KR102278726B1

KR102278726B1 - 터치 버튼용 햅틱제어장치

Info

Publication number: KR102278726B1
Application number: KR1020200034189A
Authority: KR
Inventors: 한상현; 이자현
Original assignee: 한상현
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-07-16

Abstract

본 발명은 터치 버튼용 햅틱제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치센서에서 출력되는 전기신호의 레벨을 이용하여 터치면 터치여부를 판단하고, 그 판단결과 터치면 터치라고 판단되었을 때 햅틱기능제어를 위한 PWM 변조된 햅틱제어신호를 출력하는 센서마이컴을 구성하므로서, 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체의 떨림 패턴을 조절할 수 있으며, 이러한 기능을 이용하여 터치면에 설치되는 각각의 터치센서에 대응하여 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록 한 터치 버튼용 햅틱제어장치에 관한 것이다.

Description

터치 버튼용 햅틱제어장치{ Haptic Structure for Touch Buttons }

일반적으로 차량 내부에 공조 장치와 연결되는 히터 컨트롤 장치를 설치하여차량의 내부 온도를 운전자가 조절할 수 있도록 한다.

종래의 히터 컨트롤 장치는 차량의 내부에 설치되는 케이스 판넬과, 상기 케이스 판넬에 설치되는 다수의 작동부로 구성된다.

상기 케이스 판넬에 설치되는 다수의 작동부는 회전 작동되는 회전 손잡이와 누름 작동되는 누름 버튼으로 구성된다.

따라서, 회전 손잡이와 누름 버튼으로 이루어진 작동부가 설치된 케이스 판넬을 공조 장치(도면 미 도시)와 연결되게 대쉬 보드에 설치하여 운전자는 운전하는 도중에 공조 장치를 제어할 수 있는 것이다.

그러나 종래의 히터 컨트롤 장치의 문제점은 케이스 판넬에 회전 손잡이와 누름 버튼으로 이루어진 다수의 작동부를 설치하므로서, 히터 컨트롤 장치의 외관이 미려지지 않을 뿐만 아니라 운전자가 작동부를 구성하고 있는 회전 손잡이를 회전시키거나 또는 누름 버튼을 눌러 작동시키기 때문에 히터 컨트롤 장치의 조작이 용이하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 도 1과 같이 터치로 인해 공조 장치(도면 미 도시)를 제어할 수 있는 터치식 히터 컨트롤 장치를 발명하게 되었다.

종래의 터치식 히터 컨트롤 장치는 케이스 판넬(10)에 다수의 터치 버튼(20)이 설치된 것이다.

이때, 터치 버튼(20)에는 표시부(30)가 형성됨을 밝히는 바이다.

따라서, 운전자는 케이스 판넬(10)에 설치된 터치 버튼(20)을 터치하여 공조 장치를 제어하므로서, 히터 컨트롤 장치의 외관을 미려해지게 할 수 있을 뿐만 아니라 운전자가 가벼운 조작으로 공조 장치(도면 미 도시)를 On/Off 작동시킬 수 있는 것이다.

그러나 종래의 히터 컨트롤 장치의 문제점은 케이스 판넬(10)에 설치된 터치 버튼(20)을 터치하더라도 상기 터치 버튼(20)의 터치감을 느낄 수 없으며, 이로 인하여 터치 버튼(20)에 구비된 표시부(30)를 육안으로 확인해야 하는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 터치센서에서 출력되는 전기신호의 레벨을 이용하여 터치면 터치여부를 판단하고, 그 판단결과 터치면 터치라고 판단되었을 때 햅틱기능제어를 위한 PWM 변조된 햅틱제어신호를 출력하는 센서마이컴을 구성하므로서, 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체의 떨림 패턴을 조절할 수 있으며, 이러한 기능을 이용하여 터치면에 설치되는 각각의 터치센서에 대응하여 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록 한 터치 버튼용 햅틱제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은,

차량 내부에 설치되는 공조제어 패널(100)과;

공조제어 패널(100)에 착,탈식으로 결합 되며, 터치면(111)을 갖는 터치버튼 브라켓(110)과;

