KR100666699B1 - 전기적 접촉센서 및 이를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치 - Google Patents
전기적 접촉센서 및 이를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전기적 접촉센서 및 이를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치를 공개한다. 이 전기적 접촉센서는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부와, 상기 기준 신호를 지연하여 제 1 신호를 발생하는 제 1 신호 발생부와, 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드의 접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 더 많이 지연하고, 비접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 작게 지연하여 제 2 신호를 발생하는 제 2 신호 발생부와, 상기 제 1 신호에 동기되어 상기 제 2 신호를 수신하여 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 전도성이 충분하지 않더라도 일정이상의 전하 축적 능력을 가진 접촉 물체이면 접촉 유무를 정확하게 판단할 수 있도록 하여 동작의 신뢰성을 제공하여 준다. 또한 하나의 접촉 패드만으로도 접촉 물체의 접촉 유무를 판단할 수 있도록 하여 제품의 레이아웃을 감소시켜 준다.
Description
도 1a는 종래의 기술에 따른 전기적 접촉센서의 회로도를 도시한 도면.
도 1b는 도 1a의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉하지 않았을 경우의 동작 회로도.
도 1c는 도 1a의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉한 경우의 동작 회로도.
도 2는 도 1a의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉된 경우와 접촉되지 않은 경우의 전기적 접촉센서의 출력 레벨 변화를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 기술에 따른 전기적 접촉센서의 블록도
도 4는 본 발명의 기술에 따른 전기적 접촉센서의 회로도를 도시한 도면.
도 5a는 도 4의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉하지 않았을 경우의 동작 회로도.
도 5b는 도 4의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉하지 않은 경우의 신호 파형도를 도시한 도면.
도 5c는 도 4의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉한 경우의 동작 회로도.
도 5d는 도 4의 전기적 접촉센서에 있어서, 접촉 물체가 접촉한 경우의 신호 파형도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 전기적 접촉센서를 이용하는 마우스의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 7은 도 6의 마우스의 동작 전원 제어 방법을 도시한 도면.
도 8a은 본 발명의 전기적 접촉센서를 이용하는 마우스의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 8b은 도 8a의 전기적 접촉센서에 연결되는 접촉 패드들의 배치구조를 도시한 도면.
도 9a는 본 발명의 전기적 접촉센서를 이용하는 휴대 장치의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 9b는 본 발명의 전기적 접촉센서를 이용하는 휴대 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면.
본 발명은 접촉센서에 관한 것으로, 특히 접촉 물체의 접촉 유무를 전기적으로 감지하여 통보하는 전기적 접촉센서 및 이를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 접촉센서는 크게 기구적 방법으로 동작하는 푸시버튼과 비기구적 방법으로 동작하는 전기적 접촉센서로 나뉜다.
푸시버튼은 제품의 생산 비용이 저렴한 반면에 접촉 물체의 선택을 감지하기 위한 기구적 접점과 버튼의 복원력을 위한 스프링 장치를 필요로 하게 되어, 제품의 소형화가 어려울 뿐만 아니라 구조도 복잡한 단점이 있으며, 전기적 접촉센서는 제품의 생산 비용은 푸시 버튼에 비해 많이 소요되나 소형화에 더 유리한 장점을 제공한다.
본 발명에서 특히 관심을 가지는 분야는 전기적 접촉센서에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 전기적 접촉센서의 회로도를 도시한 도면이다.
도 1a는 전기적 접촉센서의 기본 회로도이고, 도 1b는 접촉 물체가 접촉하지 않았을 경우의 전기적 접촉센서의 동작 회로도이고, 도 1c는 접촉 물체가 접촉한 경우의 전기적 접촉센서의 동작 회로도이다.
계속하여 도 1a를 참조하면, 전기적 접촉센서는 접촉 물체가 접촉되는 두개의 접촉 패드들(또는 접촉 핀들)(PAD1, PAD2)과, 접촉물체로부터 전달되는 정전기로부터 내부 회로를 보호하기 위한 제 1 저항(R1)과, 능동 소자 N형 FET(Q1)와, N형 FET(Q1)의 바이어스 전압 설정을 위한 제 2 저항(R2)과, N형 FET(Q1)의 부하(load)가 되는 제 3 저항(RL)과, N형 FET(Q1)의 출력 전압을 버퍼하는 출력 버퍼(B1)를 구비한다.
