WO2020105769A1 - 물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법 - Google Patents

물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법

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WO2020105769A1
WO2020105769A1 PCT/KR2018/014578 KR2018014578W WO2020105769A1 WO 2020105769 A1 WO2020105769 A1 WO 2020105769A1 KR 2018014578 W KR2018014578 W KR 2018014578W WO 2020105769 A1 WO2020105769 A1 WO 2020105769A1
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WO
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oscillation frequency
switching group
oscillator
sensor strip
oscillation
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Application number
PCT/KR2018/014578
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Inventor
김기현
Original Assignee
황성공업 주식회사
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    • 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
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector

Definitions

  • the present invention relates to an object approach detection device, an object approach detection method using the same, and more particularly, an object access 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.
  • an object approach detection device 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
  • 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.
  • 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.
  • the conventional non-contact type sensor has a problem in that a point (hereinafter referred to as a 'dead point') that the object does not detect even when it approaches is periodically displayed on the sensor strip.
  • dead points when using an RF oscillator of 900 MHz, dead points appear at intervals of approximately 14 cm, and when using an RF oscillator of 450 MHz, dead points appear at intervals of approximately 28 cm.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No. 10-0947559
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 10-2018-0038839
  • One aspect of the present invention provides an object approach detection device that minimizes the occurrence of a dead point in the process of reliably detecting an object approaching an object installed on an object that is fixed or moved, and an object approach detection method using the same.
  • An object approach detection device is connected to the sensor strip, the sensor strip is inserted into a strip-shaped conductor having a variable capacitance value according to the approach of the object, the object approaching the unit conductor
  • An oscillator is alternately oscillated to control oscillation frequencies having different phases to be oscillated, and an MCU configured to reset the switching group by analyzing the variation of the divided oscillation frequency.
  • the MCU compares the amount of change of the oscillation frequency with reference data stored in advance to estimate the amount of phase change of the oscillation frequency included in the switching group, and resets the switching group when it is determined that the amount of phase change is equal to or greater than a preset threshold value. can do.
  • the MCU compares the amount of change of the oscillation frequency with the reference data, extracts any one oscillation frequency having the largest phase change amount among the plurality of oscillation frequencies generated by the switching group, and extracts any one of the extracted oscillation frequencies.
  • a specific RF oscillator that oscillates may be excluded from the switching group.
  • the MCU analyzes the phase of the remaining oscillation frequency that is not excluded from the switching group, selects another RF oscillator that oscillates the oscillation frequency having the phase where the sensing period is maximized, and the selected other RF oscillator to the switching group. By inclusion, the switching group can be reconstructed.
  • the MCU extracts dead points generated when the remaining oscillation frequencies not excluded from the switching group alternately oscillate, and oscillates any one oscillation frequency having a phase in which the number of extracted dead points is minimum.
  • the RF oscillator can be selected as the other RF oscillator.
  • An RF switch is formed between the plurality of RF oscillators and the MCU, and the MCU can control the RF switch to alternately connect the RF oscillators included in the switching group to the sensor strip.
  • the sensor strip may be installed on an object that is fixed or moved, and the object may be an obstacle that approaches or approaches the object.
  • a sensor strip in which a band-shaped conductor having a variable capacitance value is inserted according to an approach of an object according to an embodiment of the present invention, and a plurality of oscillating frequencies having different phases connected to the sensor strip and connected to the sensor strip
  • the object approach detection method using the object approach detection device including, at least two RF oscillators included in a preset switching group are alternately connected to the sensor strip so that oscillation frequencies having different phases are oscillated, and the object approach The object approaching the sensor strip is sensed by using the oscillation frequency, which is varied according to, and the switching group is reset by analyzing the variation of the divided oscillation frequency.
  • Resetting the switching group estimates a phase change amount of the oscillation frequency included in the switching group by comparing the change amount of the oscillation frequency with reference data previously stored, and when it is confirmed that the phase change amount is equal to or greater than a preset threshold value, the It may be to reset the switching group.
  • Resetting the switching group extracts one oscillation frequency having the largest phase change amount among the plurality of oscillation frequencies generated by the switching group by comparing the change amount of the oscillation frequency with the reference data, and extracting the extracted one It may be to exclude a specific RF oscillator that oscillates one oscillation frequency from the switching group.
  • an object approaching the sensor strip can be detected using a variation amount of the oscillation frequency that varies depending on the approach of the object, and in this process, the variation amount of the oscillation frequency is analyzed to minimize dead points.
  • the switching group can be dynamically set.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of an object approach sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a dead point for each phase of the oscillation frequency.
  • 3 and 4 are views illustrating an example in which the object approach detection device of FIG. 1 resets a switching group.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a schematic flow of an object approach detection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an object approach sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • the object approach detecting device 1 is installed on an object that is fixed or moved, such as a vehicle, an elevator, or a door, to detect an object approaching the object.
  • the object approach detection device 1 detects an object approaching an installed object, and provides the result to the control module 2 provided in the object, thereby driving the scaffold (side step) or An operation corresponding to an object approaching an object, such as opening or closing a window or a door, may be performed by the control module 2.
  • the object approach detection apparatus 1 can determine whether the object is approaching by using the variation amount of the oscillation frequency that changes as the object approaches.
  • the object approach detection apparatus 1 may include a sensor strip 100, an RF oscillator 200, a frequency divider 300, and an MCU 400.
