KR20200143696A - 제어된 자기장에서 교란을 측정하는 장치 - Google Patents

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온테크 시큐리티, 에스엘
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Abstract

제어된 자기장에서 단독 도전성 소자, 안테나 또는 전극(101)을 둘러싸는 상기 장치에 의해 생성되는 교란을 측정하는 장치는, 제어된 자기장 센서(100)를 적어도 포함하며, 상기 제어된 자기장 센서(101)는, 상기 적어도 하나의 전극(101)에 연결된 발진기 회로(102), 디지털 모듈(103), 및 상기 디지털 모듈(103)에 연결된 프로세서(105)를 차례로 포함한다. 본 발명의 목적인 장치의 용도는 제한된 공간을 침입하는 결과를 가져오기 전에 물체를 검출해야 하는 모든 용도이다. 이러한 용도 중에서 우리는 사람의 위치파악, 산업 보안 용도, 로봇 공학, 가정 보안 용도, 군사 용도 및 차량 보안 용도를 강조할 수 있다.

Description

제어된 자기장에서 교란을 측정하는 장치
본 발명은 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit: 주문형 집적회로) 내에 물리적으로 통합된 제어된 자기장(CMF, controlled magnetic field) 센서를 포함하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 사람의 위치파악, 가정 및 산업 보안 용도, 로봇공학, 군사 용도 및 화물 및 사람 운송을 위한 용도, 작업-관련 및 가정 예방 및 보안 용도, 및 물류 부문의 용도와 같은 상이한 기술적 용도에서의 센서의 복수의 용도뿐만 아니라 도체를 둘러싼 전자기장을 측정하는 방법이다.
전하가 도체를 넘어 이동하면 그 주위에 EM 장이 생성된다. 소스 전하의 발진은 상기 도체로부터 에너지를 방출하는 파를 생성하고, EM 장은 상기 에너지가 그의 방출기(emitter)로부터 원거리장 영역으로 전송될 수 있게 하는 수단이다.
전자기파는 전기장 및 이와 결합되어 전기 소스 전하와 동일한 주파수로 진동하는 또 다른 자기장이다. 방출기로부터 짧은 거리에서 두 장은 독립적이지만, 원거리장 영역에서는 둘이 결합되며, 하나의 값을 알면 다른 것의 값이 결정될 수 있다.
공지된 기술에서, 용량성 센서는 상이한 용도, 예컨대, 컨테이너 내부의 유체의 레벨 제어, 물체의 충진-레벨 및 위치 제어 또는 컨베이어 벨트 상의 재료 카운팅에서 널리 사용되었다. 의료 분야와 관련된 다른 유형의 용도에서, 이러한 유형의 센서는 안압 및 두개내압의 측정, 폐 질환 진단 또는 호흡계 측정에도 사용되어 왔다.
용량성 센서 중, 발진기에 기초한 용량성 시스템이 알려져 있으며, 여기서 발진 주파수는 측정될 용량의 값을 결정하기 위한 매개변수로서 사용된다. 그러나 존재하는 상이한 유형의 발진기 중에서, 본 발명에서 기재된 것과 같은 용도에서 사용되는 발진기는 두 가지 기술적 문제를 해결해야 한다:
a) 측정될 용량의 작은 변동에 대해 주파수 감도가 높아야 한다. 이 문제는 매우 중요하며, 이는 물체가 센서에 접근할 때 센서에 의해 생성된 EM 장의 교란이 발생할 것이며 장에서 생성된 이러한 작은 변동이 물체가 얼마나 멀리 있는지 결정하는 데 매우 중요하기 때문이다.
b) 진동, 온도 변화, 및 궁극적으로, 센서와 관련된 임의의 가능한 간섭과 같은 현상에 직면했을 때 발진기가 안정적인 주파수를 생성한다.
사람들의 검출을 위해 전자기장의 교란의 검출 및 사용하는 것의 기본 원리는, 예를 들어, 영국 특허 GB 1404838호에 기재된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 초고주파(UHF: ultra-high frequency) 발진기 회로, 초고주파 전자기 복사를 조사하기 위해 발진기 회로에 연결된 적어도 하나의 전자기파 복사 소자를 포함하는 경보 시스템이 제공되며, 상기 전자기파 복사 소자 각각은 소자 부근에서의 움직임이 소자의 초고주파 임피던스의 매우 낮은 주파수 변동 및, 따라서 발진기 회로의 발진 주파수에서 매우 낮은 변동을 생성하도록 배열된다.
종래 기술에 공지된 시스템에서, LC-타입 사인파 발진기가 사용되며, 그 일반적인 다이어그램이 도 1a에 도시된다. 전자 회로는 능동 구성요소 및 공진 네트워크(코일-콘덴서)를 이용하여 중고 주파 신호(kHz-MHz)를 생성한다. 증폭기는 전계-효과 트랜지스터, 양극성 트랜지스터 또는 연산 증폭기에 의해 구현될 수 있다.
도 1a에 도시된 구조로부터 시작하여, 도 1a의 발진기로부터 파생된 두 가지 기본 토폴로지, 예컨대 도 1b에 도시된 Colpitts 발진기 및 도 1c에 도시된 Hartley 발진기(미국 특허 제1356763호 및 미국 특허 제2556296호)가 공지되어 있다. 이러한 LC 탱크 회로에서, 품질(또는 Q) 인자는 상대적으로 낮아, 공진 탱크 회로가 넓은 범위의 주파수에서 진동할 수 있게 한다. 회로의 또 다른 공지된 유형은 도 1d에 도시된 Armstrong LC-타입 발진기(미국 특허 제11131149호 및 독일 특허 제291604호)이다. 그러나, 이러한 대표적인 토폴로지와 관련하여, 회로 자체 및 EM 장을 생성 및 수신하는 전극 또는 안테나에 의해 생성되는 기생 용량을 최소화하는 발진기 회로의 설계 및 구현이 필요하다.
한편, 센서는 무선 센서 네트워크 내에서 작동해야 한다. 이를 위해서는 사용되는 무선 기술은 저-소비 및 저-데이터-전송률에 적합해야 함과 동시에, 광학 센서, CCD 센서, 또는 기타 유형의 센서와 같은 다른 유형의 센서와의 통합을 가능하게 하는 통신 내에서 높은 수준의 신뢰성과 보안성을 확보할 필요가 있다.
