KR20240001938A - 센서 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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변광균
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Abstract

일 실시예에 의한 센서 장치는 초기화 제어신호에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스를 형성하고, 오프셋 제어신호에 응답하여 제 2 오프셋 캐패시턴스를 형성하여, 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 제 1 오프셋 캐패시턴스를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스를 출력하는 오프셋 제거부, 터치 패드에서 검출된 센싱 캐패시턴스에서 오프셋 제거 캐패시턴스가 제거된 조정된 센싱 캐패시턴스로부터 디지털 레벨의 감지 데이터를 생성하는 아날로그 신호 처리부 및, 감지 데이터와 임계값을 비교하여 오프셋 제어 신호를 생성하는 디지털 신호 처리부를 포함하도록 구성될 수 있다.

Description

센서 장치 및 그 동작 방법{Sensor and Operation Method Thereof}
본 기술은 대상물 센싱 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 센서 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
사용자 인터페이스는 전자 장치를 제어하기 위한 사용자의 조작을 입력받는 장치이다.
사용자 인터페이스의 일 예로 터치 인식 장치를 들 수 있다.
다양한 방식의 터치 인식 장치 중에서도, 인체와 같은 유전체와 전도성 터치 패드가 형성하는 정전용량에 기초하여 대상물을 감지하는 정전용량 센서가 널리 사용되고 있다.
정전용량 센서에 구비된 터치 패드의 캐패시턴스는 유전체의 접근이나 접촉뿐 아니라 온도, 습도와 같은 외부 환경에 의해서도 변화되므로, 외부 환경 변화에 영향을 받지 않고 입력 신호를 검출할 수 있는 센서 장치가 요구된다.
본 기술의 실시예는 외부 환경 변화에 적응적인 센서 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 센서 장치는 초기화 제어신호에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스를 형성하고, 오프셋 제어신호에 응답하여 제 2 오프셋 캐패시턴스를 형성하여, 상기 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스를 출력하는 오프셋 제거부; 터치 패드에서 검출된 센싱 캐패시턴스에서 상기 오프셋 제거 캐패시턴스가 제거된 조정된 센싱 캐패시턴스로부터 디지털 레벨의 감지 데이터를 생성하는 아날로그 신호 처리부; 및 상기 감지 데이터와 임계값을 비교하여 상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 디지털 신호 처리부;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 센서 장치의 동작 방법은 터치 패드의 정전용량 변화를 감지하는 센서 장치로서, 초기화 제어신호에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계; 오프셋 제어신호에 응답하여 제 2 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계; 상기 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스를 출력하는 단계; 터치 패드에서 검출된 센싱 캐패시턴스에서 상기 오프셋 제거 캐패시턴스를 제거한 조정된 센싱 캐패시턴스로부터, 디지털 레벨의 감지 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 감지 데이터와 임계값을 비교하여 상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 단계;를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 기술에 의하면, 외부 환경 변화에 적응적으로 입력 신호의 기생 성분을 제거할 수 있다. 이에 따라, 센서 장치의 해상도를 보장하면서도 정전용량 변화량 검출 범위를 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 센서 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 아날로그 신호 처리부의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 디지털 신호 처리부의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 정전용량 검출 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 일 실시예에 의한 센서 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 센서 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 센서 장치(10)는 터치 패드(200) 및 이에 전기적으로 접속되는 감지 신호 처리부(100)를 포함할 수 있다.
감지 신호 처리부(100)는 아날로그 신호 처리부(110), 디지털 신호 처리부(120) 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
아날로그 신호 처리부(110)는 터치 패드(200)의 일 전극에 입력 전압을 인가하고 센싱 캐패시턴스 즉, 센싱 신호(Cs1)를 수신할 수 있다. 터치 패드(200)의 타 전극에는 접지전압(GND)이 인가될 수 있다. 아날로그 신호 처리부(110)는 센싱 신호(Cs1)로부터 센싱 전압을 생성하고, 센싱 전압을 디지털 변환하여 감지 데이터(Sense Data, Dout)를 출력할 수 있다.
