KR102402014B1 - 확산 스펙트럼 감지 신호 및 동기식 정류기를 갖는 센서 스위치 - Google Patents
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Abstract
용량성 센서는 신호 생성 회로 및 신호 평가 회로에 연결된 센서 전극을 포함한다. 신호 생성 회로는 노이즈 생성기 또는 의사-노이즈 생성기인 신호 생성기를 포함하며, 신호 평가 회로는 동기식 정류기를 포함한다. 동기식 정류기는 신호 생성기와 동기화를 위해 연결된다.
Description
본 발명은 감지 표면에 대한 손과 같은 객체의 근접 또는 직접 접촉을 검출하는 데 사용될 수 있는 용량성 센서 스위치, 및 그것의 감지 및 평가 회로에 관한 것이다.
쿡 탑(cook top)들을 위한 터치 감지 스위치가 US 8,823,393 B2에서 개시된다. 여기서, AC 신호는 센서 플레이트에 커플링된다. 평가 회로는 신호의 진폭을 측정한다. 사람의 손 또는 다른 전도성 객체가 센서 플레이트에 아주 근접하여 배치되는 경우, 용량성 전류가 센서 플레이트와 손 사이에 흐르고, 이에 따라 AC 신호의 진폭을 감소시킨다. 평가 회로는 특정 진폭 변화를 검출하고 출력에서 제어 신호를 발행하기 위해 임계치 검출기 및 윈도우 비교기를 포함할 수 있다. 단점은 센서 플레이트에 커플링될 수 있는 외부 신호들 및 노이즈가 AC 신호의 진폭을 변화시키며, 이는 평가 회로의 출력에서 잘못된 신호를 추가로 트리거할 수 있다는 점이다. 이 유형의 센서의 또 다른 문제점은 원치않는 신호들의 방사이다. AC 신호가 센서 플레이트에 공급되면, 이 신호는 방사되거나 환경에 커플링된다. 손 또는 다른 전도성 객체가 센서 플레이트에 아주 근접하여 배치되는 경우, 신호는 손 또는 객체에 용량성으로 커플링되고, 이에 따라 더 큰 방사로 이어진다.
http://humancond.org/wiki/user/ram/electro/capsense/description에서 발견되는 인터넷 간행물에서, 센서로부터 1 미터까지 떨어진 사람의 존재를 검출하기 위한 확산 스펙트럼 용량성 센서가 개시된다. 회로는 매우 복잡하여서, 회로는 센서 스위치에 대해 너무 비싸질 것이다. 또한, 회로는 3개의 대형 인쇄 회로 보드들, 개인용 컴퓨터 및 120 cm 초과의 길이를 갖는 안테나를 요구하고, 이에 따라, 일반 센서 스위치 케이스에 맞지 않을 것이다. 회로는 비교적 높은 전력 요건을 가지며, 이는 회로를 센서 스위치에 대해 사용할 수 없게 만든다. 마지막으로, 이 문서에 개시된 센서는 산업 환경의 높은 전자기 간섭 레벨들에 견디도록 설계되지 않았다.
본 발명에 의해 해결되는 문제는 외부 신호들 및 노이즈에 대한 높은 내성을 제공하는 용량성 근접 센서를 제공하는 것이다. 해결되는 다른 문제는 종래 기술로부터 알려진 센서들보다 상당히 더 낮은 노이즈 레벨을 생성하는 그러한 센서를 제공하는 것이다. 추가의 양상은, 소형이고, 저렴하고, 견고하고, 높은 전자기 간섭 레벨들에 영향을 받지 않으며, 스위치를 제어하기 위한 전자 캐비닛을 요구하지 않고 소형 센서 스위치 하우징에 통합될 수 있는 개선된 수신 및 평가 회로를 발견하는 것이다.
이 문제의 해결책들은 독립항들에서 설명된다. 종속 청구항들은 발명들의 추가의 개선들에 관한 것이다.
위에서 언급된 인터넷 간행물로부터 알려진 종래 기술보다 나은 현저한 개선은 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이 다수의 방편들에 의해 달성된다:
a) 송신 및 수신을 위해 별개의 전극들을 사용하는 대신, 센서 전극과 신호 생성 수단 및 평가 수단의 직접 연결.
b) 샘플 및 유지 회로 대신 통합 동기식 정류기의 사용.
c) 바람직하게는 센서 하우징 표면의 상당한 부분을 덮는 센서 전극.
d) 스위치의 최대 연장부를 15 cm 미만으로 유지.
센서 스위치는 금속 또는 금속화된 부분일 수 있는 전극을 갖는다. 전극은 신호 생성 수단 및 평가 수단에 연결된다. 신호 생성 수단은 전극에 출력 신호를 생성하고, 바람직하게는, 몇 KHz 내지 수 MHz 범위의 AC 또는 RF 신호를 제공하기 위한 신호 생성기를 포함한다. 예컨대, 신호 검출에 대해 충분한 진폭의 신호를 생성하기 위한 신호-형성 및/또는 증폭기 수단이 추가로 존재할 수 있다. 또한, 원치않는 신호 컴포넌트들을 감소시키고 이에 따라 센서 전극에서 EMI 방사를 최소화하기 위해 출력 대역 통과 필터와 같은 필터링 수단이 존재할 수 있다. 마이크로제어기 구현에서, 대역 통과는 바람직하게는 출력 스테이지에서 전극 그 자체(고역 통과) 및 슬루 레이트 리미터(slew rate limiter)(저역 통과)에 의해 실현된다. 또한, 센서 전극에 용량성으로 커플링될 수 있는 외부 신호들 및/또는 과전압 펄스들로부터 신호 생성 컴포넌트들의 손상을 방지하는 보호 수단이 존재할 수 있다. 이는 예컨대, 센서 전극에 접근하는 사람으로부터의 정전기 방전에 의해 발생할 수 있다. 이러한 과전압 보호는 임의의 알려진 수단에 의해, 예컨대 제한 다이오드들에 의해 이루어질 수 있다. 신호 생성 수단 및 바람직하게는, 출력 대역 통과 필터가 센서 전극을 터치하는 사람의 직렬 저항 및/또는 임피던스와 함께 센서 전극에서 전압 강하를 생성하는 직렬 커패시턴스 및/또는 저항을 제공하는 경우가 추가로 바람직하다.
