KR20230048777A - 3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기 - Google Patents

3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기 Download PDF

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Abstract

승강기용 지진감지기는 X, Y, Z 축의 가속도를 감지하는 3축 가속도 센서와, 각 속도를 감지하는 자이로센서와, 승강기의 제어부로부터 승강기 운행정보를 수신하는 통신부와, 상기 3축 가속도 센서의 감지정보, 상기 자이로센서의 감지정보 및 상기 승강기 운행정보를 토대로 지진 발생여부를 판단하는 지진 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기{earthquake detector for elevator using 3D accelerator sensor}
본 발명은 지진 감지기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기에 관한 것이다.
지진 발생 시 승강기(엘리베이터)는 위험천만한 시설로 변한다. 건물 전체가 흔들리면서 승강로 내 엘리베이터 로프 및 주행케이블도 흔들려 부품손상 및 승강기 운행을 방해한다. 특히 고속으로 운전하고 있을 경우 더 위험하다. 때문에 모든 승강기는 지진 발생 시 탑승을 금지하고 있으며, 초고층 건축물의 경우 지진관제운전을 통해 승객들을 대피시키는 기능을 추가해야한다.
경주에서 발생한 규모 5.8의 지진과 포항에서 발생한 규모 5.4의 강진은 지역에 큰 피해를 입혔다. 한반도에 연이어 찾아온 지진에 그간 무방비했던 지진재해 대책의 민낯이 여실히 드러난 셈이다. 특히 포항지진 당시 동시다발적으로 발생한 승강기 갇힘은 지진관제운전의 필요성을 인식하는 계기가 됐다. 지진발생 후 실시한 승강기 긴급점검 결과 가이드슈 이탈로 균형추가 천장과 벽을 크게 파손시키는 사례가 다수 보고됐기 때문이다.
일본은 승강기 지진감지장치 설치를 2008년부터 의무화 했고, 북미나 유럽의 경우 제도적인 의무는 없지만 설치 권고기준이 마련돼 있어 건물주가 자율적으로 설치하고 있다. 그러나 국내 지진감지기는 현재 댐, 발전소, 고속철도 및 30층 이상 고층 건물에만 제한적으로 설치된다.
KR 10-1653002 B
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 승강기 제어판에 설치될 수 있어 호환성이 강화된 3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기를 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, X, Y, Z 축의 가속도를 감지하는 3축 가속도 센서와, 각 속도를 감지하는 자이로센서와, 승강기의 제어부로부터 승강기 운행정보를 수신하는 통신부와, 상기 3축 가속도 센서의 감지정보, 상기 자이로센서의 감지정보 및 상기 승강기 운행정보를 토대로 지진 발생여부를 판단하는 지진 검출부를 포함하는 승강기용 지진감지기가 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 승강기 운행정보는, 승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 지진 검출부는, 승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림 정보에 의해 발생하는 인공지진 데이터를 고려하여 자연지진을 구분하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 지진 검출부는, 승강기가 설치된 건물의 내부 및 외부에 설치된 적어도 하나 이상의 건물 센싱부의 데이터를 추가로 고려하여 지진 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기는 기존의 승강기 제어판에 설치될 수 있어 호환성이 강화되었다.
또한, 승강기용 지진감지기는 승강기 운행정보를 토대로 인공지진과 자연지진을 식별하여 정확도가 향상되었다.
도 1은 승강기용 지진감지기(1)의 개요도
도 2는 승강기용 지진감지기(1)의 설치 예시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기용 지진감지기(1)의 구성도
도 4는 승강기용 지진감지기(1)의 신호 흐름 예시도
도 5는 자연지진과 인공지진의 차이점을 나타낸 도면
도 6은 승강기용 지진감지기(1)의 충격파 잡음을 고려한 설계블록의 예시도
도 7은 승강기용 지진감지기(1)에 구비된 전원 노이즈 처리부(420)의 회로도
도 8은 전원 노이즈 처리부(420)의 감쇄부(421)의 제1 실시예
도 9는 전원 노이즈 처리부(420)의 감쇄부(421)의 제2 실시예
도 10은 내부 보호부(410)의 구성도
도 11은 내부회로 보호부(16)의 구성도
도 12는 내부회로 보호부(16)의 회로도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 승강기용 지진감지기(1)의 개요도이고, 도 2는 승강기용 지진감지기(1)의 설치 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기용 지진감지기(1)의 구성도이고, 도 4는 승강기용 지진감지기(1)의 신호 흐름 예시도이다.
본 실시예에 따른 승강기용 지진감지기(1)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 1 내지 도 4를 동시에 참조하면, 승강기용 지진감지기(1)는 3축 가속도 센서(110), 자이로센서(120), 통신부(130), 지진 검출부(200), 내부 보호부(410), 전원 노이즈 처리부(420) 및 건물 센싱부(500)를 포함하여 구성된다.
승강기용 지진감지기(1)는 건물 옥상의 승강기 제어반 내부에 설치될 수 있어 호환성이 강화된다. 즉, 기존의 승강기 제어부와 통신부(130)가 유선(DIO, RS232C, 422, 485)으로 연결되어 상호 간에 데이터를 공유할 수 있도록 구성된다. 승강기 제어부가 무선통신을 지원할 경우, 통신부(130)에 내장된 무선통신모듈을 통해 데이터를 교환하도록 구성될 수도 있다.
제안된 승강기용 지진감지기(1)는 지진파의 P파와 S파의 흔들림의 크기를 센서를 통해 검출하여 사전에 설정된 가속도 이상의 흔들림을 검출한 경우 지진감지신호(제어 접점)를 출력하는 장치이다.
3축 가속도 센서(110)는 X, Y, Z 축의 가속도를 감지한다. 3축 가속도 센서(110)는 지구의 중력가속도를 기준으로 사물이 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서이다. 즉. 가만히 있을 때 센서에 작용하는 중력 가속도를 X, Y, Z 축으로 벡터 3개로 나누어 크기를 측정하며, 시간이 지나도 오차에 강하다. 3축 가속도 센서(110)의 값들은 정지된 상태에서도 특정한 값을 갖기 때문에 기울어진 정도를 파악하거나 진동을 파악하는데 많이 사용된다.
가속도 센서에서 측정되는 X,Y,Z 값의 벡터합으로 중력가속도를 나타낼 수 있으며, 가속도 센서는 바로 이런 분할된 벡터값들을 측정한다. 다시 정리하자면, 중력가속도를 X, Y, Z축으로 성분 분해하여 각 축의 크기를 표시한다. 하지만 지표면에 수직인 면에 대해 회전하는 각(방위각)은 측정할 수 없는 단점이 있다.
자이로센서(120)는 각 속도를 감지한다. 자이로센서(120)는 각속도 (1초에 몇 번 움직이는가)를 검출하는 센서로서 운동하고 있는, 즉 어떤 속도를 가지고 있는 물건이 회전하면 그 속도 방향과 수직으로 코리올리의 힘이 일한다는 물리현상을 이용하여 각속도를 검출하는 원리가 적용된 센서이다.
코리올리의 힘(전향력)은 물체가 회전 좌표계에서 운동할 때 나타나는 관성력, 운동 방향과 직각 방향으로 질량과 속도에 비례한 크기의 힘으로 회전하는 물체에 나타나는 힘의 그 강도는 물체의 속도에 비례하며 힘의 방향은 물체가 움직이는 방향에 수직으로 작용한다.
통신부(130)는 승강기의 제어부로부터 승강기 운행정보를 수신하는데, 통신부(130)는 유선 및 무선통신 모듈이 모두 구비된다. 여기에서 승강기 운행정보는 승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림/닫힘 정보를 포함한다.
지진 검출부(200)는 3축 가속도 센서(110)의 감지정보, 자이로센서(120)의 감지정보 및 승강기 운행정보를 토대로 지진 발생여부를 판단하는 동작을 수행한다.
특히, 지진 검출부(200)는 승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림 정보에 의해 발생하는 인공지진 데이터를 고려하여 자연지진을 구분할 수 있다.
즉, 건물의 층별로 승강기 이동정보에 따른 진동정보, 이동속도별 진동정보, 문열림 및 닫힘에 따른 진동정보가 데이터베이스화 되어 있으므로, 지진 검출부(200)는 이러한 데이터베이스를 토대로 내부의 충격에 의한 인공지진인지 실제 자연지진 인지를 식별할 수 있다.
승강기용 지진감지기(1)는 3축 가속도 센서를 이용한 주파수 감지기능, 측정된 지진파 분석 표시(Hz or gal) 기능, 지진파 레벨 측정(진도 기준으로 표기) 기능, 통신 Port 규격 (DIO, RS232C, 422, 485), 로그 저장 기능 (내장 메모리, SD-Card), 에러 감지 센서, 방수방진 기능 (최종 IP67), 승강기와의 유,무선 통신기능 등이 적용되었다.
도 5는 자연지진과 인공지진의 차이점을 나타낸 도면이고, 도 6은 승강기용 지진감지기(1)의 충격파 잡음을 고려한 설계블록의 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 승강기(EV, 엘리베이터)는 이동체이므로 기계적인 동작에 의해 규칙적인 충격파가 발생되고 있고, 지진 감지기 신호와 간섭되어 오류가 발생된다.
승강기(EV)의 정상적인 가동상태에서는 도어가 열린 상태에서 탑승자(화물)등 이동이 많고 충격파가 발생됨으로, 승강기의 문열림 문닫힘 정보를 수신하여 해당 상태에서의 진동을 반영할 수 있다.
한편, 지진 검출부(200)는 승강기가 설치된 건물의 내부 및 외부에 설치된 적어도 하나 이상의 건물 센싱부(500)의 데이터를 추가로 고려하여 지진 발생여부를 판단할 수 있다.
복수의 건물 센싱부(500)는 3축 가속도 센서(110) 및 자이로센서(120)와 동일한 감도의 센서를 각각 포함하고 있다. 건물 센싱부(500)는 3축 가속도 센서(110) 및 자이로센서(120)와 동일하게 경사, 가속도, 각속도 및 진동을 감지하고 센싱데이터로서 출력한다. 센싱데이터는 각 건물 센싱부(500)의 고유 아이디를 포함하고 있다.
지진 검출부(200)는 복수의 센싱데이터를 수신하고 시간변화에 따른 데이터 맥락을 해석하여 승강기의 거동상태를 독립적으로 판단한다.
지진 검출부(200)는 센싱데이터의 고유 아이디를 토대로 복수의 건물 센싱부(500)의 위치를 식별하고 복수의 센싱데이터의 변화시점을 시간 및 공간순으로 정렬하여 건축물 자체에서 발생하는 생활진동, 이상 검출, 과대 변화 검출, 진행성 검출을 판단할 수 있다.
예를 들면, 승강기 기계실에 설치된 3축 가속도 센서(110) 및 자이로센서(120)에서 진동이 감지되지 않은 상태에서 승강기의 주변에 설치된 복수의 건물 센싱부(500)에서 진동이 감지되고, 그 진동이 수직방향(엘레베이터 이동방향)으로 전파되고 있을 경우, 지진 검출부(200)는 해당 진동이 승강기에 의한 생활진동으로 판단한다. 지진 검출부(200)는 이와 같은 생활진동의 경우에는 위험 유발군에서 제외한 후 검출결과를 산출한다.
도 7은 승강기용 지진감지기(1)에 구비된 전원 노이즈 처리부(420)의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 전원 노이즈 처리부(420)는 내부 회로(제어부, 메모리, 각 통신모듈)와 , 전원(VDD) 라인 및 접지(VSS) 라인을 통해 회로부로 전원전압을 공급하기 위해 내부 회로와 전기적으로 접속되는 전원전압 공급 패드(VDD Pad) 및 접지전압 공급 패드(VSS Pad)와, 내부 회로와 병렬 접속되며, 내부 회로(제어부, 메모리, 각 통신모듈)와 전원전압 공급 패드(VDD Pad)를 연결하는 전원(VDD) 라인에 연결되는 디커플링 커패시터(Cde-cap) 및 가변 저항부(R)를 포함한다.
참고적으로 내부 회로는 본 실시예에서 전원 노이즈의 영향을 많이 받는 제어부, 메모리, 통신모듈이라고 가정하고 설명한다.
내부 회로가 있는 위치에서의 전압의 값은 동일 위치에서의 임피던스 값과 회로가 소모하는 동작 전류의 곱으로 표현할 수 있으므로, 회로가 소모하는 전류가 정해져 있다면 결국 전압의 변동폭은 임피던스 값의 크기에 비례하며, 디커플링 커패시터(Cde-cap)의 기생 저항(Rde-cap) 값이 커질수록 공진에서의 임피던스 값은 작아진다.
이러한 결과는 기생 저항(Rde-cap) 값이 클수록 공진에서의 손실이 커지기 때문에 나타나는 현상이며, 메탈 저항(Rdie) 값이 큰 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있게 되지만, 메탈 저항(Rdie) 값이 커지면 DC 전류에 의한 전압 강하가 커지게 되므로 바람직하지 않다.
따라서 본 발명에서는 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 직렬 가변 저항부(R)를 연결하여, 디커플링 커패시터(Cde-cap)의 기생 저항(Rde-cap) 값이 커질 때와 마찬가지로 공진에서의 임피던스 값을 감소시켜, 공진으로 인한 전압 강하를 제한한다.
가변 저항부(R)는 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 접지(VSS)라인을 연결하며, 전원전압 공급 패드(VDD Pad)로 공급되는 전원과 내부 회로부로 인입되는 전원 간 레벨 차이가 최소가 되도록 저항값을 가변시켜 사용할 수 있도록 구성된다.
도 8은 전원 노이즈 처리부(420)의 감쇄부(421)의 제1 실시예이고, 도 9는 전원 노이즈 처리부(420)의 감쇄부(421)의 제2 실시예이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 우선 도 8은 각각 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 연결되며 고정 저항값을 갖는 복수의 저항 소자(R1~R4)로 구현한 것으로, 스위치 온/오프를 통해 가변 저항부(R)의 저항값을 가변시킬 수 있다. 이때, 각 저항 소자(R1 ~ R4)는 서로 다른 저항값을 갖는 것을 사용하여, 전압 강하를 최소화할 수 있는 저항 소자를 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
다음으로, 도 9는 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 복수의 엔모스 트랜지스터(T1~T4)를 연결하고, 복수의 엔모스 트랜지스터(T1~T3)의 게이트에 외부의 가변 저항 조절 로직(10)으로부터 출력되는 온/오프 제어신호(a1, a2, a3)를 입력하여 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)의 레벨에 따라 각 트랜지스터가 턴온/턴오프 되도록 한 구조이다.
이때, 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)의 레벨이 모두 로우 레벨인 경우 디커플링 커패시터(Cde-cap)와 접지 라인 간의 연결이 해제되므로, 마지막 엔모스 트랜지스터(T4)의 게이트로는 전원전압이 인가되도록 하였다.
한편, 저항 조절부(10)는 디커플링 커패시터(Cde-cap)에 연결되어 있는 각 트랜지스터들(T1, T2, T3)을 턴온 또는 턴오프시키기 위한 온/오프 제어 신호(a1, a2, a3)를 출력하는 로직으로서, 트레이닝 과정에서 외부로부터의 커맨드 신호(COMMAND)에 의해 인에이블되어 각 제어 신호(a1, a2, a3)가 가질 수 있는 논리 레벨의 조합을 출력하여 노이즈가 가장 작은 조합을 선택할 수 있도록 하며, 선택된 조합의 제어신호(a1, a2, a3)를 상기 각 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 게이트로 입력한다.
따라서 전원 노이즈 처리장치(420)를 통해 메탈 저항 값이 줄어들어 공진으로 인한 문제가 이슈가 되는 경우 공진으로 인한 전원 노이즈를 감쇄시킬 수 있게 되며, 이에 따라 시스템의 구동전원을 안정적으로 처리할 수 있다.
또한, 가변 저항부의 다른 실시예로써, 스위칭 동작과 가변저항소자로의 기능을 가지는 스위칭 가변 저항수단이 사용될 수 있다. 즉, 스위칭 가변 저항수단은 제어신호에 따라 가변진폭 출력펄스를 생성하는 출력펄스 생성부와, 가변진폭 출력펄스를 입력받아 스위칭 동작과 저항값이 변화하는 가변 저항으로 구성될 수 있다.
또한, 가변 저항부의 다른 실시예로써, 가변 저항부의 내부에 복수의 저항 세그멘트들을 포함하고, 가변 저항부가 가질 수 있는 복수의 저항값 후보들을 크기 순으로 정렬하는 경우, 복수의 저항값 후보들이 같은비수열(geometric sequence)을 이루도록 구성될 수 있다. 즉,가변 저항부는 복수 개의 저항 세그먼트들과, 복수 개의 저항 세그먼트들에 연결된 복수의 스위치들로 구성되는데, 복수 개의 스위치들은 N비트 제어 신호의 각 비트 또는 각 비트의 조합에 의하여 복수 개의 저항 세그먼트들의 연결 상태를 제어하고, 가변 저항부의 저항 값은 N 비트 제어 신호에 기반하는 지수 함수에 따라 결정될 수 있다. 따라서 사용자가 제어 코드를 통해 저항값 변화로 인한 결과를 직관적으로 파악하기 용이하다.
또한, 웨어러블 장갑(400)은 내부 보호부(410)를 포함하고 있는데, 내부 보호부(410)를 통해 정전기 또는 의도치 않은 고전압/전류 성분을 외부로 방출시킴으로써 내부회로(제어부, 메모리, 각 통신모듈)를 보호할 수 있다
도 10은 내부 보호부(410)의 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 보호부(410)는 고전압 생성부(12), 파워업 신호 조절부(14), 파워다운모드신호 조절부(18) 및 내부 회로 보호부(16)를 포함한다.
고전압 생성부(12)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)을 펌핑하여 고전압(HVDD)을 생성하고, 생성된 고전압을 내부회로 보호부(16)로 제공한다. 이때, 고전압 생성부(12)는 내부 회로에서 생성할 수 있는 가장 높은 고전압을 생성함으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.
파워업 신호 조절부(14)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)에 응답하여 전원 전압의 전위가 일정 전위 이상이 됨을 감지하여 파워업 신호(Powerup)를 생성한다.
또한, 파워업 신호 조절부(14)는 생성된 파워업 신호(Powerup)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 생성하고, 생성된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 내부 회로 보호부(16)로 제공한다.
파워다운(Deep Power Down: 이하 PWRDN라 칭함) 모드 신호 조절부(18)는 시스템이 동작하지 않는 대기 상태에서 전력 소모를 감소시킬 수 있도록 내부의 불필요한 회로들을 비활성화 시키기 위해 외부로부터 인가되는 CAS(Column Access Strobe), RAS(Row Access Strobe) 등의 명령 신호들의 조합에 의해 생성된 커맨드(command)에 응답하여 딥 파워 다운 신호(PWRDN, 이하 파워다운모드신호라 칭함)를 생성한다.
그리고 파워다운모드신호 조절부(18)는 생성된 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 생성한다.
이처럼, 본 발명은 파워업 신호 및 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간을 지연시킬 수 있다. 이는, 시스템의 초기화 시 외부 구동전압 및 고전압 등이 0 레벨에서 기설정된 레벨로 점차적으로 증진하게 된다. 그러나, 고전압이 기설정된 레벨에 도달하기도 전에 파워업 신호 및 딥 파워 신호가 활성화됨으로써, 트랜지스터들의 누설 전류가 발생하게 되고, 이에 따라 시스템의 오동작이 초래된다. 따라서 본 발명은 각 신호의 활성 시간을 고전압이 기 설정된 레벨에 도달할 때까지 지연(Delay)시켜 트랜지스터들의 누설 전류를 방지할 수 있다.
한편, 내부 회로 보호부(16)는 고전압 생성부(12)로부터 입력된 고전압에 기초하여 파워업 신호 조절부(14)로부터 인가된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 인가된 파워다운모드신호(PWRDN) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 인가받아 과전류가 내부 회로로 유입되는 것을 방지한다.
도 11은 내부회로 보호부(16)의 구성도이고, 도 12는 내부회로 보호부(16)의 회로도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 내부 회로 보호부(16)는 레벨 시프팅부(16_2) 및 정전기(Electrostatic discharge) 방지부(16_4)를 포함한다.
레벨 시프팅부(16_2)는 고전압 생성부(12)로부터 인가되는 고전압에 응답하여 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 인가되는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트(Shift)시킨다.
이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트 시키는 것은, 내부 회로에서 흐를 수 있는 가장 높은 전류를 흘려주어, 정전기 방지부(16_4)의 제1 PMOS 트랜지스터(T5)에서의 누설 전류를 방지할 수 있고, 구동전압(VDD)의 레벨을 낮춤으로써 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.
정전기 방지부(16_4)는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)의 조합 신호에 응답하여 과전류가 내부 회로로 유입되는 것을 방지한다.
이처럼, 본 발명에 따른, 내부 보호부(410)는 내부에서 생성할 수 있는 가장 높은 전압을 생성하여 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 고전압의 레벨로 시프트시키고, 시프트된 고전압 레벨과 전원 전압의 레벨을 비교하여 과전류를 외부로 방출시킴으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.
레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 반전 레벨과, 파워다운모드신호(PWRDN)을 입력으로 하는 제1 및 제2 입력 트랜지스터(T3, T4)와, 고전압을 흘려주는 미러 트랜지스터(T1, T2)를 포함한다.
이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호(PWRDN)의 레벨을 반전시켜 제1 입력 트랜지스터(T3)로 인가하는 제1 인버터부(IV1)와, 파워다운모드신호(PWRDN)를 제2 입력 트랜지스터(T4)로 인가하는 제2 인버터부(IV2)를 더 포함한다.
정전기 방지부(16_4)는, 내부 회로로 인가되는 전류의 량을 조절하여 내부 회로의 파괴를 방지한다.
이러한, 정전기 방지부(16_4)는, 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 조합하여 조합 신호를 생성하는 조합부(NOR1), 전원 전압단(VDD)과 접지 전압단(VSS) 사이에 연결되며 레벨 시프팅부(16_2)의 출력 신호를 입력으로 하는 제1 PMOS 트랜지스터(T5), 조합부(NOR1)로부터 출력되는 조합 신호의 반전 레벨을 입력으로 하는 제2 PMOS 트랜지스터(T6), 조합 신호를 입력으로 하는 제1 NMOS 트랜지스터(T7)를 포함한다.
이하, 본 실시예에 따른 내부 회로 보호부(16)의 동작을 살펴본다.
먼저, 일 예로 내부 회로 보호부(16)가 초기화 동작을 수행하는 경우를 설명하기로 한다.
레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호 조절부(18)와 고전압 생성부(12) 각각으로부터 파워다운모드신호(PWRDN) 및 고전압(H_VDD)을 인가받는다.
이때, 고전압(H_VDD)과 구동전압(VDD)은 기설정된 레벨까지 도달하지 못한 상태이므로, 과전류가 유입되지 않게 되어 내부 회로 보호부(16)는 동작하지 않는다.
그러므로 레벨 시프팅부(16_2)의 출력 신호는 계속 플로팅(Floating)되고, 정전기 방지부(16_4)의 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)는 동작하지 않는다.
한편, 시스템의 초기화 시 레벨 시프팅부(16_2)로 인가되는 외부 구동전압 및 고전압 등이 0 레벨에서 기설정된 레벨로 점차적으로 증진하게 된다. 종래에는, 고전압이 기설정된 레벨에 도달하기도 전에 파워업 신호 및 딥 파워 신호가 활성화됨으로써, 트랜지스터들의 누설 전류가 발생하게 되고, 이에 따라 시스템의 오동작이 발생하였다. 따라서 발명은 파워업 신호 및 파워다운모드신호(PWRDN)의 활성 시간을 고전압이 기 설정된 레벨에 도달할 때까지 지연(Delay)시켜 정전기 방지부(16_4)에 인가시킴으로써, 트랜지스터들의 누설 전류를 방지할 수 있다.
그 다음, 다른 예로, 내부 회로 보호부(16)가 초기화 동작 후 정상 동작을 수행할 경우를 설명하기로 한다.
레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호 조절부(18)와 고전압 생성부(12) 각각으로부터 파워다운모드신호(PWRDN) 및 고전압(H_VDD)을 인가받는다.
레벨 시프팅부(16_2)는 정상 동작 시, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)를 입력받게 되는데, 입력된 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 인버터부(IV1)에 의해 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 출력되게 된다.
하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 노드(N1)를 통해 제1 입력 트랜지스터(T3)로 입력되고, 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제2 인버터부(IV2)를 거쳐 다시 로우 레벨로 반전되어 제2 입력 트랜지스터(T4)로 입력된다.
레벨 시프팅부(16_2)에서는 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 제1 입력 트랜지스터(T3)의 문턱 전압 이상으로 증가하게 되면, 제1 입력 트랜지스터(T3)는 턴온된다. 그렇게 되면, 제2 노드(N2)의 레벨이 제2 미러 트랜지스터(T2)의 게이트로 입력되게 되고, 그에 따라 제2 미러 트랜지스터(T2)가 턴온하게 된다.
그러나 제2 입력 트랜지스터(T4)는 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 입력되기 때문에 제4 노드(N4)에는 하이 레벨의 출력 신호가 출력하게 된다.
그러면, 정전기 방지부(16_4)는 레벨 시프팅부(16_2)로부터 제1 PMOS 트랜지스터(T5) 문턱 전압 이상의 파워다운모드신호가 입력되기 때문에, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 동작하지 않게 된다.
이때, 정전기 방지부(16_4)의 조합부(NOR1)는 노멀 모드 시 로우 레벨을 가지는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 조합하여 조합 신호를 출력하게 되는데, 정전기 방지부(16_4)는 조합부(NOR1)로부터 출력된 조합 신호에 의해 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)가 턴온되긴 하지만, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 동작하지 않기 때문에 전류를 방출시키지 않게 된다.
마지막으로, 또 다른 예로, 시스템의 내부 회로 보호부(16)가 전원 전압의 과도 상승 시 동작을 수행할 경우를 설명하기로 한다.
레벨 시프팅부(16_2)는 파워다운모드신호 조절부(18)와 고전압 생성부(12) 각각으로부터 파워다운모드신호(PWRDN) 및 고전압(H_VDD)을 인가받는다.
이때, 레벨 시프팅부(16_2)는 내부 전압 과도 상승 시, 파워다운모드신호 조절부(18)로부터 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)를 입력 받게 되는데, 입력된 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 인버터부(IV1)에 의해 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 출력되게 된다.
이렇게 출력된, 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)는 제1 노드(N1)를 통해 제1 입력 트랜지스터(T3)로 입력됨과 동시에, 제2 인버터부(IV2)를 거쳐 다시 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)로 반전되어 제2 입력 트랜지스터(T4)로 입력된다.
레벨 시프팅부(16_2)는 로우 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 제1 입력 트랜지스터(T3)의 문턱 전압 이하로 감소하면, 제1 입력 트랜지스터(T3)는 동작하지 않는다. 그렇게 되면 제2 노드(N2) 레벨이 제2 미러 트랜지스터(T2)로 출력되게 되고, 그에 따라 제2 미러 트랜지스터(T2)도 동작하지 않게 된다.
그러나, 레벨 시프팅부(16_2)는 제2 입력 트랜지스터(T4)로 하이 레벨의 파워다운모드신호(PWRDN)가 입력되기 때문에, 제2 입력 트랜지스터(T4)가 턴온되고 그에 의해 제4 노드(N4)의 레벨은 로우 레벨로 되고, 그에 의해 로우 레벨의 출력 신호가 출력하게 된다.
그러면, 정전기 방지부(16_4)는 레벨 시프팅부(16_2)로부터 제1 PMOS 트랜지스터(T5) 문턱 전압 이하의 로우 레벨의 출력 신호가 입력되게 되면, 제1 PMOS 트랜지스터(T5)가 턴-온된다.
이때, 정전기 방지부(16_4)의 조합부(NOR1)는 VDD 과다 상승 시에도 로우 레벨을 가지는 파워업 지연신호(PWRUP_DLY) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay) 입력 받아 조합 신호를 출력하게 되는데, 정전기 방지부(16_4)는 조합부(NOR1)로부터 출력된 조합 신호에 의해 제2 PMOS 트랜지스터(T6)와 제1 NMOS 트랜지스터(T7)가 턴-온되기 때문에 전원 전압의 레벨이 낮아지도록 전류를 방출시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 내부 보호부(410)는 내부에서 생성할 수 있는 가장 높은 전압을 생성하여 파워다운모드신호의 레벨을 시프트시키고, 시프트된 전압 레벨과 전원 전압의 레벨을 비교하여 과전류를 외부로 방출시킴으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 가속도 센서를 적용한 승강기용 지진감지기는 기존의 승강기 제어판에 설치될 수 있어 호환성이 강화되었다.
또한, 승강기용 지진감지기는 승강기 운행정보를 토대로 인공지진과 자연지진을 식별하여 정확도가 향상되었다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 3축 가속도 센서
120 : 자이로센서
130 : 통신부
200 : 지진 검출부
410 : 내부 보호부
420 : 전원 노이즈 처리부
500 : 건물 센싱부

Claims (4)

  1. X, Y, Z 축의 가속도를 감지하는 3축 가속도 센서;
    각 속도를 감지하는 자이로센서;
    승강기의 제어부로부터 승강기 운행정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 3축 가속도 센서의 감지정보, 상기 자이로센서의 감지정보 및 상기 승강기 운행정보를 토대로 지진 발생여부를 판단하는 지진 검출부;
    를 포함하는 승강기용 지진감지기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승강기 운행정보는,
    승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기용 지진감지기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지진 검출부는,
    승강기 이동정보, 이동속도 및 문열림 정보에 의해 발생하는 인공지진 데이터를 고려하여 자연지진을 구분하는 것을 특징으로 하는 승강기용 지진감지기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지진 검출부는,
    상기 승강기가 설치된 건물의 내부 및 외부에 설치된 적어도 하나 이상의 건물 센싱부의 데이터를 추가로 고려하여 지진 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 승강기용 지진감지기.
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