KR102424670B1 - Experimental system for learning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 학습용 실험 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 조작에 의해 다양한 전기 및 전자 분야의 실험이 가능한 학습용 실험 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an experimental system for learning, and more particularly, to an experimental system for learning capable of performing experiments in various electrical and electronic fields by simple manipulation.
코로나19로 인해 비대면 수업에 대한 요구가 증가하고 있는 상황이다. 이러한 비대면 수업에 대한 요구는 단순한 강의형의 수업뿐만 아니라, 전기 또는 전자 분야의 실험 등의 실습형 수업에 대해서도 증가하고 있음은 물론이다.Demand for non-face-to-face classes is increasing due to COVID-19. Needless to say, the demand for such non-face-to-face classes is increasing not only for simple lecture-type classes, but also for practical classes such as experiments in electrical or electronic fields.
국내등록실용신안 제0317867호(초등 전기.전자 회로 다기능 실험장치)에는, 납땜하지 않고 회로를 꾸며서 작동시켜 보고 재미와 흥미를 느낄 수 있는 활동 중심을 특징으로 하는 전기. 전자 회로 실험용 다기능 학습기가 개시되어 있다.In the Domestic Registered Utility Model No. 0317867 (elementary electric/electronic circuit multi-function experiment device), electricity is characterized by an activity center that can be enjoyed and interesting by decorating and operating circuits without soldering. A multifunctional learner for an electronic circuit experiment is disclosed.
그런데, 국내등록실용신안 제0317867호의 경우, 학생과 교사가 별도의 장소에 있을 경우 교사로부터의 학습 지도에 어려움이 예상되어, 다양한 실험을 비대면으로 실시하는 것에는 한계가 있는 것으로 예측된다.However, in the case of Domestic Registration Utility Model No. 0317867, when the student and the teacher are in separate places, it is expected that it will be difficult for the teacher to guide the learning, and it is predicted that there is a limit to conducting various experiments non-face-to-face.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 학생과 교사가 별도의 장소에 있을 경우에도 교사로부터의 학습 지도가 가능하고, 다양한 실험을 비대면으로 실시할 수 있는 학습용 실험 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is an invention for the purpose of solving the technical problems as described above. Even when students and teachers are in separate places, learning guidance from the teacher is possible, and various experiments can be conducted non-face-to-face. The purpose is to provide a system.
본 발명의 학습용 실험 시스템은, 전기 또는 전자 분야의 다수의 실험을 실시 가능하도록 설계된 실험 장치;를 포함한다.The experimental system for learning of the present invention includes an experimental device designed to perform a number of experiments in the field of electricity or electronics.
구체적으로, 상기 실험 장치는, 제 1 전원을 이용하여, 다수 종류의 전원 전압을 출력할 수 있는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 동작하고, 다수의 실험용 부하가 구비된 부하부; 사용자로부터 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부; 상기 부하부를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로를 형성하거나 해제할 수 있는 연결부; 및 상기 사용자 인터페이스부로부터 출력된 정보를 입력받아, 상기 전원 공급부 및 상기 연결부의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the experimental apparatus may include a power supply unit capable of outputting multiple types of power voltages using a first power supply; a load unit operating by receiving power from the power supply unit and having a plurality of experimental loads; a user interface for receiving information from a user; a connection unit capable of forming or releasing a current path through which a current flows through the load unit; and a control unit receiving the information output from the user interface unit and generating a control signal for controlling the operation of the power supply unit and the connection unit.
상기 전원 공급부는, 상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아, 상기 전원 공급부가 공급할 수 있는 다수 종류의 전원 전압 중 하나를 선택하여 상기 부하부로 공급하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 연결부는, 다수의 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the power supply unit receives a control signal from the control unit, selects one of a plurality of types of power voltages that the power supply unit can supply, and supplies it to the load unit. In addition, the connection part is characterized in that it includes a plurality of switch elements.
상기 제어부는, 상기 사용자 인터페이스부로부터 입력된 정보가 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하에 관련된 특정 실험인 경우, 상기 부하부에 구비된 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하를 경유하여 해당 특정 실험에 해당하는 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 상기 다수의 스위치 소자 중 일부만이 도통 상태가 되도록 제어하는 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다.When the information input from the user interface unit is a specific experiment related to at least one of the plurality of experimental loads, the control unit is configured to perform the specific experiment via at least one of the plurality of experimental loads provided in the load unit. It is preferable to generate a control signal for controlling only a portion of the plurality of switch elements to be in a conduction state so that a current path for the current corresponding to flow is formed.
아울러, 상기 실험 장치는, 상기 부하부로부터 출력되는 전기 신호를 센싱하는 제 1 센싱부;를 더 포함하되, 상기 제 1 센싱부는, 다수의 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 실험 장치는, 특정 실험을 실시하기 위한 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 연결부에 포함된 다수의 스위치 소자가 제어되어, 상기 부하부에 구비된 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하와 상기 다수의 증폭기 중 하나와의 사이에 전류 경로가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the experimental apparatus may further include a first sensing unit configured to sense the electrical signal output from the load unit, wherein the first sensing unit may include a plurality of amplifiers. In the experimental apparatus, a plurality of switch elements included in the connection unit are controlled by a control signal of the control unit for conducting a specific experiment, so that at least one load among a plurality of experimental loads provided in the load unit and the plurality of It is characterized in that a current path is formed between one of the amplifiers.
또한, 상기 전원 공급부는, 제 2 전원을 이용하여, 적어도 하나의 전원 전압을 출력할 수도 있다. 아울러, 상기 제어부는, 상기 제 1 전원으로부터 출력된 전원 전압 및 상기 제 2 전원으로부터 출력된 전원 전압 중 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부하부는, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 선택된 상기 제 1 전원으로부터 출력된 전원 전압 및 상기 제 2 전원으로부터 출력된 전원 전압 중 하나로부터 전원 전압을 공급받는 것을 특징으로 한다.Also, the power supply unit may output at least one power voltage using the second power. In addition, it is preferable that the control unit generates a control signal for selecting one of a power voltage output from the first power source and a power voltage output from the second power source. The load unit may receive a power voltage from one of a power voltage output from the first power source and a power voltage output from the second power source selected by the control signal of the controller.
바람직하게는, 상기 실험 장치는, 상기 제 2 전원으로부터 출력되는 전원 전압에 관련된 전기 신호를 센싱하는 제 2 센싱부;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the experimental apparatus may further include a second sensing unit for sensing an electrical signal related to a power voltage output from the second power source.
아울러, 상기 제어부는, 상기 실험 장치와 통신에 의해 연결된 사용자 단말기로부터 신호를 입력받아, 상기 전원 공급부 및 상기 연결부의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.In addition, the control unit may receive a signal from a user terminal connected by communication with the experimental device, and generate a control signal for controlling the operation of the power supply unit and the connection unit.
또한, 상기 연결부는, 제 6-1 스위치를 구비하여, 상기 제 6-1 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 1 연결기; 제 6-2 스위치 및 상기 제 6-2 스위치와 직렬로 연결된 저항을 구비하여, 상기 제 6-2 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 2 연결기; 제 6-3 스위치 및 상기 제 6-3 스위치와 직렬로 연결된 제 6-3 다이오드를 구비하여, 상기 제 6-3 스위치의 도통에 따라 상기 제 6-3 다이오드와 병렬로 연결된 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 3 연결기; 제 6-4-1 스위치, 제 6-4-2 스위치 및 제 6-4-3 스위치를 구비하되, 상기 제 6-4-2 스위치 및 상기 제 6-4-3 스위치는 서로 병렬로 연결되고, 상기 제 6-4-1 스위치 및 상기 제 6-4-2 스위치는 서로 직렬로 연결되어, 상기 제 6-4-1 스위치, 상기 제 6-4-2 스위치 및 상기 제 6-4-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 4 연결기; 제 6-5-1 스위치, 제 6-5-2 스위치, 제 6-5-3 스위치 및 제 6-5 다이오드를 구비하되, 상기 제 6-5-2 스위치, 상기 제 6-5-3 스위치 및 상기 제 6-5 다이오드는 서로 병렬로 연결되고, 상기 제 6-5-1 스위치 및 상기 제 6-5-2 스위치는 서로 직렬로 연결되어, 상기 제 6-5-1 스위치, 상기 제 6-5-2 스위치 및 상기 제 6-5-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 5 연결기; 및 제 6-6-1 스위치, 제 6-6-2 스위치 및 제 6-6-3 스위치를 구비하되, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치는 각각 적어도 하나의 부하와 연결되고, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치는 서로 병렬로 연결되어, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 6 연결기; 중, 다수를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the connection unit may include: a first connector including a 6-1st switch to form a current path through which a current flows through at least one load according to conduction of the 6-1st switch; a second switch comprising a 6-2 th switch and a resistor connected in series with the 6-2 th switch to form a current path through which a current flows through at least one load according to the conduction of the 6-2 th switch coupler; A 6-3th switch and a 6-3th diode connected in series with the 6-3th switch are provided so that at least one load connected in parallel with the 6-3th diode according to the conduction of the 6-3th switch is applied. a third connector for forming a current path through which a current flows; a 6-4-1th switch, a 6-4-2th switch, and a 6-4-3th switch, wherein the 6-4-2th switch and the 6-4-3th switch are connected in parallel to each other , the 6-4-1 th switch and the 6-4-2 th switch are connected in series to each other, and the 6-4-1 th switch, the 6-4-2 th switch, and the 6-4-3 th switch a fourth connector configured to form a current path through which current flows through at least one load according to conduction of the switch; A 6-5-1 switch, a 6-5-2 switch, a 6-5-3 switch, and a 6-5 diode, wherein the 6-5-2 switch and the 6-5-3 switch and the 6-5th diode is connected in parallel with each other, and the 6-5-1th switch and the 6-5-2th switch are connected in series with each other, so that the 6-5-1 switch and the 6th switch are connected in series. a fifth connector configured to form a current path through which current flows through at least one load according to the conduction of the -5-2 switch and the 6-5-3 switch; and a 6-6-1 switch, a 6-6-2 switch, and a 6-6-3 switch, wherein the 6-6-1 switch, the 6-6-2 switch, and the 6- Each of the 6-3 switches is connected to at least one load, and the 6-6-1 th switch, the 6-6-2 th switch, and the 6-6-3 th switch are connected in parallel to each other, and the sixth a sixth connector configured to form a current path through which a current flows through at least one load according to conduction of the -6-1 switch, the 6-6-2 switch, and the 6-6-3 switch; Among them, it is characterized in that it contains many.
본 발명의 학습용 실험 시스템에 따르면, 올인원(All-In-One) 개념을 적용하여 간편 작동, 빠르고 직감적 결과 확인, 편차 없는 실험 수행이 가능하다. 또한, 본 발명의 학습용 실험 시스템에 따르면, 학생과 교사가 별도의 장소에 있을 경우에도 교사로부터의 학습 지도가 가능하고, 다양한 실험을 비대면으로 실시할 수도 있다.According to the experimental system for learning of the present invention, simple operation, quick and intuitive result confirmation, and experimentation without deviation are possible by applying the All-In-One concept. In addition, according to the learning experiment system of the present invention, even when the student and the teacher are in separate places, learning guidance from the teacher is possible, and various experiments can be conducted non-face-to-face.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 학습용 실험 시스템의 구성도.
도 2는 전원 공급부 및 제 2 센싱부의 회로도.
도 3은 부하부, 제 1 센싱부 및 연결부의 회로도.1 is a block diagram of an experimental system for learning according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a power supply unit and a second sensing unit;
3 is a circuit diagram of a load unit, a first sensing unit, and a connection unit;
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 학습용 실험 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.Hereinafter, an experimental system for learning according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Of course, the following examples of the present invention are not intended to limit or limit the scope of the present invention only to embody the present invention. What can be easily inferred by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the detailed description and examples of the present invention is construed as belonging to the scope of the present invention.
먼저 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 학습용 실험 시스템(1000)의 구성도이다. 아울러, 도 2는 전원 공급부(20) 및 제 2 센싱부(50)의 회로도이고, 도 3은 부하부(30), 제 1 센싱부(40) 및 연결부(60)의 회로도이다.First, FIG. 1 is a block diagram of an
하기에 도 1 내지 도 3에 의해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 학습용 실험 시스템(1000)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, an
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 학습용 실험 시스템(1000)은, 실험 장치(100) 및 사용자 단말기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.The
실험 장치(100)는, 전기 또는 전자 분야의 다수의 실험을 실시 가능하도록 설계되고, 적어도 하나의 회로 보드에 의해 구성될 수 있다. 아울러, 사용자 단말기(200)는, 애플리케이션 프로그램이 설치되어, 다양한 유선이나 무선 통신에 의해 실험 장치(100)와 연결될 수 있다.The
구체적으로, 실험 장치(100)는, 사용자 인터페이스부(10), 전원 공급부(20), 부하부(30), 제 1 센싱부(40), 제 2 센싱부(50), 연결부(60), 표시부(70), 제어부(80) 및 통신부(90)를 포함하여 구성된다.Specifically, the
사용자 인터페이스부(10)는, 사용자로부터 정보를 입력받는 역할을 하며, 버튼 식으로 구현될 수도 있고, 터치형 디스플레이에 의해 구현될 수도 있다. 사용자 인터페이스부(10)로부터 입력되는 정보는, 예를 들면, 사용자가 희망하는 실험의 종류를 예로 들 수 있다. 즉, 사용자 인터페이스부(10)에 의해 특정 실험을 간단하게 입력하는 것에 의해, 사용자는 해당 실험의 실습이 가능하게 된다.The
전원 공급부(20)는, 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)를 포함하는 회로에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 전원 공급부(20)는, 제 1 전원(V1)을 이용하여, 다수 종류의 전원 전압(VS)을 출력할 수 있다. 예를 들면 전원 공급부(20)는, 제어부(80)에 의한 제어 신호(Con21, Con22)를 입력받는 디코더의 출력을 이용하여 다수의 배터리와 연결된 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 하나를 선택하여 도통시키는 것에 의해 전원 전압(VS)을 출력할 수 있다. 즉, 이때 제 1 전원(V1)은 배터리를 예로 들 수 있다.The
아울러, 전원 공급부(20)는, 제 2 전원(V2)을 이용하여서도 적어도 하나의 전원 전압(VS)을 출력할 수 있다. 예를 들면 제 2 전원(V2)은 실험 장치(100)의 외부로부터 입력될 수 있고, 태양열 발전의 결과를 실험하기 위한 태양광 패널에 의한 출력 전압일 수 있다. 또는, 제 2 전원(V2)은 과일 전지로부터의 출력 전압을 이용할 수도 있다.In addition, the
부하부(30)는, 전원 공급부(20)로부터 전원을 공급받아 동작하고, 다수의 실험용 부하(L1, L2, …, L9)가 구비된다. 부하부(30)에 구비되는 실험용 부하(L1, L2, …, L9)로는, 니크롬선, 멜로디 부저, LED, 모터, 꼬마 전구, 디지털 시계, 인덕터 등을 예로 들 수 있다.The
다만, 부하부(30)는, 실험 장치(100)의 메인 보드에 직접 탑재된 적어도 하나의 실험용 부하(L1, L2, L3, L6, L7, L8, L9)와 메인 보드와 별도로 구비되어 메인 보드와 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 실험용 부하(L4, L5)로 구성될 수 있을 것이다. 예를 들면, 간이 전동기 원리, 전자석의 세기, 나침반 실험 등을 실시시에는, 부하로서의 인덕터와 더불어 자석의 설치도 요구되므로, 메인 보드와 전기적으로 연결될 수 있는 별도의 회로 보드 형태로 해당 실험용 부하(L4, L5)를 구성하는 것이 바람직할 것이다.However, the
제 1 센싱부(40)는, 부하부(30)로부터 출력되는 전기 신호를 센싱하여 출력(S1, S2, …, S6)는 역할을 한다. 구체적으로 제 1 센싱부(40)는 부하부(30)의 각각의 부하(L1, L2, …, L9)에 흐르는 전류의 크기를 센싱하는 것이 바람직하다. The
아울러, 제 2 센싱부(50)는 제 2 전원(V2)으로부터 출력되는 전원 전압에 관련된 전기 신호(S7)를 센싱하는 역할을 한다. 구체적으로 제 2 센싱부(50)는 제 2 전원(V2)으로부터 출력되는 전원 전압의 크기에 해당하는 신호를 센싱하는 것이 바람직하다.In addition, the
연결부(60)는, 다수의 스위치(SW61, SW62, …, SW66_3)를 포함하는 회로로 구성될 수 있고, 부하부(30)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로를 형성하거나 해제하는 역할을 한다.The
연결부(60)는, 제 1 연결기(61) 내지 제 6 연결기(66) 중 다수를 포함할 수 있다.The
제 1 연결기(61)는, 제 6-1 스위치(SW61)를 구비하여, 제 6-1 스위치(SW61)의 도통에 따라 적어도 하나의 부하(L1)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다. 제 2 연결기(62)는, 제 6-2 스위치(SW62) 및 제 6-2 스위치(SW62)와 직렬로 연결된 저항을 구비하여, 제 6-2 스위치(SW62)의 도통에 따라 적어도 하나의 부하(L2)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다.The
아울러, 제 3 연결기(63)는, 제 6-3 스위치(SW63) 및 제 6-3 스위치(SW63)와 직렬로 연결된 제 6-3 다이오드를 구비하여, 제 6-3 스위치(SW63)의 도통에 따라 제 6-3 다이오드와 병렬로 연결된 적어도 하나의 부하(L3)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다. 제 4 연결기(64)는, 제 6-4-1 스위치(SW64_1), 제 6-4-2 스위치(SW64_2) 및 제 6-4-3 스위치(SW64_3)를 구비하되, 제 6-4-2 스위치(SW64_2) 및 제 6-4-3 스위치(SW64_3)는 서로 병렬로 연결되고, 제 6-4-1 스위치(SW64_1) 및 제 6-4-2 스위치(SW64_2)는 서로 직렬로 연결되어, 제 6-4-1 스위치(SW64_1), 제 6-4-2 스위치(SW64_2) 및 제 6-4-3 스위치(SW64_3)의 도통에 따라 적어도 하나의 부하(L4)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다. In addition, the
아울러, 제 6-5-1 스위치(SW65_1), 제 6-5-2 스위치(SW65_2), 제 6-5-3 스위치(SW65_3) 및 제 6-5 다이오드를 구비하되, 제 6-5-2 스위치(SW65_2), 제 6-5-3 스위치(SW65_3) 및 제 6-5 다이오드는 서로 병렬로 연결되고, 제 6-5-1 스위치(SW65_1) 및 제 6-5-2 스위치(SW65_2)는 서로 직렬로 연결되어, 제 6-5-1 스위치(SW65_1), 제 6-5-2 스위치(SW65_2) 및 제 6-5-3 스위치(SW65_3)의 도통에 따라 적어도 하나의 부하(L5)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다. 제 6 연결기(66)는, 제 6-6-1 스위치(SW66_1), 제 6-6-2 스위치(SW66_2) 및 제 6-6-3 스위치(SW66_3)를 구비하되, 제 6-6-1 스위치(SW66_1), 제 6-6-2 스위치(SW66_2) 및 제 6-6-3 스위치(SW66_3)는 각각 적어도 하나의 부하(L6, L7, L8, L9)와 연결되고, 제 6-6-1 스위치(SW66_1), 제 6-6-2 스위치(SW66_2) 및 제 6-6-3 스위치(SW66_3)는 서로 병렬로 연결되어, 제 6-6-1 스위치(SW66_1), 제 6-6-2 스위치(SW66_2) 및 제 6-6-3 스위치(SW66_3)의 도통에 따라 적어도 하나의 부하(L6, L7, L8, L9)를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 한다.In addition, a 6-5-1th switch (SW65_1), a 6-5-2th switch (SW65_2), a 6-5-3th switch (SW65_3), and a 6-5th diode are provided, and a 6-5-2th switch is provided. The switch SW65_2, the 6-5-3 switch SW65_3, and the 6-5th diode are connected in parallel to each other, and the 6-5-1 switch SW65_1 and the 6-5-2 switch SW65_2 are They are connected in series to each other, and at least one load L5 is loaded according to the conduction of the 6-5-1 switch SW65_1, the 6-5-2 switch SW65_2 and the 6-5-3 switch SW65_3. A current path for the current to flow through is formed. The
표시부(70)는, 디스플레이를 이용하여 제어부(80)로부터 입력된 전원 전압(VS), 전원 전류, 부하 전류, 부하의 종류 및 실험 상태 등의 정보를 출력하는 역할을 한다. 여기서, 실험 상태라는 것은 실험이 진행 중인 지, 완료되었는 지, 개시 전인 지 등의 정보를 의미한다. 즉, 제어부(80)로부터 표시부(70)로 제 1 센싱부(40) 및 제 2 센싱부(50)로부터 센싱된 전기 신호 정보뿐만 아니라. 실험 상태 등의 정보도 입력되는 것이 바람직하다.The
제어부(80)는, MCU 등과 같은 프로세서를 이용하여 구현될 수 있고, 사용자 인터페이스부(10)로부터 출력된 정보를 입력받아 전원 공급부(20), 연결부(60) 및 표시부(70)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하는 역할을 한다. The
통신부(90)는, 실험 장치(100)가 외부 장치와 통신을 할 수 있도록 하는 유선이나 무선 통신 모듈을 포함한다.The
구체적으로 하기에 제어부(80)에 의한 제어 신호의 생성에 대해 설명하기로 한다.In detail, the generation of the control signal by the
즉, 전원 공급부(20)는, 제어부(80)로부터 제어 신호를 입력받아, 전원 공급부(20)가 공급할 수 있는 다수 종류의 전원 전압 중 하나를 선택하여 부하부(30)로 공급하게 된다.That is, the
아울러, 제어부(80)는, 사용자 인터페이스부(10)로부터 입력된 정보가 다수의 실험용 부하(L1, L2, …, L9) 중 적어도 하나의 부하에 관련된 특정 실험인 경우, 부하부(30)에 구비된 다수의 실험용 부하(L1, L2, …, L9) 중 적어도 하나의 부하를 경유하여 해당 특정 실험에 해당하는 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록, 다수의 스위치 소자(SW61, SW62, …, SW66_3) 중 일부만이 도통 상태가 되도록 제어하는 제어 신호를 생성한다.In addition, the
제 1 센싱부(40)는, 다수의 증폭기(A1, A2, …, A6)를 포함하는 회로로 구현되어, 센싱된 신호를 증폭하여 출력하는 것이 바람직하다. 아울러, 특정 실험을 실시하기 위한 제어부(80)의 제어 신호에 의해 연결부(60)에 포함된 다수의 스위치 소자(SW61, SW62, …, SW66_3)가 제어되어, 부하부(30)에 구비된 다수의 실험용 부하(L1, L2, …, L9) 중 적어도 하나의 부하와 다수의 증폭기(A1, A2, …, A6) 중 하나와의 사이에 전류 경로가 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
참고로, 도 3에서 연결부(60)의 위치와 제 1 센싱부(40)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 즉, 도 3에서의 제 1 연결기(61) 내지 제 6 연결기(66)의 위치에 제 1 센싱부(40)가 오고, 제 1 센싱부(40)의 위치에 제 1 연결기(61) 내지 제 6 연결기(66)가 올 수 있다.For reference, in FIG. 3 , the position of the
제어부(80)는, 제 1 전원(V1)으로부터 출력된 전원 전압 및 제 2 전원(V2)으로부터 출력된 전원 전압 중 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 이때 부하부(30)는, 제어부(80)의 제어 신호에 의해 선택된 제 1 전원(V1)으로부터 출력된 전원 전압 및 제 2 전원(V2)으로부터 출력된 전원 전압 중 하나로부터 전원 전압(VS)을 공급받게 된다.The
제어부(80)는, 실험 장치(100)와 통신에 의해 연결된 사용자 단말기(200)로부터 신호를 입력받아, 전원 공급부(20) 및 연결부(60)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수도 있다. 즉, 사용자 단말기(20)는 사용자 인터페이스부(10)의 역할을 포함하여 기능할 수 있다.The
이에 따라 학생이 사용자 인터페이스부(10)에 의해 실험을 실시 중인 경우, 교사는 사용자 단말기(200)를 이용하여 학습 지도를 할 수 있다.Accordingly, when a student is conducting an experiment by using the
또는, 실험 장치(100)와 실험자인 학생이 원거리에 위치할 경우, 학생은 사용자 단말기(200)를 이용하여 원격으로 실험 장치(100)에 접근하여 실험을 실시할 수도 있다. 이때 실험 장치(100)는 카메라를 더 구비하여, 해당 실험 장치(100)의 상황을 카메라에 의해 획득된 영상을 사용자 단말기(200)에 의해 모니터링할 수 있다.Alternatively, when the
하기에 본 발명의 학습용 실험 시스템(1000)의 전체적인 동작에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the overall operation of the
사용자가 사용자 인터페이스부(10) 또는 사용자 단말기(200)에 의해, 제 2 실험을 지정하였다면, 제어부(80)는 전원 공급부(20)와 연결부(60)를 제 2 실험을 실시하기 위한 제어 신호에 의해 제어하게 된다. 제 2 실험에 따라 부하(L2)인 LED 전원 공급부(20)가 전원을 공급하고, 부하(L2)인 LED와 연결된 제 2 연결기(62)의 제 6-2 스위치(SW62)가 도통되어, 사용자는 부하(L2)인 LED가 불이 들어오는 것을 확인할 수 있다.If the user has designated the second experiment by the
아울러, 사용자가 사용자 인터페이스부(10) 또는 사용자 단말기(200)에 의해, 제 3 실험을 지정하였다면, 제어부(80)는 전원 공급부(20)와 연결부(60)를 제 3 실험을 실시하기 위한 제어 신호에 의해 제어하게 된다. 제 3 실험에 따라 모터로 전원 공급부(20)가 전원을 공급하고, 부하(L3)인 모터와 연결된 제 3 연결기(63)의 제 6-3 스위치(SW63)가 도통되어, 사용자는 모터가 회전하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제 3 실험도 세분화하여, 전원 공급부(20)에 의해 공급되면 전원 전압(VS)의 레벨을 달리하면, 전원 전압(VS)의 레벨에 따라 모터의 회전 속도가 달라지는 사용자가 확인할 수 있게 된다.In addition, if the user has designated the third experiment by the
아울러, 사용자가 사용자 인터페이스부(10) 또는 사용자 단말기(200)에 의해, 제 6-1 실험을 지정하였다면, 제어부(80)는 전원 공급부(20)와 연결부(60)를 제 6-1 실험을 실시하기 위한 제어 신호에 의해 제어하게 된다. 4개의 부하(L6, L7, L8, L9)인 꼬마 전구와 연결된 제 6-6-1 스위치(SW66_1), 제 6-6-2 스위치(SW66_2) 및 제 6-6-3 스위치(SW66_3) 중 적어도 하나가 도통되고, 제 6-1 실험을 이용하여 직렬 연결 및 병렬 연결된 4개의 꼬마 전구 중 적어도 일부에 불이 들어오는 것을 확인할 수 있고, 이에 따른 부하부(30)로부터 출력되는 전류 레벨의 변화를 표시부(70)를 통해 확인할 수 있게 된다.In addition, if the user has designated the 6-1 experiment by the
상술한 바와 같이, 본 발명의 학습용 실험 시스템(1000)에 따르면, 하나의 실험 장치(100)에 의해 실험 종류의 입력부터 결과의 확인까지 다양한 실험에 대해올인원(All-In-On) 개념을 적용하여 간편하게 작동고, 빠르고 직감적 결과 확인이 가능하며, 다수의 사용자에 의해서도 편차 없는 실험 수행이 가능하다.As described above, according to the
아울러, 본 발명의 학습용 실험 시스템(1000)에 따르면, 학생과 교사가 별도의 장소에 있을 경우에도 교사로부터의 학습 지도가 가능하고, 다양한 실험을 비대면으로 실시할 수 있음을 알 수 있다.In addition, according to the
1000 : 학습용 실험 시스템
100 : 실험 장치 200 : 사용자 단말기
10 : 사용자 인터페이스부 20 : 전원 공급부
30 : 부하부 40 : 제 1 센싱부
50 : 제 2 센싱부 60 : 연결부
70 : 표시부 80 : 제어부
90 : 통신부
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9 : 부하
61, 62, 63, 64, 65, 66 : 제 1 연결기 내지 제 6 연결기1000: Experimental system for learning
100: experimental device 200: user terminal
10: user interface unit 20: power supply unit
30: load unit 40: first sensing unit
50: second sensing unit 60: connection unit
70: display unit 80: control unit
90: communication department
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9: load
61, 62, 63, 64, 65, 66: first to sixth connectors
Claims (9)
전기 또는 전자 분야의 다수의 실험을 실시 가능하도록 설계된 실험 장치;를 포함하되,
상기 실험 장치는,
제 1 전원을 이용하여, 다수 종류의 전원 전압을 출력할 수 있는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 동작하고, 다수의 실험용 부하가 구비된 부하부; 사용자로부터 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부; 상기 부하부를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로를 형성하거나 해제할 수 있는 연결부; 상기 사용자 인터페이스부로부터 출력된 정보를 입력받아, 상기 전원 공급부 및 상기 연결부의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 부하부로부터 출력되는 전기 신호를 센싱하는 제 1 센싱부;를 포함하고,
상기 연결부는, 다수의 스위치 소자를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 사용자 인터페이스부로부터 입력된 정보가 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하에 관련된 특정 실험인 경우, 상기 부하부에 구비된 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하를 경유하여 해당 특정 실험에 해당하는 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 상기 다수의 스위치 소자 중 일부만이 도통 상태가 되도록 제어하는 제어 신호를 생성하고,
상기 제 1 센싱부는, 다수의 증폭기를 포함하되,
상기 실험 장치는, 특정 실험을 실시하기 위한 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 연결부에 포함된 다수의 스위치 소자가 제어되어, 상기 부하부에 구비된 다수의 실험용 부하 중 적어도 하나의 부하와 상기 다수의 증폭기 중 하나와의 사이에 전류 경로가 형성되도록 하고,
상기 연결부는, 제 6-1 스위치를 구비하여, 상기 제 6-1 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 1 연결기; 제 6-2 스위치 및 상기 제 6-2 스위치와 직렬로 연결된 저항을 구비하여, 상기 제 6-2 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 2 연결기; 제 6-3 스위치 및 상기 제 6-3 스위치와 직렬로 연결된 제 6-3 다이오드를 구비하여, 상기 제 6-3 스위치의 도통에 따라 상기 제 6-3 다이오드와 병렬로 연결된 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 3 연결기; 제 6-4-1 스위치, 제 6-4-2 스위치 및 제 6-4-3 스위치를 구비하되, 상기 제 6-4-2 스위치 및 상기 제 6-4-3 스위치는 서로 병렬로 연결되고, 상기 제 6-4-1 스위치 및 상기 제 6-4-2 스위치는 서로 직렬로 연결되어, 상기 제 6-4-1 스위치, 상기 제 6-4-2 스위치 및 상기 제 6-4-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 4 연결기; 제 6-5-1 스위치, 제 6-5-2 스위치, 제 6-5-3 스위치 및 제 6-5 다이오드를 구비하되, 상기 제 6-5-2 스위치, 상기 제 6-5-3 스위치 및 상기 제 6-5 다이오드는 서로 병렬로 연결되고, 상기 제 6-5-1 스위치 및 상기 제 6-5-2 스위치는 서로 직렬로 연결되어, 상기 제 6-5-1 스위치, 상기 제 6-5-2 스위치 및 상기 제 6-5-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 5 연결기; 및 제 6-6-1 스위치, 제 6-6-2 스위치 및 제 6-6-3 스위치를 구비하되, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치는 각각 적어도 하나의 부하와 연결되고, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치는 서로 병렬로 연결되어, 상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치의 도통에 따라 적어도 하나의 부하를 경유하여 전류가 흐르기 위한 전류 경로가 형성되도록 하는 제 6 연결기; 중, 다수를 포함하고,
상기 제 6-6-1 스위치, 상기 제 6-6-2 스위치 및 상기 제 6-6-3 스위치와 연결된 적어도 하나의 부하는 동일한 꼬마 전구인 것을 특징으로 하는 학습용 실험 시스템.In the experimental system for learning,
Including, but including; an experimental device designed to be able to conduct a number of experiments in the field of electricity or electronics;
The experimental device is
a power supply unit capable of outputting multiple types of power voltages using the first power; a load unit operating by receiving power from the power supply unit and having a plurality of experimental loads; a user interface for receiving information from a user; a connection unit capable of forming or releasing a current path through which a current flows through the load unit; a control unit receiving the information output from the user interface unit and generating a control signal for controlling the operation of the power supply unit and the connection unit; and a first sensing unit for sensing an electrical signal output from the load unit;
The connection unit includes a plurality of switch elements,
When the information input from the user interface unit is a specific experiment related to at least one of the plurality of experimental loads, the control unit is configured to perform the specific experiment via at least one of the plurality of experimental loads provided in the load unit. generating a control signal for controlling only some of the plurality of switch elements to be in a conductive state so that a current path for the current corresponding to flow is formed,
The first sensing unit includes a plurality of amplifiers,
In the experimental apparatus, a plurality of switch elements included in the connection unit are controlled by a control signal of the control unit for conducting a specific experiment, so that at least one load among a plurality of experimental loads provided in the load unit and the plurality of causing a current path to be formed between one of the amplifiers,
The connection unit may include: a first connector having a 6-1st switch to form a current path through which a current flows through at least one load according to conduction of the 6-1st switch; a second switch comprising a 6-2 th switch and a resistor connected in series with the 6-2 th switch to form a current path through which a current flows through at least one load according to the conduction of the 6-2 th switch coupler; A 6-3th switch and a 6-3th diode connected in series with the 6-3th switch are provided so that at least one load connected in parallel with the 6-3th diode according to the conduction of the 6-3th switch is applied. a third connector for forming a current path through which a current flows; a 6-4-1th switch, a 6-4-2th switch, and a 6-4-3th switch, wherein the 6-4-2th switch and the 6-4-3th switch are connected in parallel to each other , the 6-4-1 th switch and the 6-4-2 th switch are connected in series to each other, and the 6-4-1 th switch, the 6-4-2 th switch, and the 6-4-3 th switch a fourth connector configured to form a current path through which current flows through at least one load according to conduction of the switch; A 6-5-1 switch, a 6-5-2 switch, a 6-5-3 switch, and a 6-5 diode, wherein the 6-5-2 switch and the 6-5-3 switch and the 6-5th diode is connected in parallel with each other, and the 6-5-1th switch and the 6-5-2th switch are connected in series with each other, so that the 6-5-1 switch and the 6th switch are connected in series. a fifth connector configured to form a current path through which current flows through at least one load according to the conduction of the -5-2 switch and the 6-5-3 switch; and a 6-6-1 switch, a 6-6-2 switch, and a 6-6-3 switch, wherein the 6-6-1 switch, the 6-6-2 switch, and the 6- Each of the 6-3 switches is connected to at least one load, and the 6-6-1 th switch, the 6-6-2 th switch, and the 6-6-3 th switch are connected in parallel to each other, and the sixth a sixth connector configured to form a current path through which a current flows through at least one load according to conduction of the -6-1 switch, the 6-6-2 switch, and the 6-6-3 switch; Among them, including many,
At least one load connected to the 6-6-1 switch, the 6-6-2 switch, and the 6-6-3 switch is the same small light bulb.
상기 전원 공급부는,
상기 제어부로부터 제어 신호를 입력받아, 상기 전원 공급부가 공급할 수 있는 다수 종류의 전원 전압 중 하나를 선택하여 상기 부하부로 공급하는 것을 특징으로 하는 학습용 실험 시스템.According to claim 1,
The power supply unit,
An experiment system for learning, characterized in that receiving a control signal from the control unit, selecting one of a plurality of types of power voltages that the power supply unit can supply, and supplying it to the load unit.
상기 전원 공급부는,
제 2 전원을 이용하여, 적어도 하나의 전원 전압을 출력할 수도 있고,
상기 제어부는,
상기 제 1 전원으로부터 출력된 전원 전압 및 상기 제 2 전원으로부터 출력된 전원 전압 중 하나를 선택하기 위한 제어 신호를 생성하고,
상기 부하부는,
상기 제어부의 제어 신호에 의해 선택된 상기 제 1 전원으로부터 출력된 전원 전압 및 상기 제 2 전원으로부터 출력된 전원 전압 중 하나로부터 전원 전압을 공급받는 것을 특징으로 하는 학습용 실험 시스템.According to claim 1,
The power supply unit,
By using the second power source, at least one power supply voltage may be output,
The control unit is
generating a control signal for selecting one of a power supply voltage output from the first power supply and a power supply voltage output from the second power supply;
The load part,
Experimental system for learning, characterized in that the power supply voltage is supplied from one of the power voltage output from the first power source and the power voltage output from the second power source selected by the control signal of the control unit.
상기 실험 장치는,
상기 제 2 전원으로부터 출력되는 전원 전압에 관련된 전기 신호를 센싱하는 제 2 센싱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 학습용 실험 시스템.7. The method of claim 6,
The experimental device is
Experimental system for learning, characterized in that it further comprises; a second sensing unit for sensing an electrical signal related to the power voltage output from the second power source.
상기 제어부는,
상기 실험 장치와 통신에 의해 연결된 사용자 단말기로부터 신호를 입력받아, 상기 전원 공급부 및 상기 연결부의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 학습용 실험 시스템.According to claim 1,
The control unit is
Experimental system for learning, characterized in that by receiving a signal from a user terminal connected by communication with the experimental apparatus, it is possible to generate a control signal for controlling the operation of the power supply unit and the connection unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210052110A KR102424670B1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Experimental system for learning |
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KR1020210052110A KR102424670B1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Experimental system for learning |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100769013B1 (en) * | 2006-10-30 | 2007-10-23 | 임화영 | The integrated device for electrical and electronics circuit experiment |
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2021
- 2021-04-22 KR KR1020210052110A patent/KR102424670B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100769013B1 (en) * | 2006-10-30 | 2007-10-23 | 임화영 | The integrated device for electrical and electronics circuit experiment |
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GRNT | Written decision to grant |