KR102340401B1 - 객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

전기적 신호를 전달받아 정전적 필드를 형성하는 전극; 객체의 존재에 의한 상기 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출하는 감지부; 및 상기 객체를 감지하도록 구비되는 영역을 제외하고, 상기 전극을 둘러싸도록 배치되어 상기 정전적 필드의 영역을 변화시키는 차폐부를 포함하는, 객체 감지 장치를 제공한다.

Description

객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체{OBJECT SENSING APPARATUS, METHOD AND RECORDED MEDIA FOR PERFORMING SAME}
본 발명은 객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 객체의 접근에 따라 형성되는 정전적 용량의 변화에 따라 객체의 접근을 감지하는 객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로 신체를 비롯한 객체의 접근을 감지하는 방법은 송신 전극과 수신 전극 사이에서 발생하는 정전적 용량이 객체의 접촉에 의해 감소하는 것을 검출하는 상호 정전적 용량 방식과 전극과 접지 전위 사이에서 발생하는 정전적 용량이 객체의 접촉에 의해 증가하는 것을 검출하는 자기 정전적 용량 방식으로 분류될 수 있다.
한편, 이러한 정전적 용량의 변화를 검출하여 객체의 접촉을 판단하는 방법은 감도가 매우 작으므로 전도체가 명확히 접촉한 경우에만 객체의 접촉을 감지할 수 있는 문제점이 존재한다.
이에 따라, 높은 감도로 정전적 용량의 변화를 검출하여 객체가 근접한 상태에서 객체의 존재, 또는 접근을 감지할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 객체의 접근에 따라 형성되는 정전적 용량의 변화에 따라 객체의 접근을 감지하는 객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면은, 전기적 신호를 전달받아 정전적 필드를 형성하는 전극; 객체의 존재에 의한 상기 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출하는 감지부; 및 상기 객체를 감지하도록 구비되는 영역을 제외하고, 상기 전극을 둘러싸도록 배치되어 상기 정전적 필드의 영역을 변화시키는 차폐부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차폐부는, 일정한 사이 공간이 형성되도록 복수의 절연체를 구비하는 절연부; 및 상기 복수의 절연체 사이에 형성되는 공간에 구비되어 상기 절연부에 의한 정전적 필드를 형성하는 실드 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 실드 전극은, 상기 전극의 면적 또는 길이 중 적어도 하나의 크기와 비교하여 상기 실드 전극의 면적 또는 길이 중 적어도 하나의 크기가 크도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 실드 전극은, 상기 절연부에 의해 상기 전극과 정전적 용량을 형성하거나, 또는 상기 절연부에 의해 접지 전위와의 정전적 용량을 형성할 수 있다.
또한, 상기 절연부는, 상기 전극의 일측면에 구비되는 제1 절연부 및 상기 실드 전극의 일측면에 구비되는 제2 절연부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 객체를 감지하도록 구비되는 영역 외에서 상기 전극으로부터 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성하는 보상 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보상 전극은 외부로부터의 입력에 따라 위상의 제어가 가능할 수 있다.
또한, 상기 정전적 용량의 특성을 나타내는 전기적 신호를 전달받고, 상기 전기적 신호의 패턴을 분석하여 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전기적 신호를 사전에 설정되는 접근 정보와 비교하여 상기 객체가 상기 감지부에 접근한 것을 나타내는 접근 신호를 생성하고, 상기 접근 신호를 유지할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전기적 신호를 사전에 설정되는 미접근 정보와 비교하여 상기 객체가 상기 감지부에 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호를 생성하고, 상기 접근 신호를 상기 미접근 신호로 변경하여 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 일측면은, 객체 감지 장치에 의한 객체 감지 방법에 있어서, 전극에 전기적 신호를 전달하여 정전적 필드를 형성하는 단계; 상기 전극 상에 사전에 설정되는 감지 영역에 대해, 객체의 존재에 의한 상기 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계; 상기 정전적 용량의 변화에 따른 전기적 신호를 전달받고, 상기 전기적 신호의 패턴을 분석하여 객체의 존재를 알리는 알림을 출력하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는, 상기 전극의 일측면에 구비되는 복수의 절연체 및 실드 전극에 의해 정전적 용량을 형성할 수 있다.
또한, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는, 상기 전극과 상기 실드 전극 사이에 배치되는 절연체에 기초하여, 상기 전극과 상기 실드 전극 사이에서 정전적 용량을 형성하고, 상기 실드 전극과 접지 전위 사이에 배치되는 절연체에 기초하여, 상기 실드 전극과 접지 전위 사이에서 정전적 용량을 형성할 수 있다.
또한, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는, 상기 감지 영역 외의 영역에 대해 보상 전극을 구비하고, 상기 보상 전극에 전기적 신호를 전달하여 상기 전극으로부터 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는, 상기 보상 전극에 전달되는 전기적 신호의 위상을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계는, 상기 정전적 용량에 의해 나타나는 전기적 신호를 사전에 설정되는 크기 범위에 따라 서로 다른 레벨을 나타내는 직류 성분의 전기적 신호로 분류하여 직류 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 직류 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 동일한 신호를 출력하는 경우, 상기 직류 신호와 동일한 레벨을 나타내는 기준 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 직류 신호와 상기 기준 신호를 비교하여 상기 직류 신호와 상기 기준 신호가 동일한 레벨을 나타내는 경우, 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어 신호는, 상기 전극에 대해 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호 상기 전극에 대해 객체의 접근을 나타내는 접근 신호 및 상기 전극에 객체의 접촉을 나타내는 접촉 신호 중 적어도 하나의 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면은, 제11항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 객체 감지 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체일 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 객체의 접근에 따라 형성되는 정전적 용량의 변화에 따라 객체의 접근을 감지하는 객체 감지 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체를 제공함으로써, 객체의 접근에 따라 형성되는 정전적 용량의 변화에 따라 객체의 접근을 감지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 장치가 객체를 감지하는 형태를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 장치의 개략도이다.
