KR102280060B1 - Earthquake test apparatus using Arduino - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아두이노를 이용한 지진실험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록들의 결합으로 이루어진 구조물 모형과, 아두이노를 활용하여 상기 구조물 모형에 진동을 발생시켜 지진발생 상황을 모사할 수 있도록 하는 지진모사수단을 포함하여 이루어져 저렴한 비용으로 제작이 가능하면서도 조작이 간편하여 지진의 세기가 구조물에 미치는 영향을 효과적으로 확인할 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake testing apparatus using an Arduino, and more particularly, a structure model consisting of a combination of unit blocks manufactured using recycled materials, and an earthquake occurrence situation by using an Arduino to generate vibrations in the structure model It relates to an earthquake test apparatus using Arduino that includes earthquake simulation means to simulate the earthquake, so that it can be manufactured at a low cost and is easy to operate, so that the effect of the strength of an earthquake on a structure can be effectively checked.
일반적으로 지진은 지구 내부에 급격한 변화가 일어나거나, 발파나 핵실험과 같은 인공적인 폭발에 의해 발생한 지진파가 사방으로 전달되어 지반이 흔들리는 자연현상을 의미하는 것으로, 우리나라와 인접한 일본의 경우 불의 고리(Ring of Fire)라고 불리는 환태평향 조산대에 있어 매년 수많은 지진이 발생하고 있고, 강진으로 인한 인명피해와 재산피해도 크게 발생하고 있다. In general, an earthquake refers to a natural phenomenon in which a sudden change in the Earth's interior occurs or seismic waves generated by artificial explosions such as blasting or nuclear tests are transmitted in all directions, causing the ground to shake. In the case of Japan, which is adjacent to Korea, the Ring of Fire ( Numerous earthquakes occur every year in the midwifery zone in the Pacific Ocean called the Ring of Fire, and damage to human life and property due to the earthquake is also large.
이에, 일본에서는 건축물을 지을 때에 내진 설계 기술을 적용하여 지진에 대비하여 왔으며, 지진이 발생할 시에 신속하게 경보하는 시스템을 구축하는 한편, 행동 요령에 대한 교육 및 실습을 지속적으로 하여 왔다.Accordingly, Japan has been preparing for earthquakes by applying earthquake-resistant design technology when constructing buildings, establishing a system to promptly alert when an earthquake occurs, and continuing education and practice on how to act.
반면에, 우리나라는 지진 관측 이래 대부분 약한 지진이었고 인명 및 재산 피해를 줄 만한 지진도 없어서, 지진에 대한 대비책 강구에 소홀하였고, 크게 우려하지도 않았다.On the other hand, in Korea, since most earthquakes were observed, most of the earthquakes were weak and there were no earthquakes that could cause damage to human life or property.
그렇지만, 최근 들어 우리나라에서도 지진 발생 빈도가 늘어나는 추세이고, 2016년도에 경주에서 규모 5.1과 5.8에 해당하는 지진이 연이어 발생되었고, 2017년 포항에서는 규모 5.4의 지진이 발생되는 등 인명 및 재산피해가 발생되는 지진들이 발생되고 있으므로, 지진에 대한 대책의 필요성이 크게 대두되고 있다.However, in recent years, the frequency of earthquakes has been increasing in Korea as well, and earthquakes of magnitude 5.1 and 5.8 occurred in Gyeongju in 2016, and earthquakes of magnitude 5.4 in Pohang in 2017, resulting in loss of life and property. As earthquakes are occurring, the need for countermeasures against earthquakes is greatly emerging.
또한, 교육적인 측면에서도 지진이 발생할 시에 어떤 형태의 진동이 가해지는 지를 경험할 수 있도록 하는 지진모사 시스템이 요구되고 있는데, 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-1820904호에는 각각 S파P파의 지진파 재현과 지진대상물의 고유진동수 가진이 가능한 지진모사 시스템이 게재되어 있다.In addition, in terms of education, there is a need for a seismic simulation system that can experience what type of vibration is applied when an earthquake occurs. A seismic simulation system capable of reproducing seismic waves and excitation of natural frequencies of seismic objects has been published.
즉, 상기 종래기술은 베이스판, 베이스판 위에서 전후진 이동 가능하게 설치한 P파 진동판, P판 진동판 위에서 시소 운동할 수 있게 설치한 S파 진동판, 베이스판에 설치하여 P파 진동판에 P파 진동을 가하는 P파 구현장치, P파 진동판에 설치하여 S파 진동판에 S파 진동을 가하는 S파 구현장치, 및 S파 진동판에 올려놓거나 고정하는 지진 실험체에 진동을 가하는 자체 진동 구현장치를 포함하여 구성되어 지진파 중의 실체파인 P파 및 S파에 의한 진동을 독립적으로 가하여 P파 이후 S파가 도착하는 실체파에 가깝게 지진을 재현함과 동시에 지진대상물의 고유 진동수로 가진하는 S파P파의 지진파 재현과 지진대상물의 고유진동수 가진이 가능하도록 한 것에 그 특징이 있으나, 구성이 복잡하여 제조비용이 많이 소요되고, 실험할 수 있는 구조물의 형태가 한정되어 있으므로 다양한 형태의 구조물에 대한 지진 모사를 위한 교육용으로는 적합하지 않다는 단점이 있다.That is, in the prior art, the base plate, a P-wave diaphragm installed so as to be movable forward and backward on the base plate, an S-wave diaphragm installed to be able to seesaw on the P-plate diaphragm, and a P-wave diaphragm installed on the base plate to generate P wave vibration It consists of a P-wave realizing device that applies a By independently applying vibrations caused by P-waves and S-waves, which are body waves in seismic waves, the earthquake is reproduced close to the substance waves that arrive after the P-wave, and at the same time, it is possible to reproduce seismic waves of S-waves and P-waves that excite at the natural frequency of the seismic object. It is characterized in that it enables the natural frequency excitation of seismic objects, but the structure is complicated and the manufacturing cost is high, and since the types of structures that can be tested are limited, it is used for education for earthquake simulation of various types of structures. has the disadvantage that it is not suitable.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1817426호에는 실험 교육용 지진 실험판이 게재되어 있는데, 상기 종래기술은 구조물 모형(P)을 올려놓고 방진 작용을 확인 할 수 있는 데스크 판과, 상기 데스크 판을 지탱하기 위해 상기 데스크 판의 하단에 구비된 받침판과, 상기 데스크 판의 하부면 일측과 받침판의 상부면 일측에 평행하게 구비된 홈과, 상기 홈의 내부면에 구비되는 볼을 포함하는 것에 그 특징이 있다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1817426 discloses a seismic test plate for experimental education, the prior art is a desk plate that can check the vibration-proof action by placing the structure model (P), and supporting the desk plate It is characterized in that it includes a support plate provided at the lower end of the desk plate, a groove provided parallel to one side of the lower surface of the desk plate and one side of the upper surface of the support plate, and a ball provided on the inner surface of the groove. .
