KR20230079271A - 잠금 시스템의 에너지 절약 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예비 전력이 제한된 자율 소스에 의해 구동되는 자율 전자 장비 분야에 관한 것으로, 최소한의 배터리 전력 소모가 필요할 때, 자율 전원 공급과 필요에 따라 신호에 의해 동작 주기가 짧거나 대기 주기가 긴 다양한 전자 장치에 사용할 수 있다. 기술적 결과는 자율 전원에서 전력을 최대로 절약하는 것이다. 잠금 시스템을 위한 에너지 절약 방법은: 제2 입력 또는 제어 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭하는 신호로부터 마이크로컨트롤러의 신호에 의해 트리거됨으로써, 동작 주기 종료 시 전자 키의 전자 제어 보드에 있는 키의 배터리에 대한 에너지 절약 회로가 완전히 꺼지고 - 전원으로부터 마이크로컨트롤러를 포함하는 제어 회로로 전력이 공급됨 -, 키의 상기 제어 전원을 켜야 하는 경우, 전자의 보드는 키의 배터리에 의해 전원이 공급되고, 전원 공급 장치 접점 및 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로를 통해 전자 키에 특수 신호를 전송하고, 특수 에너지 절약 회로는 마이크로컨트롤러를 시작하기에 충분한 시간 동안 전원을 동작 모드로 스위칭하거나 제1 입력에 공급되는 전기 신호를 활성화하고 - 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로는 배터리의 전력을 사용하지 않음 -; 제1 초기화 후, 마이크로컨트롤러가 제2 입력에서 신호를 수신하고 및/또는 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭한 이후,
마이크로컨트롤러는 제2 입력에 출력 신호를 전송하거나 동작 주기 동안 전원을 켜두기 위해 신호를 전송한다.

Description

잠금 시스템의 에너지 절약 방법

본 발명은 예비 전력(reserve of power)이 제한된 자율 소스(autonomous source)에 의해 구동되는 자율 전자 장비(autonomous electronic equipment) 분야에 관한 것이고, 필요에 따라 신호에 의해 트리거되는 짧은 동작 주기(operation cycle) 또는 최소한의 배터리 소비가 필요한 경우 대기 주기(standby cycle)가 긴 자율 전원 공급 장치(autonomous power supply)가 있는 다양한 전자 장치(electronic devices)에 사용될 수 있다.

무선-수중음향 해상 부표(radio-hydroacoustic sea buoy)(2018년 4월 28일 공개된 특허발명번호 RU2653403)의 자율 송수신기(autonomous transceiver)의 에너지 절약 방법은 종래 기술로부터 알려져 있으며, 제1 마이크로컨트롤러(first microcontroller)(MC1)를 사용하여 통신 세션 동안 송수신기를 활성 모드로 스위칭하고 통신 세션 사이의 일시 중지 동안 대기 모드로 스위칭하는 것으로 구성되며, 그 방식은 MC1의 클록 주파수를 추가로 낮추기 위해 대기 모드에서 제2 마이크로컨트롤러(second microcontroller) (MK2)를 사용하고, 통신 세션 동안, 가속도계를 사용하여 해당 가속도계의 위치를 추적하고 가속도계가 바다 파도의 정점에 가까운 위치를 나타낼 때 송신기(transmitter)를 켠다.

이 에너지 절약 방식(energy-saving method)의 단점은 에너지 절약 모드(energy-saving mode)임에도 불구하고 대기 모드(standby mode)에서 제어 회로(control circuit)와 마이크로컨트롤러(microcontroller)가 꺼지지 않고 계속해서 전력을 소비한다는 점이다. 이 경우 마이크로컨트롤러를 포함한 제어 회로의 전력 소비는 배터리의 자체 방전보다 한 배 더 크다. 외부 이벤트에 의한 동작 모드로의 전환(transition)은 내장된 제어 알고리즘에 의해 이루어지므로, 제어 명령(control command)에 의해 저전력 소비가 활성화된 수면 모드(sleep mode)로 전환하는 동안 대기 모드에서 전력 소비를 줄이기 위해 이러한 알고리즘의 경우 전원을 끌 수 없다. 제어 회로를 사용하여 전원을 끄면 동작 모드로의 전환을 제어할 수 없다.

무선 신호에 의해 원격으로 활성화되는 무선 다중 가스 센서는 선행 기술(특허 번호 RU170020)에서 알려져 있다. 무선 다중 가스 센서(wireless multi-gas sensor)는 스위치, 아날로그 측정 구성요소(analog measurement component), 송수신기(transceiver), 장치의 동작 모드를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(microcontroller), 센서용 전원 공급 회로(power supply circuit) 및 전체 장치에 연결된 아날로그 및 디지털 출력이 있는 센서를 포함하고, 자율 전원(autonomous power source)은 HF 회로는 특정 전력 수준에서 외부 무선 신호를 검출할 때 대기 모드로부터 센서의 전환 및 마이크로컨트롤러의 메모리에 저장된 데이터를 전송하기 위해 센서를 전송 모드로 스위칭하는 기능(ability)을 보장하기 위해 마이크로컨트롤러의 외부 인터럽트 입력(external interrupt input)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

이 기술 솔루션의 단점은 전원 공급 장치가 마이크로컨트롤러를 포함한 제어 회로를 완전히 분리하지 못하는 동작 방식을 사용하는 것이고, 장치는 배터리의 자체 방전보다 훨씬 더 큰 수준에서 전력을 계속 소비하고, 따라서 이러한 기술 솔루션은 자율 전원에 대해 이론적으로 최대 절전(maximum power saving)을 보장하지 못한다.

프로토타입으로 선정된 가장 가까운 기술 솔루션은 에너지 절약 모드를 시작하는 방법 및 장치이다(2018년 7월 27일 공개된 발명 특허 번호 RU2663212). 에너지 절약 모드를 시작하기 위한 방법으로서, 게이트웨이 장치(gateway device)와의 통신 파라미터가 수신되고 - 이러한 통신 파라미터는 통신 품질 파라미터 중 적어도 하나 및 미리 설정된 비활성 기간을 포함함 -; 현재 동작 상태는 통신 파라미터에 따라 결정되고; 및 에너지 절약 모드는 현재 동작 모드가 비활성 상태라고 판단되면 시작되는 단계를 포함하고, 에너지 절약 모드의 시작은, 적어도 하나의 이미 시작된 타겟 애플리케이션을 종료하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 이미 시작된 타겟 애플리케이션은, 이미 시작된 애플리케이션의 우선순위에 따라 미리 설정된 우선순위보다 낮은 우선순위를 갖는, 적어도 하나의 타겟 애플리케이션이 결정되고; 및 하나 이상의 타겟 애플리케이션이 종료되는 단계를 포함한다. 따라서 스마트 기기의 성능에 대한 사용자의 필요를 충족시키는 초기 조건에 따라, 이러한 스마트 장치의 전력 소비는 가능한 한 많이 줄어든다.

이러한 프로토타입의 단점은 이러한 스마트 제어 장치가 불필요한 기능과 제어된 주변 장치를 모두 끄고, 최대 에너지 절약 모드임에도 불구하고 대기 모드로 저절로 꺼지지 않고, 배터리의 자체 방전보다 훨씬 더 큰 수준의 전력을 계속 소비한다. 이러한 스마트 제어 장치의 전원이 완전히 꺼지면 동작 모드로 다시 전환하는 제어가 불가능하다.

본 발명의 출원에서 "잠금 시스템(locking system)"이라는 용어는 전자 자물쇠(electronic lock)와 전자 키(electronic key)를 포함하고, 키의 배터리에 의해 전원이 공급되는 잠금 시스템을 의미한다. 전자 키는 배터리 케이스, 전자 제어 보드(electronic control board), 특수 테일피스(special tailpiece)로 구성되고, 전자 키의 배터리를 절약하기 위해 전자 제어 보드의 전원을 자동으로 끄고 켜는 회로가 장착되어 있다. 테일피스에는, 전자 키에는 항상 음극 단자(케이스)와 양극 단자에 연결되는 공통 접점을 포함하여 두 개의 접점이 있으며, 이 두 접점은 키 배터리에서 전원을 공급하는 데 사용되고, 잠금 제어 보드와 암호화된 데이터의 양방향 교환을 보장한다. 전자 잠금 장치는 키 배터리 충전을 절약하기 위해, 기계식 잠금 구성요소(mechanical locking component), 키 테일피스에 연결하기 위한 메이팅 접점(mating contact), 전자 제어 보드의 자동 전원 끄기/켜기 회로(automatic power off/on circuit)가 있는 전자 제어 보드를 포함한다.

