KR100681530B1 - 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA 무선통신 모듈의 유/무선으로 경보기 제어장치와 서버간에 정보를 교환하여 방범, 가스누출, 화재, 은급환자 등의 긴급한 재난을 방지하는 시스템에 관한 것으로 전원회로 및 전원감지회로와, 무정전회로 및 배터리 충정회로와, 리셋회로와, 저전압 감지회로와, RS232C회로와, RS485회로와, EEPROM회로와, 센서감지회로와, 음성출력회로와, 링 감지회로와, DTMF 송수신회로와, CDMA 무선통신 모듈회로로 구성되고 또한, 상기 CDMA 무선통신 모듈회로는 전원회로, 리셋 및 옵션회로, RS232C회로, 프로세서 회로, 서버와의 무선통신회로로 구성함으로써 경보기 제어장치로 정보를 전송할 경우는 문자메시지를 이용하고 경보기 제어장치는 서버에서 수신한 명령에 대한 응답 또는 서버로 발생한 사건을 전송할 경우는 단말기를 통해 인터넷 서비스 제공자에게 PPP접속하여 TCP/IP을 사용함으로써 인적, 물적 재난을 방지하는 뛰어난 효과가 있다.

CDMA 무선통신, 방범, 방제, 경비, RS232C회로, DTMF 송수신회로

Description

유/무선 방범, 방제, 경비 시스템 {Wire and Radio communication system for preventing from crimes, disaster and guard}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 블록도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 전원회로 및 전원감지회로의 회로도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 부정회로 및 배터리 충전회로의 회로도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 리셋회로의 회로도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 저전압 감지회로의 회로도,

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범. 방제, 경비 시스템의 RS232C 회로의 회로도,

도 6b는 상기 도 6a의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 데이터 구성도,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방법, 방제, 경비 시스템의 RS485 회로의 회로도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방법, 방제, 경비 시스템의 EEPROM회로의 회로도,

도 9는 상기 도 8을 보충한 타임 다이어그램,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 센서 감지회로의 회로도,

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 음성출력회의 회로도,

도 12a는 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 링 감지회로의 회로도,

도 12b는 상기 도 12a의 전화벨이 울렸을 때의 링 감지회로의 각 부의 전압 예시도,

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 DTMF 송수신회로의 회로도,

도 14는 상기 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로 중 전원회로의 회로도,

도 15는 상기 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로 중 리셋 및 옵션회로의 회로도,

도 16은 상기 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로 중 RS232C회로의 회로도,

도 17은 상기 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로 중 프로세서회로의 회로도,

도 18은 상기 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로 중 서버와의 무선통신회로의 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

1 : 전원회로 및 전원감지회로 2 : 무정전회로 및 배터리 충전회로

3 : 리셋회로 4 : 저전압 감지회로

5 : RS232C 회로 6 : RS485 회로

7 : EEPROM 회로 8 : 센서 감지 회로

9 : 음성출력 회로 10 : 링 감지 회로

11 : DTMF 송수신회로 12 : CDMA 무선통신 모듈회로

12-1 : 전원회로 12-2 : 리셋 및 옵션회로

12-3 : RS232C회로 12-4 : 프로세서 회로

12-5 : 서버와의 무선통신 회로

본 발명은 인적 및 물적 재난을 방지하는 위한 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 CDMA 무선통신 모듈은 유/무선으로 경보기 제어장치와 서버간에 정보를 교환하여 방범, 가스누출, 화재 등의 긴급한 재난을 방지하는 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템에 관한 것이다.

종래의 경비 시스템은 자동차에 사용되는 경보음 장치가 있으며 가정집, 공장, 회사에서 사용되는 도난 경보장치들과 단말장치를 설치하여 중앙관리장치인 통보처리 시스템을 두어 외부 구성원에게 연락하는 것이었다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 단순한 경보음을 발생시키는 장치에 불과하며 상기 장치는 통신수단이 단순하고 정보를 전송하기 위한 통신 범위가 적은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은
유/무선 통신 수단을 이용하여 각종 지형 및 환경 조건에 적합한 통신수단을 이용하여 방범, 방제, 경비 등의 재난을 방지하는 CDMA 기술은 이동국을 사용자 번호 입력후 송신하고 발신메시지를 송신(ESN,MIN,전화번호)하고 기지국은 이동국에 통화채널 할당하고 기지국은 전화번호를 이동교환전화국에 전송하고 통화채널을 초기화하고 기지국은 긴 개인코드 사용으로 통신보안을 유지하고 기지국은 사용자 인증을 수행하고 Ring Back Tone은 음성 채널을 통하여 음성부호화된 통신 및 송신을 이동국의 음성부호기에서 톤을 생성하는 특징으로 인적 물적 재난을 방지하는 시스템을 구축하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전원회로 및 전원감지회로와, 무정전회로 및 배터리 충정회로와, 리셋회로와, 저전압 감지회로와, RS232C회로와, RS485회로와, EEPROM회로와, 센서감지회로와, 음성출력회로와, 링 감지회로와, DTMF 송수신회로와, CDMA 무선통신 모듈회로로 구성되고 또한, 상기 CDMA 무선통신 모듈회로는 전원회로, 리셋 및 옵션회로, RS232C회로, 프로세서 회로, 서버와의 무선통신회로 구성되고 감지된 신호는 상기 CDMA 무선통신 모듈회로의 신호전송을 통하여 정보를 제공하는 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템을 이룩하였다.

이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예를 들어 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1은 바람직한 실시예의 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템의 블록도로 마이컴 및 TTL 레벨의 소자들의 전원에 사용되고 전파정류된 전압과 평활된 전압을 분리는 전원회로 및 출력전압의 유무를 감지하여 마이컴으로 신호를 전달하는 전원회로 및 전원감지회로(1)와, 전원의 정전을 방지하는 무정전회로 및 배터리의 충전을 위한 배터리 충전회로(2)와, 초기상태에서 마이컴을 동작시키기 위한 리셋회로(3)와, 정상적인 전압 이하로 낮아지는 것을 감지하는 저전압 감지회로(4)와, 비동기 직렬통신을 하는 RS232C회로 및 RS485회로(5, 6)와, 전원이 차단되어도 기록된 데이터가 지워지지 않는 EEPROM회로(7)와, 쇼트 또는 오픈된 것을 감지하여 마이컴에 신호를 전달하는 센서감지 회로(8)와, AP18208의 출력신호를 증폭하여 스피커로 음성을 출력하는 음성출력 회로(9)와, 전화벨이 울렸을 때 링을 감지하여 자동으로 전화를 받는 링 감지 회로(10)와, 16가지 데이터에 맞는 주파수를 생성하여 공중선을 통해 송신하고 DTMF 신호를 증폭하여 DTMF RECEIVER IC에 신호를 전달 하면 DTML RECEIIVER IC는 DTMF 주파수에 해당되는 4bit 코드를 프로세서에 전달하는 DTMF 송수신회로(11)와, 무선으로 경보기 제어장치와 서버간에 정보를 교환하는 CDMA 무선통신 모듈회로(12)로 구성되어 있다.

상기 CDMA 무선통신 모듈회로(12)는 DC +3.3V로 전원을 공급하는 CDMA 무선통신 전원회로(12-1)와, DC +3.3V 전원인가시 마이컴을 리셋시켜 초기 상태에서 동작하는 CDMA 무선통신 리셋회로 및 서버와 CDMA 무선통신 모듈의 통신방법을 선택하는 CDMA 무선통신 옵션회로(12-2)와, 경보기 제어장치와 데이터 교환을 위한 RS232C회로(12-3)와, CDMA 무선통신 모듈의 각 부분을 제어하는 CDMA 무선통신 프로세서 회로(12-4)와, TCP/IP IC와 CDMA 모듈간의 RS232C 통신을 이루는 CDMA 무선통신 서버와의 무선통신 회로(12-5)로 구성되어 있다.

도 2는 바람직한 실시예의 상기 도 1의 블록도에서 전원회로 및 전원감지회로(1)를 도시한 회로이며 AC220V/60㎐ 전원을 리니어 트렌서(TRANS1)로 감압하고 정류 다이오드(D17,D18, D20, D21)로 전파정류하여 평활 콘덴서(C14)로 DC로 평활하고 리플이 많은 DC전압을 정전압 IC(U15LM317)를 이용하여 약 DC 14V를 만들어 큰 부하에 사용하고 다시 정전압 IC(U14KA7805R)을 이용하여 DC 5V를 만들어 마이컴 및 TTL 레벨의 소자들의 전원으로 사용하는 것이다.

따라서, 도 2에 도시된 가변 전압 조정기(Adjustable Voltage Regulator) LM317의 출력전압으로 하기와 같이 설계하게 된다.

즉, 정전압 IC LM317의 출력전압은 다음과 같은 식에 의해서 조정된다.

Vo = V_R61 ＋ V_R62

= I_R61ㆍR61 ＋ (I_R61 ＋ I_ADJ)ㆍR62

= V_REF/R61ㆍR61 ＋(V_REF/R61 ＋ I_ADJ)R62

= V_REF ＋ R62/R61ㆍV_REF ＋ I_ADJㆍR62

= V_REF(1 ＋ R62/R61) ＋ I_ADJㆍR62

= 1.25V(1 ＋ 2.7㏀/270Ω) ＋ 50 ×10-6A ×2.7㏀

= 13.75V ＋ 0.14V

= 13.89V

여기서, 다이오드 D22는 LM317의 입력이 쇼트되었을 때 출력전압을 입력쪽으로 바이패스시켜 LM317의 파손을 막아주는 것이다.

또한, 도 2에 도시된 전압 조정기(Voltage Regulator) KA7805R의 설계는 정전압 IC KA7805R의 드롭 볼테이지는 2V로 출력전압 DC 5V가 안정적으로 출력되기 위해서는 입력 전압이 DC 7V 이상이 되도록 설계하고 도면에서 보듯이 KA7805R의 입력전압은 약 14V로 만족하게 되는 것이다.

이하, 전원감지회로에 관하여 설명하면 전원감지회로는 다이오드 D19로 리니어(Linear) 트랜서의 전파정류된 전압과 평활된 전압을 분리하여 리니어 트랜스 출력전압의 유무를 감지하여 파워 디텍트(Power_Detect) 핀을 통해 마이컴으로 신호를 전달한다.

따라서, 전원감지회로 설계는 전파정류된 Linear 트랜스 전압을 저항 R55와 R59로 분압하여 인버터 IC인 U7 74HC14의 입력핀 13으로 입력하여 파워 디텍트 전압이 LOW면 전원이 있는 것으로 판단하고 파워 디텍트 단자의 전압이 HIGH가 되면 전원이 없는 것으로 판단한다.

또한, 전력손실을 줄이기 위해 저항 R55와 R59는 높은 저항값을 사용하고 전원이 유무 판단 전압은 다음과 같은 식으로 정할 수 있다.

V_U7(13)LOW = {R59/(R55 ＋ R59)}V_S = {100㏀/(100㏀ ＋ 100㏀)}V_S = V _S/2 = 0.9V

V_S(LOW) = 1.8V 이하

V_U7(13)HIGH = {R59/(R55 ＋ R59)}V_S = {100㏀/(100㏀ ＋ 100㏀)}V_S = V _S/2 = 3.15V

V_S(HIGH) = 6.3V 이상

도 3은 바람직한 실시예의 상기 도 1의 무정전회로 및 배터리 충전회로(2)를 도시한 것으로 무정전회로는 AC 전원이 정전되었을 때 릴레이 K3 HR702NH를 거쳐 다이오드 D11과 저항 R46을 통해 배터리 전원을 공급하여 정전을 방지하는 것이다.

따라서, 상기 릴레이 구동회로의 설계는 V_CC(＋12V) 전압이 다이오드 D13, 제너다이오드 D14와 TR Q3의 베이스-에미터 전압의 합보다 높은 전압에서 TR Q3가 턴온 되어 릴레이 K3 HR702NH를 구동하여 배터리와 VCC(＋12V)가 연결되게 한다.

V_{(TURN_ON)} = V_D13 ＋ V_D14 + V_Q3(BE) = 0.7V ＋ 7.2V ＋ 0.7V = 8.6V

상기 식은 TR Q3가 턴온되어 되어 구동되는 전압을 나타낸 것이다.

또한, 배터리 충전회로는 AC 전원이 인가되었을 때 릴레이 K3 HR702NH를 거쳐 DC 12V로 다이오드 D8과 저항 R46을 통해 배터리에 충전을 한다.

도 4는 바람직한 실시예의 리셋회로(3)을 도시한 것으로 DC 5V 전원이 인가되었을 때 마이컴을 리셋시켜 초기상태에서 마이컴을 동작시키도록 하는 회로이며 최초 DC 5V가 인가되면 인버터 IC인 U7E74HC14의 9번 핀에 HIGH가 입력되어 8번 핀 및 11번 핀이 LOW가 되어 리셋단자인 10번 핀이 HIGH가 되어 마이컴은 리셋이 된다.

74HC14의 10번 핀의 HIGH가 저항 R22를 통해 콘덴서 C17에 전압을 상승시켜 74HC14의 11번 핀이 HIGH가 되어 리셋단자인 10번 LOW가 되어 마이컴은 리셋이 해제되어 초기상태에서 마이컴이 동작하게 되는 것이다.

이때, 74HC14의 11번 핀의 전압이 저항 R22를 통해 방전되어 다시 리셋이 되지 않도록 마이컴에서 WDT 단자를 통해 500㎐로 펄스를 인가하여 U7 74HC14의 11번 핀의 전압이 계속해서 HIGH가 유지되도록 한 것이다.

따라서, 리셋회로(3)의 설계는 74HC14의 10번 핀의 HIGH가 저항 R22를 통해 콘덴서 C17에 전압을 상승시켜 74HC14의 11번 핀이 HIGH가 되는 충전시간은 다음과 같은 식으로 정할 수 있다.

V_C17 = 5V(1-e^-t/R22ㆍC17) = 3.15V

t = -R22ㆍC17ㆍlog_e(1-3.15V/5V) = -100㏀ㆍ10㎌ㆍlog_e(1 - 3.15V/5V) = 994㎳

콘덴서 C17이 저항 R22를 통해 방전되어 74HC14의 10번 핀이 LOW가 되는 방전시간은 다음과 같다.

V_C17 = 3.15ㆍe^-t/R22ㆍC17 = 2.25V

t = -R22ㆍC17ㆍlog_e(2.25V/3.15V) = -100㏀ㆍ10㎌ㆍlog_e(2.25V/3.15) = 336㎳

즉, 336㎳ 이내에 콘덴서 C17의 전압을 저항 R20을 통해 충전시켜야 리셋이 다시 걸리지 않고 저항 R20을 통한 콘덴서 C17의 충전 시정수가 저항 R22을 통한 콘덴서 C17의 방전 시정수보다 1/100인 저항 R20 1㏀을 적용하면 콘덴서 C17의 전압은 R22를 통해 거의 방전하지 않고 5V - V_D5 = 4.3V 전압을 유지할 수 있는 것이다.

도 5는 바람직한 실시예의 저전압 감지회로(4)로 DC 12V 전원이 정상적인 전압 이하로 낮아지는 것을 감지하여 LOW_VOLTAGE 단자를 통해 마이컴에게 HIGH 신호를 주면 마이컴은 DC 12V 전원이 저전압 상태인 것을 인식하게 되고 저전압 상태는 AC 전원 차단 시 배터리 전압이 저전압 상태일 때 발생된다.

상기 저전압 감지회로 설계(4)는 저전압 레벨 설정은 배터리의 LOW VOLTAGE 레벨 및 부하구동에 문제가 없는 정상상태의 최저 전압으로 설정하여야 하고 저전 압 레벨은 다음과 같이 정할 수 있다.

V_＋ = {R56/(R52 ＋ R56)V_CC(＋5) = {10㏀/(10㏀ ＋ 10㏀)}5V = 2.5V

V_- = {R57/(R53 ＋R57)}V_CC(＋12V) = {6.8㏀/(20㏀ ＋6.8㏀)}V_CC(＋12V)

V_- = V_＋

{6.8㏀/(20㏀ ＋ 6.8㏀)}V_CC＋12V = 2.5V

V_CC＋12V = (20㏀ ＋ 6.8㏀)ㆍ2.5V/6.8㏀ = 9.85V

DC 12V 전원 전압이 9.85V보다 높으면 LOW_VOLTAGE 단자의 전압이 LOW가 되어 마이컴이 정상상태인 것으로 판단하고 DC 12V 전원 전압이 9.85V보다 낮으면 LOW_VOLTAGE 단자의 전압이 HIGH가 되어 마이컴이 저전압 상태인 것으로 판단한다.

도 6a는 바람직한 실시예의 RS232C 회로(5)로 RS232C 회로(3)는 비동기 직렬통신에 주로 쓰이는 방식으로 인터페이스 방식의 특성은 동작모드가 Single-Ended이고 최대 Driver/Receiver 수 : 1/1이고 최대 통달거리는 약 15m이고 최고 통신속도는 20kbps이고 지원 전송방식은 full Duplex이고 최대 출력전압은 ±25V이고 최대 입력 전압은 ±15V이다.

또한, RS232C 통신은 통신거리가 짧고 통신속도가 낮지만 구현하기가 쉽고 RX, TX 및 GND 3선을 이용하여 값싸게 통신을 할 수 있는 장점이 있어 외부와의 통신에 많이 쓰인다.

데이터의 구성은 Start bit와 8bit 데이터 및 Stop bit로 구성되고 동기는 Baud rat로 맞춘다.

데이터는 LSB부터 전송되고 도면의 회로에서 TX는 반전되어 DANJA3_TX로 출력되고 DANJA_RX 신호는 반전되어 RX 신호로 입력된다.

도 6b는 상기 도 6a에서 설명한 바와 같이 데이터의 구성으로 Start bit와 8bit 데이터와 및 Stop bit로 구성되고 동기는 Baud rate로 맞춘 것을 도시한 것이다.

도 7은 바람직한 실시예의 RS485회로(6)로 RS485는 비동기 직렬통신에 쓰이는 방식으로 인터페이스 방식의 특성으로 동작모드는 Differential이고 최대 Driver/Receiver 수는 32/32이고 최대 통달거리는 약 1.2㎞이고 최고 통신속도는 10Mbps 이고 지원 전송방식은 Half Duplex이고 최대 출력전압은 -7V ~ ＋12V이고 최대 입력전압은 -7V ~ ＋12V이다.

상기 RS485 통신은 RS232C 통신보다 통신거리가 길고 통신속도가 높은 장점이 있지만 Half Duplex 방식으로 신호선이 ＋(RI)와 -(RI#)으로 구성되어 입력 또는 출력으로 됨으로 인해 신호의 충돌이 생길 수 있어 주의해야 되고 통신방법은 RS232와 비슷하고 아래와 같이 신호선이 출력일 경우 입력신호 DI에 따라 DO와 DO#의 전압차가 발생되고 입력일 경우 RI와 RI# 전압차에 의해서 출력신호 RO가 결정되며 하기와 같이 [표 1], [표 2]에 나타나고 있다.

신호선이 출력일 경우

입력			선의 상태	출력
RE#	DE	DI		DO	DO#
X	1	1	No Fault	1	0
X	1	0	No Fault	0	1
X	0	X	X	Z	Z
X	1	X	Fault	Z	Z

신호선이 입력일 경우

입력			출력
RE#	DE	RI-R1#	RO
0	0	≥ ±0.2V	1
0	0	≤ - 0.2V	0
0	0	Inputs Open	1
1	0	X	Z

도 8은 바람직한 실시예의 EEPROM회로(7)로 EEPROM은 데이터를 READ/WITE 할 수 있는 보조기억장치로 전원이 차단되어도 기록된 데이터는 지워지지 않으며 EEPROM의 인터페이스 방식 중 2선 방식은 시리얼 데이터 클럭(Serial Data Clock)(SK)과 Serial Data Input/Output(DIO)를 사용하고, 3선 방식은 시리얼 데이터 클럭(Serial Data Clock)(SK), 시리얼 데이터 입력(Serial Data Input)(DI)과 시리얼 데이터 출력(Serial Data Output)(DO)를 사용한다.

상기 AT93C46은 3선 인터페이스 방식으로 Specifications는 하기와 같다.

동작전압은

- 5.0 (V_CC = 4.5V ~ 5.5V)

- 2.7 (V_CC = 2.7V ~ 5.5V)

- 2.5 (V_CC = 2.5V ~ 5.5V)

- 1.8 (V_CC = 1.8V ~ 5.5V)이고

내부 메모리 구조는

- 1K : 128 × 8 (ORG = LOW), 64 × 16 (ORG =HIGH)이고

ORG 핀은 내부적으로 약 1MΩ으로 풀업 되어 있다.

인터페이스는 3선 시리얼 인터페이스이고

최대 클럭 주파수 : 2MHz이고

최대 Write 시간 : 10ms이고

신뢰성은

Endurance : 100만회 Write Cycles

Data Retention : 100년

ESD Protection : > 4000V이다.

또한, AT93C46는 하기 [표 3]과 같이 7개의 명령에 의해 제어된다.

AT93C46에 따른 7개의 명령제어표

Instruction	Start Bit	OP Code	Address		Data		Comments
			×8	×16	×8	×16
READ	1	10	A6 - A0	A5 - A0			EEPROM의 특정 번지에 저장되어 있는 데이터를 읽는다.
EWEN	1	00	11XXXXX	11XXXX			모든프로그래밍 모드 이전에 한번은 Write Enable이 실행되어야 한다.
ERASE	1	11	A6 - A0	A5 - A0			특정한 번지의 데이터를 지운다. 데이터의 모든 비트는 1이 된다.
WRITE	1	01	A6 - A0	A5 - A0	D7 - D0	D15 - D0	특정한 번지에 데이터를 쓴다.
ERAL	1	00	10XXXXX	10XXXX			모든 번지의 데이터를 지운다. 단, Vcc = 4.5V - 5.5V에서 유효하다.
WRAL	1	00	01XXXXX	01XXXX	D7 - D0	D15 - D0	모든 번지에 특정 데이터를 쓴다. 단, Vcc = 4.5V - 5.5V에서 유효하다.
EWDS	1	00	00XXXXX	00XXXX			모든 프로그램 명령을 무시하도록 한다. 초기 전원 인가 시 EWDS 상태가 된다.

도 9는 [표 3]을 보다 쉽게 이해하기 위한 타임 다이어그램을 도시한 것으로 도 9중 (a)는 Synchronous Data Timing을 도시한 것이고 도 9중 (b)는 READ Timing을 도시한 것이고 도 9중 (c)는 EWEN Timing을 도시한 것이고 도 9는 EWDS Timing을 도시한 것이고 도 9중 (d)는 EWDS Timing를 도시한 것이고 도 9중 (e)는 WRITE Timing을 도시한 것이고 도 9중 (f)는 WRAL Timing을 도시한 것이고 도 9중 (g)는 ERASE Timing을 도시한 것이고 도 9중 (h)는 ERAL Timing을 도시한 것이다.

도 10은 바람직한 실시예의 센서 감지 회로(8)를 도시한 것으로 센서 감지 회로(8)는 8개의 센서가 쇼트 또는 오픈된 것을 감지하여 마이컴에 신호를 전달하며 센서 감지 회로의 설계는 하기와 같다.

8-channel analogue multiplexer/demultiplexer HEF4051의 출력핀 Z의 전압 은 센서의 입력이 쇼트되었을 때 0V이고, 오픈시에는 V_Z=47KΩ/(3.3KΩ+100KΩ+47KΩ)·12V = 3.75V가 된다.

그리고 OP-AMP KA324D의 9번핀 전압 V-=3KΩ/(10KΩ+10KΩ+3KΩ)·5V=0.65V, 7번핀 전압 V+=(3KΩ+10KΩ)/(10KΩ+10KΩ+3KΩ)·5V=2.82V이고 OP-AMP KA324D의 출력핀 8번은 센서 쇼트시 Low를 출력하고, 출력핀 7번은 센서가 오픈되었을 때 Low를 출력하게 된다.

그러므로, 마이컴의 센서 입력핀 전압은 센서가 쇼트 또는 오픈시 Low가 되며 8-channel analogue multiplexer/demultiplexer HEF4051은 Enable단자 E#(Active Low)와 어드레스단자 A2, A1, A0로 8개의 채널을 선택하도록 되어 있고 Function Table은 하기 [표 4]와 같다.

8개의 채널 선택 Function Table

INPUT				CHANNEL ON
E#	A2	A1	A0
L	L	L	L	Y0 - Z
L	L	L	H	Y1 - Z
L	L	H	L	Y2 - Z
L	L	H	H	Y3 - Z
L	H	L	L	Y4 - Z
L	H	L	H	Y5 - Z
L	H	H	L	Y6 - Z
L	H	H	H	Y7 - Z
H	X	X	X	NONE

도 11은 바람직한 실시예의 음성출력회로(9)로 음성출력은 8-bit Addressable 74C259와 20 SEC INSTANT VOICE ROM AP18208을 사용하여 AP18208의 Current Output 단자의 출력을 증폭하여 스피커로 음성을 출력하는 것이다.

단자 A, B, C로 선택된 채널에 Data Input 단자 DI의 데이터를 Latch 시키도록 되어 있고 function Table은 하기 [표 5],[표 6]과 같다.

음성출력회로 Function Table

INPUTS		Output of Addressed Latch	Each Other Output	Function
CLEAR	ENABLE
H	L	D	Q	Addressable Latch
H	H	Q	Q	Memory
L	H	D	L	8-line demultiplexer
L	L	L	L	clear

음성출력회로 Latch addressed

INPUTS			LATCH ADDRESSED
A2	A1	A0
L	L	L	Q0
L	L	H	Q1
L	H	L	Q2
L	H	H	Q3
H	L	L	Q4
H	L	H	Q5
H	H	L	Q6
H	H	H	Q7

도 12a는 바람직한 실시예의 링 감지회로(10)를 도시한 것으로 전화벨이 울렸을 때 링을 감지하여 링이 3번째 울리면 자동으로 전화를 받기 위해 링을 감지하고 링신호는 1초 신호가 들어오고 2초 휴지로 연속되고 전화 라인의 전압 V_L1 - V_L2(T1)은 링 신호가 없을 때 DC 24V로 유지되고, 링 신호가 있을 때는 DC 24V를 중 심으로 약 AC 90V, 25Hz의 전압이 인가된다.

또한, 링 신호를 감지하기 위해서 Coupling 콘덴서를 사용하여 DC 신호를 막아주고 AC 신호가 인가되었을 때 Photo-coupler의 포토 다이오드에 전류가 흘러 포토 TR이 턴온되게 하고 포토 TR이 턴온되면 링 전압은 Low가 되어 마이컴은 전화벨이 울린다는 것을 감지할 수 있는 것이다.

상기 링 감지 회로(10)의 설계는 링 신호 입력시 포토 다이오드는 인가되는 링 신호가 AC임으로 링 신호의 반주기 동안만 전류가 흘러 포토 TR 또한 반주기 동안만 Turn-on되기 때문에 링 신호가 LOW -> HIGH를 반복하게 되는데 RC 시정수를 크게 하여 이러한 현상을 제거한다.

링 신호 입력 시 포토 TR이 턴온 또는 턴오프되는 시간은 약 20ms Hex Inverting Schmitt Trigger IC 74HC14의 V_T+인 1.7V 이내가 되도록 RC 시정수를 정하면 된다.

V_C12 = 5V(1 - e^-t/R15·C12) < 1.7V

R15·C12 > -t/log_e(1-1.7V/5V) = -20ms·log_e(1-1.7V/5V) = 0.05[Ω·F]

R15=10KΩ, C12=47uF으로 정하면 RC = 10,000Ω·47F/1,000,000 = 0.47[Ω·F] 이고, 20ms 후 충전전압은 다음과 같이 1.7V 이하로 만족한다.

V_C12 = 5V(1-e^-t/R15·C12) = 5V(1-e^{-20㎳/10㏀ㆍ47㎌}) = 0.21V

제너 다이오드 D3은 포토 다이오드의 순방향 전압 및 역방향 전압을 제한하 여 포토 다이오드의 파손을 방지한다.

또한, 포토 다이오드 전류제한 저항 R17과 포토 TR의 전류제한 저항 R15는 Photo-coupler의 CTR(Current Transfer Ratio)을 고려하여 선정을 하여야 한다.

CTR = i_C / id_iode x 100%

idiode ≥ i_C / CTR x 100%

도 12b는 바람직한 실시예의 상기 도 12a의 전화벨이 울렸을 때 링 감지 회로 각 부의 전압은 도면과 같이 표현된다.

도 13은 바람직한 실시예의 DTMF 송수신 회로(11)를 도시한 것으로 DTMF 송신회로는 DTMF 주파수를 4bit를 이용하여 사인파를 발생하며 TONE0~TONE3의 핀을 제어하여 0 ~ 9, *, #, A, B, C, D의 16가지 데이터에 맞는 주파수를 생성하여 공중선을 통해 송신하는 것이다.

따라서, DTMF 수신 회로는 DTMF 수신회로는 공중선에서 오는 DTMF 신호를 증폭하여 DTMF 수신 IC에 신호를 전달하면 DTMF 수신 IC는 DTMF 주파수에 해당되는 4bit 코드를 프로세스에 전달하고 DTMF 수신 IC의 디지털 출력 신호는 [표 7]와 같다.

DTMF 수신기 IC의 디지털 출력 신호

NO	LOW FREQUENCY	HIGH FREQUENCY	OE	Q4	Q3	Q2	Q1
1	679	1209	H	0	0	0	1
2	679	1336	H	0	0	1	0
3	697	1447	H	0	0	1	1
4	770	1209	H	0	1	0	0
5	770	1336	H	0	1	0	1
6	770	1477	H	0	1	1	0
7	852	1209	H	0	1	1	1
8	852	1336	H	1	0	0	0
9	852	1477	H	1	0	0	1
0	941	1336	H	1	0	1	0
*	941	1209	H	1	0	1	1
#	941	1477	H	1	1	0	0
A	697	1633	H	1	1	0	1
B	770	1633	H	1	1	1	0
C	852	1633	H	1	1	1	1
D	941	1633	H	0	0	0	0
ANY	ㆍ	ㆍ	L	2	2	2	2

Z : High Impedance

H : High Logic Level

L : Low Logic Level

상기 도 1에서 나타난 CDMA 무선통신 모듈회로(12)는 무선으로 경보기 제어장치와 서버간에 정보를 교환하는 장치로 서버에서 경보기 제어장치로 명령을 전송할 경우에는 문자 메시지 서비스(ESMS)를 이용하고, 경보기 제어장치는 서버에서 수신한 명령에 대한 응답 또는 서버로 발생한 사건을 전송할 경우에는 CDMA 단말기를 통해 인터넷 서비스 제공자(ISP)에게 전화접속(PPP)하여 인터넷(TCP/IP)을 사용한다.

그리고, 성능을 살펴보면 경보기 제어장치와의 통신에서 통신방식은 RS232C 방식으로 통신속도는 9,600bps 이고 문자 메시지 서비스 방식은 1회 송수신할 수 있는 문자 수는 80Bytes 이고 인터넷 접속은 KTF에 PPP 접속하여 인터넷에 접속하고 통신속도는 115,200bps 이고 보조 기억장치는 전원 차단 시 경보기 제어장치에서 발생한 사건, 발생한 시간 및 서버로의 전송완료 유무를 EEPROM에 저장하여 전원 복귀 시 경보기 제어장치와 정보를 교환 것이다.

따라서, RS232C 변환장치부와, 전원장치부와, 제어장치부와, 보조 기억 장치부와, PPP접속 및 TCP/IP 변환 장치부와, CDMA 단말기부로 구성되며 이하 각부에 관하여 도면과 함께 기술한다.

도 14는 바람직한 실시예의 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로(12)의 전원회로(12-1)를 도시한 것으로 DC +5V 전원을 3.3V 정전압 IC를 사용하여 DC +3.3V를 만들어 CDMA 무선통신 모듈에 전원을 공급하고 정전압 IC의 발진을 방지하기 위해 세라믹 콘덴서를 부가하고, 전압을 안정화하기 위해 텐탈 콘덴서를 부가하는 것이다.

도 15는 바람직한 실시예의 도 1의 CDMA 무선통신 모듈회로(12)의 리셋 및 옵션회로(12-2)를 도시한 것으로 리셋회로는 DC 3.3V 전원이 인가되었을 때 마이컴을 리셋 시켜 초기 상태에서 마이컴을 동작시키도록 하는 회로로 DC 3.0V 리셋 IC를 사용하고 DC 3.3V 전원이 DC 3.0V 이하로 떨어졌을 때 회로의 동작상태가 불안정해지는 것을 방지하기 위해 마이컴을 리셋시켜 안정적이 동작이 이루어지도록 한다.

그리고 옵션회로는 서버와 CDMA 무선통신 모듈의 통신방법을 선택하는 회로 로 DIP SWITCH의 조작에 의해 하기 [표 8]과 같이 4가지를 선택할 수 있다.

딥 스위치 옵션 선택 가지수

OPTION DIP SWITCH		배분 전압	10bit AD 변환값	서버와의 통신 방법
1	2
OFF	OFF	3.30V	1023	ESMS ONLY
OFF	ON	2.20V	681	RECEIVE : ESMS, TRANSMISSION ： TCP／IP
ON	OFF	1.65V	511	TCP／IP ONLY
ON	ON	1.32V	408	ESMS ONLY(RESERVVED)

도 16은 바람직한 실시예의 도 1중 CDMA 무선통신 모듈회로(12)의 RS232C회로(12-3)를 도시한 것으로 경보기 제어장치와의 데이터 교환을 위한 회로로 RS232C 프로토콜을 사용하고 통신속도는 9,600bps이고 경보기 제어장치와 CDMA 무선통신 모듈의 전원 레벨이 상이하여 트랜지스터를 이용하여 전원레벨을 변환하는 것이다.

도 17은 바람직한 실시예의 도 1중 CDMA 무선통신 모듈회로로(12)의 프로세서회로(12-4)를 도시한 것으로 프로세서는 CDMA 무선통신 모듈의 각 부분을 제어하는 회로로 크리스탈 발진기의 주파수에 의해 명령 실행 속도가 결정되고 리셋되면 초기 상태부터 명령을 수행하며 주요 기능은 경보기 제어장치와 RS232C로 정보를 교환하고 옵션스위치 전압 레벨을 읽어 통신방법을 결정하며 서버와 CDMA 모듈을 이용하여 문자 메시지(ESMS)를 주고받거나 인터넷(TCP/IP)을 통해 정보를 교환하는 것이다.

도 18은 바람직한 실시예의 도 1중 CDMA 무선통신 모듈회로(12)의 서버와의 무선통신 회로(12-5)를 도시한 것으로 서버와의 무선통신은 옵션 스위치에 의해 결 정되며 문자 메시지(ESMS) 정보 교환은 프로세서가 CDMA 모듈을 RS232C 통신으로 이루어지고, 인터넷(TCP/IP)을 통한 정보 교환은 프로세스가 TCP/IP IC를 시리얼 제어하여 TCP/IP IC와 CDMA 모듈간의 RS232C 통신에 의해 이루어진다.

그리고 RS232C 통신속도는 115,200bps 이며 OCTAL BUFFER/LINE DRIVER IC를 사용하여 문자 메시지 또는 인터넷을 통한 정보 교환을 선택하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 CDMA 무선통신 모듈은 무선으로 경보기 제어장치와 서버간에 정보를 교환하는 장치로 서버에서 경보기 제어장치로 명령을 전송할 경우에는 문자 메시지 서비스(ESMS)를 이용하고, 경보기 제어장치는 서버에서 수신한 명령에 대한 응답 또는 서버로 발생한 사건을 전송할 경우에는 CDMA 단말기를 통해 인터넷 서비스 제공자(IPS)에서 전화 접속(PPP)하여 인터넷(TCP/IP)으로 인적, 물적 재난을 방지하는 뛰어난 효과가 있으므로 무인경비산업상 매우 뛰어난 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 마이컴 및 TTL 레벨의 소자들 전원에 사용되는 전원회로 및 리니얼 트랜스 출력전압을 감지하여 마이컴으로 신호를 전달하는 전원감지회로(1)와; 배터리 전원을 공급하여 정전을 방지하는 무정전회로 및 상기 무정전회로로부터 공급받은 전원을 충전하는 배터리 충전회로(2)와; 초기상태에서 마이컴을 동작시키는 리셋회로(3)와; 배터리 전압이 저전압 상태인지 감지하는 저전압 감지회로(4)와; 외부통신하기 위한 RS232C회로(5) 및 RS485회로(6)와; 데이터를 기록하는 보조기억장치인 EEPROM회로(7)와; 감지된 정보를 마이컴에 신호수단으로 전달하는 센서 감지회로(8)와; 상기 센서 감지회로(8)로부터 받은 신호를 음성으로 출력하는 음성출력회로(9)와; 전화벨의 링을 감지하는 링 감지회로(10)와; 데이터에 맞는 주파수를 생성하여 공중선을 통해 송신하는 DTMF 송수신회로(11)와; 무선으로 경보기와 제어장치와 서버간에 정보를 교환하는 CDMA 무선통신 모듈회로(12)로 이루어진 회로에 있어서,

   상기 CDMA 무선통신 모듈회로(12)는 정전압 IC의 발진을 방지하기 위해 세라믹 콘덴서를 부가하고 전압을 안정화하기 위해 콘데서를 부가하여 CDMA 무선통신 모듈에 전원을 공급하는 전원회로(12-1)와; CDMA 무선통신 모듈회로를 초기상태로 동작시키는 리셋회로 및 CDMA 무선통신 모듈의 통신방법을 선택하는 옵션회로(12-2)와, 경보기 제어장치와 데이터 교환을 위한 RS232C회로(12-3)와; CDMA 무선통신 모듈의 각 회로를 제어하는 프로세서회로(12-5)와; 문자메시지 및 인터넷 통신하는 서버와 무선통신회로(12-5)로 구성된 것을 특징으로 하는 유/무선 방범, 방제, 경비 시스템.
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