KR20140108848A - The digital absolute inclinometer or method by the the position of electronic circuit sensing pad in the ionic liquid which holds horizontal plane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체 수평면이 언제나 중력 방향에 대해서 수직면을 유지한다는 기본 원리를 구현하기 위해, 용기 내에 전도성 액체를 통해 전기가 통하는 것을 감지하는 센싱 입력단자를 정해진 간격으로 설치한다. 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 바로 디지털 데이터로 측정, 삼각함수 혹은 평면방정식과 법선 벡터를 계산하여 기울기를 구하는 앱솔루트 인크리노메타(Absolute Inclinometer) 혹은 모션센서에 관한 것이다. 이러한 개념의 모션센서는 자이로센서나 가속도센서 혹은 틸트센서와 달리 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 경사도를 구함으로써, 근본적으로 온도와 시간에 따른 드리프트가 없어 측정값이 항시 정확하고 안정적이라는 큰 장점이 있지만, 0.5° 급의 경우 1축에 360 개의 많은 센싱 입력단자가 필요하여 이를 처리하기 위한 반도체 웨이퍼 다이(Die) 크기가 커진다는 문제점이 있다. 이에, 본 발명과 같이 각 센싱 입력단자에 저항(혹은 컨덴서 혹은 인덕터)을 상호 연결 저항값(혹은 정전용량 혹은 인덕턴스)을 측정하여 전도성 액체 수평면의 좌표를 구하도록 구성하면, 1축을 측정하는데 최대 3개의 센싱 입력단자로도 가능하게 하여 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, 측정 범위와 정밀도를 조절하기가 용이하여 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 기본 적용될 수 있다.
셋째, 직육면체 형태로 구성할 때 발생하는 모서리 부위에서 액체의 젖음 현상을 제거하기 위해 액체를 담는 용기 형태를 구형으로 구성할 수 있어, 전도성 액체의 수평면이 동일한 평면을 유지하는 효과가 있다.
넷째, 프로세서에서 모든 센싱 입력단자를 직접 읽어 들이는 경우 0.5°급 구형 용기의 경우 3 축에 1,080개의 IO(Input Output) 단자가 필요하지만, 본 발명을 통하여 최대 9개의 IO 단자로 가능하게 되어 웨이퍼 패키지 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 3축에 1,080 개의 IO 단자를 연결하려면 커넥터로 연결할 수 없어 1개 축마다 독립적인 프로세서를 사용하여야 하는데, 본 발명은 3개 축 모두 최대 9개의 IO 단자면 가능하므로 1개의 프로세서로 모두 연결할 수 있어 비용 및 크기, 전력 절감 효과가 있다.
In order to realize the basic principle that the liquid horizontal surface always maintains a vertical plane with respect to the direction of gravity, the present invention installs sensing input terminals at a predetermined interval to sense electric conduction through the conductive liquid in the container. An Absolute Inclinometer or a motion sensor for directly measuring the position of a sensing input terminal touching a conductive liquid as digital data and calculating a slope by calculating a trigonometric function or a plane equation and a normal vector. Unlike a gyro sensor, an acceleration sensor, or a tilt sensor, the motion sensor of this concept has a merit that the measured value is always accurate and stable because there is no drift with respect to temperature and time by obtaining a gradient as a digital value rather than an analog value , And in the case of 0.5 degree class, 360 sensing input terminals are required on one axis, which increases the size of a semiconductor wafer die for processing the same. Accordingly, when the mutual connection resistance value (or the capacitance or inductance) of the resistance (or the capacitor or the inductor) is measured at each sensing input terminal to obtain the coordinates of the horizontal plane of the conductive liquid, The following effects can be expected.
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First, in order to calculate the inclination through the acceleration sensor or the gyro sensor, the measurement value must be integrated and drift occurs due to the integral constant generated in the process. Since the present invention directly measures the inclination, the sensor is free from drift.
Second, it is easy to adjust the measurement range and precision and can be used for precisely measuring the inclination and the moving direction of a mobile device such as a mobile phone, a game machine, a remote controller, and a mouse when a semiconductor package is miniaturized. It can be applied to a machine tool or the like which needs to maintain a precise horizontal position.
Third, in order to eliminate the phenomenon of wetting of liquid at a corner portion formed when a rectangular parallelepiped is formed, the shape of the container for holding the liquid can be formed into a spherical shape, so that the horizontal plane of the conductive liquid maintains the same plane.
Fourth, in case of reading all the sensing input terminals directly in the processor, 1,080 IO (Input Output) terminals are required for 3 axes in case of 0.5 degree spherical container. However, through the present invention, The package size can be drastically reduced.
Fifth, in order to connect 1,080 I / O terminals to 3 axes, it is not possible to connect them to each other, so it is necessary to use an independent processor for each axis. In the present invention, up to 9 I / It has cost, size and power saving effect.
Description
사용하는 평면의 수평도와 경사도를 측정하기 위해, 오래전부터 주기포관에 기포가 형성되는 정도로 액체를 채워 밀봉하고 액체 수평면이 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 높은 쪽으로 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 있다. 기본 원리는 원심추를 설치하여 원심추가 가리키는 좌표를 읽어 경사도를 측정하게 되어있는데, 원심추를 탑재해야 되므로 크기 및 무게가 크고 정밀기기로 가격이 매우 비싸지만, 매우 정밀하여 4초의 경사도 측정도 가능하고 전자화되어 있어 컴퓨터에 측정값을 전송할 수 있도록 되어 있다. 이를 휴대용 단말기에 탑재 가능토록 소형화(일례로 1cm x 1cm x 4mm 패키지)할 수 있다면, 현재 스마트폰에 기본적으로 탑재하여 스마트폰의 화면 표시 모드를 가로 및 세로로 자동 변환시켜 주는 가속도센서나 자이로센서를 대체할 가능성이 있다. 가속도 센서는 보통 압전(Piezo) 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 드리프트(Drift)가 심하고 보정이 필요하므로 정밀도를 보장키 어려워 단순한 모션 센서로 사용하고 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 개량된 디지털 측위 방식의 앱솔루트(Absolute) 경사각 센서를 제공한다.
In order to measure the horizontal and inclination of the plane used, an analogue level has been used, which has long been filled with liquid to the extent that bubbles are formed in the cycle tube, and the gravity of the liquid horizontal plane is kept perpendicular to the center of the earth. Depending on the sensitivity of the cycle tube, the
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. 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 밀봉 압력, 격자판, 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 인쇄회로기판(PCB)에서 직접 구현하여 소형으로 제공하는 수단에 대해서는 본 발명인에 의해 특허출원 10-2010-0051494호 및 10-2010-0053118호 및 10-2010-0128830호에 의해 출원한 바 있다. 본 발명에서는 이를 실제 개발하는 과정에서 발생한 문제점을 해결한 방법을 중심으로 하는 개량 발명 형태로 제시하고자 한다.
At 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. There is a means for electronically measuring the position of the bubbles on the outer wall of the glass tube (for example, the color of the liquid is red and measured using a color image sensor), and the inclination can be easily calculated by reading it. Alternatively, the degree of inclination can be measured by measuring the position of the bubble using conductivity. By measuring the displacement variation of bubbles in the glass tube and dividing it by unit time interval, the angular velocity component in the direction is created and the acceleration can be calculated by dividing the difference of the angular velocity component in the unit time by the unit time. Gyro sensors, which are currently used as motion sensors, measure the angular velocity of three axes. When three glass tubes are installed corresponding to each axis, the tilt angle, angular velocity and angular velocity of the corresponding axis can be measured. In this case, it is necessary to study the properties of the liquid viscosity, sealing pressure, lattice plate, and inner wall of the glass tube so that the liquid surface does not become loose. In a handheld device such as a mobile phone, the volume of the sensor is very important to simply mount it as a function to detect motion only (for example, change the web browser to landscape mode or portrait mode). As means for providing a sensor that measures the tilt angle, angular velocity, and angular acceleration of three axes directly on a printed circuit board (PCB) using a basic principle of sensing the height of the liquid surface as in a glass tube, Applications 10-2010-0051494 and 10-2010-0053118 and 10-2010-0128830. In the present invention, the present invention is proposed as a modified invention form centered on a method of solving the problem that occurred in the actual development process.
