KR100637374B1

KR100637374B1 - 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구

Info

Publication number: KR100637374B1
Application number: KR1020050068641A
Authority: KR
Inventors: 권영한
Original assignee: (주)쿠쿠토이즈
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2006-10-23
Also published as: DE112006001967T5; DE112006001967B4; WO2007013770A1; US20080194349A1; US7837570B2

Abstract

본 발명은 영구 자석의 근접을 감지함과 동시에 해당 영구 자석을 반발시켜 주기 위한 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구에 관한 것으로, 지지대와, 스윙 축을 갖추고 있고 바아에 의해 상기 지지대에 매달려 상기 스윙 축을 중심으로 전후 방향으로 스윙 운동을 하는 시트와, 상기 스윙 축에 장착된 영구 자석을 반발시켜 주는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구에 있어서, 상기 반발력 발생회로는, 상기 영구 자석이 소정의 거리 간격으로 지나갈 때에 순간적으로 유도 전류를 생성시키며, 전원을 공급받아 상기 영구 자석과 동일한 극성을 가지는 전자석으로 변하여 상기 영구 자석을 순간적으로 반발시켜 주는 코일 어셈블리와; 상기 코일 어셈블리에서 생성되는 유도 전류를 스위칭하는 제1스위칭 소자와; 상기 제1스위칭 소자로부터 스위칭되는 유도 전류에 의해 스위칭 온되어 상기 제1스위칭 소자의 스위칭 동작을 오프시켜 줌과 동시에 전원 스위칭 동작을 제어하는 제2스위칭 소자와; 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 상기 전원을 일시적으로 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 전원 스위칭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 기존에 별도로 구비된 센서를 제거하여 회로의 구성이 간단해질 뿐만 아니라, 제품의 원가를 절감시키고 회로의 오동작을 유발시킬 확률을 감소시킬 수 있다.

그네, 요람, 스윙, 영구 자석, 전자석, 트랜지스터

Description

반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구{Swing device having a circuit for generating repulsive force}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로를 간략하게 나타낸 구성 블록도.

도 3은 도 2에 있어 반발력 발생 회로를 상세히 나타낸 회로도.

도 4a, 4b 및 4c는 도 2의 반발력 발생 회로를 스윙 기구에 적용하여 영구 자석의 스윙 이동에 따라 반발력을 발생시켜 스윙 기구가 구동되는 과정을 예시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 반발력 발생부 11 : 코일

12 : 다이오드 20 : 스위칭 제어부

22 : 포토커플러 30 : 전원 스위칭부

21, 31 ~ 33 : 트랜지스터

R1 ~ R3 : 저항 40 : 영구 자석

50 : 지지대 51 : 플레임

100 : 반발력 발생 회로

본 발명은 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기력을 이용하여 자동으로 스윙 동작을 할 수 있도록 하는 반발력 발생 회로를 구비한 그네나 요람과 같은 유아용 스윙 기구에 관한 것이다.

일반적으로 유아용 스윙 기구는 유아가 편안하게 수면을 취할 수 있도록 하거나, 유아의 놀이용으로 사용될 수 있도록 앞뒤로 일정 시간과 간격을 두고 스윙 동작하는 방식으로 작동이 이루어진다. 종래는 유아의 보호자가 상기 스윙 기구를 수동으로 계속해서 흔들어 주도록 하였으나, 이러한 수고를 덜어주기 위해서 최근에는 외부 동력을 이용하여 자동으로 스윙 동작시키는 자동 스윙 기구가 개발되고 있다.

이러한 자동 스윙 기구의 종류는, 그 구동방식에 따라, 모터에 의하여 요람이나 그네의 선회 축을 직접 스윙 구동하는 전동식과, 영구 자석과 전자석의 척력을 이용하여 요람이나 그네를 스윙 구동하는 전자기식으로 나누어질 수 있다.

