KR101192044B1 - 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스폰더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신용카드, 체크카드, 교통카드, 태그, 도어락, 출입통제, 신분카드(ID 카드) 등 다양한 분야에서 RF칩을 이용한 제품 사용으로 하기 위한 트랜스폰더에 있어서, 전자파를 흡수함으로써 전자파 간섭으로 인한 인식거리 문제를 해결할 수 있는 고자속밀도 소자를 이용한 이용한 트랜스폰더에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 하부가 개방된 상부 플라스틱 사출물; 상부가 개방되고 고자속밀도 소자 수용부와 코일 수용부가 구비된 하부 플라스틱 사출물; 상부 플라스틱 사출물과 하부 플라스틱 사출물 사이에 형성되는 무선주파수 칩이 구비된 PCB 모듈; 고자속밀도 소자 수용부에 수용되는 고자속밀도 소자; 및 PCB 모듈의 무선주파수 칩과 접점으로 연결되며 코일 수용부에 수용되는 코일;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더를 제공한다.

Description

고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더{Transponder using high magnetic density element}

본 발명은 트랜스폰더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신용카드, 체크카드, 교통카드, 태그, 도어락, 출입통제, 신분카드(ID 카드) 등 다양한 분야에서 RF칩을 이용한 제품 사용으로 하기 위한 트랜스폰더에 있어서, 전자파를 흡수함으로써 전자파 간섭으로 인한 인식거리 문제를 해결할 수 있는 고자속밀도 소자를 이용한 이용한 트랜스폰더에 관한 것이다.

스마트 카드와 함께 최근 빠르게 발전하고 있는 비접촉 ID 시스템(이하, RF ID시스템이라 한다)은 기술개발의 결과로 제조단가가 낮아지면서 점차 그 활용영역이 넓어지고 있다.

RFID 시스템의 기본적인 구조는 약정된 무선신호를 발생하는 발신장치와 이 발신장치로부터의 무선신호에 반응하는 트랜스폰더, 그리고 이 트랜스폰더가 반응하는 신호를 감지하는 수신장치로 구성되며, 일반적으로 발신장치와 수신장치가 일체로 구성되기도 한다.

트랜스폰더(Transponder)는 송신기(Transmitter)와 응답기(Responder)의 합성어로 레이다 시스템의 응답기를 지칭하였으나, 최근에 트랜스폰더는 메모리, IC(Integrated circuit) 회로, 안테나 등으로 구성되어 고유의 정보 데이터를 저장하는 RFID 시스템의 RFID 태그(카드)를 지칭하는 말로 쓰이고 있다.

RFID 시스템은 바코드와 마그네틱 카드의 단점을 극복하기 위해 개발된 기술로, 트랜스폰더(RFID 태그 또는 카드), 리더기(interrogator), 그리고 리더기가 트랜스폰더로부터 읽어 들인 데이터를 처리할 수 있는 데이터 처리시스템으로 구성된다.

RFID 시스템의 동작 방식은 리더기 내부의 안테나에서 지속적으로 전파를 발산하고, 트랜스폰더가 그 전파 범위 안에 들어가면 저장하고 있는 고유 정보 데이터를 내장된 안테나를 통해 리더기로 전송하는 방식이다.

이때, 리더기의 전력효율은 트랜스폰더의 위치에 따라 매우 민감하게 결정되기 때문에, 리더기를 트랜스폰더가 위치하는 곳으로 향하게 하면 저전력으로도 트랜스폰더를 동작시킬 수 있다. 따라서, RFID 시스템에서 트랜스폰더의 위치에 대한 정보는 매우 중요하다.

기존의 일반적인 RFID 시스템은 매장내에서의 상품관리(EAS;Electronic Article Surveillance)에 주로 사용되는 1비트 트랜스폰더나 기존의 바코드 라벨을 대체하는 역할을 담당해 왔으며, 부분적으로 컨테이너나 가스통 등의 용기 등에 부착하여 이들 물품의 유통경로를 추적하거나 물류관리에 사용되기도 하며 최근에는 가축의 생산이력관리에도 사용되고 있다.

즉, 기존의 일반적인 RFID 시스템은 물품에 부착된 트랜스폰더가 자동화된 생산공정 또는 물류시스템내에서 리더기에 의해 인식되고 관리되도록 되어 있었으므로 대부분 간단한 구조의 트랜스폰더 보다는 리더기의 성능을 보다 향상시키려는 노력에 초점이 맞춰져 있었다.

대부분 1회성으로 사용된 후 제거되거나 쓸모를 잃게 되는 트랜스폰더 자체에 대해서는 보다 가볍고, 얇고, 단순하고, 작게(경박단소), 그리고 값싸게 만드는 것에 대부분의 촛점이 맞춰져 있었다. 그 결과 가장 기본적이고 일차원적인 선별작업을 위해서도 검사대상의 물품을 리더기의 감지영역으로 하나하나 통과시켜가며 검수하여야 하거나 반대로 적재된 물품더미 사이로 리더기를 움직여가며 일일이 감별해내야 하는 비효율성이 발생하게 되었다.

이런 이유로 RFID 시스템은 기존의 다른 여러가지 자동인식시스템들, 예컨대 생체인식, 음성인식, 바코드 시스템, 광학인식(OCR) 등과 비교하여 인식속도, 이식되는 데이터의 크기, 운영비용에 대한 경제성, 데이터의 보안성 등 여러면에서 장점을 갖고 있으면서도 사람의 오감(五感)에 의한 인식이 불가능하다는 단점이 있었으므로 보다 다양한 형태의 산업상 활용에 제약이 있었다.

또한, 트랜스폰더는 경박단소가 기본적으로 요구되는 요소이므로 자체적인 전원을 내장시키기에 어려움이 있고, 배터리 형태의 전원을 어렵게 내장하더라도 통상적으로 불규칙적인 운동성과 이동거리가 큰 대량의 물품에 장착되는 특징이 있어서, 제때에 교체해주기란 불가능에 가까운 일이므로 물품의 수명과 생명을 같이 할 만큼의 충분한 시간의 동작을 기대하기가 어려운 문제가 있었다.

한편, 트랜스폰더 중에는 코일만으로 RF 칩을 구동하고자 하지만 금속체의 전자파 간섭으로 RF 칩과 단말기 사이의 인식거리가 미비하거나 인식 불가로 인한 오류가 발생하는 경우도 있다.

그리고, 커패시터가 실장된 PCB 트랜스폰더 이용시에도 인식거리 미비나 인식불가 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 신용카드, 체크카드, 교통카드, 태그, 도어락, 출입통제, 신분카드(ID 카드) 등 다양한 분야에서 RF칩을 이용한 제품 사용으로 하기 위한 트랜스폰더에 있어서, 전자파를 흡수함으로써 전자파 간섭으로 인한 인식거리 문제를 해결할 수 있는 고자속밀도 소자를 이용한 이용한 트랜스폰더를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부가 개방된 상부 플라스틱 사출물; 상부가 개방되고 고자속밀도 소자 수용부와 코일 수용부가 구비된 하부 플라스틱 사출물; 상부 플라스틱 사출물과 하부 플라스틱 사출물 사이에 형성되는 무선주파수 칩이 구비된 PCB 모듈; 고자속밀도 소자 수용부에 수용되는 고자속밀도 소자; 및 PCB 모듈의 무선주파수 칩과 접점으로 연결되며 코일 수용부에 수용되는 코일;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더를 제공한다.

여기서, 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더는 금속체 케이스에 삽입됨이 바람직하다.

그리고, 금속체 케이스는 하부에 유도 홀이 구성된 중공의 다각형과 상부가 개방되고, 하부에는 유도 홀이 구성된 중공의 원형 또는 타원형 및 상부와 하부가 개방된 환형 및 유도 홀이 구성된 중공의 다각형, 상부가 개방되고, 하부에는 유도 홀이 구성된 중공의 원형 또는 타원형 또는 상부 및 하부가 개방된 환형의 일측으로 개방홈을 더 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 일측의 개방홈 간격은 0.2mm 내지 2mm인 것이 바람직하다.

한편, 고자속밀도 소자는 페라이트인 것이 바람직하다.

또한, 일측의 개방 홈은, 에폭시 플라스틱 등의 부도체를 이용하여 메꾸는 것이 바람직하다.

여기서, 고자속밀도 소자는 5mm 내지 12mm 직경과, 1mm 내지 5mm의 두께로 구성됨이 바람직하다.

그리고, 코일은 권선수 3회 내지 6회, 직경(dc)은 7mm 내지 15mm 그리고 두께는 0.1mm 내지 1mm 인 것이 바람직하다.

또한, PCB 모듈에는 1개 내지 6개 정도의 커패시터가 조합되고, 고자속밀도 소자와 코일간의 간격(L)은 1mm 내지 3mm인 것이 바람직하다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 트랜스폰더에 고자속밀도의 소자를 이용함으로써 전자파를 흡수하여 금속체의 전자파 간섭문제를 해결할 수 있으므로 RF 칩의 구동이 용이하다.

둘째, 고자속밀도 소자를 이용함으로서 전자파 흡수효과를 낼 수 있어 적정한 인식 거리를 확보할 수 있다.

셋째, 환형의 금속체를 이용하는 경우 부분 절개에 따른 전자기 유도현상을 방지함으로써 신뢰도 높은 트랜스폰더를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 나타낸 금속체 케이스의 단면도,
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3에 나타낸 금속체 케이스의 단면도,
도 5는 본 발명 제 3 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명 제 4 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명 제 5 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7에 나타낸 금속체 케이스의 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 PCB 기판 회로도,
도 10은 본 발명에 따른 고자속밀도를 이용한 트랜스폰더의 실시예를 설명하기 위한 단면도,
도 11은 도 10에 나타낸 고자속밀도를 이용한 트랜스폰더의 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 금속체 케이스의 단면도이다.

본 발명 제 1 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상부가 개방되고, 하부에는 유도 홀(11)이 구성된 중공의 사각형 금속체 케이스(10)이다. 이와 같은 사각형 금속체 케이스는 삼각형이거나, 오각형, 육각형 등 다각형으로 구성할 수도 있다.

도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 트랜스폰더를 장착하기 위한 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 나타낸 금속체 케이스의 단면도이다.

본 발명 제 2 실시예에 따른 금속체 케이스는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상부가 개방되고, 하부에는 유도 홀(21)이 구성된 중공의 원형 금속체 케이스(20)이다. 이와 같은 원형 금속체 케이스는 타원형으로 구성될 수도 있다.

도 5는 본 발명 제 3 실시예에 따른 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명 제 3 실시예에 따른 금속체 케이스는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상부 및 하부가 개방된 환형(도넛) 금속체 케이스(30)이다.

도 6은 본 발명 제 4 실시예에 따른 금속체 케이스를 설명하기 위한 평면도이다. 본 발명 제 4 실시예에 따른 금속체 케이스는 도 6에 나타낸 바와 같이, 일측에 개방홈(41)을 갖는 환형 금속체 케이스(40)이다. 이때, 개방홈(41)의 간격은 0.2mm 내지 2mm인 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명 제 5 실시예에 따른 금속체 케이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에 나타낸 금속체 케이스의 평면도이다. 본 발명 제 5 실시예에 따른 금속체 케이스는 도 7에 나타낸 바와 같이 하부에는 유도 홀(51)이 구성되고, 유도 홀(51)에서부터 일측으로 개방홈(52)을 갖는 사각형 금속체 케이스(50)이다. 이와 같은 개방홈(52)의 간격 역시 0.2mm 내지 2mm인 것이 바람직하다.

이러한, 본 발명 제 1 내지 제 5 실시예에 따른 금속체 케이스는 예로써 금, 은, 동 및 철 성분이 하나 이상 포함된 물질로 구성할 수 있다.

일반적으로 금, 은. 동 등의 전도체 금속으로 이루어진 물체에 RFID등을 삽입하여 이용하는 경우 금속체의 전자파 간섭으로 인해 인식거리가 짧거나 구현이 불가능하다. 따라서, 유도 홀을 통해 그와 같은 문제를 해소할 수 있다. 또한, 이러한 유도 홀에 추가로 고자속밀도 소자 중 하나인 페라이트를 이용하여 전자파를 흡수할 수 있도록 하였다. 한편, 유도 홀이 있는 금속체는 그 모양에 상관없이 환형의 전기적 특성을 갖고, 전자파에 따라 전자기 유도현상이 발생할 수 있으므로 도 6 및 도 7에서와 같이 유도 홀이 있는 금속체에 개방홈(41, 52)을 갖도록 하여 환형 구조에 의해 발생할 수 있는 문제를 해결하였다.

한편, 해당 개방홈(41)(52)에는 부도체, 예로써 에폭시 플라스틱 등을 이용하여 메울 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 PCB 모듈이다.

본 발명에 따른 PCB 모듈(100)은 도 9에 나타낸 바와 같이, RF칩(101)과, 제 1 커패시터부(C10) 및 제 2 커패시터부(C20)로 구성된다. 제 1 커패시터부(C10)는 제 1 내지 제 3 커패시터(C1, C2, C3)로 구성되고, 제 2 커패시터부(C20)는 제 4 내지 제 6 커패시터(C4, C5, C6)으로 구성된다. 물론, 커패시터는 1개 또는 2개이상의 복수개로써, 병렬적으로 구성하거나, 직렬적으로 구성할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 고자속밀도를 이용한 트랜스폰더의 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 11은 도 10에 고자속밀도를 이용한 트랜스폰더의 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.

본 발명에 따른 고자속밀도를 이용한 트랜스폰더의 실시예는 도 10에 나타낸 바와 같이, 하부가 개방된 상부 플라스틱 사출물(510)과, 상부가 개방되고 고자속밀도 소자 수용부(521)와 코일 수용부(522)가 구비된 하부 플라스틱 사출물(520)과, 상부 플라스틱 사출물(510)과 하부 플라스틱 사출물(520) 사이에 형성되는 PCB 모듈(100)과, 고자속밀도 소자 수용부(521)에 수용되는 고자속밀도 소자(300)와, PCB 모듈(100) 양측에서 접점(600)(610)을 갖고 코일 수용부(522)에 수용되는 코일(200)로 구성된다. 여기서, PCB 모듈(100)에는 무선주파수 칩(101)이 구성되고, PCB 모듈(100)은 코일(200)과 접점으로 연결된다.

여기서, 페라이트로 구성되는 고자속밀도 소자(300)의 직경(d)은 5mm 내지 12mm이고, 두께는 1mm 내지 5mm이며, 코일(200)의 사양은 권선수 3 내지 6회, 코일(200)의 직경(dc)은 7mm 내지 15mm 그리고 코일(200)의 두께는 0.1mm 내지 1mm 인 것이 바람직하다. 또한, 이를 PCB 모듈(100)에 구현할 때 커패시터는 1개 내지 다수개 정도로 조합하고, 고자속밀도 소자(300)와 코일(200)간의 간격(L)은 1mm 내지 3mm인 것이 바람직하다.

또한, 플라스틱 사출물(510)(520)은 코일(200)과 고자속밀도 소자(300)를 보호함과 함께 코일(200)과 고자속밀도 소자(300)가 적정간격을 유지하도록 할 수 있다.

이러한 도 10 및 도 11에 나타낸 트랜스폰더를 도 1 내지 도 8에 나타낸 바와 같은 금속체 케이스에 넣어서 이용하도록 할 수 있다.

이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10, 20, 30, 40, 50 : 금속체 케이스
11, 21, 51 : 유도 홀 41, 52 : 개방홈
100 : PCB 모듈 101 : RF칩
200 : 코일 300 : 고자속밀도 소자
510, 520 :플라스틱 사출물 600, 610 : 접점

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 하부가 개방된 상부 플라스틱 사출물; 상부가 개방되고 고자속밀도 소자 수용부와 코일 수용부가 구비된 하부 플라스틱 사출물; 상기 상부 플라스틱 사출물과 상기 하부 플라스틱 사출물 사이에 형성되는 무선주파수 칩이 구비된 PCB 모듈; 상기 고자속밀도 소자 수용부에 수용되는 고자속밀도 소자; 및 상기 PCB 모듈의 상기 무선주파수 칩과 접점으로 연결되며 상기 코일 수용부에 수용되는 코일;을 포함하여 구성되어,
   금속체 케이스에 장착되는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더에 있어서,
   상기 금속체 케이스는
   하부에 유도홀이 구성된 중공의 다각형,
   상부가 개방되고, 하부에는 유도 홀이 구성된 중공의 원형 또는 타원형,
   상부 및 하부가 개방된 환형,
   상기 유도 홀이 구성된 중공의 다각형, 상기 상부가 개방되고 하부에는 홀이 구성된 중공의 원형 또는 타원형 또는 상기 상부 및 하부가 개방된 환형의 일측으로 개방홈을 더 갖는 것을 특징으로 하는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 일측의 개방홈의 간격은 0.2mm 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 일측의 개방 홈은,
   에폭시 플라스틱를 이용하여 메꾸는 것을 특징으로 하는 고자속밀도 소자를 이용한 트랜스폰더.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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