KR20100068567A - 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 센서 노드는 목표 시스템에 전력을 공급하고 있는 동안에는 전원을 공유하여 동작하고, 목표 시스템의 전력이 차단된 상태에서는 충전배터리에서 전력을 공급하는 단계와; 센서를 이용해 목표 시스템의 전원 차단/해제 판단에 필요한 정보를 수집함과, 동시에 배터리 감시 모듈을 이용해 무선센서노드 MCU & RF에 공급되는 전력을 감시하는 단계와; 센서와, 배터리 감시 모듈에 감지된 신호에 의해 무선센서노드 MCU & RF는 (MCU는 이 상황을 RF를 이용해) 전원 제어 노드로 신호를 전송하는 단계와; 전원 제어 노드는 전원 제어 모듈에게 전원 공급 신호를 보내고, 전원 제어 모듈은 목표 시스템에 일시적으로 전원을 공급하는 단계와; 목표 시스템에 전력이 공급되면 동시에 무선 센서 노드에도 전력이 공급되고, 배터리 충전 모듈은 이 전력을 이용해 충전 배터리에 전력을 충전하는 단계와; 충전이 완료되면 무선센서노드MCU & RF를 이용해 전원 제어 노드에게 전원 차단 신호를 전송하는 단계와; 전원 제어 모듈은 무선 센서 노드의 신호(정보)에 따라 목표 시스템의 전원을 제어하는 단계;로 구성된 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.

자동 충전 무선 전원 제어 장치. 자동충전 무선제어 시스템.

Description

자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템{Wireless electric power control system with self electric charging}

본 발명은 기기의 전원을 제어하는 무선 센서 네트워크 시스템에서 전원을 제어하기 위한 정보를 수집하는 센서 노드의 전원을, 제어하고자 하는 시스템의 전원을 공유하여 공급하기 위해, 자동 충전 기능을 갖는 배터리 시스템과 무선 전원 제어 기능을 이용하는 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 무선센서노드는 목표시스템의 전원을 공급 또는 차단하는 결정알고리즘에 필요한 정보를 수집한다. 무선센서노드에 공급되는 전력은 센서의 신호에 따라 전원공급을 온오프 하는 온오프스위치에 의하며, 온오프스위치는 밧데리나 전력선에 연결되어 전력을 공급받고 있다.

무선센서노드에 연속적, 안정적으로 전력을 공급하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다.

예를 들면, 국내등록특허공보 등록번호 제10-0766068호에는 센서노드 배터리의 잔여 전기용량을 측정하는 단계;상기 측정된 잔여 전기용량을 기준 전기용량과 비 교하는 단계; 및 상기 잔여 전기용량이 상기 기준 전기용량 이상이면 상기 RFID에 활성 상태를 기록하고, 상기 잔여 전기용량이 상기 기준 전기용량 미만이면 상기 RFID에 비활성 상태를 기록하는 단계를 포함하는 RFID를 이용한 비활성 센서 노드 탐지 방법이 공개되어 있고,

동 공보 등록번호 제10-0156854호에는 배터리를 주전원으로 하는 통신시스템의 자동충전회로에 있어서, 상기 통신시스템의 고정전원장치로부터 전원을 공급받아 자동구동신호를 발생하는 자동구동신호 발생수단과; 상기 자동구동신호에 대응하여 구동스위치신호를 발생하는 구동 스위치수단과; 상기 구동스위치신호에 대응하여 상기 전원을 상기 통신시스템의 구동전원으로 자동공급하는 전원공급 스위치수단과; 상기 전원에 의해 충전되는 상기배터리와; 상기 배터리에 충전되는 전원을 일정 분배율로 분배시켜 분배전원을 발생하는 전원분배수단과; 상기 분배전원이 기준배터리만충전전원보다 작을경우 급속충전신호를 발생하고, 상기 배터리의 전원이 과방전되어 과방전 기준전원보다 낮을 경우 경보신호를 발생하고, 자동충전프로그램을 저장하고 있으며, 상기 자동충전프로그램에 따라 자동충전의 전반적인 동작을 제어하는 제어수단과; 상기 급속충전신호를 인가받아 상기 배터리를 고속으로 충전하는 급속스위치수단과; 상기 경보신호를 인가받아 상기 배터리의 과방전을 경보음으로 알리는 경보음 발생수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동충전회로가 기술되어 있으며,

국내공개특허공보 공개번호 제10-2008-0081657호에는 태양 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생성하는 태양전지부; 상기 태양전지부에서 생성한 상기 전기 에너지 를 저장하는 2차 전지부; 및 상기 태양전지부가 생성한 상기 전기 에너지를 저장가능한 소정의 형태로 변환하여 상기 2차 전지부에 저장하고, 상기 저장된 전기 에너지를 센서노드에 공급하는 변환회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드를 위한 하이브리드 전원공급장치가 공개되어 있음을 알 수 있다.

종래의 기술에서 무선 센서 노드는 목표 시스템의 전원을 공급 또는 차단하는 결정 알고리즘에 필요한 정보를 수집하는 역할을 한다.

목표 시스템의 전원을 공유 할 경우, 목표 시스템의 전원을 차단하면 무선 센서 노드의 동작도 동시에 중지되므로 다시 목표 시스템에 전원을 공급해야 할 상황에도 필요한 정보가 수집되지 않아서, 목표 시스템에 전력을 공급할 수 없게 된다. 그래서 무선 센서 노드의 전원은 목표 시스템과 독립된 전원을 사용해야 하는데, 그렇게 되면 목표 시스템 외에 별도의 전원 공사가 필요하게 된다.

따라서, 무선 센서 노드에 목표 시스템과 독립된 전원을 공급할 필요 없이, 목표 시스템의 전원을 공유하면서 목표 시스템의 전원을 제어할 수 있는 자동충전기능을 갖는 시스템이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 무선 센서 노드에 목표 시스템과 독립된 전원을 공급할 필요 없이, 목표 시스템의 전원을 공유하면서 목표 시스템의 전원을 제어할 수 있는 자동충전기능을 갖는 시스템인

자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템을 제공하는 것이 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 기존의 센서 네트워크 시스템에서 전원 공급의 어려움이 있는 상황에서 원활하게 전원을 공급 받을 수 있는 시스템으로서, 이미 설치되어 있는 전원들을 이용하므로 별도의 전원 공사를 해야 할 필요가 없으며, 전원이 꺼진 상황에서도 스스로 충전하여 항상 안정적인 동작을 보장함과 동시에 소비 전력을 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원제어노드(100)와 무선 센서 노드(200), 그리고 목표 시스템(300)으로 구성되며 서로에 연결된 구조이며,

무선 센서 노드는 목표 시스템에 전력을 공급하고 있는 동안에는 전원을 공유하여 동작하고, 목표 시스템의 전력이 차단된 상태에서는 충전배터리에서 전력을 공급하는 단계와;

센서를 이용해 목표 시스템의 전원 차단/해제 판단에 필요한 정보를 수집함과, 동시에 배터리 감시 모듈을 이용해 무선센서노드 MCU & RF에 공급되는 전력을 감시하는 단계와;

센서와, 배터리 감시 모듈에 감지된 신호에 의해 무선센서노드 MCU & RF는 (MCU 는 이 상황을 RF를 이용해) 전원 제어 노드로 신호를 전송하는 단계와;

전원 제어 노드는 전원 제어 모듈에게 전원 공급 신호를 보내고, 전원 제어 모듈은 목표 시스템에 일시적으로 전원을 공급하는 단계와;

목표 시스템에 전력이 공급되면 동시에 무선 센서 노드에도 전력이 공급되고, 배터리 충전 모듈은 이 전력을 이용해 충전 배터리에 전력을 충전하는 단계와;

충전이 완료되면 무선센서노드MCU & RF를 이용해 전원 제어 노드에게 전원 차단 신호를 전송하는 단계와;

전원 제어 모듈은 무선 센서 노드의 신호(정보)에 따라 목표 시스템의 전원을 제어하는 단계;를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.

본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 장치/시스템 전체도, 도2 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 장치/시스템 상세도, 도3 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 시스템 동작 상태도를 도시한 것이며, 전원제어노드(100), 전원제어노드MCU & RF(102), 전원제어모듈(103), 무선센서노드(200), 센서(201), 무선센서노드MCU & RF(102), 배터리감시모듈(203), 충전모듈(204), 충전배터리(205), 목표시스템(300)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

본 발명의 자동충전기능을 갖는 무선전원 제어 장치는 도1에 도시된 바와 같이,

무선 센서 노드(200)가 수집한 정보에 따라 목표 시스템(300)의 전원을 제어하 는 기능을 하는 전원제어노드(100)와, 장착된 센서(201)를 이용해 목표 시스템(300)의 전원을 공급/차단하기 위해 필요한 정보를 수집하는 기능을 하는 무선 센서 노드(200), 그리고 목표 시스템(300)을 기본으로 구성되며, 필요에 따라 라우터, 게이트웨이, 서버, 모니터링 등의 구조로 구성될 수 있다.

상기 전원 제어 노드(100)는 안테나와 안테나에 연결된 전원제어노드MCU & RF(102)와, 상기 전원제어노드MCU & RF(102)에 연결된 전원모듈(101)과, 상기 전원제어노드MCU & RF(102) 및 전원모듈(101)의 다른 일측에 연결된 전원제어모듈(103)과, 상기 전원제어모듈(103)은 이웃하는 무선센서노드(200) 및 목표시스템(300)에 연결된 구조이며,

상기 무선센서노드(200)은 안테나에 연결된 무선센서노드 MCU & RF(202)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202)의 일측에 연결된 센서(201)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202)에 연결된 충전바테리(205)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202) 및 충전 배터리(205)에 연결된 바테리감시모듈(203)과,

상기 충전배터리(205)에 연결된 충전모듈(204)와,

상기 충전모듈(204)는 이웃하는 전원제어노드(100) 및 목표시스템(300)에 연결된 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치인 것이다.

본 발명은 목표 시스템(300)과 무선 센서 네트워크가 동일한 전원을 사용하면서, 시스템의 전원을 제어할 수 있는 시스템이다.

도1에서 보듯이 무선 센서 노드(200)에서 센서(201)를 이용해 목표 시스템(300)의 전원을 켜야 할 상황이 발생하면, 전원 제어 노드(100)에게 신호를 보내 목표 시스템(300)과 무선 센서 노드(200)가 공유하고 있는 전원에 전력을 공급한다.

이 때, 무선 센서노드(200)는 목표 시스템(300)에 공급되는 전력을 이용해 동작하며, 필요한 경우 충전배터리(205)를 충전한다.

도2는 목표 시스템(300)의 전원 공급과 차단을 결정하기 위해 정보를 수집하고, 전원 제어를 실행하는 무선 센서 네트워크의 개념도 이다.

전원 제어 노드(100)는 무선 센서 노드(200)가 수집한 정보에 따라 목표 시스템(300)의 전원을 제어하는 기능을 한다.

전원 제어 노드(100)의 전원제어노드MCU & RF(102)는 무선 센서 노드(200)의 무선 신호를 수신하고, 전원 차단/공급을 결정한다.

전원제어모듈(103)은 전원제어노드MCU & RF(102)에 전원을 공급하며, 동시에 목표 시스템(300)에 전원을 공급한다.

전원 제어모듈(103)은 전원모듈(미도시)에서 공급하는 전력을 목표 시스템에 공급하거나 차단하는 기능을 한다.

무선 센서노드(200)는 장착된 센서(201)를 이용해 목표 시스템(300)의 전원을 공급/차단하기 위해 필요한 정보를 수집하는 기능을 한다.

무선 센서 노드(200)의 무선센서노드 MCU & RF(202)는 센서(201)와 배터리 감시모듈(203)의 동작을 제어하며, 이들을 이용해 정보를 수집, 처리하여 무선 신호를 전송하는 기능을 한다.

센서(201)는 목표 시스템(300)의 전원 공급/차단을 결정하기 위한 정보를 수집한다.

배터리 감시모듈(203)은 충전 배터리(205)에서 무선센서노드 MCU & RF(202)로 공급되는 전력을 감시하여, 충전 필요 여부 정보를 수집하는 기능을 한다.

충전 배터리(205)는 무선센서노드 MCU & RF(202)에 전력을 공급하며,

충전 모듈(204)은 충전 배터리(205)에 전력을 충전하는 기능을 한다.

도3은 자동 충전 무선 전원 제어 시스템의 동작 순서를 나타내고 있다. 무선 센서 노드(200)는 목표 시스템(300)에 전력을 공급하고 있는 동안에는 전원을 공유하여 동작하고,

목표 시스템(300)의 전력이 차단된 상태에서는 충전배터리(205)를 이용해 동작한다. 공급되는 전력을 이용해 센서를 구동하고, 센서(201)를 이용해 목표 시스템(300)의 전원 차단/해제 판단에 필요한 정보를 수집한다.

동시에 배터리 감시 모듈(203)을 이용해 무선센서노드 MCU & RF(202)에 공급되는 전력을 감시한다.

목표 시스템(300)의 전원이 차단되어 오랜 시간이 흐르면, 무선 센서 노드(200)의 충전배터리(205)가 방전되고, 배터리 감시 모듈(203)에 의해 충전이 필요한 상황이 감지된다. 무선센서노드 MCU & RF(202)는 (MCU는 이 상황을 RF를 이용해) 전 원 제어 노드(100)로 신호를 전송한다.

전원 제어 노드(100)는 전원 제어 모듈(103)에게 전원 공급 신호를 보내고, 전원 제어 모듈(103)은 목표 시스템(300)에 일시적으로 전원을 공급한다.

목표 시스템(300)에 전력이 공급되면 동시에 무선 센서 노드(200)에도 전력이 공급되고, 배터리 충전 모듈(203)은 이 전력을 이용해 충전 배터리(205)에 전력을 충전한다.

충전이 완료되면 무선센서노드 MCU & RF(202)를 이용해 전원 제어 노드(100)에게 전원 차단 신호를 전송하고, 전원 제어 모듈(103)은 무선 센서 노드(200)의 정보에 따라 목표 시스템(300)의 전원을 제어한다.

도1 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 장치/시스템 전체도

도2 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 장치/시스템 상세도

도3 본 발명의 자동충전 기능을 갖는 무선전원 제어 시스템 동작 상태도

도면의 부호설명

전원제어노드(100), 전원제어노드MCU & RF(102), 전원제어모듈(103), 무선센서노드(200), 센서(201), 무선센서노드MCU & RF(102), 배터리감시모듈(203), 충전모듈(204), 충전배터리(205), 목표시스템(300).

Claims (3)

1. 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치에 있어서,

   전원제어노드(100)와 무선 센서 노드(200), 그리고 목표 시스템(300)으로 구성되며 서로에 연결된 구조이며,

   무선 센서 노드(200)에서 센서(201)를 이용해 목표 시스템(300)의 전원을 켜야 할 상황이 발생하면, 전원 제어 노드(100)에게 신호를 보내 목표 시스템(300)과 무선 센서 노드(200)가 공유하고 있는 전원에 전력을 공급하고, 무선 센서노드(200)는 목표 시스템(300)에 공급되는 전력을 이용해 동작하며, 충전배터리(205)를 충전함을 특징으로 하는

   자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전원 제어 노드(100)는 안테나와 안테나에 연결된 전원제어노드MCU & RF(102)와, 상기 전원제어노드MCU & RF(102)에 연결된 전원모듈(101)과, 상기 전원제어노드MCU & RF(102) 및 전원모듈(101)의 다른 일측에 연결된 전원제어모듈(103)과,

   상기 전원제어모듈(103)은 이웃하는 무선센서노드(200) 및 목표시스템(300)에 연결된 구조이며,

   상기 무선센서노드(200)은 안테나에 연결된 무선센서노드 MCU & RF(202)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202)의 일측에 연결된 센서(201)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202)에 연결된 충전바테리(205)와, 상기 무선센서노드 MCU & RF(202) 및 충전 배터리(205)에 연결된 바테리감시모듈(203)과,

   상기 충전배터리(205)에 연결된 충전모듈(204)와,

   상기 충전모듈(204)는 이웃하는 전원제어노드(100) 및 목표시스템(300)에 연결된 구조임을 특징으로 하는 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 장치.
3. 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 시스템에 있어서,

   무선 센서 노드는 목표 시스템에 전력을 공급하고 있는 동안에는 전원을 공유하여 동작하고, 목표 시스템의 전력이 차단된 상태에서는 충전배터리에서 전력을 공급하는 단계와;

   센서를 이용해 목표 시스템의 전원 차단/해제 판단에 필요한 정보를 수집함과, 동시에 배터리 감시 모듈을 이용해 무선센서노드 MCU & RF에 공급되는 전력을 감시하는 단계와;

   센서와, 배터리 감시 모듈에 감지된 신호에 의해 무선센서노드 MCU & RF는 (MCU는 이 상황을 RF를 이용해) 전원 제어 노드로 신호를 전송하는 단계와;

   전원 제어 노드는 전원 제어 모듈에게 전원 공급 신호를 보내고, 전원 제어 모듈은 목표 시스템에 일시적으로 전원을 공급하는 단계와;

   목표 시스템에 전력이 공급되면 동시에 무선 센서 노드에도 전력이 공급되고, 배터리 충전 모듈은 이 전력을 이용해 충전 배터리에 전력을 충전하는 단계와;

   충전이 완료되면 무선센서노드MCU & RF를 이용해 전원 제어 노드에게 전원 차단 신호를 전송하는 단계와;

   전원 제어 모듈은 무선 센서 노드의 신호(정보)에 따라 목표 시스템의 전원을 제어하는 단계;를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 자동 충전 기능을 갖는 무선 전원 제어 시스템.

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