KR20190018094A - An appratus for measuring of weight using a photo sensor and method of measuring weight using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광센서를 이용하여 무게를 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 소자에서 발광되는 광을 수광소자에서 인식하는 광센서를 이용하여 무게를 측정하는 장치 및 이를 이용한 무게 측정 방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring weight using an optical sensor and, more particularly, to an apparatus for measuring a weight using an optical sensor for recognizing light emitted from a light emitting element in a light receiving element, .
종래 무게 측정에는 주로 로드셀이 사용된다. 로드셀의 표면에는 스트레인게이지가 붙어있으며, 스트레인게이지는 형태가 변하는 만큼 저항 값이 변하되며, 로드셀이 내보내는 전기신호에 영향을 끼치게되며, 이러한 수치변화로 무게를 측정하게 된다. A load cell is mainly used for conventional weight measurement. Strain gages are attached to the surface of the load cell. The resistance value of the strain gauge changes as the shape changes. The load cell influences the electrical signal.
그러나, 광소자를 이용해서 무게를 측정할 수 있는 방법들이 알려지지 않아, 광센서로 무게를 측정할 수 있는 방안에 대한 요구가 계속되고 있다. However, methods for measuring the weight using an optical device are unknown, and there is a continuing need for a method for measuring the weight with an optical sensor.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 광센서를 이용해서 무게를 측정할 수 있는 새로운 장치를 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a new device capable of measuring a weight using an optical sensor.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 광센서를 이용해서 무게를 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of measuring a weight using an optical sensor.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 In order to solve the above problems,
발광소자;A light emitting element;
상기 발광소자에 대향하고, 발광소장의 광이 직접 입사되는 수광소자; 및A light receiving element opposed to the light emitting element, the light emitting element being directly incident on the light emitting element; And
무게의 변화에 따라서 발광 소자와 수광 소자 사이를 상하로 이동하며, 발광 소자에서 수광소자로 입사하는 광의 차폐량을 변화시키는 광차폐 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치를 제공한다.And a light shielding member which moves up and down between the light emitting element and the light receiving element in accordance with the change of the weight and changes a shielding amount of light incident from the light emitting element to the light receiving element.
본 발명은 일 측면에서,The present invention, in one aspect,
발광소자에서 대향하는 수광소자로 광을 직접 입사시키는 단계;Directing light from the light emitting element to an opposite light receiving element;
무게의 변화에 따라서 발광 소자와 수광 소자 사이에서 광 차폐 부재를 상하로 이동시켜 발광 소자에서 수광소자로 입사하는 광의 차폐량을 변화시키는 단계; 및Changing a shielding amount of light incident on the light receiving element from the light emitting element by moving the light shielding member vertically between the light emitting element and the light receiving element according to a change in weight; And
상기 수광소자로 입사된 광량을 이용하여 무게를 측정하는 단계Measuring the weight using the amount of light incident on the light receiving element
를 포함하는 무게 측정 방법을 제공한다. And a weight measuring method.
본 발명에 있어서, 상기 광차폐 부재는 물체를 올려놓는 수평판; 상기 수평판을 지지하는 탄성 부재; 및 상기 수평판에 수직하며, 발광 소자와 수광소자 사이를 상하로 이동하는 광차폐판으로 이루어진다. In the present invention, the light shielding member may include a horizontal plate on which an object is placed; An elastic member for supporting the horizontal plate; And a light shielding plate perpendicular to the horizontal plate and moving up and down between the light emitting element and the light receiving element.
본 발명에 있어서, 상기 탄성 부재는 대향하여 위치한 발광 소자와 수광 소자의 상부에 지지되고, 수평판의 양측을 지지할 수 있으며, 상기 광차폐판은 대향하는 발광 소자와 수광 소자 사이의 틈새를 이동할 수 있다. In the present invention, the elastic member is supported on the light emitting element and the light receiving element disposed opposite to each other, and can support both sides of the horizontal plate, and the light shielding plate moves in a gap between the light emitting element and the light receiving element .
본 발명에 있어서, 상기 탄성 부재는 스프링 부재일 수 있다. In the present invention, the elastic member may be a spring member.
본 발명에 있어서, 상기 수광소자는 차폐판의 이동 경로, 바람직하게는 상하 이동 경로를 따라서 상하로 다수의 투광홀이 소정 간격으로 형성된 수광소자일 수 있다. 무게가 늘어나 차폐판이 하강할 경우, 차폐된 투광홀이 많아지면서 수광 소자에 수광되는 광량이 줄어들게 되며, 무게가 줄어들어 차폐판이 상승할 경우 차폐된 투광홀이 적어지면서 수광 소장에 수광되는 광량이 늘어나게 된다. 상기 수광소자는 투광홀을 통해서 입사되는 광량을 전류로 변환하는 수광 다이오드와 수광 IC를 포함할 수 있다. In the present invention, the light-receiving element may be a light-receiving element in which a plurality of light-transmitting holes are formed at predetermined intervals in the up and down direction along the movement path of the shielding plate, preferably the up-down movement path. When the shield plate is lowered, the amount of light received by the light receiving element decreases as the shielding plate is lowered, and when the shield plate is lowered, the amount of light received by the light receiving element increases as the shielding hole decreases . The light receiving element may include a light receiving diode and a light receiving IC for converting an amount of light incident through the light transmitting hole into a current.
본 발명에 있어서, 상기 발광 소자는 수광 소자에서 상하로 늘어선 다수의 투광홀들에 광을 집중시킬 수 있도록, 상하게 길게 연장된 슬릿을 가지는 발광 소자일 수 있다. 상기 발광소자는 발광 다이오드와 발광을 조절하는 IC를 포함할 수 있다. In the present invention, the light emitting device may be a light emitting device having slits extended vertically so that light can be focused on a plurality of light emitting holes arranged vertically in the light receiving device. The light emitting device may include a light emitting diode and an IC for controlling light emission.
본 발명은 발광 소자와 수광 소자를 이용하여 무게를 측정할 수 있는 측정 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 발광 소자와 수광 소자를 이용하여 무게를 측정할 수 있는 측정 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 방법과 장치는 무게에 따라서 수광되는 광량이 선형적으로 변하여, 수광되는 광량으로부터 쉽게 무게를 알 수 있다. The present invention provides a measuring device capable of measuring a weight using a light emitting element and a light receiving element. In addition, the present invention provides a measuring method capable of measuring the weight using a light emitting element and a light receiving element. In the method and apparatus according to the present invention, the amount of light received varies linearly according to the weight, and the weight can be easily determined from the amount of light received.
도 1은 본 발명의 실시에 따른 무게 센서의 일 방향 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시에 따른 무게 센서의 다른 방향 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시에 따른 무게 센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 무게센서에서 광이 방출되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시에 따른 무게 센서의 작동시, (a)는 무게가 가해지기 전의 상태의 단면도이며, (b)는 무게가 가해진 후의 상태의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 장치를 시뮬레이션으로 광차폐판의 움직인 거리에 따른 광출력을 측정한 것이다. 1 is a perspective view of a weight sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view in another direction of a weight sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a weight sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a state in which light is emitted from the weight sensor of the present invention.
Fig. 5 is a sectional view of a state before the weight is applied, and Fig. 5 (b) is a sectional view of the state after the weight is applied.
FIG. 6 is a graph showing the light output according to the moving distance of the light shielding plate by simulating the apparatus of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하게 도시되거나 설명된 영역도 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.The embodiments of the present invention described with reference to the drawings specifically illustrate an ideal embodiment of the present invention. As a result, various variations of the illustration, for example variations in the manufacturing method and / or specification, are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture. For example, a flattened or described area may also have characteristics that are generally coarse / rough and nonlinear. Also, the portion shown as having a sharp angle may be rounded. Thus, the regions shown in the figures are merely approximate, and their shapes are not intended to depict the exact shape of the regions, nor are they intended to limit the scope of the present invention.
도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이, 본원 발명의 무게 센서(10)는 직육면체 형태의 발광 케이스부(110), 상기 발광 케이스부(110)의 일측에 상하로 길게 형성된 발광 슬릿(120), 상기 발광 케이스부(110)의 내부에서 하단으로 연장된 발광 리드프레임(130)과, 상기 발광 케이스부(110)의 내부에서 발광 리드프레임(130) 표면에 실장된 발광 칩(140)과 발광 IC(150)을 포함하는 발광소자(100)를 가진다. 1 to 3, the
본원 발명의 무게 센서(10)는 상기 발광 케이스부(110)에 대향하여 수직하게 직립한 직육면체 형태의 수광 케이스부(210), 상기 발광 케이스부(110)의 발광 슬릿(120)에 대향하는 면에 상하로 소정 간격으로 형성된 다수의 투광홀(220), 상기 수광 케이스부(210)의 내부에서 하단으로 연장된 수광 리드프레임(230)과, 상기 수광 케이스부(210)의 내부에서 수광 리드프레임(230) 표면에 실장된 수광 칩(240)과 수광 IC(150)을 포함하는 수광소자(200)를 가진다.The
상기 발광소자(100)와 수광소자(200)는 발광 케이스부(110)과 수광 케이스부(210)의 하단을 연결하는 연결부(300)에 의해서 소정 간격으로 이격된 상태에서 일체를 이룬다. The
상기 발광 케이스부(110)의 상면과 상기 수광 케이스부(210)의 상면에는 원기둥 형태의 지지돌기(410)들이 소정 높이로 수직하게 형성되며, 상기 하부 지지돌기(410)에는 원통형 지지 스프링(420)의 하단이 삽착된다. 상기 지지스프링(420)에 의해서 질량을 재는 물체를 올려놓는 수평판(430)이 지지된다. 수평판(430)의 하단에는 지지스프링(420)에 접하는 위치에 상부 지지돌기(460)들이 소정 높이로 하향 수직하게 형성되며, 상기 상부 지지돌기(440)에 원통형 지지스프링(420)의 상단이 삽착된다.
상기 수평판(430)의 중간에는 하면에 수직하게 광차폐판(450)이 형성된다. 광차폐판(450)은 수평판(430)가 압착되지 않아 지지 스프링(420)이 최대길이를 가질 경우, 상기 투광홀(220)을 가리지 않으며, 수평판(430)이 무게를 재는 물체의 무게에 의해서 압착되어, 지지 스프링(420)이 길이가 짧아질 경우, 가려지는 투광 홀(220)의 갯수가 늘어나게 된다. A
상기 발광 케이스부(110)와 수광 케이스부(210)의 상부에는 지지 스프링에 지지된 수평판(430)이 흔들리지 않고 상하로 이동할 수 있도록 수평판 가이드부(500)가 형성된다. The horizontal
상기 수평판 가이드부(500)는 발광 케이스부(110)의 상면에 형성된 'ㄷ' 자 단면을 가지면서 소정 높이로 연장된 제1 가이드부(510)와 수광 케이스부(210)의 상면에 형성된 'ㄷ'자 단면을 가지면서 소정 높이로 연정되고, 제1 가이드부(510)에 대향하는 제2 가이드부(520)를 가진다. The horizontal
제1 가이드부(510)와 제2 가이드부(520)의 대향면에는 두개의 가이드홈(540)이 수직하게 형성되며, 수평판(430)의 양측에 형성된 가이드 돌기(440)가 끼워져 가이드된다. 제1 가이드부(510)와 제2 가이드부(520)의 상단에는 수평판(430)의 상승을 저지하기 위한 스토퍼 돌기(530)가 형성된다. Two
도 4에 도시된 바와 같이, 발광 소자를 발광시키면, 상하로 연장된 발광 슬릿을 통해서 광이 상하로 길게 퍼지면서 광이 방출된다. 방출된 광은 수광 소자에 상하로 일렬로 형성된 수광홀을 통해서 수광 소자로 입사된다. As shown in FIG. 4, when the light emitting device is made to emit light, the light spreads up and down through the light emitting slit extending upward and downward to emit light. The emitted light is incident on the light receiving element through a light receiving hole formed in a line up and down on the light receiving element.
도 5에서 도시된 바와 같이, 발광 소자가 발광된 상태에서 무게(W)를 가하면, 광차폐판(450)이 아래로 내려오면서 발광 소자에서 발광되는 광을 차폐하게 되며, 이로 인해 수광부에서 광이 입사되는 수광홀의 갯수가 줄어들게 된다. 이로 인해서, 수광부에 내장된 수광소자에 입사되는 광량이 줄어들게 되며, 도 6에서와 같이 수광량이 무게에 반비례하게 된다. As shown in FIG. 5, when the weight W is applied in a state in which the light emitting device is lighted, the
따라서, 무게에 따른 광량의 표준 데이터를 확보한 후, 입사되는 광량을 이용해서 무게를 측정할 수 있게 된다. Therefore, after the standard data of the amount of light according to the weight is secured, the weight can be measured using the amount of incident light.
10: 무게 센서
100: 발광부
200; 수광부
300: 연결부
430: 수평판
450: 광 차폐판
500: 가이드부10: Weight sensor
100:
200; The light-
300: connection
430: horizontal plate
450: light shielding plate
500: guide portion
Claims (10)
상기 발광소자에 대향하고, 발광소장의 광이 입사되는 수광소자; 및
무게의 변화에 따라서 발광 소자와 수광 소자 사이를 상하로 이동하며, 발광 소자에서 수광소자로 입사하는 광의 차폐량을 변화시키는 광차폐 부재;를
포함하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치. A light emitting element;
A light receiving element which faces the light emitting element and into which light of a small light emitting element is incident; And
A light shielding member which moves up and down between the light emitting element and the light receiving element in accordance with a change in weight and changes a shielding amount of light incident from the light emitting element to the light receiving element;
Wherein the weight measuring device comprises:
물체를 올려놓는 수평판; 및
상기 수평판에 수직하며, 발광 소자와 수광소자 사이를 상하로 이동하는 광차폐판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.The optical module according to claim 1, wherein the light shielding member
A horizontal plate on which an object is placed; And
And a light shielding plate perpendicular to the horizontal plate and moving up and down between the light emitting element and the light receiving element.
무게의 변화에 따라서 발광 소자와 수광 소자 사이에서 광 차폐 부재를 상하로 이동시켜 발광 소장에서 수광소자로 입사하는 광의 차폐량을 변화시키는 단계; 및
상기 수광소자로 입사된 광량을 이용하여 무게를 측정하는 단계
를 포함하는 광을 이용한 무게 측정 방법.Receiving light from a light-emitting element to an opposite light-receiving element;
Moving the light shielding member up and down between the light emitting element and the light receiving element according to a change in weight to change a shielding amount of light incident on the light receiving element in the light emitting element; And
Measuring the weight using the amount of light incident on the light receiving element
Wherein the weight is measured using a light source.
10. The method according to claim 9, wherein the light emitting element has slits elongated vertically, and a plurality of light transmitting holes are formed at predetermined intervals in the upper and lower portions of the light receiving element.
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- 2017-08-11 KR KR1020170102114A patent/KR102017276B1/en active IP Right Grant
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Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |