KR102276397B1 - 수중 음향 태그 및 그의 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 음향 태그 및 그의 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 수중에서 음향 신호를 이용하여 통신하기 위한 음향 센서 및 외부의 송전 회로와 교류 유도 자기 결합에 의해 상기 송전 회로와 트랜스를 형성하여 배터리에 무접점 충전 기능을 수행하는 수전회로부를 포함하는 수중 음향 태그; 및 상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 음향 채널을 형성하여 정보를 전송하는 음향센서부와, 상기 수전회로부와 트랜스를 형성하며 무접점 방식을 통해 상기 수전 회로부로 전력을 송전하는 송전 회로를 포함하는 제어장치를 포함하는 시스템일 수 있다.

Description

수중 음향 태그 및 그의 제어 시스템 및 제어 방법{Underwater acoustic tag, its control system and method}

본 발명은 수중 음향 태그와 무선으로 충전, 정보 전송 또는 전원 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 수중 음향 태그의 제어 기술에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

국제적인 해양 분할 시대를 맞이하면서 연근해 어장의 축소현상은 더욱 심화되고 있는 가운데 연안 어장 생산성조차 크게 저하되고 있음에 따라 이를 극복할 수 있는 수산자원조성의 중요성이 대두되고 있다. 특히 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 수산자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 매우 용이한 지정학적 특징을 가지고 있어 기술의 발전과 더불어서 수산자원에 대한 관심은 나날이 증가 하고 있으며, 수산자원의 활용은 우리 국민의 삶의 질을 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 바다로부터 채취 또는 채집되는 수산자원이 가지는 영양성분의 중요성은 날이 갈수록 강조되고 있어 풍요로운 삶을 추구하는데 있어서의 다양한 수산자원의 중요성은 더 이상 강조하지 않아도 될 정도로 시간이 지날수록 커지고 있는 상황이다.

최근에는 이상기온으로 인한 자연환경의 변화까지 더해져서 우리생활에서 없어서는 안 될 수산자원의 고갈 현상이 빠르게 진행되고 있다. 수산자원의 증감은 수산업의 존립조건인 생산기반의 구축과 직결되며, 수산물의 생산기반은 수산자원확보와 직접적인 상관관계를 갖는다. 연근해 어장의 생산성 향상을 위해서는 생태계를 유지하는 범위 내에서 인공어초 시설, 인위적인 해조장 조성 등을 통한 고가 전략어종의 자원증가 유도와 고생산성 생태환경 조성을 위한 수산자원 관리가 필수적이라 할 수 있다.

바다에서 서식하고 있는 어류는 해역의 물리적, 화학적, 생물학적 특성에 따라 그 분포 및 밀도가 수시로 변화하므로 이들 환경인자들의 분포도를 정확히 파악하는 것이 어장 탐색의 관건이라 할 수 있는 것이다.

하지만 종래에는 어장 탐색 정보가 지금까지의 어획 자료를 분석하여 그 생물이 어획되었던 어장의 환경 조건을 획득하여, 이로부터 그 생물이 분포할 가능성이 있는 해역을 예측하는 수준에 그치고 있으며, 그리고, 어군 탐지 기술 또한 작업자의 경험치에 의존하거나, 어선이 이동하면서 음향탐지기를 이용하여 어군이 밀집된 해역을 찾아 다녀야하므로 광역의 해역을 대상으로 하는 작업에서는 어군을 탐지하는데 소요시간이 오래 걸리는 되는 문제점이 있다.

최근, 수중 수신기에서 빔포밍을 하여 수중위치를 파악하는 시스템이 제안되고 있지만, 이러한 시스템은 수중발신기에 과도한 신호처리를 하고 있어 수중발신기의 전기적인 생존시간이 단축되는 문제점이 있다.