국제공개 WO9741458호는 물체에 대한 관심 특성을 분석하기 위해 하나 이상의 위치에서 그의 크기가 검출되는 전기장으로 전기 전도성 물체를 둘러싸는 준-정전기 검출 시스템을 기재한다. 물체는 CA에 결합된 "방출기" 전극과 다른 "수신기" 전극 사이에서 연장되는 전기장의 일부를 가로막으며, 가로막히는 장의 양은 물체가 접지 연결 경로를 제공하는지 여부 및 분포된 전극의 기하학적 구조에 관계없이 검출된 물체의 크기 및 방향에 따른다. 물체에 대한 장의 반응이 복합 비선형 함수이기 때문에, 전극의 추가는 항상 다른 경우와 구별될 수 있다. 바꾸어 말하면, 각 전극은 장 내 물체의 독립적인 가중치를 나타낸다; 전극을 추가하면 다른 전극에 의해 제공되는 정보와 중복되지 않는 물체에 대한 정보가 제공된다.
국제공개 WO03022641호는 전압 신호 발생기에 전기적으로 결합되고 차량 시트 내부에 장착되는 도체를 포함하는 차량의 탑승자의 크기 및 위치를 감지하기 위한 장치를 설명한다. 도체는 주기적인 전기장을 생성한다. 복수의 정전기 센서 안테나가 지붕에 인접하여 장착되고 전기장의 적어도 일부를 검출할 수 있다. 검출 회로는 센서의 각 정전 안테나의 전기장의 부수적인 양에 기초하여 차량 탑승자의 크기 및 위치를 결정한다.
미국 특허출원 공개 제US2004090234호는 다수의(3개 초과) 연구 깊이에 대한 지층의 저항률을 결정하기 위한 검층(well-logging) 장치 및 방법을 기재한다. 적어도 하나의 송신기 안테나 및 적어도 두 개의 수신기 안테나는 로깅 도구 케이싱 내에 실질적 공통 축 내에 장착된다. 안테나는 조정되지 않은 와이어 코일이다. 전자기 에너지는 송신기로부터 지층으로 다중 주파수에서 방출된다. 서로 및 송신기로부터 이격되는 수신기의 안테나는 반사된 전자기 에너지를 검출한다.
마지막으로, 유럽 특허출원 공개 제EP256805호는 분석 및 제어 회로 및 분석 및 제어 회로에 결합된 기준 전극을 포함하는 센서를 기재한다. 용량성 센서의 전극 센서는 상기 분석 및 제어 회로에 결합된다. 용량성 센서는 물체의 근접성을 검출하도록 구성된다. 센서의 분석 및 제어 회로는 센서 전극과 기준 전극 사이에서 검출된 정전용량 데이터가 센서의 분석 및 제어 회로에 의해 목표 전극의 전위에 따라 가변되도록 설계된다.
상기 문서들은 방출기-수신기 구조, 즉 방출하는 전극과 신호를 수신하는 전극에 의해 구성되는 특수성을 보여주며, 따라서 상기 방출기와 상기 수신기 간의 교란이 측정된다. 한편, 이는 회로에 특정 복잡성을 제시한다. 또한, 방출기의 분산이 결정된 방향으로 정의되지 않아 자기장의 방출이 제어되는 것을 허용하지 않으므로, 그의 사용 및 용도는 매우 특정한 경우로 제한하지 않으며, 방출기와 수신기를 모두 구현하거나 사용할 수 있다.
유럽 특허출원 공개 제EP2980609호는 정전기장 및 이의 변동을 측정하여 상기 프로브에 가깝고 이를 감싸는 주변 영역에서 인간의 존재를 결정하고 임의의 다른 동물 또는 물체로부터 이를 구별할 수 있는 센서를 기재한다. 정전기 센서는 언커플링 회로에 의해 그 신호가 서로 분리되며, 정전기장을 측정하기 위한 상기 회로는 위상 측정 회로에 의해 동축 케이블로 구성되는 안테나에 연결된다. 본 발명은 동일한 기술적 목적을 공유하고, 비록 대안적이고 상이한 해결책을 이용하나 이 문서와 동일한 기술적 문제를 해결한다.
유럽 특허출원 공개 제EP2980609호와 동일한 출원인의 다른 문서들은, 유럽 특허출원 공개 제EP3190569호, 유럽 특허출원 공개 제EP3076206호, 국제공개 WO2017077165호 및 국제공개 제WO2017070166호와 같이 동일한 기술 및 물리적 특성에 기반한 해결책을 반영한다.
유럽 특허출원 공개 제EP280609호와 마찬가지로, 본 발명은 인체와 같은 하전된 몸체의 영향에 의해 몸체가 영향을 받을 때 프로브 또는 안테나처럼 작동하는 도체를 둘러싼 제어된 자기장의 변동의 측정을 기반으로 한다. 바꾸어 말하면, 인체는 다른 존재하는 몸체와 마찬가지로, 물질, 밀도, 부피, 온도 및 전도도에 따라 고유한 전기적 특성을 나타낸다. 상이한 물체 간의 전위차는 접촉하거나 극히 근접할 때 한 물체로부터 또 다른 물체로 정전기 방전을 일으킨다. 이러한 효과는 본 발명의 목적인 센서에 의해 이용되며, 안테나와 같은 역할을 하는 도체에 연결된 회로에서 상기 장이 야기하는 변동을 연속적으로 측정하도록 관리한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 이 문서에서 상세하게 설명되는 바와 같이 최신 기술에서 기재된 기술에 대한 일련의 개선을 기재한다.
본 발명의 목적은 제어된 자기장 센서를 포함하는 장치이며, 상기 제어된 자기장 센서를 이용하여 단독 도전체 주변의 자기장의 교란을 검출하여 임의의 주변 물체의 존재를 검출할 수 있으며, 상기 단독 도전체는 제어된 자기장을 방출하는 동시에 상기 장의 변동 또는 교란을 검출하는 안테나로서 구성된다. 이 모든 것은 청구항 제1항에 기재된 장치에 따른다. 본 발명의 종속항에서, 본 발명의 장치의 특정 실시형태들이 기재된다. 본 발명의 다른 양태들은 독립적인 실시형태들에서 기재된다.
본 발명의 장점들 중 하나는 고 임피던스 회로에 의한 능동 스크리닝에 의해 제어된 방식으로 전자기장을 방출할 수 있어서, 방출기-수신기 안테나를 포함하는 유일한 도전성 소자에 의해, 자기장을 결정된 영향 영역으로 향하게 할 수 있고, 이 문서에서 이후에 기재될 바와 같이 각각의 특정 용도에 대해 구성 가능하다는 것이다.
이러한 구조 덕분에, 장치는 사람, 동물 또는 임의의 다른 물체가 있는 경우 변화의 크기(즉, 생성된 교란)의 함수로서 구별할 수 있으며, 이는 본 발명이 장치가 연결된 안테나의 각각의 주변에 존재하는 자기장의 변동을 측정하는 장치의 용량에 기초하기 때문이며, 이는 안테나 각각이 다른 안테나에 대해 독립적으로 작동한다는 특수성을 갖는, 즉, 각 안테나가 교란 검출에서 동일한 능력 및 기능을 갖는(제어된 자기장을 방출하는 동시에 이러한 장의 교란을 검출하는) 다양한 안테나에 연결될 수 있기 때문이다.
