KR102138668B1 - Complex sensor of inductive capacity and capacitance and control apparatus thereof - Google Patents

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KR102138668B1
KR102138668B1 KR1020190045424A KR20190045424A KR102138668B1 KR 102138668 B1 KR102138668 B1 KR 102138668B1 KR 1020190045424 A KR1020190045424 A KR 1020190045424A KR 20190045424 A KR20190045424 A KR 20190045424A KR 102138668 B1 KR102138668 B1 KR 102138668B1
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capacitance
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inductive
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이상철
양민성
원창수
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에이디반도체(주)
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Abstract

The present invention relates a complex sensor of inductance and capacitance. The complex sensor includes: an inductance sensing part that is formed of a coil to detect inductance; and a capacitance sensing part formed of a plurality of capacitors (C1-C3) to detect capacitance, thereby extending the sensing distance of a conductive object.

Description

유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치{COMPLEX SENSOR OF INDUCTIVE CAPACITY AND CAPACITANCE AND CONTROL APPARATUS THEREOF}Composite sensor and control device for inductance and capacitance{COMPLEX SENSOR OF INDUCTIVE CAPACITY AND CAPACITANCE AND CONTROL APPARATUS THEREOF}

본 발명은 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도용량 센서로 감지할 수 있는 도전성 물체의 감지거리를 연장시킬 수 있도록 하는, 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combined sensor of a capacitive and capacitive sensor and a control device thereof, and more specifically, a combination of a capacitive capacitive and a capacitive cap, so that the sensing distance of a conductive object that can be detected by the capacitive sensor is extended. It relates to a sensor and its control device.

일반적으로 도전성(또는 전도성) 물체를 감지하기 위해서는 주로 유도용량 변화를 볼 수 있는 인덕티브 센서(즉, 유도용량 센서)를 사용한다. In general, in order to sense a conductive (or conductive) object, an inductive sensor (ie, an inductive capacitive sensor) capable of seeing a change in inductive capacitance is mainly used.

특히 판상형태, 즉 면이나 곡면형태의 도전성 물체를 감지하기 위한 유도용량 센서는, PCB(인쇄회로기판)나 FPCB(연성회로기판) 위에 코일형태로 구현된 유도용량 센서가 사용되고 있다.In particular, the inductive capacitive sensor for detecting a conductive object in the form of a plate, that is, a surface or a curved surface, is an inductive capacitive sensor implemented in a coil form on a printed circuit board (PCB) or a flexible circuit board (FPCB).

통상적으로 유도용량 센서의 감지거리는 인덕턴스(즉, 유도용량)에 비례한다. 따라서 인덕턴스가 클수록 감지거리는 증가하고 인덕턴스가 작을수록 감지거리는 감소하게 된다. In general, the sensing distance of the inductive capacitance sensor is proportional to the inductance (ie, inductive capacitance). Therefore, the detection distance increases as the inductance increases, and the detection distance decreases as the inductance decreases.

한편 최근 센서들의 기술 개발 방향은 센서 면적을 유지하면서 센싱 감도를 증가시키거나, 또는 센서의 감도를 유지하면서 센서의 면적을 감소시키는 방향으로 진행되고 있다. On the other hand, recently, the technology development direction of the sensors is progressing toward increasing the sensing sensitivity while maintaining the sensor area or decreasing the sensor area while maintaining the sensor sensitivity.

그러나 유도용량 센서의 경우 감지거리는 코일로 생성되는 인덕턴스 값과 비례하며, 코일로 형성되는 선의 두께, 선과 선 사이의 폭, 및 선의 턴수(또는 권수) 등으로 인덕턴스 값이 결정되기 때문에 감지거리(또는 센싱 감도)를 유지하면서 센서의 면적을 줄이는 데 한계가 있다. However, in the case of an inductive capacitance sensor, the sensing distance is proportional to the inductance value generated by the coil, and the sensing distance (or because the inductance value is determined by the thickness of the line formed by the coil, the line-to-line width, and the number of turns (or turns) of the line, etc. There is a limit to reducing the sensor area while maintaining the sensing sensitivity).

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2018-0072351호(2018.06.29. 공개, 복합 센서)에 개시되어 있다. Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0072351 (2018.06.29. public, composite sensor).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 유도용량 센서로 감지할 수 있는 도전성 물체의 감지거리를 연장시킬 수 있도록 하는, 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. According to one aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problems, and it is possible to extend the sensing distance of a conductive object that can be sensed by an inductive capacitive sensor, a combination of inductive capacitance and electrostatic capacitance The aim is to provide a sensor and its control device.

본 발명의 일 측면에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서는, 코일로 형성되어 유도용량을 감지할 수 있는 유도용량 센서부; 및 복수의 커패시터(C1 ~ C3)로 형성되어 정전용량을 감지할 수 있는 정전용량 센선부;를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.A composite sensor having an inductive capacity and an electrostatic capacity according to an aspect of the present invention is formed of a coil, and an inductive capacity sensor unit capable of sensing the inductive capacity; And it is formed of a plurality of capacitors (C1 ~ C3) is a capacitive sensor line unit capable of sensing the capacitance; characterized in that it comprises a.