도3은 도2의 차폐부를 나타낸 개략도이다.
도4는 도2의 객체 감지 모듈의 사시도이다.
도5는 도2의 객체 감지 모듈의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도6은 도2의 제어부를 나타내는 개략도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 방법의 순서도이다.
도8은 도7의 제어 신호를 생성하는 단계의 세부 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 장치가 객체를 감지하는 형태를 나타내는 개략도이다.
객체 감지 장치(1000)는 객체 감지 모듈(1100) 및 제어 모듈(1200)을 포함할 수 있다.
객체 감지 모듈(1100)은 정전적 필드를 형성할 수 있으며, 전도성 물체인 객체가 객체 감지 모듈(1100)에 근접하여 존재하거나, 또는 객체가 객체 감지 모듈(1100)에 접근하는 경우에, 객체 감지 모듈(1100)로부터 형성된 정전적 필드가 변화할 수 있다.
이에 따라, 객체 감지 모듈(1100)은 정전적 필드에 의해 형성되는 정전적 용량의 크기에 변화가 발생할 수 있으며, 이와 같이, 객체 감지 모듈(1100)은 정전적 용량의 크기 변화를 감지하는 것으로, 객체를 감지할 수 있다.
이때, 객체 감지 모듈(1100)에서 발생하는 정전적 용량의 크기는 객체와 객체 감지 모듈(1100) 간의 거리에 따라 다르게 나타날 수 있다.
한편, 객체는 전도성을 지닌 물체로써, 대표적으로 인체를 포함할 수 있다.
도1을 참조하면, 객체 감지 모듈(1100)에 접근하는 인체를 확인할 수 있으며, 객체 감지 모듈(1100)로부터 인체를 향하는 화살 표시에 따라 정전적 필드가 인체에 반응하는 형태를 확인할 수 있다.
제어 모듈(1200)은 객체 감지 모듈(1100)에 객체가 접근하거나, 또는 주변에 객체가 존재하여 변화되는 정전적 용량을 검출할 수 있으며, 제어 모듈(1200)은 정전적 용량의 변화에 따라 객체가 접근 또는 존재하는 것을 나타내는 신호 또는 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 신호 중 적어도 하나의 신호를 출력할 수 있다.
한편, 제어 모듈(1200)은 아두이노(Arduino), 아트멜 AVR(Atmel AVR) 및 마이크로 컨트롤러 등의 프로그래밍을 기반으로 작성되는 소자로 대체될 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 장치의 개략도이다.
객체 감지 장치(1000)는 전극(1110), 감지부(1210), 차폐부(1120), 보상 전극(1130) 및 제어부(1220)를 포함할 수 있다.
전극(1110)은 정전적 필드를 형성할 수 있다.
이를 위해, 전극(1110)은 전도성 물체를 포함할 수 있으며, 객체 감지 장치(1000)는 전극(1110)이 정전적 필드를 형성할 수 있도록 전극(1110)에 전기적 신호를 부여하는 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
감지부(1210)는 객체의 존재나 접근에 따른 전극(1110)이 형성하는 정전적 용량의 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 감지부(1210)는 객체의 존재에 따른 정전적 필드의 변화에 의한 정전적 용량의 변화를 검출할 수 있다.
여기에서, 객체는 인체 등의 전도성 물체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전극(1110)으로부터 형성되는 정전적 필드에 전도성을 띄는 객체가 접근하는 경우에, 객체 내에 형성되어 있는 정전적 용량에 의해 객체 감지 모듈(1100)의 정전적 용량이 증감되며, 전극(1110)과 객체 간의 거리에 따라 감지부(1210)에서 측정되는 정전적 용량의 크기가 다르게 나타날 수 있다.
예를 들어, 감지부(1210)는 정전적 필드를 형성하는 전극(1110)에 전도성을 띄는 인체가 접근하는 경우에, 정전적 용량의 크기가 증가하는 것을 검출할 수 있고, 이에 따라, 객체가 전극(1110)에 접근한 것을 판단할 수 있다.
한편, 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량 크기의 변화는 전기적 신호로 나타날 수 있으며, 여기에서, 전기적 신호는 전기적 신호의 크기, 주기 등의 전기적 특성을 포함할 수 있다.
차폐부(1120)는 객체가 접근하도록 구비되는 방향을 제외하고, 전극(1110)을 둘러싸도록 구비하여 전극(1110)으로부터 생성되는 정전적 필드의 영역을 변화시킬 수 있다.
또한, 차폐부(1120)는 객체를 감지하도록 구비되는 영역을 제외하고, 전극(1110)을 둘러싸도록 구비하여 전극(1110)으로부터 생성되는 정전적 필드의 영역을 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 차폐부(1120)는 피검출제가 전극(1110)의 제1방향으로 접근되도록 구비된 경우에, 전극(1110)의 제1방향을 제외한 방향에 대해 전극(1110)의 각 면과 평행하도록 구비될 수 있다.
이에 따라, 차폐부(1120)는 전극(1110)으로부터 생성되는 정전적 필드를 차단할 수 있으며, 차폐부(1120)가 구비되지 않은 전극(1110)의 제1방향에 대한 정전적 필드만 존재하도록 할 수 있다.
