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KR101940492B1 - 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법 - Google Patents

전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법 Download PDF

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KR101940492B1
KR101940492B1 KR1020120081653A KR20120081653A KR101940492B1 KR 101940492 B1 KR101940492 B1 KR 101940492B1 KR 1020120081653 A KR1020120081653 A KR 1020120081653A KR 20120081653 A KR20120081653 A KR 20120081653A KR 101940492 B1 KR101940492 B1 KR 101940492B1
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Abstract

본 발명에 의한 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서는 직물 표면 상에 일정 거리만큼의 균일한 간격으로 배치되는 다수의 직물 전극들; 상기 다수의 직물 전극들 간의 중심에 한쪽 끝이 연결되는 직물 도선; 및 상기 직물 전극의 다른 한쪽 끝에 연결되어 상기 직물 표면에 연결되는 금속 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법{SENSOR FOR MEASURING TILT BASE ON ELECTRONIC TEXTILE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전자 직물(electronic textile) 기반의 경사각 센서에 관한 것으로, 특히, 균일한 간격으로 배치되는 다수의 전도성 직물 전극의 중앙에 매달리도록 금속 비드를 직물 도선으로 연결하되, 그 질물 도선을 꼬임쌍선 연결방식을 이용하여 연결하도록 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법에 관한 것이다.
전자 직물(electronic textile)은 일반 직물에 전도성 섬유(conductive yarn) 및 전도성 잉크(conductive ink) 등을 이용하여 만든 전도성 직물(conductive textile)과 소형 전자 부품 등을 결합하여 만든 시스템을 말한다. 차세대 컴퓨팅 연구분야에서는 사람들이 매일 착용하는 의복이나 가방, 신발과 같은 직물 소재의 액세서리에 컴퓨팅 기능을 결합하여 지능적 사물로 만드는 연구를 활발하게 진행하고 있으며, 패션 분야에서도 전자 직물을 이용한 새로운 형태의 의복을 디자인 하려는 시도들이 이루어지고 있다.
전자 직물 분야의 연구 중 일부는 직물 소재로 제작되지 않은 기존의 전자 부품이나 기계적 부품들을 전도성 직물 소재를 이용하여 다시 개발하려는 시도들이다. 그 예로는 기계식 버튼을 대체하기 위한 직물 버튼이나, 압력 센서를 대체하기 위한 직물형 압력 센서 등을 들 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 Perner-Wilson에 의해 제안된 경사각 센서를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, Perner-Wilson은 학술회의 발표를 통해 그림 (a)의 경사각 센서(tilt sensor)를 제안한 바 있다. 이 경사각 센서는 금속 비드(bead)의 주변에 여섯 개의 전도성 직물 전극을 원형으로 배치하여 만들었는데, 비드가 경사에 의해 기울어질 경우 여섯 개 중 하나의 전극과 접촉을 하게 되므로 접촉을 감지함으로써 대략적인 기울기를 알 수 있게 된다.
또한, Perner-Wilson이 제안한 그림 (b)의 기울기 센서는 전극 대신에 분압기(potentiometer)를 이용함으로써 보다 연속적인 기울기 변화를 감지할 수 있도록 설계되었다.
