KR100614246B1 - 자기 스프링 센서장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아동용 완구 등의 각종 센서로 사용할 수 있는 자기 스프링 센서장치에 관한 것으로서, 내부에 소정의 공간부가 형성되고, 상하부에 전극이 형성된 본체(100)와; 상기 본체(100) 상측 중심부에 형성되며, 자력의 크기가 조절되는 고정자성체(200)와; 상기 본체(100) 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체(200)의 자력에 따라 상기 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되는 유동자성체(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 자유롭게 유동되는 유동자성체에 의해 상부판과 하부판이 통전 또는 단전되어, 불빛 또는 소리 등의 다양한 출력을 유도해 낼 수 있으며, 하부판에 형성된 분할도전부에 의해 2차원 스위치 제어가 가능하여 각종 장치에 이용가능한 전기적 센서로서 사용할 수 있는 이점이 있다.
완구 자기 스프링 센서 도전체 고정자성체 유동자성체

Description

자기 스프링 센서장치{magnetic spring sensor apparatus}
도 1 - 본 발명에 따른 자기 스프링 센서장치에 대한 분해사시도.
도 2 - 본 발명에 따른 자기 스프링 센서장치에 대한 사시도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
100 : 본체 110 : 상부판
120 : 하부판 121 : 분할도전부
130 : 중간판 200 : 고정자성체
300 : 유동자성체 400 : 브릿지
본 발명은 아동용 완구 등의 각종 센서로 사용할 수 있는 자기 스프링 센서장치에 관한 것으로서, 특히 약간의 힘에 의해 흔듦으로서 자유롭게 유동되는 유동자성체에 의해 상부판과 하부판이 통전 또는 단전되도록 형성되어, 외부단자에서 센서로 사용할 수 있는 자기 스프링 센서장치에 관한 것이다.
일반적으로 아동용 완구 등에는 각종 센서가 부착되어, 외부의 작동에 의해 불이 반짝이게 하거나, 소리가 나게 된다. 종래의 이러한 작동완구는 외부에서 작 동 버튼의 온/오프에 의해 작동되도록 한 것이다.
이러한 것은 민감하게 작동되지 않거나, 규칙적인 반응만을 유도해 내어, 아동이 쉽게 싫증을 내게 되거나, 오랜 사용에 의해 전기적 접촉 상태가 양호하지 못하여, 제품의 내구성, 기능성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 약간의 힘으로 흔들게 됨으로서 자유롭게 유동되는 유동자성체에 의해 상부판과 하부판이 통전 또는 단전되도록 형성되어, 외부단자에서 불빛 또는 소리센서로 사용할 수 있는 자기 스프링 센서장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 내부에 소정의 공간부가 형성되고, 상하부에 전극이 형성된 본체와; 상기 본체 상측 중심부에 형성되며, 자력의 크기가 조절되는 고정자성체와; 상기 본체 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체의 자력에 따라 상기 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되는 유동자성체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치를 기술적 요지로 한다.
또한 상기 본체는, 내부가 오목하게 형성되며, 도전체로 형성된 상부판과; 상기 상부판 하부에 형성되며, 분할도전부가 형성된 하부판과; 상기 상부판과 하부판 사이에 형성되며, 절연체로 형성되어 상기 상부판과 하부판을 절연시키는 중간판;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 상부판은, 대칭형 또는 비대칭의 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 상부판은, 타원형 또는 사각형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 상부판은, 플라스틱 재질로 형성되어, 도전체 물질이 내표면에만 형성된 것이 바람직하다.
삭제
또한 상기 고정자성체는, 원형의 판상으로 형성되어, 인가되는 전류의 크기를 조절하여 가변 자력을 발생시키는 것이 바람직하다.
또한 상기 유동자성체는, 상기 상부판과 상기 하부판, 상기 중간판에 의해 형성된 공간부에 수용되며, 구형으로 형성되는 것이 바람직하다.
