KR20030037357A - 가속도 변화 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보수계나 운동량 측정기 등에 사용되는 가속도 변화 검출장치에 있어서, 대량 생산시 제조가 용이하고, 정확한 가속도 변화를 검출할 수 있으며, 크기를 소형화할 수 있는 가속도 변화 검출장치에 관한 것으로, 소정의 직경과 무게를 가지는 도전성 구체(20)와, 소정의 자력을 가지는 자석(60)과, 가운데 판막 (44)을 기준으로 소정의 수납 공간을 가지는 상층 수납부(42)와 하층 수납부(43)가 형성되고, 상기 상층 수납부(42)의 내부에 나사산(41)이 원주 형태로 형성되어 있으며, 상기 하층 수납부의 내부에 상기 도전성 구체를 수납하는 수납 하우징과, 내면에 상기 자석을 수납할 수 있는 공간을 가지고, 외주면에 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 형성되어 있는 나사산에 대응하는 나사산이 원주 형태로 형성되어 회전에 의하여 체결 또는 분리되며, 회전의 수에 따라 해당하는 높이로 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 수납되는 자석수납부와, 상기 수납 하우징의 하층 수납부에 수납된 상기 도전성 구체의 수직 하부에 소정의 간격을 두고 판막에 수평 방향으로 평행하게 수납 하우징에 절연되어 배치되는 두 개의 전극봉 및 상기 전도성 구체가 접촉함에 의해 검출신호를 발생하는 전극부를 포함한다.

Description

가속도 변화 검출장치{An apparatus for detecting change of acceleration}

본 발명은 가속도 변화 검출장치에 관한 것으로서, 더 상세하게 말하자면, 보수계나 운동량 측정기 등에 사용되는 가속도 변화 검출장치에 있어서, 대량 생산시 제조가 용이하고, 정확한 가속도 변화를 검출할 수 있으며, 크기를 소형화할 수 있는 가속도 변화 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 만보계라고도 불리우는 보수계(步數計)는 사람의 걸음의 수를 측정하는 장치로서, 건강에 대한 관심이 높아지고, 걷기가 건강을 증진시키는 데에 도움이 된다는 이론이 보급되면서, 걸음의 수를 측정하기 위하여 개발되었다.

즉, 걸음 수를 측정하여 운동량을 계측함으로써, 보수계 사용자가 적절한 운동량을 유지시키도록 하는 것인데, 이러한 보수계는 일반적으로 가속도의 변화를검출하는 센서를 이용하여 걸음 수를 측정한다.

상기와 같이 가속도의 변화를 검출하는 보수계용 센서가 도 1에 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 보수계용 센서를 설명한다.

도 1에 도시되어 있듯이, 종래 기술의 보수계용 센서는, 소정의 거리를 두고 각각 상측과 하측에 설치된 제1단자(1) 및 제2단자(2)와, 일측단자가 축(6)에 지지되어 타측단자가 상기 제1단자(1)와 제2단자(2) 사이에서 가속도의 변화에 따라 상하로 요동하는 진동자(3)와, 일측단자가 소정의 위치에 고정되고, 타측단자가 상기 진동자(3)에 고정되어 있으며, 상기 진동자(3)가 일정한 가속도를 받기 전까지는 상기 제1단자에 접속되도록 지지하는 라인 스프링(line spring; 5)으로 이루어진다.

상기 제2단자(2)와 라인 스프링(5)의 고정축은 보수계의 회로(미도시)로 연결되어 있다.

상기와 같이 이루어진 종래 기술의 보수계용 센서의 동작은 다음과 같다.

도 1에서 보듯이, 평상시에 진동자(3)는 라인 스프링(5)의 장력에 의하여 제1단자(1)에 접속되어 있다.

이러한 상황에서, 상기 센서(10)가 장착된 보수계(미도시)가 상하로 움직이면, 가속도의 변화가 발생하게 되고, 가속도의 변화량이 상기 라인 스프링(4)이 지지하는 힘을 능가하는 경우, 상기 진동자(3)가 축(6)을 중심으로 아래로 요동하게 되고, 그에 따라 상기 진동자(3)가 제2단자(2)에 접속한다.

