KR102219514B1 - A Body Touch Pattern Sensing System - Google Patents
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Abstract
Capacitive Sensor Array Mat(602) 장치의 감지 Pattern Data와 Actuator (604) 장치의 제어 신호를 전달하기 위해 Interface 회로부 (606)가 연결된다. Interface 회로부 (606)에 전달된 신호는 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 인터넷망에 연결된다. 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 전달된 신호는 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 저장하여 감지 Pattern Data를 축적하게 된다.
Body Pattern 분석 시스템 (612)은 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 축적된 감지 Pattern Data를 시간, 자세, 위치 등을 기초로 분석하게 된다. Body Pattern 분석 시스템 (612)은 축적된 감지 Pattern Data인 Big Data를 기반으로 머신 러닝 (Machine Learning)과 딥 러닝 (Deep Learning) 같은 인공지능(AI(Artificial Intelligence)) 분석 기법을 적용하는 것을 포함한다.
서비스 시스템 (614)은 Body Pattern 분석 시스템 (612)에서 분석된 특정 Pattern Data를 사용자가 활용할 수 있는 서비스를 제공한다. 서비스 시스템 (614)은 휴대폰, PC, Tablet PC 등의 유무선 단말기 장치를 포함한다. The interface circuit part 606 is connected to transmit the sensing pattern data of the capacitive sensor array mat 602 device and the control signal of the actuator 604 device. The signal transmitted to the interface circuit unit 606 is connected to the Internet network by a wireless or wired communication unit 608. The signal transmitted by the wireless or wired communication unit 608 is stored in the Internet Cloud storage system 610 to accumulate detection pattern data.
The body pattern analysis system 612 analyzes the detected pattern data accumulated in the Internet Cloud storage system 610 based on time, posture, and position. Body pattern analysis system 612 includes applying AI (Artificial Intelligence) analysis techniques such as machine learning and deep learning based on the accumulated detection pattern data, Big Data. .
The service system 614 provides a service through which a user can utilize specific pattern data analyzed by the body pattern analysis system 612. The service system 614 includes wired/wireless terminal devices such as mobile phones, PCs, and tablet PCs.
Description
Capacitive Sensor Array Mat(602) 내에서 사람 몸의 일부가 접촉되면 접촉 형상에 기반하여 감지 Pattern Data가 생성되게 된다. Capacitive Sensor Array Mat(602)가 설치될 수 있는 적용 사물은 각종 의자, 각종 침대 등 사람의 몸이 접촉될 수 있는 장치를 포함한다. Capacitive Sensor Array Mat(602)의 감지 Pattern Data 신호와 Actuator (604)의 제어 신호를 Internet 상에 전달하기 위해 Interface 회로부 (606)가 연결된다. Interface 회로부 (606)에 전달된 신호는 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 인터넷망에 연결된다. 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 전달된 신호는 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 저장하여 감지 Pattern Data를 축적하게 된다.When a part of the human body is in contact within the capacitive
Body Pattern 분석 시스템 (612)은 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 축적된 감지 Pattern Data를 시간, 자세, 위치 등을 기초로 분석하게 된다. Body Pattern 분석 시스템 (612)은 축적된 감지 Pattern Data인 Big Data를 기반으로 머신 러닝 (Machine Learning)과 딥 러닝 (Deep Learning) 같은 인공지능(AI(Artificial Intelligence)) 분석 기법을 적용하는 것을 포함한다.The body pattern analysis system 612 analyzes the detected pattern data accumulated in the Internet Cloud storage system 610 based on time, posture, and position. Body pattern analysis system 612 includes applying AI (Artificial Intelligence) analysis techniques such as machine learning and deep learning based on the accumulated detection pattern data, Big Data. .
서비스 시스템 (614)은 Body Pattern 분석 시스템 (612)에서 분석된 특정 Pattern Data를 사용자가 활용할 수 있는 서비스를 제공한다. 서비스 시스템 (614)은 휴대폰, PC, Tablet PC 등의 유무선 단말기 장치를 포함한다.
The service system 614 provides a service through which a user can utilize specific pattern data analyzed by the body pattern analysis system 612. The service system 614 includes wired/wireless terminal devices such as mobile phones, PCs, and tablet PCs.
고 전압의 교류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다. In a voltage conversion device for converting a high voltage AC power source to a low voltage DC power source, the
따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다. 한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자에 병렬로 배치하여 사용하게 된다. Therefore, it acts as a disturbing factor in constructing a low-cost circuit. Meanwhile, the Zener
최근에는 통신 분야의 system transients와 lightning-induced transients로부터 시스템을 보호해주는 써지 보호 역할과, 이동 통신 단말기, 노트북 PC, 전자수첩, PDA등의 정전 기에 대하여 회로를 보호해주는 ESD(electrostatic discharge) protection의 역할로서 PN 바리스터(Varistor)가 필요하다.Recently, the role of surge protection that protects the system from system transients and lightning-induced transients in the communication field, and the role of electrostatic discharge (ESD) protection that protects the circuit against static electricity in mobile communication terminals, notebook PCs, electronic notebooks, and PDAs. As a PN varistor is required.
