KR200489721Y1 - 진동 센서를 이용한 전기매트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 매트리스; 상기 매트리스내에 내장된 전열선; 상기 매트리스의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서; 및 상기 전열선이 연결된 상태에서 전열선의 온/오프 및 온도조절 기능을 수행하며, 매트리스의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서에 의해 진동의 감지 여부에 따라서 사용자가 설정한 동작시간 동안 전열선의 온/오프 및 온도조절을 제어하는 CPU;를 포함할 수 있다.

Description

진동 센서를 이용한 전기매트{Electronic mat using vibration sensor}

본 고안은 전기매트로서, 진동 센서를 이용하여 온도 제어가 이루어지는 전기매트에 관한 것이다.

일반적으로 전기매트는 사용용도에 맞도록 소정의 크기를 갖는 매트의 내부에 전원의 공급에 의해 열을 발산시켜 주는 전열선이 일정한 간격으로 매설되어 사용자가 전원공급장치를 통해 전원을 인가시켜 주게 되면, 공급되는 전원에 의해 매트내에 매설된 전열선을 가열시켜 주어 매트를 따뜻하게 함으로써, 사용자가 따뜻한 상태에서 휴식이나 숙면을 취할 수 있도록 되어있는 것이다.

이러한 종래의 전기매트(10)는 도 1 에 도시된 바와 같이 매트리스(20)와 상기 매트의 내부에 매설되는 전열선(30) 그리고 전열선(30)과 연결된 상태에서 전원의 온,오프를 작동시켜 주는 전원조절기(40)로 구성되어 있는 것으로서, 전원조절기의 스위치(41)를 온시켜 주면, 전원이 인가되어 전열선(30)을 가열시켜 매트의 표면을 설정된 온도가 되도록 가열시켜 주어 매트에 앉거나 누워있는 사람이 따뜻함을 느끼게 되면 편안한 휴식 및 숙면을 취할 수 있게 되는 것이며, 사용이 완료되면 전원조절기의 스위치를 오프시켜 주면 전원이 차단되도록 되어 있는 것이다. 그리고 조절부(42)를 이용하여 자신이 원하는 온도가 될 수 있도록 조절 가능하도록 되어 있는 것이다.

그러나 상기와 같은 전기매트는 사용자가 전원을 켜 놓은 상태에서 사용하지 않을 경우 전원을 오프시켜 주어야만 전원의 공급이 이루어지지 않아 전력의 낭비를 방지함은 물론, 과열로 인한 화재로부터의 위험을 사전에 방지하게 되는데, 사용자가 전원을 켜 놓은 상태에서 일정시간 이상 자리를 비우게 되어 전기매트를 사용하지 않게 될 경우, 계속해서 전원이 인가됨에 따라 필요이상으로 전력을 사용하게되는 낭비를 초래하게 되었으며, 이러한 경우 과열로 인한 화재 등과 같은 안전사고의 위험이 있어, 전원조절기에는 설정된 시간이 경과하게 되면 자동으로 전원을 차단시켜 주는 전원차단장치가 장착되어 있어 매트에서 사람이 사용을 하거나, 사람이 없는 경우 관계없이 설정된 시간이 되면 자동을 전원이 차단되도록 하고 있어, 사람이 없을 경우에는 전원의 낭비를 줄이고, 또한 과열로 인한 화재 등과 같은 안전사고의 위험을 방지할 수 있으나, 사용도중에 설정된 시간이 되면 전원이 자동으로 차단되어 다시 전원을 켜주어야 하는 등의 번거로움이 있었던 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소시켜 주기 위해서 별도의 베어링, 스프링과 같은 기계식 센서를 전기 매트에 삽입하여 전기 매트 위에 사람이 있는지 여부를 감지하여 전원을 자동으로 차단시켜 줌으로써, 전력의 낭비를 방지함은 물론, 과열로 인한 화재로부터의 위험을 사전에 방지하도록 하였다.

