KR101027871B1 - 레이저 삼구의 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 삼구의에 관한 것으로, 한 쌍의 반구형이 상호 결합되어 있으며 적어도 일부분에 이동홈이 형성되어 있는 본체와 상기 본체와 결합되어 상기 본체를 일정한 기울기로 회전시키는 회전부재를 갖는 지구의, 상기 이동홈을 따라 움직이도록 상기 지구의에 결합되어 있는 각도 조절 부재가 마련되어 있는 각도기, 상기 지구의를 향하여 적어도 하나의 레이저 빔을 발생시키며 독립적으로 회전이 가능한 레이저 발생기, 그리고 상기 회전부재와 상기 레이저 발생기를 회전시키는 전동부재가 설치되어 있는 회전평판을 포함한다. 이에 의해 태양과 지구 및 달의 관계를 눈으로 직접 관찰하고 모형실험 등을 통해서 이해할 수 있으며, 실제의 태양과 지구 및 달의 관계를 실감하면서 볼 수 있는 것과 동시에 자전 및 공전에 따른 태양의 고도 측정, 고도에 따른 태양의 에너지와 기온 변화, 지구본에서의 위도별 고도 변화, 지축의 경사와 고도 변화 등 구체적인 측정과 모형실험 등을 통해서 천체 현상을 용이하게 이해할 수 있다.

태양, 고도, 레이저, 삼구의, 지구의, 레이저 빔, 남중고도

Description

레이저 삼구의{LASER THREE GLOBE}

본 발명은 레이저 삼구의에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저의 직진성을 이용하여 태양의 평행광선을 재현하여 태양-지구-달의 자연적 현상을 모형적으로 보여줄 수 있는 레이저 삼구의에 관한 것이다.

일반적으로 지구의는 표면에 지도가 그려진 구가 지축을 본 떠 기울어진 축으로 회전 가능하게 지지를 받아 구성되는 것이 많다. 사용자는 구를 회전시켜 구면상의 임의의 부분을 볼 수 있는 것과 동시에, 이 회전이 지구의 자전을 나타나게 되어 있다.

또한, 지구는 자전하면서 태양을 중심으로 회전하는 공전을 행한다. 자전의 축인 지축이 공전 궤도면에 대해서 기울어져 있으므로 지구의 공전 궤도상의 위치 변화에 의해서 태양의 빛이 조사되는 면적 등이 차이가 난다. 따라서, 지구의에 대하여 각각의 계절에 따른 낮과 밤의 길이의 변화, 남중고도, 태양의 고도 등을 이해할 필요가 있다.

이와 같이 태양과 지구가 상호 복합적이며 유기적 관계에 있기 때문이며, 일반인이 부분적으로 이해한 것을 공간적 차원의 전체적인 장면으로 전환하는 과정에 서 어려움을 겪고 있다.

종래의 삼구의는 태양의 고도를 이해하기 위해서 태양으로부터 오는 평행광선이 하나의 전등불빛으로 이루어져 있어 태양 고도의 개념형성이 불가능한 문제점이 있으며, 지구의의 여러 지역에 닿는 하나하나의 빛은 눈으로 볼 수 없어 위도와 경도에 따른 태양 고도차를 학습자 스스로 관찰할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 지구의 자전 및 공전의 모습 등을 관련지어 이해하기 어려우며, 각 부재를 따로 따로 유선스위치로 조작해야 하기 때문에 번잡한 문제점이 있다.

또한, 종래의 삼구의는 장기간, 예를 들면 1년간, 에 지구의 낮과 밤 상태의 변화를 연속적으로 보여줄 수 없어 충분한 학습 효과를 기대할 수 있는 것이 아니었고, 또한 사람이 조작하지 않는 한 외관은 변화하지 않기 때문에 재미가 부족한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지구의 자전 및 공전의 모습, 자전 및 공전에 수반하는 낮과 밤의 변화된 모습 등을 각각 관련짓고 태양-지구-달의 관계에서 중요한 자연 현상을 시각적으로 파악할 수 있는 레이저 삼구의를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 태양-지구-달의 복합적인 관계를 설명하고, 구체물을 관찰·조작하면서 공간적 개념을 형성할 수 있도록 하여 태양의 고도를 학습자 스스로 발견할 수 있도록 하는 레이저 삼구의를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 지구 모형을 이용하여 위도에 따른 고도와 그림자의 길이를 조사하고, 지축이 기울어졌을 때와 기울어지지 않았을 때의 지구본을 광원 주위를 회전하면서 태양의 고도 변화를 한 눈에 볼 수 있는 레이저 삼구의를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 무선통신기술을 이용하여 여러 가지 채널로 지구의의 회전, 각도기의 각도 조절 및 레이저 빔의 조사 개수 및 방향조절을 동작시킬 수 있는 레이저 삼구의를 제공하는 데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의는, 한 쌍의 반구형이 상호 결합되어 있으며 적어도 일부분에 이동홈이 형성되어 있는 본체와 상기 본체와 결합되어 상기 본체를 일정한 기울기로 회전시키는 회전부재를 갖는 지구의, 상기 이동홈을 따라 움직이도록 상기 지구의에 결합되어 있는 각도 조절 부재가 마련되어 있는 각도기, 상기 지구의를 향하여 적어도 하나의 레이저 빔을 발생시키며 독립적으로 회전이 가능한 레이저 발생기, 그리고 상기 회전부재와 상기 레이저 발생기를 회전시키는 전동부재가 설치되어 있는 회전평판을 포함한다.

상기 각도 조절 부재는 상기 각도기를 제자리 회전시키거나 수직으로 회전시키는 각도기 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 레이저 발생기는 레이저 빔을 출력하는 레이저 다이오드 어셈블리, 상기 레이저 다이오드 어셈블리로부터 방출된 레이저 빔이 통과되는 관통공이 형성되어 있는 출력판, 그리고 상기 레이저 다이오드 어셈블리의 레이저 빔 출력을 제어하는 레이저 구동부를 포함할 수 있다.

상기 레이저 발생기는 일반 빛을 상기 지구의를 향하여 방사시키는 조명등 어셈블리를 더 포함할 수 있다.

상기 전동부재는 받침대, 상기 받침대의 내부에 구비된 구동모터, 상기 구동모터의 구동력을 상기 회전평판에 전달하는 회전주축, 상기 회전주축에 고정 결합되는 원동기어, 그리고 상기 원동기어와 상기 회전부재와 연결하는 체인을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의는 상기 지구의와 상기 각도기 및 상기 레이저 발생기 중 적어도 어느 하나를 원격으로 제어하는 원격 조종 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 원격 조종 부재는 상기 지구의의 회전과 상기 각도기의 각도 조절을 제어하는 무선 조종기와, 상기 레이저 발생기의 점멸 및 레이저 조사방향을 제어하는 레이저 송신기를 포함할 수 있다.

상기 레이저 송신기는 무선 송신이 가능한 송신부, 상기 레이저 송신기의 복수 개의 레이저를 선택적으로 ON 또는 OFF 시키는 레이저선택스위치와 자체 전원을 ON 또는 OFF 시키는 전원스위치를 포함하여 이루어져 상기 송신부로 제어신호를 출력하기 위한 스위치부, 전원공급을 위한 전원공급부, 그리고 상기 스위치부와 상기 전원공급부에 연결되어 있고 다른 구성요소들에 상기 전원공급부의 전원이 공급되도록 제어하는 전원공급제어부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의는 연기를 발생시켜 레이저 빔이 보이도록 하는 연기 발생 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연기 발생 부재는 상기 회전평판을 덮어 밀실을 형성하는 투명커버와, 상기 회전평판의 적어도 일부분에 배치되는 연기 상자를 포함할 수 있다.

상기 투명커버는 상기 레이저 발생기의 레이저 빔이 상기 지구의 이외에 맞지 않게 차단하는 차광부재를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 삼구의에 의하면 모형 실험을 통하 여 지구와 태양의 고도에 따라 지표면에 도달하는 에너지의 세기를 비교하고 기온이 태양의 고도에 따라 달라짐을 눈으로 직접 관찰하고 측정할 수 있어 정확한 고도 개념 형성에 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 삼구의에 의하면 실제의 태양과 지구 및 달의 관계를 실감하면서 볼 수 있는 것과 동시에 자전 및 공전에 따른 태양의 고도 측정, 고도에 따른 태양의 에너지와 기온 변화, 지구본에서의 위도별 고도 변화, 지축의 경사와 고도 변화, 낮과 밤의 변화, 일식과 월식 등 구체적인 측정과 모형실험 등을 통해서 이해할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 삼구의에 의하면 서보모터 및 송수신기를 이용하여 레이저 빔의 방향을 용이하게 설정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 삼구의에 의하면 지구의를 백구의나 철구의로 변경하는 것에 의해 지구의 위의 사물의 그림자가 변화되는 모습을 관찰하거나 지구의 위의 자료를 부착하여 알맞은 상황을 다양하게 설정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 회전부재의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 지구의와 각도기 구동부를 보여주기 위한 부분 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 각도기 구동부의 블럭구성도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 회전부재와 레이저 구동부의 연결관계를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발생기의 분리 사시도이고, 도 7은 도 6의 레이저 발생기의 레이저 구동부의 블럭구성도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 원격 조종 부재 및 수신기의 블럭구성도를 각각 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 삼구의는 지구의(100), 각도기(200), 레이저 발생기(300) 및 회전평판(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 지구의(100)를 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지구의(100)는 한 쌍의 반구형이 상호 결합되어 있으며, 반구 외주면에 세계지도를 도시하여 지구표면을 표현시켜 학습용 또는 장식용으로 이용되는 본체(110)와, 상기 본체(110)를 지지하는 지지대(120)와, 상기 본체(110)를 지구의 지축에 해당하는 23.5° 기울어진 상태로 회전시키는 회전부재(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 본체(110)는 상반구(112)와 하반구(114) 및 격판(116)이 하나로 결합되어 이루어질 수 있으며, 상기 상반구(112) 또는 하반구(114)에는 세로선을 따라 관통된 이동홈(112a,114a)이 형성되어 있어, 이 이동홈(112a,114a)을 따라 상하운동 및 회전운동되어 후술되는 레이저 발생기(300)에서 나온 레이저 빔의 각도를 재는 각도기(200)가 설치된다. 상기 본체(110)의 하부에는 후술되는 회전평판(400)과 회전부재(130)에 의해 결합되는 지지대(120)가 구비된다.

상기 회전부재(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지구의(100)를 자전되도록 하기 위한 것으로, 상기 본체(110)를 관통하여 설치되는 회전축(131)이 구비되고, 상기 회전축(131)의 하단에 결합되어 제1기어(132)와 제2기어(133)를 형성하고, 상기 제2기어(133)와 치합되는 제3기어(134)를 형성하여 상기 제3기어(134)의 기어봉(135)에 체인기어(136)를 고정시키고, 상기 체인기어(136)와 후술되는 체인과 연결시켜 후술되는 전동부재(410)에 의해 자전되도록 구성된다. 즉, 상기 회전축(131)은 본체(110)를 회전시켜 시간을 24시간에 1바퀴를 회전토록 할 수 있다. 그러나, 학습을 위해 속도 조절이 가능하다.

또한, 상기 지구의(100)는 상기 각도기(200)가 달린 지구의(100) 외에도 지구의(100) 위의 사물의 그림자가 변화되는 모습을 관찰할 수 있도록 한 백구의나, 지구의 위의 자료를 부착하여 알맞은 상황을 설정할 수 있도록 한 철구의가 더 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 미도시된 달은 지구의(100)의 일측에 결합되어 있을 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 각도기(200)를 설명한다.

상기 각도기(200)는 레이저 발생기(300)에서 나온 빛의 각도를 재는 도구로서, 본 발명의 레이저 삼구의에서 아동의 관찰, 측정 등 기초 탐구 과정을 통하여 탐구 학습이 이루어지도록 할 수 있는 도구이다. 상기 각도기(200)는 상기 지구의(100)의 이동홈(112a,114a)을 따라 움직이도록 상기 지구의(100)에 결합되어 있는 각도 조절 부재(210)가 마련되어 있다.

여기서 상기 각도 조절 부재(210)는 상기 각도기를 제자리 회전시키거나 수직으로 회전시키는 각도기 구동부(220)를 포함할 수 있다.

상기 각도기 구동부(220)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각도기(200)를 지지하는 연결봉(221)과, 상기 연결봉(221)을 제자리 회전시키거나 수직으로 회전시키는 제1 서보모터부(222)와, 상기 제1 서보모터부(222)를 상기 지구의(100)에 결합시키는 고정구(223)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 서보모터부(222)는 상기 연결봉(221)과 결합되어 각도기(200)를 모터축과 함께 제자리 회전시키는 서보모터 R(222a)와, 모터축을 수직으로 회전시켜 상기 서보모터 R(222a) 자체를 회전시키는 서보모터 P(222b)로 구성될 수 있다. 따라서 상기 제1 서보모터부(222)에 연결된 제1 스위치부(227)가 인가되면 서보모터 R(222a) 또는 서보모터 P(222b)가 동작되어 각도기(200)의 상하 위치와 방향이 변경시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 각도 조절 부재(210)는 상기 제1 서보모터부(222)에 전원을 공급하기 위하여 상기 지구의(100)의 내부에 각도기 전원부(224)가 탑재될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도기(200)는 후술되는 원격 조종 부 재(500)로부터 신호를 받고 제어신호를 생성하는 각도기 제어신호 수신부(225)와, 상기 각도기 제어신호 수신부(225)의 제어신호를 받는 각도기 제어부(226), 그리고 상기 각도기 제어부(226)로부터의 제어신호에 의하여 상기 각도기 전원부(224)의 전원을 상기 제1 서보모터부(222)에 공급하도록 개폐되는 제1 스위치부(227)가 더 구비되어 원격으로 각도기(200)의 제자리 회전 또는 수직 회전을 제어할 수도 있다.

다음, 본 발명에 따른 레이저 발생기(300)를 설명한다.

상기 레이저 발생기(300)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지구의(100)를 향하여 레이저 빔을 발생시키는 것으로, 전원을 연결하면 레이저 빔이 조사되게 된다. 이 레이저 빔은 태양 빛에 해당하고, 레이저 빔이 조사되게 되면 지구의(100)와 달을 비추게 된다. 지구의(100)에서는 레이저 빔을 받는 부분이 낮이고, 레이저 빔을 받지 못하는 부분이 밤이 되도록 한 것이다. 이와 같이 상기 레이저 발생기(300)는 크게 하우징(310)과, 레이저 다이오드 어셈블리(320)와, 출력판(330) 그리고 레이저 구동부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 하우징(310)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 반구형 형상을 가질 수 있으며 여러 개의 조각으로 결합되어 있을 수 있다. 상기 하우징(310)은 내부로 레이저 다이오드 어셈블리(320), 출력판(330) 그리고 레이저 구동부(340)가 탑재되어 있다. 상기 하우징(310)의 일측면에는 레이저 다이오드 어셈블리(320)로부터 방출된 빔이 통과될 수 있도록 레이저의 직경만큼 타공된 설치공(332)이 뚫려 있는 출력판(330)이 설치된다.

상기 레이저 다이오드 어셈블리(320)는 하우징(310)의 내부에 구비되어 태양빛의 역할을 하는 레이저 빔을 조사하기 위한 것으로, 레이저는 레이저 포인터에서 빼내어 (-)극은 후술되는 제2 스위치부(347)에 전원공급선(372)으로 연결하고, (+)극은 레이저의 머리 부분에 연결하여 상기 출력판(330)에 꽂아 지구의(100)에 대하여 평행한 직선이 되도록 고정시킨다. 여기서 레이저는 그린이나 블루레이저에 비해 10㎽ 내외의 밝기를 가지고 있으며 안정성이 가장 높은 레드레이저를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 레이저 구동부(340)는 상기 레이저 다이오드 어셈블리((320)의 레이저 빔 출력을 제어하는 것으로, 상기 레이저 전원부(341), 레이저 제어신호 수신부(343), 레이저 제어부(345) 그리고 제2 스위치부(347)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 레이저 전원부(341)는 구성요소들의 전원을 공급하는 것으로, 외부부터 AC 또는 DC전원을 공급받거나 건전지가 이용될 수 있다. 상기 레이저 제어신호 수신부(343)는 후술되는 원격 조종 부재(500)로부터 신호를 받고 제어신호를 생성한다. 상기 레이저 제어부(345)는 상기 레이저 제어신호 수신부(330)의 제어신호를 받는다. 상기 제2 스위치부(347)는 상기 레이저 제어부(345)의 제어신호에 의해 스위칭을 통하여 상기 레이저 전원부(341)와 선택적으로 접점되어 지구의(100)를 향하여 적절한 개수 및 위치의 레이저 빔을 조사하게 할 수 있다.

그리고, 상기 레이저 발생기(300)는 후술되는 원격 조종 부재(500)의 제어에 의해 레이저 빔의 방향을 원격으로 설정할 수 있다. 이를 위해 상기 레이저 발생기(300)는 상기 출력판(330)을 움직이게 하는 제2 서보모터부(349)가 더 구비될 수 있다. 상기 제2 서보모터부(349)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 제어부(345)로부터의 제어신호에 의하여 상기 출력판(330)을 좌우로 이동시키는 서보모터 X(349a)와, 상기 출력판(330)을 상하로 이동시키는 서보모터 Y(349b)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 레이저 발생시(300)는 독립적으로 회전 가능하게 후술되는 회전원판(400)에 설치되어 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술하기로 한다.

이와 같이 구성되는 레이저 발생기(300)는 지구의(100)와 각도기(200)와 함께 사용하여 태양의 고도를 측정할 수 있다. 즉, 태양의 고도란 태양의 빛과 지표면이 이루는 각을 말하는 것으로, 레이저 발생기(300)에서 조사된 레이저 빔와 지구의의 평면에서 각도기(200)와 이루는 입사 각도를 확인하면 간편하게 알 수 있게 되는 것이다. 또한, 태양의 남중 고도와 시각은 세로선상의 레이저 빔이 지구의(100)에 닿는 지점이라는 것을 관찰할 수 있게 된다. 또한, 레이저 빔이 지구의(100)의 지표면과 이루는 각이 10도 미만으로 줄어들 때 넓게 퍼지는 현상을 자연스럽게 관찰할 수 있다. 또한, 태양의 고도가 높으면 기온이 높은 까닭을 관찰할 수 있다. 즉, 태양의 고도와 기온은 지구의(100)의 표면에 닿는 레이저 빔의 표면적 넓이를 비교하여 알 수 있다. 극지방에서 레이저 빔이 지표면에 넓게 비춰지는 현상이 나타난다.

또한, 일식과 월식현상도 관찰할 수 있다. 종래의 백열등에 의한 일식과 월식 현상은 지구나 달의 그림자에 가려지는 것으로 관찰할 수 있는 반면에 본 발명에 따르면 일식과 월식현상을 레이저 빔이 지구나 달에 도달하는 정도를 관찰할 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 회전평판(400)을 설명한다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전평판(400)은 상기 지구의(100)와 상기 레이저 발생기(300)를 지지하여 지구의 공전 궤도면을 형성하는 것이다.

상기 회전평판(400)은 소정의 두께로 형성되어 있으며, 일측에 결합공(402)이 형성되어 있어 상기 지구의(100)의 회전부재(130)가 결합되며, 타측 상면에 상기 레이저 발생기(300)를 독립적으로 회전가능하게 지지되어 있는 전동부재(410)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 전동부재(410)는 지면을 지지할 수 있도록 상측이 좁고 하측이 넓은 원판형상으로 내부는 속이 빈 상태에서 구동모터(414)가 설치되어 있는 받침대(412)를 구비하고, 상기 받침대(412)의 가운데로 세워지는 고정축(416)의 내부에는 상기 구동모터(414)의 구동력으로 회전하는 회전주축(418)이 세워져 있다. 따라서, 상기 회전주축(418)에 상기 레이저 발생기(300)의 하우징(310)을 결합시켜 구동모터(414)의 구동에 의해 회전되도록 설치된다.

또한, 상기 전동부재(410)는 상기 회전주축(418)을 기준으로 회전평판(400)이 1회전하게 되면 1년을 의미한다. 이때 회전평판(400)이 1회전할 때 상기 지구의(100)가 365회전을 하도록 원동기어(420) 및 체인(422)이 더 구비될 수 있다. 즉, 상기 구동모터(414)의 모터봉에 원동기어(420)를 형성시키고 상기 지구의(100)의 체인기어(136)에 체인(422)으로 연결시켜 함께 회전시키도록 하는 것이다.

따라서, 상기 받침대(412) 내부에 구비된 구동모터(414)의 구동력은 회전주축(418)에 전달되어 회전평판(400)을 회전시켜 공전하는 것을 보여 줄 수 있게 된다. 이와 동시에 상기 구동모터(414)의 구동력이 모터봉의 원동기어(420)에 전달되고, 체인(422)을 거쳐 상기 지구의(100)의 체인기어(136)에 전달되어 제1,2,3기어(132,133,134)를 거쳐 회전축(131)을 회전시킴으로써 상기 지구의(100)가 자전하게 된다.

이와 같이 구성되는 전동부재(410)에 의해 삼구의를 회전시키면 공전과 자전현상을 볼 수 있으며 계절의 변화가 생기는 까닭을 관찰할 수 있다. 이때 상기 레이저 발생기(300)는 회전주축(318)에 의해 회전평판(400)과 함께 회전되므로 항상 지구의(100)를 향하여 레이저 빔을 계속 비출 수 있게 된다.

그리고, 상기 전동부재(400)에 의해 상기 레이저 발생기(300)가 사용자가 손으로도 임의로 좌우회전 가능하게 설치되어 있어 레이저 빔의 방향을 수동으로 조정할 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 발생기(300)는 상기 하우징(310)의 타측면에 구비되어 일반 빛을 상기 지구의(100)를 향하여 방사시켜 밤과 낮을 표현할 수 있는 조명등 어셈블리(350)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

조명등 어셈블리(350)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(310)의 타측면으로 일반 백열등이나 형광등, 할로겐 램프의 빛이 통과될 수 있을 만큼 타공된 설치공(미도시)이 뚫려 있으며, 여기에 광원(352)과 반사갓(354)이 설치된다. 상기 반사갓(354)은 일반적인 형상을 가지며, 조명등 어셈블리(350) 역시 하우 징(310) 내부에 탑재되어 있는 기판상의 레이저 전원부(341)에 의하여 전원을 공급받는다. 만약, 레이저 발생기(300)를 180도 회전시키면 레이저 발생기(300)의 타측면에 구비된 조명등 어셈블리(350)를 광원으로 쓸 수 있게 된다. 이와 같이 상기 레이저 발생기(300)를 회전시켜 조명등 어셈블리(350)로 하여금 지구의(100)를 향하여 빛을 비출 수 있도록 했을 때, 상기 조명등 어셈블리(350)의 위치가 지구의(100)의 정면을 향하도록 회전평판(400)의 상면에는 한 쌍의 스토퍼(430)가 더 구비될 수 있다. 이와 같이 구성되는 조명등 어셈블리(350)에 의해 지구의(100)를 비추어 낮과 밤을 표시할 수 있으며, 낮과 밤의 길이 변화는 지구의 자전축은 기울어진 채로 스스로 자전하면서 태양 주위를 공전하고 있기 때문임을 이해시킬 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의를 설명하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의는 원격 조종 부재(500) 및 수신기(600)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

원격 조종 부재(500)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지구의(100)와 상기 각도기(200) 및 상기 레이저 발생기(300) 중 적어도 어느 하나를 원격으로 제어하기 위한 것으로, 크게 상기 지구의(100)의 자전과 상기 각도기(200)의 상하 및 좌우 회전을 제어하는 무선 조종기(510)와, 상기 레이저 발생기(300)의 레이저를 제어하는 레이저 송신기(520)를 포함하여 구성될 수 있다.

무선 조종기(510)는 상기 전동부재(410)의 구동모터(414)를 제어하여 지구 의(100)의 자전을 제어하고, 상기 각도기 구동부(220)의 제1 서보모터부(224)를 제어하여 각도기의 제자리 회전 또는 수직회전을 제어하고, 상기 레이저 구동부(340)의 제2 서보모터부(349)를 제어하여 레이저의 선택 및 출력을 제어하는 역할을 한다. 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 무선 조종기(510)는 통상의 무선 조정 장치와 동일한 형태인 좌측 레버(512)와 우측 레버(513)를 갖는 컨트롤 박스의 형태의 케이스(511)와 송신부(515) 및 전원공급부(516)로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 설계자의 의도에 따라 무선 조종기(510)를 다양한 형태로 제공될 수 있다. 여기서 상기 좌측 레버(512)는 송신부(515)를 통해 제1 서보모터부(224)를 제어하여 각도기(200)의 상하운동 및 회전운동을 컨트롤하고 속도조절이 가능하다. 또한, 상기 우측 레버(513)는 구동모터(414)를 제어하여 지구의(100)의 자전을 컨트롤하는 것으로 방향과 속도를 자유롭게 조절할 수 있다. 또한, 상기 우측 레버(513)는 변경모드스위치(514)로 모드를 변경하여 송신부(515)를 통해 제2 서보모터부(349)를 제어하여 출력판(330)의 상하좌우로 이동시킬 수 있다. 상기 송신부(515)는 후술되는 수신기(600)로 무선 신호를 발신하는 구성요소로서, 전방으로 신호를 발신할 수 있도록 발광소자인 경우에는 다수 개가 케이스의 측면에 걸쳐 일정간격으로 배열되어 장착되고, 도시된 바와 같이 FM 송신소자인 경우에는 전방향 송신이 가능하므로 케이스(511)의 소정부위에 장착된다. 그리고, 상기 무선 조종기(510)의 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(516)가 구비된다. 그리고 상기 전원공급부(516)의 전원은 무선 조종기(510)의 각 구성요소에 전달된다.

레이저 송신기(520)는, 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 케이스(521), 송신부(523), 스위치(525), 전원공급부(527) 및 전원공급제어부(529)를 포함하여 구성되어 여러 형태의 레이저가 발산되도록 제어하는 것이다.

상기 케이스(521)의 형상은 어떠한 형상이든 무관하고, 단지 각종 스위치(525)가 설치될 수 있는 일정면적의 편평한 상부면을 갖고 있으면 된다.

상기 송신부(523)는 후술되는 수신기(600)로 무선 신호를 발신하는 구성요소로서, 전방으로 신호를 발신할 수 있도록 발광소자인 경우에는 다수 개가 케이스의 측면에 걸쳐 일정간격으로 배열되어 장착되고, 도시된 바와 같이 FM 송신소자인 경우에는 전방향 송신이 가능하므로 케이스(521)의 소정부위에 장착된다.

상기 스위치(525)는 사용자가 손으로 조작하여 레이저 송신기를 작동시키기 위한 제어신호를 발생시키기 위한 것으로서, 레이저 송신기(520)의 복수 개의 레이저 조사를 선택적으로 ON 또는 OFF 시키는 레이저선택스위치(525a)와 전체 레이저에 전원을 공급하는 전원스위치(525b)를 포함하여 이루어진다. 상기 레이저선택스위치(525a)와 전원스위치(525b)는 ON 또는 OFF 명령만을 발하게 되므로, 통상 버튼 형태의 스위치나 위 또는 아래로 젖히는 형태의 스위치가 채용될 수 있다.

상기 레이저선택스위치(525a)는 상기 레이저 발생기(300)의 레이저 묶음과 동일한 개수의 릴레이가 설치될 수 있다. 예를 들면 도 에 도시된 바와 같이, 10개의 스위치로 구성될 수 있다. 즉, 상기 레이저선택스위치(525a)에 의한 레이저가 가리키는 태양 광선의 위치는 다음과 같다. 스위치 1번은 태양의 남중고도를 가리키기 위한 것으로 레이저 1 내지 21번에 해당한다. 스위치 2번은 적도 선상의 태양 의 고도를 가리키기 위한 것으로 적도선 상의 레이저에 해당할 수 있다. 스위치 3번 내지 10번은 경도선 상의 태양의 고도를 가리키기 위한 것으로, 스위치 3번은 8시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 4번은 9시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 5번은 10시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 6번은 11시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 7번은 13시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 8번은 14시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 9번은 15시경의 경도선 상의 레이저, 스위치 10번은 16시경의 경도선 상의 레이저를 가리키도록 할 수 있다. 따라서, 사용자가 필요로 하는 영역으로 레이저를 조사시킬 수 있어 계절에 따른 태양의 남중 고도와 그림자의 길이가 달라지는 까닭을 관찰할 수 있다. 또한, 스위치 1~4번을 올리고 지구의(100)를 돌려 공전할 때 생기는 지축의 변화와 계절의 관계, 고도의 관계 그리고 고도에 따라 달라지는 그림자의 길이에 대해서도 파악할 수 있게 된다. 또한, 하루 동안의 태양의 고도변화를 관찰할 수 있다. 스위치 5번을 올려 가로선상의 레이저 빔으로 하루 동안의 태양고도와 기온변화에 대해 관찰할 수 있다.

그리고, 상기 전원공급부(527)는 상기 레이저 송신기의 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 것으로, 상기 전원공급부(527)의 전원은 전원공급제어부(529)를 통해 레이저 송신기(520)의 각 구성요소에 전달된다. 상기 전원공급제어부(529)는 상기 전원스위치(525b)와 연동되어 전원스위치(525b)가 ON 상태가 되는 순간 다른 구성요소들에 전원공급부(527)의 전원이 공급되도록 한다.

수신기(600)는 상기 각도기(200)와 상기 레이저 발생기(300) 및 상기 회전평판(400)의 소정 위치에 각각 설치되어 상기 원격 조정 장치(500)로부터 수신되는 제어 신호를 가공처리하여 작동신호를 출력하는 것이다. 즉, 상기 무선 조종기(510)의 송신부(515)와 레이저 송신기(520)의 송신부(523)가 발하는 명령신호를 수신하여 전송된 작동신호에 따라 상기 회전평판(400)의 전동부재(410)나 상기 각도기(200)의 각도기 구동부(220) 또는 상기 레이저 발생기(300)의 레이저 구동부(340)로 전달하게 된다. 즉, 상기 수신기(600)는 상기 무선 조종기(510)로부터 지구의 제어신호를 수신하면, 이를 가공처리하여 지구의(100)를 자전시키는 작동신호로 변환하여 상기 회전평판(400)에 설치되어 있는 전동부재(410)로 출력한다. 그러면 상기 전동부재(410)는 전송된 작동 신호에 의해 구동모터(414)를 구동시켜 모터봉을 회전시킴으로써 원동기어(420), 체인(422), 체인기어(136), 제1,2,3기어(132,133,134)를 거쳐 회전축(131)을 회전시킴으로써 지구의(100)가 자전하게 된다.

또한, 상기 수신기(600)는 상기 무선 조종기(510)로부터 각도기 제어신호를 수신하면, 이를 가공처리하여 각도기(200)의 위치를 변경시키는 작동신호로 변환하여 상기 각도 조절 부재(210)의 각도기 구동부(220)로 출력한다. 그러면 상기 각도기 구동부(220)는 전송된 작동 신호에 의해 제1 서보모터부(224)를 구동시켜 각도기(200)를 상하로 이동시키거나 제자리 회전시키게 된다. 또한, 상기 수신기(600)는 상기 레이저 송신기(520)로부터 레이저 제어신호를 수신하면, 이를 가공처리하여 상기 레이저 발생기(300)를 작동시키는 작동신호로 변환하여 상기 레이저 발생기(300)의 레이저 구동부(340)로 출력한다. 그러면 상기 레이저 구동부(340)는 전송된 작동 신호에 의해 소정의 에너지와 펄스레이터를 갖는 레이저를 출력하게 된 다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의를 설명하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 삼구의는 연기 발생 부재(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

연기 발생 부재(700)는 도 1에 도시된 바와 같이, 투명커버(710)와, 연기 상자(720)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 투명커버(710)는 회전평판(400)을 덮어 밀실을 형성하는 것으로 내부가 보일 수 있도록 유리나 플라스틱 등의 투명재로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 레이저는 장시간 눈에 노출시키는 경우 망막을 자극하는 위험성이 있다. 그러므로 보안경을 착용해야 하지만 보안경이 없는 경우에도 위험을 감수시킬 것이 있는 것이 좋다. 따라서, 상기 연기 발생 부재(700)는 투명커버(710)에 레이저 빔이 비춰지는 면에는 검정색 아크릴을 사용하여 레이저 빔이 투과하지 못하도록 하는 차광부재(712)가 더 구비되는 것이 안전을 위해 바람직하다. 상기 연기 상자(720)는 도시된 바와 같이 회전평판(400)의 상면에 형성된 설치홈(440)에 안착시키고 향과 같은 발연제(722)를 피워 설치홈(440)의 내부에 넣으면 발연제(722)가 연소되면서 연기가 투명커버(710) 안을 채워지도록 하여 공기 중에 보이지 않는 레이저 빔을 눈으로 볼 수 있도록 한 것이다.

이상과 같이 설명한 본 발명에 따른 레이저 삼구의는 레이저의 직진성, 입사각에 따른 빛의 도달면적 차이, 자전과 공전에 의한 태양의 고도변화, 천정에 그려지는 태양의 일주운동 등의 원리가 적용되어 학습자가 알 수 있도록 한 유용한 발 명이다.

이상에서 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 전체 사시도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 회전부재의 분리 사시도,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 지구의와 각도기 구동부를 보여주기 위한 부분 사시도,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 각도기 구동부의 블럭구성도,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 삼구의의 회전부재와 레이저 구동부의 연결관계를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발생기의 분리 사시도,

도 7은 도 6의 레이저 발생기의 레이저 구동부의 블럭구성도, 그리고

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 원격 조종 부재 및 수신기의 블럭구성도를 각각 나타낸 것이다.

*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명*

100. 지구의 110. 본체

112. 상반구 114. 하반구

112a,114a. 이동홈 116. 격판

120. 지지대 130. 회전부재

200. 각도기 210. 각도 조절 부재

220. 각도기 구동부 221. 연결봉

222. 제1 서보모터부 223. 고정구

224. 각도기 전원부 225. 각도기 제어신호 수신부

226. 각도기 제어부 227. 제1 스위치부

300. 레이저 발생기 310. 하우징

320. 레이저 다이오드 어셈블리 330. 출력판

340. 레이저 구동부 341. 레이저 전원부

343. 레이저 제어신호 수신부 345. 레이저 제어부

347. 제2 스위치부 349. 제2 서보모터부

350. 조명등 어셈블리 400. 회전평판

410. 전동부재 412. 받침대

414. 구동모터 416. 고정축

418. 회전주축 420. 원동기어

422. 체인 430. 스토퍼

440. 설치홈 500. 원격 조종 부재

510. 무선 조종기 511. 케이스

512. 좌측 레버 513. 우측 레버

514. 변경모드스위치 515. 송신부

516. 전원공급부 520. 레이저 송신기

521. 케이스 523. 송신부

525. 스위치 527. 전원공급부

529. 전원공급제어부 600. 수신기

700. 연기 발생 부재 710. 투명커버

712. 차광부재 720. 연기 상자

722. 발연재

Claims (10)

1. 한 쌍의 반구형이 상호 결합되어 있으며 적어도 일부분에 이동홈이 형성되어 있는 본체와, 상기 본체와 결합되어 상기 본체를 일정한 기울기로 회전시키는 회전부재를 갖는 지구의,

   상기 이동홈을 따라 움직이도록 상기 지구의에 결합되어 있는 각도 조절 부재가 마련되어 있는 각도기,

   상기 지구의를 향하여 적어도 하나의 레이저 빔을 발생시키며, 독립적으로 회전이 가능한 레이저 발생기, 그리고

   상기 회전부재와 상기 레이저 발생기를 회전시키는 전동부재가 설치되어 있는 회전평판을

   포함하며,

   상기 각도 조절 부재는,

   상기 각도기를 제자리 회전시키거나 수직으로 회전시키는 각도기 구동부를

   더 포함하는

   레이저 삼구의.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 레이저 발생기는,

   레이저 빔을 출력하는 레이저 다이오드 어셈블리,

   상기 레이저 다이오드 어셈블리로부터 방출된 레이저 빔이 통과되는 관통공이 형성되어 있는 출력판, 그리고

   상기 레이저 다이오드 어셈블리의 레이저 빔 출력을 제어하는 레이저 구동부를

   포함하는 레이저 삼구의.
4. 제1항 또는 제3항에서,

   상기 레이저 발생기는,

   일반 빛을 상기 지구의를 향하여 방사시키는 조명등 어셈블리를

   더 포함하는 레이저 삼구의.
5. 제1항에서,

   상기 전동부재는,

   받침대,

   상기 받침대의 내부에 구비된 구동모터,

   상기 구동모터의 구동력을 상기 회전평판에 전달하는 회전주축,

   상기 회전주축에 고정 결합되는 원동기어, 그리고

   상기 원동기어와 상기 회전부재와 연결하는 체인을

   포함하는 레이저 삼구의.
6. 제1항에서,

   상기 지구의와 상기 각도기 및 상기 레이저 발생기 중 적어도 어느 하나를 원격으로 제어하는 원격 조종 부재를

   더 포함하는 레이저 삼구의.
7. 제6항에서,

   상기 원격 조종 부재는,

   상기 지구의의 회전과 상기 각도기의 각도 조절을 제어하는 무선 조종기와,

   상기 레이저 발생기의 점멸 및 레이저 조사방향을 제어하는 레이저 송신기를

   포함하는 레이저 삼구의.
8. 제7항에서,

   상기 레이저 송신기는,

   무선 송신이 가능한 송신부,

   상기 레이저 송신기의 복수 개의 레이저를 선택적으로 ON 또는 OFF 시키는 레이저선택스위치와, 자체 전원을 ON 또는 OFF 시키는 전원스위치를 포함하여 이루어져 상기 송신부로 제어신호를 출력하기 위한 스위치부,

   전원공급을 위한 전원공급부, 그리고

   상기 스위치부와 상기 전원공급부에 연결되어 있고, 다른 구성요소들에 상기 전원공급부의 전원이 공급되도록 제어하는 전원공급제어부를

   포함하는 레이저 삼구의.
9. 제1항에서,

   상기 회전평판을 덮어 밀실을 형성하는 투명커버와, 상기 회전평판의 적어도 일부분에 배치되는 연기 상자를 갖는 연기 발생 부재를

   더 포함하는 레이저 삼구의.
10. 제9항에서,

    상기 투명커버는,

    상기 레이저 발생기의 레이저 빔이 상기 지구의 이외에 맞지 않게 차단하는 차광부재를

    더 포함하는 레이저 삼구의.

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