KR101924405B1 - Apparatus for measuring multi channel pressure distribution and Operating method thereof - Google Patents

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본 발명은 다채널 압력분포측정장치 및 그 장치의 동작방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 기판 상에 다수 형성된 구동전극과, 상기 구동전극에 교차되도록 구성되는 다수의 검출전극을 갖는 매트릭스센서부를 구비하여, 상기 구동전극과 상기 검출전극의 교차점 상의 전기변화량을 측정하여 인가되는 압력의 분포 및 각 교차점 상의 압력을 측정하기 위한 압력분포측정장치에 있어서, 복수의 구동전극 중 선택된 구동전극에 제1전압을 인가하는 제1구동전원과, 선택되지 않는 구동전극에 제2전압을 인가하는 제2구동전원과, 구동스위치를 갖는 구동부; 복수의 검출전극 중 선택된 검출전극이 연결되는 검출회로와, 선택되지 않은 검출전극이 연결되는 검출전원과, 검출스위치를 갖는 검출부; 및 상기 구동스위치와 상기 검출수위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 검출부와, 상기 제어부는 메인보드 상에 구비되고, 상기 구동부는 구동회로보드 상에 구비되어, 상기 센서부에 연결되는 상기 메인보드와 상기 구동회로보드는 커넥터에 의해 적층결합되어지는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a multichannel pressure distribution measuring apparatus and a method of operating the same. And a matrix sensor unit having a plurality of sensing electrodes formed on the substrate and configured to intersect with the driving electrodes to measure an amount of electrical change at an intersection of the driving electrode and the sensing electrode, A pressure distribution measuring apparatus for measuring a pressure distribution and a pressure on each intersection, comprising: a first driving power source for applying a first voltage to a selected one of a plurality of driving electrodes; a second driving power source for applying a second voltage to the non- A driving unit having a second driving power source for applying a driving voltage and a driving switch; A detection circuit connected to the selected detection electrode among the plurality of detection electrodes, a detection power source connected to the unselected detection electrode, and a detection unit having a detection switch; And a control unit for controlling the drive switch and the detected water position, wherein the control unit is provided on the main board, the drive unit is provided on the drive circuit board, and the main unit connected to the sensor unit, Wherein the board and the driving circuit board are laminated by a connector.

Description

다채널 압력분포측정장치 및 그 장치를 이용한 압력분포측정방법{Apparatus for measuring multi channel pressure distribution and Operating method thereof}[0001] The present invention relates to a multi-channel pressure distribution measuring apparatus and a pressure distribution measuring method using the same,

본 발명은 다채널 압력분포측정장치 및 그 장치의 동작방법에 대한 것이다. The present invention relates to a multichannel pressure distribution measuring apparatus and a method of operating the same.

압력분포측정장치는 판 형태의 센서에 전극을 격자 배치한 후 격자점에 가해지는 압력에 따른 격자점 상의 물리적인 전기 변화량을 측정하여 인가되는 압력의 분포 형상 및 개별 격자점 상의 압력을 측정하는 장치이다.The pressure distribution measuring device is a device that measures the distribution of applied pressure and the pressure on the individual lattice point by measuring the amount of physical change in the lattice point according to the pressure applied to the lattice point after lattice arrangement of the electrode to the plate- to be.

압력분포측정장치는 제조 공정, 의료 기기 등에 활용이 되고 있다. 제조 고정에 활용이 되는 경우에는 압착조립공정 시 압착에 따른 압력의 분포가 균일한지를 판단하여 품질관리를 하는 목적으로 활용이 된다. 의료 기기 등에 활용이 되는 경우에는 환자의 발의 압력의 분포의 균일성 여부를 측정해 환자의 발 또는 척추의 건강 여부를 판단하는데 활용이 된다.Pressure distribution measuring devices are used in manufacturing processes and medical devices. In case of using for fixing, it is used for the purpose of quality control by judging whether pressure distribution due to compression is uniform during the pressing and assembling process. In the case of medical devices, it is used to judge whether the foot or spine of the patient is healthy by measuring the uniformity of pressure distribution of the patient's foot.

압력분포측정장치의 센서는 통상 상층에 구동(검출)전극을 가로(세로)로 배치하고 하층에 검출(구동)전극을 세로(가로)로 배치한 후 구동전극에 일정한 구동 신호를 입력한 후 검출전극을 통해 압력에 따른 신호의 변화를 검출한다.The sensor of the pressure distribution measuring apparatus is usually arranged such that driving (detecting) electrodes are disposed horizontally (vertically) in the upper layer and detection (driving) electrodes are arranged vertically (horizontally) in the lower layer, And detects a change in the signal due to the pressure through the electrode.

검출전극이 N개이고 구동전극이 M개인 경우 하나의 압력 분포 형상을 검출하기 위해서는 N × M번의 검출 동작이 이루어져야 한다.If N detection electrodes and M driving electrodes are used, N × M detection operations must be performed in order to detect one pressure distribution shape.

그런데, 최근 스마트폰, 웨어러블 기기 시장이 급속도로 확대됨에 따라 압력분포측정시스템의 압력분포측정 해상도 향상에 대한 요구사항이 제조업체에서 발생하고 있다. 이를 위해서는 구동전극과 검출전극의 개수를 증가시켜야 한다. 예를 들어 N개의 구동전극과 M개의 검출전극을 갖는 압력분포측정시스템의 해상도를 두 배 향상하기 위해서는 2N개의 구동전극과 2M개의 검출전극이 필요하다.However, as the market for smartphones and wearable appliances is rapidly expanding recently, there is a demand for manufacturers to improve the pressure distribution measuring resolution of pressure distribution measuring systems. For this purpose, the number of driving electrodes and detecting electrodes must be increased. For example, 2N driving electrodes and 2M detecting electrodes are required to double the resolution of a pressure distribution measuring system having N driving electrodes and M detecting electrodes.

이 경우 검출 동작은 4 × N × M으로 기존 대비 4배의 시간이 소요된다. 또한 구동전극과 검출전극의 증가는 필연적으로 부품 수의 증가로 이어지며 이는 다시 압력분포측정시스템의 제어보드의 크기 증가를 야기한다.In this case, the detection operation is 4 × N × M, which is four times as long as the conventional method. In addition, the increase of the driving electrode and the detecting electrode inevitably leads to an increase in the number of components, which again causes an increase in the size of the control board of the pressure distribution measuring system.

따라서 실용적으로 다채널 압력분포측정시스템을 구현하기 위해서는 검출속도 향상과 제어보드의 크기를 줄이는 방안의 도출이 필요하다.Therefore, in order to implement a multi-channel pressure distribution measurement system practically, it is necessary to improve the detection speed and to reduce the size of the control board.

또한 압력분포측정시스템은 kgf/cm2 또는 PSI와 같은 물리적인 압력량을 제공하여야 한다. 반면 압력분포측정시스템의 제어보드에서는 압력에 대응하는 디지털 수치만을 출력하므로 이 디지털 수치를 물리적인 압력량으로 변환하는 방법이 필요하다.The pressure distribution measurement system should also provide physical pressure, such as kgf / cm 2 or PSI. On the other hand, the control board of the pressure distribution measurement system outputs only the digital value corresponding to the pressure, so a method of converting the digital value into the physical pressure amount is needed.

또한, 종래의 방법에서는 측정 속도 문제를 해결하기 위하여 여러 개의 센서와 여러 개의 제어회로를 결합하여 다채널 압력분포측정장치를 구성하였으나 이는 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다. 또한 여러 개의 센서를 결합하는 경우 필연적으로 센서와 센서 사이에는 비감지 영역이 존재하여 측정의 정확도를 떨어뜨리는 문제점이 있다. 그리고, 측정 속도를 유지하면서 1개 보드 상에 모든 부품을 배치하는 경우 제어 보드 사이즈가 매우 커져 실용적인 제품화가 어려운 문제점이 존재하게 된다. Also, in the conventional method, a multichannel pressure distribution measuring apparatus is constructed by combining a plurality of sensors and a plurality of control circuits in order to solve the measurement speed problem, but this increases the manufacturing cost. In addition, when a plurality of sensors are combined, there is a problem that the accuracy of the measurement is degraded due to the presence of a non-sensing region between the sensor and the sensor. In addition, when all the components are arranged on one board while maintaining the measurement speed, there is a problem that the size of the control board becomes very large and practical commercialization is difficult.

한국등록특허 제1419139호Korean Patent No. 1419139 일본등록특허 제5110878호Japanese Patent No. 5110878 한국등록특허 제1009647호Korean Patent No. 1009647 일본등록특허 제4993123호Japanese Patent No. 4993123

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다채널 압력분포측정장치의 측정 속도를 향상시킬 수 있으며, 제어 보드의 크기를 줄이기 위하여 적층 구조를 이용하고, 압력분포측정시스템의 제어회로의 디지털 출력을 실제 압력 물리량으로 변환하는 방법을 제공하여 제품의 부가가치를 향상시킬 수 있는, 다채널 압력분포측정장치 및 그 장치의 동작방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a multi-channel pressure distribution measuring apparatus, Channel pressure distribution measuring apparatus and a method of operating the same by providing a method of converting a digital output of a control circuit of a pressure distribution measuring system into an actual pressure physical quantity by using a structure It has its purpose.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 제1목적은, 기판 상에 다수 형성된 구동전극과, 상기 구동전극에 교차되도록 구성되는 다수의 검출전극을 갖는 매트릭스센서부를 구비하여, 상기 구동전극과 상기 검출전극의 교차점 상의 전기변화량을 측정하여 인가되는 압력의 분포 및 각 교차점 상의 압력을 측정하기 위한 압력분포측정장치에 있어서, 복수의 구동전극 중 선택된 구동전극에 제1전압을 인가하는 제1구동전원과, 선택되지 않는 구동전극에 제2전압을 인가하는 제2구동전원과, 구동스위치를 갖는 구동부; 복수의 검출전극 중 선택된 검출전극이 연결되는 검출회로와, 선택되지 않은 검출전극이 연결되는 검출전원과, 검출스위치를 갖는 검출부; 및 상기 구동스위치와 상기 검출스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치로서 달성될 수 있다. SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a liquid crystal display comprising a plurality of driving electrodes formed on a substrate and a matrix sensor unit having a plurality of detecting electrodes crossing the driving electrodes, A first driving power source for applying a first voltage to a selected one of the plurality of driving electrodes and a second driving power source for applying a second voltage to the selected driving electrode, A second driving power source for applying a second voltage, and a driving unit having a driving switch; A detection circuit connected to the selected detection electrode among the plurality of detection electrodes, a detection power source connected to the unselected detection electrode, and a detection unit having a detection switch; And a control unit for controlling the drive switch and the detection switch.

또한, 상기 검출부와, 상기 제어부는 메인보드 상에 구비되고, 상기 구동부는 구동회로보드 상에 구비되어, 상기 센서부에 연결되는 상기 메인보드와 상기 구동회로보드는 커넥터에 의해 적층결합되어지는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the detecting unit and the control unit are provided on a main board, the driving unit is provided on the driving circuit board, and the main board and the driving circuit board connected to the sensor unit are laminated by a connector .

본 발명의 제2목적은, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법에 있어서, Q개의 검출전극에서 검출전극을 선택하기 위한 인덱스 q를 1로 설정하고, 모든 구동전극에는 제1구동전원에 의해 제1전압을 인가하는 제1단계; q번째 검출전극의 측정치 S_q를 검출하는 제2단계; S_q가 기 설정된 값 TH_q보다 같거나 큰 경우 압력인가여부 판단변수 T_q의 값을 TRUE로 설정하고, 작은 경우 T_q를 FALSE로 설정하는 제3단계; q가 Q와 동일해 질 때까지 상기 제2, 제3단계를 반복하고, 동일한 경우, 모든 검출전극을 측정한 것으로 판단하고 P개의 구동전극에서 구동전극을 선택하기 위한 값 p를 1로 설정하고, Q개의 검출전극에서 검출전극을 선택하기 위한 값 q를 1로 설정하는 제4단계; T_q가 TRUE인 경우 p번째 구동전극과, q번째 검출전극의 교차점인 노드의 측정치 N(p,q)f를 검출하고, FALSE인 경우 압력이 없는 것으로 판단하고 p번째 구동전극과, q번째 검출전극의 교차점에서의 검출치를 0으로 설정하는 제5단계; p와 P가 동일하지 않은 경우 p에 1을 더하여 제5단계를 반복하고, q와 Q가 동일하지 않은 경우 q에 1을 더하여 제5단계를 반복하는 제6단계; 및 p와 P가 동일하고, q와 Q가 동일한 경우 스캔을 종료하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치의 작동방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a pressure distribution measurement method using a pressure distribution measuring apparatus according to the first aspect, wherein an index q for selecting a detection electrode in Q detection electrodes is set to 1, A first step of applying a first voltage to the electrode by a first driving power source; a second step of detecting a measurement value S_q of the q-th detection electrode; A third step of setting the value of the pressure application judgment variable T_q to TRUE if S_q is equal to or greater than a preset value TH_q and setting T_q to FALSE when the value of S_q is smaller than the preset value TH_q; the second and third steps are repeated until q becomes equal to Q. If the same is true, it is determined that all the detection electrodes have been measured, and the value p for selecting the drive electrodes in the P drive electrodes is set to 1 A fourth step of setting a value q for selecting detection electrodes in Q detection electrodes to 1; (P, q) f of the node which is the intersection of the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode when T_q is TRUE, and if it is FALSE, it is determined that there is no pressure, A fifth step of setting a detection value at an intersection of the electrodes to 0; if p and P are not the same, repeating the fifth step by adding 1 to p, and adding q to q when q and Q are not the same, and repeating the fifth step; And a seventh step of terminating the scan when p and P are the same, and q and Q are the same, and the seventh step is a method of operating the multi-channel pressure distribution measuring apparatus.

