[go: up one dir, main page]

KR102322852B1 - Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method - Google Patents

Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method Download PDF

Info

Publication number
KR102322852B1
KR102322852B1 KR1020200016735A KR20200016735A KR102322852B1 KR 102322852 B1 KR102322852 B1 KR 102322852B1 KR 1020200016735 A KR1020200016735 A KR 1020200016735A KR 20200016735 A KR20200016735 A KR 20200016735A KR 102322852 B1 KR102322852 B1 KR 102322852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber
acceleration
acceleration sensor
mass structure
potential value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020200016735A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210102583A (en
Inventor
김선정
김범준
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020200016735A priority Critical patent/KR102322852B1/en
Publication of KR20210102583A publication Critical patent/KR20210102583A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102322852B1 publication Critical patent/KR102322852B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
    • G01P15/121—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by potentiometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/135—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by making use of contacts which are actuated by a movable inertial mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

가속도 센서가 제공된다. 상기 가속도 센서는 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되고, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 갖는 질량 구조체, 일단이 상기 케이스의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제1 면 고정되며, 신축성을 갖는 제1 섬유, 및 일단이 상기 케이스의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제2 면에 고정되는 제2 섬유를 포함할 수 있다. An acceleration sensor is provided. The acceleration sensor includes a case, a mass structure disposed inside the case, having first and second surfaces opposite to each other, one end fixed to one side of the case, and the other end fixed to the first surface of the mass structure, , a first fiber having elasticity, and a second fiber having one end fixed to the other side of the case and the other end fixed to the second surface of the mass structure.

Description

가속도 센서 및 가속도 센싱 방법 {Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method}Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method

본 발명은 가속도 센서 및 가속도 센싱 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 질량 구조체의 관성을 통해 대상체의 가속도를 측정하는 가속도 센서 및 가속도 센싱 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to an acceleration sensor and an acceleration sensing method, and more particularly, to an acceleration sensor and an acceleration sensing method for measuring the acceleration of an object through inertia of a mass structure.

가속도 센서는 물체의 가속도, 중력 등을 감지하는 센서로 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 적용하여 소형화, 저전력화 등을 구현하였으며, 직선적인 움직임을 감지측정하는데 적합한 부품이다. The acceleration sensor is a sensor that detects the acceleration and gravity of an object. It is a part suitable for detecting and measuring linear motion by applying MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology to realize miniaturization and low power consumption.

가속도의 감지측정 방식에 따라서는 압전형, 변형 게이지형, 동전형, 정전 용량형, 압 저항형, 서보(서모)형 등으로 분류가 가능하며, 추정 가능한 백터 수에 따라 1차원~3차원 가속도 센서라고 칭하기도 한다. 특히, 휴대폰에는 소형화가 가능한 압 저항형이 상대적으로 많이 적용되고 있으며, 정전 용량형은 '06년부터 채용되기 시작하였다. According to the detection and measurement method of acceleration, it can be classified into piezoelectric type, strain gauge type, coin type, capacitive type, piezoresistive type, servo (thermo) type, etc. Also called a sensor. In particular, a piezoresistive type that can be miniaturized has been relatively widely applied to mobile phones, and the capacitive type has been adopted since 2006.

순간적인 충격 감지 기능을 가지고 있어 에어백 등 자동차 분야에 주로 적용되어 왔으나 2차원(축), 3차원 가속도 센서가 개발되어 휴대폰 등으로 확대되고 있는 추세이다. 특히, iPhone, Wii 등의 성공은 제품의 복잡성 증가에 따른 사용상 편의성 추구 확대, 기존 제품(부품) 등의 기술적/기능적 한계 봉착, 소비자의 감성 추구 성향 등의 환경적산업적 변화를 센서 등을 활용한 인터페이스 강화로 충족시켰기 때문인 것으로 풀이된다. It has an instantaneous impact detection function and has been mainly applied to automobiles such as airbags, but two-dimensional (axial) and three-dimensional acceleration sensors have been developed and are expanding to mobile phones, etc. In particular, the success of iPhone, Wii, etc. is based on the use of sensors to respond to environmental and industrial changes such as the expansion of pursuit of convenience in use due to the increase in product complexity, the encounter with technical/functional limitations of existing products (parts), and the tendency of consumers to pursue emotions. It is interpreted that this is because it was satisfied by strengthening the interface.

이에 따라, 다양한 분야에서 적용 가능한 가속도 센서에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-1454123(출원인: 삼성전기주식회사, 출원번호: 10-2013-0103025)에는, 질량체부; 전극 또는 압저항체가 배치되고, 상기 질량체부가 결합된 가요성 빔; 및 상기 가요성 빔이 연결되고, 가요성 빔을 지지하고, 상기 질량체부에 대향되어 응력차단슬릿이 형성된 지지부를 포함하고, 상기 질량체부, 가요성 빔 및 지지부는 제1 기판 및 제2 기판이 결합되어 이루어지고, 상기 제1 기판의 일면에 는 상기 가요성 빔, 질량체부 및 지지부에 대응된 제1 마스킹 패턴이 형성되고, 제2 기판의 일면에는 질량체부 및 지지부에 대응된 제2 마스킹 패턴이 형성된 가속도 센서가 개시되어 있다. 이 밖에도, 가속도 센서와 관련된 다양한 기술들이 연구개발되고 있다. Accordingly, studies on acceleration sensors applicable to various fields are being actively conducted. For example, in Korean Patent Registration No. 10-1454123 (Applicant: Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd., Application No.: 10-2013-0103025), a mass body part; a flexible beam on which an electrode or a piezoresistive body is disposed and the mass body part is coupled; and a support to which the flexible beam is connected, to support the flexible beam, and to face the mass body and to have a stress blocking slit formed therein, wherein the mass, the flexible beam and the support are formed of a first substrate and a second substrate. a first masking pattern corresponding to the flexible beam, mass and support is formed on one surface of the first substrate, and a second masking pattern corresponding to the mass and support is formed on one surface of the second substrate The formed acceleration sensor is disclosed. In addition, various technologies related to the acceleration sensor are being researched and developed.

대한민국 특허 등록 번호 10-1454123Republic of Korea Patent Registration No. 10-1454123

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 소형화가 용이한 가속도 센서 및 가속도 센싱 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide an acceleration sensor and an acceleration sensing method that can be easily miniaturized.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 신축성을 갖는 가속도 센서 및 가속도 센싱 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an acceleration sensor having elasticity and an acceleration sensing method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 적용 범위가 넓은 가속도 센서 및 가속도 센싱 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an acceleration sensor and an acceleration sensing method having a wide application range.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 가속도 센서를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides an acceleration sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 가속도 센서는 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되고, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 갖는 질량 구조체(mass structure), 일단이 상기 케이스의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제1 면 고정되며, 신축성을 갖는 제1 섬유, 및 일단이 상기 케이스의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제2 면에 고정되는 제2 섬유를 포함하되, 상기 질량 구조체의 움직임에 따라서, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유의 길이가 변화되고, 상기 제1 섬유의 길이 변화에 따라서, 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화되며, 상기 제1 섬유의 변화된 전위 값을 이용하여, 가속도를 센싱할 수 있다. According to an embodiment, the acceleration sensor is a case, a mass structure disposed inside the case and having first and second surfaces opposite to each other, one end being fixed to one side of the case, and the other end being a first fiber fixed to the first surface of the mass structure and having elasticity, and a second fiber having one end fixed to the other side of the case and the other end fixed to the second surface of the mass structure, wherein the According to the movement of the mass structure, the length of the first fiber having elasticity is changed, and according to the change in the length of the first fiber, the potential value of the first fiber is changed, and the changed potential value of the first fiber is changed. can be used to sense acceleration.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유의 길이 변화에 따라서 상기 제1 섬유의 표면적이 변화되고, 상기 제1 섬유의 표면적 변화에 따라서 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화될 수 있다. According to an embodiment, a surface area of the first fiber may change according to a change in the length of the first fiber, and a potential value of the first fiber may change according to a change in the surface area of the first fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유는 나선(coiled) 구조를 갖되, 상기 제1 섬유의 길이가 늘어나는 경우 상기 나선 구조가 풀림에 따라 상기 제1 섬유의 표면적이 증가되고, 늘어난 상기 제1 섬유의 길이가 줄어드는 경우 상기 제1 섬유가 다시 나선 구조로 꼬이게 되어 증가된 상기 제1 섬유의 표면적이 감소될 수 있다. According to an embodiment, the first fiber has a spiral (coiled) structure, and when the length of the first fiber is increased, the surface area of the first fiber is increased as the spiral structure is loosened, and the first fiber is stretched When the length of is reduced, the first fiber is twisted again in a helical structure, so that the increased surface area of the first fiber may be reduced.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유는 일 방향으로 배열된 탄소나노튜브들이 꼬인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first fiber may include twisted carbon nanotubes arranged in one direction.

일 실시 예에 따르면, 상기 질량 구조체는, 대상체의 가속 또는 감속에 따른 관성으로 인하여 움직일 수 있다. According to an embodiment, the mass structure may move due to inertia according to acceleration or deceleration of the object.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 섬유는, 나일론(nylon) 섬유, 고무(rubber) 섬유, 및 탄소나노튜브(CNT) 섬유 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the second fiber may include any one of a nylon fiber, a rubber fiber, and a carbon nanotube (CNT) fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 케이스 내부에 배치되는 상대 전극을 더 포함하되, 상기 제1 섬유와 상기 상대 전극 사이의 전위차를 이용하여, 가속도를 센싱할 수 있다. According to an embodiment, it further includes a counter electrode disposed inside the case, the acceleration may be sensed using a potential difference between the first fiber and the counter electrode.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first fiber and the second fiber may include different materials.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는 서로 같은 물질을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first fiber and the second fiber may include the same material.

일 실시 예에 따르면, 상기 질량 구조체는, 서로 대향하는 제3 면 및 제4 면과 서로 대향하는 제5 면 및 제6 면을 더 포함하고, 상기 제3 면 내지 제6 면에는 각각 제3 섬유 내지 제6 섬유가 고정되되, 상기 제1 및 제2 섬유는 제1 방향으로 연장되고, 상기 제3 및 제4 섬유는 상기 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 연장되고, 상기 제5 및 제6 섬유는 상기 제1 및 제2 방향과 직각 방향인 제3 방향으로 연장될 수 있다. According to an embodiment, the mass structure further includes a third surface and a fourth surface opposite to each other, and a fifth surface and a sixth surface opposite to each other, and a third fiber is provided on the third surface to the sixth surface, respectively. to the sixth fibers are fixed, the first and second fibers extend in a first direction, the third and fourth fibers extend in a second direction perpendicular to the first direction, and the fifth and The sixth fiber may extend in a third direction perpendicular to the first and second directions.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유, 상기 제3 섬유, 및 상기 제5 섬유는 일 방향으로 배열된 탄소나노튜브들이 꼬인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first fiber, the third fiber, and the fifth fiber may include twisted carbon nanotubes arranged in one direction.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 섬유, 상기 제4 섬유, 및 상기 제6 섬유는 나일론(nylon) 섬유, 고무(rubber) 섬유, 및 탄소나노튜브(CNT) 섬유 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the second fiber, the fourth fiber, and the sixth fiber may include any one of a nylon fiber, a rubber fiber, and a carbon nanotube (CNT) fiber. .

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 가속도 센싱 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides an acceleration sensing method.

일 실시 예에 따르면, 상기 가속도 센싱 방법은 질량 구조체(mass structure)의 움직임에 따라서, 신축성을 갖는 제1 섬유의 길이가 변화되어, 상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계, 및 변화된 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the acceleration sensing method includes the steps of measuring a change in the electric potential value of the first fiber by changing the length of the first fiber having elasticity according to the movement of the mass structure; It may include sensing the acceleration using the potential value.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계는, 상기 제1 섬유의 길이가 늘어나는 경우 상기 제1 섬유의 나선(coiled) 구조가 풀림에 따라 상기 제1 섬유의 표면적이 증가하고, 늘어난 상기 제1 섬유의 길이가 줄어드는 경우 상기 제1 섬유가 다시 나선 구조로 꼬이게 되어 증가된 상기 제1 섬유의 표면적이 감소됨에 따라, 상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the measuring the change in the potential value of the first fiber may include, when the length of the first fiber is increased, the surface area of the first fiber as the coiled structure of the first fiber is unwound. When this increases and the length of the stretched first fiber decreases, the first fiber is twisted again in a helical structure, and as the surface area of the increased first fiber decreases, the change in the potential value of the first fiber is measured may include steps.

본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서는, 케이스, 상기 케이스 내부에 배치되고, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 갖는 질량 구조체, 일단이 상기 케이스의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제1 면 고정되며, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유, 및 일단이 상기 케이스의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제2 면에 고정되는 상기 제2 섬유를 포함하되, 상기 질량 구조체의 움직임에 따라서, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유의 길이가 변화되고, 상기 제1 섬유의 길이 변화에 따라서, 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화되며, 상기 제1 섬유의 변화된 전위 값을 이용하여, 가속도를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 상기 가속도 센서는 신축성을 갖는 직물 구조에 적용될 수 있으므로, 기존에 사용되던 가속도 센서와 비교하여 보다 넓은 범위에 사용될 수 있는 장점이 있다. The acceleration sensor according to an embodiment of the present invention includes a case, a mass structure disposed inside the case and having first and second surfaces opposite to each other, one end fixed to one side of the case, and the other end of the mass structure including the first fiber fixed to the first surface of the and having elasticity, and the second fiber having one end fixed to the other side of the case and the other end fixed to the second surface of the mass structure, wherein the mass According to the movement of the structure, the length of the first fiber having elasticity is changed, according to the change in the length of the first fiber, the potential value of the first fiber is changed, using the changed potential value of the first fiber Thus, the acceleration can be sensed. Accordingly, since the acceleration sensor can be applied to a fabric structure having elasticity, there is an advantage that it can be used in a wider range compared to the conventional acceleration sensor.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 제1 섬유의 전위 값 변화를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법을 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서의 Dynamic OCV 응답을 나타내는 그래프이다.
도 11은 가속도에 따른 OCV 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 임의로 적용된 가속도에 대한 Dynamic OCV 응답을 나타내는 그래프이다.
도 13은 기준 가속도계로 측정된 가속도에 따른 OCV 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서와 기존의 가속도 센서의 성능을 비교하는 그래프이다. 1 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 and 3 are views for explaining a change in the potential value of the first fiber included in the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a first modified example of the second exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second modification of the second embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an acceleration sensing method according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating a dynamic OCV response of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph illustrating an OCV change according to an acceleration.
12 is a graph showing the dynamic OCV response to an arbitrarily applied acceleration.
13 is a graph illustrating an OCV change according to an acceleration measured with a reference accelerometer.
14 to 18 are graphs comparing performance of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention and a conventional acceleration sensor.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in the present specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Also, in the present specification, the term “connection” is used to include both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 제1 섬유의 전위 값 변화를 설명하는 도면이다. 1 is a view showing an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views for explaining a change in the potential value of a first fiber included in the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention. am.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는 케이스(100), 질량 구조체(200), 제1 섬유(310), 제2 섬유(320), 및 상대 전극(400)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다. 1 to 3 , the acceleration sensor according to the first embodiment includes a case 100 , a mass structure 200 , a first fiber 310 , a second fiber 320 , and a counter electrode 400 . may include. Hereinafter, each configuration will be described.

일 실시 예에 따르면, 상기 케이스(100)는 내부에 빈 공간이 형성된 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 케이스(100)의 내부 빈 공간에는, 상기 질량 구조체(200), 상기 제1 섬유(310), 상기 제2 섬유(320), 및 상기 상대 전극(400)이 배치될 수 있다. According to an embodiment, the case 100 may have a cylindrical shape having an empty space therein. The mass structure 200 , the first fiber 310 , the second fiber 320 , and the counter electrode 400 may be disposed in an empty space inside the case 100 .

상기 질량 구조체(mass structure, 200)는, 대상체(미도시)의 가속 또는 감속에 따른 관성으로 인하여 움직일 수 있다. 즉, 상기 대상체가 가속 또는 감속되는 경우, 상기 질량 구조체(200)에 관성이 발생되므로, 상기 질량 구조체(200)는 움직일 수 있다. 예를 들어, 상기 대상체는 자동차일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 대상체(예를 들어, 자동차)가 제1 방향(X축 방향)으로 가속 또는 감속되는 경우, 상기 질량 구조체 또한 상기 제1 방향(X축 방향)을 따라 움직일 수 있다. 이 밖에도, 상기 대상체는 가속 또는 감속되는 다양한 물체들일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서가 적용되는 대상체의 종류는 제한되지 않는다. The mass structure 200 may move due to inertia caused by acceleration or deceleration of an object (not shown). That is, when the object is accelerated or decelerated, since inertia is generated in the mass structure 200 , the mass structure 200 may move. For example, the object may be a car. More specifically, when the object (eg, a car) is accelerated or decelerated in a first direction (X-axis direction), the mass structure may also move along the first direction (X-axis direction). In addition, the object may be various objects that are accelerated or decelerated. That is, the type of the object to which the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention is applied is not limited.

일 실시 예에 따르면, 상기 질량 구조체(200)는 제1 면(200a) 및 제2 면(200b)을 가질 수 있다. 상기 제1 면(200a) 및 상기 제2 면(200b)은 서로 대향할 수 있다. 상기 제1 면(200a)에는 후술되는 제1 섬유(310)가 고정될 수 있다. 반면, 상기 제2 면(200b)에는 후술되는 제2 섬유(320)가 고정될 수 있다. According to an embodiment, the mass structure 200 may have a first surface 200a and a second surface 200b. The first surface 200a and the second surface 200b may face each other. A first fiber 310 to be described later may be fixed to the first surface 200a. On the other hand, a second fiber 320 to be described later may be fixed to the second surface 200b.

상기 제1 섬유(310)는 일단이 상기 케이스(100)의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체(200)의 상기 제1 면(200a)에 고정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유(310)는 신축성을 가질 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 제1 섬유(310)는 나선구조(coiled)를 갖는 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 섬유일 수 있다. One end of the first fiber 310 may be fixed to one side of the case 100 , and the other end may be fixed to the first surface 200a of the mass structure 200 . According to an embodiment, the first fiber 310 may have elasticity. As a specific example, the first fiber 310 may be a carbon nanotube (CNT) fiber having a coiled structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유(310)는 탄소나노튜브 시트(sheet)가 꼬여서(twisted) 제조될 수 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브 시트는 탄소나노튜브 숲(CNT forest)으로부터 제조될 수 있다. 즉, 탄소나노튜브 숲으로부터 탄소나노튜브 시트를 제조한 후, 탄소나노튜브 시트가 꼬여서 상기 제1 섬유(310)가 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유(310)는 일 방향으로 배열된 복수의 탄소나노튜브들이 꼬인 것일 수 있다. According to an embodiment, the first fiber 310 may be manufactured by twisting a carbon nanotube sheet. In addition, the carbon nanotube sheet may be prepared from a carbon nanotube forest (CNT forest). That is, after the carbon nanotube sheet is manufactured from the carbon nanotube forest, the carbon nanotube sheet is twisted to prepare the first fiber 310 . Accordingly, the first fiber 310 may be a twist of a plurality of carbon nanotubes arranged in one direction.

상기 제1 섬유(310)는 상기 질량 구조체(200)의 움직임에 따라서, 길이가 변화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유(310)는 상기 질량 구조체(200)의 움직임에 따라서, 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 질량 구조체(200)가 상기 제1 섬유(310)로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 경우, 상기 제1 섬유(310)의 길이가 늘어날 수 있다. 이후, 상기 제1 섬유(310)의 길이가 늘어난 상태에서, 상기 질량 구조체(200)가 상기 제1 섬유(310)와 가까워지는 방향으로 이동되는 경우, 상기 제1 섬유(310)의 길이가 줄어들 수 있다. The length of the first fiber 310 may be changed according to the movement of the mass structure 200 . According to an embodiment, the length of the first fiber 310 may increase or decrease according to the movement of the mass structure 200 . More specifically, when the mass structure 200 moves in a direction away from the first fiber 310 , the length of the first fiber 310 may increase. Thereafter, when the mass structure 200 moves in a direction closer to the first fiber 310 while the length of the first fiber 310 is increased, the length of the first fiber 310 is reduced. can

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유(310)의 길이가 변화되는 경우, 상기 제1 섬유(310)의 표면적이 변화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화될 수 있다. According to an embodiment, when the length of the first fiber 310 is changed, the surface area of the first fiber 310 may be changed. Accordingly, the potential value of the first fiber 310 may be changed.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 길이가 늘어나는 경우, 상기 제1 섬유(310)의 나선 구조가 풀릴 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유(310)가 외부에 노출되는 표면적이 증가하게 됨으로써, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화될 수 있다. 이와 달리, 도 3에 도시된 바와 같이, 늘어난 상기 제1 섬유(310)의 길이가 줄어드는 경우, 상기 제1 섬유(310)는 다시 나선 구조로 꼬일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유(310)가 외부에 노출되는 표면적이 감소하게 됨으로써, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화될 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 2 , when the length of the first fiber 310 is increased, the helical structure of the first fiber 310 may be released. Accordingly, the surface area of the first fiber 310 exposed to the outside increases, so that the potential value of the first fiber 310 may be changed. On the contrary, as shown in FIG. 3 , when the length of the stretched first fiber 310 is reduced, the first fiber 310 may be twisted again in a helical structure. Accordingly, the surface area to which the first fiber 310 is exposed to the outside is reduced, so that the potential value of the first fiber 310 may be changed.

결과적으로, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는 상기 제1 섬유(310)의 변화된 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. As a result, the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention may sense the acceleration using the changed potential value of the first fiber 310 .

상기 제2 섬유(320)는 일단이 상기 케이스(100)의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체(200)의 상기 제2 면(200b)에 고정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 섬유(320) 및 상기 제1 섬유(310)는 서로 같은 방향으로 연장되도록, 상기 케이스(100) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 섬유(310) 및 상기 제2 섬유(320)는 상기 제1 방향(X축 방향)으로 연장되도록, 상기 케이스(100) 내에 배치될 수 있다.One end of the second fiber 320 may be fixed to the other side of the case 100 , and the other end may be fixed to the second surface 200b of the mass structure 200 . According to an embodiment, the second fiber 320 and the first fiber 310 may be disposed in the case 100 to extend in the same direction. For example, the first fiber 310 and the second fiber 320 may be disposed in the case 100 to extend in the first direction (X-axis direction).

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 섬유(320)는 상기 제1 섬유(310)와 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320)는 나일론(nylon) 섬유일 수 있다. 즉, 상기 제2 섬유(320)는 상기 제1 섬유(310)와 달리, 신축성이 없으므로 상기 질량 구조체(200)의 움직임에도 불구하고, 길이가 늘어나지 않을 수 있다. According to an embodiment, the second fiber 320 may include a material different from that of the first fiber 310 . For example, the second fiber 320 may be a nylon fiber. That is, unlike the first fiber 310 , the second fiber 320 may not increase in length despite the movement of the mass structure 200 because the second fiber 320 is not stretchable.

이에 따라, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는 1축 센서로서 동작하되, 1축의 (+) 방향과 (-) 방향 중 어느 한 방향의 가속도를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는 X축의 (+) 방향의 가속도를 센싱할 수 있다. X축의 (+) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 상기 제1 방향(X축 방향)을 따라, 상기 제1 섬유(310)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 이와 달리, X축의 (-) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 상기 제1 방향(X축 방향)을 따라, 상기 제2 섬유(320)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. Accordingly, the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention operates as a uniaxial sensor, and may sense acceleration in any one of the uniaxial (+) direction and the (-) direction. For example, the acceleration sensor according to the first embodiment may sense the acceleration in the (+) direction of the X-axis. The (+) direction of the X-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the first fiber 310 in the first direction (X-axis direction). Alternatively, the (-) direction of the X-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the second fiber 320 in the first direction (X-axis direction).

보다 구체적으로, 상기 제1 섬유(310)의 신축성으로 인하여 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (+) 방향으로 용이하게 이동될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되므로, 변화되는 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. 반면, 상기 제2 섬유(320)의 경우 신축성이 없으므로, 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (-) 방향으로 이동될 수 없다. 이에 따라, 상기 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는 1축 센서로서 동작하되, 1축의 (+) 방향과 (-) 방향 중 어느 한 방향의 가속도를 센싱할 수 있다. More specifically, the mass structure 200 may be easily moved in the (+) direction of the X-axis due to the elasticity of the first fiber 310 . In this case, as described above, since the potential value of the first fiber 310 is changed, acceleration can be sensed using the changed potential value. On the other hand, since the second fiber 320 has no elasticity, the mass structure 200 cannot move in the (-) direction of the X-axis. Accordingly, the acceleration sensor according to the first embodiment operates as a uniaxial sensor, and may sense acceleration in any one of the uniaxial (+) direction and the (-) direction.

상기 상대 전극(400)은 상기 케이스(100) 내부에 배치되되, 상기 질량 구조체(200), 상기 제1 섬유(310), 및 상기 제2 섬유(320)와 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상대 전극(400)은 비금속 섬유일 수 있다. 예를 들어, 상기 상대 전극(400)은 탄소나노튜브 섬유를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상대 전극(400)은, 서로 다른 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 구조(piled)를 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상대 전극(400)을 이용하여 가속도가 센싱될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 섬유(310)와 상기 상대 전극(400) 사이의 전위차를 이용하여, 가속도가 센싱될 수 있다. The counter electrode 400 may be disposed inside the case 100 , and may be disposed to be spaced apart from the mass structure 200 , the first fiber 310 , and the second fiber 320 . According to an embodiment, the counter electrode 400 may be a non-metal fiber. For example, the counter electrode 400 may include carbon nanotube fibers. More specifically, the counter electrode 400 may have a structure in which different carbon nanotube fibers are twisted with each other (piled). According to an embodiment, the acceleration may be sensed using the counter electrode 400 . More specifically, the acceleration may be sensed using a potential difference between the first fiber 310 and the counter electrode 400 .

본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서는, 상기 케이스(100), 상기 케이스(100) 내부에 배치되고, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 갖는 상기 질량 구조체(200), 일단이 상기 케이스(100)의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체(200)의 상기 제1 면 고정되며, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유(310), 및 일단이 상기 케이스(100)의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체(200)의 상기 제2 면에 고정되는 상기 제2 섬유(320)를 포함하되, 상기 질량 구조체(200)의 움직임에 따라서, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유(310)의 길이가 변화되고, 상기 제1 섬유(310)의 길이 변화에 따라서, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되며, 상기 제1 섬유(310)의 변화된 전위 값을 이용하여, 가속도를 센싱하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 가속도 센서는 신축성을 갖는 직물 구조에 적용될 수 있으므로, 기존에 사용되던 가속도 센서와 비교하여 보다 넓은 범위에 사용될 수 있는 장점이 있다. The acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention includes the case 100 and the mass structure 200 disposed inside the case 100 and having first and second surfaces facing each other, one end The first fiber 310 is fixed to one side of the case 100 , the other end is fixed to the first surface of the mass structure 200 , and one end is fixed to the other side of the case 100 . and the second fiber 320 having the other end fixed to the second surface of the mass structure 200 , and the first fiber 310 having elasticity according to the movement of the mass structure 200 . is changed, and according to the change in the length of the first fiber 310 , the potential value of the first fiber 310 is changed, and the acceleration is obtained using the changed potential value of the first fiber 310 . This may include sensing. Accordingly, since the acceleration sensor can be applied to a fabric structure having elasticity, there is an advantage that it can be used in a wider range compared to the conventional acceleration sensor.

이상, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서가 설명되었다. 이하, 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명된다. 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서는, 제1 실시 예에 따른 가속도 센서와 비교하여 상기 제2 섬유(320)를 제외한 다른 구성들이 같을 수 있다. 이에 따라, 제2 섬유(320)를 중심으로 제1 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명된다. As described above, the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, an acceleration sensor according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described. The acceleration sensor according to the modified example of the first embodiment of the present invention may have the same configuration as the acceleration sensor according to the first embodiment except for the second fiber 320 . Accordingly, an acceleration sensor according to a modification of the first embodiment will be described with reference to the second fiber 320 .

도 4는 본 발명의 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a first modification of the first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320)는, 신축성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320)는 고무(rubber) 섬유일 수 있다. Referring to FIG. 4 , the second fiber 320 included in the acceleration sensor according to the first modification of the first embodiment of the present invention may have elasticity. For example, the second fiber 320 may be a rubber fiber.

이에 따라, 상기 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서는 1축 센서로서 동작하되, 1축의 (+) 방향과 (-) 방향 모두의 가속도를 센싱할 수 있다. 즉, 상기 제1 섬유(310)의 신축성으로 인하여 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (+) 방향으로 용이하게 이동될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되므로, 변화되는 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. 또한, 상기 제2 섬유(320)의 신축성으로 인하여 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (-) 방향으로 용이하게 이동될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되므로, 변화되는 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. Accordingly, the acceleration sensor according to the first modification of the first embodiment operates as a uniaxial sensor, and can sense acceleration in both the (+) and (-) directions of the uniaxial. That is, the mass structure 200 may be easily moved in the (+) direction of the X-axis due to the elasticity of the first fiber 310 . In this case, as described above, since the potential value of the first fiber 310 is changed, acceleration can be sensed using the changed potential value. In addition, due to the elasticity of the second fiber 320 , the mass structure 200 may be easily moved in the (-) direction of the X-axis. In this case, as described above, since the potential value of the first fiber 310 is changed, acceleration can be sensed using the changed potential value.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second modification of the first embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320)는, 신축성을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320)는, 상기 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320)와 비교하여 신축성이 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320)는 나선구조(coiled)를 갖는 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 섬유일 수 있다. 즉, 상기 제2 섬유(320)는 상기 제1 섬유(310)와 같을 수 있다. Referring to FIG. 5 , the second fiber 320 included in the acceleration sensor according to the second modification of the first embodiment of the present invention may have elasticity. In addition, the second fiber 320 included in the acceleration sensor according to the second modification of the first embodiment is the second fiber 320 included in the acceleration sensor according to the first modification of the first embodiment. may be more flexible compared to For example, the second fiber 320 may be a carbon nanotube (CNT) fiber having a coiled structure. That is, the second fiber 320 may be the same as the first fiber 310 .

이에 따라, 상기 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서는 1축 센서로서 동작하되, 1축의 (+) 방향과 (-) 방향 모두의 가속도를 센싱할 수 있다. 즉, 상기 제1 섬유(310)의 신축성으로 인하여 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (+) 방향으로 용이하게 이동될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되므로, 변화되는 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. 또한, 상기 제2 섬유(320)의 신축성으로 인하여 상기 질량 구조체(200)는 X축의 (-) 방향으로 용이하게 이동될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이, 상기 제1 섬유(310)의 전위 값이 변화되므로, 변화되는 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. 또한, 상기 제1 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320)는, 상기 제1 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제1 섬유(310)와 비교하여 신축성이 더 큼에 따라, 센싱 효율이 보다 향상될 수 있다. Accordingly, the acceleration sensor according to the second modification of the first embodiment operates as a uniaxial sensor, and can sense acceleration in both the (+) and (-) directions of the uniaxial. That is, the mass structure 200 may be easily moved in the (+) direction of the X-axis due to the elasticity of the first fiber 310 . In this case, as described above, since the potential value of the first fiber 310 is changed, acceleration can be sensed using the changed potential value. In addition, due to the elasticity of the second fiber 320 , the mass structure 200 may be easily moved in the (-) direction of the X-axis. In this case, as described above, since the potential value of the first fiber 310 is changed, acceleration can be sensed using the changed potential value. In addition, the second fiber 320 included in the acceleration sensor according to the second modification of the first embodiment is the first fiber 310 included in the acceleration sensor according to the first modification of the first embodiment. As the elasticity is greater compared to , sensing efficiency may be further improved.

이상, 본 발명의 제1 실시 예 및 제1 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명되었다. 이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서가 설명된다.In the above, the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention and a modification of the first embodiment has been described. Hereinafter, an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다. 6 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서는, 케이스(미도시), 질량 구조체(200), 제1 섬유(310), 제2 섬유(320), 제3 섬유(330), 제4 섬유(340), 제5 섬유(350), 제6 섬유(360), 및 상대 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 케이스(미도시) 및 상기 상대 전극(미도시)은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 제1 실시 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 케이스(100) 및 상기 상대 전극(400)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다. Referring to FIG. 6 , the acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention includes a case (not shown), a mass structure 200 , a first fiber 310 , a second fiber 320 , and a third fiber 330 . ), a fourth fiber 340 , a fifth fiber 350 , a sixth fiber 360 , and a counter electrode (not shown). The case (not shown) and the counter electrode (not shown) include the case 100 and the counter electrode 400 included in the acceleration sensor according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 , and can be the same Accordingly, a detailed description is omitted.

일 실시 예에 따르면, 상기 질량 구조체(200)는 제1 면 내지 제6 면(200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f)을 가질 수 있다. 상기 제1 면(200a) 및 제2 면(200b)은 서로 대향할 수 있다. 상기 제3 면(200c) 및 상기 제4 면(200d)은 서로 대향할 수 있다. 상기 제5 면(200e) 및 상기 제6 면(200f)은 서로 대향할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(200a)은 앞면이고 상기 제2 면(200b)은 뒷면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(200c)은 좌측면이고 상기 제4 면(200d)은 우측면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(200e)은 상부면이고 상기 제6 면은(200f)은 하부면일 수 있다. According to an embodiment, the mass structure 200 may have first to sixth surfaces 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, and 200f. The first surface 200a and the second surface 200b may face each other. The third surface 200c and the fourth surface 200d may face each other. The fifth surface 200e and the sixth surface 200f may face each other. For example, the first surface 200a may be a front surface and the second surface 200b may be a rear surface. For example, the third surface 200c may be a left surface and the fourth surface 200d may be a right surface. For example, the fifth surface 200e may be an upper surface and the sixth surface 200f may be a lower surface.

상기 제1 면 내지 제6 면(200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f)에는 각각 상기 제1 섬유 내지 제6 섬유(310, 320, 330, 340, 350, 360)가 고정될 수 있다. 상기 제1 섬유 및 제2 섬유(310, 320)는 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 이와 달리, 상기 제3 섬유 및 제4 섬유(330, 340)는 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있다. 이와 달리, 상기 제5 섬유 및 제6 섬유(350, 360)는 제3 방향(Z축 방향)으로 연장될 수 있다. The first to sixth fibers 310, 320, 330, 340, 350, and 360 may be fixed to the first to sixth surfaces 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, and 200f, respectively. The first and second fibers 310 and 320 may extend in a first direction (X-axis direction). Alternatively, the third and fourth fibers 330 and 340 may extend in the second direction (Y-axis direction). Alternatively, the fifth and sixth fibers 350 and 360 may extend in a third direction (Z-axis direction).

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 섬유(310), 제3 섬유(330), 및 제5 섬유(350)는 신축성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 섬유(310), 제3 섬유(330), 및 제5 섬유(350)는 나선구조(coiled)를 갖는 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 섬유일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는 상기 제1 섬유(310), 제3 섬유(330), 및 제5 섬유(350)와 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는 나일론(nylon) 섬유일 수 있다. According to an embodiment, the first fiber 310 , the third fiber 330 , and the fifth fiber 350 may have elasticity. For example, the first fiber 310 , the third fiber 330 , and the fifth fiber 350 may be carbon nanotube (CNT) fibers having a coiled structure. Alternatively, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 are different from the first fiber 310 , the third fiber 330 , and the fifth fiber 350 . material may be included. For example, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 may be nylon fibers.

이에 따라, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서는 3축 센서로서 동작하되, 3축의 (+) 방향과 (-) 방향 중 어느 한 방향의 가속도를 센싱할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 실시 예에 따른 가속도 센서는 X축의 (+) 방향, Y축의 (+) 방향, Z축의 (+) 방향의 가속도를 센싱할 수 있다. 예를 들어, X축의 (+) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 X축 방향을 따라, 상기 제1 섬유(310)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 이와 달리, X축의 (-) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 X축 방향을 따라 상기 제2 섬유(320)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 예를 들어, Y축의 (+) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 Y축 방향을 따라, 상기 제3 섬유(330)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 이와 달리, Y축의 (-) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 Y축 방향을 따라, 상기 제4 섬유(340)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 예를 들어, Z축의 (+) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 Z축 방향을 따라, 상기 제5 섬유(350)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. 이와 달리, Z축의 (-) 방향은 상기 질량 구조체(200)가 Z축 방향을 따라, 상기 제6 섬유(360)로부터 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다. Accordingly, the acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention operates as a three-axis sensor, and can sense acceleration in any one of the three-axis (+) direction and the (-) direction. According to an embodiment, the acceleration sensor according to the second embodiment may sense acceleration in the (+) direction of the X-axis, the (+) direction of the Y-axis, and the (+) direction of the Z-axis. For example, the (+) direction of the X-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the first fiber 310 along the X-axis direction. Alternatively, the (-) direction of the X-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the second fiber 320 along the X-axis direction. For example, the (+) direction of the Y-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the third fiber 330 along the Y-axis direction. Alternatively, the negative (-) direction of the Y-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the fourth fiber 340 along the Y-axis direction. For example, the (+) direction of the Z-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the fifth fiber 350 along the Z-axis direction. Alternatively, the (-) direction of the Z-axis may be defined as a direction in which the mass structure 200 moves away from the sixth fiber 360 along the Z-axis direction.

결과적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서는, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가속도 센서와 비교하여 2축 방향의 가속도를 더 센싱할 수 있다. As a result, the acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention may further sense the acceleration in the biaxial direction compared to the acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.

이상, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가속도 센서가 설명되었다. 이하, 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명된다. 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서는, 제2 실시 예에 따른 가속도 센서와 비교하여 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)를 제외한 다른 구성들이 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)를 중심으로 제2 실시 예의 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명된다. In the above, the acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, an acceleration sensor according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described. The acceleration sensor according to the modified example of the second embodiment of the present invention is compared with the acceleration sensor according to the second embodiment except for the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 . Other configurations may be the same. Accordingly, an acceleration sensor according to a modified example of the second embodiment will be described with reference to the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 .

도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다. 7 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a first modified example of the second exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는 신축성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는 고무(rubber) 섬유일 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서는 3축 센서로서 동작하되, 3축의 (+) 방향과 (-) 방향 모두의 가속도를 센싱할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the first modified example of the second embodiment of the present invention may have elasticity. have. For example, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 may be rubber fibers. Accordingly, the acceleration sensor according to the first modification of the second embodiment operates as a three-axis sensor, and can sense acceleration in both the (+) and (-) directions of the three axes.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서를 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating an acceleration sensor according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는, 신축성을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는, 상기 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)와 비교하여 신축성이 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는 나선구조(coiled)를 갖는 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 섬유일 수 있다. 즉, 상기 제2 섬유(320)는 상기 제1 섬유(310), 상기 제3 섬유(330), 및 상기 제5 섬유(350)와 같을 수 있다. Referring to FIG. 8 , the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the second modified example of the second embodiment of the present invention have elasticity. can have In addition, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the second modification of the second embodiment are the first modified fibers of the second embodiment. Elasticity may be greater than that of the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the example. For example, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 may be carbon nanotube (CNT) fibers having a coiled structure. That is, the second fiber 320 may be the same as the first fiber 310 , the third fiber 330 , and the fifth fiber 350 .

이에 따라, 상기 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서는 3축 센서로서 동작하되, 3축의 (+) 방향과 (-) 방향 모두의 가속도를 센싱할 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 상기 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 상기 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)는, 상기 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 가속도 센서가 포함하는 제2 섬유(320), 제4 섬유(340), 및 제6 섬유(360)와 비교하여 신축성이 더 큼에 따라, 센싱 효율이 보다 향상될 수 있다. Accordingly, the acceleration sensor according to the second modification of the second embodiment operates as a three-axis sensor, and can sense acceleration in both the (+) and (-) directions of the three axes. In addition, as described above, the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the second modification of the second embodiment includes the second As compared to the second fiber 320 , the fourth fiber 340 , and the sixth fiber 360 included in the acceleration sensor according to the first modified example of the embodiment, as the elasticity is greater, the sensing efficiency may be further improved. can

이상, 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 가속도 센서가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법이 설명된다.In the above, the acceleration sensor according to the embodiment and modification of the present invention has been described. Hereinafter, an acceleration sensing method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법을 설명하는 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating an acceleration sensing method according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법은 제1 섬유의 전위 값이 변화되는 단계(S100), 및 변화된 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱하는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다. 또한, 상기 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 가속도 센서가 예를 들어 설명된다. Referring to FIG. 9 , the acceleration sensing method according to the embodiment may include changing the potential value of the first fiber ( S100 ) and sensing the acceleration using the changed potential value ( S200 ). Hereinafter, each step will be described in detail. Also, in describing the acceleration sensing method according to the embodiment, the acceleration sensor according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 will be described as an example.

상기 S100 단계에서는 신축성을 갖는 제1 섬유의 길이가 변화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 질량 구조체(mass structure)의 움직임에 따라서, 상기 제1 섬유의 길이가 변화될 수 있다. 또한, 상기 질량 구조체는 대상체의 가속 또는 감속에 따른 관성으로 인하여 움직일 수 있다. 즉, 상기 대상체가 가속 또는 감속되는 경우, 상기 질량 구조체(200)에 관성이 발생되므로, 상기 질량 구조체(200)는 움직일 수 있다. 예를 들어, 상기 대상체는 자동차일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 대상체(예를 들어, 자동차)가 제1 방향으로 가속 또는 감속되는 경우, 상기 질량 구조체 또한 상기 제1 방향을 따라 움직일 수 있다. 이 밖에도, 상기 대상체는 가속 또는 감속되는 다양한 물체들일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서가 적용되는 대상체의 종류는 제한되지 않는다. 결과적으로, 상기 대상체의 가속 또는 감속으로 인하여 상기 질량 구조체가 움직이고, 이에 따라 상기 제1 섬유의 길이가 변화될 수 있다. In step S100, the length of the first fiber having elasticity may be changed. According to an embodiment, the length of the first fiber may be changed according to the movement of the mass structure. Also, the mass structure may move due to inertia caused by acceleration or deceleration of the object. That is, when the object is accelerated or decelerated, since inertia is generated in the mass structure 200 , the mass structure 200 may move. For example, the object may be a car. More specifically, when the object (eg, a car) is accelerated or decelerated in the first direction, the mass structure may also move along the first direction. In addition, the object may be various objects that are accelerated or decelerated. That is, the type of the object to which the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention is applied is not limited. As a result, the mass structure may move due to acceleration or deceleration of the object, and accordingly, the length of the first fiber may be changed.

상기 제1 섬유의 길이가 변화되는 경우, 상기 제1 섬유의 표면적이 변화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 섬유의 길이가 늘어나는 경우, 상기 제1 섬유의 나선 구조가 풀릴 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유가 외부에 노출되는 표면적이 증가하게 됨으로써, 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화될 수 있다. 이와 달리, 늘어난 상기 제1 섬유의 길이가 줄어드는 경우, 상기 제1 섬유는 다시 나선 구조로 꼬일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 섬유가 외부에 노출되는 표면적이 감소하게 됨으로써, 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화될 수 있다. 이후, 상기 S200 단계에서는 상기 S100 단계를 통해 변화된 상기 제1 섬유의 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱할 수 있다. When the length of the first fiber is changed, the surface area of the first fiber may be changed. Accordingly, the potential value of the first fiber may be changed. More specifically, when the length of the first fiber is increased, the helical structure of the first fiber may be released. Accordingly, as the surface area of the first fiber exposed to the outside increases, the potential value of the first fiber may be changed. Alternatively, when the length of the stretched first fiber is reduced, the first fiber may be twisted again in a helical structure. Accordingly, the surface area to which the first fiber is exposed to the outside is reduced, so that the potential value of the first fiber may be changed. Thereafter, in the step S200, the acceleration may be sensed using the potential value of the first fiber changed through the step S100.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센싱 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Above, an acceleration sensing method according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the acceleration sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

실시 예에 따른 가속도 센서 제조Accelerometer manufacturing according to the embodiment

10g의 무게를 갖는 질량 구조체, 제1 섬유로서 탄소나노튜브 섬유(CNT yarn), 제2 섬유로서 나일론 섬유(nylon fiber), 상대 전극으로서 piled CNT yarn을 준비한 후, 도 1과 같은 형태의 가속도 센서를 제조하였다. After preparing a mass structure having a weight of 10 g, a carbon nanotube fiber (CNT yarn) as a first fiber, a nylon fiber (nylon fiber) as a second fiber, and a piled CNT yarn as a counter electrode, an acceleration sensor in the form of FIG. 1 was prepared.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서의 Dynamic OCV 응답을 나타내는 그래프이다. 10 is a graph illustrating a dynamic OCV response of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서를 준비한 후, 10 Hz에서 다양한 sinusoidal 가속에 대한 동정 OCV(open circuit voltage) 응답을 을 측정하여 나타내었다. 도 10에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서의 경우, 진동이 3.94 m/s2에서 32.18 m/s2으로 증가함에 따라, OCV의 sinusoidal 변동이 비례적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 10 , after the acceleration sensor according to the embodiment was prepared, the open circuit voltage (OCV) response to various sinusoidal accelerations at 10 Hz was measured and shown. As can be seen in FIG. 10 , in the case of the acceleration sensor according to the embodiment, as the vibration increased from 3.94 m/s 2 to 32.18 m/s 2 , it was confirmed that the sinusoidal variation of OCV proportionally increased.

도 11은 가속도에 따른 OCV 변화를 나타내는 그래프이다. 11 is a graph illustrating an OCV change according to an acceleration.

도 11을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서를 준비한 후, 인가되는 가속도에 따라 변화되는 OCV 값(△OCVmax, mV)을 측정하여 나타내었다. 도 11에서 확인할 수 있듯이, 인가되는 가속도의 크기가 증가함에 따라 OCV 변화 값이 선형적으로 증가되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 11 , after the acceleration sensor according to the embodiment is prepared, OCV values (ΔOCV max , mV) that change according to the applied acceleration are measured and shown. As can be seen in FIG. 11 , it was confirmed that the OCV change value was linearly increased as the magnitude of the applied acceleration was increased.

도 12는 임의로 적용된 가속도에 대한 Dynamic OCV 응답을 나타내는 그래프이다. 12 is a graph showing the dynamic OCV response to an arbitrarily applied acceleration.

도 12를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서를 준비한 후, 임의적인 가속도를 인가하고, 이에 따른 dynamic OCV 응답을 측정하여 나타내었다. 임의적인 가속도 인가는, 제동 강도를 변경하는 방법으로 적용되었다. 도 12에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서의 경우, 임의적인 가속도에 대해서도 OCV 응답을 생성하였다. 또한, 상용 가속도계의 출력 전압에 해당하는 매우 빠른 응답 및 복구 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 12 , after preparing the acceleration sensor according to the embodiment, an arbitrary acceleration is applied, and the dynamic OCV response is measured and shown. Arbitrary acceleration was applied as a way to change the braking intensity. As can be seen in FIG. 12 , in the case of the acceleration sensor according to the embodiment, an OCV response was generated even for an arbitrary acceleration. In addition, it was confirmed that it exhibited very fast response and recovery characteristics corresponding to the output voltage of a commercial accelerometer.

도 13은 기준 가속도계로 측정된 가속도에 따른 OCV 변화를 나타내는 그래프이다. 13 is a graph illustrating an OCV change according to an acceleration measured with a reference accelerometer.

도 13을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서를 준비한 후, 기준 가속도계로 측정된 가속도에 따라 변화되는 OCV 값(△OCVmax, mV)을 측정하여 나타내었다. 도 13에서 확인할 수 있듯이, 기준 가속도계로 측정된 가속도가 증가함에 따라 OCV 변화 값이 선형적으로 증가되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 13 , after the acceleration sensor according to the embodiment is prepared, OCV values (ΔOCV max , mV) that change according to the acceleration measured by the reference accelerometer are measured and shown. As can be seen in FIG. 13 , it was confirmed that the OCV change value was linearly increased as the acceleration measured by the reference accelerometer increased.

도 14 내지 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서와 기존의 가속도 센서의 성능을 비교하는 그래프이다. 14 to 18 are graphs comparing performance of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention and a conventional acceleration sensor.

도 14 내지 도 18을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서와 기존의 가속도 센서를 준비한 후, 각각에 대해 시간(time, sec)에 따른 OCV 변화 값(△OCV, mV)을 측정하여 나타내었다. 기존의 가속도 센서로는, KistlerTM 사의 8315A2D0 모델이 사용되었다. 각각의 도면에서 검은 선은 실시 예에 따른 가속도 센서의 결과를 나타내고, 파란 선은 기존 가속도 센서의 결과를 나타낸다. 또한, 도 14 내지 도 18은 각각, 1Hz, 3 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 및 20 Hz의 진동주파수 변화에서 측정된 결과를 나타낸다. 14 to 18 , after the acceleration sensor according to the embodiment and the conventional acceleration sensor were prepared, OCV change values (ΔOCV, mV) according to time (time, sec) were measured and shown for each. . As an existing accelerometer, KistlerTM's model 8315A2D0 was used. In each drawing, a black line indicates a result of an acceleration sensor according to an embodiment, and a blue line indicates a result of an existing acceleration sensor. In addition, FIGS. 14 to 18 show results measured at changes in vibration frequencies of 1 Hz, 3 Hz, 5 Hz, 10 Hz, and 20 Hz, respectively.

도 14 내지 도 16에석 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서 및 기존의 가속도 센서 모두 1 Hz, 3Hz, 및 5 Hz의 진동주파수 변화 조건에서는 sinusoidal wave output을 나타내는 것으로 보아, 우수한 동적 응답 특정을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 도 17 및 도 18에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 가속도 센서의 경우, 10 Hz 및 20 Hz의 진동주파수 변화 조건에서도 우수한 동적 응답 특성을 나타내었으나, 기존의 가속도 센서의 경우 10 Hz 및 20 Hz의 진동주파수 변화 조건에서 포화 출력을 나타내는 것으로 보아, 동적 응답 특성의 저하되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 14 to 16, both the acceleration sensor according to the embodiment and the conventional acceleration sensor show sinusoidal wave output under the vibration frequency change condition of 1 Hz, 3 Hz, and 5 Hz. could be seen to indicate. However, as can be seen in FIGS. 17 and 18 , in the case of the acceleration sensor according to the embodiment, excellent dynamic response characteristics were exhibited even under the vibration frequency change conditions of 10 Hz and 20 Hz, but in the case of the conventional acceleration sensor, 10 Hz and It was confirmed that the dynamic response characteristics were deteriorated, as it was seen that the saturation output was exhibited under the condition of changing the vibration frequency of 20 Hz.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100: 케이스
200: 질량 구조체
310: 제1 섬유
320: 제2 섬유
400: 상대 전극100: case
200: mass structure
310: first fiber
320: second fiber
400: counter electrode

Claims (14)

케이스;
상기 케이스 내부에 배치되고, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 갖는 질량 구조체(mass structure);
일단이 상기 케이스의 일측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제1 면 고정되며, 일 방향으로 배열된 탄소나노튜브들이 꼬여 나선(coiled) 구조 및 신축성을 갖는 제1 섬유; 및
일단이 상기 케이스의 타측에 고정되고, 타단이 상기 질량 구조체의 상기 제2 면에 고정되는 제2 섬유를 포함하되,
상기 질량 구조체의 움직임에 따라서, 신축성을 갖는 상기 제1 섬유의 길이가 늘어나는 경우 상기 나선 구조가 풀림에 따라 상기 나선 구조에 의해 중첩된 상기 제1 섬유의 내부 영역이 외부로 노출되어 표면적이 증가되고,
늘어난 상기 제1 섬유의 길이가 줄어드는 경우 다시 나선 구조로 꼬이게 됨에 따라 외부로 노출된 상기 제1 섬유의 내부 영역이 다시 중첩되어 표면적이 감소되며,
상기 제1 섬유의 길이 및 표면적 변화에 따라서 상기 제1 섬유의 전위 값이 변화되며, 상기 제1 섬유의 변화된 전위 값을 이용하여, 가속도를 센싱하는 가속도 센서.
case;
a mass structure disposed inside the case and having first and second surfaces opposite to each other;
a first fiber having one end fixed to one side of the case, the other end fixed to the first surface of the mass structure, and having a coiled structure and elasticity by twisting carbon nanotubes arranged in one direction; and
Comprising a second fiber having one end fixed to the other side of the case and the other end fixed to the second surface of the mass structure,
When the length of the stretchable first fiber is increased according to the movement of the mass structure, the inner region of the first fiber overlapped by the spiral structure is exposed to the outside as the spiral structure is loosened to increase the surface area, ,
When the length of the stretched first fiber is reduced, as it is twisted into a spiral structure again, the inner region of the first fiber exposed to the outside overlaps again, and the surface area is reduced,
An acceleration sensor for sensing an acceleration by changing a potential value of the first fiber according to a change in length and surface area of the first fiber, and using the changed potential value of the first fiber.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 질량 구조체는, 대상체의 가속 또는 감속에 따른 관성으로 인하여 움직이는 가속도 센서.
The method of claim 1,
The mass structure is an acceleration sensor that moves due to inertia according to acceleration or deceleration of the object.
 제1 항에 있어서,
상기 제2 섬유는, 나일론(nylon) 섬유, 고무(rubber) 섬유, 및 탄소나노튜브(CNT) 섬유 중 어느 하나를 포함하는 가속도 센서.
The method of claim 1,
The second fiber is an acceleration sensor including any one of a nylon fiber, a rubber fiber, and a carbon nanotube (CNT) fiber.
 제1 항에 있어서,
상기 케이스 내부에 배치되는 상대 전극을 더 포함하되,
상기 제1 섬유와 상기 상대 전극 사이의 전위차를 이용하여, 가속도를 센싱하는 가속도 센서.
The method of claim 1,
Further comprising a counter electrode disposed inside the case,
An acceleration sensor for sensing acceleration by using a potential difference between the first fiber and the counter electrode.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는 서로 다른 물질을 포함하는 가속도 센서.
The method of claim 1,
and the first fiber and the second fiber include different materials.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는 서로 같은 물질을 포함하는 가속도 센서.
The method of claim 1,
and the first fiber and the second fiber include the same material.
 제1 항에 있어서,
상기 질량 구조체는, 서로 대향하는 제3 면 및 제4 면과 서로 대향하는 제5 면 및 제6 면을 더 포함하고, 상기 제3 면 내지 제6 면에는 각각 제3 섬유 내지 제6 섬유가 고정되되,
상기 제1 및 제2 섬유는 제1 방향으로 연장되고,
상기 제3 및 제4 섬유는 상기 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 연장되고,
상기 제5 및 제6 섬유는 상기 제1 및 제2 방향과 직각 방향인 제3 방향으로 연장되는 가속도 센서.
The method of claim 1,
The mass structure further includes third and fourth surfaces facing each other and fifth and sixth surfaces facing each other, and third to sixth fibers are fixed to the third to sixth surfaces, respectively. But,
the first and second fibers extend in a first direction;
The third and fourth fibers extend in a second direction perpendicular to the first direction,
The fifth and sixth fibers extend in a third direction perpendicular to the first and second directions.
 제10 항에 있어서,
상기 제1 섬유, 상기 제3 섬유, 및 상기 제5 섬유는 일 방향으로 배열된 탄소나노튜브들이 꼬인 것을 포함하는 가속도 센서.
11. The method of claim 10,
and wherein the first fiber, the third fiber, and the fifth fiber are twisted carbon nanotubes arranged in one direction.
 제10 항에 있어서,
상기 제2 섬유, 상기 제4 섬유, 및 상기 제6 섬유는 나일론(nylon) 섬유, 고무(rubber) 섬유, 및 탄소나노튜브(CNT) 섬유 중 어느 하나를 포함하는 가속도 센서.
11. The method of claim 10,
The second fiber, the fourth fiber, and the sixth fiber may include any one of a nylon fiber, a rubber fiber, and a carbon nanotube (CNT) fiber.
 질량 구조체(mass structure)의 움직임에 따라서, 일 방향으로 배열된 탄소나노튜브들이 꼬여 나선(coiled) 구조 및 신축성을 갖는 제1 섬유의 길이 및 표면적이 변화되어, 상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계; 및
변화된 전위 값을 이용하여 가속도를 센싱하는 단계를 포함하되,
상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계는,
상기 제1 섬유의 길이가 늘어나는 경우 상기 나선 구조가 풀림에 따라 상기 나선 구조에 의해 중첩된 상기 제1 섬유의 내부 영역이 외부로 노출되어 표면적이 증가되고,
늘어난 상기 제1 섬유의 길이가 줄어드는 경우 다시 나선 구조로 꼬이게 됨에 따라 외부로 노출된 상기 제1 섬유의 내부 영역이 다시 중첩되어 표면적이 감소되어, 상기 제1 섬유의 전위 값의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 가속도 센싱방법.
According to the movement of the mass structure, the carbon nanotubes arranged in one direction are twisted to change the length and surface area of the first fiber having a coiled structure and elasticity, so that the potential value of the first fiber is changed measuring; and
Sensing the acceleration using the changed potential value,
Measuring the change in the potential value of the first fiber comprises:
When the length of the first fiber is increased, as the spiral structure is unwound, the inner region of the first fiber overlapped by the spiral structure is exposed to the outside to increase the surface area,
When the length of the elongated first fiber is reduced, as it is twisted again in a spiral structure, the inner region of the first fiber exposed to the outside overlaps again and the surface area is reduced, measuring a change in the potential value of the first fiber Including, acceleration sensing method.
 삭제delete
KR1020200016735A 2020-02-12 2020-02-12 Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method Active KR102322852B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200016735A KR102322852B1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200016735A KR102322852B1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210102583A KR20210102583A (en) 2021-08-20
KR102322852B1 true KR102322852B1 (en) 2021-11-05

Family

ID=77466672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200016735A Active KR102322852B1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102322852B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400103A (en) * 2023-03-15 2023-07-07 之江实验室 A fiber type acceleration sensor based on gradient helical structure and its application
CN119245817B (en) * 2024-12-09 2025-02-25 常州辉途智能科技有限公司 Fan diagnostic device, diagnostic system and diagnostic method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001281347A (en) * 2000-03-31 2001-10-10 Natl Research Inst For Disaster Prevention Seismograph
JP2011047702A (en) 2009-08-25 2011-03-10 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Expansion device using carbon nanotube and method of manufacturing the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07103999A (en) * 1993-10-04 1995-04-21 Oki Electric Ind Co Ltd Acceleration sensor
KR101454123B1 (en) 2013-08-29 2014-10-22 삼성전기주식회사 Acceleration Sensor
CN106164151B (en) * 2014-08-29 2018-03-02 株式会社Lg化学 Composite material with improved mechanical properties and moldings comprising the same
KR102664893B1 (en) * 2016-12-13 2024-05-08 한양대학교 산학협력단 Composite fiber comprising coil-buckling structure, and super capacitor comprising of the same, method of fabricating of the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001281347A (en) * 2000-03-31 2001-10-10 Natl Research Inst For Disaster Prevention Seismograph
JP2011047702A (en) 2009-08-25 2011-03-10 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Expansion device using carbon nanotube and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210102583A (en) 2021-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8544326B2 (en) Vertical accelerometer
KR102322852B1 (en) Acceleration Sensor and Acceleration Sensing Method
US8006557B2 (en) Multi-axis sensor
KR101944235B1 (en) A vibration tolerant accelaration sensor structure
ITTO20090371A1 (en) MICROELETTROMECANICAL STRUCTURE WITH IMPROVED REJECTION OF ACCELERATION DISORDERS
US5596144A (en) Piezoresistive force rebalance accelerometer
US9415998B2 (en) Microelectromechanical structure with motion limiter
JP2022503690A (en) Z-axis accelerometer with improved sensitivity
US11105826B2 (en) Inertial sensor with integrated damping structures
CN112014001B (en) Micro-electro-mechanical system mechanical sensor, sensor monomer and electronic equipment
KR101328642B1 (en) Mems resonating accelerometer
CN112748258B (en) Triaxial accelerometer based on single mass
CN113624994B (en) A three-axis accelerometer
Kim et al. Self-powered carbon nanotube yarn for acceleration sensor application
US9035400B2 (en) Micro electro mechanical systems device
US20120297878A1 (en) Micromechanical Angular Acceleration Sensor and Method for Measuring an Angular Acceleration
KR101454112B1 (en) Accelerometer using piezoresistor
KR20150046631A (en) Piezoresistance Sensor module and MEMS Sensor having the same
KR102774443B1 (en) Multi degree-of-freedom soft pressure sensor and safety skin for robot using the same
KR101605847B1 (en) Sensor
WO2021042316A1 (en) Acceleration sensor
US10466267B2 (en) Sensor
Chattaraj et al. Design and analysis of dual axis MEMS accelerometer
KR101863959B1 (en) Sensor
KR20240149141A (en) Piezoresistive accelerometer

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20200212

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20210224

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210809

PG1501 Laying open of application
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20211101

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20211101

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240926

Start annual number: 4

End annual number: 4