즉, 상기 종래기술은 제조 및 사용 방법이 간편하고, 사용자의 기호에 따라 방진 구조물 모형을 다양하게 실험할 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있으나, 지진 발생상황을 모사하기 위해서는 데스크 판을 수동으로 잡고 흔들어야 하므로 정량적인 데이터 확보가 불가능하고, 오직 사용자의 힘에 의해서만 지진발생 상황이 모사되므로 실제 지진 발생시 발생될 수 있는 다양한 진동 형태에 대한 정확한 테스트가 불가능하다는 단점이 있다.That is, the prior art has a technical feature in that it is easy to manufacture and use, and it allows various experiments to be performed on the vibration-proof structure model according to the user's preference, but in order to simulate the earthquake occurrence, the desk plate must be manually held and shaken. Therefore, it is impossible to secure quantitative data, and since the earthquake situation is simulated only by the user's force, it is not possible to accurately test various types of vibrations that can occur during an actual earthquake.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단순한 구성으로 실제 지진발생시 일어날 수 있는 다양한 진동 형태를 다양한 구조물 형태에 대해 간편하게 실험해 볼 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치를 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to make it possible to easily experiment with various types of vibrations that may occur during an actual earthquake with a simple configuration for various types of structures. To provide an earthquake test apparatus using
또한, 본 발명은 재활용품을 이용하여 다양한 단위블록을 만들고, 단위블록들의 조합을 통해 다양한 형태의 구조물을 자유롭게 제작할 수 있도록 함으로써 구조물의 형태에 따른 지진발생시의 진동의 영향을 효과적으로 실험할 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치를 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention makes various unit blocks using recyclables, and enables to freely manufacture various types of structures through the combination of unit blocks, so that the effects of vibrations during earthquakes according to the shape of structures can be effectively tested. Another object is to provide a seismic test apparatus using Ino.
또한, 본 발명은 아두이노 프로그램의 간단한 변경으로 모터속도와 작동시간을 조절할 수 있어, 진동이 구조물에 미치는 영향을 다양하게 실험해 볼 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an earthquake test apparatus using an Arduino that can control the motor speed and operation time by a simple change of the Arduino program, so that you can experiment with the effect of vibration on a structure in various ways. There is this.
또한, 본 발명은 지진실험을 위한 구조물 모형과, 지진모사수단을 모두 시중에서 비교적 저렴한 가격으로 쉽게 구할 수 있는 제품들을 사용하여 제작할 수 있으므로 학교 등에서의 지진 관련 학습시 학습 교구로 활용될 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention can be used as a learning tool for earthquake-related learning in schools, etc., because the present invention can be manufactured using products that are easily available at a relatively low price in both a structure model for an earthquake experiment and a seismic simulation means in the market. Another object is to provide an earthquake test apparatus using Arduino.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above objects,
베이스와, 상기 베이스에 구비되어 지진시 발생되는 진동을 모사하여 발생시키는 진동발생수단과, 상기 진동발생수단에 연결 설치되어 진동발생수단에 의해 발생되는 진동을 구조물 모형에 전달하는 진동전달수단과, 상기 베이스에 설치되는 아두이노 보드를 포함하여 진동발생수단에 의해 발생되는 진동의 세기 및 진동발생시간을 제어하는 제어수단과, 상기 진동전달수단의 상부에 설치되는 진동플레이트 및 상기 진동플레이트의 상부에 설치되는 구조물 모형을 포함하고, 상기 구조물 모형은 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록들의 조합에 의해 제작될 수 있다.a base, a vibration generating means provided on the base to simulate vibrations generated during an earthquake, and a vibration transmitting means connected to the vibration generating means and transmitting the vibrations generated by the vibration generating means to the structure model; Control means for controlling the intensity of vibration and vibration generation time generated by the vibration generating means, including the Arduino board installed on the base, and the vibration plate installed on the upper part of the vibration transmitting means and the upper part of the vibration plate It includes a structure model to be installed, and the structure model may be manufactured by a combination of unit blocks manufactured using recycled materials.
이때, 상기 진동발생수단은 진동플레이트의 하부에 설치되어 소형 진동을 발생시키는 압전 모터와, 베이스의 상부에 설치되어 중,대형 진동을 발생시키는 스테핑 모터를 포함할 수 있다.In this case, the vibration generating means may include a piezoelectric motor installed on the lower portion of the vibration plate to generate small vibrations, and a stepping motor installed on the upper portion of the base to generate medium and large vibrations.
또한, 상기 진동전달수단은 스테핑 모터에 연결 설치되는 스크루축과, 베이스의 상부에 설치되어 스크루축을 지지하는 가이드레일을 포함할 수 있다.In addition, the vibration transmitting means may include a screw shaft connected to the stepping motor and a guide rail installed on the upper portion of the base to support the screw shaft.
그리고, 상기 제어수단은 아두이노 보드에서 발생되는 신호를 스테핑 모터로 전달하여 스테핑 모터를 제어하는 모터드라이버와, 상기 베이스의 상부에 설치되는 브레드보드와, 상기 아두이노 보드와 브레드보드에 연결 설치되어 스테핑 모터의 제어신호를 수신하는 블루투스 수신기 및 아두이노 블루투스 컨트롤러가 설치되는 휴대단말을 더 포함할 수 있다.In addition, the control means is a motor driver that transmits a signal generated from the Arduino board to the stepping motor to control the stepping motor, a breadboard installed on the upper part of the base, and the Arduino board and the breadboard are connected and installed. It may further include a Bluetooth receiver for receiving the control signal of the stepping motor and a portable terminal in which the Arduino Bluetooth controller is installed.
또한, 상기 진동플레이트의 상면에는 벨크로를 포함하는 접착수단이 구비될 수 있다.In addition, an adhesive means including a Velcro may be provided on the upper surface of the vibrating plate.
그리고, 상기 구조물 모형을 구성하는 단위블록은 페트병 뚜껑과, 상기 페트병 뚜껑들을 서로 연결하는 나무막대 또는 빨대를 포함할 수 있다.In addition, the unit block constituting the structure model may include a plastic bottle cap and a wooden bar or straw connecting the PET bottle caps to each other.
또한, 상기 구조물 모형은 페트병 뚜껑의 외주면에 부착되는 제1벨크로테이프와, 서로 다른 층에 위치되는 상기 제1벨크로테이프에 사선 방향으로 연결 설치되는 제2벨크로테이프를 더 포함할 수 있다.In addition, the structure model may further include a first velcro tape attached to the outer circumferential surface of the PET bottle cap, and a second velcro tape connected to the first velcro tape located on different layers in an oblique direction.
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본 발명에 따르면, 시중에서 쉽게 구할 수 있는 제품들을 사용하여 제작할 수 있으므로 제작 비용이 저렴하고, 단순한 구성으로 실제 지진발생시 일어날 수 있는 다양한 진동 형태를 다양한 구조물 형태에 대해 간편하게 실험해 볼 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.According to the present invention, since it can be manufactured using products readily available in the market, the manufacturing cost is low, and with a simple configuration, it is an excellent method that allows you to easily experiment with various types of vibrations that can occur during an actual earthquake with a simple configuration. have an effect
또한, 본 발명에 따르면 재활용품을 이용하여 다양한 단위블록을 만들고, 단위블록들의 조합을 통해 다양한 형태의 구조물을 자유롭게 제작할 수 있도록 함으로써 구조물의 형태에 따른 지진발생시의 진동의 영향을 효과적으로 실험할 수 있을 뿐만 아니라, 아두이노 프로그램의 간단한 변경으로 모터속도와 작동시간을 조절할 수 있어, 진동이 구조물에 미치는 영향을 다양하게 실험해 볼 수 있는 효과를 추가로 갖는다.In addition, according to the present invention, various unit blocks are made using recycled materials, and various types of structures can be freely manufactured through the combination of unit blocks, so that it is possible to effectively test the effect of vibrations during earthquakes according to the shape of structures. Rather, it is possible to adjust the motor speed and operating time by simply changing the Arduino program, so it has the additional effect of experimenting with the effect of vibration on the structure in various ways.
도 1은 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 지진모사수단을 분리하여 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 구조물 모형 제작에 사용되는 단위블록을 구체적으로 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 단위블록을 연결하여 제작된 구조물 모형의 실시예들을 나타낸 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치를 이용한 지진 실험 모습을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 지진실험장치를 이용한 지진실험방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.1 is a perspective view schematically showing the appearance of an earthquake testing apparatus using an Arduino according to the present invention.
Figure 2 is a view showing the seismic simulation means of the present invention shown in Figure 1 separated.
Figure 3 is a view showing in detail the unit block used in the structure model production of the present invention shown in Figure 1;
4 and 5 are views showing embodiments of a structure model manufactured by connecting the unit blocks shown in FIG.
6 and 7 are diagrams showing a seismic experiment using an earthquake testing apparatus using an Arduino according to the present invention.
8 is a flowchart sequentially illustrating a seismic test method using the seismic test apparatus according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of an earthquake testing apparatus using an Arduino according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치의 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 지진모사수단을 분리하여 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 구조물 모형 제작에 사용되는 단위블록을 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 단위블록을 연결하여 제작된 구조물 모형의 실시예들을 나타낸 도면이며, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치를 이용한 지진 실험 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 지진실험장치를 이용한 지진실험방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.1 is a perspective view schematically showing the appearance of an earthquake testing apparatus using an Arduino according to the present invention, FIG. 2 is a view showing the seismic simulation means of the present invention shown in FIG. 1 separately, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a view showing in detail the unit block used for manufacturing the structure model in the present invention, FIGS. 4 and 5 are views showing embodiments of the structure model manufactured by connecting the unit blocks shown in FIG. 3, and FIGS. 6 and 7 is a diagram showing a seismic experiment using an earthquake testing apparatus using an Arduino according to the present invention, and FIG. 8 is a flowchart sequentially showing a seismic testing method using the earthquake testing apparatus according to the present invention.
본 발명은 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록들의 결합으로 이루어진 구조물 모형과, 아두이노를 활용하여 상기 구조물 모형에 진동을 발생시켜 지진발생 상황을 모사할 수 있도록 하는 지진모사수단을 포함하여 이루여져 저렴한 비용으로 제작이 가능하면서도 조작이 간편하여 지진의 세기가 구조물에 미치는 영향을 효과적으로 확인할 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치(이하, '지진실험장치(10)'라 한다)에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 지진실험장치(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 지진모사수단(100)과 구조물 모형(200)을 포함할 수 있다.The present invention is made by including a structure model composed of a combination of unit blocks manufactured using recycled materials, and an earthquake simulation means for simulating an earthquake occurrence situation by generating vibrations in the structure model using an Arduino. It relates to an earthquake testing device (hereinafter referred to as 'earthquake testing device (10)') using Arduino that can be manufactured at a cost and is easy to operate, so that the effect of earthquake strength on a structure can be effectively checked. As shown in FIG. 1 , the
보다 상세히 설명하면, 상기 지진모사수단(100)은 지진시 구조물에 가해지는 진동을 모사하기 위한 구성으로, 베이스(110), 진동발생수단(120), 진동전달수단(130), 제어수단(140) 및 진동플레이트(150)를 포함할 수 있다.In more detail, the earthquake simulating means 100 is a configuration for simulating vibrations applied to a structure during an earthquake, and includes a
먼저, 상기 베이스(110)는 지진모사수단(100)을 구성하는 진동발생수단(120), 진동전달수단(130) 및 제어수단(140)이 설치 및 지지될 수 있도록 하는 것으로, 평판 형상의 보드판 등이 사용될 수 있다.First, the
이때, 상기 베이스(110)의 상부에는 마찬가지로 평판 형상의 스티로폼(112)이 설치될 수 있는데, 상기 스티로폼(112)은 진동발생수단(120), 진동전달수단(130) 및 제어수단(140)의 설치 및 분리가 보다 용이하도록 함과 동시에 진동발생수단(120) 및 진동전달수단(130)을 통해 발생되는 진동을 흡수하여 베이스(110)를 통해 지면 등 설치면으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.At this time, a
다음, 상기 진동발생수단(120)은 지진시 발생되는 진동을 구현하기 위한 것으로, 압전 모터(122)와 스테핑 모터(124)가 사용될 수 있다.Next, the vibration generating means 120 is for realizing vibrations generated during an earthquake, and a piezoelectric motor 122 and a
즉, 상기 압전 모터(122)는 비교적 작은 크기의 진동을 발생시키는 역할을 하는 것으로, 후술할 진동플레이트(150)의 하면에 일정 간격으로 다수의 압전 모터(122)가 설치될 수 있다.That is, the piezoelectric motor 122 serves to generate a relatively small vibration, and a plurality of piezoelectric motors 122 may be installed at regular intervals on the lower surface of the
또한, 상기 스테핑 모터(124)는 베이스(110)의 상부에 고정 설치되는 것으로, 펄스 신호에 따라 일정한 각도씩 회전하므로 제어가 용이하고, 상기 압전 모터(122)에 비해 큰 진동을 발생시키는 역할을 할 수 있다.In addition, the stepping
다음, 상기 진동전달수단(130)은 진동발생수단(120), 즉 상기 스테핑 모터(124)로부터 발생된 진동을 진동플레이트(150)를 통해 구조물 모형(200)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 스크루축(132)과 가이드레일(134) 및 슬라이드부재(136)를 포함할 수 있다.Next, the vibration transmitting means 130 serves to transmit the vibration generated from the vibration generating means 120 , that is, the stepping
보다 상세히 설명하면, 상기 스크루축(132)은 스테핑 모터(124)의 모터축에 연결 설치되어 스테핑 모터(124)의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 역할을 하는 것이고, 상기 가이드레일(134)은 스크루축(132)의 양측 단부를 회전 가능한 상태로 고정 지지하는 역할을 하는 것으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 스크루축(132)에는 스크루축(132)의 회전 구동에 의해 전,후로 이동하는 슬라이드부재(136)가 구비될 수 있고, 상기 슬라이드부재(136)의 상부에는 후술할 진동플레이트(150)가 설치될 수 있다.More specifically, the
다음, 상기 제어수단(140)은 진동발생수단(120)을 제어하기 위한 구성으로 베이스(110)의 상부에 고정 설치될 수 있다.Next, the control means 140 may be fixedly installed on the upper portion of the base 110 in a configuration for controlling the vibration generating means 120 .
상기 제어수단(140)으로는 아두이노 보드(142), 모터드라이버(144), 브레드보드(146), 블루투스 수신기(148) 및 휴대단말(미도시)이 포함될 수 있는데, 먼저 상기 아두이노 보드(142)는 스테핑 모터(124)의 제어를 위한 프로그래밍에 사용되는 것으로, 비교적 저렴한 비용이고 윈도우를 포함한 대부분의 운영체제에 적용 가능하며, 모터 등 전기장치의 제어를 위한 소스 코드의 프로그래밍 및 그 수정이 용이하다는 장점이 있다.The control means 140 may include an
즉, 프로그래밍과 컴파일을 할 수 있는 “Arduino IDE”가 설치된 PC를 이용하여 스테핑 모터(124)의 회전을 제어하기 위한 소스 코드를 프로그래밍 한 후, 아두이노 보드(142)를 연결하여 프로그래밍 된 소스 코드를 아두이노 보드(142)에 업로드시킬 수 있는데, 이와 같은, 아두이노 보드(142)는 기존의 전기장치 제어에 널리 사용되고 있는 구성이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.That is, after programming the source code for controlling the rotation of the stepping
다음, 상기 모터드라이버(144)는 스테핑 모터(124)의 구동을 정밀하게 제어하기 위한 구성으로, 브레드보드(146)를 통해 아두이노 보드(142)에 연결 설치되어 아두이노 보드(142)로부터 전송되는 제어신호에 따라 스테핑 모터(124)의 구동을 제어할 수 있다.Next, the
다음, 상기 브레드보드(146)는 압전 모터(122)와 스테핑 모터(124)를 포함하는 진동발생수단(120)과 제어수단(140)의 사이에 전기적 연결을 할 수 있도록 하는 회로기판의 역할을 하는 것으로, 베이스(110)의 상부에 고정 설치될 수 있다.Next, the
다음, 상기 블루투스 수신기(148)는 휴대단말과 아두이노 보드(142) 사이의 무선 통신을 위해 사용되는 것이고, 상기 휴대단말은 지진실험시 스테핑 모터(124)의 구동을 제어하기 위한 것으로 'Arduino Bluetooth Controller' 앱이 설치된 통상의 스마트폰이나 탭 등이 사용될 수 있다.Next, the
즉, 지진 실험시 'Arduino Bluetooth Controller' 앱이 설치된 휴대단말을 이용하여, 아두이노 보드(142)에 프로그래밍된 다양한 스테핑 모터(124)의 구동 모드 중 특정 모드의 구동을 하도록 제어신호를 발생시키면, 블루투스 수신기(148)는 제어신호를 수신하여 아두이노 보드(142)로 전송하여 해당 모드로의 구동 명령을 내리고, 아두이노 보드(142)에 의해 내려진 구동 명령은 모터드라이버(144)를 통해 스테핑 모터(124)로 전송되어 스테핑 모터(124)가 휴대단말에 의해 발생된 제어신호대로 구동할 수 있게 된다.That is, when generating a control signal to drive a specific mode among the driving modes of the various stepping
다음, 상기 진동플레이트(150)는 진동발생수단(120)에 의해 발생된 진동을 직접 또는 진동전달수단(130)을 통해 구조물 모형(200)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 진동전달수단(130)의 상부, 즉 가이드레일(134) 또는 슬라이드부재(136)의 상부에 수평 방향으로 설치되어 그 상부에 구조물 모형(200)이 설치되도록 구성될 수 있다.Next, the
이때, 상기 진동플레이트(150)는 통상의 아크릴판을 이용하여 제조될 수 있는데, 상기 진동플레이트(150)의 상부에는 벨크로 등의 접착수단(152)이 구비되어 구조물 모형(200)의 설치가 보다 용이하도록 함과 동시에 구조물 모형(200)을 구성하는 기둥의 위치 조정이 가능하도록 구성할 수 있다.At this time, the vibrating
또한, 상기 진동플레이트(150)의 상부 또는 접착수단(152)의 상부에는 구조물 모형(200)을 구성하는 단위블록(210)을 지지하기 위한 지지부재(154)가 설치될 수 있다.In addition, a
한편, 상기 구조물 모형(200)은 전술한 바와 같이 구성되는 지진모사수단(100)의 진동플레이트(150) 상부에 설치되어 지진모사수단(100)에 의해 모사되는 지진 발생시의 진동이 구조물에 미치는 영향을 확인할 수 있도록 하는 것으로, 주변에서 쉽게 획득할 수 있는 재활용품을 이용하여 제조될 수 있다.On the other hand, the
즉, 상기 구조물 모형(200)은 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록(210)들의 조합에 의해 제작될 수 있는데, 상기 단위블록(210)들은 구조물 모형(200)의 기둥 또는 골조 역할을 할 수 있다.That is, the
보다 상세히 설명하면, 상기 단위블록(210)은 병뚜껑(212a,212b)과 나무막대(216) 또는 빨대 등을 사용하여 제조할 수 있는데, 상기 병뚜껑(212a,212b)으로는 사용량이 많아 비교적 얻기 쉽고 천공 등의 가공이 용이한 페트병 뚜껑(212a,212b)이 사용될 수 있고, 상기 나무막대(216)로는 나무젓가락 등이 사용될 수 있다.In more detail, the
상기 단위블록(210)은 페트병 뚜껑(212a,212b)의 중심부에 송곳 등을 이용하여 관통홀(212c)을 뚫은 다음 나무막대(216) 또는 빨대를 결합하는 방식에 의해 제조될 수 있는데, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.The
이때, 상기 구조물 모형(200)은 트러스 구조를 더 포함할 수 있는데, 상기 트러스 구조는 벨크로 테이프를 이용하여 형성할 수 있다.At this time, the
보다 상세히 설명하면, 상기 페트병 뚜껑(212a,212b)의 외주면, 즉 측면 둘레를 제1벨크로 테이프(220)를 이용하여 감고, 서로 다른 층에 위치되는 제1벨크로 테이프(220) 사이를 제2벨크로 테이프(230)를 이용하여 사선 방향으로 연결 설치함으로써 구조물 모형(200)에 트러스 구조를 형성시킬 수 있다.In more detail, the outer peripheral surface, that is, the side circumference of the plastic bottle caps (212a, 212b) is wound using the
이에 따라, 동일한 크기의 진동에 대해 트러스 구조가 포함되지 않은 구조물 모형(200)과, 트러스 구조를 포함하는 구조물 모형(200)이 어떠한 반응을 일으키는지 비교 확인이 가능하다.Accordingly, it is possible to compare and confirm what kind of reaction the
한편, 본 발명에 따른 지진실험방법은 전술한 바와 같이 구성된 지진실험장치(10)를 이용하여 지진실험을 수행하는 방법에 관한 것으로, 그 구성은 도 8에 나타낸 바와 같이, 크게 지진모사수단 설치단계(S10), 프로그래밍 단계(S20), 구조물 모형 제작단계(S30) 및 지진실험단계(S40)를 포함할 수 있다.On the other hand, the seismic test method according to the present invention relates to a method of performing an earthquake test using the
먼저, 상기 지진모사수단 설치단계(S10)는 지진시 발생되는 진동을 모사하기 위한 지진모사수단(100)을 제작하는 단계로 제어수단 설치단계(S12), 진동발생수단 설치단계(S14), 연결단계(S16) 및 진동플레이트 설치단계(S18)를 포함할 수 있다.First, the earthquake simulating means installation step (S10) is a step of manufacturing the earthquake simulating means 100 for simulating the vibrations generated during an earthquake, a control means installation step (S12), a vibration generating means installation step (S14), connection It may include a step (S16) and a vibration plate installation step (S18).
보다 상세히 설명하면, 상기 제어수단 설치단계(S12)는 베이스(110)의 상부에 모터드라이버(144), 브레드보드(146) 및 아두이노 보드(142)를 포함하는 제어수단(140)을 설치하는 단계로, 베이스(110)의 상부에 먼저 평판 형상의 스티로폼(112)을 접착 등에 의해 설치시킨 상태에서 스티로폼(112)의 상부에 모터드라이버(144), 브레드보드(146) 및 아두이노 보드(142)를 순차적으로 설치한다.In more detail, the control means installation step (S12) is to install the control means 140 including the
양면 테이프 등의 접착수단이나 고정핀 등의 고정수단을 이용하여 제어수단(140)을 스티로폼(112)의 상부에 간편하게 설치할 수 있으며, 탈부착 또한 용이하므로 미사용시에는 분리하여 보관할 수 있어 보관성이 우수하다.The control means 140 can be easily installed on the upper part of the
다음, 상기 진동발생수단 설치단계(S14)는 베이스(110) 또는 베이스(110)에 부착된 스티로폼(112)의 상부에 진동발생수단(120)과 진동전달수단(130) 즉, 스테핑 모터(124)와 스크루축(132) 및 가이드레일(134)을 설치하는 단계로, 베이스(110) 또는 스티로폼(112)의 상부에 스테핑 모터(124)를 먼저 설치한 후, 스크루축(132)이 회전 가능한 상태로 고정 설치된 가이드레일(134)을 스크루축(132)이 스테핑 모터(124)의 모터축과 연결되도록 설치할 수 있다.Next, in the vibration generating means installation step (S14), the vibration generating means 120 and the vibration transmitting means 130 on the base 110 or the
이때, 리니어 스테핑 모터(124)와 같이 스테핑 모터(124)와 스크루축(132), 가이드레일(134) 및 스크루축(132)에 결합되는 슬라이드부재(136)가 일체로 결합된 제품이 시중에 판매되고 있으므로, 이러한 일체형 제품을 사용할 경우 보다 간편하게 진동발생수단(120) 및 진동전달수단(130)을 설치할 수 있다.At this time, a product in which a stepping
다음, 상기 연결단계(S16)는 베이스(110) 또는 스티로폼(112) 상에 설치된 구성요소들을 전선을 이용하여 서로 연결하는 단계로, 브레드보드(146)를 통해 스테핑 모터(124)와 모터드라이버(144) 및 아두이노 보드(142)를 각각 연결하고, 블루투스 수신기(148)를 아두이노 보드(142)와 연결되도록 하여 브레드보드(146)에 설치할 수 있다.Next, the connecting step (S16) is a step of connecting the components installed on the base 110 or the
다음, 상기 진동플레이트 설치단계(S18)는 베이스(110) 또는 스티로폼(112)의 상부에 설치된 진동전달수단(130), 즉 슬라이드부재(136)의 상부에 진동플레이트(150)를 설치하는 단계로, 양면 테이프나, 볼트 등의 고정수단을 이용하여 진동플레이트(150)를 고정 설치할 수 있다.Next, the vibration plate installation step (S18) is a vibration transmission means 130 installed on the upper portion of the base 110 or
이때, 전술한 바와 같이, 상기 진동플레이트(150)의 상면에는 벨크로 등의 접착수단(152)이 구비될 수 있고, 상기 접착수단(152)에는 구조물 모형(200)의 하단을 지지하기 위한 지지부재(154)가 착탈 가능한 형태로 설치될 수 있다.At this time, as described above, an adhesive means 152 such as Velcro may be provided on the upper surface of the vibrating
또한, 상기 슬라이드부재(136)의 상부에 설치된 진동플레이트(150)의 하면 가장자리부에는 소형 진동 발생을 위한 다수의 압전 모터(122)를 서로 일정 거리 이격되도록 설치할 수 있으며, 상기 압전 모터(122)들은 전선에 의해 브레드보드(146)에 연결 설치될 수 있다.In addition, a plurality of piezoelectric motors 122 for generating small vibrations may be installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance on the lower edge of the vibrating
다음, 상기 프로그래밍 단계(S20)는 진동발생수단(120), 즉 스테핑 모터(124)의 제어를 위한 소스 코드를 프로그래밍 하여 아두이노 보드(142)에 업로드하는 단계로, 전술한 바와 같이, 프로그래밍과 컴파일을 할 수 있는 “Arduino IDE”가 설치된 노트북 등의 PC를 이용하여 스테핑 모터(124)의 회전을 제어하기 위한 소스 코드를 프로그래밍 한 후, 아두이노 보드(142)를 연결하여 프로그래밍 된 소스 코드를 아두이노 보드(142)에 업로드시킬 수 있다.Next, the programming step (S20) is a step of programming the source code for controlling the vibration generating means 120, that is, the stepping
다음, 상기 구조물 모형 제작단계(S30)는 지진모사수단(100)의 상부, 즉 진동플레이트(150)의 상부에 설치될 구조물 모형(200)을 재활용품을 사용하여 제작하는 단계로, 단위블록 제조단계(S32), 구조물 형성단계(S34) 및 트러스 구조 형성단계(S36)를 포함할 수 있다.Next, the structure model manufacturing step (S30) is a step of manufacturing the
보다 상세히 설명하면, 상기 단위블록 제조단계(S32)는 재활용 페트병과 페트병 뚜껑(212a,212b) 및 나무막대(216) 또는 빨대를 이용하여 구조물 모형(200)의 골조 역할을 하는 단위블록(210)을 제조하는 단계로, 먼저 뚜껑(212a)이 결합된 재활용 페트병의 주입구(214) 부분을 수평 방향으로 절단한 후 송곳 등을 이용하여 뚜껑(212a)의 중심부에 관통홀(212c)을 형성시킨다.In more detail, the unit block manufacturing step (S32) is a
그 후, 도 3에 나타낸 바와 같이, 절단된 페트병 주입구(214)의 뚜껑(212a)이 결합되지 않은 부분에 마찬가지로 중심 부분에 관통홀(212c)을 형성시킨 뚜껑(212b)을 추가로 결합시킨 후, 추가 결합된 뚜껑(212b)에 형성된 관통홀(212c)에 나무막대(216)를 일정한 길이로 절단하여 결합시킴으로써 단위블록(210)을 제조할 수 있다.After that, as shown in FIG. 3 , the
반대로, 나무막대(216)를 일정한 길이로 절단하여 절단된 페트병 주입구(214)의 뚜껑(212a)에 형성된 관통홀(212c)에 결합시키고, 절단된 페트병 주입구(214)의 뚜껑(212a)이 결합되지 않은 중심 부분에 관통홀(212c)을 형성시킨 뚜껑(212b)을 추가로 결합시킴으로써 단위블록(210)을 제조할 수 있음은 물론이다.Conversely, the
이때, 상기 나무막대(216)의 하단부는 관통홀(212c) 내측으로의 삽입이 용이하도록 뾰족한 형상으로 가공될 수 있고, 나무막대(216)의 하부 외주면에는 관통홀(212c)의 상면에 안착되는 고정링(216a)을 일정한 위치에 결합시킴으로써 단위블록(210)들을 기둥 형상으로 서로 연결시키는 경우, 이웃하는 기둥과의 높이 차가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 구성할 수 있다.At this time, the lower end of the
또한, 도시하지는 않았지만, 단위블록(210)을 형성하는 두 개의 뚜껑(212a,212b) 사이에 위치되는 페트병 주입구(214) 부분에 관통홀(212c)을 추가적으로 형성시킴으로써 나무막대(216)를 수평 방향으로 설치할 수 있도록 구성할 수도 있다.In addition, although not shown, the
그리고, 상기 뚜껑(212a,212b)의 관통홀(212c)에 결합되는 나무막대(216) 대신 빨대를 사용할 수도 있는데, 빨대는 나무막대(216)에 비해 강성이 작으므로 상대적으로 약한 구조물 모형(200)을 제조하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 나무막대(216)나 빨대 대신 골조 역할을 할 수 있는 다른 재활용품을 사용할 수도 있음은 물론이다.In addition, a straw may be used instead of the
다음, 상기 구조물 형성단계(S34)는 제조된 단위블록(210)들을 서로 연결하여 구조물 형상을 형성시키는 단계로 단위블록(210)에 구비된 나무막대(216)의 하단부를 이웃하는 단위블록(210)의 나무막대(216)가 결합되지 않은 뚜껑(212a,212b)에 형성된 관통홀(212c)에 결합시키는 방식에 의해 서로 직렬로 연결 설치함으로써 구조물 모형(200)의 기둥 형상을 형성시킬 수 있다.Next, the structure forming step ( S34 ) is a step of connecting the manufactured unit blocks 210 to each other to form a structure shape. The
이때, 단위블록(210)의 연결 개수에 따라 구조물의 높이가 달라질 수 있으며, 3개 이상의 기둥 형상을 제조하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 다각 기둥 형상의 구조물 모형(200)을 형성시킬 수 있다.At this time, the height of the structure may vary depending on the number of connection of the unit blocks 210, and three or more pillar shapes may be manufactured to form the
다음, 상기 트러스 구조 형성단계(S36)는 트러스 구조에 의해 보강된 골조 형상을 갖는 구조물 모형(200)을 형성시키기 위한 단계로, 단위블록(210)을 구성하는 두 개의 페트병 뚜껑(212a,212b) 중 어느 하나의 외주면에 제1벨크로 테이프(220)를 감은 후, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이웃하는 기둥의 서로 다른 층에 위치되는 제1벨크로 테이프(220)와의 사이에 사선 방향으로 제2벨크로 테이프(230)를 연결함으로써 트러스 구조를 형성시킬 수 있다.Next, the truss structure forming step (S36) is a step for forming the
이때, 도시하지는 않았으나, 상기 제2벨크로 테이프(230)를 이웃하는 기둥의 서로 같은 층에 위치되는 제1벨크로 테이프(220)의 사이에 수평방향으로 연결 설치할 수도 있으며, 상기 페트병 뚜껑(212a,212b)의 외주면에 양면 테이프를 감은 상태에서 벨크로 테이프 외의 다른 직선 형상의 재활용품을 사선 방향으로 연결 설치함으로써 상기 트러스 구조를 형성시킬 수도 있음은 물론이다.At this time, although not shown, the
다음, 상기 지진실험단계(S40)는 지진모사수단(100)과 구조물 모형(200)을 이용하여 지진 발생시 구조물에 어떠한 현상이 발생되는지를 실험해 보는 단계로, 지진모사수단(100)의 진동플레이트(150) 상부에 제작된 구조물 모형(200)을 설치한 후, 진동발생수단(120)을 작동시켜 구조물 모형(200)에 어떠한 현상이 발생되는지를 관찰하는 방법으로 실험을 진행할 수 있다.Next, the earthquake test step (S40) is a step of testing what kind of phenomenon occurs in the structure when an earthquake occurs using the earthquake simulation means 100 and the
보다 상세히 설명하면, 상기 진동플레이트(150)의 상부에 구조물 모형(200)을 지지하기 위한 다수의 지지부재(154)를 일정 간격으로 설치한 후, 단위블록(210)들의 결합에 의해 기둥 형상으로 형성된 구조물 모형(200)의 하단에 구비된 나무막대(216) 또는 빨대를 지지부재(154)의 내측으로 삽입하는 방식에 의해 구조물 모형(200)을 설치할 수 있다.In more detail, after installing a plurality of
이때, 진동플레이트(150)에 설치되는 지지부재(154)의 개수 및 간격에 따라 구조물 모형(200)의 횡방향 단면적의 형상 및 크기가 결정될 수 있고, 기둥 형상의 제조에 사용된 단위블록(210)의 개수에 따라 구조물 모형(200)의 높이가 결정될 수 있다.At this time, the shape and size of the lateral cross-sectional area of the
또한, 단위블록(210)의 제조에 사용된 골조 형상의 종류, 즉 나무막대(216) 또는 빨대의 사용 여부와 트러스 구조의 형상 및 형성 유무에 따라 구조물 모형(200)의 강도가 결정될 수 있다.In addition, the strength of the
상기와 같이, 구조물 모형(200)을 진동플레이트(150)의 상부에 설치한 상태에서 지진모사수단(100)의 진동발생수단(120)을 작동시켜 지진 발생 상황을 모사할 수 있는데, 지진의 세기가 약한 경우에는 진동플레이트(150)에 설치된 압전 모터(122)만 작동시켜 상대적으로 약한 진동만이 구조물 모형(200)에 가해지도록 하고, 상대적으로 세기가 센 지진을 모사하기 위해서는 스테핑 모터(124)를 구동하여 진동전달수단(130)의 스크루축(132)에 결합된 슬라이드부재(136)가 전,후로 이동하도록 함으로써 슬라이드부재(136)의 상부에 고정된 진동플레이트(150)의 상부에 설치된 구조물 모형(200)에 강한 진동이 전달되도록 할 수 있다.As described above, by operating the vibration generating means 120 of the earthquake simulating means 100 in a state in which the
이때, 상기 스테핑 모터(124)의 구동에 의한 진동의 세기는 프로그래밍 단계(S20)에서 프로그래밍 된 소스 코드에 따라 다양한 모드로 설정될 수 있다.In this case, the intensity of the vibration caused by the driving of the stepping
즉, 전술한 바와 같이, 실험자는 'Arduino Bluetooth Controller' 앱이 설치된 휴대단말을 이용하여, 아두이노 보드(142)에 프로그래밍된 다양한 스테핑 모터(124)의 구동 모드 중 특정 모드의 구동을 하도록 제어신호를 발생시킬 수 있는데, 발생된 제어신호는 블루투스 수신기(148)를 통해 아두이노 보드(142)로 전송되고, 아두이노 보드(142)는 모터드라이버(144)를 통해 스테핑 모터(124)를 제어함으로써 실험자에 의해 발생된 제어신호 대로 스테핑 모터(124)가 구동되도록 하여 원하는 세기의 진동이 구조물 모형(200)으로 전달될 수 있도록 한다.That is, as described above, the experimenter uses a mobile terminal in which the 'Arduino Bluetooth Controller' app is installed, and a control signal to drive a specific mode among the driving modes of the various stepping
아래의 (표 1)은 본 발명에 따른 지진실험장치(10)를 이용한 지진실험결과를 나타낸 것으로, 지진의 세기를 4단계로 구분하여 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 일자형 기둥 구조로 이루어진 구조물 모형(200)과, 트러스 구조를 포함하는 구조물 모형(200)에 대해 각각 실험을 수행한 결과이다.The following (Table 1) shows the seismic test results using the
실험은 나무막대(216)를 이용한 단위블록(210)들의 조합으로 제작한 구조물 모형(200)의 상단에 색종이(CP)를 얹어 놓은 상태에서 진동을 발생시켜 색종이(CP)의 변화를 관찰하는 방식으로 진행하였고, 1단계에서는 압전 모터(122)만을 구동시켜 세기가 약한 진동이 발생되도록 하였으며, 2단계부터는 스테핑 모터(124)를 구동시켜 점점 세기가 센 진동이 발생되도록 하였다.The experiment is a method of observing the change of colored paper (CP) by generating vibration in a state that colored paper (CP) is placed on top of the
실험 결과를 보면 일자형 기둥 구조물 모형(200)의 경우, 진동 1단계에서만 색종이(CP)의 움직임 변화가 없었고, 2단계에서는 색종이(CP)가 많이 떨렸으며, 3단계와 4단계에서 모두 색종이(CP)가 떨어졌으나, 트러스 구조를 포함하는 구조물 모형(200)은 1, 2, 3단계에서는 색종이(CP)의 움직임 변화가 없었고 진동 4단계에서만 색종이(CP)가 약간 떨리는 것으로 나타나 트러스 구조를 이용하여 구조물을 보강할 경우 지진에 강하게 견딜 수 있는 것을 확인할 수 있다.According to the experimental results, in the case of the straight
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 아두이노를 이용한 지진실험장치(10) 및 이를 이용한 지진실험방법에 의하면, 시중에서 쉽게 구할 수 있는 제품들을 사용하여 제작할 수 있으므로 제작 비용이 저렴하고, 단순한 구성으로 실제 지진발생시 일어날 수 있는 다양한 진동 형태를 다양한 구조물 형태에 대해 간편하게 실험해 볼 수 있으며, 재활용품을 이용하여 다양한 단위블록(210)을 만들고, 단위블록(210)들의 조합을 통해 다양한 형태의 구조물을 자유롭게 제작할 수 있도록 함으로써 구조물의 형태에 따른 지진발생시의 진동의 영향을 효과적으로 실험할 수 있을 뿐만 아니라, 아두이노 프로그램의 간단한 변경으로 모터속도와 작동시간을 조절할 수 있어, 진동이 구조물에 미치는 영향을 다양하게 실험해 볼 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.Therefore, according to the
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.Although the above-described embodiments have been described with respect to the most preferred examples of the present invention, it is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.
본 발명은 아두이노를 이용한 지진실험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록들의 결합으로 이루어진 구조물 모형과, 아두이노를 활용하여 상기 구조물 모형에 진동을 발생시켜 지진발생 상황을 모사할 수 있도록 하는 지진모사수단을 포함하여 이루어져 저렴한 비용으로 제작이 가능하면서도 조작이 간편하여 지진의 세기가 구조물에 미치는 영향을 효과적으로 확인할 수 있도록 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake testing apparatus using an Arduino, and more particularly, a structure model consisting of a combination of unit blocks manufactured using recycled materials, and an earthquake occurrence situation by using an Arduino to generate vibrations in the structure model It relates to an earthquake test apparatus using Arduino that includes earthquake simulation means to simulate the earthquake, so that it can be manufactured at a low cost and is easy to operate, so that the effect of the strength of an earthquake on a structure can be effectively checked.