본 발명의 제1목적에서, 상기 매트릭스 센서부에 구비되는 복수의 검출전극은 k개씩 측정그룹 내로 그룹핑되어지고, 그룹핑된 L개의 측정그룹 각각은 k개의 검출전극 각각과 연결되는 k개의 연산증폭기와, k개의 연산폭기의 출력과 연결되어 k개 각각의 검출전극에서 검출된 검출값을 입력받는 하나의 다채널 ADC를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. In the first object of the present invention, the plurality of detection electrodes included in the matrix sensor unit are grouped into k measurement groups, each of the L measurement groups grouped includes k operational amplifiers connected to k detection electrodes, and a multichannel ADC connected to outputs of the k arithmetic aids and receiving detection values detected from the k detection electrodes.

또한, L개의 상기 측정그룹 각각에 구비된 상기 다채널 ADC는 상기 제어부와 연결되어지고, 상기 다채널 ADC는 k개 각각의 검출전극에서 검출된 검출값을 입력받아 상기 검출값의 합계를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다. The multi-channel ADC of each of the L measurement groups is connected to the control unit. The multi-channel ADC receives a detection value detected at each of the k detection electrodes and outputs a sum of the detection values to the control unit To the mobile station.

그리고, 상기 연산증폭기 각각의 음입력은 상기 검출전극와 연결되고 피드백 임피던스를 통해 출력과 연결되고, 양입력은 기준전원과 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다. The negative input of each of the operational amplifiers may be connected to the detection electrode and connected to the output through a feedback impedance, and the positive input may be connected to the reference power supply.

본 발명의 제3목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법에 있어서, P개의 구동전극에서 구동전극을 선택하는 값 p를 1로 설정하고, L개의 측정그룹에서 측정그룹을 선택하는 값 l을 1로 설정하고, 개별 측정그룹 내의 K개의 검출전극에서 검출전극을 선택하는 값 k를 1로 설정하는 제1단계; l번째 측정그룹에 구비된 다채널 ADC의 k번째 입력에 대응하는 검출전극의 검출값 ADC_l_k을 검출하는 제2단계; l이 L과 동일한지 판단하여 동일하지 않은 경우 모든 측정그룹을 순환하지 않은 것으로 판단하고 l에 1을 더하여 제2단계를 반복하고, 동일한 경우, 모든 측정그룹의 k번째에 대응하는 검출값 집합을 제어부에 전송하는 제3단계; p번째 구동전극와 q번째 검출전극에 대응되는 노드의 검출값 ADC(p,q)을 설정하는 제4단계; k와 K가 동일한지 판단하여, 동일한 경우 개별 측정그룹에 할당된 모든 검출전극을 순환한 것으로 판단하고, 동일하지 않은 경우 k에 1을 더하여 상기 제2단계로 이동하는 제5단계; 및 k와 K가 동일한 경우 p와 P가 동일한지를 판단하여 동일한 경우 모든 구동전극을 순환한 것으로 판단하여 종료하고, 동일하지 않은 경우 p에 1을 더하여, 상기 제2단계로 이동하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치의 작동방법으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide a pressure distribution measuring method using a pressure distribution measuring apparatus according to the first aspect, wherein a value p for selecting a driving electrode in P driving electrodes is set to 1, A first step of setting a value l for selecting a measurement group in the individual measurement group to 1 and setting a value k for selecting detection electrodes in K detection electrodes in the individual measurement group to 1; a second step of detecting a detection value ADC_l_k of a detection electrode corresponding to a k-th input of the multi-channel ADC provided in the l-th measurement group; l is equal to L, and if it is not the same, it is judged that all the measurement groups are not circulated, l is added to 1, and the second step is repeated. In the same case, the set of detection values corresponding to the k- To a control unit; a fourth step of setting a detected value ADC (p, q) of a node corresponding to the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode; determining whether k and K are the same, determining that all the detection electrodes assigned to the individual measurement group are circulated if they are the same, and adding 1 to k if they are not the same and moving to the second step; And if k and K are equal, it is determined whether p and P are the same. In the case where k and K are the same, it is determined that all the driving electrodes are circulated and terminated, and if not, p is incremented by 1 to move to the second step Channel pressure distribution measuring apparatus according to the present invention.

그리고, 상기 제4단계에서는 하기의 수학식 1에 의거하여 검출값을 할당하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the fourth step, detection values are assigned based on the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017007339824-pat00001
Figure 112017007339824-pat00001

본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 제 2목적 또는 제3목적에 따른 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값을 물리량으로 변환하기 위한 방법에 있어서, 평탄화를 통한 개별 노드 이득을 조절하는 제1단계; 미세조정을 수행하는 제2단계; 및 상기 미세조정을 통해 디지털 출력값을 물리량으로 변환하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법으로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention is to provide a method for converting a digital output value measured by a pressure distribution measurement method according to the second or third object to a physical quantity, ; A second step of performing fine adjustment; And a third step of converting the digital output value into a physical quantity through the fine adjustment. The method of the present invention may be achieved by a method of converting a physical quantity of a digital output value measured by a pressure distribution measuring method.

본 발명의 제4목적의 상기 제1단계는, 센서의 검출영역에 설정된 압력을 인가하는 제1-1단계; 출력값이 0이 아닌 노드의 개수와, 출력값의 합계와 평균 출력값을 연산하는 제1-2단계; 1개의 노드를 선택하여 선택된 노드의 출력값이 0인지를 판단하는 제1-3단계; 선택된 노드의 출력값이 0인 경우 출력값이 0인 노드의 이득을 기본 이득으로 설정하고, 0이 아닌 경우 선택된 노드의 이득을 계산하고, 계산된 노드 이득이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 노드의 이들을 기본이득으로 설정하는 제1-4단계; 및 모든 노드에 대한 이득을 설정할 때까지 상기 제1-3단계, 제1-4단계를 반복하는 제1-5단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The first step of the fourth object of the present invention is characterized in that the first step comprises: a 1-1 step of applying a pressure set in the detection area of the sensor; A first step of calculating a sum of the number of nodes whose output value is not 0, an output value and an average output value; Selecting one node and determining whether the output value of the selected node is 0; If the output value of the selected node is 0, the gain of the node having the output value of 0 is set as the basic gain. Otherwise, the gain of the selected node is calculated. If the calculated node gain is out of the predetermined range, (1-4); And (1-5) repeating the steps 1-3 and 1-4 until the gain for all the nodes is set.

또한, 상기 제1-1단계에서 설정된 압력은 하기의 수학식 2에 의해 연산되고, 상기 제1-2단계에서 평균 출력값은 하기 수학식 3에 의해 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the pressure set in the step 1-1 is calculated by the following equation (2), and the average output value is calculated by the following equation (3) in the step 1-2.

[수학식 2]&Quot; (2) "

FORCE_BALANCING = { (P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR) } / 2FORCE_BALANCING = {(P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR)} / 2

[수학식 3]&Quot; (3) "

AVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZEROAVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZERO

상기 수학식 2에서, P_MAX는 센서의 검출 가능한 최대 압력, A_SENSOR는 센서 검출 영역의 면적, P_MIN은 센서의 검출 가능한 최소 압력이고, In the above equation (2), P_MAX is the maximum detectable pressure of the sensor, A_SENSOR is the area of the sensor detection area, P_MIN is the minimum detectable pressure of the sensor,

상기 수학식 3에서, SUM_NONZERO는 출력값이 0이 아닌 노드의 검출값의 합계이며, N_NONZERO는 출력값이 0이 아닌 노드의 개수이다.In Equation (3), SUM_NONZERO is the sum of the detection values of nodes whose output value is not 0, and N_NONZERO is the number of nodes whose output value is not zero.

그리고, 상기 제1-4단계에서 계산되는 노드이득은 하기의 수학식 4에 의해 연산되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the node gain calculated in the step 1-4 may be calculated by the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

G_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ijG_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ij

여기서 AVERAGE_NONZERO는 수학식 3을 통해 구한 평균값이며 A_ij는 i번째 구동 전극과 j번째 검출 전극의 교차점에 대응하는 노드의 디지털 출력값이다.Herein, AVERAGE_NONZERO is an average value obtained through Equation (3), and A_ij is a digital output value of a node corresponding to the intersection of the i-th driving electrode and the j-th detection electrode.

또한, 상기 제2단계에서 미세조정을 위한 방법은, 미세 조정 포인트의 수 N을 설정하고, 개별 미세 조정 포인트에 대응하는 힘 F_i 각각을 설정하고 i는 1로 설정하는 제2-1단계; 힘 F_i를 인가하고 그에 대응하는 개별 노드의 출력값 ADC0_pq(p는 구동 전극의 인덱스이며 q는 검출 전극의 인덱스)를 획득하는 제2-2단계; 각 노드의 출력 ADC0_pq에 개별 상기 노드 이득 G_pq를 곱하여 이득이 조절된 출력값 ADC_pq를 계산하는 제2-3단계; 상기 조절된 출력값 ADC_pq의 합인 ADC_SUM_i를 계산하고 그 결과를 저장하는 제2-4단계; i를 1증가시키고, i가 미세 조정 포인트의 수 N보다 큰지를 판단하여, i가 N보다 크지 않은 경우에는 상기 제2-2단계로 이동하는 제2-5단계; i가 N보다 큰 경우 대응 곡선함수의 인덱스인 j를 1로 설정하고, ADC_SUM_j, F_j와 ADC_SUM_(j+1), F_(j+1)에 대응하는 곡선함수 Y_j의 공식을 계산하는 제2-6단계; 및 j를 1 증가시키고, j가 N-1보다 큰지를 판단하여, j가 N-1보다 크지 않은 경우에는 상기 제2-6 단계로 이동하며 그렇지 않은 경우에는 종료하는 제2-7단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method for fine adjustment in the second step may further include: a second step of setting the number N of fine adjustment points, setting each of the forces F_i corresponding to individual fine adjustment points, and setting i to 1; Step 2-2 of applying a force F_i and obtaining an output value ADC0_pq of the individual node corresponding thereto (p is the index of the driving electrode and q is the index of the detecting electrode); A second step of calculating an output value ADC_pq whose gain is adjusted by multiplying the output ADC0_pq of each node by the individual node gain G_pq; Calculating ADC_SUM_i which is a sum of the adjusted output value ADC_pq and storing the result; i is incremented by 1, i is determined to be greater than the number N of fine adjustment points, and if i is not greater than N, step 2-2 is performed; (i) is greater than N, j is set to 1, and the equation of the curve function Y_j corresponding to ADC_SUM_j, F_j and ADC_SUM_ (j + 1), F_ Step 6; And j is incremented by 1, j is determined to be greater than N-1, and if j is not greater than N-1, the process proceeds to step 2-6, otherwise, And the like.

또한, 상기 제3단계에서 물리량으로 변환하는 방법은, P개의 구동 전극의 인덱스 p를 1로 설정하고, Q개의 검출 전극의 인덱스 q를 1로 설정하는 제3-1단계; p번째 구동 전극과 q번째 검출 전극의 교차점에 대응하는 노드의 출력값 ADC0(p,q)를 검출하는 제3-2단계; 개별 노드의 출력값 ADC0(p,q)에 개별 노드의 이득 G(p,q)를 곱하여 이득이 조절된 출력값 ADC(p,q)를 계산하는 제3-3단계; ADC(p,q)의 소속 구간을 파악하고, ADC(p,q)가 소속된 구간의 상기 곡선 함수를 이용해 압력 물리량을 계산하는 제3-4단계; p와 P가 동일한지를 판단하여, 동일한 경우에는 모든 구동 전극에 대한 순환이 완료된 것으로 판단하고 그렇지 않은 경우 p를 1 증가시키고 S3-2 단계로 이동하는 제3-5단계; 및 p와 P가 동일한 경우, q와 Q가 동일한지를 판단하여, 동일한 경우에는 모든 검출 전극에 대해 순환이 완료된 것으로 판단하고 종료를 하며, 그렇지 않은 경우 q를 1 증가시키고 S3-2 단계로 이동하는 제3-6단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the third step, a method of converting into a physical quantity includes: a 3-1 step of setting an index p of P drive electrodes to 1 and setting an index q of Q detection electrodes to 1; a third step (2-2) of detecting an output value ADC0 (p, q) of a node corresponding to an intersection of the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode; A third step of calculating an output value ADC (p, q) whose gain is adjusted by multiplying the output value ADC0 (p, q) of the individual node by the gain G (p, q) of the individual node; (P, q), and calculating a pressure physical quantity using the curve function of the section to which the ADC (p, q) belongs; if it is determined that circulation of all driving electrodes is completed, if p is not equal to P, it is determined that circulation of all driving electrodes is completed; otherwise, p is increased by 1 and step S3-2 is performed; And if p and P are the same, it is determined whether q and Q are the same. If it is the same, it is determined that the circulation is completed for all the detection electrodes and the process ends. Otherwise, q is incremented by 1 and the process moves to step S3-2 And (3-6).

