KR20120107705A - The digital angle measurement sensor or device by the electronic circuit sensing pad in the liquid material which has horizontal plane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체 면이 언제나 중력 방향에 대해서 수직 면을 유지하는 것을 기본 원리를 구현하기 위해 액체를 통해 전기가 통하는 감지전극들을 정해진 간격으로 설치한 유연기판을 이용하여 액체와 닿아있는 감지전극들의 위치를 바로 디지털 데이터로 측정하여 삼각함수 혹은 평면방정식과 법선 벡터를 계산하여 기울기를 구하는 모션센서에 관한 것이다. 이러한 개념의 모션센서는 자이로센서나 가속도센서 혹은 틸트센서와 달리 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 경사도를 구함으로써, 드리프트나 측정값의 변동 없이 정확하고 안정적으로 경사각을 측정할 수 있어 다음과 같은 효과가 기대된다.
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첫째, 가속도센서나 자이로센서를 통해 경사도를 계산하려면 측정값을 적분해야 하며 이 과정에서 발생하는 적분 상수로 인해 드리프트가 발생하는데 본 발명은 직접 경사도를 측정하므로 드리프트가 전혀 없는 센서가 제공된다.
둘째, 기존의 가속도 혹은 자이로센서와 틸트 센서에서 측정값은 모두 아날로그 값이므로 이를 AD변환 및 반드시 온도 보상 회로도 필요하지만 본 발명은 디지털 방식으로 액체와 닿아있는 감지패드의 위치를 측정하므로 AD변환 및 온도 보정을 할 필요가 없으므로 회로가 단순하게 구성된다.
셋째, 반도체 패키지 형태로 소형화될 경우 휴대폰 및 게임기, 리모컨, 마우스와 같은 모바일 기기의 경사도 및 운동 방향을 정밀하게 측정하는 용도로 사용될 수 있고, 디스플레이 수단이 포함될 경우 정밀하게 수평을 유지해야 하는 공작기계 등에도 적용될 수 있다.
넷째. 경사도 측정이 직접 디지털 방식으로 이루어짐에 따라 정밀한 경사각을 신뢰성있게 측정할 수 있어 현재 아이폰과 같은 스마트폰의 손가락 터치식 인터페이스가 아닌 모션식 인터페이스를 제공할 수 있다.
다섯째, 유연기판(FPCB)를 통해 액체를 담는 형태를 원통형으로 구성할 수 있어 직육면체 형태로 구성할 때 발생하는 모서리 부위에서 액체의 젖음 현상을 제거할 수 있다.
According to the present invention, in order to realize the basic principle that the liquid surface is always perpendicular to the direction of gravity, the position of the sensing electrodes that are in contact with the liquid by using a flexible substrate provided at regular intervals with the sensing electrodes that are electrically conducting through the liquid. It is related to a motion sensor that calculates the slope by calculating the triangular function or plane equation and the normal vector by measuring the digital data directly. Unlike a gyro sensor, an acceleration sensor, or a tilt sensor, the motion sensor of this concept can accurately and stably measure the inclination angle without drift or measurement value, unlike the gyro sensor, acceleration sensor, or tilt sensor. It is expected.
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First, in order to calculate the inclination through the acceleration sensor or the gyro sensor, the measured value must be integrated and drift occurs due to the integral constant generated in this process. The present invention directly measures the inclination, thereby providing a sensor without any drift.
Second, since the measured values in the existing acceleration or gyro sensor and the tilt sensor are all analog values, AD conversion and temperature compensation circuit are also required, but the present invention measures the position of the sensing pad that is in contact with the liquid digitally. The circuit is simple because no calibration is required.
Third, when miniaturized in the form of a semiconductor package, it can be used to precisely measure the inclination and direction of movement of mobile devices such as mobile phones, game machines, remote controllers, and mice. And the like.
fourth. As the tilt measurement is directly digital, the precise tilt angle can be reliably measured, providing a motion interface instead of the finger touch interface of current smartphones such as the iPhone.
Fifth, it is possible to form a cylindrical shape of the liquid through the flexible substrate (FPCB) can eliminate the wetting of the liquid in the corner portion generated when forming a rectangular parallelepiped form.
Description
평면의 수평도와 경사도를 측정하기 위해 오래전부터 주기포관에 액체를 기포가 형성되는 정도를 채워 밀봉하고 액체 면이 지구 중심에 대해 직각을 유지하는 중력의 특성을 이용하는 아날로그 수준기가 사용되어왔다. 주기포관의 감도에 따라 1종은 4초(0.02mm/m)의 경사를 감지하며, 2종은 10초(0.05mm/m), 3종은 20초(0.1mm/m)의 정밀도를 가지고 있으며, 기본 원리는 수준기를 기울이면 기포는 경사가 높은쪽으로 이동하므로 기포관의 왼쪽과 오른쪽에 눈금선을 설정하고 기포가 가리키는 눈금선의 위치를 읽어 경사도를 측정하고 있다. 전자식 혹은 디지털식 수준기도 개발되어 경사도를 디지털화된 숫자 및 그래픽으로 측정하고 있는데, 기본 원리는 원심추를 설치하여 원심추가 가리키는 좌표를 읽어 경사도를 측정하게 되어있는데 원심추를 탑재해야 되므로 크기(10cm x 7cm x 3cm) 및 무게(500g 내외)가 크고 정밀기기로 가격이 매우 비싸지만 매우 정밀하여 4초의 경사도 측정이 가능하고 전자화되어 있어 컴퓨터에 측정값을 전송할 수 있도록 되어 있다. 이를 휴대용 단말기에 탑재 가능하도록 소형화(일례로 1cm x 1cm x 4mm 패키지)를 할 수 있다면 현재 스마트폰에 기본적으로 탑재하여 스마트폰의 화면 표시 모드를 가로 및 세로로 자동변환시켜 주는 가속도센서나 지자기센서, 자이로센서를 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 가속도 센서는 보통 압전(피에조)재료에 가속을 발생시키면 힘이 걸려서 전하가 발생하는 원리를 이용한 것으로 3축 방향의 중력가속도를 측정하여 이를 적분하면 속도와 변위를 알아낼 수 있지만 적분의 특성상 적분하는 과정에서 발생하는 적분 상수로 인해 드리프트가 심하고 보정이 필요하므로 정밀도를 보장키 어려워 단순한 모션 센서로 사용하고 있으며 경사 각도를 정확하게 측정할 수는 없다. 지자기 센서는 코일을 서로 90도 각도로 크로스 시켜 감아 놓고 한쪽에 신호를 주고 다른 한쪽 코일에서 수신을 하는데 주변에 자기장이 없는 경우는 두 코일이 90도를 이루므로 신호를 전혀 유기하지 않지만 주변에 지구의 자기장이 형성되면 자기력이 어긋나면서 수신코일에 신호가 유기되는 원리를 이용하는 것으로 외부 노이즈에 약하다는 단점이 있지만 단순 방향 모션을 감지할 수 있어 주로 방위를 측정하는데 사용된다. 미국 애플사의 아이폰에 탑재되어 동작 감지 및 증강 현실을 구현하는데 사용되고 있다. 회전 각속도 센서인 자이로센서는 회전하는 각의 수직방향으로 코리올리스 힘이 발생하게 되며 이 수직 힘을 감지하여 각 방향의 회전가속도를 측정하는 방식으로 지자기센서 및 가속도센서에 비해 복잡하게 구성된다. 이와 같은 센서들은 MEMS(미소전기기계시스템, Micro Electro Mechanical Systems) 기술이 적용되어 기존의 기계식에 비해 경박단소하게 만들어지고 있다. 본 발명은 위와 같이 휴대폰, 게임기, 카메라 등에 다양하게 응용범위를 넓혀가고 있는 모션 센서로도 이용할 수 있으면서 앞의 가속도센서, 자이로센서와 달리 적분하는 과정없이 기울기의 절대값을 바로 측정할 수 있는 디지털 측정 방식의 경사각 센서를 제공한다.
To measure the level and inclination of planes, analog levels have been used for a long time, using gravity to seal liquids in the main canisters to form bubbles and to keep the liquid plane perpendicular to the earth's center. Depending on the sensitivity of the main canister, one type detects inclination of 4 seconds (0.02mm / m), and two types have 10 seconds (0.05mm / m) and three types have 20 seconds (0.1mm / m) precision. The basic principle is that when the level is inclined, the bubble moves toward the higher side, so the grid line is set on the left and right sides of the bubble tube, and the position of the grid line indicated by the bubble is measured to measure the slope. An electronic or digital spirit level has also been developed to measure tilt with digitized numbers and graphics.The basic principle is to install a centrifuge to read the coordinates pointing to the centrifuge to measure the tilt. 7cm x 3cm) and weight (about 500g) and precision instruments are very expensive, but very precise, it can measure 4 seconds of inclination and is electronicized to transmit the measured values to the computer. If it can be miniaturized (for example, 1cm x 1cm x 4mm package) so that it can be mounted on a portable terminal, an acceleration sensor or a geomagnetic sensor that automatically converts the screen display mode of the smartphone horizontally and vertically by currently mounted on the current smartphone. As a result, the gyro sensor could be replaced. Acceleration sensor is based on the principle that electric charge is generated when acceleration is applied to piezoelectric material (piezo), and it is possible to find out the velocity and displacement by integrating it by measuring the acceleration of gravity in the 3-axis direction. Because of the constant of drift caused by, the drift is severe and needs to be corrected, so it is difficult to guarantee the precision. Therefore, it is used as a simple motion sensor and cannot measure the tilt angle accurately. The geomagnetic sensor crosses the coils at a 90-degree angle to each other, gives a signal to one side, and receives it from the other coil. When there is no magnetic field around, the two coils form 90 degrees. When the magnetic field is formed, the magnetic force is shifted and the signal is induced in the receiving coil. It is weak in external noise. However, it is mainly used to measure azimuth because it can detect a simple directional motion. It is mounted on Apple's iPhone in the United States and is used to realize motion detection and augmented reality. The gyro sensor, which is a rotational angular velocity sensor, generates a Coriolis force in the vertical direction of the rotating angle. The gyro sensor detects this vertical force and measures rotational acceleration in each direction, which is more complicated than the geomagnetic sensor and the acceleration sensor. These sensors are made of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, making them lighter and thinner than conventional mechanical systems. The present invention can be used as a motion sensor that is expanding the range of applications, such as mobile phones, game consoles, cameras, etc. Unlike the previous acceleration sensor and gyro sensor, the digital value that can directly measure the absolute value of the slope without the integration process It provides a tilt angle sensor of the measurement method.
아날로그 수준기에서는 유리관에 액체를 채우고 기포의 위치를 측정하여 측정하려고 하는 기준면의 기울기를 측정하고 있다. 유리관 외벽에 기포의 위치를 전자식으로 측정하는 수단(일례로 액체의 색상이 적색이고, 칼라 이미지센서를 이용하여 측정)이 있고 이를 읽어들여 계산하면 간단하게 경사도를 계산할 수 있다. 혹은 전도성을 이용하여 기포의 위치를 측정하여 경사도를 측정할 수 있다. 액체면은 지구 중심에 대해서 수평을 유지하려고 하는 원리를 이용하며, 유리관 등에 밀봉하는 액체의 점성, 밀봉 압력에 의해 유리관으로 측정하고자 하는 면의 변화(일례로 흔들림)가 있을 경우 액체 면의 응답 속도가 결정된다. 유리관에서 기포의 변위 변동량을 측정하여 단위시간 간격으로 나누어 주면 해당 방향의 각속도 성분이 만들어지며 해당 시간에 각속도 성분의 차이를 단위 시간으로 나누어 주면 가속도를 계산할 수 있다. 현재 모션 센서로 사용되는 자이로센서 등은 3축의 각속도를 측정하도록 되어 있는데, 유리관 3 개를 각 축에 대응하도록 설치하면 해당 축의 경사각, 각속도, 각가속도를 측정할 수 있다. 이 경우 액체 면이 출렁거리지 않도록 액체의 점성과 밀봉압력, 유리관 내벽의 특성들에 대한 연구가 필요하다. 휴대폰과 같은 휴대용 기기에서 단순히 모션만 감지(일례로 웹브라우저를 가로, 세로 모드로 변경)하는 기능으로 탑재하기 위해서는 센서의 부피가 매우 중요하다. 유리관에서와 같이 액체 면의 높이를 감지하는 기본 원리를 이용하여 3축의 경사각, 각속도, 각가속도를 측정하는 센서를 보드에 인쇄회로기판(PCB)에 탑재가능하도록 소형으로 제공하는 수단에 대해서는 본 출원인에 의해 특허출원 10-2010-0051494호 및 10-2010-0053118호 및 10-2010-0128830호에 의해 특허 출원한 바 있다. 본 발명에서는 이를 실제 개발하는 과정에서 시행착오 및 문제점들을 해결한 방법들을 중심으로 제시하고자 한다.
