KR102138470B1 - Energy harvesting remote control device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 하베스팅 리모콘 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 작동 에너지를 발생시키고, 저전력 통신 방식으로 전기 기기를 개별적으로 원격 제어할 수 있는 에너지 하베스팅 리모콘 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy harvesting remote control device, and more particularly, to an energy harvesting remote control device capable of generating operating energy and individually remotely controlling an electric device using a low-power communication method.
건물 내에 다양한 종류의 전기 기기가 설치되고 있다. 예를 들어 한 가정 내에는 다양한 위치에 조명 등기구, 절수기, 환수기 등의 설비가 다수 개 설치되어 있다. Various types of electrical equipment are installed in the building. For example, a number of installations, such as lighting fixtures, water-saving devices, and water exchangers, are installed at various locations in a home.
기존에는 이러한 설비에 대해서 개별 스위치를 작동하는 방식으로 제어하였다. 예컨대, 주방에 있는 조명 등기구를 작동하기 위해서는 주방에 위치한 스위치를 개폐함으로써 주방의 조명 등기구를 조작할 수 있었다. In the past, these facilities were controlled by operating individual switches. For example, in order to operate the lighting fixture in the kitchen, the lighting fixture in the kitchen could be operated by opening and closing a switch located in the kitchen.
최근에는 IoT(Internet Of Thing) 기술과 근거리 네트워크 기술이 발전함에 따라 각각의 전기 기기를 네트워크로 연결하여 제어할 수 있다. 하지만, 최근에 소개되는 IoT 및 근거리 네트워크는 개별 설비와 제어장치 사이에 빈번한 신호 송수신으로 인하여 많은 전력이 소모됨으로써 개별 전기 기기가 방전되거나 컨트롤러의 배터리가 쉽게 방전되는 문제가 지적되었다.In recent years, as Internet of Thing (IoT) technology and short-range network technology have developed, it is possible to control each electric device by connecting to a network. However, recently introduced IoT and local area networks have been pointed out as a problem in that individual electric devices are discharged or the battery of the controller is easily discharged because a lot of power is consumed due to frequent signal transmission and reception between individual facilities and control devices.
이를 해결하기 위하여 저전력 통신 개념이 도입됨에 따라 BLE(Bluetooth Low Energy)등의 저전력 무선 통신 기술이 전기 기기와 통신하는 방식으로 정착되어 가고 있다. 이러한 저전력 무선 통신 방식으로 전기 기기를 제어하기 위해서는 새로운 방식의 컨트롤 기술에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있다. As the concept of low-power communication has been introduced to solve this, low-power wireless communication technologies such as BLE (Bluetooth Low Energy) have been established as a method of communicating with electric devices. In order to control an electric device using such a low-power wireless communication method, there is a need for development of a new type of control technology.
상술한 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 소정의 공간에 설치된 다양한 전기 기기에 대해서 개별적 또는 통합적으로 제어를 할 수 있고, 사용자에 의해서 컨트롤러의 특정 버튼이 눌러지면 동작 에너지를 발생시키는 에너지 하베스팅 리모콘 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention, devised by the above-described necessity, can individually or integrally control various electric devices installed in a predetermined space, and an energy harvesting remote control device that generates operating energy when a specific button of a controller is pressed by a user. It aims to provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치에 있어서, 저전력으로 동작하여 데이터를 송수신하는 송수신부; 사용자의 버튼 누름 동작에 의해서 동작 에너지가 발생하고, 제어 명령을 입력받는 버튼부; 기 결정된 설정값을 비일시적으로 저장하는 저장부; 및 상기 버튼부를 통해서 상기 제어 명령을 입력받으면 상기 저장된 설정값에 따라 생성된 제어 신호를 브로드캐스팅하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부;를 포함한다.In order to achieve the above object, the energy harvesting remote control device according to an embodiment of the present invention, operating at a low power to transmit and receive data; A button unit for generating operation energy by receiving a button pressing operation of the user and receiving a control command; A storage unit for temporarily storing the predetermined setting value; And a control unit controlling the transmission/reception unit to broadcast a control signal generated according to the stored setting value when the control command is input through the button unit.
이 경우에, 상기 송수신부는, BLE(BlueTooth Low Energy) 모듈을 포함하고, 상기 복수의 버튼부에 의해서 발생된 동작 에너지에 의해서 구동된다.In this case, the transmission/reception unit includes a Bluetooth Low Energy (BLE) module, and is driven by operating energy generated by the plurality of button units.
한편, 상기 버튼부는, 사용자에 의해서 눌러지는 키패드, 상기 키패드의 하부에 구비되서 상기 키패드의 눌림에 의한 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환수단 및 눌러진 상기 키패드에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호발생수단을 포함한다.On the other hand, the button unit, the keypad is pressed by the user, is provided on the lower portion of the keypad, an energy converting means for converting mechanical energy by pressing the keypad into electrical energy, and generating an electrical signal corresponding to the pressed keypad. It includes a signal generating means.
이 경우에, 상기 에너지 변환수단은, 상기 키패드를 구성하는 복수의 버튼(button)의 하부에 구비된 적어도 하나 이상의 에너지 하베스팅 소자(energy harvesting element)로 구성된다.In this case, the energy conversion means is composed of at least one energy harvesting element provided under the plurality of buttons constituting the keypad.
