KR20180000369U

KR20180000369U - 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재

Info

Publication number: KR20180000369U
Application number: KR2020180000235U
Authority: KR
Inventors: 이재우
Original assignee: 이재우
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-02-06

Abstract

본 고안은 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재에 관한 것으로서, 구체적으로는 아두이노 보드의 확장 헤더에 연결할 수 있는 핀아웃 단자가 형성된 전자부품 모듈과 일반적인 조립 블럭 완구를 일체형으로 결합시켜 다른 블럭과 함께 조립하여, 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 만들기 용이하게 하는 결합부재에 관한 것이다.

Description

창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재 {A coupling member for coupling an electronic component module and a building block toy for a creative hardware coding structure}

교육부의 초,중등 코딩교육 의무화 방침에 따라 코딩교육이 많은 관심을 받고 있다. 코딩교육은 크게 컴퓨터 프로그램 코딩, 스마트폰 앱 코딩, 전자부품을 이용한 하드웨어 코딩으로 나눌 수 있다. 이 중에서 하드웨어 코딩은 전자회로, 메카트로닉스, 소프트웨어를 모두 다루는 가장 높은 수준의 코딩 과목이다.

현재 하드웨어 코딩에서 가장 많이 사용되는 도구는 아두이노 보드이다. 아두이노 보드는 2005년 이탈리아의 한 디자인학교에서 하드웨어에 익숙치 않은 학생들이 자신의 디자인 작품을 손쉽게 제어할 수 있도록 개발된 비전공자용 프로그래밍 보드인데 일반인들과 학생들이 사용할 수 있을 만큼 사용이 쉽고, 관련된 전자부품이 많이 제작되면서 현재 국내 코딩교육에서도 가장 많이 사용되고 있다.

그런데 초등학교 방과후수업에 아두이노를 활용한 하드웨어코딩 수업이 개설되었다가 폐강되는 사례가 종종 발생하고 있다. 이유는 하드웨어 코딩교육이 기술적인 부분만 가르치는 주입식 교육이 되어 아이들이 재미를 느끼지 못하기 때문이다. 현재 가장 많이 팔리는 아두이노 교육 키트를 살펴보면 아두이노 보드와 아두이노 보드에 연결할 수 있는 여러 종류의 전자부품을 모아 놓은 것에 불과하다.

하드웨어 코딩교육을 쉽고 재미있게 만들기 위해 다양한 노력이 진행되고 있다. 이와 관련하여 공개번호 20-2016-0002755호 "오픈 하드웨어 교육용 키트"에서는 아두이노 보드와 전자부품 연결을 용이하게 하기 위해서 자석을 이용한 확장보드를 포함하였다.

또한 등록특허 10-1817206호 "코딩 학습을 위한 회로기판 키트"에서는 아두이노 보드와 전자부품 연결을 용이하게 하기 위해서 연결 헤더를 규격화하고 블럭형식으로 끼우는 회로기판 키트를 포함하였다.

그러나, 두 건 모두 아두이노 보드와 전자부품간의 연결을 용이하게 한 것일 뿐 구조물과 관련된 것이 아니다. 예를 들어 어두워지면 자동으로 LED 전구에 불이 들어오는 스마트 가로등을 만들고자 하면, 아두이노 보드, 조도센서, LED 전구를 점퍼선으로 연결하고 컴퓨터로 코딩하면 된다.

그런데 단순히 전자부품을 연결했다고 해서 가로등의 모양이 갖추어 졌다고는 볼 수 없다. 일반적인 가로등의 모양을 갖추려면 적어도 LED 전구가 부착되는 기둥이 필요하다. 현재 교육 현장에서는 가로등을 제작하지 않고 코딩만 하거나, 스티로폼, 하드보드지, 아크릴 등의 소재를 잘라서 가로등을 제작하고 풀, 테이프 등으로 전자부품을 고정시키고 있다. 이러한 방법은 코딩학습보다 더 많은 시간을 구조물 제작에 쏟게 되고, 재료를 준비하거나 부착하는데 많은 시간과 비용을 사용하게 되는 문제점이 있다.

다른 방법으로 등록특허 10-1506906호 "창의력 증진을 위한 교육용 전자블록 키트"는 상부에 돌출부가 형성되고 하부에 결합홈이 형성된 블록을 포함하였다. 이를 통해 블록 결합을 통해 회로도를 설계하거나 전자기기를 조립함에 따라 교육이 이루어지도록 하였다.