In the analog level, the glass tube is filled with liquid, and the position of the bubble is measured to measure the slope of the reference plane to be measured. On the outer wall of the glass tube, there is a means for measuring the position of the bubble electronically (for example, the color of the liquid is red and measured using a color image sensor). Alternatively, the slope may be measured by measuring the position of the bubble using conductivity. The liquid surface uses the principle of keeping it horizontal with respect to the center of the earth, and the response speed of the liquid surface when there is a change (eg shaking) of the surface to be measured by the glass tube due to the viscosity of the liquid to be sealed in the glass tube or the sealing pressure. Is determined. If the displacement of bubble is measured in glass tube and divided by unit time interval, angular velocity component is made in the corresponding direction, and if the difference of angular velocity component is divided by unit time, acceleration can be calculated. The gyro sensor currently used as a motion sensor is to measure the angular velocity of three axes. If three glass tubes are installed to correspond to each axis, the inclination angle, angular velocity and angular acceleration of the corresponding axis can be measured. In this case, it is necessary to study the viscosity of the liquid, the sealing pressure, and the characteristics of the inner wall of the glass tube so that the liquid surface does not slump. In a portable device such as a mobile phone, the volume of the sensor is very important in order to be equipped with a function of merely detecting motion (for example, changing a web browser to a landscape or portrait mode). Applicants for a means of providing a sensor for measuring the tilt angle, the angular velocity, and the angular acceleration of three axes by using the basic principle of sensing the height of the liquid surface as small as possible in a glass tube to be mounted on a printed circuit board (PCB) Patent applications have been filed by the patent applications 10-2010-0051494 and 10-2010-0053118 and 10-2010-0128830. In the present invention, it is intended to present the method that solves the trial and error and problems in the actual development process.
본 발명은 휴대폰에 사용하는 지자기센서, 자이로센서, 가속도센서, 정전용량식 틸트센서를 대체하여 해당 축의 경사도를 직접 측정하는 센서를 통하여 모션을 감지하는데 있다. 지자기센서는 방위를 가리키지만 외부의 자기장 변화에 민감하며 정밀도가 떨어지며 70도 이상의 경사지에서는 원리상 정북 방향을 지시하는데 한계가 있으며 물체면의 경사도를 측정하는 데는 사용할 수 없다. 자이로센서와 가속도센서도 모두 원리가 가속도와 속도에 해당하는 힘을 측정하여 적분하여 변위 성분을 계산하므로, 이를 누적하여 계산하면 오차가 누적되는 드리프트와 시간에 따라 측정값이 변동하는 문제가 있다. 정전용량식 틸트센서는 기울이면 두 극 사이의 액체량이 달라져 정전 용량이 변하는 특성을 이용하여 기울기를 측정하는 아날로그형 센서로 정밀도 및 측정 범위, 2축 이상을 동시에 측정하는데 한계가 있다. 가속도를 측정하는 수단에서는 속도와 변위를 역으로 계산하기 위해서는 복잡한 적분 계산을 해야하는데 반해, 변위를 측정하는 수단은 변위 변화량을 시간으로 나누면 간단히 속도를, 속도 변화량을 시간으로 나누면 가속도가 구해진다. 본 발명에서는 기존 센서들과는 다르게 변위를 디지털 값으로 바로 측정하여 시간에 따른 변화를 기본적으로 없도록 하였으며, 단위 시간당 변위 변화량을 계산하여 속도와 가속도를 구하도록 함으로써 상기 문제점을 해결하고자 한다. 즉, 자이로센서와 가속도센서, 지자기센서는 센서의 구조와 원리상 모두 아날로그 수치 값이 나와 이를 변환하여 디지털 값으로 바꾸는 회로(일례로 AD변환)가 필요한데, 본 발명과 같이 측정값이 센서 부분에서 디지털로 직접 나오는 센서는 주변 회로 및 측정이 간단하게 구성되는 이점이 있다. 특히, 아날로그 측정값의 경우 온도, 습도 환경의 영향을 받고 노이즈 성분들이 포함되기 때문에 회로나 프로그램으로 변환과 신호 필터링 및 보상을 해줘야 하는 문제점이 있다. 현재 수평면을 측정하는 전자식 수준기의 기본 원리는 경사면에서 지구 중심축을 향하는 원심추의 기울어진 각도를 측정하여 경사각을 계산하는 방식으로 원심추의 최소 공간이 필요하여 부피가 크며 경사각과 같은 변위측정은 가능하지만 각속도 등과 같이 동적 측정 용도로는 적합치 않고, 반도체 패키지 형태의 소형화가 어려워 휴대폰, 게임기 등에 널리 사용되는 모션인식 센서로 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
The present invention is to replace the geomagnetic sensor, gyro sensor, acceleration sensor, capacitive tilt sensor used in the mobile phone to detect the motion through the sensor to directly measure the tilt of the axis. The geomagnetic sensor indicates the direction, but is sensitive to external magnetic field changes, and the precision is inferior. In the slopes above 70 degrees, there is a limit in indicating the direction of true north, and it cannot be used to measure the inclination of the object surface. Both the gyro sensor and the acceleration sensor calculate the displacement component by measuring the force corresponding to the acceleration and the velocity and integrate it. Thus, when the cumulative calculation is performed, the measured value varies depending on the drift and the time when the error is accumulated. The capacitive tilt sensor is an analog sensor that measures the slope by using the characteristic of changing the capacitance due to the change in the amount of liquid between the two poles. In the means for measuring acceleration, a complex integral calculation is required to calculate speed and displacement inversely, while the means for measuring displacement simply obtains velocity by dividing displacement change by time and acceleration by dividing speed change by time. In the present invention, unlike the conventional sensors, the displacement is measured directly as a digital value so that there is basically no change over time, and the problem is solved by calculating the displacement change per unit time to obtain the speed and acceleration. That is, the gyro sensor, the acceleration sensor, and the geomagnetic sensor require an analog numerical value and a circuit (for example, AD conversion) that converts it into a digital value by converting it into a digital value due to the structure and principle of the sensor. The digital direct sensor has the advantage that the peripheral circuit and the measurement are simply configured. In particular, the analog measurement value is affected by the temperature and humidity environment and includes noise components, so there is a problem in that the conversion, signal filtering, and compensation must be performed by a circuit or a program. The basic principle of the current level gauge that measures the horizontal plane is to calculate the inclination angle by measuring the inclination angle of the centrifugal weight from the inclined plane toward the earth's central axis. However, it is not suitable for dynamic measurement purposes such as angular velocity, and it is difficult to miniaturize a semiconductor package form, and thus it cannot be used as a motion recognition sensor widely used in mobile phones and game machines.
센서는 경박단소한 형태로 제공되어야 스마트폰과 마우스 및 리모컨에 탑재하는 등 다양하게 응용 범위를 확대할 수 있다. 경사각을 측정하여 각속도, 각가속도를 계산하는 센서 수단의 전도성 액체로는 일례로 이온 액체 등을 사용한다. 일반적으로 물의 경우 저항치가 물에 함유되어 있는 입자들에 의해 달라지지만 보통 1~2 메가 오옴/cm 정도로 알려져 있다. 일례로 유리관에 기포를 넣은 아날로그 수준기의 경우 유리관 내부에 패드가 일정 간격으로 설정되어 있는 회로기판을 넣고 각 패드들의 도통 여부를 측정하면 기포와 닿는 부분은 도통이 되지 않으므로 도통되지 않은 패드들을 측정하여 계산하면 바로 경사도를 알 수 있다. 3V 전원을 순간적으로 인가하면 5cm 떨어지 패드 간에는 물의 저항이 6 메가 오옴으로 계산하면 흐르는 전류는 0.5uA 정도이므로 사용 전류가 극히 적으므로 가솔린 등 연료의 경우에도 폭발 위험이 없다. 혹은 측정 패드 바로 옆에 신호를 가하는 전극 패드를 모두 설치하여 한번에 각 패드들의 도통 여부를 확인하는 방법도 유효하다. 일례로 한 방향 축의 경사도를 측정하는 유리관의 길이를 20cm로 하고, 높이 방향을 2cm로 할 경우, 각각 0.1 mm 간격으로 패드(현재 일반적인 인쇄회로기판에서는 0.1mm 간격으로 패드 제작)를 설치한 회로기판을 사용하면 측정구간을 1/2000 정밀도(0.02도) 로 측정할 수 있다. 이와 같이 구성하여 용기나 탱크에 설치할 경우 담긴 액체의 용량을 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 정해진 축에 대해서 양면 혹은 4면에 대해 설치하면 용기 및 탱크의 기울임까지 고려하여 용량을 계산할 수 있어, 자동차 연료 탱크에 적용하면 정확한 연료량을 측정할 수 있어 정확한 주행가능거리 계산은 물론 주요소에서 주유하는 연료량을 측정하여 알려줄 수 있다. 자동차의 경우 주행하는 도로의 경사도를 측정하여 연료량을 제어하여 효율적으로 엔진 제어를 할 경우 1도 경사도로에서 20% 이상 연료 절감할 수 있는 것으로 알려져 있다. 현행 가속도센서를 이용하여 힘의 방향 편차를 이용하여 경사도를 측정할 경우 1~3도 내외로 이런 용도로 사용키에는 측정 오차가 너무 크므로 새로운 방식의 경사도를 측정하는 수단이 개발되면, 경사지에서 효율적 연료량 제어는 물론 4축 방향의 높이를 조절하여 코너링시 주행성능을 높일 수 있다.
The sensor must be provided in a light and simple form to expand the scope of application, such as mounting on a smartphone, a mouse and a remote controller. For example, an ionic liquid is used as the conductive liquid of the sensor means for calculating the angular velocity and the angular acceleration by measuring the inclination angle. In the case of water, the resistance is generally determined by the particles contained in the water, but it is generally known to be 1 to 2 mega ohms / cm. For example, in the case of an analog leveler in which a bubble is placed in a glass tube, a circuit board in which pads are set at regular intervals is inserted into the glass tube, and each pad is measured to determine whether the pads are in contact with each other. If you calculate it, you can know the slope. If the 3V power is momentarily applied, the resistance of water between the pads is 5 cm, and the resistance of the water is calculated to be 6 mega ohms. The current flow is about 0.5uA, so the use current is very small, so there is no risk of explosion even in the case of fuel such as gasoline. Alternatively, a method of checking whether the pads are conductive at once by installing all of the electrode pads that apply a signal next to the measurement pad is also effective. For example, when the length of the glass tube for measuring the inclination of one direction axis is 20 cm and the height direction is 2 cm, the circuit boards are provided with pads (0.1 mm pads are manufactured in current printed circuit boards) at intervals of 0.1 mm each. Using, you can measure the measurement section with 1/2000 precision (0.02 degrees). In this way, when installed in a container or a tank, it is possible to accurately measure the volume of liquid contained.If it is installed on both sides or four sides with respect to a predetermined axis, the capacity can be calculated considering the inclination of the container and tank. When applied to the tank, it is possible to measure the exact amount of fuel, it is possible to accurately calculate the distance traveled, as well as to measure the amount of fuel supplied by the main station. In the case of automobiles, it is known that fuel efficiency can be controlled by measuring the inclination of the road to be driven, so that the engine can be efficiently saved by 20% or more on the one degree inclination. When measuring the inclination using the direction deviation of the force by using the current acceleration sensor, the measurement error is too big for about 1 ~ 3 degrees. For this purpose, when a new method of measuring the inclination is developed, In addition to efficient fuel control, the four-axis height can be adjusted to improve driving performance when cornering.
