KR101994218B1 - Sensor and Sensing Method Using Multiple Spiral Coil - Google Patents

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KR101994218B1
KR101994218B1 KR1020170182739A KR20170182739A KR101994218B1 KR 101994218 B1 KR101994218 B1 KR 101994218B1 KR 1020170182739 A KR1020170182739 A KR 1020170182739A KR 20170182739 A KR20170182739 A KR 20170182739A KR 101994218 B1 KR101994218 B1 KR 101994218B1
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이상철
양민성
원창수
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에이디반도체(주)
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Abstract

A sensor according to an embodiment of the present technology can comprise a detection part including a multiple spiral coil, a first detection part electrically connected to the detection part in a first operation mode to detect whether an object approaches based on an oscillation frequency according to a change in inductance, a second detection part electrically connected to the detection part in a second operation mode to detect a capacitance value when the first detection part detects that the object approaches, and a determination part for determining the type of the approaching object based on the oscillation frequency and the capacitance value. It is possible to detect the object accurately.

Description

다중 나선형 코일을 이용한 센서 및 센싱 방법{Sensor and Sensing Method Using Multiple Spiral Coil}Technical Field [0001] The present invention relates to a sensor and a sensing method using multiple helical coils,

본 발명은 대상물 감지 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 나선형 코일을 이용한 센서 및 센싱 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an object detecting apparatus, and more particularly, to a sensor and a sensing method using a multiple helical coil.

대상물을 감지할 수 있는 다양한 방식의 센서가 이용되고 있다.Various types of sensors are used to detect objects.

예를 들어 정전용량 방식의 센서 장치는 검출 물체가 센서 장치에 접근 또는 접촉하면 센서 장치에 구비된 검출전극과 대지 간의 정전용량이 증가하는 원리를 이용하여 물체를 검출한다.For example, when a sensing object approaches or touches a sensor device, a capacitive sensor device detects an object using the principle that the capacitance between the sensing electrode provided in the sensor device and the ground increases.

정전용량 방식의 센서 장치는 유전률을 가진 대상이라면 어느 것이든지 검출 가능하고, 잡음 내성이 강하며, 간단한 구성과 낮은 제조 단가 등의 특징으로 인해 그 활용 분야가 날로 확대되고 있다.The capacitance type sensor device is capable of detecting any object having a dielectric constant, is strong in noise immunity, has a wide use field due to its simple configuration and low manufacturing cost.

그런데, 정전용량 방식의 센서 장치는 단지 정전용량의 변화만을 검출하기 때문에 어떠한 물체의 접근에 의해 정전용량의 변화가 일정 수준 이상만 되면 반응하도록 되어 있다. 따라서, 특정한 대상물, 예를 들어 인체에 반응하도록 설계된 시스템에 적용될 경우 감지 오류 가능성을 배제할 수 없다.However, since the capacitance type sensor device detects only the change of the capacitance, it reacts when the change of the capacitance is exceeded by a certain level of access by an object. Therefore, the possibility of detection error can not be excluded when applied to a specific object, for example, a system designed to respond to a human body.

본 기술의 실시예는 검출하고자 하는 대상을 정확히 감지할 수 있는 다중 나선형 코일을 이용한 센서 및 센싱 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present technology can provide a sensor and a sensing method using a multi-spiral coil that can accurately detect a target to be detected.

본 기술의 실시예는 접근하는 대상물의 종류를 판별할 수 있는 다중 나선형 코일을 이용한 센서 장치 및 센싱 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present technology can provide a sensor device and a sensing method using a multiple helical coil capable of discriminating the type of objects to be accessed.

본 기술의 일 실시예에 의한 다중 나선형 코일을 이용한 센서는 다중 나선형 코일을 포함하는 검출부; 제 1 동작 모드에서 상기 검출부와 전기적으로 접속되어 인덕턴스 변화에 따른 발진 주파수에 기초하여 임의의 물체가 접근하였는지 감지하는 제 1 감지부; 제 1 감지부에서 임의의 물체가 접근한 것으로 감지되면 제 2 동작 모드에서 상기 검출부와 전기적으로 접속되어 정전용량값을 검출하는 제 2 감지부; 및 상기 발진 주파수 및 상기 정전용량값에 기초하여 접근한 물체의 종류를 판단하는 판단부;를 포함하도록 구성될 수 있다.A sensor using a multiple helical coil according to an embodiment of the present invention includes: a detector including a multiple helical coil; A first sensing unit electrically connected to the detection unit in a first operation mode and detecting whether an arbitrary object approaches the oscillation frequency according to an inductance change; A second sensing unit that is electrically connected to the detection unit in a second operation mode and detects a capacitance value when it is detected that an object approaches the first sensing unit; And a determination unit for determining the type of the object based on the oscillation frequency and the capacitance value.

본 기술의 일 실시예에 의한 다중 나선형 코일을 이용한 센싱 방법은 제 1 감지부, 제 2 감지부, 판단부 및 다중 나선형 코일로 이루어지는 검출부를 포함하는 센서의 센싱 방법으로서, 제 1 동작 모드로 세팅되는 단계; 상기 제 1 동작 모드에서 상기 제 1 감지부가 상기 검출부의 인덕턴스 변화에 따른 발진 주파수에 기초하여 상기 검출부에 임의의 물체가 접근하였는지 감지하는 단계; 상기 제 1 동작 모드에서 임의의 물체가 접근한 것으로 감지되면 제 2 동작 모드로 전환하는 단계; 및 상기 제 2 동작 모드에서 상기 제 2 감지부가 상기 검출부의 정전용량값을 검출하고 상기 발진 주파수 및 상기 정전용량값에 기초하여 접근한 물체의 종류를 판단하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.A sensing method using a multiple helical coil according to an embodiment of the present invention is a sensing method of a sensor including a first sensing unit, a second sensing unit, a determination unit, and a detection unit including a multiple helical coil, ; Detecting, in the first operation mode, whether an object approaches the detection unit based on an oscillation frequency of the first sensing unit in accordance with an inductance change of the detection unit; Switching to a second operation mode when an object is detected as approaching in the first operation mode; And the second sensing unit detects the capacitance value of the detection unit and determines the type of the object based on the oscillation frequency and the capacitance value.

본 기술에 의하면 인덕턴스 변화 또는 정전용량 변화에 기초하여 물체의 접근 여부가 판별되면 발진 신호의 특성 변화에 기초하여 접근한 물체의 종류를 판단하는 하이브리드 방식으로 대상물을 검출하므로 검출 대상에 대한 감지 정확도가 대폭 향상된다. 따라서, 접근된 특정 대상물의 접근에만 반응하여 동작하도록 설계된 시스템의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to this technology, when an object is determined based on a change in inductance or a change in capacitance, the object is detected by a hybrid method that determines the type of object approaching based on a change in characteristics of the oscillation signal. . Thus, it is possible to improve the operational reliability of a system designed to operate only in response to access of a specific object being accessed.

도 1은 일 실시예에 의한 다중 나선형 코일을 이용한 센서의 구성도이다.
도 2는 일 실시예예 의한 검출부의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예예 의한 검출부 및 등가 회로도이다.
도 4a 내지 도 4e는 실시예들에 따른 검출부의 구성도이다.
도 5는 대상물의 접근에 따른 정전용량 변화량 및 유도용량 변화량의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 9는 실시예들에 따른 다중 나선형 코일을 이용한 센서의 구성도이다.
도 10a 및 도 10b는 제 2 감지부의 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a configuration diagram of a sensor using a multiple helical coil according to an embodiment.
2 is a configuration diagram of a detection unit according to an embodiment.
Figs. 3A and 3B are a detector and an equivalent circuit diagram according to an embodiment. Fig.
4A to 4E are block diagrams of a detection unit according to the embodiments.
5 is a diagram for explaining the relationship between the capacitance change amount and the induced capacitance change amount in accordance with the approach of the object.
6 and 9 are block diagrams of a sensor using a multiple helical coil according to embodiments.
10A and 10B are diagrams for explaining a sensing method of the second sensing unit.
11 is a flowchart illustrating a sensing method according to an embodiment.
12 is a flowchart illustrating a sensing method according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 의한 다중 나선형 코일을 이용한 센서의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a sensor using a multiple helical coil according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 센서(10)는 제어부(100), 검출부(110), 스위칭부(120), 제 1 감지부(130) 및 제 2 감지부(140)를 포함하도록 구성될 수 있다.1, a sensor 10 according to an embodiment includes a controller 100, a detector 110, a switching unit 120, a first sensing unit 130, and a second sensing unit 140 Lt; / RTI >

제어부(100)는 센서(10)의 동작 전반을 제어하도록 구성될 수 있다.The control unit 100 may be configured to control the overall operation of the sensor 10.

