KR101419648B1 - 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치 - Google Patents

에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치 Download PDF

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박경진
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Abstract

에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치가 개시된다. 개시된 타이머 스위치는 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치로서, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부; 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부; 상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 제1 트랜지스터를 구비한 스위칭부; 및 상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 및 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되고 상기 제1 단자와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자로 구성된 미케니컬 스위치;를 포함하되, 상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가한다.

Description

에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치{TIMER SWITCH FOR CONTROLLING POWER SUPPLY TO SENSOR MODULE USING ENERGY HARVESTING}
본 발명의 실시예들은 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)을 통해 생산되는 전력을 이용하여 구동되며, 소비 에너지의 절감을 위해 반복적으로 온/오프되는 센서모듈로 특정 시간 동안 전력을 공급하기 위한 타이머 스위치에 관한 것이다.
최근 방범 보안 시스템이나, 감시 시스템, 원격 자료수집 시스템 등과 같은 다양한 분야에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 기술이 이용되고 있다. 무선 센서 네트워크는 온도, 습도, 조도 등과 같은 데이터를 센싱하는 다수의 센서노드로 구성된다.
그런데, 무선 센서노드는 제한된 용량의 전원부를 구비하며, 전원부에 저장된 전력(에너지)를 이용하여 구동되며, 전원부의 교체 내지 충전이 어려운 지역에 위치하는 경우가 많다. 따라서, 무선 센서 네트워크를 구성하는 다수의 무선 센서노드들 중 단 하나의 센서노드가 잔여 에너지의 부족으로 데이터를 전송할 수 없는 경우에도 전체 무선 센서 네트워크의 수명이 완료되므로, 무선 센서 네트워크의 수명을 늘리기 위해서는 각 센서노드에서의 에너지 소모를 최소한으로 줄이는 것이 중요하다.
이와 관련된 선행 문헌으로, 대한민국 공개특허 제2012-0029901호(발명명칭: 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 센서노드의 전원 공급장치)가 있다.
또한, 일반적으로 센서노드는 짧은 시간 동안만 센싱을 수행한 후 긴 시간 동안에는 유휴 상태를 유지하는 동작을 반복한다. 따라서, 종래에는 타이머 스위치를 이용하여 센서노드가 센싱을 수행하는 동안에만 전원부로부터 전력을 공급받도록 하고 나머지 시간 동안 전원부로부터의 전력 공급이 차단되도록 하여 센서노드의 에너지 소모를 줄이고자 하였다.
그러나, 상기한 종래의 방법에 이용되는 타이머 스위치는 구성이 복잡하며, 구동을 위해 전원부로부터 별도로 전력을 공급받아야 하는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)을 통해 생산되는 전력을 이용하여 구동되고, 상대적으로 간단한 구조를 가지며, 소비 에너지의 절감을 위해 반복적으로 온/오프되는 센서모듈로 특정 시간 동안 전력을 공급하기 위한 타이머 스위치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따르면, 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부; 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부; 상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 제1 트랜지스터를 구비한 스위칭부; 및 상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 및 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되고 상기 제1 단자와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자로 구성된 미케니컬 스위치;를 포함하되, 상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부; 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부; 상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 스위칭부; 및 상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자로 구성된 미케니컬 스위치;를 포함하되, 상기 스위칭부는 제1-1 트랜지스터, 상기 제1-1 트랜지스터와 직렬 연결된 제1-2 트랜지스터, 입력단이 상기 제1-1 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1-1 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1-1 다이오드, 및 입력단이 상기 제1-2 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1-2 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1-2 다이오드를 포함하고, 상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1-1 트랜지스터의 제어 전극 및 상기 제1-2 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부; 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부; 상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 제1 트랜지스터를 구비한 스위칭부; 및 상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되는 제2 단자, 및 접지와 연결되는 제3 단자로 구성된 미케니컬 스위치 - 상기 제2 단자는 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자와 물리적으로 이격되어 있음 -;를 포함하되, 상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부; 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부; 상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 스위칭부; 및 상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되는 제2 단자, 및 접지와 연결되는 제3 단자로 구성된 미케니컬 스위치 - 상기 제2 단자는 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자와 물리적으로 이격되어 있음 -;를 포함하되, 상기 스위칭부는 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터와 직렬 연결된 제2 트랜지스터, 입력단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1 다이오드, 및 입력단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제2 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제2 다이오드를 포함하고, 상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극 및 상기 제2 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치가 제공된다.
