KR20160026961A - 어린이 교통안전학습판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 어린이 교통안전학습판에 관한 것으로, 어린이 교통안전학습판은 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리 중 어느 하나의 전원을 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고 배터리의 잔량을 LED로 표시하며, 시스템 전원 인가후에 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되고, 카메라 영상 출력 기능을 제공하며, 한국어, 영어, 외국어를 선택하는 언어 변환부를 통해 선택된 언어 변환 상태(한국어->영어)를 LED로 표시하고, 어린이에게 교통안전 교육의 재미와 흥미를 유도하여 시청각을 통해 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 2D 게임 또는 3D 게임의 증강현실 기법을 적용하여 터치 판넬 및 디스플레이부의 터치 센서를 사용한 터치 방식의 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 교통안전교육을 학습시키는 효과가 있다.

Description

어린이 교통안전학습판{Children traffic safety learning sign}
본 발명은 어린이 교통안전학습판에 관한 것으로, 특히 어린이 교통안전학습판을 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리를 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고 LED로 배터리의 잔량을 표시하며, 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되고, 카메라 영상 출력 기능을 제공하며, 어린이 교통안전 학습을 위한 한국어, 영어, 외국어를 선택하는 언어 변환부를 통해 선택된 현재의 학습 언어의 상태를 LED로 표시하며, 어린이 교통 안전 카툰과 디스플레이에 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하여 어린이 교통안전 내용을 학습시키며, 어린이에게 흥미를 유도하여 시청각을 통해 선택된 언어로 어린이 교통안전 표시되는 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 터치 방식의 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 안전교육을 학습시키는, 어린이 교통안전학습판에 관한 것이다.
어린이는 부모나 유치원 보육 교사가 어린이 안전사고를 예방하기 위해 교통 안전에 대하여 인지 상태가 부족한 미발달 상태이므로, 특히 어린이의 버스나 지하철 승하차시 안전교육, 신호등과 관련된 교통안전 내용을 어린이에게 재미와 흥미를 제공하며 시각과 청각을 통해 안전 교육을 학습하도록 교통안전 이미지와 음성칩과 스피커, LED등을 사용하는 어린이 교통안전학습판이 필요하며, 유치원, 교실 또는 지하철역, 버스 정류장의 쉘터 등에 설치된다.
이와 관련된 어린이 교통안전학습판과 관련된 선행기술로써, 실용신안등록번호:20-0363352)에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원격제어장치와 무선마이크 시스템을 개발하여 부가한 어린이 교통안전학습판이 개시되어 있다. 어린이들이 교육에 대한 높은 흥미와 교육효과를 위해 시·청각의 감각기능의 강화를 위해 교통안전교육의 이미지(11)를 음성으로 전환 스피커(17)로 출력되도록 하며 동시에 당해 교육내용의 이미지가 표출되도록 LED램프(12)가 점등되도록 하는 인식코드부(27)의 작동제어장치로, 근거리 접촉 즉 비접촉에 의한 작동을 가능케 하는 광전자스위치센서(13) 뿐만 아니라 원거리에서도 작동을 가능하게 하는 원격제어기능(14, 28)을 개발하며 또한 무선마이크기능(24, 29) 등을 개발하는 교통안전학습판을 제공한다. 이와 같은 비접촉 즉 광전자스위치센서(13)나 원격제어기리모콘(28)기능은 인식코드부(27) 등의 종합회로판(30)의 시설물의 훼손 및 손상을 방지하여, 장시간의 사용에도 코드가 안정되도록 내구성이 길어져 고장이 거의 없는 반영구적이 되며 또한 시설물에 대한 이용의 편리성을 제공하고 있다.
또한, 무선마이크기능과 원격제어기능은 불특정 다수인들을 위한 확대 이용을 가능하게 하는 기능을 제공한다.