이러한 종류의 스윙 기구들 중, 전동식 스윙 기구는 모터에 의하여 구동되므로 작동시에 소음이 크게 발생하고, 전력소모가 많다는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 전자기식 스윙 기구는, 유아가 앉게 되는 시트에 영구 자석을 설치하고, 시트의 선회방향을 따라 앞 뒤쪽에 각각 전자석을 배치하고, 극성을 선택적으로 변화시킴으로써, 영구 자석과 전자석 사이의 반발력에 의하여 시트가 앞뒤로 스윙하도록 하였다. 즉, 영구 자석이 전자석에 접근할 때 전자석의 극성을 영구 자석의 극성과 동일하게 바꾸어줌으로써 영구 자석과 전자석 사이에 척력이 작용하게 하고, 그 척력에 의하여 시트가 다시 반대쪽 방향으로 스윙하도록 한 것이다.

이러한 스윙 기구를 구현하는데 있어서는, 상기 전자석이 자성을 띠도록 하는 시점이 매우 중요하다. 즉 전자석에 전원을 공급하는 시점에 대한 결정이다. 이를 위해서, 종래에는 포토 센서를 사용하여, 시트의 선회 각도를 감지하여 각각의 전자석을 선택적으로 변화시켰다.

그런데, 이러한 전자기식 스윙 기구는, 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 포토센서에서 시트의 위치를 잘못 감지하면 영구 자석과 인접한 전자석의 극성을 영구 자석과의 극성과 반대로 변화시켜 시트를 그 위치에서 고정시키는 등의 오작동이 발생할 수 있다는 문제가 있다.

이에 따라, 간단한 구성으로 영구 자석과 전자석을 이용하여, 구동력을 생성할 수 있는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구의 필요성이 대두되었다. 이러한 스윙 기구의 반발력 발생 회로는 스윙되는 물체의 위치를 감지하는 센서, 예컨대 상술한 바와 같은 포토 센서의 역할도 병행하여야 하며, 또한 스윙되는 물체의 위치를 잘못 감지하는 오작동을 방지할 수 있어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 오작동 의 염려가 없는 전자기 구동방식을 구현할 수 있는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 하나의 구성 요소를 사용하여 영구 자석의 근접을 감지하는 역할과 동시에 해당 영구 자석을 반발시키는 역할을 수행하도록 함으로써, 회로의 구성이 간단해지고 이로 인해 제품의 원가를 절감시키는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하나의 코일을 사용하여 영구 자석이 지날 때에 유도 전류를 발생시켜 영구 자석의 근접을 감지함과 동시에 해당 영구 자석을 반발시켜 주도록 함으로써, 기존에 별도로 구비된 센서를 제거하여 스윙되는 물체의 위치를 잘못 감지하는 회로의 오동작을 유발시킬 확률을 감소시키는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은, 지지대와, 스윙 축을 갖추고 있고 바아에 의해 상기 지지대에 매달려 상기 스윙 축을 중심으로 전후 방향으로 스윙 운동을 하는 시트와, 상기 스윙 축에 장착된 영구 자석을 반발시켜 주는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구에 있어서, 상기 반발력 발생회로는, 상기 영구 자석이 소정의 거리 간격으로 지나갈 때에 순간적으로 유도 전류를 생성시키며, 전원을 공급받아 상기 영구 자석과 동일한 극성을 가지는 전자석으로 변하여 상기 영구 자석을 순간적으로 반발시켜 주는 코일 어셈블리와; 상기 코일 어셈블리에서 생성되는 유도 전류를 스위칭하는 제1스위칭 소자와; 상기 제1스위칭 소자로부터 스위칭되는 유도 전류에 의해 스위칭 온되어 상기 제1스위칭 소자의 스위칭 동작을 오프시켜 줌과 동시에 전원 스위칭 동작을 제어하는 제2스위칭 소자와; 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 상기 전원을 일시적으로 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 전원 스위칭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구를 제공함에 의해 달성된다.

