KR102482842B1 - 발전 기능을 수행하는 정전 유도 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 정전 유도 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 전극을 포함하는 적어도 하나의 제1 구성요소, 양전하 또는 음전하로 대전된 대전 영역을 포함하고, 상기 제1 구성요소와 정전 유도 작용을 일으키도록 상기 제1 구성요소에 인접하여 움직이는 적어도 하나의 제2 구성요소, 및 상기 제1 구성요소와 전기적으로 연결되고, 상기 양전하 또는 상기 음전하로 대전된 상기 제2 구성요소의 움직임에 의해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 발생된 제1 전류, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제2 전류, 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제3 전류를 제1 구성요소로부터 수신하고, 수신된 상기 제1 전류, 상기 제2 전류, 및 상기 제3 전류를 정류하는 제3 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다른 실시 예들도 가능 하다.

Description

발전 기능을 수행하는 정전 유도 장치{ELECTROSTATIC INDUCTION DEVICE FOR PERFORMING POWER GENERATING FUNCTION}
본 발명의 다양한 실시예는 정전 유도 현상을 이용하여 전류를 생성하고 전류의 출력 신호 상태를 확인하는 정전 유도 장치에 관한 것이다.
정전 유도 현상은 양전하 또는 음전하가 대전된 대전체(electrified body)가 움직임에 따라, 상기 대전체와 인접하게 위치한 복수개의 전극 사이로 전하가 이동함으로써, 전류가 발생되는 현상을 의미할 수 있다. 정전 유도 장치는 전하가 대전된 대전체 및 전기적으로 서로 연결된 복수개의 전극을 포함할 수 있고, 대전체의 움직임에 대응하여 전류를 생성하는 발전기로 동작할 수 있다. 정전 유도 현상을 발생시키는 대전체는 마찰전기(triboelectricity) 혹은 일렉트렛(electret) 혹은 별도의 전원을 이용하여 대전을 시킬 수 있다. 마찰전기(triboelectricity)를 이용한 대전은 대전체와 전극 사이의 상대적인 운동 시에 일시적 혹은 상시적인 대전체와 전극 사이의 접촉 시에 발생하는 마찰에서 발생하는 전하가 대전체 표면에 대전되도록 하는 방법이다. 일렉트렛(electret)은 대전체에 빔 조사나 X-ray 혹은 코로나 방전 등을 이용하여 전하를 반영구적으로 가둔 소자를 이용하는 것이다.
단상 전류 출력의 정전 유도 장치는 단상의 전류만 출력할 수 있기 때문에, 높은 리플(ripple) 형태를 갖는 전류 파형이 나타나는 문제점이 존재할 수 있다. 또한, 단상 전류 출력의 정전 유도 장치는 이동 혹은 회전의 방향, 속도, 거리를 측정할 수 있는 수단이 없으므로 정전 유도 장치의 상태를 확인하는 센서 기능을 구비할 수 없는 문제점이 존재할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 복수개의 전극을 통하여 3상 전류를 생성하고, 전류의 출력 신호 상태를 확인하는 센서 기능을 수행하는 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 전극을 포함하는 적어도 하나의 제1 구성요소, 양전하 또는 음전하로 대전된 대전 영역을 포함하고, 상기 제1 구성요소와 정전 유도 작용을 일으키도록 상기 제1 구성요소에 인접하여 움직이는 적어도 하나의 제2 구성요소, 및 상기 제1 구성요소와 전기적으로 연결되고, 상기 양전하 또는 상기 음전하로 대전된 상기 제2 구성요소의 움직임에 의해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 발생된 제1 전류, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제2 전류, 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제3 전류를 제1 구성요소로부터 수신하고, 수신된 상기 제1 전류, 상기 제2 전류, 및 상기 제3 전류를 정류하는 제3 구성요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치는 단상 전류 출력에 비하여 낮을 리플(ripple)을 가지는 전력을 출력할 수 있고, 전류의 출력 신호 상태를 확인하는 센서로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 각 상태(state)별로 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 움직임의 변화를 나타내는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 각 상태(state)별로 정전 유도 장치에 발생된 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 부하가 0이며 이상적인 상태에서 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 등속 운동을 할 경우에 상기 정전 유도 장치(101)에 발생되는 전류의 파형 그래프 및 정류된 전류의 파형 그래프를 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 혹은 유도 성분을 가지는 부하가 존재하고, 현실 상태에서 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 등속 운동을 할 경우에 상기 정전 유도 장치(101)에 발생되는 전류의 파형 그래프 및 정류된 전류의 파형 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제1 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제1 