KR102314122B1 - Contactless switch apparatus and system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비접촉 스위치 감지 기술에 관한 것으로, 특히, 엘리베이터, 공동현관문, 자동문 버튼 등 대중이용시설에 설치되어 사용자가 스위치에 손가락 등을 직접 접촉하지 않으면서 원하는 스위치 선택을 할 수 있는 비접촉 스위치 장치 및 이를 포함한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact switch sensing technology, and in particular, a non-contact switch device that is installed in public facilities such as elevators, common entrance doors, and automatic door buttons so that a user can select a desired switch without directly touching the switch with his or her finger, etc. and systems including the same.
다중이 이용하는 엘리베이터, 공동현관문, 자동문 버튼 등의 대중이용시설에는 층수, 비밀번호, 동작명령 등의 선택이나 입력을 위한 버튼이 설치되는데, 보통 기계식 푸시 버튼 또는 터치식 버튼들로 이루어진다. In public facilities such as elevators, common entrance doors, and automatic door buttons used by multiple people, buttons for selecting or inputting the number of floors, passwords, operation commands, etc. are installed, which are usually made of mechanical push buttons or touch buttons.
이러한 대중이용시설의 버튼은 불특정 다수 사용자가 버튼에 주로 손가락을 접촉하여 작동시키므로, 세균이나 바이러스, 유해물질 등에 의해 오염될 가능성이 있으므로 각종 감염을 유발하거나 전염병 전파의 매개로 작용할 수 있다.Since the buttons of these public facilities are operated by a large number of unspecified users by mainly touching the buttons with their fingers, there is a possibility that they may be contaminated by bacteria, viruses, harmful substances, etc.
예를 들어, 엘리베이터의 경우, 외측 도어의 좌측 또는 우측 벽면에 설치되어 승,하강 이동 등을 선택하는 각종 버튼들은 물리적인 접촉에 의한 선택 방식으로, 많은 사람들이 손가락으로 원하는 층수, 닫힘 또는 열림 버튼을 직접 접촉하여 누름으로써 선택하고 있어 세균이나 바이러스 전파 등의 문제점이 있다. For example, in the case of an elevator, various buttons installed on the left or right wall of the outer door to select up/down movement are selected by physical contact, and many people use their fingers to select the desired number of floors, close or open buttons. It is selected by directly touching and pressing, so there are problems such as spread of bacteria or viruses.
이를 방지하기 위해 대중이용시설의 버튼 등에 항균 필름을 부착하기도 하지만, 세균 및 바이러스가 완전히 사멸하기까지 소정 시간이 소모되므로 그 전에 이용자가 있을 경우 감염의 가능성이 존재할 뿐만 아니라 항균 필름을 장시간 사용할 경우 접축면이 닳아 떨어지는 문제가 있다. To prevent this, an antibacterial film is attached to the buttons of public facilities, but it takes a certain amount of time for bacteria and viruses to completely die, so there is a possibility of infection if there is a user before that. There is a problem that the shaft surface is worn out.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 엘리베이터, 공동현관문, 자동문 버튼 등 대중이용시설에 설치되어 사용자가 스위치에 손가락 등을 직접 접촉하지 않고도 원하는 스위치를 효과적으로 선택할 수 있는 비접촉 스위치 및 이를 포함한 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems described above, and the present invention is installed in public facilities such as elevators, common entrance doors, and automatic door buttons so that the user can effectively select a desired switch without directly touching the switch with his or her finger. An object of the present invention is to provide a non-contact switch and a system including the same.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 스위치 장치는, 적어도 하나 이상의 제1 관통홀이 형성된 상부 스위치 커버; 상기 상부 스위치 커버 내측에 설치되되, 전기장이 발산할 수 있도록 적어도 하나 이상의 제2 관통홀이 형성된 인쇄회로기판(PCB); 상기 제2 관통홀에 끼워져 결합되며, 상기 전기장을 발산하는 전극체와, 상기 전극체의 내측에 끼워져 결합되며, 상기 전기장의 발산영역을 확대하는 도전체를 포함하는 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치; 상기 상부 스위치 커버와 일체로 결합되는 하부 스위치 커버; 및 상기 전극체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극체로 단일 펄스를 출력하여 상기 전기장 발산을 유도하고, 상기 단일 펄스에 대응하여 발산된 전기장을 통해 충전된 정전용량값을 기준 정전용량(Cx)으로 감지하고, 상기 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치의 제2 관통홀 내측에 발산된 전기장의 정전용량 변화를 감지하는 정전센서;를 포함하며, 상기 제2 관통홀의 직경이 상기 제1 관통홀의 직경보다 크도록 형성되며, 상기 제1 관통홀이 상기 도전체의 내측에 끼워지도록 결합되고, 상기 정전센서는 상기 상부 스위치 커버 내측에 설치되거나 상기 상부 및 하부 스위치 커버 외부에 분리되어 형성되는 것을 특징으로 한다.A non-contact switch device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes an upper switch cover having at least one first through hole formed therein; a printed circuit board (PCB) installed inside the upper switch cover and having at least one second through hole formed therein so that an electric field can be radiated; at least one non-contact switch including an electrode body fitted into the second through hole and emitting the electric field, and a conductor fitted inside the electrode body and coupled to the electrode body to expand the divergence region of the electric field; a lower switch cover integrally coupled to the upper switch cover; and electrically connected to the electrode body, outputting a single pulse to the electrode body to induce divergence of the electric field, and detecting a capacitance value charged through an electric field emitted in response to the single pulse as a reference capacitance (Cx) and an electrostatic sensor sensing a change in capacitance of an electric field emitted inside the second through hole of the at least one or more non-contact switches, wherein the diameter of the second through hole is larger than the diameter of the first through hole, , the first through-hole is coupled to fit inside the conductor, and the electrostatic sensor is installed inside the upper switch cover or is formed separately outside the upper and lower switch covers.
상기 정전센서는, 상기 전극체로 단일 펄스를 출력 후 비접촉 스위치 각각에 대한 정전용량 변화를 감지하되, 감지된 정전용량값이 기준 정전용량(Cx)보다 크면, 해당하는 비접촉 스위치에 대한 선택신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.The electrostatic sensor, after outputting a single pulse to the electrode body, detects a change in capacitance for each non-contact switch, and generates a selection signal for the corresponding non-contact switch when the sensed capacitance value is greater than the reference capacitance (Cx) characterized in that
상기 하부 스위치 커버는 상기 비접촉 스위치와 대응되는 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 발광부;를 더 포함하며, 상기 발광부는 상기 정전센서가 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치 중 어느 하나의 비접촉 스위치의 정전용량 변화를 감지하면 대응하는 발광부를 설정된 색상을 발광하는 것을 특징으로 한다.The lower switch cover further includes; at least one light emitting unit installed at a position corresponding to the non-contact switch, wherein the light emitting unit detects a change in capacitance of any one of the non-contact switches of the at least one non-contact switch by the electrostatic sensor When the corresponding light emitting part is characterized in that it emits a set color.
본 발명에 따르면, 엘리베이터, 공동현관문, 자동문 버튼 등 대중이용시설에 설치되어 사용자가 스위치에 직접 접촉하지 않고도 원하는 스위치를 효과적으로 선택하여 입력할 수 있다.According to the present invention, it is installed in public facilities such as elevators, common front doors, and automatic door buttons, so that the user can effectively select and input a desired switch without direct contact with the switch.
또한, 본 발명에 따르면, 비접촉 방식으로 스위치를 작동시킴으로써 감염의 위험을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the risk of infection by operating the switch in a non-contact manner.
또한, 본 발명에 따르면, 복수 개의 스위치 선택을 차단함으로써 인식 오류에 의한 오작동이 없이 정확한 스위치 선택이 가능하게 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by blocking selection of a plurality of switches, it is possible to accurately select a switch without a malfunction due to a recognition error.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시된 비접촉 스위치 장치(1)의 기능 블록도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)의 동작 원리를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치에 있어서 스위치 인식 오류 상황을 나타낸 예시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)를 포함한 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 기능 블록도이다.1 is a diagram schematically illustrating a non-contact switch device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a functional block diagram of the
3 and 4 are block diagrams for explaining the principle of operation of the
5 is an exemplary diagram illustrating a switch recognition error situation in a non-contact switch device according to an embodiment of the present invention.
