KR102223109B1 - 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치 - Google Patents

바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 바이패스 모드 측정 디바이스는, 데이터와 전원이 공급되는 케이블에 결합될 수 있는 바이패스 결합부; 바이패스 결합부에 공급되는 전압을 검출하기 위한 바이패스 전압 검출부; 제어신호에 따라 온-오프되는 스위칭 소자를 구비한 바이패스 스위칭부; 스위칭 소자가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정하기 위한 바이패스 전류 검출부; 및 바이패스 입력 전압(BVin), 바이패스 부하 전압(BVld) 및 바이패스 부하 전류(BI)를 이용하여 케이블의 선로 저항(CR)을 계산하는 마이컴부를 포함함으로써, 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는 파워오버이더넷 장치의 사용 가능 여부 등을 파악할 수 있다.

Description

바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치{BYPASS MODE MEASURING DEVICE AND METHOD, AND POWER OVER ETHERNET APPARATUS}
본 발명은 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치에 관한 것으로, 특히 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는 파워오브이더넷(PoE: Power Over Ethernet) 장치의 네트워크 설치에 따른 동작 가능 여부를 측정하기 위한 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 네트워크 모뎀 장치에 관한 것이다.
종래에는 아날로그 카메라가 많이 사용되었고, 아날로그 카메라에서 촬영한 영상은 동축 케이블을 통해 관리 장치로 전송되었다. 그러나 최근, 아날로그 카메라는 고화질을 요구하는 사용자의 요구에 따라 디지털 카메라로 점차 대체되고 있다.
한편, 동축 케이블은 아날로그 신호를 전송하는데 적합하지만, 디지털 신호를 전송하는데 적합하지 않다. 따라서 아날로그 카메라를 디지털 카메라로 교체하는 경우, 아날로그 카메라만 교체하면 되는 것이 아니라 기존에 설치되어 있던 아날로그 관련 동축 케이블 대신에 디지털 전송에 적합한 새로운 케이블을 설치해야 한다. 하지만, 이 경우 새로운 설치 및 공사 비용의 증가로 인해 업그레이드가 용이하지 않다.
이러한 문제점으로 인해, 아날로그 카메라 대신 디지털 카메라로 교체해도 기존의 동축 케이블을 그대로 사용하여 디지털 정보의 전송이 가능한 파워오버이더넷 장치가 개발되어 판매되고 있다. 하지만, 이 경우 디지털 정보의 전송에 적합한 새로운 케이블을 이용하는 것이 아니라 기존의 동축 케이블을 그대로 이용하고 있는바, 상용전원이 공급되지 않은 구역에 이러한 파워오버이더넷 장치가 사용 가능한지에 대한 측정 없이 설치하여 사용하면 동축 케이블 등의 노화 등에 따른 선로 저항으로 인해 파워오버이더넷 장치의 동작을 보증할 수 없게 된다.
또한, 랜 케이블을 통해 네트워크 모뎀 장치에 파워오버이더넷 장치를 연결하여 사용하고자 하는 경우에도 랜 케이블의 선로 길이가 길어 선로 저항이 커지면 파워오버이더넷 장치의 동작을 보증할 없게 된다.
하지만, 이들 케이블의 선로에 전원이 공급되고 있는바, 일반적인 전압 및 전류 측정기로 이러한 값들을 측정할 수 없다는 문제가 생긴다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는 파워오버이더넷 장치의 네트워크 설치에 따른 동작 가능 여부를 측정하기 위한 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 네트워크 모뎀 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 모드 측정 디바이스는, 데이터와 전원이 공급되는 케이블에 결합될 수 있는 바이패스 결합부; 상기 바이패스 결합부에 공급되는 전압을 검출하기 위한 바이패스 전압 검출부; 제어신호에 따라 온-오프되는 스위칭 소자를 구비한 바이패스 스위칭부; 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정하기 위한 바이패스 전류 검출부; 및 상기 스위칭 소자를 온-오프시키기 위해 상기 제어신호를 출력하고, 상기 스위칭 소자가 오프되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정하고, 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 부하 전압(BVld)을 측정하고 그리고 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 검출하여 바이패스 부하 전류(BI)를 측정하며, 상기 바이패스 부하 전압 및 상기 바이패스 부하 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하고 그리고 상기 바이패스 입력 전압(BVin), 상기 바이패스 부하 전압(BVld) 및 상기 바이패스 부하 전류(BI)를 이용하여 상기 케이블의 선로 저항(CR)을 계산하는 마이컴부를 제공한다.
상기 마이컴부는 상기 케이블의 상기 선로 저항(CR)을 다음의 수식을 이용하여 계산할 수 있다: CR = (BVin - BVld) / BI.
상기 바이패스 스위칭부는 제1의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제1 스위칭 소자 및 제2의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제2 스위칭 소자를 구비할 수 있고, 상기 마이컴부는 상기 제1의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제1 선로 저항을 계산하고 그리고 상기 제2의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제2 선로 저항을 계산한 후에 병렬로 상기 케이블의 상기 선로 저항을 계산할 수 있다.
상기 바이패스 모드 측정 디바이스는 상기 바이패스 입력 전압, 상기 바이패스 부하 전압, 상기 선로 저항 또는 소비 전력을 표시할 수 있는 2 디지트 LED와 발광색으로 전압, 저항 또는 전력을 구분하는 복수의 LED를 구비하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있고, 상기 마이컴부는 상기 2 디지트 LED와 상기 복수의 LED를 제어하여 계산 결과를 표시할 수 있다.
상기 마이컴부는 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 측정하는 동안, 또는 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 측정하는 동안에는, 소비전력을 최소로 하기 위해 상기 디스플레이부의 상기 2 디지트 LED의 도트들 중 어느 하나만 동작하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 파워오버이더넷 장치는 상술한 바이패스 모드 측정 디바이스; 및 입력되는 이더넷 데이터를 파워오버이더넷 신호로 변환하는 파워오버이더넷 모뎀 모듈을 제공하여 상술한 목적을 달성할 수 있다.
상기 파워오버이더넷 장치는 이미지 센서로부터 촬상된 아날로그 영상 신호를 출력하는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈에서 출력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 압축하는 영상 압축 모듈; 및 상기 영상 압축 모듈에서 압축된 상기 디지털 영상 신호를 이더넷 기반의 패킷 신호로 변환하여 상기 이데넷 데이터로 출력하는 이더넷 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따른, 데이터와 전원이 공급되는 케이블에 결합될 수 있는 바이패스 결합부; 상기 바이패스 결합부에 공급되는 전압을 검출하기 위한 바이패스 전압 검출부; 제어신호에 따라 온-오프되는 스위칭 소자를 구비한 바이패스 스위칭부; 및 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정하기 위한 바이패스 전류 검출부를 포함하는 바이패스 모드 측정 디바이스에 의한 바이패스 모드 측정 방법은, 상기 제어신호에 의해 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 부하 전압(BVld)을 측정하고 그리고 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 검출하여 바이패스 부하 전류(BI)를 측정하는 단계; 및 상기 제어신호에 의해 상기 스위칭 소자가 오프되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정하는 단계; 상기 바이패스 입력 전압(BVin), 상기 바이패스 부하 전압(BVld) 및 상기 바이패스 부하 전류(BI)를 이용하여 상기 케이블의 선로 저항을 계산하는 단계를 제공함으로써 상술한 목적을 달성할 수 있다.
상술한 구성에 의해, 본 발명은 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는, 파워오버이더넷 장치의 동작 가능 여부 등을 파악할 수 있다.
본 발명은 또한, 케이블의 선로 저항을 계산할 수 있어 선로의 노화 정도를 파악할 수 있다.
본 발명은 또한, 전압 또는 전류의 측정시에는 소비 전력이 최소가 되도록 디스플레이부의 구동을 최소화함으로써, 전압 또는 전류의 측정에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는 파워오버이더넷 장치를 구비한 경우의 네트워크 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 모드 측정 디바이스의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 바이패스 모드 측정 디바이스의 구체적인 회로도이다.
도 4는 도 2에 도시된 바이패스 결합부의 RJ45 연결의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 바이패스 모드 측정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따른 파워오버이더넷 장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바이패스 모드 측정 디바이스 및 방법과 파워오버이더넷 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 상용전원으로부터 전원을 공급받을 수 없는 파워오버이더넷 장치를 구비한 경우의 네트워크 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 네트워크 통신 시스템은 IP 카메라 장치(110), 제1 네트워크 모뎀 장치(120), 제2 네트워크 모뎀 장치(130), 직류 전압 생성 장치(140) 및 컴퓨터(150)를 포함할 수 있다. 그리고 IP 카메라 장치(110)와 제1 네트워크 모뎀 장치(120)는 근거리 통신망인 랜 케이블(160)로 연결되고, 제1 네트워크 모뎀 장치(120)와 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 동축 케이블(170)로 연결되고, 제2 네트워크 모뎀 장치(130)와 컴퓨터(150)는 다시 랜 케이블(160)로 연결된다. 여기서 랜 케이블(160)과 동축 케이블(170)은 데이터와 전원을 동시에 전송할 수 있다. 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(110), 제1 네트워크 모뎀 장치(120), 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 기능을 고려하여 명칭이 부여된 것이며, 이들 모든 장치는 랜 케이블(160)과 동축 케이블(170)을 통해 데이터와 전원을 동시에 송신하거나 또는 수신받을 수 있는 PoE 장치들의 예시이다.
IP 카메라 장치(110)는 유무선 인터넷에 연결하여 사용할 수 있는 카메라 장치로, 카메라 모듈, 영상 압축 칩, CPU 및 네트워크 전송 칩 등으로 이루어진다. 카메라 모듈로부터 받은 아날로그 신호는 영상 압축 칩에서 디지털로 변환된 후 압축되고 네트워크 전송 칩을 통해 제1 네트워크 모뎀 장치(120)로 송신된다.
제1 네트워크 모뎀 장치(120)와 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 동일한 구성으로 이루어지며, 제1 네트워크 모뎀 장치(120)는 IP 카메라 장치(110)로부터 송신된 디지털 데이터를 수신하여 동축 케이블(170)에 적합한 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 제1 네트워크 모뎀 장치(120)로부터 송신된 아날로그 신호는 동축 케이블(170)을 통해 제2 네트워크 모뎀 장치(130)에서 수신된다. 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 수신한 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. 한편, 제1 네트워크 모뎀 장치(120) 및 제2 네트워크 모뎀 장치(130)의 동작 전압은 각각, 예를 들면 48V일 수 있다.
직류 전압 생성 장치(140)는 상용전원을 입력받아 소정의 직류 전압, 예를 들면 제1 네트워크 모뎀 장치(120) 및 제2 네트워크 모뎀 장치(130)의 동작 전압인 48V보다 높은 56V 직류 전압을 생성하여 제2 네트워크 모뎀 장치(130)에 공급할 수 있다. 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 이 공급된 56V 직류 전압을 이용하여 필요한 내부 전압들을 생성한다. 또한, 제2 네트워크 모뎀 장치(130)는 동축 케이블(170)을 통해 56V 직류 전압을 제1 네트워크 모뎀 장치(120)에 공급한다. 또한, 제1 네트워크 모뎀 장치(120)는 제2 네트워크 모뎀 장치(130)로부터 공급된 56V 직류 전압을 이용하여 필요한 내부 전압들을 생성하며, 또한 IP 카메라 장치(110)에도 56V 직류 전압을 공급할 수 있다.
컴퓨터(150)는 제2 네트워크 모뎀 장치(130)로부터 송신된 디지털 데이터를 랜 케이블(160)을 통해 수신하고, 수신된 데이터를 메모리(미도시됨)에 저장한다.
도 1에 도시된 네트워크 모뎀 장치는 네트워크 통신 장치의 예시일뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위해 사용된 용어가 아님에 유의해야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 모드 측정 디바이스의 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 바이패스 모드 측정 디바이스의 구체적인 회로도이고, 도 4는 도 2에 도시된 바이패스 결합부의 RJ45 연결의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스 모드 측정 디바이스(200)는 바이패스 결합부(210), 바이패스 전압 검출부(220), 바이패스 스위칭부(230) 및 바이패스 전류 검출부(240), 전압 변환부(250), 마이컴부(260) 및 디스플레이부(270)를 포함한다.
바이패스 결합부(210)는 케이블, 예를 들어 도 1에 도시된 랜 케이블(160) 연결을 위한 입력측과 출력측을 구비한다. 바이패스 결합부(210)의 입력측에는 예를 들어, 도 1에 도시된 제1 네트워크 모뎀 장치(120)가 연결되고, 바이패스 결합부(210)의 출력측에는 예를 들어, 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(110)가 결합될 수 있다. 바이패스 결합부(210)의 RJ45 연결의 일 예가 도 4에 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 제1 네트워크 모뎀 장치(도 4에서는 'PSE'로 도시됨)의 RJ45의 핀 1 및 2는 한 쌍의 데이터 라인이 되고, 핀 3 및 6이 또 한 쌍의 데이터 라인이 되며, 전원은 핀 1 및 2의 트랜스포머의 중간과 핀 3 및 6의 트랜스포머의 중간에서 그라운드와 포지티브 전압이 공급된다. 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(도 4에서는 'PD'로 도시됨)의 동작 전력이 소정 전력 이하, 예를 들어 15W 이하이면, 이들 두 쌍 데이터 라인에만 전원이 공급된다. 하지만, 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(110)의 동작 전력이 소정 전력 초과, 예를 들어 15W 초과이면 하부에 있는 두 쌍 데이터 라인에도 전원이 공급된다.
바이패스 결합부(210)는 또한, 바이패스 모드 검출 유닛(230)에 제공되는 입력 전압을 정류하기 위한 정류소자(D3, D5)를 포함한다. 랜 케이블(160)의 데이터 쌍의 핀들에는 전압이 바뀌어 공급되는 경우도 있기 때문에 이러한 정류소자(D3, D5)는 반드시 필요하며, 전압 변동을 방지하고 정확한 측정을 위해서는 도 4와 같이 브리지 다이오드로 구성하는 것이 바람직하다.
바이패스 전압 검출부(220)는 제1 모뎀 네트워크 모뎀 장치로부터 랜 케이블(160)을 통해 바이패스 결합부(210)의 입력측에 공급되는 전압을 측정한다. 바이패스 전압 검출부(220)는 바이패스 결합부(210)에 공급되는 전압을 측정하기 위해, 저항기(R22) 및 저항기(R26)를 포함할 수 있다.
바이패스 스위칭부(230)는 마이컴부(260)에서의 제어신호에 따라 스위칭 소자가 온 또는 오프된다. 스위칭 소자들(FET1 및 FET2)은, 도 3에 도시된 바와 같이 전계 효과 트랜지스터(FET)일 수 있다. 스위칭 소자(FET1)는 도 4에 도시된 상부의 두 쌍 데이터 라인에 공급되는 전원을 온 또는 오프하며, 스위칭 소자(FET2)는 도 4에 도시된 하부의 두 쌍 데이터 라인에 공급되는 전원을 온 또는 오프한다. 마이컴부(260)의 제어단들(P31 및 P32)의 신호가 하이일 때 전계 효과 트랜지스터들(FET1 및 FET2) 각각이 턴온된다.
바이패스 전류 검출부(240)는 바이패스 스위칭부(230)의 스위칭 소자(FET1 또는 FET2)가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정한다. 바이패스 전류 검출부(240)는 전류를 측정하기 위해, 저항기(R29) 및 연산 증폭기(OP1)를 포함할 수 있다.
전압 변환부(250)는 바이패스 결합부(210)에 결합되어 있다. 전압 변환부(250)는 제1 네트워크 모뎀 장치(120)로부터 랜 케이블(160)을 통해 바이패스 결합부(210)에 공급되는 전압을 입력받아 마이컴부(260) 등에 필요한 전압으로 변환하여 출력한다.
디스플레이부(270)는 마이컴부(260)에서 측정하거나 계산한 값을 표시한다. 디스플레이부(270)는 측정하거나 계산한 값의 표시로, 전압 값, 선로 저항값, 사용 가능한 전력 값, 또는 실시간 전력 값을 표시하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 2 디지트 LED와 복수의 LED를 구비할 수 있다. 2 디지트 LED의 자릿수는 선택신호(CA1 및 CA2)에 의해 번갈아 표시되지만, 초당 30번 이상 표시됨으로 인간은 계속 표시되어 있는 것처럼 인식한다. 그리고 복수의 LED는 고유의 색깔을 통해 2 디지트 LED에 표시된 값들이 전압, 전력, 저항인지를 표시하고, 적색 LED를 통해 에러를 표시할 수 있다.
마이컴부(260)는 바이패스 전압 검출부(220)에서 검출된 전압 값 및 바이패스 전류 검출부(240)에서 검출된 전류 값으로부터 전압 값 및 전류 값을 계산하고, 이들 값을 이용하여 선로 저항값 및 전력 값을 계산한다.
한편, 마이컴부(260)는 바이패스 전압 검출부 및/또는 바이패스 전류 검출부를 통해 전압 및/또는 전류를 검출할 때에는 디스플레이부(270)의 소비 전력이 최소가 되도록 2 디지트 LED의 도트 중 어느 하나만 점멸하도록 제어한다. 이에 의해, 바이패스 전압 검출부에서 검출되는 전압 값들에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 바이패스 모드 측정 방법을 도시하는 흐름도이다.
바이패스 모드의 측정은, 도 4에 도시된 바와 같이, 바이패스 결합부(210)의 입력측에 도 1에 도시된 제1 네트워크 모뎀 장치(120)가 결합되고, 바이패스 결합부(210)의 출력측에 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(110)가 결합되어 수행된다. 바이패스 모드의 전압 및 전류의 측정시, 제1 네트워크 모뎀 장치(120)가 PSE(Power Sourcing Equipment) 장치인 경우에는 랜 케이블(160)의 선로 저항만 계산될 것이나, PD(Powered-Device) 장치인 경우에는 랜 케이블(160)의 선로 저항과 동축 케이블의 선로 저항의 합이 계산될 것이다.
이하, 도 2에 도시된 바이패스 모드 측정 디바이스의 블록도 및 도 3에 도시된 바이패스 모드 측정 디바이스의 회로도를 사용하여, 도 5의 바이패스 모드 측정 방법의 흐름을 설명한다.
마이컴부(260)는 먼저, 바이패스 전류 검출부(240)를 이용하여 바이패스 부하 전류(BI)를 측정한다(S502). 마이컴부(260)는 제어단(P31)에서 바이패스 스위칭부(230)의 스위칭 소자(FET1)에만 온 신호를 출력하고 연산 증폭기(OP1)의 출력단에 연결된 입력단(AN4)에서 검출 전압을 읽어 제1 바이패스 부하 전류(BI1)를 계산한다. 마이컴부(260)는 이어서 제어단(P32)에서 바이패스 스위칭부(230)의 스위칭 소자(FET2)에만 온 신호를 출력하고 연산 증폭기(OP1)의 출력단에 연결된 입력단(AN4)에서 검출 전압을 읽어 제2 바이패스 부하 전류(BI2)를 계산한다.
마이컴부(260)는 제1 바이패스 부하 전류(BI1)와 제2 바이패스 부하 전류(BI2)를 더하여 바이패스 부하 전류(BI)를 얻을 수 있다. 한편, 마이컴부(260)는 제어단들(P31 및 P32)에서 바이패스 스위칭부(230)의 스위칭 소자(FET1)와 스위칭 소자(FET2) 둘 다에 온 신호를 출력하고 연산 증폭기의 출력단에 연결된 입력단(AN4)에서 검출 전압을 읽어 바이패스 부하 전류(BI)를 계산할 수 있다.
마이컴부(260)는 바이패스 전압 검출부(220)를 이용하여 바이패스 부하 전압(BVld)을 측정한다(S504). 마이컴부(260)는 제1 바이패스 부하 전류(BI1)를 검출하는 동안 저항기(R22)와 저항기(R26) 사이의 노드에 연결된 입력단(AN3)에서 전압을 읽어 제1 바이패스 부하 전압(BVld1)을 계산한다. 마이컴부(260)는 제2 바이패스 부하 전류(BI2)를 검출하는 동안 저항기(R22)와 저항기(R26) 사이의 노드에 연결된 입력단(AN4)에서 전압을 읽어 제2 바이패스 부하 전압(BVld2)을 계산한다.
마이컴부(260)는 제1 바이패스 부하 전압(BVld1)와 제2 바이패스 부하 전압(BVld2)를 더하여 바이패스 부하 전압(BVld)를 얻을 수 있다. 한편, 마이컴부(260)는 제어단들(P31 및 P32)에서 바이패스 스위칭부(230)의 스위칭 소자(FET1)와 스위칭 소자(FET2) 둘 다에 온 신호를 출력하여 바이패스 부하 전류(BI)를 검출하는 동안 저항기(R22)와 저항기(R26) 사이의 노드에 연결된 입력단(AN4)에서 전압을 읽어 바이패스 부하 전압(BVld)을 계산할 수 있다.
마이컴부(260)는 바이패스 전압 검출부(220)를 이용하여 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정한다(S506). 마이컴부(260)는 제어단들(P31 및 P32) 둘 다에 오프 신호를 출력하고, 저항기(R22)와 저항기(R26) 사이의 노드에 연결된 입력단(AN4)에서 검출 전압을 읽어 바이패스 입력 전압(BVin)을 계산한다.
마이컴부(260)는 수식 1, 2 및 3을 이용하여 케이블의 선로 저항(CR)을 계산한다(S508). 여기서는 제1 네트워크 모뎀 장치(120)가 PSE 장치인 경우를 예로 들어 랜 케이블(160)의 선로 저항만 계산할 것이다.
먼저, 제1의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제1 선로 저항(LR1)을 계산한다.
제1 선로 저항(LR1) = (BVin1 - BVld1))/BI1 [수식 1]
이어서, 제2의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제2 선로 저항(LR2)을 계산한다.
제2 선로 저항(LR2) = (BVin2 - BVld2))/BI2 [수식 2]
마이컴부(260)는 제1 선로 저항(LR1)과 제2 선로 저항(LR2)를 이용하여 랜 케이블(160)의 선로 저항(LR)을 계산한다.
랜 케이블(160)의 선로 저항(LR) = (LR1 X LR2)/(LR1 + LR2) [수식 3]
마이컴부(260)는 측정 중인 랜 케이블(160)에서 사용 가능한 전력(BP)이 얼마인지를 계산한다(S510).
IP 카메라 장치(110)의 동작 전압(Vp)이 48V이면, IP 카메라 장치(110)의 동작 전압의 하한값을 44V로 결정한다. IP 카메라 장치(110)의 동작 전압 값 또는 동작 전압의 하한값은 사용자 인터페이스부(미도시됨)를 통해 입력될 수도 있고, 무선 네트워크 등을 통해 다른 장치의 사용자 인터페이스부를 통해 입력될 수도 있다.
이 경우, 랜 케이블(160) 선로의 허용 전압(LV)은 수식 4에 의해 계산된다.
랜 케이블(160) 선로의 허용 전압(LV) = BVin - 44V [수식 4]
그리고 랜 케이블(160) 선로의 허용 전류(LI)는 수식 5에 의해 계산된다.
랜 케이블(160) 선로의 허용 전류(LI) = LV / LR [수식 5]
마이컴부(260)는 수식 6에 의해 측정 중인 케이블에서 사용 가능한 전력(BP)을 계산한다.
사용 가능한 전력(BP) = LI X Vp [수식 6]
예를 들어, 마이컴부(260)에 의해 측정된 바이패스 입력 전압(BVin)이 56V이고, 바이패스 부하 전압(BVld)이 50V이고, 바이패스 부하 전류(BI)이 0.5A이면, 마이컴부(260)는 케이블의 선로 저항값(BR)으로 12Ω을 계산한다.
그리고 측정 중인 케이블에 사용하고자 하는 IP 카메라 장치(110)의 동작 전압(Vp)이 48V이고, IP 카메라 장치(110)의 동작 전압의 하한값이 44V로 결정되면, 마이컴부(260)는 케이블 선로의 허용 전압(CV)으로 12V를 계산하고, 케이블 선로의 허용 전류(CI)로 1A를 계산한다. 이에 의해 최종적으로 마이컴부(260)는 사용 가능한 전력(BP)으로 48W를 계산한다.
따라서, 측정자는 IP 카메라 장치(110)의 최대 동작 전력이 48W 이하면, 케이블에 연결된 IP 카메라 장치(110)를 그대로 사용하고, 최대 동작 전력이 48W를 초과하면 사용 가능한 다른 IP 카메라 장치로 변경하여 설치할 수 있다.
한편, 마이컴부(260)는 수식 7을 이용하여 IP 카메라 장치(110)의 소비 전력(BPw)을 계산한다(S512).
소비 전력(BPw) = BVld X BI [수식 7]
측정자는 위에서 계산된 사용 가능한 전력(BP)과 IP 카메라 장치(110)의 실제 소비 전력(BPw)을 이용하여 IP 카메라 장치(110)의 마진을 고려할 수 있다. 예를 들면, PoE 장치의 예시인 도 1에 도시된 IP 카메라 장치(110)는 밤에는 적외선 센서가 동작하게 되는데 이러한 환경을 고려하여 필요한 마진을 확보할 필요가 있다.
마이컴부(260)는 디스플레이부(270)에 먼저, 검출에 의해 측정한 값을 표시하고(S514), 이어서 계산한 값을 표시한다(S516).
도 5에서는 마이컴부(260)가 먼저, 바이패스 부하 전압(BVld)과 바이패스 부하 전류(BI)를 측정한 후에 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정하는 것으로 기재되어 있는데, 이것은 도 2에 도시된 바와 같이, 케이블의 전원을 이용하여 본 발명의 전압 및 전류 측정 디바이스가 동작하게 되는데, 바이패스 모드 동작시 PD의 PoE 장치가 연결되지 않으면 PSE의 PoE 장치가 전원을 제공하지 않기 때문이다. 따라서 배터리가 구비되어 있는 본 발명의 전압 및 전류 측정 디바이스는 먼저, 바이패스 입력 전압(BVin)를 측정할 수 있을 것이다. 따라서 청구범위에 기재된 이들 단계는 그 순서에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다.
도 6은 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따른 파워오버이더넷 장치의 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 파워오버이더넷 장치(600)는 카메라 모듈(610), 영상 압축 모듈(620), 이더넷 모듈(630), PoC 모뎀 모듈(640), 복수의 디바이스들(650), 디바이스 인터페이스 모듈(660), 제어 모듈(670), 전원 변환 모듈(680), 바이패스 모드 측정 모듈(690)을 포함한다.
카메라 모듈(610)은 CMOS(상보형 금속산화막 반도체) 이미지 센서 등으로부터 촬상된 아날로그 영상 신호를 출력한다. 영상 압축 모듈(620)은 카메라 모듈(610)에서 출력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 변환된 디지털 영상 신호를 압축 알고리즘을 이용하여 압축한다.
이더넷 모듈(630)은 영상 압축 모듈(620)에서 압축된 디지털 영상 신호를 이더넷 기반의 패킷 신호로 변환한다. 이를 위해 이더넷 모듈(630)은 내부적으로 이더넷 기반의 MAC/PHY를 내장하고 있다.
PoC 모뎀 모듈(640)은 이더넷 모듈(630)로부터 출력된 이더넷 데이터를 다수의 직교하는 협대역 반송파로 다중화시키는 랜 케이블용 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호로 변환한다. PoC 모뎀 모듈(640)은 또한 홈 플러그 AV 표준을 만족하고 최대 200Mbps의 PHY 속도를 지원할 수 있으며, 또한 멀티캐스트 세션을 지원하기 위한 IGMP(Internet Group Management Protocol) 지원과 각 형태의 다양한 품질을 위한 QoS(Quality of Service) 기능도 지원할 수 있다.
복수의 디바이스들(650)은 예를 들면 모션 센서 디바이스, 광 센서 디바이스, LED 디바이스 및 기타 디바이스(미도시됨)를 포함할 수 있다.
디바이스 인터페이스 모듈(660)은 복수의 디바이스들(650)과 인터페이스하기 위한 모듈로, 복수의 디바이스들(650)을 제어하고 또한 복수의 디바이스들(650)과 통신하기 위한 인터페이스이다.
제어 모듈(670)은 원격에서 파워오버이더넷 장치(600)의 영상의 수신 이외에 주변 센서나 디바이스를 제어하고 모니터링을 가능하게 하기 위한 것으로, 예를 들면 파워오버이더넷 장치(600)의 설치자가 RS-232, RS-422, RS-485 및 기타 비표준 통신 프로토콜을 쉽게 변경하여 통신을 가능하게 할 수 있다.
전원 변환 모듈(680)에는 도 1에 도시된 직류 전압 생성 장치(140)로부터 제1 네트워크 모뎀 장치(120)에 공급된 56V의 전압이 랜 케이블(160)을 통해 공급될 수 있다. 전압 변환 모듈(680)은 랜 케이블(160)을 통해 공급된 56V의 전압을 변환하여 12V 전압, 3.3V 전압 및 1.26V 전압을 출력할 수 있다. 랜 케이블(160)의 길이가 길어지면 전압 강하가 많이 생길 수밖에 없으므로, 이러한 점을 고려하여 전원 변환 모듈(680)의 동작 전압 범위를 설계하게 될 것이다.
바이패스 모드 측정 모듈(690)은 도 2에 도시된 바이패스 모드 측정 디바이스(200)의 구성을 포함할 수 있다. 바이패스 모드의 측정 중에는 바이패스 모드 측정 모듈(690)을 통해서만 전압 변환 유닛(530)에 전압이 공급되고, 정상적인 동작 시에는 바이패스 결합부(692)로부터 전원 변환 모듈(680)로 직접 전압이 공급되게 하는 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 마이컴부(260)는 바이패스 모드 측정 중에는 전압 변환 모듈(680)에 직접 공급되는 전압을 차단하도록 스위칭 소자를 오프시키고, 바이패스 모드 측정이 완료되면 전원 변환 모듈(680)로 직접 전압이 공급되어 소비전력이 감소하도록 스위칭 소자를 제어한다.
마이컴부(260)는 PoE 장치(600)가 정상적으로 동작하면, 이더넷 모듈(630)을 이용하여 상기 계산 값들을 도 1에 도시된 제1 네트워크 모뎀 장치(120)로 송신한다. 제1 네트워크 모뎀 장치(120)는 수신한 상기 계산 값들을 다시 도 1에 도시된 제2 네트워크 모뎀 장치(130)로 송신한다. 이에 의해, 직류 전압 생성 장치(140)는 출력 전압의 가변이 가능한 경우 출력 전압을 상승 또는 하강시켜 네트워크 모뎀 장치에 가변된 동작 전압을 공급할 수 있으며, 또한 컴퓨터(150)는 계산 값들 중 케이블의 선로 저항 등을 고려하여 향후 네트워크 모뎀 장치의 정상적인 동작이 계속 가능한지 판단하여 사용자에게 경고할 수 있다.
마이컴부(260)는 또한, 이더넷 모듈(630)을 이용하여 제1 선로 저항(LR1) 및 제2 선로 저항(LR2)을 도 1에 도시된 제1 네트워크 모뎀 장치(120)로 송신한다. 이에 의해, 제1 네트워크 모뎀 장치(120)는 제1 및 제2의 두 쌍 데이터 라인들 중에서 선로 저항의 값이 작은 두 쌍 데이터 라인으로 데이터와 전원을 송신함으로써, 선로 저항에 의한 소비전력을 감소시킬 수 있을 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: IP 카메라 장치 120: 제1 네트워크 모뎀 장치
130: 제2 네트워크 모뎀 장치 140: 직류 전압 생성 장치
150: 컴퓨터 160: 랜 케이블
170: 동축 케이블 200: 바이패스 모드 측정 디바이스
210: 바이패스 결합부 220: 바이패스 전압 검출부
230: 바이패스 스위칭부 240: 바이패스 전류 검출부
250: 전압 변환부 260: 마이컴부
270: 디스플레이부 600: 파워오버이더넷 장치
610: 카메라 모듈 620: 영상 압축 모듈
630: 이더넷 모듈 640: PoC 모뎀 모듈
650: 복수의 디바이스들 660: 디바이스 인터페이스 모듈
670: 제어 모듈 680: 전원 변환 모듈
690: 바이패스 모드 측정 모듈

Claims (10)

  1. 데이터와 전원이 공급되는 케이블에 결합될 수 있는 바이패스 결합부;
    상기 바이패스 결합부에 공급되는 전압을 검출하기 위한 바이패스 전압 검출부;
    제어신호에 따라 온-오프되는 스위칭 소자를 구비한 바이패스 스위칭부;
    상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정하기 위한 바이패스 전류 검출부; 및
    상기 스위칭 소자를 온-오프시키기 위해 상기 제어신호를 출력하고, 상기 스위칭 소자가 오프되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정하고, 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 부하 전압(BVld)을 측정하고 그리고 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 검출하여 바이패스 부하 전류(BI)를 측정하며, 상기 바이패스 부하 전압 및 상기 바이패스 부하 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하고 그리고 상기 바이패스 입력 전압(BVin), 상기 바이패스 부하 전압(BVld) 및 상기 바이패스 부하 전류(BI)를 이용하여 상기 케이블의 선로 저항(CR)을 계산하는 마이컴부를 포함하고,
    상기 마이컴부는 상기 케이블의 상기 선로 저항(CR)을 다음의 수식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 디바이스.
    CR = (BVin - BVld) / BI
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 스위칭부는 제1의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제1 스위칭 소자 및 제2의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제2 스위칭 소자를 구비하고,
    상기 마이컴부는 상기 제1의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제1 선로 저항을 계산하고 그리고 상기 제2의 두 쌍 데이터 라인과 관련된 제2 선로 저항을 계산한 후에 병렬로 상기 케이블의 상기 선로 저항을 계산하는 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바이패스 입력 전압, 상기 바이패스 부하 전압, 상기 선로 저항 또는 소비 전력을 표시할 수 있는 2 디지트 LED와 발광색으로 전압, 저항 또는 전력을 구분하는 복수의 LED를 구비하는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 마이컴부는 상기 2 디지트 LED와 상기 복수의 LED를 제어하여 계산 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이컴부는 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 측정하는 동안, 또는 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 측정하는 동안에는, 상기 디스플레이부의 상기 2 디지트 LED의 도트들 중 어느 하나만 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 디바이스.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 데이터와 전원이 공급되는 케이블에 결합될 수 있는 바이패스 결합부; 상기 바이패스 결합부에 공급되는 전압을 검출하기 위한 바이패스 전압 검출부; 제어신호에 따라 온-오프되는 스위칭 소자를 구비한 바이패스 스위칭부; 및 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 흐르는 전류를 측정하기 위한 바이패스 전류 검출부를 포함하는 바이패스 모드 측정 디바이스에 의한 바이패스 모드 측정 방법으로서,
    상기 제어신호에 의해 상기 스위칭 소자가 온되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 부하 전압(BVld)을 측정하고 그리고 상기 바이패스 전류 검출부로부터 전류를 검출하여 바이패스 부하 전류(BI)를 측정하는 단계; 및
    상기 제어신호에 의해 상기 스위칭 소자가 오프되어 있을 때 상기 바이패스 전압 검출부로부터 전압을 검출하여 바이패스 입력 전압(BVin)을 측정하는 단계;
    상기 바이패스 입력 전압(BVin), 상기 바이패스 부하 전압(BVld) 및 상기 바이패스 부하 전류(BI)를 이용하여 상기 케이블의 선로 저항을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 케이블의 상기 선로 저항(CR)은 다음의 수식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 방법.
    CR = (BVin - BVld) / BI
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 케이블에 결합하여 동작하는 파워오버이더넷 장치의 소비 전력을 계산하여 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 모드 측정 방법.
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