  • the sensor strip 100 is a band-shaped member having a variable capacitance value according to the approach of an object, and may be installed on an object that is fixed or moved.
  • the sensor strip 100 may be installed on various objects such as a vehicle door, a window, or a sliding gate, an elevator door.
  • the sensor strip 100 is a thin strip-shaped conductor (eg, a metal material) inserted in a rubber-like insulator with good flexibility. Since the conductor acts as an electrode of a capacitor, there is an access object nearby. The capacitance and the absence of capacitance appear differently.
  • a thin strip-shaped conductor eg, a metal material
  • the RF (Radio Frequency) oscillator 200 may be a module that provides an oscillation frequency for detecting an object approaching the sensor strip 100 to the sensor strip 100.
  • the RF oscillator 200 may oscillate a variable oscillation frequency in response to a change in the capacitance of the sensor strip 100 due to the approach of an object.
  • the RF oscillator 200 is provided in plural, more specifically, the phase of the oscillation frequency oscillated by each RF oscillator (210, 220, 230) is different RF oscillator (210, 220, 230) It may be characterized in that different from the phase of the oscillation frequency oscillated in.
  • the first oscillation frequency oscillated from the first RF oscillator 210, the second oscillation frequency oscillated from the second RF oscillator 220, and the oscillation from the third RF oscillator 230 may be different from each other.
  • an AC power waveform having an oscillation frequency generated by the RF oscillator 200 may be applied to the sensor strip 100.
  • each oscillation frequency occurs at a point where the phase value becomes 0. At this point, it is impossible to determine whether an object is detected by the oscillation frequency.
  • the zero conversion point of the oscillation frequency is defined as a dead point and will be described.
  • the MCU 400 according to the present invention alternately oscillates at least two different oscillation frequencies having different phases, that is, different dead point points to eliminate dead point points. Can be.
  • each of the RF oscillators 210, 220, and 230 may be designed to provide oscillation frequencies having different phases to the sensor strip 100.
  • Each RF oscillator (210, 220, 230) may be composed of an oscillating circuit and an amplifying circuit.
  • the oscillation circuit is an element that generates an oscillation frequency according to an electrical control signal received from the MCU 400
  • the amplification circuit may be an element that amplifies and outputs the oscillation frequency generated by the oscillation circuit.
  • the first RF oscillator 210 may apply the oscillation frequency generated by the oscillation circuit and amplified by the amplification circuit to the sensor strip 100.
  • each RF oscillator 200 is preferably a voltage control oscilltor (VCO) capable of adjusting frequency with a voltage, but the type of the present invention is not limited.
  • VCO voltage control oscilltor
  • the frequency divider 300 may be a module that is connected to the RF oscillator 200 and divides the oscillation frequency oscillated from the RF oscillator 200 at a predetermined ratio. That is, the frequency divider can be adjusted by dividing a relatively high frequency oscillated from the RF oscillator 200 to a frequency low enough to be recognized by a frequency comparison described later. For example, the frequency divider can be set to a frequency division rate of 1/100 or more (eg, 1/100, 1/200, ..), taking into account the specifications of the MCU 400 and the frequency comparator, etc. It can be set to an appropriate dispensing rate.
  • the frequency oscillated by the RF oscillator 200 is approximately 900 MHz to 1 GHz, but the divider 130 divides the oscillation frequency by 1/90 to 1/100, so that the sensor strip 100 is approximately 9 MHz to 10 MHz.
  • the low frequency of is introduced and loaded.
  • the frequency divider 300 may be provided as an independent device or may be implemented using a function of a conventional phase lock loop (PLL).
  • PLL phase lock loop
  • the phase locked loop may be in the form of a conventional phase locked loop equipped with a frequency comparator, frequency-to-voltage converter and frequency divider.
  • the frequency comparator continuously measures the oscillation frequency of the RF oscillator 200 through a frequency detection means such as a capacitor for frequency detection, and the oscillation frequency of the RF oscillator 200 changes from a reference oscillation frequency preset by the MCU 400. Can detect whether or not.
  • the frequency-voltage converter may control the oscillation frequency of the RF oscillator 200 to maintain the reference oscillation frequency by supplying a frequency setting voltage to the RF oscillator 200 through the signal line for frequency adjustment when the oscillation frequency deviates from the reference frequency. .
  • the object approach detection device 1 of the present embodiment does not necessarily need to keep the oscillation frequency of the RF oscillator 200 constant. For example, even if the oscillation frequency of the RF oscillator 200 changes slightly due to deterioration or environmental factors caused by long-term use, the resulting frequency change is relative to the frequency change when an obstacle approaches the sensor strip 100 Because it is very small, it is possible to sufficiently determine whether or not an obstacle is approached by using the frequency change amount of the RF oscillator 200.
  • the MCU 400 turns off the registers corresponding to the frequency comparator and frequency-voltage converter of the phase locked loop, and corresponds to the frequency divider. By turning ON the register, only the frequency division function of the phase locked loop can be used selectively.
  • the MCU (Micro Controller Unit, 400) can control the overall operation of the object approach detection device 1 according to the present invention.
  • the MCU 400 controls the plurality of RF oscillators 210, 220, and 230 so that the oscillation frequency generated for each RF oscillator 210, 220, 230 is alternately provided to the sensor strip 100. can do.