또는 전기 매트의 상측 또는 하측에 구비된 전원코드가 연결되는 전원 접속구 측에 진동 센서를 구비하거나, 전원 코드측에 진동 센서를 구비하여, 전원 접속구나 전원 코드측에 구비된 진동 센서를 이용하여 매트에 사람이 있는지 여부를 감지하여 전원을 자동으로 차단시켜 주고 있다.

그러나 진동 센서를 전원 접속구나 전원 코드 측에 진동 센서를 마련할 경우, 전기 매트 위에 사람이 누워 움직이지 않는 미세한 진동을 감지하는데는 한계가 있었다.

등록특허 10-1070250호

본 고안의 기술적 과제는 미세한 진동을 감지할 수 있는 전기매트를 제공하는데 있다. 또한 본 고안의 기술적 과제는 전기매트에 마련된 진동 센서를 보호할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

본 고안은 매트리스; 상기 매트리스내에 내장된 전열선; 상기 매트리스의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서; 및 상기 전열선이 연결된 상태에서 전열선의 온/오프 및 온도조절 기능을 수행하며, 매트리스의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서에 의해 진동의 감지 여부에 따라서 사용자가 설정한 동작시간 동안 전열선의 온/오프 및 온도조절을 제어하는 CPU;를 포함할 수 있다.

상기 진동 센서는, 고무재질로 된 고무 케이스에 의해 보호됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 CPU는, 전기매트에 누운 사용자의 움직임으로 인해 진동 센서로부터 진동이 감지되는 경우, 상기 동작시간 동안 전열선을 온(ON) 동작시킴을 특징으로 할 수 있다.

상기 CPU는, 상기 진동 센서에 의해 진동이 감지되지 않는 진동 미감지 시간이 미리 설정된 미감지 기준 시간을 초과하는 경우, 전열선을 오프(OFF) 동작시킴을 특징으로 할 수 있다.

상기 진동센서에 의해 감지되는 진동 세기와 주변 온도에 따라서 전열선에 가해지는 전류량을 조절하여 온도조절을 각각 다르게 제어함을 특징으로 할 수 있다.

상기 CPU는, 주변 온도가 기준 온도보다 낮은 상태에서 진동센서에 의해 감지되는 진동 세기가 클수록 전열선에 가해지는 전류량을 증가시킴을 특징으로 할 수 있다.

본 고안의 실시 형태에 따르면 진동 센서를 보호하면서도 미세한 진동을 감지할 수 있어, 효율적인 전기매트 온도 제어가 가능해진다.

도 1은 기존의 전기매트 그림.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 진동 센서를 이용한 전기매트의 구성 블록도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 진동 센서를 이용한 전기매트의 사시도.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 고무 케이스에 의해 보호되는 진동 센서가 마련된 전기매트의 단면도.
도 5는 본 고안의 실시예에 따라 진동 센서를 이용한 전기매트의 CPU의 동작 흐름을 도시한 플로우.

이하, 본 고안의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 고안은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 진동 센서를 이용한 전기매트의 구성 블록도이며, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 진동 센서를 이용한 전기매트의 사시도이며, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 고무 케이스에 의해 보호되는 진동 센서가 마련된 전기매트의 단면도이며, 도 5는 본 고안의 실시예에 따라 진동 센서를 이용한 전기매트의 CPU의 동작 흐름을 도시한 플로우이다.

본 고안은 도 2에 도시한 바와 같이 매트리스(400)와, 매트리스(400)내에 내장된 전열선(200)과, 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서(300)와, 전열선(200)이 연결된 상태에서 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절 기능을 수행하며, 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서(300)에 의해 진동의 감지 여부에 따라서 사용자가 설정한 동작시간 동안 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절을 제어하는 CPU(100)를 포함한다. 이하 상술하기로 한다.

매트리스(400)는, 사람이 앉거나 누울수 있을 정도의 크기를 갖는 쿠션을 가지는데, 사람이 편안하게 앉거나 누워 있을 수 있도록 내부에 쿠션력을 갖춘 상태가 되는 매트리스(400)라면 모두 해당된다 할 것이다.

