KR200430204Y1 - 무선 광통신용 송수신기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무선 광통신용 송수신기를 제공하기 위한 것으로, 송신기에 전원을 공급하는 전원부와; 상기 전원부를 통해 전원을 공급받고, 광 신호를 발생시키는 신호 발생부와; 상기 신호 발생부에서 발생된 광 신호를 송신하는 신호 송신부;를 포함하여 구성함으로서, 무선 광통신용 송수신기를 개발하여 제공할 수 있게 되는 것이다.

무선, 광통신, 송수신기, 제조, 제어

Description

무선 광통신용 송수신기{Apparatus for transceiver of wireless optical communication}

도 1은 종래 광통신의 개념도이다.

도 2는 종래 무선통신의 개념도이다.

도 3은 본 고안이 적용되는 무선 광통신의 개념도이다.

도 4는 본 고안이 적용되는 무선 광통신의 상세개념도이다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 송신기의 블록구성도이다.

도 6은 도 5의 상세회로도이다.

도 7은 도 5의 완성품의 예를 보인 도면이다.

도 8은 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 수신기의 블록구성도이다.

도 9는 도 8의 상세회로도이다.

도 10은 도 8의 완성품의 예를 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 송신기 110 : 전원부

111 : 포토 다이오드 112 : 레귤레이터

113 : 플러그 120 : 신호 발생부

121 : 마이크로컨트롤러 122 : 오실레이터

123 : EEPROM 124 : 다이오드

125 : 멜로디 IC 130 : 신호 송신부

131 : 트랜지스터 132 : LED

200 : 수신기 210 : 전원부

211 : 포토 다이오드 212 : 레귤레이터

213 : 플러그 220 : -5V 발생부

221 : 전압 컨버터 230 : 신호 수신부

231 : 포토 다이오드 240 : 신호 증폭부

241 : 제 1 OPAMP 242 : 제 2 OPAMP

243 : 제 3 OPAMP 250 : 신호 출력부(스피커)

본 고안은 무선 광통신용 송수신기에 관한 것으로, 특히 무선 광통신용 송수신기를 개발하고, 제조된 무선 광통신용 송수신기를 이용하여 사용할 수 있도록 하여 무선 광통신에 대한 이해와 제조경험을 쌓게 하여 다양한 응용 제품을 생산할 수 있도록 교육목적으로도 제공하기에 적당하도록 한 무선 광통신용 송수신기에 관한 것이다.

일반적으로 아날로그는 이어지는 곡선의 형태로 정보를 전달하고, 디지털은 1과 0이라는 숫자를 통해 정보를 전달하는 것이다. 디지털 방식에서 아날로그 량의 표시는 ADC(Analog to Digital Converter)에 의해 전기적으로 변환된다. 마찬가지로 디지털 값은 DAC(Digital to Analog Converter)에 의해 아날로그 값으로 변환된다.

그리고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 샘플링이 사용된다. 샘플링이란 연속적인 아날로그 신호를 일정간격으로 표본을 추출하는 작업이다. 샘플링 간격을 가깝게 하면 할수록 실제 신호와 거의 유사하게 신호들을 변환 할 수 있다. 비록 필요한 데이터가 비교적 많이 증가되지만 깨끗한 디지털 전송을 위해 충분한 샘플링이 필요하다. 데이터(Data) 속도는 단위 시간에 보내지는 정보의 수로 정의된다. 단위는 비트/초(bps)이다. 데이터를 변조하여 보내는 경우에는 다른 용어인 변조 속도(단위는 보, baud)라고 부르는데, 이것은 변조에 의해 1초에 변화할 수 있는 상태의 수이므로 한 변조 신호에 복수의 비트를 대응시키면 그만큼 데이터 전송 속도가 빨라진다.

도 1은 종래 광통신의 개념도이다.

그래서 광통신을 이용할 경우 대용량, 저손실, 소형의 장점을 얻는다.

도 2는 종래 무선통신의 개념도이다.

그래서 무선통신을 이용할 경우 전송에 필요한 선로가 없어도 되고, 모듈을 이동시키면서 통신이 가능한 장점이 있다.

도 3은 본 고안이 적용되는 무선 광통신의 개념도이다.

그래서 무선 광통신은 빛을 이용한 통신이기 때문에 주파수 대역이 혼선이 없고 선로가 필요 없다. 또한 빛은 강한 직진성을 가지므로, 수십 km 떨어진 곳에서도 수신할 수 있는 범위가 1m 내외로 보안성이 높다. 이동 가능한 소형 모듈을 사용하기 때문에 신속한 통신이 가능한 장점이 있다.