보다 상세하게는, 차폐부(1120)가 전극(1110)의 제1방향을 제외한 방향에 구비된 경우에, 감지부(1210)는 전극(1110)을 향해서 객체가 제1방향으로 접근하는 경우에 정전적 용량의 변화를 검출할 수 있고, 감지부(1210)는 전극(1110)의 제1방향을 제외한 방향으로 객체가 접근하는 경우에는 정전적 용량의 변화를 검출하지 않을 수 있다.
이와 같이, 차폐부(1120)는 감지부(1210)가 전극(1110)으로 접근하는 객체와의 정전적 용량을 검출하도록 하는 방향을 제한할 수 있다.
차폐부(1120)가 전극(1110)의 정전적 필드를 제한하는 방법은 아래에서 상세히 설명하도록 한다.
보상 전극(1130)은 객체가 접근하도록 구비되는 영역 외에서 전극(1110)으로부터 생성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성할 수 있다.
또한, 보상 전극(1130)은 객체를 감지하기 위한 영역 외에서 전극(1110)에 의해 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성할 수 있다.
한편, 보상 전극(1130)은 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 반대의 위상의 전기적 신호를 입력 받을 수 있으며, 이러한 경우에, 보상 전극(1130)은 전극(1110)으로부터 발생하는 정전적 필드를 상쇄하는 형태의 정전적 필드를 생성할 수 있다.
이에 따라, 감지부(1210)가 검출하는 객체의 접근 방향의 범위를 제한할 수 있다.
보상 전극(1130)은 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 동일한 위상의 전기적 신호를 입력 받을 수 있으며, 이러한 경우에, 보상 전극(1130)은 전극(1110)으로부터 발생하는 정전적 필드를 보강하는 형태의 정전적 필드를 생성할 수 있다.
이에 따라, 감지부(1210)는 더 먼 거리에서 접근하는 객체를 검출할 수 있다.
이를 위해, 제어부(1220)는 전극(1110)에 부여되는 전기적 신호를 입력으로 하는 연산증폭기를 제어할 수 있으며, 이에 따라, 연산증폭기로부터 출력되는 전기적 신호가 보상 전극(1130)에 입력될 수 있다. 또한, 연산증폭기는 동일한 입력으로부터 서로 다른 위상의 전기적 신호를 출력하기 위한 복수의 스위치를 구비할 수 있으며, 제어부(1220)는 외부로부터의 입력에 따라 사전에 설정되는 형태로 복수의 스위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1220)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 반대의 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있으며, 제어부(1220)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 동일한 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 비반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있다.
한편, 보상 전극(1130)에 입력되는 전기적 신호를 생성하기 위한 연산증폭기는 양극성 접합 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor), 금속 산화막 반도체 전계 트랜지스터(MOSFET: MOS Field-Effect Transistor), 다이오드(Diode) 등을 이용하는 증폭 회로일 수 있으며, 이러한 증폭 회로는 전기 또는 전자 회로에서 널리 사용되고 있는 바, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제어부(1220)는 감지부(1210)로부터 검출되는 정전적 용량의 특성을 나타내는 전기적 신호를 전달받고, 전기적 신호의 패턴을 분석하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
여기에서, 정전적 용량의 특성을 나타내는 전기적 신호는 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량에 의해 생성되는 전기적 신호로 이해할 수 있으며, 전기적 신호의 패턴은 평균 전압의 크기 및 최대 전류의 크기 등을 포함할 수 있다.
제어부(1220)는 감지부(1210)로부터 생성되는 전기적 신호를 사전에 설정되는 접근 정보와 비교하여 객체가 감지부(1210)에 접근한 것을 나타내는 접근 신호를 생성하고, 생성된 접근 신호를 유지할 수 있다.
이를 위해, 접근 정보는 정전적 용량의 충전-방전 주기, 평균 전압의 크기 및 최대 전류의 크기 등을 포함할 수 있으며, 제어부(1220)는 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량에 의한 전기적 신호의 각각의 특성이 접근 정보에 포함되는 전기적 신호 각각의 특성보다 크다고 판단되는 경우에, 상승 신호를 생성할 수 있다.
이때, 정전적 용량에 의한 전기적 신호의 비교는 정전적 용량의 크기가 큰 경우에 충전-방전 주기, 평균 전압의 크기 및 최대 전류의 크기가 증가하며, 전기적 신호의 특성이 비교적 크다는 것으로 이해할 수 있다.
한편, 상승 신호는 직류 전압의 형태로 생성될 수 있으며, 이러한 경우에, 제어부(1220)는 정전적 용량에 의한 전기적 신호로부터 직류 성분의 전기적 신호를 생성하는 클램프 회로(Clamping Circuit) 등의 교류 성분을 직류 성분으로 변환하는 컨버터 회로를 구비할 수 있다.
이에 따라, 제어부(1220)는 전극(1110)에 대해 객체가 접근하여 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량의 크기가 증가한 경우에, 직류 성분의 하이(High) 레벨로 나타나는 상승 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(1220)는 상승 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보가 나타내는 기간 동안 동일한 신호를 출력한 것으로 판단되는 경우에, 기준 신호를 생성할 수 있으며, 여기에서, 기준 신호는 상승 신호와 동일한 레벨의 신호로 나타날 수 있다.
한편, 제어부(1220)는 클램프 회로의 출력 및 기준 신호를 입력으로 하는 기억 회로를 포함할 수 있다.
여기에서, 클램프 회로의 출력은 직류 성분에서의 하이(High) 레벨을 나타내는 신호 및 로우(Low) 레벨을 나타내는 신호를 포함할 수 있으며, 기준 신호는 전극(1110)에 객체가 접근한 것을 나타내는 기준 신호 및 전극(1110)에 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호를 포함할 수 있다.