  • an RF switch is formed between the plurality of RF oscillators 200 and the MCU 400 formed in parallel, and the MCU 400 controls the RF switch to alternately switch the RF oscillator 200 to the sensor strip 100 ) To allow different oscillation frequencies to be sequentially loaded on the sensor strip 100.
  • the MCU 400 may detect an object approaching the sensor strip 100 using an oscillation frequency that is divided by the frequency divider 300 and varies according to a change in the capacitance value. Specifically, the MCU 400 may compare the oscillation frequency varied by the object approach with a preset reference frequency, and determine that the object is approaching the sensor strip 100 when the difference is greater than or equal to a threshold value.
  • the MCU 400 may detect whether an actuator module (not shown) that automatically opens or closes a window or a door of a vehicle and transmits a predetermined control signal to the phase lock loop 300 of the capacitive sensing circuit.
  • an actuator module not shown
  • the MCU 400 may perform a series of processes to minimize dead points. In this regard, it will be described with reference to FIGS. 3 and 4 together.
  • 3 and 4 are views illustrating an example in which the object approach detection device 1 according to the present invention resets the switching group so that the dead point is minimized.
  • the MCU 400 includes at least two RFs to apply an oscillation frequency to the sensor strip 100 among a plurality of RF oscillators 210, 220, and 230 connected in parallel to the sensor strip 100.
  • the oscillators 210 and 220 may be selected and at least two selected RF oscillators 210 and 220 may be included in the switching group.
  • a switching group initially set by the MCU 400 is defined as a first switching group and will be described.
  • the MCU 400 alternately operates the first and second RF oscillators 210 and 220 included in a preset switching group (first switching group), so that two oscillation frequencies having different phases are alternately sensed. It can be controlled to oscillate on the strip 100. That is, the object approach detection apparatus 1 according to the present invention can offset at least two RF oscillators initially set in advance to cancel the dead point generated by any one oscillation frequency with an oscillation frequency having a different phase. have.
  • the MCU 400 may determine whether to approach the object by comparing the oscillation frequency variable corresponding to the capacitance value changed by the object approaching the sensor strip 100 with a preset reference frequency.
  • the MCU 400 may analyze the amount of change in the oscillation frequency to determine whether to reconfigure the RF oscillators 210 and 220 belonging to the preset first switching group.
  • the MCU 400 determines whether to reconfigure the switching group by comparing the change amount of the oscillation frequency with a preset threshold value, and when it is determined that the switching group needs to be reconfigured, the variable oscillation frequency and the pre-stored reference data. By comparison, an RF oscillator to be excluded from the switching group and another RF oscillator to be added instead of the excluded RF oscillator can be selected.
  • the amount of change in the oscillation frequency may mean a waveform in which at least two oscillation frequencies included in the switching group are combined. That is, the MCU 400 may compare a waveform in which the first oscillation frequency and the second oscillation frequency included in the first set switching group are combined with a combination waveform of first and second oscillation frequencies before the object approaches. The MCU 400 may determine that the first set of first switching groups should be reconstructed when the amount of change in the waveform is greater than or equal to a preset threshold.
  • the MCU 400 calculates the area of the combination waveform by integrating each combination waveform with respect to time, and if the difference value between the two calculated areas is greater than or equal to a threshold, the switching group needs to be reconstructed. I can judge.
  • the MCU 400 calculates the slope for each small section of the combination waveform before the object approach and the changed combination waveform after the object approach, and the switching group when the difference value of the average slope of the calculated slope is greater than or equal to the threshold It can be judged that it should be reconstructed.
  • the MCU 400 may reconstruct the first switching group by comparing the changed oscillation frequency with reference data previously stored.
  • the reference data in the form of a look-up table in which the phase change amount for each oscillation frequency according to the type of the accessed object is recorded may be previously stored in the MCU 400.
  • the MCU 400 may compare the oscillation frequency changed according to the approach of the object with reference data, and extract one oscillation frequency having the largest phase change amount among the plurality of oscillation frequencies generated by the switching group. For example, when any one oscillation frequency having the largest phase change amount is the first oscillation frequency, the MCU 400 excludes the first RF oscillator 210 that oscillates the extracted first oscillation frequency from the first switching group. I can do it.
  • the MCU 400 analyzes the phase of the remaining oscillation frequency (second oscillation frequency) that is not excluded from the switching group, selects another RF oscillator that oscillates the oscillation frequency having the phase in which the detection period is maximized, and the selected other An RF oscillator can be included in a switching group to reconstruct the switching group.
  • the MCU 400 extracts a dead point (0 conversion point) generated when the remaining oscillation frequencies not excluded from the switching group alternately oscillate, and which has a phase in which the number of extracted dead points is minimum.
  • An RF oscillator (third RF oscillator 230) that oscillates one oscillation frequency (third oscillation frequency in the illustrated embodiment) may be included in the switching group. In the illustrated embodiment, the remainder not excluded from the switching group.
  • the oscillation frequency is shown to be only the second oscillation frequency, it is not limited thereto, and it should be understood that three or more oscillation frequencies may be alternately applied to the switching group as described above.
  • the MCU 400 switches the first switching group consisting of the first RF oscillator 210 and the second RF oscillator 220 to the second switching consisting of the second RF oscillator 220 and the third RF oscillator 230.
  • the MCU 400 may alternately operate the RF oscillator included in the second switching group so that the second oscillation frequency and the third oscillation frequency alternately oscillate to the sensor strip 100.
