KR20150003380U - 스마트 스위치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 단일 신호 라인을 이용하여 각각의 스위치의 스위칭 상태를 다른 스위치에서 알 수 있도록 하고 이에 따라 내부 스위칭 상태의 공유와 공유된 스위칭 상태에 따라 전원 기기의 제어를 수행할 수 있도록 하는, 스마트 스위치에 관한 것이다.
본 고안을 이용함으로써, 간단한 구조로 여러 스위치 간 상태 공유가 가능하고 통일된 전원 기기의 제어가 가능하도록 한다.

Description

스마트 스위치{SMART SWITCH}

본 고안은 스마트 스위치에 관한 것으로서, 구체적으로는 이 스위치와 다른 스위치가 단일 신호 라인을 이용하여 각 스위치의 스위칭 상태를 서로 공유하고 각 스위치의 스위칭 상태에 따라 전원 기기를 제어할 수 있도록 하는, 스마트 스위치에 관한 것이다.

3로 스위치(three-way switch)가 전기 관련 업계 내에 알려져 있다. 3로 스위치는 3개의 단자를 가진 전환용 스냅 스위치이다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 3로 스위치는 일반적으로 다른 3로 스위치와 같이 이용되어 각각의 3로 스위치의 스위칭 상태에 따라 기기(예를 들어 전등이나 형광등 등)에 전원을 공급하거나 차단할 수 있다. 이 3로 스위치는 전기 배선 등에 활용될 수 있고 일반적으로 기계적 스위치이다.

기술의 진화에 따라 3로 스위치, 단로 스위치 등과 같은 전원 공급 및 차단을 위한 전원 스위치는 프로세서를 내장하고 프로세서를 이용하여 각종 제어를 수행할 수 있게 되었다. 프로세서를 내장한 전원 스위치를 일반적으로 스마트 스위치라고 지칭하고 네트워킹 기능이 더 추가된 경우에 네트워크 스위치라고 지칭한다.

3로 스위치에 프로세서를 채용함에 따라 기계적 스위칭 타입 대신에 전기적으로 제어 가능한 릴레이를 이용하여 전원을 공급하거나 차단할 수 있게 되었다. 이에 따라 도 1과 같은 기존의 3로 스위치의 동일한 제어 구조를 얻기 위해서는 각 스위치의 제어 상태를 나타내는 상태 신호를 서로 공유할 필요가 있다. 또한 상태의 공유를 통해 각 스위치에 의해 기기의 제어 상태를 표시할 필요가 존재한다.

스마트 스위치 간 상태를 공유하기 위한 방안은 여러 가지가 존재하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 스마트 스위치 내에 네트워크용 IC(Integrated Circuit)를 구비하고 네트워크용 IC를 이용하여 서로 스위치의 상태를 공유할 수 있다. 스마트 스위치는 일반적으로 가격 경쟁력이 중요한 판매 요인이다. 네트워크용 IC를 채용함에 따라 그 비용이 증가하게 되는 문제가 발생하고 AS 요인이 더 발생하는 문제가 발생한다.

알려져 있는 다른 방안으로서, 스마트 스위치 간에 여러 신호 라인들을 이용하여 각 스마트 스위치의 상태를 공유할 수도 있다. 이 대안적 방안에서 상태 데이터를 송수신하기 위해 하나의 스마트 스위치를 마스터(Master)로 설정하고 다른 스마트 스위치를 슬래이브(Slave)로 설정하고 마스터의 제어에 따라 상태가 공유될 수 있다.

이에 따라 마스터에서 이용되는 프로세서의 프로그램 코드와 슬래이브에서 이용되는 프로그램 코드가 달라 스마트 스위치의 설치시마다 그 설정을 달리해야 하고 개발 관리 등이 불편한 문제가 존재한다. 또한 이 다른 방안 역시 여러 신호 라인들을 이용하기에 기존 기계식 스위치에 비해 비용이 증대하고 AS와 관리에 문제가 발생할 수 있다.

이와 같은 기존의 방식과 달리, 간단한 하드웨어 구조를 통해서 비용 절감을 가능하도록 하고 마스터나 슬래이브의 구분없이 프로세서에 통일된 프로그램 코드를 이용할 수 있도록 하고 3로 스위치를 구현가능하도록 하는 스마트 스위치가 필요하다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 네트워크용 IC나 여러 신호 라인의 사용 없이 단일 신호 라인을 이용하여 스위칭 설정 상태를 공유가능하게 하는, 스마트 스위치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 동일한 프로그램 코드를 이용하여 스위치 간 스위칭 설정 상태를 공유가능하게 하는 스마트 스위치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 단일 신호 라인을 공유한 여러 스위치가 이 단일 신호 라인을 구동할 때 발생하는 신호 열화와 충돌 문제를 해결하게 하는 스마트 스위치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 아날로그 입력 포트와 디지털의 출력 포트를 활용하여 연결된 다른 스위치와 서로 공유된 단일 신호 라인을 통해 스위칭 설정 상태를 알 수 있도록 하고 이에 기초하여 연결된 기기의 제어 상태를 출력할 수 있도록 하는 스마트 스위치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 스마트 스위치는 아날로그의 제 1 입력 포트 및 디지털의 제 1 출력 포트를 구비한 프로세서 및 제 1 출력 포트 및 공유 단자의 신호 라인에 연결되는 제 1 저항을 포함하고, 제 1 입력 포트는 신호 라인에 연결된다.

또한 스마트 스위치는 기준 전압을 설정하기 위한 그라운드(Gnd) 및 신호 라인 및 그라운드에 연결된 제 2 저항을 더 포함하고, 프로세서는 제 1 출력 포트를 통해 출력되는 제 1 출력 데이터와 제 1 입력 포트로부터 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 공유 단자를 통해 연결된 스위치로부터 출력된 제 2 출력 데이터를 결정한다.

또한 프로세서는 사용자로부터 제 1 출력 데이터의 변경을 유도하는 입력을 수신하기 위한 제 2 입력 포트를 더 구비하고, 프로세서는 제 2 입력 포트를 통한 입력에 따라 제 1 출력 데이터를 변경하고 변경된 제 1 출력 데이터를 나타내는 신호를 제 1 출력 포트를 통해 출력한다.

또한 프로세서는 스마트 스위치에 의해서 제어되는 기기의 제어 상태를 출력하기 위한 제 2 출력 포트를 더 구비하고, 프로세서는 제 1 출력 포트를 통해 출력되는 제 1 출력 데이터와 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 제 2 출력 포트로 출력될 제어 상태 데이터를 결정한다.

또한 프로세서는 제 1 입력 포트로부터의 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위한 ADC(Analog Digital Converter)를 더 구비하고, 프로세서는 ADC를 통해 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 제 1 출력 데이터를 변경하고 변경된 제 1 출력 데이터를 제 1 출력 포트로 출력한다.

상기와 같은 본 고안에 따른 스마트 스위치는 네트워크용 IC나 여러 신호 라인의 사용 없이 단일 신호 라인을 이용하여 스위칭 설정 상태를 공유가능하게 하는 효과가 있다.

상기와 같은 본 고안에 따른 스마트 스위치는 동일한 프로그램 코드를 이용하여 스위치 간 스위칭 설정 상태를 공유가능하게 하는 효과가 있다.

상기와 같은 본 고안에 따른 스마트 스위치는 단일 신호 라인을 공유한 여러 스위치가 이 단일 신호 라인을 구동할 때 발생하는 신호 열화와 충돌 문제를 해결하게 하는 효과가 있다.

상기와 같은 본 고안에 따른 스마트 스위치는 아날로그 입력 포트와 디지털의 출력 포트를 활용하여 연결된 다른 스위치와 서로 공유된 단일 신호 라인을 통해 스위칭 설정 상태를 알 수 있도록 하고 이에 기초하여 연결된 기기의 제어 상태를 출력할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 고안에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존의 두 개의 3로 스위치로 하나의 전등을 제어하기 위한 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안에 따른 두 개의 스마트 스위치로 하나의 전원 기기를 제어하기 위한 예시적인 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 고안에 따른 스마트 스위치 내의 예시적인 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 연결된 두 개의 스마트 스위치 간의 예시적인 회로 구조를 도시한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어서 본 고안과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안에 따른 두 개의 스마트 스위치(100)로 하나의 전원 기기(200)를 제어하기 위한 예시적인 연결 구조를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 연결 구조를 반영하여 스마트 스위치(100)를 이용하여 구현한 연결 구조를 도시한 도면이다.

도 2에서는 두 개의 스마트 스위치(100)가 이용된다. 스마트 스위치(100)에 대해서 살펴보면 스마트 스위치(100)는 전원 공급과 차단을 제어할 수 있는 전원 스위치로서 프로세서(110)를 내부에 내장하고 있다. 스마트 스위치(100)는 또한 사용자 입력을 수신할 수 있도록 하는 버튼(120) 등을 구비하고 연결된 전원 기기(200)의 제어 상태를 알 수 있도록 하는 LED(130)를 더 구비할 수 있다.

하나의 스마트 스위치(100)는 전원 기기(200)에 공급되는 전원을 공급/차단하도록 직접 제어할 수 있고 다른 하나의 스마트 스위치(100)는 전원 공급/차단을 제어할 수 있도록 하는 스위칭 상태를 전달할 수 있도록 구성된다.