어린이 교통안전학습판은 마이크로프로세서(23), 광전자스위치센서(13), LED램프(12), 원격제어기리모콘(28), 스피커(17), 무선마이크(29), 음향출력장치부(24), 음성메모리부(25), 점착투명필름(21), 점착조명필름(22)으로 구성되며, 어린이들의 시각과 청각 등의 감각기관에 의한 학습흥미를 유발시켜 안전행동을 놀면서 스스로 이미지 트레이닝 할 수 있도록 도와주어 학습효과를 증대시킨다.
기존 어린이 교통안전학습판은 교육이미지보호투명판(20)에 부착된 점착조명필름(22)의 배면에 부착되어 있는 광전자스위치센서(13), 원격제어수신센서(14), 음향수신센서(15) 등이 공간부(31)에 장착되어있는 종합회로판(30)의 인식코드부(27)에 연계되어 있어 이들로부터 감지된 것을 인식하여 중앙처리장치인 마이크로프로세서(23)와 데이터기억부(26)를 통해 음성메모리부(25)에 저장된 음성신호를 스피커(17)를 통해 출력하며 동시에 교육이미지보호투명판(20)의 배면에 각 교육이미지(11)마다 부착되어 있는 LED램프(12) 중 출력되는 음성에 해당하는 교육이미지의 LED램프(12)가 점등된다.
즉 이와 같은 인식코드부(27)의 인식 방법인 광전자스위치센서(13)는 비접촉방식인 접근에 의하여, 원격제어수신센서(14)는 원격제어기리모콘(28)을 통하여 이루어지고 있으며, LED램프(12)의 점등은 광전자스위치센서(13)나 원격제어수신세서(14)에 의한 인식코드부(27)의 인식시 음성 출력과 연동되어 이루어지며, 음향수신센서(15)는 무선마이크(29)로부터 수신된 음향을 마이크로프로세서(23)와 음향출력장치부(24)를 통하여 스피커(17)를 통해 소정의 음성을 증폭하여 출력한다.
위의 모든 기능의 장치 등은 전원공급부(32)의 전원으로 작동된다.
상기 기술은 개인 뿐만 아니라 불특정 다수를 위한 교통안전교육을 하는 학습판을 사용하여 자율적인 개인 학습자를 위한 비접촉 방식인 광전자스위치(13)와 단체 교육 시 교육자가 학습판의 각 부분의 전기적 작동을 원격제어기능(14, 28)을 개발하여 교육자의 음성을 증폭하기 위해 무선마이크시스템(15, 29)을 개발 도입하여 기능을 항상시킨 것이다.
그러나, 기존의 어린이 교통안전학습판을 구동하기 위해 어린이에게 재미와 흥미를 느끼게 하며 어린이 교통안전 카툰, 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하지 않았으며, 어린이 교통안전학습판이 배터리로 구동되었지만 배터리의 잔량을 표시하지 않았고, 솔라셀전원 구동부, 또는 AC 전원 공급부의 다양한 전원으로 구동되지 않았고, 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되고, 카메라 영상 출력 기능을 제공하지 않았으므로 보다 개선된 어린이 교통안전학습판이 필요하게 되었다.
실용신안등록번호 20-0363352 실용신안등록번호 20-0283625
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 어린이 교통안전학습판을 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리를 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고 배터리의 잔량을 표시하고, 시스템 전원 인가 후에 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되며, 카메라 영상 출력 기능을 제공하며, 어린이 교통안전 학습 언어 변환부를 통해 선택된 현재 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)의 상태를 LED로 표시하며, 어린이 교통안전 카툰과 터치 판넬 및 디스플레이부의 터치 센서를 사용한 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하여 어린이 교통안전 내용을 학습시키며, 어린이에게 흥미를 유도하여 시청각을 통해 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 안전교육을 학습시키는, 어린이 교통안전학습판을 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 어린이 교통안전학습판은 태양전지 어레이, 충전 콘트롤러, 및 축전지를 포함하며, 솔라셀 전원 전원을 공급하는 전원 구동부; 어린이 교통안전학습을 위한 각 기능을 제어하는 마이크로 프로세서; 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 아날로그 영상 신호를 A/D변환하여 디지털 영상 신호로 변환하는 ADC; 오디오/비디오 코덱에 의해 영상 및 음성을 압축 및 복원하는 영상 및 음성 처리부; 아날로그 음성 신호를 입력받는 마이크; 상기 영상 및 음성 처리부로부터 제공된 디지털 음성 신호를 D/A 변환하여 아날로그 음성 신호로 변환하는 DAC; 상기 DAC로부터 제공된 아날로그 음성 신호를 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하여 출력하는 스피커; 한국어, 영어, 외국어의 언어 선택에 따라 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 2D 게임 또는 3D 게임에 증강 현실 기법을 적용하여 터치 방식의 어린이 교통안전 게임을 제공하고, 터치에 의해 작동되는 터치 센서 어레이를 구비하는 터치 판넬 및 디스플레이부; 복수의 LED들을 구동하는 LED 구동부; 상기 LED 구동부에 의해 작동되며 전원 ON/OFF 상태, 배터리 잔량, 스피커 볼륨 레벨, 및 선택된 언어를 표시하는 용도에 따라 복수의 LED들로 구성된 LED부; 및 상기 마이크로 프로세서에 연결되며 어린이 교통안전 학습과 관련된 텍스트, 이미지, 음성과 동영상을 저장하는 메모리; 상기 터치 판넬 및 디스플레이부는 어린이 교통안전 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)를 선택하는 언어 변환부, 상기 어린이 교통 안전 카툰(cartoon) 이미지를 제공하는 어린이 교통안전 카툰 제공부; 및 선택된 학습 언어의 상태를 LED로 표시하며, 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하는 어린이 교통안전 게임부를 포함하며,
상기 언어 변환부에 의해 한국어, 영어, 외국어의 동작 언어 선택 및 상기 LED부를 통해 LED 표시 기능을 제공하고, 어린이에게 시스템 교육 기능 강화를 위하여 유아 외국어 서비스를 제공하며, 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 터치 방식의 어린이 교통안전 게임을 제공하여 어린이에게 교통 안전을 학습시키는 것을 특징으로 한다.
상기 터치 판넬 및 디스플레이부는 어린이 교통안전 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)를 선택하는 언어 변환부; 어린이 교통 안전 카툰(cartoon) 이미지를 제공하는 어린이 교통안전 카툰 제공부 및 선택된 현재 학습 언어의 상태를 LED로 표시하고, 2D 또는 3D 게임의 증강 현실 기법을 적용하여 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하는 어린이 교통안전 게임부를 더 포함하며,
어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 터치 방식의 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 어린이에게 교통 안전을 학습시키는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 구동부는 DC 전압을 공급하는 배터리를 사용하며, 배터리 사용량이 복수개의 LED들로 표시된다.
상기 전원 구동부는 상기 어린이 교통안전 학습판의 AC 전원 구동부를 사용하는 경우, AC 110V 또는 AC 220V 전압을 공급받는 AC 전원 입력부; 상기 AC 전원 입력부로부터 AC 전압을 공급받아 DC 전압으로 출력하는 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS); 및 상기 SMPS로부터 공급된 DC 전압을 상기 마이크로프로세서에 요구되는 DC전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함한다.
상기 전원 구동부는 솔라셀 전원부를 사용하는 경우, 집광을 위한 프렌넬 렌즈(Plannel lens)와 PN접합 반도체를 사용하는 솔라셀 어레이(PV array)로 구성되며, 상기 프렌넬 렌즈로 집광된 태양 에너지를 솔라셀 어레이로 비추면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 발생된 DC 전압과 전류를 직접 부하(load)에 공급하거나, 또는 충전되도록 제어하는 충전 콘트롤러; 및 상기 충전 컨트롤러와 과충전/과방전 방지 회로와 연동되어 사용되며, 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하며(charge), 이와 반대로 부하(DC load)에 전원을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 축전지;를 포함한다.
어린이 교통안전학습판은 상기 어린이 교통 안전 카툰(cartoon) 이미지를 제공하는 어린이 교통안전 카툰 제공부를 더 포함한다.
