KR101374602B1 - 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 호구의 무게 및 부피를 줄일 수 있고, 타격시의 타격위치를 정확하게 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 타격시의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은본체와, 압전종이로 구성되는 다수의 셀로 이루어지는 타격 감지부와, 상기 타격 감지부의 신호를 처리하는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 처리한 정보를 무선 송출하는 무선 송신기로 이루어지되, 상기 타격 감지부는 압전센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

압전 종이 셀을 이용한 전자 호구{electronic protective equipment with piezo-paper cell}
본 발명은 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 호구의 무게 및 부피를 줄일 수 있고, 타격시의 타격위치를 정확하게 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 타격시의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것이다.
일반적으로 전자 호구는 전자 호구 내에 전자칩을 설치하여 두고 전자 호구에 타격이 가해지게 되면, 그 타격에 의해 전자칩의 접점이 접촉되도록 하여, 그 접촉에 따른 신호를 전광판으로 송신하여 득점을 표시하도록 되어 있다.
그러나 이러한 접점방식을 이용하는 종래의 전자 호구는 단순히 접점의 접촉에 대한 정보만 제공하기 때문에 타격의 강약을 구별하지 못한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해 호구의 유효타격부 부위에 유효타격부 넓이로 공기주입구를 통해 공기를 주입할 수 있는 하나의 공기 수용부를 형성하고, 이 공기 수용부에 내부의 압력을 측정할 수 있는 공기압센서를 더 설치하여 타격의 강약을 측정할 수 있도록 한 것이 있으나, 이러한 공기압 측정 방식의 센서는 타격의 세기와 타격의 면적 및 타격 위치에 따라 공기압의 세기가 서로 달라서 타격허용 부위내의 타격에 대해서도 일정한 타격 세기를 측정하는 데 많은 오류가 발생하였다.
또한, 전술한 종래의 전자 호구는 상대방이 주먹으로 타격을 했는지 발로 타격을 했는지 아니면 머리로 타격을 했는지 등을 구별하지 못한다는 단점도 있다. 이에 따라 종래의 호구는 타격에 사용하지 않아야 할 신체 부위나 다른 도구로 타격한 경우에도 점수산정이 이루어질 수 있고, 또 타격에 사용한 신체부위나 도구에 따라 점수를 달리 부여하지 못하도록 하는 단점도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국공개특허 제10-2010-0006069호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 전자 호구(100)에 있어서, 호구본체(110)와 상기 호구본체(110)에 설치되고 상기 호구본체(110)에 가해지는 타격압력을 측정하기 위한 압력센서(120)와 상기 호구본체(110)에 설치되고 상기 호구본체(110)를 착용한 선수의 상대방의 특정 신체부위 또는 시합도구가 상기 압력센서(120)의 일정 범위 내로 접근하는지를 판별하기 위한 접근감지수단(140)과 상기 호구본체(110)에 설치되고 상기 압력센서(120)와 상기 접근감지수단(140)에서 읽은 정보를 무선으로 외부기기로 송신하기 위한 무선송신수단(150) 및 상기 호구본체에 설치되고 전원을 필요로 하는 구성요소로 전원을 공급하기 위한 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그런데, 한국공개특허 제10-2010-0006069호에 기재된 기술은 특정 신체부위의 접근을 감지할 수 있고, 압력의 세기를 감지할 수 있는 장점은 있으나, 타격이 발생한 위치를 정확하게 감지할 수 없을 뿐만 아니라, 타격력의 세기의 감지가 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압전종이로 형성된 압전센서를 다수의 셀로 형성하여, 호구의 각 부분에 연속하여 설치함으로써, 타격시에 정확한 타격위치를 알 수 있는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 타격을 감지하는 압전센서를 압전종이를 사용하여 형성함으로써, 전자 호구의 무게 및 부피를 줄일 수 있으며, 타격시의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구를 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;
본체와, 다수의 셀로 이루어지는 타격 감지부와, 상기 타격 감지부의 신호를 처리하는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 처리한 정보를 무선 송출하는 무선 송신기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 타격 감지부는 압전센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 압전센서는 압전종이와, 압전종이의 양면 또는 양 끝단에 형성된 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 데이터 처리부는 압전센서의 전압변화를 검출하는 검출기와, 상기 검출기에서 감지한 신호를 변환하는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기에서 변환한 신호를 사전에 설정된 압전센서의 동특성 전압 평균값 및 최대값과 비교하여 외압의 유무를 독출하는 독출기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 데이터 처리부에서 처리한 신호를 증폭하는 증폭기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 압전종이로 형성된 압전센서를 다수의 셀로 형성하여, 호구의 각 부분에 연속하여 설치함으로써, 타격시에 정확한 타격위치를 알 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 타격을 감지하는 압전센서를 압전종이를 사용하여 형성함으로써, 전자 호구의 무게 및 부피를 줄일 수 있으며, 타격시의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전자 호구의 개념도이다.
도 2는 종래의 전자 호구의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 개념이다.
도 4는 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 사용되는 압전센서의 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 개념이고, 도 4는 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 사용되는 압전센서의 개념도이다.
본 발명은 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 구성은 전자 호구의 외형을 형성하는 본체(200)와 타격시의 타격을 감지하기 위한 타격 감지부(210)와 상기 타격 감지부(210)의 신호를 처리하는 데이터 처리부(220)와 상기 데이터 처리부(220)에서 처리한 정보를 무선 송출하는 무선 송신기(240)로 이루어진다.
여기서, 상기 타격 감지부(210)는 다수의 셀(210a)로 이루어지는데, 각각의 셀(210a)은 연속되게 설치되어, 연습이나 시합시에 타격이 발생하게 되면, 타격이 발생한 셀(210a)에서만 타격에 따른 반응이 나타나기 때문에, 정확한 타격 위치를 감지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 타격 감지부(210)는 압전센서(212)로 이루어지는데, 상기 압전센서(212)는 타격시의 충격에 의해 압전센서(212)에 발생하는 변형의 정도를 전압의 변동으로 나타내게 된다.
그래서, 다수의 셀(210a) 중 일부의 셀(210a)에 타격이 발생할 경우, 타격이 발생한 셀(210a)에서만 전압의 변화가 일어나게 되므로, 이를 감지하여 타격이 발생한 부위를 정확하게 알 수 있게 된다.
따라서, 연습시에 타격한 부위를 정확하게 알 수 있게 되므로, 타격 위치와 자신이 의도한 위치를 비교하여, 보다 정확한 타격이 이루어질 수 있도록 자세나 타격 속도 등을 교정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 압전 센서(212)는 도 6에 도시된 바와 같이, 압전종이(214)를 사용하여 형성되는데, 상기 압전종이(214)의 양측면 또는 양 끝단에는 각각 전극(216)을 형성하여 타격시에 발생하는 변형에 의해 전압의 변화가 일어날 때, 이를 감지하게 된다.
한편, 상기 압전종이(214)는 셀룰로오스 파이버를 일정한 방향으로 배열하여 형성하는데, 셀룰로오스의 결정영역이 압전성을 가지는 non-centero symmetry 결정 구조를 갖는 것과 결정 영역 주위로 배열된 비결정영역의 전하보유에 의해 우수한 압전성을 띄게 된다.
그리고, 상기 압전종이(214)는 셀룰로오스 종이로 형성되어 가볍고 잘 굽어지는 반면, 기계적 강도 및 탄성률이 일반적인 고분자보다 높아 큰 변형과 탄성력을 발휘할 수 있다.
더욱이, 셀룰로오스로 이루어지기 때문에 생분해성이 있으므로 공해를 일으키지 않는 천연재료로서 인체에 무해하며, 제조비용이 저렴한 장점이 있다.
그리고, 상기 본체(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 압전센서(212)에 직접 충격이 전해지는 것을 방지하기 위하여, 상기 압전센서(212)를 보호하는 내피(250)가 형성되는데, 상기 내피(250)는 상기 압전센서(212)에 직접 접하는 우레탄층(252)이 형성되고, 상기 우레탄층(252)의 외면에는 EVA 수지층(524)이 형성된다.
그래서, 상기 본체(200)에 가해지는 충격이 상기 내피(250)를 형성하는 우레탄층(252)과 EVA 수지층(254)에서 일정 감소시키기 때문에 직접 압전센서(212)에 충격이 전해져 압전센서(212)가 파손되는 것을 방지하게 된다.
물론, 상기 내피(250)에 의해 착용자에게 가해지는 충격을 경감시키는 것은 당연하고, 상기 내피(250)의 외면에는 외피(260)가 형성되어 내피(250)가 외부의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있고, 내피(250)가 외부와의 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하게 된다.
한편, 상기 데이터 처리부(220)는 다수의 셀(210a)로 이루어지는 각각의 압전센서(212)와 전기적으로 연결되어, 압전센서(212)에서 발생되는 전압의 변화를 감지하여 타격의 여부를 판단하게 되는데, 압전센서(212)에서 발생되는 전압의 변화를 감지하는 검출기(222)와 상기 검출기(222)에서 감지한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(224)와 상기 A/D 변환기(224)에서 변환된 신호를 사전에 설정된 값과 비교하여 외압의 여부를 판단하는 독출기(226)로 이루어진다.
여기서,상기 독출기(226)에는 압전센서(212)의 동특성 전압 평균값과 최대값을 사전에 저장하게 되는데, 상기 A/D 변환기(224)에서 변환된 신호와 상기 압전센서(212)의 동특성 전압 평균값과 최대값을 비교하여 외압이 있는 지의 여부를 판단하게 됨으로써, 보다 정확하게 타격을 판단하게 된다.
그리고, 상기 무선송신기(240)는 상기 데이터 처리부(220)에서 처리한 데이터를 별도의 수신장치(300)로 무선으로 송출하게 되는데, 상기 수신장치(300)는 무선송신기(240)에서 송출한 데이터를 수신하는 무선수신기(310)와 상기 무선수신기(310)에서 수신한 데이터를 출력하는 표시부(320)로 이루어진다.
그래서, 연습이나 경기시에 타격이 발생하게 되면, 타격의 위치와 타격의 강도를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있게 된다.
한편, 상기 데이터 처리부(220)와 무선송신기(240)의 사이에는 증폭기(230)가 더 구비될 수 있는데, 상기 데이터 처리부(220)에서 출력되는 신호가 약할 경우에는 무선송신기(240)에서 무선으로 송출할 경우, 수신장치(300)에서 정확한 정보를 수신할 수 없기 때문에, 증폭기(230)에서 신호를 증폭시켜 줌으로써, 보다 안정적으로 데이터를 무선 송출할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 호구의 무게 및 부피를 줄일 수 있고, 타격시의 타격위치를 정확하게 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 타격시의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구에 관한 것이다.
200 : 본체 210 : 타격 감지부
210a : 셀 212 : 압전센서
214 : 압전종이 216 : 전극
220 : 데이터 처리부 222 : 검출기
224 : A/D 변환기 226 : 독출기
230 : 증폭기 240 : 무선송신기
300 : 수신장치 310 : 무선수신기
320 : 표시부

Claims (5)

  1. 본체와,
    다수의 셀로 이루어지는 타격 감지부와,
    상기 타격 감지부의 신호를 처리하여 타격이 발생한 셀을 감지하여 타격 위치를 감지하는 데이터 처리부와,
    상기 데이터 처리부에서 처리한 정보를 무선 송출하는 무선 송신기로 이루어지고,
    상기 타격 감지부는 압전종이와, 압전종이의 양면 또는 양 끝단에 형성된 전극으로 이루어지는 압전센서로 이루어지며,
    상기 데이터 처리부는 압전센서의 전압변화를 검출하는 검출기와,
    상기 검출기에서 감지한 신호를 변환하는 A/D 변환기와,
    상기 A/D 변환기에서 변환한 신호를 사전에 설정된 압전센서의 동특성 전압 평균값 및 최대값과 비교하여 외압의 유무를 독출하는 독출기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 처리부에서 처리한 신호를 증폭하는 증폭기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압전 종이 셀을 이용한 전자 호구.
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