KR19990022851U

KR19990022851U - 배터리전원을절약하는휴대용무선송수신장치

Info

Publication number: KR19990022851U
Application number: KR2019990006916U
Authority: KR
Inventors: 조성재
Original assignee: 조성재
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 1999-07-05

Abstract

본 고안은 휴대용 무선 송수신 장치에 있어서 배터리 전원을 절약하는 방법에 관한 것이다. 휴대용 원격 무선 송수신기의 경우에 가장 큰 문제가 되는 것이 배터리 전원인데 원격 무선 송수신기에서 배터리 전원을 많이 소비하는 부분이 무선 전파를 송신하는 전파 송신부(RF transmitting block)와 무선 전파를 수신하는 전파 수신부(RF receiving block)이다. 기존의 휴대용 무선 송수신기는 전파를 송수신하지 않을 때에도 송수신부에 전원을 항상 공급하고 있어 배터리를 소모하게 된다.

특히 수신기는 송신기로부터 언제 신호가 수신될지 알 수 없기 때문에 항상 켜져 있어야 하므로 배터리 전원을 계속 소비하게 된다. 본 고안에서는 배터리의 전원을 절약하기 위하여 송신부의 경우에 전파 송신부의 전원을 평상시에는 전원을 공급하지 않고, 전파를 송신할 때만 전파 송신부의 전원을 공급하게 하여 송신부의 배터리를 절약하게 하고, 수신부의 경우에도 전파 수신부의 전원을 평상시에는 전원을 공급하지 않고 전파를 수신할 때만 전파 수신부의 전원을 공급하게 한다.

그런데 수신기는 송신기로부터 언제 신호가 수신될지 알 수 없기 때문에 수신 시기를 판별하기 위하여, 수신기의 고주파 수신부를 전원 소모가 거의 없는 고주파 직접 검파부와, 전원을 필요로 하는 일반 고주파 수신부로 나누고, 평상시에는 일반 고주파 수신부의 전원을 공급하지 않고, 단지 고주파 직접 검파부와 컨트롤러(이하 CPU)의 전원만을 공급하여 배터리 전원을 절약하는 상태로 하여 대기하게 한다.

한편 송신기는 신호를 송신할 때 먼저 출력이 큰 송신 시작(Wake-up) 신호를 보낸 후 송신하고자 하는 신호를 보내게 되는데, 송신기로부터 초기에 강한 신호인 송신 시작(Wake-up)신호가 수신되면 고주파 직접 검파부를 통해 CPU에서 송신 시작 신호를 검출한 후 일반 고주파 수신부에 전원을 공급하고 난후 송신기로부터 오는 신호를 수신하게 한다.

신호의 수신이 완료되면 다시 일반 고주파 수신부의 전원을 차단하고 다시 대기 상태로 들어가게 하여 송신 시작(Wake-up)신호를 기다리게 된다. 이렇게 함으로써 수신기의 배터리 전원을 절약할 수 있게 된다.

Description

배터리 전원을 절약하는 휴대용 무선 송수신 장치{Personal wireless transmitter and receiver to save battery power}

본 고안은 송수신기의 배터리 전원을 절약하기 위한 휴대용 무선 송수신 장치에 관한 것이다. 휴대 통신 기기에 전화가 걸려왔을 경우에 무선 송수신에 의해 별도의 원격 장치가 진동을 일으키거나, 휴대 통신 기기가 일정 거리 이상 떨어질 경우 원격 장치가 경고음을 알리거나, 또는 휴대 통신 기기의 벨/진동/차단 모드의 자동 전환을 위하여 신호 발생기를 두고 이에 따라 휴대 통신 기기가 자동으로 전환되도록 하는 등과 같은 원격 무선 송수신을 하는 휴대용 장비들이 많이 등장하고 있다. 그러나 이러한 원격 무선 송수신기의 경우에 가장 큰 문제가 되는 것이 배터리 전원이다.

기존에는 송신기의 배터리의 전원을 절약하기 위하여 신호를 송신하지 않는 시간에는 전파 송신부의 전원을 차단하고 신호를 송신하는 경우에만 전파 송신부의 전원을 공급하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 수신기의 경우에는 언제 송신부로부터 신호가 수신될지 알 수 없기 때문에 수선기는 항상 전원을 공급한채로 대기하여야 하므로 배터리 전원을 계속 소비하게 된다.

