KR20110003667A - Apparatus and method for wireless sensing without power supply - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Powerless wireless detecting apparatus and method are provided to enable one reader to identify a targeted sensor device from a plurality of sensor devices. CONSTITUTION: A powerless wireless detecting apparatus comprises a call signal input, an amplified signal generating part(160), and a sensing signal output. The call signal input receives the propagation of an encoded call signal and changes it to a surface acoustic wave. The amplified signal generating part generates an amplified signal so that the amplitude of the surface acoustic wave increases. The sensing signal generating part changes the amplitude of the amplified signal according to the sensed value from a sensor. The sensing signal generating part generates a sensing signal. The sensing signal output changes and outputs the sensing signal to electric wave.

Description

무전원 무선 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for wireless sensing without power supply}Apparatus and method for wireless sensing without power supply}

본 발명은 센서 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 감지가 가능한 무선 센서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor device, and more particularly to a wireless sensor device capable of remote sensing.

감지 장치는 온도, 압력, 습도 등 여러 종류의 물리량을 검지(檢知), 검출하거나 판별, 계측하는 기능을 갖춘 장치를 말하는 것으로, 여러 가지 물리량을 측정하기 위한 다양한 형태의 감지 장치가 개발되어 있다.The sensing device refers to a device having a function of detecting, detecting, determining, and measuring various physical quantities such as temperature, pressure, and humidity. Various types of sensing devices have been developed for measuring various physical quantities. .

최근에는 사람이 직접 측정하기 어려운 위치에서도 원격 감지가 가능한 무선 감지 장치가 개발되고 있으며, 특히 전원이 없이도 작동할 수 있는 무선 감지 장치가 관심의 대상이 되고 있다.Recently, a wireless sensing device capable of remote sensing even in a location where human beings are difficult to measure directly has been developed. In particular, a wireless sensing device that can operate without a power source has been of interest.

이러한 감지 장치의 대표적인 예로는 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave; SAW)를 이용한 무선 감지 장치를 들 수 있으며, 현재 통상적인 표면 탄성파를 이용한 무전원 센서 장치는 표면 탄성파 소자가 가변 임피던스 센서와 연결되는 형태의 구조를 가지고 있다.A representative example of such a sensing device may be a wireless sensing device using surface acoustic wave (SAW), and currently, a non-powered sensor device using a conventional surface acoustic wave has a structure in which a surface acoustic wave device is connected to a variable impedance sensor. Have

도 1은 종래의 SAW를 이용한 무전원 무선 센서 시스템의 사용 상태를 도시한 도면이다. 도 1에는 외부 리더 시스템(20)과 SAW 트랜스폰더(transponder; 10)가 도시되어 있으나, 센서는 도시되어 있지 않다. 1 is a view illustrating a state of use of a non-powered wireless sensor system using a conventional SAW. 1 shows an external reader system 20 and a SAW transponder 10, but no sensor.

외부 리더 시스템(20)은 SAW 시스템(10)이 응답하도록 호출 신호를 SAW 시스템(10)으로 전송할 뿐 아니라 SAW 시스템(10)에서 되돌아 온 응답(Echo) 신호를 수신 및 해석하여 실제 원격지에 위치한 센서(미도시)의 물리량(온도, 압력, 습도, 가속도, 스트레인 등)을 연산하여 사용자에게 인지시키는 역할을 수행한다. The external reader system 20 not only transmits a call signal to the SAW system 10 so that the SAW system 10 responds, but also receives and interprets an echo signal returned from the SAW system 10 to detect a sensor located at an actual remote location. It calculates the physical quantity (temperature, pressure, humidity, acceleration, strain, etc.) of the (not shown) and performs the role of recognizing the user.

도 2는 도 1의 무전원 무선 센서 시스템의 구성을 도시한 개략적인 블록도이다. FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the non-powered wireless sensor system of FIG. 1.

외부에서 SAW 무전원 무선 센서 시스템(10)으로 입사된 RF 호출 신호(Interrogation signal)가 SAW 무전원 무선 센서 시스템(10)의 안테나(12)로 입사되면 트랜스시버(Transceiver) IDT(Inter Digital Transducer; 14)에서 RF 신호가 표면탄성파로 역압전 변환(Converse piezoelectric conversion)된다.When an RF interrogation signal incident to the SAW non-powered wireless sensor system 10 from the outside enters the antenna 12 of the SAW non-powered wireless sensor system 10, the transceiver IDT (Inter Digital Transducer) 14 The RF signal is reverse piezoelectric converted into surface acoustic waves.

이때, 역압전 변환된 표면탄성파 'A'는 센서가 연결된 반사파 IDT(16)로 기판 표면을 기계적으로 진동시키면서 전파(propagation) 진행하게 된다. 표면 탄성파 'A'가 반사파 IDT까지 전파되고 나면 반사파 IDT(16)에서는 (진행) 표면 탄성파 'A'와 반대 방향의 (반사) 표면 탄성파 'B'를 발생시킨다. In this case, the reverse piezoelectric converted surface acoustic wave 'A' propagates while mechanically vibrating the substrate surface by the reflected wave IDT 16 to which the sensor is connected. After the surface acoustic wave 'A' propagates to the reflected wave IDT, the reflected wave IDT 16 generates the (reflected) surface acoustic wave 'B' in the direction opposite to the (progressive) surface acoustic wave 'A'.

이때, 발생한 반사 표면 탄성파 'B'의 크기는 외부에 연결된 가변 임피던스 센서의 임피던스(30)에 영향을 받게 되는데, 이때 받는 영향 정도를 식으로 표시하면 식 (1)과 같으며, 식 (2) 및 식 (3)은 식 (1)을 구성하는 파라미터 성분이다.At this time, the magnitude of the reflected surface acoustic wave 'B' is influenced by the impedance 30 of the variable impedance sensor connected to the outside, and when the degree of influence is expressed by the equation, it is expressed as Equation (1), Equation (2) And formula (3) are parameter components constituting formula (1).

Figure 112009040977796-PAT00001
식 (1)
Figure 112009040977796-PAT00001
Formula (1)

Figure 112009040977796-PAT00002
식 (2)
Figure 112009040977796-PAT00002
Formula (2)

Figure 112009040977796-PAT00003
식 (3)
Figure 112009040977796-PAT00003
Equation (3)

여기서,

Figure 112009040977796-PAT00004
이고,here,
Figure 112009040977796-PAT00004
ego,

Figure 112009040977796-PAT00005
이다.
Figure 112009040977796-PAT00005
to be.

