KR101928561B1 - ＰｏＥ 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 ＩＰ 스피커 시스템 - Google Patents

ＰｏＥ 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 ＩＰ 스피커 시스템 Download PDF

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Abstract

PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템이 개시된다. 상기 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, PoE 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커를 구비하며,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 음원 서버로부터 제공된 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈로 수신하거나 또는 상기 무선 통신부를 통해 수신받아 앰프 내장형 IP 스피커로 출력되며,
UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시는 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CUP의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 스피커가 동작된다.

Description

ＰｏＥ 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 ＩＰ 스피커 시스템{IP speaker system equipped with a rechargeable power supply and amplifier using POE type}
본 발명은 음향 기기로써 PoE(Power of Ethernet) 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UTP 케이블(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, IP 네트워크 연결을 위한 PoE 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커로 구성되며, UTP 케이블(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE(Power of Ethernet) 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시는 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 스피커를 동작시키는, POE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템에 관한 것이다.
스피커는 전기신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사(輻射)하는 음향기기이며, 라우드 스피커(Loud Speaker)라고 한다.
스피커는 소리 재생시 전기 에너지를 실내 또는 실외로 방사되는 음향신호 에너지로 변환하는 출력 장치다. 스피커의 구성은 자기 회로(magnetic circuit), 보이스 코일(voice coil), 및 진동계로 구성된다.
스피커의 출력 음압 레벨(SPL, sound pressure level)은 스피커에 가해지는 전기적 압력 량이 어느 정도 음향 에너지로 방사하는지 스피커의 능률을 나타내는데 사용된다.
스피커는 진동판이 공기중에 직접 놓이는 종류를 복사형 스피커와, 진동판이 혼(horn) 속에 놓이는 종류를 혼형 스피커가 존재한다. 직접복사형은 보통 라디오스테레오 장치에서는 대부분 콘 스피커(cone speaker)가 많이 사용되며, 그 외에 혼 스피커(horn speaker), 금속진동판을 사용한 스피커도 있다.
콘 스피커는 진동판에 원뿔형(cone) 판을 많이 사용하며 전자기형 인 마그네틱스피커(자기확성기)보다 동전형이 많이 쓰인다. 효율은 코일을 지나는 총 자속수의 제곱에 비례하므로, 큰 자석을 사용한 대구경의 스피커가 전기음향 변환효율이 좋다. 1VA의 전기입력에 대해 축상 1 m에서 105 dB(효율 약 1.5 %)~90 dB(0.3 %)의 음압이 생긴다.
전기신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법에 따라 동전형 ·전자기형 ·정전형 ·유전체형 ·자기왜형 등이 있다. 음악재생용이나 음성용으로서는 성능이 좋은 동전형(다이내믹형)이 널리 쓰인다. 동전형은 영구자석의 자기장 내에 있는 보이스 코일에 음성신호 전류를 흘리면, 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 사용한다.
전자기형은 영구자석 끝에 설치한 코일에 음성전류를 흘려 보내 코일 사이에 있는 철편을 진동시키고 이 진동을 레버에 의해 진동판에 전하여 소리를 방사하며, 가정용 라디오에 많이 사용되었으나 고역특성이 나쁘고 일그러짐이 많아 점차 사용이 줄고 있다. 정전형은 고음용으로 사용되는 경우가 있고, 유전체형 ·자기왜형은 가청주파수가 아닌 20 kHz 이상의 초음파 영역에서 사용된다. 그리고 가청주파수용 스피커 중에서 특히 10 kHz 이상 고역 주파수대용으로 사용하는 것을 트위터(tweeter)라고 하는데 혼형 ·원뿔형 종류가 있으며, 진동계의 무게가 작다.
도 1은 종래의 디지털 앰프 내장형 스피커 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다. 디지털 텔레비전의 개발이 현재까지 화질 위주로 진행되어 왔으나 스피커 모듈의 개선 기술로는 펄스폭 변조(PWM) 디지털 음향 변환기술, 디급(D-Class) 및 이급(E-Class) 디지털 음향 증폭기술, 스피커 유닛별 독립적 드라이버 기술 등이 포함된다.
디지털 방송의 디지털 신호를 아날로그 신호로의 변환과정 없이 디지털 방식으로 직접 증폭하는 디급 증폭부(D-Class AMP)를 내장하고, 가정용으로 사용되는 플라즈마 디스플레이 패널 텔레비전(PDP TV), 액정 디스플레이 텔레비전(LCD TV), 또는 프로젝션 텔레비전(Projection TV) 뿐만 아니라 PMP(Portable Multimedia Player) 또는 MP3(MPEG Audio Layer-3) 등에 직접 결합되어 사용될 수 있는 디지털 앰프 내장형 스피커 모듈에 관한 것으로써,
디지털 앰프를 내장함으로써 디지털 텔레비전의 생산 라인에서는 앰프와 관련한 공정이 없어지게 되므로 디지털 텔레비전의 생산성이 향상되도록 텔레비전으로부터 분리가 가능하여 이동성 사용이 편리해지고, 다양한 외부기기와 연결이 가능하다.
디지털 앰프 내장형 스피커 모듈에서, 참조번호 10은 제1 입력단자(11)를 통해 아날로그 신호를 입력받고 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환부를 나타내고, 20은 제2 입력단자(21)를 통해 디지털 신호를 입력받는 디지털 입력부를 나타내고, 30은 디지털 방식으로 샘플링된 신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)를 통해 PWM 신호로 바꾸어 주는 펄스폭 변조부를 나타낸다.
상기 제1 입력단자(11) 및 제2 입력단자(21)를 통해 텔레비전을 포함하여 PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3), 또는 휴대전화 등과 같이 다양한 외부기기와 연결이 가능하며, 아날로그 신호 및 디지털 신호에 관계없이 재생 출력이 가능하게 된다. 스피커 모듈은 텔레비전으로부터 분리가 가능하다.
참조번호 40은 펄스폭 변조부(30)의 동작을 제어하는 제어부를 나타내고, 50은 상기 펄스폭 변조부(30)에서 출력된 PWM 신호를 증폭하는 증폭부를 나타내고, 60은 상기 증폭부(50)에서 증폭된 신호를 음성신호로 재생하여 출력하는 스피커부를 나타내며, 70은 외부로부터 일반 상용전원을 공급받아 각 구성으로 구동전원을 제공하는 전원부를 나타낸다.
상기 증폭부(50)는 디지털 앰프를 사용하는데, 디지털 앰프는 PWM 펄스 방식으로 증폭하는 고성능, 고효율 앰프를 의미한다. 본 발명에서 사용되는 디지털 앰프는 디지털 형식의 음성신호 데이터를 직접 받아 디지털 신호처리에 의해 PWM 디지털 출력을 생성한다.
또한, 상기 스피커부(60)는 5.1 채널부터 24.1 서라운드 채널까지 구현이 가능하며, 입체음향 엔진이 적용되는 경우에는 웅장한 음향감을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 저음 및 고음 간 간섭현상을 제거하여 최고의 음질특성을 구현하기 위하여 스피커 유닛 별로 독립적인 드라이버(bi-driver)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전원부(70)는 텔레비전 등으로부터 전원을 공급받지 않고 일반 가정의 벽면에 설치된 플러그로부터 AC 110V 또는 220V 등의 일반 상용전원을 공급받는 것이 바람직하며, 고용량의 배터리를 사용할 수도 있다.
도 2는 파워 앰프(POWER AMP)와 스피커 셀렉터(SPEAKER SELECTOR) 및 다수의 스피커들의 연결 구성도이다.
기존의 오디오 출력 시스템은 파워 앰프(POWER AMP), 스피커 셀렉터(SPEAKER SELECTOR), 스피커들이 별도의 장비로 연결되어 사용되었으며, 통합으로 된 장비가 출시되지 않았다.
일반적으로, 스피커를 동작하기 위해 고출력 앰프로부터 전용 아날로그 라인으로 장거리 전송함으로써 스피커 전용 선로가 필요하며, 또한 스피커 도달 전에 선로 NOISE와 선로 임피던스에 의한 LOSS를 감당해야 한다.
그러나, UTP(CAT5)케이블에 PoE(POWER OF ETHERNET)으로 전력과 음원, 제어 신호를 보내 해당 스피커가 동작을 함으로써, 별도의 파워 앰프와 다수의 스피커의 복잡한 시스템을 하나의 앰프 내장 스피커로 통합된 제품이 개발되지 않았다.
특허 공개번호 10-2006-0007457 (공개일자 2006년 01월 24일), "디지털 앰프 내장형 스피커 모듈", (주)성음전자
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음향 기기로써, UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, IP 네트워크 연결을 위한 PoE 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커로 구성되며, UTP 케이블(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE(Power of Ethernet) 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시는 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 스피커를 동작시키는, PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 제공한다.
종래의 기존 방송 시스템은 스피커까지의 아날로그 선로의 전용 선로로 인해 고비용과 전용 선로의 NOISE, 전력 LOSS 등의 손실을 음원 신호가 스피커까지 도달하여 각각의 스피커에 내장된 앰프(Amp)로 동작을 함으로써 목표 장비인 스피커까지 도달 거리가 가까워 이로 인한 손실 및 NOISE를 대폭 감쇠하는 효과를 가질 수 있다.
앰프 내장형 IP 스피커 시스템의 일원화된 장비는 전력의 효율적 사용으로 고효율 효과와 대기전력 최적 효율 설계 및 앰프 효율 최적화하여 설계할 수 있다.
스피커에 도달하는 음원의 치명적인 전력 손실에도 최대의 시간 방송을 함으로써 비상 상황 등의 재난 상황에서도 방송함으로써 인재에 대한 대처를 할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, POE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은, USB 케이블로 연결되어 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템과, PoE(Power of Ethernet) 이더넷 모듈과 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부를 구비하며, 앰프 내장형 IP 스피커를 구비하며,
상기 무선 통신부는 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 중 어느 하나를 사용하고,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 음원 서버로부터 제공된 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈로 수신하거나 또는 상기 무선 통신부를 통해 수신받아 앰프 내장형 IP 스피커로 출력되고,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 앰프와 직접 연결되는 하나의 스피커를 구비하거나, 앰프와 스피커 셀렉터를 구비하고 상기 스피커 셀렉터와 적어도 둘 이상의 스피커와 연결되며,
UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 상기 스피커들을 동작시키며,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 IP 주소가 할당되고,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는, 상기 음원 서버로부터 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 수신하는 PoE 이더넷 모듈; USB 케이블로 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템; 상기 PoE 방식 충전 시스템과 연결되며, DC 전압을 소정의 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 아날로그 오디오 신호 입력부를 통해 제공된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하여 디지털 오디오 신호로 제공하는 오디오 ADC; 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth); 앰프 내장형 IP 스피커의 충전과 오디오 신호의 출력의 각 기능을 제공하는 CPU; 상기 CPU와 연결되고 DSP 프로그램이 설치된 DSP; 상기 DSP와 연결된 전원 온/오프 버튼; 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부; 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨을 조절하는 이퀄라이저 조절부; 디지털 오디오 신호를 D/A 변환하여 아날로그 오디오 신호를 제공하는 오디오 DAC; 및 기 조정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 앰프(Amp)와; 상기 앰프(Amp)와 연결되고 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커를 포함한다.
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상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 음원 서버로부터 제공된 디지털 음원 데이터를 IP 네트워크를 통해 상기 PoE 이더넷 모듈로 수신받아 기 설정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 CPU, 오디오 DAC-앰프-스피커를 통해 출력된다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 CPU와 연결되고, 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부를 더 포함하며, 상기 무선 통신부는 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 중 어느 하나를 사용한다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 CPU와 연결되고, IP 네트워크와 연결된 상기 PoE 이더넷 모듈 또는 상기 무선 통신부를 통해 디지털 음원 데이터를 버퍼링하여 저장하는 저장부를 더 포함한다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 CPU와 연결되며, 재생되는 디지털 음원 데이터의 정보와, 볼륨 레벨과 이퀄라이저 주파수를 출력하는 LCD 표시부를 더 포함한다.
상기 PoE 방식 충전 시스템은 DC 3V ~ DC 48V 충전이 가능하며, 이에 따른 전력을 앰프(Amp)에 공급한다.
본 발명의 POE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 음향 기기로써, UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, IP 네트워크 연결을 위한 PoE 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커를 제공하며, UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시는 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 스피커를 동작시키는 효과가 있다.
앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 UTP(CAT5)케이블에 PoE(POWER OF ETHERNET)으로 전력과 음원, 제어 신호를 보내 해당 스피커가 동작을 함으로써, 별도의 앰프와 스피커의 복잡한 시스템을 하나의 스피커로 통합하는 효과가 있다.
일반적으로, 스피커를 동작하기 위해 고출력 앰프로부터 전용 아날로그 라인으로 장거리 전송함으로써 스피커 전용 선로가 필요하며, 또한 스피커 도달 전에 선로 NOISE와 선로 임피던스에 의한 LOSS를 감당해야 한다.
본 발명에 의한 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 일반적인 건물이나 장소에 보편화된 인터넷 라인을 활용하여 PoE 방식으로 전송하며, PoE(Power of Ethernet) 전력의 한계를 스피커에서 효율적으로 전력을 사용함으로써 LOSS를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 기존의 파워 앰프(POWER AMP)와 스피커 셀렉터(SPEAKER SELECTOR)와 스피커가 하나로 통합 된 장비를 사용하여 서비스할 수 있다.
또한, 재난 지역의 발생에서 전력 손실에도 인터넷 라인만으로 제어가 되어 내장된 배터리로 일정 시간 방송을 할 수 있다.
예상 효과는 다음과 같이 요약할 수 있다.
1. 기존 아날로그 선로를 UTP로 통합하여 단일선로로 오디오 방송을 제공할 수 있기 때문에 선로구축 비용이 절감된다.
2. 단일 선로를 이용하기 때문에 유지보수 편리성을 제공한다.
3. 기존 아날로그 선로의 유지보수가 필요없기 때문에 유지보수 비용을 절감한다.
4. 고출력 앰프의 출력에 대한 선로 LOSS 개선 효과와, 아날로그 선로 LOSS 개선 효과를 제공한다.
5. 단일 방송망을 이용하여 방송 서비스를 제공할 경우 선로 유지보수, 선로단절, 전원중단 등의 이유로 방송이 중단되는 문제가 있으므로, 중단 없는 방송 서비스를 위해 방송 인터페이스 제공할 수 있는 방송 서비스가 필요하다.
6. 재난 등의 전력 손실 상황에서도 일정 시간 동안 방송할 수 있다.
7. 출력은 내장된 배터리 용량에 비례하여 고용량 스피커로 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 디지털 앰프 내장형 스피커 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 파워 앰프(POWER AMP)와 스피커 셀렉터(SPEAKER SELECTOR) 및 다수의 스피커들의 연결 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 PoE(Power of Ethernet) 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 PoE(Power of Ethernet) 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템의 구성도이다.
본 발명의 PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 음향 기기로써, UTP(CAT5) 케이블에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, IP 네트워크 연결을 위한 PoE(Power of Ethernet) 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커를 제공한다.
본 발명의 PoE(Power of Ethernet) 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 USB 케이블로 연결되어 정격 전류와 전압이 충전되는 PoE 방식 충전 시스템(303)과, PoE 이더넷 모듈(302)과 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부(308)를 구비하며, IP 주소가 할당되는 앰프 내장형 IP 스피커(300)를 구비하고,
상기 무선 통신부(308)는 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 중 어느 하나를 사용하고,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 앰프와 직접 연결되는 하나의 스피커를 구비하거나 또는 적어도 둘 이상의 스피커를 구비하는 경우 앰프와 스피커 셀렉터를 구비하고, 상기 스피커 셀렉터와 적어도 둘 이상의 스피커와 연결되며,
삭제
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 음원 서버(200)로부터 제공된 디지털 음원 데이터를 TCP/IP 또는 UDP/IP를 사용하는 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈로 수신하거나 또는 Wi-Fi/Bluetooth 무선 통신부(308)를 통해 수신받아 앰프 내장형 IP 스피커(300)로 출력되고, UTP 케이블(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 POE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시 앰프(Amp)는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프(Power Amp)를 가동하여 스피커들을 동작시킨다.
PoE 방식 충전 시스템은 DC 3V ~ DC 48V 충전이 가능하며, 이에 따른 10W ~ 90W 전력을 앰프(Amp)에 공급한다.
앰프 내장형 IP 스피커(300)는 음원 서버(200)로부터 디지털 오디오 데이터(301)를 IP 네트워크를 통해 수신하는 PoE 이더넷 모듈(302); USB 케이블로 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템(303); 상기 PoE 방식 충전 시스템(303)과 연결되며, DC 전압을 소정의 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(304); CPU(309)와 연결되고, 아날로그 오디오 신호 입력부를 통해 제공된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하여 디지털 오디오 신호로 제공하는 오디오 ADC(307); 앰프 내장형 IP 스피커의 충전과 앰프 내장형 스피커를 통한 오디오 신호의 출력의 각 기능을 제공하는 CPU(309); 상기 CPU(309)와 연결되고 DSP 프로그램이 설치된 DSP(310); 전원 온/오프 버튼과; 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부(311); 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨을 조절하는 이퀄라이저 조절부(312); 디지털 오디오 신호를 D/A 변환하여 아날로그 오디오 신호를 제공하는 오디오 DAC(313); 기 조정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 앰프(Amp)(314); 상기 앰프(Amp)(314)와 연결되고 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(317)를 포함하며,
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 IP 주소가 할당되며, 음원 서버(200)로부터 제공된 디지털 음원 데이터를 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈(302)로 수신받아 실시간으로 기 설정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 CPU, 오디오 DAC-앰프- 스피커를 통해 출력된다.
상기 앰프(314)는 CPU(309)와 DSP(310)로부터 제어되는 펄스폭 변조에 의해 출력된 PWM 신호를 증폭할 수도 있다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 CPU(309)와 연결되고, IP 네트워크와 연결된 PoE 이더넷 모듈 또는 무선 통신부를 통해 디지털 음원 데이터를 버퍼링하여 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함한다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 CPU(309)와 연결되고, 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부(308)를 더 포함하며, 상기 무선 통신부는 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 중 어느 하나를 사용한다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 CPU(309)와 연결되며, 재생되는 디지털 음원 데이터의 정보와, 볼륨 레벨과 이퀄라이저 주파수를 출력하는 LCD 표시부(319)를 더 포함한다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 적어도 둘 이상의 스피커를 구비하는 경우 앰프(Amp)(314)와 스피커 셀렉터(Spaeker Selector)를 구비하고, 스피커 셀렉터와 적어도 둘 이상의 스피커(317)와 연결되어 제작될 수 있다.
IP 주소가 할당된 앰프 내장형 IP 스피커(300)는 음원 서버(200)로부터 IP 네트워크를 통해 디지털 음원 데이터(디지털 오디오 source)를 PoE 이더넷 모듈(302)을 통해 수신받아, 기 설정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 CPU(309), 오디오 DAC(313)-앰프(314)- 스피커(317)를 통해 출력될 수 있다.
스마트 기기(100)는 스마트폰과 태블릿 PC를 사용하며, 무선 통신부의 Wi-Fi 또는 블루투스 통신을 통해 디지털 음원 데이터를 전송하여 IP 주소가 할당된 앰프 내장형 IP 스피커(300)로 출력된다.
종래의 기존 방송 시스템은 스피커까지의 아날로그 선로의 전용 선로로 인해 고비용과 전용 선로의 노이즈, 전력 LOSS 등의 손실을 음원 신호가 스피커까지 도달하여 각각의 스피커에 내장된 앰프(Amp)로 동작함으로써 목표 장비인 스피커까지 도달 거리가 가까워 이로 인한 손실 및 노이즈를 대폭 감쇠하는 효과를 제공한다.
앰프 내장형 IP 스피커 시스템의 일원화된 장비는 전력의 효율적 사용으로 고효율 효과와 대기전력 최적 효율 설계 및 앰프 효율 최적화하여 설계할 수 있다.
스피커에 도달하는 음원의 치명적인 전력 손실에도 최대의 시간 방송을 함으로써 비상 상황 등의 재난 상황에서도 방송함으로써 인재에 대한 대처를 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 UTP(CAT5)케이블에 PoE(POWER OF ETHERNET)으로 전력과 음원, 제어 신호를 보내 해당 스피커가 동작을 함으로써, 별도의 앰프와 스피커 셀렉터와 스피커들의 복잡한 시스템을 하나의 스피커로 통합된 제품을 제공하였다.
일반적으로, 스피커를 동작하기 위해 고출력 앰프로부터 전용 아날로그 라인으로 장거리 전송함으로써 스피커 전용 선로가 필요하며, 또한 스피커 도달 전에 선로 NOISE와 선로 임피던스에 의한 LOSS를 감당해야 한다.
본 발명에 의한 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 일반적인 건물이나 장소에 보편화된 인터넷 라인을 활용하여 PoE 방식으로 전송하며, PoE 전력의 한계를 스피커에서 효율적으로 전력을 사용함으로써 LOSS를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 기존의 파워 앰프(POWER AMP)와 스피커 셀렉터(SPEAKER SELECTOR)와 스피커가 하나로 통합된 장비를 사용하여 서비스할 수 있다.
또한, 재난 지역의 발생에서 전력 손실에도 인터넷 라인만으로 제어가 되어 내장된 배터리로 일정 시간 동안 방송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 스마트 기기 200: 음원 서버
300: 앰프 내장 IP 스피커 301: 디지털 오디오 데이터
302: PoE 이더넷 모듈 303: 충전 시스템
304: DC-DC 컨버터 307: 오디오 ADC
308: 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth) 309: CPU
310: DSP 311: 볼륨 조절부
312: 이퀄라이저 조절부 313: 오디오 DAC
314: 앰프(Amp) 317: 스피커
319: LCD 표시부

Claims (8)

  1. USB 케이블로 연결되어 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템과, PoE(Power of Ethernet) 이더넷 모듈과 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부를 구비하며, 앰프 내장형 IP 스피커를 구비하며,
    상기 무선 통신부는 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 중 어느 하나를 사용하고,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 음원 서버로부터 제공된 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈로 수신하거나 또는 상기 무선 통신부를 통해 수신받아 앰프 내장형 IP 스피커로 출력되고,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 앰프와 직접 연결되는 하나의 스피커를 구비하거나, 앰프와 스피커 셀렉터를 구비하고 상기 스피커 셀렉터와 적어도 둘 이상의 스피커와 연결되며,
    UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 상기 스피커들을 동작시키며,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 IP 주소가 할당되고,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는, 상기 음원 서버로부터 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 수신하는 PoE 이더넷 모듈; USB 케이블로 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템; 상기 PoE 방식 충전 시스템과 연결되며, DC 전압을 소정의 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 아날로그 오디오 신호 입력부를 통해 제공된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하여 디지털 오디오 신호로 제공하는 오디오 ADC; 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth); 앰프 내장형 IP 스피커의 충전과 오디오 신호의 출력의 각 기능을 제공하는 CPU; 상기 CPU와 연결되고 DSP 프로그램이 설치된 DSP; 상기 DSP와 연결된 전원 온/오프 버튼; 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부; 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨을 조절하는 이퀄라이저 조절부; 디지털 오디오 신호를 D/A 변환하여 아날로그 오디오 신호를 제공하는 오디오 DAC; 및 기 조정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 앰프(Amp)와; 상기 앰프(Amp)와 연결되고 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커를 포함하는, PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 음원 서버로부터 제공된 디지털 음원 데이터를 IP 네트워크를 통해 상기 PoE 이더넷 모듈로 수신받아 기 설정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 CPU, 오디오 DAC-앰프-스피커를 통해 출력되는, PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 CPU와 연결되고, IP 네트워크와 연결된 상기 PoE 이더넷 모듈 또는 상기 무선 통신부를 통해 디지털 음원 데이터를 버퍼링하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 앰프 내장형 IP 스피커는 상기 CPU와 연결되며, 재생되는 디지털 음원 데이터의 정보와, 볼륨 레벨과 이퀄라이저 주파수를 출력하는 LCD 표시부를 더 포함하는 PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 PoE 방식 충전 시스템은 DC 3V ~ DC 48V 충전이 가능하며, 이에 따른 전력을 상기 앰프(Amp)에 공급하는, PoE 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템.
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