  • the object approach detection apparatus 1 when the object approach detection apparatus 1 according to the present invention changes the oscillation frequency excessively according to the approach of an object and a new dead point is formed from the combination of the oscillation frequency according to the initially set switching group, the newly generated dead point
  • the oscillation frequency combination for minimizing may be dynamically determined, and accordingly, the accuracy of the result of object detection may be improved.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a schematic flow of an object approach detection method according to an embodiment of the present invention.
  • the object approach detection method according to the present invention can be performed by the object approach detection device 1 according to the present invention shown in FIG. 1, and the object approach detection device 1 is configured to be an object approach detection method described later.
  • Software (application) for performing the steps may be installed in advance.
  • the object approach detection device 1 when the object approach measurement mode is initiated, the object approach detection device 1 alternately operates at least two RF oscillators included in the first switching group, and has different phases with the sensor strip 100.
  • the oscillation frequency may be oscillated (510).
  • the object approach detection device 1 may determine whether the object is approaching by comparing the oscillation frequency varied by the object approaching the sensor strip 100 with a preset reference frequency (520).
  • the object approach detection apparatus 1 may determine whether to reconfigure the preset first switching group using the variation amount of the oscillation frequency (530).
  • the MCU 400 of the object approach detection device 1 compares the combination waveform of the oscillation frequency before the object approach and the combination waveform of the oscillation frequency after the object approach to calculate a waveform change amount of the oscillation frequency, and based on this, the first It can be determined whether to reconfigure the switching group.
  • a specific RF oscillator that oscillates one oscillation frequency having the largest phase change amount by comparing the oscillation frequency included in the first switching group with pre-stored reference data. Can be excluded from the switching group.
  • the MCU 400 extracts dead point points generated when the remaining oscillation frequencies that are not excluded are alternately oscillated, and other RF oscillators that oscillate different oscillation frequencies having a phase in which the number of extracted dead points is minimum.
  • the first switching group can be reconstructed as the second switching group by including the switching group. Since detailed contents related to this have been described above, repeated description will be omitted.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 정전용량값이 가변되는 센서 스트립, 센서 스트립에 연결되어 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 발진하는 복수의 RF 발진기 및 분주된 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하되, 분주된 상기 발진 주파수의 변화량을 분석하여 발진 주파수를 발진시킬 스위칭 그룹을 재설정하는 MCU를 포함할 수 있다.

Description

물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법
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.
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.
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.
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.
하지만, 종래의 비접촉식 센서는 물체가 접근하여도 이를 감지하지 못하는 지점(이하 '데드 포인트(dead point)')이 센서 스트립에 주기적으로 나타나는 문제점이 있었다.
실험에 따르면 900MHz의 RF 발진기를 사용하는 경우에는 대략 14cm의 간격으로 데드 포인트가 나타나고, 450MHz의 RF 발진기를 사용하는 경우에는 대략 28cm의 간격으로 데드 포인트가 나타난다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 일예로서, 대한민국 등록특허 제10-0947559호(2010.03.08.)에서는, 적어도 두 개의 RF 발진기를 사용하여 다수의 주파수를 일정주기에 따라 교번하여 발진하도록 하여 서로 다른 주파수의 조절에 따라 데드 포인트가 겹치지 않도록 하여 데드 포인트로 인한 감지불능 문제를 해결하는 구성을 제안한 바 있다.
하지만, 종래 기술에 따르면 복수의 RF 발진기는 항상 미리 정해진 순서대로만 교번 동작하기 때문에, 외부 환경 또는 물체의 특성 등에 따라 어느 하나의 발진 주파수의 위상이 변경되는 경우 데드 포인트가 다시 발생된다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0947559호
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2018-0038839호
본 발명의 일측면은 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되어 대상체로 접근하는 물체를 신뢰성 있게 감지하는 과정에서 데드 포인트의 발생을 최소화하는 물체 접근 감지 장치, 이를 이용한 물체 접근 감지 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치는, 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변되는 띠 형태의 전도체가 삽입된 센서 스트립, 상기 센서 스트립에 연결되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체를 감지하기 위한 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 발진하는 복수의 RF 발진기, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 미리 정해진 설정 비율로 분주하는 주파수 분주기 및 상기 주파수 분주기에 의해 분주된 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하되, 상기 복수의 RF 발진기 중 상기 센서 스트립으로 발진 주파수를 발진시킬 적어도 두 개의 RF 발진기를 선택하여 스위칭 그룹을 생성하고, 상기 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 RF 발진기를 교번적으로 발진시켜 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수가 발진되도록 제어하며, 분주된 상기 발진 주파수의 변화량을 분석하여 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 MCU를 포함한다.
상기 MCU는, 상기 발진 주파수의 변화량을 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 상기 발진 주파수의 위상 변화량을 추정하고, 상기 위상 변화량이 미리 설정된 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 스위칭 그룹을 재설정할 수 있다.
상기 MCU는, 상기 발진 주파수의 변화량을 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 의해 생성되는 복수의 발진 주파수 중 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 추출하고, 추출된 상기 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 특정 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에서 제외시킬 수 있다.
상기 MCU는, 상기 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수의 위상을 분석하여, 감지 구간이 최대화되는 위상을 갖는 발진 주파수를 발진시키는 다른 RF 발진기를 선택하고, 선택된 상기 다른 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에 포함시켜 상기 스위칭 그룹을 재구성할 수 있다.
