KR101876128B1 - 벡터 포인팅 디바이스 및 그의 벡터 포인팅 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벡터 포인팅 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포인팅 디바이스에서 벡터 위치까지 검출할 수 있도록 한 벡터 포인팅 디바이스 및 그의 벡터 포인팅 검출 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 PCB 기판(10)과 필름(30) 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서(40)가 각각 구성되고, 필름(30)과 SUS-ST(60) 사이에는 압력센서(40)와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)(50)가 형성되며, PCB 기판(10)과 필름(30) 그리고 필름(30)과 SUS-ST(60)는 각각 접착제(20)에 의해 접착된 벡터 포인팅 디바이스에 있어서, 상기 압력 센서(40)는 원형 또는 방사 선형으로 배치되고, 상기 원형 또는 방사 선형으로 배치된 압력센서에 대하여 x 선상에 있는 우측 Sensor를 제1센서(S1)라 칭하고 시계 반대 방향으로 제2센서(S2), 제3센서(S3) 내지 제n센서(Sn)로 번호를 부여하고, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)는 병렬로 구성되되, 병렬로 구성된 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 일단에는 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)에 해당하는 개수의 제 1 내지 제n저항(R1 ~ Rn)이 직렬 연결되고, 상기 제1센서(S1)의 일단과 제1저항(R1) 일측은 제1전원단(AD G)에 공통 접속되며며, 상기 제n저항(Rn)의 타측은 제2전원단(AD S)에 연결되며, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 타단은 출력측 AD G0와, 제어신호(CON_ADR G)에 연결된 트랜지스터(Q) 및 접지저항 출력측(ADRG)이 순차적으로 공통 연결된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 벡터 포인팅 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포인팅 디바이스에서 벡터 위치까지 검출할 수 있도록 한 벡터 포인팅 디바이스 및 그의 벡터 포인팅 검출 방법에 관한 것이다.
포인팅 디바이스는 그 구조가 간단하고 가격이 비교적 저렴하기 때문에 대표적인 컴퓨터 입력장치로서 범용적으로 사용되고 있다.
포인팅 디바이스는 포인팅 디바이스가 놓이는 표면과의 상대적인 변위를 계산함으로써 포인터의 이동이 컴퓨터의 디스플레이 장치에 표시될 수 있다.
일반적으로 포인팅 디바이스(Pointing Device)는 위치 지정 도구로써, 메뉴 항목의 선택이나 스프레드시트 내에서의 셀, 단어 등을 지정하는 것과 같은 조작을 위해 화면상의 커서를 이동할 때에 이를 제어하기 위해 쓰는 입력 장치를 말한다. 주로 많이 사용되는 것은 마우스이고 그 밖에 트랙 볼, 광 펜, 스타일러스, 조이스틱, 퍽, 도형 처리 평판 등이 있다.
그러나 이러한 기존의 포인팅 디바이스는 단순히 위치나 방향만 인식하도록 구성되어 있을 뿐 압력까지 인식할 수 없다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 위치나 방향은 물론 압력(크기)까지 동시에 검출할 수 있는 벡터 포인팅 디바이스 및 그의 벡터 포인팅 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 벡터 포인팅 디바이스는 PCB 기판과 필름 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서가 각각 구성되고, 필름과 SUS-ST 사이에는 압력센서와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)가 형성되며, PCB 기판과 필름 그리고 필름과 SUS-ST는 각각 접착제에 의해 접착된 벡터 포인팅 디바이스에 있어서, 상기 압력 센서는 원형 또는 방사 선형으로 배치되고, 상기 원형 또는 방사 선형으로 배치된 압력센서에 대하여 x 선상에 있는 우측 Sensor를 제1센서(S1)라 칭하고 시계 반대 방향으로 제2센서(S2), 제3센서(S3) 내지 제n센서(Sn)로 번호를 부여 하고, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)는 병렬로 구성되되, 병렬로 구성된 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 일단에는 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)에 해당하는 개수의 제 1 내지 제n저항(R1 ~ Rn)이 직렬 연결되고, 상기 제1센서(S1)의 일단과 제1저항(R1) 일측은 제1전원단(AD G)에 공통 접속되며며, 상기 제n저항(Rn)의 타측은 제2전원단(AD S)에 연결되며, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 타단은 출력측 AD G0와, 제어신호(CON_ADR G)에 연결된 트랜지스터(Q) 및 접지저항 출력측(ADRG)이 순차적으로 공통 연결된 것을 특징으로 한다.
여기서, 벡터 포인팅 디바이스(VPD) 회로의 센서 눌림이 있는 경우에는 그 중 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우 상기 제1센서(S1) 및 제1저항(R1)이 연결된 상기 제1전원단(AD G)과 제n센서(Sn) 및 제n저항(Rn)이 연결된 상기 제2전원단(AD S)에 각각 전원(Vcc)이 인가되고, 상기 제어신호(CON_ADRG)를 온(On)하여 상기 출력측 AD G0와 접지전류(ig)를 측정하면 AD G0 ≠ 0, ig ≠ 0이 측정되는 것에 따라 센서 눌림이 검출되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 회로의 센서 눌림 시 상기 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd = R1 + R2 + … + Rk-1을 구하고, 상기 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru = Rk+1 + Rk+2 + … + Rn를 구하며, 센서눌림된 센서 Sk, Sk+1의 저항을 RSk, RSk+1라 할때, 등가회로에 대한 합성저항(Rt)을 구하기 위한 Δ-Y 변환에 의해 상기 합성저항(Rt)과 상기 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd 사이의 저항을 Rr이라 하고, 상기 합성저항(Rt)과 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 하나의 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru 사이의 저항을 Rs라 하는 경우,
Rr = Rk x RSk / (Rk + RSk + RSk +1) ---- F.2.2.3.1
Rs = Rk x RSk+1 / (Rk + RSk + RSk+1)---- F.2.2.3.2
Rt = RSk x RSk+1 / (Rk + RSk + RSk+1)---- F.2.2.3.3
≒ RSk x RSk+1 / (RSk + RSk+1)(단, Rk <<( RSk + RSk+1 )) ---- F.2.2.3.4
로 구하고,
상기 Δ-Y 변환에 의한 AD G0의 측정값 AD G0.2.2.3으로 하면,
ig.2.2.3 = AD G0.2.2.3 / RG
= (AD G.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G.2.2.3)) / (Rd + Rr) + (AD S.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G0.2.2.3)) / (Ru + Rs)로 구하며,
상기 AD G.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ ADS.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ Vcc - ADG0.2.2.3 = V.2.2.3으로 하면,
ig.2.2.3 = (V.2.2.3 - ig.2.2.3 x Rt) x (1 / (Rd + Rr) + 1 / (Ru + Rs))로 연산됨을 특징으로 한다.
한편 제2전원단(AD S) = Open으로 하고, 상기 AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.1, AD S.2.3.1, AD G2.3.1로 하면,
ig.2.3.1 = AD G0.2.3.1 / RG
Rt.2.3.1 = (AD S.2.3.1 - AD G0.2.3.1) / ig.2.3.1 ---- F.2.3.1
Rr = (AD G.2.3.1 - AD S.2.3.1) / ig.2.3.1 - Rd ---- F.2.3.2,
이고,
상기 제1전원단(AD G) = Open으로 하고,
상기 AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.2, AD S.2.3.2, AD G2.3.2로 하면,
ig.2.3.2 = AD G0.2.3.2 / RG
Rt.2.3.2 = (AD G.2.3.2 - AD G0.2.3.2) / ig.2.3.2 ---- F.2.3.3
Rs = (AD S.2.3.2 - AD G.2.3.2) / ig.2.3.2 - Ru ---- F.2.3.4
이며,
상기 F.2.3.1과 F.2.3.3에 의해 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우에 대한 합성저항(Rt)이 구해지는 것을 특징으로 한다.
