KR20020005287A - Ｐｓ/2 포트의 전원을 이용한 시리얼 통신 방식의 위치정보 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간상에서의 가속도계를 이용한 위치 정보 입력 장치에 관한 것으로 일반적인 볼 마우스나 광 마우스와 같은 장치를 이용해서 위치를 찾는 것이 아닌 가속도계를 이용하여 위치를 측정하는 방법을 제시하고, 또한 일반적인 가속도계를 이용한 위치 이동이 아닌 일정 DUTY에서의 PULSE의 값의 변화를 보고 커서를 이동시키며, 또한 CPU등으로 구성된 제어수단과 각 스위치를 내장한 방법을 제시한다. 또한 전원부와 신호부를 분리하여 사용한다.

본 발명의 특징은 위치를 생성하기 위해 가속도계를 이용하며(1축 2개, 또는 2축 1개, 또는 3차원 장치일 경우 1축 3개, 또는 3축 1개), 가속도계에서 각 좌표는 서로 직각을 이루도록 만들어지며, 일반적인 마우스 장치의 디지털 신호가 아닌 가속도계에서 일정한 DUTY 비의 변화를 가지고 display의 위치를 설정한다. 이 장치에서 생성된 위치값과 버튼의 신호는 모듈을 통해 serial 포트를 통해 컴퓨터로 들어가게 된다. 또한 전원부는 사용되는 센서와 칩들로 인해 높은 전류값이 필요함으로 ps/2 포트의 전원부를 이용하게 된다. 이 방법을 이용함으로서 전원부와 신호부를 분리함으로서 전원부에 의한 노이즈 현상을 줄일 수 있다.

특히, 본 발명은 사용자들이 컴퓨터를 이용함에 불편함을 느끼는, 작업도중 마우스를 사용할 경우 마우스를 평면 내의 상, 하, 좌, 우로 이동시켜야 하는 불편함을 없애고 한 공간내에서 자세변화를 이용함으로서 작은 공간내에서의 움직임으로 포인트 위치를 변화시킬 수 있다. 즉 회전 움직임만으로 포인트의 위치를 변화시킬 수 있다.

또한, 다른 실시예로서 공간상뿐만 아니라 지지대 위에 고정시키고 그 위치에서의 포인팅 장치를 회전시키는 방법을 사용함으로 포인트의 위치를 움직일 수 있으므로, 많은 사용자들이 컴퓨터를 이용함에 불편함을 느끼는, 작업 도중 마우스를 사용해야 할 경우 손을 움직여서 마우스를 잡고 작업공간내의 평면 위를 움직여야 하는 불편함을 해소한다. 즉 포인팅 장치의 회전 움직임만으로 포인트의 위치를 변화시킬 수 있다.

또한, 프리젠테이션 등, 공간상에서의 포인팅 장치로 이용될 수 있으므로 지금까지 사용하던 방법, 즉, 사용자가 직접 컴퓨터가 설치된 위치로 이동하여 마우스를 움직이거나, 다른 사용자가 마우스나 키보드를 이용하여 포인팅 위치를 움직이고 다른 동작을 하게 하는 방법을 사용하지 않고 프리젠테이션을 하고 있는 사용자가 직접 포인팅 장치를 가지고 프리젠테이션과 컴퓨터 운용을 동시에 할 수 있다.

Description

ＰＳ/2 포트의 전원을 이용한 시리얼 통신 방식의 위치 정보 입력 장치{.}

본 발명은 시리얼 포트와 PS/2 포트를 이용한 가속도계의 DUTY 비의 크기를 이용한 포인팅 장치에 관한 것으로서, 일반적인 포인팅 장치는 표시화면상에서 커서의 위치를 제어하기 위한 장치이다. 또한 이것은 시리얼 포트나 PS/2 포트 하나를 사용한다. 현재 컴퓨터에 사용되고 있는 포인팅 장치로서는 마우스가 대표적이다.

도 1은 볼 마우스의 내관을 도시한 도면으로, 도 1에 도시되어 있듯이, 볼마우스의 볼(1)을 평평한 표면에 닿게 하여 볼 마우스를 움직이면 볼이 회전하게 된다. 한편 수직 롤러(2)와 수평 롤러(3)는 서로 90°의 각도로 위치하고, 각각 볼에 맞닿아 있기 때문에, 볼이 회전함에 따라 두 롤러도 회전하게 된다. 이때 수직 롤러는 표시 화면상에서 커서의 수직 운동에 상응하고, 수평 롤러는 커서의 좌우 운동에 상응한다.

각 롤러는 엔코더(4)라는 휠에 연결되어 롤러가 회전할 때 엔코더도 회전한다. 각 엔코더의 회전량, 즉 마우스의 이동량에 비례하는 신호가 각 엔코더로부터 발생되어 one chip controller(5)를 통해 컴퓨터로 전달된다.

컴퓨터는 마우스로부터 신호를 받아서 해당하는 표시 화면상의 위치에 커서를 표시하게 된다.

한편, 볼 마우스의 꼭대기에는 버튼(6,7)이 있는데, 각 버튼을 누르게 되면 이에 대한 신호가 또한 one chip controller(5)를 통해 컴퓨터로 전달된다.

현재의 포인팅 디바이스로서의 마우스는 여러 가지 면에서 단점을 가지고 있는데, 먼저 볼 마우스를 보면 기계적인 장치의 접촉에 의한 불완전하게 전달되는 신호와 수명이 짧다는 특성이 있다. 또한 광 마우스는 반드시 마우스의 감도를 인지하는 마우스 패드 위에서 사용해야 한다는 단점이 있다.

또한 이 마우스들은 반드시 평면에 접촉해야만 한다는 단점과 또한 팔과 손목으로 움직여야 하기 때문에 운동량이 다른 디바이스에 비해 큼을 알 수 있다.

또한 프리젠테이션을 위해서는 또 다른 장비, 예로 레이져 포인트나 표시 막대 등을 사용해야 하며, 컴퓨터 등의 장비를 이용한 프리젠테이션의 경우 프로그램을 구동하기 위해 다른 인원을 동원하거나 사용자가 각 작업시 컴퓨터로 돌아와서 마우스나 키보드를 이용하여 구동하여야 한다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 단점을 가진 마우스와 같은 포인팅 장치를 보완, 발전시키기 위해 본 발명을 제안하는데 먼저 볼 마우스와 같은 기계적인 접촉이 없으므로 접촉에 의한 불완전한 신호 전달은 발생하지 않으며 기계적인 수명에 영향이 없고 포인팅 장치가 반드시 패드나 평면에 접촉할 필요가 없다. 또한 2차원 평면 위를 움직이지 않고 공간상을 움직이거나 지지대 위에서 움직임으로 인해 일반 포인팅 장치의 움직임과 같은 동작이 필요 없고 포인팅 장치의 회전운동만으로 포인트를 조작할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 이전에 나와있는 공간상의 포인팅 장치에 사용되고 있는 A/D 컨버터를 이용한 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 작업을 거치지 않고 가속도계의 DUTY 비의 변화를 계산함으로서 위치값을 측정하는 방법을 이용한다.

즉 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 이용한 가속도계는 일정한 주기로 신호가 발생하는데 이때 신호의 DUTY 비는 회전값과 비례하여 변화한다. 즉 도 2는 일정한 상태의 기준 DUTY 비에 대한 한 방향으로의 회전에 의한 DUTY 비가 변화한 것을 보여 주고 있다. 여기서 DUTY 비란 한 주기때의 clock 값(8)에 대한 HIGH 일때의 clock 값(9)의 비로 나타내며, 식으로는이 된다. 기준 DUTY 비를 기준으로 하여 회전에 의한 DUTY 비의 변화로서 회전 방향을 알 수 있고 A/D 컨버터를 이용하지 않고 CPU의 내부 clock에 의한 DUTY비의 크기를 측정할 수 있으며, 이크기에 비례하여 CPU내에서 신호를 생성하여 PC로 신호를 보내어 줌으로서 커서가 움직이게 할수 있다. 예로 가속도계의 DUTY 비가 우측으로 회전할 때 증가할 경우 기준 모션에서 우측으로 회전을 시켰을 때 커서가 오른쪽으로 이동하도록 CPU내에 프로그램 하면, 설정된 이상의 크기가 발생하면 실제 커서의 위치를 우측으로 이동시키는 것으로 보고 커서를 이동시킨다. 즉 이동 중 커서의 이동을 중지시키길 원한다면 장치를 기준 자세로 회전시키면 된다. 이것은 가속도계의 가속도 값을 이용한 절대 위치를 찾는 것이 아니라 회전에 비례하는 값만을 이용함으로서 DUTY 비의 변화에 대한 상대 값을 이용한 상대위치로 가능하게 된다.

또한 시리얼 포트나 PS/2 하나만을 사용하는 것이 아닌 신호는 시리얼 포트를 통해 입력되고 전원부는 PS/2 포트를 통해 입력받는다. 일반적으로 시리얼 포트를 통한 신호는 PS/2에 비해 안정성을 가지고 있지만 전류값이 작아 큰 전류값을 요구하는 시스템에서는 사용할 수 없다. 일반적으로 시리얼포트를 통한 전원부는 5V, 10mA 정도의 전원으로 변환하여 사용되어 지고 있다.

가속도계를 이용한 본 발명품은 적어도 100mA 이상의 전류값을 요함으로 시리얼 포트의 전원을 사용하지 않고 PS/2의 전원을 사용한다.

도 1은 현재 사용되고 있는 일반적인 마우스 개략도

도 2는 본 발명의 기준 DUTY 비 신호와 회전시 발생하는 DUTY 비의 변화

도 3은 본 발명의 포인팅 디바이스 개략도

도 4는 본 발명의 포인팅 디바이스 실시의 블록도

도 5는 본 발명의 또다른 실시예인 지지대를 이용한 포인팅 디바이스의 개략도

도 6은 본 발명에 사용된 각 포트의 개략도이다.

상기한 목적을 위해 구성된 본 발명은,

외부 물체와의 마찰에 의한 회전을 이용한 방법이 아닌, 공간상에서의 자세 변화를 측정하여 화면에 표시하는 제어 장치에 관한 것이며, 구성은 가속도계에 의한 DUTY 비의 변화를 측정하고 방향과 크기를 제어하는 장치와, 이 값을 PC로 송신하기 위해 변환 신호와 버튼들의 신호를 통신 protocol에 맞추어 PC로 신호를 보내어 주는 CPU로 이루어져 있다. 또한 전원부를 연결하기 위해 PS/2 포트로 전원선이 연결되어 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 포인팅 디바이스의 개략도로서, 가속도계(11)와, 회전시 발생하는 DUTY 비의 변화를 측정하고 계산, 그리고 시리얼 포트로 신호를 보내는 CPU(12)로 이루어져 있고, 또한 공간상에서 기본 위치를 설정하는 reset 스위치(13)가 하나 있고, 일반 마우스와 같은 역할을 하는 좌,우 스위치(6,7)가 있다. 시리얼 포트(14)를 통해 신호가 PC로 흐르게 되고, PS/2 포트(15)를 통해 전원이 공급된다.

여기서 CPU의 동작은 DUTY 비의 변화를 보고 이때 변화된 량을 CPU의 내부 타이머를 이용하여 값으로 환산하고 버튼(6, 7, 13)들의 값을 포함한 신호를 시리얼 포트를 통해 PC로 송신한다.

도 4는 본 발명의 포인팅 디바이스 실시의 블록도로서 가속도계의 x 좌표 회전을 센싱하는 가속도계(11a)와, y 좌표 회전을 센싱하는 가속도계(11b), (11a), (11b)의 값을 변환 및 송신역활을 하는 CPU(12), 그리고 신호를 reset하는 스위치(13), 일반 마우스의 좌, 우 버튼과 같은 역할을 하는 좌, 우 스위치(6,7)로 구성되어 있다.

도 5는 본 발명의 포인팅 장치의 또다른 실시예인 지지대를 이용한 포인팅 디바이스의 개략도로서 마우스(17)와 지지대(18)가 결합된 형태이다. 여기서 결합은 좌우와 상하의 움직임이 자유롭게 되어 있어서 2축을 기준으로 회전하는 것과 같은 역할을 한다. 회전이지만 실제는 회전에 의한 DUTY 비의 변화가 생겨서 가속도계는 위치 방향을 생성하게 된다.

도 6은 본 발명의 각 포트의 개략도이다. 본 발명에서 사용하는 시리얼 포트의 잭은 데이터를 받는 RXD(19)와 데이터를 송신하는 TXD(20), 그리고 GND(21)를 이용하며, PS/2 포트의 잭은 +5V를 공급하는 VCC 단자(23)와 GND(22)를 이용한다.

이상에서와 같이 본 발명의 위치 정보 입력 장치의 일종인 디바이스는 신호의 안전성이 좋은 시리얼 포트를 이용하면서 충분한 전원을 공급받을 수 있다. 또한 본 발명의 효과로 공간상의 사용으로 인한 고정된 위치가 필요 없게 됨으로 인해, 이동시 편리하게 사용하기 때문에, 비행기나 이동중인 차내 등의 좁은 좌석에서도 정확한 제어를 수행할 수 있게 된다. 또한 지지대에 고정시킨 예에서는 팔의 운동이 필요없고, 2차원 공간이 필요없게 되며, 또한 프리젠테이션을 수행할 경우 담당자가 직접 컴퓨터등을 운용할 수 있으므로 훨씬 큰 효과를 낼 수 있을 것이다.

[발명의 실시예]

[실시예 1]

프리젠테이션에서의 가속도계를 이용한 포인팅 장치

[실시예 2]

가속도계의 DUTY 비를 이용한 2, 3차원 마우스

[실시예 3]

가속도계의 DUTY 비를 이용한 2, 3차원 조이스틱

[실시예 4]

가속도계의 DUTY 비를 이용한 인터넷 TV용 리모트 컨트롤

Claims (4)

1. 컴퓨터의 포인팅 장치에 있어서,

   시리얼 포트와 PS/2 포트의 전원을 사용하여 가속도계를 이용한 2, 3차원 위치 측정 장치
2. 1항에 있어서,

   가속도계를 이용함에 있어 A/D converter를 이용하지 않고 가속도계에서 발생하는 pulse를 이용한 방법
3. 1항, 2항에 있어서,

   공간상에서의 위치 이동을 이용한 포인팅 장치
4. 1항, 2항, 3항에 있어서,

   지지대를 사용하여 회전 이동 방법을 이용한 포인팅 장치