KR20060036646A - 진동 센서 및 그의 침입 감지 방법 - Google Patents

진동 센서 및 그의 침입 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 진동 센서의 침입 감지 방법은, 사용자로부터 벽면의 재질 정보를 입력받아 진동 센서 내에 미리 설정된 값들을 변경한다. 그리고 침입자로부터 발생되는 신호를 소정 처리하여 진동 크기별로 분류한 후, 변경된 설정 값에 기초하여 진동 크기에 따라 각각 다른 알고리즘을 통해 침입을 감지한다. 그리고 나서 진동 크기에 따른 침입 감지 결과를 조합하여 최종 침입을 감지하고, 침입 감지 시 경보 신호를 출력한다.
이와 같이, 하나의 입력 신호에 대해 진동 크기별로 각각 침입을 감지하고, 침입 감지 시에 외부의 환경 및 설치 조건 특히, 벽면의 재질을 고려하여 미리 설정된 내부의 값들을 변경 적용함으로써 침입 감지에 따른 오동작을 최소화할 수 있게 된다.
진동 센서, 침입, 감지, 진동 크기, ADC, 벽면 재질

Description

진동 센서 및 그의 침입 감지 방법{VIBRATION SENSOR AND INTRUSION DETECTION METHOD THEREOF}
도 1은 종래 진동 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 마이컴의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제3 감지 판단부의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명은 진동 센서에 관한 것으로 특히, 환경 변화 및 벽면의 재질을 고려하여 오경보율을 최소화하는 진동 센서 및 그의 침입 감지 방법에 관한 것이다.
최근 들어 전자 및 통신 산업의 발달로 인하여 주요 은행이나, 박물관, 국가 산업 기관 등과 같은 주요 지역에는 보안, 방범, 안전망을 구축하여 야간 또는 사용자 부재시에 침입자를 감지하여 침입자에게 경고를 하고 사용자에게 침입 사실을 통보하는 방범 체계를 강화하고 있다.
한편, 침입자는 자신의 체중이나 움직이는 속도에 의해 진동을 유발하게 된 다. 따라서, 보안 및 방범을 요하는 지역의 내부 벽면, 유리창 또는 출입구 등에 설치되어 침입자의 움직임으로부터 발생되는 이상 신호(예를 들면, 진동, 충격, 절단, 기어오름 등)를 감지하여 침입을 인지하고 경보 신호를 발생시키는 진동 센서가 있다.
도 1은 종래 진동 센서의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에서 진동 센서는 특정 건물의 내부 벽면에 설치되어 있다고 가정한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 진동 센서는 진동의 크기를 전기 신호(전압)로 변환하는 압전 소자(10), 변환된 전기 신호를 증폭시키는 증폭부(20), 일반 진동을 감지하는 제1 제어부(30), 미세 진동을 감지하는 제2 제어부(40), 제1 및 제2 제어부(30, 40)의 감지 결과를 조합하는 논리부(50) 및 조합 결과에 따라 경보 신호를 발생시키는 구동부(60)를 포함한다.
이 때, 제1 제어부(30)는 증폭부(20)에 의해 증폭된 신호를 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부(32), 비교 결과 증폭된 신호가 제1 기준 신호보다 클 경우 카운트를 증가시키고 설정된 시간 내에 증가된 카운트 횟수가 미리 설정된 카운트 횟수보다 클 경우 감지 신호를 출력하는 카운터부(34) 및 설정 시간을 체크하는 타이머(36)를 포함한다.
그리고 제2 제어부(40)는 증폭부(20)에 의해 증폭된 신호를 미리 설정된 제2 기준 신호와 비교하는 제2 비교부(42), 비교 결과 증폭된 신호가 제2 기준 신호보다 클 경우 증폭 신호를 충전시키는 충전 회로부(44), 충전된 신호를 미리 설정된 제3 기준 신호와 비교하여 제3 기준 신호보다 클 경우 감지 신호를 출력하는 제3 비교부(46)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 진동 센서는 외부로부터 벽면에 충격이 가해지면, 압전 소자(10)를 통해 가해진 충격으로부터 발생되는 진동 크기가 전기 신호로 변환되어 펄스 신호가 출력된다. 이 때, 이 출력 신호는 매우 미약하기 때문에 신호 처리를 위해 증폭부(20)로 입력되어 증폭된다.
그리고 제1 제어부(30)에서는 제1 비교부(32)를 통해 증폭된 펄스 신호를 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하고 제1 기준 신호보다 클 경우 카운터부(34)를 통해 입력 카운트를 “1”씩 증가시킨다. 그리고 타이머(36)에 설정된 시간 동안 상기 과정을 반복하여 입력 카운트 횟수가 설정 카운트 횟수 이상인 경우 카운터부(34)를 통해 제1 감지 신호를 출력시킨다.
