KR20100121593A

KR20100121593A - 경고 디바이스 및 방법

Info

Publication number: KR20100121593A
Application number: KR1020107012605A
Authority: KR
Inventors: 로날더스 아르츠; 오케 오벨체스; 요리스 아.엠. 뉴벤다이크
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-11-18
Also published as: EP2218266A1; TW201019275A; JP2011508915A; CN101855913A; WO2009060420A1

Abstract

경고 디바이스 및 방법은, 연장된 공동(306), 및 상기 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커(302)로서, 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 공동을 통과하게 되는, 상기 라우드스피커(302)를 포함한다. 공동 및 라우드스피커는 라우드스피커 및 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수(F_b)에서 실질적으로 가청 음향을 제공하도록 구성되고 치수화된다.

Description

경고 디바이스 및 방법{ALERT DEVICE AND METHOD}

본 발명은 경고 디바이스 및 방법에 관한 것이고, 특히 경량이고, 소형이며, 저가이면서 개선된 가청도를 가진 고효율 라우드스피커 경보에 관한 것이다.

통상적인 화재 경보들, 및 특히 가정용을 위한 화재 경보들은, 화재의 경우나, 연기 또는 높은 레벨의 일산화탄소와 같은 다른 유해한 상태들의 경우에, 사람들에게 경고하도록 설계된 소형 디바이스들이다. 종래의 설계들은 전면에 센서 및 스피커를 구비한 원통형 경보를 포함한다. 이 설계는 보통 두께가 10 내지 15cm이지만, 그 설계를 변경할 수 있다. 이들 디바이스들의 음향 생성기 또는 스피커는 보통 압전 디스크이며, 이것은 소형이고 비싸지 않기 때문이다. 종래의 화재 경보/연기 검출기 디바이스의 통상적인 음향 응답은 도 1에 도시된다.

도 1을 참조하면, 음압 레벨(SPL, dB로)이 주파수(Hz)에 대해 그려진 정규화된 주파수 스펙트럼이 도시된다. 피크 응답은 3kHz보다 더 크다는 것을 유념한다. 종래의 경보들의 음향 생성기가 가진 한 가지 문제점은 주된 주파수가 보통 약 3kHz이고, 벽들 및 문들에 의해 쉽게 감쇠되는 높이라는 점이다. 이 주파수에서, 신호는 수면중인 사람들이 가청할 만큼 충분하지 않다. 이 문제점은, 개인들이 수면중인 침대 또는 영역에 화재 경보/연기 검출기가 없는 경우나, 화재 경보/연기 검출기가 집의 다른 층에 위치되어 있는 경우에 악화된다.

많은 공공기관들은 침대 머리맡에서의 음향 레벨이 연기 검출기들/화재 경보들에 대해 적어도 70 또는 75dBA 사이가 되어야 할 것을 요구한다. 이러한 요건에도 불구하고, 그 문제점은 청력 결함들을 가진 자들에 대해, 또는 나이가 들어감에 따라 흔해지는 청력의 임계값이 증가되는 경우에는 더욱 심각해진다.

2005년 9월 베이징의 화재 안전 과학에 대한 국제 협회의 제8회 국제 심포지엄의 회보의 "Sleep and fire: Who is at risk and can the risk be reduced?"에서, D. Bruck 및 M. Ball (이후, Bruck)은 화재 안전에 관한 증가되는 위험 인자들을 기술한다. 다음은 Bruck로부터의 인용문이며, 괄호들 사이의 숫자들로 도시된 참조번호들은 Bruck 문서의 참조번호들이며, 본원의 참조번호들이 아니다.

"그러나, 수면은 부가적인 위험 인자들이 존재하는 경우에 화재 사망에 대한 실질적 위험이 되는 것이라고 가정한다. 연기 경보들 및 수면의 연구들은 상당한 "수면 상태(staying asleep)"의 위험 인자들이 하기를 포함한다고 우리에게 말하고 있다:

● 높은 레벨들의 배경 잡음을 갖는 것,

● 잠귀가 어두운 사람인 것,

● 불면인 것,

● 아이인 것,

● 수면제의 영향 하에 있는 것,

● 알콜에 취하는 것(균일하게 보통, 0.05 BAC),

● 청력 손상인 것(높은 피치의 신호들에 대해, 이것은 60 이상의 많은 사람들을 포함한다).