상기 진동자(3)와 제2단자(2)가 접속하면, 그에 따라 전기적인 펄스가 생성되는데, 이 펄스신호가 보수계의 신호처리 회로(미도시)로 전달되어 걸음 수를 계측하는 신호로서 사용된다.

상기에서 보는 바와 같이, 종래 기술은 사용자의 걸음에 따른 가속도의 변화가 상기 라인 스프링의 지지력을 도과하는 것에 의한 원리에 기인하여 걸음 수를 계측하고, 계측된 값을 이용하여 보수계 사용자의 운동량을 산출함으로써, 사용자가 적절한 운동량을 유지하도록 도와준다.

그런데, 상기 라인 스프링(5)의 지지력과 진동자(3)의 무게가 정확하게 맞추어지지 않으면 정확한 걸음 수 계측이 이루어지지 않는데, 만약 라인 스프링의 지지력이 강한 경우에는 사용자의 걸음에 의하여 가속도가 발생하더라도 라인 진동자가 아래로 떨어지지 않아 실제 걸음 수를 누락해서 계측하게 되고, 반대로 라인 스프링의 지지력이 약한 경우에는 사소한 흔들림에 의하여서 진동자가 아래로 떨어져서 실제 걸음 수보다 과다하게 계측하게 된다.

따라서, 상기와 같은 센서를 제조하기 위해서는 라인 스프링은 일정한 굵기에 의하여 일정한 지지력을 갖도록 해야 하는데, 0.015밀리미터 정도의 얇은 금속으로 되어 있는 라인 스프링(5)을 항상 일정한 굵기로 유지시키는 것이 상당히 어려운 문제점이 있다.

그리고, 상기와 같은 종래 기술은 상기 진동자(3)의 길이와 라인 스프링(5)의 길이 등을 줄일 수 있는 데에 한계가 있기에, 일정한 크기 이하로의 소형화가 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 및 단점을 해결하기 위한 것으로서, 보수계나 운동량 측정기 등에 사용되는 가속도 변화 검출장치에 있어서, 대량 생산시 제조가 용이하고, 정확한 가속도 변화를 검출할 수 있으며, 크기를 소형화할 수 있는 가속도 변화 검출장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 기술의 보수계용 센서를 적용한 구성도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가속도 변화 검출장치를 적용한 단면도,

도 3은 도 2의 측단면도

도 4는 도 2의 평면도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 가속도 변화 검출장치는,

가속도의 변화를 검출하는 장치에 있어서,

소정의 직경과 무게를 가지는 도전성 구체;

소정의 자력을 가지는 자석;

가운데 판막을 기준으로 소정의 수납 공간을 가지는 상층 수납부와 하층 수납부가 형성되고, 상기 상층 수납부의 내부에 나사산이 원주 형태로 형성되어 있으며, 상기 하층 수납부의 내부에 상기 도전성 구체를 수납하는 수납 하우징;

내면에 상기 자석을 수납할 수 있는 공간을 가지고, 외주면에 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 형성되어 있는 나사산에 대응하는 나사산이 원주 형태로 형성되어 회전에 의하여 체결 또는 분리되며, 회전의 수에 따라 해당하는 높이로 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 수납되는 자석수납부;

상기 수납 하우징의 하층 수납부에 수납된 상기 도전성 구체의 수직 하부에 소정의 간격을 두고 판막에 수평 방향으로 평행하게 수납 하우징에 절연되어 배치되는 두 개의 전극봉을 포함하며, 상기 전도성 구체가 접촉함에 의해 검출신호를 발생하는 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자석수납부는 자석을 수납하고 상기 수납 하우징과의 결합 나사산을 구비하는 용기부와, 상기 용기부와 결합되어 수납된 자석을 밀폐하는 뚜껑을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 가속도 변화 검출장치는,