표면 탄성파 'B' 는 Transceiver IDT(14) 쪽으로 진동이 전파되고, Transceiver IDT(14)에 전파되었을 때 압전 효과에 의해 표면 탄성파가 RF 신호로 변환된다. 이때 변환된 RF 신호는 센서 응답 신호로서 공기 중으로 전파되고, 외부에 위치한 리더는 이 신호를 수신하여 센서 값을 연산할 수 있다.Surface acoustic wave 'B' is a vibration propagation toward the Transceiver IDT 14, when the surface acoustic wave is propagated to the Transceiver IDT 14, the surface acoustic wave is converted into an RF signal by the piezoelectric effect. In this case, the converted RF signal is propagated into the air as a sensor response signal, and an external reader may receive the signal and calculate a sensor value.

즉, (반사) 표면탄성파의 크기(

Figure 112009040977796-PAT00006
)는 외부에 연결된 가변 임피던스 센서의 임피던스에 영향을 받으므로 결과적으로,
Figure 112009040977796-PAT00007
의 크기는 외부에 연결된 센서의 물리적인 정보를 내포하고 있다. 외부 수신기에서는 이 신호(센서 응답 Echo)를 수신하고 RF 신호를 복조하여 센서 값을 연산함으로써 무전원 무선 센서 시스템을 구성한다. That is, the size of the (reflective) surface acoustic wave (
Figure 112009040977796-PAT00006
) Is affected by the impedance of the variable impedance sensor connected externally,
Figure 112009040977796-PAT00007
The size of contains the physical information of the sensor connected to the outside. The external receiver receives this signal (sensor response echo) and demodulates the RF signal to compute the sensor value to form a no-power wireless sensor system.

도 3은 도 2의 감지 장치의 응답 측정 결과가 나타난 도면이다. 3 is a view illustrating a response measurement result of the sensing device of FIG. 2.

그러나 무선 센서의 가장 큰 성능 지수 중 하나인 최대 감지 거리 측면에서 본다면 종래의 SAW 무전원 무선 센서의 최대 감지 거리는 상당히 제한적이다. SAW 무전원/무선 센서의 감지 거리는 일반적으로 통용되는 RADAR 공식을 통해 연산할 수 있다. RADAR 공식은 식 (4)에 나타낸 바와 같다.However, in terms of the maximum sensing distance, which is one of the biggest performance indices of the wireless sensor, the maximum sensing distance of the conventional SAW powerless wireless sensor is quite limited. The sensing distance of the SAW wireless / wireless sensor can be calculated using the commonly accepted RADAR formula. The RADAR formula is as shown in equation (4).

Figure 112009040977796-PAT00008
식 (4)
Figure 112009040977796-PAT00008
Equation (4)

위 식 (4)에서 감지거리를 결정하는 많은 인자들 중에 중요한 인자는 안테나 이득, 시스템 SNR, 및 SAW 손실을 들 수 있다.Among the many factors that determine the sensing distance in Eq. (4), important factors are antenna gain, system SNR, and SAW loss.

그러나 종래 기술을 이용한 SAW 무전원 무선 센서는 대부분 SAW의 왕복 손실을 수반하는 반사 지연 라인(Reflective delay line) 형태의 구조이어서 반사파의 손실이 -20dB ~ -30dB 까지 달하므로 감지 거리의 제한이 있다.However, the SAW non-powered wireless sensor using the conventional technology has a structure of a reflective delay line that includes a round trip loss of the SAW, so that the loss of the reflected wave reaches -20 dB to -30 dB, thereby limiting the detection distance.

입사 신호(Sensor interrogation signal)와 센서 응답 신호(Sensor response echo) 사이의 크기비(

Figure 112009040977796-PAT00009
)는 1/20 ~ 1/10 정도인데, 이것은 종래 방식의 SAW 무전원 무선 센서 장치의 경우
Figure 112009040977796-PAT00010
이 보통 -20dB ~ -30dB 사이의 값을 나타냄에 기인한다. Magnitude ratio between the sensor interrogation signal and the sensor response echo
Figure 112009040977796-PAT00009
) Is about 1/20 to 1/10, which is the case for the conventional SAW powerless wireless sensor device.
Figure 112009040977796-PAT00010
This is usually due to a value between -20dB and -30dB.

또한, 종래의 SAW 무전원 무선 센서 장치의

Figure 112009040977796-PAT00011
Figure 112009040977796-PAT00012
의 절반 정도인 -10dB ~ -15dB정도를 나타낸다. SAW에서 이러한 손실이 일어나는 것은 SAW 소자가 RF 신호를 표면 탄성파로 전환하거나 표면 탄성파를 RF 신호로 변환하는데 따른 변환 손실에 기인하는데, 이 손실은 재료의 물성값 및 전극의 형상으로 인해 발생한다. 통상 SAW 소자의 경우 압전 효율(Piezoelectric conversion efficiency)은 10% 미만이다.In addition, of the conventional SAW powerless wireless sensor device
Figure 112009040977796-PAT00011
silver
Figure 112009040977796-PAT00012
It is about -10dB to -15dB which is about half of. This loss in SAW is due to the conversion loss caused by the SAW device converting the RF signal into a surface acoustic wave or converting the surface acoustic wave into an RF signal, which is caused by the material properties and the shape of the electrode. Piezoelectric conversion efficiency is typically less than 10% for SAW devices.

그런데 종래의 SAW 무전원 무선 센서 시스템은 SAW 반사파(도 2의 'B')가 SAW 무전원 무선 센서의 안테나를 거쳐 외부로 RF 신호로 변환되는 형태이어서 이중의 변환 손실이 발생한다. 따라서 식 (4)의 SAW 손실이 클 수밖에 없으므로 감지 거리는 제한받게 된다. However, the conventional SAW non-powered wireless sensor system is a form in which the SAW reflected wave ('B' of FIG. 2) is converted into an RF signal to the outside through an antenna of the SAW non-powered wireless sensor, thereby causing a double conversion loss. Therefore, since the SAW loss of Equation (4) is large, the sensing distance is limited.

도 4는 도 1의 무전원 무선 SAW 센서 시스템의 최대 감지 거리가 도시된 그래프이다.4 is a graph illustrating a maximum sensing distance of the powerless wireless SAW sensor system of FIG. 1.

