WO2024058559A1 - 자기장을 이용한 압력 센서 - Google Patents

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WO2024058559A1
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magnetic field
pressure sensor
circuit
elastic
circuit portion
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PCT/KR2023/013777
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설원제
김진기
김형준
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주식회사 씨케이머티리얼즈랩
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor using a magnetic field. More specifically, it relates to a pressure sensor using a magnetic field that can operate without an electrical connection between the electrode and the material to which pressure is applied through the remote action of the magnetic field.
  • pressure sensors are available for sensing input intensity. As shown in Figure 1, existing pressure sensors include piezoresistive pressure sensors [Figure 1 (a)], capacitive pressure sensors [Figure 1 (b)], and piezoelectricity according to their operating principles. ) pressure sensor [Figure 1 (c)], etc. were provided.
  • piezoresistive pressure sensors and capacitive pressure sensors are widely used due to their simple operating principle and easy manufacturing process.
  • a piezoresistive pressure sensor senses changes in resistance value according to changes in pressure (F) applied from the outside.
  • a capacitive pressure sensor senses changes in capacitance (C) due to changes in thickness (d) due to pressure (F).
  • a piezoelectric pressure sensor senses changes in polarization according to changes in externally applied pressure (F).
  • the purpose of the present invention is to provide a pressure sensor using a magnetic field as a new pressure detection method that is impossible with existing pressure sensors.
  • the purpose of the present invention is to provide a pressure sensor using a magnetic field that can be operated without an electrical connection between an electrode and a substance to which pressure is applied through the remote action of a magnetic field.
  • the purpose of the present invention is to provide a pressure sensor using a magnetic field with improved freedom in product design.
  • the above object of the present invention is to provide a pressure sensor using a magnetic field, comprising: an elastic portion including a magnetic material having a residual magnetization value; and a circuit unit that generates a Hall voltage when the magnetic field changes, and when at least a portion of the elastic unit is deformed according to external pressure and the magnetic field acting on the circuit unit changes, the circuit unit generates a Hall voltage. This is achieved by a pressure sensor using a magnetic field, which detects the magnitude of the Hall voltage.
  • the above object of the present invention is to provide a pressure sensor using a magnetic field, comprising: an elastic portion including a magnetic material having a residual magnetization value; A first circuit unit that generates Hall voltage when the magnetic field changes; and a second circuit unit that generates a current as induced electromotive force when the magnetic field changes, and when at least a portion of the elastic unit is deformed according to external pressure and the magnetic field acting on the first circuit unit and the second circuit unit changes, the second circuit unit generates a current as induced electromotive force.
  • This is achieved by a pressure sensor using a magnetic field, which detects the magnitude of the Hall voltage corresponding to the change in the magnetic field in the first circuit part and detects the change in current corresponding to the change in the magnetic field in the second circuit part.
  • a spacer may be interposed between the elastic portion and the circuit portion.
  • a spacer may be interposed between the elastic part and the first circuit part or the second circuit part.
  • the spacer may provide a space in which a portion of the elastic portion can move when external pressure acts on the elastic portion.
  • the Hall voltage may be generated by a potential difference generated when free electrons in a conductor of the circuit unit are bent in a moving direction due to a change in the magnetic field.
  • the magnitude of the Hall voltage may increase as the elastic portion and the circuit portion become closer.
  • the magnitude of the pressure applied to the elastic portion can be detected through the first circuit portion, and the rate of change of the pressure applied to the elastic portion can be detected through the second circuit portion.
  • the elastic portion may be disposed on a first side of the circuit portion, and the substrate portion may be disposed on a second side opposite the first side of the circuit portion.
  • the elastic portion is disposed on the first side of the first circuit portion, and the second circuit portion is disposed to be spaced a predetermined distance from the second side opposite to the first side of the first circuit portion.
  • the substrate portion may be disposed on a second side opposite to the first side of the second circuit portion, which faces the first circuit portion.
  • the coil unit may further include a coil unit that applies a second magnetic field to the elastic unit to provide the elastic unit as an actuator.
  • a touch sensor including one or a plurality of pressure sensors using the magnetic field.
  • the pressure sensing method using a magnetic field is a new pressure sensing method that is impossible with existing pressure sensors, and has the effect of providing a pressure sensor using a magnetic field.
  • the pressure sensor using a magnetic field uses magnetic particles because the presence or absence and change of pressure applied to the sensor causes deformation and restoration of the elastic part containing the magnetic particles and a resulting spatiotemporal change in the magnetic field strength. There is an effect in that pressure can be sensed remotely without an electrical connection between the included elastic part and the circuit part that detects changes in the magnetic field.
  • the present invention it is possible to operate without an electrical connection between the elastic part containing magnetic particles and the circuit part, the electrodes of the circuit part are present on one substrate, and the electrodes are connected to both ends of the elastic part containing magnetic particles. Since there is no need for it, it is easy to integrate with microelectronic circuits other than pressure sensors using magnetic fields on the same substrate, which has an advantageous effect in applications such as the Internet of Things, where integration of sensors and information processing circuits is desirable.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing pressure sensors using existing pressure sensing methods.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing a pressure sensor and driving process using a magnetic field according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the driving principle of a pressure sensor using a magnetic field according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing a pressure sensor and driving process using a magnetic field according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the driving principle of a pressure sensor using a magnetic field according to a second embodiment of the present invention.
  • Figures 7 and 8 are schematic diagrams showing a pressure sensor and driving process using a magnetic field according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic diagram showing the driving principle of a pressure sensor using a magnetic field according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a schematic diagram showing an application example of using a pressure sensor using a magnetic field as an actuator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a schematic diagram showing a pressure sensor and driving process using a magnetic field according to a fourth embodiment of the present invention.
