
도 7 내지 도 9에 도시한 실시예에서, PCB(201A)는 케이블 접속 단자가 위치하는 홈을 구비한다. 이 경우 각 케이블의 종단이 홈 내에 정렬될 수 있으므로 자동 솔더링 공정에 의해 케이블을 연결할 수 있는 이점이 있다.In the embodiment shown in Figs. 7 to 9, the
한편, 1차 사출물(207)을 성형하는 사출 공정시에는 핀 포인트(Pin Point) 타입의 게이트를 이용하는 것이 바람직하며, 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, it is preferable to use a pin point type gate in the injection process for molding the primary injection molded
금형 틀(301) 내에는 금형 대상물 즉, 본 발명의 경우 센서 PCB(201, 201A)가 안착된다. 핀 포인트 타입의 게이트(303)를 이용한 사출 장치는 게이트가 금형틀의 상단 중앙부에 배치되며, 따라서 핀 포인트 게이트(303)를 통해 유동 수지가 대상물의 상단으로부터 주입되어 금형틀(301)을 채우게 된다.In the
이 때, 핀 포인트 게이트(303)가 설치된 방향과 대향하는 방향으로 센서 PCB(201, 201A)를 지지하는 지지봉(305)가 마련될 수 있다.At this time, a
사이드 타입 게이트 등으로 사출 공정을 진행할 경우 게이트를 통해 유입되는 유동 수지의 압력으로 인해 센서 PCB(201, 201A)가 휠 수 있다. 핀 포인트 타입 게이트를 적용한 경우에도 이러한 휨 현상을 완전히 해소하기는 어렵다.When the injection process is performed with a side-type gate or the like, the
하지만 본 발명에서와 같이 유동 수지 주입 방향과 대향하는 방향에서 지지봉(305)을 통해 센서 PCB(201, 201A)를 가압하면, 센서 PCB(201, 201A)에 대한 휨 현상 없이 사출 공정을 진행할 수 있다.However, if the
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 장치는 입출력 라인(IO)을 구비하며, 이를 통해 정전용량 센서 IC의 센싱 신호를 외부로 출력하는 한편, 외부장치로부터 수신되는 보상값을 정전용량 센서 IC 내에 저장할 수 있다. 이에 대해 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.As described above, the capacitance sensor device according to an embodiment of the present invention includes an input / output line IO, and outputs a sensing signal of the capacitance sensor IC to the outside through the input / output line IO, Capacitive sensor IC. This will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서 IC의 구성도이다.11 is a configuration diagram of a capacitance sensor IC according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 정전용량 센서 IC는 센싱패드(401), 가변 캐패시터(Cs), 기준 캐피시터(Cr), 비교부(403), 입력부(405) 및 감도 조절부(407)를 포함할 수 있다.11, the capacitance sensor IC may include a
센싱패드(401)는 유전체의 접근 또는 접촉을 감지하는 센싱면으로 작용한다.The
가변 캐패시터(Cs)는 센싱패드(401)와 비교부(403)의 일 입력단 간에 접속되며 센싱패드(401)에 대한 유전체의 접근 또는 접촉 여부에 따라 캐패시턴스가 결정된다.The variable capacitor Cs is connected between the
기준 캐패시터(Cr)는 비교부(403)의 타 입력단과 접지 단자 간에 접속되며 기 설정된 캐패시턴스를 갖는다.The reference capacitor Cr is connected between the other input terminal of the
비교부(403)는 가변 캐패시터(Cs)에 의한 캐패시턴스와 기준 캐피시터(Cr)에 의한 기준 캐패시턴스를 비교하여 입출력 라인(IO)을 통해 비교 신호를 출력한다.The
입력부(405)는 입출력 라인(IO)과 접속되어 보상값을 수신한다.The
감도 조절부(407)는 입력부(405)를 통해 보상값을 제공받아 저장하고 그에 따라 감지 레벨을 제어한다.The
정전용량 센서 IC에는 가변 캐패시터(Cs) 및 기준 캐패시터(Cr) 외에 기생 캐패시턴스(Cp1, Cp2)가 존재한다. 이러한 기생 캐패시턴스(Cp1, Cp2)는 정전용량 센서 장치가 설치되는 환경에 따라 다른 값을 가지며, 기준 캐패시터(Cr)의 캐패시턴스를 변동시키는 요인으로 작용한다.In the capacitance sensor IC, parasitic capacitances Cp1 and Cp2 exist in addition to the variable capacitor Cs and the reference capacitor Cr. These parasitic capacitances Cp1 and Cp2 have different values depending on the environment in which the capacitive sensor device is installed and serve as a factor for varying the capacitance of the reference capacitor Cr.