이와 같은 전기적 접촉센서에 접촉 물체가 접촉하지 않으면, 도 1b의 회로도와 같이, 접촉 패드들(PAD1, PAD2)은 개방상태가 되며, 이에 따라 N형 FET(Q1)의 게이트는 제 2 저항(R2)을 통해 접지전압과 연결된다.
접지 전압과 게이트가 연결된 N형 FET(Q1)는 오프가 되고, N형 FET(Q1) 및 제 3 저항(RL)을 통한 전류의 흐름은 없게 된다. 이에 N형 FET(Q1)의 드레인에는 전원 전압(VDD)이 인가되고, 출력 버퍼(B1)는 N형 FET(Q1)의 드레인에 인가된 전원 전압(VDD)을 입력 받아 "H" 신호를 발생하여 출력한다.
반면에 전기적 접촉센서에 접촉 물체가 접촉하게 되면, 전기적 접촉센서는 도 1c의 동작 회로도를 가지게 된다.
이때의 접촉 물체는 일반적으로 전도성이 있는 저항체인 사람의 손가락이 된다.
계속하여 도 1c를 참조하면, 두개의 접촉 패드들(PAD1, PAD2)은 저항체(RH)를 통해 연결되며, 저항체(RH)를 통해서 전원 전압(VDD)과 접지 전압(VGND)의 전압차에 의해 발생된 전류가 흐르게 된다. 이하에서는 접촉 패드에 접속된 사람의 저항체(RH)를 제 4 저항(RH)으로 칭하기로 한다.
그러면 N형 FET(Q1)의 게이트에는 "전원 전압(VDD) × 제 2 저항(R2)/(제 1 저항(R1) + 제 4 저항(RH))"의 전압이 인가되게 된다.
그리고 N형 FET(Q1)의 게이트에 인가되는 전압이 N형 FET(Q1)의 문턱 전압(Threshold Voltage ; 이하 Vth)보다 크게 되면, N형 FET(Q1)는 온이 되어 N형 FET(Q1)와 제 3 저항(RL)을 통해서 "A × (VG - Vth)2"의 드레인 전류(IL)가 흐르게 된다. 이때 A는 각 FET의 고유 상수값이고, Vth는 각 FET의 문턱 전압값이다.
즉, N형 FET(Q1)의 드레인에는 "전원 전압(VDD) - 드레인 전류(IL) × 제 3 저항(RL)"의 전압(VD)이 인가되게 된다.
특히, N형 FET(Q1)의 게이트에 "드레인 전류(IL) × 제 3 저항(RL) > 전원 전압(VDD)"으로 계산되는 드레인 전류(IL)를 흐르게 하는 전압이 인가되면, N형 FET(Q1)의 드레인 전압은 "0"이 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 두개의 접촉 패드들(PAD1, PAD2)에 충분히 작은 저항값을 가지는 접촉 물체가 접촉하게 되면, N형 FET(Q1)의 드레인에는 "0"에 근접한 값을 가지는 드레인 전압이 발생하게 되고, 드레인 전압은 출력 버퍼(B1)를 거쳐서 "L" 신호로 출력된다.
이와 같이 종래의 전기적 접촉센서는 두개의 접촉 패드를 구비하고, 전도성 이 있는 접촉 물체가 동시에 두 접촉 패드에 접촉되면 이를 전기적으로 감지하고, 이에 따른 신호를 발생하여 출력하여 주었다.
종래의 전기적 접촉센서는 기구적 구성없이 순수하게 전기적 접촉으로만 접촉 사실을 전기적 신호로 변환하여 각종 전기 전자 기기에 응용할 수 있도록 하였으나, 접촉 물체의 접촉을 감지하기 위해서는 반드시 두개의 접촉 패드를 필요로 하였다.
이에 종래의 전기적 접촉센서는 두개의 접촉 패드를 반드시 구비해야 함에 따라 소형화의 한계가 있었다.
또한 종래의 전기적 접촉센서는 인간의 신체에서 발생하는 저항 성분을 이용하여 접촉 여부를 감지하므로, 두개의 접촉 패드에 접촉되는 접촉 물체도 반드시 일정한 저항 성분을 을 가진 물체여야 하는 제약을 가진다.
이에 사람의 손가락이 전기적 접촉 패드에 접촉되었으나, 사람이 비전도성을 가지는 장갑을 끼거나, 맨손이라 할지라도 손의 표면이 건조하여 충분한 전도성을 가지게 못하게 되면, 전기적 접촉센서는 도 2에 도시된 바와 같은 출력신호를 발생하게 된다.
즉, 접촉 패드들(PAD1, PAD2)에 접촉 물체가 접촉되었음(구간 (1), 구간 (3))에도 불구하고 접촉 물체가 충분한 전도성을 가지지 못하게 되면, 접촉 패드들(PAD1, PAD2)에는 매우 높은 저항값을 가지는 저항이 연결되는 것과 같은 상태가 된다. 이에 N형 FET(Q1)에는 미소한 전류만이 인가되어 전기적 접촉센서는 "H" 신호를 발생하게 된다.
이와 같이 종래의 전기적 접촉센서의 경우, 접촉 물체가 접촉되었음에도 불구하고, 접촉 물체가 충분한 전도성을 가지게 못하게 되면, 전기적 접촉센서는 이를 감지하지 못하여 오동작되는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은 전도성이 충분하지 않은 접촉 물체가 접촉되어도 접촉을 감지할 수 있도록 하는 전기적 접촉센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 접촉 패드만으로도 접촉 물체의 접촉 유무를 감지할 수 있도록 하는 전기적 접촉센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기적 접촉센서를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기적 접촉센서는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부와, 상기 기준 신호를 지연하여 제 1 신호를 발생하는 제 1 신호 발생부와, 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드의 접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 더 많이 지연하고, 비접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 작게 지연하여 제 2 신호를 발생하는 제 2 신호 발생부와, 상기 제 1 신호에 동기되어 상기 제 2 신호를 수신하여 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 형태에 따른 휴먼 인터페이스 장치는 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드의 접촉 여부에 따라 접촉 신호를 각각 발생하는 적어도 하나 이상의 전기적 접촉 센서와, 상기 접촉 신호에 응답하여 전력 제어 동작을 수행하는 제어부를 구비하고, 상기 전기적 접촉 센서는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부와, 상기 기준 신호를 지연하여 제 1 신호를 발생하는 제 1 신호 발생부와, 상기 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드의 접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 더 많이 지연하고, 비접촉시에는 상기 기준 신호를 상기 제 1 신호보다 작게 지연하여 제 2 신호를 발생하는 제 2 신호 발생부와, 상기 제 1 신호에 동기되어 상기 제 2 신호를 수신하여 상기 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 형태에 따른 휴먼 인터페이스 장치는 데이터를 화면에 디스플레이하는 디스플레이부와 소정의 패턴으로 배치된 복수개의 접촉 패드들을 구비하고, 접촉 물체가 상기 복수개의 접촉 패드들 중 적어도 하나 이상의 접촉 패드에 접촉됨에 따라 적어도 하나 이상의 접촉 신호 들을 발생하는 전기적 스크롤 장치와, 상기 접촉 신호들을 분석하여 상기 접촉 물체가 접촉된 상기 접촉 패드들의 위치를 파악하고, 상기 접촉 패드들의 위치에 대응되는 방향으로 상기 화면을 스크롤 하는 제어부를 구비하고, 상기 전기적 스크롤 장치는 상기 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드에 상기 접촉 물체가 접촉됨에 따라 상기 접촉 신호를 각각 발생하는 복수개의 전기적 접촉 센서들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하면 본 발명의 전기적 접촉센서 및 이를 이용하는 휴먼 인터페이스 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 기술에 따른 전기적 접촉센서의 블럭도를 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기적 접촉센서는 기준 신호 발생부(10)와, 제 1 신호 발생부(21)와, 제 2 신호 발생부(22)와, 접촉 신호 발생부(30)와, 필터부(40)를 구비한다.
이하 각 구성요소의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
기준 신호 발생부(10)는 AC(Alternate Current) 신호 또는 클럭 신호를 기준 신호(ref_sig)로서 발생하여 제 1 신호 발생부(21)와 제 2 신호 발생부(22)에 각각 인가한다.
제 1 신호 발생부(21)는 접촉 물체의 접촉 여부에 상관없이 항상 기준 신호(ref_sig)를 항상 제 1 시간 지연하여 제 1 신호(sig1)를 발생한다.
제 2 신호 발생부(22)는 접촉 물체가 접촉되는 접촉 패드(PAD)를 구비하고, 접촉 패드(PAD)에 접촉 물체가 접촉되지 않으면 기준 신호(ref_sig)를 지연하지 않고, 접촉 패드(PAD)에 접촉 물체가 접촉되면 기준 신호(ref_sig)를 제 1 시간 보다 더 많이 지연하여 제 2 신호(sig2)를 발생한다.
즉, 제 2 신호 발생부(22)는 접촉 물체의 비접촉시에는 제 1 신호(sig1)의 위상보다 빠른 위상을 가지는 제 2 신호(sig2)를 생성하고, 접촉시에는 제 1 신호(sig1)의 위상보다 느린 위상을 가지는 제 2 신호(sig2)를 생성한다.
본 발명에서의 접촉 물체는 소정의 정전 용량을 가지는 모든 물체가 적용될 수 있으며, 대표적인 예로 많은 량의 전하를 축적할 수 있는 사람의 인체가 있다.
접촉 신호 발생부(30)는 제 1 신호(sig1)에 동기되어 제 2 신호(sig2)를 샘플링 및 래치하여 접촉 신호(con_sig)를 발생한다.
그리고 필터부(40)는 접촉 신호(con_sig)를 수신하고, 접촉 신호 발생부(30)의 접촉 물체가 접촉 패드에 접촉하는 순간 또는 접촉 물체의 불안정하게 접촉하는 순간에 발생하는 각종 노이즈 신호를 제거하고, 안정화 및 평활화하여 출력 신호(out_sig)를 발생한다.
도 4는 도 3의 전기적 접촉센서의 일실시예에 따른 회로도로, 도면을 참조하면, 제 1 신호 발생부(21)는 기준 신호 발생부(10)와 접촉 신호 발생부(30) 사이에 위치하는 제 1 저항(R11)과, 제 1 저항(R11)과 접촉 신호 발생부(30)의 사이에 위치하며 접지 전압(VSS)과 연결되는 캐패시터(CAP)를 포함하고, 제 2 신호 발생부(22)는 기준 신호 발생부(10)와 접촉 신호 발생부(30) 사이에 위치하는 제 2 저항 (R12)과, 제 2 저항(R12)과 접촉 신호 발생부(30)의 사이에 위치하여 정전용량을 가지는 접촉물체가 접촉되도록 하는 접촉 패드(PAD)를 포함한다.
이때 제 1 및 제 2 저항(R11, R12)은 기준 신호 발생부(10)와 캐패시터(CAP)간의 지연 성분과 기준 신호 발생부(10)와 접촉 패드(PAD)간의 지연 성분을 동일하도록 하는 저항으로, 극히 미약한 지연 성분을 가진다.
이때 캐패시터(CAP)는 접촉물체의 정전용량 보다 작은 정전용량을 가지도록 한다. 즉, 사람의 인체가 평균적으로 가지는 정전용량 보다 작은 정전용량을 가지도록 한다.
그리고 접촉 신호 발생부(30)는 디플립플롭(D-flipflop)으로 구현하고, 필터부(40)는 로우 패스 필터(low pass filter)로 구현한다.
이하에서는 도 5를 참조하여 도 4의 전기적 접촉센서의 동작을 살펴보도록 한다.
도 5a는 접촉 물체의 비접촉시의 전기적 접촉센서(40)의 동작 회로도이고, 도 5b는 도 5a의 전기적 접촉센서(40)의 신호 파형도이고, 도 5c는 접촉 물체의 접촉시의 전기적 접촉센서(40)의 동작 회로도이고, 도 5d는 도 5c의 전기적 접촉센서(40)의 신호 파형도이다.
먼저, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 접촉 물체의 비접촉시에 수행되는 전기적 접촉 센서(40)의 동작을 설명하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 접촉 물체의 비접촉시에 제 1 신호 발생부(21)의 지연 성분은 제 1 저항(R11)과 제 1 캐패시터(CAP1)가 되고, 제 2 신호 발생부(22)의 지연 성분은 제 2 저항(R12)이 된다.
여기서, 제 1 저항(R11), 제 2 저항(R12), 및 제 1 캐패시터(CAP1)은 도 4의 제 1 저항(R11), 제 2 저항(R12), 및 캐패시터(CAP1)와 동일한 값을 가진다. 그리고 이때의 제 1 저항(R11) 및 제 2 저항(R12)은 매우 작은 지연 성분을 가지므로, 이하에서는 제 1 및 제 2 저항(R11, R12)에 따른 지연 시간은 무시하기로 한다.
이에 도 5b에 도시된 바와 같이 제 1 신호 발생부(21)는 제 1 캐패시터(CAP1)에 따라 기준 신호(ref_sig)를 제 1 시간 만큼 지연시킨 제 1 신호(sig1)를, 제 2 신호 발생부(22)는 기준 신호(ref_sig)와 동일한 위상을 가지는 제 2 신호(sig2)를 각각 발생한다.
즉, 제 2 신호(sig2)의 위상은 제 1 신호(sig1)의 위상보다 빨라져, 제 2 신호(sig2)의 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하고, 제 1 시간이 경과해야 제 1 신호(sig1)의 상승 에지 또는 하강 에지가 발생한다.
그러면 디플립플롭(30)은 제 1 신호(sig1)의 하강 에지에 동기되어 제 2 신호(sig2)의 로우 레벨을 획득하고, 로우 레벨을 가지는 접촉 신호(con_sig)를 발생하고, 로우 패스 필터(40)는 접촉 신호(con_sig)를 필터링하여 로우 레벨을 가지는 출력 신호(out_sig)를 발생한다.
이어서, 도 5c 및 도 5d를 참조하여 접촉 물체의 접촉시에 수행되는 전기적 접촉 센서(40)의 동작을 설명하기로 한다.
계속하여 도 5c를 참조하면, 접촉 물체의 접촉시에 제 1 신호 발생부(21)의 지연 성분은 도 5a와 동일하나 제 2 신호 발생부(22)의 지연 성분은 접촉 물체의 정전용량(CAP2) 만큼 더 증가됨을 알 수 있다.
이에 도 5d에 도시된 바와 같이, 제 1 신호 발생부(21)는 제 1 캐패시터(CAP1)에 따라 기준 신호(ref_sig)를 제 1 시간 만큼 지연시킨 제 1 신호(sig1)를, 제 2 신호 발생부(22)는 접촉 물체의 정전용량(CAP2)에 따라 제 1 시간 보다 더 지연시킨 제 2 신호(sig2)를 각각 발생한다.
즉, 제 1 신호(sig1)의 위상은 제 2 신호(sig2)의 위상보다 빨라져, 제 1 신호(sig1)의 상승 에지 또는 하강 에지가 먼저 발생되고, 제 2 신호(sig2)의 상승 에지 또는 하강 에지가 나중에 발생된다.
그러면 디플립플롭(30)은 제 1 신호(sig1)의 하강 에지에 동기되어 제 2 신호(sig2)의 하이 레벨을 획득하고, 하이 레벨을 가지는 접촉 신호(con_sig)를 발생하고, 로우 패스 필터(40)는 접촉 신호(con_sig)를 필터링하여 하이 레벨을 가지는 출력 신호(out_sig)를 발생한다.
이상과 같이 본 발명의 전기적 접촉센서는 접촉 물체가 정전용량을 가지고, 접촉 물체의 정전용량에 따라 접촉 신호의 위상이 변경되는 원리를 이용하여 하나의 접촉 패드(PAD) 만으로도 접촉 물체의 접촉여부를 전기적으로 감지할 수 있도록 한다.
이에 접촉 물체가 전도성이 없는 부도체라 할지라도 소정량 이상의 정전용량을 보유한 물체이면 접촉 물체의 접촉여부를 전기적으로 감지할 수 있도록 한다.
그리고 도 4의 접촉 신호 발생부(30)를 제 1 신호(sig1)의 하강 에지에 동기되어 동작되는 디플립플롭(30)으로 한정하여 설명하였으나, 실제의 적용예에서는 제 1 신호의 상승 에지 또는 제 2 신호(sig2)의 상승 에지에 동기되어 동작을 수행하여도 동일한 효과를 제공할 수 있음은 당연하다. 또한 디플립플롭 이외에도 제 1 신호에 동기되어 접촉 신호를 획득 및 래치할 수 있는 JK 플립플롭 및 래치회로등으로도 접촉 신호 발생부(30)를 구현 할 수 있음은 당연하다.
또한 도 4의 필터부(30)를 로우 패스 필터로 한정하였으나, 로우 패스 필터와 동일한 기능을 수행할 수 있는 각종 필터를 통해서도 도 4의 필터부(30)를 구현할 수 있음은 당연하다.
이하 도 6과 도 8a는 도 3의 전기적 접촉센서를 이용하는 마우스의 실시예들을 도시한 도면으로, 도 6의 마우스는 접촉 센서를 이용하여 전력 제어를 수행하는 마우스이고, 도 8a의 마우스는 다수개의 접촉 센서를 이용하여 스크롤 동작을 수행하는 마우스이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 마우스(60)는 마우스의 상부면에 설치된 접촉패드(PAD)에 연결되어 접촉 물체의 접촉을 감지 및 통보하는 전기적 접촉센서(61)와, 접촉패드(PAD)에 접촉 물체가 접촉함을 통보받은 경우에만 마우스 및 전원 공급부(64)의 동작을 활성화하는 MCU(micro controller unit)(62)와, 획득된 피사체의 이미지를 이미지 프로세싱하여 마우스의 움직임 값을 계산하는 이미지 센서(63)와, 마우스의 동작 전원을 발생하는 전원 공급부(64)와, MCU(62)와 컴퓨터간의 데이터를 인터페이싱하는 무선 통신 인터페이스부(65)와, 키버튼(66)과, 스크롤 장치(67)를 구비한다.
사용자는 마우스(90)를 사용하기 위해 반드시 마우스(60)의 상부면에 손을 접촉하여야 한다.
이에 도 6의 MCU(62)는 도 7의 구간(2) 및 구간(4)와 같이 전기적 접촉센서(61)를 통해 마우스의 상부면에 사람의 손이 접촉되지 않았음을 감지하면, 전원 공급부(64)의 동작을 비활성화시켜, 각 구성 요소(63, 65, 66, 67)로의 동작 전원을 공급을 차단하여 마우스의 동작을 비활성화한다.
반면에 MCU(62)는 도 7의 구간(1) 및 구간(3)과 같이 전기적 접촉센서(61)를 마우스의 상부면에 사람의 손이 접촉되었음을 감지하면, 전원 공급부(64)의 동작을 활성화시켜, 각 구성 요소(63, 65, 66, 67)에 동작 전원을 공급하여 마우스의 동작을 활성화한다.
이에 도 6의 마우스는 사람이 마우스를 사용하기 위해 마우스의 상부면에 접촉되는 경우에만 마우스의 동작을 활성화하여, 이미지 센서(63)를 통해 계산된 움직임 값을 무선 통신 인터페이스부(65)를 통해 컴퓨터에 제공하여 준다.
도 6의 마우스(60)가 무선 마우스이면 충전지 또는 건전지를 전력원으로 사용하여 사용시간의 제약을 받기 때문에 최대한으로 사용시간을 늘리는 것이 무엇보다도 중요하다.
따라서 본 발명의 마우스(60)는 상기에서와 같이 사람이 마우스(60)를 사용하기 위해 접촉한 경우에만 각 구성요소에 동작 전원을 제공하여 마우스(60)의 동작을 활성화함으로써, 전력원의 낭비를 방지하고 이에 따라 무선 마우스(60)의 사용시간을 획기적으로 늘려 줄 수 있다.
이상에서는 전기적 접촉센서를 이용하는 장치로 마우스를 한정하여 설명하였 지만, 전력 소모의 감소를 위해 사람이 접촉한 경우에만 동작될 필요가 있는 모든 종류의 휴먼 인터페이스 장치는 상기의 방법을 채택하여 줄 수 있다.
이어서 도 8a를 참조하면, 마우스(70)는 도 6에서와 같이 이미지 센서(63)와, 전원 공급부(64)와, 무선 통신 인터페이스부(65)와, 키버튼(66)를 구비하되, 도 6의 스크롤 장치(67)와 MCU(62)를 복수개의 전기적 접촉센서들(71)와 MCU(72)로 대체한다.
복수개의 전기적 접촉센서들(71)는 도 8b와 같이 소정의 패턴을 가지며 마우스 상부면에 배치되는 복수개의 접촉 패드들(PADS)에 각각 연결되어 전기적 스크롤 장치를 구현한다. 이때 전기적 접촉센서들(71) 각각은 도 6의 전기적 접촉센서(61)에 같이 접촉패드(PAD)에 대한 접촉 물체의 접촉을 감지 및 통보한다.