이를 소형화하여 반도체 패키지 형태로 제작하면 휴대폰 및 게임기에 널리 사용되는 가속도 및 각속도를 인식하는 모션인식 센서를 대체할 수 있는데 이를 위해 X,Y,Z 축에 대응하는 6개 면에 패드들을 설치하고 액체를 부분적으로 밀봉하여 기울기에 따라 6개 패드 면에 닿는 위치를 검출하여 3개 축 방향의 기울기를 동시에 측정할 수 있다. 이를 단위 시간의 변화량을 측정하면 속도 성분이 계산되고, 단위 시간의 속도 변화량을 계산하면 가속도 성분이 얻어져 모션인식 센서로 사용할 수 있다. 본 발명은 액체 면이 언제나 중력방향에 대해서 수직을 유지하는 원리를 이용하고, 정해진 용기 안에서 각 면(직육면체의 경우 6면)에 패드들을 설치하여 액체가 닿아있는 패드의 위치를 검출, 1축만 측정하는 경우 삼각 함수에 의해 기울기를 측정하도록 하는 방식 혹은 3축의 경우 액체와 닿는 3개의 점을 측정하여 평면방정식과 법선 벡터를 구하여 기울기를 구하는 방식을 적용한다. 이는 기존의 측정 방식이 대부분 아날로그 방식임에 비해 측정값 자체가 디지털 데이터로 측정되므로 AD변환기 및 온도보상회로가 필요 없어 주변 회로 등도 매우 단순하게 안정적으로 구현할 수 있는 특징이 있다. 이를 실제로 개발하는 과정에서 다음과 같은 문제점들이 발생하였고 이를 해결하였다. 첫째로, 순수한 물은 전도도가 낳고 전기 분해가 일어나는 경향이 있으므로 이온 액체와 같이 충분한 전도성이 있으면서 안정적인 액체를 선택해야 하는 점이다. 둘째로 액체의 점성과 표면 장력으로 인해 액체의 유동에 따라 감지 패드에 젖음 현상이 없어야 하므로 액체를 담는 홈을 일례로 DLC코팅과 같은 표면처리를 해야 한다. DLC(Diamond Like Carbon) 코팅은 비결정질의 탄소계 신소재로서 플라즈마 중의 탄소 이온이나 활성화된 탄화수소 분자를 전기적으로 가속하여 기판에 충돌시켜 만들어진 박막모양의 물질이며 고경도, 내부식성, 내마모성의 물성을 가지며 우수한 표면 조도와 자체 윤황성으로 물방울이 맺히지 않아 젖음 현상이 없는 자동차 사이드미러에도 적용된다. 셋째로, 액체는 시간에(1 msec) 따라 전도도가 떨어지는 발생하는 경향이 있으므로 펄스 형태로 전압을 가하고 온(ON) 시간 동안 측정하도록 하는데 온(ON) 및 오프(OFF) 시간은 액체의 특성에 의해 결정한다. 넷째로, 인쇄회로기판에 감지 패드를 형성한 홈을 만들어 액체를 채울 경우 일반적인 인쇄회로기판의 홈을 파는 라우팅 공정으로는 홈의 감지 패드 면의 상태가 거칠다. 그러므로, 코팅 전에 라우팅한 홈을 연마나 정밀한 엔드밀로 가공하여 표면상태를 매끈하게 다듬어야 한다. 다섯째로 전원공급하는 양극 재료에 따라 액체의 전도도에 많은 차이가 있다. 일례로 특정 이온액체 (개발 실험에 사용)의 경우 인쇄회로기판의 패드에 금도금하는 것보다 납으로 처리하는 것이 2~3배 전도도가 개선된다. 여섯째로 직육면체 형태로 구성하는 경우 모서리 부문에서 표면장력에 의한 젖음 현상의 제거가 어려워 원통형으로 구성하는 방법이 필요하다.
By miniaturizing it and manufacturing it in the form of a semiconductor package, it is possible to replace the motion recognition sensor that recognizes acceleration and angular velocity, which are widely used in mobile phones and game machines. Is partially sealed to detect the position touching the six pad faces according to the tilt, and the tilt in the three axial directions can be measured simultaneously. By measuring the change in unit time, the velocity component is calculated, and when the speed change in unit time is calculated, the acceleration component is obtained and can be used as a motion recognition sensor. The present invention uses the principle that the liquid surface is always perpendicular to the direction of gravity, and by installing the pads on each side (6 sides in the case of a cuboid) in a predetermined container to detect the position of the pad in contact with the liquid, measuring only one axis In this case, the slope is measured by a trigonometric function, or in the case of three axes, a plane equation and a normal vector are obtained by measuring three points in contact with a liquid. Compared to the conventional analog methods, the measurement value itself is measured as digital data, and thus, AD converters and temperature compensation circuits are not required. Therefore, peripheral circuits and the like can be implemented very simply and stably. In the process of developing it, the following problems occurred and were solved. First, pure water has a conductivity and tends to cause electrolysis, so it is necessary to select a liquid that is sufficiently conductive and stable, such as an ionic liquid. Secondly, due to the viscosity and surface tension of the liquid, there should be no wetting on the sensing pad according to the flow of the liquid. Therefore, the groove containing the liquid should be treated with a surface treatment such as DLC coating. DLC (Diamond Like Carbon) coating is a new amorphous carbon-based material, which is a thin film material made by electrically accelerating carbon ions or activated hydrocarbon molecules in plasma and impinges on the substrate, and has high hardness, corrosion resistance, and wear resistance. Its surface roughness and self-lubrication prevent water droplets, so it is also applied to automobile side mirrors without wet phenomenon. Third, the liquid tends to drop in conductivity with time (1 msec), so that the voltage is applied in the form of a pulse and measured during the ON time. The ON and OFF times are dependent on the characteristics of the liquid. Decide by Fourth, in the case of filling a liquid by forming a groove formed with a sensing pad in the printed circuit board, a routing process of digging a groove of a general printed circuit board is rough. Therefore, the grooves routed prior to coating should be polished or polished with a precision end mill to smooth the surface. Fifth, there are many differences in the liquid conductivity depending on the anode material to be supplied. For example, in certain ionic liquids (used in development experiments), treatment with lead improves conductivity two to three times rather than gold-plating pads on printed circuit boards. Sixth, in the case of the rectangular parallelepiped shape, it is difficult to remove the wetting phenomenon due to the surface tension in the corner section.
본 발명은 액체 면이 언제나 중력 방향에 대해서 수직 면을 유지하는 것을 기본 원리를 구현하기 위해 액체를 통해 전기가 통하는 감지전극들을 정해진 간격으로 설치한 유연기판을 이용하여 액체와 닿아있는 감지전극들의 위치를 바로 디지털 데이터로 측정하여 삼각함수 혹은 평면방정식과 법선 벡터를 계산하여 기울기를 구하는 모션센서에 관한 것이다. 이러한 개념의 모션센서는 자이로센서나 가속도센서 혹은 틸트센서와 달리 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 경사도를 구함으로써, 드리프트나 측정값의 변동 없이 정확하고 안정적으로 경사각을 측정할 수 있어 다음과 같은 효과가 기대된다.According to the present invention, in order to realize the basic principle that the liquid surface is always perpendicular to the direction of gravity, the position of the sensing electrodes that are in contact with the liquid by using a flexible substrate provided at regular intervals with the sensing electrodes that are electrically conducting through the liquid. It is related to a motion sensor that calculates the slope by calculating the triangular function or plane equation and the normal vector by measuring the digital data directly. Unlike a gyro sensor, an acceleration sensor, or a tilt sensor, the motion sensor of this concept can accurately and stably measure the inclination angle without drift or measurement value, unlike the gyro sensor, acceleration sensor, or tilt sensor. It is expected.
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첫째, 가속도센서나 자이로센서를 통해 경사도를 계산하려면 측정값을 적분해야 하며 이 과정에서 발생하는 적분 상수로 인해 드리프트가 발생하는데 본 발명은 직접 경사도를 측정하므로 드리프트가 전혀 없는 센서가 제공된다.First, in order to calculate the inclination through the acceleration sensor or the gyro sensor, the measured value must be integrated and drift occurs due to the integral constant generated in this process. The present invention directly measures the inclination, thereby providing a sensor without any drift.
둘째, 기존의 가속도 혹은 자이로센서와 틸트 센서에서 측정값은 모두 아날로그 값이므로 이를 AD변환 및 반드시 온도 보상 회로도 필요하지만 본 발명은 디지털 방식으로 액체와 닿아있는 감지패드의 위치를 측정하므로 AD변환 및 온도 보정을 할 필요가 없으므로 회로가 단순하게 구성된다.Second, since the measured values in the existing acceleration or gyro sensor and the tilt sensor are all analog values, AD conversion and temperature compensation circuit are also required, but the present invention measures the position of the sensing pad that is in contact with the liquid digitally. The circuit is simple because no calibration is required.
셋째, 반도체 패키지 형태로 소형화될 경우 휴대폰 및 게임기, 리모컨, 마우스와 같은 모바일 기기의 경사도 및 운동 방향을 정밀하게 측정하는 용도로 사용될 수 있고, 디스플레이 수단이 포함될 경우 정밀하게 수평을 유지해야 하는 공작기계 등에도 적용될 수 있다.Third, when miniaturized in the form of a semiconductor package, it can be used to precisely measure the inclination and direction of movement of mobile devices such as mobile phones, game machines, remote controllers, and mice. And the like.
넷째. 경사도 측정이 직접 디지털 방식으로 이루어짐에 따라 정밀한 경사각을 신뢰성있게 측정할 수 있어 현재 아이폰과 같은 스마트폰의 손가락 터치식 인터페이스가 아닌 모션식 인터페이스를 제공할 수 있다.fourth. As the tilt measurement is directly digital, the precise tilt angle can be reliably measured, providing a motion interface instead of the finger touch interface of current smartphones such as the iPhone.
다섯째, 유연기판(FPCB)를 통해 액체를 담는 형태를 원통형으로 구성할 수 있어 직육면체 형태로 구성할 때 발생하는 모서리 부위에서 액체의 젖음 현상을 제거할 수 있다.
Fifth, it is possible to form a cylindrical shape of the liquid through the flexible substrate (FPCB) can eliminate the wetting of the liquid in the corner portion generated when forming a rectangular parallelepiped form.
제 1 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)를 원통형으로 조립하는 구성도이다.
제 2 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)을 상부기판과 결합하는 구성도이다.
제 3 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)을 상부기판과 하부기판을 결합하는 구성도이다.
1 is a configuration diagram of assembling a flexible substrate (FPCB) provided with a sensing electrode in a cylindrical shape.
2 is a diagram illustrating a configuration in which a flexible substrate (FPCB) provided with a sensing electrode is coupled with an upper substrate.
3 is a configuration diagram in which a flexible substrate (FPCB) having a sensing electrode is coupled to an upper substrate and a lower substrate.
