KR890002784B1 - 휴대용 디지탈 자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

휴대용 디지탈 자

제 1 도는 본 발명의 사시도.

제 2 도는 본 발명의 실시예시도.

제 3 도는 본 발명의 시스템 블럭도.

제 4 도는 제 3 도의 주요부분의 전자회로도.

제 4(a)도는 피이크 타이밍 검출기 회로도.

제 4(b)도는 기준펄스 발생기 회로도.

제 4(c)도는 발진 및 투광회로도.

제 4(d)도는 수광 및 발진회로도.

제 5 도는 제 4(a)도 회로의 각 부분의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 측정 헤더부 2 : 본체

3 : 측정관 4 : 고정용걸이

5 : 표시기 6 : 전원스위치

7 : 수광 및 발진회로 8 : 태양전지(Solor Cell)

9 : 버퍼 10 : 스피커

11 : 마이크 12 : 증폭기

13 : 피이크 타이밍 검출기 14 : 전자식 계수기

15 : 발진 및 투광회로 16 : 기준펄스 발생기

17 : 디코더, 구동회로(Decoder and Driving Circuit)

18 : 연산기 19 : 슬라이서

20 : 미분회로 21 : 비교기

C₁- C₅: 콘덴서 D_{1 -}D₂: 다이오드

LED : 발광다이오드 A₁-A₃: OP Amp

R₁- R₁₆: 저항 CdS : 광도전셀

본 발명은 측정길이가 계수기에 숫자로 표시되는 디지탈 자에관한 것으로, 특히 길이측정에 빛과 음성신호의 전송과 검출의 원리를 적용하므로서 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 휴대용 디지탈 자에 관한것이다.

일반적인 계수형 줄자는 어떠한 물체의 측정길이를 기계식 계수장치나 전자식 계수장치로 측정할 수 있게 되어있는데 이러한 기술은 이미 국내에서 실용신안출원 84-4653호와 84-6051호에서 소개된바 있고, 국외에 서는 일본공개 실용신안공보 소 55-181506호 및 57-94805호등에서도 이미 공지된 바 있다.

이러한 계수형 줄자는 측정길이를 즉시 확인 할 수 있는 장점이 있어서 종래의 테이프형 줄자 보다는 취급이 간편하다.

그러나 합성수지나 금속제의 얇은 테이프식 줄자를 사용하기 때문에 재질의 변형이 생길수 있고 고장이 나기 쉬운 결점이 있다.

또한 측정대향물체의 내경이나 수직 및 수형을 측정하는데 있어서도 취급하기가 불편하고 측정결과도 정확하지 못하였다.

본 발명은 상기한 바와같은 결점을 가지고 있는 종래 계수형 줄자보다는 길이 측정방법이 간단하고, 본 발명의 구성부품을 소형화 하므로서 보다 신속하게 길이를 측정할 수 있고, 기온이 매우 낮거나 높은 환경에서도 온도 보상의 효과를 갖고 있으므로 정확한 측정이 가능한 것이다.

이하 본 발명의 구성 및 작용효과는 예시도면에 의거 상세히 설명 하면 다음과 같다.

본 발명은 전자식 계수기(14), 와 표시기(5), 전원스위치(6)등을 구비하고 있는 디지탈식 줄자에 있어서, 공지의 태양전지(8)에 의해 구동되는 수광 및 발진회로(7)와 공지의 버퍼(9), 소형스피커(10)등이 결합된 측정헤더부(1)가 로드안테나형의 속이 비어있는 원통형의 측정관(3)의 끝에 설치되고, 보턴식 전원스위치(6)에 상호연결되는 발진 및 투광회로(15)는 공지의 연산기(18)에 기준펄스 발생기(16)는 공지의 전자식 계수기(14)에 각각 연결되며, 스피커(10)에서 오는 음성신호를 받는 마이크(11)에 그 신호를 증폭하는 증폭기(12)와 증폭된 신호의 피이크 타이밍 신호를 검출하는 피이크 타이밍 검출기(13), 연산기(18)가 직렬로 전자식 계수기(14)에 연결됨과 동시에 전자식 계수기(14)는 디코더 및 구동회로(17)에 연결되어 표시기(5)에 그 결과가 나타나도록 하는 본체(2)등으로 구성됨을 특징으로 하고 있다.

제 1 도는 본 발명의 적용된 디지탈 자의 사시도로써, 종래의 계수형 줄자와는 달리 일반적으로 휴대용 만년필 정도의 크기 내지 이와 유사한 형태로 형성되는 본체(2)와 공지의 태양전지(8)을 전원으로하여 발진동작을 하고 본체의 발진 및 투광회로(15)에서 오는 광신호를 음성신호로 응답하는 수광 및 발진회로(7)로 구성되는 측정헤더부(1)가 로드안테나를 응용하여 길이를 측정시 신축 자재하게 할 수있는 원통형 도파공간을 갖는 측정관(3)의 끝에 설치되어 있다.

본체 (2)의 내부에는 제 3 도의 점선부분에서 도시하고 있는 전자회로 구성부품들이 내장되어 있으며 측정할때 보턴식 전원스위치(2)를 누르면 측정결과가 표시기(5)에 숫자로 즉시 나타나게 한것이다.

그리고 본체(2)의 모양은 휴대하기 간편하게 만년필이나 기타 여러가지 형상으로 할 수 있으며 공지의 고정용 걸이(4)를 사용하여 움직이지 않게 포켓트등에 간단히 휴대할 수 있다.

또한 측정관(3)의 재질은 스테인레스나 빛의 손실은 적게하는 특수한 재료를 사용하고 측정관(3)의 길이는 1M-3M내외이며, 사용할때는 제 2 도와 같이 뽑아서 사용하고 사용하지 않을때는 접어서 본체(2)안에 내장 되게하며 사용중에는 빈공간을 도파할 수 있는 것이다.

제 2 도는 본 발명의 일실시예를 나타내는 것으로서 피측정물의 길이가 가령 15.2CM라고 할때 그림과 같이 측정관(3)를 충분히 늘린후에 전원스위치(6)의 보턴을 누르는 순간 발진 및 투광회로(15)에서 발생된 빛의 신호가 측정관(3)내부로 전파되어 헤드부(1)에 있는 수광 및 발진회로(7)에 도착되고 이어서 도착된 및의 신호는 구동으로 음성 신호가 발생되어 측정관(3)의 도파로를 따라 음성신호가 다시 되돌아와서 본체(2)에 내장되어 있는 마이크(11)에 도달되어 표시기(5)에 그 결과가 나타나게된다.

이에관한 상세한 측정과정은 제 3 도의 본 발명의 전체적인 시스템블럭도를 가지고 상세히 설명하기로 한다.

먼저 측정하고자 하는 경우 제 2 도의 실시예시도와 같이 측정관(3)를 충분히 늘력 측정관(3)의 끝단의 탐침이 피측정물체에 고정되어 있는 상태에서 스위치(6)의 보턴을 누르면 발진 및 투광회로(15)에서 빛이 발생되며 동시에 기준펄스 발생기 회로(16)가 동작되어서 이순간부터 계수기(14)는 계수하기 시작하고 스위치(6)는 오픈된다.

이어서 발진 및 투광회로(15)에서 발생되는 빛의 신호는 측정관(3)의 내부관을 타고 헤드부(1)의 수광 및 발진회로(7)에 도착되고 이 빛의 신호는 버퍼(9)를 통해스피커(10)에서 음성신호로 변환된 후 본체(2)에 내장되어 있는 마이크(11)와 같은 음성검출장치에 도착하는 것이다.

이때 음성신호 전파속도 340M/초이므로 음성신호가 검출되는 시간을 연산하여 "거리=속도×시간"의 공식에다 시간값을 대입하면 원하는 측정치를 알게되는 것이다.

즉 마이크(11)에 연결되어있는 피이크 타이밍 검출기(13)는 제 4(a)도에 도시된 바와같이 슬라이서(19), 미분회로(20), 비교기(21)등으로 구성되고 여기서는 제 5 도에서 설명하는 파형과 같이 일정한 크기의 피이크 타이밍 신호를 검출하게 되고, 본체(2)의 길이(예를들어 제 2 도와 같이 10cm)와, 음성의 속도 340M/초를

로 한결과치와 거리=속도×시간의 공식등을 기억하는 기억소자와 피이크 타이밍신호의 검출결과와 기준펄스 발생기(16)의 작동후 계수되는 값을 비교하여 연산하는 연산소자로 구성되어 있는 연산기(18)의 결과장치는 펄스신호형태로 계수기(14)에 인가된다.

계소장치(14)내의 비교기에서 기준펄스와 측정펄스 신호를 비교한 후에 범용2진계수기(Binary Counter)에서 계수한다.

일반적으로 공지의 전자식 계수장치(14)는 비교기와 2진 카운터로 구성이 되고 여기에 디코더 및 구동기(17)가 연결되어 LCD와 같은 표시장치에 그 결과치가 나타나게 되어있다

제 4 도는 본 발명의 시스템 블럭도를 나타내는 제 3 도의 주요구성 부분에 대한 상세한 전자회로를 나타낸것으로서, 제4(a)도는 피이크 타이밍 검출기 회로도(13)로서, OP앰프 A₁의 입력측에 바이어스 저항 R₁과저항 R₃, R₄가 연결이 되고 출력단에는 다이오드 D₁, D₂로 이루어진 슬라이스회로(19)와, 커플링 콘덴서 C_1,입력저항 R₅와 저항 R₆, 컨덴서 C₂로 이루어진 미분회로(20)와 입력단에 저항 R₇, R₉궤환회로인 저항 R₈콘덴서 C₄와 OP 앰프 A₃및 저항 R₁₀으로 이루어진 비교기 회로(21)등으로 구성되어 있다.

이회로의 신호 흐름을 살펴보면 제 5 도에서 보는 바와 같이 입력 A점에 들어오는 파형의 윗부분이 다이오드 D₁, D₂를 거치면서 나오는 출력은 B점에서는 제5(b)도와같이 클리핑(Clipping)되는 신호가 되고 이 신호는 제 4(a)도와 같은 미분회로(20)를 통하여 시간에 따라서 미분이 되어지며 이에관한 파형은 제 5(c)도와 같은 파형이 된다.

이 출력신호는 비교기회로 (21)에 입력되어 D점의 파형이 제 5(d)도와 같이나타나게 된다.

제4(b)도의 회로는 기준펄스 발생기 회로(16)로서 NAND게이트에 스위치를 온할때 입력되는 신호와 콘덴서 C₅에 충전된 신호가 입력되고 이 게이트의 출력은 저항 R₁₁과 계수기(14)에 인가된다.

또한 제4(c)도는 발진 및 투광회로(15)로서 NAND게이트, 트랜지스터 Q₁, 저항 R₁₂~R₁₄, 콘덴서 C₆및 발광다이오드(LED)로 구성되어 지며 스위치(6)를 온시키는 순간 콘덴서 C₆와 스위치 입력의 하이레벨 신호가 NAND게이트에 인가되어 게이트 출력은 로우레벨로 나타나서 트랜지스터 Q₁이 작동되지 않으나 보턴스위치(7)를 오프하는 순간에는 NAND게이트에는 로우레벨이 인가되고 게이트 출력은 하이레벨이 되어 트랜지스터 Q₁이 동작된다.

따라서, 트랜지스터 에미터에 연결된 발광다이오드(LED)가 동작되므로 그 빛이 발광되어 제4(d)도에 있는 광도전셀(Cds)에 입사된는 것이다.

제4(d)도는 수광 및 발진회로 (7)를 나타낸것으로서 광도전 셀(Cds)과 저항 R₁₅,R₁₆, 콘덴서 C₇및 AND게이트로 구성되고 광도전 셀(Cds)에 발광다이오드(LED)에서 나오는 빛과 (하이레벨신호)콘덴서 C₇에서 충전되어 있는 하이레벨 신호가 동시에 입력될때 AND게이트출력에 하이레벨 신호가 출력된다.

이이서 신호는 안정한 동작을 유도하는 완충 증폭기인 버퍼(9)를 지나 스피커(10)를 작동시키므로서 음성신호가 발생되는 것이다.

참고로 본 발명에 도시되어 있지 않는 공지기술인 전자식 계수기(14)와 디코더 및 구동회로(17), 포시기(5)의 구성 및 작용관게에 대해서 살펴본다.

본 발명에 사용할 수 있는 계수기는 MSI(Medium Scale Integration)형의 카운터이며 사용되는 모델은 MC4016과 MC4018과 같은 다운카운트형의 종속접속이 가능한 카운터를 사용할 수 있다.

필요에 따라서는 4자리의 2진카운터와 4비트의 디코더 및 드라이버로 구성할 수 있고 기준시간은 1.0MHZ의 수정발진기를 사용하여 정확하게는 0.1,1,10초등의 시간 간격을 얻을수 있으나 여기에서는 전원주파수 60HZ를 60으로 나누어 1초에 1개의 펄스를 얻고 이를 10분주, 6분주하여 초단위 시간정보를 얻을 수 있게한다.

전자식 계수기(14)에 공급되는 하이 또는 로우레벨의 디지탈 신호에 의해 공급되는 신호는 2진계수기에서 계수된 후에 디코더 및 구동회로(17)에 4비트로 된 계수신호를 출력하게 되고 이출력신호에 의해 발광다이오드(LED)로 구성되어 있는 표시장치(5)에 2진 계수신호를 10진수로 표시하도록 디코딩하므로서 연산결과에 따른 펄스숫자 만큼 표시장치(5)에 측정결과치가 표시되는 것이다.

특히 2진 계수기는 1자리, 10자리, 100자리, 1000자리에 따라 각각 4개의 세그먼트로 구성되어 있다.

또한 본원의 본체(2)와 측정 헤머부(1)에 내장되는 모든 전자부품은 소형의 집적회로(IC)로 구성할 수 있다.

또한 본 발명에서는 측정용 줄자대신에 로드안테나형 측정관(3)를 사용하므로서 줄자가 구부러지거나 변형될 우려가 없고, 심한 온도차에 따른 측정관(3)의 변형이 없기 때문에 정확한 측정이 가능하다.

또 본 발명에 사용되는 전자회로의 온도상승에 따른 방열을 위해서 필요한때는 온도보상회로를 따라 채용하여 안정한 상태에서 IC회로가 동작하게 하므로서 오동작을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 종래의 측정방법과 달리 빛과 음성이 안테나형 측정관(3)내로 도파하게 하여 음성신호의 도달시간을 측정하므로서 정확한 측정치를 계수할 수 있고 수직 및 수평으로 된 물체나, 측정이 곤란한 부분 및 온도차가 심한 환경조건에서도 쉽고 정확하게 측정할 수 있으며, 또한 구성부품을 IC화 하여 소형화 할 수있고, 로드안테나의 기능을 최대로 활용할 수 있어서 휴대가 간편한 휴대용 디지탈 자인 것이다.

Claims (3)

1. 공지의 전자식 계수기(14)와 표시기(5), 전원스위치(6)등을 구비하고 있는 디지탈 줄자에 있어서, 공지의 태양전지(8)에 의해 구동되는 수광 및 발진회로(7)와 버퍼(9), 소형스피커(10)등이 결합된 측정헤더부(1)가 측정관(3)끝에 설치되고, 전원스위치(6)에 상호 연결되는 발진 및 투광회로(15)와 기준펄스발생기(16)는 연산기(18) 및 전자식 계수기(14)에 각각 연결되며, 공지의 마이크(11) 및 증폭기(12), 피이크 타이밍 신호 검출기(13)를 연산기(18)에 직렬로 연결한 후 전자식 계수기(14), 디코더 및 구동회로(17), 표시기(5)를 직렬로 연결 구성함을 특징으로 한 휴대용 디지탈 자.
2. 제 1 항에 있어서, 피이크 타이밍 검출기(13)는 OP 앰프 A₁의 입력단에 저항 R₁-R₄가 연결되고 출력단에는 다이오드 D₁, D₂로 이루어진 슬라이스회로(19)와, OP앰프 A₂의 입력단에 콘덴서 C₁, C₂및 저항 R₅, R₆로 이루워진 미분회로(20)와 OP앰프 A₃의 입력단에 저항 R₇-R₉, 콘덴서 C₄출력단에는 저항 R₁₀등으로 이루워진 비교기 회로 (21)로 연결 구성됨을 특징으로 하는 휴대용 디지탈 자.
3. 제 1 항에 있어서, 발진 및 투광회로(15)는 저항 R₁₂, 콘덴서 C₆와, NAND게이트와 베이스에 저항 R₁₃, 콜렉터 R₁₄, 에미터에 발광다이오드(LED)가 각각 연결되어있는 트랜지스터 Q₁으로 구성되고, 수광 및 발진회로(7)는 광고전셀(Cds)과 저항 R₁₅,R₁₆콘덴서 C₇, AND게이트로 구성됨을 특징으로 하는 휴대용 디지탈 자.

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