진동 센서(300)(vibration sensor)는, 기계적인 구조물 및 운동체의 진동을 검출하는 센서로서, 피에조 진동 감지 센서 등이 사용될 수 있다. 이밖에 진동을 계측하는 광섬유 센서로서 가속도도 동시에 계측할 수 있는 경우가 많다. 광섬유 전송로형 센서에서는 진동을 광강도나 빛의 반사강도 변화로 변환하여 검출하기 때문에 판스프링이나 관성계를 사용한 것이라든가, 광탄성 소자를 사용한 것 등이 있다. 또 진동에 의한 광섬유 쌍(雙)의 축 이탈을 검출하여 계측하는 방식도 있다.

특히 본 고안의 진동 센서(300)는, 도 3에 도시한 바와 같이 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되어, 매트리스(400)의 진동을 감지한다. 따라서 매트리스(400)에 앉거나 누운 사람이 뒤척이거나 움직이게 되면, 매트리스(400)에 그 움직임이 전파되어, 결국, 매트리스(400) 내부 중앙에 위치한 진동 센서(300)에서 진동을 감지하게 된다.

기존에는 진동 센서(300)가 전원 접속구나 전원 코드측에 구비되었으나, 본 고안은 진동 센서(300)가 매트릭스 내부 중앙에 위치함으로써, 정확한 진동 측정이 가능하게 된다.

나아가 본 고안은, 도 4에 도시한 바와 같이, 고무재질로 된 고무 케이스(310)에 진동센서가 보호되도록 한다. 따라서 외부의 충격 등으로부터 진동 센서(300)를 효율적으로 보호할 수 있게 된다. 즉, 고무케이스(310)가 원통형태로 형성되는 주머니 등의 형태로 되어, 고무케이스(310)는 일측은 막혀있고, 타측의 개방부를 통해서 내부에 삽입된 후 개방부를 폐쇄하되 진동센서에 연결된 케이블이 고무케이스(310)의 외부로 노출되어 CPU(IC)로 연결된다.

진동센서(300)가 고무케이스 내에 삽입됨으로써 사용자의 무게, 발로 밟을 경우, 진동센서를 보호하고, 고무케이스내에 진동센서가 밀봉 및 밀폐되어 방수처리됨으로써 매트리스의 세척, 세탁 시 센서를 보호하거나, 방수가 될 수 있다.

또한 진동센서(300)가 매트리스 중앙에 위치함으로써 어느 위치 및 어느 각도에서의 사용자의 움직임을 센싱할 수 있는 장점이 있다.

CPU(100)는, 전열선(200)이 연결된 상태에서 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절 기능을 수행하며, 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되는 진동센서에 의해 진동의 감지 여부에 따라서 사용자가 설정한 동작시간 동안 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절을 제어한다.

예를 들어, 회로를 통하여 매트리스(400)에 사람이 뒤척이게 되면 진동 센서(300)가 이를 감지하고, 진동 감지 여부가 CPU(100)의 처리 IC칩으로 전달된다.

즉, 진동센서(300)는 사람의 움직임 및 뒤척임을 센싱하고, 센싱 신호를 CPU(IC)로 제공하고, CPU가 전원을 제어하는데, 진동센서에서 사람의 움직임 및 뒤척임을 계속 센싱하다가 마지막 신호에서 카운트를 시작하는 구성입니다. 즉, 진동센서(300)에서 여러 번의 신호가 CPU(100)로 입력될 경우, 마지막 신호에서부터 카운트가 들어간다.

예를 들면, 사용자가 30분으로 설정할 경우, 사람의 움직임 및 뒤척임이 계속 감지되다가, 마지막 감지신호로부터 30분동안 사람의 움직임 및 뒤척임이 감지되지 않을 경우, OFF된다.