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 서브 대전 영역 및 상기 서브 대전 영역을 둘러싸는 절연 영역을 포함하는 제1 구성요소, 및 적어도 하나의 서브 전극 및 상기 서브 전극을 둘러싸는 절연 영역을 포함하는 제2 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 제1 구성요소 및 적어도 하나의 제2 구성요소가 교대로 적층된 원형 형태의 정전 유도 장치를 나타내는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치에 포함된 커버, 샤프트, 및 베어링을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 제1 구성요소 및 적어도 하나의 제2 구성요소가 교대로 적층된 사각형 형태의 정전 유도 장치를 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소가 제1 방향으로 움직인 경우, 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류의 파형을 나타내는 그래프 및 각 전류에 대응하는 디지털 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소가 제2 방향으로 움직인 경우, 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류의 파형을 나타내는 그래프 및 각 전류에 대응하는 디지털 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 이동 방향 및 이동 변위를 확인하기 위해, 각 전류에 대응하는 출력 신호의 상태를 나타내는 표이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치를 포함하는 전자 장치의 실시예들을 나타내는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 블록도이다.
정전 유도 장치(101)는 정전 유도 장치 하우징, 제1 구성요소(110), 제2 구성요소(120), 제3 구성요소(130), 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 정전 유도 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
제1 구성요소(110)는 제1 전극(111), 상기 제1 전극(111)과 전기적으로 연결된 제2 전극(112), 및 상기 제1 전극(111) 및 상기 제2 전극(112)과 전기적으로 연결된 제3 전극(113)을 포함할 수 있다. 상기 전극(electrode)들은 전도성 물질로 구성될 수 있다. 제1 구성요소(110)는 상기 전극들이 직접적으로 접촉되지 않도록 하기 위해, 절연 물질로 구성되고 상기 전극들을 둘러싸는 절연체를 더 포함할 수 있다. 제1 구성요소(110)는 스테이터(stator)를 포함할 수 있다.
제2 구성요소(120)는 제1 구성요소(110)와 정전 유도 작용을 일으키도록 상기 제1 구성요소(110)에 인접하여 움직일 수 있다. 제2 구성요소(120)는 양전하 또는 음전하로 대전되는 대전 영역을 포함할 수 있다. 제2 구성요소(120)는 절연 물질로 구성되고 상기 대전 영역들을 둘러싸는 절연체를 더 포함할 수 있다. 제2 구성요소(120)는 로터(rotor) 또는 무버(mover)를 포함할 수 있다.
제3 구성요소(130)는 제1 구성요소(110)와 전기적으로 연결될 수 있고, 양전하 또는 음전하로 대전된 제2 구성요소(120)의 움직임에 의해 제1 전극(111) 및 제2 전극(112) 사이에 발생된 제1 전류, 제1 전극(111) 및 제3 전극(113) 사이에 발생된 제2 전류, 및 제2 전극 및 제3 전극 사이에 발생된 제3 전류를 수신할 수 있고, 수신된 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류를 정류할 수 있다. 제 3 구성요소(130)는 정류 회로(rectifier circuit)를 포함할 수 있다.
프로세서(140)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(140)는, 예를 들면, 정전 유도 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시에들에 따른 프로세서(140)는 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류 각각에 대응하는 출력 신호를 확인할 수 있다. 프로세서(140)는 각 전류에 대응하는 출력 신호에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 방향을 확인할 수 있다. 프로세서(140)는 각 전류에 대응하는 출력 신호에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 변위를 확인할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 각 상태(state)별로 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)의 움직임의 변화를 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)는 원형 형태로 구성될 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)의 대전 영역은 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및/또는 제3 전극(113)의 상단면 및/또는 하단면 보다 더 큰 크기가 되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제1 구성요소의 제1 전극, 제2 전극, 및 제3 전극의 상단면 또는 하단면은 각각 동일한 크기로 구성되고, 제2 구성요소의 대전 영역은 상기 제1 전극의 상단면 또는 하단면의 1.5배의 크기로 구성될 수 있다.