소정의 직경과 무게를 가지는 도전성 구체(20)와,

소정의 자력을 가지는 자석(60)과,

가운데 판막(44)을 기준으로 소정의 수납 공간을 가지는 상층 수납부(42)와 하층 수납부(43)가 형성되고, 상기 상층 수납부(42)의 내부에 나사산(41)이 원주 형태로 형성되어 있으며, 상기 하층 수납부(43)의 내부에 상기 도전성 구체(20)를 수납하는 수납 하우징(40)과,

내면에 상기 자석(60)을 수납할 수 있는 공간을 가지고, 외주면에 상기 수납 하우징(40)의 상층 수납부(42)에 형성되어 있는 나사산(41)에 대응하는 나사산(51)이 원주 형태로 형성되어 회전에 의하여 체결 또는 분리되며, 회전의 수에 따라 해당하는 높이로 상기 수납 하우징(40)의 상층 수납부(41)에 수납되는 자석수납부 (50)와,

상기 수납 하우징(40)의 하층 수납부(43)에 수납된 상기 도전성 구체(20)의 수직 하부에 소정의 간격을 두고 판막(44)에 수평 방향으로 평행하게 수납 하우징 (40)에 절연되어 배치되는 두 개의 전극봉(31, 32)을 포함하며, 상기 전도성 구체가 접촉함에 의해 검출신호를 발생하는 전극부(30)를 포함한다.

상기 자석수납부(50)는 자석을 수납하고 상기 수납 하우징(40)과의 결합 나사산을 구비하는 용기부(51)와, 상기 용기부(51)와 결합되어 수납된 자석을 밀폐하는 뚜껑(52)을 포함한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 실시예의 동작은 다음과 같다.

도 2에서 보듯이, 자석수납부(50)의 용기부(51)에 자석(60)을 수납하고, 뚜껑(52)을 닫은 상태에서, 수납 하우징(40)의 상층 수납부(42)로 삽입한다.

상기 자석수납부(50)를 삽입할 때에는 상기 자석수납부(50)의 나사산(51)과 상기 수납 하우징(40)의 체결에 의하여 단계적으로 삽입하며, 상기 뚜껑(52)의 상부에 형성되어 있는 드라이버홈에 드라이버 등의 도구를 이용하여 회전시킴으로써 삽입한다.

상기 자석수납부(50)가 상층 수납부(42)로 삽입되면, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 자석수납부(50)에 수납된 자석(60)의 자력에 의하여 도전성 구체(20)가 수납 하우징의 판막(44) 하면에 밀착된다.

그러한 상태에서, 상기와 같은 가속도 변화 검출장치에 가속도의 변화가 발생하고, 그에 따른 이탈력이 커져서 상기 도전성 구체(20)가 상기 자석(60)의 자력보다 커지는 경우, 상기 도전성 구체(20)가 아래로 떨어지게 된다.

상기 도전성 구체(20)가 수직 하부로 떨어지면, 두 개의 전극봉(31, 32)으로 떨어지게 되며, 그에 따라 상기 두 개의 전극봉(31, 32)이 단락되어 그에 따른 전기적인 검출신호를 출력한다.

그리고, 상기와 같이 떨어진 도전성 구체(20)는 다시 상기 자석(60)의 자력에 의하여 위로 올라가서 판막(44)의 하단에 밀착된다.

상기와 같은 동작에 의하여 가속도 변화가 발생할 때마다 도전성 구체(20)의 추락 및 그에 따른 두 전극봉이 단락됨으로써 가속도 변화를 검출하는데, 상기 도전성 구체(20)가 가속도의 변화에 따라 추락하고 다시 상승하여 판막의 하단에 밀착되는 동작을 하는 데에는 상기 자석(60)의 자력을 적절한 값으로 유지시켜야 한다.

상기와 같이 자력을 적절한 값으로 하기 위해서, 상기 자석수납부(50)를 상기 수납 하우징(40)에 삽입할 때 상기 판막(44)으로부터의 높이를 조절한다.

즉, 일반적으로 상기 자석(60)은 1800가우스(gauss)에서 2000가우스의 범위에 해당하는 자력을 가진 자석으로, 각각의 자석에 따라 자력의 값이 다르게 되는데, 상기 도전성 구체를 일정한 힘으로 지지하여야 하므로, 회전에 의하여 나사산으로 체결하는 상기 자석수납부(50)의 회전수를 조절함으로써, 자력을 조절한다.

