KR101507517B1 - Melody braille block using piezoelectric device - Google Patents

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KR101507517B1 KR1020130057481A KR20130057481A KR101507517B1 KR 101507517 B1 KR101507517 B1 KR 101507517B1 KR 1020130057481 A KR1020130057481 A KR 1020130057481A KR 20130057481 A KR20130057481 A KR 20130057481A KR 101507517 B1 KR101507517 B1 KR 101507517B1
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Abstract

본 발명은 점자 블록 내부에 보행 감지를 함과 동시에 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지는 전기 에너지로 변환하여 보행 감지시에 멜로디를 출력하는 음향 장치의 구동 전원으로 이용하도록 하는 압전 장치를 이용한 멜로디 점자 블록에 관한 것이다.이를 위한 본 발명의 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록은 내부에 공간부가 형성된 블록 본체와, 블록 본체의 공간부 상단에 결합되며 블록 본체 상부로 돌출되는 돌기부를 갖는 점자 플레이트와, 점자 플레이트의 하부에 설치되며 보행자들의 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 압전 장치와, 압전 장치 하부에 설치되는 지지 플레이트와, 블록 본체의 일측에 설치되어 압전 장치를 통해 보행이 감지될 경우 기 설정된 음향을 출력하는 음향 제공 장치 및 압전 장치에서 변환되는 전기 에너지를 저장하고 음향 제공 장치의 구동 전원을 제공하는 충전 장치를 포함한다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a gait using a piezoelectric device that uses a piezoelectric device to detect a walk in a braille block and convert the mechanical energy applied to the walk into electric energy to output a melody during walking, A braille plate having a block body having a space formed therein, a braille plate having a protrusion protruding from an upper portion of the block body and coupled to an upper end of the space portion of the block body, A piezoelectric device installed at a lower portion of the plate for converting mechanical energy applied to the pedestrians into electric energy, a support plate installed at the bottom of the piezoelectric device, and a pedestal installed at one side of the block body, A sound providing device for outputting a preset sound and a piezoelectric device And a charging device for storing electric energy to be converted and providing driving power of the sound providing device.

Description

압전 장치를 이용한 멜로디 점자 블록{MELODY BRAILLE BLOCK USING PIEZOELECTRIC DEVICE}[0001] MELODY BRAILLE BLOCK USING PIEZOELECTRIC DEVICE USING PIEZOELECTRIC DEVICE [0002]

본 발명은 점자 블록에 관한 것으로서, 특히 점자 블록 내부에 보행 감지를 함과 동시에 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지는 전기 에너지로 변환하여 보행 감지시에 멜로디를 출력하는 음향 장치의 구동 전원으로 이용하도록 하는 압전 장치를 이용한 멜로디 점자 블록에 관한 것이다.The present invention relates to a braille block, and more particularly, it relates to a braille block which is used as a driving power source for an acoustic apparatus that detects a walk in a braille block and converts mechanical energy applied to the walk by electric energy into electric energy to output a melody during walking To a melody braille block using a piezoelectric device.

일반적으로, 시각 장애우는 육안 식별능력이 거의 없으므로, 시각장애인의 보행에 편의를 제공하기 위하여 신호등이 있는 곳에 음성 안내 장치를 설치하거나, 보행도로, 지하철 승하차 출입문, 계단 등과 같이 주의를 요하거나 특정위치까지 안내하기 위해 유도 블록 또는 보도 블록 중간에 점자 블록을 설치하고 있다. Generally, visually impaired persons have little visual recognition ability. Therefore, in order to provide convenience to the visually impaired, it is necessary to install a voice guidance device in a place where a traffic light is present, or to pay attention such as a walking road, a subway access gate, a stairway, A braille block is provided in the middle of the guidance block or the sidewalk block.

그러나, 일반적인 점자 블록은 콘크리트나 철판, 합성수지 재질의 블록 상부면에 점자 돌기를 형성하여 단순하게 위치나 방향 안내의 기능밖에는 하지 못하는 단점이 있다. However, the conventional braille block has a disadvantage in that the braille protrusion is formed on the upper surface of the block made of concrete, steel plate, or synthetic resin, so that it can function only as a position and direction guide.

이에, 보도상의 유도블록에 마그네틱이나 RFID 태그를 설치하고 시각 장애우가 소지하고 있는 지팡이나 유도봉에 마그네틱 또는 RFID 태그를 감지할 수 있는 장치와 스피커를 장착시켜 음성 안내를 하는 방법도 제안된 바 있다. A method of installing a magnetic or RFID tag on a guide block on the press and attaching a device and a speaker capable of detecting magnetic or RFID tags to a stick or an induction rod possessed by a visually impaired person has been proposed .

그러나, 이러한 음성 안내 장치는 시각 장애인이 항상 음성 안내 장치가 장착된 지팡이나 유도봉을 소지하고 다녀야 하므로 지팡이나 유도봉을 소지하지 않은 경우에는 안내를 받을 수 없는 단점이 있고, 음성 안내 장치 구동을 위해 내장된 배터리를 자주 교체해줘야 하는 단점이 있다. However, since such a voice guidance apparatus always carries a stick or an induction rod equipped with a voice guidance apparatus, the visually impaired person can not receive the guidance when the stick or the induction rod is not carried. The battery must be replaced frequently.