장치의 작동 원리는 간단한다. 장치는 본질적으로 사인파(교류)를 생성하고 그의 출력이 나타낸 것들과 같은 적어도 하나의 안테나에 연결되는 발진기 회로를 포함한다. 한편, 안테나로부터의 신호가 발진기 회로로부터의 입력 신호로서 동시에 구성되기 때문에 회로는 폐 루프라는 특수성을 갖는다. 이러한 특정 구성은 안테나 신호가 따라질 수 있게 하며, 즉, 교란이 있고 장의 크기가 변할 때 이러한 변화는 발진기 회로의 입력에 즉시 영향을 미치게 되며, 이로써 장치의 감도가 상당히 증가하고, 또한 최신 기술에서 기재된 전통적인 방출기-수신기 구성이 불필요해진다. 또 다른 중요한 이점은 폐-루프 구성이 신호에 존재할 수 있는 임의의 노이즈를 논리적으로 제거하기 때문에 상기 구성이 외부 노이즈의 영향을 받지 않는다는 것이다. 동일한 출원인의 유럽 특허 EP2980609호에 이미 기재된 이러한 폐-루프 구성은 본 발명에 기재된 회로 및 구성으로 그의 감도 및 응답이 크게 향상되었다.
따라서, 유럽 특허 EP2980609호와 마찬가지로 본 발명은 인체가 다른 존재하는 물체와 마찬가지로 재료, 밀도, 부피, 온도 및 전도도에 따라 자체의 전기적 특성을 나타낸다는 사실에서 시작된다. 상이한 물체 간의 전위차는 접촉하거나 인접할 때 한 물체로부터 또 다른 물체로 복수의 정전기적 상호작용을 일으킨다. 이러한 효과는 안테나 주변의 자기장의 변동을 발생시키며, 이는 장치에 의해 지속적으로 측정된다. 정확하게는, 교란으로 인한 안테나로부터의 이러한 신호의 측정(즉, 교란으로 인한 안테나의 임피던스의 변화 측정)은 차례로 안테나를 둘러싼 제어된 자기장을 형성하고 발생된 변화에 따라 어떤 물체(사람, 동물, 또는 사물)가 상기 교란을 일으켰는지 결정될 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 제어된 자기장에서 단독 도전성 소자, 안테나 또는 전극을 둘러싸는 상기 장치 자체에 의해 생성되는 교란을 측정하는 장치로서, 제어된 자기장 센서를 적어도 포함하며, 상기 제어된 자기장 센서는, 적어도 하나의 전극에 연결된 발진기 회로, 디지털 모듈, 및 상기 디지털 모듈에 연결된 프로세서를 차례로 포함하며, 상기 측정 장치는 발진기가 2차측이 전극에 연결되고 1차측이 발진기의 능동 소자에 연결된 변압기에 연결되고, 상기 발진기는 피드백 네트워크 및 발진기의 능동 소자의 입력 트랜지스터를 분극화시키도록 구성된 분극화 네트워크를 포함하며, 또한, 발진기의 능동 소자에 의해 생성된 신호는 전극에서 제어된 자기장을 생성하고, 동일한 신호가 피드백 네트워크를 통해 발진기의 능동 소자의 입력부를 재충전하며, 이로써 발진기의 능동 소자의 입력부를 재충전하는 동일한 신호가 디지털 모듈에서 디지털 방식으로 처리되어 프로세서에 의해 획득된다.
본 발명의 목적인 장치의 용도는 제한된 공간을 침입하는 결과를 가져오기 전에 물체를 검출해야 하는 모든 용도이다. 이러한 용도 중에서 우리는 사람의 위치파악, 가정 및 산업 보안 용도, 로봇 공학, 군사 용도 및 화물 및 사람 운송에 대한 보안 용도, 업무-관력 및 가정 예방 및 보안 용도 및 물류 부문 용도를 강조할 수 있다.
산업 설비의 보안 시스템에 적용되는 장치는 특정 사용자 또는 운영자에게 그가 결정된 제한된 또는 허가되지 않은 구역에 접근하고 있음을 알리는 것을 포함한다. 이는, 예를 들어, 로봇 암의 동작 영역에서, 이후 작업자 자신이 그곳에 존재할 권한이 없는지를 설명하도록 요청받는지 여부와 상관 없이, 작업자가 그 동작 범위 내에 존재하는 경우 그것을 마비시키며, 이 경우 시스템은 상기 작업자를 또한 식별할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 가전 제품의 사용에서의 안전뿐만 아니라 가상 울타리, 철도 플랫폼 또는 육로 또는 해상 운송을 위한 하역장과 같은 민감하거나, 제한되거나, 위험한 영역의 건널목 검출기, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 제한된 영역에서의 접근 제어이다.
가상 울타리 또는 건널목 검출기는 결정된 작업 또는 통과 영역을 한정하도록 구성된 복수의 안테나를 갖는 특수성을 갖는 본 발명에 따른 장치를 적어도 포함하며, 이로써 안테나 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 생성된 장에 영향을 미치는 임의의 물체, 사람 또는 동물은 경보, 알림 또는 이와 유사한 것을 생성한다. 또한 상기 신호는 물리적 폐쇄 소자(예를 들어, 문 또는 물리적 장벽의 자동 폐쇄)를 활성화할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 장치는 철도 플랫폼, 육상 또는 해상 운송용 하역장, 금고에 대한 접근의 감시 및 제어, 예술 작품과 같은 귀중한 물건의 전시 모니터링, 가전 제품 사용시 안전 제어에 사용될 수 있다.
위의 모든 경우에서, 안테나 또는 안테나들은 결정된 제어 영역 또는 제한된 사용 영역을 한정하며, 이로써 적어도 하나의 장치에 연결된 적어도 하나의 안테나에서 교란을 일으키는 임의의 물체, 사람 또는 동물은 경보, 알림, 또는 이와 유사한 것을 생성한다. 또한 상기 신호는 물리적 폐쇄 소자(예를 들어, 문 또는 물리적 장벽의 자동 폐쇄)를 활성화할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 사람의 접근의 검출 및/또는 외부 소자의 특성화를 이용해 차량에 부착된 물체를 감지하는 것이다. 이 용도의 두 번째 양태에서, 예를 들어, 보안 앵커의 올바른 위치의 검출 또는 욕실, 지하 저장고, 또는 운전실과 같은 차량 자체의 제한 영역에서의 검출 시 이는 차량 내 보안 소자로서 구성된다. 마지막으로, 보안 시스템은 주차장이나 주차 구역에서 차량의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무기 및 폭발물 검출기로서의 용도 및 무기 및 폭발물의 검출 방법이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 사람의 접근 검출 또는 그 자체가 위협으로 간주될 수 있는 외부 소자의 특성화를 통한, 차량 통행 시 IED(improvised explosive device, 사제 폭발물)의 검출, 선체 부착 폭탄의 검출, 지뢰의 검출 또는 무기의 검출을 의미한다.
