WO2022265161A1 - 저전력 환경에서도 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하고 초저온 영역까지의 온도측정 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 포함하는 스마트 신선물류박스와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 이용한 온도관리 시스템 - Google Patents

저전력 환경에서도 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하고 초저온 영역까지의 온도측정 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 포함하는 스마트 신선물류박스와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 이용한 온도관리 시스템 Download PDF

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WO2022265161A1
WO2022265161A1 PCT/KR2021/013337 KR2021013337W WO2022265161A1 WO 2022265161 A1 WO2022265161 A1 WO 2022265161A1 KR 2021013337 W KR2021013337 W KR 2021013337W WO 2022265161 A1 WO2022265161 A1 WO 2022265161A1
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sensor
variable resistor
sensor tag
sensing
passive multi
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PCT/KR2021/013337
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Inventor
이혁진
봉성민
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주식회사 하벤
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips

Definitions

  • the present invention relates to a passive multi-channel sensor tag, and more particularly, to a passive multi-channel sensor tag capable of measuring sensing values in multiple channels at a low cost without loss of sensitivity in a low-power environment and temperature measurement up to a cryogenic region, and the same It is about the temperature management system used.
  • Patent Document 1 RFID tag for ubiquitous sensor network system
  • an active type of tag driven by its own power source built-in battery, etc.
  • Patent Document 2 high-frequency identification tag device having a sensor input
  • Patent Document 3 wireless IC tag, concrete structure quality management system using the wireless IC tag
  • Patent Document 2 high-frequency identification tag device having a sensor input
  • Patent Document 3 wireless IC tag, concrete structure quality management system using the wireless IC tag
  • FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining a conventional temperature sensor using a negative temperature coefficient (NTC) thermistor, and the conventional NTC temperature sensor has a different resistance (10K ohm) from the NTC resistance value as shown in FIG.
  • the voltage value that varies according to the resistance value ratio of is read and operated by matching with the temperature table shown in FIG. 6 . That is, VCC (driving voltage), Rref (reference resistance, in this case 10K ohm), and NTC resistance value are three variables to calculate the voltage variation data between resistances.
  • Figure 6 is NTC data of general 10K ⁇ , and shows the resistance value that changes according to temperature. According to the NTC data shown, the voltage table is calculated for Vo from 3.17V to 0.25V, and this value is input to the analog pin of the MCU. 10bit, 12bit, 14bit... It is converted to digital in AD converter and calculated.
  • RTD sensors or thermoelectric sensors have been used instead of NTCs to accurately measure temperature in a wide temperature range.
  • Patent Document 0001 Korean Utility Model Publication No. 20-2008-0001962 (2008.06.19)
  • Patent Document 0002 Korean Patent Publication No. 10-2001-0043962 (May 25, 2001)
  • Patent Document 0003 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-022982 (2011.02.03)
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a passive multi-channel sensor tag capable of measuring sensing values in multiple channels at a low cost without loss of sensitivity in a low-power environment and a temperature management system using the same. are doing
  • another object of the present invention is to provide a high-reliability, cost-saving temperature sensing circuit capable of measuring broadband temperature including a cryogenic band, and a temperature sensor including the same.
  • the sensor unit is driven by the power received from the external reader to measure two or more sensing values; a sensor chip electrically connected to the sensor unit to receive the two or more sensing values; and an antenna unit receiving power and signals from the external reader and transmitting the two or more sensing values to the external reader.
  • the sensor unit includes a first sensor and a second sensor disposed at a location physically separated from the first sensor, and the passive multi-channel sensor tag has a folding area located between the first sensor and the second sensor. folded as a reference, and the first sensor and the second sensor are disposed to face the same direction when the passive multi-channel sensor tag is unfolded, and to face opposite directions when the passive multi-channel sensor tag is folded. do.
  • the sensor unit further includes a third sensor disposed to be spaced apart from the first sensor and the second sensor between the first sensor and the second sensor, and the folding area is between the first sensor and the third sensor.
  • the first sensor faces the same direction as the second sensor and the third sensor when the passive multi-channel sensor tag is unfolded, and the second sensor and the third sensor when the passive multi-channel sensor tag is folded. Characterized in that it is disposed to face the opposite direction to the sensor.
  • the substrate on which the sensor chip and the antenna unit are disposed is characterized in that at least a part of the substrate is made of a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the substrate includes a first substrate area where the antenna unit is disposed and a second substrate area extending from the first substrate area, and the first sensor includes the second sensor and the third sensor in the first substrate area. At least one of them is characterized in that disposed in the second substrate area.
  • the sensor unit including two or more sensors disposed at mutually spaced positions that are driven by power received from an external reader to measure two or more sensing values; a sensor chip electrically connected to the sensor unit to receive the two or more sensing values; and an antenna unit that receives power and signals from the external reader and transmits the two or more sensed values to the external reader, wherein at least one sensor of the two or more sensors is wired from a substrate to transmit the sensed values to the external reader.
  • a passive multi-channel sensor tag branching out to an external area is provided.
  • a fresh logistics box equipped with a passive multi-channel sensor tag comprising: an insulation box equipped with an accommodation space therein; a passive multi-channel sensor tag provided on one side of the insulation box; Endothelial covering the inner space of the insulation box; and an outer shell covering the outer surface of the insulation box, wherein the passive multi-channel sensor tag is driven by power received from an external reader tagged to one side of the outer shell to measure two or more sensing values.
  • a fresh logistics box is provided, comprising a sensor unit and an antenna unit for receiving power and signals from the external reader and transmitting the two or more sensed values to the external reader.
  • a passive multi-channel sensor tag it is driven by power received from an external reader and measures two or more sensed values;
  • An MCU Micro Controller Unit
  • the MCU includes an OP-AMP (Operational Amplifier), and the sensing circuit unit , driving voltage node; a first non-variable resistor having one end connected to the driving voltage node; a second non-variable resistor having one end connected to the driving voltage node and connected in parallel with the first non-variable resistor; a first variable resistor having one end connected in series to the other end of the first non-variable resistor and the other end being grounded; a second variable resistor having one end connected in series to the other end of the second non-variable resistor and the other end being grounded; a first measurement voltage node positioned at a contact point between the other end of the first non-
  • Each of the first variable resistor and the second variable resistor is a first thermistor and a second thermistor
  • the external reader or a management server capable of communicating with the external reader is provided with the first sensing voltage value and the second sensing voltage value.
  • a first temperature value in a space where the first thermistor is disposed and a second temperature value in a space where the second thermistor is disposed are calculated based on the respective values.
  • the MCU further includes an analog-to-digital converter (ADC) input port, and the sensing circuit unit has one end connected to the driving voltage node and connected in parallel to the first non-variable resistor and the second non-variable resistor.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the sensing circuit unit has one end connected to the driving voltage node and connected in parallel to the first non-variable resistor and the second non-variable resistor.
  • a third non-variable resistance a third variable resistor having one end connected in series to the other end of the third non-variable resistor and the other end being grounded; and a third measurement voltage node located at a contact point between the other end of the third non-variable resistor and one end of the third variable resistor and connected to the ADC input port, wherein the antenna unit further includes the third measurement voltage node.
  • a third sensing voltage value at the node is further transmitted to the external reader, wherein each of the first variable resistor, the second variable resistor, and the third variable resistor is a first thermistor, a second thermistor, and a third thermistor,
  • An external reader or a management server capable of communicating with the external reader has a first temperature value in a space where the first thermistor is disposed based on each of the first sensing voltage value, the second sensing voltage value, and the third sensing voltage value. , a second temperature value in a space where the second thermistor is disposed and a third temperature value in a space where the third thermistor is disposed.
  • a temperature management system including at least one passive multi-channel sensor tag, at least one external reader, a management server, and a manager interface, wherein the passive multi-channel sensor tag is driven by power received from the external reader and generates two or more sensing values.
  • a sensing circuit unit for measuring;
  • An MCU Micro Controller Unit
  • an antenna unit for receiving power and signals from the external reader and transmitting the two or more sensed values to the external reader, wherein the two or more sensed values are selected from among the external reader, the management server, and the manager interface. It is characterized in that it is parsed as two or more temperature values by any one.
  • a temperature sensing circuit comprising: a driving voltage node; a first non-variable resistor having one end connected to the driving voltage node; a thermistor having one end serially connected to the other end of the first non-variable resistor and the other end being grounded; a second non-variable resistor having one end connected in parallel with one end of the thermistor and the other end grounded; and a measuring voltage node positioned at a junction of the other end of the first non-variable resistor and one end of the second non-variable resistor, wherein the thermistor is a negative temperature coefficient thermistor (NTC thermistor),
  • the second non-variable resistance may have a resistance value selected from a range of 0.7 times to 1.0 times a characteristic resistance value of the sub-characteristic thermistor at a reference temperature.
  • a first capacitor having one end connected in parallel with one end of the thermistor, one end of the second non-variable resistor, or one end of the first non-variable resistor, and the other end being grounded; Capacitance is characterized in that 0.01uF to 1.00uF.
  • a temperature management method using a passive multi-channel sensor tag comprising: measuring two or more sensed values by being driven by a sensing circuit of the passive multi-channel sensor tag with power received from an external reader; receiving the two or more sensing values measured by the MCU of the passive multi-channel sensor tag; and receiving power and signals from the external reader by the antenna unit of the passive multi-channel sensor tag, and transmitting the two or more sensed values to the external reader. and parsing the two or more sensed values into two or more temperature values by any one of the external reader, a management server connected to the external reader through an information communication network, and a manager interface. Provided.
  • an NTC temperature sensor that is inexpensive, easily implemented, and capable of reliably measuring temperature in a wide measurement range is provided.
  • the inside and outside of the box environment can be systematically monitored.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing a circuit configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing a circuit configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing the configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • 5 and 6 are schematic diagrams for explaining a temperature sensor using a conventional NTC thermistor.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a temperature sensor according to some embodiments of the present invention.
  • NTC thermistor circuit included in a temperature sensor according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a reference resistance-sensing temperature conversion table usable in a temperature calculator included in a temperature sensor according to some embodiments of the present invention by way of example.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a temperature sensing circuit included in a temperature sensor according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram conceptually showing a circuit configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view for explaining a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view for explaining a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • 16 is a diagram showing a temperature management system employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention by way of example.
  • 17 is a diagram for explaining a method of sensing and managing temperature information for each channel in a temperature management system according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a method of sensing and managing temperature information for each channel in a temperature management system according to some embodiments of the present invention.
