KR20030085782A

KR20030085782A - 인덕터 전송방식을 이용한 개체인식시스템

Info

Publication number: KR20030085782A
Application number: KR1020020024047A
Authority: KR
Inventors: 한병성; 고석철; 김태옥; 이재
Original assignee: 한병성; 고석철; 김태옥
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-07

Abstract

본 발명은 인덕터 전송방식을 이용한 개체인식장치 개발에 관한 것이다. 축산분야의 개체인식장치에 적용 가능한 기술은 무선인식장치 기술이다. 무선인식장치 중에 지금까지 외국으로부터 수입되어 사용되고 있는 RF방식을 축산분야의 개체인식장치에 적용했을 경우 안테나를 이용하기 때문에 개체가 1마리 이상일 경우 채널방식이 아니고 360도 방사방식이라면 수신기끼리 혼선의 문제가 생길 수 있다. 또하나의 단점은 송신기의 전원공급을 수신기로부터 직접 받는 것이 어렵기 때문에 배터리를 송신기에 부착해서 사용해야 한다. 시간이 흘러 배터리의 수명이 다 하였을 경우 교체과정이 번거롭고 관리비용이 많이 든다. 따라서, RF방식을 적용한 축산사양관리 개체인식장치로는 합당하지 못하다.

본 발명은 인덕터 방식으로 에너지 공급을 수신기로부터 고주파 전력을 받기 때문에 전원공급용 배터리를 고유코드발생기(송신기)에 부착할 필요가 없으며, 배터리의 수명이 다 하였을 때 교체할 필요가 없다. 무선인식장치 전원으로 배터리를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이라 할 수 있다.

본 발명의 목적은 안테나 장치가 없고, 별도의 전원공급용 배터리 장치가 필요 없는 인덕터 전송방식을 이용하여 전력 및 고유코드를 전송시키는 개체인식 시스템 개발이다. 가축의 목에 부착된 고유코드발생기는 인덕터 코일을 통해 전원이 공급되면 회로가 동작하며 코드회로에 설정된 코드값이 출력된다. 출력된 신호는 변조회로에서 변조하여 인덕터 코일을 통해 수신회로에 전달된다. 타이밍 회로에서는 혼합된 신호 중 코드 신호만을 통과시켜 증폭한다. 마이크로프로세서 회로에서는 설정코드와 수신코드를 비교 분석하여 호퍼모터 스위치의 개폐여부를 판단함은 물론 수신코드가 세그먼트에 표시되도록 되어 있다. 이렇게 변조된 신호는 통신모듈 RS485를 통해 퍼스널 컴퓨터에 보내져서 축산 통합관리를 가능케 할 수 있다.

Description

인덕터 전송방식을 이용한 개체인식시스템{An individual Recognition System Using Inductive Transmission Method}

본 발명은 축산분야에서 적용이 가능한 무선인식장치에 관한 내용으로서 한 쌍의 인덕터 코일을 무접점으로 만들어 전원 공급과 정보를 공유하여 개체를 인식하고자 하는 시스템 개발이다.

홍채와 지문, 목소리, 문자 등을 이용한 인간 위주의 개체인식장치 연구는 활발히 진행되고 있지만 축산분야에 관련된 기술은 국내에서는 전무한 실정이다. 일상생활에서 많이 사용되고 있는 바코드 시스템과 마그네틱카드 시스템을 축산분야의 개체인식장치에 적용하기는 어렵다. 축산분야의 개체인식장치에 적용 가능한 기술은 무선인식장치 기술이다. 무선인식장치 중에 지금까지 외국으로부터 수입되어 사용되고 있는 RF방식은 안테나를 이용하기 때문에 축산의 개체인식장치에 적용했을 경우 하나의 송신기에 대해 수신기들간에 혼선의 문제가 생길 수 있다. 또다른 단점은 송신기의 전원공급을 수신기로부터 직접 받는 것이 어렵기 때문에 배터리를 송신기에 부착해서 사용해야 한다. 시간이 흘러 배터리의 수명이 다 하였을 때 교체과정이 번거롭고 관리비용이 많이 든다. 폐기된 배터리를 제대로 관리하지 않으면 환경문제에 영향을 끼칠 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 한 쌍의 인덕터 코일을 이용하여 전력 및 고유코드 신호를 전송시키는 개체인식시스템 개발에 중점을 두었다. RF 방사방식이 아니기 때문에 여러 수신기들간에 혼선이 발생하지 않으며, 별도의 전원공급용 배터리를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이라 할 수 있다. 가축의 목에 달고 있는 고유코드발생기는 인덕터 코일을 통해 전원이 공급되면 회로가 작동하며, 코드회로에 설정된 코드값이 출력된다. 출력된 신호는 변조회로에서 변조되어 인덕터 코일을 통해 수신회로에 전달된다. 타이밍 회로에서는 혼합된 신호 중 코드신호만을 통과시켜 증폭한다. 마이크로프로세서 회로에서는 설정코드와 수신코드를 비교 분석하여 호퍼모터 스위치의 개폐여부를 판단함은 물론 수신코드가 세그먼트에 표시되도록 되어 있다. 이렇게 변조된 신호는 통신모듈 RS485를 통해 퍼스널 컴퓨터에 보내져서 축산 통합관리를 가능케 하고자 한다.