사용자가 30분으로 설정한 후 계속적으로 움직이거나, 뒤척일 경우, 진동센서는 각 신호를 CPU(100)로 전송하고, 전송된 각 신호 중 최종 마지막 신호를 기준으로 28분 동안 움직임 및 뒤척임이 없다가, 29분에 사람의 움직임 및 뒤척임이 센싱될 경우, 29분부터 다시 30분간 카운트가 되며, 다시 30분 카운트 중 죄종 마지막 신호 후 30분간 움직임 및 뒤척임이 센싱되지 않을 경우, CPU(IC)가 전원제어기를 제어하여 전원이 OFF 상태가 된다.

그리고, 사용자가 OFF상태인 매트리스에 앉거나, 누워서 진동센서가 센싱할 경우, 진동센서가 신호를 CPU(IN)로 전송하고, CPU(IC)가 사람이 있음을 감지하여 전원제어기를 제어하여 매트리가 ON 상태가 되고, 상기한 과정을 반복하게 됩니다.

이하 CPU(100)의 동작 예시를 설명한다.

CPU(100)는, 전기매트에 누운 사용자의 움직임으로 인해 진동센서로부터 진동이 감지되는 경우, 동작시간 동안 전열선(200)을 온(ON) 동작시킨다.

예를 들어, 사용자가 동작시간을 30분으로 미리 설정했다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임이 감지될 경우, 전원 ON(카운트)가 시작되고, 사용자가 설정한 30분 동안 전기매트가 온 구동되어 가열된다.

마찬가지로, 사용자가 동작시간을 1시간으로 미리 설정했다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임이 감지될 경우, 전원 ON(카운트)가 시작되고, 사용자가 설정한 1시간 동안 전기매트가 온 구동되어 가열된다.

마찬가지로, 사용자가 동작시간을 2시간으로 미리 설정했다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임이 감지될 경우, 전원 ON(카운트)가 시작되고, 사용자가 설정한 2시간 동안 전기매트가 온 구동되어 가열된다.

또한 CPU(100)는, 진동센서에 의해 진동이 감지되지 않는 진동 미감지 시간이 미리 설정된 미감지 기준 시간을 초과하는 경우, 전열선(200)을 오프(OFF) 동작시켜 가열되지 않도록 한다.

예를 들어, 사용자가 미감지 기준 시간을 5분으로 설정하였다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임 등의 진동이 5분 동안 감지되지 않을 경우, 전원 OFF되어 전열선(200) 가열이 중지된다.

마찬가지로, 사용자가 미감지 기준 시간을 10분으로 설정하였다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임 등의 진동이 10분 동안 감지되지 않을 경우, 전원 OFF되어 전열선(200) 가열이 중지된다.

마찬가지로, 사용자가 미감지 기준 시간을 30분으로 설정하였다고 가정할 때, 사용자의 뒤척임 및 움직임 등의 진동이 30분 동안 감지되지 않을 경우, 전원 OFF되어 전열선(200) 가열이 중지된다.

만약, 전원 OFF 상태에서 다시 사용자의 뒤척임 및 움직임 등의 진동이 감지될 경우, 다시 전원 ON 구동되고, 미리 설정된 동작시간 동안 전기매트가 온(ON) 구동된다. 즉, 동작시간을 120분으로 설정하고, 미감지 기준 시간을 30분으로 설정하였다고 가정할 때 사용자의 뒤척임 및 움직임 등의 진동이 28분 동안 감지되지 않다가 29분에 감지될 경우, 다시 120분의 동작시간이 전원 ON(카운트) 구동된다.

이러한 CPU(100)의 동작 흐름을 도 5에 도시하였는데, 도 5를 참조하면, 진동 여부가 감지되는지를 판단(S510)하여, 진동이 감지되는 경우 설정된 동작시간 동안 전열선(200)을 온(ON) 동작시켜 전열선(200)을 가열시킨다(S520).

전열선(200) 가열 도중이라도 진동 미감지 시간이 미리 설정된 미감지 기준 시간을 초과하는지를 판단(S530)하여, 초과하는 경우 전열선(200)을 오프(OFF)시켜 전열선(200) 가열을 중지시키게 된다(S540).

