KR102480746B1 - 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치에 관한 것으로 특히, 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 하부 케이스와 상부 케이스가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽이 수직방향으로 형성되어 내부가 제 1 내지 제 3 공간부로 구획되며, 제 2 공간부의 상하면에는 탄성축 설치홈이 형성된 형태를 갖는 함체형 본체와; 인쇄회로기판에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체의 양측면 내면에서 서로 맞보는 형태로 각각 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자 및 수광소자와; 상기 함체형 본체 내의 제 1 공간부에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽에 형성된 렌즈 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자 측으로 보내주는 발광 빛 집광용 렌즈와; 상기 함체형 본체 내의 제 2 격벽에 형성된 투명창 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자에서 송출된 빛을 수광소자 측으로 투과시켜 주는 수광 빛 집광용 투명창과; 상기 함체형 본체의 제 2 공간부 내에서 수직방향 중심선에 위치된 상태에서 상,하단부가 탄성축 설치홈에 끼워져 접착제를 통해 고정 설치되는 탄성축과; 상기 함체형 본체에 충격이나 진동이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 전달 공간부인 제 2 공간부 내에서 탄성축을 기점으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리며 수광소자 측으로 조사되고 있는 발광소자의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 광 간섭용 질량추;로 구성되는 진동감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이들 모두에 대해 종합적으로 대처할 수 있으며, 특히 단독 사용 및 각종 전기전자기기(예를 들어 비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 가전기기 및 디스플레이 기기 등)에 간편하게 내장하여 사용할 수 있어 제품 자체의 호환성은 물론 사용의 효율성 및 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치{Disaster and disaster warning system using a composite sensor}
본 발명은 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 "X, Y, Z 3축" 또는 "360° 전 방위" 또는 "3D"라 불리는 방향적 전제에서, 그 방향에서 중력 가속도가 반영되는 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등등) 변화량을 각종 전방위 복합감지센서(예를 들어 진동감지센서나 연기감지센서 또는 화재감지센서 등) 및 온도검출센서 등을 통해 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 검출하고, 이를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 연기나 화재, 과열온도 또는 동결온도 등을 정확히 파악하고 그에 상응하는 경보 또는 대피신호 등을 불특정인이 청각적 또는 시각적으로 인식할 수 있는 불빛이나 경보음 또는 법제 표준신호 등으로 제공하여, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있도록 발명한 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 등 다기능 경보장치에 관한 것이다.
일반적으로 지진이라 함은, 지구 내부에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다.
이때, 지진의 규모는 민감한 지진계로만 검출되는 아주 작은 규모의 지진부터 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 대규모의 지진까지 다양하다.
전 세계적으로 매일 지구상에서 발생하는 지진은 수천 개에 이르며, 대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다.
최근 50년간 세계 각지에서 발생한 규모 7 이상의 천발 지진은 약 500회에 이르며 지진에 대한 피해는 점점 그 강도가 높아지고 있다.
지진피해의 예로 지난 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마에서 규모 9.0의 강진이 발생하여 지진해일 등으로 인하여 많은 재산피해 및 인명피해가 발생하였다.
지진으로부터 안전하다는 우리나라도 대규모 지진은 발생하진 않았으나, 규모 3.0의 지진은 연 2회정도 발생하고 있으며, 최근(2017. 11. 15) 포항에서 발생된 규모 5.4의 본진 및 그 이후 계속해서 발생된 4.0 이상의 수 십회 여진으로 인해 막대한 재산상 피해는 물론 많은 이재민이 발생되었다.
그런데 현재의 지진 감시 시스템은 센싱한 센서 값을 지진 감시 시스템에 포함된 메모리에 저장하고, 관리자가 휴대용 메모리(USB)를 이용하여 주기적으로 저장된 센서 값을 다운로드 받아 가는 형태의 감시가 이루어지고 있을 뿐이어서, 실시간으로 지진이 발생하는 진동을 센싱한 센서값을 통해 지진 발생 여부를 감시하는 방법이 절실히 요구되고 있다.
이러한 요구에 의한 지진 감시 시스템으로 국내 등록특허공보 제10-1128491호는 지반이나 구조물의 특정 위치에 설치되어 지진시 발생하는 진동 신호를 센싱하는 지진센서를 적용하고 있다.
이러한 통상의 지진센서 기술로 등록실용신안공보 제20-0388579호에서는 원통형 케이스 내부 상측으로 걸림되는 영구자석이 구비된 진동추와 진동추의 측면 길이방향으로 리드 스위치가 설치된 인쇄회로기판을 구성하고 지진 등으로 흔들릴 때 상기 진동추의 자력이 상기 리드 스위치와 이격되면서 리드 스위치가 "ON" 상태에서 "OFF" 상태로 변환되고 그 신호를 마이컴으로 감지하여 연료 공급부를 제어하도록 구성되어 있다.
또, 공개특허공보 제1998-702746호의 진동 센서는 뾰쪽한 단부에 유동 가능하게 매달리는 중량추가 지진이 발생된 경우 흔들림에 의해 양측으로 구성된 압전소자를 가격하고, 이러한 압전소자는 지진의 결과인 기계적 압력을 전기적신호로 변환시켜 그 신호를 전달함으로써 기계적 제어를 하도록 하는 구성 등을 볼 수 있으나, 이러한 구성들은 상기한 바와 같이 지지체에 자성을 가지는 중량추를 유동 가능하게 매달아 놓고 지진 등으로 상기 중량추의 유동에 따라 주변에 구성된 스위치 또는 진동 신호를 감지하도록 하는 것이다.
그러나 이와 같은 구성은 외부로 노출되어 매달린 중량추가 오랜 기간 유지되면서 습기 등에 의한 녹으로 흔들림에 제한될 때 감지기능의 저하와 지진으로 발생되는 흔들림의 정도에 정확하고 안정적인 감지기능이 제한되는 단점이 있다.
또한, 지진발생이 빈번하여 많은 지진감지기구에 대한 기술을 가지고 있는 일본국의 선행기술은 대개 깊숙한 지하의 지반이 흔들리는 것을 감지하거나 특개 제2010-14525호의 자력이 구비되는 요동체의 추를 스프링으로 매달아 지진발생으로 상기 추가 요동될 때의 거리를 자기 센서가 감지하여 그 검지 신호를 연산하는 연산 수단을 구비한 기술,
특개 제2008-145115호의 수직된 상단에 금속볼을 얹혀 놓은 상태에서 지진으로 발생된 요동을 볼이 낙하되어 하부에 구성된 스위치부를 하강함으로 이 스위치부가 힌지된 상태에서 타측이 승강되면서 스위치등을 조작함으로써 지진여부를 감지하는 구성의 기술,
그리고 특개 제 2008-39749의 기다란 줄에 매달린 중량추 끝단에 자석을 구성하고 이 자석과 근접하여 자력을 감지하는 감지부로 구성함으로 지진으로 요동하는 중량추와 자석의 이동으로 지진 여부를 감지하는 구성의 기술.
특개 제2006-226844호의 고정부에 관통된 슬라이드 봉에 스프링으로 탄설된 중량추를 구비하고 이 중량추 상부로 중량추의 거리를 감지하도록 구성함으로써 지진으로 상기 중량추가 스프링에 의한 요동으로 승,하강되어 감지부와 거리를 증감함을 감지하는 구성기술과 같이 지반이 흔들리는 것에 의해 연동되는 연동물체와 그 주변에 구성된 감지센서로 지진여부를 감지하도록 하되, 그 효과를 달성하기 위하여 요동하는 중량추와 중량추를 매달기 위한 끈 또는 탄성을 가지는 스프링 그리고 요동되는 중량추를 감지하는 거리 또는 중량추의 자력을 감지하는 센서로 구성됨으로 이러한 구성들이 습한 장소에서 오랜 기간 사용될 때 쉽게 녹이 슬고 스프링의 탄성 변화 등에 의한 고장으로 위급할 때 그 효과를 발휘하지 못하는 문제와 구성이 복잡하고 고장이 많은 단점이 있다.
또한, 상기와 달리 특개 제2009－156812호에서는 중앙이 깊은 형태의 접시 주변으로 근접된 한 쌍씩 이루어지는 다수 군의 전기전극부를 구성하고 상기 중앙부에 복 수개의 금속볼을 구비시켜 지진으로 상기 접시가 요동하면서 이동하는 금속볼이 주변에 구성된 전기전극부를 타격함으로 한 쌍의 전기전극부가 전극을 단락시키는 것으로, 지진의 진도에 따른 저항값의 변화를 얻을 수 있도록 하고 있다.
이러한 구성은 넓은 판상의 접시를 이용함으로 크고 다수개의 금속볼이 사방으로 요동됨으로 다수개의 전기전극부를 구비하여야 하는 단점과 함께 다수 금속볼이 구비됨으로 서로 마찰 등에 의한 이동거리의 제한으로 전기전극부와의 마찰이 제한되어 정밀한 감지를 할 수 없는 등의 단점과 함께 상기한 구성들은 가전제품 즉, 크기가 작은 소형 보일러, 가스레인지, 주택, 회사 내의 전기전자기구에 장착할 수 없는 단점들이 발생되는 것이다.
이상과 같이 지진발생을 감지하는 감지장치[感知裝置,sensor]는 자기센서[ magnetic sensor, 磁氣-]에 의한 기울기, 자이로, 위치, 진동센서로 분류되고 그 작동원리는 구술과 접점이용, 자석의 진동과 코일의 유기전압, 판 스프링의 진동과 코일의 유기전압, 판 스프링. 추. 접점관계 및 판스링의 원심력의 이용으로 대변되고 있고, 이때 용도에 따라 사용센서(소자)와 조건을 맞추는 회로가 첨부되어 구성된다.
그리고 지진의 강도 진도 5는 물체를 잡지 않으면 걸을 수 없고, 찬장이나 식기류, 책장의 책 등이 떨어지는 것이 많은 정도 그리고 고정하지 않은 가구가 쓰러지는 경우가 발생되며 진도 6 이상에서는 서 있기가 곤란하며 고정하지 않은 가구의 대부분이 움직이고, 쓰러지는 경우이다.
상기한 자성재료를 이용한 센서는 홀(Hall)효과 및 자기 저항 효과를 이용하는 모터 제어용, 위치 검출용, 자기기록 헤드 등이 있고, 리드 스위치와 자성체의 조합에 의한 온도감지 센서, 경사기능 센서 등도 있다.
한편, 커(Kerr)효과 및 패러데이(Faraday)효과를 이용하여, 자성체의 자화나 자구의 구조를 측정하는 경우도 있다.
그러나 지진은 예진-본진-여진 등으로 구분되고 이러한 예진을 알기 위하여서는 땅속 수십, 수백 ㎞를 뚫어 감지장치를 달수 없다는 것은 기술적으로나 자본적으로 매우 어렵기 때문에 지반 노이즈 패턴 분석을 통하여 지반의 운동을 좀 더 정밀히 계측할 수 있는 센서 설치 위치와 설치 방법과 지진 발생 시 가스 차단 여부를 신속히 판단하기 위해 PGA(Peak Ground Acceleration)와 지진파가 가지는 에너지와 밀접한 연관성을 가지는 Sl(Spectrum Intensity)를 실시간으로 계산하는 알고리즘을 개발하였고 이를 지진 감지 시스템 내에 실현하는 것이다.
이상과 같이 지진을 미리 예진하여 미리 대피하고 위험장치들을 차단하는 것이 무엇보다 중요하나 현재의 기술로 예진이 정확하지 못하고, 또한 그 효과가 크지 못하게 되므로 상기한 선행기술들에서와 같이 지진이 발생된 후 그 지진으로부터 야기된 요동 등을 감지하여 위험장치들을 제어하는 것이 보편화되고 있으며, 이에 따라 지진 대량 발생국 일본에서는 위험요소 장치들 일 예로 유류, 가스 등을 사용하는 장치및 정밀전자, 전기기계기구들을 안전하게 유지하고 폭발이나 화재를 방지하기 위하여 지진으로 요동하는 물체가 그 기울기 대략 15도에서 이를 감지하여 위험요소 즉, 유류, 가스, 고압의 전기등을 차단하도록 규정하고 있다.
이와 같은 규정을 만족하기 위한 지진감지장치로 공개특허공보 10-2014-0030915호가 제시된 바 있는데, 이는 위험요소를 가진 기계기구에 구성된 수직, 수평판부재 또는 인쇄회로기판(PCB)에 체결하기 위한 스톱퍼를 구비한 체결봉이 구성되는 몸체부와, 이 몸체부와 체결되는 뚜껑부로 구성하되, 상기 몸체부에는 뚜껑부로 개폐되고 일정한 깊이의 홈으로 형성되는 감지볼 이동로, 상기 감지볼 이동로에서 이동 가능한 감지볼, 상기 감지볼 이동로에 구비된 감지볼을 감지하기 위한 감지센서로 구성된 형태를 갖고 있다.
이와 같은 지진감지장치는 종래 리드 스위치와 자석 추 방식에서 자석 추 대신 자석 유동 통로를 제공하여 종래에 비해 비교적 저렴하고 정밀도는 향상시킬 수 있다.
그러나 상기한 지진감지장치 및 기울기나 가속도 감지용 자이로센서를 포함하여 종래 대부분의 진동감지 관련 센서는 단순히 단방향 또는 2D(단축 방향)만 감지하는 구성으로 되어 있으므로 설치시 방향성 및 각도를 정확히 맞춰주어야 하고, 또 P파 및 S파의 진동 에너지를 갖는 자연지진과 P파의 진동 에너지만 갖는 폭발 등과 같은 인공지진 또는 충격이나 단순 진동을 정확히 구분할 수 없어 실제 자연지진 발생시 이를 명확히 파악하고 그에 대응하는 경보신호를 빠른시간 내에 정확하게 발휘할 수 없음은 물론 그로 인해 지진 재해를 최소화할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 종래 지진의 감지에 있어 일반적으로 지진(진동)의 감지는 관성의 법칙을 이용하는 것이 일반적인 사항이며, 일반적인 지진감지기는 주로 진폭만 감지하여 전기회로접점 등으로 출력되나 사실적 지진의 충격 강도를 알 수 없는 문제점이 있다.
또한, 지진 감지에 있어 지진의 형태에 대하여 주로 좌우, 전후로 진동하는 P파에 한하거나 P파, S파 구분없이 작동하는 것이 일반적이며, 영구자석과 코일을 적용하는 3D의 경우도 3개의 영구자석과 3개의 코일을 각각 1조로 진동 방향만 달리하는 구조로, 지진파의 종류나 충격 강도 등을 분석하기에 한계가 있는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 건물에는 화재가 발생했을 때 많은 사람들이 이 화재상태를 자각할 수 있도록 하기 위해 경보기를 울리는 화재경보장치가 설치되어 있다.
이러한 화재경보장치는 화재가 발생되었을 때, 연기나 열을 감지하여 일정신호를 출력하는 화재감지기와, 화재감지기로부터 일정신호를 입력받아 경보음을 발생시키는 경보장치로 구성된다.
여기서, 화재감지기는 주로 건물 내 천장 등에 설치되는 것으로, 화재에 의하여 발생되는 열을 이용하는 열감지기와 연기를 감지하는 연기감지기로 나누어지는데, 보통 화재감지기의 외주면에 설치된 LED는 열이나 연기의 정도가 일정 정도에 이르면 점등되는데, 이는 화재감지기가 작동을 시작한다는 것을 의미한다.
이러한 화재감지기 중 상기 열감지기로서는 바이메탈식이나 열반도체식 및 열전대식 등이 있으며, 연기감지기로는 광전식과 이온화식이 이용되고 있다.
기존의 화재감지기 점검장치는 이러한 화재감지기(열감지기, 연기감지기)의 작동상태를 체크하는 기구로서, 열을 발생시킴으로서 열감지기의 작동상태를 체크하는 열 점검기기와, 연기를 발생시킴으로서 연기감지기의 작동상태를 체크하는 연기 점검기기가 있다.
참고로, 화재 발생 시 질식사가 60% 내외로 높은데, 특히 일산화탄소(CO) 및 이산화탄소(CO2) 및 3염화인 및 포스겐(COCl) 및 염소 및 아크릴로레인(CHCHCHO) 및 시안화수소(HCN, 청산가스) 및 시안화칼륨(KCN, Cyanide) 등이 있으며 이러한 화학 물질들은 주변 농도 변화 조건에서 흡입량에 따라 사람들의 생명을 좌우한다.
상기 광전식 연기감지기 점검기기의 경우 연기시료의 종류에 따라 A타입(향)과 B타입(디메틸실리콘오일) 및 C타입(탄화수소혼합물)의 3가지 방식의 점검기기가 있다.
상기 연기 검출 화재경보기에 있어서, 소방 관련 공지의 내용에 의하면 "Mie(Mie Dispersion Law)의 분산법칙"을 이용한 "광전식(光電式) 연기감지기"는 암실에 940[㎚]의 중심파장을 가진 적외선을 투사해 물체를 투입하면 그 물체가 다시 광선을 받아 반사하는 광선이 들어갈 수 있는 위치에 수광 소자를 설치한 구조를 가지고 있으며, 이 암실에 연기 입자가 적외선을 받아 입자의 형상에 따라 다양한 모양으로 광선을 반사하게 된다.라고 서술되어 있으며, 즉 수광량의 증가로 화재 연기를 감지하는 것이다.
한편, 본 발명에서의 기술적 배경 또는 해결 과제는 불꽃 파장의 검지장치에서 장시간 사용 시에 불안한 조건인 입자라는 요소가 필요 없는 조건을 구현하기 위함이며(즉 입자를 없애기 위함), 입자에 반사된 광을 수광하는 것이 아니라, 발광부와 수광부 사이에 연기 입자가 지나가게 되면 광자의 살란이 일어나게 됨으로 수광부의 감지 광량이 감소되는 것을 화재 연기로 감지하는 것으로서, 굳이 표현하자면 "광전식 연기감지기"가 맞으나, 'Mie의 분산 법칙'을 이용하지 않고, 광(빛) 전달 공간의 광입자의 직진을 간섭하는 변화량의 정도를 감지하도록 하는 것이 본 발명의 기술적 제공의 목적인 것이다.
상기 화재 감지기에서, 또 다른 방법의 하나로서 불꽃을 검출하는데, 불꽃은 초기 발생부터 특유의 연소특성을 나타내는데 이 특성 중 육안으로 구분하지 못하는 자외선과 적외선의 서로 다른 파장대가 존재하며, 그 파장대의 광선을 감지하는 경보기는, 불꽃에서 방사되는 자외선 파장특성(185㎚~260㎚)을 감지하는 자외선 센서와 적외선 파장 특성(4.3㎛2㎛)을 감지하는 적외선 센서를 복합하여 자외선/적외선 불꽃 감지기로 제공되며, 적외선/적외선 불꽃 감지기는 위와 같이 협소한 파장대역만을 감지하기 때문에 주위의 여러 가지 광원으로부터의 화재 오경보가 줄어드는 점은 있다.
한편, 보일러 등과 같은 난방기기를 포함하여 가스레인지 등과 같은 가열기기 등에도 온도검출센서를 설치하여 과열 및 동결기능 등을 수행시키고 있다.
그런데 종래 대부분의 진동감지센서나 연기감지센서 또는 화재감지센서를 포함한 온도검출센서 등은 각각 별도의 형태로 개발되어 있을 뿐만 아니라, 이들 센서들의 출력신호를 이용한 이용하여 각종 재난 및 재해상태를 경보하는 장치 역시 별도로 개발되어 단독으로 사용되거나 각종 전기전자 기기에 실장하여 사용되고 있어 지진을 포함하여 화재나 과열 및 동파방지 등에 대한 종합적인 경보를 실시할 수 없는 실정이다.
