(실험 계획법 적용) 적외선 센서를 응용한 터치 스위치 또는 패널 개발을 위한 최적 조건 도출

 본 건은 장갑을 끼고도 터치할 수 있는 스위치 센서를 개발하기 위한 인터페이스를 개발하는데 있어서 햇빛 조명 등 외부 환경 요인에 대하여 가장 최적의 터치 조건을 실험 계획법으로 나노아이사가 고객의 요청으로 개발한 사례이다.

 

응용 관련 연락처 : 010-4293-9577, nano@nano-i.com

 

1. 적외선 터치 센서의 간단한 규격

 

 

2. 실험 회로 및 광 필터 캡슐 구성

 

 

3. 환경 실험 1

가. 실내 환경 조건 : 맑음, 실내등 On, 창가

나. 실험 인자

Vin : 입력 전압 3V (1) , 5V (2)

Filter : IR filter (1), IR filter + Micro lens array (2), No filter (3)

Rp (포토 에미터 하단 저항) : 1k (1), 2.4k (2), 4k (3)

Rr (Reference 저항) : 0.33M (1), 0.5M (2), 1M (3)

R1 (Reference 상단 저항) : 2.4k (1), 8k (2), 20k (3)

 

다. 실험 결과

Vt : 센서를 Touch 한 후 전압

Vn : 센서를 touch 하기 전의 전압

dV : Vt - Vn

response : |dV|/Vin

 

 

위와 같은 실험 계획 테이블로, 단 18 개의 실험으로 162 개 (2 x 3 x 3 x 3 x 3 = 162 )의 실험을 한 효과를 얻게 되었습니다.

  (단, 인자간 교호 작용은 무시하였음.,)

 

라. 해석 결과

: Signal to Noise ration 값이 가장 큰 조건 (예상 dVin = -1.73 V, SN 비 7.78526)

Vin Filter Rp R1 Rr

1 1 3 2 2

 

 

예상되는 최적 조건 : Vin = 3V , Filter : IR filter, Rp = 4 kohm

R1 = 8 kphm ( or 20 kohm)

Rr = 0.5 M ( or 330 kohm)

 

 

2. 환경 실험 2 : 외부 환경 인자 두 개를 넣어서 해석함.

가. 실내 환경 조건

e1 : 맑음, 실내등 ON, 창가

e2 : 야간, 실내등 ON

나. 실험 인자

Vin : 입력 전압 3V (1) , 5V (2)

Filter : IR filter (1), IR filter + Micro lens array (2), No filter (3)

Rp (포토 에미터 하단 저항) : 1k (1), 2.4k (2), 4k (3)

Rr (Reference 저항) : 0.33M (1), 0.5M (2), 1M (3)

R1 (Reference 상단 저항) : 2.4k (1), 8k (2), 20k (3)

 

다. 실험 결과

Vt(e1) : e1 환경에서의 센서를 Touch 한 후 전압

Vn(e1) : e1 환경에서의 센서를 touch 하기 전의 전압

dV(e1) : Vt(e1) - Vn(e1)

 

Vt(e2) : e2 환경에서의 센서를 Touch 한 후 전압

Vn(e2) : e2 환경에서의 센서를 touch 하기 전의 전압

dV(e2) : Vt(e2) - Vn(e2)

 

response : |dV(e1)|/Vin , |dV(e1)|/Vin

 

 

라. 해석 결과

: Signal to Noise ratio 값이 가장 큰 조건

Vin Filter Rp R1 Rr

1 1 or 3 3 2 1 (or 2)

 

 

 

예상되는 최적 조건 : Vin = 3V , Filter : IR filter, Rp = 4 kohm

R1 = 8 kohm

Rr = 0.33 M (or 0.5 M)

 

IR filter 가 없는 경우에는 외부 음영에 따라서 센서의 민감도가 크므로 IR filter를 사용하는 것을 채택함.