KR200412624Y1 - 진동 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 저주파, 저음을 감지할 수 있는 진동 센서로서, 공기 압력의 변화에 의하여 진동하는 진동판과, 상기 진동판과 일체가 되어 이동하는 코일과, 상기 이동하는 코일에 기전력을 발생시키는 영구자석으로 이루어지고, 상기 코일은 임피던스가 높아 저주파 및 저음을 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 진동판은 얇은 필름으로 형성되는 것이 바람직하다.

Description

진동 센서{THE SENSOR FOR THE VIBRATION}

도1은, 본 고안의 한 실시 예에 관한 진동 센서의 외관을 나타내는 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 배면도이다.

도2는, 본 고안의 한 실시 예에 관한 진동 센서의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.

도3은, 본 고안에 의한 진동센서의 성능 테스트 결과를 나타내는 도면이다.

본 고안은 극 저주파 대역(20～200Hz)의 물리적인 진동을 공기의 압력에 의하여 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환하는 진동 센서에 관한 것이다.

종래의 이러한 진동 센서로서는, 압전 세라믹 소자, 기계적 및 정전형(콘데서) 마이크로폰, 지자기(자이로) 소자, 가속도 소자, 적외선, 초음파 등을 이용하는 진동을 감지하는 것들이 있었다.

그러나 이러한 진동 센서는 300Hz～30,000Hz 대역의 진동을 감지하는 데는 문제가 없으나, 200Hz 이하 대역의 진동은 감지하지 못하는 단점이 있으며, 기술에 따라서 미세한 진동을 감지하는 기능은 가능하나 고가의 장비로 구성해야 하는 문제점들이 있었다.

본 고안은, 200Hz 이하 대역의 진동을 감지할 수 있고 또한 미세한 진동도 감지할 수 있는 저렴한 진동 센서를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 고안은, 공기 압력의 변화에 의하여 진동하는 진동판과, 상기 진동판과 일체가 되어 이동하는 코일과, 상기 이동하는 코일에 기전력을 발생시키는 영구자석으로 이루어진 진동 센서에 있어서, 상기 코일은 임피던스가 높아 저주파 및 저음을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서를 제공한다.

여기에서 상기 진동판은 얇은 필름으로 형성되는 것이 바림직하다.

본 고안에 의한 한 실시 예를 도면에 의거하여 설명한다.

도1에는 본 고안에 의한 한 실시예의 진동 센서의 외관을, 도2에는 내부 구조도를 각각 나타낸다.

도2에서와 같이, 본 고안의 진동 센서는, 진동이 입력되는 순서대로 그릴 쿠션, 그릴, 진동판(다이아프렘), 음성코일, 영구자석으로 구성되어 있다.

그릴 쿠션은 부직포(不織布) 등으로 형성된 것으로서, 진동에 의하여 공기가 흐를 때에 미세 먼지 등의 이물질이 센서 내로 들어가는 것을 방지한다. 환경이 좋은 곳에서 사용할 때에는 이 그릴 쿠션은 없어도 좋다.

그릴은 금속 등으로 제조된 것으로서 외주에 구멍이 뚫려 진동에 의하여 공기가 출입할 수 있도록 한다. 형성되는 구멍은, 6개, 8개 등 특별히 한정되는 것은 아니다.

진동판은 입력되는 공기의 압력에 따라 진동하는 것으로서, 코일과 일체로 설치된다.

두께가 두꺼운 필름 등으로 구성되는 진동판은 탄성율이 좋아 진동판으로 사용시에 진동의 상, 하 움직임이 빨라져 극저음보다는 높은 주파수의 재생이나 소리 감지에 좋다. 따라서 본 고안에서는 얇은 필름을 사용하여 진동판의 움직임은 민감한 대신에 상, 하 진동시 진동판의 탄성율이 낮아 움직임이 둔하여 저음을 관리하는 데에 아주 이상적이다.

코일은, 진동판의 진동에 따라 도면에서 좌우로 이동함으로써 영구자석의 영향에 의하여 기전력(起電力)이 발생하게 된다. 발생된 기전력은 PCB를 통하여 리드 와이어를 통하여 외부로 전달된다.

코일은 그 길이를 길게 하여 임피던스를 크게 할 필요가 있다. 길이를 길게 하면 무게도 무거워지므로 코일과 일체로 움직이는 진동판이 움직임이 둔화되어 낮은 주파수의 감지가 용이하여 진다. 또한 감지된 소리 중에서 고음과 중음은 코일을 통과하면서 자연적으로 손실되어 저음만 큰 손실 없이 전달될 수 있다.

영구자석은 자계(磁界)를 형성하여, 이 자계에서 상기 진동판에 의하여 코일이 움직이면 코일에 기전력을 형성하게 한다.

이상과 같이 구성된 진동 센서의 작용을 설명한다.

우선, 진동이 발생하면 이 진동이 공기 중으로 전파되어 그릴 쿠션 - 그릴의 구멍을 통하여 진동판으로 전달된다. 진동이 진동판에 전달되면 그 진동판이 진동하여 코일이 영구자석에 근접하고 떨어지는 것을 반복한다. 이렇게 되면, 영구자석에 의하여 코일에 기전력이 발생한다.

발생된 기전력은 PCB와 리드 와이어를 통하여 외부에 전기신호로서 전달된다.

상기 구성에 있어서, 보다 구체적인 수치로 설명하면, 기존에 플레밍의 오른손 법칙에 따라 자기장 안에서 도체가 이동할 때 전자유도에 의해서 그 도체에 기전력이 유기되는 원리를 이용한 10mm 지름에 2.9mm 두께를 갖는 가동 코일형 리시버의 진동판을 9마이크론 미터 이하, 바람직하게는 5~9 마이크론 미터로 개선하고, 진동판에 부착되는 코일을 지름 0.025mm 의 것으로 대체하여 임피던스를 150~300옴, 저항 130옴을 갖도록 하여 60mV의 테스트 인입압력 하에서 주파수 응답 특성이 20～200Hz 대역에서 최적이 되도록 하여(도3 참조) 극저주파 진동에 의한 아주 적은 소리를 전기적 신호로 변환이 가능하도록 하였다.

본 고안에 의한 진동 센서에 의하면, 종래의 진동 감지용 센서들을 이용하여 감지하기 어려웠던, 주변 소음이 심한 환경에서도 휴대폰의 진동과 같은 극 저주파의 진동을 효과적으로 감지가 가능하고, 아주 작은 물리적인 진동을 초소형의 저가 센서로 감지하여 특수한 목적으로 활용키 위한 모든 응용분야에 보편적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 물체의 진동에 의한 공기 압력의 변화에 의하여 진동하는 진동판과,

   상기 진동판과 일체가 되어 이동하는 코일과,

   상기 이동하는 코일에 기전력을 발생시키는 영구자석으로

   이루어진 진동 센서로,

   상기 코일은 임피던스가 150~300옴으로 높아 저주파 및 저음을 감지할 수 있는

   것을 특징으로 하는 진동 센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동판은 5~9마이크론 미터의 얇은 필름으로 형성되는 것을

   특징으로 하는 진동 센서.

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