KR102110406B1

KR102110406B1 - Force sensor switch module

Info

Publication number: KR102110406B1
Application number: KR1020190046538A
Authority: KR
Inventors: 민철홍; 신재욱; 김병호; 이정진; 최형석
Original assignee: 주식회사 시노펙스
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Disclosed is a multifunctional force sensor switch module. The force sensor switch module according to an embodiment of the present invention comprises: a force sensor switch; a mode selection unit for determining an operation mode of the force sensor switch; and a capacitance detection unit for detecting a change in capacitance of the force sensor switch. The force sensor switch includes a base unit, a first electrode unit formed on an upper part of the base unit, second electrode units formed on both sides of the first electrode unit with an interval on the upper part of the base unit, and second electrode extension electrode units electrically connected to the second electrode units, mounted on upper parts of the first electrode unit and the second electrode units with an interval, and varied depending on a touch pressure to change capacitance with the first electrode unit or to come in contact with the first electrode unit. In addition, the mode selection unit allows the first electrode unit and the second electrode units to be electrically connected to the capacitance detection unit according to a mode selection to be operated as a force sensor, or allows the first electrode unit and the second electrode units to be connected to a power supply unit of a device to which the force sensor switch is applied to be operated as a power application switch.

Description

Force sensor switch module {FORCE SENSOR SWITCH MODULE}

본 발명은 포스 센서 스위치 모듈에 관한 것으로 하나의 포스 센서 스위치로 다양한 기능을 구현할 수 있도록 하는 포스 센서 스위치 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a force sensor switch module, and relates to a force sensor switch module that enables various functions to be implemented with a single force sensor switch.

정전용량 포스 센서는 압력에 의해 가변되는 정전용량의 변화를 감지하여 스위칭 신호를 생성한다.The capacitive force sensor senses a change in capacitance that is variable by pressure and generates a switching signal.

정전용량 포스 센서는 비접지식 정전용량 포스 센서와 접지식 정전용량 포스 센서로 나뉠 수 있다. 비접지식 정전용량 포스 센서는 절연체 기판 상에 장착되는 고정전극과 고정전극과 일정 간격 이격 배치되는 타 전극으로서의 다이어프램 등의 가변 전극을 포함하여 구성된다. 즉, 가변전극과 고정전극이 접지됨이 없이 정전용량을 형성하여 구성된다. 접지식 정전용량 포스 센서는 절연체 기판 상에 장착되는 정전용량부와 접지되어 정전용량부와 일정 간격 이격 배치되는 가변전극을 가지는 가변전극부를 포함하여 구성된다. 즉, 정전용량부가 스위칭을 위한 정전용량을 형성하고 정전용량부의 정전용량을 가변시키는 가변전극이 접지되는 구조를 갖는다.The capacitive force sensor can be divided into a non-grounded capacitive force sensor and a grounded capacitive force sensor. The non-grounded capacitive force sensor includes a fixed electrode mounted on an insulator substrate and a variable electrode such as a diaphragm as another electrode spaced apart from the fixed electrode. That is, the variable electrode and the fixed electrode are configured by forming an electrostatic capacity without being grounded. The grounding type capacitive force sensor includes a capacitive portion mounted on an insulator substrate and a variable electrode portion that is grounded and has a variable electrode spaced apart from the capacitive portion. That is, a variable electrode that forms a capacitance for switching and changes the capacitance of the capacitance portion has a structure in which the capacitance portion is grounded.

종래기술의 정전용량 포스 센서는 외부의 압력에 의해 가변 전극이 변형되는 경우, 정전용량이 변화되어 정전용량의 변화에 따른 정압, 동압을 측정하거나, 정압 또는 동압에 대응하는 스위칭 신호를 출력하게 되어 다양한 스위치에 적용되어 사용된다.When the variable electrode is deformed by external pressure, the capacitive force sensor of the related art measures the static pressure and the dynamic pressure according to the change in the capacitance, and outputs a switching signal corresponding to the static pressure or the dynamic pressure when the variable electrode is deformed. It is applied to various switches.

휴대 가능한 전자기기의 사용이 늘어나면서 적용되는 소자를 소형화하는 것이 중요한 과제가 되었다. 그러나, 소자를 소형화에는 일정한 한계가 존재하고, 그 대안으로 다기능을 구현할 수 있는 소자의 개발에 대한 고려가 필요하다.As the use of portable electronic devices increases, miniaturization of applied elements has become an important task. However, there are certain limitations to downsizing the device, and alternatives need to be considered for the development of a device capable of realizing multi-function.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압력 센서로 기능함과 동시에 적용된 기기의 on/off 스위치로 기능할 수 있는 포스 센서 스위치 모듈을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a force sensor switch module capable of functioning as a pressure sensor and functioning as an on / off switch of an applied device.

본 발명의 일 양태에서, 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치 모듈은 포스 센서 스위치(100), 상기 포스 센서 스위치의 동작 모드를 결정하는 모드 선택부(200) 및 상기 포스 센서 스위치(100)의 정전용량변화를 검출하는 정전용량검출부(300)를 포함하고, 상기 포스 센서 스위치는 베이스부(110), 상기 베이스부의 상부에 형성된 제1 전극부(120), 상기 베이스부의 상부에서 상기 제1 전극부(120) 양측에 간격을 두고 형성된 제2 전극부(130) 및 상기 제2 전극부(130)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)의 상부에 간격을 두고 장착되며, 터치 압력에 따라 가변되어 상기 제1 전극부(120)와의 정전용량을 변화시키거나 상기 제1 전극부와 접촉하는 제2 전극 확장 전극부(140)를 포함하며, 상기 모드 선택부(200)는 모드 선택에 따라 상기 제1 전극부(120) 및 상기 제2 전극부(130)가 상기 정전용량검출부(300)에 전기적으로 연결되어 포스 센서로 동작할 수 있도록 하거나, 상기 제1 전극부(120) 및 상기 제2 전극부(130)가 상기 포스 센서 스위치가 적용된 기기의 전원부에 연결되어 전원 인가 스위치로 동작할 수 있도록 한다.In one aspect of the present invention, the force sensor switch module according to an embodiment of the present invention includes a force sensor switch 100, a mode selector 200 for determining an operation mode of the force sensor switch, and the force sensor switch 100 It includes a capacitive detection unit 300 for detecting a change in the capacitance, the force sensor switch is the base portion 110, the first electrode portion 120 formed on the upper portion of the base portion, the first in the upper portion of the base portion The second electrode unit 130 and the second electrode unit 130 formed at intervals on both sides of the electrode unit 120 are electrically connected to the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130. It is mounted with a gap at the top, and is variable according to the touch pressure to change the capacitance with the first electrode part 120 or includes a second electrode extension electrode part 140 in contact with the first electrode part, The mode selector 200 is configured to select the first The unit 120 and the second electrode unit 130 are electrically connected to the capacitive detection unit 300 to operate as a force sensor, or the first electrode unit 120 and the second electrode unit ( 130) is connected to the power unit of the device to which the force sensor switch is applied so that it can operate as a power application switch.

상기 모드 선택은 상기 기기에 전원이 인가되어 켜져 있는 상태인지 여부 또는 활성화 상태인지 여부에 따라 결정될 수 있다.The mode selection may be determined according to whether or not the device is powered on and activated.

상기 기기가 꺼진(off) 상태이면, 상기 모드 선택부(200)는 상기 제1 전극부(120) 및 상기 제2 전극부(130)가 상기 포스 센서 스위치가 적용된 기기의 전원부에 연결되도록 설정하여, 상기 제1 전극부(120)가 터치 압력에 따라 가변된 상기 제2 전극 확장 전극부(140)와 접촉되면 상기 기기에 전원이 인가되도록 할 수 있다.When the device is turned off, the mode selection unit 200 sets the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to be connected to the power unit of the device to which the force sensor switch is applied. When the first electrode part 120 is in contact with the second electrode extension electrode part 140 changed according to a touch pressure, power may be applied to the device.

상기 기기가 켜진(on) 상태이면, 상기 모드 선택부(200)는 상기 제1 전극부(120) 및 상기 제2 전극부(130)가 상기 정전용량검출부(300)에 전기적으로 연결되도록 설정하여, 상기 정전용량검출부(300)가 상기 정전용량의 변화를 검출할 수 있도록 할 수 있다.When the device is turned on, the mode selection unit 200 sets the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to be electrically connected to the capacitance detection unit 300. In addition, the capacitance detection unit 300 may be configured to detect a change in the capacitance.

상기 제2 전극 확장부(140)은 복원력을 갖는 금속 소재로 형성될 수 있다.The second electrode extension part 140 may be formed of a metal material having resilience.

본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치모듈은 상기 제2 전극 확장 전극부(140)가 터치 압력에 의하여 변형되어 상기 정전용량이 기 설정된 값 이상의 값을 가질 때, 사용자에게 상기 제2 전극 확장 전극부(140)가 상기 제1 전극부(120)에 접근한 상태임을 알리는 동작범위지시부(160)를 더 포함할 수 있다.In the force sensor switch module according to an embodiment of the present invention, when the second electrode extension electrode part 140 is deformed by touch pressure and the capacitance has a value equal to or greater than a preset value, the second electrode extension electrode is provided to the user. The unit 140 may further include an operation range indicating unit 160 indicating that the first electrode unit 120 is approached.

