KR20190039005A - 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템 - Google Patents

조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템 Download PDF

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KR20190039005A KR1020180116981A KR20180116981A KR20190039005A KR 20190039005 A KR20190039005 A KR 20190039005A KR 1020180116981 A KR1020180116981 A KR 1020180116981A KR 20180116981 A KR20180116981 A KR 20180116981A KR 20190039005 A KR20190039005 A KR 20190039005A
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Abstract

조절 가능한 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 실시예가 도시되고, 상기 시스템은 데스크 표면; 하나 이상의 조절 가능한 높이의 다리, 상기 조절 가능한 높이의 다리를 위한 컨트롤러; 상기 조절 가능한 높이의 다리 내의 모터의 전류량에 대응하여 상기 시스템에 신호를 제공하는 홀-효과 센서; 및 상기 데스크 표면의 주위에 인접하여 배치되고 LC 탱크 회로와 전기적으로 접속된 전도성 재료의 스트립인 근접 검출 센서를 포함하고, 상기 시스템은 상기 모터의 전류량이 고정 설정 지점을 초과하면 상기 모터를 디스에이블(disable)하고, 상기 LC 탱크 회로는 오브젝트가 전도성 재료의 스트립에 근접하여 있을 때 상태의 변화를 나타내도록 구성되고, 상기 시스템은 상기 LC 탱크 회로가 상태의 변화를 나타낼 때 상기 모터를 디스에이블한다.

Description

조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템{System for Reducing Injury from Pinch Zones in Adjustable Height Work Surface Assemblies}
본 출원은 2017년 10월 2일 출원된 미국 가출원 "조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Reducing Injury from Pinch Zones in Adjustable Height Work Surface Assemblies)"의 이익을 주장하며, 이는 여기에 그 전체가 참고로서 포함된다.
도 1a 내지 1r은 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 상세한 회로도를 도시한다. 문자 "I", "O", 및 "Q"는 도면 식별에 혼란을 피하기 위해 의도적으로 생략된다.
도 2는 높이 조절 가능한 데스크를 도시하고, 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 배치를 도시한다.
도 3은 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템을 위한 센서 스트립의 평면도이다.
도 4는 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템을 위한 센서 스트립의 단면도이다.
도 5는 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 제2 실시예의 회로도이다.
도 6은 높이 조절 가능한 데스크 내의 다른 구성요소에 더하여, 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 블록도이다.
조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역에서의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 실시예가 도시되고 설명된다. 상기 시스템은 데스크 표면; 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부(leg)로서, 상기 조절 가능한 높이의 다리부는 외부 쉘(shell), 데스크 표면과의 결합을 위한 상부 주물(casting) 및 다리부의 높이 조절을 위해 외부 쉘 내에 배치되는 모터를 갖는 액추에이터를 갖는 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부; 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부를 위한 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 조절 가능한 높이의 다리부의 작동 중 핀치 부상을 방지하기 위한 시스템을 갖는, 컨트롤러를 포함하고, 상기 시스템은: 모터의 입력 말단과 전기적으로 연결된 홀-이펙트(Hall-effect) 센서로서, 상기 홀-이펙트 센서는 모터의 전류 인출(current draw)에 상응한 신호를 시스템에 제공하는, 홀-이펙트 센서를 포함하고, 상기 시스템은 모터의 전류 인출이 고정된 설정 포인트를 초과하면 모터를 디스에이블(disable)하도록 구성되고, 시스템에 연결되는 근접 감지 센서로서, 상기 근접 감지 센서는 데스크 표면의 주변에 인접하여 배치되고 LC 탱크 회로와 전기적으로 연결되는 도전성 물질의 스트립인, 근접 감지 센서를 포함하고, 상기 LC 탱크 회로는 오브젝트가 도전성 물질의 스트립에 근접할 때 상태의 변화를 나타내도록 구성되며, 상기 시스템은 LC 탱크 회로가 상태의 변화를 나타낼 때 모터를 디스에이블하도록 구성된다. 시스템의 일 양태는 손가락, 손, 팔다리 등이 데스크탑 및 일부 고정된 오브젝트 사이를 이동할 때, 높이-조절 가능한 데스크탑의 이동 중에 손가락, 손, 팔다리 등이 끼이는(pinched) 것으로부터 방지하는 것이지만, 시스템의 다른 양태는 가구 또는 다른 움직일 수 없는 아이템이 그것의 이동 경로에 있을 때 데스크탑의 움직임을 방지함으로써 높이 조절 가능한 데스크 및 주변 아이템에 대한 손상을 방지하는 것이다.