6 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the entire system including the
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.Various aspects and features will be presented by a system that may include a number of devices, components and/or modules, and the like. It is also noted that various systems may include additional devices, components, and/or modules, etc. and/or may not include all of the devices, components, modules, etc. discussed with respect to the drawings. must be understood and recognized.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.As used herein, “embodiment”, “example”, “aspect”, “exemplary”, etc. may not be construed as an advantage or advantage in any aspect or design described above over other aspects or designs. . The terms '~part', 'component', 'module', 'system', 'interface', etc. used below generally mean a computer-related entity, for example, hardware, hardware A combination of and software may mean software.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. have meaning Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in an embodiment of the present invention, an ideal or excessively formal meaning is not interpreted as
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless otherwise explicitly stated.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, and technically various interlocking and driving are possible, as will be fully understood by those skilled in the art, and each embodiment may be independently implemented with respect to each other, It may be possible to implement together in a related relationship.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치 및 이를 포함한 시스템에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a non-contact switch device and a system including the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면으로, (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치의 전체 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이며, (b)는 A-A'의 절개선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 나타낸 내부 구성도다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치는 공동현관문에 설치되는 것으로 설명하였으나, 공동현관문 뿐만 아니라 엘리베이터, 자동문 버튼 등 다양한 기기의 입력 장치로 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하므로 당업자는 이해할 수 있을 것이다.1 is a view for schematically explaining a non-contact switch device according to an embodiment of the present invention, (a) is a perspective view schematically showing the overall appearance of a non-contact switch device according to an embodiment of the present invention, ( b) is an internal configuration diagram schematically showing a cross section cut along the incision line of A-A'. Although the non-contact switch according to an embodiment of the present invention has been described as being installed on the common front door, it is apparent to those skilled in the art that it can be used as an input device for various devices such as elevators and automatic door buttons as well as the common front door. will be.
도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)는 스위치 기능을 수행하는 복수 개의 비접촉 스위치(20)와 비접촉 스위치(20)에 대응되도록 복수 개의 관통홀(12)이 형성된 스위치 커버(10)와 복수 개의 비접촉 스위치(20)의 정전용량 변화를 감지하는 정전센서(40)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 1A and 1B , a
우선, 스위치 커버(10)는, 적어도 하나 이상의 제1 관통홀(12)이 형성된 상부 스위치 커버(11)와, 상부 스위치 커버(11)와 일체로 결합되는 하부 스위치 커버(13)를 포함할 수 있다.First, the
