KR101804254B1 - 능동 무선 전력 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

능동 무선 전력 장치는 무선 통신 장치 예를 들어, 무선 센서 장치나 무선 센서 태그 등에 소정 시간 동안 발사되는 빛이나 레이저 또는 소정 주파수의 무선 신호를 수신하고, 수신되는 신호를 충전하여 소정 레벨의 전압 신호를 생성한다. 생성된 전압 신호는 무선 전력 장치의 바이어스 전원과 더불어 무선 통신 장치를 동작 모드로 전환시킨다.

Description

능동 무선 전력 장치 및 그 방법{Active power device and method thereof}
본 발명은 에너지 하비스트(energy harvest) 기능을 가지는 능동 무선 전력 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
기존의 무선 전력 전송은, 전원을 공급하기 위한 대용량 전력 장치를 구성하고 전력 장치를 통하여 무선으로 전력을 공급하여 시스템을 구동시키는 것을 나타낸다. 하지만, 이러한 무선 전력 전송은 에너지 효율, 무선 전력에 따른 인체의 유해성, 시스템 장치의 복잡성, 실제 구현에 있어서 매우 어려움이 있다.
또한, 배터리, 솔라셀 등의 전원 장치에 의해 무선 통신 장치에 전원이 공급되어, 무선 통신 장치는 다른 장치와 통신한다. 이러한 무선 통신 장치는 전원 공급에 의해 통신이 실시되고 있는 동작 영역, 통신이 완료된 이후 일정한 시간을 갖고 주기적으로 활성화되는 슬림 영역, 그리고 통신이 완료된 이후 외부에 직접적인 신호를 주지 않는 한 무선 통신 장치가 동작하지 않는 파워 다운 영역을 가지고 있다. 무선 통신 장치는 대부분 슬림 영역에서 동작하도록 사용되고 있는데, 이러한 경우, 무선 통신 장치(예를 들어, USN(ubiquitous sensor network) 장치)의 전원 공급 장치는 주기적으로 전력을 소모한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 통신 장치의 전력 소모를 보다 감소시킬 수 있도록 전원을 공급하는 능동 무선 전력 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 통신 장치가 주로 파워 다운 모드 상태에서 동작하도록 하고 통신을 원하는 경우에는 무선 통신 장치로 전원을 공급하는 능동 무선 전력 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
위의 과제를 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 전력 장치는, 외부로부터 전송되는 빛 또는 주파수의 무선 신호를 수신하는 수집부; 및 상기 수집부를 통하여 출력되는 신호를 처리하여 소정 레벨의 전압 신호를 출력하는 전력 생성부를 포함하고, 상기 전압 신호에 따라 파워 다운 모드에 있는 무선 통신 장치를 웨이크업 시켜 동작 모드로 동작시킨다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 에너지 하비스트 기능을 갖는 능동 무선 전력 장치를 통하여, 무선 통신 장치가 주로 파워 다운 모드 상태에서 동작하도록 하고 통신을 원하는 경우에만 무선 통신 장치로 전원을 공급하여 전력 소모를 보다 감소시킬 수 있다. 이에 따라 그린 IT를 실현시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 다른 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 다른 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸다.
도 11은 빛에 의한 에너지 하비스트를 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 개념을 나타낸 도이다.
도 12는 주파수 신호에 의한 에너지 하비스트를 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 개념을 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 방법에 따른 무선 센서 장치와 리더 간의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치를 적용한 예를 나타낸 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에서는 최근 시장에서 많이 사용되는 무선 통신 장치(예를 들어, USN(ubiquitous sensor network), 무선 센서 망 등에 사용되는 센서 장치 등)의 배터리 등의 전원을 효율적이고 장기간 사용할 수 있도록, 에너지 하비스트 기능을 갖는 능동 무선 전력 장치를 제공한다. 여기서 에너지 하비스트 기능은 빛, 진동, 열, 정전기, 전자기, 압전, 바람(공기) 등의 물리적 신호를 에너지로 전환하여 에너지를 생성하는 것을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타내며, 특히 능동 무선 전력 장치를 포함하는 무선 통신 장치의 구조를 나타낸 도이다. 여기서는 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드인 무선 센서 장치에 적용되는 것을 예로 나타내었다.
첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 무선 센서 장치(1)는 본 발명의 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치(2)를 포함한다.