그리고, 상기 제3-4단계에서, 압력 물리량은 곡선함수를 이용해 하기의 수학식 5와 같이 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다. Then, in the step 3-4, the pressure physical quantity is calculated by using the curve function as the following equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

P(p,q) = Y_i{ADC(p,q)}P (p, q) = Y_i {ADC (p, q)}

여기서 P(p,q)는 p번째 구동 전극(101)과 q번째 검출 전극(102)에 대응하는 노드의 물리적 압력값이며 i는 ADC(p,q)가 소속된 구간의 인덱스, Y_i는 ADC(p,q)가 소속된 구간에 대응하는 곡선의 함수이다.Here, P (p, q) is a physical pressure value of a node corresponding to the p-th driving electrode 101 and the q-th detecting electrode 102, i is an index of a section to which ADC (p, q) belongs, is a function of a curve corresponding to the section to which (p, q) belongs.

본 발명의 일실시예에 따르면, 다채널 압력분포측정장치의 측정 속도를 향상시킬 수 있으며, 제어 보드의 크기를 줄이기 위하여 적층 구조를 이용하고, 압력분포측정시스템의 제어회로의 디지털 출력을 실제 압력 물리량으로 변환하는 방법을 제공하여 제품의 부가가치를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, a measurement speed of a multi-channel pressure distribution measurement device can be improved, and a stacked structure can be used to reduce the size of a control board, It is possible to improve the added value of the product.

또한, 본 발명의 일실시예 따르면 매우 많은 구동 전극과 검출 전극으로 이루어진 센서를 고속으로 구동할 수 있고, 압력분포측정장치의 제작 비용을 감소시킬 수 있으며, 물리적인 압력 수치를 고속으로 제공할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to drive a sensor composed of a large number of driving electrodes and detecting electrodes at a high speed, to reduce the manufacturing cost of the pressure distribution measuring apparatus, to provide a physical pressure value at a high speed .

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 다채널 압력분포측정장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 매트릭스 센서부의 확대도,
도 3은 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 매트릭스 센서 제어보드의 구성을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 매트릭스 센서 제어보드의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 압력분포측정장치를 이용한 고속 압력분포측정방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고속 압력분포 측정회로의 구조도,
도 8은 도 7의 특정 측정그룹의 구성도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 압력분포 측정회로의 제어방법의 흐름도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 수치를 물리량으로 변환하는 방법의 흐름도,
도 11은 도 10의 변환방법에서 평탄화를 통한 개별노드 이득조정방법의 흐름도,
도 12는 도 10의 미세조정방법의 흐름도,
도 13은 도 12의 미세조정방법에 사용되는 구간의 도표,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 물리량 변환방법의 흐름도를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a block diagram showing the configuration of a multi-channel pressure distribution measuring apparatus,
2 is an enlarged view of the matrix sensor unit,
3 is a flowchart of a pressure distribution measuring method using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus,
4 is a block diagram illustrating a configuration of a multilayer matrix sensor control board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a multilayer matrix sensor control board according to an embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 6 is a flowchart of a method for measuring a high-speed pressure distribution using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a structural diagram of a high-speed pressure distribution measurement circuit according to an embodiment of the present invention;
Figure 8 is a block diagram of the specific measurement group of Figure 7,
9 is a flowchart of a method of controlling a high-speed pressure distribution measurement circuit according to an embodiment of the present invention,
10 is a flowchart of a method for converting a digital value into a physical quantity according to an embodiment of the present invention;
11 is a flowchart of an individual node gain adjustment method through planarization in the conversion method of FIG. 10,
Fig. 12 is a flowchart of the fine adjustment method of Fig. 10,
13 is a diagram of a section used in the fine adjustment method of Fig. 12,
14 is a flowchart of a real-time physical quantity conversion method according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also in the figures, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. For example, the area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific forms of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although the terms first, second, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are not commonly known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusing reasons to explain the present invention.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 압력분포측정장치의 구성, 기능 그리고, 그 장치의 동작방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 매트릭스 센서부를 갖는 압력분포측정장치의 구성과, 그 측정장치를 이용한 압력분포측정방법에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 다채널 압력분포측정장치의 구성을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 매트릭스 센서부의 확대도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration, function, and operation method of a multi-channel pressure distribution measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of a pressure distribution measuring apparatus having a matrix sensor unit and a pressure distribution measuring method using the measuring apparatus will be described. 1 is a block diagram showing the configuration of a multi-channel pressure distribution measuring apparatus. 2 is an enlarged view of the matrix sensor unit. 3 is a flowchart of a pressure distribution measuring method using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus.

도 1에 도시된 바와 같이, 다채널 압력분포측정장치는 전체적으로, 구동부, 매트릭스 센서부, 검출부, 제어부, 통신부, 호스트 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 1, the multi-channel pressure distribution measuring apparatus may include a driving unit, a matrix sensor unit, a detecting unit, a controller, a communication unit, a host, and the like as a whole.

매트릭스 센서부(100)은 구동 전극(101)과 검출 전극(102) 직교 배치되어 있으며 구동 전극(101)은 구동부(130)에 연결이 되어 있고 검출 전극(102)은 검출부(110)에 연결이 되어 있다. The matrix sensor unit 100 is disposed such that the driving electrode 101 and the sensing electrode 102 are orthogonal to each other and the driving electrode 101 is connected to the driving unit 130 and the sensing electrode 102 is connected to the sensing unit 110 .

구동부(130)는 제1구동전원(131), 제2구동전원(134), 구동 스위치(132)로 구성되어 있다. 제어부(120)의 지시에 따라 구동부(130)은 구동 스위치(132)를 조작하여 제1구동전원(131)의 출력을 선택된 구동 전극(101)에 인가하고 나머지 구동 전극(101)에 제2구동전원(134)의 출력을 인가한다. The driving unit 130 includes a first driving power source 131, a second driving power source 134, and a driving switch 132. The driving unit 130 operates the driving switch 132 to apply the output of the first driving power source 131 to the selected driving electrode 101 and apply the second driving power to the remaining driving electrode 101 And the output of the power supply 134 is applied.

검출부(110)은 검출전원(112), 검출회로(113), 검출 스위치(111)로 구성되어 있다. 제어부(120)의 지시에 따라 검출부(110)는 검출 스위치(111)를 조작하여 선택된 검출 전극(102)을 검출회로(113)에 연결하고 나머지 검출 전극(102)을 검출전원(112)에 연결한다.The detection unit 110 includes a detection power source 112, a detection circuit 113, and a detection switch 111. The detection unit 110 operates the detection switch 111 to connect the selected detection electrode 102 to the detection circuit 113 and connect the remaining detection electrode 102 to the detection power source 112 in accordance with an instruction from the control unit 120 do.

일반적으로 제2구동전원(134)의 출력과 검출 전원(112)의 출력은 동일하나 특별한 경우 두 출력은 다를 수 있다. 본 발명의 명세서에서는 특별한 언급이 없는 한 제2구동 전원(134)의 출력과 검출 전원(112)의 출력은 동일하다고 가정하고 설명을 수행한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1구동전원(131)의 출력을 제1전압, 제2구동전원(134)과 검출 전원(112)의 출력은 동일하다 가정하며 제2전압이라고 칭하기로 한다. 비록 본 발명 상에 전압이라고 지칭하기는 하였으나 제1구동전원(134), 제2구동전원(134), 검출 전원(112)의 출력은 전류의 형태를 가질 수도 있으며 정현파나 구형파와 같은 주기성을 가질 수도 있음을 명시한다In general, the output of the second driving power supply 134 and the output of the detecting power supply 112 are the same, but in special cases, the two outputs may be different. The description of the present invention assumes that the output of the second driving power supply 134 and the output of the detecting power supply 112 are the same unless otherwise specified. For convenience of explanation, the output of the first driving power source 131 is referred to as a first voltage, and the output of the second driving power source 134 and the detecting power source 112 are assumed to be the same and referred to as a second voltage. The output of the first driving power supply 134, the second driving power supply 134, and the detecting power supply 112 may have a current shape or a periodicity such as a sinusoidal wave or a square wave, Indicate that there is a possibility

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 매트릭스 센서부(100)는 검출전극(102), 검출전극(102)과 직교 배치된 구동전극(101)이 교차하도록 되어 있으며 검출전극(102)과 구동전극(101)의 교차점(103)에 압력이 인가되면 저항이나 정전용량과 같은 임피던스(104)가 변화하도록 구성되어 있다.2, the matrix sensor unit 100 includes a sensing electrode 102, a sensing electrode 102 and a driving electrode 101 which are disposed orthogonally to each other. The sensing electrode 102 and the driving electrode 101 intersect with each other. When the pressure is applied to the intersection 103 of the piezoelectric element 101, the impedance 104 such as the resistance or the capacitance changes.

이하에서는 앞서 언급한 매트릭스 센서부를 갖는 압력분포측정장치의 일반적인 동작 방법을 설명하도록 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, S1 단계에서, 압력분포측정장치는 구동전극(101)을 선택하기 위한 값인 i를 1로 설정한다. i는 1 이상이고 N 이하인 자연수이다. 여기서 N은 구동 전극의 총수를 의미하며, 자연수이다.Hereinafter, a general operation method of the pressure distribution measuring apparatus having the above-mentioned matrix sensor unit will be described. As shown in Fig. 3, in the step S1, the pressure distribution measuring apparatus sets i, which is a value for selecting the driving electrode 101, to 1. i is a natural number of 1 or more and N or less. Here, N means the total number of driving electrodes and is a natural number.

S2 단계에서, 압력분포측정장치는 검출 전극을 선택하기 위한 값인 j를 1로 설정한다. j는 1 이상이고 M 이하인 자연수이다. 여기서, M은 검출 전극의 총 수를 의미하며, 자연수이다.In step S2, the pressure distribution measuring apparatus sets j, which is a value for selecting a detection electrode, to 1. j is a natural number equal to or greater than 1 and equal to or less than M. Here, M represents the total number of detection electrodes and is a natural number.

그리고, 압력분포측정장치는 구동 전극(101)에 적절한 구동 출력을 인가한다. 구체적으로 S3 단계에서, 압력분포측정장치는 i번째 구동 전극(101)에 제1전압을 인가하고 S4 단계에서, 나머지 구동 전극(101)에 제2전압을 인가한다.Then, the pressure distribution measuring apparatus applies an appropriate driving output to the driving electrode 101. [ Specifically, in step S3, the pressure distribution measuring apparatus applies a first voltage to the i-th driving electrode 101, and applies a second voltage to the remaining driving electrode 101 in step S4.

그리고, 압력분포측정장치는 검출 전극(102)과 검출부(110)를 적절히 연결한다. 구체적으로 S5 단계에서, 압력분포측정장치는 j번째 검출 전극(102)을 검출 회로(113)와 연결하고, S6 단계에서 나머지 검출 전극(102)에 제2전압을 인가한다.The pressure distribution measuring device suitably connects the detecting electrode 102 and the detecting unit 110. Specifically, in step S5, the pressure distribution measuring apparatus connects the jth detection electrode 102 to the detection circuit 113, and applies the second voltage to the remaining detection electrode 102 in step S6.

그리고 S7 단계에서, 압력분포측정장치는 j번째 검출 전극(102)으로부터 검출된 검출 전압에 기초하여 i번째 구동 전극(101)과 j번째 검출 전극(102)의 교차점(103)에 대한 입력을 검출한다.In step S7, the pressure distribution measuring apparatus detects an input to the intersection 103 between the i-th driving electrode 101 and the j-th detecting electrode 102 based on the detection voltage detected from the j-th detection electrode 102 do.

그리고 S8 단계에서, 압력분포측정장치는 j와 M을 비교한다. 압력분포측정 장치는 j가 M보다 클 경우, S10 단계를 수행하고, j가 M보다 크지 않을 경우, S9 단계를 수행한다.In step S8, the pressure distribution measuring device compares j and M. The pressure distribution measuring apparatus performs step S10 if j is greater than M, and performs step S9 if j is not greater than M.

S9 단계에서, 압력분포측정장치는 j를 1 증가시키고, 다시 S5 단계를 수행한다.In step S9, the pressure distribution measuring apparatus increases j by 1, and then performs step S5 again.

또한, S10 단계에서, 압력분포측정장치는 i와 N을 비교한다. 압력분포측정 장치는 i가 N보다 클 경우 동작을 종료하고, i가 N보다 크지 않을 경우, S11 단계를 수행한다.Further, in step S10, the pressure distribution measuring device compares i and N. The pressure distribution measuring device terminates the operation when i is greater than N, and performs step S11 if i is not greater than N. [

S11 단계에서, 압력분포측정장치는 i를 1 증가시키고, 다시 S3 단계를 수행한다. In step S11, the pressure distribution measuring device increments i by 1 and performs step S3 again.

앞서 언급한 바와 같이, 정확한 멀티 터치 측정 회로를 구성하기 위해서는 선택된 구동 전극(101)에 제1전압을 출력하고 선택된 검출 전극(102)을 검출 회로에 연결한 후 나머지 구동 전극(101)과 나머지 검출 전극(102)에 제2전압을 인가하는 과정은 필수적이다. As described above, in order to constitute an accurate multi-touch measuring circuit, a first voltage is outputted to the selected driving electrode 101, the selected detecting electrode 102 is connected to the detecting circuit, and the remaining driving electrode 101 and the remaining detecting The process of applying the second voltage to the electrode 102 is essential.

이러한 인가를 위해서는 구동 스위치(132)와 검출 스위치(111)가 필요하며 종래에는 각 구동 전극(101)과 각 검출 전극(102) 2채널 아날로그 스위치를 추가하였다. 그러나 2채널 아날로그 스위치를 개별 전극에 모두 구비하는 경우 회로의 크기가 커지고 제조 단가가 증가하는 단점이 있다. For this application, a driving switch 132 and a detecting switch 111 are required, and a conventional two-channel analog switch is added to each driving electrode 101 and each detecting electrode 102. However, when a two-channel analog switch is provided for each of the individual electrodes, the size of the circuit increases and the manufacturing cost increases.

특히, 매트릭스 센서부(100)의 구동 전극(101)과 검출 전극(102) 수가 많아지는 경우 전체 회로를 실장한 PCB (Printed Circuit Board; 인쇄 회로 보드)의 크기가 실용적으로 사용할 수 있는 한계를 넘어가며 제조 가격이 급격히 증가하는 단점이 있다.Particularly, when the number of the driving electrodes 101 and the number of the detecting electrodes 102 of the matrix sensor unit 100 is increased, the size of a printed circuit board (PCB) on which the entire circuit is mounted can not be practically used There is a disadvantage that the manufacturing cost increases sharply.

본 발명의 일실시예에서는 이러한 문제를 해결할 수 있도록 회로 보드의 크기를 줄일 수 있는 기술적 특징에 대해 이하 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 매트릭스 센서 제어보드의 구성을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 매트릭스 센서 제어보드의 분해 사시도를 도시한 것이다. In the embodiment of the present invention, technical features that can reduce the size of the circuit board to solve such a problem will be described below. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a multilayer matrix sensor control board according to an embodiment of the present invention. 5 is an exploded perspective view of a multilayer matrix sensor control board according to an embodiment of the present invention.

즉, 도 4는 크기의 축소가 가능한 제어 보드의 구성도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 센서부(100)는 메인보드(200)와 구동회로(140)에 연결된다. 센서부(100)의 구동전극(101)은 구동회로(405)에 연결이 되며 검출전극(102)은 메인보드(200)의 검출회로(113))에 연결이 된다. That is, FIG. 4 shows a configuration diagram of a control board that can be reduced in size. As shown in FIG. 4, the sensor unit 100 is connected to the main board 200 and the driving circuit 140. The drive electrode 101 of the sensor unit 100 is connected to the drive circuit 405 and the detection electrode 102 is connected to the detection circuit 113 of the main board 200)

제어부(120)은 메인보드(200) 상에 구비되며, 구동회로(140)와 검출회로(113)를 제어하여 구동전극(101)에 신호를 입력하고 압력에 따라 변화하는 검출전극(102)의 출력을 검출한다. 메인보드(200)의 전원부(150)는 구동회로(140)에 연결이 되며, 구동회로(140)와 검출회로(113)에 전원을 인가하게 된다. The control unit 120 is provided on the main board 200 and controls the driving circuit 140 and the detection circuit 113 to input a signal to the driving electrode 101, Output is detected. The power supply unit 150 of the main board 200 is connected to the driving circuit 140 and applies power to the driving circuit 140 and the detection circuit 113.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 메인보드(200)과 구동회로(140)는 별개의 인쇄 회로 기판(PCB)에 실장이 되어 있으며, 제어부(120)과 구동회로(140)의 통신과 전원부(150)와 구동회로(140)의 연결은 구동회로보드 커넥터(141)와 메인보드 커넥터(201)를 통해 이루어진다. 이러한 커넥터(141, 201)는 구체적 실시예에서는 HRS社의 DF40 시리즈를 이용해 구성할 수 있다.5, the main board 200 and the driving circuit 140 are mounted on a separate printed circuit board (PCB), and the communication between the control unit 120 and the driving circuit 140, The driving circuit board 150 and the driving circuit 140 are connected through the driving circuit board connector 141 and the main board connector 201. These connectors 141 and 201 can be configured using the DF40 series of HRS in a specific embodiment.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 적층 구조를 통해 다채널 센서에 대해 제어 보드의 크기(면적)를 제한하면서 다수의 구동 및 검출용 부품을 실장할 수 있으며 이를 통해 제조 비용 절감과 제조 불량률 저감을 달성할 수 있다.4 and 5, it is possible to mount a large number of driving and detecting components while limiting the size (area) of the control board with respect to the multi-channel sensor, thereby reducing the manufacturing cost and the manufacturing defect rate Can be achieved.

또한, 다수의 구동 전극(101)과 검출 전극(102)이 존재하는 경우 일개의 압력분포형상 이미지를 획득하기 위한 시간이 매우 많이 소요된다. 종래에는 이러한 문제를 여러 센서를 결합하여 다수 구동 전극(101)과 검출 전극(102)을 모사하였으나 이러한 방법은 센서 제조 비용 향상과 다수 제어 보드를 사용해야 하므로 마찬가지로 비용 향상을 가지고 온다.In addition, when a plurality of driving electrodes 101 and detecting electrodes 102 are present, it takes a long time to obtain one pressure distribution shape image. Conventionally, this problem has been solved by combining a plurality of sensors and a plurality of driving electrodes 101 and sensing electrodes 102. However, this method has the same cost increase as the sensor manufacturing cost is increased and a plurality of control boards are used.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는 압력 분포 이미지를 고속으로 획득할 수 있는 방법을 제시한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 압력분포측정장치를 이용한 고속 압력분포측정방법의 흐름도를 도시한 것이다. 즉, 도 6은 압력 분포 이미지를 고속으로 획득하기 위한 방법의 순서도이다. 도 6은 도 1과 같은 일반적인 압력 분포 측정 시스템에 적용하여 압력 분포 이미지를 고속으로 획득할 수 있도록 한다.Accordingly, in order to solve such a problem, an embodiment of the present invention provides a method of acquiring a pressure distribution image at a high speed. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for measuring a high-speed pressure distribution using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 6 is a flowchart of a method for obtaining a pressure distribution image at a high speed. FIG. 6 is a block diagram illustrating a pressure distribution measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, S21 단계에서 검출전극(102)을 선택하기 위한 인덱스 q를 1로 설정한다. 검출 전극의 수는 Q이다.As shown in Fig. 6, the index q for selecting the detection electrode 102 is set to 1 in step S21. The number of detection electrodes is Q.

S22 단계에서 모든 구동전극(101)에 구동신호, 즉, 제1구동전원(131)을 인가한다.In step S22, a driving signal, that is, the first driving power source 131, is applied to all the driving electrodes 101. [

S23 단계에서 q번째 검출 전극(102)의 측정치(S_q)를 검출한다.In step S23, the measurement value S_q of the q-th detection electrode 102 is detected.

그리고 S24 단계에서 검출 전극(102)의 측정치(S_q)가 미리 설정한 값(TH_q)보다 같거나 큰 지의 여부를 판단한다. TH_q는 검출 전극(102)에 압력이 인가되었는지를 판단하기 위한 문턱치 값이다. In step S24, it is determined whether or not the measured value S_q of the detection electrode 102 is equal to or larger than a preset value TH_q. TH_q is a threshold value for determining whether or not a pressure is applied to the detection electrode 102. [

검출 전극(102)의 측정치(S_q)가 미리 지정한 값(TH_q)보다 같거나 큰 경우, S25-1 단계를 통해 q번째 검출 전극(102)의 압력 인가 여부를 판단하기 위한 변수(T_q)의 값을 TRUE로 설정한다. If the measured value S_q of the detecting electrode 102 is equal to or larger than a predetermined value TH_q, the value of the variable T_q for determining whether or not the pressure of the q-th detecting electrode 102 is applied through the step S25-1 Is set to TRUE.

또한, 검출 전극(102)의 측정치(S_q)가 미리 지정한 값(TH_q)보다 작은 경우 S25-2 단계를 통해 q번째 검출 전극(102)의 압력 인가 여부를 판단하기 위한 변수 (T_q)의 값을 FALSE로 설정한다.If the measured value S_q of the detection electrode 102 is smaller than the predetermined value TH_q, the value of the variable T_q for determining whether the q-th detection electrode 102 is applied through the step S25-2 Set to FALSE.

S26 단계에서 q와 Q가 같은지를 판단한다. 같지 않으면 아직 모든 검출 전극(102)을 측정하지 않은 것으로 판단하고 S27 단계에서 q를 1 증가시킨 후 S23 단계로 이동한다. q와 Q가 같은 경우 모든 검출 전극(102)을 측정한 것으로 판단하고 S27 단계로 이동한다. In step S26, it is determined whether q and Q are equal to each other. It is determined that all of the detection electrodes 102 have not been measured yet, and q is incremented by 1 in step S27, followed by step S23. If q and Q are equal, it is determined that all the detection electrodes 102 have been measured, and the flow proceeds to step S27.

S26 단계까지는 압력이 물리적으로 가해지는 검출전극(102)을 파악하기 위한 것이며 이후 단계에서는 압력이 물리적으로 가해진 검출전극(102)에 대해서만 검출 동작을 수행한다.Up to step S26, it is intended to grasp the detection electrode 102 to which the pressure is physically applied. In the subsequent step, the detection operation is performed only on the detection electrode 102 to which the pressure is physically applied.

S27 단계에서 구동 전극(101)을 선택하기 위한 값 p를 1로 설정한다. P는 구동 전극의 총 수이다.The value p for selecting the driving electrode 101 is set to 1 in step S27. P is the total number of driving electrodes.

S28 단계에서 검출 전극(102)을 선택하기 위한 값 q를 1로 설정한다. Q는 검출 전극의 총수이다.The value q for selecting the detection electrode 102 is set to 1 in step S28. Q is the total number of detection electrodes.

S29 단계에서 q번째 검출 전극(102)에 물리적인 압력이 가해져 있는지의 여부를 변수 T_q를 통해 판단한다. T_q가 TRUE인 경우 압력이 가해져 있으며 S30 단계로 이동해 현재 선택된 구동 전극 p와 검출 전극 q에 대응하는 노드의 실제 압력 검출을 수행한다. T_q가 FALSE인 경우 압력이 없는 것으로 판단하고 S31 단계로 이동한다. In step S29, whether a physical pressure is applied to the q-th detection electrode 102 is determined through a variable T_q. If T_q is TRUE, the pressure is applied, and the flow proceeds to step S30 where actual pressure detection of the node corresponding to the currently selected drive electrode p and detection electrode q is performed. If T_q is FALSE, it is determined that there is no pressure, and the flow moves to step S31.

S31 단계에서는 압력이 가해지지 않는 검출 전극(102)과 선택된 구동 전극(101)에 해당하는 검출값을 0으로 설정한다.In step S31, a detection value corresponding to the detection electrode 102 to which no pressure is applied and the selected driving electrode 101 is set to zero.

S32 단계에서 p와 P를 비교한다. p와 P가 동일하지 않은 경우 아직 모든 구동 전극(101)을 탐색하지 않은 것으로 판단하고 S33 단계로 이동한다. p와 P가 동일한 경우 모든 구동 전극(101)을 탐색한 것으로 판단하고 S34 단계로 이동한다.In step S32, p and P are compared. If p and P are not the same, it is determined that all the driving electrodes 101 have not been searched yet, and the process moves to step S33. If p and P are equal to each other, it is determined that all the driving electrodes 101 have been searched, and the process proceeds to step S34.

S33 단계에서는 p를 1 증가시키고 S29 단계로 이동한다.In step S33, p is incremented by one and the process moves to step S29.

S34 단계에서 q와 Q를 비교한다. q와 Q가 동일하지 않은 경우 아직 모든 검출 전극(102)을 탐색하지 않은 것으로 판단하고 S35 단계로 이동한다. q와 Q가 동일한 경우 모든 검출 전극(102)을 탐색한 것으로 판단하고 스캔을 종료한다.In step S34, q and Q are compared. If q and Q are not equal, it is determined that all the detection electrodes 102 have not been searched yet, and the process moves to step S35. If q and Q are equal, it is determined that all the detection electrodes 102 have been searched, and the scan is terminated.

S35 단계에서는 q를 1 증가시키고 S29 단계로 이동한다.In step S35, q is incremented by one and the process moves to step S29.

이하에서는 하드웨어 변경을 압력분포측정장치의 검출속도를 더욱 향상시키기 위한 구조 및 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고속 압력분포 측정회로의 구조도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 도 7의 특정 측정그룹의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 압력분포 측정회로의 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a structure and a method for further improving the detection speed of the pressure distribution measuring apparatus will be described. 7 is a structural diagram of a high-speed pressure distribution measuring circuit according to an embodiment of the present invention. Fig. 8 shows a configuration diagram of the specific measurement group of Fig. 7. Fig. 9 is a flowchart of a method of controlling a high-speed pressure distribution measurement circuit according to an embodiment of the present invention.

즉, 본 발명의 일실시예에서는 검출속도를 더욱 향상시키기 위해 앞서 언급한 센서부에 구비된 다수의 검출전극을 특정 수만큼 다수의 측정그룹으로 그룹핑하고, 그룹핑된 측정그룹에서 각각의 검출전극에 검출회로를 연결하고, 하나의 측정그룹 각각에 대해 다채널 ADC를 연결하고, 각각의 다채널 ADC를 제어부와 연결한 구조가 적용될 수 있다. That is, in an embodiment of the present invention, in order to further improve the detection speed, a plurality of detection electrodes provided in the sensor unit may be grouped into a plurality of measurement groups by a specific number, A detection circuit is connected, a multi-channel ADC is connected to each measurement group, and each multi-channel ADC is connected to a control unit.

구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 매트릭스 센서부(100)의 검출 전극(102)는 각각 K개씩 그룹화되어 측정그룹 1, 측정그룹 2,,,, 측정그룹 L의 L개의 측정그룹에 연결이 되어지게 됨을 알 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 7, the detection electrodes 102 of the matrix sensor unit 100 are grouped into K groups and connected to L measurement groups of the measurement group 1, the measurement group 2, As shown in FIG.

그리고, 개별 측정그룹들은 도 7에 도시된 바와 같이, 그룹화된 검출 전극(102)에서 발생하는 압력에 따른 전기적 변화를 검출하여 제어부(102)과 디지털 통신을 통해 데이터를 주고받는다. 구체적 실시예에서, 디지털 통신은 보드 내부간 통신을 위한 SPI, I2C, RS232C 등을 활용할 수 있다.7, the individual measurement groups detect an electrical change according to the pressure generated in the grouped detection electrodes 102 and exchange data with the control unit 102 through digital communication. In a specific embodiment, digital communication may utilize SPI, I2C, RS232C, etc. for inter-board communication.

또한, 도 8은 1번째 측정그룹의 구성도를 보다 상세하게 도시한 것이다. 각각의 측정그룹은 도 8과 같이 구성되게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 1번째 측정 그룹의 1번째 검출 전극(102)은 연산증폭기(105)의 음입력에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 양입력은 기준전원(106)에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 음입력은 다시 피드백 임피던스(107)를 통해 연산증폭기(105)의 출력에 연결이 되고 그 출력은 다시 다채널 ADC(108)의 입력에 연결이 된다. 1번째 측정 그룹의 2번째 검출 전극(102) 역시 연산증폭기(105)의 음입력에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 양입력은 기준전원(106)에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 음입력은 다시 피드백 임피던스(107)를 통해 연산증폭기(105)의 출력에 연결이 되고 그 출력은 다시 다채널 ADC(108)의 입력에 연결이 된다. 이와 같은 연결이 반복되어 1번째 측정 그룹의 마지막 K번째 검출 전극(102)은 연산증폭기(105)의 음입력에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 양입력은 기준전원(106)에 연결이 된다. 연산증폭기(105)의 음입력은 다시 피드백 임피던스(107)를 통해 연산증폭기(105)의 출력에 연결이 되고 그 출력은 다시 다채널 ADC(108)의 입력에 연결이 된다.Fig. 8 shows the configuration diagram of the first measurement group in more detail. Each measurement group is configured as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the first detection electrode 102 of the first measurement group is connected to the negative input of the operational amplifier 105. Both inputs of the operational amplifier 105 are connected to the reference power supply 106. The negative input of the operational amplifier 105 is again connected to the output of the operational amplifier 105 via the feedback impedance 107 and its output is again connected to the input of the multi-channel ADC 108. The second detection electrode 102 of the first measurement group is also connected to the negative input of the operational amplifier 105. Both inputs of the operational amplifier 105 are connected to the reference power supply 106. The negative input of the operational amplifier 105 is again connected to the output of the operational amplifier 105 via the feedback impedance 107 and its output is again connected to the input of the multi-channel ADC 108. This connection is repeated so that the last Kth detection electrode 102 of the first measurement group is connected to the negative input of the operational amplifier 105. Both inputs of the operational amplifier 105 are connected to the reference power supply 106. The negative input of the operational amplifier 105 is again connected to the output of the operational amplifier 105 via the feedback impedance 107 and its output is again connected to the input of the multi-channel ADC 108.

종래의 방법에서는 통상 1개의 연산증폭기를 멀티플렉서(Multiplexer; MUX)를 통해 여러 개의 검출 전극(102)과 연결을 하였다. 멀티플렉서는 다수의 입력과 하나의 출력을 가지고 있는 아날로그 스위치 소자로 종래의 방법에서는 멀티플렉서의 다수의 입력에 다수의 검출 전극을 연결하고 멀티플렉서의 하나의 출력에 하나의 연산증폭기를 설비한 후, 여러 입력을 순차적으로 멀티플렉서 내부의 스위치를 통해 출력에 설비된 연산 증폭기에 연결하였다. 그러나 이러한 경우 스위치를 이용해 입력과 출력을 연결하는 경우 입력과 출력이 연결되는 순간 스위칭 노이즈가 발생한다. 이 스위칭 노이즈는 일정한 시간이 지난 후에 사라지기 때문에 정확한 측정을 위해서는 스위칭 후 일정 시간을 대기하여야 하며 이는 필연적으로 측정 속도의 저하로 이어진다.In the conventional method, one operational amplifier is usually connected to the plurality of detection electrodes 102 through a multiplexer (MUX). A multiplexer is an analog switch element having a plurality of inputs and an output. In the conventional method, a plurality of detection electrodes are connected to a plurality of inputs of a multiplexer, an operational amplifier is provided to one output of the multiplexer, Are sequentially connected to the operational amplifier provided at the output through a switch inside the multiplexer. However, in this case, when a switch is used to connect an input and an output, a switching noise is generated as soon as the input and the output are connected. Since this switching noise disappears after a certain time, it is necessary to wait for a certain time after switching for accurate measurement, which inevitably leads to a decrease in the measurement speed.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 연산 증폭기(105)를 모든 검출 전극(102)에 배치하고 연산 증폭기(105) 출력을 다채널 ADC(108)에 연결하여 스위칭 노이즈에 의한 측정 속도 저하를 방지한다. 이러한 방법은 기존의 순차 검출과 달리 병렬 검출 방식이라 칭할 수 있다. 그러나 1개의 다채널 ADC(108)를 이용해 매우 다수의 검출 전극(102)을 동시에 검출할 수 없다. 그 이유는 첫 번째로 다채널 ADC(108)의 입력의 수가 물리적으로 제한이 되어 있고 두 번째로는 다채널 ADC(108) 또한 내부의 스위칭을 통해 개별 검출 전극(102)의 전기적인 변화량을 검출하기 때문에 기존 순차 검출 대비 개선되기는 하지만 스위칭 대기 시간이 필요하기 때문이다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the operational amplifier 105 is disposed on all of the detection electrodes 102, and the output of the operational amplifier 105 is connected to the multi-channel ADC 108 to prevent a decrease in the measurement speed due to the switching noise . This method can be called a parallel detection method, unlike the conventional sequential detection. However, a plurality of detection electrodes 102 can not be detected at the same time by using one multi-channel ADC 108. The first reason is that the number of inputs of the multichannel ADC 108 is physically limited and secondly the multichannel ADC 108 also detects the amount of electrical change of the individual detection electrodes 102 through internal switching This is because the switching wait time is needed although it is improved compared to the conventional sequential detection.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에서는 여러 개의 검출 그룹에 각각 개별 다채널 ADC(108)를 설비한 후 한 번에 여러 ADC(108)에서 측정한 데이터를 검출하여 이를 SPI, I2C 등과 같은 디지털 통신을 통해 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(102)로 읽어 들어도록 하였다. 특히 SPI와 같은 디지털 통신은 여러 ADC의 출력을 동시에 측정할 수 있어 이에 따라 검출 시간의 획기적인 감소가 가능하다. In order to solve such a problem, in an embodiment of the present invention, the individual multi-channel ADCs 108 are installed in a plurality of detection groups, and data measured by the plurality of ADCs 108 at one time is detected, The control unit 102 reads through the same digital communication as shown in FIG. In particular, digital communications such as SPI can simultaneously measure the output of multiple ADCs, thus enabling a dramatic reduction in detection time.

이하에서는 고속 압력분포측정회로를 이용한 고속 압력분포측정방벙에 대해 설명하도록 한다. 즉, 이하에서는 앞서 언급한 도 9는 앞서 언급한 도 7과 도 8에 도시된 고속측정이 가능한 제어회로의 구동 순서를 도시한 것이다.Hereinafter, the measurement of the high-speed pressure distribution using the high-speed pressure distribution measurement circuit will be described. That is, the above-mentioned FIG. 9 shows the driving sequence of the control circuit capable of high-speed measurement shown in FIG. 7 and FIG.

도 9에 도시된 바와 같이, S41 단계에서 구동 전극(101)을 선택하는 값 p를 1로 설정한다. 구동 전극의 수는 P개이다.As shown in Fig. 9, the value p for selecting the driving electrode 101 is set to 1 in step S41. The number of driving electrodes is P number.

S42 단계에서 개별 측정 그룹의 검출 전극(102)을 선택하는 값 k를 1로 설정한다. 개별 측정 그룹에 할당된 검출 전극(102)의 총 수는 K개이다.The value k for selecting the detection electrode 102 of the individual measurement group is set to 1 in step S42. The total number of detection electrodes 102 assigned to the individual measurement groups is K. [

S43 단계에서 개별 측정 그룹을 선택하는 값 l을 1로 설정한다. 측정 그룹의 총 수는 L개이다.The value l for selecting the individual measurement group is set to 1 in step S43. The total number of measurement groups is L.

S44 단계에서 l번째 측정 그룹에 대응하는 다채널 ADC(108)의 k번째 입력에 대응하는 검출 전극(102)의 검출값 ADC_l_k를 검출한다.In step S44, the detection value ADC_l_k of the detection electrode 102 corresponding to the k-th input of the multi-channel ADC 108 corresponding to the l-th measurement group is detected.

S45 단계에서 l이 L과 동일한지를 판단한다. L과 l이 동일하지 않은 경우 모든 측정 그룹을 순환하지 않은 것으로 판단하고 S46 단계로 이동한다. L과 l이 동일한 경우 모든 측정 그룹을 순환한 것으로 판단하고 S47 단계로 이동한다.In step S45, it is determined whether l is equal to L or not. If L and l are not equal, it is determined that all the measurement groups are not circulated, and the flow moves to step S46. If L and l are the same, it is determined that all measurement groups have been circulated, and the flow moves to step S47.

S46 단계에서는 l을 1 증가시키고 S44 단계로 이동한다.In step S46, l is incremented by one and the process moves to step S44.

S47 단계에서는 모든 측정 그룹의 k번째에 대응하는 검출값 집합을 제어부(120)에 전달한다. 또한, S44 단계, S45 단계, S46 단계은 흐름도 상에서 순차적으로 실행되는 것으로 표현하였으나 실제 구현상에서는 동시에 수행된다. 이로 인해 측정 속도의 향상이 이루어질 수 있다.In step S47, the control unit 120 transmits a set of detected values corresponding to the kth of all measurement groups. Also, although steps S44, S45, and S46 are described as being performed sequentially in the flowchart, they are performed simultaneously in actual implementation. As a result, the measurement speed can be improved.

S48 단계에서는 구동 전극 p와 검출 전극 q에 대응하는 노드의 검출값을 아래 수학식 1에 의거해 할당한다.In step S48, detection values of nodes corresponding to the driving electrode p and the detection electrode q are assigned based on the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

q = (l-1) * K + kq = (1 - 1) * K + k

S49 단계에서는 k와 K가 동일한지를 판단한다. k와 K가 동일한 경우 개별 측정 그룹에 할당된 모든 검출 전극(102)을 순환한 것으로 판단하고, S51 단계로 이동한다. k와 K가 동일하지 않은 경우 S50으로 이동한다.In step S49, it is determined whether k and K are the same. If k and K are equal, it is determined that all the detection electrodes 102 assigned to the individual measurement group are circulated, and the process moves to step S51. If k and K are not the same, go to S50.

S50 단계에서는 k의 값을 1 증가시키고 S44 단계로 이동한다.In step S50, the value of k is incremented by one and the process moves to step S44.

S51 단계에서는 p와 P가 동일한지를 판단한다. p와 P가 동일한 경우 모든 구동 전극(101)을 순환한 것으로 판단하고 종료를 한다. p와 P가 동일하지 않은 경우 S52 단계로 이동한다.In step S51, it is determined whether p and P are the same. If p and P are the same, it is determined that all the driving electrodes 101 are circulated, and the process is terminated. If p and P are not the same, the flow goes to step S52.

S52 단계에서는 p를 1증가시키고 S44 단계로 이동한다.In step S52, p is incremented by one and the process moves to step S44.

앞서 언급한 바와 같이, 압력분포측정장치는 압력의 분포 형상과 더불어 가해지는 압력의 물리량을 파악하는 장비이다. 그러나 압력분포측정장치의 검출 회로는 압력에 대응하는 디지털 수치만을 제공하므로 이 디지털 수치를 실제 물리량으로 변환하는 과정이 필요하다. 이를 위해서는 디지털 수치와 실제 압력 물리량을 매핑하는 연산이 필요하다.As mentioned above, the pressure distribution measuring device is a device for grasping the physical quantity of the applied pressure together with the distribution shape of the pressure. However, since the detection circuit of the pressure distribution measuring apparatus only provides the digital value corresponding to the pressure, it is necessary to convert the digital value into the actual physical quantity. To do this, it is necessary to perform an operation to map the digital numerical value and the actual pressure physical quantity.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 수치를 물리량으로 변환하는 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 디지털 수치를 물리량으로 변환하는 방법은, S61 단계에서는 평탄화 과정을 통한 개별 노드의 이득(또는 게인) 조절을 하고, S62 단계에서는 미세 조정을 통해 디지털 수치와 물리량을 매핑한다.10 is a flowchart of a method of converting a digital value into a physical quantity according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in the method of converting a digital value into a physical quantity, a gain (or a gain) of an individual node is adjusted through a flattening process in step S61. In step S62, a digital value and a physical quantity are mapped do.