정전 유도 장치(101)의 제1 상태(state 1)는 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 제1 전극(111) 상단면의 전체 영역 및 제2 전극(112) 상단면의 일부 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제2 상태(state 2)는 상기 제1 상태에서 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 일부 회전한 상태로서, 제2 구성요소(120)가 제1 전극(111) 상단면의 일부 영역 및 제2 전극(112) 상단면의 전체 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제3 상태(state 3)는 상기 제2 상태에서 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 일부 회전한 상태로서, 제2 구성요소(120)가 제2 전극(112) 상단면의 전체 영역 및 제3 전극(113) 상단면의 일부 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제4 상태(state 4)는 상기 제3 상태에서 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 일부 회전한 상태로서, 제2 구성요소(120)가 제2 전극(112) 상단면의 일부 영역 및 제3 전극(113) 상단면의 전체 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제5 상태(state 5)는 상기 제4 상태에서 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 일부 회전한 상태로서, 제2 구성요소(120)가 제3 전극(113) 상단면의 전체 영역 및 제1 전극(111) 상단면의 일부 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제6 상태(state 6)는 상기 제5 상태에서 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 일부 회전한 상태로서, 제2 구성요소(120)가 제3 전극(113) 상단면의 일부 영역 및 제1 전극(111) 상단면의 전체 영역 상에 위치한 상태를 나타낼 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 정전 유도 장치(101)의 상태는 상기 제1 상태 내지 제6 상태로 변화될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 반시계 방향의 회전에 따른 상태 변화가 반복하여 나타날 수 있다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 각 상태(state)별로 정전 유도 장치에 발생된 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 2b를 참조하면, 음전하로 대전된 제2 구성요소(120)는 제1 상태(state 1) 내지 제6 상태(state 6)에서 제1 구성요소(110)의 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)에 인접하여 움직일 수 있다. 제1 상태(state 1)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제2 전극(112)의 전자가 제1 전극(111)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제1 전극(111)에서 제2 전극(112)으로 흐르는 제1 전류가 발생할 수 있다. 발생된 제1 전류의 크기는 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 점점 감소되거나 점점 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 301은 부하가 0이며 이상적인 상태에서 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 등속 운동을 할 경우에 상기 정전 유도 장치(101)에 발생되는 전류의 파형을 나타내고 있고, 도 3b의 303은 정전 혹은 유도 성분을 가지는 부하가 존재하고, 현실 상태에서 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)가 등속 운동을 할 경우에 상기 정전 유도 장치(101)에 발생되는 전류의 파형을 나타내고 있다. 도 3a의 301 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제1 전류(310)의 파형(pulse)은 펄스파 형태로 나타나거나 또는 도 3b의 303 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제1 전류(310)의 파형은 점점 감소되거나 점점 증가하는 정현파 형태로 나타날 수 있다. 제2 상태(state 2)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제3 전극(113)의 전자가 제1 전극(111)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제1 전극(111)에서 제3 전극(113)으로 흐르는 제2 전류가 발생할 수 있다. 발생된 제2 전류의 크기는 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 점점 감소되거나 점점 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 301 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제2 전류(320)의 파형(pulse)은 펄스파 형태로 나타나거나 또는 도 3b의 303 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제2 전류(320)의 파형은 점점 감소되거나 점점 증가하는 정현파 형태로 나타날 수 있다. 제3 상태(state 3)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제3 전극(113)의 전자가 제2 전극(112)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제2 전극(112)에서 제3 전극(113)으로 흐르는 제3 전류가 발생할 수 있다. 발생된 제3 전류의 크기는 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 점점 감소되거나 점점 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 301 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제3 전류(330)의 파형(pulse)은 펄스파 형태로 나타나거나 또는 도 3b의 303 그래프를 참조하면, 상태가 변화함에 따라 제3 전류(330)의 파형은 점점 감소되거나 점점 증가하는 정현파 형태로 나타날 수 있다. 제4 상태(state 4)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제1 전극(111)의 전자가 제2 전극(112)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제2 전극(112)에서 제1 전극(111)으로 제1 전류(제1 상태에서의 전류 방향과 반대)가 흐를 수 있다. 