이들 위험 인자들은, 어느 날 밤에, 상당한 구역의 거주민이 화재 암시들 또는 경보 신호를 무시하고 증대된 수면 기회를 가진다는 것을 의미하므로, 경보 신호의 형태가 최적인 것의 발행이 제기되어야 한다. 다행히도, 상이한 경보들의 각성 효과를 비교한 연구들은 동일한 결론들을 이끌어냈다. 어린 아이들, 술 마시지 않은 어른들 및 알콜에 취한 어른들을 이용한 연구들로부터의 증거는 그러한 개인들이 높은 주파수 신호들에 비해 낮은 볼륨의 낮은 주파수 신호들에 각성될 가능성이 더욱 많다는 것을 시사한다. 두 낮은 피치 T-3 비프 신호(beeping signal) 및 여성 음성 경보는 높은 피치 경보보다 약 13dBA 작은 볼륨으로 술 마시지 않은 어른들의 거동 응답을 도출하였다[10]. 유사하게, 6 내지 10세의 낮은 피치 T-3 또는 음성 경보에 각성하는 가능성은 동일한 고성 볼륨의 높은 피치 경보에 각성하는 가능성의 거의 두 배이다[27]. 임계 최적 주파수들은 인간 음성(2500Hz 이하)과 동일한 피치 범위 내에 있는 것이 가능하지만, 수면 중의 신생아들의 응답에 관한 한 연구[35]는 더 낮은 주파수들(120-250Hz)이 최적인 것을 시사한다. 난청자들을 나타내는 사람들은 100 내지 700Hz 사이의 톤을 주장한다[36]."

종래의 음향 경보들은 크기 및 비용 요건들로 인해 최적의 진폭 또는 주파수 응답을 제공하지 않는다. 이러한 종래의 설계들은, 상기 언급된 단점들을 가지고 있는 압전 디스크를 주로 이용하거나, (접힌) 호른에 장착된 라우드스피커들을 이용하여, 동일한 제한들을 받는다. 따라서 개선된 경보 디바이스에 대한 요구가 있다.

본 원리들에 따라, 종래 설계들보다 덜 감쇠되는 개선된 응답을 포함하고, 경량이고 비용 효과적인 소형 설계를 제공하는 경보 디바이스가 제공된다. 개선된 디바이스는, 소형 디바이스로부터 동시에 효율적으로 방출될 수 있는 다중 톤 신호들을 이용할 수 있다. 일실시예에서, 종래의 압전 디스크 음향 생성기는 소형이지만 매우 고효율 라우드스피커로 대체된다. 소형 라우드스피커는 튜브 내에 장착될 수 있고, 하나보다 많은 톤을 동시에 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 라우드스피커는 음성 메시지들을 렌더링하기 위해 이용된다. 이를 행하기 위한 한 가지 이점은, 악화된 청력에 대해, 또는 벽들에 의해 감쇠되는 것처럼 곤란한 상태들에서 개선된 가청도를 가지면서 비용이 저렴하고, 소형이며 경량인 경보가 제공된다는 점이다.

경고 디바이스 및 방법은 연장된 공동, 및 상기 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커로서, 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 공동을 통과하게 되는, 상기 라우드스피커를 포함한다. 공동 및 라우드스피커는 라우드스피커 및 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수(anti-resonant frequency)에서 실질적으로 가청 음향을 제공하도록 구성되고 치수화된다.

검출기 디바이스는 상태에 따라 경보 신호를 트리거하도록 구성된 트리거링 디바이스를 포함한다. 경고 디바이스는 튜브, 및 상기 튜브의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커를 포함하는 경고 디바이스로서, 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 튜브를 통과하게 되고, 튜브 및 라우드스피커는 라우드스피커 및 튜브에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 가청 음향을 제공하도록 구성되고 치수화되는, 상기 경고 디바이스를 포함한다. 제어기는 트리거링 디바이스에 결합되어, 경보 신호에 따라 경고 디바이스를 활성화하도록 구성된다.

경보를 울리기 위한 방법은, 연장된 공동, 및 상기 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커로서, 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 공동을 통과하게 되는, 상기 라우드스피커를 포함하는 경고 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 공동 및 라우드스피커가 라우드스피커 및 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 가청 음향을 제공하도록 구성된다. 가청 음향은 라우드스피커를 활성화함으로써 생성된다.

본원의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 판독되는 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 기술로부터 명백해질 것이다.

본원은 다음의 도면들을 참조하여 양호한 실시예들의 다음의 기술을 상세히 제공할 것이다.