본 발명에 있어서, 상기 커패시터(C1 ~ C3)는, 각기 순차로 직렬 연결되며, 제1 커패시터(C1)의 일 단과 제3 커패시터(C3)의 일 단이 접지되고, 제2 커패시터(C2)의 양 단이 상기 코일의 양 단에 접속되게 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacitors (C1 ~ C3), respectively, are sequentially connected in series, one end of the first capacitor (C1) and one end of the third capacitor (C3) is grounded, the second capacitor (C2) of It characterized in that both ends are formed to be connected to both ends of the coil.

본 발명에 있어서, 상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서는, 인쇄회로기판이나 연성 인쇄회로기판 상에 단층으로 형성되거나 다층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the combined sensor of the induction capacitance and the capacitance is characterized in that it is formed in a single layer or a multilayer on a printed circuit board or a flexible printed circuit board.

본 발명의 다른 측면에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치는, 유도용량과 정전용량의 복합 센서; 상기 복합 센서의 양 단자와 연결되며, 상기 복합 센서의 양 단자 중 적어도 하나를 제어부의 유도용량 감지부 및 정전용량 감지부 중 어느 하나에 연결하는 스위칭부; 및 상기 복합 센서를 유도용량 감지 모드로 동작시킬지 아니면 정전용량 감지 모드로 동작시킬지에 따라 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 감지 모드에 대응하여 유도용량 또는 정전용량을 측정하며, 상기 측정한 유도용량이나 정전용량을 바탕으로 대상물체의 종류와 거리를 감지하는 상기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a control device for a combined sensor of inductive capacitance and capacitance includes: a combined sensor of induction capacitance and capacitance; A switching unit connected to both terminals of the composite sensor and connecting at least one of both terminals of the composite sensor to one of an inductive capacitance sensing unit and a capacitance sensing unit of the control unit; And controlling the switching unit according to whether the composite sensor is operated in an inductive capacitance sensing mode or an electrostatic capacitance sensing mode, and measures the inductance or capacitance in response to the sensing mode, and the measured inductive capacitance or power failure. It characterized in that it comprises; the control unit for sensing the type and distance of the object based on the capacity.

본 발명에 있어서, 상기 유도용량 감지부는, 상기 스위칭부를 통해 연결된 복합 센서로부터 유도용량 변화나 유도용량 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inductive capacitance sensing unit is characterized in that the inductive capacitance change or inductive capacitance value is measured from the composite sensor connected through the switching unit.

본 발명에 있어서, 상기 정전용량 감지부는, 상기 스위칭부를 통해 연결된 복합 센서로부터 정전용량 변화나 정전용량 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacitive sensing unit is characterized by measuring a change in capacitance or a capacitance value from a composite sensor connected through the switching unit.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 초기에 정전용량 감지 모드로 동작하여 감지할 대상물체가 복합 센서에 근접함에 따라 변화하는 정전용량을 측정하고, 상기 측정된 정전용량을 바탕으로 대상물체를 감지하며, 상기 대상물체가 지정된 일정 거리까지 접근하면, 유도용량 감지 모드로 동작을 변경하여 이때 측정한 유도용량 값을 바탕으로 도전성 물체인지 비도전성 물체인지 여부 및 근접 거리를 판별하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit initially operates in the capacitance sensing mode, measures the capacitance changing as the target object to be detected approaches the composite sensor, and detects the target object based on the measured capacitance When the target object approaches a predetermined distance, the operation is changed to an inductive capacity sensing mode, and then it is determined and outputs whether a conductive object or a non-conductive object based on the measured inductance value. .

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 정전용량 감지 모드에서 대상물체가 감지된 후, 정전용량 값이 미리 설정한 레벨보다 작은 경우 대상물체가 미리 설정된 거리까지 접근하지 않은 것으로 판단하여 계속해서 정전용량 감지 모드로 동작하며 정전용량 변화량을 반복적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, after the target object is detected in the capacitance sensing mode, if the capacitance value is smaller than a preset level, the controller determines that the target object has not approached a preset distance and continues to use the capacitance It operates in sensing mode and is characterized by repeatedly measuring the amount of change in capacitance.

