KR20200061117A - Device for detecting approach of object, method for detecting approach of object using the device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전용량의 변화에 따라 센서 스트립에 접근하는 물체를 비접촉식으로 감지하는 물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an object approach detection device, an object approach detection method using the same, and more particularly, an object approach detection device that non-contactly detects an object approaching the sensor strip according to a change in capacitance, and an object approach detection method using the same It is about.
일반적으로 물체 접근 감지 장치(센서)는 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 접촉식은 장애물과 같은 물체의 접촉으로 인해 발생하는 전기적 부하의 변화나 전압의 변화를 감지하여 물체의 접근 여부를 판단하는 방식이고, 비접촉식은 정전용량의 변화, 전기장의 변화 등을 이용하여 장애물의 접근 여부를 판단하는 방식이다.Generally, an object approach detection device (sensor) is largely divided into a contact type and a non-contact type. The contact type is a method of determining whether an object is approaching by sensing a change in voltage or a change in electrical load caused by the contact of an object such as an obstacle, and the non-contact type uses a change in capacitance or a change in the electric field to approach the obstacle. It is a way to judge whether or not.
여기서, 종래의 비접촉식 센서는 정전용량을 감지하는 정전용량 감지모듈과, 정전용량 감지모듈에서 출력된 신호를 이용하여 물체의 접근여부를 판단하는 제어모듈과, 정전용량 감지모듈의 출력신호를 제어모듈로 전달하는 전송라인으로 구성되며, 정전용량 감지모듈은 예를 들어, 차량의 도어나 윈도우의 주변부를 따라 설치되는 띠 형태의 센서 스트립과, 센서스트립의 단부에 결합되어 센서 스트립의 정전용량을 감지하는 정전용량 감지회로를 포함한다.Here, the conventional non-contact sensor includes a capacitive sensing module for sensing capacitance, a control module for determining whether an object is approached using a signal output from the capacitive sensing module, and a control module for controlling the output signal of the capacitive sensing module. Consists of a transmission line that is transmitted to, the capacitive sensing module is coupled to the end of the sensor strip and the strip-shaped sensor strip installed along the periphery of the door or window of the vehicle, for example, to detect the capacitance of the sensor strip It includes a capacitive sensing circuit.
이러한 종래의 비접촉식 센서는 사람의 손이나 신체의 일부, 또는 이물질이 문이나 도어에 근접하는 경우, 센서 스트립의 정전용량이 변화하게 되고, 센서 스트립에 연결된 RF 발진기의 발진 주파수가 달라진다. 이렇게 RF 발진기의 발진 주파수가 달라짐에 따라, 정전용량 감지회로의 출력신호가 허용 주파수범위를 벗어나면 제어모듈은 장애물과 같은 물체의 접근이 있는 것으로 판단하게 된다.In such a conventional non-contact sensor, when a person's hand or a body part or a foreign object approaches the door or door, the capacitance of the sensor strip changes, and the oscillation frequency of the RF oscillator connected to the sensor strip changes. As the oscillation frequency of the RF oscillator is changed, when the output signal of the capacitive sensing circuit is out of the allowable frequency range, the control module determines that there is an object such as an obstacle.
하지만, 종래의 비접촉식 센서는 하나의 센서 스트립에 하나의 RF 발진기가 구비되기 때문에 정전용량의 미세한 변화를 감지하는 것이 어려우며, 센서 스트립에 실리는 유입 주파수가 높게 형성됨으로 타 기기에 전자파에 의한 영향을 주거나, 다수의 센서 간에 간섭이 발생될 수 있다는 한계가 있다.However, in the conventional non-contact sensor, since one RF oscillator is provided in one sensor strip, it is difficult to detect minute changes in capacitance, and the influx frequency carried on the sensor strip is formed high, so the influence of electromagnetic waves on other devices is affected. There is a limitation that interference may occur between multiple sensors.
더욱이, 종래의 비접촉식 센서는 정전용량의 변화만으로 물체를 감지하기 때문에 물체가 대상체의 어느 방향에서 감지되었는지를 판단하기 위해서는 추가적인 장치 또는 알고리즘이 구현되어야 되기 때문에 장치의 복잡도가 증가한다는 문제점이 있다.Moreover, since the conventional non-contact sensor senses an object only by a change in capacitance, an additional device or algorithm must be implemented to determine in which direction the object is sensed, which increases the complexity of the device.