상부 스위치 커버(11)는 소정의 두께를 가지도록 커버 끝단이 테두리 및 제1 관통홀(12) 내부에서 절곡된 형태를 가지며, 하부 스위치 커버(13)는 평평한 형태로 상부 스위치 커버(11)의 절곡된 끝단과 결합되도록 구성될 수 있다. 즉, 상부 스위치 커버(11)의 절곡된 끝단과 하부 스위치 커버(13)의 결합으로 내부 공간이 형성되며, 내부 공간에 비접촉 스위치가 구비된 인쇄회로기판(PCB)(30)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상부 스위치 커버(11)의 내측에 인쇄회로기판(PCB)(30)이 설치될 수 있다.The
그리고, 복수 개의 비접촉 스위치(20)는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 공동현관문의 비밀번호를 입력할 수 있도록 숫자 1 내지 9, 0, *, # 에 대한 각각의 스위치 기능을 갖는 12개의 비접촉 스위치(20)를 구비할 수 있다.And, the plurality of
이러한 복수 개의 비접촉 스위치(20)는 상부 스위치 커버(11)에 형성된 제1 관통홀(12) 각각에 대응되며, 제1 관통홀(12) 내부로 전기장이 발산되는 것에 의해 스위치 기능을 수행할 수 있다. The plurality of
상세하게는, 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각은 인쇄회로기판(PCB)(30)에 형성된 적어도 하나 이상의 제2 관통홀(31)과, 제2 관통홀(31)에 끼워져 결합되며 전기장(E)을 발산하는 전극체(21)와, 전극체(21)의 내측에 끼워져 결합되며 전기장(E)의 발산 영역을 제2 관통홀(31) 내측으로 확대하는 도전체(22)를 포함할 수 있다. In detail, each of the plurality of
본 발명의 실시예에 있어서, 제2 관통홀(31)의 직경이 제1 관통홀(12)의 직경보다 크도록 형성되며, 이를 통해 제1 관통홀(12)이 도전체(22)의 내측에 끼워지도록 결합될 수 있다. 이러한 구조를 통해 상부 스위치 커버(11)의 내부에 인쇄회로기판(30)이 설치될 수 있다. In the embodiment of the present invention, the diameter of the second through-
그리고, 정전센서(40)는 복수 개의 비접촉 스위치(20)와 전기적으로 연결되며, 전극체(21)로 단일 펄스를 출력하여 전기장(E) 발산을 유도하고, 단일 펄스에 대응하여 발산된 전기장(E)을 통해 충전된 정전용량값을 감지하여 기준 정전용량(Cx)으로 저장하고, 이후 제1 관통홀(12) 내부에 발산된 전기장(E)의 정전용량 변화를 감지하여 비접촉 스위치의 선택신호를 발생한다. And, the
즉, 정전센서(40)는 비접촉 스위치들(20) 중 정전용량 변화가 감지된 비접촉 스위치가 있으면 해당 비접촉 스위치를 사용자가 선택한 것으로 인식하여 선택신호를 발생한다.That is, if there is a non-contact switch in which a change in capacitance is detected among the
이러한 정전센서(40)는 상부 스위치 커버(11) 내측에 일체로 설치되거나 상부 및 하부 스위치 커버(11, 13) 외부에 분리되어 형성될 수도 있다.The
한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 도시하지는 않았지만, 비접촉 스위치 각각은 사용자에 의해 선택되면 빛을 발광하는 발광부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 발광부는 적색, 녹색 LED를 구비할 수 있으며 정전용량 변화가 감지되면 해당 비접촉 스위치의 적색 LED를 발광하고, 다수 개의 비접촉 스위치에 대한 정전용량 변화가 감지될 경우 해당 비접촉 스위치들에 대해 녹색 LED를 점멸 발광하고, 오작동시 적색 LED를 점멸 발광하도록 구현될 수 있다. Meanwhile, in an embodiment of the present invention, although not shown, each of the non-contact switches may further include a light emitting unit (not shown) that emits light when selected by the user. The light emitting unit may include red and green LEDs, and when a change in capacitance is detected, a red LED of the corresponding non-contact switch is emitted, and when a change in capacitance of a plurality of non-contact switches is detected, a green LED is emitted for the non-contact switches. It can be implemented to flash and emit light, and when a malfunction occurs, a red LED flashes to emit light.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)에 따르면, 사용자의 직접적인 손가락 접촉 없이도 스위치의 선택이 가능하게 할 수 있다. As described above, according to the
도 2는, 도 1에 도시된 비접촉 스위치 장치(1)의 기능 블록도를 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a diagram schematically showing a functional block diagram of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)는 복수 개의 비접촉 스위치(20)와 정전센서(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a
복수 개의 비접촉 스위치(20)는 필요에 따른 개수만큼 배열되어 구성될 수 있다. 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각은 대응하는 명령이나 사용자 선택이 할당된다. 공동현관문을 예를 들면, 비접촉 스위치(20) 각각은 번호, *, # 등이 할당될 수 있다. 이러한 복수 개의 비접촉 스위치(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 격자로 배열되거나 일렬로 배열될 수도 있다.The plurality of
그리고, 정전센서(40)는 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각과 전기적으로 연결되며, 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각에 단일 펄스를 출력하여 전기장(E) 발산을 유도하고, 단일 펄스에 대응하여 발산된 전기장(E)을 통해 충전된 정전용량값을 감지하여 기준 정전용량(Cx)으로 저장하고, 비접촉 스위치(20) 각각에 대한 전기장(E)의 정전용량 변화를 감지하여 해당 비접촉 스위치의 선택신호를 발생한다. And, the
