KR101425059B1 - Momentum measuring mat using piezoelectric harvesting - Google Patents

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Abstract

실내운동을 할 때 사용되는 매트에 관한 것으로 보다 상세하게는 사용자가 매트 위에서 운동함에 따라 발생하는 기계 에너지를 매트 내부의 압전소자를 이용하여 전기 에너지로 변환시키고, 발생된 전기 에너지를 이용하여 사용자의 운동량을 측정할 수 있는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트는 매트; 상기 매트의 내부에 설치되며, 사용자의 운동에 의해 발생하는 기계 에너지를 인가받아 전기 에너지로 변환하는 압전소자; 상기 전기 에너지를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 전기 에너지의 양을 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 측정된 운동량을 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a mat used for indoor movement, and more particularly, to a mattress used for indoor movement, and more particularly, to a mattress used when a user moves on a mat, converts the mechanical energy generated by the user into electric energy using a piezoelectric element inside the mat, A mating moment measurement mat using a piezoelectric element capable of measuring a momentum is disclosed.
The mattress measurement mat using the piezoelectric element according to the present invention includes a mat; A piezoelectric element which is installed inside the mat and receives mechanical energy generated by a user's motion and converts the mechanical energy into electric energy; A storage unit for storing the electric energy; A control unit for determining a user's amount of exercise by using the amount of electric energy stored in the storage unit; And a display unit for displaying the amount of exercise measured by the control unit.

Description

압전소자를 이용한 운동량 측정 매트{MOMENTUM MEASURING MAT USING PIEZOELECTRIC HARVESTING}[0001] MOMENTUM MEASURING MAT USING PIEZOELECTRIC HARVESTING [0002]

본 발명은 실내운동을 할 때 사용되는 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매트 내부에 압전소자를 배치하여 사용자가 매트 위에서 운동함에 따라 압전소자에 가해지는 에너지를 전기 에너지로 변환시키고, 변환된 전기 에너지의 양으로부터 사용자의 운동량을 측정할 수 있는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a mat used for indoor movement, and more particularly, to a mattress used for indoor movement, and more particularly, to a mattress used in a mat, which converts energy applied to the piezoelectric element into electric energy as a user moves on the mat, And an exercise amount measurement mat using a piezoelectric element capable of measuring a user's exercise amount from the amount of energy.

일반 가정이나 상점, 음식점 등의 출입문에 깔개로 사용되는 출입구용 매트, 체조, 유도 등 운동을 할 때 위험을 방지하기 위해 사용되는 운동용 매트, 그 밖의 유치원 안전 매트, 플로어(floor) 매트, 런너(runner) 매트 등 수요자의 다양한 욕구에 의해 다양한 종류의 매트가 제조되고 있다.Exercise mats used to prevent dangers when exercising, gymnastics, gymnastics, exercise mats, other kindergarten safety mats, floor mats, runners that are used as rugs for entrance doors of general homes, shops, restaurants, etc. (runner) mats and various kinds of mats are manufactured by various demands of the consumer.

이러한 매트 중에, 특히 운동용 매트의 경우, 운동시에 충격 흡수 및 그 외에 마찰로부터 사람의 몸을 보호하기 위하여 사용하고 있다. Among these mats, in particular, for exercise mats, they are used to protect a person's body from shock absorption and other friction during exercise.

그러나, 운동용 매트는 사용자를 보호할 수 있으나, 자신의 운동량 및 소비 칼로리를 계산하기는 어려운 문제점이 있다.
However, although the exercise mats can protect the user, there is a problem that it is difficult to calculate the exercise amount and calorie consumption of the user.

본 발명과 관련된 배경기술로는 공개특허공보 제10-2004-0064128호(2004.07.16. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 운동용 매트가 개시되어 있다.
Background Art related to the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2004-0064128 (published on July 16, 2004), which discloses an exercise mat.

