KR20170140836A

KR20170140836A - 센서 태그 및 이의 동작 방법

Info

Publication number: KR20170140836A
Application number: KR1020160073114A
Authority: KR
Inventors: 김현석; 모상현; 박찬원
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-12-22

Abstract

본 발명은 센서 태그 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 센서 태그는, 센서 리더와 통신하는 센서 태그에 있어서, 소정의 전원을 출력하는 배터리; 기 설정되는 활성화신호 출력주기에 따라 활성화신호를 출력하는 타이밍부; 설치되는 목적에 따라 주변의 환경 정보를 센싱하여 센싱 정보를 획득하는 센서부; 및 상기 활성화신호에 따라 활성화되고, 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 공급받아 동작하며, 상기 센싱 정보를 상기 센서부로부터 제공받아 저장하는 한편, 상기 센서 리더의 요청에 따라 상기 센싱 정보를 센서 리더로 전송하는 태그 칩을 포함한다.

Description

센서 태그 및 이의 동작 방법 {Sensor tag and operating method thereof}

본 발명은 센서 태그 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 상세하게는 다수의 센서를 운용하는 전지 지원형 센서 태그 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 인식(Radio Frequency Identification) 기술은 각 사물에 태그(tag)를 부착하고, 사물의 고유 식별자(ID: Identification)를 무선으로 인식하여, 해당 정보를 수집, 저장, 가공, 추적함으로써 사물에 대한 측위, 원격처리, 관리 및 사물간 정보교환의 서비스를 제공하는 기술이다.

이러한 기술은 기존의 바코드를 대체하여 자재 관리 및 유통뿐만 아니라, 보안 등의 다양한 분야에 적용됨으로써, 새로운 시장을 형성하고 있다.

한편, 태그는 전지를 포함하지 않고, 단지 리더(reader)에서 발산되는 RF 에너지를 기반으로 동작하며, 리더와의 통신을 위해, 리더로부터의 RF 에너지를 반사하는 역산란(backscattering) 상향 통신 방식을 이용한다. 이러한 태그를 수동형 태그라고 한다.

아울러, 최근에는 주변 환경정보를 감지하고 저장하는 무선 인식 기술이 시장에서 빠르게 확산되고 있다.

무선 태그에 센서를 포함하는 전지 지원형 무선 인식 태그는 주변 환경정보를 감지하는 능동적인 동작 및 수동적인 통신을 하는 디바이스 형태로 개발되고 있다. 이러한 능동적인 동작 및 수동적인 통신을 하는 센서 태그를 반수동형 센서 태그라 하며, 기존의 수동형 태그의 발전된 형태이다.

한편, 센서 태그는 통신방식과 배터리 부착 여부에 따라 다양하게 구분되는데, 예를 들어 역산란 상향 통신방식과 무전원 형태의 수동형 센서 태그, 역산란 상향 통신방식과 전지지원 형태의 반수동형 센서 태그 및 파워앰프를 통한 전파를 발산하는 상향 통신방식과 전지지원 형태의 능동형 센서 태그로 구분될 수 있다.

하지만, 일반적으로 센서 태그라 함은 반수동형 센서 태그를 지칭하며, 본 명세서에서도 센서 태그라 칭하는 것은 반수동형 센서 태그를 말한다.

센서 태그는 자체 전원을 구비함으로써 태그-리더간 통신 거리를 확장시키는 장점 이외에, 이러한 전원을 통한 주변 환경 정보의 수집 및 처리 등의 기능을 리더와의 통신과 관련 없이 수행할 수 있다.

센서 태그의 주요 동작은 미리 저장된 일정을 기반으로 예정된 시간에 깨어나 센서를 동작시켜 주변 환경정보를 취득하고, 이 정보를 태그의 메모리에 저장하는 것이다.

이를 위해서는 먼저 시간을 체크하기 위해 시간을 계산하는 블록이 필요하며, 그 계산된 결과를 바탕으로 예정된 시간인지를 판단하고, 예정된 시간에 센서 태그를 깨우는 신호가 필요하다.

일반적으로, 시간을 체크는 RTC(Real Time Clock)에 의해 이루어지며, 센서 태그를 깨우는 것은 MCU(Micro Controller Unit)에 의해 이루어진다.

이들 모듈들은 배터리가 지원하는 전원을 통해 항상 깨어 있어야 하며, 이에, 배터리의 전력을 계속 소모해야 하기 때문에, 이들의 전력소모와 배터리 용량은 센서 태그의 수명과 매우 밀접한 관계가 있다.

다시 말해, 센서 태그를 구성하는 모듈들과 이들을 연결하는 구조 및 이들을 운용하는 구동 시나리오는 센서 태그의 수명과 직접적인 관계가 있다.

