KR101456649B1 - 정전용량 센서 및 이를 위한 노이즈 제거 방법 - Google Patents

Abstract

노이즈 성분을 자동으로 제거할 수 있는 정전용량 센서 및 이를 위한 노이즈 제거 방법을 제시하기 위한 것으로, 본 기술의 일 실시예에 따른 정전용량 센서는 정전용량 변화가 검출됨에 따라, 복수의 감지 주파수를 출력하는 주파수 발생부 및 복수의 감지 주파수 각각의 변화율에 기초하여 유효 감지 주파수를 선택하며, 선택된 유효 감지 주파수에 기초하여 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 잡음 제거부를 포함할 수 있다.

Description

정전용량 센서 및 이를 위한 노이즈 제거 방법{Capacitive Sensor and Method for Elimination of Noise Therefor}

본 발명은 센싱 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 정전용량 센서 및 이를 위한 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.

정전용량 센서는 도체에 전위가 인가될 때 전하가 축전되는 효과를 이용하여 물리량을 정량화하는 센서이다. 이러한 정전용량 센서는 터치센서, 비데의 착좌센서, 정수기 등의 수위감지 센서 등 그 응용 분야가 다양하다.

일반적으로, 정전용량 센서는 정전용량 변화에 따라 변화되는 감지 주파수의 변화를 기준 주파수와 비교하여 기 설정치 이상 차이가 나면 감지 신호를 출력하도록 구성된다. 그리고, 최근에는 감지 주파수를 발생시키는 주파수 발생부의 충방전 지연 성분으로 인한 오차를 개선하기 위해 복수의 감지 주파수를 이용하여 정전용량 변화를 감지하는 MFM(Multi-Frequency Modulation) 방식이 이용되고 있다.

도 1은 일반적인 정전용량 센서의 구성도이다.

도 1에 도시한 것과 같이, 정전용량 센서(10)는 정전용량 변화 검출부(101), 주파수 발생부(103), 주파수 카운터(105), 변화 기준값 제공부(107), 정전용량 변화 계산부(109), 출력 기준값 제공부(111), 비교부(113) 및 출력부(115)를 포함한다.

주파수 발생부(103)는 예를 들어 복수의 감지 주파수를 발생하여 정전용량 변화 검출부(101)에 인가한다.

주파수 발생부(103)에서 발생된 감지 주파수는 정전용량 변화 검출부(101) 즉, 패드를 통해 주파수 카운터(105)로 인가되며, 이에 따라 주파수 카운터(105)는 감지 주파수별로 발진 횟수를 카운트한다.

정전용량 변화 계산부(109)는 변화 기준값 제공부(107)에서 출력되는 감지 주파수별 기준 발진 횟수와 주파수 카운터(105)에 의해 카운트한 감지 주파수별 발진 횟수를 비교한다.

그리고, 비교부(113)는 주파수 카운터(105)의 출력값으로부터 획득되는 각 감지 주파수별 변화량의 평균값과, 출력 기준값 제공부(111)에서 제공되는 기준값을 비교하여 출력 제어 신호를 발생한다. 이에 따라, 출력부(115)는 비교부(113)의 출력 제어신호에 응답하여 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력한다.

이러한 정전용량 센서에서, 정전용량 변화 검출부(101)는 접촉 여부에 따라 정전용량 값이 변화되는 캐패시터를 포함한다. 이 캐패시터는 기 설정된 최고 전압(VH) 및 최저전압(VL)에 따라 충전 및 방전을 반복하도록 구성되며, 도 2와 같은 전압 파형을 갖는다.

도 2는 일반적인 정전용량 변화 검출 장치에서의 캐패시터 전압 파형을 나타내는 도면이다.

접촉 여부에 따라 정전용량값이 변화되는 캐패시터에 정전류를 인가하여, 캐패시터의 전압이 기 설정된 최고 전압(VH)에 도달하면 캐패시터는 방전을 시작한다. 캐피시터가 방전을 시작하여 기 설정된 최저 전압(VL)에 도달하면 다시 최고 전압(VH)에 도달할 때까지 충전 동작이 이루어진다.

도 1에 도시한 주파수 발생부(103)는 도 2에 도시한 것과 같은 캐패시터의 정전용량 변화에 대응하는 적어도 하나의 감지 신호를 정전용량 변화 검출부(101)로 제공하고, 주파수 카운터(105)는 지정된 시간 동안 감지 신호의 발진 횟수를 카운트하여 캐패시터의 용량 변화를 감지하게 된다. 즉, 캐패시터의 충전 및 방전 시간을 측정하여, 정전용량이 증가하면 충전 및 방전 시간이 증가하고, 정전용량이 감소하면 충전 및 방전 시간이 감소하는 차이를 특성을 이용하여 정전용량 변화를 감지한다.

이러한 방법을 통해 캐패시터의 정전용량 변화를 검출할 때 온도/습도의 변화, 순간적으로 발생하는 정전기, 시스템 전원 노이즈 등과 같은 외부 어플리케이션 환경에 의해 노이즈가 부가될 수 있으며, 이러한 노이즈에 의해 캐패시터의 전압 파형이 간섭을 받게 되어, 정전용량의 변화를 검출하는 데 오차가 발생할 수 있다.

도 3 및 도 4는 일반적인 정전용량 센서에서 터치 발생에 따른 감지 주파수 변화를 설명하기 위한 도면으로, 주파수 발생부(103)가 n개의 감지 주파수로 정전용량 변화를 감지하는 경우를 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 3a는 터치가 발생하기 않은 상황에서 감지 주파수(f1~fn)의 양상을 나타낸다. 그리고, 도 3b는 터치가 발생한 경우 감지 주파주(f1~fn)의 변화 양상(f1'~fn')을 나타낸다. 터치가 발생한 경우 감지 주파수(f1~fn)가 전체적으로 도 3b와 같이 좌측(화살표 방향)으로 이동한 것을 알 수 있다. 즉, 감지 주파수(f1~fn)는 양(+)의 변화율을 갖게 된다.

도 4는 도 3b의 주파수 변화를 수치화한 결과를 나타낸다. 감지 주파수(f1~fn)의 변화율이 기 설정된 문턱값(TH) 이상일 경우 터치가 발생한 것으로 인식하게 된다.

이와 같이, 정상적인 터치가 발생한 경우, 감지 주파수(f1~fn)는 동일한 방향으로 비슷한 변화율만큼 이동하는 것을 알 수 있으며, 그 변화율이 기 설정된 문턱값(TH) 이상이 되는 경우 터치 감지 신호가 출력되게 된다.

도 5a 및 5b는 노이즈에 따른 감지 주파수 변화를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 5a는 터치나 노이즈가 발생하지 않은 경우 감지 주파수(f1~fn)의 양상을 나타내고, 도 5b는 노이즈에 의해 감지 주파수(f1~fn)가 변화된 양상(f1"~fn")을 나타낸다.

특히, 조명이나 무전기 등과 같은 외부 환경에 의해 주파수 성분의 노이즈가 개입되는 경우 감지 주파수(f1~fn)는 해당 노이즈 성분이 갖는 주파수 측으로 이동한다.

예를 들어, 도 5b에 도시한 것과 같이 노이즈 성분의 주파수가 f2와 f3사이의 값(fx)인 경우를 가정한다. 노이즈 성분의 주파수(fx)보다 낮은 주파수의 감지 주파수는 fx측으로 우향 이동하고, 노이즈 성분의 주파수(fx)보다 높은 주파수의 감지 주파수는 fx측으로 좌향 이동함을 알 수 있다.

즉, fx 보다 낮은 감지 주파수는 음(-)의 변화율로 이동하고 fx보다 높은 감지 주파수는 양(+)의 변화율로 이동한다.

그리고, fx를 중심으로 그 주변의 감지 주파수들의 변화율은 매우 클 것이나 fx에서 멀리 있는 감지 주파수 성분은 그 변화율이 매우 작을 것이다.

하지만, 현재의 정전용량 센서는 노이즈 성분 특히, 주파수 성분의 노이즈가 발생한 경우에도 이를 이벤트로 처리하여 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력하기 위한 내부 동작을 수행한다. 이에 따라 정전용량 센서가 불필요한 동작을 수행할 수 있고, 노이즈 성분에 의한 정전용량 변화를 터치로 인식하는 등 감지 신뢰성을 담보할 수 없는 상황이다.

본 기술은 노이즈 성분을 자동으로 제거할 수 있는 정전용량 센서 및 이를 위한 노이즈 제거 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.

본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 센서는 복수의 감지 주파수를 출력하는 주파수 발생부; 및 정전용량 변화 검출부를 통한 상기 복수의 감지 주파수 각각의 변화율에 기초하여 유효 감지 주파수를 선택하며, 선택된 상기 유효 감지 주파수에 기초하여 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 잡음 제거부;를 포함할 수 있다.

아울러, 본 기술의 다른 실시예에 의한 정전용량 센서는 복수의 감지 주파수를 생성하는 주파수 발생부; 상기 주파수 발생부에서 생성된 상기 복수의 감지 주파수에 응답하여 정전용량 변화를 검출하는 정전용량 변화 검출부; 상기 정전용량 변화 검출부에서 제공되는 정전용량 변화에 응답하여, 복수의 감지 주파수 각각의 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 감지 주파수를 유효 감지 주파수로 선택하여 감지 신호의 인에이블 신호를 출력하는 감지부; 및 상기 감지 신호의 인에이블 신호에 응답하여, 상기 유효 감지 주파수의 변화율과 출력 기준값의 비교 결과에 따라 제어신호를 출력하는 출력 제어부; 를 포함할 수 있다.

한편, 본 기술의 일 실시예에 의한 정전용량 센서를 위한 노이즈 제거 방법은 정전용량 변화에 응답하여 가변되는 복수의 감지 주파수의 변화율을 기초로 하여 감지 신호의 인에이블 신호를 출력하는 감지부를 포함하는 정전용량 센서를 위한 노이즈 제거 방법으로서, 정전용량 변화가 검출됨에 따라, 상기 감지부가 복수의 감지 주파수 각각의 발진 횟수를 카운트하는 과정; 상기 감지부가 상기 복수의 감지 주파수 각각의 카운트 결과와 기준 발진 횟수를 비교하는 과정; 및 상기 복수의 감지 주파수 각각의 변화율을 기초로, 상기 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 적어도 하나의 감지 주파수를 선택하고 상기 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 잡음 제거 과정;을 포함할 수 있다.

본 기술에서는 노이즈 특히, 주파수 성분의 노이즈가 발생한 경우 감지 주파수의 변화율을 기초로 노이즈를 제거할 수 있어 정전용량 센서의 감지 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 노이즈에 의한 이벤트로 판정되는 경우 이후의 불필요한 동작을 생략할 수 있어 정전용량 센서의 동작 효율을 개선할 수 있다.

도 1은 일반적인 정전용량 센서의 구성도,
도 2는 일반적인 정전용량 변화 검출 장치에서의 캐패시터 전압 파형을 나타내는 도면,
도 3 및 도 4는 일반적인 정전용량 센서에서 터치 발생에 따른 감지 주파수 변화를 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 5b는 노이즈에 따른 감지 주파수 변화를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서의 구성도,
도 7은 도 6에 도시한 잡음 제거부의 일 예시도,
도 8a 및 8b는 도 7에 도시한 정렬부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9a 및 9b는 도 7에 도시한 필터링부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서의 구성도이다.

도 6에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 정전용량 센서(20)는 정전용량 변화 검출부(210), 감지부(220), 주파수 발생부(230) 및 출력 제어부(240)를 포함하도록 구성할 수 있다.

정전용량 변화 검출부(210)는 예를 들어 캐패시터를 포함하는 패드로 구성할 수 있으며, 캐패시터의 정전용량 변화를 검출한다.

주파수 발생부(230)는 예를 들어 복수의 감지 주파수에 따른 신호를 주기적으로 생성하여 정전용량 변화 검출부(210)로 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서, 주파수 발생부(230)에서 발생되는 복수의 감지 주파수는 초기 주파수를 정전용량 변화에 대해 시분할하여 발생하는 주파수일 수 있다.

감지부(220)는 정전용량 변화 검출부(210)에서 정전용량 변화가 감지됨에 따라 노이즈 성분이 제거된 감지 신호를 출력한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 감지부(220)는 주파수 카운터(222), 정전용량 변화 계산부(224), 잡음 제거부(226) 및 변화 기준값 제공부(228)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 주파수 카운터(222)는 정전용량 변화 검출부(101)를 통해 감지 주파수가 인가됨에 따라, 감지 주파수 별로 발진 횟수를 카운트한다. 정전용량 변화 계산부(224)는 변화 기준값 제공부(228)에서 출력되는 감지 주파수별 기준 발진 횟수와 주파수 카운터(222)에 의해 카운트한 감지 주파수별 발진 횟수를 비교한다. 한편, 잡음 제거부(226)는 정전용량 변화 계산부(224)에서 계산된 비교 결과 즉, 감지 주파수별 변화율에 따라, 복수의 감지 주파수 중 노이즈 성분이 반영된 감지 주파수를 제거하고, 제거하고 난 후의 나머지 감지 주파수를 감지 신호로 생성하여 출력 제어부(240)로 제공한다.

일반적으로, 변화 기준값 제공부(228)는 정전용량 센서(20)에 전원이 인가된 시점의 초기 발진 횟수를 변화 기준값으로 획득하여 제공하거나, 또는 기 설정된 기준값을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 변화 기준값 제공부(228)는 전원 인가 시점의 초기 발진 횟수를 변화 기준값으로 제공하는 것이 바람직하다.

출력 제어부(240)는 감지부(220)에서 제공되는 감지 신호를 출력 기준값과 비교하여, 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에서, 출력 제어부(240)는 도 1에 도시한 것과 같이 비교부, 출력 기준값 제공부 및 출력부로 구성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 출력 제어부(240)는 감지부(220)에서 노이즈 성분이 제거된 감지 주파수별 변화량의 평균값과 출력 기준값을 비교하여 출력 제어신호를 발생하고, 이 출력 제어신호에 응답하여 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력하는 것이다.

주파수 발생부(230) 및 출력 제어부(240)의 구성과 무관하게, 본 발명에서는 감지부(220)에서 정전용량 변화가 검출되었더라도, 그 변화의 원인이 노이즈, 특히 주파수 성분의 노이즈에 의한 것이라면 감지 신호를 출력하지 않음으로써 주파수 카운터(230) 및 출력 제어부(240)가 불필요한 동작을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.

즉, 상술한 도 5와 관련된 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 주파수 성분의 노이즈가 발생한 경우 해당 노이즈의 주파수 성분 주변의 감지 주파수는 변화율이 상당하고, 노이즈의 주파수 성분으로부터 멀리 있을수록 감지 주파수의 변화율은 미소할 것이다. 본 발명에서는 이러한 점에 착안하여, 복수의 감지 주파수 중 주파수 변화율이 고른, 즉 변화율이 지정된 범위 내에 포함되어 있는 감지 주파수만을 유효 감지 주파수로 선택하여 감지 신호의 인에이블 여부를 결정한다.

도 7은 도 6에 도시한 잡음 제거부의 일 예시도이다.

도 7에 도시한 것과 같이, 잡음 제거부(224)는 정렬부(310), 필터링부(320) 및 연산부(330)를 포함한다. 그리고, 필요에 따라 옵션 설정부(340)를 더 포함할 수 있으나, 옵션 설정부(340)를 채용하지 않고 기타 저장 수단을 통해 옵션값을 고정 설정해 두는 것도 가능하다.

보다 구체적으로 설명하면, 정렬부(310)는 정전용량 변화 검출부(210)에서 정전용량 변화가 검출됨에 따라 정전용량 변화 계산부(224)의 비교 결과에 따라 감지 주파수별로 변화율을 정렬한다. 본 발명의 일 실시예에서, 정렬부(310)는 감지 주파수의 변화율을 오름차순으로 나열하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 노이즈 제거 방법 중 주파수 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a에는 노이즈 성분에 따라 감지 주파수(f1~fn)의 변화율을 나타내었으며, 감지 주파수 f1 및 f2는 음(-)의 변화율을 갖고, 그 외의 주파수는 양(+)의 변화율을 갖는 것을 알 수 있다.

