KR20210004889A - 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는, 메인 제어부; 상기 메인 제어부와 전기적으로 연결되고 외부로 신호를 전송하는 통신부; 상기 메인 제어부에 의해 제어되는 구동모듈용 제어부와, 상기 구동모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 구동모듈용 데이터 버스와, 상기 구동모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 구동모듈을 포함하는 구동부; 및 상기 메인 제어부에 의해 제어되는 검출모듈용 제어부와, 상기 검출모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 검출모듈용 데이터 버스와, 상기 검출모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 검출모듈을 포함하는 검출부를 포함하고, 상기 복수 개의 구동모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되는 복수 개의 구동전극을 포함하고, 상기 복수 개의 검출모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되고 상기 구동전극과 교차하는 방향으로 마련되는 복수 개의 검출전극을 포함할 수 있다.

Description

모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치{MODULARIZED HIGH SPEED PARALLEL PRESSURE MEASURING APPARATUS}
아래의 설명은 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치에 관한 것이다.
기존 압력 분포 측정 회로는 제어 가능한 구동 전극의 수와 검출 전극의 개수가 정해지고, 제작 후에는 그 개수를 변경하는 것이 불가하다. 또한, 기존 압력 분포 측정 회로의 경우, 초다채널(예: 240개의 구동 전극과 144개의 검출 전극) 센서의 데이터를 스캔하기 위해 많은 시간이 소요된다. 이러한 문제점들을 해소하기 위한 기술이 요구되는 실정이다.
일 실시 예의 목적은 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는 메인 제어부; 상기 메인 제어부와 전기적으로 연결되고 외부로 신호를 전송하는 통신부; 상기 메인 제어부에 의해 제어되는 구동모듈용 제어부와, 상기 구동모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 구동모듈용 데이터 버스와, 상기 구동모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 구동모듈을 포함하는 구동부; 및 상기 메인 제어부에 의해 제어되는 검출모듈용 제어부와, 상기 검출모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 검출모듈용 데이터 버스와, 상기 검출모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 검출모듈을 포함하는 검출부를 포함하고, 상기 복수 개의 구동모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되는 복수 개의 구동전극을 포함하고, 상기 복수 개의 검출모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되고 상기 구동전극과 교차하는 방향으로 마련되는 복수 개의 검출전극을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 검출모듈 각각은 M개의 검출전극을 포함하고, 상기 복수 개의 검출모듈은 Q개로 마련되고, 상기 검출모듈용 데이터 버스는 상기 복수 개의 구동 전극 중 어느 하나의 구동 전극에 대하여 M x Q개의 데이터를 상기 메인 제어부로 동시에 전송 가능하다.
상기 복수 개의 구동모듈은 상기 구동모듈용 데이터 버스에 탈착 가능하다.
상기 복수 개의 검출모듈은 상기 검출모듈용 데이터 버스에 탈착 가능하다.
상기 구동모듈용 데이터 버스 및 검출모듈용 데이터 버스는 직렬 통신이 아닌 병렬 통신을 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는, 각각의 구동 전극과 검출 전극을 그룹화하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈 및 검출 모듈은 각각 제어될 수 있다. 이 경우, 부가 모듈을 손쉽게 추가하거나 제거할 수 있으며, 제어 가능한 전극의 수를 용이하게 확장할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는, 다수의 채널(구동 전극 및 검출 전극)을 갖는 초대형 대면적 센서의 데이터를 측정할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치의 경우, 개별 검출 모듈은 내부에 M채널 동시 측정이 가능한 ADC를 내장할 수 있으며, 이에 따라 M*Q 개의 검출 전극의 데이터를 동시에 측정할 수 있고, 스캔 속도를 기존 방법 대비 1/(M*Q)로 단축시킬 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는, 초대용량 데이터를 무리없이 전달하기 위해, 기존 직렬 통신(예: I2C, SPI)가 아닌 병렬 데이터 전송 구조(예: 마이크로버스)를 채택하고, 고속으로 측정 데이터를 제어부에 전달할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치의 매트릭스 센서의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도 및 부분 확대도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치를 이용한 압력 측정 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치의 매트릭스 센서의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도 및 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치(이하, "압력 측정 장치"라고 함)는 각각의 구동전극과 검출전극을 그룹화하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동모듈 및 검출모듈은 각각 제어될 수 있다. 또한 구동모듈 및 검출모듈은 각각 탈착 가능하게 마련될 수 있고, 이에 따라 부가적인 모듈을 손쉽게 추가하거나, 기 존재했던 모듈 중 일부를 제거할 수 있으며, 제어 가능한 전극의 수를 용이하게 조절 가능하므로, 제조 비용을 절감할 수 있고, 설계 변경에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치는, 다수의 채널(구동 전극 및 검출 전극)을 갖는 초대형 대면적 센서의 데이터를 측정할 수 있다.