하지만 이러한 전자 직물 기반의 경사각 센서 또는 기울기 센서들은 많은 단점을 가지고 있다. 즉, 금속 비드가 천의 위에 있을 때에만 접촉이 발생하므로 뒤집혔을 경우에는 경사각을 알아낼 수 없거나 두 개의 센서를 사용해야만 할 뿐 아니라, 경사각의 변화가 비드의 방향과 정 반대로 일어날 경우, 비드가 움직이지 않아서 오동작하게 되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 경사각의 측정 오차가 크기 때문에 이와 같은 형태의 경사각 센서를 적용 가능한 응용 분야는 제한적일 수 밖에 없다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 균일한 간격으로 배치되는 다수의 전도성 직물 전극의 중앙에 매달리도록 금속 비드를 직물 도선으로 연결하되, 그 질물 도선을 꼬임쌍선 연결방식을 이용하여 연결하도록 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법을 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서는 직물 표면 상에 일정 거리만큼의 균일한 간격으로 배치되는 다수의 직물 전극들; 상기 다수의 직물 전극들 간의 중심에 한쪽 끝이 연결되는 직물 도선; 및 상기 직물 전극의 다른 한쪽 끝에 연결되어 상기 직물 표면에 연결되는 금속 비드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 다수의 직물 전극은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점을 중심으로 서로 점대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 다수의 직물 전극은, 적어도 4개 이상으로 배치되되, 그 개수가 2의 배수가 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 직물 도선은 꼬임쌍선으로 형성되되, 상기 꼬임쌍선을 이루는 하나의 도선은 상기 금속 비드에 연결되고 다른 하나의 도선은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 꼬임쌍선은 하나의 도선을 중심으로 다른 하나의 도선이 서로 중첩되지 않도록 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서는 상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스를 이용하여 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 측정 수단을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 측정 수단은 상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정하고, 그 측정한 커패시턴스를 이용하여 상기 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 측정 수단은 상기 다수의 직물 전극 모두에 대한 금속 비드의 경사각이 산출되면, 산출된 상기 금속 비드의 경사각을 이용하여 상기 직물 표면에 대한 상기 금속 비드의 상대적인 경사각을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 측정 수단은 상기 직물 도선을 형성하는 두 도선의 커패시턴스를 모두 측정하여 그 측정한 두 도선의 커패시턴스 차이를 상기 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스로 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 직물 표면 상에 배치되는 다수의 직물 전극들과 상기 다수의 직물 전극들 간의 중심에 직물 도선으로 연결되는 금속 비드로 이루어진 센서를 이용하여 경사각을 측정하는 방법은 상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정하는 단계; 측정한 상기 커패시턴스를 이용하여 상기 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 직물 전극 모두에 대해 산출된 상기 금속 비드의 경사각을 이용하여 상기 직물 표면에 대한 상기 금속 비드의 상대적인 경사각을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 다수의 직물 전극은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점을 중심으로 서로 점대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 다수의 직물 전극은 적어도 4개 이상으로 배치되되, 그 개수가 2의 배수가 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 직물 도선은 꼬임쌍선으로 형성되되, 상기 꼬임쌍선을 이루는 하나의 도선은 상기 금속 비드에 연결되고 다른 하나의 도선은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 꼬임쌍선은 하나의 도선을 중심으로 다른 하나의 도선이 서로 중첩되지 않도록 감기는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 균일한 간격으로 배치되는 다수의 전도성 직물 전극의 중앙에 매달리도록 금속 비드를 직물 도선으로 연결하되, 그 질물 도선을 꼬임쌍선 연결방식을 이용하여 연결하도록 함으로써, 기존의 직물 경사각 센서보다 높은 해상도로 경사각 측정이 가능할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 균일한 간격으로 배치되는 다수의 전도성 직물 전극의 중앙에 매달리도록 금속 비드를 직물 도선으로 연결하되, 그 질물 도선을 꼬임쌍선 연결방식을 이용하여 연결하도록 함으로써, 뒤집힌 상태에서도 경사각 측정이 가능할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 Perner-Wilson에 의해 제안된 경사각 센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 직물 기반의 경사각 센서를 나타내는 도면이다.
도 3는 도 2에 도시된 경사각 센서의 단순화된 기하학적 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 꼬임쌍선의 생성 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사각 센서의 실제 구현된 형태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 경사각을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서 및 그 방법을 첨부한 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
특히, 본 발명에서는 균일한 간격으로 배치되는 다수의 전도성 직물 전극의 중앙에 매달리도록 금속 비드를 직물 도선으로 연결하되, 그 직물 도선을 꼬임쌍선 연결방식을 이용하여 연결하도록 하는 새로운 전자 직물 기반의 경사각 센서를 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 직물 기반의 경사각 센서를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 직물 기반의 경사각 센서는 다수의 직물 전극(110), 직물 도선(120), 금속 비드(130), 및 측정 수단(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
직물 전극(110)은 직물 상에서 일정 거리 예컨대, 1cm의 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 여기서 직물 전극(110)은 예컨대, 4개 이상이 원형으로 형성될 수 있다.
이때, 다수의 직물 전극은 적어도 4개 이상으로 배치되되, 그 개수가 2의 배수 예컨대, 4개, 6개, 8개 등이 되도록 배치될 수 있다.금속 비드(130)는 다수의 직물 전극(110)들 간의 중앙에 직물 도선(120)으로 연결될 수 있다. 즉, 직물 도선(120)의 한쪽 끝이 다수의 직물 전극(110)들 간의 중앙에 연결되고, 직물 도선(1200의 다른 한쪽 끝이 금속 비드(130)에 연결되게 된다.