도 1은 종래의 화재 경보 압전 디스크 스피커에 대한 주파수 응답 스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 일실시예에 따른 대역 통과 인클로저(band-pass enclosure)를 갖는 경고/경보 디바이스의 단면도.
도 3은 다른 실시예에 따른 반사 인클로저(reflex enclosure)를 갖는 경고/경보 디바이스의 단면도.
도 4는 일실시예에 따른 프로토타입이고 테스트된 경고/경보 디바이스의 단면도.
도 5는 일실시예에 따른 반공진 주파수를 보여주는 임피던스 대 주파수의 도면.
도 6은 도 4의 디바이스의 기본 고조파에 대한 음압 레벨(dB) 대 주파수의 도면.
도 7은 트리거링 이벤트에 따라 경고/경보를 생성하기 위한 시스템을 도시한 개략도.
도 8은 일실시예에 따른 경보를 울리기 위한 방법에 대한 흐름도.

본발명은 경고/경보 디바이스들과 특히, 연기 검출기들, 화재 경보들, 도난 경보들 또는 다른 경고 시스템들을 위한 가정용 경보 디바이스들을 기술한다. 본 실시예들이 소형 경보 디바이스들에 관하여 기술될 것이지만, 본 개시내용들은 훨씬 더 광범위하며, 음향파들을 렌더링하기 위해 이용될 수 있는 임의의 구성요소들에도 응용 가능하다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 확성 시스템들(public address systems), 차량 경적들, 사이렌들 등에 대해, 본 명세서에 기술된 실시예들은, 가정 환경들에서 음향 감쇠를 감소시키는 이점들이 제공되므로, 가정용으로 이용되는 것이 바람직하다. 그러나, 상술된 바와 같이, 가정용은 단일 응용의 예시이다. 다른 응용들로는 임의의 환경에서 이용되는 에어 호른(air horn)들, 시그널링 디바이스들 등을 포함할 수 있다.

경보 디바이스는 금속(예를 들면, 강철, 놋쇠), 나무, 플라스틱 또는 임의의 다른 적당한 재료와 같은 복수의 상이한 재료들로부터 제조될 수 있다. 일실시예에서, 플라스틱은 디바이스의 튜브 제조에 바람직하며, 플라스틱이 비용 효율적이고, 형성을 위해 쉽게 몰딩되고, 환경적으로 분해에 잘 견디기 때문이다.

경보 디바이스의 예시적인 예는 전자 구성요소들, 소프트웨어 모듈들 및 복수의 상이한 전원들을 포함하도록 적응될 수 있다는 것을 또한 알아야 한다. 이들 구성요소들은 경보 디바이스 내에 또는 다른 구성요소들 상에 장착될 수 있다. 전기 소자들은 프로그래밍될 수 있고 복수의 상이한 센서 형태들을 포함한다. 도면들에 도시된 소자들은 다양한 조합들로 구현될 수 있고, 단일 소자 또는 다수의 소자들로 조합될 수 있는 기능들을 제공한다.

동일한 번호들이 동일하거나 유사한 소자들을 표현하는 도면들을 지금부터 참조하면, 그리고 처음에 도 2를 참조하면, 예시적인 일실시예에 따라 경보 디바이스(100)가 도시된다. 디바이스(100)는, 라우드스피커(102)를 수신하도록 구성된 대역통과 인클로저를 형성하는 제 1 챔버(104)를 포함한다. 라우드스피커(102)는 제 1 챔버(104)의 내부 직경에 직접 장착되기에 충분히 작은 것이 바람직하다. 챔버(104)는 2개의 볼륨들 V0 및 V1로 분리될 수 있다. 볼륨 V0은 챔버(104)의 측벽들, 후벽(108) 및 라우드스피커(102) 또는 라우드스피커가 장착되는 옵션 판(110)에 의해 구속된다. 판(110)은 챔버(104) 내부의 배치를 위해 상이한 라우드스피커들(102)에 적응하기 위해 이용될 수 있다. 볼륨 V1은 열린 공동(open cavity; 106)과 유동적으로 및 음향적으로 통신한다. 공동(106)은 튜브 또는 파이프를 포함할 수 있고, 임의의 형상이 될 수 있는 S_p의 내부 단면을 포함할 수 있다. 공동(106)은 길이가 L_p이다.

도 3에 도시된 대안적인 실시예에서, 디바이스(200)는 챔버(204)에 장착된 라우드스피커(202)를 포함한다. 챔버(204)는 긴 포트 또는 파이프(206)를 가진 반사 인클로저를 형성한다. 별도의 볼륨 V0가 제거된다. 파이프 또는 튜브(206)는 임의의 형상이 될 수 있는 S_p의 내부 단면을 포함한다. 공동(206)은 길이가 L_p이다.

