KR20040057477A - Sensing system using surface acoustic wave resonator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템에 관한 것으로서, 특히 외부의 온도 또는 압력 등을 감지하는 센서 시스템에 무선 통신을 이용하는 표면탄성파 공진기를 사용하여 설치시 제약이 없고, 별도의 전원을 사용하지 않는 표면탄성 공진기로 인해 전력 소모 및 비용이 감소되는 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor system using a surface acoustic wave resonator, and in particular, there is no limitation when installing the surface acoustic wave resonator using wireless communication to a sensor system that senses an external temperature or pressure, and does not use a separate power source. The present invention relates to a sensor system using a surface acoustic wave resonator in which power consumption and cost are reduced due to the surface elastic resonator.
종래의 기술에 따른 센서 시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이, 온도 또는 압력 등의 변화에 따라 생성되는 신호의 크기가 가변되는 센서부(2)와, 상기 센서부(2)와 일체형 또는 유선을 통해 연결되며 상기 센서부(2)에서 생성되는 신호를 전달받아 상기 온도 또는 압력 등을 판단하는 제어부(4)와, 상기 제어부(4)에 의해 판단된 온도 또는 압력 등이 외부에 디스플레이되도록 하는 디스플레이부(6)와, 상기 센서부(2) 및 제어부(4)의 동작 전원을 공급하는 전원 공급부(8)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the sensor system according to the related art has a sensor unit 2 having a variable magnitude of a signal generated according to a change in temperature or pressure, and an integrated or wired line with the sensor unit 2. A control unit 4 which receives the signal generated by the sensor unit 2 and determines the temperature or pressure, and a display such that the temperature or pressure determined by the control unit 4 is externally displayed. And a power supply unit 8 for supplying the operating power of the sensor unit 2 and the control unit 4.
여기서, 상기 센서부(2)는 상기 온도 또는 압력 등의 변화에 따라 생성되는 신호의 크기가 가변되는 온도 센서 또는 압력 센서 등으로 이루어지며, 상기 제어부(4)는 상기 센서부(2)에서 생성되는 신호의 크기에 따라 온도 또는 압력 등을 판단할 수 있도록 신호의 크기에 따른 온도 또는 압력 등에 대한 테이블이 미리 저장되어 상기 센서부(2)에서 생성되는 신호의 크기와 온도 또는 압력 등에 대한 관계를 상기 디스플레이부(6)를 통해 표 또는 그래프 등으로 디스플레이시켜 사용자가 용이하게 상기 온도 또는 압력 등을 확인할 수 있도록 한다.Here, the sensor unit 2 is composed of a temperature sensor or a pressure sensor, etc. in which the magnitude of the signal generated according to the change in the temperature or pressure, etc., the control unit 4 is generated by the sensor unit 2 In order to determine the temperature or pressure, etc. according to the size of the signal, a table for temperature or pressure according to the size of the signal is stored in advance so that the relationship between the size and temperature or pressure of the signal generated by the sensor unit 2 can be determined. Displayed in a table or a graph through the display unit 6 so that the user can easily check the temperature or pressure.
또한, 상기 전원 공급부(8)는 상기 센서부(2)와 제어부(4)의 동작 전원을 각각 공급하게 되는데, 상기 센서부(2)와 제어부(4)에 공급되는 동작 전원이 다를 경우 상기 센서부(2) 및 제어부(4)의 동작 전원에 부합하도록 전원을 변환하는 전압 변환부(8a)를 더 포함한다.In addition, the power supply unit 8 supplies the operating power of the sensor unit 2 and the control unit 4, respectively, when the operating power supplied to the sensor unit 2 and the control unit 4 is different, the sensor It further includes a voltage converter 8a for converting the power source to match the operating power of the unit 2 and the controller 4.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 센서 시스템은 상기 센서부(2)와 제어부(4)가 일체형 또는 유선을 통하여 연결되므로 상기 센서부(2)를 설치하는데 있어 많은 제약이 따르고, 상기 센서부(2)와 제어부(4)로 모두 전원이 공급되므로 소모되는 전력이 증가하게 되고 상기 전원을 공급하기 위한 전원 장치로 인해 비용이 증가되는 문제점이 있다.However, in the sensor system according to the related art as described above, since the sensor unit 2 and the control unit 4 are connected through an integrated or wired line, there are many restrictions in installing the sensor unit 2, and the sensor unit Since power is supplied to both (2) and the controller 4, the power consumed increases and the cost increases due to the power supply device for supplying the power.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 센서부와 제어부간의 신호 송수신이 무선 통신을 사용하여 상기 센서부와 제어부의 설치시 발생되는 제약을 해소시킬 수 있는 동시에 상기 센서부에 별도의 전원을 사용하지 않는 표면탄성파 공진기를 사용하여 구성이 간소화되며 전력 소모 및 비용이 감소되는 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of which is that the signal transmission and reception between the sensor unit and the control unit can solve the limitations generated when the sensor unit and the control unit using the wireless communication The present invention provides a sensor system using a surface acoustic wave resonator, which uses a surface acoustic wave resonator that does not use a separate power source, to simplify the configuration, and to reduce power consumption and cost.