국내 공개특허공보 10-2014-0030915호(2014년 03월 12일) 국내 공개특허공보 특1998-702746호(1998년 08월 05일) 국내 등록특허공보 10-1674012호(2016년 11월 02일) 국내 공개특허공보 10-2014-0094727호(2014년 07월 31일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 "X, Y, Z 3축" 또는 "360° 전 방위" 또는 "3D"라 불리는 방향적 전제에서, 그 방향에서 중력 가속도가 반영되는 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등등) 변화량을 각종 전방위 복합감지센서(예를 들어 진동감지센서나 연기감지센서 또는 화재감지센서 등) 및 온도검출센서 등을 통해 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 검출하고, 이를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 연기나 화재, 과열온도 또는 동결온도 등을 정확히 파악하고 그에 상응하는 경보 또는 대피신호 등을 불특정인이 청각적 또는 시각적으로 인식할 수 있는 불빛이나 경보음 또는 법제 표준신호 등으로 제공하여, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이들 모두에 대해 종합적으로 대처할 수 있으며, 특히 단독 사용 및 각종 전기전자기기(예를 들어 비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 가전기기 및 디스플레이 기기 등)에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시 예는, 단독 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 구성함에 있어서, 각 구성품의 구동에 필요한 전압을 상시 공급시켜 주는 작동 전원 공급부와; 상기 작동 전원 공급부의 출력전압을 이용하여 축전지들을 충전하였다가 전원공급 차단 또는 정전시 상기 축전지에 충전되어 있는 전압을 각 구성품에 공급시켜 주는 충,방전 제어 회로부와; 상기 작동 전원 공급부의 출력전압 및 상기 충,방전 제어 회로부를 통해 출력되는 축전지의 전압이 정해진 레벨 이상 또는 이하인지 감시함은 물론 유선통신신호를 입력받아 중앙제어 회로부로 전달하는 전원감시 및 유선통신신호 입력부와; CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부를 구비하고 통상시 상기 작동 전원 공급부에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부를 통해 공급되는 축전지 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서 및 온도검출센서로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 종합 경보상황 출력부에 발생시켜 주는 중앙제어 회로부와; 각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부로 계속 제공해 주는 전방위 복합감지센서 및 온도검출센서와; 대피경보 준비 발광다이오드와 대피경보 시작 발광다이오드 및 대피 경보음 발생부를 구비하고 상기 중앙제어 회로부에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 종합 경보상황 출력부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙제어 회로부의 통신부 입출력단자에는 적외선 또는 무선 송수신 통신모듈을 구비하고 원격지의 통제실과 원격제어 통신이 가능한 원격제어 통신신호 입,출력부를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어 회로부에는 조명기구 또는 전기기구 또는 전자제품의 전원을 온/오프하거나 또는 과전류 차단기를 강제 "오프"하거나 또는 화재 경보 중계기와 법제표준신호를 발신하기 위한 복수의 릴레이 및 릴레이 구동부를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시 예는, 단독 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 구성함에 있어서, 자기유도방식 무선전력전송 또는 자기공진방식 무선전력전송으로 교류전력을 유도전력 무선수신 코일로 송신하는 유도전력 무선송신 코일과; 상기 유도전력 무선송신 코일에서 송신되는 교류전력을 유도(수신)받아 인버터 회로부로 전달하는 유도전력 무선수신 코일과; 정류소자와 평활 콘덴서 및 정전압소자를 구비하고 상기 유도전력 무선수신 코일에서 수신한 무선유도 교류전압을 각 구성품의 구동에 필요한 정해진 직류전압으로 변환시켜 주는 인버터 회로부와; 역방전 방지 다이오드를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부에서 출력되는 직류전압을 이용하여 축전지 또는 슈퍼 콘덴서를 충전하였다가 정전시 상기 축전지 또는 슈퍼 콘덴서에 충전되어 있는 전압을 각 구성품에 공급시켜 주는 충,방전 제어 회로부와; 상기 인버터 회로부 또는 충,방전 제어 회로부에서 출력되어 중앙제어 회로부로 공급되는 전원전압의 공급을 온/오프할 수 있는 전원전압 온/오프 스위치와; CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부를 통해 공급되는 축전지 또는 슈퍼 콘덴서 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서 및 조도검출센서로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 종합 경보상황 출력부에 발생시켜 주는 중앙제어 회로부와; 각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부로 계속 제공해 주는 전방위 복합감지센서 및 조도검출센서와; 고휘도 방전 후레쉬 램프와 복수의 고휘도 발광다이오드 및 대피 경보음 발생부를 구비하고 상기 중앙제어 회로부에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 종합 경보상황 출력부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 중앙제어 회로부에는 지진과 연기 및 화재 감지기능과 방범기능 중 어느 한 기능을 선택하거나 이들 기능을 모두 "오프"시킬 수 있는 작동기능 선택 스위치를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서를 이용 재난 및 재해 경보장치가 내장되어 사용되는 각종 전기전자기기는, 비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 가전기기 및 디스플레이 기기 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 단독으로 사용할 경우, 도어 또는 실내 벽면에 부착하거나 또는 도어나 도어 록 또는 전자 키 또는 카드 키 본체의 내부에 부설하거나, 또는 도어 손잡이 걸림판에 부착하여 사용하는 것 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 전방위 복합감지센서는 스위칭 작동방식 진동감지센서와 저항값 가변방식 진동감지센서, 광량 검지식 진동감지센서, 광량 검지식 연기감지센서 및 광선 검지식 화재감지센서 중 어느 한 기능을 갖는 센서를 포함함은 물론 이들 센서들의 기능이 중 2중 또는 3중으로 갖는 센서도 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 제 1 실시 예는, 비전도성 재질을 이용하여 내부가 정해진 지름을 갖는 원통형으로 형성된 튜브형 본체와; 플랙시블한 박막 필름의 내면에서 횡방향 또는 종방향으로 복수의 제 1 및 제 2 전도성 패턴을 정해진 간격을 두고 반복해서 교호로 형성하되, 그 간격은 전도성 웨이트 볼의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 제 1 및 제 2 전도성 패턴이 상호 단락되어 통전될 정도로 좁게 형성하고, 교호로 형성된 상기 제 1 및 제 2 전도성 패턴들과 그 패턴들을 전기적으로 공통되게 연결하는 제 1 및 제 2 통합 연결용 패턴을 통해 상호 일체로 연결하고, 상기 박막 필름의 양측 단부에는 원판형 단자 마개 판 연장부들을 각각 더 연장 형성하며, 상기 원판형 단자 마개 판 연장부들의 내면에는 각각 상기 제 1 통합 연결용 패턴 또는 제 2 통합 연결용 패턴과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴을 형성한 형태를 갖고 원통형으로 말린 형태에서 양측의 원판형 단자 마개 판 연장부들이 상기 튜브형 본체의 양측 개구부를 막아주는 형태로 상기 튜브형 본체 내에 삽입 설치되는 원통형 진동신호 검출회로 박판과; 상기 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴과 전기적으로 연결된 형태를 갖고 원판형 단자 마개 판 연장부들의 외면에 고정 설치된 한 쌍의 외부기판 연결단자와; 상기 튜브형 본체 및 원통형 진동신호 검출회로 박판의 내경보다 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 원통형 진동신호 검출회로 박판 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 튜브형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 원통형 진동신호 검출회로 박판의 내부에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동하며 변위된 위치에서 인접된 제 1 및 제 2 전도성 패턴들을 전기적으로 온/오프시켜 원통형 진동신호 검출회로 박판에서 진동검출신호가 발생되게 하는 전도성 웨이트 볼;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 2 실시 예는, 비전도성 재질을 이용하여 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공이 구비된 상,하 커버를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 갖되, 내부에는 전도성 금속 볼이 유동 및 구름 운동할 수 있도록 측단면이 사각 형상을 갖는 볼 유동 공간부가 구비된 도너츠형 본체와; 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내 상,하면에 각각 와셔 형태로 도포된 전도성의 상부 및 하부 공통 접점 판과; 상기 상부 및 하부 공통 접점 판과 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치된 상부 및 하부 공통 접점 연결단자와; 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내측 및 외측 면에 각각 원통 형태로 설치되되, 수직방향으로 각각 일부가 절단된 형태를 갖고 전도성 금속 볼의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력하는 내측 및 외측 가변저항 판과; 상기 내측 및 외측 가변저항 판의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치된 내측 및 외측 가변저항 출력단자와; 상기 도너츠형 본체 내 볼 유동 공간부의 폭 및 높이보다 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 공통 접점 판과 내측 또는 외측 가변저항 판 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 내측 또는 외측 가변저항 판의 저항값을 결정해 주는 전도성 금속 볼;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 내측 및 외측 가변저항 판은 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내면 또는 외면에 니크롬(NiCr) 박판을 안착하거나 또는 카본 인쇄 필름을 접착하거나 또는 카본 복합 액재를 직접 표면에 코팅 내지 증착하여 가변저항 패턴을 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 상부 또는 하부 공통 접점 판과 내측 또는 외측 가변저항 판의 근접부 사이에는 상호 절연용 공간부를 주어 상호 간 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 3 실시 예는, 비전도성 재질을 이용하여 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공이 구비된 상,하 커버를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 갖고, 내부에는 전도성 금속 볼이 상면 또는 하면에 접동되고 외측 내면에 접동된 상태에서 유동 및 구름 운동할 수 있도록 상,하면이 외측 상,하방향으로 각각 경사져 외측으로 돌출되게 설치된 공통 접점 연결단자측으로 볼이 밀착되어지도록 측단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 볼이 외측면으로 몰리도록 형성된 볼 유동 공간부가 구비된 도너츠형 본체와; 종단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내 상,하면에서 일부가 절단된 와셔 형태로 성형된 형태를 갖고 전도성 금속 볼의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력하는 상부 및 하부 가변저항 판과; 상기 상부 및 하부 가변저항 판의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체의 상면 및 하면 외측으로 각각 돌출되게 설치된 상부 및 하부 가변저항 출력단자와; 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 외측 면에 원통 형태로 도포 또는 안착 설치된 전도성의 공통 접점 판과; 상기 공통 접점 판과 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체의 하면 외측으로 돌출되게 설치된 공통 접점 연결단자와; 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 도너츠형 본체의 볼 유동 공간부 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판과 공통 접점 판 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판의 저항값을 결정해 주는 전도성 금속 볼;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판은 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 패턴 형태를 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 안착하여 성형하고, 상기 상부 또는 하부 가변저항 판과 공통 접점 판의 근접부 사이에는 상호 절연용 공간부를 주어 상호 간 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 4 실시 예는, 비전도성 재질을 이용하여 상호 분해 조립 가능한 상,하 커버로 구성하되, 내부에는 전도성 금속 볼이 상면 또는 하면에 접동된 상태에서 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동할 수 있도록 속이 빈 볼 유동 공간부가 구비된 박스형 본체와; 상기 박스형 본체의 볼 유동 공간부 상,하면에서 횡방향에 대해서 정해진 간격을 두고 길이방향으로 복수의 저항패턴들이 형성되되, 그 간격은 전도성 금속 볼의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 두 저항패턴이 전도성 금속 볼에 의해 전기적으로 상호 연결되며 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 가변 저항값으로 나타나는 상부 및 하부 가변저항 판과; 상기 상부 및 하부 가변저항 판에 각각 구비된 저항패턴들의 일단부 및 타단부에 각각 상단부가 전기적으로 연결된 상태에서 저단부가 상기 박스형 본체의 저면 양측으로 각각 일렬로 돌출되게 설치된 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자와; 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 박스형 본체의 볼 유동 공간부 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 박스형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판에 각각 형성되어 있는 복수의 저항패턴 중 서로 인접된 저항패턴을 전기적으로 상호 연결시켜 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 최종 가변 저항값으로 나타나게 하는 전도성 금속 볼;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판의 저항패턴들은 필름상에 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 필름상에 안착하여 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 내지 제 4 실시 예에서 공통적으로 구비된 상기 전도성 금속 볼은 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 둥근 사각 함체형 또는 땅콩 형 또는 구형 또는 타원형 볼 형태 중 어느 한 형태를 갖게 성형하되, 상기 전도성 금속 볼의 내부에는 구형 공간부를 구비시키고, 상기 구형 공간부 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질이 충진된 구형 볼을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전도성 금속 볼의 구형 공간부 내에 충진되는 중량물질의 체적은, 민감성 조절을 위해 전도성 금속 볼 전체 체적 대비 10~90% 범위 내로 설정한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 5 실시 예는, 비전도성 재질을 이용하여 속이 빈 튜브 형상으로 성형하되, 내부 공간부의 중간부에서 가로방향으로는 광 간섭 작용체 설치홈이 성형된 형태를 갖는 튜브형 본체와; 수직방향으로 설치되는 상기 튜브형 본체의 상,하면에서 내부를 향해 서로 맞보는 형태로 각각 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자 및 수광소자와; 상기 튜브형 본체의 광 간섭 작용체 설치홈 내에서 가로방향으로 설치된 형태를 갖고 진동 또는 지진으로 인해 상기 튜브형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 간섭 작용체 설치홈 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 전방위로 유동되며 수광소자 측으로 조사되고 있는 발광소자의 빛 투과량을 변화시켜 주는 광 간섭 작용체;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광 간섭 작용체 설치홈은 측단면이 "⊂⊃" 형상을 갖도록 성형하고, 상기 광 간섭 작용체 설치홈 내에 전방위 유동 가능하게 설치되는 상기 광 간섭 작용체는 측단면이 "△" 형상을 갖고 외면에 정해진 각도를 두고 집중렌즈를 배치하여 진동 시에 집중렌즈의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 성형하거나, 또는 원판 형상을 갖고 상,하면에는 평면 확산렌즈들이 정해진 간격을 두고 배치하여 진동 시에 확산렌즈의 위치변동 작동으로 빛의 통과량이 변화되게 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭 작용체 설치홈은 측단면이 "
Figure 112022041250796-pat00001
Figure 112022041250796-pat00002
" 형상을 갖도록 성형하고, 각각의 홈 내에서 가로방향으로는 원판 형상을 갖는 상,하부 2개 또는 상,중,하부 3개의 광 간섭 작용체를 전방위 유동 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광 간섭 작용체는 원판 형상을 갖는 필름상에 각각 광 투과율이 서로 다르도록 엠보싱 처리 또는 그물망 인쇄 처리 또는 펀칭 처리한 렌즈들을 일체로 형성하여, 진동 시에 렌즈들의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 원판 형상을 갖는 상기 광 간섭 작용체 중 상,하부 또는 상,중,하부에 설치되는 광 간섭 작용체의 중량이 서로 다르도록 그 상면에 각각 서로 다른 개수의 중량체를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭 작용체의 렌즈 대신 관통 다공 처리된 유리 또는 수지재 구슬로 대치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전방위 진동감지센서 내 발광소자로는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하고, 수광소자로는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 6 실시 예는, 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 하부 케이스와 상부 케이스가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽이 수직방향으로 형성되어 내부가 제 1 내지 제 3 공간부로 구획되며, 제 2 공간부의 상하면에는 탄성축 설치홈이 형성된 형태를 갖는 함체형 본체와; 인쇄회로기판에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체의 양측면 내면에서 서로 맞보는 형태로 각각 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자 및 수광소자와; 상기 함체형 본체 내의 제 1 공간부에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽에 형성된 렌즈 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자 측으로 보내주는 발광 빛 집광용 렌즈와; 상기 함체형 본체 내의 제 2 격벽에 형성된 투명창 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자에서 송출된 빛을 수광소자 측으로 투과시켜 주는 수광 빛 집광용 투명창과; 상기 함체형 본체의 제 2 공간부 내에서 수직방향 중심선에 위치된 상태에서 상,하단부가 탄성축 설치홈에 끼워져 접착제를 통해 고정 설치되는 탄성축과; 상기 함체형 본체에 충격이나 진동이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 전달 공간부인 제 2 공간부 내에서 탄성축을 기점으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리며 수광소자 측으로 조사되고 있는 발광소자의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 광 간섭용 질량추;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체형 본체의 제 2 공간부가 위치된 상,하면에 각각 하나 이상의 연기 유입공과 연기 배출공을 더 형성하여, 진동감지센서로 구성된 전방위 복합감지센서가 연기감지센서의 기능도 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭용 질량추의 일 실시 예는, 상기 탄성축에 끼워져 상하로 움직일 수 있는 파이프 관 형태의 중심축이 구비되고, 그 중심축의 외주면에 비대칭 중량형 날개를 하나 이상 설치한 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 탄성축은 상,하단 일부에 코일스프링을 일체로 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭용 질량추의 다른 실시 예는, 상하 대칭형 각뿔 또는 피라미드 형태를 갖고 상기 코일스프링을 일체로 구비한 탄성축 중앙에 고정 설치된 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 연기감지센서 전용 제 7 실시 예는, 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 하부 케이스와 상부 케이스가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽이 수직방향으로 형성되어 내부가 제 1 내지 제 3 공간부로 구획되며, 제 2 공간부의 상하면에는 각각 하나 이상의 연기 유입공과 연기 배출공이 형성된 형태를 갖는 함체형 본체와; 인쇄회로기판에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체의 일측면에 설치되어 빛을 발생하는 발광소자와; 인쇄회로기판에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체의 타측면에서 발광소자와 맞보는 형태로 설치되어 빛을 수광하는 수광소자와; 상기 함체형 본체 내의 제 1 공간부에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽에 형성된 렌즈 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자 측으로 보내주는 발광 빛 집광용 렌즈와; 상기 함체형 본체 내의 제 2 격벽에 형성된 투명창 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자에서 송출된 빛을 수광소자 측으로 투과시켜 주는 수광 빛 집광용 투명창;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 8 실시 예는, 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 상,하부 케이스가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 중앙의 빛 통과 공간부 양측에 발광소자 및 수광소자 설치부가 각각 일체로 성형된 형태를 갖는 함체형 본체와; 인쇄회로기판에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체의 양측에 각각 성형된 발광소자 및 수광소자 설치부 내에서 서로 맞보는 형태로 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자 및 수광소자와; 상기 함체형 본체의 일측 발광소자 설치부와 중앙의 빛 통과 공간부 사이에 형성된 제 1 격벽에 렌즈 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자로부터 송출되는 빛을 집광하여 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자 측으로 보내주는 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈와; 상기 함체형 본체의 타측 수광소자 설치부와 중앙의 빛 통과 공간부 사이에 형성된 제 2 격벽에 렌즈 고정홈에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자에서 송출된 빛을 수광소자 측으로 포집하여 주는 수광 빛 집광용 렌즈와; 상기 함체형 본체의 중앙에 형성된 빛 통과 공간부 내에 다양한 방향으로 배치된 상태에서 저단부가 바닥면에 각각 접착을 통해 고정된 형태를 갖는 복수의 탄성부재와; 상기 탄성부재들의 상단부에 각각 유동 및 회동 가능하게 축지된 형태를 갖고 상기 함체형 본체에 충격 또는 진동이 가해지거나 상기 함체형 본체가 특정 방향으로 기울어질 경우 탄성부재들의 상단부에서 탄력적으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리거나 회전되며 빛 통과 공간부을 통해 수광소자 측으로 조사되고 있는 발광소자의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 복수의 광 간섭용 질량추;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체형 본체의 빛 통과 공간부 상,하면에 각각 하나 이상의 연기 유입공과 연기 배출공을 더 형성하여, 진동감지센서로 구성된 전방위 복합감지센서가 연기감지센서의 기능도 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 탄성부재들은 "I"자 형상 또는 "
Figure 112022041250796-pat00003
" 형상 또는 "┗┓" 형상을 갖게 절곡 성형한 핀 스프링을 포함하되, "┗┓" 형상을 갖는 탄성부재의 절곡부 중 어느 한 절곡부위에 비틀림 스프링부를 일체로 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 하나 이상의 연기 유입공과 연기 배출공이 더 형성된 상기 함체형 본체의 빛 통과 공간부 하면 중 제 2 격벽의 근접부위에서 수직방향으로 상단부에 경사면을 구비하고 화재로 인한 불꽃에서 발생되는 자외선(UV) 및 적외선(IR) 파장대의 빛을 수광하여 수광 빛 집광용 렌즈 측으로 전달해 주는 불빛 전달 매개체를 더 설치하여 진동감지센서 및 연기감지센서의 기능을 수행하는 전방위 복합감지센서가 화재감지센서의 기능도 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제 6 내지 제 8 실시 예에서 제시한 전방위 복합감지센서 내 발광소자로는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하고, 수광소자로는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치에 의하면, "X, Y, Z 3축" 또는 "360° 전 방위" 또는 "3D"라 불리는 방향적 전제에서, 그 방향에서 중력 가속도가 반영되는 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등등) 변화량을 각종 전방위 복합감지센서(예를 들어 진동감지센서나 연기감지센서 또는 화재감지센서 등) 및 온도검출센서 등을 통해 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 검출하고, 이를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 연기나 화재, 과열온도 또는 동결온도 등을 정확히 파악하고 그에 상응하는 경보 또는 대피신호 등을 불특정인이 청각적 또는 시각적으로 인식할 수 있는 불빛이나 경보음 또는 법제 표준신호 등으로 제공하여, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이들 모두에 대해 종합적으로 대처할 수 있으며, 특히 단독 사용 및 각종 전기전자기기(예를 들어 비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 가전기기 및 디스플레이 기기 등)에 간편하게 내장하여 사용할 수 있어 제품 자체의 호환성은 물론 사용의 효율성 및 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치의 개략적인 회로 구성도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치의 개략적인 회로 구성도.