검출부(110)는 대상물의 실질적인 접근 또는 접촉이 일어나는 부분이며, 캐패시턴스와 인덕턴스를 동시에 형성할 수 있도록 구성할 수 있다. 일 실시예에서, 검출부(110)는 3차원 나선형 코일, 바람직하게는 다중 나선형 코일을 포함할 수 있다.The detection unit 110 is a part where substantial object approaching or contacting occurs, and can be configured to simultaneously form a capacitance and an inductance. In one embodiment, the detector 110 may comprise a three-dimensional helical coil, preferably a multiple helical coil.

본 기술의 일 실시예에 의한 센서(10)는 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드로 동작하여 대상물을 검출할 수 있다. 특히, 센서(10)는 제 1 동작 모드에서 임의의 물체가 접근하였는지 감지할 수 있고, 제 2 동작 모드에서 접근한 물체의 종류를 판단할 수 있다.The sensor 10 according to one embodiment of the present technology can operate in the first operation mode and the second operation mode to detect the object. In particular, the sensor 10 can detect whether an object is approaching in the first operation mode, and can determine the type of the object that is approached in the second operation mode.

일 실시예에서, 제 1 감지부(130)는 인덕턴스를 검출하도록 구성될 수 있고, 제 2 감지부(140)는 캐패시턴스를 검출하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the first sensing unit 130 may be configured to detect the inductance, and the second sensing unit 140 may be configured to detect the capacitance.

일 실시예에서, 스위칭부(120)는 제 1 동작 모드시 제어부(100)의 제어에 따라 검출부(110)와 1 감지부(130)를 전기적으로 연결하고, 제 2 동작 모드시 제어부(100)의 제어에 따라 검출부(110)와 제 2 감지부(140)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 동작 모드는 근접 모드, 또는 유도용량 모드, 또는 인덕턴스 모드, 또는 임피던스 모드라 지칭할 수 있다. 그리고, 제 2 동작 모드는 대상물 판단 모드, 또는 정전용량 모드, 또는 캐패시턴스 모드라 지칭할 수 있다.In one embodiment, the switching unit 120 electrically connects the detection unit 110 and the first sensing unit 130 under the control of the control unit 100 in the first operation mode, The second sensing unit 140 may be electrically connected to the detection unit 110 according to the control of the control unit 150. [ In this case, the first operation mode may be referred to as a proximity mode, an inductive capacity mode, an inductance mode, or an impedance mode. The second operation mode may be referred to as an object determination mode, a capacitance mode, or a capacitance mode.

다른 실시예에서, 스위칭부(120)는 제 1 동작 모드시 검출부(110)와 제 2 감지부(140)를 전기적으로 연결하고, 제 2 동작 모드시 검출부(110)와 제 1 감지부(130)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 동작 모드는 근접 모드, 또는 정전용량 모드, 또는 캐패시턴스 모드라 지칭할 수 있다. 아울러, 제 2 동작 모드는 대상물 판단 모드, 또는 유도용량 모드, 또는 인덕턴스 모드, 또는 임피던스 모드라 지칭할 수 있다.In another embodiment, the switching unit 120 electrically connects the detection unit 110 and the second sensing unit 140 in the first operation mode, and the detection unit 110 and the first sensing unit 130 As shown in FIG. In this case, the first operation mode may be referred to as a proximity mode, a capacitance mode, or a capacitance mode. In addition, the second operation mode may be referred to as an object determination mode, an inductive capacity mode, an inductance mode, or an impedance mode.

제 1 동작 모드에서, 제 1 감지부(130) 또는 제 2 감지부(140)는 대상물이 검출부(110)에 근접 또는 접촉함에 따른 검출부(110)의 인덕턴스 변화 또는 캐패시턴스 변화에 기초하여 대상물의 근접 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.In the first operation mode, the first sensing unit 130 or the second sensing unit 140 detects the proximity of the object 110 based on the inductance change or the capacitance change of the detection unit 110 as the object approaches or touches the detection unit 110 Or < / RTI >

제 1 동작 모드에서 대상물이 근접한 것으로 판단되는 경우, 제어부(100)는 센서(10)를 제 2 동작 모드로 동작시킨다. 제 2 동작 모드에서, 제 2 감지부(140) 또는 제 1 감지부(130)는 검출부(110)에 근접 또는 접촉한 대상물의 종류를 판단하도록 구성될 수 있다.When it is determined that the object is close to the first operation mode, the controller 100 operates the sensor 10 in the second operation mode. In the second operation mode, the second sensing unit 140 or the first sensing unit 130 may be configured to determine the type of the object in proximity to or in contact with the sensing unit 110.

이와 같이, 본 기술에 의한 센서(10)는 대상물의 근접 또는 접촉에 따라 인덕턴스 및 캐패시턴스가 모두 변화하는 소자, 예를 들어 다중 나선형 코일을 검출부(110)로 채용할 수 있다.As described above, the sensor 10 according to the present technology can employ an element, for example, a multi-spiral coil, in which the inductance and the capacitance both change according to the proximity or contact of the object, as the detection unit 110.

그리고, 제 1 동작 모드에서 제 1 감지부(130) 또는 제 2 감지부(140)를 동작시켜 인덕턴스 또는 캐패시턴스의 변화가 일어나는 것으로 검출되면 임의의 물체가 접근했다고 판단한다. 그 후, 제 2 동작 모드로 전환하여 검출부(110)가 이루는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 특성(주파수, 진폭, 위상 중 적어도 어느 하나) 변화에 기초하여 접근한 대상물을 구분하게 된다.When the first sensing unit 130 or the second sensing unit 140 is operated in the first operation mode and it is detected that the inductance or the capacitance is changed, it is determined that an arbitrary object has approached. Thereafter, switching to the second operation mode is performed to distinguish the approaching object based on the change (at least one of frequency, amplitude, and phase) of the oscillation signal generated in the oscillation circuit formed by the detection unit 110. [

이와 같이, 본 기술에서는 정전용량의 변화와 더불어 인덕턴스의 변화량을 동시에 검출할 수 있다. 이에 따라 유전률보다 도전성이 큰 물체, 도전성보다 유전률이 큰 물체, 유전률만 갖는 물체, 도전성만 갖는 물체 등을 구분할 수 있어 특정 대상에 반응하도록 되어있는 시스템에서의 감지 정확도를 향상시킬 수 있다.As described above, in the present technology, it is possible to simultaneously detect the change in capacitance and the change in inductance. Accordingly, it is possible to distinguish an object having higher conductivity than the dielectric constant, an object having a higher dielectric constant than that of the dielectric, an object having only a dielectric constant, and an object having conductivity only, thereby improving the detection accuracy in a system that responds to a specific object.

즉, 센서(10)에 접근하는 물체의 종류 또는 특성에 따라 정전용량 변화량과 인덕턴스 변화량이 다르게 나타나게 될 것이므로, 이에 기초하여 접근하는 물체를 구분할 수 있게 된다.That is, since the capacitance change amount and the inductance change amount will appear differently depending on the type or characteristic of the object approaching the sensor 10, the approaching object can be distinguished based on this.

일반적으로, 전자기기에서 전극과 전극 사이에 간격이 있거나, 여러 전극을 이용할 때 간격의 편차를 없애기 위해 3차원 형태의 나선형 코일, 예를 들어 스프링 코일을 사용할 수 있다. 스프링 코일이 단지 전극간의 간격을 없애기 위한 용도로 사용될 때에는 스프링 코일의 인덕턴스값이 센서 회로에 영향을 주지 않을 만큼 매우 작게 설정된다.Generally, a three-dimensional helical coil, for example, a spring coil, may be used in order to eliminate the deviation of the gap when there is a gap between the electrode and the electrode in an electronic device or when using several electrodes. When the spring coil is used only for eliminating the gap between the electrodes, the inductance value of the spring coil is set to be very small so as not to affect the sensor circuit.

