KR102494550B1

KR102494550B1 - 정보 송신 장치

Info

Publication number: KR102494550B1
Application number: KR1020160132367A
Authority: KR
Inventors: 김희승; 장재혁; 이창희; 원재선; 윤효정; 권기현
Original assignee: 주식회사 위츠
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2023-02-02
Also published as: CN107947833A; US10560155B2; US20180102811A1; KR20180040434A

Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 정보 송신 장치는, 코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시키는 송신 코일부 및 직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하는 신호 발생부를 포함할 수 있다. 상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에서의 제1 시정수와, 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제2 전류 경로에서의 제2 시정수는 서로 상이할 수 있다.

Description

정보 송신 장치{APPARATUS FOR TRANSMITING POWER WIRELESSLY}

본 발명은 정보 송신 장치에 관한 것이다.

무선 통신은 다양한 환경에서 적용되고 있다. 특히, 전자 결재와 연관하여 코일 형태의 무선 통신 안테나는 다양한 기기에 적용되고 있다.

최근, 모바일 단말이나 웨어러블 기기와 같은 전자 기기에도, 코일을 이용하여 무선으로 정보를 송신하는 정보 송신 장치가 적용되고 있다.

이러한 전자 기기는 배터리 등의 축전 소자로부터 전력을 제공받으므로, 전력 관리가 매우 중요한 이슈이다.

따라서, 이러한 전자 기기에 적용되는 정보 송신 장치 또한 저전력 환경에서 정보 데이터를 송신하는 것이 요구되고 있다.

한국 공개특허공보 제2004-0090902호 한국 등록특허공보 제10-1584555호 미국 공개특허공보 제2015-0349849호

본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 저전력으로 정보 데이터를 송신할 수 있으며, 또한 정보 송신의 정확성을 증대시킬 수 있는 정보 송신 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 기술적 측면은 정보 송신 장치의 일 실시예를 제안한다. 상기 정보 송신 장치의 일 실시예는, 코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시키는 송신 코일부 및 직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하는 신호 발생부를 포함할 수 있다. 상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에서의 제1 시정수와, 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제2 전류 경로에서의 제2 시정수는 서로 상이할 수 있다.

본 발명의 다른 일 기술적 측면은 정보 송신 장치의 다른 일 실시예를 제안한다. 상기 정보 송신 장치의 다른 일 실시예는, 코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시키는 송신 코일부 및 직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하는 신호 발생부를 포함할 수 있다. 상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에 흐르는 코일 전류의 제1 변화량은, 상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되지 않는 2 전류 경로에 흐르는 코일 전류의 제2 변화량과 상이할 수 있다.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 수신 장치는, 저전력으로 정보 데이터를 송신할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 수신 장치는, 자기장의 변화량을 조절하여 정보 송신의 정확성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신용 코일이 적용된 모바일 단말이 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신용 코일이 적용된 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 마그네틱 카드로부터 카드 정보를 읽어들이는 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 정보 송신 장치와 자기 헤드의 결합 상태의 일 예를 간략하게 표현한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치의 일 예를 설명하는 회로도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 정보 송신 장치에서 적용되는 다양한 전류 경로를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 회로도에서의 입출력 신호들의 파형을 도시하는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신용 코일이 적용된 모바일 단말이 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.

도 1a에서 정보 송신 장치(100)는 모바일 단말(300)에 적용된다. 정보 송신 장치(100)는 모바일 단말(300)의 제어에 따라 자기장을 형성할 수 있다.

정보 송신 장치(100)는 송신 코일로서 동작할 수 있으며, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다.

도 1a에서는 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치로서 마그네틱 카드 리더(200)가 개시되어 있다. 실시예에 따라, 수신 코일을 구비한 장치로서 마그네틱 카드 리더(200) 외에도 다양한 무선 신호 수신 장치가 사용될 수 있다.

