도어벨 장치 및 그의 전원 공급 방법{DOORBELL APPARATUS AND POWER SUPPLYING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 도어벨 장치 및 그의 전원 공급 방법에 관한 것이다.
댁내에 적용되는 종래의 도어벨 시스템은 트랜스포머(transformer), 도어벨(doorbell), 그리고 도어벨 스위치(doorbell switch)를 포함한다. 트랜스포머는 AC 전압을 도어벨 구동에 적합한 레벨로 변환한다. 도어벨은 전자기 또는 전기를 이용하여 소리를 출력하는 장치이며, 벨(bell), 부저(buzzer), 차임(chime) 등과 혼용될 수 있다. 그리고, 도어벨 스위치는 평소에는 오픈 상태인 스위치이며, 도어벨 스위치가 닫힌 상태가 되면, 도어벨 시스템이 활성화된다. 예를 들어, 사람이 도어벨 스위치를 누르면, 도어벨 스위치가 닫히게 되고, 도어벨에 대한 폐회로가 형성된다. 이에 따라, 도어벨은 소리를 출력할 수 있다. 한편, 사용자 편의에 대한 니즈가 증가함에 따라, 도어벨 시스템에 다양한 인터페이스 장치를 연결시키는 기술이 발전하고 있다. 이를 위하여, 종래의 도어벨 시스템으로부터 전원을 분기하여 인터페이스 장치에 전원을 공급하고자 하는 시도가 있다. 다만, 이러한 경우, 도어벨 스위치가 닫힐 때 도어벨에 대한 폐회로가 형성되므로, 인터페이스 장치에 전원이 공급되지 않는 문제가 있다. 이에 따라, 인터페이스 장치에 전원을 공급하기 위하여 배터리를 사용하고자 하는 시도가 있으나, 배터리 충전 시 도어벨 시스템에 과전류가 흐를 경우, 도어벨이 오동작할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인터페이스 장치를 포함하는 도어벨 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치는 전원 입력부, 인터페이스부, 상기 인터페이스부에 전력을 공급하기 위한 배터리부, 도어벨 스위치에 연결되어 스위치의 온오프(On Off) 상태에 따라 상기 전원 입력부로부터 공급되는 전류의 경로를 변경하는 스위칭 회로, 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 이용하여 상기 배터리부를 충전하는 제어부, 및 상기 스위칭 회로와 상기 제어부 사이에 연결되며, 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 감지하는 전류 감지부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전류 감지부에 의하여 감지되는 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 제한한다. 상기 제어부는 상기 스위칭 회로로부터 상기 제어부를 향하여 출력되는 전류가 차단된 경우, 상기 배터리부가 상기 인터페이스부에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 상기 전류의 경로는 상기 제어부를 향하여 출력되는 경로 또는 상기 도어벨 스위치로 흐르는 경로일 수 있다. 상기 스위칭 회로는 트라이악 소자를 포함하고, 상기 트라이악 소자는 도어벨 스위치가 온(On)되면, 상기 제어부를 향하여 출력되는 전류를 차단하고, 상기 도어벨 스위치로 흐르게 할 수 있다. 상기 스위칭 회로는 게이트 소자를 더 포함하고, 상기 게이트 소자는 상기 인터페이스부로 구동 신호를 전송할 수 있다. 상기 인터페이스부는 슬립모드 또는 동작모드로 동작하고, 상기 인터페이스부가 동작모드로 동작할 때의 소비전력은 상기 인터페이스부가 슬립모드로 동작할 때의 소비전력보다 클 수 있다. 상기 인터페이스부는 상기 구동신호에 의하여 상기 슬립모드로부터 상기 동작모드로 천이할 수 있다. 상기 게이트 소자는 상기 트라이악 소자에 연결되고, 상기 도어벨 스위치로 흐르는 전류에 기반하여 동작할 수 있다. 상기 게이트 소자는 옵토 커플러를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스부는 오디오 모듈, 이미지 모듈, 통신 모듈 또는 센서 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 회로는 정류기를 더 포함하고, 상기 정류기는 상기 전원 공급부로부터 수신한 전류인 AC 전류를 DC 전류로 정류하여 상기 제어부로 공급할 수 있다. 상기 제어부는 컨버터와 배터리 충전 칩을 포함할 수 있다. 