또한, 기억 회로는 서로 다른 두 신호를 비교하고, 두 신호가 동일한 레벨을 나타내는 경우에, 사전에 설정되는 신호를 출력하는 회로일 수 있다. 이러한 회로는 Nor Latch 및 Nand Latch 등의 플립플롭(Flip-Flop) 회로를 이용하는 기억 회로를 포함할 수 있다.
이에 대해, 제어부(1220)는 상승 신호와 기준 신호를 비교하여 두 신호가 동일한 레벨로 나타나는 경우에 접근 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 객체 감지 장치(1000)는 의도되지 않은 일시적인 정전적 용량의 증가 등으로 발생하는 객체 감지 오류를 방지할 수 있다.
제어부(1220)는 감지부(1210)로부터 생성되는 전기적 신호를 사전에 설정되는 미접근 정보와 비교하여 객체가 감지부(1210)에 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호를 생성하고, 생성된 미접근 신호를 유지할 수 있다.
이와 관련하여, 제어부(1220)는 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량에 의한 전기적 신호의 각각의 특성이 접근 정보에 포함되는 전기적 신호 각각의 특성보다 작다고 판단되는 경우에, 하강 신호를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(1220)는 전극(1110)에 대해 객체가 접근하여 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량의 크기가 감소한 경우에, 제어부(1220)는 직류 성분의 로우(Low) 레벨로 나타나는 하강 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(1220)는 하강 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보가 나타내는 기간 동안 동일한 신호를 출력한 것으로 판단되는 경우에, 미접근 신호를 생성할 수 있으며, 여기에서, 미접근 신호는 하강 신호와 동일한 레벨의 신호로 나타날 수 있다.
이에 따라, 제어부(1220)는 동일한 레벨로 나타나는 하강 신호 및 미접근 신호에 따라 기억 회로에서 미접근 신호를 출력할 수 있다.
객체 감지 장치(1000)는 제어부(1220)에서 생성되는 접근 신호 또는 미접근 신호를 외부로 출력할 수 있으며, 이에 따라, 외부 기기는 접근 신호에 따라 객체의 접근을 알리는 알림을 출력할 수 있고, 외부 기기는 미접근 신호에 따라 출력되는 알림을 중단할 수 있다.
도3은 도2의 차폐부를 나타낸 개략도이다.
차폐부(1120)는 절연부(1121) 및 실드 전극(1122)을 포함할 수 있다.
도3을 참조하면, 차폐부(1120)의 빗금 친 영역은 절연부(1121)로 이해할 수 있으며, 빗금이 없는 영역은 실드 전극(1122)으로 이해할 수 있다.
절연부(1121)는 일정한 사이 공간을 형성하도록 복수의 절연체(1121a, 1121b)를 구비할 수 있다.
여기에서, 복수의 절연체(1121a, 1121b)는 유도체, 부도체 또는 절연체를 포함할 수 있으며, 전극(1110)과 실드 전극(1122) 또는 실드 전극(1122)과 접지 전위에 따라 정전적 용량을 형성할 수 있다.
실드 전극(1122)은 절연부(1121)의 복수의 절연체(1121a, 1121b) 사이에 형성되는 공간에 구비되어 절연부(1121)에 의한 정전적 필드를 형성할 수 있다.
이에 따라, 실드 전극(1122)은 전극(1110) 및 절연부(1121a)에 의해 하나의 정전적 용량을 형성할 수 있으며, 실드 전극(1122)은 절연부(1121b) 및 접지 전위에 의해 하나의 정전적 용량을 형성할 수 있다.
이에 대해, 제어부(1220)는 전극(1110)과 실드 전극(1122) 간의 정전적 용량이 실드 전극(1122)과 접지 전위와의 정전적 용량과 거의 동일하도록 전기적 신호를 제어할 수 있다.
도4는 도2의 객체 감지 모듈의 사시도이다.
객체 감지 모듈(1100)은 전극(1110), 절연부(1121), 실드 전극(1122) 및 보상 전극(1130)을 포함할 수 있다.
도4를 참조하면, 전극(1110), 절연부(1121) 및 실드 전극(1122)은 적층되는 형태일 수 있다.
한편, 보상 전극(1130)은 실드 전극(1122)의 측면을 둘러싸는 형태일 수 있으며, 이에 따라, 객체 감지 모듈(1100)의 하측면은 실드 전극(1122)의 하측면과 동일한 것으로 이해할 수 있다.
이러한 객체 감지 모듈(1100)은 도 4에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수도 있으며, 객체 감지 모듈(1100)은 전극(1110), 절연부(1121), 실드 전극(1122) 및 보상 전극(1130) 중 적어도 두 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합되어 하나의 구성요소가 복합적인 기능을 수행할 수도 있다.
도5는 도2의 객체 감지 모듈의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도5를 참조하면, 객체 감지 모듈(1100)의 전극(1110), 절연부(1121) 및 실드 전극(1122)의 다른 실시예를 확인할 수 있으며, 이때, 보상 전극(1110)은 도면 상에서 생략된 것으로 이해할 수 있다.
도 5를 참조하면, 실드 전극(1122)은 전극(1110)에 비해 넓은 범위에 전기적인 영향을 미치도록 구비된 것을 확인할 수 있다.
이때, 전극(1110)과 실드 전극(1122)의 면적은 1:2, 1:1.25 등의 사전에 설정되는 비율로 나타날 수 있으며, 전극(1110)에 비해 실드 전극(1122)의 면적이 비교적 넓은 것으로 이해할 수 있다.