본 발명에 따른 타이머 스위치는 에너지 하베스팅을 통해 생산되는 전력을 이용하여 구동되는바, 전원부의 전력을 이용하지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 타이머 스위치는 자체적으로 타이머 기능을 구현할 수 있으므로, 간단한 구조로 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미케니컬 트랜지스터 하이브리드 스위치에 사용되는 멤스 스위치의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센서노드(100)는 전원부(110), 센서모듈(120) 및 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치(130)를 포함한다. 그리고, 타이머 스위치(130)는 전력 생성부(131), 전력 저장부(132), 스위칭부(133), 미케니컬 스위치(Mechanical Switch)(134) 및 오프 제어부(135)를 포함한다. 이하, 각 구성요소 별로 그 기능을 상세하게 설명한다.
전력 생성부(131)는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)을 통해 전력을 생성한다.
에너지 하베스팅은 에너지 스캐밴징(Energy Scavenging)으로 호칭되기도 하며, 주변의 버려지는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 유효 전력을 생성하는 기술을 의미한다. 도 1 및 도 2에서는 에너지 하베스팅을 위해 전력 생성부(131)가 와이어 안테나(Wire Antenna)를 구비한 일례를 도시하고 있으며, 이 경우 전력 생성부(131)는 센서노드(100)와 인접하는 전력선에서 발생된 전자기 에너지를 이용하여 전력을 생성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전력 생성부(131)는 사람의 움직임에 의한 진동, 건물이나 교량, 송수관과 같은 구조물의 진동, 자동차 열, 지열, 빛 등과 같은 사용되지 않고 버려지는 에너지로부터 전력을 생성할 수도 있다.
전력 저장부(132)는 전력 생성부(131)에서 생성된 전력을 저장한다. 일례로서, 전력 저장부(132)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.
전력 생성부(131)에서 생성된 전력이 저장됨에 따라 전력 저장부(132)의 양단 전압은 점차 증가하는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 저장부(132)의 양단 전압이 증가되는 속도는 전력 생성부(131)에서 생성되는 전력의 양 및 전력 저장부(132)의 용량 중 적어도 하나에 따라 조절될 수 있다.
일례로서, 전력 생성부(131)가 와이어 안테나를 구비하는 경우, 전력 저장부(132)의 양단 전압이 증가되는 속도는 와이어 안테나의 길이에 비례할 수 있다(즉, 와이어 안테나의 길이가 길수록 생산되는 전력의 양이 증가함). 다른 일례로, 전력 저장부(132)가 캐패시터를 구비하는 경우, 전력 저장부(132)의 양단 전압이 증가되는 속도는 캐패시터의 용량(캐패시턴스)에 반비례할 수 있다.
스위칭부(133)는 전원부(110)와 센서모듈(120)간의 연결(전력 공급을 위한 연결)을 온오프한다. 이를 위해, 스위칭부(133)는 하나의 FET(Q1)(Field Effect Transistor)를 구비할 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위칭부(133)는 FET를 대신하여 BJT(Bipolar Junction Transistor)와 같은 다른 종류의 트랜지스터를 이용할 수도 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 스위칭부(133)에 구비된 FET를 "제1 FET(Q1)"라 칭하기로 한다.
제1 FET(Q1)는 게이트 단자(G)(즉, 제어 전극)를 통해 인가되는 신호의 전압이 자신의 문턱 전압(Vthr)보다 높은 경우, 드레인 단자(D, 1번 단자)로부터 소스 단자(S, 2번 단자)로 전류를 도통시키고, 게이트 단자(G)를 통해 인가되는 신호의 전압이 자신의 문턱 전압(Vthr)보다 낮은 경우, 드레인 단자(D)로부터 소스 단자(S)로 전류를 도통시키기 않는다.
따라서, 제1 FET(Q1)의 게이트 단자(G)로 문턱 전압(Vthr)보다 높은 전압이 인가되는 경우, 드레인 단자(D)로부터 소스 단자(S)로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 전원부(110)로부터 센서모듈(120)로의 전원 공급이 이루어진다. 반대로, 제1 FET(Q1)의 게이트 단자(G)로 전압이 인가되지 않거나 문턱 전압(Vthr)보다 높은 전압이 인가되는 경우, 드레인 단자(D)로부터 소스 단자(S)로 전류가 흐르지 않게 되고, 이에 따라 전원부(110)로부터 센서모듈(120)로의 전원 공급이 차단된다.
