KR101322644B1 - 디지털 신장계 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신장계는,
상기 디지털 신장계의 수직프레임 내에 종방향으로 내설되며, 일정 피치로 N, S극이 교대로 착자된 자기눈금이 형성된 자기 스케일;
상기 수직프레임에 종방향으로 형성된 슬라이딩홈;
상기 슬라이딩홈에 슬라이딩이 용이하게 장착되도록 슬라이딩돌부가 형성되어 상기 자기스케일의 길이방향으로 이동하면서 변위를 계측하는 이동계측기;
상기 이동계측기의 일측단에서 상기 자기 스케일과 대면하는 위치에 장착된 변위 센서부;
상기 변위센서부에 장착되며, 이동된 변위와 이동방향에 대한 신호를 출력하기 위하여 상기 자기스케일의 피치에 N + 1/4 피치(N은 0과 양의 정수임) 간격으로 이격되어 평행하게 배치되는 제1, 2홀센서;
상기 변위센서부에 장착되며 상기 제1, 2 홀센서와 수직방향에 배치되어 기준 변위를 측정하는 제3홀센서;
상기 자기스케일의 일정 지점의 자기 눈금에 기준 변위를 측정을 위하여 형성된 기준변위부;
상기 제1 내지 제3홀센서의 출력 신호를 받아 이동방향 및 이동거리를 연산함으로써, 지정된 기준 변위로부터 측정된 이동 변위만큼 가감하여 측정된 신장에 대한 길이를 연산하는 연산제어부;
상기 연산제어부의 출력에 따라 신장의 길이를 나타내는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디지털 신장계{Digital Extensometer}

본 발명은 간편하게 신장을 측정할 수 있는 경제적인 디지털 신장계에 관한 것이다.

신장이란 바로 서 있을 때 바닥면으로부터 머리끝까지의 수직거리를 말한다

일반적으로 사용되던 신장계는 목제 신장계로 측정자가 피측정자가 신장계에 올라섰을 때, 직접 눈금을 읽어 측정하게 된다.

또한, 종래의 자동 디지털 신장계는 헤드 터치바가 수직 기둥을 따라 모터 구동에 의해 하강하여 피측정자의 머리에 접촉하게 되면, 헤드 터치바에 내장된 접촉검출센서로부터 헤드 터치바의 위치정보에 대한 신장 측정 신호가 출력되어, 모니터에 측정치를 표시하게 된다.

이러한 종래의 디지털 신장계는 투명자에 눈금을 표시하고 적외선 포토센서에 의해 펄스신호를 검출하여 변위를 측정하였다.

본 출원인이 출원하여 등록된 10-0185269호 리니어 인코더를 사용한 신장측정기는 수직의 골조프레임 내부에서 스케일프레임에 상하 승강이 자재롭게 설치되는 슬라이더 등의 승강부재를 구비하며, 상기 승강부재 일측에는 골조프레임의 전면측으로 돌출되어 피측정자의 머리에 터치되었을 때 그 터치신호를 중앙처리장치에 인가시킬 수 있는 머리터치대를 일체로 구비하고, 스케일프레임의 내측에는 종열로 고정 구비되는 리니어 스케일을 구비하며, 승강부재에는 리니어 스케일의 눈금을 펄스로 계측하는 포토센서를 구비하여서, 상기 승강부재가 중앙처리장치의 승강제어회로에 의하여 제어되는 기어드모터로 승강되면서 머리 터치대의 터치신호 여하에 따라서 포토센서가 리니어 스케일의 펄스변위를 계측하여 이 계측된 펄스를 중앙처리장치에서 연산하여 신장치를 디지털숫자로 표시하는 신장측정기에 대한 내용이 개시되어 있다.

상기 특허에 의하면, 리니어 스케일이나 승강부재의 이동궤적내의 상.하단 어느 일측에 각각 로우(Lo)나 하이(Hi) 펄스로 검출되는 상. 하한 위치용 변형 눈금부를 구비하고, 상기 승강부재에는 상기 변형눈금부의 펄스를 검출하는 하나 이상의 포토센서를 구비하며, 중앙처리장치에는 상기 포토센서가 리니어스케일에서 정상펄스 및 로우나 하이 펄스를 검출하는 구성이 포함된다.

일반적으로 사용되는 종래의 디지털 신장계는 집안에 비치하기에는 내부 공간을 많이 차지하게 되고 또한 적외선 검출장치 및 그 제어장치에 대한 비용 부담이 커서 가정에서 쉽게 사용되기가 곤란하게 된다.

또한, 이동식 검진차나 외지에 방문하여 신체검사를 할 경우에도 종래의 디지털 신장계보다 간편하고 휴대할 수 있는 경제적인 디지털 신장계가 요구된다.

국내 등록특허공보 10-0185269

본 발명은 과제는 간편하고 경제적으로 제작할 수 있으며 전력소모를 줄일 수 있는 디지털 신장계를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명은 휴대 보관이 용이하며 임의의 장소에서 간편하게 설치하여 신장을 측정할 수 있는 디지털 신장계를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 디지털 신장계는 신장 측정기의 수직프레임 내에 종방향으로 내설되며, 일정 피치로 N, S극이 교대로 착자된 자기눈금이 형성된 자기 스케일;

상기 스케일 수직프레임에 종방향으로 형성된 슬라이딩홈;

상기 슬라이딩홈에 슬라이딩이 용이하도록 장착되어 자기스케일의 길이방향으로 이동하면서 변위를 계측하는 이동계측기;

상기 이동계측기의 말단에서 상기 자기 스케일과 대면하는 위치에 장착된 변위 센서부;

상기 변위센서부에 장착되며, 이동된 변위와 이동방향에 대한 신호를 출력하기 위하여 상기 자기스케일의 피치에 N + 1/4 피치(N은 0과 양의 정수임) 간격으로 평행하게 배치되는 제1, 2홀센서;

상기 변위센서부에 장착되며 상기 제1, 2 홀센서와 수직방향에 배치되어 기준 변위를 측정하는 제3홀센서;

상기 자기스케일의 일정 지점의 자기 눈금에 기준 변위를 측정을 위하여 형성된 기준변위부;

상기 변위센서부의 출력 신호를 받아 이동방향 및 이동거리를 연산하여 지정된 기준 변위로부터 측정된 이동 변위만큼 가감하여 신장에 길이를 연산하는 연산제어부;

상기 연산제어부의 출력에 따라 신장의 길이를 나타내는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계를 포함한다.

본 발명의 일 측면에서, 상기 기준변위부는 일부 영역은 자화되지 않은 역역이 형성되며, 상기 연산 제어부에서 상기 기준변위를 연산하는 수단은 상기 제3홀센서가 상기 자화되지 않은 영역을 지나면서 출력하는 신호를 감지하여 상기 기준 변위점을 연산하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계이다.

또한, 상기 연산제어부에서 이동방향을 연산하는 수단은 제1, 2 홀센서에서 출력되는 파형 신호가 상승 또는 하향시 발생하는 트리거 펄스를 상기 파형 신호와 각 논리곱한 출력신호를 비교하여 이동방향을 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직프레임의 양측 가이드부는 자성체의 재질로 형성하고 상기 가이드부와 대면하는 이동계측기의 일측에는 자석이 장착된 것을 더 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 3개의 홀 센서와 자기 스케일만으로 신장 길이를 정확하게 측정할 수 있는 경제적인 휴대용 신장계를 제공할 수 있게 된다.

또한, 이동계측기가 위치하는 부위에 대한 변위를 저장하지 않고 초기화된 상태에서 기준점에 의하여 길이를 측정하는 구성을 채택함으로써, 사용하지 않을 경우에 불필요한 대기전력을 줄일 수 있는 효과가 있고 최소한의 센서 구성으로 전력 소비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 4mm의 피치 간격의 자기 스케일과 3개의 홀센서만으로 신장을 정확하고 신속하게 측정할 수 있기 때문에 제조 단가가 절감되고 경제적인 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 신장계는 휴대가 용이하도록 절첩식으로 구성되어 휴대가 용이하고 후면에 벨크로 테이프 장착용 홈을 구비하여 벨크로 테이프를 이용하여 벽면에 쉽게 설치할 수 있다.

또한, 자석에 의한 래치부를 형성하여 이동계측기가 자중에 의해서는 움직이지 않고 측정자가 상하로 움직이는 동작에 의하여만 움직이도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 신장측정기의 개략적인 구조를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 신장측정기의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 수직프레임의 내부 평면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 스케일과 홀센서의 구성을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신장계의 제어회로에 대한 블록도이다.
도 6은 이동계측기의 이동방향 판별을 설명하기 위한 논리회로이다.
도 7은 이동에 따른 펄스의 타임 차트를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이동거리를 판별하는 논리회로를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 대한 자기 스케일과 홀센서의 구성을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신장측정기의 개략적인 구조를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 신장측정기의 개략적인 구조를 나타낸 단면도를 나타내며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직프레임의 내부 평면을 도시한 것이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신장 측정기는 수직프레임(30) 내에 종방향으로 자기 스케일(32)이 내설되며, 상기 자기 스케일(32)을 따라 상하로 이동하는 이동계측기(20)가 장착된다.

상기 수직프레임(30)의 양측 가이드(67, 68)에는 종방향으로 이동계측기(20)가 슬라이딩이 가능하도록 슬라이딩홈(66, 66')과 이동계측기(20)가 정밀하게 움직이고 안정적으로 장착되도록 가이드 하는 돌출 가이드부(62, 65)가 형성된다.

이동계측기(20)는 상기 슬라이딩홈(66, 66')에 슬라이딩이 용이하게 장착되도록 슬라이딩돌부가 형성되어 슬라이딩이 가능하도록 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기 스케일은 N, S극이 교대로 일정 피치 간격을 유지하는 자기 패턴이 형성된다.

자기 스케일(32)과 대면하는 위치에서 이동계측기에 형성된 변위 센서부(21)가 이동계측기(20)가 이동함에 따라 자기스케일(32)의 길이방향으로 이동하면서 변위를 계측할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 스케일의 구조와 홀센서의 구조를 성명하기 위한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 스케일은 측정축 방향으로 N극과 S극이 교대로 자기 패턴이 형성된다.

상기 자기스케일은 측정 축방향으로 N극과 S극이 교대로 일정한 피치로 착자됨에 따라 자기눈금이 형성되며, 상기 자기스케일의 재료로는 강자성체의 고무 분말을 일정한 폭으로 성형 또는 프레임에 프린팅하여 착자기에 의해 자화시켜서 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 N, S 자기 패턴의 피치는 4mm를 적용하였다.

그러나 이는 필요시 1mm ~ 4 mm간격 범위 내에서 적절하게 선택할 수 있다.

일반적으로 움직이는 속도에 따라 자회된 자계 피치의 경계선을 인식하는 경계선 인식에 따른 출력 파형의 듀티계수는 자기스케일의 피치 간격이 넓을수록 신뢰도가 높다.

즉, 자기스케일의 피치 간격이 넓을수록 경계선 인식에 대한 에러율이 적게 나타나며 제조 단가 역시 저렴하게 된다.

그러므로 일정길이의 스케일을 제조하기 위해서는 1mm보다는 4mm의 피치 간격이 저렴하게 제조될 수 있을 뿐 아니라 피치 구간을 인식하는 것에 따른 에러율도 적게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 피치 간격을 정확하게 인식할 수 있을 뿐 아니라 상대적으로 경제적으로 제작할 수 있는 4mm의 피치 간격(P)을 가진 스케일을 채용하였다.

4mm의 피치 간격(P)은 각 극당 N극 2mm, s극 2mm로 형성되는 것을 의미한다.

일반적으로 신장은 1mm 단위까지 측정되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 4mm의 피치 간격(P)을 가진 자기 스케일을 활용하여 1mm 단위까지 측정할 수 있도록 하기 위하여, 측정방향으로 두 개의 홀센서를 사용하고 두 홀센서의 이격 간격(H)을 자기 패턴의 피치 간격의 0 또는 정수배(0과 자연수)에 1/4 피치 간격으로 배치하는 구성을 채택하였다.

위와 같은 홀센서의 배치간격에 의하여 4mm의 피치 간격의 자기 스케일을 사용하면서 두 홀센서의 신호를 논리합에 의하여 1mm단위까지 측정이 가능하도록 하였다.

또한, 평행하게 배치된 위 2 개의 홀센서에서 입력되는 파형의 차이가 각각 좌, 우 방향으로 향할 때 생기는 상승 펄스가 서로 다른 것을 이용하여 이동계측기(20)가 움직이는 방향까지 측정할 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 최소한의 홀 센서들을 활용하여 신장 길이를 정확하게 측정할 수 있는 경제적인 휴대용 신장계를 제공할 수 있게 된다.

건전지를 사용하여 휴대용으로 측정할 수 있는 휴대용 신장계를 위해서는 전력 소비를 최소화할 수 있는 기능이 제고되어야 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 전력을 최소화하기 위해서는 측정하지 않을 경우에는 모든 전원을 차단하고 측정시에만 측정용 전력이 소비되도록 하는 방법을 채택하였다.

즉, 전원 스위치가 off 되거나 일정 시간 이동계측기가 작동을 하지 않을 경우는 모든 계수치가 초기화 되도록 하였다.

일반적인 디지털측정기에서는 센서가 위치한 장소에서 길이에 대한 코딩을 하여 이를 수치로 나타내게 된다. 그러기 위해서는 항상 현재 센서가 위치해 있는 눈금의 길이가 메모리 되거나 인식할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 자기 패턴을 신장 길이를 나타낼 수 있는 4자리의 모든 숫자를 표시할 수 있도록 복잡하게 코딩하거나 또는 센서가 현재 위치를 인식할 수 있는 대기 전력이 필요하게 된다.

또한, 홀센서에 의하여 변위를 감지하기 위해서는 각 변위점마다 변위값에 해당하는 착자 패턴을 만들어야 하는데 이렇게 하게 되면 비용이 많이 소요된다.

즉, 자기 패턴의 특성상 자기 패턴을 4자리 숫자를 나타낼 수 있도록 코딩화하는 부분은 자기 스케일에 대한 제조비용도 증가할 뿐 아니라 4자리 패턴을 감지하여야 하는 홀센서의 개수도 상대적으로 증가하게 되어 제조 단가가 상승하게 된다.

신장을 측정하는 과정은 피측정자가 신장계에 위치하면 측정자가 이동계측기를 움직여서 피측정자의 머리 위에 이동계측기를 위치하도록 하는 동작 형태를 취하는 것이 일반적이다.

본 발명의 일 실시예에서는 이러한 신장 측정에 대한 특정된 동작 패턴을 감안한 것으로서, 측정자가 피측정자를 측정하기 위하여 필연적으로 이동측정자를 움직여야 하는 구간에 기준점에 대한 신호를 측정할 수 있는 기준변위부 구성을 채택함으로써, 복잡한 코딩된 자기패턴을 형성하지 않고도 길이를 측정할 수 있도록 하였다.

또한, 전력이 on되는 초기화 상태에서 상기 기분변위부를 통과하게 되면 이동계측기의 연산제어부에서 기준변위부의 변위를 인식하여 실제 길이를 측정할 수 있는 방법을 채택함으로써, 매번 위치를 저장하여야 하는 대기 전력을 줄임으로써, 전력 소비를 최소화할 수 있도록 하였다.

도 4를 참조하면, 상기 자기스케일은 일정한 피치 간격(P)으로 N, S극이 교대로 형성되며, 일정 지점의 자기 눈금은 일부 영역에 기준 변위를 측정을 위하여 형성된 기준변위부(15)가 형성된다.

도 4의 실시예에 따르면 기준변위부의 상부 일부 영역은 정해진 간격과 같이 N극으로 착자되나, 그 아래 다른 일부 영역은 자화되지 않은 영역으로 구분되게 형성된다.

변위센서부(21)에는 도 4에 도시된 바와 같이 이동된 변위와 이동방향에 대한 신호를 출력하기 위하여 제1홀센서(21a)가 배치되고 제1홀센서(21a)로부터 상기 자기패턴의 피치 간격(P)과 0을 포함하는 정의 정수배의 1/4 피치 떨어진 거리에 제2홀센서(21b)가 일부 영역에 평행하게 배치된다.

상기 변위세서부(21)의 폭은 상기 자기스케일의 폭의 범위 내에서 상기 일정한 피치 간격(P)으로 N, S극이 교대로 형성된 스케일과 상기 자화되지 않은 영역을 측정할 수 있을 정도의 크기로 할 수 있다.

실제 제1, 2홀센서간의 이격거리는 1/4 피치만 이격되어도 4mm의 자기패턴으로 1mm까지 측정하려는 이 건 발명의 목적을 달성할 수는 있으나, 홀센서의 크기를 감안하여 본 발명의 일실시예에서는 상기 제1, 2홀센서간의 이격거리(H)를 자기스케일의 N, S피치의 1.25(1과 1/4) 피치 간격으로 구성하였다.

한편, 제3홀센서(21c)는 기준 변위부(15)에서 자화되지 않은 영역에 대한 신호를 감지하기 위하여 상기 제1홀센서(21a)의 하부 수직방향에 배치된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신장을 측정한 변위 신호에 대한 연산신호를 제어하고 표시하는 제어신호에 대한 블록도이다.

이동계측기(20)에 포함된 변위센서부(2)는 자기 스케일(32)과 대면하는 위치에 형성되며, 홀센서들에 의해서 기준변위와 이동방향, 이동거리에 대한 신호를 출력한다.

연산제어부(3)는 상기 변위센서부(2)의 출력신호를 받아 상기 기준변위로부터 이동방향 및 이동거리를 연산하여 지정된 기준 변위로부터 측정된 이동 변위만큼 가감하여 신장에 길이를 연산하여 신장 길이에 대한 신호를 출력한다.

연산제어부(3)에 포함된 카운터부는 홀센서의 출력 신호에 따른 펄스 출력을 카운트하여 거리를 연산하는 것을 포함한다.

디스플레이부(4)는 연산제어부(3)에서 연산된 신장 길이에 대한 출력신호를 디스플레이부에 표시하는 기능을 수행한다.

전원부(5)는 연산제어부의 제어에 따라 각부에 전원을 공급하고 차단하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신장계는 평소에는 전원이 차단 상태에 있다가 측정시에만 전원을 공급하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신장계는 휴대용으로 활용할 수 있으며, 전원 소비를 최소화하기 위하여 스위치가 OFF되거나, 일정 시간 이동계측기에서 이동 신호가 출력되지 않게 되면 대기 전력을 포함한 모든 전력이 차단하게 되며, 전원스위치가 ON이 될 경우, 초기화 상태에서 상기 이동계측기(20)가 기준변위부(15)을 지나는 순간, 기준 변위 신호가 출력되면서 연산제어부(3)에서 상기 기준 변위로부터 이동거리만큼 길이를 가감 연산하여 실제 신장의 길이를 나타내게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 기준변위부(15)의 기술적 수단에 의하여 초기화 상태에서도 기준 변위를 측정하여 신장 길이를 계측할 수 있게 된다.

이와 같이 신장계는 측정 행태에서 피측정인이 측정대에 서게 되면 이동계측기를 머리 위로 이동하여야 하므로 이때 상기 기준변위부의 기준 변위점을 상기 이동 구간에 설치하게 되면 자동으로 기준변위를 읽게 되면서 상기 기준변위로부터 이동거리에 따라 가감 연산을 하게 되어 정확한 신장 길이 측정이 가능하게 된다.

도 6, 7은 이동방향을 연산하는 수단에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 이동계측기의 방향 이동을 판별하는 논리회로를 나타낸다.

도 5를 참조하면 제1, 2 홀센서(21a, 21b)에서 측정된 구형파신호(A, B)로부터 상승시에만 펄스를 출력하는 단안정 멀티 바이브레이터를 통하여 트리거펄스 a, b를 생성한다.

상기 트리거 펄스 a, b와 구형파신호를 각각 논리곱(AND)한 Ab, Ba신호를 펄스로 출력하도록 하면, 도 7의 펄스 출력 파형과 같이 상기 이동계측기의 이동방향에 따라서 상기 논리회로의 Ab_out과 Ba_out의 출력이 각각 다르게 나타나게 된다.

따라서 연산제어부(3)에서는 상기 출력단인 Ab _out과 Ba _out의 신호에 따라 이동계측기의 이동방향을 판별하게 된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이동거리를 판별하는 논리회로를 도시한 것이다.

이동계측기가 오른쪽으로 이동할 때에는 구형파 A의 시작점에서 연산제어부의 카운터부가 카운트하고, 왼쪽으로 이동할 때에는 구형파 B의 시작점에서 카운트하게 된다.

2개의 구형파 신호 A 및 B의 시작과 끝나는 부분은 1 주기당 4회 있으므로 이것을 모두 논리해석에 이용하면 1/4주기에 대하여 1개의 펄스를 출력하도록 할 수 있게 되므로 4mm 피치 간격으로 1mm의 길이 패턴까지 측정할 수 있게 된다.

도 7을 참조하면

는 AND회로를 통하여

를 만들고, 이를 다시 OR회로를 통하면 이동계측기가 오른쪽으로 이동할 때 1주기당 4개의 펄스가 얻어진다.

또한, 왼쪽으로 이동할 때도 동일한 방법에 의하여 1주기당 4개의 펄스가 출력되게 할 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따르면 4mm의 피치 간격으로 N,S극이 교대로 착자된 자기 스케일의 기준변위부를 형성하고, 변위센서부에는 3개의 홀센서만으로 기준변위부로부터의 이동계측기의 이동방향 및 이동거리를 연산하여 실제 신장의 길이를 측정하여 표시하도록 할 수 있다.

신장을 측정하기 위해서는 사람이 측정하기 전에 기준대를 머리 위로 올려서 머리까지 내려주어야 한다.

상기 기준변위부는 바닥의 영점이나, 중간부 등 필요한 개소에 형성할 수 있으나, 측정자가 측정이 편리하고 이동이 최소화되는 부위에 형성하는 것이 신속하게 측정할 수 있어서 효과적이다.

실험에 의하면, 측정이 편리하고 주로 측정자가 학생들의 신장을 측정하는 것을 감안하여, 측정자의 눈높이에 해당하는 바닥 영점으로부터 150.0[Cm] ~ 160.0[Cm]지점에 형성하는 것이 이동거리도 짧으면서 측정자가 측정하기에 편리한 것으로 나타났다.

가장 바람직하기에는 상기 기준변위부는 155.0[Cm] 지점에 형성하는 것이 가장 이동거리도 짧으면서 측정시간도 짧은 것으로 실험되었다.

본 발명의 일실시예에서는 바닥의 영점에서 상기 자기스케일의 155.0[cm]되는 곳에 기준변위부를 형성하도록 하였다.
측정자가 스위치를 on상태로 한 후, 이동계측기(20)를 움직여서 상기 155.0[cm] 지점을 통과한 후 피측정자의 머리 상부에 위치시키면, 연산제어부(3)에서는 상기 155.0[cm] 지점을 통과하는 순간부터 카운트를 시작하여 위로 상승하게 되면 이동 거리만큼 1mm단위로 카운트하여 기준점인 155.0[cm]부터 가산을 하게 되며, 상승하다가 다시 내려오게 되면 내려오는 카운트만큼 다시 감산을 연산하여 나타내게 된다.
측정자가 스위치를 on상태로 한 후, 이동계측기(20)를 움직여서 상기 155.0[cm] 지점을 통과한 후 피측정자의 머리 상부에 위치시키면, 연산제어부(3)에서는 상기 155.0[cm] 지점을 통과하는 순간부터 카운트를 시작하여 위로 상승하게 되면 이동 거리만큼 1mm단위로 카운트하여 기준점인 155.0[cm]부터 가산을 하게 되며, 상승하다가 다시 내려오게 되면 내려오는 카운트만큼 다시 감산을 연산하여 나타내게 된다.

측정자가 스위치를 on상태로 한 후, 이동계측기(20)를 움직여서 상기 155.0[cm] 지점을 통과한 후 피측정자의 머리 상부에 위치시키면, 연산제어부(3)에서는 상기 155.0[cm] 지점을 통과하는 순간부터 카운트를 시작하여 위로 상승하게 되면 이동 거리만큼 1mm단위로 카운트하여 기준점인 155.0[cm]부터 가산을 하게 되며, 상승하다가 다시 내려오게 되면 내려오는 카운트만큼 다시 감산을 연산하여 나타내게 된다.

따라서 피측정자가 신장계에 위치한 후, 피측정자가 상기 이동계측기(20)를 상승시켰다가 다시 피측정자의 머리위에서 멈추게 되면 정확한 측정자의 신장 길이가 디스플레이부(4)에 표시할 수 있게 된다.

이와 같은 구조에 의하여 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신장계는 경제적으로 제작할 수 있으며, 3개의 홀센서 신호의 판독만으로 정확하게 길이를 mm단위까지 측정할 수 있고, 측정시에도 포토센서를 사용하는 종래의 디지털 신장계에 비하여 전력소모를 줄일 수 있다.

또한, 이동계측기가 위치하는 부위에 대한 변위를 항상 저장하지 않아도 되고, 초기화된 상태에서 기준점에 의하여 길이를 측정하는 구성을 채택함으로써, 사용하지 않을 경우에 불필요한 대기전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 디지털신장계는 이동계측기가 움직이는 구간에 기준점을 설치하게 되면 기준대의 변위점을 저장하지 않아도 측정시마다 기준점으로부터 변위를 연산하여 디스플레이되므로 전원의 소비를 줄일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수직프레임(30)의 양측 가이드(67, 68)에는 종방향으로 이동계측기(20)가 슬라이딩이 가능하도록 슬라이딩홈(66, 66')이 형성되며, 이동계측기(20)의 일측 단말에는 상기 슬라이딩홈(66, 66')에 안착될 수 있도록 상기 일측 단말의 양측에 슬라이딩 돌부가 형성된다.

조립시에는 상기 이동계측기(20)의 슬라이딩 돌부가 수직프레임(30)의 슬라인딩홈(66, 66')에 슬라이딩이 가능하도록 장착되어진다.

이동계측기(20)의 슬라이딩 돌부와 수직프레임(30)의 슬라이딩홈(66, 66') 사이에 이동할 수 있는 여유가 없게 되면, 상기 이동계측기(20)의 이동이 어렵게 되고, 또한, 이동할 수 있는 여유가 크게 되면, 이동계측기의 자중에 의해서 하강하게 되어 정확한 측정이 곤란하게 될 수 있다.

또한, 이동계측기는 측정하는 사람이 움직이는 만큼만 이동하고 이동이 끝났을 때는 그 자리에서 멈추어 있어야 정확하게 계측을 할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 이동계측기가 수직으로 세워진 슬라이딩홈부에서 측정하는 사람이 이동하는 구간만큼만 수직으로 움직이도록 하고 이동하는 힘이 없으면 그 자리에 멈추도록 하기 위한 래치 구성을 채용하였다.

상기 래치 구성은 상기 이동계측기(20)의 단말에 영구자석(41, 42)을 설치하고 상기 수직프레임에는 이에 대향하여 종방향으로 지나는 슬라이딩홈(66, 66')의 가대 부위에 강자성체를 형성하도록 하여 상기 자석과 강자성체에 의한 자력이 의하여 상기 이동 계측기가 중력에 의하여 하강하는 자중과 평형을 이르도록 구성하였다.

즉, 상기 래치 구성에 의하여 이동계측기가 자중에 의해서는 움직이지 않도록 할 수 있으며, 측정자가 상하로 움직이는 동작에 의하여만 움직이도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 휴대 및 이동이 용이하도록 하기 위하여 수직프레임을 2단 또는 3단 슬라이딩 접철식 구조를 채택하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접철식 구조는 슬라이딩으로 절접되는 방식으로 2단 프레임이 하부의 3단프레임에 중첩되며 최상부인 1단 프레임은 2단 프레임에 절첩되는 구조로서, 절첩단의 경계면에 결착홈을 구성하고 그 대응되는 절첩면에는 탄성 볼베아링을 탄설하여 절첩식 구조가 완전히 펼쳐졌을 때는 탄성 볼베아링이 대응되는 홈에 결착 고정되는 구조를 채택하였다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 수직 프레임 후면에 종방향으로 벨크로테이프를 부착할 수 있는 부착용 홈을 형성하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신장계는 수직프레임 후면에 형성된 부착용 홈에 벨크로 테이프를 부착한 후, 설치하고자 하는 기둥이나 벽면에 대응되는 벨크로 테이프를 붙여서 디지털 신장계를 고정적으로 설치할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 대한 자기 스케일과 홀센서의 구성을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 9는 도 4에 대한 변형된 실시예로서, 도 9를 참조하면, 자기스케일은 일정한 피치 간격(P)으로 N, S극이 교대로 형성되며, 일정 지점의 자기 눈금은 일부 영역에 기준 변위를 측정을 위하여 형성된 기준변위부가 형성된다.

상기 기준변위부는 상기 일정한 피치 간격(P)으로 형성된 자기스케일의 폭보다 일부 구간이 일정 길이만큼 길게 자화된 영역(17)을 포함하게 된다.

상기 자기스케일의 폭보다 길게 자화된 영역(17)은 규칙적으로 배열된 자기 스케일과는 상관없이 N 또는 S극일 수 있다.

변위센서부에는 도 9에 도시된 바와 같이 이동된 변위와 이동방향에 대한 신호를 출력하기 위하여 제1홀센서(22a)가 배치되고 제1홀센서(22a)로부터 상기 자기패턴의 피치 간격(P)과 정의 정수배의 1/4 피치 떨어진 거리에 제2홀센서(22b)가 일부 영역에 평행하게 배치된다.

한편 제3홀센서(22c)는 자기스케일의 폭보다 일정 길이만큼 길게 자화된 영역(17) 부분에 대한 신호를 감지하기 위하여 상기 제1홀센서(22a)의 하부에서 자기스케일의 폭보다 일정 길이만큼 길게 이격되어 배치된다.

상기 제3홀센서(22c)는 기준변위부가 아닌 위치에서는 신호를 발하지 않으나, 상기 기준변위부를 지나게 되면 길게 자화된 영역(17)에 의하여 기준변위에 대한 신호를 출력하게 되면, 나머지 연산부분은 도 5에 의한 실시예와 동일하게 적용될 수 있다.

즉,연산제어부(3)는 상기 변위센서부의 출력신호를 받아 상기 기준변위로부터 이동방향 및 이동거리를 연산하여 지정된 기준 변위로부터 측정된 이동 변위만큼 가감하여 신장에 길이를 연산하여 신장 길이에 대한 신호를 출력하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

15: 기준변위부
17: 자화된 영역
20: 이동계측기
21a, 21b. 21c, 22a, 22b, 22c: 제1 ~3 홀센서
30: 수직프레임
32: 자기스케일
41, 42: 자석

Claims (11)

1. 디지털 신장계에 있어서,
   상기 디지털 신장계의 수직프레임 내에 종방향으로 내설되며, 일정 피치로 N, S극이 교대로 착자된 자기눈금이 형성된 자기 스케일;
   상기 수직프레임에 종방향으로 형성된 슬라이딩홈;
   상기 슬라이딩홈에 슬라이딩이 용이하게 장착되도록 슬라이딩돌부가 형성되어 상기 자기스케일의 길이방향으로 이동하면서 변위를 계측하는 이동계측기;
   상기 이동계측기의 일측단에서 상기 자기 스케일과 대면하는 위치에 장착된 변위 센서부;
   상기 변위센서부에 장착되며, 이동된 변위와 이동방향에 대한 신호를 출력하기 위하여 상기 자기스케일의 피치에 N + 1/4 피치(N은 0과 양의 정수임) 간격으로 이격되어 평행하게 배치되는 제1, 2홀센서;
   상기 변위센서부에 장착되며 상기 제1, 2 홀센서와 수직방향에 배치되어 기준 변위를 측정하는 제3홀센서;
   상기 자기스케일의 일정 지점의 자기 눈금에 기준 변위를 측정을 위하여 형성된 기준변위부;
   상기 제1 내지 제3홀센서의 출력 신호를 받아 이동방향 및 이동거리를 연산함으로써, 지정된 기준 변위로부터 측정된 이동 변위만큼 가감하여 측정된 신장에 대한 길이를 연산하는 연산제어부;
   상기 연산제어부의 출력에 따라 상기 측정된 신장의 길이를 나타내는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준변위부의 일부 영역은 자화되지 않은 영역이 형성되며, 상기 연산 제어부에서 상기 기준변위를 연산하는 수단은 상기 제3홀센서가 상기 자화되지 않은 영역을 지나면서 출력하는 신호를 감지하여 상기 기준 변위부의 변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연산제어부에서 이동방향을 연산하는 수단은,
   상기 제1, 2 홀센서에서 출력되는 파형 신호가 상승 또는 하향시 발생하는 트리거 펄스를 상기 파형 신호와 각 논리곱하여 출력되는 신호에 의하여 이동방향을 연산하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연산제어부에서 이동방향을 연산하는 수단은,
   트리거 펄스 a, b와 구형파신호A, B를 각각 논리곱(AND)한 출력인 Ab_{out 및} Ba_out에 의해 이동방향을 판별하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   - 여기서 트리거펄스a는 제1홀센서 출력되는 구형파신호A가 단안정 멀티 바이브레이터를 통하여 생성된 것이며, 트리거펄스 b는 제2홀센서 출력되는 구형파신호 B가 단안정 멀티 바이브레이터를 통하여 생성된 것임.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 자기눈금의 피치는 4mm이며, 상기 제1, 2홀센서의 이격 간격은 5mm인 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이딩홈에는 이동계측기가 안정적으로 슬라이딩 되도록 가이드 하는 돌출 가이드부가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 수직프레임의 양측 가이드부는 자성체의 재질로 형성하고 상기 가이드부와 대면하는 이동계측기의 일측에는 자석이 장착된 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 수직프레임은 다단 절첩식으로 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 수직프레임의 후면에는 벨크로 테이프를 부착할 수 있는 부착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
   
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준변위부는 상기 일정 피치로 N, S극이 교대로 착자된 자기눈금보다 일부 구간이 일측으로 더 길게 형성되는 자화영역을 포함하며, 상기 연산 제어부에서 상기 기준변위를 연산하는 수단은 상기 제3홀센서가 상기 길게 형성되는 자화영역을 지나면서 출력하는 신호를 감지하여 상기 기준변위부의 변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 기준변위부는 바닥 영점으로부터 150.0[Cm] ~ 160.0[Cm]지점에 형성하는 것을 특징으로 하는 디지털 신장계
    
    
    

Images