또한 제1전원단(AD G), 제2전원단(AD S) 및 상기 AD G0의 측정치를 AD G.2.3.3, AD S.2.3.3, AD G0.2.3.3이라 하면, 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 터치가 전해진 경우에 대한 각도(θ')를 θ' = 2 x π x (AD G0.2.3.3 - AD G.2.3.3) / (AD S.2.3.3 - AD G.2.3.3) ---- F.2.3.8
에 확정되는 것을 특징으로 한다.
= (RSk + RSk+1) / (RSk x RSk+1)
= 1/ Rt( ∵ F.2.2.3.4에서)---- F.3.2
에 의해 구해지는 것을 특징으로 한다.
그리고 벡터 포인팅 디바이스 회로에 3개 이상의 센서 접촉 시 임의의 센서 Sk, Sk1, Sk+2 내지 Sk+m을 터치한 ㄱ경우 상기 Sk, Sk +1, Sk2에 대해 Δ-Y 변환한 회로로 구성하고, 순차적으로 Δ-Y 변환을 Sk+m 까지 반복하면 합성저항(Rt')과 각도(θ')를 연산하고,
한편 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법은 PCB 기판과 필름 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서가 각각 구성되고, 필름과 SUS-ST 사이에는 압력센서와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)가 형성되며, PCB 기판과 필름 그리고 필름과 SUS-ST는 각각 접착제에 의해 접착된 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법에 있어서, 상기 복수개의 압력센서를 원형 또는 방사형으로 병렬 배치하는 단계; 상기 병렬배치된 복수개의 압력센서의 일측 사이 사이에 저항을 직렬연결하고, 첫번째 저항과 마지막 저항에 제1, 제2 전원단을 각각 연결하는 단계; 상기 병렬 배치된 복수의 압력센서의 타측 각각을 출력측 AD G0, 제어신호를 공급하는 트랜지스터(Q0) 및 접지저항 출력측(ADR G)에 공통 연결하는 단계; 상기 압력센서에 터치가 이루어지면, 상기 제1전원단과 제2전원단을 순차개방하여 터치된 영역의 상기 제1전원단측 및 제2전원단측에 연결된 각각의 저항에 대한 저항값 및 압력센서에 대한 합성저항값을 산출하여 터치 영역을 산출하는 단계; 상기 제1전원단과 제2전원단 중 일측에만 전원을 공급하고, 압력센서의 접지저항에 연결된 AD G0를 개방하여 터치에 대한 각도(θ')를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 합성저항값(Rt)과 각도를 이용하여 터치에 대한 좌표 벡터값 = 1/Rt', = θ' 을 연산하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기존의 포인팅 디바이스와는 달리 위치나 방향은 물론 포인팅 디바이스에 가해지는 힘의 크기(압력)까지 동시에 검출할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 위치나 방향은 물론 포인팅 디바이스에 가해지는 힘의 크기(압력)까지 동시에 입력할 수 있는 입력기(마우스, 스타일러스 펜 등)에 적용함으로써 새로운 입력기로 이용할 수 있다.
셋째, 포인팅 디바이스에 가해지는 힘의 크기(압력)까지 동시에 검출할 수 있으므로 힘의 크기(압력)가 입력되는 제품(의료기, 게임기, 타격기 등)에 적용하여 힘의 크기까지 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 평면 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 단면구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 회로의 센서 눌림 없음 시의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 센서 눌림 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 Δ-Y 변환 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 나타낸 회로의 ADS = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 5에 나타낸 회로의 ADG = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현한 회로에서의 ADG_CON Off, ADG = 0, ADG0= Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 평면 구조에서 2개의 센서가 접촉했을 경우의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 3에 나타낸 회로에서 멀티 센서 접촉상태일 때의 회로 구성을 나타낸 도면이고,
도 13은 도 12에 나타낸 멀티 센서 회로의 제1 등가 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 나타낸 멀티 센서 회로의 제2 등가 회로(Δ-Y 변환 회로)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 단면구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 회로의 센서 눌림 없음 시의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 센서 눌림 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 Δ-Y 변환 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 나타낸 회로의 ADS = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 5에 나타낸 회로의 ADG = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현한 회로에서의 ADG_CON Off, ADG = 0, ADG0= Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 평면 구조에서 2개의 센서가 접촉했을 경우의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 3에 나타낸 회로에서 멀티 센서 접촉상태일 때의 회로 구성을 나타낸 도면이고,
도 13은 도 12에 나타낸 멀티 센서 회로의 제1 등가 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 나타낸 멀티 센서 회로의 제2 등가 회로(Δ-Y 변환 회로)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스(VPD)의 평면 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 단면구조도이다.