어린이 교통안전학습판은 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하는 어린이 교통안전 게임부를 더 포함한다.
어린이 교통안전학습판은 상기 교통안전 동영상을 제공하는 교통 안전 동영상 제공부를 더 포함한다.
어린이 교통안전학습판은 리모콘으로 작동되는 리모콘 수신부; 일정 거리 이내 사람을 감지하는 근접 감지 센서; 및 상기 근접 감지 센서로부터 감지된 아날로그 근접 감지 신호를 A/D변환하는 ADC;를 더 포함한다.
어린이 교통안전학습판은 어린이 교통안전 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)를 선택하는 언어 변환부를 더 포함하며, 선택된 학습 언어의 상태를 LED로 표시한다.
본 발명에 따른 어린이 교통안전학습판은 어린이 교통안전학습판을 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리를 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고 배터리의 잔량을 표시하며, 시스템 전원 인가후에 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되고, 카메라 영상 출력 기능을 제공하며, 교통안전 교육 학습을 위한 한국어, 영어, 외국어를 선택하는 언어 변환부를 통해 선택된 현재의 언어의 변환 상태(한국어->영어)를 LED로 표시하여 어린이에게 효율적으로 교통안전 내용을 학습시키며, 어린이에게 재미와 흥미를 유도하여 시청각을 통해 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 2D 또는 3D 게임의 증강현실 기법을 적용하여 터치 판넬 및 디스플레이부의 터치 센서를 사용한 터치 방식의 어린이 교통안전 게임을 제공하고, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 교통안전을 학습시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 어린이 교통안전학습판의 정면도이다.
도 2는 종래의 어린이 교통안전학습판의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 어린이 교통안전학습판의 내부 구성도이다.
도 4는 AC 전원 구동부의 내부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 전원부와 카메라, 근접감지센서, 마이크 및 LED를 구비하는 어린이 교통안전학습판의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 어린이 교통안전학습판 이미지를 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 어린이 교통안전학습판의 내부 구성도이다.
어린이 교통안전학습판은 어린이 교통안전학습판을 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리를 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고 배터리의 잔량을 표시하고, 시스템 전원 인가 후에 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED로 표시되며, 카메라 영상 출력 기능을 제공하며, 교통안전 교육 학습을 위한 한국어, 영어, 외국어를 선택하는 언어 변환부를 통해 선택된 현재의 언어 변환 상태(한국어->영어)를 LED로 표시하여 어린이 교통안전 내용을 학습시키며, 어린이에게 흥미를 유도하며 시청각을 통해 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 2D게임 또는 3D 게임의 증강현실 기법을 적용하여 터치 판넬 및 디스플레이부의 터치 센서를 사용한 터치 방식의 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 교통안전 교육 내용을 학습시키기 위해 사용된다.
