KR20210064711A - 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치 - Google Patents

공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210064711A
KR20210064711A KR1020190153232A KR20190153232A KR20210064711A KR 20210064711 A KR20210064711 A KR 20210064711A KR 1020190153232 A KR1020190153232 A KR 1020190153232A KR 20190153232 A KR20190153232 A KR 20190153232A KR 20210064711 A KR20210064711 A KR 20210064711A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inductor element
manipulation
sensing device
switching operation
spaced apart
Prior art date
Application number
KR1020190153232A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102284130B1 (ko
Inventor
이주형
고주열
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020190153232A priority Critical patent/KR102284130B1/ko
Priority to US16/822,951 priority patent/US11112914B2/en
Priority to CN202010454043.2A priority patent/CN112860131A/zh
Publication of KR20210064711A publication Critical patent/KR20210064711A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102284130B1 publication Critical patent/KR102284130B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 조작 센싱 장치는, 하우징과 일체로 이루어진 도전성의 제1 조작부재를 포함하는 조작부; 및 상기 조작부의 내측에 배치된 자성부재; 상기 제1 조작부재의 내측에 배치된 제1 인덕터 소자 및 상기 자성부재와 대향하게 배치된 제2 인덕터 소자를 포함하여, 상기 제1 조작부재에 조작 인가시, 상기 조작부 및 제1 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제1 공진주파수를 생성하고, 상기 조작 인가시, 상기 자성부재 및 제2 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제2 공진주파수를 생성하는 발진회로; 를 포함한다.

Description

공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치{SWITCH OPERATION SENSING DEVICE WITH COMMON NOISE CANCELLATION}
본 발명은 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨어러블 기기는 좀더 얇고 심플하면서 깔끔한 디자인이 선호되고 있으며 이에 따라 기존 기계식 스위치가 사라지고 있다. 이는 방진, 방수 기술의 구현이 이루어짐과 더불어, 매끄러운 디자인의 일체감 있는 모델의 개발이 이루어짐에 따라 가능해지고 있다.
현재 메탈 위를 터치하는 ToM(touch On Metal) 기술, 터치 패널을 이용한 커패시터 센싱 기법, MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System), 마이크로 스트레인 게이지(Micro Strain Gauge) 등의 기술이 개발되고 있으며 이에 더 나아가 포스 터치기능까지 개발되는 추세이다.
기존의 기계식 스위치의 경우, 스위치 기능 구현을 위해, 내부적으로 큰 사이즈와 공간이 필요하고, 외관상으로도 외부로 튀어나오는 형태나 외부 케이스와 일체화가 아닌 구조 등으로 인하여 깔끔하지 못한 디자인과 큰 공간이 필요하다는 단점이 있다.
또한 전기적으로 연결되는 기계식 스위치의 직접적인 접촉으로 인한 감전의 위험이 있으며, 특히 기계적 스위치의 구조상 방진 방수가 곤란하다는 단점이 있다.
한편, 전술한 과정에서 설명한 바와같이, 현재 전용 버튼 없이 버튼 기능 수행을 위한 다양한 방식이 제안되고 있지만, 더욱 센싱 감도를 높이기 위해서는 잡음에 강한 성능을 필요로 하고 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) KR 10-2002-0077836 (2002.10.14)
(특허문헌 2) KR 10-2009-0120709 (2009.11.25)
(특허문헌 3) KR 10-2011-0087014 (2011.08.02)
(특허문헌 4) KR 10-2011-0087004 (2011.08.02)
(특허문헌 5) KR 10-2018-0046833 (2018.05.09)
(특허문헌 6) US 2018-0093695 (2018.04.05)
(특허문헌 7) JP 2012-168747 (2012.09.06)
(특허문헌 8) JP 2015-095865 (2015.05.18)
본 발명의 일 실시 예는, 조작 인가에 대한 센싱이 차동(Differential) 동작에 의해 수행되도록 구현함으로써, 공통 잡음을 제거하고 이득 및 감도를 개선할 수 있는 스위칭 조작 센싱 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 하우징과 일체로 이루어진 도전성의 제1 조작부재를 포함하는 조작부; 상기 조작부의 내측에 배치된 자성부재; 상기 제1 조작부재의 내측에 배치된 제1 인덕터 소자 및 상기 자성부재와 대향하게 배치된 제2 인덕터 소자를 포함하여, 상기 제1 조작부재에 조작 인가시, 상기 조작부 및 제1 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제1 공진주파수를 생성하고, 상기 조작 인가시, 상기 자성부재 및 제2 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제2 공진주파수를 생성하는 발진회로; 및 상기 제1 공진주파수와 상기 제2 공진주파수 사이의 주파수 차이를 구하고, 상기 주파수 차이에 기초하여 조작 인가를 검출하는 조작 검출 회로; 를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치가 제안된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 조작 인가에 대한 센싱이 차동(Differential) 동작에 의해 수행되도록 구현함으로써, 공통 잡음을 효율적으로 제거할 수 있고, 이득을 높일 수 있으며, 이에 따라 센싱 감도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 모바일 기기의 외관 예시도이다.
도 2는 스위칭 조작 센싱 장치의 일 예시도이다.
도 3은 도 1의 I-I' 선의 센싱 구조의 예시도이다.
도 4은 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 일 예시도이다.
도 5는 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 6는 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 7은 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 8은 조작 인가 없는 경우의 발진회로의 일 예시도이다.
도 9은 조작 인가에 따른 인덕티브 센싱 동작시 발진회로의 일 예시도이다.
도 10는 조작 인가에 따른 커패시티브 센싱 동작시 발진회로의 일 예시도이다.
도 11는 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 12은 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 13은 도 11 및 도 12의 주요 신호에 대한 예시도이다.
도 14는 조작 검출 회로의 일 예시도이다.
도 15은 감도 개선이 가능한 센싱 원리에 대한 일 예시도이다.
도 16은 공통 잠음 개선이 가능한 센싱 원리에 대한 일 예시도이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 모바일 기기의 외관 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 모바일 기기(10)는 터치 스크린(11), 하우징(500), 및 기계적인 버튼식 스위치를 대체하는 제1 조작부재(TM1)를 포함하는 조작부(TSW)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 조작부(TSW)가 제1 조작부재(TM1)를 포함하는 경우를 도시하고 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 이와 같은 1개의 제1 조작부재에 한정되는 것은 아니고, 제1 터치 부재와 같은 방식으로 조작부재 개수가 확장 될 수 있음을 이해할 수 있다.
일 예로, 도 1을 참조하면 상기 모바일 기기(10)는 스마트폰 등과 같이, 휴대 가능한 기기가 될 수 있고, 스마트 와치(Watch)와 같이, 웨어러블 기기가 될 수 있으며, 특정한 기기에 한정되지 않고, 휴대 가능하거나 착용 가능한 전기 기기, 또는 동작 제어를 위한 스위치를 갖는 전기 기기가 될 수 있다.
상기 하우징(500)은, 전기 기기의 외부에 노출되는 외측 케이스가 될 수 있다. 일 예로, 상기 터치 입력 센싱 장치가 모바일 기기에 적용되는 경우, 모바일 기기(10)의 사이드(측면)에 배치되는 커버일 수 있다. 일 예로, 상기 하우징(500)은 모바일 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 일체로 이루어질 수 있거나, 모바일 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 별도로 분리되어 이루어질 수 있다.
이와 같이, 하우징(500)은 전기 기기의 외부 케이스이면 되고, 특별히 특정 위치나, 형태나, 구조로 한정될 필요는 없다.
도 1을 참조하면, 상기 제1 조작부재(TM1)는, 상기 모바일 기기의 하우징(500)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 제1 조작부재(TM1)는 모바일 기기의 커버에 배치될 수 있는데, 이 경우 커버는 터치 스크린을 제외한 커버, 예를 들면, 사이드 커버나, 후면 커버나, 전면의 일부에 형성될 수 있는 커버 등이 될 수 있으며, 설명의 편의상 하우징의 일 예시로, 모바일 기기의 사이드 커버에 배치된 경우에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 사항 또는 글자는, 하나의 예시를 보이는 것으로 이에 한정하는 것을 의미하지 않는다.
도 2는 스위칭 조작 센싱 장치의 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 조작 센싱 장치는, 조작부(TSW), 자성부재(400), 및 발진회로(600)를 포함할 수 있다.
또한, 스위칭 조작 센싱 장치는, 조작 검출 회로(700)를 더 포함할 수 있다.
상기 조작부(TSW)는, 하우징(50)과 일체로 이루어진 도전성의 제1 조작부재(TM1)를 포함할 수 있다. 도 1에는 제1 조작부재만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 하우징(50)과 일체로 이루어지는 복수의 조작부재를 포함할 수 있다.
상기 자성부재(400)는, 상기 조작부(TSW)의 내측에 배치되고 상기 조작부(TSW)와 다른 자기특성을 갖는다. 상기 자성부재(400)는 공통 잡음을 제거하기 위한 것으로, 일 예로, 페라이트가 될 수 있다.
상기 발진회로(600)는, 상기 제1 조작부재의 내측에 배치된 제1 인덕터 소자(LE1) 및 상기 자성부재(4500)와 대향하게 배치된 제2 인덕터 소자(LE2)를 포함하여, 제1 조작부재(TM1)에 조작 인가시, 상기 조작부(TSW) 및 제1 인덕터 소자(LE1)의 상호 작용으로 가변하는 제1 공진주파수(fres1)를 생성하고, 상기 조작 인가시, 상기 자성부재(400) 및 제2 인덕터 소자(LE2)의 상호 작용으로 가변하는 제2 공진주파수(fres2)를 생성할 수 있다.
본 서류에서, 제1 조작부재(TM1)에 조작 인가에서 조작은 제1 조작부재(TM1)의 접촉면을 터치하는 터치(touch) 행위 또는 제1 조작부재(TM1)의 접촉면에 힘을 가해서 누르는 포스(force) 행위를 포함할 수 있다.
또한, 대향하게 배치에서, 대향은 서로 이격되면서 서로 마주본다는 의미일 수 있다.
일 예로, 제1 조작부재(TM1)에 조작이 인가되면, 제1 공진주파수(fres1)가 올라가는 경우, 제2 공진주파수(fres2)는 제1 공진주파수(fres1)의 가변과 역으로 내려갈 수 있다. 다른 일 예로, 제1 조작부재(TM1)에 조작이 인가되면, 제1 공진주파수(fres1)가 내려가는 경우, 제2 공진주파수(fres2)는 제1 공진주파수(fres1)의 가변과 역으로 올라갈 수 있다.
그리고, 조작 검출 회로(700)는, 공진주파수(fres1)와 상기 제2 공진주파수(fres2)사이의 주파수 차이(△f)를 구하고, 상기 주파수 차이(△f)에 기초하여 조작 인가를 검출할 수 있다.
도 2를 참조하여 세부 구성을 설명하면, 상기 발진회로(600)는, 제1 발진회로(OSC1)(610)와 제2 발진회로(OSC2)(620)를 포함할 수 있다.
상기 제1 발진회로(610)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측에 배치된 제1 인덕터 소자(LE1)를 포함하고, 상기 제1 조작부재(TM1)에 조작 인가시, 상기 조작부(TSW) 및 제1 인덕터 소자(LE1)의 상호 작용으로 가변되는 제1 공진주파수(fres1)를 갖는 제1 발진신호(LCosc1)를 생성할 수 있다. 일 예로, 제1 발진회로(610)는 제1 인덕터 소자(LE1) 및 제1 커패시터 소자(CE1)을 포함할 수 있다.
상기 제2 발진회로(620)는, 상기 자성부재(400)로부터 소정 간격만큼 이격 배치된 제2 인덕터 소자(LE2)를 포함하고, 상기 제1 조작부재(TM1)에 조작 인가시, 상기 자성부재(400) 및 제2 인덕터 소자(LE2)의 상호 작용으로 상기 제1 공진주파수(fres1)의 가변과 역으로 가변하는 제2 공진주파수(fres2)를 갖는 제2 발진신호(LCosc2)를 생성할 수 있다. 일 예로, 제2 발진회로(620)는 제2 인덕터 소자(LE2) 및 제1 커패시터 소자(CE2)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 조작부재(TM1)에 조작이 인가되면, 제1 공진주파수(fres1)가 올라가는 경우, 제2 공진주파수(fres2)는 내려갈 수 있다. 다른 일 예로, 제1 조작부재(TM1)에 조작이 인가되면, 제1 공진주파수(fres1)가 내려가는 경우, 제2 공진주파수(fres2)는 올라갈 수 있다.