전극과 신호 생성 수단 및 평가 수단의 직접 연결은 생성된 신호와 측정된 신호 사이의 위상 시프트를 감소시켜서, 신호 및 클록에 정확히 동상인 정밀한 동기식 정류가 가능하다. 이는 배경 노이즈 억제를 상당히 개선하여서, 높은 레벨의 전자기 방사가 존재하는 산업 환경에서 센서 스위치가 사용될 수 있게 한다. 정류된 신호들의 통합은 임의의 다른 주파수 간섭 신호들을 제거하고 측정된 신호의 왜곡에 의해 야기되는 에러들을 제거한다. 따라서, 통합은 외부 간섭의 억제 및 정확도를 상당히 개선한다.
또한, 센서 전극이 센서 하우징 표면의 상당한 부분, 바람직하게는 최대 부분을 덮는 것이 바람직하다. 이는, 센서에 비교적 큰 영역을 제공하고 이를 비교적 민감하게 만든다.
게다가, 스위치의 최대 연장부를 15cm 미만으로 유지하는 것이 바람직하다. 이는, 측정된 신호로의 부가적인 위상 시프트를 방지하고 이에 따라 정확도 및 노이즈 억제를 증가시킨다.
평가 수단은 전극으로부터 입력 신호를 수신하고 입력으로부터 원치않는 주파수 컴포넌트들을 필터링하기 위한 입력 대역 통과 필터를 제공할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 외부 노이즈 소스들로부터의 외부 전자기 간섭일 수 있다. 또한, 정전기 방전의 경우에 보호를 제공하기 위한 과전압 보호 수단이 존재할 수 있다. 또한, 입력 전압 분할기가 제공될 수 있다. 이는 동적 범위를 증가시키는 데 도움이 될 수 있다. 동기식 정류기에서 노이즈 소거만이 작동하기 때문에, 노이즈 신호가 입력 회로의 선형 범위에 있는 경우, 전압 분할기는 동적 범위를 증가시킨다. 이는 동적 범위의 최대 입력 전압보다 클 수 있는 입력 전압을 동적 범위 내의 입력 전압으로 감소시킬 수 있다. 평가 수단의 입력은 바람직하게는, 입력 대역 통과 필터를 통해 동기식 정류기로 공급된다.
이 동기식 정류기는 기본적으로 신호 생성기에 의해 제어되는 일 세트의 스위치들(마이크로제어기에 통합된 스위치들일 수 있음)을 포함한다. 스위치들 뒤에는, 기본적으로 통합 수단인 저역 통과 필터가 있다. 스위치들 둘 모두는 번갈아 활성화되어서, 하나의 스위치가 개방된 경우, 남은 하나는 폐쇄된다. 번갈아 동작되는 두 개의 스위치들 대신, SPDT(single pole double throw) 스위치가 사용될 수 있다. 저역 통과 필터 또는 본원에서 도시된 임의의 다른 필터는 저항기들 및/또는 커패시터들 및/또는 인덕터들과 같은 이산 전자 컴포넌트들을 포함하는 필터일 수 있다. 바람직하게는, 저역 통과 필터의 상위 주파수는 클록 주파수보다 상당히 낮다. 가장 바람직하게는, 그것은 2배 이상 3배를 초과하여 더 낮다.
제1 실시예에서, 스위치들은 바람직하게는 대역 통과 필터에 연결되어 그의 신호를 수신한다. 각각의 스위치 뒤에는, 인입하는 신호들을 특정 시간 기간에 걸쳐 통합하기 위한 통합 수단 및/또는 저역 통과 필터가 있다. 저역 통과 필터들 둘 모두의 출력들은 차동 증폭기에 공급되어 이러한 신호들의 차이를 생성한다. 이 차이 값은 바람직하게는 추가의 프로세싱을 위해 ADC(analog digital converter)에 전달된다. 이러한 ADC는 아날로그 입력 전압을 표현하는 고해상도 디지털 값을 생성하는 변환기일 수 있다. ADC는 8 비트, 10 비트 또는 12 비트 이상의 해상도를 가질 수 있다. 매우 단순한 구성에서, ADC는 심지어, 입력 값이 특정 임계 값 위로 상승했거나 임계 값 아래로 떨어졌는지 또는 입력 값이 입력 값들의 특정 윈도우 내에 있는지를 결정하기 위한 임계치 스위치 또는 윈도우 비교기일 수 있다. ADC의 출력은 추가로, 출력 신호를 트리거하거나, 센서 스위치가 터치되었음을 표시하는 임의의 액션을 생성할 수 있다. 더 높은 해상도의 ADC의 경우에, 센서 스위치에 근접한 객체조차도 식별될 수 있고, 또한 센서 스위치까지의 거리가 표시될 수 있다.
다른 실시예에서, 입력 대역 통과 필터의 출력은 스위치들 중 하나에 직접 전달되고 스위치들 중 남은 하나에 대해 반전된다. 이러한 반전은 바람직하게는 -1의 음의 증폭 팩터를 갖는 단순 반전 증폭기에 의해 이루어질 수 있다. 스위치들 둘 모두의 출력들은 통합을 위해 공통 저역 통과 필터에 함께 연결되며, 이 공통 저역 통과 필터는 추가로 ADC에 연결된다. 대안적으로, 별개의 저역 통과 필터들 뒤에 있는 합산 증폭기가 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 동기식 정류기는 제1 입력 저역 통과 필터에 연결된 제1 스위치, 및 제2 입력 저역 통과 필터에 연결된 제2 스위치를 포함한다. 제1 스위치 및 제2 스위치는, 동기식 정류기가 2개의 개별 저역 통과 필터링된 신호들 또는 저역 통과 필터링된 차이 신호를 생성하도록, 입력 신호와의 동기화를 위해 신호 생성기에 연결된다. 이들 신호들은 신호 생성기로부터의 신호의 제1 신호 상태(예컨대, 하이 상태)의 시간들에서 입력 신호의 섹션들 및 제2 신호 상태(예컨대, 로우 상태)의 시간들에서 입력 신호의 섹션들로부터 비롯된다. 바람직하게는, 스위치들은 바람직하게는 입력 신호와 동상으로 번갈아 스위칭된다. 이는 바람직하게는 입력 신호가 트랜지션될 때 스위치들이 토글되거나 트랜지션되는 것을 의미한다. 필요한 경우, 작은 위상 에러들이 보상될 수 있다.