어린이 교통안전학습판은 솔라셀 전원부, AC 전원 구동부 또는 배터리 중 어느 하나의 전원을 공급하는 전원 구동부; 어린이 교통안전학습을 위한 각 기능을 제어하는 마이크로 프로세서(100); 영상을 촬영하는 카메라(101); 카메라(101)로부터 촬영된 아날로그 영상 신호를 A/D변환하여 디지털 영상 신호로 변환하는 ADC(102); 오디오/비디오 코덱(A/V 코덱)에 의해 영상 및 음성을 압축 및 복원하는 영상 및 음성 처리부(103); 아날로그 음성 신호를 입력받는 마이크(104); 영상 및 음성 처리부(103)로부터 제공된 디지털 음성 신호를 D/A 변환하여 아날로그 음성 신호로 변환하는 DAC(105); DAC(105)로부터 제공된 아날로그 음성 신호를 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하여 음성을 출력하는 스피커(106); 어린이에게 시청각을 통해 다양한 언어로 어린이 교통안전 교육을 학습시키도록 한국어, 영어, 외국어의 언어 선택에 따라 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰(cartoon), 터치 방식의 어린이 교통안전 게임(game)을 제공하고 어린이 교통안전 동영상을 제공하며 터치 스크린(touch screen)의 터치에 동작되는 정전 용량 방식의 터치 센서 어레이를 구비하는 터치 판넬 및 디스플레이부(107); 상기 전원 구동부로 배터리를 사용하는 경우 배터리 잔량을 표시하고, 스피커의 볼륨 레벨, 전원 ON/OFF를 표시하기 위한 복수의 LED들을 구동하는 LED 구동부(108); LED 구동부(108)에 의해 작동되며 전원 ON/OFF 상태, 배터리 잔량, 스피커 볼륨 레벨 표시 및 선택된 언어를 표시하는 용도에 따라 복수의 LED들로 구성된 LED부(109); 어린이 교통 안전 카툰(cartoon) 이미지를 제공하는 어린이 교통안전 카툰 제공부(130); 2D 게임 또는 3D 게임에 증강 현실 기법을 적용하여 버스나 지하철 탑승 안전을 규칙을 지키는 교차로 게임, 도로 교통 신호등 게임 등의 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임(game)을 제공하는 어린이 교통안전 게임부(131); 어린이에게 주지하는 교통안전 동영상을 교통 안전 동영상 제공부(132); 교실에서 리모콘으로 작동되는 리모콘 수신부(133); 일정 거리 이내 사람을 감지하는 근접 감지 센서(137); 근접 감지 센서(137)로부터 제공된 아날로그 근접 감지 신호를 A/D변환하는 ADC(138); 어린이 교통안전 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)를 선택하는 언어 변환부(139); 및 마이크로 프로세서(100)에 연결되며 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 학습과 관련된 텍스트, 이미지, 음성과 동영상을 저장하는 메모리(140)를 포함하며,
어린이 교통안전학습판의 전원 구동부는 솔라셀 전원 구동부, AC 전원 구동부 또는 배터리를 중 어느 하나의 전원 구동부를 사용하여 다양한 전원 공급 장치에 의해 구동되고, 배터리를 사용하는 경우 LED로 배터리의 잔량을 표시한다.
전원 구동부는 배터리 사용량이 복수개의 LED들로 표시되면서 DC 전압을 공급하는 배터리를 장착하는 배터리부(117)를 사용하거나, 또는 AC 전원 구동부(110)의 AC 전원 입력부(111)와 SMPS(112)와 DC/DC 컨버터(113)를 사용하거나, 또는 솔라셀 전원부(120)의 솔라셀 어레이(Solar cell array, PV array)(121)와 충전 컨트롤러(122)와 축전지(123) 및 DC/DC 컨버터(124)를 통해 마이크로프로세서(100)에서 요구되는 DC 전압으로 변환하여 어린이 교통안전 학습판에 소정의 DC 전압(DC 5V 또는 DC 12V)을 공급한다.
솔라셀 전원부(120)는 태양전지 어레이(PV array)(121), 충전 컨트롤러(122), 축전지(123), 및 DC/DC 컨버터(124)로 구성된다.
솔라셀 어레이(PV array)(121)를 통해 신재생 에너지의 하나인 태양 에너지를 공급받아 전기 에너지로 변환하여 DC 전압과 DC 전류를 공급받고 축전지를 통해 충전된 DC 전압을 공급하거나, 바로 생성되는 DC 전압을 DC/DC 컨버터를 사용하여 어린이 교통안전 학습판의 마이크로프로세서(100)에서 요구되는 DC 5V 또는 DC 12V 전원을 공급한다.
태양전지 어레이(PV array)(121)는 소규모 태양광 발전 시스템(small-scale PV power system)은 100kWp 미만의 태양전지 용량을 보유한다.
태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부에 태양광이 조사되면 전자(electron)는 상부 전극에, 정공(hole)은 하부 전극에 접합되어 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 두 전극 간에 광기전력이 발생하여 DC 전류 및 DC 전압이 생성된다.