도 1 은 종래의 기술에 따른 센서 시스템이 도시된 도면,1 is a view showing a sensor system according to the prior art,
도 2 는 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템이 도시된 도면,2 is a view showing a sensor system using a surface acoustic wave resonator according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템의 제 1 실시예가 도시된 도면,3 is a view showing a first embodiment of a sensor system using a surface acoustic wave resonator according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템의 제 2 실시예가 도시된 도면이다.4 is a diagram illustrating a second embodiment of a sensor system using a surface acoustic wave resonator according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
20 : 센서부 30 : 메인부20: sensor portion 30: main portion
31 : 신호 발생부 32 : 신호 감지부31: signal generator 32: signal detector
40 : 신호 선택부40: signal selector
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한센서 시스템은 외부로부터 수신된 기준 신호에 따라 공진 주파수를 생성하는 동시에 온도 또는 압력 등의 변화에 다라 상기 공진 주파수가 시프트되어 그에 따른 변환 신호가 안테나를 통해 외부로 송신되도록 하는 센서부와, 상기 센서부로 안테나를 통하여 기준 신호를 송신하는 동시에 상기 송신된 기준 신호와 상기 센서부로부터 수신된 변환 신호를 비교하여 상기 온도 또는 압력 등을 감지하는 메인부와, 상기 메인부와 연결되어 상기 메인부에서 상기 기준 신호 및 변환 신호가 선택적으로 송수신되도록 하는 신호 선택부를 포함하여 구성된다.The sensor system using the surface acoustic wave resonator according to the present invention for solving the above problems is to generate a resonant frequency in accordance with a reference signal received from the outside and at the same time the resonant frequency is shifted according to the change in temperature or pressure is converted accordingly The sensor unit allows a signal to be transmitted to the outside through an antenna, and transmits a reference signal through the antenna to the sensor unit, and simultaneously compares the transmitted reference signal with a converted signal received from the sensor unit to detect the temperature or pressure. And a signal selection unit connected to the main unit to selectively transmit and receive the reference signal and the converted signal from the main unit.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템은 도 2 에 도시된 바와 같이, 외부로부터 수신된 기준 신호에 따라 공진 주파수를 생성하는 동시에 온도 또는 압력 등의 변화에 다라 상기 공진 주파수가 시프트되어 그에 따른 변환 신호가 안테나를 통해 외부로 송신되도록 하는 센서부(20)와, 상기 센서부(20)로 안테나(40a)를 통하여 기준 신호를 송신하는 동시에 상기 송신된 기준 신호와 상기 센서부(20)로부터 수신된 변환 신호를 비교하여 상기 온도 또는 압력 등을 감지하는 메인부(30)와, 상기 메인부(30)와 연결되어 상기 메인부(30)에서 상기 기준 신호 및 변환 신호가 선택적으로 송수신되도록 하는 신호 선택부(40)를 포함하여 구성된다.In the sensor system using the surface acoustic wave resonator according to the present invention, as shown in FIG. 2, the resonant frequency is shifted according to a change in temperature or pressure while simultaneously generating a resonant frequency according to a reference signal received from the outside. A sensor unit 20 for transmitting a converted signal to the outside through an antenna, and a reference signal to the sensor unit 20 through the antenna 40a, and from the transmitted reference signal and the sensor unit 20 The main unit 30 for detecting the temperature or pressure by comparing the received converted signal and the main unit 30 is connected to the main unit 30 to selectively transmit and receive the reference signal and the converted signal And a signal selector 40.