정보 송신 장치(100)는 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있다. 송신 코일은 자기장을 형성하여, 마그네틱 카드 리더(200)의 자기 헤드에 자기 입력을 제공함으로써, 비접촉 식으로 마그네틱 카드 리더(200)에 정보를 송신할 수 있다.

정보 송신 장치(100)는 자기장의 방향을 변환함으로써, 마그네틱 카드 리더(200)에 전송하고자 하는 데이터 - 예컨대, 카드 번호 데이터-를 전송할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더(200)는 정보 송신 장치(100)에서 형성된 자기장의 방향 변환으로부터 유발되는, 수신 코일의 양단 전압의 변화를 이용하여 상기 카드 번호 데이터를 생성할 수 있다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신용 코일이 적용된 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.

도 1b에서 정보 송신 장치(100)는 웨어러블 기기(310)에 적용된다. 정보 송신 장치(100)는 웨어러블 기기(310)의 제어에 따라 자기장을 형성할 수 있다.

웨어러블 기기(310)는 팔, 머리 등의 인체에 착용되거나 스트랩에 의해 특정 구조물에 고정되는 전자 기기일 수 있다. 이하, 본 발명의 웨어러블 기기는 손목 시계 형태를 가지는 것으로 가정하고 서술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

정보 송신 장치(100)는 송신 코일로서 동작할 수 있으며, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치-도시된 예에서는 마그네틱 카드 리더(200)-와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다.

정보 송신 장치(100)는 송신 코일을 이용하여 자기장을 형성하여, 마그네틱 카드 리더(200)와 자기적 결합이 가능하다.

이하 도 2를 참조하여, 마그네틱 카드 리더의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 마그네틱 카드로부터 카드 정보를 읽어들이는 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(210)와, 그러한 마그네틱 카드에 의하여 자기 헤드에 유발되는 헤드 전압(Vhead)를 도시하고 있다.

마그네틱 카드 리더(200, 도 1a)는 자기 헤드(210) 및 아날로그-디지털 컨버터 (미도시)를 포함할 수 있다.

자기 헤드(210)는 자기 플럭스(Magnetic Flux)에 의하여 전압을 발생시킬 수 있다. 즉, 자기 헤드(210)는 수신 코일(211)을 포함할 수 있으며, 자기 헤드가 마그네틱 띠(300)를 지남에 따라 자기 헤드(210)에 자기장이 영향을 미치게 되어 수신 코일(211)에 전류가 유발된다. 그러한 수신 코일에 유발된 전류에 의하여 수신 코일(211)의 양단에서 헤드 전압(Vhead)을 검출할 수 있다.

즉, 자기 헤드(210)의 수신 코일(211)이 자기장 내에 존재하는 경우, 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.

유발된 양단 전압(Vhead)은 아날로그-디지털 컨버터에 제공되고, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호일 수 있으며, 복호 신호(Vdecode)로부터 카드 정보 데이터가 생성될 수 있다.

한편, 마그네틱 카드에는 자화된 자기 띠(300)가 존재한다.

자기 헤드(210)가 자기 띠(300) 위를 이동함에 따라, 자기 헤드(210)의 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발됨은 상술한 바와 같다.

한편, 양단 전압(Vhead)은 자기 띠(300)의 극성에 따라 피크 전압을 가질 수 있다. 예컨대, 도시된 예와 같이, S극과 S극이 인접하거나 또는 N극과 N극이 인접한 경우와 같이, 동일한 극성이 인접해 있는 경우 양단 전압(Vhead)에 피크 전압이 유발됨을 알 수 있다.

아날로그-디지털 컨버터는 이러한 양단 전압(Vhead)으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터는 피크 전압이 검출될 때마다 에지를 생성하여 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다.

복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호이므로, 이로부터 디지털 데이터를 복호할 수 있다.

