KR910004438B1 - 알람시계 혹은 타이머용 알람중단장치 - Google Patents

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패쿼 로타르
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브라운 아크티엔 게젤샤프트
에르. 아인젤레 · 게. 바우츠
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Abstract

내용 없음.

Description

알람시계 혹은 타이머용 알람중단장치
제 1 도는 본 발명에 따른 알람중단장치의 일실시예를 도시한 블록도.
제 2 도는 제 1 도의 알람 중단장치의 동작 모드를 설명하기 위한 펄스 파형도.
제 3 도는 제 1 도중 정류기 및 미분기부, 신호지연부 및 임계값 스위칭부의 일실시예에 대한 개략도.
제 4 도는 제 1 도중 스위칭부, 온-오프 제어부 및 턴오프부의 일실시예에 대한 개략도.
제 5 도는 제 1 도중 송신부와 수신부의 일실시예에 대한 개략도.
제 6 도는 본 발명에 따른 알람중단장치에 사용된 시계하우징부를 도시한 도면.
제 7 도는 본 발명에 따른 알람중단장치용 초음파 수신기의 일실시예를 도시한 도면.
제 8 도는 제 7 도의 초음파 수신기와 함께 작동하는 초음파 송신기의 일실시예에 대한 개략도.
제 9 도는 초음파 송수신기로서 작동하는 단일 조립체의 제 1 실시예에 대한 개략도.
제 10 도는 초음파 송수신기로서 작동하는 단일 조립체의 제 2 실시예에 대한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1：반사기 2：송신기
3：수신기 4：필터증폭기
5：정류기 및 미분기부 6：신호지연부
7：임계값 스위칭부 8：단발 멀티바이브레이터,
11：턴오프 소자 12：신호 발생기
14：신호 장치
본 발명은 알람시계 혹은 타이머에 사용되는 알람중단장치에 관한 것이다.
음향 알람신호를 발송하는 알람시계 혹은 타이머 등에 내장된 종래의 알람장치는 사용자의 손 예컨대 키 또는 로커(rocker)에 의해 동작될 이동식 제어소자에 의해 턴오프되었다. 독일연방공화국 실용신안 제 DE-GM 78 27 708호에는 거의 전폭에 걸쳐 신장되는 로커 스위치가 하우징 윗면에 제공된 알람시계가 기재되어 있다.
독일연방공화국 실용신안 제 DE-GM83 12 662호에는 알람신호를 인터럽팅하기 위한 제어장치는 이동식은 아니지만, 터치되었을 때 예컨대, 손가락끝이 시계에 닿았을 때 인터럽트될 알람 신호를 발생하는 2개의 센서를 포함하는 알람시계가 기술되어 있다. 이러한 장치에 있어서, 터치반응 센서는 간단한 금속선(독일연방공화국 특허 제 DE-GM 83 12 662호에 기술된 금속선)일수도 있고 또는 하우징에 입혀진 도전성 에나멜 코팅일수도 있다. 그러나, 이러한 장치에서도 사용자 알람신호를 인터럽트하기를 최소한 원한다면 알람시계에 손을 대어야 한다.
독일연방공화국 특허 제 DE-Ps 34 04 252호에 기재된 전자식 알람장치에 있어서는 사용자가 음성으로 제공하는 음향신호로써 상기 알람신호를 인터럽트 하거나 취소할 수 있으므로, 알람장치에 손을 댈 필요가 없다. 이같은 알람장치에 있어서는, 음성으로 형성된 음향신호가 마이크로폰, 필터/증폭기 유닛 및, 정류기로 구성된 수신 및 신호 성형 회로망에 의해 수신되고, 이 회로망의 출력은 대응 레벨의 신호가 존재할 때 비안정 상태로 가변시키는 단발 멀티바이브레이터(one-shot multivibrator)의 입력단에 인가된다. 상기 비안정 상태의 가변에 의해, 단일 클록 회로의 입력에서 신호가 변경되고, 상기 회로는 알람신호 변환기용 구동 신호의 전달을 중지시킨다. 따라서, 전류를 절약하기 위해서는 마이크로폰과 필터/증폭기 유닛은 알람신호 전달을 개시한 후까지 전압공급원에 접속되지 않는다.
이같은 알람장치는 고역통과필터와 저역통과필터를 상기 회로내에 첨가함에도 불구하고, 실질적으로 1,000Hz(음성의 기본음색범위)범위의 주파수만이 증폭되므로, 여러음향원에 의해 야기된 배경잡음이 수면중인 사람이 깨기전에 웨이크-업(wake-up)신호를 중단시킬수도 있는 단점을 갖고 있다.
이 알람장치는 사용자에 의해 제공된 음향신호가 다른 사람을 깨울수도 있는 또다른 단점을 갖고 있다. 제 DE-OS 30 40 751호의 무접점 스위치는 적외선 송수신 장치와 함께 동작하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 반사광 장벽처럼 구성된 종래의 송수신장치는 시계용 알람중단장치에 그 사용이 적합치 않다. 왜냐하면, 이와 같은 타입의 알람중단장치의 작동 범위내에 존재하는 베개 또는 수면중인 사람과 같이 다수의 대상물이 상기 알람중단장치를 자동으로 턴오프할 수도 있기 때문이다. 이미 알려진 바 있는 알람시계 또는 타이머용 무접점 스위치를 사용하면, 송수신 장치의 작동범위에서 적외선 방사를 다소 반사시키는 대상물은 모두 제거하거나 또는 시계의 위치를 적절히 선택해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 손에 의해 동작되지 않고, 저전력을 유지하면서 간섭동작을 제공하고, 특정의 위치선택을 고려하지 않아도되고, 알람신호를 턴오프하는데 필요한 정량에 의해 방안에 있는 사용자 이외의 다른 사람을 우발적으로 깨우는 일이 없는 알람시계 혹은 타이머용 알람중단장치를 제공하고자 하는 것이다.