도 4를 참조하면, 고효율성을 얻기 위하여, 대안적인 일실시예는 드라이브(302)의 직경 D1이 튜브(306)의 직경 D_p보다 작도록 튜브(306)에 라우드스피커/드라이버(302)를 장착할 수 있다. 이 경우, 볼륨 V₁은 원하는 주파수 응답에 의존하여 제거되거나 최소화될 수 있었다.

도 2, 도 3, 및 도 4에서, 파이프(106, 206 또는 306)는 임의 형상의 연장된 공동이 될 수 있다. 챔버, 라우드스피커 및 공동은 높은 효율성을 갖도록 설계되며, 이것은 튜브의 공동이 음향 공진기로서 동작하기 때문에 달성된다. 시스템은 낮은 감쇠(높은 Q, 예를 들면 도 6의 피크(502) 참조)를 가져야 하며, 이것은 튜브의 벽들이 부드럽고 튜브가 너무 협소하지 않는 경우, 즉 예를 들면, 바람직하게 직경 또는 두께가 2cm보다 큰 경우에 달성될 수 있다. 일실시예에서, 파라미터들은 성능을 최적화하도록 선택될 수 있다. 일례에서, 작동 주파수 F_b에서 라우드스피커의 전기 임피던스는 직류(DC)에서의 임피던스의 약 두 배이다.

직류(DC = 영 주파수) 저항이 시스템(공동에 장착된 라우드스피커)에 대해 측정되면, 이것은 음성 코일 DC 저항(Z(DC))이라고 불린다.

작동 주파수(공동에 장착된 라우드스피커)의 전기 임피던스를 측정하는 경우, 이것을 Z(f_work=F_b)라고 부르고, 이제, Z(f_work)가 약 2*Z(DC)가 되도록 요구하며, 이것은 라우드스피커 및 하우징이 함께 잘 맞고, 이들이 최적으로 동조되는(tuned) 것을 의미한다. 이것은 동조 기준으로 이후에 칭해질 것이다. 다른 동조 기준도 마찬가지로 이용될 수 있다. 예를 들면, 작동 주파수의 전기 임피던스가 직류 임피던스의 약 두 배인 것이 바람직하지만, 다른 실시예들에서 최저의 작동 주파수의 전기 임피던스가 직류 임피던스의 약 1 배 내지 3.5 배이고, 바람직하게는 약 1.75 내지 약 2.25배인 반공진 주파수와 동일하다.

도 5를 참조하면, 특정 주파수 f_work는 F_b로 도시된 반공진 주파수와 실질적으로 일치하도록 선택된다. 반공진 주파수 F_b는 전기 입력 임피던스 곡선(Z(Ω))이 제 1의 2개의 임피던스 피크들(402 및 404) 사이의 국부적 최저점(주파수 스케일 상에서 왼쪽에서 보아)에 도달하는 주파수이다. 임피던스 피크들(402 및 404)은 챔버(104)(204) 및 튜브(106)(206)를 포함하는 시스템의 고유 또는 공진 주파수들에 대응하거나, 도 4에서 라우드스피커(302) 및 튜브(306)의 고유 주파수에 대응한다. 라우드스피커(구동기) 속성들 및 챔버와 파이프의 치수들을 선택함으로써, 고유 주파수들 f1 및 f2가 선택될 수 있다.

그 후에, 디바이스의 동작 주파수로서 F_b가 선택되거나, 측정되거나 이용된다. F_b를 선택하는데 있어서 장점은, 저렴한 비용의 소형이고 경량인 경보가 악화된 청력 또는 벽들에 의한 높은 감쇠와 같은 곤란한 상황들에서 이용하기 위해 개선된 가청도로 실현된다는 점이다. 이것은 적어도 종래의 디바이스들보다 낮은 동작 주파수로 인해 실현된다. 그 외에도, 라디오 또는 다른 디바이스들에서 발견되는 라우드스피커들과 같은 라우드스피커를 이용함으로써, 다중 톤들이 달성될 수 있다. 일실시예에서, 라우드스피커는 동시에 하나보다 많은 톤을 제공할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 챔버, 라우드스피커 및 연장된 형상의 공동(도 2, 3 및 4에서 각각 106, 206 및/또는 306)은 공진 시스템을 형성한다. 연장된 형상의 공동은 원형(타원 또는 원 단면), 직사각형(예를 들면, 직사각 또는 정사각 단면) 또는 임의의 다른 형상의 단면을 가진 튜브를 포함할 수 있다. 이 구조는 바람직하게, 시스템 임피던스의 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들(도 5) 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 가청 음향을 제공한다. 달리 말하면, 도 6의 제 1 피크(502)는 도 5의 피크들(402 및 404) 사이의 최저점과 일치한다(주파수 F_b에서). 도 6의 수직축은 SPL(dB)이고 도 5의 수직축은 옴단위의 전기 임피던스의 크기라는 것을 유념한다.

