KR101821623B1 - 취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온열 매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 바닥면에 다수개의 압력 센서를 설치한 온열 매트이고, 상기 압력 센서로부터 전달되는 취침자의 동작 감지 신호에 따라서 온열 매트의 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 온열 매트에 관한 것이다.

Description

취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트 및 그 제어방법{Warming mat for performing a temparature controll by sensing a motion of sleeper and control method therefor}

본 발명은 온열 매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 바닥면에 다수개의 압력 센서를 설치한 온열 매트이고, 상기 압력 센서로부터 전달되는 취침자의 동작 감지 신호에 따라서 온열 매트의 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 온열 매트에 관한 것이다.

일반적으로, 온열 매트는 전열선을 내장하여 사용자에게 온열감을 제공하는 매트를 가리킨다.

이러한 온열 매트는 매트의 온도 조절을 위한 제어 장치를 가지고 있으며, 상기 제어장치는 주로 온열 매트에 설치된 전열선에 공급되는 전류량 또는 전압을 제어함으로써 온도를 제어하는 장치이다.

그러나, 통상적인 온열 매트의 온도 조절은 주로 사용자가 소망하는 온도로 매트의 온도를 유지시키는 단순한 기능만을 제공할 뿐 그외의 다른 기능을 제공하지는 못하는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 통상의 온도 조절 뿐만 아니라 사용자의 취침 자세나 동작에 따른 패턴을 감지하여 사용자에게 최적의 수면감을 제공하여 줄 수 있도록 온도를 제어하는 온열 매트의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트의 구성은, 바닥면에 다수개의 압력 센서를 설치한 온열 매트이고, 상기 압력 센서로부터 전달되는 취침자의 동작 감지 신호에 따라서 온열 매트의 온도가 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트는, 사용자의 동작 감지 신호에 따라서 사용자의 움직임이 소정 시간 이상 지속되는 것을 감지하였을때 온열 매트의 작동시간을 설정하여 줌으로써 사용자에게 최적의 수면감을 제공하여 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명 온열 매트의 구성도,
도 2 는 본 발명 온열 매트의 온도 제어의 순서도,
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 움직임 횟수의 평균값을 산출하는 과정을 나타낸 도면,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 설정된 시간 동안 매 1 분마다 산출한 움직임 횟수의 평균값을 시간대별로 나타낸 그래프,
도 5 는 본 발명 온열 매트의 온도 제어 신호의 타이밍챠트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트의 구성 및 작동을 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명 온열 매트의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 온열 매트(1)는 온열을 위한 발열 수단(11)을 설치한 바닥부(10)와, 상기 바닥부(10)상에서 일정한 간격을 두고 이격되어 배치된 적어도 하나 이상의 압력 센서(20)을 포함한다.

또한, 상기 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)의 발열 온도를 제어하고, 상기 압력 센서(20)로부터 발생된 감지신호에 따라서 매트에 설치된 발열 수단(11)의 발열 시간을 조절하는 조절부(30)를 더 포함한다.

상기 바닥부(10)는 사용자에게 쿠션력을 제공하는 스폰지, 라텍스, 우레탄 수지, 섬유재로 이루어진 통상의 매트 부재이다.

상기 발열 수단(11)은 조절부(30)에 의하여 전류량이 제어되거나 전류의 전압치가 조절될 수 있는 구리선이나 카본선 등의 공지된 통상의 발열선이나 통상의 면상발열체를 채용함이 바람직하다.

상기 조절부(30)는 외부의 전력을 상기 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)으로 공급하되 공급되는 전류량을 제어하거나 전류의 전압치를 조절하는 통상의 전류제어회로 또는 전압제어회로가 내장된 제어부이다.

상기 압력 센서(20)는 그것의 상면에 부여되는 압력을 감지하고 감지신호를 생성하는 공지의 압력 센서를 채용한다.

상기 압력 센서(20)는 바닥부(10)상에서 상호간 일정한 간격을 두고 배치되는데, 도 1 에 도시된 일례는 본 발명의 1 인용으로 사용가능한 매트의 실시예로서 가로 3 개 및 세로 4 개(3x4)의 압력 센서(20)들을 일정한 간격을 두고 배치한 실시예이며, 매트의 규격이나 사이즈에 따라서 상기 압력 센서(20)의 갯수를 증가하거나 감소시킬 수 있다.

상기 조절부(30)는 상기 압력 센서(20)로부터 전달되는 센서 신호의 전류량에 기초하여 압력을 감지하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 통상의 아날로그-디지털 변환(ADC)회로를 내장하여도 좋다.

따라서, 본 발명의 온열 매트(1)는 상기 압력 센서(20)를 일정한 갯수의 열과 행을 갖추도록 집합시켜 모듈화시키게 되면, 모듈화된 압력 센서(20)들 중 어느 것의 압력 센서(20)로 압력이 가해지는지를 용이하게 파악할 수 있게 된다.

또한, 상기 압력 센서(20)의 표면은 외부의 오염이나 충격으로부터 표면을 보호하기 위하여 별도의 코팅층(미도시)을 형성하거나 라미네이팅(laminating) 처리될 수 있다.

한편, 상기 압력 센서(20)는 본 발명의 출원인이 선출원한 대한민국특허출원 제 10-2015-34947 호에 개시된 압력감지장치를 채용하여도 좋다.

상기 본 발명의 선출원한 압력감지장치는 장치의 상부로부터 사용자의 하중이 인가되면 상부접점과 하부접점이 통공을 통하여 상호 접촉되면서 전원을 통하여 인가되는 전류가 상부선로로부터 상부접점을 거쳐서 하부접점과 하부선로로 통전되어 제어기로 입력되고, 상기 제어기는 통전 전류가 입력되면 압력감지장치로 압력이 가해지는 것으로 판단함으로써 외부로부터 가해지는 압력을 감지할 수 있는 압력감지장치이다.

도 2 는 본 발명 온열 매트의 온도 제어의 순서도이다.

본 발명의 온열 매트의 온도 제어는 온열을 위한 발열 수단(11)을 설치한 바닥부(10)와, 상기 바닥부(10)상에서 일정한 간격을 두고 이격되어 배치된 적어도 하나 이상의 압력 센서(20)와, 상기 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)의 발열 온도를 제어하고, 상기 압력 센서(20)로부터 발생된 감지신호에 따라서 매트에 설치된 발열 수단(11)의 발열 시간을 조절하는 조절부(30)를 포함하여 구성되는 본 발명의 온열 매트(1)에서 수행되는 제어 방법이다,

도면을 참조하면, 본 발명 조절부(30)는 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)의 발열 온도를 제어하는 일반적인 제어를 수행하는 한편, 상기 압력 센서(20)로부터 발생된 감지신호에 따라서 매트에 설치된 발열 수단(11)의 발열 시간을 조절할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 압력 센서(20)로부터 발생된 감지 신호를 입력받아 발열 시간을 조절하는 본 발명 온열 매트의 제어 기능을 스마트 기능이라 호칭한다.

먼저, 조절부(30)가 스마트 기능의 수행을 위하여 온열 매트에 배치된 모든 압력 센서(10)들의 센서 출력 신호의 변화량을 기설정된 시간 간격으로 각 압력 센서(10)별로 감지한다(S1).

예를 들어, 바닥부(10)에 설치된 압력 센서(20)들이 도 1 에 도시된 바와 같이 12 개가 설치되었다면, 상기 조절부(30)에 입력되는 압력 센서(20)들의 센서 출력 신호는 각 압력 센서(20)별로 1 채널을 이루면서 총 12 채널의 센서 출력 신호가 조절부(30)로 입력된다.

상기 압력 센서(10)들로부터 입력되는 센서 출력 신호는 상기 압력 센서(20)가 생성하는 센서 신호의 전압 수치이다.

다음으로, 조절부(30)가 입력된 모든 압력 센서(10)들의 출력 신호의 변화량을 합산하여 현재 출력 신호의 변화량(C1)을 산출한다(S2).

그리고, 조절부(30)는 상기 현재 출력 신호의 변화량(C1)과 바로 직전 산출된 출력 신호의 변화량(C0)의 차이값(D1)을 산출하고(S3), 해당 차이값(D1)의 절대값(E1)을 산출한다(S4).

이어서, 조절부(30)는 상기 산출된 차이값(D1)의 절대값(E1)과 바로 직전 산출된 절대값(E0)을 비교하여(S5), 상기 산출된 절대값(E1)이 바로 직전 산출된 절대값(E0)보다 더 크면 온열 매트(1) 상에서 사용자의 움직임이 있는 것으로 판단한다(S6).

예를 들어, 상기 현재 출력 신호의 변화량(C1)이 12 이고, 바로 직전 산출된 출력 신호의 변화량(C0)이 10 이라면, 그 차이값(D1)은 10(C0 값) - 12(C1 값) = (-) 2(D1)이고, 그 절대값(E1)은 2 이며, 만일 바로 직전 산출된 절대값(E0)이 1 이라면, 현재 산출된 차이값의 절대값(E1)이 바로 직전 산출된 차이값의 절대값(E0) 보다 더 크므로 온열 매트(1) 상에서 사용자의 동작(움직임)이 있는 것으로 조절부(30)가 판단하게 되는 것이다.

그리고, 상기 조절부(30)는 상기와 같이 사용자의 동작이 있는 것으로 판단되면, 기설정된 시간 동안 온열 매트를 작동시켜 온열 매트를 발열시킨다(S6). 이때, 상기 조절부(30)는 온열 매트를 기설정된 온도로 발열시킬 수도 있다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 0분부터 600분(10시간)까지 매 1 분마다 움직임 횟수의 평균값을 산출하는 과정을 나타낸 것이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 설정된 시간 동안(도면 실시예는 0 분부터 600 분까지) 상기 매 1 분마다 산출한 움직임 횟수의 평균값을 시간대별로 나타낸 그래프이다.

본 발명 실시예의 온열 매트의 제어 방법에 따르면, 본 발명의 조절부(30)가 1초마다 매트에 설치된 모든 압력 센서(20)들의 센서 출력 전압의 진폭값(Volt)을 모두 더하고, 모두 더한 값을 Sn 이라 정의하며, 상기 Sn 값은 1초 마다 업데이트되면서 1분 동안의 데이터 S0,S1,S2,S3....S59 의 값을 생성하게되고, S_{n +1}-Sn 의 절대값이 0.5V 이상일 때를 사용자의 동작이 있는 것으로 판단하며, 조절부(30)는 1분 동안에 동작이 있는 것으로 판단한 횟수를 산출한다.

그리고, 조절부(30)는 상기 1분 동안에 사용자의 동작이 있는 것으로 판단한 횟수의 값을 Mn 으로 정의하며, 조절부(30)가 20분 동안의 이 횟수의 값의 평균값(K)을 산출한다. 즉, 동작 횟수의 값의 20 분 동안의 평균값은 (M0+M1+M2+M3+....+M19)/20 으로 산출될 수 있으며, 이러한 평균값(K)의 산출을 1 분마다 수행하여 조절부(30)와 연동된 메모리 소자(미도시)에 저장한다. 따라서, 동작 횟수의 평균값(K)은 1분 마다 갱신된다.

본 발명 실시예는 Mn 값이 1 분에 한번씩 갱신될 때, 상기 움직임 횟수의 평균값(K)이 기설정된 시간동안(본 발명 실시예에서는 5 분으로 설정) 지속될 경우, 사용자의 움직임이 확실한 것으로 판정하여 조절부(30)가 기설정된 시간 동안 온열 매트를 작동시켜 온열 매트를 발열시키거나, 또는, 조절부(30)가 온열 매트를 기설정된 온도로 발열시키게 된다.

한편, 본 발명 실시예의 온열 매트는 조절부(30)가 온열 매트를 작동시키는 경우, 입면 초기 및 입면 초기를 지나서 취침중일 경우로 대분하여 조절부(30)에 부설된 외기 온도 센서(미도시)가 감지한 외기 온도에 따라서 온열 매트의 작동 시간을 다음과 같이 제어할 수 있다.

먼저, 사용자가 본 발명 온열 매트 상에서 취침을 시작하는 입면 초기의 경우, 조절부(30)에 부설된 외기 온도 센서의 값에 따라서 입면 초기의 온열 매트의 작동 시간을 하기 표 1 에 기재된 바와 같이 제어한다.

외기온도센서 (℃)	입면 초기 온열 매트 작동 시간 (분)
0 이하	60
1-5	55
6-10	50
11-15	45
16-20	40
21-25	30
26 이상	20

다음으로, 상기 도 3 을 참조하여 전술한 바와 같이 본 발명 온열 매트를 이용하는 사용자의 움직임 횟수의 평균값(K)이 기설정된 시간동안(본 발명 실시예는 5 분 동안) 지속될 경우, 사용자의 움직임이 확실한 것으로 판정하여 조절부(30)가 기설정된 시간 동안 온열 매트를 작동시켜 온열 매트를 발열시키거나, 또는, 조절부(30)가 온열 매트를 기설정된 온도로 발열시키게 된다. 하기의 표 2 는 이에 따른 온열 매트의 작동 시간을 나타내고 있다.

외기온도센서 (℃)	취침중 온열 매트 작동 시간 (분)
0 이하	60
1-5	50
6-10	40
11-15	30
16-20	25
21-25	20
26 이상	10

도 5 는 상기와 같이 이루어지는 본 발명 실시예의 온열 매트의 작동 시간을 제어하는 제어신호의 타이밍챠트로서, 취침시작구간에서는 온열 매트가 일정한 취침시작구간동안 작동되고, 이후, 취침중에는 상술한 표 2 에 따라서 사용자의 움직임이 있는 것으로 판단되어 온열 매트가 일정한 시간 동안 작동되며, 취침 종료시에는 취침 설정 시간(4 시간- 10시간)의 종료전 30 동안에는 온열 매트가 작동함으로써 사용자가 쾌적한 수면을 할 수 있도록 온열 매트가 제어됨을 나타내고 있다.

따라서, 본 발명의 온열 매트는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 취침자의 동작 감지에 의한 온도 제어를 수행하는 온열 매트는, 사용자의 동작 감지 신호에 따라서 사용자의 움직임이 소정 시간 이상 지속되는 것을 감지하였을때 온열 매트의 작동시간을 설정하여 줌으로써 사용자에게 최적의 수면감을 제공하여 줄 수 있게 되었다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명1; 본 발명 온열 매트
10; 바닥부
11; 발열수단
20; 압력센서
30; 조절부

Claims (8)

1. 온열 매트에 있어서,
   발열 수단(11)을 설치한 바닥부(10);
   상기 바닥부(10)상에서 일정한 간격을 두고 이격되어 배치된 적어도 하나 이상의 압력 센서(20);
   상기 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)의 발열 온도를 제어하고, 상기 압력 센서(20)로부터 발생된 감지신호에 따라서 온열 매트를 제어하는 조절부(30); 를 포함하여 구성되고,
   상기 조절부(30)는,
   모든 압력 센서(10)들의 출력 신호의 변화량을 합산하여 현재 출력 신호의 변화량(C1)을 산출하고, 상기 현재 출력 신호의 변화량(C1)과 바로 직전 산출된 출력 신호의 변화량(C0)의 차이값(D1)을 산출하고, 해당 차이값(D1)의 절대값(E1)을 산출하고, 상기 산출된 차이값(D1)의 절대값(E1)과 바로 직전 산출된 절대값(E0)을 비교하여, 상기 산출된 절대값(E1)이 바로 직전 산출된 절대값(E0)보다 더 크면 온열 매트(1) 상에서 사용자의 움직임이 있는 것으로 판단하고,
   상기 조절부(30)는 일정한 시간 동안 사용자의 동작이 있는 것으로 판단한 횟수(Mn)를 산출하고, 소정 시간 동안의 상기 횟수(Mn)의 평균값(K)을 산출하고,
   상기 평균값(K)의 산출을 일정 시간 간격으로 갱신하고, 상기 평균값(K)이 기설정된 시간동안 지속될 경우, 사용자의 움직임이 있는 것으로 확정적으로 판단하는 구성을 특징으로 하는 온열매트.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조절부(30)가 사용자의 동작이 있는 것으로 판단되면,
   기설정된 시간 동안 온열 매트를 작동시켜 온열 매트를 발열시키거나, 온열 매트를 기설정된 온도로 발열시키는 것을 특징으로 하는 온열 매트.
   
4. 발열 수단(11)을 설치한 바닥부(10)와, 상기 바닥부(10)상에서 일정한 간격을 두고 이격되어 배치된 적어도 하나 이상의 압력 센서(20)와, 상기 바닥부(10)에 설치된 발열 수단(11)의 발열 온도를 제어하고 상기 압력 센서(20)로부터 발생된 감지신호에 따라서 온열 매트를 제어하는 조절부(30)를 포함하는 온열 매트의 제어 방법에 있어서,
   상기 조절부(30)가 상기 온열 매트에 배치된 모든 압력 센서(10)들의 센서 출력 신호의 변화량을 기설정된 시간 간격으로 각 압력 센서(10)별로 감지하는 단계(S1);
   상기 조절부(30)가 입력된 모든 압력 센서(10)들의 출력 신호의 변화량을 합산하여 현재 출력 신호의 변화량(C1)을 산출하는 단계(S2);
   상기 조절부(30)가 상기 현재 출력 신호의 변화량(C1)과 바로 직전 산출된 출력 신호의 변화량(C0)의 차이값(D1)을 산출하고(S3), 해당 차이값(D1)의 절대값(E1)을 산출하는 단계(S4);
   상기 조절부(30)가 상기 산출된 차이값(D1)의 절대값(E1)과 바로 직전 산출된 절대값(E0)을 비교하여(S5), 상기 산출된 절대값(E1)이 바로 직전 산출된 절대값(E0)보다 더 크면 온열 매트(1) 상에서 사용자의 움직임이 있는 것으로 판단하는 단계(S6);
   상기 조절부(30)가 사용자의 동작이 있는 것으로 판단되면, 기설정된 시간 동안 온열 매트를 작동시켜 온열 매트를 발열시키는 단계(S6); 를 포함하여 구성되고,
   상기 조절부(30)는 일정한 시간 동안 사용자의 동작이 있는 것으로 판단한 횟수(Mn)를 산출하고, 소정 시간 동안의 상기 횟수(Mn)의 평균값(K)을 산출하고,
   상기 평균값(K)의 산출을 일정 시간 간격으로 갱신하고, 상기 평균값(K)이 기설정된 시간동안 지속될 경우, 사용자의 움직임이 있는 것으로 확정적으로 판단하는 구성을 특징으로 하는 온열 매트의 제어 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 S6 단계에서 사용자의 동작이 있는 것으로 판단되면,
   상기 조절부(30)가 온열 매트를 기설정된 온도로 발열시키는 것을 특징으로 하는 온열 매트의 제어 방법.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 압력 센서(10)들로부터 입력되는 센서 출력 신호는 상기 압력 센서(20)가 생성하는 센서 신호의 전압 수치인 것을 특징으로 하는 온열 매트의 제어 방법.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 조절부(30)가 온열 매트를 작동시키는 경우, 입면 초기 및 입면 초기를 지나서 취침중일 경우를 나누어 상기 조절부(30)에 부설된 외기 온도 센서가 감지한 외기 온도에 따라서 온열 매트의 작동 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 온열 매트의 제어 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 조절부(30)는 입면 초기에 온열 매트를 일정한 시간 동안 작동시키고,
   취침중에는 사용자의 움직임이 있는 것으로 판단되면 온열 매트를 일정한 시간 동안 작동시키고,
   취침 설정 시간의 종료전 일정한 시간 동안 온열 매트를 작동시키는 구성을 특징으로 하는 온열 매트의 제어 방법.

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