마지막으로, 가정 보안 분야에서의 마지막 용도는 문, 창문, 벽 또는 일반적으로 임의의 다른 건축적 마감에 대한 침입자의 예방적 검출 능력을 부여하며, 즉, 본 발명의 장치는 원거리에서 교란을 측정할 수 있는 그의 능력 덕분에 침입을 발생 전에 검출하도록 사용된다.
본 발명의 범위는 참조를 위해 이 부분에 포함된 청구 범위에 의해 정의된다. 설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐, "포함한다"라는 단어 및 그의 변형은 다른 기술적 특성, 구성요소 또는 단계를 배제하려는 의도가 아니다. 당업자에게, 본 발명의 다른 목적, 이점 및 특징은 부분적으로는 설명으로부터, 부분적으로는 본 발명의 사용으로부터 나올 것이다. 다음 실시예들 및 관련 도면들은 예시 목적으로 제공되며 비제한적이다. 또한, 본 발명은 본 명세서에 나타낸 바람직한 실시형태들의 모든 가능한 조합을 포함한다.
다음은 본 발명을 더 잘 이해하는 데 도움이 되고 본 발명의 비제한적인 예로서 제시된 상기 발명의 실시형태에 명시적으로 관련되는 일련의 도면 및 다이어그램에 대한 간략한 설명을 따른다.
도 1은 본 발명의 목적인 CMF 센서들의 최신 기술에 공지된 상이한 유형의 발진기를 도시한다.
도 2는 본 발명의 목적인 CMF 센서를 구현하는 두 가지 유형의 발진기 회로를 도시한다.
도 3은 본 발명의 목적인 CMF 센서를 포함하는 완전한 데이터-측정 시스템의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 센서의 입력부에서의 발진기 회로 스크리닝의 도면을 도시한다.
본 발명의 상이한 양태들은 제어된 자기장을 방출하는 특이성을 갖는 단독 도체 또는 안테나를 둘러싼 자기장의 교란을 감지할 수 있는 동시에 상기 장 내의 임의의 교란을 검출할 수 있는 제어된 자기장 센서를 포함하며, 상기 교란의 특성화에 의해 상기 교란을 일으킨 물체를 검출하고 식별할 수 있다.
본 설명에서, "회로" 및 "회로망"이라는 용어들은 하드웨어를 구성하거나 구성할 수 있으며 하드웨어와 임의의 방식으로 연관될 수 있는 전자 물리적 구성요소들, 즉, 하드웨어 구성요소 및 임의의 소프트웨어 및/또는 펌웨어, 기계 코드를 의미한다. 설명의 특정 부분에서, 하드웨어 및 소프트웨어는 각각 HW 및 SW로 축약될 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하면, 전자기장을 방출하도록 구성되며, 이에 따라 EM 장 방출기 및 상기 EM 장의 수신기가 되는 단일 도전 소자에 내장된 적어도 하나의 안테나(101)에 연결되는 발진기(102)를 포함하는 혼합 아날로그-디지텔 센서인 센서(CMF)(100)가 도시되어 있는데, 구형파로 변환되어 이하에 기술될 그의 후속 분석을 위해 디지털화되는 물체의 존재로 인해 상기 장에서 생성된 교란을 수신 및 검출할 수 있다.
이 설명 전체에서, "안테나", "도체" 및 "전극"이라는 표현들은 동일한 물리적 소자, 즉 (101)로 참조되는 전기 도전체를 지칭하며, 그의 등가 회로는 안테나 또는 전극(101)을 둘러싸는 발진기(102)에 의해 생성된 제어된 자기장을 교란하는 물체, 사람 또는 동물의 존재의 함수로서 가변되는 용량 콘덴서이다.
본 발명의 핵심 포인트들 중 하나는 제어된 자기장(CMF)이 도 4에 도시된 바와 같이 능동 게이트키퍼에 의해 지시될 수 있다는 것이다. 이러한 효과를 위해, 도 4에 도시된 실시형태에서 연산 증폭기인 고 임피던스 소자가 구현된다. 센서(100) 및 전극(101)은 장치의 입력부에 연결된다. 알 수 있듯이, 장치의 출력부는 접지되며, 이로써 입력부에서 매우 높은 임피던스(100 MΩ 정도)가 있고 출력부에서 낮은 임피던스(5/10 Ω 정도)가 있으며, 이는 장의 선들이 한 방향으로만 방출되도록 한다.
발진기(102)는 회로 자체 및 전극(101)에 의해 생성된 기생 용량을 최소화하도록 구성되고, 사인파의 연속적인 발진을 보장한다. 그럼에도 불구하고, 발진기(102)의 설계가 칩 내에서 그리고 CMOS 기술로 구현되어야 하는 경우, 도 2b에 보다 잘 도시된 바와 같이, 변압기(L1, L2)가 칩의 패드에 직접 연결되어 있다는 점을 고려하여, 변압기(L1, L2)의 기생 효과 및 통합된 설계의 기생 용량 및 기생 저항 자체가 평가되었다.
발진기의 능동 소자의 설계를 위해, 3개의 상이한 증폭기 토폴로지를 구현하는 것이 가능하다: 텔레스코픽(telescopic), 폴디드-캐스코드(folded-cascode) 및 2단계(two-stage) 토폴로지, 모두 개방 루프에서 높은 이득을 제공하는 것으로 공지된 유형이다. 즉, 개방 루프에서 높은 이득을 제공하는 임의의 토폴로지는 본 발명의 센서에서 사용되기 쉽다.
전술한 내용에도 불구하고, 2단계 토폴로지는 가장 높은 이득을 제공하지만 더 높은 보상이 필요하고 전력 소비가 더 높다. 각각의 센서(100) 노드는 높은 사용 자율성을 가져야하기 때문에, 비록 적절하지만, 그의 높은 전력 소비는 이러한 용도에 대해 이를 배제한다.
다른 두 가지 옵션으로부터, 텔레스코픽 구성이 바람직하지만 비제한적인 실시형태로 선택되었으며, 그 이유는 더 적은 전력을 소비하고 더 높은 이득을 달성하며 매우 높은 주파수에서 기생 극을 갖기 때문이다. 한편, 사람들의 검출을 위해, 이러한 지점에서 사인파 전압은 2 내지 200 볼트 피크-대-피크(Vpp) 사이에 있다는 것이 확인되었다. 이러한 지점의 피드백은 능동 소자(즉, 텔레스코픽 구성의 연산 증폭기)의 MOS(MIN) 트랜지스터 게이트에 연결되며, MOS 트랜지스터가 견딜 수 있는 최대 전압은 약 7 V이며, 이에 대해 도 2b에 도시된 회로가 이전에 표시된 대로 사용된다.