  • the sensor tag of the present invention is a passive type sensor tag not equipped with its own power source (for example, a battery), and a single sensor tag can perform a role of sensing and transmitting two or more sensed values to a reader.
  • the sensor tag may be implemented to include a plurality of temperature sensors for respectively measuring the temperatures of two or more different spaces.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of a 2-channel sensor tag according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing the configuration of a 3-channel sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • the internal configuration of the sensor tag 1 shown in FIGS. 1 and 2 is conceptually shown for convenience of explanation, but is not limited thereto.
  • the sensor tag 1 may include other additional components (excluding a battery) other than the sensing circuit unit, MCU, and antenna unit to be described later.
  • the sensing circuit unit, MCU, and antenna blocks are shown with simplified shapes and arrangements.
  • the variable resistors Th1, Th2, and Th3 shown in FIGS. 1 and 2 are physically separated from the sensor tag body. It can be branched and placed in a location.
  • the MCU 20 employed in the sensor tags 1, 1', 1" of the present invention is an MCU having a short-range wireless communication interface such as RFID or NFC, and the MCU 20 has at least one OP- An MCU including an operational amplifier (AMP 210) and at least one analog-digital converter (ADC) input port 220, which will be described in detail later.
  • AMP 210 operational amplifier
  • ADC analog-digital converter
  • the passive 2-channel multi-channel sensor tag 1 includes a sensing circuit unit 10 that is driven by power received from an external reader and measures two sensing values, and an MCU that receives two sensing values ( 20, Micro Controller Unit) and an antenna unit 30 that receives power and signals from an external reader and transmits two sensed values to an external reader.
  • a sensing circuit unit 10 that is driven by power received from an external reader and measures two sensing values
  • an MCU that receives two sensing values ( 20, Micro Controller Unit) and an antenna unit 30 that receives power and signals from an external reader and transmits two sensed values to an external reader.
  • the sensing circuit unit 10 includes at least two or more non-variable/variable resistor sets connected in series from the driving voltage node Vdd to the ground terminal.
  • the sensing circuit unit includes a first non-variable resistor R1 having one end connected to the driving voltage node Vdd and one end connected to the driving voltage node vdd as shown in FIG. 1 .
  • a second non-variable resistor (R2) connected in parallel with (R1), one end connected in series with the other end of the first non-variable resistor (R1) and a first variable resistor (Th1) whose other end is grounded, one end of the second A second variable resistor Th2 connected in series to the other end of the non-variable resistor R2 and the other end of which is grounded, located at a contact between the other end of the first non-variable resistor R1 and one end of the first variable resistor Th1
  • the first measurement voltage node (V - in ) connected to the (-) input terminal of the amplifier (ie, OP-AMP 210) and the other end of the second non-variable resistor R2 and the second variable resistor Th2
  • each of the first variable resistor Th1 and the second variable resistor Th2 may be a thermistor whose resistance characteristics change according to temperature.
  • each of the first variable resistor Th1 and the second variable resistor Th2 may be a negative temperature coefficient thermistor (NTC), a positive temperature coefficient thermistor (PTC), or a critical temperature resistor (CTR).
  • NTC negative temperature coefficient thermistor
  • PTC positive temperature coefficient thermistor
  • CTR critical temperature resistor
  • the antenna unit 30 of the sensor tag 1 measures the voltage values (more precisely, after the measurement) measured at each of the first measurement voltage node (V - in ) and the second measurement voltage node (V + in ).
  • voltage values digitized in the MCU) to an external reader, and the external reader or the management server capable of communicating with the external reader is a first sensing voltage value and a second sensing voltage value, respectively, based on a preset voltage-temperature conversion table. From this, it is possible to calculate a first temperature value in a space where the first thermistor is disposed and a second temperature value in a space where the second thermistor is disposed.
  • the sensing circuit unit 10' has one end connected to the driving voltage node Vdd as shown, and the first non-variable resistor R1 and the second non-variable resistor R1.
  • a third non-variable resistor R3 connected in parallel with the non-variable resistor R2, one end connected in series with the other end of the third non-variable resistor R3 and the other end connected to the third variable resistor Th3 ), and a third non-variable resistor (R3) and a third measurement voltage node (V ADC in ) located at the contact point of one end of the third variable resistor (Th3) and connected to the ADC input port 220.
  • the third variable resistor Th3 may also be a thermistor similarly to the first and second variable resistors, and for example, the third variable resistor Th3 may be an NTC, PTC, or CTR.
  • the antenna unit 30 of the sensor tag is a voltage value measured at each of the first measurement voltage node (V - in ), the second measurement voltage node (V + in ), and the third measurement voltage node (V ADC in ).
  • the external reader or the management server capable of communicating with the external reader generates a first sensing voltage value from each of the first sensing voltage value, the second sensing voltage value, and the third sensing voltage value based on a preset voltage-temperature conversion table.
  • the first temperature value in the space where the thermistor is disposed eg, space outside the distribution box
  • the second temperature value in the space where the second thermistor is disposed eg, upper space inside the distribution box
  • the third thermistor It is possible to calculate the third temperature value in the space where is placed (for example, the lower space inside the distribution box).
  • a series of processes in which the multi-channel sensor tag of the present invention receives power from an external reader, measures a sensed value, and then transmits the measured value to the external reader is the MCU of the multi-channel sensor tag. It is performed in a state in which the OP-AMP 210 provided in (20) is turned off.
  • the sensor tag MCU of the present invention transmits each sensed analog value for each channel. It is preferable to use an MCU capable of digital conversion with a resolution of 8bit to 50bit, and in this case, even in a low power environment, sufficiently precise temperature measurement is possible without using the OP-AMP's V + in , V -in difference value amplification method.
  • the reason why the OP-AMP 210 is turned off is because the amplifier inside the OP-AMP consumes a lot of power, so the voltage values themselves are transmitted through wireless communication such as NFC (via a reader such as a smartphone) without operation amplification. and transmits it to the server (transferred voltage values are converted into temperature values by table matching in the server as described above).
  • the present invention measures and transmits sensing values for each channel having a high resolution of 8 bits to 50 bits through low power of 1 mW to 37 mW received at a sufficient tagging distance of 5 mm to 30 mm, thereby realizing a passive multi-channel sensor tag with low power and high reliability.
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing the configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • the passive multi-channel sensor tag 1000 includes a substrate 1100, a sensor unit 1200 disposed on the substrate to measure two or more sensing values, and electrically connected to the sensor unit to detect two or more sensing values.
  • a circuit unit 1400 for electrically connecting and controlling the sensor chip and the antenna unit may be included.
  • the substrate 1100 is preferably a flexible printed circuit board (FPCB) so that the sensor tag 1000 is folded as will be described later and mounted in a fresh distribution box.
  • the substrate 1100 may be a flexible FPCB including polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), glass epoxy (GE), and the like, and the FPCB may be as shown in the present invention. It is not limited and may be a substrate formed with various layer structures made of various materials such as FCCL (Flexible Copper Clad Laminate), COVERLAY, PREPREG, and KAPTON.
  • FCCL Flexible Copper Clad Laminate
  • COVERLAY PREPREG
  • KAPTON KAPTON
  • the substrate 1100 is a flexible PCB
  • at least a portion of the substrate may be a hard PCB.
  • a region of the substrate 1100 where the antenna unit 1300 is located (first substrate region 1101) is a hard PCB
  • a second substrate region 1102 extending from the first substrate region 1101 is It can also be a flexible PCB.
  • the antenna unit 1300 and/or the circuit unit 1400 may be a conductive thin film such as aluminum or copper patterned on the substrate 1100 by pressing, plating, corrosion, or the like. Furthermore, extension lines 1601, 1602, and 1603 extending from the circuit unit 1400 to each of the sensors 1201, 1202, and 1203, which will be described later, are also conductive formed together with the antenna unit 1300 and/or the circuit unit 1400. It may be a thin film.
  • the sensor unit 1200 may perform, for example, a temperature sensing role, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 1200 is driven by power supplied from an external reader (not shown) such as a smart phone through the antenna unit 1300, and may transmit a measured result to the reader through the antenna unit 1300.
  • the sensor unit 1200 may include two or more sensors physically spaced apart from each other.
  • the sensor unit 1200 may include first to third sensors 1201, 1202, and 1203 spaced apart from each other as shown, but in some cases, the first to third sensors 1201, 1202, 1203) may be omitted.
  • the first sensor 1201 may measure the external temperature of the fresh distribution box, and the second and third sensors 1202 and 1203 may measure the internal temperature of the fresh distribution box. , but not limited thereto.
  • the sensor tag 1000 is between the first sensor 1201 and the second sensor 1202, more specifically, as shown in FIGS. 4 to 6, the first sensor 1201 and the third sensor 1203 It may be folded based on the folding area FA located therebetween. As illustrated, the fold area FA may be located in the second substrate area 1102 where the second and third sensors 1202 and 1203 are disposed.
  • the antenna unit 1300 may include an antenna coil unit that generates induced electromotive force by collecting energy transmitted from a reader such as a smartphone, and the antenna coil unit includes one or more capacitors for frequency matching required for wireless power transmission and communication. may also be included.
  • the antenna unit 1300 transfers power supplied from a reader such as a smartphone through short-range wireless communication to the sensor unit 1200 when there is a request for temperature measurement from a reader such as a smartphone, and the sensor unit 1200 Sensed values such as the measured temperature may be transmitted to a reader such as a smart phone through short-range wireless communication.
  • the short-distance wireless communication is implemented in various ways such as radio frequency identification (RFID), near field communication (NFC), Bluetooth, WiFi, Zig Bee, beacon, and LoRa (long range).
  • RFID may include concepts such as low-frequency identification (LFID), high-frequency identification (HFID), and ultrahigh-frequency identification (UHFID).
  • both the sensor unit 1200 and the antenna unit 1300 may be disposed on the front surface of the substrate. That is, the first to third sensors 1201, 1202, and 1203 and the antenna unit 1300 may all be disposed on the same surface of the substrate and face the same direction. Accordingly, when the sensor tag 1000 is unfolded (ie, the state shown in FIG. 3), the first to third sensors 1201, 1202, and 1203 and the antenna unit 1300 face the same direction, When the sensor tag 1000 is folded (that is, the state shown in FIGS. 4 to 6 ), the first sensor 1201 faces the second sensor 1202 and the third sensor 1203 in the opposite direction. can be placed.