따라서 무선 광통신용의 송수신기의 개발 필요성이 대두되고 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 무선 광통신용 송수신기를 개발하여 제공할 수 있는 무선 광통신용 송수신기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일실시예에 의한 무선 광통신용 송신기는,

송신기에 전원을 공급하는 전원부와; 상기 전원부를 통해 전원을 공급받고, 광 신호를 발생시키는 신호 발생부와; 상기 신호 발생부에서 발생된 광 신호를 송신하는 신호 송신부;를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일실시예에 의한 무선 광통신용 수신기는,

수신기에 전원을 공급하는 전원부와; 전압 컨버터를 구비하여 상기 수신기에 -5v를 발생시키는 -5V 발생부와; 포토 다이오드를 구비하여 송신기에서 발생된 빛 신호를 받아들이는 신호 수신부와; 상기 신호 수신부에서 수신한 신호를 증폭시키는 신호 증폭부와; 상기 신호 증폭부에서 증폭된 신호를 처리하여 출력시키는 신호 출력부;를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 본 고안, 무선 광통신용 송수신기의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 송신기의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 송신기(100)에 전원을 공급하는 전원부(110)와; 상기 전원부(110)를 통해 전원을 공급받고, 광 신호를 발생시키는 신호 발생부(120)와; 상기 신호 발생부(120)에서 발생된 광 신호를 송신하는 신호 송신부(130);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전원부(110)는, 빛 신호를 받아들이는 포토 다이오드(111)와; 상기 포토 다이오드(111)와 연결되고, 9V를 5V로 전환시켜 상기 신호 발생부(120)로 공급하는 레귤레이터(112)와; 상기 레귤레이터(112)와 연결된 플러그(113);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 신호 발생부(120)는, 상기 신호 발생부(121)에서의 광 신호 발생을 제어하는 마이크로컨트롤러(121)와; 기준주파수를 발생시켜 상기 마이크로컨트롤러(121)로 공급하는 오실레이터(122)와; 상기 마이크로컨트롤러(121)에서 처리된 데이터를 저장하는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)전기적 삭제 가능 프로그램 가능 판독 기억 장치)(123)과; 상기 마이크로컨트롤러(121)와 연결되어 정류작용을 수행하는 다이오드(124)와; 상기 마이크로컨트롤러(121)의 제어를 받고, 멜로디를 발생시키고 처리하는 멜로디 IC(Integrated Circuit, 집적 회로)(125);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 신호 송신부(130)는, 상기 신호 발생부(120) 내의 마이크로컨트롤러(121)와 연결되어 신호증폭과 스위치 역할을 수행하는 트랜지스터(131)와; 상기 트랜지스터(131)와 연결되어 정보를 담은 빛 신호를 발생시키는 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드)(132);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 수신기의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 수신기(200)에 전원을 공급하는 전원부(210)와; 전압 컨버터(221)를 구비하여 상기 수신기에 -5v를 발생시키는 -5V 발생부(220)와; 포토 다이오드(231)를 구비하여 송신기(100)에서 발생된 빛 신호를 받아들이는 신호 수신부(230)와; 상기 신호 수신부(230)에서 수신한 신호를 증폭시키는 신호 증폭부(240)와; 상기 신호 증폭부(240)에서 증폭된 신호를 처리하여 출력시키는 신호 출력부(250);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전원부(210)는, 빛 신호를 받아들이는 포토 다이오드(211)와; 상기 포토 다이오드(211)와 연결되고, 9V를 5V로 전환시켜 상기 수신기(200)로 공급하는 레귤레이터(212)와; 상기 레귤레이터(212)와 연결된 플러그(213);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 신호 증폭부(240)는, 상기 신호 수신부(230)에서 수신한 신호를 증폭시키는 제 1 OPAMP(Operational Amplifier, 연산 증폭기)(241)와; 상기 제 1 OPAMP(241)의 출력을 증폭시키는 제 2 OPAMP(242)와; 상기 제 2 OPAMP(242)의 출력을 증폭시켜 상기 신호 출력부(250)로 공급하는 제 3 OPAMP(243);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 무선 광통신용 송수신기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 고안은 무선 광통신용 송수신기를 개발하여 제공하고자 한 것이다.

도 4는 본 고안이 적용되는 무선 광통신의 상세개념도이다.

통신의 원리는 다음과 같다.

전기 신호 -> 광 신호로 변환 -> 광 송신 -> 광 수신 -> 전기 신호로 변환 -> 전기 신호
즉, 송신기(100)의 오실레이터(122)에서 전기 신호가 발생되면, 송신기(100)의 마이크로컨트롤러(121)에서 이를 광 신호로 변환시킨다. 그리고 송신기(100)의 신호 송신부(130)의 LED(132)에서는 광 송신을 수행한다. 또한 수신기(200)의 신호 수신부(230)의 PD(231)에서는 광 수신을 수행한다. 그리고 신호 수신부(230)의 PD(231)는 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환시킨다. 그러면 변환된 전기 신호는 신호 증폭부(240) 내의 제 1 내지 제 3 OPAMP(241 ~ 243)로 전달되고, 신호 출력부(250)를 통해 출력된다.