본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은데, PCB 기판(10)과 필름(30) 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서(40)가 각각 구성되고, 필름(30)과 SUS-ST(60) 사이에는 압력센서(40)와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)(50)가 형성되며, PCB 기판(10)과 필름(30) 그리고 필름(30)과 SUS-ST(60)는 각각 접착제(20)에 의해 접착된다. 이때, 무선 키보드(AiR Keyboard)의 압력 센서(40)를 도 1에서와 같이 원형으로 배치한다. 물론, 압력센서(40) 형상은 필요에 따라 방사 선형으로 배치할 수도 있다. 이러한 센서의 Conductance(저항값-1)는 누르는 압력에 비례한다.
도 3은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스(VPD)를 구현하기 위한 회로의 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 나타낸 회로의 센서 눌림 없음 시의 등가 회로를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3에 나타낸 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 센서 눌림 회로를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현하기 위한 회로의 실시예는 도 3에 나타낸 바와 같은데, 도 1에 나타낸 x 선상에 있는 우측 Sensor를 제1센서(S1)라 칭하고 시계 반대 방향으로 제2센서(S2), 제3센서(S3) 내지 제n센서(Sn)이라 번호를 부여하여 회로를 구성하였다.
이를 도 3을 참조하여 벡터 포인팅 디바이스 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)가 병렬로 구성되고, 병렬로 구성된 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 일단에는 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)에 해당하는 개수의 제 1 내지 제n저항(R1 ~ Rn)이 직렬 연결되며, 제1센서(S1)의 일단과 제1저항(R1) 일측은 제1전원단(AD G)에 공통 접속되고, 제n저항(Rn)의 타측은 제2전원단(AD S)에 연결되고, 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 타단은 AD G0와, 제어신호(CON_ADR G)에 연결된 트랜지스터(Q) 및 접지저항 출력측(ADR G)이 순차적으로 공통 연결된다.
이러한 벡터 포인팅 디바이스(VPD) 회로의 센서 눌림이 없을 시의 등가회로는 도 4에 나타낸 바와 같은데, 벡터 포인팅 디바이스(VPD) 회로로 동작하기 위하여 제1센서(S1) 및 제1저항(R1)이 연결된 AD G와 제n센서(Sn) 및 제n저항(Rn)이 연결된 AD S를 각각 전원(Vcc)에 연결하고 도 3의 CON_ADRG를 온(On)하여 ADG0, ig를 측정하면 AD G0 = 0(V), ig = 0(A)이 측정되게 된다.
그러나 벡터 포인팅 디바이스(VPD) 회로의 센서 눌림이 있는 경우에는 도 5에 나타낸 바와 같은 회로가 구성된다. 이때, 도 1의 센서 배치에서 터치 영역에 압력을 가할 경우 1개 또는 2개의 센서에 압력이 전해지며, 그 중 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우를 도 5에서 나타내고 있다. 이러한 경우 제1센서(S1) 및 제1저항(R1)이 연결된 AD G와 제n센서(Sn) 및 제n저항(Rn)이 연결된 AD S에 각각 전원(Vcc)이 인가되고, 도 3의 CON_ADRG를 온(On)하여 AD G0, ig를 측정하면 AD G0 ≠ 0, ig ≠ 0이 된다. 이를 도 6 내지 도 7을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 등가 회로를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 Δ-Y 변환 회로를 나타낸 도면이며, 도 8은 도 5에 나타낸 회로의 AD S = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이고, 도 9는 도 5에 나타낸 회로의 AD G = Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 등가 회로를 나타낸 도 6에서 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd = R1 + R2 + … + Rk-1로 구할 수 있고, 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru = Rk+1 + Rk+2 + … + Rn로 구해진다. 이때, 도 5에서 RSk, RSk+1은 각각 센서 Sk, Sk+1의 저항이다. 참고로 Rk는 압력이 전해진 하나의 임의의 센서 Sk와 다른 하나의 임의의 센서 Sk+1 사이에 인가되는 저항값이다.
