KR102361499B1 - 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템 - Google Patents

교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템 Download PDF

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Abstract

교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템은 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신의 주소 코드값에 각각 대응하는 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 화재 감지센서의 출력신호가 상기 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기와, 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 주파수 성분별 진폭을 추출함으로써, 화재 감지센서의 주소와 디지털 또는 아날로그형인 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템{An address type fire detection device using the amplitude spectrum of the alternating current AND a fire detection system including the same}
본 발명은 화재감지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지장치 이를 포함하는 화재감지시스템에 관한 것이다.
한국등록특허 제10-1811402호는 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템이다.
도 1은 종래의 전류원을 이용한 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템이다.
전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재 탐지 시스템’의 구성은 도 1과 같이 수신기와 여러 개의 정전류원 이용 주소형 화재감지기 그리고 종단 저항으로 구성된다.
수신기는 도면 1에서와 같이 전류 검출부, ADC(Analog to digital converter)가 있는 마이컴, 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다.
각각의 정전류원 이용 주소형 화재감지기는 주소 설정부, D/A 변환부, 화재감지 센서, 그리고 정전류원 회로부로 구성된다.
도면 1에서 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’의 주소 설정부는 화재감지기의 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.
도면 1에서 수신기의 ‘전류 검출부’는 +24V 전원선에 흐르는 직류전류 I 를 저항 R sense 를 통하여 검출하고 증폭기로 증폭한다. ‘마이컴’은 증폭기의 출력전압을 ADC(Analog to Digital Coverter)를 통하여 받아들여 정상상태 여부와 동작한 화재감지기의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아내고 결과를 ‘디스플레이 모듈’로 보낸다. 디스플레이 모듈은 마이컴으로부터 받은 정보, 즉 정상상태 여부와 화재발생 위치를 표시해 주는 역할을 한다.
도면 1에서 수신기에
Figure 112020053201401-pat00001
개의 화재 감지기가 연결된 경우를 설명한다. 도면 1의 화재감지기에서, 화재 발생 여부에 관계없이 화재감지기의 주소설정부, 화재감지 센서, D/A변환부 그리고 정전류원 회로부에 항상 전원이 공급된다. 화재가 발생하지 않은 정상상태에서 k번 주소의 화재감지기에 흐르는 직류전류
Figure 112020053201401-pat00002
를
Figure 112020053201401-pat00003
이라고 하고, 정상상태에서 수신기의 전류검출부에 있는 저항
Figure 112020053201401-pat00004
에 흐르는 직류전류
Figure 112020053201401-pat00005
를
Figure 112020053201401-pat00006
이라고 하면,
Figure 112020053201401-pat00007
Figure 112020053201401-pat00008
이다. 여기서 N 은 수신기에 연결된 화재 감지기 수의 총 합이다.
화재가 발생하지 않아 화재감지기 모두가 동작하지 않는 정상상태에서는 +24V 전원선에
Figure 112020053201401-pat00009
의 직류전류가 흐르고, 화재가 발생하여 k번 주소의‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면 +24V 전원선에
Figure 112020053201401-pat00010
의 직류전류가 흐른다.
Figure 112020053201401-pat00011
의 크기는‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’의 주소설정부에서 설정한 주소값
Figure 112020053201401-pat00012
에 따라 크기가 결정된다. 예를 들어, 1번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면
Figure 112020053201401-pat00013
의 값은 1번 주소값에 대응하는
Figure 112020053201401-pat00014
1㎃이고, 2번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면
Figure 112020053201401-pat00015
의 값은 2번 주소에 대응하는
Figure 112020053201401-pat00016
2㎃이다.
수신기의 전류 검출부는 +24V 전원선에 흐르는 직류전류
Figure 112020053201401-pat00017
를 저항
Figure 112020053201401-pat00018
에 걸리는 전압
Figure 112020053201401-pat00019
로 검출하고 증폭기로
Figure 112020053201401-pat00020
배 증폭한다. 마이컴은 ADC(Anlog to Digital converter)를 통하여 증폭된
Figure 112020053201401-pat00021
의 전압을 디지털 신호로 변환하고, CPU는 변환된 결과를 입력받아 프로그램 처리하여 정상상태 여부와 동작한 화재감지기의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아낸다. 디스플레이 모듈은 정상상태 여부와 화재발생 위치를 나타내 준다.
화재가 발생하지 않은 정상상태일 때, +24V 전원선에
Figure 112020053201401-pat00022
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure 112020053201401-pat00023
이다. k번 주소에서 화재가 발생하여 k번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면, +24V 전원선에
Figure 112020053201401-pat00024
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure 112020053201401-pat00025
이다. 따라서, CPU에서 받아들인 전압값이
Figure 112020053201401-pat00026
에서
Figure 112020053201401-pat00027
으로
Figure 112020053201401-pat00028
만큼 증가하면 k번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작한 것으로 판단할 수 있어 동작한 화재감지기의 주소 k를 알아내는 방식이다.