하지만, 각각의 전자부품을 구비한 조립블럭을 각각 제작해야 하기 때문에 생산단가가 올라가고, 종류가 한정적이며, 다른 조립블럭과 호환이 되지 않는다는 단점이 있다. 또한 이를 사용하기 위해서는 함께 조립하는 조립용 블럭을 별도로 제작해야 한다. 더욱이 조립용 블럭은 서로 쉽게 끼우고 뺄 수 있어야 하며, 끼워진 상태에서 부서지지 않는 능력을 가지고 있어야 하는데 이러한 품질 수준을 기존의 조립 블럭 완구와 비슷하게 하려면 많은 시간과 비용이 투자되어야 하는 한계가 있다.

KR U 대한민국 공개실용신안 제20-2016-0002755호 KR B1 대한민국 등록특허 제10-1817206호 KR B1 대한민국 등록특허 제10-1506906호

상술한 바와 같은 문제점과 한계를 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 하드웨어 코딩교육에 필요한 전자부품을 시중에서 쉽게 구할 수 있는 조립 블럭 완구와 결합하여, 다른 블럭과 함께 조립하여 원하는 구조물을 쉽고 빠르게 만들 수 있도록 하며, 코딩교육과 함께 다양한 창의성 교육이 이루어질 수 있도록 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 만들기 용이하게 하는 결합부재를 제공하기 위함이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재는, 조립 블럭 완구의 상단 돌출부와 고정 결합할 수 있도록 형성된 받침부; 및 상기 받침부 위에 전자부품 모듈을 일체로 고정 결합할 수 있도록 형성된 상단부;를 포함하고, 상기 받침부와 상기 상단부의 둘레에 형성되어 상기 조립 블럭 완구의 상단 돌출부와 상기 전자부품 모듈의 하단 납땜 부위가 외부로 드러나지 않도록 감싸주는 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 받침부는, 레고 시스템 블럭, 옥스포드 키즈 블럭 및 레고 듀플로 블럭, 옥스포드 토들 블럭의 상단 돌출부 규격에 맞추어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자부품 모듈은, 컴퓨터에 연결되어 신호를 송수신하는 하드웨어 코딩 아두이노 보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자부품 모듈은, 아두이노 보드 또는 상기 아두이노 보드와 결합된 아두이노 쉴드의 확장 헤더에 점퍼선으로 연결되어 신호를 전송하는 핀아웃 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안의 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재의 효과는, 시중에서 쉽게 구할 수 있는 전자부품과 조립 블럭 완구를 일체형으로 결합할 수 있으므로 하드웨어 코딩교육에 필요한 전자 키트의 생산단가를 크게 낮출 수 있다.

또한, 전자부품의 기능에 상관없이 크기만 맞추면 서로 결합할 수 있으므로 다양한 전자부품을 추가적인 생산비용 없이 활용할 수 있다.

또한, 시중에 있는 조립 블럭 완구를 사용하므로 조립된 구조물의 품질과 블럭의 다양성을 가질 수 있다.

또한, 조립 블럭 완구를 이용하여 다양한 형태의 구조물을 만들어 보면서 기술위주의 하드웨어 코딩교육을 좀 더 창의적인 수업으로 바꿀 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 택트 스위치 전자 부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 택트 스위치 전자 부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 적외선 장애물 감지 센서 전자 부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 서보모터 전자 부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 아두이노 보드와 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다.
도 6은 도 5에서 아두이노 보드에 확장 쉴드를 결합하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7은 조립 블럭 완구인 레고 시스템 블럭과 옥스포드 키즈 블럭의 규격을 나타낸 사시도이다.
도 8은 조립 블럭 완구인 레고 듀플로 블럭과 옥스포드 토들 블럭의 규격을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 고안의 실시예에 따른 조립 블럭 완구의 상단 돌출부 규격에 맞추어 받침부를 형성하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 고안의 실시예에 따른 결합부재를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 차이를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 고안의 실시예에 따른 결합부재를 사용하여 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 조립한 모습을 나타내는 사시도이다.

본 고안의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 고안의 상세한 설명에 앞서, 본 고안은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 한 개 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 고안의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 택트 스위치 전자 부품 모듈과 2x4 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 단면도이다. 특히 도 1의 (a)는 결합하기 전의 모습을 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 결합한 후의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 결합하는 결합부재(1)는, 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32)와 고정 결합할 수 있도록 형성된 받침부(10) 및 상기 받침부(10) 위에 전자부품 모듈(21)을 일체로 고정 결합할 수 있도록 형성된 상단부(11)를 포함하고, 상기 받침부(10)와 상기 상단부(11)의 둘레에 형성되어 상기 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32)와 상기 전자부품 모듈(21)의 하단 납땜 부위(23)가 외부로 드러나지 않도록 감싸주는 커버부(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1에 도시된 전자 부품 모듈(21)은 택트 스위치 모듈로, 시중에서 많이 사용되는 하드웨어 코딩용 전자부품 모듈은 일반적으로 상단 또는 측면에 아두이노 보드의 확장 헤더에 점퍼선으로 연결되어 신호를 전송하는 핀아웃 단자(22)를 가지고 있으며, 하단에는 PCB기판에 기초소자(스위치, 저항, 콘덴서 등)를 납땜하면서 생긴 납땜 부위(23)를 가지고 있다.

도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 결합부재를 이용하여 전자부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 글루건, 실리콘, 테이프 등의 부착부재(41)로 결합하면 전자 부품 모듈(21)을 동작시키기 위해서 필요한 기초소자 및 핀아웃 단자(22)는 외부로 드러나고, 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32)와 전자 부품 모듈(21)의 하단 납땜 부위(23)는 외부로 드러나지 않게 일체형으로 결합된다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 택트 스위치 전자 부품 모듈과 2x4 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 적외선 장애물 감지 센서 전자 부품 모듈과 2x4 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다. 도 3의 (a)는 사시도이고, (b)는 결합하기 전의 모습을 나타낸 단면도 및 (c)는 결합한 후의 모습을 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전자 부품 모듈(21)의 크기가 블럭 완구(31)보다 큰 경우에는 도 3에 나타난 것과 같이 결합부재(1)에 형성되어 있는 받침부(10), 상단부(11) 및 커버부(12)가 동일한 모양이 될 수 있다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 서보모터 전자 부품 모듈과 2x4 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다. 도 4의 (a)는 사시도이고, (b)는 결합하기 전의 모습을 나타낸 단면도 및 (c)는 결합한 후의 모습을 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전자 부품 모듈(21)의 크기가 블럭 완구(31)보다 작은 경우에는 도 4에 나타난 것과 같이 결합부재(1)에 형성되어 있는 받침부(10)에 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32)에 고정을 용이하게 하는 결합홈(13)을 가질 수 있다. 결합홈(13)은 결합부재(1)가 조립 블럭 완구(31)에 결합한 후 외부의 힘에 의해 이동하는 것을 막아주는 기능을 한다.

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 아두이노 보드와 8x8 조립 블럭 완구를 결합하는 모습을 나타낸 사시도와 단면도이다. 도 5의 (a)는 사시도이고, (b)는 결합하기 전의 모습을 나타낸 단면도 및 (c)는 결합한 후의 모습을 나타낸 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 아두이노 보드(24)에는 확장 헤더(25)가 있으며, 이 곳과 다른 전자 부품 모듈(21)의 핀아웃 단자(22)를 점퍼 케이블로 연결하여 서로 신호를 주고 받을 수 있다.

도 6은 도 5에서 아두이노 보드에 확장 쉴드를 결합하는 모습을 나타낸 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 아두이노 보드(24)의 확장 헤더(25)의 사용을 용이하게 하기 위해 아두이노 쉴드(26)를 아두이노 보드(24)에 결합할 수 있다. 이런 경우 전자 부품 모듈(21)의 핀아웃 단자(22)는 아두이노 쉴드(26)에 있는 아두이노 쉴드 확장 헤더(27)에 연결하여 사용한다.

도 7은 조립 블럭 완구인 레고 시스템 블럭과 옥스포드 키즈 블럭의 규격을 나타낸 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시중에서 가장 쉽게 구할 수 있는 사용연령 5세 이상인 레고 시스템 블럭과 옥스포드 키즈 블럭은 블럭의 크기와 상단 돌출부(32)의 크기가 동일하다. 상단 돌출부(32)에 형성된 원형 돌기는 가로 및 세로로 8mm 간격으로 있으며, 전체 블럭은 둘레에 0.2mm의 공차를 가지고 있다.

도 8은 조립 블럭 완구인 레고 듀플로 블럭과 옥스포드 토들 블럭의 규격을 나타낸 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시중에서 가장 쉽게 구할 수 있는 사용연령 5세 이하인 레고 듀플로 블럭과 옥스포드 토들 블럭은 블럭의 크기와 상단 돌출부(32)의 크기가 동일하다. 상단 돌출부(32)에 형성된 원형 돌기는 가로 및 세로로 16mm 간격으로 있으며, 전체 블럭은 둘레에 0.2mm의 공차를 가지고 있다. 레고 듀플로 블럭과 옥스포드 토들 블럭은 레고 시스템 블럭과 옥스포트 키즈 블럭보다 가로, 세로, 높이가 각각 2배의 크기이다.

도 9는 본 고안의 실시예에 따른 조립 블럭 완구의 상단 돌출부 규격에 맞추어 받침부를 형성하는 모습을 나타낸 사시도이다.

도 9의 (a)는 레고 시스템 블럭과 옥스포드 키즈 블럭의 크기 규격에 맞추어 받침부를 형성한 것을 나타낸 사시도이다. 도 9의 (a)에 따르면 2x4 크기의 레고 시스템 블럭(31)에 맞추어 형성된 받침부(10)는 가로 31.8mm, 세로 15.8mm, 높이 2.5~3.5mm가 적당하다. 도 9의 (b)는 레고 듀플로 블럭과 옥스포드 토들 블럭의 크기 규격에 맞추어 받침부를 형성한 것을 나타낸 사시도이다. 도 9의 (b)에 따르면 2x2 크기의 레고 듀플로 블럭(31)에 맞추어 형성된 받침부(10)는 가로 31.8mm, 세로 31.8mm, 높이 4.0~5.0mm가 적당하다.

도 10은 본 고안의 실시예에 따른 결합부재를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 차이를 나타내는 측면도이다.

도 10의 (a)는 본 고안의 결합 부재(1)를 사용하여 전자부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 결합한 모습을 나타낸 측면도이다. 도 10의 (a)에 따르면, 본 고안의 결합 부재(1)를 사용하여 전자부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 부착 부재(41)를 이용하여 결합하면, 전자부품 모듈(21)의 납땜 부위(23)와 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32) 및 부착 부재(41)가 결합 부재(1)에 의해 완전히 가려지면서 일체형으로 깨끗하고 튼튼하게 결합이 가능하다.

도 10의 (b)는 본 고안의 결합 부재(1)를 사용하지 않고 전자부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 결합한 모습을 나타낸 측면도이다. 도 10의 (b)에 따르면, 본 고안의 결합 부재(1)를 사용하지 않고 전자부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 부착 부재(41)를 이용하여 결합하면, 전자부품 모듈(21)의 납땜 부위(23)와 조립 블럭 완구(31)의 상단 돌출부(32) 및 부착 부재(41)가 외부로 드러나 있어서 깔끔하지 않으며 외부의 이물질이 들어가거나 외부의 충격에 의해 결합이 해제될 가능성이 있다.

도 11은 본 고안의 실시예에 따른 결합부재를 사용하여 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 조립한 모습을 나타내는 사시도이다. 도 11에 도시된 바와 같이 본 고안의 결합 부재(1)를 이용하여 다양한 크기의 전자 부품 모듈(21)과 조립 블럭 완구(31)를 일체형으로 결합할 수 있다. 결합된 전자 부품 블럭은 다른 조립 블럭과 함께 조립하여 다양한 형태의 창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 만들 수 있다.

1: 결합부재
10: 받침부
11: 상단부
12: 커버부
13: 결합홈
21: 전자부품 모듈
22: 핀아웃 단자
23: 납땜 부위
24: 아두이노 보드
25: 확장 헤더
26: 아두이노 쉴드
27: 아두이노 쉴드 확장 헤더
31: 조립 블럭 완구
32: 상단 돌출부
41: 부착부재

Claims

조립 블럭 완구의 상단 돌출부와 고정 결합할 수 있도록 형성된 받침부; 및
상기 받침부 위에 전자부품 모듈을 일체로 고정 결합할 수 있도록 형성된 상단부;를 포함하고
상기 받침부와 상기 상단부의 둘레에 형성되어 상기 조립 블럭 완구의 상단 돌출부와 상기 전자부품 모듈의 하단 납땜 부위가 외부로 드러나지 않도록 감싸주는 커버부;를 포함하는

창의적인 하드웨어 코딩 구조물을 위해 전자부품 모듈과 조립 블럭 완구를 일체형으로 결합하는 결합부재
제1항에 있어서,
상기 받침부는 레고 시스템 블럭, 옥스포드 키즈 블럭 및 레고 듀플로 블럭, 옥스포드 토들 블럭의 상단 돌출부 규격에 맞추어 형성된
결합부재
제1항에 있어서,
상기 전자부품 모듈은 컴퓨터에 연결되어 신호를 송수신하는 하드웨어 코딩 아두이노 보드를 포함하는
결합부재
제1항에 있어서,
상기 전자부품 모듈은 아두이노 보드 또는 상기 아두이노 보드와 결합된 아두이노 쉴드의 확장 헤더에 점퍼선으로 연결되어 신호를 전송하는 핀아웃 단자를 포함하는,
결합부재