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KR20150124705A - Rfid태그 및 상기 rfid태그를 이용하는 rfid시스템 - Google Patents

Rfid태그 및 상기 rfid태그를 이용하는 rfid시스템 Download PDF

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KR20150124705A KR1020140051556A KR20140051556A KR20150124705A KR 20150124705 A KR20150124705 A KR 20150124705A KR 1020140051556 A KR1020140051556 A KR 1020140051556A KR 20140051556 A KR20140051556 A KR 20140051556A KR 20150124705 A KR20150124705 A KR 20150124705A
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Abstract

본 발명은 RFID태그 및 상기 RFID태그를 이용하는 RFID시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템은 안테나에 상기 안테나와 상이한 열팽창계수를 가지는 온도측정부재를 포함하고, 온도 변화에 따라 가변되는 상기 온도측정부재에 의해 상기 안테나의 공진 주파수를 설정하는 RFID태그; 상기 공진 주파수로 RFID태그 정보를 수신하고, 상기 공진주파수에 따라 상기 RFID태그가 부착된 대상체의 온도를 산출하는 RFID리더;를 포함한다.

Description

RFID태그 및 상기 RFID태그를 이용하는 RFID시스템{Radio Frequency Identification TAG and Radio Frequency Identification system for using Radio Frequency Identification TAG}
본 발명은 RFID태그 및 상기 RFID태그를 이용하는 RFID시스템에 관한 것이다.
RFID태그가 부착되는 모니터링 대상에 대하여 온도를 측정하고 그에 따른 모니터링 결과를 출력하기 위한 RFID시스템은 상기 모니터링 대상에 대한 온도를 측정하기 위한 온도센서 및 상기 온도 센서와의 통신을 수행하는 별도의 RFID태그를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1은 종래의 RFID시스템 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 모니터링 대상에 대한 온도 측정을 위한 RFID시스템은 RFID태그(10)와 모니터링 대상에 부착되는 측정장치(20) 및 RFID리더(30)로 구성된다.
측정장치(20)는 온도센서(21) 및 상기 온도 센서에 전원을 인가하는 전원부(22)를 포함한다. 측정장치(20)는 온도 센서(21)에서 측정되는 모니터링 대상에 대한 온도 측정 결과 값을 RFID태그(10)로 출력한다.
RFID태그(10)는 모니터링 대상체에 부착되는 측정 장치(20)로부터 출력되는 온도 정보를 수집하고, RFDI리더(30)로 출력할 수 있다.
RFDI리더(30)는 RFID태그(10)로부터 수신되는 온도 정보를 기초하여 모니터링 대상체에 대한 온도 변화 및 그에 따른 정보를 취득할 수 있다.
상기와 같이 일반적인 온도 측정을 위한 RFDI시스템은 태그 칩과 온도 센서를 포함하는 측정 장치를 별도의 인터페이스(케이블)로 연결하고, 상기 인터페이스를 통하여 측정장치(20)에서 측정된 온도 정보를 취득하여 리더(30)로 전송한다.
이처럼 종래에는 배터리 또는 별도의 온도 센서를 포함하는 온도 측정장치 및 상기 온도 측정장치(20)를 연결하기 위한 인터페이스를 포함하여 구성됨으로써, 태그의 사이즈 및 사용 시간 이나 사용 공간에 대한 제한적 사항을 가지고 있으며 측정장치와 태그의 연결을 위한 인터페이스 구성을 요구한다.
따라서 본 발명의 목적은 태그를 이용하여 모니터링 대상체에 대한 온도를 용이하게 측정하고 모니터링 대상에 대한 관리를 용이하게 실행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템은 안테나에 상기 안테나와 상이한 열팽창계수를 가지는 온도측정부재를 포함하고, 온도 변화에 따라 가변되는 상기 온도측정부재에 의해 상기 안테나의 공진 주파수를 설정하는 RFID태그; 상기 공진 주파수로 RFID태그 정보를 수신하고, 상기 공진주파수에 따라 상기 RFID태그가 부착된 대상체의 온도를 산출하는 RFID리더;를 포함한다.
또한 본발명의 실시 예에 따른 RFID태그는 안테나; 상기 안테나와 열팽창계수가 상이한 도전성 물질로 형성되는 온도측정부재; 온도 변화에 따라 가변되는 상기 온도측정부재에 의한 안테나의 공진 주파수를 설정하는 구동칩;을포함한다.
본 발명에 따른 태그는 모니터링 대상에 대한 온도 측정을 위하여 환경 및 공간적인 제한 사항을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 태그는 관리하고자 하는 대상에 대한 정보를 사용자에게 직접적으로 데이터 전송 및 확인할 수 있도록 함으로써 관리 대상물에 대한 상태 확인 및 관리를 용이하게 실행할 수 있다.
도 1은 종래의 RFID시스템 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID리더 동작 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태그(100)는 온도를 측정하고 모니터링 하기 위한 대상체에 적어도 하나 이상 부착될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 태그(100)는 구동칩(driving chip: 110), 안테나 소자(120), 실장부재(mounting member: 130) 및 온도측정부재(140)를 포함한다.
구동칩(110)은 태그(100)의 전반적인 동작을 제어하다. 이때 구동칩(110)은 통신회로, 메모리 및 제어회로를 포함한다. 통신 회로는 무선으로 데이터를 송수신한다. 메모리는 태그 정보를 저장한다. 제어회로는 통신 회로, 메모리 및 안테나 소자(120)에 연결되며, 통신회로, 메모리 및 안테나 소자(120)를 각각 제어한다. 이때 제어회로는 안테나 소자(120)에 전원을 인가한다. 여기서, 제어회로는 리더에서 공급되는 전원으로 구동하며, 안테나 소자(120)를 동작시킬 수 있다. 또는 제어회로는 배터리의 전원으로 구동하며, 안테나 소자(120)를 동작시킬 수 있다.