각종 정보기기, 제어기기 등 전기를 사용하는 제품에 갑작스런 전압의 변화(surge) 가전제품에 대한 기기 손상을 방지하기 위한 써지 흡수소자로서 사용 된다. 또한 발전소, 변전소, 송전소 같은 전력 기기 분야에서 낙뢰로부터 설비를 안전하게 보호하기 위한 전력용 피뢰기의 핵심 소자에 이르기까지 다양한 부분에 사용된다. It is used as a surge absorbing device to prevent sudden voltage surge in products that use electricity, such as various information devices and control devices, and damage to appliances. In addition, it is used in a variety of areas, from power equipment fields such as power plants, substations, and transmission stations to the core elements of power arresters to safely protect facilities from lightning strikes.
이에 따라 이들 장비에 발생하는 전원서지, 낙뇌서지 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 필요성이 그 어느 때보다도 강하게 요구되고 있다.Accordingly, the necessity to protect the system from power surges, lightning surges, etc. occurring in these equipments is stronger than ever.
전력 계통에 설치되는 전자기기들을 이러한 과도 외부 서지로부터 파괴, 또는 오동작하지 않도록 서지를 차단하기 위해서는 서지 보호 장치(Surge Protection Device: SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS)를 설치한다. 또한, 전력 계통에 설치되는 전자기기들은 이상 전류, 이상 전압 혹은 누설 전류와 같은 각종 고장 사고에 의한 재해를 방지할 수 있는 감지(Sensing) 보호 장치를 설치하여야 한다.
대한민국 특허출원번호 제10-2011-0141186호(2011.12.23)에서 '그래핀을 전극 및/또는 스트레인 게이지(strain gauge)로서 이용하여 터치 위치 및/또는 터치 압력 세기를 특정할 수 있는 터치센서, 특히, 그래핀을 이용함으로써 저항변화에 의하여 압력 및 위치를 동시에 감지할 수 있는 터치센서'를 기재하고 있고, 대한민국 특허출원번호 제10-2017-0113321호(2017.09.05)에서 '압력 센서의 격자 모양 배치를 이용한 스마트 침대 시스템'을 기재하고 있고, 대한민국 특허출원번호 제10-2016-0099419호(2015.02.12)에서 'FSR(Force Sensing Resistor) 센서를 이용한 자세 검출 징치 및 방법'을 기재하고 있고, 일본 특허공보 특허 제5167409호(2013.03.21)에서, '와병생활을 하는 환자의 욕창 발생을 억제하기 위해 매트리스에 정전용량(압력으로 정전 막 사이의 유전체 두께 변경에 따른 저항 변화 감지: 청구항 [7] 상기 센서 본체(30)에 있어서, 상기 전극(01 X~14 X, 01Y~10 Y)은 상기 센서 박막(31)이 겉으로 배치되는 띠모양이 겉전극(01 X~14 X)과, 상기 센서 박막(31)이 뒤편으로 배치되는 띠모양이 뒤편 전극(01 Y~10 Y)으로 이루어져, 상기 검출부(A0101~A1410)는 상기 겉전극(01 X~14 X)과 상기 뒤편 전극(01 Y~10 Y)이 표리 방향으로부터 교차함으로써 형성되어 입력하는 상기 하중에 따라 상기 검출부가 정전 용량(electric capacity)이 변화하는 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나에 기재된 체위체 압제어장치(1).) 신체 하중을 감지하는 정전 센서(electric capacity)를 부착하여 환자의 자세와 체압을 검출하고 자세를 전환하도록 하는 장치와 방법'을 기재하고 있으나, 이상 예와 같이 자세 검출 종래 기술의 기반은 모두 압력 즉, 신체 압력에 따른 저항 값 특성 변화 감지(감압 감지) 방법을 기반으로 하고 있다.
따라서, 종래 기술은 무게나 압력을 감지하는 감압 기반의 FSR 센서, 전도성시트의 정전용량 센서, 혹은 정전 센서(electric capacity) 등의 구조로써 저항 특성 변화 센서 기술을 기본으로 한다.
또한, 다른 종래 기술은 일본 특허공보 JP 2017-169881 A (2017.09.28)에서, '리상센서 및 리상상태 판정 장치: 청구항 [1]에서, 신체 유무를 검출하는 정전용량식(capacitance) 리상센서로서, 정부 한 쌍이 전극으로 형성하시는 제1 정전 용량(electric capacity) 전극과, 상기 제1 정전 용량(electric capacity) 전극으로 근접 해서 설치되는 정부 한 쌍이 전극으로 형성하시는 제2 정전 용량(electric capacity) 전극으로 이루어져, 상기 제1 정전 용량(electric capacity) 전극과 상기 제2 정전 용량(electric capacity) 전극이 상기 신체까지의 거리가 차이에 따른 정전 용량(electric capacity)이 차이에 의해 상기 신체 존재 검출 신호(detecting signal)를 출력하는 것을 특징으로 하는 리상센서' 를 기재하고 있으나, 이상 예와 같이 종래 기술의 단위 정전용량식(capacitance) 리상센서 소자는 상기 제1 정전 용량(electric capacity) 2개 전극과 상기 제2 정전 용량(electric capacity) 2개 전극 구조를 기반으로 총 4개의 복수개 정부 2 쌍 전극으로 구성되어 있다.
상기 종래 기술의 압력 혹은 저항 변화 감지 구조 및 상기 제1 정전 용량(electric capacity) 정부 한 쌍 전극과 상기 제2 정전 용량(electric capacity) 정부 한 쌍 전극 구조와는 전혀 상관 없이, 본 발명은 손이나 발 등의 사람 몸의 일부가 일정 거리 이내로 접근 했는지를 감지하는 거리 인지 Capacitive Sensor(m,n) 소자를 기반으로 하고, 단위 Capacitive Sensor(m,n) 소자는 1 개의 단일 전극 구조 기술을 기반으로 전개하고자 한다.Surge Protection Device (SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS) is used to block the electronic devices installed in the power system from destruction or malfunction from such transient external surges. Install. In addition, electronic devices installed in the power system must be equipped with a sensing protection device capable of preventing disasters caused by various faults such as abnormal current, abnormal voltage or leakage current.
In Korean Patent Application No. 10-2011-0141186 (2011.12.23),'a touch sensor capable of specifying the touch position and/or the intensity of the touch pressure using graphene as an electrode and/or a strain gauge, In particular, it describes a touch sensor that can simultaneously sense pressure and position by changing resistance by using graphene, and in Korean Patent Application No. 10-2017-0113321 (2017.09.05),'Grid of pressure sensor' is described. 'Smart bed system using shape arrangement', and Korean Patent Application No. 10-2016-0099419 (2015.02.12) describes'posture detection and method using FSR (Force Sensing Resistor) sensor'. , In Japanese Patent Publication No. 5167409 (2013.03.21),'Detection of change in resistance due to change of dielectric thickness between electrostatic membranes by pressure on the mattress in order to suppress the occurrence of bedsores in patients living sickly: claim [ 7] In the sensor body 30, the electrodes (01 X to 14 X, 01Y to 10 Y) have a band-shaped outer electrode (01 X to 14 X) on which the sensor thin film 31 is disposed, The sensor thin film 31 is formed in a band-shaped rear electrode (01 Y to 10 Y), and the detection units A0101 to A1410 are the outer electrodes (01 X to 14 X) and the rear electrode (01). The positional body pressure control device (1) according to any one of
Accordingly, the prior art is based on a resistance characteristic change sensor technology as a structure such as a decompression-based FSR sensor that senses weight or pressure, a capacitance sensor of a conductive sheet, or an electric capacity sensor.
In addition, another prior art is disclosed in Japanese Patent Publication JP 2017-169881 A (2017.09.28),'Re-phase sensor and re-phase state determination device: In claim [1], as a capacitive re-phase sensor for detecting the presence or absence of a body. , A first electric capacity electrode formed by a pair of positive and negative electrodes, and a second electric capacity electrode formed by a pair of positive and negative electrodes installed in close proximity to the first electric capacity electrode. The body presence detection signal (electric capacity) according to the difference in distance between the first and second electric capacity electrodes and the body between the first and second electric capacity electrodes is a difference. A phase sensor characterized by outputting a detecting signal is described. However, as in the above example, the unit capacitance type phase sensor element of the prior art includes the first two electrodes of electric capacity and the Based on the second electric capacity two electrode structure, it is composed of a total of four plurality of positive and negative electrode pairs.
Regardless of the pressure or resistance change sensing structure of the prior art, the first electric capacity positive and negative pair electrode and the second electric capacity positive and negative pair electrode structure at all, the present invention It is based on a distance-aware capacitive sensor (m,n) device that detects whether a part of a human body such as a foot has approached within a certain distance, and the unit capacitive sensor (m,n) device is based on a single electrode structure technology. I want to develop.
본 발명의 실시예는 다음과 같은 특징을 갖는다. An embodiment of the present invention has the following features.
첫째, 몸 상태가 불편한 사람들이 의자에 앉아 있거나 서 있는 자세를 감지하여 교정 등의 조치를 취할 수 있는 시스템의 구현이 가능하게 하는 특징을 갖는다.First, it has a feature that enables the implementation of a system in which people with discomfort can detect a sitting or standing posture in a chair and take measures such as correction.