삭제

다르게는, 상기 반발력 발생회로는, 코일 어셈블리에서 상기 유도 전류의 반대 방향으로 전류를 발생하는 경우에 해당 전류가 상기 제1스위칭 소자로 인가되지 않도록 차단하는 다이오드를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는, 상기 제1스위칭 소자는 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2스위칭 소자는 포토카플러 또는 릴레이인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전원 스위칭부는 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 상기 전원을 일시적으로 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 스위칭 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 스위칭 온되어 상기 전원을 스위칭시켜 주는 제1트랜지스터와; 상기 제1트랜지스터로부터 스위칭되는 전원에 의해 스위칭 온되어 상기 전원의 스위칭 제어를 수행하는 제2트랜지스터와; 상기 제2트랜지스터의 전원 스위칭 제어에 따라 상기 전원을 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 제3트랜지스터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 코일을 사용하여 영구 자석이 지날 때에 유도 전류를 발생시켜 영구 자석의 근접을 감지하도록 함과 동시에, 전원을 해당 코일로 스위칭시켜 해당 영구 자석을 반발시켜 주도록 한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 반발력 발생부(10)와, 스위칭 제어부(20)와, 전원 스위칭부(30)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 해당 스위칭 제어부(20)와 전원 스위칭부(30)에 공급되는 전원은 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원이다. 또한, 해당 반발력 발생부(10)와 소정의 거리 간격을 두고 있는 영구 자석(40)은 해당 반발력 발생부(10)가 장착되어 있고 고정 정착되어 있는 임의의 물체에 대해서 움직이는 다른 물체에 장착되어 이루어진다.

상기 반발력 발생부(10)는 상기 영구 자석(40)의 근접을 감지하는데, 이때 상기 영구 자석(40)이 소정의 거리 간격으로 상기 반발력 발생부(10)를 지나갈 때에(즉, 상기 영구 자석(40)과 상기 반발력 발생부(10) 사이에 소정의 거리 간격이 될 때에) 이를 감지하여 영구 자석 근접 감지 신호(예를 들어, 유도 전류)를 생성시켜 상기 스위칭 제어부(20)에 통보해 준다. 여기서, 해당 소정의 거리 간격은 실험 및 테스트를 통해서 얻은 값으로, 상기 반발력 발생부(10)와 상기 영구 자석(40) 사이에서 작용되는 척력이 발생되었을 경우에, 해당 발생된 척력에 의해 상기 반발력 발생부(10)가 상기 영구 자석(40)을 가장 센 힘으로 반발시킬 수 있는 거리 간격을 말한다. 또한, 상기 반발력 발생부(10)는 상기 전원 스위칭부(30)로부터 스위칭되는 전원을 공급받아 상기 영구 자석(40)과 동일한 극성을 가지는 자성을 띠는 전자석으로 변하여 해당 전자석과 상기 영구 자석(40) 사이에 척력이 작용하게 되어 해당 전자석이 상기 영구 자석(40)을 순간적으로 반발시켜 준다.

상기 스위칭 제어부(20)는 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 공급받아 전원 스위칭 제어 동작을 수행하는데, 이때 상기 반발력 발생부(10)로부터 통보되는 영구 자석 근접 감지 신호에 따라 상기 전원 스위칭부(30)의 전원 스위칭 동작을 제어한다.

상기 전원 스위칭부(30)는 상기 스위칭 제어부(20)의 전원 스위칭 제어에 따라 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 상기 반발력 발생부(10)로 스위칭시켜 준다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로를 도 3의 회로도를 참고하여 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 반발력 발생부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 코일(11)과, 다이오드(12)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 해당 코일(11)은 코일 어셈블리(Coil Assembly)로 예를 들어, 2선 코일 등을 사용할 수 있음을 잘 이해해야 한다.

해당 코일(11)은 상기 영구 자석(40)의 근접을 감지하는 역할과 상기 영구 자석(40)을 반발시켜 주는 역할을 동시에 수행하는 소자(즉, 영구 자석 센싱/반발 소자)로서, 상기 영구 자석(40)이 소정의 거리 간격으로 해당 코일(11)을 지나갈 때에 순간적으로 유도 전류를 생성시켜 상기 스위칭 제어부(20)로 인가해 주며, 상기 전원 스위칭부(30)의 제3트랜지스터(33)로부터 스위칭되는 전원을 공급받아 상기 영구 자석(40)과 동일한 극성을 가지는 자성을 띠는 전자석으로 변하여 해당 전 자석과 상기 영구 자석(40) 사이에 척력이 작용하게 되어 해당 전자석이 상기 영구 자석(40)을 순간적으로 반발시켜 준다.

