KR102181948B1 - 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서의 설치 구조가 간단하고, 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적으로 달성하기 위하여 본 발명은, 건물의 각 층 복도에 설치되는 벽면 스위치 또는 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널에 설치되는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈에 있어서, 상기 벽면 스위치 또는 조작 패널에서 해당 스위치의 기능을 안내하는 기호가 표면에 형성된 단위 스위치; 상기 단위 스위치 전면으로 적외선을 방사하는 발광부; 상기 발광부에서 방사된 적외선이 사용자의 손가락 표면에 반사되어 상기 단위 스위치 전면으로 다시 방사되는 적외선을 감지하는 수광센서; 및 상기 발광부의 출력을 제어하고, 상기 반사된 적외선에 의하여 수광센서에서 출력되는 신호를 처리하여 동작여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈{Touchless switch module for elevator}

본 발명은 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 구조가 간단한 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈에 관한 것이다.

대부분의 대도시들은 인구밀집도가 급속히 증가함에 따라, 공간 활용도가 높은 아파트 또는 초고층 건물들이 급속도로 생겨나고 있다. 이러한 아파트 또는 초고층 건물에 있어서, 여러 층에 사람들의 이동을 신속 또는 원활하게 하기 위하여 다수의 엘리베이터들이 반드시 설치되어 있다.

그리고 엘리베이터 사용자가 상기 엘리베이터를 이용하여 원하는 층으로 이동하기 위해, 상기 엘리베이터 내부 캐빈에 설치되어 있는 스위치를 조작한다. 즉, 이동하고자 하는 층이 지시된 스위치를 선택하기 위해, 일정 기준 이상의 힘을 상기 스위치로 인가하거나, 엘리베이터 사용자가 자신의 신체 중 어느 일부를 상기 스위치에 접촉함으로써, 해당 스위치를 선택하는 방식이 현재 주로 사용되고 있다.

하지만 이와 같이 사용자가 일정 기준 이상의 힘을 해당 스위치로 인가하여 스위치를 선택하는 방식은 사용자로 하여금 해당 스위치에 신체 중 어느 일부를 접촉시켜야 하므로, 불특정 다수의 여러 사람들이 사용하는 스위치에 자신의 신체를 접촉시킴으로써, 스위치를 매개로 하여 바이러스의 확산 및 신체의 오염 등의 문제점이 발생한다.

상기와 같은 종래 방식의 스위치를 개량하여 비접촉 형태로 스위치를 조작하는 방식들이 다수 제안되었다. 예를 들면 등록특허 제1066290호에는 버튼; 상기 푸시버튼의 옆이나 위에 설치되고, 사람의 손가락 하나 내지 두개의 간격을 두고 마주보고 배치되는 기다란 한쌍의 센서 블록 세트; 상기 센서블록의 서로 마주보는 면에 나란히 일렬로 설치되는 다수의 센서;를 포함하고, 간격 안에서 사람의 손가락이 소정의 길이 이상으로 또는 소정의 속도 이상으로 움직이면 센서가 이를 감지하여 엘리베이터의 승강이나 목적층을 선택하거나, 자동문이 개방되는 구성이 개시되어 있다.

상기 발명은 스위치 전면에 돌출 형성되어 측면으로 사용자의 손가락을 감지하여 동작 유무를 판단하는 것으로, 비접촉 방식으로 스위칭 동작을 구현하는 점에서는 효과적인 구성이나, 다수의 센서가 전면으로 돌출되어 전체적인 센서모듈의 구조가 복잡하고, 사용자의 손가락이 센서와 센서 사이에 정확히 위치해야 동작을 인식할 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 센서의 설치 구조가 간단하고, 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적으로 달성하기 위하여 본 발명은, 건물의 각 층 복도에 설치되는 벽면 스위치 또는 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널에 설치되는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈에 있어서, 상기 벽면 스위치 또는 조작 패널에서 해당 스위치의 기능을 안내하는 기호가 표면에 형성된 단위 스위치; 상기 단위 스위치 전면으로 적외선을 방사하는 발광부; 상기 발광부에서 방사된 적외선이 사용자의 손가락 표면에 반사되어 상기 단위 스위치 전면으로 다시 방사되는 적외선을 감지하는 수광센서; 및 상기 발광부의 출력을 제어하고, 상기 반사된 적외선에 의하여 수광센서에서 출력되는 신호를 처리하여 동작여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 발광부에서 출력되는 적외선은 700nm 내지 1200nm의 파장인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 발광부에서 출력되는 적외선은 800nm 내지 900nm의 파장인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 발광부는 적외선을 비트 형식으로 방사하고, 상기 제어부는 상기 수광센서에서 출력되는 신호가 상기 발광부에서 출력되는 비트 형식과 동일한 경우 동작되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 비트 형식은 4비트 내지 8비트인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 비트 형식의 단위 비트의 주기는 1msec 내지 10msec인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 수광센서에서 출력되는 신호가 상기 발광부에서 출력되는 신호와 비트 형식이 동일하면서 1초 이상 5초 이내인 경우 동작되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 발광부에서 출력되는 적외선 신호의 광량을 높은 H와 낮은 L로 출력하여 비트를 표현하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 발광부에 출력되는 적외선 신호를 설정된 비트수를 딜레이 시간 간격으로 반복적으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 벽면 스위치 또는 조작 패널의 개별 스위치들은 각각 다른 비트 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈은 스위치부 전면으로 배치되는 적외선 발광부와 역시 전면을 향하게 배치되는 적외선 수광센서와 상기 센서들의 신호를 처리하는 제어부를 포함하여 구성되어, 상기 제어부는 상기 발광센서를 제어하여 적외선 신호를 출력하고, 출력된 적외선 신호가 사용자의 손가락 바닥부에 의하여 반사되어 상기 수광센서에서 감지되는 신호에 따라 해당 스위치의 동작 여부를 판단하므로, 전체적으로 구조가 간단하고, 또한 단순히 손가락의 바닥부를 근접하는 것만으로 동작이 수행되어 사용이 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈 중 하나의 스위치에 적용되는 단위 센서셋의 구성도이며,
도 2는 도 1의 동작 상태를 설명하는 설명도이며,
도 3은 도 1에 도시된 발광부에서 출력되는 적외선 비트 신호를 나타내는 설명도이며,
도 4는 도 3의 다른 적외선 비트 신호를 나타내는 설명도이며,
도 5는 도 3의 다른 상태를 나타내는 설명도이며,
도 6은 도 5의 연속 비트의 설명도이며,
도 7 본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈의 구성도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 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 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같은 단위 센서셋(10)에 의하여 구현된다.

먼저 상기 단위 센서셋(10)은 단위 스위치(1) 전면에 배치되는 발광부(11), 상기 발광부(11) 다른 영역의 단위 스위치(1) 전면에 배치되는 수광센서(12), 상기 발광부(11)와 상기 수광센서(12)와 전기적으로 연결되어 필요한 신호를 처리하는 제어부(90)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 단위 스위치(1)는 건물의 각 층 복도에 설치되는 벽면 스위치 또는 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널 중 하나의 스위치에 해당하는 영역을 의미하고, 표면에 해당 스위치의 기능을 나타내는 기호가 표현되어 있다.

또한 비접촉식과 접촉식이 동시에 구현되는 경우, 하나의 접촉식 스위치를 의미할 수 있다. 또한 상기 단위 스위치(1)는 사용자가 동작시킨 경우, 작동된 상태를 나타내는 엘이디 등의 알람 기능을 포함할 수 있다.

한편, 상기 발광부(11)는 상기 단위 스위치(1)의 전면으로 적외선을 방사는 역할을 한다.

이때 상기 적외선은 700nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 근적외선을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위의 적외선은 가시광선대에 비해서 대기 중의 산란 영향이 적고, 각종 물질에 대한 독특한 반사 특성이 우수한 장점이 있다.

더욱 바람직하게는 상기 적외선은 800nm 내지 900nm의 파장을 적용할 수 있다. 상기 파장 범위에서 다양한 발광 제품들이 출시되어 실제 제품 적용이 편리한 장점이 있다.

물론, 특별한 용도 또는 다른 제품들과 간섭이 발생하는 경우 다른 파장을 갖는 적외선을 방사하는 발광부(11)를 적용할 수 있다.

한편, 상기 수광센서(12)는 적외선을 감지할 수 있는 센서이며, 적어도 상기 발광부(11)에서 출력되는 적외선 파형을 감지할 수 있는 정도의 응답성을 갖는 적외선 센서를 적용하는 것이 바람직하며, 특히 별도의 냉각 장치 없이 상온에서 사용 가능하고, 적외선 파장에 따른 검출 감도 변화가 적은 열형 적외선 센서를 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어부(90)는 상기 발광부(11)에서 방사되는 적외선의 출력정보를 제어하고, 상기 수광센서(12)에서 수광되는 적외선에 의하여 생성되는 전류를 감지하여 수광되는 적외선의 정보를 파악한다.

즉, 상기 제어부(90)는 상기와 같은 기능을 구현할 수 있는 소자들이 탑재된 보드 형태로 구현되며, 별도의 전원에 의하여 동작한다.

또한 상기 제어부(90)는 단위 센서셋(10)만 제어하는 형태로 설명하였으나, 실제 구현에서는 복수의 단위 센서셋(10)들을 동시에 처리하도록 구성할 수 있다.

물론 상기 제어부(90)는 복수의 단위 센서셋(10)의 동작 여부를 인지하여 전체 엘리베이터를 제어하는 제어기로 전송하고, 상기 엘리베이터 제어기는 상기 제어부(90)를 통하여 전송된 정보를 기초로 엘리베이터의 동작을 제어한다.

한편, 상기 단위 센서셋(10)의 동작은 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 스위치(1) 전면에 일정 거리 이격된 상태에서 손가락을 갖다 대면, 발광부(11)에서 방사되는 적외선이 상기 손가락 표면에 반사되어 일부가 상기 수광센서(12)로 수광되고 상기 수광센서(12)는 상기 반사된 적외선에 의하여 전원이 생성되고, 상기 제어부(90)는 상기 수광센서(12)의 생선된 전원을 기초로 동작 여부를 결정한다.

상기 제어부(90)는 상기 발광부(11)에서 방사되는 적외선을 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 비트 신호를 포함하도록 구성한다.

즉, 상기 제어부(90)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사전에 정의된 주기(T)에 따라 해당 비트수(N)에 할당된 숫자에 따른 온/오프 신호로 상기 발광부(11)를 제어한다. 예를 들면, 4비트의 경우 '0101' 신호는 도 4와 같은 적외선 신호가 출력되며, '1011' 역시 같은 방식으로 신호가 출력된다.

여기서 '온(신호 1)' 상태는 상기 발광부(11)가 최대 출력으로 적외선을 방사하는 형태로 설정할 수 있으나, 필요한 경우에는 상기 출력을 적절한 수준으로 조절하여 적용할 수 있다. 이때 온은 H크기로 신호를 출력한다.

또한 '오프(신호 0)'신호의 경우에는 적외선이 방사되지 않은 상태로 설명되었으나, 필요한 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 출력의 적외선이 방사하는 형태로 구현할 수 있다. 즉, '오프'와 '온' 상태 모두 적외선을 방출하나, '온' 상태에서 높은 광량(H)으로 적외선을 방출하고 '오프'는 낮은 광량(L)으로 적외선을 방출하도록 설정할 수 있다.

상기와 같이 온/오프를 조절하는 경우, 발광부(11) 또는 수광센서(12)의 오동작 여부를 손쉽게 판단할 수 있는 장점이 있으며, 외부 교란 신호의 영향도 일부 제거할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 제어부(90)는 상기 발광부(11)에서 출력되는 적외선 출력신호를 다수의 비트로 출력하며, 이때 2비트로 설정하는 경우, 4개의 2진 숫자를, 3비트의 경우 8개의 숫자를 4비트인 경우 16개의 숫자, 5비트인 경우 32개, 6비트인 경우 64개, 7비트인 경우 128개 그리고 8비트인 경우 256개의 숫자를 표현할 수 있다.

통상 아파트의 경우 15층 이상이고, 가장 많은 수의 상업용 건물들이 20층 내외인 점, 그리고 우리나라 에서 가장 높은 상업용 건물의 경우 100층 정도인 점을 고려하는 경우 상기 적외선 출력신호는 5비트 내지 8비트로 구현하는 것이 바람직하다.

특히 상기 적외선 출력신호를 8비트로 구현하는 경우, 많은 수를 표현할 수 있고 숫자의 여유가 있으므로, 신호적으로 식별력이 있는 숫자를 선택적으로 활용할 수 있으므로, 가장 바람직하다.

한편, 상기 출력신호의 주기 T는 1msec 내지 10msec 범위로 설정하는 것이 바람직하다. T가 1msec 미만인 경우에는 실제 시스템으로 구현 시 주파수 증가에 제조 비용이 상승하는 단점이 있으며, 10msec를 초과하는 경우 특정한 시간 동안 반복하여 출력하는 빈도수가 감소하여 오동작의 우려가 있다.

한편, 상기 제어부(90)는 상기 수광센서(12)에서 감지되는 적외선 감지신호를 이용하여 사용자의 스위치 동작 여부를 판단한다.

상기 감지신호는 사용자 손가락에 의하여 반사되는 적외선 출력신호에 의하여 발생하므로, 상기 제어부(90)는 출력신호의 숫자와 상기 수광센서(12)에 의하여 감지되는 감지신호의 숫자가 동일한 경우 사용자가 스위치를 입력하는 것으로 판단한다.

또한 상기 제어부(90)는 상기 감지신호가 최소시간 이상이면서 최대시간 이하인 경우 스위치를 입력한 것으로 판단한다.

예를 들면 최소시간을 1초, 최대시간을 5초로 설정할 수 있다. 상기와 같이 설정하는 경우, 감지신호가 1초이상이면서 5초 이내인 경우 정상적인 입력 과정으로 판단하고, 1초미만인 경우에는 단순히 단위 스위치(1) 전면을 지나가는 것으로 판단하고, 5초를 초과하는 경우 다른 물건 등이 단위 스위치(1) 전면에 배치되어 있는 것으로 판단하여 동작에서 제외한다.

물론 필요한 경우 상기 최소시간과 최대시간을 변경 가능하다.

즉, 상기 제어부(90)는 상기 최소시간과 최대시간 사이에 지속적으로 사전에 정의된 N비트의 출력신호를 반복적으로 출력하고, 동시에 감지신호를 반복적으로 감지하여, 최소시간과 최대시간 사이에 양측의 신호가 동일한 경우, 해당 단위 스위치(1)가 동작된 것으로 판단한다.

물론 상기 제어부(90)는 도 6에 도시된 바와 같이, N비트 출력 이후 다음 N비트는 일정 딜레이 시간(D) 이후에 출력하도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 D는 T와 같거나 배수로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 건물의 각 층 복도에 설치되는 벽면 스위치(20) 또는 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널(30)을 포함하여 구성된다.

여기서 벽면 스위치(20)는 2개의 단위 센서셋(10)을 포함하여 구성되고, 조작 패널(30)은 각 층별을 안내하는 부분과 문의 열림과 닫힘 그리고 비상벨 등과 같이 복수의 단위 센서셋(10)을 포함하여 구성된다.

또한 상기 제어부(90)는 벽면 스위치(20)용과 조작 패널(30)용으로 구분되어 구성될 수 있으나, 기본적인 기능을 동일하다.

한편, 상기 제어부(90)는 상기 복수의 단위 센서셋(10) 각각에는 다른 출력신호를 출력하도록 제어한다.

예를 들어 조작 패널(30)에서 4비트의 신호를 적용하는 경우, 1층은 '0101'와 같은 출력신호를 출력하는 방식으로 구동하면, 2층은 '1101'과 같은 출력신호를 출력하도록 구성하여, 다른 발광부(11)의 신호가 해당 수광센서(12)에 입력되더라도 불일치되어 오동작을 방지할 수 있다.

또한 상기 벽면 스위치(20)는 각층마다 설치되는 것이므로, 각층별로 구분되는 출력신호를 적용하는 경우, 입력되는 신호의 정보만으로 어떤층의 신호인지 확인할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 단위 센서셋(10)은 지속적으로 발광부(11)에서 신호를 출력하는 형태로도 구성될 수 있으나, 사람을 인식할 수 있는 근접 센서를 부착하고, 근접 센서가 사람을 인식하는 경우 동작하는 형태로 구성할 수 있다.

이때 상기 근접 센서는 벽면 스위치(20)가 설치된 위치에 하나, 그리고 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널(30)에 하나 설치되어 있는 것이 적절하다.

다만, 상기 조작 패널(30)의 경우에는 상기 벽면 스위치(20)의 동작에 의하여 엘리베이터가 이동하는 경우와 이동한 후 특정 위치에 도착하여 도어를 개방한 후 일정시간 동작하도록 구성할 수 있다.

또한, 추가하여 탑승자의 무게를 감지하는 센서가 일정 무게 이상을 감지한 경우 동작하도록 구성할 수도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1: 단위 스위치 11: 발광부
12: 수광센서 20: 벽면 스위치
30: 조작 패널 90: 제어부
100: 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈

Claims (10)

1. 건물의 각 층 복도에 설치되는 벽면 스위치 또는 엘리베이터 카 내부에 설치되는 조작 패널에 설치되는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈에 있어서,
   상기 벽면 스위치 또는 조작 패널에서 해당 스위치의 기능을 안내하는 기호가 표면에 형성된 단위 스위치;
   상기 단위 스위치 전면으로 적외선을 방사하는 발광부;
   상기 발광부에서 방사된 적외선이 사용자의 손가락 표면에 반사되어 상기 단위 스위치 전면으로 다시 방사되는 적외선을 감지하는 수광센서; 및
   상기 발광부의 출력을 제어하고, 상기 반사된 적외선에 의하여 수광센서에서 출력되는 신호를 처리하여 동작여부를 판단하는 제어부를 포함하며,
   상기 발광부에서 출력되는 적외선은 700nm 내지 1200nm의 파장이며,
   상기 발광부는 적외선을 비트 형식으로 방사하고, 상기 제어부는 상기 수광센서에서 출력되는 신호가 상기 발광부에서 출력되는 비트 형식과 동일한 경우 동작되는 것으로 판단하며,
   상기 비트 형식의 단위 비트의 주기는 1msec 내지 10msec이며,
   상기 제어부는 상기 수광센서에서 출력되는 신호가 상기 발광부에서 출력되는 신호와 비트 형식이 동일하면서 1초 이상 5초 이내인 경우 동작되는 것으로 판단하며,
   상기 제어부는 상기 발광부에서 출력되는 적외선 신호의 광량을 높은 H와 낮은 L로 출력하여 비트를 표현하며,
   상기 제어부는 상기 발광부에 출력되는 적외선 신호를 설정된 비트수를 딜레이 시간 간격으로 반복적으로 출력하며,
   상기 벽면 스위치 또는 조작 패널의 개별 스위치들은 각각 다른 비트 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부에서 출력되는 적외선은 800nm 내지 900nm의 파장인 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 비트 형식은 4비트 내지 8비트인 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 비접촉 스위치 모듈.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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