터치면(111)의 내측에 부착되고, 사용자의 터치면(111) 터치시 미세한 전기흐름을 감지하여 출력하는 적어도 1개 이상의 터치센서(120)와;

터치센서(120)에서 출력되는 전기신호의 레벨을 이용하여 터치면(111) 터치여부를 판단하고, 그 판단결과 터치면(111) 터치라고 판단되었을 때 햅틱기능제어를 위한 PWM 변조된 햅틱제어신호를 출력함과 동시에 작동한 터치센서(120)의 작동신호를 메인마이컴(300)으로 출력하는 센서마이컴(200)과;

센서마이컴(200)에서 출력된 햅틱제어신호를 증폭하여 진동발생체(140)로 출력하는 증폭부(500)와;

터치버튼 브라켓(110)에 장착되고, 증폭부(500)를 통해 입력되는 햅틱제어신호에 의해 진동하여 터치버튼 브라켓(110)을 진동시키는 진동발생체(140);

로 구성한 것을 특징으로 한다.

본원 발명에 의하면, 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체의 떨림 패턴을 조절할 수 있으며, 이러한 기능을 이용하여 터치면에 설치되는 각각의 터치센서에 대응하여 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 히터 컨트롤 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 터치 버튼용 햅틱제어장치가 적용되는 햅틱구조를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 터치 버튼용 햅틱 구조의 정면도.
도 4 는 본 발명의 햅틱 구조를 보인 단면도.
도 5 는 본 발명의 터치버튼용 햅틱제어장치를 보인 블럭도.
도 6 은 터치센서의 출력파형을 보인 도면.
도 7은 본 발명에 적용된 증폭부를 보인 회로도.
도 8 은 본 발명에 의해 제어되는 진동발생체의 다양한 진동패턴을 보인 도면.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하게 되면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 설명에 앞서 종래 기술과 동일한 구성 요소에 관하여 동일한 도면 부호를 표기하여 중복되는 도면 부호의 설명은 생략하기로 한다.

상기 도면에 의하면 본 발명은,

차량 내부에 설치되는 공조제어 패널(100)과;

로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 센서마이컴(200)은 출력되는 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체(140)의 떨림 패턴을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 터치면(111)에 설치되는 각각의 터치센서(120)에 대응하여 센서마이컴(200)은 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면(111) 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 증폭부(500)는 센서마이컴(200)에서 출력되는 햅틱제어신호에 의해 스위칭 동작하여 증폭된 구동전압을 진동발생체(140)로 공급하는 스위칭트랜지스터(Q1)로 구성한 것을 특징으로 한다.

그리고, 센서마이컴(200)에서 출력되는 터치센서(120) 작동신호를 수신받고, 작동상태의 터치센서(120)에 대응하는 표시부(30)를 작동시킴과 동시에 작동한 터치센서(120)에 대응하는 제어대상을 제어하기 위한 제어신호를 제어출력부(400)를 통해 출력하는 메인마이컴(300)을 더 구성한다.

본 발명의 햅틱 제어장치가 구현되기 위해서는 도 2 내지 도 4 와 같은 햅틱 구조가 구비되어야 한다.

도 2는 본 발명의 터치 버튼용 햅틱 구조의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 터치 버튼용 햅틱 구조의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 터치버튼 브라켓을 도시한 도면이다.

터치버튼용 햅틱구조는 도 2와 같이 공조제어 패널(100)에 설치되는 터치면(111)이 구비된 터치버튼 브라켓(110)에 진동발생체(140)를 설치 구성하여 상기 진동발생체(140)로 발생 되는 진동에 의해 터치면(111)이 진동되면서 운전자가 상기 터치면(111)을 터치한 느낌을 받을 수 있게 한 것이다.

상기 공조제어 패널(100)에 터치버튼 브라켓(110)을 설치 구성하는데,

상기 터치버튼 브라켓(140)은 사용자가 손으로 터치할 수 있는 터치면(111)을 구비하고 있고, 터치면(111)의 내측에는 손 터치시 변화되는 정전용량값을 감지하고 그에 대응하는 전기신호를 출력하는 터치센서(120)를 부착하여 설치한다.

터치센서(120)에서 출력되는 전기신호는 센서마이컴(200)으로 출력되고, 제어마이컴의 제어에 의해 진동발생체(140)가 진동하게 된다.

따라서, 터치면(111) 내측에 설치되는 터치센서(120)의 갯수에 따라 터치면(111)에서 조작 가능한 버튼 갯수가 결정되는 것이고, 터치센서(120)가 설치된 영역에 대응하도록 터치면(111)에 표시부(30)를 형성하므로서 사용자가 터치버튼의 기능을 인지하여 조작할 수 있게된다.

도 2 와 같이 터치버튼브라켓(110)의 터치면(111) 내측에 5개의 터치센서(120)를 설치하였다면 터치면(111)에는 5개의 터치영역이 구비될 수 있는 것이고, 그 터치영역을 사용자가 인지할 수 있도록 터치영역 상에 표시부(30)를 형성한다.

표시부(30)는 LCD(31) 또는 인디케이터(32)로 구성할 수 있다.

상기 터치버튼 브라켓(110)의 재질은 전기가 통할 수 있는 도체로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 진동발생체(140)는 도 3과 같이 터치버튼 브라켓(110)에 설치 구성하여 진동발생체(140)로부터 발생 되는 진동이 그대로 터치버튼 브라켓(110)으로 전달될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

미설명된 도면부호 C1은 콘덴서, R1은 저항, D1,D2는 다이오드이다.

이와 같이 결합 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하게 되면 다음과 같다.

먼저, 터치버튼 브라켓(110)이 설치된 공조제어 패널(100)을 차량 내부에 공조 장치(도면 미 도시)와 연결되게 설치한다.

터치버튼 브라켓(110)의 터치면(111)에는 5개의 터치영역(터치버튼영역)이 구비되고, 그 터치영역에 대응하도록 표시부(30)가 형성되어 있으며, 터치면(111)의 내측면에는 손가락 터치를 감지할 수 있는 터치센서(120)가 설치되어 있다.

상기 공조제어 패널(110)이 차량 내부에 설치된 상태에서 운전자가 터치버튼 브라켓(110)에 구비된 터치면(111)을 터치하면,

터치면(111) 터치로 인해 그 터치면(111)의 내측에 설치되어 있는 터치센서(120)가 순간적으로 변화하는 정전용량값 변화를 감지한 후 그에 대응하는 전기신호를 센서마이컴(200)으로 출력한다.

터치센서(120)에서 출력되는 전기신호는 도 6 의 파형도와 같이 손가락이 터치면(111)에 터치되지 않았을 경우 베이스레벨(Base level)을 유지하고, 손가락이 터치면(111)에 터치되면 그 순간 변화되는 정전용량값에 따라 기준값(Threshold)을 넘어서는 터치레벨(Touch level)의 전기신호를 센서마이컴(200)으로 출력하게되고, 센서마이컴(200)은 터치센서(120)로 부터 터치레젤의 전기신호가 입력되었을때 사용자가 해당 터치센서(120)가 설치된 터치영역을 터치한 것으로 판단한다.

센서마이컴(200)은 터치면(111) 터치라고 판단되었을 때 햅틱기능제어를 위한 PWM 변조된 햅틱제어신호를 증폭부(500)로 출력함과 동시에 작동한 터치센서(120)의 작동신호를 메인마이컴(300)으로 출력한다.

메인마이컴(300)은 센서마이컴(200)에서 출력되는 터치센서(120) 작동신호를 수신받고, 작동상태의 터치센서(120)에 대응하는 표시부(30)를 작동시킴과 동시에 작동한 터치센서(120)에 대응하는 제어대상을 제어하기 위한 제어신호를 제어출력부(400)를 통해 출력하여 제어대상이 동작하도록 제어한다.

한편, 센서마이컴(200)에서 출력된 햅틱제어신호는 증폭부(500)를 이루는 스위칭트랜지스터(Q1)에 의해 증폭되어 진동발생체(140)로 공급되고, 터치버튼 브라켓(110)에 장착되어 있는 진동발생체(140)가 증폭부(500)를 통해 입력되는 햅틱제어신호에 의해 진동함에 따라 진동발생체(140)가 설치되어 있는 터치버튼 브라켓(110)이 떨리게되므로 터치면(111)을 터치한 사용자의 손가락을 통해 진동이 전달되는 것이다.