이때, 금속 비드(130)가 직물 도선(120)으로 직물에 연결되는 지점과 직물 전극(110) 간의 거리는 직물 도선(120)의 길에 비례하도록 설계되고, 직물 전극(110) 각각의 크기는 금속 비드(130)의 크기에 비례하도록 설계될 수 있다.
측정 수단(140)은 다수의 직물 전극(110)과 금속 비드(130) 간의 커패시턴스(capacitance)를 이용하여 전자 직물의 경사각 또는 기울기를 측정할 수 있다.
도 3는 도 2에 도시된 경사각 센서의 단순화된 기하학적 구조를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 경사각 센서의 기하학적 구조를 보여주고 있다. N개의 직물 전극이 금속 비드의 연결 지점을 중심으로 점대칭으로 배치되어 있다고 가정한다.
이때, 직물 표면의 x축과 금속 비드 간의 기울기를 θ, 직물 표면의 y축과 금속 비드 간의 기울기를 φ라고 하면, θ와 φ를 구하기 위한 최소의 전도성 직물 전극의 개수는 4개이다.
먼저, 측정 수단(140)은 모든 N개의 직물 전극에 대하여 순차적으로 각각의 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스 C을 측정할 수 있다. 이러한 각각의 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스 C는 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112012059788329-pat00001
여기서, A는 직물 전극의 면적을 나타내고, d는 직물 전극과 금속 비드 간의 거리를 나타내며, εr은 상대 유전율(relative permittivity)를 나타내며, 그리고 ε0는 전기적 상수(electric constant) 즉,
Figure 112012059788329-pat00002
Figure 112012059788329-pat00003
와 같이 나타낼 수 있다.
따라서 측정 수단(140)은 모든 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정하여 알 수 있다면, 그 직물 전극과 금속 비드 간의 구조적 관계로부터 직물 전극과 금속 비드 간의 상대적 기울기를 산출할 수 있다.
직물 전극과 금속 비드 간의 거리 d와 직물 표면의 x축과 금속 비드 간의 기울기 즉, 금속 비드의 경사각 θ의 관계는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112012059788329-pat00004
여기서, l은 금속 비드에 연결된 직물 도선의 길이 또는 금속 비드가 직물에 연결되는 지점을 나타낼 수 있다.
두 개의 직물 전극을 x축 상에 위치한 전극이라고 가정하면, 오른쪽 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스 C1과 왼쪽 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스 C3의 관계는 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112012059788329-pat00005
상기 [수학식 3]을 정리하면 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112012059788329-pat00006
상기 [수학식 4]를 이용하여 금속 비드의 경사각 θ는 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112012059788329-pat00007
이때, 금속 비드와 직물 표면의 y축 간의 기울기 φ는 금속 비드와 직물 표면의 x축 상의 두 개의 직물 전극의 거리에 아무런 영향을 주지 않기 때문에, 상기 [수학식 5]는 φ에 관계없이 x축과의 기울기를 계산하는데 사용될 수 있다.
마찬가지로, 금속 비드와 직물 표면의 y축 상의 두 개의 직물 전극 간의 커패시터를 각각 C2와 C4라고 하면 다음의 [수학식 6]을 이용하여 φ를 구할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112012059788329-pat00008

한편, 도선은 인접한 다른 도체에 의해 부유정전용량(stray capacitance) 값에 영향을 받는다. 특히, 전자 직물 경사각 센서의 경우, 금속 비드와 직물 전극 간의 커패시턴스 값이 매우 작기 때문에 센서 주변에 사용자의 팔 등이 존재하는 경우 측정값에 큰 노이지를 유발하게 되고 결국 측정된 경사각을 무의미하게 만들 수 있다.
일반적으로 다른 도체의 영향을 줄이기 위해 차폐(shielding) 기법이 사용되기도 하지만 차폐 전극도 측정 전극에 큰 부유정전용량을 야기하기 때문에 측정된 커패시턴스 값이 측정 회로의 측정 범위를 넘어서는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 긴 커패시턴스 측정 도선에 부유정전용량이 미치는 문제를 해결하기 위해 직물 도선으로 꼬임쌍선(twisted-pair)을 이용하는 방법을 제안한다.
즉, 직물 꼬임쌍선 중 하나의 도선은 금속 비드에 연결하고 다른 하나의 도선은 금속 비드의 연결되는 지점에 연결되어 이들 두 도선의 커패시턴스를 모두 측정하여 그 두 도선의 커패시턴스 차이를 측정하고자 하는 커패시턴스로 결정하게 된다.
두 도선은 동일한 부유정전용량에 노출되어 있기 때문에 그 차이는 금속 비드와 직물 전극 간에 의한 커패시턴스 값만을 포함하게 된다. 이처럼 직물 꼬임쌍선은 전자 직물 기반의 경사각 센서뿐 아니라 커패시턴스 측정이 요구되며 측정 수단과 직물 전극 간에 거리가 먼 경우에도 적용이 가능할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 제안하는 직물 꼬임쌍선을 생성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 꼬임쌍선의 생성 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 가늘고 긴 직물 조각 위에 두 평행한 직물 도선이 만들어질 수 있다. 직물 도선을 만드는 방법은 전도성 실을 이용하여 재봉을 하거나 전도성 잉크를 이용하여 인쇄를 하는 등 다양한 방법을 이용하는 것이 가능한다.
두 직물 도선 간의 간격은 사용 중에 서로 합선이 되지 않도록 적절한 거리를 두어야 한다.
그런 다음, 가늘고 긴 두 번째 직물 조각을 가늘고 긴 첫 번째 직물 조각을 중심으로 도선이 안쪽으로 들어가도록 그 도선을 가진 두 번째 직물 조각을 감는다. 즉, 두 번째 직물 조각은 첫 번째 직물 조각을 중심으로 서로 중첩되지 않도록 감기게 된다.
이때, 중심의 첫 번째 직물 조각은 도선들이 서로 합선되지 않도록 절연층의 역할을 수행할 수 있다.
그럼 다음, 서로 감긴 두 조각의 직물을 재봉 등의 방법을 통해 서로 고정시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사각 센서의 실제 구현된 형태를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 지름이 약 1cm인 금속 비드를 3cm 길이로 늘어지도록 직물에 연결하고 그 연결 지점을 기준으로 네 개의 직물 전극을 전도성 실을 자수하여 구현하였다. 각 직물 전극은 장착 지점으로부터 최소 1cm, 서로 간에는 0.5cm 간격을 두고 있으며, 두께 2cm, 지름 3cm의 고리를 4 등분한 모양을 하고 있다.
편의상 장착 지점을 원점으로 대칭된 두 직물 전극을 잇는 선을 x축으로, 나머지 두 직물 전극을 잇는 선을 y축으로 선정한다. 네 개의 직물 전극은 전도성 실을 통하여 측정 수단으로 연결되며 금속 비드는 직물 꼬임쌍선을 이용하여 전기적으로 측정 수단에 연결될 수 있다.
커패시턴스 측정을 위해서는 24비트(bit)의 정밀도로 커패시턴스 측정이 가능한 Analog Devices사의 AD7746을 사용하였다. 이 집적회로 칩은 전자 직물 기반의 경사각 센서의 각 직물 전극으로부터 이어진 직물 도선이 연결된 회로에 장착되어 있다.
AD7746은 두 노드 간의 차등 커패시턴스를 측정하도록 동작 설정이 가능할 수 있다. 꼬임쌍선의 두 도선을 AD7746의 차등 입력으로 연결하고 네 개의 전극에 차례로 자극 신호를 인가하여 금속비드와 각 직물 전극 간의 커패시턴스를 구하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 경사각을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 직물 기반의 경사각 센서는 다수의 직물 전극 중 서로 대칭되도록 배치된 2개의 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정할 수 있다(S610).
다음으로, 전자 직물 기반의 경사각 센서는 측정된 커패시턴스를 이용하여 서로 대칭되도록 배치된 2개의 직물 전극과 금속 비드의 경사각을 판단할 수 있다(S620).
다음으로, 전자 직물 기반의 경사각 센서는 다수의 직물 전극 모두에 대한 금속 비드의 경사각이 산출되면, 산출된 다수의 직물 전극에 대한 금속 비드의 경사각을 이용하여 직물 표면에 대한 금속 비드의 상대적인 경사각을 산출할 수 있다(S630).
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 직물 전극
120: 직물 도선
130: 금속 비드
140: 측정 수단

Claims (14)

  1. 직물 표면 상에 일정 거리만큼의 균일한 간격으로 배치되는 다수의 직물 전극들;
    상기 다수의 직물 전극들 간의 중심에 한쪽 끝이 연결되는 직물 도선;
    상기 직물 전극의 다른 한쪽 끝에 연결되어 상기 직물 표면에 연결되는 금속 비드; 및
    상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스를 이용하여 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 측정 수단;
    을 포함하고,
    상기 직물 도선은,
    두 개의 도선들 중 하나의 도선을 중심으로 다른 하나의 도선이 서로 중첩되지 않도록 감긴 꼬임쌍선으로 형성되고,
    상기 다른 하나의 도선은,
    적어도 두 개 이상의 직물 조각 도선들이 일정한 간격을 갖고 직물 조각의 어느 한 면에 전사되어 형성되고,
    상기 꼬임 쌍선은,
    상기 다른 하나의 도선에 상기 두 개의 직물 조각 도선들이 전사된 면이 상기 하나의 도선에 맞닿도록, 상기 하나의 도선에 상기 다른 하나의 도선이 감겨서 형성되고,
    상기 하나의 도선은 상기 금속 비드에 연결되고 상기 다른 하나의 도선은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점에 연결되고,
    상기 측정 수단은,
    상기 두 개의 도선들의 커패시턴스를 모두 측정하여 상기 두 개의 도선들의 커패시턴스 차이를 상기 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스로 결정하여 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 직물 전극은,
    상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점을 중심으로 서로 점대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 직물 전극은, 적어도 4개 이상으로 배치되되, 그 개수가 2의 배수가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정 수단은,
    상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정하고,
    그 측정한 커패시턴스를 이용하여 상기 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 측정 수단은,
    상기 다수의 직물 전극 모두에 대한 금속 비드의 경사각이 산출되면, 산출된 상기 금속 비드의 경사각을 이용하여 상기 직물 표면에 대한 상기 금속 비드의 상대적인 경사각을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 센서.
  9. 삭제
  10. 직물 표면 상에 배치되는 다수의 직물 전극들과 상기 다수의 직물 전극들 간의 중심에 직물 도선으로 연결되는 금속 비드로 이루어진 센서를 이용하여 경사각을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 다수의 직물 전극들 중 서로 대칭되도록 배치된 서로 다른 2개의 직물 전극과 금속 비드 간의 커패시턴스를 측정하는 단계;
    측정한 상기 커패시턴스를 이용하여 상기 서로 다른 2개의 직물 전극과 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 단계; 및
    상기 다수의 직물 전극 모두에 대해 산출된 상기 금속 비드의 경사각을 이용하여 상기 직물 표면에 대한 상기 금속 비드의 상대적인 경사각을 산출하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 직물 도선은,
    두 개의 도선들 중 하나의 도선을 중심으로 다른 하나의 도선이 서로 중첩되지 않도록 감긴 꼬임쌍선으로 형성되고,
    상기 다른 하나의 도선은,
    적어도 두 개 이상의 직물 조각 도선들이 일정한 간격을 갖고 직물 조각의 어느 한 면에 전사되어 형성되고,
    상기 꼬임 쌍선은,
    상기 다른 하나의 도선에 상기 두 개의 직물 조각 도선들이 전사된 면이 상기 하나의 도선에 맞닿도록, 상기 하나의 도선에 상기 다른 하나의 도선이 감겨서 형성되고,
    상기 하나의 도선은 상기 금속 비드에 연결되고 상기 다른 하나의 도선은 상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점에 연결되고,
    상기 커패시턴스를 측정하는 단계는,
    상기 두 개의 도선들의 커패시턴스를 모두 측정하여 상기 두 개의 도선들의 커패시턴스 차이를 상기 직물 전극과 상기 금속 비드 간의 커패시턴스로 결정하여 상기 금속 비드의 경사각을 산출하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 다수의 직물 전극은,
    상기 금속 비드가 연결되는 직물 표면 상의 지점을 중심으로 서로 점대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 다수의 직물 전극은, 적어도 4개 이상으로 배치되되, 그 개수가 2의 배수가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 직물 기반의 경사각을 측정하기 위한 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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