또한 본 발명에서 고유코드발생기(송신기)를 개체의 목에 간편하게 부착할 수 있도록 원터치 클립형을 제시하였으며, 가축이 이동할 때 고유코드발생기를 넣은 케이스가 쉽게 움직이지 않게 [도 10]과 같이 설계한 프라스틱 케이스까지 포함하는 것에 특징이 있다.

[도 1]은 인덕터형 개체인식시스템의 구성도

[도 2]는 인덕터형 개체인식시스템의 제작품

[도 3]은 고유코드발생기의 블록도 및 제작품

[도 4]는 고유코드발생기의 세부회로도

[도 5]는 수신기의 블록도 및 제작품

[도 6]은 수신기의 세부회로도

[도 7]은 마이크로프로세서의 제작품 및 세부회로도

[도 8]은 통신모듈

[도 9]은 수신기 및 고유코드발생기의 출력파형

[도 10]은 고유코드발생기를 개체의 목에 쉽게 부착할 수 있도록 한 원터치 클립을 이용하여 고유코드발생기를 내장할 수 있는 프라스틱 케이스 구조

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

①은 2차 코일이 내장된 고유코드발생기(송신기) 제작품

②는 1차 코일

③은 수신기 제작품

④는 마이크로프로세서 제작품

⑤는 레귤레이터(입력 전압조정기) 제작품

⑥은 RS485 통신모듈 제작품

⑦은 프라스틱 케이스

⑧은 원터치 클립

⑨은 개체의 목걸이 끈

본 발명의 개체인식시스템 구성요소는 젖소의 목걸이의 플라스틱 케이스안에 넣어진 고유코드발생기(송신기)가 있는데 송신기 내부 PCB안에 2차 코일 패턴을 떠서 내장하였다. 인덕터 1차 코일, 개체의 고유코드 신호를 감지할 수 있는 수신회로부, 마이크로프로세서, 통신모듈, 레귤레이터로 구성되어 있다. 첨부한 도면들의 상세설명은 다음과 같다.

[도 1]은 인덕터 방식의 개체인식시스템의 구성요소를 알기 쉽게 도시한 블록도이다.

[도 2]는 본 발명에서 제안한 인덕터 방식을 이용한 개체인식시스템 구조로서, 제작품을 보여주고 있다. 한 쌍의 인덕터 코일로 구성되어 있는 1차 코일은 공진커패시터나 전력을 받는 2차 코일의 인덕턴스를 조절하기 위한 것이다. 인덕터 코일을 통해 젖소의 목걸이에 부착되어 있는 개체 고유코드발생기에 전력을 공급하고 개체정보를 인덕터 코일을 통해 수신기로 보내진다. 타이밍회로에서는 혼합된 신호중 코드신호만을 통과시켜 증폭한다. 마이크로프로세서 회로에서는 설정코드와 수신코드를 비교분석하여 개폐여부를 판단함은 물론 수신코드가 세그먼트에 표시된다. 이렇게 변조된 신호는 통신모듈 RS485를 통해 퍼스널 컴퓨터에 보내져서 개체별 정보를 알 수 있어 축산 사양관리를 통합적으로 할 수 있다.