둘째, 침대에 누워 있는 환자의 시간 관리를 통해 욕창 발생을 방지할 수 있는 시스템을 구현하게 하는 특징을 갖는다.Second, it has the feature of implementing a system that can prevent the occurrence of bedsores through time management of the patient lying in bed.
셋째, 일반 사람들의 수면 중의 몸의 자세 패턴(pattern)을 감지하여 수면 중의 상태를 제어하거나 몸의 다른 증상을 파악하기 위한 정보를 습득하고 조치를 취할 수 있는 시스템을 구현할 수 있는 특징을 갖는다.
Third, it has the characteristic of implementing a system capable of acquiring information and taking measures to control the state during sleep by detecting body posture patterns during sleep of ordinary people or to understand other symptoms of the body.
고 전압의 교류 및 직류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 통상 변압 회로(100)의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 구성에서 차지하는 많은 면적을 제거하여 저 비용의 회로를 구성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. In a voltage conversion device that converts a high voltage AC and DC power supply to a low voltage DC power supply, the configuration of the
또한 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701) 및 Capacitive Sensor부 (702) 로 구성된다.In addition, the block configuration of the strong-ARM Latch amplifying circuit for generating Sensing Detection Voltage is composed of a strong-ARM amplifying
S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.The S_1
S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.S_2 signal input The Sensing Detection Voltage generation transistor 707 is a transistor element for inputting the S_2 signal of the
상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to generate a Sensing Detection Voltage characteristic of a predetermined value different from the S_1
Capacitive Sensor부는 박막 혹은 후막의 유전성 절연막이 단일 Pad 전극 표면에 형성 되고, 단일 Pad 전극은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부의 S_1 신호 혹은 S_2 신호 단자 중에서 선택적으로 한 개의 단자에 연결하여 구성된다.The capacitive sensor part is formed by forming a thin film or thick dielectric insulating film on the surface of a single pad electrode, and the single pad electrode is configured by selectively connecting to one terminal from the S_1 signal or S_2 signal terminals of the strong-ARM amplifying unit generating Sensing Detection Voltage.
사물 장치(600)는 IoT (Internet of Things)의 대상이 되는 사물에 해당되는 장치를 의미한다. 본 발명에서의 사물 장치(600)는 사람의 몸(Body)이 접촉했을 때 신호를 발생할 수 있는 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 배치 장치인 Capacitive Sensor Array Mat(602)와 센서 신호에 대응되는 응답 제어 신호를 처리할 수 있는 실행 장치인 Actuator (604)를 포함한다. Capacitive Sensor Array Mat(602) 장치는 Row 방향과 Column 방향으로 복수개의 용량성 센서 (Capacitive Sensor)가 행렬, 즉, Capacitive Sensor(1,1), Capacitive Sensor(m,n), 형태로 배치된 구조 장치를 의미한다. 각각의 Capacitive Sensor(m,n) 소자는 손이나 발 등의 사람 몸의 일부가 일정 거리 이내로 접근 했을 때 접촉 신호를 발생하는 소자이다. Capacitive Sensor Array Mat(602) 내에서 사람 몸의 일부가 접촉된 영역의 복수개의 특정 용량성 센서 (Capacitive Sensor)소자들은 접촉 신호를 발생하고, 나머지 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 소자들은 비접촉 신호를 발생하게 된다.
The thing device 600 refers to a device corresponding to a target object of IoT (Internet of Things). In the present invention, the object device 600 includes a capacitive
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 몸 상태가 불편한 사람들이 의자에 앉아 있거나 서 있는 자세를 감지하여 교정 등의 조치를 취할 수 있는 시스템의 구현이 가능하게 하는 효과를 제공한다. First, it provides the effect of enabling the implementation of a system that enables people with discomfort in their physical condition to take measures such as correction by detecting a posture sitting or standing in a chair.
둘째, 침대에 누워 있는 환자의 시간 관리를 통해 욕창 발생을 방지할 수 있는 시스템을 구현하게 하는 것을 특징으로 하는 효과를 제공한다.Second, it provides an effect characterized by implementing a system capable of preventing the occurrence of bedsores through time management of the patient lying in bed.
셋째, 일반 사람들의 수면 중의 몸의 자세 패턴(pattern)을 감지하여 수면 중의 상태를 제어하거나 몸의 다른 증상을 파악하기 위한 정보를 습득하고 조치를 취할 수 있는 시스템을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 효과를 제공한다. Third, an effect characterized in that it is possible to implement a system capable of acquiring information and taking measures to control the state of sleep by detecting body posture patterns during sleep of ordinary people or to identify other symptoms of the body. Provides.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
In addition, preferred embodiments of the present invention are for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, substitutions and additions through the technical spirit and scope of the appended claims, and such modifications and changes will be made in the following claims. It should be viewed as belonging to the scope.
도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도.
도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도
도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도.
도 4은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도.
도 5는 본 발명 Capacitive Sensor부 (702) 의 상세 회로도.