  • the substrate 1100 covers at least a portion of at least one surface of the front surface of the substrate on which the first to third sensors 1201, 1202, and 1203 and the antenna unit 1300 are formed and the rear surface opposite to the front surface.
  • a protective layer (not shown) may be formed.
  • the protective layer is formed of, for example, a flexible material such as polyimide (PI) to protect the circuit unit 120, the sensor unit 1200, and the antenna unit 1300 on the substrate 1100 from external physical shock or moisture. can protect
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the configuration of a sensor tag according to some other embodiments of the present invention.
  • the substrate 1100 may have a structure in which the substrate 1100 is extended as shown in FIG. 1, or only some sensors may be wired without the substrate 1100' extending as shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a temperature sensor according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 8 is for explaining a temperature sensing circuit (NTC thermistor circuit) included in the temperature sensor according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram showing a reference resistance-sensing temperature conversion table usable in a temperature calculator included in a temperature sensor according to some embodiments of the present invention by way of example.
  • the temperature sensor includes i) a temperature sensing circuit; and ii) a temperature calculation unit.
  • the temperature sensing circuit includes a driving voltage node Vcc as shown in FIG. 8; a first non-variable resistor (Rref) having one end connected to the driving voltage node; a thermistor (Rntc) having one end serially connected to the other end of the first non-variable resistor and the other end being grounded; a second non-variable resistor (Rnew) having one end connected in parallel with one end of the thermistor and the other end being grounded; and a measuring voltage node (Vo) positioned at a junction of the other end of the first non-variable resistor and one end of the second non-variable resistor.
  • the thermistor may be an NTC thermistor.
  • the resistance value (Rnew) of the second non-variable resistor is in the range of 0.7 times to 1.0 times the characteristic resistance value (Rprop, ex 10K ohm) of the sub-characteristic thermistor at the reference temperature (ex, 25 degrees).
  • the resistance value of the second non-variable resistor may be between 7K ⁇ and 10K ⁇ .
  • the resistance value of the second non-variable resistor is set independently of the characteristic resistance value of the sub-characteristic thermistor, for example, a high resistance such as 100K ⁇ is used for an NTC of 10K ⁇ as the second non-variable resistor, or, conversely, a 100K ⁇ NTC
  • a low resistance of 10K ⁇ is used as the second non-variable resistance, the output voltage value is biased to one side, and electrical characteristics within a desired range cannot be used.
  • the resistance value of the second non-variable resistor is less than 0.7 times the characteristic resistance value, a high-precision MCU-side analog-digital port is required (not the commonly used 14-bit to 10-bit AD port) and the unit price is reduced. There arises a problem of increasing, and when the resistance value of the second non-variable resistor exceeds the characteristic resistance value, there is a problem of exceeding the AD port input range.
  • a system capable of satisfying precise sensing characteristics at low cost can be constructed only when the second non-variable resistor has a resistance value within the above range.
  • the temperature calculator may calculate the sensing temperature based on an output voltage value measured at the measured voltage node of the temperature sensing circuit.
  • the temperature calculator calculates the sensing temperature using a preset reference resistance-sensing temperature conversion table, and the reference resistance used in the reference resistance-sensing temperature conversion table is calculated based on Equations 1 and 2 below. It can be.
  • Rntc is the variable resistance value of the thermistor
  • Rpa is the parallel resistance value of the thermistor and the second non-variable resistor
  • Rref is the first non-variable resistor
  • the resistance value, Vo represents the output voltage value measured at the measurement voltage node
  • Vcc represents the driving voltage value at the driving voltage node.
  • the reference resistance-sensing temperature conversion table may include Table 1 below.
  • the MCU recognizes it as a temperature of 25 degrees
  • a Vo value of 1.62V is input to the MCU, the MCU recognizes it as a temperature of -40 degrees.
  • NTC resistance table value is calculated in parallel and the table itself can be changed. That is, by having a dense resistance table like an RTD sensor (ex, PT100), it is possible to measure a wide temperature (NTC sensor shows a difference in resistance of several hundred ⁇ per 9 degrees of temperature, PT100 sensor, which is representative of RTD sensors, can measure temperature The resistance difference per 9 degrees changes to a very tight gap of about 2 ⁇ ).
  • the error may increase and the precision may decrease (ex. If the error of the NTC is 0.5%, the error will drop by 0.5 to 1.0% due to the added resistance). ), when extracting a temperature table reconstructed by software for this purpose, it is not only cumbersome because the table must be stored separately in memory, but also requires the use of a high-resolution AD converter circuit to compensate for the increased error because the temperature range is denser. A problem arises.
  • the temperature sensor of the present invention configures the above-described temperature sensing circuit, and at the same time, the temperature calculation unit calculates the value measured multiple times (ex, 3 to 10 times) as an average value, or After measuring times (eg, 5 to 15 times), the Min/Max value is discarded and the remaining values (eg, 3 to 13 values) are averaged.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a temperature sensing circuit included in a temperature sensor according to some other embodiments of the present invention.
  • the temperature sensing circuit may further include a first capacitor having one end connected in parallel with one end of the first non-variable resistor and the other end connected to ground.
  • the temperature sensing circuit may further include a first capacitor having one end connected in parallel with one end of the thermistor and one end of the second non-variable resistor and the other end being grounded. there is.
  • the capacitance of the first capacitor may be 0.01uF to 1.00uF.
  • FIG. 11 is a diagram conceptually showing a circuit configuration of a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 schematically discloses a circuit configuration of a cryogenic multi-channel sensor tag.
  • FIG. 11 shows a 2-channel sensor tag, it goes without saying that at least one of the sensors of the 3-channel sensor tag described above can be configured as a circuit capable of responding to cryogenic temperatures.
  • the passive ultra-low temperature multi-channel sensor tag 1" has a sensing circuit unit 10" driven by power received from an external reader to measure two sensed values, and an MCU that receives two sensed values. (20) and an antenna unit 30 that receives power and signals from the external reader and transmits two sensed values to the external reader.
  • the sensing circuit unit 10" includes at least two or more non-variable/variable resistor sets connected in series from the driving voltage node Vdd to the ground terminal.
  • the sensing circuit unit includes a first non-variable resistor R1 having one end connected to the driving voltage node Vdd and one end connected to the driving voltage node vdd as shown in FIG. 11 .
  • a second non-variable resistor (R2) connected in parallel with (R1), one end connected in series with the other end of the first non-variable resistor (R1) and a first variable resistor (Th1) whose other end is grounded, one end of the second A second variable resistor Th2 connected in series to the other end of the non-variable resistor R2 and the other end of which is grounded, and one end connected in series to the other end of the first non-variable resistor R1, the first variable resistor Th1 ), a parallel non-variable resistor (Rp) connected in parallel with one end of the first non-variable resistor (Rp), the other end of which is grounded, located at the contact point of the other end of the first non-variable resistor (R1) and one end of the first variable resistor (Th1), but
  • each of the first variable resistor Th1 and the second variable resistor Th2 may be a thermistor whose resistance characteristics change according to temperature.
  • each of the first variable resistor Th1 and the second variable resistor Th2 may be an NTC, PTC, or CTR.
  • the antenna unit 30 of the ultra-low temperature multi-channel sensor tag 1" measures voltage values (more accurately) measured at each of the first measurement voltage node (V - in ) and the second measurement voltage node (V + in ).
  • voltage values digitized in the MCU after measurement may be transmitted to an external reader, and the external reader or a management server capable of communicating with the external reader may transmit the first sensing voltage value and the second sensing voltage value based on a preset voltage-temperature conversion table.
  • a first temperature value in a space where the first thermistor is disposed and a second temperature value in a space where the second thermistor is disposed can be calculated from each of the sensing voltage values.
  • the management server may use different voltage-temperature conversion tables for calculating the first temperature value and the second temperature value.
  • the management server uses a second voltage-temperature conversion table to obtain a first temperature value, which is an internal temperature value of a distribution box for cryogenic delivery, from a first sensing voltage value using a first voltage-temperature conversion table.
  • a second temperature value which is an external temperature value of the logistics box, may be calculated from the two sensing voltage values.
  • the first voltage-temperature conversion table may be the table shown in FIG. 9 for accurate temperature measurement in a low-temperature region
  • the second voltage-temperature conversion table is for general temperature measurement in a normal temperature region. , for example, may be a table shown in FIG. 6 .
  • cryogenic multi-channel sensor tag (1") even if two or more voltage-temperature conversion tables are used, power consumption such as additional calculation in the sensor tag does not occur, and cryogenic sensing is possible with only the small power collected through the external reader. It is possible to sufficiently drive multi-channels of the first channel for sensing and the second channel for room temperature sensing.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view for explaining a smart fresh logistics box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 13 is an exploded perspective view illustrating a smart fresh logistics box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some embodiments of the present invention.
  • the fresh distribution box 2000 includes an insulation box 2200 having an accommodation space therein and having the sensor tag 1000 described above on one side thereof, and covering the inner space of the insulation box. It may include an inner shell 2300 and an outer shell 2100 covering the outer surface of the insulation box.
  • the sensor tag is driven by power received from an external reader tagged to one side of the outer shell 2100, and the first sensor 1201 is placed between the outer shell 2100 and the outer surface of the insulation box 2200.
  • the second sensor 1202 measures the inner lower temperature of the fresh distribution box 2000 between the inner skin 2300 and the inner surface of the insulation box 2200
  • the third sensor 1203 measures the inner skin ( 2300) and the inner surface of the insulation box 2200 to measure the inner upper temperature of the fresh distribution box 2000.
  • the outer shell 2100 and the inner shell 2300 may be formed of a material that is thinner than the single box 2200, has high thermal conductivity, and has high flexibility. More preferably, the shell 2100 is preferably made of a material through which electromagnetic fields can pass without interference in order to prevent tagging sensitivity loss or distance loss.
  • 15 is a cross-sectional view for explaining a smart fresh distribution box employing a sensor tag according to some other embodiments of the present invention.
  • the first sensor 1201 measures the external temperature of the fresh distribution box 2000 between the outer shell 2100 and the outer surface of the insulation box 2200
  • the second sensor 1202 measures the temperature of the inner shell 2300
  • the third sensor 1203 measures the temperature on the surface or inside of the article or small packaging container G accommodated in the inner space, and the internal temperature of the fresh distribution box 2000 between the inner skin 2300 and the inner surface of the insulation box 2200. can play a role in measuring
  • a through hole 2310 through which a part of the sensor tag body can be inserted from the outside of the endothelium 2300 to the inside of the endothelium 2300 may be provided in one region of the endothelium 2300 .
  • the fresh distribution box 2000 may be configured such that the endothelium 2300 is omitted, unlike that shown.
  • FIGS. 17 and 18 are temperatures for each channel in the temperature management system according to some embodiments of the present invention. It is a diagram for explaining a method of sensing and managing information.
  • the temperature management system includes at least one passive multi-channel sensor tag (1, 1', 1"), at least one tag reader 2, a management server 3, and a manager. It may include an interface 4.
  • the tag reader 2 may also have a separate user interface for tagging for sensing, confirmation of sensing, and management of confirmation of a sensing value.
  • the information communication network 5 is, for example, a wired network or mobile radio communication network such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a value added network (VAN). network), a satellite communication network, Bluetooth, Wibro (Wireless Broadband Internet), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), and the like.
  • LAN local area network
  • WAN wide area network
  • VAN value added network
  • Bluetooth Wireless Broadband Internet
  • HSDPA High Speed Downlink Packet Access
  • the management server 3 stores and processes the information input from the tag reader 2 and/or the manager interface 4, and responds to requests from each terminal to process the corresponding process without delay.
  • a high-performance processor and A server device including a workstation or the like having a large storage space may be used.
  • the consumer interface and manager interface 4 of the tag reader 2 may be implemented in various smart devices such as, for example, smart phones, smart notes, tablet PCs, smart cameras, smart TVs, and wearable computers, and PCS (Personal Communication System), GSM (Global System for Mobile communications), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiplex) Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (Wireless Broadband Internet) terminals, etc. may be implemented by all types of handheld-based wireless communication devices, and web browsers (WEB Browser) may be implemented by a desktop, a notebook, a laptop, or the like.
  • PCS Personal Communication System
  • GSM Global System for Mobile communications
  • PDC Personal Digital Cellular
  • PHS Personal Handyphone System
  • PDA Personal Digital Assistant
  • IMT International Mobile Telecommunication
  • CDMA Code Division Multiplex
  • W-CDMA Wide-Code Division
  • Each terminal that physically implements the consumer interface and manager interface 4 of the tag reader 2 has a communication unit that communicates with the management server 3 to implement the above-described functions and a user interface for each function.
  • a recording medium capable of being read and written by a computing device on which an application program displayed through is recorded may be mounted.
  • Each of the passive multi-channel sensor tags (1, 1', 1") in the temperature management system may have various numbers of sensors depending on the purpose and environment.
  • the first sensor tag (1) shown in FIG. or three sensors 11, 12, 13 like the second and third sensor tags 1' and 1".
  • some of the sensors may be sensors branched from the tag body, and some other sensors may be sensors disposed inside the tag body.
  • the sensor tag 1 supplies power for driving the sensor tag 1 through the RF field energy generated from the antenna of the tag reader 2.
  • the sensor unit of the sensor tag 1 obtains sensing values for each channel using the obtained power, and the MCU transfers the acquired sensing values for each channel to the NFC interface without parsing.
  • Sensed values for each channel may be transmitted to the tag reader 2 . That is, the sensor tag 1 is the voltage measured at each of the first measurement voltage node (V - in ), the second measurement voltage node (V + in ) and the third measurement voltage node (V ADC in ) shown in FIG. 2 .
  • the values are transmitted to the tag reader (2) without converting them into temperature values.
  • the tag reader 2 transmits sensing values for each channel (ie, measured voltage values) to the management server 3, and the management server 3 transmits the Based on the set voltage-temperature conversion table, sensing values for each channel are parsed to calculate temperature information for each sensor tag/channel of the sensor tag, and the calculated temperature information for each channel is stored in the tag reader (2) and/or the manager interface (4). ) can be transmitted.
  • the transmitted temperature information for each channel can be displayed through the user interface of the tag reader 2 or the manager interface 4 .
  • the tag reader 2 parses the sensing values for each channel received from the sensor tag 1 based on a preset voltage-temperature conversion table, and for each sensor tag/sensor. Temperature information for each channel of the tag is calculated, and the calculated temperature information for each channel can be displayed through the GUI of the tag reader 2. The calculated temperature information for each channel may be collected by the management server 3 and converted into big data through the manager interface 4 or the like.

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면, 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센싱회로부와, 2 이상의 센싱값을 입력 받는 MCU와, 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고 2 이상의 센싱값을 외부 리더기로 전송하는 안테나부를 포함하는 수동형 멀티채널 센서태그가 제공된다.

Description

저전력 환경에서도 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하고 초저온 영역까지의 온도측정 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 포함하는 스마트 신선물류박스와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 이용한 온도관리 시스템
본 발명은 수동형 멀티채널 센서태그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전력 환경에서의 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하고 초저온 영역까지의 온도측정 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그 및 이를 이용한 온도관리 시스템에 관한 것이다.
종래의 센서태그들은 저전력 환경에서 동작되어야 하는 제품 특성상 단일 센싱값만을 측정하여 왔다.
멀티채널을 통한 복수의 센싱값 측정을 위해서는, 특허문헌 1(유비쿼터스 센서 네트워크 시스템을 위한 RFID태그)과 같이 자체전원(내장배터리 등)으로 구동되는 능동형(Active) 타입의 태그로 멀티채널을 구현하는 것이 일반적이다.
한편, 특허문헌 2(센서 입력단을 구비한 고주파 식별 태그 장치) 및 특허문헌3(무선 IC 태그, 그 무선 IC 태그를 이용한 콘크리트 구조물 품질 관리 시스템) 등의 다양한 선행문헌들은 패시브 타입의 멀티채널 센서태그를 제시하고 있으나, 이러한 문헌들은 단순히 복수의 센서를 단일 센서태그칩에 연결함을 개시할 뿐, 다채널 구성에 따른 전력소모 증가 및 그로 인한 센싱값의 신뢰성 저하, 태깅거리(감지거리) 감소 등의 다양한 문제점을 해소하기에는 부족함이 있어 왔다.
한편, 도 5 및 도 6은 NTC(Negative Temperature coefficient) 서미스터를 활용한 종래의 온도센서를 설명하기 위한 개략도들로서, 종래 NTC 온도센서는 도 1에 도시된 것처럼 NTC 저항값과 다른 저항(10K옴)의 저항값 비율에 따라 달라지는 전압값을 읽어, 도 6에 도시된 것과 같은 온도 테이블과 매칭시켜 동작시킨다. 즉, VCC(구동 전압), Rref(기준 저항, 여기서는 10K옴), NTC 저항값이 세가지의 변수로 저항간 생기는 전압 변동 데이터를 계산하게 된다. 도 6은 일반적인 10KΩ의 NTC 데이터이고, 온도에 따라 변화하는 저항값을 보여주며, 도시된 NTC 데이터에 따르면 Vo는 3.17V ~ 0.25V 까지 전압 table이 계산되고, 이 값은 MCU의 아날로그 핀으로 입력되어 10bit, 12bit, 14bit… 등 AD converter에서 디지털로 컨버팅되어 계산된다.
이러한 NTC 온도센서는 저렴한 비용과 쉬운 구동특성을 가져서 저가형 온도센서에 꾸준히 채용되어 왔으나, Vcc가 3.3V인 경우를 예로 들면 내부 Analog-Digital converter의 기준전압은 일반적으로 Vcc/2 로 되기 때문에 3.3V의 1/2값인 1.65V가 Reference 전압 값이 되고, 이 값을 넘으면 MCU(Micro Controller Unit)에서는 Over flow되어 계산이 불가능해지며(아무리 MCU외부 회로에서 온도에 따라 바뀌는 저항값으로 Vo값을 산출해 내도 MCU에서 1.65V 이상 받아들일 수가 없게 됨), 이 경우 NTC의 Negative 특성 때문에 저온으로 갈 수록 Vo값은 높아지고, 특정 온도 이하의 값은 읽어 낼 수가 없게 되는 문제가 있으며, 이를 개선하고자 Vcc를 5V 또는 12V 등으로 올려도 Vo 계산식에서 Vcc가 변수로 작용하기 때문에 동일한 증상이 발생하게 되는 문제점이 존재한다.
이러한 문제 때문에 넓은 온도범위에서의 정확한 온도측정을 위해서는 NTC 대신 RTD센서나 열전센서 등이 사용되어 왔으나, 이 경우 제품단가 증가와 구동성 확보를 위한 부수적 설계변경이 추가적으로 요구되는 한계가 있어 왔다.
이에, 저전력 환경에서의 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하되, 초저온영역 대응 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그에 대한 개발이 필요한 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 0001) 한국공개실용신안공보 제20-2008-0001962호(2008.06.19)
(특허문헌 0002) 한국공개특허공보 제10-2001-0043962호(2001.05.25)
(특허문헌 0003) 일본공개특허공보 제2011-022982호(2011.02.03)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저전력 환경에서의 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능한 수동형 멀티채널 센서태그 및 이를 이용한 온도관리 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 초저온 대역을 포함하는 광대역 온도 측정이 가능한 고신뢰성의 비용절감형 온도센싱 회로 및 이를 포함하는 온도센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센서부; 상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 센서칩; 및 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하는, 수동형 멀티채널 센서태그가 제공된다.
상기 센서부는 제1 센서 및 상기 제1 센서와 물리적으로 이격된 위치에 배치된 제2 센서를 포함하며, 상기 수동형 멀티채널 센서태그는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 사이에 위치된 접힘영역을 기준으로 접힘되고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 펼쳐진 때에는 서로 같은 방향을 향하고, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 접혀진 때에는 서로 반대 방향을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 사이에서 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 이격되도록 배치되는 제3 센서를 더 포함하며, 상기 접힘영역은 상기 제1 센서 및 상기 제3 센서 사이에 위치하고, 상기 제1 센서는, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 펼쳐진 때에는 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서와 같은 방향을 향하고, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 접혀진 때에는 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서와 반대 방향을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 센서칩 및 상기 안테나부가 배치된 기판은, 적어도 일부 영역이 FPCB(flexible Printed circuit board)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 상기 안테나부가 배치된 제1 기판 영역 및 상기 제1 기판 영역으로부터 연장된 제2 기판 영역을 포함하고, 상기 제1 센서는 상기 제1 기판 영역에, 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서 중 적어도 하나는 상기 제2 기판 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는, 상호 이격된 위치에 배치된 2 이상의 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 센서칩; 및 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하고, 상기 2 이상의 센서 중 적어도 하나의 센서는 기판으로부터 와이어링되어 상기 기판의 외부 영역으로 분기되는, 수동형 멀티채널 센서태그가 제공된다.
나아가, 수동형 멀티채널 센서태그가 구비된 신선물류박스로서, 내부에 수용공간이 구비된 단열박스; 상기 단열박스의 일측에 구비된 수동형 멀티채널 센서태그; 상기 단열박스의 내부 공간을 덮는 내피; 및 상기 단열박스의 외측면을 덮는 외피;를 포함하고, 상기 수동형 멀티채널 센서태그는, 상기 외피의 일측면으로 태깅(tagging)된 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센서부와, 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신선물류박스가 제공된다.
또한, 수동형 멀티채널 센서태그로서, 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센싱회로부; 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 MCU(Micro Controller Unit); 및 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하고, 상기 MCU는 OP-AMP(Operational amplifier)를 포함하고, 상기 센싱회로부는, 구동전압 노드; 일단이 상기 구동전압 노드에 연결되는 제1 비-가변저항; 일단이 상기 구동전압 노드에 연결되되, 상기 제1 비-가변저항과 병렬 연결되는 제2 비-가변저항; 일단이 상기 제1 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제1 가변저항; 일단이 상기 제2 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제2 가변저항; 상기 제1 비-가변저항의 타단과 상기 제1 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 증폭기의 (-)입력단자에 연결되는 제1 측정전압 노드; 및 상기 제2 비-가변저항의 타단과 상기 제2 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 증폭기의 (+)입력단자에 연결되는 제2 측정전압 노드;를 포함하며, 상기 안테나부는 상기 제1 측정전압 노드에서의 제1 센싱전압값 및 상기 제2 측정전압 노드에서의 제2 센싱전압값을 상기 외부 리더기로 전송하는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그가 제공된다.
상기 제1 가변저항 및 상기 제2 가변저항 각각은 제1 서미스터(thermistor) 및 제2 서미스터이고, 상기 외부 리더기 또는 상기 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 상기 제1 센싱전압값 및 상기 제2 센싱전압값 각각에 기초하여 상기 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값 및 상기 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 MCU는 ADC(Analog-Digital Converter) 입력포트를 더 포함하고, 상기 센싱회로부는, 일단이 상기 구동전압 노드에 연결되되, 상기 제1 비-가변저항 및 상기 제2 비-가변저항과 병렬 연결되는 제3 비-가변저항; 일단이 상기 제3 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제3 가변저항; 및 상기 제3 비-가변저항의 타단과 상기 제3 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 ADC 입력포트에 연결되는 제3 측정전압 노드;를 더 포함하며, 상기 안테나부는 상기 제3 측정전압 노드에서의 제3 센싱전압값을 상기 외부 리더기로 더 전송하되, 상기 제1 가변저항, 상기 제2 가변저항 및 상기 제3 가변저항 각각은 제1 서미스터, 제2 서미스터 및 제3 서미스터이고, 상기 외부 리더기 또는 상기 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 상기 제1 센싱전압값, 상기 제2 센싱전압값 및 상기 제3 센싱전압값 각각에 기초하여 상기 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값, 상기 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값 및 상기 제3 서미스터가 배치된 공간에서의 제3 온도값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
적어도 하나의 수동형 멀티채널 센서태그, 적어도 하나의 외부 리더기, 관리서버 및 관리자 인터페이스를 포함하는 온도관리 시스템으로서, 상기 수동형 멀티채널 센서태그는, 상기 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센싱회로부; 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 MCU(Micro Controller Unit); 및 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하고, 상기 2 이상의 센싱값은 상기 외부 리더기, 상기 관리서버 및 상기 관리자 인터페이스 중 어느 하나에 의해 2 이상의 온도값으로 파싱(parsing)되는 것을 특징으로 한다.
온도센싱 회로로서, 구동전압 노드; 일단이 구동전압 노드에 연결되는 제1 비-가변저항; 일단이 상기 제1 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 서미스터(thermistor); 일단이 상기 서미스터의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 제2 비-가변저항; 및 상기 제1 비-가변저항의 타단과 상기 제2 비-가변저항의 일단의 접점에 위치하는 측정전압 노드;를 포함하되, 상기 서미스터는 부특성 서미스터(NTC thermistor:Negative Temperature Coefficient thermistor)이고, 상기 제2 비-가변저항은 기준 온도에서 상기 부특성 서미스터가 가지는 특성 저항값의 0.7배 내지 1.0배 범위에서 선택되는 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.
일단이 상기 서미스터의 일단 및 상기 제2 비-가변저항의 일단, 또는 상기 제1 비-가변저항의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 제1 캐패시터;를 더 포함하고, 상기 제1 캐패시터의 용량은 0.01uF 내지 1.00uF인 것을 특징으로 한다.
수동형 멀티채널 센서태그를 이용한 온도관리 방법으로서, 상기 수동형 멀티채널 센서태그의 센싱회로부에 의해, 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 단계; 상기 수동형 멀티채널 센서태그의 MCU에 의해 측정된 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 단계; 및 상기 수동형 멀티채널 센서태그의 안테나부에 의해 상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 단계; 및 상기 외부 리더기, 상기 외부 리더기와 정보통신망으로 연결된 관리서버 및 관리자 인터페이스 중 어느 하나에 의해, 상기 2 이상의 센싱값을 2 이상의 온도값으로 파싱(parsing)하는 단계;를 포함하는, 온도관리 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 별개의 전원부가 구비되지 않은 수동형 센서태그 환경(즉 저전력 환경)에서도 개별 멀티채널에 대하여 충분히 정밀한 센싱값 측정이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 종래의 단일채널 센서태그에서 사용되는 MCU 및 본 발명의 실시예들에 따른 멀티채널 센서태그의 MCU를 단일화함으로써 단채널/다채널 센서태그들에 대한 개발 및 생산관리비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따르면 값이 싸고 간단하게 구현되며 넓은 측정 범위에서 신뢰성 있는 온도 측정이 가능한 NTC 온도센서가 제공된다.
또한, 본 발명의 수동형 멀티채널 센서태그를 포함하는 스마트 신선물류박스에 따르면 식품류, 의약품 등이 공급자에 의해 박스에 수용된 이후 최종소비자에게 전달되는 일련의 콜드체인 과정에서 박스의 개봉 없이도 박스 내외부 환경(온도조건 등)을 체계적으로 모니터링할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 회로구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 회로구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 종래 NTC 서미스터를 활용한 온도센서를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서를 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도센싱회로(NTC 서미스터 회로)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도산출부에서 사용 가능한 기준저항-센싱온도 변환 테이블을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도센싱회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 회로구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 온도관리 시스템을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 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 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 센서태그는 자체 전원부(예를 들어 배터리)가 구비되지 않은 수동형(passive type) 센서태그로서, 단일 센서태그가 2 이상의 센싱값을 센싱 및 리더기로 전송하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 센서태그는 서로 다른 2이상 공간의 온도를 각각 측정하기 위한 복수의 온도센서들을 포함하도록 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 2채널 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 3채널 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 센서태그(1)의 내부 구성은 설명의 편의를 위해 개념적으로 도시된 것으로서, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 또한, 센서태그(1) 내부에는 후술할 센싱회로부, MCU, 안테나부 외 다른 추가적 구성(배터리 제외)이 포함될 수 있음은 물론이다. 나아가, 센싱회로부, MCU 및 안테나 블록들은 그 형상 및 배치가 단순화되어 표시된 것으로서, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 가변저항들(Th1, Th2, Th3)은 센서태그 본체로부터 물리적으로 이격된 위치에 분기되어 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 센서태그들(1, 1', 1")에 채용되는 MCU(20)는 RFID, NFC등의 근거리 무선통신용 인터페이스를 가지는 MCU로서, 상기 MCU(20)는 적어도 하나의 OP-AMP(210, Operational amplifier) 및 적어도 하나의 ADC(Analog-Digital Converter) 입력포트(220)를 포함하는 MCU이며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 수동형 2채널 멀티채널 센서태그(1)는 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 개의 센싱값을 측정하는 센싱회로부(10), 2 개의 센싱값을 입력 받는 MCU(20, Micro Controller Unit) 및 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받아 센싱된 2 개의 센싱값을 외부 리더기로 전송하는 안테나부(30)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 센싱회로부(10)는, 구동전압 노드(Vdd)로부터 접지단까지 직렬 연결되는 적어도 2 이상의 비-가변/가변저항 세트들을 포함한다.
구체적으로, 센싱회로부는 도 1에 도시된 것처럼 일단이 구동전압 노드(Vdd)에 연결되는 제1 비-가변저항(R1), 일단이 구동전압 노드(vdd)에 연결되되 제1 비-가변저항(R1)과 병렬 연결되는 제2 비-가변저항(R2), 일단이 제1 비-가변저항(R1)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제1 가변저항(Th1), 일단이 제2 비-가변저항(R2)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제2 가변저항(Th2), 제1 비-가변저항(R1)의 타단과 제1 가변저항(Th1)의 일단의 접점에 위치하되 증폭기(즉, OP-AMP(210))의 (-)입력단자에 연결되는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 비-가변저항(R2)의 타단과 제2 가변저항(Th2)의 일단의 접점에 위치하되 OP-AMP(210)의 (+)입력단자에 연결되는 제2 측정전압 노드(V+ in)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 온도에 따라 저항특성이 변하는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 NTC(negative temperature coefficient thermistor), PTC(positive temperature coefficient thermistor), CTR(critical temperature resistor) 등일 수 있다.
이 경우, 센서태그(1)의 안테나부(30)는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 측정전압 노드(V+ in) 각각에서 측정된 전압값들(보다 정확하게는, 측정 이후 MCU 내에서 디지털화된 전압값들)을 외부리더기로 전송할 수 있으며, 외부 리더기 또는 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 제1 센싱전압값 및 제2 센싱전압값 각각으로부터 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값 및 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값을 산출할 수 있게 된다.