안테나 소자(120)는 태그(100)에서 무선 접속을 수행한다. 즉, 안테나 소자(120)는 구동칩(110)의 제어 하에 공진 주파수 대역에서 동작한다. 이때 안테나 소자(120)는 구동칩(110)에서 전원이 인가됨에 따라 공진주파수 대역에서 동작한다.
이때 공진 주파수 대역은 안테나 소자(120)의 사이즈 및 형상에 따라 결정된다. 즉, 안테나 소자(120)의 사이즈 및 형상에 따라 공진 인덕턴스 및 공진 커패시턴스와 같은 전기적 특성이 형성되며, 해당 전기적 특성에 대응하여 공진 주파수 대역이 결정된다. 예를 들면, 안테나 소자(120)의 길이 및 폭에 따라 공진 인덕턴스가 형성되고, 안테나 소자(120)에서 점위치에 따른 간격에 따라 공진 커패시턴스가 형성 될 수 있다.
특히 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 소자(120)의 공진 주파수는 안테나 소자(120)에 부착되는 온도 측정 부재(140)에 의하여 사이즈 및 형상이 가변될 수 있다. 따라서 온도 측정 부재(140)에 의하여 안테나 소자(120)의 사이즈 및 형상 변경에 따른 공진 주파수가 가변될 수 있다.
이러한 안테나 소자(120)는 구동칩(110)에 연결된다. 그리고 안테나 소자(120)는 구동칩(110)으로부터 연장된다. 이러한 안테나 소자(120)는 미앤더(meander)타입으로 형성되는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 안테나 소자(120)는 미앤더 타입뿐만 아니라 스파이럴(spiral)타입, 스텝 (step)타입 또는 루프(loop)타입 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조로 형성될 수있다.
그리고 안테나 소자(120)는 도전성 물질로 형성된다. 여기서 안테나 소자(120)는 금속 물질로 형성된다. 예를 들면, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실장부재(130)는 태그(120)에서 구동칩(110) 및 안테나 소자(120)를 지지한다. 즉, 실장부재(130)에 구동칩(110) 및 안테나 소자(120)가 실장된다.
온도측정부재(140)는 안테나 소자(120)에 부착되고, 안테나 소자(120)와 같은 도전성 물질로 형성될 수있다. 다만, 온도측정부재(140)는 안테나 소자(120)와 열팽창계수가 상이한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
열팽창계수는 안테나 소자(120) 및 온도측정부재(140)의 물질이 온도 1℃상승할 때 증가하는 체적을 0℃의 체적으로 나눈값을 체팽창계수라 하고, 온도 1℃상승할 때 팽창한 길이를 0℃의 길이로 나눈 값을 선팽창계수라 한다. 즉, 단위온도 변화당 안테나 소자(120) 및 온도측정부재(140)를 형성하는 도전성 물질에 대한 변화량일 수 있다.
열팽창계수는 하기의 수학식에 의해 산출될 수 있다.
L=L0*(1+ α*10-6*△T)
L0: 팽창전 길이
α: 팽창계수
△T: 온도 변화량(사용온도-상온)
안테나 소자(120) 및 온도측정부재(140)를 형성하는 도전성 물질의 열팽창계수의 예는 하기의 표와 같다.
온도측정부재(140)는 안테나 소자(120)와 같은 도전성 물질로 형성되고 그에 반해 안테나 소자(120)와 상이한 열팽창계수를 가지는 금속으로 형성되어, 온도 변화에 따라 안테나 소자(120)와 온도측정부재(140)의 형상이 변경될 수 있다. 그러므로, 온도측정부재(140)가 온도에 따라 형상이 변경되면, 안테나 소자(120)에 영향을 미치고 그에 따른 안테나 소자(120)의 공진 주파수가 변경될 수 있다.
도전성 물질 은(Ag) 백금(Pt) 구리(Cu) 니켈(Ni)
열팽창계수
(10-6mm/mm℃)		 19.2 9 16.5 13.3
구동칩(110)은 온도 변화에 따라 온도측정부재(140)에 의해 형상이 변경되는 안테나 소자(120)의 공진주파수로 리더로부터 수신되는 태그 정보 요청 신호(CW: Continous Wave)에 대한 응답신호를 출력할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 기초하여 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템의 태그 및 리더의 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그(100)는 리더로부터 태그 정보 수신 요청 신호(CW)를 수신하거나 태그 정보를 전송하기 위한 통신 대기 모드를 수행할 수 있다.(S302)
RFID태그(100)는 통신 대기 모드 수행 중 RFID리더로부터 태그 정보 요청 신호(CW)를 수신하였는지 판단하고(S304) 신호가 수신되면 온도 변화 변경된 공진 주파수를 확인할 수 있다. 즉, RFID태그(100)는 온도 변화에 따라 형상이 가변되는 온도측정부재(140)에 의하여 안테나 소자(120)가 형상이 가변되고 그에 대응되게 공진 주파수가 가변되었는지를 확인할 수 있다.(S308)
RFID태그(100)는 확인된 공진주파수에 따라 리더로부터 수신된 태그 요청 신호의 응답신호를 출력할 수 있다.(S308)
상기한 바와 같이 RFID태그(100)는 온도측정부재(140)가 온도에 따라 형상이 가변되면 상기 온도측정부재(140)가 장착되는 안테나 소자(120)의 형상을 가변시킬 수 있다. 따라서 안테나 소자(120)의 가변에 대응되는 공진주파수로 리더에 RFID태그 신호를 전송할 수 있다.
상기 리더로 전송된 RFID태그 정보를 기초하여 RFID태그(100)가 부착된 온도측정 대상체에 대한 온도 산출 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID리더 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID티더는 상기 RFID태그(100)로부터 RFID태그 정보 요청을 위한 신호(CW)를 출력할 수 있다.(S402)
RFID리더는 RFID태그(100)로부터 응답신호를 수신하였는지 판단하고(S404)상기 수신된 응답신호에 대한 공진주파수를 확인할 수 있다.(S406)
RFID리더는 리더에서 출력하는 CW신호에 따라 각 주파수에서 반응하는 태그 응답의 반사(backscattering)강도를 측정하고, 반사 강도가 최소인 공진 주파수를 확인할 수 있다.(S410)
RFID리더는 상기 확인된 공진 주파수와 대응되게 기저장된 온도값을 확인하고(S412) 상기 확인된 온도값을 출력할 수있다.(S414) 상기 온도값의 출력은 표시장치 또는 사용자 설정에 의하여 기 설정된 목적지(사용자 단말)로 전송될 수 있다.
100: 태그
110: 구동칩
120: 안테나 소자
130: 실장부재
140: 온도측정부재