10 : 지진실험장치 100 : 지진모사수단
110 : 베이스 112 : 스티로폼
120 : 진동발생수단 122 : 압전 모터
124 : 스테핑 모터 130 : 진동전달수단
132 : 스크루축 134 : 가이드레일
136 : 슬라이드부재 140 : 제어수단
142 : 아두이노 보드 144 : 모터드라이버
146 : 브레드보드 148 : 블루투스 수신기
150 : 진동플레이트 152 : 접착수단
154 : 지지부재 200 : 구조물 모형
210 : 단위블록 212a, 212b : (병)뚜껑
212c : 관통홀 214 : 주입구
216 : 나무막대 216a : 고정링
220 : 제1벨크로 테이프 230 : 제2벨크로 테이프
S10 : 지진모사수단 설치단계 S12 : 제어수단 설치단계
S14 : 진동발생수단 설치단계 S16 : 연결단계
S18 : 진동플레이트 설치단계 S20 : 프로그래밍 단계
S30 : 구조물 모형 제작단계 S32 : 단위블록 제조단계
S34 : 구조물 형성단계 S36 : 트러스 구조 형성단계
S40 : 지진실험단계 CP : 색종이10: earthquake test apparatus 100: earthquake simulation means
110: base 112: styrofoam
120: vibration generating means 122: piezoelectric motor
124: stepping motor 130: vibration transmission means
132: screw shaft 134: guide rail
136: slide member 140: control means
142: Arduino board 144: motor driver
146: breadboard 148: bluetooth receiver
150: vibration plate 152: adhesive means
154: support member 200: structure model
210:
212c: through hole 214: injection hole
216:
220: first velcro tape 230: second velcro tape
S10: Earthquake simulation means installation step S12: Control means installation step
S14: Vibration generating means installation step S16: Connection step
S18: Vibration plate installation step S20: Programming step
S30: structure model manufacturing stage S32: unit block manufacturing stage
S34: structure forming step S36: truss structure forming step
S40: Earthquake test stage CP: colored paper
Claims (10)
상기 베이스에 구비되어 지진시 발생되는 진동을 모사하여 발생시키는 진동발생수단과,
상기 진동발생수단에 연결 설치되어 진동발생수단에 의해 발생되는 진동을 구조물 모형에 전달하는 진동전달수단과,
상기 베이스에 설치되는 아두이노 보드를 포함하여 진동발생수단에 의해 발생되는 진동의 세기 및 진동발생시간을 제어하는 제어수단과,
상기 진동전달수단의 상부에 설치되는 진동플레이트 및
상기 진동플레이트의 상부에 설치되고 재활용품을 이용하여 제조된 단위블록들의 조합에 의해 제작되는 구조물 모형을 포함하되,
상기 진동발생수단은 진동플레이트의 하부에 설치되어 소형 진동을 발생시키는 압전 모터와, 베이스의 상부에 설치되어 중,대형 진동을 발생시키는 스테핑 모터를 포함하고,
상기 진동플레이트의 상면에는 벨크로를 포함하는 접착수단이 구비되며,
상기 단위블록은 수평 방향으로 절단된 재활용 페트병의 주입구와, 상기 주입구의 양측 단부에 각각 결합되고 중심부에 관통홀이 형성되는 한 쌍의 페트병 뚜껑과, 상기 한 쌍의 페트병 뚜껑 중 어느 하나의 관통홀에 삽입 결합되는 나무막대 또는 빨대를 포함하고,
상기 구조물 모형은 상기 단위블록들을 수직방향으로 복수개 연결하여 구성한 3개 이상의 기둥과, 상기 페트병 뚜껑의 외주면에 부착되는 제1벨크로 테이프와, 이웃하는 기둥의 서로 다른 층에 위치하는 상기 제1벨크로 테이프와의 사이를 사선 방향으로 연결한 제2벨크로 테이프로 이루어진 트러스 구조로서, 상기 3개 이상의 기둥 각각을 상기 접착수단 상부에 고정하여 소정의 입체형상을 갖는 구조물 모형을 형성시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 지진실험장치.
base and
Vibration generating means provided on the base to simulate and generate vibrations generated during an earthquake;
Vibration transmitting means connected to the vibration generating means to transmit the vibration generated by the vibration generating means to the structure model;
Control means for controlling the intensity of vibration and vibration generation time generated by the vibration generating means, including the Arduino board installed on the base;
a vibrating plate installed on the upper part of the vibration transmitting means; and
It is installed on the upper part of the vibrating plate and includes a structure model manufactured by a combination of unit blocks manufactured using recycled materials,
The vibration generating means includes a piezoelectric motor installed under the vibration plate to generate small vibration, and a stepping motor installed in the upper portion of the base to generate medium and large vibration,
An adhesive means including a Velcro is provided on the upper surface of the vibrating plate,
The unit block includes an inlet of a recycled plastic bottle cut in the horizontal direction, a pair of plastic bottle caps each coupled to both ends of the inlet and having a through hole formed in the center, and a through hole of any one of the pair of plastic bottle caps It includes a wooden rod or straw that is inserted into the
The structure model includes three or more pillars configured by connecting a plurality of unit blocks in a vertical direction, a first Velcro tape attached to the outer peripheral surface of the PET bottle cap, and the first Velcro tape located on different layers of neighboring pillars A truss structure made of a second Velcro tape connected in an oblique direction between the and, characterized in that each of the three or more pillars is fixed to the upper portion of the bonding means to form a structure model having a predetermined three-dimensional shape. Earthquake test apparatus using Arduino.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210056353A KR102280060B1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Earthquake test apparatus using Arduino |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210056353A KR102280060B1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Earthquake test apparatus using Arduino |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR102280060B1 true KR102280060B1 (en) | 2021-07-21 |
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ID=77143487
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KR1020210056353A KR102280060B1 (en) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | Earthquake test apparatus using Arduino |
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Country | Link |
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KR (1) | KR102280060B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101460014B1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-10 | 김미화 | System for vibration test bed |
KR101817426B1 (en) | 2016-05-23 | 2018-01-11 | 조익형 | Earthquake Experiment panel for education |
KR101820904B1 (en) | 2016-07-25 | 2018-01-22 | 주식회사 바로텍시너지 | Earthquake simulation system with earthquake reappearance device for primary wave and sencondary wave, and vibration device for natural frequency wave of earthquake test objects |
-
2021
- 2021-04-30 KR KR1020210056353A patent/KR102280060B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101460014B1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-11-10 | 김미화 | System for vibration test bed |
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KR101820904B1 (en) | 2016-07-25 | 2018-01-22 | 주식회사 바로텍시너지 | Earthquake simulation system with earthquake reappearance device for primary wave and sencondary wave, and vibration device for natural frequency wave of earthquake test objects |
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