무선 센서 장치(1)는 안테나(11), 매칭부(12), RF 신호 처리부(13), 배터리(14)를 포함하며, 안테나(11)를 통하여 리더(3)와 통신한다.
이러한 무선 센서 장치(1)는 무선 전력 장치(2)를 포함하며, 무선 전력 장치(2)는 수집부(21), 전력 생성부(22), 그리고 스위치부(23)를 포함한다.
수집부(21)는 에너지 생성을 위한 물리적 신호를 수집하며, 무선 신호(예를 들어, 주파수 신호 또는 빛이나 레이저 등의 광신호)를 수집하여 출력한다. 이를 위하여 수집부(21)는 안테나 및 광센서 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서 수집부(21)는 리더(3)로부터 송신되는 주파수 또는 빛(레이저)를 수신하여 출력한다.
전력 생성부(22)는 수집부(21)에서 출력되는 신호를 설정 레벨의 큰 신호로 처리하여 출력하여 에너지를 생성한다. 즉, 수집부(21)의 안테나 또는 광센서로부터 출력되는 미약한 신호를 설정 레벨 이상이 큰 신호로 처리하여 소정 레벨 이상의 전압 신호를 출력한다.
스위치부(23)는 전력 생성부(22)로부터 출력되는 전압 신호를 배터리(14)나 RF 신호 처리부(13)로 공급한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 장치가 파워 다운 모드로 동작이 정지 되어 있는 상태에서, 무선 신호(주파수 및 빛(레이저))를 이용하여 동작이 정지되어 있던 무선 센서 장치를 동작 모드로 전환시킨다. 무선 전력 장치(2)는 수집되는 신호를 토대로 생성되는 전압 신호는 무선 센서 장치를 깨우기 위한 신호 전력으로만 사용되며, 무선 센서 장치가 실제로 동작하는 동작 모드에서는 무선 센서 장치의 전원(배터리, 전력 공급기(예: 유선 전원 장치, 태양광 전지 등))을 이용하여 무선 센서 장치가 동작한다.
여기서는 실질적으로 무선 센서 장치(1)와의 RF 통신을 위한 주파수(예를 들면, 지그비 통신일 경우에는 2.4GHz임)의 무선 신호와, 무선 전력 전송을 실현할 주파수를 가지는 무선 신호가 사용된다. 여기서 두 주파수는 동일한 주파수일 수도 있고, 서로 다른 주파수가 될 수도 있다. 리더(3)는 이러한 무선 신호들을 생성하여 송신한다.
무선 센서 네트워크에서 센서 태그와 같은 무선 센서 장치(1)의 배터리의 수명을 연장시키기 위하여 예를 들어, 소프트웨어적으로는 슬립 모드 등을 적용하거나, 하드웨어적으로는 특정한 센서 또는 외부 타이머를 설치하여 일정한 기간 동안 센서 태그를 파워 다운 모드로 구성하는 다양한 방법들이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 어느 특정한 시간 동안은 무선 센서 장치가 정지 했다가 잠시 동안은 동작 모드로 전환되는 것이 반복된다.
본 발명의 실시 예에서는 무선 센서 장치가 통상적으로 파워 다운 모드로 되어 있는 상태에서, 실질적으로 무선 센서 장치를 구동시킬 필요가 있을 경우에만 무선 전력 장치를 통하여 무선 센서 장치를 웨이크업시켜 동작시킴으로써, 전력 소모를 최소화시킨다.
이를 위하여, 도 1에 따른 무선 전력 장치의 동작을 살펴보면, 리더(3)로부터 임의의 주파수 또는 빛(레이저)를 일정한 시간(예를 들어, 수십 초 이내) 동안 무선 센서 장치(1)를 향하여 발사하면, 무선 센서 장치(1)의 무선 전력 장치(2)는 리더(3)로부터 발사되는 무선 신호 (주파수 신호 또는 빛(레이저))를 수집하여 에너지를 생성한다. 즉, 무선 전력 장치(2)의 수집부(21)가 무선 신호를 수신하여 전력 생성부(22)로 제공하며, 전력 생성부(22)는 수신되는 신호를 처리하여 RF 신호 처리부(13)를 웨이크업(wake-up) 시킬 수 있는 레벨을 가지는 신호로 출력한다. 이에 따라 스위치부(23)가 온되어 배터리(14)를 통하여 전원이 RF 신호 처리부(13)로 제공됨에 따라 무선 센서 장치(1)가 웨이크업 되며, 이후에는 무선 센서 장치(1)가 배터리(14)로부터 제공되는 전원에 따라 동작하게 된다. 무선 센서 장치(1)가 동작 모드로 있는 동안 스위치부(23)는 온 되어 있다.
무선 센서 장치가 동작 모드로 전환되면, 리더(3)는 무선 전력 장치(2)로 별도의 무선 신호를 송신하지 않을 수 있다.
한편, 도 1의 구조에서, 무선 전력 장치(2)는 스위치부(23)를 포함하지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 2에서와 같이, 도 1과 같은 구조를 가지는 무선 센서 장치(1)에, 수집부(21) 및 전력 생성부(22)를 포함하는 무선 전력 장치(2)가 적용될 수 있다. 제2 실시 예에서 무선 전력 장치(2)는 스위치부(3)를 포함하지 않는다.
위에 기술된 바와 같이, 수집부(21)가 리더(3)로부터 송신되는 무선 신호를 수집하고 전력 생성부(22)가 수집된 무선 신호를 RF 신호 처리부(13)를 칩을 깨우기 위한 임의 신호 레벨을 가지는 신호로 처리하여 출력한다. 여기서 에너지 하비스트 기능을 가지는 무선 전력 장치(2)는 RF 신호 처리부(13)의 동작 모드를 "1" 또는 "0"으로 만들어 준다. 예를 들어, RF 신호 처리부(13)는 무선 전력 장치(2)로부터 출력되는 신호 "1"에 따라 웨이크업 되어 무선 센서 장치(1)는 파워 다운 모드에서 동작 모드로 전환된다. 무선 센서 장치(1)가 동작 모드로 전환되면, 리더(3)는 무선 전력 장치(2)로 별도의 무선 신호를 보내지 않는다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 3에서와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선 전력 장치(2)는 제1 실시 예와 동일하게 수집부(21), 전력 생성부(23), 그리고 스위치부(23)를 포함하지만, 제1 실시 예와는 달리, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 통하여 수신되는 신호를 이용하여 에너지를 생성한다. 즉, 무선 전력 장치(2)가 에너지 생성을 위하여 별도로 리더(3)로부터의 무선 신호를 수집하는 안테나나 광센서 등의 수집부를 포함하지 않고, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 이용하여 에너지 생성을 위한 무선 신호를 수집한다. 따라서 무선 전력 장치(2)가 전력 생성부(22)와 스위치부(23)를 포함한다.
이러한 구조에서, 리더(3)가 임의의 주파수 신호를 일정한 시간(수 십초 이내) 동안 무선 센서 장치(1)를 향하여 발사하면, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)가 리더(3)에서 발사한 무선 신호를 수신하고, 매칭부(12)가 안테나(11)에 의하여 수신되는 신호를 처리하여 에너지 하비스트 기능을 가지는 무선 전력 장치(2)로 보낸다.
이에 따라 위에서 살펴본 바와 같이 무선 전력 장치(2)는 매칭부(12)로부터 제공되는 미약한 신호를 RF 신호 처리부(13)를 웨이크업 시키기 위한 소정 레벨의 신호로 처리하여 출력한다. 이에 따라 무선 전력 장치(2)의 스위치부(23)가 온됨으로써, 배터리(14)로부터의 전원이 RF 신호 처리부(13)로 제공되어 무선 센서 장치(1)가 동작 모드로 동작한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 4에서와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 무선 전력 장치(2)는 제2 실시 예와 동일하게 수집부(21)와 전력 생성부(23)를 포함하지만, 제2 실시 예와는 달리, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 통하여 수신되는 신호를 이용하여 에너지를 생성한다. 즉, 무선 전력 장치(2)가 에너지 생성을 위하여 별도로 리더(3)로부터의 무선 신호를 수집하는 안테나나 광센서 등의 수집부를 포함하지 않고, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 이용하여 에너지 생성을 위한 무선 신호를 수집한다.