예를 들어, 상기 조작 검출 회로(700)는, 주파수 디지털 컨버터(710) 및 조작 검출기(750)를 포함할 수 있다.
상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 상기 제1 발진신호(LCosc1)를 제1 카운트값(CV1CV2)으로 변환할 수 있고, 상기 제2 발진신호(LCosc2)를 제2 카운트값(CV2)으로 변환할 수 있다.
상기 조작 검출기(750)는, 상기 제1 및 제2 카운트값(CV1,CV2)에 기초해 상기 주파수 차이(△f)를 구하고, 상기 주파수 차이(△f)에 기초하여 조작 인가를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 제1 주파수 디지털 컨버터(FDC1)(711) 및 제2 주파수 디지털 컨버터(FDC2)(712)를 포함할 수 있다.
상기 제1 주파수 디지털 컨버터(FDC1)(711)는, 상기 제1 발진신호(LCosc1)를 이용하여 기준 클럭 신호(CLK_ref)를 카운트하여 상기 제1 카운트값(CV1)을 생성할 수 있다.
상기 제2 주파수 디지털 컨버터(FDC2)(712)는, 상기 제2 발진신호(LCosc2)를 이용하여 기준 클럭 신호(CLK_ref)를 카운트하여 상기 제2 카운트값(CV2)을 생성할 수 있다.
이와 같은 방식으로 상기 제1 및 제2 카운트값(CV1,CV2)을 구하면, 높은 주파수를 갖는 클럭 신호를 이용하는 기존의 카운트 방식과는 달리, 낮은 주파수의 기준 클럭 신호(CLK_ref)를 이용하는 것이 가능하고, 카운트의 정밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 도 1의 I-I' 선의 센싱 구조의 예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면과 이격되어 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 제2 인덕터 소자(LE2)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면 및 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 각각과 이격되어 상기 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다.
예를 들어, 제1 인덕터 소자(LE1) 및 제2 인덕터 소자(LE2)는 PCB 코일 또는 칩 인덕터가 될 수 있으며, 이에 한정되지는 않으며, 인덕턴스를 갖는 소자 또는 칩이면 족하다.
차동 센싱 구조를 구현하기 위해, 상기 자성부재(400)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 및 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 마주보며 상기 조작부재(TM1)의 내측면에 부착될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
도 3에 도시된 센싱구조는, 서로 이격된 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 조작부재(TM1), 서로 이격된 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(401)를 포함하는 구조로 이루어져, 인덕티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
이에 대해 설명하면, 제1 조작부재(TM1)에 포스 행위의 조작이 인가되면, 제1 조작부재(TM1)와 제1 인덕터 소자(LE1)와의 간격이 줄어들고, 이에 따라 제1 조작부재(TM1)와 제1 인덕터 소자(LE1)간의 와전류 효과에 의해 제1 인덕터 소자(LE1)의 인덕턴스는 감소하게 되며, 제1 인덕터 소자(LE1)의 인덕턴스가 기여하는 제1 공진주파수(fres1)는 올라간다.
또한, 도 3에서, 회로부(CS)는 상기 발진회로(600)의 일부(예, 증폭기)와, 조작 검출 회로(700)를 포함할 수 있으며, 일 예로 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 제1 및 제2 커패시터 소자(CE1,CE2)는 상기 발진회로(600)의 제1 및 제2 발진회로(610,620)에 포함되어 커패시턴스를 제공하며, 일 예로, 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 기판(200)은 브라켓(300)에 의해 지지될 수 있다.
상기 브라켓(300)은 기판(200)을 지지할 수 있고, 전자 기기의 내부 구조에 부탁 또는 설치될 수 있으며, 이에 따라, 도 3에 도시된 센싱 구조가 포스 인가를 감지할 수 있는 인덕티브 센싱 동작을 할 수 있도록, 상기 브라켓(300)은, 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 조작부재(TM1) 사이의 간격과 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(401) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 각 실시 예에 적용되는 인덕티브 센싱 구조 및 센싱 동작에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같은 인덕티브 센싱 구조를 이용하면 포스 인가를 감지할 수 있고, 이러한 포스 인가를 감지하면서 공통 잡음들을 제거할 수 있다. 제1 및 제2 인덕터 소자가 PCB 코일인 경우 이에 연결된 발진회로(600)는 전원 잡음에 민감하며, 온도에 따라 발진회로의 인덕턴스나 커패시턴스가 변화된다.
이 때, 도 3과 같이, 하나의 제1 조작부재(TM1)를 갖는 하나의 센서구조가, 제1 조작부재(TM1)와 일정 간격 이격 배치된 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)(일 예로, PCB 코일)를 포함하고, 하우징의 제1 조작부재(TM1)에 투자율이 높은 자성부재(401)(일례로 Ferrite)을 부착하면, 제1 조작부재(TM1)에 인가되는 포스 변화에 따라 제1 조작부재(TM1)와 제1 인덕터 소자(LE1) 간의 거리가 변화되면 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)에는 차동적인(Differential) 변화가 발생하게 된다.
부연하면, 제1 조작부재(TM1)와 제1 인덕터 소자(LE1) 간의 거리가 가까워지면 그 사이에 형성된 자기장의 변화가 발생하는데, 이 때 메탈(Metal)인 제1 조작부재(TM1)에 발생하는 에디 커런트((Eddy Current)는 커지게 되고, 에디 커런트(Eddy Current)가 커짐에 따라 에디 커런트(Eddy Current) 발생으로 인한 자기장이 커져서 기본 자기장을 방해하게 된다. 이는 곧 제1 인덕터 소자(LE1)의 인덕턴스 값이 작아지게 된다.
