KR100891120B1 - 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법과 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법과 이를 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치에 관한 것으로, 사용자가 윈도우 화면상에서 패턴 파일을 쉽게 생성 및 수정할 수 있도록, 오디오신호를 재생없이 호출하여 오디오신호의 수정 없이 생성된 패턴파일을 시각화한 파형을 그래프로 화면에 표시해주고, 각종 패턴 파일 작성용 메뉴를 표시해주며, 생성된 패턴 파일을 가변전압원을 이용하여 전기/전자기기의 감각소자에 적용할 수 있도록 하여, 실행중인 응용 프로그램에 최대의 사실감을 사용자가 전달받을 수 있도록 발광다이오드, 진동모터, 엑츄에이터등의 감각소자를 동시 또는 선택적으로 구동 제어하는 것이다.

감각소자, 발광, 진동, 음원, 신호, 가변, 구동, 제어, LED, 3색 LED, 발광소자, 발광다이오드, 진동모터, 엑츄에이터, 휴대, 장치, 외부기기, 플러그, 잭, 이어마이크, 조명.

Description

전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법과 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어장치{Pattern File Manufacturing Method for Control and Drive for Sensory Device of Electric/Electronic Device, Control and Drive Apparatus System for Sensory Device of Electric/Electronic Device by Using the Pattern File}

본 발명은 오디오신호로부터 패턴 파일을 사용자가 직접 형성하는 방법과, 패턴 파일을 이용하여 발광다이오드, 진동모터, 엑츄에이터 등 전기/전자기기의 감각소자를 동시 또는 선택적으로 구동 및 제어하는 장치에 관한 것이다.

메모리 및 음향 기술을 포함한 정보 처리 기술의 발전에 따라, MP3나 휴대폰, 게임기와 같은 각종 전기/전자기기 장치를 사용하는 사용자들은 이들 장치가 보다 현실감 있는 상호작용(interaction)을 제공할 것을 요구하고 있다.

이에 따라, 기존의 청각 정보의 전달에 더하여 시각정보와 촉각정보를 보다 현실감 있게 전달할 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 환경을 제공하기 위한 방법에 대한 관심이 증가하고 있다.

최근에는 각종 게임기나 컴퓨터 등의 전기/전자 기기에 감각소자의 일예로서 시각소자인 발광다이오드(이하 LED라 함)를 설치하여, 프로그램의 사용 중 프로그램의 내용에 따라 LED가 반응하도록 하는 LED 구동 장치가 제안되어 사용되고 있 다.

이러한 종래의 LED 구동 장치는 통상 스피커 출력 신호 또는 전원 신호의 유/무에 따라서 온(ON)/오프(OFF)가 제어되는 방식으로 단순하여 장시간 또는 반복 사용 시 지루함과 식상함을 유발하는 문제가 있다.

그리고 이와 같은 장치는 컴퓨터 또는 장치에서 발생하는 모든 오디오신호에 대해서 반응하기 때문에 장치를 온(ON)/오프(OFF)하는 과정 또는 잡음이나 기타 불필요한 오디오신호에도 장치가 구동하여 실제 게임이나 어플리케이션의 음향효과에 적절하게 대응하지 못하여 게임이나 어플리케이션의 음향과 전혀 다른 느낌을 전달하는 문제점이 있었다.

이러한 요구에 따라 근자에는 음악을 재생하는 휴대용 장치의 본체화면상에 레벨메터 등과 같은 영상을 표시하여 음악장르 및 음향에 따라 영상이 가변되도록 하거나, 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0364457호에서 악세서리 이어폰-마이크에 LED를 설치하여 통화하는 동안 또는 음악을 청취하는 동안 점멸되도록 하는 기술이 선등록된 바 있다. 그러나 이는 단순히 점멸주기가 일정하게 조정되어 있어서 음향효과와 대응되지 않았다.

또한, 종래의 햅틱 등 촉감용 장치의 패턴파일은 촉감용 감각소자(예: 진동모터, 엑츄에이터)에만 맞도록 형성되어 있어서, 전기/전자 기기의 다른 응용장치에 적용할 경우 해당 패턴 파일을 사용하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

그리고 상기한 종래의 패턴 파일은 필요에 따라 사용자에게 패턴파일의 변경, 편집 등의 기능을 부여할 수 없어, 개성을 중시하는 현대의 사용자들에게는 적 합하지 않은 문제점이 있었다.

이러한 요구에 따라 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-0757242호에 전압원 제어장치 및 가변전압원 구동제어장치 기술을 통하여 일반적으로 사용중인 아날로그신호인 오디오신호 또는 디지털신호인 PWM 등을 이용하여 키패드, 터치스크린, 진동모터류 및 LED 등에 시각정보와 촉각정보를 사용자에게 다양하게 전달할 수 있도록 제안하였다.

그러나 이 경우 적용대상 전기/전자기기에 최적의 시각효과와 촉각효과를 찾기 위한 정형화된 개발도구가 없었고, 또 개발자가 여러 파라미터 값을 일일이 예상 대입하여 체감하는 절차가 제 각각이고 많은 시간과 노력을 기울여야 함에 그 불편함이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 소비자의 욕구를 충족시키기 위하여 오디오신호로부터 사용자가 간단하게 패턴 파일을 형성하고, 형성된 하나의 패턴 파일을 이용하여 본 출원인의 선등록에서 제안된 가변전압원을 통해서 LED, 진동모터, 엑츄에이터 등의 다수의 전기/전자기기의 감각소자를 선택적으로 혹은 동시에 구동시키고, 음향효과에 맞게 또는 독립적으로 신호의 주기나 크기를 조정하여 전기/전자 기기에 구비된 감각소자가 오디오신호 또는 각종 응용 프로그램과 일치 및 조화되도록 구동함으로서 게임 등 각종 어플리케이션을 실행함에 있어서 사실감과 미려함을 느낄 수 있도록 하는 데 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기/전자기기 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법은, 키보드와 마우스, 터치패드, 키패드를 포함하는 제반 본체장치의 입력수단과, 각종 동작을 제어하는 본체 CPU, 각종 데이터가 기록되는 메모리, 상기한 본체 CPU의 제어명령과 입력수단의 입력신호에 따라 오디오신호를 이용하여 전기/전자 기기의 감각소자 구동용 패턴 파일을 작성하여 메모리에 저장하는 패턴 파일 작성용 프로그램 모듈을 포함하는 시스템을 사용하고, 입력수단으로 입력되는 신호에 따라 본체 CPU는 패턴 작성용 프로그램 모듈을 구동하는 모듈 구동 단계와; 상기한 패턴 작성용 프로그램 모듈은 입력수단을 통해서 선택된 오디오신호를 분석하여 만들어진 패턴파일의 파형을 화면에 표시함과 동시에 패턴의 수정을 위한 메뉴(옵셋 비율과 증폭비율, 전기/전자기기에 따른 최대전력, 최소전력, 안전전력, 안전강도이상으로 지속하는 시간, 진동방법 선택 메뉴 포함)를 함께 표시하는 표시 단계와; 입력수단을 통해서 입력되는 패턴수정 메뉴의 변화된 값에 맞추어 상기한 패턴파일의 파형 그래프를 변화시켜 화면으로 표시하는 수정 단계와; 수정이 완료되면 상기한 바와 같이 수정된 패턴 파일을 기록하는 단계로 구성되는 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법에 있다.

이와 같이 형성된 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴파일은 상기 데이터가 기록되는 메모리에 기록되며, 상기한 패턴파일은 다른 전기/전자기기의 적용을 위하여 유/무선 또는 저장매체를 통해 다른 본체로 이동이 가능하다.

본 발명의 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어장치는, 키보드, 마우스, 터치스크린, 터치패드, 리모콘, 키패드 등을 포함하는 제반 입력수단과, 상기한 입력수단을 통해서 게임이나 각종 어플리케이션 실행 명령이 입력되면 본체 CPU에 의하여 실행되며 패턴 파일을 오디오신호와 맞게 또는 독립적으로 메모리로부터 호출하는 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈, 상기한 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈로부터 출력되는 패턴 파일을 포함한 파일을 전달받아 다수의 전기/전자기기용 감각소자 구동 및 제어를 위하여 각 전기/전자기기 감각소자 구분용 데이터를 포함한 PWM 신호를 만들어 내는 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 CPU, 상기한 전기/전자기기 감각소자 구동 및 제어용 CPU로부터 출력되는 제어신호에 포함된 전기/전자기기 감각소자 구분용 데이터에 따라 해당 감각소자를 구동 및 제어하는 가변 전압원 회로와 감각소자들을 포함하여 구성된다.

상기한 구성에서 본체는 컴퓨터, 게임기, 이동통신단말기, PDA, DMB, Digital TV, IP TV, 네비게이션(Navigation), MP3플레이어, MP4플레이어등의

전기/전자기기등을 의미하며, 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어장치의 구성요소는 본체에 일체로 구비되거나 그 중 일부가 본체와 유/무선으로 연결되어 키보드, 마우스, 리모콘, 이어폰, 헤드셋 등과 같이 주변기기, 악세서리 등으로 구비될 수 있다.

그리고 상기 감각소자는 하나 또는 다수의 LED와 진동모터, 엑츄에이터, 발향장치 등을 사용한다.

그리고, 상기한 감각소자 구동을 위한 제어신호는 온/오프 모드(모터의 경우 정/역회전 모드로 사용)와 동작레벨, 구동시간을 포함하는 하나의 함수로 구성되어 감각소자 구동에 단지 하나의 함수만을 사용하면 되도록 구성된다.

상기한 가변 전압원과 감각소자 사이에는 필요에 따라 스위칭부가 더 구비되어 질 수 있고, 이 경우 감각소자 구동 및 제어용 CPU는 PWM 신호와 함께 스위칭부의 동작선택신호인 SEL신호도 함께 출력하여, 스위칭부의 다수 출력단의 출력을 제어하도록 하며, 상기한 선택신호는 레벨을 제어가능한 스위치의 갯수로 나누어 얻어진 값을 순번으로 이용한다.

상기한 가변 전압원 회로는 입력단에 입력전압이 연결되고 출력단으로 출력 전압이 출력되는 트랜지스터와, 두 입력신호 전압레벨을 비교하여 상기 트랜지스터를 제어하는 연산증폭기를 포함하여 구성하되, 상기 출력단으로부터 궤환되어 상기 연산증폭기의 일입력단으로 인가되는 전압의 궤환율을 선택적으로 가변시키는 궤환회로와, 상기 연산증폭기의 타입력단으로 시간적으로 가변가능한 제어신호에 대응된 제어입력 구동전압이 인가되게 구성된다.

본 발명에 의하면 오디오 신호 또는 외부 음원을 이용하여 발광, 진동과 같은 전기/전자기기의 구동 및 제어를 위한 패턴 파일을 윈도우 환경에서 사용자가 편리하고 쉽게 생성할 수 있게 되어, 게임이나 각종 어플리케이션의 실행 시, 사실감과 만족도를 최대로 할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 상기한 바와 같이 생성된 패턴 파일은 가변전압원에 의하여 밝기 제어가 가능하여, 하나의 패턴 파일로 3색 LED 각각의 색(RGB)을 따로 세밀하게 제어가능하게 되므로 3색의 조합에 의한 다양하고 사실감 있는 시각효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 감각소자 중 촉각소자인 진동모터, 엑츄에이터의 운동방향과 진동시간 및 진동 세기 등을 제어함으로써 게임 등 각종 어플리케이션 실행 시 최적의 햅틱 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보며, 본 발명의 실시예에서 전기/전자기기의 감각소자는 LED(RGB 3색 LED), M (진동모터 또는 상/하, 전/후, 선형운동을 하는 모터의 일종인 엑츄에이터등)를 사용하고, 가변전압원과 감각소자 구동 및 제어 장치는 외장형을 사용하고 본체는 컴퓨터를 사용하는 것을 예로서 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 패턴 파일 생성을 위한 전기/전자기기의 구성과 상기한 패턴파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어장치를 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치는 다수의 발광다이오드(LED1, LED2, LED3) 와 모터(M)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 컴퓨터(200)와, 상기한 컴퓨터(200)의 제어신호에 따라 발광다이오드와 진동모터의 구동을 제어하는 감각소자 구동 및 제어부(300)로 구성된다.

상기한 구성에서 컴퓨터(200)는 각종 동작명령을 입력하는 키보드, 마우스 등의 입력수단(210)과, 컴퓨터의 각종 동작을 제어하는 CPU(220), 각종 데이터가 기록되는 메모리(230), 상기한 CPU(220)의 제어명령에 따라 오디오 신호를 이용하여 윈도우용 발광 패턴 파일을 작성하여 메모리(230)에 저장하는 패턴 작성용 프로그램 모듈(240), 상기한 입력수단(210)을 통해서 게임이나 각종 어플리케이션 실행명령이 입력되면 CPU(220)에 의하여 실행되며 발광 패턴 파일 등을 오디오신호에 맞게 또는 독립적으로 메모리로부터 함수로 호출하는 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈(250), 상기한 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈(250)로부터 출력되는 발광 패턴 파일 등을 포함한 파일이 전송되는 DLL모듈(260), 상기한 DLL모 듈(260)로부터 제어신호를 전달받아 출력하는 윈도우의 휴먼 인터페이스 드라이브(Human Interface Driver) 모듈(270)로 구성된다.

그리고, 상기한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어부(300)는 컴퓨터(200)로부터 출력되는 신호를 전달받아 발광 패턴의 경우 발광패턴 내용(밝기, 지속시간)을 분석하고, 이에 따라 전기/전자기기의 감각소자인 LED와 모터(M)를 구동 및 제어하기 위하여 밝기, 세기, 지속 시간 등의 구동용 제어신호와 함께 전기/전자기기의 감각소자 구분을 위한 구분용 제어신호를 포함하는 PWM 신호를 만들어 내는 감각소자 구동 및 제어용 CPU(310), 상기한 감각소자 구동 및 제어용 CPU(310)로부터 출력되는 제어신호에 따라 1개 또는 다수개의 LED(180)와 모터(M)를 구동하는 가변 전압원 회로(320)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기한 구성에서 감각소자 구동 및 제어용 CPU(310)는, 본체 즉 컴퓨터(200)로부터 출력되는 하나의 패턴 파일을 전송받아, 현재 구동하여야 할 감각소자의 종류에 따라 전송된 패턴파일에 맞는 동작제어신호를 PWM신호로서 출력하고, 이때 상기한 PWM 신호에는 감각소자의 실제 구동을 위한 진동세기, 밝기, 구동유지시간 등의 제어신호와 함께 구동하여야 할 감각소자를 식별하기 위한 구분용 신호를 포함하며, 상기한 바와 같이 감각소자 구동 및 제어용 CPU(310)로부터 출력되는 신호는 직렬 혹은 병렬로 가변전압원으로 출력되며, 이과정에서 가변전압원과 감각소자 사이에 접속된 스위칭부의 동작선택신호인 SEL신호도 함께 출력되어, 다수의 감각소자를 선택적으로 하나 혹은 다수개를 동시에 구동할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 컴퓨터를 사용하여 패턴 파일을 형성하고, 이를 이용하여 감각소자를 구동 및 제어하는 과정을 하기에서 살펴본다.

1) 패턴 파일 작성

작업자는 컴퓨터에 구비된 키보드, 마우스 등의 입력수단을 이용하여 도 2a에 나타내는 바와 같이 패턴 작성용 프로그램 모듈을 구동시키고, 상기한 패턴 작성용 프로그램 모듈을 이용하여 도 2b에 나타내는 바와 같이 게임이나 어플리케이션에서 사용하는 오디오신호를 호출하여 패턴 파일을 생성한다. 이러한 패턴파일을 생성하여 출력하는 과정은 일반 사용자가 조작할 수 있도록 윈도우환경에서 이루어지고, 상기한 패턴 파일 제작 과정은 사용자의 선택에 따라 하나의 오디오신호로 여러 번에 걸쳐서 패턴 파일의 생성, 수정, 제거 등이 가능하고, 그 예로서 우선 오디오 신호를 분석해서 일차 패턴 파일을 만들고 다시 다양한 형태의 발광 패턴을 일차 패턴 파일에 추가하거나 변경 또는 삭제하여 2차 발광 패턴 또는 그 이상의 매우 다양한 형태의 발광 패턴을 생성하여 현재 발생하는 음향에 가장 최적화된 발광 패턴 파일을 만들어 컴퓨터의 메모리에 기록하며, 이와 같이 제작된 패턴 파일은 윈도우 고유의 데이타 파일 구조인 DAT 파일 구조를 가지도록 한다.

한편, 상기한 패턴 파일 작성 과정을 보다 상세하게 살펴보면, 사용자가 입력수단을 통해서 패턴 작성용 프로그램 모듈을 구동시켜 오디오 신호를 선택하면, 도 2c에 나타내는 바와 같이 오디오신호의 파형과 상기한 오디오신호를 분석하여 생성된 패턴 파일의 파형이 출력됨과 동시에, 상기한 패턴파일의 수정을 위한 메뉴(인터벌, 카운트평균, 옵셋비율, 증폭비율 등)가 함께 윈도우화면상에 출력되어, 사용자는 패턴수정 메뉴(pattern editor)를 이용하여 도 2d에 나타내는 바와 같이 사용하고자 하는 전기/전자기기에 적합하도록 패턴수정 메뉴 값을 키보드, 마우스 등으로 용이하게 조정할 수 있게 되고, 조정된 값에 따른 패턴 파일이 화면에 출력되므로, 사용자는 패턴 파일의 수정결과를 즉시 화면으로 확인하면서 최적의 패턴파일을 생성할 수 있게 된다.
이 과정에서 오디오신호의 파형과 패턴파일의 파형이 그래픽모듈에 의하여 실시간 화면에 표시되므로 사용자는 현재의 패턴파일 상태와 수정 후의 패턴파일 상태를 시각적으로 즉시 확인이 가능하므로 패턴파일의 생성과 수정 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

삭제

상기에서 인터벌메뉴는 오디오신호에서 설정한 값만큼의 시간간격으로 패턴데이터를 생성하는 것이고, 카운트 평균메뉴는 설정한 값만큼의 데이터 평균을 적용하여 패턴 파일을 생성하는 것이며, 옵셋 비율메뉴는 패턴 파일에서 설정된 값만큼의 비율로 옵셋을 적용하며, 증폭비율메뉴는 설정된 값만큼의 비율로 패턴 파일을 증폭하는 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 생성된 패턴 파일은 수정이 가능하며, 옵셋 비율과 증폭비율, 전기/전자기기에 따른 최대전력, 최소전력, 안전전력, 안전강도이상으로 지속하는 시간, 진동방법 선택 등의 메뉴가 화면에 표시되어 사용자는 입력수단으로 해당 메뉴의 값을 조정하여 패턴 파일을 수정하고, 그 결과를 화면을 통해서 확인할 수 있게 된다.

2) 패턴 파일 호출.

입력수단을 통해서 게임이나 각종 어플리케이션 실행 명령이 입력되면 컴퓨터의 CPU는 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈을 통해서 음원 파일에 의해 만들어진 발광 패턴 파일을 음원 파일과 동일한 시점 또는 독립적으로 메모리로부터 함수로 호출하여 DLL모듈로 전송하는데, 이 과정에서 본 발명에 의하면 단지 하나의 함수만 호출해주면 되며, 이를 하기에서 보다 상세하게 살펴본다.

종래의 방식은 하드웨어(H/W)를 별도 제어하는 방식으로 최소 3단계로 구성되며, 이는 H/W ON을 위한 함수를 호출해서 실행하고 해당 H/W제어를 위한 소프트웨어(S/W)를 호출해서 실행하며 소프트웨어 데이터(S/W data) 전송함수를 호출해서 실행하고, S/W Data에 따라 H/W 구동 함수를 실행하는 것이다.

그러나, 본 발명은 H/W를 별도제어 하지 않고 S/W로 바로 제어하는 방식으로, 하나의 함수 예로서, HID_Write(Level, Time, Mode)인경우 Level,Time, Mode의 값이 모두 0이면 H/W는 Off상태이며 한개라도 0이 아닌 값을 가지면 H/W는 On상태입니다. 상기에서 Level은 3색 LED의 밝기를 조절하고 0에서 255까지 지정할 수 있으며, Time은 발광 시간으로 단위는 msec이고 0-255까지 지정할 수 있다. 또한 Mode는 발광여부를 나타내고, 0은 오프(Off) 1은 온(On)으로 지정할 수 있다.

3) 패턴 파일 전송.

발광 패턴의 내용을 전달받은 DLL 모듈은 윈도우의 휴먼 인터페이스 드라이브(Human Interface Driver) 모듈(이하 HID 모듈이라 함)에 발광 패턴 신호를 전달하고, 상기한 HID 모듈은 그 신호를 감각소자 구동 및 제어용 CPU에 전달한다.

상기한 구성에서 HID란 일반적으로 컴퓨터에 새로운 장치를 부착할 때 필요한 드라이버를 자동으로 인식하여 설치하는 것을 말하며, 드라이버란 컴퓨터에 새로운 장치 및 기기를 연결하게 되면 컴퓨터는 그 장치가 무엇인지 인식을 하지 못하게 되므로, 제품을 만든 회사에서는 그 기기를 인식할 수 있는 표준 규약을 만들어 컴퓨터에 설치하여 그 기기를 인식하게 하는 것을 말하며, 본 발명의 감각소자 구동부(300)도 이러한 규약을 따르고 있어 장치를 컴퓨터에 장착할 때 자동으로 장치 드라이브를 인식하도록 되어 있다.

4) PWM신호 및 가변 전압원 회로

전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 CPU는 발광 패턴 내용(밝기, 지속시간)을 받고 분석하여 해당 전기/전자기기에 맞는 PWM 신호를 만들어 내어 가변 전압원회로로 출력하는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 3색 LED와 진동모터를 사용하는 경우, 입력된 발광 패턴 파일을 이용하여, 3색 LED용 PWM신호와 진동 모터용 PWM 신호도 함께 발생시킨다.

이 과정에서 상기한 바와 같이 각각의 PWM 신호에는 해당 감각소자를 구분하기 위한 구분용 데이터와, 해당 감각소자를 구동하기 위한 구동용 데이터가 포함되며, 구동용 데이터는 입력되는 발광 패턴 파일의 정보를 기초로 하여 진동모터의 경우 발광패턴파일의 레벨(LEVEL)에 따라 진동의 세기가 결정되고, 발광유지시간(TIME)에 따라 진동유지 시간이 결정되며, 온/오프 모드(MODE) 신호에 따라 정/역회전이 결정된다.

그리고, 상기한 바와 같이 생성된 PWM 신호는 직렬 혹은 병렬로 가변전압원으로 출력되고, 이 과정에서 스위칭부의 구동제어를 위한 선택신호(SEL)도 함께 출력된다.

5) LED와 진동 모터 또는 엑츄에이터 구동.

가변전압원 회로는 입력된 PWM신호를 전압 레벨 신호로 바꾸어서 LED의 조도와 진동 모터, 엑츄에이터의 세기 등을 조절하는데 이를 보다 상세하게 살펴본다.

아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 첫단계는 아날로그 신호를 0과 1로 변환하여 신호의 유무만 확인하고 신호가 있는 1인 상태에서 아날로그 신호의 강도(Level)를 0~255의 단계로 나누어 변환하므로, 신호의 유/무 및 강도까지 알 수 있게 되다. 여기서 얻어진 신호의 유/무와 강도를 이용하여 LED(밝기) 및 모터(세기,회전방향)를 구동하게 된다.

감각소자(LED,진동모터 또는 액츄에이터)의 특성상 특정구간(0~255 중 100~200)에서만 작동하는 경우도 있으며, 이러한 경우를 위하여 강도의 수식은

DEV_W = 101 (100~200) , DATA_W = 256 (0~255)이고,

Level = 입력신호 / DEV_W x DATA_W이며,

Mode 0일때는 정방향 회전, 1일때는 역방향 회전 또는 지속 시간 100msec 이하인 경우 상태를 전환한다(0->1, 1->0).

상기한 구성에서 가변전압원 회로는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 대한민국 등록특허 10-0757242호에 제시된 회로를 사용하며, 그 대표적인 구성은 도 3에 나타내는 바와 같다.

가변전압원 회로부(2)는, N채널 모오스 전계효과트랜지스터(이하 "트랜지스터"라 칭함) TR1, 다이오드 D1, 저항 R4, 연산증폭기(4), 궤환회로(10), N채널 트랜지스터 TR1의 과전류 및 과열 차단을 위한 과전류 및 과열 차단회로(6)로 구성된다.

상기에서 트랜지스터 TR1은, 그 드레인단에 입력단(12)을 통해서 입력전압Vin이 인가되고, 소오스단에는 출력단(14)이 연결되는 바, 그 출력단(14)으로는 출력전압 Vout가 출력되며, 그 게이트단으로는 두 입력신호를 비교 증폭하는 연산증폭기(4)로부터 출력된 게이트 제어신호가 인가되게 구성한다.

상기한 도 2에서 Vref는 연산증폭기(4)의 비반전입력단(+)에 인가되는 전압이고, Av는 연산증폭기(4)의 전압이득이며, β는 궤환률로서, 가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 하기 수학식 1로부터 구할 수 있다.

상기한 수학식 1에서, 궤환률 β와 연산증폭기(4)의 전압이득 Av의 곱 즉,β* Av의 값이 식의 분모에 위치한 "1"을 무시할 수 있을 만큼 충분히 크게하면,가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 Vout=Vref/β로 표현할 수 있게 되므로,출력전압 Vout를 하기와 같은 방법으로 하여 정전압원으로 형성할 수 있다.

즉, 연산증폭기(4)의 비반전입력단(+)에 인가되는 제어입력전압 Vref와 연산증폭기(4)의 반전입력단(-)으로 궤환되는 출력전압 Vout의 궤환률 β를 모두 상수(constant)화하면 된다.

그 반대로 출력전압 Vout를 가변전압원으로 나타나도록 하기 위해 하기와 같은 방법으로 하면된다. 즉, 제어입력전압 Vref 및/또는 궤환률 β중 적어도 하나를변수화하면 된다. 다시 설명하면, 제어입력전압 Vref 및/또는 궤환률 β를 시간에따라 연속적 혹은 급진적으로 바뀌는 변수로 구성하게되면 출력전압 Vout는 가변전압원이 되는 것이다.

제어입력전압 Vref와 궤환률 β를 변수로 구성하는 것에 대해서 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

먼저, 연산증폭기(4)의 비반전입력단(+)에 인가되는 제어입력전압 Vref를 변수로 구성하기 위해, 제어신호입력단(16)에 인가되는 제어신호 CTRL를 시간적으로변화하도록 구현하며, 상기한 CTRL의 소스(source) 종류로 본원발명에서는PWM(Pulse Width Modulation)신호를 사용한다.

다음으로, 궤환률 β를 변수로 구성하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같은 궤환회로(10)를 구성한다. 궤환률 β는 회로특성상 연속적으로 변화하도록 구현하지는 못한다.

궤환회로(10)에서 N채널 트랜지스터 TR1의 소오스단과 출력단(14) 사이의 노드 N1에 저항 R1의 일단을 연결하고 그 저항 R1의 타단을 노드 N2를 통해서 연산증폭기(4)의 반전입력단(-)에 연결한다. 노드 N2에는 일단이 접지된 저항 R2를 연결 하고, 저항 R2에 병렬연결된 저항 R3의 일단을 연결하되, 저항 R3의 타단에는 일단이 접지된 스위치 SW1이 연결된다. 스위치 SW1에는 스위치제어신호 SWC가 인가되고, 스위치 SW1의 온(on) 또는 오프(off)에 따라 궤환율 β가 두 가지 상태를 갖도록 한다.

따라서 궤환률 β는 두 가지 값(제1,제2 궤환율)을 가지게 되며, 도 4에 도시된 바와 같이 가변전압원 회로부(2)에 스위치 SW1이 오프되었을 경우 동작특성곡선 E1을, 스위치 SW1이 온되었을 경우 동작특성곡선 E2를 나타낸다.

도 4에서 D는 제어입력전압 Vref의 가변전압 입력신호영역이다. Vt는 다이오드 D1의 턴온전압으로서, 가변전압원 회로부(2)를 동작 또는 비동작되게하는 기준전압이다. 아울러 다이오드 D1의 턴온전압 Vt는 제어단(16)으로 인가되는 잡음이나미약한 전원에 의해 가변전압원 회로부(2)가 오작동되는 것을 방지하는 역할도 한다. 그러므로 가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 다이오드 D1에 인가되는 제어신호 CTRL의 전압레벨 VRL이 다이오드 턴온전압 Vt이상이 되는 경우에만 출력된다.

출력 다이나믹레인지(dynamic range) C는 동작특성곡선 E1에 의한 출력 다이나믹레인지(dynamic rage) A와 동작특성곡선 E2에 의한 출력 다이나믹레인지 B에의해서 정해지고, 출력 다이나믹레인지 A와 B는 중간부분에서 서로 중첩되어진다.동작특성곡선 E1에 의한 출력 다이나믹레인지(dynamic rage) A와 동작특성곡선 E2에 의한 출력 다이나믹레인지 B가 서로 중첩되게 하는 것은 궤환회로(10)의 스위치SW1에 직렬 연결된 저항 R3의 저항값을 조정함으로써 달성되어진다.

그러므로 출력전압 Vout의 출력 다이나믹레인지 C는 거의 다이나믹 레인지'A+B' 정도까지 확장되어진다.

한편, 가변전압원 회로부(2)의 제어신호입력단(16)의 전단에는 인가되는 제어신호 CTRL의 특성에 따라 필터나 바이어스회로부와 같은 신호처리부가 선택적으로 구비되어지는데, 본 발명과 같이 CTRL의 소스가 PWM신호일 경우에는 제어신호입력단(16)의 전단에는 적분 및 고주파 성분 제거를 위한 LPF(Low Pass Filter)가 신호처리부로서 구비된다.

그리고, 상기한 바와 같이 구성된 가변전압원 회로가 LED를 구동하는 것을 도 5를 참조하여 살펴보면, 가변전압원 회로부(2)에는 입력전원 Vin과 제어신호 CTRL(필수)과 스위치제어신호 SWC(선택)가 입력되고, 제어신호 CTRL이 감각소자 구동 및 제어용 CPU로부터 출력되는 PWM신호이므로, 사용자의 정의에 따라 출력전압 Vout이 가변출력된다. 그러므로 예컨대, 스위치제어신호 SWC의 제어 하의 LED의 출력동작범위가 1.8 ~ 3.3V 이면 가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 1.8 ~ 3.3V 전압범위 내에서 가변 출력되고 그에 따른 LED의 밝기도 가변되어진다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 구동예를 나타내는 도면이다.

도 6a에서 LED(180)의 가변전압원 회로부(2)는 제어신호 CTRL이 PWM신호이므로, 출력전압 Vout이 가변 출력된다. 예컨대, LED(180)의 동작범위가 1.8 ~ 3.3V 이면 가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 1.8 ~ 3.3V 전압범위 내에서 가변 출력되고 그에 따른 LED(180)의 조도가 가변되어진다.

그리고 도 6b는 3색 LED를 구동하는 경우로서, 가변전압원회로부(2)의 후단에 풀브릿지회로를 이용한 스위칭부(20)를 더 구비함으로써, 감각소자 구동 및 제어용 CPU로부터 출력되는 선택신호 SEL의 논리상태에 따라 LED1,2,3 중 임의의 LED를 선택하여 전류를 인가하게 된다.

상기에서 SEL의 제어가능한 스위치갯수(통상 4~8개)에 따라 감각소자 구동 및 제어용 CPU로부터 출력되는 제어신호의 논리상태는 조금 다르지만 스위치가 4개이면 표 1에 나타내는 바와 같이 000~111까지의 상태를 가진다.

Level을 제어가능한 스위치의 갯수로 나누어 얻어진 값을 순번으로 이용 하는데, DEV_C = 4(SEL 갯수) , DATA_W = 256 (0~255), 순번 = 입력신호 / DATA_W x DEV_C 이다.

이 경우 스위칭부를 구성하는 풀브릿지 회로의 일입력단은 가변전압원 회로부(2)로부터의 가변 출력전압 Vout에 연결되고 타입력단은 접지에 연결된다.

도 7a 및 도 7b는 진동모터를 구동하는 것을 예로서 나타낸다.

도 7a에서 컴퓨터로부터 출력되는 발광 패턴 파일에 의하여 감각소자 구동 및 제어용 CPU는 진동모터를 구동하기 위한 PWM신호를 출력하고, 가변전압원 회로부(2)는 제어신호 CTRL에 따라 출력전압 Vout을 가변출력한다. 예컨대, 진동모터(186)의 동작범위가 1.8 ~ 3.3V 이면 가변전압원 회로부(2)의 출력전압 Vout는 1.8 ~ 3.3V 전압범위 내에서 가변 출력되고 그에 따른 진동모터(186)의 회전속도도 가변되어진다.

그리고 도 7b에서 가변전압원회로부(2)의 후단에 풀브릿지회로를 이용한 스위칭부(20)를 더 구비함으로써 선택신호 SEL의 논리상태에 따라 진동모터(186)에 인가되는 전류의 방향을 바꾸어줌으로써 진동모터(186)의 회전 방향을 바꿀 수 있다. 예컨대, 선택신호 SEL이 논리 '하이'상태이면 스위칭부의 출력이 OUT1과 OUT4를 통해서 출력되어 진동모터(186)는 시계 방향으로 회전하고, 선택신호 SEL이 논리 '로우'상태이면 진동모터(186)는 스위칭부의 OUT2, OUT3를 통해서 출력되는 신호에 따라 반시계방향으로 회전된다.

이 경우 풀브릿지 회로의 일입력단은 가변전압원 회로부(2)로부터의 가변 출력전압 Vout에 연결되고 타입력단은 접지에 연결된다.

이와 같이 스위칭부는 출력포트의 수가 제한된 가변전압원 회로부(2)를 사용하는 경우, 가변전압원 회로부(2)의 출력포트수를 4개까지 확장시켜주는 역할을 하며, 출력포트를 선택하기 위한 SEL신호는 감각소자 구동 및 제어용 CPU로부터 출력된다.

한편, 상기한 구성에서 감각소자는 전기/전자 기기에 일체로 구비되거나 유/무선으로 연결되어 외부장치로 구비될 수 있으며, 상기한 전기/전자 기기는 컴퓨터, 게임기, 이동통신단말기, PDA, DMB, Digital TV, IP TV, 네비게이션(Navigation), MP3플레이어, MP4플레이어등 자체적으로 구동될 수 있는 것이거나, 상기한 전기/전자기기등에 유/무선으로 접속되어 사용되는 주변기기(스피커, 이어마이크, 마우스, 키보드, 리모콘 등)일 수도 있다.

그리고, 상기한 감각소자 구동 및 제어용 CPU는 전기/전자기기에 일체로 구비되거나 독립적으로 구비될 수 있으며, 독립적으로 구비될 경우 유/무선을 이용하여 전기/전자기기와 통신하게 된다.

또한, 가변 전압원 회로 역시 전기/전자기기에 일체로 구비되거나 독립적으로 구비되거나, 유/무선을 이용하여 외부장치로 구비할 수 있다.

도 8은 감각소자 구동 및 제어부가 전기/전자 기기 중 PDA, 휴대전화 등과 같은 휴대용 통신단말장치에 일체로 구비된 것을 나타내는 도면으로, 입력수단(410)을 통해서 사용자가 게임 또는 어플리케이션 실행 명령을 내리면, CPU(430)는 게임 또는 어플리케이션 실행 모듈(420)을 구동시키고, 이 과정에서 패턴 실행용 프로그램모듈(440)을 함께 제어하여 게임 또는 어플리케이션 실행과정의 음향에 맞게 또는 독립적으로 패턴 파일이 출력되도록 하고, 가변전압원회로와 스위칭부(470)는 상기한 CPU(430)와 API모듈(460)로부터 출력되는 신호에 따라 진동모터 또는 엑츄에이터(M)와 LED1,2,3를 구동한다.

그리고, 도 9는 감각소자 구동 및 제어부가 전기/전자 기기인 음원발생장치 (500)와 유/무선으로 연결되어 이어폰, 헤드셋에 외부기기로 구비된 것으로, 음원발생장치(500)로부터 출력되는 오디오신호와 제어신호를 전달받아서 감각소자 구동 및 제어용 CPU(310)는 LED(530)의 구동제어를 위한 PWM신호를 출력하고, 이에 따라 가변전압원 회로(320)는 LED(530)들을 구동하게 되며, 이 과정에서 오디오신호와 LED제어신호는 별도의 유/무선을 통해서 출력되며, 패턴파일은 음원발생장치(500)로부터 출력된다.

상기한 도8, 도9 에서의 감각소자 구동 및 제어부 또는 그 구성요소중 일부는 전기/전자기기와 일체 또는 전기/전자기기와 유/무선으로 연결되어 외부장치에로 구비될 수 있음은 기 전술한 바 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 LED용 패턴 파일을 생성하고 이를 이용하여 LED와 진동모터, 엑츄에이터를 구동하였으나, 본 발명에 의하면 진동모터, 엑츄에이터용 패턴파일을 생성하고 이를 이용하여 LED를 구동할 수도 있어서, 패턴파일의 형성시 기준이 되는 전기/전자기기용 감각소자를 무엇을 사용하던지 하나의 패턴 파일로 다양한 전기/전자 기기의 감각소자를 구동 및 제어할 수 있게 된다.

더욱이, 상기한 바와 같이 본 발명은 오디오신호를 이용하여 패턴파일을 사용자가 자유롭게 형성할 수 있으므로, 사용자는 생성된 패턴파일을 홈페이지나 블로그, 이메일, 메신저등의 인터넷환경이나 상대방과의 유, 무선 파일 교환 등의 방법으로 다른 사람과 공유할 수도 있게 된다.

또한, 상기한 패턴 작성용 프로그램 모듈과 패턴 실행용 프로그램 모듈은 각각 별개의 모듈로 형성되어 희망하는 사용자에 한하여 패턴 작성용 프로그램 모듈과 패턴 실행용 프로그램 모듈을 동시에 제공하고, 일반 사용의 경우에는 패턴 실행용 모듈만 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기 구동 장치의 구성을 나타내는 블록도

도 2a 내지 도 2d는 패턴 파일의 생성과 수정예를 나타내는 도면

도 3은 본 발명에 따른 가변 전압원 회로의 구성을 나타내는 블록도

도 4는 도 3의 가변전압원 회로부 특성곡선도

도 5는 가변전압원 회로부의 3색 LED 구동 예를 나타내는 블록도

도 6a 및 도 6b는 가변전압원 회로부의 LED 구동 예를 나타내는 블록도

도 7a 및 도 7b는 가변전압원 회로부의 모터 구동 예를 나타내는 블록도

도 8은 감각소자 구동 및 제어부가 전기/전자기기인 PDA, 휴대전화 등에 일체로 구비된 것을 나타내는 도면

도 9는 감각소자 구동 및 제어부가 전기/전자기기와 유/무선으로 연결되어 이어폰, 헤드셋 등에 외부장치에 구비된 것을 나타내는 도면

Claims (9)

1. 키보드와 마우스, 터치스크린, 터치패드, 키패드를 포함하는 제반 입력수단과, 각종 동작을 제어하는 CPU, 각종 데이터가 기록되는 메모리, 상기한 CPU의 제어명령과 입력수단의 입력신호에 따라 오디오신호를 이용하여 전기/전자 기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일을 작성하여 메모리에 저장하는 패턴 파일 작성용 프로그램 모듈을 포함하는 시스템을 사용하고,

   입력수단으로 입력되는 신호에 따라 CPU는 패턴 작성용 프로그램 모듈을 구동하는 모듈 구동 단계와;

   상기한 패턴 작성용 프로그램 모듈은 입력수단을 통해서 선택된 오디오신호를 분석하여 만들어진 패턴파일의 파형을 화면에 표시함과 동시에 패턴의 수정을 위한 메뉴(옵셋 비율과 증폭비율, 전기/전자기기에 따른 최대전력, 최소전력, 안전전력, 안전강도이상으로 지속하는 시간, 진동방법 선택 메뉴 포함)를 함께 표시하는 표시 단계와;

   입력수단을 통해서 입력되는 패턴수정 메뉴의 변화된 값에 맞추어 상기한 패턴파일의 파형 그래프를 변화시켜 화면으로 표시하는 수정 단계와;

   수정이 완료되면 상기한 바와 같이 수정된 패턴 파일을 기록하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 패턴파일은 다른 전기/전자기기의 적용을 위하여 유/무선 또는 저장매체를 통해 다른 전기/전자기기로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일 형성 방법.
3. 키보드, 마우스, 터치스크린, 터치패드, 리모콘, 키패드 등을 포함하는 제반 입력수단과,

   각종 데이터가 기록되는 메모리,

   상기한 입력수단의 입력신호에 따라 청구항 1 또는 2의 방법으로 오디오신호에 따라 생성된 일차 패턴 파일을 패턴의 수정을 위한 메뉴(옵셋 비율과 증폭비율, 전기/전자기기에 따른 최대전력, 최소전력, 안전전력, 안전강도이상으로 지속하는 시간, 진동방법 선택 메뉴 포함)를 사용하여 전기/전자 기기의 감각소자 구동 및 제어용 패턴 파일을 작성하여 메모리에 저장하는 패턴 파일 작성용 프로그램 모듈,

   상기한 입력수단을 통해서 게임이나 각종 어플리케이션 실행 명령이 입력되면 실행되며 상기한 패턴 파일 작성용 프로그램 모듈에 의하여 생성되어 저장된 패턴 파일을 오디오신호와 맞게 또는 독립적으로 메모리로부터 호출하는 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈,

   상기한 게임 또는 각종 어플리케이션 실행 모듈로부터 출력되는 패턴 파일을 포함한 파일을 전달받아 다수의 전기/전자기기용 감각소자 구동 및 제어를 위하여 각 전기/전자기기 감각소자 구분용 데이터를 포함한 PWM 신호를 만들어 내는 중앙 처리 장치(CPU),

   상기한 CPU로부터 출력되는 제어신호에 포함된 전기/전자기기 감각소자 구분용 데이터에 따라 해당 감각소자를 구동 및 제어하는 가변 전압원 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기한 CPU는 전기/전자기기를 구동하는 전기/전자기기용 CPU와 감각소자 구동을 위한 제어신호를 출력하는 감각소자 구동 및 제어용 CPU로 구분되며, 상기한 복수의 CPU는 하나로 구성되거나, 별도로 구성되어 유/무선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기한 가변 전압원과 감각소자 사이에는 편의에 따라 스위칭부가 더 구비되고, 감각소자 구동 및 제어용 CPU는 PWM 신호와 함께 스위칭부의 동작선택신호인 SEL신호도 함께 출력하여, 스위칭부의 다수 출력단의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기한 가변 전압원 회로(320)는 입력단에 입력전압이 연결되고 출력단으로 출력전압이 출력되는 트랜지스터와, 두 입력신호 전압레벨을 비교하여 상기 트랜지스터를 제어하는 연산증폭기를 포함하여 구성하되, 상기 출력단으로부터 궤환되어 상기 연산증폭기의 일입력단으로 인가되는 전압의궤환율을 선택적으로 가변시키는 궤환회로와, 상기 연산증폭기의 타입력단으로 시간적으로 가변가능한 제어신호에 대응된 제어입력전압이 인가되게 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
7. 제 3항에 있어서, 상기한 감각소자 구동 및 제어를 위한 신호는 온/오프 모드와 동작레벨, 구동시간을 포함하는 하나의 함수로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
8. 제 5항에 있어서, 스위칭부의 선택신호는 레벨을 제어가능한 스위치의 갯수로 나누어 얻어진 값을 순번으로 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.
9. 제 3항에 있어서, 상기한 패턴파일은 다른 전기/전자기기의 적용을 위하여 유/무선 또는 저장매체를 통해 다른 전기/전자기기로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 패턴 파일을 이용한 전기/전자기기의 감각소자 구동 및 제어 장치.

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