도 8b에는 도 8에 도시한 감지 주파수(f1~fn)의 변화율을 오름차순으로 정렬한 상태를 나타낸다.

앞서 설명하였듯이, 주파수 성분의 노이즈가 발생한 경우 해당 노이즈의 주파수보다 낮은 감지 주파수는 음(-)의 변화율을 갖고 해당 노이즈의 주파수보다 높은 감지 주파수는 양(+)의 변화율을 갖는다. 그리고, 도 8a 및 8b를 참조하면 감지 주파수 f2와 f3 사이에 주파수 성분의 노이즈가 발생하였음을 유추할 수 있다. 이에 따라, 감지 주파수 f1, f2, f3, f4 등은 그 변화율이 상당하고 나머지 감지 주파수의 변화율은 미소한 것을 알 수 있다.

한편, 필터링부(320)는 정렬부(310)의 감지 주파수 변화율 정렬 결과를 참조하여 주파수 변화율이 고른 감지 주파수만을 유효 감지 주파수로 선택한다.

이를 위해, 필터링부(320)는 정렬부(310)의 정렬 결과로부터 변화율이 낮은 순으로 지정된 제 1 개수의 감지 주파수를 제거하고, 제거하고 남은 감지 주파수에 대하여 지정된 제 2 개수의 감지 주파수를 순차적으로 선택할 수 있다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 의한 노이즈 제거 방법 중 주파수 필터링 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 9a는 도8b와 같이 정렬된 감지 주파수에 대하여 제 1 개수, 예를 들어 3개의 감지 주파수를 제거한 결과를 나타낸다. 변화율이 낮은 순으로 감지 주파수를 제거하기 위한 기준 즉, 제 1 개수는 옵션 설정부(340)를 통해 고정 또는 가변 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 9b는 도 9a와 같이 제 1 개수의 감지 주파수가 제거된 후 제 2 개수, 예를 들어 4개의 감지 주파수를 순차적으로 선택한 경우를 나타낸다. 제 2 개수의 감지 주파수를 선택함에 따라 그 외의 주파수 즉, 변화율이 큰 감지 주파수는 자동적으로 제거되게 된다. 아울러, 이 경우에도 변화율이 고른 감지 주파수를 선택하기 위한 기준, 즉 제 2 개수는 옵션 설정부(340)를 통해 고정 또는 가변 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다시 도 7을 참조하면, 연산부(330)는 필터링부(320)에서 변화율이 고른 감지 주파수가 유효 감지 주파수로서 선택되면, 선택된 감지 주파수의 변화율에 대한 평균치를 계산한다. 그리고, 연산부(330)는 계산된 평균치가 지정된 설정값 보다 높은 경우 감지 신호를 인에이블시킨다. 즉, 노이즈가 아닌 터치 발생에 의해 정전용량 변화가 발생한 것으로 판단하여 감지 신호를 출력하고, 뒷 단의 구성부가 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력하기 위한 동작을 수행하도록 하는 것이다.

반면 계산된 평균치가 지정된 설정값 이하인 경우에는 감지 신호를 디스에이블시켜 뒷단의 구성부가 동작하지 않도록 제어한다. 다시 말해, 노이즈에 의해 정전용량이 변화된 경우 주파수 카운터(230) 및 출력 제어부(240)를 디스에이블시키는 것이다.

이에 따라, 노이즈에 의한 이벤트에 의해 정전용량이 변화된 경우 불필요한 동작을 수행하지 않게 되어 전력 소모를 줄일 수 있고, 감지 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 주파수 발생부(230)는 기 설정된 주기로 예를 들어 복수의 감지 주파수를 발생한다(S10). 이러한 상태에서 정전용량 변화 검출부(210)에 의해 정전용량 변화가 검출되는 경우(S20), 감지부(220)는 감지 주파수별로 발진 횟수를 카운트하고(S30), 카운트 결과와 변화 기준값을 비교한 다(S35).

그리고, 복수의 감지 주파수 각각의 변화율을 기초로 변화율이 고른 즉, 지정된 범위 내에 있는 적어도 하나의 감지 주파수를 선택함으로써 잡음 성분을 제거한다(S40).

