KR20220054965A - 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법 - Google Patents

다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 온도, 습도, 가스 누출, 화재, 연기, 유해가스 등을 감지하기 위한 매우 다양한 복수의 감지 센서들을 하나의 디바이스에 통합하여 다중 복합 센서 디바이스를 구성하고, 상기 복수의 감지 센서에 대한 전류 공급을 공통의 단자를 통해서 공급함과 동시에 복수의 서로 다른 감지 센서들로부터 측정되는 신호를 공통의 단자를 통해서 출력할 수 있도록 하여, 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구조를 단순화함과 동시에 다양한 감지 기능을 제공할 수 있도록 하는 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 관한 것이다.

Description

다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법{DEVICE OF INTEGRATING MULTIPLE COMPOSITE SENSORS AND METHOD FOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도, 습도, 가스 누출, 화재, 연기, 유해가스 등을 감지하기 위한 매우 다양한 복수의 감지 센서들을 하나의 디바이스에 통합하여 다중 복합 센서 디바이스를 구성하고, 상기 복수의 감지 센서에 대한 전류 공급을 공통의 단자를 통해서 공급함과 동시에 복수의 서로 다른 감지 센서들로부터 측정되는 신호를 공통의 단자를 통해서 출력할 수 있도록 하여, 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구조를 단순화함과 동시에 다양한 감지 기능을 제공할 수 있도록 하는 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 관한 것이다.
최근 산업기술과 센서 기술이 비약적으로 발전하면서, 유해가스, 가스 누출, 화재, 연기, 온도, 습도 등을 감지하기 위한 다양한 센서가 개발되어 상용화되고 있다.
상기 센서는, 상기 감지한 결과를 전기신호(전압)로 바꾸어 출력하는 장치를 의미하는 것으로, 실내와 다양한 장소에 설치되어 상기 감지한 결과를 중앙의 서버에 전송하도록 구현됨으로써, 상기 각 장소에서의 환경적인 변화를 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템에 주로 적용되어 사용되고 있다.
과거의 센서는, 외부의 환경요소인 온도, 습도 등을 감지하는 것에 주로 이용되었으나, 최근에는 다양한 장소에 설치되어 화재 등의 재난, 다양한 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds) 등과 같은 유해가스의 발생 등을 감지하는 것과 같이 그 용도가 점점 확장되고 있다.
이러한 센서는, 센싱방식에 따라 전기화학(electro chemical)식, 접촉연소(catalytic)식, 광학(photoionization)식, 반도체식 센서로 구분되나, 최근에는 제작의 용이성이나 경제성 및 내구성의 강점을 가지는 반도체식 센서가 주로 이용되고 있다.
그러나 종래의 센서는, 단일 센서로써 감지대상(즉, 온도, 습도, 유해가스 등)이나 용도에 따라 선택되어 개별적으로 각각 설치되기 때문에, 복수의 센서를 설치하기 위한 비용이 많이 소모될 뿐만 아니라, 상기 센서의 동작을 위한 전류를 공급하거나 상기 센서로부터 출력되는 신호를 송수신하기 위한 배선이 매우 복잡해지는 문제점이 있다. 또한 상기 종래의 센서는, 그 크기가 중대형일 뿐만 아니라 신호처리를 위한 온-칩(on-chip)화가 매우 어렵고 소모 전력도 높은 한계가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는, 복수의 센서를 하나의 모듈에 통합한 복합 센서 모듈이 개발되어 상용화되고 있다.
그러나 종래의 복합 센서 모듈은, 단순히 하나의 모듈에 다수의 센서를 탑재한 것으로, 각 센서를 동작하기 위한 전류를 공급하는 전원 단자나, 상기 각 센서의 신호를 출력하기 위한 출력 단자는 상기 각 센서별로 개별적이고 독립적으로 구성된다. 따라서 종래의 복합 센서 모듈은, 상기 각 전원 단자와 상기 출력 단자를 상기 각 센서와 연결하기 위한 배선 구조가 매우 복잡하고, 상기 복합 센서 모듈의 규모가 매우 커질 뿐만 아니라 비용 또한 높아지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은, 온도, 습도, 가스 누출, 화재, 연기, 유해가스 등을 감지하기 위한 매우 다양한 복수의 감지 센서들을 하나의 디바이스에 통합하여 다중 복합 센서 디바이스를 구현하고, 상기 각 센서의 동작에 필요한 전류를 공급하기 위한 전류 입력 단자와, 상기 각 센서로부터 측정된 각 전압신호를 출력하기 위한 전압 출력 단자를 상기 복수의 감지 센서가 서로 공유하도록 함으로써, 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구조를 단순화함과 동시에 다양한 감지 기능을 제공할 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다.