도 6을 먼저 참조하면, 높이-조절 가능한 데스크의 다른 구성요소뿐만 아니라, 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서의 핀치 영역으로부터 부상을 감소시키기 위한 시스템의 블록도가 도시된다. 본 시스템이 구비된 높이-조절 가능한 데스크의 전체 어셈블리(600)는 조절 스위치(601)를 포함한다. 조절 스위치(601)는 높이 조절 가능한 데스크탑의 높이를 높이거나 낮추기 위한 입력의 형태를 취하는 사용자 입력(602)을 수신한다. 데스크를 높이거나 낮추는 것을 나타내는 전기 신호는 조절 스위치(601)로부터 모터 컨트롤러(603)로 전송된다. 모터 컨트롤러(603)는 본 시스템(604)과 통신한다. 이하에서 상세히 설명될 바와 같이, 시스템(604)은 충돌이 있는지 여부를 결정하는데, 이는 높이 조절 가능한 데스크탑이 장애물과 접촉했거나 장애물의 근접이 검출되었음을 의미한다. 어느 경우든, 시스템(604)은 사용자 입력(602)에도 불구하고 높이 조절 가능한 다리부(605)를 작동시키기 위한 모터 컨트롤러(603)의 신호를 방해할 것이다. 시스템(604)에 의한 이러한 결정한 일부는 시스템(604) 내의 센서(606)으로의 입력에 기초한다. 충돌이 없거나 장애물의 근접이 검출되면, 모터 컨트롤러(603)는 높이 조절 가능한 다리부(605)를 사용자 입력(602)에 의존하여 위 또는 아래로 작동시킨다.
도 1a 내지 1r은 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서의 핀치 영역으로부터 부상을 감소시키기 위한 시스템의 상세한 회로도를 도시한다. 도 1a, 1b 및 1c는 액추에이터와 함께 조절 가능한 높이의 다리부의 수직 운동을 허용하는 3개의 모터 각각의 전류 부하를 모니터링하는 회로 구성요소를 도시한다. 전류 부하 모니터의 수는 조절 가능한 높이의 다리부의 수에 상응하고, 확장하여 어셈블리 내의 모터의 수에 상응하며, 각각의 조절 가능한 높이의 다리부는 그것의 자체 모터에 의해 작동됨을 이해하여야 한다. 이 예에서, 3개의 다리부가 사용되지만, 1개, 2개의 다리부 또는 4개 이상의 다리부를 갖는 어셈블리도 가능하며 본 명세서의 범위 내에 포함된다. 모터는 고정된 속도로 작동하므로, 데스크탑에서 일정하게 유지되면 모터 전류는 동일하게 유지된다. 충돌이 발생하면, 컨트롤러는 각 모터의 전류를 개별적으로 변조하여(modulating) 모터 속도를 동일하게 유지하려고 시도할 것이다. 충돌 감지 시스템은 3개의 모터 각각의 전류를 지속적으로 모니터링하고, 측정된 평균에 대한 전류 공급의 변화를 지속적으로 관찰한다.
도 1a, 1b 및 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 3개의 모터 각각의 전류 인출은 모터 +VE 말단과 직렬로 설치된 홀-이펙트 전류 센서를 사용하여 측정된다. 홀 전류 센서는 측정된 전류를 측정된 전류에 선형적으로 비례하는 전압으로 변환한다. 그런 다음, 전압은 10-비트 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 정규 10ms 샘플링 간격에서 변환된다. 모터 전류 감지 신호는 도 1d에 도시된 마이크로컨트롤러로 전송된다. 마이크로컨트롤러는 다음과 같은 소프트웨어-정의 기능을 수행한다. 디지털로 측정된 순간전류(instantaneous currnet) 인출은 무한 임펄스 응답 저역 통과 필터로 공급되어 모터로부터 단기 평균 전류 소비량을 제공한다. 필터로부터의 출력은 이전 샘플과 비교되어 시간 경과에 따른 차동 전류를 제공한다. 차동 전류는 장기-프레임에서 전류 차를 합산하는 윈도우형 적분기(integrator)에 공급된다. 적분기로부터의 출력이 고정된 설정 포인트를 넘어 상승하면 시스템은 모터 기능을 디스에이블한다. 따라서, 회로의 이 부분은 모터 전류의 변화를 모니터링하고 충돌이 감지될 때 모터를 디스에이블함으로써 움직이는 데스크탑이 장애물과 충돌하는 것을 감지한다.
