KR101811402B1 - 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템 - Google Patents

디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템 Download PDF

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KR101811402B1 KR1020160159384A KR20160159384A KR101811402B1 KR 101811402 B1 KR101811402 B1 KR 101811402B1 KR 1020160159384 A KR1020160159384 A KR 1020160159384A KR 20160159384 A KR20160159384 A KR 20160159384A KR 101811402 B1 KR101811402 B1 KR 101811402B1
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fire detection
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digital
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채석
신수용
이말숙
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금오공과대학교 산학협력단
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Abstract

디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치는, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부; 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부; 및 화재 감지센서가 액티브 되었을 때, 상기 기준전압의 제어에 따라 상기 기준전압의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 전원라인으로 구동하는 정전류원 회로부;를 포함한다.

Description

디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템{An address type fire detection device using a voltage controlled current source controlled by a digital to analog converter and a fire detection system including the same}
본 발명은 화재감지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 이를 포함하는 화재탐지 시스템에 관한 것이다.
화재 감지기로는 열감지기와 온도감지기가 있으며, 지금까지 개발된 주소형 자동 화재 탐지 시스템으로는 '저항이용 주소형 화재감지기'를 사용하는 방식과 'microcomputer 이용 주소형 화재감지기'를 사용하는 방식이 있다.
(1) 기존 저항이용 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템 개요
도 1은 종래의 저항이용 주소형 화재탐지 시스템의 구성도이고, 도 2는 종래의 화재감지부의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기존 '저항이용 주소형 화재탐지 시스템'은, 수신부와 여러 개의 화재감지부로 구성된다. 수신부는 전류 검출 저항, ADC(Analog to digital converter)가 있는 마이컴, 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 화재감지부는 주소 설정부와 화재감지기로 구성되며, 주소 설정부는 5개의 주소 설정용 스위치와, 각 스위치와 연결되는 R1부터 R5까지 5개의 저항들로 구성된다.
종래의 저항이용 주소형 화재탐시 시스템의 동작원리는 다음과 같다.
화재감지기가 동작하면, 주소 설정용 스위치의 위치에 대응하는 전류가 +24V 전원선에 흐른다. 수신부의 '전류검출 저항'에 걸리는 전압을 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통하여 중앙처리장치(CPU)에서 읽어 들이면 주소 설정용 스위치의 주소값을 알 수 있으므로, 동작하고 있는 화재감지부의 주소를 알 수 있다.
종래의 저항이용 주소형 화재탐시 시스템의 장단점은 다음과 같다. 장점은 통신선을 사용하지 않고 +24V 전원선 만을 사용하므로 공사비가 적게 드는 것이다. 단점은 주소설정용 스위치의 조작으로 감지기에 흐르는 전류를 비례적으로 조정하기 어렵다. 전류 검출 저항의 값을
Figure 112016116321667-pat00001
라 하고, 주소설정부의 등가 저항값을 R이라 하면, 화재감지기가 동작하였을 때 전류 검출 저항
Figure 112016116321667-pat00002
에 흐르는 전류는
Figure 112016116321667-pat00003
이다. 주소설정용 스위치 5개의 조작으로 R값을 변화시켜
Figure 112016116321667-pat00004
를 정수 배로 하기가 어렵다. 따라서 이 방식은 시공시 어려움이 있다.
(2) 기존 Microcomputer 이용 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템 개요
도 3은 종래의 마이컴을 이용한 주소형 화재탐지 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 '마이컴을 이용한 주소형 화재탐지 시스템'의 구성은, 수신부와 여러 개의 화재감지부로 구성된다. 수신부는 입력모듈, 마이컴, 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다. 화재감지부는 화재감지기, 마이컴, 그리고 주소설정부로 구성되어 있다.
종래의 '마이컴을 이용한 주소형 화재탐지 시스템'의 동작원리는 다음과 같다. 화재감지기가 동작하면, 화재감지부의 마이컴이 통신선을 통하여 동작한 화재감지기의 주소를 수신기의 마이컴으로 보내므로 동작한 화재감지기의 주소를 알 수 있다.
종래의 '마이컴을 이용한 주소형 화재탐지 시스템'의 장단점은 다음과 같다. 장점은 주소형 자동화재 탐지시스템을 실현할 수 있는 것이다. 단점은 +24V 전원선 외에 통신선을 사용하므로 공사비가 많이 소요되는 점과 이미 설치된 화재 탐지시스템의 대체시 화재감지기와 수신기의 교체뿐만이 아니라 통신선을 설치하여야 하므로 공사비가 많이 들게 된다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용함으로써, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있는 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부; 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부; 및 화재 감지센서가 액티브 되었을 때, 상기 기준전압의 제어에 따라 상기 기준전압의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 전원라인으로 구동하는 정전류원 회로부;를 포함하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치가 제공된다.
또한, 상기 정전류원 회로부는, 상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 NMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인으로 구동하는 흡입형 전류(Current sink) 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전류원 회로부는, 상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 PMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인으로 구동하는 토출형 전류(Current source) 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환기; 및 상기 출력전압을 증폭하여 상기 기준전압으로써 출력하는 증폭기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 병렬로 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 상기 기준전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM 출력전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러; 및 상기 PWM 출력전압을 입력받으며 리플신호를 제거하여 상기 기준전압으로써 출력하는 로우패스필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신에게 할당된 화재 감지센서가 액티브 되었을 때 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 각각 구동하는 복수의 주소형 화재감지장치; 및 상기 전원라인에 흐르는 전류값을 토대로 상기 복수의 주소형 화재감지장치 중 적어도 하나 이상의 주소형 화재감지장치의 작동여부를 판단한 후, 화재가 발생한 장소를 표시하는 화재 수신부;를 포함하는 화재탐지 시스템이 제공된다.
또한, 상기 복수의 주소형 화재감지장치는 각각, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부; 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부; 및 화재 감지센서가 액티브 되었을 때, 상기 기준전압의 제어에 따라 상기 기준전압의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 정전류원 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전류원 회로부는, 상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 NMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 흡입형 전류(Current sink) 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전류원 회로부는, 상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 PMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 토출형 전류(Current source) 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환기; 및 상기 출력전압을 증폭하여 상기 기준전압으로써 출력하는 증폭기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 병렬로 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 상기 기준전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM 출력전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러; 및 상기 PWM 출력전압을 입력받으며 리플신호를 제거하여 상기 기준전압으로써 출력하는 로우패스필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 화재탐지 시스템은,
디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용함으로써, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있다.
또한, 복수의 주소형 화재감지장치를 구비하는 화재탐지 시스템을 구성할 때, 각 주소형 화재감지장치에서 구동하는 화재감지 정전류가 정수 배가 되도록 용이하게 설정할 수 있다.
도 1은 종래의 저항이용 주소형 화재탐지 시스템의 구성도
도 2는 종래의 화재감지부의 구성도
도 3은 종래의 마이컴을 이용한 주소형 화재탐지 시스템
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재탐지 시스템(1)의 구성도
도 5는 화재탐지 시스템(1)에 포함된 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치(100-1)의 구성도
도 6은 디지털 아날로그 변환부의 다른 실시예에 따른 구성도
도 7은 디지털 아날로그 변환부의 또 다른 실시예에 따른 구성도
도 8은 정전류원 회로부의 다른 실시예에 따른 구성도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재탐지 시스템(1)의 구성도이다.
본 실시예에 따른 화재탐지 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 4를 참조하면, 화재탐지 시스템(1)은 복수의 주소형 화재감지장치(100)와, 화재 수신부(200)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 화재탐지 시스템(1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
복수의 주소형 화재감지장치(100)는 각각 서로 다른 장소에 배치되며 배치된 장소의 화재여부를 감지하도록 구성되는 장치이다.
또한, 복수의 주소형 화재감지장치(100)는 배치된 장소에 따라 각각 서로 다른 주소 코드값이 설정되므로, 주소 코드값의 설정을 통해 각 주소형 화재감지장치의 위치를 식별할 수 있다.
복수의 주소형 화재감지장치(100)는 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결되도록 구성된다. 복수의 주소형 화재감지장치(100)는 자신에게 할당된 화재 감지센서가 액티브 되었을 때 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 각각 구동한다.
예를 들어, 복수의 주소형 화재감지장치(100) 중 제1 주소형 화재감지장치(100-1)를 대표적으로 살펴보면,
제1 주소형 화재감지장치(100-1)의 화재 감지센서가 액티브 - 화재감지상태 - 되었을 때, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)는 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 제1 화재감지 정전류(I1)를 구동한다.
또한, 제2 주소형 화재감지장치(100-2)의 화재 감지센서가 액티브 - 화재감지상태 - 되었을 때, 제2 주소형 화재감지장치(100-2)는 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 제2 화재감지 정전류(I2)를 구동한다.
이때, 제1 화재감지 정전류(I1)의 전류값과, 제2 화재감지 정전류(I2)의 전류값은 자신의 주소 설정부에 설정되어 있는 주소 코드값에 의해 결정된다.
특히, 화재감지 정전류는 정전류원 회로부에 의해 구동되므로, 제1 화재감지 정전류(I1)의 전류값과, 제2 화재감지 정전류(I2)의 전류값이 정수배가 되도록 용이하게 설계할 수 있다.
화재 수신부(200)는 전원라인에 흐르는 전류값을 토대로 복수의 주소형 화재감지장치(100) 중 적어도 하나 이상의 주소형 화재감지장치의 작동여부 - 화재감지여부 - 를 판단한 후, 화재가 발생한 장소를 표시할 수 있도록 구성된다.
예를 들면, 복수의 주소형 화재감지장치(100)의 화재 감지센서가 모두 액티브 상태가 아닌 경우, 모든 장소에 화재가 발생하지 않는 상태로 정의된다. 이때, 모든 복수의 주소형 화재감지장치(100)는 화재감지 정전류를 구동하지 않으므로, 전원라인에는 종단저항(Rnormal)에 의한 기본전류(Inormal)가 흐른다.
이때, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)의 화재 감지센서가 액티브 - 화재감지상태 - 되어, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)가 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 제1 화재감지 정전류(I1)를 구동할 경우,
제1 주소형 화재감지장치(100-1)가 전원라인과 병렬로 연결되어 있으므로, 전원라인에 흐르는 총전류값(I)은, 기본전류(Inormal)와 제1 화재감지 정전류(I1)의 합으로 정의된다.
따라서 화재 수신부(200)는 전원라인에 흐르는 총전류값(I)을 감지하여 제1 주소형 화재감지장치(100)가 액티브 - 화재감지상태 - 되었음을 판단하고, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)가 위치한 영역에 화재가 발생하였음을 디스플레이 모듈을 통해 표시한다.
또한, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)의 화재 감지센서가 액티브 - 화재감지상태 - 되어, 제1 주소형 화재감지장치(100-1)가 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 제1 화재감지 정전류(I1)를 구동하고,
제2 주소형 화재감지장치(100-2)의 화재 감지센서가 액티브 - 화재감지상태 - 되어, 제2 주소형 화재감지장치(100-2)가 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 제2 화재감지 정전류(I2)를 구동할 경우,
제1 주소형 화재감지장치(100-1) 및 제2 주소형 화재감지장치(100-2)가 전원라인과 병렬로 연결되어 있으므로, 전원라인에 흐르는 총전류값(I)은, 기본전류(Inormal), 제1 화재감지 정전류(I1) 및 제2 화재감지 정전류(I2)의 합으로 정의된다.
따라서 화재 수신부(200)는 전원라인에 흐르는 총전류값(I)을 감지하여 제1 및 제2 주소형 화재감지장치(100-1, 100-2)가 모두 액티브 - 화재감지상태 - 되었음을 판단하고, 제1 및 제2 주소형 화재감지장치(100-1, 100-2)가 위치한 영역에 화재가 발생하였음을 디스플레이 모듈을 통해 표시한다.
복수의 주소형 화재감지장치(100)가 구동하는 화재감지 정전류(I1 ~ IN)은, 각각 정수배의 차이를 가지도록 설계되므로, 화재 수신부(200)는 전원라인의 흐르는 총전류값(I)을 감지하여, 복수의 주소형 화재감지장치(100) 중 적어도 하나 이상의 주소형 화재감지장치의 작동여부를 판단할 수 있다.
도 4에 도시된 화재탐지 시스템(1)의 구성 및 동작을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
화재 수신부(200)는 전류 검출부, ADC(Analog to digital converter)가 있는 마이컴(MCU), 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다.
또한, 복수의 주소형 화재감지장치(100)와 종단저항(Rnormal)으로 구성되며, 각각의 '주소형 화재감지장치'는 주소 설정부, D/A 변환부, 화재감지 센서, 그리고 정전류원 회로부로 구성된다.
'주소형 화재감지장치'의 주소 설정부는 주소를 이진수 형태로 설정하는 역할을 하고, D/A 변환부는 이진수 형태로 설정된 주소를 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 역할을 하고, 정전류원 회로부는 화재감지 센서가 동작하면 D/A 변화부의 출력전압에 의해 제어되는 전류를 +24V 전원선에 흐르게 하는 역할을 한다.
화재 수신부(200)에 있는 전류 검출부'는 +24V 전원선에 흐르는 전류
Figure 112016116321667-pat00005
를 저항
Figure 112016116321667-pat00006
를 통하여 검출하고 증폭기로 증폭한다. '마이컴(MCU)'은 증폭기의 출력전압을 ADC(Analog to Digital Coverter)를 통하여 받아들여 정상상태 여부와 동작한 주소형 화재감지장치의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아내고 결과를 '디스플레이 모듈'로 보낸다. 디스플레이 모듈은 마이컴으로부터 받은 정보, 즉 정상상태 여부와 화재발생 위치를 표시해 주는 장치이다.
화재가 발생하지 않아 화재감지기 모두가 동작하지 않는 정상상태에서는 +24V 전원선에
Figure 112016116321667-pat00007
의 전류가 흐르고, 화재가 발생하여 화재감지기부에 있는
Figure 112016116321667-pat00008
번주소의'주소형 화재감지장치'가 동작하면 +24V 전원선에
Figure 112016116321667-pat00009
의 전류가 흐른다.
Figure 112016116321667-pat00010
의 크기는'주소형 화재감지장치'의 주소 설정부에서 설정한 주소값
Figure 112016116321667-pat00011
에 따라 크기가 결정된다.
예를 들어, 1번 주소의 '주소형 화재감지장치'가 동작하면 1번 주소값에 대응하는 1㎃의 전류가 흐르고, 2번 주소의 '주소형 화재감지장치'가 동작하면 2번 주소에 대응하는 2㎃의 전류가 흐른다.
화재 수신부(200)의 전류 검출부는 +24V 전원선에 흐르는 전류
Figure 112016116321667-pat00012
를 저항
Figure 112016116321667-pat00013
에 걸리는 전압
Figure 112016116321667-pat00014
로 검출하고 증폭기로 K배 증폭한다. 마이컴(MCU)은 ADC를 통하여 증폭된
Figure 112016116321667-pat00015
의 전압을 디지털 신호로 변환하고, CPU는 변환된 결과를 입력받아 프로그램 처리하여 정상상태 여부와 동작한 주소형 화재감지장치의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아낸다. 디스플레이 모듈은 정상상태 여부와 화재발생 위치를 나타내 준다.
화재가 발생하지 않은 정상상태일 때, +24V 전원선에
Figure 112016116321667-pat00016
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure 112016116321667-pat00017
이다. i번 주소에서 화재가 발생하여 i번 주소의 '주소형 화재감지장치'가 동작하면, +24V 전원선에
Figure 112016116321667-pat00018
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure 112016116321667-pat00019
이다.
따라서 CPU에서 받아들인 전압값이
Figure 112016116321667-pat00020
에서
Figure 112016116321667-pat00021
으로
Figure 112016116321667-pat00022
만큼 증가하면 i번 주소의 '주소형 화재감지장치'가 동작한 것으로 판단할 수 있다.
제안된 '디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템'의 장점은 다음과 같다.
화재발생 주소 탐지 방법은 i번 주소의 주소형 화재감지장치가 동작 시 +24V 전원선에 정상상태보다
Figure 112016116321667-pat00023
의 전류가 더 흐르게 함으로써 동작한 주소형 화재감지장치의 주소 i를 알아내는 방법이므로 기존의 통신선과 +24V 전원선 모두를 사용하는 방법보다 설치비가 적게 든다.
도 5는 화재탐지 시스템(1)에 포함된 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치(100-1)의 구성도이다.
본 실시예에 따른 주소형 화재감지장치(100-1)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 5를 참조하면, 주소형 화재감지장치(100-1)는, 주소 설정부(110)와, 디지털 아날로그 변환부(120)와, 정전류원 회로부(130)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 주소형 화재감지장치(100-1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
주소 설정부(110)는 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성한다. 본 실시예에서는 8개의 스위치가 구비되므로, 각 스위치의 턴온(TURN ON) 및 턴오프(TURN OFF)의 조합에 의해 (디지털) 주소 코드값을 설정할 수 있다.
디지털 아날로그 변환부(120)는 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압(VREF)을 생성한다.
본 실시예에서 디지털 아날로그 변환부(120)는 디지털 아날로그 변환기(121)와, 증폭기(122)로 구성된다.
디지털 아날로그 변환기(121)는 주소 코드값을 입력받으며 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압(VO)을 생성한다. 즉, 디지털 아날로그 변환기(121)에서 출력되는 출력전압(VO)의 전압레벨은, 디지털 코드값인 주소 코드값에 의해 결정되며, 증폭기(122)는 출력전압(VO)을 미리 설정된 이득만큼 증폭하여 기준전압(VREF)으로써 출력한다.
참고적으로, 디지털 아날로그 변환부(120)는 증폭기(122)가 구비되지 않고, 디지털 아날로그 변환기(121)에서 출력되는 출력전압(VO)을 기준전압(VREF)으로써 그대로 사용하도록 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 정전류원 회로부(130)는 화재 감지센서(140)가 액티브 되었을 때, 기준전압(VREF)의 제어에 따라 기준전압(VREF)의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류(I1)를 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동한다.
정전류원 회로부(130)는 기준전압(VREF)의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 NMOS 트랜지스터를 포함하며, 화재감지 정전류(I1)를 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 흡입형 전류(Current sink) 회로로 구성될 수 있다.
즉, 정전류원 회로부(130)는 비교부(131)와, 전류 구동부(132)와, 스위칭 소자(SCR)를 포함하여 구성된다.
이때, 비교부(131)는 화재감지 정전류(I1) 및 저항(R)에 의한 피드백 전압과, 기준전압(VREF)을 비교하여 그 비교결과에 의해 출력되는 전압을 전류 구동부(132)를 구성하는 NMOS 트랜지스터의 게이트단으로 전달한다.
전류 구동부(132)는 스위칭 소자(SCR)가 턴온(TURN ON) 되었을 때, 기준전압(VREF)의 전압레벨에 대응하는 화재감지 정전류(I1)를 구동하는데, 본 실시예에서 스위칭 소자(SCR)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 로 구성된다.
SCR(Silicon Controlled Rectifier)는 화재 감지센서(140)에서 전달되는 화재감지신호의 제어에 따라 선택적으로 턴온(TURN ON) 된다. 따라서 SCR(Silicon Controlled Rectifier)이 턴온(TURN ON) 될 때 - 화재가 감지되었을 때 -, 전류 구동부(132)가 라인으로 화재감지 정전류(I1)를 구동한다.
즉, 주소형 화재감지장치(100-1)의 동작원리는 다음과 같다. 도 5에서 주소 설정부(110)에서 설정한 주소는 화재감지 센서의 주소로도 취급할 수 있고 '주소형 화재감지장치(100-1)'의 주소로도 취급할 수 있다.
도 5에서, 디지털 아날로그 변환기(121)는 8bit이고, 증폭기(122)의 이득이 K인 경우를 생각해 보자. 주소 설정부(110)에 있는 주소설정 스위치를 이진수로는 N2, 십진수로는 i로 설정하면 디지털 아날로그 변환기(121)의 입력 값은 i(즉, N2)이고 디지털 아날로그 변환기(121)의 출력전압 Vo는
Figure 112016116321667-pat00024
[V]이며, 증폭기(122)의 출력전압 Vref는
Figure 112016116321667-pat00025
이므로 i번 주소의 화재감지 센서(140)가 동작하면 SCR이 턴온(turn on)되고 정전류원 회로부(130)의 출력단 트랜지스터에 흐르는 전류 Ii는
Figure 112016116321667-pat00026
Figure 112016116321667-pat00027
이다. 즉, i번 주소의 주소형 화재감지장치(100-i)가 동작하면 +24V 전원선에 화재가 발생하지 않은 정상상태보다 Ii의 전류가 더 흐르며, Ii는 i에 일대 일로 대응하므로 Ii를 알면 i를 알 수 있다.
도 5의 '주소형 화재감지장치(100-1)'에서는 정전류원 회로부(130)를 npn형의 트랜지스터를 사용하여 흡입형 전류원(current sink)으로 구성하였으나, 도 8과 같이 pnp형의 트랜지스터를 사용하여 토출형 전류원(current source)으로도 구현할 수 있다. 이 경우 Ii는
Figure 112016116321667-pat00028
이다.
도 6은 디지털 아날로그 변환부(120A)의 다른 실시예에 따른 구성도이다.
도 6을 참조하면, 디지털 아날로그 변환부(120A)는 마이크로 컨트롤러(121A)와, 증폭기(122A)를 포함하여 구성된다.
디지털 아날로그 변환부(120A)는 주소 코드값을 병렬로 입력받으며, 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압(VREF)을 생성한다.
본 실시예에서 마이크로 컨트롤러(121A)는 주소 코드값을 병렬포트를 통해 입력받으며, 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압(VO)을 생성한다. 즉, 마이크로 컨트롤러(121A)에서 출력되는 출력전압(VO)의 전압레벨은, 디지털 코드값인 주소 코드값에 의해 결정되며, 증폭기(122A)는 출력전압(VO)을 미리 설정된 이득만큼 증폭하여 기준전압(VREF)으로써 출력한다.
참고적으로, 디지털 아날로그 변환부(120A)는 증폭기(122A)가 구비되지 않고, 마이크로 컨트롤러(121A)에서 출력되는 출력전압(VO)을 기준전압(VREF)으로써 그대로 사용하도록 구성될 수도 있을 것이다.
도 7은 디지털 아날로그 변환부(120B)의 또 다른 실시예에 따른 구성도이다.
도 7을 참조하면, 디지털 아날로그 변환부(120B)는 마이크로 컨트롤러(121B)와 로우패스필터(122B)를 포함하여 구성된다.
디지털 아날로그 변환부(120B)는 주소 코드값을 병렬로 입력받으며, 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압(VREF)을 생성하는데, 마이크로 컨트롤러(121B)는 주소 코드값을 병렬포트를 통해 입력받으며 주소 코드값에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM 출력전압(Pulse Width Modulation, PWM)을 생성한다. 즉, PWM 출력전압(PWM)의 펄스폭은 주소 코드값에 따라 결정되며, 기준전압(VREF)의 전압레벨 또한 PWM 출력전압(PWM)의 펄스폭에 의해 결정되므로, 결과적으로 기준전압(VREF)의 전압레벨은 주소 코드값에 대응하여 결정된다고 볼 수 있다.
로우패스필터(122B)는 PWM 출력전압(PWM)을 입력받으며 리플신호를 제거하여 기준전압(VREF)으로써 출력한다.
즉, 마이크로 컨트롤러(121B)에서 출력되는 PWM 출력전압(PWM)의 펄스폭은, 디지털 코드값인 주소 코드값에 의해 결정되며, 로우패스필터(122B)는 PWM 출력전압(PWM)의 리플을 제거한 후 기준전압(VREF)으로써 출력한다.
도 8은 정전류원 회로부(130A)의 다른 실시예에 따른 구성도이다.
도 8을 참조하면, 정전류원 회로부(130A)는 화재 감지센서(140)가 액티브 되었을 때, 기준전압(VREF)의 제어에 따라 기준전압(VREF)의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류(I1)를 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동한다.
정전류원 회로부(130A)는 기준전압(VREF)의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 PMOS 트랜지스터를 포함하며, 화재감지 정전류(I1)를 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 토출형 전류(Current source) 회로로 구성될 수 있다.
즉, 정전류원 회로부(130A)는 비교부(131A)와, 전류 구동부(132A)와, 스위칭 소자(SCR)를 포함하여 구성된다.
이때, 비교부(131A)는 화재감지 정전류(I1) 및 저항(R)에 의한 피드백 전압과, 기준전압(VREF)을 비교하여 그 비교결과에 의해 출력되는 전압을 전류 구동부(132A)를 구성하는 PMOS 트랜지스터의 게이트단으로 전달한다.
전류 구동부(132A)는 스위칭 소자(SCR)가 턴온(TURN ON) 되었을 때, 기준전압(VREF)의 전압레벨에 대응하는 화재감지 정전류(I1)를 구동하는데, 본 실시예에서 스위칭 소자(SCR)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 로 구성된다.
SCR(Silicon Controlled Rectifier)는 화재 감지센서(140)에서 전달되는 화재감지신호의 제어에 따라 선택적으로 턴온(TURN ON) 된다. 따라서 SCR(Silicon Controlled Rectifier)이 턴온(TURN ON) 될 때 - 화재가 감지되었을 때 -, 전류 구동부(132A)가 라인으로 화재감지 정전류(I1)를 구동한다.
본 발명의 실시예에 따른 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 화재탐지 시스템은,
디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용함으로써, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있다.
또한, 복수의 주소형 화재감지장치를 구비하는 화재탐지 시스템을 구성할 때, 각 주소형 화재감지장치에서 구동하는 화재감지 정전류가 정수 배가 되도록 용이하게 설정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 화재탐지 시스템
110 : 주소 설정부
120 : 디지털 아날로그 변환부
121 : 디지털 아날로그 변환기
122 : 증폭기
130 : 정전류원 회로부
131 : 비교부
132 : 전류 구동부
200: 화재 수신부

Claims (13)

  1. 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부; 및
    화재 감지센서가 액티브 되었을 때, 상기 기준전압의 제어에 따라 상기 기준전압의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 전원라인으로 구동하는 정전류원 회로부;
    를 포함하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전류원 회로부는,
    상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 NMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인으로 구동하는 흡입형 전류(Current sink) 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전류원 회로부는,
    상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 PMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인으로 구동하는 토출형 전류(Current source) 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환기; 및
    상기 출력전압을 증폭하여 상기 기준전압으로써 출력하는 증폭기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 병렬로 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 상기 기준전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM 출력전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러; 및
    상기 PWM 출력전압을 입력받으며 리플신호를 제거하여 상기 기준전압으로써 출력하는 로우패스필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치.
  7. 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신에게 할당된 화재 감지센서가 액티브 되었을 때 자신의 주소 코드값에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 각각 구동하는 복수의 주소형 화재감지장치; 및
    상기 전원라인에 흐르는 전류값을 토대로 상기 복수의 주소형 화재감지장치 중 적어도 하나 이상의 주소형 화재감지장치의 작동여부를 판단한 후, 화재가 발생한 장소를 표시하는 화재 수신부;를 포함하고,
    상기 복수의 주소형 화재감지장치는 각각,
    복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 기준전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환부; 및
    화재 감지센서가 액티브 되었을 때, 상기 기준전압의 제어에 따라 상기 기준전압의 전압레벨에 대응하는 전류값을 갖는 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 정전류원 회로부;를 포함하는 화재탐지 시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 정전류원 회로부는,
    상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 NMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 흡입형 전류(Current sink) 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 화재탐지 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 정전류원 회로부는,
    상기 기준전압의 제어를 받는 적어도 하나 이상의 PMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 화재감지 정전류를 상기 전원라인과 병렬로 연결된 라인으로 구동하는 토출형 전류(Current source) 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 화재탐지 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 출력전압을 생성하는 디지털 아날로그 변환기; 및
    상기 출력전압을 증폭하여 상기 기준전압으로써 출력하는 증폭기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화재탐지 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 병렬로 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 전압레벨을 갖는 상기 기준전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화재탐지 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 변환부는,
    상기 주소 코드값을 입력받으며 상기 주소 코드값에 대응하는 펄스폭을 갖는 PWM 출력전압을 생성하는 마이크로 컨트롤러; 및
    상기 PWM 출력전압을 입력받으며 리플신호를 제거하여 상기 기준전압으로써 출력하는 로우패스필터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화재탐지 시스템.
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