KR100749570B1 - 애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법 - Google Patents

애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 애완동물의 짖는 소리를 소리센서로 감지하고, 그 전기신호를 펄스로 변환하여 그 펄스의 주기가 짖는 소리를 구성하는 정현파 신호의 주기 내인지의 여부를 판단하고, 그 펄스들이 사전에 결정된 시간동안 계속 발생되는지의 여부에 의해 애완동물의 짖는 소리로 판단하여 애완동물의 짖음을 제한하여 애완동물의 성대에 접촉하지 않아도 짖는 소리를 정확하게 판단할 수 있고, 1개의 센서를 사용하여 장치의 크기를 줄일 수 있다.
애완동물, 짖는 소리, 짖음 제한, 주파수, 주기, 펄스 변환

Description

애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법{Pet no-barking device and method thereof}
도1은 애완견의 목에서 발생하는 진동에 의해 마이크로폰을 동작시켜 애완견이 짖는지를 판단하는 종래의 짖음 제한장치,
도2는 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 구성을 나타내는 블록도,
도3은 애완견이 한번 짖을 때 나는 소리를 소리센서로 감지하여 증폭기로 증폭한 후, 계측기로 계측한 전기신호,
도4는 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 펄스변환부의 구성을 나타내는 회로도,
도5 (a)는 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 증폭부에서 출력되는 짖는 소리의 전기신호,
도5 (b)는 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 인버터에서 출력되는 펄스신호,
도6은 본 발명에 의하여 소리센서가 감지한 신호로부터 개 짖는 소리를 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 소리센서 20: 펄스변환부
30: 제어부 40: 충격전압 발생부
50: 진동발생부
본 발명은 애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 애완동물의 짖는 소리를 소리센서로 감지하고, 그 전기신호를 펄스로 변환하여 그 펄스의 주기가 짖는 소리의 주기 범위인지의 여부를 판단하고, 그 펄스들이 사전에 결정된 시간동안 계속되는지 여부에 의해 애완동물의 짖는 소리로 판단하여 애완동물의 짖음을 제한하는 애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
다수의 사람들이 서로 이웃하여 살고 있는 현대인들은 아파트 같은 공동주택이나 이웃이 가까이 있는 도시에서 애완동물을 키우려면 항상 그들의 애완동물이 이웃에게 불편을 주지않도록 주의하여야 한다.
그러나, 애완동물의 짖는 소리는 공간을 통하여 거의 제한없이 이웃에게 전달되므로 이웃과 마찰을 일으키게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 소음을 발생시키지 못하도록 법률로 규정하기도 하거나 훈련을 통하여 애완동물들이 짖지 못하도록 여러 가지 방법을 강구하고 있다.
애완동물이 짖는 것을 억제하기 위해서 여러 가지 기술들이 개발되어 있다. 그 중에서 대표적인 것 중의 하나가 애완동물의 짖는 소리를 감지하여 소리나 진동에 의해 경고를 주고 경고를 받았음에도 계속하여 짖는 경우 전기적 충격을 가하는 짖음 제한장치를 미국특허 제5,927,233호에서 개시하고 있다.
상기 종래의 짖음 제한장치는 도1에 도시된 바와 같이 애완견(1)의 목줄(2)에 부착되어 애완견의 목에서 발생하는 진동을 감지하는 진동센서(3)와; 주변의 소리를 샘플링하는 마이크로폰(4)과; 상기 진동센서(3)와 마이크로폰(4)의 출력을 증폭하는 증폭기(5, 6)들과; 상기 마이크로폰(4)에서 샘플된 신호를 벡터로 변환하고, 사전에 메모리(8)에 저장된 표본 짖는 신호의 벡터와 대응하는지를 비교하여 대응하는 경우 짖음 제한신호를 출력하는 중앙처리장치(7)와; 상기 중앙처리장치(5)로부터 짖음 제한신호를 입력받아 자극을 출력하는 자극출력장치(9)로 구성된다.
상기 종래의 짖음 제한장치는 애완견의 목에서 발생하는 진동을 감지하여 마이크로폰을 동작시키므로 진동센서가 애완견의 성대에 정확하게 접촉되어야 정확하게 동작하는 문제점이 있고, 진동센서가 부착된 개목걸이를 긁거나 자극을 주면 진동센서가 동작하게 되고 마이크로폰을 동작시킴으로써 전원이 불필요하게 사용되고, 진동센서와 마이크로폰 및 2개의 장치를 구동하는 증폭기 등이 필요하여 장치의 외형이 불필요하게 커지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 애완동물의 짖음이나 울음을 제한하기 위한 애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 애완동물의 짖는 소리를 감지하여 그 짖는 소리의 주파수 범위와 그 지속시간에 의해 짖는 소리를 판단하여 짖음을 제한하기 위한 애완동물의 짖음 제한장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치는 애완동물의 짖는 소리를 전기신호로 변환하는 소리센서와; 상기 소리센서에서 출력되는 짖는 소리의 전기신호를 펄스로 변환하는 펄스변환부와; 상기 펄스변환부에서 출력되는 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하는 범위에 있고, 사전에 측정된 상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간동안 상기 범위에 있는 펄스신호들이 출력되는 경우 짖는 소리로 판단하여 짖음 제한신호를 출력하도록 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 짖음 제한신호를 입력받아 충격전압을 출력하는 충격전압 발생부와; 상기 제어부의 짖음 제한신호를 입력받아 진동을 출력하는 진동발생부로 구성된다.
상기 펄스변환부는 소리센서로부터 출력되는 전기신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 트랜지스터에서 출력되는 전기신호를 기준전압을 기준으로 역위상으로 하여 펄스로 변환하는 인버터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 제어방법은 초기화 과정을 수행하고, 애완동물의 짖는 소리를 감지하는 소리센서로부터 출력되는 전기신호를 펄스로 변환하는 펄스변환부로부터 펄스신호를 입력받는 단계와;
상기 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하는지 판단하는 단계와; 상기 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하고, 상기 펄스신호들의 발생시간을 합하여 그 합산한 시간이 사전에 측정된 상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간의 범위에 있는 경우 애완동물의 짖는 소리로 결정하는 단계와; 상기 애완동물의 짖는 소리로 판단되는 경우 충격전압 또는 진동을 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기는 0.33∼10㎳의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간은 50∼150㎳인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2에 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.
애완동물의 짖는 소리를 전기신호로 변환하는 소리센서(10)와; 상기 소리센서(10)에서 출력되는 신호를 펄스로 변환하는 펄스변환부(20)와; 상기 펄스변환부(20)에서 출력되는 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하는 범위에 있고, 사전에 측정된 상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간동안 상기 범위에 있는 펄스신호들이 출력되는 경우 짖는 소리로 판단하여 짖음을 제한하는 신호를 출력하도록 제어하는 제어부(30)와; 상기 제어부(30)의 짖음 제한신호를 입력받아 충격전압을 출력하는 충격전압 발생부(40)와; 상기 제어부(30)의 짖음 제한신호를 입력받아 진동을 출력하는 진동발생부(50)로 구성된다.
소리센서(10)는 예를 들면, 마이크로폰이나 압전소자로서 구성될 수 있으며, 애완동물의 짖는 소리를 전기신호로 변환한다. 애완동물의 짖는 소리는 개의 경우 한번 짖을 때 발생하는 소리의 전기신호를 계측기로 계측하면 도3에 도시된 바와 같이 100∼3,000㎐의 주파수 범위를 갖는 소리가 대략 300㎳동안 지속된다.
도3에 도시된 짖는 소리의 전기신호에서는 애완견이 한번 짖을 때 100∼3,000㎐의 주파수 범위와 여러 진폭을 갖는 정현파 신호들이 서로 중첩되어 대략 300㎳동안 지속된다.
그러나, 300㎳동안 발생되는 신호중에서 짖는 소리로 판단할 수 있는 유효 진폭(예를 들면, 최대 진폭의 1/2이상)을 갖는 신호들은 도3의 예에서는 시간축의 대략 63㎳에서 110㎳까지 50㎳(T1)동안 연속적으로 발생한다.
또한, 여러 종류의 애완견들의 짖는 소리를 분석해 본 결과, 최대진폭의 1/2이상의 진폭을 갖는 신호가 150㎳(T2)동안 발생한다. 따라서, 100∼3,000㎐의 주파수 범위와 최대진폭의 1/2이상의 정현파 신호들이 50∼150㎳의 시간 범위에서 발생하는 경우 애완견의 짖는 소리로 판단할 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이 애완견의 짖는 소리는 여러 주파수의 신호들이 중첩되어 있지만, X축을 중심으로 여러 가지 진폭으로 진동하는 다수의 정현파 신호들의 집단으로 표시된다. 상기 다수의 정현파 신호들은 100∼3,000㎐의 주파수 범위와 여러 진폭을 가지며, 그 신호들의 주기는 주파수의 역수이므로, 상기 정현파 신호들은 0.33∼10㎳의 주기를 갖는다.
따라서, 정현파 신호들을 펄스로 변환시키고, 그 펄스들의 주기를 산출하여 0.33∼10㎳의 범위내에서 50∼150㎳ 시간동안 지속되는 신호들만 애완견의 짖는 소리로 판단할 수 있다. 상기 지속시간은 애완동물의 종류에 따라 변화될 수 있으며 애완동물의 종류에 따라 다르게 적용하면 더 정확하게 짖는 소리를 판단할 수 있다.
도4에 본 발명에 의한 펄스변환부의 구성을 나타내는 실시예가 도시된다.
펄스변환부(20)는 소리센서(10)로부터 출력되는 전기신호를 증폭하는 트랜지 스터(Q1)와; 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스(Base)와 이미터(Emitter) 사이 또는 콜렉터(Collector)와 이미터(Emitter) 사이에 바이어스 전압을 설정하기 위한 바이어스 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7)과; 고주파 잡음을 차단하기 위한 캐패시터(C1, C2)와; 상기 트랜지스터(Q1)에서 출력되는 전기신호를 특정전압(예를 들면, 1V)을 기준으로 역위상으로 하여 펄스로 변환하는 인버터(U1)로 구성된다.
도5 (a)에 본 발명에 의한 애완동물의 짖음 제한장치의 트랜지스터 증폭기에서 출력되는 짖는 소리의 전기신호가 도시된다.
소리센서(10)로부터 출력되어 펄스변환부(20)의 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서 출력되는 짖는 소리의 전기신호 v(t)는 시간의 표시단위를 작게 하면(예를 들면, 눈금 하나에 1㎳) 도5 (a)에 도시된 바와 같이 끝이 부드러운 정현파 신호로 표시될 수 있다.
트랜지스터(Q1)에서 증폭되어 출력되는 전기신호 v(t)의 값이 도5 (a)의 t1 시점에서 인버터(U1)를 동작시킬 수 있는 전압 VI(예를 들면, 0.9V이상으로 될 때 도5 (b)의 t1에서 t2 시점까지 인버터(U1)는 0V의 신호를 출력한다.
전기신호 v(t)의 값이 인버터(U1)를 동작시킬 수 있는 전압 VI이하로 되는 도5 (a)의 t2 시점에서 t3 시점까지 인버터(U1)의 출력전압은 Vcc가 된다.
v(t)의 값이 변함에 따라서 인버터(U1)의 출력전압은 0V와 Vcc를 반복하여 출력한다. 예를 들면, 애완견들의 짖는 소리는 100∼3,000㎐ 범위에 있기 때문에 그 전기신호(도3 참조)를 펄스로 변환하면 그 펄스신호의 주기는 상기 주파수의 역수에 해당하는 0.33∼10㎳의 주기를 갖는 펄스로 변환된다.
또한, 도3에서 짖는 소리로 판단할 수 있을 만큼의 유효진폭(예를 들면, 1/2 Vcc)을 갖는 신호가 50∼150㎳동안 지속되었으므로 그 신호를 변환시킨 펄스신호도 50∼150㎳동안 지속된다.
펄스변환부(20)의 인버터(U1)에서 출력되는 펄스는 제어부(30)에 입력되고, 제어부(30)는 입력된 펄스신호의 주기가 0.33∼10㎳이고, 그 지속시간이 50∼150㎳ 인지 여부에 의해 애완견의 짖는 소리인지를 판단한다.
도6에 본 발명에 의하여 소리센서가 감지한 신호로부터 개 짖는 소리를 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.
단계 S61에서 초기화 과정을 수행하고, 펄스변환부(20)로부터 펄스신호(예를 들면, 도5 (b)에 도시된 펄스신호)를 입력받는다(단계 S62). 단계 S63에서 상기 입력된 펄스신호가 "HIGH(Vcc)"인지를 판단하고, 펄스신호가 "HIGH(Vcc)"가 아니면(예를 들면, 도5 (b)의 t1에서 t2 까지의 시간) 단계 S62로 되돌아가서 그 과정을 반복한다.
단계 S63에서 상기 입력된 펄스신호가 "HIGH(Vcc)"인 경우(예를 들면, 도5 (b)의 t2의 시간), "HIGH(Vcc)" 지속시간을 산출하여 저장하고(단계 S64), 다시 상기 입력된 펄스신호가 "LOW/HIGH(Vcc)"인지를 판단하고(단계 S65), 펄스신호가 계속 "HIGH(Vcc)"이면 단계 S64로 되돌아가서 "HIGH(Vcc)" 지속시간(예를 들면, 도5 (b)의 t2에서 t3까지의 시간)을 산출하여 저장한다.
단계 S65에서 상기 입력된 펄스신호가 "LOW"상태(예를 들면, 도5 (b)의 t3시간)로 되는 경우, 펄스의 "HIGH(Vcc)" 상태가 종료하고 "LOW"상태가 시작된 것이므로, "LOW" 지속시간을 산출하여 저장하고(단계 S66), 다시 "LOW"상태가 종료되었는지를 판단하기 위하여 상기 입력된 펄스신호가 "LOW/HIGH(Vcc)"인지를 판단하고(단계 S67), 펄스신호가 계속 "LOW"상태이면, 단계 S66으로 되돌아가서 그 "LOW" 지속시간(예를 들면, 도5 (b)의 t3에서 t4까지의 시간)을 저장하는 과정을 반복한다.
단계 S67의 판단에서 "HIGH"로 판단되면(예를 들면, 도5 (b)의 t4 시간), 하나의 펄스가 완성된 것이므로, 단계 S68에서 "HIGH(Vcc)" 지속시간과 "LOW" 지속시간을 산출하여 그 합(예를 들면, 도5 (b)의 t2에서 t4까지의 시간)을 "펄스"의 주기로 산출하고, 상기 산출된 펄스의 주기가 0.33㎳∼10㎳이내인지를 판단한다(단계 S69).
상기 설정된 펄스의 주기가 0.33㎳∼10㎳이내가 아니면, 그 신호는 애완견이 짖는 소리의 주파수 범위(예를 들면, 100∼3,000㎐)에 포함되는 소리가 아니므로, 단계 S62로 되돌아가서 그 이하의 과정(예를 들면, 도5 (b)의 2번째 펄스 이후의 주기를 측정하는 과정)을 반복한다.
상기 설정된 펄스의 주기가 0.33㎳∼10㎳이내이면, 그 신호는 애완견이 짖는 소리의 주파수 범위(예를 들면, 100∼3,000㎐)에 포함되는 소리이므로, 이제까지 짖는 소리의 신호로 판단된 펄스들의 총 입력시간을 산출 및 저장하고(단계 S50), 총 펄스들의 입력시간이 50㎳∼150㎳이내인지를 판단한다(단계 S71).
총 펄스들의 입력시간이 50㎳∼150㎳이내가 아니면, 한번 짖는 소리가 종료한 것이 아니므로, 단계 S62로 되돌아가서 펄스변환부(20)로부터 입력되는 펄스신호의 주기를 산출하여 애완동물이 짖는 소리의 주파수 범위(예를 들면, 100∼3,000㎐)의 신호인지를 판별하여 짖는 소리로 판단할 수 있는 진폭을 갖는 신호들이 표시되는 부분에 대해 애완동물이 짖는 소리로 판별하는 과정을 반복한다.
총 펄스들의 입력시간이 50㎳∼150㎳이내인 경우, 짖는 소리로 판단하여 진동을 출력하거나 전기적 충격을 가하는 신호를 출력하고(단계 S72) 본 프로그램을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 소리센서에 의해 애완동물의 짖는 소리를 펄스로 변환하여 그 펄스의 주기와 지속시간에 의해 애완동물의 짖는 소리여부를 판단함으로써 애완동물의 성대에 접촉하지 않아도 짖는 소리를 정확하게 판단할 수 있고, 1개의 센서를 사용하여 장치의 크기를 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 애완동물의 짖는 소리를 전기신호로 변환하는 소리센서와(10);
    상기 소리센서(10)에서 출력되는 짖는 신호를 펄스로 변환하는 펄스변환부(20)와;
    상기 펄스변환부(20)에서 출력되는 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하는 범위에 있고, 사전에 측정된 상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간동안 상기 범위에 있는 펄스신호들이 출력되는 경우 짖는 소리로 판단하여 짖음 제한신호를 출력하도록 제어하는 제어부(30)와;
    상기 제어부(30)의 짖음 제한신호를 입력받아 충격전압을 출력하는 충격전압 발생부(40)와;
    상기 제어부(30)의 짖음 제한신호를 입력받아 진동을 출력하는 진동발생부(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 애완동물의 짖음 제한장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펄스변환부(20)는 소리센서(10)로부터 출력되는 전기신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 트랜지스터(Q1)에서 출력되는 전기신호를 특정전압을 기준으로 역위상으로 하여 펄스로 변환하는 인버터(U1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 애완동물의 짖음 제한장치.
  3. 초기화 과정을 수행하고, 애완동물의 짖는 소리를 감지하는 소리센서(10)로부터 출력되는 전기신호를 펄스로 변환하는 펄스변환부(20)로부터 펄스신호를 입력받는 단계와;
    상기 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하는지 판단하는 단계와;
    상기 펄스신호들의 주기가 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기에 해당하고, 상기 펄스신호들의 발생시간을 합하여 그 합산한 시간이 사전에 측정된 상기 신호 중 최대진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간의 범위에 있는 경우 애완동물의 짖는 소리로 결정하는 단계와;
    상기 애완동물의 짖는 소리로 판단되는 경우 충격전압 또는 진동을 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 애완동물의 짖음 제한장치의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 애완동물의 짖는 소리를 구성하는 신호의 주기는 0.33∼10㎳의 범위인 것을 특징으로 하는 애완동물의 짖음 제한장치의 제어방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 신호 중 최대 진폭의 1/2 진폭을 갖는 신호들의 지속시간은 50∼150㎳인 것을 특징으로 하는 애완동물의 짖음 제한장치의 제어방법.
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