도 3은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 스위칭 작동방식 진동감지센서의 제 1 실시 예에 따른 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시한 진동감지센서 중 원통형 진동신호 검출회로 박판의 서로 다른 실시 예에 따른 전계도.
도 6은 도 3에 도시한 스위칭 작동방식 진동감지센서의 정 단면도.
도 7은 도 3에 도시한 스위칭 작동방식 진동감지센서 중 요부 확대 단면도.
도 8의 (a)~(c) 및 (y)(z)는 전방위 복합감지센서를 진동감지센서로 적용시켰을 때와 침입자 감지(방법)센서로 적용시켰을 때 전기적인 신호로 검출되는 타이밍챠트 및 검출된 신호에 대응하여 출력하는 경보신호들에 대한 타이밍챠트.
도 9a 및 도 9b는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 2 실시 예에 따른 정 단면도 및 평 단면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 3 실시 예에 따른 정 단면도 및 평 단면도.
도 11은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 4 실시 예에 따른 정 단면도.
도 12 및 도 13은 도 11 중 상부 및 하부 가변저항 판의 저면도 및 평면도.
도 14a 내지 도 14c는 도 11에 도시한 저항값 가변방식 진동감지센서를 통해 검출되는 가변저항값의 등가 회로도 및 전기적 작용 상태도.
도 15 및 도 16은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 2 내지 제 4 실시 예에 구비된 전도성 금속 볼의 서로 다른 실시 예에 따른 정 단면도.
도 17 내지 도 20은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예에 따른 정 단면도.
도 21 및 도 22는 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예에서 적용한 광 간섭 작용체들의 다른 실시 예에 따른 평면도.
도 23은 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예 중 광 간섭 작용체의 렌즈 대신 적용시킨 관통 다공 처리된 유리 또는 수지재 구슬의 예시도.
도 24 내지 도 27은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 6 실시 예에 따른 구성 및 작동상태를 설명하기 위한 정 단면도.
도 28은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 연기감지센서 전용 제 7 실시 예에 따른 정 단면도.
도 29a~도 29c와 도 30a~도 30c 및 도 31a~도 31c는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 8 실시 예에 따른 광량 검지식 진동감지센서의 구성 및 작동상태를 설명하기 위한 정 단면도.
도 32의 (a)(b)는 제 6 내지 제 8 실시 예에서 사용된 발광소자의 제어 타이밍 및 수광소자의 제어와 수광 동작상태를 설명하기 위한 타이밍챠트.
도 33의 (a)~(d)는 본 발명 장치를 단독으로 사용할 경우의 예들을 보인 도면 대용 사진.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예가 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치의 개략적인 회로 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 제 2 실시 예가 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치의 개략적인 회로 구성도를 나타낸 것이다.
또, 도 3은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 스위칭 작동방식 진동감지센서의 제 1 실시 예에 따른 사시도를 나타낸 것이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시한 진동감지센서 중 원통형 진동신호 검출회로 박판의 서로 다른 실시 예에 따른 전계도를 나타낸 것이다.
또한, 도 6은 도 3에 도시한 스위칭 작동방식 진동감지센서의 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 7은 도 3에 도시한 스위칭 작동방식 진동감지센서 중 요부 확대 단면도를 나타낸 것이며, 도 8의 (a)~(c) 및 (y)(z)는 전방위 복합감지센서를 진동감지센서로 적용시켰을 때와 침입자 감지(방법)센서로 적용시켰을 때 전기적인 신호로 검출되는 타이밍챠트 및 검출된 신호에 대응하여 출력하는 경보신호들에 대한 타이밍챠트를 나타낸 것이다.
또, 도 9a 및 도 9b는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 2 실시 예에 따른 정 단면도 및 평 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 10a 및 도 10b는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 3 실시 예에 따른 정 단면도 및 평 단면도를 나타낸 것이다.
또, 도 11은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 4 실시 예에 따른 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 12 및 도 13은 도 11 중 상부 및 하부 가변저항 판의 저면도 및 평면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 14a 내지 도 14c는 도 11에 도시한 저항값 가변방식 진동감지센서를 통해 검출되는 가변저항값의 등가 회로도 및 전기적 작용 상태도를 나타낸 것이고, 도 15 및 도 16은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 저항값 가변방식 진동감지센서의 제 2 내지 제 4 실시 예에 구비된 전도성 금속 볼의 서로 다른 실시 예에 따른 정 단면도를 나타낸 것이다.
또, 도 17 내지 도 20은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예에 따른 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 21 및 도 22는 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예에서 적용한 광 간섭 작용체들의 다른 실시 예에 따른 평면도를 나타낸 것이며, 도 23은 광량 검지식 진동감지센서의 제 5 실시 예 중 광 간섭 작용체의 렌즈 대신 적용시킨 관통 다공 처리된 유리 또는 수지재 구슬의 예시도를 나타낸 것이다.
또한, 도 24 내지 도 27은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 6 실시 예에 따른 구성 및 작동상태를 설명하기 위한 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 28은 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 연기감지센서 전용 제 7 실시 예에 따른 정 단면도를 나타낸 것이다.
또, 도 29a~도 29c와 도 30a~도 30c 및 도 31a~도 31c는 본 발명 중 전방위 복합감지센서로 적용한 광량 검지식 진동감지센서의 제 8 실시 예에 따른 광량 검지식 진동감지센서의 구성 및 작동상태를 설명하기 위한 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 32의 (a)(b)는 제 6 내지 제 8 실시 예에서 사용된 발광소자의 제어 타이밍 및 수광소자의 제어와 수광 동작상태를 설명하기 위한 타이밍챠트를 나타낸 것이다.
또한, 도 33의 (a)~(d)는 본 발명 장치를 단독으로 사용할 경우의 예들을 보인 도면 대용 사진을 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치의 제 1 실시 예는,
단독 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 구성함에 있어서,
각 구성품의 구동에 필요한 전압을 상시 공급시켜 주는 작동 전원 공급부(91)와;
상기 작동 전원 공급부(91)의 출력전압을 이용하여 축전지(92)들을 충전하였다가 전원공급 차단 또는 정전시 상기 축전지(92)에 충전되어 있는 전압을 각 구성품에 공급시켜 주는 충,방전 제어 회로부(93)와;
상기 작동 전원 공급부(91)의 출력전압 및 상기 충,방전 제어 회로부(93)를 통해 출력되는 축전지(92)의 전압이 정해진 레벨 이상 또는 이하인지 감시함은 물론 유선통신신호를 입력받아 중앙제어 회로부(95)로 전달하는 전원감시 및 유선통신신호 입력부(94)와;
CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부를 구비하고 통상시 상기 작동 전원 공급부(91)에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부(93)를 통해 공급되는 축전지(92) 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서(S)의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서(S) 및 온도검출센서(TS)로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 종합 경보상황 출력부(96)에 발생시켜 주는 중앙제어 회로부(95)와;
각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부로 계속 제공해 주는 전방위 복합감지센서(S) 및 온도검출센서(TS)와;
대피경보 준비 발광다이오드(961)와 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)를 구비하고 상기 중앙제어 회로부(95)에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 종합 경보상황 출력부(96);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙제어 회로부(95)의 통신부 입출력단자에는 적외선 또는 무선 송수신 통신모듈을 구비하고 원격지의 통제실과 원격제어 통신이 가능한 원격제어 통신신호 입,출력부(97)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어 회로부(95)에는 조명기구 또는 전기기구 또는 전자제품의 전원을 온/오프하거나 또는 과전류 차단기를 강제 "오프"하거나 또는 화재 경보 중계기와 법제표준신호를 발신하기 위한 복수의 릴레이(RL) 및 릴레이 구동부(98)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명 장치의 제 2 실시 예는,
단독 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 구성함에 있어서,
자기유도방식 무선전력전송 또는 자기공진방식 무선전력전송으로 교류전력을 유도전력 무선수신 코일로 송신하는 유도전력 무선송신 코일(101)과;
상기 유도전력 무선송신 코일(101)에서 송신되는 교류전력을 유도(수신)받아 인버터 회로부(103)로 전달하는 유도전력 무선수신 코일(102)과;
정류소자와 평활 콘덴서 및 정전압소자를 구비하고 상기 유도전력 무선수신 코일(102)에서 수신한 무선유도 교류전압을 각 구성품의 구동에 필요한 정해진 직류전압으로 변환시켜 주는 인버터 회로부(103)와;
역방전 방지 다이오드를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부(103)에서 출력되는 직류전압을 이용하여 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b)를 충전하였다가 정전시 상기 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b)에 충전되어 있는 전압을 각 구성품에 공급시켜 주는 충,방전 제어 회로부(105)와;
상기 인버터 회로부(103) 또는 충,방전 제어 회로부(105)에서 출력되어 중앙제어 회로부(107)로 공급되는 전원전압의 공급을 온/오프할 수 있는 전원전압 온/오프 스위치(106)와;
CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부(103)에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부(105)를 통해 공급되는 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b) 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서(S)의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서(S) 및 조도검출센서(IS)로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 종합 경보상황 출력부(108)에 발생시켜 주는 중앙제어 회로부(107)와;
각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부(107)로 계속 제공해 주는 전방위 복합감지센서(S) 및 조도검출센서(IS)와;
고휘도 방전 후레쉬 램프(108a)와 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 및 대피 경보음 발생부(108c)를 구비하고 상기 중앙제어 회로부(107)에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 종합 경보상황 출력부(108);로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 중앙제어 회로부(107)에는 지진과 연기 및 화재 감지기능과 방범기능 중 어느 한 기능을 선택하거나 이들 기능을 모두 "오프"시킬 수 있는 작동기능 선택 스위치(109)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서(S)를 이용한 재난 및 재해 경보장치가 내장되어 사용되는 각종 전기전자기기는,
비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 가전기기 및 디스플레이 기기 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서(S)를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 단독으로 사용할 경우,
도어 또는 실내 벽면에 부착하거나 또는 도어나 도어 록 또는 전자 키 또는 카드 키 본체의 내부에 부설하거나, 또는 도어 손잡이 걸림판에 부착하여 사용하는 것 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 전방위 복합감지센서(S)는 스위칭 작동방식 진동감지센서와 저항값 가변방식 진동감지센서, 광량 검지식 진동감지센서, 광량 검지식 연기감지센서 및 광선 검지식 화재감지센서 중 어느 한 기능을 갖는 센서를 포함함은 물론 이들 센서들의 기능이 중 2중 또는 3중으로 갖는 센서도 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 제 1 실시 예는 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이,
비전도성 재질을 이용하여 내부가 정해진 지름을 갖는 원통형으로 형성된 튜브형 본체(11)와;
플랙시블한 박막 필름(121)의 내면에서 횡방향 또는 종방향으로 복수의 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)을 정해진 간격을 두고 반복해서 교호로 형성하되, 그 간격은 전도성 웨이트 볼(14)의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)이 상호 단락되어 통전될 정도로 좁게 형성하고, 교호로 형성된 상기 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)들과 그 패턴들을 전기적으로 공통되게 연결하는 제 1 및 제 2 통합 연결용 패턴(124)(125)을 통해 상호 일체로 연결하고, 상기 박막 필름(121)의 양측 단부에는 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들을 각각 더 연장 형성하며, 상기 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들의 내면에는 각각 상기 제 1 통합 연결용 패턴(124) 또는 제 2 통합 연결용 패턴(125)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴(128)(129)들을 형성한 형태를 갖고 원통형으로 말린 형태에서 양측의 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들이 상기 튜브형 본체(11)의 양측 개구부를 막아주는 형태로 상기 튜브형 본체(11) 내에 삽입 설치되는 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)과;
상기 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴(128)(129)과 전기적으로 연결된 형태를 갖고 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들의 외면에 고정 설치된 한 쌍의 외부기판 연결단자(13)와;
상기 튜브형 본체(11) 및 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)의 내경보다 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 원통형 진동신호 검출회로 박판(12) 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 튜브형 본체(11)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)의 내부에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동하며 변위된 위치에서 인접된 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)들을 전기적으로 온/오프시켜 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)에서 진동검출신호가 발생되게 하는 전도성 웨이트 볼(14);로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 2 실시 예는 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이,
비전도성 재질을 이용하여 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공(211)이 구비된 상,하 커버(212)(213)를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 갖되, 내부에는 전도성 금속 볼(30)이 유동 및 구름 운동할 수 있도록 측단면이 사각 형상을 갖는 볼 유동 공간부(214)가 구비된 도너츠형 본체(21)와;
상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내 상,하면에 각각 와셔 형태로 도포된 전도성의 상부 및 하부 공통 접점 판(22)(23)과;
상기 상부 및 하부 공통 접점 판(22)(23)과 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체(21)의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치된 상부 및 하부 공통 접점 연결단자(24)(25)와;
상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내측 및 외측 면에 각각 원통 형태로 설치되되, 수직방향으로 각각 일부가 절단된 형태를 갖고 전도성 금속 볼(30)의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력하는 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)과;
상기 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체(30)의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치된 내측 및 외측 가변저항 출력단자(28)(29)와;
상기 도너츠형 본체(21) 내 볼 유동 공간부(214)의 폭 및 높이보다 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체(21)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부(214) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 공통 접점 판(22)(23)과 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27) 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27)의 저항값을 결정해 주는 전도성 금속 볼(30);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)은, 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내면 또는 외면에 니크롬(NiCr) 박판을 안착하거나 또는 카본 인쇄 필름을 접착하거나 또는 카본 복합 액재를 직접 표면에 코팅 내지 증착하여 가변저항 패턴을 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 상부 또는 하부 공통 접점 판(22)(23)과 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27)의 근접부 사이에는 상호 절연용 공간부(215)를 주어 상호 간 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 제 3 실시 예는 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이,
비전도성 재질을 이용하여 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공(311)이 구비된 상,하 커버(312)(313)를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 갖고, 내부에는 전도성 금속 볼(38)이 상면 또는 하면에 접동되고 외측 내면에 접동된 상태에서 유동 및 구름 운동할 수 있도록 상,하면이 외측 상,하방향으로 각각 경사져 외측으로 돌출되게 설치된 공통 접점 연결단자(37)측으로 볼(38)이 밀착되어지도록 측단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 볼(38)이 외측면으로 몰리도록 형성된 볼 유동 공간부(314)가 구비된 도너츠형 본체(31)와;
종단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 내 상,하면에서 일부가 절단된 와셔 형태로 성형된 형태를 갖고 전도성 금속 볼(38)의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력하는 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)과;
상기 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체(31)의 상면 및 하면 외측으로 각각 돌출되게 설치된 상부 및 하부 가변저항 출력단자(34)(35)와;
상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 외측 면에 원통 형태로 도포 또는 안착 설치된 전도성의 공통 접점 판(36)과;
상기 공통 접점 판(36)과 전기적으로 연결된 형태를 갖고 도너츠형 본체(31)의 하면 외측으로 돌출되게 설치된 공통 접점 연결단자(37)와;
전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체(31)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부(314) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)과 공통 접점 판(36) 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)의 저항값을 결정해 주는 전도성 금속 볼(38);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)은 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 패턴 형태를 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 안착하여 성형하고, 상기 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)과 공통 접점 판(36)의 근접부 사이에는 상호 절연용 공간부(315)를 주어 상호 간 전기적으로 절연된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 제 4 실시 예는 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이,
비전도성 재질을 이용하여 상호 분해 조립 가능한 상,하 커버(412)(413)로 구성하되, 내부에는 전도성 금속 볼(46)이 상면 또는 하면에 접동된 상태에서 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동할 수 있도록 속이 빈 볼 유동 공간부(414)가 구비된 박스형 본체(41)와;
상기 박스형 본체(41)의 볼 유동 공간부(414) 상,하면에서 횡방향에 대해서 정해진 간격을 두고 길이방향으로 복수의 저항패턴(421)(431)들이 형성되되, 그 간격은 전도성 금속 볼(46)의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 두 저항패턴이 전도성 금속 볼(46)에 의해 전기적으로 상호 연결되며, 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 가변 저항값으로 나타나는 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)과;
상기 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)에 각각 구비된 저항패턴(421)(431)들의 일단부 및 타단부에 각각 상단부가 전기적으로 연결된 상태에서 저단부가 상기 박스형 본체(41)의 저면 양측으로 각각 일렬로 돌출되게 설치된 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자(44)(45)와;
전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 박스형 본체(41)의 볼 유동 공간부(414) 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 박스형 본체(41)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(42)(43)에 각각 형성되어 있는 복수의 저항패턴(421)(431) 중 서로 인접된 저항패턴을 전기적으로 상호 연결시켜 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 최종 가변 저항값으로 나타나게 하는 전도성 금속 볼(46);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)의 저항패턴(421)(431)들은 필름상에 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 필름상에 안착하여 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 상기 제 1 내지 제 3 실시 예에서 공통적으로 구비된 상기 전도성 금속 볼(30)(38)(46)은 도 15 및 도 16과 같이, 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 둥근 사각 함체형 또는 땅콩 형 또는 구형 또는 타원형 볼 형태 중 어느 한 형태로 성형하되, 상기 전도성 금속 볼(30)(38)(46)의 내부에는 구형 공간부(30a)(38a)(46a)를 구비시키고, 상기 구형 공간부(30a)(38a)(46a) 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(30b)(38b)(46b)이 충진된 구형 볼(30c)(38c)(46c)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전도성 금속 볼의 구형 공간부 내에 충진되는 중량물질(30b)(38b)(46b)의 체적은, 민감성 조절을 위해 구형 볼(30c)(38c)(46c) 전체 체적 대비 10~90% 범위 내로 설정한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 5 실시 예는 도 17 내지 도 20에 도시한 바와 같이,
비전도성 재질을 이용하여 속이 빈 튜브 형상으로 성형하되, 내부 공간부의 중간부에서 가로방향으로는 광 간섭 작용체 설치홈(511)이 성형된 형태를 갖는 튜브형 본체(51)와;
수직방향으로 설치되는 상기 튜브형 본체(51)의 상,하면에서 내부를 향해 서로 맞보는 형태로 각각 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자(52) 및 수광소자(53)와;
상기 튜브형 본체(51)의 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에서 가로방향으로 설치된 형태를 갖고 진동 또는 지진으로 인해 상기 튜브형 본체(51)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 전방위로 유동되며 수광소자(53) 측으로 조사되고 있는 발광소자(52)의 빛 투과량을 변화시켜 주는 광 간섭 작용체(54);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511)은 도 17과 같이 측단면이 "⊂⊃" 형상을 갖도록 성형하고, 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에 전방위 유동 가능하게 설치되는 상기 광 간섭 작용체(54)는 측단면이 "△" 형상을 갖고 외면에 정해진 각도를 두고 집중렌즈(541)를 배치하여 진동 시에 집중렌즈(541)의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 성형하거나, 또는 도 18과 같이 원판 형상을 갖고 상,하면에는 평면 확산렌즈(542)들이 정해진 간격을 두고 배치하여 진동 시에 확산렌즈(542)의 위치변동 작동으로 빛의 통과량이 변화되게 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511)은 도 19 및 도 20과 같이, 측단면이 "
Figure 112022041250796-pat00004
Figure 112022041250796-pat00005
" 형상을 갖도록 성형하고, 각각의 홈 내에서 가로방향으로는 원판 형상을 갖는 상,하부 2개 또는 상,중,하부 3개의 광 간섭 작용체(54)를 전방위 유동 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광 간섭 작용체(54)는 원판 형상을 갖는 필름(543)상에 각각 광 투과율이 서로 다르도록 도 21과 같이 엠보싱 처리 또는 그물망 인쇄 처리 또는 펀칭 처리한 렌즈(544)들을 일체로 형성하여, 진동 시에 렌즈들의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 성형한 것을 특징으로 한다.
또, 원판 형상을 갖는 상기 광 간섭 작용체(54) 중 상,하부 또는 상,중,하부에 설치되는 광 간섭 작용체(54)의 중량이 서로 다르도록 도 22와 같이 그 상면에 각각 서로 다른 개수의 중량체(545)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭 작용체(54)의 렌즈 대신 도 23과 같이, 관통 다공 처리된 유리 또는 수지재 구슬(546)로 대치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전방위 진동감지센서(S) 내 발광소자(52)로는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하고,
수광소자(53)로는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 6 실시 예는 도 24 내지 도 27에 도시한 바와 같이,
불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 하부 케이스(611)와 상부 케이스(612)가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽(613)(614)이 수직방향으로 형성되어 내부가 제 1 내지 제 3 공간부(615)~(167)로 구획되며, 제 2 공간부(616)의 상하면에는 탄성축 설치홈(618)이 형성된 형태를 갖는 함체형 본체(61)와;
인쇄회로기판(621)(631)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(61)의 양측면 내면에서 서로 맞보는 형태로 각각 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자(62) 및 수광소자(63)와;
상기 함체형 본체(61) 내의 제 1 공간부(615)에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽(613)에 형성된 렌즈 고정홈(613a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자(62)로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(63) 측으로 보내주는 발광 빛 집광용 렌즈(64)와;
상기 함체형 본체(61) 내의 제 2 격벽(614)에 형성된 투명창 고정홈(614a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광 빛 집광용 렌즈(64) 및 제 2 광간부(616)를 통해 발광소자(62)에서 송출되어 오는 빛을 수광소자(63) 측으로 투과시켜 주는 수광 빛 집광용 투명창(65)과;
상기 함체형 본체(61)의 제 2 공간부(616) 내에서 수직방향 중심선에 위치된 상태에서 상,하단부가 탄성축 설치홈(618)에 끼워져 접착제를 통해 고정 설치되는 탄성축(66)과;
상기 함체형 본체(61)에 충격이나 진동이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 전달 공간부인 제 2 공간부(616) 내에서 탄성축(66)을 기점으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리며 수광소자(63) 측으로 조사되고 있는 발광소자(62)의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자(63)에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 광 간섭용 질량추(67);로 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체형 본체(61)의 제 2 공간부(616)가 위치된 상,하면에 도 2와 같이 각각 하나 이상의 연기 유입공(616a)과 연기 배출공(616b)을 더 형성하여, 전방위 복합감지센서(S)가 연기감지센서의 기능도 수행하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭용 질량추(67)의 일 실시 예는 도 24 및 도 25와 같이,
상기 탄성축(66)에 끼워져 상하로 움직일 수 있는 파이프 관 형태의 중심축(671)이 구비되고, 그 중심축(671)의 외주면에 비대칭 중량형 날개(672)를 하나 이상 설치한 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 탄성축(66)은 상,하단 일부에 도 26 및 도 27과 같이 코일스프링(661)을 일체로 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 간섭용 질량추(67)의 다른 실시 예는 도 26 및 도 27과 같이,
상하 대칭형 각뿔 또는 피라미드 형태를 갖고 상기 코일스프링(661)을 일체로 구비한 탄성축(66) 중앙에 고정 설치된 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 연기감지센서 전용의 제 7 실시 예는 도 28에 도시한 바와 같이,
불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 하부 케이스(711)와 상부 케이스(712)가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽(713)(714)이 수직방향으로 형성되어 내부가 제 1 내지 제 3 공간부(715)~(717)로 구획되며, 제 2 공간부(716)의 상하면에는 각각 하나 이상의 연기 유입공(716a)과 연기 배출공(716b)이 형성된 형태를 갖는 함체형 본체(71)와;
인쇄회로기판(721)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(71)의 일측면에 설치되어 빛을 발생하는 발광소자(72)와;
인쇄회로기판(731)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(71)의 타측면에서 발광소자(72)와 맞보는 형태로 설치되어 빛을 수광하는 수광소자(73)와;
상기 함체형 본체(71) 내의 제 1 공간부(715)에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽(713)에 형성된 렌즈 고정홈(713a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자(72)로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(73) 측으로 보내주는 발광 빛 집광용 렌즈(74)와;
상기 함체형 본체(71) 내의 제 2 격벽(714)에 형성된 투명창 고정홈(714a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광 빛 집광용 렌즈(74)와 제 2 공간부(716)를 통해 발광소자(72)에서 송출되어 오는 빛을 수광소자(73) 측으로 투과시켜 주는 수광 빛 집광용 투명창(75);으로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 8 실시 예는 도 29a~도 29c와 도 30a~도 30c 및 도 31a~도 31c에 도시한 바와 같이,
불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 성형한 상,하부 케이스(812)(811)가 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖되, 중앙의 빛 통과 공간부(816) 양측에 발광소자 및 수광소자 설치부(815)(817)가 각각 일체로 성형된 형태를 갖는 함체형 본체(81)와;
인쇄회로기판(821)(823)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(81)의 양측에 각각 성형된 발광소자 및 수광소자 설치부(815)(817) 내에서 서로 맞보는 형태로 설치되어 빛을 발생하고 또 빛을 수광하는 발광소자(82) 및 수광소자(83)와;
상기 함체형 본체(81)의 일측 발광소자 설치부(815)와 중앙의 빛 통과 공간부(816) 사이에 형성된 제 1 격벽(813)에 렌즈 고정홈(813a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자(82)로부터 송출되는 빛을 집광하여 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(83) 측으로 보내주는 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84)와;
상기 함체형 본체(81)의 타측 수광소자 설치부(817)와 중앙의 빛 통과 공간부(816) 사이에 형성된 제 2 격벽(814)에 렌즈 고정홈(814a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖고 상기 발광소자(82)에서 송출된 빛을 수광소자(83) 측으로 포집하여 주는 수광 빛 집광용 렌즈(85)와;
상기 함체형 본체(81)의 중앙에 형성된 빛 통과 공간부(816) 내에 다양한 방향으로 배치된 상태에서 저단부가 바닥면에 각각 접착을 통해 고정된 형태를 갖는 복수의 탄성부재(86)와;
상기 탄성부재(86)들의 상단부에 각각 유동 및 회동 가능하게 축지된 형태를 갖고 상기 함체형 본체(81)에 충격 또는 진동이 가해지거나 상기 함체형 본체(81)가 특정 방향으로 기울어질 경우 탄성부재(86)들의 상단부에서 탄력적으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리거나 회전되며 빛 통과 공간부(816)을 통해 수광소자(83) 측으로 조사되고 있는 발광소자(82)의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자(83)에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 복수의 광 간섭용 질량추(87);로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체형 본체(81)의 빛 통과 공간부(816) 상,하면에 각각 하나 이상의 연기 유입공(816a)과 연기 배출공(816b)을 더 형성하여, 진동감지센서로 구성된 전방위 복합감지센서(S)가 연기감지센서의 기능도 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 탄성부재(86)들은 "I"자 형상 또는 "
Figure 112022041250796-pat00006
" 형상 또는 "┗┓" 형상을 갖게 절곡 성형한 핀 스프링을 포함하되, "┗┓" 형상을 갖는 탄성부재(86)의 절곡부 중 어느 한 절곡부위에 비틀림 스프링부(861)를 일체로 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 하나 이상의 연기 유입공(816a)과 연기 배출공(816b)이 더 형성된 상기 함체형 본체(81)의 빛 통과 공간부(816) 하면 중 제 2 격벽(814)의 근접부위에서 수직방향으로 상단부에 경사면(881)을 구비하고 화재로 인한 불꽃에서 발생되는 자외선(UV) 및 적외선(IR) 파장대의 빛을 수광하여 수광 빛 집광용 렌즈(85) 측으로 전달해 주는 투명의 불빛 전달 매개체(88)를 더 설치하여, 진동감지센서 및 연기감지센서의 기능을 수행하는 전방위 복합감지센서(S)가 화재감지센서의 기능도 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제 6 내지 제 8 실시 예로 제시된 전방위 복합감지센서(S) 내 발광소자(62)(72)(82)로는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하고,
수광소자(63)(73)(83)로는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치에 대한 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치 중 제 1 실시 예는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 작동 전원 공급부(91)와 축전지(92), 충,방전 제어 회로부(93), 전원감시 및 유선통신신호 입력부(94), 중앙제어 회로부(95), 전방위 복합감지센서(S), 온도검출센서(TS) 및 종합 경보상황 출력부(96)로 구성된 형태를 갖고 단독으로 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
즉, 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 작동 전원 공급부(91)와 축전지(92), 충,방전 제어 회로부(93), 전원감시 및 유선통신신호 입력부(94), 중앙제어 회로부(95), 전방위 복합감지센서(S), 온도검출센서(TS) 및 종합 경보상황 출력부(96)로 구성하여 단독으로 사용하거나 또는 각종 전기전자기기에 내장하여, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이들 모두에 대해 종합적으로 대처할 수 있으며, 특히 제품 자체의 호환성은 물론 사용의 효율성 및 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 본 발명 장치의 제 1 실시 예의 구성요소 중 상기 작동 전원 공급부(91)는, 다이오드와 저항, 충전 최고전압 제한용 제너 다이오드 및 대용량 소형 콘덴서 등으로 구성된 형태를 갖고, 배터리나 정류기 등으로부터 공급되는 구동전압을 정해진 직류전압으로 정류시켜 본 작동 전원 공급부(91)의 후단부에 연결되어 있는 각 구성품의 구동에 필요한 전압을 상시 공급시켜 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 충,방전 제어 회로부(93)는 축전지(92)와 함께 상기 작동 전원 공급부(91)의 두 출력단자 사이에 직렬로 연결된 형태를 갖고, 상기 작동 전원 공급부(91)에서 출력되는 직류전압을 이용하여 축전지(92)들을 충전하였다가 상기 작동 전원 공급부(91)로의 전원공급이 차단되거나 또는 정전시 상기 축전지(92)에 충전되어 있는 전압을 축전지(92) 후단부에 구비된 각 구성품에 공급시켜 주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 전원감시 및 유선통신신호 입력부(94)는, 저항과 정전압 제너 다이오드로 구성된 형태를 갖고, 상기 작동 전원 공급부(91)의 출력전압 및 상기 충,방전 제어 회로부(93)를 통해 출력되는 축전지(92)의 전압이 정해진 레벨 이상 또는 이하인지 감시(즉, 과방전 및 과충전 상태 감시)함은 물론 유선통신신호를 입력받아 중앙제어 회로부(95)로 전달하는 기능을 수행한다.
또, 상기 중앙제어 회로부(95)는 인공지진과 자연지진, 연기 및 화재로 인한 불꽃감지 등을 감별할 수 있는 제어프로그램 또는 비교 데이터 등이 기입력된 CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부 등을 구비하고, 통상시 상기 작동 전원 공급부(91)에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부(93)를 통해 공급되는 축전지(92) 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서(S)의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서(S) 및 온도검출센서(TS)로부터 각각 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터(즉, 인공지진과 자연지진, 연기 및 화재로 인한 불꽃감지 등에 따른 서로 다른 데이터)들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어(즉, 구동)신호를 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961)와 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)에 출력시켜 주는 기능을 수행한다.
즉, 상기 중앙제어 회로부(95)에서는 전방위 복합감지센서(S)의 구성에 따라 서로 다른 형태로 검출되는 출력신호를 통해 인공지진과 자연지진 및 화재 등을 감별하게 되는데, 예를 들어 전방위 복합감지센서(S)로 스위칭 접점 검출방식의 진동감지센서가 적용된 경우에는, 상기 진동감지센서에서 출력되는 다접점 통전 패턴의 온/오프 스위칭 신호로써 접속 위치와 시간 및 횟수 등을 입력받아 인공지진과 자연지진 및 화재 등을 감별하고 그 결과에 대응하여 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961)와 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)에 소정의 구동신호를 출력시켜 준다.
또, 전방위 복합감지센서(S)로 적용된 진동감지센서가 저항값 가변 검출방식일 경우에는, 진동 또는 지진 등이 발생할 경우 상기 중앙제어 회로부(95)에서는 그 정도에 대응하여 변화되는 3축 방향으로 각도 변화에 대응되는 가변저항값을 입력받아 인공지진과 자연지진 및 화재 등을 감별하게 되는데, 예를 들어 가변저항형 진동감지센서에서 초기 수초 이내에 가변저항값이 변화되는 형태로 입력될 경우 진동 또는 지진 등의 검지신호(P파)로 인식(즉, 1차 지진시작 단계로 인식)하고 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961)에 구동신호를 출력하고, 이후(즉, 초기 감지 수 내지 수백초 내외 정도의 시간 경과 후)에도 상기 저항값 가변형 전방위 진동감지센서에서 계속적으로 변화되는 가변 저항값이 입력(즉, 2차 지진검출신호가 출력)되면 P파 검출 후 S파가 검출된 것으로 인식하고 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)에 구동신호를 출력한다.
또한, 전방위 복합감지센서(S)로 적용된 진동감지센서가 광량 검지식일 경우 상기 중앙제어 회로부(95)에서는, 복합감지센서(S) 내 수광소자에서 검출되는 빛 수광량을 입력받으면 이를 정해진 비교대상 광량보다 어느 정도 감소된 상태인지를 판별하고 그 결과에 대응하여 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961)와 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)에 소정의 구동신호를 출력시켜 준다.
여기서 전방위 복합감지센서(S)의 구성에 따라 서로 다른 형태로 검출되는 출력신호를 통해 인공지진과 자연지진 및 화재 등을 감별하는 상기 중앙제어 회로부(95)에 대한 보다 구체적인 작동상태는 후술하는 전방위 복합감지센서(S)들의 실시 예들을 설명할 때 구체적인 예를 들어 다시 설명하기로 한다.
한편, 후술하는 바와 같이 스위칭 작동방식, 저항값 가변방식 및 광선 검지식 등 다양한 형태로 구성되는 상기 전방위 복합감지센서(S) 및 온도검출센서(TS)는, 각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 및 온도 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부(95)로 계속 제공해 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 종합 경보상황 출력부(96)는 "황색"의 고휘도 빛을 발생하는 대피경보 준비 발광다이오드(961)와 "적색"의 고휘도 빛을 발생하는 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 부저 또는 싸이렌 음을 발생하는 대피 경보음 발생부(963)를 구비하고, 상기 중앙제어 회로부(95)에서 출력되는 제어신호에 대응(즉, 대피경보나 준비 또는 시작 등)하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 선택적 또는 동시에 발생시켜 주는 기능을 수행한다.
따라서, 불특정인들이 인공 또는 자연지진 상태 또는 화재 등의 발생을 시각은 물론 청각을 통해 정확히 인식하고 빠른 시간 내에 안전하게 대피할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기한 본 발명 장치의 제 1 실시 예의 구성요소 중 상기 중앙제어 회로부(95)의 통신부 입출력단자에 적외선 또는 무선 송수신 통신모듈을 구비한 원격제어 통신신호 입,출력부(97)를 더 설치하였다.
따라서, 본 발명 장치가 설치되어 있는 장소에서 인공 또는 자연지진이나 연기 또는 화재가 발생하거나 또는 침입자 등이 발생되어 전방위 복합감지센서(S)에서 이를 검출함으로 인해 상기 중앙제어 회로부(95)에서 이를 인식하였을 때, 상기 원격제어 통신신호 입,출력부(97)를 통해 원격지의 관리자 또는 통제실 등에 자동으로 통보하여 필요한 조치를 빠른 시간 내에 정확히 취할 수 있다.
또, 본 발명에서는 상기한 본 발명 장치의 제 1 실시 예의 구성요소 중 상기 중앙제어 회로부(95)의 출력단자에 복수의 릴레이(RL) 및 릴레이 구동부(98)를 더 설치하였다.
따라서, 상기 중앙제어 회로부(95)에서 전방위 복합감지센서(S)를 통해 지진이나 화재 등이 발생된 것으로 인식되었을 경우, 상기 릴레이 구동부(98)를 통해 복수의 릴레이(RL) 중 어느 한 릴레이(RL)를 구동시켜 각각의 릴레이(RL)에 연결되어 있는 조명기구 또는 전기기구 또는 전자제품의 전원을 온/오프하거나 또는 과전류 차단기를 강제 "오프"하거나 또는 화재 경보 중계기를 구동시키거나 또는 법제표준신호 등을 자동 발신시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 단독 사용 및 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치 중 제 2 실시 예는 도 2에 도시한 바와 같이, 크게 유도전력 무선송신 코일(101)과 유도전력 무선수신 코일(102), 인버터 회로부(103), 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b), 충,방전 제어 회로부(105), 전원전압 온/오프 스위치(106), 중앙제어 회로부(107), 전방위 복합감지센서(S), 조도검출센서(IS) 및 종합 경보상황 출력부(108)로 구성된 형태를 갖고 단독으로 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
즉, 본 발명의 제 2 실시 예는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 유도전력 무선송신 코일(101)과 유도전력 무선수신 코일(102), 인버터 회로부(103), 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b), 충,방전 제어 회로부(105), 전원전압 온/오프 스위치(106), 중앙제어 회로부(107), 전방위 복합감지센서(S), 조도검출센서(IS) 및 종합 경보상황 출력부(108)로 구성하여 단독으로 사용하거나 또는 각종 전기전자기기에 내장하여, 지진이나 화재 또는 난방기기 등의 과열이나 한파에 따른 동파 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이들 모두에 대해 종합적으로 대처할 수 있으며, 특히 제품 자체의 호환성은 물론 사용의 효율성 및 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 본 발명 장치의 제 2 실시 예의 구성요소 중 상기 유도전력 무선송신 코일(101)은, 후술하는 유도전력 무선수신 코일(102)이 설치되는 물체(예를 들어 도어나 창문 등)와 별도의 물체(예를 들어 문틀이나 창틀 등)에 근접되게 설치되어, 자기유도방식 무선전력전송 또는 자기공진방식 무선전력전송으로 교류전력을 유도전력 무선수신 코일(102)로 송신해 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 유도전력 무선수신 코일(102)은 전술한 바와 같이, 상기 유도전력 무선송신 코일(101)과 반대로 유도전력 무선송신 코일(101)이 설치되는 물체(예를 들어 문틀이나 창틀 등)와 별도의 물체(예를 들어 도어나 창문 등)에 근접되게 설치되어, 상기 유도전력 무선송신 코일(101)에서 송신되는 교류전력을 유도(수신)받아 후술하는 인버터 회로부(103)로 전달해 주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 인버터 회로부(103)는 정류소자와 평활 콘덴서 및 정전압소자를 구비하고 상기 유도전력 무선수신 코일(102)에서 수신한 무선유도 교류전압을 각 구성품의 구동에 필요한 정해진 직류전압으로 변환시켜 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 충,방전 제어 회로부(105)는 역방전 방지 다이오드를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부(103)에서 출력되는 직류전압을 이용하여 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b)에 충전하였다가 정전시 상기 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b)에 충전되어 있는 전압을 중앙제어 회로부(107)를 포함하여 각 구성품에 공급시켜 주는 기능을 수행한다.
이때, 상기 슈퍼 콘덴서(104b)는 이에 한정하지 않고 2차 전지 또는 충전지 등으로 대치하여 설치할 수도 있다.
또한, 상기 전원전압 온/오프 스위치(106)는 상기 인버터 회로부(103) 및 충,방전 제어 회로부(105) 후단부의 일측 전원공급선 상에 직렬로 설치되어, 사용자가 상기 인버터 회로부(103) 또는 충,방전 제어 회로부(105)에서 출력되어 중앙제어 회로부(107)로 공급되는 전원전압의 공급을 온/오프할 수 있게 하는 기능을 수행한다.
또, 상기 중앙제어 회로부(107)는 인공지진과 자연지진, 연기 및 화재로 인한 불꽃감지, 침입자 감지 등을 감별할 수 있는 제어프로그램 또는 비교 데이터 등이 기입력된 CPU와 복수의 입출력 포트, 통신부 및 출력부를 구비하고 통상시 상기 인버터 회로부(103)에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부(105)를 통해 공급되는 축전지(104a) 또는 슈퍼 콘덴서(104b) 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서(S)의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서(S) 및 조도검출센서(IS)로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터(즉, 인공지진과 자연지진, 연기 및 화재로 인한 불꽃감지 및 침입자 감지 등에 따른 서로 다른 데이터)들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어(구동)신호를 종합 경보상황 출력부(108) 내 고휘도 방전 후레쉬 램프(108a)와 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 및 대피 경보음 발생부(108c)에 발생시켜 주는 기능을 수행한다.
여기서 전방위 복합감지센서(S)의 구성에 따라 서로 다른 형태로 검출되는 출력신호를 통해 인공지진과 자연지진 및 화재 등을 감별하는 상기 중앙제어 회로부(107)에 대한 보다 구체적인 작동상태는 후술하는 전방위 복합감지센서(S)들의 실시 예들을 설명할 때 구체적인 예를 들어 다시 설명하기로 한다.
한편, 후술하는 바와 같이 스위칭 작동방식, 저항값 가변방식 및 광선 검지식 등 다양한 형태로 구성되는 상기 전방위 복합감지센서(S) 및 조도검출센서(IS)는, 각종 물리적 운동 에너지(진동/흔들림, 가속도, 낙하/상승, 회전, 움직임, 정지 등)의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태(예를 들어 전방위 온/오프 스위칭신호나 가변저항 변화값 또는 광량 변화값 등)로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부(107)로 계속 제공해 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 종합 경보상황 출력부(108)는 침입자 등이 검지될 때 카메라 후레쉬와 같이 강한 불빛을 순간 발생시키는 고휘도 방전 후레쉬 램프(108a)와 "황색" 또는 "적색"의 고휘도 빛을 발생하는 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 및 부저 또는 싸이렌 음을 발생하는 대피 경보음 발생부(108c)를 구비하고, 상기 중앙제어 회로부(107)에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 강한 후레쉬 불빛 또는 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 기능을 수행한다.
따라서, 불특정인들이 인공 또는 자연지진 상태 또는 화재 등의 발생을 시각은 물론 청각을 통해 정확히 인식하고 빠른 시간 내에 안전하게 대피할 수 있을 ㅃ뿐만 아니라 침입자의 경우 강한 후레쉬 불빛에 놀라 스스로 도망가게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기한 본 발명 장치의 제 2 실시 예의 구성요소 중 상기 중앙제어 회로부(107)에는 작동기능 선택 스위치(109)로 3열 스위치를 더 설치하여, 지진과 연기 및 화재 감지기능과 방범기능 중 어느 한 기능을 선택하거나 이들 기능을 모두 "오프"시킬 수 있도록 함으로써 본 발명 장치의 사용성 및 조작성을 대폭 향상시킬 수 있다.
한편, 상기한 본 발명 장치들의 실시 예는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 발명할 수 있는 가장 바람직한 하나의 예로서, 실내조명 빛에 영향을 받지 않도록 여러 가지 옥내 조명 빛에는 없는 파장이면서, 같은 소비 전력 조건에서 광도(칸델라)가 높은 파장이면서, 또한 연기 입자 크기가 작아도 감지할 수 있도록 하는 자외선(290±90[㎚] 중심 파장대 정도) 발광소자인 자외선 엘이디(UV LED)를 적용하고, 수광소자는 UV센서 내지는 포토 다이오드 또는 포토 트렌지스터 등을 적용하여 구성하며, 특히 자외선(UV) 센서로 화재 불꽃 감지를 겸비할 수도 있는 장점이 제공된다.
또, 다른 가장 바람직한 실시 예로서, 실내조명 빛에 영향을 받지 않도록 여러 가지 옥내 조명 빛에는 없는 파장이면서, 연기 검출에 센서 구성 비용이 비교적 저렴한 조건으로 제공되는 적외선(950±50[㎚] 중심 파장대 정도)의 발광소자인 적외선 엘이디(IR LED)를 적용하고, 수광소자는 PBS(적외선 대역의 광도전소자, IR sensor)센서 내지는 포토 다이오드 또는 포토 트렌지스터 등을 적용하여 구성할 수 있다.
특히, 이 또한 수광소자는 적외선(IR) 적외선 감지로 화재 발생의 불꽃 감지를 겸비할 수 있는 장점이 제공되고, 상기 설명 내용을 기초로 비록 도시는 생략하였으나 가장 바람직한 제 3 실시 예는, 상기한 본 발명 장치의 제 1 및 제 2 실시 예를 융복합하여 실시하는 것이다.
상기한 본 발명 장치의 실시 예에 온도센서를 추가하여 화재 열감지(통상적인 60~80℃) 기능을 겸비토록 하고, 그 열감지 센서를 동파감지나 과열감지 제어용으로도 겸비하게 할 수도 있다.
한편, 상기한 본 발명 장치의 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서(S)를 이용한 재난 및 재해 경보장치가 내장되어 사용되는 각종 전기전자기기는, 도시 생략한 비상용 랜턴, 군용 전기장비, LED 조명기구, 소방안전 용품, 난방기기, 주방 조리기, 캠핑카나 자동차 및 레저용품, TV를 포함하는 각종 가전기기 및 디스플레이 기기 등을 포함한다.
뿐만 아니라, 상기한 본 발명의 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치의 실시 예들에 각각 구비된 중앙제어 회로부(95)(107)에 비록 도시는 생략하였으나, 온도 보상 제어부와; 빌딩/건물의 화재 감시 중계기와의 유무선 통신 제어부와; 지진 감시 인터넷 망 시스템 연계 통신 제어부와; 산불 및 지진 및 산사태 재해 원격 감시 제어 시스템과 그의 무선 충전장치의 제어부와; 도난 및 침입 신고 보안 관리 정부 기관과의 무선 연계 통신 제어 및 자동 음성 통신 신고 회로부와; TV, 세탁기, 냉장고, 청소기, 믹서기 등의 가전기기(홈 어플리케이션 전기 기기)에 접목되는 경보 작동 목적의 전원라인을 온/오프 시키는 접점 신호 출력 제어부와; 각종 LED 조명 장치에 온/오프를 연동 제어하는 스위칭 제어부와; 상기 외에 휴대용 랜턴, 취침용 조명 장치, 시계 등의 각종 디스플레이 장치, 광고 간판, 애완견 감시, 캠핑용 조명, 차량 도난 방지 장치, 터널 및 지하 차도, 지하 주차장 등의 온종일(Full Time, 24시간) 조명(빛)이 요구되는 장소의 차량 사고 및 시설물 균열 등의 안전 자동 알림 경보 장치, 농/어업용 각종 기계 고장 사전 인지센서 장치와; 각종 화재 경보 장치, 공공 시설물 장치, 군용(軍用)의 포탄, 미사일, ?X점계 등의 제품, 보일러용 화염 감지 및 온수 흐름(流水) 센서, 방범, 지진, 화재 발생시 자동 차단 콘센트, 자동 오프 차단기, 여행용 케리어 분실 방지장치 등등을 더 부가 설치하면, 본 발명에서 적용한 복합 감지센서를 상기한 제어방법 및 융복합 방법을 기반으로 하여 보다 폭넓게 응용 접목할 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 실시 예 중 어느 한 구성을 갖는 복합감지센서(S)를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 단독으로 사용할 경우, 도 33의 (a)와 같이 도어 또는 실내 벽면에 부착하거나 또는 도 33의 (b)와 같이 도어나 도어 록 또는 전자 키 또는 도 33의 (c)와 같이 카드 키 본체의 내부에 부설하거나, 또는 도 33의 (d)와 같이 도어 손잡이 걸림판에 부착하여 사용할 수 있다.
또, 전방위 복합감지센서(S)는 후술하는 실시 예들과 같이 스위칭 작동방식 진동감지센서와 저항값 가변방식 진동감지센서, 광량 검지식 진동감지센서, 광량 검지식 연기감지센서 및 광선 검지식 화재감지센서 중 어느 한 기능을 갖는 센서는 물론 이들 센서들의 기능이 중 2중 또는 3중으로 갖는 센서도 포함한다.
한편, 본 발명 장치의 제 1 및 제 2 실시 예에서 공통으로 사용된 전방위 복합감지센서(S)에 포함되는 센서들 중 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서의 제 1 실시 예는 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 크게 튜브형 본체(11)와 원통형 진동신호 검출회로 박판(12), 한 쌍의 외부기판 연결단자(13) 및 전도성 웨이트 볼(14)로 구성된 형태를 갖는다.
이때, 상기 튜브형 본체(11)는 비전도성 재질을 이용하여 성형한 것으로, 그 내부는 정해진 지름을 갖는 원통형으로 형성된 형태를 갖는다.
또, 상기 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)은 플랙시블한 박막 필름(121)의 내면에서 도 4와 같이 횡방향 또는 도 5와 같이 종방향으로 복수의 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)을 정해진 간격을 두고 반복해서 교호로 형성하되, 그 간격은 전도성 웨이트 볼(14)의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)이 상호 단락되어 통전될 정도로 좁게 형성한 형태를 갖는다.
또한, 교호로 형성된 상기 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)들과 그 패턴들을 전기적으로 공통되게 연결하는 제 1 및 제 2 통합 연결용 패턴(124)(125)을 통해 상호 일체로 연결하고, 상기 박막 필름(121)의 양측 단부에는 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들을 각각 더 연장 형성하며, 상기 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들의 내면에는 각각 상기 제 1 통합 연결용 패턴(124) 또는 제 2 통합 연결용 패턴(125)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴(128)(129)들을 형성한 형태를 갖는다.
이와 같은 구성을 갖는 상기 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)은 원통 형상으로 말은 상태에서, 양측의 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들이 상기 튜브형 본체(11)의 양측 개구부를 막아주도록 하여 상기 튜브형 본체(11) 내에 삽입 설치한 형태를 갖는다.
또, 상기 한 쌍의 외부기판 연결단자(13)는 상기 제 1 및 제 2 원판형 전도성 전극패턴(128)(129)과 전기적으로 연결된 형태를 갖고 원판형 단자 마개 판 연장부(126)(127)들의 외면에 고정 설치되어 재난 및 재해 경보장치의 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 1 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
또한, 상기 전도성 웨이트 볼(14)은 상기 튜브형 본체(11) 및 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)의 내경보다 약간 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고, 상기 튜브형 본체(11) 내에 삽입 설치되어 있는 상기 원통형 진동신호 검출회로 박판(12) 내에 유동 및 구름의 이동 가능하게 설치된다.
이와 같은 전도성 웨이트 볼(14)은 진동 또는 지진으로 인해 튜브형 본체(11)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 원통형 진동신호 검출회로 박판(12)의 내부에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동하며, 위치가 변화될 때 변위된 위치에서 인접된 제 1 및 제 2 전도성 패턴(122)(123)들을 전기적으로 온/오프시켜 주는 기능을 수행한다.
한편, 본 발명에 의한 물리적, 화학적, 전기적 변화량 검출용 전방위 복합감지센서(S) 즉, 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서에 수반되는 지진 및 방범 검출 제어 회로부의 동작 제어 방법은 다음과 같다.
도 8의 (a)는 지진 내지는 외부 충격 진동 등의 물리적 에너지 변화를 검출 후 전기적 신호로 변환된 상태의 타이밍차트이고, 도 8의 (b)는 지진 예비 경보의 출력 타이밍차트이며, 도 8의 (c)는 지진 대피 경보 출력 타이밍 차트를 도시한 것이다.
상기한 타이밍차트는 시간(time) 흐름을 수평축에, 제어회로에서 검출되는 전기적 동작상태의 전위변화 고저(高低) 및 출력의 온/오프 상태를 수직축에 배치하여 도시하였으며, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8의 (a)~(c)에서, "① 구간은 인공 진동 등이 검출된 1초 정도 이내의 비교적 짧은 구간”으로서, 이는 자연 지진이 아닌 단순 외부 잡음 또는 충격 등에 의한 인공 진동 검출이므로 예비 및 대피 경보의 출력 작동은 "㉮" 지점에서 오프로 판단 유지한다.
"② 구간은 수초 내지 수분동안 자연 지진인지를 정식 판단하는 구간"으로서, "②a 구간인 지진 P파 검출 구간"에서 진동이 수초 이상 동안 검출이 유지되면, "㉯" 지점에서 "③a 구간과 같이 지진 예비 경보"를 출력(On)하고, "②b 구간인 지진 S파 검출 구간"에서 진동이 수초 이상 동안 검출이 유지되면, "㉰" 지점에서 "③b 구간과 같이 지진 예비 경보"를 출력함과 동시에 "④ 구간과 같이 지진 대피 경보"를 출력(On)한다.
이어서, 도시 부호 "⑤(⑤a, ⑤b, ⑤c)"는 진동으로 인한 전위 변화가 시작된 이후 '수 십[usec] ~ 수 백[msec] 동안 검출한 진동이 자연 지진인지 외부 충격의 인공 진동인지 또는 단순 노이즈(잡음)로 인한 진동인지를 판별하는 진동 분석 구간이고, 이 시간동안의 진동 검출은 오작동(잘못된 정보에 의한 경보 발령)을 최소화 하기위해 제어되는 동작이며, 이때의 전위차의 데이터는 축적 값으로 사용하지 않는다.
또, 도시 부호 "⑥(⑥a, ⑥b)"은 진동 검출이 끝나더라도 미리 설정된 수 내지 수 백분간 정도의 시간동안, 예비 및 대피 경보를 출력(On)한 상태로 유지시켜 불특정다수의 사람이 충분히 대피 준비 및 대피 행동이 이루어지도록 하는 지진 재해 경보 작동이 제어됨을 타임 차트로 도시한 것이다.
또한, 도 8의 (y)(z)는 침입자 감지(방법)센서로 적용시켰을 때 전기적인 신호로 검출되는 타이밍챠트 및 검출된 신호에 대응하여 출력하는 경보신호들에 대한 타이밍챠트를 나타낸 것이다.
여기서, "⑦a 및 ⑦b 구간은 방범 감시중 침입자에 의한 진동 발생을 검출한 구간"인데, 이때의 침입 검출에 따라 "⑧a 및 ⑧b와 같이 침입 경보:를 출력(On)한다.
또, "⑨(⑨a, ⑨b)"는 진동으로 인한 전위 변화가 시작된 이후 '수 십[usec] ~ 수 백[msec] 동안 검출한 진동이 침입자에 의한 진동인지 바람 천둥 등으로 인한 외부 충격의 진동인지 또는 단순 노이즈(잡음)로 인한 진동인지를 판별하는 구간인데, 이 시간동안의 진동 검출은 오작동(잘못된 정보에 의한 경보 발령)을 최소화 하기위해 제어되는 진동 분석 동작 구간이며, 이때의 전위차의 데이터는 축적 값으로 사용하지 않는다.
또한, "⑩(⑩a, ⑩b)"은 침입자의 진동 검출이 끝나더라도 미리 설정된 수 내지 수 백분간 정도의 시간동안, 예비 및 대피 경보를 출력(On)한 상태로 유지시켜 방범을 요구하는 사용자가 충분히 대피 준비 및 방어 행동 등이 이루어지도록 하는 방범 경보 작동이 제어됨을 타이밍차트를 나타낸 것이다.
또, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 2 실시 예는 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 크게 도너츠형 본체(21)와 상부 및 하부 공통 접점 판(22)(23), 상부 및 하부 공통 접점 연결단자(24)(25), 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27), 내측 및 외측 가변저항 출력단자(28)(29), 전도성 금속 볼(30)로 구성된 형태를 갖는다.
이때, 상기 도너츠형 본체(21)는 비전도성 재질을 이용하여 성형한 것으로 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공(211)이 구비된 상,하 커버(212)(213)를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 가짐은 물론, 내부에는 전도성 금속 볼(30)이 유동 및 구름 운동할 수 있도록 측단면이 사각 형상을 갖고 원형 링 형상의 볼 유동 공간부(214)가 구비된 형태를 갖는다.
또, 상기 상부 및 하부 공통 접점 판(22)(23)은 전도성 물질을 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내 상,하면에 각각 와셔 형태로 도포된 형태를 갖는다.
또한, 상기 상부 및 하부 공통 접점 연결단자(24)(25)는 상단부가 각각 상기 상부 및 하부 공통 접점 판(22)(23)에 전기적으로 연결된 형태를 갖고 하단부 일부는 도너츠형 본체(21)의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치되어, 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 상호 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 2 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
또, 상기 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)은 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내측 및 외측 면에 각각 원통 형태로 설치되되, 수직방향으로 각각 일부가 절단된 형태를 갖고 전도성 금속 볼(30)의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)으로는, 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내면 또는 외면에 니크롬(NiCr) 박판을 안착하거나 또는 카본 인쇄 필름을 접착하는 방법 등을 통해 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 내측 및 외측 가변저항 출력단자(28)(29)는 일단부가 상기 내측 및 외측 가변저항 판(26)(27)의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고, 타단부 일부는 상기 도너츠형 본체(21)의 상면 및 하면 외측으로 돌출되게 설치되어, 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 상호 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 2 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 스위칭 작동방식이 적용된 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
이때, 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내에 설치되는 상기 상부 또는 하부 공통 접점 판(22)(23)과 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27)의 근접부 사이에는 상호 간 전기적인 절연상태 유지를 위해 소정 폭을 갖는 상호 절연용 공간부(215)를 형성시켜 주는 것이 바람직하다.
또, 상기 전도성 금속 볼(20)은 상기 도너츠형 본체(21) 내 볼 유동 공간부(214)의 폭 및 높이보다 약간 작은 지름을 갖도록 전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 도너츠형 본체(21)의 볼 유동 공간부(214) 내에 유동 및 구름 이동 가능하게 설치된다.
이와 같은 전도성 금속 볼(30)은 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체(21)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부(214) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 원통형 링 형상을 갖는 볼 유동 공간부(214) 내에서 구름 운동하며 위치가 변화될 때 변위된 위치에서 상부 또는 하부 공통 접점 판(22)(23)과 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27) 사이를 전기적으로 연결 즉, 상부 공통 접점 판(23)과 내측 가변저항 판(26) 사이 또는 상부 공통 접점 판(23)과 외측 가변저항 판(27) 사이 또는 하부 공통 접점 판(24)과 내측 가항 판(26) 사이 또는 하부 공통 접점 판(24)과 외측 가변저항 판(27) 사이 중 어느 한 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 내측 또는 외측 가변저항 판(26)(27)의 저항값을 결정하여 중앙제어 회로부(95)(107)로 출력시켜 줄 수 있도록 하는 가변저항기의 가동단자와 같은 매개기능을 수행한다.
이때, 상기 전도성 금속 볼(30)은, 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 둥근 사각 함체형 또는 땅콩 형 또는 구형 또는 타원형 볼 형태 중 어느 한 형태로 성형하되, 상기 전도성 금속 볼(30)의 내부에는 도 15 및 도 16과 같이 구형 공간부(30a)를 구비시키고, 상기 구형 공간부(30a) 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(30b)이 충진된 구형 볼(30c)이 설치된 형태를 갖는다.
또한, 상기 구형 볼(30c) 내에 충진되는 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(30b)의 체적은, 민감성 조절을 위해 상기 구형 볼(30c)의 전체 체적 대비 10~90% 범위 내에서 임의의 체적을 갖게 설정하였다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 3 실시 예는 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 크게 도너츠형 본체(31)와, 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33), 상부 및 하부 가변저항 출력단자(34)(35), 전도성의 공통 접점 판(36), 공통 접점 연결단자(37) 및 전도성 금속 볼(38)로 구성된 형태를 갖는다.
이때, 상기 도너츠형 본체(31)는 비전도성 재질을 이용하여 성형한 것으로, 수직방향 중심선을 따라, 조립용 나사 또는 조립 위치 지정 봉이 관통되는 원통형 통공(311)이 구비된 상,하 커버(312)(313)를 상호 분해 조립 가능하게 결합한 형태를 가짐은 물론 내부에는 전도성 금속 볼(38)이 상면 또는 하면에 접동되고 외측 내면에 접동된 상태에서 유동 및 구름 운동할 수 있도록 상,하면이 외측 상,하방향으로 각각 경사져 외측으로 돌출되게 설치된 공통 접점 연결단자(37)측으로 볼(38)이 밀착되어지도록 측단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 볼(38)이 외측면으로 몰리도록 형성된 원형 링 형상의 볼 유동 공간부(314)가 구비된 형태를 갖는다.
또, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)은, 종단면이 내측으로 누운 사다리꼴 형상을 갖는 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 내 상,하면에서 일부가 절단된 와셔 형태로 성형된 형태를 갖고, 후술하는 전도성 금속 볼(38)의 위치에 대응하여 각기 다른 가변 저항값을 출력해 주는 기능을 수행한다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)은 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 내 상,하면에 직접 패턴 형태를 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 안착하여 성형하는 등의 방법으로 형성 및 설치할 수 있다.
또한, 상기 상부 및 하부 가변저항 출력단자(34)(35)는, 일단부가 상기 상부 및 하부 가변저항 판(32)(33)의 일단부에 각각 전기적으로 연결된 형태를 갖고, 타단부는 도너츠형 본체(31)의 상면 및 하면 외측으로 각각 돌출되게 설치되어, 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 상호 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 3 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
또, 상기 전도성의 공통 접점 판(36)은, 전도성 물질을 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 외측 면에 원통 형태로 도포시킨 형태를 갖는다.
이때, 상기 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)과 공통 접점 판(36)의 근접부 사이에는 상호 간 전기적인 절연상태 유지를 위해 소정폭을 갖는 상호 절연용 공간부(315)를 형성시켜 주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공통 접점 연결단자(37)는 상단부 일부가 상기 공통 접점 판(36)과 전기적으로 연결된 형태를 갖고, 하단부 일부는 도너츠형 본체(31)의 하면 외측으로 돌출되게 설치되어, 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 상호 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 3 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
또, 상기 전도성 금속 볼(38)은 전술한 바와 같이 전도성 금속으로 성형한 것으로, 상기 도너츠형 본체(31)의 볼 유동 공간부(314) 내에 유동 및 구름 이동 가능하게 설치된다.
이와 같은 상기 전도성 금속 볼(38)은, 진동 또는 지진으로 인해 상기 도너츠형 본체(31)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 원형 링 형상을 갖는 볼 유동 공간부(314) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 위치가 변화되며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)과 공통 접점 판(36) 사이 즉, 상부 가변저항 판(32)과 공통 접점 판(36) 사이 또는 하부 가변저항 판(33)과 공통 접점 판(36) 사이를 전기적으로 연결시켜 그 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(32)(33)의 저항값을 결정하여 상기 중앙제어 회로부(95)(107)로 출력시켜 줄 수 있도록 하는 가변저항기의 가동단자와 같은 매개기능을 수행한다.
이때, 상기 전도성 금속 볼(38)은 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 사각 구형 또는 땅콩형 구형 또는 원 구형 또는 타원형 볼 형태 등 다양한 형상으로 성형하여 사용할 수 있다.
또, 상기 전도성 금속 볼(38)의 내부에는 도 15 및 도 16과 같이 구형 공간부(38a)를 구비시키고, 상기 구형 공간부(38a) 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(38b)이 충진된 구형 볼(38c)이 설치된 형태를 갖는다.
또한, 상기 구형 볼(38c) 내에 충진되는 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(38b)의 체적은, 민감성 조절을 위해 상기 구형 볼(38c)의 전체 체적 대비 10~90% 범위 내에서 임의의 체적을 갖게 설정하였다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서의 제 4 실시 예는 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 크게 박스형 본체(41)와 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43), 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자(44)(45), 전도성 금속 볼(46)로 구성한 형태를 갖는다.
이때, 상기 박스형 본체(41)는 모서리가 둥근 사각 또는 직사각 또는 정사각 박스 형태를 갖도록 비전도성 재질을 이용하여 상호 분해 조립 가능한 상,하 커버(412)(413)로 구성하되, 내부에는 전도성 금속 볼(46)이 상면 또는 하면에 접동된 상태에서 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동할 수 있도록 속이 빈 볼 유동 공간부(414)가 구비되게 성형한 형태를 갖는다.
또, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)은, 상기 박스형 본체(41)의 볼 유동 공간부(414) 상,하면에서 횡방향에 대해서 정해진 간격을 두고 길이방향으로 복수의 저항패턴(421)(431)들이 형성되되, 그 간격은 전도성 금속 볼(46)의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 두 저항패턴이 전도성 금속 볼(46)에 의해 전기적으로 정도로 좁은 간격을 갖게 형성한 형태를 가짐은 물론 상기와 같이 전도성 금속 볼(46)에 의해 서로 인접한 두 저항패턴이 전기적으로 상호 연결되면, 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 최종적인 가변 저항값으로 나타난다.
이때, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)의 저항패턴(421)(431)들은 필름상에 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 필름상에 안착하여 성형한 형태를 가진다.
또한, 상기 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자(44)(45)는, 상기 상부 및 하부 가변저항 판(42)(43)에 각각 구비된 저항패턴(421)(431)들의 일단부 및 타단부(예를 들어 하부 저항패턴 연결단자(45)의 일단부와 상부 저항패턴 연결단자(44)의 타단부)에 각각 상단부들이 전기적으로 연결된 상태에서 저단부들은 상기 박스형 본체(41)의 저면 양측으로 정해진 간격을 유지한 체 각각 일렬로 돌출되게 설치된 형태를 갖는다.
이와 같은 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자(44)(45)는, 인쇄회로 기판에 구비된 패턴에 납땜 등을 통해 상호 전기적으로 연결됨과 동시에 인쇄회로 기판상에 제 3 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센(S)로써 저항값 가변방식의 진동감지센서가 고정 설치된 형태를 유지하도록 한다.
또한, 상기 전도성 금속 볼(46)은 전도성 금속인 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 갖는 사각 구형 또는 땅콩형 구형 또는 원 구형 또는 타원형 볼 형태로 성형한 형태를 갖고 상기 박스형 본체(41)의 볼 유동 공간부(414) 내에 360°전방위에 대해 유동 및 구름 이동 가능하게 설치된다.
이와 같은 전도성 금속 볼(46)은 진동 또는 지진으로 인해 상기 박스형 본체(41)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후는 물론 전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동은 통해 위치가 변화되며, 그렇게 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판(42)(43)에 각각 형성되어 있는 복수의 저항패턴(421)(431) 중 서로 인접된 저항패턴을 상호 전기적으로 연결시켜, 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 최종 가변 저항값으로 나타나게 하는 가변저항기의 가동단자와 같은 기능을 수행한다.
이때, 상기 전도성 금속 볼(46)은 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 사각 구형 또는 땅콩형 구형 또는 원 구형 또는 타원형 볼 형태 등 다양한 형상으로 성형하여 사용할 수 있다.
또, 상기 전도성 금속 볼(46)의 내부에는 도 15 및 도 16과 같이 구형 공간부(46a)를 구비시키고, 상기 구형 공간부(46a) 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(46b)이 충진된 구형 볼(46c)이 설치된 형태를 갖는다.
또한, 상기 구형 볼(46c) 내에 충진되는 점성이 높은 오일 또는 젤(Gel) 내지 미끄럼성이 낮은 고무 등의 중량물질(46b)의 체적은, 민감성 조절을 위해 상기 구형 볼(46c)의 전체 체적 대비 10~90% 범위 내에서 임의의 체적을 갖게 설정하였다.
한편, 도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 제 4 실시 예를 통해 검출되는 가변저항값의 등가 회로도 및 전기적 작용 상태도를 나타낸 것이며, 이 등가회로와 전기적 작용 상태도를 기초로 다른 실시 일례를 들자면, 전도성 금속 볼(46)의 위치에 해당하는 가변 저항값을 X축의 각도(기울기 값) 데이터로 취하고, 그 가변 저항값이 일어난 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자(44)(45)의 위치를 Y축의 각도(기울기 값)데이터로 취하며, 그의 두 가지 각도 데이터를 취한 곳이 상부 가변저항 판(42)이면 Z축의 상향으로 판단하고, 하부 가변저항 판(43) 쪽이면 Z축의 상향으로 판단하게 되는 것이다.
상기 각도(기울기 값) 데이터를 얻으려면, 저항값 가변형 전방위 진동감지센서(S)와 중앙제어 회로부(95)(107)의 연결이 직접 접속하지 않고, 도시 생략한 인코딩 및 스위치 매트릭스 회로부를 거쳐서 신호가 전달되어지게 구성하는 것으로서, 진동 감지 목적 외에 각속도, 가속도, 기울기의 정량적 검출을 위한 변형 실시에 따른 일례로 제시할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 상기 전방위 복합감지센서(S)로써 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서는 저가이면서도 초소형으로 제조가 가능함은 물론 하나의 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 진동의 형태와 P파와 S파 같은 지진파의 종류 및 지진파의 충격 강도 등을 명확하게 분석 및 파악할 수 있으므로 제품 자체의 상품성과 지진감지에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 전방위 복합감지센서(S)로써 상기한 저항값 가변방식의 진동감지센서들이 구비된 본 발명 장치는 단독 사용은 물론 각종 전기전자기기에 쉽게 설치하여 진동 및 지진을 정확히 검출할 수 있으므로 제품의 호환성을 대폭 증대시킬 수 있음은 물론 지진으로 인해 발생할 수 있는 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 인명 사상 등에 대해 효과적으로 대비할 수 있다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 5 실시 예는 도 17 내지 도 20에 도시한 바와 같이, 크게 튜브형 본체(51)와 발광소자(52) 및 수광소자(53), 광 간섭 작용체(54)로 구성한 형태를 갖는다.
이때, 상기 튜브형 본체(51)는 비전도성 재질을 이용하여 속이 빈 튜브 형상으로 성형하되, 내부 공간부의 중간부에서 가로방향으로는 광 간섭 작용체 설치홈(511)이 성형된 형태를 갖는다.
또, 상기 발광소자(52)로는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 발광소자(52)는 상기 튜브형 본체(51)의 상면 저부에서 하부를 향해 설치되어 수광소자(53) 측으로 빛을 발생시키는 기능을 수행한다.
즉, 상술한 발광소자(52)들은 자외선(UV) 내지 적외선(IR) 대역인 약200~1,000[nm] 파장대 중에서 소정 대역의 중심 파장을 갖는 빛(광선)을 방사하는 전자부품소자로서, LED 및 가스 봉입 튜브 램프 및 OLED 및 EL 램프 등이 있다.
또한, 상기 수광소자(53)로는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 수광소자(53)는 상기 튜브형 본체(51)의 하면 상부에서 상부를 향해 설치되어 광 간섭 작용체(54)를 통과하는 발광소자(52)의 빛을 수광하여 재난 및 재해 경보장치의 중앙제어 회로부(95)(107)로 전달해주는 기능을 수행한다.
즉, 상술한 수광소자(53)들은 크게는 '광도전 효과형 수광소자'와 '광기전력형 수광소자'가 있는데, 이때 상기 광도전 효과형 수광소자는 광이 물체에 조사되었을 때, 물체의 도전율이 증감하는 현상을 이용한 광센서의 일종으로, CDS(황하카드뮴), CdSe(셀렌화카드뮴), PbS(황화납), PbSe(셀렌화납) 등이 있다.
여기서, CdS 나 CdSe 등은 분말로 성형하고 소성하여 만들어진 것이 많으며, 근적외선 검출기(near­detector)로써 1~3.4[μ]의 파장영역에서 검출 감도가 가장 높은 적외선용으로는, PbS, PbSe가 있으며, 또는 Au를 도핑한 Ge:Au나 Hg1-xCdxTe 등이 사용되고 있다.
CdS는 고감도 소재로서 소형으로 저렴하며 전력 용량이 많지만, 응답 속도가 느리다. 광도전 효과를 이용한 광센서의 특징으로는 비교적 간단한 구조를 가진다는 것이며, 광도전셀이라고 부르기도 한다.
그러나 광 기전력 센서에 비해 잡음이 크고 항상 바이어스를 인가하여야 하기 때문에 열 발생에 의한 성능이 저하할 수 있다는 것이 단점이다.
상기 광전력형 수광소자는, 광기전력효과[光起電力效果, photovoltaic effect]를 이용한 수광센서의 일종으로서, 그의 종류는 다음과 같다.
반도체의 p-n 접합부나 정류 작용이 있는 금속과 반도체의 경계면에 강한 빛을 입사시키면, 반도체 중에 만들어진 전자와 정공이 접촉 전위차 때문에 분리되어 양쪽 물질에서 서로 다른 종류의 전기가 나타나는 '광기전력'이 발생하는 현상을 말한다.
이때 만들어지는 전류를 광전류라 하며, 포토다이오드나 광전지에 응용된다.
포토 커플러, 포토 인터럽트, 포토 아솔레이터, 포토 다이오드(포토 다이오드의 종류, 핀, 어밸런치, 쇼트키, 피엔타입 등등), 포토 트렌지스터, 포토 에프이티, 포토 트라이액(영문으로는, Photo Coupler, Interrupter, Isolator, TR, Diode(PiN, Avalanche, Schottky, PN..)), Mos-FET, Triac 및 'PSD(반도체 위치 검출 소자, position sensitive device)' 등이 있다.
주요 특성은 입사광에 대한 광전류 출력의 직선성이 좋고, 응답 특성이 양호하며, 광대역의 파장 감도를 갖고, 저잡음이며, 소형, 경량, 진동, 충격에 강하고, 출력 전류가 작으며(증폭 회로가 필요), "UV 파장 대역은, 주로 'Schottky Photo Diode를 적용"한다.
또, 상기 광 간섭 작용체(54)는 다양한 형태로 제조된 상태에서 상기 튜브형 본체(51) 내의 중간부에 형성된 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에서 가로방향으로 설치된 형태를 갖는다.
이와 같은 광 간섭 작용체(54)는, 진동이나 지진이 없는 통상시에는 상기 튜브형 본체(51)의 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에서 수형방향 즉, 빛 조사방향에 대해 직각방향을 유지하다가, 진동 또는 지진으로 인해 상기 튜브형 본체(51)에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 전방위로 유동되며 수광소자(53) 측으로 조사되고 있는 발광소자(52)의 빛 투과량을 변화시켜 주는 기능을 수행한다.
한편, 상기 튜브형 본체(51) 내의 중간부에 형성되는 광 간섭 작용체 설치홈(511)의 형상에 따라 그 내부에 설치되는 광 간섭 작용체(54) 형상도 다양하게 제작할 수 있다.
그 일 예로, 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511)을 도 17 및 도 18과 같이, 측단면이 "⊂⊃" 형상을 갖도록 성형한 경우, 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에 전방위 유동 가능하게 설치되는 상기 광 간섭 작용체(54)는 도 17과 같이 측단면이 "△" 형상을 갖고 외면에 정해진 각도를 두고 집중렌즈(541)를 배치하여 진동 시에 집중렌즈(541)의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 성형할 수도 있고, 또 도 18과 같이 원판 형상을 갖게 성형하되, 상,하면에는 평면 확산렌즈(542)들을 정해진 간격을 두고 배치하여 진동 시에 확산렌즈(542)의 위치변동 작동으로 빛의 통과량이 변화되게 성형할 수도 있다.
다른 예로는 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511)을 도 19 및 도 20과 같이, 측단면이 "
Figure 112022041250796-pat00007
Figure 112022041250796-pat00008
" 형상을 갖도록 성형하고, 수직방향으로 톱니 형상을 갖게 성형된 각각의 홈 내에서 가로방향으로는 원판 형상을 갖는 상,하부 2개 또는 상,중,하부 3개의 광 간섭 작용체(54)를 전방위 유동 가능하게 설치할 수도 있다.
이때, 측단면이 "
Figure 112022041250796-pat00009
Figure 112022041250796-pat00010
" 형상을 갖도록 성형한 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에 설치되는 상기 광 간섭 작용체(54)의 일 예로는 도 21과 같이, 원판 형상을 갖는 필름(543)상에 각각 광 투과율이 서로 다르도록 엠보싱 처리 또는 그물망 인쇄 처리 또는 펀칭 처리한 렌즈(544)들을 일체로 형성하여, 진동 시에 렌즈들의 위변(位變)으로 빛의 통과량이 변화되게 할 수 있다.
또, 측단면이 "
Figure 112022041250796-pat00011
Figure 112022041250796-pat00012
" 형상을 갖도록 성형한 상기 광 간섭 작용체 설치홈(511) 내에 설치되는 상기 광 간섭 작용체(54)의 다른 예로는 도 22와 같이, 원판 형상을 갖는 상기 광 간섭 작용체(54) 중 상,하부 또는 상,중,하부에 설치되는 광 간섭 작용체(54)의 중량이 서로 다르도록 그 상면에 각각 서로 다른 개수의 중량체(545)를 더 설치할 수도 있다.
이 밖에도, 상기 광 간섭 작용체(54)의 렌즈 대신 도 23과 같이, 관통 다공 처리된 유리로 성형할 수도 있고, 또는 수지재 구슬로 대치할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 본 발명에서는 상기 전방위 복합감지센서(S)로써 제 5 실시 예와 같은 구성의 광량 검지식이 적용된 진동감지센서는 저가이면서도 초소형으로 제조할 수 있음은 물론 하나의 광량 검지식 진동감지센서를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 진동의 형태와 P파와 S파 같은 지진파의 종류 및 지진파의 충격 강도 등을 명확하게 분석 및 파악할 수 있으므로 제품 자체의 상품성과 지진감지에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 본 발명 장치는 단독 사용은 물론 각종 전기전자기기에 쉽게 설치하여 진동 및 지진을 정확히 검출할 수 있으므로 제품의 호환성을 대폭 증대시킬 수 있음은 물론 지진으로 인해 발생할 수 있는 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 인명 사상 등에 대해 효과적으로 대비할 수 있다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 6 실시 예는 도 24 내지 도 27에 도시한 바와 같이, 크게 함체형 본체(61)와 발광소자(62), 수광소자(63), 발광 빛 집광용 렌즈(64), 수광 빛 집광용 투명창(65), 탄성축(66) 및 광 간섭용 질량추(67)로 진동감지센서를 구성한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 함체형 본체(61)는, 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 하부 케이스(611)와 상부 케이스(612)를 성형한 다음 속이 빈 함체 형상을 갖게 상호 결합한 것으로, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽(613)(614)이 수직방향으로 형성시켜 줌으로 인해 내부가 제 1 내지 제 3 공간부(615)~(167)를 가짐은 물론, 상기 제 2 공간부(616)의 상하면에는 탄성축 설치홈(618)이 형성된 형태를 갖는다.
또, 상기 발광소자(62)는 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 발광소자(62)는 인쇄회로기판(621)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(61)의 일측 내면에 설치되어 수광소자(63) 측으로 빛을 발생시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광소자(63)는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 수광소자(63)는 인쇄회로기판(631)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(61)의 타측 내면에서 상기 발광소자(62)와 맞보는 형태로 설치되어 제 2 공간부(616)를 통과하는 발광소자(62)의 빛을 수광하여 재난 및 재해 경보장치의 중앙제어 회로부(95)(107)로 전달해주는 기능을 수행한다.
또, 상기 발광 빛 집광용 렌즈(64)는 양단부에 각각 볼록 렌즈와 오목렌즈를 일체로 구비한 형태를 갖고, 상기 함체형 본체(61) 내의 제 1 공간부(615)에 위치된 상태에서 볼록렌즈가 구비된 일단부가 상기 제 1 격벽(613)에 형성된 렌즈 고정홈(613a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 발광 빛 집광용 렌즈(64)는 상기 발광소자(62)로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(63) 측으로 보내주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광 빛 집광용 투명창(65)는 사각 판체 형상을 갖고 상기 함체형 본체(61) 내의 제 2 격벽(614)에 형성된 투명창 고정홈(614a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 수광 빛 집광용 투명창(65)은 상기 발광 빛 집광용 렌즈(64) 및 제 2 광간부(616)를 통해 발광소자(62)에서 송출되어 오는 빛을 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(63) 측으로 투과시켜 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 탄성축(66)은 빛 반사 방지를 위해 무광택으로 성형한 것으로, 상기 함체형 본체(61)의 제 2 공간부(616) 내에서 수직방향 중심선에 위치된 상태에서 상,하단부가 탄성축 설치홈(618)에 끼워져 접착제를 통해 고정 설치된다.
또한, 상기 광 간섭용 질량추(67)는 특정 형상을 가짐은 물론 빛 반사를 방지하기 위한 무광체로 형성된 형태는 갖고 기본적으로 상기 탄성축(66)의 중앙부에 고정 설치된 상태에서, 상기 함체형 본체(61)에 충격이나 진동이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 광 전달 공간부인 제 2 공간부(616) 내에서 탄성축(66)을 기점으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리며 수광소자(63) 측으로 조사되고 있는 발광소자(62)의 빛 투과량을 변화시켜 수광소자(63)에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 탄성축(66)이 단순히 봉 형상을 가질 경우, 상기 광 간섭용 질량추(67)는 도 24 및 도 25와 같이, 상기 탄성축(66)에 끼워져 상하로 움직일 수 있는 파이프 관 형태의 중심축(671)을 구비시킴은 물론 상기 중심축(671)의 외주면에는 비대칭 중량형 날개(672)를 하나 이상 설치한 형태를 갖는다.