본 발명은 원심추가 중력 방향을 향하듯이 유동하는 액체 면은 언제나 중력 방향에 대해서 수직 면을 유지한다는 원리를 이용하며, 액체를 통해 전기가 통하도록 정해진 간격으로 설치한 감지전극 수단을 설치하고, 액체의 높이 혹은 길이를 측정하려 할 때 전원공급 전극에 전기 신호를 가하면 액체를 통해 감지전극에 전기를 흐르게 하여 전기적으로 연결된 감지전극들을 검출함을 기본 원리로 한다. 이를 구현하기 위해 유연기판(FPCB)에 측정하려는 정밀도에 의해 일정 간격으로 감지전극들을 형성시키고, 각각의 감지전극에 전기가 흐르는지를 읽어들이는 IC 혹은 ASIC과 회로적으로 연결하여, 전기를 전압공급 전극에 공급하면 액체와 닿아있는 감지전극에는는 전기가 통하게 되어 신호가 검출되므로 그 값을 읽으면 액체 면의 높이 혹은 길이를 알 수 있다. 이를 발전시켜 3축 방향의 기울기를 측정하기 위해 전도성 액체가 담겨 있는 사각형 홈의 12개 모서리 각각에 감지전극을 설치하거나 원통형에 특정한 패턴으로 감지전극을 설치하여 최소 3개 점에서 액체와 닿아있는 경게선 상의 감지전극들의 위치(좌표)를 측정하여 평면방정식을 구하여 법선 벡터를 계산하면 각 축 방향의 경사도를 알 수 있다. 3개 점을 잇는 평면방정식을 구하여 법선 벡터를 계산하는 공식은 널리 알려져 있다. 기존의 전자식 수준기(정전용량식 틸트센서 형태)로는 경사각 측정 범위가 제한되어 있는데, 본 발명과 같이 액체의 수평면을 측정하여 경사각을 직접 측정하는 방식은 상면과 하면에 감지전극을설치할 경우 측정 범위를 360도까지 확대할 수 있어 전 모션 영역에서의 경사각 측정이 가능하다. 이러한 방식의 액체면 높이 및 길이를 측정하는 센서는 용기 및 탱크의 액체 용량을 측정하는 용도뿐만 아니라, 반도체 패키지 형태로 센서와 회로가 일체화되어 제공되면 모션 인식 센서로도 사용할 수 있어 휴대폰, 마우스, 리모컨뿐만 아니라 수평을 유지해야 하는 정밀공작기계, 계측기기, 자동차 4축의 기울기를 항시 측정하여 제어하는 용도로도 사용될 수 있다. 본 발명인에 의해 특허 제 10-2010-0051494호에 의해 수평면을 감지하는 레벨 센서에 대한 기본 개념이 출원된 바 있는데 이를 실제로 개발하는 과정에서 많은 시행착오가 있었으며 표면장력을 제어하기 위해 원통형으로 구성이 가능한 유연기판(FPCB)을 적용하고자 한다. 이 외에 다음과 같은 사항들이 적용되어야 한다. 순수한 물은 전도성이 떨어지고 전기 분해가 일어나는 경향이 있으므로 이온 액체와 같이 충분한 전도성이 있으면서 안정적인 액체를 선택해야 하는 점이다. 이와 함께 액체의 점성과 표면장력으로 인해 액체의 유동에 따라 감지전극에 젖음 현상이 없어야 하므로 액체를 담는 홈을 일례로 DLC 코팅과 같은 표면처리를 해야 한다. DLC(Diamond Like Carbon) 코팅은 비결정질의 탄소계 신소재로서 플라즈마 중의 탄소 이온이나 활성화된 탄화수소 분자를 전기적으로 가속하여 기판에 충돌시켜 만들어진 박막모양의 물질이며 고경도, 내부식성, 내마모성의 물성을 가지며 우수한 표면 조도와 자체 윤황성으로 물방울이 맺히지 않아 젖음 현상이 없는 자동차 사이드미러에도 적용된다. 전압공급 전극에 전압을 인가하면 액체는 시간에(1 msec) 따라 전도도가 떨어지는 발생하는 경향이 있으므로 펄스 형태로 전압을 가하고 온(ON) 시간 동안 측정하도록 하는데 온(ON) 및 오프(OFF) 시간은 액체의 특성에 의해 결정한다. 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하여 소형화 및 정밀도 향상과 함께 안정적인 센서 특성을 보장하는 설계 개념을 포함하고 있는데 이하 첨부 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
The present invention uses the principle that the liquid surface flowing in the centrifugal direction toward the direction of gravity always maintains a vertical plane with respect to the direction of gravity, and installs the sensing electrode means provided at predetermined intervals to allow electricity to flow through the liquid, When the height or length of the liquid is to be measured, when an electrical signal is applied to the power supply electrode, electricity flows through the liquid to the sensing electrode to detect the electrically connected sensing electrodes. To realize this, the sensing electrodes are formed at regular intervals by the precision to be measured on the flexible substrate (FPCB), and are electrically connected to an IC or ASIC that reads whether electricity flows through each sensing electrode, thereby supplying a voltage. When supplied to the electrode, the sensing electrode that is in contact with the liquid is energized so that the signal is detected. Therefore, the height or length of the liquid surface can be known by reading the value. In order to develop this, the sensing electrodes are installed at each of the 12 corners of the rectangular groove containing the conductive liquid or the sensing electrodes are installed in a specific pattern in a cylindrical shape to measure the tilt in the 3-axis direction. By measuring the position (coordinates) of the sensing electrodes on the line, the plane equation is obtained, and the normal vector is calculated to determine the inclination of each axis direction. The formula for calculating the normal vector from a planar equation connecting three points is well known. The conventional electronic level (capacitive tilt sensor type) is limited in the inclination angle measurement range, the method of measuring the inclination angle directly by measuring the horizontal plane of the liquid as in the present invention is the measurement range when the detection electrode is installed on the upper and lower surfaces It can be zoomed up to 360 degrees to measure tilt angles across the entire motion range. Sensors that measure the height and length of liquid surfaces in this manner can be used not only for measuring the volume of liquids in containers and tanks, but also as motion recognition sensors when sensors and circuits are provided in a semiconductor package. It can be used not only for remote control but also for measuring and controlling the tilt of 4 axis of precision machine tools, measuring equipment, and automobile. The present inventor has proposed a basic concept of a level sensor for detecting a horizontal plane by the inventor 10-2010-0051494. There has been a lot of trial and error in the process of actually developing it, and the configuration is cylindrical to control the surface tension. We want to apply FPCB where possible. In addition, the following shall apply: Pure water is less conductive and prone to electrolysis, so it is important to choose a stable liquid that is sufficiently conductive, such as an ionic liquid. In addition, due to the viscosity and surface tension of the liquid due to the flow of the liquid should not be wet the sensing electrode, the groove containing the liquid should be a surface treatment such as DLC coating as an example. DLC (Diamond Like Carbon) coating is a new amorphous carbon-based material, which is a thin film material made by electrically accelerating carbon ions or activated hydrocarbon molecules in plasma and impinges on the substrate, and has high hardness, corrosion resistance, and wear resistance. Its surface roughness and self-lubrication prevent water droplets, so it is also applied to automobile side mirrors without wet phenomenon. Applying a voltage to the voltage supply electrode tends to cause the conductivity to drop over time (1 msec), so that the voltage is applied in the form of a pulse and measured during the on time. Is determined by the properties of the liquid. The present invention includes a design concept to solve these problems and to ensure a stable sensor characteristics with miniaturization and improved precision, which will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)를 원통형으로 조립하는 구성도로 유연기판을 사용하므로 표면장력의 영향을 최소화하는 원통형 구조가 가능하다. 제 2 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)을 상부기판과 결합하는 구성도로 유연기판의 한쪽 면에 감지전극의 패드를 모두 설치하여 상부기판과 표면실장 방식(SMT)으로 연결하도록 한다. 한쪽 면에 감지전극의 패드를 모두 설치하므로 유연기판(FPCB)의 패턴 정밀도에 의해 감지전극의 갯수가 제한된다. 유연기판의 경우 일반적으로 선폭은 50~70um 이고 피치는 100~140um 로 알려져 있으며, 베이스 재질은 PI 필름 혹은 LCP(Liquid Crtstal Polymer)를 사용하고 있다. 동박의 두께 단위로는 '온스'라는 단위를 사용하는데 0.5온스는 0.0175mm, 1온스는 0.035mm의 두께이며 일반적으로 0.5~3 온스 범위를 사용한다. 동도금되는 도금두께는 0.02mm 내외로 결정되므로 기판 동박의 1온스는 0.035+0.02 = 0.055mm의 두께로 계산된다. 제 3 도는 감지전극이 설치된 유연기판(FPCB)을 상부기판과 하부기판을 결합하는 구성도이다. 한쪽 면에 감지전극의 패드를 모두 설치하는 2도에 비해 유연기판의 양단면에 감지전극의 패드를 설치하여 상부기판과 하부기판과 결합하므로 유연기판(FPCB)의 감지전극의 갯수를 2배 올릴 수 있지만 상부기판과 하부기판에 모두 ASIC을 탑재하여 연결시켜야 한다.
1 is a configuration of assembling a flexible substrate (FPCB) in which a sensing electrode is installed in a cylindrical shape is possible because the flexible substrate to minimize the influence of the surface tension is possible. 2 is a diagram in which a flexible substrate (FPCB) on which a sensing electrode is installed is coupled to an upper substrate, and all pads of the sensing electrode are installed on one surface of the flexible substrate to connect the upper substrate and the surface mount method (SMT). Since the pads of the sensing electrodes are provided on one side, the number of sensing electrodes is limited by the pattern precision of the flexible substrate (FPCB). In general, the flexible substrate is known to have a line width of 50 ~ 70um and a pitch of 100 ~ 140um. The base material is PI film or LCP (Liquid Crtstal Polymer). The thickness of the copper foil is ounces, 0.5 ounces 0.0175mm, 1 ounce is 0.035mm thick, generally 0.5 to 3 ounces. Since the plating thickness to be plated is determined to be about 0.02 mm, one ounce of the substrate copper foil is calculated to have a thickness of 0.035 + 0.02 = 0.055 mm. 3 is a configuration diagram in which a flexible substrate (FPCB) having a sensing electrode is coupled to an upper substrate and a lower substrate. Compared to 2 degrees to install all the sensing electrode pads on one side, the sensing electrode pads are installed on both ends of the flexible board to be combined with the upper substrate and the lower substrate, thereby double the number of sensing electrodes of the flexible substrate (FPCB) However, the ASIC must be mounted on both the upper and lower substrates.
이와 같이 기본 적으로 패키지 내부에서 유동하며 수평면을 유지하는 액체의 기울기를 측정하는데 있어서,유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단; 높이 감지전극(3)을 유연기판의 연결패드(7)와 모두 연결하는 수단; 유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단; 상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단; 유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 하부 밀봉수단(10)으로 밀봉하는 수단; 전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 전압 혹은 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 검출하는 수단; 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성한다. 감지전극의 좌표를 이용하여 평면방정식을 구하기 위해서는 3점의 좌표가 필요하므로 유연기판(1)의 3개 높이 면에 감지 전극(3)이 설치되어야 한다. 이 경우 측정 범위는 높이에 의해 제한되는데 원통의 지름 10mm일 경우 높이가 10mm이고 액체를 50% 채울 경우 ± 45도 이다. 측정 범위가 제한될 경우 최소 3개의 높이 면에 감지전극을 설치하여 각 축에 대한 기울기를 구할 수 있다. 이를 유연기판의 높이면 뿐만 아니라 원주 둘레에 감지전극을 설치하면 특정 범위가 아니라 각 축에 대해서 360도 전체 범위의 기울기를 측정할 수 있다. 즉, 유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2)을 설치하는 수단; 유연기판(1)의 하부 면에 하부 감지전극(4)을 설치하는 수단; 유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단; 상부감지전극(2)과 하부감지전극(4)과 높이 감지전극(3)을 유연기판의 연결패드(7)와 모두 연결하는 수단; 유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단; 상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단; 유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 하부 밀봉수단(10)으로 밀봉하는 수단; 전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 검출하는 수단; 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성된다. 유연기판의 경우 일반적으로 선폭은 50~70um 이고 피치는 100~140um 로 알려져 있으므로 한쪽 면으로 감지전극의 패드를 설계할 경우 감지전극의 갯수가 제한되므로, 측정 정밀도를 올리기 위해서는 양쪽 면을 사용하여 감지전극을 2배 늘려야 하는 경우가 있다. 이에, 유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단; 높이 감지전극(3)의 일부를 상부 기판(15)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(7)와 연결하는 수단; 높이 감지전극(3)의 일부를 하부 기판(11)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(12)와 연결하는 수단; 유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단; 유연기판의 연결패드(12)를 하부기판의 연결패드(14)와 회로적으로 연결하는 수단; 상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단; 하부기판(11)의 경사각 감지수단(18)과 하부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단; 유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 밀봉하는 수단; 전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 하부 경사각 감지수단(18)에서 검출하는 수단; 하부 경사각 감지수단(18)에서 전도성 액체가 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극들의 데이터를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에 전달하는 수단; 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성한다. 유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2), 하부 감지전극(4), 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 경우에는 상부 감지전극(2)과 하부 간지전극(4)과 높이 감지전극(3)의 일부를 상부 기판(15)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(7)와 연결하는 수단; 상부 감지전극(2)과 하부 간지전극(4)과 높이 감지전극(3)의 일부를 하부 기판(11)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(12)와 연결하는 수단이 추가되어 구성된다.
As described above, in the measurement of the inclination of the liquid that flows inside the package and maintains a horizontal plane, means for installing a plurality of
감지전극(2, 3, 4)이 설치되어 있는 면에는 담기는 액체의 표면장력을 제어하여 액체와 감지전극 사이의 접촉각을 90도에 가깝게 하기 위해 유연기판(1) 혹은 상부기판(9) 혹은 하부밀봉수단(10) 혹은 하부기판(11)의 내부에 특수한 코팅을 처리하는 수단이 필요하다. 특수한 코팅의 예로는 DLC코팅이 있으며 DLC코팅에 의해서 고체 면의 접촉각을 물 기준으로 최대 135도까지 표면상태를 제어할 수 있다. 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 액체와 닿아있는 경계선 상의 감지전극들을 판단하는 수단; 액체와 닿아있는 경계선 상의 최소 3개의 감지전극들의 좌표를 이용하여 액체 수평면의 법선 벡터를 계산하는 수단; 각각의 축에 대한 기울기를 계산하는 수단으로 구성하여 기울기를 계산한다. 3점의 좌표 A(x1,y1,z1), B(x2,y2,z2), C(x3,y3,z3)를 지나는 평면 방정식은 ax+by+cz+d=0, a=y1(z2-z3)+y2(z3-z1)+y3(z1-z2), b= z1(x2-x3)+z2(x3-x1)+z3(x1-x2), c=x1(y2-y3)+x2(y3-y1)+x3(y1-y2), d=-(x1(y2x3-y3z2)+x2(y3x1-y1z3)+x3(y1x2-y2z1))으로 구해진다. 여기서 법선벡터는 (a,b,c)로 주어지므로 각 축에 대한 기울기는 방향코사인으로 계산된다. 벡터 v=(a,b,c)가 나타내는 방향의 방향코사인은 cos α, cos β, cos γ이고 α, β, γ는 각각 벡터 v가 x, y, z 축과 이루는 각으로 정의되어 구할 수 있다. 즉, cos α = a / √(a2 + b2 + c2), cos β = b / √(a2 + b2 + c2), cos γ = c / √(a2 + b2 + c2)를 계산하여 각각에 대하여 arccos으로 α, β, γ를 구하면 된다.
On the surface where the
혹은, 높이 면에만 감지전극이 있는 경우에는 유연기판(1)의 최소 3개 높이 면에 감지전극(3)을 각각 설치하는 수단; 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 액체와 닿아있는 경계선 상의 높이 감지전극들을 판단하는 수단; 액체와 닿아있는 경계선 상의 최소 3개의 높이 감지전극들의 좌표를 이용하여 삼각함수에 의해 각 방향의 기울기를 계산하는 수단; 각각의 축에 대한 기울기를 계산하는 수단으로 구성할 수 있다. 이때, 감지전극(2,3,4)에 전도성 액체를 통하여 전원을 공급하기 위한 전원공급 전극(17)을 유연기판(1) 면에 혹은; 상부기판(9,15) 혹은 하부기판(11)에 설치된다. 정밀한 센서 동일 평면을 만들기 위해서 유연기판(1)에서 감지전극과 부식된 부분 사이의 높이 차이를 없애기 위해 유연기판 면에 비전도성 재료를 감지전극을 제외하고 도포하는 수단; 감지전극을 도금(통상 0.02mm 내외)하여 두께를 증가시키는 수단; 유연기판 표면을 정밀 연마하여 감지전극과 부식된 면이 동일 평면을 형성하도록 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 감지전극(2, 3, 4)들에 전원을 공급하기 위한 전원공급 전극(17)에는 일정 시간 지난 후에 액체의 특성에 의해 감지 전압이 떨어지는 현상을 막기 위해 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 순간적인 펄스 형태로 전원을 공급하는 수단; 전원 공급 시작 직후 감지전극들의 특성을 측정하는 수단; 감지전극 특성 측정 종료 후에는 전원공급 전극(17)의 전원 공급을 일정 시간 동안 오프하는 수단; 위의 과정을 반복하여 액체와 닿아 있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극들의 위치를 측정한다. 이와 같이 극히 짧은 펄스식으로 전압을 가하고 측정하면 전류 소비 및 액체의 산화 현상도 획기적으로 줄여주는 효과가 있다. 대부분의 이온액체에서는 전극의 특성에 의해 전도도 및 산화 현상에 영향을 주므로, 전원공급 전극(17)은 액체를 통한 전도 현상으로 인한 산화 혹은 흡착 혹은 화학 반응 현상을 방지하는 재료로 구성한다.
Or, if there is a sensing electrode only on the height surface means for installing the
각축에 대한 기울기 뿐만 아니라 각속도와 각가속도의 데이터도 필요하다. 일반적으로 시간당 변위변화량을 속도, 시간당 속도변화량을 가속도로 정의하므로, 액체와 닿아 있는 경계선의 최소 3점의 감지전극들의 좌표로 법선 벡터를 계산하여 액체 수평면의 기울기를 각 축에 대해 구하는 수단; 각 축의 단위 시간당 기울기 변화로 각속도를 계산하는 수단: 및 각 축의 단위 시간당 각속도 변화로 각가속도를 계산하는 수단으로 구성할 수 있다. 기울기를 수학 함수에 의해 계산하는 방식도 있지만 해당 좌표들에 대해 계산된 기울기 값을 저장해두고 해당 좌표 테이블을 찾아 바로 게산하는 방법이 있다. 즉, 액체와 닿아 있는 경계선의 최소 3점의 감지전극들의 좌표에 대응하는 경사도를 계산하여 메모리수단에 저장하는 수단; 검출된 3점의 감지전극들의 좌표에 대응하는 경사도를 메모리수단에서 검색하는 수단; 각 축에 대해 기울기를 결정하는 수단; 혹은 각 축의 단위 시간당 기울기 변화로 각속도를 계산하는 수단: 혹은 각 축의 단위 시간당 각속도 변화로 각가속도를 계산하는 수단으로 구성한다. 이와 함께, 밀봉된 유연기판(1) 내부에 유동하며 수평면을 유지하는 액체를 가득 채우지 않고 빈공간이 일부 있는 상태로 채우는 단계에서 흔들림과 진동에 대해서 수평면의 흔들림을 최소화하기 위해 액체의 점성과 표면 장력을 이용하여 조절하는 수단; 및 유연기판(1) 내부의 밀봉 기체 및 압력을 이용하여 조절하는 수단으로 진동 및 흔들림에 대해 수평면 출렁거림을 최소화할 수 있다. 또한, 액체 특성에 따른 흔들림에 의한 수평면의 변동 노이즈를 제거하기 위하여 일정 시간 동안의 기울기의 평균값을 계산하여 보정하는 수단; 및 액체 수평면이 일정 수준 이상 흔들림(일례로 충격으로 인한 흔들림)의 경우 측정값을 무시하는 수단으로 구성할 수 있다. 또한, 유연기판(1)을 상부기판(9, 15)에 고정시키는 형태가 원통형; 혹은 삼각면체 ; 혹은 사각면체 ; 혹은 다각면체 중 한가지로 구성할 수 있다. 이때, 상부 감지전극(2)과 하부 감지전극(4)은 상부기판(9, 15) 및 하부기판(11) 및 하부 밀봉수단(10)과 결합하는 면으로부터 일정 거리를 띄워 배치하여 유연기판(1)과 상부기판(9, 15) 및 하부기판(11) 및 하부 밀봉수단(10)과 접하는 지점에서 액체가 급격한 고체의 경계 조건의 변동에 따른 영향을 감소시키는 것이 필요하다. 상부기판과 하부기판을 연결하여 하부기판에서 측정한 데이터를 상부기판의 계산수단(CPU)에 전달하는데 별도로 케이블로 연결할 수 있지만, 본 발명은 상부기판과 하부기판에 유연기판으로 연결하므로 하부 경사각 감지수단(18)에서 검출한 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극 데이터를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에 전달하기 위해 유연기판(1)에 전원공급라인 및 접지라인 및 통신라인 및 제어라인을 설치하여 상부기판(15)과 하부기판(11)을 회로적으로 연결되도록 구성할 수 있다.
Not only the slope for each axis, but also the data of angular velocity and angular acceleration are needed. In general, since the displacement change per hour is defined as the velocity and the velocity change per hour are accelerations, means for calculating a normal vector with the coordinates of the sensing electrodes at least three points of the boundary line in contact with the liquid to obtain the slope of the liquid horizontal plane with respect to each axis; Means for calculating the angular velocity with the change of the slope per unit time of each axis; and means for calculating the angular acceleration with the change of the angular velocity per unit time of each axis. There is also a method of calculating the slope by a mathematical function, but there is a method of storing the calculated slope value for the coordinates and finding the coordinate table and calculating it immediately. That is, means for calculating a slope corresponding to the coordinates of the sensing electrodes of at least three points of the boundary line in contact with the liquid and stores in the memory means; Means for retrieving inclination corresponding to the detected coordinates of the three sensing electrodes in the memory means; Means for determining a slope with respect to each axis; Or means for calculating the angular velocity by the change in the slope per unit time of each axis; or means for calculating the angular acceleration by the change in angular velocity per unit time of each axis. In addition, the liquid viscosity and the surface of the liquid in order to minimize the shaking of the horizontal plane against the shaking and vibration in the step of filling in the state that there is a part of the empty space without filling the liquid to maintain the horizontal plane and flow inside the sealed flexible substrate (1) Means for adjusting using tension; And as a means for adjusting by using the sealing gas and the pressure inside the flexible substrate (1) it is possible to minimize the horizontal surface shake against vibration and shaking. In addition, the means for calculating and correcting the average value of the inclination for a predetermined time in order to remove the fluctuation noise of the horizontal plane due to the shaking according to the liquid characteristics; And a means for ignoring the measured value in the case where the liquid horizontal surface is shaken for a predetermined level or more (for example, shake due to impact). In addition, the cylindrical shape of fixing the flexible substrate (1) to the upper substrate (9, 15); Or trihedron; Or tetrahedron; Or it can be composed of one of polyhedra. At this time, the upper sensing electrode (2) and the lower sensing electrode (4) is spaced apart from the surface coupled with the upper substrate (9, 15) and the lower substrate 11 and the lower sealing means 10 by placing a flexible substrate ( 1) and at the point of contact with the upper substrates 9 and 15 and the lower substrate 11 and the lower sealing means 10, it is necessary to reduce the influence of the liquid due to the fluctuation of the boundary condition of the solid. The upper substrate and the lower substrate is connected to transfer the data measured from the lower substrate to the calculation means (CPU) of the upper substrate, but can be connected by a separate cable, but the present invention is connected to the upper substrate and the lower substrate by a flexible substrate to detect the lower tilt angle A power supply line and a ground line, a communication line and a control line on the flexible substrate 1 to transmit sensing electrode data in contact with or not in contact with the liquid detected by the means 18 to the upper tilt angle sensing and calculation means 13. It can be configured to connect the upper substrate 15 and the lower substrate 11 by a circuit.
본 발명은 유연기판에 특정 용도에 멎추어 감지전극을 자유로이 설계하여 사용용도에 적합한 경사도 및 모션을 감지할 수 있다. 혹은 특정범위에 감지전극을 정밀하게 배치하여 측정정밀도를 올릴 수도 있다. 즉, 유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2)을 설치하거나 유연기판(1)의 하부 면에 하부 감지전극(4)을 설치하거나 유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단을 분리하여 설치하는 대신에 특정한 패턴으로 감지전극을 센서 내부에 설치하도록 구성하고 각각의 감지전극에 해당하는 좌표를 계산하도록 하는 수단; 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극을 검출하도록 구성한다. 즉, 특정한 패턴 예로 특정 범위에서는 감지전극을 많이 설치하여 정밀도를 높일 수 있다. 혹은, 특정한 패턴 예로 특정 운동 범위에 감지전극들을 설치하여 특정 운동을 바로 감지하도록 구성할 수 있다. 이와 함께, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 가속도 측정 센서를 연결하여 각 축에 대한 가속도 값을 확보하는 수단; 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기에 각 축의 가속도 값으로 인한 영향을 보정하는 수단; 각 축의 가속도 값의 영향을 제거한 정확한 수평면을 계산하여 각 축의 기울기를 계산하는 수단으로 구성하여 가속도 운동의 경우 각 축에 대한 가속도의 영향을 제거한 평면의 기울기를 구할 수 있다. 또한, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 지자기 센서를 연결하여 각 축에 대한 방향 값을 확보하는 수단; 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기로 인한 각 축에 대한 방향 값의 영향을 보정하는 수단; 수평면의 기울기 값의 영향을 제거한 정확한 방향 값을 계산하는 수단으로 구성할 수 있다. 또한, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 자이로 센서를 연결하여 각 축에 대한 각속도 값을 확보하는 수단; 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기 변화로 인한 각 축에 대한 각속도 값의 영향을 보정하는 수단; 수평면의 기울기 변화 값의 영향을 제거한 정확한 각속도 값을 계산하는 수단으로 구성할 수 있다. 또한, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 요(Yaw) 방향의 자이로 센서를 연결하여 요(Yaw) 방향의 각속도 값을 확보하는 수단; 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기로 피치(Pitch), 롤(Roll) 값을 계산하고 자이로 센서에서 요(Yaw) 값을 계산하는 수단으로 구성하면 피치 및 롤 및 요의 운동을 모두 측정할 수 있다. 그러므로, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 자이로 측정 센서를 함께 구성하거나, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 가속도 측정 센서를 함께 구성할 수 있거나, 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 지자기 센서를 함께 구성할 수 있다.
The present invention can freely design a sensing electrode in accordance with a specific application on the flexible substrate can detect the tilt and motion suitable for the intended use. Alternatively, the measurement accuracy may be increased by precisely placing the sensing electrode in a specific range. That is, the
이와 같이 특정 범위의 경사각도를 정밀하게 측정하는 센서를 이용하는 제품의 한 예로써 로드셀을 이용하여 무게를 측정하는 전자저울에 적용한다면, X, Y 축에 대하여 로드셀의 경사 각도 α,β를 기울기센서로 측정하는 수단; 로드셀에 지지된 플레이트에 올려진 물체의 무게 측정값을 읽는 수단; 측정된 각 축의 경사각을 기초로 물체의 하중측정용 로드셀에 의해 측정된 물체의 하중을 보상처리하여 표시하도록 하여 경사보상용 로드셀식 전자저울를 제공할 수 있다. 이때, 경사각을 보정하는 물체의 하중을 산출하는 단계는 로드셀에서 읽은 하중값을 S1, X축으로의 경사각을 α라 하면 X축 경사도 α를 보정된 하중 S2 = S1 / cos α 로 계산하여 S2 값을 X축 경사도가 보정된 값으로 표시한다. 혹은, 경사각을 보정하는 물체의 하중을 산출하는 단계는 로드셀에서 읽은 하중값을 S1, X축으로의 경사각을 α, Y축으로의 경사각을 β라 하면 X축 경사도 α를 보정된 하중 S2 = S1 / cos α; Y축 경사도 β를 보정한 하중 S3 = S2 / cos β;로 계산하여 S3 값을 X와 Y축 경사도가 보정된 값으로 표시할 수 있다. 일례로 X 방향으로 2도 기울어져 있으면 실제 무게에 비해 0.06% 적게 측정되고, 4도 기울어지면 0.24% 적게 측정되는데, 본 발명을 적용하면 이를 보정하여 원래 무게를 표시하므로, 무게 단위로 계산하여 제품을 판매하는 매장의 손실을 제거할 수 있다. 이와 함께, 로드셀의 경사 각도 α,β를 측정하는 기울기센서를 로드셀에 지지된 플레이트에 고정하여 조립하는 단계; 수평면을 유지한 평면 위에 조립한 전자저울을 올려두는 단계; 기울기센서에서 측정된 α와 β값을 영점으로 교정하는 단계로 구성하여 제품을 생산할 때나 정기적으로 교정하여야 한다.