본 발명은 스마트폰에 사용하는 자이로센서, 가속도센서, 정전용량식 틸트센서를 대체할 수 있도록, 해당 축의 경사도를 직접 디지털로 측정하는 방식을 통하여 모션을 감지하는데 있다. 자이로센서와 가속도센서의 기본 원리는 가속도와 각속도에 해당하는 힘을 측정하고, 이를 적분하여 변위 성분을 계산하므로, 적분이 누적되면서 오차가 발생하는 드리프트(Drift) 현상과 온도와 시간에 따라 아날로그 측정값이 변동한다는 문제점이 있다. 정전용량식 틸트센서는 기울이면 두 극 사이의 액체량이 달라져 정전 용량이 변하는 특성을 이용하여 기울기를 측정하는 아날로그형 센서로 정밀도 및 측정 범위에 제한이 있고, 3축을 동시에 측정할 수 없다는 한계가 있다. 가속도를 측정하는 수단에서 속도와 변위를 역으로 계산하기 위해서는 복잡한 적분 계산을 해야 하는데 반해, 변위를 측정하는 수단은 변위 변화량을 시간으로 나누면 속도를, 속도 변화량을 시간으로 나누면 가속도가 구해진다. 본 발명인은 특허출원 10-2010-0051494호 및 10-2010-0053118호 및 10-2010-0128830호를 통하여 기존 센서들과는 다르게 변위를 디지털 값으로 바로 측정하도록 구성(Absolute Inclinometer 개념)하여, 시간 및 온도에 따른 측정값 변화가 근본적으로 없도록 하였다. 또한, 단위 시간당 변위 변화량을 계산하여 속도와 가속도를 구하도록 함으로써 상기 문제점을 해결한 바 있다. 즉, 자이로센서와 가속도센서, 지자기센서는 센서의 구조와 원리상 모두 아날로그 수치 값이 나와 이를 변환하여 디지털 값으로 바꾸는 회로(일례로 AD 변환기)가 필요한데, 본 발명과 같이 측정값이 센서 부분에서 디지털로 직접 나오는 센서는 주변 회로 및 계산 과정이 간단하게 구성된다는 이점이 있다. 특히, 아날로그 측정값의 경우 온도, 습도와 같은 환경의 영향을 받고 노이즈(Noise) 성분들이 포함되기 때문에 회로나 프로그램으로 변환하거나 신호 필터링 및 필요에 따라 보상(Compensation)이 필요하다는 문제점이 있다. 현재 수평면을 측정하는 전자식 수준기의 기본 원리는 경사면에서 지구 중심축을 향하는 원심추의 기울어진 각도를 측정하여 경사각을 계산하는 방식이다. 구조상 원심추의 최소 공간이 필요하여 부피가 크며, 경사각과 같은 변위측정은 가능하지만 각속도 등과 같이 동적 측정 용도로는 적합하지 않고, 반도체 패키지 형태의 소형화가 어려워 휴대폰, 게임기 등에 널리 사용되는 모션인식 센서로 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 본 발명과 같이 기존 센서들과는 다르게 변위를 디지털 값으로 바로 측정토록 구성하는 경우에도, 드리프트없는 디지털 값을 직접 측정한다는 장점이 있지만, 많은 센싱 입력 단자(일례로 구 형태 기구에 3개 측정 축을 설치할 경우, 180° 영역의 1개 축에서 0.5° 간격으로 측정하기 위해서는 360 개의 센싱 입력단자가 필요)가 필요하여 이를 처리하기 위한 반도체 웨이퍼 다이(Die)와 패키지 크기가 커진다는 문제점이 있다. 즉, 반도체 다이(Die) 크기가 커지면 제품 크기가 증가하게 되고(360 개의 핀을 갖는 반도체 패키지의 경우 최소 20 x 20 ㎜ 내외), 웨이퍼 다이(Die) 크기에 비례하여 전력 소비 및 단가가 상승하게 된다는 문제점이 있다.
The present invention is to detect a motion by directly digitally measuring the inclination of a corresponding axis to replace a gyro sensor, an acceleration sensor, and a capacitive tilt sensor used in a smart phone. The basic principle of the gyro sensor and the acceleration sensor is to measure the force corresponding to the acceleration and the angular velocity, and calculate the displacement component by integrating it. Therefore, the drift phenomenon in which the error is accumulated while the integral is accumulated, There is a problem that the value fluctuates. The capacitive tilt sensor is an analog type sensor that measures the tilt using the characteristic that the liquid amount between the two poles is changed by changing the capacitance, and there is a limitation in the accuracy and the measuring range, and there is a limitation that the three axes can not be measured at the same time . In order to calculate velocity and displacement inversely, it is necessary to perform complex integral calculations in the means of measuring the acceleration. However, the means for measuring the displacement is to calculate the acceleration by dividing the displacement change by time and by dividing the velocity change by time. The inventors of the present invention have constructed a configuration (Absolute Inclinometer concept) in which the displacement is directly measured as a digital value differently from the conventional sensors through the patent applications 10-2010-0051494 and 10-2010-0053118 and 10-2010-0128830, And thus the measurement value is not changed fundamentally. In addition, the above-described problem is solved by calculating the rate of change in displacement per unit time to obtain the velocity and acceleration. In other words, a gyro sensor, an acceleration sensor, and a geomagnetic sensor require a circuit (for example, an A / D converter) that converts an analog numeric value to a digital value in both structure and principle of a sensor. A digital sensor has the advantage that the peripheral circuit and the calculation process are simple. In particular, analog measurement values are subject to environmental influences such as temperature and humidity, and include noise components. Therefore, there is a problem in that it is necessary to perform conversion to a circuit or a program, or to perform signal filtering and compensation according to need. The basic principle of the electronic level measuring the current horizontal plane is to calculate the tilt angle by measuring the tilted angle of the centrifugal weight from the slope toward the earth's central axis. It is possible to measure displacement such as inclination angle but it is not suitable for dynamic measurement such as angular velocity and it is difficult to miniaturize in the form of a semiconductor package, so that a motion recognition sensor There is a problem that it can not be used. Even when the displacement is directly measured as a digital value differently from the conventional sensors as in the present invention, there is an advantage that the digital value without drift is directly measured. However, since many sensing input terminals (for example, , 360 sensing input terminals are required to measure at an interval of 0.5 [deg.] In one axis of the 180 [deg.] Region), and a semiconductor wafer die for processing the semiconductor wafer die and a package size become large. That is, as the semiconductor die size increases, the product size increases (at least about 20 x 20 mm in the case of a semiconductor package having 360 pins), power consumption and cost increase in proportion to the wafer die size .
센서는 경박단소한 저전력 형태로 제공되어야, 스마트폰과 마우스 및 리모컨 등에 탑재하는 것처럼 응용 범위를 다양하게 확대할 수 있다. 본 발명과 같이 경사각을 측정하여 각속도, 각가속도를 계산하는 센서 수단의 전도성 액체로는 이온 액체(Ionic Liquid) 등을 사용할 수 있다. 일반적으로 물의 경우 물에 함유되어 있는 입자들에 의해 달라지지만, 고유 저항치가 보통 1 ~ 2 ㏁/cm 정도로 알려져 있다. 이온 액체의 경우 비교적 점성이 낮고, 비휘발성이며, 높은 이온 밀도로 인해 전기 전도성이 우수하다는 장점이 있다. 본 발명과 같이 기존 센서들과는 다르게 디지털 값으로 기울기를 직접 측정하도록 구성하기 위해서는, 일반적으로 ① 육면체 형태로 구성하는 경우 X, Y, Z 축에 대응하는 최대 6개 면에 센싱 입력단자들을 설치하고, ② 전도성 액체를 밀봉하여 기울기에 따라 최대 6개 면에서 센싱 입력단자와 닿는 위치를 검출하면, ③ 3개 축 방향의 기울기를 동시에 측정할 수 있다. 이 측정값의 단위 시간의 변화량을 측정하면 속도 성분이 계산되고, 단위 시간의 속도 변화량을 계산하면 가속도 성분이 얻어져 모션인식 센서로도 사용할 수 있다. 본 발명은 액체 수평면이 언제나 중력 방향에 대해서 수직을 유지하는 원리를 이용하고, 정해진 용기 안에서 각 면(직육면체의 경우 최대 6 면)에 센싱 입력단자들을 설치하여 액체가 닿아 있는 입력단자의 위치를 검출한다. 마주보는 1 축씩 측정하는 경우 삼각 함수에 의해 기울기를 측정할 수 있지만, 액체와 닿는 3개의 점을 측정하는 경우 평면방정식과 법선 벡터, 방향코사인을 구하여 3축의 기울기를 구할 수 있다. 용기가 구형으로 구성되는 경우 구를 최소 3 등분하고, 해당 위치에 센싱 입력단자 축을 최소 3개 설치하여, 액체가 닿아 있는 최소 3 점을 측정하여 기울기를 계산할 수 있다. 이는 기존의 측정 방식이 대부분 아날로그 방식임에 비해 측정값 자체가 디지털 데이터로 측정되므로, 아날로그 신호를 처리하기 위한 AD 변환기 및 온도보상회로가 필요 없어 주변 회로 및 계산 알고리즘도 매우 단순하며 안정적으로 구현할 수 있는 특징이 있다. 그러나, 이러한 목적을 달성하는 센서를 개발하는 과정에서 다음과 같은 문제점들이 발생하였다. 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 센싱 입력단자의 젖음 현상이 없어야 하므로, 액체와 접하는 영역을 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 윤활성으로 물방울이 맺히지 않아 젖음 현상이 없는 효과가 있다. 셋째로, 이온 액체는 시간에(1 msec) 따라 전도도가 떨어지는 발생하는 경향이 있으므로 펄스 형태로 전압을 가하고 온(ON) 시간 동안만 측정하도록 하는데 온(ON) 및 오프(OFF) 시간은 액체의 특성에 의해 결정한다. 넷째로, 일반적인 인쇄회로기판의 홈을 파는 라우팅 공정으로는 센싱 입력단자 면의 상태가 거칠다. DLC 코팅 전에 라우팅한 면을 정밀한 연마 및 엔드밀로 가공하여 표면 상태를 매끈하게 다듬어야 한다. 다섯째로 직육면체 형태로 구성하는 경우 모서리 부문에서 표면장력에 의한 젖음 현상의 완전 제거가 어려워, 구형으로 구성하는 방법도 필요하다. 구형일 경우 내부 액체 수평면의 단면적이 항시 일정하다는 장점이 있다. 여섯째로, 본 발명과 같이 기존 센서들과는 다르게 변위를 디지털 값으로 바로 측정하도록 구성하는 경우, 많은 센싱 입력 단자(일례로 구 형태 기구에 3 개 측정 축을 설치할 경우 180° 영역의 1 개 축에서 0.5° 간격으로 측정하기 위해서는 360 개, 0.1°간격일 경우 1,800 개)가 필요하여 이를 직접 연결 처리하기 위한 반도체 웨이퍼 다이(Die)의 크기가 커진다는 문제점이 있다. 반도체 웨이퍼 다이(Die)의 크기가 커지면 제품 크기가 커질 수밖에 없으며(360 개의 핀을 갖는 반도체 패키지의 경우 최소 20 x 20 ㎜ 내외), 웨이퍼 다이(Die) 크기에 비례하여 전력 소비 및 단가가 상승하게 된다. 이를 개선하기 위해 키 매트릭스를 구성하는 경우 20 x 20 키스캔(key scan) 방식을 사용하면, 40 개의 IO(Input Output) 단자로 400 개의 센싱 입력 측정이 가능하지만, 전도성 액체에 잠겨있는 센싱 입력단자는 모두 쇼트(전도성 액체 저항치가 0Ω일 경우 전기적으로 합선)되어 있으므로 키스캔 방식은 작동하지 않는다. 이를 해결하기 위해 각 센싱 입력단자에 동일한 저항을 직렬로 달아 상호 연결되도록 구성하고, 전도성 액체에 담긴 부분을 포함하는 양끝단의 저항값을 측정하여 전도성 액체의 위치와 좌표를 측정하도록 구성할 수 있다면, 2 개의 IO 단자(엄밀한 의미로는 Input 단자로만 사용되지만 일반적인 IO 단자로 표현)로 1 개 축에 닿아 있는 전도성 액체의 위치와 좌표를 측정할 수 있다. 이 경우, 전도성 액체의 수평면으로부터 상대적인 저항값이 측정되므로, 방향을 측정하기 위해서는 가장 안쪽의 센싱 입력단자의 저항값을 측정하여 쇼트되어 있는지 혹은 오픈되어 있는지를 구분하여 결정한다. 그러므로, 3개의 IO 만으로 1개 축의 전도성 액체 수평면 좌표 측정이 가능하며, 저항값은 IC 혹은 프로세서의 AD변환기를 통해 읽어들이도록 구성한다. 각 센싱 입력단자에 동일한 저항을 직렬로 설치하는 대신 직렬 혹은 병렬로 컨덴서(정전용량) 및 코일(인덕터스)을 설치하여 정전용량과 인덕턴스의 변화를 측정하도록 구성할 수도 있다. 본 발명은 여러 문제점 중 여섯 번째의 문제점을 해결하는 방법에 대한 것이다. Sensors must be available in a lightweight, compact and low-power form that can be extended to a wide range of applications, such as those found in smartphones, mice, and remote controls. As the conductive liquid of the sensor means for measuring the tilt angle and calculating the angular velocity and the angular acceleration as in the present invention, an ionic liquid or the like can be used. In general, water is different depending on the particles contained in water, but it is known that the intrinsic resistance is usually about 1 to 2 MΩ / cm. Ionic liquids are advantageous in that they are relatively low in viscosity, nonvolatile, and have excellent electrical conductivity due to their high ion density. In order to directly measure a tilt by a digital value differently from existing sensors as in the present invention, generally, in the case of a hexahedral shape, sensing input terminals are provided on a maximum of six surfaces corresponding to the X, Y, and Z axes, (2) When the conductive liquid is sealed and the position touching the sensing input terminal is detected on up to 6 surfaces according to the tilt, (3) the tilt in three axial directions can be measured at the same time. The velocity component is calculated by measuring the amount of change in the unit time of this measured value, and the acceleration component is obtained by calculating the velocity change amount per unit time, so that it can be used as a motion recognition sensor. The present invention utilizes the principle that the liquid horizontal plane always keeps perpendicular to the direction of gravity, and the sensing input terminals are provided on each side (maximum six sides in the case of a rectangular parallelepiped) in a predetermined container to detect the position of the input terminal, do. In the case of measuring one axis facing each other, the slope can be measured by trigonometric function. However, when measuring three points touching the liquid, the plane equation, the normal vector and the direction cosine can be obtained to obtain the tilt of three axes. If the container is made of spherical shape, it is possible to calculate the slope by dividing the sphere into at least three equilibrium points and installing at least three sensing input terminal axes at the corresponding positions and measuring at least three points where the liquid touches. Since the conventional measurement method is mostly analog method, the measured value itself is measured by digital data. Therefore, AD converter and temperature compensation circuit for processing analog signal are not needed, so peripheral circuit and calculation algorithm are very simple and can be implemented stably There are features. However, the following problems have occurred in the process of developing a sensor that achieves this object. First, because pure water tends to produce conductivity and electrolysis, it is necessary to choose a stable liquid with sufficient conductivity, such as ionic liquids. Secondly, due to the viscosity of the liquid and the surface tension, there is no wetting phenomenon of the sensing input terminal according to the flow of the liquid. Therefore, it is necessary to perform surface treatment such as DLC coating in the area in contact with the liquid. DLC (Diamond Like Carbon) coating is a thin film-like material made by impinging carbon ions or activated hydrocarbon molecules in a plasma electrically with a substrate, which is amorphous carbon-based new material. It has hardness, corrosion resistance, abrasion resistance, The surface roughness and the self-lubricating property do not cause water droplets to be formed, thereby preventing the wetting phenomenon. Third, the ionic liquid tends to occur with decreasing conductivity along time (1 msec), so the voltage is applied in the form of pulses and the ON and OFF times are measured only during the ON time. It is decided by the characteristic. Fourth, in the routing process of grooving a groove of a general printed circuit board, the state of the surface of the sensing input terminal is rough. The surface that is routed before DLC coating should be polished with a precision grinding and end mill to smooth the surface condition. Fifthly, it is difficult to completely remove the wetting phenomenon due to the surface tension in the corner portion when a rectangular parallelepiped shape is formed. In case of the spherical shape, the sectional area of the inner liquid horizontal surface is always constant. Sixth, in the case where the displacement is directly measured by a digital value differently from the conventional sensors as in the present invention, a large number of sensing input terminals (for example, when three measuring axes are installed in the spherical shape mechanism, There are a problem in that the size of a semiconductor wafer die for direct connection processing is increased because 360 pieces are required to measure at intervals and 1,800 pieces at 0.1 degree intervals. As the size of the semiconductor wafer die increases, the size of the product increases (at least about 20 x 20 mm in the case of a semiconductor package having 360 pins), power consumption and cost increase in proportion to the wafer die size do. In order to improve this, a 20 x 20 key scan method can be used to measure up to 400 sensing inputs through 40 IO (Input Output) terminals. However, a sensing input terminal Are all shorted (electrically shorted when the conductive liquid resistance value is 0Ω), the key scan method does not work. In order to solve this problem, it is possible to arrange the same resistance to be connected to each sensing input terminal in series so as to be interconnected, and to measure the position and the coordinates of the conductive liquid by measuring resistance values at both ends including the portion contained in the conductive liquid , The position and coordinates of the conductive liquid touching one axis can be measured with two IO terminals (strictly speaking, used only as an input terminal but expressed as a general IO terminal). In this case, since the relative resistance value is measured from the horizontal plane of the conductive liquid, in order to measure the direction, the resistance value of the innermost sensing input terminal is measured to determine whether it is short or open. Therefore, it is possible to measure the horizontal coordinate of the conductive liquid in one axis with only three IOs, and the resistance value is configured to be read through the IC or processor's AD converter. Instead of installing the same resistor in series at each sensing input terminal, a capacitor (capacitance) and a coil (inductor) may be connected in series or in parallel to measure the change in capacitance and inductance. The present invention relates to a method for solving the sixth problem among the various problems.
본 발명은 액체 수평면이 언제나 중력 방향에 대해서 수직면을 유지한다는 기본 원리를 구현하기 위해, 용기 내에 전도성 액체를 통해 전기가 통하는 것을 감지하는 센싱 입력단자를 정해진 간격으로 설치한다. 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 바로 디지털 데이터로 측정, 삼각함수 혹은 평면방정식과 법선 벡터를 계산하여 기울기를 구하는 앱솔루트 인크리노메타(Absolute Inclinometer) 혹은 모션센서에 관한 것이다. 이러한 개념의 모션센서는 자이로센서나 가속도센서 혹은 틸트센서와 달리 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 경사도를 구함으로써, 근본적으로 온도와 시간에 따른 드리프트가 없어 측정값이 항시 정확하고 안정적이라는 큰 장점이 있지만, 0.5° 급의 경우 1축에 360 개의 많은 센싱 입력단자가 필요하여 이를 처리하기 위한 반도체 웨이퍼 다이(Die) 크기가 커진다는 문제점이 있다. 이에, 본 발명과 같이 각 센싱 입력단자에 저항(혹은 컨덴서 혹은 인덕터)을 상호 연결 저항값(혹은 정전용량 혹은 인덕턴스)을 측정하여 전도성 액체 수평면의 좌표를 구하도록 구성하면, 1축을 측정하는데 최대 3개의 센싱 입력단자로도 가능하게 하여 다음과 같은 효과가 기대된다. In order to realize the basic principle that the liquid horizontal surface always maintains a vertical plane with respect to the direction of gravity, the present invention installs sensing input terminals at a predetermined interval to sense electric conduction through the conductive liquid in the container. The present invention relates to an Absolute Inclinometer or a motion sensor that directly measures the position of a sensing input terminal touching a conductive liquid as digital data, calculates a trigonometric function or a plane equation and a normal vector to obtain a gradient. Unlike a gyro sensor, an acceleration sensor, or a tilt sensor, the motion sensor of this concept has a merit that the measured value is always accurate and stable because there is no drift with respect to temperature and time by obtaining a gradient as a digital value rather than an analog value , And in the case of 0.5 degree class, 360 sensing input terminals are required on one axis, which increases the size of a semiconductor wafer die for processing the same. Accordingly, when the mutual connection resistance value (or the capacitance or inductance) of the resistance (or the capacitor or the inductor) is measured at each sensing input terminal to obtain the coordinates of the horizontal plane of the conductive liquid, The following effects can be 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 measurement value must be integrated and drift occurs due to the integral constant generated in the process. Since the present invention directly measures the inclination, the sensor is free from drift.
둘째, 측정 범위와 정밀도를 조절하기가 용이하여 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 기본 적용될 수 있다.Second, it is easy to adjust the measurement range and precision and can be used for precisely measuring the inclination and the moving direction of a mobile device such as a mobile phone, a game machine, a remote controller, and a mouse when a semiconductor package is miniaturized. It can be applied to a machine tool or the like which needs to maintain a precise horizontal position.
셋째, 직육면체 형태로 구성할 때 발생하는 모서리 부위에서 액체의 젖음 현상을 제거하기 위해 액체를 담는 용기 형태를 구형으로 구성할 수 있어, 전도성 액체의 수평면이 동일한 평면을 유지하는 효과가 있다.Third, in order to eliminate the phenomenon of wetting of liquid at a corner portion formed when a rectangular parallelepiped is formed, the shape of the container for holding the liquid can be formed into a spherical shape, so that the horizontal plane of the conductive liquid maintains the same plane.
넷째, 프로세서에서 모든 센싱 입력단자를 직접 읽어 들이는 경우 0.5°급 구형 용기의 경우 3 축에 1,080개의 IO(Input Output) 단자가 필요하지만, 본 발명을 통하여 최대 9개의 IO 단자로 가능하게 되어 웨이퍼 패키지 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.Fourth, in case of reading all the sensing input terminals directly in the processor, 1,080 IO (Input Output) terminals are required for 3 axes in case of 0.5 degree spherical container. However, through the present invention, The package size can be drastically reduced.
다섯째, 3축에 1,080 개의 IO 단자를 연결하려면 커넥터로 연결할 수 없어 1개 축마다 독립적인 프로세서를 사용하여야 하는데, 본 발명은 3개 축 모두 최대 9개의 IO 단자면 가능하므로 1개의 프로세서로 모두 연결할 수 있어 비용 및 크기, 전력 절감 효과가 있다.
Fifth, in order to connect 1,080 I / O terminals to 3 axes, it is not possible to connect them to each other, so it is necessary to use an independent processor for each axis. In the present invention, up to 9 I / It has cost, size and power saving effect.
제 1 도는 센싱 입력단자가 설치된 기판 3개를 구형 용기와 일체화시켜 조립하는 구성도이다.
제 2 도는 센싱 입력단자 전부를 반도체 입력단자와 직접 연결하는 방식의 구성도이다.
제 3 도는 센싱 입력단자에 저항을 설치 연결하여, 최대 3개의 센싱 입력단자만 반도체와 직접 연결하는 방식의 구성도이다.
제 4 도는 각 센싱 입력단자 사이를 1개의 저항으로 연결하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 7 번과 8 번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다.
제 5 도는 각 센싱 입력단자 사이를 1개의 저항으로 연결하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 1 번과 2 번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다.
제 6 도는 동일 위치에 센싱 입력단자 2개와 그 사이에 2개의 저항을 연결 구성하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 10 번과 11 번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다.
제 7 도는 동일 위치에 센싱 입력단자 2개와 그 사이에 2개의 저항을 연결 구성하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 1 번과 2 번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다.
FIG. 1 is a view showing a configuration in which three substrates provided with sensing input terminals are assembled and integrated with a spherical container.
FIG. 2 is a view showing a configuration in which all the sensing input terminals are directly connected to the semiconductor input terminals.
FIG. 3 shows a configuration in which a resistor is connected to a sensing input terminal, and only a maximum of three sensing input terminals are directly connected to a semiconductor.
FIG. 4 shows one resistance between each sensing input terminal and the resistance value and direction at both ends when the conductive liquid is between the seventh and eighth of the twelve input terminals.
FIG. 5 shows the resistance values and directions of both ends when the conductive liquid is between 1 and 2 of the 12 input terminals, connecting between the sensing input terminals by one resistor.
FIG. 6 shows the resistance values and directions of both ends when the conductive liquid is between 10th and 11th of the 12 input terminals by connecting two sensing input terminals and two resistances therebetween at the same position.
FIG. 7 shows the resistance value and the direction of both ends when the conductive liquid is between 1 and 2 of the 12 input terminals by connecting two sensing input terminals and two resistances therebetween at the same position.
본 발명은 원심추가 중력 방향을 향하듯이 유동하는 액체 수평면은 언제나 중력 방향에 대해서 수직면을 유지한다는 원리를 이용하며, 전도성 액체를 통해 전기가 통하도록 정해진 간격으로 설치한 센싱 입력단자를 설치하고, 전도성 액체의 높이 혹은 좌표를 측정하려 할 때 전압 공급 단자에 전기 신호를 가하면 전도성 액체를 통해 센싱 입력단자에 전기를 흐르게 하여, 전기적으로 연결된 센싱 입력단자의 위치를 검출함을 기본 원리로 한다. 이를 구현하기 위해, 기판 혹은 리드 프레임 형태에 측정하려는 정밀도에 의해 일정 간격으로 센싱 입력단자들을 형성시키고, 각각의 센싱 입력단자에 전기가 얼마나 흐르는지를 읽어들이도록 IC 혹은 ASIC과 회로적으로 직접 연결한다. 전기를 전압공급 단자에 공급하면 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자에는 전기가 통하게 되어 신호가 검출되므로 그 값을 읽으면 전도성 액체 수평면의 높이 혹은 좌표를 알 수 있다. 이를 발전시켜, 3축 방향의 기울기를 측정하기 위해 전도성 액체가 담겨 있는 사각형 홈의 12개 모서리 각각에 센싱 입력단자를 설치하거나, 구형으로 구성할 경우 최소 3개 축(각각 180°)에 특정한 패턴으로 센싱 입력단자를 설치한다. 최소 3개 점에서 전도성 액체와 닿아있는 경계선의 센싱 입력단자들의 위치(좌표)를 측정하여, 평면방정식을 구하고, 법선 벡터를 계산하면, 각 축 방향의 경사도를 알 수 있다. 3개 점을 잇는 평면방정식을 구하여 법선 벡터를 계산하는 공식은 널리 알려져 있다. 그러나 본 발명과 같이 기존 센서들과는 다르게 변위를 디지털 값으로 바로 측정하도록 구성하는 경우, 많은 센싱 입력단자가 필요하며, 이를 반도체의 단자와 일일이 연결하여야 하므로 웨이퍼 다이(Die) 크기가 커진다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 각 센싱 입력단자에 동일한 저항(혹은 컨덴서 혹은 인덕터)을 직렬(혹은 병렬)로 달아 상호 연결되도록 구성하고, 전도성 액체에 담긴 부분을 포함하는 양끝단의 저항값(혹은 정전용량 혹은 인덕턴스)을 측정하여 전도성 액체의 좌표를 측정하도록 구성하면, 2개의 IO(Input Output) 단자로도 1개 축에 닿아 있는 전도성 액체의 위치를 측정할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 방법으로 정밀도에 따라 수백 ~ 수천 개의 센싱 입력단자를 반도체 IO 단자와 일일이 연결하면서 발생하는 여러 문제점을 근본적으로 해결하고자 한다. 본 발명은 액체 위치에 따라 아날로그 파형이 아닌 계단파형 파형을 형성하므로 안정적인 센서 특성을 보장하면서도, 센싱 입력단자 숫자를 증가시켜 정밀도를 높일 수 있는 혁신적인 개념을 포함하고 있는데, 이하 첨부 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
The present invention utilizes the principle that the liquid horizontal surface that flows in the direction of the centrifugal additional gravity direction always maintains a vertical plane with respect to the gravitational direction and is provided with a sensing input terminal provided at a predetermined interval to allow electricity to flow through the conductive liquid, In order to measure the height or coordinate of the conductive liquid, when the electric signal is applied to the voltage supply terminal, electric current flows to the sensing input terminal through the conductive liquid to detect the position of the electrically connected sensing input terminal. To achieve this, the sensing input terminals are formed at regular intervals according to the accuracy to be measured in the form of a substrate or a lead frame, and a circuit is directly connected to the IC or ASIC so as to read how much electricity flows to each sensing input terminal . When electricity is supplied to the voltage supply terminal, electricity is transmitted to the sensing input terminal which is in contact with the conductive liquid, and a signal is detected. Therefore, when the value is read, the height or coordinate of the conductive liquid horizontal plane can be known. In order to measure the tilt in the three-axis direction, a sensing input terminal is provided in each of the 12 corners of the square groove in which the conductive liquid is contained, or a rectangular pattern is formed on at least three axes The sensing input terminal is provided. By measuring the position (coordinates) of the sensing input terminals at the boundary touching the conductive liquid at at least three points, the plane equation is obtained, and the normal vector is calculated. The formula for calculating a normal vector by finding a plane equation connecting three points is well known. However, in the case where the displacement is measured directly by a digital value differently from the conventional sensors as in the case of the present invention, a large number of sensing input terminals are required and the size of a wafer die is increased due to a connection with a terminal of a semiconductor . To solve this problem, the same resistance (or a capacitor or an inductor) is connected in series (or parallel) to each sensing input terminal, and a resistance value at both ends (or capacitance or inductance ) To measure the coordinates of the conductive liquid, the position of the conductive liquid touching one axis can be measured with two IO (Input Output) terminals. The present invention intends to fundamentally solve various problems caused by connecting hundreds to thousands of sensing input terminals to the semiconductor IO terminal according to the accuracy in this way. The present invention includes an innovative concept of increasing the precision by increasing the number of sensing input terminals while ensuring stable sensor characteristics because it forms a stepped waveform instead of an analog waveform according to the position of the liquid. Will be described in detail as follows.
제 1 도는 센싱 입력단자가 설치된 기판 3개를 구형 용기와 일체화시켜 조립하는 구성도로, 구형 용기(2)를 사용할 경우 최소 3개 축을 설정하고, 각 축에 180°영역을 측정하는 센싱 입력단자(4)가 설치된 기판(1)을 설치하면, 전체 측정 영역에서 전도성 액체(3)와 접하는 3점의 좌표를 알 수 있어 전도성 액체(3) 수평면 기울기를 구할 수 있다. 3점의 좌표 A(x1,y1,z1), B(x2,y2,z2), C(x3,y3,z3)를 지나는 평면방정식은 ax + by + cz + d = 0으로 주어지며 a, b, c, d는 다음과 같이 계산된다. FIG. 1 shows a configuration in which three substrates on which sensing input terminals are provided are integrated with a spherical container. When a
a=y1(z2-z3)+y2(z3-z1)+y3(z1-z2), a = y1 (z2-z3) + y2 (z3-z1) + y3 (z1-z2)
b= z1(x2-x3)+z2(x3-x1)+z3(x1-x2), b = z1 (x2-x3) + z2 (x3-x1) + z3 (x1-x2)
c=x1(y2-y3)+x2(y3-y1)+x3(y1-y2),c = x1 (y2-y3) + x2 (y3-y1) + x3 (y1-y2)
d=-(x1(y2x3-y3z2)+x2(y3x1-y1z3)+x3(y1x2-y2z1)) d = - (x1 (y2x3-y3z2) + x2 (y3x1-y1z3) + x3 (y1x2-y2z1)
여기서 법선벡터는 (a, b, c)로 주어지므로 각 축에 대한 기울기는 방향코사인으로 계산된다. 벡터 v=(a, b, c)가 나타내는 방향의 방향 코사인은 cos α, cos β, cos γ 이고 α,β ,γ 는 각각 벡터 v가 x, y, z 축과 이루는 각으로 정의되어 구할 수 있다. Here, since the normal vector is given by (a, b, c), the slope for each axis is calculated as the direction cosine. The direction cosines of the directions indicated by the vector v = (a, b, c) are cos α, cos β, cos γ and α, β and γ are defined by the angles that the vector v makes with the x, y, have.
즉, cos α = a / √(a2 + b2 + c2), That is, cos? = A /? (A2 + b2 + c2)
cos β = b / √(a2 + b2 + c2), cos? = b /? a2 + b2 + c2,
cos γ = c / √(a2 + b2 + c2)를 계산하여 각각에 대하여 아크코사인(arccos)으로 α,β ,γ 를 구하면 된다.
cos? = c /? (a2 + b2 + c2), and?,?, and? are calculated as arccos for each.
제 2 도는 센싱 입력단자 전부를 반도체의 IO(Input Output) 단자와 일일이 연결하는 방식의 구성도로, 일례로 구형 용기(5) 내에 전도성 액체의 수평면(6)과 닿아 있는 각 축의 센싱 입력단자(7)의 위치 혹은 좌표를 계산하기 위해, 센싱 입력단자(7) 전부를 IC 혹은 프로세서(10)의 IO 단자와 직접 연결하고, 전도성 액체에 전압을 가하여 센싱 입력단자(7)의 센싱 전압을 측정하여, 전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자(7)의 위치 혹은 좌표를 측정하도록 구성된다. 센싱 입력단자(7)가 설치된 기판(9) 위의 IC 혹은 프로세서(10)는 측정된 전도성 액체의 수평면(6) 위치 및 좌표를 외부에 전달하기 위한 통신수단(11) 및 전원공급수단(12)을 포함한다. 이러한 구조로 3개 축에서 전도성 액체의 수평면을 이루는 위치 및 좌표 3 점을 동시에 측정하여, 수평면의 기울기 α,β ,γ를 계산하도록 구성된다.
2 shows a configuration in which all of the sensing input terminals are connected to the IO (Input Output) terminal of the semiconductor. For example, in a case where the sensing input terminal 7 of each axis touching the
제 3 도는 모든 센싱 입력단자에 저항을 설치하고,1 개 축 양끝단의 단자와 방향을 감지하는 최대 3 개의 센싱 입력단자만 반도체와 직접 연결하는 방식의 구성도이다. 제 1 도 같이 구형 용기에 최소 3 개의 측정 축을 설치할 경우, 제 2 도와 같이 센싱 입력단자 전부를 반도체와 직접 연결하는 방식으로 구성하면 180° 영역의 1개 축에서 0.5°간격으로 측정하기 위해서는 360 개, 0.1° 간격일 경우 1,800 개 센싱 입력단자가 필요하여, 이를 일일이 연결 처리하기 위한 반도체 웨이퍼 다이(Die)와 패키지 크기가 증가한다는 문제점이 있다. 반도체 웨이퍼 크기가 커지면 제품 크기가 커질 수밖에 없으며(360 개의 단자를 갖는 반도체 패키지의 경우 최소 20 x 20㎜ 내외), 웨이퍼 다이(Die) 크기에 비례하여 전력 소비 및 단가가 상승하게 된다. 이를 개선하기 위해 키 매트릭스를 구성하는 경우 20 x 20 키스캔(key scan) 방식은 40 개의 IO(Input Output) 단자로 400 개의 센싱 입력 처리가 가능하지만, 전도성 액체에 잠겨있는 센싱 입력단자(14)들은 모두 쇼트되어 있는 상태이기 때문에는 키스캔 방식은 작동하지 않는다. 이를 해결하기 위해 제 3도와 같이 구형 용기(5) 일부분에 전도성 액체(6)에 채워져 있으므로, 모든 센싱 입력단자는 전도성 액체에 의해 쇼트된 센싱 입력단자(13)와 오픈된 센싱 입력단자(13)로 구분된다. 그러므로 센싱 입력단자(13, 14) 사이를 동일한 값의 저항(17)을 직렬로 달아 상호 연결되도록 구성하면, 쇼트된 센싱 입력단자(14) 구간은 전도성 액체의 고유 저항치로 표시되므로(이론적으로는 쇼트이므로 0Ω ), 전도성 액체의 고유 저항치에 오픈된 센싱 입력단자 구간의 전체 저항치(오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 x 저항(17))를 더한 값이 된다. 즉, 1개 축 양끝단의 하부단자(15)와 상부단자(16) 간이 저항값을 측정하면 오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수를 알 수 있어, 전도성 액체의 수평면(6) 위치와 좌표를 측정할 수 있다. 즉, 1개 축 양끝단의 하부단자(15)와 상부단자(18)의 저항값을 측정하는 것과 같이 2개의 IO 단자로도 1개 축에 닿아 있는 전도성 액체의 위치를 측정할 수 있다. 이 경우, 전도성 액체에 잠긴 부분(14)의 방향 아닌 오픈된 센싱 입력단자(13) 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수만을 측정하므로, 방향을 측정하기 위해서는 가장 안쪽의 방향 측정 단자(16)의 저항값을 측정하여 쇼트(엄밀한 의미로는 전도성 액체의 저항값)되어 있는지 혹은 오픈되어 있는지로 구분하여 결정할 수 있다. 그러나, 일례로 공작기계의 기울기와 같이 360°가 아닌 일정 범위(일례로 ±45°)만 정밀하게 측정하는데 사용하는 경우에는, 전도성 액체가 채워져 있는 방향이 항시 고정되어 있으므로 별도로 방향 측정 단자(16)를 설치할 필요가 없다.
FIG. 3 shows a configuration in which a resistor is connected to all the sensing input terminals, and a maximum of three sensing input terminals, which sense the terminals and the directions at one end of one axis, are directly connected to the semiconductor. If at least three measuring axes are installed in a spherical container as shown in Fig. 1, if all of the sensing input terminals are directly connected to the semiconductor as in Fig. 2, 360 ° , And 1,800 sensing input terminals are required at intervals of 0.1 DEG, there is a problem that the size of the semiconductor wafer die and the package size are increased for connection processing. As the size of the semiconductor wafer increases, the size of the product increases (at least about 20 x 20 mm in the case of a semiconductor package having 360 terminals), and the power consumption and the unit price increase in proportion to the wafer die size. In order to improve this, a 20 × 20 key scan system can process 400 sensing inputs through 40 IO (Input Output) terminals. However, the
이와 같이, 방향 측정 단자(16)와 측정 하부단자(15) 및 측정 상부단자(18)로 구성되는 3개의 IO 단자만으로 1개 축과 닿아있는 전도성 액체의 수평면(6)의 위치와 좌표 측정이 가능하며, 저항값은 IC 혹은 프로세서(10)의 AD 변환수단을 통해 읽어들이도록 구성한다. 멀티메터를 이용하여 저항값을 측정하는 경우 정전류를 측정하려는 저항에 흐르도록 하면 발생하는 전압강하(전압 = 전류 x 저항, 저항 = 전압/전류)를 측정하여 저항값을 계산하므로 정전류 방식을 적용할 수 있다. 혹은, 측정하려고 하는 저항(R1)을 기준 저항(R2)과 연결하면 전체 저항값(R1+R2)과 저항 비율(R1/R2)이 결정되므로, 일정 전압(V)을 가할 경우 발생하는 전압 강하(I = V/(R1+R2))를 측정하여 계산하는 방식도 적용할 수 있다.
In this manner, the position of the
제 4 도는 각 센싱 입력단자 사이에 1 개의 저항을 연결하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 7 번과 8 번 사이에 있을 경우 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다. 일례로, 각 센싱 입력단자(19)를 연결하는 저항(20) 값을 100 ㏀으로 하고, 전도성 액체가 0번에서 7번까지 차 있는 경우, 양 끝단의 저항값은 500 ㏀으로 계산된다. 그리고, 1개 축 양끝 저항 측정단의 하부단자와 1번 단자 간의 저항값을 측정하여 쇼트(전기회로의 합선을 의미, 엄밀한 의미로는 전도성 액체의 고유 저항치를 의미) 상태면 하부가 채워져 있는 것이며, 100 ㏀이면 상부가 채워져 있는 것이다. 센싱 입력단자를 N개로 확대할 경우에는 양 끝단의 저항값은 (N-7) x 100 ㏀으로 계산된다. 물론, 각 센싱 입력단자(19)를 연결하는 저항(20) 값을 470 ㏀라고 하면 양 끝단의 저항값은 (N-7) x 470 ㏀으로 계산되며, 전도성 액체가 전체 12개 입력단자 중 3번과 4번 사이에 있을 때는 (N-3) x 470 ㏀으로 계산된다. 제 5 도는 각 센싱 입력단자 사이에 1개의 저항을 연결하여 전도성 액체가 전체 12개 입력단자 중 1번과 2번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다. 각 센싱 입력단자(19)를 연결하는 저항(20) 값을 100 ㏀으로 할 경우 이온 액체가 0 번에서 1번까지 차 있는 경우 양 끝단의 저항값은 1,100 ㏀이다. 마찬가지로 1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 1번 단자 간이 저항값을 측정하여 쇼트(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우) 상태면 하부가 채워져 있는 것이며, 100 ㏀이면 상부가 채워져 있는 것이다. 센싱 입력단자를 N개로 확대할 경우에는 (N-1) x 100 ㏀이다.
FIG. 4 shows one resistance connected between each sensing input terminal and the resistance value and direction at both ends when the conductive liquid is between 7th and 8th of the 12 input terminals. For example, when the value of the
제 7 도는 동일 위치에 센싱 입력단자 2 개와 그 사이에 2 개의 저항을 설치 연결하고, 전도성 액체가 전체 12 개 입력단자 중 10 번과 11 번 사이에 있을 경우 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다. 동일 위치의 센싱 입력 단자에 전도성 액체가 닿을 경우 전기적으로 쇼트(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우) 상태가 되어 2개의 저항이 병렬로 연결되는 회로가 구성되며, 오픈되어 있을 경우에는 1개의 저항만 연결된다. 그러므로, 각 센싱 입력단자(21)를 연결하는 저항(22) 값을 100 ㏀으로 할 경우, 전도성 액체가 1 번에서 10 번까지 차 있는 경우 양 끝단의 저항값은 250 ㏀이다. 1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 1 번 단자 사이의 저항값을 측정하여 50 ㏀(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)이면 하부가 채워져 있는 것이며, 100 ㏀이면 상부가 채워져 있는 것이다. 센싱 입력단자를 N 개로 확대할 경우에는 50 ㏀ + (N-10) x 100 ㏀으로 계산된다. 제 8 도는 동일 위치에 센싱 입력단자 2개와 그 사이에 2개의 저항을 설치 연결하고, 전도성 액체가 전체 12개 센싱 입력단자 중 1 번과 2 번 사이에 있을 때 양끝단의 저항값 및 방향을 나타낸다. 동일 위치의 센싱 입력 단자에 전도성 액체가 닿을 경우 쇼트(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)가 되어 병렬 회로가 구성되며, 오픈되어 있을 경우에는 1개의 저항만 연결되므로, 각 센싱 입력단자(21)를 연결하는 저항값(22)을 100 ㏀으로 할 경우 전도성 액체가 1 번에서 2 번까지 차 있는 경우 양 끝단의 저항값은 1,150 ㏀이다. 동일하게 1 개 축 양끝단의 저항 측정단 하부단자와 1번 단자 사이의 저항값을 측정하여 50 ㏀(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)이면 하부가 채워져 있는 것이며, 100 ㏀이면 상부가 채워져 있는 것이다. 센싱 입력단자를 N 개로 확대할 경우에는 50㏀ + (N-1) x 100 ㏀으로 계산된다.
FIG. 7 shows the resistance value and the direction of both ends when the conductive liquid is between 10th and 11th of all 12 input terminals by connecting two sensing input terminals and two resistances therebetween at the same position. When a conductive liquid touches the sensing input terminal at the same position, the circuit is electrically short-circuited (in the case of a conductive liquid intrinsic resistance of 0 Ω), and a circuit is formed in which two resistors are connected in parallel. do. Therefore, when the value of the
이와 같이 구성함으로써, 정밀도와 관계없이 1개 축당 최대 3개의 센싱 입력단자로 전도성 액체의 수평면의 위치와 좌표를 측정할 수 있다. 제 1도 및 제 2도와 같이 센싱 입력단자 전부를 반도체와 직접 연결하는 방식으로 구성하는 경우 180° 영역의 1개 축에서 0.5° 간격으로 측정하기 위해서는 360 개, 0.1° 간격일 경우 1,800 개의 센싱 입력단자가 필요하여 반도체 웨이퍼 다이(Die)와 패키지 크기가 증가하는 문제점을 해결할 수 있다. 이때, 저항을 컨덴서 및 인덕터(코일)로 대체하여 구성할 수 있으며, 이 경우 저항값 대신 정전용량과 인덕턴스를 측정하도록 할 수 있다. 이와 함께 저항, 컨덴서, 인덕터를 직렬 연결하는 대신에 회로에 따라 병렬 연결 혹은 복합 연결하는 방식으로도 바꿀 수 있으며, 혹은 저항과 컨덴서 및 인덕터를 혼합하여 적용토록 구성할 수 있는데, 이는 본 발명의 사소한 변형으로 본 발명의 범주에 포함된다고 할 수 있다. 즉, 저항(17) 대신 컨덴서 혹은 인덕터(코일)로 대체하는 수단; 저항값 대신 정전용량(컨덴서) 혹은 인덕턴스(코일)를 측정하여 전도성 액체의 수평면(6) 위치와 좌표를 측정하도록 구성할 수 있다.
With this configuration, the position and the coordinates of the horizontal plane of the conductive liquid can be measured with a maximum of three sensing input terminals per one axis regardless of the accuracy. 1 and 2, if all of the sensing input terminals are directly connected to the semiconductor, 360 is required to measure 0.5 ° in one axis of the 180 ° region, and 1,800 in case of 0.1 ° interval Terminals are required to solve the problem that the semiconductor wafer die and the package size increase. In this case, the resistance can be replaced by a capacitor and an inductor (coil). In this case, the capacitance and the inductance can be measured instead of the resistance value. Instead of connecting the resistors, the capacitors and the inductors in series, it is also possible to change the circuit to a parallel connection or a composite connection depending on the circuit, or to mix a resistor, a capacitor and an inductor, And variations are included in the scope of the present invention. A means for replacing the
이러한 메커니즘을 이용하여 액체 수평면을 구성하는 최소 3개 이상의 점을 측정하여 기울기를 구하기 위해서는, 최소 3개의 축에서, 전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 각각 구하는 수단; 동일 평면을 이루는 최소 3개의 좌표로 전도성 액체 수평면(6)의 평면방정식 및 법선 벡터를 계산하는 수단; 법선벡터의 방향코사인을 계산하는 수단으로 각 축에 대한 기울기를 계산한다. 이와 함께, 액체 수평면을 구성하는 최소 2개 이상의 점을 측정하여 기울기를 구하기 위해서는, 최소 2개의 축에서, 전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 각각 구하는 수단; 삼각함수에 의해 각 방향의 기울기를 계산한다. 시간에 따른 변위량이 속도, 시간에 따른 속도 변화량이 가속도이므로, 최소 3개의 축에서, 전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 3개 구하는 수단; 각 축 방향의 기울기를 계산하는 수단; 각 축의 단위 시간당 기울기 변화로 각속도를 계산하는 수단: 및 각 축의 단위 시간당 각속도 변화로 각가속도를 계산하는 수단으로 구성할 수 있다.
In order to obtain a slope by measuring at least three points constituting the liquid horizontal plane by using such a mechanism, means for obtaining the coordinates of the sensing input terminal, which is in contact with the
1 : 센싱 입력단자가 설치된 기판 2 : 구형 용기
3 : 전도성 액체 4 : 센싱 입력단자
5 : 구형 용기 6 : 전도성 액체의 수평면
7 : 센싱 입력단자 8 : 직접연결 패턴
9 : 기판 10 : IC 혹은 프로세서
11 : 통신수단 12 : 전원공급 수단
13 : 오픈된 센싱 입력단자 14 : 쇼트된 센싱 입력단자
15 : 1개축 양끝간의 저항측정 하부단자 16 : 방향 측정 단자
17 : 저항
18 : 1개축 양끝간의 저항측정 상부단자
19 : 센싱 입력단자 20 : 저항
21 : 센싱 입력단자 22 : 저항
1: substrate with sensing input terminal 2: spherical container
3: conductive liquid 4: sensing input terminal
5: spherical container 6: horizontal plane of conductive liquid
7: Sensing input terminal 8: Direct connection pattern
9: substrate 10: IC or processor
11: communication means 12: power supply means
13: Open sensing input terminal 14: Short sensing input terminal
15: 1 Measurement of resistance between both ends of lower shaft 16: Direction measurement terminal
17: Resistance
18: 1 Measurement of the resistance between both ends of the shaft
19: sensing input terminal 20: resistance
21: sensing input terminal 22: resistance
Claims (12)
용기(5) 내에 최소 2개 축을 설정하고 각 축에 복수 개의 센싱 입력단자(13, 14)를 설치하는 수단;
전도성 액체의 수평면(6)과 닿아 있는 센싱 입력단자(14)의 위치 혹은 좌표를 계산하기 위해, 모든 센싱 입력단자(13, 14) 사이를 저항(17)으로 연결하여 설치하는 수단;
전도성 액체가 채워져 있는 쇼트(이하 전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)된 센싱 입력단자(14) 구간은 전도성 액체의 고유 저항치로 측정되므로,
1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자(15)와 상부단자(16) 사이의 저항값은 전도성 액체의 고유 저항치에
오픈된 센싱 입력단자 구간의 전체 저항치(오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 x 저항(17))를 더한 값으로 구성되므로;
하부단자(15)와 상부단자(16) 사이의 저항값을 측정하여 오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수를 계산하는 수단;
최소 2개 축의 오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수로 전도성 액체의 수평면(6) 위치와 좌표를 각각 계산하여 기울기를 측정함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서 및 측정 방법 및 이를 적용한 장치
In measuring the slope of the liquid flowing inside the vessel and maintaining a horizontal plane,
Means for setting at least two axes in the vessel (5) and installing a plurality of sensing input terminals (13, 14) in each axis;
Means for establishing a connection between all the sensing input terminals 13 and 14 with a resistor 17 in order to calculate the position or coordinates of the sensing input terminal 14 in contact with the horizontal surface 6 of the conductive liquid;
Since the sensing input terminal 14 section, which is a short circuit filled with conductive liquid (hereinafter, referred to as a conductive liquid intrinsic resistance value 0 Ω), is measured by the intrinsic resistance value of the conductive liquid,
The resistance value between the lower terminal (15) and the upper terminal (16) of the one-axis short-axis resistance measuring end is determined by the resistance value of the conductive liquid
And the total resistance value of the open sensing input terminal section (the number of open sensing input terminals 13 x resistance 17);
Means for measuring the resistance value between the lower terminal (15) and the upper terminal (16) to calculate the number of open sensing input terminals (13) or the number of sensing input terminals (14) shorted;
The horizontal plane (6) is measured by calculating the position and the coordinates of the horizontal plane (6) of the conductive liquid by the number of open sensing input terminals (13) of at least two axes or the number of sensing input terminals Sensor and method for measuring the inclination by detecting the position of sensing input terminal touching conductive liquid
용기(5) 내에 최소 2개 축을 설정하고 각 축에 복수 개의 센싱 입력단자(13, 14)를 설치하는 수단;
전도성 액체의 수평면(6)과 닿아 있는 센싱 입력단자(14)의 위치 혹은 좌표를 계산하기 위해, 모든 센싱 입력단자(13, 14) 사이를 저항(17)으로 모두 연결하여 설치하는 수단;
전도성 액체가 채워져 있는 쇼트(이하 전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)된 센싱 입력단자(14) 구간은 전도성 액체의 고유 저항치로 측정되며,
1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자(15)와 상부단자(16) 사이의 저항값은 전도성 액체의 고유 저항치에
오픈된 센싱 입력단자 구간의 전체 저항치(오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 x 저항(17))를 더한 값으로 구성되므로;
하부단자(15)와 상부단자(16) 간이 저항값을 측정하여 오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수를 계산하는 수단;
최소 2개 축의 오픈된 센싱 입력단자(13) 개수 혹은 쇼트된 센싱 입력단자(14) 개수로 전도성 액체의 수평면(6) 위치와 좌표를 각각 계산하여 기울기를 측정하는 수단과;
가장 안쪽의 방향 측정 단자(16) 저항값을 측정하여 쇼트(전도성 액체 고유 저항치 0Ω일 경우)되어 있는지 혹은 오픈되어 있는지를 구분하여 전도성 액체가 채워진 방향을 결정하는 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 센서 및 측정 방법 및 이를 적용한 장치
In measuring the slope of the liquid flowing inside the vessel and maintaining a horizontal plane,
Means for setting at least two axes in the vessel (5) and installing a plurality of sensing input terminals (13, 14) in each axis;
Means for connecting all of the sensing input terminals 13 and 14 to the resistor 17 in order to calculate the position or coordinates of the sensing input terminal 14 in contact with the horizontal surface 6 of the conductive liquid;
A sensing input terminal (14) section with a conductive liquid-filled short-circuit (hereinafter referred to as a conductive liquid intrinsic resistance value 0 Ω) is measured as a resistivity value of a conductive liquid,
The resistance value between the lower terminal (15) and the upper terminal (16) of the one-axis short-axis resistance measuring end is determined by the resistance value of the conductive liquid
And the total resistance value of the open sensing input terminal section (the number of open sensing input terminals 13 x resistance 17);
Means for measuring the resistance value between the lower terminal (15) and the upper terminal (16) to calculate the number of open sensing input terminals (13) or the number of sensing input terminals (14) shorted;
Means for measuring the slope by calculating the position and coordinates of the horizontal plane (6) of the conductive liquid with the number of open sensing input terminals (13) of at least two axes or the number of sensing input terminals (14) shorted;
And means for measuring the resistance value of the innermost direction measuring terminal 16 to determine whether the conductive liquid is filled or not by dividing whether it is a short circuit (when the conductive liquid intrinsic resistance is 0?) Or open circuit. A sensor for measuring the inclination by detecting the position of a sensing input terminal touching a conductive liquid holding a horizontal plane, and a method of applying the same
용기의 형태가
구형 ;
혹은 원통형 ;
혹은 삼각면체 ;
혹은 사각면체 ;
혹은 다각면체 중 한가지로 구성됨을 특징으로 하는 특정한 용기 내에서 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
The shape of the container
Spherical shape;
Or cylindrical;
Or triangular shape;
Or a square bevel;
A method of detecting a position of a sensing input terminal contacting a conductive liquid holding a horizontal plane in a specific container to calculate a tilt, and a sensor
측정 하부단자(15) 및 측정 상부단자(18)와 같은 2개의 IO(Input Output) 단자 사이의 저항값과,
혹은 1개의 방향 측정 단자(16) 사이의 저항값을 측정하여,
1개 축과 닿아있는 전도성 액체의 수평면(6)의 위치와 좌표를 측정하는 수단;
단자 사이의 저항값은
정전류 방식에 의한 전압 강하, 혹은 기준저항과의 저항 비율에 따른 전압 강하를 IC 혹은 프로세서(10)의 AD(Analog to Digital) 변환수단을 통해 읽어들이도록 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아 있는 센싱 입력단자의 위치를 AD 변환수단으로 검출하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
A resistance value between two IO (Input Output) terminals such as the measurement lower terminal 15 and the measurement upper terminal 18,
Or the resistance value between one direction measuring terminal 16 is measured,
Means for measuring the position and the coordinates of the horizontal plane (6) of the conductive liquid in contact with one axis;
The resistance value between the terminals is
A voltage drop due to the constant current method or a voltage drop according to the resistance ratio with respect to the reference resistance is read through an AD (Analog to Digital) conversion means of the IC or the processor 10, A method and a sensor for detecting the position of the sensing input terminal contacting with the liquid by the AD conversion means and calculating the inclination
모든 센싱 입력단자 사이를 저항으로 연결하는 수단에서,
센싱 입력단자(19) 사이에 동일한 저항(20)을 직렬로 1개씩 설치 연결하여 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자 사이를 저항으로 직렬 연결하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
In the means for connecting between all the sensing input terminals by a resistor,
And a sensing resistor (20) connected in series between the sensing input terminals (19). The sensing resistor is connected in series with a sensing input terminal that is in contact with a conductive liquid holding a horizontal plane to calculate a slope Methods and Sensors
일례로, 모든 센싱 입력단자(19)를 연결하는 저항값(20)을 100㏀으로 하고, 센싱 입력단자 수가 총 12개로 구성하며, 전도성 액체가 0번에서 7번까지 차 있는 경우,
1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 상부단자 간이 저항값이 500㏀ 이므로, 센싱 입력단자를 N개로 확대할 경우에는 (N-7) x 100㏀으로 결정하는 수단과;
혹은, 1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 1번 단자 간이 저항값을 측정하여 쇼트(전도성 액체의 저항치를 0Ω일 경우) 상태면 하부가 채워져 있는 것이며, 100㏀이면 상부가 채워진 것으로 판단하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자 사이를 저항으로 직렬로 연결하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
For example, when the resistance value 20 connecting all the sensing input terminals 19 is set to 100 kohms, the number of sensing input terminals is set to 12, and when the conductive liquids are 0 to 7,
Means for determining (N-7) x 100 k [Omega] when the sensing input terminal is enlarged to N, since the resistance value between the lower terminal and the upper terminal of the one-axis short-
Alternatively, the resistance value between the lower terminal and the No. 1 terminal of the one-axis resistance measuring end is measured, and it is judged that the upper part is filled with a short circuit (when the resistance value of the conductive liquid is 0Ω) A method of calculating a slope by connecting a sensing input terminal in contact with a conductive liquid holding a horizontal plane in series by a resistor,
동일 위치에 센싱 입력단자(21)를 2개 인접하여 설정하는 수단;
동일 위치의 센싱 입력단자(21) 사이에 2개의 저항(22)을 연결하도록 구성하여,
전도성 액체가 채워지는 센싱 입력단자(21) 사이에는 쇼트(전도성 액체의 저항치를 0Ω일 경우)되므로 병렬로 2개의 저항이 연결되는 효과를 이용함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 동일 위치의 센싱 입력단자 사이를 저항 2개로 연결하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
Means for setting two sensing input terminals (21) adjacent to each other at the same position;
Two resistors 22 are connected between the sensing input terminals 21 at the same position,
(The resistance value of the conductive liquid is 0 OMEGA) between the sensing input terminals 21 to which the conductive liquid is filled, so that the effect of connecting two resistors in parallel is used. Sensing method and sensor for calculating the tilt by connecting two sensing resistors between two input terminals
동일 위치에 센싱 입력단자(21)를 2개 인접하여 설정하는 수단;
동일 위치의 센싱 입력단자(21) 사이에 2개의 저항(22)을 연결하면
동일 위치의 센싱 입력 단자에 전도성 액체가 닿을 경우 쇼(이하, 전도성 액체의 저항치를 0Ω일 경우)트가 되어 병렬 회로가 구성되고 오픈되어 있을 경우에는 1개의 저항만 연결되므로,
일례로, 모든 센싱 입력단자(21)를 연결하는 저항값(22)을 100㏀으로 하고, 센싱 입력단자 수가 총 12개로 구성하며, 전도성 액체가 0번에서 11번까지 채워져 있는 경우,
1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 상부단자 간의 저항값이 250㏀ 이므로, 센싱 입력단자를 N개로 확대할 경우에는 50㏀ + (N-10) X 100㏀으로 결정하는 수단;
1개 축 양끝단 저항 측정단의 하부단자와 1번 단자 간이 저항값을 측정하여 50㏀이면 하부가 채워져 있는 것이며, 100㏀이면 상부가 채워진 것으로 판단하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자 사이를 2 개의 저항으로 연결하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
Means for setting two sensing input terminals (21) adjacent to each other at the same position;
When two resistors 22 are connected between the sensing input terminals 21 at the same position
When a conductive liquid touches the sensing input terminal of the same position (hereinafter, the resistance value of the conductive liquid is 0Ω), a parallel circuit is formed, and when only one resistance is connected,
For example, when the resistance value 22 connecting all the sensing input terminals 21 is set to 100 kΩ, the number of sensing input terminals is set to 12, and conductive liquids are filled from 0 to 11,
Means for determining the resistance value between the lower terminal and the upper terminal of the one-axis short-axis resistance measurement terminal to be 250 k? When the sensing input terminal is expanded to N, to 50 k? + (N-10)
The resistance value is measured between the lower terminal and the first terminal of the one-axis short-axis resistance measuring end, and the means for judging that the upper portion is filled up when the resistance is 100k is satisfied. A method and a sensor for calculating the slope by connecting two conductive resistive liquids and a sensing input terminal connected to each other by two resistors
저항(17) 대신 컨덴서 혹은 인덕터(코일)로 대체하는 수단;
저항값 대신 정전용량(컨덴서) 혹은 인덕턴스(코일)를 측정하여 전도성 액체의 수평면(6) 위치와 좌표를 측정함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하여 기울기를 계산하는 방법 및 센서
3. The method according to claim 1 or 2,
Means for replacing the resistor 17 with a capacitor or an inductor (coil);
The position and the coordinates of the horizontal plane 6 of the conductive liquid are measured by measuring the capacitance (the capacitor) or the inductance (the coil) instead of the resistance value, and the position of the sensing input terminal touching the conductive liquid holding the horizontal plane is detected How to calculate tilt and sensor
최소 3개의 축에서
전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 각각 구하는 수단;
동일 평면을 이루는 최소 3개의 좌표로 전도성 액체 수평면(6)의 평면방정식 및 법선 벡터를 계산하는 수단;
법선벡터의 방향코사인을 계산하는 수단으로,
각 축에 대한 기울기를 계산하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하는 센서의 기울기 계산 방법
3. The method according to claim 1 or 2,
On at least three axes
Means for respectively obtaining coordinates of a sensing input terminal in contact with the horizontal surface (6) of the conductive liquid;
Means for calculating plane equations and normal vectors of the conductive liquid horizontal surface (6) with at least three coplanar coordinates;
As means for calculating the direction cosine of the normal vector,
And calculating a tilt of each of the plurality of sensing electrodes on the basis of the tilt of the sensing input terminal contacting the conductive liquid holding the horizontal surface.
최소 2개의 축에서
전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 각각 구하는 수단;
삼각함수에 의해 각 방향의 기울기를 계산하는 수단으로,
각 축에 대한 기울기를 계산하도록 구성함을 특징으로 하는 수평면을 유지하는 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하는 센서의 기울기 계산 방법
3. The method according to claim 1 or 2,
On at least two axes
Means for respectively obtaining coordinates of a sensing input terminal in contact with the horizontal surface (6) of the conductive liquid;
As means for calculating the slope of each direction by the trigonometric function,
Calculating a tilt of each sensor based on the position of the sensing input terminal touching the conductive liquid holding the horizontal surface.
최소 3개의 축에서
전도성 액체의 수평면(6)과 닿아있는 센싱 입력단자의 좌표를 3개 구하는 수단;
각 축 방향의 기울기를 계산하는 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 전도성 액체와 닿아있는 센싱 입력단자의 위치를 검출하는 센서의 각속도 및 각가속도 계산 방법3. The method according to claim 1 or 2,
On at least three axes
Means for obtaining three coordinates of a sensing input terminal which is in contact with the horizontal plane (6) of the conductive liquid;
Means for calculating a slope in each axial direction;
Means for calculating an angular velocity with a gradient change per unit time of each axis: and
And calculating the angular velocity and angular velocity of the sensor for detecting the position of the sensing input terminal touching the conductive liquid holding the horizontal plane.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130022611A KR20140108848A (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | The digital absolute inclinometer or method by the the position of electronic circuit sensing pad in the ionic liquid which holds horizontal plane |
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CN108303077A (en) * | 2018-01-19 | 2018-07-20 | 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 | attitude detecting sensor |
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2013
- 2013-03-04 KR KR1020130022611A patent/KR20140108848A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20130304 |
|
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 |