그러나 상기 탄성축(66)의 상,하단 일부에 도 26 및 도 27과 같이, 코일스프링(661)이 일체로 구비된 경우에는, 상기 광 간섭용 질량추(67)를 상하 대칭형 각뿔 또는 피라미드 형태를 갖도록 성형시켜, 상기와 같이 코일스프링(661)을 일체로 구비한 탄성축(66) 중앙에 고정 설치된 형태를 갖는다.
한편, 상기 함체형 본체(61)를 성형할 때, 상기 제 2 공간부(616)가 위치된 상,하면에 도 25와 같이 각각 하나 이상의 연기 유입공(616a)과 연기 배출공(616b)을 더 형성하여 주게 되면, 본 발명의 제 6 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S)를 진동감지센서는 물론 연기감지센서로도 활용할 수 있다.
즉, 발광소자(62)와 수광소자(63), 발광 빛 집광용 렌즈(64), 수광 빛 집광용 투명창(65), 탄성축(66) 및 광 간섭용 질량추(67)가 내부에 구비된 상기 함체형 본체(61)의 제 2 공간부(616)가 위치된 상,하면에 각각 하나 이상의 연기 유입공(616a)과 연기 배출공(616b)을 더 형성시켜 주게 되면, 외부에서 화재 등이 발생되어 연기가 상기 연기 유입공(616a)을 통해 상기 함체형 본체(61)의 제 2 공간부(616) 내로 유입된 다음 연기 배출공(616b)을 통해 외부로 배출되는 과정에서 연기에 의해 발광소자(62)에서 발생되는 빛의 투과율이 크게 떨어지게 되어 수광소자(63)에서 수광되는 빛의 수광량도 그만큼 많이 떨어지게 된다.
따라서, 상기 수광소자(63)의 출력신호를 입력받아 지진이나 화재 등의 발생을 판단하는 중앙제어 회로부(95)(107)에서 제 6 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S)인 광량 검지식의 진동감지센서를 통해 지진은 물론 연기 및 화재의 발생 여부를 정확히 인식하고 필요한 조치를 취할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 본 발명에서는 상기 전방위 복합감지센서(S)로써 제 6 실시 예와 같은 구성의 광량 검지식이 적용된 진동감지센서는 저가이면서도 초소형으로 제조할 수 있음은 물론 하나의 광량 검지식 진동감지센서를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 진동의 형태와 P파와 S파 같은 지진파의 종류 및 지진파의 충격 강도 및 및 연기나 화재 등을 명확하게 분석 및 파악할 수 있으므로 제품 자체의 상품성과 지진 및 화재감지에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 본 발명 장치는 단독 사용은 물론 각종 전기전자기기에 쉽게 설치하여 진동 및 지진을 정확히 검출할 수 있으므로 제품의 호환성을 대폭 증대시킬 수 있음은 물론 지진으로 인해 발생할 수 있는 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 인명 사상 등에 대해 효과적으로 대비할 수 있다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 7 실시 예는 도 28에 도시한 바와 같이, 함체형 본체(71)와 발광소자(72), 수광소자(73), 발광 빛 집광용 렌즈(74) 및 수광 빛 집광용 투명창(75)으로 연기감지센서를 구성한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 함체형 본체(71)는 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 하부 케이스(711)와 상부 케이스(712)를 성형하고, 이를 속이 빈 함체 형상으로 결합된 형태를 갖는 것으로, 내부에는 정해진 간격을 두고 제 1 및 제 2 격벽(713)(714)을 수직방향으로 형성하여 줌으로 인해 내부가 제 1 내지 제 3 공간부(715)~(717)로 구획된 형태를 짐을 물론 상기 제 2 공간부(716)의 상하면에는 각각 하나 이상의 연기 유입공(716a)과 연기 배출공(716b)이 형성된 형태를 갖는다.
또, 상기 발광소자(72)는 전방위 복합감지센서(S)에 대한 제 6 실시 예에서와 마찬가지로 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 발광소자(72)는 인쇄회로기판(721)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(71)의 일측 내면에 설치되어 수광소자(73) 측으로 빛을 발생시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광소자(73)는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 수광소자(73)는 인쇄회로기판(731)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(71)의 타측 내면에서 상기 발광소자(72)와 맞보는 형태로 설치되어 제 2 공간부(716)를 통과하는 발광소자(72)의 빛을 수광하여 재난 및 재해 경보장치의 중앙제어 회로부(95)(107)로 전달해주는 기능을 수행한다.
또, 상기 발광 빛 집광용 렌즈(74)는 상기 함체형 본체(71) 내의 제 1 공간부(715)에 위치된 상태에서 일단부가 상기 제 1 격벽(713)에 형성된 렌즈 고정홈(713a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 발광 빛 집광용 렌즈(74)는 상기 발광소자(72)로부터 송출되는 빛을 모아서 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(73) 측으로 보내주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광 빛 집광용 투명창(75)은 상기 함체형 본체(71) 내의 제 2 격벽(714)에 형성된 투명창 고정홈(714a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는디.
이와 같은 수광 빛 집광용 투명창(75)은, 상기 발광 빛 집광용 렌즈(74)와 제 2 공간부(716)를 통해 발광소자(72)에서 송출되어 오는 빛을 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 수광소자(73) 측으로 투과시켜 주는 기능을 수행한다.
이와 같은 구성을 갖는 전방위 복합감지센서(S)로써의 연기감지센서가 설치되어 있는 주변에서 연기가 발생되어 상기 함체형 본체(71)의 제 2 공간부(716)의 하면에 형성된 연기 유입공(716a)을 통해 제 2 공간부(716) 내로 유입된 다음 연기 배출공(716b)을 통해 외부로 배출되게 되면, 발광소자(72)에서 발생되는 빛의 투과율이 연기에 의해 크게 떨어지게 되므로 수광소자(73)에서 수광되는 빛의 수광 량도 그만큼 많이 떨어지게 된다.
따라서 상기 수광소자(73)의 출력신호를 입력받아 화재 등의 발생을 판단하는 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서 제 7 실시 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S) 즉, 연기감지센서를 통해 화재의 발생 여부를 정확히 인식하고 필요한 조치를 취할 수 있다.
한편, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서의 제 8 실시 예는 도 29a~도 29c와 도 30a~도 30c 및 도 31a~도 31c에 도시한 바와 같이, 크게 함체형 본체(81)와 발광소자(82), 수광소자(83), 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84),수광 빛 집광용 렌즈(85), 복수의 탄성부재(86) 및 복수의 광 간섭용 질량추(87)로 구성한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 함체형 본체(81)는 불연성 및 난연성 수지재 또는 금속재를 이용하여 상,하부 케이스(812)(811)를 형성하고, 이를 속이 빈 함체 형상으로 결합한 형태를 갖는 것으로, 중앙에 형성되는 빛 통과 공간부(816)의 양측에서 수직방향으로 형성된 제 1 및 제 2 격벽(713)(714)의 양 외측으로 발광소자 및 수광소자 설치부(815)(817)가 각각 일체로 성형된 형태를 갖는다.
또, 상기 발광소자(82)는 전방위 복합감지센서(S)에 대한 제 6 및 제 7 실시 예에서와 마찬가지로 발광다이오드(LED) 또는 EL 램프(electroluminescent lamp) 또는 자외선 발광소자 또는 적외선 발광소자 중 어느 하나 또는 다른 종끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 발광소자(82)는 인쇄회로기판(821)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(81)의 일측에 형성된 발광소자 설치부(815) 내부에 설치되어 수광소자(83) 측으로 빛을 발생시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광소자(73)는 황하카드뮴센서(CdS) 또는 적외선 트랜지스터(Photo TR) 또는 포토다이오드(Photo diode) 또는 자외광센서들 중 어느 하나 또는 다른 종(異種)끼리 복수 개를 설치한 것을 포함하며, 이와 같은 수광소자(83)는 인쇄회로기판(831)에 고정 설치된 상태에서 상기 함체형 본체(81)의 타측에 형성된 수광소자 설치부(817) 내부에서 상기 발광소자(82)와 맞보는 형태로 설치되어 상기 함체형 본체(81)의 중앙에 형성된 빛 통과 공간부(816)를 통과한 발광소자(82)의 빛을 수광하여 재난 및 재해 경보장치의 중앙제어 회로부(95)(107)로 전달해주는 기능을 수행한다.
또, 상기 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84)는 콜리메이팅 내지는 협각 렌즈(일명 "Collimated Lens")로써, 상기 함체형 본체(81)의 일측 발광소자 설치부(815)와 중앙의 빛 통과 공간부(816) 사이에 형성된 제 1 격벽(813)에 렌즈 고정홈(813a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84)는 상기 발광소자(82)로부터 송출되는 빛을 집광하여 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 중앙의 빛 통과 공간부(816)를 통해 수광소자(83) 측으로 평행 직선 빛줄기 형태로 보내주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 수광 빛 집광용 렌즈(85)는 투명창 또는 오목 렌즈로써 상기 함체형 본체(81)의 타측 수광소자 설치부(817)와 중앙의 빛 통과 공간부(816) 사이에 형성된 제 2 격벽(814)에 렌즈 고정홈(814a)에 착탈 가능하게 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 수광 빛 집광용 렌즈(85)는 상기 발광소자(82)에서 송출된 후 상기 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84)를 통해 집광된 다음, 상기 함체형 본체(81)의 중앙부에 형성되어 있는 빛 통과 공간부(816)를 통과하여 전달되어 오는 빛을 광 유실이나 광 산란의 발생이 없이 집광 및 포집하여 수광소자(83) 측으로 전달시켜 주는 기능을 수행한다.
또, 상기 복수의 탄성부재(86)는 빛 반사 방지를 위해 무광택의 유동 탄성체로 성형한 것으로, 상기 함체형 본체(81)의 중앙에 형성된 빛 통과 공간부(816) 내에서 다양한 방향으로 배치된 후, 저단부가 바닥면에 각각 접착을 통해 고정된 형태를 갖는다.
이때, 상기 탄성부재(86)들은, "I"자 형상 또는 "
Figure 112022041250796-pat00013
" 형상 또는 "┗┓" 형상 등 다양한 형태로 절곡 성형한 핀 스프링을 포함하며, 이와 같은 형상을 갖는 탄성부재(86)들 중 "┗┓" 형상을 갖는 탄성부재(86)의 절곡부 중 어느 한 절곡 부위에는 탄성부재(86) 자체의 탄성력을 증진시키기 위해 비틀림 스프링부(861)를 일체로 더 구비시켜 준 형태를 갖는다.
또한, 상기 복수의 광 간섭용 질량추(87)는 대략 직사각 또는 원봉 등의 형상을 갖되 빛 반사를 방지하기 위한 무광체로 형성된 형태를 갖는 것으로, 상기 탄성부재(86)들의 상단부에 각각 유동 및 회동 가능하게 축지된 형태를 갖는다.
이와 같은 광 간섭용 질량추(87)들은 상기 함체형 본체(81)에 충격 또는 진동이 가해지거나 상기 함체형 본체(81)가 특정 방향으로 기울어질 각각 전방향으로 변위되는 상기 탄성부재(86)들의 상단부에서 탄력적으로 상,하,좌,우 전방위로 흔들리거나 회전되며, 상기 함체형 본체(81)의 중앙 빛 통과 공간부(816)을 통해 수광소자(83) 측으로 조사되고 있는 발광소자(82)의 불빛에 간섭을 일으키는 방식을 통해 빛 투과량을 변화시켜 수광소자(83)에서 수광되는 광량이 변화되게 하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 광 간섭용 질량추(87)들의 질량이 원하는 질량보다 적게 나갈 경우, 도 29a~도 29c와 같이 볼 형태를 갖는 질량 부가추(871)을 상기 광 간섭용 질량추(87)들의 양측면 또는 상면부에 부가 설치해 주게 되면 원하는 질량을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 진동이나 지진 발생시 상기 탄성부재(86)들의 상단부에 각각 유동 및 회동 가능하게 축지된 형태를 갖는 상기 광 간섭용 질량추(87)들이 보다 더 원활히 유동 및 회전되며 상기 발광소자(82)에서 조사되는 빛에 대한 간섭을 효과를 증진시킬 수 있다.
또, 본 발명에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서에 대한 제 8 실시 예의 변형 예로써 상기 함체형 본체(81)를 성형할 때, 상기 함체형 본체(81)의 빛 통과 공간부(816) 상,하면에 도 29b와 도 30b 및 도 31b와 같이, 각각 하나 이상의 연기 유입공(816a)과 연기 배출공(816b)을 더 형성하여 주게 되면, 광량 검지식 진동감지센서로 제조한 상기 전방위 복합감지센서(S)를 연기감지센서로도 활용할 수 있다.
즉, 발광소자(82)와 수광소자(83), 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈(84),수광 빛 집광용 렌즈(85), 복수의 탄성부재(86) 및 복수의 광 간섭용 질량추(87)가 내부에 구비된 상기 함체형 본체(81)의 중앙 빛 통과 공간부(816)가 위치된 상,하면에 각각 하나 이상의 연기 유입공(816a)과 연기 배출공(816b)을 더 형성시켜 주게 되면, 외부에서 화재 등이 발생되어 연기가 도 29c와 도 30c 및 도 31c와 같이, 상기 연기 유입공(816a)을 통해 상기 함체형 본체(81)의 중앙 빛 통과 공간부(816) 내로 유입된 다음 연기 배출공(816b)을 통해 외부로 배출되는 과정에서 연기에 의해 발광소자(82)에서 발생되는 빛의 투과율이 크게 떨어지게 된다.
따라서, 수광소자(83)에서 수광되는 빛의 수광 량도 그만큼 많이 떨어지게 되므로 상기 수광소자(83)의 출력신호를 입력받아 지진이나 화재 등의 발생을 판단하는 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서에 대한 제 8 실시 예의 변형 예가 적용된 전방위 복합감지센서(S)를 통해 지진은 물론 연기감지를 통한 화재의 발생 여부를 정확히 인식하고 필요한 조치를 취할 수 있다.
또한, 전방위 복합감지센서(S)로 광량 검지식이 적용된 진동감지센서에 대한 제 8 실시 예의 또 다른 변형 예로써 상기와 같이 하나 이상의 연기 유입공(816a)과 연기 배출공(816b)이 더 형성된 상기 함체형 본체(81)의 빛 통과 공간부(816) 하면 중 제 2 격벽(814)의 근접부위에서 수직방향으로 상단부에 경사면(881)을 구비한 불빛 전달 매개체(88)를 도 31a~도 31c와 같이 더 설치하여 주면, 진동감지센서 및 연기감지센서의 기능을 수행하도록 제조된 전방위 복합감지센서(S)를 화재감지센서로도 활용할 수 있다.
이때, 상기 불빛 전달 매개체(88)는 화재로 인한 불꽃이 발생될 경우, 불꽃에서 발생하는 광범위한 파장대의 빛을 전달시킬 수 있는 유리 및 플라스틱류 등의 투명 재질로 성형한 것으로, 되어 구비되고, 상기 불빛 전달 매개체(88)의 일측 끝단부는 라운딩된 형상을 취하여 다양한 각도에서 빛을 수광할 수 있도록 하고, 타측(즉, 반대쪽) 끝단부에는 상기 수광 집광용 렌즈(85)에 근접한 부위에서 수광소자측으로 광선을 보내기 위해 경사면(881)을 구비시켜 주었다.
따라서, 화재로 인한 불꽃이 발생하였을 때, 불꽃 및 주변 조명 등으로부터 발생하는 광범위한 파장대의 빛이 상기 불빛 전달 매개체(88)의 라운딩된 형태의 선단부에 다양한 방향으로부터 흡수된 후, 매질 부분을 통과하여 전달된 빛이 경사면(881)을 통해 상기 수광 집광용 렌즈(85) 측에 출사하게 되면, 여러 파장대의 빛들 중 불꽃에서 발생된 자외선(UV) 및 적외선(IR) 파장대의 빛을 수광소자(83, UV 또는 IR 내지는 UV 및 IR 파장대 감지가 가능한 수광소자)가 검출 할 수 있어, 상기 재해 경보장치에서 화재 발생 상황을 인식하게 되고, 그에 따라 필요한 경보 조치를 취할 수 있는 것으로서, 일례로 후술될 '도 32의 구간 ④'에서 그 제어 작동이 수행되는 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 본 발명에서는 상기 전방위 복합감지센서(S)로써 제 8 실시 예와 같은 구성의 광량 검지식이 적용된 진동감지센서 또는 진동감지센서겸 연기감지센서 또는 진동감지센서와 연기감지센서겸 화재감지센서는 저가이면서도 초소형으로 제조할 수 있음은 물론 하나의 광량 검지식 전방위 복합감지센서(S)를 이용하여 자연지진과 인공지진 또는 진동의 형태와 P파와 S파 같은 지진파의 종류 및 지진파의 충격 강도 및 및 연기나 화재 등을 명확하게 분석 및 파악할 수 있으므로 제품 자체의 상품성과 지진 및 화재감지에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 본 발명 장치는 단독 사용은 물론 각종 전기전자기기에 쉽게 설치하여 진동 및 지진을 정확히 검출할 수 있으므로 제품의 호환성을 대폭 증대시킬 수 있음은 물론 지진으로 인해 발생할 수 있는 재해를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 인명 사상 등에 대해 효과적으로 대비할 수 있다.
한편, 상기한 제 6 내지 제 8 실시 예에서 제시한 광량 검지식 전방위 복합감지센서(S)의 구성요소 중 상기 발광소자(62)(72)(82)를 구동시키는 방법으로는 다양한 형태를 제시할 수 있을 뿐만 아니라, 그에 대응하여 상기 수광소자(63)(73)(83)를 통해 각각 검출되는 빛 수광량에 따른 파형은 다양한 형태를 나타낼 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기한 제 6 내지 제 8 실시 예가 적용된 상기 전방위 복합감지센서(S)를 광량 검지식 진동감지센서 또는 광량 검지식 연기감지센서 또는 광량 검지식 화재감지센서 등으로 다양하게 사용할 수 있다는 점을 감안하여 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)로 하여금, 발광소자의 제어 타이밍을 도 32의 (a)와 같은 타이밍을 갖도록 제어하도록 함에 따라, 수광소자의 수광 제어와 동작상태는 도 32의 (b)와 같은 타이밍으로 나타나게 된다.
즉, 본 발명 장치 중 중앙제어 회로부(95)(107)에서 물리적, 화학적, 변화량 검출용 전방위 복합감지센서(S)에 수반되어질 수 있는 각종 상태를 감안하여, 상기 발광소자(62)(72)(82)의 구동을 발광소자 구동부를 통해 도 32의 (a)와 같은 타이밍으로 제어하고, 상기 수광소자(63)(73)(83)는 도 32의 (b)와 같은 타이밍으로 제어함으로써 이들을 통해 각각 검출되는 빛 수광량에 따른 전위가 도 32의 (b)와 같은 타이밍으로 나타나게 된다.
이때, 도 32의 (a)(b)로 도시한 타이밍 차트는, 시간(time) 흐름을 수평축에, 중앙제어 회로부(95)(107)에서 각각 검출되는 변화 전위차는 수직축에 두는 배치로 도시하였으며, 이를 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다.
도 32의 (a)로 도시한 "발광부 타이밍 차트"에서, 수[msec] ~ 수[sec] 내외의 검출동작 발광 반복의 한 사이클(1 Cycle) ①은, '수[msec] ~ 수[sec] 내외 동안 수 ~ 수 백회 내외 정도의 발광소자 온/오프 점멸 반복 동작의 출력 구간'과 '발광 동작 휴지 구간'으로 제어됨을 도시한 것이다.
도 32의 (b)로 도시한 "수광부 타이밍 차트"에서, 수광 검출 구간 ②는, 중앙제어 회로부(95)(107) 내에 각각 구비된 CPU 등에 의해 발광소자 측의 온/오프 타이밍에 연동하여, 진동에 의한 광량 변화 값을 검출하는 구간이다.