그래서 컴퓨터에서는 PICBASIC과 같은 프로그램을 이용하여 멜로디 프로그램과 같은 데이터를 작성한다. 그리고 송신기(100)의 마이크로컨트롤러(121)와 EEPROM(123)을 이용하여 프로그램을 입력한다.즉, 마이크로컨트롤러(121)에 연결된 입력잭(도면상에 미도시)을 통해 멜로디 IC(125)를 통해 출력될 수 있는 멜로디 프로그램 등을 입력한다. 그리고 마이크로컨트롤러(121)로 입력된 멜로디 프로그램 등의 데이터는 EEPROM(123)에 저장한다.

그리고 입력제어는 트랜지스터(131)를 통해 수행하고, LED(132)에 의해 송신 한다.

그러면 수신기(200)의 신호 수신부(230)에 포함된 포토 다이오드(231)에서 송신된 신호를 수신하고, 신호 증폭부(240)에서 증폭시킨다. 또한 커패시터에서는 필터링을 수행한다. 그러면 신호 출력부(250)인 스피커를 통해 출력된다.

이에 따라 송신기(100)를 통해 멜로디 프로그램을 작성해서 무선 광통신에 의해 수신기(200)에 전송하게 되고, 수신기(200)의 스피커(250)를 통해 출력함으로서 무선 광통신을 응용할 수 있게 된다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 송신기의 블록구성도이고, 도 6은 도 5의 상세회로도이며, 도 7은 도 5의 완성품의 예를 보인 도면이다.그래서 도 6에서 PIC 마이크로컨트롤러(121)는 PICBASIC과 같은 프로그램을 이용하녀 멜로디를 프로그램한 뒤 발생시키는 기능을 수행한다. 또한 마이크로컨트롤러(121)에 연결된 멜로디 IC(125)는 미리 저장된 멜로디를 발생시킨다. 또한 발광다이오드(LED)(132)는 정보를 답은 빛 신호를 발생하는 기능을 수행하는 것으로, 복수개의 LED로 구성할 수 있다. 또한 트랜지스터(131)는 LED(132)와 연결되고, 마이크로컨트롤러(121)에서 전달한 신호의 스위칭과 증폭기능을 수행한다. 또한 레귤레이터(112)는 전원부(110)에 속하는 것으로, 입력된 9V 전압을 5V 전압으로 바꿔 마이크로컨트롤러(121) 등 필요한 부품으로 전달하여 준다.

또한 도 8은 본 고안의 일 실시예에 의한 무선 광통신용 수신기의 블록구성도이고, 도 9는 도 8의 상세회로도이며, 도 10은 도 8의 완성품의 예를 보인 도면이다.그래서 도 9에서 포토다이오드(PD)(231)는 송신기(100)의 LED(132)에서 발생된 빛 신호를 받아들인다. 또한 포토다이오드(PD)(231)에 연결된 제 1 내지 3 OPAMP(241 ~ 243)는 신호를 증폭한다. 또한 컨버터(222)는 +5V를 받아서 -5V로 만들어준다. 또한 레귤레이터(212)는 9V 입력 전압을 5V로 바꾸어 필요한 부품으로 전달한다.

여기서 각각의 송신기(100)와 수신기(200)에 사용되는 부품에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

PICBASIC은 Microchip사의 PIC칩을 BASIC을 이용하여 사용할 수 있도록 comfil사에서 제공하는 마이크로 컨트롤러이다.

또한 EEPROM(123)은 전기적으로만 지울 수 있는 PROM으로 칩의 한 핀에 전기적 신호를 가해 줌으로써 내부 데이터가 지워지게 되어 있는 롬이다. 가격이 비싸고, 쓰기/지우기 속도가 느리며 모뎀이나 비디오카드 등에 사용된다.

또한 트랜지스터(Transistor)(131)는 신호증폭과 스위치 역할을 한다. 일반 적으로 트랜지스터는 증폭과 스위칭 역할을 한다. 만들어지는 방법에 따라서 NPN형과 PNP형 두 가지의 형태가 있다. 다이오드와 달리 다리가 3개인 것이 특징이다.

또한 포토 다이오드(111, 211, 231)는 빛을 받으면 전기가 흐르게 된다. 빛을 많이 받을수록 더욱 많은 전기가 흐르기 때문에 포토 다이오드 앞부분에 빛을 잘 모으기 위해 렌즈를 붙여서 제작한다. 일반적으로 무선 광통신의 수신기에서 가장 중요한 역할인 정보가 담긴 빛을 받아들이게 된다. 이러한 포토 다이오드는 빛을 많이 받을수록 더욱 많은 전기가 흐르기 때문에 포토 다이오드 앞부분에 빛을 잘 모으기 위해 렌즈를 붙여서 제작한다. 일반적으로 무선광통신의 수신기에서 가장 중요한 역할인 정보가 담긴 빛을 받아들이게 된다.