삭제
여기에서 상기 도전체는, 금(Au)으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 분할도전부는, 상기 하부판 상면에 방사형으로 다수개로 분할되어 형성되는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
또한 상기 상부판과, 상기 하부판의 분할도전부에는 각각 브릿지가 돌출형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라 자유롭게 유동되는 유동자성체에 의해 상부판과 하부판이 통전 또는 단전되어, 불빛 또는 소리 등의 다양한 출력을 유도해 낼 수 있으며, 하부판에 형성된 분할도전부에 의해 2차원 스위치 제어가 가능하여 각종 장치에 이용가능한 전기적 센서로서 사용할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자기 스프링 센서장치는 내부에 소정의 공간부가 형성되고, 상하부에 전극이 형성된 본체(100)와, 상기 본체(100) 상측 중심부에 형성되며, 자력의 크기가 조절되는 고정자성체(200)와, 상기 본체(100) 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체(200)의 자력에 따라 상기 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되는 유동자성체(300)로 크게 구성되어져 있다.
상기 본체(100)의 상하부에는 각각 전극이 형성되어져 있으며, 상기 본체(100) 내부에 수용되어 평상시에는 상기 고정자성체(200)의 자력에 의해 부착되어 상기 본체(100)의 상하측에 각각 형성된 전극이 상호 절연되어 전류가 흐르지 않게 되며, 상기 고정자성체(200)의 자력을 능가하는 충격이 상기 본체(100)에 가해지게 되면 상기 고정자성체(200)에서 상기 유동자성체(300)가 분리되어 상기 본체(100)의 상하측에 형성된 전극과 상호 접점되게 되면 전류가 흐르게 된다.
즉 상기 유동자성체(300)가 상기 고정자성체(200) 근방에서는 상대적으로 강 한 자력에 의해 이끌리다가 상기 본체(100)에 가해지는 충격이 상기 자력보다 더 크게 되면, 이를 벗어나 다른 방향으로 이동하게 되고, 본체(100)에 가해지는 충격이 약하면 다시 자력에 이끌려 상기 고정자성체(200) 근처로 유동자성체(300)가 이동되며, 상기 고정자성체(200) 근방에서는 더욱 더 유동자성체(300)의 속도가 높아지게 된다. 이는 마치 상기 고정자성체(200)와 상기 유동자성체(300) 사이에 자기적인 스프링이 형성되어 있는 것과 동일한 역할을 하게 된다.
먼저 상기 본체(100)에 대해 설명하고자 한다.
상기 본체(100)는 상기 공간부는 상부판(110), 하부판(120), 중간판(130)으로 구성되며, 상기 상부판(110), 하부판(120), 중간판(130)이 결합되어, 내부에 소정의 공간부가 형성되게 된다.
상기 상부판(110)은 내부에 소정의 공간부가 형성된 위로 오목한 함 형상으로 형성되도록 하며, 도전체로 형성되어져 있다. 또한 상기 상부판(110)은 대칭형 또는 비대칭형의 반구형, 타원구형, 사각형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 상부판(110)은 전체가 도전체로 형성되거나, 전체가 외부와 절연되도록 플라스틱 재질로 형성되어 도전체 물질이 내표면에만 형성되도록 할 수 있다. 또한 상기 상부판(110)은 도전체 및 비도전체 물질이 규칙적 또는 불규칙적으로 섞여져 접점의 위치가 다양하게 형성되도록 할 수 있다.
다음으로 상기 하부판(120)에 대해 설명하고자 한다.
상기 하부판(120)은 상기 상부판(110) 하부에 형성되어, 상기 상부판(110) 테두리의 형상에 대응되게 형성되어 후술할 중간판(130)과 결합되며, 중간판(130) 에 의해 상기 상부판(110)과 절연되게 된다. 상기 하부판(120)에는 도전체로, 비도전체에 의해 분할되게 형성된 분할도전부(121)가 형성되어 있다.
상기 분할도전부(121)는 상기 하부판(120) 상면에 방사형으로 다수개로 분할되어 형성되어 있으며, 각 분할된 부분은 비도전체에 의해 구획되게 된다.
상기 분할도전부(121)는 다수개(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,...개)로 분할되게 형성되며, 비도전체에 의해 분할된 도전부는 상호 절연되게 형성된다. 이는 상기 하부판(120) 전체를 절연체로 형성시키고, 도전체를 소정 분할 갯수만큼 도금하여 형성시킬 수 있다.
또한 상기 분할도전부(121)는 도전체 및 비도전체가 규칙적 또는 불규칙적으로 섞여져 있도록 하여, 접점의 위치가 다양하게 형성되도록 할 수 있다.
또한 상기 하부판(120)은 상면에 도전체 또는 비도전체의 요철이 형성되도록 하여 접점의 위치를 더욱 더 다양하게 할 수 있다.
상기 하부판(120)에 형성된 분할도전부(121)는, 각각 구획되어 형성된 분할도전부(121)의 위치를 외부에서 인지하도록 하여, 2차원적인 방향을 설정할 수 있도록 한다. 즉 각각의 분할도전부(121)와 상기 상부판(110)에 후술할 유동자성체(300)가 접점되는 경우에는, 구획된 분할도전부(121)의 접점 위치에 따라 전후좌우 등의 2차원적인 위치를 인지하게 되며, 어떠한 장치가 수평상태인가 아닌가, 좌우로 기울었나 기울지 않았나 등을 외부에서 측정할 수 있게 된다.
다음으로 상기 중간판(130)에 대해 설명하고자 한다.
상기 중간판(130)은 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120) 사이에 형성되며, 절연체로 형성되어 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)을 절연시키게 된다. 즉 상기 상부판(110)과 하부판(120)의 도전체 부분이 전극이 되며, 평상시에는 상기 중간판(130)에 의해 절연되어 있다가, 후술할 유동자성체(300)에 의해 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)이 통전시키게 된다.
상기 중간판(130)은 소정 폭의 고리형상으로 형성되며, 상측으로는 상기 상부판(110)이 결합되고, 하측으로는 상기 하부판(120)이 결합되게 되므로, 상기 상부판(110) 및 하부판(120)의 단부 테두리의 형상에 대응되게 형성되게 한다.
다음으로 고정자성체(200)에 대해 설명하고자 한다.
상기 고정자성체(200)는 상기 본체(100) 상측 중심부에 형성되며, 외부의 인가 전류에 따라 자력의 조절이 가능하도록 형성되어져 있다. 그리고 상기 고정자성체(200)는 상기 본체(100)의 상부판(110) 중심부에 형성되도록 하며, 원형의 판상으로 형성된다.
상기 고정자성체(200)의 자력에 의해 후술할 유동자성체(300)가 탄성운동을 하게 되며, 자력의 변화에 따라 유동자성체(300) 및 상기 상부판(110), 하부판(120)과의 접점의 시간, 유동자성체(300)의 가속도의 크기를 변화시킬 수 있게 된다.
또한 상기 고정자성체(200)를 부착하는 대신 상기 상판부 또는 상기 하판부의 중심부에 전류를 흘려 자장을 형성하도록 할 수 있으며, 자장에 의해 유동자성체(300)가 상기 상판부 또는 상기 하판부의 중심 근처에 부착되도록 할 수 있다. 이에 의해 유동자성체(300)가 정지시에는 상기 상판부와 하판부는 절연되게 되며, 움직이게 될 때에는 상기 상판부 또는 하판부의 둘레 근처에서 상기 상판부 및 상기 하판부의 도전체 부위에 동시에 접촉되는 순간 통전되게 된다.
다음으로 상기 유동자성체(300)에 대해 설명하고자 한다.
상기 유동자성체(300)는 상기 본체(100) 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체의 자력에 따라 상기 본체(100)에 형성된 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되도록 형성되어 있다.
바람직하게는 상기 유동자성체(300)는 상기 상부판(110), 상기 하부판(120), 상기 중간판(130)에 의해 형성된 공간부에 수용되도록 하며, 구형으로 형성되어, 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)이 전기적으로 접속 또는 절연되도록 한다.
즉 상기 유동자성체(300)는 상기 상부판(110)과 하부판(120)의 도전체 부분과 동시에 접촉되게 되면 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)이 통전되도록 하고, 어느 한쪽이라도 도전체부분과 접촉되지 않으면, 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)은 절연되게 된다.
상기 유동자성체(300)는 전체적으로 자성체(쇠구슬) 등으로 형성되거나, 상기 유동자성체(300) 외표면 전체 또는 부분적으로 도전체를 도금하여 사용할 수도 있다. 상기 도전체는 상기 본체(100)와 상기 유동자성체(300)와의 잦은 충돌 후 표면 손상 및 스파크 방지, 전기적 저항 등을 고려하여 금(Au)으로 형성되게 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 자기 스프링 센서장치엔 상기 상부판(110)과, 상기 하부판(120)의 분할도전부(121)에서 각각 브릿지(400)가 돌출형성되도록 한다.
상기 브릿지(400)는 일반적으로 사용되는 전선이나 외피가 플라스틱제의 절연체로 형성되어 내부에 도전체 선으로 구성된 것을 사용할 수 있으며, 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)에 형성된 도전체와 외부 단자를 연결시키는 것이다. 외부 단자는 각종 색상의 발광다이오드(LED)나 각종 센서가 이에 해당하게 된다.
상기 브릿지(400)는 상기 상부판(110)에서는 하나의 브릿지(400)가 형성되게 하고, 상기 하부판(120)에서는 각 분할도전부(121)상에 각각 하나씩 형성되도록 하여, 상기 상부판(110)에 형성된 브릿지(400)가 공통 그라운드점이 되도록 한다.
이하에서는 본 발명의 작용, 효과에 대해 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 자기 스프링 센서장치는 내부에 소정의 공간부가 형성되고, 상하부에 전극이 형성된 본체(100)와, 상기 본체(100) 상측 중심부에 형성되며, 자력의 크기가 조절되는 고정자성체(200)와, 상기 본체(100) 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체(200)의 자력에 따라 상기 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되는 유동자성체(300)로 크게 구성되어져 있다.
상기 본체(100)의 상하부에는 각각 전극이 형성되어져 있으며, 상기 본체(100) 내부에 수용되어 평상시에는 상기 고정자성체(200)의 자력에 의해 부착되어 상기 본체(100)의 상하측에 각각 형성된 전극이 상호 절연되어 전류가 흐르지 않게 되며, 상기 고정자성체(200)의 자력을 능가하는 충격이 상기 본체(100)에 가해지게 되면 상기 고정자성체(200)에서 상기 유동자성체(300)가 분리되어 상기 본체(100) 의 상하측에 형성된 전극과 상호 접점되게 되면 전류가 흐르게 된다.
즉 상기 유동자성체(300)가 상기 고정자성체(200) 근방에서는 상대적으로 강한 자력에 의해 이끌리다가 상기 본체(100)에 가해지는 충격이 상기 자력보다 더 크게 되면, 이를 벗어나 다른 방향으로 이동하게 되고, 본체(100)에 가해지는 충격이 약하면 다시 자력에 이끌려 상기 고정자성체(200) 근처로 유동자성체(300)가 이동되며, 상기 고정자성체(200) 근방에서는 더욱 더 유동자성체(300)의 속도가 높아지게 된다. 이는 마치 상기 고정자성체(200)와 상기 유동자성체(300) 사이에 자기적인 스프링이 형성되어 있는 것과 동일한 역할을 하게 된다.
상기 본체(100)는 전체가 도전체로 형성되어 있거나, 절연체인 플라스틱재로 형성되어 내표면에 도전체가 형성된 상부판(110)과 상기 상부판(110) 하부에 형성되어 분할도전부(121)가 형성된 하부판(120)과, 상기 상부판(110)과 하부판(120) 사이에 절연체인 중간판(130)을 형성시킨다.
상기와 같이 상부판(110), 중간판(130), 하부판(120)에 의해 생성된 공간부에 자성체로써 구형인 유동자성체(300)를 삽입하며, 상기 유동자성체(300)는 상기 공간부에서 자유자재로 움직이도록 형성되어 있다.
상기 상부판(110), 하부판(120), 중간판(130)에 어떠한 충격이 없을 때에는 상기 유동자성체(300)는 정지해 있게 되며, 상기 고정자성체(200) 또는 인가 전류에 의해 형성된 자장에 의해 상기 상부판(110) 또는 하부판(120) 중심 근처에 머무르게 되어, 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)은 절연되어 전기가 통하지 않게 된다.
만약 상기 상부판(110), 하부판(120), 중간판(130)에 충격을 가하게 되면, 상기 유동자성체(300)가 상기 상부판(110) 또는 상기 하부판(120)의 중심부에서 벗어나게 되어, 상기 상부판(110) 및 하부판(120)의 도전체 부분과 동시에 접하게 되는 순간에 통전되어 전기가 흐르게 된다.
상기와 같이 구성된 자기 스프링 센서장치의 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)에 외부 단자와의 연결의 편리를 위한 브릿지(400)를 형성시키며, 상기 브릿지(400)는 다양한 색상의 발광다이오드와 각각 전기적으로 연결되어, 상기 유동자성체(300)가 움직이게 되어, 상기 상부판(110)과 상기 하부판(120)이 통전되는 순간, 각각에 통전되는 색색의 발광다이오드가 발광되게 된다.
본 발명은 발광다이오드 대신에 음향센서를 연결시켜 각종 완구에 활용하거나, 통전 여부를 검사하는 각종 전기적 스위치로도 사용할 수 있다.
상기 구성에 의한 본 발명은 자유롭게 유동되는 유동자성체에 의해 상부판과 하부판이 통전 또는 단전되어, 불빛 또는 소리 등의 다양한 출력을 유도해 낼 수 있으며, 하부판에 형성된 분할도전부에 의해 2차원 스위치 제어가 가능하여 각종 장치에 이용가능한 전기적 센서로서 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 내부에 소정의 공간부가 형성되고, 상하부에 전극이 형성된 본체(100)와;
    상기 본체(100) 상측 중심부에 형성되며, 자력의 크기가 조절되는 고정자성체(200)와;
    상기 본체(100) 내부에 수용되고, 상기 공간부 상에서 전후좌우로 자유롭게 움직이며, 상기 고정자성체(200)의 자력에 따라 상기 전극과의 접점 시간 또는 가속도가 조절되는 유동자성체(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 본체(100)는,
    내부가 오목하게 형성되며, 도전체로 형성된 상부판(110)과;
    상기 상부판(110) 하부에 형성되며, 분할도전부(121)가 형성된 하부판(120)과;
    상기 상부판(110)과 하부판(120) 사이에 형성되며, 절연체로 형성되어 상기 상부판(110)과 하부판(120)을 절연시키는 중간판(130);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)은,
    대칭형의 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)은,
    비대칭형의 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)은,
    타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)은,
    사각형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)은,
    플라스틱 재질로 형성되어, 도전체 물질이 내표면에만 형성된 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 고정자성체(200)는,
    원형의 판상으로 형성되어, 인가되는 전류의 크기를 조절하여 가변 자력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유동자성체(300)는,
    상기 상부판(110)과 상기 하부판(120), 상기 중간판(130)에 의해 형성된 공간부에 수용되며, 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 유동자성체(300)는,
    외표면 전체에 도전체를 도금한 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서, 상기 도전체는,
    금(Au)으로 형성된 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 분할도전부(121)는,
    상기 하부판(120) 상면에 방사형으로 다수개로 분할되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 2항에 있어서, 상기 상부판(110)과, 상기 하부판(120)의 분할도전부(121)에는 각각 브릿지(400)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 자기 스프링 센서장치.
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