이에 따라 무선 전력 장치(2)는 매칭부(12)로부터 제공되는 미약한 신호를 RF 신호 처리부(13)를 웨이크업 시키기 위한 소정 레벨의 신호로 처리하여 "1" 또는 "0"의 신호를 출력하며, 이러한 신호에 따라 제2 실시 예와 동일하게, RF 신호 처리부(13)가 동작하여 무선 센서 장치(1)는 동작 모드로 전환되어 구동된다.
다음에는 위에 기술된 바와 같이 동작하는 무선 전력 장치의 구조에 대하여 보가 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸 도이다.
즉, 위에서 살펴본 제1 실시 예와 같이, 무선 전력 장치(2)가 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)는 개별적인 수집부 즉, 안테나(21)를 포함하는 형태로 구현되는 경우, 수집부(21)는 매칭 필터(211)를 포함할 수 있다.
무선 전력 장치(2)의 전력 생성부(22)는 정류부(221), 캐패시터(C) 그리고 복수의 인버터(I1, I2, I3)를 포함한다. 인버터(I3)는 스위치부(23)를 구성하는 스위치에 일단이 연결된다.
무선 센서 장치(1)와 수m~수km 떨어진 곳의 리더(3)에서 무선 센서 장치를 향하여 소정 주파수의 무선 신호를 송신하면, 무선 전력 장치(2)의 안테나(21)에서 의하여 수신되어 전력 생성부(22)로 제공된다.
전력 생성부(22)로 제공된 신호는 정류부(221)를 통하여 정류되어 캐패시터(C)에 충전된다. 여기서 정류부(221)는 작은 전압에도 동작하는 쇼트키 다이오드 등으로 구성될 수 있다.
캐패시터(C)에 충전된 작은 전압은 제1 단의 인버터(I1), 제2 단의 인버터(I2), 제3 단의 인버터(I3)를 차례대로 통과하면서 승압되어 출력된다. 여기서 제1 단의 인버터는 미리 설정된 레벨의 작은 문턱 전압에도 반응하는 전자 소자로 구성될 수 있으며, 예를 들어 CMOS 트랜지스터 등으로 구성될 수 있다. 그리고 제 2단 인버터(I2), 제 3단 인버터(I3)는 통상적인 공정에서 적용되는 표준 CMOS로 구성할 수 있다.
이와 같이 인버터(I1, I2, I3)를 통하여 승압되어 출력되는 전압에 따라 스위치부(23)가 온 된다. 그에 따라 무선 센서 장치(1)가 동작 모드로 전환되어 구동된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸 도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 장치(2)의 전력 생성부(22)는 도 5에 도시된 전력 생성부와 동일한 구조로 이루어진다. 단지 무선 전력 장치(2)가 스위치부(23)를 포함하지 않으므로, 전력 생성부(22)의 제3 단 인버터(I3)의 출력 단자가 바로 RF 신호 처리부(13)로 연결된다.
여기서는 제 3단의 인버터(I3)가 RF 신호 처리부(13)의 동작모드를 "로우"로 만들어주므로, 무선 센서 장치(1)가 동작 모드로 전환된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 또 다른 구조를 나타낸 도이다.
도 5와 같은 구조로 이루어지는 무선 전력 장치(2)에서, 수집부(21)가 안테나가 아니라 빛을 수신하는 광센서로 이루어질 수 있다. 이러한 경우 도 7과 같이, 무선 전력 장치(2)는 수집부(21)가 광센서로 이루어진다. 여기서 광센서는 빛을 인식하고 파장에 반응한 광 다이오드(예를 들면, 적외선센서, 등), 빛의 밝기에 의해서 반응하는 CDS 등으로 구성될 수 있다.
리더(3)는 무선 전력 전송을 실현을 빛(또는 레이지)의 무선 신호를 송신하며, 무선 전력 장치(2)의 수집부 즉, 광 다이오드(21)가 수신되는 빛의 무선 신호에 대응하는 전기적인 신호를 출력하며, 출력되는 신호가 캐패시터(C)에 저장된다.
이에 따라 캐패시터(C)에 전압이 충전되고 이후 충전된 전압이 제 1 단의 인버터(I1), 제2 단의 인버터(I2), 제3 단의 인버터(I3)를 통하여 승압되어 출력됨으로써, 스위치부(23)가 온되어 무선 센서 장치(1)가 동작모드로 전환된다.
또한 도 6과 같은 구조에서도 수집부(21)가 광센서로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 또 다른 구조를 나타낸 도이다. 여기서 무선 전력 장치(2)는 수집부(21)가 빛을 수신하고 그에 따른 신호를 출력하며, 이후의 동작은 도 6에 도시된 것과 동일하게 동작함으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같은 구조로 이루어지는 무선 전력 장치(2)를 도 3 및 도 4와 같이 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 공유하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸 도이다. 여기서 무선 전력 장치(2)의 전력 생성부(22)는 도 5에 도시된 전력 생성부와 동일한 구조로 이루어지며, 단지, 도 3에서와 같이, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 통하여 매칭부(12)로부터 출력되는 신호를 토대로 동작한다. 이후의 동작은 도 5에 도시된 바와 동일함으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 구체적인 구조를 나타낸 도이다. 여기서 무선 전력 장치(2)의 전력 생성부(22)는 도 6에 도시된 전력 생성부와 동일한 구조로 이루어지며, 단지, 도 4에서와 같이, 무선 센서 장치(1)의 안테나(11)를 통하여 매칭부(12)로부터 출력되는 신호를 토대로 동작한다. 이후의 동작은 도 6에 도시된 바와 동일함으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
위에 기술된 바와 같은 무선 전력 장치(2)는 빛에 의한 에너지 하비스트 기능을 수행하는데, 여기서 전력 생성부가 디지털 소자를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 11은 빛에 의한 에너지 하비스트를 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 개념을 나타낸 도이다.
도 11에서와 같이, 무선 전력 장치(2)는 외부로부터 빛(특별한 파장대의 빛, 예들 들면, 적외선, 가광선)을 받으면, 수집부, 즉, 광센서가 동작(예를 들면, 온/오프)하여 신호를 출력함으로써 전력 생성부의 캐패시터(충전기, 순간 충전할 수 있는 소자)에 전압 충전이 이루어진다. 캐패시터에 충전되는 전압이 일정한 크기에 이르면, 디지털 소자는 동작하여 스위치를 온하여 무선 센서 장치와 같은 무선 통신 장치를 동작 모드로 전환한다. 또한, 디지털 소자는 스위치를 경유하지 않고 직접 무선 통신 장치를 동작 모드로 전환한다.
또한 무선 전력 장치(2)는 주파수 신호에 의한 에너지 하비스트 기능을 수행하는데, 여기서 전력 생성부가 디지털 소자를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 12는 주파수 신호에 의한 에너지 하비스트를 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 개념을 나타낸 도이다.
도 12에서와 같이, 무선 전력 장치(2)는 외부로부터 주파수(통신 주파수와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음)를 받으면, 정류기 등에 의하여 작은 전압을 충전한다. 충전되는 전압이 일정한 크기에 이르면, 디지털 소자는 동작하여 스위치를 온하여 무선 통신 장치를 동작 모드로 전환한다. 또한, 디지털 소자는 직접 무선 통신 장치를 동작 모드로 전환한다
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 방법에 따른 무선 센서 장치와 리더 간의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
사용자가 무선 센서 장치(예: 센서 태그 등)의 정보를 얻고자 할 때, 리더(3)는 무선 센서 장치(1)를 향하여 주파수 또는 빛의 무선 신호를 발사한(S100). 무선 센서 장치는 일정한 시간(작게는 수초 이하) 후에 위에 기술된 바와 같은 무선 전력 장치의 동작에 따라 무선 센서 장치(1)가 가 동작 모드로 전환되어 RF 통신을 할 수 있게 된다(S110).
또한 동작 모드에서 RF 통신이 완료된 다음에, 무선 센서 장치(1)는 처음 상태인 파워 다운 모드로 전환한다. 이러한 과정에 따르면 무선 센서 장치를 사용자가 원하는 시간 때에만 동작 모드로 전환하여 RF 통신을 수행하고, 그렇지 않을 경우에 파워 다운 모드로 전환되어 소모 전력을 최소화시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 방법에 비하여, 도 13에 도시된 바와 같이 기존의 방법들은 무선 센서 태그들이 슬립 모드로 전환하더라도 일정한 시간 동안 깨어 있다가 파워 다운 모드로 전환하는 것을 반복적으로 수행하는 경우가 많이 있다. 이러할 경우 일정한 전력 계속적으로 소모된다는 것을 알 수 있다.
위에 기술된 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 능동 무선 전력 장치는 다양한 무선 통신 장치에 적용할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치를 적용한 예를 나타낸 도이다.
첨부한 도 14에서와 같이, 기존의 무선 통신 장치에 무선 통신을 실시하는 저전력 형성을 갖는 에너지 하비스트 기능을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치를 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 외부로부터 전송되는 광신호 또는 주파수 신호의 무선 신호를 수신하는 수집부; 및
    상기 수집부를 통하여 출력되는 신호를 처리하여 소정 레벨의 전압 신호를 출력하는 전력 생성부
    를 포함하고,
    상기 전압 신호에 따라 파워 다운 모드에 있는 무선 통신 장치를 웨이크업 시켜 동작 모드로 동작시키며,
    에너지 하비스트(energy harvest) 기능을 가지는 능동 무선 전력 장치로서 동작하는, 무선 전력 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 무선 통신 장치는
    상기 전압 신호에 따라 웨이크업 되어, 수신되는 신호를 처리하는 RF(radio frequency) 신호 처리부를 포함하는 무선 센서 장치인, 무선 전력 장치.
  3. 제2항에 있어서
    상기 전력 생성부로부터의 전압 신호가 설정 레벨 이상인 경우에 온되어 배터리로부터의 전원을 상기 RF 신호 처리부로 공급하는 스위치부
    를 더 포함하는, 무선 전력 장치.
  4. 제2항에 있어서
    상기 전력 생성부는
    상기 수집부에서 출력되는 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부에서 출력되는 신호를 충전하는 캐패시터; 및
    상기 캐패시터에 충전된 전압을 승압시켜 출력하는 복수의 인버터
    를 포함하는, 무선 전력 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 전력 생성부와 상기 무선 센서 장치의 RF 신호 처리부로 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는, 무선 전력 장치.
  6. 제2항에 있어서
    상기 수집부는 상기 무선 센서 장치의 안테나이며,
    상기 전력 생성부의 출력단이, 상기 무선 센서 장치의 RF 신호 처리부에 연결되는, 무선 전력 장치.
  7. 제2항에 있어서
    상기 수집부는 상기 무선 센서 장치의 안테나와는 별로도 구성된 안테나이며,
    상기 전력 생성부의 출력단이, 상기 전력 생성부로부터의 신호를 상기 RF 신호 처리부로 전달하는 스위치부에 연결되는, 무선 전력 장치.
  8. 제7항에 있어서
    상기 수집부인 안테나와 상기 전력 생성부 사이에 연결되어 있는 매칭 필터를 더 포함하는, 무선 전력 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 수집부는 빛에 대응하는 전기적인 신호를 출력하는 광센서로 이루어지는, 무선 전력 장치.
  10. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020184831A1 (ko) * 2019-03-13 2020-09-17 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그의 제어 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101466784B1 (ko) * 2013-07-03 2014-11-28 한국철도기술연구원 능동형 무선 전력 전송 시스템
KR102010338B1 (ko) 2014-11-17 2019-10-14 한화파워시스템 주식회사 센서신호 전송 시스템 및 방법
KR101639950B1 (ko) * 2015-06-10 2016-07-14 성균관대학교산학협력단 레이더 신호를 통한 rf 에너지 하베스팅 방법 및 시스템
KR101991921B1 (ko) * 2017-04-07 2019-06-21 주식회사 케이에이치바텍 하이브리드 충전 시스템 및 이를 갖는 건축물

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007281768A (ja) 2006-04-05 2007-10-25 Murata Mfg Co Ltd Ｒｆデバイスおよびｒｆデータ伝送方法
JP2009268310A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Sony Corp 送電装置、受電装置、送電方法、プログラム、および電力伝送システム
JP2010029006A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Alps Electric Co Ltd アンテナ整流装置対応充電器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007281768A (ja) 2006-04-05 2007-10-25 Murata Mfg Co Ltd Ｒｆデバイスおよびｒｆデータ伝送方法
JP2009268310A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Sony Corp 送電装置、受電装置、送電方法、プログラム、および電力伝送システム
JP2010029006A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Alps Electric Co Ltd アンテナ整流装置対応充電器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020184831A1 (ko) * 2019-03-13 2020-09-17 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그의 제어 방법

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