그리고 도 5에 나타낸 회로의 센서 눌림 시의 등가회로에 대한 합성저항(Rt)을 구하기 위한 Δ-Y 변환 회로는 도 7에 나타낸 바와 같은데, 합성저항(Rt)과 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd 사이의 저항을 Rr이라하고, 합성저항(Rt)과 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 하나의 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru 사이의 저항을 Rs라 하는 경우,
Rr = Rk x RSk / (Rk + RSk + RSk +1) ---- F.2.2.3.1
Rs = Rk x RSk +1 / (Rk + RSk + RSk +1)---- F.2.2.3.2
Rt = RSk x RSk +1 / (Rk + RSk + RSk +1)---- F.2.2.3.3
≒ RSk x RSk +1 / (RSk + RSk +1)(단, Rk <<( RSk + RSk +1 )) ---- F.2.2.3.4
로 구할 수 있다.
그리고 Δ-Y 변환 회로에 의한 AD G0의 측정값 AD G0.2.2.3으로 하면,
ig.2.2.3 = AD G0.2.2.3 / RG
= (AD G.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G.2.2.3)) / (Rd + Rr) + (AD S.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G0.2.2.3)) / (Ru + Rs)로 구할 수 있다.
한편, AD G.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ ADS.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ Vcc - ADG0.2.2.3
= V.2.2.3으로 하면,
결국 ig.2.2.3 = (V.2.2.3 - ig.2.2.3 x Rt) x (1 / (Rd + Rr) + 1 / (Ru + Rs)) ---- F.2.2.3.5로 정의할 수 있다.
그리고 도 5에 나타낸 회로의 AD S = Open으로 회로 변경은 도 8에 나타낸 바와 같고, AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.1, AD S.2.3.1, AD G2.3.1로 하면,
ig.2.3.1 = AD G0.2.3.1 / RG
Rt.2.3.1 = (AD S.2.3.1 - AD G0.2.3.1) / ig.2.3.1 ---- F.2.3.1
Rr = (AD G.2.3.1 - AD S.2.3.1) / ig.2.3.1 - Rd ---- F.2.3.2,
도 5에 나타낸 회로의 AD G = Open으로 회로 변경은 도 9에 나타낸 바와 같은데 AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.2, AD S.2.3.2, AD G2.3.2로 하면,
ig.2.3.2 = AD G0.2.3.2 / RG
Rt.2.3.2 = (AD G.2.3.2 - AD G0.2.3.2) / ig.2.3.2 ---- F.2.3.3
Rs = (AD S.2.3.2 - AD G.2.3.2) / ig.2.3.2 - Ru ---- F.2.3.4
로 나타낼 수 있다.
그리고 F.2.3.1 ~ F.2.3.4에서 Rr, Rs, Rt 확정, Y-Δ변환 공식에 의해
Rk = (Rr x Rs + Rs x Rt + Rt x Rr) / Rt ---- F.2.3.5
RS k = (Rr x Rs + Rs x Rt + Rt x Rr) / Rs ---- F.2.3.6
RSk +1 = (Rr x Rs + Rs x Rt + Rt x Rr) / Rr ---- F.2.3.7
여기서, 앞에 나타낸 F.2.2.3.4, F.2.3.1, F.2.3.3, F.2.3.5는 검산용으로 활용할 수 있다.
도 8 및 도 9에서 설명한 F.2.3.1과 F.2.3.3에 의해 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우에 대한 합성저항(Rt)을 구할 수 있다.
도 10은 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스를 구현한 회로에서의 AD G_CON Off , AD G = 0, AD G0= Open으로 회로 변경을 나타낸 도면이다.
AD G, AD S, AD G0의 측정치를 AD G.2.3.3, AD S.2.3.3, AD G0.2.3.3이라 하면, 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 터치가 전해진 경우에 대한 각도(θ')를 다음과 같이 구할 수 있다.
θ' = 2 x π x (AD G0.2.3.3 - AD G.2.3.3) / (AD S.2.3.3 - AD G.2.3.3) ---- F.2.3.8
따라서 F.2.3.8에 의해 θ'값을 확정할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 평면 구조에서 2개의 센서가 접촉했을 경우의 일 예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 평면 구조에서 2개의 센서가 접촉했을 경우의 일 예는 도 11에 나타낸 바와 같은데, 터치 영역내에서 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 터치(접촉)된 경우
= (RSk + RSk +1) / (RSk x RSk +1)
= 1/ Rt( ∵ F.2.2.3.4에서)---- F.3.2
1개의 센서가 접촉했을 때 F.3.1에서 RSk = ∞ 혹은 RSk +1 = ∞이고,
F.3.1 ~ F.3.3에서 보듯, θ'과 Rt의 값을 구하면 극좌표계의 Vector 크기와 각도를 알 수 있다.
도 12는 도 3에 나타낸 회로에서 3개 이상의 센서 접촉상태일 때의 회로 구성 중 3개 이상의 멀티 센서 접촉상태일 때의 회로 구성을 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12에 나타낸 멀티 센서 회로의 제1 등가 회로 구성을 나타낸 도면이고, 도 14는 도 12에 나타낸 멀티 센서 회로의 제2 등가 회로 구성을 나타낸 도면이다.
한편 3개 이상의 센서 접촉 즉 멀티 센서 접촉 상태일 경우는 예를 들면 도 12에 나타낸 바와 같이 임의의 센서 Sk, Sk1, Sk+2 내지 Sk+m을 터치한 것을 나타낸 것으로, 도 13에서와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다. 이때, 도 12의 Sk, Sk +1, Sk2에 대해 도 13에서와 같이 Δ-Y 변환한 회로로 구성하고, 순차적으로 Δ-Y 변환을 Sk +m 까지 반복하면 도 14에서와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.
이러한 도 14에 대하여 앞에서 설명한 바와 같은 식에 의해 합성저항(Rt')과 각도(θ')를 연산하고, 그에 따라
그러므로 1개 이상의 센서가 접촉하는 모든 경우에 F.4.1, F.4.2의 관계식을 이용하여 극 좌표 벡터(Vector)연산이 가능하다. 참고로 R1 ~ Rn의 값을 작게 하는 것이 연산에 유리하다.
도 15는 본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법은 도 15에 나타낸 바와 같이, 복수개의 압력센서를 원형 또는 방사형으로 병렬 배치한다(S100).
이어 병렬배치된 복수개의 압력센서의 일측 사이 사이에 저항을 직렬연결하고, 첫번째 저항과 마지막 저항에 제1, 제2 전원단을 각각 연결한다(S110).
그 다음 병렬 배치된 복수의 압력센서의 타측 각각을 출력측 AD G0, 제어신호를 공급하는 트랜지스터(Q0) 및 접지저항 출력측(ADR G)에 공통 연결한다(S120)
이때 압력센서에 터치가 이루어지면(S130), 즉 제어신호(CON_ADRG)를 온(On)하여 출력측 AD G0와 접지전류(ig)를 측정하면 AD G0 ≠ 0, ig ≠ 0이 측정되면, 제1전원단과 제2전원단을 순차개방하여 터치된 영역의 제1전원단측 및 제2전원단측에 연결된 각각의 저항에 대한 저항값 및 압력센서에 대한 합성저항값을 산출하여 터치 영역을 산출한다(S140).
그리고 제1전원단과 제2전원단 중 일측에만 전원을 공급하고, 압력센서의 접지저항에 연결된 AD G0를 개방하여 터치에 대한 각도(θ')를 연산한다(S150).
상기과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : PCB 기판 20 : 접착제
30 : 필름 40 : 압력센서
50 : 도트(도트 스페이서) 60 : SUS-ST
30 : 필름 40 : 압력센서
50 : 도트(도트 스페이서) 60 : SUS-ST
Claims (8)
- PCB 기판(10)과 필름(30) 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서(40)가 각각 구성되고, 필름(30)과 SUS-ST(60) 사이에는 압력센서(40)와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)(50)가 형성되며, PCB 기판(10)과 필름(30) 그리고 필름(30)과 SUS-ST(60)는 각각 접착제(20)에 의해 접착된 벡터 포인팅 디바이스에 있어서,
상기 압력 센서(40)는 원형 또는 방사 선형으로 배치되고,
상기 원형 또는 방사 선형으로 배치된 압력센서에 대하여 x 선상에 있는 우측 Sensor를 제1센서(S1)라 칭하고 시계 반대 방향으로 제2센서(S2), 제3센서(S3) 내지 제n센서(Sn)로 번호를 부여 하고, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)는 병렬로 구성되되, 병렬로 구성된 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 일단에는 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn)에 해당하는 개수의 제 1 내지 제n저항(R1 ~ Rn)이 직렬 연결되고, 상기 제1센서(S1)의 일단과 제1저항(R1) 일측은 제1전원단(AD G)에 공통 접속되며며, 상기 제n저항(Rn)의 타측은 제2전원단(AD S)에 연결되며, 상기 제1센서(S1) 내지 제n센서(Sn) 각각의 타단은 출력측 AD G0와, 제어신호(CON_ADR G)에 연결된 트랜지스터(Q) 및 접지저항 출력측(ADRG)이 순차적으로 공통 연결된 것을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 벡터 포인팅 디바이스(VPD) 회로의 센서 눌림이 있는 경우에는 그 중 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우 상기 제1센서(S1) 및 제1저항(R1)이 연결된 상기 제1전원단(AD G)과 제n센서(Sn) 및 제n저항(Rn)이 연결된 상기 제2전원단(AD S)에 각각 전원(Vcc)이 인가되고, 상기 제어신호(CON_ADRG)를 온(On)하여 상기 출력측 AD G0와 접지전류(ig)를 측정하면 AD G0 ≠ 0, ig ≠ 0이 측정되는 것에 따라 센서 눌림이 검출되는 것을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스.
- 청구항 2에 있어서,
회로의 센서 눌림 시 상기 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd = R1 + R2 + … + Rk-1을 구하고, 상기 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru = Rk+1 + Rk+2 + … + Rn를 구하며, 센서눌림된 센서 Sk, Sk+1의 저항을 RSk, RSk+1라 할때,
등가회로에 대한 합성저항(Rt)을 구하기 위한 Δ-Y 변환에 의해 상기 합성저항(Rt)과 상기 제1전원단과 센서 눌림 된 하나의 임의의 센서 RSk까지의 저항 Rd 사이의 저항을 Rr이라 하고, 상기 합성저항(Rt)과 제2전원단과 센서 눌림 된 다른 하나의 임의의 센서 RSk+1까지의 저항 Ru 사이의 저항을 Rs라 하는 경우,
Rr = Rk x RSk / (Rk + RSk + RSk +1) ---- F.2.2.3.1
Rs = Rk x RSk +1 / (Rk + RSk + RSk +1)---- F.2.2.3.2
Rt = RSk x RSk +1 / (Rk + RSk + RSk +1)---- F.2.2.3.3
≒ RSk x RSk +1 / (RSk + RSk +1)(단, Rk <<( RSk + RSk +1 )) ---- F.2.2.3.4
로 구하고,
상기 Δ-Y 변환에 의한 AD G0의 측정값 AD G0.2.2.3으로 하면,
ig.2.2.3 = AD G0.2.2.3 / RG
= (AD G.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G.2.2.3)) / (Rd + Rr) + (AD S.2.2.3 - (ig.2.2.3 x Rt + AD G0.2.2.3)) / (Ru + Rs)로 구하며,
