KR20070054519A - 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 방식을 이용한 충전방식으로 충전이 이루어지는 무접촉 전자도어락 충전 시스템에 관한 것으로, 종래 물리적인 전극 접촉이 반드시 필요한 충전장치는 전극 접촉이 이루어지므로 접촉을 위한 노력이 필요하며, 접촉을 빈번하게 실시할 경우 접촉부의 손상이 빈번하여 오동작이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 충전을 무선 통신부를 이용하여 충전을 실시할 수 있도록 전자 도어락에 충전제어부를 두고, 통신부를 통한 충전이 가능하도록 구성한 송신기를 포함한 무선통신을 이용한 충전 장치를 제공함으로써 상기 송신기로부터의 임의의 위치에 전자 도어락을 위치시키는 것만으로 충전을 제공할 수 있어 사용자의 편의를 개선함과 아울러 접촉부의 제거로 인한 접촉부 고장 방지로 제품의 수명을 연장하는 효과가 있다.

전자도어락, 충전, 무선 충전, 통신, 충전용 배터리팩

Description

무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템{Charging system by using Radio communication for Doorlock }

도 1은 본 발명의 일 실시예의 개념을 보이는 사시도.

도 2는 본 발명 일 실시예의 시스템 구성을 보이는 블럭도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 전자도어락 11 : 주 제어부

12 : 통신 제어부 13 : 충전 제어부

14 : 배터리 15 : 통신부

20 : 송신기 22 : 통신 제어부

23 : 충전/통신 제어부 25 : 통신부

30 : 컴퓨터 또는 마스터 기기의 통신포트

본 발명은 무선 통신 방식을 이용한 충전방식으로 충전이 이루어지는 무접촉 전자도어락 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도어측에 설치되는 전자도어락 본체에 전원 공급을 위한 충전용 배터리팩을 구성하고, 통신에 의해 충전이 되는 충전기를 구성함으로써 전자도어락 설치에 필요한 시간 및 비용 절감을 가능케하고, 정전이나 단전 등의 외부 상황에 구애됨이 적은 안정적이고 풍부한 전원을 공급하도록 한 것이다.

일반적으로, 전자도어락은 키를 이용한 수동식 도어락의 허술한 보안 기능을 개선하는 동시에 사용자에게 보다 향상된 편의성을 제공하기 위해 널리 보급되고 있으며, 전자 카드를 이용하는 방식이나 키패드를 이용한 방식 등이 그 대표적인 예이다. 최근에는 사용자의 지문이나 홍채, 음성등의 생체 정보를 활용하는 첨단 방식의 생체 인식 도어락에 이르기까지 그 범위가 점차 확산되고 있는 추세이다.

전자도어락은 크게 도어 측에 설치되는 전자도어락 본체와 이에 상응하여 벽 측에 설치되는 받이판으로 구성되고, 전자도어락 본체에는 전기정이 결함되어 잠금(Locking) 동작을 수행하게 된다.

종래에는 전자도어락의 잠금 동작이나 잠금 해제 동작을 수행하기 위해 필요한 전원을 공급하기 위해 전자도어락 본체에 외부 전원을 연결하거나 전자도어락 본체의 내부에 1차 전지를 내장하는 방식이 사용되어 왔다.

그러나, 종래의 전자도어락 전원 공급 방식은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 전자도어락 본체에 외부 전원을 연결하여 전원을 공급하는 경우에는 설치 과정에서 도어의 일부분을 훼손시키게 되고, 도어에 구멍을 뚫는 작업이나 이 구멍을 통하여 전선을 인입하는 작업 등 설치상의 어려움이 수반된다.

또한, 외부 전원에만 의존하는 경우 전자도어락은 예비 전원을 가지지 못한 형태로 설치되므로 정전이나 단전등의 이유로 전원공급이 중단되는 경우 본래의 기능이 완전히 정지될 수 있는 문제점을 내포한다.

둘째, 전자도어락 본체의 내부에 1차 전지를 내장하는 방식의 경우 재충전이 불가능한 1차 전지의 한계로 인해 전자도어락은 매우 한정적인 전원을 사용한는 상태가 되며, 이로 인해 내장된 1차 전지를 자주 교체해 주어야하는 불편이 따른다.

이런한 문제점을 해결하기 위해 접촉식 충전 방식이 적용될 수도 있으나, 접촉식 충전 방식을 사용하는 경우 언급한 바와 같이 발생하는 문제점인 충전불량·충전용 배터리의 수명 단축·시스템의 성능 저하·전자도어락의 오동작 등이 여전히 해결되지 않는다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 도어 측에 설치되는 전자도어락 본체에 전원 공급을 위한 충전용 배터리팩을 구성하고, 통신에 의해 충전이 되는 충전기를 구성함으로써 전자도어락 설치에 필요한 시간 및 비용 절감을 가능케 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자도어락에 충전용 배터리를 내장함으로써 정전이나 단전 등의 외부 상황에 구애됨이 적은 안정적이고 풍부한 전원을 공급하고, 나아가 향상된 전원 공급력을 활용하여 전자도어락의 기본 기능인 잠금(Locking) 기능 외의 다양한 부가 기능 추가가 가능하도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 방식을 이용한 충전 방식으로 전자도어락 본체에 내장된 충전용 배터리를 충전시킴으로써, 접촉식 충전 방식의 문제점인 충전 불량·충전용 배터리의 수명 단축·시스템의 성능 저하·전자도어락의 오동작 등을 방지하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 통신 방식을 이용한 충전 방식으로 전자도어락의 배터리 팩의 충전이 이루어지지 않거나 또는 소비전력이 적어졌을 때, 구성된 통신부를 이용하여 배터리 정보 및 전자도어락의 정보를 마스터기기에 전송하고 이로 인해 사용자의 휴대 단말기에 제공함으로써, 사용자가 배터리 정보 및 도어락의 정보를 알고 상황에 대응할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 통신을 이용한 충전 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템은, 충전시 비접촉식 무선 통신을 실시하며, 수신되는 통신 신호에 의해 전달되는 에너지를 전류로 변환하는 통신부를 구비하여 충전을 실시하는 충전부와; 상기 충전부와 통신하고자 하는 외부 기기의 통신 포트와 상기 충전부의 통신부를 인터페이스하며; 충전이 이루어지는 경우 높은 에너지를 가진 신호를 송신하는 송신기를 구비하여 충전에너지 제공을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 전자도어락의 통신부는 수신되는 광 에너지를 효율적으로 전류로 변환하는 광 수신부를 포함한 광 통신부이며, 상기 송신기는 충전 시 높은 광 에너지를 상기 전자도어락의 광 수신부에 제공하는 광 송신부를 포함한 광 통신부인 것을 특징으로 한다.

상기 전자도어락의 통신부는 인가되는 전기장 변환 에너지를 효율적으로 전류로 변환하는 전계 수신부를 포함한 전기장 통신부이며, 상기 송신기는 충전 시 높은 전기장을 발생시키는 전계 발생부를 포함한 전기장 통신부인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명을 첨부한 실시예들의 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 일 실시예의 개념을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 외부 전원과 유선으로 연결되면서 장착될 전자도어락과는 무선 통신 방식으로 연결되는 송신기와(20), 상기 송신기(20)와 무선 통신 방식으로 연결되면, 통신 상황과 충전 상황에 따라 적절히 동작하는 전자도어락(10)을 포함한다.

상기 송신기(20)와 전자도어락(10)은 하나 이상의 무선 통신 방식을 구하고 있을 수 있으며, 이들 중 하나의 방식을 이용하여 단순히 전자도어락(10)을 송신기(20)에 인접시키는 것만으로 통신과 충전이 가능하도록 한다. 상기 전자도어락(10)은 내부적으로 통신부(15)를 가지고 있으며, 이는 송신기의 통신부(25)를 통해 연결됨으로써 통신과 충전이 가능해지게 된다.

상기 송신기(20)의 통신관련 부분은 컴퓨터 포트와 연결되어 물리적인 통신 방식을 변경해 주는 인터페이스라는 것을 주의한다.

따라서, 상기 전자도어락(10)은 정확한 데이터 통신과 충전을 위한 상기 전자도어락을 송신기의 고정 위치에 장착하거나 접촉할 필요 없이 상기 송신기(20)의 임의의 위치에 전자도어락(10)을 근접시키기만 하면 되므로, 대단히 편리한 관리가 가능해진다. 또한, 비 접촉식이기 때문에 전극이 노출될 염려가 없어 물리적인 손상과 전기적인 충격이 방지되어 고장의 위험이 적어진다.

그러면, 전자도어락(10)과 송신기(20)에 사용될 수 있는 무선 통신부에 관해 설명하도록 한다. 비 접촉식으로 통신 및 충전을 실시할 수 있는 통신 방식으로는 광을 이용한 방식과 전기장을 이용한 방식이 대표적이다. 광을 이용하는 방식은 높은 에너지를 가지는 광을 제공하는 송신부로부터 제공되는 광을 높은 광-전류 변환 효율을 가지는 수광부를 통해 받아 이를 전류로 변환하는 것으로 충전에 필요한 전력을 얻을 수 있다. 현재 사용되는 일반적인 전자도어락은 약 4.5V, 150mA정도의 전력이 필요한데, 이는 점차 낮아지고 있는 추세이다. 급속한 충전이 아닌 저속 충전을 이용하는 경우라면 약한 전력을 전류 축전 소자에 모아서 충전을 실시할 수 있으며, 이 경우 필요한 전압과 전류는 대단히 낮아질 수 있다. 또한 높은 에너지를 가지는 파장의 광을 사용하거나 레이저를 이용하게 되면 보다 높은 에너지 전달을 비 접촉식으로 실시할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 송수신부는 당연하게도 에너지 전달이 아닌 신호 전달용으로도 사용할 수 있으며, 이 경우 고속 데이터 전달을 위해 에너지의 세기를 낮출 수 있다.

전기장을 이용한 방법은, 송신측 고일에 전기장을 발생시키면 수신측 코일에 유도 전류가 발생하게 되는 방식을 이용한다. 이는 비교적 큰 전력을 효과적으로 제공해 줄 수 있으며, 발생되는 전기장의 변화에 따라 데이터 전달 또한 가능하다.

이런한 방식으로 사용되는 일반적인 응용으로는 교통카드 및 보안 카드등이 있다. 이 방식의 특징은 송수신부가 인접할수록 에너지 전달효과가 크다는 점이나, 고주파를 이용하여 스위칭 전압을 발생시키는 것이므로 전자도어락의 소장들이 영향을 받지 않도록 전기적 차폐가 필요하며, 생성되는 충전 전압의 평활이 필요하다는 점이 단접이 된다. 하지만, 비교적 높은 효율의 충전 기능을 제공해 줄 수 있다.

언급한 방법 이외에도 통신과 에너지 전달이 가능한 다른 종류의 무선 통신 수단을 사용할 수 있다.

상기 전자도어락(10)이 송신기(20)에 인접했다는 것을 파악하여 데이터 통신을 초기화 하고 충전 여부를 결정하기 위해서 전자도어락(10)이 주기적으로 통신부(15)의 데이터 수신을 감시하거나 인터럽트 방식을 통해 규격에 맞는 데이터가 인가되는 경우를 파악할 수 있도록 하고 송신기(20)의 통신부(25)가 주기적이거나 지속적으로 소정의 데이터를 송출하도록 하면, 전자도어락(10)이 송신기(20)의 통신부(25)에 제공함으로써 상호간에 인접 여부를 알 수 있게 된다.

또한, 통신의 연결이 프로토콜 적으로 중지되었거나 통신이 소정 시간 실시되지 않는 경우 상호 상태 신호 송수신을 통해 충전을 실시할 수 있으며, 송신기(20)의 통신부(25)가 제공하는 신호세기를 통해 전자도어락(10)의 현재 상태를 파악할 수 있다.

도2는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조를 보다 상세히 설명하는 블록도로서, 도시한 바와 같이 비 접촉식으로 연결되는 전자도어락(10)과 송신기(20) 및 송신기(20)와 유무선으로 연결되어 실제 통신을 실시할 컴퓨터 통신 포트(30)를 나타내었다.

상기 송신기(20)의 주 목적은 컴퓨터와 같은 통신이 가능한 마스터 장비를 이용하여 전자도어락(10)와 통신을 실시할 수 있도록 통신 방식을 변경해 주는 역할과 함께 통신이 실시되지 않는 경우에 충전을 실시할 수 있도록 내장된 통신부(25)의 송신 수단이 높은 에너지를 송출하도록 하는 것이다. 따라서, 내장된 통신부(25)는 외부 통신 포트(즉, 컴퓨터등의 통신포트와 연결되는 부분)를 통해 송수신되는 데이터를 낮은 에너지로 송수신할 수 있으며, 이 경우 상기 통신부(25)는 통신 제어부(22)에 의해 제어된다. 하지만, 통신이 실시되지 않거나 전자도어락(10)로부터 특정한 신호를 수신하였거나, 또는 상기 전자도어락(10)로부터 제공된 특정한 신호에 따른 마스터 장비의 제어 신호에 의해 상기 통신부(25)의 송신 수단에 높은 전압이 인가되면, 상기 통신부(25)의 송신부는 충전/통신 제어부(23)에 의해 제어된다. 상기 충전/통신 제어부(23)은 단순히 높은 전압을 인가하기위한 스위칭 소자일 수 있으나, 통신 상태나 충전상태를 파악하여 그에 따른 통신부(25) 제공 전압을 조절하는 수단일 수도 있다.

도시한 바와 같이, 상기 전자도어락(10)은 물리적인 통신을 실시하는 통신부(15)와, 상기 통신부(15)를 통해 소정의 신호를 통신 프로토콜에 따라 처리하는 통신 제어부(12)와, 휴대용 전원 역할을 하는 충전 가능한 배터리(14)와, 상기 근거리 통신부를 통한 데이터 송수신이 중단되는 경우 내장 배터리에 대한 충전을 실시하는 충전 제어부(13)와, 상기 통신 제어부(12) 및 충전 제어부(13)에 대한 제어 신호를 제공하며, 통신과 충전의 경우를 상기 송신기(20)와의 통신을 통해 결정하는 주 제어부(11)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 통신부(15)는 낮은 에너지의 신호값을 수신하여 데이터 수신이 가능하면서도 전술한 바와 같이 높은 에너지를 수신하여 이를 전류로 변환할 수 있는 수신 수단을 구비해야 한다.

따라서, 상기 충전 제어부(13)는 주 제어부(11)의 제어 신호 혹은 상기 통신부(15)의 수신 수단의 수신 에너지 세기에 의해 상기 통신부(15)의 수신 수단을 통해 얻어지는 전류를 전압으로 변환하여 상기 배터리(14)에 충전을 실시한다. 따라서, 상기 충전 제어부(13)는 간단한 스위칭 소자일 수 있으며, 통신부(15)에 의해 생성되는 전류가 낮은 경우 이를 저장하여 소정 레벨 이상의 전력으로 변환한 후 이를 이용하여 배터리(14)를 충전하는 수단들로 이루어질 수도 있다. 이러한 저전력을 이용한 배터리 충전 기술은 다양한 응용 회로들이 공개되어 있으므로 당 업자는 용이하게 이들 중 하나를 적용할 수 있다.

또한, 상기 배터리(14)의 경우 낮은 전력으로 충전을 실시할 수 있고, 고효율 2차 전지가 개발됨에 따라 점차 낮은 전력으로도 빠르게 충전될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명 무선 통신을 이용한 전자도어락 충전시스템은 전자도어락의 통신부를 이용하여 통신 및 충전을 실시할 수 있도록 전자도어락에 충전 제어부를 두고, 상기 전자도어락과 데이터 통신을 실시할 컴퓨터와 상기 전자도어락을 비 접촉식으로 인터페이스하여 데이터 통신이 가능하도록 하며 동시에 비 접촉식 통신부를 통한 충전이 가능하도록 구성한 송신기를 제공함으로써 상기 송신기의 임의의 위치에 전자도어락을 위치시키는 것만으로 통신과 충전을 선택적으로 제공할 수 있어 사용자의 편의를 개선함과 아울러 접촉 단자의 제거로 인한 접촉부 고장방지로 제품 수명을 연장하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 통신 시 비접촉식 데이터 통신을 실시하며, 통신이 이루어지지 않는 경우 수신되는 통신 신호에 의해 전달되는 에너지를 전류에 변환하는 통신부를 구비하여 통신과 충전을 선택적으로 실시하는 전자도어락(10)과; 상기 전자도어락(10)과 통신하고자 하는 외부 기기의 통신 포트와 상기 전자도어락(10)의 통신부를 인터페이스하며, 통신이 이루어지지 않는 경우 높은 에너지를 가진 신호를 송신하는 통신부를 구비하여 통신과 충전을 선택적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 무선 통신을 이용한 전자도어락 충전시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전자도어락(10)의 통신부는 수신되는 광 에너지를 효율적으로 전류로 변환하는 광 수신부를 포함한 광 통신부이며, 상기 송신기(20)의 통신부는 충전 시 높은 광 에너지를 상기 전자도어락(10)의 광 수신부에 제공하는 광 송신부를 포함한 광 통신부인 것을 특징으로 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전자도어락(10)의 근거리 통신부는 인가되는 전기장 변화 에너지를 효율적으로 전류로 변환하는 전계 수신부를 포함한 전기장 통신부이며, 상기 송신기(20)의 통신부는 충전 시 높은 전기장을 발생시키는 전계 발생부를 포함한 전기장 통신부인 것을 특징으로 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전자도어락(10)의 통신부는 주기적이거나 인터럽트 방식으로 외부 통신 시도를 확인하며, 상기 송신기(20)의 근거리 통신부는 주기적이거나 항상 소정의 인식용 신호를 송출하도록 하여 상기 전자도어락(10)이 송신기(20)에 인접했음을 인식할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 전자도어락(10)는 근거리 통신을 지원하며, 높은 에너지 신호를 인가받아 이를 전류로 변환하는 통신부와; 상기 통신부를 통해 송수신되는 통신 신호를 처리하는 통신 제어부와; 상기 근거리 통신부를 통한데이터 송수신이 중단되는 경우 내장 배터리에 대한 충전을 실시하는 충전 제어부와; 상기 통신 제어부 및 충전 제어부에대한 제어 신호를 제공하며, 통신과 충전의 경우를 상기 거치대와의 통신을 통해 결정하는 주 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 송신기(20)는 외부 통신 포트를 통해 송수신되는 데이터를 상기 전자도어락(10)의 통신부와 인터페이스하며 충전시 높은 에너지를 상기 전자도어락(10)의 통신부에 제공하는 통신부와; 상기 통신부를 통해 송수신되는 통신 신호를 처리하는 통신 제어부와; 상기 통신부가 통신 상태 혹은 충전 상태 중 하나로 동작하도록 관리하는 충전/통신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방식을 이용한 전자도어락 충전시스템.

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