MCU(72)는 복수개의 전기적 접촉 센서들(71)로부터 전송되는 신호들을 조합하여 스크롤 방향을 파악하고, 해당 방향으로 컴퓨터의 디스플레이 화면을 스크롤 할 수 있도록 하는 스크롤 데이터를 발생하여 컴퓨터에 전송한다.
이에 도 8a의 마우스는 복수개의 전기적 접촉센서들(71)를 통해 사용자의 접촉 위치를 파악하고, MCU(72)를 통해 사용자의 접촉 위치에 대응되는 스크롤 방향을 파악하여, 사용자가 필요로 하는 방향으로 컴퓨터의 디스플레이 화면을 스크롤 하도록 하는 스크롤 데이터를 발생한다.
예를 들어, 사용자가 도 8b와 같이 상하로 일렬 배치된 복수개의 접촉 패드들(PADS) 중 하측에 배치된 일부 접촉 패드들(P5, P6)에만 접촉하면, 이 일부 접촉 패드들(P5, P6)에 대응되는 일부 접촉 센서들만이 하이 레벨을 가지는 출력 신호를 발생한다. 이에 MCU(72)는 복수개의 접촉 패드들(P1~P6) 중 하측에 배치된 일부 접촉 패드들(P5, P6)이 접촉되었음을 감지하고 디스플레이 화면을 아래쪽으로 스크롤 하기 위한 스크롤 데이터를 발생하여 준다.
도 8a의 마우스 장치는 종래의 기계적 스크롤 장치가 차지하는 공간을 감소시킬 수 있어, 아주 얇은 두께의 마우스 장치의 구현이 가능하고 마모성이 강한 기계적 장치를 제거함으로 장치의 내구성을 증대한다.
이외에도 도 9a와 도 9b에서와 같이, 도 3의 복수개의 전기적 접촉 센서는 각 전기적 접촉 센서와 연결되는 접촉 패드들(PADS)을 휴대 단말기 또는 MP3 플레이어의 문자 배열판에 소정의 패턴으로 배치하고, 스크롤 장치 또는 위치 추적 장치 또는 위치 입력 장치로써 이용할 수 도 있다.
즉, 사용자가 소정의 패턴으로 배치된 접촉 패드들을 위에서 손가락을 이동시키면 디스플레이 화면에 이 이동을 표시하거나 디스플레이 화면에 표시된 특정 항목을 선택하는 위치 입력 장치로서 이용할 수 도 있다.
이와 같이 본 발명의 전기적 접촉 센서는 하나의 접촉 패드만을 구비하고, 그 구성이 간단하여 접촉 유무 또는 접촉 위치의 변화를 활용하는 어떠한 장치에 손쉽게 응용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 전기적 접촉센서는 전도성이 충분하지 않더라도 일정이상의 전하 축적 능력을 가진 접촉 물체이면 접촉 유무를 정확하게 판단할 수 있도록 하여 동작의 신뢰성을 제공하여 준다. 이는 특히, 날씨의 습도 유무와 사람간이 전도성 차이나 장갑 등의 피복 착용 유무에 상관없이 전기적 접촉센서가 안정적으로 동작 될 수 있도록 하여 준다.
또한 전기적 접촉센서는 하나의 접촉 패드만으로도 접촉 물체의 접촉 유무를 판단할 수 있도록 하여 제품의 레이아웃을 감소시켜 줄 수 있다.
또한 본 발명의 휴먼 인터페이스 장치는 전기적 접촉 센서를 이용하여 전력 공급을 제어하거나 스크롤 동작하는 것과 같이 보다 향상되고 다양해진 기능을 제공하여 줄 수 있다.