디지털 신호 처리부(120)는 감지 데이터(Dout)를 수신하여 센서 출력 신호(Sout)를 생성할 수 있다. 센서 출력 신호(Sout)는 도시하지 않은 호스트 장치의 컨트롤러로 제공될 수 있다. 호스트 장치는 센서 장치(10)를 사용자 인터페이스로 구비한 전자 장치, 예를 들어 텔레비전, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 비데, 스마트 폰, 테이블릿 PC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
컨트롤러(130)는 감지 신호 처리부(100)의 제반 동작을 제어할 수 있다.
감지 신호 처리부(100)는 터치 패드(200)에 유전체가 근접 또는 접촉되지 않은 상태의 정전용량과 터치 패드(200)에 유전체가 근접 또는 접촉된 경우의 정전용량 변화량에 기초하여 근접 또는 터치 여부를 판별할 수 있다.
유전체가 근접 또는 접촉되지 않은 상태에서 터치 패드(200) 자체의 정전용량은 기생 성분으로 작용하며 온도, 습도 등과 같은 외부 환경에 의해 증가 또는 감소할 수 있다. 감지 신호 처리부(100)가 설정된 검출 범위 내의 정전용량 변화량을 검출하도록 구성된 경우, 외부 환경에 의한 터치 패드(200) 정전용량의 변동은 검출 범위를 제한하는 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 본 기술에서는 외부 환경에 의한 터치 패드(200)의 정전용량 변화에 적응적으로 기생 성분을 보정하는 방안을 제시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 아날로그 신호 처리부의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 의한 아날로그 신호 처리부(110)는 오프셋 제거부(1110), 용량-전압 변환부(1120) 및 아날로그-디지털 변환부(ADC, 1130)를 포함할 수 있다.
오프셋 제거부(1110)는 터치 패드(200)에 존재하는 기생 성분으로써의 캐패시턴스를 제거하도록 구성되며, 제 1 오프셋 캐패시터(1111) 및 제 2 오프셋 캐패시터(1113)를 포함할 수 있다.
제 1 오프셋 캐패시터(1111)는 컨트롤러(130)로부터 제공되는 초기화 제어신호(INIT)에 의해 결정되는 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 따라 센싱 신호(Cs1)의 기생성분을 제거하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(130)는 센서 장치(10)의 파워-온시 터치 패드(200) 및 용량-전압 변환부(1120)의 캐패시턴스에 적어도 기초하여 초기화 제어신호(INIT)를 결정함으로써 제 1 오프셋 캐패시터(1111)를 구동할 수 있다.
제 2 오프셋 캐패시터(1113)는 디지털 신호 처리부(120)로부터 제공되는 오프셋 제어신호(SW)에 의해 결정되는 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)에 따라 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 조정하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)에 의해 조정된 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스가 결정되고, 오프셋 제거 캐패시턴스가 센싱 신호(Cs1)로부터 제거될 수 있다. 그리고, 오프셋 제거부(1110)는 조정된 센싱 신호(Cs2 = Cinit ± Cdelta)를 출력할 수 있다.
용량-전압 변환부(1120)는 조정된 센싱 신호(Cs2)로부터 센싱 전압(Vout)을 생성하도록 구성되며 증폭기(AMP) 및 레인지(range) 캐패시터(Crg)를 포함할 수 있다.
증폭기(AMP)는 제 1 입력 단자인 비반전 입력 단자(+)에 입력 전압(Vin)을 제공받고, 제 2 입력 단자인 반전 입력 단자(-)에 조정된 센싱 신호(C2s)를 제공받을 수 있다.
레인지 캐패시터(Crg)는 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 센싱 전압(Vout) 출력 단자 간에 연결될 수 있다. 도시하지 않았지만, 용량-전압 변환부(1120)는 레인지 캐패시터(Crg)를 충전 또는 방전하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
조정된 센싱 신호(Cs2)에 의해 레인지 캐패시터(Crg)가 충전되어 센싱 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(ADC, 1130)는 센싱 전압(Vout)을 디지털 변환하여 N-비트의 디지털 감지 데이터(Sense Data, Dout)를 출력할 수 있다.
