정전 용량 변화 감지 장치 및 그 방법
Noise immunity-enhanced capacitance readout apparatus and method thereof
특허 요약
정전 용량 변화 감지 장치 및 그 방법이 개시된다. 정전 용량 변화 감지 장치는, 인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 적어도 하나에 의한 외부 전극의 정전 용량 변화를 감지하되, 전하 공유를 기반으로 상기 외부 전극의 정전 용량 변화에 기초한 주기적인 펄스를 출력하는 센싱 회로부; 소정 시간 동안 상기 주기적인 펄스의 개수를 카운트한 후 카운터 출력 수로 나누어 평균 펄스 수를 출력하는 필터 회로부; 및 상기 평균 펄스 수와 이전 평균 펄스 수의 차이를 계산하여 정전 용량 변화값을 도출하고, 상기 정전 용량 변화값을 이용하여 인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 어느 하나로 결정하는 검출 회로부를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 적어도 하나에 의한 외부 전극의 정전 용량 변화를 감지하되, 전하 공유를 기반으로 상기 외부 전극의 정전 용량 변화에 기초한 주기적인 펄스를 출력하는 센싱 회로부;소정 시간 동안 상기 주기적인 펄스의 개수를 카운트한 후 카운터 출력 수로 나누어 평균 펄스 수를 출력하는 필터 회로부; 및상기 평균 펄스 수와 이전 평균 펄스 수의 차이를 계산하여 정전 용량 변화값을 도출하고, 상기 정전 용량 변화값을 이용하여 인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 어느 하나로 결정하는 검출 회로부를 포함하되,상기 센싱 회로부는, 전원 전압(VDD)으로의 연결 여부를 결정하는 S2 스위치;상기 S2 스위치에 의해 상기 전원 전압(VDD)와 연결되어 충전되는 제2 캐패시터;내부 클럭에 따라 주기적으로 상기 외부 전극에 포함된 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터를 연결하는 S1 스위치;상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 연결에 의한 전하 공유로 입력 노드 전압이 네거티브 입력인 임계 전압에 도달하면 하이(high) 상태의 출력 신호를 출력하는 비교기를 포함하되,상기 입력 노드 전압이 상기 임계 전압에 도달하면 상기 출력 신호의 부궤환 제어 루프에 의해 상기 비교기는 주기적인 펄스를 출력 신호로 출력하되, 상기 입력 노드는 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 접점인 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 장치.

2

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3

제1 항에 있어서, 상기 입력 노드 전압이 상기 임계 전압을 초과하면, 상기 S2 스위치가 접지로 연결되고, 상기 제2 캐패시터는 그라운드 레벨로 방전되되, 내부 클럭 주기 동안 전하 공유를 통해 상기 입력 노드의 전압이 감소되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 장치.

4

제1 항에 있어서, 상기 검출 회로부는, 상기 도출된 정전 용량 변화값이 기설정된 터치 임계치 또는 움직임 임계치를 초과하는 경우 타이머를 재설정한 후 소정 시간 동안 상기 정전 용량 변화값을 모니터링한 결과 추가적인 변화가 감지되면 인체에 의한 터치 또는 움직임으로 구분하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 장치.

5

제1 항에 있어서, 상기 검출 회로부는 상기 소정 시간 동안 상기 정전 용량 변화값을 모니터링한 결과 추가적인 변화가 감지되지 않으면 물체에 의한 터치 또는 움직임으로 구분하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 장치.

6

(a) 인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 적어도 하나에 의한 외부 전극의 정전 용량 변화를 감지하되, 전하 공유를 기반으로 상기 외부 전극의 정전 용량 변화에 기초한 주기적인 펄스를 출력하는 단계;(b) 소정 시간 동안 상기 주기적인 펄스의 개수를 카운트한 후 카운터 출력 수로 나누어 평균 펄스 수를 출력하는 단계; 및(c) 상기 평균 펄스 수와 이전 시점의 평균 펄스 수의 차이를 계산하여 정전 용량 변화값을 도출하고, 상기 정전 용량 변화값을 이용하여 인체 또는 물체의 접촉 및 움직임 중 어느 하나를 결정하는 단계를 포함하되,상기 (a) 단계는, 리셋 스위치가 켜짐에 따라 상기 외부 전극에 포함된 제1 캐패시터가 방전되며, 제1 출력 신호를 출력하는 단계; 및상기 제1 출력 신호에 의해 제2 캐패시터가 전원 전압을 이용하여 충전되며, 상기 제1 캐패시터와 전하 공유됨에 따라 내부 클럭 주기에 따라 제2 출력 신호를 출력하는 단계를 포함하되,상기 제2 출력 신호는 부궤환 제어 루프에 의해 주기적인 펄스로 출력되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 방법.

7

삭제

8

제6 항에 있어서, 상기 제2 출력 신호의 부궤환 제어 루프에 따라 상기 제2 캐패시터는 그라운드 레벨로 방전되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 방법.

9

삭제

10

제6 항에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 도출된 정전 용량 변화값이 기설정된 터치 임계치 또는 움직임 임계치를 초과하는 경우 타이머를 재설정하는 단계; 및상기 재설정된 타이머를 이용하여 소정 시간 동안 상기 정전 용량 변화값을 추가적으로 모니터링하되, 모니터링 결과 추가적인 변화가 감지되는 경우 인체에 의한 터치 또는 움직임으로 결정하는 단계를 포함하는 정전 용량 변화 감지 방법.

11

제10 항에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 소정 시간 동안 상기 정전 용량 변화값을 모니터링한 결과 추가적인 변화가 감지되지 않으면 물체에 의한 터치 또는 움직임으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 변화 감지 방법.