VO2 기반의 MIT 소자를 이용한 초절전 무선 화재감지기와 저전력 무선 화재경보 네트워크 시스템 Ultra-low Power Wireless-Fire-Detector using a VO2-Based Metal-Insulator-Transition Device and Low Power Wireless-Fire-Alarm Network System원문보기
배터리로 구동되는 IoT화재경보시스템 설계에 있어 저전력 소모는 중요하다. 그러나 시판 중인 대다수의 무선 화재경보 시스템은 화재 발생 여부를 감시하기 위해 대기모드의 마이크로콘트롤러 (MCU)가 수 초마다 아날로그 디지털 컨버터 (ADC)로부터 ...
배터리로 구동되는 IoT화재경보시스템 설계에 있어 저전력 소모는 중요하다. 그러나 시판 중인 대다수의 무선 화재경보 시스템은 화재 발생 여부를 감시하기 위해 대기모드의 마이크로콘트롤러 (MCU)가 수 초마다 아날로그 디지털 컨버터 (ADC)로부터 NTC써미스터의 센서값을 읽어 들어야 하므로 전력 소모가 크다. 이와 달리, 금속-절연체 전이 (MIT) 무선 화재감지기는 임계온도스위치 (CTS)를 이용하여 전력 소모를 획기적으로 낮춘다. CTS는 MIT 특성을 갖는 바나듐 다이옥사이드 (VO2)로 제작되어 상온에서는 절연체와 같은 높은 저항을 보이다가 주위환경의 온도가 상승하여 임계온도에 도달하면 저항이 급격히 감소하여 금속과 같이 매우 낮은 저항을 나타낸다. 이러한 특성을 바탕으로 CTS가 상온에서 전력 소모 없이 화재 발생 여부를 감시하는 역할을 수행한다. CTS가 화재를 감시할 동안 MCU는 화재 발생 전까지 모든 기능을 멈추고 비활성화 모드를 유지하며 전력 소모를 최소화할 수 있다. CTS의 저항이 낮아지며 화재 상황을 감지하게 되면, MCU는 비활성화 모드에서 활성화 모드로 전환된다. 활성화 모드로 전환된 MCU는 화재경보 전송을 위해 무선통신을 시작한다. MIT 무선 화재감지기의 무선통신부는 저전력 블루투스 (Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 MIT 무선 화재감지기와 스마트폰과의 무선통신을 지원한다. MIT 무선 화재감지기는 블루투스 비콘 (BLE Beacon)으로서 역할을 동시에 수행함으로써, 무선통신 과정에서도 저전력을 구현한다. 웹서비스 페이지를 통해, 관리자가 MIT 무선 화재감지기(비콘)의 작동상태와 위치를 확인하고 관리할 수 있다. 결론적으로, 전력 소모 없이 화재를 감지하고 판별하는 CTS가 평상시 화재 모니터링을 전담함으로써, MCU는 화재경보 전송을 위해 무선통신이 필요할 때만 활성화된다. CTS는 MCU의 불필요한 대기 전력을 최소화시키는 핵심 역할을 수행한다.
배터리로 구동되는 IoT 화재경보시스템 설계에 있어 저전력 소모는 중요하다. 그러나 시판 중인 대다수의 무선 화재경보 시스템은 화재 발생 여부를 감시하기 위해 대기모드의 마이크로콘트롤러 (MCU)가 수 초마다 아날로그 디지털 컨버터 (ADC)로부터 NTC 써미스터의 센서값을 읽어 들어야 하므로 전력 소모가 크다. 이와 달리, 금속-절연체 전이 (MIT) 무선 화재감지기는 임계온도스위치 (CTS)를 이용하여 전력 소모를 획기적으로 낮춘다. CTS는 MIT 특성을 갖는 바나듐 다이옥사이드 (VO2)로 제작되어 상온에서는 절연체와 같은 높은 저항을 보이다가 주위환경의 온도가 상승하여 임계온도에 도달하면 저항이 급격히 감소하여 금속과 같이 매우 낮은 저항을 나타낸다. 이러한 특성을 바탕으로 CTS가 상온에서 전력 소모 없이 화재 발생 여부를 감시하는 역할을 수행한다. CTS가 화재를 감시할 동안 MCU는 화재 발생 전까지 모든 기능을 멈추고 비활성화 모드를 유지하며 전력 소모를 최소화할 수 있다. CTS의 저항이 낮아지며 화재 상황을 감지하게 되면, MCU는 비활성화 모드에서 활성화 모드로 전환된다. 활성화 모드로 전환된 MCU는 화재경보 전송을 위해 무선통신을 시작한다. MIT 무선 화재감지기의 무선통신부는 저전력 블루투스 (Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 MIT 무선 화재감지기와 스마트폰과의 무선통신을 지원한다. MIT 무선 화재감지기는 블루투스 비콘 (BLE Beacon)으로서 역할을 동시에 수행함으로써, 무선통신 과정에서도 저전력을 구현한다. 웹서비스 페이지를 통해, 관리자가 MIT 무선 화재감지기(비콘)의 작동상태와 위치를 확인하고 관리할 수 있다. 결론적으로, 전력 소모 없이 화재를 감지하고 판별하는 CTS가 평상시 화재 모니터링을 전담함으로써, MCU는 화재경보 전송을 위해 무선통신이 필요할 때만 활성화된다. CTS는 MCU의 불필요한 대기 전력을 최소화시키는 핵심 역할을 수행한다.
Low power operation is critical factor for a battery powered wireless fire detector. However, most other existing wireless fire detector is hard to reduce its unnecessary power consumption, because Micro Controller Unit (MCU) in its standby mode takes the NTC sensor data from an Analog Digital Conve...
Low power operation is critical factor for a battery powered wireless fire detector. However, most other existing wireless fire detector is hard to reduce its unnecessary power consumption, because Micro Controller Unit (MCU) in its standby mode takes the NTC sensor data from an Analog Digital Converter(ADC) every few seconds to monitor ambient temperature whether fire occurs or not. Comparing with other wireless fire detector that has been already developed, Metal Insulator Transition (MIT) Wireless Fire Detector can reduce its power consumption by using Critical Temperature Switch (CTS). The MIT Wireless Fire Detector is comprised of a fire detection module and a wireless communication module. The CTS, located in a fire detection module, is a fixed temperature sensor made of Vanadium dioxide (VO2). Due to the VO2’s own property of the MIT, when ambient temperature arrives at high temperature, the resistance of the CTS rapidly drops down more than 105 order. Therefore the CTS can always (not every few seconds) monitor ambient temperature without consuming its battery power, while the MCU becomes non-activation mode. In the non-activation mode of MCU, the MCU activates with none of its other function like the ADC. The CTS, working as a sensing and a switching device at once, takes a fire monitoring role. the MCU maintains non-activation mode while the CTS shows high resistance in ambient temperature. When the CTS turns into low resistance in case of fire breakout, the CTS makes the MCU change into activation mode to trigger the fire alarm and wireless communication. Bluetooth Low Energy (BLE) beacon is additionally selected for the wireless communication module to support compatibility with mobile phone and to help low power consumption of the MIT Wireless Fire Detector and Wireless Fire Alarm Network System. BLE beacons can be controlled and monitored by a supervisor at the web service pages. Conclusionally, the CTS makes the MCU activate only when the MCU needs to trigger a fire alarm and to transit fire breakout information through wireless communication. Thanks to work sharing of the CTS, the unnecessary standby power consumption of the MIT Wireless Fire detector can be dramatically minimized in the MIT Wireless Fire Alarm Network System.
Low power operation is critical factor for a battery powered wireless fire detector. However, most other existing wireless fire detector is hard to reduce its unnecessary power consumption, because Micro Controller Unit (MCU) in its standby mode takes the NTC sensor data from an Analog Digital Converter(ADC) every few seconds to monitor ambient temperature whether fire occurs or not. Comparing with other wireless fire detector that has been already developed, Metal Insulator Transition (MIT) Wireless Fire Detector can reduce its power consumption by using Critical Temperature Switch (CTS). The MIT Wireless Fire Detector is comprised of a fire detection module and a wireless communication module. The CTS, located in a fire detection module, is a fixed temperature sensor made of Vanadium dioxide (VO2). Due to the VO2’s own property of the MIT, when ambient temperature arrives at high temperature, the resistance of the CTS rapidly drops down more than 105 order. Therefore the CTS can always (not every few seconds) monitor ambient temperature without consuming its battery power, while the MCU becomes non-activation mode. In the non-activation mode of MCU, the MCU activates with none of its other function like the ADC. The CTS, working as a sensing and a switching device at once, takes a fire monitoring role. the MCU maintains non-activation mode while the CTS shows high resistance in ambient temperature. When the CTS turns into low resistance in case of fire breakout, the CTS makes the MCU change into activation mode to trigger the fire alarm and wireless communication. Bluetooth Low Energy (BLE) beacon is additionally selected for the wireless communication module to support compatibility with mobile phone and to help low power consumption of the MIT Wireless Fire Detector and Wireless Fire Alarm Network System. BLE beacons can be controlled and monitored by a supervisor at the web service pages. Conclusionally, the CTS makes the MCU activate only when the MCU needs to trigger a fire alarm and to transit fire breakout information through wireless communication. Thanks to work sharing of the CTS, the unnecessary standby power consumption of the MIT Wireless Fire detector can be dramatically minimized in the MIT Wireless Fire Alarm Network System.
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