도 6은 본 발명 신체 접촉 감지 Pattern Data 분석 시스템의 구성도1 is a configuration diagram of a typical voltage conversion circuit.
2 is a block diagram of a half-wave rectified VDD power generation circuit of the present invention
3 is a block diagram of a strong-ARM Latch amplifying circuit for generating Sensing Detection Voltage of the present invention.
4 is an operation waveform diagram of the strong-ARM Latch amplifying circuit generating Sensing Detection Voltage of the present invention.
Figure 5 is a detailed circuit diagram of the present invention
6 is a configuration diagram of a pattern data analysis system for detecting body contact according to the present invention
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a typical voltage conversion circuit.
교류 입력 전원(100)에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압회로(101), 정류 회로(102), 및 제너 다이오드(Zener diode)(104)의 회로 영역으로 구성된다. 통상 변압 회로(100)는 고 전압의 입력 전원을 저 전압으로 변환하는 회로 영역이다. In a voltage conversion device that converts the AC
정류 회로(102)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 반파 혹은 전파 정류 다이오드로 구성된 회로 영역이다. 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다. The
따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다.Therefore, it acts as a disturbing factor in constructing a low-cost circuit.
한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자(103)에 병렬로 배치하여 사용하게 된다. On the other hand, the
정류 회로(102)의 출력 단자(103)는 최종 출력 제1 전력 공급 단자(105)로 사용된다.The
도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도이다.2 is a block diagram of a half-wave rectified VDD power generation circuit according to the present invention.
본 발명의 교류 입력 전원에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 반파 정류 회로의 한쪽 입력 단에 연결된다.In the voltage converter for converting the AC input power source to the voltage of a low voltage DC power source of the present invention, one
교류 입력 전원(200)의 다른 쪽 전극(202)은 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.The
교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 Diode D4의 Anode 전극에 연결된다.One
Diode D4의 Cathode 전극은 전류 제한 소자인 저항 R1의 한쪽 단자에 연결된다.The cathode electrode of Diode D4 is connected to one terminal of resistor R1, which is a current limiting element.
저항 R1의 다른 쪽 단자(204)는 Zener diode (206)의 Cathode 와 Diode D5의 Anode 전극에 공통으로 연결된다.The
상기 Zener diode (206)의 Anode 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.The Anode terminal of the Zener diode 206 is connected to a common ground terminal, GND.
상기 D5의 Cathode 전극에는 저 전압 출력 단자인 VDD 전원 단자가 연결된다.A VDD power terminal, which is a low voltage output terminal, is connected to the cathode electrode of D5.
VDD 전원 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 VDD 전원 단자에 연결된다.The VDD power terminal is connected to the VDD power terminal of the strong-ARM Latch amplifier circuit that generates Sensing Detection Voltage.
도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도이다.3 is a block diagram of a strong-ARM Latch amplifying circuit for generating Sensing Detection Voltage of the present invention.
Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Capacitive Sensor부 (702) 로 구성된다.The block configuration of the sensing detection voltage generation strong-ARM Latch amplification circuit is composed of the sensing detection voltage generation strong-
상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)는 out- 단자의 precharge transistor (703), out+ 단자의 precharge transistor (704), Latch 증폭부 (705), S_1 신호 입력 Transistor (706), S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707) 및 활성화 제어 Transistor (708) 로 구성된다.The sensing detection voltage generating strong-
상기 precharge transistor (703) 와 precharge transistor (704)는 out- 단자와 out+ 단자를 High 전압으로 Precharge 시키는 사용되는 Transistor 이다.The
Latch 증폭부 (705)는 out- 단자와 out+ 단자를 증폭시키기 위한 회로이다.The latch amplification unit 705 is a circuit for amplifying out- and out+ terminals.
S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.The S_1
S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.S_2 signal input The Sensing Detection Voltage generation transistor 707 is a transistor element for inputting the S_2 signal of the
또한, 상기 S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the S_2 signal input Sensing Detection Voltage generation transistor 707 is configured by connecting a plurality of transistors in series or in parallel in order to generate a sensing detection voltage characteristic of a predetermined value different from the S_1
상기 활성화 제어 Transistor (708)는 CLK 신호가 High 일 때는 동작을 활성화 시키고, CLK 신호가 Low 일 때는 Precharge 시키는 동작을 수행한다. The
상기 CLK 발생부 (701)는 전원을 인가하면 자체적으로 일정 주기의 clock 신호인 CLK 을 발생함을 특징으로 하는 회로 Block이다.The
상기 Capacitive Sensor부 (702) 는 온도 Sensor, 자기 Sensor, 가스 Sensor 등 각종 Sensor 신호를 발생하는 Sensor 회로 Block이다.The
도 4는 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도이다.4 is an operation waveform diagram of the strong-ARM Latch amplifying circuit generating Sensing Detection Voltage of the present invention.