또한, 상기 메인부(30)는 설정된 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하고, 안테나(40a)를 통해 상기 기준 신호가 외부로 송신되도록 하는 신호 발생부(31)와, 상기 센서부(20)에서 송신되는 변환 신호와 상기 기준신호를 비교하여 상기 온도 또는 압력 등을 감지하는 신호 감지부(32)로 구성된다.In addition, the main unit 30 generates a reference signal having a set frequency and transmits the signal generator 31 and the sensor unit 20 to transmit the reference signal to the outside through the antenna 40a. It is composed of a signal detector 32 for detecting the temperature or pressure by comparing the converted signal with the reference signal.
여기서, 상기 센서부(20), 신호 발생부(31), 신호 감지부(32) 및 신호 선택부(40)를 도 3 을 참조로 하여 보다 상세하게 살펴보면, 우선 상기 신호 발생부(31)는 설정된 주파수를 가지는 기준 신호를 생성하는 신호 생성부(31a)와, 상기 신호 생성부(31a)에서 생성된 기준 신호의 위상을 검출하는 제 1 위상 검출부(31b)와, 상기 제 1 위상 검출부(31b)에서 검출된 위상에 따른 전압 신호를 생성하는 제 1 전압 생성부(31c)와, 상기 전압 생성부(31c)에서 생성된 전압 신호를 필터링하는 제 1 필터부(31d)와, 상기 제 1 필터부(31d)를 필터링된 전압 신호가 출력되는 전압 출력부(31e)와, 상기 전압 출력부(31e)에서 출력된 전압 신호를 분배하는 전압 분배부(31f)와, 상기 전압 분배부(31f)에서 분배된 전압 신호가 상기 안테나(40a)를 통해 송신되도록 증폭하는 증폭부(31g)로 구성된다.Here, the sensor unit 20, the signal generator 31, the signal detector 32, and the signal selector 40 will be described in more detail with reference to FIG. 3. A signal generator 31a for generating a reference signal having a set frequency, a first phase detector 31b for detecting a phase of the reference signal generated by the signal generator 31a, and the first phase detector 31b. ), A first voltage generator 31c for generating a voltage signal according to the phase detected by the signal, a first filter unit 31d for filtering the voltage signal generated by the voltage generator 31c, and the first filter. A voltage output unit 31e through which the voltage signal filtered through the unit 31d is output, a voltage divider 31f for distributing the voltage signal output from the voltage output unit 31e, and the voltage divider 31f. And an amplifying unit 31g that amplifies the voltage signal distributed by the antenna 40a to be transmitted.
또한, 상기 센서부(20)는 상기 수신 안테나(20a)를 통해 수신된 상기 신호 발생부(31)의 기준 신호에 따라 공진 주파수가 생성되는 동시에 외부의 온도 또는 압력 등의 변화에 따라 상기 공진 주파수가 시프트되어 그에 따른 변환 신호가 생성되는 표면탄성파 공진기(22)와, 상기 표면탄성파 공진기(22)의 입력 및 출력 임피던스를 정합시키는 입력 및 출력 정합부(21, 23)와, 상기 출력 정합부(23)를 통과한 신호의 역류를 방지하는 절연부(24)와, 상기 절연부(24)를 통과한 변환 신호가 송신 안테나(20b)를 통해 외부로 송신되도록 송신 임피던스를 정합시키는 송신정합부(25)로 구성된다.In addition, the sensor unit 20 generates a resonant frequency according to a reference signal of the signal generator 31 received through the receiving antenna 20a and at the same time changes the external temperature or pressure. Is shifted to generate a converted signal according to the surface acoustic wave resonator 22, input and output matching units 21 and 23 for matching the input and output impedances of the surface acoustic wave resonator 22, and the output matching unit ( 23 and a transmission matching section for matching transmission impedance so that the converted signal passing through the insulation section 24 is transmitted to the outside through the transmission antenna 20b. 25).
여기서, 상기 표면탄성파 공진기(22)는 압전 특성에 의해 상기 신호 발생부(10)에서 송신된 기준 신호가 기계적 신호로 변환되고, 상기 변환된 기계적 신호가 다시 전기적 신호로 변환되어 출력되므로 별도의 전원이 사용하지 않고 신호를 발생시킬 수 있게 된다.In this case, the surface acoustic wave resonator 22 converts a reference signal transmitted from the signal generator 10 into a mechanical signal by a piezoelectric characteristic, and converts the converted mechanical signal into an electrical signal and outputs a separate power source. It is possible to generate a signal without using this.
