KR20050024106A - System for sensing direction - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은 물체의 이동방향을 3차원적으로 감지할 수 있는 방향센서에 대한 것으로 특히 압전소자를 이용하여 물체의 이동방향을 측정할 수 있는 방향센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a direction sensor capable of three-dimensionally detecting a moving direction of an object, and more particularly, to a direction sensor system capable of measuring a moving direction of an object using a piezoelectric element.
최근 3차원 시뮬레이션 컴퓨터 게임을 하는 게임장치에는 게임자의 움직임을 감지하여 이를 신호로 변환하여 게임장치에 입력하는 입력장치가 많이 개발되고 있다. 이러한 게임장치의 입력장치로는 광센서나 자이로스코프를 이용하는 장치가 개발되고 있다. 그러나 광센서를 사용하는 경우는 게임자의 몸에 부착되는 광 발생장치와 발생된 광을 수신하는 광수신부가 광신호를 송수신하기 위해서는 항상 마주보고 있어야 하므로 게임자는 움직임에 제약이 있게 된다. 또한 자이로스코프를 사용하는 경우는 정밀도는 있으나 가격이 고가이므로 비용상의 문제가 발생한다.Recently, a game device for playing a three-dimensional simulation computer game has been developed a lot of input device for detecting the movement of the game player to convert it into a signal and input to the game device. As an input device of such a game device, a device using an optical sensor or a gyroscope has been developed. However, in the case of using the optical sensor, the light generator is attached to the body of the player and the light receiving unit for receiving the generated light must always face each other in order to transmit and receive the optical signal, the player has a limitation in movement. In addition, the use of a gyroscope has a precision, but the price is expensive, causing a cost problem.
따라서 본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 압전소자를 이용하여 구조가 간단하고 저가이면서 물체의 이동방향을 감지할 수 있는 방향센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a direction sensor that can detect the direction of movement of the object is simple and inexpensive using a piezoelectric element.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템은 다면체의 형상을 하고 내부는 중공으로 형성되는 외곽프레임과 상기 외곽프레임의 내부에 위치하는 압력볼과 상기 외곽프레임의 각 내측면에 부착되는 다수의 압전소자와 상기 각 압전소자의 상면과 하면에 전기적으로 연결되어 상기 외곽프레임의 외부로 연장되는 출력단자를 포함하며, 상기 외곽프레임이 움직임에 따라 상기 압력볼이 특정방향의 상기 압전소자에 압력을 가하고 상기 압전소자에서 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.The direction sensor system according to the present invention has a shape of a polyhedron and an inside of which is formed of a hollow frame, a pressure ball located inside the outer frame, and a plurality of piezoelectric elements and each of which are attached to each inner surface of the outer frame. An output terminal electrically connected to an upper surface and a lower surface of a piezoelectric element and extending to the outside of the outer frame, wherein the pressure ball applies pressure to the piezoelectric element in a specific direction as the outer frame moves. It is characterized by outputting a voltage.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템은 상기 출력단자와 연결되며 상기 각 압전소자에서 출력되는 전압을 수신하여 디지털신호로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터로부터 전송된 상기 디지털신호와 전압을 발생한 상기 압전소자의 고유식별기호를 조합하여 상기 외곽프레임의 이동 방향에 대한 방향좌표를 생성하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The direction sensor system according to the present invention is connected to the output terminal and receives a voltage output from each piezoelectric element and converts it into a digital signal and a unique identification of the piezoelectric element generating the digital signal and voltage transmitted from the converter The method may further include a processor configured to generate a direction coordinate with respect to the moving direction of the outer frame by combining the symbols.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템의 상기 압전소자는 압전세라믹인 PZT(Pb(Zr,Ti)O3)또는 BaTiO3 중의 하나인 것을 특징으로 한다.The piezoelectric element of the direction sensor system according to the present invention is characterized in that it is one of PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or BaTiO 3 which is a piezoelectric ceramic.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템은 상기 압전소자의 하면에 금속판이 부착되고 접지선에 해당하는 상기 출력단자의 일측이 상기 금속판에 연결되는 것을 특징으로 한다.The direction sensor system according to the present invention is characterized in that a metal plate is attached to the lower surface of the piezoelectric element and one side of the output terminal corresponding to the ground line is connected to the metal plate.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템의 상기 프로세서는 상기 압전소자의 출력전압범위를 다단계로 세분화하여 각 단계별로 이동속도 값을 설정하고 상기 압전소자가 발생하는 전압을 상기 설정된 이동속도 값과 비교하여 상기 외곽프레임의 이동속도를 더 포함하여 생성하는 것을 특징으로 한다.The processor of the direction sensor system according to the present invention divides the output voltage range of the piezoelectric element into multiple stages, sets a movement speed value in each stage, and compares the voltage generated by the piezoelectric element with the set movement speed value to the outer edge. And further comprising a moving speed of the frame.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본원 발명에 따른 방향센서의 외관에 대한 사시도를 나타낸다.Figure 1 shows a perspective view of the appearance of the direction sensor according to the present invention.