일 실시예에서, 입력 대역 통과 필터는 동기식 정류기의 최저 출력 전압 및 동기식 정류기의 최고 출력 전압 둘 모두가 ADC 또는 동기식 정류기의 출력에 연결된 추가의 회로의 동적 범위에 속하도록, 센서 전극으로부터의 입력 신호에 DC 바이어스 전압을 부가하도록 구성된다.
모든 실시예들에서, 후속 컴포넌트들에 의해 쉽게 프로세싱될 수 있는 범위로 신호들을 증폭하기 위한 입력 증폭기가 존재할 수 있으며, 입력 증폭기 바로 뒤에 입력 대역 통과 필터가 있거나 또는 바람직하게는 입력 증폭기가 입력 대역 통과 필터를 뒤따를 수 있다.
높은 정확도 및 높은 노이즈 억제를 획득하기 위해, (센서 전극을 제외한) 모든 센서 스위치 회로 컴포넌트들이 공통 회로 접지에 접지되는 것이 바람직하다. 이는, 바람직하게는 적어도 신호 생성기의 출력이 상기 회로 접지에 접지된 신호를 제공하고 ADC는 상기 회로 접지에 접지된 입력을 갖는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 필터들 및 증폭기들은 또한 상기 회로 접지에 접지된다.
전체 조립체는 표준 마이크로제어기에 기초하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 20개 미만, 바람직하게는 10개 미만의 저항기들과 함께, 20개 미만, 바람직하게는 10개 미만의 커패시터들이 있으며 센서 전극과 마이크로제어기 사이에 능동 컴포넌트들이 없다. 매우 단순한 실시예에서, 하나의 마이크로제어기, 6개의 저항기들 및 4개의 커패시터들만이 존재할 수 있다. 여기서, 신호 생성기는 내부 클록 생성기 또는 심지어, 직렬 데이터 출력일 수 있다. 아날로그 스위치들은 일반적으로 데이터 획득을 위해 사용될 수 있는 표준 아날로그 스위치들이다. ADC들은 내부 데이터 획득 컴포넌트들이다. 여기서, 스위치들의 신호가 외부 저역 통과 필터들에 전달되고 ADC에 대한 마이크로제어기에 다시 커플링되는 경우가 바람직하다. 일반적으로, 수동 저역 통과 필터들은 마이크로제어기에서 구현하기가 어려운데, 그 이유는, 이들은 매우 비싼 큰 칩 영역을 추가로 요구하게 될 커패시터들을 요구하기 때문이다. 따라서, 외부 커패시터들 및 다른 필터 컴포넌트들이 제공되어야 한다. 이 구현에서, 각각이 내부 스위치, 외부 저역 통과 필터 및 내부 ADC를 포함하는 두개의 신호 경로들이 존재한다. ADC 둘 모두의 디지털 출력 값들은 마이크로제어기에 의해 감산되며 추가의 평가를 위해 추가로 프로세싱될 수 있다. 여기서, 근접 값의 추정 또는 임계 값과의 디지털 비교가 이루어질 수 있다.
일반적으로, 통합 동기식 정류기는 외부 간섭의 뛰어난 억제를 제공하고, 신호 생성기의 신호와 동기화되지 않은 신호들을 상당히 감쇠시킨다. 따라서, 전력 라인 주파수 신호들과 같은 일정한 주파수 소스로부터의 임의의 외부 노이즈 또는 다른 신호들이 쉽게 억제될 수 있다. 이는 센서 스위치의 노이즈 내성 및 검출기 신뢰성이 상당히 개선되게 한다. 여기서, 예시적인 다수의 ADC가 도시된다. 다수의 ADC 대신에, 적어도 하나의 입력 멀티플렉서와 함께 단일 ADC 또는 더 적은 수의 ADC들이 사용될 수 있다.
일반적으로, 신호 생성기에 의해 생성된 신호는 협대역 또는 단일 주파수 신호일 수 있다. 이러한 신호는 예컨대, 100 kHz, 200 kHz 또는 1 MHz의 주파수를 가질 수 있다. 신호는 또한 처프(chirp), 주파수 스윕 신호, 노이즈 신호, 및 가장 바람직하게는 의사-노이즈 신호와 같은 광대역 신호일 수 있다. 따라서, 신호 생성기는 노이즈 생성기, 의사-노이즈 생성기, 처프 신호 생성기 또는 주파수 스위프 신호 생성기 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 의사-노이즈 신호들은 마이크로제어기에 의해 쉽게 생성될 수 있다. 예컨대, 결정론적 랜덤 비트 생성기로서 또한 알려진 단순 의사 난수 알고리즘은 시드 상태를 사용하여 임의의 초기 상태로부터 시작될 수 있다. 이에 기초하여, 그것은 항상, 동일한 시퀀스의 번호들을 생성할 것이다. 이들 번호들은 타이머 또는 카운터를 프로그래밍하는 데 사용될 수 있거나, 또는 이들은 일정한 클록으로 동작될 수 있거나 심지어 수정된 의사-노이즈 신호 제어 클록을 가질 수 있는 시프트 레지스터에 공급될 수 있다. 노이즈 신호들 및 의사-노이즈 신호들은 비교적 큰 대역폭들을 갖고, 이에 따라 뛰어난 EMI 성질들을 초래하는 데, 그 이유는 센서 전극을 통한 신호들의 방출은 이제 비교적 넓은 주파수 스펙트럼에 걸쳐 분포되고, 이에 따라 일반적으로 협대역 측정에 의해 측정되는 EMI 요건들을 보통 쉽게 충족시키기 때문이다. 일반적으로, 이러한 광대역 신호들은 평가하기가 어렵다. 동기식 정류기를 갖는 이러한 특정한 경우에서, 이들은 평가하기가 협대역 신호들만큼 쉽다. 광대역 특성들로 인해, 신호들은 외부 간섭에 훨씬 덜 민감하다. 예컨대, 신호 생성기의 신호에 가까운 외부 협대역 신호는 동기식 정류기를 통해서도 그 신호를 적어도 약간 간섭할 수 있지만, 이 외부 협대역 신호가 노이즈 신호와 관련이 없는 한, 그 노이즈 신호를 간섭하지 않을 것이다. 따라서, 특히 노이즈 신호와 동기식 정류기의 결합은, 노이즈 신호 단독의 사용 및 동기식 검출기 단독의 사용이 또한 인용된 종래 기술보다 나은 개선을 제공할지라도, 인용된 종래 기술보다 나은 상당한 개선을 발생시킨다.