스프링 코일은 인덕턴스 및 캐패시턴스를 동시에 형성할 수 있으므로 본 기술에 의한 센서(10)의 검출부(110)로 채택할 수 있다.Since the spring coil can simultaneously form the inductance and the capacitance, the spring coil can be adopted as the detection unit 110 of the sensor 10 according to the present invention.

도 2는 일 실시예예 의한 검출부의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a detection unit according to an embodiment.

본 기술의 일 실시예에 의한 센서(10)의 검출부(110)는 캐패시턴스와 인덕턴스를 동시에 형성할 수 있는 구조일 수 있다. 이를 위하여, 검출부(110)는 도 2에 도시한 것과 같이 3차원 나선형 코일을 포함하도록 구성할 수 있다.The detection unit 110 of the sensor 10 according to an embodiment of the present invention may have a structure capable of simultaneously forming a capacitance and an inductance. For this, the detecting unit 110 may be configured to include a three-dimensional helical coil as shown in FIG.

도 3a 및 도 3b는 일 실시예예 의한 검출부 및 등가 회로도이다.Figs. 3A and 3B are a detector and an equivalent circuit diagram according to an embodiment. Fig.

도 3a를 참조하면, 일 실시예에 의한 검출부(110)는 다중 나선형 코일을 포함할 수 있다. 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일을 변형시켜 구성한 것일 수 있다.Referring to FIG. 3A, the detection unit 110 according to one embodiment may include a multiple helical coil. The multi-spiral coil may be constructed by deforming a three-dimensional helical coil.

도 3b는 도 3a에 도시한 다중 나선형 코일에 존재하는 가변 기생용량 성분(ㅁΔC) 및 가변 유도용량 성분(ㅁΔL)을 포함하는 등가 회로도를 나타낸다.FIG. 3B shows an equivalent circuit diagram including a variable parasitic capacitance component (? C) and a variable inductive capacitance component (? L) present in the multiple helical coil shown in FIG. 3A.

다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일의 두 단자(A, B)가 동일 평면 상에 위치하도록 변형시켜, 예를 들어 겹치도록 구부려서 구현한 것이다. 3차원 나선형 코일의 권선부가 적어도 2겹 이상 중첩되도록 중복 권선하여 다중 나선형 코일을 구성할 수 있다.The multiple helical coils are implemented by deforming the two terminals A and B of the three-dimensional helical coil so as to be located on the same plane, for example, by overlapping them. A plurality of helical coils can be constituted by superposed winding so that the winding part of the three-dimensional helical coil overlaps at least two or more layers.

따라서, 검출부(110)로 다중 나선형 코일을 채택하는 경우, 센서(10)를 구성하는 제어부(100), 스위칭부(120), 제 1 감지부(130) 및 제 2 감지부(140)가 단일의 집적 회로(센서 IC)로 구현되고, 센서 IC와 검출부(110)인 다중 나선형 코일이 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착될 수 있다. 이 때, 다중 나선형 코일은 두 단자(A, B)가 동일 평면 상에 위치하도록 구성되므로 PCB 상에 용이하게 장착할 수 있다. 일 실시예에서, 3차원 나선형 코일의 권선부를 겹쳐 구부려 다중 나선형 코일을 구현할 수 있고, 이에 따라 다중 나선형 코일을 구성하는 두 단자(A, B)가 인쇄 회로 기판 상에 용이하게 장착되도록 할 수 있다.Therefore, when the multi-spiral coil is adopted as the detection unit 110, the control unit 100, the switching unit 120, the first sensing unit 130, and the second sensing unit 140 constituting the sensor 10 are single- (Sensor IC), and a multi-spiral coil, which is a sensor IC and a detection unit 110, can be mounted on a printed circuit board (PCB). At this time, the multi-spiral coil is configured so that the two terminals A and B are located on the same plane, so that it can be easily mounted on the PCB. In one embodiment, the windings of the three-dimensional helical coil can be folded over to form a multi-helical coil so that the two terminals A, B constituting the multi-helical coil can be easily mounted on the printed circuit board .

도 3a 및 도 3b에서 알 수 있듯이 나선형 코일의 경우 인덕턴스 및 캐패시턴스를 동시에 형성할 수 있으므로 본 기술에 의한 센서(10)의 검출부(110)로 채택될 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, in the case of the helical coil, the inductance and the capacitance can be formed at the same time, so that it can be adopted as the detection unit 110 of the sensor 10 according to the present invention.

도 4a 내지 도 4e는 실시예들에 따른 검출부의 구성도이다.4A to 4E are block diagrams of a detection unit according to the embodiments.

도 4a 내지 도 4e에 도시한 것과 같이, 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일을 2중, 4중, 6중, 또는 그 이상으로 중첩 권선하여 형성할 수 있다.As shown in Figs. 4A to 4E, the multi-spiral coil can be formed by superimposing two-wire, four-wire, six-wire or more three-dimensional helical coils.

다중 나선형 코일의 형태는 도 4에 도시한 것에 한정되지 않으며 목표하는 인덕턴스의 크기, 검출 대상의 크기 등에 따라 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.The shape of the multi-spiral coil is not limited to that shown in FIG. 4, and it can be variously configured according to the size of the target inductance, the size of the detection target, and the like.

한편, 정전용량과 인덕턴스의 변화를 감지하기 위해서는 LC 성분을 이용하는 자체 발진 회로를 구성하여 발진 신호의 주파수의 변화를 검출하거나, 일정한 주파수를 갖는 기준 신호를 LC 발진 회로에 인가하여 진폭 및 위상의 변화를 검출하는 방법 등 여러 가지 방법이 이용될 수 있다.To detect changes in capacitance and inductance, a self-oscillation circuit using an LC component is configured to detect a change in the frequency of an oscillation signal, or a reference signal having a constant frequency is applied to an LC oscillation circuit to change the amplitude and phase And a method of detecting the light beam.

LC 발진 회로의 발진 주파수(f0)는 L과 C의 값에 의해 결정된다(f0=

Figure 112017130593834-pat00001
). 따라서, LC 발진 회로를 구성하는 다중 나선형 코일을 포함하는 검출부(110)에 어떤 물체가 근접해서 정전용량의 증가나 인덕턴스의 증가를 유발하게 되면 발진 주파수(f0)가 낮아지게 되고, 인덕턴스의 감소를 유발하게 되면 발진 주파수(f0)는 증가하게 된다.The oscillation frequency (f 0 ) of the LC oscillation circuit is determined by the values of L and C (f 0 =
Figure 112017130593834-pat00001
). Therefore, when an object is brought close to the detection unit 110 including the multi-spiral coil constituting the LC oscillation circuit to cause an increase in the capacitance and an increase in the inductance, the oscillation frequency f 0 becomes low and the decrease in the inductance The oscillation frequency f 0 is increased.

일반적으로 어떤 물체가 센서(10)에 인접하여 와전류가 형성되는 조건이 되면 인덕턴스는 감소하게 되고, 페라이트계의 자성물질이 인접하면 인덕턴스가 증가한다. 반면, 누설전류에 의한 전하의 감소가 없다면 어떤 물체가 인접할 경우 정전용량은 증가하게 된다.Generally, when an object is in the condition where an eddy current is formed adjacent to the sensor 10, the inductance decreases. When the ferrite magnetic material is adjacent to the sensor 10, the inductance increases. On the other hand, if there is no reduction in charge due to leakage current, capacitance will increase when an object is adjacent.

따라서, 인덕턴스 및 캐패시턴스 변화 특성에 기초하여 인접하는 물체가 도체인지 부도체인지, 혹은 정전용량 성분과 인덕턴스 성분을 동시에 가지고 있으며 그 정도가 어느 정도인지, 다시 말해 근접 대상의 종류를 검출해 낼 수 있다.Therefore, based on the inductance and the capacitance change characteristic, it is possible to detect whether the adjacent object is a conductor or a bank, or both the capacitance component and the inductance component, and to what degree, that is, the kind of the proximity object.

일 예로, 정전용량을 가진 임의의 물체를 검출부(110)에 근접시키는 경우를 가정한다.As an example, it is assumed that an arbitrary object having a capacitance is brought close to the detection unit 110.