센서마이컴(200)은 출력되는 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체(140)의 떨림 패턴을 조절할 수 있으며, 이러한 기능을 이용하여 터치면(111)에 설치되는 각각의 터치센서(120)에 대응하여 센서마이컴(200)은 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면(111) 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록 할 수 있다.

도 8 은 센서마이컴(200)에서 출력되는 다양한 형태의 햅틱제어신호에 의해 진동발생체(140)가 표현할 수 있는 진동패턴을 예시한 것이다.

도 8a 는 진동패턴이 사다리꼴 모양으로 나타내는 것이고, 도 8b는 진동패턴이 2개의 구형펄스 형태로 나타나는 것이며, 도 8c는 진동패턴이 1개의 구형펄스형태로 나타나는 것이고, 도 8d는 진동패턴이 사다리꼴 형태인데 도 8a의 진동패턴에 비해 약한진동이 좀더 길게 느껴지도록 한 것이며, 도 8e 는 진동패턴이 3개의 구형펄스 형태로 나타나도록 한 것이다.

상기 설명과 같은 다양한 형태의 진동패턴은 사용자가 모드설정 기능을 이용하여 각각의 터치센서(120)에 대응시켜 설정할 수 있다.

예를들면, 미리 약속된 특정 터치센서(120)를 설정된 시간 만큼 누르고 있으면 센서마이컴(200)은 진동패턴 설정모드로 진입하게되고, 이러한 상태에서 사용자가 순서대로 터치센서(120)를 누름에 따라 다양한 진동패턴 중 어느 하나를 해당 터치센서(120)에 대응시켜 저장할 수 있다.

10: 케이스 판넬, 20: 터치버튼
30: 표시부, 100: 공조제어 판넬,
101: 장착부, 110: 터치버튼 브라켓,
111: 터치면, 120: 터치센서,
130: 결합부, 140: 진동발생체,
200: 센서마이컴, 300: 메인마이컴,
400: 제어출력부, 500: 증폭부,
Q1: 트랜지스터,

Claims

차량 내부에 설치되는 공조제어 패널(100)과;
공조제어 패널(100)에 착,탈식으로 결합 되며, 터치면(111)을 갖는 터치버튼 브라켓(110)과;
터치면(111)의 내측에 부착되고, 사용자의 터치면(111) 터치시 미세한 전기흐름을 감지하여 출력하는 터치센서(120)와;
터치센서(120)에서 출력되는 전기신호의 레벨을 이용하여 터치면(111) 터치여부를 판단하고, 그 판단결과 터치면(111) 터치라고 판단되었을 때 햅틱기능제어를 위한 PWM 변조된 햅틱제어신호를 출력하는 센서마이컴(200)과;
센서마이컴(200)에서 출력된 햅틱제어신호를 증폭하여 진동발생체(140)로 출력하는 증폭부(500)와;
터치버튼 브라켓(110)에 장착되고, 증폭부(500)를 통해 입력되는 햅틱제어신호에 의해 진동하여 터치버튼 브라켓(110)을 진동시키는 진동발생체(140);로 구성하고,
센서마이컴(200)은 출력되는 햅틱제어신호의 주파수와 펄스폭변조량을 가변시켜 진동발생체(140)의 떨림 패턴을 조절하며,
터치면(111)에 설치되는 각각의 터치센서(120)에 대응하여 센서마이컴(200)은 각기 다른 패턴의 햅틱제어신호를 출력하여 사용자가 터치면(111) 터치 영역별로 각기 다른 패턴의 진동을 느낄 수 있도록 하고,
증폭부(500)는 센서마이컴(200)에서 출력되는 햅틱제어신호에 의해 스위칭 동작하여 증폭된 구동전압을 진동발생체(140)로 공급하는 스위칭트랜지스터(Q1)로 구성한 것을 특징으로 하는 터치 버튼용 햅틱제어장치.
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