도 2는 도 1의 방향센서의 I-I 단면에 대한 단면도를 나타낸다.2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the direction sensor of FIG.
도 3은 본원 발명에 따른 방향센서를 사용하는 시스템의 구성도를 나타낸다.Figure 3 shows a block diagram of a system using a direction sensor according to the present invention.
도 4는 본원 발명에 따른 방향센서의 방향에 대한 표시도를 나타낸다.Figure 4 shows a display of the direction of the direction sensor according to the present invention.
본원 발명에 따른 방향센서 시스템은 방향센서(100)와 컨버터(200)와 프로세서(300)를 포함하여 구성된다. 상기 방향센서 시스템은 사용되는 시스템에 따라서는 상기 방향센서(100)만으로 구성될 수도 있다.The direction sensor system according to the present invention includes a direction sensor 100, a converter 200, and a processor 300. The direction sensor system may be configured of only the direction sensor 100 depending on the system used.
먼저 상기 도 1과 도 2에 따라 본원 발명에 따른 방향센서(100)의 구성에 대하여 설명한다. 본원 발명에 따른 방향센서(100)는 외곽프레임(10), 압전소자(20), 압력볼(30), 출력단자(40,42)를 포함하여 구성된다.First, the configuration of the direction sensor 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The direction sensor 100 according to the present invention includes an outer frame 10, a piezoelectric element 20, a pressure ball 30, and output terminals 40 and 42.
도 1에서 보는 바와 같이 상기 외곽프레임(10)은 다면체의 형상을 하며 내부는 중공으로 형성된다. 상기 외곽프레임(10)의 다면체는 정육면체 또는 정육면체의 각 모서리를 잘라 면을 추가로 형성한 다면체 구조를 한다. 본 실시예에서는 정육면체의 외곽프레임(10)을 사용한 방향센서(100)에 대하여 설명한다. 상기 외곽프레임(10)의 각면은 판상의 프라스틱 재질을 사용하며, 도전성 물질인 구리판, 철판과 같은 금속판을 사용할 수도 있다. 상기 도전성 물질을 사용하는 경우에는 상기 압전소자(20)의 하면에 연결되는 출력단자(즉 접지선)를 별도로 사용하지 않고 상기 외곽프레임(10)을 출력단자로 사용할 수 있게 된다. 상기 도전성 물질을 사용하는 경우에는 외곽프레임(10)의 외면을 페인트 등과 같은 비전도성 물질로 코팅하여야 한다.As shown in FIG. 1, the outer frame 10 has a shape of a polyhedron and is formed hollow inside. The polyhedron of the outer frame 10 has a polyhedron structure in which each corner of the cube or the cube is cut to further form a surface. In the present embodiment will be described with respect to the orientation sensor 100 using the outer frame 10 of the cube. Each surface of the outer frame 10 uses a plate-like plastic material, and may be a metal plate such as a copper plate or an iron plate, which is a conductive material. When the conductive material is used, the outer frame 10 may be used as an output terminal without separately using an output terminal (that is, a ground wire) connected to the bottom surface of the piezoelectric element 20. In the case of using the conductive material, the outer surface of the outer frame 10 should be coated with a non-conductive material such as paint.
도 2에서 보는 바와 같이 상기 압전소자(20)는 판상이며 바람직하게는 원형 또는 사각형으로 형성되며, 상기 외곽프레임(10)의 각 면의 내부에 부착된다. 상기 압전소자(20)는 두께가 얇을수록 압력에 대한 감도는 향상되나 강도가 약하여 깨지기 쉬우므로 적정한 두께를 선택하도록 하며 바람직하게는 1㎜ 정도로 한다. 상기 압전소자(20)는 부착되는 면의 위치에 따라 'a, b, c, d, e, f'와 같은 고유식별기호가 부여된다.As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 20 is plate-shaped, preferably formed in a circular or quadrangular shape, and is attached to the inside of each surface of the outer frame 10. As the piezoelectric element 20 is thinner, the sensitivity to pressure is improved, but the strength is weaker, so it is easy to be broken. The piezoelectric element 20 is given a unique identifier such as 'a, b, c, d, e, f' according to the position of the surface to be attached.
상기 압전소자(20)는 세라믹 압전소자를 사용하며 PZT(Pb(Zr,Ti)O3), BaTiO3 등이 사용될 수 있다. 상기 압전소자(20)는 표면에 힘이 가해지면 가해지는 힘에 비례하는 일정한 전압이 발생하며 재료의 특성에 따라 수 ㎷의 전압을 발생하게 된다.The piezoelectric element 20 uses a ceramic piezoelectric element, and PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), BaTiO 3, or the like may be used. The piezoelectric element 20 generates a constant voltage which is proportional to the force applied when a force is applied to the surface, and generates a voltage of several mA depending on the characteristics of the material.
상기 출력단자(40,42)는 상기 압전소자(20)의 상면과 하면에 각각 연결되며, 상기 압전소자(20)에서 발생하는 전압을 출력하게 된다. 상기 출력단자는 다수의 신호선(40)과 접지선(42)으로 구성되고, 압전소자(20)의 상면에 연결되는 출력단자(40)는 신호선의 기능을 하게 되며 상기 하면에 연결되는 출력단자(42)는 접지선의 기능을 하게 된다. 상기 각 출력단자(40,42)의 일측은 압전소자(20)에 연결되며, 타측은 상기 외곽프레임(10) 특정면의 일정위치에 형성되는 구멍을 통하여 외부로 나오게 되어 아날로그디지털신호변환기(이하 '컨버터(200)라 한다)에 연결된다. 상기 압전소자(20)의 하면에 연결되는 접지선(42)은 상기 외곽프레임(10)의 내부에서 서로 연결되어 하나의 접지선(42)만이 외곽프레임(10)의 외부로 나오게 된다. 상기 압전소자(20)의 하면에 접지선(42)을 연결하는 또 하나의 방법으로 상기 압전소자(20)의 하면에 구리판 등 금속판을 접지판(44)으로 부착하고 접지판(44)에 접지선(42)을 연결하는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 경우에는 압전소자(20)에 접지선(42)을 직접 연결하지 않아도 되며 다수의 상기 압전소자(20)의 하면에 부착된 접지판(44)을 서로 전기선으로 연결하여 용이하게 접지선(42)을 구성할 수 있다. 이때 상기 접지판(44)과 상기 압전소자(20)는 도전성 접착제를 사용하여 부착하게 된다. 한편 상기 외곽프레임(10)을 금속판과 같은 도전성 물질을 사용하는 경우에는 상기 압전소자(20)의 하면에 접지선이나 접지판을 사용할 필요없이 외곽프레임에 직접 접지선인 출력단자를 연결하게 됨은 물론이다.The output terminals 40 and 42 are connected to upper and lower surfaces of the piezoelectric element 20, respectively, and output voltages generated by the piezoelectric element 20. The output terminal is composed of a plurality of signal lines 40 and the ground line 42, the output terminal 40 connected to the upper surface of the piezoelectric element 20 functions as a signal line and the output terminal 42 connected to the lower surface Will function as a ground wire. One side of each of the output terminals 40 and 42 is connected to the piezoelectric element 20, and the other side of the output terminals 40 and 42 comes out through a hole formed at a predetermined position on the outer surface of the outer frame 10. 'Converter 200'). The ground wires 42 connected to the lower surface of the piezoelectric element 20 are connected to each other inside the outer frame 10 so that only one ground line 42 comes out of the outer frame 10. As another method of connecting the ground wire 42 to the lower surface of the piezoelectric element 20, a metal plate such as a copper plate may be attached to the lower surface of the piezoelectric element 20 with the ground plate 44, and the ground wire may be connected to the ground plate 44. 42) can be used. In this case, the ground wire 42 does not need to be directly connected to the piezoelectric element 20, and the ground wires 42 attached to the lower surfaces of the plurality of piezoelectric elements 20 are easily connected to each other by an electric line. Can be configured. At this time, the ground plate 44 and the piezoelectric element 20 is attached using a conductive adhesive. On the other hand, when the outer frame 10 uses a conductive material such as a metal plate, it is a matter of course that the output terminal, which is a ground line directly connected to the outer frame, does not need to use a ground wire or a ground plate on the lower surface of the piezoelectric element 20.