As an example of a product using a sensor that precisely measures the inclination angle of a specific range, if applied to an electronic balance that measures the weight using a load cell, the inclination angle α, β of the load cell with respect to the X and Y axes is tilt sensor Means for measuring; Means for reading a weight measurement of an object mounted on a plate supported by a load cell; It is possible to provide an inclination compensation load cell type electronic balance by displaying the compensation of the load of the object measured by the load measuring load cell of the object based on the measured inclination angle of each axis. At this time, the step of calculating the load of the object for correcting the inclination angle is the load value read from the load cell S1, the inclination angle to the X-axis is α, the X-axis tilt α is calculated as the corrected load S2 = S1 / cos α value S2 Denotes the value of X-axis inclination corrected. Alternatively, the step of calculating the load of the object for correcting the inclination angle is S1 = the load value read from the load cell, the inclination angle to the X axis is α, the inclination angle to the Y axis is β, and the X axis inclination α is corrected. / cos α; By calculating the load S3 = S2 / cos β; correcting the Y-axis inclination β, the value of S3 can be displayed as the corrected value of the X and Y-axis inclination. For example, if it is tilted 2 degrees in the X direction, it is measured 0.06% less than the actual weight, and if it is tilted 4 degrees, 0.24% is measured. You can eliminate the loss of stores that sell them. In addition, assembling the inclination sensor for measuring the inclination angle α, β of the load cell fixed to the plate supported by the load cell; Placing the assembled electronic balance on a plane maintaining a horizontal plane; It consists of the step of calibrating α and β values measured by the tilt sensor to the zero point.
물체가 운동할 때는 가속도, 각속도, 경사도, 방위각이 변하게 된다. 물체의 운동을 정확하게 관측하기 위해서는 위의 성분들을 동시에 각각 측정하는 방법이 가장 정확함은 주지의 사실이다. 가속도센서 및 각속도센서를 이용하여 가속도 혹은 각속도를 측정하여 적분하여 속도 및 경사도를 구할 수 있지만 적분 과정중 발생하는 적분 상수로 인해 수시로 보정해야 하는 문제가 있다. 그러므로, 영점 조정이 필요한 드리프트가 발생하고, 아날로그 측정값들이 센서의 정밀도와 온도 등 환경 영향에 의해 변동이 발생한다. 그러므로 신뢰성을 보장하면서 반복적인 세밀한 모션 제어에는 사용하기 어려운 한계가 있어 이를 적용한 스마트폰에서도 단순한 게임 및 가로-세로 모드 변환하는 용도로 사용하고 있다. 본 발명은 적분형 센서가 아닌 경사도를 직접 측정하고 필요하면 미분 형태로 단위시간당 경사도 변화량을 계산하여 각속도 및 가속도를 구하는 방식으로 적분 상수가 없고 드리프트 발생이 없으며 경사도 측정값 자체가 디지털 데이터이므로 센서의 정밀도 및 환경 영향으로 인한 측정값이 변동이 없어 신뢰성과 반복성 있는 모션 센서가 제공된다. 이를 통해 스마트폰의 유저 인터페이스를 현재의 터치 조작 방식이 아닌 모션 조작 방식과 결합시킬 수 있어 편리하게 스마트폰을 사용할 수 있는 인터페이스 기반을 제공할 수 있다. 이와 함께 현재의 광학식 무선마우스에 본 발명의 센서를 적용하여 마우스 패드 위에서 현행처럼 사용하도록 하면서 필요시에는 모션에 제어하도록 구성하면, 현재의 자이로센서를 내장한 단독형 모션 마우스보다 편리하게 사용할 수 있다. 혹은 스마트폰과 같은 단말기에 있어서, 경사를 이용하여 메뉴를 제어함을 지시하는 버튼 혹은 터치를 누르는 단계; 버튼을 누르고 단말기를 기울이면 경사를 감지하는 수단을 읽어들이는 단계; 일정 이상의 경사 혹은 경사 변화량에 대해서 실행중인 프로그램의 디스플레이 화면을 자동으로 경사진 방향으로 경사도에 따라 속도를 가감하여 움직이는 단계; 경사를 이용하는 메뉴를 제어함을 지시하는 버튼 혹은 터치의 누름을 해제하는 단계; 선택된 메뉴가 실행되는 단계로 구성하여 현재의 터치스크린을 이용한 멀티터치 방식이 아닌 모션 방식의 유저 인터페이스가 제공된다. 이때, 메뉴를 선택하는 방식에 있어서 화면을 보고 메뉴를 선택하여 버튼 혹은 터치를 작동시켜 선택하는 방식으로도 구성될 수 있다.
When an object moves, acceleration, angular velocity, tilt, and azimuth change. It is well known that in order to accurately observe the motion of an object, the method of measuring the above components simultaneously is most accurate. Velocity and inclination can be obtained by measuring the acceleration or the angular velocity by using the acceleration sensor and the angular velocity sensor, but there is a problem that must be corrected from time to time due to the integral constant generated during the integration process. Therefore, a drift that requires zero adjustment occurs, and analog measurement values fluctuate due to environmental influences such as sensor accuracy and temperature. Therefore, it is difficult to use repetitive detailed motion control while ensuring reliability, and it is used for simple game and horizontal-to-vertical mode conversion even in the smart phone to which it is applied. In the present invention, it is not an integral sensor, but directly measures the inclination, and if necessary, calculates the inclination change per unit time in the form of a derivative to obtain the angular velocity and acceleration, there is no integral constant, no drift occurs, and the inclination measurement itself is digital data. Measurement values due to precision and environmental influences remain unchanged, providing a reliable and repeatable motion sensor. Through this, the user interface of the smartphone can be combined with the motion manipulation method instead of the current touch manipulation method, thereby providing an interface base for conveniently using the smartphone. In addition, by applying the sensor of the present invention to the current optical wireless mouse to be used as the current on the mouse pad and configured to control the motion if necessary, it can be used more conveniently than the stand-alone motion mouse with a built-in gyro sensor. . Or in a terminal such as a smartphone, pressing a button or a touch indicating to control a menu using a tilt; Reading a means for detecting a tilt when a button is pressed and the terminal is tilted; Automatically moving the display screen of a running program in a tilted direction with respect to a predetermined slope or a change amount of the tilt, according to a slope; Releasing the touch of a button or touch indicating to control a menu using a tilt; By configuring the selected menu to be executed, a user interface of a motion method, rather than a multi-touch method using a current touch screen, is provided. In this case, the method of selecting a menu may also be configured by selecting a menu by selecting a menu and operating a button or a touch.
1 : 유연기판(FPCB) 2 : 상부 감지전극단
3 : 높이 감지전극 4 : 하부 감지전극
5 : 유연기판 연결면 6 : 유연기판 연결면 밀봉수단
7 : 유연기판의 상부 연결패드 8 : 상부기판의 연결패드
9 : 상부기판 10 : 하부 밀봉수단
11 : 하부기판 12 : 유영기판의 하부 연결패드
13 : 상부 경사각 감지 및 계산수단 14 : 하부기판의 연결패드
15 : 상부기판 16 : 외부 연결수단
17 : 전원공급 전극 18 : 하부경사각 감지수단1: FPCB 2: Upper sensing electrode end
3: height sensing electrode 4: lower sensing electrode
5: Flexible board connection surface 6: Flexible board connection surface sealing means
7: upper connection pad of the flexible substrate 8: connection pad of the upper substrate
9: upper substrate 10: lower sealing means
11: lower substrate 12: lower connection pad of the swimming substrate
13: Upper tilt angle detection and calculation means 14: Connection pad of the lower substrate
15: upper substrate 16: external connection means
17: power supply electrode 18: lower inclination angle detection means
Claims (34)
유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단;
높이 감지전극(3)을 유연기판의 연결패드(7)와 모두 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단;
상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 하부 밀봉수단(10)으로 밀봉하는 수단;
전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 전압 혹은 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 검출하는 수단;
수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
In measuring the inclination of liquids flowing inside the package and maintaining a horizontal plane,
Means for installing a plurality of height sensing electrodes (3) on the height surface of the flexible substrate (1);
Means for connecting all of the height sensing electrodes 3 to the connection pads 7 of the flexible substrate;
Means for connecting the connection pads 7 of the flexible substrate to the connection pads 8 of the upper substrate;
Means for circuitly connecting the inclination angle detecting and calculating means 13 of the upper substrate 9 and the connection pad 8 of the upper substrate;
Means for partially filling and not sealing the conductive liquid, which flows in the flexible substrate 1 and maintains the horizontal plane, with the lower sealing means 10;
Means for detecting an electrical characteristic (eg voltage or resistance or capacitance or inductance) of all the sensing electrodes 2, 3, 4 through a conductive liquid which maintains a horizontal plane by applying an electrical signal to the power supply electrode 17;
Comprising means for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with or not in contact with the liquid to maintain the horizontal plane to calculate the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane sensor
유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2)을 설치하는 수단;
유연기판(1)의 하부 면에 하부 감지전극(4)을 설치하는 수단;
유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단;
상부 감지전극(2)과 하부 감지전극(4)과 높이 감지전극(3)을 유연기판의 연결패드(7)와 모두 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단;
상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 하부 밀봉수단(10)으로 밀봉하는 수단;
전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 전압 혹은 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 검출하는 수단;
수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
In measuring the inclination of liquids flowing inside the package and maintaining a horizontal plane,
Means for installing the upper sensing electrode 2 on the upper surface of the flexible substrate 1;
Means for installing the lower sensing electrode (4) on the lower surface of the flexible substrate (1);
Means for installing a plurality of height sensing electrodes (3) on the height surface of the flexible substrate (1);
Means for connecting both the upper sensing electrode 2, the lower sensing electrode 4 and the height sensing electrode 3 with the connection pad 7 of the flexible substrate;
Means for connecting the connection pads 7 of the flexible substrate to the connection pads 8 of the upper substrate;
Means for circuitly connecting the inclination angle detecting and calculating means 13 of the upper substrate 9 and the connection pad 8 of the upper substrate;
Means for partially filling and not sealing the conductive liquid, which flows in the flexible substrate 1 and maintains the horizontal plane, with the lower sealing means 10;
Means for detecting an electrical characteristic (eg voltage or resistance or capacitance or inductance) of all the sensing electrodes 2, 3, 4 through a conductive liquid which maintains a horizontal plane by applying an electrical signal to the power supply electrode 17;
Comprising means for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with or not in contact with the liquid to maintain the horizontal plane to calculate the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane sensor
유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단;
높이 감지전극(3)의 일부를 상부 기판(15)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(7)와 연결하는 수단;
높이 감지전극(3)의 일부를 하부 기판(11)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(12)와 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(12)를 하부기판의 연결패드(14)와 회로적으로 연결하는 수단;
상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
하부기판(11)의 경사각 감지수단(18)과 하부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 밀봉하는 수단;
전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 전압 혹은 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 하부 경사각 감지수단(18)에서 검출하는 수단;
하부 경사각 감지수단(18)에서 전도성 액체가 닿아있는 혹은 닿아있지 않은감지전극들의 데이터를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에 전달하는 수단;
수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
In measuring the inclination of liquids flowing inside the package and maintaining a horizontal plane,
Means for installing a plurality of height sensing electrodes (3) on the height surface of the flexible substrate (1);
Means for connecting a portion of the height sensing electrode 3 to the connection pad 7 of the flexible substrate in contact with the upper substrate 15;
Means for connecting a portion of the height sensing electrode 3 to the connection pad 12 of the flexible substrate in contact with the lower substrate 11;
Means for connecting the connection pads 7 of the flexible substrate to the connection pads 8 of the upper substrate;
Means for circuit-connecting the connection pads 12 of the flexible substrate with the connection pads 14 of the lower substrate;
Means for circuitly connecting the inclination angle detecting and calculating means 13 of the upper substrate 9 and the connection pad 8 of the upper substrate;
Means for circuit-connecting the inclination angle detecting means 18 of the lower substrate 11 and the connection pad 8 of the lower substrate;
Means for partially filling and sealing the conductive liquid, which flows in the flexible substrate 1 and maintains a horizontal plane, without filling it;
The detection of the upper inclination angle and the difference of the electrical characteristics (for example voltage or resistance or capacitance or inductance) of all the sensing electrodes (2, 3, 4) through the conductive liquid to maintain the horizontal plane by applying an electrical signal to the power supply electrode (17) Means for detecting by the calculation means (13) and the lower inclination angle detection means (18);
Means for transferring data of the sensing electrodes with or without the conductive liquid from the lower inclination angle detecting means 18 to the upper inclination angle detecting and calculating means 13;
Comprising means for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with or not in contact with the liquid to maintain the horizontal plane to calculate the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane sensor
유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2)을 설치하는 수단;
유연기판(1)의 하부 면에 하부 감지전극(4)을 설치하는 수단;
유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단;
상부 감지전극(2)과 하부 간지전극(4)과 높이 감지전극(3)의 일부를 상부 기판(15)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(7)와 연결하는 수단;
상부 감지전극(2)과 하부 간지전극(4)과 높이 감지전극(3)의 일부를 하부 기판(11)과 닿아있는 유연기판의 연결패드(12)와 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(7)를 상부기판의 연결패드(8)와 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판의 연결패드(12)를 하부기판의 연결패드(14)와 회로적으로 연결하는 수단;
상부기판(9)의 경사각 감지 및 계산수단(13)과 상부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
하부기판(11)의 경사각 감지수단(18)과 하부기판의 연결패드(8)를 회로적으로 연결하는 수단;
유연기판(1) 내에서 유동하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 가득 채우지 않고 부분적으로 채우고 밀봉하는 수단;
전원 공급전극(17)에 전기 신호를 가하여 수평면을 유지하는 전도성 액체를 통해 모든 감지전극(2, 3, 4)들의 전기적 특성(일례로 전압 혹은 저항 혹은 정전용량 혹은 인덕턴스) 차이를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 하부 경사각 감지수단(18)에서 검출하는 수단;
하부 경사각 감지수단(18)에서 전도성 액체가 닿아있는 혹은 닿아있지 않은감지전극들의 데이터를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에 전달하는 수단;