OPAMP(241 ~ 243)는 신호를 증폭하는 기능을 한다.

커패시터는 전기를 모아두었다가 내보내는 역할을 한다.

발광 다이오드는 전기를 주면 빛을 내는 소자이다. 무선 광통신 송신기(100)에서 가장 중요한 역할인 광원으로 사용된다.

레이저 다이오드는 전기를 주면 빛을 내는 소자이다. 무선 광통신 송신기(100)에서 가장 중요한 역할인 광원으로 사용된다.

저항은 전기가 흐르는 것을 방해하는 역할을 한다.

전원 LED는 전원이 들어왔을 때 불이 켜지는 것을 확인한다. 전원 LED는 +, -로 구분되어 있다.

레귤레이터(112, 212)는 9V전압을 5V전압으로 바꿔주는 기능을 한다. 부품을 구부리므로 공간 확보를 생각해야 한다.

멜로디 IC(125)는 멜로디를 발생시키는 기능을 한다. 조립시 방향 설정을 잘 해야 한다.(기판에 있는 그림대로 방향설정)

오실레이터(122)는 마이크로컨트롤러(121)에 클럭을 주는 기능을 한다. 모든 논리소자는 기준클럭이 있어야 오작동없이 사용자가 원하는 타이밍에 작동시킬 수 있다.

마이크로컨트롤러(Microcontroller)(121)는 PICBASIC 프로그램을 이용하여 멜로디를 프로그램 한 뒤 음악을 발생시키는 기능을 한다. 조립시 기판에 있는 그림대로 방향설정을 한다.

PD는 빛 신호를 받아들이는 기능을 한다. 조립 시 뾰족한 부분이 있는 쪽이 - 방향이 되도록 한다.

이처럼 본 고안은 무선 광통신용 송수신기를 개발하여 제공하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 무선 광통신용 송수신기는 무선 광통신용 송수신기를 개발하여 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 고안은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 실용신안등록청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 고안의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.

Claims (7)

1. 송신기에 전원을 공급하는 전원부와;

   상기 전원부를 통해 전원을 공급받고, 광 신호를 발생시키는 신호 발생부와;

   상기 신호 발생부에서 발생된 광 신호를 송신하는 신호 송신부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전원부는,

   빛 신호를 받아들이는 포토 다이오드와;

   상기 포토 다이오드와 연결되고, 9V를 5V로 전환시켜 상기 신호 발생부로 공급하는 레귤레이터와;

   상기 레귤레이터와 연결된 플러그;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 발생부는,

   상기 신호 발생부에서의 광 신호 발생을 제어하는 마이크로컨트롤러와;

   기준주파수를 발생시켜 상기 마이크로컨트롤러로 공급하는 오실레이터와;

   상기 마이크로컨트롤러에서 처리된 데이터를 저장하는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 전기적 삭제 가능 프로그램 가능 판독 기억 장치)과;

   상기 마이크로컨트롤러와 연결되어 정류작용을 수행하는 다이오드와;

   상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받고, 멜로디를 발생시키고 처리하는 멜로디 IC(Integrated Circuit, 집적 회로);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 송신부는,

   상기 신호 발생부 내의 마이크로컨트롤러와 연결되어 신호증폭과 스위치 역할을 수행하는 트랜지스터와;

   상기 트랜지스터와 연결되어 정보를 담은 빛 신호를 발생시키는 LED(Integrated Circuit, 집적 회로);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
5. 수신기에 전원을 공급하는 전원부와;

   전압 컨버터를 구비하여 상기 수신기에 -5v를 발생시키는 -5V 발생부와;

   포토 다이오드를 구비하여 송신기에서 발생된 빛 신호를 받아들이는 신호 수신부와;

   상기 신호 수신부에서 수신한 신호를 증폭시키는 신호 증폭부와;

   상기 신호 증폭부에서 증폭된 신호를 처리하여 출력시키는 신호 출력부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 전원부는,

   빛 신호를 받아들이는 포토 다이오드와;

   상기 포토 다이오드와 연결되고, 9V를 5V로 전환시켜 상기 수신기로 공급하는 레귤레이터와;

   상기 레귤레이터와 연결된 플러그;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 신호 증폭부는,

   상기 신호 수신부에서 수신한 신호를 증폭시키는 제 1 OPAMP(Operational Amplifier, 연산 증폭기)와;

   상기 제 1 OPAMP의 출력을 증폭시키는 제 2 OPAMP와;

   상기 제 2 OPAMP의 출력을 증폭시켜 상기 신호 출력부로 공급하는 제 3 OPAMP;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 광통신용 송수신기.

Images