[도 3]은 개체의 고유번호를 발생시키는 장치로서 동작과정을 보여주기 위한 블록도 및 제작품을 도시하고 있다. 수신기의 1차 코일을 통해 얻은 고주파 전력을 정류하여 각 회로의 전원을 공급하며 또한 고주파 신호를 이용하여 코드회로의 클럭으로 사용된다. 전원이 공급되면 회로가 동작되어 코드회로에 설정된 코드값이 출력된다. 이 출력값은 변조회로에서 변조한 고유코드는 인덕터 코일을 통해 수신기로 전송한다.

[도 4]는 고유코드발생기의 세부회로도를 도시하고 있다. 시리얼 코드를 설정하여 시프트레지스터 소자인 IC 4020A, 4021A를 사용하여 클럭에 맞춰 한 비트씩 오른쪽으로 이동하게 하여 NOR와 NAND 회로를 거쳐 고유코드 신호를 발생시킨다. 이 코드화된 신호들은 커패시터나 트랜지스터 C1815 변조회로에 가해지고 인덕터 코일을 통하여 수신회로로 전송된다.

[도 5]는 수신기의 블록도 및 제작품을 도시하고 있다. 발진회로에서 125kHz의 고주파 발진을 하면 인덕터 코일에 고주파 증폭을 거쳐 고주파 전력을 공급한다. 이때 인덕터에 고주파 자속이 발생하여 고유코드발생기에 전원을 공급한다. 고유코드발생기로부터 발생된 개체인식 신호가 인덕터 코일을 통하여 유기되면 CA3130 증폭기를 사용하여 미세한 신호를 증폭한다. 이 수신값에는 고주파 출력신호와 수신된 코드신호가 혼합되어 있다. 이 혼합된 신호중에서 고유코드발생기로부터 발생된 신호만을 통과시키도록 하기 위해서 발진회로의 발진주파수에 의한 IC 4016 타이밍 회로를 사용하였다. 이 펄스 신호는 송신단 신호와 비교해 볼 때 매우작기 때문에 증폭 효율이 좋은 반전 연산증폭기 CA3130A를 이용하여 증폭하도록 하였다. 최종적으로 LM393 소자를 사용하여 고유코드 신호가 나오도록 하였다.

[도 6]은 인덕터형 수신기의 세부회로도를 보여주고 있다. 도면의 상위 우측은 선택도를 조절하기 위한 커패시터 여유분의 회로보상 부분이다. 선택도 Q는 이 공진회로가 어떻게 에너지를 잘 유지하게 되는가를 나타내는 척도이다. 선택도가 높으면 이 회로는 에너지를 매우 적게 소모하고, 선택도가 낮으면 많은 에너지를 방출하게 된다.

[도 7]은 마이크로프로세서 제작품과 세부회로도를 도시하고 있다. 수신회로의 개체코드 출력값이 CN12 단자를 통해 입력되면 슈미터 회로인 74LS14 트리거 인버터 소자를 사용하여 수신회로에 섞여있는 잡음을 제거하도록 구성되었다. 이 개체코드는 PIC16F873 마이크로프로세서 칩에서 분석하여 설정코드와 수신코드를 비교분석하여 호퍼모터의 개폐여부를 판단하거나 수신코드를 세그먼트에 표시하기도 한다. PIC마이크로프로세서는 소형이면서 주위에 전원과 크리스탈 발진기만 접속하면 LED를 직접 구동할 수가 있어 입출력 포트에 대한 프로그램 제어를 개별적으로 할 수 있다.

[도 8]은 RS485 통신모듈 회로도 및 제작품을 도시하고 있으며, 마이크로프로세서에 삽입하여 사용할 수 있도록 하였다. RS485 통신을 하기 위해선 Max232 칩이 필요하듯이 RS485 통신에서도 Max485 칩이 필요하다. RS485는 A, B 단 두선만 연결하여 사용하면 된다. RS485 통신은 하나의 라인에 여러개의 장치를 연결해 놓고 각각의 장치마다 고유의 어드레스를 부여한 뒤 호스트에서 원하는 장치와 송수신을 할 수 있도록 한 멀티포인트 모드를 지원한다.

[도 9]는 어떤 고유번호를 갖고 있는 개체가 설치된 개체인식장치에 다가와 목에 달고 있는 고유코드발생기가 1차 코일과 수평방향으로 40cm정도 접근하면 1차 코일로부터 에너지를 공급받아 고유코드발생기가 작동을 하게 되어 코드 신호를 변조하여 1차 코일로 보내게 된다. 이때 개체의 목에 달고 있는 고유코드발생기의 파형과 수신기회로의 최종 출력단에서 코드신호만을 오실로스코프로 측정한 한주기 동안의 파형을 보여주고 있다.

[도 9]에서 첫번째 파형은 수신기의 최종단 출력신호를 나타내고 있으며, 두번째 파형은 고유코드발생기의 출력단 신호를 나타낸다. 고유코드신호가 인덕터 코일을 거쳐 수신기에 고주파 신호들을 없애고 고유코드신호만을 축출한 파형이 원래와 같음을 알 수 있다. 이 파형을 마이크로프로세서에서 세그먼트에 고유번호로 표시하게 되고 통신모듈을 통해 퍼스널 컴퓨터로 정보를 보내게 된다.

[도 10]은 고유코드발생기를 개체의 목에 쉽게 부착할 수 있도록 한 원터치 클립을 이용하여 고유코드발생기를 내장할 수 있는 프라스틱 케이스 구조를 도시하고 있다. 이 플라스틱 케이스는 서로 다른 개체끼리 몸싸움을 해도 파손되지 않게 하였으며, 내부에 실리콘으로 고유코드발생기를 감싸서 내장했기 때문에 물기나 습기에 의한 파손이 없도록 하였다. 또한 구조상으로 플라스틱 케이스가 빙빙 맴돌지 않게 하여 1차 코일 접촉시 수평으로 접근하여 인식률이 좋도록 하였다. 원터치 클립을 사용했기 때문에 사용자가 신설시나 교체시 간편하게 설치할 수 있는 장점을 가지고 있다.

본 발명에 의하면, 인덕터 방식으로 에너지 공급을 수신기로부터 고주파 전력을 받기 때문에 전원공급용 배터리를 고유코드발생기(송신기)측에 부착할 필요가 없으며, 배터리의 수명이 다 하였을 때 교체할 필요가 없어 관리비용이 들지 않는다. 무선인식장치 전원으로 배터리를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이다. 여러 개체의 고유코드발생기로부터 나오는 신호들을 1대의 수신기장치에서만 수신되므로 혼선의 문제가 발생하지 않는다. 이 개체인식시스템은 다수의 개체들을 구분함으로써 개개의 개체에 대한 많은 정보를 데이터베이스화 하여 개체별 사양관리를 실현시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

수신기에 연결된 1차 코일과 고유코드발생기에 내장된 2차 코일을 통해 전원공급과 데이터를 전송시킬 수 있는 인덕터 방식의 개체인식시스템에 있어서,

개개의 고유코드번호를 발생시키는 고유코드발생기와,

상기 고유코드발생기로부터 발생된 고유번호를 1차 코일을 통해 수신하는 수신기와,

상기 수신기 출력단으로 연결된 마이크로프로세서와,

상기 마이크로프로세서에서 비교 분석된 신호를 퍼스널 컴퓨터로 전송시키기 위한 통신모듈을 포함하여 이루어진 인덕터 방식의 개체인식시스템.
제 1항에 있어서, 작업시간과 비용을 절감하기 위해 2차 코일을 고유코드발생기 기판에 패턴을 떠서 내장한 형태의 개체인식시스템.
제 1항에 있어서, 한 쌍의 인덕터 코일을 통해 신호 및 전력이 전송되는 수신기 장치를 포함하는 개체인식시스템.
제 1항에 있어서, 신호를 비교 분석하여 사료급여기 스위치를 개폐시키거나, 세그먼트에 고유번호로 표시되는 마이크로프로세서를 이용한 개체인식시스템.
고유코드발생기를 개체의 목에 부착하기 위한 케이스 구조에 있어서,

고유코드발생기(송신기)를 원터치 클립을 이용하여 개체의 목에 간편하게 부착 또는 제거 할 수 있도록 한 튼튼한 플라스틱케이스 구조.