  • circuit section 130, 330, 430: circuit section, first circuit section
  • circuit section 250, 350, 450: circuit section, second circuit section
  • FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing the pressure sensor 100 and the driving process using a magnetic field according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the driving principle of the pressure sensor 100 using a magnetic field according to the first embodiment of the present invention.
  • the pressure sensor 100 using a magnetic field may be provided as a static pressure sensor using an elastic part 110 containing magnetic particles.
  • the pressure sensor 100 may include an elastic portion 110 and a circuit portion 130.
  • a spacer 120 and a substrate portion 140 may be further included.
  • the elastic portion 110, spacer 120, and circuit portion 130 may be provided in a thin film through a semiconductor manufacturing process.
  • the elastic portion 110 may have remanent magnetization.
  • the elastic portion 110 can retain magnetism even when a magnetic field is applied from the outside and the external magnetic field is removed.
  • the elastic portion 110 may include magnetic particles.
  • the elastic portion 110 may include an elastic material in which magnetic particles are dispersed in a matrix.
  • the elastic portion 110 may include at least a magneto-rheological elastomer (MRE), and may itself be composed of a magneto-rheological elastomer.
  • MRE magneto-rheological elastomer
  • the magnetic particle may be at least one selected from iron, carbonyl iron, iron alloy, iron oxide, iron nitride, iron carbide, low carbon steel, nickel, cobalt, and mixtures or alloys thereof. Additionally, the magnetic particles may be uncoated magnetic particles or magnetic particles coated with an organic resin. Additionally, the magnetic particles may include neodymium (Nd)-based materials such as FeNdB.
  • the matrix material may be any one of polymers such as natural rubber or synthetic rubber.
  • the elastic part 110 is connected to another component and is integrally connected to the support part 111, which is a part that supports the elastic part 110, and can be deformed or change in position. It may include a deformation portion 115.
  • the support portion 111 may not contain magnetic particles, and only the deformation portion 115 may contain magnetic particles.
  • the elastic portion 110 may be at least in a magnetized state due to magnetic particles. Accordingly, the elastic portion 110 may exhibit a magnetic field. In addition, the magnetic particles of the elastic portion 110 may react to the application of an external magnetic field, thereby changing characteristics such as stiffness, tensile strength, and elongation. Additionally, the shape of the elastic portion 110 itself may be deformed as magnetic particles react with the application of an external magnetic field.
  • the elastic part 110 has elasticity and residual magnetization values in addition to sheet and thin film forms, and its shape can be freely configured as long as it is within the purpose of applying a magnetic field to the circuit part 130, which will be described later.
  • the spacer 120 may provide a gap PD1 between the elastic part 110 and the circuit part 130.
  • the spacer 120 may have a predetermined thickness and be disposed between one side of the elastic portion 110 and one side of the circuit portion 130. Additionally, the spacer 120 may provide a space in which a part of the elastic portion 110 (eg, the deformable portion 115) can move when pressure P is applied to the elastic portion 110.
  • the circuit unit 130 may generate Hall voltage when the applied magnetic field changes.
  • the circuit unit 130 is a Hall effect sensor and may be provided as a metal or semiconductor wire.
  • the pressure sensor 100 using a magnetic field of the present invention uses the Hall effect principle.
  • the Hall effect is explained with reference to FIG. 4 as follows.
  • a current (I ref ) is flowing in the conductor, and free electrons move in the opposite direction of the current.
  • a magnetic field (B p ) is applied or approached here, free electrons moving due to the Hall effect receive Lorentz force according to Fleming's left-hand rule and their direction of movement is bent.
  • a potential difference is generated by the Hall effect, and a Hall voltage (V hall ) is formed in the installed circuit due to this electromotive force.
  • V hall Hall voltage
  • Hall voltage is It can be calculated as For example, when I ref ⁇ 1 mA, B p ⁇ 600 Gauss, n ⁇ 10 22 m -3 (doped silicon, N d ⁇ 10 16 ), and t ⁇ 100 nm, V Hall can appear as ⁇ 60 mV.
  • the magnetic field applied to the circuit unit 130 may change as the distance PD between the elastic unit 110 and the circuit unit 130 approaches or moves away, and Hall voltage may be generated accordingly.
  • pressure P may be applied to the elastic portion 110. That is, a portion of the elastic portion 110 may be deformed (115 ->115') and the distance PD with the circuit portion 130 may become closer (PD1 -> PD2). Accordingly, a magnetic field may be applied from the elastic portion 110 to the circuit portion 130. Since the elastic part 110 can exhibit a magnetic field in a magnetized state, the intensity of the applied magnetic field increases as it approaches the circuit part 130, thereby increasing the Hall voltage (V Hall ). Thus, a correlation occurs between the pressure (P) applied to the elastic part 110 and the output signal (V Hall ) of the circuit part 130. The circuit unit 130 may sense the pressure (P) applied to the elastic unit 110 by measuring the magnitude of the Hall voltage (V Hall ).
  • the substrate portion 140 may be provided to support each component of the pressure sensor 100 using a magnetic field. Since the object (not shown) to which the pressure sensor 100 is connected may have a three-dimensional shape or other various shapes, it is preferable that the substrate portion 140, which is the part connected to the object (not shown), is made of a flexible material. . However, since the object (not shown) may be flat or may be made of a material that is difficult to connect with a flexible material, the substrate portion 140 is not necessarily limited to a flexible material.