제 2 오프셋 캐패시터(1113)가 구비되지않은 경우를 가정하면, 아날로그 신호 처리부(110)는 터치 패드(200)의 센싱 신호(Cs1)로부터 제 1 오프셋 캐패시터(1111) 만큼의 정전용량을 뺀 나머지에 해당하는 캐패시턴스(Cs1-Cinit)를 레인지 캐패시터(Crg)를 이용하여 아날로그 전압 즉, 센싱 전압(Vout)으로 변환한다.
센서 장치(100)의 검출 가능 범위를 최적화하기 위하여, 초기화 동작시 [수학식 1]에 의해 제 1 오프셋 캐패시터(1111)의 값을 설정할 수 있다.
[수학식 1]
Cinit = Cs1 - 0.5Crg
외부 환경 변화에 의해 센싱 신호(Cs1)가 증가 또는 감소하는 등 변화할 수 있으나, 터치패드(200)의 정전용량 변화를 검출할 수 있는 범위는 센싱 신호(Cs1)를 충전하여 출력하는 레인지 캐패시터(Crg)의 용량값에 의존한다.
터치패드(200)의 정전용량 변화 검출 범위를 증가시키기 위해서 레인지 캐패시터(Crg)의 용량을 증가시키는 것을 생각해볼 수 있지만, 레인지 캐패시터(Crg)의 용량은 [수학식 2]와 같이 정의되는 센서 장치(10)의 해상도를 좌우하기 때문에 레인지 캐패시터(Crg)의 용량을 증가시키는 데에는 한계가 있다.
[수학식 2]
검출 캐패시턴스 해상도 = Crg/2N
(N:ADC에서 출력되는 감지 데이터(Dout)의 비트 수)
본 기술의 디지털 신호 처리부(120)는 센싱 신호(Cs1)가 설정된 수준 이상 변화되는지 모니터링하여 오프셋 제어신호(SW)를 출력할 수 있다. 제 2 오프셋 캐패시터(1113)는 오프셋 제어신호(SW)에 의해 결정되는 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)에 따라 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 조정, 예를 들어 가감하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 신호 처리부(120)는 센싱 신호(Cs1)로부터 생성된 디지털 감지 데이터(Dout)가 제 1 임계값(TH1) 이상인 경우 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 증가시키고, 디지털 감지 데이터(Dout)가 제 2 임계값(TH2) 이하인 경우 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 감소시키도록 오프셋 제어신호(SW)를 생성할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 디지털 신호 처리부의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 의한 디지털 신호 처리부(120)는 감지 신호 생성부(121), 비교부(123) 및 오프셋 제어신호 생성부(125)를 포함할 수 있다.
감지 신호 생성부(121)는 감지 데이터(Dout)에 대응하는 센서 출력 신호(Sout)를 출력할 수 있다.
비교부(123)는 감지 데이터(Dout)와 임계값(TH1, TH2)을 비교하여 비교신호(COMP)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 비교부(123)는 감지 데이터(Dout)가 제 1 임계값(TH1) 이상인 경우 제 1 레벨의 감지 신호(COMP)를 생성하고, 감지 데이터(Dout)가 제 2 임계값(TH2) 이하인 경우 제 2 레벨의 감지 신호(COMP)를 생성할 수 있다.
오프셋 제어신호 생성부(125)는 비교신호(COMP)에 기초하여 오프셋 제어신호(SW)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 오프셋 제어신호 생성부(125)는 제 1 레벨의 비교신호(COMP)에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)가 추가되도록 오프셋 제어신호(SW)를 생성할 수 있다. 오프셋 제어신호 생성부(125)는 제 2 레벨의 비교신호(COMP)에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에서 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)가 제거되도록 오프셋 제어신호(SW)를 생성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 의한 정전용량 검출 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4의 (a)는 센싱 신호(Cs1)가 외부 환경에 의해 변화되지 않은 경우의 정전용량 검출 방법을 나타낸다.
센싱 신호(Cs1)로부터 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 뺀 나머지에 해당하는 캐패시턴스(Cs1-Cinit)를 레인지 캐패시터(Crg)를 이용하여 센싱 전압(Vout)으로 변환할 수 있다.
도 4의 (b)는 센싱 신호(Cs1)가 외부 환경에 의해 제 1 임계값(TH1) 이상 증가한 경우의 정전용량 검출 방법을 나타낸다. 일 실시예에서, 제 1 임계값(TH1)은 감지 데이터(Dout) 최대값의 3/4으로 결정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 감지 데이터(Dout)가 210 비트로 출력되는 경우 최대값은 10진수로 1024이고 제 1 임계값(TH1)은 최대값의 3/4인 768일 수 있다. ①과 같이 센싱 신호(Cs1)가 외부 환경에 의해 증가하여(Cs1+Cs1_inc) 감지 데이터(Dout)가 제 1 임계값(TH1) 이상으로 검출될 때, ②와 같이 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 의해서만 기생성분을 제거하면 레인지 캐패시터(Crg)에 의한 정전용량 검출 범위가 제한된다. 예를 들어, 의도하지 않은 접근 또는 접촉에 의해 센싱 신호(Cs1)가 미소하게 변화한 경우에도 유효한 접근 또는 접촉으로 오판별할 수 있다.
하지만 디지털 신호 처리부(120)에 의해 생성한 오프셋 제어신호(SW)에 따라, ③과 같이 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 추가하면 정전용량 검출 범위를 충분히 확보할 수 있다.
도 4의 (c)는 센싱 신호(Cs1)가 외부 환경에 의해 제 2 임계값(TH2) 이하 감소한 경우의 정전용량 검출 방법을 나타낸다. 일 실시예에서, 제 2 임계값(TH2)은 감지 데이터(Dout) 최대값의 1/4으로 결정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 감지 데이터(Dout)가 210 비트로 출력되는 경우 최대값은 10진수로 1024이고 제 2 임계값(TH2)은 최대값의 1/4인 256일 수 있다. ①과 같이 센싱 신호(Cs1)가 외부 환경에 의해 감소하여(Cs1-Cs1_dec) 감지 데이터(Dout)가 제 2 임계값(TH2) 이하로 검출될 때, ②와 같이 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 의해서만 기생성분을 제거하면 레인지 캐패시터(Crg)에 의한 정전용량 검출 범위가 제한된다. 예를 들어, 의도된 접근 또는 접촉에 의해 센싱 신호(Cs1)가 변화하더라도 유효한 접근 또는 접촉으로 인식하지 못할 수 있다.
하지만 디지털 신호 처리부(120)에 의해 생성한 오프셋 제어신호(SW)에 따라, ③과 같이 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 차감하면 정전용량 검출 범위를 충분히 확보할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 의한 센싱 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
센서 장치(10)에서 외부 물질의 접촉으로 발생되는 정전용량 변화 여부를 검출하기 위해서는 기준값(Reference Data)과 감지 임계값(THS)이 정의되어야 한다.
기준값은 센서 장치(10)에 외부 물질의 접촉에 의한 정전용량 변화가 없을 때의 값으로, 외부 물질의 접촉이 없는 상태에서 복수회 측정된 감지 데이터(Sense Data, Dout)의 평균값으로 정의한다.
감지 임계값(THS)은 센서 장치(10)가 외부 물질의 접촉 여부를 판단하는 감지 데이터(Sense Data) 변화량의 최소값을 의미한다.
도 5를 참조하면, 현재의 감지 데이터(Sense Data)가 기준값(Reference Data)보다 임계값(THS) 이상으로 커질 경우, 터치되었다고(Touch On) 판단한다. Touch On 판단이 완료되면, 기준값(Reference Data)을 현재의 감지 데이터(Sense Data) 값을 기준으로 다시 설정하게 된다.