반면, 페라이트(Ferrite) 등의 자성부재(401)는 메탈 등의 제1 조작부재(TM1)와는 반대의 효과를 가져오게 되는데, 예를 들어 제1 조작부재(TM1)로 인한 인덕턴스의 변화가 '-△L'이라고 했을 때, 페라이트(Ferrite) 등의 자성부재(401)로 인한 제2 인덕터 소자(LE2)의 인덕턴스 변화는 '+△L'이 되어, 결국 제2 인덕터 소자(LE2)의 인덕턴스는 커지게 된다.
따라서 제1 조작부재(TM1)와 제1 인덕터 소자(LE1) 간의 거리가 가까워짐에 따라 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)의 인덕턴스는 서로 반대로 변화하게 되고, 이와 같은 차동 센싱 구조에 기초하는 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)의 인덕턴스에 의한 공진주파수의 차를 이용하면, 차동 센싱 구조가 아닌 기존의 센싱 구조에 비해 훨씬 높은 센싱 감도를 가질 수 있다.
또한 PCB 코일 등의 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)를 포함하는 센서구조를 이용하면 전원 및 온도에 대한 영향이 동일하게 적용되므로, 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)를 갖는 발진회로에서 출력되는 두 발신신호의 주파수를 환산한 2개의 카운트 값을 빼게 되면, 전원으로 인한 잡음이나 온도에 의한 변화와 같은 공통 잡음은 제거되고 신호는 더 큰 값을 얻게 된다.
전술한 바와 같은 차동 센싱 구조에서의 동작 원리는 본 발명의 다른 실시 예에 적용될 수 있으며, 가능한 반복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 4은 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 일 예시도이다.
도 4을 참조하면, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면에 부착될 수 있다. 상기 제2 인덕터 소자(LE2)는, 상기 자성부재(400)와 마주보며, 상기 자성부재(400)와 이격된 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다.
차동 센싱 구조를 구현하기 위해, 상기 자성부재(400)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 및 제2 인덕터 소자(LE2) 각각과 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 마주보며, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면에 배치될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
도 4에서, 상기 스위칭 조작 센싱 장치는, 제1 도전성 부재(MM1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 도전성 부재(MM1)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 및 상기 제2 인덕터 소자(LE2) 각각과 이격되고, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)와 마주보며, 상기 기판(200)애 배치될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
상기 기판(200)은 브라켓(300)에 의해 지지될 수 있고, 상기 브라켓(300)은 전자 기기의 내부 구조에 부탁 또는 설치될 수 있다.
도 4에 도시된 센싱구조는 서로 이격된 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 전도성 부재(MM1), 서로 이격된 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(402)를 포함하는 구조로 이루어져, 인덕티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
도 5는 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면에 부착된 일면을 갖는 기판(200)의 타단에 실장될 수 있다. 상기 제2 인덕터 소자(LE2)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)와 이격되어 상기 기판(200)의 타면에 실장될 수 있다.
차동 센싱 구조를 구현하기 위해, 자성부재(404)는, 상기 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2) 각각과 이격되고 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 마주보며 브라켓(300)에 배치될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
도 5에서, 상기 스위칭 조작 센싱 장치는, 제2 도전성 부재(MM2)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 도전성 부재(MM2)는, 자성부재(404)와 이격되고, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)와 마주보며 상기 브라켓(300)에 배치될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
일 예로, 제1 조작부재(TM1) 및 자성부재(400)는 각각 메탈(Metal) 및 페라이트(Ferrite)가 될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 조작부재(TM1) 및 자성부재(400) 각각의 물질은 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)와 연계해서 인덕티브 센싱 동작을 하면서 그 자계 영향 방향이 상호 반대로 작용하는 물질이면 된다.
도 5에 도시된 센싱 구조는, 커패시티브 센싱 구조와 인덕티브 센싱 구조를 포함하여, 도 3에 도시된 센싱구조에 비해 보다 향상된 기능을 수행할 수 있다.
도 5에 도시된 센싱 구조는, 제1 조작부재(TM1)와 기판(200)을 갖는 센싱 구조를 포함하여 커패시티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 센싱 구조는, 서로 이격된 제1 인덕터 소자(LE1)와 제2 전도성 부재(MM2), 서로 이격된 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(403)를 갖는 센싱 구조를 포함하여 인덕티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
도 6는 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 6를 참조하면, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면과 이격된 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 제2 인덕터 소자(LE2)는 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면에 부착될 수 있다.
차동 센싱 구조를 구현하기 위해, 상기 자성부재(400)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 및 제2 인덕터 소자(LE2) 각각과 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 마주보며 상기 기판(200)에 실장될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
상기 기판(200)은 브라켓(300)에 의해 지지될 수 있고, 상기 브라켓(300)은 전자 기기의 내부 구조에 부탁 또는 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 센싱 구조는, 커패시티브 센싱 구조와 인덕티브 센싱 구조를 포함하여, 도 3에 도시된 센싱구조에 비해 보다 향상된 기능을 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 센싱 구조는, 제1 조작부재(TM1)와 제2 인덕터 소자(LE2)를 갖는 센싱 구조를 포함하여 커패시티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 센싱 구조는, 서로 이격된 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 조작부재(TM1), 서로 이격된 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(404)를 갖는 센싱 구조를 포함하여 인덕티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
도 7은 스위칭 조작 센싱 장치의 센싱 구조의 다른 일 예시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면과 이격되어 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 제2 인덕터 소자(LE2)는, 상기 제1 조작부재(TM1)의 내측면 및 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 각각과 이격되어 상기 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다.
예를 들어, 제1 인덕터 소자(LE1) 및 제2 인덕터 소자(LE2)는 PCB 코일 또는 칩 인덕터가 될 수 있으며, 이에 한정되지는 않으며, 인덕턴스를 갖는 소자 또는 칩이면 족하다.
차동 센싱 구조를 구현하기 위해, 상기 자성부재(405)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1) 및 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 마주보며 상기 조작부재(TM1)의 내측면에 부착될 수 있다. 이러한 예시에 한정되지는 않는다.