본 발명에 있어서, 상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치는, 상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서를 포함하는 하나의 모듈로 통합하여 형성될 수 있음을 특징으로 한다.In the present invention, the control device for the combined sensor of the inductive capacitance and the capacitance may be formed by integrating into a single module including the combined sensor of the inductive capacitance and the capacitance.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 복합 센서를 유도용량 감지 모드로 동작시킬 경우, 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 복합 센서의 양 단자를 유도용량 감지부에 연결하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, when operating the composite sensor in the inductive capacity sensing mode, by controlling the switching unit, characterized in that both terminals of the composite sensor is connected to the inductive capacity sensing unit.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 복합 센서를 정전용량 감지 모드로 동작시킬 경우, 상기 스위칭부를 제어하여, 상기 복합 센서의 양 단자를 쇼트시켜 하나의 단자로 만들어 정전용량 감지부에 연결하거나, 상기 복합 센서의 양 단자 중 어느 하나의 단자만 정전용량 감지부에 연결하고, 다른 한 단자는 오픈시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, when operating the composite sensor in the capacitive sensing mode, by controlling the switching unit, shorting both terminals of the composite sensor to one terminal to connect to the capacitive sensing unit, It is characterized in that only one terminal of both terminals of the composite sensor is connected to the capacitive sensing unit, and the other terminal is opened.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 유도용량 센서로 감지할 수 있는 도전성 물체의 감지거리를 연장시킬 수 있도록 한다.According to an aspect of the present invention, the present invention allows to extend the sensing distance of a conductive object that can be detected by an inductive capacitive sensor.

본 발명은 유도용량과 정전용량의 복합 센서를 이용해 도전성 물체의 감지거리를 연장시킬 수 있도록 한다.The present invention makes it possible to extend the sensing distance of a conductive object using a combined sensor of inductive and electrostatic capacitance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 일반적인 유도용량 센서의 감지거리와 정전용량 센서의 감지거리를 비교하기 위하여 보인 예시도.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 복합 센서에 형성되는 코일의 형태를 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서의 감지 특성을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서를 곡면 형태로 구현할 경우에 대상물체를 감지하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a combined sensor and a control device of the inductance and capacitance according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining the operation of the combined sensor and the control device of the induction capacitance and the capacitance in Figure 1 above.
Figure 3 is an exemplary view shown to compare the sensing distance of the typical inductive capacitance sensor and the sensing distance of the capacitive sensor.
FIG. 4 is an exemplary view showing a shape of a coil formed in the composite sensor in FIG. 1.
Figure 5 is an exemplary view shown to explain the detection characteristics of the composite sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view shown to explain a method of sensing an object when a composite sensor according to an embodiment of the present invention is implemented in a curved form.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of a combined sensor and its control device of the inductive capacitance and the capacitance according to the present invention.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 상기 도 1에 있어서, 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a composite sensor and a control device for induction capacitance and capacitance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a composite sensor for induction capacitance and capacitance in FIG. And a flowchart for explaining the operation of the control device.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치는, 복합 센서(100), 스위칭부(110), 및 제어부(120)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the combined sensor and the control device of the inductive capacitance and the electrostatic capacitance according to the present exemplary embodiment include a composite sensor 100, a switching unit 110, and a control unit 120.

상기 복합 센서(100)는 유도용량 센서와 정전용량 센서가 복합된 복합 센서로서 유도용량과 정전용량을 감지할 수 있다.The composite sensor 100 is a composite sensor in which a capacitive sensor and a capacitive sensor are combined, and can detect inductive and capacitive capacitances.

상기 복합 센서(100)는 유도용량 센서로 사용할 수 있도록 형성된 코일(Coil), 발진을 위한 커플링 커패시터(C2), 및 부하 커패시터(C1, C3)를 포함한다. 즉, 상기 복합 센서(100)는 유도용량 감지를 위한 코일(Coil)과 정전용량 감지를 위한 복수의 커패시터(C1 ~ C3)를 포함한다.The composite sensor 100 includes a coil formed for use as an inductive capacitance sensor, a coupling capacitor C2 for oscillation, and load capacitors C1 and C3. That is, the composite sensor 100 includes a coil for sensing the inductance and a plurality of capacitors C1 to C3 for sensing the capacitance.

상기 커패시터(C1 ~ C3)는 각기 순차로 직렬 연결되며, 제1 커패시터(C1)의 다른 일 단과 제3 커패시터(C3)의 다른 일 단이 접지된다. 그리고 제2 커패시터(C2)의 양 단이 상기 코일(Coil)의 양 단에 접속됨과 아울러 스위칭부(110)에 접속된다.The capacitors C1 to C3 are sequentially connected in series, and the other end of the first capacitor C1 and the other end of the third capacitor C3 are grounded. In addition, both ends of the second capacitor C2 are connected to both ends of the coil and are connected to the switching unit 110.

상기 스위칭부(110)는 상기 복합 센서(100)를 제어부(120)의 유도용량 감지부(121) 및 정전용량 감지부(122) 중 어느 하나를 선택하여 연결한다.The switching unit 110 selects and connects one of the inductive capacitance sensing unit 121 and the capacitance sensing unit 122 of the control unit 120 to the composite sensor 100.