모터 전류 인출의 변화를 감지하는 것에 의해 데스크탑의 움직임의 간섭을 감지하는 것 외에도, 시스템은 정전용량-주파수(capacitance-to-frequency) 변환을 기초로 근접 감지를 수행한다. 이러한 근접 검출 기능은 장애물, 예를 들어, 하나의 가구, 또는 인간 팔다리가 높이 조절 가능한 데스크의 엣지에 근접하여 있을 때, 다리부 내의 모터가 디스에이블되는 것을 허용한다. 근접 검출은 LC 탱크 공진기에 기반한다; 이는 인덕터 및 커패시터 센서를 사용하여 도 1e에 도시된 바와 같이 고정된 주파수에서 동작하는 진동을 생성한다. 도 1e는 높이 조절 가능 기능을 갖는 직사각형 데스크의 4개의 엣지에 적용된 것처럼 4개의 LC 탱크 공진기 센서를 도시한다. 예를 들어, 데스크탑의 기하학적 구조가 4개 이상의 센서가 데스크탑의 주변을 적절히 둘러싸도록 요구되는 경우와 같이 추가 용량성 센서가 커넥터를 통해 시스템 외부에 장착될 수 있음을 이해하여야 한다. 아래에서 더 자세히 설명될 바와 같이, 센서는 손 또는 다른 신체 부위와 같이 센서 자체보다 큰 커패시턴스를 가진 외부 오브젝트의 근접성과 관련하여 그 값이 변화하도록 디자인된다.
용량성 센서에 비해 커패시턴스가 큰 어떤 것도 근접하면 LC 탱크 회로의 커패시턴스의 변화가 야기될 것이다. 그러면 탱크 공진기의 주파수가 떨어지고 장애물이 감지 스트립에 더 가깝게 될 것이다. 주파수의 변화는 도 1e의 IC18에 의해 측정되고, 그 결과는 도 1d의 마이크로컨트롤러에 전송된다.
도 1d의 마이크로컨트롤러는 도 1e의 LC 탱크 회로 및 IC18로부터 수신된 주파수 변경 신호에 대해 다음의 소프트웨어 정의 기능을 수행한다. 들어오는 주파수 측정은 상당히 낮은 잡음이지만, 이 신호는 컴퓨터 및 전원 공급 장치와 같은 외부 잡음 소스의 근접성에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 주파수 변환기로부터의 입력 신호는 저역 통과 필터를 통해 공급된다. 센서의 절대 주파수(absolute frequency)는 온도와 습도로 인해 시간에 따라 약간 변하기 때문에 중요하지 않다. 감지 시스템은 주파수의 단기 변화를 감지할 수 있어야 한다. 이를 위해 센서는 더 긴시간 동안 샘플링되고, 다음 평균값이 연산된다. 이 장기 평균으로부터의 편차는 시스템이 모터의 작동을 정지시키는 데에 사용된다. 이러한 방식으로, LC 탱크 회로의 주파수 변화를 야기하는 장애물, 가구 또는 인간 팔다리 또는 이들의 일부,의 근접은 움직이는 데스크탑과 상기 장애물의 충돌을 방지하기 위해 모터의 정지를 초래한다. 또한, 센서가 시스템으로부터 분리되면 LC 탱크 회로 주파수가 증가할 것이다. 센서 분리 또는 고장의 경우, 시스템은 또한 이에 수반되는 주파수 변화를 감지하고, 모터의 작동을 정지시킨다. 이는 핀치 영역으로부터 부상을 방지하기 위한 시스템이 작동하지 않는 경우, 높이 조절 가능한 데스크가 작동되는 것을 방지한다.
도 1f에 도시된 회로 구성요소는 사용자에게 시각적 상태 표시를 제공하고, 표시기는 도 1d에 도시된 마이크로컨트롤러에 의해 제어된다. 이 시각 상태 표시기, 예를 들어, 표시등, 는 시스템이 충돌을 감지했거나 충돌이 임박했다는 것을 사용자에게 경고할 수 있다. 시스템의 일부 실시예에서, 시각적 상태 표시기는 충돌 또는 임박한 충돌에 대한 경고를 사용자에게 제공할 수 있고, 시스템이 모터를 정지시키지 않을 수 있으며, 대신 사용자가 계속 조작할 수 있도록 시각적 상태 표시기의 경고에 의존하여 작동 여부를 결정할 수 있으며, 시스템의 자동 정지 기능을 수동으로 오버라이드(over-riding)할 수 있다. 도 1g에 도시된 회로 구성요소는 USB를 통해 호스트 PC에 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리의 핀치 영역으로부터 부상을 감소시키기 위한 시스템을 링크한다. 그 다음, 호스트 PC를 사용하여 작동 파라미터를 설정하고, 모듈로부터 작동 데이터를 검색할 수 있다. 도 1h에 도시된 회로 구성요소는 모터 컨트롤러부터의 고전압 신호를 도 1d의 마이크로컨트롤러에 적합한 전압으로 변환하는데 사용된다. 도 1h의 회로 구성요소는 컨트롤러가 제공하는 더 높은 신호 전압으로부터 마이크로컨트롤러를 보호하기 위해 신호 단위로 이 변환을 수행한다. 도 1j에 도시된 회로 구성요소는 현재 데스크 높이에 직접적으로 비례하는 0 내지 3.3V 사이의 아날로그 신호를 생성한다. 마이크로컨트롤러는 모터 컨트롤러부터 전송된 디지털 높이 데이터를 판독할 수 있고, 이를 도 1d의 마이크로컨트롤러에 내장된 디지털-아날로그 변환기를 사용하여 아날로그 전압으로 변환할 수 있다. 회로의 이 부분은 단일 이득 안정 버퍼를 제공한다.
도 1k에 도시된 회로 구성요소는 전원 사이클 사이에 모듈 구성 파라미터를 저장하기 위해 마이크로컨트롤러에 의해 사용되는 비-휘발성 플래시 메모리 장치이다. 도 1l에 도시된 회로 구성요소는 마이크로컨트롤러 프로그래밍 커넥터이다. 이는 작동 펌웨어를 공장에서 마이크로컨트롤러로 다운로드할 때 사용된다. 도 1m에 도시된 회로 구성요소는 마이크로컨트롤러에 적합한 직류 전류인 3.3V로 직류 전류를 모터 컨트롤러 5V로 변환하는 선형 조절 전원 공급 장치이다. 그 결과, 도 1m의 회로 구성요소는 마이크로컨트롤러를 위한 전원 소스를 생성한다. 이 생성된 전원 소스는 마이크로컨트롤러 및 시스템의 모든 관련된 회로에 전원을 공급하기에 충분한 전류를 제공할 수 있다. 도 1n은 필요에 따라 모듈 감지 알고리즘을 재설정하기 위해 사용자에 의해 사용될 수 있는 푸시 버튼을 도시한다. 도 1p의 구성요소는 이전에 설명된 시각적 표시기와 유사하게 충돌 또는 근접 감지 이벤트가 발생하였다는 것을 사용자에게 오디오 표시로서 제공한다. 시스템의 일부 실시예에서, 오디오 표시기는 충돌 또는 임박한 충돌을 사용자에게 경고하는 것을 제공할 수 있고, 시스템은 모터를 정지시키지 않을 수 있으며, 대신 사용자가 데스크의 높이-조절가능 기능을 계속 조작할 수 있는지 여부를 결정하는 것을 허용하기 위해 오디오 표시기의 경고에 의존할 수 있으며, 시스템의 자동 정지 기능을 수동으로 오버라이드할 수 있다. 마지막으로, 도 1r은 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리의 핀치 영역으로부터 부상을 감소시키기 위한 시스템과 조절 스위치 및 메인 컨트롤러 간의 주요 전기 인터페이스이다.
다음의 표는 도 1a 내지 1r에 도시된 회로도에서 식별된 각 구성요소에 대한 설명을 제공한다.
지정자(Designator) 제조자
(Manufacturer)		 설명(Description)
C2, C3, C4, C6, C7, C8, C11, C14, C16, C17, C18, C19, C22, C27, C28, C29, C33, C34, C35, C36, C37, C39, C41 Kemet Cap 0402 100nF 10% 16V C0402C104K4RACTU
C23 Kemet Cap 0402 10uF 20% 6.3V C0402C106M9PACTU
C5, C21, C40 AVX Cap 0805 4.7uF 10% 16V 0805YC475KAT2A
C1 Panasonic Cap eev_k16 4700uF 20% 16V EEVFK1C472M
C42, C43, C44 Kemet Cap 0805 220nF 5% 100V C0805C224J1RACTU
C20, C30 Kemet, [NoParam] Cap 0805 1uF 10% 50V C0805C105K5RACTU
C15 Kemet Cap 0402 1uF 10% 16V C0402C105K4PAC7411
SK3 Hirose Connector; USBMicro-B,Reverse type, SMT; 5 Position; Right Angle
IC16 Silicon Labs Single-Chip USB to UART Bridge, 1024 Bytes EEPROM, -40 to 85 degC, 28-pin QFN, Tube
FB1 Murata Chip Ferrite Bead for Power Lines, 330 Ohm, 1500 mA, -55 to 125 degC, 2 x 1.25 x 1.05 mm SMD, Tape and Reel
C25, C26, C31, C32 Kemet CAP 33pF 16V ±10% 0805 (2012 Metric) Thickness 1mm SMD
J3, J4, J5, J6, J7, J8 Molex Con 8-way MiniFit JR 39-30-1080
J1, J2 CUI Inc Con 7-way DIN SDS-70J
J13 CNC Tech Con 10-way Header 1.27mm 3220-10-0300-00
J14 Molex Con 6-way Nano-Fit 105314-1106
J9, J10, J11, J12 Zhejiang Deli Con 2-way ZJD AWB HY-2AWB
D17, D18 Avago Diode 0805 HSMC-C280
D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11, D12, D13, D14, D16, D19, D20 AVX Diode 0402 5V GG040205100N2P
D1 Microsemi Diode DO-214BA 15V 1A LSM115JE3
D15 Nexperia Diode SOT143B 5.5V PRTR5V0U2X
L1, L2, L3, L4 Abracon LLC Inductor 0805 0.9mR 0.005A AIML-0805-180K-T
IC12, IC15, IC17 Allegro Microsystems Allegro Microsystems Hall-Effect Current ACS723LLCTR-10AB-T soic_8
IC18 TI TI Capacitive Touch FDC2114 qfn_16
IC9 Adesto Technologies Adesto Technologies Flash AT25SF161-SSHD sop_8
IC3 Atmel Atmel ARM ATSAMD21J18A-A qfn_64
IC1, IC6 TI TI Quad buffer SN74LV125APWR tssop16
IC5, IC7, IC8 TI TI Buffer SN74LVC1G126 sot-23-5
U1 Analog Analog Operation Amplifier AD8613AUJZ sot-23-5
IC2 TI TI Quad NAND SN74LVC00APWR tssop16
IC19 STMicro STMicro Voltage Regulator LD1117DTTR dpak_3
B1 Soberton Electromagnetic Buzzer, 3.1kHz, 83dBA
R31, R32 Vishay Res 0402 274R 1% CRCW0402274RFKED
R34 Vishay Res 0402 487R 1% CRCW0402487RFKED
R16, R19, R21 Vishay Res 0402 511R 1% CRCW0402511RFKED
R18, R20, R23, R50 Vishay Res 0402 1K00 1% CRCW04021K00FKED
R12, R13, R15, R17, R22, R24, R25, R26, R28, R29, R37, R38, R39, R40, R41, R51, R52, R68 Vishay Res 0402 4K64 1% CRCW04024K64FKED
R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R49 Vishay Res 0402 10K0 1% CRCW040210K0FKED
R14, R47 Vishay Res 0805 51R1 1% CRCW080551R1FKED
R35 Vishay Res 0805 1K00 1% CRCW08051K00FKED
R1, R11, R46, R48, R58, R62, R66 Vishay Res 0805 0R -% CRCW08050000Z0EA
R27 Vishay Res 0805 120R 1% CRCW0805120RFKEA
R30 Vishay Res 0805 200R 1% CRCW0805200RFKEA
SW1 TE Connectivity TE Connectivity FSM4JSMATR SMT
TR1 Vishay Siliconix MOSFET, N-CH, 30V, 1.2A, SOT-563
도 2는 높이 조절 가능한 데스크를 도시하고, 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 배치를 도시한다. 도 2에는 높이 조절 가능한 다리부(201) 및 데스크탑 표면(202)을 갖는 높이 조절 가능한 데스크 어셈블리(200)가 도시된다. 또한 데스크탑 표면(202)의 엣지(203)가 도시된다. 본 시스템의 실시예는 엣지(203) 상에 배치되거나, 엣지(203)에 인접한 데스크탑 표면(202)의 하부 측 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 데스크탑 표면(202)의 전방 엣지(204)에 제공되지 않을 것이며, 다른 실시예에서는 시스템이 엣지(204)에 제공될 것이다. 본 시스템은 사용자의 필요에 따라 데스크탑 표면(202)의 모든 엣지 또는 선택된 엣지에만 제공될 수 있다.
도 3 및 4는 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템을 위한 센서 스트립에 대한 실시예를 도시한다. 도 3은 센서 스트립(300)의 평면도를 도시하고, 도 4는 센서 스트립(300)의 단면도를 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 센서 스트립(300)은 그 일 단부에 배치되는 커넥터(302)를 갖는 길고 좁은 몸체(301)를 갖는다. 예로서, 그리고 제한 없이, 센서 스트립(300)은 길이가 800mm이고, 폭이 12mm 일 수 있다. 당업자는 센서 스트립의 치수가 사용자의 특정 용도에 따라 달라질 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 위의 치수보다 길거나 짧은 센서 스트립은 사용자의 데스크에 꼭 맞도록 필요할 수 있다. 센서 스트립은 접착제 또는 기계적 패스너(fastener)를 포함하여 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 데스크에 부착될 수 있다.