또한, 상기 표면탄성파 공진기(22)는 상기 기준 신호에 따라 특정한 공진 주파수를 생성하게 되는데, 상기 공진 주파수는 외부의 온도 또는 압력 등이 변화하게 되면 시프트되어 상기 공진 주파수가 변환된다. 따라서, 상기 표면탄성파 공진기(22)는 상기 온도 또는 압력 등에 따라 각각 다른 공진 주파수가 생성되고, 상기 변환된 공진 주파수가 상기 송신 안테나(20b)를 통해 외부로 송신되도록 하는 것이다.In addition, the surface acoustic wave resonator 22 generates a specific resonant frequency according to the reference signal. The resonant frequency is shifted when the external temperature or pressure changes, and the resonant frequency is converted. Accordingly, the surface acoustic wave resonator 22 generates different resonant frequencies according to the temperature or pressure, and transmits the converted resonant frequencies to the outside through the transmitting antenna 20b.
한편, 상기 신호 감지부(32)는 상기 센서부(20)에서 송신되는 변환 신호를 잡음 제거 및 증폭하는 저잡음 증폭부(32a)와, 상기 저잡음 증폭부(32a)를 통과한 변환 신호의 위상을 검출하는 동시에 상기 전압 분배부(31f)에서 분배된 전압 신호의 위상과의 위상차를 산출하는 제 2 위상 검출부(32b)와, 상기 제 2 위상 검출부(32b)에서 산출된 위상차에 따른 전압 신호를 생성하는 제 2 전압 생성부(32c)와, 상기 제 2 전압 생성부(32c)에서 생성된 전압 신호를 필터링하는 제 2 필터부(32d)와, 상기 제 2 필터부(32d)에서 필터링된 전압 신호의 크기를 검출하는 전압 검출부(32e)와, 상기 전압 검출부(32e)에 의해 검출된 전압 신호에 따라 상기 온도 또는 압력 등이 외부로 디스플레이되도록 하는 디스플레이부(32f)로구성된다.On the other hand, the signal detector 32 is a low noise amplifier 32a for removing noise and amplifying the converted signal transmitted from the sensor unit 20 and the phase of the converted signal passed through the low noise amplifier 32a A second phase detector 32b for detecting the phase difference between the phases of the voltage signals distributed by the voltage divider 31f and a voltage signal corresponding to the phase difference calculated by the second phase detector 32b. The second voltage generator 32c, the second filter 32d for filtering the voltage signal generated by the second voltage generator 32c, and the voltage signal filtered by the second filter 32d. And a voltage detector 32e for detecting the magnitude of?, And a display 32f for causing the temperature or pressure to be displayed to the outside according to the voltage signal detected by the voltage detector 32e.
여기서, 상기 제 2 위상 검출부(32b)는 상기 신호 발생부(31)의 전압 분배부(31f)에서 분배된 전압이 전달되어 상기 신호 발생부(31)에서 송신되는 기준 신호의 위상을 검출하게 되고, 상기 검출된 위상과 상기 저잡음 증폭부(32a)를 통과한 변환 신호의 위상의 위상차를 산출하는 것이다. 이때, 상기 전압 분배부(31f)는 상기 전압 출력부(31e)에서 출력된 전압을 동일한 비율로 분배하여 일부는 상기 증폭부(31g)로 전달되도록 하고 나머지는 상기 제 2 위상 검출부(32b)로 전달되도록 한다.Here, the second phase detector 32b transmits the voltage divided by the voltage divider 31f of the signal generator 31 to detect the phase of the reference signal transmitted from the signal generator 31. The phase difference between the detected phase and the phase of the converted signal passed through the low noise amplifier 32a is calculated. At this time, the voltage divider 31f divides the voltage output from the voltage output unit 31e at the same ratio so that a part of the voltage divider 31f is transferred to the amplifier 31g, and the rest is transferred to the second phase detector 32b. To be delivered.
한편, 상기 디스플레이부(32f)는 상기 전압 검출부(32e)에서 검출된 전압 신호에 따른 온도 또는 압력 등이 테이블로 미리 저장되어 있고, 상기 테이블에 따라 표 또는 그래프 등을 통하여 상기 온도 또는 압력을 외부로 디스플레이하는 것이다.On the other hand, the display unit 32f stores a temperature or pressure in accordance with a voltage signal detected by the voltage detector 32e in advance in a table, and externally stores the temperature or pressure through a table or a graph according to the table. To display.
