KR20080000140A

KR20080000140A - 정전용량변화 검출장치

Info

Publication number: KR20080000140A
Application number: KR1020060057493A
Authority: KR
Inventors: 이상철; 한용현; 김복만; 정상보
Original assignee: 에이디반도체(주)
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-02
Also published as: KR100811071B1

Abstract

본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치는, 기준입력선과 연결되어 상기 기준입력선에서 입력되는 기준주파수 fa(t)를 저장하는 기준주파수 저장부(12); 감지입력선과 연결되어 상기 감지입력선에서 입력되는 터치주파수 fb(t)를 저장하는 터치주파수 저장부(12); fa(t) - fb(t) 값인 차주파수 fd(t)를 연산하는 차주파수 연산부(20); 기준차주파수 fr(t)를 생성하는 기준차주파수 생성부(30); fd(t)-fr(t-1) 값인 차주파수 변화율을 연산하는 차주파수 변화율 연산부(40); 소정의 감지레벨과 상기 차주파수 변화율을 비교하여 상기 차주파수 변화율이 상기 감지레벨보다 클 경우 출력을 발생하는 비교부(50); 를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 두개의 입력단(two channel)을 사용하여 두 입력단 사이의 차주파수(fd)를 이용하여 정전용량변화를 인식하기 때문에 터치패드가 멀리 떨어져 있는 경우에도 오동작이 일어나지 않고 또한 경시적인 변화에 대해서도 오동작이 발생하지 않는다. 그리고 전원 온(on) 상태에서 초기값 보상시간의 경과없이 바로 동작한다.

기준입력선, 감지입력선, 두개의 입력단, 경시변화, 터치패드

Description

정전용량변화 검출장치{Apparatus for detecting variation of capacitance}

도 1은 종래의 정전용량변화 검출장치의 문제점을 설명하기 위한 도면;

도 2는 본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치(100)를 설명하기 위한 도면;

도 3은 도 2의 정전용량변화 검출장치(100)의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호 및 참조부호의 설명>

12: 기준주파수 저장부 12a: 기준단

14: 터치주파수 저장부 14a: 감지단

20: 차주파수 연산부 30: 기준차주파수 연산부

40: 차주파수 변화율 연산부 50: 비교부

60: 감지레벨 입력단 70: 적분기

80: 출력버퍼 90: 기준차주파수 고정부

100, 101: 정전용량변화 검출장치 200, 201: 터치패드

fa: 기준주파수 fb: 터치주파수

fd: 차주파수 fr: 기준차주파수

DL: 감지레벨

본 발명은 정전용량변화 검출장치에 관한 것으로서, 특히 두개의 입력단(two channel)을 사용하여 정전용량 변화를 인식하는 정전용량변화 검출장치에 관한 것이다.

종래의 정전용량변화 검출장치로서 하나의 입력단(one channel)에서 두개의 주파수(dual frequency)를 발생시켜 이들 주파수의 차이를 이용하여 정전용량변화를 인식하는 것이 있다(대한민국 특허공개공보 제06-57169호). 이 경우는 도 1에 도시된 바와 같이 정전용량변화 검출장치(101)와 터치패드(201) 사이의 거리가 떨어져서 이들을 감지입력선(sensing line)으로 연결하는 경우에 터치패드(201)가 아닌 감지입력선(114a)의 참조부호 A로 표시된 부분을 터치한 경우에도 정전용량변화 검출장치(101)에서 출력이 발생되는 문제가 생긴다.