미케니컬 스위치(134)는 상기한 제1 FET(Q1)의 제어 전극으로 전압을 선택적으로 인가하기 위한 구성요소로서, 물리적으로 이격되어 있는 제1 단자(134-1) 및 제2 단자(134-2)를 포함한다. 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)가 이격되는 경우, 미케니컬 스위치(134)는 오프(off) 상태가 되고, 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)가 연결되는 경우, 미케니컬 스위치(134)는 온(on) 상태가 된다.
여기서, 미케니컬 스위치(134)의 제1 단자(134-1)는 전력 저장부(132)와 연결되고, 제2 단자(134-2)는 제1 FET(Q1)의 게이트 단자(G)와 연결되며, 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)의 연결/이격은 전력 저장부(132)의 양단 전압 및 미케니컬 스위치(134)에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 결정된다.
세부적으로, 미케니컬 스위치(134)의 임계 전압은 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)의 연결/이격을 결정하는데 이용되는 전압을 의미하는 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 미케니컬 스위치(134)의 임계 전압은 이격된 상태에 있는 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)를 연결시키기 위한 제1 임계 전압(pull-in 전압) 및 연결된 상태에 있는 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)를 이격시키기 위한 제2 임계 전압(release 전압)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)가 이격된 상태에서, 전력 저장부(132)에 저장된 전력의 증가에 의해 전력 저장부(132)의 양단 전압이 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 제1 단자(134-1)는 제2 단자(134-2)와 연결되게 되고, 미케니컬 스위치(134)는 온 상태가 된다. 반대로, 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)가 연결된 상태에서, 전력 저장부(132)에 저장된 전력의 감소에 의해 전력 저장부(132)의 양단 전압이 제2 임계 전압보다 작아지는 경우, 제1 단자(134-1)는 제2 단자(134-2)와 이격되게 되고, 미케니컬 스위치(134)는 오프 상태가 된다
보다 상세하게, 제1 단자(134-1)는 제1-1 단자(134-11) 및 제1-2 단자(134-12)로 구성되고, 제2 단자(134-2)는 제1-2 단자(134-12)와 연결/이격된다. 즉, 제1-2 단자(134-12)와 제2 단자(134-2)가 이격된 상태에서 제1-1 단자(134-11)와 R 단자 사이에 제1 임계 전압보다 높은 전압이 인가되면, 정전기력(electrostatic force)에 의해 제1-1 단자(134-11)와 함께　contact area(134-3)가 아래로 당겨지게 되고, 이에 따라 이격되어 있던 제1-2 단자(134-12)와 제2 단자(134-2)가 연결된다. 반대로, 제1-2 단자(134-12)와 제2 단자(134-2)가 연결된 상태에서 제1-1 단자(134-11)와 R 단자 사이에 제2 임계 전압보다 낮은 전압이 인가되면, 복원력에 의해 제1-1 단자(134-11)와 함께 contact area(134-3)가 올라가게 되고, 이에 따라 연결되어 있던 제1-2 단자(134-12)와 제2 단자(134-2)가 이격된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 미케니컬 스위치(134)의 임계 전압은 미케니컬 스위치의 물리적 구조에 따라 결정될 수 있다. 보다 상세하게, 미케니컬 스위치(134)의 임계 전압은 C 단자(Anchor)와 제1-1 단자(134-11) 사이에 위치하는 스프링의 탄성 계수, 미케니컬 스위치(134) 내에서 정전기력이 작용하는 부분의 면적, 및 상기 면적 간의 간격 등에 의해 결정될 수 있다.
이와 같은 미케니컬 스위치(134)는 일렉트로(electro) 미케니컬 스위치 일 수 있으며, 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) 스위치 또는 넴스(Nano Electro Mechanical Systems) 스위치 중에서 어느 하나일 수 있다. 도 3에서는 미케니컬 스위치(134)와 대응되는 멤스 스위치의 일례를 도시하고 있다.
오프 제어부(135)는 타이머 스위치(130)를 오프시키기 위한 동작을 수행하며, 이를 위해 직렬 연결된 저항(R1) 및 하나의 FET(Q2)를 구비할 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 오프 제어부(135) 역시 FET를 대신하여 BJT와 같은 다른 종류의 트랜지스터를 이용할 수도 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 오프 제어부(135)에 구비된 FET를 "제2 FET (Q2)"라 칭하기로 한다.
