KR20150125851A

KR20150125851A - 복수의 홀 센서그룹을 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치

Info

Publication number: KR20150125851A
Application number: KR1020140052766A
Authority: KR
Inventors: 김은중; 최성민
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-10
Also published as: JP2015212694A; US20150316394A1; KR102174724B1; JP6151301B2; CN105044630B; CN105044630A; US9921274B2

Abstract

본 발명은 복수의 홀 센서를 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 복수 개의 홀 센서를 이용하여 자석 모듈의 자기력의 세기를 측정하고 자석 모듈을 포함하는 본체를 식별하는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

Description

복수의 홀 센서그룹을 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치{Sensing system using plural group of hall sensors and apparatus using thereof}

본 발명은 복수의 홀 센서그룹을 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 복수 개의 홀 센서그룹을 이용하여 자석 모듈을 포함하는 본체를 식별하는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 커버형이나 폴더형과 같은 접이형 단말기(커버형이나 폴더형과 같이 제 1 및 제 2 구조로 이루어지며, 상기 두 구조가 연결되어 닫힘 또는 열림 상태를 가지는 단말기를 말하며 이하, 접이형 단말기라 함)는 커버의 열림과 닫힘을 감지하여 단말기를 제어함으로써 통화로를 연결하거나 표시부의 램프를 구동하고 있다. 즉, 호출메시지가 수신되어 사용자가 커버를 열게 되면 통화로를 연결하고 커버를 닫으면 통화로를 차단하도록 되어 있다. 또한 사용자가 커버를 열게 되면 표시부의 램프를 구동하여 사용자가 표시부를 잘 볼 수 있도록 하고 있다.

상기와 같은 단말기에서 상기 커버의 열림과 닫힘을 감지하기 위하여 종래에는 영구자석과 탄성이 있는 자성체로 구성된 리드스위치를 사용하고 있다. 또한, 단말기 모델별 모양 및 크기에 맞게 홀 센서에서 출력되는 전압을 가변 증폭함으로써 모델에 따라 상기 홀 스위치의 자석을 바꾸거나 자석과 자성체와의 거리를 조절하지 않고도 스위치의 감도를 조절할 수 있었다.

다만, 종래에는 접이형 단말기의 열림 또는 닫힘 여부를 감지하기 위해서는 하나의 홀 센서만을 이용하였고, 상기 하나의 센서를 통해 획득되는 센서 값이 일정 크기 이상인지 여부만을 판단하여 상기 접이형 단말기의 열림 또는 닫힘 여부를 감지하였다. 즉, 종래의 센싱 시스템은 자석으로부터의 자기력 세기만을 감지하고, 상기 감지된 값의 크기에 따라 이분법적으로 동작을 수행하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제 10-2001-0055059호 미국 등록 특허 US 6,701,166 미국 등록 특허 US 6,356,741 미국 등록 특허 US 7,085,119 미국 등록 특허 US 7,307,824 미국 등록 특허 US 7,637,024

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자석 모듈의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치를 제공하고자 한다.

또한, 센싱된 정보를 이용하여 자석 모듈을 포함하는 제2 본체를 식별할 수 있는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치을 제공하고자 한다.

또한, 센싱된 정보를 이용하여 센서부를 포함하는 제1 본체와 자석 모듈을 포함하는 제2 본체가 이루는 각도를 측정할 수 있는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 센싱 시스템은 서로 대칭적으로 형성된 복수 개의 홀 센서; 상기 홀 센서와 별개로 형성된 자석 모듈;를 포함하고 상기 홀 센서는 상기 자석 모듈의 자기력을 센싱한다.

상기 복수의 홀 센서를 포함하는 센싱부; 상기 센싱부를 통해 센싱된 값들을 일정 비율 증폭시키는 신호 증폭부; 상기 센싱부를 통해 센싱된 값들의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부;를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱부는, 일 축 상에 형성된 두 개의 홀 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 두 개의 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈이 둘 중 어느 홀 센서에 인접하게 위치하는지를 감지할 수 있다.

상기 센싱부는, 세 개 이상의 홀 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 각 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈의 삼차원적 위치 정보를 감지할 수 있다.

상기 센싱부는, 4 개의 홀 센서를 포함하고, 상기 4개의 홀 센서는 서로 수직하는 두 개의 축 사이의 각 사분면에 적어도 1개씩 홀 센서를 배치하고, 상기 제어부는, 상기 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈의 위치를 감지할 수 있다.

상기 복수 개의 홀 센서는 반도체 기판에 형성되고, 상기 각각의 홀 센서는 4개의 컨택 영역; 상기 컨택 영역 옆에 접합영역; 상기 접합 영역 아래에 감지 영역; 상기 전체 홀 센서를 감싸는 가드링;을 포함할 수 있다.

상기 복수개의 홀 센서를 포함하는 센서 그룹이 복수 개 배치되며; 상기 센서 그룹은 서로 대칭적으로 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 센싱 시스템을 이용한 장치는 제1 본체; 상기 제1 본체에 서로 대칭적으로 형성된 복수의 센서 그룹; 상기 제1 본체와 별개로 구성된 제2 본체; 상기 제2 본체에 형성된 자석 모듈; 를 포함하며 상기 센서그룹은 복수 개의 홀 센서를 포함하며, 상기 자석 모듈의 자기력을 센싱한다.

상기 센서그룹이 포함된 센싱부; 상기 센서 그룹의 센싱값의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부; 상기 오프셋이 조정된 센싱값을 이용하여 상기 제2 본체를 식별하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 센서그룹은, 4개의 센서그룹을 포함할 수 있다.

상기 4개의 센서그룹은 정사각 형태 또는 마름모 형태로 배치될 수 있다.

상기 센싱값은, 하나의 센서 그룹 내에 존재하는 상기 복수 개의 홀 센서들이 가지고 있는 센싱 값의 평균값일 수 있다.

상기 평균 값이 미리 설정된 문턱 값 이상인지 판단하여 상기 자석 모듈이 포함된 제2 본체가 상기 제1 본체와 부착되었는지를 판단할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치는 복수의 홀 센서 그룹을 이용하여 자석 모듈의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 상기 감지 정보를 이용하여 자석 모듈을 포함하는 제2 본체를 식별할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 복수의 홀 센서 그룹을 이용하여 자석 모듈을 삼차원적 위치 정보를 감지함으로써, 센서부를 포함하는 제1 본체와 자석 모듈을 포함하는 제2 본체가 이루는 각도를 측정할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자석 모듈 및 홀 소자/센서의 배치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 홀 소자/센서를 포함한 센싱부를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 시스템을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면;
도 6는 본 발명의 제3 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

홀 소자를 이용해서 측정한 홀 전압(Hall voltage)은 매그네틱 필드(magnetic field) 즉, 자기력의 크기와 정비례한다. 그러나 그 크기는 거리가 증가하면 거리 제곱에 반비례한다. 또한 자기력은 자석의 면적과도 관련이 있다. 그래서 2개 이상의 홀 소자를 이용하면, 자석 모듈의 위치를 파악할 수 있다. 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, Hall 소자가 4개가 배치되어 있는 경우를 예로 들 수 있다. 제2 홀 소자와 제3 홀 소자에서 자기력의 세기를 측정하게 되면 제2 홀 소자는 R1 거리를 가지고 있고, 제3 홀 소자는 R2의 거리를 가지고 있다. 자기력은 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 거리를 측정가능하다. 또한 R3보다 R2가 거리가 짧기 때문에 제3 홀 소자가 측정한 자기력의 세기가 더 클 것이다. 그래서 자석 모듈(500)이 어느 쪽에 치우쳐 있는지 그 위치를 알 수 있게 된다. 여기서는 제2 홀 소자보다 제3 홀 소자에 가까이 있다라는 것을 알 수 있다.

또한 자석 모듈은 N극과 S극을 가지고 있는데, N극이 제3 홀 소자에 가까이 있는지, S극이 더 가까이 있는지 식별 가능하다. 그것은 자기력선 방향이 N극에서 시작되어 S극으로 들어가기 때문에 어느 극성이 가까이 있는지 알 수 있다. 자석 모듈의 극성을 알수 있는 것이다. 또한 제2-1 본체에 설치된 자석 모듈(500)에서 N극이 아래에 있고 S극이 위에 있고, 제2-2 본체는 반대로, S극이 아래에 있고 N극이 위에 있을 경우, 2개 이상의 홀 소자를 사용해서 그 차이를 읽어낼 수 있다.

여기서 홀 센서는 서로 대칭적으로 형성되며, 상기 홀 센서와 별개로 형성된 자석 모듈을 이용하며 상기 홀 센서는 상기 자석 모듈의 자기력을 센싱하는 센싱 시스템이다. 홀 센서 용어와 홀 소자 용어를 같은 의미로 사용하였다. 홀 소자는 자기력이 발생했을 때 홀 전압, 홀 전류를 측정할 수 있는 소자를 말한다. 홀 엘리먼트(Hall element)로 부를 수 있다.

도 2는 4개의 홀 센서 또는 홀 소자로 이루어진 소자를 포함한 센싱부(100)의 평면도이다. 먼저 반도체 기판을 이용해서, 반도체 표면에 4개의 홀 소자 또는 홀 센서(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)를 형성한다. 그리고 각각의 홀 소자를 보면 4개의 홀 소자(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)를 둘러싸고 있는 P형의 고농도 가드링(guard ring, 22)이 존재한다. 또한 각 홀 소자/센서마다, 4개의 N형의 고농도 컨택 영역(21)이 존재한다. 고농도 컨택 영역(21)은 각각 홀 전류와 홀 전압을 인가 또는 측정하기 위해 필요하다. 그리고 가운데 부분에 P형의 고농도 접합영역(20)이 존재한다.

그림에는 도시가 되지 않았지만, 고농도 접합 영역 아래에 N형의 저농도의 감지 영역이 존재한다. 저농도의 감지영역은 고농도 컨택 영역(21)을 통해 홀 전압을 감지할 수 있다. 고농도 접합 영역(21)은 저농도의 감지 영역을 보호하는 역할을 한다. 표면에 불량(defect)이 있으면 홀 전류의 흐름이 왜곡되고, 노이즈 (noise) 성분이 증가하기 때문에 반도체 기판 표면 근처에 P형의 고농도 접합 영역(20)이 필요하다. 그리고 고농도 컨택 영역(21)을 둘러싸는 실리콘 절연막으로 이루어진 제1 분리 영역(23)이 존재하다. P형의 고농도 접합 영역(20)과 전기적으로 분리되기 위함이다. 4개의 홀 센서(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)와 P형의 가드링(22) 사이에도 전기적 분리를 위해 제2 분리 영역(24)이 존재한다. 그리고 P형의 가드링(22)과 P형의 고농도 접합 영역(20)은 서로 전기적으로 연결되며 접지하기 위하여 접지 영역(도시되지 않음)으로 연결된다.

그리고 Low-noise amplifier (LNA) 입력 단이 4개로 되어 있어서 4개의 Hall 소자(device)를 사용했다. 다시 말해, 신호 증폭부(200)의 입력 단자가 4개로 되어 있어서 4개의 홀 소자를 한 묶음으로 사용한 것이다. 마주 보는 2개의 홀 센서를 이용하여 오프셋(offset)을 상쇄하도록 설계하였다. 총 4개의 홀 소자/센서를 사용하여서 입력 신호를 2-4배로 증가시킨 효과가 있다. 그렇게 되면 2개의 홀 소자만 사용한 경우 보다 자기력 감도를 2배 이상 높일 수 있고, 정확도가 증가한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 시스템을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 센싱 시스템(1)은 복수 개의 홀 센서(10)로 구성되어 별도의 제2 본체에 형성된 자석 모듈(500)의 자기력을 센싱하는 센싱부(100); 및 상기 센싱부(100)를 통해 센싱되는 정보들을 통하여 상기 제1 본체를 식별하는 제어부(400)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 센싱부(100)를 통해 센싱된 값들을 일정 비율 증폭시키는 신호 증폭부(200) 및 상기 센싱값들의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부(300);를 더 포함할 수 있다. 여기서 제1 본체는 센서 칩을 포함하고 있다. 센서 칩에는 센싱부, 제어부, 오프셋 조정부를 포함한다.

먼저, 센싱부(100)는 복수 개의 홀 센서(10)를 포함한다. 구체적으로, 상기 센싱부(100)는 2개 이상의 홀 센서(10)를 포함하도록 구성될 수 있다. 홀 센서(10)는 별도의 자석 모듈(500)에 의해 인가되는 자기장의 세기에 따라 전압을 발생하는 장치를 말한다. 구체적으로 홀 센서(10)는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어 주면 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 세기를 알아낸다.

제어부(400)는 상기 센싱부(100)를 통해 센싱되는 정보들을 통하여 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별한다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 센싱값들을 종합하여 상기 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상을 감지하고, 상기 감지 정보를 통해 상기 제2 본체를 식별할 수 있다.