예를 들어, 상기 자석(60)의 자력이 강한 것인 경우에는 상기 자속수납부 (50)의 위치를 상기 판막(44)으로부터 거리가 많이 떨어지게 설정하고, 상기 자석(60)의 자력이 약한 것인 경우에는 상기 자속수납부(50)의 위치를 상기 판막(44)으로부터 거리가 가깝게 함으로써, 상기 도전성 구체(20)가 받는 자력은항상 일정하도록 한다.

한편, 상기 자석수납부(50)의 뚜껑에는 도 4에 도시된 것과 같이, 드라이버 홈이 형성되어 있으므로, 회전을 용이하게 할 수 있으며, 그에 따라 높이 조절이 편리하다.

상기 자석수납함의 내부 수납공간은 직육면체를 수납하도록 구성하여도 되고, 원판형 자석을 수납하도록 구성하여도 된다.

그리고, 상기 자석수납부(50)에 들어가는 자석은 직사각형의 자석, 원반형의 자석 등 단일 자석뿐만 아니라, 소형 자석을 모아 놓은 자석 모음 등 자석의 외형에 구애받지 않고 사용할 수 있으며, 상용 자석을 가공할 필요 없이 그대로 사용할 수 있으므로, 제작시 비용을 줄일 수 있다.

상기 자석은 오랜 시간이 흐른 뒤에도 자력의 변화가 적은 자석을 사용하는 것이 바람직하나, 기타 다른 자석을 사용하더라도 동작을 구현하는 데에는 지장이 없다.

따라서, 상기와 같이 동작하는 본 발명은, 가속도 변화 검출장치를 소형화할 수 있고, 그러면서도 측정의 정확도도 높일 수 있으며, 자석의 자력에 구애받지 않고 조절할 수 있으므로, 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그에 따라, 상기와 같은 가속도 변화 검출장치를 걸음 수를 측정하는 보수계나, 운동량을 측정하는 운동량 측정기 등의 시스템에 사용하는 경우, 소형의 크기로 정확한 측정을 가능하게 하면서도, 전체 시스템의 제조비용을 절약할 수 있는효과가 있다.

Claims (5)

1. 가속도의 변화를 검출하는 장치에 있어서,

   소정의 직경과 무게를 가지는 도전성 구체;

   소정의 자력을 가지는 자석;

   가운데 판막을 기준으로 소정의 수납 공간을 가지는 상층 수납부와 하층 수납부가 형성되고, 상기 상층 수납부의 내부에 나사산이 원주 형태로 형성되어 있으며, 상기 하층 수납부의 내부에 상기 도전성 구체를 수납하는 수납 하우징;

   내면에 상기 자석을 수납할 수 있는 공간을 가지고, 외주면에 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 형성되어 있는 나사산에 대응하는 나사산이 원주 형태로 형성되어 회전에 의하여 체결 또는 분리되며, 회전의 수에 따라 해당하는 높이로 상기 수납 하우징의 상층 수납부에 수납되는 자석수납부;

   상기 수납 하우징의 하층 수납부에 수납된 상기 도전성 구체의 수직 하부에 소정의 간격을 두고 판막에 수평 방향으로 평행하게 수납 하우징에 절연되어 배치되는 두 개의 전극봉을 포함하며, 상기 전도성 구체가 접촉함에 의해 검출신호를 발생하는 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 변화 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석수납부는,

   상기 자석을 수납하고 상기 수납 하우징과의 결합 나사산을 구비하는 용기부와, 상기 용기부와 결합되어 수납된 자석을 밀폐하는 뚜껑을 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 변화 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 뚜껑은,

   상단 표면에 자석수납부의 회전을 용이하게 조절하기 위한 드라이버홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가속도 변화 검출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 자석수납부는,

   내부 구성이 직육면체를 수납하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도 변화 검출장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 자석수납부는,

   내부 구성이 원판형 자석을 수납하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도 변화 검출장치.