두 개의 스마트 스위치(100)는 공유되는 단일의 신호 라인에 각각의 버튼(120) 등을 통해 입력된 스위칭 설정 상태를 나타내는 데이터를 출력할 수 있다. 본 고안에 따른 두 개의 스마트 스위치(100)는 서로 상대편 스마트 스위치(100)의 입출력을 고려하지 않고 데이터를 단일 신호 라인에 출력할 수 있도록 구성된다.

하나의 스마트 스위치(100)(이하 '제 1 스마트 스위치'라고도 함)는 버튼(120) 등을 통한 전원 기기(200)에 대한 스위칭 설정 상태를 출력 데이터(이하 '제 1 출력 데이터'라 함)로 단일의 신호 라인에 신호를 출력하고 다른 하나의 스마트 스위치(100)(이하 '제 2 스마트 스위치'라고도 함) 역시 버튼(120) 등을 통한 전원 기기(200)의 스위칭 설정 상태를 출력 데이터(이하 '제 2 출력 데이터'라 함)로 이 단일의 신호 라인에 신호로 출력한다.

여기서 스위칭 설정 상태는 각각의 스마트 스위치(100)에서 버튼 입력을 통해 세팅된 값을 나타낼 수 있다. 스위칭 설정 상태는 예를 들어 전원 기기(200)의 온/오프(On/Off)를 나타내거나 또는 3로 스위치에서의 입력 전원의 패스(내부 릴레이에 의한 라우팅 패스)를 나타내는 것일 수도 있다. 스위칭 설정 상태는 1 비트로 표현될 수 있다. 또는 필요에 따라 여러 전원 기기(200)를 제어하기 위한 경우에는 여러 비트로 표현될 수도 있다. 이에 따라 단일의 신호 라인은 비트 개수만큼의 여러 신호 라인으로 변경된다. 여러 신호 라인의 각각의 신호 라인은 물론 두 개의 스마트 스위치(100)에 의해서 동시에 드라이브(구동)될 수 있다.

스위칭 설정 상태는 연결된 전원 기기(200)의 제어 상태와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어 도 1과 같은 3로 스위치와 동일한 작용을 가지는 경우에는 스위칭 설정 상태는 입력 전원 패스를 나타내는 것이다. 이에 따라 제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100)가 동일한 스위칭 설정 상태를 나타내는 경우에 연결된 전원 기기(200)에 전원이 공급(On)되고 다른 스위칭 설정 상태를 나타내는 경우에 연결된 전원 기기(200)에 전원 공급이 차단(Off)된다.

다른 예로서, 스위칭 설정 상태는 연결된 전원 기기(200)의 제어 상태와 동일하게 구성될 수 있는 데, 이때에는 제 1 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태와 제 2 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태가 서로 일치하도록 구성되고 둘 중 하나의 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태의 변경에 따라 전원 기기(200)가 제어될 수 있다.

전원 기기(200)의 제어 상태는 LED(130) 등을 통해서 출력될 수 있는 데, LED(130)을 통해 출력되는 제어 상태 데이터는 스마트 스위치(100) 내에서 1 비트로 표현될 수 있다. 제어 상태 데이터는 스마트 스위치(100) 간 공유된 신호 라인을 통해 결정되고 LED(130)를 통해 출력될 수 있다.

만일 전원 기기(200)가 복수 개가 있는 경우에는 복수 개의 제어 상태 데이터가 존재하고 복수 개의 LED(130)를 통해 각각의 제어 상태가 출력될 수 있고 각각의 전원 기기(200)에 대한 복수 개의 버튼(120)이 스마트 스위치(100)에 구비될 수 있다.

스마트 스위치(100)에 대해서는 도 3 및 4를 통해서 더욱더 상세히 살펴보도록 한다.

전원 기기(200)는 전원 공급에 의해서 구동되는 기기이다. 전원 기기(200)는 예를 들어 조명 기기일 수 있고 형광등, LED 조명등 등일 수 있다. 전원 기기(200)는 하나의 스마트 스위치(100)로부터 교류 전원을 공급받을 수 있고 이에 따라 전원 기기(200)가 작동된다.

도 3은 본 고안에 따른 스마트 스위치(100) 내의 예시적인 회로 구조를 도시한 도면이다. 도 3의 회로와 부품은 스마트 스위치(100) 내의 보드 상에 탑재되거나 연결되고 나아가 스마트 스위치(100)의 기구물(케이스) 내에 내장된다.