이러한 단점을 극복할 수 있는 종래의 정전용량 검출장치로서 기준단(reference channel)과 감지단(sense channel)으로 이루어진 두개의 입력단(two channel)을 사용하여 두개의 입력단의 입력 대소가 뒤바뀌는 경우에 정전용량변화를 인식하는 것이 있다(대한민국 등록특허 제578494호). 그러나 이 경우는 상기 기준입력단보다 상기 감지입력단의 주파수가 작아지는 시점에 출력이 발생되기 때문 에 기생정전용량의 변화와 같은 경시적인 변화에 대응할 수 없다는 단점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 두개의 입력단(two channel)을 사용하는 경우에도 경시적인 변화에 대응할 수 있는 정전용량변화 검출장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치는, 기준입력선과 연결되어 상기 기준입력선에서 입력되는 기준주파수 fa(t)를 저장하는 기준주파수 저장부; 감지입력선과 연결되어 상기 감지입력선에서 입력되는 터치주파수 fb(t)를 저장하는 터치주파수 저장부; fa(t) - fb(t) 값인 차주파수 fd(t)를 연산하는 차주파수 연산부; 기준차주파수 fr(t)를 생성하는 기준차주파수 생성부; fd(t)-fr(t-1) 값인 차주파수 변화율을 연산하는 차주파수 변화율 연산부; 소정의 감지레벨을 입력받는 감지레벨 입력단; 및 소정의 감지레벨과 상기 차주파수 변화율 연산부에서 얻어지는 차주파수 변화율을 비교하여 상기 차주파수 변화율이 상기 감지레벨보다 클 경우 출력을 발생하는 비교부; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준차주파수 fr(t)는,

로 주어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치는 상기 비교부의 출력을 적분하는 적분기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치는 상기 기준차주파수 fr(t)의 시간에 따른 변화를 고정시키는 기준차주파수 고정부를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 2는 본 발명에 따른 정전용량변화 검출장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.

[두개의 입력단(two channel)]

기준입력선은 기준단(reference channel, 12a)에 연결되고 감지입력선은 감지단(sense channel, 14a)에 연결된다. 기준단(12a)을 통해서는 상기 기준입력선의 기준주파수(fa)가 입력되며, 감지단(14a)을 통해서는 상기 감지입력선의 터치주파수(fb)가 입력된다. 기준주파수(fa)는 기준주파수 저장부(12)에 저장되며, 터치주 파수(fb)는 터치주파수 저장부(14)에 저장된다.

[차주파수 연산]

차주파수(fd) 연산은 차주파수 연산부(20)에서 이루어진다. 차주파수(fd)는 기준주파수 저장부(12)에 저장되어 있는 기준주파수(fa)와 터치주파수 저장부(14)에 저장되어 있는 터치주파수(fb)를 이용하여 아래와 같이 연산된다.

[기준차주파수 생성]

기준차주파수(fr) 연산은 기준차주파수 연산부(30)에서 이루어진다. 기준차주파수(fr)는 차주파수 연산부(20)에서 연산되어진 차주파수(fd)를 이용하여 아래와 같이 연산된다.

여기서 m은 가중치로서 0<m<1 인 실수이다.

기준차주파수 고정부(90)는 기준차주파수 생성부(30)에서 생성되는 기준차주파수(fr)의 시간에 따른 변화를 고정(hold)시킬 수 있는 기능을 한다. 기준차주파수 고정부(90)를 통하여 기준차주파수(fr)가 차주파수(fd)를 추종하는 속도를 외부에서 임의로 선택할 수 있게 된다.

[차주파수 변화율 연산]

차주파수 변화율(R)은 차주파수 변화율 연산부(40)에서 이루어진다. 차주파수 변화율(R)은 차주파수 연산부(20)에서 연산되어진 차주파수(fd)와 기준차주파수 연산부(30)에서 연산되어진 기준차주파수(fr)를 이용하여 아래와 같이 연산된다.

차주파수 변화율(R)은 두개의 입력단(12a, 14a)에 입력되는 정전용량변화에 의한 주파수 변화에 해당한다.

[출력]

비교부(50)는 차주파수 변화율 연산부(40)에서 얻어지는 차주파수 변화율(R)과 감지레벨 입력단(60)에서 얻어지는 소정의 감지레벨(DL)를 입력받아, 이들 양자를 비교하여 차주파수 변화율(R)이 감지레벨(DL)보다 클 경우 출력을 발생한다. 노이즈 방지를 위하여 비교부(50)의 출력은 적분기(70)를 통하여 어느 정도 적분하여 출력하는 것이 바람직하며, 적분기(70) 이후에는 출력버퍼(80)를 포함하는 것이 바람직하다.