도 11은 잡음 제거 과정(S40)의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에서, 정전용량 센서의 잡음을 제거하기 위해 잡음 제거부(224)의 정렬부(310)는 감지 주파수를 변화율에 따라 정렬한다(S401). 이 때에는 감지 주파수를 변화율에 따라 오름차순으로 나열하는 것이 바람직하다.

그리고, 필터링부(320)는 정렬된 감지 주파수의 변화율에 대하여 변화율이 낮은 순으로 지정된 제 1 개수의 감지 주파수를 삭제하는 1차 필터링 과정을 수행하고(S403), 삭제하고 난 후의 감지 주파수를 순차적으로 지정된 제 2 개수 선택하는 2차 필터링 과정을 수행한다(S405). 본 실시예에서는 2차 필터링 과정에서 제 2 개수의 감지 주파수를 순차적으로 선택하는 것에 대해 설명하였으나, 변화율이 높은 지정된 제 3 개수의 감지 주파수를 삭제하는 방법으로 2차 필터링 과정을 수행할 수 있음은 물론이다.

다음, 연산부(330)는 단계 S405를 통해 최종 선택된 감지 주파수들에 대한 변화율을 평균하고(S407), 계산된 평균치를 설정값과 비교한다(S409). 그리고, 계산된 평균치가 설정값보다 큰 경우에는 감지 신호를 인에이블시키는 한편(S411), 평균치가 설정값 이하인 경우에는 감지 신호를 디스에이블시킨다(S413).

이후, 도 10에 도시한 것과 같이, 감지 신호가 인에이블된 경우에는(S50) 주파수 카운터(230) 및 출력 제어부(240)를 통해 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력하는 과정을 수행한다(S60). 제어신호 출력 과정(S60)은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 노이즈가 제거된 감지 주파수와 출력 기준값을 비교하여 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

결과적으로, 본 발명에서는 정전용량 변화가 발생된 경우 상대적으로 변화율이 낮거나 높은 감지 주파수를 제외하고, 변화율이 고른 감지 주파수만을 이용하여 감지 여부를 판단할 수 있다.

따라서, 주파수 성분을 갖는 노이즈에 의해 정전용량이 변화된 경우 이를 노이즈로 인식할 수 있고, 이에 따라 불필요한 동작이 이루어지는 것을 방지하여 전력 소모를 줄일 수 있음은 물론, 정전용량 센서의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

20 : 정전용량 센서
210 : 정전용량 변화 검출부
220 : 감지부
230 : 주파수 발생부
240 : 출력 제어부

Claims (14)

1. 복수의 감지 주파수를 출력하는 주파수 발생부; 및
   정전용량 변화 검출부를 통한 상기 복수의 감지 주파수 각각의 변화율에 기초하여 유효 감지 주파수를 선택하며, 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 잡음 제거부;를 포함하고,
   상기 잡음 제거부는, 상기 복수의 감지 주파수를 상기 변화율에 따라 정렬하는 정렬부;
   상기 정렬부의 정렬 결과로부터 상기 유효 감지 주파수를 선택하는 필터링부; 및
   상기 필터링부에서 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 상기 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 연산부;를 포함하는 정전용량 센서.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 잡음 제거부는, 상기 복수의 감지 주파수 각각에 대하여, 상기 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 감지 주파수를 상기 유효 감지 주파수로 선택하는 정전용량 센서.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬부는 상기 복수의 감지 주파수를 상기 변화율에 따라 오름차순으로 정렬하고,
   상기 필터링부는, 상기 오름차순으로 정렬된 결과로부터 변화율이 낮은 순으로 지정된 제 1 개수의 감지 주파수를 제거하고, 제거된 감지 주파수 다음 주파수부터 순차적으로 제 2 개수의 상기 유효 감지 주파수를 선택하는 정전용량 센서.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 개수 및 상기 제 2 개수를 고정 또는 가변 설정하기 위한 옵션 설정부를 더 포함하는 정전용량 센서.
6. 복수의 감지 주파수를 생성하는 주파수 발생부;
   상기 주파수 발생부에서 생성된 상기 복수의 감지 주파수에 응답하여 정전용량 변화를 검출하는 정전용량 변화 검출부;
   상기 정전용량 변화 검출부에서 제공되는 정전용량 변화에 응답하여, 복수의 감지 주파수 각각의 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 감지 주파수를 유효 감지 주파수로 선택하고, 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 감지 신호의 인에이블 신호를 출력하는 감지부; 및
   상기 감지 신호의 인에이블 신호에 응답하여, 상기 유효 감지 주파수의 변화율과 출력 기준값의 비교 결과에 따라 제어신호를 출력하는 출력 제어부;를 포함하고,
   상기 감지부는, 상기 정전용량 변화 검출부에서 제공되는 복수의 감지 주파수 각각의 발진 횟수를 카운트하는 주파수 카운터;
   상기 주파수 카운터에서 카운트한 발진 횟수와 기준 발진 횟수를 비교하는 변화 기준값 제공부;
   상기 변화 기준값 제공부에서 비교한 상기 복수의 감지 주파수 각각의 상기 변화율에 기초하여 유효 감지 주파수를 선택하며, 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 상기 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하도록, 상기 복수의 감지 주파수를 상기 변화율에 따라 정렬하는 정렬부와, 상기 정렬부의 정렬 결과로부터 상기 유효 감지 주파수를 선택하는 필터링부와, 상기 필터링부에서 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 상기 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 연산부를 구비하는 잡음 제거부;
   를 포함하는 정전용량 센서.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 잡음 제거부는, 상기 복수의 감지 주파수 각각에 대하여, 상기 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 감지 주파수를 상기 유효 감지 주파수로 선택하는 정전용량 센서.
9. 삭제
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 정렬부는 상기 복수의 감지 주파수를 상기 변화율에 따라 오름차순으로 정렬하고,
    상기 필터링부는, 상기 정렬부의 정렬 결과로부터 변화율이 낮은 순으로 지정된 제 1 개수의 감지 주파수를 제거하고, 제거된 감지 주파수 다음 주파수부터 순차적으로 제 2 개수의 상기 유효 감지 주파수를 선택하는 정전용량 센서.
11. 정전용량 변화에 응답하여 가변되는 복수의 감지 주파수의 변화율을 기초로 하여 감지 신호의 인에이블 신호를 출력하는 감지부를 포함하는 정전용량 센서를 위한 노이즈 제거 방법으로서,
    정전용량 변화가 검출됨에 따라, 상기 감지부가 상기 복수의 감지 주파수 각각의 발진 횟수를 카운트하는 과정;
    상기 감지부가 상기 복수의 감지 주파수 각각의 발진 횟수 카운트 결과와 기준 발진 횟수를 비교하는 과정; 및
    상기 복수의 감지 주파수 각각의 변화율을 기초로, 상기 변화율이 지정된 범위 내에 포함되는 적어도 하나의 감지 주파수를 유효 감지 주파수로 선택하고, 선택한 상기 유효 감지 주파수의 변화율을 평균하여 상기 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 잡음 제거 과정;을 포함하고,
    상기 잡음 제거 과정은, 상기 감지 주파수를 상기 변화율에 따라 정렬하는 단계;
    상기 감지 주파수의 상기 변화율이 낮은 순으로 지정된 제 1 개수의 감지 주파수를 삭제하는 단계;
    상기 삭제 후 잔존하는 감지 주파수를 지정된 제 2 개수 순차적으로 선택하여 상기 유효 감지 주파수를 선택하는 유효 감지 주파수 선택 단계; 및
    상기 유효 감지 주파수 선택 단계에서 선택된 상기 유효 감지 주파수들에 대한 변화율의 평균치와 설정값을 비교하여 감지 신호의 인에이블 여부를 결정하는 단계;를 포함하는 노이즈 제거 방법.
12. 삭제
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지 주파수를 정렬하는 단계는 상기 변화율에 따라 오름차순으로 나열하는 단계인 노이즈 제거 방법.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 잡음 제거 과정 이후, 상기 감지 신호가 인에이블됨에 따라, 상기 정전용량 센서가 입력 신호 감지 여부에 따른 제어신호를 출력하는 과정을 더 포함하는 노이즈 제거 방법.

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