KR20200017128A - 무선통신으로 열리는 도아 개폐장치 - Google Patents

Abstract

개폐장치를 무선통신을 이용하여 열 수 있도록 하는 장치로 무선통신에서 비화 할때 사용되는 암호화 키를 이용하여 사용자가 비밀번호를 들록 할 필요가 없게 하며, 무선네트워크를 이용하여 열 수 있도록 함으로 스마트 폰 등을 분실한 경우도 대비한다.
자체에 물리적인 열쇠 구멍, 손잡이를 없애 저가로 사용 가능하도록 하며, 밧데리 방전 전에 사용자가 밧데리가 방전된 상황을 확실히 인지하도록 하여 외부에서 밧데리를 연결하는 장치도 가지지 않으면서도 무선으로도 편리하게 열 수 있는 개폐장치이다.
여기에 더하여 도어를 외력으로 부터 더욱 튼튼하고 안전하게 잠금 상태를 유지하기 위해 슬레이브 개폐 장치를 마스터 개폐장치에 연결할 수 있도록 하였다.

Description

무선통신으로 열리는 도아 개폐장치{ Door lock device opening through wireless communication}

본 발명은 무선통신을 사용하는 개폐장치에 관한 것으로 물리적 열쇠, 비밀번호 입력장치, 손잡이, 비밀번호 자체를 가지지 않는 개폐장치에 관한 것이다.

본 발명의 개폐장치의 호스트인 서버를 가지고 있는 장치 즉 스마트 폰이나 중앙의 관리서버등에 본 개폐장치를 등록하고 이들과 무선으로 개폐장치를 열 수 있는 무선통신을 가진 개폐장치에 관한 기술 등을 포함하고 있다

개폐장치를 무선통신을 이용하여 열 수 있도록 하는 장치로 사용자가 비밀번호를 부가하지 않으며, 자체에 물리적인 열쇠 구멍, 손잡이를 갖지 않으며, 밧데리 방전 시 외부에서 밧데리를 연결하는 장치도 가지지 않고, 슬레이브 개폐 장치를 연결할 수 있도록 하여 안전하고 편리한 개폐장치를 만들 수 있게한다.

본 발명의 무선개폐 장치가 잠겨져 있을 때 여는 동작의 시도는 먼저 장치에 연결되는 정전기 스위치를 터치하면서 시작한다. 이 터치 스위치는 개폐장치는 같은 도아에 있는 손잡이를 이용할 수도 있다. 혹 열 수 있는 장치인 스마트 폰 등을 가지고 있지 않은 경우 네트워크를 이용할 수 있게 한다. 사용자로 하여금 밧데리가 방전된 상황을 확실히 인지시키며 최후의 수단으로 완전 방전 전에 개폐장치를 열어 놓는다.

세상의 모든 집에는 최소한 1개 이상의 도아 개폐장치가 사용되고 있다. 최근 디지탈 도아 록이 많이 보급되고 사용되고 있으나 현재 설치되어 있는 기계식 잠금 장치를 떼어내고 새로 설치하는 것은 사실은 귀찮고 또 일반인들이 하기는 너무 번거롭다. 본 발명은 현재의 기계식 장치를 두고도 디지탈 도아록 보다 더 편하게 사람들이 이용하되록 한다.

도 1은 본원 마스터 개폐장치를 기능별로 그린 블록도 이다.
도 2는 본원 슬레이브 개폐장치를 기능별로 그린 블록도 이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 무선으로 동작하는 개폐장치에 관한 것으로 기본적으로 기존에 사용하는 도아에 구멍을 뚫는 등의 변형을 가하지 않고 추가로 장착하며, 터치에 의하여 자동으로 개폐장치를 열거나 잠그기 위한 목적으로 고안되었다.

그리고 물리적 열쇠, 손잡이 등을 자체에 가지고 있지 않게 하여 기구적으로도 최대한 간단하게 만들 수 있도록 하였다.

본 발명은 무선 개폐장치임으로 그 장치의 열쇠에 대하여서 도 언급하여야 할 것이다. 도 3에는 일반적으로 본 발명의 개폐장치를 여는 방법을 개략적으로 도시한 것으로 열쇠의 역할을 하는 장치는 스마트 폰(300)이며 상기 스마트 폰(300)내부에 어플리케이션으로 개폐앱(310)이 설치 되어 스마트 폰(300) 내부 여러 장치를 이용하여 본 발명의 무선 개폐장치를 조작할 수 있다.

