KR100542327B1 - 전자식 악력계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손으로 물건을 쥐는 힘(악력)을 측정하는 기구인 악력계에 대한 것으로, 손잡이 상부에 스프링이 부착된 전자식 악력계에 있어서, 상기 스프링 소정 부위에 부착되며, 스프링의 변형량에 따라 저항값이 변하는 스트레인게이지와; 상기 스트레인게이지와 리드선으로 연결되며, 손잡이 내부에 장착되어 상기 스트레인게이지로부터 입력되는 저항값을 통해 악력계에 미치는 힘(악력)을 산출하는 악력 측정부와; 상기 악력 측정부로부터 입력되는 악력 산출값을 힘의 단위로 표시하는 표시부와; 전체 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

악력계, 스트레인게이지, 전압 제어 발진기(VCO),표시부

Description

전자식 악력계{Electronic hand-dynamometer}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 구성 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 브리지 회로도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 악력계의 사용 실시예를 도시한다.

<도면부호의 간단한 설명>

10 : 브리지 회로 11 : 스트레인게이지

12, 13 : 리드선 14, 15, 16 : 고정저항

20 : 앰프

30 : 전압 제어 발진기(VCO)

40 : 카운터

50 : 마이컴

60 : 디지탈 표시부

70 : 전원공급부

80, 81 : 손잡이

90 : 악력 측정부

100: 고리,

110 : 스프링

본 발명은 악력계에 관한 것으로서, 특히 학교 교과 학습용 및 체력측정기로 활용할 수 있는 전자식 악력계에 관한 것이다.

현재 우리나라 초,중,고 교과서에 실려있는 힘의 단위는 뉴턴(N)이다. 상기 뉴턴(N)이라는 단위는 물리학 법칙 중 운동의 제2 법칙(또는, 질량-가속도의 법칙)에 의해 유도된 것으로서 물리학적으로 그 의미가 매우 크다. 즉, 운동의 제2 법칙(또는, 질량-가속도의 법칙)은 '행성과 태양뿐만 아니라 임의의 두 물체 사이에도 그들의 질량과 거리에 의하여 정해지는 인력이 있다'라는 만유 인력의 법칙에 기초하며, 이후 관성력, 구심력, 탄성력, 장력, 충격량 등 많은 종류의 힘을 정의하는데 사용된다. 그런데, 대부분의 학생들이 뉴턴(N)이라는 힘의 단위를 실생활에서 많이 사용하지 않기 때문에 상기 뉴턴(N)이라는 힘의 단위를 굉장히 생소하고 어렵게 느낀다. 이에 따라 기존에는 종종 학생들이 물리학을 어려운 교과 과목으로 이해하여 기초과학에 흥미를 잃어 버리는 문제점이 있었다.

한편, 악력계는 통상적으로 손잡이 상부에 스프링을 부착한 것으로, 사용자가 손으로 악력계의 손잡이를 누르면 사용자의 악력에 의해 스프링이 늘어나면서 손잡이가 안쪽으로 모이고, 사용자가 손잡이를 놓으면 스프링의 탄성력에 의해 손잡이는 원위치된다. 따라서, 사용자는 손으로 악력계의 손잡이를 누르고 놓는 동작 을 반복하므로서 악력계를 이용하여 악력을 기르는 운동의 효과를 얻을 수 있다. 그런데, 이러한 악력계는 사용자가 악력운동을 할 때 자신의 악력이 어느 정도인지 정확히 알 수 없었고, 다른 사용자와의 악력을 비교할 때도 눈으로 식별이 곤란한 문제점이 있었다.

이에 본 출원 발명자는 실생활에서 학생들이 뉴턴(N)이라는 힘의 단위를 아무 꺼리김없이 사용하도록 함으로서 뉴턴(N)이라는 힘의 단위에 익숙해질 수 있도록 하여 학업에 흥미를 붇돋아 줄 수 있는 전자식 악력계의 개발을 생각하게 되었다. 또한, 악력계 사용자가 자신의 악력이 어느 정도인지 정확히 알 수 있고, 다른 사용자와의 악력을 보다 쉽게 비교할 수 있는 전자식 악력계의 개발을 생각하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로서, 뉴턴(N)이라는 힘의 단위를 촉각 및 시각적으로 확인할 수 있고 나아가 학교 교과 학습용으로 활용할 수 있는 전자식 악력계를 제공함에 그 목적이 있다.

부가적으로 본 발명은 휴대폰, 핸즈프리 이어폰 등 간단한 물건의 무게를 측정할 수 있는 전자식 악력계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전자식 악력계는 손잡이 상부에 스프링이 부착된 전자식 악력계에 있어서, 상기 스프링 소정 부위에 부착되며, 스프링의 변형량에 따라 저항값이 변하는 스트레인게이지와; 상기 스트레 인게이지와 리드선으로 연결되며, 손잡이 내부에 장착되어 상기 스트레인게이지로부터 입력되는 저항값을 통해 악력계에 미치는 힘(악력)을 산출하는 악력 측정부와; 상기 악력 측정부로부터 입력되는 악력 산출값을 힘의 단위로 표시하는 표시부와; 전체 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 같은 양상에 따라 사용자는 본 발명에 따른 전자식 악력계를 통해 운동뿐만 아니라 힘의 단위를 촉각 및 시각적으로 확인할 수 있는 학습 효과를 얻을 수 있는 것이다. 또한, 자신의 악력의 크기를 눈으로 정확히 알 수 있고, 다른 사용자와의 악력을 보다 쉽게 비교할 수 있는 것이다.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 전자식 악력계는 손잡이 바닥에 물건을 달 수 있는 고리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 같은 양상에 따라 전자식 악력계 사용자는 고리에 간단한 물건들을 달아 무게를 측정하도 하고, 물건 간의 무게 비교도 할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 구성 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 악력계의 브리지 회로도이다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자식 악력계는 손잡이(80,81) 상부에 스 프링(110)이 부착된 통상의 악력계로 구현될 수 있다. 본 발명의 특징적인 양상에 따라 전자식 악력계는 상기 스프링(110) 소정 부위에 부착되며, 스프링(110)의 변형량에 따라 저항값이 변하는 스트레인게이지(11)와, 상기 스트레인게이지(11)와 리드선(12,13)으로 연결되며, 손잡이(80) 내부에 장착되어 상기 스트레인게이지 (11)로부터 입력되는 저항값을 통해 악력계에 미치는 힘(악력)을 산출하는 악력 측정부(90)와, 상기 악력 측정부(90)로부터 입력되는 악력 산출값을 힘의 단위로 표시하는 디지탈 표시부(60)와, 전체 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부(70)를 포함한다.

스트레인게이지(11)는 주어진 금속 구조물의 변형을 저항의 변화로 감지하는 센서로서, 현재 상용되는 스트레인게이지는 120Ω게이지, 350Ω게이지가 있는데, 본 실시예에서는 350Ω게이지를 이용하는 것이 바람직하다.

디지탈 표시부(60)는 문자나 그래픽 등을 디스플레이하기 위한 것으로 통상 액정 표시 장치가 채택될 수 있다. 전원공급부(70)는 악력계 손잡이(80) 내부에 형성된 공간에 위치하여 전체 시스템에 전원을 공급한다. 일실시예에 있어서, 상기 전원공급부(70)는 통상의 공지된 건전지로 구현될 수 있다.

악력 측정부(90)는 상기 스트레인게이지(11)와 리드선(12,13)으로 연결되며, 손잡이(80) 내부에 장착되어 상기 스트레인게이지(11)로부터 입력되는 저항값을 통해 악력계에 미치는 힘(악력)을 산출하는 간단한 전기회로 소자들로 구현된다. 상기 악력 측정부(90)는 다양한 회로구성으로 구현될 수 있다.

이하, 상기 악력 측정부(90)에 대한 구성예를 도 2,도 3을 참조하여 설명하 기로 한다. 도 2을 참조하면, 상기 악력 측정부(90)는 브리지회로(10)와 앰프(20)와 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)(30)와 상기 전압 제어 발진기(30)에서 출력된 신호를 카운팅하는 카운터(40)와 상기 카운터(40)에서 출력된 디지탈 신호를 입력받아 힘의 단위를 가진 값을 산출하는 마이컴(50)을 포함한다.

브리지회로(10)는 스프링(110)의 소정 부위에 부착되어 상기 스프링(110)의 변형량을 감지하는 스트레인게이지(11)와 상기 스트레인게이지(11)와 리드선 (12,13)으로 연결되는 3개의 고정저항(14,15,16)을 포함하여 구성된다. 상기 브리지회로(10)는 상기 스트레인게이지(11)에 의해 감지된 상기 스프링(110)의 변형량에 따라 상이한 전압을 출력한다. 여기서, 상기 고정저항(14,15,16)은 350Ω게이지 짜리를 이용하는 것이 바람직하다.

앰프(20)는 상기 스트레인게이지(11)와 3개의 고정저항(14,15,16)으로 구성된 브리지회로(10)에서 출력되는 전압을 증폭한다. 전압 제어 발진기(30)는 상기 앰프(20)에서 출력되는 전압을 펄스파로 변환한다.

마이컴(50)은 기본적으로 시스템 전반을 제어하며, 바람직하게는, 롬이나 램과 주변장치가 집적된 제어칩모듈이다. 본 실시예에서 상기 마이컴(50)은 상기 카운터(40)로부터 디지탈 신호를 입력받아 악력을 산출하되, 산출된 악력을 뉴턴(N)이라는 힘의 단위로 환산하여 디지탈 표시부(60)로 출력하는 것이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, ㎏중이라는 힘의 단위로 환산하여 표시부(60)로 출력하도록 구현될 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 마이컴(50)은 뉴턴(N)과 ㎏중이 라는 힘의 단위를 교대로 출력하도록 구현될 수 있다.

그 밖에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 전자식 악력계는 사용자 조작명령을 입력받는 조작부를 포함할 수 있다. 일실시예에 있어서, 조작부는 숫자키와 기능키 등으로 이루어지는 조작부, 터치패널, 필기체 입력부 등으로 구현될 수 있다.

본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 전자식 악력계는 손잡이(81) 바닥에 물건을 달 수 있는 고리(100)를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 있어서, 전자식 악력계 사용자는 상기 고리(100)에 무게를 알고 있는 물건을 달아 전자식 악력계의 오차를 교정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 전자식 악력계는 악력측정부(90)와 디지탈 표시부(60) 간에 무선 신호를 송수신할 수 있도록 구현될 수 있다. 즉, 악력측정부(90)는 마이컴(50)으로부터의 데이터를 송신할 무선신호로 변환하여 출력하는 통상적으로 공지된 알에프 회로 및 안테나를 포함하여 구성된 무선 송신기를 더 포함할 수 있다. 또한, 디지탈 표시부(60)는 상기 무선 송신기로부터 송출되는 무선신호를 수신하는 통상적으로 공지된 무선 수신기와 무선 수신기로부터 입력되는 데이터를 표시 데이터로 변환하여 표시부에 표시하는 표시제어회로를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 무선 송신기와 무선 수신기 간에 수행될 수 있는 무선통신 과정은 이건 출원일 이전에 널리 공지되어 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 상기 구성을 갖는 전자식 악력계의 작용 효과를 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 악력계의 사용 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 사용자는 전자식 악력계의 손잡이(80)를 책상이나 의자처럼 높이를 갖는 물건 바닥에 놓고 상기 전자식 악력계의 손잡이(81) 바닥에 형성된 고리(100)에 예컨대, 무게추, 휴대폰, 핸즈프리 이어폰 등 간단한 물건을 매달아 각각의 무게를 측정할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 복수의 무게추를 고리(100)에 달면 상기 전자식 악력계의 스프링(110)이 변형되어 짐에 따라 상기 스프링(110)에 부착된 스트레인게이지(11)에 저항값의 변화가 일어난다.

상기 스트레인게이지(11)에서 일어나는 저항변화는 도3에서 도시한 바와 같이, 상기 스트레인게이지(11)와 함께 3개의 고정저항(14,15,16)를 포함하여 구성된 브리지 회로(10)에서, 상기 스트레인게이지(11)에 의해 감지된 스프링(110)의 변형량에 따라 전압변화된 값으로 출력된다.

상기 브리지 회로(10)를 통해 출력된 전압값은 앰프(20)를 통해 증폭되어 출력되고, 상기 앰프(20)를 통해 증폭되어 출력된 신호는 전압 제어 발진기(30)에서 펄스파로 변환된다. 전압 제어 발진기(30)에서 출력된 신호는 카운터(40)에 의해 카운팅되어 디지탈 신호로 변환된다.

마이컴(50)은 상기 카운터(40)에 의해 변환되어 입력되는 디지탈 신호를 통해 악력을 산출한고, 산출된 악력값을 뉴턴(N) 또는 ㎏중이라는 힘의 단위로 환산하여 표시부(60)에 출력한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 악력계는 악력을 힘의 단위로 표시하도록 구현됨으로서 학교 교과 학습용으로 활용할 수 있는 유용한 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 본 발명에 따른 전자식 악력계를 이용하여 악력운동을 할 때 자신의 악력의 크기를 눈으로 정확히 알 수 있고, 다른 사용자와의 악력을 보다 쉽게 비교할 수 있는 유용한 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따르면, 전자식 악력계 사용자는 고리에 간단한 물건들을 달아 무게를 측정하도 하고, 물건 간의 무게 비교도 할 수 있는 유용한 효과를 가진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (6)

1. 손잡이 상부에 스프링이 부착된 전자식 악력계에 있어서,

   상기 스프링 소정 부위에 부착되며, 스프링의 변형량에 따라 저항값이 변하는 스트레인게이지와;

   상기 스트레인게이지와 리드선으로 연결되며, 손잡이 내부에 장착되어 상기 스트레인게이지로부터 입력되는 저항값을 통해 악력계에 미치는 힘(악력)을 산출하는 악력 측정부와;

   상기 악력 측정부로부터 입력되는 악력 산출값을 힘의 단위로 표시하는 디지탈 표시부와;

   전체 시스템에 전원을 공급하는 전원공급부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 악력계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 악력 측정부가 :

   상기 스트레인게이지와 함께 스프링의 변형량에 따라 상이한 전압을 출력하는 브리지회로를 이루는 3개의 고정저항과;

   상기 브리지회로에서 출력된 전압을 증폭시켜주는 앰프와;

   상기 앰프에서 출력된 전압을 펄스파로 변환하는 전압 제어 발진기와;

   상기 전압 제어 발진기에서 출력된 신호를 카운팅하는 카운터와;

   상기 카운터에서 출력된 디지탈 신호를 입력받아 악력을 산출하되, 산출된 악력을 힘의 단위로 환산하여 상기 표시부에 표시하는 마이컴;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 악력계.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 악력측정부가 :

   상기 마이컴으로부터의 데이터를 송신할 무선신호로 변환하여 출력하는 무선 송신기를 더 포함하고,

   상기 디지탈 표시부가 :

   상기 무선 송신기로부터 송출되는 무선신호를 수신하는 무선 수신기와;

   상기 무선 수신기로부터 입력되는 데이터를 표시 데이터로 변환하여 표시하는 표시제어회로;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 악력계.
4. 제 1, 2, 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 전자식 악력계가 :

   상기 손잡이 바닥에 물건을 달 수 있는 고리;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 악력계.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 표시부에 표시되는 힘의 단위는 뉴턴(N)인 것을 특징으로 하는 전자식 악력계.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 표시부에 표시되는 힘의 단위는 ㎏중인 것을 특징 으로 하는 전자식 악력계.

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