이 경우에, 상기 에너지 변환수단은, 사용자에 의해서 상기 키패드 중 에너지 하베스팅 소자구 구비된 키가 눌러지면, 상기 에너지 하베스팅 소자에 가해진 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환됨으로써 동작 에너지가 발생된다.In this case, when the key provided with the energy harvesting element of the keypad is pressed by the user, the energy converting means converts mechanical energy applied to the energy harvesting element into electrical energy to generate operating energy.
이 경우에, 상기 에너지 하베스팅 소자에 의해서 발생된 동작 에너지가 상기 제어부에 공급되면, 상기 제어부는 상기 저장부에 기 저장된 설정값에 따라 제어 신호를 생성하여 브로드캐스팅하도록 상기 송수신부를 제어한다.In this case, when the operating energy generated by the energy harvesting element is supplied to the control unit, the control unit controls the transmission/reception unit to generate and broadcast a control signal according to a preset value stored in the storage unit.
한편, 에너지 하베스팅 리모콘 장치의 설정값을 변경하는 설정 버튼부를 더 포함하고, 상기 설정 버튼부는, 슬라이딩 방식, 버튼 방식, 로터리 방식 또는 이들의 조합된 방식으로 구성된다.On the other hand, it further includes a setting button unit for changing the setting value of the energy harvesting remote control device, and the setting button unit is configured by a sliding method, a button method, a rotary method, or a combination thereof.
이 경우에, 상기 설정 버튼부는, 상기 설정값으로 에너지 하베스팅 리모콘 장치의 GPIO값을 변경한다.In this case, the setting button unit changes the GPIO value of the energy harvesting remote control device to the setting value.
이 경우에, 상기 설정 버튼부는, 상기 GPIO값을 가변하여 복수의 제어 대상 기기 중 적어도 하나 이상을 선택한다.In this case, the setting button unit changes the GPIO value to select at least one of a plurality of devices to be controlled.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 설정 버튼부에 의해서 제어 대상 기기가 선택되면, 선택된 제어 대상 기기를 제어할 수 있는 제어 신호를 생성한다.In this case, when the control target device is selected by the setting button unit, the control unit generates a control signal capable of controlling the selected control target device.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치는 무선 방식으로 개별적으로 또는 그룹화된 전기 기기를 제어함으로써 배선 등 별도의 설비를 설치하지 않으므로 설치, 유지 및 보수 비용을 절약할 수 있는 효과를 발휘하고, The energy harvesting remote control device according to various embodiments of the present invention does not install separate facilities such as wiring by controlling individually or grouped electric devices in a wireless manner, thereby exhibiting an effect of saving installation, maintenance, and maintenance costs and,
복수의 기기 중 특정 전기 기기를 선택해서 개별적인 제어가 가능함으로써 정밀하고 신속한 제어를 할 수 있는 효과를 발휘하며,Selecting a specific electric device from a plurality of devices enables individual control, thereby exerting the effect of precise and rapid control.
리모콘 장치를 구동하기 위한 에너지를 자체적으로 생성함으로써 반영구적이고 친환경적인 사용이 가능한 효과를 발휘한다.By generating the energy to drive the remote control device itself, it exhibits the effect of being semi-permanent and eco-friendly.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치를 예시적으로 설명하는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치의 버튼부의 구조를 예시적으로 설명하는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 장치를 예시적으로 설명하는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 에너지 변환수단의 단면을 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 설정 버튼부의 조작에 따른 제어 대상 기기의 제어 모드 변화를 예시적으로 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드에서 키패드의 종류에 따른 제어 신호 발생 동작을 예시적으로 설명하는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드에서 제2 모드로 전환하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 GPIO를 조절하는 설정 버튼부의 다양한 변형 실시예를 예시적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드 동작에서 제어 대상 기기를 제어하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 에너지 하베스팅 리모콘 장치에 의한 네트워크 환경에서 제어 대상 기기를 제어하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면.1 is a block diagram illustratively illustrating an energy harvesting remote control device according to an embodiment of the present invention,
2 is a view for explaining the structure of the button portion of the energy harvesting remote control device according to an embodiment of the present invention by way of example
3 is a view for explaining an energy harvesting device according to an embodiment of the present invention by way of example,
Figure 4 is a view showing an example of a cross-section of the energy conversion means shown in Figure 3,
5 is a view for explaining a change in the control mode of the control target device according to the operation of the setting button unit according to an embodiment of the present invention,
6 is a view for explaining the control signal generation operation according to the type of the keypad in the first mode according to an embodiment of the present invention,
7 is a view illustratively illustrating an operation of switching from a first mode to a second mode according to an embodiment of the present invention;
8 exemplarily shows various modified embodiments of a setting button unit for controlling a GPIO according to another embodiment of the present invention,
9 is a view for explaining an operation of controlling a control target device in a first mode operation according to an embodiment of the present invention, and
10 is a view for explaining an operation of controlling a control target device in a network environment by a plurality of energy harvesting remote control device according to another embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치를 예시적으로 설명하는 블럭도이다. 도 1을 참고하면, 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 송수신부(110), 버튼부(120), 저장부(130), 제어부(140) 및 설정 버튼부(150)를 포함한다.1 is a block diagram illustratively illustrating an energy harvesting remote control device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the energy harvesting
송수신부(110)는 원격의 제어 대상 전기 기기와 무선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 송수신부(110)는 BLE(Bluetooth Low Energy) 기술을 적용하여 구현될 수 있다. 송수신부(110)는 블루투스(BlueTooth) 통신을 지원하는 장치 또는 BLE를 지원하는 장치와 통신할 수 있다.The transmitter/
구체적으로 송수신부(110)는 사용자에 의해서 버튼부(120)가 눌러져서 동작 에너지(동작 전압)이 발생하면, 이후에 제어부(140)에 의해서 생성된 제어 신호를 제어 대상 전기 기기로 전송한다. 이때 송수신부(110)는 브로드캐스팅 방식으로 제어 신호를 전송할 수 있다. 송수신부(110)는 브로드캐스팅 방식 이외의 방식으로도 구현될 수 있다. Specifically, when the
송수신부(110)는 최대 데이터 전송률보다 저전력 소비에 최적화된 무선 통신 기술인 BLE 기술이 적용됨으로써, 블루투스 클래식에서 요구하는 평균 전력에 비해 최저 100분의 1만을 소비한다. 또한 송수신부(110)는 피크 전류 소모가 최저 15mA에 달하므로 블루투스 클래식의 경우(40mA 이상)보다 3분 1 수준이다.The transmitter/
본 발명의 일 실시 예에 따르면 송수신부(110)는 저전력으로 동작한다. 즉, 송수신부(110)는 애드버타이징 패킷 전송 간격에 따라 소비 전력이 달라질 수 있다. 예컨대, 애드버타이징 패킷을 1000ms 간격으로 전송하는 경우 시간당 소비 전류는 수십에서 수백 마이크로 암페어(A)이다. 이러한 소비 전류는 이하에서 설명하는 버튼부(120)에서 발생되는 동작 에너지(순간 전력 = 약 0.33mWs)에 의해서도 충분히 동작할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transmitting and receiving
송수신부(110)는 다른 전기 기기로부터 별도의 인증 절차를 받지 않고도 해당 전기 기기로 데이터를 송신할 수 있는 저전력 블루투스 비콘(BLE beacon) 기술이 적용될 수도 있다.The transmitting and receiving
버튼부(120)는 제어 대상 전기 기기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 버튼부(120)는 에너지 하베스팅 장치를 구비함으로써, 버튼부(120)의 키버튼이 눌러졌을 경우에 에너지 하베스팅 장치에 의해서 동작 에너지(동작 전압)를 발생시킨다. 이에 대한 자세한 설명은 별도의 도면을 참고하여 설명한다. 또한, 버튼부(120)는 이하 설명하는 설정 버튼부(150)에 의해서 설정된 리모콘 장치의 동작 모드에 따라 특정 제어 대상 기기를 제어하기 위한 특정 제어 신호를 생성할 수 있다. The
저장부(130)는 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)를 구동시키기 위한 오퍼레이팅 소프트웨어, 펌웨어, 각종의 설정값, GPIO 정보, 모드 정보 등을 비일시적으로 저장한다. 저장부(130)는 제어부(140)의 제어에 따라 기 저장된 정보를 수정하거나 덮어쓰기를 할 수 있다. 저장부(130)는 제어부(140)에 통합된 메모리 소자로 구성되거나 별도의 메모리 소자로 구성될 수 있다. 저장부(130)는 ROM, EPROM, EEPROM, RAM, SRAM 등 다양한 방식의 일시적 또는 비일시적 메모리 소자의 조합으로 구성될 수 있다.The
제어부(140)는 송수신부(110), 버튼부(120), 저장부(130) 및 설정 버튼부(150)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(140)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit) 및 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구현될 수 있다. 제어부(140)는 저전력 블루투스 내부에 구성된 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit : MPU)로 구현될 수 있다. 제어부(140)는 버튼부(120)의 키버튼이 눌러지면, 순간적으로 발생하는 동작 에너지에 의해서 구동된다. 그 다음으로 제어부(140)는 설정 버튼부(150)에 의해서 설정된 동작 모드를 확인(인식)하고, 확인(인식)된 동작 모드에 따라 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 설정값을 확인하고 확인된 설정값에 따라 제어 신호를 생성하며, 생성된 제어 신호를 송수신부(110)를 통해서 무선으로 브로드캐스팅하도록 제어한다.The
설정 버튼부(150)는 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 동작 모드를 설정하는 버튼으로 기능한다. 설정 버튼부(150)의 조작 방식은 슬라이딩 방식, 로터리 방식, 버튼 방식 또는 이들의 조합된 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이하에서는 조작 방식으로 슬라이딩 방식을 중심으로 설명하면, 사용자가 설정 버튼부(150)를 이용하여 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 동작 모드를 제1 모드로 선택할 수 있다. 여기서, 동작 모드를 선택한다는 의미는 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)에 의해서 제어될 수 있는 제어 대상 기기의 종류를 선택하는 것을 의미한다. 예컨대, 사용자가 설정 버튼부(150)를 이용하여 제1 모드를 선택한 상태에서 버튼부(120)를 눌러서 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 동작을 개시하면, 해당 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 제1 모드로 동작하게 된다. 여기서, 제1 모드는 전등 1을 제어하는 설정 모드라고 하면, 해당 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 전등 1에 대한 각종의 제어를 실행할 수 있다. 만약, 사용자가 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 설정 버튼부(150)를 이용하여 제2 모드를 선택하면, 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 제2 모드로 동작하게 된다. 이처럼 본 발명에 따르면 하나의 에너지 하베스팅 장치(100)에 의해서 다양한 종류의 전기 기기를 개별적으로 제어할 수 있는 효과를 발휘한다. 이하에서는 버튼부(120)의 키버튼을 눌러서 동작 전압이 발생되는 원리를 설명한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치의 버튼부의 구조를 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 2를 참고하면, 버튼부(120)는 하나 이상의 키버튼으로 구성될 수 있다. 실시 예에 따라서 버튼부(120)는 복수 개의 키버튼으로 구성될 수 있다. 도 2(a)에 도시된 버튼부(120)는 1개의 키패드와 1개의 에너지 하베스팅 장치로 구성된 예이다. 2 is a view for explaining the structure of the button portion of the energy harvesting remote control device according to an embodiment of the present invention by way of example. Referring to FIG. 2, the
구체적으로 살펴보면, 버튼부(120)는 키패드(121), 키패드(121)의 하부에 에너지 변환수단(122) 및 신호발생수단(123)으로 구성된다. 키패드(121)는 기계식 키보드 방식으로 구현된다. 기계식 키보드 방식의 경우에는 접촉식 또는 비접촉식으로 구현될 수 있다. 키패드(121)의 하부에는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 장치(energy harvesting device)를 포함한다. 에너지 하베스팅 장치는 키패드(121)에 기계적 힘(F)이 가해지면, 에너지 변환수단(122)에 의해서 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다.Specifically, the
도 2(b)에 도시된 에너지 변환수단(122)은 기계적 힘(F)에 의해서 자석과 코일의 위치가 가변됨으로써 자석과 코일에 의해서 형성된 자기력선의 변화가 생긴다. 자기력선의 변화로 인하여 전자기 유도에 따라 유도 전압이 발생하게 된다. 이러한 방식은 외력에 의해서 가해진 기계적 에너지가 에너지 변환수단(122)에 구비된 코일-자석 방식에 의해서 전기적 에너지로 변환되는 원리이다. The energy conversion means 122 shown in FIG. 2(b) changes the magnetic force lines formed by the magnets and coils by changing the positions of the magnets and coils by the mechanical force F. Due to the change in the magnetic force line, an induced voltage is generated according to electromagnetic induction. This method is a principle in which mechanical energy applied by an external force is converted into electrical energy by a coil-magnet method provided in the energy conversion means 122.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 장치를 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 3에 도시된 에너지 변환수단(122)은 코일-자석 방식으로 동작한다. 에너지 변환수단(122)은 외력에 의해서 기계적 에너지를 인가받으면, 자석의 위치가 코일에 대해서 상대적으로 가변하게 됨으로써, 코일과 자석 사이에 자기력선의 변화로 인하여 전자기 유도에 따라 1차 유도 전압(전기적 에너지)가 발생한다. 발생된 1차 유도 전압을 정류하고, 정류된 전압을 컨버팅하여 직류 방식의 동작 전압으로 발생시킨다.3 is a view for explaining an energy harvesting device according to an embodiment of the present invention by way of example. The energy conversion means 122 shown in FIG. 3 operates in a coil-magnet method. When the energy conversion means 122 receives mechanical energy by external force, the position of the magnet becomes relatively variable with respect to the coil, so that the primary induction voltage (electrical energy) according to electromagnetic induction due to the change in the magnetic force line between the coil and the magnet ) Occurs. The generated primary induced voltage is rectified, and the rectified voltage is converted to generate a direct current operating voltage.
도 4는 도 3에 도시된 에너지 변환수단의 단면을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 4(a)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 변환수단(122)는 자력 변환 장치(12), 코일 코어(14) 및 코일(16)을 포함한다. 또한, 에너지 변환수단(122)은 영구 자석(1220) 및 2개의 코일 피스(1240)를 갖는 자기적 부품(element)를 포함한다. 자력 변환 장치(12)는 U자형이며, 2개의 평행한 다리와 2개의 다리 사이를 연결하기 위한 연결부를 갖는다. 연결부는 중간에 관통 개구부를 갖는다. 코일 코어(14)는 막대 형상이다. 코일 코어(14)의 단부는 자력 변환 장치(12)의 연결부의 개구를 통해 밀려 난다. 코일 코어(14)는 자력 변환 장치(12)의 다리와 평행하게 그들 사이의 중간에 배치된다. 코일(16)은 코일 코어(14)의 둘레에 권선된 다수의 권선을 갖는다. 코일(16)은 코일 코어(14)와 자력 변환 장치(12)의 다리 사이의 공간을 채울 수 있다. 전기 절연층은 각각 코일(16)과 코일 코어(14)사이 및 코일(16)과 자력 변환 장치(12)사이에서 발생한다. 자력 변환 장치(12) 및 코일 코어 (14)의 리브의 자유 단부는 자기적 부품쪽으로 향하는 코일(16) 자유 단부의 연장부 각각은 동일한 길이로 설계될 수 있다. 다리와 코일 코어(14)가 서로 종단에 있도록 할 수 있다. 다리와 코일 코어(14)의 자유 단부는 자기적 부품의 코일 피스(1240)에 대한 접촉부를 형성한다.4 is a view exemplarily showing a cross-section of the energy conversion means shown in FIG. 3. Referring to Figure 4 (a), the energy conversion means 122 according to an embodiment of the present invention includes a magnetic
영구 자석(1220)은 자기 N극과 자기 S극을 갖는다. 자력 변환 장치(12)와 관련하여, 영구 자석(1220)은 영구 자석(1220)의 제1 극이 제1 리브의 측면 상에 있고, 영구 자석(1220)의 제2 극이 다른 리브의 측면 상에 있도록 배향된다. 따라서, 자기장 라인은 코일 코어(14)의 종방향 연장 방향을 가로 지르는 영구 자석(1220)내에서 또는 다르게 표현하면 자력 변환 장치(12)의 다리를 연결하는 개념 라인에 평행하게 연장된다. 영구 자석(1220)은 직사각형으로 구성될 수 있다. 코일 피스 (1240)는 영구 자석(1220)의 양측에 배열된 플레이트 형태이다. 특히, 코일을 형성하는 영구 자석(1220)의 단부면에 코일 피스(1240)가 배열된다. 각각의 코일 피스 (1240)는 영구 자석(1220)을 넘어서 연장된다. 연장부는 코일(16)을 지향하는 영구 자석(1220)의 측면 상에 놓이게 된다. 영구 자석(1220)은 코일 코어(14)의 단부면으로부터 이격된 위치에 있다. 코일 피스(1240)의 연장부 중 코일 피스(1240)는 코일 코어(14)와 자력 변환 장치(12)의 다리 사이의 중간 공간으로 돌출한다. 영구 자석(1220)은 코일 피스(1240) 중 제1 코일 피스(1240)가 코일 코어(14)와 자력 변환장치(12)의 제1 리브 중 하나 사이의 중간 공간으로 돌출하고 제2 코일 피스 (1240)가 코일 코어(14)와 자력 변환 장치(12)의 제2 다리 사이의 공간을 한정한다. 제1 코일 피스(1240)의 접촉면과 제1 다리를 향하는 제2 코일 피스(1240), 코일 코어(14)의 접촉면과 제1 코일 피스(1240)를 향하는 제1 리브의 접촉면과 제2 코일 피스(1240)를 향하는 코일 코어(14)의 접촉면 사이의 거리와 동일하다.The
영구 자석(1220) 및 코일 피스(1240)로 구성된 자기적 부품은 코일 코어 (14) 및 자력 변환 장치(12)에 대해 이동될 수 있다. 이를 위해서, 자기적 부품은 이동 가능하도록 배열된다. 특히, 자기적 부품은 자력 변환 장치(12)의 다리를 연결하는 개념적 라인을 따라 이동할 수 있다. 제1 위치에서 자기적 부품 제1 다리쪽으로 편향된다. 이 경우, 제1 코일 피스(1240)의 제1 접촉면은 제1 리브의 접촉면과 접촉하고, 제2 코일 피스(1240)의 제1 접촉면은 코일 코어(14)의 제1 접촉면과 접촉한다. 제2 위치에서, 자기적 부품은 제2 다리쪽으로 편향된다. 이 경우, 제1 코일 피스(1240)의 제2 접촉면은 코일 코어(14)의 제2 접촉면과 접촉하고, 제2 코일 피스(1240)의 제2 접촉면은 제2 리브의 접촉면중 제1 코일 피스(1240)의 제1 및 제2 접촉면과 각각 대향 배치된다. 마찬가지로, 코일 코어(14)와 코일 피스(1240)의 제1 및 제2 접촉 표면은 서로 대향하여 배치된다. 화살표에 의해 지시된 바와 같이, 제1 위치에서 자속은 제1 코일 피스(1240)를 통과하여 자력 변환 장치(12)의 제1 말단 내로, 자력 변환 장치(12)의 코일 코어(14)로의 연결부로부터 그리고 코일 코어(14)를 제2 코일 피스(1240)에 삽입한다.The magnetic component composed of the
자기적 부품이 제1 위치에 있으면, 자성체가 제2 위치에 있을 때 코일 코어 (14)의 자속 방향이 코일 코어(14)의 자속 방향과 반대가 된다. 자기적 부품이 제 1 위치로부터 제2 위치로 또는 그 역으로 바뀔 때, 코일 코어(14)의 자속 방향이 반전되고 코일(16)에 전압이 유도된다. 이러한 방식으로 상부에서 가해진 외력에 의해서 자기적 부품을 이동시키면, 가해진 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환될 수 있다.When the magnetic component is in the first position, when the magnetic body is in the second position, the direction of magnetic flux of the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 설정 버튼부의 조작에 따른 제어 대상 기기의 제어 모드 변화를 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 5를 참고하면, 제어부(140)는 송수신부(110)를 제어하여 제어 신호를 제어 대상 기기로 전송한다. 이때 제어부(140)는 설정 버튼부(150)의 설정 상태에 따라 동일한 키에 대해서도 다른 제어신호를 생성하게 된다. 5 is a view for explaining the control mode change of the control target device according to the operation of the setting button unit according to an embodiment of the present invention by way of example. Referring to FIG. 5, the
도 5에서는 슬라이딩 방식의 설정 버튼부(150)를 도시하고 있다. 설정 버튼부(150)를 X방향으로 슬라이딩하여 모드를 전환할 수 있다. 그 밖에도, 누름 버튼식으로 구현될 수도 있고, 회전 버튼식으로 구현될 수도 있다. 설정 버튼부(150)의 물리적 구현 형태는 다양하게 설계 변경될 수 있다. 이하에서는 슬라이딩 버튼 방식으로 구현된 예를 중심으로 설명한다. In FIG. 5, the sliding type
구체적으로 살펴보면, 사용자가 설정 버튼부(150)를 제1 모드에 위치시키면(도 5(b) 참고), 제어부(140)는 동작을 개시할 때 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)가 제1 GPIO 상태에 놓인 것을 인식하다. 제어부(140)가 동작 상태를 인식하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 제어부(140)는 버튼부(120)가 눌러지면 발생하는 동작 전압에 의해서 동작을 개시한다. Specifically, when the user places the
여기서, 버튼부(120)는 적어도 하나 이상의 버튼을 포함하거나 복수의 버튼으로 구성될 수 있다. 복수의 키버튼으로 구성된 경우에 동작 전원을 발생시키는 전원키와 제어 대상 기기를 제어하기 위한 기능키로 구별될 수 있다. 사용자가 버튼부(120) 중 전원키를 눌렀을 경우에 동작 에너지가 발생하고, 기능키를 눌렀을 경우에 눌러진 기능키에 대응하는 키값에 따라 제어 신호가 생성된다. 이때 버튼부(120)의 전원키는 에너지 변환수단(122)을 구비하지만 기능키는 에너지 변환수단(122)을 구비하지 않는다. 기능키는 복수 개의 키버튼으로 구성될 수 있고, 복수 개의 키버튼의 키 값은 제어 모드에 따라 키값 테이블과 매칭되어 있다.Here, the
동작이 개시된 제어부(140)는 설정 버튼부(150)가 제1 모드 위치에 있으므로 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 설정이 GPIO 1임을 인식할 수 있다. 제어부(140)는 GPIO 1에 매핑된 키값 테이블을 저장부(130)로부터 독출하고, 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 제1 설정값을 독출한다. 제어부(140)는 사용자에 의해서 (기능)키가 눌러지면 발생하는 키값에 따라 제1 제어 신호를 생성하고, 생성된 제1 제어 신호를 브로드캐스팅 방식으로 전송하도록 송수신부(110)를 제어한다. 여기서, 제1 제어 신호는 주변 전기 기기로 모두 전송되지만, GPIO 1으로 매칭되어 있는 조명 1을 제어할 수 있다. 만약 GPIO 1로 설정된 다른 전기 기기가 존재한다면 함께 제어될 수 있다.The
마찬가지 방식으로 사용자가 설정 버튼부(150)를 제2 모드로 위치시키면(도 5(c) 참고), 제어부(140)는 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 설정을 GPIO 2로 인식하고, GPIO 2에 대응하는 제2 모드에 매칭되어 있는 제2 설정값 테이블을 저장부(130)로부터 독출하고, 고, 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 제2 설정값을 독출한다. 버튼부(120)의 기능키의 키 값은 제2 설정값 테이블과 매핑되고, 이는 절수기를 제어하기 위한 제2 제어 신호 세트를 생성한다.When the user places the
마찬가지 방식으로 사용자가 설정 버튼부(150)를 제3 모드에 위치시키면(도 5(d) 참고), 제어부(140)는 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 설정을 GPIO 3으로 인식하고, GPIO 3에 대응하는 제3 모드에 매칭되어 있는 제3 설정값 테이블을 저장부(130)로부터 독출하고, 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 제3 설정값을 독출한다. 버튼부(120)의 기능키의 키 값은 제3 설정값 테이블과 매핑되고, 이는 환수기를 제어하기 위한 제3 제어 신호 세트를 생성한다.When the user places the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드에서 키의 종류에 따른 제어 신호 발생 동작을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 6을 참고하면, 제1 모드는 설정 버튼부(150)의 버튼 위치가 제1 위치(P_1)에 있을 때 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 동작 모드를 의미한다. 이때 제1 키(Key_1)를 누르면 조명 1을 켜는 제어 신호를 생성한다(도 6(a) 참조). 마찬가지로 제2 키(Key_2)를 누르면 조명 1을 끄는 제어 신호를 생성한다(도 6(b) 참조). 즉, 제1 모드 상태에서 버튼부(120)의 기능키는 각각 제1 설정값 테이블과 매칭된 정보에 따라 제어 신호를 생성한다. 모드를 변경할 경우에 대해서는 이하에서 별도의 도면을 참고하여 설명한다. 실시 예에 따라서는 에너비 하베스팅 장치를 구비한 버튼이 원버튼으로 구성될 수 있고, 원버튼을 한번 누를 때, 연속으로 두번 누를 때, 연속으로 세번 누를 때, 연속으로 복수번 누를 대 마다 제어 신호를 다르게 생성함으로써 제어 대상 기기를 제어하도록 구성할 수 있다.6 is a view for explaining the control signal generation operation according to the type of key in the first mode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the first mode refers to an operation mode of the energy harvesting
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드에서 제2 모드로 전환하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 7을 참고하면, 설정 버튼부(150)의 버튼 위치를 제1 위치(P_1)에 위치시키면(도 7(a) 참고) 제1 모드로 동작하는 것을 의미하고, 설정 버튼부(150)의 버튼 위치를 제2 위치(P_2)에 위치시키면(도 7(b) 참고) 제2 모드로 동작하는 것을 의미한다. 제1 모드 동작일 경우에는 조명 1에 대한 제어가 가능한 상태이고, 제2 모드 동작일 경우에는 절수기에 대한 제어가 가능한 상태이다. 따라서, 제1 모드 동작일 경우에 제1 키(Key_1)를 누르면 조명 1을 켜는 제어 신호를 생성하고, 제2 모드 동작일 경우에 제1 키(Key_1)를 누르면 절수기를 켜는 제어 신호를 생성한다. 이러한 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)와 제어 대상 기기(200)의 동작 제어 과정에 대해서는 별도의 도면을 참고하여 이하에서 설명한다.7 is a view for explaining an operation of switching from the first mode to the second mode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, when the button position of the
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 GPIO를 조절하는 설정 버튼부의 다양한 변형 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 8을 참고하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 복수 개의 로터리 방식 버튼으로 구성될 수 있다(도 8(a) 참고). 또는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 복수 개의 온오프 방식 버튼으로 구성될 수 있다(도 8(b) 참고). 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 GPIO의 값을 조절하기 위한 설정 버튼부(150)의 구조를 물리적 방식으로 구현하되, 3자리 이상의 GPIO를 조절할 수 있도록 구성하고, 복수 개의 GPIO 설정 모드로 설정할 수 있다.8 is a diagram illustrating various modified embodiments of a setting button unit for controlling a GPIO according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the energy harvesting
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드 동작에서 제어 대상 기기를 제어하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 9를 참고하면, 사용자가 설정 버튼부(150)의 설정 버튼을 제1 모드(GPIO 1 설정 모드)에 설정해 놓고, 사용자가 버튼부(120) 중 적어도 하나의 키(전원키)를 누르면 동작 에너지(동작 전압)이 발생한다. 발생된 동작 에너지에 의해서 제어부(140)의 동작이 개시된다. 제어부(140)는 설정 버튼부(150)의 설정 위치를 인식하여 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)의 동작 모드를 인식한다. 제어부(140)는 인식된 동작 모드에 따라 눌러진 키에 매칭된 제1 제어 신호(제어 대상 : GPIO 1 기기, 제어 내용 : 밝기 UP)를 생성하여 BLE송신기(110)를 통해서 브로드캐스팅한다. 9 is a view for explaining an operation of controlling a control target device in a first mode operation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, when the user sets the setting button of the
이때 2개의 전기 기기(L_1, D_1)는 모두 제1 제어 신호를 수신한다. 조명기(L_1)은 GPIO 1로 설정되어 있고, 절수기(D_1)는 GPIO 2로 설정되어 있다. 제1 제어 신호를 수신하면, 자신의 GPIO값과 제어 신호에 포함된 GPIO값을 대비하여 일치할 경우에 수신한 제어 신호에 따른 제어 동작을 실행한다. At this time, the two electric devices L_1 and D_1 both receive the first control signal. The illuminator L_1 is set to
도 9에서 제1 제어 신호는 GPIO 1로 설정된 전기 기기를 제어하는 것이므로, 절수기(D_1)는 GPIO 2로 설정되어 있으므로 제1 제어 신호를 수신하더라도 제1 제어 신호에 따라 제어되지 않는다. 반면에, 조명기(L_1)는 GPIO 1로 설정되어 있으므로 제1 제어 신호를 수신하면 제1 제어 신호에 따라 제어되므로, 조명의 밝기를 높여주는 동작을 수행한다.In FIG. 9, since the first control signal is to control the electric device set to
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 무전원 리모콘 장치에 의한 네트워크 환경에서 제어 대상 기기를 제어하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 10을 참고하면, 전체 공간은 거실, 안방, 방 1, 방 2, 화장실, 주방 등의 개별 공간으로 구획되어 있고, 각 공간에는 조명, 절수기, 환수기 등의 전기 기기 드잉 설치되어 있다.10 is a view for explaining an operation of controlling a control target device in a network environment by a plurality of non-powered remote control devices according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the entire space is divided into individual spaces, such as a living room, a master room, a
이때, 거실에서 사용하는 제1 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100-1)는 조명 1(L1), 조명 2(L2), 조명 3(L3), 조명 4(L4), 절수기(D1) 및 환수기(D2)를 제어할 수 있다. 주방에서 사용하는 제2 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100-2)는 조명 2(L2), 절수기(D1)을 제어할 수 있다. 방 1에 사용하는 제3 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100-3)는 조명 3(L3)을 제어할 수 있다. 안방에 사용하는 제4 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100-4)는 조명 4(L4)를 제어할 수 있다. 방 2에 사용하는 제5 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100-5)는 조명 1(L1) 및 조명 5(L5)를 제어할 수 있다.At this time, the first energy harvesting remote control device 100-1 used in the living room includes lighting 1 (L1), lighting 2 (L2), lighting 3 (L3), lighting 4 (L4), water saver (D1) and water changer (D2) can be controlled. The second energy harvesting remote control device 100-2 used in the kitchen may control the lighting 2 (L2) and the water saver (D1). The third energy harvesting remote controller 100-3 used in the
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 제어 가능한 전기 기기의 추가 또는 삭제가 가능하고, 하나의 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 적어도 2개 이상의 전기 기기를 제어할 수 있으며, 동작 모드를 조정하여 각각의 전기 기기를 개별적으로 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the energy harvesting
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 에너지 하베스팅 리모콘 장치(100)는 1, 2차 배터리를 별도로 구비하지 않고, 사용자가 버튼부(120) 중 전원키를 눌러서 동작 전압을 발생시키는 에너지 하베스팅 장치를 이용하므로 반영구적인 리모콘 사용이 가능하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the energy harvesting
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is usually in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be implemented by a person having knowledge of these, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.
100 : 에너지 하베스팅 리모콘 장치
110 : 송수신부
120 : 버튼부
130 : 저장부
140 : 제어부
150 : 설정 버튼부100: energy harvesting remote control device
110: transceiver
120: button
130: storage unit
140: control unit
150: setting button unit
Claims (10)
저전력으로 동작하여 데이터를 송수신하는 송수신부;
동종 또는 이종의 복수의 제어 대상 기기를 개별적 또는 통합적으로 제어하기 위해서 상기 에너지 하베스팅 리모콘 장치의 복수의 GPIO 값 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 GPIO값에 대응하는 상기 복수의 제어 대상 기기 중 하나의 기기를 제어할 수 있는 설정값으로 설정하는 설정 버튼부;
사용자의 버튼 누름 동작에 의해서 동작 에너지가 발생하고, 제어 명령을 입력받는 버튼부;
상기 설정 버튼부에 의해서 설정된 설정값을 비일시적으로 저장하는 저장부; 및
상기 버튼부를 통해서 상기 제어 명령을 입력받으면 상기 저장부에 저장된 설정값에 따라 생성된 제어 신호를 상기 복수의 제어 대상 기기로 브로드캐스팅하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 설정 버튼부는, 슬라이딩 방식, 버튼 방식, 로터리 방식 또는 이들의 조합된 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
In the energy harvesting remote control device,
A transceiver that operates at low power to transmit and receive data;
In order to individually or collectively control a plurality of controlled devices of the same type or different types, one of the plurality of GPIO values of the energy harvesting remote control device is selected, and one of the plurality of controlled devices corresponding to the selected GPIO value is selected. A setting button unit for setting the device to a set value that can be controlled;
A button unit for generating operation energy by receiving a button pressing operation of the user and receiving a control command;
A storage unit for temporarily storing the setting value set by the setting button unit; And
Includes a control unit for controlling the transmitting and receiving unit to broadcast the control signal generated according to the set value stored in the storage unit to the plurality of control target devices when the control command is input through the button unit,
The setting button unit, the energy harvesting remote control device, characterized in that consisting of a sliding method, a button method, a rotary method or a combination thereof.
상기 송수신부는, BLE(BlueTooth Low Energy) 모듈을 포함하고, 상기 버튼부에 의해서 발생된 동작 에너지에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
According to claim 1,
The transmitting/receiving unit includes a Bluetooth Low Energy (BLE) module, and an energy harvesting remote control device characterized by being driven by operating energy generated by the button unit.
상기 버튼부는, 사용자에 의해서 눌러지는 키패드, 상기 키패드의 하부에 구비되서 상기 키패드의 눌림에 의한 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환수단 및 눌러진 상기 키패드에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
According to claim 1,
The button unit is provided with a keypad pressed by a user, an energy converting means provided at a lower portion of the keypad to convert mechanical energy due to pressing of the keypad into electrical energy, and a signal generating an electrical signal corresponding to the pressed keypad. Energy harvesting remote control device comprising a means.
상기 에너지 변환수단은, 상기 키패드를 구성하는 복수의 버튼(button)의 하부에 구비된 적어도 하나 이상의 에너지 하베스팅 소자(energy harvesting element)로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
According to claim 3,
The energy conversion means, the energy harvesting remote control device, characterized in that consisting of at least one energy harvesting element (energy harvesting element) provided under the plurality of buttons (button) constituting the keypad.
상기 에너지 변환수단은, 사용자에 의해서 상기 키패드 중 에너지 하베스팅 소자구 구비된 키가 눌러지면, 상기 에너지 하베스팅 소자에 가해진 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환됨으로써 동작 에너지가 발생하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
According to claim 4,
The energy converting means, the energy harvesting characterized in that the operating energy is generated by the mechanical energy applied to the energy harvesting element is converted into electrical energy when a key provided with an energy harvesting element of the keypad is pressed by a user. Ting remote control device.
상기 에너지 하베스팅 소자에 의해서 발생된 동작 에너지가 상기 제어부에 공급되면, 상기 제어부는 상기 저장부에 기 저장된 설정값에 따라 제어 신호를 생성하여 브로드캐스팅하도록 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 리모콘 장치.
The method of claim 5,
When the operating energy generated by the energy harvesting device is supplied to the control unit, the control unit controls the transmitting and receiving unit to generate and broadcast a control signal according to a preset value stored in the storage unit to control the energy harvesting unit. Ting remote control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190084822A KR102138470B1 (en) | 2019-07-14 | 2019-07-14 | Energy harvesting remote control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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