일반적으로, 본원에서 도시된 실시예는 근접도 센서들, 충전 레벨 센서들 또는 터치 디스플레이들과 같은 모든 종류의 용량성 센서들에 대해 사용될 수 있다.
이하, 본 발명은, 도면들을 참조한 실시예의 예들을 통해 일반적인 발명의 개념의 제한 없이 예로서 설명될 것이다.
도 1은 바람직한 실시예를 도시한다.
도 2는 추가의 실시예를 도시한다.
도 3은 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 마이크로제어기에서의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 마이크로제어기에서의 매우 단순한 실시예를 도시한다.
도 6은 마이크로제어기에서의 추가의 단순한 실시예를 도시한다.
도 7은 마이크로제어기에서의 다른 단순한 실시예를 도시한다.
도 8은 용량성 센서의 기본 개념을 도시한다.
도 9는 액체 센서를 도시한다.
도 10은 용량성 센서 스위치의 정면도를 도시한다.
도 11은 후방 측으로부터의 실시예를 도시한다
도 12는 일 실시예의 측 단면도를 도시한다.
도 1은 바람직한 실시예를 도시한다.
도 2는 추가의 실시예를 도시한다.
도 3은 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 마이크로제어기에서의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 마이크로제어기에서의 매우 단순한 실시예를 도시한다.
도 6은 마이크로제어기에서의 추가의 단순한 실시예를 도시한다.
도 7은 마이크로제어기에서의 다른 단순한 실시예를 도시한다.
도 8은 용량성 센서의 기본 개념을 도시한다.
도 9는 액체 센서를 도시한다.
도 10은 용량성 센서 스위치의 정면도를 도시한다.
도 11은 후방 측으로부터의 실시예를 도시한다
도 12는 일 실시예의 측 단면도를 도시한다.
도 1에서, 바람직한 실시예가 도시된다. 신호 생성기(210)는 바람직하게는 몇 킬로헤르츠 내지 수 메가헤르츠 범위의 신호를 생성한다. 신호는 출력 증폭기(220)로 포워딩된다. 출력 증폭기는 신호 생성기의 신호 레벨 및 임피던스를 요구된 값으로 적응시킬 수 있다. 이 출력 증폭기는 신호 생성기(210)가 충분한 신호 레벨을 제공할 수 없는 경우에만 필요할 수 있다.
출력 증폭기(220) 뒤에는, 출력 신호의 원치않는 신호 컴포넌트들을 제거하기 위한 출력 대역 통과 필터(230)가 있을 수 있다. 바람직하게는, 출력 대역 통과 필터(230)는 과전압 보호를 제공한다. 이 대역 통과 필터는 추가로, 출력 대역 통과 필터(230)에 직접 연결된 센서 전극(100)을 통해 특정 전류가 드로우되는 경우, 전압 강하를 제공할 수 있는 직렬 저항 및/또는 임피던스를 제공할 수 있다. 전류는 센서 전극(100)에 아주 근접한 손과 같은 객체의 저항 및/또는 임피던스를 통해 드로우될 수 있다.
매우 단순한 실시예에서, 출력 증폭기(220)는 출력 대역 통과 필터가 생략될 수 있도록 모든 필요한 컴포넌트들 및/또는 기능들을 제공할 수 있다. 훨씬 더 단순한 실시예에서, 신호 생성기(210)가 올바른 출력 신호들을 제공할 수 있는 경우, 출력 증폭기(220) 및/또는 출력 대역 통과 필터는 생략될 수 있다.
센서 전극은 바람직하게는 출력 증폭기(220) 및/또는 출력 대역 통과 필터(230)를 포함하는 신호 생성 수단뿐만 아니라 입력 대역 통과 필터(310)를 포함하는 평가 수단에 커플링된다. 이 커플링은 갈바닉 커플링(galvanic coupling) 또는 용량성 커플링에 의해 달성될 수 있다. 센서 전극에서의 신호들은, 센서 전극에 커플링된 원치않는 신호 컴포넌트들을 필터링하고 바람직하게는 일부 과전압 보호를 제공하는 입력 대역 통과 필터(310)에 커플링된다. 또한, 입력 전압 분할기가 제공될 수 있다. 동기식 정류기에서 노이즈 소거만이 작동하기 때문에, 노이즈 신호가 입력 회로의 선형 범위에 있는 경우, 전압 분할기는 동적 범위를 증가시킨다. 입력 대역 통과 필터(310)의 출력은 제1 스위치(321)의 입력 및 제2 스위치(322)의 입력에 커플링된다. 스위치들 둘 모두는 신호 생성기의 신호에 의해 제어되지만 반전되게 동작된다. 이는 이들 스위치들 중 하나의 제어 라인에 인버터(323)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 따라서, 예컨대, 신호 생성기 출력 신호가 평균 출력 값보다 높은 경우, 제1 스위치(321)는 "온"일 수 있다. 그 시간 동안, 제2 스위치(322)는 "오프"일 수 있다. 신호 생성기(210)의 출력 신호가 평균 출력 값 미만이면, 제1 스위치(321)는 "오프"이고 제2 스위치(322)는 "온"일 수 있다. 물론, 신호 생성기(210)가 더 높은 값을 갖는 경우, 제1 스위치(321)는 "오프"일 수 있고 제2 스위치(322)는 그 시간 동안 "온"일 수 있도록 관계는 반전될 수 있다. 제1 스위치(321)의 출력 신호들은 제1 입력 저역 통과 필터(331)로 공급되고, 제2 스위치(322)의 출력은 제2 입력 저역 통과 필터(332)로 공급된다. 저역 통과 필터들 둘 모두의 출력 신호들은, 이들 신호들의 차이 전압에 대응하는 신호를 생성하는 차동 증폭기(340)에 커플링된다. 이 차이 신호는 ADC(analog digital converter)(390)로 전달될 수 있다. 바람직하게는, 신호 생성기(210) 및 ADC(390)는 마이크로제어기(400)의 부분이다.
이하에서, 동기식 정류기가 보다 상세히 설명된다. 신호 생성기(210)가 높은 출력 신호를 제공할 때, 제1 스위치(321)는 "온"이고 제2 스위치(322)는 "오프"이다. 신호 생성기(210)의 낮은 출력 신호에 있어, 스위치들의 스테이지들은 반전된다. 제1 스위치(321)는 항상, 더 높은 신호로 폐쇄되기 때문에, 센서 신호의 양의 부분들은 항상 수집되어 제1 입력 저역 통과 필터(331)에 의해 평균화된다. 신호 생성기의 신호가 낮을 때, 제2 스위치(322)는 항상 "온"이기 때문에, 신호들의 음의 부분들이 수집되어 제2 입력 저역 통과 필터(332)에 의해 평균화된다. 따라서, 제1 입력 저역 통과 필터(331)의 출력은 양의 신호 컴포넌트들의 평균을 나타내는 반면, 제2 입력 저역 통과 필터(332)의 출력은 음의 신호 컴포넌트들의 평균을 표시한다. 상관 신호가 존재하는 경우에만, 동기식 정류기는 두 입력 저역 통과 필터들의 출력에서 충분한 양의 그리고 음의 신호들을 생성한다. 상관되지 않은 신호가 존재하는 경우에 대해, 제1 입력 저역 통과 필터(331)의 출력은 제2 입력 저역 통과 필터(332)의 출력과 대략 동일하게 될 것이고, 이에 따라, 차동 증폭기(340)의 출력은 대략 0이 될 것이며, 이는 현저한 신호가 없음을 표시한다. 높은 정확도 및 높은 노이즈 억제를 획득하기 위해, (센서 전극을 제외한) 모든 회로 컴포넌트들이 공통 회로 접지에 접지되는 것이 바람직하다. 이는, 바람직하게는 적어도 신호 생성기(210)의 출력이 상기 회로 접지에 접지된 신호를 제공하고 ADC(390)는 상기 회로 접지에 접지된 입력을 갖는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 필터들 및 증폭기들은 또한 상기 회로 접지에 접지된다.
도 2에서, 추가의 실시예가 도시된다. 여기서, 신호 생성 회로는 기본적으로 이전에 도시된 것과 동일하다. 주요 차이는 동기식 정류기에 있다. 여기서, 제1 스위치(321)의 입력 신호는 반전 증폭기(342)에 의해 반전된다. 이 반전 증폭기는 -1의 증폭 계수를 갖는다. 제2 스위치(322)에 대한 입력 신호는 반전되지 않는다. 어쨌든, 입력 대역 통과 필터 뒤에 일반 입력 증폭기(341)가 존재할 수 있다. 이러한 증폭기는 신호 진폭을 증가시키고 그리고/또는 신호 임피던스를 낮추는 데 유용할 수 있어서, 신호가 다음 스테이지들에서 보다 쉽게 프로세싱 가능하게 될 수 있다. 일반적으로, 이러한 입력 증폭기(341)는 본원에서 설명된 실시예들 중 임의의 것에서 사용될 수 있다. 제1 스위치(321) 및 제2 스위치(322)의 출력 신호들은 결합되어 공통 단일 입력 저역 통과 필터(330)에 공급되며, 이 출력 신호는 추가로 ADC(390)에 제공된다. 여기서, 스위치들은 위의 실시예들에서 설명된 것과 동일한 방식으로 동작된다.
도 3에서, 다른 실시예가 도시된다. 이 실시예는 제1 실시예와 유사하다. 주요 차이는 제1 스위치(321), 제2 스위치(322) 및 인버터(323)를 대체하는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(320)가 존재한다는 점이다. 이 도면은 또한, 다른 실시예들에 대해 또한 공통적인 본 발명의 주요 기능 블록들을 도시한다. 신호 생성 수단 또는 회로(510)는 적어도 신호 생성기를 포함하고 신호-형성 및/또는 증폭 수단을 가질 수 있다. 신호 평가 수단 또는 회로(520)는 적어도 신호 생성기에 동기화된 동기식 정류기(522)를 포함하고 추가의 필터링 수단을 가질 수 있다.