압력 측정 장치는, 메인 제어부(1), 구동부(2), 검출부(3), 센서 패드(4) 및 통신부(5)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(1)는 압력 측정 장치에서 측정된 압력 정보를 수집하고, 외부로 수집된 정보를 전송할 수 있다. 통신부(5)는 메인 제어부(1)와 전기적으로 연결되고, 메인 제어부(1)에 수집된 정보를 외부로 전송할 수 있다.
구동부(2)는 메인 제어부(1)에 의해 구동될 수 있다. 구동부(2)는 메인 제어부(1)에 의해 제어되는 구동모듈용 제어부(21)와, 구동모듈용 제어부(21)에 의해 제어되고 메인 제어부(1)에 신호를 전송하는 구동모듈용 데이터 버스(22)와, 구동모듈용 데이터 버스(22)에 의해 제어되는 복수 개(P개)의 구동모듈(23)을 포함할 수 있다. 복수 개의 구동모듈(23) 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되는 복수 개(N개)의 구동전극(231)을 포함할 수 있다. 구동전극(231)은 도 1에서 세로 방향으로 마련된 것으로 도시된다. 구동전극(231)이 3개로 마련되는 것으로 도시되나(즉, N=3), 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
복수 개의 구동모듈(23)은 예를 들어 구동모듈용 데이터 버스(22)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 구동모듈용 데이터 버스(22)에는 복수 개의 구동모듈(23)을 고정시키기 위한 클램프(미도시)가 마련될 수 있다. 복수 개의 구동모듈(23)의 개수는 증가하거나 감소할 수 있다. 사용자는 선택적으로 구동모듈(23)의 개수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 구동모듈(23)의 개수가 3개이고, 각각의 구동모듈(23)에 3개의 구동전극이 마련되어 있을 경우, 총 구동전극의 개수는 9개일 수 있다. 사용자는 구동모듈(23)의 개수를 조절하는 방식으로 구동전극의 개수를 조절할 수 있다. 사용자는 구동전극의 개수를 하나씩 조절하는 방식이 아니라, 복수 개의 구동전극을 구비한 구동모듈(23)의 개수를 조절하는 방식으로 용이하게 설정 단위만큼 구동전극의 개수를 손쉽게 조절할 수 있다.
구동모듈용 데이터 버스(22)는 기존 직렬 통신(예: I2C, SPI)가 아닌 병렬 데이터 전송 구조(예: 마이크로버스)를 채택하고, 고속으로 측정 데이터를 메인 제어부(1)에 전달할 수 있다.
검출부(3)는 구동부(2)와 상호 작용하여 압력을 측정할 수 있다. 검출부(3)는 메인 제어부(1)에 의해 제어되는 검출모듈용 제어부(31)와, 검출모듈용 제어부(31)에 의해 제어되고 메인 제어부(1)에 신호를 전송하는 검출모듈용 데이터 버스(32)와, 검출모듈용 데이터 버스(32)에 의해 제어되는 복수 개(Q개)의 검출모듈(33)을 포함할 수 있다. 복수 개의 검출모듈(33) 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되는 복수 개(M개)의 검출전극(331)을 포함할 수 있다. 검출전극(331)은 구동전극(231)과 교차하는 방향으로 마련될 수 있다. 검출전극(331)은 도 1에서 가로 방향으로 마련된 것으로 도시된다. 검출전극(331)이 3개로 마련되는 것으로 도시되나(즉, M=3), 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
복수 개의 검출모듈(33)은 예를 들어 검출모듈용 데이터 버스(32)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 검출모듈용 데이터 버스(32)에는 복수 개의 검출모듈(33)을 고정시키기 위한 클램프(미도시)가 마련될 수 있다. 복수 개의 검출모듈(33)의 개수는 증가하거나 감소할 수 있다. 사용자는 선택적으로 검출모듈(33)의 개수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 검출모듈(23)의 개수가 3개이고, 각각의 검출모듈(33)에 3개의 검출전극이 마련되어 있을 경우, 총 검출전극의 개수는 9개일 수 있다. 사용자는 검출모듈(33)의 개수를 조절하는 방식으로 검출전극의 개수를 조절할 수 있다. 사용자는 검출전극의 개수를 하나씩 조절하는 방식이 아니라, 복수 개의 검출전극을 구비한 검출모듈(33)의 개수를 조절하는 방식으로 용이하게 설정 단위만큼 구동전극의 개수를 손쉽게 조절할 수 있다.
검출모듈용 데이터 버스(32)는 기존 직렬 통신(예: I2C, SPI)가 아닌 병렬 데이터 전송 구조(예: 마이크로버스)를 채택하고, 고속으로 측정 데이터를 메인 제어부(1)에 전달할 수 있다. 검출모듈용 데이터 버스(32)는 복수 개의 구동 전극 중 어느 하나의 구동 전극에 대하여 M x Q개의 데이터를 메인 제어부(1)로 동시에 전송 가능하다.
검출모듈(33)은 내부에 M채널 동시 측정이 가능한 ADC(analog-digital converter)를 내장할 수 있다. 이에 따라, 검출부(3)는 M*Q 개의 검출전극(331)의 데이터를 동시에 측정할 수 있고, 스캔 속도를 기존 방법 대비 1/(M*Q)로 단축시킬 수 있다.