수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지 전극들의 위치를 검출하여 경사도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
In measuring the inclination of liquids flowing inside the package and maintaining a horizontal plane,
Means for installing the upper sensing electrode 2 on the upper surface of the flexible substrate 1;
Means for installing the lower sensing electrode (4) on the lower surface of the flexible substrate (1);
Means for installing a plurality of height sensing electrodes (3) on the height surface of the flexible substrate (1);
Means for connecting a portion of the upper sensing electrode 2, the lower interleaved electrode 4, and the height sensing electrode 3 with the connection pad 7 of the flexible substrate in contact with the upper substrate 15;
Means for connecting a portion of the upper sensing electrode 2, the lower interleaved electrode 4, and the height sensing electrode 3 with the connection pad 12 of the flexible substrate in contact with the lower substrate 11;
Means for connecting the connection pads 7 of the flexible substrate to the connection pads 8 of the upper substrate;
Means for circuit-connecting the connection pads 12 of the flexible substrate with the connection pads 14 of the lower substrate;
Means for circuitly connecting the inclination angle detecting and calculating means 13 of the upper substrate 9 and the connection pad 8 of the upper substrate;
Means for circuit-connecting the inclination angle detecting means 18 of the lower substrate 11 and the connection pad 8 of the lower substrate;
Means for partially filling and sealing the conductive liquid, which flows in the flexible substrate 1 and maintains a horizontal plane, without filling it;
The detection of the upper inclination angle and the difference of the electrical characteristics (for example voltage or resistance or capacitance or inductance) of all the sensing electrodes (2, 3, 4) through the conductive liquid to maintain the horizontal plane by applying an electrical signal to the power supply electrode (17) Means for detecting by the calculation means (13) and the lower inclination angle detection means (18);
Means for transferring data of the sensing electrodes with or without the conductive liquid from the lower inclination angle detecting means 18 to the upper inclination angle detecting and calculating means 13;
Comprising means for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with or not in contact with the liquid to maintain the horizontal plane to calculate the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane sensor
감지전극(2, 3, 4)이 설치되어 있는 면에
담기는 액체의 표면장력을 제어하여 액체와 감지전극 사이의 접촉각을 90도에 가깝게 하기 위해 유연기판(1) 혹은 상부기판(9) 혹은 하부밀봉수단(10)의 내부에 특수한 코팅을 처리하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하는 센서의 표면장력 제어 수단
The method of claim 1 and 2,
On the side where the sensing electrodes (2, 3, 4) are installed
Means for processing a special coating inside the flexible substrate 1 or the upper substrate 9 or the lower sealing means 10 to control the surface tension of the liquid to bring the contact angle between the liquid and the sensing electrode close to 90 degrees. Surface tension control means of the sensor for detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid to maintain a horizontal plane
감지전극(2, 3, 4)이 설치되어 있는 면에
담기는 액체의 표면장력을 제어하여 액체와 감지전극 사이의 접촉각을 90도에 가깝게 하기 위해 유연기판(1) 혹은 상부기판(15) 혹은 하부기판(11)의 내부에 특수한 코팅을 처리하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하는 센서의 표면장력 제어 수단
The method according to claim 3 and 4,
On the side where the sensing electrodes (2, 3, 4) are installed
In order to control the surface tension of the liquid to close the contact angle between the liquid and the sensing electrode to 90 degrees means to treat a special coating inside the flexible substrate 1 or the upper substrate 15 or lower substrate 11 Surface tension control means of the sensor for detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid to maintain the horizontal plane
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 액체와 닿아있는 경계선 상의 감지전극들을 판단하는 수단;
액체와 닿아있는 경계선 상의 최소 3개의 감지전극들의 좌표를 이용하여 액체 수평면의 평면방정식과 법선 벡터를 계산하는 수단;
법선벡터의 방향코사인을 계산하는 수단;
각각의 축에 대한 기울기를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지 전극들의 위치를 검출하는 센서의 기울기 계산 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for determining the sensing electrodes on the boundary line in contact with the liquid in the upper tilt angle sensing and calculating means (13);
Means for calculating a plane equation and a normal vector of the liquid horizontal plane using coordinates of at least three sensing electrodes on a boundary line in contact with the liquid;
Means for calculating the direction cosine of the normal vector;
Method for calculating the slope of the sensor for detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid to maintain the horizontal plane, characterized in that consisting of means for calculating the slope for each axis
유연기판(1)의 최소 3개 높이 면에 감지전극(3)을 각각 설치하는 수단;
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 액체와 닿아있는 경계선 상의 높이 감지전극들을 판단하는 수단;
액체와 닿아있는 경계선 상의 최소 3개의 높이 감지전극들의 좌표를 이용하여 삼각함수에 의해 각 방향의 기울기를 계산하는 수단;
각각의 축에 대한 기울기를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 3개의 높이 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 3,
Means for providing sensing electrodes 3 on at least three height surfaces of the flexible substrate 1;
Means for determining the height sensing electrodes on the boundary line in contact with the liquid in the upper tilt angle sensing and calculating means (13);
Means for calculating the inclination of each direction by a trigonometric function using coordinates of at least three height sensing electrodes on a boundary line in contact with the liquid;
Sensor for calculating the slope by detecting the position of the three height sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane, characterized in that the means for calculating the slope for each axis
감지전극(2,3,4)에 전도성 액체를 통하여 전원을 공급하기 위한 전원공급 전극(17)을
유연기판(1) 면에 혹은;
상부기판(9,15) 혹은 하부기판(11)에 설치됨을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 전원공급 전극 수단
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
A power supply electrode 17 for supplying power to the sensing electrodes 2, 3, and 4 via a conductive liquid;
On the surface of the flexible substrate 1;
Power supply electrode means of the sensor for detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane, characterized in that installed on the upper substrate (9, 15) or lower substrate 11
유연기판(1)에서 감지전극과 부식된 부분 사이의 높이 차이를 없애기 위해 유연기판 면에 비전도성 재료를 감지전극을 제외하고 도포하는 수단;
감지전극을 도금(통상 0.02mm 내외)하여 두께를 증가시키는 수단;
유연기판 표면을 정밀 연마하여 감지전극과 부식된 면이 동일 평면을 형성하도록 가공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 동일 평면을 형성한 감지 전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for applying a non-conductive material to the surface of the flexible substrate, excluding the sensing electrode, to eliminate the height difference between the sensing electrode and the corroded portion in the flexible substrate (1);
A means for plating the sensing electrode (usually around 0.02 mm) to increase the thickness;
Detecting and tilting the position of the sensing electrodes formed in the same plane in contact with the liquid maintaining the horizontal plane, characterized in that the step of precisely polishing the surface of the flexible substrate to process the sensing electrode and the corroded surface to form the same plane Sensor to calculate
감지전극(2, 3, 4)들에 전원을 공급하기 위한 전원공급 전극(17)에는 일정 시간 지난 후에 액체의 특성에 의해 감지 전압이 떨어지는 현상을 막기 위해 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서
순간적인 펄스 형태로 전원을 공급하는 수단;
전원 공급 시작 직후 감지전극들의 특성을 측정하는 수단;
감지전극 특성 측정 종료 후에는 전원공급 전극(17)의 전원 공급을 일정 시간 동안 오프하는 수단;
위의 과정을 반복하여 액체와 닿아 있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극들의 위치를 측정함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 액체와 닿아있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 측정하는 센서의 펄스식 전원 공급 및 측정 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
The power supply electrode 17 for supplying power to the sensing electrodes 2, 3, and 4 has an upper inclination angle detection and calculation means 13 in order to prevent the sensing voltage from falling due to the characteristics of the liquid after a certain time.
Means for supplying power in the form of instantaneous pulses;
Means for measuring characteristics of the sensing electrodes immediately after the start of power supply;
Means for turning off the power supply of the power supply electrode 17 for a predetermined time after the sensing electrode characteristic measurement is finished;
The pulsed power supply of the sensor which detects the position of the sensing electrodes in contact with the liquid maintaining the horizontal plane and measures the inclination by repeating the above process to measure the positions of the sensing electrodes in contact with or not contacting the liquid. And measurement method
전원공급 전극(17)은 액체를 통한 전도 현상으로 인한
산화 혹은 흡착 혹은 화학 반응 현상을 방지하는 재료로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 물질과 닿아있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 측정하는 센서의 양극 재료 구성 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
The power supply electrode 17 is caused by the conduction phenomenon through the liquid
A method of constructing the anode material of a sensor that measures the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with a material that maintains a horizontal plane, characterized in that the material prevents oxidation, adsorption, or chemical reaction
액체와 닿아 있는 경계선의 최소 3점의 감지전극들의 좌표로 법선 벡터를 계산하여 액체 수평면의 기울기를 각 축에 대해 구하는 수단;
각 축의 단위 시간당 기울기 변화로 각속도를 계산하는 수단: 및
각 축의 단위 시간당 각속도 변화로 각가속도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 물질과 닿아있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 각속도 및 각가속도 계산 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for calculating a normal vector with coordinates of at least three sensing electrodes of a boundary line in contact with the liquid to obtain a slope of the liquid horizontal plane with respect to each axis;
Means for calculating the angular velocity as a change in slope per unit time of each axis: and
Method for calculating the angular velocity and angular acceleration of the sensor for calculating the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the material maintaining the horizontal plane, characterized in that the means for calculating the angular acceleration by the change in the angular velocity per unit time of each axis
액체와 닿아 있는 경계선의 최소 3점의 감지전극들의 좌표에 대응하는 경사도를 계산하여 메모리수단에 저장하는 수단;
검출된 3점의 감지전극들의 좌표에 대응하는 경사도를 메모리수단에서 검색하는 수단;
각 축에 대해 기울기를 결정하는 수단; 혹은
각 축의 단위 시간당 기울기 변화로 각속도를 계산하는 수단: 혹은
각 축의 단위 시간당 각속도 변화로 각가속도를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 물질과 닿아있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 기울기 계산 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for calculating a slope corresponding to the coordinates of the sensing electrodes of at least three points of the boundary line in contact with the liquid and storing the gradient in the memory means;
Means for retrieving inclination corresponding to the detected coordinates of the three sensing electrodes in the memory means;
Means for determining a slope with respect to each axis; or
Means for calculating the angular velocity as a change in slope per unit time of each axis: or
Method for calculating the slope by detecting the position by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the material maintaining the horizontal plane, characterized in that the means for calculating the angular acceleration by the change in the angular velocity per unit time of each axis
밀봉된 유연기판(1) 내부에 유동하며 수평면을 유지하는 액체를 가득 채우지 않고 빈공간이 일부 있는 상태로 채우는 단계에서
흔들림과 진동에 대해서 수평면의 흔들림을 최소화하기 위해
액체의 점성과 표면 장력을 이용하여 조절하는 수단; 및
유연기판(1) 내부의 밀봉 기체 및 압력을 이용하여 조절하는 수단으로 진동 및 흔들림에 대해 수평면 출렁거림을 최소화함을 특징으로 하는 액체 유동 조절 수단이 설치된 수평면을 유지하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
In the step of filling in the state that there is some empty space without filling the liquid that maintains the horizontal plane and flows inside the sealed flexible substrate (1)
To minimize the shaking of the horizontal surface against shaking and vibration
Means for adjusting using the viscosity and surface tension of the liquid; And
By means of adjusting the sealing gas and the pressure inside the flexible substrate (1) means to minimize the horizontal surface fluctuations against vibration and vibration of the sensing electrodes in contact with the liquid to maintain the horizontal plane, the liquid flow control means is installed Sensor to detect position and calculate slope
액체 특성에 따른 흔들림에 의한 수평면의 변동 노이즈를 제거하기 위하여
일정 시간 동안의 기울기의 평균값을 계산하여 보정하는 수단; 및
액체 수평면이 일정 수준 이상 흔들림(일례로 충격으로 인한 흔들림)의 경우 측정값을 무시하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 유동하여 수평면을 유지하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 측정하는 센서의 노이즈 제거 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
In order to remove the fluctuation noise of the horizontal surface caused by the shaking due to the liquid characteristics
Means for calculating and correcting an average value of the slope over a period of time; And
In the case where the liquid level surface is shaken more than a certain level (e.g., shake due to impact), it measures the inclination by detecting the position of the sensing electrodes that are in contact with the liquid that maintains the horizontal level. How to remove noise from a sensor
유연기판(1)을 상부기판(9, 15)에 고정시키는 형태가 원통형;
혹은 삼각면체 ;
혹은 사각면체 ;
혹은 다각면체 중 한가지로 구성됨을 특징으로 하는 유동하여 수평면을 유지하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서 측정면의 구성 형태
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
A cylindrical shape in which the flexible substrate 1 is fixed to the upper substrates 9 and 15;
Or trihedron;
Or tetrahedron;
Or, a configuration form of a sensor measuring surface that detects the position of the sensing electrodes in contact with a liquid that maintains a horizontal and flowing surface, comprising one of a polyhedron
상부 감지전극(2)과 하부 감지전극(4)은 상부기판(9, 15) 및 하부기판(11) 및 하부 밀봉수단(10)과 결합하는 면으로부터 일정 거리를 띄워 배치하여
유연기판(1)과 상부기판(9, 15) 및 하부기판(11) 및 하부 밀봉수단(10)과 접하는 지점에서 급격한 고체의 경계 조건의 변동에 따른 액체 수평면의 변동을 감소시킴을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서 측정면의 구성 형태
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
The upper sensing electrode 2 and the lower sensing electrode 4 are arranged at a predetermined distance from a surface that is coupled to the upper substrates 9 and 15, the lower substrate 11, and the lower sealing means 10.