통상의 정전용량 센서의 경우 어떤 물체를 근접시키면 정전용량의 증가분(+ΔC)에 의해서만 발진 주파수(f0)가 감소될 것이다. 이와 달리, 본 기술에서 제안한 센서(10)에 임의의 물체를 근접시키면 검출부(110)의 특성, 검출부(110)와 함께 발진기를 구성하는 캐패시터(C)의 값, 근접하는 물체의 도전성 정도에 따라서 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 각각 다르게 나타나고, 이에 따라 발진 주파수의 변화량이 각각 다르게 나타나게 된다. 여기에서, 검출부(110)의 특성은 크기, 인덕턴스 값, 형태 등을 포함할 수 있다.In the case of a conventional capacitance sensor, if an object is brought close to it, the oscillation frequency (f 0 ) will be reduced only by the increase in capacitance (+ ΔC). Alternatively, when an arbitrary object is brought close to the sensor 10 proposed in the present invention, the characteristics of the detector 110, the value of the capacitor C constituting the oscillator together with the detector 110, The capacitance increase (+ DELTA C) and the inductance decrease (-DELTA L) are different from each other, and thus the oscillation frequency variation amounts are different from each other. Here, the characteristic of the detection unit 110 may include magnitude, inductance value, shape, and the like.

도 5는 대상물의 접근에 따른 정전용량 변화량 및 유도용량 변화량의 관계를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining the relationship between the capacitance change amount and the induced capacitance change amount in accordance with the approach of the object.

도 5를 참조하면, 검출부(110)에 인접한 임의의 물체에 의한 정전용량 증가분(+ΔC)보다 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 큰 경우에는 발진기의 발진 주파수가 증가한다(f0+Δf). 반면, 정전용량 증가분(+ΔC)이 인덕턴스 감소분(-ΔL)보다 큰 경우에는 발진기의 발진 주파수가 감소한다(f0-Δf).5, when the inductance decrease (-ΔL) is larger than the capacitance increase (+ ΔC) due to any object adjacent to the detector 110, the oscillation frequency of the oscillator increases (f 0 + Δf). On the other hand, when the capacitance increase (+ ΔC) is larger than the inductance decrease (-ΔL), the oscillation frequency of the oscillator decreases (f 0 -Δf).

그러므로, 인체와 같이 도전성은 낮고 유전률이 높은 대상이 검출부(110)에 인접한다면 발진 주파수(f0)가 감소하게 될 것임은 자명하다.Therefore, it is obvious that the oscillation frequency (f 0 ) will decrease if an object having a low conductivity and a high dielectric constant, such as a human body, is adjacent to the detection unit 110.

다시 도 3b를 참조하면, 검출부(110)에 아무런 힘이 가해지지 않거나 근접하는 어떠한 물체도 없을 때, 다중 나선형 코일은 고유의 인덕턴스값(L)과 캐패시턴스값(C)을 갖는다.Referring again to FIG. 3B, when no force is applied to the detector 110 or when there is no object close thereto, the multiple helical coil has a unique inductance value L and a capacitance value C.

반면, 다중 나선형 코일에 힘이 가해지거나 임의의 물체가 접근하게 되면, 인덕턴스 변화(ㅁΔL) 및 캐패시턴스 변화(ㅁΔC)가 발생하게 된다.On the other hand, when a force is applied to a multi-helical coil or an arbitrary object is approached, an inductance change (? L) and a capacitance change (? C) occur.

일 예로, 근접하는 물체가 부도체이면서 유전률만을 갖는 물체인 경우를 설명한다. 이러한 물체가 검출부(110)에 근접할 경우 검출부(110)의 정전용량은 증가(+ΔC)하게 될 것이다. 반면, 금속과 같은 도체가 접근한다면 와전류 손실에 의해 인덕턴스가 감소(-ΔL)하게 될 것이다.As an example, a case in which a nearby object is an insulator and has only a dielectric constant will be described. When such an object approaches the detection unit 110, the capacitance of the detection unit 110 will increase (+? C). On the other hand, if a conductor such as a metal approaches, the eddy current loss will cause the inductance to decrease (-ΔL).

한편, 근접하는 물체가 도전성이면서 유전률을 가지고 있다면 정전용량 증가(+ΔC)와 인덕턴스 감소(-ΔL)가 동시에 나타나게 될 것이다.On the other hand, if an adjacent object is conductive and has a dielectric constant, capacitance increase (+ C) and inductance decrease (-ΔL) will appear at the same time.

다음으로 검출부(110)에 어떠한 힘이 가해졌을 경우를 설명한다.Next, a case where a force is applied to the detection unit 110 will be described.

다중 나선형 구조의 코일을 눌렀을 경우, 인덕턴스 값은 증가(+ΔL)하는 반면 캐시턴스 값은 감소(-ΔC)하게 된다.When the coils of multiple helical structures are pressed, the inductance value increases (+ ΔL) while the cachetance value decreases (-ΔC).

반대로 다중 나선형 코일을 당기면 인덕턴스 값은 감소(-ΔL)하는 반면 캐패시턴스 값은 증가(+ΔC)하게 된다.Conversely, pulling the multiple helical coil causes the inductance value to decrease (-ΔL) while the capacitance value increases (+ ΔC).

다중 나선형 코일의 상기와 같은 인덕턴스/캐패시턴스 변화 특성에 기초하여 이를 검출부(110)로 채용한 센서(10)를 구성할 수 있다.The sensor 10 employing the inductance / capacitance change characteristic of the multi-spiral coil as the detection unit 110 can be configured.

도 6 및 도 7은 실시예들에 따른 센서의 구성도이다.Figs. 6 and 7 are diagrams showing the configuration of the sensor according to the embodiments.

도 6은 LC 병렬 공진 발진기를 이용한 센서(10-1)의 예시 회로도이다.6 is an exemplary circuit diagram of the sensor 10-1 using the LC parallel resonance oscillator.

도 6의 센서(10-1)는 발진 주파수의 변화량에 기초하여 대상물의 접근 여부를 판단할 수 있도록 구성된다.The sensor 10-1 of Fig. 6 is configured to be able to determine whether or not the object is approachable based on the variation of the oscillation frequency.

도 6을 참조하면, 스위칭부(120)는 제 1 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 동작하는 스위치, 제 3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 동작하는 스위치 및 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 동작하는 스위치를 포함할 수 있다.6, the switching unit 120 includes a switch operating in response to the first switch control signal S 1 , a switch operating in response to the third switch control signal S 3 , And a switch operating in response to the signal / S 3 .

일 실시예에서, 제어부(100)는 제 1 동작모드에서 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 구동되는 스위치를 개방하고 제 1 스위치 제어신호(S1)와 제 3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 동작하는 스위치는 단락시켜 검출부(110)가 제 1 감지부(130)와 전기적으로 접속되도록 하는 한편 제 2 감지부(140)와는 비접속되도록 제어할 수 있다. 이후, 제 2 동작모드에서, 제어부(100)는 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 구동되는 스위치를 단락시키고 제 1 스위치 제어신호(S1)와 제 3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 동작하는 스위치는 개방시켜 검출부(110)가 제 2 감지부(140)와 전기적으로 접속되도록 하는 한편 제 1 감지부(130)와는 비접속되도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the controller 100 may first open a third switch control signal the switch that is driven in response to (/ S 3) inverted in the first operation mode, the first switch control signal (S 1) and the third switch control The switch operating in response to the signal S 3 may be short-circuited so that the detection unit 110 is electrically connected to the first sensing unit 130 and is not connected to the second sensing unit 140. Thereafter, in the second operation mode, the controller 100 short-circuits the switch driven in response to the inverted third switch control signal / S 3 and outputs the first switch control signal S 1 and the third switch control signal switch which operates in response to S 3) is open to a detection unit 110 can control such that the second sensing unit 140 and electrically connected such that while the first sensing unit 130 is different from the non-connected to each other.

이 경우, 센서(10-1)는 제 1 동작모드에서 유도용량 모드(또는 인덕턴스 모드, 또는 임피던스 모드)로 동작하고, 제 2 동작모드에서 정전용량 모드(또는 캐패시턴스 모드)로 동작하게 된다.In this case, the sensor 10-1 operates in the inductive capacity mode (or the inductance mode or the impedance mode) in the first operation mode, and operates in the capacitive mode (or the capacitance mode) in the second operation mode.