센서 패드(4)는 복수 개의 구동전극(231) 및 검출전극(232)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 센서 패드(4)는 복수 개의 구동 전극(231)을 지지하는 하나의 레이어와, 복수 개의 검출 전극(232)을 지지하는 다른 하나의 레이어를 포함할 수 있다. 센서 패드(4)는 2개의 레이어 사이의 임피던스(Z)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 임피던스(Z)는 저항일 수 있다. 임피던스(Z)는 구동전극(231) 및 검출전극(232)이 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 구동전극(231) 및 검출전극(232)은 어느 하나의 포인트(P)에서 교차할 수 있고, 해당 포인트(P)의 압력은 전기적인 신호로 측정될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치를 이용한 압력 측정 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 압력 측정 방법은, 복수 개의 구동모듈 중 1개의 구동모듈을 선택하는 단계(S100)와, 검출모듈용 제어부를 통해 모든 검출전극 데이터를 검출모듈용 데이터 버스를 통해 획득하는 단계(S110)와, 선택된 구동모듈에 속한 구동전극 각각에 대응하는 모든 검출 데이터를 기존 데이터에 더하는 단계(S120)와, 복수 개의 구동모듈 중 선택되지 않은 구동모듈을 선택하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
단계(S100)에서, 메인 제어부는 복수 개의 구동모듈 중 1개의 구동모듈을 선택할 수 있다. 예를 들어, P개의 구동모듈이 존재할 경우, 제어부는 P개의 구동모듈 중 어느 하나의 구동모듈을 선택할 수 있다.
단계(S110)에서, 메인 제어부는 검출모듈용 제어부를 통해 모든 검출전극 데이터를 검출모듈용 데이터 버스를 통해 획득할 수 있다. 예를 들어, 검출모듈이 Q개로 마련되고, 각각의 검출모듈이 M개의 검출전극을 구비할 경우, 하나의 구동전극에 대하여 M x Q개의 압력 정보가 검출될 수 있다. 구동모듈이 N개의 구동전극을 구비할 경우, 선택된 구동모듈에 속한 모든 구동전극에 대하여, 총 N x M x Q개의 데이터가 측정될 수 있다.
단계(S120)에서, 메인 제어부는 선택된 구동모듈에 속한 구동전극 각각에 대응하는 모든 검출 데이터를 기존 데이터에 더할 수 있다.
단계(S120) 이후에, 메인 제어부는 복수 개의 구동모듈 중 선택되지 않은 구동 모듈이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 메인 제어부는 복수 개의 구동모듈 중 선택되지 않은 구동모듈이 있을 경우, 단계(S130)으로 진행할 수 있다.
단계(S130)에서, 메인 제어부는 선택되지 않은 구동모듈을 선택할 수 있다. 단계(S130)에서 선택된 구동모듈에 대해 압력 측정이 수행될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 메인 제어부;
    상기 메인 제어부와 전기적으로 연결되고 외부로 신호를 전송하는 통신부;
    상기 메인 제어부에 의해 제어되는 구동모듈용 제어부와, 상기 구동모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 구동모듈용 데이터 버스와, 상기 구동모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 구동모듈을 포함하는 구동부; 및
    상기 메인 제어부에 의해 제어되는 검출모듈용 제어부와, 상기 검출모듈용 제어부에 의해 제어되고 상기 메인 제어부에 신호를 전송하는 검출모듈용 데이터 버스와, 상기 검출모듈용 데이터 버스에 의해 제어되는 복수 개의 검출모듈을 포함하는 검출부를 포함하고,
    상기 복수 개의 구동모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되는 복수 개의 구동전극을 포함하고,
    상기 복수 개의 검출모듈 각각은 서로 이격된 상태로 평행하게 마련되고 상기 구동전극과 교차하는 방향으로 마련되는 복수 개의 검출전극을 포함하는 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 검출모듈 각각은 M개의 검출전극을 포함하고,
    상기 복수 개의 검출모듈은 Q개로 마련되고,
    상기 검출모듈용 데이터 버스는 상기 복수 개의 구동 전극 중 어느 하나의 구동 전극에 대하여 M x Q개의 데이터를 상기 메인 제어부로 동시에 전송 가능한 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 구동모듈은 상기 구동모듈용 데이터 버스에 탈착 가능한 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 검출모듈은 상기 검출모듈용 데이터 버스에 탈착 가능한 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동모듈용 데이터 버스 및 검출모듈용 데이터 버스는 직렬 통신이 아닌 병렬 통신을 사용하는 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치.
KR1020200082941A 2019-07-05 2020-07-06 모듈화된 고속 병렬 압력 측정 장치 Active KR102352005B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009531709A (ja) * 2006-03-29 2009-09-03 テクスキャン インコーポレイテッド 感圧センサアレイの制御回路及び関連する方法
KR20180086370A (ko) * 2017-01-20 2018-07-31 주식회사 카이트로닉스 다채널 압력분포측정장치 및 그 장치의 동작방법

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