또한 제2 제어부(40)에서는 제2 비교부(42)를 통해 증폭된 펄스 신호를 미리 설정된 제2 기준 신호와 비교하여 제2 기준 신호를 넘는 시간 동안에 충전 회로부(44)를 통해 증폭 펄스 신호를 충전시킨다. 그리고 충전된 펄스 신호가 미리 설정된 제3 기준 신호보다 클 경우 제3 비교부(46)를 통해 제2 감지 신호가 출력된다.
이어서, 논리부(50)는 제1 및 제2 감지 신호를 논리 조합하고 구동부(60)는 논리 조합 결과에 따라 최종 감지 신호를 출력하고 경보를 발생시킨다.
일반적으로 진동 센서는 주변의 온도, 습도, 먼지, 진동 등의 외부 환경 및 설치 조건 등에 의해 전기 신호의 크기가 변화될 수 있다. 특히, 벽면의 재질에 따라 진동의 전달 파형이 다르게 나타난다.
그런데 종래 진동 센서는 외부 환경 및 설치 조건을 고려하지 않고 앞서 설 명한 것처럼 제1 기준 신호의 크기와 카운트 횟수에 의존하여 일반 진동에 대해 침입을 감지하고, 제2 및 제3 기준 신호의 크기와 충전 신호의 크기에 의존하여 미세 진동에 대해 침입을 감지하기 때문에 진동 센서가 오동작하게 된다. 특히, 외부에서 공사를 하는 경우에는 지속적인 노이즈가 충전 회로부(44)에 전달되어 충전 회로부(44)에서는 외부의 작은 노이즈에 대한 신호를 지속적으로 충전하게 되어 진동 센서가 오동작하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부 환경 및 설치 조건 등에 의해 발생되는 오동작을 최소화할 수 있는 진동 센서 및 그의 침입 감지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서가 제공된다.
이 진동 센서는, 침입자로부터 발생되는 진동의 크기를 전기 신호로 변환하는 압전 소자; 제1 크기의 진동 및 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 진동 신호를 감지하기 위해 상기 압전 소자로부터 출력되는 신호를 처리하는 제1 신호 처리부; 상기 제2 크기보다 큰 제3 크기의 진동 신호를 감지하기 위해 상기 압전 소자로부터 출력되는 신호를 처리하는 제2 신호 처리부; 사용자로부터 선택된 상기 벽면의 재질 정보를 전달하는 재질 선택부; 및 상기 벽면 재질 정보를 입력받아 내부의 설정 값들을 변경하고 변경된 설정 값에 기초하여 상기 각각의 진동 신호의 크기에 대응하는 침입 감지를 수행하며, 상기 진동 신호의 크기에 따른 각각의 침입 감지 결과로부터 최종 상기 침입자의 침입을 감지하는 마이컴을 포함한다.
상기 마이컴은, 상기 제1 및 제2 신호 처리부로부터 각각 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 크기를 추출하는 제1 및 제2 ADC(Analog-Digital Converter); 상기 재질 선택부로부터 벽면 재질 정보를 입력받아 상기 마이컴 내의 설정 값을 변경하는 설정 값 변경부; 및 상기 변경된 설정 값에 기초하여 상기 제1 및 제2 ADC로부터 추출된 신호 크기에 대응하는 진동 크기에 따라 각각 다르게 침입을 감지하며, 상기 진동 크기에 따른 각각의 침입 감지 결과를 조합하여 최종적으로 상기 침입자의 침입을 감지하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 ADC로부터 추출된 신호 크기로부터 제1 및 제2 크기의 진동 신호로 분류하는 신호 판별부; 상기 제1 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제1 감지 판단부; 상기 제2 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제2 감지 판단부; 및 상기 제3 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제3 감지 판단부를 포함한다. 여기서, 상기 설정 값 변경부는, 상기 제1 내지 제3 크기의 진동 신호에 대응하는 침입 감지를 위해 상기 설정 값들을 다르게 변경하여 상기 제1 내지 제3 감지 판단부로 전달할 수 있다.
상기 제1 감지 판단부는, 상기 제1 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부; 상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 카운트를 증가시키고, 미리 설정된 시간 동안 증가된 입력 카운트 횟수가 미리 설정된 카운트 횟수보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 카운 터부; 및 상기 설정 시간 동안 입력 카운트 횟수가 상기 설정 카운트 횟수보다 작은 경우 상기 입력 카운트 값을 리셋하는 리셋부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2 감지 판단부는, 상기 제1 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부; 상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 미리 설정된 시간 동안 상기 입력 신호를 적산하고 상기 적산된 값이 미리 설정된 제2 기준 신호보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 적산부; 상기 입력 신호를 적산하는 시간이 상기 설정 시간을 경과한 경우, 적산된 값을 감산하는 감산부; 및 상기 침입 감지 신호가 출력되거나 상기 적산 결과 값이 상기 제2 기준 신호보다 작은 경우 리셋하는 리셋부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제3 감지 판단부는, 상기 제2 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부; 및 상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1 및 제2 신호 처리부 각각은, 상기 압전 소자로부터 변환된 전기 신호를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭된 신호를 필터링하는 필터부; 및 상기 필터링된 신호를 상기 마이컴으로 전달하는 검파부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 신호 처리부의 증폭부는, 증폭도가 서로 다를 수 있다.
본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서의 침입 감지 방법이 제공된다. 이 방법은, a) 사용자로부터 상기 벽면의 재질 정보를 입력받아 상기 진동 센서 내에 미리 설정된 값들을 변경하는 단계; b) 상기 침입자로부터 발생되는 신호를 소 정 처리하여 진동 크기별로 분류하는 단계; c) 상기 변경된 설정 값에 기초하여 상기 진동 크기에 따라 각각 다른 알고리즘을 통해 침입을 감지하는 단계; 및 d) 상기 진동 크기에 따른 침입 감지 결과를 조합하여 최종 침입을 감지하고, 침입 감지 시 경보 신호를 출력하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 a)단계에서 상기 설정 값은 상기 진동 크기에 대응하는 알고리즘에 따라 다르게 변경될 수 있다.
그리고 상기 b)단계는, 상기 침입자로부터 발생되는 진동 크기를 전기 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 전기 신호를 제1 및 제2 증폭도로 각각 증폭시키는 단계; 상기 제1 및 제2 증폭도로 증폭된 신호로부터 크기를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 신호의 크기로부터 진동 크기―여기서, 진동 크기는 일반 진동, 상기 일반 진동보다 작은 미세 진동 및 상기 일반 진동보다 큰 진동 중 적어도 두 개 이상으로 분류됨―를 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서는 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서의 침입 감지 기능을 가지는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서 및 그의 침입 감지 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 아래에서 언급되는 미세 진동, 일반 진동 및 큰 진동은 특정 기준 크기에 의해 분류된 신호의 크기를 나타내며, 특정 기준 크기는 외부 환경, 설치 조건 등에 의해 가변될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서에 대해서 도 2 및 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서는, 압전 소자(110), 제1 및 제2 신호 처리부(120, 130), 마이컴(140), 재질 선택부(150), 구동부(160) 및 발광부(170)를 포함한다.
압전 소자(110)는 침입자의 움직임으로부터 발생하는 진동의 크기를 전기 신호(전압)로 변환한다.
제1 신호 처리부(120)는 제1 증폭부(122), 제1 필터부(124) 및 제1 검파부(126)를 포함하며, 일반 진동 및 미세 진동의 신호를 감지할 수 있도록 압전 소자(110)로부터 변환된 전기 신호를 처리한다.
제1 증폭부(120)는 일반 진동 및 미세 진동에 대한 신호의 처리를 위해 압전 소자(110)에 의해 변환된 전기 신호를 증폭한다. 그리고 제1 필터부(122)는 제1 증폭부(120)로부터 증폭된 전기 신호에 대한 노이즈를 제거하며, 제1 검파부(124)는 노이즈가 제거된 전기 신호를 마이컴(140)으로 전달한다.
제2 신호 처리부(130)는 제2 증폭부(132), 제2 필터부(134) 및 제2 검파부 (136)를 포함하며, 큰 진동의 신호를 감지할 수 있도록 압전 소자(110)로부터 변환된 전기 신호를 처리한다.
제2 증폭부(130)는 매우 큰 진동에 대한 신호의 처리를 위해 압전 소자(110)에 의해 변환된 전기 신호를 증폭한다. 그리고 제2 필터부(132)는 제2 증폭부(130)로부터 증폭된 전기 신호에 대한 노이즈를 제거하며, 제2 검파부(134)는 노이즈가 제거된 전기 신호를 마이컴(140)으로 전달한다.
마이컴(140)은 제1 및 제2 검파부(126, 136)로부터 출력된 전기 신호를 분석하여 침입 감지 여부를 판단한다.
재질 선택부(150)는 사용자로부터 진동 센서가 설치되는 벽면의 재질이 선택되면 해당 벽면의 재질 정보를 마이컴(140)으로 전달한다.
구동부(160)는 마이컴(140)의 침입 감지 결과에 기초하여 최종 감지 신호를 사용자가 알 수 있도록 외부로 출력한다.
발광부(170)는 침입 감지 여부를 나타내도록 침입 감지 시에 발광한다. 이러한 발광부(170)는 LED로 이루어질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 마이컴(140)의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 마이컴(140)은 제1 및 제2 아날로그 디지털컨버터(이하, ‘제1 및 제2 ADC’라 함)(142, 144), 제어부(146) 및 설정 값 변경부(148)를 포함한다.
제1 ADC(142)는 제1 검파부(126)로부터 출력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호의 크기에 대한 정보를 추출한다.
제2 ADC(144)는 제2 검파부(136)로부터 출력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호의 크기에 대한 정보를 추출한다.
제어부(146)는 벽면의 재질에 따라 설정 값을 변경하고 출력되는 디지털 신호의 크기로부터 일반 진동, 미세 진동 또는 큰 진동에 따라 각각 다른 알고리즘을 적용하여 침입을 감지하고, 각각의 알고리즘에 의한 침입 감지 결과를 조합하여 최종적으로 침입을 감지한다. 이러한 기능을 하는 제어부(146)는 신호 판별부(146-1) 및 제1 내지 제3 감지 판단부(146-2, 146-3, 146-4)를 포함한다.
신호 판별부(146-1)는 제1 ADC(142)로부터 추출된 신호의 크기로부터 일반 진동인지 미세 진동인지를 판별한다.
제1 감지 판단부(146-2)는 제1 비교부(146-2a), 카운터부(146-2b) 및 리셋부(146-2c)를 포함하며, 신호 판별부(146-1)의 신호 판단 결과 일반 진동인 경우 특정 알고리즘에 따라 침입 여부를 판별하여 침입 감지 신호를 출력한다.
제1 비교부(146-2a)는 제1 ADC(142)로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리설정된 제1 기준 신호와 비교하고, 카운터부(146-2b)는 비교 결과에 따라 입력 신호가 제1 기준 신호보다 큰 경우 카운터를 증가시킨다. 그리고 이 동작을 주어진 시간 동안 반복하여 입력 카운터 횟수가 미리 설정된 카운터 횟수보다 크면 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다. 리셋부(146-2c)는 주어진 시간에서 입력 카운터 횟수가 설정 카운터 횟수보다 작으면 입력 카운터의 값을 리셋한다.
제2 감지 판단부(146-3)는 제2 비교부(146-3a), 적산부(146-3b), 감산부 (146-3c) 및 리셋부(146-3d)를 포함하며, 신호 판별 결과 미세 진동인 경우 제1 감지 판단부(146-2)의 알고리즘과는 다른 알고리즘에 따라 침입 여부를 판별하여 감지 신호를 출력한다.
제2 비교부(146-3a)는 제1 ADC(142)로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제2 기준 신호와 비교하고, 적산부(146-3b)는 비교 결과에 따라 입력 신호가 제2 기준 신호보다 큰 경우 설정된 시간 동안 적산한다. 그리고 적산부(146-3b)는 미리 설정된 제3 기준 신호와 비교하여 제3 기준 신호보다 큰 경우 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다. 감산부(146-3c)는 입력 신호를 적산하다가 설정한 시간이 지난 경우에 일정한 값으로 감산한다. 리셋부(146-3d)는 적산부(146-3b)에 의해 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호가 출력되면 적산된 값을 리셋한다.
제3 감지 판단부(146-4)는 제3 비교부(146-4a) 및 출력부(146-4b)를 포함하며, 큰 진동인 경우 제1 및 제2 감지 판단부(146-2, 146-3)의 알고리즘과는 또 다른 알고리즘에 따라 감지 여부를 판별하여 감지 신호를 출력한다.
제3 비교부(146-4a)는 제2 ADC(144)로부터 출력되는 신호를 입력받아 기 설정된 제4 기준 신호와 비교하고, 출력부(146-4b)는 비교 결과에 따라 입력 신호가 제4 기준 신호보다 큰 경우 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다.
설정 값 변경부(148)는 사용자가 재질 선택부(150)를 통해 선택한 벽면의 재질 정보를 입력받아 벽면의 재질에 따른 설정 값을 변경한 후 제1 내지 제3 감지 판단부(146-2, 146-3, 146-4)로 전달한다. 이 때, 설정 값 변경부(148)는 침입 감지 알고리즘에 따라 설정 값을 다르게 변경하여 제1 내지 제3 감지 판단부(146-2, 146-3, 146-4)로 각각 전달한다.
다음으로 도 4 내지 도 6을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서의 동작 과정에 대해서 상세하게 설명한다.
우선, 제1 내지 제3 감지 판단부(146-1, 146-2, 146-3)의 동작을 설명하기 전에, 제1 내지 제3 감지 판단부(146-1, 146-2, 146-3)가 동작하기 전 단계에 대해서 간단하게 설명한다.
외부로부터 벽면에 충격이 가해지면, 압전 소자(110)를 통해 가해진 충격으로부터 발생되는 진동 크기가 전기 신호로 변환되어 펄스 신호가 출력된다. 이 때, 이 출력 신호는 매우 미약하기 때문에 신호 처리를 위해 제1 및 제2 증폭부(122, 132)로 각각 입력되어 제1 및 제2 ADC(142, 144)에서 각각 읽을 수 있을 정도의 신호로 각각 증폭된다. 즉, 제1 및 제2 증폭부(122, 132)는 증폭 시 신호의 크기에 따라 다르게 침입 감지를 수행할 수 있도록 서로 다른 증폭도를 가지고 신호를 증폭시킨다.
이처럼 각각 다르게 증폭된 신호는 각각 제1 및 제2 필터부(142, 134)를 거쳐 제1 및 제2 검파부(126, 136)를 통해 마이컴(140) 내부의 제1 및 제2 ADC(142, 144)로 전달된다.
그리고 이러한 단계들이 수행됨과 동시에 사용자가 재질 선택부(150)를 통해 벽면의 재질이 입력되면 설정 값 변경부(148)는 벽면 재질 정보를 입력받아 해당 벽면 재질에 따른 설정 값을 변경하여 제1 내지 제3 감지 판단부(146-2, 146-3, 146-4)로 전달한다. 그러면 제1 내지 제3 감지 판단부(146-2, 146-3, 146-4)는 변경된 설정 값에 기초하여 각각의 알고리즘을 통해 침입 감지 여부를 판단하여 감지 신호를 출력한다. 아래에서는 상기한 단계에 대해서는 생략하고 설명한다.
먼저, 제1 감지 판단부(146-2)에서 수행하는 일반 진동에 대한 침입 감지 동작에 대해 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 감지 판단부의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 일반 진동에 따른 알고리즘을 시작하기 전에 카운트를 클리어하고 타이머를 통해 시간을 설정한다(S402). 이 때, 설정 값 변경부(148)에서 변경된 설정 값이 입력되어 제1 감지 판단부(146-2) 내의 설정 값들이 변경된다(S404). 여기서, 설정 값이라 함은 마이컴 내에 미리 설정된 값들 즉, 제1 기준 신호, 설정 시간, 설정 카운트 값 등을 일컫는다. 그리고 앞서 설명한 것처럼 설정 값 변경부(146-5)에서는 제1 감지 판단부(146-2)에서 수행되는 알고리즘에 맞도록 설정 값들을 변경하여 입력시킨다.
그리고 나서 제1 감지 판단부(146-2)가 침입 감지 동작을 수행한다. 제1 비교부(146-2a)는 제1 ADC(142)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제1 기준 신호와 비교한다(S406-S408). 그리고 카운터부(146-2b)는 입력 신호가 제1 기준 신호보다 큰 경우 카운트의 초기화 값이 0인지를 판단한다(S410). 이 때, 카운트의 초기화 값이 0인 경우에는 카운트를 증가시키고 타이머를 동작시킨다(S412). 이 단계(S412)는 제1 감지 판단부의 침입 감지 동작의 시작을 의미한다.
그런 후에 단계(S406-S410)를 반복하고 카운트의 초기화 값이 0이 아닌 경우에는 카운트를 증가시킨다(S414). 이처럼 카운트의 초기화 값이 0이 아닌 경우는 타이머가 동작 중이며 현재 침입 감지 동작을 수행하고 있음을 의미한다.
카운터부(146-2b)는 단계(S414)에서 증가된 입력 카운트 값을 설정된 카운트 값과 비교하여 입력 카운트 값이 설정 카운트 값보다 큰 경우 경과 시간을 설정 시간과 비교한다(S416-S418). 이 때, 설정 시간 내에 입력 카운트 값이 설정 카운트 값보다 크면 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다(S420). 반면, 리셋부(146-2c)는 입력 카운트 값이 설정 카운트 값보다 크나 경과 시간을 체크한 결과 설정 시간을 초과한 경우 카운트를 클리어하고 타이머를 리셋하며(S422), 단계(S406-S418)부터 반복한다. 도 4에서는 설정 카운트 값은 5, 설정 시간은 20초로 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
다음, 제2 감지 판단부(146-3)에서 수행하는 미세 진동에 대한 침입 감지 동작에 대해 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 감지 판단부의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 미세 진동에 따른 알고리즘을 시작하기 전에 카운트를 클리어하고 타이머를 통해 시간을 설정한다. 또한 적산을 시작하라는 플래그(이하, ‘적산 시작 플래그’라 함)를 오프 시킨다(S502). 이 때, 도 4에서 설명한 것과 마찬가지로 설정 값 변경부(148)에서 변경된 설정 값이 입력되어 제2 감지 판 단부(146-3) 내의 설정 값들이 변경된다(S504). 여기서, 설정 값이라 함은 마이컴 내에 미리 설정된 값들 즉, 제2 및 제3 기준 신호, 설정 시간 등을 일컫는다. 그리고 앞서 설명한 것처럼 설정 값 변경부(148)에서는 제2 감지 판단부(146-3)에서 수행되는 알고리즘에 맞도록 설정 값들을 변경하여 입력시킨다.
그리고 나서 제2 감지 판단부(146-3)가 침입 감지 동작을 수행한다. 제2 비교부(146-3a)는 제1 ADC(142)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제2 기준 신호와 비교한다(S506-S508). 이 때, 제2 기준 신호는 노이즈 레벨보다는 큰 소정의 값으로 설정되어 있다. 그리고 적산부(146-3b)는 입력 신호가 제2 기준 신호보다 큰 경우 적산 시작 플래그가 온 되어 있는지 판단한다(S510). 이 때, 적산 시작 플래그가 온 되어 있지 않으면 적산 시작 플래그를 온 시키고 타이머를 동작시킨다(S512). 이 단계는 제2 감지 판단부(146-3)의 침입 감지 동작의 시작을 의미한다.
그런 후에 단계(S502-S510)를 반복하고 적산부(146-3b)는 적산 시작 플래그가 온 되어 있으면 설정 시간 동안 입력 신호를 적산한다(S514-S516). 이처럼 적산 시작 플래그가 온 되어 있으면 타이머가 동작 중이며 현재 침입 감지 동작을 수행하고 있음을 의미한다.
적산부(146-3b)는 단계(S514)에서 적산된 입력 신호를 제3 기준 신호와 비교하여(S518) 적산된 입력 신호가 제3 기준 신호보다 큰 경우 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다(S520). 이 때, 적산된 입력 신호가 제2 기준 신호보다 작은 경우 적산 시작 플래그 값을 리셋하며(S524), 단계(S506)부터 반복한다.
한편, 감산부(142-3d)는 단계(S5516)에서 입력 신호를 적산한 시간이 설정 시간이 지난 경우 적산한 값을 일정 값만큼 감산하고(S522), 단계(S506-S516)를 반복한다. 그리고 제어 신호가 출력되면 적산 시작 플래그 값을 리셋하며(S524), 단계(S506)부터 반복한다.
마지막으로, 제3 감지 판단부(146-4)에서 수행하는 큰 진동에 대한 침입 감지 동작에 대해 도 6을 참고로 하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제3 감지 판단부의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 큰 진동에 따른 알고리즘을 시작하기 전에 설정 값 변경부(148)에서 변경된 설정 값이 입력되어 제3 감지 판단부(146-4) 내의 설정 값들이 변경된다(S602). 여기서, 설정 값이라 함은 마이컴 내에 미리 설정된 값들 즉, 제4 기준 신호등을 일컫는다. 그리고 앞서 설명한 것처럼 설정 값 변경부(148)에서는 제2 감지 판단부(146-3)에서 수행되는 알고리즘에 맞도록 설정 값들을 변경하여 입력시킨다.
그리고 나서 제3 감지 판단부(146-4)가 침입 감지 동작을 수행한다. 제3 비교부(146-4a)는 제2 ADC(144)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제4 기준 신호와 비교한다(S604-S606). 그리고 출력부(146-4b)는 입력 신호가 제4 기준 신호보다 큰 경우 구동부(160) 및 발광부(170)를 구동할 수 있는 제어 신호를 출력한다(S608). 반면, 입력 신호가 제4 기준 신호보다 작은 경우에는 단계(S604-S606)를 반복한다.
상술한 각 침입 감지 방법은 소정의 시간 간격으로 상술한 단계를 반복 수행 한다. 예를 들면, 약 1msec 정도의 시간 간격으로 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서는 마이컴에서 내부의 ADC를 이용하여 신호의 크기를 추출하여 진동의 세기에 따라 서로 다른 침입 감지 방법을 사용하고 각각의 침입 감지 방법으로부터 출력된 침입 감지 결과를 조합하여 최종적으로 침입자의 침입을 감지한다. 이 때, 벽면의 재질에 따라 마이컴 내부에 설정된 값들을 변경하여 각 침입 감지 방법에 적용함으로써 노이즈 및 재질에 따른 진동 파형의 변화에 의해 발생되는 오동작이 줄어든다.
그리고 이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 진동 센서의 침입 감지 기능은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 플로피 디스크, 하드디스크, 광자기디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시 예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 외부의 환경 및 설치 조건, 특히 벽면의 재질을 고려하여 미리 설정된 값들을 변경 적용하고, 진동의 크기에 따라 서로 다른 침입 감지 방법을 사용한 후 최종 침입을 감지함으로써 오동작을 최소화할 수 있으며, 이로 인하여 불필요한 출동 횟수가 개선되어 운영의 효율성이 향상된다.
또한 진동 감지 시 LED 출력을 통해 감지 여부를 판단할 수 있도록 하여 초 기 설치 후 테스트용으로도 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서에 있어서,
    침입자로부터 발생되는 진동의 크기를 전기 신호로 변환하는 압전 소자;
    제1 크기의 진동 및 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 진동 신호를 감지하기 위해 상기 압전 소자로부터 출력되는 신호를 처리하는 제1 신호 처리부;
    상기 제2 크기보다 큰 제3 크기의 진동 신호를 감지하기 위해 상기 압전 소자로부터 출력되는 신호를 처리하는 제2 신호 처리부;
    사용자로부터 선택된 상기 벽면의 재질 정보를 전달하는 재질 선택부; 및
    상기 벽면 재질 정보를 입력받아 내부의 설정 값들을 변경하고 변경된 설정 값에 기초하여 상기 각각의 진동 신호의 크기에 대응하는 침입 감지를 수행하며, 상기 진동 신호의 크기에 따른 각각의 침입 감지 결과로부터 최종 상기 침입자의 침입을 감지하는 마이컴
    를 포함하는 진동 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 제1 및 제2 신호 처리부로부터 각각 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 크기를 추출하는 제1 및 제2 ADC(Analog-Digital Converter);
    상기 재질 선택부로부터 벽면 재질 정보를 입력받아 상기 마이컴 내의 설정 값을 변경하는 설정 값 변경부; 및
    상기 변경된 설정 값에 기초하여 상기 제1 및 제2 ADC로부터 추출된 신호 크기에 대응하는 진동 크기에 따라 각각 다르게 침입을 감지하며, 상기 진동 크기에 따른 각각의 침입 감지 결과를 조합하여 최종적으로 상기 침입자의 침입을 감지하는 제어부
    를 포함하는 진동 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 ADC로부터 추출된 신호 크기로부터 제1 및 제2 크기의 진동 신호로 분류하는 신호 판별부;
    상기 제1 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제1 감지 판단부;
    상기 제2 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제2 감지 판단부; 및
    상기 제3 크기의 진동 신호에 대한 침입을 감지하는 제3 감지 판단부
    를 포함하는 진동 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 설정 값 변경부는,
    상기 제1 내지 제3 크기의 진동 신호에 대응하는 침입 감지를 위해 상기 설 정 값들을 다르게 변경하여 상기 제1 내지 제3 감지 판단부로 전달하는 진동 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 감지 판단부는,
    상기 제1 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부;
    상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 카운트를 증가시키고, 미리 설정된 시간 동안 증가된 입력 카운트 횟수가 미리 설정된 카운트 횟수보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 카운터부; 및
    상기 설정 시간 동안 입력 카운트 횟수가 상기 설정 카운트 횟수보다 작은 경우 상기 입력 카운트 값을 리셋하는 리셋부
    를 포함하는 진동 센서.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 감지 판단부는,
    상기 제1 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부;
    상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 미리 설정된 시간 동안 상기 입력 신호를 적산하고 상기 적산된 값이 미리 설정된 제2 기준 신호보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 적산부;
    상기 입력 신호를 적산하는 시간이 상기 설정 시간을 경과한 경우, 적산된 값을 감산하는 감산부; 및
    상기 침입 감지 신호가 출력되거나 상기 적산 결과 값이 상기 제2 기준 신호보다 작은 경우 리셋하는 리셋부
    를 포함하는 진동 센서.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제3 감지 판단부는,
    상기 제2 ADC로부터 출력되는 신호를 입력받아 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 제1 비교부; 및
    상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 출력부
    를 포함하는 진동 센서.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 침입자의 침입 감지 시 상기 경보 신호를 발생시키는 구동부; 및
    상기 경보 신호와 함께 발광 소자를 발광시키는 발광부
    를 더 포함하는 진동 센서.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 신호 처리부 각각은,
    상기 압전 소자로부터 변환된 전기 신호를 증폭시키는 증폭부;
    상기 증폭된 신호를 필터링하는 필터부; 및
    상기 필터링된 신호를 상기 마이컴으로 전달하는 검파부
    를 포함하는 진동 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 신호 처리부의 증폭부는, 증폭도가 서로 다른 진동 센서.
  11. 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서의 침입 감지 방법에 있어서,
    a) 사용자로부터 상기 벽면의 재질 정보를 입력받아 상기 진동 센서 내에 미리 설정된 값들을 변경하는 단계;
    b) 상기 침입자로부터 발생되는 신호를 소정 처리하여 진동 크기별로 분류하는 단계;
    c) 상기 변경된 설정 값에 기초하여 상기 진동 크기에 따라 각각 다른 알고리즘을 통해 침입을 감지하는 단계; 및
    d) 상기 진동 크기에 따른 침입 감지 결과를 조합하여 최종 침입을 감지하고, 침입 감지 시 경보 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 설정 값은 상기 진동 크기에 대응하는 알고리즘에 따라 다르게 변경되는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    상기 침입자로부터 발생되는 진동 크기를 전기 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전기 신호를 제1 및 제2 증폭도로 각각 증폭시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 증폭도로 증폭된 신호로부터 크기를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 신호의 크기로부터 진동 크기―여기서, 진동 크기는 일반 진동, 상기 일반 진동보다 작은 미세 진동 및 상기 일반 진동보다 큰 진동 중 적어도 두 개 이상으로 분류됨―를 분류하는 단계
    를 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 미세 진동의 경우, 상기 침입 감지 단계는,
    입력되는 신호를 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 단계;
    상기 입력 신호가 제1 기준 신호보다 큰 경우, 미리 설정된 시간 동안 상기 입력 신호를 적산하는 단계;
    상기 적산 값을 미리 설정된 제2 기준 신호와 비교하는 단계
    상기 적산 값이 상기 제2 기준 신호보다 큰 경우, 침입 감지 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 침입 감지 신호가 출력되거나 상기 설정 시간 동안 적산 값이 상기 제2 기준 신호보다 작은 경우 상기 적산 값을 리셋하는 단계
    를 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 입력 신호를 적산하는 시간이 상기 설정 시간을 경과한 경우 적산 값을 소정의 값만큼 감산하는 단계
    를 더 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 일반 진동의 경우, 상기 침입 감지 단계는,
    입력되는 신호를 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 단계;
    상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우, 카운트를 증가시키는 단계;
    미리 설정된 시간 동안 증가된 입력 카운트 값을 미리 설정된 카운트 값과 비교하는 단계;
    상기 입력 카운트 값이 상기 설정 카운트 값보다 큰 경우, 침입 감지 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 입력 카운트 값이 상기 설정 카운트 값보다 작은 경우 상기 입력 카운트 값을 리셋하는 단계
    를 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 일반 진동보다 큰 진동의 경우, 상기 침입 감지 단계는,
    입력되는 신호를 미리 설정된 제1 기준 신호와 비교하는 단계; 및
    상기 입력 신호가 상기 제1 기준 신호보다 큰 경우 침입 감지 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 진동 센서의 침입 감지 방법.
  18. 벽면에 장착되어 침입자로부터 발생되는 진동을 감지하여 경보 신호를 발생시키는 진동 센서의 침입 감지 기능을 가지는 프로그램이 기록된 기록매체에 있어서,
    a) 사용자로부터 상기 벽면의 재질 정보를 입력받아 상기 진동 센서 내에 미리 설정된 값들을 변경하는 기능;
    b) 상기 침입자로부터 발생되는 신호를 소정 처리하여 진동 크기별로 분류하는 기능;
    c) 상기 변경된 설정 값에 기초하여 상기 진동 크기에 따라 각각 다른 알고 리즘을 통해 침입을 감지하는 기능; 및
    d) 상기 진동 크기에 따른 침입 감지 결과를 조합하여 최종 침입을 감지하고, 침입 감지 시 경보 신호를 출력하는 기능
    을 포함하는 프로그램이 기록된 기록매체.
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