본 발명의 일측면은 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되어 대상체로 접근하는 물체를 신뢰성 있게 감지하는 물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is provided on an object that is installed on a fixed or moving object to reliably detect an object approaching an object, and provides an object approach detection method using the same.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 복수의 단위 전도체가 길이 방향을 따라 연속적으로 배열된 센서 스트립, 각각의 상기 단위 전도체와 연결되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체를 감지하기 위한 발진 주파수를 제공하는 복수의 RF 발진기, 각각의 상기 RF 발진기마다 구비되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체에 의해 가변되는 상기 발진 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 주파수 설정 전압을 생성하는 복수의 위상 고정 루프 및 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 적어도 하나의 상기 주파수 설정 전압을 기초로 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 MCU를 포함한다.Object approach detection device according to an embodiment of the present invention, a plurality of unit conductors are connected to each of the unit conductors, a sensor strip continuously arranged along the longitudinal direction, for detecting an object approaching the unit conductor A plurality of RF oscillators that provide an oscillation frequency, each of which is provided for each of the RF oscillators, and which generates a frequency setting voltage that controls the oscillation frequency variable by an object approaching the unit conductor to be maintained at a predetermined reference frequency. And an MCU that detects an object approaching the sensor strip based on the phase locked loop and at least one of the frequency set voltages received from the plurality of phase locked loops.
상기 MCU는, 상기 주파수 설정 전압이 미리 설정된 임계값 이상인 단위 전도체의 개수가 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다.The MCU may determine that an object has approached the sensor strip when it is determined that the number of unit conductors whose frequency set voltage is greater than or equal to a preset threshold is greater than or equal to a reference number.
상기 MCU는, 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 모든 상기 주파수 설정 전압의 평균값이 제1 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다.When the MCU determines that the average value of all the frequency set voltages received from the plurality of phase locked loops is greater than or equal to a first threshold, the MCU may determine that an object has approached the sensor strip.
상기 MCU는, 상기 주파수 설정 전압의 크기가 제2 임계값 미만인 주파수 설정 전압을 상기 평균값을 산출하는 과정에서 제외시킬 수 있다.The MCU may exclude a frequency set voltage having a magnitude of the frequency set voltage less than a second threshold value in the process of calculating the average value.
상기 MCU는, 복수의 상기 단위 전도체를 그룹화하여 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값을 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다.The MCU may detect an object approaching the sensor strip by grouping a plurality of the unit conductors and using an average value of a frequency setting voltage calculated for each group.
상기 MCU는, 상기 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다.The MCU may determine that an object has approached the sensor strip when it is determined that the group having the average value equal to or greater than the threshold value is greater than the reference number.
상기 MCU는, 상기 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준 개수 미만인 것으로 확인되면, 각각의 상기 단위 전도체별로 생성되는 상기 주파수 설정 전압을 미리 설정된 기준값 이상인 단위 전도체의 개수를 카운팅하고, 키운팅 결과 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 기 설정된 그룹을 재구성하고, 재구성된 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값이 상기 임계값 이상인 그룹이 기준개수 미만인지 여부를 재확인하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다.When it is determined that the group having the average value of the threshold value or more is less than the reference number, the MCU counts the frequency set voltage generated for each unit conductor and the number of unit conductors equal to or greater than a preset reference value, and the counting result is greater than the reference number If it is confirmed that the preset group is reconfigured, and the group having the average value of the frequency set voltage calculated for each reconfigured group is less than the reference number, it is possible to detect an object approaching the sensor strip.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 단위 전도체가 길이 방향을 따라 연속적으로 배열된 센서 스트립과, 각각의 상기 단위 전도체와 연결된 복수의 RF 발진기와, 각각의 상기 RF 발진기마다 구비된 복수의 위상 고정 루프와, 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 전기적 신호를 기초로 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 MCU를 포함하는 물체 접근 감지 장치를 이용한 물체 접근 감지 방법은, 상기 복수의 RF 발진기가 상기 MCU의 제어에 의해 발진 주파수를 상기 단위 전도체에 제공하고, 상기 위상 고정 루프가 상기 단위 전도체로 접근하는 물체에 의해 가변된 발진 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 주파수 설정 전압을 생성하며, 상기 MCU가 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 적어도 하나의 상기 주파수 설정 전압을 기초로 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지한다.In addition, a plurality of unit conductors according to an embodiment of the present invention, a sensor strip continuously arranged along a longitudinal direction, a plurality of RF oscillators connected to each of the unit conductors, and a plurality of provided for each of the RF oscillators The object approach detection method using the object access detection device including an MCU for detecting an object approaching the sensor strip based on a phase locked loop and an electrical signal received from the plurality of phase locked loops, the plurality of RF oscillators Generates a frequency setting voltage that provides an oscillation frequency to the unit conductor under the control of the MCU, and controls the oscillation frequency varied by an object approaching the unit conductor to maintain a predetermined reference frequency. The MCU detects an object approaching the sensor strip based on at least one frequency setting voltage received from the plurality of phase locked loops.