해당 다이오드(12)는 상기 영구 자석(40)이 해당 코일(11)에 대해서 반대 방향으로 지나갈 경우에 발생하는 역전류를 차단하는 소자(즉, 역전류 차단 소자)로서, 해당 코일(11)에 역전류가 발생하더라도 상기 스위칭 제어부(20)로 인가되지 않도록 방지함으로써, 상기 스위칭 제어부(20) 측에서 상기 영구 자석(40)의 근접을 정확하게 판단할 수 있도록 해 주는데, 즉 상기 스위칭 제어부(20) 측에서 상기 전원 스위칭부(30)가 상기 반발력 발생부(10)로 전원을 스위칭하는 시점에 대한 결정을 정확하게 할 수 있도록 해 준다.

상기 스위칭 제어부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(21)와, 포토카플러(22)와, 저항(R1)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 해당 포토카플러(22)를 사용하고 있지만, 본 발명은 이에 국한된 것이 아니라, 릴레이 소자 등과 같은 다른 스위칭 소자를 사용할 수 있음을 잘 이해해야 한다.

해당 트랜지스터(21)는 상기 반발력 발생부(10)로부터 인가되는 유도 전류를 해당 포토카플러(22)로 스위칭하는 소자(즉, 스위칭 소자)로서, 예를 들어 NPN형 트랜지스터를 사용하는데, 자신의 베이스 단자를 통해 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 항상 공급받아 스위칭 동작을 수행하며, 반면에 해당 베이스 단자를 통해 공급받는 전원이 해당 포토카플러(22)에 의해서 그라운딩되는 경우에 스위칭 동작을 중단함으로써 상기 유도 전류가 상기 반발력 발생부(10)의 코일(11)로부터 더 이상 인가되지 않도록 해 준다.

해당 포토카플러(22)는 해당 트랜지스터(21)로부터 스위칭되는 유도 전류에 의해서 스위칭 온되어 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 그라운딩시켜 주는 소자(즉, 스위칭 소자)로서, 해당 트랜지스터(21)로부터 유도 전류를 인가받아 스위칭 온되어 해당 트랜지스터(21)의 베이스 단자 및 상기 전원 스위칭부(30)의 제1트랜지스터(31)의 베이스 단자로 인가되는 전원을 그라운딩시켜 준다.

상기 전원 스위칭부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수 개의 트랜지스터(31 ~ 33)와, 다수 개의 저항(R2, R3)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 전원 스위칭부(30)가 전원 스위칭 동작을 보다 정확하고 신속하게 수행하도록 있도록 하기 위해서 스위칭 소자로 해당 트랜지스터(31 ~ 33)를 세 개 사용하고 있으나, 본 발명은 이에 국한된 것이 아니라, 더욱더 정확하고 신속한 전원 스위칭 동작을 위한 다른 스위칭 소자나 해당 스위칭 소자의 개수에는 상관없이 사용할 수 있음을 잘 이해해야 한다.

해당 제1트랜지스터(31)는 상기 스위칭 제어부(20)의 전원 스위칭 제어에 따라 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 해당 제2트랜지스터(32)로 스위칭시켜 주는 소자(즉, 스위칭 소자)로서, 예를 들어 PNP형 트랜지스터를 사용하는데, 자신의 베이스 단자를 통해 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 항상 공급받아 스위칭 오프 상태를 유지하고 있다가, 해당 베이스 단자를 통해 공급받는 전원이 상기 스위칭 제어부(20)의 포토카플러(22)에 의해서 그라운딩되는 경우에 스위칭 동작을 수행한다.

해당 제2트랜지스터(32)는 해당 제1트랜지스터(31)의 전원 스위칭 제어에 따라 스위칭 온되어 해당 제3트랜지스터(33)의 베이스 단자를 그라운딩시켜 주는 소자(즉, 스위칭 소자)로서, 예를 들어 NPN형 트랜지스터를 사용하는데, 자신의 베이스 단자를 통해 해당 제1트랜지스터(31)로부터 스위칭되는 전원을 인가받아 스위칭 온되어 해당 제3트랜지스터(33)의 베이스 단자를 그라운딩시켜 준다.

해당 제3트랜지스터(33)는 해당 제2트랜지스터(32)의 전원 스위칭 제어에 따라 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 상기 반발력 발생부(10)의 코일(11)로 스위칭시켜 주는 소자(즉, 스위칭 소자)로서, 예를 들어 PNP형 트랜지스터를 사용하는데, 자신의 베이스 단자가 해당 제2트랜지스터(32)에 의해서 그라운딩되는 경우에 스위칭 동작을 수행한다.

본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로에 대한 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 반발력 발생부(10)가 장착되어 있고 고정 정착되어 있는 임의의 물체에 대해서 움직이는 다른 물체에 장착된 영구 자석(40)을 해당 반발력 발생부(10) 내에 구비되어 있는 코일 어셈블리(11)를 지나도록 해 주면, 2선 코일 등으로 이루어진 코일 어셈블리(11)는 해당 영구 자석(40)이 소정의 거리 간격으로 지나갈 때에 순간적으로 영구 자석 근접 감지 신호를 생성시켜 스위칭 제어부(20)에 통보해 주는데, 즉 유도 전류를 생성시켜 해당 스위칭 제어부(20) 측으로 인가해 주게 된 다.

여기서, 해당 소정의 거리 간격(d)은 도 4a, 4b 및 4c에 도시된 예와 같이, 상기 코일 어셈블리(11)와 상기 영구 자석(40) 사이에서 척력이 발생되었을 경우에, 해당 발생된 척력에 의해 상기 코일 어셈블리(11)가 상기 영구 자석(40)을 가장 센 힘으로 반발시킬 수 있는 거리 간격을 말한다.

이 때, 상기 영구 자석(40)이 상기 코일 어셈블리(11)에 대해서 반대 방향으로 지나갈 경우에는 역전류도 발생하게 되는데, 이렇게 발생되어지는 역전류를 차단하기 위해서, 상기 코일 어셈블리(11)에 대해 병렬 연결되어 있는 다이오드(12)를 상기 반발력 발생부(10) 내에 더 구비해 줌으로써, 해당 역전류가 발생하더라도 해당 다이오드(12)에 의해서 상기 스위칭 제어부(20)로 인가되지 않도록 방지해 주게 된다.

그리고, 상기 스위칭 제어부(20)는 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 공급받으며, 상기 반발력 발생부(10)로부터 통보되는 영구 자석 근접 감지 신호에 따라 전원 스위칭부(30)의 전원 스위칭 동작을 제어하게 된다.

상기 스위칭 제어부(20)의 동작을 도 3의 회로도를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 스위칭 제어부(20) 내에 구비되어 있는 트랜지스터(21)는 NPN형 트랜지스터로서, 자신의 베이스 단자를 통해 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 항상 공급받고 있는 상태(즉, '하이' 레벨 상태)를 유지하고 있다가, 상기 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)에서 발생되어진 유도 전류를 인가받게 되면, 해당 유도 전류를 상기 스위칭 제어부(20) 내에 구비되어 있는 포토카플러(22)로 스위칭해 주게 된다.

이에, 상기 포토카플러(22)는 상기 트랜지스터(21)를 통해서 스위칭되는 유도 전류에 의해서 스위칭 온되어지며, 이에 따라 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 그라운딩시켜 주게 되는데, 즉 상기 트랜지스터(21)의 베이스 단자 측으로 인가되고 있는 전원을 그라운딩시켜 줌과 동시에, 상기 전원 스위칭부(30)의 전원 스위칭 동작을 제어하기 위해서 상기 전원 스위칭부(30) 측으로 인가되는 전원을 그라운딩시켜 주게 된다.

이에 따라, 상기 트랜지스터(21)는 상기 포토카플러(22)에 의해서 자신의 베이스 단자를 통해 인가받고 있던 전원이 그라운딩됨으로써, 즉 자신의 베이스 단자가 '로우' 레벨 상태로 변환됨으로써, 상술한 스위칭 동작을 중단하게 되며, 이에 상기 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)로부터 유도 전류가 더 이상 인가되지 않도록 해 준다.

이와 동시에, 상기 전원 스위칭부(30)는 상기 스위칭 제어부(20)의 전원 스위칭 제어에 따라 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 상기 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)로 스위칭시켜 주게 된다.

상기 전원 스위칭부(30)의 동작을 도 3의 회로도를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 전원 스위칭부(30) 내에 구비되어 있는 제1트랜지스터(31)는 PNP형 트랜지스터로서, 자신의 베이스 단자를 통해 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 항상 공급받는 상태(즉, '하이' 레벨 상태)를 유지하고 있다가, 상기 스위칭 제어부(20)의 포토카플러(22)에 의해서 자신의 베이스 단자를 통해 인가받고 있던 전원이 그라운딩됨으로써, 즉 자신의 베이스 단자가 '로우' 레벨 상태로 변환되어 스위칭 온 상태가 됨으로써, 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 상기 전원 스위칭부(30) 내에 구비되어 있는 제2트랜지스터(32)로 스위칭시켜 주게 된다.

이에, 상기 제2트랜지스터(32)는 NPN형 트랜지스터로서, 자신의 베이스 단자를 통해 상기 제1트랜지스터(31)로부터 스위칭되는 전원(즉, '하이' 레벨 상태)을 인가받아 스위칭 온 상태가 되며, 이에 자신의 이미터 단자에 연결되어 있고 상기 전원 스위칭부(30) 내에 구비되어 있는 제3트랜지스터(33)의 베이스 단자를 그라운딩시켜 주게 된다.

이에 따라, 상기 제3트랜지스터(33)는 PNP형 트랜지스터로서, 상기 제2트랜지스터(32)에 의해서 상기 제2트랜지스터(32)의 이미터 단자에 연결된 자신의 베이스 단자가 그라운딩됨으로써, 즉 자신의 베이스 단자가 '로우' 레벨 상태로 변환되어 스위칭 온 상태가 됨으로써, 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원을 상기 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)로 스위칭시켜 주게 된다.

그러면, 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원이 상기 코일 어셈블리(11)에 공급되어짐으로써, 상기 코일 어셈블리(11)는 상기 전원 스위칭부(30)로부터 스위칭되는 전원에 의해서 상기 영구 자석(40)과 동일한 극성을 가지는 자성을 띠는 전자석이 되며, 이에 해당 전자석과 상기 영구 자석(40) 사이에 척력이 작용하게 되어 해당 전자석이 상기 영구 자석(40)을 순간적으로 반발시켜 주게 된다.

그리고, 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원은 상기 코일 어셈블리(11)에 일시적으로 공급되는 것으로, 상술한 바와 같은 동작으로 상기 영구 자석(40)을 1회 반발시켜 준 후에는 더 이상 상기 코일 어셈블리(11)에 전원 공급되지 않으며, 이에 다시 상기 영구 자석(40)이 상기 코일 어셈블리(11)를 소정의 거리 간격으로 지나가게 되면 상술한 바와 같은 동작을 반복 수행하게 된다.

도 4a, 4b 및 4c는 도 2의 반발력 발생 회로를 스윙 기구에 적용하여 영구 자석의 스윙 이동에 따라 반발력을 발생시켜 스윙 기구가 구동되는 과정을 예시한 도면이다.

예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로에 의해 앞뒤로 자동 스윙하도록 하는 스윙 기구는 도 1에 도시된 바와 같이, 지지대(50)와, 해당 지지대(50)에 앞뒤로 스윙 가능하게 매달려 설치된 시트(60)(도면에서 가상선으로 표시한 부분)를 구비하여 이루어진다.