본 발명에서는 정전용량 센서 장치의 제조 완료 후, 기생 캐패시턴스(Cp1, Cp2)에 따른 기준 캐패시턴스 변화량을 측정하고, 이를 기초로 보상값을 결정한다. 결정된 보상값은 입출력 라인(IO)을 통해 입력되어 감도 조절부(407)에 저장될 수 있으며, 이후 센서 장치의 동작시 보상값을 감안한 센싱 동작이 이루어질 수 있게 된다.In the present invention, after the fabrication of the capacitance sensor device, the reference capacitance change amount according to the parasitic capacitances Cp1 and Cp2 is measured and the compensation value is determined based on the measured capacitance change amount. The determined compensation value may be input through the input / output line IO and stored in the
감도 조절부(407)는 예를 들어 도 12에 도시한 것과 같이 보상부(4071) 및 저장부(4073)를 포함하도록 구성될 수 있다.The
보상부(4071)는 입력부(405)를 통해 수신되는 보상값을 저장부(4073)에 저장한다. 저장부(4073)는 EEPROM일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
한편, 보상부(4071)는 센싱패드(401)에 전기적으로 접속되어 센싱 감도를 조절한다. 따라서 저장부(4073)에 보상값이 저장된 후 센서 장치가 동작할 때, 센싱패드(401)의 상태에 따라 가변되는 가변 캐패시터(Cs)의 캐패시턴스를 보상값만큼 보상한 후 기준 캐패시터(Cr)에 의한 캐패시턴스와 비교되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the
정전용량 센서 장치의 기생 캐패시턴스를 고려한 동작 방법을 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An operation method considering the parasitic capacitance of the capacitance sensor device will be described with reference to FIG.
정전용량 센서 장치의 제작이 완료되면(S301), 해당 정전용량 센서 장치가 설치될 환경과 실질적으로 동일한 환경에서 센서 장치의 실제 감도를 판단한다(S303). 이 때에는 해당 센서 장치가 설치되는 환경의 온도, 습도, 사출 구조물(110)의 두께나 에어 갭 등과 같은 특성에 따른 기생 캐패시턴스(Cp1, Cp2)가 모두 고려될 수 있다.When the fabrication of the capacitive sensor device is completed (S301), the actual sensitivity of the sensor device is determined in an environment substantially identical to the environment in which the capacitive sensor device is installed (S303). At this time, all the parasitic capacitances Cp1 and Cp2 depending on characteristics such as temperature, humidity, thickness of the
실제 감도가 판단되면, 해당 센서 장치에 요구되는 기 설정된 감도 레벨에 기초하여 보상값을 산출한다(S305). 일반적으로, 센서 장치의 감도 레벨은 기준 캐패시턴스와 가변 캐패시턴스의 차이값이 될 수 있으며, 보상값은 요구되는 감도 레벨에 따라 결정될 수 있다.When the actual sensitivity is determined, the compensation value is calculated based on the predetermined sensitivity level required for the sensor device (S305). In general, the sensitivity level of the sensor device can be the difference between the reference capacitance and the variable capacitance, and the compensation value can be determined according to the required sensitivity level.
산출된 보상값은 저장부(4073)에 저장될 수 있다(S307). 이를 위해, 입출력 라인(IO)을 외부장치에 접속시킨 상태에서 전원을 인가하여 정전용량 센서 IC를 입력 모드로 전환시킨다. 그리고 입출력 라인(IO)을 통해 결정된 보상값을 제공하면 입력부(405)를 통해 보상부(4071)를 경유하여 저장부(4703)에 보상값이 저장되게 된다.The calculated compensation value may be stored in the storage unit 4073 (S307). To this end, power is applied while the input / output line IO is connected to an external device to switch the capacitance sensor IC to the input mode. If the compensation value determined through the input / output line IO is provided, the compensation value is stored in the storage unit 4703 via the
본 발명의 일 실시예에서, 입출력 라인에 전원을 인가한 후, 기 설정된 시간(수ms ~ 수백ms) 내에 보상값을 입력하는 것이 바람직하다. 그리고 기 설정된 시간이 경과하면 정전용량 센서 IC는 출력 모드로 전환되게 된다.In one embodiment of the present invention, it is desirable to input the compensation value within a predetermined time (several ms to several hundreds ms) after applying power to the input / output line. When the predetermined time has elapsed, the capacitive sensor IC is switched to the output mode.