태양전지 어레이(121)는 집광을 위한 프렌넬 렌즈(Plannel lens)를 구비하며 PN접합 반도체를 사용하는 솔라셀 어레이(Solar cell array, PV array)로 구성되며, 프렌넬 렌즈로 집광된 태양 에너지를 솔라셀 어레이로 비추면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성한다. 태양전지 셀은 대부분 단결정 실리콘 태양전지를 사용하며, 태양전지 셀의 고효율을 다결정 실리콘(poly-Si), 비정질 실리콘(a-Si) 등의 다결정 박막 실리콘 태양전지를 사용할 수도 있다.
충전 콘트롤러(charge controller)(122)는 태양전지 어레이(121)로부터 발생된 DC 전압과 전류를 직접 부하(load)에 공급하거나, 또는 충전 컨트롤러(122)로부터 과충전/과방전 방지 회로(미도시)를 통해 축전지(123)에 충전되도록 제어한다.
과충전(over charge)은 축전지(123)가 일정 전압 이상으로 상승되면, 축전지(123)에 부식이 일어나고 가스가 발생하여 축전지의 수명이 단축된다. 과방전(over discharge)은 축전지(123)가 일정 전압(예: DC 21V) 이하로 감소되면, 축전지에서 침전물이 생기고, 축전지(123)의 성능이 점차적으로 저하된다.
이를 방지하기 위해 사용되는 과충전/과방전 방지 회로는 충전 컨트롤러(122)로부터 공급되는 DC 전압 및 전류를 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 미리 방지하게 된다.
축전지(123)는 과충전/과방전 방지 회로와 연동되어 사용되며, 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하며(charge), 이와 반대로 부하(DC load)에 전원을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급한다. 태양광 발전 시스템에 사용되는 축전지(123)는 2차 전지를 사용하며, 주로 납축 전지(Lead-Acid Battery) 또는 니켈-카드뮴 축전지(Nickel-Cadmium Battery)를 사용한다.
도 4는 AC 전원 구동부의 내부 구성도이다.
어린이 교통안전 학습판의 AC 전원 구동부(110)는 AC 110V 또는 AC 220V 전압을 공급받는 AC 전원 입력부(111); AC 전원 입력부(111)로부터 AC 전압을 공급받아 DC 전압으로 출력하는 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS, Switching Mode Power Supply)(112); SMPS(110)로부터 공급된 DC 전압을 마이크로프로세서에 요구되는 DC전압으로(DC 5V 또는 DC 12V)로 변환하는 DC/DC 컨버터(120)를 사용하여 어린이 교통안전 학습판의 마이크로프로세서에서 요구되는 DC 5V 또는 DC 12V 전원을 공급한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 전원부(120)와 카메라(C), 근접감지센서(S), 마이크(M) 및 LED들을 구비하는 어린이 교통안전학습판의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 어린이 교통안전학습판 이미지를 나타낸다.
어린이 교통안전학습판은 어린이에게 시청각을 통해 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 어린이 교통안전 게임, 어린이 교통안전 동영상을 제공하여 어린이에게 흥미와 함께 시청각으로 통해 안전교육을 학습시키는 기능을 제공하고, 시스템 전원 인가후에 리모콘 입력과 근접 감지 센서의 입력을 받아 시스템의 동작을 처리하며 스피커로 음성 출력시 볼륨 레벨이 LED, 배터리를 사용하는 경우 배터리 잔량을 표시하며, 카메라 영상 출력 기능을 제공하고, 언어 변환 상태(한국어->영어)를 LED로 표시하여 어린이 교통안전 내용을 학습시킨다.
본 발명의 어린이 교통안전학습판의 시스템 전원은 기존의 AC 전압과 더불어 신재생 에너지 인 태양광을 사용하는 솔라셀 전원부 및 배터리를 혼용하여 사용할 수 있다.
전원 구동부의 배터리 잔량 확인 기능은 배터리 시스템에서는 배터리 잔량을 LED로 표시하여 어린이 교통안전학습판 시스템의 동작 가능 여부를 점검할 수 있게 하고, 더불어 시스템 전원 연결 상태를 확인할 수 있게 한다.