한국공개특허 제2006-0102816호 "시각장애인용 도보안내장치 "Korean Patent Publication No. 2006-0102816 "Walking guidance device for the visually impaired" 한국공개실용 제2004-0053061호 "시각장애인용 영구자석 내장형 점자블록 및 지팡이"Korean Unexamined Utility Model Publication No. 2004-0053061 "Braille Block and Wand with Permanent Magnet for Visually Impaired Person"

배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 보도 블록 내에 내장된 압전 장치의 전기 에너지 변화를 통해 보행자를 감지하고, 보행자가 감지될 경우 해당 위치 정보에 대응하는 음향 정보를 외부로 출력하도록 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to overcome the disadvantages of the background art by detecting a pedestrian through a change in electric energy of a piezoelectric device built in a sidewalk block and outputting acoustic information corresponding to the position information when the pedestrian is sensed And a melody braille block using a piezoelectric element.

또한, 본 발명의 다른 목적은 보행자가 보도 블록을 밟음에 따라 발생하는 압력 또는 진동과 같은 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하여 음향 제공 장치 구동 전원으로 활용하도록 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a melody braille block using a piezoelectric element that converts mechanical energy such as pressure or vibration generated when a pedestrian stepped on a walk block into electric energy, .

과제를 해결하기 위한 본 발명의 내부에 공간부가 형성된 블록 본체와, 블록 본체의 공간부 상단에 결합되며 블록 본체 상부로 돌출되는 돌기부를 갖는 점자 플레이트와, 점자 플레이트의 하부에 설치되며 보행자들의 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 압전 장치와, 압전 장치 하부에 설치되는 지지 플레이트와, 블록 본체의 일측에 설치되어 압전 장치를 통해 보행이 감지될 경우 기 설정된 음향을 출력하는 음향 제공 장치 및 압전 장치에서 변환되는 전기 에너지를 저장하고 음향 제공 장치의 구동 전원을 제공하는 충전 장치를 포함한다.The present invention provides a braille plate comprising a block body having a space formed therein and a protrusion protruding from the upper portion of the block body, A supporting plate provided at a lower portion of the piezoelectric device, and a sound output device for outputting predetermined sound when a walk is detected through a piezoelectric device installed at one side of the block device And a charging device that stores electric energy converted in the device and the piezoelectric device and provides driving power of the sound providing device.

이때, 음향 제공 장치는 블록 본체가 설치된 위치 정보에 대응되는 음향 정보를 외부로 출력하도록 구성된다. At this time, the sound providing apparatus is configured to output sound information corresponding to position information in which the block body is installed to the outside.

그리고, 압전 장치는 점자 플레이트의 하부에 일단이 고정되고 타단이 자유단 상태가 되도록 설치되어 보행자에 의해 진동이 가해지면 변형이 발생하여 기계적인 변형에 따라 교류 전압이 발생하는 압전판과, 압전판에서 발생하는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전력 변환 회로 장치를 포함하여 구성될 수 있다. The piezoelectric device includes a piezoelectric plate, one end of which is fixed to the lower portion of the braille plate and the other end of which is formed in a free-end state, and is deformed when vibration is applied by the pedestrian, And a power conversion circuit device for converting an AC voltage generated in the power conversion circuit device into a DC voltage.

또한, 압전판의 타단부에는 하중을 부여하여 압전판의 진동을 증폭시키기 위한 진동 부가 수단이 더 구비될 수 있다.Further, it is possible to further include a vibrating means for applying a load to the other end of the piezoelectric plate to amplify the vibration of the piezoelectric plate.

또한, 압전 장치는 점자 플레이트 하부에 설치되어 보행자에 의해 압력이 가해지면 변형이 발생하는 압전 구조물과, 압전 구조물의 하부에 압전 구조물과 유전체를 개재하여 전기적으로 절연되도록 설치되며 발전 및 센서 기능을 하는 제 1 센서 전극과, 압전 구조물의 양측 단부와 각각 이격 설치되어 압전 구조물과의 거리 변화에 따라 정전용량이 가변되어 보행 위치를 감지할 수 있는 제 2 및 제 3 센서 전극을 포함하고, 음향 제공 장치는 복수의 센서 전극의 정전용량 크기 변화에 따라 보행 위치를 판단하고, 보행 위치에 따라 출력되는 음향을 가변시키도록 구성될 수 있다.
The piezoelectric device includes a piezoelectric structure provided under the Braille plate and deformed when a pressure is applied by a pedestrian, and a piezoelectric structure provided to the lower part of the piezoelectric structure to be electrically insulated from the piezoelectric structure via a dielectric. A first sensor electrode and second and third sensor electrodes spaced apart from both ends of the piezoelectric structure and capable of detecting a walking position by varying a capacitance according to a distance between the piezoelectric structure and the piezoelectric structure, May be configured to determine a walking position in accordance with a change in the capacitance magnitude of the plurality of sensor electrodes, and vary the sound output according to the walking position.

본 발명은 멜로디 점자 블록을 실내외에 설치하여 보행자의 보행이 감지되는 경우 해당 위치에 대응하는 위치 정보나 위험 정보 등을 음향 정보로 제공함으로써, 시각 장애우나 시력이 미약한 노인, 어린이의 낙상이나 추돌의 위험을 줄일 수 있어 안전하고, 해당 위치 정보를 제공함으로써 편의성을 확보할 수 있는 이점이 있다. The present invention provides melody braille blocks in indoor and outdoor locations to provide location information or danger information corresponding to the detected position of a pedestrian when the walker senses the walking, thereby providing information such as a fall or a collision of an elderly person or a child, So that it is advantageous in that convenience can be secured by providing the location information.

또한, 본 발명은 보도 블록에 가해지는 압력이나 진동과 같은 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하여 음향 제공 장치 구동의 동작 전원으로 제공함으로써 외부 전원이 불필요하므로 구조는 단순화할 수 있고 배터리를 교체하지 않고도 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention converts mechanical energy such as pressure or vibration applied to a sidewalk block into electrical energy and provides it as an operating power for driving the sound providing device, thereby eliminating the need for an external power supply, simplifying the structure, There is an advantage that it can be used semi-permanently.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록이 결합 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록 단면도.
도 5는 도 4의 압전 장치 구성도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록 단면도.
도 7은 도 6의 압전 장치의 작용 설명도.1 is a perspective view illustrating a melody braille block using a piezoelectric element according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an exploded perspective view of Fig. 1; Fig.
3 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
4 is a cross-sectional view of a melody braille block using a piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a block diagram of the piezoelectric device of Fig. 4; Fig.
6 is a cross-sectional view of a melody braille block using a piezoelectric element according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 7 is an explanatory view of the operation of the piezoelectric device of Fig. 6; Fig.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록이 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다. FIG. 1 is an exploded perspective view of a melody braille block using a piezoelectric element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 블록 본체(1), 점자 플레이트(2), 압전 장치(3), 지지 플레이트(4), 음향 제공 장치(5), 충전 장치(6)를 포함한다. 1 to 3, the present invention includes a block body 1, a braille plate 2, a piezoelectric device 3, a support plate 4, a sound providing device 5, and a charging device 6 do.

블록 본체(1)는 실내 또는 실외의 보행로에 설치되는 것으로서, 내부에 공간부가 형성되며, 상면에는 다수의 통공(11)이 형성된다. 여기서, 블록 본체(1)는 통상의 보도 블록으로서 콘크리트나 금속재, 목재, 합성수지 재질 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 블록 본체(1)는 어린이나 노약자 또는 시력이 미약하게 남아 있는 시력 역자가 블록의 설치 위치나 방향 안내 메시지 등을 식별할 수 있도록 서로 다른 컬러로 이루어질 수 있다. The block body 1 is installed in an indoor or outdoor walkway, and has a space portion formed therein and a plurality of through holes 11 formed on the upper surface thereof. Here, the block body 1 may be made of concrete, metallic material, wood, synthetic resin material or the like as a normal press block. In addition, the block body 1 may be made of different colors so that a young or aged person, or a sight translator in which the visual acuity remains weak, can identify the block installation position and directional guidance message.

점자 플레이트(2)는 블록 본체(1)의 공간부 상단에 결합되는 것으로서, 블록 본체(1) 상면에 형성된 다수의 통공(11)에 삽입되어 블록 본체(1) 상부로 돌출되는 다수의 돌기부(21)를 갖는다. 여기서, 돌기부(21)는 특정 메시지를 담고 있지 않을 수도 있으나, 시각 장애우의 진행 방향 등을 안내하기 위한 유도 메시지를 담는 형상을 갖도록 함으로써 시각 장애우를 원하는 목적지로 안내할 수 있도록 할 수도 있다. The braille plate 2 is coupled to the upper end of the space portion of the block body 1 and includes a plurality of protrusions inserted into a plurality of through holes 11 formed in the upper surface of the block body 1, 21). Here, the protruding portion 21 may not contain a specific message, but may have a shape for holding a guidance message for guiding the progress direction of the visually impaired person so that the visually impaired person can be guided to a desired destination.

압전 장치(3)는 점자 플레이트(2)의 하부에 설치되어 보행자들의 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환할 뿐만 아니라, 보행자가 보도 블록을 밟았음을 인식하는 센서 역할을 한다. The piezoelectric device 3 is installed at the lower portion of the braille plate 2 and serves as a sensor for not only converting mechanical energy applied by walking of the pedestrians into electric energy but also recognizing that the pedestrian has stepped on the pedestrian block.

압전 장치(3)는 압전 소자(31)와, 압전 소자(31)에서 변환되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전력 변환 회로 장치(32)로 이루어진다. 이때, 압전 소자(31)는 외부에서 기계적인 압력이 가해졌을 때 물질 내부에서 한쪽 전극에는 (+) 전하, 다른 전극에서는 (-) 전차가 유기되어 양 전극간 전압이 발생하는 소자로서 압전 세라믹 소자 등이 이용될 수 있다. 또한, 전력 변환 회로 장치(32)는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC-DC 컨버터 및 전압을 안정화하기 위한 필터 등으로 구성될 수 있으며 이러한 전력 변환 회로 장치는 일반적인 구성이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다. The piezoelectric device 3 comprises a piezoelectric element 31 and a power conversion circuit device 32 for converting an AC voltage converted in the piezoelectric element 31 into a DC voltage. In this case, the piezoelectric element 31 is a device in which positive voltage is applied to one electrode and negative voltage is generated in another electrode when mechanical pressure is externally applied to the piezoelectric element 31, Etc. may be used. The power conversion circuit device 32 may include an AC-DC converter for converting an AC power source to a DC power source, a filter for stabilizing a voltage, and the like. Since such a power conversion circuit device has a general configuration, .

지지 플레이트(4)는 압전 장치(3)의 하부에 설치되어 압전 장치(3) 및 점자 플레이트(2)를 지지할 뿐만 아니라 외부로부터의 이물질 유입을 차단하여 압전 장치(3)와 음향 제공 장치(5) 및 충전 장치(6)를 보호하는 역할을 하는 것으로서, 탄성력을 갖는 폴리우레탄 재질 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 지지 플레이트(4)의 상면에는 압전 소자(31)가 삽입되는 압전 소자 삽입홈(41)이 형성되고, 일측에는 음향 제공 장치(5)가 외부로 노출 및 수납될 수 있도록 측면홈(42)이 형성된다. The support plate 4 is provided at the lower portion of the piezoelectric device 3 to support the piezoelectric device 3 and the braille plate 2 as well as to block foreign substances from entering the piezoelectric device 3 and the sound supply device 5 and the charging device 6, and may be made of a polyurethane material having elasticity or the like. A piezoelectric element insertion groove 41 into which the piezoelectric element 31 is inserted is formed on the upper surface of the support plate 4 and a side groove 42 is formed on one side of the support plate 4 so that the acoustic device 5 can be exposed and accommodated outside. Is formed.

음향 제공 장치(5)는 블록 본체(1)의 일측에 설치되어 압전 장치(3)로부터 전기 에너지 변화를 통한 보행이 감지될 경우 기 설정된 음향을 출력하는 것으로서, 외부로 특정 멜로디와 같은 음향을 출력하는 스피커(51) 및 스피커(51)를 통한 음향 출력을 제어하는 마이컴(52)을 포함한다. The sound supply device 5 is installed at one side of the block body 1 and outputs a predetermined sound when a walk is detected through a change in electric energy from the piezoelectric device 3 and outputs a sound like a specific melody to the outside And a microcomputer 52 for controlling the sound output through the speaker 51 and the speaker 51.

여기서, 스피커(51)를 통해 제공되는 음향(멜로디)은 보도 블록이 설치된 지역의 위치 정보나 해당 위치 정보에 대응되는 각종 정보를 제공하는 것으로서, 마이컴(52)에는 위치 정보에 대응되는 정보를 저장하는 메모리와 해당 정보를 음향 정보로 변환하기 위한 음향 변환 모듈 등이 구비될 수 있다. Here, the sound (melody) provided through the speaker 51 provides positional information of the area where the sidewalk block is installed or various information corresponding to the corresponding position information. The microcomputer 52 stores information corresponding to the positional information And a sound conversion module for converting the information into sound information.

예를 들어, 스피커를 통해 제공하는 음향을 "도레미파솔라시"의 7음계로 설정하여, 도로 앞이나 횡단보도의 경우 "도"음, 계단 앞이나 엘리베이터를 "레"음, 미끄러짐의 위험이 있는 곳을 "미"음, 파인 곳을 "파"음, 위험한 곳을 "솔"음, 화장실 앞을 "라" 음 신호등 앞을 "시" 음 등으로 설정하고, 보행자가 밝은 보도 블록의 위치에 따라 정해진 음향을 출력하도록 할 수 있다. For example, the sound provided by the speaker may be set to a seven-level scale of "Doremisspassol Rash", so that the sound "front" or "elevation" , The dangerous place is set to "Sol" sound, the front of the bathroom is set to "LA", and the front of the sound lamp is set to " It is possible to output a predetermined sound.

이와 같이 본 발명은 단순히 점자 돌기를 이용한 보행 유도의 역할 뿐만 아니라 보도 블록이 설치된 위치에 대한 위험 요소나 위치 정보를 음향을 통해 제공함으로써 시각 장애우나 시력이 미약한 노인 등의 안전성이나 편의성을 확보할 수 있는 것이다. As described above, the present invention not only provides the role of guiding the braille using the braille projection, but also provides the risk element and the position information about the position where the sidewalk block is installed through the sound to secure the safety and convenience of the visually impaired or the elderly You can.

또한, 이러한 위치 정보를 제공하는 보도 블록은 시각 장애우가 블록을 밟기 전에 주변의 타인이 보도 블록을 밟을 경우에도 음향 정보가 제공됨에 따라 시각 장애우가 본인 주변의 위험 요소나 위치 정보를 미리 인지할 수 있어 안전성 및 편의성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. In addition, the sidewalk block that provides such location information may be provided with sound information even if the other person around the sidewalk stepped on the sidewalk block before the sidewalk stepped on the block. Thus, So that safety and convenience can be improved.

한편, 충전 장치(6)는 압전 장치(3)의 전력 변환 회로 장치에서 변환되는 전기 에너지를 저장하고 음향 제공 장치의 구동에 필요한 전원을 공급하는 것으로서, 2차 전지 또는 슈퍼 캐패시터 등이 이용될 수 있다. 즉, 본 발명은 외부에서 별도의 전원을 공급하거나 배터리를 교체하지 않고도 압전 장치를 이용한 자가 발전을 통해 반 영구적으로 음향 제공 장치를 구동시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.
On the other hand, the charging device 6 stores electric energy converted in the power conversion circuit device of the piezoelectric device 3 and supplies power for driving the sound providing device, and a secondary battery or a super capacitor can be used have. That is, the present invention is advantageous in that it can semi-permanently drive the sound producing device by self-power generation using a piezoelectric device without supplying a separate power source from the outside or replacing the battery.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록 단면도이고, 도 5는 도 4의 압전 장치 구성도로서, 상술한 제 1 실시예와는 압전 장치(3)의 구성만 상이하므로, 제 1 실시예와 상이한 구성인 압전 장치(3)에 대해서만 설명하도록 한다. 4 is a cross-sectional view of a melody braille block using a piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention. Fig. 5 is a block diagram of the piezoelectric device of Fig. 4, in which only the configuration of the piezoelectric device 3 Only the piezoelectric device 3 having a configuration different from that of the first embodiment will be described.

본 발명의 제 2 실시예의 압전 장치(3)는 점자 플레이트(2)의 하부에 설치되어 보행자들의 보행에 따라 가해지는 진동 에너지를 전기에너지로 변환하고 보행자가 보도 블록을 밟았음을 인식하는 센서 역할을 한다. The piezoelectric device 3 according to the second embodiment of the present invention is installed at the lower portion of the braille plate 2 and serves as a sensor for converting the vibration energy applied in accordance with the walking of the pedestrians into electric energy and recognizing that the pedestrian has stepped on the walk block .

이때, 압전 장치(3)는 캔틸레버형의 압전판(33)과, 압전판(33)의 상부와 하부에 각각 부착되는 상하부 전극층(34a, 34b)으로 이루어지며, 압전판(33)의 일단은 지지대(35)에 고정되고 타단은 진동에 따라 상하로 기계적인 운동을 할 수 있도록 자유단 상태가 된다. The piezoelectric device 3 is composed of a cantilever type piezoelectric plate 33 and upper and lower electrode layers 34a and 34b respectively attached to the upper and lower portions of the piezoelectric plate 33. One end of the piezoelectric plate 33 Is fixed to the support base (35), and the other end is in a free end state so that it can perform mechanical movement up and down in accordance with the vibration.

또한, 지지대(35)는 스프링 또는 폴리우레탄과 같은 탄성 부재(7)를 통해 점자 플레이트(2)의 하단에 연결된다. In addition, the support 35 is connected to the lower end of the braille plate 2 via an elastic member 7 such as a spring or polyurethane.

이러한 구조에 따르면, 보행자가 보도 블록을 밟으면 점자 플레이트(2)에 진동이 발생하고, 이 진동은 점자 플레이트(2)의 하단에 탄성부재(7)를 통해 연결된 압전판(33)에 전달된다. 이에 따라, 압전판(33)은 탄성부재(7)를 통해 전달되는 진동에 따라 상하로 휘어지게 되고, 압전판(33)의 진동 또는 휘어짐에 따라 상부 전극(34a)과 하부 전극(34b)에서 전하가 발생하게 된다. According to this structure, when the pedestrian presses the pedestrian block, vibration occurs in the braille plate 2, and this vibration is transmitted to the piezoelectric plate 33 connected to the lower end of the braille plate 2 through the elastic member 7. As a result, the piezoelectric plate 33 is bent upward and downward in accordance with the vibration transmitted through the elastic member 7, and the piezoelectric plate 33 is deformed by the vibration of the piezoelectric plate 33, A charge is generated.

즉, 본 발명은 보행자가 보도 블록을 밟아 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 음향 제공 장치(5)의 구동에 필요한 전원으로 사용할 뿐만 아니라, 전기 에너지 변화를 감시하여 보행자가 보도 블록을 밟았음을 인지할 수 있다. That is, according to the present invention, the vibration energy generated by pedestrians stepping on the sidewalk block is converted into electric energy to be used as a power source necessary for driving the sound providing device 5, and the pedestrian stepped on the sidewalk block . ≪ / RTI >

또한, 본 발명의 제 2 실시예는 압전판(33)의 타단부에 하중을 더 부가하여 압전판(33)의 진동을 증폭시키기 위한 진동 부가 수단(36)을 더 설치할 수 있다. 즉, 점자 플레이트에 가해지는 압력이 크지 않은 경우 압전판(33)에 전달되는 진동또한 크기 않아 전기에너지 생성 효율이 낮을 수 있다. 그러나, 압전판(33) 단부에 일정한 하중을 갖는 진동 부가 수단(36)을 설치하면 압전판(33)의 진동폭이 커질뿐만 아니라 진동 횟수도 많아져 전기에너지 생성 효율이 높아지게 되는 것이다.
The second embodiment of the present invention may further include a vibration adding means 36 for adding a load to the other end of the piezoelectric plate 33 to amplify the vibration of the piezoelectric plate 33. [ That is, when the pressure applied to the braille plate is not large, the vibration transmitted to the piezoelectric plate 33 is also large, so that the electric energy generating efficiency may be low. However, if the vibrating unit means 36 having a constant load is provided at the end of the piezoelectric plate 33, not only the vibration width of the piezoelectric plate 33 is increased but also the number of vibrations is increased and the electric energy generating efficiency is increased.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록 단면도이고, 도 7은 도 6의 압전 장치의 작용 설명도로서, 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예와는 압전 장치(3) 및 음향 제공 장치(5)의 구성만 상이하므로, 제 1 실시예와 상이한 구성인 압전 장치(3)에 대해서만 설명하도록 한다. 6 is a cross-sectional view of a melody braille block using a piezoelectric element according to a third embodiment of the present invention. Fig. 7 is a functional explanatory view of the piezoelectric device of Fig. 6, Only the configuration of the device 3 and the sound supply device 5 are different, and therefore only the piezoelectric device 3 having a configuration different from that of the first embodiment will be described.

본 발명의 제 3 실시예의 압전 장치(3)는 압전 구조물(37)과 복수의 센서 전극(38a, 38b, 38c)으로 이루어진다. The piezoelectric device 3 of the third embodiment of the present invention comprises a piezoelectric structure 37 and a plurality of sensor electrodes 38a, 38b and 38c.

여기서, 압전 구조물(37)은 점자 플레이트(2)의 하부에 설치되어, 보행자에 의해 압력이 가해지면 변형을 발생하는 물질로 이루어진다. Here, the piezoelectric structure 37 is provided below the Braille plate 2 and is made of a material which deforms when a pressure is applied by the pedestrian.

그리고, 복수의 센서 전극(38a, 38b, 38c)은 압전 구조물(37)과의 정전 용량 변화에 따라 보행 위치를 감지할 수 있도록 압전 구조물과 일정 거리 이격 설치되는 것으로서, 제 1 센서전극(38a)은 압전 구조물(37)의 하부에, 제 2 센서 전극(38b) 압전 구조물(37)의 일측에, 제 3 센서 전극(38c)은 압전 구조물(37)의 타측에 설치된다. The plurality of sensor electrodes 38a, 38b and 38c are spaced apart from the piezoelectric structure by a predetermined distance so as to be able to sense a walking position according to a change in capacitance with the piezoelectric structure 37. The first sensor electrodes 38a, The third sensor electrode 38c is provided on the other side of the piezoelectric structure 37 on the lower side of the piezoelectric structure 37, on the side of the piezoelectric structure 37 of the second sensor electrode 38b.

이러한 구성에 따르면, 보행자가 점자 플레이트(2)를 밟은 위치에 따라 복수의 센서 전극(38a, 38b, 38c)과 압전 구조물(37) 사이의 거리가 변화하게 되고, 이에 따라 각 센서 전극에 발생하는 정전용량의 크기가 변화하게 된다. According to this configuration, the distance between the plurality of sensor electrodes 38a, 38b, and 38c and the piezoelectric structure 37 changes according to the position where the pedestrian stepped on the braille plate 2, The magnitude of the capacitance changes.

예를 들어, 보행자가 점자 플레이트(2)의 일측을 밟게 될 경우 압전 구조물(37)이 일측 하부로 방향으로 변형되어 제 2 센서 전극(38b)의 정정용량 C2가 제 1 센서 전극(38a)의 정전용량 C1, 제 3 센서 전극(38c)의 정전용량 C3 보다 커지게 된다. 반대로, 보행자가 점자 플레이트(2)의 타측을 밝게 될 경우 압전 구조물(37)이 차측 하부로 방향으로 변형되어 제 3 센서 전극(38c)의 정정용량 C3가 제 1 센서 전극(38a)의 정전용량 C1, 제 2 센서 전극(38b)의 정전용량 C2 보다 커지게 된다. 또한, 보행자가 점자 플레이트(2)의 중앙 부분을 밝게 되면 압전 구조물(37)의 중심이 하부로 변형되므로, 제 1 센서 전극(38a)의 정정용량 C1이 제 2 센서 전극(38b)의 정전용량 C2, 제 3 센서 전극(38c)의 정전용량 C3 보다 커지게 된다.For example, when the pedestrian stepped on one side of the braille plate 2, the piezoelectric structure 37 is deformed toward the lower side of one side so that the correcting capacitance C2 of the second sensor electrode 38b is deformed toward the lower side of the first sensor electrode 38a The electrostatic capacitance C1 of the first sensor electrode 38c, and the electrostatic capacitance C3 of the third sensor electrode 38c. Conversely, when the pedestrian brighter on the other side of the braille plate 2, the piezoelectric structure 37 is deformed toward the lower side of the vehicle side so that the correcting capacitance C3 of the third sensor electrode 38c becomes lower than the capacitance of the first sensor electrode 38a C1, and the capacitance C2 of the second sensor electrode 38b. The center of the piezoelectric structure 37 is deformed downward when the central portion of the braille plate 2 is brightened so that the correction capacitance C1 of the first sensor electrode 38a is lower than the capacitance of the second sensor electrode 38b C2, and the capacitance C3 of the third sensor electrode 38c.

이와 같이 본 발명의 제 3 실시예는 복수의 센서 전극에서의 정전용량 크기 변화를 통해 블록을 밟는 위치 정보를 알 수 있는 것이다. As described above, the third embodiment of the present invention is capable of knowing the position information on the block by changing the capacitance magnitude in the plurality of sensor electrodes.

그리고, 본 발명의 음량 제공 장치(5)는 각 센서 전극에서의 정전용량 크기 변화를 통해 보행 위치를 판단하고, 보행 위치에 따라 출력되는 음향을 가변시킨다. The sound volume providing device 5 of the present invention determines the walking position by varying the capacitance magnitude at each sensor electrode, and varies the sound output according to the walking position.

예를 들어, 보도 블록 내의 제 2 센서 전극(38b)을 차도쪽에 가깝게 설치했다고 가정하고 설명하면 다음과 같다. For example, it is assumed that the second sensor electrode 38b in the sidewalk block is disposed close to the roadway.

우선, 정전용량 C1 및 C3가 C2 보다 큰 경우에는 보행자가 안전하게 보행하고 있는 것으로 판단하여 기 설정한 위치 정보나 위치 정보에 대응하는 정보를 알리를 멜로디를 출력한다. First, when the capacitances C1 and C3 are larger than C2, it is determined that the pedestrian is walking safely, and a melody is output as information indicating the position information or the position information set in advance.

반면에, 제 2 센서 전극(38b)의 정전용량 C2가 C1 및 C3 보다 큰 것으로 감지될 경우 보행자가 차도에 가깝게 보행하고 있는 위험한 상황인 것으로 판단하여 보행자에게 경고음 등을 울려 위험 상황을 알림으로써 보행자의 안전을 확보할 수 있는 것이다. On the other hand, when the electrostatic capacity C2 of the second sensor electrode 38b is detected to be larger than C1 and C3, it is determined that the pedestrian is walking in a close proximity to the road, and a warning sound is emitted to the pedestrian, It is possible to secure the safety of the user.

한편, 제 1 센서 전극(38a)은 정전용량 변화를 통한 보행 위치 감지의 기능뿐만 아니라, 발전 기능을 동시에 한다. 즉, 압전 구조물(37)의 하부 방향으로의 변형이나 진동시에 압전 구조물(37)과 제 1 센서 전극(38a) 거리가 변화하면서 제 1 센서 전극(38a)에 전하가 야기되어 결국 전압 변화에 따른 전기 에너지가 생성되므로, 제 1 센서 전극은 센서 및 발전 기능을 하게 되는 것이다. 이때, 압전 구조물(37)이 하부로 눌릴 경우에 압전 구조물(37)과 제 1 센서 전극(38a)의 접촉에 의한 단락을 막기 위하여 제 1 센서 전극(38a)의 상부에는 전기적인 절연을 위한 유전체막(39)이 설치됨이 바람직하다. On the other hand, the first sensor electrode 38a functions not only as a function of detecting a walking position through a capacitance change but also as a power generation function. That is, as the distance between the piezoelectric structure 37 and the first sensor electrode 38a is changed while the piezoelectric structure 37 is deformed or vibrated in the downward direction, charges are generated in the first sensor electrode 38a, Since the electric energy is generated, the first sensor electrode performs a sensor and a power generation function. At this time, in order to prevent a short circuit due to contact between the piezoelectric structure 37 and the first sensor electrode 38a when the piezoelectric structure 37 is pushed down, a dielectric material for electrical insulation It is preferable that a film 39 is provided.

상술한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 보행자가 보도 블록을 밟음에 따라 발생하는 압력 또는 진동과 같은 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하여 음향 제공 장치(5) 구동 전원으로 활용함으로써, 음향 제공 장치(5) 구동에 필요한 외부 전원이 불필요하고 배터리를 교체해야 하는 단점을 해소할 수 있다. As described above, according to the first and second embodiments of the present invention, mechanical energy such as pressure or vibration generated when a pedestrian presses the walk block is converted into electric energy, The external power source necessary for driving the sound providing device 5 is unnecessary and the disadvantage of replacing the battery can be solved.

또한, 본 발명의 압전 장치의 전기 에너지 변화를 통해 보행자를 감지하고, 보행자에게 위치 정보에 대응하는 정보를 제공함으로서 보행자의 안전성과 편의성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
Further, the pedestrian is detected through the change of electric energy of the piezoelectric device of the present invention, and the information corresponding to the position information is provided to the pedestrian, so that safety and convenience of the pedestrian can be secured.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications or changes as fall within the scope of the invention.

1 : 블록 본체 11 : 통공
2 : 점자 플레이트 21 : 돌기부
3 : 압전 장치 31 : 압전 소자
32 : 전력 변환 회로 장치 33 : 압전판
34a : 상부 전극 34b: 하부 전극
35 : 지지대 36 : 진동 부가 수단
37 : 압전 구조물 38a, 38b, 38c : 센서 전극
39 : 유전체막 7 : 탄성부재1: block body 11: through hole
2: Braille plate 21:
3: Piezoelectric device 31: Piezoelectric device
32: power conversion circuit device 33: piezoelectric plate
34a: upper electrode 34b: lower electrode
35: Support base 36:
37: Piezoelectric structures 38a, 38b, 38c:
39: dielectric film 7: elastic member

Claims (5)

내부에 공간부가 형성된 블록 본체;
상기 블록 본체의 공간부 상단에 결합되며 상기 블록 본체 상부로 돌출되는 돌기부를 갖는 점자 플레이트;
상기 점자 플레이트의 하부에 설치되며 보행자들의 보행에 따라 가해지는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 압전 장치;
상기 압전 장치 하부에 설치되는 지지 플레이트;
상기 블록 본체의 일측에 설치되어 상기 압전 장치를 통해 보행이 감지될 경우 기 설정된 음향을 출력하는 음향 제공 장치; 및
상기 압전 장치에서 변환되는 전기 에너지를 저장하고 상기 음향 제공 장치의 구동 전원을 제공하는 충전 장치를 포함하되,
상기 압전 장치는 상기 점자 플레이트 하부에 설치되어 보행자에 의해 압력이 가해지면 변형이 발생하는 압전 구조물과,
상기 압전 구조물의 하측에 설치되며 발전 및 센서 기능을 하는 제 1 센서전극,
상기 압전 구조물과 제 1 센서 전극 사이에 설치되어 상기 압전 구조물과 상기 제 1 센서 전극을 전기적으로 절연시키는 유전체,
상기 압전 구조물의 양측 단부와 각각 이격 설치되어 압전 구조물과의 거리 변화에 따라 정전용량이 가변되어 보행 위치를 감지할 수 있는 제 2 및 제 3 센서 전극을 포함하고,
상기 음향 제공 장치는 상기 복수의 센서 전극의 정전용량 크기 변화에 따라 보행 위치를 판단하고, 보행 위치에 따라 출력되는 음향을 가변시키는 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록.
A block body having a space formed therein;
A braille plate coupled to an upper end of a space portion of the block body and having a protrusion protruding above the block body;
A piezoelectric device installed at a lower portion of the braille plate and converting mechanical energy applied to the walker by walking;
A support plate installed at a lower portion of the piezoelectric device;
A sound supply device installed at one side of the block body and outputting a predetermined sound when a walk is sensed through the piezoelectric device; And
And a charging device for storing electric energy converted in the piezoelectric device and providing driving power for the sound providing device,
The piezoelectric device includes a piezoelectric structure provided under the Braille plate and deformed when a pressure is applied by a pedestrian,
A first sensor electrode disposed under the piezoelectric structure and performing power generation and sensor functions,
A dielectric material provided between the piezoelectric structure and the first sensor electrode to electrically isolate the piezoelectric structure from the first sensor electrode,
And second and third sensor electrodes which are spaced apart from both ends of the piezoelectric structure so as to be able to sense a walking position by varying capacitance according to a change in distance between the piezoelectric structure and the piezoelectric structure,
Wherein the sound providing device determines a walking position according to a change in the capacitance magnitude of the plurality of sensor electrodes and changes the sound output according to the walking position.
제 1항에 있어서,
상기 음향 제공 장치는 상기 블록 본체가 설치된 위치 정보에 대응되는 음향 정보를 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록.
The method according to claim 1,
Wherein the sound supply device externally outputs acoustic information corresponding to position information on which the block body is installed.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 압전 장치는 상기 점자 플레이트의 하부에 일단이 고정되고 타단이 자유단 상태가 되도록 설치되어 보행자에 의해 진동이 가해지면 변형이 발생하여 기계적인 변형에 따라 교류 전압이 발생하는 압전판과,
상기 압전판에서 발생하는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전력 변환 회로 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록.
3. The method according to claim 1 or 2,
The piezoelectric device includes a piezoelectric plate having one end fixed to a lower portion of the braille plate and the other end being installed in a free end state and deformed when vibration is applied by a pedestrian,
And a power conversion circuit device for converting an AC voltage generated in the piezoelectric plate into a DC voltage.
제 3항에 있어서,
상기 압전판의 타단부에는 하중을 부여하여 상기 압전판의 진동을 증폭시키기 위한 진동 부가 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 멜로디 점자 블록.
The method of claim 3,
And a vibrating means for applying a load to the other end of the piezoelectric plate to amplify the vibration of the piezoelectric plate.
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