비록 가장 이상적인 센서 태그는 무전지 기반의 동작이기는 하지만, 이런 경우 에너지 하베스팅 기술이 필요하다.

하지만, 이러한 기술이 지원되지 않더라도, 보유하고 있는 에너지를 최소한의 양을 소비하면서 동작하는 데에 필요한 센서 태그의 구조 및 운용 시나리오는 센서 태그의 수명의 연장을 위해 필요한 요소이다.

그 다음으로 센서 태그에 필요한 요소는 디바이스 제작 단가이다. 최근 사물 인터넷 기술의 확대에 따라 주변 환경정보를 취득하려는 응용분야가 확산되어 가고 있다.

이를 위해서는 센서를 포함하는 최하위 디바이스가 대량으로 필요하다. 이러한 디바이스 개당 가격은 그 시장의 확산과 밀접한 관계가 있다.

보다 저렴한 센서 디바이스, 즉 센서 태그의 가격은 매우 중요한 요소이다. 앞에서 언급했듯이, 센서 태그는 일반적으로 MCU, RTC, 수동형 태그, 센서(들)로 구성된다.

센서 태그에서 또 다른 중요한 요소로써, 센서 태그 내에 구비되는 센서의 개수가 있다. 요즘 상용제품으로 출시되고 있는 여러 센서들은 다양한 제품군을 형성하고 있다.

집적회로의 발달과 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술의 발달로 각종 환경 정보들을 손쉽고 저렴한 가격으로 취득할 수 있는 환경이 요즘 산업계에 조성되어 있다. 이러한 센서들을 이용하는 입장에서 상호 인터페이스는 중요하다.

인터페이스의 대표적인 예로 I2C(Inter-Integrated Circuit)와 SPI(Serial Peripheral Interface)가 사용되는데, SPI는 1:1 통신인데 반해 I2C는 하나의 버스 안에서 일대다 통신이 가능하다.

이에 따라, 여러 센서들을 제어하는 장점을 지닌 I2C는, 그 구성요소로서 버스를 통제하는 I2C master와 통제된 버스 안에서 할당된 업무를 수행하는 I2C slave를 구비한다. I2C master는 하나의 모듈만이 유효하며, I2C slave는 여러 개일 수 있다.

이상과 같은 I2C와 SPI 인터페이스를 응용한 반수동형 센서 태그의 예로서, Impinj사의 Monza-X와 Farsens사의 ANDY100이 있는데, Monza-X는 I2C를 지원하며, I2C master의 기능은 MCU가 담당하는 하는 반면, ANDY100은 SPI를 지원하여 단일 센서만 연결할 수 있다.

하지만, 현재 센서 태그 기술분야에서는 인터페이스로서의 장점이 있는 I2C를 이용한 연구가 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 I2C를 이용하면 전력 소비를 줄일 수 있을 것으로 생각에 착안하여 연구한 결과로서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 배터리 소모를 최소화하면서 다수의 센서를 동시에 운용하여 환경 정보를 저장 및 처리할 수 있는 센서 태그 및 이의 동작 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 센서 태그는, 센서 리더와 통신하는 센서 태그에 있어서, 소정의 전원을 출력하는 배터리; 기 설정되는 활성화신호 출력주기에 따라 활성화신호를 출력하는 타이밍부; 설치되는 목적에 따라 주변의 환경 정보를 센싱하여 센싱 정보를 획득하는 센서부; 및 상기 활성화신호에 따라 활성화되고, 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 공급받아 동작하며, 상기 센싱 정보를 상기 센서부로부터 제공받아 저장하는 한편, 상기 센서 리더의 요청에 따라 상기 센싱 정보를 센서 리더로 전송하는 태그 칩을 포함한다.

또한, 본 발명의 타 측면에 따른 센서 태그의 동작방법은, 센서 리더와 통신하는 센서 태그의 동작방법에 있어서, 센서 태그를 설정하는 단계; 상기 센서 태그의 상태를 감지하는 단계; 상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 타이밍부가 활성화신호를 출력한 경우이면, 센서부에 의해 획득된 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계; 상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 상기 센서 리더로부터 전송된 송신 전력을 수신한 경우이면, 상기 센서 태그가 상기 센서 리더와 무선통신하는 단계; 및 상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 상기 센서 태그 내에 구비되는 배터리의 전압이 설정 전압 미만이면, 수동형 무선통신을 통해 상기 센싱 정보를 상기 센서 리더로 전송하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 MCU 대신에 태그 칩이 I2C의 마스터 역할을 하기 때문에 MCU를 이용하는 경우보다 대기 전력을 감소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 태그 칩이 I2C를 이용하여 다수의 센서와 연결되기 때문에, 부품의 감소에 따른 비용 절감 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 센서 태그는 배터리 소모를 최소화하면서 다수의 센서를 동시에 운용하여 환경 정보를 저장 및 처리할 수 있다.

도 1은 센서 리드와 운용되는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 아날로그부의 내부 구성을 상세하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 디지털부의 내구 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 전력 관리부의 내구 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 동작에 따른 순서를 도시한 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 초기화 과정을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 센싱 동작을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 통신 동작을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 다수의 센서를 운용하는 전지 지원형 센서 태그에 관한 것으로, 배터리를 통해 전원을 공급받아 동작하는 태그 칩이 전력 소모를 최소화하면서 다수의 센서를 동시에 운용하여 환경 정보를 저장 및 처리하기 위한 그 구조 및 동작을 본 발명을 통해 기술적으로 접근하고자 한다.

또한, 본 발명에서는 전지 지원형 센서 태그의 한 종류로써, 대기 전력 최소화를 통한 전지의 수명을 최대한 연장하면서, MCU없이 I2C 인터페이스를 지원하는 센서 태그 구조 및 동작을 제안한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그 및 이의 동작 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 센서 리드와 운용되는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그(1)는 센서 리더(2)와 무선 통신을 통해 연결되어 상호 정보를 교환하며, 역산란 무선 통신을 통해 센서 리더(2)와 연결될 수 있다.

이때, 센서 태그(1)와 센서 리더(2) 사이의 무선 통신을 위한 프로토콜은 ISO/IEC 18000-63 국제 표준을 기반으로 하며, 센서 리더(2)로는 일반 수동형 태그와의 통신이 가능한 일반 상용 리더를 이용할 수 있다.

한편, 상기 센서 리더(2)에는 PC와 안테나(Ant)가 연결되며, 사용자는 PC의 모니터에 나타나는 GUI(Graphic User Interface)를 통해 시스템을 운용할 수 있다. 이때, GUI는 센서 태그(1)의 메모리 구조를 인지하고, 센서 정보를 취득할 수 있도록 구현된다.

상기 센서 태그(1)는 태그 칩(10), 배터리(30), 타이밍부(50) 및 센서부(70)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 태그 칩(10)은 타이밍부(50) 및 센서부(70)와 I2C BUS를 이용하여 데이터를 송수신한다.

상기 태그 칩(10)은 센서부(70)에 의해 수집되는 정보를 저장하는 한편, 저장된 정보를 센서 리더(2)로 전송하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 태그 칩(10)은 타이밍부(50)로부터 제공되는 활성화신호에 따라 활성화되고, 배터리(30)로부터 제공되는 전원을 공급받아 동작하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 태그 칩(110)은 아날로그부(110), 디지털부(130), 메모리(150) 및 전력 관리부(PMU; power management unit, 170)로 구성될 수 있다.

상기 아날로그부(110)는 센서 리더(2)와 무선 통신하면서, 태그 칩(10) 내에 필요한 제어신호 및 정전압을 생성한다.

상기 디지털부(130)는 센서 리더(2)와의 정보 교환을 위한 디지털 신호 처리기로서, I2C 인터페이스를 지원하기 위한 I2C 마스터로서 동작하기 때문에, 센서 태그(1)의 두뇌에 해당한다.

상기 메모리(150)는 정보 저장장치로서, 전원이 공급되지 않아도 저장하고 있는 정보가 지워지지 않는 비휘발성 메모리인 것이 바람직하다.

상기 전력 관리부(PMU, 170)는 태그 칩(10)이 활성화되어야 하는 시기를 제어하는 모듈로서, 배터리(30)로부터 공급되는 전원을 통해 동작하며, 배터리(30)로부터 직접적으로 전원을 공급받는다.

상기 배터리(30)는 태그 칩(10) 내 전력 관리부(170)로 전원을 공급한다. 이때, 상기 배터리(30)는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술에 해당하므로, 상기 배터리(30)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 타이밍부(50)는 기 설정되는 시간 간격으로 펄스를 출력하는 장치로서, 본 실시 예에 있어서는, 태그 칩(10)의 전력 관리부(170)의 활성을 위한 활성화신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 타이밍부(50)는 RTC(real time clock)일 수 있다.

상기 타이밍부(50)는 배터리(30)의 전원을 바탕으로 동작하며, 디지털부(130)의 제어에 따라 기 프로그래밍되며, 기 설정된 일정 시간 간격마다 활성화신호를 디지털부(150) 및 전력 관리부(170)로 전송하여 태그 칩(10)의 동작 개시를 제어한다.