도 2b에 도시된 회로에 의해 해결된 또 다른 기술적 문제는 2 내지 200 Vpp의 사인파 신호가 제곱된 사인파 신호를 전송하는 디지털 도메인으로 반드시 변환되어야 한다는 것이다. 이를 위해 칩 자체에 집적화될 수 있는 CMOS 인버터 체인과 같이 구성된 슈미트-트리거형 비교기가 사용되어 왔다.
따라서, 발진기(102)의 집적화를 위해, 발진기(102) 회로의 피드백 네트워크(RF, CF)는 집적 회로(칩) 내의 전극(101)에서 생성된 수십 볼트의 신호를 관리하도록 변경되었다. 이를 위해, 도 2a에 도시된 발진기(102)의 기본 도면에 관하여, RBIAS 저항 및 VBIAS 분극 전압이 포함된다. RF 저항과 함께 RBIAS 저항은 능동 소자에 대한 입력부에서 발진을 완화하는 전압 분배기를 형성하며, 이는 또한 VBIAS 전압과 함께 회로의 집적화를 위협할 수 있는 음의 전압이 도달되지 않도록 보장한다. 한편, 집적 회로가 CMOS 기술로 설계되었다는 사실은 RBIAS 저항 및 VBIAS 전압이 또한 발진기(102)의 능동 소자의 (MIN) 입력 트랜지스터를 적절하게 분극화시키는 데 사용될 수 있게 한다. 상기 능동 소자의 입력부에서의 완화된 사인파 신호는 그의 후속 디지털 처리를 위해 제곱 신호의 집적 회로 자체 내에서 저 전압 피드백 환경으로 변환될 수 있다.
마지막으로, 설계를 완료하기 위해, 비록 장치의 물리적 구현을 위해 구현된 기술에 따라 다른 값이 채택될 수 있기 때문에 비제한적이지만, (VBIAS) 발진기의 분극 전압이 5 V여야 한다는 것이 결정되었으며, 이에 따라 최대 사인파 전압의 약 5V가 연산 증폭기의 (MIN) 입력 트랜지스터의 게이트에 도달하며, 따라서 변압기 코일의 적절한 관계와 함께 2차측 (L2)에서 2 내지 200 Vpp의 필요한 전압이 생성된다.
이러한 구조로 7 mA 내지 0.1 mA의 비제한적 소비량에 도달하는 것이 가능하다. 집적 수준을 높이기 위해, 텔레스코픽 증폭기의 입력부의 분극 저항(RBIAS)도 집적 회로 내에 포함된다. 논리적으로, 더 낮은 소비에서 증폭기의 이득이 감소되고 발진 조건이 손실될 수 있으며, 전극(101)의 부하 용량이 1 pF 내지 10 nF인 경우, 5 kHz 내지 2 MHz의 발진 주파수가 2 내지 200 Vpp의 진폭으로 생성되는 것으로 입증되었으며, 상기 발진 주파수는 회로에 의해 검출가능한 주파수 변화를 추정하는 0.01 pF의 용량 변동을 검출한다. 이전에 반복된 바와 같이, 이러한 수치 예들은 본 발명의 동작 및 이점들에서 순전히 예시적이고 비제한적인 값을 갖는다.
센서(CMF)(100)의 아날로그 부분이 기재되면, 센서 또는 디지털 모듈(103)의 디지털 부분이 기재된다. 즉, 일단 아날로그 부분이 충분한 크기 전압을 제공하여 EM 장(2 내지 200 Vpp)를 생성하고, 전극(101)에 인버터가 일반적으로 0 내지 5 V(이 값은 비제한적으로 장치의 물리적 실시형태에서 사용되는 최종 기술에 의존할 것임)의 제곱 신호를 생성하면, 상기 신호는 관심있는 정보를 추출하도록 디지털 도메인에서 처리되어야 하는 신호이다.
디지털 도메인(103)의 회로는 슬레이브 모드에서 SPI 포트(기술 노트 TN0897 Technical Note ST SPI Protocol에 기재된 Serial Port Interface)에 의해 프로세서(105)에 연결되도록 구성된다. 도 3은 센서(CMF)(100)의 디지털 회로(103)의 블록도를 도시한다.
이 시점에서 흥미롭게도, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 장치가 8개의 채널을 갖는 센서(100)의 매트릭스(즉, 각각 적어도 하나의 전극(101)에 연결된 8개의 센서(100))로서 실시형태에서 구성된다는 것을 강조한다. 이러한 구성은 장치가 제어된 자기장의 측정을 차동 형식으로 수행할 수 있게 하고, 각 센서(100)는 병렬로 작동하여, 채널들 중 하나가 노이즈에 대한 게이트키퍼로 사용될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 매트릭스(ASIC 집적 회로 내에서 매트릭스 형태로 구성된 센서(100))는 그들의 물리적 근접성으로 인해 누화 문제를 갖는다. 이러한 효과를 피하기 위해, 본 발명의 장치는 센서(100)의 측정의 내부 및 외부 동기화 메커니즘을 구현하며, 이에 따라: (a) 물리적으로 가장 근접한 센서(100)들은 그들 간에 더 긴 시간을 측정한다(그들의 측정 사이클 또는 주기는 서로 더 분리된다); (b) 물리적으로 멀리 떨어져 있는 센서(100)는 그들 간에 더 가까운 측정 주기를 갖는다(그들의 측정 사이클이 더 가깝다).
도 3에 도시된 본 발명의 장치의 또 다른 중요한 이점은, 연속적으로 작동하지 않고 모든 것을 버퍼에 저장하여 에너지가 절약될 수 있다는 것이며, 이는 버퍼에 저장된 모든 데이터가 사후에, 반드시 연속적이지는 않게 분석될 수 있기 때문이다. 또한, 아래에서 볼 수 있듯이 모든 매개변수는 프로그래밍 가능하다.
이러한 양태에서, 센서(100)는 차례로 다음의 입력-출력 블록 또는 모듈을 포함한다: (a) 프로세서(105)와 직렬인 제1 통신 모듈로서, (a.1) 슬레이브 모드에서 SPI에 동기화된 클록 입력 신호(SCK); (a.2) 프로세서(105)로의 SDO 직렬 출력; (a.3) 센서(CMF)(100)에 대한 프로세서(105)의 SDI 직렬 입력; 및 (a.4) 센서(CMF)(100)의 선택 신호를 포함하는, 프로세서(105)와 직렬인 상기 제1 통신 모듈; (b) 중단 신호 모듈(module of interruption signal)로서, (b.1) INT_MES 측정이 막 이루어졌음을 나타내는 중단(interruption)으로서, 복수의 센서(CMF 100)를 직렬로 연결하는 데 사용될 수 있는, 상기 중단; (b.2) 현재 측정치와 마지막 측정치 간의 차가 구성된 임계치를 초과했음을 나타내는 중단 (INT_LAST); (b.3) 평균을 계산하기 위한 측정치의 수가 구성 가능한 경우 현재의 측정치와 마지막 측정치들 간의 차가 임계치를 초과했음을 나타내는 중단을 포함하는, 상기 중단 신호 모듈; 및 (c) 측정 전극(101)을 선택하는 스위치를 활성화하는 8-코딩된 비트 출력 신호처럼 구성된 전극(101) 선택 모듈. 전술한 바와 같이, 각각의 센서(CMF)(100)는 EM 장 방출기-수신기 안테나로서 구성될 전극들(101) 중 하나에 연결될 수 있다.
SAMP 신호는 초기 샘플링 신호로서 사용되는 입력이다. 이러한 신호는 상이한 장치의 측정치와 중첩되지 않고 간섭을 일으키지 않도록 구성된 시간 주기의 내부 레지스터를 사용한다.
센서(CMF)(100)는 샘플링 주파수를 설정하고 과도기가 통과되었는지 여부를 결정하도록 내부적으로 구성되며, 두 개의 레지스터가 활성화된다: 이전 샘플과 현재 샘플이 더 낮은 또는 엡실론 값으로 구별되면, 과도기가 통과된 것으로 간주되고 측정이 시작됨; 및/또는 전극(101)으로부터의 신호가 안정하다는 것을 결정하도록 설정 시간을 특정함.
마지막으로, 센서(CMF)(100)는 한편으로는 그의 기원 전극(101)을 나타내는 마지막 측정치를 기록하도록 구성되고, 다른 한편으로는, 마지막 측정치를 갖는 최대 64개의 레지스터를 포함하며, 여기서 레지스터는 항상 원형 스택처럼 같은 방향으로 액세스될 수 있다. 연속적인 판독에 비추어, 시스템은 대기열이 지워질 때까지 가장 최근부터 시작하여 샘플을 반환한다. 각 측정에 대해, 측정 전극이 식별된다.
센서(CMF)(100)는 컴퓨터 또는 하나의 단일 장치에 집적화되거나 분산된 시스템일 수 있는 중앙 처리 장치로서 구성된 관리 시스템(1)에 무선으로 연결된다. 통합 시스템은, 예를 들어, 단일 컴퓨터 또는 중앙 처리 장치(CPU), 서버, 전자 기계 또는 장치를 포함할 수 있으며, 통합 시스템은 이 문서에 기재된 대로 관리 시스템(1)의 일부 또는 모든 기능 또는 특성을 수행하도록 구성될 수 있다. 분산된 시스템은 복수의 상호 연결된 구성요소로, 바람직하게는 무선으로 구현될 수 있으며, 각 구성요소는 관리 시스템(1)의 기능, 특성 및/또는 동작의 전부 또는 일부를 수행하도록 구성된다.
예시적인 실시형태에서, 관리 시스템(1)은 하나 이상의 센서(CMF)(100)를 제어하기 위해 하나 이상의 마스터 제어기에 구현된 하나 이상의 노드를 구현한다. 또한, 마스터 제어기는, 예를 들어, 원격 제어기를 포함할 수 있다.
비록 도 3은 고유한 관리 시스템(1)을 나타내지만, 논리적으로, 설명은 일 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 관리 시스템(1)으로 훨씬 더 큰 공간을 커버할 수 있도록 데이터 네트워크(3)에 의해 서로 연결된 여러 관리 시스템(1)이 있을 수 있다.
센서(CMF)(100)와 관리 시스템(1) 간의 통신은 기본적으로 무선이며, Bluetooth, ZigBee, Bluetooth LE, 스마트 Bluetooth, iBeacon, NFC(near-field communication) 프로토콜 또는 WLAN WIFI(프로토콜 802.11) 또는 임의의 다른 무선 링크 또는 관리 시스템(1)과 센서 또는 센서들(CMF)(100) 간의 데이터의 교환에 적합한 프로토콜과 같은 상이한 링크 및/또는 프로토콜을 포함할 수 있다. 당업자에게, 무선 통신이 다수의 용도에서 선호되는 옵션임에도 불구하고, 센서 또는 센서들(CMF)(100)과 관리 시스템 또는 시스템들(1) 간의 통신은 물리적 케이블 통신에 의해 이루어질 수 있음이 명백하다.
또한, 관리 시스템(1)은 데이터 네트워크(3)를 통해 적어도 하나의 사용자 단말(4)과 통신할 수 있다. 통신은 직접 또는 외부 서비스 서버, 예를 들어 특정 경우 또는 용도에서, 알람 센터를 통해 이루어질 수 있으며, 결과는 어떤 경우에도 동일하며, 이는 센서(CMF)(100)에 의해 측정된 발생률을 사용자 단말(4)의 소유자에게 통신하는 것과 다르지 않다. 이러한 사용자 단말은 이동 전화, 태블릿 또는 개인용 컴퓨터이며, 일반적으로 데이터 네트워크(3) 또는 이동 전화 네트워크 또는 그 둘의 조합을 통해 관리 시스템(1)으로부터 발생하는 데이터를 수신하고 해석할 수 있는 임의의 전자 장치이다.
더욱이, 센서(CMF)(100)는, 예를 들어, GPS, IPS 및/또는 마이크로-매핑에 의해 및/또는 관리 시스템(1)에 정의된 기준 위치에 기초하여 자신의 위치를 정의할 수 있다. 예를 들어, 센서(CMF)(100)가 원하는 위치로부터 이동하면, 알림이 관리 시스템으로 전송되어 데이터 네트워크(3)를 통해 사용자 단말(4)로 전송될 것이다. 유사하게, 적어도 하나의 센서(CMF)(100)를 둘러싼 자기장에 대한 임의의 교란의 검출은, 본 발명의 각 특정 사용에 대해 설명될 바와 같이, 각 경우 및 특정 용도에 따라 필요한 조치를 생성하기 위해 관리 시스템(1) 또는 사용자 단말(4)로부터 명령을 생성할 수 있다.
센서(CMF)(100)는 메모리(106)에 저장되고 하나 이상의 프로세서(105)에 의해 실행되도록 구성된 프로그램 또는 프로그램들을 포함한다. 프로그램은 이전에 기재된 기능을 실행하기 위한 명령을 포함한다. 메모리(106)는, 예를 들어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함하는 매개변수 및/또는 코드를 포함할 수 있는 구성 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(106)는, 예를 들어, ROM(read-only memory, 판독 전용 메모리), 프로그램가능 ROM 및 EEPROM(electronically-erasable EEPROM, 전기적 소거 가능한 PROM), RAM(random-access memory, 랜덤 액세스 메모리), 저-지연 비-휘발성 메모리(low-latency non-volatile memory), 플래시 메모리, SSD(solid-state drive, 솔리드 스테이트 드라이브), FPGA(field-programmable gate array, 필드 프로그래머블 게이터 어레이) 및/또는 데이터, 코드 및/또는 기타 정보를 저장할 수 있는 기타 전자 데이터 저장 수단을 포함하는 상이한 메모리 기술을 포함할 수 있다.
메모리(106)는 전극(101)에 의해 생성된 처리된 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리(106)는 센서(CMF)(100)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있는, 구성 정보와 같은, 정보를 저장하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 메모리(106)는 적절한 주파수 대역 및 원하는 통신 프로토콜에서 RF 신호의 수신을 가능하게 하도록 무선 송수신기를 구성하는 데 필요한 정보를 포함할 수 있다.
일 예시적인 실시형태에서, 센서(CMF)(100)는 메모리(예를 들어, 메모리(106))에 저장될 수 있는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 업데이트를 수신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 센서(CMF)(100)는 네트워크 관리자(예를 들어, 관리 시스템 1)로부터 소프트웨어 및/또는 펌웨어 업데이트를 수신할 수 있다. 수신, 처리 및/또는 수동 또는 자동으로 설치될 수 있는 소프트웨어 및/또는 하드웨어 업데이트의 보급에 대한 일 예시적인 실시형태에서, 예를 들어, 프로세스는 완전히 자동(예를 들어, 네트워크 관리자가 센서(CMF)(100)에 업데이트를 보낼 수 있음) 및/또는 반자동(예를 들어, 업데이트가 예를 들어 사용자 단말(4)을 통해 사용자에 의해 시작될 수 있음)일 수 있다.
배터리(107)는 에너지를 제공하도록 또는 DC 입력 전압이 사용될 때 백업 전력으로서 센서(CMF)(100) 내부에서 교체가능한 배터리를 포함할 수 있다. 센서(CMF)(100)는 배터리(107)에 의해 전력이 공급될 때 센서를 측정하고/하거나 다른 저주파 장치와 통신할 수 있고, 외부 DC 전원이 사용될 때만 지속적으로 검출/통신할 수 있어 에너지 절약을 달성한다.
무선 장거리 센서(108)는 예를 들어 센서(CMF)(100)가 관리 시스템(1)의 범위 내에 있는지 여부를 결정하기 위한 로직 또는 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 효과를 위해, 무선 장거리 센서는 센서(CMF)(100)가 관리 시스템(3)의 범위 내에 있지 않을 때 경보 조건을 생성하도록 동작할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 센서(CMF)(100)가 범위를 벗어나면, 발광 표시기에서 발광 신호를 생성하거나 음향 표시기에서 음향 신호를 생성할 수 있다.
센서(CMF)(100)는 Z-Wave, IEEE 802.11x, Bluetooth, 및 ZigBee와 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜에 의한 통신을 위한 적절한 회로 및 로직을 포함할 수 있는 무선 송수신기(109)를 포함한다. 따라서, 무선 송수신기(109)는 RF 전송 매체, 증폭, 복조/변조 및 신호의 송수신을 위한 다른 회로를 포함할 수 있다. 또한, 무선 송수신기(109)는 센서(CMF)(100)에 대한 소프트웨어/펌웨어 업데이트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 센서(CMF)(100)는 메모리(106)에 저장되고 하나 이상의 프로세서(105)에 의해 실행되도록 구성된 프로그램 또는 프로그램들을 포함한다. 프로그램은 기재된 장치의 기능을 실행하기 위한 명령을 포함한다.
경우에 따라, 본 설명에서 제공하는 다양한 실시형태 수단은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 또한 경우에 따라, 이 문서에 확립된 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 상이한 구성요소는 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 목적에서 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 둘 다를 포함하는 복합 재료에 결합될 수 있다. 이 문서에서 확립된 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 상이한 구성요소는 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 목적에서 벗어나지 않고 소프트웨어, 하드웨어, 또는 둘 다를 포함하는 하위 구성요소에서 분리될 수 있다. 또한 경우에 따라, 소프트웨어 구성요소가 하드웨어 구성요소로서 사용될 수 있고 그 반대도 가능하다고 간주된다.
비-일시적 명령어들, 프로그램 및/또는 데이터, 코드와 같은 본 설명에 따른 소프트웨어는 비일시적 기계의 하나 이상의 판독가능한 수단에 저장될 수 있다. 또한, 이 문서에서 식별된 소프트웨어는 네트워크 및/또는 다른 유형의 하나 이상의 범용 또는 특정 목적의 컴퓨터 및/또는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있는 것으로 간주된다. 이 문서에 기재된 여러 단계의 순서는 변경되며/되거나 하위단계들로 나뉘어 이 문서에 기재된 특성을 제공할 수 있다.
전술한 실시형태의 수단은 본 발명을 예시하지만 이를 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 목적에 따라 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해해야 한다. 결과적으로, 본 발명의 범위는 다음의 청구 범위에 의해서만 정의된다.