즉, 정전센서(40)는 비접촉 스위치들(20) 중 정전용량 변화가 감지된 비접촉 스위치가 있으면 해당 비접촉 스위치를 사용자가 선택한 것으로 인식하여 선택신호를 발생한다.That is, if there is a non-contact switch in which a change in capacitance is detected among the
도 3 및 도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)의 동작 원리를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 사용자의 선택이 없는 상태를, 도 4의 (a) 및 (b)는 사용자의 선택을 인지한 상태를 각각 나타낸다.3 and 4 are block diagrams for explaining the principle of operation of the
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)의 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각은 정전센서(40)에서 출력된 단일 펄스에 의해 전기장(E)을 발산한다. 그리고, 정전센서(40)는 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각의 정전용량을 기준 정전용량(Cx)으로써 감지한다. 즉, 정전센서(40)는 전기장(E) 범위 내에 정전용량값을 가진 물체(예를 들어, 손가락)가 근접하지 않으면 단일 펄스(R)에 의해 충전된 정전용량(Cx)만을 감지한다.3 (a) and (b), each of the plurality of
이후, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 복수 개의 비접촉 스위치(20) 중 사용자가 특정 비접촉 스위치에 손가락(50)을 근접시켜 선택할 경우, 정전센서(40)는 해당 비접촉 스위치의 정전용량 변화를 감지한다. 이때, 정전센서(40)는 전기장(E) 범위 내에 정전용량값(Cf)을 가진 물체(예를 들어, 손가락)의 근접에 따라 단일 펄스(R)에 의해 충전된 정전용량(Cx)과 근접된 물체의 정전용량값(Cf)이 합해진 정전용량값을 감지한다. 이를 통해 정전센서(40)는 해당 비접촉 스위치의 선택을 인식하게 되고 선택신호를 발생할 수 있다. Thereafter, referring to FIGS. 4A and 4B , when a user selects a specific non-contact switch by bringing his or her
따라서 정전센서(40)는 전기장 범위 내에 정전용량값을 가진 물체(예를 들어, 손가락)가 근접하지 않으면 기준 정전용량(Cx)만을 감지하고, 전기장 범위 내에 정전용량값(Cf)을 가진 물체(예를 들어, 손가락)가 근접하면 기준 정전용량(Cx)에 근접된 물체의 정전용량값(Cf)이 합해진 정전용량을 감지함으로써 비접촉 스위치의 선택을 인식할 수 있다.Therefore, the
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)는 정전센서(40)를 통해 비접촉 스위치(20)의 정전용량 변화를 감지함으로써 사용자의 직접적인 손가락 접촉 없이도 스위치 선택을 인식하고 해당 비접촉 스위치의 선택신호를 발생할 수 있다.As described above, the
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치에 있어서 스위치 인식 오류 상황을 나타낸 예시도이다. 스위치 인식 오류 상황은 사용자의 의도에 상관없이 선택하려고 하는 비접촉 스위치 외에 다른 비접촉 스위치 가까이에 사용자의 신체나 물건이 근접하는 경우에 발생할 수 있다.5 is an exemplary diagram illustrating a switch recognition error situation in a non-contact switch device according to an embodiment of the present invention. A switch recognition error situation may occur when a user's body or an object approaches a non-contact switch other than the non-contact switch to be selected regardless of the user's intention.
도 5를 참조하면, 사용자의 집게 손가락(F2)이 복수의 비접촉 스위치 중 선택하고자 하는 비접촉 스위치(S1)에 접근하면서 의도치 않게 엄지 손가락(F1)이 다른 비접촉 스위치(S2)에 접근하는 경우가 발생하고, 동시에 여러 스위치가 선택된 것으로 잘못 인식될 수 있다. Referring to FIG. 5 , there is a case in which the user's index finger F2 approaches the non-contact switch S1 to be selected from among the plurality of non-contact switches, and the thumb F1 unintentionally approaches the other non-contact switch S2. , and may be mistakenly recognized as having multiple switches selected at the same time.
이때, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)의 정전센서(40)는 사용자의 집게 손가락(F1)이 근접함에 따라 선택하고자 하는 비접촉 스위치(S1)의 정전용량 변화가 감지되면 다른 비접촉 스위치에 대한 정전용량 감지를 소정 시간동안 차단하고, 선택하고자 하는 비접촉 스위치(S1)에 대한 정전용량 감지가 완료되어 스위치 선택을 인지한 후에 다른 비접촉 스위치들에 대한 정전용량 감지를 재수행하도록 할 수 있다. 여기서, 소정 시간은 선택된 비접촉 스위치에 대한 선택신호 발생이 수행되는 시간일 수 있다. At this time, the
이러한 구성은 사용자의 의도와 상관없이 선택하려고 하는 비접촉 스위치 외에 다른 비접촉 스위치 가까이에 사용자의 신체나 물건이 근접하는 경우 복수 개의 스위치가 인식되는 인식 오류 상황을 방지하기 위한 것이다.This configuration is to prevent a recognition error situation in which a plurality of switches are recognized when a user's body or an object is close to another non-contact switch other than the non-contact switch to be selected regardless of the user's intention.
