KR100686375B1 - 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 원격 검침기의 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 검침기의 내부에 구비되어 있는 회전체와 고정체 사이에 형성되는 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 정확하게 출력함과 동시에 전력 소모량을 최소화할 있는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로에 관한 것이다.

본 발명에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로는 공급물의 사용에 따라 회전되며 하면에 금속 박막이 형성되어 있는 회전체와, 상기 금속 박막과 쌍을 이루는 대응 금속 박막을 포함하는 대향 전극이 형성되어 있는 고정체 간의 정전 용량의 변화에 따라 펄스 신호를 출력하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로에 있어서, 연산 증폭기의 히스테리시스를 이용하여 센싱 클록을 출력하는 센싱 클록 발생부와, 상기 센싱 클록 발생부로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 정전 용량 변화에 따른 펄스 신호를 출력하는 펄스 신호 발생부와, 상기 센싱 클록 발생부로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 펄스 신호 발생부의 펄스 신호에 존재하는 에러를 검출하여 펄스 신호에 대한 에러 검출 펄스를 출력하는 에러 정정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

원격 검침기, 감지회로, 정전용량, 저전력,

Description

무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로{Circuit for sensing the rotation number of wheel in the wireless Automatic Reading Meter}

도 1은 본 발명에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 클록 발생부의 회로 구조를 나타낸 회로도.

도 3은 도 2에 도시된 클록 발생부를 구성하는 각부의 출력 전압 파형도.

도 4는 도 1에 도시된 펄스 신호 발생부의 회로 구조를 나타낸 회로도.

도 5는 도 4에 도시된 펄스 신호 발생부를 구성하는 각부의 출력 전압 파형도.

도 6은 도 1에 도시된 에러 정정부의 회로 상태도.

도 7은 도 6에 도시된 상태도를 토대로 구현한 에러 정정 회로의 구조를 나타낸 회로도.

도 8은 도 7에 도시된 에러 정정 회로의 출력 전압 파형도.

도 9는 종래 펄스 신호 감지 회로의 구성을 설명하기 위한 것으로,

도 9a는 펄스 신호 감지 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 9b는 도 9a에 가변 용량 커패시터의 딜레이 시간에 따른 출력 펄스의 예시화면.

도 9c는 도 9a에 가변 용량 커패시터의 딜레이 시간에 따른 출력 펄스의 다른 예시화면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 센싱 클록 발생부

110 : 연산 증폭기

120 : 스위칭 소자

130 : 제2센싱 클록 출력부

140 : 버퍼

200 : 펄스 신호 발생부

210 : 정전 용량 충전부

220 : 전압 분배부

230 : 펄스 출력부

240 : 전압 방전부

250 : 센싱 신호 출력부

260 : 버퍼

300 : 에러 정정부

본 발명은 무선 원격 검침기의 감지 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 검침기의 내부에 구비되어 있는 회전체와 고정체 사이에 형성되는 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 정확하게 출력함과 동시에 전력 소모량을 최소화할 있는 무선 원격 검침기의 감지 회로에 관한 것이다.

종래 전기, 가스, 수도 등의 적산 계량기를 검침하기 위해서 검침원이 일정한 시간 또는 주기마다 가입자의 사용량을 육안으로 확인하여 수기로 기록한 후 기록된 수치를 지난달 수치로 차감하여 뽑아낸 수치가 적산 량에 대한 요율 표에 의하여 청구서로 발행되었다. 이로 인해 검침 과정에서 많은 인력 비용과 검침원의 수기 오류, 빈집 및 검침거부 등의 문제가 발생할 뿐만 아니라 검침 센터에서도 역시 데이터를 컴퓨터에 입력 정산을 하기 위해 많은 인력과 비용을 필요로 했다.

이러한 수동 방식의 검침의 문제점을 해결하기 위해 계량기의 사용량을 검침원이 직접 검침하지 않고 자동 검침기를 이용하여 검침하는 이른바 원격 검침 기술들이 여러 가지 형태로 제안된 바 있다.

일례로 본 발명의 출원인에 의해 출원 등록된 특허 등록번호 제481812호가 있다.

이 기술에 따른 적산 계량 장치는 공급물의 사용에 따라 회전되는 기어부의 회전에 따라 회전되며 하면에 금속 박막이 구비되어 있는 회전체와, 이 회전체와 대향되며 상면에 금속 박막과 쌍을 이루는 대향 전극이 구비되어 있는 고정체 및 회전체의 회전 시 회전체와 고정체 간에 발생되는 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 발생시켜 숫자 휠의 회전수를 검출하는 회전수 검출 모듈로 구성되어 있다.

그리고 회전수 검출 모듈은 정전 용량 변화에 따라 소정의 펄스 신호를 발생 하여 출력하는 펄스 신호 발생부와, 이 펄스 신호 발생부에서 출력되는 펄스 신호를 카운팅하여 공급물의 사용량을 적산하여 메모리에 저장함과 동시에 외부로부터의 공급물 사용량 출력요구 신호에 따라 메모리에 저장된 적산 데이터를 통신부를 통해 검침원 단말기로 전송하는 중앙처리장치로 구성되어 있다.

그리고 회전수 검출 모듈의 펄스 신호 발생부는 도 9a에 도시된 바와 같이 D플립-플롭을 이용하여 펄스 신호를 발생시키도록 구성되어 있다. 즉 센서 내부에 기 설정되어 있는 기준 커패시터의 정전 용량에 대한 딜레이(Delay) 시간과 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 가변 커패시터의 정전 용량의 변화에 따른 딜레이(Delay) 시간을 상호 비교하여 펄스 신호를 발생시키도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 따라 가변 커패시터가 기준 커패시터보다 큰 경우에는 도 9b에 도시된 바와 같이 가변 커패시터의 딜레이 시간이 기준 커패시터의 딜레이 시간보다 커서 하이(high)로의 도달시간이 늦으므로 센서 출력은 로우(Low)신호를 출력한다. 그리고 가변 커패시터가 기준 커패시터보다 작은 경우에는 도 9c에 도시된 바와 같이 가변 커패시터의 딜레이 시간이 기준 커패시터의 딜레이 시간보다 작아서 하이(high)로의 도달시간이 빠르므로 센서 출력은 하이(High)신호를 출력하도록 구성되어 있다.

이와 같이 커패시터의 정전 용량에 대한 딜레이 시간차를 이용하여 펄스 신호를 발생하는 종래의 펄스 신호 발생부를 설계하는 경우 센서 IC 내부의 메탈 라인 등에서 발생하는 기생 커패시터로 인하여 데이터를 검출하기 위한 센서 내부의 기준 커패시터의 용량 값이 가변 되므로, 센서 내부의 기준 커패시터에 대한 용량 값을 정확하게 만들기가 어려운 문제점이 발생하였다.

특히 전술한 바와 같이 전기, 가스, 수도 등의 사용량을 검침하는 계측 시스템에 있어서 요구되는 출력 회로는 수 헤르츠 대의 저주파 신호로서, 펄스 신호 출력 회로에 의해 많은 양의 전력이 소모되는 문제점이 있다.

즉 전술한 계측 시스템의 경우, 컴퓨터 등과는 달리 동기 동작을 위한 펄스 신호의 주기가 상대적으로 매우 큼으로써, 펄스 신호가 하이(High)인 경우 클록의 펄스폭 동안 지속적으로 전류가 소모되어 전력 사용의 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 원격 검침기의 내부에 구비되어 있는 회전체와 고정체 사이에 형성되는 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 정확하게 출력함과 동시에 전력 소모량을 최소화할 있는 무선 원격 검침기의 감지 회로를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로는 공급물의 사용에 따라 회전되며 하면에 금속 박막이 형성되어 있는 회전체와, 상기 금속 박막과 쌍을 이루는 대응 금속 박막을 포함하는 대향 전극이 형성되어 있는 고정체 간의 정전 용량의 변화에 따라 펄스 신호를 출력하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로에 있어서, 연산 증폭기의 히스테리시스를 이용하여 센싱 클록을 출력하는 센싱 클록 발생부와, 상기 센싱 클록 발생부로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 정전 용량 변화에 따른 펄스 신호를 출력하는 펄스 신호 발생부와, 상기 센싱 클록 발생부로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 펄스 신호 발생부의 펄스 신호에 존재하는 에러를 검출하여 펄스 신호에 대한 에러 검출 펄스를 출력하는 에러 정정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로(이하, 편의상 "센싱 회로"라 한다)는 전술한 바와 같이 전기, 가스, 수도 등의 사용량을 검침하는 원격 검침기의 내부에 구비된 회전체와 고정체 간의 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 출력하는 것으로, 센싱 클록 발생부(100)와, 펄스 신호 발생부(200) 및 에러 정정부(300)를 포함한다.

센싱 클록 발생부(100)는 무선 원격 검침기 내부에 구비되어 정전 용량의 변화에 따른 공급물 사용량을 산출하는 회로의 동기 동작을 위해 사용되는 센싱 클록을 생성한다.

이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 센싱 클록 발생부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 저항(R_D)(101)을 통해 입력되는 입력 전압이 충전되는 커패시터(C)(102)와, 저항 전압 분배기에 의해 분압된 커패시터의 충전 전압을 히스테리시스 전압으로 하여 제1센싱 클록을 출력하는 연산 증폭기(110)와, 연산 증폭기(110)에서 피드백 되는 제1센싱 클록에 따라 스위칭 되어 커패시터(C)(102)를 충·방전시키는 스위칭 소자(120) 및, 연산 증폭기(110)에서 출력되는 제1센싱 클록을 소정 시간 지연시킨 제2센싱 클록을 출력하는 제2센싱 클록 출력부(130)를 포함한다. 이 때 연산 증폭기(110)에서 출력되는 제1센싱 클록에 포함된 노이즈 성분을 제거하여 안정화된 제1센싱 클록을 출력하기 위하여 연산 증폭기(110)의 출력단에 버퍼(140)를 사용하는 것이 바람직하다.

즉 본 발명에 따른 센싱 회로를 구성하는 센싱 클록 발생부(110)는 저항(R_D)을 통해 입력되는 입력 전압이 커패시터(C)에 충전된다. 이 때 저항(R_D)이 크기 때문에 커패시터(C)가 충전되는 시간이 스위칭 소자(120)의 턴 온에 의해 방전 시간보다 상대적으로 길게 된다. 즉 커패시터(C)에 걸리는 전압의 파형은 도 3에 도시된 바와 같이 충전 시간이 길며 상대적으로 방전 시간이 짧은 파형을 가진다.

이러한 출력 파형을 가지는 커패시터(C)의 전압이 연산 증폭기(110)의 플러스 단자로 입력된다. 이 때 연산 증폭기의 히스테리시스는 도 2에 도시된 저항(R₁,R₂)과 연산 증폭기(110)의 마이너스 단자로 입력되는 레퍼런스 전압에 의해 높은 문턱 전압(이하, "V_TH"라 한다)과 낮은 문턱 전압(이하, "V_TL"이라 한다)이 결정 되는데, 이러한 히스테리시스를 결정하는 것은 이미 공지된 내용이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서 커패시터(C)가 충전되는 경우, 즉 저항 전압 분배기에 의해 분압된 커패시터의 충전 전압이 연산 증폭기(110)의 플러스 단자로 입력되는 경우, 히스테리시스의 V_TH에 도달할 때까지 낮은 상태 신호를 출력한다. 이에 따라 연산 증폭기(100)로부터 피드백 되는 로우 신호에 따라 NMOS(120)가 턴 오프 되므로 저항(R_D)을 통해 입력되는 전원이 커패시터(C)에 충전된다.

그리고 커패시터(C)에서 연산 증폭기의 플러스 단자로 입력되는 입력 전압이 V_TH를 초과하게 되면, 연산 증폭기(110)는 높은 상태 신호를 출력한다. 이에 따라 연산 증폭기(110)로부터 피드백 되는 하이 신호에 따라 NMOS(120)가 턴 온 되어 커패시터(C)에 충전된 전압이 방전된다. 이때 방전 초기 연산 증폭기(110)로 입력되는 입력 전압이 V_TH이하로 감소하더라도 연산 증폭기(110)는 지속적으로 하이 신호를 출력하다가 연산 증폭기(110)로 입력되는 입력 전압이 V_TL이하로 감소할 때에만 낮은 상태로 전환되어 로우 신호를 출력한다.

이와 같이 연산 증폭기(110)를 통해 출력되는 센싱 클록은 버퍼(140)를 통해 안정화되어 제1센싱 클록이 생성된다. 그리고 버퍼(140)에서 출력되는 안정화된 제1센싱 클록은 제2센싱 클록 출력부(130)를 통해 제1센싱 클록에 대하여 소정 시간 지연된 제2센싱 클록이 생성된다. 즉 제2센싱 클록 출력부(130)는 버퍼(140)에서 출력되는 제1센싱 클록을 인버터를 통해 반전한 다음, 커패시터를 포함하는 지연부를 통해 소정 시간 지연된 센싱 클록 신호를 반전함으로써, 연산 증폭기(110)에서 출력되는 제1센싱 클록에 대하여 소정 시간 지연된 제2센싱 클록이 생성된다.

따라서 상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 센싱 회로를 구성하는 센싱 클록 발생부는 연산 증폭기의 히스테리시스를 이용하여 클록을 발생시키고, 연산 증폭기에서 피드백 되는 제1센싱 클록에 의해 스위칭 소자인 NMOS가 스위칭 되어 충전된 커패시터를 방전시킴으로써, 출력되는 클록의 펄스폭을 조절할 수 있게 되는 것이다. 즉 센싱 클록 발생부를 통해 발생되는 제1,2센싱 클록은 커패시터의 방전 시간에 의해 클록의 펄스폭이 결정되므로, 클록 신호의 주기는 상대적으로 긴 반면에 클록의 펄스폭이 상대적으로 작은 저주파 클록 신호를 생성 출력하게 된다. 그러므로 클록 신호에 의해 소모되는 전류 소모량을 최소화할 수 있어 배터리로 사용되는 원격 검침기의 전력 사용의 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 펄스 신호 발생부(200)는 센싱 클록 발생부(100)로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 원격 검침기 내부에 구비된 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 정전 용량 변화에 따른 펄스 신호를 출력하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 정전 용량 충전부(210)와, 전압 분배부(220)와, 펄스 출력부(230)와, 전압 방전부(240) 및 센싱 신호 출력부(250)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서 정전 용량 충전부(210)는 센싱 클록 발생부(100)의 제1센싱 클록에 따라 회전체의 회전 시, 즉 공급물을 사용하는 경우, 입력단을 통해 입력되는 회전체와 고정체 사이의 정전 용량의 대한 가변 입력 전압을 가변 커패시터(C_{Ex_cap})(211)에 충전시킨다.

즉, 도면에 도시된 바와 같이 정전 용량 충전부(210)는 센싱 클록 발생부(100)의 제1센싱 클록에 따라 스위칭되는 제1스위치부 역할에 의해 가변 입력 전압을 가변 커패시터(C_{Ex_cap})(211)에 충전시킨다. 여기서 제1스위치부 역할을 하는 정전용량 충전부(210)는 입력되는 제1센싱 클록을 반전시켜 출력하는 인버터와, NMOS게이트에 제1센싱 클록이 입력되며 PMOS게이트에 인버터를 통해 반전된 제1센싱 클록이 입력되는 CMOS전송 게이트(TG₁)로 구성되어 스위칭 작동 시 소모되는 전류 소비량을 줄일 수 있다. 그러나 이러한 스위칭 소자는 반드시 전술한 CMOS전송 게이트에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 단일의 NMOS나 PMOS를 사용할 수도 있다. 이 경우 전술한 실시예에 사용되었던 인버터는 필요가 없게 된다.

이에 따라 정전 용량 충전부(210)는 제1센싱 클록 신호에 따른 턴 온 시 입력 전압이 가변 커패시터(C_{Ex _cap})에 충전되는 것이다.

그리고 본 발명의 특징적인 양상에 따른 전압 분배부(220)는 센싱 클록 발생부(100)의 제2센싱 클록에 따라 가변 커패시터(C_{Ex_cap})에 충전되어 있는 충전 전압을 제1커패시터(C_{_div})에 분배 충전한다.

즉 전압 분배부(220)는 입력단이 가변 커패시터(C_{Ex_cap})와 연결되고 제2센싱 클록에 따라 스위칭 되어 가변 커패시터(C_{Ex_cap})에서 제1커패시터(C_{_div})로의 전압 공급을 단속하는 제2스위치부 역할을 한다. 이러한 제2스위치부 역할을 하는 전압 분배부(220)는 입력되는 제2센싱 클록을 반전시켜 출력하는 인버터와, NMOS게이트에 제2센싱 클록이 입력되며 PMOS게이트에 인버터를 통해 반전된 제2센싱 클록이 입력되는 CMOS전송 게이트(TG₂)로 구성되어 있다.

이에 따라 정전 용량 충전부(210)에 입력되는 제1센싱 클록 이후에 입력되는 제2센싱 클록에 따른 제2스위치부 역할을 하는 전압 분배부(220)의 턴 온 시간 동안 가변 커패시터(C_{Ex_cap})에 충전되어 있는 충전 전압의 일부가 제1커패시터(C_{_div})에 분배 충전되며, 제2스위치부 역할을 하는 전압분배부(220)의 CMOS전송 게이트(TG₂)가 턴 오프에 의해 가변 커패시터(C_{Ex_cap})에 충전되어 있는 전압이 자체적으로 방전된다.

그리고 펄스 출력부(230)는 제1커패시터(C_{_div})에 충전되는 전압 값에 따라 펄스 신호를 출력한다.

그리고 전압 방전부(240)는 제3스위치부 역할을 하는 부분으로 제2센싱 클록의 반전 센싱 클록에 따라 제1커패시터(C_{_div})를 방전시킨다. 즉, 본 발명의 실시예에 있어서 전압 방전부(240)는 입력단이 제2스위칭부 역할을 하는 전압 분배부(220)의 출력단과 제1커패시터(C_{_div})에 연결되어 있는 제3스위칭부 역할을 하는 전압방전부(240)를 통해 제2센싱클록의 반전 센싱 클록에 따라 제1커패시터(C_{_div})에 충전된 전압을 방전시킨다. 여기서 제3스위칭 역할을 하는 전압 방전부(240)는 상술한 제2스위칭부 역할을 하는 전압 분배부(220)와 동일하게 형성되어 있는 것으로, 인버터에 의해 제2센싱 클록이 반전된 센싱 클록이 사용된다.

이에 따라 전압 방전부(240)는 제2센싱 클록에 의해 제1커패시터(C_{_div})로의 전압 분배가 완료되는 동시에 인버터에 의해 반전된 제2센싱 클록의 반전 센싱 클록에 따라 제3스위칭 역할을 하는 전압 방전부(240)가 턴 온 되어 제1커패시터(C_{_div})에 충전되어 있는 전압이 방전되는 것이다. 이 때 전압 방전부(240)의 채널 영역의 폭은 제1,2스위칭 역할을 하는 정전용량 충전부(210)와 전압 분배부(220)의 채널 영역의 폭보다 상대적으로 크게 설계하여 제1커패시터(C_{_div})에 충전되어 있는 전압이 신속하게 방전되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 센싱 신호 출력부(250)는 펄스 출력부(230)에서 출력되는 안정화된 펄스 신호를 제2센싱 클록에 대하여 소정 시간 지연시킨 펄스 신호를 반전 출력한다. 이 때 센싱 신호 출력부(250)로 입력되는 펄스 출력부(230)의 펄스 신호에 노이즈 성분이 포함될 수도 있으므로 펄스 출력부(230)와 센싱 신호 출력부(250) 사이에 버퍼(260)를 이용하는 것이 바람직하다 . 이에 따라 버퍼(260)에 의해 펄스 출력부(230)에서 출력되는 펄스 신호에 포함된 노이즈 성분이 제거됨으로써, 센싱 신호 출력부(250)로 안정적인 펄스 신호가 입력된다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 상기와 같이 구성된 펄스 신호 발생부의 작동 상태를 설명하기로 한다.

도 5는 펄스 신호 발생부의 각부 파형도로서, CP1은 제1센싱 클록이고, CP2는 제2센싱 클록이며, CP2의 바는 제2센싱 클록의 반전 센싱 클록이다. 그리고 V_{Ex_cap}는 가변 커패시터(C_Ex-cap)의 충전 전압 파형이고, Inv_out는 펄스 출력부, 즉 CMOS의 출력 파형이며, Sensing_out는 센싱 신호 출력부에서 출력되는 펄스 파형이 다.

먼저 정전 용량 충전부의 제1스위칭 역할을 하는 정전용량 충전부(210)의 입력단에 제1센싱 클록이 입력되면, 정전용량 충전부(210)의 CMOS전송 게이트(TG₁)가 턴 온 되며 턴 온 되는 시간 동안 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 가변 커패시터(C_Ex-cap)에 입력 전압이 충전된다. 그리고 가변 커패시터(C_Ex-cap)에 입력 전압의 충전이 완료된 다음에 입력되는 제2센싱 클록에 따라 제2스위칭 역할을 하는 전압 분배부(220)의 CMOS전송 게이트(TG₂)가 턴 온 된다. 이 때 정전용량 충전부(210)로 입력되는 센싱 클록이 로우 신호이므로, 정전용량 충전부(210)의 CMOS전송 게이트(TG₁)는 오프 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 정전용량 충전부(210)의 CMOS전송 게이트(TG₁)가 턴 오프 되고 전압 분배부(220)의 CMOS전송 게이트(TG₂)가 제2센싱 클록에 의해 턴 온 되면, 가변 커패시터(C_Ex-cap)에 충전되어 있던 전압이 분배되어 가변 커패시터(C_Ex-cap)의 충전 전압의 일부가 제1커패시터(C_{_div})에 충전된다.

이에 따라 가변 커패시터(C_{Ex -cap})의 충전 전압이 전압 분배에 의해 전압 강하되어 가변 커패시터(C_{Ex -cap})에 충전되어 있던 충전 전압이 감소되는 반면, 제1커패시터(C_{_div})에 충전되는 충전 전압이 증가하게 된다. 이러한 전압 분배를 통해 두 커패시터의 전압의 크기는 동일하게 된다.

이때 전압 분배에 의해 가변 커패시터(C_{Ex -cap})에 걸린 전압은

이 된다.

즉 가변 커패시터(C_Ex-cap)의 정전용량의 크기에 따라 가변 커패시터(C_Ex-cap)에 걸리는 전압의 크기가 달라지는 것이다.

다시 말해 도 5에 도시된 바와 같이 전압 분배가 발생되면, 제1커패시터(C_{_div})에 걸리는 전압이 서서히 증가하여 하이가 되면 펄스 출력부(230)의 NMOS가 턴 온 되어 로우가 출력된다. 이와 같이 전압 분배부(220)에 의해 전압 분배가 완료된 다음에는 전압 방전부(240)의 스위칭 작동에 의해 제1커패시터(C_{_div})에 충전되어 있는 전압이 방전된다.

즉 전압 분배부(220)의 CMOS전송 게이트(TG₂)가 턴 온 되어 제1커패시터(C_{_div})로의 전압 분배가 완료된 상태에서 제2센싱 클록의 반전 센싱 클록에 의해 제3스위칭 역할을 하는 전압 방전부(240)의 CMOS전송 게이트(TG₃)가 턴 온 됨으로써, 제1커패시터(C_{_div})에 충전되어 있던 전압이 방전된다. 이에 따라 펄스 출력부(230)의 PMOS가 턴 온 되어 하이가 출력된다.

이와 같이 펄스 출력부(230)를 통해 출력되는 펄스 신호는 버퍼(260)를 통해 펄스 신호에 포함된 노이즈 제거되어 안정화되며, 버퍼(260)에서 출력되는 안정화된 펄스 신호는 센싱 신호 출력부(250)를 통해 안정화된 펄스 신호를 제2센싱 클록 에 대하여 소정 시간 지연된 펄스 신호가 반전 출력된다.

따라서 상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 본 발명에 따른 센싱 회로를 구성하는 펄스 신호 발생부는 회전체의 회전 시 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 가변 커패시터에 입력 전압이 충전되고, 이 가변 커패시터에 충전된 전압이 분배된 분배 전압 값에 따라 펄스 신호를 출력함으로써, 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 더욱 정확하게 출력할 수 있다.

한편 도 6은 도 1에 도시된 에러 정정부의 회로의 상태도이며 도 7은 도 6에 도시된 상태도를 토대로 구현한 에러 정정 회로의 구조를 나타낸 회로도이고, 도 8은 도 7에 도시된 에러 정정 회로의 출력 전압 파형도로서, 본 발명에 따른 에러 정정부(300)는 센싱 클록 발생부(100)로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 펄스 신호 발생부(200)의 펄스 신호에 존재하는 에러를 검출하여 펄스 신호에 대한 정확한 데이터를 출력한다.

즉 에러 정정부(300)는 펄스 신호 발생부(200)에서 출력되는 펄스 신호 중 에러를 포함한 데이터와 정상 데이터를 구분하여 정상 데이터만을 취하는 논리 구조를 가지는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 센싱 클록 발생부(100)로부터 입력되는 제2센싱 클록을 이용하여 펄스 신호 발생부(200)로부터 입력되는 펄스 신호에 존재하는 에러를 검출하여 정확한 데이터만을 출력한다. 이 때 에러 정정 회로의 플립플롭으로 입력되는 펄스 신호는 전술한 바와 같이 정확한 데이터 검출을 위해 제2센싱 클록에 대하여 일정 시간 지연된 신호이므로, 도 8에 도시된 바와 같이 제2센싱 클록이 상승되는 부분에서 펄스 신호의 하이 부분이 정확하게 검출된다.

이와 같이 구성된 에러 정정부는 도 6에 도시된 바와 같이 펄스 신호 출력부(200)에서 입력되는 펄스가 0이면 S_O단계에서 진행되며, 입력되는 펄스가 1이면 다음 단계로 진행하면서 0을 출력하여 총 16번 입력되는 최종 단계인 S₁₅에서 하이 신호를 출력한다. 그러나 중간 단계에서 입력되는 펄스가 1이 아닌 0이 입력되면, 초기 단계인 S0로 복귀하여 그 때부터 입력되는 펄스 신호에 대한 에러 여부를 검출한다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 펄스 신호 발생부(200)의 펄스 신호가 제2센싱 클록에 의해 16번 체크되면, 에러 정정부(300)는 하나의 펄스를 출력한다. 그러나 30㎲에 입력되는 펄스 신호의 경우 S14에서의 입력이 0이므로 에러 정정 회로는 이 펄스를 정상적인 펄스 신호로 인식하지 않고 에러가 포함된 신호로 인식하여 0이 출력된다. 즉, 총 16개의 클럭이 감지되어야 하지만 그 이상 또는 이하의 클록이 감지되면 이를 에러로 인식하게 된다. 그리고 40㎲에 입력되는 펄스 신호의 경우 S9단계에서의 입력이 0이므로 에러 정정 회로는 0을 출력하고, 다시 S0으로 복귀하여 이때부터 입력되는 펄스 신호에 대한 에러를 검출한다. 이에 따라 S9이후, 다시 입력되는 펄스 신호가 8번 입력되므로 이때 역시 에러 정정 회로는 0을 출력하여 펄스 신호에 포함된 에러 데이터를 검출하여 펄스 신호에 대한 정상적인 데이터만을 출력한다.

따라서 본 발명에 따른 센싱 회로는 에러 정정부를 통해 펄스 신호 발생부에서 출력되는 펄스 신호에 포함된 에러 데이터를 검출함으로써, 정전 용량의 변화에 따른 정확한 펄스 신호를 출력할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로는 센싱 클록 발생부를 통해 발생하는 제1,2센싱 클록이 커패시터의 방전 시간에 의해 클록의 펄스폭이 결정되므로, 클록 신호의 주기는 상대적으로 긴 반면에 클록의 펄스폭이 상대적으로 작은 저주파 클록 신호를 생성 출력함으로써, 클록 신호에 의해 소모되는 전류 소모량을 최소화할 수 있어 배터리로 사용되는 원격 검침기의 전력 사용의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 회전체의 회전 시 가변 커패시터에 충전된 전압, 즉 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 가변 커패시터의 충전 전압이 분배된 분배 전압 값에 따라 펄스 신호가 출력되고 출력된 펄스 신호에 포함된 에러가 에러 정정부를 통해 검출됨으로써, 정전 용량의 변화에 따른 펄스 신호를 더욱 정확하게 출력할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (6)

1. 공급물의 사용에 따라 회전되며 하면에 금속 박막이 형성되어 있는 회전체와, 상기 금속 박막과 쌍을 이루는 대응 금속 박막이 형성되어 있는 고정체 간의 정전 용량의 변화에 따라 펄스 신호를 출력하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로에 있어서,

   상기 회전수 센싱 회로는 :

   연산 증폭기(103)의 히스테리시스를 이용하여 센싱 클록을 출력하는 센싱 클록 발생부(100)와;

   상기 센싱 클록 발생부(100)로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 회전체와 고정체 사이에서 발생하는 정전 용량 변화에 따른 펄스 신호를 출력하는 펄스 신호 발생부(200)와;

   상기 센싱 클록 발생부(100)로부터 입력되는 센싱 클록을 이용하여 상기 펄스 신호 발생부(200)의 펄스 신호에 존재하는 에러를 검출하여 펄스 신호에 대한 에러 검출 펄스를 출력하는 에러 정정부(300);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱 클록 발생부(100)는 :

   제1저항(101)을 통해 입력되는 입력 전압이 충전되는 커패시터(102)와,

   저항 전압 분배기에 의해 분압된 상기 커패시터(102)의 충전 전압을 히스테리시스 전압으로 하여 제1센싱 클록을 출력하는 연산 증폭기(110)와,

   상기 연산 증폭기(110)에서 피드백 되는 제1센싱 클록에 따라 스위칭 되어 상기 커패시터(102)를 충·방전시키는 스위칭 소자(120)와,

   상기 연산 증폭기(110)에서 출력되는 제1센싱 클록을 소정시간 지연시킨 제2센싱 클록을 출력하는 제2센싱 클록 출력부(130)로 구성됨을 특징으로 하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 펄스 신호 발생부(200)는 :

   상기 제1센싱 클록에 따라 입력단을 통해 입력되는 회전체와 고정체 간의 정전 용량에 대한 가변 입력 전압을 가변 커패시터(211)에 충전하는 정전 용량 충전부(210)와,

   상기 제2센싱 클록에 따라 상기 가변 커패시터(211)에 충전되어 있는 충전 전압을 제1커패시터(221)에 분배 충전시키는 전압 분배부(220)와,

   상기 제1커패시터(221)에 충전되는 전압 값에 따라 펄스 신호를 출력하는 펄스 출력부(230)와,

   상기 제2센싱 클록의 반전 센싱 클록에 따라 상기 제1커패시터(221)를 방전시키는 전압 방전부(240)와,

   상기 펄스 출력부(230)에서 출력되는 펄스 신호를 상기 제2센싱 클록에 대하여 소정시간 지연되고 반전된 펄스 신호를 출력하는 센싱 신호 출력부(260)로 구성됨을 특징으로 하는 무선 원격 검침기의 회전수 센싱 회로.
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