그 이외에, 상기 신호 선택부(40)는 상기 신호 발생부(31)와 신호 감지부(32)가 상기 안테나(40a)를 통하여 신호의 송신 및 수신이 선택적으로 수행되도록 하는 스위치부(41) 및 상기 스위치부(41)의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부(42)로 구성된다.In addition, the signal selector 40 may include a switch 41 for allowing the signal generator 31 and the signal detector 32 to selectively transmit and receive a signal through the antenna 40a; It is composed of a switch control unit 42 for controlling the switching operation of the switch unit 41.
특히, 상기 신호 발생부(31)의 전압 분배부(31f)를 도 4 에 도시된 바와 같이, 설정된 비율에 따라 상기 전압 출력부(31e)에서 출력되는 전압 신호를 분배하는 가변 전압 분배부(31h)로 대체하고, 상기 가변 전압 분배부(31h)의 전압 신호 분배 비율을 설정하는 분배 설정부(31i)를 사용하게 되면, 상기 저잡음증폭부(32a)를 통과한 상기 변환 신호의 레벨과 상기 가변 전압 분배부(31h)에서 분배되어 상기 제 2 위상 검출부(32b)로 전달되는 전압 신호의 레벨을 동일하게 할 수 있다.In particular, as shown in FIG. 4, the voltage divider 31f of the signal generator 31 distributes the voltage signal output from the voltage output unit 31e according to a set ratio. ), And using the divider setting unit 31i for setting the voltage signal share ratio of the variable voltage divider 31h, the level of the converted signal passing through the low noise amplifier 32a and the variable The level of the voltage signal distributed by the voltage divider 31h and transmitted to the second phase detector 32b may be the same.
즉, 상기 전압 출력부(31e)에서 출력된 전압의 크기를 N 이라 할 경우 상기 제 2 위상 검출부(32b)로 전달되는 전압 신호의 레벨이 상기 저잡음 증폭부(32a)를 통과한 신호의 레벨과 동일하도록 a/N 으로 설정하게 되면 상기 증폭부(31g)로 전달되는 전압의 레벨은 (N-a)/N 이 되는 것이다.That is, when the magnitude of the voltage output from the voltage output unit 31e is N, the level of the voltage signal transmitted to the second phase detector 32b is equal to the level of the signal passed through the low noise amplifier 32a. If it is set to a / N to be the same, the level of the voltage delivered to the amplifier 31g becomes (Na) / N.
이때, 상기 가변 전압 분배부(31h)에서 제 2 위상 검출부(32b)로 전달되는 전압의 레벨과 저잡음 증폭부(32a)를 통과한 신호의 레벨을 동일하게 하는 것은 상기 제 2 위상 검출부(32b)에서 보다 정확한 위상차를 검출할 수 있도록 하기 위함이다.In this case, it is the second phase detector 32b that equalizes the level of the voltage transmitted from the variable voltage divider 31h to the second phase detector 32b and the signal passed through the low noise amplifier 32a. This is to enable a more accurate phase difference detection at.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the sensor system using the surface acoustic wave resonator according to the present invention configured as described above is as follows.
본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템의 동작은 먼저, 상기 신호 생성부(31a)에서 설정된 주파수를 가지는 기준 신호가 생성되면, 상기 기준 신호의 위상이 상기 제 1 위상 검출부(31b)에서 검출되고, 상기 검출된 위상에 따른 전압이 상기 제 1 전압 생성부(31c)에서 생성된다.In the operation of the sensor system using the surface acoustic wave resonator according to the present invention, first, when a reference signal having a frequency set by the signal generator 31a is generated, the phase of the reference signal is detected by the first phase detector 31b. The voltage according to the detected phase is generated by the first voltage generator 31c.
상기 제 1 전압 생성부(31c)에서 생성된 전압은 제 1 필터부(31d)에서 필터링되어 전압 출력부(31e)를 통해 출력된다. 이때, 상기 전압 출력부(31e)를 통해 출력된 전압은 상기 전압 분배부(31f) 또는 가변 전압 분배부(31h)에 의해 분배된다.The voltage generated by the first voltage generator 31c is filtered by the first filter unit 31d and output through the voltage output unit 31e. At this time, the voltage output through the voltage output unit 31e is distributed by the voltage divider 31f or the variable voltage divider 31h.
여기서, 상기 전압 분배부(31f) 또는 가변 전압 분배부(31h)에서 분배된 전압은 각각 상기 증폭부(31g)와 상기 제 2 위상 검출부(32b)로 전달되고, 상기 증폭부(31g)에서 전달된 전압은 증폭 후 안테나(40a)를 통해 외부로 송신된다.Here, the voltage divided by the voltage divider 31f or the variable voltage divider 31h is transferred to the amplifier 31g and the second phase detector 32b, respectively, and is transmitted by the amplifier 31g. The amplified voltage is transmitted to the outside through the antenna 40a after amplification.
또한, 상기 신호 선택부(40)에 의해 상기 증폭부(31g)에서 증폭된 신호가 상기 신호 감지부(32)로 전달되는 것이 방지된다.In addition, the signal amplified by the amplifying unit 31g by the signal selecting unit 40 is prevented from being transmitted to the signal detecting unit 32.
상기 안테나(40a)를 통해 외부로 송신된 신호는 상기 센서부(20)의 수신 안테나(20a)에 의해 수신 후 입력 정합부(21)에 의해 입력 임피던스가 정합되어 표면탄성파 공진기(22)로 입력된다.The signal transmitted to the outside through the antenna 40a is received by the receiving antenna 20a of the sensor unit 20 and then the input impedance is matched by the input matching unit 21 and input to the surface acoustic wave resonator 22. do.
상기 표면탄성파 공진기(22)는 입력된 신호가 기계적 신호로 변환되어 그에 따른 일정한 공진 주파수가 생성되고, 상기 공진 주파수에 해당하는 기계적 신호가 다시 전기적 신호로 변환되어 출력 정합부(23), 절연부(24) 및 송신 정합부(25)를 통과하여 송신 안테나(20b)를 통해 외부로 송신된다.The surface acoustic wave resonator 22 converts an input signal into a mechanical signal to generate a constant resonant frequency. The surface acoustic wave resonator 22 converts a mechanical signal corresponding to the resonant frequency into an electrical signal. It passes through the 24 and the transmission matching section 25, and is transmitted to the outside via the transmission antenna 20b.
이때, 상기 표면탄성파 공진기(22)에서 생성된 공진 주파수는 외부의 압력 또는 온도 등의 변화에 따라 시프트되고, 그에 따라 변환된 공진 주파수에 따른 변환 신호가 상기 송신 안테나(20b)를 통해 외부로 송신되도록 한다.At this time, the resonance frequency generated by the surface acoustic wave resonator 22 is shifted according to a change in external pressure or temperature, and thus a converted signal according to the converted resonance frequency is transmitted to the outside through the transmission antenna 20b. Be sure to
상기 송신 안테나(20b)를 통해 송신된 변환 신호는 상기 안테나(40a)를 통해 저잡음 증폭부(32a)로 전달되어 잡음 제거 및 증폭되며, 상기 센서부(20)에서 송신된 신호가 상기 신호 발생부(31)로 전달되는 것이 상기 신호 선택부(40)에 의해 방지된다.The converted signal transmitted through the transmission antenna 20b is transmitted to the low noise amplifier 32a through the antenna 40a to remove and amplify the noise, and the signal transmitted from the sensor unit 20 is the signal generator. Transfer to 31 is prevented by the signal selector 40.
상기 저잡음 증폭부(32a)를 통과한 신호는 상기 제 2 위상 검출부(32b)에서 위상이 검출되는 동시에 상기 전압 분배부(31f) 또는 가변 전압 분배부(31h)에서 분배되어 전달된 전압 신호의 위상과 위상차가 산출된다.The signal passing through the low noise amplifier 32a is detected by a phase in the second phase detector 32b and at the same time a phase of the voltage signal distributed and transmitted by the voltage divider 31f or the variable voltage divider 31h. And the phase difference is calculated.
상기 산출된 위상차는 상기 제 2 전압 생성부(32c)로 입력되고, 상기 제 2 전압 생성부(32c)에서 상기 산출된 위상차에 따른 전압 신호를 생성하면, 상기 생성된 전압 신호는 제 2 필터부(32d)에 의해 필터링 후 상기 전압 검출부(32e)에 의해 그 크기가 검출된다.The calculated phase difference is input to the second voltage generator 32c, and when the second voltage generator 32c generates a voltage signal according to the calculated phase difference, the generated voltage signal is a second filter unit. After filtering by 32d, the magnitude is detected by the voltage detector 32e.
상기 전압 검출부(32e)에 의해 검출된 전압은 상기 디스플레이부(32f)를 통해 표 또는 그래프 등으로 디스플레이된다.The voltage detected by the voltage detector 32e is displayed in a table or graph through the display unit 32f.
즉, 상기 전압 검출부(32e)에서 검출된 전압에 따른 온도 또는 압력 등에 대한 테이블은 상기 디스플레이부(32f)에 미리 저장되어 있기 때문에 상기 디스플레이부(32f)에서 디스플레이되는 검출된 전압 신호를 통해 상기 센서부(20)가 설치된 곳의 온도 또는 압력 등을 확인할 수 있게 되는 것이다.That is, since the table of the temperature or the pressure according to the voltage detected by the voltage detector 32e is stored in the display 32f in advance, the sensor is detected through the detected voltage signal displayed on the display 32f. It is to be able to check the temperature or pressure of the place 20 is installed.
또한, 상기 센서부(20)와 신호 발생부(31) 및 신호 감지부(32)가 무선 통신을 이용하기 때문에 상기 센서부(20)의 설치시 제약이 해소되며, 상기 센서부(20)가 별도의 전원을 사용하지 않으므로 상기 센서부(20)를 동작시키기 위한 전원 장치가 요구되지 않기 때문에 이로 인한 비용이 감소된다.In addition, since the sensor unit 20, the signal generator 31, and the signal detector 32 use wireless communication, constraints are removed when the sensor unit 20 is installed, and the sensor unit 20 is Since a separate power source is not used, a power supply device for operating the sensor unit 20 is not required, thereby reducing costs.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 표면탄성파 공진기를 이용한 센서 시스템은 외부로부터 수신된 기준 신호에 따라 공진 주파수를 생성하는 동시에 온도 또는 압력 등의 변화에 다라 상기 공진 주파수가 시프트되어 그에 따른 변환 신호가 안테나를 통해 외부로 송신되도록 하는 센서부와, 상기 센서부로 안테나를 통하여 기준 신호를 송신하는 동시에 상기 송신된 기준 신호와 상기 센서부로부터 수신된 변환 신호를 비교하여 상기 온도 또는 압력 등을 감지하는 메인부와, 상기 메인부와 연결되어 상기 메인부에서 상기 기준 신호 및 변환 신호가 선택적으로 송수신되도록 하는 신호 선택부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 센서부에서 공진 주파수를 생성하기 위하여 압전 특성을 가지는 표면탄성파 공진기를 사용하여 상기 센서부로 신호의 송수신시 별도의 전원을 사용하지 않고 외부로부터 수신된 신호를 통하여 공진 주파수를 생성하고, 상기 온도 또는 압력 등의 변화에 따라 공진 주파수가 변환되어 그에 따른 변환 신호를 출력할 수 있기 때문에 상기 센서부가 무선 통신을 이용하여 신호를 송수신하므로 설치시 제약이 해소되고, 상기 센서부가 별도의 전원을 사용하지 않기 때문에 전력 소모 및 비용이 감소되는 효과가 있다.The sensor system using the surface acoustic wave resonator according to the present invention configured as described above generates a resonant frequency according to a reference signal received from the outside, and the resonant frequency is shifted according to a change in temperature or pressure. A main unit for sensing the temperature or pressure by comparing a sensor unit to be transmitted to the outside through an antenna and a reference signal through the antenna to the sensor unit, and comparing the transmitted reference signal with a converted signal received from the sensor unit. And a signal selector connected to the main unit to selectively transmit and receive the reference signal and the converted signal at the main unit, thereby providing a surface acoustic wave resonator having piezoelectric characteristics to generate a resonance frequency in the sensor unit. Transmission of signal to the sensor unit using When the sensor unit generates a resonant frequency through a signal received from the outside without using a separate power source, and the resonant frequency is converted according to a change in the temperature or pressure, the sensor unit may output a converted signal accordingly. Since the signal is transmitted and received by using, the restriction is eliminated during installation, and since the sensor unit does not use a separate power source, power consumption and cost are reduced.
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