KR101701035B1 - Piezo-electric energy harvester and wireless switch including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치는 상기 압전 에너지 하베스터에서 발생된 에너지를 구동 전원으로 사용하여 외부 조명장치에 통신 신호를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터는 사용자가 누름부재에 가하는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 따라 다른 크기의 전력을 발생시키므로, 발생되는 전력의 크기를 기준으로 무선 스위치의 송신 모듈에서는 외부 조명장치에 빛의 세기를 조절할 수 있는 신호를 송신할 수 있다.The piezoelectric energy harvester and the wireless switch including the piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can transmit a communication signal to the external illumination device using energy generated from the piezoelectric energy harvester as a driving power source.
The piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention generates power of different magnitudes according to the magnitude of the external force applied to the pressing member by the user or the duration of the external force, The module can transmit a signal that can control the intensity of the light to the external illumination device.
Description
본 발명은 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric energy harvester and a wireless switch including the same.
일반적으로, 조명의 점멸은 스위치를 통해 이루어지게 되며, 스위치는 사용자가 도달 가능한 위치에 구비되어야 하므로 통상적으로 건축물의 벽면에 위치하게 된다. 따라서, 스위치에 인가되는 전원 라인은 건축물의 벽면의 내부에 형성된다.In general, the blinking of the illumination takes place via the switch, which is normally located on the wall of the building, since the switch must be located at a position that the user can reach. Therefore, the power supply line applied to the switch is formed inside the wall surface of the building.
조명을 점멸시킬 때, 사용자는 스위치가 구비된 벽면까지 직접 이동한 후에 수동으로 스위치를 조작하여 조명을 점등시키거나 소등시키게 되는데, 이러한 방식은 조작의 불편함이 있으며, 야간에 소등 후에는 주변의 식별이 어려워 스위치를 조작하는데 불편함이 있다.When the light is blinked, the user manually operates the switch to turn on or off the light after moving directly to the wall provided with the switch. This method is inconvenient to operate, and after being turned off at night, There is an inconvenience in operating the switch due to difficulty in identification.
따라서, 이러한 수동 조작의 불편함을 해소하고 편리하게 조명을 점멸시키기 위하여 무선 스위치 장치가 요구된다.Therefore, a wireless switch device is required to solve the inconvenience of such a manual operation and conveniently flash the illumination.
이러한 무선 스위치 장치는 사용자가 리모컨 등의 송신부를 조작하면, 리모컨에서 조명 제어 신호가 무선으로 송신되고, 벽면 등에 구비된 수신부에서 무선 신호를 수신하며, 이를 통해 조명을 점등시키거나 소등시키게 된다.In such a wireless switch device, when a user operates a transmitter such as a remote controller, an illumination control signal is wirelessly transmitted from a remote controller, and a wireless signal is received by a receiver provided on a wall or the like, thereby lighting or turning off the illumination.
이러한 무선 스위치 장치는 리모컨 등의 송신부에 배터리 등을 내장하게 되므로 주기적으로 배터리를 교체해주어야 하는 불편함이 따른다.
Since the wireless switch device incorporates a battery or the like in a transmitter of a remote controller or the like, it is inconvenient to periodically replace the battery.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 무선 스위치에 구비된 송신 모듈에 구동 전원을 제공하는 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a piezoelectric energy harvester for providing driving power to a transmission module provided in a wireless switch and a wireless switch including the same.
또한, 외부 조명장치에서 빛의 세기를 조절할 수 있도록 하는 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a piezoelectric energy harvester and a wireless switch including the piezoelectric energy harvester.
본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치는 상기 압전 에너지 하베스터에서 발생된 에너지를 구동 전원으로 사용하여 외부 조명장치에 통신 신호를 전달할 수 있다.The piezoelectric energy harvester and the wireless switch including the piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can transmit a communication signal to the external illumination device using energy generated from the piezoelectric energy harvester as a driving power source.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터는 사용자가 누름부재에 가하는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 따라 다른 크기의 전력을 발생시키므로, 발생되는 전력의 크기를 기준으로 무선 스위치의 송신 모듈에서는 외부 조명장치에 빛의 세기를 조절할 수 있는 신호를 송신할 수 있다.
The piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention generates power of different magnitudes according to the magnitude of the external force applied to the pressing member by the user or the duration of the external force, The module can transmit a signal that can control the intensity of the light to the external illumination device.
본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터는 무선 스위치에 구비된 송신 모듈에 구동 전원을 제공할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터를 포함하는 무선 스위치는 별도의 배터리를 내장하지 않고도 조명의 점멸 신호를 송신할 수 있다.
The piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can provide driving power to a transmission module provided in a wireless switch. Accordingly, a wireless switch including a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can be provided with a separate battery It is possible to transmit the blinking signal of the illumination without the built-in flash.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치는 외부 조명장치에서 빛의 세기를 조절할 수 있도록 사용자가 원하는 빛의 세기에 따라 다른 통신 신호를 송신할 수 있다.
In addition, the piezoelectric energy harvester and the wireless switch including the piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can transmit communication signals according to the intensity of light desired by the user so as to control the intensity of light in the external illumination device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치의 평면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치의 개략 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터의 구성도이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터에서 에너지가 발생되는 모습을 도시한 도면이다.1 is a plan view of a wireless switch according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic configuration diagram of a wireless switch according to an embodiment of the present invention,
3 is a configuration diagram of a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 4 to 6 are views showing energy generation in a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may be easily suggested, but are also included within the scope of the present invention.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, a configuration is referred to as being 'connected' with another configuration, including not only when the configurations are directly connected but also when they are indirectly connected with another configuration . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치의 개략 구성도이다.
FIG. 1 is a plan view of a wireless switch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wireless switch according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치는 압전 에너지 하베스터(100), 정류기(200), 캐패시터(300), 전력 조정부(400) 및 송신 모듈(500)을 포함한다.
1 and 2, a wireless switch according to an embodiment of the present invention includes a
도 1에 도시된 ON 버튼 및 OFF 버튼은 상기 압전 에너지 하베스터(100)에서 전력을 발생시키도록 사용자에 의해 누를 수 있는 구조로 제공될 수 있다.The ON and OFF buttons shown in FIG. 1 may be provided in a structure that can be pressed by a user to generate electric power in the
예를 들어, 상기 ON 버튼 및 OFF 버튼은 상기 압전 에너지 하베스터(100)의 구성 중 누름부재(160)일 수 있다.For example, the ON button and the OFF button may be the pressing
또한, 상기 누름부재(160)에 가해지는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 따라 상기 압전 에너지 하베스터(100)에서 발생되는 전력의 크기가 달라질 수 있다. 이에 대하여는 도 3 내지 도 6을 기초로 후술하기로 한다.In addition, the magnitude of the power generated in the
상기 압전 에너지 하베스터(100)에서 발생된 교류 전력은 상기 정류기(200)를 거치면서 직류 형태로 정류되어 상기 캐패시터(300)에 저장된다.The alternating-current power generated in the
상기 캐패시터(300)로부터 공급받은 정류된 전력은 상기 전력 조정부(400)를 통해 기설정된 전압 값을 가지는 전력으로 변환되어 상기 송신 모듈(500)에 전달된다.The rectified power supplied from the
이때, 상기 정류된 전력의 크기에 따라 다양한 전압 값을 가지는 전력이 상기 전력 조정부(400) 입력측에 전달된다.At this time, power having various voltage values according to the magnitude of the rectified power is transmitted to the input side of the
상기 송신 모듈(500)에서는 상기 전력 조정부(400)로부터 입력받은 전력을 통해 통신 신호를 발생시키게 되고, 상기 통신 신호는 외부 조명 장치의 수신 모듈로 전달되게 된다.In the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치는 상기 압전 에너지 하베스터(100)에서 발생된 에너지를 상기 송신 모듈(500)의 구동 전원으로 사용함으로써, 상기 외부 조명 장치에 ON/OFF 신호를 전달할 수 있게 된다.That is, the wireless switch according to an embodiment of the present invention can transmit an ON / OFF signal to the external illumination device by using the energy generated from the
따라서, 가정 내의 조명 등에 스위치를 연결하기 위하여 기구적으로 복잡한 구성을 취하지 않아도 되고, 간편하게 무선 제어 시스템을 구축할 수 있다.Therefore, it is not necessary to take a complicated structure mechanically in order to connect the switch to the illumination in the home, and the wireless control system can be easily constructed.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치는 별도의 배터리를 내장하지 않고도 조명의 점멸 신호를 송신할 수 있다.
In addition, the wireless switch according to an embodiment of the present invention can transmit a flashing signal of an illumination without incorporating a separate battery.
또한, 상기 송신 모듈(500)에서는 상기 전력 조정부(400)의 입력측으로부터 다양한 전압 값을 가지는 전력을 공급받으므로, 공급받는 전력의 크기에 따라 상기 송신 모듈(500)에서는 다른 통신 신호를 발생시킬 수 있고, 상기 외부 조명 장치에서는 수신된 통신 신호를 분석하여 다른 세기의 빛을 발산시킬 수 있다.In addition, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 스위치에서는 외부 조명 장치에서 빛의 세기를 조절할 수 있는 다양한 통신 신호를 송신할 수 있다.
Accordingly, in the wireless switch according to the embodiment of the present invention, various communication signals capable of adjusting the intensity of light can be transmitted from the external illumination device.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상기 송신 모듈(500)의 구동 전원으로 사용되는 에너지를 발생시키는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터(100)의 구성에 대하여 설명한다.
Hereinafter, a configuration of a piezoelectric energy harvester 100 according to an embodiment of the present invention for generating energy used as driving power for the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터의 구성도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터에서 에너지가 발생되는 모습을 도시한 도면이다.
FIG. 3 is a configuration diagram of a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 are views showing energy generation in a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터(100)는, 플레이트(110), 상기 플레이트(110)를 지지하는 지지체(120), 상기 플레이트(110) 상에 구비되는 압전소자(130), 상기 플레이트(110)에 변위를 발생시키는 마그네트(140), 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에 배치되는 절연체(150) 및 상기 절연체(150)를 이동시키는 누름부재(160)를 포함한다.
3, a piezoelectric energy harvester 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 플레이트(110)는 판 형상으로 형성되고 탄성 변형이 가능한 재질로 제공된다.The
상기 지지체(120)는 상기 플레이트(110)의 일단(111)을 지지하게 된다. 즉, 상기 플레이트(110)의 일단(111)은 상기 지지체(120)에 고정되는 고정단이 되며, 상기 플레이트(110)의 타단(113)은 자유단이 된다.The
예를 들어, 상기 플레이트(110)는 일단(111)이 상기 지지체(120)에 고정된 캔틸레버(Cantilever) 형상일 수 있다.
For example, the
상기 플레이트(110)는 상기 플레이트(110)에 외력이 가해지지 않을 경우에 수평 상태를 유지할 수 있는 정도의 강성을 가지며, 상기 플레이트(110)에 외력이 가해질 경우에는 상기 플레이트(110)에 변위가 발생하게 된다.The
여기서, 상기 플레이트(110)는 자성체 또는 금속체로 제공되며, 상기 플레이트(110)에 가해지는 외력은 상기 마그네트(140)와 상기 플레이트(110) 사이에 발생하는 자기흡인력일 수 있다.Here, the
즉, 상기 플레이트(110)는 상기 마그네트(140)의 자기력에 의해 탄성 변형될 수 있다.That is, the
상기 플레이트(110)에 직접적으로 충격을 가하지 않더라도 상기 마그네트(140)의 자기력에 의해 상기 플레이트(110)에 변위를 발생시킬 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
A displacement can be generated in the
상기 플레이트(110)의 일면(110a)에는 상기 압전소자(130)가 배치된다. 상기 압전소자(130)는 압전체(131), 상기 압전체(131)의 일면에 구비되는 제1 전극(133) 및 상기 압전체(131)의 타면에 구비되는 제2 전극(135)를 포함한다.The
따라서, 상기 플레이트(110)에 변위가 발생하면, 상기 압전소자(130)에도 변위가 발생하게 되고, 이에 따라 전위차가 나타나는 압전효과가 발생하게 된다.Therefore, when the
예를 들어, 상기 플레이트(110)에 변위가 발생하면 상기 플레이트(110) 상에 구비되는 상기 압전소자(130)에도 변위가 발생하게 되고, 상기 압전소자(130)에 전기적 분극이 일어나게 된다.For example, when a displacement occurs in the
이에 따라, 상기 압전체(131)의 일면에 구비된 상기 제1 전극(133) 및 상기 제2 전극(135)에서 전압이 발생되며, 이를 통해 발생된 출력 전류가 상기 송신 모듈(500)의 구동 전원으로 사용되게 된다.
Accordingly, a voltage is generated in the
상기 압전체(131)는 티탄산 지르콘산 연(Lead zirconate titanate), 티탄산바륨(BaTiO₃), 티탄산연(PbTiO₃), 니오브산리튬(LiNbO₃) 또는 수정(SiO₂) 등으로 형성될 수 있다.The
상기 제2 전극(135)은 전위차의 발생을 위해 구비되며, 상기 제1 전극(133)에 대응되도록 상기 압전체(131)의 타면에 구비된다.
The
상기 마그네트(140)는 상기 플레이트(110)와 이격되게 배치된다. 예를 들어, 상기 마그네트(140)는 상기 압전소자(130)가 배치된 상기 플레이트(110)의 일면(110a)의 반대면인 상기 플레이트(110)의 타면(110b)과 이격되게 배치된다.The
또한, 상기 마그네트(140)는 상기 플레이트(110)의 타단(113) 측에 위치한 상기 플레이트(110)의 타면(110b)과 마주보도록 배치된다.The
따라서, 상기 마그네트(140)의 자기력에 의하여 상기 플레이트(110)의 타단(113)은 상기 마그네트(140)를 향하는 방향으로 휘어질 수 있다. 즉, 상기 플레이트(110)의 타단(113) 측에 변위가 발생할 수 있다.
Therefore, the
상기 절연체(150)는 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에 배치되어 상기 플레이트(110)에 대한 상기 마그네트(140)의 자기력을 차폐하는 기능을 한다.The
따라서, 상기 절연체(150)에 의하여 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에서 자기흡인력이 작용하지 않을 수 있다.Therefore, the magnetic attraction force may not act between the
상기 플레이트(110)에 작용하는 상기 마그네트(140)의 자기력이 상기 절연체(150)에 의해 차폐되므로, 상기 플레이트(110)는 상기 마그네트(140)의 자기력에 영향을 받지 않게 되며, 이에 따라 상기 플레이트(110)에 외력이 작용하지 않게 된다.The magnetic force of the
따라서, 이 경우에 상기 플레이트(110)는 수평 상태를 유지할 수 있다.
Therefore, in this case, the
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)는 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에 이동 가능하게 배치된다.Here, as shown in FIG. 4, the
따라서, 상기 마그네트(140)를 가리고 있던 상기 절연체(150)가 이동하게 되면, 상기 마그네트(140)와 상기 플레이트(110)가 직접 마주보게 되고, 이에 따라 상기 마그네트(140)의 자기력이 상기 플레이트(110)에 영향을 미칠 수 있게 된다.Therefore, when the
따라서, 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에 자기흡인력이 발생하여 상기 플레이트(110)에 변위가 발생할 수 있다.
Therefore, a magnetic attractive force may be generated between the
즉, 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에서 자기흡인력이 작용하는지 여부는 상기 절연체(150)의 위치에 따라 결정된다.That is, whether magnetic attracting force acts between the
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)가 상기 마그네트(140)를 전체적으로 가리고 있는 경우에는 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에서 자기흡인력이 작용하지 않게 되된다.For example, as shown in FIG. 3, when the
그러나, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)가 이동하여 상기 마그네트(140)가 일부 또는 전체적으로 상기 플레이트(110)와 마주보게 되는 경우에는 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에서 자기흡인력이 작용하게 된다.
4 to 6, when the
상기 누름부재(160)는 상기 절연체(150)를 이동시키도록 구성된다.The pushing
예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 누름부재(160)는 상기 절연체(150)와 연결된 조작부(161), 상기 조작부(161)가 삽입 가능하도록 삽입홀(163a)이 형성되고 상기 절연체(150)와 상기 조작부(161) 사이에 배치되는 고정판(163) 및 상기 조작부(161)를 탄성 지지하는 탄성체(165)를 포함할 수 있다.3, the pressing
또한, 상기 누름부재(160)는 상기 조작부(161)와 상기 절연체(150)를 연결하는 연결부재(167)를 더 포함할 수 있다.The pressing
상기 조작부(161)는 연결부재(167)에 의해 상기 절연체(150)와 연결될 수 있다. 상기 연결부재(167)는 상기 삽입홀(163a)을 관통하며, 일단이 상기 절연체(150)에 고정되고 타단이 상기 조작부(161)에 고정될 수 있다.The operating
따라서, 상기 절연체(150)는 상기 누름부재(160)와 연동하여 이동될 수 있다.Accordingly, the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 누름부재(160)에 외력이 가해지지 않을 경우(즉, 상기 누름부재(160)가 이동하지 않고 정지 상태에 있을 경우)에 상기 절연체(150)는 상기 마그네트(140)를 상기 플레이트(110)에 대하여 전체적으로 가리게 된다.3, when the external force is not applied to the pushing member 160 (that is, when the pushing
따라서, 상기 플레이트(110)에 대하여 상기 마그네트(140)의 자기력이 영향을 미치지 않게 되고, 상기 플레이트(110)는 수평 상태를 유지할 수 있다.Therefore, the magnetic force of the
그러나, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)가 상기 누름부재(160)와 연동하여 이동되는 경우에는 상기 마그네트(140)가 상기 플레이트(110)를 직접적으로 마주보게 되므로, 상기 마그네트(140)의 자기력이 상기 플레이트(110)에 영향을 미치게 되어 상기 플레이트(110)에 변위가 발생할 수 있다.
4 to 6, when the
상기 조작부(161)는 사용자가 상기 압전 에너지 하베스터(100)를 작동시키기 위해 누를 수 있는 구조로 제공될 수 있다.The
예를 들어, 상기 조작부(161)는 상기 고정판(163)에 대하여 돌출된 상태로 상기 탄성체(165)에 의해 탄성 지지될 수 있다.For example, the operating
사용자가 상기 조작부(161)를 누르게 되면, 상기 탄성체(165)가 압축되며 상기 조작부(161)는 상기 탄성체(165)에 탄성 지지된 상태로 상기 삽입홀(163a)에 삽입되게 된다.When the user presses the operating
상기 삽입홀(163a)과 상기 조작부(161)는 서로 대응되는 형상으로 제공될 수 있다.The
본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 삽입홀(163a)과 상기 조작부(161)가 원통 형상을 갖는 것으로 설명하나, 상기 삽입홀(163a)과 상기 조작부(161)의 형상이 원통 형상으로 한정되는 것은 아니며, 다각형 형상 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
Although the
상기 삽입홀(163a)은 상기 조작부(161)가 삽입될 수 있는 직경을 가질 수 있다. 따라서, 상기 삽입홀(163a)의 직경 중에서 상기 조작부(161)와 인접한 측(이를 상기 삽입홀(163a)의 일측이라 함)의 직경은 상기 조작부(161)의 직경과 대응되거나 상기 조작부(161)의 직경보다 클 수 있다.The
그러나, 상기 삽입홀(163a)의 직경 중에서 상기 절연체(150)와 인접한 측(이를 상기 삽입홀(163a)의 타측이라 함)의 직경은 상기 조작부(161)의 직경보다 작을 수 있다.However, the diameter of the
즉, 상기 삽입홀(163a)의 직경 중에서 상기 삽입홀(163a)의 타측의 직경은 상기 삽입홀(163a)의 일측의 직경보다 작을 수 있다.That is, the diameter of the other side of the
따라서, 상기 조작부(161)가 상기 삽입홀(163a)에 삽입되어 이동할 때, 상기 조작부(161)는 상기 삽입홀(163a)의 타측에 걸리게 되어 상기 조작부(161)의 삽입거리가 제한되게 된다.Therefore, when the operating
즉, 상기 조작부(161)는 상기 삽입홀(163a)의 일측으로 삽입되어 이동 가능하고, 상기 삽입홀(163a)의 타측을 통해 상기 삽입홀(163a)의 외부로 돌출되는 것이 제한되도록 구성된다.That is, the operating
따라서, 상기 삽입홀(163a)의 타측은 상기 조작부(161)의 삽입거리를 제한하는 스토퍼로서 기능할 수 있다.
Therefore, the other side of the
상기 조작부(161)는 내부가 빈 형상일 수 있으며, 상기 탄성체(165)는 상기 조작부(161)의 내부에 배치된다.The operating
상기 탄성체(165)의 일단은 상기 절연체(150)와 인접한 측의 상기 삽입홀(163a)에 고정되고, 상기 탄성체(165)의 타단은 상기 조작부(161)에 고정된다.One end of the
따라서, 상기 조작부(161)는 상기 탄성체(165)에 의해 탄성 지지될 수 있다.
Therefore, the operating
여기서, 사용자가 상기 조작부(161)를 누르게 되면, 상기 조작부(161)가 이동하여 상기 삽입홀(163a)에 삽입되게 된다.Here, when the user presses the operating
상기 절연체(150)는 상기 연결부재(167)에 의해 상기 조작부(161)와 연결되어 있으므로, 상기 조작부(161)가 이동됨에 따라 상기 절연체(150)도 상기 조작부(161)의 이동거리만큼 이동하게 된다.Since the
상기 절연체(150)의 최대 이동거리는 상기 마그네트(140)가 전체적으로 상기 플레이트(110)와 마주볼 수 있도록 정해질 수 있다.
The maximum movement distance of the
상기 절연체(150)는 상기 조작부(161)의 이동에 따라 상기 플레이트(110)의 일단(111)이 고정된 상기 지지체(120)를 향하는 방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 상기 플레이트(110)에 대한 상기 마그네트(140)의 자기력 차폐 효과가 해제되게 된다.The
따라서, 상기 플레이트(110)의 타단(113)과 상기 마그네트(140) 사이에는 자기흡인력이 작용하여 상기 플레이트(110)의 타단(113)이 상기 마그네트(140)를 향하여 휘어지게 된다.A magnetic attracting force acts between the
즉, 상기 플레이트(110)의 타단(113) 측에 변위가 발생한다.That is, displacement occurs at the
여기서, 상기 플레이트(110)의 변위량은 상기 절연체(150)가 이동되는 거리에 따라 달라질 수 있다.Here, the amount of displacement of the
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)가 이동되는 거리가 상대적으로 작은 경우에는 상기 마그네트(140)의 일부만이 상기 플레이트(110)와 마주보게 된다.For example, as shown in FIG. 4, when the distance through which the
따라서, 이러한 경우에는 상기 플레이트(110)에 작용하는 상기 마그네트(140)의 자기력이 상대적으로 작으므로, 상기 플레이트(110)의 변위량도 상대적으로 작게 된다.Accordingly, in this case, since the magnetic force of the
그러나, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(150)가 이동되는 거리가 상대적으로 큰 경우에는 상기 플레이트(110)에 작용하는 상기 마그네트(140)의 자기력도 상대적으로 커지게 되므로, 상기 플레이트(110)의 변위량도 상대적으로 커지게 된다.However, as shown in FIGS. 5 and 6, when the distance through which the
상기 압전소자(130)의 변위량은 상기 플레이트(110)의 변위량에 영향을 받으므로, 상기 플레이트(110)의 변위량이 클수록 상기 압전소자(130)의 변위량도 커지게 된다.Since the amount of displacement of the
상기 압전소자(130)에서 발생되는 전력의 크기는 상기 압전소자(130)의 변위량에 영향을 받으므로, 결국 상기 플레이트(110)의 변위량을 조절하여 상기 압전소자(130)에서 발생되는 전력의 크기를 조절할 수 있는 것이다.
The amount of electric power generated in the
상기 플레이트(110)의 변위량은 상기 절연체(150)에 의해 가려지는 상기 마그네트(140)의 면적에 따라 달라지게 되며, 상기 절연체(150)에 의해 가려지는 상기 마그네트(140)의 면적은 상기 누름부재(160)에 가해지는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 따라 결정될 수 있다.The amount of displacement of the
상기 조작부(161)에 가해지는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 따라 상기 조작부(161)가 이동되는 거리가 달라지게 되므로, 상기 조작부(161)와 연동하여 이동되는 상기 절연체(150)가 이동되는 거리도 상기 조작부(161)에 가해지는 외력의 크기 또는 외력의 지속시간에 영향을 받게 되는 것이다.The distance by which the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터(100)에서는 사용자가 상기 조작부(161)를 누르는 힘의 크기 또는 힘의 지속시간에 따라 상기 압전소자(130)의 변위량이 달라지도록 할 수 있다.
Therefore, in the
상기 플레이트(110)의 타단 측에 변위가 발생하면, 이에 대응되어 상기 압전소자(130)에도 변위가 발생하게 되고, 결국 상기 압전소자(130)에 전기적 분극이 일어나게 됨으로써 전압이 발생하게 된다.When a displacement occurs at the other end of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터(100)에서는 상기 절연체(150)의 이동에 따라 발생되는 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이의 자기흡인력을 이용하여 상기 압전소자(130)를 변위시킴으로써 전력을 발생시킬 수 있다.Therefore, in the
상기 압전 에너지 하베스터(100)에서 발생된 전력을 정류기(200), 캐패시터(300) 및 전력 조정부(400)를 거쳐 통신 신호를 발생시키는 송신 모듈(500)의 구동 전원으로 사용되게 된다.
The power generated by the
이때, 상기 플레이트(110)의 변위량에 따라 상기 압전소자(130)에서 발생되는 전력의 크기가 달라지게 되므로, 결국, 상기 전력 조정부(400)에 입력되는 전력의 크기도 달라지게 되며, 상기 송신 모듈(500)에서는 입력되는 전력의 크기에 따라 다양한 통신 신호를 송신할 수 있다.At this time, the magnitude of the power generated in the
여기서, 다양한 통신 신호는 외부 조명 장치에서 빛의 세기를 조절하는 통신 신호일 수 있다.
Here, the various communication signals may be communication signals for adjusting the intensity of light in the external illumination device.
상기와 같이 상기 플레이트(110)와 상기 마그네트(140) 사이에 발생하는 자기흡인력을 변화시켜 상기 플레이트(110)의 변위량을 조절하므로, 상기 압전소자(130)에서 발생되는 전력의 크기를 조절할 수 있다.The magnitude of the electric power generated by the
상기 송신 모듈(500)에서는 입력되는 전력의 크기에 따라 다양한 통신 신호를 송신할 수 있으므로, 외부 조명 장치에서는 수신되는 통신 신호에 따라 빛의 세기를 조절할 수 있게 된다.
Since the
이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터는 무선 스위치에 구비된 송신 모듈에 구동 전원을 제공할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터를 포함하는 무선 스위치는 별도의 배터리를 내장하지 않고도 조명의 점멸 신호를 송신할 수 있다.The piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can provide a driving power to a transmission module included in a wireless switch. Accordingly, a piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention includes a piezoelectric energy harvester The wireless switch can transmit a blinking signal of the light without having to install a separate battery.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 무선 스위치는 외부 조명장치에서 빛의 세기를 조절할 수 있도록 사용자가 원하는 빛의 세기에 따라 다른 통신 신호를 송신할 수 있다.
In addition, the piezoelectric energy harvester and the wireless switch including the piezoelectric energy harvester according to an embodiment of the present invention can transmit communication signals according to the intensity of light desired by the user so as to control the intensity of light in the external illumination device.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art that changes or modifications may fall within the scope of the appended claims.
100: 압전 에너지 하베스터
200: 정류기
300: 캐패시터
400: 전력 조정부
500: 송신 모듈
110: 플레이트
120: 지지체
130: 압전소자
131: 압전체
133: 제1 전극
135: 제2 전극
140: 마그네트
150: 절연체
160: 누름부재
161: 조작부
163: 고정판
165: 탄성체
167: 연결부재100: Piezoelectric energy harvester
200: rectifier
300: capacitor
400:
500: Transmission module
110: Plate
120: Support
130: piezoelectric element
131:
133: first electrode
135: second electrode
140: Magnet
150: Insulator
160:
161:
163: Fixing plate
165: elastomer
167:
Claims (14)
상기 플레이트에 배치된 압전소자;
상기 플레이트와 이격되게 배치되는 마그네트;
상기 플레이트에 상기 마그네트의 자기력이 영향을 미치도록 하거나 상기 플레이트에 대한 상기 마그네트의 자기력을 차폐하도록 이동 가능하게 배치되는 절연체; 및
상기 절연체를 이동시키도록 상기 절연체와 연결되는 누름부재;를 포함하며,
상기 절연체는 상기 누름부재와 연동하여 이동되도록 구성된 압전 에너지 하베스터.
An elastically deformable plate;
A piezoelectric element disposed on the plate;
A magnet disposed apart from the plate;
An insulator movably disposed on the plate so as to affect the magnetic force of the magnet or to block the magnetic force of the magnet with respect to the plate; And
And a pressing member connected to the insulator to move the insulator,
And the insulator is moved in association with the pressing member.
상기 누름부재에 외력이 가해지지 않을 경우에 상기 절연체는 상기 마그네트를 상기 플레이트에 대하여 전체적으로 가리는 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
Wherein the insulator covers the magnet entirely with respect to the plate when an external force is not applied to the pressing member.
상기 절연체에 의해 가려지는 상기 마그네트의 면적은 상기 누름부재에 가해지는 외력의 크기에 따라 결정되는 압전 에너지 하베스터.
3. The method of claim 2,
Wherein an area of the magnet shielded by the insulator is determined according to a magnitude of an external force applied to the pressing member.
상기 절연체에 의해 가려지는 상기 마그네트의 면적은 상기 누름부재에 가해지는 외력의 지속시간에 따라 결정되는 압전 에너지 하베스터.
3. The method of claim 2,
Wherein the area of the magnet shielded by the insulator is determined by the duration of the external force applied to the pressing member.
상기 누름부재는,
상기 절연체와 연결된 조작부;
상기 조작부가 삽입 가능하도록 삽입홀이 형성되고, 상기 절연체와 상기 조작부 사이에 배치되는 고정판; 및
상기 조작부를 탄성 지지하는 탄성체;를 포함하는 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
The pressing member
An operating portion connected to the insulator;
A fixing plate having an insertion hole formed therein so that the operation portion can be inserted therein and disposed between the insulator and the operation portion; And
And an elastic body for elastically supporting the operating portion.
상기 절연체는 상기 조작부에 가해지는 외력에 의해 이동되도록 구성되는 압전 에너지 하베스터.
6. The method of claim 5,
And the insulator is configured to be moved by an external force applied to the operating portion.
상기 절연체가 이동되는 거리는 상기 조작부가 이동되는 거리에 대응되도록 구성되는 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 6,
Wherein a distance through which the insulator moves corresponds to a distance through which the operation unit is moved.
상기 조작부는 상기 삽입홀의 일측으로 삽입 가능하고, 상기 삽입홀의 타측을 통해 상기 삽입홀의 외부로 돌출되는 것이 제한되도록 구성된 압전 에너지 하베스터.
6. The method of claim 5,
Wherein the operating portion is insertable into one side of the insertion hole and is restricted from protruding to the outside of the insertion hole through the other side of the insertion hole.
상기 삽입홀을 관통하고 상기 조작부와 상기 절연체에 각각 고정된 연결부재;를 더 포함하는 압전 에너지 하베스터.
6. The method of claim 5,
And a connecting member penetrating the insertion hole and fixed to the operating portion and the insulator, respectively.
상기 플레이트는 자성체 또는 금속체인 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
The plate is a magnetic or metal piezoelectric energy harvester.
상기 플레이트는 일단이 고정단이고 타단이 자유단인 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
Wherein the plate has a fixed end at one end and a free end at the other end.
상기 마그네트는 상기 플레이트의 타단 측과 마주보도록 배치되는 압전 에너지 하베스터.
12. The method of claim 11,
And the magnet is arranged to face the other end side of the plate.
상기 플레이트의 일단이 고정되는 지지체;를 더 포함하는 압전 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
And a support to which one end of the plate is fixed.
상기 압전 에너지 하베스터에서 발생된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 정류된 전력을 출력하는 정류기;
상기 정류된 전력을 입력받아 기설정된 전압 값을 가지는 전력을 출력하는 전력 조정부; 및
상기 전력 조정부로부터 전력을 입력받아 통신 신호를 발생시키는 송신 모듈;을 포함하는 무선 스위치.
13. A piezoelectric energy harvester according to any one of claims 1 to 13;
A rectifier for rectifying the AC power generated by the piezoelectric energy harvester to DC power and outputting rectified power;
A power adjuster for receiving the rectified power and outputting power having a predetermined voltage value; And
And a transmitting module for receiving power from the power adjusting unit and generating a communication signal.
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