참고로 상기 스위칭부(110)는 상기 복합 센서(100)를 유도용량 감지 모드로 동작시킬 경우에는 코일(Coil)에 연결된 양 단을 유도용량 감지부(121)에 연결하여 유도용량 값을 출력하게 한다. 그리고 상기 복합 센서(100)를 정전용량 감지 모드로 동작시킬 경우, 상기 스위칭부(110)는 상기 복합 센서(100)의 양 단을 쇼트시켜 하나의 단(단자)으로 연결함으로써 상기 코일(Coil)을 정전용량을 측정하는 전극으로 동작하게 하거나, 또는 상기 양 단 중 어느 하나의 단(단자)만 정전용량 감지부(122)에 연결하여 정전용량 값을 출력하게 하고 다른 한 단(단자)은 오픈시킨다.For reference, when the composite sensor 100 operates in the inductive capacity sensing mode, the switching unit 110 connects both ends connected to the coil to the inductive capacity sensing unit 121 to output the inductive capacity value. do. In addition, when the composite sensor 100 is operated in the capacitance sensing mode, the switching unit 110 shorts both ends of the composite sensor 100 and connects it to one stage (terminal), so that the coil To operate as an electrode for measuring the capacitance, or to connect one of the two terminals (terminals) to the capacitance sensing unit 122 to output a capacitance value, and the other terminal (terminal) is open Order.

상기 제어부(120)는 상기 복합 센서(100)를 통해 감지할 정보(즉, 유도용량, 정전용량)의 종류에 따라 상기 스위칭부(110)를 제어한다.The control unit 120 controls the switching unit 110 according to the type of information (ie, inductive capacity, electrostatic capacity) to be detected through the composite sensor 100.

상기 유도용량 감지부(121)는 상기 스위칭부(110)를 통해 연결된 복합 센서(100)로부터 유도용량 변화(또는 유도용량 값)를 측정하며, 상기 정전용량 감지부(122)는 상기 스위칭부(110)를 통해 연결된 복합 센서(100)로부터 정전용량 변화(또는 정전용량 값)를 측정한다.The inductive capacitance sensing unit 121 measures a change in inductive capacity (or inductive capacitance value) from the composite sensor 100 connected through the switching unit 110, and the capacitance sensing unit 122 is the switching unit ( The capacitance change (or capacitance value) is measured from the composite sensor 100 connected through 110).

참고로 유도용량 센서는 접근하는 물체(대상물체)가 임계점에 해당되는 거리부근에 있을 때는 측정되는 감지 변화(또는 유도용량 값)가 작기 때문에 실제 물체가 근접했는지 아니면 잡음인지 여부의 판별에 어려움이 있다. For reference, the inductive capacitive sensor has difficulty in determining whether a real object is close or noisy because the measured change in sensing (or inductive capacity) is small when the approaching object (object) is near the distance corresponding to the critical point. have.

따라서 본 실시예에서 상기 제어부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유도용량 센서(즉, 유도용량 감지 모드)에 비해서 상대적으로 감지거리가 긴 정전용량 센서(즉, 정전용량 감지 모드)로 구동한다(S101).Therefore, in this embodiment, the control unit 120, as shown in Figure 2, a capacitive sensor having a relatively long sensing distance compared to an inductive capacitive sensor (ie, inductive capacitive sensing mode) (ie, capacitive sensing mode) Drive (S101).

상기와 같이 제어부(120)가 정전용량 센서(즉, 정전용량 감지 모드)로 구동될 경우, 근접모드로 동작하며, 이는 감지할 대상물체가 복합 센서(100)에 근접함에 따라 변화하는 정전용량을 감지(또는 측정)하고(S102), 상기 감지(또는 측정)된 정전용량을 바탕으로 대상물체가 감지되고(S103의 예), 상기 대상물체가 지정된 일정 거리(즉, 유도용량 센서로 감지할 수 있는 범위)까지 근접할 동안(즉, 지정된 일정감도 이상이 될 때까지) 정전용량 센서(즉, 정전용량 감지 모드)로 구동된다(S104의 예).As described above, when the controller 120 is driven by a capacitive sensor (that is, a capacitive sensing mode), it operates in a proximity mode, which measures the capacitance that changes as the object to be detected approaches the composite sensor 100. Detected (or measured) (S102), the target object is detected based on the detected (or measured) capacitance (YES in S103), and the target object can be detected by a predetermined distance (i.e., inductive capacitance sensor) (I.e., in the example of S104) while being close to the range (i.e., until a certain predetermined sensitivity is exceeded).

이후 대상물체가 지정된 일정 거리(즉, 유도용량 센서로 감지할 수 있는 범위)까지 근접하면(S104의 예), 상기 제어부(120)는 유도용량 센서(즉, 유도용량 감지 모드)로 구동을 변경한다(S105).Subsequently, when the target object approaches a predetermined distance (ie, the range detectable by the inductive capacitance sensor) (YES in S104), the controller 120 changes the driving to the inductive capacitance sensor (ie, the inductive capacitance detection mode). (S105).

