KR100838657B1 - Digital door lock for breaking standby power and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 디지털 도어락의 전력 공급을 위한 내부 구성을 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing the internal configuration for power supply of a general digital door lock.
도 2는 일반적인 디지털 도어락의 전원 공급부의 세부 구성을 나타낸 회로도.2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a power supply unit of a general digital door lock.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 도어락의 내부 구성을 나타낸 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the internal configuration of a digital door lock according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 도어락의 대기 전력 차단을 위한 전원 공급부의 회로도.4 is a circuit diagram of a power supply unit for shutting off standby power of a digital door lock according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 도어락의 대기 전류 차단 방법을 나타낸 순서도.5 is a flowchart illustrating a standby current blocking method of a digital door lock according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 디지털 도어락 110 : 배터리100: digital door lock 110: battery
120 : 전원 공급부 130 : 메인 제어부120: power supply unit 130: main control unit
140 : 모터 구동부 150 : 피에조 구동부140: motor driving unit 150: piezo driving unit
160 : LED 구동부160: LED driver
본 발명은 대기 전류 차단을 위한 디지털 도어락 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital door lock and a method for blocking standby current.
일반적으로 도어락은 가족 및 다수의 사람들이 주거하는 곳(아파트, 단독주택, 오피스텔, 빌딩 등)에 인가되지 않은 외부인 출입하는 것을 인위적으로 제한하기 위하여 도어에 설치하여 사용하고 있다. 이러한 도어락은 열쇠에 의한 개폐방식, 다이얼에 의한 개폐 방식 등뿐만 아니라, 기계와 전자 분야 기술이 결합된 디지털 도어락의 방식의 도어락도 존재한다. 최근 디지털 도어락은 기존의 기계식 도어락을 이용시 발생하는 열쇠 분실에 따른 사용자의 불편 및 제3자에 의한 열쇠 도난 및 복제에 따른 범죄 등의 단점을 극복하였는바 점점 사용이 늘어가고 있다.In general, door locks are installed on doors to artificially restrict unauthorized access to unauthorized places in places where families and many people live (apartments, detached houses, officetels, buildings, etc.). Such door locks include not only an opening and closing method by a key and an opening and closing method by a dial, but also a digital door lock method that combines mechanical and electronic technology. Recently, the digital door lock has overcome the disadvantages of the user's inconvenience caused by the loss of the key generated by using the existing mechanical door lock, and the disadvantages such as crimes caused by theft and duplication of the key by a third party.
디지털 도어락은 키 입력부를 통한 비밀 번호 입력 방식, 마그네틱 띠를 입힌 마그네틱 카드 방식, RF(Radio Frequency) 카드 방식, IC(Integrated Circuit) 카드 방식 등 다양한 종류가 존재한다. There are various types of digital door locks such as a password input method through a key input unit, a magnetic card method with a magnetic stripe, an RF (Radio Frequency) card method, and an IC (Integrated Circuit) card method.
도 1은 일반적인 디지털 도어락의 전력 공급을 위한 내부 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the internal configuration for power supply of a general digital door lock.
도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 디지털 도어락은 전력 공급을 위하여 배터리, 전원 공급부, 메인 제어부(마이크로프로세서), 모터 구동부, 피에조 구동부, LED 구동부, 동작 버튼부 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a general digital door lock may include a battery, a power supply unit, a main controller (microprocessor), a motor driver, a piezo driver, an LED driver, an operation button unit, and the like for power supply.
배터리(11)는 디지털 도어락(10)의 구성 요소에 전력을 공급하는 소스(Source)에 해당한다. 일반적으로 배터리는 1회용 배터리를 의미하며, 다수의 배터리를 이용하여 디지털 도어락을 구동하기 위한 전원을 공급한다.The
전원 공급부(12)는 상기 배터리(11)로부터 전력을 디지털 도어락(10)의 각 구성 요소에 중계하는 역할을 수행하게 된다. 상기 전력 중계는 배터리(11)의 전압을 디지털 도어락의 각 구성 요소가 사용하는 전압으로 변환하는 등의 작업을 포함한다. 또한, 디지털 도어락(10)은 계속하여 모터 등을 구동시키는 장치가 아니며, 사용자로부터 도어의 개폐 명령 등을 입력받은 경우에만 동작하게 된다. 따라서 전원 공급부(12)는 사용자로부터 소정의 명령이 입력되는지 여부를 체크하고, 명령이 입력된 경우에만 배터리(11)의 전력을 중계하는 작업을 수행한다.The
디지털 도어락(10)의 메인 제어부(13)는 디지털 도어락(10)의 전반적인 제어를 수행하는 마이크로프로세서(CPU)에 해당한다. 사용자로부터 소정의 숫자열 또는 문자열을 입력받고, 기 저장된 비밀 번호와 일치되는 경우 모터를 이용하여 디지털 도어를 개폐하는 등의 제어를 수행하게 된다. The
모터 구동부(14)는 메인 제어부(13)로부터 도어의 개폐 신호를 인가받은 경우, 그에 따라 도어락의 데드볼트(Deadbolt)를 움직이는 역할을 수행한다. LED 구동부(16)는 사용자로부터 숫자열, 문자열 등을 입력받거나, 안내 메시지 등을 출력 하기 위한 구성 요소에 해당한다. 피에조 구동부(15)는 사용자의 버튼 터치 등을 감지하기 위한 구성 요소에 해당한다. 피에조(Piezo), 즉 압전 효과는 압전 소자의 특수한 결정에 외부적인 힘을 가하여 변형을 주면, 그 표면에 전압이 발생하는 효과를 의미한다. 이와 같은 압전 효과를 이용하여 사용자의 동작 버튼부(17)를 통한 명령의 입력 여부 등을 감지할 수 있다. 이상에서 설명한 모터 구동부(14), 피에조 구동부(15), LED 구동부(16), 동작 버튼부(17)는 배터리(11)로부터 메인 제어부(13)를 경유하여 공급되는 전원에 의하여 구동된다.When the motor driving unit 14 receives an opening / closing signal of the door from the
도 2는 일반적인 디지털 도어락의 전원 공급부의 세부 구성을 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a power supply unit of a general digital door lock.
도 2에 도시된 바와 같이 전원 공급부(12)는 배터리와의 연동부(P1,P2), 다수의 저항 및 커패시터, 다이오드 등의 소자와 전압 조정기 등을 구비하고 있다.As shown in FIG. 2, the
도 2의 P1, P2 단자는 배터리의 양쪽 단자를 의미한다. P1, P2의 단자를 통하여 입력된 전압(VBAT)은 HT7335 등의 전압 변환기(Voltage Regulator)의 VIN 단자로 입력된다.P1 and P2 terminals of FIG. 2 mean both terminals of the battery. The voltage VBAT input through the terminals of P1 and P2 is input to the VIN terminal of a voltage regulator such as HT7335.
전압 변환기는 VBAT의 전압을 디지털 도어락(10)의 메인 제어부(13) 등에서 필요로 하는 전압으로 변환하는 역할을 하게 된다. 이와 같은 전압 변환기를 구현한 소자는 다수 존재하지만 도 2에서는 HT7335로 명칭된 저전력 전압 조정기(Low Power Consumption LDO)를 이용하였다. 도 2에서 전압 변환기는 배터리의 전력인 VBAT를 메인 제어부(13)의 구동 전압인 VCC로 변환하며, 변환된 VCC의 전압이 메인 제어부(13) 및 디지털 도어락의 각 구성 요소에 전달되는 것이다. The voltage converter plays a role of converting the voltage of VBAT into a voltage required by the
도 2의 디지털 도어락(10)에서는 디지털 도어락(10)의 각 구성 요소에 전달되는 전력을 차단하는 기능이 존재하지 않았다. 따라서 디지털 도어락(10)이 실제로 동작하지 않는 슬립(Sleep) 모드인 경우라도, VCC의 전원은 계속하여 메인 제어부(13)로 공급되는 것이다. 실질적으로 모터, LED 등으로의 전력 공급은 존재하지 않더라도, 메인 제어부(13)로 전력이 공급되므로 대기 전류가 발생하게 된다. In the
이상에서 설명한 디지털 도어락의 전원 공급부의 회로에 따르면 도어락이 슬립 모드에 존재하는 경우에도 최소 30uA, 최대 150uA의 대기 전류가 방출된다. 이와 같은 30uA 내지 150uA의 대기 전류로 인하여 방출되는 전력은 일반 가정에서 사용되는 배터리 전력의 70%를 차지한다. 결국 배터리를 한번 교체하면 70% 정도는 대기 모드에서 소모되고, 나머지 30% 정도만이 실제 도어락을 구동하는 전력으로 사용되는 문제점이 존재하는 것이다.According to the circuit of the power supply unit of the digital door lock described above, even when the door lock is in the sleep mode, a minimum current of 30 uA and a maximum of 150 uA is emitted. The power emitted by the standby current of 30uA to 150uA accounts for 70% of the battery power used in the home. As a result, once the battery is replaced, about 70% of the battery is consumed in the standby mode, and only about 30% of the power is used to drive the actual door lock.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 대기 전류로 인한 전력 방출 및 배터리 소모 등의 문제점을 해결하기 위하여 디지털 도어락의 슬립 모드시 디지털 도어락의 각 구성 요소로 공급되는 대기 전류를 차단하고, 사용자가 키 입력 등을 한 경우 웨이크 업(Wake Up)하는 대기 전류 차단을 위한 디지털 도어락 및 그 방법의 제공을 목적으로 한다.Therefore, the present invention blocks the standby current supplied to each component of the digital door lock in the sleep mode of the digital door lock in order to solve the problems such as power discharge and battery consumption due to the standby current according to the prior art, An object of the present invention is to provide a digital door lock and a method for blocking standby current to wake up when a key is input.
{특허 청구 범위}{Patent Claims}
이하, 본 발명에 따른 대기 전류 차단을 위한 디지털 도어락 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a digital door lock for blocking standby current according to the present invention and a method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 도어락의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing an internal configuration of a digital door lock according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 도어락(100)은 배터리(110), 전원 공급부(120), 도어락 메인 제어부(130), 모터 구동부(140), 피에조 구동부(150), LED 구동부(160) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
배터리(110)는 일반적인 배터리와 마찬가지로 디지털 도어락의 구성 요소에 전력을 공급하는 소스이다. 모터 구동부(140)는 메인 제어부(130)로부터 도어의 개폐 신호를 인가받은 경우, 그에 따라 도어락의 데드 볼트를 움직이여 도어락을 물리적으로 개폐하는 역할을 수행한다. LED 구동부(160)는 사용자로부터 숫자열, 문자열 등을 입력받거나, 안내 메시지 등을 출력하기 위한 구성 요소에 해당한다. 피에조 구동부(150)는 사용자의 버튼 터치 등을 감지하기 위한 구성 요소에 해당한다. The
전원 공급부(120)는 대기 전류가 발생하지 않도록 디지털 도어락(100)의 각 구성 요소에 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 대기 전류가 발생하지 않도록 하기 위하여 전원 공급부(120)는 디지털 도어락의 슬립모드에서 메인 제어부(130)로 의 전원 공급이 차단하게 된다. 물론, 전원 공급부(120)는 3*4 키, 3*4 키 커버 리드 등의 동작을 통하여 사용자가 디지털 도어락을 구동하는 경우, 이를 감지하여 메인 제어부(130)로의 전원 공급을 복구하여야 한다. 이와 같이 대기 전력을 차단하기 위한 전원 공급부의 세부 구성에 대하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.The
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 도어락의 대기 전력 차단을 위한 전원 공급부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a power supply unit for blocking standby power of a digital door lock according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이 전원 공급부(100)는 배터리(110)로부터 전원을 공급받기 위한 P1, P2의 단자를 포함하고 있다. 대기 전력을 차단하기 위한 부분은 도 4의 점선 부분 내부의 소자들에 해당한다. As shown in FIG. 4, the
점선 내부의 1번 영역에는 100R의 값을 갖는 저항과 도어락의 개폐 스위치(125), 커버 리드 스위치(126), 3*4 키 스위치(127) 및 다이오드 등의 구성 요소가 포함되어 있다. 2번 영역은 3개의 스위치(125, 126, 127) 또는 파워 콘트롤 신호의 인가 여부에 따라 디지털 도어락의 메인 제어부(130)로 전원을 공급하기 위한 구성 요소에 해당한다. 2번 영역은 두 개의 트랜지스터와, 저항 및 커패시터로 이루어지는 것이 바람직하다. 이하, 상기 회로도에 따른 전원 공급부의 동작을 더욱 자세히 살펴보기로 한다.The
평소 도어락이 동작하지 않고 슬립 모드에 있을 경우, 도어락의 공급 전원은 완전히 차단되게 된다. 이와 같은 동작은 Q1 트랜지스터에 의하여 이루어진다. 이 경우 1번 영역의 도어 개폐 스위치, 커버 리드 스위치, 3*4 키 스위치 등의 연 결은 모두 끊어진 상태이다. 또한, Q17, Q1의 트랜지스터도 도통되지 않으므로, 배터리에 의한 전압 변환기로의 전력 공급은 완전히 차단되는 것이다. 결국, 슬립 모드에서는 회로가 열려져 있는 상태(Open)이므로 배터리의 대기 전류는 존재하지 않게 된다.When the door lock is not normally operated and is in the sleep mode, the power supply of the door lock is completely shut off. This operation is performed by the Q1 transistor. In this case, the door open / close switch, cover reed switch, and 3 * 4 key switch in the
사용자에 의하여 도어락의 개폐 스위치, 커버 리드 스위치, 3*4 키 스위치가 닫히는 경우 비로소 1번 영역에 폐회로가 구성된다. 상기 폐회로는 배터리, 스위치를 경유하여 그라운드를 통하여 구성된다. 이와 같은 1번 영역의 폐회로 구성에 따라 Q17 트랜지스터의 베이스에는 전류가 흐르게 된다. When the door lock switch, cover reed switch, and 3 * 4 key switch are closed by the user, the closed circuit is configured in the first area. The closed circuit is configured through the ground via the battery and the switch. According to such a closed circuit configuration in
Q17의 트랜지스터가 도통되면 다시 Q1의 트랜지스터의 베이스에 전류가 흐르게 되며, Q1의 트랜지스터도 도통된다. Q1의 트랜지스터가 도통되는 경우 배터리의 전압은 HT7335 전압 변환기의 VIN 단자에 인가되는 것이다. 물론, 전압 변환기에 인가된 VBAT 전압은 VCC의 전압으로 변환되어 메인 제어부(130)로 전달되는 것이다.When the transistor of Q17 becomes conductive, current flows again to the base of the transistor of Q1, and the transistor of Q1 also conducts. When the transistor of Q1 is conducting, the voltage of the battery is applied to the VIN terminal of the HT7335 voltage converter. Of course, the VBAT voltage applied to the voltage converter is converted into the voltage of the VCC is transferred to the
이 경우 Q17의 트랜지스터와 연결된 EC3의 커패시터는 Q17 트랜지스터의 도통시 전하를 충전하게 된다. 이와 같이 충전된 EC3의 전하에 의하여 Q17 트랜지스터의 도통 시간을 연장시킬 수 있다. 이는 사용자가 극히 짧은 시간동안 스위치(125, 126, 127)를 누른 경우를 대비하기 위한 것이다.In this case, the capacitor of EC3 connected to the transistor of Q17 charges when the Q17 transistor conducts. The conduction time of the Q17 transistor can be extended by the charge of the charged EC3. This is to prepare for the case where the user presses the
이상에서, 사용자가 스위치(125, 126, 127)를 누른 경우, 메인 제어부(130)로의 전원 공급 과정을 살펴보았다. 사용자가 스위치를 눌렀다가 띈 경우, 소정의 시간이 지난 후 메인 제어부(130)로의 전원 공급은 다시 끊기게 되는 문제점이 발 생한다. 이하, 디지털 도어락의 정상적인 동작이 끝날 때까지 지속적으로 전원 공급을 하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.In the above, when the user presses the
일단 도어락 메인 제어부로 전원이 공급되면, 메인 제어부(130)는 파워 콘트(Power Control)롤 신호를 전원 공급부로 인가한다. 파워 콘트롤 신호가 인가되는 회로는 도 4의 ⓐ 단자에 해당한다. ⓐ 단자에 파워 콘트롤 신호가 인가되는 경우, Q17 트랜지스터는 계속적인 도통 상태를 유지할 수 있게 된다. 마찬가지로 Q1 트랜지스터도 도통이 되므로 배터리의 전압은 계속 공급되는 것이다.Once power is supplied to the door lock main controller, the
한편, 메인 제어부(130)는 사용자로부터 요청받은 모든 동작을 수행한 후 슬립 모드로 진입하게 된다. 이 경우 메인 제어부(130)는 전원 공급부(120)로의 파워 콘트롤(Power Control) 신호 인가를 중단하게 된다.Meanwhile, the
파워 콘트롤 신호의 인가가 중단되는 경우, ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ의 지점은 접지 상태가 되므로 Q17, Q1의 트랜지스터는 도통되지 아니한다. 이 경우 배터리로부터 전압 변환기로의 회로는 개방 상태이므로, 대기 전류의 방출은 발생하지 않게 된다.When the application of the power control signal is stopped, the points of ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ are grounded, so the transistors of Q17 and Q1 are not conducting. In this case, since the circuit from the battery to the voltage converter is open, the release of standby current does not occur.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 도어락의 대기 전류 차단 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a standby current blocking method of a digital door lock according to another embodiment of the present invention.
사용자는 디지털 도어락의 구동을 위한 스위치를 누르게 된다(S501). 구동을 위한 스위치로는 도어의 개폐 버튼 스위치, 도어락 스위치 커버 리드의 스위치, 3*4 키 스위치 입력 등이 있음을 이미 설명하였다.The user presses a switch for driving the digital door lock (S501). It has already been described that the switch for driving includes a door open / close button switch, a door lock switch cover lid switch, and a 3 * 4 key switch input.
디지털 도어락의 구동 스위치가 닫힌 경우, 디지털 도어락은 일시적으로 폐회로가 구성되어 전원 공급부로부터 마이크로프로세서로 전원이 공급된다(S502). S502의 과정은 도 4에서 살펴본 바와 같이 스위치, 트랜지스터 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 디지털 도어락은 커패시터 등을 이용한 축전을 이용하여 마이크로프로세서로의 일시적 전원 공급 시간을 연장할 수 있다.When the drive switch of the digital door lock is closed, the digital door lock is temporarily closed, the power is supplied from the power supply to the microprocessor (S502). The process of S502 can be implemented using a switch, a transistor, or the like as shown in FIG. 4. In addition, the digital door lock can extend the temporary power supply time to the microprocessor using power storage using a capacitor or the like.
일시적으로 공급된 전원을 이용하여 마이크로프로세서는 파워 콘트롤 신호를 상기 전원 공급부로 인가하게 된다(S503). S503 과정의 파워 콘트롤 신호가 인가되는 경우, 전원 공급부는 마이크로프로세서로 전원을 공급하기 위한 폐회로를 구성할 수 있다(S504). 결국, 파워 콘트롤 신호가 인가되는 경우, 전원 공급부로부터 마이크로프로세서의 전원 공급을 지속적으로 유지할 수 있게 된다(S505).Using the temporarily supplied power, the microprocessor applies a power control signal to the power supply (S503). When the power control signal of step S503 is applied, the power supply may configure a closed circuit for supplying power to the microprocessor (S504). As a result, when the power control signal is applied, it is possible to continuously maintain the power supply of the microprocessor from the power supply (S505).
마이크로프로세서는 모터의 구동 종료 등의 동작을 수행한 후, 슬립 모드로의 진입이 필요한지 판단하게 된다(S506). 만일, 슬립 모드로의 진입을 하지 않아야 하는 경우, 마이크로프로세서는 전원 공급부로 파워 콘트롤 신호를 인가하는 S503의 단계를 반복 수행한다.After the microprocessor performs an operation such as the termination of the driving of the motor, the microprocessor determines whether the entry into the sleep mode is necessary (S506). If it is not necessary to enter the sleep mode, the microprocessor repeats the step S503 of applying the power control signal to the power supply.
한편, 사용자의 요청에 따른 모든 디지털 도어락의 동작이 완료된 후 마이크로프로세서는 전원 공급부로의 파워 콘트롤 신호는 차단된다(S507). 이 경우, 전원 공급부는 파워 콘트롤 신호를 이용한 폐회로 및 각종 스위치를 통한 폐회로를 구성할 수 없으므로 대기 전력은 발생하지 않게 된다(S508). On the other hand, after the operation of all the digital door lock according to the user's request is completed, the microprocessor blocks the power control signal to the power supply (S507). In this case, since the power supply unit cannot configure a closed circuit using a power control signal and a closed circuit through various switches, standby power is not generated (S508).
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으 나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through the representative embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention with respect to the embodiments described above. Will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 대기 전류 차단을 위한 디지털 도어락 및 그 방법을 제공함으로써, 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며, 동작 후 전원이 완전 차단되기 때문에 디지털 도어락의 소프트웨어적인 버그에 의하여 오동작되는 상태를 미연에 방지할 수 있게 된다.According to the present invention as described above by providing a digital door lock for blocking the standby current and the method, it is possible to extend the life of the battery, the state is malfunctioned by a software bug of the digital door lock because the power is completely cut off after operation Can be prevented in advance.
Claims (7)
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