상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 Low인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 비활성화 되어 Precharge 동작을 수행한다.In the section in which the CLK signal of the
한편, 상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 High인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 활성화 되어 정상 증폭 동작을 수행한다.On the other hand, in the section in which the CLK signal of the
본 발명의 회로는 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 한다.The circuit of the present invention is characterized in that the amplification operation and the precharge operation are periodically repeated in response to a certain frequency period of the CLK while power is being supplied.
도 5는 본 발명 Capacitive Sensor부 (702) 의 상세 회로도이다.5 is a detailed circuit diagram of the
Capacitive Sensor부 (702)는 인체 혹은 다른 물체의 접근 동작에 대해 정전 용량의 변동 신호를 감지하기 위한 회로 구성이다.The
정전 용량 감지 소자와 감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자로 구성된다.It is composed of a capacitance sensing element and a sensitivity setting value
정전 용량 감지 소자는 박막 혹은 후막의 유전성 절연막(500)과 단일 Pad 전극 (502)으로 구성된다.The capacitance sensing element is composed of a thin film or thick dielectric insulating film 500 and a single Pad electrode 502.
감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 S_1 신호와 S_2 신호 단자에 연결된다. The sensitivity setting value
박막 혹은 후막의 유전성 절연막(500)은 단일 Pad 전극 (502) 표면에 형성 된다. 단일 Pad 전극 (502) 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 S_1 신호 혹은 S_2 신호 단자 중에서 선택적으로 한 개의 단자에 연결하여 구성된다.The thin film or thick dielectric insulating film 500 is formed on the surface of the single pad electrode 502. The single pad electrode 502 terminal is configured by selectively connecting to one terminal of the S_1 signal or S_2 signal terminal of the strong-
절연막(500)은 진공 및 공기를 포함하고 SiO2, 플라스틱 재료 등 각종 박막 혹은 후막 형태의 전기적 부도체 절연 재료를 포함한다.The insulating film 500 includes vacuum and air, and includes various thin-film or thick-film electrical insulator insulating materials such as SiO2 and plastic materials.
Pad 전극 (502) 재료는 Al, Cu, Au 등 모든 도전성 재료를 포함한다.The material of the pad electrode 502 includes all conductive materials such as Al, Cu, and Au.
감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자는 인체, 동물 혹은 다른 물체의 접근 동작시에 감지 거리 값을 설정하기 위한 소자이다.The sensitivity setting value
도 6은 본 발명 신체 접촉 감지 Pattern Data 분석 시스템의 구성도이다.6 is a block diagram of a pattern data analysis system for detecting body contact according to the present invention.
사물 장치(600)는 IoT (Internet of Things)의 대상이 되는 사물에 해당되는 장치를 의미한다. 본 발명에서의 사물 장치(600)는 사람의 몸(Body)이 접촉했을 때 신호를 발생할 수 있는 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 배치 장치인 Capacitive Sensor Array Mat(602)와 센서 신호에 대응되는 응답 제어 신호를 처리할 수 있는 실행 장치인 Actuator (604)를 포함한다. Capacitive Sensor Array Mat(602)는 Row 방향과 Column 방향으로 복수개의 용량성 센서 (Capacitive Sensor)가 행렬, 즉, Capacitive Sensor(1,1), Capacitive Sensor(m,n), 형태로 배치된 구조 장치를 의미한다. 각각의 Capacitive Sensor(m,n) 소자는 손이나 발 등의 사람 몸의 일부가 일정 거리 이내로 접근 했을 때 접촉 신호를 발생하는 소자이다. Capacitive Sensor Array Mat(602) 장치 내에서 사람 몸의 일부가 접촉된 영역의 복수개의 특정 용량성 센서 (Capacitive Sensor)소자들은 접촉 신호를 발생하고, 나머지 사람 몸의 일부가 접촉되지 않는 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 소자들은 비접촉 신호를 발생하게 된다. 따라서, Capacitive Sensor Array Mat(602) 내에서 사람 몸의 일부가 접촉되면 접촉 형상에 기반하여 감지 Pattern Data가 생성되게 된다. Capacitive Sensor Array Mat(602)가 설치될 수 있는 적용 사물은 각종 의자, 각종 침대 등 사람의 몸이 접촉될 수 있는 장치를 포함한다. 또한, 또 다른 적용 사물은 Capacitive Sensor Array Mat(602)가 설치될 수 있는 거실이나 평평한 장소에 사람이 눕거나 앉아 있을 수 있는 장소를 포함한다. 여러 실시 예로써, Capacitive Sensor Array Mat(602)를 의자에 설치하는 경우, 바닥면, 옆면, 뒷면 등에 각각 별도의 Capacitive Sensor Array Mat(602)를 부착 설치하여 각각의 접촉 영역에서의 몸의 접촉 영역에 대한 감지 Pattern Data를 수집하게 된다. Capacitive Sensor Array Mat(602) 장치를 침대에 설치하는 경우, 침대 매트리스 위에 Capacitive Sensor Array Mat(602)를 펼쳐서 설치하여 수면 중이거나 누워 있을 때의 몸의 접촉 영역에 대한 감지 Pattern Data를 수집하게 된다. Capacitive Sensor Array Mat(602)를 온돌방에 설치하는 경우, 온돌방 위에 Capacitive Sensor Array Mat(602)를 펼쳐서 설치하여 수면 중이거나 누워 있을 때의 몸의 접촉 영역에 대한 감지 Pattern Data를 수집하게 된다. 수집된 감지 Pattern Data를 분석하고 가공한 후 필요한 조작 조치를 위한 제어 신호를 처리하는 장치가 Actuator (604)이다. Actuator (604)의 제어 동작은 높이, 각도, 진동, 온도 등의 처리 제어 동작을 포함한다.The thing device 600 refers to a device corresponding to a target object of IoT (Internet of Things). In the present invention, the object device 600 includes a capacitive
Capacitive Sensor Array Mat(602)의 감지 Pattern Data 신호와 Actuator (604)의 제어 신호를 전달하기 위해 Interface 회로부 (606)가 연결된다. Interface 회로부 (606)에 전달된 신호는 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 인터넷망에 연결된다. 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 전달된 신호는 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 저장하여 감지 Pattern Data를 축적하게 된다.The interface circuit part 606 is connected to transmit the detection pattern data signal of the capacitive
Body Pattern 분석 시스템 (612)은 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 축적된 감지 Pattern Data를 시간, 자세, 위치 등을 기초로 분석하게 된다. Body Pattern 분석 시스템 (612)은 축적된 감지 Pattern Data인 Big Data를 기반으로 머신 러닝 (Machine Learning)과 딥 러닝 (Deep Learning) 같은 인공지능(AI(Artificial Intelligence)) 분석 기법을 적용하는 것을 포함한다.The body pattern analysis system 612 analyzes the detected pattern data accumulated in the Internet Cloud storage system 610 based on time, posture, and position. Body pattern analysis system 612 includes applying AI (Artificial Intelligence) analysis techniques such as machine learning and deep learning based on the accumulated detection pattern data, Big Data. .
서비스 시스템 (614)은 Body Pattern 분석 시스템 (612)에서 분석된 특정 Pattern Data를 사용자가 활용할 수 있는 서비스를 제공한다. 서비스 시스템 (614)은 휴대폰, PC, Tablet PC 등의 유무선 단말기 장치를 포함한다. 서비스 시스템 (614)의 서비스 실시 예로, 자세 보정 기기를 착용한 환자에게 자세 정보를 제공 한다.The service system 614 provides a service through which a user can utilize specific pattern data analyzed by the body pattern analysis system 612. The service system 614 includes wired/wireless terminal devices such as mobile phones, PCs, and tablet PCs. As a service example of the service system 614, posture information is provided to a patient wearing a posture correction device.
장시간 누워 있는 환자의 욕창을 예방하기 위해 일정 시간 동안 같은 자세로 누워 있을 경우, 자세 변경 조치 경보를 발생하는 등의 정보를 제공한다.In order to prevent bed sores in patients who have been lying down for a long time, information is provided, such as triggering a posture change action alert when lying in the same position for a certain period of time.
또한, 일반인의 수면 자세와 일상 생활의 피로 정도의 상관 관계나 몸의 이상 여부를 미리 예측하기 위한 수단으로써, 침대에서 수면 시의 몸의 자세 Pattern Data를 분석하여 수면시의 특이 정보를 분석 하여 제공한다.In addition, as a means to predict in advance the correlation between the sleep posture of the general person and the degree of fatigue in daily life or whether there is abnormality in the body, it analyzes and provides specific information during sleep by analyzing body posture pattern data when sleeping in bed. do.
100 입력 전원
101 변압 회로
102 정류 회로
104 제너 다이노드(Zener diode)
105 제1 전력 공급 단자
200 입력 전원100 input power
101 transformer circuit
102 rectifier circuit
104 Zener diode
105 first power supply terminal
200 input power
Claims (1)
사물 장치(600); 및
Capacitive Sensor Array Mat(602); 및
Actuator (604); 및
Interface 회로부 (606); 및
무선 혹은 유선 통신부 (608); 및
Internet Cloud 저장 시스템 (610); 및
Body Pattern 분석 시스템 (612); 및
서비스 시스템 (614)로 구성되고,
상기 사물 장치(600)에서,
상기 사물 장치(600)는 사람의 몸(Body)이 접촉했을 때 신호를 발생할 수 있는 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 배치 장치인 상기 Capacitive Sensor Array Mat(602)와 센서 신호에 대응되는 응답 제어 신호를 처리할 수 있는 실행 장치인 상기 Actuator (604)를 포함하고,
상기 용량성 센서 (Capacitive Sensor)는 손이나 발 등의 사람 몸의 일부가 일정 거리 이내로 접근 했을 때 접촉 신호를 발생하고,
상기 용량성 센서 (Capacitive Sensor)는 한개의 단일 Pad 전극 (502) 단자를 포함하고,
박막 혹은 후막의 유전성 절연막(500)은 상기 한개의 단일 Pad 전극 (502) 표면에 형성 되고,
상기 한개의 단일 Pad 전극 (502) 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 S_1 신호 혹은 S_2 신호 단자 중에서 선택적으로 한 개의 단자에 연결되고,
상기 Capacitive Sensor Array Mat(602)는 Row 방향과 Column 방향으로 복수개의 상기 용량성 센서 (Capacitive Sensor)가 행렬 형태로 배치되고,
상기 Capacitive Sensor Array Mat(602)에서,
사람 몸의 일부가 접촉된 영역의 복수개의 특정 근접 용량성 센서 (Capacitive Sensor)소자들은 접촉 신호를 발생하고, 나머지 사람 몸의 일부가 접촉되지 않는 영역의 복수개의 비근접 용량성 센서 (Capacitive Sensor) 소자들은 비접촉 신호를 발생함을 특징으로 하는 감지 Pattern Data가 생성되고,
상기 Capacitive Sensor Array Mat(602)의 상기 감지 Pattern Data와 상기 Actuator (604)의 제어 신호를 전달하기 위해 상기 Interface 회로부 (606)가 연결되고,
상기 Interface 회로부 (606)에 전달된 신호는 상기 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 인터넷망에 연결되고,
상기 무선 혹은 유선 통신부 (608)에 의해 전달된 신호는 상기 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 저장하여 상기 감지 Pattern Data를 축적하게 되고,
상기 Body Pattern 분석 시스템 (612)은 상기 Internet Cloud 저장 시스템 (610)에 축적된 상기 감지 Pattern Data를 분석하고,
상기 Body Pattern 분석 시스템 (612)은 축적된 상기 감지 Pattern Data를 기반으로 머신 러닝 (Machine Learning)과 딥 러닝 (Deep Learning) 같은 인공지능(AI(Artificial Intelligence)) 분석 기법을 적용하는 것을 포함하고, 상기 서비스 시스템 (614)은 상기 Body Pattern 분석 시스템 (612)에서 분석된 특정 Pattern Data를 사용자가 활용할 수 있는 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 거리 인지 기반 신체 접촉 감지 Pattern Data 분석 시스템.
In a distance perception-based physical contact detection pattern data analysis system that detects whether a part of a human body such as hands or feet approaches within a certain distance,
An object device 600; And
Capacitive Sensor Array Mat 602; And
Actuator 604; And
Interface circuit part 606; And
A wireless or wired communication unit 608; And
Internet Cloud storage system 610; And
Body Pattern Analysis System (612); And
Consisting of a service system 614,
In the thing device 600,
The object device 600 includes the capacitive sensor array mat 602, which is a capacitive sensor arrangement device capable of generating a signal when a human body is in contact, and a response control signal corresponding to the sensor signal. Including the Actuator 604, which is an execution device capable of processing,
The capacitive sensor generates a contact signal when a part of a human body such as a hand or foot approaches within a certain distance,
The capacitive sensor includes one single Pad electrode 502 terminal,
A thin film or thick dielectric insulating film 500 is formed on the surface of the single pad electrode 502,
The single pad electrode 502 terminal is selectively connected to one terminal of the S_1 signal or S_2 signal terminal of the strong-ARM amplifier 700 generating Sensing Detection Voltage,
In the Capacitive Sensor Array Mat 602, a plurality of the capacitive sensors are arranged in a matrix form in a row direction and a column direction,
In the Capacitive Sensor Array Mat (602),
A plurality of specific proximity capacitive sensor elements in the area where a part of the human body is in contact generates a contact signal, and a plurality of non-proximity capacitive sensors in the area where the other part of the human body is not contacted. The devices generate sensing pattern data characterized by generating a non-contact signal,
The interface circuit unit 606 is connected to transmit the detection pattern data of the capacitive sensor array mat 602 and the control signal of the actuator 604,
The signal transmitted to the interface circuit unit 606 is connected to the Internet network by the wireless or wired communication unit 608,
The signal transmitted by the wireless or wired communication unit 608 is stored in the Internet Cloud storage system 610 to accumulate the detection pattern data,
The body pattern analysis system 612 analyzes the detection pattern data accumulated in the Internet Cloud storage system 610,
The body pattern analysis system 612 includes applying an artificial intelligence (AI) analysis technique such as machine learning and deep learning based on the accumulated detection pattern data, The service system (614) provides a service through which a user can utilize the specific pattern data analyzed by the body pattern analysis system (612).
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| KR1020190050153A KR102219514B1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | A Body Touch Pattern Sensing System |
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