또한, 도 7에서, 회로부(CS)는 상기 발진회로(600)의 일부(예, 증폭기)와, 조작 검출 회로(700)를 포함할 수 있으며, 일 예로 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 제1 및 제2 커패시터 소자(CE1,CE2)는 상기 발진회로(600)의 제1 및 제2 발진회로(610,620)에 포함되어 커패시턴스를 제공하며, 일 예로, 기판(200)의 일면에 실장될 있다. 상기 기판(200)은 브라켓(300)에 의해 지지될 수 있다.
상기 브라켓(300)은 기판(200)을 지지할 수 있고, 전자 기기의 내부 구조에 부탁 또는 설치될 수 있으며, 이에 따라, 도 3에 도시된 센싱 구조가 포스 인가를 감지할 수 있는 인덕티브 센싱 동작을 할 수 있도록, 상기 브라켓(300)은, 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 조작부재(TM1) 사이의 간격과 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(401) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 조작부재(TM1)와 브라켓(300) 사이에는 연결부재(310)가 더 베치될 수 있다. 상기 연결부재(310)는 상기 제1 조작부재(TM1)와 브라켓(300) 각각과 접속될 수 있다.
도 7에 도시된 센싱구조는, 서로 이격된 제1 인덕터 소자(LE1)와 제1 조작부재(TM1), 서로 이격된 제2 인덕터 소자(LE2)와 자성부재(401)를 포함하는 센싱 구조로 이루어져, 인덕티브 센싱 동작이 수행될 수 있다. 또한, 상기 제1 조작부재(TM1), 상기 연결부재(310), 및 브라켓(300), 기판(200), 및 제1 및 제2 인덕터 소자(LE1,LE2)포함하는 센싱 구조로 이루어져, 커패시티브 센싱 동작이 수행될 수 있다.
도 8은 조작 인가 없는 경우의 발진회로의 일 예시도이다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 발진회로(610)는 제1 커패시턴스 회로(610-C) 및 제1 인덕턴스 회로(610-L)를 포함할 수 있다.
상기 제1 커패시턴스 회로(610-C)는, 제1 커패시터 소자(CE1)의 커패시턴스를 포함할 수 있다. 상기 제1 인덕턴스 회로(610-L)는, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)의 인덕턴스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 발진회로(620)는, 제2 커패시턴스 회로(620-C) 및 제2 인덕턴스 회로(620-L)를 포함할 수 있다.
상기 제2 커패시턴스 회로(620-C)는, 제2 커패시터 소자(CE2)의 커패시턴스를 포함할 수 있다. 상기 제2 인덕턴스 회로(620-L)는, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)의 인덕턴스를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 커패시터 소자(CE1)는, 상기 제1 발진회로(610)에 포함되고, 상기 제1 인덕터 소자(LE1)와 함께 제1 공진주파수(fres1)에 기여할 수 있다. 그리고, 제2 커패시터 소자(CE2)는, 상기 제2 발진회로(620)에 포함되며, 상기 제2 인덕터 소자(LE2)와 함께 제2 공진주파수(fres2)에 기여할 수 있다.
도 9은 조작 인가에 따른 인덕티브 센싱 동작시 발진회로의 일 예시도이다.
도 9을 참조하면, 조작 인가에 따라 발진회로(600)가 인덕티브 센싱 동작을 수행하는 경우, 일 예로, 제1 인덕턴스 회로(610-L)의 인덕턴스는 감소(L-△L)될 수 있고, 제2 인덕턴스 회로(620-L)의 인덕턴스는 증가(L+△L)될 수 있다.
도 10는 조작 인가에 따른 커패시티브 센싱 동작시 발진회로의 일 예시도이다.
도 9을 참조하면, 조작 인가에 따라 발진회로(600)가 커패시티브 센싱 동작을 수행하는 경우, 일 예로, 제1 커패시턴스 회로(610-C)의 커패시턴스는 증가(C+CT)될 수 있고, 제2 커패시턴스 회로(620-C)의 커패시턴스는 감소(C-CT)될 수 있다.
도 11는 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 11를 참조하면, 상기 제1 주파수 디지털 컨버터(FDC1)(711)는, 제1 주파수 다운 컨버터(711-1), 제1 주기 타이머(711-2) 및 제1 CIC 필터회로(711-3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 주파수 다운 컨버터(711-1)는, 상기 기준 클럭 신호(CLK_ref)를 기준 분주비(N)를 이용해 분주하여 제1 분주된 기준 클럭 신호(DOSC_ref1)를 생성할 수 있다.
상기 제1 주기 타이머(711-2)는, 상기 제1 분주된 기준 클럭 신호(DOSC_ref1)의 1주기 시간을, 상기 제1 발진신호를 이용해 카운팅 하여 제1 주기 카운트값(PCV1)을 생성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 CIC 필터회로(711-3)는, 상기 제1 주기 카운트값(PCV1)에 대해 누적증폭을 수행하여 제1 카운트값(CV1)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 CIC 필터회로(711-3)가 데시메이터 CIC 필터로 구현되면, 상기 데시메이터 CIC 필터는, 적분회로, 데시메이터 및 미분회로를 포함할 수 있다. 이 경우, 적분회로의 스테이지 차수(S), 데시메이터 팩터(R) 및 미분회로의 지연차수(M)에 기초해 상기 누적 이득은 [(R*M)^S]와 같이 구해질 수 있다.
도 12은 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 12을 참조하며, 상기 제2 주파수 디지털 컨버터(FDC2)(712)는, 제2 주파수 다운 컨버터(712-1), 제2 주기 타이머(712-2), 및 제2 CIC 필터회로(712-3)를 포함할 수 있다.
사이 제2 주파수 다운 컨버터(712-1)는, 상기 기준 클럭 신호(CLK_ref)를 기준 분주비(N)를 이용해 분주하여 제2 분주된 기준 클럭 신호(DOSC_ref2)를 생성할 수 있다.
상기 제2 주기 타이머(712-2)는, 상기 제2 분주된 기준 클럭 신호(DOSC_ref)의 1주기 시간을, 상기 제2 발진신호를 이용해 카운팅 하여 제2 주기 카운트값(PCV2)을 생성할 수 있다.
