KR101194793B1 - 무전원 타이어 압력 측정 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

무전원 타이어 압력 측정 장치는, RF(radio frequency) 신호를 수신하고, RF 신호로부터 고주파 신호와 저주파 신호를 분리하는 RF 송수신부, 고주파 신호로부터 미리 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 대역 통과 필터링(band-pass filtering)하여, 필터링된 고주파 신호를 생성하는 기계적 필터, 타이어 압력을 센싱하고, 타이어 압력에 기초하여 필터링된 고주파 신호를 변환하는 PZT MEMS 압력 센서, 및 저주파 신호를 이용하여 구동 전원을 공급하는 구동 전원부를 포함하고, RF 송수신부는 상기 변환된 고주파 신호를 RF 신호로 송신한다.

Description

무전원 타이어 압력 측정 장치 및 시스템{BATTERYLESS TIRE PRESSURE MONITORING APPARATUS AND SYSTEM}
본 발명은 타이어 압력 측정 장치 및 시스템에 관한 것이다.
차량의 타이어 공기압 점검은 안전과 직결된다는 점에서 매우 중요하다. 차량의 타이어 공기압이 적정 범위를 벗어나는 경우에는, 연비뿐만 아니라, 안전상의 중대한 문제를 일으킬 수 있다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 RF 통신을 통하여 차량의 타이어 압력을 측정할 수 있게 하는 무전원 타이어 압력 측정 장치 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 1 측면은 RF(radio frequency) 신호를 수신하고, 상기 RF 신호로부터 고주파 신호와 저주파 신호를 분리하는 RF 송수신부, 상기 고주파 신호로부터 미리 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 대역 통과 필터링(band-pass filtering)하여, 필터링된 고주파 신호를 생성하는 기계적 필터, 타이어 압력을 센싱하고, 상기 타이어 압력에 기초하여 상기 필터링된 고주파 신호를 변환하는 PZT MEMS 압력 센서, 및 상기 저주파 신호를 이용하여 구동 전원을 공급하는 구동 전원부를 포함하고, 상기 RF 송수신부는 상기 변환된 고주파 신호를 RF 신호로 송신하는 무전원 타이어 압력 측정 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 2 측면은 전원(Power) 및 정보(information) 신호를 포함하는 RF 신호를 송신하는 RFID 리더, 및 상기 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호의 전원을 구동 전원으로 사용하여 타이어 압력을 센싱하며, 상기 정보 신호를 상기 센싱되는 타이어 압력에 기초하여 변환하고, 상기 변환된 정보를 포함하는 RF 신호를 상기 RFID 리더로 송신하는 타이어 압력 측정 장치를 포함하는 무전원 타이어 압력 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일 실시예에 따른 무전원 타이어 압력 측정 장치는, 전원을 내장하지 않으면서 타이어의 압력을 측정하여 운전자에게 알려줌으로써 안정적이고 오랜 수명을 유지할 수 있다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무전원 타이어 압력 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 타이어 압력 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무전원 타이어 압력 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무전원 타이어 측정 시스템(100)은 RFID 리더(110) 및 타이어 압력 측정 장치(120)를 포함한다.
RFID 리더(110)는 타이어 압력 측정 장치(120)로 전원(power)과 정보(information) 신호를 포함하는 RF 신호를 송신한다. 전원은 상대적으로 저주파수를 가질 수 있고, 정보 신호는 상대적으로 고주파수를 가질 수 있다. 여기에서, 송신된 RF 신호 중 전원은 타이어 압력 측정 장치(120)의 구동 전원으로 사용되고, 정보 신호는 타이어 압력 측정 장치(120)에 의해 후방산란변조(back-scattering modulation)되어 다시 RFID 리더(110)로 수신된다. RFID 리더(110)는 타이어 압력 측정 장치(120)로부터 수신된 RF 신호에 기초하여, 타이어 압력을 디스플레이하거나, 타이어 압력이 미리 설정된 범위를 벗어나는지를 체크하여 운전자에게 알릴 수 있다. RFID 리더(110)는 차량 내부나 외부에 설치될 수 있다.
타이어 압력 측정 장치(120)는 RFID 리더(110)로부터 RF 신호를 수신하고, RFID 리더(110)로부터 수신된 RF 신호를 후방산란변조(back-scattering modulation)하여 RFID 리더(110)로 되돌려보낸다. 여기에서 타이어 압력 측정 장치(120)는 RF 신호의 크기나 위상을 타이어 압력에 기초하여 변환시켜서 RFID 리더(110)로 돌려보낼 수 있다. 타이어 압력 측정 장치(120)에는 별도의 배터리가 구비되어 있지 않으며, RFID 리더(110)로부터 수신된 RF 신호의 전원을 정류하여 구동 전원으로 사용한다. 타이어 압력 측정 장치(120)는 차량의 타이어나 타이어 휠과 같은 타이어 압력을 측정할 수 있는 위치에 설치될 수 있다.
도 2는 도 1의 무전원 타이어 압력 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무전원 타이어 압력 측정 장치(120)는 RF 송수신부(210), 기계적 필터(220), PZT MEMS 압력 센서(230), 구동 전원부(240) 및 구동부(250)를 포함한다.
RF 송수신부(210)는 RF 리더(110)로부터 RF(radio frequency) 신호를 수신하고, RF 신호로부터 저주파 신호인 전원과 고주파 성분인 정보 신호를 분리한다. RF 송수신부(210)는 저주파 성분인 전원을 정류하여 구동 전원부(240)로 전달하고, 고주파 성분인 정보 신호(information signal)를 기계적 필터(220)로 전달한다. 예를 들어, 전원은 100Khz의 주파수를 가질 수 있고, 정보 신호는 100Mhz의 주파수를 가질 수 있다.
기계적 필터(mechanical filter)(220)는 RF 송수신부(210)로부터 정보 신호를 수신하고, 정보 신호를 기계적인 공진에 따라 필터링(filtering)하여 PZT MEMS 압력 센서(230)로 전달한다. 예를 들어, 기계적 필터(220)는 대역 통과 필터(band-pass filter)로서, 물리적으로 상호 연결된 복수의 마이크로기계 공명기들(micromechanical resonators)로 구현될 수 있으며, 공명기들의 기계적 공진을 통하여 정보 신호 중 미리 설정된 특정 주파수에 해당하는 신호를 필터링하여 PZT MEMS 압력 센서(230)로 전달한다.
PZT MEMS 압력 센서(230)는 타이어 압력을 센싱하고, 센싱된 타이어 압력에 기초하여 기계적 필터(220)로부터 필터링된 정보 신호를 후방산란변조(back-scattering modulation)한다. 여기에서, PZT MEMS 압력 센서(230)는 필터링된 정보 신호의 크기를 타이어 압력에 따라 변화시킬 수 있다. PZT(ferroelectric thin films like lead zirconate titanate)는 압력을 가할 경우 압력에 비례하는 전하가 표면에 발생하고 압력을 제거할 경우 전하가 없어지는 현상인 압전 현상을 가진 압전 세라믹스의 일종이다. 그리고 MEMS(Micro-Electronic-Mechanical Systems)는 초소형 전자기계 시스템으로, 초소형 구조물(structure), 센서(sensor), 액추에이터(actuator) 소자 및 응용 시스템을 포함한다.
구동 전원부(240)는 RF 송수신부(210)로부터 전원을 수신하고, 수신된 전원을 타이어 압력 측정 장치(120)의 구동 전원으로 사용한다. 구동부(250)는 구동 전원부(240)로부터 구동 전원을 공급받아 동작하며, PZT MEMS 압력 센서(230)를 구동한다.
RF 송수신부(210)는 PZT MEMS 압력 센서(230)로부터 타이어 압력에 따라 크기가 변화된 정보 신호를 수신하고, 정보 신호를 RF 신호로 변조하여 RF 리더(110)로 송신한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. RF(radio frequency) 신호를 수신하고, 상기 RF 신호로부터 고주파 신호와 저주파 신호를 분리하는 RF 송수신부;
    상기 고주파 신호로부터 미리 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 대역 통과 필터링(band-pass filtering)하여, 필터링된 고주파 신호를 생성하는 기계적 필터;
    타이어 압력을 센싱하고, 상기 타이어 압력에 기초하여 상기 필터링된 고주파 신호를 변환하는 PZT MEMS 압력 센서; 및
    상기 저주파 신호를 이용하여 구동 전원을 공급하는 구동 전원부를 포함하고,
    상기 RF 송수신부는 상기 변환된 고주파 신호를 RF 신호로 송신하는 무전원 타이어 압력 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PZT MEMS 압력 센서는
    상기 타이어 압력에 따라 상기 필터링된 고주파 신호의 진폭을 변환하는 무전원 타이어 압력 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기계적 필터는
    상호 연결된 복수의 마이크로기계 공명기들(micromechanical resonators)을 포함하고, 상기 공명기들의 기계적 공진을 통하여 필터링을 수행하는 무전원 타이어 압력 측정 장치.
  4. 전원(Power) 및 정보(information) 신호를 포함하는 RF 신호를 송신하는 RFID 리더; 및
    상기 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호의 전원을 구동 전원으로 사용하여 타이어 압력을 센싱하며, 상기 정보 신호를 상기 센싱되는 타이어 압력에 기초하여 변환하고, 상기 변환된 정보를 포함하는 RF 신호를 상기 RFID 리더로 송신하는 타이어 압력 측정 장치를 포함하되,
    상기 타이어 압력 측정 장치는
    상기 수신된 RF 신호로부터 전원과 정보 신호를 분리하는 RF 송수신부;
    상기 정보 신호로부터 미리 설정된 특정 주파수 대역의 신호를 기계적 공진을 통하여 대역 통과 필터링(band-pass filtering)하여, 필터링된 정보 신호를 생성하는 기계적 필터;
    상기 타이어 압력을 센싱하고, 상기 타이어 압력에 기초하여 상기 필터링된 정보 신호를 변환하는 PZT MEMS 압력 센서; 및
    상기 전원을 이용하여 상기 구동 전원을 공급하는 구동 전원부를 포함하고,
    상기 RF 송수신부는 상기 변환된 정보 신호를 RF 신호로 송신하는 무전원 타이어 압력 측정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원은 상기 RF 신호 중 저주파 신호에 해당하고,
    상기 정보는 상기 RF 신호 중 고주파 신호에 해당하는 무전원 타이어 압력 측정 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 PZT MEMS 압력 센서는
    상기 타이어 압력에 따라 상기 필터링된 고주파 신호의 진폭을 변환하는 무전원 타이어 압력 측정 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 기계적 필터는
    상호 연결된 복수의 마이크로기계 공명기들(micromechanical resonators)을 포함하는 무전원 타이어 압력 측정 시스템.
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