Characterized by reducing the fluctuation of the liquid horizontal surface due to the sudden change of the boundary condition of the solid at the point of contact with the flexible substrate (1), the upper substrates (9, 15), the lower substrate (11) and the lower sealing means (10). Configuration form of sensor measuring surface that calculates the slope by detecting the position of sensing electrodes in contact with liquid
하부 경사각 감지수단(18)에서 검출한 액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극 데이터를 상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에 전달하기 위해
유연기판(1)에 전원공급라인 및 접지라인 및 통신라인 및 제어라인을 설치하여 상부기판(15)과 하부기판(11)을 회로적으로 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 상하면 연결 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
To transfer the sensing electrode data in contact with or not in contact with the liquid detected by the lower inclination angle detecting means 18 to the upper inclination angle sensing and calculating means 13.
Sensing electrode in contact with liquid, characterized in that the upper substrate 15 and the lower substrate 11 is connected to the circuit by installing a power supply line, a ground line, a communication line and a control line on the flexible substrate (1) How to connect the upper and lower sides of the sensor to detect the position of the sensor to calculate the slope
유연기판(1)의 상부 면에 상부 감지전극(2)을 설치하거나
유연기판(1)의 하부 면에 하부 감지전극(4)을 설치하거나
유연기판(1)의 높이 면에 복수 개의 높이 감지전극(3)을 설치하는 수단을 설치하는 대신에
특정한 패턴으로 감지전극을 센서 내부에 설치하도록 구성하고 각각의 감지전극에 해당하는 좌표를 계산하도록 하는 수단;
액체와 닿아있는 혹은 닿아있지 않은 감지전극을 검출함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기 및 모션을 계산하는 센서의 감지전극 구성 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Installing the upper sensing electrode (2) on the upper surface of the flexible substrate (1)
Install the lower sensing electrode 4 on the lower surface of the flexible substrate (1)
Instead of providing a means for installing a plurality of height sensing electrodes 3 on the height surface of the flexible substrate 1
Means for configuring the sensing electrodes in the sensor in a specific pattern and for calculating coordinates corresponding to the sensing electrodes;
A method of constructing a sensing electrode of a sensor that detects a position of sensing electrodes in contact with a liquid and calculates tilt and motion by detecting sensing electrodes in contact with a liquid or not.
특정한 패턴으로 특정 범위에서는 감지전극을 많이 설치하여 정밀도를 높이는 것을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 특정범위 정밀도 증대 방법
The method of claim 20,
How to increase the accuracy of the specific range of the sensor to calculate the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid, characterized in that to increase the precision by installing a plurality of sensing electrodes in a specific range in a specific pattern
특정한 패턴으로 특정 운동 범위에 감지전극들을 설치하여 특정 운동을 바로 감지하도록 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 특정운동 감지 방법
The method of claim 20,
A method for detecting a specific motion of a sensor that detects a position of the sensing electrodes in contact with a liquid and calculates a slope by installing the detection electrodes in a specific motion range in a specific pattern to immediately detect a specific motion.
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 가속도 측정 센서를 연결하여 각 축에 대한 가속도 값을 확보하는 수단;
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기에 각 축의 가속도 값으로 인한 영향을 보정하는 수단;
각 축의 가속도 값의 영향을 제거한 정확한 수평면을 계산하여 각 축의 기울기를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 가속도 성분 보정 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for securing an acceleration value for each axis by connecting the upper tilt angle detecting and calculating means 13 and the acceleration measuring sensor;
Means for correcting the influence of the acceleration value of each axis on the inclination of the horizontal plane measured and measured by the upper inclination angle detection and calculation means (13);
Compensation method of acceleration component of sensor that detects the position of sensing electrodes in contact with liquid and calculates the inclination by calculating the exact horizontal plane without the influence of the acceleration value of each axis.
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 지자기 센서를 연결하여 각 축에 대한 방향 값을 확보하는 수단;
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기로 인한 각 축에 대한 방향 값의 영향을 보정하는 수단;
수평면의 기울기 값의 영향을 제거한 정확한 방향 값을 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 지자기 센서 방향 성분 보정 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for connecting the upper tilt angle sensing and calculating means 13 and the geomagnetic sensor to secure a direction value for each axis;
Means for correcting the influence of the direction value on each axis due to the inclination of the horizontal plane calculated by the upper inclination angle detection and calculation means (13);
Method for correcting the geomagnetic sensor direction component of the sensor for calculating the slope by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid, characterized in that the means for calculating the correct direction value to remove the influence of the tilt value of the horizontal plane
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 자이로 센서를 연결하여 각 축에 대한 각속도 값을 확보하는 수단;
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기 변화로 인한 각 축에 대한 각속도 값의 영향을 보정하는 수단;
수평면의 기울기 변화의 영향을 제거한 정확한 각속도 값을 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서의 자이로 센서 방향 성분 보정 방법
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for connecting the upper tilt angle detection and calculation means 13 and the gyro sensor to secure an angular velocity value for each axis;
Means for correcting the influence of the angular velocity value on each axis due to the change in inclination of the horizontal plane measured and measured by the upper tilt angle sensing and calculating means (13);
Method for correcting the gyro sensor direction component of the sensor for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid, characterized in that the means for calculating the exact angular velocity value to remove the influence of the change in the inclination of the horizontal plane
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 요(Yaw) 방향의 자이로 센서를 연결하여 요(Yaw) 방향의 각속도 값을 확보하는 수단;
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)에서 측정하여 계산된 수평면의 기울기로 피치(Pitch), 롤(Roll) 값을 계산하고 자이로 센서에서 요(Yaw) 값을 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 피치 및 롤 및 요를 측정하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Means for securing an angular velocity value in the yaw direction by connecting the upper inclination angle detecting and calculating means 13 and the gyro sensor in the yaw direction;
Characterized in that it comprises a means for calculating the pitch (Pitch), roll (Roll) value and the yaw value in the gyro sensor by measuring the inclination of the horizontal plane measured and measured by the upper inclination angle detection means (13) Sensor for detecting pitch, roll and yaw by detecting the position of sensing electrodes in contact with liquid
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 자이로 측정 센서를 함께 구성함을 특징으로 하는 자이로센서를 탑재한 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
A sensor that detects the position of the sensing electrodes in contact with the liquid equipped with the gyro sensor, comprising the upper inclination angle detecting and calculating means 13 and the gyro measuring sensor together, and calculates the inclination.
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 가속도 측정 센서를 함께 구성함을 특징으로 하는 가속도센서를 탑재한 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Sensor for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid equipped with the acceleration sensor, characterized in that the upper inclination angle detection and calculation means 13 and the acceleration measurement sensor together
상부 경사각 감지 및 계산수단(13)과 지자기 센서를 함께 구성함을 특징으로 하는 지자기센서를 탑재한 액체와 닿아 있는 감지전극들의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서
The method according to claim 1 and 2 and 3 and 4,
Sensor for calculating the inclination by detecting the position of the sensing electrodes in contact with the liquid equipped with a geomagnetic sensor, characterized in that the upper inclination angle detection and calculation means 13 and the geomagnetic sensor together
각 축에 대하여 로드셀의 경사 각도를 기울기센서로 측정하는 수단;
로드셀에 지지된 플레이트에 올려진 물체의 무게 측정값을 읽는 수단;
측정된 각 축의 경사각을 기초로 물체의 하중측정용 로드셀에 의해 측정된 물체의 하중을 보상처리하여 표시하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 경사보상용 로드셀식 전자저울
In the electronic scale for measuring the weight using a load cell,
Means for measuring the inclination angle of the load cell with respect to each axis with a tilt sensor;
Means for reading a weight measurement of an object mounted on a plate supported by a load cell;
An inclined compensation load cell electronic balance comprising means for compensating and displaying the load of the object measured by the load cell for measuring the load on the basis of the measured inclination angle of each axis.
경사각을 보정하는 물체의 하중을 산출하는 단계는
로드셀에서 읽은 하중값을 S1, X축으로의 경사각을 α라 하면
X축 경사도 α를 보정된 하중 S2 = S1 / cos α 로 계산하여
S2 값을 X축 경사도가 보정된 값으로 표시함을 특징으로 하는 로드셀식 전자저울의 경사보상 하중 측정방법
31. The method of claim 30,
Calculating the load of the object for correcting the inclination angle
If the load value read from the load cell is S1 and the inclination angle to the X axis is α
The X-axis gradient α is calculated by the calibrated load S2 = S1 / cos α
Method for measuring the slope compensation load of a load cell type electronic balance characterized by displaying the S2 value as the value of the X-axis gradient correction
경사각을 보정하는 물체의 하중을 산출하는 단계는
로드셀에서 읽은 하중값을 S1, X축으로의 경사각을 α, Y축으로의 경사각을 β라 하면
X축 경사도 α를 보정된 하중 S2 = S1 / cos α;
Y축 경사도 β를 보정한 하중 S3 = S2 / cos β;로 계산하여
S3 값을 X와 Y축 경사도가 보정된 값으로 표시함을 특징으로 하는 로드셀식 전자저울의 경사보상 하중 측정방법
31. The method of claim 30,
Calculating the load of the object for correcting the inclination angle
If the load value read from the load cell is S1, the inclination angle to the X axis is α, and the inclination angle to the Y axis is β
X-axis tilt α is corrected load S2 = S1 / cos α;
Calculated by the load S3 = S2 / cos β;
Method for measuring the slope compensation load of a load cell type electronic balance characterized by displaying the S3 value as the value of the X and Y axis tilt correction
경사 각도 α,β를 측정하는 기울기센서를 로드셀에 지지된 플레이트에 고정하여 조립하는 단계;
수평면을 유지한 기준 평면 위에 조립한 전자저울을 올려두는 단계;
기울기센서에서 측정된 α와 β값을 영점으로 교정하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 로드셀식 전자저울의 경사도 초기화 보정방법
31. The method of claim 30,
Assembling the inclination sensor for measuring the inclination angles α and β to a plate supported by the load cell;
Placing the assembled electronic balance on a reference plane maintaining a horizontal plane;
Gradient initialization correction method of load cell type electronic balance, characterized in that it consists of a step of calibrating α and β values measured by the tilt sensor to zero.
경사 각도 α,β를 측정하는 기울기센서를 측정하는 단계;
기울기센서에서 측정된 α와 β값을 표시함을 특징으로 하는 경사도를 표시하는 로드셀식 전자저울31. The method of claim 30,
Measuring an inclination sensor for measuring inclination angles α and β;
Load cell type electronic scale indicating the slope characterized by displaying the α and β values measured by the tilt sensor
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110025374A KR20120107705A (en) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | The digital angle measurement sensor or device by the electronic circuit sensing pad in the liquid material which has horizontal plane |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110025374A KR20120107705A (en) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | The digital angle measurement sensor or device by the electronic circuit sensing pad in the liquid material which has horizontal plane |
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| KR20120107705A true KR20120107705A (en) | 2012-10-04 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150128414A (en) | 2014-05-09 | 2015-11-18 | 주식회사 지앤지컴퍼니 | Apparatus For Horizontal Measurement Of Inclination Angle |
| CN109668503A (en) * | 2019-01-28 | 2019-04-23 | 西安交通大学 | Electrode slice charge and discharge volume in situ detection device, control system and its application method |
| CN111765866A (en) * | 2020-08-06 | 2020-10-13 | 安顺中安安装工程有限公司 | A tower crane tilt overrun monitoring device |
-
2011
- 2011-03-22 KR KR1020110025374A patent/KR20120107705A/en not_active Withdrawn
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| CN109668503B (en) * | 2019-01-28 | 2024-05-07 | 西安交通大学 | Electrode slice charge and discharge volume in-situ detection device, control system and use method thereof |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110322 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |