KR102185236B1 - Wireless sensor device having solar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 내부 수용공간을 가진 구형의 하우징, 상기 하우징의 외주면에 배치된 태양광패널, 주변 환경을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 동작시키기 위한 센서회로부와, 상기 센서에 의해 감지된 값을 외부기기에 전송하기 위한 통신회로부를 포함한 회로부, 상기 태양광패널과 결합되되, 상기 통신회로부와 전기적으로 연결된 패치안테나 및 상기 패치안테나와 상기 회로부 사이에 위치하여, 상기 패치안테나 및 상기 회로부 중 어느 하나로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 다른 하나로 전달하는 광통신부를 포함하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치를 제공한다.The present invention provides a spherical housing having an internal accommodation space, a solar panel disposed on an outer circumferential surface of the housing, a sensor circuit unit for operating at least one sensor for sensing the surrounding environment, and a value detected by the sensor. A circuit unit including a communication circuit unit for transmission to an external device, a patch antenna coupled to the solar panel and electrically connected to the communication circuit unit, and located between the patch antenna and the circuit unit, and any one of the patch antenna and the circuit unit It provides a sensor device capable of wireless communication having a solar cell including an optical communication unit that converts the signal received from the signal into an optical signal and transmits it to another one.
Description
본 발명은 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정적으로 태양광을 수광하여 생산된 전력을 이용하여 센서에 의해 측정된 데이터를 외부 기기로 무선 전송할 수 있는 태양전지를 포함한 무선통신 가능한 센서장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor device capable of wireless communication with a solar cell, and more particularly, a solar cell capable of wirelessly transmitting data measured by the sensor to an external device using power produced by stably receiving sunlight. It relates to a sensor device capable of wireless communication including.
센서장치는 주변의 환경을 감지하기 위한 장치로서, 최근 통신기술의 발달로 감지된 환경정보를 외부기기로 전송하여, 외부의 서버나 단말기를 통해 사용자가 센서장치 주변의 환경정보를 확인할 수 있도록 한다.The sensor device is a device for sensing the surrounding environment, and transmits the environment information detected by the recent development of communication technology to an external device so that the user can check the environment information around the sensor device through an external server or terminal. .
이때, 센서장치는 구동하기 위한 전지(電池)를 포함할 수 있으나, 전력 생산시 공해가 없고 생산 전력에 제한이 없으며 생산 단가가 없는 태양광발전시스템을 이용할 수 있다.In this case, the sensor device may include a battery for driving, but a photovoltaic power generation system with no pollution, no limitation on power production, and no production cost may be used when generating power.
종래 센서장치에 구비된 태양광패널은 일 방향을 향하여만 설치되어 있어, 태양이 이동함에 따라 태양광발전량이 시간에 따라 일정하게 생성하지 못하여, 센서장치가 안정적으로 동작하기에 어려움이 있다.Since the solar panel provided in the conventional sensor device is installed in only one direction, the amount of solar power generation cannot be generated consistently with time as the sun moves, and it is difficult for the sensor device to operate stably.
또한, 환경정보를 외부기기로 전송하기 위한 안테나가 지향성인 경우에도, 무선 통신을 위해 센서장치가 특정 자세 상태를 유지하여야 하는 문제가 있다.In addition, even when an antenna for transmitting environmental information to an external device is directional, there is a problem in that the sensor device must maintain a specific posture state for wireless communication.
결국, 태양 위치와 무관하게 태양광을 직달 수광하고, 지속적으로 주변 환경을 감지하고 외부 기기에 무선 신호를 안정적으로 전송하기 위해, 이에 대한 기술 제시가 필요한 실정이다.After all, in order to directly receive sunlight irrespective of the location of the sun, continuously sense the surrounding environment, and stably transmit wireless signals to external devices, it is necessary to present a technology for this.
본 발명은, 구형의 하우징의 외주면에 태양광패널을 구비하여, 태양의 위치와 무관하게 안정적으로 태양광을 직달 수광 가능하고, 태양패널과 결합된 패치안테나를 통해 고온의 태양열이 센서 회로부로 전달되지 않도록 패치안테나와 회로부를 분리 및 격리함으로써 회로부의 내구성을 향상시킬 수 있는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치를 제공하고자 한다.The present invention is provided with a solar panel on the outer peripheral surface of the spherical housing, so that sunlight can be stably received directly regardless of the position of the sun, and high-temperature solar heat is transmitted to the sensor circuit through a patch antenna coupled with the solar panel. It is intended to provide a sensor device capable of wireless communication with a solar cell that can improve the durability of the circuit part by separating and isolating the patch antenna and the circuit part so that it is not.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부 수용공간을 가진 구형의 하우징, 상기 하우징의 외주면에 배치된 태양광패널, 주변 환경을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 동작시키기 위한 센서회로부와, 상기 센서에 의해 감지된 값을 외부기기에 전송하기 위한 통신회로부를 포함한 회로부, 상기 태양광패널과 결합되되, 상기 통신회로부와 전기적으로 연결된 패치안테나 및 상기 패치안테나와 상기 회로부 사이에 위치하여, 상기 패치안테나 및 상기 회로부 중 어느 하나로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 다른 하나로 전달하는 광통신부를 포함하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a spherical housing having an internal accommodation space, a solar panel disposed on the outer peripheral surface of the housing, a sensor circuit unit for operating at least one sensor for sensing the surrounding environment, and the sensor A circuit unit including a communication circuit unit for transmitting a value sensed by the external device to an external device, a patch antenna coupled to the solar panel, and electrically connected to the communication circuit unit, and positioned between the patch antenna and the circuit unit, the patch antenna And an optical communication unit converting a signal received from one of the circuit units into an optical signal and transmitting the converted signal to the other.
일 실시예에 따라, 상기 패치안테나는 상기 태양광패널의 전면에 적층 결합되되, 상기 패치안테나는 금속사(絲)로 짜여진 정방형의 단위 메쉬 구조가 반복되어 이루어진 적어도 하나의 면이 겹쳐져 광 투과도를 가진 형태일 수 있다.According to an embodiment, the patch antenna is laminated and coupled to the front surface of the solar panel, and the patch antenna is overlapped with at least one surface formed by repeating a square unit mesh structure woven with metal yarn to increase light transmittance. It can be in the form of having.
일 실시예에 따라, 상기 센서장치는, 온실 내 매달아 설치할 수 있도록 상부에 적어도 하나의 걸이구를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the sensor device may further include at least one hanger on the top so as to be hung in the greenhouse.
일 실시예에 따라, 상기 태양광패널은, 상기 하우징의 상부 외주면을 따라 전(全)방향으로 설치될 수 있다.According to an embodiment, the solar panel may be installed in all directions along an upper outer peripheral surface of the housing.
일 실시예에 따라, 상기 광통신부는, 상기 패치안테나로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 상기 회로부로 전달하되, 상기 센서장치는, 상기 패치안테나로부터 유입되는 고온의 태양열을 차단하기 위해 상기 광통신부와 상기 회로부 사이에는 상기 광신호를 전달하기 위한 유리섬유를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the optical communication unit converts a signal received from the patch antenna into an optical signal and transmits it to the circuit unit, wherein the sensor device includes the optical communication unit to block high-temperature solar heat flowing from the patch antenna. A glass fiber for transmitting the optical signal may be further included between the and the circuit part.
일 실시예에 따라, 상기 광통신부는, 적어도 일면이 상기 하우징 외부로 노출형성되되, 상기 광통신부의 노출면에는 상기 고온의 태양열을 방사시키기 위한 방열판을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, at least one surface of the optical communication unit may be exposed to the outside of the housing, and the exposed surface of the optical communication unit may further include a heat sink for radiating the high-temperature solar heat.
일 실시예에 따라, 상기 센서장치는, 상기 수용공간 내 배치되어, 상기 태양광패널에 의해 생성된 전력을 저장하여, 상기 회로부를 구동시키기 위한 태양전지부 및 상기 수용공간 내 배치되어, 상기 태양전지부의 잔여 전력량 부족시 상기 회로부에 전력을 공급하여 상기 회로부를 구동시키기 위한 보조전지부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the sensor device is disposed in the accommodation space, stores power generated by the solar panel, and is disposed in the solar cell unit and the accommodation space to drive the circuit unit, When the amount of power remaining in the battery unit is insufficient, an auxiliary battery unit for driving the circuit unit by supplying power to the circuit unit may be further included.
일 실시예에 따라, 상기 하우징은, 횡방향으로 분리 가능하도록 상부하우징과 하부하우징의 결합으로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the housing may be formed of a combination of an upper housing and a lower housing so as to be detachable in a transverse direction.
일 실시예에 따라, 상기 상부하우징의 저면은, 양극과 음극 각각에 대응되는 환형읜 제1 보조전지단자를 포함하고, 상기 하부하우징의 상면은, 상기 보조전지부의 양극과 음극 각각에 대응되는 제2 보조전지단자 - 상기 제2 보조전지단자는 탄력적으로 돌출 형성됨 -를 포함하며, 상기 상부하우징과 상기 하부하우징이 서로 맞물려 회전하여 결합될 때, 상기 결합 방향과 무관하게 상기 제1 보조전지단자와 상기 제2 보조전지단자가 접촉될 수 있다.According to an embodiment, a bottom surface of the upper housing includes an annular first auxiliary battery terminal corresponding to each of a positive electrode and a negative electrode, and the upper surface of the lower housing corresponds to each of the positive and negative electrodes of the auxiliary battery. A second auxiliary battery terminal-the second auxiliary battery terminal is formed to protrude elastically, and when the upper housing and the lower housing are rotated to engage with each other, the first auxiliary battery terminal regardless of the coupling direction And the second auxiliary battery terminal may be in contact.
일 실시예에 따라, 상기 하우징은, 횡방향으로 분리 가능하도록 상부하우징과 하부하우징의 결합으로 이루어지되, 상기 태양전지부는, 상기 상부하우징에 수용되고, 상기 보조전지부는, 상기 하부하우징에 수용되어, 상기 상부하우징과 하부하우징 결합시 상기 보조전지부는 상기 회로부에 전력 공급 가능하도록 단자에 접촉될 수 있다.According to an embodiment, the housing is made of a combination of an upper housing and a lower housing so as to be detachable in a transverse direction, and the solar cell unit is accommodated in the upper housing, and the auxiliary battery unit is accommodated in the lower housing. When the upper housing and the lower housing are combined, the auxiliary battery unit may contact a terminal to supply power to the circuit unit.
일 실시예에 따라, 상기 센서장치는, 상기 회로부에 전력공급원로서 상기 태양전지부와 상기 보조전지부를 전환하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the sensor device may further include a switch for switching the solar cell unit and the auxiliary battery unit as a power supply source to the circuit unit.
일 실시예에 따라, 상기 태양전지부의 잔여 전력량을 감지하고, 상기 잔여 전력량이 기 설정된 값에 미치지 못하는 경우, 상기 보조전지부와 상기 회로부가 전기적으로 연결되도록 상기 스위치를 전환시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a control signal for switching the switch so that the auxiliary battery unit and the circuit unit are electrically connected is generated when detecting the amount of remaining power of the solar cell unit and when the amount of remaining power is less than a preset value. It may further include a control unit to generate.
본 발명에 따르면, 구형의 하우징의 외주면에 태양광패널을 구비하여, 태양의 위치와 무관하게 안정적으로 태양광을 직달 수광할 수 있다.According to the present invention, the solar panel is provided on the outer circumferential surface of the spherical housing, so that sunlight can be stably received directly regardless of the position of the sun.
이때 태양패널과 결합된 패치안테나를 통해 고온의 태양열이 센서 회로부로 전달되지 않도록 패치안테나와 회로부를 분리 및 격리함으로써, 회로부의 내구성을 향상시킬 수 있다.At this time, by separating and isolating the patch antenna and the circuit portion so that high-temperature solar heat is not transmitted to the sensor circuit portion through the patch antenna coupled with the solar panel, durability of the circuit portion may be improved.
바람직하게는 안테나를 통해 수신된 신호를 전환시, 신호 수신과 함께 전달될 수 있는 열을 방열판을 통해 효과적으로 방사시킬 수 있다.Preferably, when the signal received through the antenna is switched, heat that may be transmitted along with the signal reception can be effectively radiated through the heat sink.
또한, 광 투과도를 가진 패치안테나를 메탈메쉬로 구현함으로써 제작 비용을 낮출 수 있다.In addition, it is possible to lower the manufacturing cost by implementing the patch antenna having light transmittance with a metal mesh.
또한, 분리 가능한 하우징 각각에 태양전지부와 보조전지부를 수용하도록 하여, 분리되는 하부 하우징에 수용되는 보조전지부를 용이하게 교체할 수 있다.In addition, the solar cell unit and the auxiliary battery unit are accommodated in each of the detachable housings, so that the auxiliary battery unit accommodated in the separated lower housing can be easily replaced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치의 전체 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나와 태양광패널을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부하우징과 하부하우징 간의 각 결합면을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall appearance of a sensor device according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a sensor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an antenna and a solar panel according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing each of the coupling surfaces between the upper housing and the lower housing according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치의 전체 외관을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치의 구성도이다.1 is a view showing the overall appearance of a sensor device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a configuration diagram of the sensor device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치(이하, "센서장치"라 약칭함)은, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 내부 수용공간을 가진 구형의 하우징(110, 120)과, 하우징(110, 120)의 외주면에 배치된 안테나-태양광패널(111a~111c)과, 주변 환경을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 동작시키기 위한 센서회로부와 외부기기와 통신하기 위한 통신회로부를 포함한 회로부(112)와, 회로부(112)와 안테나사이에 위치하여 신호를 전달하기 위한 광통신부(113)를 포함할 수 있다.A sensor device capable of wireless communication with a solar cell according to an embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as "sensor device") is, as shown in FIGS. 1 and 2, a
본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치(100)의 적용처는 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 스마트팜(Smart Farm) 온실 내 설치되어 스마트팜 온실에서 필요로 하는 정보를 센서를 이용하여 감지하고, 감지정보를 외부 관제서버에 전송할 수 있다.The application destination of the
다만, 도 1 및 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 센서장치가 구현될 수도 있다.However, since the components shown in FIGS. 1 and 2 are not essential, a sensor device having more components or fewer components may be implemented.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, each component will be described.
하우징(110, 120)은 내부에 수용공간을 가진 구형으로 이루어질 수 있고, 바람직하게 상기 하우징(110, 120)은 횡방향의 절개선(130)을 따라 상부하우징(110)과 하부하우징(120)으로 분할될 수 있다.The
상기 하우징(110, 120)의 외주면에는 태양광패널이 배치될 수 있고, 상기 태양광패널은 복수의 태양광 모듈을 포함하여 태양광을 집광함으로써 전력을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 회로부(112)는 태양광패널에 의해 발생된 전력을 수전(受電)하고 그 전력에 의해 구동될 수 있다.A solar panel may be disposed on the outer circumferential surfaces of the
태양광패널은 태양광을 직달 수광 가능하도록, 구형의 하우징(110, 120) 상부 외주면을 따라 전(全) 방향에 걸쳐 복수 개가 배치되는 것이 바람직하다. 일 예로, 4개의 태양광패널 각각은, 도 1에 도시한 바와 같이, 구형 하우징의 상부 외주면을 따라 4방향에 배치되어, 태양이 이동하더라도 어느 방향에서든지 태양광을 수광할 수 있기 때문에, 태양이 떠 있는 낮동안에는 항시 태양광을 수광할 수 있다.It is preferable that a plurality of solar panels are arranged in all directions along the upper outer peripheral surfaces of the
도면부호 111a 내지 111c는 태양광패널을 가리키나, 후술하는 바와 같이, 태양광패널의 전면에는 패치안테나(1111)가 결합될 수 있기 때문에, 상기 태양광패널이라는 용어는 안테나-태양광패널이라는 용어와 혼용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광패널은 패치안테나가 결합될 수 있다.In the solar panel according to an embodiment of the present invention, a patch antenna may be combined.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나와 태양광패널을 나타낸 도면이다.3 is a view showing an antenna and a solar panel according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광패널은 안테나가 결합될 수 있다. 복수의 태양광모듈로 이루어진 태양광패널(1112)의 전면에 광 투과가 가능한 패치안테나(1111)가 적층 결합될 수 있다.3, the solar panel according to an embodiment of the present invention may be coupled to an antenna. A
마찬가지로 패치안테나(1111)도 상부하우징(110)의 외주면을 따라 전(全) 방향에 설치될 수 있기 때문에, 복수의 패치 안테나에 의해 무지향성으로 무선 통신이 가능하다.Likewise, since the
이때, 패치안테나(1111)는 투명전극을 이용한 투명한 패치안테나일 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치안테나(1111)는 도 3(b)에 도시한 바와 같이 금속사(絲)로 짜여진 정방형의 단위 메쉬 구조가 반복하여 상하좌우측으로 다수 연결된 평직될 수 있다(도 3(a) 참조). 여기서 금속사는 바람직하게 동선일 수 있다.At this time, the
이때, 금속사 및 전체 패치안테나의 폭, 길이, 두께에 의해 안테나의 특성이 결정되어 설계될 수 있으며, 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.In this case, the characteristics of the antenna may be determined and designed according to the width, length, and thickness of the metal thread and the entire patch antenna, and this is not particularly limited.
