KR100600034B1 - 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 동일 공간 안에서 가정 자동화에 사용되는 복수의 센서들을 하나의 칩(chip)으로 구성하기 위하여 통합하고, 이로써 복수의 센서들을 동시에 구동하고 신호처리하여 가정 자동화용 제어 장치로 연결하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 다수의 센서의 출력을 선택하여 가정 자동화 시스템의 주제어부로 전송하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 있어서, 상기 다수의 센서 각각을 구동하기 위한 구동부; 상기 다수의 센서의 출력을 각각 입력받아, 그 출력을 일정한 크기로 설정하기 위한 다수의 프리앰프; 제어부의 제어에 따라, 이득 선택 신호를 다수의 프로그래머블 게인 앰프(PGA)에 각각 입력하기 위한 이득 선택부; 상기 이득 선택부의 이득 선택 신호와, 상기 다수의 프리앰프의 출력을 각각 그 입력으로 하여, 각각 센서의 이득을 설정하기 위한 상기 다수의 PGA; 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 다수의 PGA의 출력중, 필요한 신호를 선택하기 위한 센서 선택부; 상기 센서 선택부의 출력인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환부; 및 상기 이득 선택부 및 상기 센서 선택부를 제어하고, 상기 변환부 로부터 수신한 센서 출력을 상기 가정 자동화 시스템의 상기 주제어부로 전송하기 위한 상기 제어부를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 가정 자동화 시스템 등에 이용됨.

가정 자동화, 스마트 홈, 센서, 다기능, 칩, 통합

Description

가정 자동화를 위한 센서 통합 장치{Method for Combining Sensors for Home Automation}

도 1은 일반적인 센서 보드의 구성도,

도 2는 종래의 복수개의 센서가 설치된 경우를 설명하기 위한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치의 일실시예 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치의 일실시예 간략 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110, 111, 112, 113, 114 : 센서

120, 121, 122, 123, 124, 310 : 구동부

130, 131, 132, 133, 134 : 앰프

140, 141, 142, 143, 144, 360 : A/D

320, 321, 322, 323, 324 : 프리앰프 330 : 이득 선택부

340, 341, 342, 343, 344 : PGA 350 : 센서 선택부

370 : 제어부 410 : 전력선 통신부

본 발명은 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 관한 것으로, 특히 가정 자동화(home automation) 등의 분야에서 사용하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 센서는 각종 제어에 있어서 필수적으로 사용되는 구성요소이다. 예를 들면, 가정 자동화(home automation) 등으로 불리는 영역이나, 각종 기계, 장치, 설비 등의 운전, 화학 영역의 장비의 운전 등을 위한 제어를 위하여, 센서는 널리 사용되고 있다.

최근 가정 자동화의 급격한 발전으로 인하여, 가정에서 필요로 하는 각종 제어를 자동화하는 기술이 크게 진전하고 있다. 실제로 외부에서 휴대폰 또는 인터넷 등을 통하여 가정 내부의 전자기기 및 조명장치, 온도조절장치 등을 원격제어 하는 경우가 늘고 있다. 그리고 이러한 과정에서 필요로 하는 각종 센서의 사용량도 급증하고 있다.

도 1은 일반적인 센서 보드의 구성도이다.

일반적으로 센서, 특히 예를 들면, 가정 자동화용 센서는 단일 센서로 구동되는 경우는 거의 없다. 대개는 주변회로 및 통신회로를 부가한 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board; 이하, 간단히 'PCB'라 함) 형태로 존재하는 시스템의 형식을 취한다.

도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 센서 보드는, 상기 센서(110)와, 상기 센서(110)에 전력을 공급하는 구동부(driver)(120)와, 상기 센서(110)의 출력을 증폭하는 앰프(130) 및 아날로그(analog) 신호를 디지털(digital)화하는 컨버터(analog/digital converter; 이하, 간단히 'A/D'라 함)(140)로 구성되며, 이 출력이 신호선을 통하여 가정 자동화의 주제어부(home automation main controller)(도시되지 않음)에 전달된다.

도 2는 종래의 복수개의 센서가 설치된 경우를 설명하기 위한 구성도로서, 상기 도 1의 센서를 복수개 취합한 것을 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 도 1과 같은 각종 센서를 함께 하나의 장소에 단순 취합하여 설치하면, 각 센서의 특성이 다르므로 사용 개수 및 종류가 늘어날 때마다 각각의 구동부 및 신호처리부(앰프, A/D)가 필요하게 되며, 출력 역시 각각 다른 형태로 나타나게 되는 것은 당연하다.

즉, 예컨대, 조도센서(111), 온도센서(112), 습도센서(113) 및 열센서(thermopile sensor)(114)의 4개의 센서를 하나의 장소, 또는 동일 장소에 설치하는 경우에, 각 센서(111~114)의 작동 환경요건이 다르기 때문에, 전력 공급용 드라이버(121~124)의 정격도 다르고, 필요한 경우에 앰프(131~134)를 설치하더라도 그 이득(gain)이 다르며, 그 출력을 디지털화하기 위하여 A/D(141~144)를 구비하더라도 그 입출력 전압, 전류가 제각각이다.

이러한 원인으로 인하여, 가정 자동화를 근간으로 하는 스마트 홈(smart home)의 구현 과정에서는, 가정 자동화 시스템의 주제어부에 이러한 다양한 센서 보드로부터의 제각각인 출력들이 입력되므로, 가정 자동화 시스템의 주제어부에서 이러한 다양성에 대한 처리의 부담을 지게 된다. 따라서, 신뢰성의 차원에서, 가정 자동화 시스템 자체가 매우 복잡하고 고가의 시스템이 될 수밖에 없는 문제점이 있다.

또한, 이러한 복잡한 입출력 과정을 각각의 센서에 대하여 매번 새롭게 반복적으로 설치하여야 하므로, 설치 및 유지보수의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동일 공간 안에서 가정 자동화에 사용되는 복수의 센서들을 하나의 칩(chip)으로 구성하기 위하여 통합하고, 이로써 복수의 센서들을 동시에 구동하고 신호처리하여 가정 자동화용 제어 장치로 연결하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 센서의 출력을 선택하여 가정 자동화 시스템의 주제어부로 전송하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 있어서, 상기 다수의 센서 각각을 구동하기 위한 구동부; 상기 다수의 센서의 출력 을 각각 입력받아, 그 출력을 일정한 크기로 설정하기 위한 다수의 프리앰프; 제어부의 제어에 따라, 이득 선택 신호를 다수의 프로그래머블 게인 앰프(PGA)에 각각 입력하기 위한 이득 선택부; 상기 이득 선택부의 이득 선택 신호와, 상기 다수의 프리앰프의 출력을 각각 그 입력으로 하여, 각각 센서의 이득을 설정하기 위한 상기 다수의 PGA; 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 다수의 PGA의 출력중, 필요한 신호를 선택하기 위한 센서 선택부; 상기 센서 선택부의 출력인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환부; 및 상기 이득 선택부 및 상기 센서 선택부를 제어하고, 상기 변환부로부터 수신한 센서 출력을 상기 가정 자동화 시스템의 상기 주제어부로 전송하기 위한 상기 제어부를 포함하는 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치를 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치의 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서 통합 장치는, 다수의 센서(111~114), 구동부(310), 프리앰프(preamp)(321~324), 이득 선택부(330), 프로그래머블 게인 앰프(programmable gain amp; 이하, 간단히 'PGA'라 함)(341~344), 센서 선택부(350), A/D(360) 및 제어부(370)를 포함하고 있다.

본 발명의 설명을 위하여, 상기 도 3에서 가정 자동화에 가장 많이 사용되는 센서인 조도센서(111), 온도센서(112), 습도센서(113) 및 열센서(thermopile sensor)(114)를 그 일례를 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 구동부(310)는 다수의 센서(111~114)를 각각 구동하는 기능을 담당한다. 상기 다수의 프리앰프(321~324)는 다수의 센서(111~114)의 출력을 일정한 크기로 설정하는 기능을 담당한다.

상기 이득 선택부(330)는 상기 제어부(370)의 제어에 의해 상기 PGA(341~344)에 각각 이득 선택 신호를 입력하는 기능을 담당하며, 상기 PGA(341~344)는 상기 프리앰프(321~324)를 통과한 각각의 출력과 상기 이득 선택부(330)의 이득 선택 신호를 그 입력으로 하여 각 센서의 이득을 설정하는 기능을 담당함으로써, 각각의 센서에 따라 사용에 맞는 특성을 지니는 출력이 가능하도록 한다.

상기 센서 선택부(350)는 상기 제어부(370)의 제어에 의해, 상기 다수의 PGA(341~344)의 출력 중 필요한 하나의 신호만을 선택하는 기능을 담당하고, 상기 A/D(360)는 상기 센서 선택부(350)의 출력인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 담당한다.

상기 제어부(370)는 상기 이득 선택부(330) 및 센서 선택부(350)를 제어하며, 상기 A/D(360)로부터 최종적인 출력신호를 수신하여, 가정 자동화 시스템의 주 제어부(main controller)로 전송하는 기능을 담당한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 필요로 하는 센서의 조합을 이용하여 특정한 목적에 맞는 센서의 패키지(one package)화가 가능하며, 전원을 공급하는 것으로 가정 자동화 시스템(home automation system)과의 연결작업이 완료되므로, 그 편의성이 매우 높아진다.

도 4는 본 발명에 따른 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치의 일실시예 간략 개념도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서 통합 장치는, 상기 제어부(370)에 의해 선택적인 이득의 설정, 센서의 선정 및 데이터의 디지털화가 용이하게 이루어지며, 특히 상기 전력선 통신부(410)에 의해 상기 제어부(270)와 가정 자동화 시스템(home automation system)의 주제어부와의 통신으로 전력선 통신 방식을 채용함으로써, 본 발명의 센서 통합 장치에 전원을 연결하는 것이 곧 구동, 신호처리 및 데이터 전송까지 완료되는 개념으로 사용 할 수 있는 장점을 지니게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 동일 장소에 설치되는 복수개의 센서에 대하 여, 주변 구성요소를 통폐합하고, 입출력 신호를 단일화한 후, 가정 자동화 시스템에 대한 신호선과 복수개의 센서에 대한 전력선을 생략함으로써, 공간의 절약 및 에너지 절약이 가능하도록 하는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 종래와 같이 센서 보드마다의 전원선, 신호선 등의 주변 설비를 준비할 필요 없이, 단일의 전원에 의하여 구동되고, 전력선 통신에 의하여 신호를 전달하는 상태로 시스템을 운용할 수 있으므로, 보다 쉽고 안정적인 시스템의 운용이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수개의 센서들을 하나의 칩(chip)으로 구성함으로써, 표준화되고 통합된 다기능 센서에 대하여 단일 인터페이스를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 이와 같이 필요로 하는 센서 만의 조합을 이용하여, 특정한 목적에 맞는 센서들의 원 패키지(one package)화가 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전력선 통신을 이용하여 가정 자동화 시스템의 주제어부에 센서의 출력을 연결함으로써, 신호선을 전혀 사용하지 않고도 신호의 전달이 가능하도록 하는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 상기 제어부와 가정 자동화 시스템의 주제어부의 통신을, 전력선 통신 방식을 채택함으로써, 본 발명의 센서 통합 장치에 전원을 연결하는 것으로써 곧 구동, 신호처리 및 데이터 전송까지 완료할 수 있는, 편의성이 매우 높은 시스템을 제공하도록 하는 효과가 있다.

이에 따라서, 본 발명은 복수개의 센서를 사용할 때의 편의성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 다수의 센서의 출력을 선택하여 가정 자동화 시스템의 주제어부로 전송하기 위한, 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치에 있어서,

   상기 다수의 센서 각각을 구동하기 위한 구동부;

   상기 다수의 센서의 출력을 각각 입력받아, 그 출력을 일정한 크기로 설정하기 위한 다수의 프리앰프;

   제어부의 제어에 따라, 이득 선택 신호를 다수의 프로그래머블 게인 앰프(PGA)에 각각 입력하기 위한 이득 선택부;

   상기 이득 선택부의 이득 선택 신호와, 상기 다수의 프리앰프의 출력을 각각 그 입력으로 하여, 각각 센서의 이득을 설정하기 위한 상기 다수의 PGA;

   상기 제어부의 제어에 따라, 상기 다수의 PGA의 출력중, 필요한 신호를 선택하기 위한 센서 선택부;

   상기 센서 선택부의 출력인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환부; 및

   상기 이득 선택부 및 상기 센서 선택부를 제어하고, 상기 변환부로부터 수신한 센서 출력을 상기 가정 자동화 시스템의 상기 주제어부로 전송하기 위한 상기 제어부

   를 포함하는 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부 및 상기 가정 자동화 시스템의 상기 주제어부의 통신을 위한 전력선 통신부

   를 더 포함하는 가정 자동화를 위한 센서 통합 장치.

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