한편, 도 2에 도시된 3채널 센서태그(1')의 경우, 센싱회로부(10')는 도시된 것처럼 일단이 구동전압 노드(Vdd)에 연결되되 제1 비-가변저항(R1) 및 제2 비-가변저항(R2)과 병렬 연결되는 제3 비-가변저항(R3)과, 일단이 제3 비-가변저항(R3)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제3 가변저항(Th3), 및 제3 비-가변저항(R3)의 타단과 제3 가변저항(Th3)의 일단의 접점에 위치하되 ADC 입력포트(220)에 연결되는 제3 측정전압 노드(VADC in)를 더 포함할 수 있다. 제3 가변저항(Th3) 또한 제1 및 제2 가변저항들과 유사하게 서미스터일 수 있으며, 예를 들어 제3 가변저항(Th3) 은 NTC, PTC, CTR 등일 수 있다.
이 경우, 센서태그의 안테나부(30)는 제1 측정전압 노드(V- in), 제2 측정전압 노드(V+ in) 및 제3 측정전압 노드(VADC in) 각각에서 측정된 전압값들을 외부리더기로 전송할 수 있으며, 외부 리더기 또는 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 제1 센싱전압값, 제2 센싱전압값 및 제3 센싱전압값 각각으로부터 제1 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 외부 공간)에서의 제1 온도값, 제2 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 내부 상측 공간)에서의 제2 온도값 및 제3 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 내부 하측 공간)에서의 제3 온도값을 산출할 수 있게 된다.
한편, 상술한 채널 개수와 무관하게, 본 발명의 멀티채널 센서태그가 외부 리더기로부터 전력을 수신하여 센싱값을 측정한 후 측정값을 외부 리더기로 전송하는 일련의 과정은, 멀티채널 센서태그의 MCU(20)에 구비된 OP-AMP(210)가 턴-오프된 상태에서 수행되게 된다. 여기서 OP-AMP(210)가 턴-오프되었다함은 OP-AMP로의 전력공급 또는 OP-AMP에 의한 전력소모가 실질적으로 이루어지지 않는 것을 의미할 수도 있고, 상기 OP-AMP가 입력값(V- in, V+ in)에 기초한 연산증폭(예를 들어, Vout=A*(V+ in-V- in) 등) 기능을 수행하지 않음을 의미할 수도 있다.
OP-AMP의 턴-오프 상태에서 충분한 측정전압/변환온도 해상도를 확보하고 동시에 자체전원 없이 무선전송된 전력만으로도 충분한 동작을 수행하기 위해서, 본 발명의 센서태그 MCU는 채널별로 센싱된 아날로그값 각각을 8bit 내지 50bit의 해상도로 디지털 변환 가능한 MCU인 것이 바람직하며, 이 경우 소전력 환경에서도, OP-AMP의 V+ in, V- in 차이값 증폭 방식을 이용하지 않더라도 충분히 정밀한 온도측정이 가능하다.
OP-AMP(210)를 턴오프 동작하는 이유는 OP-AMP 내부의 증폭기가 소모전력이 크기 때문이며, 이에 연산증폭 없이 전압값들 자체를 NFC 등의 무선통신을 통해 (스마트폰 등의 리더기를 경유하여) 서버로 전송하는 것이다(전달된 전압값들은 상술한 것처럼 서버에서 테이블 매칭으로 온도값으로 변환된다).
또한, OP-AMP 증폭이 불요함에도 OP-AMP가 포함된 MCU를 채택하는 이유는 멀티채널 태그 구현을 위한 별도의 MCU에 대한 개발/생산관리에 대한 필요성을 해소할 수 있기 때문이다.
즉, 종래의 단일채널 센서태그에서 사용되는 MCU 및 본 발명에서의 멀티채널 센서태그의 MCU를 단일화함으로써 단채널/다채널 센서태그들에 대한 개발 및 생산관리비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 5mm 내지 30mm의 충분한 태깅거리에서 수신되는 1mW 내지 37mW의 저전력을 통해 8bit 내지 50bit의 고해상도를 가지는 채널별 센싱값들을 측정 전송함으로써, 저전력 고신뢰성의 수동형 멀티채널 센서태그를 구현할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 수동형 멀티채널 센서태그(1000)는 기판(1100), 상기 기판 상에 배치되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센서부(1200), 상기 센서부와 전기적으로 연결되어 2 이상의 센싱값을 입력 받는 센서칩(1500), 외부 리더기(미도시)로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 센서부의 2 이상의 센싱값을 외부 리더기로 전송하는 안테나부(1300), 기판 상에서 상기 센서부, 센서칩 및 안테나부를 전기적으로 연결 및 제어하기 위한 회로부(1400)를 포함할 수 있다.
기판(1100)은 센서태그(1000)가 후술할 것과 같이 접힙되며 신선물류박스에 장착되기 위해, 플렉서블 PCB(flexible Printed circuit board; FPCB)인 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(1100)은 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 그라스에폭시(GE) 등을 포함하는 가요성을 갖는 FPCB 일 수 있으며, 또한 상기 FPCB는 본 발명에 도시된 것에 한정되지 않고 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate), COVERLAY, PREPREG 및 KAPTON 등 다양한 재료로 다양한 층구조를 가지며 형성된 기판일 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상기 기판(1100)이 플렉서블 PCB인 경우를 예로 들어 설명하지만, 상기 기판의 적어도 일부는 하드(Hard) PCB일 수도 있다. 예를 들어, 기판(1100)의 안테나부(1300)가 위치된 영역(제1 기판 영역(1101))은 하드 PCB이고, 제1 기판 영역(1101)으로부터 연장된 제2 기판 영역(1102)은 플렉서블 PCB일 수도 있다.
안테나부(1300) 및/또는 회로부(1400)는 프레싱, 도금, 부식 등의 방식으로 상기 기판(1100)에 패터닝된, 알루미늄 또는 구리 등의 전도성 박막일 수 있다. 나아가 회로부(1400)로부터 후술할 각 센서들(1201, 1202, 1203)로 연장되는 연장라인들(1601, 1602, 1603) 또한, 안테나부(1300) 및/또는 회로부(1400)와 함께 형성되는 전도성 박막일 수 있다.
센서부(1200)는 예를 들면 온도센싱 역할을 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 센서부(1200)는 안테나부(1300)를 통해 스마트폰 등의 외부 리더기(미도시)로부터 공급되는 전력을 통해 구동되며, 측정된 결과를 안테나부(1300)를 통해 상기 리더기로 전달할 수 있다.
센서부(1200)는 서로 물리적으로 이격된 위치에 배치된 2 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 센서부(1200)는 도시된 것처럼 상호 이격된 제1 내지 제3 센서들(1201, 1202, 1203)을 포함할 수 있으나, 경우에 따라 제1 내지 제3 센서들(1201, 1202, 1203) 중 어느 하나가 생략될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제1 센서(1201)는 후술할 신선물류박스의 외부 온도를, 제2 및 제3 센서(1202, 1203)는 신선물류박스의 내부 온도를 측정하는 역할을 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 센서태그(1000)는 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼 제1 센서(1201) 및 제2 센서(1202) 사이, 보다 구체적으로는 제1 센서(1201) 및 제3 센서(1203) 사이에 위치된 접힘영역(FA)을 기준으로 접힘될 수 있다. 상기 접힘영역(FA)은 도시된 것처럼, 제2 및 제3 센서(1202, 1203)가 배치된 제2 기판 영역(1102)에 위치할 수 있다.
안테나부(1300)는 스마트폰 등의 리더기로부터 전달된 에너지를 모아 유도기전력을 발생하는 안테나 코일부를 포함할 수 있으며, 안테나 코일부에는 무선전력전송 및 통신에 필요한 주파수 매칭을 위한 하나 이상의 콘덴서가 포함될 수도 있다.
안테나부(1300)는, 스마트폰 등의 리더기로부터 온도 측정의 요청이 있는 경우 스마트폰 등의 리더기로부터 근거리 무선통신을 통해 공급되는 전력을 센서부(1200)로 전달하며, 센서부(1200)에서 측정된 온도 등의 센싱값을 근거리 무선통신을 통해 스마트폰 등의 리더기로 전송할 수 있다. 상기 근거리 무선통신은 RFID(radio　frequency　identification), NFC(Near　Field　Communication), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 지그비(Zig　bee),　비콘(beacon), LoRa(Long Range) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 상기 RFID는 LFID(Low-Frequency Identification), HFID(high-Frequency Identification), UHFID(ultrahigh-Frequency Identification) 등의 개념을 포함할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 센서부(1200) 및 안테나부(1300)는 모두 기판의 전면에 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 센서들(1201, 1202, 1203)과 안테나부(1300)는 모두 기판의 동일한 면에 배치되어 서로 같은 방향을 향할 수 있다. 이에 따라, 센서태그(1000)가 펼쳐진 상태(즉, 도 3에 도시된 상태)에서 상기 제1 내지 제3 센서들(1201, 1202, 1203) 및 안테나부(1300)는 서로 같은 방향을 향하고, 센서태그(1000)가 접혀진 상태(즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 상태)에서 제1 센서(1201)는 상기 제2 센서(1202) 및 상기 제3 센서(1203)와 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 기판(1100)에는, 제1 내지 제3 센서들(1201, 1202, 1203) 및 안테나부(1300)가 형성된 기판의 전면 및 상기 전면에 대향하는 배면 중 적어도 일면의 적어도 일부 영역을 덮는 보호층(미도시)이 형성될 수도 있다. 상기 보호층은 예를 들면 폴리이미드(PI) 등의 가요성 소재로 형성되어 기판(1100) 상의 회로부(120), 센서부(1200), 안테나부(1300)를 외부의 물리적 충격 또는 습기 등으로부터 보호할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제2 및 제3 센서(1202, 1203)가 도 1을 참조하여 설명한 것과 달리 기판(1100')의 외부 영역으로 와이어링되어 분기된 센서태그(1000')가 도시된다.
즉, 센서들(1201, 1202, 1203)간의 상호이격을 위해 도 1과 같이 기판(1100)이 연장된 구조를 가지거나, 도 2와 같이 기판(1100')의 연장 없이 일부 센서들만 와이어링 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서를 구성을 나타낸 도면이고, 도 8는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도센싱회로(NTC 서미스터 회로)를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도산출부에서 사용 가능한 기준저항-센싱온도 변환 테이블을 예시적으로 나타낸 도면이다.
온도센서는 도 7에 도시된 것처럼 i) 온도센싱 회로; 및 ii) 온도산출부;를 포함할 수 있다.
온도센싱 회로는, 도 8에 도시된 것처럼 구동전압 노드(Vcc); 일단이 구동전압 노드에 연결되는 제1 비-가변저항(Rref); 일단이 상기 제1 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 서미스터(Rntc); 일단이 상기 서미스터의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 제2 비-가변저항(Rnew); 및 상기 제1 비-가변저항의 타단과 상기 제2 비-가변저항의 일단의 접점에 위치하는 측정전압 노드(Vo);를 포함한다.
바람직하게, 상기 서미스터는 부특성 서미스터(NTC thermistor)일 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 제2 비-가변저항의 저항값(Rnew)은 기준 온도(ex, 25도)에서 부특성 서미스터가 가지는 특성 저항값(Rprop, ex 10K옴)의 0.7배 내지 1.0배 범위에서 선택되는 저항값을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 기준 온도는 25℃이고, 상기 특성 저항값은 10KΩ일 경우, 상기 제2 비-가변저항의 저항값은 7KΩ 내지 10KΩ 사이의 값일 수 있다.
제2 비-가변저항의 저항값이 부특성 서미스터의 특성 저항값과 무관하게 설정될 경우, 예를 들어 10KΩ의 NTC에 100KΩ과 같은 높은 저항을 제2 비-가변저항으로 사용하거나, 반대로 100KΩ NTC에 10KΩ의 낮은 저항을 제2 비-가변저항으로 사용하면 출력 전압값이 한쪽으로 치우쳐져 원하는 범위의 전기적 특성을 사용할 수 없다.
또한, 제2 비-가변저항의 저항값이 특성 저항값의 0.7배 미만이 될 경우 (일반적으로 사용되는 14bit ~ 10bit의 AD port가 아닌) 높은 정밀도의 MCU측 Analog-Digital port가 요구되어 단가가 높아지는 문제가 생기게 되며, 제2 비-가변저항의 저항값이 특성 저항값을 초과할 경우 AD port 입력범위를 초과하게 되는 문제가 있다.
즉, 제2 비-가변저항이 상기한 범위의 저항값을 가져야지만 저렴한 비용으로 정밀한 센싱 특성을 충족시킬 수 있는 시스템을 구축할 수 있게 된다.
온도산출부는 상기 온도센싱 회로의 상기 측정전압 노드에서 측정된 출력전압값에 기초하여 센싱온도를 산출할 수 있다.
상기 온도산출부는, 기 설정된 기준저항-센싱온도 변환 테이블을 사용하여 상기 센싱온도를 산출하되 상기 기준저항-센싱온도 변환 테이블에 사용되는 기준저항은 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021013337-appb-I000001
[수학식 2]
Figure PCTKR2021013337-appb-I000002
(여기서, α는 0.7 내지 1.0 사이에서 선택되는 정수, Rntc는 상기 서미스터의 가변 저항값, Rpa는 상기 서미스터 및 상기 제2 비-가변저항의 병렬저항값, Rref는 상기 제1 비-가변저항의 저항값, Vo는 상기 측정전압 노드에서 측정된 출력전압값, Vcc는 구동전압 노드에서의 구동전압값을 나타낸다.)
상기 기준저항-센싱온도 변환 테이블은 하기의 표 1을 포함할 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2021013337-appb-I000003
구체적인 예를 들면, 1.10V의 Vo값이 MCU로 입력되면 MCU는 25도 온도라고 인식하며, 1.62V의 Vo값이 MCU로 입력되면 MCU는 -40도 온도라고 인식할 수 있다.
이와 같이 NTC 옆에 병렬로 제2 비-가변저항(여기서는 10KΩ 적용)을 채용하면 기본적인 NTC 저항 테이블 값이 병렬 계산되어 테이블 자체를 변화시킬 수 있게 된다. 즉, RTD센서(ex, PT100)와 같이 촘촘한 저항 테이블을 갖게 됨으로써, 넓은 온도 측정이 가능하게 된다(NTC센서는 온도 9도 당 저항 차이가 수백Ω 정도 나타나지면, RTD센서의 대표적인 PT100 센서는 온도 9도 당 저항 차이가 2Ω 정도로 굉장히 촘촘한 Gap으로 변함).
한편, 이처럼 병렬저항을 사용하여 저항 Table을 강제로 변화시키면 오차가 커져서 정밀도가 떨어지게 되는 문제가 생길 수 있으며(ex, NTC의 오차가 0.5%라면, 추가되는 저항 때문에 오차가 0.5~ 1.0%정도 떨어짐), 이를 위해 소프트웨어 적으로 재구성된 온도 테이블을 추출할 경우 상기 테이블을 메모리에 따로 저장해야 하기 때문에 번거로울 뿐 아니라, 온도범위가 촘촘해지기 때문에 커진 오차를 보정하기 위해 고분해능의 AD converter 회로를 써야 하는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해소하고자, 본 발명의 온도센서는 상술한 온도센싱 회로를 구성함과 동시에, 온도산출부는 온도센싱 회로에서 복수 회(ex, 3 내지 10번) 측정된 값을 평균치로 계산하거나, 복수 회(ex, 5 내지 15번) 측정 후 Min/Max값을 버리고 나머지 값들(ex, 3개 내지 13개의 값들) 로 평균을 내는 방식을 사용하게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 온도센서에 포함된 온도센싱회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 (a)에 도시된 것처럼, 온도센싱 회로는 일단이 상기 제1 비-가변저항의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 제1 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
또는, 도 10의 (b)에 도시된 것처럼, 온도센싱 회로는 일단이 상기 서미스터의 일단 및 상기 제2 비-가변저항의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 제1 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 캐패시터의 용량은 0.01uF 내지 1.00uF일 수 있다.
이와 같이 제1 캐패시터를 추가적으로 채용 시, 출력저항(Vo)의 흔들림을 개선할 수 있는 효과 또한 기대할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 회로구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 초저온 멀티채널 센서태그의 회로구성이 개략적으로 개시한다. 도 11에서는 2채널 센서태그를 도시하였으나, 상술한 3채널 센서태그의 센서들 중 적어도 하나 이상이 초저온 대응 가능한 회로로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 11에 도시된 것과 같이, 수동형 초저온 멀티채널 센서태그(1")는 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 개의 센싱값을 측정하는 센싱회로부(10"), 2 개의 센싱값을 입력 받는 MCU(20) 및 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받아 센싱된 2 개의 센싱값을 외부 리더기로 전송하는 안테나부(30)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 센싱회로부(10")는, 구동전압 노드(Vdd)로부터 접지단까지 직렬 연결되는 적어도 2 이상의 비-가변/가변저항 세트들을 포함한다.
구체적으로, 센싱회로부는 도 11에 도시된 것처럼 일단이 구동전압 노드(Vdd)에 연결되는 제1 비-가변저항(R1), 일단이 구동전압 노드(vdd)에 연결되되 제1 비-가변저항(R1)과 병렬 연결되는 제2 비-가변저항(R2), 일단이 제1 비-가변저항(R1)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제1 가변저항(Th1), 일단이 제2 비-가변저항(R2)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제2 가변저항(Th2), 일단이 상기 제1 비-가변저항(R1)의 타단에 직렬 연결되되 상기 제1 가변저항(Th1)의 일단과 병렬 연결되고, 타단이 접지되는 병렬 비-가변저항(Rp), 제1 비-가변저항(R1)의 타단과 제1 가변저항(Th1)의 일단의 접점에 위치하되 OP-AMP(210)의 (-)입력단자에 연결되는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 비-가변저항(R2)의 타단과 제2 가변저항(Th2)의 일단의 접점에 위치하되 OP-AMP(210)의 (+)입력단자에 연결되는 제2 측정전압 노드(V+ in)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 온도에 따라 저항특성이 변하는 서미스터일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 NTC, PTC, CTR 등일 수 있다.
이 경우, 초저온 멀티채널 센서태그(1")의 안테나부(30)는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 측정전압 노드(V+ in) 각각에서 측정된 전압값들(보다 정확하게는, 측정 이후 MCU 내에서 디지털화된 전압값들)을 외부리더기로 전송할 수 있으며, 외부 리더기 또는 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 제1 센싱전압값 및 제2 센싱전압값 각각으로부터 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값 및 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값을 산출할 수 있게 된다.
이 때, 상기 관리서버는 상기 제1 온도값 및 제2 온도값 산출에 서로 다른 전압-온도변환 테이블을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 관리서버는 제1 전압-온도변환 테이블을 사용하여 제1 센싱전압값으로부터 초저온 배송을 위한 물류박스 내부 온도값인 제1 온도값을, 제2 전압-온도변환 테이블을 사용하여 제2 센싱전압값으로부터 물류박스 외부 온도값인 제2 온도값을 산출할 수 있다. 상기 제1 전압-온도변환 테이블은 저온영역의 정확한 온도측정을 위한, 예를 들면 도 9에 도시된 테이블일 수 있으며, 상기 제2 전압-온도변환 테이블은 상온영역 내에서의 일반적인 온도측정을 위한, 예를 들면 도 6에 도시된 테이블일 수 있다.
이와 같이 초저온 멀티채널 센서태그(1")에 따르면, 2 이상의 전압-온도변환 테이블을 사용하더라도 센서태그 내 추가적인 연산 등의 전력소모가 발생하지 않아, 외부 리더기를 통해 수집된 소전력만으로도 초저온 센싱을 위한 제1채널 및 상온 센싱을 위한 제2채널의 멀티채널을 충분히 구동가능하게 된다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 개념도이고, 도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 신선물류박스(2000)는 내부에 수용공간이 구비되고 일측에 상술한 센서태그(1000)가 구비된 단열박스(2200)와, 상기 단열박스의 내부 공간을 덮는 내피(2300)와, 상기 단열박스의 외측면을 덮는 외피(2100)를 포함할 수 있다.
센서태그는 외피(2100)의 일측면으로 태깅(tagging)된 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되며, 제1 센서(1201)는 외피(2100) 및 단열박스(2200) 외측면 사이에서 신선물류박스(2000)의 외부 온도를, 제2 센서(1202)는 내피(2300) 및 단열박스(2200) 내측면 사이에서 신선물류박스(2000)의 내측 하부 온도를, 제3 센서(1203)는 내피(2300) 및 단열박스(2200) 내측면 사이에서 신선물류박스(2000)의 내측 상부 온도를 측정하는 역할을 수행한다.
바람직하게, 외피(2100) 및 내피(2300)는 단역박스(2200) 대비 두께가 얇고, 열전도성이 크고, 유연성이 높은 재질로 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 외피(2100)는 태깅 감도손실 또는 거리손실 방지를 위해 전자기장이 간섭 없이 통과 가능한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
도 15는 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 스마트 신선물류박스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 제1 센서(1201)는 외피(2100) 및 단열박스(2200) 외측면 사이에서 신선물류박스(2000)의 외부 온도를, 제2 센서(1202)는 내피(2300)의 내측 공간에 수용된 물품 또는 소포장 용기(G)의 표면 또는 내부에서의 온도를, 제3 센서(1203)는 내피(2300) 및 단열박스(2200) 내측면 사이에서 신선물류박스(2000)의 내부 온도를 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해, 내피(2300)의 일측 영역에는 센서태그 몸체 일부가 내피(2300)의 외부로부터 내피(2300)의 내부로 삽입될 수 있는 관통홀(2310) 등이 구비될 수 있다.
또는, 이를 위해 신선물류박스(2000)는 도시된 것과 달리 내피(2300)가 생략되도록 구성될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그가 채용된 온도관리 시스템을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 17 및 도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 온도관리 시스템은 적어도 하나의 수동형 멀티채널 센서태그들(1, 1',1")과, 적어도 하나의 태그리더기(2)와, 관리서버(3) 및 관리자 인터페이스(4)를 포함할 수 있다. 또한 태그리더기(2)에도 센싱을 위한 태깅, 센싱여부 확인 및 센싱값 확인 관리 등을 위한 별도의 사용자 인터페이스가 구비될 수 있다.
태그리더기(2), 관리서버(3) 및 관리자 인터페이스(4) 중 적어도 하나는 정보통신망(5)을 통해 상호간 실시간으로 데이터 통신을 수행할 수 있다. 정보통신망(5)은 예를 들면, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망, 블루투스(Bluetooth), Wibro(Wireless Broadband Internet), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.
관리서버(3)로는 태그리더기(2) 및/또는 관리자 인터페이스(4)로부터 입력된 정보 등을 저장 및 처리하고, 각 단말의 요청에 응답함에 따라 해당 절차를 지연없이 처리하기 위한 고성능의 프로세서 및 대용량의 저장공간을 가지는 워크스테이션 등을 포함하는 서버 장치가 이용될 수 있다.
태그리더기(2)의 수요자 인터페이스 및 관리자 인터페이스(4)는 예를 들면 스마트폰, 스마트 노트, 태블릿 PC, 스마트 카메라, 스마트 TV, 웨어러블(wearable) 컴퓨터 등의 각종 스마트 기기로 구현될 수도 있으며, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치에 의해 구현될 수도 있고, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 데스크톱(desktop), 노트북, 랩톱(laptop) 등에 의해 구현될 수도 있다.
태그리더기(2)의 수요자 인터페이스 및 관리자 인터페이스(4)를 물리적으로 구현하는 단말 각각에는 전술한 기능을 구현하기 위해 관리서버(3)와 통신을 수행하는 통신부 및 각 기능들을 사용자 인터페이스(User interface)를 통해 표시하는 어플리케이션 프로그램이 기록된 컴퓨팅 장치로 읽고 쓰기가 가능한 기록매체가 탑재될 수 있다.
온도관리 시스템 내 수동형 멀티채널 센서태그들(1, 1', 1") 각각은 목적 및 환경에 따라 다양한 센서개수를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 제1 센서태그(1)와 같이 2개의 센서(11, 12)를 구비하거나, 제2 및 제3 센서태그들(1', 1")과 같이 3개의 센서(11, 12, 13)를 구비할 수 있다. 또한, 센서들 중 일부 센서는 태그본체로부터 분기된 센서이고, 다른 일부 센서는 태그본체 내부에 배치된 센서일 수 있다.
태그리더기(2)가 센서태그(1)에 태깅(tagging)되면, 센서태그(1)는 태그리더기(2)의 안테나로부터 발생되는 RF필드에너지를 통해 센서태그(1)의 구동을 위한 전력을 획득할 수 있다.
센서태그(1)의 센서부는 획득된 전력을 사용하여 채널별 센싱값들을 취득하고, MCU는 취득된 채널별 센싱값들을 파싱(parsing) 없이 NFC 인터페이스로 전달하며, 안테나를 통해 전달된 파싱되지 않은 채널별 센싱값들을 태그리더기(2)로 전송할 수 있다. 즉, 센서태그(1)는 도 2에 도시된 제1 측정전압 노드(V- in), 제2 측정전압 노드(V+ in) 및 제3 측정전압 노드(VADC in) 각각에서 측정된 전압값들을 온도값으로 변환하지 않고 태그리더기(2)로 전송한다.
일부 실시예들에서, 도 17에 도시된 것과 같이 태그리더기(2)는 채널별 센싱값들(즉, 측정된 전압값들)을 관리서버(3)로 전송하고, 관리서버(3)는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 채널별 센싱값들을 파싱하여 센서태그별/센서태그의 채널별 온도정보를 산출하여, 산출된 채널별 온도정보를 태그리더기(2) 및/또는 관리자 인터페이스(4)로 전송할 수 있다. 전송된 채널별 온도정보는 태그리더기(2)의 사용자 인터페이스나, 관리자 인터페이스(4)를 통해 디스플레이될 수 있다.
다른 일부 실시예들에서, 도 18에 도시된 것과 같이 태그리더기(2)는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 센서태그(1)로부터 전달받은 채널별 센싱값들을 파싱하여 센서태그별/센서태그의 채널별 온도정보를 산출하여, 산출된 채널별 온도정보를 태그리더기(2)의 GUI 등을 통해 디스플레이할 수 있다. 산출된 채널별 온도정보는 관리서버(3)로 취합되어 관리자 인터페이스(4) 등을 통해 빅데이터화 될 수도 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 수동형 멀티채널 센서태그로서,
    외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센서부;
    상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 센서칩; 및
    상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는 제1 센서 및 상기 제1 센서와 물리적으로 이격된 위치에 배치된 제2 센서를 포함하며,
    상기 수동형 멀티채널 센서태그는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 사이에 위치된 접힘영역을 기준으로 접힘되고,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 펼쳐진 때에는 서로 같은 방향을 향하고, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 접혀진 때에는 서로 반대 방향을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 사이에서 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서와 이격되도록 배치되는 제3 센서를 더 포함하며,
    상기 접힘영역은 상기 제1 센서 및 상기 제3 센서 사이에 위치하고,
    상기 제1 센서는, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 펼쳐진 때에는 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서와 같은 방향을 향하고, 상기 수동형 멀티채널 센서태그가 접혀진 때에는 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서와 반대 방향을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서칩 및 상기 안테나부가 배치된 기판은, 적어도 일부 영역이 FPCB(flexible Printed circuit board)로 이루어진 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 안테나부가 배치된 제1 기판 영역 및 상기 제1 기판 영역으로부터 연장된 제2 기판 영역을 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 제1 기판 영역에, 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서 중 적어도 하나는 상기 제2 기판 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  6. 수동형 멀티채널 센서태그로서,
    외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는, 상호 이격된 위치에 배치된 2 이상의 센서를 포함하는 센서부;
    상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 센서칩; 및
    상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하고,
    상기 2 이상의 센서 중 적어도 하나의 센서는 기판으로부터 와이어링되어 상기 기판의 외부 영역으로 분기되는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  7. 수동형 멀티채널 센서태그로서,
    외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 이상의 센싱값을 측정하는 센싱회로부;
    상기 2 이상의 센싱값을 입력 받는 MCU(Micro Controller Unit); 및
    상기 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받고, 상기 2 이상의 센싱값을 상기 외부 리더기로 전송하는 안테나부;를 포함하고,
    상기 MCU는 OP-AMP(Operational amplifier)를 포함하고,
    상기 센싱회로부는,
    구동전압 노드;
    일단이 상기 구동전압 노드에 연결되는 제1 비-가변저항;
    일단이 상기 구동전압 노드에 연결되되, 상기 제1 비-가변저항과 병렬 연결되는 제2 비-가변저항;
    일단이 상기 제1 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제1 가변저항;
    일단이 상기 제2 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제2 가변저항;
    상기 제1 비-가변저항의 타단과 상기 제1 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 증폭기의 (-)입력단자에 연결되는 제1 측정전압 노드; 및
    상기 제2 비-가변저항의 타단과 상기 제2 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 증폭기의 (+)입력단자에 연결되는 제2 측정전압 노드;를 포함하며,
    상기 안테나부는 상기 제1 측정전압 노드에서의 제1 센싱전압값 및 상기 제2 측정전압 노드에서의 제2 센싱전압값을 상기 외부 리더기로 전송하는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 가변저항 및 상기 제2 가변저항 각각은 제1 서미스터(thermistor) 및 제2 서미스터이고,
    상기 외부 리더기 또는 상기 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 상기 제1 센싱전압값 및 상기 제2 센싱전압값 각각에 기초하여 상기 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값 및 상기 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 MCU는 ADC(Analog-Digital Converter) 입력포트를 더 포함하고,
    상기 센싱회로부는,
    일단이 상기 구동전압 노드에 연결되되, 상기 제1 비-가변저항 및 상기 제2 비-가변저항과 병렬 연결되는 제3 비-가변저항;
    일단이 상기 제3 비-가변저항의 타단에 직렬 연결되고, 타단이 접지되는 제3 가변저항; 및
    상기 제3 비-가변저항의 타단과 상기 제3 가변저항의 일단의 접점에 위치하되, 상기 ADC 입력포트에 연결되는 제3 측정전압 노드;를 더 포함하며,
    상기 안테나부는 상기 제3 측정전압 노드에서의 제3 센싱전압값을 상기 외부 리더기로 더 전송하되,
    상기 제1 가변저항, 상기 제2 가변저항 및 상기 제3 가변저항 각각은 제1 서미스터, 제2 서미스터 및 제3 서미스터이고,
    상기 외부 리더기 또는 상기 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 상기 제1 센싱전압값, 상기 제2 센싱전압값 및 상기 제3 센싱전압값 각각에 기초하여 상기 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값, 상기 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값 및 상기 제3 서미스터가 배치된 공간에서의 제3 온도값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 수동형 멀티채널 센서태그.
PCT/KR2021/013337 2021-06-17 2021-09-29 저전력 환경에서도 감도 손실 없이 저단가로 복수 채널에서의 센싱값을 측정 가능하고 초저온 영역까지의 온도측정 또한 가능한 수동형 멀티채널 센서태그와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 포함하는 스마트 신선물류박스와, 상기 수동형 멀티채널 센서태그를 이용한 온도관리 시스템 WO2022265161A1 (ko)

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