도 4에서, 표준 마이크로제어기에 의해 구현된 다른 실시예가 도시된다. 여기서, 클록 분배기 또는 직렬 출력 인터페이스일 수 있는 신호 생성기(210)는 마이크로제어기(400)의 부분이다. 신호 생성기의 신호가 충분하지 않은 경우, 위의 실시예에 도시된 바와 같이 신호 생성기와 출력 대역 통과 필터 사이에 출력 증폭기(도시되지 않음)가 존재할 수 있다. 1 kHz 내지 10 kHz 범위의 더 낮은 주파수 및 10 MHz 내지 200 MHz 범위의 상위 주파수를 가질 수 있는 입력 대역 통과 필터(310) 뒤에는 제1 스위치(321) 및 제2 스위치(322)가 있다. 제1 스위치(321)의 출력은 외부 제1 입력 저역 통과 필터(331)에 연결되며, 이 제1 입력 저역 통과 필터는 이어서 내부 ADC(391)에 연결된다. 제2 스위치(322)의 출력은 다른 내부 ADC(392)에 추가로 커플링되는 제2 입력 저역 통과 필터(332)에 커플링된다. 두 개의 별개의 ADC들 대신에, ADC 입력에 하나의 ADC 및 멀티플렉서가 존재할 수 있다. 제1 ADC(391) 및 제2 ADC(392)의 디지털 값들은 차이 계산기(370)에 의해 감산되고 평가 유닛(380)에 공급된다. 내부 ADC들(391, 392)은 2 kHz와 4 kHz 사이의 샘플링 주파수를 가질 수 있다. 2개의 ADC들 대신에, 입력 멀티플렉서를 갖는 단일 ADC만이 사용될 수 있다. 이러한 입력 멀티플렉서는 다수의 입력 신호들을 공통 ADC로 스위칭할 수 있다. 제1 입력 저역 통과 필터(331) 및 제2 입력 저역 통과 필터(332)는 1차 아날로그 필터들일 수 있다. 기본적으로, 이들은 직렬 저항기 및 병렬 커패시터 예컨대, 회로 접지에 커플링된 커패시터일 수 있다. 기본적으로, 차이 계산기(370) 및 평가 유닛(380)은 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다. 하나의 마이크로제어기를 사용함으로써, 다수의 센서 신호들이 평가될 수 있다. 이 실시예에서, 마이크로제어기의 2개의 핀들은 ADC 당 외부 컴포넌트들(저역 통과 필터)을 연결하는 데 사용된다. 이는, 센서 전극(100)에 대해 총 5개의 핀들(4개의 필터 핀들 및 입력 대역 통과 필터(310)로부터의 하나의 입력 핀)을 초래한다. 다수의 센서 전극들의 신호들이 평가되는 경우, 핀들의 수는 전극들의 수에 5를 곱한 것이다.
도 5에서, 마이크로제어기에 기초한 매우 단순한 실시예가 도시된다. 여기서, 제1 입력 저역 통과 필터(331)는 바람직하게는 마이크로제어기(400) 칩의 부분인 제1 저항기(333) 및 마이크로제어기(400) 외부에 있을 수 있는 제1 커패시터(335)에 의해 구현된다. 제2 입력 저역 통과 필터(332)는 바람직하게는 마이크로제어기(400) 칩의 부분인 제2 저항기(334) 및 마이크로제어기(400) 외부에 있을 수 있는 제2 커패시터(336)에 의해 구현된다. 바람직하게는, 커패시터들은 회로 접지에 커플링된다. 하나의 마이크로제어기를 사용함으로써, 다수의 센서 신호들이 평가될 수 있다. 이 실시예에서, ADC 당 마이크로제어기의 단 하나의 핀이 외부 컴포넌트들(커패시터)을 연결하는 데 사용된다. 이는, 센서 전극(100)에 대해 총 3개의 핀들(2개의 커패시터 핀들 및 입력 대역 통과 필터(310)로부터의 하나의 입력 핀)을 초래한다. 다수의 센서 전극들의 신호들이 평가되는 경우, 핀들의 수는 전극들의 수에 3을 곱한 것이다. 따라서, 이 실시예는 이전 실시예보다 상당한 절약을 발생시킨다. 약간 수정된 실시예에서, 저항기들(333 및 334)은 마이크로제어기 외부에 있을 수 있다. 이러한 매우 단순한 실시예에서, 하나의 마이크로제어기, 6개의 저항기들 및 4개의 커패시터들만이 존재할 수 있으며, 여기서 2개의 저항기들 및 1개의 커패시터는 필터들(230 및 310) 각각을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이들 필터들은 예컨대, 커패시터들을 회로 접지에 커플링함으로써 회로 접지(290)에 접지된다. 예컨대, 이들 필터들 각각은 전압 분할기 및 병렬 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 동기식 정류기의 기본 원리는 기본적으로 상반되는 스위칭 상태들을 갖는 2개의 동기화된 스위치들(321, 322) 및 뒤이은 2개의 저역 통과 필터들(333, 335, 334, 336) 또는 통합 회로들에 기초한다. 저역 통과 필터들 각각은 개별 ADC(391, 392)에 연결된다. 그 후, ADC 값들은 추가로, 예컨대 이들을 감산하고 바람직하게는 마이크로제어기(400)에 의해 오프셋 보상들을 행함으로써 평가된다. 스위치들, 필터들, ADC들 중 임의의 것은 마이크로제어기 내부에 통합되거나 외부에 있을 수 있다. 이 기본 실시예는 단일 ADC와 함께 사용될 수 있는 멀티플렉싱 스위치에 의해 야기될 수 있는 어떠한 크로스토크도 없이, 더 높은 정밀도로 높은 샘플링 레이트를 허용한다. 또한, 이 회로는 센서 전극과 ADC 사이에 어떠한 증폭기들도 없이 작동할 수 있다. 이는 전체 회로 설계를 상당히 단순화하고 스위치의 크기를 감소시키며 비용들을 감소시킨다.
도 6에서, 유사한 실시예가 도시된다. 여기서, 제1 저항기(333) 및 제2 저항기(334)는 마이크로제어기 외부에서 스위치들과 ADC들 사이에 있다.
도 7에서, 다른 실시예가 도시된다. 여기서, 입력 대역 통과 필터(310)와 스위치 사이에는 단 하나의 저항기(333)만이 존재한다. 또한, 모든 각각의 스위치 앞에 2개의 별개의 저항기들이 존재할 수 있다. 저항기(들)는 마이크로제어기 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
도 8에서, 용량성 센서의 기본 개념이 도시된다. 센서 전극(100)은 출력 신호(512)를 생성하는 신호 생성 회로(510), 및 입력 신호(521)를 수신하고 입력 신호를 평가하는 신호 평가 회로(520)에 커플링된다. 신호 생성 회로(510) 및 신호 평가 회로(520) 둘 모두는 접지(580)에 커플링된 회로 접지(290)에 접지된다. 임의의 혼동을 회피하기 위해, 바람직하게는 공통 하우징 내에 포함되는, 센서 스위치의 모든 회로 컴포넌트들이 접지되는 회로 접지(290)가 존재한다. 환경 또는 스위치의 환경 내의 사람이 접지되는 환경적 접지가 또한 존재한다. 이 환경 접지는 본원에서 접지(580)로서 또한 지칭된다. 이 기호도에 도시된 바와 같이, 회로 접지(290)와 접지(580) 사이에 갈바닉 커플링이 없어야 한다. 대신에, 예컨대 센서 스위치 하우징으로부터 접지까지 임의의 커패시턴스 또는 심지어 기생 커패시턴스를 통한 커플링이 존재할 수 있다. 예컨대, 바닥에 서 있음으로써 접지(580)에 또한 접지된 사람(800)은 센서 전극(100)을 터치할 수 있고, 따라서 센서 전극(100)으로부터 접지(580)까지 신호의 우회를 야기할 수 있다. 이는 센서 전극에서 신호를 감쇠시킨다. 이러한 감쇠는 신호 평가 회로(520)에 의해 검출될 수 있다. 신호 평가 회로(520)는 동기식 검출기를 갖기 때문에, 그것은 바람직하게는 동기화 신호 라인(511)에 의해 제공되는, 신호 생성 회로(510)로부터의 동기화 신호를 요구한다. 대안적인 실시예에서, 동기 신호는, 예컨대 PLL(phase-looked loop)에 의해 입력 신호로부터 신호 평가 회로(520)로 재생성될 수 있다.
도 9에서, 액체 센서(600)가 도시된다. 센서(600)는 전도성, 예컨대 금속 막대 또는 튜브(610)를 포함하는 센서 전극을 갖는다. 바람직하게는, 이 센서 전극은 탱크(660)에 포함될 수 있는 주변 액체(650)와의 갈바닉 접촉을 회피하기 위해 일부 절연부(620)를 갖는다. 바람직하게는, 탱크(660)는 적어도 부분적으로 전도성이며 회로와 동일한 접지(580)에 접지된다. 액체 레벨이 증가함에 따라, 접지(580)에 대한 센서 전극(610)의 용량이 증가하고, 이에 따라 신호 평가 회로에 의해 측정되는 신호 진폭이 감소한다. 이는 전도성 액체들은 물론 비-전도성 액체들과도 작동하는데, 이는 비-전도성 액체들이 공기에 비해 더 높은 유전 상수(ε)를 제공하고, 이에 따라 더 높은 액체 레벨이 더 높은 커패시턴스를 제공하기 때문이다.
도 10에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 용량성 센서 스위치(900)의 전방 측(901)이 도시된다. 이는 링-형상 디스플레이(200) 및 숫자 디스플레이(300)가 도시된 센서 조립체(100)를 더 포함하는 하우징(910)을 포함한다. 다른 유형들의 디스플레이들 및 이들의 임의의 결합이 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 스위치는 디스플레이 없이 센서 표면만을 갖는다. 이러한 용량성 센서 스위치의 직경은 바람직하게는 20 mm 내지 150 mm, 가장 바람직하게는 40 mm 내지 80 mm의 범위에 있다.
도 11에서, 후방 측(902)에서 본 센서 스위치(900)의 실시예가 도시된다. 고정 수단(940), 예컨대 셀프-태핑 나사들에 적합하거나 나사산을 가질 수 있는 나사 구멍들이 있을 수 있다. 또한, 전력 공급기 및/또는 버스 또는 네트워크를 연결하기 위한 커넥터들이 존재할 수 있다. 버스의 데이지 체이닝(daisy chaining)을 허용하도록 이 예에서 도시된 바와 같이 2개의 커넥터들을 갖는 것이 바람직하다. 제1 케이블 커넥터(955)를 위한 제1 버스 커넥터(951) 및 제2 케이블 커넥터(956)를 위한 제2 버스 커넥터(952)가 존재할 수 있다. 후방 측은 커버를 가질 수 있거나 캐스팅 화합물(980)을 포함할 수 있다. 하우징의 내부가 (그러나 바람직하게는 광 채널들은 충전되지 않고) 주조 화합물로 충전되는 경우가 바람직하다.
도 12에서, 용량성 센서 스위치(900)의 실시예의 측 단면도가 도시된다. 이는 도 1의 중앙의 수직 섹션이다. 여기에, 센서 조립체의 세부사항들이 도시된다. PCB(printed circuit board)(110)는 센서 회로(120)를 보유할 수 있다. 인쇄 회로 보드의 상단에 커버 디스크(990)가 장착될 수 있다. 바람직하게는, 커버 디스크는 인쇄 회로 보드(110) 및 하우징(910) 사이의 공간을 보여준다.
100 센서 전극
110 PCB(printed circuit board)
120 센서 회로
210 신호 생성기
220 출력 증폭기
230 출력 대역 통과 필터
290 회로 접지
310 입력 대역 통과 필터
320 SPDT(single pole double throw) 스위치
321 제1 스위치
322 제2 스위치
323 인버터
330 단일 입력 저역 통과 필터
331 제1 입력 저역 통과 필터
332 제2 입력 저역 통과 필터
333 제1 저항기
334 제2 저항기
335 제1 커패시터
336 제2 커패시터
340 차동 증폭기
341 입력 증폭기
342 인버팅 증폭기
380 평가 유닛
390 단일 입력 ADC(analog digital converter)
391 제1 입력 ADC(analog digital converter)
392 제2 입력 ADC(analog digital converter)
370 차이 계산기
400 마이크로제어기
510 신호 생성 회로
511 동기화 신호
512 출력 신호
520 신호 평가 회로
521 입력 신호
522 동기식 정류기
580 접지
600 액체 센서
610 센서 전극
620 절연부
650 액체
660 탱크
800 사람
900 센서 스위치
901 전방 측
902 후방 측
910 하우징
940 고정 수단
951 제1 버스 커넥터
952 제2 버스 커넥터
955 제1 케이블 커넥터
956 제2 케이블 커넥터
980 캐스팅 화합물
990 커버 디스크
110 PCB(printed circuit board)
120 센서 회로
210 신호 생성기
220 출력 증폭기
230 출력 대역 통과 필터
290 회로 접지
310 입력 대역 통과 필터
320 SPDT(single pole double throw) 스위치
321 제1 스위치
322 제2 스위치
323 인버터
330 단일 입력 저역 통과 필터
331 제1 입력 저역 통과 필터
332 제2 입력 저역 통과 필터
333 제1 저항기
334 제2 저항기
335 제1 커패시터
336 제2 커패시터
340 차동 증폭기
341 입력 증폭기
342 인버팅 증폭기
380 평가 유닛
390 단일 입력 ADC(analog digital converter)
391 제1 입력 ADC(analog digital converter)
392 제2 입력 ADC(analog digital converter)
370 차이 계산기
400 마이크로제어기
510 신호 생성 회로
511 동기화 신호
512 출력 신호
520 신호 평가 회로
521 입력 신호
522 동기식 정류기
580 접지
600 액체 센서
610 센서 전극
620 절연부
650 액체
660 탱크
800 사람
900 센서 스위치
901 전방 측
902 후방 측
910 하우징
940 고정 수단
951 제1 버스 커넥터
952 제2 버스 커넥터
955 제1 케이블 커넥터
956 제2 케이블 커넥터
980 캐스팅 화합물
990 커버 디스크
Claims (18)
- 센서 전극을 포함하는 용량성 센서로서,
상기 센서 전극은 상기 센서 전극에 출력 신호를 생성하기 위한 신호 생성 회로에 연결되고, 상기 센서 전극은 추가로 상기 센서 전극으로부터의 입력 신호를 평가하도록 구성된 신호 평가 회로에 연결되고,
상기 신호 생성 회로는 노이즈 생성기, 의사-노이즈 생성기, 처프(chirp) 신호 생성기 또는 주파수 스위프 신호 생성기 중 하나인 신호 생성기를 포함하고,