상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 것은, 상기 주파수 설정 전압이 미리 설정된 임계값 이상인 단위 전도체의 개수가 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단하는 것일 수 있다.Detecting an object approaching the sensor strip may be determined as an object approaching the sensor strip when it is determined that the number of unit conductors having the frequency set voltage equal to or greater than a preset threshold is greater than or equal to a reference number.
상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 것은, 복수의 상기 단위 전도체를 그룹화하여 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값을 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 것일 수 있다.Detecting an object approaching the sensor strip may be detecting an object approaching the sensor strip using an average value of a frequency setting voltage calculated for each group by grouping a plurality of the unit conductors.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 물체 접근에 따라 가변되는 발진 주파수를 제어하기 위한 주파수 설정 전압의 변화량을 이용하여 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있으며, 이 과정에서 하나의 센서 스트립에 대해 생성되는 복수의 주파수 설정 전압을 이용하여 물체 접근 여부를 신뢰성 있게 판단할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, an object approaching the sensor strip can be detected by using a change amount of a frequency setting voltage for controlling an oscillation frequency variable according to the object approach, and in this process, one sensor strip can be detected. It is possible to reliably determine whether or not an object is approached by using a plurality of frequency setting voltages generated with respect to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성이 도시된 개념도이다.
도 2 내지 도 는 도 1의 물체 접근 감지 장치가 물체를 감지하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 물체 접근 감지 장치가 물체를 감지하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an object approach detection device according to an embodiment of the present invention.
2 to FIG. 2 are views for explaining an embodiment in which the object approach detection device of FIG. 1 detects an object.
5 and 6 are views for explaining another embodiment in which the object approach detection device of FIG. 1 detects an object.
6 is a flowchart illustrating a schematic flow of an object approach detection method according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and properties described herein can be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성이 도시된 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of an object approach sensing device according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 차량, 엘리베이터, 도어 등과같이 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되어 대상체에 접근하는 물체를 감지할 수 있다. The object
즉, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 설치된 대상체 근처로 접근하는 물체를 감지하고, 그에 따른 결과를 대상체에 구비된 제어 모듈(2)로 제공함으로써, 발판(사이드 스텝)의 구동 또는 창문이나 도어의 개폐 등과 같이 대상체 부근으로 접근하는 물체에 대응되는 동작이 제어 모듈(2)에 의해 수행될 수 있도록 할 수 있다.That is, the object
이때, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 물체가 접근함에 따라 가변되는 발진 주파수를 기준 주파수로 유지되도록 제어하기 위해 생성되는 주파수 조정 전압을 이용하여 물체 접근 여부를 판단할 수 있다. At this time, the object
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 센서 스트립(100), RF 발진기(200), 위상고정 루프(300) 및 MCU(400)를 포함할 수 있다.Specifically, the object
센서 스트립(100)은 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변되는 띠 형태의 부재로, 고정 또는 이동되는 대상체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 센서 스트립(100)은 차량의 도어, 윈도우 주위 또는 슬라이딩 게이트, 엘리베이터 도어 등 다양한 대상체에 설치될 수 있다.The
센서 스트립(100)은 유연성이 좋은 고무재질의 절연체 내부에 얇은 띠 형태의 전도체(예, 금속재)가 삽입된 것으로서, 전도체가 커패시터(capacitor)의 전극역할을 하기 때문에 근처에 접근 물체가 있는 경우의 정전용량과 없는 경우의 정전용량이 서로 다르게 나타난다.The
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 스트립(100)은 하나의 전도체로 구비된 종래의 센서 스트립과는 상이하게 복수의 단위 전도체(110, 120, 130)가 센서 스트립(100)의 길이 방향을 따라 연속적으로 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, in the
즉, 본 발명에 따른 센서 스트립(100)은 도시된 바와 같이, 제1 단위 전도체(110), 제2 단위 전도체(120) 및 제3 단위 전도체(130)가 센서 스트립(100)의 길이 방향을 따라 연속적으로 배열된 형태일 수 있다.That is, as shown in the
도시된 실시예에서, 복수의 단위 전도체(110, 120, 130)는 세 개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 단위 전도체는 두개로 구비되거나 네 개 이상으로 구비되는 등 그 개수에 제한을 두는 것은 아니다.In the illustrated embodiment, the plurality of
RF(Radio Frequency) 발진기(200)는 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체를 감지하기 위한 발진 주파수(Oscillation Frequency)를 센서 스트립(100)으로 제공하는 모듈일 수 있다. RF 발진기(200)는 물체의 접근에 의해 센서 스트립(100)의 정전용량이 달라지면 이에 대응하여 가변된 발진 주파수를 발진시킬 수 있다. The RF (Radio Frequency)
이때, 본 발명에 따른 RF 발진기(200)는 복수 개로 구비되며, 더욱 구체적으로는 각각의 단위 전도체(110, 120, 130)마다 구비될 수 있다. 즉, 제1 RF 발진기(210)는 제1 단위 전도체(110)에 연결되고, 제2 RF 발진기(220)는 제2 단위 전도체(120)에 연결되며, 제3 RF 발진기(230)는 제3 단위 전도체(130)에 연결될 수 있다.At this time, a plurality of
이와 같이, 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)은 각각의 단위 전도체(110, 120, 130)에 연결되어 발진 주파수가 연결된 특정 단위 전도체에 실릴 수 있도록 되어 있다.Thus, each RF oscillator (210, 220, 230) is connected to each unit conductor (110, 120, 130) is designed to be carried on a specific unit conductor to which the oscillation frequency is connected.