Claims (7)

  1. 안테나에 상기 안테나와 상이한 열팽창계수를 가지는 온도측정부재를 포함하고, 온도 변화에 따라 가변되는 상기 온도측정부재에 의해 상기 안테나의 공진 주파수를 설정하는 RFID태그;
    상기 공진 주파수로 RFID태그 정보를 수신하고, 상기 공진주파수에 따라 상기 RFID태그가 부착된 대상체의 온도를 산출하는 RFID리더;를 포함하는
    RFID시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RFID리더는
    상기 RFID태그에 태그 정보를 요청하고, 상기 요청 신호에 대한 응답신호의 공진 주파수에 따른 상기 대상체의 온도를 산출하는
    RFID시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RFID리더는
    상기 RFID태그로부터 수신되는 응답신호에 해당하는 반사 강도를 확인하고, 상기 반사 강도가 최소인 주파수에 따른 온도값을 산출하는
    RFID시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RFID리더는
    상기 산출된 온도값을 기 설정된 목적지로 전송하는
    RFID시스템.
  5. 안테나;
    상기 안테나와 열팽창계수가 상이한 도전성 물질로 형성되는 온도측정부재;
    온도 변화에 따라 가변되는 상기 온도측정부재에 의한 안테나의 공진 주파수를 설정하는 구동칩;을 포함하는
    RFID태그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도측정부재는
    상기 안테나에 부착되는
    RFID태그.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 구동칩은
    상기 온도측정부재에 의해 형상이 가변되는 안테나의 공진주파수를 확인하고, 상기 공진주파수로 태그의 정보를 리더로 출력하는
    RFID태그.
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