다른 실시예에서, 제어부(100)는 제 1 동작모드에서 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 구동되는 스위치를 단락시키고 제 1 스위치 제어신호(S1)와 제 3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 동작하는 스위치는 개방시켜 검출부(110)가 제 1 감지부(130)와 비접속되도록 하는 한편 제 2 감지부(140)와는 전기적으로 접속되도록 제어할 수 있다. 이후, 제 2 동작모드에서 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 구동되는 스위치를 개방하고 제 1 스위치 제어신호(S1)와 제 3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 동작하는 스위치는 단락시켜 검출부(110)가 제 2 감지부(140)와 비접속되도록 하는 한편 제 1 감지부(130)와는 접속되도록 제어할 수 있다.In another embodiment, the control unit 100 short-circuits the switch driven in response to the inverted third switch control signal / S 3 in the first operation mode and outputs the first switch control signal S 1 and the third switch control The switch operating in response to the signal S 3 may be opened to allow the detection unit 110 to be disconnected from the first sensing unit 130 and to be electrically connected to the second sensing unit 140. Thereafter, in response to the first switch control signal S 1 and the third switch control signal S 3 , in response to the third switch control signal / S 3 inverted in the second operation mode, The operating switch may be short-circuited so that the detecting unit 110 is not connected to the second sensing unit 140, and may be controlled to be connected to the first sensing unit 130.

이 경우, 센서(10-1)는 제 1 동작모드에서 정전용량 모드(또는 캐패시턴스 모드)로 동작하고, 제 2 동작모드에서 유도용량 모드(또는 인덕턴스 모드, 또는 임피던스 모드)로 동작하게 된다.In this case, the sensor 10-1 operates in the capacitance mode (or capacitance mode) in the first operation mode and operates in the inductive capacitance mode (or the inductance mode or the impedance mode) in the second operation mode.

제 1 감지부(130)는 검출부(110)에 근접한 임의의 물체에 의한 유도 용량 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 감지부(130)는 임의의 물체가 근접함에 따른 발진 주파수(f0)를 측정하고, 발진 주파수(f0) 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우 임의의 물체가 근접한 것으로 판단할 수 있다.The first sensing unit 130 may be configured to sense a change in inductive capacity caused by an arbitrary object proximate to the detecting unit 110. In one embodiment, the first sensing unit 130 measures the oscillation frequency f 0 according to the proximity of an arbitrary object, and when the variation of the oscillation frequency f 0 is equal to or greater than a preset value, can do.

제 2 감지부(140)는 검출부(110)에 접근한 물체의 특성에 따른 캐패시턴스값을 측정하도록 구성될 수 있다.The second sensing unit 140 may be configured to measure a capacitance value according to characteristics of an object approaching the detection unit 110. [

일 실시예에서, 제 1 감지부(130)는 주파수 측정부(131), 유도용량 측정부(133) 및 판단부(135)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first sensing unit 130 may include a frequency measuring unit 131, an inductive capacitance measuring unit 133, and a determining unit 135.

주파수 측정부(131)는 캐패시터(C), 발진회로(1311) 및 증폭회로(1313)를 포함할 수 있다.The frequency measuring unit 131 may include a capacitor C, an oscillating circuit 1311, and an amplifying circuit 1313.

주파수 측정부(131)는 검출부(110)의 인덕턴스 변화에 따라 변화된 발진 주파수(f0)를 검출하도록 구성될 수 있다.The frequency measuring unit 131 may be configured to detect the oscillation frequency f 0 that changes in accordance with the change in inductance of the detecting unit 110.

즉, LC 공진 회로의 발진 주파수(f0)는

Figure 112017130593834-pat00002
이므로, 유도 용량 측정부(133)는 주파수 측정부(131)가 측정한 발진 주파수(f0)와 제 2 감지부(140)가 검출한 정전용량값에 기초하여 인덕턴스값을 검출하도록 구성될 수 있다.That is, the oscillation frequency (f 0 ) of the LC resonance circuit is
Figure 112017130593834-pat00002
The inductance measuring unit 133 may be configured to detect the inductance value based on the oscillation frequency f 0 measured by the frequency measuring unit 131 and the capacitance value detected by the second sensing unit 140 have.

판단부(135)는 유도 용량 측정부(133)에서 검출한 인덕턴스값에 기초하여 근접한 물체를 구분하여 출력 신호(OUT)를 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 판단부(135)는 유도 용량 측정부(133)에서 검출한 유도 용량값이 검출부(110) 고유의 유도 용량값보다 증가하였는지 감소하였는지에 따라 근접한 물체를 구분할 수 있다. 일 실시예에서, 판단부(135)는 유도용량값에 기초하여 센서(10-1)에 접근한 물체가 인체인지의 여부를 판단할 수 있다.The determination unit 135 may be configured to generate an output signal OUT by separating adjacent objects based on the inductance value detected by the inductive capacitance measurement unit 133. [ In one embodiment, the determination unit 135 can identify a nearby object depending on whether the inductive capacitance value detected by the inductive capacitance measurement unit 133 has increased or decreased from the inductive capacitance value inherent to the detection unit 110. In one embodiment, the determination unit 135 can determine whether an object approaching the sensor 10-1 is a human body based on the inductive capacitance value.

일 실시예에서, 유도용량 측정부(133)와 판단부(135)는 제 1 감지부(130)의 외부에, 또는 제 2 감지부(140)의 또는 제어부(100)에 포함되도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the inductive capacitance measuring unit 133 and the determining unit 135 may be configured to be external to the first sensing unit 130, or to be included in the control unit 100 or in the second sensing unit 140 However, the present invention is not limited thereto.

일 실시예에서, 판단부(135)는 접근한 물체가 부도체이면서 유전률만을 갖는 물체인 경우 정전용량이 증가(+ΔC)하고, 도전성만 갖는 겨우 인덕턴스가 감소(-ΔL)하며, 도전성이면서 유전률을 갖는 경우 정전용량 증가(+ΔC)와 인덕턴스 감소(-ΔL)가 동시에 나타난다는 성질을 이용하여 근접한 물체를 판단할 수 있다.In one embodiment, the determination unit 135 determines that the capacitance is increased (+ [Delta] C) when the object to be accessed is an insulator and the dielectric constant is only an insulator, the inductance is reduced only by conductivity (-ΔL) (+ ΔC) and inductance decrease (-ΔL) are simultaneously present, it is possible to judge a nearby object.

나아가, 검출부(110)를 이루는 다중 나선형 코일을 눌렀을 경우 인덕턴스 값은 증가(+ΔL)하는 반면 캐패시턴스 값은 감소(-ΔC)하고, 다중 나선형 코일을 당기는 경우 인덕턴스 값은 감소(-ΔL)하는 반면 캐패시턴스 값은 증가(+ΔC)하는 성질을 이용하여 검출부(110)에 어떠한 조작이 가해졌는지도 판단할 수 있다.Further, when the multi-spiral coil constituting the detecting unit 110 is pressed, the inductance value increases (+ DELTA L), while the capacitance value decreases (-.DELTA.C), and when the multiple helical coils are pulled, the inductance value decreases (-.DELTA.L) It is possible to determine what operation is performed on the detection unit 110 by using the property that the capacitance value increases (+? C).

그런데 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 같아 발진 주파수(f0)가 변동하지 않는 경우도 발생할 수 있다.However, it may happen that the oscillation frequency f 0 does not fluctuate because the capacitance increase (+ C) and the inductance decrease (-ΔL) are the same.

LC 병렬 공진 회로에서 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 동일하여도 L과 C에 의한 임피던스는 작아지므로 발진 신호의 출력 전압은 감소하게 된다. LC 직렬 공진 회로에서도 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 동일한 경우 L과 C에 의한 임피던스는 작아지므로 발진 신호의 출력 전압은 감소하게 된다.In the LC parallel resonance circuit, the impedance due to L and C becomes small even if the capacitance increase (+ ΔC) and the inductance decrease (-ΔL) are the same, so the output voltage of the oscillation signal decreases. When the capacitance increase (+ ΔC) and the inductance decrease (-ΔL) are the same in the LC series resonant circuit, the impedance due to L and C becomes small and the output voltage of the oscillation signal decreases.

따라서, 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 동일하여 발진 주파수의 변동이 없는 경우에도 발진 신호의 특성(진폭, 위상)에 기초하여 접근한 물체를 판별할 수 있다.Therefore, even when the capacitance increase (+ C) and the inductance decrease (-ΔL) are the same, the object approaching based on the characteristic (amplitude, phase) of the oscillation signal can be discriminated.