상기 제2 CIC 필터회로(712-3)는, 상기 제2 주기 카운트값(PCV2)에 대해 누적증폭을 수행하여 제2 카운트값(CV2)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 CIC 필터회로(712-3)가 데시메이터 CIC 필터로 구현되면, 상기 데시메이터 CIC 필터는, 적분회로, 데시메이터 및 미분회로를 포함할 수 있다. 이 경우, 적분회로의 스테이지 차수(S), 데시메이터 팩터(R) 및 미분회로의 지연차수(M)에 기초해 상기 누적 이득은 [(R*M)^S]와 같이 구해질 수 있다.
일 예로, 제1 CIC 필터회로(711-3) 및 제2 CIC 필터회로(712-3)에서, 적분회로의 스테이지 차수(S)가 4, 데시메이터 팩터(R)가 1, 미분회로의 지연차수(M)가 4인 경우, 상기 누적 이득은 256[(1*4)^4]이 될 수 있다.
도 13은 도 11 및 도 12의 주요 신호에 대한 예시도이다.
도 13을 참조하면, 기준 클럭 신호(CLK_ref)는 카운트 동작을 위해 미리 준비된 신호이다. 제1 및 제2 분주된 기준 클럭 신호(DOSC_ref1, DOSC_ref2)는 기준 클럭 신호(CLK_ref)가 분주비(N)로 분주된 신호로, 제1 및 제2 주파수 다운 컨버터(711-1,712-1) 각각에서 출력되는 신호이다. 제1 발진신호(LCosc1)는 제1 발진회로(610)에서 출력되는 신호이고, 제2 발진신호(LCosc2)는 제2 발진회로(620)에서 출력되는 신호이다.
일 예로, 상기 제1 발진신호(LCosc1)는, 상기 기준 클럭 신호(CLK_ref)의 주파수보다 2배 이상 높을 수 있다. 또한, 상기 제2 발진신호(LCosc2)는, 상기 기준 클럭 신호(CLK_ref)의 주파수보다 2배 이상 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 클럭 신호(CLK_ref)는 10KHz가 될 수 있고, 제1 및 제2 발진신호(LCosc1, LCosc2)는 105KHz 및 95KHz가 될 수 있다.
도 14는 조작 검출 회로의 일 예시도이고, 도 15은 감도 개선이 가능한 센싱 원리에 대한 일 예시도이다.
도 14 및 도 15을 참조하면, 상기 조작 검출기(750)는, 감산부(751) 및 가산부(752)를 포함할 수 있다.
상기 감산부(751)는, 상기 제1 및 제2 카운트값(CV1,CV2)을 감산하여 상기 주파수 차이(△f)를 구할 수 있다.
상기 가산부(752)는, 상기 주파수 차이(△f)와 기준값(CVref)을 가산하여 가산된 가산값에 기초하여 조작 여부를 검출하고, 조작여부에 해당되는 레벨을 갖는 검출신호(DF)를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 검출신호(DF)는 조작 인가인 경우에는 하이레벨이 될 수 있고, 조작 인가가 아닌 경우에는 로우레벨일 수 있다.
이와 같이, 상기 주파수 차이(△f)와 기준값(CVref)을 가산하여 가산된 가산값에 기초하여 조작 여부를 검출하는 경우, 상기 주파수 차이(△f)를 반영하지 않은 경우에 비해 조작 여부를 검출하는 정밀도 또는 감도가 개선될 수 있다.
도 16은 공통 잠음 개선이 가능한 센싱 원리에 대한 일 예시도이다.
도 14 및 도 16를 참조하면, 상기 감산부(751)는, 상기 제1 및 제2 카운트값(CV1,CV2)을 감산하는 과정에서, 상기 제1 및 제2 카운트값(CV1,CV2) 각각에 포함된 동일한 위상의 공통 잡음 성분(CN1,CN2)을 제거할 수 있다. 이와 같이 공통 잡음성분이 제거되고, 상기 주파수 차이(△f)와 기준값(CVref)을 가산하여 가산된 가산값에 따라 신호이득이 높아져서 감도가 개선될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
TM1: 제1 조작부재
TSW: 조작부
400: 자성부재
600: 발진회로
610: 제1 발진회로
620: 제2 발진회로
700: 조작 검출 회로
710: 주파수 디지털 컨버터
750: 조작 검출기

Claims (16)

  1. 하우징과 일체로 이루어진 도전성의 제1 조작부재를 포함하는 조작부;
    상기 조작부의 내측에 배치된 자성부재; 및
    상기 제1 조작부재의 내측에 배치된 제1 인덕터 소자 및 상기 자성부재와 대향하게 배치된 제2 인덕터 소자를 포함하여, 상기 제1 조작부재에 조작 인가시, 상기 조작부 및 제1 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제1 공진주파수를 생성하고, 상기 자성부재 및 제2 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변하는 제2 공진주파수를 생성하는 발진회로; 를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공진주파수와 상기 제2 공진주파수 사이의 주파수 차이를 구하고, 상기 주파수 차이에 기초하여 조작 인가를 검출하는 조작 검출 회로; 를 더 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치
  3. 제2항에 있어서, 상기 발진회로는,
    상기 제1 조작부재에 조작 인가시, 상기 조작부 및 제1 인덕터 소자의 상호 작용으로 가변되는 제1 공진주파수를 갖는 제1 발진신호를 생성하는 제1 발진회로;
    상기 제1 조작부재에 조작 인가시, 상기 조작부 및 제1 인덕터 소자의 상호 작용으로 상기 제1 공진주파수의 가변과 역으로 가변하는 제2 공진주파수를 갖는 제2 발진신호를 생성하는 제2 발진회로;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 인덕터 소자는
    상기 제1 조작부재의 내측면과 이격되어 기판의 일면에 실장되고,
    상기 제2 인덕터 소자는,
    상기 제1 조작부재의 내측면 및 상기 제1 인덕터 소자 각각과 이격되어 상기 기판의 일면에 실장되며,
    상기 자성부재는,
    상기 제1 인덕터 소자 및 상기 제2 인덕터 소자와 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자와 마주보며 상기 조작부재의 내측면에 부착된
    스위칭 조작 센싱 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 조작 검출 회로는,
    상기 제1 및 제2 발진신호 각각을 제1 및 제2 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 제1 및 제2 카운트값에 기초해 상기 주파수 차이를 구하고, 상기 주파수 차이에 기초하여 조작 인가를 검출하는 조작 검출기;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 주파수 디지털 컨버터는,
    상기 제1 발진신호를 이용하여 기준 클럭 신호를 카운트하여 상기 제1 카운트값을 생성하는 제1 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 제2 발진신호를 이용하여 기준 클럭 신호를 카운트하여 상기 제2 카운트값을 생성하는 제2 주파수 디지털 컨버터;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 인덕터 소자는
    상기 제1 조작부재의 내측면에 부착되고,
    상기 제2 인덕터 소자는,
    상기 자성부재와 마주보며, 상기 자성부재와 이격된 기판의 일면에 실장되고,
    상기 자성부재는,
    상기 제1 인덕터 소자 및 제2 인덕터 소자 각각과 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자와 마주보며, 상기 제1 조작부재의 내측면에 배치되고,
    상기 스위칭 조작 센싱 장치는,
    상기 제1 인덕터 소자 및 상기 제2 인덕터 소자 각각과 이격되고, 상기 제1 인덕터 소자와 마주보며, 상기 기판에 배치된 제1 도전성 부재를 더 포함하는
    스위칭 조작 센싱 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 인덕터 소자는
    상기 제1 조작부재의 내측면에 부착된 일면을 갖는 기판의 타단에 실장되고,
    상기 제2 인덕터 소자는,
    상기 제1 인덕터 소자와 이격되어 상기 기판의 타면에 실장되며,
    상기 자성부재는,
    상기 제1 및 제2 인덕터 소자 각각과 이격되고 상기 제2 인덕터 소자와 마주보며 브라켓에 배치되고,
    상기 스위칭 조작 센싱 장치는,
    상기 자성부재와 이격되고, 상기 제1 인덕터 소자와 마주보며 상기 브라켓에 배치된 제2 도전성 부재를 더 포함하는
    스위칭 조작 센싱 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제1 인덕터 소자는,
    상기 제1 조작부재의 내측면과 이격된 기판의 일면에 실장되며,
    상기 제2 인덕터 소자는
    상기 제1 조작부재의 내측면에 부착되고,
    상기 자성부재는,
    상기 제1 인덕터 소자 및 제2 인덕터 소자 각각과 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자와 마주보며 상기 기판에 실장된
    스위칭 조작 센싱 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제1 인덕터 소자는
    상기 제1 조작부재의 내측면과 이격되어 기판의 일면에 실장되고,
    상기 제2 인덕터 소자는,
    상기 제1 조작부재의 내측면 및 상기 제1 인덕터 소자 각각과 이격되어 상기 기판의 일면에 실장되며,
    상기 자성부재는,
    상기 제1 인덕터 소자 및 상기 제2 인덕터 소자과 이격되고, 상기 제2 인덕터 소자와 마주보며 상기 조작부재의 내측면에 부착되고,
    상기 스위칭 조작 센싱 장치는,
    상기 제1 조작부재와 브라켓 사이에 배치되어, 상기 제1 조작부재와 상기 브라켓 각각과 접속된 상기 연결부재; 를 더 포함하는
    스위칭 조작 센싱 장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 제1 발진회로는
    커패시터 소자의 커패시턴스를 포함하는 커패시턴스 회로; 및
    상기 제1 인덕터 소자의 인덕턴스를 포함하는 인덕턴스 회로;
    를 포함하는
    스위칭 조작 센싱 장치.
  12. 제3항에 있어서, 상기 제2 발진회로는
    커패시터 소자의 커패시턴스를 포함하는 커패시턴스 회로; 및
    상기 제2 인덕터 소자의 인덕턴스를 포함하는 인덕턴스 회로;
    를 포함하는
    스위칭 조작 센싱 장치.
  13. 제6항에 있어서, 상기 제1 주파수 디지털 컨버터는,
    상기 기준 클럭 신호를 기준 분주비를 이용해 분주하여 제1 분주된 기준 클럭 신호를 생성하는 제1 주파수 다운 컨버터;
    상기 제1 분주된 기준 클럭 신호의 1주기 시간을, 상기 제1 발진신호를 이용해 카운팅 하여 제1 주기 카운트값을 생성하는 제1 주기 타이머; 및
    상기 제1 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하여 제1 카운트값을 생성하는 제1 CIC 필터회로;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  14. 제6항에 있어서, 상기 제2 주파수 디지털 컨버터는,
    상기 기준 클럭 신호를 기준 분주비를 이용해 분주하여 제2 분주된 기준 클럭 신호를 생성하는 제2 주파수 다운 컨버터;
    상기 제2 분주된 기준 클럭 신호의 1주기 시간을, 상기 제2 발진신호를 이용해 카운팅 하여 제2 주기 카운트값을 생성하는 제2 주기 타이머; 및
    상기 제2 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하여 제2 카운트값을 생성하는 제2 CIC 필터회로;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 발진신호는
    상기 기준 클럭 신호의 주파수보다 2배 이상 높고,상기 제2 발진신호는
    상기 기준 클럭 신호의 주파수보다 2배 이상 높은
    스위칭 조작 센싱 장치.
  16. 제5항에 있어서, 상기 조작 검출기는
    상기 제1 및 제2 카운트값을 감산하여 상기 주파수 차이를 구하는 감산부; 및
    상기 주파수 차이와 기준값을 가산하여 검출신호를 생성하는 가산부;
    를 포함하는 스위칭 조작 센싱 장치.
KR1020190153232A 2019-11-26 2019-11-26 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치 KR102284130B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153232A KR102284130B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치
US16/822,951 US11112914B2 (en) 2019-11-26 2020-03-18 Force operation sensing device with common noise cancellation
CN202010454043.2A CN112860131A (zh) 2019-11-26 2020-05-26 力操作感测装置及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153232A KR102284130B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210064711A true KR20210064711A (ko) 2021-06-03
KR102284130B1 KR102284130B1 (ko) 2021-07-30

Family

ID=75974787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190153232A KR102284130B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11112914B2 (ko)
KR (1) KR102284130B1 (ko)
CN (1) CN112860131A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210096957A (ko) * 2020-01-29 2021-08-06 삼성전기주식회사 공통잡음 저감기능을 갖는 포스 센싱 장치 및 전기 기기
KR102364056B1 (ko) * 2020-12-31 2022-02-18 주식회사 다모아텍 터치 및 터치 포스를 감지하는 하이브리드 센서 및 그 동작 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150056685A (ko) * 2013-11-15 2015-05-27 주식회사 실리콘웍스 터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법
KR20160100674A (ko) * 2015-02-16 2016-08-24 삼성전자주식회사 전자 장치의 플립 커버 인식 방법, 전자 장치, 및 플립 커버
KR20180046833A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 삼성전기주식회사 디지털 주파수 측정 장치
KR20180084484A (ko) * 2017-01-17 2018-07-25 주식회사 트루윈 주파수 변조를 이용한 인덕턴스방식의 변위센서
KR20190076478A (ko) * 2017-12-22 2019-07-02 에이디반도체(주) 코일을 이용한 인체 감지 장치 및 방법
KR20190087339A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 주식회사 다모아텍 위조 지문을 인식하는 장치 및 방법, 그 장치 및 방법을 이용하는 지문 인식 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100339012B1 (ko) 1999-10-12 2002-05-31 구자홍 세탁기의 이상현상 감지방법
KR20020077836A (ko) 2002-08-05 2002-10-14 주식회사 이에스에스디 전기 기기용 간접 터치 스위치
KR20090120709A (ko) 2008-05-20 2009-11-25 주식회사 에스티에프 터치 센서 내장형 차량용 도어 핸들 모듈 및 터치 센서내장형 차량용 도어 핸들 시스템
KR101105279B1 (ko) 2010-01-25 2012-01-17 (주)토마토엘에스아이 터치 센서 ｉｃ
KR20110087004A (ko) 2010-01-25 2011-08-02 엘지전자 주식회사 용량성 터치 센서의 감지 방법 및 그에 따른 용량성 터치 센서 장치
JP5651036B2 (ja) 2011-02-15 2015-01-07 株式会社日本自動車部品総合研究所 操作検出装置
JP2015095865A (ja) 2013-11-14 2015-05-18 株式会社東芝 Ａｄ変換器
KR20150087886A (ko) * 2014-01-22 2015-07-31 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
US11263421B2 (en) * 2016-03-16 2022-03-01 Texas Instruments Incorporated Dual touch sensor architecture with XY-position and Z-force sensing for touch-on-surface button
JP2018054523A (ja) 2016-09-30 2018-04-05 国立大学法人九州大学 生体の接近距離検出装置
US10451661B2 (en) 2016-10-28 2019-10-22 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Digital frequency measuring apparatus
US10418011B1 (en) * 2018-03-29 2019-09-17 Ableton Ag Button
US11460357B2 (en) * 2019-06-24 2022-10-04 Damoatech Co., Ltd. Electronic device including power-on button and inductive touch force sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150056685A (ko) * 2013-11-15 2015-05-27 주식회사 실리콘웍스 터치스크린의 신호 처리 회로 및 그의 제어 방법
KR20160100674A (ko) * 2015-02-16 2016-08-24 삼성전자주식회사 전자 장치의 플립 커버 인식 방법, 전자 장치, 및 플립 커버
KR20180046833A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 삼성전기주식회사 디지털 주파수 측정 장치
KR20180084484A (ko) * 2017-01-17 2018-07-25 주식회사 트루윈 주파수 변조를 이용한 인덕턴스방식의 변위센서
KR20190076478A (ko) * 2017-12-22 2019-07-02 에이디반도체(주) 코일을 이용한 인체 감지 장치 및 방법
KR20190087339A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 주식회사 다모아텍 위조 지문을 인식하는 장치 및 방법, 그 장치 및 방법을 이용하는 지문 인식 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20210157424A1 (en) 2021-05-27
KR102284130B1 (ko) 2021-07-30
CN112860131A (zh) 2021-05-28
US11112914B2 (en) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102574421B1 (ko) 슬라이드 검출 기능을 갖는 터치 센싱 장치 및 전기 기기
KR102284130B1 (ko) 공통잡음 제거기능을 갖는 스위칭 조작 센싱 장치
KR102137092B1 (ko) 듀얼 센싱 구조를 이용하여 터치센싱 및 포스센싱을 구현한 스위칭 조작 센싱 장치 및 전자 기기
US11075634B2 (en) Switching operation sensing apparatus with touch input member identification
KR102185046B1 (ko) 터치 대상을 식별할 수 있는 스위칭 조작 센싱 장치 및 전자 기기
CN112306279A (zh) 触摸感测装置以及包括所述触摸感测装置的电子装置
KR20210049720A (ko) 멀티 터치의 위치 식별이 가능한 터치 센싱 장치 및 전자 기기
US20210004097A1 (en) Sensing device with fingerprint sensor
US11675464B2 (en) Touch input sensing apparatus for housing of electric device
KR102218899B1 (ko) 하나의 센서로 터치센싱 및 포스센싱이 구현된 터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기
CN112363003B (zh) 自电容检测电路、触控芯片和电子设备
KR102333090B1 (ko) 센싱 코일 부품 및 이를 포함하는 스위치 조작 센싱 장치
US11467047B2 (en) Force sensing device with common noise reduction and electronic device
US11262874B2 (en) Touch sensing device capable of performing touch sensing and force sensing using single sensing structure and electric device including the same
KR102333085B1 (ko) 터치 조작에 의한 임피던스 변화를 이용한 터치 조작 센싱 장치
KR102404328B1 (ko) 하이브리드 센싱구조를 갖는 터치 센싱 장치 및 전자 기기
KR20210015588A (ko) 싱글 센싱 구조를 이용하여 터치센싱 및 포스센싱이 가능한 터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기
US11513630B2 (en) Touch operation sensing device using impedance change caused by touch operation
KR102393220B1 (ko) 기준신호 업데이트 기능을 갖는 터치 센싱 디바이스 및 전자 기기
KR20210004773A (ko) 지문 센서를 이용한 센싱 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant