KR20100015517A - 전기적 비접촉 전력공급 및 데이터 전송 시스템 - Google Patents

전기적 비접촉 전력공급 및 데이터 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 코일과 제2코일을 각각 구비한, 전력 송신기(E)와 전력 수신기(R)를 포함하는 조립체에 관한 것인데, 여기에서 송신기와 수신기는 전자기적 유도로 구성되고, 한편으로는 송신기에 의해서 수신기와 전기적 접촉 없이 전력공급을 가능하게 하고, 다른 한편으로는 송신기와 수신기의 전기적 접촉 없이 양방향 통신을 가능하게 한다.
비접촉 파워 공급, 비접속 전력 공급, 비접촉 데이터 전송,

Description

전기적 비접촉 전력공급 및 데이터 전송 시스템{SYSTEM FOR ELECTRICAL POWER SUPPLY AND FOR TRANSMITTING DATA WITHOUT ELECTRICAL CONTACT}
본 발명은 일반적으로 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템에 관한 것이다.
전력 수신장치에서 제공된 다양한 센서들에 의해 공급되는 데이터를 수집하기 위한 수단을 포함하는 전력 수신장치와 전력 송신장치가 결합되도록 하는 비접촉(contact-free) 전력 공급 및 전송 시스템들은 이미 알려져 있다.
전형적으로, 그러한 전력 수신장치는 그 전력공급에 관해서 자급적(self-contained)이 아니다.
전력 송신장치는, 전기적 접촉 없이 전력 수신장치에 전력을 공급하고 소정의 데이터를 할당하도록, 전력 송신장치의 소위 1차 권선 및 전력 수신장치의 2차 권선 사이의 자기적 결합에 의해서 전력 수신장치에 결합될 수 있는데, 여기서, 소정의 데이터는 특히 전력 수신장치가 그 센서들에 의해 공급된 데이터를 송신하도록 반응하는 명령어들을 포함한다.
전형적으로, 전력 송신장치와 그것이 결합된 전력 수신장치 사이의 데이터 전송은 반송 전류(carrier currents)와 유사한 기술에 의해서 수행되는데, 즉, 둘 사이에서 신호를 운반하도록, 1차 권선에서 2차 권선으로의 자속을 생성하는 교류 전류의 주파수보다 상당히 큰 주파수에서의 변조가 상기 전류에 중첩된다.
이러한 공지의 기술은 전기에너지 소모자인 특정한 변조/복조 회로들을 요하는 단점을 가지는 한편, 전력 송신장치가 이용 가능한 에너지는 한정되어 있고 그것의 회로들과 그것이 결합될 수 있는 전력 수신장치의 회로들의 전기에너지 요구조건을 만족시켜야만 한다.
게다가, 변조 기술들은, 데이터 레이트(data rate)가 증가될 수 있도록 할지라도, 깨지기 쉽고 교란에 영향을 받을 수 있다.
예컨대, US 2005/063488 문서는, 송신기로부터의 신호가 데이터를 전송하도록 주파수 변조되는, 송신기와 수신기 사이의 비접촉 전력공급 및 전송을 위한 시스템을 설명한다.
더 구체적으로, 송신기는 수신장치로 데이터를 전송하기 위해 주파수 천이 변조("Frequency Shift Keying"에 대해 FSK라고 함) 방식을 사용한다.
송신기로부터의 신호를 주파수 변조하는 이러한 기술은 수신기가 송신기와 동기화되는 것을 어렵게 만들어서, 그 결과, 데이터 전송을 어렵게 만든다.
게다가, 이러한 기술은 송신기 및 수신기에서 변조/복조 회로를 갖출 것을 요하여 시스템의 복잡성을 더 증가시키고, 에너지를 소모한다.
특히, US 2005/063488에서의 수신기는 송신장치에 의해 생성된 신호로부터 데이터 흐름과 클럭 신호를 공급할 수 있는 다상(multi-phase) 복조기를 포함한다.
본 발명은 비접촉 전력공급 및 데이터 전송 분야에서 선행기술의 한계들을 극복해서, 간단하고 견고하고 에너지 효율적인 새로운 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명의 제1 관점에 따라서, 전기에너지원을 가지는 송신기와 전력공급에 있어서 자급적이지 않은 수신기를 포함하는 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템에 있어서, 송신기와 수신기가 자속 전달 관계에 있을 수 있는 1차 권선과 2차 권선을 각각 포함하고, 수신기의 전력공급을 위해 사용되는 전류를 2차 권선에서 생성하도록 송신기는 1차 권선에 저주파 교류 전력공급전류를 인가하기 위한 회로를 포함하고, 송신기와 수신기는 1차 및 2차 권선들에 연결된 데이터 전송 회로를 가지고, 송신기 측에서의 데이터 전송 회로는 상기 교류 전력공급전류의 파형을 선택적으로 직접 변경할 수 있고, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 송신기에서 수신기로 각각 전송하기 위해 수신기 측에서의 데이터 전송 회로는 상기 파형 변경을 검출할 수 있고, 교류 전력공급전류의 주파수는 일정한, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템을 제안한다.
상술한 바와 같이, 선행 기술에 따른 시스템들은 송신기와 수신기 사이의 데이터 전송을 위해서 전력공급전류 상에 반송 전류를 중첩시킨다.
그러나, 본 발명에 따른 시스템은 송신기와 수신기 사이의 데이터 전송을 위해서 그 주기 또는 주파수를 바꾸지 않고 전력공급전류의 형태를 직접 변경하는 것을 제안한다. 이것은 임의의 시간에 효율이 최적인 상태에서 수신기로의 전력 전송을 가능하게 하고, 특히 송신기와 수신기 사이에서 간단하고 신뢰할만한 동기화를 가능하게 한다.