상기 압력볼(30)은 구형으로 상기 외곽프레임(10)의 내부에 위치하며, 외곽프레임(10) 내에서 유동이 가능하도록 외곽프레임(10)의 내면과 약간의 이격을 갖도록 크기를 형성한다. 상기 압력볼(30)은 세라믹 또는 플라스틱 재질의 비전도성 물질이나 금속 등 도전성 물질에 비전도성 물질이 코팅되어 형성된 것을 사용한다. 상기 압력볼(30)은 상기 외곽프레임(10)이 움직이면 외곽프레임(10)이 움직이는 방향과 반대방향으로 움직이며 상기 압전소자(20)의 표면에 접촉하여 상기 압전소자(20)에 힘을 가하게 된다.The pressure ball 30 is spherical in the interior of the outer frame 10, the size is formed so as to have a slight distance from the inner surface of the outer frame 10 to enable the flow in the outer frame (10). The pressure ball 30 uses a non-conductive material coated with a conductive material such as a non-conductive material or a metal of ceramic or plastic material. When the outer frame 10 moves, the pressure ball 30 moves in a direction opposite to the direction in which the outer frame 10 moves, and contacts the surface of the piezoelectric element 20 to apply a force to the piezoelectric element 20. do.
도 3은 본원 발명에 따른 방향센서 시스템의 방향센서(100)와 컨버터(200) 및 프로세서(300)의 연결 구성도를 나타낸다.3 is a diagram illustrating a connection configuration of the direction sensor 100, the converter 200, and the processor 300 of the direction sensor system according to the present invention.
상기 컨버터(200)는 상기 출력단자(40,42)를 통하여 나오는 상기 압전소자(20)의 전압신호를 입력받아 디지털신호로 변환하게 된다. 한편 상기 컨버터(200)에는 연결되는 압전소자(20)의 출력단자의 신호선(40)의 수와 동일한 수의 단자가 형성되고 각 단자에는 상기 각 압전소자(20)와 동일한 고유식별기호가 부여되어 전압을 발생하는 상기 압전소자(20)를 인지할 수 있도록 구성된다. 따라서 상기 컨버터(200)는 특정 입력단자로 전압이 입력되면 전압을 해당하는 디지털신호로 변환함과 동시에 전압이 발생한 상기 압전소자(20)의 고유식별기호를 인지하게 된다.The converter 200 receives a voltage signal of the piezoelectric element 20 output through the output terminals 40 and 42 and converts it into a digital signal. Meanwhile, the converter 200 has the same number of terminals as the number of signal lines 40 of the output terminals of the piezoelectric elements 20 connected thereto, and the same unique identifier as that of the respective piezoelectric elements 20 is provided to each terminal. It is configured to recognize the piezoelectric element 20 for generating a voltage. Therefore, when a voltage is input to a specific input terminal, the converter 200 converts the voltage into a corresponding digital signal and recognizes the unique identifier of the piezoelectric element 20 in which the voltage is generated.
상기 컨버터(200)는 입력전압을 변환한 디지털신호와 전압을 발생한 압전소자(20)의 고유식별기호를 상기 프로세서(300)로 출력하게 된다.The converter 200 outputs the digital signal converted from the input voltage and the unique identifier of the piezoelectric element 20 generating the voltage to the processor 300.
