도어 포지션 센서 document_id A220623108672

용량성 센서 시스템은 인체의 존재에 기초하여 서로 다른 가전제품들의 제어 및 동작을 제공하는 이들의 능력에 대하여 잘 알려져 있다. 일반적으로 이러한 시스템은 예를 들어, 미국 특허 제4,453,112호 및 미국 특허 제5,621,290호에 개시되어 있다. 이들 특허 문헌에서는, 센서 전극이 카 윈도우의 윈도우 프레임 상에 배열된다. 손과 같은 인체의 일부분이 센서 전극에 접근하자 마자, 센서 전극과 접지 전극 간의 용량이 증가한다. 이러한 용량에서의 증가는 레퍼런스에 비교되는, 전극의 출력 신호의 주파수를 변화시키고, 윈도우를 이동시키는 모터가 이러한 변화에 기초하여 동작한다. 센서 시스템은 인체와 같은 반도전성 요소들에 응답할 수 있지만, 플라스틱 및 나무는 어떠한 영향도 끼치지 못한다. 아직 공개되지 않은 스웨덴 특허 출원 SE 0402261-2는 용량성 센싱 시스템이 탑재되어 있는 냉장고 캐비넷의 바디와 도어 간에 작은 인체 부분을 검출하는 문제를 해결하기 위한 용량성 센싱 시스템을 개시한다. 통상적으로, 인체 부분에 의해 야기되는 용량에 대한 영향이 작으면 용량에 대한 캐비넷 바디의 주요 영향이 더 크기 때문에 캐비넷 바디는 도어 안테나를 불능화시킨다. 이것을 해결하기 위해, 개시된 발명은 캐비넷 바디의 에지부에 개스킷(gasket) 형으로 탑재되는, 도어와 냉장고 바디(fridge body) 사이의 전자기 차폐부를 포함한다. 전자기 차폐부는 캐비넷 바디에 의해 야기되는 영향을 제거해야 한다. 이 전자기 차폐부는 냉장고 바디에 대하여 고정된 위치와, 냉장고 바디에 대해 불변의 용량을 갖고 있다. 도어는 이 전자기 차폐부에 전기적으로 접속되어 있고 도어 프로세스의 움직임은 냉장고 바디에 대한 도어 용량을 변화시키지 못한다. 그러나, 이 개시된 시스템의 단점은 높은 구성 비용이다. 이 프레임은 얇은 도전성 포일(예를 들어, 구리)이어야 하지만, 심미적 관점에서는, 일부 플라스틱 성분으로 커버되어야 하며, 이 프레임의 모든 면이 전기적으로 서로 접속되어야 하고 제어 보드에 접속되어야 한다. 도어를 닫을 때 커버 프레임 성분은 큰 압력으로 개스킷에 영향을 주며 플라스틱은 이러한 상황에 견디어내기에 충분히 단단할 필요(비용이 많이 듬)가 있다. 다른 문제는 프레임이 진정한 차폐부가 아니라는 점이다. 도어의 크기(도 1을 참조)는 프레임의 총 면적보다 훨씬 더 크다. 이는 전자기장(C3)이 도어와 냉장고 바디 간에 형성된다는 것을 의미한다. 이것은 시스템의 측정 회로에 여분의 가변 용량을 추가한다. 실제로, 차폐부는 (이 차폐부가 진정한 차폐부가 아니기 때문에) 제어 보드 상에 위치된 "정규의" 불변 커패시터(C1)에 의해 대체될 수 있다. 그래서, 우리는 차폐부 없는 냉장고 캐비넷에 대한 용량성 센싱 시스템으로 돌아왔다. 용량(C3)은 도어 각도에 의존하며, 상기 회로(도 2를 참조)의 총 용량에 영향을 준다. 또한, 이 프레임은 냉장고 바디에 보다 가깝기 때문에, 프레임과 냉장고 사이의 용량(Cl)이 더 크다(약 2 내지 3 nF이며 이것은 도어와 인체 사이의 용량(C2) 보다 평균 10배 더 큼). 따라서, 우리는 바디와 차폐부 사이의 하나의 불변 용량을 가질 뿐만 아니라 병렬로 접속된 2개의 커패시터(C1,C3) - 이 커패시터는 냉장고와 프레임 사이의 커패시터 및 냉장고와 도어 사이의 커패시터임 - 를 가지며 그 총 용량은 도어와 인체 사이의 용량(C2)보다 10배 더 크다. 도 1 및 도 2는 이것을 나타낸다. 또한, 우리는 도어 각도로 인한 C3 변동량도 다루어야 한다. 이 변동량 때문에, 우리는 인체 움직임을 검출할 수 있도록 전체 범위 내에서 신호의 일부분만을 증폭시키는, 고분해능 ADC (동적 범위 약 20,000)와 복잡한 신호 처리를 필요로 한다. 문제는 총 용량에서의 변동량이 도어 움직임에 의존하는지 또는 인체의 존재에 의존하는지를 식별하는 것이다.