  • the substrate portion 140 may be disposed below the circuit portion 130 to support the circuit portion 130.
  • the pressure sensor 100 may be formed by stacking the substrate portion 140, the circuit portion 130, the spacer 120, and the elastic portion 110 in that order. From another perspective, the elastic portion 110 is disposed on the first side (e.g., upper side) of the circuit portion 130, and the substrate portion 140 is disposed on the second side (e.g., lower side) that is opposite to the first side. It can be.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the pressure sensor 200 and the driving process using a magnetic field according to the second embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the driving principle of the pressure sensor 200 using a magnetic field according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 and 6 only configurations different from the first embodiment of FIGS. 2 and 4 will be described, and the same configurations will be replaced with those described above. It may be noted that the same configurations in the first and second embodiments are numbered 100 and 200, respectively, so that they correspond to each other.
  • the pressure sensor 200 using a magnetic field may include an elastic portion 210 and a circuit portion 250.
  • a spacer 220 and a substrate portion 240 may be further included.
  • the elastic portion 210, spacer 220, and substrate portion 240 are substantially the same as the elastic portion 110, spacer 120, and substrate portion 140 described above.
  • the pressure sensor 200 using a magnetic field according to the second embodiment may use magnetic induction.
  • the structure is similar to that of FIG. 2, but as the elastic part 210 is subjected to pressure (P), an induced electromotive force ( ⁇ ) can be generated by magnetic induction in the wire of the circuit part 250.
  • the induced electromotive force ( ⁇ ) is It can be calculated as For example, Bp ⁇ 600 Gauss, A ⁇ 10 -4 m 2 (area of space surrounded by a circuit wire when one side of the circuit wire is about 1 cm), pressure change occurs over about 1 second and acts on the circuit. If the amount of change in magnetic field, ⁇ Bp , is 600 Gauss, it can appear as ⁇ ⁇ 6 ⁇ V.
  • the magnetic field applied to the circuit unit 250 may change as the distance PD between the elastic unit 210 and the circuit unit 250 approaches or moves away, and thus induced electromotive force may be generated.
  • the circuit unit 250 may be a magnetic induction sensor or a Lorentz force sensor and may be provided as a loop-type metal or semiconductor wire.
  • a current may be generated as induced electromotive force ( ⁇ ) due to a change in the magnetic field when the elastic portion 210 approaches or moves away from the circuit portion 250.
  • the circuit unit 250 may detect the rate of change of the pressure (P) applied to the elastic unit 210 by measuring the change in current.
  • Figures 7 and 8 are schematic diagrams showing the pressure sensor 300 and the driving process using a magnetic field according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic diagram showing the driving principle of the pressure sensor 300 using a magnetic field according to the third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 to 9 only configurations different from those of the first and second embodiments described above will be described, and the same configurations will be replaced with those described above. It may be noted that the same configurations in the first, second, and third embodiments are denoted by reference numerals 100, 200, and 300, which correspond to each other.
  • the pressure sensor 300 using a magnetic field may include an elastic portion 310, a first circuit portion 330, and a second circuit portion 350.
  • a spacer 320, a substrate portion 340, and a dielectric layer 360 may be further included.
  • the elastic portion 310, spacer 320, and substrate portion 340 are substantially the same as the elastic portion 110, spacer 120, and substrate portion 140 described above.
  • the first circuit portion 330 is substantially the same as the circuit portion 130
  • the second circuit portion 350 is substantially the same as the circuit portion 250.
  • the pressure sensor 300 using a magnetic field according to the third embodiment can use both the Hall effect principle and the magnetic induction method. It is a combination of the first and second embodiments.
  • the positions of the first circuit unit 330 and the second circuit unit 350 may be changed. As shown in FIG. 7 , if the second circuit portion 350 is located above the first circuit portion 330, a spacer 320 may be interposed between the elastic portion 310 and the second circuit portion 350. The substrate portion 340 may be disposed below the first circuit portion 330 .
  • the spacer 320 may be interposed between the elastic portion 310 and the first circuit portion 330.
  • the substrate portion 340 may be disposed below the second circuit portion 350 .
  • a dielectric layer 360 may be interposed between the first circuit portion 330 and the second circuit portion 350.
  • the first circuit unit 330 may be provided as a Hall effect sensor, and the second circuit unit 350 may be provided as a magnetic induction sensor or a Lorentz force sensor.
  • the first circuit portion 330 is spaced apart from the elastic portion 310 by PD1-1, and the second circuit portion 350 is spaced apart from the elastic portion by PD1-2.
  • the elastic portion 310 when pressure P is applied to the elastic portion 310, a portion of the elastic portion 310 is deformed and the distance between the first circuit portion 330 and the second circuit portion 350 becomes closer. (PD1-1 -> PD2-1)(PD1-2 -> PD2-2). Accordingly, a magnetic field may be applied from the elastic portion 310 to the first circuit portion 330 and the second circuit portion 350, respectively.
  • the first circuit unit 330 can detect the pressure (P) by measuring the magnitude of the Hall voltage (V Hall ).
  • the second circuit unit 350 can detect the rate of change in pressure (P) by measuring the change in current generated by the induced electromotive force ( ⁇ ).
  • the pressure sensor 300 of the third embodiment has the advantage of being able to simultaneously detect the absolute magnitude of pressure and the rate of change of pressure.
  • Figure 10 is a schematic diagram showing an application example of using a pressure sensor 100' using a magnetic field as an actuator according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensor 100' using a magnetic field may further include a coil unit 190 that applies a magnetic field to the elastic unit 110.
  • the coil unit 190 is shown to be spaced apart from the upper part of the elastic unit 110, but the magnetic field does not affect the first circuit unit 130 and the second circuit unit 150 and the elastic unit 110 There is no limit to the placement location as long as it is within the range where the magnetic field is applied.
  • the elastic unit 110 When a magnetic field is applied from the coil unit 190 to the elastic unit 110, the elastic unit 110 changes its rigidity, shape, etc. by the applied magnetic field and can be provided as an actuator.
  • the tactile sensation provided by an actuator may include not only vibration, tapping, and twisting, but also tactile sensations such as pattern, rhythm, and directionality. Since the elastic portion 110 may be made of an elastic material containing magnetic particles or a magnetorheological elastomer, there is an advantage in that it is easy to implement various tactile sensations by changing the shape of the material.
  • Figure 11 is a schematic diagram showing the pressure sensor 400 and the driving process using a magnetic field according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 only the configuration different from the above-described third embodiment will be described, and the same configuration will be replaced with the one described above. It can be noted that the same configurations in the third and fourth embodiments are numbered 300 and 400, respectively, so that they correspond to each other.
  • the pressure sensor 400 using a magnetic field includes an elastic part 410, a spacer 420, a first circuit part 430, a substrate part 440, and a second circuit part 450. ), and may include a dielectric layer 460.
  • a circuit unit 470 may be further included separately from the sensors of the first circuit unit 430 and the second circuit unit 450.
  • the added circuit unit 470 may include an information processing circuit, a sensor power supply circuit, a USB communication circuit, a sensor signal input circuit, a wired power circuit, a battery charging circuit, a voltage control circuit, etc.
  • an insulating layer 480 to insulate the circuit portion 470 and the first and second circuit portions 430 and 450 may be laminated on the second circuit portion 450.
  • the pressure sensors 100 to 400 using a magnetic field of the present invention may be used as a touch sensor.
  • the touch sensor may be provided in the form of one or more pressure sensors (100 to 400) aligned. When a specific pressure sensor detects pressure, it can be applied as a touch sensor by determining the location where the pressure sensor is placed.
  • the pressure sensor (100 to 400) using a magnetic field of the present invention is a new pressure sensing method that is impossible with existing pressure sensors. Since it uses a magnetic field, pressure (P) is applied through the remote action of the magnetic field. It has the effect of being able to operate without an electrical connection between the elastic part and the electrode. In other words, pressure can be sensed as the elastic part applies a magnetic field to the circuit part, so there is no need to separately connect electrodes to both ends of the elastic part.
  • the pressure sensor of the present invention measures static pressure and dynamic pressure changes in a magnetic field. It has the advantage of being able to measure simultaneously with one sensor using .

Abstract

본 발명은 자기장을 이용한 압력 센서에 관한 것이다. 본 발명은 자기장을 이용한 압력 센서로서, 잔류자화값을 갖는 자성 재질을 포함하는 탄성부; 자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)이 생성되는 회로부;를 포함하고, 외부 압력에 따라서 상기 탄성부의 적어도 일부가 변형되어 상기 회로부에 작용하는 자기장이 변화하면, 상기 회로부에서 자기장의 변화에 대응하는 홀 전압의 크기를 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기장을 이용한 압력 센서
본 발명은 자기장을 이용한 압력 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기장의 원격작용을 통해 압력이 가해지는 물질과 전극 사이의 전기적인 연결이 없이 동작가능한 자기장을 이용한 압력 센서에 관한 것이다.
입력 세기를 센싱하기 위한 다양한 압력 센서가 제공되고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 압력 센서는 작동 원리에 따라 압저항(Piezoresistivity) 압력 센서[도 1 (a)], 용량성(Capacitance) 압력 센서[도 1 (b)], 압전(Piezoelectricity) 압력 센서[도 1 (c)] 등이 제공되었다.
특히, 압저항 압력센서와 용량성 압력 센서는 작동 원리가 간단하고 제조 공정이 쉬워 널리 사용되고 있다. 압저항 압력 센서는 외부에서 가해지는 압력(F)의 변화에 따라 해당 저항 값의 변화를 센싱한다. 용량성 압력 센서는 압력(F)에 의한 두께(d) 변화에 의해 전기용량(C)이 변화되는 것을 센싱한다. 압전 압력 센서는 외부에서 가해지는 압력(F)의 변화에 따라 분극의 변화를 센싱한다.
위와 같은 기존의 압력 센서는 전기장, 전기저항을 이용하는 방식으로서 압력에 반응하는 물질의 양단에 전극이 부착되어야 하는 번거로움이 있다. 즉, 필수적으로 전기적 배선이 압력에 반응하는 물질의 양단에 마련되어야 하므로, 제품의 구성이 복잡해지거나, 제품의 설계에 있어서 제약을 가지는 문제점이 있다.
본 발명은 기존의 압력 센서로는 불가능한 방식의 새로운 압력 감지 방법으로서, 자기장을 이용한 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자기장의 원격작용을 통해 압력이 가해지는 물질과 전극 사이에 전기적인 연결이 없이도 동작가능한 자기장을 이용한 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제품 설계의 자유도가 향상된 자기장을 이용한 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기의 목적은, 자기장을 이용한 압력 센서로서, 잔류자화값을 갖는 자성 재질을 포함하는 탄성부; 자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)이 생성되는 회로부;를 포함하고, 외부 압력에 따라서 상기 탄성부의 적어도 일부가 변형되어 상기 회로부에 작용하는 자기장이 변화하면, 상기 회로부에서 자기장의 변화에 대응하는 홀 전압의 크기를 감지하는, 자기장을 이용한 압력 센서에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 자기장을 이용한 압력 센서로서, 잔류자화값을 갖는 자성 재질을 포함하는 탄성부; 자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)이 생성되는 제1 회로부; 자기장이 변화되면 유도기전력으로 전류가 발생되는 제2 회로부;를 포함하고, 외부 압력에 따라서 상기 탄성부의 적어도 일부가 변형되어 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에 작용하는 자기장이 변화하면, 상기 제1 회로부에서 자기장의 변화에 대응하는 홀 전압의 크기를 감지하고, 상기 제2 회로부에서 상기 자기장의 변화에 대응하는 전류의 변화를 감지하는, 자기장을 이용한 압력 센서에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부와 회로부 사이에 스페이서가 개재될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부와 상기 제1 회로부 또는 상기 제2 회로부 사이에 스페이서가 개재될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스페이서는 상기 탄성부에 외부의 압력이 작용할 때 상기 탄성부의 일부가 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀 전압은, 상기 회로부의 도체의 자유 전자가 상기 자기장의 변화로 이동 방향이 휘게 되어 발생하는 전위차에 의해 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부와 상기 회로부가 가까워질수록 상기 홀 전압의 크기가 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 회로부를 통해 상기 탄성부에 가해진 압력의 크기를 감지하고, 상기 제2 회로부를 통해 상기 탄성부에 가해진 압력의 변화율을 감지할 수 있다.
상기 회로부의 제1 측에 상기 탄성부가 배치되고, 상기 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측에 기판부가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 회로부의 제1 측에 상기 탄성부가 배치되고, 상기 제1 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측과 소정 거리 이격되도록 제2 회로부가 배치되며, 상기 제1 회로부와 대향하는 상기 제2 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측에 기판부가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성부에 제2 자기장을 인가하여 상기 탄성부를 액추에이터로 제공하는 코일부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 상기 자기장을 이용한 압력 센서를 하나 또는 복수로 포함하는, 터치 센서에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 자기장을 이용한 압력 감지방법은 기존의 압력 센서로는 불가능한 방식의 새로운 압력 감지 방법으로서, 자기장을 이용한 압력 센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자기장을 이용한 압력 센서는, 센서에 가해지는 압력의 유무 및 변화가 자성입자를 포함하는 탄성부의 변형과 복원 및 그에 따른 자기장 세기의 시공간적인 변화를 일으키므로, 자성입자를 포함하는 탄성부와 자기장의 변화를 감지하는 회로부 사이에 전기적인 연결이 없이 원격적으로 압력의 감지가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자성입자를 포함하는 탄성부와 회로부 사이에 전기적인 연결이 없이도 동작가능하고, 회로부의 전극들이 하나의 기판 상에 존재하며 자성입자를 포함하는 탄성부의 양단에 전극들이 연결될 필요가 없으므로, 동일 기판 내에 자기장을 이용한 압력 센서 외 미세전자회로와의 집적이 용이하여, 센서와 정보처리회로의 일체화가 바람직한 사물인터넷 등으로의 응용에 유리한 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 기존의 압력감지 방법들을 이용한 압력 센서들을 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서의 구동 원리를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서의 구동 원리를 나타내는 개략도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서의 구동 원리를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서를 액추에이터로 사용하는 응용예를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
100, 200, 300, 400: 자기장을 이용한 압력 센서
110, 210, 310, 410: 탄성부
120, 220, 320, 420: 스페이서
130, 330, 430: 회로부, 제1 회로부
250, 350, 450: 회로부, 제2 회로부
140, 240, 340, 440: 기판부
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 실시예에 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 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(100) 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(100)의 구동 원리를 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(100)는 자성입자를 포함하는 탄성부(110)를 이용한 정적 압력센서로 제공될 수 있다. 압력 센서(100)는 탄성부(110), 회로부(130)를 포함할 수 있다. 여기에, 스페이서(120), 기판부(140)를 더 포함할 수 있다. 탄성부(110), 스페이서(120), 회로부(130)는 반도체 제조공정에 의해서 박막화되어 제공될 수 있다.
탄성부(110)는 잔류자화값(remanent magnetization)을 가질 수 있다. 탄성부(110)는 외부에서 자기장을 가한 후 외부 자기장을 제거해도 자성을 가질 수 있다.
탄성부(110)는 자성입자를 포함할 수 있다. 탄성부(110)는 자성입자가 매트릭스에 분산된 형태의 탄성 소재를 포함할 수 있다. 일 예로, 탄성부(110)는 적어도 자기유변탄성체(MRE; Magneto-Rheological Elastomer)를 포함할 수 있고, 그 자체가 자기유변탄성체로 구성될 수도 있다.
일 예로, 자성입자는 철, 카보닐철(Carbonyl iron), 철 합금체, 산화철, 질화철, 카바이드철, 저탄소강, 니켈, 코발트 및 이들의 혼합물 또는 이들의 합금에서 적어도 하나 선택된 것일 수 있다. 또한, 자성입자는 무코팅 자성입자 또는 유기수지로 코팅시킨 자성입자일 수 있다. 또한, 자성입자는 FeNdB 등 네오디뮴(Nd) 계열 재질을 포함할 수 있다. 매트릭스 소재는 천연고무, 합성고무 등 폴리머류에서 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 탄성부(110)는 다른 구성에 연결되어 탄성부(110)의 지지를 하는 부분인 지지부(111), 지지부(111)와 일체로 연결되고 변형되거나 위치가 변화할 수 있는 부분인 변형부(115)를 포함할 수 있다. 지지부(111)는 자성입자를 포함하지 않고, 변형부(115)만 자성입자를 포함할 수 있다.
탄성부(110)는 자성입자로 인해 적어도 자화된 상태일 수 있다. 이에 따라 탄성부(110)는 자기장을 나타낼 수 있다. 또한, 탄성부(110)는 자성입자가 외부 자기장의 인가에 의해 반응하여, 그 강성(Stiffness), 인장 강도(Tensile Strength), 연신율(Elongation) 등의 특성이 변화될 수 있다. 또한, 탄성부(110)는 자성입자가 외부 자기장의 인가에 의해 반응하여 탄성부(110) 자체의 형상이 변형될 수도 있다.
탄성부(110)는 시트(sheet), 박막 형태 외에도, 탄성 및 잔류자화값을 가지고, 후술할 회로부(130)에 자기장을 인가할 수 있는 목적의 범위라면 그 형태는 자유롭게 구성이 가능하다.
스페이서(120)는 탄성부(110)와 회로부(130) 사이에 간격(PD1)을 마련할 수 있다. 스페이서(120)는 소정의 두께를 가지고 탄성부(110)의 일측과 회로부(130)의 일측 사이에 배치될 수 있다. 또한, 스페이서(120)는 탄성부(110)에 압력(P)이 가해졌을때 탄성부(110)의 일부[예를 들어, 변형부(115)]가 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
회로부(130)는 인가되는 자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)을 생성할 수 있다. 회로부(130)는 홀 이펙트(hall effect) 센서로서, 금속 또는 반도체 와이어로 제공될 수 있다.
본 발명의 자기장을 이용한 압력 센서(100)는 홀 이펙트 원리를 이용한다. 도 4를 참조하여 홀 이펙트를 설명하면 이하와 같다.
먼저, 도체에 전류(Iref)가 흐르고 있고 이때 자유전자는 전류의 반대방향으로 이동한다. 여기에 자기장(Bp)을 가하거나 접근시키게 되면 홀 이펙트에 의해 이동하던 자유전자가 플레밍의 왼손법칙에 따라 로렌츠 힘을 받고 이동방향이 휘게 된다. 홀 이펙트에 의해 전위차가 발생하고 이러한 기전력에 의해 설치된 회로에는 홀 전압(hall voltage, Vhall)이 형성된다. 전류의 이동방향이 바뀌거나 자기장의 방향이 바뀌면 홀 이펙트와 홀 전압도 그에 따라 반대가 된다.
홀 전압은
Figure PCTKR2023013777-appb-img-000001
로 산출될 수 있다. 예를 들어, Iref ~ 1 mA, Bp ~ 600 Gauss, n ~ 1022 m-3 (doped silicon, Nd ~ 1016), t ~ 100 nm 일때 VHall ~ 60 mV로 나타날 수 있다.
회로부(130)에 인가되는 자기장은 탄성부(110)와 회로부(130)의 거리(PD)가 근접하거나 멀어짐에 따라 변화할 수 있고, 이에 따라 홀 전압이 발생할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 탄성부(110)에 압력(P)이 가해질 수 있다. 즉, 탄성부(110)의 일부가 변형(115 -> 115')되어 회로부(130)와의 거리(PD)가 가까워질 수 있다(PD1 -> PD2). 이에 따라 탄성부(110)로부터 회로부(130)에 자기장이 가해질 수 있다. 탄성부(110)는 자화된 상태로 자기장을 나타낼 수 있으므로, 회로부(130)에 가까워질수록 인가하는 자기장의 세기가 증가하여 홀 전압(VHall)이 증가할 수 있다. 그리하여 탄성부(110)에 가해지는 압력(P)과 회로부(130)의 출력신호(VHall) 간의 상관관계가 발생한다. 회로부(130)는 홀 전압(VHall)의 크기를 측정하여 탄성부(110)에 가해지는 압력(P)을 감지할 수 있다.
기판부(140)는 자기장을 이용한 압력 센서(100)의 각 구성들을 지지하도록 제공될 수 있다. 압력 센서(100)가 연결되는 대상물(미도시)이 입체 형태, 그 밖의 다양한 형태를 가질 수 있으므로, 대상물(미도시)에 연결되는 부분인 기판부(140)는 유연 소재로 제공되는 것이 바람직하다. 다만, 대상물(미도시)이 평면 형태이거나, 유연 소재가 연결되기 어려운 재질일 수도 있으므로, 반드시 기판부(140)는 유연 소재로 제한되지는 않는다.
기판부(140)는 회로부(130)의 하부에 배치되어 회로부(130)를 지지할 수 있다. 기판부(140), 회로부(130), 스페이서(120), 탄성부(110) 순서로 적층되어 압력 센서(100)를 구성할 수 있다. 다른 관점으로 회로부(130)의 제1 측(일 예로, 상측)에 탄성부(110)가 배치되고, 제1 측의 반대측인 제2 측(일 예로, 하측)에 기판부(140)가 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(200) 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(200)의 구동 원리를 나타내는 개략도이다. 이하의 도 5 내지 도 6의 설명에서는 도 2 내지 도 4의 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 동일한 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 제1 실시예와 제2 실시예에서 동일한 구성은 도면부호가 100번대, 200번대인 것으로 상호 대응됨을 참조할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(200)는 탄성부(210), 회로부(250)를 포함할 수 있다. 여기에, 스페이서(220), 기판부(240)를 더 포함할 수 있다. 탄성부(210), 스페이서(220), 기판부(240)는 상술한 탄성부(110), 스페이서(120), 기판부(140)와 실질적으로 동일하다.
도 6과 같이, 제2 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(200)는 자기유도 방식(Magnetic induction)을 이용할 수 있다. 도 2와 구조는 유사하게 하되, 탄성부(210)가 압력(P)을 작용받음에 따라 회로부(250)의 전선에 자기유도에 의한 유도기전력(ε)을 발생시킬 수 있다.
유도기전력(ε)은
Figure PCTKR2023013777-appb-img-000002
로 산출될 수 있다. 예를 들어, Bp ~ 600 Gauss, A ~ 10-4 m2 (회로전선의 한 변이 약 1 cm 일때의 회로전선이 둘러싸는 공간의 면적), 압력의 변화가 약 1초에 걸쳐서 일어나며 회로에 작용하는 자기장의 변화량, ΔBp가 600 Gauss일 경우, ε ~ 6 μV로 나타날 수 있다.
회로부(250)에 인가되는 자기장은 탄성부(210)와 회로부(250)와의 거리(PD)가 근접하거나 멀어짐에 따라 변화할 수 있고, 이에 따라 유도기전력이 발생할 수 있다. 회로부(250)는 자기유도 센서 또는, 로렌츠 힘 센서로서, 루프(loop)형 금속 또는 반도체 와이어로 제공될 수 있다.
탄성부(210)는 자화된 상태로 자기장을 나타낼 수 있으므로, 회로부(250)에 가까워지거나 멀어질때 자기장의 변화에 의해 유도기전력(ε)으로 전류가 발생할 수 있다. 회로부(250)는 전류의 변화를 측정하여 탄성부(210)에 가해지는 압력(P)의 변화율을 감지할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(300) 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(300)의 구동 원리를 나타내는 개략도이다. 이하의 도 7 내지 도 9의 설명에서는 상술한 제1 실시예, 제2 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 동일한 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 제1 실시예, 제2 실시예와 제3 실시예에서 동일한 구성은 도면부호가 100번대, 200번대, 300번대인 것으로 상호 대응됨을 참조할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(300)는 탄성부(310), 제1 회로부(330), 제2 회로부(350)를 포함할 수 있다. 여기에, 스페이서(320), 기판부(340), 유전체층(360)을 더 포함할 수 있다. 탄성부(310), 스페이서(320), 기판부(340)는 상술한 탄성부(110), 스페이서(120), 기판부(140)와 실질적으로 동일하다. 또한, 제1 회로부(330)는 회로부(130), 제2 회로부(350)는 회로부(250)와 실질적으로 동일하다.
도 9와 같이, 제3 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(300)는 홀 이펙트 원리와 자기유도 방식을 모두 이용할 수 있다. 제1 실시예와 제2 실시예를 결합한 형태이다.
제1 회로부(330)와 제2 회로부(350)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 제2 회로부(350)가 제1 회로부(330)보다 상부에 있으면, 탄성부(310)와 제2 회로부(350) 사이에 스페이서(320)가 개재될 수 있다. 기판부(340)는 제1 회로부(330)의 하부에 배치될 수 있다.
반대로, 제1 회로부(330)가 제2 회로부(350)보다 상부에 있으면, 탄성부(310)와 제1 회로부(330) 사이에 스페이서(320)가 개재될 수 있다. 기판부(340)는 제2 회로부(350)의 하부에 배치될 수 있다.
제1 회로부(330)와 제2 회로부(350) 사이에는 유전체층(360)이 개재될 수 있다.
제1 회로부(330)는 홀 이펙트 센서로 제공되고, 제2 회로부(350)는 자기유도 센서 또는, 로렌츠 힘 센서로서 제공될 수 있다. 제1 회로부(330)는 탄성부(310)와 PD1-1만큼 이격되어 있고, 제2 회로부(350)는 탄성부와 PD1-2만큼 이격되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 탄성부(310)에 압력(P)이 가해지면, 탄성부(310)의 일부가 변형되어 제1 회로부(330), 제2 회로부(350)와의 거리가 가까워질 수 있다(PD1-1 -> PD2-1)(PD1-2 -> PD2-2). 이에 따라 탄성부(310)로부터 제1 회로부(330), 제2 회로부(350)에 각각 자기장이 가해질 수 있다. 제1 회로부(330)에서는 홀 전압(VHall)의 크기를 측정하여 압력(P)을 감지할 수 있다. 동시에, 제2 회로부(350)에서는 유도기전력(ε)으로 발생하는 전류의 변화를 측정하여 압력(P)의 변화율을 감지할 수 있다.
위와 같이, 제3 실시예의 압력 센서(300)는 압력의 절대 크기와 압력의 변화율을 동시에 감지할 수 있는 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(100')를 액추에이터로 사용하는 응용예를 나타내는 개략도이다.
도 10을 참조하면, 자기장을 이용한 압력 센서(100')는 탄성부(110)에 자기장을 가하는 코일부(190)를 더 포함할 수 있다. 도 10에서는 탄성부(110)의 상부에 이격되도록 코일부(190)를 배치한 것이 도시되나, 제1 회로부(130), 제2 회로부(150)에 자기장이 영향을 주지 않고 탄성부(110)에만 자기장이 인가되는 범위 내에서라면 배치 위치는 제한이 없다.
코일부(190)에서 탄성부(110)에 자기장을 가하면 탄성부(110)는 인가받은 자기장에 의해 강성, 형상 등이 변화되면서 액추에이터로서 제공될 수 있다. 액추에이터로서 제공하는 촉감은 진동, 두드림, 뒤틀림 뿐만 아니라, 패턴, 리듬감, 방향성 등을 가지는 촉감을 포함할 수 있다. 탄성부(110)는 자성 입자를 포함하는 탄성 소재, 또는 자기유변탄성체로 구성될 수 있으므로, 소재의 형상 변경을 통해 다양한 촉감의 구현이 용이한 이점이 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(400) 및 구동 과정을 나타내는 개략도이다. 이하의 도 11의 설명에서는 상술한 제3 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 동일한 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 제3 실시예와 제4 실시예에서서 동일한 구성은 도면부호가 300번대, 400번대인 것으로 상호 대응됨을 참조할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제4 실시예에 따른 자기장을 이용한 압력 센서(400)는 탄성부(410), 스페이서(420), 제1 회로부(430), 기판부(440), 제2 회로부(450), 유전체층(460)를 포함할 수 있다. 여기에, 제1 회로부(430), 제2 회로부(450)의 센서와는 별개로 회로부(470)를 더 포함할 수 있다. 추가되는 회로부(470)는 정보처리 회로, 센서 전원공급 회로, USB 통신 회로, 센서 신호 입력 회로, 유선 전원 회로, 배터리 충전 회로, 전압 제어 회로 등을 포함할 수 있다. 그리고, 회로부(470)와 제1, 2 회로부(430, 450)를 절연하기 위한 절연층(480)을 제2 회로부(450)의 상부에 적층할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 본 발명의 자기장을 이용한 압력 센서(100~400)는 터치 센서로 사용될 수 있다. 터치 센서는 하나 또는 복수의 압력 센서(100~400)가 정렬된 형태로 제공될 수 있다. 특정 압력 센서가 압력을 감지하면 해당 압력 센서가 배치된 위치를 판별함에 따라 터치 센서로 적용될 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 자기장을 이용한 압력 센서(100~400)는, 기존의 압력 센서로는 불가능한 방식의 새로운 압력 감지 방법으로서, 자기장을 이용하므로 자기장의 원격작용을 통해 압력(P)이 가해지는 탄성부와 전극 사이에 전기적인 연결이 없이도 동작가능한 효과가 있다. 즉, 탄성부가 회로부에 자기장을 가함에 따라 압력이 감지될 수 있으므로, 탄성부의 양단에 별도로 전극을 연결할 필요가 없어진다.
또한, 압력이 가해지는 탄성부와 전극 사이에 전기적인 연결이 없이도 동작가능하고, 회로부가 하나의 기판부 상에 존재하므로 미세전자회로와의 집적이 용이하며, 사물인터넷 등으로의 응용에 유리한 효과가 있다.
또한, 기존의 압력 센서는 정적 또는 동적 압력 측정 중 하나의 방법으로만 측정이 가능하여, 압력의 절대값 또는 변화율 중 하나만 측정 가능한 반면에, 본 발명의 압력 센서는 정적 압력과 동적 압력 변화를 자기장을 이용하는 하나의 센서로 동시에 측정이 가능한 이점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (12)

  1. 자기장을 이용한 압력 센서로서,
    잔류자화값을 갖는 자성 재질을 포함하는 탄성부;
    자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)이 생성되는 회로부;
    를 포함하고,
    외부 압력에 따라서 상기 탄성부의 적어도 일부가 변형되어 상기 회로부에 작용하는 자기장이 변화하면, 상기 회로부에서 자기장의 변화에 대응하는 홀 전압의 크기를 감지하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  2. 자기장을 이용한 압력 센서로서,
    잔류자화값을 갖는 자성 재질을 포함하는 탄성부;
    자기장이 변화되면 홀 전압(hall voltage)이 생성되는 제1 회로부;
    자기장이 변화되면 유도기전력으로 전류가 발생되는 제2 회로부;
    를 포함하고,
    외부 압력에 따라서 상기 탄성부의 적어도 일부가 변형되어 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에 작용하는 자기장이 변화하면, 상기 제1 회로부에서 자기장의 변화에 대응하는 홀 전압의 크기를 감지하고, 상기 제2 회로부에서 상기 자기장의 변화에 대응하는 전류의 변화를 감지하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부와 회로부 사이에 스페이서가 개재되는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부와 상기 제1 회로부 또는 상기 제2 회로부 사이에 스페이서가 개재되는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 탄성부에 외부의 압력이 작용할 때 상기 탄성부의 일부가 이동할 수 있는 공간을 제공하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홀 전압은, 상기 회로부의 도체의 자유 전자가 상기 자기장의 변화로 이동 방향이 휘게 되어 발생하는 전위차에 의해 생성되는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부와 상기 회로부가 가까워질수록 상기 홀 전압의 크기가 증가하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 회로부를 통해 상기 탄성부에 가해진 압력의 크기를 감지하고,
    상기 제2 회로부를 통해 상기 탄성부에 가해진 압력의 변화율을 감지하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 회로부의 제1 측에 상기 탄성부가 배치되고,
    상기 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측에 기판부가 배치되는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 회로부의 제1 측에 상기 탄성부가 배치되고,
    상기 제1 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측과 소정 거리 이격되도록 제2 회로부가 배치되며,
    상기 제1 회로부와 대향하는 상기 제2 회로부의 제1 측의 반대측인 제2 측에 기판부가 배치되는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성부에 제2 자기장을 인가하여 상기 탄성부를 액추에이터로 제공하는 코일부를 더 포함하는, 자기장을 이용한 압력 센서.
  12. 제1항 또는 제2항의 상기 자기장을 이용한 압력 센서를 하나 또는 복수로 포함하는, 터치 센서.
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