한편, 현재의 감지 데이터(Sense Data)가 기준값(Reference Data)보다 임계값(THS) 이하로 작아질 경우, 터치 해제(Touch Off) 되었다고 판단한다. Touch Off 판단이 완료되면, 기준값(Reference Data)을 현재의 감지 데이터(Sense Data) 값을 기준으로 다시 설정하게 된다.
이러한 과정에서, 외부 환경에 의해 터치 패드(200)의 정전용량이 증가하는 경우(a) 또는 감소하는 경우(b)가 검출되고, 각 경우에 맞게 오프셋 캐패시턴스를 가감할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 감지 데이터 감지 데이터(Sense Data, Dout)가 제 1 임계값(TH1), 예를 들어 감지 데이터(Dout) 최대값의 3/4 이상으로 검출될 수 있다(A). 디지털 신호 처리부(120)는 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 증가시킬 수 있는 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)가 형성되도록 오프셋 제어 신호(SW)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 센싱 신호(Cs1)의 기생성분은 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit) 및 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)에 의해 제거될 수 있어 감지 데이터(Sense data)의 출력 범위가 확보될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 감지 데이터 감지 데이터(Sense Data, Dout)가 제 2 임계값(TH2), 예를 들어 감지 데이터(Dout) 최대값의 1/4 이하로 검출될 수 있다(B). 디지털 신호 처리부(12)는 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 감소시킬 수 있는 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)가 형성되도록 오프셋 제어 신호(SW)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 센싱 신호(Cs1)의 기생성분은 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)에서 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 제외한 양 만큼 제거될 수 있어 감지 데이터(Sense data)의 출력 범위가 확보될 수 있다.
즉, 터치 패드(200)의 정전용량이 외부 환경에 의해 상승하는 경우, 그 상승분에 대응하는 기생성분을 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 추가로 제거함으로써 센싱 민감도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 터치 패드(200)의 정전용량이 외부 환경에 의해 하강하는 경우, 그 하강분에 대응하는 기생성분을 제 1 오프셋 캐패시턴스에서 제외시킴으로써 센싱 민감도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 의한 센서 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
센서 장치(10)가 파워-온 됨에 따라(S101), 감지 신호 처리부(100)는 터치 패드(200)로부터 제공되는 감지 신호(Cs1)로부터 생성된 감지 데이터(Dout)에 기초하여 초기화 제어신호(INIT)를 결정할 수 있다.
이에 따라 제 1 오프셋 캐패시터(1111)가 구동되어 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)가 설정될 수 있다(S103).
감지 신호 처리부(100)는 터치 패드(200)로부터의 감지 신호(Cs1)를 계속 모니터링할 수 있다(S105).
감지 신호 처리부(100)는 센싱 신호(Cs1)로부터 생성된 감지 데이터(Dout)가 기 설정된 범위를 벗어났는지, 예를 들어 제 1 임계값(TH1) 이상이거나 제 2 임계값(TH2) 이하인지 판단할 수 있다(S107).
감지 데이터(Dout)가 기 설정된 범위를 벗어나지 않은 경우(S107:N) 감지 신호 처리부(100)는 모니터링을 계속한다(S105).
감지 데이터(Dout)가 기 설정된 범위를 벗어난 경우(S107:Y) 감지 신호 처리부(100)는 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 조정하도록 오프셋 제어 신호(SW)를 생성하여 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 형성할 수 있다(S109). 그리고, 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)에 의해 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)가 조정될 수 있다.
예를 들어, 감지 데이터(Dout)가 제 1 임계값(TH1) 이상인 것으로 검출되는 경우 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 증가시키도록 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 감지 데이터(Dout)가 제 2 임계값(TH2) 이하인 것으로 검출되는 경우 제 1 오프셋 캐패시턴스(Cinit)를 감소시키도록 제 2 오프셋 캐패시턴스(Cdelta)를 형성할 수 있다.
이에 따라, 조정된 센싱 신호(Cs2)가 레인지 캐패시터(Crg)의 범위 내에서 검출되도록 할 수 있다.