여기에서, 전극(1110)의 면적은 객체가 접근하는 전극(1110)의 일측면에 대한 면적으로 이해할 수 있으며, 실드 전극(1122)의 면적은 전극(1110)의 면적에 대해 평행하는 면의 면적으로 이해할 수 있다.
이와 같이, 실드 전극(1122)의 면적은 전극(1110)의 면적보다 크거나, 도는 실드 전극(1122)의 길이는 전극(1110)의 길이보다 길게 구비될 수 있다.
이에 따라, 전극(1110)은 객체의 접근에 따라 변화하는 정전적 필드의 범위를 제한할 수 있으며, 객체의 접근을 검출하는 범위 밖에 존재하는 객체에 의해서는 정전적 필드가 변화하지 않을 수 있다.
이와 관련하여, 객체 감지 모듈(1100)은 실드 전극(1122)을 통해 객체 감지 모듈(1100)와 객체 간의 정전적 필드에 해당하는 전계를 더 강하게 형성하여 객체를 감지하기 위한 센싱 민감도를 향상시킬 수 있고, 센싱 결과에 포함되는 노이즈를 줄일 수 있다. 또한, 객체 감지 모듈(1100)은 실드 전극(1122)에 의해 기생 정전 용량 값이 줄어들기 때문에 더욱 안정적으로 동작할 수 있게 된다.
한편, 도5를 참조하면, 실드 전극(1122)의 하측면에 마련되는 절연체(1121b)는 실드 전극(1122)과 접지 전위에 의해 생성되는 정전적 용량의 크기가 사전에 설정되는 크기에 비해 작아지도록 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이를 위해, 실드 전극(1122)의 하측면에 마련되는 절연체(1121b)는 사전에 설정되는 두께로 형성될 수 있다.
여기에서, 실드 전극(1122)의 하측면에 마련되는 절연체(1121b)의 두께는 실드 전극(1122)의 대향측으로 절연체(1121b)가 연장되는 두께를 의미할 수 있다.
예를 들어, 실드 전극(1122)의 하측면에 마련되는 절연체(1121b)에 대해, 사전에 설정되는 두께는 8밀리미터일 수 있으며, 실드 전극(1122)의 하측면에 마련되는 절연체(1121b)가 8 밀리미터 이상의 두께로 나타나는 경우에, 객체 감지 모듈(1100)의 전극(1110)에 의해 형성되는 정전적 필드의 변화에 대해, 잡음의 형태로 나타나는 정전적 필드의 의도되지 않은 변화를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 또 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
도6은 도2의 제어부를 나타내는 개략도이다.
제어부(1220)는 컨버터(1221), 제어 신호 생성부(1222), 기억 회로부(1223) 및 전원부(1224)를 포함할 수 있다.
컨버터(1221)는 정전적 용량에 의해 형성되는 전기적 신호를 직류 성분으로 변환하는 회로일 수 있으며, 예를 들어, 클램프 회로 등으로 대체될 수 있다.
이에 따라, 컨버터(1221)는 하이(High) 레벨 및 로우(Low) 레벨의 출력을 생성할 수 있으며, 사전에 설정되는 접근 정보를 기준으로 컨버터에 입력되는 전기적 신호를 하이(High) 레벨 또는 로우(Low) 레벨의 출력으로 생성할 수 있다.
예를 들어, 컨버터(1221)는 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량에 의한 전기적 신호의 각각의 특성이 접근 정보에 포함되는 전기적 신호 각각의 특성보다 크다고 판단되는 경우에, 상승 신호로 하이(High) 레벨의 신호를 생성할 수 있으며, 컨버터(1221)는 감지부(1210)에서 검출되는 정전적 용량에 의한 전기적 신호의 각각의 특성이 접근 정보에 포함되는 전기적 신호 각각의 특성보다 작다고 판단되는 경우에, 하강 신호로 로우(Low) 레벨의 신호를 생성할 수 있다.
이와 같이, 컨버터(1221)는 서로 다른 복수의 레벨의 출력을 생성할 수 있으며, 사전에 설정되는 크기 범위에 따라 컨버터(1221)에 입력되는 전기적 신호를 해당 크기 범위에 매치되는 레벨의 출력으로 생성할 수 있다. 여기에서, 크기 범위는 전극(1110)에 대해 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 범위, 전극(1110)에 대해 객체가 접근한 것을 나타내는 접근 범위 및 전극(1110)에 객체가 접촉된 것을 나타내는 접촉 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 크기 범위는 직류 성분으로 로우(Low) 레벨, 미드(Mid) 레벨 및 하이(High) 레벨을 나타낼 수 있다. 또한, 크기 범위는 데이터 형태로는 00, 01, 10으로 설정될 수 있다.
제어 신호 생성부(1222)는 컨버터(1221)에서 생성되는 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보가 나타내는 기간 동안 동일한 신호를 출력한 것으로 판단되는 경우에, 접근 제어 신호를 생성할 수 있으며, 여기에서, 접근 제어 신호는 각각의 접근 제어 신호에 매치되는 컨버터(1221)의 출력 신호와 동일한 레벨의 신호로 나타날 수 있다.
예를 들어, 제어 신호 생성부(1222)는 상승 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보가 나타내는 기간 동안 동일한 신호를 출력한 것으로 판단되는 경우에, 기준 신호를 생성할 수 있으며, 여기에서, 기준 신호는 상승 신호와 동일한 레벨의 신호로 나타날 수 있다.
또한, 제어 신호 생성부(1222)는 하강 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보가 나타내는 기간 동안 동일한 신호를 출력한 것으로 판단되는 경우에, 미접근 신호를 생성할 수 있으며, 여기에서, 미접근 신호는 하강 신호와 동일한 레벨의 신호로 나타날 수 있다.