본 발명의 일 실시예에 따른 포스 센서 스위치 모듈에 의하면 정전용량의 변화를 검출하여 가변제어 가능한 센서로 기능함과 동시에 on/off 스위치로도 기능할 수 있어 적용될 기기를 소형화 할 수 있다. 다기능 소자로서 상황에 맞춰 특정 기능을 수행할 수 있다.According to the force sensor switch module according to an embodiment of the present invention, it is possible to miniaturize a device to be applied by detecting a change in capacitance and functioning as a variable controllable sensor and also an on / off switch. As a multi-function device, it can perform specific functions according to the situation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 사용자의 가압에 의해 제2 전극 확장 전극부의 일부가 제1 전극부와 전기적으로 접촉된 상황을 도시한 것이다.
도 3은 on/off 스위치와 포스 센서 기능을 동시에 갖는 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치 모듈의 동작 설명을 위한 예시적 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 따른 포스 센서 스위치 모듈의 동작을 설명하기 위한 예시적 회로도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포스 센서 스위치 내부 구성의 일례를 도시한 것이다.1 schematically shows a configuration of a force sensor switch according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a situation in which a part of the second electrode extension electrode part is in electrical contact with the first electrode part by the user's pressure.
3 is an exemplary circuit diagram for explaining the operation of the force sensor switch module according to an embodiment of the present invention having an on / off switch and a force sensor function simultaneously.
4 and 5 are exemplary circuit diagrams for explaining the operation of the force sensor switch module according to a more specific embodiment of the present invention.
6 to 9 show an example of the internal configuration of the force sensor switch according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are only for describing the embodiments of the present invention, and should not be interpreted limitedly. Unless expressly used otherwise, a singular form includes a plural form. In this description, expressions such as “including” or “equipment” are intended to indicate certain characteristics, numbers, steps, actions, elements, parts or combinations thereof, and one or more other than described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of other characteristics, numbers, steps, actions, elements, or parts or combinations thereof.

도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나, 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.In each system shown in the figures, elements in some cases may each have the same reference number or different reference numbers, suggesting that elements represented may be different or similar. However, the elements can operate with some or all of the systems shown or described herein with different implementations. Various elements shown in the figures may be the same or different. Which is called the first element and which is called the second element is arbitrary.

본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.In this specification, any one component 'transfers', 'transfers' or 'provides' data or signals to another component means that any one component directly transmits data or signals to another component, And transmitting data or signals to other components through at least one other component.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to aid in a comprehensive understanding of the methods, devices and / or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 구성을 간략히 도시한 것이다.1 schematically shows a configuration of a force sensor switch according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 의한, 포스 센서 스위치(100)는 베이스부(110), 제1 전극부(120), 제2 전극부(130), 제2 전극 확장 전극부(140), 및 가압부(145)를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present invention, the force sensor switch 100 includes a base portion 110, a first electrode portion 120, a second electrode portion 130, a second electrode extension electrode portion 140, and pressurization. Includes section 145.

베이스부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치(100)의 정전용량 신호 출력을 위한 회로 패턴이 형성된 기판으로서, FPCB, PCB 및 사출 등의 다양한 형태로 제작될 수 있다.The base 110 is a substrate on which a circuit pattern for outputting a capacitive signal of the force sensor switch 100 according to an embodiment of the present invention is formed, and may be manufactured in various forms such as FPCB, PCB, and injection.

제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)는 정전용량부를 이루며, 제2 전극 확장 전극부(140)의 가압부(145)에 가해지는 압력에 따라 가변되는 정전용량 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 가변되는 정전용량 값에 기반한 출력값(출력신호)은 볼륨, 밝기, 채널 변경 등의 연속적인 가변 제어에 이용될 수 있다. 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)의 명칭은 임의적인 것이며 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)는 TX전극, RX 전극으로 지칭될 수도 있다. The first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 form a capacitance unit, and output a variable capacitance value according to a pressure applied to the pressing unit 145 of the second electrode extension electrode unit 140. Can be configured. The output value (output signal) based on the variable capacitance value can be used for continuous variable control such as volume, brightness, and channel change. The names of the first electrode part 120 and the second electrode part 130 are arbitrary, and the first electrode part 120 and the second electrode part 130 may be referred to as TX electrodes and RX electrodes.

제1 전극부(120)는 베이스부(110)의 상부에 패턴 형성될 수 있으며, 제2 전극 확장 전극부(140)와의 거리에 따라 정전용량의 변화를 일으킨다. 제1 전극부(120)는 베이스부(110)의 배선과 전기적으로 접속되도록 외부 전극으로 노출되어 형성될 수 있다.The first electrode part 120 may be formed on the upper portion of the base part 110 and cause a change in capacitance according to a distance from the second electrode extension electrode part 140. The first electrode unit 120 may be formed by being exposed as an external electrode to be electrically connected to the wiring of the base unit 110.

제2 전극부(130)는 베이스부(110)의 상부에서 제1 전극부(120)의 양측 또는 둘레에 간격을 두고 패턴 형성될 수 있다. 제2 전극부(130) 상부에는 제2 전극 확장 전극부(140)가 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 제2 전극부(130)는 베이스부(110)의 배선 등의 외부 부품 또는 장치들과 전기적으로 접속되도록 외부 전극으로 노출되어 형성될 수 있다.The second electrode part 130 may be patterned at intervals on both sides or around the first electrode part 120 from the top of the base part 110. The second electrode extension electrode part 140 may be electrically connected to the second electrode part 130. The second electrode unit 130 may be formed by being exposed as an external electrode to be electrically connected to external components or devices such as wiring of the base unit 110.

제2 전극 확장 전극부(140)는 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)의 상부에 간격을 두고 장착되고, 도 1과 같이 돔 형상의 구조를 가질 수 있다, 이하에서 설명의 편의를 위하여 돔 형상의 제2 전극 확장 전극부(140)를 예시하여 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 일례로 “┏━┓” 형상과 같이 사용자의 가압에 변형되어 정전용량의 변화를 일으킬 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 제2 전극 확장 전극부(140)는 사용자의 터치 압력에 따라 가변되어 정전용량을 변화시킨다. 제2 전극 확장 전극부(140)는 복원력을 갖춘 금속 소재(가령, 스테인리스스틸(SUS))로 제작될 수 있다. The second electrode extension electrode part 140 is mounted at intervals above the first electrode part 120 and the second electrode part 130, and may have a dome-shaped structure as shown in FIG. 1, as described below. For convenience, the second electrode extension electrode part 140 having a dome shape is illustrated as an example, but is not limited thereto. As another example, the shape of “┏━┓” may have various shapes that are deformed by the user's pressure and cause a change in capacitance. The second electrode extension electrode unit 140 is changed according to a user's touch pressure to change the capacitance. The second electrode extension electrode part 140 may be made of a metal material having resilience (eg, stainless steel (SUS)).

가압부(145)는 사용자의 터치 압력 작용시 제2 전극 확장 전극부(140)의 상부 중앙을 가압하는 역할을 한다. 도 1에서 가압부(145)와 제2 전극 확장 전극부(140)를 서로 구별하여 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 실시예에서 가압부(145)와 제2 전극 확장 전극부(140)는 물리적으로 구별되지 않는 하나의 제2 전극 확장 전극부(140)로 구현될 수 있다. 이때 가압부(145)는 제2 전극 확장 전극부(140)의 일부 영역을 지칭한 것으로 이해되어야 한다. 가압부(145)는 상술한 바와 같이 사용자의 터치가 이루어지는 영역일 수 있다. 또 이후 설명될 실시예에서 제1 전극부(120)와 접촉이 이루어지는 제2 전극 확장 전극부(140)의 일부 영역일 수 있다.The pressing unit 145 serves to press the upper center of the second electrode extension electrode unit 140 when the user's touch pressure is applied. In FIG. 1, the pressing portion 145 and the second electrode extension electrode portion 140 are illustrated separately from each other, but this is for convenience of description, and in the embodiment, the pressing portion 145 and the second electrode extension electrode portion 140 are illustrated. May be implemented as one second electrode extension electrode unit 140 that is not physically distinguished. At this time, it should be understood that the pressing portion 145 refers to a portion of the second electrode extension electrode portion 140. The pressing unit 145 may be an area where a user's touch is made as described above. In addition, in the embodiment to be described later, it may be a part of the second electrode extension electrode part 140 in contact with the first electrode part 120.

도 2는 사용자의 가압에 의해 제2 전극 확장 전극부(140)의 일부, 즉 가압부(145)가 제1 전극부(120)와 전기적으로 접촉된 상황을 도시한 것이다. 도 2의 상황에서 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치(100)는 on/off 제어 스위치로 기능할 수 있는데, 이는 이후 다시 상세히 설명하기로 한다. FIG. 2 illustrates a situation in which a portion of the second electrode extension electrode portion 140, that is, the pressing portion 145 is in electrical contact with the first electrode portion 120 by the user's pressure. In the situation of FIG. 2, the force sensor switch 100 according to the embodiment of the present invention may function as an on / off control switch, which will be described later in detail.

도 1 및 도 2에는 도시되지 아니하였으나, 실시예에 따라서 제2 전극 확장 전극부(140)를 덮는 덮개부, 제2 전극부(130)와 제2 전극 확장 전극부(140)의 전기적 연결을 위한 구성, 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)와 이후 설명할 모드 선택부(200)와의 전기적 연결을 위한 구성이 필요에 따라 선택적으로 추가될 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, according to an embodiment, an electrical connection between the cover part covering the second electrode extension electrode part 140 and the second electrode part 130 and the second electrode extension electrode part 140 is performed. For the configuration, a configuration for electrical connection between the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 and the mode selector 200 to be described later may be selectively added as necessary.

도 3은 on/off 스위치와 포스 센서 기능을 동시에 갖는 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 동작 설명을 위한 예시적 회로도이다.3 is an exemplary circuit diagram for explaining the operation of a force sensor switch according to an embodiment of the present invention having an on / off switch and a force sensor function simultaneously.

본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치(100)의 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)는 각각 모드 선택부(200)와 전기적으로 연결된다.The first electrode part 120 and the second electrode part 130 of the force sensor switch 100 according to an embodiment of the present invention are respectively electrically connected to the mode selector 200.

모드 선택부(200)는 포스 센서 스위치(100)가 on/off 스위치(스위치 모드)로 기능하도록 할 것인지, 포스 센서(포스 센서 모드)로 기능하도록 할 것인지를 결정한다.The mode selector 200 determines whether the force sensor switch 100 is to function as an on / off switch (switch mode) or a force sensor (force sensor mode).

실시의 일례에서, 기능할 모드(스위치 모드 또는 포스 센서 모드)의 결정은 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치가 구비된 기기의 전원 on/off 상황에 따라 결정될 수 있다. 모드 선택부(200)는 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)를 정전용량검출부(300) 또는 기기 전원부(400)와 선택적으로 연결하여 포스 센서 스위치(100)를 각각 포스 센서 모드 또는 스위치 모드로 기능하도록 할 수 있다.In one example of implementation, the determination of the mode (switch mode or force sensor mode) to function may be determined according to a power on / off situation of a device equipped with a force sensor switch according to an embodiment of the present invention. The mode selection unit 200 selectively connects the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 with the capacitance detection unit 300 or the device power supply unit 400 to force the force sensor switch 100, respectively. It can be made to function as a mode or a switch mode.

정전용량검출부(300)는 기기가 켜진(on) 상태일 때, 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)에 연결되어 사용자의 가압에 따라 변화하는 정전용량 값을 검출할 수 있다. 검출된 정전용량값과 그 변화에 기반하여 기기 제어를 위한 가변 제어신호를 생성할 수 있다. 일례로, 가변 제어 신호는 기기의 음량, 밝기 조절 등을 위한 신호이거나 온도, 습도 조절을 위한 신호일 수 있는데, 이는 예시적인 것이며 다양한 기기에 적용되어 해당 기기에 필요한 연속적인 가변제어 신호 생성에 이용될 수 있다. 또한 사용자의 가압에 의한 정전용량값이 일정 값을 초과할 경우 정전용량검출부(300)는 기기 off 신호로 인식하여 모드 선택부(200)로 off 제어 신호를 전달 할 수 있다.When the device is turned on, the capacitive detection unit 300 is connected to the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to detect a capacitance value changing according to a user's pressure. . A variable control signal for device control can be generated based on the detected capacitance value and the change. For example, the variable control signal may be a signal for adjusting the volume and brightness of the device, or a signal for adjusting the temperature and humidity, which is exemplary and may be applied to various devices and used to generate a continuous variable control signal required for the device. Can be. In addition, when the capacitance value due to the pressure of the user exceeds a predetermined value, the capacitance detection unit 300 may recognize the device as an off signal and transmit an off control signal to the mode selection unit 200.

기기 전원부(400)는 기기가 꺼짐(off) 상태일 때 제1 전극부(120) 또는 제2 전극부(130)에 전기적으로 연결되고, 이때 제2 전극부(130) 또는 제1 전극부(120)는 Vcc(+)단자에 연결될 수 있다. 사용자가 가압부(145)를 눌러 가압부(145)와 제1 전극부(120)가 접촉되도록 하면 결과적으로 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)가 단락되어 전원(Vcc+)이 기기 전원부(400)에 인가되도록 할 수 있다.The device power supply unit 400 is electrically connected to the first electrode unit 120 or the second electrode unit 130 when the device is in an off state, wherein the second electrode unit 130 or the first electrode unit ( 120) may be connected to the Vcc (+) terminal. When the user presses the pressing portion 145 to make the pressing portion 145 and the first electrode portion 120 contact, as a result, the first electrode portion 120 and the second electrode portion 130 are short-circuited and the power source (Vcc +) is shorted. It can be applied to the power supply unit 400 of this device.

도 4 및 도 5는 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 동작을 설명하기 위한 예시적 회로도이다.4 and 5 are exemplary circuit diagrams for explaining the operation of the force sensor switch according to a more specific embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5의 Touch IC, MCU(Micro Controller Unit)은 각각 도 3의 정전용량검출부(300) 및 기기 전원부(400)의 구체적인 예일 뿐, 도 3의 정전용량검출부(300) 및 기기 전원부(400)가 Touch IC, MCU로 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. Touch IC는 정전용량값을 검출하여 정전용량값을 기반으로 제어명령을 생성할 수 있는 다양한 소자들로 구성된 회로, 모듈 등으로 대체될 수 있으며 MCU 또한 적용되는 기기에 따라 다양한 CPU, 프로세서, 제어기(controller) 등으로 대체될 수 있다.4 and 5, the touch IC and the microcontroller unit (MCU) are only specific examples of the capacitance detection unit 300 and the device power supply unit 400 of FIG. 3, respectively, and the capacitance detection unit 300 and the device power supply unit of FIG. 3 ( 400) should not be understood as limited to Touch ICs and MCUs. The Touch IC can be replaced with circuits, modules, etc. composed of various elements that can detect a capacitance value and generate a control command based on the capacitance value, and the MCU also applies various CPU, processor, controller ( controller).

점선으로 표시된 박스 안의 모드 선택부(200)의 회로 구성 또한 동작 원리를 설명하기 위해 간략히 표시한 예시적인 것이다.The circuit configuration of the mode selector 200 in the box indicated by the dotted line is also an example briefly displayed to explain the operation principle.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치(100)는 시스템의 on/off 스위치 및 가변 제어를 위한 압력 센서로 동시에 기능할 수 있는바, 다양한 전자기기에 적용될 수 있음은 물론, 전자기기를 포함하고 있는 다양한 기계, 기구, 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는 이해를 돕기 위하여 휴대전화, 자동차 등의 기기에 사용되는 상황을 가정하여 예시적으로 설명한다.As described above, the force sensor switch 100 according to an embodiment of the present invention can simultaneously function as an on / off switch of the system and a pressure sensor for variable control, and can be applied to various electronic devices as well as electronic It can be applied to various machines, appliances, and devices that contain equipment. Hereinafter, for convenience, a situation used in a device such as a mobile phone or a car will be described as an example.

도 4를 참조하여 스위치 모드로 동작하는 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 동작을 설명한다.The operation of the force sensor switch according to the embodiment of the present invention operating in the switch mode will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 포스 센서 스위치(100)가 적용된 기기가 off 상황일 때를 예시한 것으로 모드 선택부(200)에 의해 제1 전극부(120)가 MCU 전원 입력단자에 연결되고 Vcc(+)는 제2 전극부(130)에 연결된다. 이때, 전원 입력단자에 제2 전극부(130)가 연결되고 제1 전극부(120)에 Vcc(+)가 연결될 수 있음은 상술한 바와 같다.4 illustrates when the device to which the force sensor switch 100 is applied is in an off state, the first electrode unit 120 is connected to the MCU power input terminal by the mode selector 200 and Vcc (+) is 2 is connected to the electrode unit 130. At this time, the second electrode unit 130 is connected to the power input terminal and the first electrode unit 120 may be connected to Vcc (+) as described above.

사용자가 가압부(145)에 압력을 가하여 가압부(145)와 제1 전극부(120)가 접촉되도록 하면 MCU 전원 입력단자에 전원이 인가되어 기기가 on 상태로 변경된다. 즉, 이때의 포스 센서 스위치(100)는 스위치 모드로 기능하여 기기의 on/off 스위칭 기능을 수행할 수 있다.When the user applies pressure to the pressing portion 145 so that the pressing portion 145 and the first electrode portion 120 contact, power is applied to the MCU power input terminal to change the device to the on state. That is, the force sensor switch 100 at this time may function as a switch mode to perform an on / off switching function of the device.

이후 기기가 켜짐(on) 상태로 전환되면 모드 선택부(200)에 의해 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)는 도 5의 예시와 같이 Touch IC로 연결되고 포스 센서 스위치(100)는 포스 센서로 기능할 수 있다. 즉, 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 변화하는 정전용량 값을 Touch IC가 검출하여 정전용량 값을 기반으로 가변 제어신호를 생성할 수 있다.Subsequently, when the device is switched to the on state, the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 are connected to the Touch IC as shown in the example of FIG. 5 by the mode selector 200 and the force sensor switch ( 100) can function as a force sensor. That is, the touch IC detects a capacitance value that changes according to the pressure applied by the user and can generate a variable control signal based on the capacitance value.

본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치는 기기에 적용되어 on/off 스위칭과 가변 제어 신호를 생성하는 다기능을 구현할 수 있다. 구체적인 실시예에서 휴대전화에 적용된 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치는 하나의 소자로서 휴대전화의 on/off 제어, 휴대전화의 밝기 조절, 음량 조절 등의 기능을 수행할 수 있다. 자동차에 적용되는 경우에도 자동차에 구비된 각종 전자기기의 on/off 제어는 물론 자동차의 시동 스위치로 기능함과 동시에 차랑내 온도/습도 조절을 위한 공조장치 제어, 사이드 미러 조정, 창문의 열림 정도 조정 등 가변적 연속제어가 필요한 모든 부분에 대하여 적용 될 수 있다.The force sensor switch according to the embodiment of the present invention may be applied to a device to implement on / off switching and multi-function generating a variable control signal. In a specific embodiment, the force sensor switch according to an embodiment of the present invention applied to a mobile phone is a device, and can perform functions such as on / off control of the mobile phone, brightness control of the mobile phone, and volume control. When applied to a car, it functions as an on / off control of various electronic devices provided in the car, as well as a vehicle start switch, and at the same time controls the air conditioning system for temperature / humidity control in the car cabin, adjusts the side mirror, and adjusts the degree of opening of the window. It can be applied to all parts requiring variable continuous control.

앞서 설명한 바와 같이 도 5의 예시된 상황에서 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치의 가압부(145)를 눌러 가압부(145)와 제1 전극부(120)간 간격이 줄어들면 정전용량은 커지게 되고, 검출된 정전용량이 기설정된 값을 초과하면 Touch IC는 기기 off 제어 신호를 생성하여 기기를 off 시킬 수 있다. 이때 모드 선택부(200)는 제1 전극부(120) 및 제2 전극부(130)의 Touch IC와의 연결을 도 4의 예시와 같이 전환하여 이후 스위치 모드로 기능하도록 할 수 있다.As described above, when the distance between the pressing portion 145 and the first electrode portion 120 is reduced by pressing the pressing portion 145 of the force sensor switch according to the embodiment of the present invention in the illustrated situation of FIG. 5, the capacitance is When the detected capacitance exceeds a predetermined value, the touch IC may generate a device off control signal to turn off the device. At this time, the mode selector 200 may switch the connection of the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 with the touch IC as illustrated in FIG. 4 to function as a switch mode thereafter.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치는 스위치 모드 또는 포스 센서 모드로 동작할 수 있다. 포스 센서 모드로 동작할 때 제2차 전극 확장 전극부(130)는 가압부(145)와 제1 전극부(120)가 비접촉되는 범위 내에서 변형되도록 가압되어야 하고, 스위치 모드로 동작할 때 제2차 전극 확장 전극부(130)는 가압부(145)와 제1 전극부(120)가 접촉되도록 가압되어야 한다. 따라서 비접촉 상태를 유지하면서 정전용량의 변화를 주는 동작 범위를 사용자에게 인식시킬 수 있도록 하는 것이 사용자 편의와 사용자에 의해 의도되지 않은 동작 모드 변경을 방지하기 위해 필요할 수 있다.As described above, the force sensor switch according to the embodiment of the present invention may operate in a switch mode or a force sensor mode. When operating in the force sensor mode, the second electrode extension electrode unit 130 should be pressed so as to be deformed within a range in which the pressing unit 145 and the first electrode unit 120 are not in contact with each other. The secondary electrode extension electrode part 130 should be pressed so that the pressing part 145 and the first electrode part 120 come into contact. Therefore, it may be necessary for user convenience and to prevent an operation mode change not intended by the user, so that the user can recognize an operating range that changes a capacitance while maintaining a non-contact state.

도 6 내지 도 9은 사용자가 가압부(145)와 제1 전극부(120)가 비접촉 상태를 유지하면서 정전용량의 변화를 주는 동작범위를 쉽게 인식할 수 있도록 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 포스 센서 스위치 구성을 도시한 것이다. 6 to 9 according to an embodiment of the present invention to allow the user to easily recognize the operating range that changes the capacitance while maintaining the non-contact state of the pressing portion 145 and the first electrode portion 120 It shows the force sensor switch configuration.

도 1과의 차이점을 중심으로 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 포스 센서 스위치는 동작범위지시부(160)를 더 포함할 수 있다.Referring to the differences from FIG. 1, the force sensor switch according to the embodiment of the present invention may further include an operation range indicating unit 160.

실시의 일례에서 동작범위지시부(160)는 제1 전극부(120) 주위에 배치되어 가압부(145)가 사용자의 압력에 의해 변형되어 제1 전극부(120)에 접근할 때, 접촉되기 전에 가압하는 사용자로 하여금 살짝 걸리는 느낌을 줄 수 있도록 배치될 수 있다. 이를 위해 동작범위지시부(160)는 제1 전극부(120) 주변을 둘러싼, 상부가 개방된 격벽 형태, 베이스부(110)에 돌출된 돌기 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 이때 격벽의 높이나 돌기의 높이는 제1 전극부(120)의 높이보다 높게 하여 가압에 의하여 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 접근할 때, 제1 전극부(120)에 닿기 전에 동작범위지시부(160)에 의해 사용자가 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 상당히 접근한 상태임을 알 수 있도록 할 수 있다.In one example of implementation, the operation range indication unit 160 is disposed around the first electrode unit 120 so that the pressing unit 145 is deformed by the user's pressure and approaches the first electrode unit 120 before being contacted. It can be arranged to give the user a feeling of a slight snag. To this end, the operation range indication unit 160 may have various shapes, such as a shape of a partition wall with an open top and a protrusion shape protruding from the base portion 110 surrounding the first electrode portion 120. At this time, the height of the partition or the height of the projection is higher than the height of the first electrode portion 120, when the pressing portion 145 approaches the first electrode portion 120 by pressing, before reaching the first electrode portion 120 The operating range indication unit 160 allows the user to know that the pressing unit 145 is in a state in which the first electrode unit 120 is substantially approached.

또 다른 실시예에서 도 8 또는 도 9에 예시된 바와 같이 제1 전극부(120) 주변에 동작범위지시부(160)로서 탄성부재를 두어 사용자의 가압에 의해 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 접근할 때, 탄성부재에 먼저 닿도록 하여 사용자로 하여금 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 상당히 접근한 상태임을 알 수 있도록 하고, 계속 가압하면 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 접촉된다는 사실을 사용자에게 인식시킬 수 있다.In another embodiment, as illustrated in FIG. 8 or 9, an elastic member is placed as the operation range indicating unit 160 around the first electrode unit 120 so that the pressing unit 145 is pressed by the user. When approaching (120), by first contacting the elastic member to allow the user to know that the pressing portion 145 is approaching the first electrode portion 120, and pressing it continuously, pressing portion 145 It can be recognized by the user that the contact with the first electrode unit 120.

다른 실시예에서 동작범위지시부(160)는 진동, 소리 등을 통해 가압부(145)가 제1 전극부(120)에 상당히 근접한 상태임을 사용자가 인식할 수 있도록 할 수 있다. 이때 동작범위지시부(160)는 진동 또는 음향을 발생시키는 소자(가령, 스피커, 진동모터)를 포함한 모듈일 수 있으며 해당 모듈은 정전용량검출부(300)가 일정 정전용량 이상으로 변화하였음을 인식하였을 때 생성하여 전달하는 제어신호에 따라 진동 또는 음향을 발생시킬 수 있다.In another embodiment, the operation range indication unit 160 may allow the user to recognize that the pressing unit 145 is in a state very close to the first electrode unit 120 through vibration, sound, or the like. At this time, the operation range indication unit 160 may be a module including an element that generates vibration or sound (eg, a speaker, a vibration motor), and when the module detects that the capacitance detection unit 300 has changed to a predetermined capacitance or more, Vibration or sound may be generated according to a control signal generated and transmitted.

상술한 본 발명의 다양한 실시예 따른 포스 센서 스위치에 의하면 정전용량의 변화를 검출하여 가변제어 가능한 센서로 기능함과 동시에 on/off 스위치로도 기능할 수 있어 적용될 기기의 소형화 할 수 있다. 다기능 소자로서 상황에 맞춰 특정 기능을 수행할 수 있다.According to the force sensor switch according to the various embodiments of the present invention described above, it is possible to detect a change in capacitance and function as a variable-controllable sensor and also function as an on / off switch, thereby miniaturizing a device to be applied. As a multi-function device, it can perform specific functions according to the situation.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

Claims

Force sensor switch 100;
A mode selector 200 for determining an operation mode of the force sensor switch; And
Including, but; a capacitance detection unit 300 for detecting a change in the capacitance of the force sensor switch 100,
The force sensor switch,
Base portion 110;
A first electrode portion 120 formed on the base portion;
A second electrode portion 130 formed at a distance between both sides of the first electrode portion 120 from the upper portion of the base portion;
The first electrode part is electrically connected to the second electrode part 130 and is mounted at intervals above the first electrode part 120 and the second electrode part 130 and is variable according to a touch pressure. A second electrode extension electrode part 140 that changes capacitance with the 120 or contacts the first electrode part; And
When the second electrode extension electrode part 140 is deformed by a touch pressure and the capacitance has a value equal to or greater than a preset value, the second electrode extension electrode part 140 is provided to the user by the first electrode part 120. ) Includes an operation range indicating unit 160 informing that the user is in an approached state,
The mode selection unit 200 allows the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to be electrically connected to the capacitance detection unit 300 to operate as a force sensor according to the mode selection, or , The first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 is connected to the power unit of the device to which the force sensor switch is applied, so that the power sensor switch module.

According to claim 1,
The mode selection is determined according to whether power is applied to the device and is turned on or whether it is activated, a force sensor switch module.

According to claim 1,
When the device is turned off, the mode selection unit 200 sets the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to be connected to the power unit of the device to which the force sensor switch is applied. , When the first electrode unit 120 is in contact with the second electrode extension electrode unit 140 is changed according to the touch pressure, the force sensor switch module, so that power is applied to the device.

According to claim 1,
When the device is turned on, the mode selection unit 200 sets the first electrode unit 120 and the second electrode unit 130 to be electrically connected to the capacitance detection unit 300. , Force sensor switch module to enable the capacitance detection unit 300 to detect the change in the capacitance.

According to claim 1,
The second electrode extension part 140 is formed of a metal material having a restoring force, a force sensor switch module.

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