그리고, 상기 지지대(50)는 서로 소정 간격으로 대향하는 한 쌍의 삼각형 프레임(51, 51')을 구비하여 이루어진다. 상기 시트(60)는 한 쌍의 바(61, 61')에 의하여 해당 각 프레임(51, 51')의 상단부에 스윙 가능하도록 연결되어 있는데, 즉 상기 시트(60)는 시트 거치대(62)에 의해 탈착이 가능하도록 해당 시트 거치대(62) 위에 놓여지며, 해당 각 바(61, 61')의 하단은 해당 시트 거치대(62)에 각각 결합되고 해당 각 바(61, 61')의 상단은 해당 각 프레임(51, 51')의 상단부에 회전 가능하게 각각 결합되어 있으므로, 상기 시트(60)는 해당 각 바(61, 61')의 상단에 있는 회전 중심(P)을 중심으로 앞뒤 방향으로 스윙할 수 있게 이루어진다.

그리고, 상기 지지대(50)는 해당 각 바(61, 61')의 상단에 연결되어 있으며, 또한 상기 지지대(50)의 내부는 도 4a, 4b 및 4c에 도시된 바와 같은데, 상기 영구 자석(40)을 고정 장착하기 위한 영구 자석 고정 부재(41)와, 상기 영구 자석(40)의 직하방에 고정 설치된 코일 어셈블리(11)를 구비하여 이루어진다.

여기서, 상기 영구 자석(40)과 상기 코일 어셈블리(11)는 상기 시트(60)가 정중앙에 위치할 경우에, 가장 센 힘으로 반발시킬 수 있는 소정의 거리 간격(d)만큼 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 영구 자석 고정 부재(41)는 상기 회전 중심(P)을 중심으로 앞뒤 방향으로 스윙 가능하며, 이에 상기 영구 자석(40)도 스윙 가능하게 이루어진다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 지지대(50)에 매달려 있는 시트(60)와 연동되어 스윙 운동을 하는 상기 영구 자석(40)이 임의의 외력에 의해 도 4a에 도시된 바와 같이, 임의의 A 위치에 도달될 때, 상기 코일 어셈블리(11)에서 상술한 바와 같이, 순간적으로 유도 전류가 발생되며, 이것이 상기 스위칭 제어부(20)의 포토카플러(22)에 인가된다.

상기 포토카플러(22)가 스위칭 온 상태로 전환되어 외부 전원이 그라운딩되며, 이에 따라 포토카플러(22)에 인가되는 전류가 스위칭 오프되어 상기 유도 전류가 상기 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)로부터 더 이상 인가되지 않도록 한다.

한편, 상기 포토카플러(22)가 스위칭 온 상태로 전환되며 외부 전원이 그라운딩되면서, 전원 스위칭부(30)로 인가되던 전류도 스위칭 오프되며, 이에 따라 외부에서 공급되는 전류는 반발력 발생부(10)의 코일 어셈블리(11)에 인가되어 자성을 띄게 한다. 상기 영구 자석(40)과 전자석으로 전환된 코일 어셈블리(11) 사이에 발생된 척력에 의해 상기 영구 자석(40)을 순간적으로 반발시켜 준다. 이때가, 상기 시트(60)와 연동되는 상기 영구 자석(40)이 외력에 의해 도 4b에 도시된 바와 같은, 실험 및 테스트를 통해서 얻어진 가장 센 힘으로 반발시킬 수 있는 소정의 거리 간격 d 인 A′의 위치에 상기 영구 자석(40)이 도달될 때이다.

한편, 상기 포토카플러(22)가 스위칭 오프되어 초기 상태로 복귀되도록 된다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 영구 자석(40)과 전자석의 척력에 의해 상기 영구 자석(40)이 B의 위치로 스윙 운동되며, 다시 중력에 의해 영구 자석(40)이 도 4b에 도시된 바와 같은 위치로 코일 어셈블리(11) 위로 통과할 때는 역전류가 발생하더라도 상기 반발력 발생부(10)의 다이오드(12)의 작용에 의해 스위칭 제어부(20)에 전류가 인가되지 않아서, 상기 반발력 발생 회로(100)가 작동되지 않는다. 이어서 상기 영구 자석(40)은 다시 스윙 운동하여 도 4a의 위치로 이동하게 된다. 이후에는, 외력이 작용하지 않더라도, 상기 반발력 발생 회로(100)에 의해 본 발명의 일 실시 예의 영구 자석(40)과 연동된 시트(60)를 갖춘 스윙 기구가 스윙 운동을 계속하게 된다.

이 때, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 반발력 발생 회로(100)의 동작 수행에 의해서, 배터리로부터 인가되는 전원 또는 다른 전원 공급 장치로부터 인가되는 전원이 상기 코일 어셈블리(11)에 공급되어지면, 상기 코일 어셈블리(11)는 해당 전원에 의해서 상기 영구 자석(40)과 동일한 극성을 가지는 자성을 띠는 전자석이 되며, 이에 해당 전자석과 상기 영구 자석(40) 사이에 척력이 작용하게 되어 해당 전자석이 상기 영구 자석(40)을 순간적으로 반발시켜 주게 된다. 이에 따라, 상기 영구 자석 고정 부재(41)가 상기 회전 중심(P)을 중심으로 앞뒤 방향으로 스윙하게 되며, 이에 상기 각 바(61, 61')가 상기 회전 중심(P)을 중심으로 앞뒤 방향으로 스윙하게 되어 결국에 상기 시트(60)를 앞뒤 방향으로 스윙시켜 주게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의해 하나의 코일을 사용하여 영구 자석이 지날 때에 유도 전류를 발생시켜 영구 자석의 근접을 감지하도록 함과 동시에 해당 영구 자석을 반발시키는 역할을 수행하도록 함으로써, 기존에 별도로 구비된 센서를 제거하여 회로의 구성이 간단해질 뿐만 아니라, 제품의 원가를 절감시키고 회로의 오동작을 유발시킬 확률을 감소시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims

지지대와, 스윙 축을 갖추고 있고 바아에 의해 상기 지지대에 매달려 상기 스윙 축을 중심으로 전후 방향으로 스윙 운동을 하는 시트와, 상기 스윙 축에 장착된 영구 자석을 반발시켜 주는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구에 있어서,

상기 반발력 발생회로는,

상기 영구 자석이 소정의 거리 간격으로 지나갈 때에 순간적으로 유도 전류를 생성시키며, 전원을 공급받아 상기 영구 자석과 동일한 극성을 가지는 전자석으로 변하여 상기 영구 자석을 순간적으로 반발시켜 주는 코일 어셈블리와;

상기 코일 어셈블리에서 생성되는 유도 전류를 스위칭하는 제1스위칭 소자와;

상기 제1스위칭 소자로부터 스위칭되는 유도 전류에 의해 스위칭 온되어 상기 제1스위칭 소자의 스위칭 동작을 오프시켜 줌과 동시에 전원 스위칭 동작을 제어하는 제2스위칭 소자와;

상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 상기 전원을 일시적으로 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 전원 스위칭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.
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제1항에 있어서,

상기 코일 어셈블리에서 상기 유도 전류의 반대 방향으로 전류를 발생하는 경우에 해당 전류가 상기 제1스위칭 소자로 인가되지 않도록 차단하는 다이오드를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.
삭제
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제1항에 있어서,

상기 제1스위칭 소자는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.
제1항에 있어서,

상기 제2스위칭 소자는 포토카플러 또는 릴레이인 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.
제1항에 있어서,

상기 전원 스위칭부는 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 상기 전원을 일시적으로 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 스위칭 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.
삭제
제10항에 있어서,

상기 스위칭 소자는 상기 제2스위칭 소자의 전원 스위칭 동작 제어에 따라 스위칭 온되어 상기 전원을 스위칭시켜 주는 제1트랜지스터와;

상기 제1트랜지스터로부터 스위칭되는 전원에 의해 스위칭 온되어 상기 전원의 스위칭 제어를 수행하는 제2트랜지스터와;

상기 제2트랜지스터의 전원 스위칭 제어에 따라 상기 전원을 상기 코일 어셈블리로 스위칭시켜 주는 제3트랜지스터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반발력 발생 회로를 구비한 스윙 기구.