이같은 본 발명의 목적은 특허청구의 범위 제 1 항에 기재된 내용에 따른 알람시계로 달성된다.
본 발명에 따르면, 알람중단장치의 수신 및 신호 성형회로망은 적외선 모션 검출기(infrared motion detection)처럼 구성된다. 이 검출기는 수신기를 통해 예컨대 사용자 손에 의해 방출된 열방사를 검출할 수도 있고, 또는 이 검출기는 예정된 주파수로 전송되는 송신기가 제공되고 적외선 방사가 예컨대 사용자손에 의해 반사되는 송수신 장치처럼 구성될 수도 있다. 송신기가 제공되면, 알람중단장치는 반사모션검출기처럼 동작한다. 본 발명에 따르면, 상기 알람중단장치의 수용범위내에서의 모션에만 응답하고, 필터증폭기와 임계값 스위칭부 이외에 정류기 및 미분기부도 포함한다.
본 발명의 알람중단장치는 적외선 수신기 또는 적외선 송수신기 대신에 초음파 송신기 및 초음파 수신기를 사용할 수 있다. 반사된 초음파의 강도 변화를 평가하는 것 이외에도, 상기 초음파 수신기는 송신된 신호와 수신된 신호간에 발생하는 도플러 시프트를 평가할 수 있다. 왜냐하면, 초음파 범위내에서 움직이는 신체 일부분 때문에 발생하는 주파수 시프트가 적외선 방사범위에 비해 무시할 정도로 작은 값이 아니기 때문이다.
바람직하게도, 미분기부는 자체 출력단자에 직렬로 또는 병렬로 접속되는 신호지연부를 갖는다. 상기 신호지연부는 알람신호가 울렸을 때 잠이 깰 사람이 반수면 상태에서 행한 무의식속의 행동에 의한 또다른 알람 울림을 인터럽트하는 것을 못하게 한다. 따라서, 제공된 웨이크-업 신호의 주기가 사람이 수면상태에서 완전히 일어나는 것을 보장하기 충분한 시간이 되게끔, 상기 지연주기는 선택되어야 한다. 따라서, 알람중단장치는 예정된 시간이 경과한후까지 서비스에 대해 완전한 준비를 이룰 수 없다.
신호지연부는 필터증폭기로부터 분리되었기 때문에, 필터증폭기의 동적 범위는 또다른 자동이득제어의 필요성을 제거하기 위해 정류기 및 미분기부의 유리한 설계치수만큼 증가될 수 있다. 움직이지 않는 물체로부터 발생하는 시정수 반사신호에도 불구하고, 필터증폭기가 아주 극히 드문 경우에만 움직이지 않는 물체에 의해 포화상태로 구동된다는 사실이 실험에 의해 밝혀졌다. 이와 대조적으로, 필터증폭기내에 신호지연부를 배열하면 복잡한 이득 제어가 필요할 수도 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 알람중단장치가 설치된 타이머 또는 알람시계에 대한 블록도이다.
제 1 도에 도시된 조립체는 독일연방공화국 특허 제 DE-Ps 34 04 252호에서 알려진 바와 같은 알람중단장치와 부분적으로 동일한 기능을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 알람중단장치는 모션 검출기로서 작동하는 것이지 음성 감지식 스위칭 장치로서 작동하는 것은 아니다. 알람중단장치의 동작모드는 제 2 도에 도시된 펄스파형도와 연관해서 후술하겠다.
참조번호(1)는 송신기(2)에 수면상태에서 깬 사람의 손으로부터 방출된 적외선 복사에 대한 비고정식 반사기를 나타낸다.
단자(U)에서는 전 전지전압이 존재한다. 전지전압은 단자(U)로부터 시계장치(14), 신호발생기(12), 램프구동기(9) 및 단발 멀티바이브레이터(9)에 공급된다. 전지 전압이 모든 부품(8, 9, 12, 14)에 공급되어도, 시계장치(14)만이 작동상태에 있으므로 전지전류가 흐른다. 수동식 스위치(18)가 폐쇄될 때, 시계장치(14)에 포함된 자동 수면해제장치(소위, 자동 웨이크-업 장치라 함)는 작동 가능한 위치에 있게 된다. 시계장치(14)내의 시간이 설정된 웨이크-업 시간에 이르렀을 때, 상기 시계장치에 제공된 제 2 스위치(도시되지 않았음)가 폐쇄되는데, 이 스위치는 상기 스위치(18)와 직렬로 접속되어 있다. 제 2 스위치가 폐쇄되면(제 2 도에서 시간 t1), 시간장치(14)가 웨이크-업 신호(A)를 신호 발생기(12)에 공급한다.
이 신호 발생기(12)는 웨이크-업 신호(A)를 수면중인 사람을 깨우기 위해 가정된 음향신호(A')로 변환한다. 이 웨이크-업 신호(A) 또는 가청범위내의 주파수를 갖는 개별펄스들의 쇼트 펄스(short pules)열로 구성된다. 짧은 시간 경과후, 제 1 펄스열은 제 2 펄스열을 수반한다. 이 펄스열들은 잠이 깬 사람이 알람중단장치를 트립할때까지 혹은 집적회로가 예컨대 128초후에 상기 알람중단장치를 자동적으로 턴 오프하여 웨이크-업 신호를 인터럽트할때까지 계속 전송된다.
알람중단장치를 작동시키기 위해서, 상기 웨이크-업 신호(A)는 제어다이오드(19)와 다이오드(20)를 통해 온-오프 제어부(13)(제 4 도에 도시됨)에 공급된다. 또다른 제어다이오드(42)와 충전 캐패시터(41)를 경유해서, 상기 제어부(13)는 온 신호를 생성하며, 이 온 신호는 캐패시터(41)의 충전 특성과 일치하는 시간(t1)에서는 "0"값이고 시간(t2)까지 최대 전압값에 이르는 신호이다. 시간(t2)에서 얻어진 전압값은 트랜지스터(64)(제 4 도 참조)의 통전을 야기시킨다(출력신호 C). 턴 오프 소자(11)에 결합된 트랜지스터(38)는 계속 통전되지 않고 있으며, 후술된 시간(t4)까지 인에이블되지 않는다.
저항(43)을 통해 스위칭부(15)의 직렬 트랜지스터(44)로 전달된 출력신호(C)는 직렬 트랜지스터(44)가 시간(t2)에서 전지전압(U)를 공급할 수 있게 한다. 결론적으로, 부품들(2, 3, 4, 5, 6 및 7)은 시간(t2)까지 신호(D)(전지전압 U를 공급한 신호)를 수신하지 않는다. 상기 시간이 온 된 이후부터, 송신기(2)는 베개 또는 수면중인 사람 그 자체에 의해 반사 수신기(3)에 의해 검출되는 펄스를 발행한다(출력신호 E). 검출된 신호(E)는 필터증폭기를 거쳐 신호(M)로서 정류기 및 미분기부(5)에 공급되는데, 통과폭은 송신펄스 순환 주파수로 조절된다. 상기 정류기부에서, AC전압 송신신호는 상기 강도가 증가하는 만큼 증가시키는 DC전압으로 변환된다.
제 3 도에는 정류기 및 미분기부(5)가 신호지연부(6) 및 임계값 스위칭부(7)와 함께 도시되어 있다. 신호(M)는 캐패시터(27)를 거쳐 2개의 다이오드(28,29)로 전달된다. 2개의 다이오드(28, 29)는 신호(M)를 정류하는 배전압 회로를 형성하기 위해 캐패시터(27, 31)과 협동한다. 정류된 신호(M)은 병렬 저항(30)을 통해 재충전이 가능한 캐패시터(31)를 충전시킨다. 상기 정류기 다음에는 캐패시터(32)와 저항(33)으로 구성된 미분기가 접속된다.
이 미분기는 알람중단장치가 신호(E)의 강도가 아닌 신호(E)의 수신시간변동에 응답하게 한다. 이것은 정류기 및 미분기부(5)의 출력신호(P)가 반사기(1)의 모션속도에 대한 함수이며, 미분기(32, 33)의 차단 주파수가 클록(송수신 장치가 수신한 클록)의 방향에서 반사기(1)의 최소 접근 속도를 결정한다는 것을 의미한다.
필터증폭기(4)와 본 발명에 따른 정류기 및 미분기부(5)의 구성소자들을 조절하므로써, 동적범위의 확장이 상기 구성소자들로부터 유도된 신호(E)와 신호(P)를 증폭할 때 실행가능하다.
동적 범위의 확장결과에 따라, 상기 증폭기 입력단자의 전압이 상기 증폭기를 포화상태로 구동시키는 극히 희귀한 경우에만 정적 반사기가 존재할 가능성이 야기된다.
동적 범위의 확장 동기를 설명하기 위해 하기와 같은 파라미터를 유도했다.
Ue(신호 E)：필터증폭기(4)의 입력펄스진폭
Ua(신호 M)：필터증폭기(4)의 출력펄스진폭
T：신호 M의 출력펄스주기
Ta：캐패시터(31)(제 3 도)의 충전시간상수
Te：캐패시터(31)의 방전시간상수
To：송신기(2)의 펄스반복간격
N：송신기(2)의 송신펄스 수
Uc：캐패시터(31)에서의 정류전압
시간에 따른 순간값 Uc(t)은 다음과 같은 함수이다.
Uc(t)=Ua×(1-exp T×N(t)/Ta)
만약, Ta, Te≫To이면, 정류기 전압(Uc)의 평균값(Uc＞은 다음과 같이 작동가능한 상태가 된다.
〈Uc〉=Ua×T/To
이것으로부터 출력펄스 진폭(Ua)의 제한(필터증폭기 4의 증폭)이 이미 발생했을지라도 상기(Uc)값이 계속 증가한다는 것을 알 수 있으며, 이러한 증가는 출력펄스주기(T)가 증가하기 때문이다.
이와 같은 출력펄스주기(T)의 증가는 필터증폭기(4)가 미분효과(상기 출력펄스주기가 입력펄스 진폭의 증가와 더불어 증가하는 것에 기인하는 효과)를 갖기 때문이다. 상기 입력펄스 진폭의 증가는 필터증폭기(4)가 이미 완전히 포화되었을 때에도 발생하여, 상기 출력진폭(Ua)의 또다른 증가를 방지한다.
신호(E)로부터 유도된 펄스신호(P)는 시간(t1)에서부터 일찍 발송된 음향 웨이크-업 신호(A')의 전달을 인터럽트 하기 위한 시간지연없이 사용될 수도 있다. 그러나 본 발명은 펄스신호(P)가 턴 오프될 웨이크-업 신호(A)를 야기시키기 이전에 예정된 휴지시간의 경과에 기인한 신호(P)의 지연을 제공한다. 그 이유는 2가지이다.
그중 하나는 웨이크-업 신호 때문에 수면상태에 있는 사람이 움직이게 될 수도 있는데 예컨대, 수면상태에서 깨는 상태로 옮겨가는 도중에 침대에서 돌아눕게 될 수도 있다. 이와 같은 움직임에 의해 사람이 완전히 깨기전에 알람중단장치가 턴오프 될 수도 있다. 결론적으로, 또다른 알람이 울리지 않게 되어, 잠이 깰 상태에 있는 사람이 다시 수면상태에 놓이게 될 수도 있다.
나머지 하나는, 시간(t1)에서, 캐패시터(31)(제 3 도 참조)의 전지전압(D)이 방전되는 것이다. 충전동작 초기에 발생하는 충전전류 서어지는 신호 중단장치를 활성화시키고 웨이크-업 신호(A)의 발송을 인터럽트하는 신호와 맞먹는 신호(P)를 미분기(32,33)에서 충분히 발생시킬 수도 있다. 이와 같은 일을 방지하기 위해, 신호지연부(6)는 캐패시터(31)를 충전시키기에 충분한 휴지시간을 공급하며, 수면중인 사람이 확실하게 깰 수 있는 최소의 웨이크-업 펄스열을 제공한다.
제 1 도에서, 신호지연부(6)는 부품들(3, 4, 5, 7, 8)를 구비하는 신호 프로세싱 체인과 직렬로 접속된다. 제 2 도에 따르며, 신호지연부(6)는 시간(t3)(신호 F)까지 인에이블되지 않는다. 지연시간 또는 휴지시간은 t3-t2로 얻어진다. 이와 마찬가지로, 임계값 스위칭부(7)는 신호지연부(6)에 접속되므로 시간(t3)까지 입력되는 웨이크-업 신호의 인터럽트 신호를 처리할 수 없다. 따라서, 알람중단장치의 작동가능 동작범위는 신호(G)가 시간(t3)에서 온된 이후부터이다.
만약 웨이크-업 신호(A)에 의해 잠이 깬 사람이 또다른 웨이크-업 신호(A)의 발송을 인터럽트 하기를 원한다면 반사기(1)의 역할을 하는 손을 송신기(2)에 의해 방출되는 송신 펄스의 동작범위내로 간단히 이동시키면 된다. 송신 펄스의 방사선 필드가 침대에 있는 사람에게까지 미치므로 시계를 향해 손을 내밀어 스위치(18)를 작동시킬 필요가 없다. 임계값 스위칭부(7)는 어떤 웨이크-업 신호(A)가 인터럽트된 것인지를 결정하는데 필요하다.
임계값 스위칭부(7)의 출력펄스(H)는 단발 멀티바이브레이터(8)로 인가되어, 시간(t4)에서 멀티바이브레이터를 비안정 상태로 스위칭한다. 단발 멀티바이브레이터(8)의 스위칭은 웨이크-업 신호(A)의 전달을 인터럽트한다. 왜냐하면, 상기 단발 멀티바이브레이터(8)의 출력신호가 부품(9와 11)에 인가되는 것 이외에 시계장치(14)내의 집적회로에도 인가되어 신호 발생기(12)에서 음향신호(A')를 발생하는 구동펄스의 전달을 인터럽트하기 때문이다. 시계 앞면을 비추는 램프(10)는 램프 구동기(9)를 통해 턴온된다(출력신호 K). 시간(t4)에서, 램프(10)는 턴온 되는 동시에 단발 멀티바이브레이터(8)를 스위칭 한다. 시간(t6)에서, 램프(10)는 단발 멀티바이브레이터(8)가 안정상태로 복귀할 때 턴오프된다. 따라서, 램프가 온되는 시간주기는 시간(t4)에서, 시간(t6)까지 지속되는 단발 멀티바이브레이터(8)의 비안정 상태주기에 의해 결정된다.
제 1 도와 제 4 도에 도시된 바와 같이, 신호(Ⅰ)는 턴오프 시간(11)에도 공급된다. 턴 오프 소자(11)는 트랜지스터(30), 베이스 저항(40) 및 콜렉터 저항(39)으로 구성된다. 공통 에미터 트랜지스터(38)는 온-오프 제어부(13)의 공통 베이스트랜지스터(64)에 접속된다. 시간(t4)에서, 신호(Ⅰ)의 리딩 에지는 트랜지스터(38)의 통전을 야기시킨다. 트랜지스터(38)가 동전될 때, 캐패시터(41)는 콜렉터 저항(39)을 통해 방전한다. 시간(t5)에서, 신호(B)의 전압값은 로우값으로 떨어져서 트랜지스터(64)가 트랜지스터(64)와 함께 오프상태가 된다. 이로 인해 시간(t5)에서, 전지전압(D)이 부품(2, 3, 4, 5, 6, 7)인가되지 않는다. 이것은 스위칭부(15)가 신호(B)를 통해 턴온되고(시간 t2), 시간(t5)에서 신호(Ⅰ)로부터 유도된 신호(L)를 통해 턴오프된다.
따라서, 휴지상태에 있던 알람중단장치는 전지전압(D)공급에 의해 전술한 바와 같이 스위치(18)를 폐쇄시켜 다시 활성화되고, 완전한 동작상태는 지연시간 또는 데드시간(t3-t2)이 경과할때까지 이루어지지 않는다. 스위치(18)가 개방될때까지, 상기 시계장치(14)내의 집적회로는 웨이크-업 신호(A)의 전달에 의한 수분이 경과한 후 또다른 웨이크-업 신호를 실행한다.
제 3 도에는 상기 정류기 및 미분기부(5) 이외에도 신호지연부(6)와 임계값 스위칭부(7)를 도시하고 있는데 각부에서 가장 중요한 소자는 비교기(21)와 비교기(22)가 된다. 전지전압(D)은 비교기들(21,22)에 인가된다. 필터증폭기(4)에 인가된 공급전압(N)는 필터증폭기(4)에 포함된 캐패시터(도시되지 않았음)와 저항(17)에 의해 평활된다.
신호지연부(6)는 저항들(25, 23)로 구성된 분압기의 전압이 비교기(21)의 포지티브 입력단에 인가되는 방식으로 동작한다. 비교기(21)의 네가티브 입력은 캐패시터(26)와 저항(24)이 직렬 접속되어 구성된 분압기에 접속된다. 상기 네가티브 입력은 캐패시터(26)와 저항(24)사이에 접속된다. 전압(N)이 인가될 때, 시간(t2)에서 네가티브 입력은 포지티브 입력보다 더 포지티브하다. 따라서, 비교기(21)의 출력은 0전위에 있게 되어, 원치않은 펄스신호(M)가 캐패시터(32)를 통해 접지에 접속되므로 단락회로가 형성된다. 지연시간 또는 데드시간(t3-t2)이 경과한 후, 캐패시터(26)는 저항(24)를 통해 충전되므로, 네가티브 입력은 상기 포지티브 입력보다 더 네가티브하다. 이것은 비교기의 출력을 턴오프시키고 출력(Q)은 개방-콜렉터 출력을 갖는 연산증폭기(LM 393) 때문에 고임피던스를 갖거나 효과적이지 못하게 된다. 지연시간 또는 데드시간을 결정하는 시간결정 소자는 캐패시터(26)와 저항(24)이 직렬접속되어 구성된다. 스위칭 점은 저항(23)에서 설정된 전압값에 좌우된다. 신호지연부(6)가 송신체인으로 직렬로 접속되어 있는 제 1 도와 비교해볼 때, 제 3 도의 신호지연부(6)는 정류기 및 미분기부(5)와 병렬로 접속되어 있으며, 이것이 지연시간동안은 턴온되고 그 다음에는 작동 불능상태에 있게되는 이유이다.
임계값 스위칭부(7)는 비교기(22)의 네가티브 입력에 접속된 탭을 갖는 분압기를 형성하는 저항들(34,35)로 구성된다. 비교기(22)의 포지티브 입력은 미분기(32,33)의 출력과 비교기(22)의 출력(Q)에 접속된다. 비교기(22)는 저항(36)(전기전압 D에 접속됨) 뿐만 아니라 다이오드(37)(단발 멀티바이브레이터(8)의 입력에 접속됨)에도 접속된 출력을 갖는다. 만약 캐패시터(32)를 통해 공급된 서어지 전압이 분압기(34,35)에 의해 형성된 기준전압을 초과하면, 비교기 출력은 0에서 전지전압(D)으로 전환된다. 비교기(22)에서의 상기 출력펄스는 시간(t4)에서 다이오드(37)을 통해 단발 멀티바이브레이터(8)의 상태를 변화시킨다.
제 5 도에는 송신기(2)와 수신기(2)의 구성소자들이 도시되어 있다. 상기 송신기(2)는 저항(2)는 저항(16)을 통해 전지전압(D)과 입력신호(0)를 수신한다. 저항(16)은 캐패시터(45)와 협동하여 수신기(3)와 송신기를 분리시켜, 수신기(3)에서 송신펄스에 의한 전압파동 발생을 방지한다. 또한, 상기 송신기(2)는 비안정의 멀티바이브레이터를 형성하기 위해 저항들(46,48,49,52)과 캐패시터(47)에 결합된 2개의 상보 트랜지스터(50,51)을 포함한다. 펄스순환주파수는 캐패시터(47)와 저항(46)에 의해 결정된다. 펄스주기는 캐패시터(47)와 저항(48)의 설계치수에 의존한다. 송신소자로서는 저항(54)과 충전 캐패시터(56)와의 접합점에 접속된 양극을 가진 적회선 다이오드(55)가 사용된다. 이 다이오드의 양극은 저항(53)을 통해 트랜지스터(51)의 콜렉터에 접속된다. 트랜지스터(51)가 오프상태인 경우에, 저항(54)을 통해 충전된 캐패시터(56)는 상기 트랜지스터(51)가 통전개시될 때 다이오드(55)를 통해 방전된다. 저항(53)은 다이오드 전류를 제한한다. 펄스제어모드는 전지의 부하를 떨어뜨리므로 전지의 용량은 제한된다. 이 펄스 순환주파수는 대략 500Hz이다.
다이오드(55)에 의한 적외선 방사는 반사기(1)에 의해 반사되어 수신소자 즉, 전지전압(N)에 접속된 음극을 가진 적외선 감지다이오드(56)에 도달하게 된다. 다이오드(56)는 분압기를 형성하기 위해 저항(57)과 결합하며, 상기 다이오드로부터 수신하여 현행 펄스로 변환시킬 송신 펄스를 필터증폭기(4)로 보내는 캐패시터(58)가 상기 다이오드(56)과 저항(57)간의 접속점에 접속된다.
제 6 도에는 하우징의 일부를 뜯어낸 시계 하우징(60)의 측면도를 도시한 것으로, 시계정면(61)도 도시되어 있다. 수신소자 및 송신소자(55, 56)는 시계하우징(60)의 정면의 윗쪽 모서리로부터 이격 배치되는 것이 바람직하다. 하우징(60) 벽에는 신호가 송수신 될 수 있는 출입구(59)가 제공되는데, 그 갯수는 송수신 소자들(55, 56)의 갯수에 의존한다. 송수신 소자의 방사 특성에 의해 결정된 주 송신방향(X)(또는 주 수신방향)은 용도에 따라 수평선(Y)에 대해 윗쪽을 혹은 아랫쪽을 향할 수도 있다. 이 주 송신방향은 20°내지 25°범위내의 각도에서 윗쪽을 향해 경사지는 것이 바람직하다.
주 송신 방향을 시계정면(61)에 대해 수직이 안되게끔 선택하면, 캐패시터(31)와 저항(30)의 설계 치수값에 의해 결정된 임계값 스위칭부(7)의 동작점 이외에도 알람중단장치의 감도를 실행조건에 맞추는 또는 다른 가능성을 제공한다. 주 송신 방향(X)를 20°내지 25°범위내로 윗쪽을 향해 경사지게 하면, 램프, 책 또는 이와 유사한 물체 즉, 시계정면에 바로 가까이에서 가능한 넓게 위치할 수도 있는 정적 반사기를 덮어 가리는 역할을 한다.
이러한 사실 이외에도, 알람중단장치의 감도가 필터증폭기(4)의 치수를 적절히 설계하는 것에 의해 실제조건에 접합하게 될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명에 따른 알람중단장치가 수신된 신호의 강도 변화(반사기(1)의 이동에 의해 야기된 변화)를 측정할 수 있는 적외선 송신기 및 수신기에 적용한 실시예로서 기술되었지만, 상기 수신 다이오드(55)가 시계를 사용하는 사용자 그 자신에 의해 방출되는 열방사를 검출할 수 있는 감도를 가진 수동 적외선 검출기로 대치되는 경우엔 적외선 방사 송신기는 불필요할 수도 있다.
아울러, 본 발명은 필터증폭기를 사용하는 실시예로만 한정되지 않는다. 오히려, 주파수 판별기 또는 샘플 또는 홀드회로가 수신기(3)에서 단발 멀티바이브레이터(8)까지의 신호 체인내에 제공될 수도 있다. 또한, 본 발명는 가까운 곳에서의 이동뿐만 아니라 시계에서 멀리 떨어진 반사기의 이동에 응답할 수 있도록 구성될 수도 있다.
제 7 도는 적외선 감지수신기 대신에 초음파수신기(3')를 사용한 알람중단장치의 일실시예를 도시한 것이며, 상기 초음파수신기(3')는 캐패시터(58)를 통해 필터증폭기(4)에 결합된다. 초음파수신기(3') 다음에 접속된 부품들의 동작 모드에 관해서는, 제 1 도 내지 제 6 도에 관한 설명과 일치하므로 더 이상 설명하지 않겠다. 초음파 수신기(3')의 중요 소자는 2개의 npn트랜지스터(63,64)이며, 이들의 동작점은 저항들(65,67,68 및 98)을 거쳐 조절된다. 초음파를 수신하기 위해, 초음파 변환기(62) 예컨대, 압전 세라믹 변환기를 사용하는데, 이 변환기는 저항(65)과 직렬로 접속된다. 저항(65)은 저항(98)과 함께 트랜지스터(63)의 동작점을 결정하고 동시에, 트랜지스터(63)의 베이스-에미터간에 접속된 초음파 변환기(62)는 필터증폭기용 신호원으로서 역할을 한다. 초음파 송신기에 의해 전달된 신호는 초음파 변환기(62)에 의해 검출되고, AC전압신호로서 증폭된 변동전압으로 변환되고, 캐패시터(66)를 통해 트랜지스터(64)에 공급된다. 출력 끝부분에서, 상기 증폭된 신호는 트랜지스터(64)의 콜렉터에서 탭된다.
그 다음 부품에서의 동작은 전술한 바와 동일하므로 더 이상 언급하지 않겠다.
제 8 도는 초음파수신기(2')의 일실시예를 도시한 것인데, 이 초음파수신기는 그 용량에 있어서는 제 7 도에 도시된 수신기(3')에 의해 검출된 30 내지 40KHz 범위의 주파수를 갖는 펄스를 전달하는 비안정의 멀티바이브레이터이다. 이러한 배열에 있어서, 초음파 변환기(62)는 트랜지스터(71)의 콜렉터 브랜치에 존재하는 직렬저항(77)에 접속된다. 제 7 도와는 달리, 제 8 도의 초음파 변환기(62)는 트랜지스터(71)의 콜렉터에서의 변동전압을 초음파 진동 형태로 변환되는데, 이 진동은 전술한 바와 같이 수신기(3')에 의해 변동전압으로 다시 변환된다. 초음파 송신기(2')의 필수소자는 진동 발생시 피드백 소자로서 역할을 하는 2개의 캐패시터(72,73)와 2개의 npn트랜지스터(70, 71)이다. 저항들(69, 74, 74, 76)은 차례로 2개의 트랜지스터(70,71)의 동작점을 조절한다. 제 9 도에는 제 7 도 및 제 8 도의 실시예와 다른 실시예가 도시되어 있는데, 송신기와 수신기는 단일 부품으로 결합되고 즉, 제 9 도에 도시된 부품은 송신기 및 수신기의 기능을 실행한다.
이 실시예에 있어서 2개의 트랜지스터들(80,81)은 에미터 결합 비안정의 멀티바이브레이터를 형성하기 위해, 두 에미터가 공명시에 180°위상을 시프트시키는 초음파 변환기(62)를 통해 결합된다. 저항(87)은 진동펄스로부터 출력펄스를 분리시킨다. 캐패시터(78)는 상기 진동펄스에 전압공급을 중단하게 하는 필터링유닛을 형성하기 위해 저항(88)에 결합된다. 저항들(82, 84, 83 및 85)은 트랜지스터(80,81)의 동작점을 조절하지만, 피드백 계수 저항들(86,87)로 구성되는 분압기에 의해 조절된다. 트랜지스터(80)는 공통 베이스 트랜지스터로서 동작하며, 이 베이슨 입출력 신호간의 목적을 분리시키기 위해 캐패시터(79)를 "0"에 접속되어 단락회로를 이룬다.
초음파 변환기(62)에 의해 방출된 음파가 반사될 때, 이 음파는 전압펄스로 다시 변환시키는 변환기로 복귀한다. 즉, 생성된 음파는 초음파 변환기(62)에서 발생하는 2가지 처리 즉 전압값-송신된 음파의 변환, 반대로 반사된 음파-전압값의 변환에 의해 반사된 음파로 중첩된다. 이것은 초음파 변환기가 역방향으로 동작할 수 있기 때문에 가능하다. 따라서, 트랜지스터(81) 에미터에서의 전압값은 이동물체 예컨대, 이미 전술한 바와 같은 손에 의한 초음파의 반사 변동량만을 측정하는 후속 처리부에서 중첩된다. 만약 초음파가 고정물체와 이동물체에 대해 동시에 반사된 경우에는 모션의 속도에 따라 좌우되는 주파수의 도플러 효과 때문에 맥놀이가 발생된다.
제 10 도는 수신기 및 송신기로서 동작하는 부품의 제 2 실시예를 도시한 것이다. 제 10 도 회로의 필수 소자는 상보 구조로 접속된 npn트랜지스터(90)와 pnp트랜지스터(91)이다. 캐패시터(93)는 피드백 소자로서 제공된다. 초음파 변환기(62)는 트랜지스터(91)의 에미터 브랜치에 있는 전위차계(96)와 직렬로 접속된다. 에미터 전류의 흐름을 유지하기 위해, 저항(96)과 변환기(62)로 구성되는 직렬회로(변환기(62)의 용량성 효과 때문에 AC전류만을 통과시킴)에 병렬로 접속된다. 상기 전위차계(96)는 캐패시터(93)를 통해 트랜지스터(90)에 공급되는 피드백 펄스의 전압레벨을 조절할 수 있다. 저항들(89, 92, 94, 95)은 동작점을 조절하는 기능을 갖고 있으며, 상기 저항들중 저항(94,95)(점선으로 표시되었음)은 용도에 따라 불필요하다.

Claims (20)

  1. 시계의 시간이 알람시간에 맞추어 졌을 때 전자음향발생기로서 구성된 신호발생기에 웨이크-업 신호를 전달하는 집적회로를 내장한 시계장치와; 시계 사용자에 의해 발송된 중단신호를 수신하여 처리하기 위해 수신기, 필터증폭기, 정류기회로 및 임계값 스위칭부를 포함하고, 상기 웨이크-업 신호가 전달된 후에 까지 전압원에 접속되지 않고 상기 중단신호를 처리한 후에는 집적회로 입력에 공급된 중단신호가 웨이크-업 신호전달을 인터럽트하게 하는 수신 및 신호성형회로망을 가진 알람시계 혹은 타이머용 알람중단장치에 있어서, 상기 수신 및 신호성형회로망은 적외선방사 범위 또는 초음파 범위에서 동작하는 수신기(3, 3')를 포함하고, 정류기 및 미분기(5)에서 정류회로(27 내지 31) 다음에 접속된 미분기(32, 33)를 아울러 포함하고, 상기 수신기(3, 3')가 검출한 적외선 방사의 변동시간에 의해 결정된 출력신호(Q)를 아울러 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 시계 사용자에 의해 반사되고 수신기(3, 3')에 의해 검출되는 송신신호를 갖는 적외선 방사 혹은 초음파를 방출하기 위한 송신기(2, 2')를 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 임계값 스위칭부(7)와 집적회로의 입력간에는 단발 멀티바이브레이터(8)가 접속되며, 이 멀티바이브레이터의 출력은 집적회로의 입력에 접속되어, 이 입력에 접속된 임계값 스위칭부(7)의 출력에서 출력신호(H)가 발생했을 때 상기 멀티바이브레이터의 비안정 상태를 가정할 수 있는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 정류기 및 미분기부(5)는 2개의 다이오드(28, 29)와 2개의 캐패시터(27, 31)를 포함하는 배전압 회로로 구성되는 정류기로서의 부품과, 직렬로 접속된 캐패시터(32)와 저항(33)으로 구성되는 미분기로서의 부품을 직렬 접속형태로 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 수신 및 신호 성형회로망은 임계값 스위칭부(7)앞에 배열되고, 웨이크-업 신호(A)가 전달된 후 상기 음향신호발생기(12)가 알람신호(A')를 발송하는 시간(t3-t2)동안 적어도 예정 가능한 시간간격(t3-t1)동안 입력신호(P)와 관련된 출력신호(Q)를 지연시키는 신호지연부(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 신호지연부(6)는 정류기 및 미분기부(5)와 병렬로 접속되며 이 정류기 및 미분기부(5)의 미분기(32, 33)출력에 접속된 출력을 갖는 개방-콜렉터 비교기(21)를 포함하고, 상기 지연시간(t3-t2)은 직렬로 접속된 캐패시터(26)와 저항(24)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 임계 스위칭부(7)는 기준 전압이 인가된 제 1 입력과, 상기 정류기 및 미분기부(5) 내의 미분기(32, 33) 출력(P)과, 신호지연부(6) 내의 비교기(21) 출력(Q)에 접속된 제 2 입력을 갖는 비교(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 웨이크-업 신호(A)는 신호 발생기(12)에 공급되고 제너 다이오드(19)와 다이오드(20)를 통해 온-오프 제어부(13)의 제 1 입력(B)에도 공급되고, 상기 온-오프 제어부는 스위칭부(15), 수신 및 신호 성형회로망(3,4,5,6,7) 및 송신기(2)를 통해 각 공급전압(D,O)에 접속되는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 온-오프 제어부(13)는 병렬로 접속된 제너 다이오드(42)와 충전 캐패시터(41)를 거쳐 다이오드(20)의 출력에 존재하는 신호(B)로부터 온 신호를 생성시키고, 상기 온 신호는 예정 가능한 지연시간(t2-t1)으로 통전되고, 이에 부응하여 상기 트랜지스터의 출력은 상기 스위칭부(15)에 배열된 직렬 트랜지스터(44)를 통전시키는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 단발 멀티바이브레이터의 출력신호(Ⅰ)는 턴-오프 소자(11)를 통해 온-오프 제어부(13)의 제 2 입력(L)에 출력신호(C)를 즉, 상기 단발 멀티바이브레이터(8)가 비안정상태로 스위치된 후 스위칭부(15)를 통해 공급된 공급전압(D,O)이 수신 및 신호 성형회로망(3, 4, 5, 6, 7)과 트랜지스터(2)에 공급되지 않게 하는 출력신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  11. 제 9 항에 또는 제 10 항에 있어서, 턴 오프소자(11)는 온-오프 제어부(13)의 출력 트랜지스터(64)의 베이스-에미터간에 배열되며, 자신의 베이스에 공급된 단발 멀티바이브레이터의 출력신호(Ⅰ)를 갖는 공통 에미터 트랜지스터(38)로 구성되는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 송신기(2)는 비안정 멀티바이브레이터를 형성하기 위해 2개의 타 저항(49, 52)에 각기 결합된 저항(46, 48)과 캐패시터(47)의 설계치수에 의해 결정되는 펄스 순환 주파수와 펄스주기로 펄스제어 모드시에 적외선 방사를 실행하는 적외선 다이오드(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 송신기의 펄스 순환 주파수는 적외선 동작중에 500Hz 범위인 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  14. 제 2 항에 있어서, 수신기(3)는 다이오드(56)에서 수신된 신호를 필터증폭기(4)에 공급하는 캐패시터(58)가 결합된 탭을 갖는 분압기를 형성하기 위해 저항(57)과 결합하고 전지전압(U)에서 유도된 전압(N)에 접속된 음극을 갖는 적외선 반응 다이오드(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  15. 제 2 항에 있어서, 수신기(3, 3')와 송신기(2, 2')는 시계하우징의 정면위쪽 모서리로부터 이격 배치되고, 송수신 신호의 주 송수신 방향(X)은 수평선(Y)에 대해 20°내지 25°범위의 각도로 윗쪽을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  16. 제 3 항에 있어서, 단발 멀티바이브레이터(8)의 출력신호(Ⅰ)는 0값이 아닌 출력신호(K)를 상기 단발 멀티바이브레이터(8)가 비안정 상태로 존재동안 상기 램프 구동기(9)의 입력에 공급하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  17. 제 2 항에 있어서, 상기 수신기(3')와 송신기(2')는 초음파 범위내에서 작동하고, 비안정 멀티바이브레이터, 2개의 에미터 결합 트랜지스터(80,81), 발진응답을 발생시키기 위한 피드백 소자를 형성하는 초음파 변환기(62)를 포함하는 단일의 송수신 부품을 형성하는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 초음파 변환기(62)는 2개의 트랜지스터(80, 81)의 에미터 브랜치에 배열된 감결합 저항(87)을 통해 상기 단일의 송수신 부품의 출력에 접속되고, 상기 감결합 저항(87)은 에미터 저항(86)과 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  19. 제 2 항에 있어서, 수신기(3')와 송신기(2')는 초음파 범위내에서 작동하고 비안정 멀티바이브레이터와 상보관계로 접속된 2개의 트랜지스터(90, 91)를 포함하는 단일의 송수신 부품을 형성하고, 상기 초음파 변환기(62)는 그 출력단측에서 트랜지스터(91)의 에미터 브랜치에 존재하는 저항(96)과 직렬로 접속되고, 에미터 저항(97)은 직렬로 접속된 초음파 변환기(62)와 저항(96)에 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 저항(96)은 전위차계인 것을 특징으로 하는 알람중단장치.
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