이에 따라 상기 제어부(120)는 유도용량 센서(즉, 유도용량 감지 모드)의 유도용량 값의 변화를 측정하고, 이때 측정한 유도용량 값의 변화를 바탕으로 도전성 물체인지 비도전성 물체인지 여부 및 근접 거리를 판별하여 출력한다(S106).Accordingly, the control unit 120 measures a change in the value of the induction capacitance of the induction capacitance sensor (ie, the induction capacitance detection mode), and based on the measured variation in the induction capacitance value, whether it is a conductive object or a non-conductive object and proximity The distance is determined and output (S106).

다시 말해, 복합 센서(100)가 동작하게 되면, 상기 제어부(120)는 정전용량 감지 모드로 동작하여 대상 물체를 감지한다. 이에 따라 접근하는 대상물체가 감지되는 경우 그 변화(즉, 정전용량의 변화)를 측정하여 대상물체를 감지한다. 이때 미리 설정한 감지 레벨(즉, 정전용량 값)보다 작은 경우 계속 정전용량 감지 모드로 동작하며 정전용량 변화량을 반복적으로 측정한다. In other words, when the composite sensor 100 operates, the control unit 120 operates in the capacitance sensing mode to detect the target object. Accordingly, when an approaching object is detected, the change (ie, change in capacitance) is measured to detect the object. At this time, if it is smaller than the preset detection level (that is, the capacitance value), it continues to operate in the capacitance detection mode and repeatedly measures the amount of change in capacitance.

이후 상기 정전용량이 기 설정된 감지 레벨(즉, 기 설정된 정전용량 값) 이상이 되면, 상기 제어부(120)는 유도용량 감지 모드로 전환된다. 상기 유도용량 감지 모드로 전환되면 유도용량(또는 유도용량 변화량)을 측정하고, 이 유도용량(또는 유도용량 변화량)에 따라 대상 물체가 전도성 물체인지 비전도성 물체인지 판별하게 된다. Thereafter, when the capacitance is equal to or greater than a preset sensing level (ie, a preset capacitance value), the controller 120 switches to the inductive capacitance sensing mode. When switching to the induction capacity sensing mode, the induction capacity (or the amount of change in induction capacity) is measured, and it is determined whether the target object is a conductive object or a non-conductive object according to the induction capacity (or induction capacity change amount).

이때 상기 정전용량 감지 모드인 경우와 유도용량 감지 모드인 경우 각각의 초기 상태, 즉 대상물체가 없는 상태에서의 측정값을 미리 설정하고 센싱 시 복합 센서(100)에 접근하는 대상물체에 의한 측정값(또는 측정값 변화량)을 비교하여 그 변화량을 통해 대상물체의 종류(즉, 전도성/비전도성 물체)와 접근거리를 감지한다. 또한 상기 감지레벨은 유도용량 감지 모드로 동작하는 경우 복합 센서(100)에 접근하는 전도성물체에 의한 변화가 보이는 시점에서의 측정값을 설정할 수 있다.At this time, in the case of the capacitive sensing mode and the inductive capacity sensing mode, measurement values in each initial state, that is, in the absence of the target object, are set in advance and measured by the target object approaching the composite sensor 100 during sensing. (Or the measured value change) is compared, and the type of the object (ie, conductive/non-conductive object) and the approach distance are detected through the changed amount. In addition, when the sensing level is operated in the inductive capacitance sensing mode, a measurement value at a point in time when a change by a conductive object approaching the composite sensor 100 is seen can be set.

상기와 같이 본 실시예에 따른 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치는, 유도용량 감지뿐만 아니라 정전용량 감지를 같이 수행할 수 있는 복합 센서 모듈로서, 도전성 물체만 감지할 수 있는 유도용량 센서 및 도전성 물체뿐만 아니라 비도전성이면서 유전율을 갖는 물체도 감지할 수 있는 정전용량 센서의 기능을 통합하여 실시할 수 있도록 한다.As described above, the combined sensor of the inductive capacity and the capacitance according to the present embodiment and its control device, as a complex sensor module capable of performing not only the induction capacitance sensing but also the capacitance sensing, the inductive capacitance that can detect only conductive objects In addition, it is possible to integrate and perform a function of a capacitive sensor that can detect not only a sensor and a conductive object, but also a non-conductive and dielectric object.

참고로 도 3은 일반적인 유도용량 센서의 감지거리(ⓐ)와 정전용량 센서의 감지거리(ⓑ)를 비교하기 위하여 보인 예시도로서, 동일한 센서 면적에서 유도용량 변화보다는 정전용량 변화의 경우 감지거리가 상대적으로 긴 것을 알 수 있다.For reference, FIG. 3 is an exemplary view shown to compare the sensing distance (ⓐ) of the general inductive capacitance sensor and the sensing distance (ⓑ) of the capacitive sensor. You can see that it is relatively long.