상기 프로세서(300)는 상기 컨버터(200)에서 전송받은 디지털신호와 상기 압전소자(20)의 고유식별기호를 조합하여 3차원 방향좌표를 구하고 이를 무선신호로 변환하여 송출하게 된다. 상기 프로세서(300)는 입력부(310)와 출력부(320)와 제어부(330) 및 연산부(340)를 포함하여 구성된다.The processor 300 obtains a three-dimensional directional coordinate by combining the digital signal transmitted from the converter 200 and the unique identifier of the piezoelectric element 20, and converts the three-dimensional direction coordinate into a wireless signal. The processor 300 includes an input unit 310, an output unit 320, a controller 330, and an operation unit 340.
상기 제어부(330)는 신호의 입출력과 상기 연산부(340)의 방향좌표의 생성을 제어하게 된다.The controller 330 controls input / output of a signal and generation of direction coordinates of the calculator 340.
상기 입력부(310)는 상기 컨버터(200)로부터 디지털신호를 수신하여 상기 제어부(330)로 송신하게 된다.The input unit 310 receives the digital signal from the converter 200 and transmits the digital signal to the control unit 330.
상기 출력부(320)는 상기 제어부(330)에서 전송받은 방향좌표에 대한 신호를 무선신호로 변환하여 송신하게 되며 무선안테나(325)를 포함하여 구성된다. 한편 상기 프로세서(300)가 다른 장치와 유선으로 연결되는 경우에는 무선으로 변환하지 않고 바로 전송하게 된다.The output unit 320 converts a signal for the direction coordinates received from the control unit 330 into a wireless signal and transmits the signal, and includes a wireless antenna 325. Meanwhile, when the processor 300 is wired to another device, the processor 300 transmits the data without converting the data wirelessly.
상기 연산부(340)는 상기 제어부로부터 각 압전소자(20)의 전압에 대한 디지털 신호와 압전소자(20)의 고유식별기호를 수신하여 상기 외곽프레임(10)의 이동방향에 대한 방향좌표를 결정하게 된다. 즉 전술한 바와 같이 상기 외곽프레임(10)이 일정방향으로 움직이면 상기 압력볼(30)은 외곽프레임(10)과 반대방향으로 움직이며 반대방향에 위치한 상기 압전소자(20)에 힘을 가하게 되고 상기 압전소자(20)는 받은 힘에 상응하는 전압을 출력하게 된다. 상기 전압을 상기 컨버터(200)를 통하여 전송받은 상기 프로세서(300)는 전압을 발생한 상기 압전소자(20)의 번호와 크기로부터 방향좌표를 생성하게 된다.The calculating unit 340 receives a digital signal for the voltage of each piezoelectric element 20 and a unique identifier of the piezoelectric element 20 from the control unit to determine the direction coordinates of the moving direction of the outer frame 10. do. That is, as described above, when the outer frame 10 moves in a predetermined direction, the pressure ball 30 moves in the opposite direction to the outer frame 10 and exerts a force on the piezoelectric element 20 located in the opposite direction. The piezoelectric element 20 outputs a voltage corresponding to the received force. The processor 300 receiving the voltage through the converter 200 generates a direction coordinate from the number and magnitude of the piezoelectric element 20 generating the voltage.
도 4의 좌표방향에 따라 상기 프로세서(300)에서 방향좌표를 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 외곽프레임(10)이 x축 방향으로 움직이면 상기 압력볼(30)은 -x축 방향으로 움직이게 되며 -x축 방향에 있는 상기 압전소자(20b)에 힘을 가하게 된다. 따라서 상기 압전소자(20b)에서 전압이 발생하고 상기 프로세서(300)는 (x, 0, 0)을 방향좌표로 결정하게 된다.A process of generating a direction coordinate in the processor 300 according to the coordinate direction of FIG. 4 is as follows. When the outer frame 10 moves in the x-axis direction, the pressure ball 30 moves in the -x-axis direction and exerts a force on the piezoelectric element 20b in the -x-axis direction. Accordingly, a voltage is generated in the piezoelectric element 20b and the processor 300 determines (x, 0, 0) as the direction coordinate.
한편 상기 외곽프레임(10)이 x축과 y축 사이의 방향으로 움직이는 경우 상기 압전소자(20b)과 압전소자(20d)에 상기 압력볼(30)이 접촉하게 되고 압전소자(20b)와 압전소자(20d)에서 전압이 발생하게 된다. 상기 외곽프레임(10)이 x축과 45도를 이루는 방향으로 움직이면 압전소자(20b)와 압전소자(20d)에 동일한 힘이 가해지고 동일한 전압이 발생하게 되나 x축이나 y축으로 치우치면 압전소자(20b)와 압전소자(20d)에서 발생하는 전압은 차이를 발생하게 된다. 따라서 상기 프로세서(300)는 압전소자(20b)와 압전소자(20d)에서 발생한 전압을 비교하여 3차원 방향좌표를 결정하게 된다. 예를 들어 상기 외곽프레임(10)이 x축과 45도를 이루는 방향으로 움직이면 상기 프로세서(300)는 (1,1,0)을 방향좌표로 판단한다. 그러나 상기 외곽프레임(10)이 x축 또는 y축에 치우치는 방향으로 움직이면 압전소자(20b)와 압전소자(20d)에서 발생한 전압의 크기가 차이가 발생하고 압전소자(20b)에 대한 압전소자(20d)의 전압값의 비(a)를 구하여 방향좌표를 구하게 되며 (1, a, 0)이 방향좌표가 된다.On the other hand, when the outer frame 10 moves in the direction between the x-axis and the y-axis, the pressure ball 30 is in contact with the piezoelectric element 20b and the piezoelectric element 20d, and the piezoelectric element 20b and the piezoelectric element are in contact with each other. At 20d, a voltage is generated. When the outer frame 10 moves in the direction of 45 degrees with the x-axis, the same force is applied to the piezoelectric element 20b and the piezoelectric element 20d, and the same voltage is generated. The voltage generated by 20b) and the piezoelectric element 20d causes a difference. Therefore, the processor 300 determines the three-dimensional direction coordinates by comparing the voltage generated by the piezoelectric element 20b and the piezoelectric element 20d. For example, when the outer frame 10 moves in a direction forming 45 degrees with the x axis, the processor 300 determines (1, 1, 0) as the direction coordinates. However, when the outer frame 10 moves in a direction inclined to the x-axis or the y-axis, the magnitude of voltage generated in the piezoelectric element 20b and the piezoelectric element 20d is different, and the piezoelectric element 20d with respect to the piezoelectric element 20b is generated. The direction coordinate is obtained by calculating the ratio (a) of the voltage value of), and (1, a, 0) is the direction coordinate.
또한 상기 외곽프레임(10)이 움직임에 따라 상기 압전소자 3개에 동시에 전압이 발생하는 경우에는 상기 프로세서(300)는 (1, a, b)를 방향좌표로 결정하게 된다. 한편 상기 압전소자(20b), 압전소자(20d), 압전소자(20f)에 전압이 발생하는 경우에는 상기 방향좌표의 각 값에는 음의 부호가 부여되어 방향을 방향좌표를 생성하게 된다.In addition, when a voltage is generated simultaneously on the three piezoelectric elements as the outer frame 10 moves, the processor 300 determines (1, a, b) as the direction coordinates. On the other hand, when voltage is generated in the piezoelectric element 20b, the piezoelectric element 20d, and the piezoelectric element 20f, a negative sign is assigned to each value of the directional coordinate to generate the directional coordinate.
상기 프로세서(300)가 상기 방향좌표를 결정할 때는 x축 압전소자(20a, 20b)의 값을 기준으로 y축과 z축의 값의 비를 구하여 사용하였으나 직접 x축과 y축 및 z축의 값을 사용하여 방향좌표를 결정할 수 있다. 따라서 상기 방향좌표 (1, y', z')는 (x, y, z)로 표시할 수 있다. 여기서 x, y, z는 각 방향의 압전소자(20)에서 발생한 전압값을 나타내며 y', z'는 x값으로 y와 z를 나눈 값을 의미한다.When the processor 300 determines the direction coordinate, the ratio of the values of the y-axis and the z-axis is obtained based on the values of the x-axis piezoelectric elements 20a and 20b, but the values of the x-axis, the y-axis, and the z-axis are directly used. Direction coordinates can be determined. Accordingly, the direction coordinates (1, y ', z') may be represented by (x, y, z). Here, x, y and z represent voltage values generated in the piezoelectric elements 20 in each direction, and y 'and z' mean values obtained by dividing y and z by x values.
한편 상기 방향좌표는 상기 프로세서(300)에 의하여 무선신호로 변환되어 별도의 컨트롤러로 전송되며 컨트롤러에서는 상기 방향좌표로부터 상기 외곽프레임(10)이 움직인 방향을 계산하여 결정하게 된다. 따라서 상기 컨트롤러는 상기 방향좌표 (1, 0, 0)으로부터 상기 외곽프레임(10)이 x축 방향으로 움직인 것으로 판단하며 방향좌표 (1, 1, 0)으로부터는 x축과 y축의 중간방향으로 움직인 것으로 판단한다. 또한 방향좌표 (1, a, b)로부터는 x축과 y축과 z축 사이의 특정방향으로 움직인 것으로 판단한다.The direction coordinates are converted into a wireless signal by the processor 300 and transmitted to a separate controller, and the controller determines the direction in which the outer frame 10 moves from the direction coordinates. Therefore, the controller determines that the outer frame 10 has moved in the x-axis direction from the direction coordinates (1, 0, 0) and from the direction coordinates (1, 1, 0) in the middle of the x-axis and the y-axis. I think it moved. In addition, it is determined from the direction coordinates (1, a, b) that it has moved in a specific direction between the x-axis, the y-axis, and the z-axis.
상기 프로세서(300)는 상기 압전소자(20)에서 발생하는 전압의 크기로부터 상기 외곽프레임(10)의 이동속도를 결정할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면 상기 외곽프레임(10)의 이동속도가 크면 상기 압력볼(30)은 상기 압전소자(20)에 강한 힘으로 충돌하게 되며 상기 압전소자(20)에서는 보다 큰 전압이 발생하게 된다. 따라서 상기 압전소자(20)에서 발생하는 전압을 일정단계로 구분하고 각 단계별로 상기 이동속도를 설정하여 상기 프로세서(300)에 저장하게 되면 이들 설정값을 사용하여 상기 압전소자(20)의 전압 값으로부터 상기 외곽프레임(10)의 이동속도를 평가할 수 있게 된다. 따라서 상기 프로세서(300)는 상기 3차원 방향좌표와 이동속도를 함께 전송하게 된다.The processor 300 may determine the moving speed of the outer frame 10 from the magnitude of the voltage generated by the piezoelectric element 20. In more detail, if the moving speed of the outer frame 10 is large, the pressure ball 30 collides with the piezoelectric element 20 with a strong force, and the piezoelectric element 20 generates a larger voltage. . Therefore, when the voltage generated in the piezoelectric element 20 is divided into predetermined steps and the moving speed is set in each step and stored in the processor 300, the voltage values of the piezoelectric element 20 are used using these set values. It is possible to evaluate the moving speed of the outer frame 10 from. Therefore, the processor 300 transmits the three-dimensional direction coordinates and the moving speed together.
다음은 본원 발명에 따른 방향센서(100)를 3차원 게임장치(400)의 입력장치로 사용하는 실시예에 대하여 설명한다.Next, an embodiment using the direction sensor 100 according to the present invention as an input device of the 3D game device 400 will be described.
도 5는 3차원 시뮬레이션게임장치(400)의 입력장치로 본원 발명에 따른 방향센서(100)를 사용하는 경우의 시스템 구성도를 나타낸다. 상기 게임장치(400)는 모니터(410)와 상기 방향센서 시스템으로부터 전송되는 방향좌표에 대한 신호를 송신하여 방향을 계산할 수 있도록 제어부(420)와 수신부(430)를 포함하여 본체가 형성된다.5 shows a system configuration diagram when using the direction sensor 100 according to the present invention as an input device of the three-dimensional simulation game device 400. The game device 400 includes a controller 420 and a receiver 430 so as to calculate a direction by transmitting a signal for the direction coordinates transmitted from the monitor 410 and the direction sensor system.