청구된 발명의 목적은 상기 단점을 제거하는 것이다.

본 발명이 달성하고자 하는 기술적 결과는 대기 모드에서 자율 전원에 의해 전력을 공급받는 전자 장치에 의해 최대 절전을 보장하는 것이고, 마이크로컨트롤러 뿐만 아니라 장치의 동작에 필요한 다른 항목은 전원(power source)에서 완전히 분리되고 외부 장치로부터 수신된 신호에 의해 켜질 수 있으므로, 자율 전원에서 최대 절전을 달성한다.

이 기술적 결과를 달성하기 위해 제안된 방법은 다음 단계로 구성된 잠금 시스템(locking system)의 절전(power saving)이다:

a) 전력(power)은 전원(power source)으로부터 마이크로컨트롤러를 포함하는 제어 회로(control circuit)로 공급되고, 제2 입력 또는 제어 전원(controlled power source)을 에너지 절약 모드로 스위칭하는 신호로부터 마이크로컨트롤러의 신호에 의해 트리거됨으로써, 동작 주기 종료 시 전자 키의 전자 제어 보드에 있는 키의 배터리에 대한 절전 회로(Power saving circui)가 완전히 꺼지고,

b) 키의 제어 전원(controlled power source)을 켜야 하는 경우, 전자 키의 보드는 키의 배터리에 의해 전원이 공급되고, 전원 공급 장치 접점(power supply contact) 및 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성(powering on attribute)을 식별하도록 설계된 특수 회로(specialized circuit)를 통해 전자 키에 특수 신호를 전송하고, 특수 에너지 절약 회로(special energy-saving circuit)는 마이크로컨트롤러를 시작하기에 충분한 시간 동안 전원(power source)을 동작 모드로 스위칭하기 위해 제1 입력에 공급되는 전기 신호를 활성화하고 - 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로는 배터리의 전력을 사용하지 않음 -;

c) 제1 초기화 후, 마이크로컨트롤러가 제2 입력에서 신호를 수신하고 및/또는 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭한 이후, 마이크로컨트롤러는 제2 입력에 출력 신호를 전송하거나 동작 주기 동안 전원을 켜두기 위해 신호를 전송한다.

다음은 법적 보호 범위 내에 있고 당업자에게 명백한 다른 특정 실시예를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 되는 바람직한 실시예이다.
본 발명의 본질은 도면에 의해 설명되지만 이에 한정되지 않는다.
도 1은 잠금 시스템의 블록 다이어그램을 나타낸다.
1은 키(key(자율 전자 장치(autonomous electronic device))이고,
2는, 전원을 켜고/끄기 위해 연결된 제2 입력에 연결된 출력 신호 중 하나를 갖는, 키의 마이크로컨트롤러를 포함하는, 제어 회로이고,
3은 키 배터리의 에너지 절약 회로(energy-saving circuit)이고,
4는 제어 전원을 켜기 위해 외부 이벤트에서 신호를 식별하도록 설계된 특수 회로이고,
5는 외부 이벤트로부터의 신호 수신을 포함하여 데이터를 수신 및 전송하기 위한 채널 및 전원을 공급하는 접점이 있는 키 테일피스(tailpiece)이고,
6은 키의 배터리이고,
7은 자물쇠(lock)와 키의 연결 접점을 나타내고,
8은 자물쇠의 키 배터리의 에너지 절약 회로이고,
9는 전원을 켜고 끄기 위해 제2 입력에 연결된 출력 신호 중 하나를 가지고 있는, 키의 마이크로컨트롤러를 포함하는, 제어 회로이고
10은 자물쇠의 전자 보드(electronic board)이다.

자물쇠의 전자 보드(electronic board)(10)는 키(1)의 배터리(battery)(6)의 에너지 절약 회로(energy-saving circuit)(8)를 가지고, 이는, 키(1)를 식별하기 위한 동작 주기(operation cycle)가 완료된 후(잘못된 인증 액세스 코드를 입력한 경우), 키(1)를 제거하기 전에 전원을 절약하기 위해 전원 버스에서 잠금장치(마이크로컨트롤러 포함)의 제어 회로(control circuit)(9)를 분리한다. 키(1)의 자율 동작 시간을 연장하기 위해 다음 단계를 수행한다: 키의 전자 제어 회로는 키(1)의 배터리(6)의 에너지 절약 회로(3)를 갖고, 이는, 동작 주기가 완료된 후 마이크로컨트롤러에서 수신된 신호에서, 전원으로부터 마이크로컨트롤러 및 키(1) 동작에 필요한 기타 요소로의 전력 공급을 완전히 중지하는 에너지 절약 모드로 전원을 스위칭한다. 키의 전자 보드(10)에 사용되는 키(1)의 배터리(6)의 특수 에너지 절약 회로(8)는, 회로 또는 이러한 신호를 제1 입력에 전송하기 위해 외부 이벤트에서 신호를 식별하도록 설계된 회로 또는 제어 전원(controlled power source)을 켜기 위해 이러한 신호를 전송하기 위해 설계된 회로를 갖는, 제어 전원을 포함한다. 키(1)의 배터리(6)의 에너지 절약 회로(3)는 회로가 있는 제어 전원이 포함된다. 전원 꺼짐 모드에서는 키(1)의 배터리(6)의 특수 에너지 절약 회로(3)가 배터리의 자체 방전과 동일한 수준의 전력을 소비하여 배터리 수명을 극대화한다. 배터리(6)는 키(1)가 잠금 실린더(lock cylinder)에 삽입된 후에만 키(1)의 주 전자 회로에 연결되며, 여기서 잠금 커넥터 접점(connector contacts)(7)과 키(1)는 서로 통신한다. 자물쇠의 전자 보드(10)는, 전원 공급 장치용 커넥터 접점(7)을 통해서, 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로(4)를 통해서, 키(1)에 특수 신호를 보냄으로써, 그리고, 특수 에너지 절약 회로(3)를 사용함으로써, 키(1)의 배터리(6)에 의해 전원이 공급되고, 마이크로컨트롤러를 시작하기에 충분한 시간 동안 전원을 동작 모드로 스위칭하기 위해 공급되거나 제1 입력에 공급되는 전기 신호를 활성화하고, 이 경우, 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로(specialized circuit)(4)는 배터리의 전력을 사용하지 않는다. 전원은 제어 회로(2)에 전원을 공급하며, 마이크로컨트롤러의 제1 초기화 후, 마이크로컨트롤러가 제2 입력에 신호를 수신하고 및/또는 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭한 이후에, 제어 회로는 출력 신호를 제2 입력으로 전송하거나 동작 주기 동안 전원을 켜진 상태로 유지하도록 신호를 전송한다. 또한, 자물쇠의 전자 보드(10)는 키(1)의 배터리(6)의 에너지 절약 회로(8)가 가지며, 자물쇠를 열기 위해 제공된 제한된 시간을 포함하는, 키 식별 동작 주기가 완료된 후, 에너지 절약 회로는 잠금 실린더로부터 키(1)가 분리되기 전에 키(1)의 배터리(6)의 전력을 키의 전자 기판(10)이 소모하지 않도록 전원 버스에서 공급되는 잠금 제어 회로의 전원을 끈다.

자율 장치의 에너지 절약 방법은 다음과 같이 사용된다. 동작 주기가 완료되면, 전원은 마이크로컨트롤러의 명령에 의해 에너지 절약 모드로 스위칭되며, 이러한 에너지 절약 모드는 배터리로부터 마이크로컨트롤러로의 모든 전력 공급을 완전히 분리하고 장치 동작에 필요한 전자 제어 회로의 다른 요소도 분리한다. 제어 전원은 외부 장치에서 통신 인터페이스를 통해 전송하지는 제어 신호에서 식별되는 저전류 신호에 의해 켜지며, 여기서 전원을 켜기 위한 신호의 속성은 신호의 특정 진폭, 지속 시간 또는 주파수일 수 있으며, 이러한 신호는 이러한 전원 켜기 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로를 통해 전송되며, 이는 이러한 외부의 저전류 제어신호로부터 전기신호를 활성화하고 제어 전원을 동작 모드로 스위칭하면서 배터리의 전원을 사용하지 않는다. 제어 전원은 동작 주기의 실행을 제어하는 마이크로컨트롤러를 포함한 제어 회로에 전원을 공급한다. 전원을 켠 후, 마이크로컨트롤러는 논리에 따라 전원 켜기 신호를 전송하거나 제어 전원의 입력으로 전송하 필요한 시간 동안 동작을 계속아고, 이 시간은 마이크로컨트롤러에 로드된 프로그램의 알고리즘에 의해 정의된다. 동작 주기가 완료되면, 마이크로컨트롤러는 제어 전원의 입력으로 전송하진 전원 켜짐 신호를 제거하고 이러한 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭하고, 배터리로부터 마이크로컨트롤러로 및 장치 동작에 필요한 회로의 기타 요소로의 전력 공급이 완전히 분리된다. 이는 켜짐/꺼짐으로 제어할 수 있는 특수 전원 사용이 포함되며, 이론적으로 전력 꺼짐 모드(power-off mode)에서 배터리의 자체 방전과 동일한 수준(이하 1μA)의 최소 전력 소비를 갖는다.

이 방법의 실시예는 외부 장치와 정보를 교환하기 위해 사용되는 외부 장치 통신 인터페이스를 통해 전송되는 제어 신호로부터, 배터리 전원을 사용하지 않고도, 제어 전원을 켜고 마이크로컨트롤러(전원이 켜진 후)가 제1 초기화, 테스팅을 수행하기 위한 충분한 시간 동안 신호를 유지하고, 논리에 따라 전원 켜기 신호를 전송하거나 필요한 시간 동안 - 이는 마이크로컨트롤러에 로드된 프로그램의 알고리즘에 의해 정의됨 - 동작을 계속하기 위해 제어 전원의 입력으로 보낼 수 있게 하는, 신호(진폭 또는 지속 시간 또는 주파수)를 식별하도록 설계된 회로를 사용한다. 동작 주기가 완료되면, 마이크로컨트롤러는 제어 전원의 입력으로 전송된 전원 켜짐 신호를 제거하고 이러한 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭하고, 배터리로부터 마이크로컨트롤러로 및 장치 동작에 필요한 회로의 기타 요소로의 전력 공급이 완전히 분리된다.

특허, 과학 및 기술 문헌을 검토한 결과 청구된 발명이 신규성의 기준을 충족한다는 결론을 내릴 수 있는 유사한 일련의 필수 기능을 가진 기술적 솔루션이 밝혀지지 않았다.

상기 기술적 결과를 보장하는 청구된 필수 기능 세트는 선행 기술에서 명백하지 않으며, 청구된 발명이 발명 수준의 특허 가능성 조건을 충족한다고 결론을 내릴 수 있다.

Claims (2)

1. 잠금 시스템의 에너지 절약 방법에 있어서,
   상기 방법은,
   a) 제2 입력 또는 제어 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭하는 신호로부터 마이크로컨트롤러의 신호에 의해 트리거됨으로써, 동작 주기 종료 시 전자 키의 전자 제어 보드에 있는 키의 배터리에 대한 에너지 절약 회로가 완전히 꺼지고,
   b) 상기 키의 상기 제어 전원을 켜야 하는 경우, 상기 전자 키의 보드는 상기 키의 상기 배터리에 의해 전원이 공급되고, 전원 공급 장치 접점 및 외부 이벤트에서 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로를 통해 상기 전자 키에 특수 신호를 전송하고, 특수 에너지 절약 회로는 상기 마이크로컨트롤러를 시작하기에 충분한 시간 동안 상기 전원을 동작 모드로 스위칭하거나 제1 입력에 공급되는 전기 신호를 활성화하고,
   ρ) 상기 제1 초기화 후, 상기 마이크로컨트롤러가 상기 제2 입력에서 상기 신호를 수신하고 및/또는 상기 전원을 에너지 절약 모드로 스위칭한 이후, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 제2 입력에 출력 신호를 전송하거나 상기 동작 주기 동안 상기 전원을 켜두기 위해 신호를 전송하는
   것을 포함하는 단계를 구현하고,
   전력은 전원에서 상기 마이크로컨트롤러를 포함하는 제어 회로로 전력이 공급되고,
   외부 이벤트에서 상기 전원 켜짐 속성을 식별하도록 설계된 상기 특수 회로는 상기 배터리의 전력을 사용하지 않는
   방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 키에 대한 상기 신호는,
   상기 전원 공급 장치 접점과,
   상기 배터리의 전력을 사용하지 않는, 이러한 전원 켜기 속성을 식별하도록 설계된 특수 회로를 통해 웨이크업 신호를 전달함으로써
   전송되는 것
   을 특징으로 하는
   방법.
   

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