KR100726417B1 - 적외선 신호 수신장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적외선 신호 수신장치에 관한 것으로서, 전원 공급부, 외부로부터 수신된 적외선 신호에 상응하는 감지신호를 출력하는 광센서 어레이, 상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호에 기초하여 대기 상태의 전자기기를 절환하는 웨이크업 회로부 및 상기 웨이크 회로부에 의해 절환되어 동작하고, 상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호를 후단의 디지털 신호 처리장치에서 신호처리가 가능하도록 신호를 증폭하는 증폭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 대기상태의 전자기기를 절환시키는 웨이크업 회로와 웨이크업 회로에 의해 절환되어 외부로부터 전송된 적외선 신호를 수신하는 적외선 신호 수신회로의 적외선 감지수단으로서 광센서 어레이를 공통으로 사용함으로써 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있도록 한 적외선 신호 수신장치를 제공할 수 있는 효과가 있다
적외선, 광센서, 웨이크업, 차량, 통행료, 징수.

Description

적외선 신호 수신장치{An Apparatus For Receiving Infrared Signal}
도 1은 종래 적외선 신호 수신장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 웨이크업 회로부의 세부 구성을 도시한 회로 및 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 신호 수신장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
<주요도면부호에 관한 설명>
10 : 전원 공급부 20 : 전원 선택부
30 : 광센서 어레이 40 : 웨이크업 회로부
41 : 증폭회로부 43 : 검출부
45 : 스위칭 회로부 50 : 제어부
60, 70 : DC-DC 변환부 80 : 증폭부
본 발명은 적외선 신호 수신장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기상태의 전자기기를 절환시키는 웨이크업 회로와 웨이크업 회로에 의해 절환되어 외부로부터 전송된 적외선 신호를 수신하는 적외선 신호 수신회로의 적외선 감지수단으로서 광센서 어레이를 공통으로 사용함으로써 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있도록 한 적외선 신호 수신장치에 관한 것이다.
일반적으로 고속도로 통행료를 징수하기 위해서 고속도로의 진입로 및 진출로에 톨케이트를 설치하여 통행료를 수동으로 징수하는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 수동적인 통행료 징수 방식은 인건비의 증가, 업무 처리 속도 저하, 차량 정체 등의 문제점이 있다.
따라서, 근래에는 지능형 교통 시스템의 일환으로 하이패스 시스템을 도입하여 고속도로의 일부 구간에서 사용되고 있다. 하이패스 시스템은 고속도로를 이용하는 차량이 톨게이트를 통과할 때 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit) 단말기와 요금처리 시스템 간의 통신에 의해 요금이 결제되는 방식이다.
OBU 단말기와 요금처리 시스템 간의 통신 방식에는 RF 통신 방식과 적외선 통신 방식이 있다.
본 발명은 이중 적외선 통신 방식에 관한 것으로서, 적외선 통신을 통해 전자기기의 작동을 제어하는 기술은 TV 등의 각종 기기에 널리 사용되고 있다.
통행료 징수 시스템과 같이 실외 공간에서는 자연광 자체에 적외선이 포함되어 있으므로 배경 광전류에 의한 잡음에 기인한 오작동의 우려가 있으므로 신호/잡음비가 높은 데이터 수신회로가 요구된다.
이러한 통행료 징수 시스템에 적용이 가능한 적외선 신호 수신장치가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 적외선 신호 수신장치는 전원을 공급하는 전원 공급부(100), 대기상태의 적외선 신호 수신장치를 절환시키기 위한 웨이크업 회로부(160), 통행료 징수 시스템으로부터 송출된 적외선 신호를 수신하는 광센서 어레이(130) 및 수신된 적외선 신호를 증폭하는 증폭회로부(140)를 포함하여 구성된다.
종래 적외선 신호 수신장치에서 전원 공급부(100)는 9V 배터리가 일반적으로 사용되며, 9V 전원은 제어부(110)의 제어에 의해 각 구성에 적당한 레벨의 전압으로 변환되어 인가된다. 광센서 어레이(130)는 수신 감도가 매우 중요하므로 9V 전압이 인가되고 증폭회로부(140) 및 웨이크업 회로부(160)는 DC-DC 변환부(120, 150)에서 5V 전압으로 변환되어 인가된다.
도 2는 도 1의 웨이크업 회로부(160)의 세부 구성을 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 웨이크업 회로부(160)는 수신된 적외선 신호에 상응하는 전기신호를 출력하는 수신회로(161), 수신회로(161)에서 수신된 전기 신호를 증폭하는 증폭부(163), 증폭된 전기 신호를 검출하여 웨이크업 신호인지 여부를 판단하고 웨이크업 신호로 판단된 경우 스위칭 회로부(167)를 ON 상태로 절환하는 검출부(165)를 포함하여 구성된다.
수신회로(161)는 직,병렬로 연결된 복수개의 광센서(D1 ~ D4)와 광센서(D1 ~ D4)에 병렬로 연결되어 광센서(D1 ~ D4)와 함께 공진회로를 구성하는 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)를 포함하여 구성된다.
종래 기술에 따른 수신회로(161)는 공진회로를 구성함으로써 웨이크업 신호가 속하는 주파수 대역 부근의 신호의 수신 감도를 향상시킴으로써 전자 기기의 오동작을 최소화하고 전력 소모를 감소시킬 수 있도록 하는 구성을 취하고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따른 수신회로(161)는 복수 개의 광센서가 요구되므로 제조 단가가 상승하고 광센서의 설치 소요 면적으로 인해 전자기기 전체의 부피가 증가되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대기상태의 전자기기를 절환시키는 웨이크업 회로와 웨이크업 회로에 의해 절환되어 외부로부터 전송된 적외선 신호를 수신하는 적외선 신호 수신회로의 적외선 감지수단으로서 광센서 어레이를 공통으로 사용함으로써 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있도록 한 적외선 신호 수신장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전원 공급부로서 저전압(예를 들면 3.7V)의 충전용 배터리를 사용하여 웨이크업 신호 검출을 위해 광센서 어레이 및 웨이크업 회로를 구동하고, 절환 시에는 충전용 배터리의 출력전압을 고전압(예를 들면 9V)으로 변환하여 광센서 어레이에 인가함으로써 장기간 사용이 가능하면서도 수신 감도에 영 향을 주지 않도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 전원 공급부, 외부로부터 수신된 적외선 신호에 상응하는 감지신호를 출력하는 광센서 어레이, 상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호에 기초하여 대기 상태의 전자기기를 절환하는 웨이크업 회로부 및 상기 웨이크 회로부에 의해 절환되어 동작하고, 상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호를 후단의 디지털 신호 처리장치에서 신호처리가 가능하도록 신호를 증폭하는 증폭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 신호 수신장치가 제공된다.
여기서, 상기 전원 공급부에서 공급된 제 1 전압을 제 2 전압으로 변환하는 제 1 DC-DC 변환부, 상기 제 1 DC-DC 변환부에서 변환된 제 2 전압을 제 3 전압으로 변환하여 상기 증폭회로부에 인가하는 제 2 DC-DC 변환부, 상기 광센서 어레이의 전단에 연결되고, 대기 상태에서 상기 전원 공급부의 출력 전압을 상기 광센서 어레이에 인가하고 절환 상태에서 상기 제 1 DC-DC 변환부의 출력전압을 상기 광센서 어레이에 인가하는 전원 선택부 및 상기 절환 상태에서 구동되어 상기 제 1 DC-DC 변환부, 제 2 DC-DC 변환부 및 전원 선택부의 동작을 제어하는 제어부가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 전압, 제 2 전압 및 제 3 전압의 크기는 제 1 전압 ＜ 제 3 전압 ＜ 제 2 전압의 관계인 것이 보다 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 신호 수신장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 적외선 신호 수신장치는 적외선 신호 송신장치, 디지털 신호 처리장치와 함께 차량에 설치된 OBU 단말기 내에 탑재된다. 적외선 신호 수신장치에서 수신 및 증폭된 적외선 신호는 디지털 신호 처리장치에서 디지털 신호로 변환되어 처리되고 디지털 신호 처리장치에서 출력되는 신호는 적외선 신호 송신장치를 통해 통행료 징수 시스템으로 전송된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적외선 신호 수신장치는 전원 공급부(10), 전원 선택부(20), 광센서 어레이(30), 웨이크업 회로부(40), 제어부(50), DC-DC 변환부(60, 70) 및 증폭회로부(80)를 포함하여 구성된다.
전원 공급부(10)는 각 회로 구성을 구동하기 위한 전원을 공급하는 것으로서, 본 실시예에서는 3.7V 충전 배터리를 사용하여 계속적인 충전을 통해 장기간 사용이 가능하도록 하였다.
전원 선택부(20)는 광센서 어레이(30)의 전단에 연결되고 제어부(50)의 제어신호에 따라 전원 공급부(10) 또는 DC-DC 변환부(60)의 출력단을 광센서 어레이(30)에 선택적으로 인가한다. 전원 선택부(20)는 적외선 신호 수신장치가 활성 화되지 않은 대기 상태에서는 전원 공급부(10)의 출력 전압을 광센서 어레이(30)에 인가하고 웨이크업 회로부(40)에 의해 적외선 신호 수신장치가 구동되는 절환 상태에서는 DC-DC 변환부(60)의 출력전압을 광센서 어레이(30)에 인가한다.
여기서, 절환 상태에서는 실제 수신 대상 데이터가 수신되므로 정확한 데이터의 수신을 위해 광센서 어레이(30)의 수신 감도가 높아야 하며, 이를 위해 DC-DC 변환부(60)에서 3.7V의 전원 전압을 9V로 변환하여 광센서 어레이(30)로 인가되도록 하였다. 즉, 일반적인 충전 배터리의 정격 전압인 3.7V의 전압으로 웨이크업 기능을 수행하도록 하고, 높은 고전압을 요구하는 데이터 수신 과정에서는 DC-DC 변환부(60)에서 변환된 9V 전압을 광센서 어레이(30)로 인가함으로써 장기간 사용이 가능하면서도 수신 감도에 영향을 주지 않게 되는 장점이 있다.
광센서 어레이(30)는 상술한 바와 같이, 복수 개의 광센서가 직,병렬로 연결된 것으로서 종래와 같이 광 다이오드가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 6개의 광 다이오드를 병렬로 연결하여 높은 수신 감도가 유지될 수 있도록 하였다.
웨이크업 회로부(40)는 그 기능에 있어서는 종래 기술과 동일하나 도 2의 수신회로(161)의 구성이 생략되어 있는 것이 큰 차이점이다. 즉, 본 발명에서는 광센서 어레이(30)가 웨이크업 신호 검출 및 적외선 신호 송수신을 위해 공통으로 사용되므로 도 2의 광센서(D1 ~ D4)가 요구되지 않으며, 통상적으로 높은 수신감도를 요구하는 수신회로의 광센서 어레이(30)가 종래 웨이크업 회로부(160)에 사용되는 광센서보다 많은 개수의 광센서가 사용되므로 종래보다 수신감도가 높아 종래의 수 신회로(161)에서 수신감도 향상을 위해 사용되는 공진회로도 생략이 가능한 장점이 있다.
제어부(50)는 웨이크업 회로부(40)의 스위칭회로부(45)에 의해 절환되어 구동되며, 제 1 DC-DC 변환부(60), 제 2 DC-DC 변환부(70) 및 전원 선택부(20)의 동작을 제어한다.
DC-DC 변환부(60)는 상술한 바와 같이, 전원 공급부(10)에서 공급되는 3.7V 전압전원을 9V로 변환하여 광센서 어레이(30)로 공급하기 위한 것이며, DC-DC 변환부(70)는 DC-DC 변환부(60)에서 9V로 변환된 전압을 증폭회로부(80)의 정격전압인 5V로 변환하여 증폭회로부(80)에 공급하기 위한 것이다.
증폭회로부(80)는 종래와 동일한 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 신호 수신장치의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
적외선 신호 송수신이 이루어지지 않는 대기 상태에서는 웨이크업 신호 수신을 위한 전원 공급부(10), 광센서 어레이(30), 웨이크업 회로부(40) 외의 구성들은 비활성화된 상태이며, 전원 선택부(20)는 전원공급부(10)와 광센서 어레이(30) 간을 연결하도록 스위칭되므로 전원공급부(10)에서 공급되는 3.7V의 전원전압이 광센서 어레이(30)에 인가된다.
차량이 톨게이트를 통과하기 위해 통행료 징수 시스템에 근접하면 통행료 징 수 시스템에서 송출된 웨이크업 신호(예를 들면 85KHz의 적외선 신호)가 광센서 어레이(30)를 통해 수신되고, 웨이크업 회로부(40)는 수신된 웨이크업 신호를 검출하여 수신된 신호가 85KHz의 웨이크업 신호인 것으로 판단된 경우 스위칭 회로부(45)를 절환시켜 적외선 신호 수신장치를 활성화(웨이크업)시키게 된다.
스위칭 회로부(45)의 절환에 의해 제어부(50)가 구동되면, 제어부(50)는 전원 선택부(20)를 제어하여 전원 공급부(10)로부터 직접 공급되는 3.7V 전원을 차단하고 DC-DC 변환부(60)에서 9V로 변환된 전압을 광센서 어레이(30)로 공급하여 수신감도를 향상시키게 된다.
적외선 신호 수신장치가 활성화된 후, 통행료 징수 시스템으로부터 통신 요금 징수를 위한 통과 톨게이트 정보, 결제 정보 등의 데이터가 적외선 신호 형태로 송출되고, 광센서 어레이(30)를 통해 수신된 적외선 신호는 증폭회로부(80)에서 증폭된 후 후단 회로로 전송된다.
상기 실시예에서 각 구성을 구동하기 위한 구동전압으로서 3.7V, 5V, 9V의 전압을 예시적으로 설명하였으나, 이는 현재 일반적으로 사용되고 있는 충전 배터리 및 각 부품의 정격전압을 나타낸 것으로서, 그 외에 각종 구동 전압이 사용될 수 있음은 당연한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 대기상태의 전자기기를 절환시키는 웨이크업 회로와 웨이크업 회로에 의해 절환되어 외부로부터 전송된 적외선 신호를 수신하는 적외선 신호 수신회로의 적외선 감지수단으로서 광센서 어레이를 공통으로 사용함으로써 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있도록 한 적외선 신호 수신장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전원 공급부로서 저전압(예를 들면 3.7V)의 충전용 배터리를 사용하여 웨이크업 신호 검출을 위해 광센서 어레이 및 웨이크업 회로를 구동하고, 절환 시에는 충전용 배터리의 출력전압을 고전압(예를 들면 9V)으로 변환하여 광센서 어레이에 인가함으로써 장기간 사용이 가능하면서도 수신 감도에 영향을 주지 않도록 하는 효과도 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

  1. 적외선 신호 수신장치에 있어서,
    전원 공급부;
    외부로부터 수신된 적외선 신호에 상응하는 감지신호를 출력하는 광센서 어레이;
    상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호에 기초하여 대기 상태의 전자기기를 절환하는 웨이크업 회로부; 및
    상기 웨이크 회로부에 의해 절환되어 동작하고, 상기 광센서 어레이로부터 수신된 감지신호를 후단의 디지털 신호 처리장치에서 신호처리가 가능하도록 신호를 증폭하는 증폭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 신호 수신장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부에서 공급된 제 1 전압을 제 2 전압으로 변환하는 제 1 DC-DC 변환부;
    상기 제 1 DC-DC 변환부에서 변환된 제 2 전압을 제 3 전압으로 변환하여 상기 증폭회로부에 인가하는 제 2 DC-DC 변환부;
    상기 광센서 어레이의 전단에 연결되고, 대기 상태에서 상기 전원 공급부의 출력 전압을 상기 광센서 어레이에 인가하고 절환 상태에서 상기 제 1 DC-DC 변환 부의 출력전압을 상기 광센서 어레이에 인가하는 전원 선택부; 및
    상기 절환 상태에서 구동되어 상기 제 1 DC-DC 변환부, 제 2 DC-DC 변환부 및 전원 선택부의 동작을 제어하는 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 적외선 신호 수신장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전압, 제 2 전압 및 제 3 전압의 크기는 제 1 전압 ＜ 제 3 전압 ＜ 제 2 전압의 관계인 것을 특징으로 하는 적외선 신호 수신장치.
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