어린이 교통안전학습판은 한국어, 영어, 외국어 등의 동작 언어 선택 및 LED 표시 기능을 제공하며, 어린이에게 시스템 교육 기능 강화를 위하여 유아 영어 서비스를 제공한다.
시스템 사용자의 경우 현재 언어에 대한 정보가 필요하기에 LED를 통하여 선택한 언어 정보를 제공한다. 또한, 선택된 언어가 변환되었을 경우에 선택된 언어 변환 상태를 디스플레이부로 선택언어를 출력하거나 또는 LED로 표시하여 알려준다.
어린이 교통안전학습판은 볼륨 상태 확인 기능을 제공하며, 스피커의 볼륨 상태를 시스템에서 확인할 수 있다. 시스템 사용자의 경우 현재 시스템 볼륨 상태의 정보가 있어야 교육 진행 및 시스템 동작을 원활이 진행할 수 있기에 볼륨 정보를 LED를 통해 제공한다. 또한, 시스템 동작 중 스피커의 볼륨이 변환되었을 경우에 변환 상태를 LED로 볼륨 레벨을 표시하여 알려준다.
또한, 어린이 교통안전학습판은 시스템 교육 기능 강화 차원에서 외국어(영어 등)를 추가하여 교통안전학습 기능을 제공하며, 현재 시스템에서 사용되는 언어 상태를 LED를 통하여 알려준다.
어린이 교통안전학습판은 상황별 교육 진행 상태 확인 기능을 제공하며, 하나의 교육에 대하여 전체 교육 시간을 확인하고 교육이 진행됨에 따라 해당 LED를 교통 신호등 분류, 교차로 횡단 등의 단계별 적당히 나누어 ON 동작을 수행함으로써 어린이 교통 안전 교육 진행 정도를 알 수 있게 한다.
효율적인 어린이 교통 안전 교육을 위하여 교육 중간에 일시 정지할 수 있다. 일시 정지 기능과 LED를 이용한 교통안전 교육 진행 사항을 확인할 수 있기에 보다 효율적인 교통안전학습이 가능하다.
어린이 교통안전학습판은 어린이 교통 안전 카툰, 어린이 교통안전 게임 및 교통안전 동영상 정보를 적용하여 어린이 흥미 유발 기능과 카메라 모듈 및 TFT-LCD를 활용하여 피교육자의 재미와 흥미를 제공한다.
또한, 어린이 교통안전학습판은 마이크로프로세서와 연결되는 동작 버튼들과 무선통신부(미도시)를 더 포함하며, 교통안전 동영상 정보를 외부 스마트폰과 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee 등)을 사용하여 전송하여 상태 확인에 활용할 수 있다. 단, 스마트폰에서는 영상 정보를 저장하지 않으며, 단순히 흥미 위주 및 정보 전달에만 활용한다.
