KR100553436B1 - 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법 - Google Patents

스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 외부로부터 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 가변되는 저항값에 의하여 출력 전압값이 가변되고, 상기 출력 전압값에 따른 아날로그/디지털 변환기의 출력값을 이용하여 개폐를 감지하여 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 함으로써 전력 소모를 감소시키기 위한, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치에 있어서, 외부로부터 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 스트레인게이지; 상기 스트레인게이지에 상기 가변 저항값에 따른 전압이 분배되도록 하기 위해 전원공급수단에 직렬로 연결되는 전압 분배수단; 상기 스트레인게이지에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단; 및 상기 아날로그/디지털 변환수단으로부터의 출력을 이용하여 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요소로 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 단말기 등에 이용됨.
스트레인게이지(Strain Gauge), 개폐 감지, 저항값 가변, 전원 인가/차단, 무선통신 단말기

Description

스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법{Apparatus and method for detecting the open and shut using the strain gauge}
도 1 은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치를 포함하는 무선통신 단말기에 대한 일실시예 설명도,
도 2 는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
11 : 스트레인게이지 12 : 힌지부
13 : 고정축 14 : 저항
15 : 폴더부 16 : 본체부
21 : 전원 공급부 22 : 병렬 캐패시터
23 : 아날로그/디지털 변환기 24 : 제어부
본 발명은, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 가변되는 저항값에 의하여 출력 전압값이 가변되고, 상기 출력 전압값에 따른 아날로그/디지털 변환기의 출력값을 이용하여 개폐를 감지하여 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 함으로써 전력 소모를 감소시키기 위한, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이하의 일예에서는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치를 포함하는 무선통신 단말기를 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명에서 무선통신 단말기란 이동통신 단말기, 개인 휴대 통신 단말기(PCS), 개인용 디지털 단말기(PDA), 스마트폰, 차세대 이동통신 단말기(IMT-2000), 무선랜 단말기 등과 같이 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다.
일반적으로, 스트레인게이지란 구조체의 변형 상태와 그 양(量)을 측정하기 위하여 구조체 표면에 부착하는 게이지를 말한다.
스트레인게이지를 설명하기 위하여 먼저 스트레인을 설명하기로 한다. 스트레인은 변형도(變形度) 또는 변형률(變形率)을 나타내며, 어떤 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값 을 말한다. 따라서, 스트레인은 단위를 갖지 않으며 굳이 단위를 표시하려면 cm/cm, mm/mm 등으로 표시할 수 있다. 한편, 스트레인은 주로 토목공학, 기계공학, 건축공학, 항공공학, 조선공학 등과 같이 구조물이나 기계요소의 해석과 설계를 다루는 분야에서 이들 구조요소가 외부의 힘을 받아 변형이 발생할 때에 사용되는 용어이다.
일반적으로, 스트레인게이지는 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인게이지(mechanical strain gage)의 2종류로 구분할 수 있다. 전기식 스트레인게이지는 구조체가 변형을 일으킬 때에 부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것이며, 기계식 스트레인게이지는 두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 구조체의 변형률을 측정하는 것이다. 이러한 스트레인게이지의 개발로 인하여 구조체의 변형 상태를 정밀하게 측정할 수 있게 되었다.
한편, 스트레인게이지는 구조체의 재질에 따라 그 모양과 길이가 다른 것이 사용된다. 금속이나 강재에는 주로 5mm 게이지가, 콘크리트에는 30~100mm 게이지가 자주 사용된다. 또한, 이 스트레인게이지는 표면에 부착하는 부착게이지뿐만 아니라 물체나 구조체를 만들 때에 그 내부에 매몰시켜 설치하는 매몰형 스트레인게이지도 있다.
종래에는 무선통신 단말기 개폐시 접점방식인 물리적인 스위치를 이용하거나 자석과 홀 집적회로(Hole IC)를 사용한 마그네틱 센싱(Magnetic sensing) 방식을 사용했다.
마그네틱 센싱 방식은 무선통신 단말기의 폴더(플립)가 열린 것을 마그네틱 센서로 감지하는 것이다. 마그네틱 센싱 방식의 원리를 설명하면, 센서 내부에는 두개의 철이 아주 가까이 접근해 있는데, 자석을 근처에 가져가면 두개의 철이 자화되어서 서로 붙게 된다. 따라서, 자석이 옆에 있을 때에는 전류가 흐르게 되고, 자석이 멀어지면 전류가 끊기게 되는 원리를 이용해서 무선통신 단말기의 폴더(플립)나, 경보기 등에 이용하고 있다. 이러한 현상을 살펴보기 위해 무선통신 단말기의 폴더(플립)를 열어놓고 자석을 주위에 가져가면, 폴더(플립)가 닫힌 것으로 동작하여 백라이트 및 액정(LCD)이 꺼지게 된다.
그러나, 물리적인 접점방식을 이용할 경우에는 조그만 기구적인 편차로 인해 접점 오동작의 위험이 있었으며, 마그네틱 센싱 방식은 가격적인 면에서 부담이 되어왔다.
또한, 종래의 두가지 기술 모두 무선통신 단말기의 개폐각도가 5~10도 정도만 기울기를 가지더라도 액정(LCD), 키패드(Keypad)에 연결된 백라이트(backlight)가 턴온(On)되어 전류가 필요이상 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로부터 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 가변되는 저항값에 의하여 출력 전압값이 가변되고, 상기 출력 전압값에 따른 아날로그/디지털 변환기의 출력값을 이용하여 개폐를 감지하여 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 함으로써 전력 소모를 감소시키기 위한, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치에 있어서, 외부로부터 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 스트레인게이지; 상기 스트레인게이지에 상기 가변 저항값에 따른 전압이 분배되도록 하기 위해 전원공급수단에 직렬로 연결되는 전압 분배수단; 상기 스트레인게이지에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단; 및 상기 아날로그/디지털 변환수단으로부터의 출력을 이용하여 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요소로 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 제어하기 위한 제어수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 장치는, 상기 전원공급수단과 병렬로 연결되어, 상기 전원공급수단으로부터 공급되는 전원에 포함되어 있는 잡음을 제거하기 위한 캐패시터를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법에 있어서, 외부로부터 상기 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 단계; 상기 저항값이 가변됨에 따라 상기 스트레인게이지에 걸리는 전압이 가변되는 단계; 상기 스트레인게이지에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 상기 디지털 신호로 변환된 출력값에 따라 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요소로 전원을 인가하거나 전원을 차단하는 개폐 감지 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치를 포함하는 무선통신 단말기에 대한 일실시예 설명도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치를 포함하는 무선통신 단말기는, 고정축(13)을 중심으로 본체부(16)와 폴더부(15)가 힌지부(12)를 통해 연결되어 있으며, 일예로 스트레인게이지(11)는 힌지부(12) 내부에 위치한다. 물론, 스트레인게이지(11)는 덮개(예 : 폴더 등)의 개폐에 따른 변형(가변 정도)을 감지할 수 있는 위치에 설치되면 된다.
한편, 폴더부(15)는 본체부(16)로부터 전원 공급을 받게 되는데, 이를 위하여 폴더부(15)와 본체부(16)는 힌지부(12)를 통하여 전원 공급을 위한 케이블이 연결된다.
상기 스트레인게이지(11)는 외부로부터의 변형(휴대폰 폴더부의 개폐 동작)에 따라 저항값이 가변되어, 전원공급부(21)로부터 공급받는 전원을 저항(14)과 분배하므로, 스트레인게이지(11)에 걸리는 전압이 가변된다.
따라서, 도 2 의 제어부(24)는 상기 스트레인게이지(11)에 걸리는 전압을 변환한 디지털 출력 신호값을 이용하여 덮개의 개폐 여부를 감지하여 액정(LCD) 및 키패드(Keypad)에 연결된 백라이트(backlight) 등에 전원을 인가하거나 차단할 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치는, 내부 구성요소로 전원을 공급하기 위한 전원공급부(배터리)(21), 외부로부터 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 스트레인게이지(11), 상기 스트레인게이지(11)에 상기 가변 저항값에 따른 전압이 분배되도록 하기 위해 상기 전원공급부(21)에 직렬로 연결되는 저항(14), 상기 저항(14)을 통하여 전달되는 전원의 잡음을 제거하기 위한 병렬 캐패시터(22), 상기 스트레인게이지(11)에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(23), 및 상기 아날로그/디지털 변환기(23)로부터의 출력을 이용하여 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요 소로 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 제어하기 위한 제어부(24)를 포함한다.
여기서, 상기 병렬 캐패시터(Shunt Capacitor)(22)는 부가적인 구성요소로서, 전원단의 잡음을 제거하기 위해 전원과 함께 병렬로 위치한다. 전원단에서는 깨끗한 직류전압만 출력되는 것이 아니라, 미세한 저주파 신호까지 출력되는 경우도 많다. 저주파 잡음은 회로 내에서 저주파 발진이 유입된 것처럼 작용하며 내부에서 발생된 저주파 발진과 함께 회로의 성능을 저하시키게 된다. 따라서, 전원단 출력 옆에 위치한 병렬 캐패시터를 통해 저주파 잡음을 제거해야 한다. 그리고, 전원단의 저주파 잡음은 보통 매우 낮은 주파수가 많으므로 캐패시턴스값이 커지게 된다. 따라서, 전원단 잡음 제거용 캐패시터는 uF 단위의 탄탈 캐패시터와 같은 큰 용량의 캐패시터를 사용한다.
도 3 은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 외부로부터 스트레인게이지(11)에 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되고(301), 상기 스트레인게이지(11)의 저항값이 가변됨에 따라 저항(14)과의 전압 분배의 원리에 의하여 스트레인게이지(11)에 걸리는 전압이 변하게 된다(302).
이후, 아날로그/디지털 변환기(23)는 상기 스트레인게이지(11)에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환시켜 제어부(24)로 전달한다(303).
그러면, 상기 제어부(24)는 디지털 신호로 변환된 출력값과 기설정값을 비교한다(304).
상기 비교 결과(304), 상기 디지털 신호로 변환된 출력값이 기설정값보다 크 거나 같으면, 내부 구성요소로 전원을 인가한다(305).
한편, 상기 비교 결과(304), 상기 디지털 신호로 변환된 출력값이 기설정값보다 작으면, 내부 구성요소로의 전원을 차단한다(306).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같이 본 발명은, 외부로부터 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 가변되는 저항값에 의하여 출력 전압값이 가변되고, 상기 출력 전압값에 따른 아날로그/디지털 변환기의 출력값을 이용하여 개폐를 감지하여 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 함으로써, 전력 소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치에 있어서,
    외부로부터 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 스트레인게이지;
    상기 스트레인게이지에 상기 가변 저항값에 따른 전압이 분배되도록 하기 위해 전원공급수단에 직렬로 연결되는 전압 분배수단;
    상기 스트레인게이지에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단; 및
    상기 아날로그/디지털 변환수단으로부터의 출력을 이용하여 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요소로 전원을 인가하거나 전원이 차단되도록 제어하기 위한 제어수단
    을 포함하는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원공급수단과 병렬로 연결되어, 상기 전원공급수단으로부터 공급되는 전원에 포함되어 있는 잡음을 제거하기 위한 캐패시터
    를 더 포함하는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스트레인게이지는,
    힌지부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 장치.
  4. 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법에 있어서,
    외부로부터 상기 스트레인게이지에 변형이 가해짐에 따라 저항값이 가변되는 단계;
    상기 저항값이 가변됨에 따라 상기 스트레인게이지에 걸리는 전압이 가변되는 단계;
    상기 스트레인게이지에 걸리는 전압을 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 신호로 변환된 출력값에 따라 개폐 여부를 감지하여 내부 구성요소로 전원을 인가하거나 전원을 차단하는 개폐 감지 단계
    를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개폐 감지 단계는,
    상기 디지털 신호로 변환된 출력값과 기설정값을 비교하는 비교 단계;
    상기 비교 단계의 비교 결과, 상기 디지털 신호로 변환된 출력값이 기설정값이상임에 따라 상기 내부 구성요소로 전원을 인가하는 단계; 및
    상기 비교 단계의 비교 결과, 상기 디지털 신호로 변환된 출력값이 기설정값미만임에 따라 상기 내부 구성요소로의 전원을 차단하는 단계
    를 포함하는 스트레인게이지를 이용한 개폐 감지 방법.
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