도 3에 따르면 스마트 스위치(100)는 프로세서(110), 버튼(120), LED(130)(Light Emitting Diode), 그라운드(140), 공유 단자(150) 및 다수의 저항 등을 포함한다. 이 스마트 스위치(100)는 필요에 따라 전원을 공급/차단하기 위한 릴레이를 더 포함할 수 있다. 도 3의 회로는 본 고안의 주요 기술적 내용을 설명하는 데 필요한 구성 요소를 도시하고 있다. 이에 따라 스마트 스위치(100)는 그 외 전원 릴레이, 프로세서(110)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 회로, 월 패드 등과 유선 통신을 수행하기 위한 네트워크 IC(예를 들어 RS485, PLC 또는 랜 통신용 IC) 등을 더 포함할 수도 있다.

도 3의 각 구성 요소에 대해서 살펴보면, 프로세서(110)는 내부에 롬(Rom), 실행 유닛(Execution Unit), GPIO(General Purpose Input Output) 인터페이스, ADC(119)(Analog Digital Converter) 및 다른 IC나 부품에 연결되기 위한 다수의 포트(Port)를 구비한다.

롬은 전원 기기(200)의 제어와 다른 스마트 스위치(100)와의 스위칭 설정 상태를 서로 공유하도록 하는 프로그램 코드를 저장한다. 실행 유닛은 롬에 저장된 프로그램 코드를 로딩하여 수행할 수 있도록 구성된다. GPIO 인터페이스는 프로그램 코드의 제어에 따라 외부 포트(디지털 포트)에 데이터(예를 들어 1 비트 데이터)를 출력하거나 수신할 수 있도록 구성되며 프로그램 코드가 액세스할 수 있도록 구성된다. ADC(119)는 포트(아날로그 포트)를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환한다. ADC(119)는 예를 들어 8 비트나 16 비트의 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 포트는 프로세서(110)의 패키지의 핀(Pin) 또는 패드(Pad)로 구성될 수 있다. 포트는 GPIO 인터페이스에 연결되거나 ADC(119)에 등에 연결될 수 있다.

다수의 포트가 프로세서(110)에 구비될 수 있는 데, 포트는 예를 들어 디지털 입출력 포트(예를 들어 5 V, 0 V의 로직 신호의 출력 또는 입력)이거나 아날로그 입력 포트(예를 들어 0 ~ 5 V 레벨의 아날로그 신호를 입력)일 수 있다. 디지털 입출력 포트는 GPIO 인터페이스에 내부적으로 연결되고 아날로그 입력 포트는 ADC(119)에 내부적으로 연결된다.

프로세서(110)는 예를 들어 8 비트 또는 16 비트의 명령어 코드를 수행할 수 있도록 구성된 소위 CPU(Central Processing Unit), 마이컴(Micom), MPU(Main Processing Unit) 등일 수 있다.

버튼(120)은 스마트 스위치(100)를 이용하는 사용자로부터 입력에 대응하는 전기적 신호를 출력하도록 구성된다. 버튼(120)은 예를 들어 돔(Dome) 스위치, 탭(Tab) 스위치 또는 터치(Touch) 스위치 등일 수 있다. 버튼(120)을 통해 출력된 신호는 아날로그 신호이거나 디지털 신호일 수 있다. 버튼(120)의 출력이 아날로그 신호인 경우에는 버튼(120)의 출력 신호는 프로세서(110)의 아날로그 포트에 연결되고 디지털 신호인 경우에는 디지털 포트에 연결된다. 버튼(120)에 연결된 포트(이하 '제 2 입력 포트'라 함)는 사용자로부터 내부 스위칭 설정 상태를 변경하기 위한 입력을 수신하도록 구성되고 이 스위칭 설정 상태는 다른 스마트 스위치(100)와 공유하는 신호 라인에 출력되는 출력 데이터를 변경하도록 한다. 여기서 스위칭 설정 상태는 프로세서(110) 내부에서 설정되는 데이터(예를 들어 변수나 레지스터)를 나타내고 출력 데이터는 포트를 통해서 출력되는 디지털 데이터(예를 GPIO 포트에 기록되는 데이터)를 나타낸다. 따라서 스위칭 설정 상태와 출력 데이터는 프로세서(110) 내의 구현 방법에 따라 동일한 데이터를 나타낼 수 있다.

LED(130)는 스마트 스위치(100) 또는 전원 기기(200)의 상태를 출력하기 위한 다이오드이다. LED(130)는 프로세서(110)의 출력 포트(이하 '제 2 출력 포트'라 함)에 연결된다. LED(130)는 전원 기기(200) 등의 상태를 나타내는 제어 상태 데이터의 신호를 제 2 출력 포트(117)를 통해 수신하고 제 2 출력 포트(117)의 제어 따라 발광 또는 발광하지 않는다.

LED(130)를 통해 출력되는 제어 상태 데이터는 예를 들어 스마트 스위치(100)에 의해서 제어되는 전원 기기(200)의 전원 온/오프 제어 상태를 나타내거나 스위칭 설정 상태를 나타낼 수 있고 바람직하게는 전원 온/오프 제어 상태를 나타낸다.

그라운드(140)는 스마트 스위치(100)를 구성하는 회로의 기준 전압을 설정할 수 있도록 한다. 이러한 그라운드(140)는 회로를 탑재한 보드 상에 구성되고 PCB의 신호 라인을 통해 다른 구성 요소에 제공된다. 그라운드(140)는 프로세서(110)에 제공되어 프로세서(110)에 의해서 구동되는 각종 신호의 기준 전압으로 이용되고 공유 단자(150)를 통한 다른 스마트 스위치(100)의 그라운드(140)에 연결되어 데이터 또는 신호의 구동시의 기준 전압으로 이용된다. 그라운드(140)는 소위 '접지'라고 지칭될 수도 있다.

공유 단자(150)는 다른 스마트 스위치(100)와 신호 라인들을 연결하기 위한 단자이다. 공유 단자(150)는 그라운드 신호를 연결하기 위한 단자 핀과 프로세서(110)의 출력 포트와 입력 포트에 연결되는 신호 라인을 연결하기 위한 단자 핀을 포함한다.

공유 단자(150)와 프로세서(110)의 입출력 포트(111, 113)에 연결된 신호 라인은 이 스마트 스위치(100)와 다른 스마트 스위치(100)에 의해서 같이 공유되고 상대편 스마트 스위치(100)의 구동에 상관없이 스마트 스위치(100)가 신호 라인을 구동할 수 있도록 구성된다. 이 신호 라인은 다양한 형태로 구성될 수 있다.

도 3의 회로는 다수의 저항들로 구성되어 있다. 하나의 저항(이하 '제 1 저항'이라 함)의 일단은 프로세서(110)의 출력 포트(이하 '제 1 출력 포트'라 함)에 연결되고 타단은 공유 단자(150)로 연결된 신호 라인에 연결된다. 제 1 출력 포트(111)는 GPIO 인터페이스를 통해 출력되는 로직 신호 '1'(예를 들어 5V) 또는 '0'(예를 들어 0V) 을 출력하는 디지털의 출력 포트이다. 제 1 출력 포트(111)를 통해 출력되는 출력 데이터는 스위칭 설정 상태를 나타낼 수 있다.

또 다른 저항(이하 '제 2 저항'이라 함)의 일단은 공유 단자(150)로 연결된 신호 라인에 연결되고 타단은 그라운드(140)에 연결된다. 또 다른 저항(이하 '제 3 저항'이라 함)의 일단은 공유 단자(150)에 연결된 신호 라인에 연결되고 타단은 프로세서(110)의 입력 포트(이하 '제 1 입력 포트'라 함)에 연결된다. 제 1 입력 포트(113)는 아날로그 신호를 수신하기 위한 포트로서 프로세서(110) 내의 ADC(119)에 연결된다. 제 1 입력 포트(113)를 통해 수신된 신호는 예를 들어 0 ~ 5 V 범위를 가질 수 있는 아날로그 신호이다. 이와 같이 제 1 입력 포트(113)는 신호 라인에 연결되고 제 3 저항(180)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)으로 구성된 회로는 서로 공유하는 신호 라인에 대해 구동하는 신호가 다른 경우에 신호 충돌 문제와 열화 문제를 해소할 수 있도록 한다. 또한 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)은 구동 신호가 서로 다른 경우 공유되는 신호 라인에 인가되는 전압을 그 평균(예를 들어 2.5 V 등) 또는 지정된(예를 들어 2 V 등)의 전압 값으로 될 수 있도록 한다. 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)을 활용하여 나타나는 아날로그 신호의 변화와 이에 따른 스마트 스위치(100)에서 상대편 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태의 인식 방안에 대해서는 도 4를 통해 살펴보도록 한다.

제 1 저항(160)은 예를 들어 1 K 옴(ohm)의 저항이고 제 2 저항(170)은 4 K 옴 내지 100 K 옴의 저항일 수 있다. 구동 신호가 서로 다른 경우 저항값에 따라 제 1 입력 포트(113)를 통해 입력되는 아날로그 신호의 전압 값은 달라질 수 있다.

도 3에서는 설명의 용이한 이해를 위해서 단일 신호 라인을 스마트 스위치(100) 간에 공유하는 것을 예로 하여 도시하였다. 이에 국한되지 않고 복수의 신호 라인을 서로 공유할 수 있다. 예를 들어 도 3의 회로는 복수의 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)을 더 포함하고 각각의 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)이 각각의 신호 라인에 연결되어 복수의 상태 또는 데이터 공유가 가능하다.

도 4는 연결된 두 개의 스마트 스위치(100) 간의 예시적인 회로 구조를 도시한 도면이다. 도 4는 제 1 스마트 스위치(100)의 제 1 내지 3 저항(160, 170, 180)과 제 2 스마트 스위치(100)의 제 1 내지 3 저항(160, 170, 180)의 공유 단자(150)를 통한 결합으로 구성된 회로이다. 이하에서는 본 회로와 함께 프로세서(110)에서 수행되는 제어를 살펴보도록 한다.

제 1 출력 포트(111)는 디지털 신호를 출력할 수 있어 예를 들어 5V 또는 0V를 출력할 수 있다. 이에 따라 제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100) 각각은 0V 또는 5V의 로직 신호를 출력할 수 있다.

제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100)의 신호 라인 구동에 따라 공유된 신호 라인의 제 1 입력 포트(113)를 통해 입력된 입력 데이터(ADC(119) 변환을 통해)는 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)의 구성 회로에 따라 세 가지 타입의 데이터 값을 가질 수 있다. 즉 제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100)가 로직 0을 출력하는 경우에는 0 V를 나타내는 입력 데이터가 수신된다. 제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100)가 로직 1을 출력하는 경우에는 5 V에 가까운 전원 값을 나타내는 입력 데이터가 수신된다. 제 1 스마트 스위치(100)와 제 2 스마트 스위치(100)가 서로 다른 로직 값을 출력하는 경우에는 2.5 V(중간 전원 값 또는 회로 구성에 의해서 예상되는 지정된 전원 값)에 가까운 전원 값을 나타내는 입력 데이터가 수신된다.

아래 표 1은 아날로그의 제 1 입력 포트(113)를 통해 수신되는 전원 값을 나타낸다.

제 1 스마트 스위치의 제 1 출력 포트 로직 값	신호 라인의 아날로그 신호 전압 값	제 2 스마트 스위치의 제 1 출력 포트 로직 값
High(로직 1)	5 V	High
High	2.5 V	Low(로직 0)
Low	2.5 V	High
Low	0 V	Low

여기서 설명의 단순 이해를 위해 아날로그 신호의 전압 값을 5V, 2.5 V(중간 값) 등으로 표기하였다. 실상 제 1 저항(160)과 제 2 저항(170)의 저항값 또는 저항값 간 비율에 따라 아날로그 신호의 전압 값은 일부 강하되거나 변경될 수 있다. 5V, 2.5 V에 가까운 전압 값을 획득하기 위해서는 제 2 저항(170)(예를 들어 100 K 옴)이 제 1 저항(160)(예를 들어 1 K 옴)보다 훨씬 큰 저항을 이용하면 된다.

또한 본 고안에서는 5 V를 기준으로 설명하였으나 로직 1이 3.3 V일 수도 있다. 이때에는 중간 또는 지정된 전원 값은 0 V와 3.3 V의 중간인 1.75 V 일 수 있다. 이와 같이 로직을 표현하기 위한 다양한 변형 예가 존재한다.

표 1을 기준으로 프로세서(110)(제 1 스마트 스위치(100))에서 수행되는 제어(제 2 스마트 스위치(100)에서의 제어 역시 동일함)를 살펴보면, 프로세서(110)는 먼저 제 1 출력 포트(111)를 통해 출력될 제 1 출력 데이터를 결정한다. 제 1 출력 데이터는 제 2 입력 포트(115)를 통해 입력된 입력 데이터에 따라 결정된다.

제 1 출력 데이터는 예를 들어 1 비트의 값을 가지는 데이터일 수 있고 제 1 출력 데이터는 사용자에 의해서 제 2 입력 포트(115)를 통해 설정되는 스위칭 설정 상태를 나타내는 데이터일 수 있다. 이 제 1 출력 데이터는 버튼(120)을 통한 사용자 입력에 따라 변경되고 변경된 제 1 출력 데이터는 제 1 출력 포트(111)에 연결된 GPIO 인터페이스를 통해 신호로 출력된다.

프로세서(110)는 공유 단자(150)를 통해 연결된 제 2 스마트 스위치(100)의 제 2 출력 데이터를 결정할 수 있다. 프로세서(110)는 사용자 입력에 따라 내부적으로 결정된 제 1 출력 데이터 또는 스위칭 설정 상태와 제 1 입력 포트(113)의 아날로그 신호의 ADC(119)를 통해 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 제 2 스마트 스위치(100)의 제 2 출력 데이터를 결정할 수 있다.

표 1을 이용하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 프로세서(110)는 제 1 입력 포트(113)의 디지털로 변환된 입력 데이터에 대응하는 전압 환산 값이 5V, 0V 또는 2.5 V인지를 결정할 수 있다. 이러한 전압 값의 환산은 프로세서(110) 내부에서 이용되고 입력 데이터와 비교되기 위한 임계값(예를 들어 5 V의 비교에 이용될 제 1 임계값(예를 들어 4 V 에 대응하는 8 비트 또는 16 비트 데이터 값)), 0 V에 이용될 제 2 임계값(예를 들어 1.5 V에 대응하는 8 비트 또는 16 비트 데이터 값))을 이용하여 이루어진다. 이러한 임계값은 필요에 따라 변경될 수 있고 제 1 임계값은 예를 들어 5 V와 2.5 V의 사이의 임의의 데이터 값이거나 제 2 임계값은 0 V와 2.5 V의 사이의 임의의 데이터 값일 수 있다.

예를 들어 입력 데이터가 제 1 임계값보다 큰 경우에는 전압 환산 값이 5V, 즉 로직 1,로 결정할 수 있고 제 2 임계값보다 작은 경우에는 전압 환산 값이 0V, 즉 로직 0,으로 결정할 수 있다. 또한 프로세서(110)는 제 1 임계값과 제 2 임계값 사이에 입력 데이터가 대응하는 경우에는 2.5 V(중간값)로 결정할 수 있다.

두 개의 임계값은 반드시 동시에 이용될 필요가 없다. 예를 들어 내부의 제 1 출력 데이터가 로직 0인 경우에는 입력 데이터가 제 2 임계값보다 큰지 작은지로 제 2 출력 데이터가 로직 1(큰 경우)인지 0(작은 경우)인지를 결정할 수 있다. 또는 제 1 출력 데이터가 로직 1 인 경우에는 제 1 임계값보다 큰지 작은지로 제 2 출력 데이터가 로직 1(큰 경우) 인지 0(작은 경우)인지를 결정할 수 있다.

프로세서(110) 내부에서 수행되는 프로그램 코드의 출력 데이터와 로직 값은 반대로 설정될 수도 있고 다양한 변형 예가 또한 존재한다.

프로세서(110)는 아날로그 신호의 입력 데이터가 로직 0이거나 로직 1인 경우(즉 제 1 출력 데이터와 제 2 출력 데이터가 동일)에는 본 스마트 스위치(100) 자신의 제 1 출력 데이터와 동일한 것을 알 수 있어 제 2 스마트 스위치(100)의 제 2 출력 데이터를 제 1 출력 데이터와 같은 것으로 결정할 수 있다. 만일 입력 데이터가 중간값인 경우에는 제 2 출력 데이터는 자신의 제 1 출력 데이터와 다른 것을 프로세서(110)가 알 수 있고 이에 따라 제 2 출력 데이터를 결정할 수 있다.

또한 프로세서(110)는 자신의 제 1 출력 데이터(제 1 스마트 스위치(100)에서의 스위칭 설정 상태)와 제 1 입력 포트(113)를 통해 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 전원 기기(200)의 제어 상태를 나타내는 1 비트의 제어 상태 데이터를 결정한다. 제어 상태 데이터는 제 2 출력 포트(117)를 통해 출력되고 이에 따라 LED(130)가 발광 되거나 발광 되지 않을 수 있다. 그리고 프로세서(110)는 제어 상태 데이터에 따라 전원 기기(200)에 제공되는 전원의 온/오프를 제어한다.

한 예로서 프로세서(110)는 도 1의 형태와 유사하게, 제 1 출력 데이터와 디지털로 변환을 통해 결정되는 제 2 출력 데이터가 동일한 경우에 전원 기기(200)가 온 되도록 전원 기기(200)에 공급하는 전원의 릴레이 등을 제어한다. 또한 프로세서(110)는 LED(130)를 발광하도록 제 2 출력 포트(117)를 통해 제어 상태 데이터(예를 들어 로직 1)를 출력한다. 만일 제 1 출력 데이터와 제 2 출력 데이터가 다른 경우에는 전원 기기(200)가 오프 되도록 릴레이를 제어하고 LED(130)를 발광되지 않도록 제어 상태 데이터(예를 들어 로직 0)를 출력한다.

다른 한 예로서 프로세서(110)는 제 2 스마트 스위치(100)와 스위칭 설정 상태를 서로 일치하도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우 프로세서(110)는 제 2 출력 데이터의 변경(예를 들어 0V(이전 값) --> 2.5 V(변경값), 5V(이전값) --> 2.5 V(변경값) 등)에 따라 내부의 스위칭 설정 상태 또는 제 1 출력 데이터를 상대편의 제 2 출력 데이터와 동일하게 변경하고 이를 제 1 출력 포트(111)로 출력한다. 이 예는 각각의 스마트 스위치(100)의 제 2 입력 포트(115)를 통한 사용자 입력에 의해서 직접 전원 기기(200)를 제어할 수 있는 경우이다. 그리고 프로세서(110)는 스위칭 설정 상태를 제 2 출력 포트(117)를 통해 출력한다. 따라서 두 개의 스마트 스위치(100)는 서로 스위칭 설정 상태를 일치하도록 구성하여 두 개의 스마트 스위치(100) 각각에 의해 하나의 전원 기기(200)를 제어할 수 있도록 한다.

이러한 여러 예를 통해서 두 개의 스마트 스위치(100)는 단일 신호 라인을 활용하여 각 스마트 스위치(100)의 상태를 공유 가능하도록 하고 공유에 따라 반영되는 전원 기기(200)의 제어 상태를 LED(130)를 통해 출력할 수 있도록 한다.

또한 프로세서(110)는 프로그램 코드를 이용하여 포트들을 제어하고 상태 공유가 가능한데 마스터나 슬래이브의 구분없이 동일한 프로그램 코드를 이용하여 제 1 스마트 스위치(100) 및 제 2 스마트 스위치(200)에서의 제어가 이루어지도록 한다.

이상의 도 4에서는 두 개의 스마트 스위치(100)가 하나의 신호 라인을 공유하는 예를 도시하였다. 이에 국한될 필요는 없으며 3 개 이상의 스마트 스위치(100)가 하나의 신호 라인을 공유할 수도 있다. 예를 들어 3개의 스마트 스위치(100)가 하나의 전원 기기를 제어하는 경우라면 스마트 스위치(100)의 프로세서는 3개의 임계값(1 V, 2.5 V, 4 V 등)을 이용하여 다른 두 개의 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태(자신을 포함해서 8가지 케이스)를 알 수 있다. 그리고 스마트 스위치(100)는 다른 두 개의 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태와 자신의 스마트 스위치(100)의 스위칭 설정 상태에 따라 하나의 전원 기기(200)를 제어(예를 들어 모두 0 V 또는 모두 5 V인 경우에 온, 그렇지 않은 경우에 오프)할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 스마트 스위치
110 : 프로세서
111 : 제 1 출력 포트 113 : 제 1 입력 포트
115 : 제 2 입력 포트 117 : 제 2 출력 포트
119 : ADC
120 : 버튼 130 : LED
140 : 그라운드 150 : 공유 단자
160 : 제 1 저항 170 : 제 2 저항
180 : 제 3 저항
200 : 전원 기기

Claims (5)

1. 아날로그의 제 1 입력 포트 및 디지털의 제 1 출력 포트를 구비한 프로세서; 및
   상기 제 1 출력 포트 및 공유 단자의 신호 라인에 연결되는 제 1 저항;을 포함하며,
   상기 제 1 입력 포트는 상기 신호 라인에 연결되는,
   스마트 스위치.
2. 제1항에 있어서,
   기준 전압을 설정하기 위한 그라운드(Gnd); 및
   상기 신호 라인 및 상기 그라운드에 연결된 제 2 저항;을 더 포함하며,
   상기 프로세서는 상기 제 1 출력 포트를 통해 출력되는 제 1 출력 데이터와 상기 제 1 입력 포트로부터 디지털로 변환된 입력 데이터를 이용하여 상기 공유 단자를 통해 연결된 스위치로부터 출력된 제 2 출력 데이터를 결정하는,
   스마트 스위치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는 사용자로부터 상기 제 1 출력 데이터의 변경을 유도하는 입력을 수신하기 위한 제 2 입력 포트를 더 구비하고,
   상기 프로세서는 상기 제 2 입력 포트를 통한 입력에 따라 상기 제 1 출력 데이터를 변경하고 변경된 제 1 출력 데이터를 나타내는 신호를 상기 제 1 출력 포트를 통해 출력하는,
   스마트 스위치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 스마트 스위치에 의해서 제어되는 기기의 제어 상태를 출력하기 위한 제 2 출력 포트를 더 구비하고,
   상기 프로세서는 상기 제 1 출력 포트를 통해 출력되는 제 1 출력 데이터와 디지털로 변환된 상기 입력 데이터를 이용하여 상기 제 2 출력 포트로 출력될 제어 상태 데이터를 결정하는,
   스마트 스위치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 제 1 입력 포트로부터의 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위한 ADC(Analog Digital Converter)를 더 구비하고,
   상기 프로세서는 상기 ADC를 통해 디지털로 변환된 상기 입력 데이터를 이용하여 상기 제 1 출력 데이터를 변경하고 변경된 제 1 출력 데이터를 상기 제 1 출력 포트로 출력하는,
   스마트 스위치.

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