상기 MCU는, 상기 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수가 교번적으로 발진될 때 발생되는 데드 포인트를 추출하고, 추출된 상기 데드 포인트의 개수가 최소가 되는 위상을 가진 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 RF 발진기를 상기 다른 RF 발진기로 선택할 수 있다.
상기 복수의 RF 발진기와 상기 MCU 사이에는 RF 스위치가 형성되고, 상기 MCU는 상기 RF 스위치를 제어하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 RF 발진기를 교번적으로 상기 센서 스트립에 연결시킬 수 있다.
상기 센서 스트립은, 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되며, 상기 물체는 상기 대상체에 접근하거나 접근되는 장애물인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변되는 띠 형태의 전도체가 삽입된 센서 스트립과, 상기 센서 스트립에 연결되며, 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 발진하는 복수의 RF 발진기와, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 미리 정해진 설정 비율로 분주하는 주파수 분주기와, 상기 주파수 분주기에 의해 분주된 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 MCU를 포함하는 물체 접근 감지 장치를 이용한 물체 접근 감지 방법은, 미리 설정된 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 RF 발진기를 교번적으로 상기 센서 스트립에 연결하여 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수가 발진되도록 하고, 물체 접근에 따라 가변되는 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하며, 분주된 상기 발진 주파수의 변화량을 분석하여 상기 스위칭 그룹을 재설정한다.
상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것은, 상기 발진 주파수의 변화량을 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 상기 발진 주파수의 위상 변화량을 추정하고, 상기 위상 변화량이 미리 설정된 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것일 수 있다.
상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것은, 상기 발진 주파수의 변화량을 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 의해 생성되는 복수의 발진 주파수 중 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 추출하고, 추출된 상기 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 특정 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에서 제외시키는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 물체 접근에 따라 가변되는 발진 주파수의 변화량을 이용하여 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지할 수 있으며, 이 과정에서 발진 주파수의 변화량을 분석하여 데드 포인트를 최소화하기 위한 스위칭 그룹을 동적으로 설정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성이 도시된 개념도이다.
도 2는 발진 주파수의 위상별 데드 포인트의 일 예가 도시된 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 물체 접근 감지 장치가 스위칭 그룹을 재설정하는 일 예가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치의 개략적인 구성이 도시된 블록도이다.
본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 차량, 엘리베이터, 도어 등과같이 고정 또는 이동되는 대상체에 설치되어 대상체에 접근하는 물체를 감지할 수 있다.
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.
이때, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 물체가 접근함에 따라 가변되는 발진 주파수의 변화량을 이용하여 물체 접근 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 센서 스트립(100), RF 발진기(200), 주파수 분주기(300) 및 MCU(400)를 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
이때, 본 발명에 따른 RF 발진기(200)는 복수 개로 구비되며, 더욱 구체적으로는 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)에서 발진되는 발진 주파수의 위상은 다른 RF 발진기(210, 220, 230)에서 발진되는 발진 주파수의 위상과는 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 RF 발진기(210)에서 발진되는 제1 발진 주파수와, 제2 RF 발진기(220)에서 발진되는 제2 발진 주파수와, 제3 RF 발진기(230)에서 발진되는 제3 발진 주파수는 각각의 위상이 서로 상이할 수 있다.
한편, 센서 스트립(100)에는 RF 발진기(200)에 의해 생성된 발진 주파수를 갖는 교류 전원 파형이 인가될 수 있다.
이에 따라, 각각의 발진 주파수는 위상값이 0이 되는 지점이 발생하게 되는데, 이 지점에서는 발진 주파수에 의한 물체 감지 여부를 판단하지 못하게 된다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 발진 주파수의 0변환 지점을 데드 포인트로 정의하여 설명하기로 한다.
이러한 문제점을 방지하기 위하여, 후술하겠지만 본 발명에 따른 MCU(400)는 서로 다른 위상, 다시 말해 서로 다른 데드 포인트 지점을 갖는 서로 다른 적어도 두 개의 발진 주파수를 교번적으로 발진시켜 데드 포인트 지점을 제거할 수 있다.
이를 위해, 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)는 센서 스트립(100)으로 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 제공하도록 설계될 수 있다.
각각의 RF 발진기(210, 220, 230)는 발진회로 및 증폭회로로 구성될 수 있다.
발진회로는 MCU(400)로부터 수신되는 전기적인 제어신호에 따라 발진 주파수를 생성시키는 소자이고, 증폭회로는 발진회로에 의해 생성된 발진 주파수를 증폭시켜 출력하는 소자일 수 있다. 예를 들어, 제1 RF 발진기(210)는 발진회로에 의해 생성되어 증폭회로에 의해 증폭된 발진 주파수를 센서 스트립(100)으로 인가할 수 있다.
한편, 도시된 실시예에서, 복수의 RF 발진기(210, 220, 230)는 세 개인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 RF 발진기(200)의 개수는 두 개 이상이기만 하면 그 개수에 제한을 두는 것은 아니다. 그리고, 각각의 RF 발진기(200)는 전압으로 주파수를 조정할 수 있는 VCO(Voltage Control Oscilltor)가 바람직하나, 본 발명에 있어 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
주파수 분주기(300)는 RF 발진기(200)와 연결되어 RF 발진기(200)로부터 발진된 발진 주파수를 소정 비율로 분주하는 모듈일 수 있다. 즉, 주파수 분주기는 RF 발진기(200)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.
즉, 통상 RF 발진기(200)에서 발진되는 주파수는 대략 900MHz∼1GHz 이지만, 분주기(130)는 발진 주파수를 1/90∼1/100으로 분주하여, 실제로 센서 스트립(100)에 대략 9MHz∼10MHz의 낮은 주파수가 유입되어 실리게 된다.
한편, 본 발명에 따른 주파수 분주기(300)는 독립된 장치로 구비되거나, 종래의 위상고정 루프(Phase Lock Loop, PLL)의 기능을 이용하여 구현될 수 있다.
위상고정 루프는 주파수 비교기, 주파수-전압 변환기 및 주파수 분주기가 구비된 종래의 위상고정 루프의 형태일 수 있다.
주파수 비교기는 주파수 검출용 커패시터와 같은 주파수 감지 수단을 통해 RF 발진기(200)의 발진 주파수를 지속적으로 측정하며, RF 발진기(200)의 발진 주파수가 MCU(400)에 의해 미리 설정된 기준 발진 주파수로부터 변화하는지 여부를 감지할 수 있다.
주파수-전압 변환기는 발진 주파수가 기준 주파수로부터 벗어나게 되는 경우 주파수조정용 신호선을 통해 RF 발진기(200)로 주파수 설정 전압을 공급하여 RF 발진기(200)의 발진 주파수가 기준 발진 주파수를 유지하도록 제어할 수 있다.
이때, 본 실시예의 물체 접근 감지 장치(1)는, RF 발진기(200)의 발진 주파수를 반드시 일정하게 유지시키지 않아도 된다. 예를 들어, 장기간의 사용에 의한 열화 또는 환경적 요인으로 인하여 RF 발진기(200)의 발진 주파수가 약간 변하더라도 그로 인한 주파수 변화량은 센서 스트립(100)에 장애물이 접근하였을 때의 주파수 변화량에 비해 상대적으로 매우 작기 때문에 RF 발진기(200)의 주파수 변화량을 이용하여 장애물의 근접여부를 충분히 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 주파수 분주기(300)가 위상고정 루프에 구현된 경우, MCU(400)는 위상고정 루프의 주파수 비교기 및 주파수-전압 변환기에 대응되는 레지스터는 OFF시키고, 주파수 분주기에 대응되는 레지스터는 ON시켜 위상고정 루프의 주파수 분주 기능만을 선택적으로 사용할 수 있다.
MCU(Micro Controller Unit, 400)는 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, MCU(400)는 복수의 RF 발진기(210, 220, 230)를 제어하여 각각의 RF 발진기(210, 220, 230)별로 생성되는 발진 주파수가 센서 스트립(100)에 교번적으로 제공되도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 병렬로 형성되는 복수의 RF 발진기(200)와 MCU(400) 사이에는 RF 스위치가 형성되고, MCU(400)는 RF 스위치를 제어하여 RF 발진기(200)를 교번적으로 센서 스트립(100)에 연결시켜 서로 다른 발진 주파수가 순차적으로 센서 스트립(100)에 실릴 수 있도록 할 수 있다.
이후, MCU(400)는 주파수 분주기(300)에 의해 분주되고, 정전용량값의 변화에 따라 가변되는 발진 주파수를 이용하여 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체를 감지할 수 있다. 구체적으로, MCU(400)는 물체 접근에 의해 가변된 발진 주파수와 미리 설정된 기준 주파수를 비교하여, 그 차이값이 임계값 이상인 경우 센서 스트립(100)에 물체가 접근한 것으로 판단할 수 있다.
이후, MCU(400)는 자동차의 윈도우나 도어를 자동으로 여닫는 액츄에이터 모듈(미도시)의 동작여부를 감지하여 소정의 제어신호를 정전용량 감지회로의 위상고정 루프(300)로 전송할 수 있다.
한편, MCU(400)는 센서 스트립(100)에 발진 주파수를 인가하는 과정에서, 데드 포인트를 최소화하기 위한 일련의 과정을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)가 데드 포인트가최소화되도록 스위칭 그룹을 재설정하는 일 예가 도시된 도면이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 MCU(400)는 센서 스트립(100)에 병렬로 연결된 복수의 RF 발진기(210, 220, 230) 중 센서 스트립(100)에 발진 주파수를 인가시킬 적어도 두 개의 RF 발진기(210, 220)를 선택하고, 선택된 적어도 두 개의 RF 발진기(210, 220)를 스위칭 그룹에 포함시킬 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 MCU(400)가 최초로 설정한 스위칭 그룹을 제1 스위칭 그룹으로 정의하여 설명하기로 한다.
MCU(400)는 기 설정된 스위칭 그룹(제1 스위칭 그룹)에 포함된 제1, 2 RF 발진기(210, 220)를 교번적으로 작동시켜, 서로 다른 위상을 갖는 두 개의 발진 주파수가 교번적으로 센서 스트립(100)에 발진되도록 제어할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 최초 미리 설정된 적어도 두 개의 RF 발진기가 교번적으로 작동하여 어느 하나의 발진 주파수에 의해 생성되는 데드 포인트를 다른 위상을 갖는 발진 주파수로 상쇄시킬 수 있다.
이후, MCU(400)는 센서 스트립(100)에 접근하는 물체에 의해 변경되는 정전용량값에 대응되어 가변되는 발진 주파수를 미리 설정된 기준 주파수와 비교하여 물체 접근 여부를 판단할 수 있다.