또, 이어지는 구간 ③은 광량 변화 값의 검출 데이터 오류를 막기 위하여 검출 데이터로서 유효하지 않는 구간에서, 수광부의 검출 작동을 휴지 또는 스킵(Skip)시키는 수 내지 수 천[msec] 내외 정도의 타임 구간이다.
또한, 이어지는 구간 ④는 상기 '발광동작 휴지 구간'에서 수[msec] ~ 수[sec] 내외 동안, 자외선(UV) 내지는 적외선(IR) 파장대의 광선검출 작동 구간으로서, 전방위 진동감지 검출 작동의 발광부(즉, 발광소자) 작동이 멈춘 상태에서, 수광부(즉, 수광소자)에 들어오는 화재로 인한 불꽃의 파장대 빛을 검출하여 화재 발생 유무를 검출하는 구간이다.
그리고 구간 ⑤는, 수광 검출 구간 ②에서 '광 간섭 작용체(즉, 광 간섭 질량추)'가 인공지진 내지는 자연지진 등의 진동 에너지에 의해 흔들림이 발생되면서 수광부에서 받는 광량의 변화가 검출되어진 구간이고, 구간 ⑥은 화재 발생에 따른 불꽃에서 방사되는 "자외선(UV) 내지는 적외선(IR)" 파장대의 광선이 검출되어지는 구간이다.
이때, 상기 중앙제어 회로부(95)(107)에서 수광부를 통해 검출한 광량 변화량이, 구간⑤ 및 구간⑥ 처럼 '경보 기준으로 설정된 비교의 기준 값' 이상(以上)의 물리적 에너지 변화 내지는 화학적 농도 변화가 검출되었음을 판단하게 되면, 본 발명 장치 중 제 1 실시 예의 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961) 또는 대피경보 시작 발광다이오드(962) 또는 대피 경보음 발생부(963) 중 어느 하나를 포함하여 제 2 실시 예의 종합 경보상황 출력부(108) 내 고휘도 방전 후레쉬 램프(108a) 또는 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 또는 대피 경보음 발생부(108c) 중 어느 하나에 정확히 출력시켜 '시각적 내지는 청각적 또는 기타 방법 등으로 안전 대피 경보작동'을 시작하게 된다.
여기서 상기 발광소자와 수광소자는 연동되게 작동하되, 늘(쉼 없이) 검출 작동을 수행하는 것이 아니라, 소비전력(축전지 및 건전지의 축적된 전기 또는 공급 전원 장치의 전기 에너지)의 낭비를 막기 위하여, 수[msec] 내지는 수[sec] 시간 간격 마다 간헐적으로 교번 작동(감지 On/Off의 반복)을 반복 하도록 제어를 수행한다.
한편, 구간 ⑦은 진동검출 시간인 ②구간 동안에 일어난 변화량에서 검출한 변동(변화) 값들이 '경보기준으로 설정된 비교의 기준 값(Comparison, Reference- Memory Data)' 기준으로 검출된 물리적 에너지 변화 값이 낮은(이하, 以下) 경우, 변동을 검출한 최소값과 최대값은 버리고 나머지 값을 합산하여, 검출 횟수로 나눈 것을 평균값으로 정한 후, 저장된 '경보기준으로 설정된 변화량 검출 비교의 기준 값'을 버리고(지우고), 새로 얻어진 평균값을 '신규 기준 값(Comparison, Reference- New Data)'으로 갱신(변경 저장)하여 취한다.
그 후에도 매회 검출된 값을 연산한 후 이전에 등록(기억)된 '비교의 기준 값'을 버리고 새로운 비교의 기준 값으로 반복하여 갱신하는 구간이며, 이 갱신 목적은 "주변 환경 조건이나 설치 상태 및 제품의 노화(장시간 사용의 경과에 따른) 등에 따른 기준 값이 미소하게 변동"되어져, 변화량 검출 후 검출 값 비교 시 오 판단(경보 오작동)하는 것을 방지하기 위해 갱신을 주기적으로 수행한다.
상기에 설명된 시간 표현인 "수[msec] ~ 수[sec] 내외"는 수[KHz] ~ 수[Hz] 정도의 주기로 반복 제어됨을 설명한 것이며, "수 ~ 수 백회 내외"는 수백[KHz] ~ 수[Hz] 정도의 주기로 반복 제어됨을 설명하는 것이다.
또한, 도면 표기 중 ⑧은 광 간섭용 질량체가 진동 에너지를 받아 흔들림에 의해 광량이 감소된 것으로 판정하는 전위(또는 전압) 레벨(높낮이) 폭(구간)이고, 도면 표기 ⑨는 화재 시 불꽃이 발생된 것으로 검출 판정, 즉 자외선(UV) 내지는 적외선(IR) 파장대의 광선이 유입되어진 것으로 판정하는 전위(또는 전압) 레벨(높낮이) 폭(구간)이며, 비록 도시는 생략하였으나 부수되어지는 증폭회로 내지는 A/D 변환회로 등의 구성 방법에 따라 그 레벨은 조정되어진다.
와 같이 진동 및 지진을 포함하여 연기를 검출하기 위한 구간으로 수 미리 초[msec]~수 초[sec] 동안에 걸쳐 점멸작동(즉, 온/오프를 반복 작동)시키고, 이어서 수~수십 미리 초[msec]의 휴지타임을 가진 후, 수 미리 초[msec]~수 초[sec] 동안에는 화재로 인한 불빛(UV/IR)을 검출하기 위하여 소등(즉, "오프") 시키는 형태로 반복해서 제어하도록 하였다.
이와 같이 상기한 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서 상기 발광소자(62)(72)(82)의 구동을 전술한 바와 같은 타이밍으로 제어하게 되면, 수광소자(63)(73)(83)에서 각각 검출되는 빛 수광량에 따른 파형은 도 32의 (b)와 같이 진동이나 진동 또는 연기 발생 등에 대응하여 서로 다른 파형을 나타나게 된다.
따라서, 본 발명이 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서 상기 발광소자(62)(72)(82)들이 점멸 작동하는 구간에서 자연지진과 인공지진 또는 진동의 형태와 P파와 S파 같은 지진파의 종류 및 지진파의 충격 강도 등을 명확하게 분석 및 파악하고 그에 상응하는 제어(구동)신호를 제 1 실시 예의 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961) 또는 대피경보 시작 발광다이오드(962) 또는 대피 경보음 발생부(963) 중 어느 하나를 포함하여 제 2 실시 예의 종합 경보상황 출력부(108) 내 고휘도 방전 후레쉬 램프(108a) 또는 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 또는 대피 경보음 발생부(108c) 중 어느 하나에 정확히 출력시켜 줄 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명이 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서 상기 발광소자(62)(72)(82)들이 점멸작동되는 구간에서 화재로 인해 발생되는 연기를 도 32의 (b)와 같이 정확히 검출할 수 있음은 물론 상기 발광소자가 "오프"된 구간에서 화재로 인해 발광다이오드들의 불빛보다 강한 불꽃이 발생되었을 때 이를 정확히 검출하고 그에 상응하는 제어(구동)신호를 제 1 실시 예의 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 준비 발광다이오드(961) 또는 대피경보 시작 발광다이오드(962) 또는 대피 경보음 발생부(963) 중 어느 하나를 포함하여 제 2 실시 예의 종합 경보상황 출력부(108) 내 고휘도 방전 후레쉬 램프(108a) 또는 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 또는 대피 경보음 발생부(108c) 중 어느 하나에 정확히 출력시켜 줄 수 있다.
특히, 본 발명이 적용된 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치 내 중앙제어 회로부(95)(107)에서는 제 6 내지 제 8 실시 예가 적용된 상기 전방위 복합감지센서(S)의 함체형 본체(61)(71)(81) 중 연기 유입공(616a)(716a)(816a)을 통해 제 2 공간부(616)(716) 또는 중앙의 빛 통과 공간부(816) 내로 연기가 유입된 다음 연기 배출공(616b)(716b)(816b)을 통해 외부로 배출됨으로 인해 상기 전방위 복합감지센서(S) 내 수광소자(63)(73)에서 검출되는 빛 수광량이 정해진 비교대상 광량보다 어느 정도 감소된 상태인지를 판별하거나, 또는 화재로 인해 발생되는 적외선 및 자외선 빛을 불빛 전달 매개체(88)를 통해 상기 전방위 복합감지센서(S) 내 수광소자(83)를 통해 입력받은 빛 수광량을 CPU 등에 기입력되어 있는 정해진 비교대상 광량과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 제 1 실시 예의 종합 경보상황 출력부(96) 내 대피경보 시작 발광다이오드(962) 및 대피 경보음 발생부(963)를 포함하여 제 2 실시 예의 종합 경보상황 출력부(108) 내 복수의 고휘도 발광다이오드(108b) 또는 대피 경보음 발생부(108c)에 구동신호를 출력하여 불특정인들이 화재의 발생을 시각 및 청각을 통해 인식하고 대피 등 빠른 대처를 취할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S : 전방위 복합감지센서
11 : 튜브형 본체
12 : 원통형 진동신호 검출회로 박판 121 : 박막 필름
122 : 제 1 전도성 패턴 123 : 제 2 전도성 패턴
124 : 제 1 통합 연결용 패턴 125 : 제 2 통합 연결용 패턴
126, 127 : 원판형 단자 마개 판 연장부
128 : 제 1 원판형 전도성 전극패턴
129 : 제 2 원판형 전도성 전극패턴
13 : 외부기판 연결단자 14 : 전도성 웨이트 볼
21 : 도너츠형 본체 211 : 원통형 통공
212 : 상부 커버 213 : 하부 커버
214 : 볼 유동 공간부 215 : 상호 절연용 공간부
22 : 상부 공통 접점 판 23 : 하부 공통 접점 판
24 : 상부 공통 접점 연결단자 25 : 하부 공통 접점 연결단자
26 : 내측 가변저항 판 27 : 외측 가변저항 판
28 : 내측 가변저항 출력단자 29 : 외측 가변저항 출력단자
30 : 전도성 금속 볼 30a : 구형 공간부
30b : 중량물질 30c : 구형 볼
31 : 도너츠형 본체 311 : 원통형 통공
312 : 상부 커버 313 : 하부 커버
314 : 볼 유동 공간부 315 : 상호 절연용 공간부
32 : 상부 가변저항 판 33 : 하부 가변저항 판
34 : 상부 가변저항 출력단자 35 : 하부 가변저항 출력단자
36 : 공통 접점 판 37 : 공통 접점 연결단자
38 : 전도성 금속 볼 38a : 구형 공간부
38b : 중량물질 38c : 구형 볼
41 : 박스형 본체 412 : 상부 커버
413 : 하부 커버 414 : 볼 유동 공간부
42 : 상부 가변저항 판 43 : 하부 가변저항 판
421, 431 : 저항패턴
44 : 상부 저항패턴 연결단자 45 : 하부 저항패턴 연결단자
46 : 전도성 금속 볼 46a : 구형 공간부
46b : 중량물질 46c : 구형 볼
51 : 튜브형 본체 511 : 광 간섭 작용체 설치홈
52 : 발광소자 53 : 수광소자
54 : 광 간섭 작용체 541 : 집중렌즈
542 : 확산렌즈 543 : 필름
544 : 엠보싱 처리 또는 그물망 인쇄 처리 또는 펀칭 처리한 렌즈
545 : 중량체 546 : 다공 처리된 유리 또는 수지재 구슬
61 : 함체형 본체
611 : 하부 케이스 612 : 상부 케이스
613 : 제 1 격벽 613a : 렌즈 고정홈
614 : 제 2 격벽 614a : 투명창 고정홈
615~617 : 제 1 내지 제 3 공간부
616a : 연기 유입공 616b : 연기 배출공
618 : 탄성축 설치홈
62 : 발광소자 621 : 인쇄회로기판
63 : 수광소자 631 : 인쇄회로기판
64 : 발광 빛 집광용 렌즈 65 : 수광 빛 집광용 투명창
66 : 탄성축 661 : 코일스프링
67 : 광 간섭용 질량추
671 : 중심축 672 : 비대칭 중량형 날개
71 : 함체형 본체
711 : 하부 케이스 712 : 상부 케이스
713 : 제 1 격벽 713a : 렌즈 고정홈
714 : 제 2 격벽 714a : 투명창 고정홈
715~717 : 제 1 내지 제 3 공간부
716a : 연기 유입공 716b : 연기 배출공
72 : 발광소자 721 : 인쇄회로기판
73 : 수광소자 731 : 인쇄회로기판
74 : 발광 빛 집광용 렌즈 75 : 수광 빛 집광용 투명창
81 : 함체형 본체
811 : 하부 케이스 812 : 상부 케이스
813 : 제 1 격벽 813a : 렌즈 고정홈
814 : 제 2 격벽 814a : 렌즈 고정홈
815 : 발광소자 설치부 816 : 빛 통과 공간부
816a : 연기 유입공 816b : 연기 배출공
817 : 수광소자 설치부
82 : 발광소자 821 : 인쇄회로기판
83 : 수광소자 831 : 인쇄회로기판
84 : 발광 빛 집광 및 평행 전달용 렌즈
85 : 수광 빛 집광용 렌즈
86 : 탄성부재 861 : 비틀림 스프링부
87 : 광 간섭용 질량추 871 : 질량 부가추
88 : 불빛 전달 매개체
91 : 작동 전원 공급부 92 : 축전지
93 : 충,방전 제어 회로부 94 : 전원감시 및 유선통신신호 입력부
95 : 중앙제어 회로부 96 : 종합 경보상황 출력부
961 : 대피경보 준비 발광다이오드 962 : 대피경보 시작 발광다이오드
963 : 대피 경보음 발생부
97 : 원격제어 통신신호 입,출력부 98 : 릴레이 구동부
TS : 온도검출센서 RL : 릴레이
101 : 유도전력 무선송신 코일 102 : 유도전력 무선수신 코일
103 : 인버터 회로부 104a : 축전지
104b : 슈퍼 콘덴서 105 : 충,방전 제어 회로부
106 : 전원전압 온/오프 스위치 107 : 중앙제어 회로부
108 : 종합 경보상황 출력부 108a : 고휘도 방전 후레쉬 램프
108b : 고휘도 발광다이오드 108c : 대피 경보음 발생부
109 : 작동기능 선택 스위치
IS : 조도검출센서

Claims (5)

  1. 단독 사용도 가능하고, 또한 각종 전기전자기기에 내장하여 사용할 수 있는 복합감지센서를 이용한 재난 및 재해 경보장치를 구성함에 있어서,
    각 구성품의 구동에 필요한 전압을 상시 공급시켜 주는 작동 전원 공급부와;
    상기 작동 전원 공급부의 출력전압을 이용하여 축전지들을 충전하였다가 전원공급 차단 또는 정전시 상기 축전지에 충전되어 있는 전압을 각 구성품에 공급시켜 주는 충,방전 제어 회로부와;
    상기 작동 전원 공급부의 출력전압 및 상기 충,방전 제어 회로부를 통해 출력되는 축전지의 전압이 정해진 레벨 이상 또는 이하인지 감시함은 물론 유선통신신호를 입력받아 중앙제어 회로부로 전달하는 전원감시 및 유선통신신호 입력부와;
    통상시 상기 작동 전원 공급부에서 공급되는 전압 또는 충,방전 제어 회로부를 통해 공급되는 축전지 전압을 이용하여 전방위 복합감지센서의 구동을 제어함은 물론 전방위 복합감지센서 및 온도검출센서로부터 출력되는 각종 감지 또는 검출신호를 실시간으로 입력받아 자체 내에 기 입력되어 있는 정해진 비교대상 데이터들과 상호 비교하고, 그 결과에 대응하는 제어신호를 종합 경보상황 출력부에 발생시켜 주는 중앙제어 회로부와;
    각종 물리적 운동 에너지의 변화량 또는 환경 및 화학적 분위기를 여러 형태로 실시간 검출하여 상기 중앙제어 회로부로 계속 제공해 주는 전방위 복합감지센서 및 온도검출센서와;
    대피경보 준비 발광다이오드와 대피경보 시작 발광다이오드 및 대피 경보음 발생부를 구비하고 상기 중앙제어 회로부에서 출력되는 제어신호에 대응하여 불특정들이 시각 및 청각을 통해 재난 발생 정도를 인식할 수 있도록 정해진 색상의 불빛 또는 경보음을 발생시켜 주는 종합 경보상황 출력부;로 구성하고,
    상기 전방위 복합감지센서는,
    스위칭 작동방식 진동감지센서와 저항값 가변방식 진동감지센서, 광량 검지식 진동감지센서, 광량 검지식 연기감지센서 및 광선 검지식 화재감지센서 중 어느 한 기능을 갖는 센서를 포함함은 물론 이들 센서들의 기능이 중 2중 또는 3중으로 갖는 센서도 포함하고,
    상기 전방위 복합감지센서에 포함되는 센서들 중 저항값 가변방식이 적용된 진동감지센서는,
    비전도성 재질을 이용하여 상호 분해 조립 가능한 상,하 커버로 구성하되, 내부에는 전도성 금속 볼이 상면 또는 하면에 접동된 상태에서 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동 및 구름 운동할 수 있도록 속이빈 볼 유동 공간부가 구비된 박스형 본체와;
    상기 박스형 본체의 볼 유동 공간부 상,하면에서 횡방향에 대해서 정해진 간격을 두고 길이방향으로 복수의 저항패턴들이 형성되되, 그 간격은 전도성 금속 볼의 호형 외면과 접동될 경우 서로 인접한 두 저항패턴이 전도성 금속 볼에 의해 전기적으로 상호 연결되며 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 가변 저항값으로 나타나는 상부 및 하부 가변저항 판과;
    상기 상부 및 하부 가변저항 판에 각각 구비된 저항패턴들의 일단부 및 타단부에 각각 상단부가 전기적으로 연결된 상태에서 저단부가 상기 박스형 본체의 저면 양측으로 각각 일렬로 돌출되게 설치된 복수의 상부 및 하부 저항패턴 연결단자와;
    전도성 금속으로 성형한 형태를 갖고 상기 박스형 본체의 볼 유동 공간부 내에 설치되어 진동 또는 지진으로 인해 상기 박스형 본체에 충격이 가해지거나 특정 방향으로 기울어질 경우 볼 유동 공간부 내에서 진동방향 및 기울어진 방향에 대응하여 상,하,좌,우,전,후 360°전방위로 유동됨과 동시에 구름 운동하며 변위된 위치에서 상부 또는 하부 가변저항 판에 각각 형성되어 있는 복수의 저항패턴 중 서로 인접된 저항패턴을 전기적으로 상호 연결시켜 그 위치에서 해당 두 저항패턴의 합이 최종 가변 저항값으로 나타나게 하는 전도성 금속 볼;로 구성한 것을 특징으로 하는 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙제어 회로부의 통신부 입출력단자에는,
    적외선 또는 무선 송수신 통신모듈을 구비하고 원격지의 통제실과 원격제어 통신이 가능한 원격제어 통신신호 입,출력부를 더 설치한 것을 특징으로 하는 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙제어 회로부에는,
    조명기구 또는 전기기구 또는 전자제품의 전원을 온/오프하거나 또는 과전류 차단기를 강제 "오프"하거나 또는 화재 경보 중계기와 법제표준신호를 발신하기 위한 복수의 릴레이 및 릴레이 구동부를 더 설치한 것을 특징으로 하는 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 및 하부 가변저항 판의 저항패턴들은 필름상에 카본을 인쇄나 코팅 또는 증착을 통해 성형하거나 또는 니크롬(NiCr) 박판을 필름상에 안착하여 성형한 것을 특징으로 하는 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 금속 볼은 구리나 납 또는 세라믹 중 어느 하나 또는 도전성 표피층을 지닌 질량 유동체를 사각 함체형 또는 땅콩 형 또는 구형 또는 타원형 볼 형태 중 어느 한 형태를 갖게 성형하되, 상기 전도성 금속 볼의 내부에는 구형 공간부를 구비시키고, 상기 구형 공간부 내에는 볼 자체의 구름운동과 멈춤의 민감성을 낮추기 위해 중량물질을 충진한 구형 볼을 더 설치한 것을 특징으로 하는 복합감지센서를 이용한 재난재해용 경보장치.

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