이러한 수신부의 배터리 전원의 소비를 방지하기 위한 기존의 방법으로 송신부와 수신부 사이에 송수신 시간을 정해놓고(예를 들면 10초 정도의 간격) 송신기와 수신기가 정해진 시간에만 전파 송신부와 전파 수신부에 전원을 공급하여 신호를 주고 받는 방법도 있으나 이는 정해진 시간에 신호를 송수신하여도 무방한 경우에는 사용될수 있지만 정해진 시간외에 신호를 송수신할 필요가 있는 경우에는 부적합하다.

본 고안은 휴대용 무선 송수신기의 배터리 전원을 절약하는 방법으로 다음과 같다. 송신부의 경우 신호를 송신하는 경우에만 전파 송신부(RF transmitting block)에 전원을 공급하게 된다. 그리고 신호를 송신할 때 먼저 송신 시작 신호(wake-up)를 강하게 전송하고 이후에 일반 신호를 전송한다. 그러면 수신기에서는 전원 소모가 거의 없는 고주파 직접 검파부에서 초기의 강한 송신 시작 신호를 검출하여 컨트롤러에게 알리게 되고 컨트롤러는 일반 고주파 수신부에 전원을 공급하여 송신 시작(Wake-up) 신호 이후에 오는 일반 신호를 수신하게 된다. 이렇게 함으로써 수신기에서 전파 수신부(RF receiver)의 전원을 신호를 수신시에만 공급하게 하여 수신기의 배터리 전원을 절약할수 있다.

도1은 송신기 블록도의 바람직한 일실시예

도2는 송신기의 안테나로 출력되는 신호의 파형

도3은 수신기 블록도의 바람직한 일실시예

도4는 고주파 직접 검파부의 일실시예

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

도1에서

100 : CPU1 101 : 전파 송신부 110 : 배터리1

120 : 전원 공급부1 130 : 고주파 신호 발생부

140 : 고주파 증폭부1 150 : 스위칭부(multiplexer)

160 : 전원 공급부2 170 : 고주파 변조부

180 : 고주파 증폭부2 190 : 안테나1

도3에서

200 : CPU2 201 : 전파 수신부 210 : 안테나2

220 : 고주파 직접 검파부 230 : 전원 공급부3 240 : 배터리2

250 : 일반 고주파 수신부 260 : 신호 복조부

도4에서

T : 트랜스포머, L1 : 1차측 코일, L2 : 2차측 코일,

C1, C2 : 커패시터, D : 다이오드

R1, R2, R3 : 저항, OP AMP : 비교기 (comparator)

휴대용 무선 송수신 장치에 있어서 배터리의 전원을 절약하기 위한 송신기와수신기의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 송신기 블록도의 바람직한 일실시예를 나타내고 도2는 상기 송신기의 안테나로 출력되는 신호의 파형을 나타낸 것이며 도3은 수신기 블록도의 바람직한일실시예를 나타내었으며 도4는 상기 수신기의 고주파 직접 검파부의 일실시예를 나타낸 것이다.

이제 도1을 참조하여 송신기의 동작을 설명하면 신호를 송신하지 않을 때 컨트롤러1(이하 CPU1:100)는 배터리1(110)로부터 공급되는 전원을 전원 공급부1(120) 과 전원 공급부2(160)을 통해 차단하여 배터리1(110)의 전원을 절약하는 상태로 있게 된다. 이제 신호를 송신할 시기가 되면 상기 전원 공급부1(120)을 통해 먼저 고주파 신호 발생부(130)와 고주파 증폭부1(140)에 전원을 공급하게 된다. 그러면 상기 고주파 신호 발생부(130)에서 발생된 고주파 신호가 고주파 증폭부1(140)에서 증폭된후 상기 CPU1(100)에 의해 조정되는 스위칭부(mu1tiplexer:150)를 거쳐 안테나1(190)로 출력되는데 이 신호가 송신 시작 신호(wake-up)가 된다. 일정 시간 동안 송신 시작(wake-up) 신호가 전송된후 상기 전원 공급부1(120)로 공급되는 전원을 차단하고 상기 전원 공급부2(160)를 통해 상기 배터리1(110)전원을 고주파 변조부(170)와 고주파 중폭부2(180)에 공급한다. 그러면 상기 고주파 변조부(170)는 상기 CPU1(100)으로부터 공급되는 디지털 코드(다른 송신기에서 오는 신호인지 원하는 송신기에서 오는 신호인지 판별하는 코드와 수신기에 명령을 전달하는 신호)에 따라 변조된 고주파 신호를 발생하는데 이 고주파 변조 신호는 상기 고주파 증폭부2(180)를 통해 증폭된후 상기 스위칭부(150)를 거쳐 상기 안테나1(190)으로 출력된다.

도2에 상기 전원 공급부1(120)과 전원 공급부2(160)를 통해 배터리1(110) 전원을 공급하는 시간과 그에 따른 안테나1(190)의 출력 파형을 디지털 변조인 ASK(진폭천이키잉)인 경우에 나타내었는데 초기에 강한 신호가 wake-up 신호이고 이후에 오는 신호가 디지털 코드에 따른 일반 고주파 신호이다. 디지털 코드에 따른 고주파 신호의 전송이 완료되면 상기 CPU1(100)은 상기 전원 공급부1(120)과 상기 전원 공급부2(160)을 통해 상기 배터리1(110)의 전원을 차단하여 대기 상대로 가게 된다.

여기서 상기 고주파 증폭부1(140)과 상기 고주파 증폭부2(180)을 분리하여 사용하는 이유는 상기 고주파 증폭부1(140)는 송신 시작 신호, 즉 wake-up 신호를 강하게 발사하여야 하는데 만약 같은 증폭부를 사용하게 되면 일반 고주파 신호를 전송할때도 강한 신호를 발사하게 되므로 배터리 전력 소비가 늘어나게 되기 때문이다. 물론 같은 증폭부를 사용하여 일반 고주파 신호를 전송하여도 송신시에만 배터리 전원을 소비하므로 전력 소모는 크게 문제되지 않을 수도 있다. 또한 상기 고주파 신호 발생부(130)의 출력을 상기 고주파 변조부(170)의 출력보다 크게 하여 같은 고주파 증폭부를 사용할 수도 있다.

이제 도3을 참조하여 수신기의 동작을 설명하면 송신기로부터 오는 신호가 없는 대부분의 시간 동안, 컨트롤러2(이하 CPU2 : 200)는 전원 공급부3(230)를 통해 배터리2(240)의 전원을 차단하여 일반 고주파 수신부(250)와 신호 복조부(260)에 전원을 차단하고 상기 CPU2(200)와 고주파 직접 검파부(220)에만 전원을 공급하여 대기 상태로 있게 되는데, 이때 상기 CPU2(200)는 전원을 절약하는 절전 상태(예를 들면 80C51 마이크로컴퓨터의 idle 모드 또는 PIC12C508 마이크로 컨트롤러의 sleep 모드 등과 같은 상태)로 있게되며 상기 고주파 직접 검파부(220)는 고주파 신호를 직접 검파하기 때문에 전원 소모가 거의 없게 된다.

이제 안테나2(210)를 통해 송신기로부터 신호가 수신되면 먼저 wake-up 신호가 수신되는데 이 wake-up 신호를 상기 고주파 직접 검파부(220)에서 직접 검파하여 이를 상기 CPU2(200)로 전달하게 된다. 그러면 상기 CPU2(200)는 전원 절전 상태에서 정상 동작 상태로 돌아오고 상기 전원 공급부3(230)를 통해 상기 배터리2(240)의 전원을 상기 일반 고주파 수신부(250)와 상기 신호 복조부(260)에 공급하게 된다. 그러면 상기 일반 고주파 수신부(250)는 상기 안테나2(210)를 통해 wake-up 신호 다음에 수신되는 디지털 코드에 따른 일반 고주파 신호를 수신하여 신호를 필터링 및 증폭하고 필요하면 중간 주파수로 변환하여 상기 신호 복조부(260)로 보내게 된다. 상기 신호 복조부(260)는 이 신호를 받아 디지털 신호를 검파하여 상기 CPU2(200)에 입력하면 상기 CPU2(200)는 입력되는 디지털 신호를 판별하여 수신되는 신호가 원하는 송신기로부터 보내오는 신호인지를 먼저 확인하고 확인되면 이후에 따라 오는 디지털 코드에 따라 진동을 일으키거나 아니면 경고음을 발생하는 등과 같은 해당 동작을 한 후 다시 절전상태로 대기하게 된다.

이제 상기 고주파 직접 검파부(220)의 바람직한 일실시예를 도4를 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 상기 안테나2(210)로 wake-up 신호가 수신되면 1차측 코일 L1과 2차측 코일 L2로 구성되는 트랜스포머 T를 통해 커패시터 C1으로 전달된다. 그러면 전달된 신호는 2차측 코일 L2와 커패시터 C1으로 구성된 공진 회로를 통해 신호가 상당히 커지게 된다. 이 신호를 다이오드 D와 커패시터 C2 그리고 저항 R1으로 구성된 포락선 검파기(envelope detector)를 통해 크기를 검출한후 이 신호와 일정 전압(전원 전압 Vcc를 저항 R2와 R3로 분배한 전압)을 비교기(comparator:OP AMP)를 통해 비교하여 검출 전압이 일정 전압 이상이 되면 High 레벨(5V)로 하여 이를 상기 CPU2(200)의 입력핀 또는 인터럽트(interrupt)에 인가하게 된다. 그러면 상기 CPU2(200)는 입력 핀의 변화 또는 인터럽트에 따라 전원 절약 상태(예를들면 80C51의 IDLE 모드 또는 PIC12C508의 s1eep 모드 등과 같은 상태)에서 정상 상태로 돌아오게 되어 도3의 상기 전원 공급부3(230)를 구동하여 상기 일반 고주파 수신부(250)와 상기 신호 복조부(260)에 전원을 공급하게 된다.

한편 고주파 직접 검파부에서 포락선 검파기가 신호를 검출하기 전에 전원 소모가 적은 증폭기를 추가할 수도 있다. 그리고 도4에서 저항 R1 대신에 상기 비교기(OP AMP)의 입력 저항을 사용하여 저항 R1을 없앨수도 있다.

또한 상기 송신기에서 wake-up 신호없이 일반 고주파 신호만 송신하더라도 수신기는 신호가 없을 때 전원 절약 상태로 대기하고 있다가 일반 고주파 신호를 고주파 직접 검파부에서 검출하여 일반 고주파 수신부에 전원을 공급할 수도 있다.

기존의 휴대용 무선 송수신기에서는 수신기에서 언제 신호가 수신될지 알 수없기 때문에 항상 전파 수신부에 전원을 공급하고 있어 신호가 수신되지 않을때도 배터리의 전원을 계속 소비하는 문제점이 있었다. 본 고안에서 제안된 무선송수신기를 사용하면 송신기와 수신기가 신호를 송수신하지 않을 때는 전파 송신부와 전파 수신부에 전원을 공급하지 않고 CPU는 전원 절약 상태로 대기하게 된다. 대기 상태로 있다가 신호를 송신할때가 되면 송신기는 먼저 송신 시작 신호(wake-up)를 송신하고 이어 일반 고주파 신호를 송신한다.

한편 수신기에서는 송신 시작 신호(wake-up)를 고주파 직접 검파부에서 검출하여 이를 CPU에 알리게 되고 CPU는 송신 시작 신호(wake-up)를 인식한 후 전파 수신부에 전원을 공급하여 일반 고주파 신호를 수신하게 된다. 그리고 수신이 완료되면 CPU는 다시 대기 상태로 돌아가 전원 절약 상태에 있게 된다. 이렇게 함으로써 송신기와 수신기가 둘다 신호를 송수신할 때만 전파 송신부와 전파 수신부에 전원을 공급하므로써 배터리 전력 소비를 크게 줄일 수 있다.

Claims

신호를 송신하지 않을 때는 전파 송신부에 전원을 공급하지 않고, 신호를 송신할때만 전파 송신부에 전원을 공급하고 일반 고주파 신호를 송신하기 전에 먼저 출력이 큰 송신 시작 신호(wake-up)를 송신하는 송신기와, 신호를 수신하지 않을 때는 일반 고주파 수신부에 전원을 공급하지 않고 대기 상태로 있다가 고주파 직접 검파부에서 송신 시작 신호를 검출한 후에 일반 고주파 수신부에 전원을 공급하여 일반 고주파 신호를 수신하고 수신이 완료되면 다시 대기 상태로 돌아가는 구조를 가진 휴대용 무선 송수신 장치
제1항에 있어서 별도의 송신 시작 신호(wake-up)를 보내지 않고 일반 고주파 신호를 보내는데 이를 고주파 직접 검파부에서 검출한후에 일반 고주파 수신부에 전원을 공급하는 구조를 갖는 휴대용 무선 송수신 장치
도4와 같이 안테나2(210)와 연결된 트랜스포머(T), 트랜스포머 2차측 코일(L2)과 커패시터(C1)로 구성된 공진 회로, 다이오드(D)와 저항(R1) 그리고 커패시터(C2)로 구성된 포락선 검파부(envelope detector), 포락선 검파부 출력을 일정 전압과 비교하는 비교기(OP AMP)로 구성된 고주파 직접 검파부
제4항에 있어서 포락선 검파부가 신호를 검출하기 전에 전원 소모가 거의 없는 증폭부를 추가한 고주파 직접 검파부