상기 전류 감지부에 의하여 감지되는 전류 값은 상기 컨버터로 입력되며, 상기 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 컨버터는 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 차단하거나, 감소시킬 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치의 전원 공급 방법은 스위칭 회로는 전원 입력부로부터 전원을 공급 받는 단계, 상기 스위칭 회로는 도어벨 스위치의 온오프 상태에 따라 상기 전원 입력부로부터 공급되는 전류의 경로를 변경하는 단계, 전류 감지부는 상기 스위칭 신호로부터 출력되는 전류를 감지하는 단계, 제어부는 상기 전류 감지부에 의하여 감지된 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 제한하는 단계, 상기 제어부는 상기 스위칭 회로로부터 출력되는 전류를 이용하여 배터리부를 충전하는 단계, 그리고 상기 배터리부는 충전된 전력을 인터페이스부에 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 도어벨 시스템은 도어벨에 대한 폐회로가 형성된 경우에도 인터페이스 장치에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 도어벨 시스템은 인터페이스 장치에 전원을 공급하기 위한 배터리를 지속적으로 충전할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 도어벨 시스템은 배터리 충전에 따른 도어벨 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 인터페이스부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치의 전원 공급 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시에에 따른 도어벨 장치에 포함되는 전류 감지부 및 컨버터의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 시스템(10)은 트랜스포머(100), 도어벨(200), 도어벨 스위치(300) 및 도어벨 장치(400)를 포함한다. 트랜스포머(100)는 1차 코일 및 2차 코일을 포함할 수 있다. 1차 코일은 댁내 AC 전원(미도시)에 연결되고, 2차 코일은 도어벨(200), 도어벨 스위치(300) 및 도어벨 장치(400)에 직렬 연결될 수 있다. 트랜스포머(100)는 AC 전압을 도어벨(200) 구동에 적합한 레벨로 변환한다. 도어벨(200)은 전자기 또는 전기를 이용하여 소리를 출력하는 장치이며, 벨(bell), 부저(buzzer), 차임(chime) 등과 혼용될 수 있다. 도어벨 스위치(300)는 평소에는 오픈된 상태인 스위치이며, 도어벨 스위치(300)가 눌리면, 도어벨(200)이 활성화되어 소리를 출력한다. 그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치(400)는 다양한 인터페이스 장치를 포함하며, 종래의 도어벨 시스템, 즉 트랜스포머(100), 도어벨(200) 및 도어벨 스위치(300)에 연결될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 도어벨 스위치(300)의 온오프(On Off) 상태에 관계없이 도어벨 장치(400)에 포함되는 다양한 인터페이스 장치에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 인터페이스부의 블록도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치의 전원 공급 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 도어벨 장치(400)는 전원 입력부(410), 인터페이스부(420), 배터리부(430), 스위칭 회로(440), 제어부(450) 및 전류 감지부(460)를 포함한다. 전원 입력부(410)는 도어벨 장치(400)에 전원을 공급한다. 이때, 전원 입력부(410)가 공급하는 전원은 댁내 AC 전원으로부터 입력 받은 AC 전압일 수 있다. 전원 입력부(410)가 도어벨 장치(400)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전원 공급부(410)는 도어벨 장치(400)의 외부 구성일 수도 있다. 스위칭 회로(440)는 도어벨 스위치(300)에 연결되어, 전원 입력부(410)로부터 공급되는 전류의 경로를 도어벨 스위치(300)의 온오프(On Off) 상태에 따라 변경한다. 제어부(450)는 스위칭 회로(440)로부터 출력되는 전류를 이용하여 배터리부(430)를 충전한다. 그리고, 제어부(450)는 인터페이스부(420)에 대한 전력 공급을 제어한다. 배터리부(430)는 인터페이스부(420)에 전력을 공급한다. 한편, 스위칭 회로(440)로부터 출력되어 제어부(450)로 향하는 전류가 소정 값 이상인 경우, 이는 도어벨 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로(440)로부터 출력되어 제어부(450)로 향하는 전류가 소정 값(예, 150mA) 이상인 경우, 도어벨(200)의 전자기 구조에 영향을 미칠 수 있으며, 이로 인하여 도어벨(200)이 오동작할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 도어벨 장치(400)는 스위칭 회로(440) 및 제어부(450) 사이에 연결되는 전류 감지부(460)를 포함한다. 전류 감지부(460)는 스위칭 회로(440)로부터 출력되는 전류를 감지한다. 그리고, 제어부(450)는 전류 감지부(460)에 의하여 감지되는 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 스위칭 회로(440)로부터 출력되는 전류를 제한한다. 이에 따라, 스위칭 회로(440)로부터 제어부(450)를 향하여 과전류가 출력되어 도어벨(200)이 오동작하는 문제를 방지할 수 있다. 도 3을 참조하면, 인터페이스부(420)는 SoC(System on Chip, 421), 이미지 모듈(422), 센서 모듈(423), 오디오 모듈(424) 및 통신 모듈(425)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 한 실시예에 따른 인터페이스부(420)는 이들 구성보다 더 많은 구성을 포함하거나, 더 적은 구성을 포함할 수 있다. SoC(421)는 이미지 모듈(422), 센서 모듈(423), 오디오 모듈(424) 및 통신 모듈(425)과 연결되며, 인터페이스부(420)를 전반적으로 제어할 수 있다. 이미지 모듈(422)은 카메라 모듈과 혼용될 수 있다. 이미지 모듈(422)은 렌즈 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 실린더 렌즈, 프레넬 렌즈(Fresnel Lens), 광각 렌즈 중 적어도 하나를 포함하여, 설치된 위치로부터 일정 범위의 대상물을 촬영한다. 이미지 센서는 렌즈 모듈을 통하여 입사되는 광 신호를 이미지 신호로 변환한다. 이미지 센서는 디지털 카메라 등에 일반적으로 사용되는 구성에 해당하며, 카메라 렌즈를 통하여 들어온 빛, 즉 촬영한 영상 정보를 전기적 신호인 디지털 정보로 변환해 주는 역할을 한다. 센서 모듈(423)은 주변의 대상물을 감지한다. 센서 모듈(423)은, 예를 들면 지자기 센서, 가속도 센서, 고도계, 자이로 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 적외선 센서는 PIR(Passive Infrared Ray) 센서일 수 있다. PIR 센서는 대상물의 온도 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라, 사람이 움직이는 경우, 센서 모듈(423)은 온도 변화를 이용하여 사람이 있음을 감지할 수 있다. 센서 모듈(423)은 이미지 모듈(422) 주변에 설치되며, 복수 개 설치될 수 있다. SoC(421)는 이미지 모듈(422)을 통하여 이미지 신호를 수신하고, 센서 모듈(423)을 통하여 대상물의 감지 신호를 수신하며, 이를 처리한다. 예를 들어, SoC(421)는 센서 모듈(423)을 통하여 수신한 대상물의 감지 신호를 이용하여 이미지 모듈(422)을 통하여 수신한 이미지 신호를 보정할 수 있다. 한편, 오디오 모듈(424)은 마이크 및 스피커를 포함할 수 있다. 마이크는 오디오 신호를 입력 받을 수 있고, 스피커는 오디오 신호를 출력할 수 있다. SoC(421)는 마이크를 통하여 입력되는 오디오 신호를 처리할 수 있다. 통신 모듈(425)은 유선 또는 무선 통신 모듈을 포함하며, SoC(421)를 통하여 처리된 이미지 신호를 디스플레이 장치(미도시)로 전송하거나, SoC(421)를 통하여 처리된 오디오 신호를 스피커로 전송할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 인터페이스부(420)는 슬립모드 또는 동작모드로 동작할 수 있다. 인터페이스부(420)가 슬립모드로 동작할 때의 소비전력은 인터페이스부(420)가 동작모드로 동작할 때의 소비전력보다 크다. 인터페이스부(420)는 도어벨 스위치(300)가 온 상태일 때 도어벨 스위치(300)를 향하여 흐르는 전류에 기반하여 전송되는 구동신호에 의하여 슬립모드로부터 동작모드로 천이할 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 스위칭 회로(440)는 전원 입력부(410)로부터 전원을 공급 받는다(S400). 전원 입력부(410)는 댁내 AC 전원으로부터 입력 받은 AC 전압을 도어벨 장치(400) 내부로 공급할 수 있다. 본 명세서에서, 전원 입력부(410)는 도어벨 장치(400) 내부로 전원을 공급하므로, 전원 공급부로 지칭될 수도 있다. 스위칭 회로(440)는 도어벨 스위치(300)에 연결되며, 전원 입력부(410)로부터 공급되는 전류의 경로를 도어벨 스위치(300)의 온오프 상태에 따라 변경할 수 있다. 즉, 도어벨 스위치(300)가 오프(Off) 상태이면, 스위칭 회로(440)는 전류의 경로가 제어부(450)를 통하여 배터리부(430)로 향하도록 제어할 수 있다(S402). 이에 따라, 전류는 스위칭 회로(440)로부터 출력된 후(S404), 전류 감지부(460)를 거쳐 제어부(450)로 흐른다(S406). 이때, 스위칭 회로(440)로부터 출력된 전류는 전류 감지부(460)를 거쳐 제어부(450)로 흐름과 동시에 전류 감지부(460)에 의하여 감지되며(S408), 감지된 전류 값은 제어부(450)로 전달된다(S410). 제어부(450)는 전류 감지부(460)에 의하여 감지된 전류 값을 미리 설정된 값(예, 150mA)과 비교하고(S412), 감지된 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 스위칭 회로(440)로부터 출력되는 전류를 차단하거나, 감소시킬 수 있다(S414). 이에 따라, 도어벨 스위치(300)가 오프 상태인 경우, 도어벨 장치(400) 내부에는 과전류가 흐르지 않으므로, 도어벨(200)의 오동작을 방지할 수 있다. 그리고, 단계 S406에서 전류 감지부(460)로부터 흐른 전류는 제어부(450)를 통하여 배터리부(430)로 흐르고(S416), 배터리부(430) 내에 충전된다(S418). 한편, 도어벨 스위치(300)가 온(On) 상태이면, 스위칭 회로(440)는 전류의 경로가 도어벨(200) 및 도어벨 스위치(300)를 향하도록 제어한다(S420). 이때, 도어벨 스위치(300)로 흐르는 전류에 기반하여, 인터페이스부(420)로 구동 신호가 전송될 수 있다(S422). 이에 따라, 슬립모드로 동작하던 인터페이스부(420)가 구동 신호를 수신하면, 동작모드로 천이할 수 있다(S424). 한편, 도어벨 스위치(300)가 온 상태에 있어 제어부(450)를 향한 전류 경로가 차단되는 경우, 또는 도어벨 스위치(300)가 오프 상태에 있더라도 스위칭 회로(440)로부터 출력되는 전류 경로가 제어부(450)에 의하여 차단되는 경우, 제어부(450)는 배터리부(430)가 인터페이스부(420)에 전력을 공급하도록 지시할 수 있다(S426). 이에 따라, 배터리부(430)는 충전된 전력을 인터페이스부(420)에 공급할 수 있다(S428). 이와 같이, 인터페이스부(420)에는 도어벨 스위치(300)의 온오프에 관계 없이 안정적으로 전력이 공급될 수 있다. 이하, 회로도를 이용하여 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치를 더욱 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 회로도이다. 도 5를 참조하면, 전원 입력부(410)를 통하여 도어벨 장치(400)에 AC 전원이 공급된다. 스위칭 회로(440)는 도어벨 스위치(300)에 연결되며, 트라이악(triac) 소자(442)를 포함한다. 트라이악 소자(442)는 양방향성의 전류 제어가 행하여지는 반도체 제어 부품으로, 2개의 주 전극(E1, E2)과 1개의 게이트 전극(G)이 있다. 게이트 전극(G)에 인가되는 게이트 신호가 없는 경우, 트라이악 소자(442)는 턴오프되며, 게이트 전극(G)에 인가되는 게이트 신호가 있는 경우, 트라이악 소자(442)는 주 전극(E1, E2)의 극성에 관계없이 양방향으로 턴온될 수 있다. 도어벨 스위치(300)가 눌리면, 즉 도어벨 스위치(300)가 온 상태가 되면, 트라이악 소자(442)의 게이트 전극(G)에 게이트 신호가 인가되며, A 경로로 폐회로가 형성된다. 즉, 전류의 경로는 도어벨(200) 및 도어벨 스위치(300)를 향하며, 제어부(450)를 향하는 B 경로로는 전류가 흐르지 않도록 차단될 수 있다. 여기서, 도어벨(200) 및 이를 포함하는 전원 입력부(410)는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치(400)에 포함되는 구성인 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도어벨(200) 및 이를 포함하는 전원 입력부(410)는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치(400)에 포함되지 않을 수도 있다. 이에 따르면, 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치(400)는 종래 댁내에 미리 설치된 도어벨(200) 및 이를 포함하는 전원 입력부(410)와 호환되어 사용될 수도 있다. 한편, 스위칭 회로(440)는 게이트 소자(444)를 더 포함한다. 게이트 소자(444)는 트라이악 소자(442)에 연결되며, 트라이악 소자(442)가 턴온되는 경우 도어벨(200) 및 도어벨 스위치(300)로 흐르는 전류에 기반하여 동작한다. 그리고, 게이트 소자(444)는 도어벨(200) 및 도어벨 스위치(300)로 흐르는 전류에 기반하여 인터페이스부(420)에 구동 신호를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 게이트 소자(444)는 옵토 커플러(Opto-coupler)를 포함할 수 있다. 옵토 커플러는 포토 커플러(photo coupler)와 혼용될 수 있다. 옵토 커플러는 발광 다이오드(D)와 포토 트랜지스터(T)를 포함하며, 발광 다이오드(D)에 전류가 인가되면 발광 다이오드(D)는 광을 방출한다. 포토 트랜지스터(T)는 발광 다이오드(D)가 방출하는 광을 수광하여 전도 상태가 될 수 있다. 이러한 원리를 이용하여, 도어벨 스위치(300)가 눌리면, 즉 도어벨 스위치(300)가 온 상태가 되면, 게이트 소자(444)는 인터페이스부(420)를 구동하는 신호를 전송할 수 있다. 한편, 도어벨 스위치(300)의 눌림 상태가 해제되면, 즉 도어벨 스위치(300)가 오프 상태이면, 전류의 경로는 제어부(450)를 향하게 된다. 이를 위하여, 스위치 회로(440)는 정류기(446)를 더 포함할 수 있다. 정류기(446)는 제어부(450)에 연결되며, 전원 공급부(410)로부터 공급되는 AC 전류를 DC 전류로 정류하여 제어부(450)로 공급한다. 이때, 정류기(446)는, 예를 들면 브리지 다이오드(Bridge Diode)를 포함할 수 있다. 브리지 다이오드는 도 5에서 도시된 바와 같이, 4개의 다이오드를 연결한 브리지 회로이다. 브리지 다이오드는 AC 전류를 DC 전류로 정류하여 출력하며, 브리지 다이오드로 입력되는 전압과 브리지 다이오드로부터 출력되는 전압이 동일하다. 제어부(450)는 정류기(446)에 의하여 정류된 DC 전류를 수신한다. 제어부(450)는 컨버터(452) 및 배터리 충전 칩(454)을 포함할 수 있다. 컨버터(452)는 정류기(446)를 통하여 출력되는 DC 전류를 배터리 충전 칩(454)을 위한 전압으로 낮출 수 있다. 여기서, 컨버터(452)는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 예를 들어, 컨버터(452)는 8 내지 24V의 전압을 5V의 전압으로 변환할 수 있다. 배터리 충전 칩(454)은 컨버터(452)에 연결되며, 컨버터(452)로부터 소정 전압을 입력 받는다. 배터리 충전 칩(454)은 인터페이스부(420)에 전력을 공급하도록 제어하거나, 배터리부(430)가 전력을 충전하도록 제어할 수 있다. 배터리 충전 칩(454)은 배터리부(430)에 충전된 전력을 인터페이스부(420)에 공급하도록 배터리부(430)를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 도어벨 스위치(300)가 오프 상태인 경우, 스위칭 회로(440)를 통하여 인터페이스부(420)로 전력이 공급될 수 없다. 이때, 배터리 충전 칩(454)은 정류기(466)에 의하여 정류된 후 컨버터(452)에 의하여 변환된 전압 중 일부가 인터페이스부(420)에 공급되도록 제어하거나, 배터리부(430)에 충전된 전력이 인터페이스부(420)로 공급되도록 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 도어벨 스위치(300)가 온 상태인 경우, 스위칭 회로(440)를 통하여 인터페이스부(420)로 구동 신호가 전송될 수는 있으나, 인터페이스부(420)가 동작을 지속하기에는 전력이 부족할 수 있다. 이에 따라, 도어벨 스위치(300)가 온 상태인 경우, 제어부(450)를 향하여 출력되는 전류의 경로가 차단되면, 제어부(450)는 배터리부(430)에 충전된 전력을 인터페이스부(420)에 공급하도록 배터리부(430)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 도어벨 스위치(300)의 온오프 상태에 관계없이 인터페이스부(420)는 안정적으로 전력을 공급 받을 수 있다. 또한, 도어벨 스위치(300)가 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 순간에도 배터리부(430)에 충전된 전력이 인터페이스부(420)에 공급될 수 있으므로, 인터페이스부(420)의 동작 품질을 높일 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 도어벨 스위치(300)가 오프 상태에 있는 경우, 스위칭 회로(440)의 정류기(446)에 의하여 DC 전류로 정류된 전류는 제어부(450)의 컨버터(452)를 향하여 흐른다. 상기 컨버터(452)는 시스템 전원 또는 배터리 충전 칩으로 안정적인 전압과 전류를 제공하는 역할을 할 수 있다. 이때, 전류 값이 소정 값(예, 150mA) 이상인 경우, 도어벨(200)의 전자기 형성에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 도어벨(200)이 오동작할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 전류 감지부(460)를 스위칭 회로(440)의 정류기(446)와 제어부(450)의 컨버터(452) 사이에 연결시킬 수 있다. 전류 감지부(460)는 정류기(446)로부터 출력되는 전류를 감지하며, 감지한 전류 값을 컨버터(452)에게 전송한다. 컨버터(452)는 감지한 전류 값과 미리 설정된 값을 비교하고, 감지한 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 컨버터(452)로부터 출력되는 전류를 차단하거나, 감소시킬 수 있다. 또한, 전류 감지부(460)는 정류기(446)로부터 출력되는 전류를 지속적으로 감지하여 컨버터(452)에게 전송할 수 있다. 컨버터(452)는 감지한 전류 값이 미리 설정된 값 수준으로 회복될 경우, 컨버터(452)로부터 출력되는 전류를 원래의 상태로 회복시킬 수도 있다. 이에 따라, 스위칭 회로(440)로부터 흐르는 전류는 일정한 수준으로 유지될 수 있으며, 배터리부(430)를 지속적으로 충전시킬 수 있고, 도어벨(200)의 오동작을 방지할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라 전류 감지기(460)가 제어부(450), 즉 컨버터(452) 앞에 연결되고, 감지한 전류 값을 컨버터(452)로 전송하는 경우, 전원 공급부(410)로부터 공급되는 전압이 8 내지 24V 사이에서 가변되는 경우에도, 컨버터(452)에 의한 전류 제한이 가능하다. 상기 전류감지부(460)는 컨버터(452)에 포함되는 구조일 수 있고, 이때 소정의 전류값 이하의 전류를 제공하는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 전류 감지부(460) 및 컨버터(452)의 동작은 도 6을 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 수 있다. 도 6을 참조하면, 전류 감지부(460)는 저항(R, 462) 및 전류 감지 칩(464)을 포함할 수 있다. 정류기(446)로부터 출력되는 전류는 전류 감지부(460)를 향하여 흐른다. 이때, 전류 감지부(460)에 포함되는 저항(462)의 양단에 걸리는 전압 차는 전류 감지 칩(464)의 VIN+ 핀 및 VIN- 핀을 통하여 입력된다. 이때, 전류 감지 칩(464)은 저항(462)의 양단에 걸리는 전압 차를 이용하여 정류기(446)로부터 컨버터(452)를 향하여 흐르는 전류 값을 감지할 수 있다. 한편, 전류 감지 칩(464)의 OUT 핀은 컨버터(452)의 FB 핀과 연결될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 칩(464)에 의하여 감지된 전류 값은 컨버터(452)의 FB 핀으로 피드포워드(feedforward)될 수 있다. 컨버터(452)는 전류 감지 칩(464)으루부터 피드포워드된 전류 값과 미리 설정된 값을 비교할 수 있다. 감지한 전류 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 저항(462)을 통과한 후 컨버터(452)의 VIN 핀으로 입력된 전류가 컨버터(452)로부터 출력되는 것을 SW 핀을 이용하여 차단하거나, 감소시킬 수 있다. 한편, 전류 감지부(460)는 정류기(446)로부터 출력되는 전류를 지속적으로 감지하며, 감지한 값을 컨버터(452)에게 피드포워드할 수 있다. 컨버터(452)는 감지한 전류 값이 미리 설정된 값 수준으로 회복될 경우, 컨버터(452)로부터 출력되는 전류를 원래의 상태로 회복시킬 수도 있다. 이상, 도어벨 스위치(300)가 눌리면, 도어벨 스위치(300)에 연결되는 트라이악 소자(442)의 게이트 전극(G)에 게이트 신호가 인가되며, A 경로로 폐회로가 형성되어 도어벨이 울리는 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 도어벨 스위치(300)가 눌리면, SoC가 도어벨을 제어할 수도 있다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함되는 회로도이다. 도 5 내지 6과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다. 도 7을 참조하면, 도어벨 스위치(300)가 눌리면, 즉 도어벨 스위치(300)가 온 상태가 되면, 도어벨 스위치(300)는 도어벨 스위치 턴온 신호(S1)를 출력한다. 도어벨 스위치 턴온 신호(S1)는 도어벨 스위치(300)가 턴온 되었음을 알리는 신호이다. 도어벨 스위치(300)가 출력한 도어벨 스위치 턴온 신호(S1)는 도어벨 장치(400)의 SoC(System on Chip)로 입력될 수 있다. 상기 SoC는 도 7의 인터페이스부(420)을 포함하는 메인 컨트롤러일 수 있으며, 상기 메인 컨트롤러는 도어벨 장치의 인터페이스(도3)들과 전력제어, 베터리 충전칩(454)중 적어도 하나를 제어할 수 있다. SoC는 도어벨 스위치 턴온 신호(S1)를 이용하여 도어벨 제어 신호(S2)를 생성하고, 출력한다. 도어벨 제어 신호(S2)는 도어벨의 울림을 제어하는 신호이다. 도어벨의 울림제어는 특정 주기 및 또는 특정 크기를 갖는 신호를 출력하여 도어벨의 소리 크기나 톤, 패턴 중 적어도 하나를 제어하는 것을 의미할 수 있다. SoC로부터 출력된 도어벨 제어 신호(S2)는 트랜지스터(Q)의 게이트에 입력되며, 트랜지스터(Q)를 도통시킨다. 여기서, 트랜지스터(Q)가 FET(Field Effect Transistor)인 인 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, BJT(Bipolar Junction Transistor)일 수도 있다. 한편, 트랜지스터(Q)의 한 단자는 트라이악 소자(442)의 게이트 전극(G)에 연결된다. 따라서, 트랜지스터(Q)가 도통되면, 트라이악 소자(442)의 게이트 전극(G)에 게이트 신호가 인가되며, 트라이악 소자(442)가 턴온되어 전류의 경로가 도어벨(200)을 향하여 흐르게 된다. 이와 같이, SoC가 도어벨 제어 신호(S2)를 생성하여 출력하면, 도어벨(200)이 울리는 주기, 횟수, 지속 시간 중 적어도 하나가 조절될 수 있다. 여기서, SoC는 도 3에 도시된 인터페이스부(420)의 내부 구성일 수 있다. 이때, 도 3에서는 SoC(421)에 이미지 모듈(422), 센서 모듈(423), 오디오 모듈(424) 및 통신 모듈(425)만이 연결되는 것을 예시하고 있으나, SoC(421)에는 도어벨 스위치 턴온 신호(S1)의 입력 포트 및 도어벨 제어 신호(S2)의 출력 포트가 더 연결될 수도 있다. 또는, SoC는 도 3에 도시된 인터페이스부(420)와는 별개의 구성일 수도 있다. 도 7의 게이트 소자(444)는 도어벨(200)의 출력에 대응하는 시그널을 생성할 수 있다. 상기 게이트 소자(444)는 생략될 수도 있다. 본 명세서에서, 도어벨 및 도어벨 스위치는 댁내에 미리 설치된 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도어벨 및 도어벨 스위치 중 적어도 하나는 본 발명의 한 실시예에 따른 도어벨 장치에 포함될 수도 있다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
400: 도어벨 장치
410: 전원 입력부
420: 인터페이스부
430: 배터리부
440: 스위칭 회로
450: 제어부 |