이러한 메쉬 구조의 패치안테나(1111)는 금속사가 균일하게 교차 형성됨으로써, 일정한 투명도를 가질 수 있기 때문에, 태양광패널(1112)에 태양광이 입사될 수 있다.In the
이때, 패치안테나(1111)는 메쉬 구조로 이루어진 면이 하나일 수 있으나, 투명한 아크릴 기판을 사이에 두고 배치된 두 개일 수 있다. 두 개의 메쉬 구조가 아크릴 기판을 사이에 두고 겹쳐지도록 배치된 경우에는 두 면의 메탈사의 위치가 일치하도록 정렬되어 광 투과도를 유지토록 하는 것이 바람직하다.In this case, the
본 발명의 일 실시예에 따른 패치안테나(1111)는 회로부(112)에 포함된 통신회로부와 전기적으로 연결될 수 있고, 통신회로부를 통해 각종 신호는 패치안테나(1111)를 통해 외부기기로 전송되거나 수신될 수 있다.The
구체적인 예로, 통신회로부는 적어도 하나의 센서를 통해 감지한 환경신호(또는 감지신호)를 외부의 관제센터로 전송하거나, 외부의 관제센터로부터 각종 제어신호를 수신할 수 있다.As a specific example, the communication circuit unit may transmit an environmental signal (or detection signal) sensed through at least one sensor to an external control center or receive various control signals from an external control center.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치(100)는, 주변 환경을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 센서는 주변의 온도, 습도, 조도 등을 감지하고, 센서장치(100)는 통신회로부를 이용하여 외부기기, 일 예로서 센서정보를 수집하는 관제서버에 전송할 수 있다.To this end, the
또한, 통신회로부는 외부 관제서버로부터 제어신호를 수신하고, 수신한 제어신호에 따라 센서회로부를 이용하여 적어도 하나의 센서를 동작시켜 주변 환경을 감지하고 감지된 신호를 상기 관제서버에 전송할 수 있다.In addition, the communication circuit unit may receive a control signal from an external control server, operate at least one sensor using the sensor circuit unit according to the received control signal to sense a surrounding environment and transmit the detected signal to the control server.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부(112)는 전술한 통신회로부와 적어도 하나의 센서를 동작시키기 위한 센서회로부를 포함할 수 있다.Meanwhile, as described above, the
이때, 회로부(112)는 통신회로부와 전기적으로 연결된 패치안테나(1111)를 통해 고온의 열이 유입될 수 있다.At this time, the
본 발명의 일 실시예에 따른 패치안테나(1111)는 태양광패널(1112)의 전면에 결합되기 때문에 직간접적으로 태양열에 의해 가열될 수 있고, 고온의 열은 회로부(112)의 동작에 영향을 줄 수 있는 문제가 있다.Since the
이러한 문제를 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치(100)는 상기 패치안테나(1111)와 상기 회로부(112) 사이에 위치하여, 상기 패치안테나(1111) 및 상기 회로부(112) 중 어느 하나로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 다른 하나로 전달하는 광통신부(113)를 더 포함할 수 있다.In order to solve this problem, the
광통신부(113)는 패치안테나(1111)로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 회로부(112)로 전달할 때 고온의 열이 회로부(112)에 전달되지 않도록, 패치안테나(1111)로부터 유입되는 고온의 태양열을 차단하기 위해, 광통신부(113)와 회로부(112) 사이에는 광신호를 전달하기 위한 유리섬유(1131)가 개재될 수 있다.The
유리섬유(1131), 즉 광섬유는 열 전도율이 낮기 때문에, 패치안테나(1111)로 유입되는 고온의 태양열은 회로부(112)로 전달되지 않고, 회로부(112)는 고온의 태양열로부터 보호를 받을 수 있기 때문에, 회로부(112)의 내구성을 향상시킬 수 있다.Since the
그러나 광통신부(113)는 여전히 패치안테나(1111)로 유입되는 고온의 태양열에 노출되기 때문에, 이를 해소할 수 있도록 광통신부(113) 중 고온의 태양열에 영향을 받는 부분, 일 예로 광통신부(113) 중 패치안테나(1111)와 연결되는 부분은 하우징(110, 120) 외부로 노출형성되는 것이 바람직하고, 광통신부(113)의 노출면에는 고온의 태양열을 외부로 방사시키기 위한 방열판(117)이 부착되는 것이 더욱 바람직하다.However, since the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치(100)는, 하우징(110, 120) 내 수용공간에 배치되어 태양광패널(1112)에 의해 생성된 전력을 저장하기 위한 태양전지부(114)를 포함할 수 있다.On the other hand, the
태양전지부(114)에 저장된 전력은 센서장치(100) 내 구성요소에 공급될 수 있다. 일 실시예에 따라 상기 태양전지부(114)에 저장된 전력은 회로부(112) 및/또는 센서(미도시)에 공급되어 센서를 통해 주변 환경을 감지하거나 감지신호를 외부기기에 전송할 수 있다.Power stored in the
일 실시예에 따라, 상기 태양전지부(114)의 전단에는 도 2에 도시한 바와 같이 아이솔레이트(116)가 배치되어, 태양광패널(1112)에 의해 생성된 전력이 태양전지부(114)를 향한 흐름만 가질 수 있다.According to an embodiment, an isolate 116 is disposed at a front end of the
결국 태양전지부(114)에 저장된 전력은 아이솔레이트(116)에 의해 스위치(115)를 거쳐 회로부(112)에만 공급될 수 있을 뿐, 다른 경로로서 태양광패널(112)이나 광통신부(113)로는 공급되지 않도록 하여, 전원 회로의 안정화를 도모할 수 있다.Eventually, the power stored in the
태양전지부(114)에 저장된 전력은 태양이 없는 흐린 날에는 저장되는 전력량이 없거나 적기때문에, 보조전지부(121)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Since the power stored in the
보조전지부(121)는 태양전지부(114)와 병렬로 연결되어, 태양전지부(114)의 잔여 전력량 부족시 전력을 상기 센서장치(100) 내 구성요소에 공급할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따라 센서장치(100)는 태양전지부(114)와 보조전지부(121) 중 어느 하나를 전력공급원으로 선택할 수 있는 스위치(115)를 포함할 수 있다.To this end, according to an embodiment of the present invention, the
일 실시예에 따라, 스위치(115)의 일 노드는 회로부(112)에 연결될 수 있고, 다른 두 노드는 태양전지부(114)와 보조전지부(121)에 연결되어, 스위치(115)의 전환동작에 의해 선택적으로 태양전지부(114) 또는 보조전지부(121)가 회로부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, one node of the
스위치(115)의 전환동작은 제어부(미도시)의 제어신호에 의해 동작할 수 있으며, 전력공급원으로서 태양전지부(114)에 높은 우선순위를 설정하여, 제어부는 우선순위에 따라 우선순위가 높은 태양전지부(114)의 잔여전력량을 감지하고 감지된 잔여전력량이 기 설정된 값에 미치지 못하는 경우에는 스위치(115)에 전환동작을 위한 제어신호를 전송할 수 있다. 이에 따라 스위치(115)는 전환동작에 의해 회로부(112)에 대한 전력공급원으로서 태양전지부(114)가 보조전지부(121)로 전환될 수 있다.The switching operation of the
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 하우징(110, 120)은 상부하우징(110)과 하부하우징(120)의 결합으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, as described above, the
이때, 태양전지부(114)는 상부하우징(110) 내 수용되고 보조전지부(121)는 하부하우징(120) 내 수용되어, 상부하우징(110)과 하부하우징(120)의 결합시 보조전지부(121)는 회로부(112)에 전력 공급 가능한 상태가 되어, 상부하우징(110)과 하부하우징(120)의 결합시 보조전지부(121)는 스위치(115)의 일 노드에 전기적으로 연결될 수 있다.At this time, the
구체적으로, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 하부하우징(120)의 상면에는 보조전지부(121)의 양극과 음극 각각에 대응되는 제2 보조전지단자(122a, 122b)가 구비되고, 이에 상응하여, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 상부하우징(110)의 저면에는 제1 보조전지단자(118a, 118b)가 구비될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4(b), second
제1 보조전지단자(118a, 118b)는 양극과 음극 각각에 대응되는 소정 두께로 이루어진 두 개의 환형 전극이 형성되어, 상부하우징(110)과 하부하우징(120)이 서로 맞물려 회전하여 결합될 때 결합 방향과 무관하게 하부하우징(120)의 상면에 탄력적으로 돌출 형성된 제2 보조전지단자(122a, 122b)가 상기 제1 보조전지단자(122a, 122b)와 접촉될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The first
결국, 스위치(115)와 전기적으로 연결된 제1 보조전지단자(118a, 118b)와, 보조전지부(121)와 전기적으로 연결된 제2 보조전지단자(122a, 122b)가 상호 접촉됨으로써, 스위치(115)의 전환동작에 의해 보조전지부(121)는 회로부(112)에 전력을 공급할 수 있게 된다.As a result, the first
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서장치(100)는, 전술한 바와 같이, 스마트팜 온실 내 설치될 수 있으며, 설치의 용이성을 위해, 하우징(110, 120)의 상부에는 매달아 설치할 수 있도록 적어도 하나의 걸이구(101a, 101b)가 형성될 수 있다.On the other hand, the
일 예로, 걸이구(101a, 101b)에 끈을 끼워 온실 거터 따위에 걸어 센서장치(100)를 공중에 매달음으로써, 통신시 그리고 태양광 수광시 간섭을 줄일 수 있는 효과가 있다.As an example, by hanging the
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. The description of the present invention is for illustrative purposes only, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning, scope, and equivalent concepts of the claims are included in the scope of the present invention. It must be interpreted.
1: 온실 거터 100: 센서장치
101a, 101b: 걸이구 110: 상부하우징
111a~111c: 안테나-태양광패널 1111: 패치안테나
1112: 태양광패널 112: 회로부
113: 광통신부 1131: 유리섬유
114: 태양전지부 115: 스위치
116: 아이솔레이트 117: 방열판
118a, 118b: 제1 보조전지단자 120: 하우징
121: 보조전지부 122a, 122b: 제2 보조전지단자
130: 절개선1: greenhouse gutter 100: sensor device
101a, 101b: hook 110: upper housing
111a~111c: antenna-solar panel 1111: patch antenna
1112: solar panel 112: circuit
113: optical communication department 1131: glass fiber
114: solar cell unit 115: switch
116: isolated 117: heat sink
118a, 118b: first auxiliary battery terminal 120: housing
121:
130: incision line
Claims (12)
상기 하우징의 외주면에 배치된 태양광패널;
주변 환경을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 동작시키기 위한 센서회로부와, 상기 센서에 의해 감지된 값을 외부기기에 전송하기 위한 통신회로부를 포함한 회로부;
상기 태양광패널과 결합되되, 상기 통신회로부와 전기적으로 연결된 패치안테나; 및
상기 패치안테나와 상기 회로부 사이에 위치하여, 상기 패치안테나 및 상기 회로부 중 어느 하나로부터 수신된 신호를 광신호로 전환하여 다른 하나로 전달하는 광통신부;
를 포함하되,
상기 광통신부는, 상기 패치안테나로부터 유입되는 고온의 태양열이 상기 회로부로 전달되지 않도록, 상기 광통신부와 상기 회로부 사이에 상기 전환된 광신호를 상기 회로부에 전달하기 위한 유리섬유가 개재되는 것을 특징으로 하고,
상기 광통신부 중 상기 패치안테나와 연결되는 부분은, 상기 하우징 외부에 노출형성되고 노출면에는 고온의 태양열을 방사시키기 위한 방열판이 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.A spherical housing having an inner receiving space;
A solar panel disposed on the outer peripheral surface of the housing;
A circuit unit including a sensor circuit unit for operating at least one sensor for sensing a surrounding environment, and a communication circuit unit for transmitting a value sensed by the sensor to an external device;
A patch antenna coupled to the solar panel and electrically connected to the communication circuit unit; And
An optical communication unit positioned between the patch antenna and the circuit unit to convert a signal received from one of the patch antenna and the circuit unit into an optical signal and transmit the converted signal to the other;
Including,
The optical communication unit is characterized in that a glass fiber for transmitting the converted optical signal to the circuit unit is interposed between the optical communication unit and the circuit unit so that high-temperature solar heat flowing from the patch antenna is not transmitted to the circuit unit, and ,
A portion of the optical communication unit connected to the patch antenna is exposed to the outside of the housing, and a heat sink for radiating high-temperature solar heat is attached to the exposed surface.