제5 상태(state 5)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제1 전극(111)의 전자가 제3 전극(113)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제3 전극(113)에서 제1 전극(111)으로 제2 전류(제2 상태에서의 전류 방향과 반대)가 흐를 수 있다. 제6 상태(state 6)에서, 제2 구성요소(120)가 움직임에 따라, 제2 전극(112)의 전자가 제3 전극(113)으로 이동하게 되고, 이로 인해 제3 전극(113)에서 제2 전극(112)으로 제3 전류(제3 상태에서의 전류 방향과 반대)가 흐를 수 있다. 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류는 각각 120도의 위상 차이가 날 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)는 제2 구성요소(120)에서 발생된 제1 전류, 제2 전류, 제3 전류를 제3 구성요소(130)을 통하여 정류할 수 있다. 정전 유도 장치(101)는 제3 구성요소(130)를 통하여 교류 성분의 제1 전류(310), 제2 전류(320), 및 제3 전류(330)를 직류 성분으로 정류할 수 있다. 예를 들어 도 3a의 301 그래프를 참조하면, 정전 유도 장치(101)의 제3 구성요소(130)는 301 그래프 형태의 제1 전류(310), 제2 전류(320), 및 제3 전류(330)를 정류하여 302 그래프 형태의 전류 파형을 생성할 수 있다. 또 다른 예를 들어 도 3b의 303 그래프를 참조하면, 정전 유도 장치(101)의 제3 구성요소(130)는 303 그래프 형태의 제1 전류(310), 제2 전류(320), 및 제3 전류(330)를 정류하여 304 그래프 형태의 전류 파형을 생성할 수 있다. 정전 유도 장치(101)는 3상 전류를 출력함으로써, 단상 전류 출력에 비하여 낮은 리플(ripple)을 갖는 전류 파형 출력할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 4a를 참조하면, 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 음전하로 대전된 대전 영역 및 상기 대전 영역을 둘러싸는 절연 영역을 포함할 수 있다. 상기 절연 영역은 대전 영역의 음전하가 다른 물체로 이동하지 못하도록 절연 물질로 구성될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 대전 영역을 포함하는 대전층(420) 및 도전성 물질(conductive material)로 구성되고 상기 대전층(420)의 적어도 일부 영역 상에 적층된 대전층(charged part) 혹은 도전층(conductive layer)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구성요소(120)의 대전층(420)이 음전하로 대전되고, 상기 대전층(420)의 적어도 일부 영역 상에 적층된 대전층(120)이 양전하로 도전된 경우, 대전층(420)의 음전하와 상단 대전층(410)의 양전하가 서로 상쇄되므로, 대전층(420)에서 상단 대전층(410)이 적층되지 않은 영역(음전하가 상쇄되지 않은 영역)에 의해 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류가 생성될 수 있다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제1 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 정전 유도 장치(101)의 제1 구성요소(110)는 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)을 포함하는 전극층 상에 적층된 대전층(114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소(110)의 대전층(114)이 음전하로 대전되고, 제2 구성요소(120)의 대전 영역이 양전하로 대전된 경우, 제2 구성요소(120)가 이동함에 따라 제1 구성요소(110)의 대전층(114)의 음전하의 반발력에 의해 전극의 전자가 이동하게 되고, 상기 전자의 이동에 의해 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류가 생성될 수 있다. 제2 구성요소의 대전층(120)은 제1 구성요소(110)의 대전층(114)와의 마찰 시에 발생하는 마찰전기(triboelectricity)를 이용하여 두 대전층의 표면을 대전시킬 수 있다.
도 4d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제1 구성요소의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 복수개의 제1 구성요소(110a, 110b) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 구성요소(120)는 제1 구성요소(110a)에서 전극층(111a, 112a, 113a)이 배치된 일 측면 및 제1 구성요소(110b)에서 전극층(111b, 112b, 113b)이 배치된 일 측면 사이에 위치할 수 있고, 상기 복수개의 제1 구성요소(110a, 110b)에 인접하여 움직일 수 있다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 서브 대전 영역 및 상기 서브 대전 영역을 둘러싸는 절연 영역을 포함하는 제1 구성요소, 및 적어도 하나의 서브 전극 및 상기 서브 전극을 둘러싸는 절연 영역을 포함하는 제2 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)의 제1 구성요소(110)는 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)을 포함할 수 있다. 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)은 각각 소정 간격 떨어져 배치될 수 있고, 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)은 각각 적어도 하나의 서브 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(111)의 서브 전극, 제2 전극(112)의 서브 전극, 및 제3 전극(113)의 서브 전극은 교대로 배치될 수 있다. 제1 구성요소는 제1 전극(111), 제2 전극(112), 및 제3 전극(113)을 둘러싸는 절연 영역을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 구성요소(110)는 각 전극들에 포함된 서브 전극들이 서로 접촉되지 않도록 하기 위해 상기 서브 전극들을 둘러싸는 절연 영역을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 양전하 또는 음전하로 대전되는 대전 영역 및 상기 대전 영역을 둘러싸는 절연 영역(122)을 더 포함할 수 있다. 제2 구성요소(120)의 대전 영역은 적어도 하나의 서브 대전 영역(121)을 포함할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 제1 구성요소 및 적어도 하나의 제2 구성요소가 교대로 적층된 정전 유도 장치를 나타내는 도면이다.