도 4는 상기 도 1에 있어서, 복합 센서에 형성되는 코일의 형태를 보인 예시도로서, 상기 코일은 PCB나 FPCB에 구성할 수 있는 다양한 형태로서 단층(또는 단면)이나 다층(또는 다면)으로 구성할 수 있다.FIG. 4 is an exemplary view showing the shape of a coil formed in the composite sensor in FIG. 1, wherein the coil is composed of a single layer (or cross-section) or a multi-layer (or multi-faceted) as various shapes that can be configured on a PCB or an FPCB. can do.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서(100)의 감지 특성을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.5 is an exemplary view shown to describe the sensing characteristics of the composite sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 복합 센서(100)는 PCB나 연성 재질의 FPCB 상에 평면 형태로 감지대상 측에 설치될 수 있으며, 센싱 전극이 감지대상 측을 향하도록 함으로써 감지 정확도를 높일 수 있다. 또한 어떤 형태로든 상기 복합 센서(100)는 정전용량 변화와 유도용량 변화를 감지할 수 있다.The composite sensor 100 according to the present exemplary embodiment may be installed on the sensing target side in a flat form on a PCB or a flexible material FPCB, and the sensing accuracy may be increased by directing the sensing electrode toward the sensing target side. In addition, the composite sensor 100 may sense a change in capacitance and a change in induction capacitance in any form.

이때 복합 센서(100)에서 센싱 시 후면에 대한 영향이 없도록 하기 위해 도면 5의 (b), (c)와 같이 감지대상의 반대 측에 차폐전극(600)을 설치할 수 있다. 상기 차폐전극(600)을 접지와 연결하면 상기 복합 센서(100)가 정전용량 센서로 동작할 때 후면에 대한 영향이 없게 된다.At this time, the shielding electrode 600 may be installed on the opposite side of the sensing object as shown in (b) and (c) of FIG. 5 so as not to affect the rear surface when sensing in the composite sensor 100. When the shielding electrode 600 is connected to the ground, when the composite sensor 100 operates as a capacitive sensor, there is no influence on the rear surface.

또한 도 5의 (c)를 참조하면, 실드전극(610)으로 상기 복합 센서(100)가 정전용량 센서로 동작할 때 센싱전극과 동일한 전위를 갖게 신호를 인가하면 후면에서의 영향을 무시할 수 있을 뿐만 아니라 전면(즉, 감지대상이 있는 측면)에 대한 감지 범위를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Referring also to FIG. 5(c), when the composite sensor 100 operates as a capacitive sensor as a shield electrode 610, if a signal is applied with the same potential as the sensing electrode, the influence on the rear side can be neglected. In addition, there is an effect that can increase the detection range for the front (that is, the side with the detection target).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서를 곡면 형태로 구현할 경우에 대상물체를 감지하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.6 is an exemplary view shown to describe a method of sensing an object when a composite sensor according to an embodiment of the present invention is implemented in a curved form.

도 6을 참조하면, 곡면으로 이루어진 대상물체(500)을 감지하기 위해 복합 센서(100)를 곡면 형태로 구현할 수 있다.Referring to FIG. 6, the composite sensor 100 may be embodied in a curved form in order to detect an object 500 made of a curved surface.

이때 상기 대상물체는 원통형의 기둥으로 전도성을 갖는 원기둥 형태일 수도 있고 전도성 막이 형성되어 있는 원기둥 형태의 물체일 수도 있다. In this case, the object may be a cylindrical pillar having conductivity, or a cylindrical object having a conductive film.

예컨대 상기 대상물체는 전자담배를 포함할 수 있다. 상기 전자담배의 경우 히팅 방식에 따라 일부 차이가 있지만, 일반적으로 전도성을 가진 금속 막이 일부 형성되어 있고 이를 통해 담배를 감지할 수 있다. For example, the object may include an electronic cigarette. In the case of the electronic cigarette, there are some differences depending on the heating method, but in general, a metal film having conductivity is partially formed, and through this, cigarettes can be detected.

한편 상기 복합 센서(100)를 곡면 형태로 구현하기 위하여, 연성 회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)을 이용할 수 있다. 즉, 상기 연성 회로기판의 일 면에 복합 센서(100)를 구현할 경우, 곡면으로 이루어진 감지대상(또는 대상물체) 측을 향하게 부착할 수 있다. Meanwhile, a flexible printed circuit board (FPCB) may be used to implement the composite sensor 100 in a curved form. That is, when the composite sensor 100 is implemented on one side of the flexible circuit board, it may be attached toward the sensing object (or object) side made of a curved surface.

이때 감지대상(또는 대상물체)이 없는 측면의 영향을 무시하기 위해서, 도 6의 (c),(d)에 도시된 바와 같이, 차폐전극(600)이나 실드전극을 추가로 구성할 수 있다. 또한 감지대상측 곡면에 형성되는 복합 센서(100)는 원기둥 형태로 구현할 수 있으며(도 6의 (a),(c) 참조), 반원기둥 형태로 구현할 수도 있다(도 6의 (b),(d) 참조). 결과적으로 FPCB의 구부러지는 특성을 이용해 본 실시예에 따른 복합 센서(100)는 곡면에서도 센싱이 가능하다. At this time, in order to ignore the influence of the side without the sensing target (or target object), as shown in (c) and (d) of FIG. 6, a shielding electrode 600 or a shielding electrode may be additionally configured. In addition, the complex sensor 100 formed on the curved surface of the sensing target side may be embodied in a cylindrical shape (refer to FIGS. 6(a) and 6(c)), or may be embodied in a semi-cylindrical shape (FIG. 6(b),( d) see). As a result, the composite sensor 100 according to this embodiment can be sensed even on a curved surface by using the bending characteristics of the FPCB.

한편 상기 본 실시예에서는 설명의 편의상 유도용량과 정전용량의 복합 센서 및 그 제어 장치를 별개로 설명하였으나, 상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서와 그 제어 장치는 하나의 센서 모듈(즉, 복합 센서 모듈)로 통합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 실시예에서 유도용량과 정전용량의 복합 센서는 상기 복합 센서 모듈(즉, 유도용량과 정전용량의 복합 센서와 그 제어 장치가 하나로 통합된 센서 모듈)을 포함하는 개념으로 해석되어야 한다.On the other hand, in the present embodiment, for convenience of explanation, the composite sensor of the inductive capacity and the capacitance and the control device thereof are separately described. However, the composite sensor of the inductive capacity and the capacitance and the control device thereof are one sensor module (that is, the composite sensor). Module). Therefore, in this embodiment, the composite sensor of inductive capacitance and capacitance should be interpreted as a concept including the composite sensor module (ie, a sensor module in which the composite sensor of inductive capacitance and capacitance and its control device are integrated into one).

상기와 같이 본 실시예는 유도용량과 정전용량의 복합 센서를 이용해 기존의 유도용량 센서만으로 감지할 수 있는 도전성 물체의 감지거리를 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present embodiment has an effect of extending the sensing distance of a conductive object that can be detected only by using an existing inductive capacitance sensor using a combined sensor of inductive capacitance and electrostatic capacitance.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The present invention has been described above with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art pertains may have various modifications and other equivalent embodiments. You will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims. Also, the implementations described herein can be implemented, for example, as methods or processes, apparatus, software programs, data streams, or signals. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg discussed only as a method), implementation of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device can be implemented with suitable hardware, software and firmware. The method can be implemented in an apparatus, such as a processor, generally referring to a processing device, including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. The processor also includes communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

100 : 복합 센서 110 : 스위칭부
120 : 제어부 121 : 유도용량 감지부
122 : 정전용량 감지부 500 : 대상물체
600 : 차폐전극 610 : 실드전극100: composite sensor 110: switching unit
120: control unit 121: induction capacity detection unit
122: capacitive sensing unit 500: object
600: shielding electrode 610: shield electrode

Claims (11)