이러한 모니터링 동작은 센서 장치(10)가 동작하는 동안 실시간으로 수행되어, 검출 가능한 정전용량 변화량을 최대(Cinit + 0.5Crg)로 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 센서 장치
100 : 감지 신호 처리부
200 : 터치 패드

Claims (12)

  1. 초기화 제어신호에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스를 형성하고, 오프셋 제어신호에 응답하여 제 2 오프셋 캐패시턴스를 형성하여, 상기 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스를 출력하는 오프셋 제거부;
    터치 패드에서 검출된 센싱 캐패시턴스에서 상기 오프셋 제거 캐패시턴스가 제거된 조정된 센싱 캐패시턴스로부터 디지털 레벨의 감지 데이터를 생성하는 아날로그 신호 처리부; 및
    상기 감지 데이터와 임계값을 비교하여 상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 디지털 신호 처리부;
    를 포함하도록 구성되는 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리부는,
    상기 감지 데이터가 제 1 임계값 이상인 경우 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 증가시키도록 상기 오프셋 제어신호를 생성하는 센서 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값은 검출 가능한 상기 감지 데이터의 3/4에 대응하도록 설정되는 센서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리부는,
    상기 감지 데이터가 제 2 임계값 이하인 경우 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 감소시키도록 상기 오프셋 제어신호를 생성하는 센서 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 임계값은 검출 가능한 상기 감지 데이터의 1/4에 대응하도록 설정되는 센서 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 신호 처리부는, 상기 조정된 센싱 캐패시턴스를 충전하여 센싱 전압으로 출력하는 레인지 캐패시터를 포함하는 용량-전압 변환부 및, 상기 센싱 전압을 디지털 변환하여 상기 감지 데이터를 출력하도록 구성된 아날로그-디지털 변환기를 포함하고,
    상기 센서 장치는, 파워-온시 상기 센싱 캐패시턴스에서 상기 레인지 캐패시터 캐패시턴스의 1/2을 차감한 값으로 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 컨트롤러;
    를 더 포함하도록 구성되는 센서 장치.
  7. 터치 패드의 정전용량 변화를 감지하는 센서 장치로서,
    초기화 제어신호에 응답하여 제 1 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계;
    오프셋 제어신호에 응답하여 제 2 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계;
    상기 제 2 오프셋 캐패시턴스에 의해 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 조정하여 오프셋 제거 캐패시턴스를 출력하는 단계;
    터치 패드에서 검출된 센싱 캐패시턴스에서 상기 오프셋 제거 캐패시턴스를 제거한 조정된 센싱 캐패시턴스로부터, 디지털 레벨의 감지 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 감지 데이터와 임계값을 비교하여 상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 단계;
    를 포함하도록 구성되는 센서 장치의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 감지 데이터가 제 1 임계값 이상인 경우 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 증가시키도록 상기 오프셋 제어신호를 생성하는 단계인 센서 장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값은 검출 가능한 상기 감지 데이터의 3/4에 대응하도록 설정되는 센서 장치의 동작 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 오프셋 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 감지 데이터가 제 2 임계값 이하인 경우 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 감소시키도록 상기 오프셋 제어신호를 생성하는 센서 장치의 동작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 임계값은 검출 가능한 상기 감지 데이터의 1/4에 대응하도록 설정되는 센서 장치의 동작 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 감지 데이터를 생성하는 단계는, 레인지 캐패시터에 의해 상기 조정된 센싱 캐패시턴스를 충전하여 센싱 전압으로 출력하는 단계 및, 상기 센싱 전압을 디지털 변환하여 상기 감지 데이터를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계, 상기 센서 장치의 파워-온시 상기 센싱 캐패시턴스에서 상기 레인지 캐패시터 캐패시턴스의 1/2을 차감한 값으로 상기 제 1 오프셋 캐패시턴스를 설정하는 단계인;
    를 더 포함하도록 구성되는 센서 장치의 동작 방법.
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