이와 동시에, MCU(400)는 발진 주파수의 변화량을 분석하여 기 설정된 제1 스위칭 그룹에 소속된 RF 발진기(210, 220)를 재구성할지 여부를 판단할 수 있다.
이를 위해, MCU(400)는 발진 주파수의 변화량을 미리 설정된 임계값과 비교하여 스위칭 그룹을 재구성할지 여부를 판단하고, 스위칭 그룹을 재구성해야될 것으로 판단되는 경우 가변된 발진 주파수를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 스위칭 그룹에서 제외될 RF 발진기 및 제외된 RF 발진기 대신에 추가될 다른 RF 발진기를 선택할 수 있다.
여기서, 발진 주파수의 변화량이라 함은, 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 발진 주파수가 조합된 파형을 의미할 수 있다. 즉, MCU(400)는 최초 설정된 제1 스위칭 그룹에 포함된 제1 발진 주파수와 제2 발진 주파수가 조합된 파형을 물체의 접근 전 제1, 2 발진 주파수의 조합 파형과 비교할 수 있다. MCU(400)는 비교 결과 파형의 변화량이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 최초 설정된 제1 스위칭 그룹을 재구성해야되는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, MCU(400)는 각각의 조합 파형을 시간에 대해 적분하여 조합 파형의 면적을 산출하고, 산출된 두 면적의 차이값이 임계값 이상인 경우 스위칭 그룹을 재구성해야 되는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, MCU(400)는 물체 접근 전의 조합 파형과 물체 접근 후 변경된 조합 파형의 미소구간별 기울기를 산출하고, 산출된 기울기의 평균 기울기의 차이값이 임계값 이상인 경우 스위칭 그룹을 재구성해야 되는 것으로 판단할 수 있다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, MCU(400)는 기 설정된 제1 스위칭 그룹을 재구성해야 되는 것으로 판단되면, 변경된 발진 주파수를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 제1 스위칭 그룹을 재구성할 수 있다.
이때, MCU(400)에는 접근된 물체의 종류에 따른 발진 주파수별 위상 변화량이 기록된 룩업 테이블(look-up table) 형식의 기준 데이터가 미리 저장될 수 있다.
즉, MCU(400)는 물체의 접근에 따라 변경된 발진 주파수를 기준 데이터와 비교하여 스위칭 그룹에 의해 생성되는 복수의 발진 주파수 중 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수가 제1 발진 주파수인 경우, MCU(400)는 추출된 제1 발진 주파수를 발진시키는 제1 RF 발진기(210)를 제1 스위칭 그룹에서 제외시킬 수 있다.
이후, MCU(400)는 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수(제2 발진 주파수)의 위상을 분석하여, 감지 구간이 최대화되는 위상을 갖는 발진 주파수를 발진시키는 다른 RF 발진기를 선택하고, 선택된 다른 RF 발진기를 스위칭 그룹에 포함시켜 스위칭 그룹을 재구성할 수 있다.
즉, MCU(400)는 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수가 교번적으로 발진될 때 발생되는 데드 포인트(0변환 지점)을 추출하고, 추출된 데드 포인트의 개수가 최소가 되는 위상을 가진 어느 하나의 발진 주파수(도시된 실시예에서는 제3 발진 주파수)를 발진시키는 RF 발진기(제3 RF 발진기(230)를 스위칭 그룹에 포함시킬 수 있다. 도시된 실시예에서는, 스위칭 그룹에 제외되지 않은 나머지 발진 주파수는 제2 발진 주파수 뿐인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상술한 바와 같이 스위칭 그룹에는 세 개 이상의 발진 주파수가 교번적으로 인가될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
최종적으로, MCU(400)는 제1 RF 발진기(210) 및 제2 RF 발진기(220)로 구성된 제1 스위칭 그룹을 제2 RF 발진기(220) 및 제3 RF 발진기(230)로 구성된 제2 스위칭 그룹으로 재구성할 수 있다. MCU(400)는 제2 스위칭 그룹에 포함된 RF 발진기를 교번적으로 작동시켜, 제2 발진 주파수 및 제3 발진 주파수가 교번적으로 센서 스트립(100)에 발진되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 물체 접근 감지 장치(1)는 물체의 접근에 따라 발진 주파수가 지나치게 변경되어 최초 설정된 스위칭 그룹에 따른 발진 주파수의 조합에서 새로운 데드 포인트가 형성되는 경우, 새롭게 생성된 데드 포인트를 최소화하기 위한 발진 주파수 조합을 동적으로 결정할 수 있으며, 이에 따라 물체 감지의 결과의 정확도가 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 접근 감지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
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.
먼저, 물체 접근 측정 모드가 개시되면, 물체 접근 감지 장치(1)는 기 설정된 제1 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 RF 발진기를 교번적으로 작동시켜, 센서 스트립(100)으로 서로 다른 위상을 가진 발진 주파수가 발진되도록 할 수 있다(510).
물체 접근 감지 장치(1)는 센서 스트립(100)으로 접근하는 물체에 의해 가변되는 발진 주파수를 기 설정된 기준 주파수와 비교하여 물체의 접근 여부를 판단할 수 있다(520).
이 과정에서, 물체 접근 감지 장치(1)는 발진 주파수의 변화량을 이용하여 기 설정된 제1 스위칭 그룹을 재구성할지 여부를 판단할 수 있다(530).