튜브 치수들 및 라우드스피커 크기는 반공진 주파수 F_b에서, 시스템의 전기 임피던스가 DC 임피던스의 두 배가 되도록 선택되는 것이 바람직하지만, 다른 기준이 이용될 수 있다. 경보 톤의 주파수는 대상에 의해 최적으로 가청하도록 변경될 수 있다. 일실시예에서, 튜브 또는 공동(106, 206 또는 306)의 길이는 동조 기준이 이행되도록 조정될 수 있다. 이것은 예를 들면, 튜브 텔레코스픽(예를 들면 차량 안테나와 같이)을 길이가 최적화되고 조정될 수 있도록 함으로써 달성될 수 있다.

다른 실시예에서, 반공진 주파수는 파이프 또는 챔버의 특성들을 조정함으로서 조정될 수 있다. 동조는 특정 톤을 듣는 기회를 증가시키기 위해 수행될 수 있다. 예를 들면, 연기 경보의 사용자가 청력이 악화되었으면, 경보는 그 사용자에게 특별히 들리는 주파수 대역으로 조정될 수 있다.

도 4를 다시 참고하면, 소형 라우드스피커(302)는 튜브(306) 상에/내에 장착된다. 튜브(306)는 임의의 방향으로 구부려지거나 접힐 수 있다. 프로토타입의 음향 응답의 예는 도 6에 도시된다. 예시할 목적으로, 튜브의 직경 D_p 및 길이 L_p는 각각 3cm 및 15cm이고, 라우드스피커의 직경은 2.4cm이다.

도 4의 예시적인 실시예에서, 다음의 파라미터들은 테스트들을 수행하기 위해 이용되었다. 라우드스피커(302)에 대해: R_E=6.6 Ω(DC 저항), R_M=0.49 Ns/m (라우드스피커 장착 서스펜션의 기계 저항), B1 = 2.56 N/A (라우드스피커의 모터 힘 인자), S₁ = 0.000452 m² (라우드스피커 면적), D₁ = 0.024 m (라우드스피커의 효ㅇ율적인 직경), f_s = 360 Hz (라우드스피커의 공진 주파수), 및 m₁=0.00057kg (라우드스피커의 이동 질량). 시스템에 대해: V₁ = 1 cm³ (챔버 부피), L_p= 15 cm (파이프 또는 튜브(306) 길이), D_p = 30 mm (튜브(306)의 직경). 이들 파라미터들은 예시하기 위한 것이며 제한적인 것으로 해석되어서는 안되는 것임을 알아야 한다.

도 6을 참조하면, 예시적인 파라미터들을 가진 도 4에 도시된 프로토타입의 SPL들은 기본 주파수에 대한 다양한 전압들에 대해 도시된다. 전압들 1V 내지 6V는 라우드스피커 전력 전압을 나타내며, 이것은 DC 전력(예를 들면 배터리로부터)인 것이 바람직하다. AC 전력과 같은 다른 전원들이 이용될 수 있고, 라우드스피커 또는 그 제어 회로에 직접 전력을 제공하거나 변압기를 이용할 수 있다는 것을 유념한다. 최대 전압은 모든 플롯(plot)들에 대해 최고의 SPL을 제공한다. 작동 주파수는 도 6의 피크(502)와 일치하며, 이것은 1000Hz보다 적은 것이 바람직하며, 이 예(예를 들면, 프로토타입)에서는 약 550Hz이다.

양호한 실시예에서, 하나보다 많은 톤이 동시에 존재할 수 있다. 이들 톤들은 높은 가청도와 주의를 얻기 위하여 도 6의 피크들과 일치하는 주파수들을 포함한다. 달리 말하면, 도 6에서 공진 피크들(502, 504) 및 더 높은 주파수들을 가진 피크들(504의 오른쪽에)은 둘 이상의 톤들에 대해 일치한다. 다른 실시예에서, 라우드스피커는 음성 메시지들을 렌더링하기 위해 이용될 수 있다.

도 6의 피크들은 라우드스피커 인클로저(파이프를 포함)에 의해 주로 결정되어서, 톤들이 실질적으로 1000Hz 이하에 남아 있도록 톤들을 조정하는 것이 더 낫다. 일실시예에서, 톤들은 시스템의 임피던스를 감지하고(라우드스피커를 통한 전류 및 라우드스피커 양단의 전압을 측정하고), 원하는 주파수 또는 주파수들이 얻어지도록 주파수를 동조함(공동 또는 라우드스피커를 조정함으로써)으로써 자동으로 조정될 수 있다.

동일한 피크들을 공유할 수 있거나 적어도 하나의 피크를 다른 톤과 공유할 수 있는 둘 이상의 톤들이 있을 수 있다. 예를 들면, 제 1 톤은 적어도 피크들(502 및 504)을 가질 수 있다. 제 1 톤은 제 2 톤과 함께 이용될 수 있으며 둘다 도 6의 제 1 피크(502)의 주파수를 가지고, 제 3 톤은 도 6의 제 2 피크(504)의 주파수를 가질 수 있다. 톤들은 동시에 존재하는 것이 바람직하고, 이들은 더 많은 주의를 얻기 위하여 교호할 수 있다.

도 7을 참조하면, 경보 디바이스(600)는 한 응용에 따라 예시적으로 도시된다. 경보 디바이스(600)는 연기 검출기, 화재 경보, 일산화탄소 검출기, 또는 상태를 감지하고 가청 경보를 제공하도록 구성된 임의의 다른 디바이스가 될 수 있다. 디바이스(600)는, 배터리 또는 다른 알려진 전원(들)을 포함할 수 있는 전원(608)을 포함한다. 전원(608)은 동작들을 개시(예를 들면 상태들을 감지하거나 라우드스피커(LS)(614)를 활성화)하기 위해 스위치(610) 또는 다른 디바이스에 의해 온으로 스위칭될 수 있다. 하나 이상의 센서들(604)은 가청 경보 디바이스(620)를 활성화하기 위해 환경 상태들을 감지하도록 제공되는 것이 바람직하다.

경보 디바이스(620)는 또한 동작 모드 또는 응용에 의존하여 스위치(예를 들면 스위치(610))를 활성화함으로써 수동으로 활성화될 수 있다. 예를 들면, 디바이스(600)가 일산화탄소 검출기로서 이용되는 경우에, 일산화탄소 레벨들이 센서(604)에 의해 측정된 바와 같이 임계값(메모리(606)에 저장될 수 있음)을 초과할 때(처리기/제어기(612)가 비교를 수행할 수 있음), 경보 디바이스(620)는 라우드스피커(614)에 전력을 제공함으로써 활성화된다.

다른 이벤트들은 경보 디바이스(620)의 활성화를 트리거하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 경보 디바이스(620)는 미리 결정된 시간량 후에 활성화될 수 있다(예를 들면 경보 클록 또는 수업종). 경보 디바이스는 음향 경보들 및 대피 신호들을 위해, 또는 개인용 경보, 범죄 방지 디바이스(예를 들면 그들의 가방 등에 디바이스를 휴대하는 숙녀들)로서 이용될 수 있거나, 자전거, 차량 또는 다른 플랫폼(예를 들면 클록 라디오, PDA, 전화 호출음 생성기 등에 대한 경보)에 통합될 수 있다. 처리기/제어기(612)는 경보 디바이스(620)에 전력 및 신호를 공급한다. 상태 또는 트리거된 센서(604)에 의존하여, 상이한 톤들, 음성들 또는 그 조합들은 라우드스피커(614)에 제공될 수 있다. 시스템(600)은, 예를 들면 연기용, CO용 등과 같이 상이한 주파수들 또는 조합들을 이용함으로써 코딩된 메시지들을 렌더링할 수 있다. 다른 경보 메커니즘들은 예를 들면 조명들과 같이 잘 이용될 수 있다.

