KR200162414Y1

KR200162414Y1 - 화재전용 asic 저전류 구동회로

Info

Publication number: KR200162414Y1
Application number: KR2019970010366U
Authority: KR
Inventors: 정규택
Original assignee: 최만형; 동방전자산업주식회사
Priority date: 1997-05-10
Filing date: 1997-05-10
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19980066010U

Abstract

본 고안은 ASIC을 이용한 화재감지회로에 관한 것으로 특히 ASIC을 이용한 화재감지회로에서 많은 센서를 달기에 적합하도록 한 화재전용 ASIC 저전류 구동회로에 관한 것이다.

회로보호부 및 전원부(1)는 정전압부(2)와 센서 상태표시부(7)에 연결되고, 정전압부(2)는 발진부(3)와 ASIC(4)에 연결되고, 정전압부(2)에 연결된 발진부(3)는 ASIC(4)에 연결되고, ASIC(4)은 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)와 적외선LED 점등부(8)에 연결되며, 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)는 서로 연결되어 있는 화재감지기에 있어서, 본 고안의 상기 발진부(3)는, 발진회로(9)에 다이오드를 n(2∼4)개 결합하여 발진회로(9)에 공급되는 전압을 0.6∼2.4V정도 낮추어서 공급함으로서 감지기 선로에 다수의 화재 감지기(20개 정도)를 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화재 감지기이다.

Description

화재전용 ASIC 저전류 구동회로{The circnit with a ASIC drived by low-current for detecting fire}

종래에는, 화재감지기에 ASIC을 이용할 때 소비전류가 커져서 화재감지기를 2∼3개밖에 설치하지 못하는 문제점이 있었다.

종래의 화재감지기는 감지기의 정상동작여부를 감지 및 어떤 상태로도 알 수가 없기 때문에 화재감지기가 고장이 났거나 감도가 저하되었을 때 화재가 발생하면 실보하는 경우가 많아서 많은 피해의 우려가 있다.

또한 감지기의 정상 작동상태를 알기 위한 방법을 로직 IC나 아날로그 회로를 이용하여 실용화하기에는 비용이 너무도 비싸거나 회로가 복잡해져 하나의 기구물 안에 내장하기가 어렵기 때문에 실용화가 되지 못한 것이 사실이다.

또한 상기 기능을 가진 로직을 개발하여도 감지기에 전류가 너무 많이(약 500㎂) 흐르면 감지기를 한 개의 라인에 몇 개(2∼3개) 밖에 연결할 수가 없기 때문에 실용화하기가 어려웠다.

감지기 전용 ASIC IC는 내부가 C-MOS로 설계되어 있어 저전류로 구동되지만 화재 감지기의 경우는 아주 미세한 전류로 구동되어야 되기 때문에 일반 전원 공급방법으로는 기능을 달성시킬 수 없다.

즉, 종래의 방법으로는 감지기 전용 ASIC IC를 사용할 때 소비전류가 커져서 실용화되는 경우가 없었기 때문에, 본 고안은 발진부의 전원과 감지기전용 ASIC IC의 전원을 분리하여 공급해서 발진 시에 많은 소비전류를 획기적으로 줄일 수 있도록 하기 위한 것으로, 발진회로(9)에 다이오드(D1, D2)들을 연결하여 VDD보다 약 0.8∼1.2V정도 낮추어서 발진회로(9)의 구동전류를 낮춤으로서 전체적인 감지기의 소비전류를 낮출 수 있고, 따라서 ASIC을 화재 감지기에 사용할 수 있도록 하였다.

또한 센서의 상태를 단지 센서만 보고 알 수 있도록 한 방법으로는, 센서 옆에 LED를 달아서 LED만을 보고서 센서의 상태를 파악할 수 있도록 하였다.

본 고안은 화재 감지회로의 중요부분을 ASIC화하여 그 동안 감지기에 적용하지 못한 기능을 개발하였고, 또한 화재감지기에 이상이 발생하면 관리자에게 바로 알릴 수 있는 기능을 추가하였다.

감지기 전용 ASIC IC에서 흐르는 전류 문제를 해결하지 못하면 실용화하기가 어려우므로, 전용 ASIC IC 전원전압과 별개로 투입하고 발진부의 전압을 다이오드 2개(4개-2개)를 직렬 연결하여 ASIC IC 전원 보다 약 2.4V-0.6까지 낮게 하면 발진시 전류가 적게 흐르게 해서 전체전류를 낮출 수 있으며 감지기 전용 ASIC IC도 정상작동 시킬 수 있도록 한다.

또한, 소비전류를 낮추기 위해서 적외선LED 점등부의 적외선 방출도 평상시와 화재시로 나누어서, 평상시에는 전류를 낮추는 방향으로 작동시키고 화재시에는 화재를 빠르게 감지할 수 있는 방향으로 작동시킨다.

더군다나, 센서만 보고 센서의 상태를 검사하기 위한 방법으로 센서 옆에 LED를 달아서 센서의 이상유무를 육안으로 바로 확인할 수 있게 함과 동시에 전체 회로의 전압에 영향을 주지 않으면서 작동하도록 한다.

도 1은 본 고안에 따라 화재전용 ASIC 저전류 구동회로를 나타내는 블록도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 화재전용 ASIC 저전류 구동회로의 발진부의 회로를 나타내는 회로도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 화재전용 ASIC 저전류 구동회로의 센서 상태표시부의 회로를 나타내는 회로도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 화재전용 ASIC 저전류 구동회로의 센서 상태표시부의 각 동작상태를 나타내는 펄스 천이도이다.

도 5는 도 1에 나타낸 적외선LED 점등부의 동작상태를 나타내는 펄스 천이도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 회로보호부 및 전원부 2. 정전압부

3. 발진부 4. ASIC

5. 화재감지부 6. 화재감지부의 이상판단부

7. 센서상태표시부 8. 적외선LED 점등부

9. 발진회로

도 1을 참조하여 전체 회로의 구성을 살펴보면, 회로보호부 및 전원부(1)는 정전압부(2)와 센서 상태표시부(7)에 연결되어 전원을 공급한다. 정전압부(2)는 발진부(3)와 ASIC(4)에 연결되어 정전압을 발진부(3)와 ASIC(4)에 공급한다. 정전압부(2)에 연결된 발진부(3)는 ASIC(4)에 연결되어 ASIC에 클럭을 공급한다.

또한, ASIC(4)은 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)와 적외선LED 점등부(8)에 연결되며, 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)는 서로 연결된다. 화재감지부(5)는 화재의 유무를 감시하고, 화재감지기의 이상판단부(6)는 화재감지부(5)의 상태를 검사하여 그 상태신호를 ASIC(4)에 공급한다. 적외선LED 점등부(8)는 적외선을 방출하여 화재감지부(5)에서 화재의 연기를 감지할 수 있도록 한 것이다. 회로보호부 및 전원부(1)와 ASIC(4)에 연결된 센서 상태표시부(7)는 ASIC(4)에 연결되어 화재감지부(5)의 상태를 LED로 표시한다.

도 1의 발진부(3)의 구성을 도 2를 참조하여 설명하면, 제너다이오드(ZD3)가 정전압부(2)에 연결되고, 제너다이오드(ZD3)가 직렬로 연결된 다이오드(D1, D2)들과 저항(R16)의 사이에 연결되어서 발진회로(9)와 ASIC(4)에 정전압을 공급한다. 직렬로 연결된 다이오드(D1, D2)들이 병렬로 연결된 콘덴서(C9)와 발진회로(9)의 일단에 연결되고, 콘덴서(C8)가 병렬로 연결된 콘덴서(C9)와 발진회로(9) 사이에 연결되어서 접지에 연결된다. ASIC(4)의 CLOCK_IN단자에 발진회로(9)가 연결되어서 클럭을 공급하고, 저항(R16)과 콘덴서(C8)사이에 ASIC(4)의 VDD단자가 연결된다.

도 1의 센서 상태표시부(7)의 구성을 도 3을 참조하여 설명하면, ASIC(4)의 REC_OUT단자는 저항(R9)을 통해 트랜지스터(TR2)의 베이스에 연결되고, 트랜지스터(TR2)의 에미터는 ASIC(4)의 GND단자에 연결되고, 트랜지스터(TR2)의 콜렉터는 직렬로 연결된 저항(R8)과 제너다이오드(ZD2)를 통해 회로보호부 및 전원부(1)와 LED사이에 연결된다.

ASIC(4)의 LED_OUT단자는 저항(R7)을 통해 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결되고, 트랜지스터(TR1)의 에미터는 ASIC(4)의 GND단자에 연결되고, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터는 저항(R6)에 연결된다. 저항(R6)은 콘덴서(C5)와 저항(R5)사이에 연결된다. 콘덴서(C5)와 저항(R6)사이에 연결된 저항(R5)은 LED와 저항(R3)과 SCR의 애노드 사이에 연결된다.

ASIC(4)의 FIRE_OUT단자는 저항(R12)을 통해 사이리스터의 게이트와 병렬로 연결된 콘덴서(C4)와 저항(R4)과의 일단 사이에 연결된다. 병렬로 연결된 콘덴서(C4)와 저항(R4)의 타단이 ASIC(4)의 GND단자에 연결된다.

사이리스터의 게이트는 병렬로 연결된 콘덴서(C4)와 저항(R4)의 일단에 연결되고, 사이리스터의 캐소드는 ASIC(4)의 GND단자에 연결되고, 사이리스터의 애노드는 LED의 캐소드와 저항(R5)과 저항(R3)사이에 연결된다. 저항(R3)과 직렬로 연결된 콘덴서(C3)는 ASIC의 GND단자에 연결된다. LED의 애노드는 저항(R8)과 회로 보호부 및 전원부(1)사이에 연결된다.

도 1의 센서 상태표시부(7)의 각 상태를 나타내는 도 4에서, 도 4a는 화재감지부(5)의 정상동작시의 상태를 나타내고, 도 4b는 오염동작시의 상태를 나타내고, 도 4c는 감도저하동작시의 상태를 나타낸다.

화재감지기의 전체의 동작을 도 1을 참조하여 다음에 설명한다.

회로보호부 및 전원부(1)에서 정전압부(2)와 센서상태표시부(7)로 전원이 공급된다. 정전압부(2)는 공급된 전원을 일정한 직류전압으로 바꾸어서 발진부(3)와 ASIC(4)에 공급한다. 발진부(3)에서는 정전압부(2)에서 발진부(3)로 공급된 일정한 직류전압을 소정의 전압(3.6-4.2V)으로 다시 낮추어서 ASIC(4)의 CLOCK_IN단자에 클럭을 공급한다.

적외선LED 점등부(8)에서는 적외선을 방출하고, 화재감지부(5)가 연기의 산란광을 SPD로 검출하고 그 신호를 증폭하여 화재 신호를 판단할 수 있다.

화재감지기의 이상판단부(6)가 화재감지부(5)의 상태를 정상동작 상태, 오염동작 상태, 감도 저하동작상태의 3가지 상태로 구분하여 상기 상태의 각 상태신호를 ASIC(4)에 공급한다.

ASIC(4)은 화재감지부의 이상판단부(6)에서 공급된 상태신호를 근거로 하여, 센서 상태표시부(7)에 상기 상태에 맞는 적절한 펄스를 공급하여 센서상태표시부(7)가 화재감지기의 각 상태에 맞게 LED를 조작하도록 한다.

발진부(3)의 동작을 도 2를 참조하여 다음에 설명한다.

ASIC을 이용한 화재 경보기에서 되도록 많은 화재감지기를 설치할 수 있는 것은 바람직하다. 화재감지기를 많이 달기 위해서는 회로에 흐르는 전류를 낮추어야 하며, 이러한 목적을 달성하기 위한 하나의 방법으로서, ASIC에 펄스를 공급하는 발진회로(9)의 전압을 낮추는 방법이 있다.

우선 제너다이오드(ZD3)에 의해 노드(TP6)에는 제 1차 전압(5-6V)이 걸린다. 상기 제 1차 전압이 다이오드(D1, D2)들에 의해 다이오드(D1, D2)들의 전압강하(0.8-1.2V)분 만큼 전압강하가 생겨 발진회로(9)에는 제 2차 전압(3.8-4.2V)만이 걸리게 된다. 여기서 ASIC(4)의 클럭패드를 TTL-CMOS 슈미트 트리거로 사용하여, 상기 클럭패드 동작특성이 입력이 2V이상일 때 하이로 인식하는 반도체 특성을 이용한다. 따라서, ASIC(4)의 입력패드가 2V이상시 하이로 인식을 하기 때문에 클럭이 제 2차 전압(3.8V∼5.2V)으로 입력되어도 충분히 하이로 인식되므로 회로가 정상동작하고, 발진부(3)의 전원을 약 3V정도로 전원을 공급하여도 발진회로(9)를 구동시킬 수 있기 때문에 5V로 구동시키는 것보다 3V로 구동시키는 것이 전류를 약 1/2배로 줄일 수 있다.

센서상태표시부(7)의 동작을 도 3을 참조하여 다음에 설명한다.

회로보호부 및 전원부(1)에서 24V의 전압이 공급되어 LED를 통해 저항(R3)과 저항(R5)에 공급된다. 저항(R3)을 통해 콘덴서(C3)에 전압이 충전되고 또한 저항(R5)을 통해 콘덴서(C5)에 전압이 충전된다. 초기에 전원이 공급되면 콘덴서(C3, C5)들에 급격히 공급되는 전압 때문에 LED가 순간적으로 점등되며 콘덴서(C3, C5)들에 충전이 다 되면 LED는 소등된다.

우선 화재감지기의 이상판단부(6)가 화재감지부(5)의 상태를 검사하여 그 상태신호를 ASIC(4)으로 공급한다.

ASIC(4)의 DI단자에 화재감지기의 이상판단부(6)에서 오염출력 신호가 입력되면, ASIC(4)은 화재감지기가 오염되었다고 판단하고, 약 7-10회 정도 계속해서 하이상태이면, ASIC(4)의 LED_OUT단자로 8초에 2회씩 펄스를 내보내서 화재 전용 LED가 점등되어서 관리자가 감지기의 상태를 LED만 보고 알 수 있도록 한다.

이 때 ASIC(4)의 LED_OUT단자에서 펄스폭이 약 400㎲인 펄스 신호가 저항(R7)을 통해 트랜지스터(TR1)의 베이스에 공급되면, 트랜지스터(TR1)가 온되어 콘덴서(C3, C5)들의 콘덴서전압이 저항(R3, R5, R6)들의 시정수에 의하여 급격히 방전을 하고 이때 LED에는 전위차이가 발생하여 LED가 점등되고, LED_OUT단자에서 펄스 신호가 없어지면 트랜지스터(TR1)가 오프되고, 콘덴서(C3, C5)에 전압이 충전될 때까지는 LED의 양단에 전위차가 발생하여 LED가 점등되고, LED에 전위차이가 없어지면, LED가 소등되어 화재감지기의 상태를 관리자가 시각적으로 볼 수가 있다.

그러나 저항(R3, R5)들과 콘덴서(C3, C5)들이 없어도 LED는 점등이 되지만, A와 B의 전위는 트랜지스터(TR1)가 순간적으로 온이 되면 A에서 아주 낮은 전압으로 되어 전류도 순간적으로 많이 흐르게 되므로 LED를 점등시켜 시각적인 효과를 나타낼 수는 있으나 전류소모가 커서 전원전압의 변동이 심하게 되어 정전압부가 발진부에 정전압을 제대로 공급하지 못해 전체 회로감지기의 성능이 떨어질 수 있다.

저항(R3)과 콘덴서(C3)의 기능은 순간적으로 콘덴서(C5)가 방전할 때, LED의 단자의 전원의 큰 전압강하를 발생하지 않게 하고 콘덴서(C3)에 전압을 일정정도 공급할 수 있다.

또한, 화재감지기의 이상유무신호를 화재감지기의 외부장소로, 예를 들어 화재감시소나 건물관리소로 소정의 신호를 전송하기 위해서, 화재감지부의 이상판단부(6)의 화재감지기의 이상유무신호가 ASIC(4)의 DI단자와 SI단자로 전송되면, ASIC(4)은 REC_OUT단자를 통해 신호를 트랜지스터(TR2)로 보내고, 트랜지스터(TR2)의 베이스를 거쳐 제너다이오드(ZD2)를 통해 전류가 흘러서 전압이 제너다이오드(ZD2)에 걸리는 전압만큼 전압강하가 일어나게 되고, 이 전압강하가 저항(R8)에 걸리게 된다. 이 저항(R8)은 화재감지기의 외부에 화재감지기의 이상유무를 알릴 수 있는 소자(예를 들어, LED등으로 대체가능하다)이다. 따라서, 화재감지기의 외부에서도 화재감지기의 이상유무신호를 전송받아서 화재감지기의 상태를 화재감지기의 외부장소에서도 알 수 있도록 한 것이다.

감지기의 각 동작상태에 따른 LED의 상태를 도 4를 참조하여 다음에 설명한다.

우선 도 4a를 참조하여 정상적으로 동작할 때의 펄스의 상태를 설명하면, 펄스폭이 400㎲인 펄스가 8초 간격으로 한 번씩 생성되어 8초에 한 번 LED가 점등하게 된다. 도 4b를 참조하여 센서가 오염되었을 때의 펄스의 상태를 설명하면, 간격이 500㎳이고 펄스 폭이 400㎲인 두 개의 펄스가 8초 간격으로 생성되어 8초에 두 번 LED가 점등된다. 도 4c를 참조하여 센서의 감도가 저하되었을 때의 펄스의 상태를 설명하면, 간격이 500㎳이고 펄스 폭이 400㎲인 세 개의 펄스가 8초 간격으로 생성되어 8초에 세 번 LED가 점등된다.

따라서, 관리자가 LED만 보고서도 센서의 상태를 한눈에 알 수가 있다.

도 1의 적외선LED 점등부(8)의 동작상태를 도 5를 참조하여 설명한다.

적외선LED 점등부(8)에서는 화재감지부(5)의 SPD에서 적외선을 수광할 수 있도록 적외선을 방출한다. 하지만 본 고안에서는 화재감지기의 전류를 낮추면서 빨리 화재를 감지하기 위해서, 평상시에는 4초에 1회씩 적외선을 방출하여 소비전류를 낮추고 있다가, 화재시(화재의 초기단계)에는 2초에 1회씩 적외선을 방출하여 화재를 빨리 감지할 수 있도록 한 것이다.

화재감지부(5)에서 화재를 감지하면 즉, 연기가 조금이라도 있으면, ASIC(4)의 FIRE_IN단자에 하이신호를 출력하여, ASIC(4)의 FIRE_IN단자에 하이신호가 입력되면 ASIC의 로직이 자동변환되어 적외선 방출이 4초 모드에서 2초 모드로 자동변환되어 화재감지를 빠르게 할 수 있는 것이다. 결과적으로, 평상시에는 전류를 적게 흘리고 있다가 화재 감지시에는 화재를 빨리 감지할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 고안은 적은 개수의 소자와 ASIC을 이용하면서도 저전류로 화재감지기를 구동할 수 있고, 화재감지기만을 보고서도 관리자가 화재감지기의 이상유무를 바로 판달할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한, 화재감지기의 이상유무를 화재감지기의 외부장소로도 알릴 수 있는 효과가 있다.

Claims

회로보호부 및 전원부(1)는 정전압부(2)와 1개의 LED가 설치된 센서 상태표시부(7)에 연결되고, 정전압부(2)는 발진부(3)와 ASIC(4)에 연결되고, 정전압부(2)에 연결된 발진부(3)는 ASIC(4)에 연결되고, ASIC(4)은 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)와 적외선LED 점등부(8)에 연결되며, 화재감지부(5)와 화재감지부의 이상판단부(6)는 서로 연결되어 있는 화재전용 ASIC 저전류 구동회로에 있어서,

상기 발진부(3)는, 발진회로(9)에 다이오드를 n(2∼4)개 결합하여 발진회로(9)에 공급되는 전압을 0.6∼2.4V정도 낮추어서 공급함으로서 감지기 선로에 다수의 화재 감지기(20개 정도)를 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화재전용 ASIC 저전류 구동회로.
제 1항에 있어서,

상기 센서상태표시부(7)에 설치된 LED 1개를 이용하여서, 화재감지기의 정상 유무 표시 및 화재 표시의 2가지 기능을 할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재전용 ASIC 저전류 구동회로.
제 1항에 있어서,

상기 감지기 전용 ASIC(4)은 감지기 정상동작시 8초에 1회 LED점등하도록 하고, 감지기의 오염시에는 화재감지부(5)에서 ASIC(4)의 DI단자로 신호를 보내어 8초에 2회 LED를 점등하도록 하고, 감지기의 불량시에는 화재감지부(5)에서 ASIC(4)의 SI단자로 신호를 보내어 8초에 3회 LED를 점등하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화재전용 ASIC 저전류 구동회로.
제 1항에 있어서,

감지기의 감시전류를 줄이기 위하여 평상시에는 상기 적외선LED 점등부(8)에서 4초에 1회씩 적외선을 방출하고, 화재시(화재의 초기단계)에는 상기 적외선LED 점등부(8)에서 2초에 1회씩 적외선을 방출하도록 하는 것을 특징으로 하는 화재전용 ASIC 저전류 구동회로.