스마트 폰(300)의 무선장치로는 와이파이, 블루투스, 이동통신망 등을 사용하고 있다. 본 발명의 무선통신부(176)가 다른 방식의 무선통신을 사용하게 될 경우 스마트 폰(300)과 본발명의 개폐장치를 중계하는 게이트웨이(200)가 필요하게 도니다. 본 발명에서 상기 게이트웨이(200)는 장거리 무선 통신 방식인 LPWA(Low power wide area)인 LoRa, Sigfox, NB-IoT, LTE-M 등의 무선 방식을 채용하는 것으로 한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 자신만의 고유 식별 번호를 가지고 있다.

상기 고유 식별번호는 열쇠 역할을 수행하는 상기 스마트 폰(300)에 등록이 되어야 한다. 대부분의 무선통신에서 모든 데이타 통신를 암호화하는 것이 기본이며 이를 위해 암호키를 생성하도록 되어 있다.

본 발명의 개폐장치(100)도 등록시 또는 조인 과정에서 주고받는 데이타를 암호화할 수 있는 암호키를 갖는다. 이 암호키는 열쇠에 해당하는 스마트 폰(300)에도 같은 암호키를 갖음으로 서로 주고받는 정보를 분석하고 실행할 수 있다.

그리고 이 암호키는 일반 사용자가 알 수 있지 않게 되어 있다.

본 발명의 개폐장치(100)는 사용자가 정전기 스위치(110)를 터치하면 제어부(170)에 있는 마이크로 콘트롤러(175)가 이를 인식하여 자기가 가지고 있는 자신의 고유 식별번호를 암호키로 암호화 하여 무선 통신부(176)을 통하여 송신한다. 이 무선정보는 게이트웨이(200)가 있는 경우 게이트웨이를 통해서 스마트 폰(300)의 개폐앱(310)으로 전달된다. 상기 개폐앱(310)은 자기가 가지고 있는 암호키를 이용하여 데이터를 분석하고 상기 개폐장치의 고유 식별번호를 추출한다. 그리고 추출한 고유 식별번호가 자신에게 등록되어 있는지를 확인하여 등록된 경우 이 고유식별번호를 다시 자신이 가지고 있는 암호키를 사용하여 무선으로 응답하여 준다. 이때 변별력을 가지기 위하여 약속된 방식에 따라 고유식별번호를 조작할 수도 있다.

본 발명의 개폐장치(100)는 일정시간 응답을 기다려 무선통신부(176)을 통하여 접수된 정보를 마이크로콘트롤러(175)가 또 자신의 암호키로 분석하여 자신의 고유식별번호를 추출하여 자신이 보관하고 있는 고유식별번호와 같은 경우 액츄에이터 구동부(177)를 구동하여 개폐장치를 열도록 한다. 약속된 방식에 따라 고유식별번호를 조작한 경우도 그 조작 방식을 역으로 풀어서 고유식별번호를 알아낸다.

따라서 본 발명의 개폐장치는 비밀번호 자체가 없음으로 사용자가 비밀번호를 입력할 장치도 필요 없고 비밀번호를 지정할 필요도 없게 된다.

본 발명의 개폐장치(100)는 한 개의 정전기 스위치(110)의 터치 인식에 의해 오픈되는 것이며 상기 정전기 스위치(110)가 상기 개폐장치의 본체에 위치하게 되면 도아에 구멍을 뚫어야 될 수 있기 때문에 본 발명은 이를 채택하지 않는다.

따라서 본 발명의 개폐장치(100)는 여러 가지 형태의 정전기 스위치(110)를 연결할 수 있는 정전기 스위치 연결 콘넥터(171)를 갖을 수 있도록 한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 기존에 있는 도아에 추가적으로 장착하여 사용할 수 있도록 하기 때문에 만약 기존이 도아 손잡이(180)가 정전기를 전달할 수 있는 금속으로 되어 있는 경우는 상기 도아 손잡이(180)를 정전기 스위치(110)로 사용할 수 있다.

기존의 도아 손잡이(180)을 정전기 스위치(110)로 사용하려면 상기 도아 손잡이(180)와 제어부(170)의 정전기 스위치 연결 콘넥터(171)를 연결하는 장치가 필요하게 된다. 이를 정전기 스위치 연결선(140)이라 하고 도 4에 개략적인 특징을 도시하였다. 상기 정전기 스위치 연결선(140)에는 제어부(170)와 연결시켜주는 정전기 스위치 연결선 콘넥터(141)가 있으며 도아 손잡이(180)와 접촉하는 금속체를 가지며 탈부착이 가능한 구조를 가지는 연결링(143)이 있고 두 끝단을 이어주는 정전기 통로(142)가 있다.

그러나 도아 자체가 금속체로 되어 있는 경우에는 기존의 도아 손잡이(180)를 정전기 스위치(110)으로 사용하기가 어렵다.

이런 경우 본 발명의 개폐장치(100)는 얇은 시트로 만들어져 도아와 그 도아 프레임 사이의 공간을 통하여 도어의 바깥 면에 붙일 수 있고 제어부(170)와 연결 가능한 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)를 제공한다.

도 5에 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)의 특징을 도시하였다.

상기 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)는 FPCB(flexible printed circuit board)와 같이 정전기 스위치 터치부(113) 등을 비롯한 필요한 장치를 얇은 금속 패턴으로 만들어서 이를 2장의 절연쉬트(112)로 앞면 뒤면을 모두 붙여서 외부 형태에 따라 잘 휘어지며 틈새를 잘 통과할 수 있게 한다.

단 외부와 접촉이 필요한 부분은 절연쉬트(112)에서 외부로 노출시켜 효율을 높인다. 또한 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)도 제어부(170)와 정전기 통로(142)와 같은 전기선이 필요하며 이를 위해 정전기 스위치 연결선 콘넥터(141)를 갖는다. 그리고 상기 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)는 뒷면에 도아 면에 붙일 수 있는 테입(114)을 가지고 있다.

또한 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)는 도아에 구멍을 낼 필요도 없으며 그 면적의 크기도 민감하지도 않기 때문 본 특허는 외부 전원 연결 장치(210)를 같은 쉬트 타입의 정전기 스위치(111)에 만들어 놓을 수 있게한다.

상기 외부 전원 연결 장치(210)를 상기 스마트 폰(300)에서 충전용으로 사용하는 콘넥터의 상대 콘넥터를 사용하게 되면 별도의 외부 밧데리를 사용하지 않는 편리함을 가지게 된다.

본 발명의 개폐장치(100)는 설치될 도아의 상태에 따라 그 장착 면적 또는 부피에 제한 적일 수 있을 것이다. 본 발명의 개폐장치(100)는 밧데리(130), 액츄에이터(150), 걸쇠(160) 등이 사용 용도에 따라 크기가 변할 수 있다. 따라서 본 발명의 개폐장치(100)는 이들을 전기적으로는 연결하여 있지만 물리적으로 분리시킬 수 있도록 한다. 즉 액츄에이터(150)와 걸쇠(160)가 물리적으로 하나로 되어 도아 상에 설치되고 전기적으로 연결 되게 한다. 밧데리(130)도 필요에 따라 분리 가능하도록 콘넥터로 처리할 수 있도록 한다. 도 7에 분리형 개폐장치(100)의 일 예를 그려 놓았다.

본 발명의 개폐장치(100)는 여러 타입의 도아에 설치하고자 한다. 즉 보통의 힌지에 붙어서 스윙하는 타입뿐 아니라 미닫이 타입의 도아에도 적용되어야 한다. 이를 위해 본 발명의 개폐장치(100)에 있는 액츄에이터(150)는 걸쇠(160)가 왕복 원운동(161)을 할 수 있게 하거나 왕복 직선운동(162)를 할 수 있도록 하여야 한다. 상기 액츄에이터(150)는 모터이어야 하며 운동방식에 따라 사용 기어 또는 모터의 위치를 설정한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 밧데리(130)의 전원으로 동작을 한다.

상기 밧데리(130)는 모든 개폐장치(100)의 동작에 관여함으로 상기 밧데리(130)가 완전 방전되면 개폐가 불가능하며 더군다나 잠겨진 상태에서는 곤란한 상황에 처할 수도 있다. 따라서 본 발명의 개폐장치(100)는 제어부(170)가 밧데리(130) 잔량을 점검하여 남아 있는 잔량에 따라 정전기 스위치(110)의 인식 시간을 다르게 할 수 있다. 즉 밧데리(130) 잔량이 예를 들어 한 20% 남아 있으면 1초 동안 정전기 스위치(110)를 눌러야 오픈을 하며 한 10% 남아 있으면 5초 동안 정전기 스위치(110)를 눌러야 오픈을 하도록 하여 사용자에게 밧데리(130) 잔량이 별로 없다는 충분한 경고를 주어 충전 또는 교환을 강요토록 한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 잠금 동작을 시키도록 하는 잠금 스위치(120)를 가지고 있도록 한다. 즉 사용자가 도아를 통해 나가면서 본 발명의 개폐장치(100)를 잠그기를 원하면 상기 잠금 스위치(120)를 누르고 이를 제어부(170)가 감지하여 일정 시간 후에 잠금을 행하도록 한다.

본 발명의 개폐장치(100)에서 사용되는 무선통신의 방식은 스마트 폰(300)에서 제공하지 않는 무선통신 방식일 수도 있다. 즉 장거리 사물인터넷에서 사용하는 LoRa, NB-IoT, LTE-M, Sigfox, 등 등일 수 있으며 이런 경우 게이트웨이(200)가 있어야 한다. 즉 상기 게이트웨이(200)는 스마트 폰(300)과 연결된 상태에서 개폐장치(100)와의 정보를 전달한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 집 또는 사무실을 지키는 역할을 하며 그 중심에 마이크로 콘트롤러(175)가 있다. 일반적으로 3 볼트 정도에서 동작하는 이 디바이스는 전기적 쇼크가 일어나면 오동작을 할 수 있다. 따라서 외부에서 전기적인 충격이 가하여 질수 있는 정전기 스위치 인터페이스(172)와 밧데리 측정 인터페이스(174)에는 과전압, 과전류, 서지업서버 등의 회로를 추가하여 신뢰성을 높이도록 한다.

본 발명의 개폐장치(100)는 오픈 동작 중이나 잠금 동작 중에 걸쇠(160)가 완전히 잠겼는지 또는 완전히 열렸는지를 감지하는 센서를 가지고 있지 않는다. 이는 기계적으로 단순하고 작게 만들기 위함이다. 본 발명의 개폐장치(100)는 제어부(170) 내의 구동부(178)에 모터 드라이버용 소자를 사용하는데 이 소자의 전류소모를 오픈 동작 중이나 잠금 동작 중에 계속 감시하다가 전류가 갑자기 커지는 즉 모터가 록킹되는 것을 감지하여 동작이 완료되었음을 인식하도록 한다.

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본 발명의 개폐장치(100)는 또 다른 타입의 개폐장치(101)를 제공하는 것을 특징으로 한다. 이 타입의 기능 블록도를 도 2에 도시였으며 특징적으로 정전기 스위치(110)을 가지고 있지 않다. 즉 정전기 스위치(110)을 가지고 있는 개폐장치를 마스터 개폐장치(100)이라 하고 정전기 스위치(110)을 가지고 있지 않으면 슬레이브 개폐장치(101)이라 한다. 도 6에 마스터 및 슬레이브 개폐장치가 도아 내측에 설치된 일 예를 보여준다.

상기 슬레이브 개폐장치(101)는 마스터 개폐장치(100)와 유선 통신으로 연결되어 있다. 예를 들어 I2C, RS232C 등의 방식이다. 상기 슬레이브 개폐장치(101)는 마스터 개폐장치(100)의 열고 닫는 동작을 그대로 따라하도록 프로그램 되어있다.

상기 슬레이브 개폐장치(101)는 상당한 힘이 도아에 가해질 때 잘 견디게 하는 역할을 한다.

100 : 무선 도아 개폐장치
101 : 슬레이브 도아 개폐장치
103 : 마스터 슬레이브 사이의 통신 선로
110 : 정전기 스위치
111 : 쉬트 타입 정전기 스위치
112 : 절연쉬트
113 : 정전기 스위치 터치부
114 : 테이프
120 : 잠금 스위치
130 : 밧데리
140 : 정전기 스위치 연결선
141 : 정전기 스위치 연결선 콘넥터
142 : 정전기 통로
143 : 기존 도아 손잡이 연결 링
150 : 액추에이터
160 : 걸쇠(latch)
161 : 원운동 걸쇠
162 : 직선운동 걸쇠
163 : 분리된 액츄에이터와 걸쇠
164 : 분리된 마스터 개폐장치의 제어부
165 : 구동 전선
170 : 개폐장치 제어부
171 : 정전기 스위치 연결 콘넥터
172 : 정전기 스위치 인터페이스
173 : 잠금 스위치
174 : 밧데리 측정 인터페이스
175 : 마이크로 콘트롤러
176 : 무선 통신부
177 : 액츄에이터 구동부
178 : 유선 통신부
179 : 슬레이브 개폐장치 제어부
180 : 기존의 도아 손잡이
190 : 시트형 정전기 스위치
200 : 게이트웨이
210 : 외부 전원 연결 장치
300 : 스마트 폰
310 : 어플리케이션 (개폐앱)

Claims (20)

1. 여러 종류의 문에 부착할 수 있는 하나의 몸체로 이루어진 도아 개폐장치로 물리적으로 열쇠구멍, 손잡이(레버), 비밀번호 입력장치 등을 자체적으로 가지고 있지 않으며 상기 개폐장치가 잠겨져 있을 경우 정전기 터치 스위치에 의해 상기 개폐장치의 오픈 동작이 시작되며 채택된 무선통신에 의해서 문을 여는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
2. 상기 1항에 있어서,
   여러 타입의 정전기 터치 스위치를 선택하여 접속할 수 있도록 하는 정전기 스위치 연결 콘넥터를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
3. 상기 1항에 있어서,
   정전기 터치 스위치가 같은 도아에 있는 도아 손잡이인 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
4. 상기 3항에 있어서,
   상기 도아 손잡이와 정전기 스위치 연결 콘넥터 사이를 정전기가 통하는 정전기 스위치 연결선이 있는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
5. 상기 4항에 있어서,
   상기 정전기 스위치 연결선의 한쪽은 정전기 스위치 연결 콘넥터에 연결할 수 있는 상대 콘넥타이며, 다른 끝단은 도아 손잡이에 연결할 수 있는 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
6. 상기 1항에 있어서,
   정전기 터치 스위치가 도아와 도아 프레임 사이를 통과할 수 있는 쉬트(sheet) 타입의 정전기 스위치인 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치..
7. 상기 5항에 있어서,
   상기 쉬트(sheet) 타입의 정전기 스위치는 외부전원 연결 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
8. 상기 5항에 있어서,
   상기 쉬트(sheet) 타입의 정전기 스위치에는 정전기 스위치 연결선을 연결할 수 있는 콘넥터를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
9. 상기 5항에 있어서,
   상기 쉬트(sheet) 타입의 정전기 스위치의 한쪽 면에는 도아에 붙일 수 있는 테입이 붙어있는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
10. 상기 5항에 있어서,
    상기 쉬트(sheet) 타입의 정전기 스위치의 정전기 스위치 터치부와 외부 전원 연결 접속부의 콘택부는 외부에 직접 도출되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
11. 상기 1항에 있어서,
    액츄에이터와 걸쇠가 하나의 몸체로 제어부와 분리되어 도아에 장착 될 수 있는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
12. 상기 1항에 있어서,
    액츄에이터가 직선운동을 하는 타입과 원운동을 하는 타입이 있는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
13. 상기 1항에 있어서,
    상기 개폐 장치의 제어부가 밧데리의 잔량에 따라 정전기 스위치의 터치 인식 시간을 달리하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
14. 상기 1항에 있어서,
    상기 개폐 장치에는 도어를 잠그는 스위치가 있으며, 상기 잠금 스위치는 눌려진 후 일정 시간이 지나면 제어부가 잠그는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
15. 상기 1항에 있어서,
    상기 개폐 장치의 무선통신부는 스마트폰과 연결되어 있는 게이트웨이와 통신을 하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
16. 상기 1항에 있어서,
    개폐장치의 제어부에 있는 정전기 스위치 인터페이스와 밧데리 측정 인터페이스에는 과전압, 과전류, 서지업서버 등의 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
17. 상기 1항에 있어서,
    개폐장치의 오픈 또는 잠금 동작 중 제어부에 있는 액츄에이터 구동부에서 과전류를 감지하여 오픈 또는 잠금의 동작이 완료되었음을 감지하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
18. 여러 종류의 문에 부착할 수 있는 하나의 몸체로 이루어진 개폐장치로 물리적으로 열쇠구멍, 손잡이(레버), 비밀번호 입력장치 등을 자체적으로 가지고 있지 않으며 유선 통신부치를 통하여 수신되는 정보에 의해서 수동적(passive)으로 개폐동작을 따라 하는 것을 특징으로 하는 도아 개폐 장치.
19. 여러 종류의 문에 부착할 수 있는 개폐장치로 무선통신에 의해서 잠금해제 동작 이뤄지는 상기 개폐장치에서 내부의 제어부 어디에도 상기 개폐장치의 소유자 또는 그 사용자가 입력할 수 있는 비밀번호를 가지고 있지 않은 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.
20. 상기 7항에 있어서,
    외부전원 연결 장치가 스마트 폰의 충전 콘넥터에 맞는 상대 콘넥터를 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 도아 개폐 장치.

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