KR101896461B1 - 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 종래의 무선충전시스템이 자기유도 방식으로 이루어져 있어서, 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 무선전력 전송 효율이 급속히 떨어지는 문제점과, 무선충전을 통한 전원공급기능만 할 뿐, 스마트 객체를 살균 및 탈취시키는 부가 기능이 없어, 별도의 살균기 및 탈취기를 구비해야 하므로, 실용성과 효용성이 낮아 무선충전시스템 시장이 점점 줄어드는 문제점을 개선하고자, 테이블본체(100), 슬라이드형 수납부(200), 살균탈취모듈(300), 적외선센서감지부(400), 무선전력송신부(500), 회전 턴테이블(600), 마이크로프로세서부(700)로 구성됨으로서, 테이블본체의 내부공간에서 스마트 객체를 수납시킨 상태에서 살균탈취모듈을 통해 자외선 LED 발광으로 살균시키고, 전자식 이온을 발생시켜 탈취시킬 수 있으며, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시킬 수 있어, 무선전력 충전효율을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있고, 플렉시블 필름으로 이루어진 원형 PCB 기판 또는 사각형 PCB 기판 상에 복수개의 원형패드형 송신코일안테나를 형성시킴으로서, 기존보다 100mm~200mm 거리에서 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 스마트 객체의 무선전력수신코일부로 무선전기를 송신시킬 수 있고, 무선전력전송시, 무선전력송신부의 전력소모를 기존보다 80%로 향상시킬 수 있는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
Description
본 발명에서는 무선전력송신부에 근접하는 스마트 객체의 무선전력수신부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 회전, X축 이동, Y축 이동을 통해 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시켜 무선전력 충전효율을 향상시킬 수 있는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치에 관한 것이다.
휴대 단말기용 배터리팩에 전기를 충전시키기 위한 멀티 충전 구조로는 일반 전원으로부터 전기를 공급받아 배터리팩의 전원공급단자를 통하여 배터리팩에 전원을 공급하는 단자공급방식이 있다.
그러나, 이러한 단자공급방식으로 전원을 공급하면, 충전기와 배터리팩을 접촉하거나 분리할 경우, 양측의 단자들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어서 순간방전현상이 발생된다.
이로 인해 양측 단자에는 점점 이물질이 쌓이고 화재가 발생할 우려가 있다.
또한 습기가 묻어 자연 방전되는 등 충전기 및 배터리팩의 수명 및 성능을 저하시키는 문제점이 되고 있다.
이러한 단자공급방식의 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다.
예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다.
그러나, 종래의 무선충전시스템이 하나의 코일에서 다른 코일로 전류를 유도하는 자기유도 방식으로 이루어져 있어서, 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 무선전력 전송 효율이 급속히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 무선충전시스템이 단지, 무선충전을 통한 전원공급기능만 할 뿐, 스마트 객체를 살균 및 탈취시키는 부가 기능이 없어, 별도의 살균기 및 탈취기를 구비해야 하므로, 실용성과 효용성이 낮아 무선충전시스템 시장이 점점 줄어드는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 테이블본체의 내부공간에서 스마트 객체를 수납시킨 상태에서 살균탈취모듈을 통해 자외선 LED 발광으로 살균시키고, 전자식 이온을 발생시켜 탈취시킬 수 있으며, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시킬 수 있고, 플렉시블 필름으로 이루어진 원형 PCB 기판 또는 사각형 PCB 기판 상에 복수개의 원형패드형 송신코일안테나를 형성시킬 수 있는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치는
트윈형 받침을 갖는 테이블구조로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 테이블본체(100)와,
테이블본체의 내부공간에서 스마트 객체를 수납시키고, 슬라이드 서랍구조로 오픈시키는 슬라이드형 수납부(200)와,
슬라이드형 수납부가 형성되는 테이블본체의 내부공간 일측에 위치되어, 자외선 LED 발광으로 살균시키고, 전자식 이온을 발생시켜 탈취시키는 살균탈취모듈(300)과,
테이블본체의 일측에 위치되어, 스마트 객체의 움직임을 적외선센서로 감지해서 마이크로프로세서부로 전달시키는 적외선센서감지부(400)와,
테이블본체의 상단 표면 내부 공간상에 위치되어, 근접한 스마트 객체의 공진주파수의 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 무선전력송신부(500)와,
무선전력송신부 하단에 위치되어, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부를 턴테이블구조로 회전시키는 회전 턴테이블(600)과,
살균탈취모듈, 적외선센서감지부, 무선전력송신부, 회전 턴테이블과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시키도록 제어하는 마이크로프로세서부(700)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 무선전력 충전기능에다가 살균 탈취기능을 부가시킬 수 있어, 실용성과 효용성을 향상시켜 무선충전시스템 시장을 활성화시킬 수 있다.