도 5b를 참조하면, 원형 형태의 정전 유도 장치(101)는 적어도 하나의 제1 구성요소(110) 및 적어도 하나의 제2 구성요소(120)가 교대로 적층되는 구조로 형성될 수 있다. 제2 구성요소(120)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 움직일 수 있고, 상기 움직임에 따라 전류가 발생될 수 있다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치에 포함된 커버, 샤프트, 및 베어링을 나타내는 도면이다.
도 5c를 참조하면, 적어도 하나의 제1 구성요소(110) 및 적어도 하나의 제2 구성요소(120)는 교대로 적층될 수 있고, 정전 유도 장치(101)는 적어도 하나의 제1 구성요소(110) 및 적어도 하나의 제2 구성요소(120)를 둘러싸는 커버(cover) 또는 하우징(housing)을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 제1 구성요소(110)는 샤프트에 고정된 상태로 제3 구성요소(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 제2 구성요소(120)는 제1 구성요소(110)와 정전 유도 작용을 일으키도록 제1 구성요소(110)에 인접하여 움직일 수 있다. 제2 구성요소(120)가 부드럽게 움직이게 하기 위해, 정전 유도 장치(101)는 베어링을 포함할 수 있고, 상기 베어링은 샤프트와 제2 구성요소(120) 사이에 위치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 적어도 하나의 제1 구성요소 및 적어도 하나의 제2 구성요소가 교대로 적층된 사각형 형태의 정전 유도 장치를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 사각형 형태의 정전 유도 장치(101)는 적어도 하나의 제1 구성요소(110) 및 적어도 하나의 제2 구성요소(120)가 교대로 적층되는 구조로 형성될 수 있다. 제2 구성요소(120)는 선형적으로(linear) 움직일 수 있고, 상기 움직임에 따라 전류가 발생될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소가 제1 방향으로 움직인 경우, 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류의 파형을 나타내는 그래프 및 각 전류에 대응하는 디지털 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 제1 방향으로 움직일 수 있다. 제1 방향은 원형 형태의 정전 유도 장치(101)에서 제1 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향을 포함할 수 있고, 사각형 형태의 정전 유도 장치(101)에서 제1 방향은 특정 직선 방향을 포함할 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제3 구성요소(130)는 제1 구성요소(110)로부터 수신된 교류 성분의 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류를 클럭 형태의 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 7a를 참조하면, 원형 형태의 정전 유도 장치(101)가 시계 방향으로 회전하고 있는 경우, 제3 구성요소(130)는 정현파 형태의 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730)를 제1 구성요소(120)로부터 수신할 수 있다. 제3 구성요소(130)는 상기 정현파 형태의 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730)를 high, low를 표현하는 클럭 형태의 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시에들에 따른 정전 유도 장치(101)의 프로세서(140)는 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730) 각각에 대응하는 출력 신호를 확인할 수 있다. 예를 들어 도 7a를 참조하면, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태임을 확인할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 폴링 엣지(falling edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태임을 확인할 수 있다.
