KR20100092321A - 나침반 자침부 교정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나침반의 자침부를 고장 여부를 확인하고 교정하는 나침반 교정 장치 및 이에 따른 나침반의 고장 확인 및 교정 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 장치는 a) 전기에너지를 자기에너지로 전환 시키는 전자석, b) 프로그램에 의한 정해진 동작을 수행하도록 명령을 내리는 마이컴, c) 전기의 흐름을 제한하는 저항, d) 전기를 충전 및 방전하는 콘덴서, e) 소형 전자석의 동작으로 전기적 접점을 바꾸어주는 릴레이(Relay), f) 외부의 힘에 의한 접점의 ON/OFF 기능을 하는 푸쉬 스위치(Puch Switch), g) AC 전원을 DC 전원으로 변환시키는 아답터(Adaptor), h) 전기부품을 꽂아 납땜이 가능하도록 해주는 만능 기판, i) 동선으로 이루어져 있고 표면이 절연체로 처리되어 있는 에나멜선을 포함한다.

나침반 바늘 자침부 교정

Description

나침반 자침부 교정장치{A calibration device for a compass}

본 발명은 나침반 교정 장치 및 나침반 교정 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 학습용 교구용으로 사용되는 간이 나침반의 자침부의 고장을 확인하고 교정하는 나침반 교정 장치에 관한 것이다.

나침반(羅針盤, compass)은 전통적으로 항공이나 항해 등에서 방향을 알기 위해 쓰는 기구로서, 자석이 지구의 자기장에 이끌리는 것을 이용하여 자기나침반과 자이로스코프를 이용한 전륜나침반 2종류가 있지만, 일반적으로 방향과 각도를 측정하는 데 가장 보편적으로 사용되는 기구는 자석식 나침반이다. 이러한 나침반은 전통적인 용도 이외에도 어린이들의 교육현장에서 학습 교구로서도 흔히 활용되고 있다.

그러나, 이러한 자석식 나침반의 경우, 각 구성 부품, 특히 자침부(바늘)이 작은 충격에도 손상을 입기 쉽다. 특히, 학습 교구로 사용되는 흔히 저가의 간이식 자기 나침반의 경우, 부주의한 사용에 의해, 사용 중 나침반 자침부의 N, S극 방향이 반대로 뒤집히게 되는 현상을 보이게 되는 데, 이러한 경우, 그 고장난 상태를 쉽게 확인하기도 어려울 뿐 아니라, 교정하기는 더욱 어려워 교구용 나침반이 쉽게 고장나 폐기하게 되는 원인이 된다.

특히, 초등교육 과정에서 나침반의 사용을 익히는 것은 보통 초등학교 저학년부터 시작되는 데, 자석의 성질과 사용을 시작하는 것도 시기적으로 이와 비슷하다. 기본적으로 나침반과 자석을 함께 다루면 나침반의 자침부는 자석으로 인하여 엉뚱한 방향을 가리키곤 하고, 이 경우 선생님들과 학생들은 방향에 대한 혼돈을 일으킨다.

이러한 경우, 흔히 자석을 이용하여 자침부의 극성을 바로 잡으려 하는데 그것 또한 쉬운 일은 아니다. 왜냐하면 자침부가 약한 자력에 의해서도 쉽게 움직이기 때문이다. 여러 번의 시행착오를 거쳐 우연히 바로잡히기도 하겠지만 시간도 오래 걸리고, 교정이 된 것인지 확실치도 않아 불편하고 불확실함은 역시 마찬가지이다.

따라서, 나침반의 고장 여부를 간단하고 신속하게 확인하고 교정하는 장치가 있다면 매우 편리할 것이고 나침반을 폐기하지 않고 오래도록 사용할 수 있어 경제적으로도 매우 유익할 것이다.

먼저, 나침반의 고장 확인을 위하여는, 한국 특허 출원 제20-2006-0007977(2006.03.25)호에 따른 자성체의 극성판별기로서, 극성판별체가 절첩부에 회동 가능하도록 설치함으로써, 좌우는 물론 상하로 위치된 피판별물의 극성을 정확히 판별할 수 있다. 그러나, 이러한 장치는 그 구성이 복잡하여 교구용 간이 나침반에 대하여 사용하기가 쉽지 않을 뿐 더러, 나침반이 고장난 것으로 판별된 후, 이를 교정하는 것은 여전히 어려워 문제를 해결하지 못하였다.

나침반의 고장, 특히 자침부의 뒤집힘에 대해 흔히 알고 있는 자석 막대의 양쪽에 각각 N극과 S극이 존재한다는 사실과 두개의 자석을 서로 마주보게 놓았을 때는 이 서로 같은 극이 마주보게 되면 자석은 서로 밀어내게 되어 있으며, 다른 극이 마주보면 서로 당기는 반응을 하는 자석에 관한 상식을 이용하여 나침반을 교정하여 보려 하지만, 여러 번의 시행착오를 요하여 매우 불편하였다.

본원의 발명자는 나침반의 사용 중에 나침반 바늘인 자침부의 N, S극이 반대로 되어 고장이 나버리는 종래의 문제점에 대하여 의문을 갖기 시작하였으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 자화 및 전자석이 가지는 특성을 이용하면 나침반 자침부를 쉽게 바로 잡을 수 있겠다는 착안을 하게 된 것이다.

따라서, 본 발명은 전류방향을 전환시키는 장치와 마이컴을 이용해 프로그램을 넣어 한 번에 작동할 수 있는 나침반 교정 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 나침반의 고장을 쉽게 감별하고, 이를 교정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본원의 발명자는 나침반의 사용 중에 나침반 바늘인 자침부의 N, S극이 반대로 되어 고장이 나버리는 종래의 문제점에 대하여 의문을 갖기 시작하였으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 자화 및 전자석이 가지는 특성을 이용하면 나침반 자침부를 쉽게 바로 잡을 수 있겠다는 착안을 하게 된 것이다. 따라서, 본 발명은 전류방향을 전환시키는 장치와 마이컴을 이용해 프로그램을 넣어 한 번에 작동할 수 있는 나침반 교정 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 나침반의 자침부를 고장 여부를 확인하고 교정하는 나침반 교정 장치로서, a) 전기에너지를 자기에너지로 전환 시키는 전자석, b) 프로그램에 의한 정해진 동작을 수행하도록 명령을 내리는 마이컴, c) 전기의 흐름을 제한하는 저항, d) 전기를 충전 및 방전하는 콘덴서, e) 소형 전자석의 동작으로 전기적 접점을 바꾸어주는 릴레이(Relay), f) 외부의 힘에 의한 접점의 ON/OFF 기능을 하는 푸쉬 스위치(Puch Switch), g) AC 전원을 DC 전원으로 변환시키는 아답터(Adaptor), h) 전기부품을 꽂아 납땜이 가능하도록 해주는 만능기판, i) 동선으로 이루어져 있고 표면이 절연체로 처리되어 있는 에나멜선을 포함하는 나침반 교정 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 바람직한 예에서, 1) 전기에너지를 자기에너지로 전환 시키는 전자석, 2) 프로그램에 의한 정해진 동작을 수행하도록 명령을 내리는 마이컴, 3) 전기의 흐름을 제한 하는 저항, 4) 전기를 충전 및 방전하는 콘덴서, 5) +/- 극성을 가지며 극성에 맞는 전류가 흐르면 발광하는 발광 다이오드(LED), 6) 소형 전자석의 동작으로 전기적 접점을 바꾸어주는 릴레이(Relay), 7) 외부의 힘에 의한 접점의 ON/OFF 기능을 하는 푸쉬 스위치(Puch Switch), 8) AC 전원을 DC 전원으로 변환시키는 아답터(Adaptor), 9) 전기부품을 꽂아 납땜이 가능하도록 해주는 만능기판, 10) 동선으로 이루어져 있으나 동선 표면이 절연체로 처리되어 있는 에나멜선을 포함하는 나침반 교정 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 나침반의 고장 여부를 확인하고 교정하는 나침반 교정 방법으로서,

a) 연철 및 코일로 이루어진 전자석에 전기를 인가하여 전기에너지를 자기에너지로 전환(전자석 1 : S극 , 전자석 2: N극)하는 단계,

b) 고장난 나침반을 상기 본 발명에 따른 나침반 교정 장치에 올려놓은 뒤, 다음과 같이 지침의 방향을 확인하는 단계,

-- 나침반 정상 시 (빨강 지침:N극 , 파랑색 지침:S극 )

전자석의 S극에 나침반 빨강색 지침 정지 상태

-- 나침반 고장 시 (빨강 지침:S극 , 파랑색 지침:N극 )

전자석의 S극에 나침반 파랑색 지침 정지 상태,

c) 나침반 고장 시 전자석 1을 N극으로 변환하여 나침반의 파랑색 지침을 S극으로 자화시키는 단계, (push switch, 마이컴, 릴레이 이용)

d) 전자석 2를 S극으로 변환하여 나침반의 빨강색 지침을 N극으로 자화시키는 단계 (마이컴, 릴레이 이용), 및

e) 상기 b) 단계에 따라 나침반의 교정여부를 확인하는 단계를 포함하는 나침반 교정 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 나침반 교정 장치 및 나침반 교정 방법에 따라, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다:

① 본 발명에 따른 장치는 특히 어린이 학습 교구로서 이용되는 간이 나침반 에 사용하는 경우, 어린이들의 부주의한 사용 또는 주변 자석의 영향으로 나침반의 바늘이 뒤집히는 일이 많은 데, 본 발명에 따른 나침반 교정 장치에 따라, 고장 여부를 쉽게 확인할 수 있다.

② 또한, 일단 고장으로 판명되면, 전류 방향을 전환시키는 장치(릴레이)와 프로그램이 내장된 마이컴에 의해, 한 번에 교정을 위한 작동을 할 수 있기 때문에, 스위치 버튼 하나로 나침반 자침부가 간단히 교정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 나침반을 이용하다보면 주변 자석으로 인해서 또는 여러 개의 나침반이 서로 섞여 있어서 나침반 자침부의 방향이 반대로 되는 경우가 종종 있는데, 나침반 자침부를 교정하려 할 때에 일반 자석으로 자화시키는 방법은 여러모로 불편한 문제점을 개선하여, 본 발명에 있어서는, “전자석”을 이용하여 한번에 정확하게 자침부를 바로 잡는 방법을 설계하게 되었다.

즉, 본 발명은 에나멜선에 전류가 흐르면 자석과 같은 성질을 띠게 되고, 이 때, 나침반의 주변에 코일을 놓거나 둘레에 감아 놓는다면 자기장에 영향을 받아 나침반 자침부의 방향 지시침을 움직이게 할 수 있으며, 이 때 전류의 방향을 바꾸어 준다면 형성되는 자기장을 반대로 바꿀 수 있다는 전자석의 성질을 이용한 것이다. 또한, 렌츠의 ‘오른손 법칙’에 의하여 전류의 흐르는 방향에 따라 N극이 만들어지는 방향이 결정되는 데, 이러한 성질을 전자석에 이용하여 나침반 자침부의 극성을 주는데 결정적인 영향을 미칠 수 있음을 이용한 것이다.

구체적으로, 전자석을 이용하여 나침반 방향 지시침의 극성을 바로 찾아 주 는 본 발명에 있어서, 전류의 흐름을 바꿀 수 있는 장치로서, 릴레이(relay)를 이용했다. 보다 바람직한 실시예에서, 마이컴(micro processor controller)을 이용하여 한 번에 작동할 수 있도록 설계하였다.

이하, 첨부 도면을 본 발명을 참고로 보다 상세히 설명한다.

도1 및 도2를 참고로, 본 발명에 따른 나침반 교정 장치는 나침반의 자침부를 고장 여부를 확인하고 교정하는 장치로서, a) 전자석, b) 마이컴, c) 저항, d) 콘덴서, e) 릴레이(Relay), f) 푸쉬 스위치(Puch Switch), g) 아답터(Adaptor), h) 기판, 및 i) 에나멜선을 포함한다.

본 발명에 있어 주요 구성 부품의 기능은 다음과 같다.

명 칭	기 능
전자석	전기에너지를 자기에너지로 전환 시킨다.
마이컴	프로그램에 의한 정해진 동작을 수행하도록 명령을 내리는 역할을 한다.
저 항	전기의 흐름을 제한한다.
콘덴서	전기를 충전 및 방전하는 기능
발광 다이오드 (LED)	+/- 극성을 가지며 극성에 맞는 전류가 흐르면 발광한다.
릴레이 (Relay)	소형 전자석의 동작으로 전기적 접점을 바꾸어주는 기능을 한다.
푸쉬 스위치 (Puch Switch)	외부의 힘에 의한 접점의 ON/OFF 기능
아답터 (Adaptor)	AC 전원을 DC 전원으로 변환시켜준다

상기와 같은 기본 설계에 따라, 도3을 참고로, 본 발명에 따른 나침반 교정장치의 제작 과정은 다음과 같다.

1) 먼저 대못을 가열하여 연철로 만든 후, 이를 서서히 식힌다.

2) 연철로 만든 대못에 코일을 감아 전자석 1, 2를 만든다. 이때, 코일은 촘촘하게 많이 감아준다.

3) 감아준 코일에 전지를 연결하여 나침반을 이용해 자기장 발생을 확인한다.

4) 전자석 두 개를 완성하고 기판에 고정시킨 후 나침반의 자침부가 어떤 극성을 가지는지를 확인한다.

5) 극성을 변환하기 위해 전류의 방향을 바꾸기 위하여, 기판에 릴레이 및 이를 제어하는 마이컴을 설치한다.

6) 외벽, LED,스위치, 아답터를 추가로 부착할 수 있다.

본 발명에 따른 나침반 교정 장치를 사용하여, 다음 과정에 따라, 나침반 자침부의 고장여부를 확인하고, 이를 교정하였다.

1)교정할 나침반을 장치위에 올려 놓기.

2)전원 스위치를 누름.

3)나침반의 자침부(빨간 지시침)가 왼쪽의 N극을 가리키는지 여부 확인.

4)나침반의 자침부(빨간 지시침)가 왼쪽을 가리킨다면, 고장난 나침판이 확인된 것이므로, 교정 시작 버튼을 누르고 5초 가량 기다려 교정함.

5)나침반의 자침부(빨간 지시침)가 오른쪽을 가리킨다면 고장나지 않은 바른 나침반으로써, 교정할 필요 없음을 확인함.

6)교정 완료 후, 스위치 버튼으로 off 시킴.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 간단한 나침반 교정 장치에 의해, 다량의 나침반도 간단하고 신속하게 고장 여부를 확인하고, 교정할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 나침반 자침부 교정 장치의 회로도이고,

도2는 본 발명에 따른 나침반 자침부 교정 장치의 구체예의 외관을 촬영한 사진이며,

도3a 내지 도3e은 본 발명에 따른 나침반 자침부 교정 장치의 일례를 제작하는 과정을 촬영한 사진이다.

Claims (3)

1. 나침반의 자침부를 고장 여부를 확인하고 교정하는 나침반 교정 장치로서, a) 전기에너지를 자기에너지로 전환 시키는 전자석, b) 프로그램에 의한 정해진 동작을 수행하도록 명령을 내리는 마이컴, c) 전기의 흐름을 제한하는 저항, d) 전기를 충전 및 방전하는 콘덴서, e) 소형 전자석의 동작으로 전기적 접점을 바꾸어주는 릴레이(Relay), f) 외부의 힘에 의한 접점의 ON/OFF 기능을 하는 푸쉬 스위치(Puch Switch), g) AC 전원을 DC 전원으로 변환시키는 아답터(Adaptor), h) 전기부품을 꽂아 납땜이 가능하도록 해주는 만능기판, i) 동선으로 이루어져 있고 표면이 절연체로 처리되어 있는 에나멜선을 포함하는 나침반 교정 장치.
2. 제1항에 있어서, +/- 극성을 가지며 극성에 맞는 전류가 흐르면 발광하는 발광 다이오드(LED)를 더 포함하는 나침반 교정 장치.
3. 나침반의 자침부의 고장을 확인하고 교정하는 방법으로서,

   a) 연철 및 코일로 이루어진 전자석에 전기를 인가하여 전기에너지를 자기에너지로 전환(전자석 1 : S극 , 전자석 2: N극)하는 단계,

   b) 고장난 나침반을 제1항에 따른 나침반 교정 장치에 올려놓은 뒤 지침의 방향을 확인하는 단계,

   -- 나침반 정상 시 (빨강 지침:N극 , 파랑색 지침:S극 )

   전자석의 S극에 나침반 빨강색 지침 정지 상태

   -- 나침반 고장 시 (빨강 지침:S극 , 파랑색 지침:N극 )

   전자석의 S극에 나침반 파랑색 지침 정지 상태

   c) 나침반 고장 시 전자석 1을 N극으로 변환하여 나침반의 파랑색 지침을 S극으로 자화시키는 단계,

   d) 전자석 2를 S극으로 변환하여 나침반의 빨강색 지침을 N극으로 자화시키는 단계, 및

   e) 상기 b) 단계에 따라 나침반의 교정여부를 확인하는 단계를 포함하는 나침반 교정 방법.

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