이하에서는 앞서 언급한 평탄화 과정을 통한 개별 노드의 이득을 조절하는 단계와, 미세 조정을 통해 디지털 수치와 물리량을 변환하는 단계 각각에 대해 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the steps of adjusting the gains of individual nodes through the above-mentioned flattening process and the steps of converting digital values and physical quantities through fine adjustment will be described in detail.

도 11은 도 10의 변환방법에서 평탄화를 통한 개별노드 이득조정방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 11의 평탄화 알고리즘은 개별 노드의 이득을 조절하여 노드 간에 존재하는 응답의 편차를 줄이는 목적을 가지고 있다.11 is a flowchart of a method of adjusting individual node gains through planarization in the conversion method of FIG. The planarization algorithm of FIG. 11 has the purpose of adjusting the gain of individual nodes to reduce the deviation of responses existing between the nodes.

도 11에 도시된 바와 같이, S71 단계에서 센서의 전체 검출 영역을 일정한 힘으로 인가한다. 인가하는 힘은 통상적으로 센서의 최소 압력치와 최대 압력치의 중간값으로 설정한다. 그 힘(FORCE_BALANCING)은 이하의 [수학식 2]로 구할 수 있다.As shown in FIG. 11, in step S71, the entire detection region of the sensor is applied with a constant force. The applied force is typically set to an intermediate value between the minimum pressure value and the maximum pressure value of the sensor. The force (FORCE_BALANCING) can be obtained by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

FORCE_BALANCING = { (P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR) } / 2FORCE_BALANCING = {(P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR)} / 2

수학식 2에서 P_MAX는 센서의 검출 가능한 최대 압력, A_SENSOR는 센서 검출 영역의 면적, P_MIN은 센서의 검출 가능한 최소 압력을 의미한다.In Equation (2), P_MAX denotes the maximum detectable pressure of the sensor, A_SENSOR denotes the area of the sensor detection region, and P_MIN denotes the minimum detectable pressure of the sensor.

S72 단계에서는 검출 회로(113)를 통해 모든 센서 노드의 검출치를 파악한 후 검출치가 0이 아닌 노드의 개수를 파악한다. 검출치가 0이 아닌 노드는 압력이 인가되지 않은 노드이다.In step S72, the detection values of all the sensor nodes are obtained through the detection circuit 113, and then the number of nodes whose detection values are not zero is grasped. A node whose detection value is not 0 is a node to which pressure is not applied.

S73 단계에서는 모든 센서 노드의 검출치 중 0이 아닌 검출치의 합계를 계산한다.In step S73, the sum of the non-zero detection values among the detection values of all the sensor nodes is calculated.

S74 단계에서는 모든 센서 노드 중 검출치가 0이 아닌 노드들의 평균값 (AVERAGE_NONZERO)를 계산한다. 그 계산 수식은 [수학식 3]과 같다.In step S74, the average value (AVERAGE_NONZERO) of all the sensor nodes, which are not zero, is calculated. The calculation formula is as shown in [Equation 3].

[수학식 3]&Quot; (3) "

AVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZEROAVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZERO

수학식 3에서 SUM_NONZERO는 S73 단계에서 구한 검출치가 0이 아닌 노드의 검출치 합계이며 N_NONZERO는 S72 단계에서 구한 검출치가 0이 아닌 노드의 개수이다.SUM_NONZERO in Equation (3) is the sum of the detected values of the non-zero detected nodes obtained in S73 and N_NONZERO is the number of non-zero detected nodes obtained in S72.

그리고, S75 단계에서는 1개의 노드를 선택한다.In step S75, one node is selected.

S76 단계에서는 선택된 노드의 검출치가 0인지를 판단한다. 노드의 검출치가 0인 경우는 S78 단계로 이동하고 노드의 검출치가 0이 아닌 경우에는 S77 단계로 이동한다.In step S76, it is determined whether the detected value of the selected node is 0 or not. If the detected value of the node is 0, the process proceeds to step S78. If the detected value of the node is not 0, the process proceeds to step S77.

S78 단계에서는 검출치가 0인 노드의 이득을 기본 이득으로 설정한 후 S80 단계로 이동한다. 기본 이득의 값은 통상 1.0으로 설정한다.In step S78, the gain of the node having the detected value of 0 is set as the basic gain, and then the flow proceeds to step S80. The value of the basic gain is usually set to 1.0.

S77 단계에서는 선택 노드의 이득을 계산한다. (i, j) 번째 노드의 이득 G_ij의 계산은 수학식 4를 따른다.In step S77, the gain of the selected node is calculated. The calculation of the gain G_ij of the (i, j) -th node follows Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

G_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ijG_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ij

여기서 AVERAGE_NONZERO는 수학식 3을 통해 구한 평균값이며 A_ij는 i번째 구동 전극(101)과 j번째 검출 전극(102)의 교차점에 대응하는 노드의 디지털 검출치이다.Here, AVERAGE_NONZERO is an average value obtained through Equation (3), and A_ij is a digital detection value of a node corresponding to the intersection point of the i-th driving electrode 101 and the j-th detecting electrode 102.

S79 단계에서는 수학식 4를 통해 계산한 노드의 이득이 지정한 범위 내에 있는지를 판단한다. 노드의 이득이 지정한 범위를 벗어나는 경우는 노드의 이득을 기본 이득으로 재설정한다. 기본 이득은 통상 1.0이다. 지정한 노드의 이득의 범위는 통산 0.5에서 2.0 사이이다.In step S79, it is determined whether the gain of the node calculated through Equation (4) is within a specified range. If the node's gain is outside the specified range, the node's gain is reset to the default gain. The default gain is typically 1.0. The range of gains for a given node is between 0.5 and 2.0.

S80 단계에서는 모든 노드에 대해 이득을 계산하였는지를 판단한다. 모든 노드에 대해 이득을 계산하였으면 종료를 하고 그렇지 않은 경우에는 S81 단계로 이동한다.In step S80, it is determined whether or not the gain is calculated for all the nodes. If the gain is calculated for all the nodes, the process ends. Otherwise, the process moves to step S81.

S81 단계에서는 다음 노드로 이동을 하여 노드의 검출치를 검출하고 S76 단계로 이동을 한다.In step S81, the mobile node moves to the next node, detects the detected value of the node, and moves to step S76.

다음으로는 미세조정을 통한 디지털 수치의 물리량 변화방법(S62)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 먼저, 도 12는 도 10의 미세조정방법의 흐름도를 도시한 것이다. 즉, 도 12에서는 이득이 조절된 노드의 검출치를 실제 물리량으로 변환하는 알고리즘의 순서도를 도시한 것이다. Next, the method of changing the physical quantity of the digital value by fine adjustment (S62) will be described in more detail. 12 is a flowchart of the fine adjustment method of FIG. That is, FIG. 12 shows a flowchart of an algorithm for converting a detection value of a node whose gain is adjusted to an actual physical quantity.

도 12에 도시된 바와 같이, S91 단계에서는 미세 조정 포인트의 수 N을 설정한다. N은 0보다 큰 임의의 자연수이다.As shown in Fig. 12, in step S91, the number N of fine adjustment points is set. N is an arbitrary natural number greater than zero.

S92 단계에서는 개별 미세 조정 포인트에 대응하는 힘 F_i를 설정한다. 통상 F_1은 센서의 최소 검출 압력에 대응하는 힘이며 F_N은 센서의 최대 검출 압력에 대응하는 힘으로 설정한다.In step S92, the force F_i corresponding to the individual fine adjustment point is set. Normally, F_1 is the force corresponding to the minimum detection pressure of the sensor and F_N is the force corresponding to the maximum detection pressure of the sensor.

S93 단계에서 i는 1로 설정한다.I is set to 1 in step S93.

S94 단계에서는 힘 F_i를 인가하고 그에 대응하는 개별 노드의 검출치 ADC0_pq를 획득한다. p는 구동 전극(101)의 인덱스이며 q는 검출 전극(102)의 인덱스이다.In step S94, the force F_i is applied and the detection value ADC0_pq of the corresponding node is obtained. p is an index of the driving electrode 101, and q is an index of the detecting electrode 102.

S95 단계에서는 각 노드의 출력 ADC0_pq에 앞서 언급한 도 11에서 구한 개별 노드의 이득 G_pq를 곱하여 이득이 조절된 검출치 ADC_pq를 계산한다.In step S95, the gain ADC_pq is calculated by multiplying the output ADC0_pq of each node by the gain G_pq of the individual node obtained in the above-mentioned FIG. 11.

S96 단계에서는 ADC_pq의 합 ADC_SUM_i를 계산하고 그 결과를 저장한다.In step S96, the sum ADC_SUM_i of ADC_pq is calculated and the result is stored.

S97 단계에서는 i를 1증가 시킨다.In step S97, i is incremented by one.

S98 단계에서는 i가 미세 조정 포인트의 수 N보다 큰지를 판단한다. i가 N보다 크지 않은 경우에는 S94 단계로 이동한다. 그렇지 않은 경우에는 S99 단계로 이동한다.In step S98, it is determined whether i is greater than the number N of fine adjustment points. If i is not greater than N, the process moves to step S94. Otherwise, the flow proceeds to step S99.

S99 단계에서는 j를 1로 설정한다.In step S99, j is set to 1.

S100 단계에서는 (ADC_SUM_j, F_j)와 (ADC_SUM_(j+1), F_(j+1))에 대응하는 곡선 Y_j의 공식을 계산한다. 이 Y_j의 공식은 1차 선형 피팅 또는 다차 선형 피팅 또는 비선형 곡선 피팅 등의 방법을 적용할 수 있다.In step S100, a formula of a curve Y_j corresponding to (ADC_SUM_j, F_j) and (ADC_SUM_ (j + 1), F_ (j + 1)) is calculated. The formula of Y_j can be applied to a method such as a first order linear fitting, a second order linear fitting, or a nonlinear curve fitting.

S101 단계에서는 j를 1 증가시킨다.In step S101, j is incremented by one.

S102 단계에서는 j가 N-1보다 큰지를 판단한다. j가 N-1보다 크지 않은 경우에는 S100 단계로 이동하며 그렇지 않은 경우에는 종료를 한다.In step S102, it is determined whether j is greater than N-1. If j is not greater than N-1, the process moves to step S100. Otherwise, the process ends.

도 13은 도 12의 미세조정방법에 사용되는 구간의 도표를 도시한 것이다. 즉, 도 13은 도 12의 미세 조정방법에서 S100 단계를 도식적으로 표현한 것이다.FIG. 13 is a diagram of a section used in the fine adjustment method of FIG. 12; FIG. That is, FIG. 13 is a schematic representation of the step S100 in the fine adjustment method of FIG.

도 13에 도시된 바와 같이, 가로축은 이득이 조절된 검출치의 합(ADC_SUM)이며 세로축은 인가된 힘(F)을 의미한다.As shown in FIG. 13, the abscissa is the sum of the detected gains (ADC_SUM) and the ordinate is the applied force (F).

도 13은 미세 조정 포인트 수 N은 4인 경우이며 이 때 곡선을 피팅하는 구간은 N-1은 3이 된다. 여기서 그 구간은 I_1, I_2, I_3이다. 구간 I_1의 곡선을 피팅하기 위한 데이터는 (ADC_SUM_1, F_1)과 (ADC_SUM_2,F_2)이며 여기에 통상적으로 사용되는 곡선 피팅 알고리즘을 적용해 직선 공식 Y_1를 구할 수 있다. 마찬가지로 구간 I_2의 곡선을 피팅하기 위한 데이터는 (ADC_SUM_2, F_2)과 (ADC_SUM_3,F_3)이며 여기에 통상적으로 사용되는 곡선 피팅 알고리즘을 적용해 직선 공식 Y_2를 구할 수 있다. 동일하게 구간 I_3의 곡선을 피팅하기 위한 데이터는 (ADC_SUM_3, F_3)과 (ADC_SUM_4,F_4)이며 여기에 통상적으로 사용되는 곡선 피팅 알고리즘을 적용해 직선 공식 Y_1를 구할 수 있다.13 shows the case where the number of fine adjustment points N is 4. In this case, the interval for fitting the curve is N-1, which is 3. Here, the sections are I_1, I_2, and I_3. The data for fitting the curve of the section I_1 is (ADC_SUM_1, F_1) and (ADC_SUM_2, F_2), and the straight line formula Y_1 can be obtained by applying the curve fitting algorithm that is conventionally used here. Similarly, the data for fitting the curve of the section I_2 are (ADC_SUM_2, F_2) and (ADC_SUM_3, F_3), and the straight line formula Y_2 can be obtained by applying the curve fitting algorithm which is conventionally used here. Similarly, the data for fitting the curve of the section I_3 are (ADC_SUM_3, F_3) and (ADC_SUM_4, F_4), and the straight line formula Y_1 can be obtained by applying the curve fitting algorithm which is conventionally used here.

따라서 앞서 언급한 도 10에서 도 13까지 상술한 내용을 통해 측정 회로의 검출치를 실제 압력 물리량으로 변환하는 공식을 얻을 수 있게 된다. Accordingly, from the above-described FIG. 10 to FIG. 13, a formula for converting the detection value of the measurement circuit into the actual pressure physical quantity can be obtained.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 물리량 변환방법의 흐름도를 도시한 것이다. 주그 도 14는 이러한 공식을 이용해 실시간으로 측정 회로의 검출치를 실제 압력 물리량으로 변환하는 순서도를 도시한 것이다. 14 is a flowchart of a real-time physical quantity conversion method according to an embodiment of the present invention. Jug FIG. 14 shows a flowchart for converting the detection value of the measurement circuit into the actual pressure physical quantity in real time using this formula.

도 14에 도시된 바와 같이, S110 단계에서 구동 전극(101)의 인덱스 p를 1로 설정한다. 구동 전극(101)의 수는 P이다.As shown in Fig. 14, the index p of the driving electrode 101 is set to 1 in step S110. The number of the driving electrodes 101 is P.

S111 단계에서 검출 전극(102)의 인덱스 q를 1로 설정한다. 검출 전극(102)의 수는 Q이다.The index q of the detection electrode 102 is set to 1 in step S111. The number of the detection electrodes 102 is Q.

S112 단계에서 p번째 구동 전극(101)과 q번째 검출 전극(102)의 교차점에 대응하는 노드의 검출치 ADC0(p,q)를 검출한다.The detection value ADC0 (p, q) of the node corresponding to the intersection of the p-th drive electrode 101 and the q-th detection electrode 102 is detected in step S112.

S113 단계에서는 개별 노드의 검출치 ADC0(p,q)에 개별 노드의 이득 G(p,q)를 곱하여 이득이 조절된 검출지 ADC(p,q)를 계산한다.In step S113, the gain ADC (p, q) is calculated by multiplying the detection value ADC0 (p, q) of the individual node by the gain G (p, q) of the individual node.

S114 단계에서는 ADC(p,q)의 소속 구간을 파악한다.In step S114, the subsection of the ADC (p, q) is identified.

S115 단계에서는 ADC(p,q)가 소속된 구간의 곡선 함수를 이용해 압력 물리량을 수학식 5와 같이 계산한다.In step S115, the pressure physical quantity is calculated using Equation 5 using the curve function of the section to which the ADC (p, q) belongs.

[수학식 5]&Quot; (5) "

P(p,q) = Y_i{ADC(p,q)}P (p, q) = Y_i {ADC (p, q)}

여기서 P(p,q)는 p번째 구동 전극(101)과 q번째 검출 전극(102)에 대응하는 노드의 물리적 압력값이며 i는 ADC(p,q)가 소속된 구간의 인덱스, Y_i는 ADC(p,q)가 소속된 구간에 대응하는 곡선의 함수이다.Here, P (p, q) is a physical pressure value of a node corresponding to the p-th driving electrode 101 and the q-th detecting electrode 102, i is an index of a section to which ADC (p, q) belongs, is a function of a curve corresponding to the section to which (p, q) belongs.

S116 단계에서는 p와 P가 동일한지를 판단한다. 동일한 경우에는 모든 구동 전극(101)에 대한 순환이 완료된 것으로 판단하고 S118 단계로 이동하며 그렇지 않은 경우 S117 단계로 이동한다.In step S116, it is determined whether p and P are the same. It is determined that the circulation of all the driving electrodes 101 is completed, and the flow proceeds to step S118. Otherwise, the flow proceeds to step S117.

S117 단계에서는 p를 1 증가시키고 S112 단계로 이동한다.In step S117, p is incremented by one and the process moves to step S112.

S118 단계에서는 q와 Q가 동일한지를 판단한다. 동일한 경우에는 모든 검출 전극(102)에 대해 순환이 완료된 것으로 판단하고 종료를 하며 그렇지 않은 경우 S119 단계로 이동한다.In step S118, it is determined whether q and Q are the same. It is determined that the circulation is completed for all the detection electrodes 102 and the process is terminated. Otherwise, the process moves to step S119.

S119 단계(1410)에서는 q를 1 증가시키고 S112 단계로 이동한다.In step S119 (1410), q is incremented by one and the process moves to step S112.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

100:센서부
101:구동전극
102:검출전극
103:교차점(노드)
104:임피던스
105:연산증폭기
106:기준전원
107:피드백 임피던스
108:다채널 ADC
110:검출부
111:검출스위치
112:검출전원
113:검출회로
120:제어부
130:구동부
131:제1구동전원
132:구동스위치
134:제2구동전원
140:구동회로보드
141:구동회로 커넥터
150:전원부
200:메인보드
300:통신부
400:호스트
500:매트릭스센서 제어보드
100:
101: driving electrode
102:
103: intersection (node)
104: Impedance
105: operational amplifier
106: Reference power source
107: feedback impedance
108: Multi-channel ADC
110:
111: Detection switch
112: detection power source
113: Detection circuit
120:
130:
131: first driving power source
132: drive switch
134: second driving power source
140: drive circuit board
141: drive circuit connector
150:
200: Motherboard
300:
400: Host
500: Matrix sensor control board

Claims (15)

기판 상에 다수 형성된 구동전극과, 상기 구동전극에 교차되도록 구성되는 다수의 검출전극을 갖는 매트릭스센서부를 구비하여, 상기 구동전극과 상기 검출전극의 교차점 상의 전기변화량을 측정하여 인가되는 압력의 분포 및 각 교차점 상의 압력을 측정하기 위한 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법에 있어서,
상기 다채널 압력분포측정장치는 복수의 구동전극 중 선택된 구동전극에 제1전압을 인가하는 제1구동전원과, 선택되지 않는 구동전극에 제2전압을 인가하는 제2구동전원과, 구동스위치를 갖는 구동부; 복수의 검출전극 중 선택된 검출전극이 연결되는 검출회로와, 선택되지 않은 검출전극이 연결되는 검출전원과, 검출스위치를 갖는 검출부; 및 상기 구동스위치와 상기 검출스위치를 제어하는 제어부를 포함하고,
Q개의 검출전극에서 검출전극을 선택하기 위한 인덱스 q를 1로 설정하고, 모든 구동전극에는 제1구동전원에 의해 제1전압을 인가하는 제1단계;
q번째 검출전극의 측정치 S_q를 검출하는 제2단계;
S_q가 기 설정된 값 TH_q보다 같거나 큰 경우 압력인가여부 판단변수 T_q의 값을 TRUE로 설정하고, 작은 경우 T_q를 FALSE로 설정하는 제3단계;
q가 Q와 동일해 질 때까지 상기 제2, 제3단계를 반복하고, 동일한 경우, 모든 검출전극을 측정한 것으로 판단하고 P개의 구동전극에서 구동전극을 선택하기 위한 값 p를 1로 설정하고, Q개의 검출전극에서 검출전극을 선택하기 위한 값 q를 1로 설정하는 제4단계;
T_q가 TRUE인 경우 p번째 구동전극과, q번째 검출전극의 교차점인 노드의 측정치 N(p,q)f를 검출하고, FALSE인 경우 압력이 없는 것으로 판단하고 p번째 구동전극과, q번째 검출전극의 교차점에서의 검출치를 0으로 설정하는 제5단계;
p와 P가 동일하지 않은 경우 p에 1을 더하여 제5단계를 반복하고, q와 Q가 동일하지 않은 경우 q에 1을 더하여 제5단계를 반복하는 제6단계; 및
p와 P가 동일하고, q와 Q가 동일한 경우 스캔을 종료하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
And a matrix sensor unit having a plurality of driving electrodes formed on the substrate and having a plurality of detecting electrodes configured to intersect with the driving electrodes, wherein a distribution of the applied pressure is obtained by measuring the amount of change in electric potential at the intersection of the driving electrode and the detecting electrode, A pressure distribution measuring method using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus for measuring pressure on each intersection,
The multi-channel pressure distribution measuring apparatus includes a first driving power source for applying a first voltage to a selected one of the plurality of driving electrodes, a second driving power source for applying a second voltage to the unselected driving electrode, ; A detection circuit connected to the selected detection electrode among the plurality of detection electrodes, a detection power source connected to the unselected detection electrode, and a detection unit having a detection switch; And a control unit for controlling the drive switch and the detection switch,
A first step of setting an index q for selecting a detection electrode in Q detection electrodes to 1 and applying a first voltage to all the driving electrodes by a first driving power source;
a second step of detecting a measurement value S_q of the q-th detection electrode;
A third step of setting the value of the pressure application judgment variable T_q to TRUE if S_q is equal to or greater than a preset value TH_q and setting T_q to FALSE when the value of S_q is smaller than the preset value TH_q;
the second and third steps are repeated until q becomes equal to Q. If the same is true, it is determined that all the detection electrodes have been measured, and the value p for selecting the drive electrodes in the P drive electrodes is set to 1 A fourth step of setting a value q for selecting detection electrodes in Q detection electrodes to 1;
(P, q) f of the node which is the intersection of the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode when T_q is TRUE, and if it is FALSE, it is determined that there is no pressure, A fifth step of setting a detection value at an intersection of the electrodes to 0;
if p and P are not the same, repeating the fifth step by adding 1 to p, and adding q to q when q and Q are not the same, and repeating the fifth step; And
and a seventh step of terminating the scan when p and P are the same and q and Q are the same.
제 1항에 있어서,
상기 검출부와, 상기 제어부는 메인보드 상에 구비되고, 상기 구동부는 구동회로보드 상에 구비되어,
상기 매트릭스센서부에 연결되는 상기 메인보드와 상기 구동회로보드는 커넥터에 의해 적층결합되어지는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
The method according to claim 1,
The detection unit and the control unit are provided on a main board, and the driving unit is provided on a driving circuit board,
Wherein the main board and the driving circuit board connected to the matrix sensor unit are laminated by a connector.
삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 매트릭스 센서부에 구비되는 복수의 검출전극은 k개씩 측정그룹 내로 그룹핑되어지고,
그룹핑된 L개의 측정그룹 각각은 k개의 검출전극 각각과 연결되는 k개의 연산증폭기와, k개의 연산폭기의 출력과 연결되어 k개 각각의 검출전극에서 검출된 검출값을 입력받는 하나의 다채널 ADC를 갖는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of detection electrodes included in the matrix sensor unit are grouped into k measurement groups,
Each of the grouped L measurement groups includes k operational amplifiers connected to k detection electrodes, one multichannel ADC connected to the outputs of k operation amplifiers and receiving detection values detected from the k detection electrodes, And measuring the pressure distribution using the multi-channel pressure distribution measuring apparatus.
제 4항에 있어서,
L개의 상기 측정그룹 각각에 구비된 상기 다채널 ADC는 상기 제어부와 연결되어지고,
상기 다채널 ADC는 k개 각각의 검출전극에서 검출된 검출값을 입력받아 상기 검출값의 합계를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
5. The method of claim 4,
The multi-channel ADC provided in each of the L measurement groups is connected to the control unit,
Wherein the multi-channel ADC receives a detection value detected at each of the k detection electrodes, and transmits the sum of the detection values to the control unit.
제 5항에 있어서,
상기 연산증폭기 각각의 음입력은 상기 검출전극와 연결되고 피드백 임피던스를 통해 출력과 연결되고, 양입력은 기준전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the negative input of each of the operational amplifiers is connected to the detection electrode and is connected to the output through a feedback impedance and both inputs are connected to a reference power supply.
기판 상에 다수 형성된 구동전극과, 상기 구동전극에 교차되도록 구성되는 다수의 검출전극을 갖는 매트릭스센서부를 구비하여, 상기 구동전극과 상기 검출전극의 교차점 상의 전기변화량을 측정하여 인가되는 압력의 분포 및 각 교차점 상의 압력을 측정하기 위한 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법에 있어서,
상기 다채널 압력분포측정장치는 복수의 구동전극 중 선택된 구동전극에 제1전압을 인가하는 제1구동전원과, 선택되지 않는 구동전극에 제2전압을 인가하는 제2구동전원과, 구동스위치를 갖는 구동부; 복수의 검출전극 중 선택된 검출전극이 연결되는 검출회로와, 선택되지 않은 검출전극이 연결되는 검출전원과, 검출스위치를 갖는 검출부; 및 상기 구동스위치와 상기 검출스위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 매트릭스 센서부에 구비되는 복수의 검출전극은 k개씩 측정그룹 내로 그룹핑되어지고, 그룹핑된 L개의 측정그룹 각각은 k개의 검출전극 각각과 연결되는 k개의 연산증폭기와, k개의 연산폭기의 출력과 연결되어 k개 각각의 검출전극에서 검출된 검출값을 입력받는 하나의 다채널 ADC를 가지며,
P개의 구동전극에서 구동전극을 선택하는 값 p를 1로 설정하고, L개의 측정그룹에서 측정그룹을 선택하는 값 l을 1로 설정하고, 개별 측정그룹 내의 K개의 검출전극에서 검출전극을 선택하는 값 k를 1로 설정하는 제1단계;
l번째 측정그룹에 구비된 다채널 ADC의 k번째 입력에 대응하는 검출전극의 검출값 ADC_l_k을 검출하는 제2단계;
l이 L과 동일한지 판단하여 동일하지 않은 경우 모든 측정그룹을 순환하지 않은 것으로 판단하고 l에 1을 더하여 제2단계를 반복하고, 동일한 경우, 모든 측정그룹의 k번째에 대응하는 검출값 집합을 제어부에 전송하는 제3단계;
p번째 구동전극와 q번째 검출전극에 대응되는 노드의 검출값 ADC(p,q)을 설정하는 제4단계;
k와 K가 동일한지 판단하여, 동일한 경우 개별 측정그룹에 할당된 모든 검출전극을 순환한 것으로 판단하고, 동일하지 않은 경우 k에 1을 더하여 상기 제2단계로 이동하는 제5단계; 및
k와 K가 동일한 경우 p와 P가 동일한지를 판단하여 동일한 경우 모든 구동전극을 순환한 것으로 판단하여 종료하고, 동일하지 않은 경우 p에 1을 더하여, 상기 제2단계로 이동하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법.
And a matrix sensor unit having a plurality of driving electrodes formed on the substrate and having a plurality of detecting electrodes configured to intersect with the driving electrodes, wherein a distribution of the applied pressure is obtained by measuring the amount of change in electric potential at the intersection of the driving electrode and the detecting electrode, A pressure distribution measuring method using a multi-channel pressure distribution measuring apparatus for measuring pressure on each intersection,
The multi-channel pressure distribution measuring apparatus includes a first driving power source for applying a first voltage to a selected one of the plurality of driving electrodes, a second driving power source for applying a second voltage to the unselected driving electrode, ; A detection circuit connected to the selected detection electrode among the plurality of detection electrodes, a detection power source connected to the unselected detection electrode, and a detection unit having a detection switch; And a control unit for controlling the drive switch and the detection switch, wherein a plurality of detection electrodes included in the matrix sensor unit are grouped into k measurement groups, and each of the grouped L measurement groups includes k detection electrodes Channel ADC connected to the outputs of the k averaging amplifiers and receiving detection values detected from the k detection electrodes,
The value p for selecting the driving electrode in the P driving electrodes is set to 1, the value l for selecting the measurement group in the L measurement groups is set to 1, and the detection electrodes are selected in the K detection electrodes in the individual measurement group Setting a value k to 1;
a second step of detecting a detection value ADC_l_k of a detection electrode corresponding to a k-th input of the multi-channel ADC provided in the l-th measurement group;
l is equal to L, and if it is not the same, it is judged that all the measurement groups are not circulated, l is added to 1, and the second step is repeated. In the same case, the set of detection values corresponding to the k- To a control unit;
a fourth step of setting a detected value ADC (p, q) of a node corresponding to the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode;
determining whether k and K are the same, determining that all the detection electrodes assigned to the individual measurement group are circulated if they are the same, and adding 1 to k if they are not the same and moving to the second step; And
If k and K are the same, it is determined whether p and P are the same. If they are the same, all driving electrodes are judged to be circulated, and the process is terminated. Otherwise, 1 is added to p to move to the second step And measuring the pressure distribution using the multi-channel pressure distribution measuring apparatus.
제 7항에 있어서,
상기 제4단계에서는 하기의 수학식 1에 의거하여 검출값을 할당하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력분포측정장치를 이용한 압력분포측정방법:
[수학식 1]
Figure 112018090774066-pat00002