상기 센서부(70)는 하나 이상의 센서로 구성되어, 설치되는 목적에 따라 주변의 환경 정보를 센싱하여 센싱 정보를 획득한다. 이때, 상기 센서부(70)를 구성하는 센서로는 온도, 압력, 습도, 전압, 전류 등 외부의 환경 정보를 포함한 각종 데이터와 센서의 상태를 감지할 수 있는 다양한 종류의 센서가 이용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 구성에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 아날로그부의 내부 구성을 상세하게 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩(10)의 아날로그부(110)는 전압 체배부(VM: voltage multiplier, 111), 복조부(demodulator, 112), 변조부(modulator, 113), 전압 제한부(voltage limiter, 114), 역류 방지부(reverse protector, 115), 기준전압 생성부(bias generator, 116), 정전압 발생부(voltage regulator, 117), 클럭 발생부(clock generator, 118) 및 리셋 신호 발생부(POR: Power on reset, 119)로 구성될 수 있다.

상기 전압 체배부(111)는 센서 리더(2)의 송신 전력으로부터 전압을 만들어 낸다.

상기 복조부(112)는 센서 리더(2)의 송신 전력으로부터 송신 신호(S_rx)를 추출한다. 이때, 상기 복조부(112)는 복조 중간 과정에서 생성되는 수신 전력 신호의 포락선을 감지하여 수신 감지 신호(S_sense)를 생성한다.

상기 수신 감지 신호(S_sense)는 전력 관리부(170)로 전송되어 센서 리더(2)의 리더 신호를 검출하는 데에 이용되며, 상기 송신 신호(S_rx)는 디지털부(130)로 전송된다.

상기 변조부(113)는 센서 리더(2)의 송신 전력을 임피던스 부정합으로 임의로 반사시켜 신호를 출력한다.

그리고, 상기 변조부(113)는 디지털부(130)로부터 제공되는 응답 신호를 센서 리더(2)로 전송한다.

상기 전압 제한부(114)는 전압 체배부(111)에 의해 생성된 전압에 임계치를 두어 전압 체배부(111)에 의해 생성되는 전압이 임계치를 초과하지 않도록 한다.

상기 역류 방지부(115)는 전압 체배부(111)에서 생성된 전압이 전압 체배부(111)로 역류되는 것을 방지한다. 또한, 상기 역류 방지부(115)는 배터리(30)의 전원이 전압 체배부(111)로 역류되는 것을 방지한다.

예를 들어, 상기 역류 방지부(115)는 다이오드일 수 있으며, 전압 체배부(111)의 전압 출력 측에 연결되는 형태로 구성된다.

상기 기준전압 생성부(116)는 전압 체배부(111)에 의해 생성된 전압을 바탕으로 각종 신호들 및 정전압을 생성하는 구성들에게 제공되는 기준전압을 생성한다.

상기 정전압 발생부(117)는 전압 체배부(111)에 의해 생성된 전압을 바탕으로 태그 칩(10) 내 구성들에게 제공되는 정전압을 생성한다.

상기 클럭 발생부(118)는 센서 리더(2)의 송신 파워를 바탕으로 디지털부(130)의 동작을 위한 바이어스인 동작 클럭(CLK)을 생성한다.

상기 리셋 신호 발생부(POR: Power on reset, 119)는 송신 파워를 바탕으로 디지털부(130)의 동작 시점을 제어하는 리셋 신호(POR)를 생성한다.

한편, 상기 동작 클럭(CLK) 및 리셋 신호(POR)은 디지털부(130)의 동작 제어를 위해 디지털부(130)로 전송된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 디지털부의 내구 구성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩(10)의 디지털부(130)는 실행부(131), I2C 처리부(132) 및 메모리 제어부(133)로 구성될 수 있다.

상기 실행부(131)는 아날로그부(110)로부터 송신 신호(S_rx)를 수신하면, 송신 신호에 대한 응답 신호(S_tx)를 생성하여 아날로그부(110)로 전송한다.

이때, 상기 실행부(131)는 메모리 제어부(133)를 통해 메모리(150)에 저장된 정보를 수신하고, 정보를 응답 신호에 포함시켜 아날로그부(110)로 전송할 수 있다.

또한, 상기 실행부(131)는 아날로그부(110)로부터 전송되는 동작 클럭(CLR) 및 리셋 신호(POR)에 따라 제어된다.

상기 I2C 처리부(132)는 타이밍부(150)의 활성화신호(S_en)에 의해 활성화되어 동작하며, I2C BUS를 이용하여 센서부(70)와 통신하여, 정보를 수신한다. 이때, 상기 I2C 처리부(132)에 의해 수신된 정보는 메모리(150)에 저장된다.

상기 메모리 제어부(133)는 I2C 처리부(132)를 통해 수신되는 데이터를 제공받아 메모리(150)에 저장하거나, 메모리(150)에 저장된 데이터를 추출하여, 실행부(131)로 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩의 전력 관리부의 내구 구성을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태그 칩(10)의 전력 관리부(170)는 신호 검출부(171), 배터리 상태 검출부(172), 판단부(173) 및 스위치(174)로 구성될 수 있다.