도 4는 센서 스트립(300)의 단면도를 도시한다. 센서 스트립(300)의 하부층(401)은 FR4 기판으로 구성된다. 이 하부층(401)은 센서 스트립(300)의 베이스를 형성하는 가요성 절연층이다. 하부층(401)의 상부에는 도전층(402)이 배치된다. 도전층(402)은 스트립의 감지 기능을 수행하고, 전술된 회로에 의해 생성된 전기 신호를 장애물의 근접에 의해 영향을 받아 전술된 회로에 의해 감지된다. 도전층(402)은 예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 금을 제한되지 않는 예시로서 포함한 임의의 수용가능한 도전성 물질로 제조될 수 있다. 커넥터(404)는 솔더(solder)(405)에 의해 도전층(402)에 전기적으로 연결된다. 커넥터(404)에 전기적으로 연결되는 와이어(406)는 센서 스트립(300)을 도 1a 내지 1r에 설명된 회로에 연결한다. 센서 스트립(300)의 최상층은 솔더 레지스트(403)이다. 솔더 레지스트(403)는 도전층(402)을 커버하고 절연한다. 솔더 레지스트(403) 내의 개구는 커넥터(404)가 도전층(402)에 솔더될 수 있게 한다. 센서 스트립(300)은 데스크 주변의 사용자의 움직임을 방해하지 않도록 매우 낮은 프로파일을 갖는 다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 센서 스트립(300)은 다양한 데스크 하부측 표면에 컨포멀하도록 가요성이다. 또한, 센서 스트립은 요구되는 길이로 절단될 수 있도록 제조된다. 도 3 및 도 4와 관련하여 설명된 이외의 다른 센서 물질이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 알루미늄 시트, 구리 테이프, 솔리드 구리 와이어, 꼬아진(braided) 구리 와이어 및 알루미늄 테이프를 포함하여 센서 물질에 적합한 다양한 물질이 식별되었다. 인듐 주석 산화물로 코팅된 도전성의 가요성 플라스틱 시트도 수용 가능한 센서 물질로 판명되었다. 이러한 물질은 모두 도 3 및 4에 설명된 센서 대신 센서 스트립으로 사용될 수 있다.
도 5는 조절 가능한 높이의 작업 표면 어셈블리에서 핀치 영역으로부터의 부상을 감소시키기 위한 시스템의 대안적인 실시예의 회로도이다. 시스템을 위한 회로(500)는 크게 세 부분으로 구성된다. 제1 부분은 마이크로컨트롤러(501) 및 배터리 팩(502)이다. 마이크로컨트롤러(501)는 Arduino Uno R3 마이크로컨트롤러 보드일 수 있다. 배터리 팩(502)은 마이크로컨트롤러(501)에 필요한 작동 전압을 제공하도록 제공될 수 있다. 당업자는 적합한 전압으로 변환되거나 변환되지 않는 배터리 또는 표준 전기 주전원 장치를 포함하여 마이크로컨트롤러(501)의 전원 입력 요건을 충족시키는 임의의 전원 공급 장치가 사용될 수 있음을 이해하여야 할 것이다. 또한, 마이크로컨트롤러는 조절 가능한 높이의 다리부를 조작하는 동일한 전원 소스에 의해 전원을 공급받을 수 있다.
또한, 도 5에는 센서(504) 및 센서 회로 저항기(505)로 구성된 센서 회로(503)가 도시된다. 센서 회로 저항기(505)는 30MΩ의 저항으로 이루어질 수 있고, 당업계에 공지된 임의의 형태로 제공될 수 있다. 센서 회로 저항기(505)에 대해 선택된 저항의 양은 전체 시스템의 성능에 영향을 미친다. 1MΩ에서 40MΩ까지 다른 저항 값이 사용될 수 있으며, 필요한 감도의 양과 사용된 센서 물질의 양에 따라 필요한 양이 달라진다. 일반적으로, 센서 회로 저항기(105)의 저항이 높을수록 시스템의 감도가 높아진다. 하지만, 센서 회로 저항기(505)에 더 높은 저항 값이 사용되면, 이는 감지 회로의 속도를 늦추므로 실시간 응답을 유지하기 위해서는 속도 및 감도가 균형을 이루어야 한다.
또한, 센서 회로(503)의 일부는 센서(504)이다. 이는 도전성 오브젝트에 근접하여 감지하고, 또는 사용자에 의해 접촉하는 것에 응답하는 물질이다. 이는 도전성이 있어야 하며, 솔더링 또는 물리적 커넥터를 통해 전기적으로 연결할 수 있어야 한다. 또한 데스크탑의 경로의 장애물 근접을 감지할 수 있는 충분한 표면적을 가져야 한다. 알루미늄 시트, 구리 테이프, 솔리드 구리 와이어, 꼬아진 구리 와이어, 및 알루미늄 테이프를 포함하여 센서 물질에 적합한 다양한 물질이 식별되었다. 인듐 주석 산화물로 코팅된 도전성의 가요성 플라스틱 시트도 수용 가능한 센서 물질로 판명되었다. 예로서, 제한 없이, 알루미늄 테이프가 센서 물질로 사용될 수 있다. 알루미늄 테이프는 길이가 138" 또는 3.5미터 길이로 연속적으로 적용되어 전방 엣지를 제외하고 데스크의 주변에 센서를 적용하여 센서로서 수용 가능하게 기능하는 것으로 판명되었다. 센서는 한면에 접착제를 가지거나, 기계적 연결로 데스크에 부착될 수 있다.
또한, 도 5는 릴레이(506)를 도시한다. 릴레이(506)는 5V 릴레이일 수 있고, 마이크로컨트롤러(501)에 의해 제어된다. 릴레이(506)는 마이크로컨트롤러로부터 센서가 데스크탑의 경로에서 장애물을 감지했다는 신호를 수신하면, 제어 스위치(507)로부터 조절 가능한 높이의 다리부의 입력(508)으로 신호를 방해한다. 릴레이는 사용자가 데스크 상에 설치한 임의의 높이 조절 가능한 다리부 시스템으로부터 신호를 방해할 것이다. 따라서, 감지 시스템을 위한 하우징 상의 연결부는 7-핀 직렬 커넥터 및 RJ45 잭을 제한되지 않는 예시로서 포함한 다른 제조자의 연결 방식을 수용하도록 제공될 수 있다.
마이크로컨트롤러(501)는 감지 기능을 완료하는 데 필요한 연산을 수행하기 위한 코드로 프로그램된다. 시스템이 올바르게 기능할 수 있도록 코드에 다양한 파라미터가 있음이 결정되었다. 기본 프로그램은 단순히 밀리초 단위로 센서 회로를 완료하는데 걸리는 시간을 측정한다. 값이 정의된 값보다 크면 장애물이 감지된다. 매우 가변적인 센서 데이터를 처리하기 위해, 샘플 크기에 대한 파라미터가 있는 이동 평균이 사용될 수 있다. 이는 센서 데이터의 스파이크를 부드럽게(smooth) 하기 위해 평균 10 내지 1000개의 센서 판독 값을 취하여 평균화한다. 이 파라미터는 속도 및 감도 사이의 트레이드-오프(trade-off)를 나타낸다. 10의 낮은 샘플 크기는 연산 속도를 보존하지만 센서 데이터의 가변성을 허용한다. 1000과 같은 값이 높을수록 데이터를 판독하는 것이 하나당 1초씩 느려지고, 변화에 매우 높은 저항성을 갖는 거의 완전한 균일 데이터가 생성된다. 또한, 프로그램은 릴레이가 트립되는 것을 방지하기 위해 릴레이가 트립된 후 1초의 지연을 구현하고, 어떠한 자극으로 인해 릴레이가 트립되었는지 결정하기가 어렵게 만든다.
프로그래밍에서 다루는 또 다른 문제는 현장에서 발생하는 설치 유형의 다양성이다. 본 시스템은 다양한 환경에 설치될 것이며, 센서 값은 사무실 환경에 따라 250±20 또는 15,000±1,000의 범위가 될 수 있다. 이러한 가변 환경에서 릴레이를 트리거하기 위한 정적 임계값을 설정하는 것은 작동하지 않을 수 있다. 따라서 트리거 임계값은 낮은 기준 및 높은 기준 판독값을 수용하도록 센서 값의 백분율로 설정된다. 프로그램은 25회의 판독 평균값으로부터 연산된 센서 판독값을 취하고 센서 판독값의 1%와 동일한 수를 얻기 위해 100으로 나눈다. 그런 다음, 이 숫자에 15를 곱하여 센서 판독값의 15%를 얻은 다음 센서 값에 추가한다. 다음 프로그램은 다음 센서 값을 비교하여 이전 센서 값보다 +15% 더 큰지 판단하고, 릴레이가 트립된 후 1초간 대기 후 다시 시작한다. 그렇지 않으면, 현재 값을 이전 값으로 저장하고 다시 시작한다.
다른 추가 문제는 프로그래밍에 의해 해결된다. 경우에 따라, 다른 소스의 전자파 간섭으로 인해 센서 값이 크게 감소되어 관련된 연산이 실패할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 파라미터는 모든 센서 값에 1000을 임의로 추가하여 연산이 실패하는 것을 방지한다. 또한, 프로그램이 연산에서 0의 이전 값을 사용하기 때문에 시작 시 릴레이 트리거 문제를 해결하기 위해, 첫번째 사이클의 끝에서 프로그램의 첫번째 사이클로부터 5000의 임의의 높은 값이 첫번째 '이전 값'으로서 설정되고, 첫번째 센서 값으로 대체된다.
전술한 발명이 특정 실시예 및 예시와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 필수적으로 그렇게 제한되도록 의도되지 않으며, 다수의 다른 실시예, 예시, 사용법, 변형 및 이탈이 여기에 첨부된 청구범위에 포함되도록 의도된다. 본 발명의 다양한 특징은 다음의 청구범위에서 설명된다.

Claims (20)

  1. 데스크 표면;
    적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부(leg)로서, 상기 조절 가능한 높이의 다리부는 외부 쉘(shell), 상기 데스크 표면과의 결합을 위한 상부 주물(casting) 및 상기 다리부의 높이 조절을 위해 상기 외부 쉘 내에 배치되는 모터를 갖는 액추에이터를 갖는, 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부; 및
    상기 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부를 위한 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 조절 가능한 높이의 다리부를 높이거나 낮추기 위해 사용자 입력을 수신하기 위한 조절 스위치를 가지고, 상기 컨트롤러는 상기 조절 가능한 높이의 다리부의 작동 중 핀치 부상을 방지하기 위한 시스템을 더 가지는, 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 시스템은:
    상기 모터의 전기 입력 말단과 전기적으로 연결된 홀-이펙트(Hall-effect) 센서로서, 상기 홀-이펙트 센서는 상기 모터의 전류 인출(current draw)에 상응한 신호를 상기 시스템에 제공하고, 상기 시스템은 상기 모터의 전류 인출이 고정된 설정 포인트를 초과하면 상기 모터를 디스에이블하도록 구성되는, 홀-이펙트 센서; 및
    상기 시스템에 연결되는 근접 감지 센서로서, 상기 근접 감지 센서는 상기 데스크 표면의 주변에 인접하여 배치되고 LC 탱크 회로와 전기적으로 연결되는 도전성 물질의 스트립이고, 상기 LC 탱크 회로는 오브젝트가 상기 도전성 물질의 스트립에 근접할 때 상태의 변화를 나타내도록 구성되며, 상기 시스템은 상기 LC 탱크 회로가 상태의 변화를 나타낼 때 상기 모터를 디스에이블하도록 구성되는, 근접 감지 센서;를 포함하는,
    어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀치 부상을 방지하기 위한 시스템은 상기 컨트롤러부터의 전력에 의해 전원을 공급받는,
    어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 조절 가능한 높이의 다리부는 발 주물이 제공되고, 프리스탠딩(free-standing)인,
    어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    3개의 조절 가능한 높이의 다리부가 상기 어셈블리에 포함되는,
    어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LC 탱크 회로의 상태 변화는 커패시턴스의 변화인,
    어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 LC 탱크 회로의 상태 변화는 주파수의 변화인,
    어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 LC 탱크 회로의 주파수는 상기 근접 감지 센서가 분리되고 상기 컨트롤러가 주파수 변화에 응답하여 상기 모터를 디스에이블할 때 변화하는,
    어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 알루미늄 시트, 구리 테이프, 솔리드 구리 와이어, 꼬아진(braided) 구리 와이어, 알루미늄 테이프 및 인듐 주석 산화물로 코팅된 플라스틱 시트를 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질로 형성되는,
    어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 충돌 또는 근접 감지 이벤트가 발생했거나 즉각적으로 발생할 수 있다는 것을 사용자에게 경고하는 시각적 표시기를 더 포함하는,
    어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 충돌 또는 근접 감지 이벤트가 발생했거나, 즉각적으로 발생할 수 있다는 것을 사용자에게 경고하는 오디오 표시기를 더 포함하는,
    어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 그 일 단부에 배치되는 커넥터를 갖는 길고, 좁은 몸체를 갖는,
    어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 길이가 800mm이고, 폭이 12mm인,
    어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 FR4 기판, 도전층 및 솔더 레지스트 층을 포함하는 층으로 구성되는,
    어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도전층은 구리, 알루미늄 및 금을 포함하는 그룹으로부터 선택되는,
    어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 커넥터는 솔더에 의해 상기 근접 감지 센서의 도전층에 전기적으로 연결되는,
    어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    와이어는 핀치 부상을 방지하기 위해 상기 커넥터와 상기 시스템을 전기적으로 연결하는,
    어셈블리.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 솔더 레지스트의 개구는 상기 커넥터가 상기 도전층에 솔더되는 것을 허용하는,
    어셈블리.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 상기 데스크 표면의 모든 엣지에 제공되는,
    어셈블리.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 근접 감지 센서는 상기 데스크 표면의 선택된 엣지들에 제공되는,
    어셈블리.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 핀치 부상을 방지하기 위한 시스템은 배터리로 전원을 공급받는,
    어셈블리.
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