예를 들어, 복호 신호(Vdecode)의 주기의 길이에 따라 '1' 또는 '0'을 복호할 수 있다. 도시된 예를 들면, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 세 번째 주기의 2배 임을 알 수 있다. 일 예로, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 '1'로 복호되고, 세번째 주기 내지 다섯번째 주기는 '0'으로 복호될 수 있다. 이러한 복호 방식은 예시적인 것으로써, 다양한 복호 기술이 적용될 수 있음은 자명하다.

이와 같이, 마그네틱 카드 리더에 포함된 자기 헤드(210)는 자기장으로부터 헤드 전압(Vhead)를 검출하여 소정의 정보 데이터(예컨대, 카드 번호 데이터)를 수신할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 도 2에서는 마그네틱 카드의 자기띠로부터 복호를 수행하는 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따라 자기 헤드(210)는 정보 송신 장치(100)에 의하여 생성된 자기장의 영향으로부터 양단 전압을 생성하여 소정의 정보 데이터(예컨대, 카드 번호 데이터)를 수신할 수 있다.

즉, 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(210)는 무선 통신 안테나의 송신 코일과 자기적으로 결합하여 데이터-예를 들어, 카드 번호 데이터-를 수신할 수 있다.

이를 위하여, 정보 송신 장치(100)는 생성하는 자기장의 방향을 바꾸도록 제어함으로써, 마그네틱 띠에서 동일한 극성이 인접해 있는 것과 유사하게 자기장을 인가할 수 있다. 이와 같이, 정보 송신 장치(100)는 생성하는 자기장의 방향을 바꿈으로써 마그네틱 카드 리더(200)에 원하는 데이터 -예컨대, 카드 번호 데이터- 를 전송할 수 있다.

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에서 적용 가능한 정보 송신 장치의 다양한 예들을 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 정보 송신 장치(100)는 신호 발생부(110), 송신 코일부(120) 및 자성체(121)를 포함한다.

정보 수신 장치(200), 예컨대, 마그네틱 카드 리더(300, 도 1a에 도시됨)는 자기 헤드(210) 및 리딩부(220)를 포함한다.

정보 송신 장치(100)는 전송하고자 하는 정보에 따라 자기장의 방향을 변화시킨다. 전송하고자 하는 정보는 신용카드 정보 등 결제를 위해 암호화된 정보일 수 있다.

신호 발생부(110)는 송신하고자 하는 정보에 대응하는 정보 신호(V_MST)를 생성하여 송신 코일부(120)로 인가한다. 예컨대, 정보 신호(V_MST)는 전압이 변화하는 신호일 수도 있고, 전류가 변화하는 신호일 수도 있다.

정보 신호(V_MST)에 따라 송신 코일부(120) 주변에는 자기장의 변화가 발생된다. 즉, 송신 코일부(120)에 전압 또는 전류가 변화하는 정보 신호(V_MST)가 인가되면, 암페어(Ampere)의 주회 법칙으로 인하여 송신 코일부(120) 주변에 자속(Magnetic Flux)이 발생된다.

송신 코일부(120)은 한 축을 중심으로 권선된 하나의 코일이며, 도시된 바와 같이 스파이럴 코일 외에도, 솔레노이드 코일 등과 같이 다양한 코일일 수 있다.

자성체(121)는 송신 코일부(120)의 일 면측에 구비될 수 있다.

자성체(121)는 잔류 자속 밀도와 포화 자속 밀도가 일정한 범위 내에 속할 수 있다.

정보 수신 장치(200)는 정보 송신 장치(100)에 의해 발생된 자기장의 변화에 응답하여 데이터(Data)를 출력한다.

자기 헤드(210)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 코어에 코일이 감겨져 있는 구조를 가질 수 있다. 자기 헤드(210)의 코일의 양단 전압(V_head)은 주변의 자기장의 변화에 따라 가변될 수 있으므로, 자기 헤드(210)는 자기장의 변화에 응답하여 전압(V_head)을 출력한다.

리딩부(220)는 자기 헤드(210)의 코일의 양단 전압(V_head)에 응답하여 데이터(Data)를 출력한다. 예를 들면, 리딩부(220)는 자기 헤드(210)의 코일의 양단 전압(V_head)을 센싱하고, 센싱된 전압을 디지털 신호로 변환하여 데이터(Data)를 출력할 수 있다. 상기 데이터(Data)는 예를 들면 카드 정보일 수 있다. 리딩부(220)는 자기 헤드(210)의 코일에 흐르는 전류에 응답하여 데이터(Data)를 출력할 수도 있다.

즉, 송신하고자 하는 정보에 따라 전압 또는 전류가 변화하는 정보 신호를 송신 코일부(120)로 인가하면, 암페어(Ampere)의 주회 법칙에 따라 송신 코일부(120) 주변에 자속(Magnetic Flux)가 발생하며, 이 자속이 자기 헤드(210)의 헤드 부분에 인가되면, 자기 헤드(210)의 코일의 양단에 전압(V_head)가 발생된다. 그런데, 이러한 과정에서 소모되는 전력을 최소화하는 것이 효율 측면에서 좋은 효과를 가져오며, 전력 최소화에 대한 필요성은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치가 스마트 폰 등 모바일 장치나 스마트 워치 같은 소형 IT 기기에 적용되는 경우에 더욱 커지게 된다.

이와 같이, 정보 신호(V_MST)를 생성하여 송신 코일부(120)에 인가함으로써 자기장을 형성하고, 이를 통하여 자기 헤드(210)에 카드 정보 등의 정보 데이터를 송신하는 기술을, 이하, 마그네틱 보안 전송(MST : Magnetic Secure Transmission)이라 칭한다.

이러한 마그네틱 보안 전송(MST : Magnetic Secure Transmission)의 경우, 기존의 마그네틱 리더를 그대로 정보 수신 장치(200)로서 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 4는 도 3에 도시된 정보 송신 장치와 자기 헤드의 결합 상태의 일 예를 간략하게 표현한 도면이다.

도 4를 참조하면, 신호 발생부(110)는 코일에 코일 전류(Icoil)를 인가하고, 코일은 자기장(B-field)를 형성할 수 있다. 또한, 코일의 양단에는 코일 전압(Vcoil)이 형성된다.

자기 헤드(210)는 자기장(B-field)으로부터 헤드 전압(Vhead)을 생성하고, 그에 따라 정보 데이터를 디코딩함은 상술한 바와 같다.

정보 송신 장치는 상술한 바와 같이, 정보 데이터를 전송하기 위하여 자기장(B-field)의 방향을 변화시킨다. 따라서, 자기장의 생성 및 변화가 빈번하게 발생되어야 하므로, 전력 소모에 대한 요구가 커질 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치는, 자기장의 변화 상태에 따라 시정수를 다르게 설정하도록 함으로써, 전력 소모를 줄일 수 있다.

예컨대, 입력 전원을 이용하여 자기장을 형성하는 경우의 제1 시정수보다, 루프 전류 경로를 이용하여 생성된 자기장을 유지하는 경우의 제2 시정수를 크게 하도록 함으로써, 전류의 소모 속도를 줄이도록 함으로써 자기장이 보다 오래도록 효과적으로 유지되도록 할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 송신 장치의 일 예를 설명하는 회로도이다.

도 5를 참조하면, 정보 송신 장치(100)는 신호 발생부(110) 및 송신 코일부(120)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정보 송신 장치(100)는 제어기(130)를 더 포함할 수 있다.

신호 발생부(110)는 직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 송신 코일부(120)에 코일 전압을 인가할 수 있다. 송신 코일부(120)는 코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시켜, 마그네틱 카드 리더 등의 정보 수신 장치에 무선으로 정보 데이터를 전송할 수 있다.

신호 발생부(110)는 입력 저항(Rin)과 그에 연결된 스위치들(M1 내지 M4)를 포함할 수 있다.

제1 스위치(M1)는 일 단이 입력 저항(Rin)에 연결되고 타 단이 송신 코일부의 일 단에 연결된다.

제2 스위치(M2)는 일 단이 제1 스위치(M1)의 타 단 및 송신 코일부의 일 단에 연결된다.

제3 스위치(M3)는 일 단이 입력 저항(Rin)에 연결되고, 타 단이 송신 코일부의 타 단에 연결된다.

제4 스위치(M4)는 일 단이 송신 코일부의 타 단에 연결되고, 타 단이 제2 스위치(M2)의 타 단에 연결된다.

한편, 정보 송신 장치(100)에서, 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에서의 제1 시정수와, 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제2 전류 경로에서의 제2 시정수는 서로 상이할 수 있다.

예컨대, 상기 제1 시정수는 상기 제2 시정수보다 작을 수 있다.

도 6을 더 참조하여 설명하면, 도 6a는 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로를 도시하고 있고, 도 6b는 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제2 전류 경로를 도시하고 있다.

도 6a에 도시된 제1 전류 경로는, 제1 스위치(M1) 및 제4 스위치(M4)가 ON 상태로 동작하고, 제2 스위치(M2) 및 제3 스위치(M3)는 OFF 상태로 동작하여 형성된다.

이러한 제1 전류 경로가 활성화 되면, 입력 전압(Vin)에 의하여 송신 코일부(120)에 코일 전류가 흐르게 되며, 그에 따라 자기장이 형성되게 된다.

도 6a에 도시된, 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에서의 시정수 t1는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]

t1 = Lmst/(Rin+Rmst)

즉, 도 6a에서 도시된 바와 같이, 제1 전류 경로 상에 입력 저항(Rin)과 송신 코일부의 기생 저항(Rmst)가 모두 존재하므로, 제1 전류 경로에서의 시정수(t1)은 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

한편, 도 6b에 도시된 제2 전류 경로는, 상기 제1 전류 경로 이후에 형성되며, 제4 스위치(M4)는 OFF 상태로 전환되고 제3 스위치(M3)는 ON 상태로 전환되어 형성된다.

이와 같은, 제2 전류 경로는 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 경우로서, 제2 전류 경로는 루프 경로이며, 이러한 루프 경로를 이용하여 기 생성된 자기장을 일정 시간 동안 유지하도록 할 수 있다. 즉, 제2 전류 경로에서 송신 코일부에 흐르는 코일 전류는 루프 경로에 의하여 점차적으로 방전되나, 이러한 제2 전류 경로에서는 제1 전류 경로에서의 시정수(t1)보다 큰 시정수를 가지도록 함으로써 그러한 전류의 방전을 늦추고 기 생성된 자기장을 오랫동안 유지하도록 할 수 있다.

이러한 제2 전류 경로에서의 시정수 t2는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 2]

t2 = Lmst/Rmst

여기에서, Rmst는 송신 코일에 의해 발생하는 기생 저항으로서, 입력 저항(Rin)에 비하여 충분히 작은 저항값을 가진다. 따라서, 제2 전류 경로에서의 시정수(t2)는 제1 전류 경로에서의 시정수(t1)보다 충분히 큰 값을 가진다. 그에 따라, 루프 경로인 제2 전류 경로에 의하여 유지되는 자기장의 손실도 충분히 작아지게 되며, 따라서 제1 전류 경로에 의하여 생성된 자기장을 제2 전류 경로를 통하여 충분히 오랫동안 유지할 수 있다.

결국, 이와 같이 전류 경로에 따라 시정수를 다르게 설정하게 됨으로써, 송신 코일에 전압이 인가되는 경우의 시정수 t1와, 송신 코일에 전압이 인가되지 않고 자기장을 유지하는 경우에서의 시정수 t2는 서로 상이하게 된다.

즉, 제1 전류 경로에서의 시정수 t1은 제2 전류 경로에서의 시정수 t2보다 작게 되며, 따라서, 전압이 인가되는 구간의 시정수를 작게 하고 전압이 인가되지 않는 상태에서는 시정수를 크게 함으로써, 제2 전류 경로에서 코일 전류의 줄어드는 속도를 최소화함으로써, 자기장이 효과적으로 유지되도록 할 수 있다.

한편, 도 6c에 도시된 경로는 반대 방향의 자기장을 형성하기 위하여 코일 전압을 인가하는 제3 전류 경로를 도시하고 있다.

제3 전류 경로는 상기 제2 전류 경로 이후에 형성될 수 있으며, 제1 스위치(M1)는 OFF 상태로 전환되고 제2 스위치(M2)는 ON 상태로 전환되어 형성된다.

즉, 제3 전류 경로는 제1 전류 경로에 의하여 인가된 코일 전압을 해소하고 그와 반대되는 극성을 가지는 코일 전압을 인가하는 경로로서, 이러한 제3 전류 경로의 시정수 t3는, 제1 전류 경로에서의 시정수 t1과 동일함을 알 수 있다.

또한, 도 6d에 도시된 경로는 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제4 전류 경로를 도시하고 있다.

제4 전류 경로는 상기 제3 전류 경로 이후에 형성될 수 있으며, 제3 스위치(M3)는 OFF 상태로 전환되고 제4 스위치(M4)는 ON 상태로 전환되어 형성된다.

마찬가지로 이러한 제4 전류 경로의 시정수 t4는 제2 전류경로에서의 시정수 t2와 동일함을 알 수 있다

결국, 제1 전류 경로의 시정수 t1은 제3 전류 경로에서의 시정수 t3에 대응되고, 제2 전류 경로에서의 시정수 t2는 제4 전류 경로에서의 시정수 t4에 대응됨을 알 수 있다.

이는, 송신 코일에 전압을 인가하여 자기장을 발생시키는 경우에는 입력 저항 Rin이 경로 상에 존재하게 되는 반면, 송신 코일에 전압을 인가하지 않아 발생된 자기장을 자연적으로 유지하는 경우에는 입력 저항 Rin이 경로 상에 존재하지 않기 때문이다.

다시 말해, 제1 전류 경로 및 제3 전류 경로에서의 시정수는, 송신 코일부의 코일 저항(Rmst) 및 신호 발생부에 포함된 입력 저항(Rin)에 의하여 결정된다.

한편, 제2 전류 경로 및 제4 전류 경로에서의 시정수는, 송신 코일부의 코일 저항(Rmst)에 의하여 결정된다.

이와 같이, 송신 코일에 전압이 인가될 때의 시정수와, 인가되지 않을 때의 시정수를 달리 설정함으로써, 형성된 자기장의 변화량이 작아지도록 함으로써 적은 펄스 전압의 인가만으로도 정확하게 자기장을 형성할 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 회로도에서의 입출력 신호들의 파형을 도시하는 그래프로서, 이하 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저, 게이트 신호 파형(Gate)이 도시되면, 기 설명한 바와 같이, 순차 교번적으로 스위치를 동작시킴으로써, 송신 코일에 펄스 파형의 전압(Vmst)를 인가할 수 있다.

송신 코일 양단에 인가된 전압에 의하여, 송신 코일에는 코일 전류(Icoil)이 도시된 바와 같이 흐르게 되고, 그에 대응하여 자기장(B-field)이 형성됨을 알 수 있다.

이를, 상술한 전류 경로와 비교하여 설명하면, 제1 스위치(M1)과 제4 스위치(M4)가 ON 상태인 경우, 송신 코일에 코일 전압(Vmst)가 인가되게 되며, 이러한 경우 상기 제1 전류 경로에 의하여 코일 전류(Icoil)이 급격하게 상승하게 된다. 그에 따라, 자기장(B-field)는 극성이 바뀌며 급격하게 상승함을 알 수 있다.

이후, 제1 스위치(M1)가 OFF상태로 전환되고 제2 스위치(M2)가 ON 상태로 전환되면, 송신 코일에는 코일 전압이 인가되지 않는 제2 전류 경로가 활성화 된다. 제2 전류 경로에서는, 송신 코일에 나타나는 기생 저항의 영향으로 코일 전류(Icoil)이 완만하게 감소하게 된다. 마찬가지로, 제2 전류 경로에서의 자기장(B-field)은 조금씩 완화됨을 알 수 있다.

결국, 제1 전류 경로에 의해 송신 코일부에 흐르는 코일 전류의 제1 변화량은, 2 전류 경로에 의해 상기 송신 코일부에 흐르는 코일 전류의 제2 변화량과 상이함을 알 수 있다. 즉, 상기 코일 전류의 제1 변화량이 상기 코일 전류의 제2 변화량보다 큰 것을 알 수 있다.

이러한 코일 전류의 변화에 대응하여, 제1 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제1 변화량은 상기 제2 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제2 변화량 보다 큰 것 또한 알 수 있다.

이후, 제4 스위치(M4)가 OFF 상태로 전환되고, 제3 스위치(M3)가 ON 상태로 전환됨에 따라, 제3 전류 경로가 활성화 된다. 제3 전류 경로에 의하여 송신 코일에는 제1 전류 경로와 반대 극성을 가지나 동일한 크기의 전압이 인가되고, 코일 전류(Icoil)는 반대 방향으로 급격하게 상승하게 된다. 그에 따라, 자기장(B-field)는 극성이 바뀌며 급격하게 상승함을 알 수 있다.

이후, 제2 스위치(M2)가 OFF 상태로 전환되고, 제1 스위치(M1)가 ON 상태로 전환됨에 따라, 제4 전류 경로가 활성화 되며, 그에 따라 제3 전류 경로에 의하여 유발된 코일 전류 및 자기장이 천천히 감소함을 알 수 있다.

결국, 코일 전압(Vmst)을 인가할 때의 시정수보다, 자기장(B-field)을 유지할 때, 즉, 코일 전류(Icoil)가 루프 경로에 의하여 조금씩 방전되는 경우의 시정수가 더 크므로, 코일 전류(Icoil) 및 자기장(B-field)의 감소량이 완만하게 됨을 알 수 있다.

따라서, 자기 헤드에 인가되는 자기 헤드 전압(Vhead)이 도시된 바와 같이 정확하게 검출되게 되며, 그에 따라 정보 데이터 신호(Pmst) 또한 정확하게 검출됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100 : 정보 송신 장치
110 : 신호 발생부 120 : 송신 공진기
121 : 자성체 130 : 제어기
200 : 마그네틱 리더
210 : 자기 헤드 211 : 수신 코일
220 : 리딩부
300, 310 : 전자 기기

Claims

코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시키는 송신 코일부; 및
직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하는 신호 발생부;
를 포함하고,
상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에서의 제1 시정수와, 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제2 전류 경로에서의 제2 시정수는 서로 상이하고,
상기 제2 시정수는 상기 제1 시정수보다 큰 값을 가지고,
상기 신호 발생부는
입력 저항;
일 단이 상기 입력 저항에 연결되고 타 단이 상기 송신 코일부의 일 단에 연결되는 제1 스위치;
일 단이 상기 제1 스위치의 타 단 및 상기 송신 코일부의 일 단에 연결되는 제2 스위치;
일 단이 상기 입력 저항에 연결되고, 타 단이 상기 송신 코일부의 타 단에 연결되는 제3 스위치; 및
일 단이 상기 송신 코일부의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 제2 스위치의 타 단에 연결되는 제4 스위치;
를 포함하고,
상기 제1 전류 경로는 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 ON 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 OFF 상태로 동작하고,
상기 제1 전류 경로 이후에 상기 제2 전류 경로는 상기 제4 스위치는 OFF 상태로 전환하고, 상기 제3 스위치는 ON 상태로 전환하는 정보 송신 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 전류 경로에 의하여 인가된 코일 전압을 해소하고 그와 반대되는 극성을 가지는 코일 전압을 인가하는 제3 전류 경로에서의 제3 시정수는, 상기 제2 전류 경로에서의 제2 시정수 보다 작은 정보 송신 장치.
제3항에 있어서,
상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하지 않는 제4 전류 경로에서의 제4 시정수는 상기 제3 전류 경로에서의 제3 시정수 보다 큰 정보 송신 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 시정수는 상기 제3 시정수에 대응하고,
상기 제2 시정수는 상기 제4 시정수에 대응하는 정보 송신 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 시정수는
상기 송신 코일부의 코일 저항 및 상기 신호 발생부에 포함된 입력 저항에 의하여 결정되고,
상기 제2 시정수는
상기 송신 코일부의 코일 저항에 의하여 결정되는 정보 송신 장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 신호 발생부는
상기 제2 전류 경로 이후에 제3 전류 경로를 형성하고,
상기 제3 전류 경로는
상기 제1 스위치는 OFF 상태로 전환되고 상기 제2 스위치는 ON 상태로 전환되어 형성되는 정보 송신 장치.
제10항에 있어서, 상기 신호 발생부는
상기 제3 전류 경로 이후에 제4 전류 경로를 형성하고,
상기 제4 전류 경로는
상기 제3 스위치는 OFF 상태로 전환되고 상기 제4 스위치는 ON 상태로 전환되어 형성되는 정보 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제1 변화량은, 상기 제2 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제2 변화량보다 큰 정보 송신 장치.
코일 전압을 인가받아 자기장을 발생시키는 송신 코일부; 및
직류 전압을 입력받고, 복수의 스위치를 동작시켜 상기 송신 코일부에 코일 전압을 인가하는 신호 발생부;
를 포함하고,
상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되는 제1 전류 경로에 흐르는 코일 전류의 제1 변화량은, 상기 송신 코일부에 코일 전압이 인가되지 않는 제2 전류 경로에 흐르는 코일 전류의 제2 변화량과 상이하고,
상기 제2 변화량은 상기 제1 변화량보다 큰 값을 가지고,
상기 신호 발생부는
입력 저항;
일 단이 상기 입력 저항에 연결되고 타 단이 상기 송신 코일부의 일 단에 연결되는 제1 스위치;
일 단이 상기 제1 스위치의 타 단 및 상기 송신 코일부의 일 단에 연결되는 제2 스위치;
일 단이 상기 입력 저항에 연결되고, 타 단이 상기 송신 코일부의 타 단에 연결되는 제3 스위치; 및
일 단이 상기 송신 코일부의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 제2 스위치의 타 단에 연결되는 제4 스위치;
를 포함하고,
상기 제1 전류 경로는 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 ON 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 OFF 상태로 동작하고,
상기 제1 전류 경로 이후에 상기 제2 전류 경로는 상기 제4 스위치는 OFF 상태로 전환하고, 상기 제3 스위치는 ON 상태로 전환하는 정보 송신 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 전류 경로에서 제1 시정수를 만족하며 상기 송신 코일부에 코일 전류가 흐르고, 상기 제2 전류 경로에서 제2 시정수를 만족하며 상기 송신 코일부에 코일 전류가 흐르며,
상기 제2 시정수는 상기 제1 시정수보다 큰 정보 송신 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제1 변화량은, 상기 제2 전류 경로에 의해 유발되는 자기장의 제2 변화량과 상이한 정보 송신 장치.
제 15항에 있어서,
제1 내지 제2 전류 경로를 통하여 유발되는 상기 코일 전류의 변화는, 제1 내지 제2 전류 경로를 통하여 유발되는 자기장의 변화에 대응되는 정보 송신 장치.