KR200334254Y1 - 접촉식 정전용량 센서를 이용한 도어 잠금 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 접촉식 정전용량 센서를 이용하여 외부의 직·간접적 접촉 등으로 인해 발생하는 주파수와, 센서 내의 기준 주파수의 차이값을 검출하여 센싱 동작을 수행하는 접촉식 정전용량 센서를 이용한 도어 잠금 장치에 관한 것이다. 본 고안에서 제공하는 디지털 도어잠금장치는 사용자가 직·간접적으로 외부 접촉이 가능하도록 설치되어 상기 외부로부터의 직·간접적인 접촉에 의하여 소정의 정전 용량이 발생되는 적어도 하나 이상의 접촉 패드와; 상기 접촉 패드의 직간접적인 외부 접촉으로 인해서 발생되는 상기 소정의 정전용량을 주파수 성분으로 변환하는 센싱 주파수 발생수단과; 소정의 기준 정전용량을 구비한 컨덴서와 연결되며, 상기 컨덴서의 기준 정전용량에 해당하는 기준 주파수를 발생시키는 기준 주파수 발생수단과; 상기 기준 주파수 발생수단 및 상기 센싱 주파수 발생수단에서 발생된 두개의 주파수 성분을 비교하여 소정의 임계치에 해당하는 비교값을 검출하는 주파수 비교 수단을 포함하며, 상기 주파수 비교 수단에서 검출된 상기 기준 주파수 및 센싱 주파수의 비교 값이 소정의 임계치에 해당하는 경우 상기 사용자의 직간접적인 외부접촉을 감지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

접촉식 정전용량 센서를 이용한 도어 잠금 장치{Door Locking Device using touch type electrostatic capacitance sensor}

본 고안은 디지털 잠금 장치와 관련된 것으로서, 특히 접촉식 정전용량 센서를 이용하여 외부의 직·간접적 접촉 등으로 인해 발생하는 주파수와, 센서 내의 기준 주파수의 차이값을 검출하여 센싱 동작을 수행하는 접촉식 정전용량 센서를 이용한 도어 잠금 장치에 관한 것이다.

주택 또는 아파트 등의 주거용 건물 및 오피스텔, 상가 등의 업무용 건물의 출입문 등에는 외부인의 출입을 제한하기 위한 도어잠금장치가 설치된다. 종래 도어잠금장치 중 대표적인 형태는 열쇠와 자물쇠로 구성된 기계적 도어잠금장치가 가장 일반적이나, 최근에는 근접카드 키, 원거리 카드 키, 무선리모콘 등의 보다 다양하며 진보된 도어잠금장치가 점차 보편화되고 있는 추세이다.

현재 디지털 도어잠금장치에 사용되는 대부분의 버튼은 텍트 스위치, 멤브레인, 메탈돔 등과 같이 개방된 2접점 스위칭 방식을 사용하여 외부에서 적당한 힘으로 버튼을 눌렀을 때, 양 접점이 단락되도록 구성되어 있다. 즉, 양 접점 사이가 단락되어 전류가 흐름으로써 이를 제어하는 칩에 신호가 인가되도록 구성되어 있으나, 무엇보다 스위치를 누르는 과정에서 양 접점간의 간격이 좁아지는 순간 방전형상에 의해 불꽃이 발생하고 이 때문에 형성되는 정전기 (전자기파)는 먼지나 기타 주위의 미세한 오물을 끌어당기는 결과를 야기한다. 결국 이와 같은 현상으로 인해서 접점에 오물 등이 쌓여서 양 접점간의 단락상태를 약화시키고, 따라서 스위칭이 반복됨에 따라서 스위칭 오동작이 발생하게 된다.

멤브레인 방식의 경우는 접점에 흑연을 코팅하여 스위칭 조작으로 전기적인 폐루프를 형성하도록 만들어져 있기 때문에 장기간 사용시 접점 부위에 흑연 가루가 넓게 분포되거나 엷어져서 전기적인 특성을 상실하게 된다.

또한, 상기와 같은 종래 방식에서는 방수에 대한 오동작을 막기 어려운 구조로 되어있어, 비나 눈을 피할 수 없는 실외에 도어잠금장치가 설치된 경우 비나 눈이 일시에 도어잠금장치로 뿌려지게 되면 수분이 스위치에 스며들어 고이게 되고, 이 때문에 접점의 개방 상태를 완벽하게 형성시키지 못하게 되어 전기적인 완전 개방이 이루어지지 않고 반 단락 상태가 형성되어 버린다. 물론 메탈돔 방식과 같은 경우는, 돔의 공기구멍을 상호 연결하여 외부 공기구멍을 막아 줌으로써 방수 기능을 어느 정도 이룰 수 있지만, 외부의 돔 고정 시트에 대한 방수도 고려해야 하는 점 등으로 인한 별도 비용이 초래되어 고급 기종에 대한 적용이 불가피하고, 초기 투자에 대한 부담으로 인해 원가 상승의 원인이 된다.

본 고안은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 트레이싱 센서(tracing sensor)라고 불리우는 정전용량 센서를 이용하여 기구적인 고장 및 오동작을 방지하고, 보다 완벽한 센싱 동작을 수행할 수 있는 디지털 도어잠금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 정전용량 센서를 채용함으로써 우수한 방수성(防水性)과 이로 인한 생산 단가 절감이 가능한 도어잠금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가서, 도어잠금장치 입력 식별을 3채널 아날로그 디지털 변화기를 이용하여 식별함으로써, 보다 효율적인 마이크로 프로세서 유닛(MPU)의 포트관리가 가능한 디지털 도어잠금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 도어잠금장치에 사용되는 접촉식 정전용량 센서 모듈의 일실시예를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 4채널 접촉식 정전용량 센서의 내부 구조를 도시한 회로도.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 아날로그/디지털 변화기를 이용한 3채널 12 접촉패드 식별 방법을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 각 채널 별 제어 버튼을 나타낸 도면이며, 도 3b는 각 버튼의 출력 전압을 나타낸 그래프이며, 도 3c는 3채널 12 접촉패드의 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

101: 접촉패드 111: 센싱 주파수 발생수단

113: 기준 주파수 발생수단 117: 주파수 비교수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 제1 형태에 따른 디지털 도어잠금장치는, 사용자가 직·간접적으로 외부 접촉이 가능하도록 설치되어 상기 외부로부터의 직·간접적인 접촉에 의하여 소정의 정전 용량이 발생되는 적어도 하나 이상의 접촉 패드와; 상기 접촉 패드의 직·간접적인 외부 접촉으로 인해서 발생되는 소정의 정전용량을 주파수 성분으로 변환하는 센싱 주파수 발생수단과; 소정의 기준 정전용량을 구비한 컨덴서와 연결되며, 상기 컨덴서의 기준 정전용량에 해당하는 기준 주파수를 발생시키는 기준 주파수 발생수단과; 상기 기준 주파수 발생수단 및 상기 센싱 주파수 발생수단에서 발생된 두개의 주파수 성분을 비교하여 비교값을 검출하는 주파수 비교 수단을 포함하며, 상기 주파수 비교 수단에서 검출된 상기 기준 주파수 및 센싱 주파수의 비교 값이 소정의 임계치에 해당하는 경우 상기 사용자의 직·간접적인 외부접촉을 감지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 형태에 따른 도어잠금장치에 있어서, 바람직하게는 상기 접촉패드는 도전성 물질이며, 소정의 코팅층이 형성되어 사용자가 외부에서 직접 접촉 가능하도록 구성된다. 이와 같은 경우는 사용자가 상기 접촉패드를 접촉하는 경우 사용자 고유의 정전용량에 의하여 센싱 주파수가 발생되고 센싱 동작이 이루어진다.

나아가서 상기 접촉패드는 외부면에 유전체가 덮여져 매립되는 구조이며, 사용자가 외부에서 상기 유전체를 접촉하여 간접적으로 접촉패드가 접촉이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 고안의 제2 형태에 따른 도어잠금장치는, 상기 제1 형태의 도어잠금장치에 있어서, 상기 기준 주파수 발생수단과 연결된 컨덴서는 상기 기준 정전용량을소정의 범위 내에서 조정 가능한 가변 컨덴서인 것을 특징으로 한다.

본 고안의 제3 형태에 따른 도어잠금장치는, 상기 제1 형태의 도어잠금장치에 있어서, 상기 접촉패드의 직·간접적인 접촉을 사용자가 외부에서 지각할 수 있도록 상기 사용자의 접촉을 소정의 발광 또는 소리 등의 감지 신호로 변환하여 외부로 출력하는 접촉반응 수단을 더 포함한다.

본 고안의 제4 형태에 따른 도어잠금장치는, 상기 제1 형태의 도어잠금장치에 있어서, 상기 접촉패드의 접촉에 따른 주파수 발생을 소정시간 딜레이하는 딜레이 소자를 더 포함한다.

본 고안의 제5 형태에 따른 도어잠금장치는, 상기 제1 형태의 도어잠금장치에 있어서, 상기 접촉패드는 다수개로 구성되고, 상기 다수의 접촉패드 각각의 접촉으로 인해 발생하는 아날로그 신호를 소정의 전압값으로 변환하는 아날로그·디지털 변환기; 및 상기 아날로그 디지털 변환기에서 변환되는 전압값은 몇 개의 그룹으로 동일하게 변환되며, 동일한 전압값으로 변환되는 접촉패드의 입력은 서로 다른 입력 포트로 구성되어 접촉패드의 개수보다 입력포트의 개수가 더 적은 숫자로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로세서를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 제5 형태에 따른 도어잠금장치에서, 상기 접촉패드의 개수는 12개이며 접촉패드의 배열은 4행 3열의 매트릭스 형태이고, 상기 아날로그 디지털 변환기는 동일한 행에 배열된 접촉패드는 동일한 전압값으로 변환하며, 동일한 열에 배열된 접촉패드가 모두 서로 다른 전압값을 가지며 하나의 입력 포트로 상기 마이크로 프로세서에 입력되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

무엇보다 도어의 개폐를 위한 본 고안에 따른 접촉식 정전용량 센서의 센싱 동작과 관련된 모듈 이외의 본 고안의 도어잠금장치의 다른 구성요소는 종래 기술을 이용하고 있으므로 그 구체적인 설명 및 도면은 이하 생략하며, 이하에서는 상기 도어 개폐를 위한 센싱 동작을 중심으로 그 구조 및 기능을 설명한다.

도 1은 본 고안의 도어잠금장치에 사용되는 접촉식 정전용량 센서 모듈의 일실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 접촉식 정전용량 센서 모듈(200)은 외부에서 직·간접적으로 접촉이 가능한 하나 이상의 접촉패드(101) 및 기준 정전용량을 갖는 컨덴서(103)와 연결되어 있으며, 센싱 주파수 발생수단(111), 기준 주파수 발생수단(113), 잡음 제거수단(115), 주파수 비교수단(117), 출력 제어부(119) 및 기준 센서 모듈(200)에서 센싱되어 처리된 소정의 신호를 기계적 구동 수단 및 기타 도어의 개폐 동작을 수행하는데 필요한 일련의 기능을 수행하는 도어잠금장치의 타 모듈로 출력하는 하나 이상의 출력포트(121)를 포함하여 구성된다.

상기 접촉패드(101)는 조작 버튼 조립체 내부에 적어도 하나 이상의 적절한 개수로 구성되어 설치된다. 본 고안의 일실시예에 따르면, 상기 접촉패드(101)는 도전체로 구성되며, 이는 두 개의 컨덕터와 그 내부에 유전체가 형성되는 일반적인 컨덴서 구조에 있어서 하나의 컨덕터로 작용한다. 상기 접촉패드(101)는 바람직하게는 도전성 물질로 구성된 접촉 패드의 외부면에 필요에 따라 코팅막이 형성된다. 코팅층을 형성하는 방법은 예를 들어, 니켈층을 스크린 프린팅 등의 방법으로 코팅함으로써 형성되며, 이와 같은 코팅층의 재질 및 형성방법은 상기의 니켈층 및 그 코팅방법 이외에도 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있다.

사용자가 외부에서 상기 접촉패드(101)에 손 또는 인체의 다른 부위 등을 갖다 대는 방법으로 접촉을 하게 되면, 상기 접촉패드(101)는 일반적인 컨덴서 구조에 있어서 하나의 컨덕터로서 기능을 하게 된다. 즉, 상기 접촉패드(101)를 접촉한 사용자가 유전체 역할을 하게 되며, 이는 지면과 접촉패드(101) 사이에서 인체 고유의 정전용량이 발생하게 되는 것이다.

일반적으로 정전용량은 전류(A)와 비슷한 의미로 해석되며 모든 물체 (도체 및 부도체)는 각각 고유한 정전용량을 가지고 있다. 예를 들면 인체의 정전용량은 주위의 환경에 따라 100pF에서 4,000pF까지 변화하나 일반적으로 100 또는 200pF로 적용한다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 접촉패드(101)는 그 외부에 유전체가 덮어져서 조작버튼 조립체 내부에 매립되는 구조로 형성된다. 사용자는 따라서 접촉패드(101) 외부에 노출된 유전체 증을 접촉하게 되며 사용자의 고유 정전용량을 C1 이라 하고, 상기 유전체 증의 정전용량을 C2 라고 할 경우, 상기 사용자의 간접적인 접촉으로 인하여 발생되는 정전용량 C는 등가적으로 두 정전용량 C1, C2의 병렬 연결된 값에 해당된다.

무엇보다도 소정의 유전율을 갖는 유전체가 상기 접촉패드(101) 외부면을덮게 되는 경우에 상기 유전체를 취사선택하여 구성하는 것으로 유전율을 조정하는 것이 가능하므로 이를 통하여 센싱 감도를 조정하는 것이 가능하다. 유전율에 대해서 살펴보면, 유전체에 생기는 단위 부피당 쌍극자 모멘트 P와 전기장의 세기 E와의 비 P/E를 유전체의 편극률(偏極率)이라 하며, 이것을 컨덴서의 극판 사이에 넣었을 때와 넣지 않았을 때의 전기용량의 비를 유전율(誘電率)이라고 한다. 컨덴서의 전기용량을 증가시키기 위해 과거부터 이용된 것은 운모 (마이카 컨덴서), 파라핀 (종이 컨덴서) 등이 있다. 또한, 절연성은 높지 않으나 유전체를 극히 얇게 형성함으로써 전기용량을 높일 수 있는 산화 알루미늄을 이용한 전해(電解) 컨덴서, 유전율이 큰 산화티탄자기를 사용한 자기 컨덴서 등이 있으며, 일반적으로는 로셀염, 티탄산바륨 등은 특정한 온도범위에서 수백~수천이라는 큰 유전율을 나타내는 특성을 가지고 있다. 본 고안에서는 센싱 감도의 세기 및 구체적인 특성에 따른 유전체의 구성이 의미가 있으며, 유전체의 성질과 관련하여 그 구체적인 예에 대해서는 다양한 변형 및 종래 기술의 활용이 가능함을 미리 밝혀두며 이하 구체적인 예는 생략한다.

사용자가 외부에서 접촉패드를 직·간접적으로 접촉함으로써 발생되는 정전용량은 센서모듈(200)의 입력 신호가 되며, 이는 센싱 주파수 발생수단(111)에 의하여 센싱 주파수로 발생된다.