경보 디바이스는 챔버(616) 및 튜브(618)를 포함하며, 이들은 본 원리들에 따라 상술된 바와 같은 특징들을 가진다. 챔버(616)는 도 4에 도시된 작은 볼륨으로 감소될 수 있다. 튜브(618)는 작은 음향 감쇠를 가지는 것이 바람직하고, 특정 방향으로 음향을 향하게 하거나 공간을 절감하기 위해 임의의 방향으로 굴곡되거나 구부려질 수 있다. 튜브(618)는 가청 톤 출력을 조정하기 위하여 조정 메커니즘(622)을 포함할 수 있다. 조정 메커니즘(622)은 시스템에 질량을 추가할 수 있고, 튜브(618)의 단면을 압축할 수 있고, 감쇠를 추가할 수 있고, 및/또는 공동(618)의 길이를 연장(예를 들면 텔레스코핑)할 수 있다. 조정은 튜브(618)에 대해 구동된 스프링 또는 나사와 같이 기계 디바이스(624)를 이용하여 수동으로 수행될 수 있거나, 조정은 센서들(604) 중 하나로부터 음향 피드백 또는 사용자 입력에 기초하여 제어되는 처리기가 될 수 있다. 조정은 또한, 사용자 피드백 변경을 행하기 위하여, 라우드스피커 전력 또는 출력에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 전압 및 전류 측정들은 임피던스들을 결정하기 위하여 라우드스피커에 대해 이루어질 수 있고, 조정들의 최적화가 이루어질 수 있다.

도 8을 참조하면, 경보를 울리는 방법을 도시한 흐름도가 본 원리들에 따라 도시된다. 블록(702)에서, 경고 디바이스는 연장된 공동, 및 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커를 포함하고, 라우드스피커에 의해 생성된 음향은 가청 음향을 제공하기 위해 공동을 통과하게 하도록 제공된다. 블록(704)에서, 공동 및 라우드스피커는 라우드스피커 및 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 가청 음향을 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 가청 음향은 복수의 톤들 및 음성 메시지들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 복수의 톤들은 실질적으로 동일한 주파수에서 기본 주파수 피크를 각각 포함할 수 있다. 공동 및 라우드스피커를 구성하는 것은 또한, 라우드스피커를 하우징하는 챔버를 구성하는 것을 포함할 수 있다. 전기 임피던스는 직류 임피던스의 약 1배 내지 3.5 배 사이에 있는 반공진 주파수와 동일한 작동 주파수를 제공할 수 있다. 시스템을 구성하는 것은 또한, 임피던스 기준 또는 다른 기준을 충족하기 위해 챔버, 공동 및 라우드스피커에 대한 조정을 하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 예를 들면 조정 메커니즘(622)을 이용하여 시스템의 특징들을 변경하거나, 음향 응답을 조정하기 위하여 피드백을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 블록(706)에서, 가청 음향은 라우드스피커를 활성화함으로써 생성된다.

첨부된 특허청구범위를 해석하는데 있어서, 하기를 알아야 한다:

a) 단어 "포함("comprising)"은 주어진 특허청구범위에 나열된 소자들 또는 동작들 이외의 것들의 존재를 배제하지 않는다;

b) 소자 앞의 단어("a" 또는 "an")는 복수의 이러한 소자들의 존재를 배제하지 않는다;

c) 특허청구범위들의 임의의 참조 부호들은 그 범위를 제한하지 않는다;

d) 여러 "수단(means)"은 동일한 항목들 또는 하드웨어 또는 소프트웨어 구현된 구조 또는 기능에 의해 표현될 수 있다;

e) 동작들의 특정 시퀀스가 특별히 표시되지 않는 한 요구되는 것으로 의도되지 않는다.

경보 디바이스 및 방법에 대한 양호한 실시예들(이들은 예시적인 것으로 의도되며 제한적인 것으로 의도되지 않음)을 기술하였지만, 상기 개시내용들에 비추어 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자에 의해 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음을 유념한다. 따라서, 첨부된 특허청구범위에 의해 개설된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시예들의 범위 및 사상 내에 있는 개시내용의 특정 실시예들에서 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 안다. 따라서, 세부사항들을 기술하고 특허법에서 특별히 요구하였지만, 특허증에 의해 보호되기를 청구하고 바라는 것은 첨부된 특허청구범위에 기재된다.