상기 신호 평가 회로는 동기식 정류기를 포함하고,
상기 동기식 정류기는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 입력 신호와 동상으로 번갈아 스위칭되도록 상기 신호 생성기로부터의 신호가 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 스위칭 제어 신호로서 입력되고,
상기 신호 생성 회로 및 상기 신호 평가 회로 둘 모두는 회로 접지에 접지되는,
용량성 센서. - 제1항에 있어서,
상기 동기식 정류기는 상기 제1 스위치의 출력에 커플링된 제1 입력 저역 통과 필터, 상기 제2 스위치의 출력에 커플링된 제2 입력 저역 통과 필터, 및 상기 제1 입력 저역 통과 필터 및 상기 제2 입력 저역 통과 필터에 연결된 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제1항에 있어서,
상기 동기식 정류기는 상기 제1 스위치의 입력에 연결된 반전 증폭기 및 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 결합된 출력들에 연결된 입력을 갖는 단일 입력 저역 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제1항에 있어서,
상기 용량성 센서는 입력 대역 통과 필터 및 상기 동기식 정류기의 출력에 연결된 하나의 ADC을 더 포함하고,
상기 입력 대역 통과 필터는, 상기 동기식 정류기의 최저 출력 전압 및 상기 동기식 정류기의 최고 출력 전압이 상기 하나의 ADC의 동적 범위에 속하도록, 상기 센서 전극으로부터의 입력 신호에 DC 바이어스 전압을 부가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제1항에 있어서,
상기 신호 생성 회로는 상기 신호 생성기와 상기 센서 전극 사이에 연결된 출력 대역 통과 필터를 포함하고, 그리고/또는
상기 신호 생성 회로는 상기 신호 생성기의 출력에 연결된 출력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제3항에 있어서,
상기 신호 평가 회로는 상기 단일 입력 저역 통과 필터에 커플링된 하나의 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제2항에 있어서,
상기 신호 평가 회로는 상기 제1 입력 저역 통과 필터에 커플링된 제1 ADC 및 상기 제2 입력 저역 통과 필터에 커플링된 제2 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제7항에 있어서,
상기 용량성 센서는, 상기 동기식 정류기의 최저 출력 전압 및 상기 동기식 정류기의 최고 출력 전압이 상기 제1 ADC 및/또는 제2 ADC의 동적 범위에 속하도록, 상기 센서 전극으로부터의 입력 신호에 DC 바이어스 전압을 부가하도록 구성된 입력 대역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제6항에 있어서,
상기 동기식 정류기 및 상기 신호 평가 회로는 마이크로제어기의 부분들이고, 상기 마이크로제어기는 상기 하나의 ADC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제7항에 있어서,
상기 동기식 정류기 및 상기 신호 평가 회로는 마이크로제어기의 부분들이고, 상기 마이크로제어기는 상기 제1 ADC 및 제2 ADC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 마이크로제어기는 상기 신호 생성 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 함께 연결된 입력들을 갖는,
용량성 센서. - 제12항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 SPDT 스위치의 부분인 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로 접지는 환경 접지에 커플링되는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제2항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 함께 연결된 입력들을 가지며,
상기 제1 스위치의 출력은 상기 제1 입력 저역 통과 필터에 연결되고,
상기 제2 스위치의 출력은 상기 제2 입력 저역 통과 필터에 연결되는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제1항에 있어서,
상기 용량성 센서는, 마이크로제어기, 제1 입력 저역 통과 필터, 제2 입력 저역 통과 필터, 제1 ADC 및 제2 ADC를 더 포함하고,
상기 마이크로제어기는 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제1 ADC, 상기 제2 ADC 및 차이 계산기를 포함하고,
상기 신호 평가 회로는 상기 제1 입력 저역 통과 필터에 연결된 상기 제1 스위치를 포함하고, 상기 제1 입력 저역 통과 필터는 상기 마이크로제어기의 외부에 있고, 상기 제1 입력 저역 통과 필터는 상기 제1 ADC에 추가로 연결되고,
상기 신호 평가 회로는 상기 제2 입력 저역 통과 필터에 연결된 상기 제2 스위치를 포함하고, 상기 제2 입력 저역 통과 필터는 상기 마이크로제어기의 외부에 있고, 상기 제2 입력 저역 통과 필터는 상기 제2 ADC에 추가로 연결되고,
상기 신호 평가 회로는 상기 차이 계산기를 포함하고, 상기 차이 계산기는 상기 제1 ADC과 상기 제2 ADC의 출력들을 감산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제16항에 있어서,
상기 센서는, 센서 하우징 표면의 일부분을 덮는 센서 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는,
용량성 센서. - 제17항에 있어서,
상기 센서 하우징의 최대 치수(dimension)는 15cm 미만인 것을 특징으로 하는,
용량성 센서.
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