한편, 집게 손가락(F2)과 엄지 손가락(F1)의 비접촉 스위치(S1, S2)에 대한 근접이 거의 동시에 일어난 경우, 정전센서(40)는 두 개의 비접촉 스위치(S1, S2)에 대한 정전용량 감지가 동시에 수행되면, 스위치 인식 오류로 판단하고 비접촉 스위치(S1, S2)에 대한 선택신호를 발생하지 않고 스위치 인식 오류 신호를 발생한다. 스위치 인식 오류 신호가 발생되면 발광부가 설정된 색상(예를 들어, 녹색 LED의 점멸 발광)을 발광하도록 제어하거나 설정된 경보음을 출력하도록 제어될 수 있다. On the other hand, when the forefinger F2 and the thumb F1 approach the non-contact switches S1 and S2 almost simultaneously, the
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 정전센서(40)는 비접촉 스위치들(S1, S2)에 대한 손가락들(F1, F2)의 근접 시간차가 설정된 임계 시간 미만이면 동시에 근접한 것으로 판단하여 두 개의 비접촉 스위치(S1, S2)에 대한 정전용량 감지가 수행됨에 따라 선택신호를 발생하지 않으며, 또한, 비접촉 스위치들(S1, S2)에 대한 손가락들(F1, F2)의 근접 시간차가 임계 시간 이상이면 제일 먼저 근접한 손가락(F2)에 해당하는 비접촉 스위치(S1)의 정전용량만을 감지하여 해당 비접촉 스위치(S1)에 대한 선택신호를 발생하고 다른 비접촉 스위치(S2)의 정전용량 감지를 수행하지 않는다. That is, according to the embodiment of the present invention, if the proximity time difference of the fingers F1 and F2 with respect to the non-contact switches S1 and S2 is less than a set threshold time, the
도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)를 포함한 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 기능 블록도이다.6 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the entire system including the
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)를 포함한 전체 시스템은, 비접촉 스위치 장치(1)와, 제어부(110)와, 발광부(120)와, 경보부(130)와, 유선통신부(140)와, 무선통신부(150)와, 배터리(160)와, 레귤레이터(170) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the entire system including the
본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 스위치 장치(1)의 정전센서(40)는 복수 개의 비접촉 스위치(20)에 대한 사용자의 손가락 근접에 따른 정전용량 변화를 감지하고, 선택하고자 하는 비접촉 스위치에 대한 정전용량 변화가 감지되면 해당 비접촉 스위치의 선택신호를 발생하고 이를 제어부(110)로 전달한다. The
그리고, 제어부(110)는 비접촉 스위치의 선택신호가 전달되면 선택된 비접촉 스위치에 대응되는 발광부(120)가 설정된 색상으로 발광되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(110)는 비접촉 스위치의 선택신호가 전달되면 해당 비접촉 스위치에 대응되는 발광부(120)의 적색 LED가 발광하도록 제어하고, 스위치 인식 오류시에는 발광부(120)의 녹색 LED가 점멸 발광하도록 제어할 수 있다.In addition, when the selection signal of the non-contact switch is transmitted, the
또한, 정전센서(40)로부터 비접촉 스위치의 선택신호가 전달되면 해당 비접촉 스위치에 할당된 명령어(예를 들면, 숫자, *, # 등)를 인지하고, 또한, 해당 비접촉 스위치에 대한 명령어 인지가 완료되었음을 사용자가 인지할 수 있도록 경보음을 출력하도록 경보부(130)를 제어할 수 있다. 여기서, 경보음은 비접촉 스위치의 정상적인 선택 완료시 출력되는 제1 경보음과, 비접촉 스위치의 인식 오류시 출력되는 제2 경보음을 포함할 수 있다. In addition, when the selection signal of the non-contact switch is transmitted from the
또한, 제어부(110)는 비접촉 스위치의 순차적 선택이 완료되고 순차적으로 선택된 비접촉 스위치에 할당된 명령어와 미리 설정된 명령어(예를 들면, 공동현관문 비밀번호)가 일치하지 않은 경우 제3 경보음을 출력하도록 경보부(120)를 제어할 있다In addition, when the sequential selection of the non-contact switch is completed and the command assigned to the sequentially selected non-contact switch does not match a preset command (eg, common door password), the
그리고, 발광부(120)는, 적색 및 녹색 LED로 이루어지되, 복수 개의 비접촉 스위치(20) 각각에 대응되도록 설치될 수 있으며, 비접촉 스위치의 선택시 제어부(110)의 제어에 따라 설정된 색상으로 발광되어 사용자에게 해당 비접촉 스위치가 선택되었음을 시각적으로 확인시켜 줄 수 있다.And, the