이후, 정전용량 센서 장치는 보상값에 따라 보상된 감도로 유전체의 접근 또는 접촉을 감지할 수 있게 된다.Thereafter, the capacitive sensor device can detect the approach or contact of the dielectric with the compensated sensitivity according to the compensation value.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10 : 정전용량 센서 장치
110 : 사출구조물
201, 201A : PCB
203 : 정전용량 센서 IC
207 : 1차 사출물
301 : 금형틀
303 : 핀 포인트 게이트
305 : 지지봉10: Capacitive sensor device
110: Injection structure
201, 201A: PCB
203: Capacitive Sensor IC
207: Primary Injection
301: mold frame
303: Pin point gate
305:
Claims (12)
상기 인쇄회로기판 상에 인쇄되어 상기 정전용량 센서 IC와 전기적으로 접속되는 전원단자, 접지단자 및 단일의 입출력단자; 및
상기 인쇄회로기판을 차폐하는 사출구조물;
을 포함하고,
상기 사출구조물은 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 제외한 상기 인쇄회로기판을 차폐하는 1차 사출물; 및
상기 1차 사출물 및 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 포함하는 상기 인쇄회로기판을 차폐하는 하우징;
을 포함하는 정전용량 방식의 센서 장치.A printed circuit board on which the electrostatic capacitance sensor IC is electrically coupled;
A power terminal, a ground terminal, and a single input / output terminal printed on the printed circuit board and electrically connected to the capacitance sensor IC; And
An injection structure for shielding the printed circuit board;
/ RTI >
The injection structure may include a primary injection molding material that shields the printed circuit board except for the power source terminal, the ground terminal, and the input / output terminal; And
A housing that shields the printed circuit board including the primary molded object, the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal;
Wherein the sensor device is a capacitive sensor device.
상기 하우징은 상기 1차 사출물 및 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 포함하는 상기 인쇄회로기판을 사출 성형하여 형성되는 정전용량 방식의 센서 장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing is formed by injection molding the printed circuit board including the primary molded product, the power supply terminal, the ground terminal, and the input / output terminal.
상기 하우징으로부터 외부로 연장되며, 상기 전원단자와 전기적으로 접속되는 전원공급 라인, 상기 접지단자와 전기적으로 접속되는 접지 라인 및 상기 입출력단자와 전기적으로 접속되는 입출력 라인을 더 포함하는 정전용량 방식의 센서 장치.The method of claim 3,
A capacitive sensor further comprising a power supply line extending outwardly from the housing and electrically connected to the power terminal, a ground line electrically connected to the ground terminal, and an input / output line electrically connected to the input / Device.
상기 정전용량 센서 IC는 상기 입출력 단자로 제공되는 보상값을 저장하는 저장부; 및
상기 저장부에 저장된 보상값에 따라 센싱 감도를 조절하는 보상부;
를 포함하는 정전용량 방식의 센서 장치.The method according to claim 1,
Wherein the capacitance sensor IC includes: a storage unit for storing a compensation value provided to the input / output terminal; And
A compensation unit for adjusting sensing sensitivity according to a compensation value stored in the storage unit;
Wherein the sensor device is a capacitive sensor device.
상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 제외한 상기 센서 PCB를 사출 성형하여 1차 사출물을 제작하는 단계;
상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자에 각각 전원공급 라인, 접지 라인 및 입출력 라인을 전기적으로 연결하는 단계; 및
상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 포함하는 상기 센서 PCB과, 상기 1차 사출물을 차폐하도록 하우징을 제작하는 단계;
를 포함하는 정전용량 센서 장치의 제조 방법.Fabricating a sensor PCB having a power supply terminal, a ground terminal, and a single input / output terminal, to which the capacitance sensor IC is mounted, and electrically connected to the capacitance sensor IC;
Forming a first injection molded product by injection molding the sensor PCB excluding the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal;
Electrically connecting the power supply line, the ground line, and the input / output line to the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal, respectively; And
The sensor PCB including the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal, and a housing for shielding the primary injection molding;
And a step of forming the capacitance sensor device.