Claims (14)
- 기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부;제1저항과 제1캐패시터를 구비하고, 상기 기준 신호를 상기 제1저항과 상기 제1캐패시터를 통해 지연시켜 제1신호를 발생하는 제 1 신호 발생부;제2 저항과 하나의 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 물체가 접촉된 경우에는 상기 기준 신호를 상기 제2 저항과 상기 접촉 패드를 통해 제1신호보다 더 많이 지연시키고, 비접촉된 경우에는 상기 제2 저항에 따라 상기 제1신호보다 더 적게 지연시켜 제2신호를 발생하는 제 2 신호 발생부; 및상기 제1신호에 동기되어 상기 제2신호를 수신하거나 상기 제2신호에 동기되어 상기 제1신호를 수신하여 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1저항은 상기 기준 신호 발생부와 상기 접촉 신호 발생부 사이에 연결되고,상기 캐패시터는 상기 제1저항과 접지 전압 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 2 항에 있어서,상기 캐패시터는 상기 접촉 물체보다 작은 정전용량을 가지는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2저항은 상기 기준 신호 발생부와 상기 접촉 신호 발생부 사이에 연결되고,상기 접촉 패드는 상기 제2저항과 접지 전압 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 신호 발생부는상기 제 1 신호에 동기되어 상기 제 2 신호를 획득 및 래치하여 상기 접촉 신호를 발생하는 플립플롭인 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 신호 발생부는상기 제 2 신호에 동기되어 상기 제 1 신호를 획득 및 래치하여 상기 접촉 신호를 발생하는 플립플롭인 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 신호 발생부는상기 제 1 신호에 동기되어 상기 접촉 신호를 래치하여 상기 제 2 신호를 발생하는 래치회로인 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 신호 발생부는상기 제 2 신호에 동기되어 상기 제 1 신호를 래치하여 상기 접촉 신호를 발생하는 래치회로인 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전기적 접촉센서는상기 접촉 신호를 안정화 및 평활화한 후 출력하는 필터부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉센서.
- 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 패드의 접촉 여부에 따라 접촉 신호를 각각 발생하는 적어도 하나 이상의 전기적 접촉 센서; 및상기 접촉 신호에 응답하여 전력 제어 동작을 수행하는 제어부를 구비하고,상기 전기적 접촉 센서는기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부;제1저항과 제1캐패시터를 구비하고, 상기 기준 신호를 상기 제1저항과 상기 제1캐패시터를 통해 지연시켜 제1신호를 발생하는 제 1 신호 발생부;제2 저항과 하나의 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 물체가 접촉된 경우에는 상기 기준 신호를 상기 제2 저항과 상기 접촉 패드를 통해 제1신호보다 더 많이 지연시키고, 비접촉된 경우에는 상기 제2 저항에 따라 상기 제1신호보다 더 적게 지연시켜 제2신호를 발생하는 제 2 신호 발생부; 및상기 제1신호에 동기되어 상기 제2신호를 수신하거나 상기 제2신호에 동기되어 상기 제1신호를 수신하여 상기 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴먼 입력 장치.
- 데이터를 화면에 디스플레이하는 디스플레이부;소정의 패턴으로 배치된 복수개의 접촉 패드들을 구비하고, 접촉 물체가 상기 복수개의 접촉 패드들 중 적어도 하나 이상의 접촉 패드에 접촉됨에 따라 적어도 하나 이상의 접촉 신호들을 발생하는 전기적 스크롤 장치; 및상기 접촉 신호들을 분석하여 상기 접촉 물체가 접촉된 상기 접촉 패드들의 위치를 파악하고, 상기 접촉 패드들의 위치에 대응되는 방향으로 상기 화면을 스크롤 하는 제어부를 구비하고,상기 전기적 스크롤 장치는기준 신호를 생성하는 기준 신호 발생부와, 제1저항과 제1캐패시터를 구비하고, 상기 기준 신호를 상기 제1저항과 상기 제1캐패시터를 통해 지연시켜 제1신호를 발생하는 제 1 신호 발생부와, 제2 저항과 하나의 접촉 패드를 구비하고, 상기 접촉 물체가 접촉된 경우에는 상기 기준 신호를 상기 제2 저항과 상기 접촉 패드를 통해 제1신호보다 더 많이 지연시키고, 비접촉된 경우에는 상기 제2 저항에 따라 상기 제1신호보다 더 적게 지연시켜 제2신호를 발생하는 제 2 신호 발생부와, 상기 제1신호에 동기되어 상기 제2신호를 수신하거나 상기 제2신호에 동기되어 상기 제1신호를 수신하여 상기 접촉 신호를 발생하는 접촉 신호 발생부를 각각 구비하는 복수개의 전기적 접촉 센서들을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴먼 인터페이스 장치.
- 삭제
- 제 11 항에 있어서, 상기 제어부는상기 화면에 상기 접촉 물체가 접촉된 접촉 패드들의 위치 정보를 표시하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴먼 인터페이스 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 제어부는상기 접촉 신호들을 분석하여 상기 화면에 디스플레이된 항목을 선택하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴먼 인터페이스 장치.
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