도 7b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치의 제2 구성요소가 제2 방향으로 움직인 경우, 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류의 파형을 나타내는 그래프 및 각 전류에 대응하는 디지털 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
정전 유도 장치(101)의 제2 구성요소(120)는 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 움직일 수 있다. 제1 방향이 시계 방향인 경우, 제2 방향은 반시계 방향일 수 있고, 제1 방향이 특정 직선 방향인 경우, 제2 방향은 반대 직선 방향일 수 있다. 정전 유도 장치(101)의 제3 구성요소(130)는 제1 구성요소(110)로부터 수신된 교류 성분의 제1 전류, 제2 전류, 및 제3 전류를 클럭 형태의 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 7b를 참조하면, 원형 형태의 정전 유도 장치(101)가 반시계 방향으로 회전하고 있는 경우, 제3 구성요소(130)는 정현파 형태의 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730)를 제1 구성요소(120)로부터 수신할 수 있다. 제3 구성요소(130)는 상기 정현파 형태의 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730)를 high, low를 표현하는 클럭 형태의 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시에들에 따른 정전 유도 장치(101)의 프로세서(140)는 제1 전류(710), 제2 전류(720), 및 제3 전류(730) 각각에 대응하는 출력 신호를 확인할 수 있다. 예를 들어 도 7b를 참조하면, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태임을 확인할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 폴링 엣지(falling edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태임을 확인할 수 있다.
도 7c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제2 구성요소의 이동 방향 및 이동 변위를 확인하기 위해, 각 전류에 대응하는 출력 신호의 상태를 나타내는 표이다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)의 프로세서(140)는 각 전류에 대응하는 출력 신호에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 방향을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 7c를 참조하면, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태임을 확인할 수 있고, 상기 상태에 대응하는 정전 유도 장치(101)의 이동 방향이 제1 방향임을 확인할 수 있다. 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 폴링 엣지(falling edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태임을 확인할 수 있고, 상기 상태에 대응하는 정전 유도 장치(101)의 이동 방향이 제1 방향임을 확인할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태임을 확인할 수 있고, 상기 상태에 대응하는 정전 유도 장치(101)의 이동 방향이 제2 방향임을 확인할 수 있다. 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호가 폴링 엣지(falling edge)일 때, 제3 전류(730)에 대응하는 출력 신호의 상태는 low 상태 및 제2 전류(720)에 대응하는 출력 신호의 상태는 high 상태임을 확인할 수 있고, 상기 상태에 대응하는 정전 유도 장치(101)의 이동 방향이 제2 방향임을 확인할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 프로세서(140)는 상기 예에 한정되지 않고, 제2 전류에 대응하는 출력 신호의 엣지 상태 또는 제3 전류에 대응하는 출력 신호의 엣지 상태에 기반하여 각 전류에 대응하는 출력 신호의 상태를 확인할 수 있고, 상기 출력 신호에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 방향을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(101)의 프로세서(140)는 각 전류에 대응하는 출력 신호에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 변위를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 7c를 참조하면, 프로세서(140)는 제1 전류(710)에 대응하는 출력 신호의 상태를 확인할 수 있고, 출력 신호에 나타난 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)의 횟수를 확인할 수 있다. 프로세서(140)는 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)의 횟수에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 변위를 확인할 수 있다. 예를 들어, 총 5번의 폴링 엣지(falling edge)가 확인된 경우, 프로세서(140)는 정전 유도 장치의 회전 횟수가 5회 임을 확인할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 프로세서(140)는 상기 예에 한정되지 않고, 제2 전류에 대응하는 출력 신호의 엣지 횟수 또는 제3 전류에 대응하는 출력 신호의 엣지 횟수를 확인할 수 있고, 상기 출력 신호의 엣지 횟수에 기반하여 정전 유도 장치(101)의 이동 변위를 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(901)를 포함하는 전자 장치(800)의 블록도이다.
전자 장치(800)는 예를 들어, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치(800)는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치(800)는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치(800)는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(800)는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치(800)는 플렉서블 전자 장치(800)일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치(800)는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치(800)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(800)는 정전 유도 장치(801), 제어부(802), 및 통신 모듈(803)을 포함할 수 있다. 정전 유도 장치(801)는 도 1에 나타난 정전 유도 장치(101)의 기능을 수행할 수 있다.
제어부(802)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 제어부(802)는, 예를 들면, 전자 장치(800)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 산출이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제어부(802)는 통신 모듈(803)을 통하여 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나를 외부 전자 장치로 전송하도록 제어할 수 있다. 제어부(802)는 상기 정전 유도 장치(801)의 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 전자 장치에 포함된 복수개의 모듈 중 적어도 하나의 특성을 조절하도록 제어할 수 있다.
통신 모듈(803)은 예를 들면, 전자 장치(800)와 외부 전자 장치 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 모듈(803)은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크에 연결되어 외부 전자 장치와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면, LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또한, 무선 통신은, 예를 들면, 근거리 통신을 포함할 수 있다. 근거리 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication), 또는 GNSS(global navigation satellite system) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. GNSS는 사용 지역 또는 대역폭 등에 따라, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(800)는 도시되지 않았지만 일반적인 휴대 단말과 같이 메모리, 입출력 인터페이스, 디스플레이, 센서 모듈, 오디오 모듈, 카메라 모듈 등을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치(801)를 포함하는 전자 장치(800-1, 800-2)의 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 9의 <910>을 참조하면, 전자 장치(800-1)는 예를 들어, 휴대 단말기의 형태를 가질 수 있다. 전자 장치(800-1)는 사용자의 제스처에 의해 움직이는 정전 유도 장치(801)의 제2 구성요소의 움직임의 방향 및/또는 변위 중 적어도 하나를 확인할 수 있고, 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향 및/또는 변위 중 적어도 하나에 관한 정보를 생성할 수 있다. 전자 장치(800-1)는 통신 모듈(803)을 통하여 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나를 외부 전자 장치(예를 들어, 서버 또는 컴퓨터)로 전송할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(800-1)는 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나에 기반하여 전자 장치(800-1)에 포함된 복수개의 모듈 중 적어도 하나의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 정전 유도 장치(801)를 제1 방향(예를 들어 반시계 방향)으로 회전시킨 경우, 전자 장치(800-1)는 오디오 모듈의 음량 크기를 증가시키거나 디스플레이 모듈의 밝기 레벨을 증가시킬 수 있고, 사용자가 정전 유도 장치(801)를 제1 방향과 반대되는 방향인 제2 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전 시킨 경우, 전자 장치(800-1)는 오디오 모듈의 음량 크기를 감소시키거나 디스플레이 모듈의 밝기 레벨을 감소시킬 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전자 장치(800-1)는 정전 유도 장치(801)의 제2 구성요소의 움직임의 변위 정보(예를 들어, 회전한 정도)에 따라 음량 크기의 정도와 밝기 레벨의 정도를 조절할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(800-1)의 실시예는 상기의 예에 한정되지 않고, 다양한 모듈들의 특성을 조절하는 실시예를 포함할 수 있다.
도 9의 <920>을 참조하면, 전자 장치(800-2)는 예를 들어, 웨어러블 디바이스 중 하나인 스마트 워치의 형태를 가질 수 있다. 전자 장치(800-2)는 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나에 기반하여 전자 장치(800-2)에 포함된 복수개의 모듈 중 적어도 하나의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 정전 유도 장치(801)를 제1 방향(예를 들어 반시계 방향)으로 회전시킨 경우, 전자 장치(800-2)는 현재 설정된 날짜 또는 시간보다 이후의 날짜 또는 시간으로 설정할 수 있고, 사용자가 정전 유도 장치(801)를 제1 방향과 반대되는 방향인 제2 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전 시킨 경우, 전자 장치(800-2)는 현재 설정된 날짜 또는 시간보다 이전의 날짜 또는 시간으로 설정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전자 장치(800-2)는 정전 유도 장치(801)의 제2 구성요소의 움직임의 변위 정보(예를 들어, 회전한 정도)에 따라 설정되는 날짜 또는 시간의 정도를 조절할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(800-2)의 실시예는 상기의 예에 한정되지 않고, 다양한 모듈들의 특성을 조절하는 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치를 포함하는 전자 장치는 IoT 기기의 형태를 가질 수 있고, 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보를 외부 전자 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 장치가 물 또는 기름이 흐르는 배관에 설치된 경우, 상기 배관의 유량에 관한 방향 정보 및 변위 정보를 외부로 전송하는 센서로 동작할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 전자 장치가 장난감 바퀴와 같은 일부 구성품에 설치된 경우, 상기 장난감이 다양한 동작을 수행할 수 있도록 장난감 바퀴의 움직임 방향 및/또는 움직임 거리를 확인할 수 있고, 상기 정보를 외부 전자 장치로 전송할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전 유도 장치를 포함하는 전자 장치는 상기 예에 한정되지 않고, 다양한 IoT 기기의 형태를 포함할 수 있으며, 정전 유도 장치의 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보를 이용하여 전자 장치의 각 모듈의 특성을 조절할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 어떤 동작들을 수행하는, 알려졌거나 앞으로 개발될, ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays), 또는 프로그램 가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예: 메모리(130))에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 발명의 다양한 실시예와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 정전 유도 장치에 있어서,
    제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 전극을 포함하는 적어도 하나의 제1 구성요소;
    양전하 또는 음전하로 대전된 대전 영역을 포함하고, 상기 제1 구성요소와 정전 유도 작용을 일으키도록 상기 제1 구성요소에 인접하여 움직이는 적어도 하나의 제2 구성요소;
    상기 제1 구성요소와 전기적으로 연결되고, 상기 양전하 또는 상기 음전하로 대전된 상기 제2 구성요소의 움직임에 의해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 발생된 제1 전류, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제2 전류, 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제3 전류를 제1 구성요소로부터 수신하고, 수신된 상기 제1 전류, 상기 제2 전류, 및 상기 제3 전류를 정류하는 제3 구성요소; 및
    상기 제1 전류에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)일 때, 상기 제2 전류 및 상기 제3 전류의 출력 신호의 상태에 기반하여 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향을 식별하고, 및/또는 상기 제1 전류에 대응하는 출력 신호에 나타난 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 횟수에 기반하여 상기 제2 구성요소의 이동 변위를 확인하는 프로세서를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는 스테이터(stator)를 포함하고,
    상기 제2 구성요소는 회전자(rotor) 또는 무버(mover)를 포함하고,
    상기 제3 구성요소는 정류 회로(rectifier circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 제3 전극의 상단면 또는 하단면은 각각 동일한 크기로 구성되고,
    상기 제2 구성요소의 대전 영역은 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 또는 상기 제3 전극의 상단면 또는 하단면 보다 더 큰 크기가 되도록 구성되거나, 또는 상기 제1 전극의 상단면 또는 하단면의 1.5배의 크기로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 구성요소는,
    상기 대전 영역을 둘러싸는 절연 영역; 및
    상기 대전 영역을 포함하는 대전층 및 상기 대전층의 적어도 일부 영역 상에 적층된 도전층(conductive layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 제3 전극을 포함하는 전극층 상에 적층된 대전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 구성요소는,
    두 개의 제1 구성요소 사이에 위치하고, 상기 두 개의 제1 구성요소에 인접하여 움직이는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 제3 전극을 둘러싸는 절연 영역을 더 포함하고,
    상기 제1 구성요소의 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 제3 전극은 각각 소정 간격 떨어져 배치되고, 적어도 하나의 서브 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 구성요소 및 상기 적어도 하나의 제2 구성요소는 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 전자 장치에 있어서,
    제1 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 전극을 포함하는 적어도 하나의 제1 구성요소; 양전하 또는 음전하로 대전된 대전 영역을 포함하고, 상기 제1 구성요소와 정전 유도 작용을 일으키도록 상기 제1 구성요소에 인접하여 움직이는 적어도 하나의 제2 구성요소; 상기 제1 구성요소와 전기적으로 연결되고, 상기 양전하 또는 상기 음전하로 대전된 상기 제2 구성요소의 움직임에 의해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 발생된 제1 전류, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제2 전류, 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 발생된 제3 전류를 제1 구성요소로부터 수신하고, 수신된 상기 제1 전류, 상기 제2 전류, 및 상기 제3 전류를 정류하는 제3 구성요소; 및 상기 제1 전류에 대응하는 출력 신호가 라이징 엣지(rising edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)일 때, 상기 제2 전류 및 상기 제3 전류의 출력 신호의 상태에 기반하여 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향을 식별하고, 및/또는 상기 제1 전류에 대응하는 출력 신호에 나타난 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 횟수에 기반하여 상기 제2 구성요소의 이동 변위를 확인하고, 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향 및/또는 이동 변위 중 적어도 하나에 관한 정보를 생성하는 프로세서;를 포함하는 정전 유도 장치;
    통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈을 통하여 상기 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나를 외부 전자 장치로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 삭제
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 구성요소의 움직임의 방향 정보 및/또는 변위 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 전자 장치에 포함된 디스플레이 모듈의 밝기 레벨을 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
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