도 7의 센서(10-2)는 발진 주파수가 변화하지 않는 경우 발진 신호의 크기에 기초하여 인체의 접근 여부를 판단할 수 있다.The sensor 10-2 of FIG. 7 can determine whether the human body is approaching based on the magnitude of the oscillation signal when the oscillation frequency does not change.

도 7에 도시한 센서(10-2)는 제 1 감지부(130-1)의 구성을 제외하면 도 6에 도시한 센서(10-1)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.The sensor 10-2 shown in FIG. 7 has substantially the same configuration as the sensor 10-1 shown in FIG. 6 except for the configuration of the first sensing unit 130-1.

도 7에 도시한 제 1 감지부(130-1)는 주파수 측정부(131), 유도용량 측정부(133), 판단부(135)외에 위상/진폭 검출부(137)를 포함할 수 있다.The first sensing unit 130-1 shown in FIG. 7 may include a phase / amplitude detector 137 in addition to the frequency measuring unit 131, the inductive capacitance measuring unit 133, and the determining unit 135.

위상/진폭 검출부(137)는 신호원(1371), 제 2 스위치 제어 신호(S2)에 의해 제어되는 경로 설정 스위치 및 임피던스 측정부(1373)를 포함할 수 있다.The phase / amplitude detector 137 may include a path switch controlled by a signal source 1371, a second switch control signal S 2 , and an impedance measuring unit 1373.

검출부(110)를 제 2 감지부(140)에 접속시켜 동작하는 모드에서, 제어부(100)는 제 2 스위치 제어 신호(S2)에 의해 제어되는 경로 설정 스위치를 개방시킬 수 있다.In the mode in which the detection unit 110 is connected to the second sensing unit 140, the control unit 100 can open the path setting switch controlled by the second switch control signal S 2 .

한편, 검출부(110)를 제 1 감지부(130-1)에 접속시켜 동작하는 모드에서, 제어부(100)는 제 2 스위치 제어 신호(S2)에 의해 제어되는 경로 설정 스위치를 단락시켜 발진 신호의 진폭 및/또는 위상을 측정할 수 있다.Meanwhile, in the mode in which the detection unit 110 is connected to the first sensing unit 130-1, the control unit 100 short-circuits the path setting switch controlled by the second switch control signal S 2 , / RTI > and / or < / RTI >

예를 들어, 정전용량 증가분(+ΔC)과 인덕턴스 감소분(-ΔL)이 같아 발진 주파수에 변동이 없을 수 있으므로 위상/진폭 검출부(137)의 신호원(1371)에서 일정한 크기의 고정주파수를 갖는 신호가 인가되고, 이 때 임피던스 측정부(1373)를 통해 진폭(Av) 및/또는 위상(Фo)을 검출할 수 있다.For example, since the capacitance increase (+ DELTA C) and the inductance decrease (-DELTA L) are the same, there is no fluctuation in the oscillation frequency, so that the signal source 1371 of the phase / that can be applied and, over this, when the impedance measuring unit (1373) detecting an amplitude (Av) and / or phase (Ф o).

그리고, 판단부(135)는 진폭 및/또는 위상값에 기초하여 임의의 물체의 근접 여부를 판단하거나 감지 대상 물체의 종류를 구분할 수 있다.The determination unit 135 may determine whether an object is close to or not based on the amplitude and / or the phase value, or may identify the type of the object to be sensed.

도 8 및 도 9는 파이(π)형 LC 공진 발진 회로를 이용한 센서(10-3, 10-4)의 예시 회로들이다.Figs. 8 and 9 are exemplary circuits of the sensors 10-3 and 10-4 using a pi -type LC resonance oscillation circuit.

도 8에 도시한 센서(10-3)는 검출부(110)를 구성하는 코일이 캐패시터들(C1, C2)과 함께 파이형 발진기를 구성한다는 점을 제외하면 도 6에 도시한 센서(10-1)와 실질적으로 동일하다.The sensor 10-3 shown in Fig. 8 is the same as the sensor 10-1 shown in Fig. 6 except that the coils constituting the detecting unit 110 constitute a pi-shaped oscillator together with the capacitors C1 and C2. ). ≪ / RTI >

도 9에 도시한 센서(10-4)는 검출부(110)를 구성하는 코일이 캐패시터들(C1, C2)과 함께 파이형 발진기를 구성한다는 점을 제외하면 도 7에 도시한 센서(10-2)와 실질적으로 동일하다.The sensor 10-4 shown in Fig. 9 is the same as the sensor 10-2 shown in Fig. 7 except that the coils constituting the detecting unit 110 constitute a pi-shaped oscillator together with the capacitors C1 and C2. ). ≪ / RTI >

도 10a 및 도 10b는 제 2 감지부의 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.10A and 10B are diagrams for explaining a sensing method of the second sensing unit.

도 6 내지 도 9에 도시한 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 검출부(110)를 정전용량 센서 장치의 감지패드와 같이 설정 하여 정전용량을 검출할 수 있다.The sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 shown in FIGS. 6 to 9 are configured to detect the capacitance by setting the detection unit 110 as the sensing pad of the capacitance sensor device .

일 실시예에서, 도 10a에 도시한 것과 같이, 검출부(110)와 제 2 감지부(140)를 연결하며 반전된 제 3 스위치 제어신호(/S3)에 응답하여 동작하는 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)를 단락시켜 검출부(110)의 양단을 제 2 감지부(140)에 접속시킬 수 있다(a). 도 10a의 (b)는 (a)의 개념도이고 (c)는 등가 회로도를 나타낸다. 즉, 검출부(110)의 양단을 제 2 감지부(140)에 접속시킨 상태에서 검출부(110)의 정전용량값을 검출할 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 10A, the first and second sensing units 110 and 120, which operate in response to the inverted third switch control signal / S 3 , connecting the sensing unit 110 and the second sensing unit 140, Both ends of the detection unit 110 can be connected to the second sensing unit 140 by shorting the switches SW1 and SW2 (a). 10A is a conceptual diagram of FIG. 10A, and FIG. 10C is an equivalent circuit diagram. That is, the capacitance value of the detection unit 110 can be detected while both ends of the detection unit 110 are connected to the second sensing unit 140.

일 실시예에서, 도 10b에 도시한 것과 같이, 검출부(110)의 어느 한 단자만을 제 2 감지부(140)에 연결하여 검출부(110)의 정전용량값을 감지할 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 10B, only one terminal of the detection unit 110 may be connected to the second sensing unit 140 to sense the capacitance value of the detection unit 110.

도 10b의 (a)에 도시한 것과 같이, 검출부(110)와 제 2 감지부(140)를 연결하는 스위치(SW1, SW2) 중 어느 하나, 예를 들어 제 1 스위치(SW1)를 단락시키고 제 2 스위치(SW2)는 개방된 상태에서 정전용량을 검출할 수 있다. 10b의 (b)는 (a)의 개념도이고 (c)는 등가 회로도를 나타낸다.For example, the first switch SW1 is short-circuited and the second switch SW1 is short-circuited, as shown in FIG. 10B, 2 switch SW2 can detect the electrostatic capacity in the open state. 10B is a conceptual diagram of (a) and (c) is an equivalent circuit diagram.

이와 같이, 정전용량 모드, 또는 캐패시턴스 모드에서는 스위칭부(120)를 제어하여 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)를 정전용량 센서 형태로 전환시킬 수 있다.In this way, in the capacitive mode or the capacitive mode, the switching unit 120 can be controlled to convert the sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 into the capacitive sensor type.

도 11은 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a sensing method according to an embodiment.

도 1, 도 6 내지 도 9에 도시한 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)를 이용한 센싱 방법을 도 11을 참조하여 설명한다.A sensing method using the sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 shown in Figs. 1 and 6 to 9 will be described with reference to Fig.

센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 초기에 제 1 동작 모드로 세팅되어 동작할 수 있다(S101). 본 실시예에서, 제 1 동작 모드는 유도용량 모드, 또는 인덕턴스 모드, 또는 임피던스 모드일 수 있다.The sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 may initially operate in the first operation mode (S101). In this embodiment, the first mode of operation may be an inductive capacity mode, or an inductance mode, or an impedance mode.