한편, 나아가 본 고안은 진동 세기에 따라서 전열선(200)에 가해지는 전류량을 조절하여 온도조절을 각각 다르게 제어하도록 구현할 수 있다.

한 겨울철에 방안의 온도가 낮은 상태의 경우 매트리스(400)에 누운 사람은 추워서 뒤척임을 심하게 할 수 있다. 따라서 이렇게 겨울철에 심한 뒤척임을 하는 경우 진동 세기가 크게 되며, 이러한 경우에는 전열선(200)에 가해지는 전류량을 높여서 매트리스(400)의 온도를 높여 편안한 잠자리가 되도록 하기 위함이다.

이를 위해 CPU(100)는, 진동센서에 의해 감지되는 진동 세기와 주변 온도에 따라서 전열선(200)에 가해지는 전류량을 조절하여 온도조절을 각각 다르게 제어한다.

CPU(100)는, 주변 온도가 기준 온도보다 낮은 상태에서 진동센서에 의해 감지되는 진동 세기가 클수록 전열선(200)에 가해지는 전류량을 증가시켜 매트리스(400) 온도를 높인다. 예를 들어, 매트리스(400)가 놓인 방안의 온도가 기준 온도인 10℃ 이하로 떨어진 경우, 방안이 매우 춥기 때문에 사람이 추워서 뒤척이게 되고 이로 인해 진동 세기가 커진다. 따라서 이럴 경우에는 전열선(200)에 가해지는 전류량을 증가시켜 매트리스(400) 온도를 높여 편안한 잠자리를 제공한다.

본 고안을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 실용신안등록청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100:CPU
200:전열선
300:진동 센서
400:매트리스

Claims (6)

1. 사람이 앉거나 누울수 있도록 일정한 크기와 쿠션을 갖는 매트리스(400);
   상기 매트리스(400)내에 내장된 전열선(200);
   상기 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되어 매트리스(400)에 앉거나 누운 사람이 뒤척이거나 움직이게 되면 매트리스(400)에 그 움직임이 전파되어 진동을 감지하며, 고무재질로 된 고무 케이스(310)에 의해 보호되고, 고무케이스(310)는 원통형태로 형성되는 주머니 등의 형태로 되어 고무케이스(310)는 일측은 막혀있고, 타측의 개방부를 통해서 내부에 삽입된 후 개방부를 폐쇄하되 케이블이 고무케이스(310)의 외부로 노출되어 CPU(IC)로 연결되는 진동 센서(300); 및
   상기 전열선(200)이 연결된 상태에서 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절 기능을 수행하며, 매트리스(400)의 내부 중앙에 설치되는 진동 센서(300)에 의해 진동의 감지 여부에 따라서 사용자가 설정한 동작시간 동안 전원 제어기를 통하여 전열선(200)의 온/오프 및 온도조절을 제어하는 CPU(100)를 포함하되,
   상기 CPU(100)는,
   매트리스(400)에 누운 사용자의 움직임으로 인해 진동 센서(300)로부터 진동이 감지되는 경우, 상기 동작시간 동안 전열선(200)을 온(ON) 동작시키고,
   상기 진동 센서(300)에 의해 진동이 감지되지 않는 진동 미감지 시간이 미리 설정된 미감지 기준 시간을 초과하는 경우, 전열선(200)을 오프(OFF) 동작시키며,
   상기 진동센서(300)에 의해 감지되는 진동 세기와 주변 온도에 따라서 전열선(200)에 가해지는 전류량을 조절하여 온도조절을 각각 다르게 제어하고,
   주변 온도가 기준 온도보다 낮은 상태에서 진동센서(300)에 의해 감지되는 진동 세기가 클수록 전열선(200)에 가해지는 전류량을 증가시킴을 특징으로 하는 진동 센서를 이용한 전기매트.
   
   
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