코일로 형성되어 유도용량을 감지할 수 있는 유도용량 센서부; 및
복수의 커패시터(C1 ~ C3)로 형성되어 정전용량을 감지할 수 있는 정전용량 센선부;를 포함하여 형성되며,
상기 커패시터(C1 ~ C3)는,
각기 순차로 직렬 연결되며,
제1 커패시터(C1)의 일 단과 제3 커패시터(C3)의 일 단이 접지되고,
제2 커패시터(C2)의 양 단이 상기 코일의 양 단에 접속되게 형성된 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서.
An induction capacity sensor unit formed of a coil and capable of sensing the induction capacity; And
It is formed of a plurality of capacitors (C1 ~ C3) is formed by including a capacitive sensor line unit for sensing the capacitance,
The capacitor (C1 ~ C3),
Each is connected in series in sequence,
One end of the first capacitor (C1) and one end of the third capacitor (C3) is grounded,
A composite sensor of inductance and capacitance, characterized in that both ends of the second capacitor (C2) are formed to be connected to both ends of the coil.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서는,
인쇄회로기판이나 연성 인쇄회로기판 상에 단층으로 형성되거나 다층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서.
According to claim 1, wherein the combined sensor of the inductive capacitance and the capacitance,
A composite sensor of inductive capacitance and electrostatic capacitance, characterized in that it is formed in a single layer or a multilayer on a printed circuit board or flexible printed circuit board.
유도용량과 정전용량의 복합 센서;
상기 복합 센서의 양 단자와 연결되며, 상기 복합 센서의 양 단자 중 적어도 하나를 제어부의 유도용량 감지부 및 정전용량 감지부 중 어느 하나에 연결하는 스위칭부; 및
상기 복합 센서를 유도용량 감지 모드로 동작시킬지 아니면 정전용량 감지 모드로 동작시킬지에 따라 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 감지 모드에 대응하여 유도용량 또는 정전용량을 측정하며, 상기 측정한 유도용량이나 정전용량을 바탕으로 대상물체의 종류와 거리를 감지하는 상기 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
초기에 정전용량 감지 모드로 동작하여 감지할 대상물체가 복합 센서에 근접함에 따라 변화하는 정전용량을 측정하고, 상기 측정된 정전용량을 바탕으로 대상물체를 감지하며, 상기 대상물체가 지정된 일정 거리까지 접근하면, 유도용량 감지 모드로 동작을 변경하여 이때 측정한 유도용량 값을 바탕으로 도전성 물체인지 비도전성 물체인지 여부 및 근접 거리를 판별하여 출력하는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
A composite sensor of inductance and capacitance;
A switching unit connected to both terminals of the composite sensor and connecting at least one of both terminals of the composite sensor to one of an inductive capacitance sensing unit and a capacitance sensing unit of the control unit; And
Control the switching unit according to whether the composite sensor is operated in an inductive capacitance sensing mode or in an electrostatic capacitance sensing mode, and measures the inductance or capacitance in response to the sensing mode, and the measured inductance or capacitance The control unit for detecting the type and distance of the object based on; includes,
The control unit,
Initially, it operates in the capacitance sensing mode, measures the capacitance changing as the object to be detected approaches the composite sensor, detects the object based on the measured capacitance, and the object reaches a specified distance When approaching, the operation is changed to the inductive capacitance sensing mode, and based on the measured inductive capacitance value, whether it is a conductive object or a non-conductive object and the proximity distance is determined and output. controller.
제 4항에 있어서, 상기 유도용량 감지부는,
상기 스위칭부를 통해 연결된 복합 센서로부터 유도용량 변화나 유도용량 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
The method of claim 4, wherein the induction capacity sensing unit,
A control device for a complex sensor having an inductive capacity and an electrostatic capacity, characterized in that a change in induction capacity or an inductance value is measured from the complex sensor connected through the switching unit.
제 4항에 있어서, 상기 정전용량 감지부는,
상기 스위칭부를 통해 연결된 복합 센서로부터 정전용량 변화나 정전용량 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
The method of claim 4, wherein the capacitive sensing unit,
A control device for a combined sensor of inductance and capacitance, characterized in that a change in capacitance or a value of capacitance is measured from the composite sensor connected through the switching unit.
삭제delete 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 정전용량 감지 모드에서 대상물체가 감지된 후,
정전용량 값이 미리 설정한 레벨보다 작은 경우 대상물체가 미리 설정된 거리까지 접근하지 않은 것으로 판단하여 계속해서 정전용량 감지 모드로 동작하며 정전용량 변화량을 반복적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
The method of claim 4, wherein the control unit,
After the object is detected in the capacitive sensing mode,
When the capacitance value is smaller than the preset level, it is determined that the target object has not approached a predetermined distance, and it continues to operate in the capacitance sensing mode and repeatedly measures the amount of capacitance change. The control device of the composite sensor.
제 4항에 있어서,
상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치는,
상기 유도용량과 정전용량의 복합 센서를 포함하는 하나의 모듈로 통합하여 형성될 수 있음을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
The method of claim 4,
The control device of the combined sensor of the induction capacitance and the capacitance,
Control device for a combined sensor of inductive and capacitive characteristics, characterized in that it can be formed by integrating into a single module including the combined sensor of inductive and capacitive capacitance.
제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복합 센서를 유도용량 감지 모드로 동작시킬 경우,
상기 스위칭부를 제어하여,
상기 복합 센서의 양 단자를 유도용량 감지부에 연결하는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.
The method of claim 4, wherein the control unit,
When the composite sensor is operated in the inductive capacitance sensing mode,
By controlling the switching unit,
A control device for a combined sensor of inductive and capacitive, characterized in that both terminals of the composite sensor are connected to an inductive capacitance detector.
제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복합 센서를 정전용량 감지 모드로 동작시킬 경우,
상기 스위칭부를 제어하여,
상기 복합 센서의 양 단자를 쇼트시켜 하나의 단자로 만들어 정전용량 감지부에 연결하거나,
상기 복합 센서의 양 단자 중 어느 하나의 단자만 정전용량 감지부에 연결하고, 다른 한 단자는 오픈시키는 것을 특징으로 하는 유도용량과 정전용량의 복합 센서의 제어 장치.The method of claim 4, wherein the control unit,
When operating the composite sensor in the capacitive sensing mode,
By controlling the switching unit,
Short the both terminals of the composite sensor into one terminal and connect it to the capacitive sensing unit,
A control device for an inductive and capacitive composite sensor, characterized in that only one of the terminals of the composite sensor is connected to the capacitance sensing unit and the other terminal is opened.
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