상기 하우징은 사출 성형하여 형성되는 정전용량 센서 장치의 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the housing is formed by injection molding.
상기 1차 사출물을 제작하는 단계는, 핀 포인트 타입 게이트를 구비한 금형 틀에 상기 센서 PCB를 안착하는 단계;
상기 핀 포인트 타입 게이트와 대향하는 방향에서 지지봉을 통해 상기 센서 PCB를 지지하는 단계; 및
상기 핀 포인트 타입 게이트를 통해 유동 수지를 주입하는 단계;
를 포함하는 정전용량 센서 장치의 제조 방법.The method according to claim 6,
The step of fabricating the primary molded product may include: mounting the sensor PCB on a mold frame having a pin point type gate;
Supporting the sensor PCB through a support bar in a direction opposite to the pin point type gate; And
Injecting a flow resin through the pin point type gate;
And a step of forming the capacitance sensor device.
상기 사출구조물은 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 제외한 상기 인쇄회로기판을 차폐하는 1차 사출물 및, 상기 1차 사출물 및 상기 전원단자, 상기 접지단자 및 상기 입출력단자를 포함하는 상기 인쇄회로기판을 차폐하는 하우징을 포함하고,
상기 정전용량 센서 장치의 제작 완료 후, 상기 정전용량 센서 장치가 설치될 환경의 온도, 습도, 상기 사출구조물의 특성, 상기 정전용량 센서 IC의 기생 캐패시턴스에 기초하여 판단한 상기 기준 캐패시턴스의 변화에 따라 상기 정전용량 센서 장치의 감도를 판단하는 단계;
상기 정전용량 센서 장치에 요구되는 기 설정된 감도 레벨에 기초하여 상기 가변 캐패시턴스에 대한 보상값을 산출하는 단계; 및
상기 보상값을 상기 입출력단자를 통해 상기 정전용량 센서 IC에 저장하는 단계;
를 포함하는 정전용량 센서 장치의 동작 방법.A power supply terminal printed on the printed circuit board and electrically connected to the capacitive sensor IC, a power supply terminal electrically connected to the power supply terminal, and a power supply terminal electrically connected to the capacitive sensor IC, wherein the capacitive sensor is electrically connected to the capacitive sensor IC, A method of operating a capacitive sensor device having a terminal and a single input / output terminal and being shielded by an injection structure,
Wherein the injection structure includes a primary injection molding material that shields the printed circuit board except for the power supply terminal, the grounding terminal, and the input / output terminal, and a secondary injection molding material that includes the primary injection molding material, the printing terminal including the power supply terminal, A housing for shielding the circuit board,
Wherein the capacitance of the capacitance sensor is determined based on the temperature and humidity of the environment in which the capacitance sensor device is to be installed and the characteristics of the injection structure and the parasitic capacitance of the capacitance sensor IC, Determining the sensitivity of the capacitive sensor device;
Calculating a compensation value for the variable capacitance based on a predetermined sensitivity level required for the capacitance sensor device; And
Storing the compensation value in the capacitance sensor IC through the input / output terminal;
Wherein the capacitance sensor device comprises:
상기 보상값을 저장하는 단계는, 상기 정전용량 센서 IC를 입력 모드로 전환시키는 단계; 및
상기 입출력단자를 통해 보상값을 입력하는 단계;
를 포함하는 정전용량 센서 장치의 동작 방법.10. The method of claim 9,
The step of storing the compensation value includes: switching the capacitance sensor IC to an input mode; And
Inputting a compensation value through the input / output terminal;
Wherein the capacitance sensor device comprises:
상기 입력 모드로 전환시키는 단계는 상기 입출력단자를 통해 전원을 인가하는 단계이며,
상기 보상값은 상기 입력 모드로 전화 후 기 설정된 시간 내에 입력되도록 제어되는 정전용량 센서 장치의 동작 방법.12. The method of claim 11,
The step of switching to the input mode is a step of applying power through the input / output terminal,
Wherein the compensation value is controlled so as to be inputted within a predetermined time after the call in the input mode.
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