이 경우 검출부(110)가 제 1 감지부(130)와 접속 상태를 유지하고 제 2 감지부(140)와는 접속되지 않는다. 따라서 검출부(110)는 유도형 센서의 감지 패드처럼 작용하게 된다.In this case, the detection unit 110 maintains a connection state with the first sensing unit 130 and is not connected to the second sensing unit 140. [ Therefore, the detection unit 110 acts as a sensing pad of the inductive sensor.

제 1 감지부(130)는 임의의 물체가 근접함에 따른 발진 주파수(f0)를 측정하고, 발진 주파수(f0) 변화량이 기 설정된 값 이상인 경우 임의의 물체가 근접한 것으로 판단할 수 있다(S103). 일 실시예에서, 제 1 감지부(130)의 주파수 측정부(131)는 검출부(110)에 임의의 물체가 접근함에 따른 발진 신호의 주파수를 검출할 수 있다.The first sensing unit 130 may measure the oscillation frequency f 0 according to the proximity of an arbitrary object and may determine that any object is close to the oscillation frequency f 0 when the variation is equal to or greater than a predetermined value ). In one embodiment, the frequency measurement unit 131 of the first sensing unit 130 may detect the frequency of the oscillation signal as the object approaches the detection unit 110.

단계 S103의 판단 결과 임의의 물체가 접근한 것으로 판단한 경우(S103-Y), 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 제 2 동작 모드로 전환할 수 있다(S105). 만약 임의의 물체가 접근하지 않은 경우에는(S103-N) 제 1 동작 모드를 유지한다(S101).If it is determined in step S103 that an arbitrary object is approaching (S103-Y), the sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 can switch to the second operation mode (S105). If an arbitrary object is not approaching (S103-N), the first operation mode is maintained (S101).

임의의 물체가 접근하여 제 2 동작 모드로 전환되면, 접근한 대상을 구분할 수 있다(S107). 제 2 동작 모드에서 검출부(110)는 제 2 감지부(140)와 접속되고 제 1 감지부(130)와는 비접속됨은 상술한 바 있다.When an arbitrary object is approached and switched to the second operation mode, the accessed object can be distinguished (S107). In the second operation mode, the detection unit 110 is connected to the second sensing unit 140 and is not in contact with the first sensing unit 130. [

접근한 대상을 구분하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.More specifically, how to identify the objects that are accessed is explained.

먼저, 제 1 감지모드에서 제 1 감지부(130)를 통해 검출한 발진 주파수를 획득한다. 그리고 제 2 감지부(140)에서 임의의 물체가 접근함에 따라 검출부(110)의 변화된 정전용량값을 검출한다. 그리고, 검출된 발진 주파수 및 정전용량값에 기초하여 인덕턴스값을 산출하고, 이에 기초하여 접근 대상을 구분한다(S109).First, the oscillation frequency detected through the first sensing unit 130 in the first sensing mode is obtained. The second sensing unit 140 detects a changed electrostatic capacitance value of the detection unit 110 as an arbitrary object approaches. Then, the inductance value is calculated based on the detected oscillation frequency and electrostatic capacitance value, and the approach object is classified based on the inductance value (S109).

만약 감지하고자 하는 대상이 접근한 것으로 판단되는 경우에는(S109-Y) 제 2 동작 모드를 유지하고(S111), 감지하고자 하는 대상이 아닌 물체가 접근한 경우에는(S109-N) 제 1 동작 모드로 전환할 수 있다(S101).If it is determined that the object to be sensed has approached (S109-Y), the second operation mode is maintained (S111). If an object other than the object to be sensed approaches (S109-N) (S101).

도 12는 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a sensing method according to an embodiment.

도 1, 도 6 내지 도 9에 도시한 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)를 이용한 센싱 방법의 다른 실시예를 도 12를 참조하여 설명한다.Another embodiment of the sensing method using the sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 shown in Figs. 1 and 6 to 9 will be described with reference to Fig.

센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 초기에 제 1 동작 모드로 세팅되어 동작할 수 있다(S201). 본 실시예에서, 제 1 동작 모드는 정전용량 모드, 또는 캐패시턴스 모드일 수 있다.The sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 may initially operate in the first operation mode (S201). In this embodiment, the first operation mode may be a capacitance mode or a capacitance mode.

이 경우 검출부(110)가 제 2 감지부(140)와 접속 상태를 유지하고 제 1 감지부(130)와는 접속되지 않는다. 따라서 검출부(110)는 용량형 센서의 감지 패드처럼 작용하게 된다.In this case, the detection unit 110 maintains the connection state with the second sensing unit 140 and is not connected to the first sensing unit 130. [ Therefore, the detection unit 110 acts as a sensing pad of the capacitive sensor.

제 2 감지부(140)는 임의의 물체가 근접함에 따른 정전용량 변화 여부에 따라 임의의 물체가 근접했는지를 판단한다(S203).The second sensing unit 140 determines whether an arbitrary object is approaching or not according to the capacitance change due to the proximity of an arbitrary object (S203).

단계 S203의 판단 결과 임의의 물체가 접근한 것으로 판단한 경우(S203-Y), 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 제 2 동작 모드로 전환할 수 있다(S205). 만약 임의의 물체가 접근하지 않은 경우에는(S203-N) 제 1 동작 모드를 유지한다(S201).If it is determined in step S203 that an arbitrary object is approaching (S203-Y), the sensors 10, 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 can switch to the second operation mode (S205). If an arbitrary object is not approaching (S203-N), the first operation mode is maintained (S201).

임의의 물체가 접근하여 제 2 동작 모드로 전환되면, 검출부(110)는 제 2 감지부(140)와 비접속되고 제 1 감지부(130)와 접속되어 접근한 대상을 구분할 수 있다(S207). When an arbitrary object approaches and switches to the second operation mode, the detection unit 110 is disconnected from the second sensing unit 140 and is able to distinguish objects accessed by being connected to the first sensing unit 130 (S207) .

제 1 감지부(130)는 접근한 대상이 무엇인지 판단하기 위해(S207) 검출부(110)가 이루는 발진 회로에서 출력되는 발진 신호로부터 주파수, 진폭, 위상 중 적어도 하나를 검출한다.The first sensing unit 130 detects at least one of frequency, amplitude, and phase from the oscillation signal output from the oscillation circuit formed by the detection unit 110 in order to determine which object is accessed (S207).

그리고, 단계 S207의 판단 결과 감지하고자 하는 대상이 접근한 것으로 판단되는 경우에는(S209-Y) 제 2 동작 모드를 유지한다(S211). 반면, 감지하고자 하는 대상이 아닌 물체가 접근한 경우에는(S209-N) 제 1 동작 모드로 전환할 수 있다(S201).If it is determined in step S207 that the object to be detected is approaching (S209-Y), the second operation mode is maintained (S211). On the other hand, if an object other than the object to be sensed approaches (S209-N), the first operation mode can be switched (S201).

접근한 대상을 구분하는 방법의 일 예를 보다 구체적으로 설명한다.An example of a method of distinguishing an approach object is described in more detail.

먼저, 제 2 감지부(140)에 의해 임의의 물체가 접근함에 따른 정전용량값이 측정된다. 그리고, 제 1 감지부(130)를 통해 발진 주파수가 검출된다.First, the capacitance value due to the approach of an arbitrary object by the second sensing unit 140 is measured. The oscillation frequency is detected through the first sensing unit 130.

그러면, 발진 주파수 및 정전용량값에 기초하여 인덕턴스값을 산출할 수 있고, 이에 기초하여 접근 대상을 구분할 수 있다(S209).Then, the inductance value can be calculated based on the oscillation frequency and the electrostatic capacitance value, and the approach object can be distinguished based on the inductance value (S209).

만약, 임의의 물체가 근접한 것으로 판단되었으나 발진 주파수에 변동이 없는 경우에는 발진 신호의 진폭 및 위상을 측정하고, 이에 기초하여 접근 대상을 구분할 수 있다.If it is determined that an arbitrary object is close but there is no fluctuation in the oscillation frequency, the amplitude and phase of the oscillation signal may be measured and the approach object may be classified based on the amplitude and phase.

일 실시예에서, 접근한 물체가 부도체이면서 유전률만을 갖는 물체인 경우 정전용량이 증가(+ΔC)하고, 도전성만 갖는 겨우 인덕턴스가 감소(-ΔL)하며, 도전성이면서 유전률을 갖는 경우 정전용량 증가(+ΔC)와 인덕턴스 감소(-ΔL)가 동시에 나타난다는 성질을 이용하여 근접한 물체를 판단할 수 있다.In one embodiment, when the object being accessed is an insulator and has only a dielectric constant, the capacitance increases (+? C), the inductance only with conductivity (? L) decreases, + ΔC) and inductance reduction (-ΔL) are simultaneously displayed.

나아가, 검출부(110)를 이루는 검출부(110) 즉, 다중 나선형 코일을 눌렀을 경우 인덕턴스 값은 증가(+ΔL)하는 반면 캐패시턴스 값은 감소(-ΔC)하고, 다중 나선형 코일을 당기는 경우 인덕턴스 값은 감소(-ΔL)하는 반면 캐패시턴스 값은 증가(+ΔC)하는 성질을 이용하여 검출부(110)에 어떠한 조작이 가해졌는지도 판단할 수 있다.The inductance value increases (+ DELTA L) while the capacitance value decreases (-.DELTA.C) when the detecting unit 110 constituting the detecting unit 110, that is, the multiple helical coil is pressed, and the inductance value decreases when the multiple helical coil is pulled (-.DELTA.L) while the capacitance value increases (+ .DELTA.C), it is possible to judge what kind of operation has been applied to the detection unit 110. FIG.

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.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 : 센서
110 : 검출부
120 : 스위칭부
130 : 제 1 감지부
140 : 제 2 감지부10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4: sensor
110:
120:
130:
140: second sensing unit

Claims (12)

다중 나선형 코일을 포함하는 검출부;
제 1 동작 모드에서 상기 검출부와 전기적으로 접속되어 인덕턴스 변화에 따른 발진 주파수에 기초하여 임의의 물체가 접근하였는지 감지하는 제 1 감지부;
제 1 감지부에서 임의의 물체가 접근한 것으로 감지되면 제 2 동작 모드에서 상기 검출부와 전기적으로 접속되어 정전용량값을 검출하는 제 2 감지부;
상기 발진 주파수 및 상기 정전용량값에 기초하여 접근한 물체의 종류를 판단하는 판단부; 및
상기 제 1 동작 모드에서 상기 제 1 감지부에 의해 검출한 상기 발진 주파수 및 상기 제 2 동작 모드에서 상기 제 2 감지부에 의해 검출한 정전용량값에 기초하여 상기 검출부의 인덕턴스값을 측정하도록 구성되는 유도용량 측정부;
를 포함하도록 구성되는 센서.A detector including a multiple helical coil;
A first sensing unit electrically connected to the detection unit in a first operation mode and detecting whether an arbitrary object approaches the oscillation frequency according to an inductance change;
A second sensing unit that is electrically connected to the detection unit in a second operation mode and detects a capacitance value when it is detected that an object approaches the first sensing unit;
A determination unit for determining a type of an object that is accessed based on the oscillation frequency and the capacitance value; And
And to measure the inductance value of the detection section based on the oscillation frequency detected by the first sensing section in the first operation mode and the capacitance value detected by the second sensing section in the second operation mode An inductance measuring unit;
. ≪ / RTI > 제 1 항에 있어서,
상기 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일을 구성하는 두 단자가 동일 평면 상에 위치하도록 상기 3차원 나선형 코일을 변형시켜 구현한 코일을 포함하는 센서.The method according to claim 1,
Wherein the multi-spiral coil includes a coil implemented by transforming the three-dimensional helical coil so that two terminals constituting the three-dimensional helical coil are coplanar. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 감지부, 상기 제 2 감지부 및 상기 판단부를 포함하는 센서 IC는 인쇄 회로 기판 상에 장착되고,
상기 검출부는 3차원 나선형 코일의 권선부가 겹쳐지도록 구부려 구현한 상기 다중 나선형 코일에 포함되는 두 단자가 상기 인쇄 회로 기판 상에 장착되도록 구성되는 코일을 포함하는 센서.The method according to claim 1,
The sensor IC including the first sensing unit, the second sensing unit, and the determination unit is mounted on a printed circuit board,
Wherein the detecting portion comprises a coil configured to mount two terminals included in the multi-spiral coil, which is bent and embodied so as to overlap the winding portions of the three-dimensional helical coil, on the printed circuit board. 제 1 항에 있어서,
상기 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일의 권선부가 적어도 두 겹 이상 중첩되도록 중복 권선하여 구현한 코일을 포함하는 센서.The method according to claim 1,
Wherein the multiple helical coil includes a coil implemented by redundant winding so that the winding portion of the three-dimensional helical coil overlaps at least two or more layers. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 감지부는 상기 다중 나선형 코일을 포함하는 공진 회로의 발진 신호로부터 상기 발진 주파수를 검출하도록 구성되는 센서.The method according to claim 1,
Wherein the first sensing unit is configured to detect the oscillation frequency from an oscillation signal of a resonant circuit including the multiple helical coil. 삭제delete 제 1 감지부, 제 2 감지부, 판단부 및 다중 나선형 코일로 이루어지는 검출부를 포함하는 센서의 센싱 방법으로서,
제 1 동작 모드로 세팅되는 단계;
상기 제 1 동작 모드에서 상기 제 1 감지부가 상기 검출부의 인덕턴스 변화에 따른 발진 주파수에 기초하여 상기 검출부에 임의의 물체가 접근하였는지 감지하는 단계;
상기 제 1 동작 모드에서 임의의 물체가 접근한 것으로 감지되면 제 2 동작 모드로 전환하는 단계; 및
상기 제 2 동작 모드에서 상기 제 2 감지부가 상기 검출부의 정전용량값을 검출하고, 상기 제 1 동작 모드에서 검출한 상기 발진 주파수 및 상기 제 2 동작 모드에서 검출된 정전용량값에 기초하여 상기 검출부의 인덕턴스값을 측정하여 접근한 물체의 종류를 판단하는 단계;
를 포함하도록 구성되는 센싱 방법.A sensing method for a sensor including a first sensing unit, a second sensing unit, a determination unit, and a detection unit including a multiple helical coil,
Setting a first operating mode;
Detecting, in the first operation mode, whether an object approaches the detection unit based on an oscillation frequency of the first sensing unit in accordance with an inductance change of the detection unit;
Switching to a second operation mode when an object is detected as approaching in the first operation mode; And
Wherein the second sensing unit detects the capacitance value of the detection unit in the second operation mode, and based on the oscillation frequency detected in the first operation mode and the capacitance value detected in the second operation mode, Measuring an inductance value to determine the type of the object;
The sensing method comprising: 제 7 항에 있어서,
상기 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일을 구성하는 두 단자가 동일 평면 상에 위치하도록 상기 3차원 나선형 코일을 변형시켜 구현한 코일을 포함하는 센싱 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the multi-spiral coil includes a coil implemented by transforming the three-dimensional helical coil such that two terminals constituting the three-dimensional helical coil are coplanar. 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 감지부, 상기 제 2 감지부 및 상기 판단부를 포함하는 센서 IC는 인쇄 회로 기판 상에 장착되고,
상기 검출부는 3차원 나선형 코일의 권선부가 겹쳐지도록 구부려 구현한 상기 다중 나선형 코일에 포함되는 두 단자가 상기 인쇄 회로 기판 상에 장착되도록 구성되는 코일을 포함하는 센싱 방법.8. The method of claim 7,
The sensor IC including the first sensing unit, the second sensing unit, and the determination unit is mounted on a printed circuit board,
Wherein the detecting unit comprises a coil configured to mount two terminals included in the multi-spiral coil, which is bent and embodied so as to overlap the winding part of the three-dimensional helical coil, on the printed circuit board. 제 7 항에 있어서,
상기 다중 나선형 코일은 3차원 나선형 코일의 권선부가 적어도 두 겹 이상 중첩되도록 중복 권선하여 구현한 코일을 포함하는 센싱 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the multi-spiral coil includes a coil that is realized by performing redundant winding so that a winding portion of a three-dimensional helical coil overlaps at least two or more layers. 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 동작 모드는 상기 검출부를 포함하는 공진 회로의 발진 신호로부터 발진 주파수를 검출하는 단계를 포함하도록 구성되는 센싱 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the first operation mode is configured to include detecting an oscillation frequency from an oscillation signal of a resonance circuit including the detection section. 삭제delete
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