KR20180038953A

KR20180038953A - 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기

Info

Publication number: KR20180038953A
Application number: KR1020170058810A
Authority: KR
Inventors: 쯔-추안 리아오
Original assignee: 발텍 코오포레이션 리미티드
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-04-17
Also published as: AU2017203230A1; US10219641B2; US20170332813A1; JP2017207486A; AU2017203230B2; CA2966898A1; TW201809609A; TWI600884B; CN107397393A; EP3246672A1

Abstract

수량 측정 기능을 갖는 컵 용기는, 컵 뚜껑, 컵 몸체 및 컵 뚜껑 내에 설치되는 측정모듈을 포함한다. 측정모듈은 적어도 마이크로컨트롤 유닛, 메모리 유닛 및 음파송수신 유닛을 포함하며, 메모리 유닛 내에 주파수와 컵 몸체 내의 잔여 수량의 대응관계를 기록한 룩업 테이블이 미리 저장된다. 음파 송수신 유닛은 주파수 스위핑 방식으로 컵 몸체 내부를 향해 음파를 발사하고 반사되어 오는 반사파를 수신하며, 마이크로컨트롤 유닛은 반사파의 에너지 강도에 따라 현재 주파수가 공기 공진 주파수인지 여부를 판단한다. 현재 주파수가 공기 공진 주파수인 경우, 마이크로컨트롤 유닛은 공기 공진 주파수에 따라 룩업 테이블을 조회하여 컵 몸체 내의 잔여 수량을 획득한다. 본 발명은 주파수 스위핑 방식으로 음파를 발사하여 컵 몸체 내의 잔여 수량을 측정하며, 사용자는 컵 뚜껑을 열지 않고도 잔여 수량을 직접 알 수 있다.

Description

수량 측정 기능을 갖는 컵 용기{Bottle having remained water measuring function}

본 발명은 컵 용기에 관한 것으로서, 특히 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기에 관한 것이다.

많은 의학 보고서에서 정시 정량의 물 섭취가 신체 건강에 유익하다고 지적하고 있다. 따라서, 매일 컵 용기를 휴대하며 수시로 수분을 보충하는 습관을 기르는 사람들이 많아졌다.

앞에서 언급한 바와 같이, 일부 사람들은 플라스틱 재질의 투명한 물컵을 습관적으로 사용한다. 이러한 컵 용기는 사용자가 컵 용기 중의 잔여 수량을 직접 관찰하여 오늘 섭취한 물의 양이 충분한지 여부를 이해할 수 있도록 통상적으로 표면에 눈금이 설치되어 있다. 그러나, 플라스틱 재질의 컵 용기는 보온 효과를 지니지 않기 때문에, 따뜻한 물을 섭취하고자 하는 일부 사용자의 요구를 만족시킬 수 없다.

그러나, 보온컵은 일반적으로 불투명 재질로 제작되며(예를 들어 스테인리스), 따라서 보온컵에 물을 담을 경우, 사용자가 컵 뚜껑을 열지 않는 한 컵 용기 중에 남아 있는 물의 양을 직접 알 수 없다. 다시 말해, 사용자는 가장 간편한 방식으로 컵 용기 내의 잔여 수량을 알 수 없기 때문에, 이미 섭취한 물의 양을 확인하려면 상당히 번거로울 수 있다.

본 발명의 주요 목적은 주파수 스위핑 방식으로 컵 용기 내부의 음파를 송수신함으로써 컵 용기 내부의 잔여 수량을 측정할 수 있는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기를 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 컵 뚜껑, 컵 몸체 및 상기 컵 뚜껑 내에 설치되는 측정모듈을 포함하는 컵 용기를 게시하며, 상기 컵 용기는 상기 측정모듈을 통해 수량 측정 기능을 제공할 수 있다. 상기 측정모듈은 적어도 마이크로컨트롤 유닛, 메모리 유닛 및 음파송수신 유닛을 포함하며, 그 중 상기 메모리 유닛 내에 주파수와 상기 컵 몸체 내의 잔여 수량의 대응관계를 기록한 룩업 테이블이 미리 저장된다. 상기 음파송수신 유닛은 주파수 스위핑 방식으로 상기 컵 몸체 내부로 음파를 발사하여 반사되어 오는 반사파를 수신하며, 상기 마이크로컨트롤 유닛은 반사파의 에너지 강도에 따라 현재 주파수가 공기 공진 주파수인지 여부를 판단한다. 현재 주파수가 상기 공기 공진 주파수인 경우, 상기 마이크로컨트롤 유닛은 상기 공기 공진 주파수에 따라 상기 룩업 테이블을 조회하여, 상기 컵 몸체 내부의 현재 잔여 수량을 획득한다.

종래 기술과 비교하여 본 발명이 달성할 수 있는 기술 효과는, 반사파의 에너지 크기에 따라 음파의 공기 공진 주파수를 측정하고, 공기 공진 주파수에 따라 잔여 수량을 조회함으로써, 사용자가 컵 뚜껑을 열지 않고도 직접 컵 몸체 내의 잔여 수량을 알 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 컵 용기 입체도이다.
도 2는 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 측정 모듈 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 잔여 수량 계산도이다.
도 4는 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 공기 공진 주파수도이다.
도 5는 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 수량 측정도이다.
도 6은 본 발명의 제2 구체적인 실시예의 수량 측정도이다.
도 7은 본 발명의 제3 구체적인 실시예의 수량 측정도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 결합하여 상세히 설명한다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 컵 용기 입체도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기(이하 컵 용기(1)라 약칭함)를 게시하며, 상기 컵 용기(1)는 주로 컵 뚜껑(2) 및 컵 몸체(3)를 구비한다. 상기 컵 몸체(3)의 일측에 개구부(30)가 구비되고, 상기 컵 뚜껑(2)이 상기 개구부(30)에 끼움 설치된다. 상기 컵 뚜껑(2)을 상기 컵 몸체(3)의 상기 개구부(30)에 끼움 설치 시, 상기 컵 몸체(3) 내에 밀폐 공간이 형성될 수 있다. 상기 밀폐 공간은 액체(예를 들어 물 또는 음료)를 담기 위한 것이며, 또한 상기 밀폐 공간 내의 액체는 상기 컵 몸체(3) 외부로 흘러나오지 않는다.

본 발명의 주요 기술 특징은 다음과 같다. 상기 컵 용기(1)는 상기 컵 뚜껑 내에 설치되는 측정모듈(4)을 더 포함하며, 상기 컵 뚜껑(2)을 상기 개구부(30)에 끼움 설치 시, 상기 측정모듈(4)은 상기 밀폐 공간 내부를 향해 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 측정모듈(4)은 주로 트리거 유닛(41), 디스플레이 유닛(42), 마이크로컨트롤 유닛(43), 메모리 유닛(44) 및 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛(45)을 포함한다.

상기 트리거 유닛(41)은 상기 컵 뚜껑(2)의 일측 표면에 설치되어 사용자의 외부 조작을 수신함으로써, 상기 측정모듈(4)이 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량을 측정하도록 트리거한다. 상기 디스플레이 유닛(42)은 상기 측정모듈(4)이 측정을 완료한 후, 상기 잔여 수량을 표시하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 상기 디스플레이 유닛(42)은 예를 들어 발광다이오드(Light-Emitting Diode, LED), 액정 디스플레이(Liquid-Crystal Display, LCD), 세븐세그먼트 디스플레이(Seven-segment display) 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

바람직하게는, 상기 트리거 유닛(41)은 투명 터치패널일 수 있으며, 상기 디스플레이 유닛(42)이 상기 트리거 유닛(41) 하부에 설치되어, 이를 통해 사용자가 상기 트리거 유닛(41)을 통해 상기 디스플레이 유닛(42)이 표시하는 정보를 직접 관찰할 수 있다. 바람직하게는, 상기 트리거 유닛(41)과 상기 디스플레이 유닛(42)은 단일한 터치 스크린으로 정합될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

상기 마이크로컨트롤 유닛(43)과 상기 메모리 유닛(44)은 상기 측정모듈(4)의 내부에 설치된다. 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛(45)(이하 음파송수신 유닛(45)으로 약칭함)은 상기 측정모듈(4)의 저부에 설치되고, 또한 상기 측정모듈(4)의 저부는 외부를 향하도록 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 음파송수신 유닛(45)의 설치 위치는 상기 컵 뚜껑(2)의 정중앙에 위치하며, 상기 컵 뚜껑(2)을 상기 컵 몸체(3)에 끼움 설치 시, 상기 음파 송수신 유닛(45)의 설치 위치는 상기 컵 몸체(3)의 정중앙에 위치하게 된다.

도 2를 동시에 참조하면, 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 측정모듈 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 트리거 유닛(41), 상기 디스플레이 유닛(42), 상기 메모리 유닛(44) 및 상기 음파송수신 유닛(45)과 전기적으로 연결된다.

상기 메모리 유닛(44)에 미리 설정된 룩업 테이블(441)이 저장되며, 상기 룩업 테이블(441)에 복수의 주파수와 상기 컵 몸체(3) 내의 복수의 잔여 수량의 대응관계가 기록된다. 구체적으로, 본 발명의 주요 기술 수단은 상기 음파송수신 유닛(45)이 주파수 스위핑 방식으로 지속적으로 상기 컵 몸체(3)의 컵 바닥을 향해 음파를 발사하고, 상기 음파가 상기 컵 몸체(3) 내의 물을 때려 반사되는 반사파를 수신한다. 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 음파가 현재 사용하는 주파수가 공기 공진 주파수인지 여부(즉, 상기 음파가 상기 밀폐 공간에 공기 공진을 발생시키는지 여부)를 판단한다. 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 공기 공진 주파수를 찾은 경우, 상기 공기 공진 주파수에 따라 상기 룩업 테이블(441)을 조회하여 상기 공기 공진 주파수에 대응하는 상기 잔여 수량을 획득하고, 상기 디스플레이 유닛(42)을 통해 표시한다.

구체적으로, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 공기 공진 주파수를 찾아낸 경우, 상기 공기 공진 주파수를 수학 공식에 대입하여 상기 잔여 수량을 직접 산출할 수 있다(이후 상세히 설명한다). 본 발명은 복수의 공기 공진 주파수와 복수의 잔여 수량의 대응 관계를 미리 계산하고, 상기 룩업 테이블(441) 내에 기록하여, 테이블 검색 수단으로 실시간 연산 수단을 대체하도록 하였다. 이를 통해, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)의 연산량을 감소시키고, 나아가 수량 측정 시간을 단축시키며, 또한 상기 측정모듈(4)의 전기소모량을 감소시킬 수 있다. 상기 룩업 테이블(441)의 내용은 주로 이하 표에 나타낸 바와 같다.

언급해두어야 할 점으로, 상기 컵 몸체(3) 내의 온도(t)는 상기 음파의 속도(v)에 영향을 미칠 수 있으며(일반적으로, v=331.45+0.6t), 다시 말해 잔여 수량이 동일한 상황에서, 상이한 온도는 상기 컵 몸체(3) 내에서 상기 음파에 상이한 공기 공진 주파수를 초래할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 컵 몸체(3) 내의 온도가 실온(21도)이라고 가정하면, 상기 음파의 속도는 344m/s이나, 단 이에 한정되지 않는다.

보다 구체적으로, 상기 컵 몸체(3)의 형상 역시 상기 컵 몸체(3) 내의 상기 음파의 공기 공진 주파수에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예에서, 상기 컵 몸체(3)는 주로 원기둥형 컵을 예로 들었으나, 단 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 각종 상이한 형상의 컵 몸체에 응용될 수 있으나, 상이한 형상의 컵 몸체에 응용 시, 상기 룩업 테이블(441)의 내용은 달라질 수 있다(공기 공진 주파수가 다르기 때문).

상기 트리거 유닛(41)은 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 트리거 유닛(41)이 외부의 트리거를 수신 시, 상기 음파송수신 유닛(45)이 상기 밀폐 공간으로 상기 음파를 발사하도록 제어한다. 상기 디스플레이 유닛(42)은 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)에 전기적으로 연결되어, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 룩업 테이블(441) 조회를 완료 후, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 조회하여 획득한 상기 잔여 수량을 표시한다.

상기 측정모듈(4)은 무선송수신 유닛(46)을 포함하며, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)에 전기적으로 연결된다. 상기 무선송수신 유닛(46)은 무선통신 수단(예를 들어 블루투스, 무선주파수, 근거리통신 등)을 통해 외부장치(예를 들어 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등, 미도시)와 무선 연결되어, 상기 잔여 수량을 상기 외부장치로 전송하고, 상기 외부장치를 통해 표시하거나 또는 기록한다. 이에 따라, 상기 외부장치는 상기 잔여 수량에 따라 사용자가 이미 섭취한 물의 양, 부족한 수량 등 정보를 계산할 수 있어, 사용자의 건강관리에 유익하다.

본 발명 중, 상기 디스플레이 유닛(42)과 상기 무선송수신 유닛(46)의 목적은 주로 모두 사용자가 상기 컵 몸체(3) 내부의 잔여 수량을 알 수 있도록 하는데 있으며, 따라서 상기 디스플레이 유닛(42)과 상기 무선송수신 유닛(46)은 하나만 선택하여 설치함으로써, 상기 컵 용기(1)의 생산 비용을 절감할 수 있다.

상기 측정모듈(4)은 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)에 전기적으로 연결되는 배터리 유닛(47)을 더 포함하여, 상기 측정 모듈(4)의 작동에 필요한 모든 전력을 제공한다.

상기 측정 모듈(4)은 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)에 전기적으로 연결되는 온도감지 유닛(48)을 더 포함할 수 있다. 측정 모듈(4)은 상기 온도감지 유닛(48)을 통해 상기 컵 몸체(3) 내의 온도를 감지하며, 이를 통해, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 동시에 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도에 따라 상기 룩업 테이블(441)을 조회함으로써, 대응되는 상기 잔여 수량을 획득할 수 있다. 언급해두어야 할 점으로, 상기 측정모듈(4)에 상기 온도감지 유닛(48)이 구비된 실시예에서, 상기 룩업 테이블(441)에는 주로 복수의 주파수, 복수의 온도 및 복수의 잔여 수량의 대응관계가 기록된다(이후에 상세히 설명한다).

도 3과 도 4를 동시에 참조하면, 각각 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 잔여 수량 계산도와 공기 공진 주파수도로서, 전술한 바와 같이, 상기 컵 몸체(3)는 주로 원기둥형 컵 몸체이다. 상기 컵 몸체(3)의 부피는 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K)에 상기 컵 몸체의 높이(H)를 곱한 것이고, 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K)은 3.14에 상기 컵 몸체(3)의 반경(D/2) 제곱을 곱한 것이다. 본 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 주로 상기 컵 몸체(3) 내의 공기 기둥의 부피를 계산하여, 상기 컵 몸체(3)의 부피에서 상기 공기 기둥의 부피를 제한 후, 상기 컵 몸체(3)에 남아있는 물(5)의 용량을 획득한다. 그 중, 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K), 컵 몸체의 높이(H) 및 상기 공기 기둥의 단면적(K)은 모두 이미 알고 있으므로(상기 공기 기둥의 단면적(K)은 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K)과 동일하다), 다시 말해, 공기 기둥의 높이(L)만 측정하면 상기 물(5)의 용량을 계산할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 음파송수신 유닛(45)은 주파수 스위핑 방식으로 상기 컵 몸체(3)의 컵 바닥을 향해 상기 음파를 발사하며, 즉, 매 번 모두 상이한 주파수(점증 또는 점감)로 상기 컵 몸체(3) 내부를 향해 상기 음파를 발사한다. 본 실시예에서, 상기 음파송수신 유닛(45)은 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)의 제어를 받아, 저주파로 시작하여 점차 고주파로 증가하도록 상기 음파를 발사하나, 단 이에 한정되지 않는다.

상기 음파가 상기 컵 몸체(3) 중의 상기 물(5)의 수면(51) 또는 상기 컵 몸체(3)의 컵 바닥(즉, 상기 컵 몸체(3)에 물이 없을 경우)을 칠 때, 상기 반사파가 반사될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 컵 몸체(3)는 상기 개구부(30)에 끼움 설치되는 컵 뚜껑(2)에 의해 밀폐 공간을 형성하며, 또한 상기 음파송수신 유닛(45)의 설치 위치는 상기 컵 몸체(3)의 정중앙에 대응되기 때문에, 상기 음파송수신 유닛(45)이 발사하는 상기 음파의 시작점은 파형의 0도에 위치하게 되며, 다시 말해 상기 음파의 위상 위치는 0도이다(도 4 중의 파형 참조).

본 발명자는 실험을 통해, 상기 음파의 주파수가 f이면서 기지(旣知)의 파장이 λ인 경우, 상기 공기 기둥의 높이(L)가

및 그 배수일 때(

,

, …… , 다시 말해 파장이

일 때) 상기 음파가 공기 공진을 발생시킬 수 있다는 것을 알게 되었으며(즉, 상기 주파수(f)는 상기 공기 공진 주파수), 그 중 N은 임의의 양의 정수이다. 따라서, 상기 음파 송수신 유닛(45)이 주파수 스위핑 방식으로 주파수를 점증시켜 상기 음파를 발사하고, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 수신한 상기 반사파를 통해 현재 채택된 주파수가 상기 공기 공진 주파수임을 발견한 경우, 즉시 상기 공기 공진 주파수의 파장을 통해 상기 공기 기둥의 높이(L)를 계산할 수 있다.

구체적으로, 상기 음파가 공기 공진을 발생시킨 경우, 그 파형 에너지는 상가 효과를 일으키며, 다시 말해 에너지가 최대가 된다. 본 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 주로 상기 반사파의 에너지 강도를 통해 공기 공진 현상의 발생 여부를 판단하고, 나아가 현재 채택된 주파수가 공기 공진 주파수인지 여부를 판단한다. 보다 구체적으로, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 디지털 아날로그 변환 프로그램을 거쳐, 상기 반사파를 아날로그 전압으로 변환하고, 나아가 상기 아날로그 전압의 크기로 상기 반사파의 에너지 강도를 판단하나, 단 이에 한정되지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 음파가 상기 밀폐 공간에 공기 공진을 발생시킬 때, 상기 음파가 상기 수면(51)을 때리는 점을 공진점(P1)으로 표시하며, 상기 공진점(P1)은 상기 음파의

λ의 위치에 위치한다.

본 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖춘 자라면 모두 알고 있듯이, 음파의 속도는 주파수 곱하기 파장(v=f×λ)과 같으며, 다시 말해 파장은 속도 나누기 주파수(

)와 같고, 또한 온도가 실온(21도)인 경우, 음파의 속도는 약 344m/s과 같다. 따라서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 공기 공진 주파수를 감지한 경우, 이를 통해 상기 공기 기둥의 높이(L)=λ(즉,

×

),

λ(즉,

×

) 또는

λ(즉,

×

) 등을 산출할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 상기한 바와 같이, 본 실시예 중 상기 음파송수신 유닛(45)은 저주파로 시작하여 점차 고주파로 증가하며, 따라서 상기 공식 중의 제1 공기 공진 주파수는 즉 하나의 기준 주파수이고, 제2 공기 공진 주파수는 즉 1차 주파수, 제3 공기 공진 주파수는 제2차 주파수이며, 이와 같이 유추한다. 그 중, 상기 기준 주파수는 상기 1차 주파수보다 낮고, 상기 1차 주파수는 상기 제2차 주파수보다 낮다.

또한, 상기 공기 기둥의 높이(L)을 계산한 후, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량이 단면적(K)×(컵 몸체의 높이(H)-공기 기둥의 높이(L))임을 계산할 수 있다.

언급해두어야 할 점으로, 만약 상기 측정모듈(4)에 상기 온도감지 유닛(48)이 설치되어 있는 경우, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 공식: v=331.45+0.6t에 따라, 상기 컵 몸체(3) 내에서의 상기 음파의 실제 속도를 산출하고, 나아가 상기 공기 기둥의 높이(L)=

λ(즉,

×

),

λ(즉,

×

) 또는

λ(즉,

×

) 등을 산출할 수 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)의 연산량을 줄여, 상기 측정모듈(4)의 전력소모량을 감소시키기 위하여, 본 발명은 먼저 상기 마이크로컨트롤 유닛(43) 또는 외부 컴퓨터(미도시)를 통해 상기 컵 몸체(3) 내의 상이한 잔여 수량에 대응하는 공기 공진 주파수를 산출하고, 상기 룩업 테이블(441)에 미리 기록한다. 이와 같이 하면, 사용자가 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량을 측정하고자 할 때, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 음파송수신 유닛(45)을 통해 주파수 스위핑 방식으로 상기 음파를 발사하고 상기 반사파를 수신하여, 상기 반사파의 에너지 강도를 통해 상기 공기 공진 주파수(상기 제1 공기 공진 주파수, 상기 제2 공기 공진 주파수 또는 상기 제3 공기 공진 주파수 등)을 찾기만 하면, 룩업 테이블 방식을 통해 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량을 용이하게 획득할 수 있다.

계속 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 구체적인 실시예의 수량 측정도이다. 도 5는 일종의 수량 측정 방법을 게시하였으며, 상기 방법은 도 1에 도시된 상기 컵 용기(1)에 응용되고, 또한 구체적으로 이하 단계를 포함한다.

먼저, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 음파송수신 유닛(45)이 특정 주파수로 상기 음파를 발사하도록 제어하고, 반사되어 오는 상기 반사파를 수신한다(단계 S10). 이어서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수인지 여부를 판단한다(단계 S12). 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수가 아닌 경우, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 음파송수신 유닛(45)이 상기 특정 주파수를 조정하도록 제어하고(단계 S14), 상기 단계 S10으로 되돌아가, 조정 후의 상기 특정 주파수로 상기 음파를 재발사한다. 본 실시예에서, 상기 음파 송수신 유닛(45)은 주로 점증 방식으로 상기 특정 주파수를 조정하여, 저주파를 고주파로 조정함으로써 주파수 스위핑 효과를 얻는다.

언급해두어야 할 점으로, 도 5의 실시예에서, 상기 측정모듈(4)은 상기 온도감지 유닛(48)을 포함하고 있지 않기 때문에, 상기 룩업테이블(441)에 기록되는 복수의 잔여 수량은 주로 상기 컵 몸체(3) 내의 온도가 실온이고, 상기 음파의 속도는 344m/s인 경우에 해당한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 구체적인 실시예의 수량 측정도이다. 도 6은 또 다른 일종의 수량 측정방법을 게시하였으며, 상기 방법은 도 1에 도시된 컵 용기(1)에 응용되고, 또한 구체적으로 이하 단계를 포함한다.

도 5에 도시된 제1 구체적인 실시예와 동일하게, 제2 구체적인 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 음파 송수신 유닛(45)이 특정 주파수로 상기 음파를 발사하도록 제어하고, 반사되어 오는 상기 반사파를 수신한다(단계 S30). 이어서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수인지 여부를 판단하여(단계 S32), 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수가 아닌 경우, 상기 음파 송수신 유닛(45)이 상기 특정 주파수를 조정하도록 제어하고(단계 S34), 상기 음파를 재발사한다.

본 실시예와 상기 도 5에 도시된 제1 구체적인 실시예의 차이점은, 상기 측정모듈(4)에 상기 온도감지 유닛(48)이 더 포함될 수 있다는데 있다. 본 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(54)이 현재 채택된 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수라고 판단한 경우, 상기 온도감지 유닛(48)이 상기 컵 몸체(3) 내의 온도를 감지하도록 더 제어하고(단계 S36), 또한 동시에 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도에 따라 상기 메모리 유닛(44)의 상기 룩업 테이블(441)을 조회하여(단계 S38), 상기 컵 몸체(3) 내부의 잔여 수량을 획득한다(단계 S40). 마지막으로, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 디스플레이 유닛(42) 또는 상기 외부 장치를 통해 상기 잔여 수량을 표시한다(단계 S42).

구체적인 실시예에서, 상기 룩업 테이블(441)은 복수의 주파수, 복수의 온도 및 복수의 잔여 수량의 대조 관계를 동시에 기록할 수 있으며, 예를 들어 다음 표에 나타낸 바와 같다.

상기 표에 나타낸 바와 같이, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)이 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도를 측정한 후, 동시에 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도에 따라 상기 룩업 테이블(441)을 조회하여 대응되는 상기 잔여 수량을 획득할 수 있다. 예를 들어 상기 공기 공진 주파수가 F1이고 온도가 T1인 경우, 상기 잔여 수량은 A1이며; 상기 공기 공진 주파수가 F1이고 온도가 T2인 경우, 상기 잔여 수량은 A2이고; 상기 공기 공진 주파수가 F2이고 온도가 T1인 경우, 상기 잔여 수량은 A4이며, 이와 같이 유추한다.

또 다른 구체적인 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도(예를 들어 60도)를 측정한 후, 상기 공기 공진 주파수 및 상기 온도에 따라 상기 음파의 파장(λ=

)을 연산하고, 또한, 다시 계산으로 획득된 파장에 따라, 실온(25도)에서의 상기 파장의 주파수를 환산한다(f=

). 마지막으로, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 다시 환산으로 획득된 주파수로 상기 룩업 테이블(441)을 조회하여 대응되는 상기 잔여 수량을 추출한다. 본 실시예에서, 상기 룩업 테이블(441)은 실온 하에서의 상이한 주파수와 상이한 잔여 수량의 대응 관계만 기록한다.

상기 각 실시예는 모두 본 출원의 발명자가 실험을 거친 후 제시하는 실제 계산 방식이나, 단 이에 한정되지 않는다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 구체적인 실시예의 수량 측정도이다. 도 7은 또 다른 일종의 수량 측정방법을 게시하였으며, 상기 방법은 도 1에 도시된 컵 용기(1)에 응용되고, 또한 구체적으로 이하 단계를 포함한다.

도 5, 도 6에 도시된 제1 구체적인 실시예 및 제2 구체적인 실시예와 동일하게, 제3 구체적인 실시예에서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 음파 송수신 유닛(45)이 특정 주파수로 상기 음파를 발사하도록 제어하고, 반사되어 오는 상기 반사파를 수신한다(단계 S50). 이어서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수인지 여부를 판단하여(단계 S52), 상기 특정 주파수가 상기 공기 공진 주파수가 아닌 경우, 상기 음파 송수신 유닛(45)이 상기 특정 주파수를 조정하도록 제어하고(단계 S54), 상기 음파를 재발사한다.

본 실시예와 도 5, 도 6에 도시된 제1 구체적인 실시예 및 제2 구체적인 실시예의 차이점은, 본 실시예에서, 상기 룩업 테이블(441)에 주로 복수의 주파수와 상기 컵 몸체(3) 내의 공기 기둥의 복수의 높이의 대응관계가 기록된다는데 있다. 구체적으로, 상기 룩업 테이블(441)은 아래의 표에 나타낸 바와 같을 수 있다.

상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 단계 S52에서 상기 공기 공진 주파수를 확인한 후, 상기 공기 공진 주파수에 따라 상기 룩업 테이블(441)을 조회하여 대응되는 상기 공기 기둥 높이(L)를 획득한다(단계 S56). 이어서, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 상기 공기 기둥 높이(L)에 따라 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량을 계산하고(단계 S58), 또한 상기 디스플레이 유닛(42) 또는 상기 외부 장치를 통해 상기 잔여 수량을 표시한다(단계 S60).

언급해두어야 할 점으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로컨트롤 유닛(43)은 주로 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K)과 상기 공기 기둥 높이(L)에 따라 상기 컵 몸체(3) 내의 상기 공기 기둥의 부피를 계산한 다음, 상기 컵 몸체(3)의 단면적(K)과 상기 컵 몸체의 높이(H)에 따라 상기 컵 몸체(3)의 부피를 계산하고, 상기 컵 몸체(3)의 부피에서 상기 공기 기둥의 부피를 제하여 상기 컵 몸체(3) 내의 상기 물(5)의 용량(즉, 상기 잔여 수량)을 계산한다.

본 발명을 통하여, 상기 컵 용기(1)의 사용자는 상기 컵 뚜껑(2)을 열지 않은 상태에서, 상기 트리거 유닛(41)의 조작을 통해 수량의 측정 기능을 트리거하고, 상기 디스플레이 유닛(42) 또는 상기 컵 용기(1)와 무선으로 연결된 상기 외부장치에서 상기 컵 몸체(3) 내의 잔여 수량을 직접 관찰할 수 있어, 사용자의 물 섭취 상황을 관리하기에 유리하여 상당히 편리하다.

이상은 단지 본 발명의 바람직한 구체적인 실례일 뿐이며, 이로써 본 발명의 특허 범위를 제한하지 않는다. 따라서 본 발명의 내용을 응용하여 실시되는 등가의 변화는 모두 같은 이치로 본 발명의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

1: 컵 용기 2: 컵 뚜껑
3: 컵 몸체 4: 측정모듈
5: 물 30: 개구부
41: 트리거 유닛 42: 디스플레이 유닛
43: 마이크로컨트롤 유닛 44: 메모리 유닛
45: 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛
46: 무선송수신 유닛 47: 배터리 유닛
48: 온도감지 유닛 51: 수면
D: 직경 K: 단면적
L: 공기기둥 높이 H: 컵 몸체 높이
P1: 공진점 S10~S20: 측정 단계
S30~S42: 측정 단계 S50~S60: 측정 단계

Claims

수량 측정 기능을 갖는 컵 용기에 있어서,
개구부를 구비한 컵 몸체;
상기 컵 몸체의 상기 개구부에 설치되는 컵 뚜껑; 및
상기 컵 뚜껑 내에 설치되는 측정모듈을 포함하며, 또한
복수의 주파수와 상기 컵 몸체 내의 복수의 잔여 수량의 대응관계를 기록한 록업 테이블이 저장되는 메모리 유닛;
주파수 스위핑 방식으로 상기 컵 몸체 내부로 음파를 발사하여 반사파를 수신하는 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛; 및
상기 메모리 유닛 및 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 음파의 주파수가 공기 공진 주파수라고 판단된 경우, 상기 공기 공진 주파수에 따라 상기 룩업 테이블을 조회하여 대응되는 상기 잔여 수량을 획득하는 마이크로컨트롤 유닛을 포함하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제1항에 있어서,
상기 컵 몸체는 원기둥형 컵 몸체인 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제2항에 있어서,
상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛은 상기 측정모듈의 저부로부터 외부를 향해 설치되고, 또한 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛의 설치 위치는 상기 컵 뚜껑의 정중앙에 위치하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제1항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 컵 몸체 내의 상기 잔여 수량을 표시하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제1항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 컵 몸체 내의 상기 잔여 수량을 외부장치로 무선 전송하는 무선송수신 유닛을 더 포함하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제1항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 컵 몸체 내의 온도를 감지하는 온도감지 유닛을 더 포함하며, 또한 상기 룩업 테이블에 복수의 주파수, 복수의 온도 및 복수의 잔여 수량의 대응관계가 기록되는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제1항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤 유닛에 전기적으로 연결되는 트리거 유닛을 더 포함하며, 상기 마이크로컨트롤 유닛은 상기 트리거 유닛이 외부의 트리거를 수신 시 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛이 상기 음파의 발사를 개시하도록 제어하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
수량 측정 기능을 갖는 컵 용기에 있어서,
개구부를 구비한 컵 몸체;
상기 컵 몸체의 상기 개구부에 설치되는 컵 뚜껑; 및
상기 컵 뚜껑 내에 설치되는 측정모듈을 포함하며, 또한
복수의 주파수와 상기 컵 몸체 내의 복수의 잔여 수량의 대응관계를 기록한 록업 테이블이 저장되는 메모리 유닛;
주파수 스위핑 방식으로 상기 컵 몸체 내부로 음파를 발사하여 반사파를 수신하는 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛; 및
상기 메모리 유닛 및 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 반사파의 에너지 강도에 따라 상기 음파의 주파수가 공기 공진 주파수라고 판단된 경우, 상기 공기 공진 주파수에 따라 상기 룩업 테이블을 조회하여 상기 공기 공진 주파수에 대응되는 상기 높이를 획득하고, 상기 높이에 따라 상기 컵 몸체 내의 잔여 수량을 계산하는 마이크로컨트롤 유닛을 포함하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제8항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤 유닛은 상기 컵 몸체의 단면적과 상기 높이에 따라 상기 컵 몸체 내의 상기 공기 기둥의 부피를 계산하고, 상기 컵 몸체의 부피에서 상기 공기 기둥의 부피를 제하여 상기 잔여 수량을 계산하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.
제9항에 있어서,
상기 컵 몸체는 원기둥형 컵 몸체이며, 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛은 상기 측정모듈의 저부로부터 외부를 향해 설치되고, 또한 상기 주파수 스위핑 방식의 음파송수신 유닛의 설치 위치는 상기 컵 몸체의 정중앙에 위치하며, 또한 상기 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기는 상기 마이크로컨트롤 유닛에 전기적으로 연결되어, 상기 컵 몸체 내의 상기 잔여 수량을 표시하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 수량 측정 기능을 갖는 컵 용기.