센싱부(100)는 복수 개의 홀 센서(10)를 포함하므로, 상기 제어부(400)는 복수 개의 홀 센서(10)로부터 수집된 복수 개의 센싱 값을 이용하여 각각의 홀 센서(10)가 감지한 상기 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부(400)는 신호 증폭부(200)에 의해 증폭된 상기 센싱부(100)의 센싱값을 이용하여 상기 자석 모듈(500)에 의해 인가되는 자기력을 감지할 수 있다. 하나의 홀 센서(10)에서 발생하는 전류 값은 매우 미세한 값이므로, 상기 신호 증폭부(200)에 의해 센싱값을 증폭시킴으로써 상기 제어부(400)는 보다 높은 신뢰도로 상기 자석 모듈(500)의 자기력을 감지할 수 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 오프셋 조정부(300)에 의해 조정된 상기 센싱부(100)의 센싱값을 이용하여 상기 자석 모듈(500)에 의해 인가되는 자기력을 감지할 수 있다. 상기 오프셋 조정부(300)에 의해 센싱값이 조정됨으로써 상기 제어부(400)는 보다 높은 신뢰도로 상기 자석 모듈(500)의 자기력을 감지할 수 있다. 센싱값은 하나의 센서 그룹 내에 존재하는 복수 개의 홀 센서들이 가지고 있는 센싱 값의 평균값이 될 수 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 감지 정보를 통해 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 감지된 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상의 감지 정보를 이용하여 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별할 수 있다. 여기서 말하는 제2 본체는 제1 본체의 화면을 덮고 있는 커버를 포함할 수 있다. 또는 제1 본체의 화면을 터치할 수 있는 펜 타입의 소자 또는 구조물일 수 있다.

상기 제어부(400)에서 자기력의 세기를 비교하여 제2 본체 내에 형성된 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기를 식별할 수 있다. 이와 같이 2개 이상의 홀 소자를 사용해서, 상기 제어부(400)는 감지된 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상의 감지 정보를 이용하여 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별할 수 있다.

본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 극성, 위치 및 세기 정보를 모두 활용하여 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 시스템(1)은 상기 자석 모듈(500)의 감지 정보별 제2 본체의 식별 정보를 저장하는 룩업테이블 저장부(미도시);를 더 포함하고, 상기 제어부(400)는, 상기 룩업테이블 저장부(미도시)에 저장된 정보를 기반으로 상기 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체를 식별할 수 있다.

이하, 도 4 및 도 7을 통해 본 발명에 적용가능한 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈(500)에 대하여 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 제1 실시예에서 센싱부(100)는 두 개의 홀 센서(10)를 포함할 수 있다.

제2 본체에 형성된 자석 모듈(500)은 상기 두 개의 홀 센서(10)가 형성된 일 축 상에 특정 홀 센서(10)에 인접하도록 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 자석 모듈(500)이 포함된 제2 본체는 센싱부(100)를 포함하는 제1 본체를 덮도록 구성되므로, 상기 자석 모듈(500)은 상기 제1 본체의 일면과 일정 거리 이격되며 평행한 평면 상에 형성되면서, 두 개의 홀 센서(10) 중 특정 홀 센서(10)에 인접하도록 위치할 수 있다. 여기서 제1 본체는 홀 센서가 형성된 칩을 포함하고 있다. 상기 칩 내에 센싱부가 존재한다. 제어부도 마찬가지이다.

제어부(400)는 상기 두 개의 홀 센서(10)를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈(500)이 둘 중 어느 홀 센서(10)에 인접하게 위치하는지를 감지할 수 있다. 일 예로, 상기 제어부(400)는 상측 홀 센서(10) 및 하측 홀 센서(10)의 센싱값의 크기를 비교하여 자석 모듈(500)이 상측(또는, 하측) 홀 센서(10)에 인접하게 위치하는지를 감지할 수 있다. 물론, 이와 동시에 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 극성 및 세기 또한 감지할 수 있다.

이하는 센싱부가 세 개 이상의 홀 센서를 포함하고, 제어부는 각 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈의 삼차원적 위치 정보를 감지하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템에 대한 설명이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 제2 실시예에서 센싱부(100)는 네 개의 홀 센서(10)를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 네 개의 홀 센서(10)는 서로 수직하는 두 개의 축 상에 각각 두 개씩 형성될 수 있다. 마름모 형태이다.

또는 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 센싱부는, 4 개의 홀 센서를 포함하고, 상기 4개의 홀 센서는 서로 수직하는 두 개의 축 사이의 각 사분면에 적어도 1개씩 홀 센서를 배치할 수 있다. 즉, 각 사분면에 서로 마주보며, 한 개씩 총 4개가 배치할 수 있다. 정사각형 또는 직사각형 모양이다. 마름모 형태보다 사각형 형태가 더 홀 센서 밀도를 조밀하게 할 수 있는 장점이 있다. 그리고 제2 본체에 형성된 자석 모듈(500)은, 상기 두 개의 축 중 어느 한 축 상에 형성되거나, 상기 두 축으로 나누어지는 네 개의 영역 중 어느 한 영역 상에 형성될 수 있다. 또는 홀 센서 바로 위쪽 또는 홀 센서들의 정 중앙에 배치할 수도 있다. 그러나 정 중앙보다 약간 한쪽으로 치우쳐 있는 것이 적합하다. 그러면 각 홀 센서가 감지하는 자기력의 세기가 각각 달라진다. 다른 자기력의 세기 값으로부터 더 쉽게 자기 모듈의 극성, 위치, 세기를 감지가능 하다.

도5의 경우, 상기 제어부(400)는 상기 네 개의 홀 센서(10)를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다. 상기 네 개의 홀 센서(10) 각각의 센싱값의 크기를 비교하여 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다.

예를 들어, 도5a의 경우처럼, 자석 모듈(500)이 제1 홀 센서(10-1) 및 제3 홀 센서(10-3)의 센싱값이 동일하고, 제2 홀 센서(10-2)의 센싱값이 제4 홀 센서(10-4)의 센싱값보다 크다면, 상기 자석 모듈(500)은 제2 홀 센서(10-2)가 위치한 축 상에 상기 제2 홀 센서(10-2)와 인접하게 위치하는 것을 알 수 있다. 또는, 제1 홀 센서(10-1)의 센싱값이 제3 홀 센서(10-3)의 센싱값보다 크고, 제2 홀 센서(10-2)의 센싱값이 제4 홀 센서(10-4)의 센싱값보다 크다면, 상기 자석 모듈(500)은 제1 홀 센서(10-1) 및 제2 홀 센서(10-2)와 인접한 영역(도 5b에서 제1 영역)에 위치하는 것을 알 수 있다. 물론, 이와 동시에 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 극성 및 세기 또한 감지할 수 있다. 도5c 및 도5d 에서도 이와 비슷한 방법으로 상기 자석 모듈(500)의 극성 및 세기 또한 감지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 센싱부의 배치 방법 및 이에 따라 배치 가능한 자석 모듈의 배치 방법을 나타낸 도면이다. 먼저 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 제3 실시예에서 센싱부(100)는 여덟 개의 홀 센서(10)를 포함한다. 상기 여덟 개의 홀 센서(10)는 제1 축(X-축) 및 제2 축(Y-축)에 각각 2개씩 위치하는 홀 센서와 각 사분면에 1개씩 배치하는 홀 센서로 구성되어 있다. 마름모꼴로 배치된 센서와 사각형 형태로 배치된 센서를 합한 것으로도 볼 수 있다. 도6b는 각 사분면에 2개씩 위치하여 총 8개가 배치된 구조이다.

이 경우, 상기 제어부(400)는 상기 여덟 개의 홀 센서(10)를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다. 도 55의 경우와 같이, 상기 여덟 개의 홀 센서(10) 각각의 센싱값의 크기를 비교하여 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다.

상기 제3 실시예의 경우, 제2 실시예보다 많은 개수의 홀 센서(10)를 활용하여 자석 모듈(500)을 감지하므로, 도 5의 경우보다 높은 신뢰도로 상기 자석 모듈(500)의 위치를 감지할 수 있다. 물론, 이와 동시에 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 극성 및 세기 또한 감지할 수 있다.

이하는 상기 복수개의 홀 센서를 포함하는 센서 그룹이 복수 개 배치되며; 상기 센서 그룹은 서로 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 센싱 시스템에 대한 설명이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 제4 실시예에서 센싱부(100)는 총 4 개의 센서그룹(10)을 포함할 수 있으며, 각각의 센서그룹(10)은 총 4개의 홀 센서를 포함할 수 있다. 그래서 총 16개의 센서로 구성된다.

도7a와 같이, 각 센서그룹(10) 내 4개의 홀 센서는 정사각 형태로 구성되며, 결과적으로 센서그룹(10)은 정사각 형태로 구성될 수 있다. 또는 도7b와 같이, 각 센서그룹(10) 내 4개의 홀 센서는 마름모 형태로 구성되며, 결과적으로 센서그룹(10) 또한 마름모 형태로 구성될 수 있다. 제2 본체에 형성된 자석 모듈(500)은 상기 4개의 센서그룹(10)이 형성된 센싱부(100)에 인접하도록 위치할 수 있다. 일 예로, 도 7에 도시된 X/Y 축 중 어느 한 축 상에 형성되거나, 상기 두 축으로 나누어지는 4 개의 영역 중 어느 한 영역 상에 위치할 수 있다.

이 경우, 제어부(400)는 상기 4 개의 센서그룹(10)별 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다. 구체적으로, 상기 4 개의 센서그룹(10) 각각의 센싱값의 크기를 비교하여 상기 자석 모듈(500)이 어디에 위치하는지를 감지할 수 있다.

예를 들어, 제1 센서그룹(10-1) 및 제2 센서그룹(10-2)의 센싱값이 동일하고, 상기 제1 센서그룹(10-1)의 센싱값이 제3 센서그룹(10-3)의 센싱값보다 크다면, 상기 자석 모듈(500)은 Y 축 상에 상기 제1 센서그룹(10-1)(또는, 제2 센서그룹(10-2)과 인접하게 위치하는 것을 알 수 있다.

또는, 제1 센서그룹(10-1)의 센싱값이 제2 센서그룹(10-2)의 센싱값보다 크고, 제1 센서그룹(10-1)의 센싱값이 제3 센서그룹(10-3)의 센싱값보다 크다면, 상기 자석 모듈(500)은 X축 및 Y축으로 나누어진 영역 중 제1 센서그룹(10-1)에 인접한 영역(도 55에 있어 제1 영역)에 위치하는 것을 알 수 있다.

물론, 이와 동시에 상기 제어부(400)는 상기 자석 모듈(500)의 극성 및 세기 또한 감지할 수 있다.

상기 실시예들과 같이 배치될 수 있는 센싱부(100)에 따라 제어부(400)는 자석 모듈(500)의 극성, 위치, 세기 중 적어도 하나 이상(바람직하게는 세 감지 정보 모두)을 감지하고, 감지된 정보를 통해 제2 본체를 식별할 수 있다. 이와 같이 제어부(400)가 식별할 수 있는 제2 본체의 개수는 룩업테이블 저장부(미도시)에 저장되는 기준값의 종류에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 감지된 자석 모듈(500)의 위치 및 세기를 좀 더 세밀하게 구분한다면 보다 많은 제2 본체를 식별할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 제어부(400)는 상기 센싱부(100)를 통해 센싱된 하나 이상의 자석 모듈(500) 세기 정보 중 최대값이 미리 설정된 문턱 값 이상인지 판단하여 상기 자석 모듈(500)이 포함된 제2 본체가 상기 제1 본체와 부착되었는지를 추가적으로 판단할 수 있다. 상기 문턱 값은 미리 설정되거나, 사용자로부터 입력받을 수 있다. 여기서 문턱 값은 자력세기 값 또는 임계 값을 의미한다.

즉, 상기 제어부(400)는 특정 홀 센서(10)의 센싱값이 문턱값 이상이 되는 경우, 자석 모듈(500)을 포함한 제2 본체는 제1 본체와 거의 접촉되었다고 판단하여, 상기 제2 본체는 상기 제1 본체의 일면과 부착되었다고 판단할 수 있다. 다시 설명하면, 센싱값은, 하나의 센서 그룹 내에 존재하는 상기 복수 개의 홀 센서들이 가지고 있는 센싱 값의 평균값이다. 그리고 평균 값이 미리 설정된 문턱 값 이상인지 판단하여 상기 자석 모듈이 포함된 제2 본체가 상기 제1 본체와 부착되었는지를 판단할 수 있다는 것이다.

또 다른 실시예에서, 상기 제어부(400)는 상기 부착 여부에 대한 정보를 이용하여 별도의 표시부(미도시)를 턴온/턴오프 동작할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 제2 본체가 상기 제1 본체의 일면과 부착되었다고 판단된 경우, 상기 별도의 표시부(미도시)를 턴오프할 수 있다. 반대로, 상기 제2 본체가 상기 제1 본체의 일면과 부착되지 않았다고 판단된 경우, 상기 별도의 표시부를 턴온할 수 있다.

본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 센싱 시스템(1)을 구비한 장치는 제1 본체; 상기 제1 본체와 탈찰 가능하며 자석 모듈(500)이 형성된 제2 본체; 상기 제1 본체에 형성되고, 상기 제2 본체에 형성된 자석 모듈(500)의 자기력을 센싱하는 서로 다른 위치에 형성된 복수 개의 홀 센서(10)를 포함하는 센싱부(100); 및 상기 센싱부(100)를 통해 센싱되는 정보들을 통하여 상기 제2 본체를 식별하는 제어부(400);를 포함한다.

이와 같이 구성되는 센싱 시스템(1)을 구비한 장치는 앞서 상술한 제1 본체 및 제2 본체를 모두 포함하는 구성에 관한 것으로, 이에 대한 실시예는 앞에서 상술한 실시예와 실질적으로 동일한 바, 이하 생략한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 센싱 시스템 10: 홀 센서
20: P형의 고농도 접합 영역 21: N형의 고농도 컨택 영역
22: P형의 고농도 가드링 23, 24: 분리 영역
100: 센싱부 200: 신호 증폭부
300: 오프셋 조정부 400: 제어부
500: 자석 모듈

Claims

서로 대칭적으로 형성된 복수 개의 홀 센서;
상기 홀 센서와 별개로 형성된 자석 모듈;
상기 홀 센서는 상기 자석 모듈의 자기력을 센싱하는 센싱 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 홀 센서를 포함하는 센싱부;
상기 센싱부를 통해 센싱된 값들을 일정 비율 증폭시키는 신호 증폭부;
상기 센싱부를 통해 센싱된 값들의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 센싱부는, 일 축 상에 형성된 두 개의 홀 센서를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 두 개의 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈이 둘 중 어느 홀 센서에 인접하게 위치하는지를 감지하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 센싱부는, 세 개 이상의 홀 센서를 포함하고,
상기 제어부는, 각 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈의 삼차원적 위치 정보를 감지하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 센싱부는, 4 개의 홀 센서를 포함하고,
상기 4개의 홀 센서는 서로 수직하는 두 개의 축 사이의 각 사분면에 적어도 1개씩 홀 센서를 배치하는 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는, 상기 홀 센서를 통해 획득되는 센싱값을 기반으로 상기 자석 모듈의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 홀 센서는 반도체 기판에 형성되고,
상기 각각의 홀 센서는
4개의 컨택 영역;
상기 컨택 영역 옆에 접합영역;
상기 접합 영역 아래에 감지 영역;
상기 전체 홀 센서를 감싸는 가드링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 복수개의 홀 센서를 포함하는 센서 그룹이 복수 개 배치되며;
상기 센서 그룹은 서로 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
제1 본체;
상기 제1 본체에 서로 대칭적으로 형성된 복수의 센서 그룹;
상기 제1 본체와 별개로 구성된 제2 본체;
상기 제2 본체에 형성된 자석 모듈; 를 포함하며
상기 센서그룹은 복수 개의 홀 센서를 포함하며, 상기 자석 모듈의 자기력을 센싱하는 센싱 시스템을 포함하는 장치.
제 8항에 있어서,
상기 센서그룹이 포함된 센싱부;
상기 센서 그룹의 센싱값의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부;
상기 오프셋이 조정된 센싱값을 이용하여 상기 제2 본체를 식별하는 제어부를 더 포함하는 센싱 시스템을 포함하는 장치.
제 8항에 있어서,
상기 센서그룹은, 4개의 센서그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템을 포함하는 장치.
제 10항에 있어서,
상기 4개의 센서그룹은 정사각 형태 또는 마름모 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템을 이용한 장치.
제 9항에 있어서,
상기 센싱값은, 하나의 센서 그룹 내에 존재하는 상기 복수 개의 홀 센서들이 가지고 있는 센싱 값의 평균값인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템을 포함하는 장치.
제 12항에 있어서,
상기 평균 값이 미리 설정된 문턱 값 이상인지 판단하여 상기 자석 모듈이 포함된 제2 본체가 상기 제1 본체와 부착되었는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템을 포함하는 장치.