이때, 본 발명은, 상기 전압 출력 단자를 복수의 감지 센서들이 공유할 수 있도록 상기 서로 다른 복수의 감지 센서들의 출력 전압을 시분할하여 출력하거나, 또는 상기 서로 다른 복수의 감시 센서들의 전압신호를 하나로 믹싱하여 출력하는 것을 포함한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제1665828호(2016.10.06.)는 복합형 단일 화재감지 센서에 관한 것으로, 기판 상에 형성되는 인듐 주석 산화물 박막의 고체 표면의 산소 기체 흡착정도에 따른 전기전도도 변화를 이용하여 화재에 의해 발생하는 연기, 자외광과 온도를 동시에 감지할 수 있도록 하는 복합형 단일 화재감지 센서에 관한 것이다.
즉, 상기 선행기술은, 스크린 인쇄법을 통해 기판 상에 인듐 주석 산화물 박막을 인쇄하여, 상기 인듐 주석 산화물 박막에 대한 산소기체의 흡착정도에 따라 연기, 자외광 및 온도를 감지할 수 있도록 하는 것으로, 본 발명에서 제안하고 있는 복수의 다양한 센서를 하나의 디바이스로 통합하여 구현하는 것도 아니며, 상기 복수의 센서의 동작을 위한 전류 입력 단자와, 상기 각 센서로부터 출력되는 전압신호를 출력하기 위한 전압 출력 단자를 상기 복수의 센서가 상호 공유하도록 함으로써, 상기 디바이스의 구조를 단순화하고, 상기 공유한 전압 출력 단자를 통해 서로 다른 센서의 전압을 시분할하여 출력하거나, 믹싱하는 출력하는 방법 또한 전혀 기재하고 있지 않아 본 발명과 상기 선행기술은 현저한 차이점이 있다.
또한 한국공개특허 제2020-0077349호(2020.06.30.)는, 무선 복합센서 모듈에 관한 것으로, 온도감지센서, 가스감지 센서, 연기감지 센서, 인체감지 센서를 하나의 센서부에 구성하고, 상기 각 센서에서 감지한 값을 토대로 이상여부를 감지하여, 이에 대한 알림메시지를 사용자 단말기 또는 기관서버에 무선으로 전달하는 무선 복합센서 모듈에 관한 것이다.
즉, 상기 선행기술은 단순히 다수의 센서를 포함하여 구성한 무선 복합센서 모듈에 관한 것으로, 상기 다수의 센서에 전류를 공급하거나, 각 센서에서 출력되는 신호를 전송하는 방법에 대해서는 전혀 기재하고 있지 않다.
반면에 본 발명은, 복수의 감지 센서를 하나의 디바이스에 통합하여 구현하고, 상기 각 감지 센서로부터 출력되는 전압신호를 시분할하여 출력하거나, 또는 서로 다른 센서들의 전압신호를 하나로 믹싱하여 출력하도록 함으로써, 하나의 전압 출력 단자를 통해서도 다수의 센서들에 의한 측정된 결과를 출력할 수 있도록 하는 것으로, 상기 선행기술은 이러한 본 발명의 기술적 특징을 기재하거나 시사 혹은 아무런 암시도 없음이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 온도, 습도, 가스 누출, 화재, 연기, 유해가스 등을 감지하기 위한 복수의 감지 센서를 하나의 디바이스에 통합하여 하나의 다중 복합 센서 디바이스로 구현함으로써, 하나의 다중 복합 센서 디바이스를 통해 다양한 감지 기능을 제공할 수 있도록 하는 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 각 감지 센서의 동작을 위한 전류를 공급하기 위한 하나의 전류 입력 단자와, 상기 각 감지 센서별로 측정한 전압신호를 출력하기 위한 하나의 전압 출력 단자를 상기 각 감지 센서에서 공유할 수 있도록 상기 다중 복합 센서 디바이스를 구성함으로써, 상기 다중 복합 센서의 구조를 단순화할 수 있도록 하는 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 복수의 감지 센서별로 측정한 전압신호를 시분할하여 출력함으로써, 상기 복수의 감지 센서가 상기 전압 출력 단자를 공유할 수 있도록 하는 구조의 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 복수의 감지 센서별 전압신호를 믹싱하여 복합신호로 출력함으로써, 상기 복수의 감지 센서가 상기 전압 출력 단자를 공유할 수 있도록 하는 구조의 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 시분할 또는 상기 믹싱을 통해 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 모니터링 서버로 제공함으로써, 상기 다중 복합 센서 디바이스가 설치된 장소에서의 화재, 가스 누출, 유해가스의 발생, 온도나 습도의 변화 등을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스는, 복수의 감지 센서, 상기 각 감지 센서로 전류를 공급하기 위한 전류를 입력받는 전류 입력 단자 및 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자를 포함하며, 상기 전류 입력 단자 및 전압 출력 단자를 상기 복수의 감지 센서가 상호 공유하도록 하여, 상기 전류의 공급과 상기 전압신호의 출력을 상기 복수의 감지 센서에 대해서 공통으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스는, 상기 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 전압 출력 단자를 통해 상기 각 전압신호를 연속하여 순차적으로 출력하는 시분할 출력부를 더 포함하며, 상기 출력한 전압신호는, 상기 시분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스는, 상기 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호를 믹싱하여, 혼합신호를 생성하고, 상기 생성한 혼합신호를 상기 전압 출력 단자를 통해 출력하는 믹싱부를 더 포함하며, 상기 믹싱은, 상기 각 전압신호를 합산함으로써, 수행되고, 상기 혼합신호로 믹싱된 각 전압신호는, 주파수 분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스는, 상기 전류 입력 단자를 통해 입력받은 전류를 상기 각 감지 센서의 동작에 필요한 직류 전류로 변환하여 공급하는 전류 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전류 공급부는, 그라운드 단자를 통해 공통모드 전류를 측정하여, 상기 입력받은 전류에 상기 측정한 공통모드 전류를 차감함으로써, 상기 공통모드 전류에 의해 상기 입력받은 전류에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호가 상기 노이즈로 인해 영향을 받는 것을 방지하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은, 복수의 감지 센서를 구성하는 감지 센서 구성 단계, 상기 구성한 각 감지 센서로 전류를 공급하기 위한 전류를 입력받는 전류 입력 단자를 구성하는 전류 입력 단자 구성 단계 및 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자를 구성하는 전압 출력 단자 구성 단계를 포함하며, 상기 구성한 전류 입력 단자 및 전압 출력 단자를 상기 구성한 복수의 감지 센서가 상호 공유하도록 하여, 상기 전류 공급과 상기 전압신호의 출력을 상기 구성한 복수의 감지 센서에 대해서 공통으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은, 상기 구성한 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 구성한 전압 출력 단자를 통해 상기 각 전압신호를 연속하여 출력하는 시분할 출력부를 구성하는 시분할 출력부 구성 단계를 더 포함하며, 상기 출력한 전압신호는, 상기 시분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은, 상기 구성한 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호를 믹싱하여, 혼합신호를 생성하고, 상기 생성한 혼합신호를 상기 구성한 전압 출력 단자를 통해 출력하는 믹싱부를 구성하는 믹싱부 구성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은, 상기 구성한 전류 입력 단자를 통해 입력받은 전류를 상기 구성한 각 감지 센서의 동작에 필요한 직류 전류로 변환하여 공급하는 전류 공급부를 구성하는 전류 공급부 구성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전류 공급부 구성 단계는, 그라운드 단자를 통해 공통모드 전류를 측정하여, 상기 입력받은 전류에 상기 측정한 공통모드 전류를 차감함으로써, 상기 공통모드 전류에 의해 상기 입력받은 전류에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호가 상기 노이즈로 인해 영향을 받는 것을 방지하도록 상기 전류 공급부를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법은, 복수의 감지 센서를 하나의 디바이스 통합하여 구현하고, 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 시분할하여 출력하거나, 또는 믹싱하여 복합신호로 출력함으로써, 하나의 전압 출력 단자를 통해서도 상기 각 감지 센서별로 측정한 전압을 제공할 수 있도록 하여, 상기 다중 복합 센서 디바이스의 구조를 단순화하고, 제작비용을 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합신호를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스를 구성하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 데이터는 디지털 정보로 해석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 하나의 디바이스에 복수의 센서(110)를 통합함으로써, 구현되며, 상기 복수의 센서(100)에서 측정된 전압신호를 모니터링 서버(200)로 출력하여 제공하는 기능을 수행한다.
여기서 상기 복수의 센서(100)는, 화재센서, 온도센서, 습도센서, 가스누출 감지센서, 이산화탄소, 일산화탄소, 암모니아, 시안화수소, 포름알데히드 등과 같은 유해가스를 각각 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 유해가스 감지센서 등과 같이 감지대상에 따라 매우 다양한 감지 센서를 포함하여 구성된다.
또한 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 기판 상에 상기 복수의 감지 센서(110)를 탑재할 수 있도록 MEMS(micro electro mechanical systems)기반으로 구현되며, 상기 복수의 감지 센서(110)는, 반도체식으로 구현되어 상기 기판에 탑재된다.
다만, 상기 MEMS 기반으로 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)가 구현되는 것이 바람직 하지만, 하나의 디바이스에 복수의 감지 센서(100)를 통합하여 구현할 수 있는 다양한 방법을 통해 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)를 구현할 수 있음은 당연하다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 상기 복수의 감지 센서(110)의 동작에 필요한 전류를 공급하는 하나의 전류 입력 단자(120)와, 상기 각 감지 센서(110)에서 상기 각 감지대상에 따라 연속하여 측정한 측정값인 전압신호를 출력하기 위한 하나의 전압 출력 단자(150)를 상호 공유하도록 구성되며, 상기 복수의 감지 센서(110)가 상기 전압 출력 단자를 공유한 상태에서, 상기 전류의 공급과 상기 전압신호의 출력을 상기 복수의 감지 센서에 대해서 공통으로 수행될 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 복수의 감지 센서(110)를 통합한 디바이스이지만, 전류 입력 단자와 전압 출력 단자를 공유하도록 구성되기 때문에 마치 하나의 센서 디바이스처럼 전류 입력 단자와 전압 출력 단자의 수를 줄일 수 있어, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)의 구조를 단순화하고, 제작비용을 줄일 수 있다.
여기서, 상기 전류 입력 단자를 공유하는 것은, 하나의 전류 입력 단자를 통해 상기 각 복수의 감지 센서(110)로 전류를 공급하는 것을 의미하며, 상기 전압 출력 단자를 공유하는 것은, 상기 서로 다른 복수의 감지 센서(110)에서 연속적으로 측정되는 전압신호를 하나의 전압 출력 단자를 통해 출력하여 상기 모니터링 서버(200)로 제공하는 것을 의미한다. 즉, 상기 전류의 공급과 상기 전압신호의 출력은 상기 각 개별 감지 센서(110)에 대해서 공통으로 수행되는 것이다.
또한 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 상기 복수의 감지 센서(110)가 전압 출력 단자를 공유할 수 있도록, 상기 복수의 감지 센서(110)의 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 전압 출력 단자를 통해 상기 복수의 감지 센서(110)의 각 전압신호를 연속적으로 출력하거나, 상기 복수의 감지 센서(110)의 전압신호를 믹싱하여 하나의 복합신호로 출력한다.
이때, 상기 전압신호에 대한 출력을 시분할하는 것은, 사전에 설정한 주기에 따라 상기 각 감지 센서(110)별 전압신호를 순차적으로 출력함으로써, 수행된다. 예를 들어, 상기 감지 센서(110)가 6개로 구성되고, 상기 사전에 설정한 주기가 0.5초인 경우, 0.5초 마다 상기 6개의 감지 센서(110)에서 출력한 전압신호를 사전에 설정한 순서대로 출력하는 것이다.
또한 상기 복합신호로 출력하는 것은, 상기 각 감시 센서(110)별 전압신호를 모두 믹싱하여, 하나의 복합신호를 생성한 후, 상기 생성한 복합신호를 출력하는 것을 의미한다.
한편, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)의 상세한 구성과, 상기 시분할 또는 상기 믹싱을 통해 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 출력하는 것은 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
또한 상기 모니터링 서버(200)는, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에서 출력되어 제공되는 각 감지센서(110)별 전압신호를 수집하여, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)가 설치된 장소에서의 화재, 가스 누출, 유해가스의 발생, 온도, 습도 변화를 모니터링하여, 관리자 단말(300)로 제공하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 각 감지센서(110)별 전압신호가 상기 시분할을 통해 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)로부터 제공되는 경우에는, 상기 모니터링 서버(200)는, 상기 시분할에 의해 상기 개별 감지센서(110)의 감지대상에 대한 각각의 전압신호를 구분하여, 상기 모니터링을 수행한다.
또한 상기 각 감지센서(110)별 전압신호가 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에서 믹싱되어 혼합신호로 제공되는 경우, 주성분분석(principal component analysis) 또는 다변량 선형 회귀법(multi linear regress)과 같은 주파수 분할 방법을 통해 주파수 분할에 의해 상기 개별 감지센서(110)의 감지대상에 대한 각각의 전압신호를 구분하여, 상기 모니터링을 수행한다.
이때, 상기 모니터링 서버(200)는, 주성분분석을 이용하는 경우, 상기 혼합서버에서 특정 신호의 특징을 주성분으로 하여 상기 혼합신호로부터 각 감지대상에 대한 전압신호를 추출하는 것을 반복함으로써, 상기 혼합신호에 포함된 각각의 전압신호를 구분한다.
또한 상기 모니터링 서버(200)는, 상기 다변량 선형 회귀법을 이용하는 경우, 각 감지대상에 대한 전압신호의 특징을 나타내는 각각의 매트릭스를 상기 혼합신호에 곱하여 개별적인 전압신호를 분리함으로써, 상기 혼합신호에 포함된 각각의 전압신호를 구분한다. 다만 본 발명에서는, 이에 한정하지 않으며, 상기 혼합신호에 포함된 복수의 전압신호를 구분하는 다양한 방법을 이용할 수 있음은 당연하다.
또한 상기 모니터링 서버(200)는, 상기 모니터링한 결과, 화재의 발생, 가스 누출, 유해가스의 발생, 사전에 설정한 임계값 이상으로 변화하는 온도 및 습도 변화를 포함하는 이상징후의 발생이 인식된 경우에는, 이에 대한 모니터링 결과를 관리자 단말(300)로 제공한다.
한편, 도 1에 도시한 데이터베이스(400)는, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에서 제공하는 전압신호를 토대로 모니터링한 결과, 다중 복합 센서 디바이스(100)가 설치된 위치에 대한 위치정보, 상기 수신한 혼합신호에서 각각의 전압신호를 구분하기 위한 알고리즘(예: 주성분분석 알고리즘, 다변량 선형 회귀법에 대한 알고리즘) 등을 저장한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 복수의 감지 센서(110), 상기 복수의 감지 센서(110)의 동작에 필요한 전류를 외부 전원으로 입력받아 공급하기 위한 전류 입력 단자(120), 상기 전류 입력 단자(120)로부터 입력되어 공급되는 전류를 상기 복수의 감지 센서(110)로 공급하는 전류 공급부(130), 상기 복수의 감지 센서(110)에서 측정된 전압신호에 대한 출력을 시분할하여 연속적으로 출력하는 시분할 출력부(140) 및 상기 시분할을 통해 각 감지 센서(110)의 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자(150)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 전류 입력 단자(120)는, 외부의 전원으로부터 전류를 입력받아 전류 공급부(130)를 통해 상기 각 감지 센서(110)의 동작에 필요한 전류를 공급할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
또한 상기 전류 공급부(130)는, 상기 각 감지 센서(110)와 개별적으로 연결된 전류 공급 라인을 통해 상기 입력 받은 전류를 상기 각 감지센서(110)로 공급하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 각 감지 센서(110)는, 상기 감지 센서(110)별 개별적인 전류 입력 단자를 통해 전류를 공급받는 것이 아니라, 상기 전류 입력 단자 하나를 상호 공유하여, 전류를 공급받도록 구성되는 것이다.
또한 상기 전류 공급부(130)는, 상기 전류 입력 단자(120)를 통해 그라운드(GND, ground) 단자와 연결되도록 구성될 수 있으며, 상기 그라운드 단자를 통해 공통모드 전류를 측정하여, 상기 각 감지 센서(110)에 공급할 전류에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 공통모드 전류에 의한 과전류가 상기 감지 센서(110)로 공급되는 것을 방지함과 동시에 상기 노이즈로 인한 부정확한 전압신호가 측정되는 것을 방지한다.
상기 노이즈를 제거하는 것은, 상기 공급할 전류에 대한 전류 신호에 상기 측정한 공통모드 전류에 대한 전류 신호를 차감함으로써 수행되며, 이를 통해 공통모드 신호로 인한 상기 감지 센서(110)의 오동작을 사전에 방지할 수 있다.
또한 상기 전류 공급부(130)는, 상기 전류를 상기 감지 센서(110)별로 지속적으로 공급하는 것이 바람직하다. 다만, 상기 전류 공급부(130)는, 상기 각 감시 센서(110)의 반응속도가 매우 빠른 경우에는, 상기 각 감지 센서(110)에 대한 전류 공급을 시분할하여 공급하도록 구성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 사전에 설정한 주기(예: 1초)마다 상기 각 감지 센서(110)에 전류를 공급하도록 시분할되는 경우, 상기 사전에 설정한 주기마다 상기 각 감지 센서(110)에 대한 전류를 순차적으로 공급하여, 상기 각 감지 센서(110)가 동작할 수 있도록 한다.
또한 상기 감지 센서(110)는, 온도 감지 센서, 습도 감지 센서, 화재 감지 센서, 연기 감지 센서, 가스 누출 감지 센서, 유해가스 감지 센서 등과 같이 매우 다양한 센서로 구성되며, 칩 온 보드(chip on board)방식으로 하나의 디바이스에 통합 구현됨으로써, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)를 구성한다.
또한 상기 감지 센서(110)는, 반도체식으로 제작되어 상기 디바이스에 각각 탑재되며, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)가 설치되는 장소의 환경이나, 해당 다중 복합 센서 디바이스(100)의 용도에 따라 상기 감지 센서(110)를 다양하게 구성하도록 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에 탈착이 가능하도록 구성된다.
또한 상기 시분할 출력부(140)는, 상기 각 감지 센서(110)에서 측정한 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 순차적으로 전압 출력 단자(150)를 통해 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 각 감지 센서(110)의 전압신호를 출력하기 위한 개별적인 전압 출력 단자를 구비하는 것이 아니라, 상기 시분할 출력부(140)를 통해 상기 각 감시 센서(110)가 하나의 상기 전압 출력 단자(150) 상호 공유할 수 있도록 함으로써, 하나의 상기 전압 출력 단자(150)를 통해서도 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 출력하여 제공할 수 있도록 구성되는 것이다.
이때, 상기 시분할 출력부(140)는, 사전에 설정한 주기에 따라 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 연속하여 순차적으로 출력한다. 상기 시분할에 의해 상기 전압신호를 출력하는 것은 도 1을 참조하여 설명하였으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
또한 상기 전압 출력 단자(150)는, 상기 시분할 출력부(140)에서 상기 시분할에 의해 출력되는 각 감지 센서(110)별 전압신호를 출력하는 기능을 수행한다.
상기 시분할에 의해 출력되는 각 감지 센서(110)별 전압신호는, 상기 모니터링 서버(200)로 제공됨은 상술한 바와 같다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스(100)를 설명하도록 한다. 이때, 도 2를 참조하여 설명한 다중 복합 센서 디바이스(100)와 동일한 구성은 동일한 참조부호로 표시하였으며, 동일한 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하였으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합신호를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 도 2를 참조하여 설명한 시분할 출력부(140) 대신에 믹싱부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 믹싱부(160)는, 상기 각 감지 센서(110)에서 측정한 전압신호를 믹싱하여 하나의 복합신호를 생성하고, 상기 생성한 복합신호를 상기 전압 출력 단자(150)를 통해 출력하는 기능을 수행한다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 믹싱부(160)는, 상기 각 감지 센서(110)에서 측정한 전압값에 대한 전압신호를 다음의 [수학식 1]에 따라 합산함으로써, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 믹싱하여, 하나의 복합신호를 생성하고, 상기 생성한 복합신호를 출력한다.
이때, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호는, 각 감지 센서(110)의 감지대상에 따라 서로 다른 주파수를 가지며, 상기 복합신호는, 상기 각 감지 센서(110)별 전압신호를 포함하여 구성된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, Si는 각 감지 센서(110)별 전압신호를 나타내며, S는 상기 생성한 복합신호를 나타낸다.
또한 상기 모니터링 서버(200)는, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)로부터 수신되는 복합신호로부터 주파수 분할에 의해 상기 전압신호를 구분하여, 상기 구분한 전압신호를 이용하여 상기 모니터링을 수행하며, 상기 전압신호를 구분하는 것은 도 1을 참조하여 설명하였음으로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
즉, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 각 감지 센서(110)의 전압신호를 출력하기 위한 개별적인 전압 출력 단자를 구비하는 것이 아니라, 상기 믹싱부(160)에서 상기 각 감지 센서(110)별 전압신호를 믹싱하여 생성한 복합신호를 출력하는 것을 통해, 상기 각 감지 센서(110)가 하나의 전압 출력 단자(150)를 공유할 수 있도록 함으로써, 하나의 상기 전압 출력 단자(150)를 통해서도 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 상기 생성한 복합신호로 출력하여 제공할 수 있도록 구성되는 것이다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 다중 복합 센서 디바이스(100)에 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호에 대한 출력을 시분할하여 상기 각 감지 센서(110)별 전압신호를 연속하여 순차적으로 출력하는 시분할 출력부(140)와, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 믹싱하여 복합신호로 출력하는 믹싱부(160)를 실시예에 따라 각각 구성하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않으며, 상기 시분할 출력부(140), 믹싱부(160) 또는 이들의 조합을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 시분할 출력부(140) 및 믹싱부(160)가 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에 구성되는 경우, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)는, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호에 대한 출력을 시분할하여 출력하거나, 믹싱하여 복합신호로 출력하는 듀얼 모드로 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스를 구성하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 복합 센서 디바이스(100)를 구성하는 절차는 우선, 복수의 감지 센서(110)를 구성하는 감지 센서 구성 단계를 수행한다(S110).
상기 복수의 감지 센서(110)는, 온도센서, 습도센서, 적어도 하나 이상의 유해가스 감지 센서, 가스 누출 감지 센서 및 화재감지 센서를 포함하며, 반도체식으로 제작되어, 기판으로 구성된 하나의 디바이스에 각각 탑재됨은 상술한 바와 같다.
다음으로, 상기 구성한 복수의 감지 센서(110)에 전류를 공급하기 위한 전류를 입력받는 전류 입력 단자(120)를 구성하는 전류 입력 단자 구성 단계를 수행한다(S120).
상기 전류 입력 단자(120)는, 외부 전원으로부터 전류를 입력받아 상기 각 감지 센서(110)에 전류를 공급하기 위해 구성된다.
다음으로, 상기 복수의 감지 센서(110)에서 측정된 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자(150)를 구성하는 전압 출력 단자 구성 단계를 수행한다(S130).
이때, 상기 복수의 감지 센서(110)는, 상기 구성한 전류 입력 단자(120)와 상기 구성한 전압 출력 단자(150)를 상호 공유함으로써, 상기 전류의 공급과 상기 전압신호의 출력을 공통적으로 수행됨은 상술한 바와 같다.
다음으로, 상기 전류 입력 단자(110)를 통해 입력 받은 전류를 상기 각 감지 센서(110)의 동작에 필요한 직류 전류로 변환하여 상기 각 감지 센서(110)로 공급하는 전류 공급부(130)를 구성하는 전류 공급부 구성 단계를 수행한다(S140).
이때, 상기 전류 공급부(130), 상기 전류 입력 단자(120) 및 상기 각 감지 센서(110)는 전류 공급 라인으로 각각 연결된다.
한편, 상기 전류 공급부(130)는, 상기 직류 전류로 변환하기 전에 상기 입력받은 전류에 그라운드 단자를 통해 측정된 공통모드 전류를 차감하여, 상기 공통모드 전류에 의해 상기 입력 받은 전류에 포함된 노이즈를 제거함으로써, 상기 각 감지 센서(110)의 측정결과인 전압신호가 상기 노이즈에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 더 포함한다.
다음으로, 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호에 대한 출력을 시분할하여 상기 구성한 전압 출력 단자(150)를 통해 출력하는 시분할 출력부(140)를 구성하는 시분할 출력부 구성 단계 또는 상기 각 감지 센서(110)의 전압신호를 믹싱하여 하나의 혼합신호를 생성하고, 상기 생성한 혼합신호를 상기 구성한 전압 출력 단자(150)를 통해 출력하는 믹싱부(160)를 구성하는 믹싱부 구성 단계를 수행한다(S150).
이때, 상기 각 감지 센서(110)는, 상기 구성한 시분할 출력부(150) 또는 상기 구성한 믹싱부(160)와 신호 라인으로 각각 연결된다.
한편, 상기 시분할 출력부(140)와 상기 믹싱부(160)의 동작은 도 2 및 도 3을 각각 참조하여 설명하였으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한 상기 시분할 출력부(140)와 상기 믹싱부(160)는, 상기 다중 복합 센서 디바이스(100)에 각각 구성되거나, 둘 다 구성될 수 있음은 상술한 바와 같다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중 복합 센서 디바이스 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 온도, 습도, 가스 누출, 화재, 연기, 유해가스 등을 감지하기 위한 다양한 복수의 감지 센서들을 하나의 디바이스 통합하여 구현함으로써, 다중 복합 센서 디바이스를 구성하고, 복수의 서로 다른 각 감지 센서들로부터 측정되는 전압신호를 상기 각 감지 센서들이 공유하는 공통의 전압 출력 단자를 통해서 출력할 수 있도록 하여, 다중 복합 센서 디바이스의 구조를 단순화함과 동시에 다양한 감지 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 다중 복합 센서 디바이스 110: 감지 센서
120: 전류 입력 단자 130: 전류 공급부
140: 시분할 출력부 150: 전압 출력 단자
160: 믹싱부 200: 모니터링 서버
300: 관리자 단말 400: 데이터베이스

Claims (10)

  1. 복수의 감지 센서;
    상기 각 감지 센서로 전류를 공급하기 위한 전류를 입력받는 전류 입력 단자; 및
    상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자;를 포함하며,
    상기 전류 입력 단자 및 전압 출력 단자를 상기 복수의 감지 센서가 상호 공유하도록 하여, 상기 전류의 공급과 상기 전압신호의 출력을 상기 복수의 감지 센서에 대해서 공통으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스는,
    상기 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 전압 출력 단자를 통해 상기 각 전압신호를 연속하여 순차적으로 출력하는 시분할 출력부;를 더 포함하며,
    상기 출력한 전압신호는, 상기 시분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스는,
    상기 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호를 믹싱하여, 혼합신호를 생성하고, 상기 생성한 혼합신호를 상기 전압 출력 단자를 통해 출력하는 믹싱부;를 더 포함하며,
    상기 믹싱은, 상기 각 전압신호를 합산함으로써, 수행되고,
    상기 혼합신호로 믹싱된 각 전압신호는, 주파수 분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스는,
    상기 전류 입력 단자를 통해 입력받은 전류를 상기 각 감지 센서의 동작에 필요한 직류 전류로 변환하여 공급하는 전류 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 공급부는,
    그라운드 단자를 통해 공통모드 전류를 측정하여, 상기 입력받은 전류에 상기 측정한 공통모드 전류를 차감함으로써, 상기 공통모드 전류에 의해 상기 입력받은 전류에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호가 상기 노이즈로 인해 영향을 받는 것을 방지하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스.
  6. 복수의 감지 센서를 구성하는 감지 센서 구성 단계;
    상기 구성한 각 감지 센서로 전류를 공급하기 위한 전류를 입력받는 전류 입력 단자를 구성하는 전류 입력 단자 구성 단계; 및
    상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호를 출력하는 전압 출력 단자를 구성하는 전압 출력 단자 구성 단계;를 포함하며,
    상기 구성한 전류 입력 단자 및 전압 출력 단자를 상기 구성한 복수의 감지 센서가 상호 공유하도록 하여, 상기 전류 공급과 상기 전압신호의 출력을 상기 구성한 복수의 감지 센서에 대해서 공통으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은,
    상기 구성한 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호에 대한 출력을 시분할하여, 상기 구성한 전압 출력 단자를 통해 상기 각 전압신호를 연속하여 출력하는 시분할 출력부를 구성하는 시분할 출력부 구성 단계;를 더 포함하며,
    상기 출력한 전압신호는, 상기 시분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은,
    상기 구성한 복수의 감지 센서에서 측정한 각 전압신호를 믹싱하여, 혼합신호를 생성하고, 상기 생성한 혼합신호를 상기 구성한 전압 출력 단자를 통해 출력하는 믹싱부를 구성하는 믹싱부 구성 단계;를 더 포함하며,
    상기 믹싱은, 상기 각 전압신호를 합산함으로써, 수행되고,
    상기 혼합신호로 믹싱된 각 전압신호는, 주파수 분할에 의해 구분하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법은,
    상기 구성한 전류 입력 단자를 통해 입력받은 전류를 상기 구성한 각 감지 센서의 동작에 필요한 직류 전류로 변환하여 공급하는 전류 공급부를 구성하는 전류 공급부 구성 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전류 공급부 구성 단계는,
    그라운드 단자를 통해 공통모드 전류를 측정하여, 상기 입력받은 전류에 상기 측정한 공통모드 전류를 차감함으로써, 상기 공통모드 전류에 의해 상기 입력받은 전류에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 각 감지 센서에서 측정한 전압신호가 상기 노이즈로 인해 영향을 받는 것을 방지하도록 상기 전류 공급부를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 복합 센서 디바이스의 구성 방법.
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