그리고, 경보부(130)는, 제어부(110)의 제어에 따라 비접촉 스위치의 정상적인 선택 완료시 제1 경보음을 출력하고, 비접촉 스위치의 인식 오류시 제2 경보음을 출력할 수 있다. 또한, 경보부(130)는 비접촉 스위치의 순차적 선택이 완료되고 순차적으로 선택된 비접촉 스위치에 할당된 명령어와 미리 설정된 명령어(예를 들면, 공동현관문 비밀번호)가 일치하지 않은 경우 제3 경보음을 출력할 수 있다. Further, the
그리고, 유선통신부(140) 및 무선통신부(150)는 비접촉 스위치 장치(1)를 포함한 시스템의 제어 및 관리를 위해 관리자 단말과의 통신을 수행한다. 이러한 무선통신부(150)는 와이파이, 블루투스, NFC 등의 다양한 공지기술을 포함한 통신 기술을 이용할 수 있다.In addition, the wired
그리고, 배터리(160)는 시스템의 동작의 구동을 위한 전원을 공급하며, 레귤레이터(170)는 배터리(160)의 전압을 시스템의 구동 전압에 맞도록 조정을 수행한다. In addition, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1. 비접촉 스위치 장치 10. 스위치 커버
11. 상부 스위치 커버 12. 제1 관통홀
13. 하부 스위치 커버 20. 비접촉 스위치
21. 전극체 22. 도전체
30. 인쇄회로기판(PCB) 31. 제2 관통홀
40. 정전센서1.
11.
13.
21.
30. Printed circuit board (PCB) 31. Second through hole
40. Electrostatic sensor
Claims (3)
상기 상부 스위치 커버 내측에 설치되되, 전기장이 발산할 수 있도록 적어도 하나 이상의 제2 관통홀이 형성된 인쇄회로기판(PCB);
상기 제2 관통홀의 내측에 끼워져 결합되며, 상기 제2 관통홀의 내측으로 상기 전기장을 발산하는 전극체와, 상기 전극체의 내측에 끼워져 결합되며, 상기 전기장의 발산영역을 상기 제1 관통홀의 내측으로 확대하는 도전체를 포함하는 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치;
상기 상부 스위치 커버와 일체로 결합되는 하부 스위치 커버; 및
상기 전극체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극체로 단일 펄스를 출력하여 상기 전기장 발산을 유도하고, 상기 단일 펄스에 대응하여 발산된 전기장을 통해 충전된 정전용량값을 기준 정전용량(Cx)으로 감지하고, 상기 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치의 제2 관통홀 내측에 발산된 전기장의 정전용량 변화를 감지하는 정전센서;를 포함하며,
상기 제2 관통홀의 직경이 상기 제1 관통홀의 직경보다 크도록 형성되며,
상기 제1 관통홀은 상기 상부 스위치 커버의 절곡된 일단이 상기 도전체의 내측에 끼워져 상기 도전체의 내측을 덮으면서 상기 하부 스위치 커버와 일체로 결합되는 것에 의해 형성되고,
상기 정전센서는 상기 상부 스위치 커버 내측에 설치되거나 상기 상부 및 하부 스위치 커버 외부에 분리되어 형성되며, 상기 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치에 복수개의 손가락들이 근접한 경우, 비접촉 스위치들에 대한 손가락들의 근접 시간차가 설정된 임계 시간 미만이면 비접촉 스위치들에 대한 정전용량 감지가 동시에 수행된 것으로 판단하여 비접촉 스위치들에 대한 선택신호를 발생하지 않고, 비접촉 스위치들에 대한 손가락들의 근접 시간차가 설정된 임계 시간 이상이면 제일 먼저 근접한 손가락에 해당하는 비접촉 스위치의 정전용량을 감지하여 해당 비접촉 스위치에 대한 선택신호를 발생하고 선택신호가 발생하는 동안 다른 비접촉 스위치의 정전용량 감지를 소정 시간동안 차단하되 해당 비접촉 스위치에 대한 선택신호 발생이 완료된 후에 다른 비접촉 스위치들에 대한 정전용량 감지를 재수행하도록 하여 인식 오류 방지를 수행하고,
상기 소정 시간은 손가락이 근접한 비접촉 스위치에 대한 선택신호 발생이 수행되는 시간인 것을 특징으로 하는 비접촉식 스위치 장치.an upper switch cover having at least one first through hole and having one end bent into the first through hole;
a printed circuit board (PCB) installed inside the upper switch cover and having at least one second through hole formed therein so that an electric field can be radiated;
An electrode body fitted and coupled to the inside of the second through hole and emitting the electric field to the inside of the second through hole, the electrode body is fitted and coupled to the inside of the electrode body, and the divergence region of the electric field is moved to the inside of the first through hole at least one non-contact switch comprising an expanding conductor;
a lower switch cover integrally coupled to the upper switch cover; and