상기 신호 검출부(171)는 아날로그부(110)로부터 전송되는 수신 감지 신호(S_sense)에서 UHF 신호를 검출한다.

이때, 상기 신호 검출부(171)는 수신 감지 신호(S_sense)에서 UHF 신호를 검출하면, 검출신호(S_dec)를 출력한다.

상기 배터리 상태 검출부(172)는 배터리(30)로부터 전압을 공급받아 배터리(30)의 전압이 기 설정된 전압(‘설정 전압’) 이상인지를 판단한다.

이때, 상기 설정 전압은 배터리(30)의 전압이 태그 칩(10) 내의 구성들의 동작을 위해 충분한지를 판단하기 위해 설정되는 것으로, 예를 들면 2.0V일 수 있다.

상기 배터리 상태 검출부(172)는 배터리(30)의 전압이 설정 전압 미만이면, 배터리(30)의 전압이 태그 칩(10) 내의 구성들의 동작을 위해 적절하지 않은 상태인 것을 알리기 위하여 저전압 상태 알림신호(S_alarm)를 출력한다.

여기서, 상기 배터리 상태 검출부(172)로부터 출력되는 저전압 상태 알림신호(S_alarm)는 판단부(173)의 입력이 될 수 있다.

상기 판단부(173)는 태그 칩(10) 내 구성들로 전원을 공급하여야 할지를 판단하는 것으로서, 신호 검출부(171)로부터 전송되는 검출신호(S_dec) 또는 타이밍부(50)로부터 전송되는 활성화신호(S_en)를 바탕으로 전원 공급 여부를 판단한다.

이때, 상기 판단부(173)는 신호 검출부(171)로부터 전송되는 검출신호(S_dec)와, 타이밍부(50)로부터 전송되는 활성화신호(S_en) 중 하나를 수신하면, 태그 칩(10) 내 구성들로 전원을 공급하기 위한 동작을 수행한다.

즉, 상기 판단부(173)는 스위치(174)를 온(on) 시키기 위한 제어신호(‘온 신호(S_on)’)를 출력한다.

반면, 상기 판단부(173)는 활성화신호(S_en) 및 검출신호(S_dec) 모두를 수신하지 못하면, 태그 칩(10) 내 구성들로 공급되는 전원을 차단하기 위한 동작을 수행한다.

즉, 상기 판단부(173)는 스위치(174)를 오프(off) 시키기 위한 제어신호(‘오프 신호(S_off)’)를 출력한다.

이에 더하여, 상기 판단부(173)는 전원 공급 여부를 판단함에 있어 배터리(30)의 상태를 이용할 수 있는데, 배터리 상태 검출부(173)로부터 전송되는 저전압 상태 알림신호(S_alarm)을 수신하면 전원 공급을 차단하기 위한 동작을 수행하고, 저전압 상태 알림신호(S_alarm)가 수신되지 않으면 전원 공급을 위한 동작을 수행한다.

상기 스위치(174)는 판단부(173)의 제어신호(S_on, S_off)에 따라 온/오프되며, 스위치(174)가 온 되는 경우, 배터리(30)의 전원이 센서 태그(1) 내 구성들로 공급된다.

이때, 상기 스위치(174)는 배터리(30)와 전원 공급이 필요한 구성 사이, 즉 배터리(30)의 전원 공급 경로에 위치하며, 스위치(174)를 통해 제공되는 전원은 아날로그부(110) 및 센서부(70)로 공급될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 구조 및 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 동작에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 동작에 따른 순서를 도시한 플로우챠트이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 센서 태그(1)의 동작을 위해 필요한 정보를 설정하는 단계(S500, ‘초기화 단계’)가 이루어지며, 단계 S500에서 태그 칩(10) 및 타이밍부(50)에 대한 설정이 이루어진다.

상기 단계 S500 이후, 센서 태그(1)의 상태를 감지하는 단계(S510, ‘상태 감지 단계’)가 이루어지는데, 단계 S510에서의 감지 결과에 따라 다음 단계가 결정된다.

이때, 단계 S510에서의 감지 결과, 타이밍부(50)가 활성화신호(S_en)를 출력한 상태인 경우이면(S520), 즉, 디지털부(130) 및 전력 관리부(170)가 타이밍부(50)로부터 출력되는 활성화신호(S_en)를 수신한 경우에, 디지털부(130)는 센서부(70)에 의해 센싱된 정보를 I2C BUS를 통해 획득하여 메모리(150)에 저장한다(S530, ‘센싱 단계’).

그리고, 단계 S510에서의 감지 결과, 센서 리더(2)로부터 송신 전력을 수신한 경우이면(S540), 센서 태그(1)는 센서 리더(2)와 무선통신을 수행한다(S550, ‘통신 단계’).

그리고, 단계 S510에서의 감지 결과, 배터리(30)의 전압이 설정 전압 미만인 경우이면(S560), 센서 태그(1)는 수동형 무선통신을 통해 메모리(150)에 저장된 센싱 정보를 센서 리더(2)로 전송한다(S570, ‘정보 제공 단계’).

이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 동작에 관해서 살펴보았다. 이하에서는 센서 태그의 각 동작에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 초기화 과정을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 센서 칩(10)과 배터리(30)의 연결이 이루어지고(S600), 타이밍부(50)의 설정을 위한 정보가 메모리(150)에 입력된다(S610).

이때, 상기 단계 S610에서의 타이밍부(50)를 위한 설정 정보는 현재 시간 및 활성화신호 출력주기 등을 포함할 수 있다.

상기 단계 S610 이후, 메모리(150)에 저장된 설정 정보를 I2C BUS를 통해 타이밍부(50)로 전송하여, 설정 정보에 따라 타이밍부(50)를 설정한다(S620).

한편, 센서 칩(10)과 배터리(30)의 연결, 타이밍부(50)를 위한 설정 정보 입력 및 타이밍부(50)에 대한 설정은 사용자의 조작에 의해 이루어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 센싱 동작을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 전력 관리부(170)는 타이밍부(50)로부터 전송되는 활성화신호가 수신되는지를 판단한다(S700).

여기서, 타이밍부(50)는 활성화신호 출력주기에 따라 활성화신호를 출력하는데, 활성화신호 출력주기는 태그 칩(10)으로부터 전송되어 타이밍부(50)에 저장된다.

한편, 상기 단계 S700에서의 판단 결과, 활성화신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면(S700-No), 전력 관리부(170)는 활성화신호가 수신되는지를 지속적으로 판단한다.

반면, 상기 단계 S700에서의 판단 결과, 활성화신호가 수신되는 것으로 판단하면(S700-Yes), 전력 관리부(170)는 배터리(30)의 전원이 디지털부(130) 및 센서부(70)로 공급되도록 한다(S710).

상기 단계 S710 이후, 센서부(70)는 센싱 동작을 수행하여 획득되는 센싱 정보를 I2C BUS를 통해 디지털부(130)로 제공하고(S720), 디지털부(130)는 센서부(70)로부터 센싱 정보를 수신하여 메모리(150)에 저장한다(S730).

그리고, 센싱 정보에 대한 저장이 완료되면, 디지털부(130)는 저장 완료 신호를 I2C BUS를 통해 타이밍부(50)로 전송한다(S740).

이후, 타이밍부(50)는 저장 완료 신호를 수신하면 활성화신호의 출력을 중지하여, 디지털부(130) 및 센서부(70)로의 전원 공급을 차단한다(S750).

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 태그의 통신 동작을 세부적으로 도시한 플로우챠트이다.

도 8에 도시된 통신 동작은 배터리(30)의 전압이 설정 전압 이상인 경우에 이루어지는 것으로서, 종래의 센서 태그는 센서 리더의 RF 신호를 이용하여 내부 전원을 생성하나, 본 발명의 센서 태그(1)는 배터리(30)를 바탕으로 센서 리더(2)와 통신하기 때문에 인식 거리를 확장시킬 수 있다.

도 8을 참조하면, 센서 태그(1)는 센서 리더(2)로부터 송신 전력이 전송되었는지를 판단한다(S800).

이때, 전력 관리부(170)가 아날로그부(110)로부터 수신 감지 신호가 전송되는지를 판단하며, 여기서, 상기 수신 감지 신호는 센서 리더(2)로부터 전송되는 송신 전력을 바탕으로 아날로그부(110)에 의해 생성된다.

이때, 상기 단계 S800에서의 판단 결과, 송신 전력이 전송되지 않은 것으로 판단하면(S800-No), 센서 태그(1)는 센서 리더(2)로부터 송신 전력이 전송되었는지를 지속적으로 판단한다.

반면, 상기 단계 S800에서의 판단 결과, 송신 전력이 전송된 것으로 판단하면(S800-Yes), 센서 태그(1)는 태그 칩(10)으로 배터리(30)의 전원이 공급되도록 하여 태그 칩(10)을 활성화시키고(S810), 배터리(30)의 전원을 바탕으로 센서 리더(2)와 통신한다(S820).

이때, 상기 단계 S810에서의 태그칩(10)을 활성화하는 것은 배터리(30)와 센서 칩(10) 사이에 위치하는 스위치(174)를 온 시켜 센서 칩(10)으로 배터리(3)의 전원을 공급하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

즉, 전력 관리부(170)가 스위치(174)를 온(on) 시켜, 배터리(30)로부터 제공되는 전원이 태그 칩(10)으로 공급되도록 한다.

상기 단계 S820에 따라 센서 태그(1)가 센서 리더(2)와 통신하면서, 센서 태그(1)는 센서 리더(2)로부터 송신 전력이 전송되는지를 지속적으로 판단한다(S830).

한편, 상기 단계 S830에 따른 판단 결과, 송신 전력이 전송되는 것으로 판단하면(S830-Yes), 센서 태그(1)는 단계 S810 및 S820에 따라 동작한다.

반면, 상기 단계 S830에 따른 판단 결과, 송신 전력이 전송되지 않는 것으로 판단하면(S830-No), 센터 태그(1)는 태그 칩(10)으로 공급되는 배터리(30)의 전원을 차단하고(S840), 센서 리더(2)와의 통신을 중지한다(S850).

한편, 본 발명에 따른 센서 태그 및 이의 동작 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 센서 태그 2 : 센서 리더
10 : 태그 칩 30 : 배터리
50 : 타이밍부 70 : 센서부
110 : 아날로그부 111 : 전압 체배부
112 : 복조부 113 : 변조부
114 : 전압 제한부 115 : 역류 방지부
116 : 기준전압 생성부 117 : 정전압 발생부
118 : 클럭 발생부 119 : 리셋 신호 발생부
130 : 디지털부 131 : 실행부
132 : I2C 처리부 133 : 메모리 제어부
150 : 메모리 170 : 전력 관리부
171 : 신호 검출부 172 : 배터리 상태 검출부
173 : 판단부 174 : 스위치

Claims

센서 리더와 통신하는 센서 태그에 있어서,
소정의 전원을 출력하는 배터리;
기 설정되는 활성화신호 출력주기에 따라 활성화신호를 출력하는 타이밍부;
설치되는 목적에 따라 주변의 환경 정보를 센싱하여 센싱 정보를 획득하는 센서부; 및
상기 활성화신호에 따라 활성화되고, 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 공급받아 동작하며, 상기 센싱 정보를 상기 센서부로부터 제공받아 저장하는 한편, 상기 센서 리더의 요청에 따라 상기 센싱 정보를 상기 센서 리더로 전송하는 태그 칩을 포함하는
센서 태그.
제 1 항에 있어서,
상기 태그 칩은,
상기 센서 리더로부터 전송되는 송신 전력을 수신하고, 상기 센서 리더로 응답 신호를 전송하며, 상기 송신 전력을 바탕으로 각종 신호 및 전압을 생성하는 아날로그부;
상기 센서부로부터 전송되는 센싱 정보를 수신하고, 상기 송신 전력에 포함된 송신 신호에 응답하여 응답 신호를 생성하는 디지털부;
상기 디지털부로부터 센싱 정보를 제공받아 저장하거나, 상기 디지털부의 요청에 따라 센싱 정보를 상기 디지털부로 제공하는 메모리; 및
상기 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하며, 상기 활성화신호를 수신하면, 상기 배터리의 전원을 상기 아날로그부 및 상기 센서부로 공급하는 전력 관리부를 포함하는
센서 태그.
제 2 항에 있어서,
상기 아날로그부는,
상기 센서 리더로부터 전송되는 송신 전력으로부터 전압을 생성하는 전압 체배부;
상기 송신 전력으로부터 송신 신호를 추출하는 한편, 복조하는 과정에서 생성되는 수신 전력 신호의 포락선을 감지하여 수신 감지 신호를 생성하는 복조부;
상기 전압 체배부의 전압 출력 측에 연결되어, 상기 전압 체배부로 역류되는 전압을 방지하는 역류 방지부를 포함하는
센서 태그.
제 2 항에 있어서,
상기 디지털부는,
상기 송신 신호에 응답하여, 상기 센싱 정보를 포함하는 응답 신호를 생성하여 상기 아날로그부로 전송하는 실행부;
상기 활성화신호에 의해 활성화되어, I2C(Inter Integrated Circuit) BUS를 통해 상기 센서부(70)와 통신하여, 상기 센싱 정보를 수신하는 I2C 처리부; 및
상기 I2C 처리부로부터 제공되는 센싱 정보를 상기 메모리에 저장하거나, 상기 메모리에 저장된 센싱 정보를 상기 실행부로 제공하는 메모리 제어부를 포함하는
센서 태그.
제 2 항에 있어서,
상기 전력 관리부는,
상기 아날로그부로부터 전송되는 수신 감지 신호에서 UHF 신호를 검출하면 검출신호를 출력하는 신호 검출부;
상기 배터리의 전원 공급 경로에 위치하는 스위치; 및
상기 활성화신호 및 상기 검출신호의 수신 여부에 따라 상기 스위치를 제어하는 판단부를 포함하는
센서 태그.
제 5 항에 있어서,
상기 판단부는 상기 활성화신호 및 검출신호 중 하나를 수신하면, 상기 스위치를 온 시키고, 상기 활성화신호 및 검출신호 모두를 수신하지 못하면, 상기 스위치를 오프 시키는 것
인 센서 태그.
제 5 항에 있어서,
상기 전력 관리부는 상기 배터리의 전압을 기 설정되는 설정 전압과 비교하여 상기 배터리의 전압이 상기 설정 전압 미만이면 저전압 상태 알림신호를 출력하는 배터리 상태 검출부를 더 포함하는
센서 태그.
제 7 항에 있어서,
상기 판단부는 상기 저전압 상태 알림신호를 수신하면 상기 스위치를 오프 시키는 것
인 센서 태그.
센서 리더와 통신하는 센서 태그의 동작방법에 있어서,
센서 태그를 설정하는 단계;
상기 센서 태그의 상태를 감지하는 단계;
상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 타이밍부가 활성화신호를 출력한 경우이면, 센서부에 의해 획득된 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계;
상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 상기 센서 리더로부터 전송된 송신 전력을 수신한 경우이면, 상기 센서 태그가 상기 센서 리더와 무선통신하는 단계; 및
상기 센서 태그의 상태를 감지한 결과, 상기 센서 태그 내에 구비되는 배터리의 전압이 설정 전압 미만이면, 수동형 무선통신을 통해 상기 센싱 정보를 상기 센서 리더로 전송하는 단계를 포함하는
센서 태그의 동작방법.
제 9 항에 있어서,
상기 센서 태그를 설정하는 단계는, 센서 칩 및 배터리가 연결된 상태에서 상기 타이밍부의 설정을 위한 설정 정보를 상기 메모리에 저장하고, 상기 설정 정보를 상기 타이밍부로 전송하여 상기 타이밍부를 설정하는 것을 포함하는 것
인 센서 태그의 동작방법.
제 9 항에 있어서,
상기 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계는,
상기 센서 태그 내의 배터리의 전원을 디지털부 및 센서부로 공급하는 단계;
상기 센서부가 센싱 동작을 수행하여 센싱 정보를 획득하는 단계;
상기 디지털부가 상기 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계;
싱기 센싱 정보에 대한 저장이 완료되면, 상기 디지털부가 상기 저장 완료 신호를 상기 타이밍부로 전송하는 단계; 및
상기 타이밍부가 상기 저장 완료 신호를 수신하여, 상기 활성화신호의 출력을 중지하여, 상기 디지털부 및 센서부로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함하는
센서 태그의 동작방법.
제 11 항에 있어서,
상기 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계는, 상기 디지털부가 I2C BUS를 통해 상기 센서부로부터 제공되는 센싱 정보를 수신하고, 수신한 센싱 정보를 상기 메모리에 저장하는 것
인 센서 태그의 동작방법.
제 11 항에 있어서,
상기 저장 완료 신호를 상기 타이밍부로 전송하는 단계는, 상기 디지털부가 I2C BUS를 상기 저장 완료 신호를 상기 타이밍부로 전송하는 것
인 센서 태그의 동작방법.
제 9 항에 있어서,
상기 센서 태그가 상기 센서 리더와 무선통신하는 단계는,
상기 센서 태그 내의 배터리의 전원을 센서 태그 내 태그 칩으로 공급하여 상기 태그 칩을 활성화시키는 단계;
상기 태그 칩이 상기 배터리의 전원을 바탕으로 상기 센서 리더와 통신하는 단계;
상기 센서 리더로부터 송신 전력이 전송되는지를 판단하는 단계;
판단 결과, 상기 센서 리더로부터 송신 전력이 전송되지 않는 것으로 판단되면, 상기 태그 칩을 공급되는 배터리의 전원을 차단하는 단계; 및
상기 센서 태그가 상기 센서 리더와의 통신을 중지하는 단계를 포함하는
센서 태그의 동작방법.
제 14 항에 있어서,
상기 태그 칩을 활성화시키는 단계는, 상기 배터리와 상기 센서 칩 사이에 위치하는 스위치를 온 시켜 상기 센서 칩으로 상기 배터리의 전원을 공급하여, 상기 태그 칩을 활성화시키는 것
인 센서 태그의 동작방법.
제 14 항에 있어서,
상기 센서 리더로부터 송신 전력이 전송되는지를 판단하는 단계는, 상기 센서 리더로부터 전송되는 송신 전력을 복조하는 과정에서 생성되는 수신 전력 신호의 포락선을 감지하여 생성되는 수신 감지 신호가 검출되는지를 판단하는 것을 포함하는
센서 태그의 동작방법.