8. The method of claim 7,
And the fourth step is to assign a detection value according to the following equation (1): < EMI ID = 1.0 >
[Equation 1]
Figure 112018090774066-pat00002

제7항에 따른 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값을 물리량으로 변환하기 위한 방법에 있어서,
평탄화를 통한 개별 노드 이득을 조절하는 제1단계;
미세조정을 수행하는 제2단계; 및
상기 미세조정을 통해 디지털 출력값을 물리량으로 변환하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법.
A method for converting a digital output value measured by a pressure distribution measurement method according to claim 7 into a physical quantity,
A first step of adjusting individual node gains through planarization;
A second step of performing fine adjustment; And
And a third step of converting the digital output value into a physical quantity through the fine adjustment.
제 9항에 있어서,
상기 제1단계는,
센서의 검출영역에 설정된 압력을 인가하는 제1-1단계;
출력값이 0이 아닌 노드의 개수와, 출력값의 합계와 평균 출력값을 연산하는 제1-2단계;
1개의 노드를 선택하여 선택된 노드의 출력값이 0인지를 판단하는 제1-3단계;
선택된 노드의 출력값이 0인 경우 출력값이 0인 노드의 이득을 기본 이득으로 설정하고, 0이 아닌 경우 선택된 노드의 이득을 계산하고, 계산된 노드 이득이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 노드의 이들을 기본이득으로 설정하는 제1-4단계; 및
모든 노드에 대한 이득을 설정할 때까지 상기 제1-3단계, 제1-4단계를 반복하는 제1-5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법.
10. The method of claim 9,
In the first step,
A first step of applying pressure set in a detection area of the sensor;
A first step of calculating a sum of the number of nodes whose output value is not 0, an output value and an average output value;
Selecting one node and determining whether the output value of the selected node is 0;
If the output value of the selected node is 0, the gain of the node having the output value of 0 is set as the basic gain. Otherwise, the gain of the selected node is calculated. If the calculated node gain is out of the predetermined range, (1-4); And
And a step 1-5 of repeating the steps 1-3 and 1-4 until the gains for all the nodes are set. The method according to claim 1, .
제 10항에 있어서,
상기 제1-1단계에서 설정된 압력은 하기의 수학식 2에 의해 연산되고,
상기 제1-2단계에서 평균 출력값은 하기 수학식 3에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법:
[수학식 2]
FORCE_BALANCING = { (P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR) } / 2
[수학식 3]
AVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZERO
상기 수학식 2에서, P_MAX는 센서의 검출 가능한 최대 압력, A_SENSOR는 센서 검출 영역의 면적, P_MIN은 센서의 검출 가능한 최소 압력이고,
상기 수학식 3에서, SUM_NONZERO는 출력값이 0이 아닌 노드의 검출값의 합계이며, N_NONZERO는 출력값이 0이 아닌 노드의 개수이다.
11. The method of claim 10,
The pressure set in the step 1-1 is calculated by the following equation (2)
Wherein the average output value in the step 1-2 is calculated by the following equation (3): < EMI ID = 3.0 >
&Quot; (2) "
FORCE_BALANCING = {(P_MAX * A_SENSOR) + (P_MIN * A_SENSOR)} / 2
&Quot; (3) "
AVERAGE_NONZERO = SUM_NONZERO / N_NONZERO
In the above equation (2), P_MAX is the maximum detectable pressure of the sensor, A_SENSOR is the area of the sensor detection area, P_MIN is the minimum detectable pressure of the sensor,
In Equation (3), SUM_NONZERO is the sum of the detection values of nodes whose output value is not 0, and N_NONZERO is the number of nodes whose output value is not zero.
제 11항에 있어서,
상기 제1-4단계에서 계산되는 노드이득은 하기의 수학식 4에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법:
[수학식 4]
G_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ij
여기서 AVERAGE_NONZERO는 수학식 3을 통해 구한 평균값이며 A_ij는 i번째 구동 전극과 j번째 검출 전극의 교차점에 대응하는 노드의 디지털 출력값이다.
12. The method of claim 11,
Wherein the node gain calculated in the step 1-4 is calculated by the following equation (4): < EMI ID = 3.0 >
&Quot; (4) "
G_ij = AVERAGE_NONZERO / A_ij
Herein, AVERAGE_NONZERO is an average value obtained through Equation (3), and A_ij is a digital output value of a node corresponding to the intersection of the i-th driving electrode and the j-th detection electrode.
제 12항에 있어서,
상기 제2단계에서 미세조정을 위한 방법은,
미세 조정 포인트의 수 N을 설정하고, 개별 미세 조정 포인트에 대응하는 힘 F_i 각각을 설정하고 i는 1로 설정하는 제2-1단계;
힘 F_i를 인가하고 그에 대응하는 개별 노드의 출력값 ADC0_pq(p는 구동 전극의 인덱스이며 q는 검출 전극의 인덱스)를 획득하는 제2-2단계;
각 노드의 출력 ADC0_pq에 개별 상기 노드 이득 G_pq를 곱하여 이득이 조절된 출력값 ADC_pq를 계산하는 제2-3단계;
상기 조절된 출력값 ADC_pq의 합인 ADC_SUM_i를 계산하고 그 결과를 저장하는 제2-4단계;
i를 1증가시키고, i가 미세 조정 포인트의 수 N보다 큰지를 판단하여, i가 N보다 크지 않은 경우에는 상기 제2-2단계로 이동하는 제2-5단계;
i가 N보다 큰 경우 대응 곡선함수의 인덱스인 j를 1로 설정하고, ADC_SUM_j, F_j와 ADC_SUM_(j+1), F_(j+1)에 대응하는 곡선함수 Y_j의 공식을 계산하는 제2-6단계; 및
j를 1 증가시키고, j가 N-1보다 큰지를 판단하여, j가 N-1보다 크지 않은 경우에는 상기 제2-6 단계로 이동하며 그렇지 않은 경우에는 종료하는 제2-7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법.
13. The method of claim 12,
The method for fine adjustment in the second step comprises:
A second step of setting the number N of fine adjustment points, setting each of the forces F_i corresponding to individual fine adjustment points, and setting i to 1;
Step 2-2 of applying a force F_i and obtaining an output value ADC0_pq of the individual node corresponding thereto (p is the index of the driving electrode and q is the index of the detecting electrode);
A second step of calculating an output value ADC_pq whose gain is adjusted by multiplying the output ADC0_pq of each node by the individual node gain G_pq;
Calculating ADC_SUM_i which is a sum of the adjusted output value ADC_pq and storing the result;
i is incremented by 1, i is determined to be greater than the number N of fine adjustment points, and if i is not greater than N, step 2-2 is performed;
(i) is greater than N, j is set to 1, and the equation of the curve function Y_j corresponding to ADC_SUM_j, F_j and ADC_SUM_ (j + 1), F_ Step 6; And
j is incremented by 1, j is determined to be greater than N-1, and if j is not greater than N-1, the process proceeds to step 2-6; otherwise, And converting the measured values of the digital output values into digital values.
제 13항에 있어서,
상기 제3단계에서 물리량으로 변환하는 방법은,
P개의 구동 전극의 인덱스 p를 1로 설정하고, Q개의 검출 전극의 인덱스 q를 1로 설정하는 제3-1단계;
p번째 구동 전극과 q번째 검출 전극의 교차점에 대응하는 노드의 출력값 ADC0(p,q)를 검출하는 제3-2단계;
개별 노드의 출력값 ADC0(p,q)에 개별 노드의 이득 G(p,q)를 곱하여 이득이 조절된 출력값 ADC(p,q)를 계산하는 제3-3단계;
ADC(p,q)의 소속 구간을 파악하고, ADC(p,q)가 소속된 구간의 상기 곡선 함수를 이용해 압력 물리량을 계산하는 제3-4단계;
p와 P가 동일한지를 판단하여, 동일한 경우에는 모든 구동 전극에 대한 순환이 완료된 것으로 판단하고 그렇지 않은 경우 p를 1 증가시키고 S3-2 단계로 이동하는 제3-5단계; 및
p와 P가 동일한 경우, q와 Q가 동일한지를 판단하여, 동일한 경우에는 모든 검출 전극에 대해 순환이 완료된 것으로 판단하고 종료를 하며, 그렇지 않은 경우 q를 1 증가시키고 S3-2 단계로 이동하는 제3-6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법.
14. The method of claim 13,
In the third step,
A 3-1 step of setting the index p of the P drive electrodes to 1 and setting the index q of the Q detection electrodes to 1;
a third step (2-2) of detecting an output value ADC0 (p, q) of a node corresponding to an intersection of the p-th driving electrode and the q-th detecting electrode;
A third step of calculating an output value ADC (p, q) whose gain is adjusted by multiplying the output value ADC0 (p, q) of the individual node by the gain G (p, q) of the individual node;
(P, q), and calculating a pressure physical quantity using the curve function of the section to which the ADC (p, q) belongs;
if it is determined that circulation of all driving electrodes is completed, if p is not equal to P, it is determined that circulation of all driving electrodes is completed; otherwise, p is increased by 1 and step S3-2 is performed; And
If p and P are equal to each other, it is determined whether q and Q are the same. If they are the same, it is determined that circulation is completed for all detection electrodes and the process ends. Otherwise, q is incremented by 1, The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
제 14항에 있어서,
상기 제3-4단계에서,
압력 물리량은 곡선함수를 이용해 하기의 수학식 5와 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 압력분포측정방법에서 측정된 디지털 출력값의 물리량 변환방법:
[수학식 5]
P(p,q) = Y_i{ADC(p,q)}
여기서 P(p,q)는 p번째 구동 전극(101)과 q번째 검출 전극(102)에 대응하는 노드의 물리적 압력값이며 i는 ADC(p,q)가 소속된 구간의 인덱스, Y_i는 ADC(p,q)가 소속된 구간에 대응하는 곡선의 함수이다.
15. The method of claim 14,
In the step 3-4,
And the pressure physical quantity is calculated by using a curve function as the following equation (5): < EMI ID = 6.0 >
&Quot; (5) "
P (p, q) = Y_i {ADC (p, q)}
Here, P (p, q) is a physical pressure value of a node corresponding to the p-th driving electrode 101 and the q-th detecting electrode 102, i is an index of a section to which ADC (p, q) belongs, is a function of a curve corresponding to the section to which (p, q) belongs.
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