둘째, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시킬 수 있어, 무선전력 충전효율을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있다.
셋째, 원형패드형 송신코일안테나를 통해 기존보다 100mm~200mm 거리에서 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 스마트 객체의 무선전력수신코일부로 무선전기를 송신시킬 수 있다.
넷째, 무선전력전송시, 무선전력송신부의 전력소모를 기존보다 80%로 향상시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치 (1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치 의 구성요소를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 슬라이드형 수납부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 살균탈취모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 자외선LED 살균부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 무선전력송신부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 송신용 컨버터부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 무선전력송신코일부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 마이크로프로세서부의 구성요소를 도시한 블럭도.
도 10은 본 발명에 따른 원형무선전력송신코일의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 사각무선전력송신코일의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 마이크로프로세서부에서 회전 턴테이블을 구동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부를 턴테이블구조로 회전시키도록 제어하는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 무선전력송신부를 통해 근접한 스마트 객체의 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 안테나 정합 검출모드의 제어신호에 따라, 스테핑모터제어부가 구동되어, 무선전력송신코일부의 위치를 X축, Y축으로 이동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신코일부 위치와 동일선상에 위치시켜 무선전력전송 이득이 최적된 안테나 매칭 임피던스 정합이 되도록 제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 무선충전용 턴테이블 장치를 통해 스마트 객체의 무선충전이 완료되어, 슬라이드형 수납부에 스마트 객체가 감지되면, 살균탈취모듈을 통해 살균탈취시키는 것을 도시한 일실시예도.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치 의 구성요소를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 슬라이드형 수납부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 살균탈취모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 자외선LED 살균부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 무선전력송신부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 송신용 컨버터부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 무선전력송신코일부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 마이크로프로세서부의 구성요소를 도시한 블럭도.
도 10은 본 발명에 따른 원형무선전력송신코일의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 사각무선전력송신코일의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 마이크로프로세서부에서 회전 턴테이블을 구동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부를 턴테이블구조로 회전시키도록 제어하는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 무선전력송신부를 통해 근접한 스마트 객체의 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 안테나 정합 검출모드의 제어신호에 따라, 스테핑모터제어부가 구동되어, 무선전력송신코일부의 위치를 X축, Y축으로 이동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신코일부 위치와 동일선상에 위치시켜 무선전력전송 이득이 최적된 안테나 매칭 임피던스 정합이 되도록 제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 무선충전용 턴테이블 장치를 통해 스마트 객체의 무선충전이 완료되어, 슬라이드형 수납부에 스마트 객체가 감지되면, 살균탈취모듈을 통해 살균탈취시키는 것을 도시한 일실시예도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 스마트 객체는 무선전력수신부가 형성되어, 무선충전용 서랍테이블장치로부터 무선전력을 송신받아 충전할 수 있는 스마트폰, 스마트 기기, 노트북, 가정용 백색가전, 산업용 기기, 의료용 기기, 교육용 스마트기기, 전자펜을 모두 포함한다.
또한, 상기 스마트 객체는 수신코일안테나를 갖는 무선전력수신코일부로 이루어진 무선전력수신부와, 정류부, AD 컨버터, 로딩부로 구성된다.
그리고, 본 발명에서는 스마트폰을 포함한 노트북 등 전자기기를 무선으로 충전할 때 송. 수신 안테나를 자동으로 셋팅하여 무선충전시 발생되는 유도전력을 최적의 효율을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 테이블본체(100), 슬라이드형 수납부(200), 살균탈취모듈(300), 적외선센서감지부(400), 무선전력송신부(500), 회전 턴테이블(600), 마이크로프로세서부(700)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 테이블본체(100)에 관해 설명한다.
상기 테이블본체(100)는 트윈형 받침을 갖는 테이블구조로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 내부공간에 슬라이드형 수납부가 형성되고, 슬라이드형 수납부가 수납된 내부공간 일측에 살균탈취모듈이 형성되며, 상단면 일측에 적외선센서감지부가 형성되고, 상단 표면에 무선전력송신부가 형성되며, 내부공간 일측에 마이크로프로세서부가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 테이블본체는 투명한 플라스틱 수지, 또는 알루미늄 합금, SUS 중 어느 하나가 선택되어 이루어진다.