상기 패치안테나는 상기 태양광패널의 전면에 적층 결합되되,
상기 패치안테나는 금속사(絲)로 짜여진 정방형의 단위 메쉬 구조가 반복되어 이루어진 적어도 하나의 면이 겹쳐져 광 투과도를 가진 형태인 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 1,
The patch antenna is laminated and coupled to the front surface of the solar panel,
The patch antenna is a sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that at least one surface formed by repeating a square unit mesh structure woven with metal yarns is overlapped to have light transmittance.
상기 센서장치는, 온실 내 매달아 설치할 수 있도록 상부에 적어도 하나의 걸이구;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 1,
The sensor device may include at least one hanger on an upper portion so as to be hung in the greenhouse;
Sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that it further comprises.
상기 태양광패널은, 상기 하우징의 상부 외주면을 따라 전(全)방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 3,
The solar panel is a sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that installed in the entire direction along the upper outer peripheral surface of the housing.
상기 센서장치는,
상기 수용공간 내 배치되어, 상기 태양광패널에 의해 생성된 전력을 저장하여, 상기 회로부를 구동시키기 위한 태양전지부; 및
상기 수용공간 내 배치되어, 상기 태양전지부의 잔여 전력량 부족시 상기 회로부에 전력을 공급하여 상기 회로부를 구동시키기 위한 보조전지부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 1,
The sensor device,
A solar cell unit disposed in the accommodation space to store power generated by the solar panel and drive the circuit unit; And
An auxiliary battery unit disposed in the accommodation space to supply power to the circuit unit to drive the circuit unit when the amount of remaining power of the solar cell unit is insufficient;
Sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that it further comprises.
상기 하우징은,
횡방향으로 분리 가능하도록 상부하우징과 하부하우징의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 1,
The housing,
A sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that the upper housing and the lower housing are combined so as to be separated in the transverse direction.
상기 하우징은, 횡방향으로 분리 가능하도록 상부하우징과 하부하우징의 결합으로 이루어지되,
상기 태양전지부는, 상기 상부하우징에 수용되고, 상기 보조전지부는, 상기 하부하우징에 수용되어, 상기 상부하우징과 하부하우징 결합시 상기 보조전지부는 상기 회로부에 전력 공급 가능하도록 단자에 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 7,
The housing is made of a combination of an upper housing and a lower housing so as to be separable in the transverse direction,
The solar cell unit is accommodated in the upper housing, and the auxiliary battery unit is accommodated in the lower housing, and when the upper housing and the lower housing are combined, the auxiliary battery unit contacts a terminal to supply power to the circuit unit. Sensor device capable of wireless communication with solar cells.
상기 상부하우징의 저면은, 양극과 음극 각각에 대응되는 환형의 제1 보조전지단자를 포함하고,
상기 하부하우징의 상면은, 상기 보조전지부의 양극과 음극 각각에 대응되는 제2 보조전지단자 - 상기 제2 보조전지단자는 탄력적으로 돌출 형성됨 -를 포함하며,
상기 상부하우징과 상기 하부하우징이 서로 맞물려 회전하여 결합될 때, 상기 결합 방향과 무관하게 상기 제1 보조전지단자와 상기 제2 보조전지단자가 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 9,
The bottom surface of the upper housing includes an annular first auxiliary battery terminal corresponding to each of the positive electrode and the negative electrode,
The upper surface of the lower housing includes a second auxiliary battery terminal corresponding to each of the positive electrode and the negative electrode of the auxiliary battery part-the second auxiliary battery terminal is formed to protrude elastically,
A sensor capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that when the upper housing and the lower housing are engaged and rotated and coupled, the first auxiliary battery terminal and the second auxiliary battery terminal are in contact regardless of the coupling direction. Device.
상기 센서장치는,
상기 회로부에 전력공급원로서 상기 태양전지부와 상기 보조전지부를 전환하기 위한 스위치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 7,
The sensor device,
A switch for switching the solar cell unit and the auxiliary cell unit as a power supply source to the circuit unit;
Sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that it further comprises.
상기 태양전지부의 잔여 전력량을 감지하고, 상기 잔여 전력량이 기 설정된 값에 미치지 못하는 경우, 상기 보조전지부와 상기 회로부가 전기적으로 연결되도록 상기 스위치를 전환시키기 위한 제어신호를 생성하는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치.The method of claim 11,
A controller configured to detect an amount of remaining power of the solar cell unit and, when the amount of remaining power does not reach a preset value, generate a control signal for switching the switch so that the auxiliary battery unit and the circuit unit are electrically connected;
Sensor device capable of wireless communication with a solar cell, characterized in that it further comprises.
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