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정전식 터치 센싱으로 손쉽게 휴대용 기기의 그립 감지 구현하기

정전식 터치 센싱 기능이 있고 특수한 아날로그 프론트 엔드가 내장되어 있는 마이크로컨트롤러(MCU)를 설계에 사용한다면, 그립 감지를 보다 쉽게 구현할 수 있다.

그립 감지는 그림 1에서 보는 것처럼 리모컨, 테스트 및 계측 장비(멀티미터, 프로브), 배터리로 구동하는 휴대용 전동 공구, 비디오 게임 액세서리, 가상현실 기기, 그리고 미용 및 헬스 제품(면도기, 헤어 드라이어) 등의 특히 소형 휴대용 애플리케이션에 많은 이점을 제공한다. 이러한 시스템은 대부분 배터리로 동작해 저전력 소비가 필수적이다. 최종 사용자들이 휴대용 기기를 사용하면서 가장 피하고 싶은 순간은 휴대용 기기의 전원을 끄는 것을 잊어버려 나중에 배터리가 완전히 방전된 것을 발견하는 일이다. 그립 감지의 장점 중 하나는 사용자가 기기를 손에서 놓으면 자동으로 시스템의 전부 또는 많은 부분의 전력 소모를 감소시켜 배터리 수명을 연장할 수 있다는 것이다.


그림 1: 다양한 애플리케이션에 적용되는 그립 감지

물론 기기를 사용하기 전 작동시키는 데 시간이 걸리는 리모컨이나 기기는 누구도 원하지 않는다. CapTIvate™ 터치 기술이 적용된 TI의 MSP430FR25x/26x 디바이스 같은 MCU는 다양한 그립 감지 방식을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 근접 감지 기능을 제공해 손으로 기기를 잡기 전에도 시스템을 작동시킬 수 있다. MSP430™ MCU는 CapTIvate 터치 주변장치의 일부분으로, 4개에 달하는 터치 센서를 모니터링할 수 있는 유한 상태 머신을 포함한다. 시스템의 CPU가 딥슬립 모드에 있는 동안 상태 머신에 의해 제어되는 센서는 30cm 이상 떨어진 곳에서 손가락이나 손을 감지해 다음 동작을 처리하도록 CPU를 작동시킨다. 각각의 4개 센서는 센서당 0.9μA의 전력을 소비한다. 또한 이러한 슬립 모드는 대부분의 터치 기반 서브시스템과 달리 CPU가 주기적으로 작동시키고 스캔할 필요를 없애준다. 기존의 CPU 스캔 프로세스는 센서당 최대 20μA의 전력이 소모될 수 있다.

또한 저전력 소모 외에도, 휴대용 기기 설계자에게 항상 중요한 문제는 폼팩터다. 전형적으로 폼팩터는 작을수록 좋다. CapTIvate 기술은 고성능, 고분해능 터치 프론트 엔드이기 때문에 설계자는 더 작은 디바이스와 센서를 배치할 수 있어 공간을 절감하고 작업을 완료할 수 있다. 하지만 전동 공구와 미용 제품의 경우에는 전자기 간섭(EMI)이라는 또 다른 문제가 있다. EMI 잡음은 정전식 터치에 대한 감지 오류를 유발할 수 있으므로 제거되어야 한다. CapTIvate 기술은 EMI가 존재하는 환경에서 견고함을 향상시키는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 기능을 내장하고 있다. CapTIvate 터치 기술에 기반한 시스템은 IEC 61000-4-6 및 IEC 61000-4-2와 같은 EMI 내성 표준을 통과할 수 있다.

그립 감지 기능을 탑재한 일부 기기는 다수의 센서를 일련의 배열로 배치할 필요가 있다. CapTIvate 기술이 적용된 MSP430FR25x/26x MCU는 동일한 시스템에서 동시에 자체 정전용량과 상호 정전용량 센서를 모두 지원할 수 있다. 상호 정전용량 센서는 습기에 노출되어 있고 많은 수의 센서를 조밀하게 배치해야 하는 애플리케이션에 더 적합하다. 예를 들어, 최종 사용자가 사용하면서 땀을 흘릴 수 있는 전동 공구의 경우 습기에 대한 내성이 중요한 것이다.

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