한편, 센서모듈(200)의 다른 입력으로는, 사용자의 접촉을 통한 센싱 주파수와 기준 주파수 값을 비교하여 센싱동작을 이루기 위한 기준 정전용량 성분이 입력된다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 기준 정전용량을 갖는컨덕터(103)를 타단을 접지하여 센서모듈(200)로 입력함으로써 구성된다. 바람직하게는 상기 기준 정전용량을 갖는 컨덴서(103)는 가변 컨덴서로 구성하여 기준 정전용량 값을 소정 범위 내에서 조정할 수 있도록 구성한다. 일반적으로 사용자의 접촉에 의해서 형성되는 정전용량은 고유한 값이지만, 접촉환경에 따라서 변동이 있으며 특히 장갑 등을 착용하거나, 접촉하는 사용자의 위치 등에 따라서도 값이 달라지므로, 이런 점들을 고려하여 적당 범위내에서 센서 감도가 최적화 되도록 기준 정전용량을 가변하는 것이 필요하다.

컨덴서(103)에 의한 기준 정전용량은 센서 모듈(200)의 기준 주파수 발생수단(113)으로 입력되어 기준 주파수로 변환된다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 컨덴서(103)는 하나 이상이 설치되어 스위치로 연결되며, 상기 스위치의 소정의 스위칭 동작을 통해서 이들을 개폐함으로써 전체 컨덴서의 기준 정전용량을 가변하는 것이 가능하다. 이와 같이 기준 정전용량을 가변 시킴으로써, 센서 감도의 조절이 가능한 효과가 발생한다.

상기 접촉으로 인해 발생되는 센싱 주파수와 기준 주파수는 센서 모듈(200)내의 주파수 비교 수단(117)으로 입력되어 미리 정해진 방법에 의해 상호 주파수 값이 비교된다. 이들 두 주파수의 비교를 통하여 소정의 임계치에 해당하는 주파수 차를 통하여 센싱 신호가 인식되고 이는 센싱 출력으로 출력되어, 도어 개폐를 위한 후속 처리가 수행되게 된다.

이와 같은 접촉식 정전용량 센싱 방법은 앞서 설명한 바와 같이, 종래 스위칭 방식에서와 같은 기계적인 힘을 이용하여 두 접점이 전기적으로 단락되도록 함으로써 나타나는 제 문제점을 해결하고 보다 감도가 높으며 우수한 센싱 성능이 발휘된다. 특히 사람의 지각으로 패드를 접촉시켜 센싱이 이루어지므로 버튼을 누르고 접점이 닿는 2중 구조의 스위칭 보다 센싱의 성공률은 월등히 높아진다.

상기 주파수 비교 수단을 통하여 비교 검출된 신호는 출력단(121)을 통하여 센싱 출력으로 출력된다.

상기 센서 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 센싱 주파수 및 기준 주파수의 잡음 성분을 제거하기 위한 잡음제거 수단(115)을 더 포함할 수 있으며, 상기 잡음제거 수단(115)은 일종의 필터로 구성될 수 있다. 또한 주파수 비교수단(117)은 출력 제어부(119)와 연결되어 그 결과 신호에 해당하는 출력을 별도로 제어하는 것이 가능하다.

바람직하게는 상기 도어잠금장치에는 입력 개시 버튼 또는 입력 종료 버튼이 더 포함되어 구성되며, 상기 입력 개시 버튼을 눌렀을 때에만 버튼 입력을 통한 도어 잠금 및 해제를 위한 일련의 신호처리가 수행되고 입력 종료 버튼을 누름으로써 입력을 위한 일련의 센싱 동작이 종료된다. 따라서, 외부에서 입력 개시 버튼을 누르지 않은 경우에는 도어의 잠금 및 해제를 위한 불필요한 동작이 수행되지 않는 대기상태에 들어가게 되며, 상기 대기상태에서는 도어잠금장치의 전력 소모를 최소화함으로써, 도어잠금장치의 절전 기능이 이루어진다.