고품질 동기화와 결합된 파형 변조 덕분에 시스템은, 제조 비용을 증가시키고 전기에너지를 사용하는, 데이터 전송을 위한 특정한 동기/비동기 회로들을 요하지 않는다.
본 발명의 제2 관점에 따라서, 전력공급이 자급적이지 않은 수신장치로 비접촉 전력공급이 이루어지도록 하고 데이터를 전송하도록 의도된 송신장치에 있어서, 수신장치의 2차 권선과 자속 전달 관계에 있도록 의도된 1차 권선과, 1차권선 상에 저주파 교류 전력공급전류를 인가하기 위한 회로와, 1차 권선에 연결된 데이터 전송 회로를 포함하고, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 선택적으로 전송하기 위해서, 데이터 전송 회로는 상기 교류 전력공급전류의 파형을 선택적으로 직접 변경할 수 있는 송신장치를 제안한다.
본 발명의 제3 관점은 수중 지구물리데이터 수집 장비와 함께 동작하도록 의도된 수중 로봇에 상술한 바와 같은 송신장치를 적용하는 것을 제안한다.
본 발명의 제4 관점은, 전력공급에 있어서 자급적이지 않고 송신장치에 의해 비접촉으로 공급되고, 송신장치와 데이터를 주고 받도록 의도된 수신장치에 있어서, 송신장치의 1차 권선과 자속 전달 관계에 있도록 의도되는 2차 권선과, 2차 권선에서 흐르는 저주파 교류 전류로부터 상기 장치로 전력을 공급하기 위한 회로와, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 각각 수신하기 위해서, 교류 전류 그 자체의 파형에서 변경을 검출할 수 있는 데이터 전송 회로를 포함하는 수신장치를 제안한다.
본 발명의 제5 관점은, 상술한 바와 같은 수신/송신장치를 포함하는 수중 지구물리데이터 수집 장비를 제안한다.
본 발명의 제6 관점은, 기계 상의 고정 구조물과 회전 부재 사이에서 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송을 하기 위한 시스템에 있어서, 고정 구조물 상에 상술한 송신장치와, 회전 부재 상에 상술한 수신장치를 포함하고, 1차 권선 및 2차 권선은 원통형이며 회전 부재의 회전 축을 따라서 하나가 다른 하나를 둘러싸도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 기계상의 고정 구조물과 회전 부재 사이의 접촉 없이 전력공급 및 데이터 전송을 하기 위한 시스템을 제안한다.
본 발명의 그 밖의 특징들, 목적들, 및 장점들은 이하의 설명으로부터 더욱 명확할 것이고, 이러한 설명은 단순히 설명을 위해서 비제한적인 목적으로 제공되고, 이하의 첨부도면을 참조해서 이해되어야 할 것이다:
- 도 1은 유도 결합기의 도면이고,
- 도 2는 유도 결합기의 권선의 투시도이고,
- 도 3은 유도 결합기의 어플리케이션의 예에 대한 도면이고,
- 도 4는 전력 송신기의 전자 기판을 도시하는 회로도이고,
- 도 5는 전력 수신기의 전자 기판을 도시하는 회로도이고,
- 도 6은 전력 송신기로부터 전력 수신기로 아무런 데이터가 전송되지 않을 때 전력 송신기의 제어부에 의해 제어되는 스위치 제어 신호들을 도시하고,
- 도 7은 전력 송신기로부터 전력 수신기로 데이터가 전송될 때 상기 제어부에 의해 제어되는 스위치들의 제어 신호들을 도시하고,
- 도 8은 수신기 측에서 사이클 비율을 계산하기 위한 예를 도시한다.
일반적인 원칙:
도 1은 전력 송신장치 및 전력 수신기(이하에서는 "송신기" 및 "수신기"라고 함)를 포함하는 전력공급 및 데이터 전송 시스템에서 사용되도록 의도되는 유도 결합기를 도시한다.
이 결합기는 전자기 유도 방식으로 구성되고 다음의 것을 전기적 비접촉으로 전송할 수 있도록 한다:
- 수신기에 전력을 공급하기 위한 송신기에서 수신기로의 전력, 및
- 송신기와 수신기 사이의 데이터.
송신기와 수신기 사이의 전기적 비접촉 데이터 전송은 양방향인데, 즉, 데이터는 송신기로부터 수신기로, 또는 수신기로부터 송신기로 전송될 수 있다.
이 양방향 통신은 교대 양방향 통신이다.
본 발명의 내용에서, "교대 양방향 통신(alternating two-way communication)"이란 양방향이되 교대하는 방식으로 데이터가 오고 갈 수 있게 하는 통신(즉, "반 이중" 통신)을 의미한다.
더 구체적으로, 이 교대 양방향 통신에서 전송되는 데이터는 이진 데이터이다. 교대 양방향 통신은 비트 단위로 수행된다.
유용하게는, 상기 결합기는 송신기와 수신기가 그들 사이에 적어도 1자유도(one degree of freedom)를 가지는 시스템에서 사용될 수 있다.
유도 결합기는 다음의 것이 될 수 있다:
- 두 장치들 사이에서의 상대적 움직임이 축방향인 훅업(hookup)형 전기적 연결 시스템,
- 두 장치들 사이의 상대적 움직임이 회전방향인 콜렉터(collector)형 전기적 전송 시스템,
- 상기 두 움직임을 겸비하는 시스템.
상기 결합기는 송신기 및 수신기에 각각 배열된 1차 권선(11) 및 2차 권선(22)을 포함한다.
도 1에서 도시된 실시예에서, 1차 권선(11)은 덮개(12) 안쪽에 감겨있고 송신기에 연결되어 있다.
2차 권선(22)은 드럼(23) 둘레에 감겨있다. 2차 권선은 수신기에 연결되어 있다.
도 1에서 도시된 실시예에서, 1차 및 2차 권선들(11, 22)은 하나가 다른 하나에 꼭 맞도록 의도된다. 더 구체적으로, 2차 권선(22)은 1차 권선(11)의 안쪽으로 들어가도록 의도된다.
도시하지는 않은 다른 실시예에서는, 1차 권선이 2차 권선의 안쪽으로 들어가도록 의도된다. 이 경우에, 1차 권선은 코어 둘레에 감겨있고, 2차 권선은 슬리브(sleeve) 안쪽에 감겨있다.
명백하게, 1차 권선 및 2차 권선 사이의 다른 자속 전달 관계들이 파악될 수 있다(서로 평행하게 마주보도록 배열된 평판형 1차 및 2차 권선들, 또는 하나가 다른 하나의 내에서 배열될 수 있는 서로 다른 직경의 원통들을 가지기 위한 곡면판형 1차 및 2차 권선들 등).
그 결과, 유도 결합기는 용도에 따라서 서로 다른 시스템들에 적용될 수 있다.
권선( Winding ):
1차 및 2차 권선들(11, 22)은 이하에서 설명된 바와 같이 설계된다.
1차 및 2차 권선들(11, 22)은 제1 차 및 제2 차 전압에 따라서 다른 권수(number of turns)로 구성된다.
일 실시예에서, 2차 권선(22)은 1차 권선(11)보다 축방향으로 더 짧다.
도 1에서 도시된 실시예에서, 1차 및 2차 권선들은 서로 다른 직경의 두 동축 원통들을 따라서 뻗어 있다.
각 권선(11, 22)은 두 개의 똑 같고 평행한 도체들을 포함한다.
특히, 각 권선(11, 22)은 두 개의 끝부분(31, 32', 32'', 33)을 각각 포함하는 두 전선 권선들(34, 35)을 포함한다.
각 권선(11, 22)에 대해, 두 권선들(34, 35)은 동심으로 포개어져 있다.
각 권선(11, 22)에 대해, 두 권선들(34, 35) 중 하나(34)의 끝부분(32')은 그 권선들(34, 35) 중 다른 하나(35)의 끝부분(32'')에 연결되어 있다.
이 끝부분들(32', 32'')은 연결되어 권선(11, 22)의 중간점(32)을 형성한다.
그래서, 1차 및 2차 권선들(11, 22)은 중간점(32)을 가지는 세 연결점 권선들(31, 32, 33)이다.
1차 권선(11)의 세 연결점들(31, 32, 33)은 이하에서 설명될 송신기의 전자 기판(13)에 연결된다.
2차 권선(22)의 세 연결점들(31, 32, 33)은 이하에서 설명될 수신기의 전자 기판(24)에 연결된다.
두 권선들(34, 35)의 자유단들(31, 33)은 교류 전류가 권선을 통해 흐를 때 반대 위상의 전위를 가진다.
바람직하게는, 교류 전류의 주파수는 1kHz와 500kHz 사이이다.
실시예의 설명:
상술한 유도 결합기는 전력 송신기(E)에 의한 전력 수신기(R)의 전기적 비접촉 전력공급과, 상기 송신기(E)와 전력 수신기(R) 사이의 비접촉 데이터 전송을 요하는 다양한 어플리케이션에서 사용될 수 있다.
전력공급과 양방향 통신이 비접촉이라는 사실은 상기 유도 결합기가 수많은 어플리케이션에 적용될 수 있게 한다.
특히, 상술한 유도 결합기는 정지(stationary) 부재 및 이 정지 부재의 관점에서 이동(mobile)하는 부재와 함께 사용될 수 있다.
이러한 경우에, 이동 부재는 전력 송신기 또는 전력 수신기 중 어느 쪽도 될 수 있다.
유도 결합기는 또한 서로의 관점에서 이동하는 두 부재와 함께 사용될 수 있다.
도 3을 참조하여, 우리는 이제 상술한 결합기가 사용될 수 있는 어플리케이션의 예를 제공할 것이다.
이 어플리케이션에서, 송신기(E)는 수신기(R)의 전력공급을 위한 전기에너지원(도시하지는 않음)을 포함하는 이동 부재이다.
수신기(R)는 그 전력공급에 관해서 자급적이지 않은 정지 부재이다. 유용하게는, 수신기(R)는 (배터리와 같은) 에너지 저장 수단을 포함할 수 없고, 송신기(E)에 의해 유일하고 독점배타적으로 전력이 공급될 수 있다. 수신기(R)는 송신기(E)로 전송될 데이터를 측정하기 위한 센서들(40)을 포함한다.
더 구체적으로, 이 어플리케이션에서, 송신기(E)는 해양 로봇이고, 수신기(R)는 해저(41)로 가라앉은 파일(pile; 말뚝)이다. 수신기(R)의 센서들(40)은 해양 지진 데이터가 측정될 수 있도록 한다.
상기 파일은 수 년 동안(예컨대, 10에서 15년) 해저에 놓여 있을 것으로 의도되고, 매우 깊은 곳(예컨대, 해수면(42)의 2000m 아래)에서 사용하기에 적합하다.
상기 로봇은 해양 지진 데이터 측정 작업을 수행하도록, 예컨대 한 달 동안, 상기 파일 상에 배치되도록 의도된다.
1차 및 2차 권선들(11, 22)은 부식과 노화로부터 보호된다. 특히, 1차 및 2 차 권선들(11, 22)의 감김은 불변(unalterable) 열가소성 코팅을 포함할 수 있다.
이러한 수중 지구물리데이터 수집 장비의 동작모드는 다음과 같다.
1차 권선(11)을 포함하는 상기 로봇(송신기 E)은 바다(43) 속에서 이동한다.
상기 로봇(송신기 E)은 상기 파일(수신기 R)에 근접했을 때 2차 권선(22)이 1차 권선(11)을 통과하도록 상기 파일을 덮는다.
일단 상기 로봇(송신기 E)이 배치되면, 1차 권선(11)에 의해 방출되는 자속은 2차 권선(22)에 의해 수신된다. 이 자속은 상기 파일(수신기 R)의 전자 회로들로 전력이 공급되도록 할 수 있다.
상기 로봇(송신기 E)은 해양 지진 데이터를 측정하기 위한 마이크로프로그램(또는 단지 파라미터들)을 상기 파일(수신기 R)로 보낸다.
상기 파일은 그것의 센서들(40)을 사용해서 지진 데이터를 측정한다. 일단 지진 데이터가 측정되면, 상기 파일(수신기 R)은 이를 상기 로봇(송신기 E)으로 보내고, 상기 로봇(송신기 E)은 이를 메모리에 저장하거나, 보조수단(예컨대, 무선주파수 안테나)을 사용해서 외부로 보낸다.
그래서, 1차 및 2차 권선들(11, 22)은 상기 로봇에 의한 상기 파일의 전기적 비접촉 전력공급 및 상기 로봇과 상기 파일 사이의 전기적 비접촉 양방향 통신을 가능하게 한다.
상술한 바와 같이, 상기 로봇과 상기 파일 사이의 자속 전달 관계는 1차 권선 내에 2차 권선이 포개지는 것이 아닌 다른 유형, 예컨대, 서로 평행하게 마주보도록 배열된 평판들, 또는 하나가 다른 하나의 내에서 배열될 수 있는 서로 다른 직경의 원통들을 가지기 위한 곡면판형 1차 및 2차 권선들이 될 수 있다.
송신기의 전자 기판:
이제, 송신기와 수신기 사이에서 통신하고 전력을 공급하는 전기적 비접촉 모드를 보다 상세히 설명할 것이다.
송신기는 다음의 것을 포함한다:
- 1차 권선에 저주파 교류 전력공급전류를 인가하기 위한 전력공급 회로,
- 1차 권선에 연결된 데이터 전송 회로.
다양한 구성요소들이 이하에서 더욱 상세하게 설명될 전자 기판상에 이 회로들이 배열된다.
도 4는 송신기(E)의 전자 기판(13)을 도시한다.
송신기의 전자 기판(13)의 도면은 1차 권선(11)의 세 연결점들(31, 32, 33)에 연결되도록 의도된 제1, 제2, 및 제3의 연결점들(J1, J2, J3)을 도시한다.
1차 권선(11)의 중간점(32)은 제2 연결점(J2)에 연결된다. 1차 권선(11)의 두 자유단들(31, 33)은 제1 및 제3의 연결점들(J1, J3)에 연결된다.
1차 권선에 교류 전류를 인가하기 위한 회로는 제어부(14)에 의해 제어되는 제1 및 제2 스위치들(Q1, Q2)을 포함한다. 도 4에서 도시된 실시예에서, 제어부(14)는 마이크로제어기이다.
상기 제1 및 제2 피제어(controlled) 스위치들(Q1, Q2)은 직류 전압이 교류 전압으로 변환되도록(그리고, 따라서 직류 전류를 교류 전류로 변환되도록) 할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)의 스위칭은 저주파 교류 전력공급전류가 생성되게 할 수 있다.
교류 전력공급전류의 주파수는 바람직하게는 1kHz와 500kHz 사이이다.
1차 권선(11)의 중간점에서 J2에 연결된 코일(L1)을 통해서 1차 권선에 전력이 공급된다.
1차 권선(11)은 전자 기판(13)의 커패시터들(C2, C3)에 의해서 저주파 교류 전류의 주파수에 동조하는 공진 회로를 형성한다. 이들 커패시터들(C2, C3)의 커패시턴스(단위는 패럿)는 1차 권선(11)의 인덕턴스(단위는 헨리)에 따라서 선택된다.
중간 주파수(수 kHz에서 수 백 kHz)에서의 진동은 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)에 의해서 유지된다.
시작시의 제3 피제어 스위치 개방(즉, 오프)은 파워 온(power-on) 동안 단락회로들로부터 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)을 보호한다.
1차 권선에서 교류 전력공급전류를 생성하기 위해서, 예컨대, 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)이 MOS 또는 IGBT 트랜지스터인 경우에, 제1 및 제2 스위치들은 선택적으로 파일럿(pilot)(U1A, U1B)을 통해서 제어부(14)에 의해 고정 주파수에서 제어된다.
특히, 제1 및 제2 스위치들은 피제어 스위치들의 입력들을 제어하기 위해 제어부에 의해 보내진 슬롯(slot) 신호들에 의해 제어된다. 이 슬롯 신호들은, 제어부의 제어 신호들을 보여주는 도 6에서 도시된 바와 같이, (위상천이 되어 있는) 서로의 관점에서 엇갈린다(offset).
제어부(14)가 제2 피제어 스위치(Q2)의 차단(50)(오프 상태)을 제어할 때 제어부(14)는, "짧은" 시간 경과(52)(예컨대, 0.2μs) 후, 제1 스위치(Q1)의 전도(36)(온 상태)를 제어한다. 제어부(14)가 제1 스위치(Q1)의 차단(30)을 제어할 때 제어부(14)는, 짧은 시간 경과(52)(전형적으로, 0.2μs) 후, 제2 스위치(Q2)의 전도(51)를 제어한다.
이러한 식으로, 제1 및 제2 피제어 스위치들은 1차 권선(11)에서 교류 전력공급 회로의 진동이 유지되게 할 수 있다.
피제어 스위치들(Q1, Q2) 중의 하나를 차단하기 위한 제어와 상기 스위치들(Q1, Q2) 중 다른 하나의 전도를 위한 제어 사이의 "짧은" 시간 경과(52)는, 송신기 회로들을 열화(deterioration)시킬 수 있는, 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)이 동시에 온(on) 되는 것을 방지할 수 있다는 점이 주목된다.
도 4에서 도시된 실시예에서, 수신기(R)로 데이터를 보내기 위해서, 송신기(E)의 제어부(14)는 제1 및 제2 피제어 스위치들(Q1, Q2)의 전도 시간(31, 51)이 변하도록 한다.
이 변경된 사이클은 대칭 진동에 상응하는 것과 상보적인(complementary) 데이터를 생성한다.
유용하게는, 상기 데이터는 이진 모드로 전송된다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 제1 데이터값(61)(본 예에서, "1")을 전송하기 위해서, 제어부(14)는 제1 및 제2 스위치들의 제어 입력들로 슬롯들을 보낸다.
제1 스위치(Q1)에 적용되는 슬롯의 하이(high) 레벨이 제2 스위치(Q2)에 적 용되는 슬롯의 로우(low) 레벨의 시간 간격에 존재하고, 제2 스위치(Q2)에 적용되는 슬롯의 하이 레벨이 제1 스위치(Q1)에 적용되는 슬롯의 로우 레벨의 시간 간격에 존재하도록, 제1 및 제2 스위치들 사에서의 슬롯들은 서로 엇갈린다.
제2 데이터값(60)(본 예에서, "0")을 전송하기 위해서, 제어부(14)는 제1 피제어 스위치(Q1)에는 슬롯을 보내고, 제2 피제어 스위치(Q2)에는 보내지 않는다.
제2 데이터값을 전송하기 위해 상기 스위치들 중의 하나에 적용되는 슬롯은 1차 권선을 포함하는 동조회로(tuned circuit)의 공진 주기의 반(半)과는 다른 지속시간(duration)을 가질 수 있다. 예컨대, 이 슬롯의 지속시간은 상기 공진 주기의 반보다 더 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 전송되는 데이터는 8비트 또는 16비트 데이터이다. 물론, 전송되는 데이터가 N비트를 포함하는 다른 실시예들이 고려될 수 있다(여기서, N은 정수이고, 바람직하게는 8의 배수이다).
도 7에서 도시된 실시예에서, 제2 값의 전송 동안에는 제1 피제어 스위치(Q1)의 전도 시간이 연장된다.
특히, 상기 제2 값의 전송 동안, 슬롯의 말단(37)은 제1 데이터값을 전송하기 위해 제어되는 제1 스위치(Q1)에 적용되는 슬롯의 말단(38)의 시간에 대해 지연된다.
그래서, 송신기로부터 수신기로 데이터 항목을 전송하기 위해서, 송신기의 데이터 전송 회로는 교류 전력공급전류의 파형을 선택적으로 직접 변경할 수 있다.
대안에 따르면, 송신기의 데이터 전송 회로는 교류 전류의 얼터네이 션(alternation)에서만 교류 전력공급전류의 파형을 변경할 수 있다.
본 발명의 내용에서, "얼터네이션(alternation)"은 전력공급전류의 방향이 바뀌지 않는 교류 전력공급전류 반주기의 한 쪽이나 다른 한 쪽을 의미한다.
유용하게는, 송신기(및 수신기)는, 송신기에서 수신기로 데이터를 전송하는 동안, 상기 데이터값을 포함하지 않는 얼터네이션(소위, 변조하지 않은 혹은 순수한 얼터네이션)이 데이터값을 포함하는 두 신호들 사이에서 사용된다. 이것은 송신기와 수신기 사이에서 주파수 표류(frequency drift)를 피할 수 있도록 하고, 그래서 시스템의 신뢰도를 증가시킨다.
제2 연결점(J2)은 다음의 것을 가능하게 하는 수단에 연결된다:
- 1차 권선(11)의 전력공급, 및
- 전력 수신기에 의해 전송되는 신호의 검출 및 수신.
이들 수단은 코일(L1) 및 제4 트랜지스터(Q4)를 포함한다.
1차 권선(11)의 전력공급은 제4 트랜지스터(Q4) 및 다이오드(D2)를 포함하는 코일(L1)에서의 전류를 검출하기 위한 장치 및 코일(KL1)을 통해 제공된다.
코일(L1)에서의 전류의 방향에 따라서, 제4 트랜지스터(Q4)는 전도되거나 차단된다. 그래서, 코일(L1)에서의 전류 방향 반전들이 제4 피제어 스위치(Q4)에 의해서 검출된다.
이것은, 상기 이진 신호를 저장하거나 외부 장치로 보내는 제어부(14)에 의해 수신되도록 (제5 트랜지스터(Q5)에 의해) 형성된 이진 신호를 생성한다.
제어부(14)는 RX 및 TX 라인에 의해서 외부와 직렬 데이터를 교환한다. 이러 한 통신이 "반 이중(half duplex)" 통신이다.
수신기의 전자 기판:
도 5는 수신기(R)의 제2 결합기(2)의 전자 기판(24)을 도시한다.
수신기의 전자 기판(24)의 회로도는 2차 권선(22)의 세 연결점들(31, 32, 33)에 연결되도록 의도된 제1, 제2, 및 제3 연결점들(J1', J2', J3')을 도시한다.
2차 권선(22)의 중간점(32)은 제2 연결점(J2')에 연결된다. 이 제2 연결점(J2')은 기준 전위(접지)에 연결된다.
2차 권선(22)의 두 자유단들(31, 33)은 제1 및 제3 연결점들(J1' 및 J3')에 연결된다.
제1 및 제3 연결점들(J1' 및 J3') 사이에서의 신호는 커패시터(C1)에 의해 필터링될 수 있다. 이 커패시터(C1)의 커패시턴스는 2차 권선(22)과 공진 회로를 형성하는 것을 피하도록 (충분히 작게) 선택된다.
따라서, 2차 권선(22)은 상기 교류 전력공급전류의 주파수에서 동조되지 않는다. 이것은 2차 권선에서 "결함들", 또는 좀 더 구체적으로 수신기 측에서 송신기에 의해 생성되는 파형 변경들을 발견하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 교류 사인파 전력공급 회로의 경우에, 2차 권선이 교류 전류의 주파수에서 동조되지 않는다는 사실은 수신기 측에서 상기 사인파에서의 왜곡들을 발견하는 것을 가능하게 한다.
제3 연결점(J3')은 수신기로 전력을 공급하기 위한 수단에 연결된다.
수신기로 전력을 공급하기 위한 수단은 다이오드(D4) 및 조정기(regulator)(26)를 포함한다.
제3 연결점(J3')에 연결된 2차 권선(22)의 끝부분에서의 교류 전압은 직류 전압을 생성하기 위해 다이오드(D4)에서 정류된다. 이 직류 전압은 조정기(26)에서 수신된다.
조정기(26)는 수신기의 전자 기판(24)의 제어부(26)의 전력공급에 필요한 전압을 반환한다. 도 5에서 도시된 실시예에서, 제어부(26)는 마이크로제어기이다.
제1 연결점(J1')은 다음의 것에 연결된다:
- 송신기(E)로 데이터를 송신하기 위한 수단,
- 송신기(E)로부터 데이터를 수신하기 위한 수단.
송신기로 데이터를 송신하기 위한 수단은 제어부(25)에 의해 제어되는 제1 스위치(T1)를 포함한다.
제1 연결점(J1')에 연결된 2차 권선(22)의 끝부분에서의 교류 전압은 브리지 정류기에 의해서 정류된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 브리지 정류기는 다이오드(D2)를 포함한다.
제어부(25)는 제2 피제어 스위치(T1)를 수단으로 해서 파워 온 하는 제1 피제어 스위치(T1)의 전도를 제어한다.
제어부(25)는 센서들(40)과 신호를 송수신하기 위해 제4 및 제5 연결점들(J4', J5' )에 의해서 센서들(40)에 연결된다.
제어부(25)가 제4 연결점(J4')에 연결된 센서들(40) 중의 하나로부터 측정 데이터를 수신할 때, 그것은 2차 권선(22)으로부터 오는 전류의 경로를 막기 위해 제1 피제어 스위치(T1)의 차단을 제어한다.
제1 피제어 스위치(T1)의 차단은 2차 권선(22)의 단자들에서의 임피던스를 변경시킨다.
송신기 측에서, 2차 권선(22)의 단자들에서 임피던스의 변경은 송신기 회로에서의 전류 변화(송신기 회로의 코일(L1)에서 전류 방향의 반전)를 야기한다. 수신기에 의한 데이터 전송을 검출한 송신기는 더 이상 데이터를 송신하지 않고, 파형이 변경되지 않는 교류 전력공급전류(즉, 안정한 교류 전력공급전류)를 1차 권선에 제공한다.
송신기의 제4 스위치(Q4)는 코일(L1)에서의 전류 방향에 따라서 상태(온 또는 오프)를 바꾼다. 그래서, 이 제4 피제어 스위치(Q4)는 수신기에 의해 전송된 데이터값들에 상응하는 이진 신호를 생성한다. 이 이진 신호는 (제5 피제어 스위치(Q5)에 의해) 생성되어서, 송신기의 제어부(14)로 보내지고, 송신기는 이를 저장하거나 외부로 보낸다.
이것이 수신기로부터 송신기로 데이터가 전송되는 방법이다.
유용하게는, 수신기로부터 송신기로 데이터가 전송되는 동안, 데이터값을 포함하지 않는 N 얼터네이션들(즉, N 순수 얼터네이션들)이 데이터값을 포함하는 두 신호들 사이에서 사용되도록 수신기가 구성될 수 있다. 이것은 상기 시스템의 신뢰도가 증가될 수 있게 한다.
바람직하게는, N은 2와 4 사이가 될 것이다.
제3 피제어 스위치(T3)는 제1 연결점(J1')에 연결된다. 제3 피제어 스위치(T3)는 수신기의 제어부(25)를 송신기의 제어부(14)와 동기화시키고 송신기로부터 데이터를 수신하기 위해서 사용된다.
송신기로부터의 신호의 주기가 일정하다는 사실은 동기화된 클럭이 송신기와 수신기 사이에서 제공될 수 있도록 한다.
제3 피제어 스위치(T3)는 2차 권선(22)에서의 전류 방향에 따라 전도되거나 차단되어서, 제어부(25)에 의해 수신되는 이진 구형파(rectangular) 신호를 생성한다.
1차 권선(11)의 교류 전력공급전류가 안정한 때(즉, 교류 전력공급 신호의 형태가 데이터값을 전송하기 위해 송신기에 의해 변경되지 않음)에, 제3 피제어 스위치는 상기 제어부에 의해 수신된 안정한 (이진) 구형파 신호를 생성한다. 이 안정한 구형파 신호는 수신기의 제어부가 송신기의 제어부와 동기화될 수 있게 한다. 따라서, 송신 및 수신장치들 사이에서 동기화된 클럭이 얻어진다.
제3 피제어 스위치(T3)는 또한 송신기로부터 데이터를 수신하기 위해 사용된다.
송신기의 데이터 전송에 의해서 야기된 교류 전력공급전류의 형태의 왜곡은 제3 피제어 스위치(T3)에 의해 검출된다.
이러한 왜곡은, 상기 제어부로 보내진, 제3 피제어 스위치(T3)로부터의 구형파 신호에서의 변화를 야기한다.
송신기에 의해 보내진 데이터의 값을 결정하기 위해서, 제3 피제어 스위 치(T3)로부터의 구형파 신호들의 사이클 비율이 계산된다.
도 8을 참조하여, 본 발명의 내용에서, "사이클 비율(cyclic ratio)"은 다음의 것들 사이의 비율을 의미한다:
- 제3 피제어 스위치(T3)로부터의 구형파 신호가 한 주기(P)에 걸쳐서 하이 레벨에 있는 동안의 지속시간(70, 71, 72+73), 및
- 이와 동일한 주기(P)의 지속시간(74).
교류 전력공급전류의 형태가 송신기에 의해 변경되지 않을 때, 주기(P)는 제3 피제어 스위치(T3)로부터의 신호가 따르는 일련의 동일한 값들을 취하는 시간 간격에 상응한다.
제3 피제어 스위치(T3)로부터의 구형파 신호가 하이 레벨에 있는 동안의 지속시간은 다음의 것에 상응할 수 있다:
- 한 주기 동안에, 그리고 상기 주기에 걸친 단일한 하이 레벨에 상응하는 단일한 지속시간(71),
- 상기 주기에 걸친 복수의 하이 레벨들에 상응하는 복수의 지속시간들(72, 73)의 합.
사이클 비율은 송신기에 의해 전송되는 데이터의 값("0" 또는 "1")을 나타낸다.
이것이 송신기로부터 수신기로 데이터가 전송되는 방법이다.
상술한 결합기는 예컨대, 원자로 블레이드의 응력(stress) 측정, 또는 제1 부재가 제2 부재에 의해서 전력을 공급받고 두 부재들 사이에서 양방향 통신이 형 성되는 임의의 다른 어플리케이션과 같이 수많은 어플리케이션에 적용될 수 있는데, 여기서 상기 부재는 다음의 것이 될 수 있다:
- 정지 부재 및 이 정지 부재에 대해 이동하는 부재,
- 또는 두 이동 부재들.

Claims (48)

  1. 전기에너지원을 가지는 송신기(E)와 전력공급이 자급적이지 않은 수신기(R)를 포함하는 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템에 있어서, 송신기와 수신기가 자속 전달 관계에 있을 수 있는 1차 권선(11)과 2차 권선(22)을 각각 포함하고, 수신기의 전력공급을 위해 사용되는 전류를 2차 권선에서 생성하도록 송신기는 1차 권선에 저주파 교류 전력공급전류를 인가하기 위한 회로를 포함하고, 송신기와 수신기는 1차 및 2차 권선들에 연결된 데이터 전송 회로를 가지고, 송신기 측에서의 데이터 전송 회로는 상기 교류 전력공급전류의 파형을 선택적으로 직접 변경할 수 있고, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 송신기에서 수신기로 각각 전송하기 위해 수신기 측에서의 데이터 전송 회로는 상기 파형 변경을 검출할 수 있고, 교류 전력공급전류의 주파수는 일정한 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형 변경은 상기 전류의 얼터네이션에서만 적용되는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    송신기 측에서의 데이터 전송 회로는 두 반파(half-wave)들의 대칭성을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    1차 권선은 저주파 교류 전류의 주파수에 동조하고, 데이터 전송 회로는 1차 권선을 포함하는 동조 회로의 여기상태를 변경할 수 있는 적어도 하나의 피제어(controlled) 스위치(Q1, Q2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    데이터 전송 회로는 제어부(14)에 의해 제어되는 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2)을 포함하고, 상기 피제어 스위치들의 제어 입력들에서, 상기 제어부는 제1 데이터값(61)을 전송하기 위해 슬롯들 중 하나의 하이 레벨이 다른 하나의 로우 레벨 시간 간격에 존재하도록 서로 엇갈리는(offset) 슬롯들을 제공하거나, 제2 데이터값(60)을 전송하기 위해 스위치들 중 하나에는 슬롯을 제공하고 다른 스위치에는 슬롯을 제공하지 않는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 데이터값을 전송하기 위해 상기 스위치들 중의 하나에 적용되는 슬롯이 1차 권선을 포함하는 동조회로의 공진 주기의 반과는 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬롯의 지속시간이 상기 공진 주기의 반보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    제1 데이터값을 전송하기 위해서 상기 슬롯의 말단(37)의 시간이 동일한 피제어 스위치에 적용되는 슬롯의 말단(38)의 시간의 관점에서 지연되는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    송신기에 의해서 전송되는 데이터값들을 나타내는 구형파 신호들을 생성하기 위해서 수신기 측에서의 전송 회로는 2차 권선의 단자들에서 전압을 클리핑(clipping) 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구형파 신호들의 사이클 비율은 각 데이터 항목의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신기 측에서의 데이터 전송 회로는 2차 권선의 단자들에서의 임피던스를 선택적으로 변경할 수 있고, 송신기 측에서의 데이터 전송 회로는 1차 권선의 회로에서의 전류 변화를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 임피던스 변경을 수행하기 위해서, 수신기 측에서의 데이터 전송 회로 는 2차 권선에 연결된 브리지 정류기(D2)의 순방향으로 단락회로가 될 수 있는 스위치(T1)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 임피던스 변경은 전류의 얼터네이션에서만 수행되는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신기 측에서의 데이터 전송 회로는 1차 권선에 연결된 코일(L1)을 통해서 전류 반전을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반전된 전류는 스위치(Q4)의 상태변화를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    전력 수신기는 배터리를 포함하지 않고, 상기 수신기의 전력공급은 2차 권선에서의 전류에 의해서만 제공되는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나가 다른 하나의 안쪽에 꼭 맞고 직경이 서로 다른 두 동축 원통들을 따라서 1차 및 2차 권선들이 뻗어 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    1차 권선이 2차 권선의 바깥쪽에 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    2차 권선이 1차 권선보다 축 방향으로 더 짧은 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    1차 및 2차 권선들은 중간점(32)을 가지는 세 점 권선(31, 32, 33)인 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전류의 주파수는 약 1kHz와 500kHz 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉 전력공급 및 비접촉 데이터 전송 시스템.
  22. 전력공급이 자급적이지 않은 수신장치(R)로 비접촉 전력공급이 이루어지도록 하고 데이터를 전송하도록 의도된 송신장치(E)에 있어서, 수신장치의 2차 권선(22)과 자속 전달 관계에 있도록 의도된 1차 권선(11)과, 1차 권선에 저주파 교류 전력공급전류를 인가하기 위한 회로와, 1차 권선에 연결된 데이터 전송 회로를 포함하고, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 선택적으로 전송하기 위해서, 데이터 전송 회로는 상기 교류 전력공급전류의 파형을 선택적으로 직접 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 파형 변경은 상기 전류의 얼터네이션에서만 적용되는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  24. 제23항에 있어서,
    데이터 전송 회로는 두 반파들의 대칭성을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  25. 제24항에 있어서,
    1차 권선은 저주파 교류 전류의 주파수에 동조하고, 데이터 전송 회로는 1차 권선을 포함하는 동조회로의 여기상태를 변경할 수 있는 적어도 하나의 피제어 스위치(Q1, Q2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  26. 제25항에 있어서,
    데이터 전송 회로는 제어부(14)에 의해 제어되는 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2) 을 포함하고, 상기 피제어 스위치들의 입력들을 제어하기 위해서, 상기 제어부는 제1 데이터값(61)을 전송하기 위해 슬롯들 중 하나의 하이 레벨이 다른 하나의 로우 레벨 시간 간격에 존재하도록 서로 엇갈리는 슬롯들을 제공하거나, 제2 데이터값(60)을 전송하기 위해 스위치들 중 하나에는 슬롯을 제공하고 다른 스위치에는 제공하지 않는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  27. 제26항에 있어서,
    제2 데이터값을 전송하기 위해 상기 스위치들 중의 하나에 적용되는 슬롯이 1차 권선을 포함하는 동조회로의 공진 주기의 반과는 다른 지속시간을 가지는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 슬롯의 지속시간이 상기 공진 주기의 반보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  29. 제28항에 있어서,
    제1 데이터값을 전송하기 위해서 상기 슬롯의 말단(37)의 시간이 동일한 피 제어 스위치에 적용되는 슬롯의 말단(38)의 시간의 관점에서 지연되는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  30. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신장치로부터 상기 송신장치로 데이터 전송을 할 수 있도록, 데이터 전송 회로가 1차 권선 회로에서의 전류 변화를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 임피던스 변경은 전류의 얼터네이션에서만 수행되는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    상기 송신장치 측에서의 데이터 전송 회로는 1차 권선에 연결된 코일(L1)을 통해서 전류 반전을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 반전된 전류는 스위치(Q4)의 상태변화를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  34. 제22항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    1차 권선을 수용하도록 의도된 덮개(12) 내에서 원통을 따라서 1차 권선이 뻗어 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  35. 제22항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    1차 권선은 중간점(32)을 가지는 세 점 권선(31, 32, 33)인 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  36. 제22항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전류의 주파수는 약 1kHz와 500kHz 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 송신장치.
  37. 수중 지구물리데이터 수집 장비와 함께 동작하도록 의도된 수중 로봇으로서, 제22항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 송신장치를 사용하는 것을 특징으로 하는, 수중 지구물리데이터 수집 장비와 함께 동작하도록 의도된 수중 로봇.
  38. 전력공급이 자급적이지 않고 송신장치(E)에 의해 비접촉으로 공급되고, 송신장치와 데이터를 주고 받도록 의도된 수신장치(R)에 있어서, 송신장치의 1차 권선(11)과 자속 전달 관계에 있도록 의도되는 2차 권선(22)과, 2차 권선에서 흐르는 저주파 교류 전류로부터 상기 장치로 전력을 공급하기 위한 회로와, 서로 다른 파형들에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 각각 수신하기 위해서, 교류 전류 그 자체의 파형에서 변경을 검출할 수 있는 데이터 전송 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  39. 제38항에 있어서,
    수신된 데이터값들을 나타내는 구형파 신호들을 생성하기 위해서 상기 전송 회로는 2차 권선의 단자들에서 전압을 클리핑 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  40. 제39항에 있어서,
    구형파 신호들의 사이클 비율은 각 데이터 항목의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    송신장치에 의해서 검출되도록 의도된 서로 다른 임피던스 상태에 상응하는 서로 다른 값들의 데이터를 각각 보내기 위해서, 수신장치 측에서의 데이터 전송 회로는 2차 권선의 단자들에서 임피던스를 선택적으로 변경할 수 있는, 수신장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 임피던스 변경을 수행하기 위해서, 데이터 전송 회로는 2차 권선에 연결된 브리지 정류기(D2)의 순방향으로 단락회로가 될 수 있는 스위치(T1)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 임피던스 변경은 상기 전류의 얼터네이션에서만 적용되는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  44. 제38항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 권선이 둘러싸서 배치되도록 의도된 드럼(23) 위의 원통을 따라서 2차 권선이 뻗어 있는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  45. 제38항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 권선은 중간점(32)을 가지는 세 점 권선(31, 32, 33)인 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  46. 제38항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전류의 주파수는 약 1kHz와 500kHz 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  47. 수중 지구물리데이터 수집 장비로서, 제38항 내지 제46항 중 어느 한 항에 따른 수신장치(R)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수중 지구물리데이터 수집 장비.
  48. 기계의 고정 구조물과 회전 부재 사이에서 비접촉 전력공급 및 데이터 전송을 하기 위한 시스템에 있어서, 고정 구조물 상에 제22항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 송신장치와, 회전 부재 상에 제38항 내지 제46항 중 어느 한 항에 따른 수신장치를 포함하고, 1차 권선 및 2차 권선은 원통형이며 회전 부재의 회전 축을 따라서 하나가 다른 하나를 둘러싸도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 기계상의 고정 구조물과 회전 부재 사이의 접촉 없이 전력공급 및 데이터 전송을 하기 위한 시스템.
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