KR101801300B1 - 도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 도어락에서 배터리가 방전된 경우 배터리의 잔류 전기량을 사용하여 2차 전지를 자동 충전해 놓음으로써 솔라셀을 이용하여 비상 충전할 때 충전 시간을 단축하여 도어락의 방전에 신속히 대응할 수 있도록 한 도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법{Device and method for providing emergency electric power in door lock}

본 발명은 도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 도어락에서 배터리가 방전된 경우 배터리의 잔류 전기량을 사용하여 2차 전지를 자동 충전해 놓음으로써 솔라셀을 이용하여 비상 충전할 때 충전 시간을 단축하여 도어락의 방전에 신속히 대응할 수 있도록 한 도어락의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

기계식 도어락의 경우 열쇠를 가지고 다녀야 하는 불편함이 있기 때문에 근래에는 대부분 비밀번호나 지문 입력을 통해 문을 열 수 있는 전기 작동식 도어락이 널리 사용되고 있다.

전기 작동식 도어락은 대부분 배터리를 사용하여 동작하기 때문에 만약 사전에 배터리 방전을 인지하지 못하고 배터리가 방전되는 경우 도어락의 작동이 정지되어 문을 열 수 없게 되는 곤란한 상황이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도어락 외부에 배터리 단자를 노출시킨 제품이 출시되었다. 배터리 단자가 노출된 도어락의 경우 배터리 방전에 따른 작동 정지를 편리하게 해결할 수 있으나, 배터리 방전에 대비하여 다른 배터리를 가지고 다녀야 하므로 역시 불편하다는 문제점이 있다.

이에 대하여 한국등록특허 제1096915호는 도어락의 핸들을 회전시켜 배터리에 전기를 충전할 수 있는 자체 충전부가 구비된 전기 작동식 도어락을 개시하고 있으나, 핸들의 회전력을 이용한 발전장치로서 그 구성이 복잡하고 사용자가 직접 핸들을 회전시켜야 하는 불편함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 도어락의 배터리 방전 시 간단하고 편리한 방법으로 비상 충전을 하여 도어락을 구동시킬 수 있는 도어락의 비상 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 충전시간을 단축하여 빠르고 신속하게 비상 충전을 할 수 있는 도어락의 비상 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치는 1차 전지와, 외부의 빛을 입력 받아 전압을 출력하는 솔라셀 모듈과, 상기 1차 전지 또는 상기 솔라셀 모듈로부터 출력된 전압을 인가 받아 전기를 저장하는 2차 전지와, 상기 1차 전지의 전압 레벨이 구동 임계전압 이하로 떨어지면 비상 충전 모드 신호를 출력하는 도어락 제어부와, 상기 도어락 제어부로부터 비상 충전 모드 신호를 입력받으면 상기 1차 전지의 전압 레벨을 검출하여 충전 가능 전압인 경우 상기 1차 전지의 전압을 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 충전 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치는 배터리와, 외부의 빛을 입력 받아 전압을 출력하는 솔라셀 모듈과, 상기 배터리 또는 상기 솔라셀 모듈로부터 출력된 전압을 인가 받아 전기를 저장하는 수퍼캐패시터와, 상기 배터리의 전압 레벨이 구동 임계전압 이하로 떨어지면 비상 충전 모드 신호를 출력하는 도어락 제어부와, 상기 도어락 제어부로부터 비상 충전 모드 신호를 입력받으면 상기 배터리의 전압 레벨을 검출하여 충전 가능 전압인 경우 상기 배터리의 잔류 전압을 이용하여 상기 수퍼캐패시터를 충전하고, 충전 가능 전압이 아닌 경우 상기 수퍼캐패시터에 대한 충전 동작을 수행하지 않는 충전 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 방법은 1차 전지가 방전이 되면 1차 전지의 전압 레벨을 검출하는 단계와, 상기 1차 전지의 전압 레벨이 충전 가능 전압 범위에 있으면 상기 1차 전지의 전압을 이용하여 2차 전지를 충전하는 단계와, 상기 1차 전지를 이용한 2차 전지 충전 동안 솔라셀 모듈로부터 전압이 인가되면 상기 1차 전지의 전압 및 상기 솔라셀 모듈의 전압을 동시에 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도어락은 솔라셀 모듈을 구비하여 배터리가 방전된 비상 충전 모드에서 사용자가 손전등이나 스마트폰의 빛을 이용하여 간단하고 신속하게 충전할 수 있도록 함으로써 배터리 방전에 따른 도어락의 동작 정지 상황에 빠르게 대처할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 배터리가 방전된 경우 배터리의 잔류 전압을 이용하여 2차 전지를 자동 충전함으로써 이후 솔라셀을 통해 충전할 때 배터리의 잔류 전압 및 솔라셀의 전압을 통한 동시 충전이 가능하여 2차 전지의 충전시간을 단축할 수 있어서 배터리 방전에 따른 도어락의 동작 정지 상황에 대해 더욱 빠르게 대처할 수 있는 효과가 있다.

사용자가 솔라셀에 플래시나 손전등의 빛을 비추어 2차 전지를 비상 충전하는 경우 충전에 상당한 시간이 걸려서 실제 도어락 제품에 적용하는데 어려움이 있으나, 본 발명에 따르면 도어락의 방전 시에 1차 전지에 남아 있는 전기량을 그대로 두지 않고 2차 전지를 충전하는데 사용하여 사용자가 플래시 등으로 비상 충전하기 전에 미리 충전량을 확보해 놓음으로써 짧은 시간 안에 2차 전지를 구동임계 전압으로 만들어 신속하게 도어락을 정상 구동시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치의 내부 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치에서 1차 전지의 방전 시의 충전 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치에서 1차 전지 및 솔라셀을 이용한 충전 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 도어락의 실시예를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 1은 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치의 개략적인 내부 구성을 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 도어락의 비상 전원 공급 장치는 충전부(10), 도어락 제어부(20), 도어락 구동부(30), 1차 전지(배터리)(40), 입력부(50), 상태출력부(60) 등을 포함한다.

여기서 충전부(10)는 솔라셀 모듈(12), 충전 제어부(14), 2차 전지(16) 등을 포함한다.

솔라셀 모듈(12)은 다수 개의 솔라셀(solar cell)을 구비하며 태양이나 전등에서 발생하는 빛을 받아 소정의 전압을 출력한다. 솔라셀은 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로 구성되어 있다.

충전 제어부(14)는 솔라셀 모듈(12)이나 1차 전지(40)로부터 전압을 인가받고 충전 가능한 전압으로 조정한다. 충전 제어부(14)는 2차 전지(16)를 충전할 때 과충전이 되지 않도록 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

충전 제어부(14)는 1차 전지가 방전된 경우 1차 전지(40)의 전압 레벨을 검출하여 1차 전지(40)의 전압 레벨이 소정의 임계전압 이상이면 1차 전지(40)의 전압을 이용하여 2차 전지(16)를 충전한다. 1차 전지(40)의 전압 레벨이 소정의 임계전압 이상이 아니면 충전 제어부(14)는 1차 전지(40)의 전압을 이용한 충전 동작을 수행하지 않는다.

충전 제어부(14)는 1차 전지가 방전된 상태에서 1차 전지(40)의 잔류 전압을 이용해 2차 전지(16)를 충전할 때, 솔라셀 모듈(12)로부터 전압이 입력되면 솔라셀 모듈(12)의 전압 및 1차 전지(40)의 전압을 동시에 이용하여 2차 전지(16)를 충전한다.

또한, 충전 제어부(14)는 전압 차단 회로를 구비하여 1차 전지(40)를 이용하여 2차 전지(16)를 충전하는 동안 1차 전지(40)의 전압 레벨이 충전 가능한 전압 범위를 벗어나면 1차 전지(40)의 전압을 차단하여 불안정한 전압으로 2차 전지(16)가 충전되는 것을 방지한다.

2차 전지(16)는 충전 제어부(14)로부터 조정된 전압을 인가받아 전기 에너지를 저장한다. 2차 전지에는 리튬이온 전지나 리튬 전지 등이 있는데 리튬이온 전지 등은 그 특성상 수시로 충전을 하지 않으면 자연방전하여 2차 전지로서의 기능을 상실할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2차 전지로서 수시 충전이 필요한 리튬이온 전지 등이 아닌 수퍼캐패시터(super capacitor)를 사용한다.

도어락 제어부(20)는 1차 전지(40)가 도어락의 전원으로 동작할 수 없는 전압 레벨로 떨어지면 이를 충전 제어부(14)에 알린다. 즉, 도어락 제어부(20)는 1차 전지(40)의 전압 레벨이 구동 임계전압 이하로 떨어지면 비상 충전 모드 신호를 생성하여 충전 제어부(14) 및 상태 출력부(60)로 출력한다.

도어락 제어부(20)가 출력한 비상 충전 모드 신호에 의해 충전 제어부(14)는 1차 전지(40)를 이용한 비상 충전을 수행하게 되고, 상태 출력부(60)는 LED나 스피커를 통해 도어락이 방전되었음을 사용자에게 알린다.

도어락 구동부(30)는 도어락 제어부(20)의 제어 명령에 따라 도어락이 열리거나 닫히도록 한다. 도어락 제어부(20)는 도어락의 입력부(50)로부터 입력받은 비밀번호가 일치하는 경우 도어락 구동부(30)로 개방 명령을 출력하거나 도어의 닫힘이 확인될 때 도어락 구동부(30)로 폐쇄 명령을 출력한다.

도 2는 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치에서 1차 전지의 방전 시의 충전 과정을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 1차 전지(40)가 도어락의 전원으로서 정상 동작하는 동안(S10) 도어락 제어부(20)는 1차 전지(40)의 전압 레벨을 주기적으로 체크하여 1차 전지(40)의 전압 레벨이 구동임계 전압 이상인지를 확인한다(S12).

1차 전지(40)의 전압 레벨이 구동임계 전압 이상이면 1차 전지(40)가 아직 방전이 아닌 상태이므로 1차 전지(40)는 도어락의 전원으로서 동작하고, 1차 전지(40)의 전압 레벨이 구동임계 전압 이하로 떨어지면 도어락 제어부(20)는 충전 제어부(14)로 비상 충전 모드 신호를 출력한다.

예를 들어, 1차 전지(40)가 3V로 도어락을 동작시키는 경우 1차 전지(40)가 2.2V 이하로 떨어지면 도어락을 동작시키기 어렵기 때문에 구동임계 전압은 2.2V가 될 수 있다.

도어락 제어부(20)로부터 비상 충전 모드 신호를 입력받으면, 충전 제어부(14)는 1차 전지(40)의 전압 레벨을 검출하여 충전 가능한 전압 범위에 있는지를 확인한다(S14).

2차 전지(16)의 용량과 특성에 따라 충전 가능한 전압은 다르나 3V 구동의 경우 충전 가능한 전압 범위는 대략 2.0-2.2V 정도가 될 수 있다.

1차 전지(40)가 방전된 상태에서 1차 전지(40)의 전압 레벨이 충전 가능한 전압 범위에 있으면, 충전 제어부(14)는 1차 전지(40)의 잔류 전압을 이용하여 2차 전지(16)를 충전하게 된다(S16).

도 3은 본 발명에 따른 도어락의 비상 전원 공급 장치에서 1차 전지 및 솔라셀을 이용한 충전 과정을 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 도 2에서 설명한 바와 같이 1차 전지(40)의 방전에 따라 1차 전지(40)의 잔류 전압을 이용한 2차 전지(16)의 충전이 진행되는 동안(S20), 솔라셀(12)을 이용한 2차 전지(16)의 충전 동작이 있는지를 확인한다(S22).

즉, 충전 제어부(14)는 솔라셀 모듈(12)을 통해 전압이 입력되는지 확인하여 충전 가능한 전압이 입력되면 현재 1차 전지(40)를 이용한 충전과 함께 솔라셀 모듈(12)을 이용한 충전을 수행한다(S24). 다시 말해서, 충전 제어부(14)는 1차 전지(40) 및 솔라셀 모듈(12)을 이용한 동시 충전을 진행한다.

솔라셀 모듈(12)을 통해 충전 가능한 전압이 입력되지 않으면 1차 전지(40)를 이용한 충전만을 계속하여 진행한다(S26).

이와 같이, 2차 전지(16)에 대한 충전이 진행되면서 도어락 제어부(20)는 2차 전지(16)에 충전된 전압 레벨이 구동임계 전압 이상인지를 확인하여(S28), 2차 전지(16)의 전압 레벨이 구동임계 전압에 이르면 상태 출력부(60)로 도어락 구동 가능상태 신호를 출력한다(S30).

도어락 제어부(20)로부터 도어락 구동 가능상태 신호를 수신하면 상태 출력부(60)는 LED나 스피커를 통해 도어락을 구동할 수 있음을 알리게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도어락을 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 도어락의 외부 레버(100)에 수퍼캐패시터(16)(미도시)가 내장되어 있고 그 단부에는 솔라셀 모듈(12)이 설치되어 있으며, 내부 레버(200)에는 배터리(40)(미도시)가 내장되어 있다.

내부 레버(200)의 배터리(40)가 방전된 경우 배터리(40)의 전압 레벨이 구동 임계전압 이상이면 배터리(40)의 잔류 전압을 이용해 수퍼캐패시터(16)가 자동으로 충전되고, 배터리(40)의 전압을 이용해 충전이 진행되는 동안 사용자가 도어락 구동을 위해 외부 레버(100)의 단부에 스마트폰의 플래시를 비출 수 있다.

이와 같은 사용자의 동작에 의해 솔라셀 모듈(12)이 광 에너지를 받아 전압을 출력하게 되면 솔라셀 모듈(12)의 출력 전압을 이용한 충전이 진행되어, 이에 따라 도어락의 비상 전원 장치는 배터리(40)의 전압 및 솔라셀 모듈(12)의 전압을 이용해 수퍼캐패시터(16)를 동시에 충전함으로써 비상 충전 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 솔라셀 모듈(12)을 외부 레버(100)의 단부에 배치하고 있는데, 이는 디자인을 고려한 배치로서 이에 한정되는 것은 아니며 외부 레버(100)의 다른 부분 또는 레버가 아닌 도어 연결 부분 등에도 배치될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

10: 충전부 12: 솔라셀 모듈
14: 충전 제어부 16: 2차 전지
20: 도어락 제어부 30: 도어락 구동부
40: 1차 전지 50: 입력부
60: 상태출력부

Claims (7)

1차 전지와,
외부의 빛을 입력 받아 전압을 출력하는 솔라셀 모듈과,
상기 1차 전지 또는 상기 솔라셀 모듈로부터 출력된 전압을 인가 받아 전기를 저장하는 2차 전지와,
상기 1차 전지의 전압 레벨이 구동 임계전압 이하로 떨어지면 비상 충전 모드 신호를 출력하는 도어락 제어부와,
상기 도어락 제어부로부터 비상 충전 모드 신호를 입력받으면 상기 1차 전지의 전압 레벨을 검출하여 충전 가능 전압인 경우 상기 1차 전지의 전압을 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 충전 제어부를 포함하는 도어락의 비상 전원 공급 장치.

제1항에 있어서,
상기 충전 제어부는 상기 솔라셀 모듈로부터 전압이 입력되면 상기 1차 전지의 전압 및 상기 솔라셀 모듈의 전압을 동시에 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 것을 특징으로 하는 도어락의 비상 전원 공급 장치.

제1항에 있어서,
상기 충전 제어부는 상기 1차 전지의 전압을 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 동안 상기 1차 전지의 전압 레벨이 충전 가능 전압 범위를 벗어나면 상기 1차 전지의 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 도어락의 비상 전원 공급 장치.

배터리와,
외부의 빛을 입력 받아 전압을 출력하는 솔라셀 모듈과,
상기 배터리 또는 상기 솔라셀 모듈로부터 출력된 전압을 인가 받아 전기를 저장하는 수퍼캐패시터와,
상기 배터리의 전압 레벨이 구동 임계전압 이하로 떨어지면 비상 충전 모드 신호를 출력하는 도어락 제어부와,
상기 도어락 제어부로부터 비상 충전 모드 신호를 입력받으면 상기 배터리의 전압 레벨을 검출하여 충전 가능 전압인 경우 상기 배터리의 잔류 전압을 이용하여 상기 수퍼캐패시터를 충전하고, 충전 가능 전압이 아닌 경우 상기 수퍼캐패시터에 대한 충전 동작을 수행하지 않는 충전 제어부를 포함하는 도어락의 비상 전원 공급 장치.

제4항에 있어서,
상기 충전 제어부는 상기 배터리의 전압 레벨이 구동 임계전압 이상인 동안에는 상기 수퍼캐패시터에 대한 충전 동작을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 도어락의 비상 전원 공급 장치.

1차 전지가 방전이 되면 1차 전지의 전압 레벨을 검출하는 단계와,
상기 1차 전지의 전압 레벨이 충전 가능 전압 범위에 있으면 상기 1차 전지의 전압을 이용하여 2차 전지를 충전하는 단계와,
상기 1차 전지를 이용한 2차 전지 충전 동안 솔라셀 모듈로부터 전압이 인가되면 상기 1차 전지의 전압 및 상기 솔라셀 모듈의 전압을 동시에 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 단계를 포함하는 도어락의 비상 전원 공급 방법.

제6항에 있어서,
상기 1차 전지의 전압을 이용하여 상기 2차 전지를 충전하는 동안 상기 1차 전지의 전압 레벨이 충전 가능 전압 범위를 벗어나면 상기 1차 전지의 전압을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도어락의 비상 전원 공급 방법.

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