KR200193673Y1 - 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치 - Google Patents

Abstract

초음파로 모니터와 사용자간의 거리를 실시간 감지함으로써 사용자의 유무를 정확히 판단하고 사용자 부재시 모니터 전원을 차단할 수 있는 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치로서, 초음파송신부(10), 반사파수신부(20), 이 반사파수신부에서 검출된 전기신호에 기초하여 사용자와의 거리 계산하고 계산된 거리에 따라 사용자 유무를 판단하여 모니터제어부(4)에 절전제어를 명령하는 절전제어부(30)를 구비한다. 초음파를 이용한 거리측정은 오동작이 적고 신뢰도가 높아서 안정된 동작으로 사용자의 편의를 도모할 수 있으며, 이로써 효율적인 전원관리와 함께 모니터의 표시수단으로 사용되는 CRT나 LCD의 수명 단축 요인을 줄여주는 효과가 있다.

Description

초음파를 이용한 모니터 전원제어장치{DEVICE FOR CONTROLLING POWER OF MONITOR USING ULTRASONIC WAVES}

본 고안은 컴퓨터 모니터에 적용하여 불필요한 전력낭비를 방지할 수 있는 것으로, 특히 초음파를 이용하여 모니터 전방의 사용자 유무를 감지하여 부재시 모니터의 전원을 차단(OFF)하는 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치에 관한 것이다.

정보산업의 발달과 더불어 사무실과 일반가정에서의 개인용 컴퓨터 사용이 크게 증가하고 있고, 특히 인터넷 보급으로 사무실에서는 말할 것도 없고 일반가정에서도 컴퓨터가 항상 켜져 있는 경우가 많아졌다. 개인용 컴퓨터는 기본적으로 본체와 모니터 및 키보드를 구비하는데, 그중에서 모니터는 주된 화상표시수단인 CRT(cathod-ray tube)나 LCD(liquid crystal display) 패널을 장착한 것으로, 이는 컴퓨터에 있어서의 전력소모가 가장 큰 기기이다. 따라서 컴퓨터의 이용증가에 따라 전력수요가 늘어나고 있는데, 문제는 사용자가 컴퓨터 사용중에 손님이 찾아오거나 회의 또는 외출을 위해 자리를 비우더라도 모니터가 켜져 있는 일이 많아 불필요한 전력낭비가 심하고, 또 불필요한 사용시간이 늘어나는 만큼 CRT나 LCD의 수명이 단축되고 있다는 점이다. 특히 노트북과 같은 휴대용 컴퓨터에 있어서는 배터리 전원의 사용시간과 관계되므로 불필요한 전력낭비 방지가 더욱 요구된다.

일반적으로 컴퓨터에는 자체 운영체계나 유틸리티 프로그램 등을 이용, 모니터에 출력되는 영상신호의 변화나 사용자의 키보드조작에 의한 데이터 입력 등 내부적인 변화를 감지하여 사용자가 미리 설정한 일정시간 동안 변화가 없으면 모니터 화면을 일시적으로 닫는 화면보호기능이 부가되어 있다. 이러한 화면보호기능은 그러나 업무중에도 작동하는 일이 많아 업무에 지장을 초래할 뿐만 아니라 응용프로그램에 따라서는 치명적인 오류를 일으킬 수도 있다.

또한 상기한 바와 같은 화면보호기능보다는 근본적인 대책의 하나로서 사용자 유무를 감지하여 모니터 전원을 제어하는 기술이 종래에도 제안된 적이 있다. 예를 들면, 공개번호 10-1996-024828은 인체감지센서를 이용하여 사용자의 유무를 감지하고 그 신호에 따라 모니터의 전원을 개폐(ON/OFF)한다. 그러나 이는 인체감지센서에 대한 구제적 수단을 제시하지 못하여 그 실현가능성이 없어 보인다. 한편, 공개번호 10-1995-031643, 10-1998-036412, 10-1999-085047, 20-1999-005440 등은 사용자의 유무를 감지하는 구체적인 수단으로서 적외선 센서를 이용한다.

주로 가전제품의 무선 원격제어나 현관 조명기구의 제어에 이용되고 있는 적외선 센서는 물체(사용자)와의 거리를 인식하지 못하고 다만 움직이는 물체에 대해서 그 유무만을 감지할 수 있다. 뿐만 아니라 적외선 센서로는 반드시 감지대상 물체가 크게 움직여야만 감지가능하고, 반사광을 감지할 수 있는 영역의 경계가 불분명하여 그 경계(거리)를 정확히 설정하기가 어렵다. 따라서 오동작이 많고 감지감지결과에 대한 신뢰도가 매우 낮은 문제점이 있는 것이다.

반면에, 컴퓨터 모니터 앞에 있게 되는 사용자 개개인에 따라서, 거의 움직이지 않는 사람도 있고, 움직이더라도 그 움직임이 그리 크지 않는 사람이 있는 가 하면, 업무적으로 빈번히 이동하는 사람도 있을 것이다. 이와같이 행동방식이 다양한 사용자들을 전술한 바와 같은 적외선 센서로 오차없이 감지하기에는 기술적인 어려움이 있으며, 실질적으로 사용자 부재시 모니터를 절전제어하도록 적외선 센서가 적용된 사례는 거의 찾아볼 수 없는 실정이다.

따라서 본 고안의 목적은 적외선 센서를 배제하는 대신 초음파 센서를 사용하여 모니터와 사용자간의 정확한 거리를 실시간 감지함으로써 사용자의 유무를 정확히 판단하고 사용자 부재시 모니터 전원을 차단할 수 있는 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안이 적용된 데스크탑 퍼스널 컴퓨터용 모니터와 그 앞에 사용자가 앉아 있는 사용상태를 도시한 측면도.

도 2는 본 고안이 적용된 데스크탑 퍼스널 컴퓨터 모니터와 그 앞에 사용자가 멀리 이탈한 부재상태를 도시한 측면도.

도 3은 본 고안에 따른 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치의 회로도.

도 4는 본 고안에 따른 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치에 의한 사용자와의 거리 측정 원리를 설명하기 위해 주요부를 도시한 평면도.

도 5는 본 고안에 따른 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치의 절전제어동작을 설명하는 전체 흐름도.

도 6은 본 고안에 따른 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치의 절전제어동작중 거리측정에 대한 상세 동작을 설명하는 세부 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 초음파 송신부 20 : 반사파 수신부

23 : 신호비교부 30 : 제어부

60 : 인터페이스

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는, 전기신호를 초음파로 변환하여 모니터 전방으로 방사하는 초음파송신수단과, 송신된 초음파가 모니터 전방의 물체를 반사하여 오는 반사파를 수신하여 그로부터 전기적 신호를 검출하는 반사파수신수단과, 이 반사파수신수단에서 검출된 전기신호에 기초하여 상기 물체의 거리를 계산하고 계산된 거리에 따라 사용자 유무를 판단하여 절전제어를 명령하는 절전제어부와, 이 절전제어부의 절전제어명령에 응하여 모니터 전원을 개폐하는 전원제어수단이 구비된 모니터 전원제어장치를 창안하였다.

잘 알려진 바와 같이 초음파의 주파수는 가청주파수(일반적으로 20Hz∼22KHz)보다 높아서 사람의 귀로는 들을 수 없으며, 전술한 적외선보다도 직진성이 좋고 회절특성도 월등하다. 본 고안은 이러한 초음파를 이용하여 모니터와 사용자와의 거리를 측정하고 측정된 거리에 따라 사용자의 유무를 판단하여 적시에 절전제어를 행하려는 것으로, 그 바람직한 실시예로서 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 고안이 적용된 데스크탑(desktop) 개인용 컴퓨터용 모니터를 보이고, 그 모니터 앞에 사용자가 앉아 있는 사용상태(도 1)와 사용자가 자리를 멀리 이탈한 부재상태(도 2)를 각각 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 모니터(1)는 캐비넷(2) 내에 통상의 CRT(3) 및 모니터제어부(4)와 함께 그 모니터제어부(4)를 통해 CRT(3)의 전원을 제어하도록 구현한 절전제어장치(5)를 내장하고 있다. 절전제어장치(5)는 사용자를 향해 초음파를 발생하면서 사용자로부터 반사되는 반사파를 감지함으로써 사용자의 거리를 계산하고 그 계산된 거리에 따라 사용자 유무, 즉 사용상태(도 1)인지 사용자 부재상태(도 2)인지 판단하여, 사용상태이면 모니터의 CRT(3)가 켜져있게 하고 사용자 부재상태이면 CRT(3)가 꺼지도록 절전제어한다.

도면에 있어서는 데크탑 컴퓨터에 대해서만 예를 들었으나, 본 고안은 전술한 바와 같은 배터리 사용시간을 감안 할 때 노트북 컴퓨터에 더 유용할 것이다. 통상적으로 노트북 컴퓨터에는 그 화상표시수단으로 LCD를 채용하고 있다. 따라서 상기 정의된 데크탑 컴퓨터용 모니터의 CRT는 노트북 컴퓨터의 모니터에 장착되는 LCD는 물론, 기타의 평판형 표시수단을 배제하지 아니한다. 또한 도면에는 상기 절전제어장치(5)를 모니터에 내장하게 된 내장형으로 보였으나, 외장형으로도 구성가능함은 물론이다.

상세한 회로가 도시된 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 절전제어장치(5)는 초음파송신부(10), 반사파수신부(20), 절전제어부(30), 설정부(40), 출력부(50), 및 모니터제어부(4)와의 직렬통신을 위한 인터페이스(60)를 구비한다.

초음파송신부(10)는 가청주파수 이상의 주파수를 발진하는 발진기(11)와, 발진된 주파수에 따라 전기신호를 변조하여 초음파 구동신호를 출력하는 신호발생기(12)와, 신호발생기(12)의 구동신호 전압을 증폭하는 전압증폭기(13), 그리고 증폭된 구동신호를 초음파로 변환하여 송신하는 초음파송신기(14)로 구성되어 있다.

초음파수신부(20)는 상기한 초음파송신기(14)로부터 어떤 물체(사용자)를 경유하여 오는 반사파를 수신하여 전기신호로 검출하는 초음파수신기(21)와, 이 초음파수신기(21)에서 검출되는 전기신호의 진폭을 증폭하는 신호증폭기(22)와, 송신에 사용된 전기신호의 발진주파수와 수신된 반사파의 전기신호가 가지는 주파수를 비교하여 일치된 경우에 그 수신된 반사파의 전기신호를 절전제어부(30)로 전송하는 신호비교기(23)로 구성되어 있다.

절전제어부(30)는 마이크로컴퓨터의 다양한 처리기구를 이용하여 미리 입력된 프로그램의 처리루틴(도 5 및 도 6 참조)에 따라 상기한 초음파송신부(10)를 연속 또는 주기적으로 구동하면서, 반사파수신부(20)로부터 전송된 전기신호에 기초하여 초음파 송신시부터 그 반사파 수신시까지 걸린 시간을 체크하고, 체크된 시간에 따라 물체(사용자)의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 설정된 거리와 비교하여 사용자의 유무, 즉 모니터가 사용중인지 사용자 부재중인지 판단하며, 판단된 사용자 유무에 따라 처리한 절전제어신호로써 출력부(50) 또는 인터페이스(60)를 통해 모니터제어부(4)에 절전제어 명령을 한다.

설정부(40)는 상기한 절전제어부(30)의 동작조건을 설정 및 기동시의 초기화를 위한 것으로, 도면으로 예시하지는 않았으나 예컨대 동작모드와 설정모드를 전환하도록 조작하기 위한 모드설정용 스위치버튼과 상기한 제어부(30)에서 참조하도록 디폴트(default) 값으로 설정된 거리를 증감하도록 조작되는 거리설정용 스위치버튼들을 가진다. 이러한 설정조작은 모니터(1)와 연결된 컴퓨터 본체에 구비된 하드웨어나 외부 프로그램을 이용, 컴퓨터의 키보드 조작으로 모니터 제어부(4)에서 상기한 인터페이스(60)를 제어부(30)로 직접 데이터를 전송함으로써 가능할 것이다. 이 경우 설정부(40)는 생략될 수 있다.

출력부(50)는 모니터 전원을 제어하거나 경고 등을 위해 구비되는데, 상기한 바와 같이 인터페이스(60)를 경유한 직렬통신으로 직접 제어할 경우 이 역시 생략될 수 있는 것이다.

한편, 상기한 제어부(30)의 동작에 필요한 동작전원(Vcc)은 전술한 내장형의 경우 모니터 자체의 전원으로부터 공급받거나, 외장형의 경우 별도의 전원으로부터 공급받으면 된다.

상기와 같이 실시된 본 고안에 따른 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치의 절전제어동작을 설명하기 전에 초음파를 이용한 거리측정 원리를 설명하기 위해 도 4를 참조하면 다음과 같다.

모니터(1)에 내장된 절전제어장치(5)의 초음파 송신기(14)를 작동시키면 그 전방을 향해 직진하는 초음파(6)가 방사되고, 방사된 초음파(6)는 전방에 물체(사용자)가 존재한 경우, 그 표면에서 반사하여 그중 일부의 반사파(7)가 초음파 수신기(21)에 도달된다.

초음파 송신기(11)에서 송신된 시각(초)을 T1, 반사파 수신기(21)에 수신된 시각(초)을 T2라 하면, 일반적으로 상온(25℃)의 공기중에서 음파의 속도는 343.2㎧이므로, 사용자와의 거리 D는 다음 수학식으로 정의할 수 있다.

D = 343.2 × (T2-T1)/2

즉, 거리 D는 시간차를 2로 나누어 음파 속도와 곱하면 구할 수 있다. 여기서 시간차를 2로 나누는 것은 초음파 송신거리와 반사파 수신거리가 중복되기 때문이다.

전술한 절전제어장치의 절전제어부(30)는 위와 같은 연산알고리즘으로 거리 D를 측정하고 측정결과에 따라 사용자 유무를 판단하여 소망하는 절전제어를 행하도록 프로그램되어 있다. 그 프로그램의 처리루틴을 보인 도 4 및 도 5를 병행참조하면서, 이하에 본 고안에 따른 절전제어장의 동작을 설명한다.

컴퓨터 본체 또는 모니터의 주전원을 켬으로써 전술한 제어부(30)에 동작전원(Vcc)이 인가되면 절제어부(30)가 설정된 동작조건으로 초기화(S1)되고, 초기화된 동작조건에 따라 초음파송신부(10)를 구동하여 초음파를 발생시키고 반사파수신부(20)에서 검출된 신호에 기초하여 사용자와의 거리를 측정(S2)한다. 이어 CRT가 현재 ON 상태인지 판단(S3)하여 ON 상태이면 전 단계에서 측정된 거리가 설정거리 이상인지 판단(S4)한다. 이때 설정거리 이상이 아니면 사용자에 의하여 사용상태로 인식하여 재차 측정을 시도하고, 설정거리 이상이면서 그 상태가 일정시간 경과하는지 판단(S5)한다. 이같이 판단하여 측정된 거리가 일정시간 이상 그 설정거리 이상인 상태로 계속 판단되면 사용자가 자리를 멀리 이탈한 부재상태로 인식하고 전술한 인터페이스(60)를 통해 모니터제어부(4)에 명령하여 CRT 전원을 OFF(S6)한다.

한편, 거리 측정(S2)후 CRT가 현재 ON 상태가 아니면, 즉 OFF 상태이면 그 측정된 거리가 설정거리 이내인지 판단(S7)한다. 이때 설정거리 이내가 아니면 멀리 이탈한 사용자가 아직 되돌아 오지 아니한 부재상태로 인식하여 CRT 전원이 OFF된 상태로 재차 측정을 시도하고, 설정거리 이내이면서 그 상태가 일정시간 경과하는지 판단(S8)한다. 이와같이 판단하여 측정된 거리가 일정시간 이상 그 설정거리 이내로 계속 판단되면 사용자가 자리로 되돌아 온 사용상태로 인식하고 전술한 인터페이스(60)를 통해 모니터제어부(4)에 명령하여 CRT 전원을 ON(S6)한다.

이러한 CRT 전원의 ON/OFF 제어는 주 전원, 즉 컴퓨터 본체나 모니터가 사용자에 의하여 의도적으로 꺼지지 아니하는 한 계속되며, 따라서 사용자가 장시간 자리를 비운 경우에 불필요한 전력낭비를 방지할 수 있는 것이다.

다음, 도 5는 상기한 거리측정 단계(S2)의 서브루틴을 세분화하여 도시한 것으로, 이는 전술한 바와 같은 수식으로 정의된 연산알고리즘이 사용된다. 즉, 초음파를 송신(S21)하면서 반사파가 수신되는지를 실시간 판단(S22)하여, 반사파가 수신되면 그 초음파 송신시점에서 반사파 수신시점까지 걸린 시간과 거리를 차례로 계산(S23,S24)하고, 초음파 송신후 반사파 수신이 이뤄지지 아니하면, 그때부터 시간을 카운트하여 카운트된 시간이 설정시간을 초과하는지 실시간 판단(S25)하고, 그 설정시간을 초과하는 동안 반사파가 수신되지 아니하면, 설정거리 이상으로 플래그 설정(S26)하여 그 거리측정을 종료하는 것이다. 여기서 시간을 카운트하고 계산하는 단계(S22,S25)에서는 전술한 절전제어부(30)를 구성하는 마이크로컴퓨터에 내장된 타이머를 이용하거나, 컴퓨터 본체측의 내장 타이머를 이용하면 된다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이, 본 고안은 초음파를 이용한 모니터의 절전제어를 가능하게 하는 것으로서, 종래의 적외선을 이용하려 했던 것과 달리, 오동작이 적고 신뢰도 높아 안정된 동작으로 사용자의 편의를 도모하는 동시에 효율적인 전원관리와 함께 모니터의 수명 단축 요인을 줄여주는데 효과적이다.

본 고안은 전술한 컴퓨터용 모니터 외에도 이동통신 단말기나 텔레비젼 수상기 등의 각종 화상표시수단을 포함하여, 기타 사용자 유무에 따라 절전제어를 필요로 하는 어떠한 제품에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 전기신호를 초음파로 변환하여 모니터 전방으로 방사하는 초음파송신수단과, 송신된 초음파가 모니터 전방의 물체를 반사하여 오는 반사파를 수신하여 그로부터 전기적 신호를 검출하는 반사파수신수단과, 이 반사파수신수단에서 검출된 전기신호에 기초하여 상기 물체의 거리를 계산하고 계산된 거리에 따라 사용자 유무를 판단하여 절전제어를 명령하는 절전제어부와, 이 절전제어부의 절전제어명령에 응하여 모니터 전원을 개폐하는 전원제어수단이 구비된 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 반사파수신수단에 상기 수신한 반사파의 주파수를 상기 초음파송신수단에 사용된 주파수와 비교하여 일치된 경우에 상기 검출된 전기신호를 상기 절전제어부로 전송하는 신호비교기가 포함되어 있는 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전원제어수단에 제어대상에 있는 상기 모니터의 전원을 직접 제어하는 모니터제어부와, 상기 절전제어부와 그 모니터제어부와의 사이에 직렬통신을 위한 인터페이스가 포함되어 있는 초음파를 이용한 모니터 전원제어장치.