구체적으로, 물체 접근 감지 장치(1)의 MCU(400)는 물체 접근 전의 발진 주파수의 조합 파형과 물체 접근 후의 발진 주파수의 조합 파형을 비교하여 발진 주파수의 파형 변화량을 산출하고, 이를 기초로 제1 스위칭 그룹을 재구성할지 여부를 판단할 수 있다. MCU(400)는 제1 스위칭 그룹을 재구성해야 될 것으로 판단되면, 제1 스위칭 그룹에 포함된 발진 주파수를 기 저장된 기준 데이터와 비교하여 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 특정 RF 발진기를 스위칭 그룹에서 제외시킬 수 있다. MCU(400)는 제외되지 않은 나머지 발진 주파수가 교번적으로 발진될 때 발생되는 데드 포인트 지점을 추출하고, 추출된 데드 포인트의 개수가 최소가 되는 위상을 가진 다른 발진 주파수를 발진시키는 다른 RF 발진기를 스위칭 그룹에 포함시켜 제1 스위칭 그룹을 제2 스위칭 그룹으로 재구성할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
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.

Claims (10)

  1. 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변되는 띠 형태의 전도체가 삽입된 센서 스트립;
    상기 센서 스트립에 연결되며, 상기 단위 전도체로 접근하는 물체를 감지하기 위한 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 발진하는 복수의 RF 발진기;
    상기 RF 발진기의 발진 주파수를 미리 정해진 설정 비율로 분주하는 주파수 분주기; 및
    상기 주파수 분주기에 의해 분주된 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하되, 상기 복수의 RF 발진기 중 상기 센서 스트립으로 발진 주파수를 발진시킬 적어도 두 개의 RF 발진기를 선택하여 스위칭 그룹을 생성하고, 상기 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 RF 발진기를 교번적으로 발진시켜 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수가 발진되도록 제어하며, 분주된 상기 발진 주파수의 변화량을 분석하여 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 MCU를 포함하는, 물체 접근 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 MCU는,
    상기 발진 주파수의 변화량을 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 상기 발진 주파수의 위상 변화량을 추정하고, 상기 위상 변화량이 미리 설정된 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 스위칭 그룹을 재설정하는, 물체 접근 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 MCU는,
    상기 발진 주파수의 변화량을 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 의해 생성되는 복수의 발진 주파수 중 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 추출하고, 추출된 상기 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 특정 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에서 제외시키는, 물체 접근 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 MCU는,
    상기 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수의 위상을 분석하여, 감지 구간이 최대화되는 위상을 갖는 발진 주파수를 발진시키는 다른 RF 발진기를 선택하고, 선택된 상기 다른 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에 포함시켜 상기 스위칭 그룹을 재구성하는, 물체 접근 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 MCU는,
    상기 스위칭 그룹에서 제외되지 않은 나머지 발진 주파수가 교번적으로 발진될 때 발생되는 데드 포인트를 추출하고, 추출된 상기 데드 포인트의 개수가 최소가 되는 위상을 가진 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 RF 발진기를 상기 다른 RF 발진기로 선택하는, 물체 접근 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 RF 발진기와 상기 MCU 사이에는 RF 스위치가 형성되고,
    상기 MCU는 상기 RF 스위치를 제어하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 RF 발진기를 교번적으로 상기 센서 스트립에 연결시키는, 물체 접근 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서 스트립은,
    고정 또는 이동되는 대상체에 설치되며, 상기 물체는 상기 대상체에 접근하거나 접근되는 장애물인 것을 특징으로 하는, 물체 접근 감지 장치.
  8. 물체의 접근에 따라 정전용량값이 가변되는 띠 형태의 전도체가 삽입된 센서 스트립과, 상기 센서 스트립에 연결되며, 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수를 발진하는 복수의 RF 발진기와, 상기 RF 발진기의 발진 주파수를 미리 정해진 설정 비율로 분주하는 주파수 분주기와, 상기 주파수 분주기에 의해 분주된 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하는 MCU를 포함하는 물체 접근 감지 장치를 이용한 물체 접근 감지 방법에 있어서,
    미리 설정된 스위칭 그룹에 포함된 적어도 두 개의 RF 발진기를 교번적으로 상기 센서 스트립에 연결하여 서로 다른 위상을 갖는 발진 주파수가 발진되도록 하고,
    물체 접근에 따라 가변되는 상기 발진 주파수를 이용하여 상기 센서 스트립으로 접근하는 물체를 감지하며,
    분주된 상기 발진 주파수의 변화량을 분석하여 상기 스위칭 그룹을 재설정하는, 물체 접근 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것은,
    상기 발진 주파수의 변화량을 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 포함된 상기 발진 주파수의 위상 변화량을 추정하고, 상기 위상 변화량이 미리 설정된 임계값 이상인 것으로 확인되면 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것인, 물체 접근 감지 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 그룹을 재설정하는 것은,
    상기 발진 주파수의 변화량을 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 스위칭 그룹에 의해 생성되는 복수의 발진 주파수 중 위상 변화량이 가장 큰 어느 하나의 발진 주파수를 추출하고, 추출된 상기 어느 하나의 발진 주파수를 발진시키는 특정 RF 발진기를 상기 스위칭 그룹에서 제외시키는 것인, 물체 접근 감지 방법.
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