KR100614670B1 - 초음파 해충 퇴치기 - Google Patents

Abstract

마이크로 컨트롤러를 이용한 초음파 해충 퇴치기에 관한 발명을 개시한다. 본 발명의 초음파 해충 퇴치기는 내부 클럭 주파수를 무작위로 N개의 초음파신호로 합성하는 마이크로 컨트롤러(MCU)를 이용한 초음파 발생부를 가진다. 발생된 초음파는 증폭부에서 증폭되고, 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부에서 양과 음으로 활성화되며, 고역통과 여파기부에서 20KHz 이상의 초음파 신호만을 통과시켜 최종 압전효과 스피커부에서 출력된다. 따라서, 무작위로 합성되는 N개의 다양한 초음파 신호와 그에 상응하는 고조파를 함께 발생함으로써 고정된 초음파 신호에 대해 쥐와 같은 해충이 학습되는 것과 같은 문제에 대한 대응능력이 뛰어나며 디지털 방식으로 제어되는 휴지기간을 둠으로써 초음파 신호에 대해 해충이 내성을 가지는 것을 방지할 수 있다.

해충 퇴치기, 초음파, 마이크로 컨트롤러

Description

초음파 해충 퇴치기{Noxious Insect Eradication Device using Ultrasonic }

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 해충 퇴치기에 관한 회로 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 초음파 해충 퇴치기의 상세 회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 해충 퇴치기의 초음파 발생 알고리즘 순서도이다.

본 발명은 초음파 해충 퇴치기에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 쥐나 해충 등을 퇴치시키는데 사용하는 초음파를 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해서 생성되는 N개의 다양한 초음파신호를 임의의 순서로 혼합 발생시킴으로써 쥐나 해충이 초음파에 학습되는 것을 방지하며, 디지털 방식으로 제어되는 휴지기간을 둠으로써, 초음파신호에 대해 쥐나 해충이 내성을 가지는 것을 방지할 수 있는 마이크로 컨트롤러을 이용한 초음파 해충 퇴치기에 관한 것이다.

인간의 주거공간에서 직접적으로 생활에 해를 끼치는 유해동물 및 해충들이 많이 있는데, 대표적으로 쥐나 바퀴벌레를 들 수 있다.

이러한, 쥐나 바퀴벌레의 경우, 음식물을 갉아먹거나 병원균을 옮기는 등의 피해를 끼치는데, 살충제나 독극물을 도처에 설치해놓고 해당 유해동물이나 해충이 먹도록 하여 살상시키는 방법으로 퇴치하였다.

그러나, 상기와 같은 방법은 해로운 동물이나 해충뿐만 아니라, 인간에게도 치명적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 취급 및 사용에 많은 주의를 요하게 되고, 또한 살상된 해충 및 동물의 사체들이 어린이나 애완동물들에 노출되는 것을 방지하는 데 많은 신경을 써야하기에 번거로운 문제점이 있다.

상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이 초음파를 이용한 퇴치기로서, 그 예로 실용신안등록 출원공고 제 1997-2390(초음파 해충 퇴치기)인데, 유해동물이나 해충이 싫어하는 초음파를 발생시킴으로써 퇴치율을 높이고 인간에게는 피해가 없도록 하는 장치를 고안하였다.

그러나, 상기 실용신안등록공고 제 1997-2390호는 단일 주파수의 초음파에 의한 유해동물 및 해충의 면역을 방지하기 위해 수시로 가변저항을 이용하여 주파수를 변환시키는 방법을 이용하였는데, 상기와 같은 종래 기술은 사용자가 수시로 가변저항을 조절해야 하는 단점이 있으며, 사용자가 수동으로 조절하여 주는 주파수의 변화 또한 단순하여 면역효과가 완전히 해소되지 않는 단점이 있다.

또한, 고정된 회로에서 컨트롤하기 때문에 구조가 복잡하고 크기가 크다는 단점도 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마이크로 컨트롤러를 이용하여 N개의 다양한 초음파신호를 임의의 순서로 발생하고, 디지털제어방식으로 제어되는 휴지기간을 둠으로서, 초음파신호에 대해 쥐나 해충들이 학습효과 및 내성을 가지지 않도록 하면서 효과적으로 퇴치할 수 있는 마이크로 컨트롤러를 이용한 초음파 해충 퇴치기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 해충 퇴치기는 발진되는 내부 클럭 주파수를 분주하여 N개의 초음파신호를 발생하는 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부의 인터럽트 입력단에 연결되고, 여러 가지 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하여 상기 선택된 모드에 따라 상기 초음파 발생부가 동작되도록 일정 신호를 인가하는 모드 선택부; 상기 초음파 발생부의 두개의 출력단자에 각각 연결되고, 상기 두 출력단자에서 각각 출력되는 각각의 초음파 신호를 증폭하기 위한 증폭부; 상기 증폭부에서 증폭된 신호를 양과 음의 신호로 활성화시키기 위한 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부; 상기 초음파 신호 중 가청주파수 대역을 감쇄시키기 위한 고역통과 여파기부; 및 상기 고역통과 여파기부를 통과한 초음파를 최종 출력하기 위한 압전효과 스피커부를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러를 이용한 초음파 해충 퇴치기를 나타낸 블록도이며, 도 2는 도 1의 블록도를 상세히 나타낸 상세 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로 컨트롤러를 이용한 초음파 해충 퇴치기는 전원부(10), 초음파 발생부(20), 모드 선택부(30), 동작 표시부(40), 증폭부(50), 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부(60), 고역통과 여파기부(70) 및 스피커부(80)로 구성된다.

상기 전원부(10)는 직류 전원을 인가하거나 차단하는 스위치부(미도시), 역방향 전류의 유입을 방지하는 직렬 다이오드(미도시), 직류신호에 섞여들어오는 교류잡음을 접지로 우회시키도록 전원선과 접지 사이에 병렬로 연결된 캐패시터(미도시) 및 인가전압에 관계없이 상기 신호 발생부(20)의 전원전압을 출력하도록 하는 레귤레이터(미도시)로 구성된다. 따라서, 상기 전원부(10)는 본 발명의 실시예에 따른 해충 퇴치기가 동작될 수 있는 전원을 공급한다.

상기 초음파 발생부(20)는 초기발진부(21), 카운터부(23) 및 혼합부(25)로 구성된다. 상세히 설명하면, 상기 초기발진부(21)는 마이크로 컨트롤러의 내부 클럭 주파수를 발진하고, 상기 카운터부(23)는 상기 초기발진부(21)에서 발진된 주파수를 일정한 나눔 수로 분주함으로써, N개의 초음파 파형을 생성한다. 예를 들어, 초기발진부(21)에서 발진된 주파수가 100MHz라 하고, 상기 카운터부(23)에서의 일정한 나눔 수를 2, 4, 6, 8, 10, ...등 N개라 한다면, 상기 카운터부(23)는 상기 발진 주파수 100MHz를 분주하여 100/2, 100/4, 100/6, 100/8, 100/10 MHz, ...등 N개의 초음파 파형을 생성한다. 여기서, 상기 나눔 수는 설계자에 따라 다양하게 변경이 가능하다.
상기 혼합부(25)는 상기 카운터부(23)로부터 생성되는 N개의 초음파 파형을 혼합하고 그 중 하나의 초음파 파형을 임의의(pseudo random) 순서로 선택한다. 또한, 상기 혼합부(25)는 여러 가지 조합의 휴지 시간을 더하여 시간에 따라 다양하게 변하는 초음파 신호를 출력한다. 상술한 내용 중 하나의 초음파 파형을 임의의(pseudo random) 순서로 선택하는 방법으로 상기 혼합부(25)에서는 짧은 주기로 동작하는 인터럽트 루틴을 이용하여 산술연산을 통해 1에서 N사이의 임의에 가까운 수를 추출해 내고 N개의 초음파 주파수 중에서 하나를 선택한다.
위와 같은 구성의 상기 초음파 발생부(20)는 마이크로 컨트롤러(MCU)에 의해 동작되며, N개의 초음파 신호를 임의적으로 선택하여 출력하도록 고유의 알고리즘을 수행하는 소프트웨어가 탑재되어 있다.

상기 모드 선택부(30)는 상기 초음파 발생부(20)의 인터럽트 입력단에 연결되어 쥐모드와 해충모드를 선택한다. 따라서, 상기 모드 선택부(30)에 의해 선택된 모드에 상응하는 전압이 상기 초음파 발생부(20)의 입출력단자에 입력되면 각각의 모드에 맞는 초음파 방사시간, 휴지 시간 등에 따라 초음파 파형들을 혼합부(25)에서 생성하여 초음파 신호가 발진된다. 상기 모드 선택부(30)에서 쥐모드가 선택되어진 경우, 상기 초음파 발생부(20)는 약 0.25초의 초음파 발생 시간과 초음파 발생 시간 사이에 약 3.2초의 휴지기간을 가지는 초음파 신호를 발생하고, 해충모드가 선택되어진 경우, 휴지기간이 없는 지속적인 초음파 신호를 발생하도록 미리 설정된 소프트웨어에 의하여 동작된다. 상기 쥐모드의 경우 초음파 발생시간과 휴지기간은 설계자에 따라 자유롭게 변경가능하다. 또한, 상기 모드는 쥐모드와 해충모드 뿐만 아니라, 곤충모드, 바퀴벌레모드 등 설계자에 따라 다양한 모드로 설계할 수 있다.

상기 동작표시부(40)는 저항과 발광다이오드로 구성되며, 상기 초음파 발생부(20)가 정상적으로 동작하는지를 표시한다.

상기 증폭부(50)는 저항을 이용한 바이어스부와 쌍극성 접합 트랜지스터로 이루어지는데, 상기 초음파 발생부(20)의 두개의 출력포트에서 출력되어지는 초음파 신호를 각각 증폭하기 위하여 각 출력단마다 상기 증폭부(50)가 구비된다. 상기 쌍극성 접합 트랜지스터는 NPN 쌍극성 접합 트랜지스터이다.

상기 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부(60)는 NPN 형과 PNP형의 쌍으로 이루어지며, 상기 증폭부(50)에 의하여 증폭된 신호를 후술할 스피커의 양과 음의 신호여기를 위하여 각기 양과 음으로 활성화 된다.

상기 고역통과 여파기부(70)는 직렬 캐패시터와 병렬 인덕터로 이루어진 2차 고역통과 필터(High Pass Filter : HPF)이며 차단 특성과 통과 대역의 삽입손실을 고려하여 2단으로 구성하였다. 휴지기간으로 인해서 주기가 길어져 2차 효과로 발생된 저주파와 각종 저차 모드의 고조파 성분(Low-Order mode Harmonic term)과 같은 잡음성분의 가청 주파수대역으로 침투하는 것을 방지하기 위하여 실질적으로 20KHz 이상의 초음파만을 통과시키며, 높은 주파수에 민감한 사용자를 위하여 차단 주파수를 변경하는 것도 가능하다.

상기 스피커부(80)는 상기 고역통과 여파기부(70)에서 출력되는 양과 음의 초음파신호를 입력으로 받아 최종적으로 20KHz 이상의 초음파 신호만을 방사하게 된다. 여기서, 상기 스피커부(80)는 효율적이고 안정된 초음파 신호의 출력을 위하여 전기적 신호를 그에 상응하는 기계적 진동으로 변환해 주는 압전효과 스피커를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러를 이용한 해충 퇴치기의 동작과정을 설명하는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 본 발명에 따른 마이크로 컨트롤러를 이용한 초음파 해충 퇴치기의 전원부(10)에 전원을 입력하면, 상기 초음파 해충 퇴치기가 작동을 시작한다.(S1)

이때, 초음파 발생부(20) 내에 미리 설정된 작동 소프트웨어에 의해 초음파 발생부(20)는 동작되는데, 먼저, 초기발진부(21)에서 마이크로 컨트롤러의 내부 기본 클럭 주파수가 발진된다.(S2)

이때, 카운터부(23)에서 상기 초기발진부(21)에서 발진된 기본 클럭 주파수를 일정한 나눔 수로 분주함으로써, N개의 초음파 파형을 생성한다.(S3)

다음으로, 혼합부(25)에서 상기 카운터(23)에서 생성된 상기 N개의 초음파 파형을 혼합하고 그중 하나의 초음파 파형을 임의의 순서로 선택하며, 여러 가지 조합의 휴지 기간을 더하여 시간에 따라 다양하게 변하는 초음파 신호가 출력된다.(S4)

사용자에 의해 모드 선택부(30)가 쥐 모드 또는 해충 모드를 선택한다.(S5)

따라서, 상기 모드 선택부(30)가 쥐 모드를 선택 하였을 때, 상기 초음파 신호는 발진시간(예를 들면, 약 0.25초)동안 출력되고, 휴지기간(예를 들면, 약 3.2초)동안 출력되지 않는다. 즉, 쥐 모드로 선택된 경우, 초음파 신호가 출력되는 동안 일정간격으로 휴지기간이 있어, 초음파 신호가 이산적으로 발생된다.(S6) 따라서, 쥐가 상기 초음파를 학습하여 면역되는 것을 방지할 수 있다. 상기 모드 선택부(30)가 해충 모드를 선택 하였을 때, 상기 초음파 신호는 휴지기간을 가지지 않고 지속적으로 출력된다.(S7) 다만, 상기 해충모드의 경우 휴지기간을 두지 않았는데, 이는 쥐의 학습 능력과 바퀴벌레 등과 같은 해충의 학습 능력을 고려하여 설정한 것이고, 해충의 종류에 따라 다양하게 휴지기간을 설정할 수 있다.

다음으로, 상기 초음파 발생부(20)에서 출력된 초음파 신호는 증폭부(50)에 의하여 증폭되고, 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부(60)에 의해 양과 음으로 여기 되어 양과 음으로 활성화된다.(S8)

상기 증폭되고 양과 음으로 활성화된 초음파 신호는 상기 고역통과 여파기부(70)에 의해 혼합과정에서 부가적으로 생기는 저차모드의 고조파성분을 제거하고 인간이 들을 수 없는 20KHz 이상의 초음파만을 통과 시킨다.(S9)

상기 고역통과 여파기부(70)에서 필터링된 20KHz 이상의 초음파는 상기 압전효과 스피커부(80)를 통하여 최종 출력된다.(S10)

상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 초음파 해충 퇴치기에 의하면, 마이크로 컨트롤러를 이용하여 생성하는 N개의 다양한 초음파를 임의로 혼합 발생함으로써, 쥐나 해충들이 초음파를 학습하여 면역되는 것을 방지할 수 있으며, 디지털방식으로 제어되는 휴지기간을 둠으로써, 초음파신호에 대해 쥐나 해충들이 내성을 가지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러, 증폭부, 고역통과 여파기 및 스피커의 간단한 구조를 가지고 있으므로 비용이 저렴하고 신뢰성이 높다.

상기와 같은 동작을 하는 본 발명은, 환경 문제를 일으키지 않으면서도 쥐나 해충들이 접근하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 마이크로 컨트롤러를 이용하여 무작위로 합성되는 N개의 다양한 초음파를 발생함으로써, 쥐나 해충들이 초음파를 학습하여 면역되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 디지털방식으로 제어되는 휴지기간을 둠으로써, 초음파신호에 대해 쥐나 해충들이 내성을 가지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 마이크로 컨트롤러, 증폭부, 고역통과 여파기 및 스피커의 간단한 구조를 가지고 있으므로 비용이 저렴하고 신뢰성이 높다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 마이크로 컨트롤러의 상기 내부 클럭 주파수를 발진하는 초기발진부;

   상기 초기발진부에서 발진된 주파수를 일정한 나눔 수로 분주함으로써, N 개의 초음파 파형를 생성하는 카운터부;

   상기 초음파 발생부의 인터럽트 입력단에 연결되고, 여러 가지 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하여 상기 선택된 모드에 따라 상기 초음파 발생부가 동작되도록 일정 신호를 인가하는 모드 선택부;

   상기 초음파 발생부의 두개의 출력단자에 각각 연결되고, 상기 두 출력단자에서 각각 출력되는 각각의 초음파 신호를 증폭하기 위한 증폭부;

   상기 초음파 신호 중 가청주파수 대역을 감쇄시키기 위한 고역통과 여파기부; 및

   상기 고역통과 여파기부를 통과한 초음파를 최종 출력하기 위한 압전효과 스피커부로 구성하되,

   상기 카운터부로부터 생성된 상기 N 개의 초음파 파형을 혼합시키고, 임의의 순서에 따라 휴지기간이 있는 불연속적인 초음파 신호를 출력하는 혼합부; 및,

   상기 증폭부에서 증폭된 신호를 양과 음의 신호로 활성화시키기 위한 상보형 쌍극성 접합 트랜지스터부를 포함하는 초음파 해충 퇴치기.
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