Claims (17)

  1. 교란을 측정하는 장치로서, 상기 교란은 제어된 자기장에서 단독 도전성 소자, 안테나 또는 전극(101)을 둘러싸는 상기 장치에 의해 생성되며, 상기 교란을 측정하는 장치는,
    폐 루프에서 상기 전극(101)에 연결된 제어된 자기장 센서(100)를 적어도 포함하되, 상기 제어된 자기장 센서(100)는,
    상기 전극(101)에 연결된 발진기 회로(102);
    디지털 모듈(103); 및
    상기 디지털 모듈(103)에 연결된 프로세서(105)를 차례로 포함하며,
    상기 측정하는 장치는,
    상기 발진기(102)의 능동 소자의 출력 신호는 변압기(L1, L2)의 1차 권선(L2)에 연결되는 반면, 상기 변압기(L1, L2)의 2차 권선(L1)에 연결된 상기 전극(101)의 신호는 피드백 네트워크(RF, CF)를 통해 발진기(102)의 상기 능동 소자의 입력부(MIN)에 추가로 연결되며, 상기 발진기는 상기 발진기(102)의 상기 능동 소자의 적어도 하나의 입력 트랜지스터(MIN)를 분극하도록 구성된 분극 네트워크(RBIAS, VBIAS)를 포함하며,
    상기 발진기(102)의 상기 능동 소자에 의해 생성된 상기 신호는 상기 전극(101)에 제어된 자기장을 생성하며 이러한 신호는 상기 피드백 네트워크(RF, CF)를 통해 상기 발진기(102)의 상기 능동 소자의 상기 입력부(MIN)를 피드백하며, 상기 디지털 모듈(103)은 상기 신호가 상기 프로세서(105)에 의해 획득되도록 상기 발진기(102)의 상기 능동 소자의 상기 입력부(MIN)에 연결되고 상기 발진기(102)의 상기 능동 소자의 상기 입력부(MIN)를 재충전하는 상기 신호를 디지털 방식으로 처리하도록 배열되는, 교란을 측정하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 능동 소자는 텔레스코픽(telescopic), 폴디드-캐스코드(folded-cascode) 및 2단계(two-stage) 토폴로지 중 선택된 기술과의 통합을 통해 개방 루프에서 높은 이득을 제공하는 토폴로지로 이루어지는, 교란을 측정하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발진기(102)의 상기 능동 소자의 상기 입력부(MIN)를 재충전하는 상기 신호는 어댑터 회로를 통해 사인파 신호를 제곱 신호로 전송함으로써 디지털 방식으로 처리되는, 교란을 측정하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제어된 자기장 센서(100)의 매트릭스를 집적화하고 상기 매트릭스의 상기 센서(100)의 측정의 동기화 메커니즘을 구현하는 집적 회로로서 구성되며, 이에 의해 (a) 물리적으로 가장 근접한 상기 센서(100)는 시간이 보다 분리된 측정 사이클 또는 주기를 가지며, (b) 물리적으로 더 멀리 떨어져 있는 상기 센서(100)는 그들 간에 보다 가까운 측정 시간 주기를 갖는, 교란을 측정하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디지털 모듈(103)은, 초기 샘플링 신호(SAMP)로서 사용되는 하나의 입력을 포함하며, 이러한 신호는 상기 상이한 센서의 측정과 중첩되지 않고 간섭을 일으키지 않도록 구성된 시간 주기의 내부 레지스터를 사용하는, 교란을 측정하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 모듈(103)은 프로그래밍가능한 시간 주기 동안 적어도 하나의 센서(100)에 의해 취해진 모든 측정이 저장되는 측정 버퍼를 차례로 포함하는, 교란을 측정하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 센서(100)는 한편으로는 그의 기원 전극(101)을 나타내는 마지막 측정치를 기록하도록 구성되며, 다른 한편으로는 상기 마지막 측정치를 갖는 최대 64개의 레지스터를 포함함으로써, 상기 레지스터들에 항상 동일한 방향으로 액세스할 수 있으며, 이로써 연속적인 판독에 비추어 대기열이 지워질 때가지 가장 최근부터 시작하여 상기 측정치가 반환되는, 교란을 측정하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 모듈(103)은, (a) 상기 프로세서(105)와 직렬인 통신 모듈로서, (a.1) 클록 입력 신호(SCK); (a.2) 상기 프로세서(105)로의 직렬 출력(SDO); (a.3) 상기 프로세서(105)로부터 상기 제어된 자기장 센서(100)로의 직렬 입력(SDI); 및 (a.4) 제어된 자기장 센서(100) 선택 신호를 포함하는, 상기 프로세서(105)와 직렬인 상기 통신 모듈; (b) 중단 신호 모듈(module of interruption signal)로서, (b.1) 측정이 막 이루어졌음을 나타내는 중단(interruption) (INT_MES)로서, 복수의 제어된 자기장 센서(100)에 직렬로 연결하도록 구성 가능한, 상기 중단 (INT_MES); (b.2) 현재 측정치와 마지막 측정치 간의 차가 구성된 임계치를 초과했음을 나타내는 중단 (INT_LAST); (b.3) 평균을 계산하기 위한 측정치의 수가 구성 가능한 경우, 상기 현재의 측정치와 상기 마지막 측정치 간의 차가 임계치를 초과했음을 나타내는 중단을 포함하는, 상기 중단 신호 모듈; 및 (c) 상기 측정 전극(101)을 선택하는 스위치를 활성화하는 8-코딩된 비트 출력 신호처럼 구성된 전극(101) 선택 모듈을 포함하며, 각 센서(100)는 상기 제어된 자기장의 방출기-수신기 안테나로서 구성되는 상기 전극(101) 중 하나에 연결될 수 있는, 교란을 측정하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(100)는 샘플링 주파수를 설정하고 과도기가 경과했는지를 결정하도록 내부적으로 구성되어, 2개의 레지스터가 (a) 이전 샘플과 마지막 샘플이 엡실론 값보다 낮은 값만큼 상이한 경우, 상기 과도기가 통과된 것으로 간주되고 상기 측정을 시작하고/하거나, (b) 상기 전극(101)의 상기 신호가 안정적인지 결정하도록 설정 시간을 특정하도록 하는, 교란을 측정하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 사람의 위치파악에서의 용도.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 장치의 산업 설비에서의 보안 시스템에서의 용도로서, 결정된 사용자 또는 작업자에 대한 그가 상기 제어된 자기장의 영향 영역을 구성하는 적어도 하나의 안테나(101)에 의해 규정된 제한된 또는 승인되지 않은 영역에 접근하고 있다는 경고를 포함하며, 가전 제품의 사용에서의 안전뿐만 아니라 가상 울타리, 철도 플랫폼 또는 육로 또는 해상 운송을 위한 하역장과 같은 민감하거나, 제한되거나, 위험한 영역의 건널목 검출기, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 산업 설비에서의 보안 시스템에서의 용도.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 로봇 산업 기계 및 가정용 도구에서의 용도.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 차량에서의 용도로서, (a) 사람의 접근 검출 및/또는 외부 소자의 특성화를 통한 차량에 부착된 물체의 감지; (b) 적어도 한 명의 사용자의 위치의 검출에 의한 차량의 내부 보안; (c) 주차장 또는 주차 구역에서의 차량의 위치 검출; 또는 (d) 화물이나 사람의 운송에 대한 보안을 포함하는, 차량에서의 용도.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 무기 및 폭발물 탐지에서의 용도로서, 사람의 접근 검출 또는 그 자체가 위협으로 간주될 수 있는 외부 소자의 특성화를 통한, 차량 통행 시 IED의 검출, 선체 부착 폭탄의 검출, 지뢰의 검출 또는 무기의 검출을 포함하는, 무기 및 폭발물 탐지에서의 용도.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 가정 보안 분야에서의 용도로서, 문, 창문, 벽 또는 일반적으로 임의의 다른 건축적 마감에 대한 침입자의 예방적 검출 능력을 부여하며, 원거리에서 교란을 측정할 수 있는 능력 덕분에 침입을 발생 전에 검출하도록 사용되는, 가정 보안 분야에서의 용도.
  16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 업무-관련 또는 가정에서의 예방 및 보안 분야에서의 용도.
  17. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 장치의 화물 운송의 제어를 포함하는 물류 분야에서의 용도.
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