It is electrically connected to the electrode body, outputs a single pulse to the electrode body to induce divergence of the electric field, and detects a capacitance value charged through an electric field emitted in response to the single pulse as a reference capacitance (Cx), , an electrostatic sensor for detecting a change in capacitance of the electric field emitted inside the second through hole of the at least one or more non-contact switches;
A diameter of the second through-hole is formed to be larger than a diameter of the first through-hole,
The first through hole is formed by integrally coupling with the lower switch cover while the bent end of the upper switch cover is fitted inside the conductor to cover the inside of the conductor,
The electrostatic sensor is installed inside the upper switch cover or is formed separately outside the upper and lower switch covers, and when a plurality of fingers are close to the at least one non-contact switch, a time difference between the fingers to the non-contact switches is set If it is less than the threshold time, it is determined that the capacitive sensing of the non-contact switches has been performed at the same time, and a selection signal for the non-contact switches is not generated. A selection signal for the non-contact switch is generated by detecting the capacitance of the non-contact switch corresponding to After that, the recognition error is prevented by re-performing the capacitive sensing for other non-contact switches,
The predetermined time is a non-contact switch device, characterized in that the generation of the selection signal to the non-contact switch to which a finger is adjacent is performed.
상기 정전센서는, 상기 전극체로 단일 펄스를 출력 후 비접촉 스위치 각각에 대한 정전용량 변화를 감지하되, 감지된 정전용량값이 기준 정전용량(Cx)보다 크면, 해당하는 비접촉 스위치에 대한 선택신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 스위치 장치. According to claim 1,
The electrostatic sensor, after outputting a single pulse to the electrode body, detects a change in capacitance for each non-contact switch, and generates a selection signal for the corresponding non-contact switch when the sensed capacitance value is greater than the reference capacitance (Cx) Non-contact switch device, characterized in that.
상기 하부 스위치 커버는 상기 비접촉 스위치와 대응되는 위치에 설치되는 적어도 하나 이상의 발광부;를 더 포함하며,
상기 발광부는 상기 정전센서가 적어도 하나 이상의 비접촉 스위치 중 어느 하나의 비접촉 스위치의 정전용량 변화를 감지하면 대응하는 발광부를 설정된 색상을 발광하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 스위치 장치.
3. The method of claim 2,
The lower switch cover further includes; at least one light emitting unit installed at a position corresponding to the non-contact switch;
The light emitting unit, when the electrostatic sensor detects a change in the capacitance of any one of the non-contact switches among at least one or more non-contact switches, the non-contact switch device, characterized in that for emitting light with a set color corresponding to the light emitting unit.
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KR20090035774A (en) * | 2007-10-08 | 2009-04-13 | 한국과학기술원 | Touch sensor and touch screen using thereof |
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