또한, 사용자의 접촉 행위에 신뢰성을 높이기 위하여 사용자의 접촉 순간 상기 센서모듈(200)에서 접촉을 즉각 인식했음을 사용자에게 인식시킬 수 있는 지각수단을 더 포함하여 구성할 수도 있다. 즉, 사용자의 접촉에 응하여 이를 외부에 설치된 LED 등의 발광체에서 발광 신호로써 응답하거나, 또는 스피커 등이 설치된 경우 감지 신호를 음향 신호로 변환하여 상기 스피커 등을 통하여 응답하도록 구성한다. 이를 통하여 사용자는 자신의 접촉 행위가 센서 모듈에 입력되었는지 또는 기계가 고장 인지 여부 등을 인지할 수 있게 된다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 4-채널 정전용량 센서의 내부 구조를 나타낸 회로도이다.

도 2에서 P1, P2, P3 및 P4는 접촉패드(101)를 도시한 것이며, U3는 센서모듈(200)을 나타내고 있다. 실제로 센서모듈(200) U3는 도면에 도시된 바와 같이 다수의 접촉패드(101)로부터 입력을 받는 다수의 입력 포트와 기준 정전용량에 해당하는 컨덴서(103)가 다수개로 구성되어 센싱 주파수 및 기준 주파수 신호가 입력되며, 출력 신호에 해당하는 센싱 신호가 다수의 출력단 Sout_1, Sout_2, Sout_3 및 Sout_4를 통하여 출력된다.

도 2에 도시된 4-채널 센서는 본 고안의 일실시예일 뿐이며, 경우에 따라서는 접촉패드(101) 하나에 하나의 입력 포트만으로 구성될 수도 있으며, 더 많은 수의 입력 포트와 접촉패드 또는 다수의 접촉패드와 그 보다 적은 수의 입력 포트로 회로가 구성될 수도 있다. 다수의 접촉패드와 그 보다 적은 수의 입력 포트로 회로가 구성되는 실시예는 후술한다.

이하에서는 접촉패드(101)의 개수 및 배열에 대해서 설명한다.

정전용량 센서는 인체의 어떠한 부위라도 접촉패드(101)에 직접 접촉되거나 또는 간접적으로 접촉되어 그 감지 여부가 판단되는 특징이 있다. 따라서 만일 여러 개의 접촉패드(101)가 매우 근접하여 배열되어 있는 경우 사용자가 원하지 않는 접촉패드(101)를 접촉하여 센싱 오류가 발생할 수도 있다. 그러므로, 사용의 편의성을 높이고 센싱 감도를 좋게 하기 위해서는 접촉패드(101)의 접촉면적을 가능한 넓히고, 접촉패드와 이웃한 접촉패드 사이에 두꺼운 유전체를 삽입하는 것이 바람직하다. 또한, 접촉 방식을 통한 외계 신호 인식의 특성상, 본 고안의 다른 실시예에서는, 하나의 큰 접촉패드만으로 구성되어 소정의 버튼 입력을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 숫자 '134'를 입력하는 경우 시작 버튼을 누른 후, 처음 1회 터치하고, 일정 시간 후 연속적인 2회 터치하고, 또 일정 시간 후 연속적으로 4회 접촉패드를 터치한 후 종료 버튼을 입력함으로써 하나의 접촉패드만으로 버튼을 구성하여도 다양한 입력이 가능하다.

또한 일반적으로 종래 버튼식 키 입력 구조의 도어잠금장치에서도 나타날 수 있는 문제점 중 채터링 현상이 본 고안의 접촉식에서도 발생할 수 있는데, 수전증이 있는 사람 또는 어린이나 노약자가 접촉패드를 접촉할 시 순간적으로 2회 이상 눌러지거나 온-오프 상태가 명확하게 나타나지 않는 경우가 그 대표적인 예에 해당된다. 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 외부로부터 입력되는 접촉에 대한 데이터를 매우 짧은 순간에 해당하는 소정 시간 경과 후 확인하도록 구성하여 상기와 같은 채터링 현상 등을 방지할 수 있다. 이는 회로상에 딜레이 소자를 더 포함하여 구성하는 방법으로 구현될 수 있다. 나아가, 앞서 설명한 접촉 패드와 이웃한 패드간의 경계 부분을 사용자가 잘못 접촉하여 2개 이상의 버튼이 눌러지게 되는 경우도 상기의 입력 데이터를 소정시간 딜레이 시킨 후 확인하는 구성을 채택함으로써 상기로 인한 센싱 오류를 방지할 수 있다.

