KR101782525B1

KR101782525B1 - 다용도 로드셀 시스템

Info

Publication number: KR101782525B1
Application number: KR1020150106855A
Authority: KR
Inventors: 최형욱; 최재규; 안진섭
Original assignee: (주)매직에코
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-09-28
Also published as: KR20170011926A

Abstract

본 발명은 근력 운동을 위한 외부기기를 결합하여 가해지는 외력을 측정하고 이를 통해 운동량을 산출하고, 또한 결합된 외부기기의 종류를 감지하여 해당 외부기기에 맞는 운동 방법을 외부단말기를 통해 제공하여 보다 효율적인 운동 및 기타 활동을 제공할 수 있는 시스템에 관한 것으로,
일 측에 구비되고 외부기기가 결합되는 결합부 및 내측 중앙에 구비된 장착부를 포함하는 커넥터와, 상기 장착부에 내장되어 상기 외부기기에 가해지는 외력을 측정하는 로드셀과, 외부단말기와 통신하는 통신모듈 및, 상기 결합부에 상기 외부기기의 접촉을 감지하는 감지모듈을 포함하여 이루어진다.

Description

다용도 로드셀 시스템{LOAD CELL SYSTEM}

본 발명은 다용도 로드셀 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 근력 운동을 위한 외부기기를 결합하여 가해지는 외력을 측정하고 이를 통해 운동량을 산출하고, 또한 결합된 외부기기의 종류를 감지하여 해당 외부기기에 맞는 운동 방법을 외부단말기를 통해 제공하여 보다 효율적인 운동 및 기타 활동을 제공할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

건강을 중시하는 현대인에게 웨이트 트레이닝은 삶의 한 축을 담당하고 있는 요소로 자리매김하고 있다. 그러나 효율적인 운동 프로그램의 관리는 동 시간 내 보다 큰 효율을 나타낼 수 있는 것인데, 기존에는 단순하게 중량체를 들거나 움직이는 것으로 운동 프로그램을 진행하였으나, 외부기기(운동 도구)에 가해지는 외력을 측정하여 운동량을 산출하고 이를 통해 보다 효율적으로 운동 프로그램을 관리할 수 있도록 하는 기술의 필요성이 재고된다.

이에 본 발명은 운동을 위한 외부기기를 결합할 수 있도록 하는 로드셀 시스템을 제시하고자 하는데, 이러한 외부기기(운동 기구)에 센서를 결합한 형태를 제시하고 있는 종래기술로, 등록특허 제10-1387953호 (2014년04월16일) [운동기구 중량측정기 및 이를 포함하는 운동 관리시스템]이 있는데, 이 종래기술은 운동기구 중량의 효과적 측정이 가능한 운동기구 중량측정기를 제공하고 있다.

그러나 종래기술에서는 스트레인 게이지를 통해 바(외부기기)의 변형 정도를 측정하여 이를 통한 중량을 측정하는 것인데, 바의 변형은 아주 미세하게 일어나기도 하고, 바의 변형을 위한 외력의 임계치보다 낮은 외력이 작용하는 경우에는 바에 가해지는 외력을 측정할 수 없다는 단점이 있다.

따라서 보다 직접적인 운동량 측정을 위한 기술의 필요성이 재고되는 바 이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

로드셀을 이용하여 근력 운동을 위한 외부기기에 가해지는 외력을 측정하고 이를 통해 운동량을 산출하는 형태로 사용자의 운동량 및 운동 강도 등을 보다 정확하게 측정하고자 하는 것을 목적으로 하고,

또한 결합되는 외부기기를 기 설정된 저항 값을 통해 판별하여 별도의 입력 없이 결합된 외부기기의 종류를 자동으로 식별할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고,

아울러 결합된 외부기기의 종류에 따라 맞춤형 운동 방법을 추천하여 초보 사용자도 외부단말기에 표시된 방법에 따라 쉽고 간편하게 운동 프로그램을 기획할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 갖는 본 발명은

일 측에 구비되고 외부기기가 결합되는 결합부 및 내측 중앙에 구비된 장착부를 포함하는 커넥터와, 상기 장착부에 내장되어 상기 외부기기에 가해지는 외력을 측정하는 로드셀과, 외부단말기와 통신하는 통신모듈 및, 상기 결합부에 상기 외부기기의 접촉을 감지하는 감지모듈을 포함하여 이루어진다.

또한 상기 감지모듈은 상기 외부기기의 저항 값을 측정하는 저항측정부를 포함하고, 상기 통신모듈은 측정된 상기 저항 값을 외부단말기로 전송하고, 상기 외부단말기는 저항 값 별 기기 모델 정보가 저장된 저장부, 상기 통신모듈로부터 전송된 상기 저항 값을 수신하는 수신부, 수신된 상기 저항 값에 따라 상기 저장부에 저장된 기기 모델 정보에 해당하는 기기 종류를 판별하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 외부단말기는 상기 판단부에서 판별된 기기 종류에 해당하는 추천 운동 방법을 저장 및 전송하는 운동추천부를 더 포함하여, 상기 외부기기가 상기 커넥터의 결합부에 결합되면 저장된 추천 운동 방법을 디스플레이하고, 상기 운동추천부의 추천 운동 방법 및 상기 판단부의 기기 종류에 대한 기록을 저장하는 운동기록부 및 이 운동기록부에 저장된 상기 추천 운동 방법 및 상기 기기 종류를 전송 받아 저장하는 기록서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가 외부전원에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하되, 상기 배터리의 충전 중 외부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 외부전원공급회로와 상기 배터리의 충전 완료 시 외부전원을 이용하여 내부전원을 생성하고 이 내부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 내부전원공급회로를 포함하는 전원공급부, 상기 배터리의 충전 완료 여부에 따라 상기 외부전원공급회로 또는 내부전원공급회로의 작동을 선택하는 스위치부 및, 상기 내부전원을 통제하는 통제부를 포함하는 전원공급수단을 구비하되, 상기 전원공급부의 외부전원공급회로는 외부전원에 직렬로 연결된 캐패시터 및 브릿지다이오드 및, 이에 병렬로 연결된 충전캐패시터를 포함하고, 상기 전원공급부의 내부전원공급회로는 외부전원에 병렬로 연결된 제1정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 트랜스 및 제2정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 상기 충전캐패시터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1정류다이오드의 출력단과 제2정류다이오드의 출력단은 상호 연결되고, 상기 스위치부는 상기 브릿지다이오드와 직렬로 연결된 스위칭소자(Triac)로 이루어지고, 상기 통제부는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드 또는 트랜스에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항 및 캐패시터로 이루어지고, 상기 전원공급수단은 상기 전원공급부의 출력단에 연결되어 공급전원의 전압을 강하하는 분압회로, 이 분압회로에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로, 이 보호회로에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로 및, 상기 공급전원의 전압을 조절하는 변압회로를 포함하여 이루어진 변압부, 상기 변압부의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로, 이 검출회로와 연결되어 검출회로의 동작을 지연시키는 지연회로 및, 일단은 지연회로와 타단은 필터부와 연결된 릴레이회로를 포함하는 검출부 및, 상기 릴레이회로에 연결되고 상기 릴레이회로에 의해 구동되어 상기 검출부에서 검출된 공급전원의 노이즈 성분을 제거하는 제1필터링회로와 제2필터링회로 및, 상기 제1필터링회로 및 제2필터링회로의 출력단에 연결되어 상기 공급전원의 잔존하는 노이즈 성분을 제거하는 제3필터링회로를 포함하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명을 통해,

보다 정확한 사용자의 운동량 및 운동 강도 측정이 가능하고,

또한 결합되는 외부기기를 기 설정된 저항 값을 통해 판별하여 별도의 입력 없이 결합된 외부기기의 종류를 자동으로 식별할 수 있기 때문에 사용자의 편의성이 충분히 제공될 수 있고,

아울러 초보 사용자도 미리 기획된 운동 프로그램을 따라 쉽게 운동을 할 수 있도록 결합된 외부기기 및 측정된 운동량 정보에 따라 맞춤형 운동 방법을 추천해주기 때문에 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체적 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 장치적 구성을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 구체적 구성을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예(전원공급수단).

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 근력 운동을 위한 외부기기(D)를 결합하여 가해지는 외력을 측정하고 이를 통해 운동량을 산출하고, 또한 결합된 외부기기(D)의 종류를 감지하여 해당 외부기기(D)에 맞는 운동 방법을 외부단말기(E)를 통해 제공하여 보다 효율적인 운동 및 기타 활동을 제공할 수 있는 다용도 로드셀(2) 시스템(L)에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 다용도 로드셀(2) 시스템(L)(이하 본 시스템(L))에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템(L)은 커넥터(1), 로드셀(2), 통신모듈(3) 및 감지모듈(4)을 포함하여 이루어진다.

각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면,

먼저 커넥터(1)는 외부기기(D)가 결합되는 구성으로, 도 1에 도시된 바와 같이 외부기기(D)는 하나 또는 둘 이상이 결합될 수 있는데, 설명의 편의를 위해 이하의 설명에서는 두 개의 외부기기(D)가 결합된 실시를 특정하여 설명하기로 한다.

또한 커넥터(1)는 외부기기(D)가 결합되는 결합부(11)와 로드셀(2)이 내장되는 장착부(13)를 포함하여 이루어진다.

다음으로 로드셀(2)(Load Cell)은 커넥터(1)의 장착부(13)에 내장되어 외부기기(D)에 가해지는 외력을 측정하는 구성으로, 외부기기(D)의 단부에 구비된 접점이 이 로드셀(2)에 접촉되어 통전된다.

이러한 로드셀(2)은 외력이 작용하면 압축되거나 늘어나는 등의 변형이 일어나게 되는데, 이 변형량(측정 값)을 변형측정수단을 통해 전기신호로 검출한 뒤 디지털신호로 변환하여 중앙처리장치(CPU 또는 이에 상응하는 구성)로 전송한다.

상기 과정을 거쳐, 외부기기(D)를 밀거나 당기는 행위 따위의 운동을 할 때, 로드셀(2)은 외부기기(D)를 미는 힘 또는 당기는 힘을 측정하고, 이를 통해 운동량을 산출하고 이를 외부기기(D)(ex. 사용자의 스마트폰)로 전송하여, 효과적인 운동 프로그램을 기획할 수 있도록 한다.

한편, 로드셀(2)에 관한 구체적인 회로에 대한 도시는 생략하나 당업자(해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자)라면 충분히 실시할 수 있는 것이다.

다음으로 통신모듈(3)은 외부단말기(E)와 통신하는 구성으로, 로드셀(2)을 통해 측정된 외력 값을 외부단말기(E)로 전송하여 외부단말기(E)가 이 외력 값을 활용할 수 있도록 한다.

이러한 통신모듈(3)은 무선 통신으로 이루어지는 것이 바람직하며, 구체적인 실시에 대해서는 설명을 생략하나 당업자라면 충분히 이해하고 추론하여 실시할 수 있을 것이다.

다음으로 감지모듈(4)은 커넥터(1)의 결합부(11)에 외부기기(D)의 접촉을 감지하는 구성으로, 커넥터(1)와 외부기기(D)의 결합 여부뿐만 아니라, 결합된 외부기기(D)의 종류를 판독할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 감지모듈(4)은 본 발명의 핵심을 이루는 구성 중 하나로 이하에서 보다 상세하게 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 장치적 구성을 도시한 사시도이다. 도 2를 통해 상기한 본 시스템(L)을 이루는 각 구성의 결합 관계 및 구조를 확인할 수 있다.

도 2를 통해 확인 가능한 바와 같이, 커넥터(1)의 장착부(13)는 일 측 또는 타 측 또는 양 측에 구비되는데, 특히 도 2의 실시에서는 장착부(13)가 암사나부로 이루어져 외부기기(D)의 수나사부와 나사 결합되어 외부기기(D)는 커넥터(1)와 착탈 가능하게 결합됨을 확인할 수 있다. 아울러 제작 편의성을 위해, 도 2상에서 일 측(좌측) 제1결합부(11A)와 타 측(우측) 제2결합부(11B)는 동일 구조로 이루어지는 것이 바람직하나, 외부기기(D)의 종류에 따라 다르게 구비될 수도 있다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 커넥터(1)의 장착부(13)는 커넥터(1)의 내측 중앙에 구비된 구성으로, 일단은 제1결합부(11A)와 연결되고 타단은 제2결합부(11B)와 연결되며, 내장되는 로드셀(2)의 형상에 상응하는 형태로 형성된다.(도 2 하단 쇄선 영역 내 참조)

아울러 도 2에서는 제1외부기기(D1)와 제2외부기기(D2)가 서로 다른 종류로 구성된 실시를 도시하고 있지만, 동일 종류의 외부기기(D)로 이루어지는 것도 가능하다.

본 시스템(L)의 핵심 특징을 설명하면, 다양한 종류의 외부기기(D)(제1외부기기(D1), 제2외부기기(D2) 등)가 커넥터(1)에 결합될 때, 그 저항 값을 측정하고, 기 저장된 저항 값 별 기기 모델 정보를 로드하여 비교하여 어떤 외부기기(D)가 결합(접속)되었는지 자동으로 식별할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징은 본 발명의 구체적 구성을 도시한 구성도인 도 3을 통해 확인할 수 있다.

상기 '외부기기(D) 식별 기능'에 대해 각 구성 별로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 감지모듈(4)은 외부기기(D)의 저항 값을 측정하는 저항측정부(40)를 포함하고, 통신모듈(3)은 측정된 저항 값을 외부단말기(E)로 전송하고, 외부단말기(E)는 저항 값 별 기기 모델 정보가 저장된 저장부(E10), 통신모듈(3)로부터 전송된 저항 값을 수신하는 수신부(E20), 수신된 저항 값에 따라 저장부(E10)에 저장된 기기 모델 정보에 해당하는 기기 종류를 판별하는 판단부(E30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상의 설명에서 감지모듈(4)은 저항측정부(40)를 통해 입수한 외부기기(D)의 저항 값을 통신모듈(3)로 전송하는 과정은 언급을 생략하였으나, 이는 자명한 사항이다.

또한 도 3을 참고하여 '외부기기(D) 식별 기능'의 동작 과정을 설명하면, 커넥터(1)의 결합부(11)에 외부기기(D)가 결합되면, 접촉 단자를 통해 감지모듈(4)의 저항측정부(40)는 결합된 외부기기(D)의 저항 값을 측정하고, 이를 통신모듈(3)로 전송하며, 통신모듈(3)은 이 저항 값을 외부단말기(E)의 수신부(E20)로 전송한다. 이 과정 후 외부단말기(E)의 판단부(E30)는 저장부(E10)에 저장된 저항 값 별 기기 모델 정보를 로드하고, 수신부(E20)로부터 결합된 외부기기(D)의 저항 값을 로드하여, 저항 값 별 기기 모델 정보와 결합된 외부기기(D)의 저항 값을 비교하여 해당 기기 종류를 판별한다. 아울러 판별된 외부기기(D)의 종류는 디스플레이부를 통해 사용자에게 출력될 수 있다.

더불어, 본 시스템(L)의 특징으로, 외부단말기(E)는 판단부(E30)에서 판별된 기기 종류에 해당하는 추천 운동 방법을 저장 및 전송하는 운동추천부를 더 포함하여, 외부기기(D)가 커넥터(1)의 결합부(11)에 결합되면 저장된 추천 운동 방법을 디스플레이한다.

또한 운동추천부의 추천 운동 방법 및 판단부(E30)의 기기 종류에 대한 기록을 저장하는 운동기록부 및 이 운동기록부에 저장된 추천 운동 방법 및 기기 종류를 전송 받아 저장하는 기록서버를 더 포함한다.

상기한 운동추천부, 운동기록부는 외부단말기(E)에 구비된 소트프웨어모듈, 즉 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(이하 API)에 의해 구현될 수 있으며, 이 경우 외부단말기(E)는 사용자의 스마트폰이 될 수 있다.

결과적으로, 운동추천부는 운동을 처음 접하거나 또는 경험이 많지 않은 사용자로 하여금 보다 쉽게 외부기기(D)를 활용하여 운동을 진행할 수 있도록 편의성을 제공한다.

또한 운동기록부는 일 별, 월 별, 년 별 등으로 사용자 본인의 운동량 변화 추이를 확인할 수 있도록 하여 효과적인 운동 프로그램 기획을 할 수 있도록 한다.

아울러 기록서버는 운동기록부에 저장되는 정보가 운동기록부의 용량 제한에 의해 삭제되지 않도록 백업 기능을 제공하는 효과를 갖는다.

한편, 본 시스템(L)은 외부전원(s)에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리(b)를 더 포함하고, 본 시스템(L)의 지속적 사용을 위해 외부전원(s)에 연결하여 주기적으로 배터리(b)를 충전하는 것이 필요하다.

그러나 충전이 완료된 후에는 전력 손실의 절감을 위해 배터리로 공급되는 외부전원(s)의 인가를 차단하는 것이 바람직한데, 충전 중 배터리(b)로 공급되는 외부전원의 인가를 차단한 상태에서(충전단자는 외부전원과 연결된 상태), 결합된 외부기기(D)를 사용하거나, 로드셀(2), 감지모듈(4) 및 통신모듈(3)의 동작을 수행하고자 하는 경우, 동작전원(공급전원)은 배터리로부터 공급받을 수밖에 없어 배터리의 소모가 불가피하고 이는 충전효율을 떨어뜨리게 된다.

이를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 이러한 동작전원의 공급을 위한 동작전원(공급전원) 공급수단을 더 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예인 전원공급수단(5)의 실시에 대해 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전원공급수단(5)은 외부전원(s)을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하는 외부전원공급회로(511) 및 배터리(b)의 충전 완료에 따른 외부전원(s)의 인가 차단 시 외부전원(s)을 이용하여 내부전원을 생성하고, 이 내부전원을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하는 내부전원공급회로(513)를 갖는 전원공급부(51), 배터리(b)의 충전 완료 여부에 따라 외부전원공급회로(511) 또는 내부전원공급회로(513)의 작동을 선택하는 스위치부(52), 내부전원을 통제하는 통제부(53)를 포함하여 이루어진다.

특히 전원공급부(51)는 스위치부(52)의 온 동작 시 외부전원공급회로(511)를 작동시켜 외부전원(s)을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하고, 스위치부(52)의 오프 동작 시 내부전원공급회로(513)를 작동시켜 외부전원(s)으로부터 내부전원을 생성하고, 이 내부전원을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성한다.

여기에서 공급전원(Vcc)은 외부전원(s) 또는 내부전원을 통해 생성되어 각 구성의 동작을 위해 인가되는 전원이다.

보다 구체적으로, 전원공급부(51)의 외부전원공급회로(511)는 외부전원(s)에 직렬로 연결된 캐패시터(C1) 및 제1정류다이오드(BD1), 여기에 병렬로 연결된 충전캐패시터(C5)를 포함한다.

또한 내부전원공급회로(513)는 외부전원(s)에 병렬로 연결된 브릿지다이오드(BD3), 여기에 병렬로 연결된 트랜스(T1) 및 제2정류다이오드(BD2), 여기에 병렬로 연결된 충전캐패시터(C5)를 포함한다.

상기 설명에서 충전캐패시터(C5)는 동일 구성으로, 제1 및 제2정류다이오드(BD1)(BD2)에 의해 직류로 정류된 전류에 의해 충전되는 구성으로, 공급전원(Vcc)을 저장 및 출력하는 구성이다.

또한 외부전원공급회로(511) 및 내부전원공급회로(513)의 출력단은 상호 연결되는데, 즉 제1정류다이오드(BD1)의 출력단과 제2정류다이오드(BD2)의 출력단이 상호 연결된다.

다음으로 스위치부(52)는 배터리(b)의 충전 완료 여부에 따라 외부전원공급회로(511) 또는 내부전원공급회로(513)의 작동을 선택하는 구성(충전 미 완료 시 외부전원공급회로를 동작하고, 충전 완료 시 내부전원공급회로를 동작한다.)으로, 브릿지다이오드(BD3)와 직렬로 연결된 스위칭소자(Q1)(Triac)로 이루어진다. 이러한 스위치부(52)의 온/오프 결정 신호는 배터리(b)의 완충을 감지하여 장치 외부 또는 내부 어디서든 전달받을 수 있는 것으로, 스위치부(52)의 신호 생성 회로에 대한 도시는 생략하나, 당업자(해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자)라면 충분히 이해하고 추론하여 실시할 수 있는 것에 불과하다.

아울러 통제부(53)는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드(BD3) 또는 트랜스(T1)에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항(R1)(R2) 및 캐패시터(C2)(C3)로 이루어진다. 이러한 통제부(53)는 트랜스(T1), 브릿지다이오드(BD1) 모두에 연결될 수 있다.

추가로, 도 4에 도시된 바와 같이 외부전원공급회로(511)는 일단은 제1정류다이오드(BD1)에 타단은 그라운드에 연결되고 외부전원(s)으로부터 생성된 공급전원(Vcc)이 강하되는 강하저항(R3)을 더 포함한다. 이러한 강하저항(R3)으로 인해 외부전원(s)의 높은 전압에 의해 제1정류다이오드(BD1)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

또한 전원공급부(51)는 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 구비된 안정화회로를 더 포함하는데, 이러한 안정화회로는 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD1), 이 제너다이오드(ZD1)와 병렬 연결된 캐패시터(C4) 및, 양 단이 충전캐패시터(C5)와 제너다이오드(ZD1)에 연결된 인덕터(L1)를 포함하여 이루어진다.

도 4를 참고하여 상기 전원공급수단(5)의 회로 동작에 대해 간략하게 설명하면, 먼저 스위치부(52)에 스위치온 신호가 입력되면(외부전원(s)을 공급 중단), 스위치부(52)가 온 되어'브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'가 상호 단락되고, 스위치오프 신호가 입력되면(외부전원(s) 공급 개시), 스위치부(52)가 오프되어 '브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'가 상호 개방된다. 따라서 앞서 언급한 바와 같이, 전원공급부(51)는 스위치부(52)가 온 되어 있을 때와 오프되어 있을 때 두 가지 경우로 나누어 공급전원(Vcc)을 제공한다.

먼저, 스위치부(52)가 온 된 회로의 동작을 설명하면, 이 경우에는 스위칭소자(Q1)가 단락되어 브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'라인에 전류가 흘러서 전압 강하가 얻어진다. 브릿지다이오드(BD3)에 걸리는 전압은 트랜스(T1)에 의해 변압되고 제2정류다이오드(BD2)를 거쳐 직류로 정류된 후 충전캐패시터(C5)에 충전된다.

따라서 외부전원(s) 공급이 차단되는 경우, 내부전압의 생성은 브릿지다이오드(BD3)에서의 전압 강하를 이용하는데, 본래의 브릿지다이오드의 역할은 정류를 위한 것이나(제1 및 제2정류다이오드(BD1)(BD2)), 브릿지다이오드의 비 인접 두 정류단자(브릿지다이오드는 순환 연결된 4개의 정류 단자로 이루어진다)를 단락시켜도 전압 강하를 유도할 수 있다. 이러한 내부전원의 생성은 별도의 다이오드를 4개 이용하여 브릿지 회로를 구성하는 방식에 비해 동일 성능을 가지면서도 부품 수 감소, 실장크기 감소, 비용 절감, 고장 발생 확률 저감 등의 효과를 갖는다.

다음으로, 스위치부(52)가 오프 된 경우의 회로의 동작을 설명하면, 스위칭소자(Q1)가 개방되고, 트랜스(T1)의 1차 측인 '트랜스(T1)-저항(R2)-캐패시터((C3))'라인과 '캐패시터(C1)-제1정류다이오드(BD1)-강하저항(R3)'라인과의 임피던스 차이로 인해 '캐패시터(C1)-제1정류다이오드(BD1)-강하저항(R3)'라인으로만 전류가 흐르게 된다. 따라서 외부전원(s)에 의한 AC전류는 캐패시터(C1)를 통해 제1정류다이오드(BD1)로 흐르게 되고, 제1정류다이오드(BD1)에서 직류로 정류되어 충전캐패시터(C5)에 충전된다.

이때, 안정화회로인 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD1)는 과전압을 방지하고, 인덕터(L1) 및 캐패시터(C4)는 정류된 직류에 포함된 노이즈 성분을 제거한다.

상기 전원공급수단(5)을 통해 생성된 공급전원(Vcc)은 각 구성에 인가되어 사용되어도 무방하나, 각 구성에 안정적인 전원의 공급을 위해 보다 정제된 전원의 공급의 필요성은 있다. 이에 본 발명은 공급전원을 정제하는 몇 가지 구성을 더 구비하고 있다.

공급전원을 정제하는 구성으로는 DC전원인 공급전원을 변압하는 변압부(54), 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출부(55) 및 검출된 공급전원의 노이즈를 제거하는 필터부(56)가 있다.

이하에서는 이러한 변압부(54), 검출부(55) 및 필터부(56)의 구성 및 동작에 대해 첨부된 도 4를 참고하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 전원공급부(51)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)의 전압을 조정하는 변압부(54)를 더 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로는 도 4에 도시된 바와 같이, 변압부(54)는 전원공급부(51)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)의 전압을 강하하는 분압회로(541), 이 분압회로(541)에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로(543), 이 보호회로(543)에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로(545), 공급전원(Vcc)의 전압을 조절하는 변압회로(547)를 포함하여 이루어진다.

도 4를 참고하면, 분압회로(541)는 전원공급부(51)의 출력단에 직렬로 연결된 가변저항(RV2)으로 이루어지는데, 이 가변저항(RV2)에서의 전압 강하를 통해 변압부(54)에 걸리는 전압이 과도하지 않도록 조절될 수 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 보호회로(543)는 분압회로(541)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD2) 및 캐패시터(C6)로 이루어지는데, 제너다이오드(ZD2)는 분압회로(541)를 통과한 공급전원(Vcc)에 포함될 수 있는 서지(Surge)를 제거하여 접지 측으로 유도하고, 캐패시터(C6)는 분압회로(541)를 통과한 공급전원(Vcc)이 바로 공진회로(545)로 인가되지 않도록 완충역할을 한다.

아울러 도 4에 도시된 바와 같이, 공진회로(545)는 보호회로(543)의 출력단에 병렬 연결된 인덕터(L1)를 포함하고, 추가적으로 변압회로(547)의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 한 쌍의 스위칭파트 및, 이 스위칭파트의 출력단에 연결된 캐패시터(C7)를 더 포함한다.

여기에서 스위칭파트는 변압회로(547)의 1차 측에 연결된 npn 트랜지스터(Q2)(Q3), 이에 병렬 연결된 제너다이오드(ZD3)(ZD4) 및 저항(R4)(R5)을 포함하여 이루어진다. 특히 스위칭파트는 변압회로(547)의 트랜스 양단에 대칭되게 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 변압회로(547)는 트랜스(T2) 및 트랜스(T2)의 2차 측에 연결된 다이오드(D1)(D2)를 포함하여 이루어진다. 다이오드(D1)(D2)는 변압회로(547)를 거친 공급전원(Vcc)의 출력을 지연시켜 안정성을 제공한다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 변압부(54)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)에 변압된 공급전원(Vcc)의 노이즈 성분을 검출하는 검출부(55)를 더 포함하여 이루어진다.

이러한 검출부(55)는 크게 변압부(54)의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원(Vcc)의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로(551), 이 검출회로(551)와 연결되어 검출회로(551)의 동작을 지연시키는 지연회로(553) 및 일단은 지연회로(553)와 타단은 필터부(56)와 연결된 릴레이회로(555)를 포함하여 이루어진다. 이러한 검출부(55)는 공급전원(Vcc)을 별도로 인가받아 출력전압에 영향을 주지 않고 공급전원(Vcc)을 노이즈 검출 여부를 판독하는데 사용한다.

도 4를 참고하면, 검출회로(551)는 직렬 연결된 저항(R6) 및 캐패시터(C8)로 이루어져 공급전원(Vcc)의 직류성분을 제거하는 필터링파트, 상호 병렬 연결된 두 저항(R7)(R9) 및 캐패시터(C9)로 이루어진 기준전압생성파트, OP앰프(OP1) 및 OP앰프(OP1)의 반전 단자에 연결된 검출저항(R10)을 포함하는 검출파트를 포함하여 이루어진다. 이러한 검출회로(551)는 기준전압생성파트에서 생성된 기준 전압과 검출파트의 검출저항의 양단에 걸리는 노이즈의 양을 비교하여 노이즈를 검출한다.

또한 지연회로(553)는 검출회로(551)의 OP앰프(OP1)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬 연결된 역방향 다이오드(D3)와 저항(R11) 및 캐패시터(C10)를 포함하여 이루어진다. 이러한 지연회로(553)의 구비에 대해 설명하면, 일반적으로 노이즈는 연속적으로 발생하는 것이 아니라 간헐적으로 발생되므로 지연회로(553)가 없으면 릴레이회로(555)가 빠르게 온/오프를 반복하며 결국 단기간에 부품의 수명이 다하게 되는데, 이를 방지하기 위해 지연회로(553)는 한 번 릴레이회로(555)가 동작하고 난 후에는 일정시간동안 릴레이회로(555)를 오프시키지 않으며 노이즈가 생길 때마다 다시 시간을 리셋 시킨다.

또한 릴레이회로(555)는 역방향 다이오드(D4), 릴레이(RL1), 트랜지스터(Q4), OP앰프(OP2)(OP3), 저항(R)(R13)(R14)(R15)(R16) 및 캐패시터(C)(C12)로 구성되는데, 이러한 릴레이회로(555)는 일반적으로 널리 알려진 회로이므로 구체적인 설명은 생략하여도 당업자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있는 것이다.

상기 검출부(55)를 통해 노이즈 제거를 위한 필터부(56)가 상시 동작하지 않고 노이즈가 발생하지 않는 경우에는 릴레이회로(555)에 의해 동작이 차단되기 때문에, 필터부(56)에 사용되는 캐패시터(C13)(C14)(C15)(C16)의 수명을 연장시킬 수 있다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 검출부(55)에서 검출된 공급전원(Vcc)의 노이즈를 제거하는 필터부(56)를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명은 발생한 노이즈를 완전히 제거하기 위해 필터부(56)의 구성을 제1필터링회로(561), 제2필터링회로(562), 제3필터링회로(563)로 구비하여, 3중으로 노이즈를 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)는 릴레이회로(555)에 연결되어 릴레이회로(555)에 의해 구동된다.

또한 제1필터링회로(561)는 npn 트랜지스터(Q5), 이 npn 트랜지스터(Q5)의 컬렉터에 캐소드가 연결되는 제1다이오드(D5) 및 이에 병렬 연결된 저항(R17)을 포함하여 이루어져, 공급전원(Vcc)에 포함된 노이즈 신호 중 양(+)의 신호를 그라운드로 바이패스시킨다.

그리고 제2필터링회로(562)는 pnp 트랜지스터(Q6), 이 pnp 트랜지스터(Q6)의 컬렉터에 애노드가 연결되는 제2다이오드(D6) 및 이에 병렬 연결된 저항(R18)을 포함하여 이루어져, 공급전원(Vcc)에 포함된 노이즈 신호 중 음(-)의 신호를 그라운드로 바이패스시킨다.

한편, 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)의 각 트랜지스터(Q5)(Q6)의 이미터에는 상호 병렬 연결된 가변저항(RV3)(RV4) 및 캐패시터(C13)(C14)로 이루어진 보정파트가 구비되는데, 이러한 보정파트는 미세한 잔존 노이즈를 제거하여 전원 품질 향상에 기여한다.

또한 제3필터링회로(563)는 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)의 출력단에 연결되고, 병렬 연결된 저항(R19) 및 캐패시터(C15), 이에 직렬 연결된 캐패시터(C16) 및 순방향 다이오드(D8)를 포함하여 이루어진다.

동작 과정을 설명하면, 순방향 다이오드(D8)는 전류의 일 방향 흐름을 차단하여, 한쪽으로(도 4 상 위에서 아래로) 흐르게 하고, 상호 병렬 연결된 저항(R19) 및 캐패시터(C15)는 필터로 작용하여 제1 및 제2필터링회로(561)(562)를 거친 공급전원(Vcc)에 잔존하는 노이즈 성분을 완전히 제거한다.

이러한 삼중 노이즈 제거 기능, 추가로 부수적 노이즈 제거 기능을 갖는 필터부(56)를 통해 노이즈가 완벽하게 제거된 직류 전원을 얻을 수 있고, 이를 최종 공급전원(Vps)으로 활용하여 각 구성의 동작을 제공할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

L: 본 시스템
1: 커넥터 11: 결합부
13: 장착부
2: 로드셀 3: 통신모듈
4: 감지모듈 40: 저항측정부
5: 전원공급수단
E; 외부단말기
E10: 저장부 E20: 수신부
E30: 판단부

Claims

삭제
일 측에 구비되고 외부기기가 결합되는 결합부 및 내측 중앙에 구비된 장착부를 포함하는 커넥터;
상기 장착부에 내장되어 상기 외부기기에 가해지는 외력을 측정하는 로드셀;
외부단말기와 통신하는 통신모듈; 및
상기 결합부에 상기 외부기기의 접촉을 감지하는 감지모듈;
을 포함하고,
상기 감지모듈은 상기 외부기기의 저항 값을 측정하는 저항측정부를 포함하고,
상기 통신모듈은 측정된 상기 저항 값을 외부단말기로 전송하고,
상기 외부단말기는 저항 값 별 기기 모델 정보가 저장된 저장부, 상기 통신모듈로부터 전송된 상기 저항 값을 수신하는 수신부, 수신된 상기 저항 값에 따라 상기 저장부에 저장된 기기 모델 정보에 해당하는 기기 종류를 판별하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다용도 로드셀 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 외부단말기는 상기 판단부에서 판별된 기기 종류에 해당하는 추천 운동 방법을 저장 및 전송하는 운동추천부를 더 포함하여, 상기 외부기기가 상기 커넥터의 결합부에 결합되면 저장된 추천 운동 방법을 디스플레이하고,
상기 운동추천부의 추천 운동 방법 및 상기 판단부의 기기 종류에 대한 기록을 저장하는 운동기록부 및 이 운동기록부에 저장된 상기 추천 운동 방법 및 상기 기기 종류를 전송 받아 저장하는 기록서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다용도 로드셀 시스템.
청구항 2 또는 3에 있어서,
외부전원에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하되,
상기 배터리의 충전 중 외부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 외부전원공급회로와 상기 배터리의 충전 완료 시 외부전원을 이용하여 내부전원을 생성하고 이 내부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 내부전원공급회로를 포함하는 전원공급부, 상기 배터리의 충전 완료 여부에 따라 상기 외부전원공급회로 또는 내부전원공급회로의 작동을 선택하는 스위치부 및, 상기 내부전원을 통제하는 통제부를 포함하는 전원공급수단을 구비하되,
상기 전원공급부의 외부전원공급회로는 외부전원에 직렬로 연결된 캐패시터 및 브릿지다이오드 및, 이에 병렬로 연결된 충전캐패시터를 포함하고,
상기 전원공급부의 내부전원공급회로는 외부전원에 병렬로 연결된 제1정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 트랜스 및 제2정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 상기 충전캐패시터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1정류다이오드의 출력단과 제2정류다이오드의 출력단은 상호 연결되고,
상기 스위치부는 상기 브릿지다이오드와 직렬로 연결된 스위칭소자(Triac)로 이루어지고,
상기 통제부는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드 또는 트랜스에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항 및 캐패시터로 이루어지고,
상기 전원공급수단은
상기 전원공급부의 출력단에 연결되어 공급전원의 전압을 강하하는 분압회로, 이 분압회로에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로, 이 보호회로에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로 및, 상기 공급전원의 전압을 조절하는 변압회로를 포함하여 이루어진 변압부,
상기 변압부의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로, 이 검출회로와 연결되어 검출회로의 동작을 지연시키는 지연회로 및, 일단은 지연회로와 타단은 필터부와 연결된 릴레이회로를 포함하는 검출부 및,
상기 릴레이회로에 연결되고 상기 릴레이회로에 의해 구동되어 상기 검출부에서 검출된 공급전원의 노이즈 성분을 제거하는 제1필터링회로와 제2필터링회로 및, 상기 제1필터링회로 및 제2필터링회로의 출력단에 연결되어 상기 공급전원의 잔존하는 노이즈 성분을 제거하는 제3필터링회로를 포함하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다용도 로드셀 시스템.