[터치 스타트(touch start)]

종래의 경우에는 정전용량변화 검출장치의 전원을 온하였을 때 초기값 보상을 위한 시간이 요구되기 때문에 전원 온(on)시 바로 동작되는 것이 아니라 보상을 위한 약간의 시간이 경과하여야 동작이 제대로 되었다.

그러나, 본 발명의 경우는 전원을 온(on)하고 터치패드(200)에 접촉하는 순간 t=1에 해당되기 때문에,

에서 R = fd(1)이 된다. 따라서 fd(1)이 감지레벨(DL) 이상인 경우에는 터치패드(200)에 접촉이 이루어지는 순간 바로 정전용량변화 검출장치(100)가 동작하게 된다. 즉, 전원을 온(on)하고 터치패드(200)에 접촉이 이루어지면 그 순간 감지단(14a)에 입력되는 터치주파수(fb)가 느려지게 되는데 이 때 fa-fb 값이 감지레벨(DL) 이상이라면 초기값 보상시간의 필요없이 터치가 이루어지는 순간 바로 동작하게 된다.

[사용예]

도 3은 도 2의 정전용량변화 검출장치(100)의 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 정전용량변화 검출장치(100)와 터치패드(200)가 서로 멀리 떨어져 있는 경우에 이들을 상기 감지입력선으로 연결한다. 그리고 상기 기준입력선은 참조부호 B로 표시한 바와 같이 터치패드(200) 근처까지는 연장하고 터치패드(200)에 연결시키지는 않는다.

그러면 터치패드(200)를 터치했을 때에는 감지단(14a)을 통하여 입력되는 터치주파수(fb)만 변하게 되어 정전용량변화 검출장치(100)의 출력이 발생하지만, 상 기 감지입력선과 상기 기준입력선이 같이 존재하는 부분(A)을 터치했을 때에는 기준단(12a)과 감지단(14a)을 통하여 입력되는 기준주파수(fa)와 터치주파수(fb)가 함께 작아지기 때문에 정전용량변화 검출장치(100)의 출력이 없게 된다.

그리고 환경의 경시적인 변화도 상기 감지입력선과 상기 기준입력선에 동시에 작용하기 때문에 차주파수(fd)의 값에 변화가 없게 되어 정전용량 검출장치(100)의 출력이 이루어지지 않게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 두개의 입력단(two channel)을 사용하여 두 입력단 사이의 차주파수(fd)를 이용하여 정전용량변화를 인식하기 때문에 터치패드가 멀리 떨어져 있는 경우에도 오동작이 일어나지 않고 또한 경시적인 변화에 대해서도 오동작이 발생하지 않는다. 그리고 전원 온(on) 상태에서 초기값 보상시간의 경과없이 바로 동작한다.

Claims

기준입력선과 연결되어 상기 기준입력선에서 입력되는 기준주파수 fa(t)를 저장하는 기준주파수 저장부;

감지입력선과 연결되어 상기 감지입력선에서 입력되는 터치주파수 fb(t)를 저장하는 터치주파수 저장부;

fa(t) - fb(t) 값인 차주파수 fd(t)를 연산하는 차주파수 연산부;

기준차주파수 fr(t)를 생성하는 기준차주파수 생성부;

fd(t)-fr(t-1) 값인 차주파수 변화율을 연산하는 차주파수 변화율 연산부; 및

소정의 감지레벨과 상기 차주파수 변화율 연산부에서 얻어지는 차주파수 변화율을 비교하여 상기 차주파수 변화율이 상기 감지레벨보다 클 경우 출력을 발생하는 비교부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량 변화 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 기준차주파수 fr(t)가,

로 주어지는 것을 특징으로 하는 정전용량변화 검출장치, 여기서 m은 0<m<1 인 실수임.
제1항에 있어서, 상기 비교부의 출력을 적분하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량변화 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 기준차주파수 fr(t)의 시간에 따른 변화를 고정시키는 기준차주파수 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량변화 검출장치.