600; 경보 디바이스
610; 스위치
608; 전원
604; 센서
606; 메모리
612; 처리기/제어기
616; 챔버
618; 튜브

Claims

경고 디바이스에 있어서:
연장된 공동(306); 및
상기 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커(302)로서, 상기 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 상기 공동을 통과하게 되는, 상기 라우드스피커(302)를 포함하고,
상기 공동 및 상기 라우드스피커는 상기 라우드스피커 및 상기 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수(F_b: anti-resonant frequency)에서 실질적으로 상기 가청 음향을 제공하도록 구성되고 치수화되는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 라우드스피커(202)는 챔버(204)에 장착되고, 상기 챔버는 상기 공동과 음향 통신하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 라우드스피커(102)는 챔버(104)에 장착되고, 상기 라우드스피커는 상기 챔버를 2개의 볼륨들(V0, V1)로 나누어서, 한 볼륨은 상기 공동과 음향 통신하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 경고 디바이스는 연기 검출기, 화재 경보 및 일산화탄소 검출기 중 하나에 의해 활성화되는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 가청 음향은 복수의 톤들을 포함하는, 경고 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 톤들은 적어도 하나의 피크 주파수를 공유하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 가청 음향은 음성 메시지들을 포함하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 경고 디바이스는 직류 임피던스의 약 1배와 약 3.5배 사이에 있는 상기 반공진 주파수와 동일한 최저 작동 주파수의 전기 임피던스를 포함하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 경고 디바이스는 직류 임피던스의 약 1.75배와 약 2.25배 사이에 있는 상기 반공진 주파수와 동일한 최저 작동 주파수의 전기 임피던스를 포함하는, 경고 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 반공진 주파수는 1000Hz보다 작은, 경고 디바이스.
검출기 디바이스에 있어서,
상태에 따라 경보 신호를 트리거하도록 구성된 트리거링 디바이스(604);
튜브(618), 및 상기 튜브의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커(614)를 포함하는 경보 디바이스(620)로서, 상기 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 상기 튜브를 통과하게 되고, 상기 튜브 및 상기 라우드스피커는 상기 라우드스피커 및 상기 튜브에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 상기 가청 음향을 제공하도록 구성되고 치수화되는, 상기 경보 디바이스(620); 및
상기 트리거링 디바이스에 결합되어, 상기 경보 신호에 따라 상기 경고 디바이스를 활성화하도록 구성되는 제어기(612)를 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 라우드스피커(614)는 챔버(616)에 장착되고, 상기 챔버는 상기 튜브와 음향 통신하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 라우드스피커(614)는 챔버(104)에 장착되고, 상기 라우드스피커는 상기 챔버를 2개의 볼륨들(V0, V1)로 나누어서, 한 볼륨은 상기 튜브와 음향 통신하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 검출기 디바이스는 연기 검출기, 화재 경보 및 일산화탄소 검출기 중 하나를 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 가청 음향은 복수의 톤들을 포함하는, 검출기 디바이스.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 톤들은 적어도 하나의 피크 주파수를 공유하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 가청 음향은 음성 메시지들을 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 경고 디바이스는 직류 임피던스의 약 1배와 약 3.5배 사이에 있는 상기 반공진 주파수와 동일한 최저 작동 주파수의 전기 임피던스를 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 경고 디바이스는 직류 임피던스의 약 1.75배와 약 2.25배 사이에 있는 상기 반공진 주파수와 동일한 최저 작동 주파수의 전기 임피던스를 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 반공진 주파수는 1000Hz보다 작은, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 반공진 주파수를 조정하기 위한 메커니즘(622)을 더 포함하는, 검출기 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 트리거링 디바이스(604)는 센서, 클록 및 수동 활성화 중 하나를 포함하는, 검출기 디바이스.
경보를 울리기 위한 방법에 있어서,
연장된 공동, 및 상기 공동의 제 1 단부에 결합된 라우드스피커로서, 상기 라우드스피커에 의해 생성된 음향이 가청 음향을 제공하기 위해 상기 공동을 통과하게 되는, 상기 라우드스피커(302)를 포함하는 경고 디바이스를 제공하는 단계(702); 및
상기 라우드스피커 및 상기 공동에 대한 응답 스펙트럼에서 시스템 임피던스에 대한 제 1 및 제 2 공진 주파수 피크들 사이의 반공진 주파수에서 실질적으로 상기 가청 음향을 제공하도록 상기 공동 및 상기 라우드스피커를 구성하는 단계(704); 및
상기 라우드스피커를 활성화함으로써 상기 가청 음향을 생성하는 단계(706)를 포함하는, 경보를 울리기 위한 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 가청 음향은 복수의 톤들 및 음성 메시지들 중 적어도 하나를 포함하는, 경보를 울리기 위한 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 구성 단계(704)는 직류 임피던스의 약 1배와 약 3.5배 사이에 있는 상기 반공진 주파수와 동일한 최저 작동 주파수의 전기 임피던스를 제공하는 단계를 포함하는, 경보를 울리기 위한 방법.