종래의 수중 음향 시스템은 수중 발신기의 내부 파라미터를 변경하거나, 수중 발신기 내의 배터리 충전을 위해 작업자가 직접 USB 케이블 등을 이용한 전기적 연결을 통해 전원을 충전하였다. 이러한 수중 발신기에 대한 접촉 방식의 충전 및 정보 전송 기능은 배터리 충전시 충전 효율이 높고, 정보 전송시 통신속도가 빠르다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 접촉 방식의 충전 및 정보 전송 기능은 전기적 연결을 위해 수중 발신기의 케이스를 열어 콘넥트를 연결하여 충전이나 정보 전송을 수행한 후 작업이 완료된 이후에 콘넥트를 제거하고 케이스를 닫아 수밀을 유지하도록 해야 한다. 따라서, 수중 발신기의 충전이나 정보 전송의 횟수가 증가할 수록 수중 발신기의 케이스의 개폐 횟수도 증가되어, 결국 수중 발신기와 케이스 간의 수밀 상태가 서서히 파괴되고, 그로 인해 수중 발신기 자체의 고장이 발생하거나 사용수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 작업자가 수중 발신기의 충전이나 정보 전송을 수행할 때마다 매번 케이스의 개폐 동작을 수행하고, 콘넥트의 연결과 제거 동작을 반복해야 하는 등의 번거로움이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 수중 음향 태그의 수밀 케이스를 열지않고 무선으로 충전이나 정보 전송이 가능도록 하여 사용자의 편리성을 향상시키도록 하는 것에 목적이 있다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그는, 송신 신호를 음향 신호로 변환하고, 수신되는 음향 신호를 전기적인 수신 신호로 변환하는 음향센서; 상기 음향 센서에서 수신되는 수신 신호를 기 설정된 레벨을 기준으로 펄스를 신호를 검출하고, 상태 정보에 대한 디지털 정보를 펄스 신호로 변환하여 송신 신호로 상기 음향 센서부에 전송하는 신호 처리부; 상기 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 디지털 정보로 변환하고, 상기 디지털 정보에 기반하여 동작 파라미터를 제어하며, 자체 상태 정보에 대한 디지털 정보를 생성하여 상기 신호 처리부로 전송하는 제어부; 및 외부의 송전 회로와 기설정된 공극이 형성되고, 교류 유도 자기 결합에 의해 상기 송전 회로와 트랜스를 형성하여 배터리에 무접점 충전 기능을 수행하는 수전회로부를 포함하는 것이다.

수중 음향 태그는 기 설정된 임계 자속에 의해 온/오프 동작되는 리드 스위치를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 리드 스위치의 온 동작이 감지되면 메인 전원을 차단할 수 있다.

또한, 상기 수중 음향 태그는 내부에 상기 음향 센서, 신호 처리부, 제어부 및 수전 회로부가 고정되어 밀폐되는 수밀 케이스를 더 포함하고, 상기 수밀 케이스는 외부면에 상기 리드 스위치의 스위칭 작동 거리 이내에 상기 리드 스위치를 온/오프 동작시키기 위한 영구자석이 탈부착되는 홀딩 프레임이 형성된다,

한편, 상기 신호 처리부는, 상기 음향 센서로 송수신되는 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호가 입력되면 상기 증폭된 신호의 첨두값을 출력 전압으로 출력하는 검파로직부를 더 포함할 수 있다.

상기 수전 회로부는, 상기 배터리의 케이스로 인해 충전시 상기 배터리 내부의 전극에 와류가 발생하지 않도록 수전 코일과 수전 코어로 이루어진다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템은, 수중에서 음향 신호를 이용하여 통신하기 위한 음향 센서 및 외부의 송전 회로와 교류 유도 자기 결합에 의해 상기 송전 회로와 트랜스를 형성하여 배터리에 무접점 충전 기능을 수행하는 수전회로부를 포함하는 수중 음향 태그; 및 상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 음향 채널을 형성하여 정보를 전송하는 음향센서부와, 상기 수전회로부와 트랜스를 형성하며 무접점 방식을 통해 상기 수전 회로부로 전력을 송전하는 송전 회로를 포함하는 제어장치를 포함할 수 있다.

상기 제어장치는, 내부에 상기 수중 음향 태그가 투입 또는 토출되도록 중공부가 형성된 하우징; 및 상기 수중 음향 태그에 동작 파라미터와 관련된 디지털 정보의 송신 또는 상기 수중 음향 태그의 상태 정보를 수신하기 위해 상기 음향 센서부의 동작을 제어하고, 기설정된 송전 전력값에 기초하여 상기 송전회로에 공급하는 전력을 제어하는 메인 제어 모듈을 포함할 수 있다.

상기 하우징의 내측 일면에 상기 제어장치의 음향 센서부와 송전 회로가 위치하고, 상기 수중 음향 태그는 상기 하우징의 중공부에 투입시, 상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 상기 제어 장치의 음향 센서부가 서로 마주보는 방향에 위치하도록 투입된다.

상기 수중 음향 태그는, 기 설정된 임계 자속에 도달하면 온 동작되는 리드 스위치를 포함하고, 상기 리드 스위치가 온 동작되면 메인 전원이 차단되는 것이고, 상기 제어 장치는 상기 리드 스위치를 온/오프 동작시키기 위해 자속을 발생시키는 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부에서 발생된 자속이 상기 리드 스위치의 온/오프 동작을 제어하여 상기 수중 음향 태그의 메인 전원을 통제할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수중음향 태그의 제어 방법은, 수중 음향 태그의 충전 기능 또는 정보 전송 기능을 제어하는 방법에 있어서, a) 상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 마주는 방향에 위치한 음향 센서를 통해 상호간 음향 채널을 형성하고, 상기 음향 채널을 통해 수중 음향 태그에 동작 파라미터와 관련된 디지털 정보를 송신하거나 수중 음향 태그의 상태 정보를 수신하는 단계; 및 b) 상기 수중 음향 태그에 형성된 수전 회로부와 자기 결합을 형성하는 송전 회로를 통해 충전 채널을 형성하고, 상기 충전 채널을 통해 기설정된 송전 전력값에 기초하여 전력을 송전하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 수중 음향 태그의 제어 방법은, c) 상기 수중 음향 태그에 메인 전원의 차단을 결정하는 리드 스위치가 설치되면, 상기 리드 스위치의 온/오프 동작을 제어하기 위해 기 설정된 임계 자속을 발생시키는 스위칭부를 동작시켜 전원 제어 채널을 형성하고, 상기 전원 제어 채널을 통해 상기 수중 음향 태그의 메인전원을 통제하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 수중 음향 태그의 배터리 충전, 메인 전원 제어나 동작 파라미터 변경시, 수중 음향 태그와 음향 채널과 교류 유도 자기 결합에 의한 충전 채널, 전원 제어 채널을 형성하여 수중 음향 태그의 수밀이 유지된 상태에서 무접촉 방식으로 채널을 통해 충전, 메인 전원 제어 또는 동작 파라미터 변경이 가능해질 수 있다.

따라서, 본 발명은 수중 음향 태그의 사용 수명이 증대될 수 있고, 사용자가 쉽게 배터리 충전이나 정보 전송이 가능해서 사용자 편리성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 음향 채널을 통한 정보 전송 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3의 음향 채널을 구성하는 회로를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 충전 채널을 통한 무접점 충전 과정을 설명하는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 전원 제어 채널을 통한 수중 음향 태그의 전원 제어 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 수중 음향 태그(100)는 음향 센서(110), 신호 처리부(120), 제어부(130), 수전 회로부(140), 배터리(150) 및 리드 스위치(160)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

음향 센서(110)는 송신 신호를 음향 신호로 변환하고, 수신되는 음향 신호를 전기적인 수신 신호로 변환한다.

신호 처리부(120)는 음향 센서(110)에서 수신되는 수신 신호를 기 설정된 레벨을 기준으로 펄스를 신호를 검출하고, 수중 음향 태그(100)의 자체 상태 정보에 대한 디지털 정보를 펄스 신호로 변환하여 송신 신호로 음향 센서(110)에 전송한다.

제어부(130)는 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 디지털 정보로 변환하고, 디지털 정보에 기반하여 동작 파라미터를 제어하며, 자체 상태 정보에 대한 디지털 정보를 생성하여 신호 처리부(120)로 전송한다.

수전 회로부(140)는 외부의 송전 회로와 기설정된 공극이 형성되고, 교류 유도 자기 결합에 의해 송전 회로와 트랜스를 형성하여 배터리(150)에 무접점 충전 기능을 수행한다.

리드 스위치(160)는 기 설정된 임계 자속에 도달하면 온 동작되고, 임계 자속을 벗어나면 오프 동작된다. 제어부(130)는 리드 스위치(160)의 온 동작이 감지되면 메인 전원이 차단되도록 한다. 제어부(130)는 배터리(150)로 공급되는 전원을 제어하는 전원 제어 기능을 수행할 수 있고, 별도의 전원 회로와 연동하여 전원 제어 기능을 수행할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 수중 음향 태그의 제어 시스템은 수중 음향 태그(100)와 제어 장치(200)로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수중 음향 태그(100)는 수밀 케이스(101)의 내부에 음향 센서(110), 신호 처리부(120), 제어부(130) 및 수전 회로부(140)가 고정되어 밀폐되어 있다.

또한, 수중 음향 태그(100)의 수밀 케이스(110) 외부면에는 리드 스위치(160)의 스위칭 작동 거리 이내에 리드 스위치(160)를 온/오프 동작시키기 위한 영구자석(165)이 탈부착되는 홀딩프레임(170)이 형성된다.

수중 음향 태그(100)는 초기에 영구자석(165)이 홀딩 프레임(170)에 부착되고, 영구 자석(165)으로 인해 리드 스위치(160)가 오프 동작되어 수중 음향 태그(100)의 메인 전원이 차단된 상태이다. 리드 스위치(160)는 영구 자석(165)을 제거하면 리드 스위치(160) 내의 접점이 붙은 B 접점 구조로서, 사용자가 수중 음향 태그(100)의 홀딩 프레임(170)에서 영구 자석(165)을 제거하면 리드 스위치(160)가 온 동작되어 수중 음향 태그(100)에 메인 전원이 인가되어 동작되게 된다.

한편, 제어 장치(200)는 음향 센서부(210), 송전 회로(220), 메인 제어 모듈(230)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

음향 센서부(210)는 수중 음향 태그(100)의 음향 센서(110) 및 신호 처리부(120)와 마찬가지로 음향 신호를 이용하여 정보를 송수신한다.

송전 회로(220)는 무접점 방식으로 수중 음향 태그(100)의 수전회로부(140)와 트랜스를 형성하여 수전 회로부(140)로 전력을 송전하는데, 송전 회로(220)는 송전 코일(221)과 스위치 코일(251)을 포함한다.

하우징(240)은 내부에 수중 음향 태그(100)가 투입 또는 토출되도록 중공부(245)가 형성되고, 내측 일면에 음향 센서부(210)와 송전 회로(220)가 위치한다.

메인 제어 모듈(230)은 수중 음향 태그(100)에 동작 파라미터와 관련된 디지털 정보가 전송되도록 음향 센서부(210)의 동작을 제어하고, 기설정된 송전 전력값에 기초하여 송전회로(220)에 공급하는 전력을 제어한다. 이러한 메인 제어 모듈(230)은 하우징(240)의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다. 하나의 메인 제어 모듈(230)이 복수 개의 하우징(240)과 연결되어 복수 개의 수중 음향 태그(100)에 대한 제어 동작을 수행할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 음향 채널을 통한 정보 전송 상태를 설명하는 도면이고, 도 4는 도 3의 음향 채널을 구성하는 회로를 설명하는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제어 장치(200)는 하우징(240)의 중공부(245)에 투입된 수중 음향 태그(100)와 음향 채널을 형성하고, 음향 채널을 통해 정보 전송을 수행할 수 있다. 이때, 수중 음향 태그(100)의 음향 센서(110)와 제어 장치(200)의 음향 센서(211)가 서로 마주보는 방향에 위치하도록 하여, 음향 신호가 근거리에서 송수신될 수 있도록 한다.

수중 음향 태그(100)의 신호 처리부(120)는 음향 센서(110)로부터 수신한 수신 신호를 증폭하는 증폭부(121), 증폭부(121)에서 증폭된 신호가 입력되어 첨두값이 출력 전압으로 나타나는 검파로직부(122)를 포함한다. 또한, 제어 장치(200)의 음향 센서부(210)는 음향 센서(211), 전원부(212), 전원 스위치(213), 댐핑 저항(214)을 포함한다. 전원부(212), 전원 스위치(213) 및 댐핑 저항(214)은 제어 장치(200)의 신호처리부(215)로서, 음향 센서(211)로 송수신되는 신호를 처리하게 된다.

제어 장치(200)의 음향 센서부(210)는 동작 파라미터 변경 등을 위해 송신 신호를 수중 음향 태그(100)로 송출한다. 이때, 송신 신호의 소스 레벨은 송신측 음향 센서(211)마다 차이가 있으나 160dB/upa 정도로 낮은 값이며, 수신측 음향 센서(111)의 최소 레벨도 130dB/upa 정도이다. 따라서. 송신 신호는 송신할 정보를 반송파에 실어서 송신하는데, 상황에 따라 송신신호의 모듈레이션 방법을 선택할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어 장치(200)의 전원 스위치(213)가 온 동작되면, 음향 센서(211)에 송신 캐리어 주파수를 갖는 송신 신호(Vtx)가 음향 센서(211)로 가해지고, 이 송신 신호(Vtx)는 음향 센서(211)에서 음향 에너지로 바뀌어 공기중으로 전파된다.

수중 음향 태그(100)의 음향 센서(110)는 Vtx를 수신하고, 수신된 신호를 증폭부(121)에서 증폭하여 V_Rx를 검파로직부(122)로 보내어 수신 신호(Vout)을 최종 출력하게 된다. 이때, 검파 로직부(122)는 첨두치검파 방식을 사용하여 기 설정된 레벨(Vth)을 기준으로 펄스를 신호를 출력 전압(Vout)으로 출력되도록 한다.

따라서, 제어부(130)는 수신 신호(Vout)의 펄스폭을 이용하여 디지털 정보로 변환하고, 이 디지털 정보에 기초하여 동작 파라미터 값을 변경할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 충전 채널을 통한 무접점 충전 과정을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 수중 음향 태그(100)가 제어 장치(200)의 하우징(240)의 중공부(245)에 투입되면, 수중 음향 태그(100)의 수밀 케이스(101)와 하우징(240) 사이에 공극(Gap)이 형성되고, 수중 음향 태그(100)의 수전 코어(143)와 제어 장치(200)의 송전 코어(223) 간에 자기 회로가 구성된다. 수중 음향 태그(100)의 수밀 케이스(101)와 제어 장치(200)의 하우징(240)은 플라스틱 등의 비자성체로 형성된다.

즉, 송전 코일(221)이 1차 코일(N1), 수전 코일(141)이 2차 코일(N2)이 되어, 1차 코일(N1)과 2차 코일(N2)이 유도 결합된 트랜스를 형성하여, 일반적인 트랜스 공식(V1:V2=N1:N2)이 성립하게 된다. 이때, V1은 송전 회로(225)에서 공급되는 1차 전압이고, V2는 수전 회로(142)에서 충전되는 2차 전압이 된다. 트랜스는 1차 코일과 2차 코일의 감긴 횟수에 따라 전압을 자유롭게 바꿀 수 있는데, 2차 코일에 유도되는 전압은 V1:V2=N1:N2의 법칙을 따르게 된다.

한편, 송전 효율에 많은 영향을 주는 공극의 거리는 짧을 수록 송전 효율이 좋아진다. 이는 자속 길이가 길어지면 누설 자속이 증가하여 손실이 증가하기 때문이다.

한편, 수전 회로부(140)에 연결된 배터리(150)는 대부분 은박지 등의 금속성 케이스로 둘러싸여 있다. 송전시 금속성 케이스로 인해 배터리(150)의 내부 전극에 와류가 발생하면 열이 발생하고 손실이 발생한다. 따라서, 수전 코일(141)에는 수전 코어(143)를 설치하여 자기회로를 형성하여 누설 자속을 방지하도록 한다.

송전 코일(221)의 전류 형태는 D급 동작시키는 구형파를 사용하여 전달 효율을 향상시킬 수 있는데, 동작 주파수가 높으면 송전 효율이 좋아지는 특성이 있으므로 통상 수 Khz의 주파수를 동작 주파수로 사용하고, 동작 주파수를 높이면 트랜스이 체적이 줄어들어 사용상 편리함이 증대될 수 있다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 시스템의 전원 제어 채널을 통한 수중 음향 태그의 전원 제어 상태를 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 제어 장치(200)는 수중 음향 태그(100)의 리드 스위치(160)를 온/오프 동작시키는 스위칭부(250)를 포함하는데, 스위칭부(250)는 스위치 코일(251)과 스위치 회로(255)를 포함한다.

스위치 회로(255)에 의해 스위치 코일(241)에 직류전류가 인가되면, 스위치 코일(251)에서 자속이 발생하고, 이렇게 발생된 자속은 하우징(240)과 수중 음향 태그(100)의 수밀 케이스(101)를 통과하여 상한 임계 자속(30AT)에 도달하면 리드 스위치(160)가 온 동작되고, 리드 스위치(160)의 온 동작에 따라 수중 음향 태그(100)의 메인 전원이 차단된다.

이와 같이, 제어 장치(200)는 수중 음향 태그(100)의 리드 스위치(160)를 이용해 수중 음향 태그의 내부 전원을 통제할 수 있고, 사용자가 직접 수중 음향 태그(100)의 홀딩 프레임(170)에 영구 자석(165)을 부착하여 수중 음향 태그(100)의 내부 전원을 통제할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 음향 태그의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

수중 음향 태그(100)는 주기적으로 배터리를 충전해서 사용해야 하고, 자체 상태 정보를 외부에 알리거나 특정한 동작 파라미터(식별값 등)를 다시 입력해야 한다. 따라서, 제어 장치(200)는 수중 음향 태그(100)와 무선으로 음향 채널, 충전 채널, 전원 제어 채널을 형성하여 수중 음향 태그(100)의 수밀을 유지한 상태에서 수중 음향 태그(100)의 무접점 충전, 정보 전송, 메인 전원의 차단 여부 등을 수행할 수 있다.

도 7을 참조하면, 수중 음향 태그의 제어 방법은, 수중 음향 태그(100)가 제어 장치(200)의 하우징(240)의 중공부(245)에 투입되면(S1), 수중 음향 태그(100)의 음향 센서(110)와 제어 장치(200)의 음향 센서(211)가 서로 마주보도록 위치하고 있어 근거리에서 통신이 가능한 음향 채널이 형성된다. 따라서, 음향 채널을 통해 수중 음향 태그(100)은 자신의 상태 정보를 전송할 수 있고, 제어 장치(200)는 동작 파라미터 변경 등의 정보 전송을 수행할 수 있다(S2).

또한, 수중 음향 태그(100)의 수전 회로부(140)와 제어 장치(200)의 송전 회로(220)간에 교류 유도 자기 결합에 의해 충전 채널이 형성되고, 교류 자기 상호 매칭이 이루어지도록 하여 송전 회로(220)에서 수전 회로부(140)로 최대 에너지(송전 전력값) 전송이 가능하도록 한다(S3). 따라서, 수중 음향 태그(100)의 배터리(150)는 제어 장치(200)와의 충전 채널을 통해 무선으로 충전이 가능해질 수 있다.

제어 장치(200)는 스위치 회로(255)에서 스위치 코일(251)에 직류 전류를 인가하여 스위치 코일(151)에 자속이 발생되고, 이렇게 형성된 전원 제어 채널을 통해 자속이 수중 음향 태그(100)의 리드 스위치(160)에 도달하게 되어 리드 스위치(160)를 온/오프 동작시켜 수중 음향 태그(100)의 내부 전원을 통제할 수 있다(S4). 따라서, 제어 장치(200)는 스위칭부(250) 이용하여 상한 임계 자속(30AT)에 도달하면 리드 스위치(160)가 온 동작되고, 하한 임계 자속(4AT)에 도달하면 리드 스위치(160)가 오프 동작된다.

수중 음향 태그(100)가 하우징(240)의 중공부(245)에서 토출되면, 수중 음향 태그(100)와 제어 장치(200)간에 형성되었던 음향 채널, 충전 채널, 전원 제어 채널이 사라져 수중 음향 태그(100)가 단독으로 동작할 수 있다(S5).

이러한 음향 태그는 수중 위치를 확인하는 초음파 수중 통신 기반의 수중 원격 모니터링 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 수중에서 어구의 위치를 원격 모니터링하거나 수중 다이버의 안전을 위해서 다이버 간에 서로 간단한 통신을 하고자 할 경우에 어구나 다이버에 수중 음향 태그를 부착하여 수중 또는 수상에서 다이버의 위치를 원격 추적할 수 있도록 한다.

한편 도 7의 단계 S1 내지 S5는 본 발명의 구현예에 따라서 추가적인 단계들로 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계간의 순서가 변경될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 수중 음향 태그
110 : 음향 센서
120 : 신호 처리부
130 : 제어부
140 : 수전 회로부
150 : 배터리
160 : 리드 스위치
165 : 영구 자석
170 : 홀딩 프레임
200 : 제어 장치
210 : 음향 센서부
220 : 송전 회로
230 : 메인 제어 모듈
240 : 하우징
245 : 하우징

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 수중에서 음향 신호를 이용하여 통신하기 위한 음향 센서 및 외부의 송전 회로와 교류 유도 자기 결합에 의해 상기 송전 회로와 트랜스를 형성하여 배터리에 무접점 충전 기능을 수행하는 수전회로부를 포함하는 수중 음향 태그; 및
   상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 음향 채널을 형성하여 정보를 전송하는 음향센서부와, 상기 수전회로부와 트랜스를 형성하며 무접점 방식을 통해 상기 수전 회로부로 전력을 송전하는 송전 회로를 포함하는 제어 장치를 포함하되,
   상기 제어장치는,
   내부에 상기 수중 음향 태그가 투입 또는 토출되도록 중공부가 형성된 하우징; 및
   상기 수중 음향 태그에 동작 파라미터와 관련된 디지털 정보의 송신 또는 상기 수중 음향 태그의 상태 정보를 수신하기 위해 상기 음향 센서부의 동작을 제어하고, 기설정된 송전 전력값에 기초하여 상기 송전회로에 공급하는 전력을 제어하는 메인 제어 모듈을 포함하는 것인, 수중음향 태그의 제어시스템.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 하우징의 내측 일면에 상기 제어장치의 음향 센서부와 송전 회로가 위치하고,
   상기 수중 음향 태그는 상기 하우징의 중공부에 투입시, 상기 수중 음향 태그의 음향 센서와 상기 제어 장치의 음향 센서부가 서로 마주보는 방향에 위치하도록 투입되는 것인, 수중음향 태그의 제어 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 수중 음향 태그는,
   기 설정된 임계 자속에 도달하면 온 동작되는 리드 스위치를 포함하고, 상기 리드 스위치가 온 동작되면 메인 전원이 차단되는 것이고,
   상기 제어 장치는 상기 리드 스위치를 온/오프 동작시키기 위해 자속을 발생시키는 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부에서 발생된 자속이 상기 리드 스위치의 온/오프 동작을 제어하여 상기 수중 음향 태그의 메인 전원을 통제하는 것인, 수중음향 태그의 제어 시스템.
10. 삭제
11. 삭제

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