기억 회로부(1223)는 서로 다른 두 신호를 비교하고, 두 신호가 동일한 레벨을 나타내는 경우에, 사전에 설정되는 신호를 출력하는 회로를 포함할 수 있다. 이러한 회로는 Nor Latch 및 Nand Latch 등의 플립플롭 회로로 대체될 수 있다.
예를 들어, 기억 회로부(1223)는 컨버터(1221)의 출력 신호와 접근 제어 신호를 비교하여 두 신호가 동일한 하이(High) 레벨로 나타나는 경우에 접근 신호를 출력할 수 있다.
또한, 기억 회로부(1223)는 컨버터(1221)의 출력 신호와 접근 제어 신호를 비교하여 두 신호가 동일한 로우(Low) 레벨로 나타나는 경우에 미접근 신호를 출력할 수 있다.
전원부(1224)는 전극(1110), 실드 전극(1122), 보상 전극(1130), 컨버터(1221), 제어 신호 생성부(1222) 및 기억 회로부(1223)에서 요구되는 전기적 신호를 전달할 수 있으며, 이를 위해, 전원부(1224)는 외부로부터 사전에 정해지는 규격에 맞는 전력을 입력 받을 수 있다.
전원부(1224)는 외부로부터의 입력에 따라 위상의 제어가 가능할 수 있으며, 전원부(1224)는 전극(1110)에 부여되는 전기적 신호를 입력으로 하는 복수의 연산증폭기를 각각 제어할 수 있으며, 이에 따라, 연산증폭기로부터 출력되는 전기적 신호가 보상 전극(1130) 및 실드 전극(1122)에 입력될 수 있다. 연산증폭기는 동일한 입력으로부터 서로 다른 위상의 전기적 신호를 출력하기 위한 복수의 스위치를 구비할 수 있으며, 전원부(1224)는 외부로부터의 입력에 따라 사전에 설정되는 형태로 복수의 스위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 전원부(1224)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 반대의 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있으며, 전원부(1224)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 동일한 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 비반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 전원부(1224)는 전극(1110)과 실드 전극(1122) 사이에서 형성되는 정전적 용량이 실드 전극(1122)과 접지 전위 사이에서 형성되는 정전적 용량과 동일하도록 실드 전극(1122)에 입력되는 전기적 신호의 위상을 제어할 수 있다.
한편, 보상 전극(1130) 및 실드 전극(1122)에 입력되는 전기적 신호를 생성하기 위한 연산증폭기는 양극성 접합 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor), 금속 산화막 반도체 전계 트랜지스터(MOSFET: MOS Field-Effect Transistor), 다이오드(Diode) 등을 이용하는 증폭 회로일 수 있으며, 이러한 증폭 회로는 전기 또는 전자 회로에서 널리 사용되고 있는 바, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 감지 방법의 순서도이다.
객체 감지 방법은 정전적 필드를 형성하는 단계(410), 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420), 제어 신호를 생성하는 단계(430) 및 알림을 출력하는 단계(440)를 포함할 수 있다.
정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)에 전기적 신호를 전달하여 정전적 필드를 형성할 수 있다.
정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)의 일측면에 구비되는 복수의 절연체(1121a, 1121b) 및 실드 전극(1122)에 의해 정전적 용량을 형성할 수 있다.
이를 위해, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)에 부여되는 전기적 신호를 입력으로 하는 복수의 연산증폭기를 각각 제어할 수 있으며, 이에 따라, 연산증폭기로부터 출력되는 전기적 신호가 보상 전극(1130) 및 실드 전극(1122)에 입력될 수 있다.
또한, 연산증폭기는 동일한 입력으로부터 서로 다른 위상의 전기적 신호를 출력하기 위한 복수의 스위치를 구비하여, 이에 대해, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 외부로부터의 입력에 따라 사전에 설정되는 형태로 복수의 스위치를 제어할 수 있다.
정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)과 실드 전극(1122) 사이에 절연체(1121a)를 구비하여 전극(1110)과 실드 전극(1122) 사이에서 정전적 용량을 형성하고, 실드 전극(1122)과 접지 전위 사이에 절연체(1121b)를 구비하여 실드 전극(1122)과 접지 전위 사이에서 정전적 용량을 형성할 수 있다.
이에 따라, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)과 실드 전극(1122) 사이에서 형성되는 정전적 용량이 실드 전극(1122)과 접지 전위 사이에서 형성되는 정전적 용량과 동일하도록 실드 전극(1122)에 입력되는 전기적 신호의 위상을 제어할 수 있다.
한편, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 감지 영역 외의 영역에 대해 보상 전극(1130)을 구비하고, 보상 전극(1130)에 전기적 신호를 전달하여 전극(1110)으로부터 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 감지 영역은 전극(1110)에 대한 객체의 접근에 따라 정전적 용량이 검출 가능한 수준으로 변화하는 영역으로 이해할 수 있으며, 다시 말하면, 감지 영역은 전극(1110)에 대해 절연부(112), 실드 전극(1122) 및 보상 전극(1130) 중 적어도 하나의 구성으로 싸여 있지 않은 영역으로 이해할 수 있다.
이에 따라, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 보상 전극(1130)에 전달되는 전기적 신호의 위상을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 반대의 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있으며, 정전적 필드를 형성하는 단계(410)는 전극(1110)에 입력되는 전기적 신호의 위상과 동일한 위상의 전기적 신호를 보상 전극(1130)에 입력하기 위해 연산증폭기가 비반전 증폭 출력을 나타내도록 스위치를 제어할 수 있다.
정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 전극(1110) 상의 사전에 설정되는 감지 영역에 대해, 객체의 접근에 의한 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출할 수 있다.
정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 정전적 용량에 의해 나타나는 전기적 신호를 사전에 설정되는 크기 범위에 따라 서로 다른 레벨을 나타내는 직류 성분의 전기적 신호로 분류하여 직류 신호를 생성할 수 있다.
정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 객체 감지 모듈(1100)에서 나타나는 정전적 용량에 의해 형성되는 전기적 신호를 직류 성분의 전기적 신호로 나타나는 직류 신호로 변환하는 회로에 따라 직류 성분의 전기적 신호인 직류 신호를 생성할 수 있다.
정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 서로 다른 복수의 레벨의 출력을 생성할 수 있으며, 사전에 설정되는 크기 범위에 따라 정전적 용량에 의한 전기적 신호를 해당 크기 범위에 매치되는 레벨의 출력으로 생성할 수 있다.
예를 들어, 크기 범위는 직류 성분으로 로우(Low) 레벨, 미드(Mid) 레벨 및 하이(High) 레벨을 나타낼 수 있다. 또한, 크기 범위는 데이터 형태로는 00, 01, 10으로 설정될 수 있다.
이에 따라, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 정전적 용량의 크기가 가장 작은 크기 범위를 나타내는 경우에, 로우(Low) 레벨의 직류 신호를 생성할 수 있으며, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 정전적 용량의 크기가 중간 크기 범위를 나타내는 경우에, 미드(Mid) 레벨의 직류 신호를 생성할 수 있고, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 정전적 용량의 크기가 가장 큰 크기 범위를 나타내는 경우에, 하이(High) 레벨의 직류 신호를 생성할 수 있다.
제어 신호를 생성하는 단계(430)는 정전적 용량의 변화에 따른 전기적 신호를 전달받고, 전기적 신호의 패턴을 분석하여 객체의 접근을 알리는 알림을 출력하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
여기에서, 정전적 용량의 변화에 따른 전기적 신호는 직류 신호로 이해할 수 있다.
제어 신호를 생성하는 단계(430)는 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
알림을 출력하는 단계(440)는 제어 신호를 생성하는 단계(430)에서 생성되는 제어 신호에 따른 알림을 출력할 수 있다.
예를 들어, 알림을 출력하는 단계(440)는 미접근 명령, 접근 명령 및 접촉 신호 중 적어도 하나의 명령을 외부로 출력할 수 있으며, 이에 따라, 외부 기기가 접근 명령에 따라 객체의 접근을 알리는 알림을 출력하도록 할 수 있고, 외부 기기가 접촉 신호에 따라 객체의 접촉을 알리는 알림을 출력하도록 할 수 있으며, 외부 기기가 미접근 명령에 따라 출력되는 알림을 중단하도록 할 수 있다.
도8은 도7의 제어 신호를 생성하는 단계의 세부 순서도이다.
제어 신호를 생성하는 단계(430)는 기준 신호를 생성하는 단계(431), 직류 신호와 기준 신호를 비교하는 단계(432) 및 제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)를 포함할 수 있다.
한편, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)는 정전적 용량에 의해 형성되는 전기적 신호를 직류 성분의 전기적 신호로 나타나는 직류 신호로 변환하는 회로에 따라 직류 성분의 전기적 신호인 직류 신호를 생성하는 단계(421)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 기준 신호를 생성하는 단계(431)는 직류 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 동일한 신호를 출력하는 경우, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)에서 생성되는 직류 신호와 동일한 레벨을 나타내는 기준 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)에서 입력받는 전기적 신호의 주파수가 60Hz로 나타나는 경우에, 주기 정보는 10회로 설정될 수 있으며, 또는 시간 정보는 1/6초로 설정될 수 있다.
이에 따라, 기준 신호를 생성하는 단계(431)는 10회 또는 1/6초 동안 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계(420)에서 동일한 레벨의 직류 신호를 출력하는 경우에, 해당 레벨의 신호를 나타내는 기준 신호를 생성할 수 있다.
한편, 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 한정하지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있음은 물론이다.
직류 신호와 기준 신호를 비교하는 단계(432)는 직류 신호와 기준 신호를 입력 받고, 각각의 신호가 나타내는 직류 성분의 레벨이 동일하거나, 또는 다른 경우를 판단할 수 있다.
제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 직류 신호와 기준 신호를 비교하는 단계(432)를 통해서 직류 신호와 기준 신호가 다른 경우에, 이전에 출력된 제어 신호를 유지할 수 있으며, 이전에 출력된 제어 신호가 존재하지 않는 경우에, 미접근 신호를 출력할 수 있다.
이때, 제어 신호는 전극(1110)에 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호, 전극(1110)에 객체가 접근한 것을 나타내는 접근 신호 및 전극(1110)에 객체가 접촉된 것을 나타내는 접촉 신호를 포함할 수 있다.
제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 직류 신호와 기준 신호를 비교하는 단계(432)를 통해서 직류 신호와 기준 신호가 동일한 경우에, 해당 직류 신호 및 기준 신호의 직류 성분의 레벨에 매치되는 제어 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 직류 성분의 레벨이 로우(Low) 레벨인 경우에, 미접근 신호를 출력(433a)할 수 있고, 제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 직류 성분의 레벨이 미드(Mid) 레벨인 경우에, 접근 신호를 출력(433b)할 수 있으며, 제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 직류 성분의 레벨이 하이(High) 레벨인 경우에, 접촉 신호를 출력(433c)할 수 있다.