본 발명의 목적은 매트 내부에 설치된 압전소자를 이용하여, 사용자가 운동함에 따라 압전소자에 가해지는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 운동량을 계산할 수 있는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a momentum measurement mat using a piezoelectric element that is capable of calculating the momentum by converting energy applied to the piezoelectric element into electric energy by using a piezoelectric element provided inside the mat.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트는 매트; 상기 매트의 내부에 설치되며, 사용자의 운동에 의해 발생하는 기계 에너지를 인가받아 전기 에너지로 변환하는 압전소자; 상기 전기 에너지를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 전기 에너지의 양을 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 판단된 운동량을 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a measurement meter for measuring momentum using a piezoelectric element, comprising: a mat; A piezoelectric element which is installed inside the mat and receives mechanical energy generated by a user's motion and converts the mechanical energy into electric energy; A storage unit for storing the electric energy; A control unit for determining a user's amount of exercise by using the amount of electric energy stored in the storage unit; And a display unit for displaying the amount of exercise determined by the control unit.

또한, 상기 매트는 상기 저장부와 연결되는 충전부를 더 포함하고, 상기 충전부는 저장부로부터 전기 에너지를 공급받아 충전하며, 상기 충전된 전기 에너지를 상기 제어부 및 상기 디스플레이부에 공급할 수 있다.The mat may further include a charging unit connected to the storage unit, wherein the charging unit charges and receives electric energy from the storage unit, and supplies the charged electric energy to the control unit and the display unit.

또한, 상기 압전소자는 상기 매트의 내부에 복수개가 설치되는 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of the piezoelectric elements are provided inside the mat.

상기 매트는 상기 제어부와 연결되는 부저를 더 포함하고, 상기 부저는 상기 제어부에 의해 판단되는 운동량이, 사용자에 의해 미리 입력된 운동량을 초과할 경우에 작동할 수 있다.The mat may further include a buzzer connected to the control unit, and the buzzer may operate when the amount of exercise determined by the control unit exceeds the amount of exercise previously input by the user.

또한, 상기 압전소자는 지지판; 상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및 상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 링 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것이 바람직하다. The piezoelectric element may further include a supporting plate; A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And a piezoelectric weight connected to the support plate through a ring shape along edges of opposite sides of the support plate.

또한, 상기 지지판은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), PET(polyethylene terephthalate) 및 SUS(stainless steel) 중 하나 이상의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The support plate may be formed of at least one of copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), polyethylene terephthalate (PET), and stainless steel.

또한, 상기 제1 압전판 및 상기 제2 압전판은 (Na, K)NbO3, (Na, K, Li)NbO3, BiFeO3 및 BaTiO3 중 선택된 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The first piezoelectric plate and the second piezoelectric plate are made of (Na, K) NbO 3 , (Na, K, Li) NbO 3 , BiFeO 3 and BaTiO 3 It is preferable that the first electrode is formed of one selected from the group consisting of

또한, 상기 압전소자는 지지판; 상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및 상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 용수철 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것이 바람직하다.The piezoelectric element may further include a supporting plate; A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And a piezoelectric weight which is coupled through the springs in the form of springs along edges of opposite sides of the support plate.

또한, 상기 압전소자는 지지판; 상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및 상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 스크류 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것이 바람직하다.
The piezoelectric element may further include a supporting plate; A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And a piezoelectric weight connected to the support plate through a screw shape along edges of opposing sides of the support plate.

본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트는 매트 내부에 설치된 압전소자를 통하여, 사용자의 운동에 따라 압전소자에 가해지는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환한다. The momentum measurement mat using the piezoelectric element according to the present invention converts the mechanical energy applied to the piezoelectric element into electric energy through the piezoelectric element provided inside the mat according to the user's motion.

변환된 전기 에너지의 양은 사용자의 운동량에 따라 다르게 되며, 이러한 점을 이용하여 본 발명에서는 별도의 장치 없이도 사용자의 운동량 측정이 가능하다.
The amount of the converted electric energy varies depending on the user's amount of exercise, and the present invention can measure the user's exercise amount without using a separate device.

도 1은 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동용 매트의 외관을 나타낸 것이다.
도 2는 압전소자를 이용한 운동용 매트의 동작과정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 또 다른 예를 나타낸 것이다. Fig. 1 shows the appearance of an exercise mat using the piezoelectric element according to the present invention.
FIG. 2 shows an operation process of the exercise mat using the piezoelectric element.
3 shows an example of a piezoelectric element which can be applied to the present invention.
4 shows another example of a piezoelectric element that can be applied to the present invention.
Fig. 5 shows another example of a piezoelectric element that can be applied to the present invention.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a mattress measurement mat using a piezoelectric element according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동용 매트의 외관을 나타낸 것이다. 도 2는 압전소자를 이용한 운동용 매트의 동작과정을 나타낸 것이다.Fig. 1 shows the appearance of an exercise mat using the piezoelectric element according to the present invention. FIG. 2 shows an operation process of the exercise mat using the piezoelectric element.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동용 매트(100)는 매트(110), 압전소자(120), 저장부(130), 제어부(140) 및 디스플레이부(150)를 포함한다. 1 and 2, a movement mat 100 using a piezoelectric element according to the present invention includes a mat 110, a piezoelectric element 120, a storage unit 130, a control unit 140, and a display unit 150 ).

또한, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 운동용 매트(100)는 충전부(160)를 더 포함할 수 있다.
In addition, the exercise mat 100 using the piezoelectric element according to the present invention may further include a charger 160.

매트(110)는 실내 운동시에 충격 흡수 및 그 외의 마찰로부터 사용자의 몸을 보호하기 위하여 사용되는 것이다. 이때, 매트(110)는 대략 직사각 형태 또는 원 형태로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
The mat 110 is used to protect the user's body from shock absorption and other friction during indoor movement. At this time, the mat 110 may be formed into a substantially rectangular shape or a circular shape, but is not limited thereto.

도 2를 참조하면, 압전소자(120)는 매트(110)의 내부에 복수개로 구비될 수 있다. 매트(110)는 사용자가 운동함으로써, 진동 에너지, 충격 에너지, 운동 에너지 등과 같은 기계 에너지가 발생한다. 이러한 기계 에너지가 압전소자(120)에 인가되면 압전소자(120)의 변형 및 복원이 반복되고, 이를 통하여 기계 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 여기서 압전소자(120)의 자세한 설명은 도 3 내지 도 5에서 후술하기로 한다. Referring to FIG. 2, a plurality of piezoelectric elements 120 may be provided inside the mat 110. As the user moves, the mat 110 generates mechanical energy such as vibration energy, impact energy, kinetic energy, and the like. When such mechanical energy is applied to the piezoelectric element 120, deformation and restoration of the piezoelectric element 120 are repeated, thereby converting the mechanical energy into electrical energy. Here, a detailed description of the piezoelectric element 120 will be described later with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

압전소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전소자를 이용하여 주변의 진동이나 충격으로부터 전기 에너지를 얻는 것으로, 압전소자에 기계적 변형이 인가될 경우, 전기 에너지가 발생하는 효과를 이용하여 주위의 버려지는 힘, 압력, 진동 등의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주는 것을 말한다.
Energy harvesting using a piezoelectric element is a method of obtaining electric energy from vibration or impact of a surrounding by using a piezoelectric element. When a mechanical deformation is applied to a piezoelectric element, Pressure, and vibration into electrical energy.

저장부(130)는 압전소자(120)에 의하여 생성된 전기 에너지를 저장한다.The storage unit 130 stores the electric energy generated by the piezoelectric element 120.

제어부(140)는 저장부(130)에 저장된 전기 에너지 양을 이용하여, 사용자의 운동량을 판단한다. The control unit 140 determines the amount of exercise of the user by using the amount of electric energy stored in the storage unit 130.

제어부(140)는 다양한 방식으로 운동량(칼로리)을 판단할 수 있다.The controller 140 can determine the amount of exercise (calories) in various ways.

예를 들어, 제어부는 전기 에너지에 대한 칼로리가 저장된 데이터베이스를 이용하여 운동량(칼로리)을 판단할 수 있다. 또한, 제어부는 전기 에너지 양을 변수로 하는 수학식을 이용하여 운동량(칼로리)을 판단할 수 있다.For example, the controller can determine the amount of exercise (calories) using a database in which the calories for electrical energy are stored. Also, the controller can determine the amount of exercise (calorie) using the equation using the amount of electric energy as a variable.

이러한 데이터베이스, 수학식 등은 항상 정해져 있는 것은 아니며, 경험 등에 의하여 설정될 수 있다.
Such a database, a mathematical expression, and the like are not always fixed but can be set by experience and the like.

표 1은 제어부가 데이터베이스를 이용하여 칼로리를 판단함에 있어 이용될 수 있는 데이터베이스의 예를 나타낸 것이다. Table 1 shows an example of a database that can be used by the control unit in calorie determination using the database.

[표1][Table 1]

Figure 112012094283698-pat00001
Figure 112012094283698-pat00001

표 1에 기재된 예를 이용할 경우, 만약 저장부에 저장된 전기 에너지, 즉 제어부에 입력된 값이 123mW에 해당되는 값일 경우, 제어부는 표 1에 대응하는 데이터베이스를 이용하여, 사용자의 운동량을 40kcal로 판단하고, 디스플레이부에서 이를 출력할 수 있다.
When the example shown in Table 1 is used, if the electric energy stored in the storage unit, that is, the value input to the control unit corresponds to 123 mW, the controller uses the database corresponding to Table 1 to judge the user's momentum as 40 kcal And the display unit can output it.

디스플레이부(150)는 제어부(140)와 전기적으로 연결되며, 제어부(140)에 의해 판단된 사용자의 운동량을 표시한다.
The display unit 150 is electrically connected to the controller 140 and displays the amount of exercise of the user determined by the controller 140.

한편, 본 발명에 따른 운동량 측정 압전매트는 충전부(160)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the piezoelectric mattress measuring mattress according to the present invention may further include a charging unit 160.

충전부(160)는 저장부(130)와 연결되어, 저장부(130)로부터 전기 에너지를 공급받아 충전을 수행한다. 또한, 충전부(160)는 충전된 전기 에너지를 제어부(140) 및 디스플레이부(150)에 공급한다. The charging unit 160 is connected to the storage unit 130 and receives electrical energy from the storage unit 130 to perform charging. The charging unit 160 supplies the charged electric energy to the control unit 140 and the display unit 150. [

따라서, 충전부(160)를 더 형성함으로써, 별도의 외부 전원 없이도 제어부(140) 및 디스플레이부(150)를 작동할 수 있다.
Therefore, by further forming the charging unit 160, the control unit 140 and the display unit 150 can be operated without a separate external power source.

또한, 매트(100)에는 태양전지 또는 배터리 등의 전지가 내장되어 있을 수 있다. 이러한 전지는 매트의 초기 사용시 혹은 장기간 미사용시 등에 유용하다. 예를 들어, 사용자가 매트(100)를 처음 사용하여 충전부(160)에 전기 에너지가 충전되어 있지 않을 경우, 전지에서 전기 에너지를 제어부(140) 및 디스플레이부(150)에 공급할 수 있다.
In addition, the mat 100 may be provided with a battery such as a solar cell or a battery. Such a battery is useful when the mat is used for the first time or when the mat is not used for a long time. For example, when the user uses the mat 100 for the first time and the charging unit 160 is not charged with electric energy, the battery can supply electric energy to the control unit 140 and the display unit 150.

도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 운동량 측정 압전 매트는 부저(미도시)를 더 포함할 수 있다. 부저는 제어부와 연결되며, 제어부에 의해 판단되는 운동량이, 사용자에 의해 미리 설정된 운동량을 초과할 경우에 제어부의 구동 신호에 의해 작동할 수 있다. Although not shown in the drawings, the piezoelectric mats according to the present invention may further include a buzzer (not shown). The buzzer is connected to the control unit. When the amount of exercise determined by the control unit exceeds a predetermined amount of exercise by the user, the buzzer can be operated by the driving signal of the control unit.

이 경우, 사용자가 미리 정해진 운동량만큼의 칼로리를 소비했을 경우에는 제어부(140)에 의해 부저가 작동하게 되므로, 사용자는 목표량만큼의 운동을 할 수 있는 효과가 있다.
In this case, when the user consumes calories equal to a predetermined amount of exercise, the control unit 140 causes the buzzer to operate, so that the user can exercise as much as the target amount.

일반적으로, 매트(110)를 이용하여 실내 운동을 할 때, 사용자가 운동량을 직접 인식하지 못하는 단점이 있다. 그러나, 본 발명에서는 매트(110)의 내부에 구비된 압전소자(120)를 통하여, 사용자의 운동에 따라 발생하는 전기 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지를 이용하여 운동량을 측정할 수 있는 장점이 있다.
Generally, there is a disadvantage that the user can not directly recognize the amount of exercise when performing the indoor exercise using the mat 110. However, in the present invention, the electric energy generated according to the motion of the user is converted into electric energy through the piezoelectric element 120 provided inside the mat 110, and the momentum can be measured using the converted electric energy There is an advantage.

도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 예를 나타낸 것이다. 3 shows an example of a piezoelectric element which can be applied to the present invention.

도 3을 참조하면, 압전소자(120)는 지지판(121), 제1 압전판(122), 제2 압전판(123) 및 압전추(124)를 포함할 수 있다.3, the piezoelectric element 120 may include a support plate 121, a first piezoelectric plate 122, a second piezoelectric plate 123, and a piezoelectric weight 124.

상기 지지판(121)은 플레이트 형상을 가지며, 그 재질로는 용수철과 같이 탄성을 갖는 스프링용 강판 재질을 이용하는 것이 좋으며, 그 구체적인 예로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 및 SUS(stainless steel) 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The support plate 121 has a plate shape and is preferably made of a steel material for spring having elasticity like a spring. Examples of the material include copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag) (Au), and stainless steel (SUS).

상기 제1 압전판(122)은 지지판(121)의 상면에 부착되고, 제2 압전판(123)은 지지판(121)의 하면에 부착될 수 있다. 이러한 상기 제1 압전판(122) 및 제2 압전판(123)은 지지판(121)에 비하여 작은 면적을 가질 수 있으며, 상호 간이 중첩되도록 배치시키는 것이 바람직하다.
The first piezoelectric plate 122 may be attached to the upper surface of the support plate 121 and the second piezoelectric plate 123 may be attached to the lower surface of the support plate 121. The first piezoelectric plate 122 and the second piezoelectric plate 123 may have a smaller area than the support plate 121 and are preferably arranged so as to overlap with each other.

여기서, 제1 압전판(122) 및 제2 압전판(123)은 (Na, K)NbO3, (Na,K, Li)NbO3, BiFeO3 및 BaTiO3 중에서 하나 이상의 재질로 형성될 수 있다.Here, the first piezoelectric plate 122 and the second piezoelectric plate 123 may be formed of one or more materials selected from (Na, K) NbO 3 , (Na, K, Li) NbO 3 , BiFeO 3 and BaTiO 3 .

상기 압전추(124)는 지지판(121)의 수평을 유지시키는 기능을 하며, 탄성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다.The piezoelectric weight 124 has a function of maintaining the level of the support plate 121 and may be made of a metal material having elasticity.

이때, 상기 압전추(124)는 복수개가 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 관통하여 지지판(121)에 고정 결합되는 복수의 링(ring) 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 압전추(124)를 링(ring) 형태로 형성할 경우, 복수의 링 형태의 압전추(124)들이 서로 부딪히면서 발생되는 충격, 진동 등을 플레이트 형태의 지지판(121)에 전달함으로써, 에너지 변환 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
At this time, the piezoelectric weights 124 may be formed in the form of a plurality of rings that are fixedly coupled to the support plate 121 through a plurality of opposite side edges of the support plate. When the piezoelectric weight 124 is formed into a ring shape, shocks and vibrations generated when a plurality of ring-shaped piezoelectric weights 124 collide with each other are transmitted to the plate-shaped support plate 121 , The energy conversion efficiency can be maximized.

도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 다른 예를 나타낸 것이다. 4 shows another example of a piezoelectric element that can be applied to the present invention.

도 4에 도시된 압전소자(220)는 지지판(121), 제1 압전판(122), 제2 압전판(123) 및 압전추(224)를 포함할 수 있다.The piezoelectric element 220 shown in FIG. 4 may include a support plate 121, a first piezoelectric plate 122, a second piezoelectric plate 123, and a piezoelectric weight 224.

도 4에 도시된 압전소자(220)의 경우, 다른 요소는 도 3에 도시된 요소들과 동일하나, 압전추(224)의 구조가 상이하다. In the case of the piezoelectric element 220 shown in Fig. 4, the other elements are the same as those shown in Fig. 3, but the piezoelectric weight 224 is different in structure.

도 4에 도시된 압전추(224)는 지지판(121)의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 스크류 형태로 관통되어 고정 결합될 수 있다. The piezoelectric weights 224 shown in FIG. 4 may be screwed and fixedly coupled along the edges of opposite sides of the support plate 121.

이와 같이, 상기 압전추(224)를 스크류 형태로 형성할 경우, 압전추(224)가 매트(110)의 움직임에 의하여 지지판(121)과 연쇄적인 충돌을 발생시켜 에너지 변환 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.When the piezoelectric weight 224 is formed into a screw shape, the piezo-electric weight 224 generates a series collision with the support plate 121 due to the movement of the mat 110, thereby maximizing the energy conversion efficiency do.

또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 압전추는 코일이나 판 스프링 등과 같은 용수철 형태로 지지판에 매달리는 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 용수철 형태로 압전추를 형성할 경우, 압전추가 매트의 움직임에 의하여 지지판에 에너지를 전달할 때 상기 지지판에 매달려 있는 용수철 형태의 압전추가 지지판에 대하여 물리적인 충돌을 일으키게 되고, 이는 결국 지지판과의 연쇄적인 충돌을 발생시켜 에너지 변환 효율을 극대화시키게 된다.
Further, although not shown in the drawings, the piezoelectric weights may be formed in a form of hanging from the support plate in the form of a spring such as a coil or a leaf spring. When a piezoelectric weight is formed in the form of a spring, a physical collision is caused with respect to the spring-loaded piezoelectric additional supporting plate suspended from the supporting plate when energy is transmitted to the supporting plate due to the movement of the piezoelectric additional mat, And the energy conversion efficiency is maximized.

도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자의 또 다른 예를 나타낸 것이다. Fig. 5 shows another example of a piezoelectric element that can be applied to the present invention.

도 5에 도시된 압전소자(320)의 경우, 롤 형태로 말릴 수 있도록 잘 구부러 지는 재질로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 압전소자를 구성하는 요소 중 지지판은 PET(polyethylene terephthalate) 등의 연질 재질이 이용될 수 있다. 그리고, 압전소자를 구성하는 요소 중 압전판은 전술한 제1 압전 재질 혹은 제2 압전 재질이 이용될 수 있다. In the case of the piezoelectric element 320 shown in Fig. 5, the piezoelectric element 320 may be formed of a well-bendable material so as to be dried in a roll form. For this purpose, a soft material such as PET (polyethylene terephthalate) may be used as a supporting plate among the elements constituting the piezoelectric element. Among the elements constituting the piezoelectric element, the first piezoelectric material or the second piezoelectric material may be used for the piezoelectric plate.

이와 같이, 압전소자(320)를 잘 구부러지는 재질로 형성할 경우, 롤 형태로 말아서 사용할 수 있기 때문에 그 부피가 대략 1/5 이하로 감소되어 매트(110)에 설치하였을 때 보다 높은 효율을 낼 수 있다.
When the piezoelectric element 320 is formed of a well-bending material, the volume of the piezoelectric element 320 can be reduced by a factor of five or less because the piezoelectric element 320 can be rolled into a roll shape. .

본 발명에 따른 압전소자를 이용한 매트의 운동량 측정 방법에 대하여 설명하기로 한다.A method of measuring the momentum of a mat using the piezoelectric element according to the present invention will be described.

먼저, 전기 에너지 생성단계는 압전소자(120)가 설치된 매트(110)의 움직임에 의해 압전소자에 인가되는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 즉, 사용자가 매트(110)에서 운동함으로써, 매트(110)의 내부에 설치된 압전소자(120)에 기계 에너지가 가해지고, 이에 따라 압전소자(120)는 변형 및 복원이 반복되면서 기계 에너지가 전기 에너지로 변환된다.First, the electrical energy generating step converts the mechanical energy applied to the piezoelectric element into electric energy by the movement of the mat 110 provided with the piezoelectric element 120. That is, as the user moves on the mat 110, the mechanical energy is applied to the piezoelectric element 120 provided inside the mat 110, so that the piezoelectric element 120 is repeatedly deformed and restored, Energy.

다음으로, 전기 에너지 저장 단계에서는 압전소자(120)에 의하여 생성된 전기 에너지를 저장부(130)에 저장한다. Next, in the electric energy storage step, the electric energy generated by the piezoelectric element 120 is stored in the storage unit 130. [

마지막으로, 운동량 측정 단계에서는 저장부(130)에 저장된 전기 에너지, 즉 압전소자(120)에 의해 생성된 전기 에너지의 양을 제어부(140)에서 판단하여, 디스플레이부(150)로 사용자의 운동량을 표시하게 된다.
The control unit 140 determines the amount of electric energy stored in the storage unit 130, that is, the amount of electric energy generated by the piezoelectric element 120, .

본 발명에 따른 매트(110)에 의하면, 매트(110)의 내부에 설치된 압전소자(120)를 이용하여, 사용자의 움직임에 따라 발생하는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 변환된 전기 에너지를 저장부(130)에 충전한 후, 충전된 전기 에너지를 이용하여 정해진 시간 동안 사용자의 운동량을 디스플레이부(150)로 표시할 수 있는 장점이 있다.
According to the mat 110 of the present invention, by using the piezoelectric element 120 provided inside the mat 110, the mechanical energy generated according to the movement of the user is converted into electric energy. It is possible to display the user's momentum on the display unit 150 for a predetermined time using the charged electric energy after charging the converted electric energy into the storage unit 130. [

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

110: 매트
120: 압전소자
130: 저장부
140: 제어부
150: 디스플레이부
160: 충전부110: Matt
120: piezoelectric element
130:
140:
150:
160:

Claims (9)

매트;
상기 매트의 내부에 설치되며, 사용자의 운동에 의해 발생하는 기계 에너지를 인가받아 전기 에너지로 변환하는 압전소자;
상기 전기 에너지를 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 전기 에너지의 양을 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 제어부;
상기 제어부에 의해 판단된 운동량을 표시하는 디스플레이부; 및
상기 제어부와 연결되며, 상기 제어부에 의해 판단되는 운동량이, 미리 설정된 운동량을 초과할 경우에 작동하는 부저;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
mat;
A piezoelectric element which is installed inside the mat and receives mechanical energy generated by a user's motion and converts the mechanical energy into electric energy;
A storage unit for storing the electric energy;
A control unit for determining a user's amount of exercise by using the amount of electric energy stored in the storage unit;
A display unit for displaying the amount of exercise determined by the control unit; And
And a buzzer connected to the control unit and operated when the amount of exercise determined by the control unit exceeds a preset amount of exercise.
제1항에 있어서,
상기 매트는
상기 저장부와 연결되는 충전부를 더 포함하고, 상기 충전부는 저장부로부터 전기 에너지를 공급받아 충전하며, 상기 충전된 전기 에너지를 상기 제어부 및 상기 디스플레이부에 공급하는 것을 특징으로 하는 운동량 측정 매트.
The method according to claim 1,
The mat
Further comprising a charging unit connected to the storage unit, wherein the charging unit supplies electric energy from the storage unit to the charging unit, and supplies the charged electric energy to the control unit and the display unit.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는
상기 매트의 내부에 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
The method according to claim 1,
The piezoelectric element
Wherein a plurality of mats are provided inside the mat.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압전소자는
지지판;
상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및
상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 링 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
The method according to claim 1,
The piezoelectric element
A support plate;
A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And
And a piezoelectric weight connected to the supporting plate through a ring shape along opposite edges of opposite sides of the supporting plate.
제5항에 있어서,
상기 지지판은
구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), PET(polyethylene terephthalate) 및 SUS(stainless steel) 중 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
6. The method of claim 5,
The support plate
Wherein the piezoelectric material is formed of at least one of copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), polyethylene terephthalate (PET), and stainless steel.
제5항에 있어서,
상기 제1 압전판 및 상기 제2 압전판은
(Na, K)NbO3, (Na, K, Li)NbO3, BiFeO3 및 BaTiO3 중 선택된 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
6. The method of claim 5,
The first piezoelectric plate and the second piezoelectric plate
(Na, K) NbO 3, (Na, K, Li) NbO 3, BiFeO 3 , and BaTiO 3 Wherein the piezoelectric element is formed of one selected from the group consisting of a piezoelectric material and a piezoelectric material.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는
지지판;
상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및
상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 용수철 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.
The method according to claim 1,
The piezoelectric element
A support plate;
A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And
And a piezoelectric weight coupled to the support plate in a spring-like shape along edges of opposing sides of the support plate.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는
지지판;
상기 지지판의 양면에 각각 부착되는 제1 압전판 및 제2 압전판; 및
상기 지지판의 마주보는 양측의 가장자리를 따라 스크류 형태로 관통되어 결합되는 압전추를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 운동량 측정 매트.The method according to claim 1,
The piezoelectric element
A support plate;
A first piezoelectric plate and a second piezoelectric plate respectively attached to both sides of the support plate; And
And a piezoelectric weight connected to the support plate through a screw shape along opposite edges of opposite sides of the support plate.
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