상기 게임장치를 사용하여 게임을 하고자 하는 게임자는 상기 방향센서 시스템을 양팔에 장착하고 게임을 진행하게 된다. 상기 게임자가 상기 방향센서(100)가 장착된 신체부위를 움직이는 경우에는 방향센서(100)의 특정 압전소자(20)가 전압을 발생하게 되고 전압신호는 상기 컨버터(200)와 프로세서(300)를 통하여 방향좌표로 변환되어 무선신호로 상기 게임장치의 본체로 전송된다. 상기 게임장치의 본체에서는 상기 방향좌표로부터 상기 방향센서(100)가 움직인 방향을 계산하고 상기 게임자가 움직인 방향을 게임내용에 반영하게 된다. 따라서 상기 게임자는 보다 실감있게 게임을 진행할 수 있게 된다.The player who wants to play the game using the game device is equipped with the direction sensor system on both arms to proceed with the game. When the player moves the body part on which the direction sensor 100 is mounted, a specific piezoelectric element 20 of the direction sensor 100 generates a voltage, and the voltage signal is used to convert the converter 200 and the processor 300. It is converted to the direction coordinates through the radio signal is transmitted to the main body of the game device. The main body of the game device calculates a direction in which the direction sensor 100 moves from the direction coordinates and reflects the direction in which the game player moves in the game contents. Therefore, the player can proceed to the game more realistically.
또한 상기 방향센서시스템에서 전압신호의 크기에 대한 신호를 방향좌표와 함께 전송하면 상기 게임장치의 제어부(420)는 상기 게임자가 움직이는 속도를 평가하여 게임에 반영하게 된다.In addition, when the direction sensor system transmits a signal with respect to the magnitude of the voltage signal along with the direction coordinates, the controller 420 of the game device evaluates the speed at which the game player moves and reflects it in the game.
상기 방향센서시스템은 상기 게임장치에 입력장치로 사용되는 외에도 움직이는 장난감, 자전거와 같은 탑승물 등에 장착되어 움직이는 방향을 감지하기 위한 센서로 사용될 수 있음은 물론이다.The direction sensor system may be used as a sensor for detecting a moving direction in addition to being used as an input device to the game device and mounted on a vehicle such as a moving toy or a bicycle.
이상 설명한 바와 같이, 본원 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.
본원 발명에 의하면 본원 발명에 따른 방향센서를 사용하면 보다 간단한 방법으로 움직이는 물체의 방향을 감지할 수 있게 된다.According to the present invention, using the direction sensor according to the present invention it is possible to detect the direction of the moving object in a simpler way.
본원 발명의 또 다른 효과는 본원 발명을 3차원 게임장치의 입력장치로 사용할 수 있으며 게임자의 신체의 특정부위에 용이하게 부착하여 게임이 진행되므로 보다 실감있는 게임을 진행할 수 있게 된다. 또한 기존의 광센서시스템과 달리 방향센서의 장착위치와 사용방향에 제한이 없게 되어 게임자는 보다 자유스럽게 게임을 실시할 수 있게 된다.Another effect of the present invention can use the present invention as an input device of the three-dimensional game device and can be easily attached to a specific part of the player's body, so that the game can be progressed more realistic game. In addition, unlike the conventional optical sensor system, there is no restriction in the mounting position and the direction of use of the direction sensor, the game player can play more freely.
도 1은 본원 발명에 따른 방향센서의 사시도.1 is a perspective view of a direction sensor according to the present invention.
도 2는 도 1의 방향센서의 I-I 단면에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the direction sensor of FIG.
도 3은 본원 발명에 따른 방향센서 시스템의 구성도.3 is a block diagram of a direction sensor system according to the present invention.
도 4는 본원 발명에 따른 방향센서의 방향을 나타내는 표시도.4 is a display showing the direction of the direction sensor according to the present invention.
도 5는 본원 발명에 따른 방향센서를 게임기의 입력장치로 사용하는 경우의 구성도.5 is a configuration diagram when using the direction sensor according to the invention as an input device of the game machine.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 - 외곽프레임 20 - 압전소자10-Outer Frame 20-Piezoelectric Element
30 - 압력볼 40, 42 - 출력단자30-Pressure Ball 40, 42-Output Terminal
100 - 방향센서 200 - 컨버터100-direction sensor 200-converter
300 - 프로세서 400 - 게임장치300-Processor 400-Game Device
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030061917A KR20050024106A (en) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | System for sensing direction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030061917A KR20050024106A (en) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | System for sensing direction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050024106A true KR20050024106A (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=37231533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030061917A KR20050024106A (en) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | System for sensing direction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20050024106A (en) |
-
2003
- 2003-09-04 KR KR1020030061917A patent/KR20050024106A/en not_active Application Discontinuation
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