KR102257048B1 - 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 이를 이용한 무선충전 시스템 - Google Patents

무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 이를 이용한 무선충전 시스템 Download PDF

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KR102257048B1 KR1020180097120A KR20180097120A KR102257048B1 KR 102257048 B1 KR102257048 B1 KR 102257048B1 KR 1020180097120 A KR1020180097120 A KR 1020180097120A KR 20180097120 A KR20180097120 A KR 20180097120A KR 102257048 B1 KR102257048 B1 KR 102257048B1
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Abstract

본 발명은 송신안테나와 수신안테나의 간의 최적 거리를 나타내는 장치 및 이를 이용한 무선충전시스템에 관한 것으로서, 그 송신안테나와 수신안테나의 간의 최적 거리를 나타내는 장치는, 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치 및 그 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나를 통해 수신하여 정전압부를 통해 정전압으로 출력하는 무선전력 수신장치를 포함하는 무선충전 시스템에서 최적의 에너지 효율을 나타내는 송신안테나와 수신안테나의 간의 최적 거리를 나타내는 장치에 있어서, 그 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 무선전력 송신장치의 송신안테나와 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부; 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시하는 표시부; 및 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 제1비교부의 출력신호를 이용하여 송신안테나와 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 표시부에 표시하는 제어부를 포함한다.

Description

무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 이를 이용한 무선충전 시스템{An apparatus for determining an optimum distance between a transmitting antenna and a receiving antenna in wireless charging system and a wireless charging system using the same}
본 발명은 무선충전 시스템에 관한 것으로, 특히 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나가 최적거리에 설치되어 있는지를 나타내는, 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 이를 이용한 무선충전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 도어락의 경우 전원공급을 위해 일반 직류형 건전지를 사용하고 있다. 하지만, 디지털 도어락에 생체인식기술을 적용하여 생체정보 입력장치를 부가하거나, 무선통신장치, 화상입력 및 송출장치 등 외부기기들이 부가될 경우 전력 소모량이 많아 직류형 건전지로는 전원공급이 부족할 수 있다. 이를 해결하기 위해 무선 전력전송 기술을 적용하여 전원을 공급하는 것이 필요하고, 2차전지를 사용하여 충전하여 비상시에 충전된 전원을 사용하게 된다.
무선전력 송신장치는 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 무선으로 전력을 송신한다. 그리고 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신 안테나를 통해 수신하여 디지털 도어락 장치 또는 전원공급이 필요한 기기에 전원을 공급한다.
이 때 무선으로 전력을 공급하고 충전하는 무선충전 시스템의 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간의 거리에 따라 무선전력 공급 및 충전 효율이 달라질 수 있다. 무선전력 송신장치를 통해 전송되는 전력을 무선전력 수신장치를 통해 수신할 때 최적의 효율을 나타내는 거리에 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치가 설치되는 것이 필요하다. 즉, 무선전력의 최대 공급 및 충전 효율을 나타내는 무선전력 송신장치의 송신 안테나와 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 최적 거리 여부가 표시되면, 무선충전 시스템을 설치할 때 매우 편리할 것이다.
0001)등록특허공보 제10-1437975호(2014. 8. 29. 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 필요성과 편의성을 충족시키기 위한 것으로, 무선충전시스템에서 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치를 설치할 때, 무선전력이 크게 공급되고 충전 효율을 높이기 위한, 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 무선충전시스템에서 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치를 설치할 때, 무선전력이 크게 공급되고 충전 효율을 높이기 위한, 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치를 이용한 무선충전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치는, 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치; 및 상기 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나를 통해 수신하여 정전압부를 통해 정전압으로 출력하는 무선전력 수신장치를 포함하는 무선충전 시스템에서 최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간의 최적 거리를 나타내는 장치에 있어서, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부; 상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시하는 표시부; 및 상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의한 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치는, 상기 제1기준전압의 범위를 벗어나는 전압으로 설정되는 제2기준전압과, 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제2비교부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제2비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 표시부에 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2비교부는 상기 제1기준전압의 범위 보다 낮은 전압으로 설정되는 하한기준전압과, 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 하한비교부; 및 상기 제1기준전압의 범위 보다 높은 전압 설정되는 상한기준전압과, 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 상한비교부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 하한비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 하한비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하고, 상기 상한비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 상한비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 무선충전시스템은, 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치; 상기 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나를 통해 수신하여 정전압부를 통해 정전압으로 출력하는 무선전력 수신장치; 최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간의 거리를 최적거리라 할 때, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부; 상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시되는 표시부; 및 상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함한다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 무선전력송신장치에서 무선으로 전송되는 전력신호를 수신하는 수신안테나; 상기 무선전력송신장치에서 무선으로 전송되는 전력신호를 효율적으로 수신하기 위해 상기 수신안테나를 매칭하는, 수신 안테나 매칭부; 상기 수신안테나 매칭부의 출력신호를 전파정류하는 전파정류부; 상기 전파정류된 신호를 정전압으로 출력하는 정전압부; 상기 정전압된 신호를 이용하여 에너지를 충전하는 충전부; 상기 충전부의 과충전 및 과방전을 방지하는 충전보호부; 및 상기 충전된 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다.
본 발명에 의한 무선충전시스템은, 상기 무선전력송신장치는 문틀에 설치되고, 상기 무선전력수신장치는 상기 문틀과 짝을 이루는 문에 설치되고, 문이 닫혀 있을 때는 상기 정전압의 출력신호를 전원으로 사용하고, 문이 열려있을 때나 정전시에는 상기 전원공급부로부터 전원을 받아들이는 도어락장치를 더 포함한다.
상기 무선전력 송신장치는 외부 전원을 직류로 변환하는 AC/DC 변환기;
상기 AC/DC 변환기의 출력으로부터 제1 정전압을 생성하는 제1 정전압 회로부; 상기 AC/DC 변환기의 출력으로부터 제2 정전압을 생성하는 제2 정전압 회로부; 상기 제2 정전압을 전원으로 하여 무선전력 송신 주파수 신호를 생성하는 발진부; 상기 제1 정전압을 전원으로 하여 상기 발진부에서 생성된 송신 주파수 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 신호를 무선으로 효율적으로 전송하기 위해 송신안테나와 매칭하는 송신 안테나 매칭부; 및 상기 매칭된 신호를 무선신호로 출력하는 송신안테나를 포함한다.
본 발명에 의한 무선충전 수신장치는 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신하는 수신안테나; 상기 송신안테나로부터 전송되는 전력신호를 효율적으로 수신하기 위해 상기 수신안테나를 매칭하는, 수신 안테나 매칭부; 상기 수신안테나 매칭부의 출력신호를 전파정류하는 전파정류부; 상기 전파정류된 신호를 정전압으로 출력하는 정전압부; 상기 정전압된 신호를 이용하여 에너지를 충전하는 충전부; 상기 충전부의 과충전 및 과방전을 방지하는 충전보호부; 상기 충전된 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부; 최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간 거리를 최적거리라 할 때, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부; 상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시하는 표시부; 및 상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함한다.
상기 무선충전 수신장치는 문이 닫혀 있을 때는 상기 정전압의 출력신호를 전원으로 사용하고, 문이 열려있을 때나 정전시에는 상기 전원공급부로부터 전원을 받아들이는 도어락장치를 더 포함하고, 상기 무선전력송신장치는 문틀에 설치되고, 상기 무선전력수신장치는 상기 문틀과 짝을 이루는 문에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 방법에 의하면, 무선충전시스템에서 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치를 설치할 때, 무선전력 수신장치의 정전압부의 입력신호를 송신안테나와 수신안테나 간의 최적 거리에 상응하는 기준전압과 비교함으로써 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간의 거리가 최적 거리인지를 알 수 있게 하고, 이를 통해 사용자는 충전 효율이 높고 수신되는 전력의 세기가 큰 위치에 무선충전 송신장치와 수신장치를 쉽고 편리하게 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치가 적용되는 무선전력 송신장치의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치가 적용되는 무선전력 수신장치의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치 및 이를 포함하는 무선충전 시스템의 일실시예에 대한 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 4는 제2비교부(320)의 보다 구체적인 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 충전시스템의 전원에 의해 동작될 수 있는 도어락 장치의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치가 적용되는 무선전력 송신장치(100)의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 무선전력 송신장치(100)는 AC/DC 변환기(110), 제1 정전압부(120), 제2 정전압부(130), 발진부(140), 증폭부(150), 송신 안테나 매칭부(160) 및 송신안테나(170)를 포함하여 이루어진다.
AC/DC 변환기(110)는 외부 전원을 직류로 변환하며, 무선전력 수신장치와 근거리에 설치될 수 있다.
제1 정전압부(120)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제1 정전압을 생성한다. 예를 들어 제1 정전압부(120)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제1 정전압으로서 12V를 생성할 수 있다. 상기 제1정전압(12V)은 증폭부(150)에서 증폭된다.
제2 정전압부(130)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제2 정전압을 생성한다. 예를 들어 제2 정전압부(130)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제2 정전압으로서 5V를 생성할 수 있다.
발진부(140)는 제2 정전압부(130)의 상기 제2 정전압을 전원으로 하여 무선전력 송신주파수 신호를 생성한다. 예를 들어, 발진부(140)는 제2정전압부(130) 에서 출력되는 5V을 발진하여 무선전력 송신 주파수를 생성할 수 있다.
증폭부(150)는 제1 정전압부(120)의 제1 정전압을 전원으로 하여 발진부(140)에서 생성된 송신 주파수 신호를 증폭한다.
송신 안테나 매칭부(160)는 증폭부(150)에서 증폭된 신호를 무선으로 효율적으로 전송하기 위해 송신안테나(170)와 매칭한다.
송신안테나(170)는 송신 안테나 매칭부(160)에서 매칭된 신호를 무선전력신호로 출력한다. 송신안테나(170)는 수신 안테나 방향으로 지향성을 갖는 안테나를 사용할 수도 있고, 필요에 따라 반대 방향으로 차폐물을 설치할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치가 적용되는 무선전력 수신장치(200)의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 무선전력 수신장치(200)는 수신안테나(210), 수신 안테나 매칭부(220), 전파정류부(230), 정전압부(240)를 포함하고, 충전보호부(250), 충전부(260) 및 전원공급부(270)를 더 포함할 수 있다.
수신안테나(210)는 무선전력송신장치(100)에서 무선으로 전송되는 전력신호를 수신한다. 수신 안테나 매칭부(220)는 무선전력송신장치(100)에서 무선으로 전송되는 전력신호를 효율적으로 수신하기 위해 수신안테나(210)를 매칭한다. 전파정류부(230)는 수신안테나 매칭부(220)의 출력신호, 예를 들어 사인파 형태의 신호를 전파 정류한다.
정전압부(240)는 전파정류부(230)에서 전파 정류된 신호를 정전압으로 안정화하여 출력한다. 충전부(260)는 정전압부(240)에서 정전압으로 안정된 신호를 이용하여 에너지를 충전하며, 2차전지로 사용될 수 있다. 충전보호부(250)는 충전부(260)의 과충전 및 과방전을 방지한다. 전원공급부(270)는 충전부(260)에 충전된 에너지를 이용하여 시스템 각부로 전원을 공급하고, 필요에 따라 외부기기로 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치(300) 및 이를 포함하는 무선충전 시스템의 일실시예에 대한 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치(300)의 일실시예는 제1비교부(310), 제어부(330) 및 표시부(340)를 포함하고, 제2비교부(320)를 더 포함할 수 있다.
제1비교부(310)는 무선충전 시스템에서 높은 전력 효율을 나타내는 무선전력 송신장치의 송신안테나(170)와 무선전력 수신장치의 수신안테나(210) 간의 최적 거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나(170)와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나(210) 간의 거리에 따라 달라지는 무선전력 수신장치의 정전압부(240)의 입력신호를 비교한다. 예를 들어, 제1기준전압은 +3V 로 설정될 수 있다.
표시부(340)는 제어부(330)의 제어에 의해 송신안테나(170)와 수신안테나(210) 간의 거리가 전력효율이 높은 거리만큼 떨어져 있는지를 빛이나 색깔 또는 소리로 출력할 수 있다. 예를 들어 송신안테나(170)와 수신안테나(210) 간의 거리가 전력효율이 높은 적정 거리만큼 떨어져 설치되어 있으면 표시부(340)는 녹색의 LED를 점등하고, 송신안테나(170)와 수신안테나(210) 간의 거리가 적정 거리를 벗어나면 표시부(340)는 적색의 LED를 점등하게 할 수 있다. 다른 예로, 송신안테나(170)와 수신안테나(210) 간의 거리가 적정 거리를 벗어나되, 점점 적정거리에 가까이 올수록 표시부(340)는 적색의 LED가 점멸되게 하며, 그 점멸 시간간격이 줄어들게 할 수도 있다. 또 다른 예로 소리로서, 적정거리를 알릴 수도 있다. 적정거리에 설치되면, 경쾌한 소리가 나게 하고, 적정거리를 벗어날수록 경고음이 나게 하거나 소리의 세기를 증가시킬 수도 있다.
제어부(330)는 제1비교부(310)의 출력신호가 활성화되면 제1비교부(310)의 출력신호를 이용하여 송신안테나(170)와 수신안테나(210)가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 표시부(340)에 표시한다. 예를 들어, 제1기준전압이 +3V로 설정되어 있을 경우 정전압부(240)의 입력전압이 +3V 에 도달할 경우 최적거리를 표시하고 안정된 전원이 공급되고 있다는 표시를 할 수 있다.
제2비교부(320)는 상기 제1기준전압의 범위를 벗어나는 전압으로 설정되는 제2기준전압과, 정전압부(240)의 입력신호를 비교한다. 이 때 제어부(330)은 제2비교부(320)의 출력신호가 활성화되면 제2비교부(320)의 출력신호를 이용하여 송신안테나(170)와 수신안테나(210)가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 표시부(340)에 표시한다. 도 4는 제2비교부(320)의 보다 구체적인 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 제2비교부(320)는 상한비교부(322)와 하한비교부(324)를 포함할 수 있다.
상한비교부(322)는 상기 제1기준전압의 범위 보다 높은 전압으로 설정되는 상한기준전압과, 전파정류부(230)에서 전파정류되어 정전압부(240)로 입력되는 신호를 비교한다. 하한비교부(324)는 상기 제1기준전압의 범위 보다 낮은 전압으로 설정되는 하한기준전압과, 전파정류부(230)에서 전파정류되어 정전압부(240)로 입력되는 신호를 비교한다. 예를 들어 기준전압이 3V이고 기준전압의 범위가 2.9V~3.1V라고 하면, 상한비교부(322)는 상한기준전압을 3.1V 이상의 값으로 설정하고, 하한기준전압을 2.9V 이하로 설정할 수 있다. 이 때 상한비교부(322)의 경우 정전압부(240)의 입력전압이 3.1V 이상일 경우 제어부(330)는 동작을 하지만 제어부(330)의 손상 우려와 최적 거리 및 효율이 높지 않음을 표시부(340)에 표시한다. 또한 하한비교부(324)의 경우 정전압부(240)의 입력전압이 2.9V 이하일 경우 송신 안테나와 수신안테나 간의 거리가 최적거리가 아니라는 것과 불안정한 전원공급으로 효율이 높지 않음을 표시부(340)에 표시한다.
즉, 제어부(330)는 상한비교부(322)의 출력신호가 활성화되면 상한비교부(322)의 출력신호를 이용하여 송신안테나(170)와 수신안테나(210)가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 표시부(340)에 표시하고, 하한비교부(324)의 출력신호가 활성화되면 하한비교부(324)의 출력신호를 이용하여 송신안테나(170)와 수신안테나(210)가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 표시부(340)에 표시한다.
본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치(300)를 이용한 무선충전시스템은 무선전력 송신장치(100), 무선전력 수신장치(200) 및 제1비교부(310), 제어부(330) 및 표시부(340)를 포함하여 이루어지고, 제2비교부(320)를 더 포함할 수 있다.
무선전력 송신장치(100)는 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나(170)를 통해 무선전력 수신장치(200)로 송신한다.
무선전력 수신장치(200)는 무선전력 송신장치(100)로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나(210)를 통해 수신하여 정전압부(240)를 통해 정전압으로 출력한다. 제1비교부(310), 제2비교부(320), 제어부(330) 및 표시부(340)는 상술한 본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치(300)의 구성요소와 동일하므로 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 무선충전시스템의 송신안테나와 수신안테나 간 최적거리 표시 장치(300)를 이용한 무선충전시스템은 도어락장치(350)를 더 포함할 수 있다.
도어락장치(350)에 전원을 공급하기 위해, 무선전력송신장치(100)는 도어락장치가 설치된 문의 문틀에 설치되고, 무선전력수신장치(200)는 상기 문틀과 짝을 이루는 문에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 도어락장치(350)는 상기 문이 닫혀 있을 때는 정전압부(240)의 출력 신호를 도어락장치(350)의 전원으로 사용하고, 문이 열려있을 때나 정전시에는 전원공급부(270)로부터 전원을 받아들인다.
도 5는 도어락장치(350)의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것으로서, 도어락장치(350)는 도어락 제어부(510), 잠금장치부(520), 잠금장치 제어부(530), 메모리(540) 및 키패드(550)를 포함하고, 필요에 따라 생체정보 입력부(560), 무선 통신부(570) 및 화상입력 및 송출부(580)를 더 구비할 수 있다.
도어락 제어부(510)는 키패드(550) 또는 생체정보 입력장치(560)로부터 비밀번호 또는 생체 정보가 입력되면, 메모리(540)에 저장된 정보와 일치 여부를 비교하여 잠금장치부(530)의 해제여부를 제어한다. 잠금장치부(520)는 도어를 개폐가능하도록 잠금 또는 열림 기능을 한다. 잠금장치 제어부(530)는 잠금장치부(520)를 제어한다. 메모리(440)는 사용자의 생체정보 또는 비밀번호를 저장한다. 키패드(550)는 사용자로부터 비밀번호를 입력 받는다. 생체정보 입력부(560)는 사용자로부터 생체정보를 입력 받는다. 무선 통신부(570)는 외부와의 통신 기능을 수행한다. 화상 입력 및 송출부(580)는 화상 입력 및 출력 기능을 가진다.
그리고 본 발명에 따른 무선충전시스템의 전원공급부(270)는 2차전지에 해당하는 충전부(260)에 충전된 전원을 외부기기(360, 370, 380)로 공급할 수도 있다.
본 발명에 따른 무선충전시스템이 도어락장치(350)에 전원을 공급할 때, 도어락장치(350)의 동작을 설명하기로 한다.
먼저, 무선전력송신장치(100)의 AC/DC 변환기(110)가 AC 110 볼트(Volt) 또는 220 볼트 등의 외부 전원을 입력 받아 직류로 변환하여 출력한다. 그리고 나서, 제1 정전압부(120)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제1 정전압을 생성하고, 제2 정전압부(130)는 AC/DC 변환기(110)의 출력으로부터 제2 정전압을 생성하여 출력한다. 여기서, 제2 정전압은 무선전력 송신 주파수를 생성하는 발진부(140)의 공급전압으로 사용하고, 제1 정전압은 제2 정전압보다 높은 전압을 사용한다. 제1 정전압은 무선전력 송신 주파수를 증폭하는 증폭회로인 증폭부(150)의 구동전압으로 사용된다. 예를 들면, 제2 정전압은 5 V를 사용하고, 제1 정전압은 12V~30V 사이에서 증폭부(150)에 적합하도록 전압을 선택하여 사용할 수 있다.
이 후, 제2 정전압부(130)의 제2 정전압에 의해 발진부(140)에서 만들어진 무선전력 송신 주파수는 증폭부(150)에서 증폭되어 송신 안테나 매칭부(160)를 거쳐 송신안테나(170)를 통해 공중으로 방사된다. 이 때, 지향성 안테나 또는 안테나 후면에 차폐물을 설치하여 수신측 안테나 방향으로 되도록 많은 신호가 수신되도록 한다.
송신 안테나(170)는 수신 안테나(210)의 방향으로 지향성을 갖는 것이 바람직하고, 필요에 따라 안테나 후면에 차폐물을 설치할 수도 있다.
그러면, 수신 안테나(210)가 무선전력송신장치(100)에서 무선으로 전송되는 전력 신호를 수신한다. 공중 방사되어 수신된 무선전력전송신호는 수신 안테나(210) 및 수신안테나 매칭부(220)를 통해 사인파 형식으로 출력되고, 브리지 다이오드 형식의 전파정류부(230)를 거쳐 콘덴서(280)에 의해 전압이 안정화 된다.
그리고 나서, 정전압부(240)는 전파정류부(230)에서 출력되는 신호를 안정화하여 전원공급부(270) 및 충전보호부(250)로 공급한다.
이 후, 충전보호부(250)는 정전압부(240)의 안정된 전원으로 충전부(260)에 해당하는 2차전지를 충전하며, 과전압 및 과방전 방지기능을 가지고 있어 2차 전지(260)를 안정적으로 충전할 수 있다. 또한, 전원공급부(270)는 정전압부(240)의 전원을 시스템 각부로 공급하되, 정전시에는 2차전지(260)의 전원을 시스템 각부로 공급한다. 이러한 과정에 의해 안정적인 전원 공급이 이루어진다.
이러한 상태에서 사용자는 외출에서 돌아와 출입문을 열기 위하여 자신이 미리 등록해 놓은 방식에 따라 키패드(450)를 조작하여 비밀번호를 입력할 수도 있고, 생체정보 입력장치(560)에 해당 생체를 근접시켜 생체정보를 입력할 수도 있다. 여기서, 생체 정보는 지문, 홍채, 안면인식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 지문의 경우 손가락을 접촉시키고, 안면이나 홍채인 경우, 얼굴이나 눈동자를 생체정보 입력장치(560)에 근접시킨다.
다음, 도어락 제어부(510)는 키패드(550) 또는 생체정보 입력장치(560)로부터 비밀번호 또는 생체정보가 입력되면, 메모리(540)에 저장된 정보와 일치 여부를 비교하여 잠금장치부(520)의 해제여부를 제어한다. 즉, 비교 결과 일치하는 경우에는 잠금장치부(520)를 해제하여 출입문의 오픈이 가능하도록 하고, 일치하지 않는 경우에는 잠금장치부(520)를 해제하지 않도록 한다.
이 후, 잠금장치 제어부(530)는 도어락 제어부(510)의 제어에 따라 잠금장치부(520)를 해제하도록 제어하고, 잠금장치부(520)가 도어를 개폐가능하도록 잠금을 해제한다.
이외에도 본 발명의 실시예에서는 2차전지(260)를 사용하므로 배터리 방전 우려가 없으므로 전력을 소모하는 다양한 기능을 디지털 도어락 시스템에 적용 가능하다. 또한 필요에 따라 외부와의 통신 기능을 수행하기 위한 무선 통신부(470)를 구비하고, 도어락 제어부(410)의 제어에 따라 외부와의 통신기능을 수행할 수 있다. 그리고, 화상 입력 및 출력 기능을 가진 화상 입력 및 송출부(480)를 더 포함하여 출입문 외부 사람을 촬영하여 안면인식에 이용하거나, 내실자에게 제공할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 무선전력전송 기술을 디지털 도어락 시스템에 적용하여 기술의 발전에 따른 생체인증 기술을 적용하여 사용자의 편리성을 크게 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 디지털 도어락 시스템에 2차전지를 사용하고, 이를 무선전력으로 충전하여 사용하므로 배터리 교체가 필요 없고 배터리 방전시 동작이 불가한 문제가 없다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 무선전력송신장치 110 : AC/DC 변환기
120 : 제1 정전압부 130 : 제2 정전압부
140 : 발진부 150 : 증폭부
160 : 송신 안테나 매칭부 170 : 송신안테나
180 : 상용전원 플러그 200 : 무선전력수신장치
210 : 수신 안테나 220 : 수신안테나 매칭부
230 : 전파 정류부 240 : 정전압부
250 : 충전보호부 260 : 충전부
270 : 전원공급부 280 : 콘덴서
300 : 최적거리 표시 장치 310 : 제1비교부
320 : 제2비교부 330 : 제어부
350 : 도어락장치 360 : 외부기기 1
370 : 외부기기 2 380 : 외부기기 3
322 : 상한비교부 324 : 하한비교부
400 : 제2비교부 510 : 도어락 제어부
520 : 잠금장치부 530 : 잠금장치 제어부
540 : 메모리 550 : 키패드
560 : 생체정보 입력장치 570 : 무선통신부
580 : 화상입력 및 송출부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치;
    상기 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나를 통해 수신하여 정전압부를 통해 정전압으로 출력하는 무선전력 수신장치;
    최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간의 거리를 최적거리라 할 때, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부;
    상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시되는 표시부;
    상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부; 및
    문이 닫혀 있을 때는 상기 정전압의 출력신호를 전원으로 사용하고, 문이 열려있을 때나 정전시에는 상기 무선전력수신장치의 정전압 신호에 의해 충전된 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부로부터 전원을 받아들이는 도어락장치를 포함하고,
    상기 무선전력송신장치는 문틀에 설치되고, 상기 무선전력수신장치는 상기 문틀과 짝을 이루는 문에 설치되는 것을 특징으로 하는, 무선충전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1기준전압의 범위를 벗어나는 전압으로 설정되는 제2기준전압과, 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제2비교부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제2비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 낮은 거리에 설치된 것으로 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는, 무선충전 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 무선전력 수신장치는
    상기 무선전력송신장치에서 무선으로 전송되는 전력신호를 수신하는 수신안테나;
    상기 무선전력송신장치에서 무선으로 전송되는 전력신호 수신 효율을 높이기 위해 상기 수신안테나를 매칭하는, 수신 안테나 매칭부;
    상기 수신안테나 매칭부의 출력신호를 전파정류하는 전파정류부;
    상기 전파정류된 신호를 정전압으로 출력하는 정전압부;
    상기 정전압된 신호를 이용하여 에너지를 충전하는 충전부;
    상기 충전부의 과충전 및 과방전을 방지하는 충전보호부; 및
    상기 충전된 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는, 무선충전 시스템.
  7. 삭제
  8. 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치;
    상기 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신안테나를 통해 수신하여 정전압부를 통해 정전압으로 출력하는 무선전력 수신장치;
    최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간의 거리를 최적거리라 할 때, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 상기 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부;
    상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시되는 표시부; 및
    상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함하고,
    상기 무선전력 송신장치는
    외부 전원을 직류로 변환하는 AC/DC 변환기, 상기 AC/DC 변환기의 출력으로부터 제1 정전압을 생성하는 제1 정전압 회로부, 상기 AC/DC 변환기의 출력으로부터 제2 정전압을 생성하는 제2 정전압 회로부, 상기 제2 정전압을 전원으로 하여 무선전력 송신 주파수 신호를 생성하는 발진부, 상기 제1 정전압을 전원으로 하여 상기 발진부에서 생성된 송신 주파수 신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭된 신호를 무선으로 효율적으로 전송하기 위해 송신안테나와 매칭하는 송신 안테나 매칭부 및 상기 매칭된 신호를 무선신호로 출력하는 송신안테나를 포함하는, 무선충전 시스템.
  9. 상용전원을 변환하여 무선전력 송신 주파수를 갖는 전력신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 송신하는 무선전력 송신장치로부터 출력되는 전력신호를 수신하는 수신안테나;
    상기 송신안테나로부터 전송되는 전력신호 수신 효율을 높이기 위해 상기 수신안테나를 매칭하는, 수신 안테나 매칭부;
    상기 수신안테나 매칭부의 출력신호를 전파정류하는 전파정류부;
    상기 전파정류된 신호를 정전압으로 출력하는 정전압부;
    상기 정전압된 신호를 이용하여 에너지를 충전하는 충전부;
    상기 충전부의 과충전 및 과방전을 방지하는 충전보호부;
    상기 충전된 에너지를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부;
    최적의 에너지 효율을 나타내는 상기 송신안테나와 수신안테나의 간 거리를 최적거리라 할 때, 상기 최적거리에 상응하는 제1기준전압과, 상기 무선전력 송신장치의 송신안테나와 무선전력 수신장치의 수신안테나 간의 거리에 따라 달라지는 상기 정전압부의 입력신호를 비교하는 제1비교부;
    상기 송신안테나와 수신안테나가 전력 효율이 높은 거리 만큼 떨어져 설치되어 있는지 여부가 식별되도록 표시하는 표시부;
    상기 제1비교부의 출력신호가 활성화되면 상기 제1비교부의 출력신호를 이용하여 상기 송신안테나와 상기 수신안테나가 전력효율이 높은 거리에 설치된 것으로 상기 표시부에 표시하는 제어부; 및
    문이 닫혀 있을 때는 상기 정전압의 출력신호를 전원으로 사용하고, 문이 열려있을 때나 정전시에는 상기 전원공급부로부터 전원을 받아들이는 도어락장치를 포함하고,
    상기 무선전력송신장치는 문틀에 설치되고, 상기 수신안테나, 상기 수신안테나 매칭부, 상기 전파정류부, 상기 정전압부, 상기 충전부, 상기 충전보호부 및 상기 전원공급부는 상기 문틀과 짝을 이루는 문에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 무선충전 수신장치.
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