도 4에서 중심 주파수, 리더와 센서 안테나 이득, SAW 손실, 시스템 대역폭, 시스템 SNR, Noise figure, 송신 전력이 각각 433MHz, 2.15dBi, 2.15dBi, 30dB, 10MHz, 20dB, 3dB 및 10dBm(10mW)일 경우 최대 감지 거리는 이론적으로 2.83m이다.4, when the center frequency, reader and sensor antenna gain, SAW loss, system bandwidth, system SNR, noise figure, and transmit power are 433 MHz, 2.15 dBi, 2.15 dBi, 30 dB, 10 MHz, 20 dB, 3 dB, and 10 dBm (10 mW), respectively. The maximum sensing distance is theoretically 2.83m.

따라서 전파법(국내 및 각국)이 규정하는 송신 전력, 및 중심 주파수에서 10m 이상의 장거리 검출을 위해서는 기존의 무전원 무선 SAW 센서 장치의 구성과는 다른 새로운 방식이 요구된다. Therefore, a new method different from the configuration of a conventional non-powered wireless SAW sensor device is required for transmission power prescribed by the radio wave law (domestic and national) and long distance detection of 10 m or more at the center frequency.

또한, 종래 기술은 움직이는 물체를 감지할 때, 수신기와 SAW 센서 사이의 안테나 각도에 따라 SAW Echo 신호 중 센서 값(물리적인 양: 압력, 스트레인 등)에 해당하는 신호 값의 변동(Fluctuation)이 심하게 나타나므로 센서 성능 중 가장 중요한 파라미터(Parameter) 중 하나인 측정 안정도가 좋지 않다.In addition, in the prior art, when detecting a moving object, the fluctuation of the signal value corresponding to the sensor value (physical amount: pressure, strain, etc.) of the SAW echo signal is severely affected by the antenna angle between the receiver and the SAW sensor. This results in poor measurement stability, one of the most important parameters of sensor performance.

이러한 신호 불안정성은 일반적인 전자 통신 시스템에서도 나타나는 문제로서(Multi-path problem) 일반적인 통신 시스템에서도 이러한 문제로 인한 사용상의 불편함 및 제약이 상존하고 있다.  Such signal instability is a problem that occurs in a general electronic communication system (Multi-path problem). Inconvenience and limitations of use due to such a problem exist in a general communication system.

더욱이, 종래의 SAW를 이용한 무전원 센서 장치는 전원을 사용하지 않으므로 일반 전자 통신 시스템과 같이 신호 불안정을 보정하기 위한 특수 회로나 알고리즘을 탑재할 수 없어 상용화에 큰 제약을 받고 있으며, RF 리더 시스템이 매우 복잡하므로 안정된 센서 계측 리더를 구성하기 위해서는 가격이 상대적으로 비싸지게 되는 문제점을 가지고 있다.Moreover, since the conventional non-powered sensor device using SAW does not use a power source, it cannot be equipped with a special circuit or algorithm for compensating signal instability like a general electronic communication system. Because of the complexity, the price becomes relatively expensive to construct a stable sensor measurement reader.

또한, 하나의 리더기를 이용하여 복수의 센서 장치로부터 감지 데이터를 획득하기 위해서는 각각의 센서 장치를 구별하기 위한 식별 수단이 있어야 하나, 종래의 SAW 센서 장치들은 이러한 기능을 제공하지 못하여, 그 사용 범위에 제한이 있었다.In addition, in order to acquire sensed data from a plurality of sensor devices using a single reader, there must be an identification means for distinguishing each sensor device. However, conventional SAW sensor devices do not provide such a function, and thus the range of use is limited. There was a limit.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가격이 저렴하면서도 장거리 계측이 가능한 무전원 무선 센서 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a low-power wireless sensor device capable of long-range measurement at a low cost.

또한, 본 발명은 하나의 리더기가 복수의 센서 장치 중 목적하는 센서 장치를 식별할 수 있도록 하는 식별 수단을 구비한 무전원 무선 센서 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a non-powered wireless sensor device having an identification means for allowing one reader to identify a desired sensor device among a plurality of sensor devices.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무전원 무선 감지 장치는 호출 신호 입력부, 증폭 신호 생성부, 감지 신호 생성부, 및 감지 신호 출력부를 포함한다.In order to achieve the above object, the non-powered wireless sensing apparatus according to the present invention includes a call signal input unit, an amplified signal generator, a sense signal generator, and a sense signal output unit.

호출 신호 입력부는 부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하고, 증폭 신호 생성부는 호출 신호의 부호가 미리 설정된 식별 부호와 미리 설정된 대응 관계인 경우 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 증폭 신호를 생성하고, 감지 신호 생성부는 센서에서 감지된 값에 따라 증폭 신호의 진폭을 변화시켜 감지 신호를 생성하며, 감지 신호 출력부는 감지 신호를 전파로 변환하여 출력한다.The call signal input unit receives the radio wave of the encoded call signal and converts it into a surface acoustic wave, and when the sign of the call signal has a predetermined correspondence with a preset identification code, the call signal input unit overlaps the amplitude of the surface acoustic wave to increase the amplitude of the amplified signal. The detection signal generator generates a detection signal by changing the amplitude of the amplified signal according to the value detected by the sensor, and the detection signal output unit converts the detection signal into a radio wave and outputs the detected signal.

입력된 호출 신호를 변환한 표면 탄성파를 바로 이용하여 감지 신호를 생성하는 것이 아니라, 변환된 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 증폭 신호를 생성한 후 감지 신호를 생성하기 때문에, 무전원으로도 안정적이고 고출력의 감지 응답을 얻을 수 있게 된다.Instead of generating the detection signal using the surface acoustic wave converted from the input call signal, it generates the amplified signal by overlapping the amplitude of the converted surface acoustic wave to increase the amplitude, so that it is stable even with no power supply. A high power sense response can be obtained.

또한, 증폭 신호 생성부는 부호화된 호출 신호가 미리 설정된 부호와 대응 관계인 경우에만 증폭 신호를 생성하므로, 리더기는 호출 신호의 부호를 변화시킴으로써 복수의 센서 장치 중 목적하는 센서 장치로부터 응답 신호를 획득할 수 있게 된다.In addition, since the amplified signal generator generates an amplified signal only when the coded call signal corresponds to a predetermined code, the reader may obtain a response signal from a target sensor device among a plurality of sensor devices by changing a sign of the call signal. Will be.

증폭 신호 생성부는, 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 표면 탄성파를 표면 탄성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 응답 신호를 생성할 수 있다.The amplified signal generator may generate a response signal by superimposing the converted surface acoustic wave converted into surface acoustic waves and then converting the surface acoustic wave into surface acoustic waves and the delayed surface acoustic wave that has propagated the surface acoustic waves into the surface acoustic wave state.

전파는 진행 속도가 빨라 장치 내에서 동일한 위상을 가지지만, 표면 탄성파는 장치 내에서도 위치에 따라 상이한 위상을 가지므로 이를 이용하여 표면 탄성파의 진폭을 증폭할 수 있게 된다. The propagation speed is fast and has the same phase in the device, but since the surface acoustic wave has a different phase according to its position in the device, it is possible to amplify the amplitude of the surface acoustic wave by using it.

증폭 신호 생성부는 소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있는 복수의 변환부를 포함할 수 있다.The amplified signal generator may include a plurality of converters spaced apart from each other by a predetermined distance and capable of converting between radio waves and surface acoustic waves.

표면 탄성파의 진행 속도를 고려하여 미리 설정한 거리만큼 이격된 복수의 변환부를 이용함으로써 각 변환부마다 표면 탄성파의 진폭을 조절할 수 있게 된다.In consideration of the traveling speed of the surface acoustic wave, the amplitude of the surface acoustic wave can be adjusted for each of the transform units by using a plurality of transform units spaced apart by a predetermined distance.

각 변환부는 서로 다른 극성 중 설정된 식별 부호에 따라 선택된 극성이 활성화될 수 있으며, 증폭 신호 생성부는 설정된 식별 부호에 따라 변환부의 극성을 선택하는 선택부를 포함할 수 있다.Each of the converters may activate a selected polarity according to a set identification code among different polarities, and the amplification signal generator may include a selector for selecting a polarity of the converter according to the set identification code.

미리 설정된 식별 부호에 따라 변환부의 극성을 선택하고 선택된 극성만을 활성화시킴으로써 설정된 식별 부호에 따라 호출 신호 입력을 선택적으로 제어하여 목적하는 증폭 신호를 생성할 수 있게 된다.By selecting the polarity of the conversion unit according to the predetermined identification code and activating only the selected polarity, it is possible to selectively control the call signal input according to the set identification code to generate a desired amplified signal.

변환부는 스플릿 핑거 IDT, 또는 SPUDT IDT를 포함할 수 있다. 이러한 IDT 구조들의 채용은 단일 IDT의 채용하는 경우에 비해 보다 효율적인 반사파의 억제를 가능하게 한다.The converter may include a split finger IDT or a SPUDT IDT. Adoption of such IDT structures enables more efficient suppression of reflected waves than in the case of employing a single IDT.

아울러, 상기 장치를 방법의 형태로 구현한 발명이 개시된다.In addition, an invention embodying the apparatus in the form of a method is disclosed.

본 발명에 의하면 배터리를 사용하지 않으면서 실시간 계측이 가능하고, SAW 트랜스폰더의 IDT 구조를 자기 상관 기능 및 주파수 역확산 기능을 수행할 수 있도록 고안하여 감지 장치의 감지 거리를 획기적으로 늘릴 수 있게 된다.According to the present invention, real-time measurement is possible without using a battery, and the IDT structure of the SAW transponder is designed to perform an autocorrelation function and a frequency despreading function, thereby significantly increasing the sensing distance of the sensing device. .

또한, SAW 트랜스폰더의 기능을 최적화하여 무전원 무선 SAW 센서의 양산 단가를 대폭 절감할 수 있게 되고, 종래 배터리 방식의 무선 센서가 갖고 있는 배터리 수명의 유한성에 의해 실시간 감지가 불가능한 점을 극복할 수 있게 된다.In addition, by optimizing the function of the SAW transponder, it is possible to drastically reduce the mass production cost of the non-powered wireless SAW sensor, and overcome the problem that real-time detection is impossible due to the finiteness of battery life of the conventional battery type wireless sensor. do.

또한, 무전원 무선 감지 장치에 식별 수단을 부가하여, 복수의 무전원 무선 감지 장치 중에서 목적하는 무선 감지 장치로부터 선택적으로 감지 데이터를 획득할 수 있게 된다. In addition, by adding an identification means to the non-powered wireless sensing device, it is possible to selectively acquire the sensed data from the target wireless sensing device among the plurality of non-powered wireless sensing devices.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 5 및 6은 본 발명에 따른 감지 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도이다.5 and 6 are schematic block diagrams of one embodiment of a sensing device according to the present invention.

도 5에서 감지 장치는 디지털 신호 처리가 가능하도록 설계된 SAW 트랜스폰 더(transponder; 100), 식별 부호 설정부(Digitized Sensor; 200), 및 센서부(300)로 구성된다.In FIG. 5, the sensing device includes a SAW transponder 100, a Digitized Sensor 200, and a sensor 300 designed to process digital signals.

도 5에는 식별 부호 설정부(300)에 설정된 식별 부호와 외부 리더 호출 부호 사이에 상관 관계가 있는 경우의 감지 장치(100)의 동작 및 응답 신호가 도시되어 있고, 도 6에는 식별 부호 설정부(300)에 설정된 식별 부호와 외부 리더 호출 부호 사이에 상관 관계가 없는 경우의 감지 장치(100)의 동작 및 출력 신호가 도시되어 있다. FIG. 5 illustrates an operation and response signal of the sensing device 100 when there is a correlation between the identification code set in the identification code setting unit 300 and the external reader call code, and FIG. 6 illustrates the identification code setting unit ( The operation and output signals of the sensing device 100 when there is no correlation between the identification code set at 300 and the external reader call code are shown.

더욱 상세하게 살펴보면, 도 5에서는 식별 부호 설정부(300)에서 입력되는 식별 부호 입력과 외부 리더(미도시)로부터 입력되는 호출 신호 입력이 모두 부호화된 디지털 신호 '1011'인 반면, 도 6에서는 호출 신호 입력은 '1011'이지만 식별 부호 입력은 '1001'인 것을 알 수 있다.In more detail, in FIG. 5, both the identification code input input from the identification code setting unit 300 and the call signal input from an external reader (not shown) are encoded digital signals '1011', whereas in FIG. It can be seen that the signal input is '1011' but the identification code input is '1001'.

이에 대해 증폭 신호의 출력은 도 5인 경우가 도 6의 경우보다 훨씬 큰 것을 확인할 수 있다. 이것은 도 5에서는 증폭 신호 생성부가 식별 부호 입력과 호출 신호 입력이 미리 설정된 대응 관계에 있는 경우 호출 신호를 증가되도록 중첩된 증폭 신호를 생성하여 출력하기 때문이다.On the other hand, it can be seen that the output of the amplified signal is much larger than that of FIG. 5. This is because in FIG. 5, the amplifying signal generator generates and outputs a superimposed amplified signal to increase the call signal when the identification code input and the call signal input have a preset correspondence.

도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는

Figure 112009040977796-PAT00013
의 값이 작도록 반사형이 아닌 진행형의 표면 탄성파를 이용하고, 자기 상관 관계(Auto correlation)가 성립할 경우에는 감지 장치인 SAW 무전원 무선 센서 장치(100)의 증폭 신호가 나올 수 있는 구조를 가진다. 따라서 본 발명은 종래의 무전원 무선 센서의 한계인 짧은 감지 거리를 획기적으로 확장시킬 수 있다.As can be seen in Figure 5, in the present invention
Figure 112009040977796-PAT00013
When the surface acoustic wave of the non-reflective type is used so that the value of N is small, and auto correlation is established, the amplified signal of the SAW powerless wireless sensor device 100, which is a sensing device, may be emitted. . Therefore, the present invention can significantly extend the short sensing distance, which is a limitation of the conventional non-powered wireless sensor.

감지 장치인 SAW 트랜스폰더(100)는 무전원 무선 센서 장치로 사용이 가능하도록 하는 주요한 전송 매체로 사용된다. SAW 트랜스폰더(100)는 내부에 식별 부호 설정부(200)와 연결되어 디지털 신호처리가 가능한 IDT(Inter Digital Transducer; 미도시)를 포함한다. IDT와 식별 부호 설정부(200)가 연결되면 설정된 값에 따라 표면 탄성파의 펄스 조합이 달라지므로 이를 이용한다.The SAW transponder 100, which is a sensing device, is used as a main transmission medium for enabling use as a non-powered wireless sensor device. The SAW transponder 100 includes an IDT (Inter Digital Transducer) (not shown) connected to the identification code setting unit 200 and capable of digital signal processing. When the IDT and the identification code setting unit 200 are connected, the pulse combination of the surface acoustic wave varies according to the set value, and thus is used.

SAW 트랜스폰더(100) 내의 특별히 디지털 신호 처리가 가능한 IDT 전극 배열은 일반적인 SAW 소자의 IDT 배열이 처리하는 AM 및 FM 처리 방식과 달리 입력된 신호에 대한 위상 복조(PSK: Phase Shift Keying)를 수행한다. In particular, the IDT electrode array capable of digital signal processing in the SAW transponder 100 performs phase demodulation (PSK) on the input signal unlike the AM and FM processing schemes of the IDT array of a typical SAW device. .

PSK 변조 및 복조를 통한 주파수 확산과 자기 상관(Auto-correlation) 기능이 내장된 SAW 트랜스폰더(100)의 IDT 구조를 채용함으로써 종래의 일반적인 SAW 무전원 무선 센서 장치의 단점인 거리 제한 문제를 획기적으로 개선할 수 있다. 아울러, 감지 거리가 크게 확장됨으로 인해 종래의 SAW 무전원 무선 센서 장치에 비해 적용범위가 광범위하게 넓어질 수 있게 된다.Adopting the IDT structure of SAW transponder 100 with built-in frequency spreading and auto-correlation through PSK modulation and demodulation, drastically improves the distance limitation problem, which is a disadvantage of conventional SAW powerless wireless sensor devices. can do. In addition, since the sensing distance is greatly extended, the range of application can be broadly widened as compared with the conventional SAW powerless wireless sensor device.

식별 부호 설정부(200)는 사용자 등에 의해 미리 입력된 디지털 값을 저장한다. 본 발명의 감지 장치는 식별 부호 설정부(200)에 설정된 식별 부호와 리더기로부터 전송된 호출 신호의 부호가 미리 설정된 대응 관계에 있는 경우에만 증폭 신호를 생성하므로, 사용자는 복수의 감지 장치를 사용함에 있어, 각각의 감지 장치마다 식별 부호 설정부(200)에 식별 부호를 다르게 설정함으로써, 선택적으로 목적하는 감지 장치의 센서값을 읽어올 수 있게 된다.The identification code setting unit 200 stores a digital value previously input by a user or the like. Since the sensing device of the present invention generates the amplified signal only when the identification code set in the identification code setting unit 200 and the code of the call signal transmitted from the reader have a preset correspondence, the user uses a plurality of sensing devices. Therefore, by setting the identification code differently in the identification code setting unit 200 for each sensing device, it is possible to selectively read the sensor value of the target sensing device.

센서(300)는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 가변 정 전 용량형 센서로서, 감지되는 감지값에 따라 정전 용량이 가변되며 그 가변 정도에 따라 SAW 트랜스폰더(100)의 센서 IDT에 대한 임피던스를 가변시킨다. 그리고, 그 임피던스의 변화에 따라 센서 IDT에서 발생되는 표면 탄성파의 진폭이 변화된다. 따라서, 그 진폭이 어느정도 변했는지 알 수 있으면, 센서(300)에서 감지된 값을 알 수 있게 된다.Sensor 300 is a variable capacitive sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, the capacitance is variable according to the detected detection value and according to the variable degree of the sensor IDT of the SAW transponder 100 Variable impedance The amplitude of the surface acoustic wave generated by the sensor IDT changes with the change of the impedance. Therefore, if it is possible to know how much the amplitude has changed, it is possible to know the value detected by the sensor 300.

센서(300)는 압력, 온도, 스트레인, 가속도 등을 측정할 수 있으며 SAW 트랜스폰더(100)와 연결하여 사용한다. 본 실시예에서 SAW 센서 장치(100)의 센서값 획득은 종래 기술에서 설명한 바와 같은 응답 Echo의 진폭의 비로써 추출하는 아날로그 방식을 채용한다. 그러나, 센서값의 획득은 당업자가 고려할 수 있는 다른 방식을 채용할 수도 있을 것이다.The sensor 300 may measure pressure, temperature, strain, acceleration, and the like, and is used in connection with the SAW transponder 100. In the present embodiment, the sensor value acquisition of the SAW sensor device 100 adopts an analog method of extracting the ratio of the amplitude of the response echo as described in the prior art. However, acquisition of sensor values may employ other ways that would be considered by one skilled in the art.

본 발명의 감지 장치는 식별 부호 설정부(200)를 이용하여 설정된 식별 부호값이 디지털적으로 표면 탄성파 발생에 영향을 미치도록 하는 구조를 가진다. 식별 부호 설정부(200)가 표면 탄성파 소자 내에서 발생하는 표면 탄성파에 영향을 미칠 수 있는 성질을 이용한다. The sensing device of the present invention has a structure in which the identification code value set by using the identification code setting unit 200 affects the surface acoustic wave generation digitally. The identification code setting unit 200 uses a property that may affect the surface acoustic wave generated in the surface acoustic wave element.

가령 일반적인 도선 형태의 스위치 온/오프(On/Off) 상태가 대표적인데, 스위치 온 상태일 경우 표면 탄성파의 크기나 방향, 진동 주파수 혹은 위상을 변화시킬 수 있다면, 이것은 결과적으로 표면 탄성파에 영향을 미치게 된다. 이 외에도 SAW IDT의 임피던스(R, L, C)가 변할 수 있는 구조 또한 식별 부호 설정부에 적합한 성질 중 하나일수 있다. For example, a switch-on / off state in the form of a general conductor is typical. If the switch-on state can change the magnitude, direction, vibration frequency, or phase of the surface acoustic wave, this may affect the surface acoustic wave. do. In addition, the structure in which the impedance (R, L, C) of the SAW IDT may be changed may be one of properties suitable for the identification code setting unit.

식별 부호 설정부의 어레이는 SAW 트랜스폰더의 내부 구성 IDT들과 연결되어 IDT에서 발생시킬 수 있는 표면 탄성파의 성질을 변환시킨다. 단, 본 실시예에서 표면 탄성파의 위상 변화를 일으킬 수 있는 식별 부호 설정부의 단위 전극 배치는 상보형(complementary) 형태를 갖추어야 한다. 즉, 식별 부호 설정부는 외부 상태 변화에 따라 두 개의 전극 중 어느 하나의 상태에 반드시 위치하여야 한다. 일례로 든다면 Neutral 상태가 없는 2x1 SPDT<Single Pole Double Throw> 스위치를 들 수 있다.An array of identification code setting units is connected to the internal component IDTs of the SAW transponder to convert properties of surface acoustic waves that can be generated in the IDT. However, in the present embodiment, the unit electrode arrangement of the identification code setting unit, which may cause a phase change of the surface acoustic wave, should have a complementary shape. That is, the identification code setting unit must be located in one of the two electrodes according to the change of the external state. An example is a 2x1 SPDT <Single Pole Double Throw> switch without a neutral state.

IDT는 그 구조에 의해 식별 부호 설정부와 연결되어 설정값에 따라 표면 탄성파의 성질을 변화시킬 수 있다. 본 발명은 일반적인 반사 지연형(Reflective delay line) SAW 무전원 무선 센서의 단점인 입력 신호에 비해 심하게는 1/50 ~ 1/10까지 작아지는 미약한 출력 신호의 신호강도에 의한 감지 거리 제한성을 극복함과 동시에 식별 부호 설정부의 설정값과 정확히 일치할 때만 출력 신호가 존재하도록 설계된 IDT 구조를 특징으로 가진다.The IDT is connected to the identification code setting unit by its structure to change the property of the surface acoustic wave according to the setting value. The present invention overcomes the sensing distance limitation due to the signal strength of the weak output signal which is severely reduced by 1/50 to 1/10 compared to the input signal, which is a disadvantage of the general reflective delay line SAW powerless wireless sensor. At the same time, the IDT structure is designed such that an output signal exists only when the setting value of the identification code setting unit is exactly matched.

도 7은 도 5의 감지 장치를 더욱 상세히 도시한 도면이다. 또한, 도 8과 도 9는 도 7의 감지 장치에서 증폭 신호를 생성하는 과정이 도시된 표이고, 도 10과 도 11은 각각 도 8과 도 9에 의해 생성된 증폭 신호를 도시한 도면이다. FIG. 7 illustrates the sensing device of FIG. 5 in more detail. 8 and 9 are tables illustrating a process of generating an amplified signal in the sensing device of FIG. 7, and FIGS. 10 and 11 are views illustrating amplified signals generated by FIGS. 8 and 9, respectively.

도 7에서 도 5의 증폭 신호 생성부(160)는 4개의 변환부(162 내지 168)와 각 변환부(162 내지 168)의 서로 다른 극성 중 하나를 선택하는 선택부(180)로 구성되어 있다. 선택부(180)는 식별 부호인 '1011'에 따라 4개의 변환부(162 내지 168)의 극성을 선택하고 있다.In FIG. 7, the amplified signal generator 160 of FIG. 5 includes four converters 162 to 168 and a selector 180 for selecting one of different polarities of the converters 162 to 168. . The selector 180 selects the polarities of the four converters 162 to 168 according to the identification code '1011'.

도 7에서 알 수 있듯이 식별 부호 입력은 '1011'이고, 도 8과 9에서 각각 알 수 있듯이, 도 8의 식별 부호 입력은 '1011'이고 도 9의 호출 신호 입력은 '1001'이다.As shown in FIG. 7, the identification code input is '1011', and as shown in FIGS. 8 and 9, respectively, the identification code input of FIG. 8 is '1011' and the call signal input of FIG. 9 is '1001'.

도 8 및 10에서, 식별 부호 입력과 호출 신호 입력이 일치한 경우 t5에서의 출력되는 증폭 신호는 증폭되어 있는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 도 9 및 11에서, 감지 신호 입력과 호출 신호 입력이 일치하지 않는 경우에는 t5에서 출력되는 증폭 신호는 증폭되지 않은 신호인 것을 알 수 있다.8 and 10, when the identification code input and the call signal input coincide, it can be confirmed that the amplified signal output at t 5 is amplified. However, in FIGS. 9 and 11, when the detection signal input and the call signal input do not coincide, it can be seen that the amplified signal output at t 5 is an unamplified signal.

도 7에서 나타낸 변환부인 IDT(160) 구조는 표면 탄성파 및 입사된 표면 탄성파에 의해 IDT(160)에서 생성하는 신호의 위상의 변화를 응용한 IDT 구조이며 표면 탄성파의 성질을 변화시킬 수 있는 구조는 도 7에 나타낸 구조 외에도 여러 형태가 존재한다.The IDT 160 structure, which is a conversion unit illustrated in FIG. 7, is an IDT structure in which a phase change of a signal generated by the IDT 160 is applied by surface acoustic waves and incident surface acoustic waves, and a structure capable of changing the properties of surface acoustic waves is In addition to the structure shown in Figure 7 there are several forms.

도 12 내지 14는 외부 임피던스 변화를 통해 반사파의 크기를 제어하는 구조가 도시된 도면이다. 도 12에는 일반적인 단일 IDT 임피던스(Single IDT impedence) 변환형 구조가 도시되어 있고, 도 13 및 14에는 스플릿 핑거(Split Finger) IDT 또는 이중(Double) IDT 구조가 도시되어 있다. 12 to 14 are diagrams illustrating a structure for controlling the magnitude of the reflected wave through a change in external impedance. FIG. 12 illustrates a typical single IDT impedance transformed structure, and FIGS. 13 and 14 illustrate a split finger IDT or a double IDT structure.

도 13 및 14에는 각각 외부 스위치의 오프 혹은 온 상태에 따라 표면 탄성파 반사파가 생성되거나 생성할 수 없도록 제어하는 도면이 도시되어 있다. 13 and 14 are diagrams for controlling the surface acoustic wave reflected wave to be generated or not generated according to the off or on state of the external switch, respectively.

도 15 및 16은 도 7과 다른 형태의 위상 제어형 IDT 구조가 도시된 도면이다. 도 15 및 16은 도 7에 비해 효율이 개선된 구조이다. 도 15에서도 외부의 스위치는 상보(Complementary) 동작이 가능한 스위치를 사용한다. 15 and 16 illustrate a phase controlled IDT structure different from that of FIG. 7. 15 and 16 have an improved efficiency compared to FIG. In FIG. 15, the external switch uses a switch capable of complementary operation.

즉, 도 15 및 16의 스위치는 그림에서 'A' 혹은 'B'의 동작만이 가능한 형태를 의미한다. 도 16은 도 15의 Single IDT 구조를 Split Finger IDT로 개선하여 반사파를 억제하기 위한 구조이다. That is, the switch of FIGS. 15 and 16 refers to a form in which only the operation of 'A' or 'B' is shown in the figure. FIG. 16 is a structure for suppressing reflected waves by improving the Single IDT structure of FIG. 15 to Split Finger IDT.

본 발명에서와 같이 종래 SAW 무전원 무선 센서에서 채택하는 반사 지연 선로형(Reflective Delay-line) 구조가 아닌 진행 위상 변환형(Transverse Phase-shift)을 선택할 경우 반사 표면 탄성파는 최대한 억제하여야 한다. 통상적으로 반사파를 최대한 억제하기 위해서는 SPUDT(Single Phase Unit Directional Transducer) 구조를 채택할 수 있다.As in the present invention, when selecting a reverse phase shift instead of a reflective delay line structure adopted in a conventional SAW powerless wireless sensor, the reflective surface acoustic wave should be suppressed as much as possible. In general, a single phase unit directional transducer (SPUDT) structure may be adopted to suppress reflected waves to the maximum.

반사파는 진행파 신호를 방해할 뿐 아니라 반사파 생성을 위한 에너지 손실이 수반되므로 진행형 구조를 채택할 경우에는 SPUDT IDT를 선택하면 유리한 측면이 있다. The reflected wave not only disturbs the traveling wave signal, but also involves energy loss for generating the reflected wave. Therefore, when adopting the progressive structure, it is advantageous to select the SPUDT IDT.

본 발명은 이와 같이 식별 부호 설정부와 위상 변화형 IDT 구조의 결합을 통해 가변 코드(Variable Code 혹은 Digit)에 대한 SAW 무전원 무선 센서 장치의 응답을 얻을 수 있게 된다. The present invention can obtain the response of the SAW powerless wireless sensor device to the variable code (Variable Code or Digit) through the combination of the identification code setting unit and the phase change IDT structure.

또 17은 도 5의 감지 장치의 최대 감지 거리가 도시된 그래프이다. 도 17에서 본원 발명의 감지 장치는 종래의 감지 장치보다 최대 감지 거리가 5배나 증가한 것을 알 수 있다.17 is a graph showing the maximum sensing distance of the sensing device of FIG. 5. In FIG. 17, it can be seen that the sensing device of the present invention has increased the maximum sensing distance by five times than the conventional sensing device.

아울러, 종래의 배터리 기술을 이용한 무선 센서 장치는 대부분 전원이 필요한 센서이므로 실시간 계측이 불가능하였으나 본 발명에 따른 감지 장치는 전원이 없어도 동작할 수 있게 된다.In addition, since the wireless sensor device using the conventional battery technology is a sensor that requires most power, real-time measurement is impossible, but the sensing device according to the present invention can operate even without power.

또한, 본 발명 시스템은 무전원 방식이므로 방전이나 외부 환경에 대한 내성이 강해 시스템 설계시 부품 수를 줄일 수 있으므로 종래의 SAW 무전원 무선 센서 장치보다 저가 생산이 가능하므로 경제적 이점이 커진다.In addition, since the present invention system is a non-powered system, the resistance to discharge or external environment is strong, so that the number of components can be reduced when designing a system, and thus, the economical advantage is increased because low-cost production is possible than the conventional SAW non-powered wireless sensor device.

본 발명의 감지 장치는 식별 부호 설정부로부터의 식별 부호 입력과 리더로부터의 호출 신호 입력이 상관 관계가 있는 경우에만 증폭된 응답 신호를 출력하므로 사용자는 복수의 감지 장치 중 목적하는 감지 장치에 대응하는 호출 신호를 입력함으로써 센서의 측정값을 알 수 있게 된다. Since the sensing device of the present invention outputs an amplified response signal only when there is a correlation between the identification code input from the identification code setting unit and the call signal input from the reader, the user corresponds to the desired sensing device among the plurality of sensing devices. By inputting the call signal, the measured value of the sensor can be known.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereby, but should be construed as modifications or improvements of the embodiments supported by the claims.

도 1은 종래의 SAW를 이용한 무전원 무선 센서 시스템의 사용 상태를 도시한 도면.1 is a view showing a state of use of a non-powered wireless sensor system using a conventional SAW.

도 2는 도 1의 SAW 무전원 무선 센서 시스템의 구성을 도시한 개략적인 블록도.FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the SAW powerless wireless sensor system of FIG.

도 3은 도 1의 무전원 무선 센서 시스템의 응답 측정 결과가 출력된 화면.3 is a screen output of a response measurement result of the wireless power sensor system of FIG.

도 4는 도 1의 무전원 무선 SAW 센서 시스템의 최대 감지 거리가 도시된 그래프.4 is a graph showing the maximum sensing distance of the unpowered wireless SAW sensor system of FIG.

도 5 및 6은 본 발명에 따른 감지 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도. 5 and 6 are schematic block diagrams of one embodiment of a sensing device according to the invention.

도 7은 도 5의 감지 장치를 더욱 상세히 도시한 도면.7 shows the sensing device of FIG. 5 in more detail.

도 8과 도 9는 도 7의 감지 장치에서 증폭 신호를 생성하는 과정이 도시된 표.8 and 9 are tables illustrating a process of generating an amplified signal in the sensing device of FIG. 7.

도 10과 도 11은 각각 도 8과 도 9에 의해 생성된 증폭 신호를 도시한 도면.10 and 11 show the amplified signals generated by FIGS. 8 and 9, respectively.

도 12 내지 14는 외부 임피던스 변화를 통해 반사파의 크기를 제어하는 구조가 도시된 도면.12 to 14 are diagrams showing a structure for controlling the magnitude of the reflected wave through a change in the external impedance.

도 15, 및 16은 도 7과 다른 형태의 위상 제어형 IDT 구조가 도시된 도면.15 and 16 show a phase controlled IDT structure different from that shown in FIG.

도 17은 도 5의 감지 장치의 최대 감지 거리가 도시된 그래프.17 is a graph showing the maximum sensing distance of the sensing device of FIG.

Claims (10)

부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하는 호출 신호 입력부;A call signal input unit configured to receive a radio wave of an encoded call signal and convert it into a surface acoustic wave; 상기 호출 신호의 부호가 미리 설정된 식별 부호와 미리 설정된 대응 관계인 경우 상기 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 증폭 신호를 생성하는 증폭 신호 생성부;An amplified signal generator for generating an amplified signal by overlapping the amplitude of the surface acoustic wave to increase when the sign of the call signal corresponds to a preset identification code; 상기 증폭 신호의 진폭을 센서에서 감지된 값에 따라 변화시켜 감지 신호를 생성하는 감지 신호 생성부; 및A detection signal generator for generating a detection signal by changing an amplitude of the amplified signal according to a value detected by a sensor; And 상기 감지 신호를 전파로 변환하여 출력하는 감지 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 장치.And a sensing signal output unit converting the sensing signal into a radio wave and outputting the detected signal. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 응답 신호 생성부는,The response signal generator, 상기 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 상기 표면 탄성파를 표면 탄성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 응답 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 감지 장치.Using a surface acoustic wave, a response signal is generated by superimposing the converted surface acoustic wave converted into surface acoustic waves and then the delayed surface acoustic wave propagating the surface acoustic wave into a surface acoustic wave state. Sensing device. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 증폭 신호 생성부는,The amplified signal generator, 소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있는 복수의 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 감지 장치.A sensing device using a surface acoustic wave, characterized in that it comprises a plurality of converters spaced apart from each other by a predetermined distance and capable of converting between radio waves and surface acoustic waves. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 각 변환부는 서로 다른 극성 중 상기 식별 부호에 따라 선택된 극성이 활성화되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 감지 장치.Wherein each of the converters activates a polarity selected according to the identification code among different polarities. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 증폭 신호 생성부는 상기 식별 부호에 따라 상기 변환부의 극성을 선택하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 감지 장치.And the amplifying signal generator comprises a selector for selecting a polarity of the converter based on the identification code. 부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하는 호출 신호 입력 단계;A call signal input step of receiving a radio wave of an encoded call signal and converting the signal to a surface acoustic wave; 상기 호출 신호의 부호가 미리 설정된 식별 부호와 미리 설정된 대응 관계인 경우 상기 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 증폭 신호를 생성하는 증폭 신호 생성 단계;An amplifying signal generating step of generating an amplified signal by overlapping the amplitude of the surface acoustic wave to increase when the sign of the call signal is a predetermined correspondence with a preset identification code; 상기 증폭 신호의 진폭을 센서에서 감지된 값에 따라 변화시켜 감지 신호를 생성하는 감지 신호 생성 단계; 및Generating a detection signal by changing an amplitude of the amplified signal according to a value sensed by a sensor; And 상기 감지 신호를 전파로 변환하여 출력하는 감지 신호 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 방법.And a detection signal output step of converting the detection signal into a radio wave and outputting the detected signal. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 증폭 신호 생성 단계는,The amplifying signal generation step, 상기 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 상기 표면 탄성파를 표면 탄성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 증폭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 방법.And amplifying a signal by generating the amplified signal by superimposing the converted surface acoustic wave converted into surface acoustic wave and then converting the surface acoustic wave into surface acoustic wave and the delayed surface acoustic wave which has propagated the surface acoustic wave into the surface acoustic wave state. . 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 증폭 신호 생성 단계는,The amplifying signal generation step, 소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있는 복수의 변환 장치에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 방법.And a plurality of converters spaced apart from each other by a predetermined distance and capable of converting between radio waves and surface acoustic waves. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 각 변환 장치는 서로 다른 극성 중 상기 식별 부호에 따라 선택된 극성이 활성화되는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 방법.And wherein each of the converters activates a polarity selected according to the identification code among different polarities. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 응답 신호 생성 단계는 상기 식별 부호에 따라 상기 변환 장치의 극성을 선택하는 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전원 무선 감지 방법.The response signal generating step includes a selection step of selecting the polarity of the conversion device according to the identification code.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11165107B2 (en) 2017-03-31 2021-11-02 Samsung Electronics Co., Ltd Battery device, battery monitoring device and battery monitoring method
JP2020112466A (en) * 2019-01-15 2020-07-27 富士電機株式会社 Sensor device

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