종래의 시스템은 k번 주소의 화재감지기가 동작 시 +24V 전원선에 정상상태보다
Figure 112020053201401-pat00029
의 직류전류가 더 흐르게 함으로써 동작한 화재감지기의 주소 k를 알아내는 방법이므로 기존의 통신선을 이용하는 방법이나 +24V 전원선을 이용한 통신 방법보다 설치비가 적게 드는 장점이 있다.
하지만, 종래의 시스템은 +24[V] 전원선에 흐르는 직류전류의 증가량으로 동작한 화재감지기의 주소를 알아내는 방법이므로 여러 개의 화재감지기가 동시에 동작하면 오동작 할 수 있다. 예를 들어 1번 화재감지기와 2번 화재감지기가 동시에 동작하면 3번 화재감지기가 동작한 것으로 판단할 수 있는 단점이 있다.
또한, 기존 방식은 On/Off 형의 화재감지기에 제한하여 동작한 화재감지기의 주소를 알아내는 방법으로 아날로그 형의 화재감지기에는 적용할 수 없다.
한국등록특허 등록번호 제10-1811402호
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있는 화재감지시스템을 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값이 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력함에 있어서, 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신의 주소 코드값에 각각 대응하는 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 화재 감지센서의 출력신호가 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기와, 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 주파수 성분별 진폭을 추출함으로써, 화재 감지센서의 주소와 디지털 또는 아날로그형인 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기를 구비하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 복수의 주소형 화재감지기는 각각, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값이 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 복수의 주소형 화재감지기는 각각, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력함에 있어서, 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 화재 수신기는 화재 감지센서의 출력값이 0이고, 양의 값인 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값과 동작확인전압의 비율로 보정계수를 정의하고, 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값은 보정계수와 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값을 곱한 값에서 동작확인전압의 크기를 뺀 값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 화재 수신기는, 각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수의 진폭, 동작확인전압 및 상기 보정계수를 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출함에 있어서, 진폭의 크기가 (동작확인전압/보정계수)에 근접하면 정상동작 상태로 판단하고, 진폭의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며, 주파수 성분의 진폭의 크기는 (동작확인전압/보정계수)에 근접하고, 이웃하는 다른 각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수 성분의 진폭의 크기가 모두 0에 근접하면 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템은, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있다.
즉, 아날로그 또는 디지털 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템이다. 또한, 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
또한, 화재감지 센서부의 출력값을 정확히 산출할 수 있으므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
또한, 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
또한, +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
도 1은 종래의 전류원을 이용한 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템의 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교류 전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지 시스템(1)의 구성도
도 3은 제1 실시예에 따른 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도
도 4는 제2 실시예에 따른 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도
도 5는 화재감지 센서부의 출력신호의 형태를 나타낸 도면
도 6은 직류 바이아스(DC bias)시킨 화재감지 센서부의 출력신호를 나타낸 도면
도 7은 도 3 및 도 4의 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기의 상세 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 2는 본 발명의 실시예에 따른 교류 전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지 시스템(1)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제안된‘교류 전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지 시스템(1)’은 +24[V] 전원선에 흐르는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 분석하여 화재감지기의 주소 및 화재감지 센서부의 출력신호인 온도나 연기농도를 알아내는 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템이다.
각각의 화재감지기(100-k)는 +24[V] 전원선에 직류성분과 교류성분이 있는 전류를 흐르게 하는데, 흐르는 전류의 주파수는 화재감지기의 주소에 1대 1로 대응시킨 주파수로 하고 흐르는 전류의 교류성분의 진폭은 화재감지 센서부의 출력신호를 1대 1로 대응시킨다. 즉, +24[V] 전원선에 흐르는 전류에는, 화재감지기의 주소정보가 주파수로 내포되어 있고 화재감지 센서부의 출력정보는 교류성분의 진폭으로 내포되어 있다.
수신기는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류를 전압으로 검출한 후, 고속 푸리에 변환 처리함으로써 +24[V] 전원선에 흐르는 전류의 진폭 스펙트럼을 추출한다. 추출한 진폭 스펙트럼은 화재감지기의 주소에 대응하는 주파수 별 진폭이고, 주파수 별 진폭의 크기는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류의 교류성분의 진폭이므로 화재감지 센서부의 출력신호값을 알 수 있다.
“교류 전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지 시스템(1)”의 구성은 도면 2와 같이 1개의 수신기(200)와 병렬 연결된
Figure 112020053201401-pat00030
개의 화재감지기(100-1 ~ 100-N)로 구성되며, 화재감지기(100-K)의 주소는 1번부터
Figure 112020053201401-pat00031
번까지이다.
수신기(200)는 도면 2에서와 같이 전류 검출부(210), 고속 푸리에 변환부(220), 마이크로 컴퓨터(230), 그리고 디스플레이 모듈(240)로 구성된다. 전류 검출부(210)는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류
Figure 112020053201401-pat00032
를 검출하여 전압
Figure 112020053201401-pat00033
으로 변환하는 기능을 하고, 고속 푸리에 변환부(220)는 입력신호인
Figure 112020053201401-pat00034
을 고속 푸리에 변환 처리함으로써
Figure 112020053201401-pat00035
에 포함된 진폭 스펙트럼을 추출하는 기능을 하며 고속 푸리에 변환부(220)의 기능은 마이크로 컴퓨터(230)에서 소프트웨어적으로 처리 가능하고, 마이크로 컴퓨터(230)는 추출된 진폭 스펙트럼을 입력받아 화재감지기의 주소 및 화재감지 센서부의 출력값을 추출하고 화재발생 여부를 판단한다. 디스플레이 모듈(240)은 화재발생 여부 및 화개감지 센서부의 출력값 등을 표시하는 기능을 한다. 참고적으로 고속 푸리에 변환부(220)는 별도의 전용 하드웨어 칩으로 구성될 수 있다.
도 3은 제1 실시예에 따른 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도이고, 도 4는 제2 실시예에 따른 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 화재감지기는 “교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기”로서 도면 3 또는 도면 4와 같이 두 가지 방법으로 구성할 수 있다. 도면 3과 도면 4는 구성 측면에서 차이는 없으나, 마이크로 프로세서에서 전압 주파수 변환부로 보내는 신호에 차이가 있다.
참고적으로 본 실시예에서 마이크로 프로세서(120)에서 출력되는
Figure 112020053201401-pat00036
는 1Hz에서 300Hz 범위의 주파수가 사용되는 것이 바람직하다.
도면 3의 구성도에서는 마이크로 프로세서(120)에서
Figure 112020053201401-pat00037
와
Figure 112020053201401-pat00038
를 출력하므로 전압 주파수 변환기(130)의 출력
Figure 112020053201401-pat00039
는
Figure 112020053201401-pat00040
의 형태이고, 도면 4의 구성도에서는 마이크로 프로세서(120A)에서
Figure 112020053201401-pat00041
와
Figure 112020053201401-pat00042
을 출력하므로 전압 주파수 변환기(130)의 출력
Figure 112020053201401-pat00043
는
Figure 112020053201401-pat00044
의 형태이다.
첫 번째 방법으로 화재감지기를 도면 3과 같이 구성할 경우, k번 주소의 화재감지기는 +24[V] 전원선에 직류성분이 있는 교류전류 i k 를 흐르게 하며, 이 교류전류 i k 의 주파수 f k 는 화재감지기의 주소와 1대 1일로 대응되고 교류전류 i k 의 진폭은 화재감지센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00045
와 1대 1일로 대응된다.
수신기(200)는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류
Figure 112020053201401-pat00046
를 전압으로 검출한 후, 고속 푸리에 변환 처리함으로써 전류 i에 포함된 f k 주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00047
,
Figure 112020053201401-pat00048
을 추출한다.
Figure 112020053201401-pat00049
와 화재감지센서부(150)의 출력
Figure 112020053201401-pat00050
의 관계식으로부터 k번 화재감지기에 있는 화재 감지센서부(150)의 출력인
Figure 112020053201401-pat00051
의 추정값
Figure 112020053201401-pat00052
를 계산한다. 화재감지 센서부(150)의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00053
와 추정값
Figure 112020053201401-pat00054
사이의 오차가 적으면
Figure 112020053201401-pat00055
이므로, 모든 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00056
,
Figure 112020053201401-pat00057
을 알 수 있어 화재발생 여부를 판단할 수 있다.
두 번째 방법으로 화재감지기를 도면 4와 같이 구성할 경우, k번 주소의 화재감지기는 +24[V] 전원선에 직류성분이 있는 교류전류 i k 를 흐르게 하며, 이 교류전류 i k 의 주파수 f k 는 화재감지기의 주소와 1대 1일로 대응되고 교류전류 i k 의 진폭은 화재감지센서부(150)의 출력값
Figure 112020053201401-pat00058
와
Figure 112020053201401-pat00059
을 합한 값
Figure 112020053201401-pat00060
과 1대 1일로 대응된다. 여기서,
Figure 112020053201401-pat00061
은 화재감지기의 정상적인 동작 상태 여부를 수신기(200)에 전달하기 위한 신호이다.
수신기(200)는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류
Figure 112020053201401-pat00062
를 전압으로 검출한 후, 고속 푸리에 변환 처리함으로써 전류 i에 포함된 f k 주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00063
,
Figure 112020053201401-pat00064
을 추출한다.
Figure 112020053201401-pat00065
와
Figure 112020053201401-pat00066
의 관계식으로부터
Figure 112020053201401-pat00067
의 값을 산출하면, 모든 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00068
,
Figure 112020053201401-pat00069
을 알 수 있어 화재발생 여부를 판단할 수 있다.
첫 번째 방법의 주소형 화재감지기는 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값이 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 구비한다.
또한, 두 번째 방법의 주소형 화재감지기는 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력함에 있어서, 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 구비한다.
(1) 첫 번째 방법의 동작원리 설명
도면 3의 화재감지기의 구성도에서, 주소 설정부(110)에 있는 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k번으로 설정하였고, 또한 화재감지 센서부(150)의 출력신호를
Figure 112020053201401-pat00070
라고 하고 설명한다.
도 5는 화재감지 센서부의 출력신호의 형태를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 화재감지 센서부의 출력신호인
Figure 112020053201401-pat00071
에서, 화재감지 센서(150)가 온도 센서이면
Figure 112020053201401-pat00072
는 온도에 대응하는 전압 값이고, 연기 센서이면
Figure 112020053201401-pat00073
는 연기농도에 대응하는 전압 값이다. 화재감지 센서부(150)의 출력신호인
Figure 112020053201401-pat00074
의 형태는 도면 5와 같이 아날로그 형, 3단 디지털 신호 형, On/Off 형의 3가지 형태의 신호이다.
마이크로 프로세서(120)는 화재감지기(100-k)의 주소 k에 1대 1로 대응하는 주파수 f k 와 화재감지 센서부(150)의 출력값
Figure 112020053201401-pat00075
를
Figure 112020053201401-pat00076
배한
Figure 112020053201401-pat00077
를 전압 주파수 변환부(130)로 출력한다.
전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter, 130)는 f k 와
Figure 112020053201401-pat00078
를 입력받아 식 (1)과 같은 직류성분이 있는 교류전압
Figure 112020053201401-pat00079
를 출력한다.
Figure 112020053201401-pat00080
Figure 112020053201401-pat00081
(1)
전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting Circuit)는 전압을 전류로 변환하는 회로로, 식 (1)의 전압을 식 (2)와 같은 전류
Figure 112020053201401-pat00082
가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다.
Figure 112020053201401-pat00083
Figure 112020053201401-pat00084
(2)
즉, k번 주소의 화재감지기는 자기의 주소 k에 대응하는 주파수 f k 와 화재 감지 센서부(150)의 출력값
Figure 112020053201401-pat00085
를 내포한 식 (2)의 전류 i k 가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다. 화재감지기의 주소 k는 교류전류 i k 의 주파수 f k 로 대응시키고, 화재감지 센서부(150)의 출력값
Figure 112020053201401-pat00086
는 전류 i k 의 교류성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00087
으로 대응시켜 +24[V] 전원선에 교류전류 i k 가 흐르게 한다.
발명한 도면 2의 수신기(200)에서, +24[V] 전원선에 흐르는 전류 i는
Figure 112020053201401-pat00088
이므로 전류 i를 검출저항
Figure 112020053201401-pat00089
을 통하여 검출한 전압값
Figure 112020053201401-pat00090
은 다음의 식 (3)과 같다.
Figure 112020053201401-pat00091
(3)
고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform part)는 식 (3)의 입력신호를 고속 푸리에 변환하여 식 (4)와 같은 f k 주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00092
,
Figure 112020053201401-pat00093
을 출력한다.
Figure 112020053201401-pat00094
(4)
마이크로 컴퓨터는 식 (4)의 진폭 스펙트럼
Figure 112020053201401-pat00095
,
Figure 112020053201401-pat00096
을 입력받아 화재감지 센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00097
의 추정값
Figure 112020053201401-pat00098
를 다음의 식 (5)로 계산한다.
Figure 112020053201401-pat00099
(5)
식 (5)에서,
Figure 112020053201401-pat00100
,
Figure 112020053201401-pat00101
, 그리고
Figure 112020053201401-pat00102
은 아는 값(상수)이다.
화재감지 센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00103
와 추정값
Figure 112020053201401-pat00104
사이의 오차가 적으면
Figure 112020053201401-pat00105
이므로, 모든 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00106
,
Figure 112020053201401-pat00107
을 알 수 있어 화재발생 여부 및 화재감지 센서부 출력값의 변화이력 을 알 수 있다.
첫 번째 방법의 장점은 두 가지이다.
(1) 하나는 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템의 하나이다. 수신기에서 추정한 화재감지 센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00108
의 추정값
Figure 112020053201401-pat00109
은 식 (5)로 계산되고,
Figure 112020053201401-pat00110
는 식 (4)로 표현되므로, 첫 번째 방법은
Figure 112020053201401-pat00111
가 도면 5의 3가지 형태 모두에 대하여 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템이다. 특히, 화재감지 센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00112
가 도면 5의 (가)와 같은 아날로그 형이면 화재발생 여부뿐만이 아니라 화재감지 센서부 출력값의 변화이력을 알 수 있는 큰 장점이 있다.
(2) 다른 하나는 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00113
를 식 (5)로 계산하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
첫 번째 방법의 단점은 두 가지이다.
(1) 하나는 식 (4)에서 알 수 있는 바와 같이,
Figure 112020053201401-pat00114
와
Figure 112020053201401-pat00115
사이의 관계가 근사식으로 표현되므로 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00116
를 정확히는 알 수 없다.
(2) 다른 하나는 수신기의 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure 112020053201401-pat00117
가 0이어서 추정한 값
Figure 112020053201401-pat00118
가 0일 경우,
Figure 112020053201401-pat00119
번 화재 감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00120
가 실제로 0인지, 아니면
Figure 112020053201401-pat00121
번 화재감지기가 고장나거나 +24[V] 전원선이 단선되어 0인 지를 알 수가 없는 점이다. 두 번째 방법은 이러한 단점을 보완한 방법이다.
(2) 두 번째 방법의 동작원리 설명
두 번째 방법은 첫 번째 방법의 단점을 보완한 방법이다. 도면 4의 화재감지기의 구성도에서, 주소 설정부에 있는 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k번으로 설정하였고, 또한 화재감지 센서부의 출력신호를
Figure 112020053201401-pat00122
라고 하고 설명한다.
화재감지 센서부의 출력신호인
Figure 112020053201401-pat00123
에서, 화재감지 센서가 온도 센서이면
Figure 112020053201401-pat00124
는 온도에 대응하는 전압 값이고, 연기 센서이면
Figure 112020053201401-pat00125
는 연기농도에 대응하는 전압 값이다. 화재감지 센서부의 출력신호인
Figure 112020053201401-pat00126
의 형태는 도면 5와 같이 아날로그 형, 3단 디지털 신호 형, On/Off 형의 3가지 형태의 신호이다.
마이크로 프로세서는 화재감지기의 주소 k에 1대 1로 대응하는 주파수 f k 및 화재 감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00127
와 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure 112020053201401-pat00128
을 합한 값
Figure 112020053201401-pat00129
에
Figure 112020053201401-pat00130
배한
Figure 112020053201401-pat00131
을 전압 주파수 변환부로 출력한다.
전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는
Figure 112020053201401-pat00132
와
Figure 112020053201401-pat00133
을 입력받아 식 (6)과 같은 직류성분이 있는 교류전압
Figure 112020053201401-pat00134
를 출력한다.
Figure 112020053201401-pat00135
Figure 112020053201401-pat00136
(6) 전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting Circuit)는 전압을 전류로 변환하는 회로로, 식 (6)의 전압을 식 (7)과 같은 전류
Figure 112020053201401-pat00137
가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다.
Figure 112020053201401-pat00138
Figure 112020053201401-pat00139
(7)
즉, k번 주소의 화재감지기는 자기의 주소 k에 대응하는 주파수 f k 와 화재 감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00140
를 내포한 식 (7)의 전류 i k 가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다. 화재감지기의 주소 k는 교류전류 i k 의 주파수 f k 로 대응시키고, 화재 감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00141
과 화재감지기의 동작여부 확인 용인
Figure 112020053201401-pat00142
를 합한 값
Figure 112020053201401-pat00143
를 전류 i k 의 교류성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00144
으로 대응시켜 +24[V] 전원선에 교류전류 i k 가 흐르게 한다.
제안된 도면 2의 수신기에서, +24[V] 전원선에 흐르는 전류 i는
Figure 112020053201401-pat00145
이므로 전류 i를 검출저항
Figure 112020053201401-pat00146
을 통하여 검출한 전압값
Figure 112020053201401-pat00147
은 다음의 식 (8)과 같다.
Figure 112020053201401-pat00148
(8)
고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform part)는 식 (8)의 입력신호를 고속 푸리에 변환하여 식 (9)와 같은
Figure 112020053201401-pat00149
주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00150
,
Figure 112020053201401-pat00151
을 출력한다.
Figure 112020053201401-pat00152
(9)
식 (9)에서 근사등호
Figure 112020053201401-pat00153
는 고속 푸리에 변환부의 오차,
Figure 112020053201401-pat00154
과
Figure 112020053201401-pat00155
의 저항값의 오차, 그리고 화재감지시스템의 전기적 특성으로 인한 요인이며, 근사등호가 아닌 등호가 성립하기 위하여는 보정이 필요하다. 보정은 마이크로 컴퓨터에서 소프웨어적으로 처리한다.
마이크로 컴퓨터는 식 (9)의 진폭 스펙트럼
Figure 112020053201401-pat00156
,
Figure 112020053201401-pat00157
을 입력받아 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00158
를 다음과 같이 산출한다.
식 (9)로부터
Figure 112020053201401-pat00159
은 다음의 식 (10)과 같다.
Figure 112020053201401-pat00160
(10)
먼저 진폭 스펙트럼의 보정에 대하여 기술한다. 식 (9)에서
Figure 112020053201401-pat00161
이고
Figure 112020053201401-pat00162
만 있을 때, 고속 푸리에 변환부에서 추출한 f k 주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00163
를
Figure 112020053201401-pat00164
이라 하면 식 (10)으로부터
Figure 112020053201401-pat00165
Figure 112020053201401-pat00166
Figure 112020053201401-pat00167
이다.
Figure 112020053201401-pat00168
이도록 보정 계수
Figure 112020053201401-pat00169
을 다음의 식 (11)로 정의한다.
Figure 112020053201401-pat00170
(11)
즉, 보정 계수
Figure 112020053201401-pat00171
은 화재감지 센서부의 출력이 0일 때 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure 112020053201401-pat00172
주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00173
과
Figure 112020053201401-pat00174
의 비율이며,
Figure 112020053201401-pat00175
Figure 112020053201401-pat00176
이다. 따라서, 보정 계수
Figure 112020053201401-pat00177
으로 식 (10)을 표현하면 다음의 식 (12)와 같은 등호의 식으로 표현된다.
Figure 112020053201401-pat00178
(12)
식 (12)로부터 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00179
는 식 (13)으로 산출할 수 있으므로, 모든 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00180
,
Figure 112020053201401-pat00181
을 알 수 있어 화재발생 여부 및 화재 감지 센서부 출력값의 변화이력을 알 수 있다.
Figure 112020053201401-pat00182
(13)
도 6은 직류 바이아스(DC bias)시킨 화재감지 센서부의 출력신호를 나타낸 도면이다.
두 번째 방법의 특징은 화재 감지 센서부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00183
를 도면 6과 같이
Figure 112020053201401-pat00184
으로 직류 바이아스(DC bias)시켜 수신기에 전달하는 것과 유사한 방법이므로 첫 번째 방법의 장점뿐만이 아니라 다음과 같은 3가지의 장점이 더 있다.
(장점 1) 화재감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00185
는 식 (13)으로 정확히 산출되므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
(장점 2) 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다. 화재감지기가 고장이 아닌 정상적 동작상태에 있으면 화재감지 센서부의 출력
Figure 112020053201401-pat00186
는
Figure 112020053201401-pat00187
이므로, 식 (9)로부터
Figure 112020053201401-pat00188
값은 다음의 식 (14)를 만족시켜야 한다.
Figure 112020053201401-pat00189
(14)
또한, k번 화재감지기가 정상적으로 동작하는 경우
Figure 112020053201401-pat00190
이면
Figure 112020053201401-pat00191
값은 다음의 식 (15)와 같으며 0보다 커야한다.
Figure 112020053201401-pat00192
(15)
k번 화재감지기가 고장상태에 있거나 이탈되면, 수신기에서는
Figure 112020053201401-pat00193
으로 인식하므로 추출한 주파수
Figure 112020053201401-pat00194
성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00195
는 0이다.
따라서,
Figure 112020053201401-pat00196
이면 k번 화재감지기는 정상 동작하는 것으로 판단할 수 있고,
Figure 112020053201401-pat00197
Figure 112020053201401-pat00198
이면 k번 화재감지기는 고장상태거나 이탈상태인 것으로 판단할 수 있다.
(장점 3) +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
k번 화재감지기와
Figure 112020053201401-pat00199
번 화재감지기 사이에서 +24[V] 전원선이 단선되면, 수신기에서는
Figure 112020053201401-pat00200
으로 인식하므로 추출한
Figure 112020053201401-pat00201
주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00202
은 0이다. 즉,
Figure 112020053201401-pat00203
Figure 112020053201401-pat00204
이고
Figure 112020053201401-pat00205
이면 k번 화재감지기와
Figure 112020053201401-pat00206
번 화재감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제안된“교류 전류 생성 주소형 화재감지기”의 구성도는 도면 3 또는 도면 4와 같으며, 주소 설정부(110), 화재감지 센서부(150), 아날로그 디지털 변환기(ADC : Analog to Digital converter)가 있는 마이크로 프로세서(120), 전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter, 130), 그리고 전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting circuit, 140), 화재감지 센서부(150)로 구성된다.
도면 3과 도면 4에서 주소 설정부는 딥 스위치(Dip Switch)와 저항들로 구성되고, 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k로 설정하는 기능을 하며, 설정된 주소 k는 마이크로프로세서로 입력된다. 화재감지 센서부는 온도센서, 연기센서 등의 센서와 센서의 신호를 전압신호로 변환하거나 증폭하는 회로로 구성되며, 화재감지 센서부는 전압신호
Figure 112020053201401-pat00207
를 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 마이크로프로세서는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소 k와 1대 1일로 대응되는 주파수 값 f k 와 내장된 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital converter)를 통하여 받아들인 화재신호 처리부의 출력신호
Figure 112020053201401-pat00208
를
Figure 112020053201401-pat00209
배한
Figure 112020053201401-pat00210
를 출력하는 기능을 한다.
도면 4에서 마이크로프로세서는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소 k와 1대 1일로 대응되는 주파수 값 f k 및 내장된 아날로그 디지털 변환기를 통하여 받아들인 화재 감지 센서부의 출력값
Figure 112020053201401-pat00211
과 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure 112020053201401-pat00212
을 합한 값
Figure 112020053201401-pat00213
에
Figure 112020053201401-pat00214
배한
Figure 112020053201401-pat00215
를 전압 주파수 변환부로 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는 입력신호인
Figure 112020053201401-pat00216
와
Figure 112020053201401-pat00217
의 값에 따라 식 (1)의 전압신호
Figure 112020053201401-pat00218
를 출력하는 기능을 하고, 도면 4에서 전압 주파수 변환부는 입력신호인
Figure 112020053201401-pat00219
와
Figure 112020053201401-pat00220
의 값에 따라 식 (6)의 전압신호
Figure 112020053201401-pat00221
를 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting circuit)는 입력전압
Figure 112020053201401-pat00222
에 대응하는 식 (2)의 전류가 +24[V] 전원선에 흐르게 하고, 도면 4에서 전압 전류 변환부는 입력전압
Figure 112020053201401-pat00223
에 대응하는 식 (7)의 전류가 +24[V] 전원선에 흐르게 하는 기능을 한다.
도 7은 도 3 및 도 4의 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기의 상세 구성도이다.
즉, 도면 3 및 도면 4와 같은 “교류 전류 생성 주소형 화재감지기”의 실시 예는 도면 7과 같다.
도면 7에서 주소 설정부는 딥 스위치(Dip Switch)와 저항들로 구성되고, 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k로 설정하는 기능을 하며 설정된 주소 k는 마이크로프로세서의 입력병렬포트를 통하여 CPU로 보내진다. 예를 들어, 딥 스위치를
Figure 112020053201401-pat00224
로 설정하면 화재감지기의 주소 k는 십진수로는 1이다.
화재 감지 센서부는 온도센서, 연기센서 등의 센서의 출력신호를 전압신호로 변환하거나 증폭한 전압신호
Figure 112020053201401-pat00225
를 출력하는 기능을 한다.
마이크로프로세서는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소 k와 대응되는 주파수 값 f k 및 내장된 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital converter)를 통하여 받아들인 화재신호 처리부의 출력신호를
Figure 112020053201401-pat00226
배한
Figure 112020053201401-pat00227
신호 또는
Figure 112020053201401-pat00228
신호를 출력하는 기능을 한다.
전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는
Figure 112020053201401-pat00229
와
Figure 112020053201401-pat00230
의 값에 따른 식 (1)의
Figure 112020053201401-pat00231
를 출력하거나, 또는
Figure 112020053201401-pat00232
와
Figure 112020053201401-pat00233
의 값에 따른 식 (6)의
Figure 112020053201401-pat00234
를 출력하는 기능을 한다.
전압 전류 변환부(Voltage-to-Current Converting circuit)는 입력전압
Figure 112020053201401-pat00235
에 대응하는 식 (2)의 전류 또는 식 (7)의 전류가 +24[V] 전원선에 흐르게 하는 기능을 한다.
(제안한 방식의 장점)
제안한 ‘교류 전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지 시스템’은 +24[V] 전원선에 흐르는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 분석하여 화재감지기의 주소 및 화재감지 센서부의 출력신호인 온도나 연기농도를 알아내는 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 다음과 같은 장점이 있다.
첫 번째 방법의 장점은 두 가지이다.
(장점 1) 하나는 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템의 하나이다. 특히, 화재감지 센서부의 출력신호가 도면 5의 (가)와 같은 아날로그 형이면 화재발생 여부뿐만이 아니라 화재감지 센서부 출력값의 변화이력을 알 수 있는 큰 장점이 있다.
(장점 2) 다른 하나는 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
두 번째 방법의 장점은 첫 번째 방법의 장점뿐만이 아니라 다음과 같은 3가지의 장점이 더 있다.
(장점 3) 화재감지 센서부의 출력값을 정확히 산출할 수 있으므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
(장점 4) 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
화재감지기가 고장이 아닌 정상적 동작상태에 있으면 화재감지 센서부의 출력
Figure 112020053201401-pat00236
는
Figure 112020053201401-pat00237
이므로,
Figure 112020053201401-pat00238
값은 식 (12)를 만족시켜야 한다. 반면에, k번 화재감지기가 고장상태에 있거나 이탈되면, 수신기에서는
Figure 112020053201401-pat00239
으로 인식하므로 추출한 주파수 f k 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00240
는 0이다. 즉,
Figure 112020053201401-pat00241
Figure 112020053201401-pat00242
이면 k번 화재감지기는 고장상태거나 이탈상태인 것으로 판단할 수 있다.
(장점 5) +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
k번 화재감지기와
Figure 112020053201401-pat00243
번 화재감지기 사이에서 +24[V] 전원선이 단선되면, 수신기에서는
Figure 112020053201401-pat00244
으로 인식하므로 추출한
Figure 112020053201401-pat00245
주파수 성분의 진폭
Figure 112020053201401-pat00246
은 0이다. 즉,
Figure 112020053201401-pat00247
Figure 112020053201401-pat00248
이고
Figure 112020053201401-pat00249
이면 k번 화재감지기와
Figure 112020053201401-pat00250
번 화재감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템은 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신의 주소 코드값에 각각 대응하는 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 화재 감지센서의 출력신호가 상기 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기와, 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 주파수 성분별 진폭을 추출함으로써, 화재 감지센서의 주소와 디지털 또는 아날로그형인 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기를 구비한다.
이때, 화재 수신기는, 화재 감지센서의 출력값이 0이고, 양의 값인 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값과 동작확인전압의 비율로 보정계수를 정의하고, 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값은 보정계수와 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값을 곱한 값에서 동작확인전압의 크기를 뺀 값으로 산출할 수 있다.
또한, 화재 수신기는, 각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수의 진폭, 동작확인전압 및 상기 보정계수를 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출하는데,
진폭의 크기가 (동작확인전압/보정계수)에 근접하면 정상동작 상태로 판단하고,
진폭의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며,
주파수 성분의 진폭의 크기는 (동작확인전압/보정계수)에 근접하고, 이웃하는 다른 각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수 성분의 진폭의 크기가 모두 0에 근접하면 단선이 발생한 것으로 판단한다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템은, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있다.
즉, 아날로그 또는 디지털 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템이다. 또한, 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
또한, 화재감지 센서부의 출력값을 정확히 산출할 수 있으므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
또한, 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
또한, +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 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.
110 : 주소 설정부
120 : 마이크로 프로세서
130 : 전압 주파수 변환부
140 : 전압전류 변환부
150 : 화재감지 센서부
200 : 수신기
210 : 전류 검출부
220 : 고속 푸리에 변환부
230 : 마이크로 컴퓨터
240 : 디스플레이 모듈

Claims (7)

  1. 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값이 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;
    를 포함하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기.
  2. 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력함에 있어서, 상기 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;
    를 포함하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기.
  3. 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 자신의 주소 코드값에 각각 대응하는 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 화재 감지센서의 출력신호가 상기 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기; 및
    상기 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 주파수 성분별 진폭을 추출함으로써, 상기 화재 감지센서의 주소와 디지털 또는 아날로그형인 상기 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기;
    를 구비하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 주소형 화재감지기는 각각,
    복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값이 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 상기 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 주소형 화재감지기는 각각,
    복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 신호 및 화재 감지센서의 출력값을 출력함에 있어서, 상기 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 대응하는 주파수를 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 상기전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화재 수신기는,
    상기 화재 감지센서의 출력값이 0이고, 양의 값인 상기 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값과 상기 동작확인전압의 비율로 보정계수를 정의하고, 상기 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값은 상기 보정계수와 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 진폭 값을 곱한 값에서 상기 동작확인전압의 크기를 뺀 값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화재 수신기는,
    각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수의 진폭, 동작확인전압 및 상기 보정계수를 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출함에 있어서,
    진폭의 크기가 (동작확인전압/보정계수)에 근접하면 정상동작 상태로 판단하고,
    진폭의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며,
    주파수 성분의 진폭의 크기는 (동작확인전압/보정계수)에 근접하고, 이웃하는 다른 각 주소형 화재감지기에 대응하는 주파수 성분의 진폭의 크기가 모두 0에 근접하면 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 화재감지시스템.
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