상기 AD G.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ ADS.2.2.3 - ADG0.2.2.3 ≒ Vcc - ADG0.2.2.3 = V.2.2.3으로 하면,
결국 ig.2.2.3 = (V.2.2.3 - ig.2.2.3 x Rt) x (1 / (Rd + Rr) + 1 / (Ru + Rs))로 연산됨을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제2전원단(AD S) = Open으로 하고,
상기 AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.1, AD S.2.3.1, AD G2.3.1로 하면,
ig.2.3.1 = AD G0.2.3.1 / RG
Rt.2.3.1 = (AD S.2.3.1 - AD G0.2.3.1) / ig.2.3.1 ---- F.2.3.1
Rr = (AD G.2.3.1 - AD S.2.3.1) / ig.2.3.1 - Rd ---- F.2.3.2,
이고,
상기 제1전원단(AD G) = Open으로 하고,
상기 AD G0, AD S, AD G의 측정 값을 AD G0.2.3.2, AD S.2.3.2, AD G2.3.2로 하면,
ig.2.3.2 = AD G0.2.3.2 / RG
Rt.2.3.2 = (AD G.2.3.2 - AD G0.2.3.2) / ig.2.3.2 ---- F.2.3.3
Rs = (AD S.2.3.2 - AD G.2.3.2) / ig.2.3.2 - Ru ---- F.2.3.4
이며,
상기 F.2.3.1과 F.2.3.3에 의해 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 압력이 전해진 경우에 대한 합성저항(Rt)이 구해지는 것을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제1전원단(AD G), 제2전원단(AD S) 및 상기 AD G0의 측정치를 AD G.2.3.3, AD S.2.3.3, AD G0.2.3.3이라 하면, 임의의 센서 Sk와 Sk+1에 터치가 전해진 경우에 대한 각도(θ')를
θ' = 2 x π x (AD G0.2.3.3 - AD G.2.3.3) / (AD S.2.3.3 - AD G.2.3.3) ---- F.2.3.8
에 의해 확정되는 것을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스.
- PCB 기판(10)과 필름(30) 사이에 각각 마주보는 형태로 한쌍의 압력센서(40)가 각각 구성되고, 필름(30)과 SUS-ST(60) 사이에는 압력센서(40)와 동일위치 상측으로 도트(도트 스페이서)(50)가 형성되며, PCB 기판(10)과 필름(30) 그리고 필름(30)과 SUS-ST(60)는 각각 접착제(20)에 의해 접착된 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법에 있어서,
상기 복수개의 압력센서를 원형 또는 방사형으로 병렬 배치하는 단계(S100);
상기 병렬배치된 복수개의 압력센서의 일측 사이 사이에 저항을 직렬연결하고, 첫번째 저항과 마지막 저항에 제1, 제2 전원단을 각각 연결하는 단계(S110);
상기 병렬 배치된 복수의 압력센서의 타측 각각을 출력측 AD G0, 제어신호를 공급하는 트랜지스터(Q0) 및 접지저항 출력측(ADR G)에 공통 연결하는 단계(S120);
상기 압력센서에 터치가 이루어지면(S130), 상기 제1전원단과 제2전원단을 순차개방하여 터치된 영역의 상기 제1전원단측 및 제2전원단측에 연결된 각각의 저항에 대한 저항값 및 압력센서에 대한 합성저항값을 산출하여 터치 영역을 산출하는 단계(S140);
상기 제1전원단과 제2전원단 중 일측에만 전원을 공급하고, 압력센서의 접지저항에 연결된 AD G0를 개방하여 터치에 대한 각도(θ')를 연산하는 단계(S150); 및
상기 연산된 합성저항값(Rt)과 각도를 이용하여 터치에 대한 좌표 벡터값 = 1/Rt', = θ' 을 연산하는 단계(S160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벡터 포인팅 디바이스의 벡터 포인팅 검출 방법.
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US20110007022A1 (en) * | 2007-03-02 | 2011-01-13 | Dav | Touch surface sensor |
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