위상고정 루프(Phase Lock Loop, PLL, 300)는 물체의 접근에 따라 가변되는 발진 주파수를 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 모듈일 수 있다. 즉, 위상고정 루프는(300)는 RF 발진기(200)에 연결되어 정전용량값의 변화에 따라 RF 발진기(200)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화되는 경우, RF 발진기(200)가 기준 발진 주파수를 유지하도록 정전용량값의 변화에 따른 발진 주파수와의 차이를 자동적으로 보정하는 주파수 제어회로(制御回路)일 수 있다.The phase lock loop (PLL, 300) may be a module that controls the oscillation frequency variable according to the approach of the object to be maintained at a predetermined reference frequency. That is, when the oscillation frequency of the
이를 위해, 위상고정 루프(300)는 RF 발진기(200)에 인가되는 전압을 제어하여 주파수의 변화를 상쇄하여 RF 발진기(200)의 발진 주파수를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이 과정에서, 위상고정 루프(300)는 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 변화할 때 이를 상쇄하기 위한 소정의 전압을 RF 발진기(200)로 인가하게 되는데, 이하에서는 설명의 편의를 위해 위상고정 루프(300)에 의해 생성되는 주파수의 변화를 상쇄하기 위해 인가되는 전압을 주파수 설정 전압으로 정의하여 설명하기로 한다.To this end, the phase locked
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 위상고정 루프(300)는 복수의 RF 발진기(210, 220, 230) 각각에 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 위상고정 루프(310)는 제1 RF 발진기(210)에 구비되고, 제2 위상고정 루프(320)는 제2 RF 발진기(220)에 구비되며, 제3 위상고정 루프(330)는 제3 RF 발진기(230)에 구비될 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the phase locked
이러한 경우, 제1 위상고정 루프(310)는 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수가 기준 주파수로 유지되도록 제어하고, 제2 위상고정 루프(320)는 제2 RF 발진기(220)의 발진 주파수가 기준 주파수로 유지되도록 제어하며, 제3 위상고정 루프(330)는 제3 RF 발진기(230)의 발진 주파수가 기준 주파수로 유지되도록 제어할 수 있다. 하지만, 위상고정 루프(300)의 개수는 도시된 실시예에 제한되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 RF 발진기(200) 및 단위 전도체(110, 120, 130)의 개수에 일대일로 대응되기만 하면 그 개수에는 제한을 두지 않는다.In this case, the first phase-locked
MCU(Micro Controller Unit, 400)는 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The MCU (Micro Controller Unit 400) can control the overall operation of the object
예컨대, MCU(400)는 복수의 RF 발진기(210, 220, 230)를 제어하여 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)별로 생성되는 발진 주파수를 각각의 단위 전도체(110, 120, 130)에 제공되도록 제어할 수 있다. For example, the
특히, MCU(400)는 위상고정 루프(300)와 연결되어 복수의 위상 고정 루프(310, 320, 330)로부터 수신되는 적어도 하나의 주파수 설정 전압을 기초로 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다. In particular, the
구체적으로, MCU(400)는 위상고정 루프(300)에서 출력되는 전기적 신호(주파수 설정 전압값)을 감지하여 물체의 접근 여부를 판단하는 한편, 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 액츄에이터 모듈(미도시)의 동작여부를 감지하여 소정의 제어신호를 정전용량 감지회로의 위상고정 루프(300)로 전송할 수 있다. Specifically, the
이상으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치(1)의 개략적인 구성에 대하여 설명하였으며, 이하에서는 도 2 내지 도 6을 함께 참조하여 도 1에 도시된 물체 접근 감지 장치(1)의 구체적인 동작 과정에 대하여 설명하기로 한다.In the above, the schematic configuration of the object
도 2는 도 1에 도시된 물체 접근 감지 장치(1)를 구성하는 RF 발진기(200) 및 위상고정 루프(300)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of the
도 2에서는 설명의 편의를 위해 제1 RF 발진기(210) 및 제1 위상고정 루프(310)의 구체적인 구성만 도시되어 있으나, 다른 RF 발진기(220, 230) 및 다른 위상고정 루프(320, 330) 또한 도 2에 도시된 구성과 동일한 것으로 이해되어야 할 것이다.In FIG. 2, for the convenience of description, only the specific configurations of the
제1 RF 발진기(210)는 발진회로 및 증폭회로로 구성될 수 있다.The
발진회로는 MCU(400)로부터 수신되는 전기적인 제어신호에 따라 발진 주파수를 생성시키는 소자이고, 증폭회로는 발진회로에 의해 생성된 발진 주파수를 증폭시켜 출력하는 소자일 수 있다. 즉, 제1 RF 발진기(210)는 발진회로에 의해 생성되어 증폭회로에 의해 증폭된 발진 주파수를 제1 단위 전도체(110)로 인가할 수 있다.The oscillation circuit is an element that generates an oscillation frequency according to an electrical control signal received from the
제1 위상고정 루프(310)는 MCU(400)에 의해 제어되며, 주파수 분주기, 주파수 비교기 및 주파수-전압 변환기로 구성될 수 있다.The first phase locked
주파수 분주기는 제1 RF 발진기(210)와 연결되어 제1 RF 발진기(210)로부터 발진된 발진 주파수를 소정 비율로 분주하는 모듈일 수 있다. 즉, 주파수 분주기는 제1 RF 발진기(210)로부터 발진된 비교적 높은 주파수를 후술하는 주파수 비교가 인식할 수 있는 정도의 낮은 주파수로 분주하여 조정할 수 있다. 예를 들어, 주파수 분주기의 분주율은 1/100 이상의 분주율(예, 1/100, 1/200,..)로 설정될 수 있으며, MCU(400) 및 주파수 비교기의 사양 등을 고려하여 적절한 분주율로 설정될 수 있다.The frequency divider may be a module that is connected to the
주파수 비교기는 주파수 검출용 커패시터와 같은 주파수 감지 수단을 통해 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수를 지속적으로 측정하며, RF 발진기(210)의 발진 주파수가 MCU(400)에 의해 미리 설정된 기준 발진 주파수로부터 변화하는지 여부를 감지할 수 있다.The frequency comparator continuously measures the oscillation frequency of the
주파수-전압 변환기는 발진 주파수가 기준 주파수로부터 벗어나게 되는 경우 주파수조정용 신호선을 통해 제1 RF 발진기(210)로 주파수 설정 전압을 공급하여 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어할 수 있다.The frequency-to-voltage converter supplies a frequency setting voltage to the
상술한 바와 같은 구성으로 인해, 제1 단위 전도체(110)로 접근하는 물체에 의해 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수로부터 벗어나려고 하는 경우, 제1 위상고정 루프(310)는 주파수 설정 전압을 인가하거나 인가 중인 주파수 설정 전압을 적절하게 변경하여 기준 발진 주파수가 유지되도록 할 수 있다.Due to the above-described configuration, when the oscillation frequency of the
여기서, 주파수 설정 전압을 인가 또는 변경한다는 것은, 기준 발진 주파수를 발진시키기 위해 이전에 인가되었던 주파수 설정 전압에 더해, 주파수 설정 전압을 + 또는 - 의 조건으로 더욱 인가한다는 것으로 이해될 수 있다. Here, it may be understood that applying or changing the frequency setting voltage further applies the frequency setting voltage under the condition of + or-in addition to the frequency setting voltage previously applied to oscillate the reference oscillation frequency.
또한, 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수 제어를 위한 주파수조정용 전압값은 전기적 신호의 형태로 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 거쳐 MCU(400)로 전송되며, 입력된 전기적 신호값이 MCU(400)에 미리 설정된 전기적 신호 기준값의 허용범위를 초과하는 경우에는 물체가 제1 단위 전도체(110)에 접근하였음을 판단하게 된다.In addition, the voltage value for frequency adjustment for controlling the oscillation frequency of the
이하에서는, 상술한 RF 발진기 및 위상고정 루프의 기본적인 동작을 이용하여 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)에서 물체 접근 여부를 감지하는 구체적인 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a specific process of detecting whether an object is approached by the object
도 3 및 도 4는 물체 접근 감지 장치(1)에서 물체 접근 여부를 감지하는구체적인 과정을 설명하기 위한 도면들이다.3 and 4 are diagrams for explaining a specific process of detecting whether an object is approached by the object
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 센서 스트립(100)에 물체가 접근하지 않은 경우, 각각의 단위 전도체(110, 120, 130)와 연결된 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)는 MCU(400)에 의해 설정된 기준 주파수와 동일한 발진 주파수를 발진할 수 있다. 이러한 경우, 각각의 위상고정 루프(310, 320, 330)는 발진 주파수를 제어하기 위한 별도의 주파수 설정 전압을 생성하지 않게 된다.First, as illustrated in FIG. 3, when an object is not approached to the
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단위 전도체(110) 부근으로 물체가 접근하는 경우, 제1 단위 전도체(110)의 정전용량이 변경되게 되고, 이에 따라 제1 단위 전도체(110)와 연결된 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수는 기준 주파수로부터 벗어날 수 있다. 따라서, 제1 RF 발진기(210)에 연결된 제1 위상고정 루프(310)는 제1 RF 발진기(210)의 발진 주파수를 제어하기 위한 제1 주파수 설정 전압을 생성할 수 있다.At this time, as illustrated in FIG. 4, when an object approaches the
그리고, 제1 단위 전도체(110) 부근으로 물체가 접근하는 경우, 제1 단위 전도체(120)와 인접한 제2 단위 전도체(120)의 정전용량 또한 가변될 수 있다. 즉, 제2 단위 전도체(120)의 전방에 직접 물체가 접근하지 않더라도 제2 단위 전도체(120)의 전계 영역에 물체가 진입하게 되면 제2 단위 전도체(120)의 정전용량은 변화하게 된다. 따라서, 제2 단위 전도체(120)와 연결된 제2 RF 발진기(210)의 발진 주파수 역시 기준 주파수로부터 변화하게 되며, 제2 RF 발진기(210)와 연결된 제2 위상고정 루프(320)에서는 제2 RF 발진기(220)의 발진 주파수를 제어하기 위한 제2 주파수 설정 전압을 생성할 수 있다.In addition, when an object approaches the
한편, 제1 단위 전도체(120)와 비교적 먼 거리에 이격 배치된 제3 단위 전도체(130)는 정전 용량값이 유지될 수 있으며, 이에 따라 제3 위상고정 루프(330)는 주파수 설정 전압을 생성하지 않을 수 있다.Meanwhile, the
MCU(400)는 복수의 위상고정 루프(310, 320, 330)로부터 수신되는 적어도 하나의 주파수 설정 전압값을 기초로 센서 스트립(100)에 물체가 접근했는지 여부를 최종적으로 판단할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, MCU(400)는 주파수 설정 전압이 미리 설정된 임계값 이상인 단위 전도체의 개수가 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 센서 스트립(100)에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the
예컨대, MCU(400)는 제1 주파수 설정 전압값의 크기 또는 제1 주파수 설정 전압의 변화량이 임계값 이상인 것으로 확인되면 제1 단위 전도체(110) 부근에 물체가 접근한 것으로 추정할 수 있다. 이와 유사하게, MCU(400)는 제2 주파수 설정 전압값의 크기 또는 제2 주파수 설정 전압의 변화량이 임계값 이상인 것으로 확인되면 제2 단위 전도체(120) 부근에도 해당 물체가 접근한 것으로 추정할 수 있다.For example, when it is determined that the magnitude of the first frequency set voltage value or the amount of change in the first frequency set voltage is greater than or equal to a threshold, the
이때, 상술한 기준 개수가 2개로 설정된 경우, MCU(400)는 제1, 2 단위 전도체(110, 120)에 물체가 감지된 것으로 확인되었기 때문에, 최종적으로 센서 스트립(100)에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다.At this time, when the above-mentioned reference number is set to 2, the
본 발명의 다른 실시예에서, 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 모든 상기 주파수 설정 전압의 평균값이 제1 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단할 수도 있다. 즉, MCU(400)는 제1 주파수 설정 전압과 제2 주파수 설정 전압의 평균값이 미리 설정된 임계값 이상인 것으로 확인되면 센서 스트립(100)에 물체가 접근한 것으로 최종 판단할 수 있다.In another embodiment of the present invention, when it is determined that the average value of all the frequency set voltages received from the plurality of phase locked loops is greater than or equal to a first threshold, it may be determined that an object approaches the sensor strip. That is, when the
이때, MCU(400)는 주파수 설정 전압의 크기가 상술한 제1 임계값과 상이한 제2 임계값 미만인 주파수 설정 전압을 평균값을 산출하는 과정에서 제외시킬 수 있다. 예를 들어, MCU(400)는 제1 주파수 설정 전압값이 제2 임계값 이상인 경우, 제1 주파수 설정 전압을 물체 접근을 판단하기 위한 전압값에 포함시킬 수 있다. 반면, MCU(400)는 제2 주파수 설정 전압값이 제2 임계값 미만인 것으로 확인되면 제2 주파수 설정 전압을 평균값을 산출하기 위한 전압값 목록에서 제외시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 오차 또는 왜곡으로 인한 측정값을 평균값 산출 과정에서 제외시킬 수 있어 감지의 정확도를 향상시킬 수 있다.At this time, the
본 발명의 또 다른 실시예에서, MCU(400)는 복수의 단위 전도체를 그룹화하여 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값을 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 설명하기로 한다.In another embodiment of the present invention, the
도 5 및 도 6은 MCU(400)가 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체를 감지하는 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining another embodiment in which the
최초, MCU(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1, 2 단위 전도체(110, 120)를 제1 그룹으로, 제3, 4, 5 단위 전도체(130, 140, 150)를 제2 그룹으로 분류할 수 있다.Initially, the
MCU(400)는 각각의 그룹별 평균 주파수 설정 전압값을 산출하고, 주파수 설정 전압의 평균값이 미리 설정된 임계값 이상인 그룹의 개수를 카운팅할 수 있다. MCU(400)는 카운팅된 그룹의 개수가 미리 설정된 기준 개수 이상인 경우 물체가 센서 스트립(100)에 접근한 것으로 판단할 수 있다.The
이때, 기준개수가 2개로 설정된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 MCU(400)는 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준 개수 미만인 것으로 확인되면, 각각의 단위 전도체별로 생성되는 상기 주파수 설정 전압을 미리 설정된 기준값 이상인 단위 전도체의 개수를 카운팅하고, 키운팅 결과 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 기 설정된 그룹을 재구성하고, 재구성된 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준개수 미만인지 여부를 재확인하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다.At this time, when the reference number is set to 2, the
이러한 경우, 도 6을 참조하면, 주파수 설정 전압의 평균값이 미리 설정된 임계값 이상인 그룹의 개수가 두 개(제2 그룹, 제3 그룹)으로 카운팅되기 때문에, MCU(400)는 센서 스트립(100)에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다. In this case, referring to FIG. 6, since the number of groups in which the average value of the frequency setting voltage is greater than or equal to a preset threshold is counted in two (second group, third group), the
즉, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 1차적으로 구분된 그룹별 측정값의 신뢰성을 자동으로 측정하여 신뢰도가 비교적 낮은 것으로 판단되는 경우 1차적으로 설정된 그룹을 재구성함으로써 측정 결과의 신뢰성을 자체적으로 향상시킬 수 있으며, 각각의 그룹별로 측정되는 평균 주파수 설정 전압을 이용하여 물체 감지 방향을 자체적으로 판단할 수 있다.That is, the object
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a schematic flow of an object approach detection method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 물체 접근 감지 방법은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)에 의해 수행될 수 있으며, 물체 접근 감지 장치(1)는 후술하는 물체 접근 감지 방법을 구성하는 각 단계를 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)이 미리 설치될 수 있다.The object approach detection method according to the present invention can be performed by the object
먼저, 물체 접근 측정 모드가 개시되면, 복수의 RF 발진기(200)는 MCU(400)의 제어에 의해 발진 주파수를 각각의 단위 전도체(110, 120, 130)에 제공할 수 있다(710).First, when the object approach measurement mode is initiated, the plurality of
이후, 물체가 센서 스트립(100)에 접근하게 되면, 위상고정 루프(310, 320,가 330)는 단위 전도체로 접근하는 물체에 의해 가변된 발진 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 주파수 설정 전압을 생성할 수 있다(720).Then, when the object approaches the
최종적으로, MCU(400)는 복수의 위상고정 루프들(300)로부터 수신되는 적어도 하나의 주파수 설정 전압을 기초로 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다(730). Finally, the
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 방법을 구성하는 각 단계에 대한 구체적인 내용은 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the detailed contents of each step constituting the object approach detection method according to the exemplary embodiment of the present invention have been described above, repeated description will be omitted.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to embodiments, those skilled in the art understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Will be able to.
1: 물체 접근 감지 장치
100: 센서 스트립
200: RF 발진기
300: 위상고정 루프
400: MCU1: Object approach detection device
100: sensor strip
200: RF oscillator
300: phase locked loop
400: MCU
Claims (10)
각각의 상기 단위 전도체와 연결되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체를 감지하기 위한 발진 주파수를 제공하는 복수의 RF 발진기;
각각의 상기 RF 발진기마다 구비되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체에 의해 가변되는 상기 발진 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 주파수 설정 전압을 생성하는 복수의 위상 고정 루프; 및
복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 적어도 하나의 상기 주파수 설정 전압을 기초로 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 MCU를 포함하는, 물체 접근 감지 장치.
A sensor strip in which a plurality of unit conductors are continuously arranged along the longitudinal direction;
A plurality of RF oscillators connected to each of the unit conductors and providing an oscillation frequency for sensing an object approaching the unit conductors;
A plurality of phase locked loops provided for each of the RF oscillators and generating a frequency setting voltage to control the oscillation frequency varied by an object approaching the unit conductor to be maintained at a predetermined reference frequency; And
And an MCU that detects an object approaching the sensor strip based on at least one frequency set voltage received from a plurality of the phase locked loops.
상기 주파수 설정 전압이 미리 설정된 임계값 이상인 단위 전도체의 개수가 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단하는, 물체 접근 감지 장치.
According to claim 1, The MCU,
When it is determined that the number of unit conductors having a frequency set voltage equal to or greater than a preset threshold is greater than or equal to a reference number, it is determined that an object has approached the sensor strip, an object approach detection device.
복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 모든 상기 주파수 설정 전압의 평균값이 제1 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단하는, 물체 접근 감지 장치.
According to claim 1, The MCU,
When it is determined that the average value of all the frequency set voltages received from the plurality of phase locked loops is greater than or equal to a first threshold, it is determined that an object has approached the sensor strip, the object approach detection device.
상기 주파수 설정 전압의 크기가 제2 임계값 미만인 주파수 설정 전압을 상기 평균값을 산출하는 과정에서 제외시키는, 물체 접근 감지 장치.
According to claim 3, The MCU,
An object approach detection device for excluding a frequency set voltage having a magnitude of the frequency set voltage less than a second threshold in the process of calculating the average value.
복수의 상기 단위 전도체를 그룹화하여 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값을 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는, 물체 접근 감지 장치.
According to claim 1, The MCU,
An object approach detection device for detecting an object approaching the sensor strip by grouping a plurality of the unit conductors and using an average value of a frequency setting voltage calculated for each group.
상기 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단하는, 물체 접근 감지 장치.
According to claim 5, The MCU,
When it is determined that the group having the average value equal to or greater than the threshold value is greater than or equal to the reference number, it is determined that an object has approached the sensor strip.
상기 평균값이 임계값 이상인 그룹이 기준 개수 미만인 것으로 확인되면, 각각의 상기 단위 전도체별로 생성되는 상기 주파수 설정 전압을 미리 설정된 기준값 이상인 단위 전도체의 개수를 카운팅하고, 키운팅 결과 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 기 설정된 그룹을 재구성하고, 재구성된 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값이 상기 임계값 이상인 그룹이 기준개수 미만인지 여부를 재확인하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는, 물체 접근 감지 장치.
The MCU of claim 5,
If it is determined that the group having the average value is greater than or equal to the threshold value is less than the reference number, counting the number of unit conductors having a preset reference value or more for the frequency set voltage generated for each unit conductor, and counting results are determined to be greater than or equal to the reference number. An object approach detection device for reconfiguring a set group and re-checking whether a group having an average value of a frequency set voltage calculated for each reconstructed group is less than a reference number to detect an object approaching the sensor strip.
상기 복수의 RF 발진기가 상기 MCU의 제어에 의해 발진 주파수를 상기 단위 전도체에 제공하고,
상기 위상 고정 루프가 상기 단위 전도체로 접근하는 물체에 의해 가변된 발진 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 유지되도록 제어하는 주파수 설정 전압을 생성하며,
상기 MCU가 복수의 상기 위상 고정 루프로부터 수신되는 적어도 하나의 상기 주파수 설정 전압을 기초로 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는, 물체 접근 감지 방법.
A sensor strip in which a plurality of unit conductors are continuously arranged along a longitudinal direction, a plurality of RF oscillators connected to each of the unit conductors, a plurality of phase lock loops provided for each of the RF oscillators, and a plurality of phase locks In the object access detection method using an object access detection device including an MCU for detecting an object approaching the sensor strip based on the electrical signal received from the loop,
The plurality of RF oscillators provide an oscillation frequency to the unit conductor under the control of the MCU,
The phase locked loop generates a frequency setting voltage that controls the oscillation frequency varied by an object approaching the unit conductor to be maintained at a predetermined reference frequency,
And the MCU detects an object approaching the sensor strip based on at least one frequency setting voltage received from the plurality of phase locked loops.
상기 주파수 설정 전압이 미리 설정된 임계값 이상인 단위 전도체의 개수가 기준 개수 이상인 것으로 확인되면 상기 센서 스트립에 물체가 접근한 것으로 판단하는 것인, 물체 접근 감지 방법.
The method of claim 8, wherein detecting the object approaching the sensor strip,
If it is determined that the number of unit conductors having a frequency set voltage equal to or greater than a preset threshold is greater than or equal to a reference number, it is determined that an object has approached the sensor strip, and the object approach detection method.
복수의 상기 단위 전도체를 그룹화하여 그룹별로 산출되는 주파수 설정 전압의 평균값을 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 것인, 물체 접근 감지 방법.
The method of claim 8, wherein detecting the object approaching the sensor strip,
A method of sensing an object approach by grouping a plurality of the unit conductors to detect an object approaching the sensor strip using an average value of a frequency setting voltage calculated for each group.
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