세부적으로, 오프 제어부(135)의 일단은 미케니컬 스위치(134)의 제2 단자(134-2) 및 제1 FET(Q1)의 제어 전극과 연결되고, 오프 제어부(135)의 타단은 제1 FET(Q1)의 소스 전극(도 1) 또는 드레인 전극(도 2)과 연결되며, 제2 FET(Q2)의 제어 전극은 센서모듈로부터 전송되는 제어 전압을 인가받는다. 여기서, 제어 전압은 센서모듈(120)이 전원부(110)로부터 전력을 인가받으며 센싱 관련 동작을 수행하는 상태에서 상기 센싱 동작이 완료되는 경우 전송하는 전압 신호로서, 후술하는 바와 같이 전원부(110)로부터의 전력 공급을 차단하기 위해 전송하는 전압 신호이며, 제2 FET(Q2)의 문턱 전압보다 큰 값을 가진다.
한편, 변압부(136)는 오프 제어부(135)가 도 1과 같이 연결되는 경우 제1 FET(Q1)의 전단과 후단의 접지(ground)를 분리시키기 위해 사용되는 구성요소로서, 오프 제어부(135)가 도 2와 같이 연결되는 경우에는 사용되지 않을 수 있다.
상기한 내용에 기초하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치(130)의 스위칭 동작을 설명하면 다음과 같다. 설명에 앞서, 제1 FET(Q1)의 문턱 전압(Vthr)이 미케니컬 스위치(134)의 제1 임계 전압 및 제2 임계 전압보다 낮은 것으로 가정한다.
전력 저장부(132)에 전력이 저장되어 있지 않는 초기화 상태에서, 전력 생성부(131)는 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성한다. 생성된 전력은 전력 저장부(132)에 저장되며, 이에 따라 전력 저장부(132)의 양단의 전압이 점차적으로 증가한다.
전력의 계속적인 저장에 의해 전력 저장부(132)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(134)의 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 미케니컬 스위치(134)의 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)가 연결되어 미케니컬 스위치(134)가 온되고, 제1 FET(Q1)의 제어 전극에는 전력 저장부(132)의 양단 전압이 인가된다.
이 때, 제1 FET(Q1)의 문턱 전압은 제1 임계 전압보다 낮으므로, 제1 FET(Q1)는 온된다. 이에 따라, 전원부(110)와 센서모듈(120)이 연결되어 센서모듈(120)로 구동 전력이 공급되며, 센서모듈(120)은 센싱과 관련된 동작을 수행한다.
이러한 센서모듈(120)의 온과정에 있어, 전력 저장부(132)의 양단 전압이 증가되는 속도는 전력 생성부(131)에서 전력의 양 및 전력 저장부(132)의 용량 중 적어도 하나에 따라 조절 가능하다. 따라서, 전력 생성부(131)에서의 전력 생성량 및 전력 저장부(132)의 용량의 조절을 통해 전력 저장부(132)의 양단 전압의 증가 속도의 조절할 수 있고, 이에 따라 센서모듈(120)이 온되는 타이밍을 조절할 수 있다.
이 후, 센서모듈(120)의 센싱 동작이 완료되는 경우, 센서모듈(120)은 제어 전압을 제2 FET(Q2)의 제어 전극으로 인가한다. 여기서, 제어 전압은 제2 FET(Q2)의 문턱 전압보다 높으므로 제2 FET(Q2)는 온된다. 따라서, 전력 저장부(132)에 저장된 전력은 저항(R1)에 의해 소비된다.
이와 같은 저항(R1)을 통한 전력 소비를 통해 전력 저장부(132)에 저장된 전력은 감소되는데, 만약 전력 저장부(132)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(134)의 제2 임계 전압보다 작아지게 되면, 미케니컬 스위치(134)의 제1 단자(134-1)와 제2 단자(134-2)는 이격된다. 따라서, 제1 FET(Q1)으로는 아무런 전압이 인가되지 않게 되어 제1 FET(Q1)는 오프 상태가 되고 이에 따라 전원부(110)에서 센서모듈(120)로의 전원 공급이 차단된다.
이 후, 앞서 설명한 전원 저장부(120)의 전력 저장 동작, 미케니컬 스위치(134)의 온 동작, 센서모듈(120)의 센싱 동작 및 제어 전압 인가 동작, 미케니컬 스위치(134)의 오프 동작이 반복적으로 수행된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 전력 저장부(132)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(134)의 제1 임계 전압보다 커지는 시점이 경과한 후에 자동으로 구동 전력이 센서모듈(120)로 인가되므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치(130)는 타이머 기능이 구비된 스위치와 같이 동작한다. 즉, 본 발명에 따르면, 타이밍 제어를 위한 별도의 구성요소를 구비하지 않고서도 소정 시간 간격에 따라 센서모듈(120)을 온/오프시킬 수 있으며, 기존의 타이머와는 달리 소모 전력이 수십 pW 또는 수 nW만을 소모하면서도 일정한 시간 마다 센서모듈(120)로 전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 센서모듈(120)의 센싱 동작이 완료된 경우, 제어 전압에 의해 센서모듈(120)로의 전력 인가가 자동으로 차단되므로, 센서모듈(120)에 의해 소비되는 불필요한 전력을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 센서노드(400)는 전원부(410), 센서모듈(420) 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)를 포함한다. 그리고, 타이머 스위치(430)는 전력 생성부(431), 전력 저장부(432), 스위칭부(433), 미케니컬 스위치(434) 및 오프 제어부(435)를 포함한다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)는 스위칭부(433)의 구조를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치(130)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하에서는 스위칭부(433)에 대해서만 상세하게 설명하며, 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)의 스위칭부(433)는 제1-1 FET(Q1 -1), 제1 FET(Q1 -1)와 직렬 연결된 제1-2 FET(Q1 -2), 입력단이 제1 FET(Q1-1)의 소스 단자(S)(즉, 제2 도통 전극)과 연결되고, 출력단이 제1 FET(Q1 -1)의 드레인 단자(D)(즉, 제1 도통 전극)과 연결되는 제1-1 다이오드(D1 -1), 입력단이 제2 FET(Q1 -2)의 소스 단자(S)와 연결되고, 출력단이 제2 FET(Q1 -2)의 드레인 단자(D)와 연결되는 제2 다이오드(D1-2)를 포함한다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위칭부(433)는 FET를 대신하여 BJT와 같은 다른 종류의 트랜지스터를 이용할 수도 있다.
여기서, 제1-1 FET(Q1 -1)와 제1-2 FET(Q1 -2)의 직렬 연결은 제1-1 FET(Q1 -1)의 소스 단자(S)(즉, 제2 도통 전극)와 제1-2 FET(Q1 -2)의 소스 단자(S)가 서로 연결된 구조를 의미한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)에 포함된 스위칭부(433)는 교류 신호(교류 전류)를 1번 단자로부터 2번 단자로 또는 2번 단자에서 1번 단자로 도통시킨다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)는 교류 신호의 흐름을 제어하는데 이용될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 전력 저장부(432)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(434)의 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 미케니컬 스위치(434)의 제1 단자(434-1)(정확하게는 제1-2 단자(434-12))와 제2 단자(434-2)가 연결되고, 전력 저장부(432)의 양단 전압이 제1-1 FET(Q1-1) 및 제1-2 FET(Q1 -2)의 게이트 단자(G)로 인가된다. 이 때, 전력 저장부(432)의 양단 전압이 제1-1 FET(Q1 -1)의 문턱 전압(Vthr) 및 제1-2 FET(Q1 -2)의 문턱 전압(Vthr)보다 높다면 1번 단자와 2번 단자에서 전류가 흐를 수 있게 되어 전원부(410)로부터 센서모듈(420)로 전력이 공급된다.
이 경우, 제1-1 FET(Q1 -1)의 드레인 단자(D)(즉, 제1 도통 전극)의 전압이 제1-2 FET(Q1-2)의 드레인 단자(D)의 전압보다 높다면(즉, 2번 단자의 전압이 1번 단자의 전압보다 높다면), 전류는 제1-1 FET(Q1 -1) 및 제1-2 다이오드(D1 -2)를 통해 2번 단자에서 1번 단자로 흐르게 되고, 제1-1 FET(Q1 -1)의 드레인 단자(D)의 전압이 제1-2 FET(Q1 -2)의 드레인 단자(D)의 전압보다 낮다면(즉, 2번 단자의 전압이 1번 단자의 전압보다 낮다면), 전류는 제1-2 FET(Q1 -2) 및 제1-1 다이오드(D1 -1)를 통해 1번 단자에서 2번 단자로 흐르게 된다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430)는 교류 전력을 센서모듈(420)로 공급할 수 있게 된다.
한편, 도 4에는 도시하지 아니하였지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430) 역시 오프 제어부(436)가 스위칭부(433)의 오른쪽에 위치할 수도 있다(도 2의 구조 참조).
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 센서노드(500)는 전원부(510), 센서모듈(520) 및 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)를 포함한다. 그리고, 타이머 스위치(530)는 전력 생성부(531), 전력 저장부(532), 스위칭부(533), 미케니컬 스위치(534) 및 오프 제어부(535)를 포함한다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)는 미케니컬 스위치(534)의 구조를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이머 스위치(130)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하에서는 미케니컬 스위치(534)에 대해서만 상세하게 설명하며, 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)에 포함된 미케니컬 스위치(534)는 물리적으로 이격되어 있는 제1 단자(534-1), 제2 단자(534-2), 및 제3 단자(534-3)를 포함한다. 여기서, 제3 단자(534-3)는 접지와 연결된다.
즉, 도 5에 도시된 미케니컬 스위치(534)는 도 1 및 도 2에서 설명한 미케니컬 스위치(134)에 "접지와 연결된 제3 단자(534-3)" 및 "제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)과 연결된 추가적인 하나의 제2 단자(534-22)"가 부가된 미케니컬 스위치로서, 근본적인 스위칭 동작은 도 1 및 2에서 설명한 미케니컬 스위치(134)와 동일하다(이하에서는 설명의 편의를 위해, 2개의 제2 단자(534-2)를 각각 "제2-1 단자(534-21)" 및 "제2-2 단자(534-22)"라 칭하기로 한다).
다시 말해, 제1 단자(534-1)(정확하게는 제1-2 단자(534-12))와 제2 단자(534-2)(정확하게는 제2-1 단자(534-21))가 이격된 상태에서 전력 저장부(532)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(534)의 제1 임계 전압보다 높다면, 제1-2 단자(534-12)는 제2-1 단자(534-21)와 연결되고 미케니컬 스위치(534)는 온 상태가 된다. 반대로, 제1 단자(534-1)(정확하게는 제1-2 단자(534-12))와 제2 단자(534-2)(정확하게는 제2-1 단자(534-21))가 연결된 상태에서 전력 저장부(532)의 양단 전압이 미케니컬 스위치(534)의 제2 임계 전압보다 낮다면, 제1-2 단자(534-12)는 제2-1 단자(534-21)와 이격되고, 미케니컬 스위치(534)는 오프 상태가 된다.
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 미케니컬 스위치(134)와는 달리 도 5에 도시된 미케니컬 스위치(534)는 추가된 제3 단자(534-3) 및 제2-2 단자(534-22)를 이용하여 스위칭 오프 상태에서 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)를 접지와 연결시킨다.
즉, 제1-2 단자(534-12)와 제2-1 단자(534-21)가 연결된 상태에서 미케니컬 스위치(534)의 제2 임계 전압보다 낮은 전압이 전력 저장부(532)의 양단에 인가되는 경우, 복원력에 의해 제1-1 단자(534-11)가 올라가게 되고, 이에 따라 연결되어 있던 제1-2 단자(534-12)와 제2-1 단자(534-21)가 이격되면서 제2 contact area(534-42)에 의해 제3 단자(534-3)과 제2-2 단자(534-22)가 연결되게 된다. 이에 따라, 스위칭 오프 상태에서 제1 FET(Q1)의 게이트 단자(G)가 접지와 연결된다.
반대로, 제3 단자(534-3)와 제2-2 단자(534-22)가 연결된 상태(즉, 제1-2 단자(534-12)와 제2-1 단자(534-21)가 이격된 상태)에서 미케니컬 스위치(534)의 제1 임계 전압보다 높은 전압이 전력 저장부(532)의 양단에 인가되는 경우, 정전기력에 의해 제1-1 단자(534-11)와 함께　제1 contact area(534-41)가 아래로 당겨지게 되고, 제1-2 단자(534-12)와 제2-1 단자(534-21)가 연결되게 된다. 이에 따라, 스위칭 온 상태에서 제1 FET(Q1)의 게이트 단자(G)로 전원이 인가된다.
요컨대, 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)에 포함된 미케니컬 스위치(534)는 전력 저장부(532)의 양단 전압과 자신의 임계 전압에 기초하여 제1 단자(534-1)를 제2 단자(534-2)로 연결하거나 또는 제3 단자(534-3)를 제2 단자(534-2)로 연결함으로써 전력 저장부(532)의 양단 전압을 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)로 선택적으로 인가한다. 이 때, 미케니컬 스위치(534)의 임계 전압은 이격된 제1 단자(534-1)와 제2 단자(534-2)를 연결시키기 위한(즉, 연결된 제3 단자(534-3)과 제2 단자(534-2)를 이격시키기 위한) 제1 임계 전압 및 이격된 제3 단자(534-3)와 제2 단자(534-2)를 연결시키기 위한(즉, 연결된 제1 단자(534-1)과 제2 단자(534-2)를 이격시키기 위한) 제2 임계 전압을 포함한다. 만약, 제1 단자(534-1)와 제2 단자(534-2)가 이격된 상태에서 제1 임계 전압보다 높은 전압이 제1 단자(534-1)로 인가되는 경우, 미케니컬 스위치(534)는 제1 단자(534-1)와 제2 단자(534-2)를 연결시켜 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)으로 전압을 인가한다. 반대로, 제3 단자(534-3)와 제2 단자(534-2)가 이격된 상태에서 제2 임계 전압보다 낮은 전압이 제1 단자(534-1)로 인가되는 경우, 미케니컬 스위치(534)는 제3 단자(534-3)와 제2 단자(534-2)를 연결시켜 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)을 접지와 연결시킨다.
위와 같이, 스위칭 오프 상태에서 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)을 접지와 연결시키는 경우, 제1 FET(Q1)의 게이트 전극(G)에 남아 있던 전하가 접지로 방출되게 되는바, 스위칭 오프 상태에서의 불필요한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 5에는 도시하지 아니하였지만, 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530) 역시 오프 제어부(536)가 스위칭부(533)의 오른쪽에 위치할 수도 있다(도 2의 구조 참조).
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 타이머 스위치 및 이를 구비한 센서노드의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 센서노드(600)는 전원부(610), 센서모듈(620) 및 본 발명의 제4 실시예에 따른 타이머 스위치(630)를 포함한다. 그리고, 타이머 스위치(630)는 전력 생성부(631), 전력 저장부(632), 스위칭부(633), 미케니컬 스위치(634) 및 오프 제어부(635)를 포함한다.
도 1, 도 2, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 타이머 스위치(630)는 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430) 내의 스위칭부(433)와 도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530) 내의 미케니컬 스위치(534)의 구조를 조합한 구조를 가진다. 즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 타이머 스위치(630)는 교류 신호의 흐름을 제어할 수 있도록 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)를 변형한 구조를 가진다.
따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 타이머 스위치(630)의 동작은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이머 스위치(430) 내의 스위칭부(433)의 동작에 대한 설명 및 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이머 스위치(530)내의 미케니컬 스위치(534)의 동작에 대한 설명으로부터 용이하게 유추 가능하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서,
    에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부;
    상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부;
    상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 제1 트랜지스터를 구비한 스위칭부; 및
    상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 및 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되고 상기 제1 단자와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자로 구성된 미케니컬 스위치;를 포함하되,
    상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하고,
    상기 임계 전압은 이격된 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자와 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자를 연결시키기 위한 제1 임계 전압을 포함하되, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자가 이격된 상태에서 상기 전력 저장부에 저장된 전력의 증가에 의해 상기 전력 저장부의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자는 연결되고 상기 전력 저장부의 양단 전압은 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 인가되고, 상기 제1 트랜지스터는 온되며, 상기 센서모듈은 상기 전원부로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 생성부는 상기 센서모듈과 인접하여 발생된 전자기 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 와이어 안테나를 포함하고, 상기 전력 저장부는 캐패시터를 포함하되,
    상기 전력 저장부의 양단 전압의 증가 속도는 상기 와이어 안테나의 길이 및 상기 캐패시터의 용량 중 적어도 하나에 따라 조절되고, 상기 전력 저장부의 양단 전압의 증가 속도의 조절에 따라 상기 센서모듈이 온되는 타이밍이 조절되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 임계 전압은 연결된 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자와 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자를 이격시키기 위한 제2 임계 전압을 더 포함하되,
    상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자가 연결된 상태에서 상기 전력 저장부에 저장된 전력의 감소에 의해 상기 전력 저장부의 양단 전압이 상기 제2 임계 전압보다 작아지는 경우, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자는 이격되고, 상기 전력 저장부의 양단 전압은 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 인가되지 않고, 상기 제1 트랜지스터는 오프되며, 상기 센서모듈은 상기 전원부로부터 전력을 공급받지 않는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타이머 스위치는 직렬연결된 저항 및 제2 트랜지스터를 포함하는 오프 제어부;를 더 포함하되,
    상기 오프 제어부의 일단은 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자 및 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되고, 상기 오프 제어부의 타단은 상기 제1 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 연결되며, 상기 제2 트랜지스터의 제어 전극은 상기 센서모듈로부터 제어 전압을 인가받는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자가 연결되어 상기 전원부로부터 상기 센서모듈로 전력이 인가되는 상태에서 상기 센서모듈의 동작이 완료되는 경우, 상기 제어 전압이 상기 제2 트랜지스터의 제어 전극으로 인가되고, 상기 제2 트랜지스터는 온되며, 상기 전력 저장부에 저장된 전력은 상기 저항에 의해 소비되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  8. 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서,
    에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부;
    상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부;
    상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 스위칭부; 및
    상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자 및 상기 제1 단자와 물리적으로 이격되어 있는 제2 단자로 구성된 미케니컬 스위치;를 포함하되,
    상기 스위칭부는 제1-1 트랜지스터, 상기 제1-1 트랜지스터와 직렬 연결된 제1-2 트랜지스터, 입력단이 상기 제1-1 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1-1 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1-1 다이오드, 및 입력단이 상기 제1-2 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1-2 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1-2 다이오드를 포함하고,
    상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1-1 트랜지스터의 제어 전극 및 상기 제1-2 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  9. 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서,
    에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부;
    상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부;
    상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 제1 트랜지스터를 구비한 스위칭부; 및
    상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되는 제2 단자, 및 접지와 연결되는 제3 단자로 구성된 미케니컬 스위치 - 상기 제2 단자는 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자와 물리적으로 이격되어 있음 -;를 포함하되,
    상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하고,
    상기 임계 전압은 이격된 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자와 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자를 연결시키기 위한 제1 임계 전압을 포함하되, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자가 이격된 상태에서 상기 전력 저장부에 저장된 전력의 증가에 의해 상기 전력 저장부의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자는 연결되고 상기 전력 저장부의 양단 전압은 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 인가되고, 상기 제1 트랜지스터는 온되며, 상기 센서모듈은 상기 전원부로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
  10. 센서모듈이 반복적으로 온/오프되도록 전원부에서 상기 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치에 있어서,
    에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 전력 생성부;
    상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부;
    상기 전원부와 상기 센서모듈 간의 연결을 온오프하는 스위칭부; 및
    상기 전력 저장부와 연결되는 제1 단자, 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극과 연결되는 제2 단자, 및 접지와 연결되는 제3 단자로 구성된 미케니컬 스위치 - 상기 제2 단자는 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자와 물리적으로 이격되어 있음 -;를 포함하되,
    상기 스위칭부는 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터와 직렬 연결된 제2 트랜지스터, 입력단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제1 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제1 다이오드, 및 입력단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 도통 전극과 연결되고, 출력단이 상기 제2 트랜지스터의 제1 도통 전극과 연결되는 제2 다이오드를 포함하고,
    상기 미케니컬 스위치는 상기 전력 저장부의 양단 전압과 미케니컬 스위치에 대해 미리 설정된 임계 전압에 기초하여 상기 전력 저장부의 양단 전압을 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극 및 상기 제2 트랜지스터의 제어 전극으로 선택적으로 인가하고,
    상기 임계 전압은 이격된 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자와 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자를 연결시키기 위한 제1 임계 전압을 포함하되, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자가 이격된 상태에서 상기 전력 저장부에 저장된 전력의 증가에 의해 상기 전력 저장부의 양단 전압이 상기 제1 임계 전압보다 커지는 경우, 상기 미케니컬 스위치의 제1 단자 및 상기 미케니컬 스위치의 제2 단자는 연결되고 상기 전력 저장부의 양단 전압은 상기 제1 트랜지스터의 제어 전극으로 인가되고, 상기 제1 트랜지스터는 온되며, 상기 센서모듈은 상기 전원부로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용하여 센서모듈로의 전력 공급을 제어하는 타이머 스위치.
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