그리고, 상기 테이블본체는 일측면에 스마트 객체의 충전 상태를 포함하는 충전 정보를 표시하는 표시부가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이드형 수납부(200)에 관해 설명한다.
상기 슬라이드형 수납부(200)는 테이블본체의 내부공간에서 스마트 객체를 수납시키고, 슬라이드 서랍구조로 오픈시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 서랍부(210), 슬라이드 가이드부(220)로 구성된다.
상기 서랍부(210)는 사각형상의 요홈으로 이루어져 수납공간을 형성시키는 역할을 한다.
상기 슬라이드 가이드부(220)는 서랍부 일측방향으로 슬라이드로 안내되도록 가이드 역할을 한다.
이는 슬라이드바, 슬라이드 레일이 구조로 구성된다.
즉, 슬라이드 바가 테이블본체의 내부공간 내벽 일측에 돌출되어 형성되고, 돌출된 슬라이드 바를 기준으로, 슬라이드 레일이 서랍부 양측면에 형성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 살균탈취모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 살균탈취모듈(300)은 슬라이드형 수납부가 형성되는 테이블본체의 내부공간 일측에 위치되어, 자외선 LED 발광으로 살균시키고, 전자식 이온을 발생시켜 탈취시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 자외선LED 살균부(310), 전자식음이온발생기(320), 전자탈취부(330)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 자외선LED 살균부(310)에 관해 설명한다.
상기 자외선LED 살균부(310)는 슬라이드형 수납부에 수납된 스마트 객체를 자외선 LED 발광으로 살균시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, UV LED 칩(311), UV LED 구동드라이버부(312)로 구성된다.
상기 UV LED 칩(311)은 UV LED 구동드라이버부에 의해 구동되어, UV-C파장대역(260~290nm)을 생성시켜 적외선 살균빛을 생성시키는 역할을 한다.
상기 UV LED 구동드라이버부(312)는 UV LED 칩을 구동시키는 역할을 한다.
이는 UV LED 칩에 발생되는 파장중 200nm~300nm을 제1 채널로 설정시키고, 301nm~400nm을 제 2채널로 설정시키며, 401nm~500nm을 제3 채널로 설정시키고, 501nm~600nm을 제4 채널로 설정시킨 후, 4채널 중 어느 하나를 선택시켜 구동시키도록 제어하고, 선형방식의 정전류원과 스위치 방식의 정전압원을 모두 하나의 칩에 집적화시켜 선택제어시키는 UV LED 드라이버 IC부가 포함되어 구성된다.
둘째, 본 발명에 따른 전자식음이온발생기(320)에 관해 설명한다.
상기 전자식음이온발생기(330)는 자외선LED 살균부 일측에 위치되어, 슬라이드형 수납부가 수납된 내부공간 상에 음이온을 발생시켜 오염된 실내공기를 전자식으로 탈취시키는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 전자탈취부(330)에 관해 설명한다.
상기 전자탈취부(330)는 플라즈마 방전에 의한 공기정화 및 전자이온 방출 전하 +,-전하 최소 50만개 방출하는 기능을 수행한다.
이는 전자탈취를 통해 악취를 제거하는 기능을 갖으며, 마이컴에 의해 자동으로 제어된다.
다음으로, 본 발명에 따른 적외선센서감지부(400)에 관해 설명한다.
상기 적외선센서감지부(400)는 테이블본체의 일측에 위치되어, 스마트 객체의 움직임을 적외선센서로 감지해서 마이크로프로세서부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 적외선을 이용해 스마트 객체의 움직임을 감지하여 신호처리가 가능한 전기량으로 변환하는 장치로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 무선전력송신부(500)에 관해 설명한다.
상기 무선전력송신부(500)는 테이블본체의 상단 표면상에 위치되어, 근접한 스마트 객체의 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 송신용 컨버터부(510), 송신용인버터부(520), 무선전력송신코일부(530)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 송신용 컨버터부(510)에 관해 설명한다.
상기 송신용 컨버터부(510)는 AC전원을 DC전원으로 변환시키는 역할을 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 브릿지 정류부(511), 고역률회로부(512), 돌입(inrush) 전류 제어회로부(513), 플라이백 PWM IC(514), 출력트랜스부(515)로 구성된다.
상기 브릿지 정류부(511)는 EMI 라인 필터부에서 출력되는 전압을 정류하여 직류화 한 후에 이어지는 다음 회로로 전압을 공급하는 역할을 한다.
상기 고역률회로부(512)는 브릿지 정류부의 출력단에 역률을 개선하여 플라이백 PWM IC에 안정적인 전원을 공급하는 역할을 한다.
상기 돌입(inrush) 전류 제어회로부(513)는 무선전력 전송이 가동되면, 공진이 일어나는 순간이나 DC링크 캐패시터에 전압이 초기에 충전되는 순간에 높은 돌입(inrush)전류가 컨버터 회로에 흐르게 되어 IC 파손이나 휴즈단이 끊어지는 것을 방지토록 하기 위해, 돌입 전류를 제어하는 역할을 한다.
상기 플라이백 PWM IC(514)는 브릿지 정류부의 출력전압을 고역률 회로부를 통해 입력받고, 출력트랜스부의 2차권선에 흐르는 전류와 송신용인버터부로 흐르는 전류 사이를 단속하는 스위칭부의 ON 기간을 PWM(펄스폭제어)제어하여, 출력트랜스부의 출력전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다.
상기 출력트랜스부(515)는 스위칭 소자 MOSEFT Q1의 스위칭 동작에 의해 2차권선에 전달된 입력전압을 일정크기의 전압으로 강압시켜 송신용인버터부로 출력시키는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 송신용인버터부(520)에 관해 설명한다.
상기 송신용인버터부(520)는 송신용 컨버터부로부터 DC전원을 인가받아 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 125kHz~13.56Mhz까지 변환시키는 역할을 한다.
이는 주파수 구동방식을 구현파 스위칭방식을 통해 가변저항으로 공진 주파수를 125kHz~13.56Mhz로 발진시키는 발진 인버터 IC가 구성된다.
셋째, 본 발명에 따른 무선전력송신코일부(530)에 관해 설명한다.
상기 무선전력송신코일부(530)는 테이블본체의 상단 표면 내부 공간상에 위치되어, 근접한 스마트 객체의 공진주파수의 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 역할을 한다.
이는 도 8에 도시한 바와 같이, 원형무선전력송신코일(531)과 사각형무선전력송신코일(532)로 구성된다.
[원형무선전력송신코일(531)]
상기 원형무선전력송신코일(531)은 원형PCB 기판상에 복수개의 원형 패드(PAD)로 이루어진 유도코일안테나를 형성시켜 1mm~200mm 거리에 있는 스마트 객체의 무선전력수신코일부로 유도코일안테나를 통해 생성된 무선전기를 송신시키는 역할을 한다.
이는 도 10에서 도시한 바와 같이, 원형PCB 기판(531a), 제1 송신코일안테나(531b), 제1 무선전송효율개선회로부(531c)로 구성된다.
상기 원형PCB 기판(531a)은 원형상으로 형성되고, 플렉시블 필름(Flexible Film)으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
상기 제1 송신코일안테나(531b)는 원형PCB 기판상에 복수개의 원형 패드(PAD)로 유도코일안테나가 형성되어, 제1 무선전송효율개선회로부의 제어신호에 따라 스마트 객체의 무선전력수신코일부쪽으로 무선전력전송시키는 역할을 한다.
상기 제1 무선전송효율개선회로부(531c)는 원형 PCB 기판의 테두리 일측에 형성되어, 원형 PCB 기판을 그라운드 접지시킨 상태에서, 캐패시터와 레지스터를 통해 유도정합시켜 제1 송신코일안테나의 무선전력전송효율을 개선시키는 역할을 한다.
[사각형무선전력송신코일(532)]
상기 사각형무선전력송신코일(532)은 사각형PCB 기판상에 복수개의 원형 패드(PAD)로 이루어진 유도코일안테나를 형성시켜 1mm~200mm 거리에 있는 스마트 객체의 무선전력수신코일부로 유도코일안테나를 통해 생성된 무선전기를 송신시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, 사각형PCB 기판(532a), 제2 송신코일안테나(532b), 제2 무선전송효율개선회로부(532c)로 구성된다.
상기 사각형PCB 기판(532a)은 사각형상으로 형성되고, 플렉시블 필름(Flexible Film)으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
상기 제2 송신코일안테나(532b)는 사각형PCB 기판상에 복수개의 사각 패드(PAD)로 유도코일안테나가 형성되어, 제2 무선전송효율개선회로부의 제어신호에 따라 스마트 객체의 무선전력수신코일부쪽으로 무선전력전송시키는 역할을 한다.
상기 제2 무선전송효율개선회로부(532c)는 사각형 PCB 기판의 테두리 일측에 형성되어, 사각형 PCB 기판을 그라운드 접지시킨 상태에서, 캐패시터와 레지스터를 통해 유도정합시켜 제2 송신코일안테나의 무선전력전송효율을 개선시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 회전 턴테이블(600)에 관해 설명한다.
상기 회전 턴테이블(600)은 무선전력송신부 하단에 위치되어, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부를 턴테이블구조로 회전시키는 역할을 한다.
이는 도 2에 도시한 바와 같이, 테이블받침대(610), 구동모터(620)로 구성된다.
상기 테이블받침대(610)는 구동모터의 회전력을 전달받아 무선전력송신부를 회전시키는 역할을 한다.
이는 PCB 기판구조로 형성된다.
즉, 스마트 객체는 그대로 둔 채, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부만을 1°~360°로 회전시킨다.
상기 구동모터(620)는 테이블받침대에 회전력을 전달시키는 역할을 한다.
이는 입력단자 일측이 마이크로프로세서부와 연결되어, 마이크로프로세서부의 제어신호에 따라 구동된다.
본 발명에 따른 회전 턴테이블이 구성됨으로서, 스마트 객체는 그대로 둔 채, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부만을 1°~360°로 회전시켜, 스마트 객체의 무선전력수신부 위치에 맞게 무선전력송신부의 위치를 맞출 수가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 마이크로프로세서부(700)에 관해 설명한다.
상기 마이크로프로세서부(700)는 살균탈취모듈, 적외선센서감지부, 무선전력송신부와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 충전 모드(710), 충전범위체크모드(720), 회전 턴테이블 구동모드(730), 안테나 정합 검출모드(740)로 구성된다.
상기 충전 모드(710)는 무선전력송신부가 스마트 객체의 무선전력수신부쪽으로 무선전력을 송신시켜 스마트 객체가 완전 충전이 될 때까지 충전시키는 역할을 한다.
상기 충전범위 체크모드(720)는 적외선센서감지부로 센싱된 스마트 객체의 움직임을 따라, 스마트 객체가 충전 범위에 있는지 여부를 체크하는 역할을 한다.
상기 회전 턴테이블 구동모드(730)는 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부가 무선전력수신부에 정위치되도록 회전 턴테이블을 자동회전시키도록 제어하는 역할을 한다.
상기 안테나 정합 검출모드(740)는 스마트 객체의 수신코일안테나 위치에 맞게 송신코일안테나의 위치를 X축, Y축으로 가변시켜 1:1 맞춤형으로 동일선상이 되도록 자동으로 설정 제어시키는 역할을 한다.
여기서, 1:1 맞춤형으로 동일선상이 되도록 한다는 것은 스마트 객체의 무선전력수신코일부와 무선전력송신코일부가 상하구조로 동일선상에 있다는 것을 말하며, 이로 인해 무선전력송신이득이 최대화되도록 설정시키는 것을 말한다.
상기 안테나 정합 검출모드는 스테핑모터제어부와 연결되어 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 무선충전용 서랍테이블장치는 스테핑모터제어부(800)가 더 포함되어 구성된다.
상기 스테핑모터제어부(800)는 마이크로프로세서부의 안테나 정합 검출모드 구동신호에 따라 구동되어, 무선전력송신코일부 하단방향에서 무선전력송신코일부를 X축, Y축으로 이동시키는 역할을 한다.
이는 무선전력송신코일부의 위치를 X축, Y축으로 이동시켜, 스마트 객체의 무선전력송신코일부 위치와 동일선상에 위치시켜 무선전력전송 이득이 최적된 안테나 매칭 임피던스 정합이 되도록 제어시킨다.
이처럼, 본 발명에 따른 안테나 정합 검출모드가 구성됨으로서, 무선충전용 턴테이블 장치의 송신코일안테나와 스마트 객체의 수신코일안테나 사이의 최적의 정합을 위한 송신코일안테나 전압정재파비 (SWR)의 값을 자동으로 측정하고, 그 측정한 측정값을 최적의 값인 최저 0 Level ~ 최고 3 Level까지 자동으로 조정하여 최적의 송신코일안테나와 수신코일안테나로 튜닝시킬 수가 있다.
또한, 상기 마이크로프로세서부(700)는 전계강도(Field Strength)측정모드(750)가 포함되어 구성된다.
상기 전계강도(Field Strength)측정모드(750)는 자동 셋팅되는 안테나 및 송신코일안테나와 수신코일안테나의 제어 구조에서 필요한 수신 지점의 전계 강도(Field Strength)를 측정하는 역할을 한다.
이는 송신코일안테나와 수신코일안테나 사이의 유도코일안테나, 비교발진기, 수신기, 저항 감쇠기로 구성된다.
상기 전계 강도(Field Strength)는 1㎶/m를 0㏈로 하여 ㏈ 값으로 나타낸다.
상기 전계강도 측정모드는 피측정 전계 Ex[㏈] 중에 실효 높이 He(1m ㏈)의 유도코일안테나를 최대 감도의 방향에 두고 수신하고, 수신기의 저항 감쇠기의 감쇠량을 A1(㏈)로 했을 때의 출력계 지시를 V0(㏈)로 한다.
그리고, 송신코일안테나와 수신코일안테나 사이의 유도코일안테나를 비교 발진기로 전환하여 전계의 주파수와 같게 해서 그 출력 Vs(㏈)을 수신기에 가한다.
이때, 저항 감쇠기를 조정했을 때의 감쇠량을 A2(㏈)로 할 때, 피측정 전계 Ex는 다음과 수학식 1과 같이 나타내어, 산출 적용시킨다.
또한, 본 발명에서는 무선측정 시스템에 전자기장 상태를 분석하기 위해서, 전계강도 측정을 위한 멤스 로직(MEMS Logic) 탑재, 디지털아날로그로직(DigitalAnalog Logic), A/D 컨버터, D/A 컨버터, 그리고, RF 송신수신 효율을 높이기 위한 정류형 안테나 (Rectenna, 整流形), 발진부, 검파, 비교기 증폭기가 포함되어 구성되며, 분석된 신호는 마이크로프로세서부에 전달하여 측정값을 인지(cognition)하고, 자동 셋팅 기능을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 적외선센서감지부를 통해 스마트 객체의 움직임을 적외선센서로 감지해서 마이크로프로세서부로 전달시킨다.
다음으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 마이크로프로세서부에서 회전 턴테이블을 구동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부를 턴테이블구조로 회전시키도록 제어한다.
이는 스마트 객체는 그대로 둔 채, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부만을 1°~360°로 회전시켜, 스마트 객체의 무선전력수신부 위치에 맞게 무선전력송신부의 위치를 맞추기 위함이다.
다음으로, 마이크로프로세서부에서 적외선센서감지부로부터 전달된 스마트 객체의 움직임에 따라 안테나 정합 검출모드를 구동시킨다.
다음으로, 안테나 정합 검출모드가 구동되어, 스마트 객체의 수신코일안테나 위치에 맞게 송신코일안테나의 위치를 X축, Y축으로 가변시켜 1:1 맞춤형으로 동일선상이 되도록 자동으로 설정 제어시킨다.
즉, 안테나 정합 검출모드의 제어신호에 따라, 도 14에 도시한 바와 같이, 스테핑모터제어부가 구동되어, 무선전력송신코일부의 위치를 X축, Y축으로 이동시켜, 스마트 객체의 무선전력수신코일부 위치와 동일선상에 위치시켜 무선전력전송 이득이 최적된 안테나 매칭 임피던스 정합이 되도록 제어시킨다.
이로 인해, 무선전력송신이득이 최대화되도록 설정시킬 수가 있다.
다음으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 무선전력송신부를 통해 근접한 스마트 객체의 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시킨다.
다음으로, 스마트 객체가 무선충전이 완료되어, 테이블본체로부터 멀어지면, 충전범위체크모드가 구동된다.
즉, 충전범위체크모드가 구동되어, 스마트 객체가 충전 범위에 있는지 여부를 체크한 후, 충전범위를 넘게되면, 무선전력송신부의 구동을 오프시킨다.
끝으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 스마트 객체의 무선충전이 완료되어, 슬라이드형 수납부에 스마트 객체가 감지되면, 살균탈취모듈을 통해 살균탈취시킨다.
1 : 무선충전용 턴테이블 장치 100 : 테이블본체
200 : 슬라이드형 수납부 300 : 살균탈취모듈
400 : 적외선센서감지부 500 : 무선전력송신부
600 : 마이크로프로세서부
200 : 슬라이드형 수납부 300 : 살균탈취모듈
400 : 적외선센서감지부 500 : 무선전력송신부
600 : 마이크로프로세서부
Claims (9)
- 트윈형 받침을 갖는 테이블구조로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 테이블본체(100)와,
테이블본체의 내부공간에서 스마트 객체를 수납시키고, 슬라이드 서랍구조로 오픈시키는 슬라이드형 수납부(200)와,
슬라이드형 수납부가 형성되는 테이블본체의 내부공간 일측에 위치되어, 자외선 LED 발광으로 살균시키고, 전자식 이온을 발생시켜 탈취시키는 살균탈취모듈(300)과,
테이블본체의 일측에 위치되어, 스마트 객체의 움직임을 적외선센서로 감지해서 마이크로프로세서부로 전달시키는 적외선센서감지부(400)와,
테이블본체의 상단 표면 내부 공간상에 위치되어, 근접한 스마트 객체의 공진주파수의 따라 전자기유도하면서 무선전력을 송신시켜 충전시키는 무선전력송신부(500)와,
무선전력송신부 하단에 위치되어, 스마트 객체의 무선전력수신부를 기준으로, 무선전력송신부, 마이크로프로세서부를 턴테이블구조로 회전시키는 회전 턴테이블(600)과,
살균탈취모듈, 적외선센서감지부, 무선전력송신부, 회전 턴테이블과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 무선전력송신부에 근접하는 무선전력수신코일부의 공진주파수 위치에 맞게 무선전력송신코일부의 공진주파수 위치를 가변시켜 1:1 맞춤형으로 자동으로 설정시키도록 제어하는 마이크로프로세서부(700)로 구성되되;,
상기 무선전력송신부(500)는
AC전원을 DC전원으로 변환시키는 송신용 컨버터부(510)와,
송신용 컨버터부로부터 DC전원을 인가받아 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 125kHz~13.56Mhz까지 변환시키는 송신용인버터부(520)와,
송신용인버터부로부터 변환된 공진주파수에 따라 전자기유도하면서 전자기파를 생성시켜 1mm~200mm 거리에 있는 스마트 객체의 무선전력수신코일부로 유도코일안테나를 통해 생성된 무선전기를 송신시키는 무선전력송신코일부(530)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치에 있어서,
상기 무선전력송신코일부(530)는
원형상으로 형성되고, 플렉시블 필름(Flexible Film)으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 원형PCB 기판(531a)과,
원형PCB 기판상에 복수개의 원형 패드(PAD)로 유도코일안테나가 형성되어, 제1 무선전송효율개선회로부의 제어신호에 따라 스마트 객체의 무선전력수신코일부쪽으로 무선전력전송시키는 제1 원형패드형 송신코일안테나(531b)와,
원형 PCB 기판의 테두리 일측에 형성되어, 원형 PCB 기판을 그라운드 접지시킨 상태에서, 캐패시터와 레지스터를 통해 유도정합시켜 제1 원형패드형 송신코일안테나의 무선전력전송효율을 개선시키는 제1 무선전송효율개선회로부(531c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치.
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- 제1항에 있어서, 상기 무선전력송신코일부(530)는
사각형상으로 형성되고, 플렉시블 필름(Flexible Film)으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 사각형PCB 기판(532a)과,
사각형PCB 기판상에 복수개의 원형 패드(PAD)로 유도코일안테나가 형성되어, 제2 무선전송효율개선회로부의 제어신호에 따라 스마트 객체의 무선전력수신코일부쪽으로 무선전력전송시키는 제2 원형패드형 송신코일안테나(532b)와,
사각형 PCB 기판의 테두리 일측에 형성되어, 사각형 PCB 기판을 그라운드 접지시킨 상태에서, 캐패시터와 레지스터를 통해 유도정합시켜 제2 원형패드형 송신코일안테나의 무선전력전송효율을 개선시키는 제2 무선전송효율개선회로부(532c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치. - 삭제
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| KR1020180016184A KR101896461B1 (ko) | 2018-02-09 | 2018-02-09 | 무선전력전송 안테나 자동 셋팅 모듈을 갖는 무선충전용 턴테이블 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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