어린이 교통안전학습판의 본체에 구성하는 교통안전 학습내용을 주 내용으로 하여 메인보드를 구성하는 내용에 상기의 메인보드와 통신으로 연동하는 부교구재(상기의 교육내용에 맞는 부교구재 즉 상기의 예에 따라 예를들면, 교통안전교육에 맞는 교통안전표지판을 축소한 교구재)를 별도로 만들어서 학습을 지도하다 부교구재에 부착되어 있는 버튼을 스위치를 터치하면, 부교구재의 학습내용이 메인보드에서 인식하여 본체 내에 구성되어 있는 스피커로 학습내용이 출력되도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 마이크로 프로세서 101: 카메라
102: ADC 103: 영상 및 음성 처리부
104: 마이크 105: DAC
106: 스피커 107: 터치 판넬 및 디스플레이부
108: LED 구동부 109: LED부
110: AC 전원 구동부 111: AC 전원 입력부
117: 배터리부 120: 솔라셀 전원부
121: 태양전지 어레이(PV array)
122: 충전 컨트롤러 123: 축전지
124: DC/DC 컨버터 130: 어린이 교통안전 카툰
131: 어린이 교통안전 게임부 132: 교통 안전 동영상 제공부
133: 리모콘 수신부 137: 근접 감지 센서
139: 언어 변환부

Claims (2)

  1. 태양전지 어레이, 충전 콘트롤러, 및 축전지를 포함하며, 솔라셀 전원을 공급하는 전원 구동부;
    어린이 교통안전학습을 위한 각 기능을 제어하는 마이크로 프로세서;
    영상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라로부터 촬영된 아날로그 영상 신호를 A/D변환하여 디지털 영상 신호로 변환하는 ADC;
    오디오/비디오 코덱에 의해 영상 및 음성을 압축 및 복원하는 영상 및 음성 처리부;
    아날로그 음성 신호를 입력받는 마이크;
    상기 영상 및 음성 처리부로부터 제공된 디지털 음성 신호를 D/A 변환하여 아날로그 음성 신호로 변환하는 DAC;
    상기 DAC로부터 제공된 아날로그 음성 신호를 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하여 출력하는 스피커;
    한국어, 영어, 외국어의 언어 선택에 따라 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 2D 게임 또는 3D 게임에 증강 현실 기법을 적용하여 터치 방식의 어린이 교통안전 게임을 제공하고, 터치에 의해 작동되는 터치 센서 어레이를 구비하는 터치 판넬 및 디스플레이부;
    복수의 LED들을 구동하는 LED 구동부;
    상기 LED 구동부에 의해 작동되며 전원 ON/OFF 상태, 배터리 잔량, 스피커 볼륨 레벨, 및 선택된 언어를 표시하는 용도에 따라 복수의 LED들로 구성된 LED부;
    상기 마이크로 프로세서에 연결되며 어린이 교통안전 학습과 관련된 텍스트, 이미지, 음성과 동영상을 저장하는 메모리;
    상기 터치 판넬 및 디스플레이부는 어린이 교통안전 학습 언어(한국어, 영어, 외국어)를 선택하는 언어 변환부, 상기 어린이 교통 안전 카툰(cartoon) 이미지를 제공하는 어린이 교통안전 카툰 제공부; 및 선택된 학습 언어의 상태를 LED로 표시하며, 터치 방식의 어린이 교통 안전 게임을 제공하는 어린이 교통안전 게임부를 포함하며,
    상기 전원구동부는, 집광을 위한 프렌넬 렌즈(Plannel lens)와 PN접합 반도체를 사용하는 솔라셀 어레이(PV array)로 구성되며, 상기 프렌넬 렌즈로 집광된 태양 에너지를 솔라셀 어레이로 비추면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 상기 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 발생된 DC 전압과 전류를 직접 부하(load)에 공급하거나, 또는 충전되도록 제어하는 상기 충전 콘트롤러; 및 상기 충전 컨트롤러와 과충전/과방전 방지 회로와 연동되어 사용되며, 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하며(charge), 이와 반대로 부하(DC load)에 전원을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 상기 축전지를 포함하며,
    상기 언어 변환부에 의해 한국어, 영어, 외국어의 동작 언어 선택 및 상기 LED부를 통해 LED 표시 기능을 제공하고, 어린이에게 시스템 교육 기능 강화를 위하여 유아 외국어 서비스를 제공하며, 선택된 언어로 표시되는 어린이 교통안전 텍스트와 이미지, 어린이 교통안전 카툰, 터치 방식의 어린이 교통안전 게임을 제공하여 어린이에게 교통 안전을 학습시키는 것을 특징으로 하는 어린이 교통안전학습판.
  2. 제1항에 있어서,
    리모콘으로 작동되는 리모콘 수신부;
    일정 거리 이내 사람을 감지하는 근접 감지 센서; 및
    상기 근접 감지 센서로부터 감지된 아날로그 근접 감지 신호를 A/D변환하는 ADC;를 더 포함하는 어린이 교통안전학습판.
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