한편, 직류 신호와 기준 신호를 비교하는 단계(432) 및 제어 신호를 출력하는 단계(433a, 433b, 433c)는 Nor Latch 및 Nand Latch 등의 플립플롭 회로를 이용하여 직류 신호와 기준 신호를 비교하고, 두 신호가 동일한 경우에 제어 신호를 출력할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이상의 실시예들을 참조하여 설명한 객체 감지 방법은, 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
1000: 객체 감지 장치 1100: 객체 감지 모듈
1110: 전극 1120: 차폐부
1121a, 1121b: 절연체 1121: 절연부
1122: 실드 전극 1130a, 1130b, 1130: 보상 전극
1200: 제어 모듈 1210: 감지부
1220: 제어부 1221: 컨버터
1222: 제어 신호 생성부 1223: 기억 회로부
1224: 전원부

Claims (20)

  1. 전기적 신호를 전달받아 정전적 필드를 형성하는 전극;
    객체의 존재에 의한 상기 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출하는 감지부; 및
    상기 객체를 감지하도록 구비되는 영역을 제외하고, 상기 전극을 둘러싸도록 배치되어 상기 정전적 필드의 영역을 변화시키는 차폐부를 포함하고,
    상기 객체를 감지하도록 구비되는 영역 외에서 상기 전극으로부터 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성하는 보상 전극을 더 포함하며,
    상기 보상 전극은 외부로부터의 입력에 따라 위상의 제어가 가능한, 객체 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는,
    일정한 사이 공간이 형성되도록 복수의 절연체를 구비하는 절연부; 및
    상기 복수의 절연체 사이에 형성되는 공간에 구비되어 상기 절연부에 의한 정전적 필드를 형성하는 실드 전극을 더 포함하는, 객체 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실드 전극은,
    상기 전극의 면적 또는 길이 중 적어도 하나의 크기와 비교하여 상기 실드 전극의 면적 또는 길이 중 적어도 하나의 크기가 크도록 형성되는, 객체 감지 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 실드 전극은,
    상기 절연부에 의해 상기 전극과 정전적 용량을 형성하거나, 또는 상기 절연부에 의해 접지 전위와의 정전적 용량을 형성하는, 객체 감지 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 절연부는,
    상기 전극의 일측면에 구비되는 제1 절연부 및 상기 실드 전극의 일측면에 구비되는 제2 절연부를 포함하는, 객체 감지 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정전적 용량의 특성을 나타내는 전기적 신호를 전달받고, 상기 전기적 신호의 패턴을 분석하여 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는, 객체 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전기적 신호를 사전에 설정되는 접근 정보와 비교하여 상기 객체가 상기 감지부에 접근한 것을 나타내는 접근 신호를 생성하고, 상기 접근 신호를 유지하는, 객체 감지 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전기적 신호를 사전에 설정되는 미접근 정보와 비교하여 상기 객체가 상기 감지부에 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호를 생성하고, 상기 접근 신호를 상기 미접근 신호로 변경하여 유지하는, 객체 감지 장치.
  11. 객체 감지 장치에 의한 객체 감지 방법에 있어서,
    전극에 전기적 신호를 전달하여 정전적 필드를 형성하는 단계;
    상기 전극 상에 사전에 설정되는 감지 영역에 대해, 객체의 존재에 의한 상기 정전적 필드의 변화에 따른 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계;
    상기 정전적 용량의 변화에 따른 전기적 신호를 전달받고, 상기 전기적 신호의 패턴을 분석하여 객체의 존재를 알리는 알림을 출력하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 정전적 필드를 형성하는 단계는,
    상기 감지 영역 외의 영역에 대해 보상 전극을 구비하고, 상기 보상 전극에 전기적 신호를 전달하여 상기 전극으로부터 형성되는 정전적 필드와 중첩되는 다른 정전적 필드를 형성하는 단계; 및
    상기 보상 전극에 전달되는 전기적 신호의 위상을 제어하는 단계를 더 포함하는, 객체 감지 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는,
    상기 전극의 일측면에 구비되는 복수의 절연체 및 실드 전극에 의해 정전적 용량을 형성하는, 객체 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 정전적 필드를 형성하는 단계는,
    상기 전극과 상기 실드 전극 사이에 배치되는 절연체에 기초하여, 상기 전극과 상기 실드 전극 사이에서 정전적 용량을 형성하고,
    상기 실드 전극과 접지 전위 사이에 배치되는 절연체에 기초하여, 상기 실드 전극과 접지 전위 사이에서 정전적 용량을 형성하는, 객체 감지 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서, 상기 정전적 용량의 변화를 검출하는 단계는,
    상기 정전적 용량에 의해 나타나는 전기적 신호를 사전에 설정되는 크기 범위에 따라 서로 다른 레벨을 나타내는 직류 성분의 전기적 신호로 분류하여 직류 신호를 생성하는, 객체 감지 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 직류 신호가 사전에 설정되는 시간 정보 또는 주기 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 동일한 신호를 출력하는 경우, 상기 직류 신호와 동일한 레벨을 나타내는 기준 신호를 생성하는, 객체 감지 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 직류 신호와 상기 기준 신호를 비교하여 상기 직류 신호와 상기 기준 신호가 동일한 레벨을 나타내는 경우, 제어 신호를 출력하는, 객체 감지 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 신호는,
    상기 전극에 대해 객체가 접근하지 않은 것을 나타내는 미접근 신호 상기 전극에 대해 객체의 접근을 나타내는 접근 신호 및 상기 전극에 객체의 접촉을 나타내는 접촉 신호 중 적어도 하나의 신호를 포함하는, 객체 감지 방법.
  20. 제11항 내지 제13항, 제16항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 객체 감지 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.


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