도 3은 3채널 아날로그/디지털 변환기를 이용한 12개 접촉패드 식별 방법을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 각 채널 별 제어 버튼을 나타낸 도면이며, 도 3b는 각 버튼의 출력 전압을 나타낸 그래프이며, 도 3c는 3채널 12 접촉패드의 실제 적용 회로도를 도시한 도면이다.

디지털 키에 통상 사용되는 메탈돔 방식이나 멤브레인 방식의 버튼을 제어하기 위해서는 일반적으로 마이크로 프로세서의 입력 포트가 7개가 구성되며 이는 3 X 4 메트릭스 방식에 의해 사용된다. 이는 배열된 버튼의 각 열에 전압을 인가하여 각 버튼이 눌러져서 신호가 들어오는지 여부로 High, Low 상태를 파악하여 감지 여부가 판단되는 방식이다. 그러나 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 프로세서에 내장되거나 별도의 모듈로 존재하는 아날로그/디지털 컨버터를 이용하여 3개의 입력 포트 만으로 12개의 터지패드를 감지하는 것이 가능하다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 첫 번째 채널 CH0는 "1", "4", "7" 및 "*"에 해당되는 접촉패드를 감지하며, 두 번째 채널 CH1은 "2", "5", "8" 및 "0"에 해당되는 접촉패드를 감지하며, 세 번째 채널 CH2는 "3", "6", "9" 및 "#"에 해당되는 접촉패드를 감지한다. 상기와 같이 구성되어 사용자가 각 접촉패드를 접촉하는 순간 서로 다른 전압이 아날로그/디지털 변환기로 입력되고, 이는 입력된 아날로그 전압을 디지털로 변환하여 각각의 접촉패드를 식별하도록 되어 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 "1", "2", "3" 접촉패드를 접촉하면 V1 전압이 아날로그/디지털 변환기에 입력되고, "4", "5", "6" 접촉패드를 접촉하면 V2 전압이 아날로그/디지털 변환기에 입력되며, "7", "8", "9" 접촉패드는 V3 전압, "*", "0", "#" 접촉패드를 접촉하면 V4 전압이 입력된다.

도 3b에 도시된 바와 같이 각각의 채널로 공급된 전압은 각 채널마다 아날로그/디지털 변환을 하여 어떠한 버튼이 감지되었는지 식별이 가능하다.

보다 구체적으로는 도 3c에 도시된 바와 같이 각 채널별로 4개의 버튼에 해당하는 접촉패드는 서로다른 전압으로 구분되어 하나의 채널로 입력되며, 동일한 전압이 발생되는 접촉패드는 상호 채널이 구분되어 식별이 가능하다.

이와 같이 본 고안의 일실시예에 따른 3채널 방식을 아날로그/디지털 변환기를 통하여 구현함으로써, 마이크로 프로세서의 입력 포트를 보다 효과적으로 줄일 수 있으며 이는 효율적인 포트 관리가 가능하여 칩의 집적·소형화를 이룰 수 있게 된다.

상기 도 3을 참조하여 설명한 3채널 12접촉패드 식별 방법은 본 고안의 일실시예에 불과하며, 무엇보다도 상기의 식별 방법을 적용한다면, 마이크로 프로세서 내의 아날로그/디지털 변환기를 이용하여 다양한 형태로 실제 외부에 설치된 식별 버튼 수보다 훨씬 적은 입력 포트로 마이크로 프로세서의 입력 포트를 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며 첨부된 실용신안등록청구범위에 의해 결정되어야 한다.

본 고안에 따르면 접촉식 정전용량센서를 이용하여 사용자의 키입력 등에 대한 센싱 동작을 수행함으로써, 종래 기계식 버튼 입력 방식에 비하여 스위치의 고장 및 버튼의 오동작이 방지되는 효과가 제공된다. 또한, 우수한 방수성과 이로 인한 생산 단가 절감이 이루어지는 효과가 제공된다.

나아가서, 아날로그/디지털 변환기를 이용하여 각 접촉패드 간의 식별을 이룰 수 있는바, 마이크로 프로세서의 입력포트의 효율적인 사용 및 관리가 가능하고 이를 통하여 모듈의 집적 소형화를 이룰 수 있는 효과가 제공된다.

Claims (8)

1. 도어 잠금 장치에 있어서,

   사용자가 직·간접적으로 외부 접촉이 가능하도록 설치되어 상기 외부로부터의 직·간접적인 접촉에 의하여 소정의 정전 용량이 발생되는 적어도 하나 이상의 접촉 패드;

   상기 접촉 패드의 직·간접적인 외부 접촉으로 인해서 발생되는 상기 소정의 정전용량을 주파수 성분으로 변환하는 센싱 주파수 발생수단;

   소정의 기준 정전용량을 구비한 컨덴서와 연결되며, 상기 컨덴서의 기준 정전용량에 해당하는 기준 주파수를 발생시키는 기준 주파수 발생수단;

   상기 기준 주파수 발생수단 및 상기 센싱 주파수 발생수단에서 발생된 두개의 주파수 성분을 비교하여 소정의 임계치에 해당하는 비교값을 검출하는 주파수 비교 수단;

   을 포함하며, 상기 주파수 비교 수단에서 검출된 상기 기준 주파수 및 센싱 주파수의 비교 값이 소정의 임계치에 해당하는 경우 상기 사용자의 직·간접적인 외부접촉을 감지한 것으로 판단하는 디지털 도어잠금장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉패드는 도전성 물질이며, 소정의 코딩층이 형성되어 사용자가 외부에서 직접 접촉이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 도어잠금장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 접촉패드는 외부면에 유전체가 덮여져서 매립되는 구조이며, 사용자가 외부에서 상기 유전체를 접촉하여 간접적으로 접촉이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 도어잠금장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기준 주파수 발생수단과 연결된 컨덴서는 상기 기준 정전용량을 소정의 범위 내에서 조정 가능한 가변 컨덴서인 것을 특징으로 하는 디지털 도어잠금장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉패드의 직·간접적인 접촉을 사용자가 외부에서 지각할 수 있도록 상기 사용자의 접촉을 소정의 발광 또는 소리 등의 감지 신호로 변환하여 외부로 출력하는 접촉반응 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 도어잠금장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉패드의 접촉에 따른 주파수 발생을 소정시간 딜레이하는 딜레이 소자가 더 포함되어 구성되는 디지털 도어잠금장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 접촉패드는 다수로 구성되고,

   상기 다수의 접촉패드 각각의 접촉으로 인해 발생하는 아날로그 신호를 소정의 전압값으로 변환하는 아날로그 디지털 변환기; 및

   상기 아날로그 디지털 변환기에서 변환되는 전압값은 몇 개의 그룹으로 동일한 값을 갖도록 변환되며, 동일한 전압값으로 변환되는 접촉패드의 입력은 서로 다른 입력 포트로 입력되도록 구성되는 것을 특징으로 디지털 도어잠금장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 접촉패드의 개수는 12개이며 접촉패드의 배열은 4행 3열의 매트릭스 형태이고,

   상기 아날로그 디지털 변환기는, 동일한 행에 배열된 접촉패드는 동일한 전압값으로 변환하며, 동일한 열에 배열된 접촉패드는 서로 다른 전압값을 가지며 하나의 입력 포트로 입력되는 것을 특징으로 하는 디지털 도어잠금장치.